[发明专利]逆变器驱动的电动机

说明书

本发明总地涉及一种工业应用的由逆变器电源驱动的逆变器驱动电动机，更具体地涉及可变速的电动压缩机的逆变器驱动电动机，该电动机装在空调机或类似的包括致冷剂及冷冻机械油的设备内，并由逆变器电源驱动。

在最近的工业领域中，由于逆变器驱动的电动机其速度可任意地改变，各种电机如驱动切割机工具的电动机由逆变器来驱动的趋势正在成为主流。同时，在空调机领域中，使用由逆变器电源驱动的电动压缩机的多种空调系统日趋增加。使用逆变器电源可导致更舒适的空调状态并能改变空调系统的容量，节省能量及安静地运行。对于逆变器电源这些指标的需求正在市场中增长。

但是，如果电动机由逆变器电源驱动，会引起这样的问题，即漏电流的量比在使用商用电源的情况下大。图11A表示逆变器电源输出电压波形，而图11B表示商用电源输出电压波形。图12A表示逆变器电源输出电流波形，而图12B表示商用电源输出电流波形。逆变器电源波形比商用电源波形包含更多的谐波分量。另一方面，用于电动机中槽绝缘的绝缘膜具有电容及其阻抗Z由下式(1)表示。

Z＝1/(2πfc)...(1)

其中“f”表示频率及“c”表示电容量。

在使用逆变器电源的情况下，频率f升高，由于许多谐波成分，因此使阻抗Z减小，正如从上述等式中清楚看出的，由此，电流易于从绕组导线经过电容漏到接地的铁心。

图9说明一种公知的由逆变器电源25驱动的并具有压缩机械22的电动压缩机40的逆变器驱动电动机28的漏电流测量方法。逆变器驱动电动机28被装在电动压缩机40的壳21内，在该壳21中包含混合的冷却剂及冷冻机械油的混合液23。在图9中，来自逆变器电源25的电压通过与地绝缘的端子24施加给逆变器驱动电动机28的绕组导线5。在保持绕组导线5的槽6中，绕组导线5及铁心11之间的绝缘是由厚度为几百μm的绝缘膜7及厚度为几百μm的楔型绝缘膜来实现的。具有谐波分量的电流从绕组导线5经过电容及绝缘膜7和楔型绝缘膜8的DC绝缘电阻泄漏到接地的铁心11并由漏电流表27来测量。

图10表示图9中漏电流通路的等效电路。在图10中，槽6中绝缘膜7的电功能被分成电容29及DC绝缘电阻30。

常规上，为了减少漏电流，采用了减小绕组导线5的直径的第一方法及增加绝缘膜7的厚度的第二方法。在第一方法中，因为图10中的电容29随绕组导线5直径的减小而减小，漏电流的谐波分量不易流通。这里，电容器的电容量具有以下关系(2)：

      C＝εs/d...(2)

式中“ε”表示介电常数，“S”表示电容器一对电极板中每个的面积，及d表示电极板之间的距离。假定“ε_o”表示空气介电常数及“ε_s”表示相对介电常数，则介电常数ε为空气介电常数ε_o与相对介电常数ε_s的积，即ε_o·ε_s。

根据式(2)，由于每个电极板的面积S下降，电容C减小。在图9的逆变器驱动电动机28中，每个槽6的表面积及保持在槽6中的绕组导线5的表面积相应于每个电极板的面积S。因此通过减小绕组导线5的直径来减小绕组导线5的表面积引起了每个电容器电极板面积S的减小，由此可减小电容量29，及基于式(1)由此使阻抗Z增加。因而，由于漏电流的谐波分量不易流通，漏电流的量能有效地下降。

但是，如果通过减小绕组导线S的直径来减小绕组导线5的表面积，绕组导线5的电阻值增加，致使电流的焦耳损耗增加，由此使电动机原边铜耗增加，于是引起电动机效率下降。

在上述第二方法中，因为图10中的电容量29是通过增加绝缘膜7的厚度来减小的，使漏电流的谐波分量不易被流过。图8表示公知绝缘膜7的一个例子，它是由绝缘膜7a和7b组成的，由此使绝缘膜7的厚度增大。

在式(2)中，如果电容器电极板之间的距离d增大，电容量c减小。在图9的逆变器驱动电动机28中，绝缘膜7的厚度相当于电容器两极板之间的距离d。因此，由于电容量29通过增加绝缘膜7的厚度能被减小，漏电流的谐波成分不易流过，由此引起漏电流量的下降。

但是，如果绝缘膜7的厚度增加，在槽6中保持绕组导线5的有效区域减小，因此，所有的绕组导线5不能容纳在槽6中。于是，如果使绕组导线5的直径减小来使绕组导线5的截面区域减小，整个绕组导线5才能容纳到槽6中。但是，在此情况下，由于绕组导线5的电阻值如上结合第一方法所述地增大了，电动机的效率被不期望地降低。