(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータ電源で駆動される電動機を容器内に内蔵する電動圧縮機において、前記電動機を構成するステータは、複数個の溝とその溝に収納される巻線と、両者を絶縁するための溝絶縁フィルムを有し、該溝絶縁フィルムはシンジオタクチックポリスチレン（以下ＳＰＳと称する）を主成分としたことを特徴とする電動圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調機等に組み込まれる冷媒と冷凍機油を封入した電動圧縮機に係り、特にインバータ電源で駆動される可変速電動圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、空調機の電動圧縮機をインバータ電源で駆動する空調システムが増加している。インバータ電源の使用はより快適な空調環境を実現するもので、空調システムの能力可変，省エネルギー，静音化を可能とし、またこれらに対する市場の要望はますます大きくなっている。電動圧縮機をインバータ電源で駆動することにより、例えば始動時は電動圧縮機を最大回転速度で回転することにより空調システムの最大能力を引き出し、室温を設定温度にいち早く到達させることが可能となる。設定温度に到達した後は、電動機の回転速度を下げて空調システムの能力を最小限必要な能力に落として連続運転することにより、消費電力を小さくするとともに、電動圧縮機の回転速度が低いので運転音も静かになる。また、インバータ電源を使用しない一定速度の電動圧縮機の場合は空調システムの能力を変えることができないので、電動圧縮機の起動と停止を繰り返して設定温度に対する室温の制御が必要であり、起動停止時の電動圧縮機の振動騒音や設定温度に対する室温の変動が大きかった。しかし、インバータ電源で電動圧縮機を駆動する場合は電動圧縮機の回転速度を可変して空調システムの能力を広範囲で連続的に変えることができるので、電動圧縮機は適当な回転速度で連続運転させればよく、電動圧縮機の起動停止音もなく、設定温度に対する室温の変動も非常に少ない快適な空調が可能となる。
【０００３】
ところがインバータ電源で電動圧縮機を駆動する場合には、商用電源を使用する場合よりも漏れ電流が大きくなるという課題がある。図５は電動圧縮機の駆動に使用されるインバータ電源と商用電源の波形を比較したものであるが、インバータ電源の波形は多くの高調波成分を含むことがわかる。一方、電動圧縮機内部の電動機の溝絶縁を構成する絶縁フィルムは従来からポリエチレンテレフタレートフィルム（以下ＰＥＴフィルムと称す）を使用している。ＰＥＴフィルムは静電容量分をもっており、そのインピーダンスＺは、周波数をｆ、静電容量をＣとすると下記の通り表される。
【０００４】
Ｚ＝１／（２πｆＣ）
これによれば、インピーダンスＺは周波数ｆが高くなると小さくなるので、インバータ電源を使用した場合は、多くの高調波成分のためにインピーダンスＺが小さくなり、電流が前記静電容量分を介して巻線から接地されている鉄芯へ漏れやすくなる。
【０００５】
図３はインバータ電源で駆動される従来の電動圧縮機の漏れ電流の測定方法を説明するもので、インバータ電源２５からの印加電圧が電動圧縮機２１の対地絶縁されたガラスターミナル２４を介して内部の電動機２８の巻線５に印加される。巻線５を保持する溝６部分は、溝絶縁フィルム７（厚み数百μｍ）と絶縁フィルム８（厚み数百μｍ）で巻線５と鉄芯１１間を絶縁している。高調波成分をもった電流は巻線５から溝絶縁フィルム７と絶縁フィルム８の静電容量分と直流絶縁抵抗分を介して接地された鉄芯１１に漏れて、漏れ電流計２７で測定される。図４は前記で述べた漏れ電流の流れ経路を等価回路で説明するもので、前記溝６部分の絶縁フィルムの電気的機能を、静電容量分２９と直流絶縁抵抗分３０にわけて示してある。
【０００６】
前記漏れ電流を低減するため従来は、第一に図３の巻線５の線径を細くする方法、第二に溝絶縁フィルム７の厚みを増す方法によって漏れ電流を小さくしている。前記第一の方法は、巻線５の線径を細くして図４の静電容量分２９を小さくすることによって漏れ電流の高調波成分を流れ難くするものであり、ここで静電容量Ｃは誘電率をε、コンデンサの極板面積をＳ、コンデンサの極板間の距離をｄとすると下記の関係がある。
【０００７】
Ｃ＝εＳ／ｄ
これによれば、コンデンサの極板の面積Ｓを小さくすれば静電容量Ｃは小さくなる。図３の電動機２８で前記コンデンサの極板の表面積に相当するものは、片極は溝６の内部表面積で、もう片極は溝６部分に保持されている巻線５の表面積である。したがって、巻線５の線径を細くして表面積を小さくすれば前記コンデンサの極板の面積Ｓを小さくしたことに相当し、静電容量分２９を小さくできるので、Ｚ＝１／（２πｆＣ）によりインピーダンスＺが大きくなり漏れ電流の高調波成分が流れ難くなり総じて漏れ電流の低減に効果がある。しかしながら巻線５の線径を細くすると、巻線５の抵抗値が高くなり電流のジュール損が増大して電動機の一次銅損が増加するので電動機の効率が低下し、電動圧縮機に求められる省エネルギーの効果が低減するという問題がある。前記第二の方法は溝絶縁フィルム７の厚みを増して図５の静電容量分２９を小さくすることによって漏れ電流の高調波成分を流れ難くするものである。しかしながら溝絶縁フィルム７の厚みを増すと、溝６内部に巻線５を保持する有効な面積が減少して巻線５全てを納めることができなくなる問題がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の電動圧縮機の漏れ電流を小さくする方法における電動圧縮機の効率低下という問題点を解決するもので、インバータ電源で駆動される電動機を容器に内蔵する電動圧縮機において、漏れ電流を小さくする対策を講じても効率が低下しない電動圧縮機を提供するもので、前記電動圧縮機の搭載された空調システムの省エネルギーを実現するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明は、インバータ電源で駆動される電動機を容器内に内蔵する電動圧縮機において、電動機の溝絶縁にＳＰＳフィルムを使用したものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、インバータ電源で駆動される電動機を容器内に内蔵する電動圧縮機において、前記電動機を構成するステータは、複数個の溝とその溝に収納される巻線と、両者を絶縁するための溝絶縁フィルムを有し、該溝絶縁フィルムはシンジオタクチックポリスチレン（以下ＳＰＳと称する）を主成分としたものであり、本発明のＳＰＳとは原材料をスチレンモノマーとし、主鎖に対してベンゼン環が規則的に交互に配列された結晶性の樹脂である。ＳＰＳは誘電率，誘電損失がエンジニアリングプラスチックスの中でも極めて低く、絶縁破壊電圧にも優れた特性を有している。
【００１１】
【実施例】
以下本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施例で使用した電動圧縮機の横断面図であり、内部にステータ３とロータ４から構成される電動機２８が内蔵されており、ステータ３の内周面には多数の溝６が軸方向に形成されており、溝６には図２の電動圧縮機の分解断面図で示されるような溝絶縁フィルム７が装着されている。さらに溝絶縁フィルム７内には巻線５が装着されており、巻線５を挿入した溝絶縁フィルム７の開口部には図２に示されるような絶縁フィルム８が設けられている。溝絶縁フィルム７と絶縁フィルム８により、巻線５とステータ３の鉄芯１１が絶縁されている。また、本発明の実施例で測定した漏れ電流値は図３の方法で行った。
【００１３】
図６は比較例として従来から使用されているＰＥＴフィルムと本発明で使用するＳＰＳフィルム（出光石油化学製）の２５℃・１ｋＨｚにおける比誘電率と測定した漏れ電流値を示す。図６よりＳＰＳフィルムを使用した場合は、従来から使用しているＰＥＴフィルムよりも漏れ電流が小さい。これは比誘電率が小さければ静電容量は小さくなるので、図４における静電容量分２９が小さくなりインピーダンスが大きくなるので、漏れ電流の高調波成分が流れ難くなるからである。
【００１４】
【発明の効果】
本発明のインバータ電源で駆動される電動機を容器内に内蔵する電動圧縮機において、電動機の溝絶縁にＳＰＳフィルムを使用した電動圧縮機にすることにより、漏れ電流が少なく効率が低下しない電動圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す電動圧縮機の断面図
【図２】本発明の実施例を示す電動圧縮機の分解断面図
【図３】インバータ駆動の電動圧縮機の漏れ電流測定方法を表す説明図
【図４】図３の等価回路図
【図５】インバータ電源と商用電源との出力波形の特性図
【図６】溝絶縁フィルムによる比較説明図
【符号の説明】
１  電動圧縮機容器
３  ステータ
５  巻線
６  溝
７  溝絶縁フィルム
８  絶縁フィルム
１１  鉄芯
２１  電動圧縮機
２５  インバータ電源
２６  商用電源
２８  電動機
２９  静電容量分
３０  直流絶縁抵抗分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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