JP3980605B2 - 圧縮機駆動モータ - Google Patents

Description

本発明は、圧縮機と圧縮機駆動用モータとが一体となった圧縮機において、耐冷媒及び冷凍機油性に優れ、かつ巻線性に優れた駆動モータ用自己融着性絶縁電線をコイルに用いた圧縮機駆動モータ（以下、「ハーメチックモータ」と記載する。）に関する。

空調機器や冷蔵庫などの冷凍機器に使用されるハーメチックモータは、冷媒及び冷凍機油環境下で運転されるものであり、特にモータ出力が大きい場合は、コイル振動を抑制するために巻線後ワニス処理を行うのが一般的である。しかしながら、ワニスには揮発性溶剤を使用しており、ワニス処理工程の環境悪化やワニス工程に負荷がかかり生産性の悪化を招くなどの課題がある。

前記課題を解決する一つの方法として、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエステルイミド、ポリアミドイミド、ポリイミドなど少なくとも１種以上の樹脂を塗布、焼付けしてなる絶縁皮膜の最外層に融着性を有した樹脂を塗布、焼付けしてなる融着皮膜を設けた自己融着性絶縁電線が用いられている。

融着皮膜には、ポリビニルブチラール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリヒドロキシエーテル樹脂などの塗料を塗布、焼付けし、熱可塑性型融着皮膜を形成させる手法と、熱可塑性樹脂にフェノール樹脂、アミノ樹脂、イソシアネートなどの架橋剤を添加した塗料を半硬化の状態でエナメル焼付けし、熱硬化型融着皮膜を形成させる手法がある。

前者の自己融着性絶縁電線は、融着皮膜が熱可塑性であるため、樹脂の融点を超える温度で再度融解させて融着させる必要がある。逆に、モータ運転中の温度では融解してはならない。従って、高温雰囲気下で使用されるハーメチックモータは、高融点の樹脂を使用せざるを得ない。

これらの状況から、熱可塑性型融着皮膜を有する自己融着性絶縁電線の融着温度は、一般に２００℃以上が必要となる。２００℃以上の加熱を行った場合、モータの鉄心絶縁樹脂やリード線被覆樹脂などのポリエステル系材料（ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなど）を劣化または融解させ、モータの絶縁性能を低下させる問題がある。

このため、ハーメチックモータには、後者の熱硬化型融着皮膜を有する自己融着性絶縁電線が選択される。従来、熱硬化型融着皮膜を有する自己融着性絶縁電線は、皮膜の可撓性に優れた分子量２０，０００以上の熱可塑性樹脂（樹脂基材）にアミノ樹脂の架橋剤を添加した塗料を半硬化状態でエナメル焼付けし、熱硬化型融着皮膜を形成可能な材料が使用されていた。

また、架橋剤を過剰量加えることにより樹脂基材と架橋剤の重合だけでなく、架橋剤間の重合反応も進め、より密な分子構造を実現していた。これにより融着皮膜の耐熱性が向上し、ハーメチックモータ用途として使用可能な特性を得ることができる。
本発明に関する従来技術としては、例えば特許文献１，２が挙げられる。
特公平３−２６８８１号公報 特公平３−３６２４７号公報

しかしながら、前述した従来の自己融着性絶縁電線を使用した場合、余分に含有されている架橋剤および架橋剤の未反応基が、ハーメチックモータに使用される冷凍機油のリン系極圧添加剤と反応し、スラッジを形成したり、極圧添加剤を減少させてしまう欠点があった。

一方、モータの効率を向上するには、モータ鉄心のスロット内により多くの絶縁電線を巻線する（高占積率化する）必要がある。しかしながら、前述した従来の自己融着性絶縁電線の融着皮膜は、半硬化の状態で焼付けられており、融着皮膜の硬度が低く、融着皮膜表面の滑り性が悪いことから、巻線時に融着皮膜が削れ易い欠点や高占積率仕様のモータでは巻線できない欠点があった。

本発明は前記事情に鑑みてなされ、冷媒及び冷凍機油環境下でも信頼性が高く、高占積率仕様のモータでも優れた巻線性を有する自己融着性絶縁電線を使用することにより、極圧添加剤が減少したりスラッジが形成されることなく信頼性の高いハーメチックモータの提供を目的とする。

前記目的を達成するため、本発明の第１の発明（以下、「第１発明」と記載する。）は、少なくとも分子量２０，０００以上のポリヒドロキシエーテル樹脂及びポリサルホン系樹脂からなる樹脂基材、並びに１分子中に２個の官能基を有する架橋剤からなり、ポリヒドロキシエーテル樹脂とポリサルホン系樹脂との質量比が、不揮発分で２０／８０〜９０／１０の範囲であり、ポリヒドロキシエーテル樹脂とポリサルホン系樹脂の不揮発分換算合計量１００質量部に対する、１分子中に２個の官能基を有する架橋剤量が不揮発分換算で１０〜４０質量部である樹脂を有効成分として含有する熱硬化型絶縁材が、導体上に絶縁皮膜を介して塗布焼付けされてなる融着皮膜を有し、耐冷媒及び冷凍機油性を有する自己融着性絶縁電線をコイルに用いたことを特徴とする圧縮機駆動モータを提供する。

前記目的を達成するため、本発明の第２の発明（以下、「第２発明」と記載する。）は、前述した第１発明のハーメチックモータにおいて、融着皮膜の少なくとも最外層に、巻線の滑り性を向上させる滑剤を配合したハーメチックモータを提供する。

また、本発明のハーメチックモータにおいて、ポリヒドロキシエーテル樹脂とポリサルホン系樹脂と１分子中に２個の官能基を有する架橋剤量との不揮発分換算合計量１００質量部に対する、滑剤量が不揮発分換算で１〜５質量部である絶縁材からなる融着皮膜を有する自己融着性絶縁電線を使用したことが好ましい。

本発明によれば、冷媒及び冷凍機油環境下でも信頼性が高く、高占積率仕様のモータでも優れた巻線性を有する自己融着性絶縁電線を使用することにより、極圧添加剤が減少したりスラッジが形成されることなく信頼性の高いハーメチックモータを提供することができる。

次に本発明について詳細に記載する。
第１発明で用いる自己融着性絶縁電線の融着樹脂基材の一つである、分子量２０，０００以上のポリヒドロキシエーテル樹脂としては、フェノキシ樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂を使用することが可能である。より具体的には、市販のエピコート１２５６、４２５０、４２７５、１２５５ＨＸ３０（いずれもジャパンエポキシレジン社製）、ＰＫＨＣ、ＰＫＨＨ、ＰＫＨＪ（いずれもＵＣＣ社製）、ＹＰ−５０，ＹＰ−４０ＡＳＭ４０、ＹＰ−５０ＥＫ３５、ＹＰ−５０ＣＳ２５（いずれも東都化成社製）、デンカブチラール＃２０００−Ｌ、＃３０００−１、＃３０００−２、＃３０００−Ｋ、＃４０００−１、＃４０００−２、＃５０００−Ａ、＃６０００−Ｃ（いずれも電気化学工業社製）、ビニレックＫ、Ｌ、Ｈ、Ｅ（いずれもチッソ社製）等を例示することができる。

本発明で用いる自己融着性絶縁電線の他の融着樹脂基材であるポリサルホン系樹脂としては、ポリサルホン樹脂又はポリサルホン樹脂の部分構造を有する樹脂が挙げられる。より具体的には、市販のユーデルＰ−１７００、レーデルＡ−２００Ａ、Ａ−３００Ａ（いずれも米国のソルベイ社製）、ＹＰＳ−００７−Ａ３０、ＹＰＳ−０３０−Ａ３０（いずれも東都化成社製）等を例示することができる。
また、ビスフェノールＡとビスフェノールＳとエピクロルヒドリンとの重合反応により生成された樹脂を使用することも可能である。

ポリヒドロキシエーテル樹脂とポリサルホン系樹脂との質量比は、不揮発分換算で２０／８０〜９０／１０の範囲であることが好ましく、３０／７０〜８０／２０の範囲であることが特に好ましい。該質量比が２０／８０未満であると、融着皮膜は十分な融着性が得られなくなり、９０／１０を超えると、高温雰囲気下及び冷媒・冷凍機油中での融着性が低下する。

また１分子中に２個の官能基を有する架橋剤としては、２価の安定化イソシアネート、尿素樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、２価の有機酸、２価の有機酸の誘導体が挙げられる。具体的には、２価の安定化イソシアネートとして、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、パラフェニレンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタン−４，４”−ジイソシアネート、ジフェニルエーテル−４，４’−ジイソシアネート等をフェノール性水酸基、アルコール性水酸基等を有する化合物でマスクしたものである。

より具体的には、市販のミリオネートＭＳ−５０、コロネート２５０１、２５０７、２５１３、２５１５（いずれも日本ポリウレタン工業社製）、デュラネート１７Ｂ６０−ＰＸ、ＴＰＡ−Ｂ８０Ｘ、ＭＦ−Ｂ６０Ｘ、ＭＦ−Ｋ６０Ｘ、Ｅ４０２−Ｂ−８０Ｔ（いずれも旭化成社製）等を例示することができる。

また、尿素樹脂としては、市販のＵＦＲ６５、ＵＦＲ３００（いずれも日本サイテック社製）、ベンゾグアナミン樹脂としては、市販のサイメル１１２３、マイコート１０２、１０５、１０６、１１２８（いずれも日本サイテック社製）を例示することができる。

また、２価の有機酸としては、例えばフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、マレイン酸、フマル酸等が挙げられる。２価の有機酸の誘導体としては、例えばこれらの酸塩化物が挙げられる。

ポリヒドロキシエーテル樹脂とポリサルホン系樹脂の不揮発分換算合計量１００質量部に対する、１分子中に２個の官能基を有する架橋剤量は、１０〜４０質量部の範囲であることが好ましく、１５〜３０質量部の範囲が特に好ましい。架橋剤量が１０質量部未満の場合、高温雰囲気下および冷媒・冷凍機油中における融着力が低下しやすくなり、冷媒抽出率も増大する。架橋剤量が４０質量部を超える場合、融着が困難になる。

以上説明した通り、例示した化学物質をそれぞれ任意に選択し、所要量を配合し、シクロヘキサノン等の有機溶媒に溶解することにより、本発明に使用した自己融着性絶縁電線の融着皮膜の材料となる樹脂塗料が得られる。次いで、前記の樹脂塗料を定法により導体に他の絶縁皮膜を介して半硬化状態にエナメル焼付けし、本発明に使用した自己融着性絶縁電線が得られる。

図１は、本発明で使用した自己融着性絶縁電線の構成を例示する断面図である。この自己融着性絶縁電線は、導電率が良好な電気銅からなる導体１と、該導体１上に設けられた絶縁皮膜２と、該絶縁皮膜２上に設けられた融着皮膜３からなっている。

次いで、この自己融着性絶縁電線を巻線してコイルを作製後、加熱処理を施すことで余分な残基の少ない３次元構造が形成されたコイルとなり、ハーメチックモータに要求される耐冷媒及び冷凍機油性が得られる。

第２発明は、第１発明で使用した自己融着性絶縁電線の融着樹脂塗料に滑剤を配合し、導体に他の絶縁皮膜を介して塗布して焼付けた自己融着性絶縁電線を使用した他は、前記第１発明と同一である。

但し、前記ポリヒドロキシエーテル樹脂とポリサルホン系樹脂との質量比は、不揮発分換算で２０／８０〜９０／１０の範囲であることが好ましく、３０／７０〜８０／２０の範囲であることが特に好ましいことは第１発明で使用した自己融着性絶縁電線の融着樹脂と同一であるが、該質量比が９０／１０を超えると、自己融着層の皮膜強度が低下するため、十分なすべり性が得られない。

ポリヒドロキシエーテル樹脂とポリサルホン系樹脂と１分子中に２個の官能基を有する架橋剤の不揮発分換算合計量１００質量部に対する、滑剤量は、１〜５質量部の範囲であることが好ましい。滑剤量が１質量部未満であると、高占積率仕様モータ巻線が可能なすべり性が得られず、５質量部を超えると融着率が低下してくる。

この滑剤としては、ポリエチレン系ワックス、マイクロクリスタリンワックス、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系ワックス、ステアリン酸アミド等のアミド系ワックス、ミツロウ、カルナバワックス、モンタンワックス等およびこれらワックスの分子末端を変性させたものを単独もしくは複数選択して配合することができる。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこの実施例によって限定されるものではない。
以下の実施例中の例１〜例２４において、ポリヒドロキシエーテル樹脂はＰＫＨＨ（商品名；ＵＣＣ社製）、ポリサルホン系樹脂はＹＰＳ−００７（商品名；東都化成社製）、２価のイソシアネートはミリオネートＭＳ−５０（商品名；日本ポリウレタン工業社製）、アミノ樹脂はサイメル３７０（商品名；日本サイテック社製）、滑剤はポリテトラフルオロエチレン（ダイキン工業社製）である。

［例１］
分子量２０，０００以上のポリヒドロキシエーテル樹脂としてＰＫＨＨ ５０質量部、ポリサルホン系樹脂としてＹＰＳ−００７ ５０質量部（不揮発分換算）を８０℃に加熱したシクロヘキサノン３００質量部に添加して溶解した。得られた溶液を室温に冷却し、１分子中に官能基を２個有するイソシアネートとしてミリオネートＭＳ−５０を２０質量部添加して溶解し、更にシクロヘキサノンを添加して不揮発分を３０質量％に調整し、自己融着性絶縁塗料を用意した。
次に、直径０．９ｍｍの銅線にポリエステルイミド塗料（東特塗料社製、商品名；ネオヒート８６００）を２５μｍの絶縁皮膜厚となるように塗布、焼付けして、更にその上層にポリアミドイミド塗料（日立化成工業社製、商品名ＨＩ−４００）を５μｍの絶縁皮膜厚となるように塗布、焼付けした。そして更にその上層に、前記自己融着性絶縁塗料を１３μｍの絶縁皮膜厚となるように塗布、焼付けし、自己融着性絶縁電線を製造した。この後、この電線を巻線して最高占積率６４％と６８％の２タイプのハーメチックモータ（単相、定格電圧２２０Ｖ、出力１．７ｋＷ）を作製した。なお、コイルの融着条件は１６０℃、２時間としている。

［例２］
ＰＫＨＨ １００質量部を８０℃に加熱したシクロヘキサノン３００質量部に添加して溶解した。得られた溶液を室温に冷却し、アミノ樹脂としてサイメル３７０を不揮発分換算で４０質量部添加して溶解し、更にシクロヘキサノンを添加して不揮発分３０質量％に調整し、自己融着性絶縁塗料を用意した。次いで、例１と同様にして自己融着性絶縁電線を製造した後、この電線を巻線し、例１と同様にしてハーメチックモータを作製した。

［例３］
ＰＫＨＨ ５０質量部、ＹＰＳ−００７ ５０質量部（不揮発分換算）を８０℃に加熱したシクロヘキサノン３００質量部に添加して溶解した。得られた溶液を室温に冷却し、アミノ樹脂としてサイメル３７０を不揮発分換算で４０質量部添加して溶解し、更にシクロヘキサノンを添加して不揮発分３０質量％に調整し、自己融着性絶縁塗料を用意した。次いで、例１と同様にして自己融着性絶縁電線を製造した後、この電線を巻線し、例１と同様にしてハーメチックモータを作製した。

［例４］
ＰＫＨＨ １００質量部を８０℃に加熱したシクロヘキサノン３００質量部に添加して溶解した。得られた溶液を室温に冷却し、ミリオネートＭＳ−５０を２０質量部添加して溶解し、更にシクロヘキサノンを添加して不揮発分３０質量％に調整し、自己融着性絶縁塗料を用意した。次いで、例１と同様にして自己融着性絶縁電線を製造した後、この電線を巻線し、例１と同様にしてハーメチックモータを作製した。

［例５〜例９］
表２に示す配合割合で、例１の場合と同様にして、不揮発分３０質量％に調整した後、得られた混合物１２０質量部（不揮発分換算）に、滑剤としてポリテトラフルオロエチレンを表２に示す配合割合で添加し、均一に分散し、自己融着性絶縁塗料を用意した。次いで、例１と同様にして自己融着性絶縁電線を製造した後、この電線を巻線し、例１と同様にしてハーメチックモータを作製した。

［例１０］
例２の場合と同様にして、不揮発分３０質量％に調整した後、得られた混合物１２０質量部（不揮発分換算）に、滑剤としてポリテトラフルオロエチレンを６質量部添加し、均一に分散し、自己融着性絶縁塗料を用意した。次いで、例１と同様にして自己融着性絶縁電線を製造した後、この電線を巻線し、例１と同様にしてハーメチックモータを作製した。

［例１１〜例１９］
表３に示す配合割合で、例１の場合と同様にして、自己融着性絶縁電線を製造した後、この電線を巻線し、例１と同様にしてハーメチックモータを作製した。

［例２０〜例２４］
表４に示す配合割合で、例１の場合と同様にして、自己融着性絶縁電線を製造した後、この電線を巻線し、例１と同様にしてハーメチックモータを作製した。

［評価例］
前記例１〜例２４での巻線性、及び作製されたハーメチックモータでの耐久テストを実施した後の電線を含めた各素材の状況を調査し、評価した。

１）巻線性（インサート性）
最高占積率６４％（通常品）と６８％（高占積率品）でのインサート方式巻線が可能かどうかを調査した。

２）コイル固着力
最高占積率６４％（通常品）タイプのハーメチックモータのスロット部の直線状況の電線束（直径０．９ｍｍ×６２本）を取り出して折り曲げ力を調査した。

３）耐久テスト後の耐冷媒／冷凍機油性、及びコイルの固着状況調査
２２０Ｖ，１０００時間の負荷耐久テスト後にハーメチックモータを分解し、耐冷媒／冷凍機油性とコイルの固着状況を調査した。耐冷媒／冷凍機油性は３−ａ）と３−ｂ）の２種類の系での耐久テストを実施した。
３−ａ）Ｒ４１０Ａ／エーテル油系
リン酸トリクレジルが２％添加されたエーテル油（ポリビニルエーテル油 出光興産社製）と冷媒（Ｒ４１０Ａ ダイキン工業社製）を使用し、耐久テスト後のエーテル油に添加されているリン酸トリクレジルの減少率を分析した。
３−ｂ）Ｒ２２／精製鉱油系
リン酸トリフェニルが２％添加された精製鉱油（ナフテン系鉱油 新日本石油社製）と冷媒（Ｒ２２ 旭硝子社製）を使用し、耐久テスト後の精製鉱油に添加されているリン酸トリフェニルの減少率を分析した。
３−ｃ）コイルの固着状況

［評価基準］
１）コイル固着力・・・スロット部の直線状況の電線束の折り曲げ力で評価した。なお、折り曲げ力は３点曲げ試験で支点間距離５０ｍｍ、折り曲げ速度１００ｍｍ／分の条件で測定した。
○：４００Ｎ以上、△：２００Ｎ以上４００Ｎ未満、×：２００Ｎ未満。

２）耐冷媒／冷凍機油性
コイル固着力・・・スロット部の直線状況の電線束の折り曲げ力で評価した。
○：３２０Ｎ以上、△：２００Ｎ以上３２０Ｎ未満、×：２００Ｎ未満。
添加剤減少率・・・ガスクロマトグラフィーにより耐久テスト前後の添加剤量を定量分析し、耐久テスト前の添加剤量に対するテスト後の添加剤量の減少率（％）を算出した。
○：２０％以下、×：２０％を超える。
３）巻線性（インサート性）
○：インサート方式巻線可能、×：インサート方式巻線不可能。

それぞれの結果を以下の表１〜表４に示す。
なお、表１〜表４中、「ＥＩ」はポリエステルイミドを表し、「ＡＩ」はポリアミドイミドを表し、「ポリヒドロキシエーテル樹脂 *１」は前記ＰＫＨＨを表し、「ポリサルホン系樹脂 *２」は前記ＹＰＳ−００７を表し、「２価イソシアネート *３」は前記ミリオネートＭＳ−５０を表し、「アミノ樹脂 *４」は前記サイメル３７０を表し、「ポリテトラフルオロエチレン *５」は滑剤として添加したポリテトラフルオロエチレンを表している。

表１に示す通り、本発明のハーメチックモータ（例１）は、耐冷媒／冷凍機油性に優れ、コイル固着力も問題のないものであった。一方、例２，３のハーメチックモータは添加剤減少率が高く、例３，４のハーメチックモータでは耐冷媒／冷凍機油試験後のコイル固着力が極端に低いかまたは低下するものが認められた。
また、表２の例５〜例９の結果から、滑剤が適正量であれば、優れた巻線性が得られることが認められた。また、例１０と比較しても巻線性に優れていることが明白である。
表３の例１１〜例１９及び表４の例２０〜例２４の結果からは、配合割合が適正であれば優れた耐冷媒／冷凍機油性を有することが確認された。
これらの試験結果から、本発明のハーメチックモータは、従来の自己融着性絶縁電線を使用したハーメチックモータと比較して、耐冷媒／耐冷凍機油性、巻線性に優れた性能を有していることが明らかになった。

本発明のハーメチックモータは、空調機器や冷蔵庫などの冷凍機器に使用されるハーメチックモータ用として有用である。

本発明のハーメチックモータに用いる自己融着性絶縁電線の構造を例示する断面図である。

符号の説明

１…導体、２…絶縁皮膜、３…融着皮膜。

Claims (3)

1. 少なくとも分子量２０，０００以上のポリヒドロキシエーテル樹脂及びポリサルホン系樹脂からなる樹脂基材、並びに１分子中に２個の官能基を有する架橋剤からなり、ポリヒドロキシエーテル樹脂とポリサルホン系樹脂との質量比が、不揮発分で２０／８０〜９０／１０の範囲であり、ポリヒドロキシエーテル樹脂とポリサルホン系樹脂の不揮発分換算合計量１００質量部に対する、１分子中に２個の官能基を有する架橋剤量が不揮発分換算で１０〜４０質量部である樹脂を有効成分として含有する熱硬化型絶縁材が、導体上に絶縁皮膜を介して塗布焼付けされてなる融着皮膜を有し、耐冷媒及び冷凍機油性を有する自己融着性絶縁電線をコイルに用いたことを特徴とする圧縮機駆動モータ。
2. 融着皮膜の少なくとも最外層に、巻線の滑り性を向上させる滑剤を配合したことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機駆動モータ。
3. ポリヒドロキシエーテル樹脂とポリサルホン系樹脂と１分子中に２個の官能基を有する架橋剤量との不揮発分換算合計量１００質量部に対する、滑剤量が不揮発分換算で１〜５質量部である絶縁材からなる融着皮膜を有する自己融着性絶縁電線を使用したことを特徴とする請求項１又は２に記載の圧縮機駆動モータ。

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