(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インバータ駆動電動機において、このインバータ駆動電動機の巻線と鉄心とを溝部で絶縁する溝絶縁体は２枚以上の絶縁フィルムからなり、この絶縁フィルムの少なくとも一枚に複数個の穴を設け、この穴の部分の空気層による静電容量を有することを特徴とするインバータ駆動電動機。
【請求項２】
電動圧縮機の容器内に内蔵されたインバータ電源で駆動されるインバータ駆動電動機において、このインバータ駆動電動機の巻線と鉄心とを溝部で絶縁する溝絶縁体は３枚以上の絶縁フィルムからなり、この絶縁フィルムの少なくとも一枚に複数個の穴を設け、この穴を設けた絶縁フィルムの両側に穴を設けていない絶縁フィルムで覆い密着して１枚に構成した絶縁フィルムを配置したことを特徴とするインバータ駆動電動機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業用でインバータ電源で使用されるインバータ駆動電動機、あるいは空調機などに組み込まれる冷媒と冷凍機油を封入しインバータ電源で駆動される可変速電動圧縮機のインバータ駆動電動機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、産業用分野では速度が自在に可変可能ということにより電動機をインバータで駆動する機会が増えてきている。例えば、切削機械の駆動用電動機などがある。また、空調機の分野でも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。
【０００３】
ところがインバータ電源で電動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９は電動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高調波成分を含んでいる。一方、電動機内部の電動機の溝絶縁を構成する絶縁フィルムは静電容量分をもっているが、そのインピーダンスは（数１）のように表される。
【０００４】
【数１】
0003570093.tif 000002
【０００５】
（数１）によれば、インピーダンスＺは周波数ｉが高くなるので、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心へ漏れやすくなる。
【０００６】
図７はインバータ電源で駆動される電動圧縮機のインバータ駆動電動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からの印加電圧が対地絶縁されたターミナル２４を介してインバータ駆動電動機２８の巻線５に印加される。巻線５を保持する溝６部分は、絶縁フィルム７（厚み数百μｍ）と楔絶縁フィルム８（厚み数百μｍ）で巻線５と鉄心１１間を絶縁している。高調波成分をもった電流は巻線５から絶縁フィルム７と楔絶縁フィルム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心１１に漏れて、漏れ電流計２７で測定される。図８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７の電気的機能を、静電容量分２９と直流絶縁抵抗分３０に分けて示してある。
【０００７】
漏れ電流を低減するために従来は、第一に図７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８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、ここで静電容量には（数２）の関係がある。
【０００８】
【数２】
0003570093.tif 000003
【０００９】
（数２）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７のインバータ駆動電動機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。
【００１０】
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、（数１）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。
【００１１】
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するという問題がある。
【００１２】
前記第二の方法は、絶縁フィルム７の厚みを増して図８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、図６に従来例の絶縁フィルム７の１つの斜視図を示す。絶縁フィルム７ａと絶縁フィルム７ｂの２枚使いとし、絶縁フィルム７の厚みを増している。
【００１３】
（数２）によれぱ、コンデンサの極板間の距離ｄを大きくすれば静電容量Ｃは小さくなることより、図７のインバータ駆動電動機２８で前記コンデンサの極板間の距離に相当するものは絶縁フィルム７の厚みであり、したがって絶縁フィルム７の厚みを増すことにより静電容量分２９を小さくできるので、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。
【００１４】
しかしながら絶縁フィルム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。そこで巻線５の線径を細くして断面積を小さくすれば巻線５全てを納めることが可能となるが、巻線５の抵抗値は高くなるので、前記第一の方法の場合と同様に電動機の効率が低下するという問題がある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来のインバータ駆動電動機の漏れ電流を小さくする方法における電動機の効率の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インバータ駆動電動機を提供するものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、インバータ駆動電動機の溝絶縁体は２枚以上の絶縁フィルムからなり、前記絶縁フィルムの少なくとも１枚に複数個の穴を設けたものである。
【００１７】
これにより、複数個の穴を設けた絶縁フィルムの静電容量は、電気回路上、比誘電率１．０の空気層による静電容量と、比誘電率１．０以上の絶縁フィルムによる静電容量が並列に接続されたのと等価となり小さくなり、インバータ駆動電動機の効率を低下させることなく、インバータ駆動電動機の漏れ電流を小さくすることができる。
【００１８】
また本発明は、電動圧縮機の容器内に内蔵されインバータ電源で駆動されるインバータ駆動電動機の溝絶縁体は３枚以上の絶縁フィルムからなり、少なくとも１枚の絶縁フィルムに複数個の穴を設け、両側に穴を設けていない絶縁フィルムで覆い密着し１枚にした絶縁フィルムを配置したものである。
【００１９】
これにより、複数個の穴を設けた絶縁フィルムの両側を穴を設けていない絶縁フィルムで密着させているので、電動圧縮機の中に使用されている比誘電率１．０以上の冷凍機油が、前記穴の中に入ることがなく第一の発明と同様の理由で、絶縁フィルムの静電容量が小さくなり、インバータ駆動電動機の効率を低下させることなく、インバータ駆動電動機の漏れ電流を小さくすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明は、インバータ電源で駆動されるインバータ駆動電動機の溝絶縁体であって、前記インバータ駆動電動機の溝絶縁体は２枚以上の絶縁フィルムからなり、前記絶縁体フィルムの少なくとも１枚に絶縁フィルムの全体均一に複数個の穴を設けたものであり、（数２）によれば比誘電率εＳが小さければ静電容量Ｃは小さくなるので、穴の部分の空気層による静電容量は、比誘電率が一般的には約３である絶縁フィルムよりも空気の比誘電率１．０と小さいため、絶縁フィルムの静電容量よりも小さくなる。
【００２１】
複数個の穴を設けた絶縁フィルムの静電容量は、電気回路上、空気層による静電容量と、絶縁フィルムによる静電容量が並列に接続されたのと等価となり、空気層の静電容量が絶縁フィルムの静電容量よりも小さいので、穴を設けない場合の静電容量よりも小さくなり、図８における静電容量分２９が小さくなり（数１）によりインピーダンスＺは大きくなるので、漏れ電流の高調波成分は流れ難くなり、総じて漏れ電流は小さくなる。
【００２２】
上記の理由により、静電容量が小さくなるので従来の方法のように絶縁フィルムの厚さを増すことなく、また巻線５の線径を細くすることなく漏れ電流を小さくすることができるので、インバータ駆動電動機の効率を低下させることなく、インバータ駆動電動機の漏れ電流を小さくすることができる。
【００２３】
また本発明は、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の溝絶縁体であって、前記電動機の溝絶縁体を３枚以上の絶縁フィルムとし、少なくとも１枚の絶縁フィルムに複数個の穴を設け、両側に穴を設けていない絶縁フィルムで覆い密着し１枚にした絶縁フィルムを配置したものであり、複数個の穴を設けた絶縁フィルムの両側の穴を設けていない絶縁フィルムで密着させているので、電動圧縮機の中に使用されている比誘電率１．０以上の冷凍機油が、前記穴の中に入ることがなく第一の発明と同様の理由で、絶縁フィルムの静電容量が小さくなり、インバータ駆動電動機の効率を低下させることなく、インバータ駆動電動機の漏れ電流を小さくすることができる。
【００２４】
【実施例】
以下本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００２５】
（実施例１）
図２は、インバータ駆動電動機の横断面図で、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内には図３のインバータ駆動電動機の分解断面図で示されるような本発明による絶縁フィルム７１が密着されている。さらに絶縁フィルム７１内には巻線５が密着されており、巻線５を挿入した絶縁フィルム７１の開口部には図３に示されるような楔絶縁フィルム８が設けられている。絶縁フィルム７１と楔絶縁フィルム８により、巻線５とステータ３の鉄心１１が絶縁されている。
【００２６】
本発明の絶縁フィルム７１の１つは、図１に示すように絶縁フィルム７１ａと複数個の穴１２を設けた絶縁フィルム７１ｂとで構成されている。
【００２７】
（数２）によれば比誘電率εＳが小さければ静電容量Ｃは小さくなるので、穴１２の部分の空気層による静電容量は、比誘電率が一般的には約３である絶縁フィルム材よりも空気の比誘電率が１．０と小さいため、絶縁フィルム材の静電容量よりも小さくなる。
【００２８】
複数個の穴１２を設けた絶縁フィルム７１ｂの静電容量は、電気回路上、空気層による静電容量と、絶縁フィルム材による静電容量が並列に接続されたのと等価となり、空気層の静電容量が絶縁フィルム材の静電容量よりも小さいので、穴１２を設けない場合の静電容量よりも小さくなり、図８における静電容量分２９が小さくなり（数１）によりインピーダンスＺは大きくなるので、漏れ電流の高調波成分が流れ難くなり、総じて漏れ電流は小さくなる。
【００２９】
上記の理由により、静電容量が小さくなるので従来の方法のように絶縁フィルムの厚さを増すことなく、また巻線５の線径を細くすることなく漏れ電流を小さくすることができるので、インバータ駆動電動機の効率を低下させることなく、インバータ駆動電動機の漏れ電流を小さくすることができる。また、絶縁フィルム７１ａには、従来通り穴１２を設けていないので、従来通り巻線５と鉄心１１の絶縁を保つことができる。
【００３０】
なお、図１は複数個の穴１２を設けた絶縁フィルム７１ｂを鉄心１１側に配置した例であるが、図４に示すように巻線５側に配置しても同様の効果が得られるのはいうまでもない。
【００３１】
（実施例２）
本発明による絶縁フィルム７２の１つの斜視図を図５（ａ）に示し、図５（ｂ）は絶縁フィルム７２のＺ部断面拡大図である。絶縁フィルム７２は、複数個の穴１２を設けた絶縁フィルム７２ｂの両側に穴１２を設けていない絶縁フィルム７２ａで覆い密着し１枚にしたものである。
【００３２】
電動圧縮機のように、インバータ駆動電動機の回りに冷凍機油がある場合は絶縁フィルム７２は、冷凍機油にて浸されることとなり、絶縁フィルム７２ｂの両側を絶縁フィルム７２ａで密着していないと、絶縁フィルム７２ｂの穴１２の中に比誘電率が約３の冷凍機油が浸透することとなり、本発明の効果は得られない。
【００３３】
しかしながら本発明は、複数個の穴１２を設けた絶縁フィルム７２ｂの両側を穴１２を設けていない絶縁フィルム７２ａを密着させているので、電動圧縮機の中に使用されている冷凍機油が、絶縁フィルム７２ｂの穴１２の中に入ることがなく、絶縁フィルム７２の静電容量が小さくなり、インバータ駆動電動機の効率を低下させることなく、インバータ駆動電動機の漏れ電流を小さくすることができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、従来例に比べて以下のような効果が得られる。
【００３５】
絶縁フィルムの静電容量が小さくなるので従来の方法のようにフィルムの厚さを増すことなく、またインバータ駆動電動機の巻線の線径を細くすることなく電流を小さくすることができるので、インバータ駆動電動機の効率を低下させることなく、インバータ駆動電動機の漏れ電流を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による絶縁フィルムの斜視図
【図２】本発明の一実施例によるインバータ駆動電動機の横断面図
【図３】本発明の一実施例によるインバータ駆動電動機の分解断面図
【図４】本発明の他の実施例による絶縁フィルムの斜視図
【図５】（ａ）本発明の一実施例による絶縁フィルムの斜視図
（ｂ）本発明の一実施例による絶縁フィルムのＺ部拡大断面図
【図６】従来の絶縁フィルムの斜視図
【図７】インバータ駆動電動機の漏れ電流測定方法を示す図
【図８】図７の等価回路図
【図９】インバータ電源出力波形と商用電源出力波形の比較図
【符号の説明】
１  インバータ駆動電動機の容器
３  ステータ
５  巻線
６  溝
７，７ａ，７ｂ，７１，７１ａ，７１ｂ，７２，７２ａ，７２ｂ  絶縁フィルム
８  楔絶縁フィルム
１１  鉄心
１２  穴
２５  インバータ電源
２６  商用電源
２８  インバータ駆動電動機
２９  静電容量分
３０  直流絶縁抵抗分
【図１】
0003570093.tif 000004
【図２】
0003570093.tif 000005
【図３】
0003570093.tif 000006
【図４】
0003570093.tif 000007
【図５】
0003570093.tif 000008
【図６】
0003570093.tif 000009
【図７】
0003570093.tif 000010
【図８】
0003570093.tif 000011
【図９】
0003570093.tif 000012