專利名稱：逆變器驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及一種工業(yè)應(yīng)用的由逆變器電源驅(qū)動(dòng)的逆變器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，更具體地涉及可變速的電動(dòng)壓縮機(jī)的逆變器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)裝在空調(diào)機(jī)或類似的包括致冷劑及冷凍機(jī)械油的設(shè)備內(nèi)，并由逆變器電源驅(qū)動(dòng)。
在最近的工業(yè)領(lǐng)域中，由于逆變器驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)其速度可任意地改變，各種電機(jī)如驅(qū)動(dòng)切割機(jī)工具的電動(dòng)機(jī)由逆變器來驅(qū)動(dòng)的趨勢正在成為主流。同時(shí)，在空調(diào)機(jī)領(lǐng)域中，使用由逆變器電源驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)壓縮機(jī)的多種空調(diào)系統(tǒng)日趨增加。使用逆變器電源可導(dǎo)致更舒適的空調(diào)狀態(tài)并能改變空調(diào)系統(tǒng)的容量，節(jié)省能量及安靜地運(yùn)行。對(duì)于逆變器電源這些指標(biāo)的需求正在市場中增長。
但是，如果電動(dòng)機(jī)由逆變器電源驅(qū)動(dòng)，會(huì)引起這樣的問題，即漏電流的量比在使用商用電源的情況下大。

圖11A表示逆變器電源輸出電壓波形，而圖11B表示商用電源輸出電壓波形。圖12A表示逆變器電源輸出電流波形，而圖12B表示商用電源輸出電流波形。逆變器電源波形比商用電源波形包含更多的諧波分量。另一方面，用于電動(dòng)機(jī)中槽絕緣的絕緣膜具有電容及其阻抗Z由下式(1)表示。
Z＝1/(2πfc)…(1)其中“f”表示頻率及“c”表示電容量。
在使用逆變器電源的情況下，頻率f升高，由于許多諧波成分，因此使阻抗Z減小，正如從上述等式中清楚看出的，由此，電流易于從繞組導(dǎo)線經(jīng)過電容漏到接地的鐵心。
圖9說明一種公知的由逆變器電源25驅(qū)動(dòng)的并具有壓縮機(jī)械22的電動(dòng)壓縮機(jī)40的逆變器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)28的漏電流測量方法。逆變器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)28被裝在電動(dòng)壓縮機(jī)40的殼21內(nèi)，在該殼21中包含混合的冷卻劑及冷凍機(jī)械油的混合液23。在圖9中，來自逆變器電源25的電壓通過與地絕緣的端子24施加給逆變器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)28的繞組導(dǎo)線5。在保持繞組導(dǎo)線5的槽6中，繞組導(dǎo)線5及鐵心11之間的絕緣是由厚度為幾百μm的絕緣膜7及厚度為幾百μm的楔型絕緣膜來實(shí)現(xiàn)的。具有諧波分量的電流從繞組導(dǎo)線5經(jīng)過電容及絕緣膜7和楔型絕緣膜8的DC絕緣電阻泄漏到接地的鐵心11并由漏電流表27來測量。
圖10表示圖9中漏電流通路的等效電路。在圖10中，槽6中絕緣膜7的電功能被分成電容29及DC絕緣電阻30。
常規(guī)上，為了減少漏電流，采用了減小繞組導(dǎo)線5的直徑的第一方法及增加絕緣膜7的厚度的第二方法。在第一方法中，因?yàn)閳D10中的電容29隨繞組導(dǎo)線5直徑的減小而減小，漏電流的諧波分量不易流通。這里，電容器的電容量具有以下關(guān)系(2)C＝εs/d…(2)式中“ε”表示介電常數(shù)，“S”表示電容器一對(duì)電極板中每個(gè)的面積，及d表示電極板之間的距離。假定“εo”表示空氣介電常數(shù)及“εs”表示相對(duì)介電常數(shù)，則介電常數(shù)ε為空氣介電常數(shù)εo與相對(duì)介電常數(shù)εs的積，即εo·εs。
根據(jù)式(2)，由于每個(gè)電極板的面積S下降，電容C減小。在圖9的逆變器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)28中，每個(gè)槽6的表面積及保持在槽6中的繞組導(dǎo)線5的表面積相應(yīng)于每個(gè)電極板的面積S。因此通過減小繞組導(dǎo)線5的直徑來減小繞組導(dǎo)線5的表面積引起了每個(gè)電容器電極板面積S的減小，由此可減小電容量29，及基于式(1)由此使阻抗Z增加。因而，由于漏電流的諧波分量不易流通，漏電流的量能有效地下降。
但是，如果通過減小繞組導(dǎo)線S的直徑來減小繞組導(dǎo)線5的表面積，繞組導(dǎo)線5的電阻值增加，致使電流的焦耳損耗增加，由此使電動(dòng)機(jī)原邊銅耗增加，于是引起電動(dòng)機(jī)效率下降。
在上述第二方法中，因?yàn)閳D10中的電容量29是通過增加絕緣膜7的厚度來減小的，使漏電流的諧波分量不易被流過。圖8表示公知絕緣膜7的一個(gè)例子，它是由絕緣膜7a和7b組成的，由此使絕緣膜7的厚度增大。
在式(2)中，如果電容器電極板之間的距離d增大，電容量c減小。在圖9的逆變器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)28中，絕緣膜7的厚度相當(dāng)于電容器兩極板之間的距離d。因此，由于電容量29通過增加絕緣膜7的厚度能被減小，漏電流的諧波成分不易流過，由此引起漏電流量的下降。
但是，如果絕緣膜7的厚度增加，在槽6中保持繞組導(dǎo)線5的有效區(qū)域減小，因此，所有的繞組導(dǎo)線5不能容納在槽6中。于是，如果使繞組導(dǎo)線5的直徑減小來使繞組導(dǎo)線5的截面區(qū)域減小，整個(gè)繞組導(dǎo)線5才能容納到槽6中。但是，在此情況下，由于繞組導(dǎo)線5的電阻值如上結(jié)合第一方法所述地增大了，電動(dòng)機(jī)的效率被不期望地降低。
因此，為了消除上述傳統(tǒng)逆變器驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)在降低漏電流時(shí)效率下降的缺點(diǎn)，本發(fā)明的基本目的是提供一種逆變器驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，即使在采取減小漏電流的措施的情況下也不會(huì)降低其效率。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，根據(jù)本發(fā)明提供了一種逆變器驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，它由一個(gè)逆變器電源驅(qū)動(dòng)并包括一個(gè)絕緣件，用于在槽中使逆變器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的繞組導(dǎo)線及鐵心相互絕緣，其改進(jìn)包括該絕緣件是由不少于兩個(gè)絕緣膜組成的，其中至少一個(gè)絕緣膜中形成有多個(gè)孔。
具有孔的絕緣膜的電容量等于具有相對(duì)介電常數(shù)為1.0的空氣層的電容及具有相對(duì)介電常數(shù)大于1.0的絕緣膜的電容彼此相并聯(lián)的一種電路的電容。由于具有孔的絕緣膜電容減小了，因此，逆變器驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的漏電流量能夠減小而不會(huì)使逆變器驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的效率下降。
此外，本發(fā)明提供了一種逆變器驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，它由逆變器電源驅(qū)動(dòng)并裝在電動(dòng)壓縮機(jī)殼體內(nèi)，及包括一個(gè)用于在槽中使逆變器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的繞組導(dǎo)線及鐵心相互絕緣的絕緣件，其改進(jìn)包括該絕緣件是由不少于三個(gè)絕緣膜組成的；其中至少一個(gè)絕緣膜中形成有多個(gè)孔；其中剩余的兩個(gè)絕緣膜不形成有孔，并分別設(shè)在至少一個(gè)絕緣膜的兩對(duì)立側(cè)面上。
因?yàn)椴痪哂锌椎膬山^緣膜覆蓋在具有多個(gè)孔的一個(gè)絕緣膜的兩對(duì)立側(cè)面上，因此整體地造成與一個(gè)絕緣膜兩對(duì)立側(cè)面的緊密接觸，在電動(dòng)壓縮機(jī)中使用的具有相對(duì)介電常數(shù)大于1.0的冷凍機(jī)械油不會(huì)摻透到一個(gè)絕緣膜的孔中。因此，由于與第一發(fā)明中相同的理由，具有孔的一個(gè)絕緣膜的電容量下降，由此使逆變器驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的漏電流量減小，而不會(huì)降低逆變器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的效率。
從以下參照附圖結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例的說明將會(huì)使本發(fā)明的目的及特征更加闡明，其附圖為圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的包括逆變器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)壓縮機(jī)的概要截面圖；圖2是圖1中逆變器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)一個(gè)絕緣膜的透視圖；圖3是圖1中逆變器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的橫向截面圖；圖4是圖1中逆變器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的分解截面圖；圖5是圖2中絕緣膜變型的透視圖6是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的逆變器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的絕緣膜的透視圖；圖7是圖6中部分VII的放大截面圖；圖8是現(xiàn)有技術(shù)絕緣膜的透視圖；圖9是表示對(duì)包括圖8中絕緣膜的現(xiàn)有技術(shù)逆變器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的漏電流進(jìn)行測量的方法的概要截面圖；圖10是表示圖9中逆變器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的漏電流路徑的等效電路圖；圖11A及11B是分別表示現(xiàn)有技術(shù)的逆變器電源及現(xiàn)有技術(shù)的商用電源輸出電壓的波形圖；圖12A及12B是分別表示圖11A及11B中的逆變器電源及商用電源的輸出電流的波形圖。
在描述本發(fā)明的過程前，應(yīng)指出在附圖的若干圖中使用相似的標(biāo)號(hào)來表示相似的部分。
圖1表示根據(jù)第一實(shí)施例的一個(gè)逆變器驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)K1，它可用于包括壓縮機(jī)構(gòu)22的電動(dòng)壓縮機(jī)50。該逆變器驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)K1由逆變器電源25驅(qū)動(dòng)，并裝在電動(dòng)壓縮機(jī)50的殼21內(nèi)。同時(shí)，在殼21內(nèi)包括冷卻劑及冷凍機(jī)械油的混合液23。
如圖3中所示，多個(gè)軸向延伸的槽6形成在逆變器驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)K1的定子內(nèi)圓周表面上。圖2中所示的絕緣膜71被緊密地安裝在圖3中所示的每個(gè)槽6中。此外，繞組導(dǎo)線5被緊密地安裝在絕緣膜71上。圖4中所示的楔型絕緣膜8被設(shè)在圖3中所示絕緣膜71的對(duì)立邊緣之間的間隙中。繞組導(dǎo)線5及定子3的鐵心11彼此用絕緣膜71及楔型絕緣膜8絕緣。
如圖2中所示，絕緣膜71由絕緣膜71a及絕緣膜71b構(gòu)成，后者具有多個(gè)孔12并被絕緣膜71a兩對(duì)立的彎邊抓住。
如果相對(duì)介電常數(shù)εs的值小，電容量C就小，如從前面式(2)中所看到的。絕緣膜材料通常具有的相對(duì)介電常數(shù)為3，而空氣的相對(duì)介電常數(shù)小并為1.0。因此，孔12的電容量小于絕緣膜材料的電容量。具有孔12的絕緣膜71b的電容等于空氣層電容及絕緣膜材料的電容相互并聯(lián)的電路的電容。如前所述，空氣層的電容量小于絕緣膜材料的電容量。因此，具有孔12的絕緣膜71b的電容量小于沒有孔12的絕緣膜的電容量。由于圖10中電容29的值變小，因此根據(jù)前面式(1)其阻抗Z增大，這就使漏電流的諧波分量不易流過，于是漏電流的量減小。
因?yàn)槿缜八?，具有?2的絕緣膜71b的電容量減小，漏電流的量可被減小，而不需要增大絕緣膜71的厚度及減小繞組導(dǎo)線5的直徑。因而，逆變器驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)K1的漏電流量能夠減小，而不會(huì)使逆變器驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的效率下降。同時(shí)，因?yàn)榻^緣膜71a如現(xiàn)有技術(shù)的逆變器驅(qū)動(dòng)電機(jī)中的絕緣膜不具有孔，絕緣膜71a能夠使繞組導(dǎo)線5和鐵心11彼此絕緣。
在圖2的絕緣膜71中，絕緣膜71a不具有孔，而絕緣膜71b具有孔12。圖5表示一種逆變器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)K1’的絕緣膜71’，該電動(dòng)機(jī)是逆變器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)K1的改型。在絕緣膜71’中，絕緣膜71b不具有孔而絕緣膜71a具有孔12。在逆變器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)K1’中，無需解釋，能獲得與逆變器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)K1同樣的效果。
圖6及7表示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的逆變器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)K2的絕緣膜72。逆變器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)K2可用與逆變器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)K1相同的方式應(yīng)用于電動(dòng)壓縮機(jī)50。絕緣膜72包括具有多個(gè)孔12的絕緣膜72b及一對(duì)無孔的絕緣膜72a。絕緣膜72a覆蓋了絕緣膜72b的兩對(duì)立面，因此造成分別與絕緣膜72b的兩對(duì)立側(cè)面的緊密接觸，并由此使絕緣膜72a及72b整體地形成絕緣膜72。因?yàn)槟孀兤黩?qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)K2的其余結(jié)構(gòu)類似于逆變器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)K1的結(jié)構(gòu)，為簡要起見省略了對(duì)它的說明。
在電動(dòng)壓縮機(jī)50的混合液23的冷凍機(jī)械油分布到逆變器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)K2附近的情況下，絕緣膜72將被浸在冷凍機(jī)械油中。因此，如果絕緣膜72a不與絕緣膜72b的兩對(duì)立面接觸時(shí)，具有相對(duì)介電常數(shù)約為3的冷凍機(jī)械油將摻入到絕緣膜72b的孔12中，因此就不能獲得本發(fā)明的效果。
但是，在逆變器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)K2中，因?yàn)椴痪哂锌椎慕^緣膜72a形成與具有多個(gè)孔12的絕緣膜72a兩對(duì)立側(cè)面的緊密接觸，在電動(dòng)壓縮機(jī)50中使用的冷凍機(jī)械油摻入絕緣膜72b的孔12中的現(xiàn)象就不會(huì)發(fā)生，因此絕緣膜72的電容量被減小，并由此使逆變器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)K2的漏電流量減小，而不會(huì)使逆變器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)K2效率下降。
正如從以上說明中清楚看到的，在本發(fā)明中可獲得以下的效果，即，因?yàn)榻^緣膜的電容減小了，漏電流量可以減小而不用如現(xiàn)有技術(shù)中那樣，增加絕緣膜厚度或減小逆變器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)繞組導(dǎo)線的直徑，于是，逆變器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的漏電流量能被減小，而不降低逆變器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的效率。
權(quán)利要求
1.一種逆變器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(K1)，它由逆變器電源(25)驅(qū)動(dòng)，并包括一個(gè)用于使逆變器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(K1)的繞組導(dǎo)線(5)和鐵心(11)在槽(6)中相互絕緣的絕緣件(71)，其中改進(jìn)包括由不少于兩個(gè)絕緣膜(71a，71b)形成絕緣件(71)；其中絕緣膜(71a，71b)中至少一個(gè)(71b)中形成有多個(gè)孔(12)。
2.一種逆變器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(K2)，它由逆變器電源(25)驅(qū)動(dòng)，并裝在電動(dòng)壓縮機(jī)殼(21)中，及包括一個(gè)用于使逆變器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(K1)的繞組導(dǎo)線(5)和鐵心(11)在槽(6)中相互絕緣的絕緣件(72)，其中改進(jìn)包括由不少于三個(gè)絕緣膜(72a，72b)形成絕緣件(72)；其中絕緣膜(72a，72b)中至少一個(gè)(72b)中形成有多個(gè)孔(12)；其中絕緣膜(72a，72b)中剩余的兩個(gè)絕緣膜不形成有孔并分別地設(shè)在絕緣膜(72a，72b)中的至少一個(gè)絕緣膜(72b)的兩對(duì)立側(cè)面上。
全文摘要
逆變器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(K
文檔編號(hào)H02K3/32GK1177853SQ97118610
公開日1998年4月1日 申請(qǐng)日期1997年7月4日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月4日
發(fā)明者伊藤浩, 山內(nèi)弘和 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社