專(zhuān)利名稱(chēng)：電動(dòng)機(jī)和包括電動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動(dòng)機(jī)，更具體地，涉及一種實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩性能和提高正常 運(yùn)行效率的同時(shí)具有最低損耗和改進(jìn)效率的電動(dòng)機(jī)。另外，本發(fā)明涉及一種可有效地適用于可變負(fù)載的電動(dòng)機(jī)和一種使用該電動(dòng)機(jī)的 可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)。
背景技術(shù)：
通常，單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)包括定子，在該定子上纏繞著主線(xiàn)圈和輔助線(xiàn)圈，在主線(xiàn)圈 與輔助線(xiàn)圈之間具有90度的空間間隔。源電壓直接施加于主線(xiàn)圈，而且還經(jīng)由電容器和開(kāi) 關(guān)施加于輔助線(xiàn)圈。這是因?yàn)榧词箤?duì)主線(xiàn)圈施加電壓，主線(xiàn)圈也不能單獨(dú)地產(chǎn)生起動(dòng)力。因 此，在諸如輔助線(xiàn)圈等起動(dòng)裝置的輔助下，定子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，以起動(dòng)轉(zhuǎn)子。所述起動(dòng)裝置根據(jù)其種類(lèi)而分為分相式、屏蔽線(xiàn)圈式、電容器起動(dòng)式、推斥起動(dòng)式等。作為具有上述起動(dòng)裝置的單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的示例，圖1和2中示出了電容器起動(dòng) 式單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。圖1示出普通單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子，且圖2示出轉(zhuǎn)子和定子線(xiàn)圈的簡(jiǎn)化 電路。當(dāng)只有主線(xiàn)圈12纏繞在定子10上時(shí)，定子10僅產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，并且因此，未實(shí)現(xiàn) 轉(zhuǎn)子20的起動(dòng)。因此，必須在定子10上纏繞輔助線(xiàn)圈14，以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。用該旋轉(zhuǎn)磁 場(chǎng)，可以起動(dòng)轉(zhuǎn)子并使其沿預(yù)定方向旋轉(zhuǎn)。即，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩經(jīng)由該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)而出現(xiàn)。在圖2的簡(jiǎn)化電路中，電容器15用于延遲施加于輔助線(xiàn)圈14的電流的相位，以便 經(jīng)由輔助線(xiàn)圈14與主線(xiàn)圈12之間的交互作用而產(chǎn)生起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。一旦起動(dòng)，則即使未向輔 助線(xiàn)圈14施加電力，在假設(shè)負(fù)載沒(méi)有變化的情況下，轉(zhuǎn)子20也保持旋轉(zhuǎn)。S卩，如果轉(zhuǎn)子20 在起動(dòng)之后保持每分鐘預(yù)定的或更大的轉(zhuǎn)數(shù)，則不需要將電力供向輔助線(xiàn)圈14。然而，當(dāng)負(fù) 載改變時(shí)，需要附加的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。因此，優(yōu)選的是總是經(jīng)由電容器15來(lái)向輔助線(xiàn)圈14供應(yīng) 電力。當(dāng)然，三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)即使在僅主線(xiàn)圈纏繞在定子上時(shí)也能夠產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，且 不需要在定子上纏繞上述輔助線(xiàn)圈。也就是說(shuō)，三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)不需要單獨(dú)的起動(dòng)裝置。上述單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是，其不需要類(lèi)似無(wú)刷DC(BLDC)電動(dòng)機(jī)或磁阻電動(dòng) 機(jī)的逆變器，并且能夠使用單相商業(yè)電力來(lái)直接啟動(dòng)，從而得到優(yōu)越的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力。現(xiàn)在，將參照?qǐng)D1和2來(lái)詳細(xì)描述上述普通單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。具有空心內(nèi)部構(gòu)型的定子10包括多個(gè)齒11和主線(xiàn)圈12，所述齒以期望的角間隔 沿著其內(nèi)周向布置成向內(nèi)徑向突出，并且該主線(xiàn)圈纏繞在各個(gè)齒11上，以在初級(jí)施加電流 時(shí)具有N極或S極的極性。在此，在齒11與主線(xiàn)圈12之間插置了絕緣體(未示出)。該絕緣體不僅用于提供 齒11與主線(xiàn)圈12之間的電絕緣，而且還有利于容易纏繞主線(xiàn)圈12。
定子10還包括輔助線(xiàn)圈14，該輔助線(xiàn)圈纏繞在定子10上，以具有與主線(xiàn)圈12的 期望空間角間隔，且適合于在施加電流時(shí)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。當(dāng)然，還通過(guò)在齒11與輔助線(xiàn)圈 14之間插置絕緣體，而將輔助線(xiàn)圈11纏繞在齒11上。主線(xiàn)圈12和輔助線(xiàn)圈14能夠合稱(chēng) 為“定子線(xiàn)圈”或者簡(jiǎn)稱(chēng)為“線(xiàn)圈”。線(xiàn)圈12和14連接到單相電源，且同時(shí)相互并聯(lián)連接。電容器15串聯(lián)連接到輔助 線(xiàn)圈14。此外，雖然未示出，但電容器15可以經(jīng)由開(kāi)關(guān)可選地連接到電源。通常，轉(zhuǎn)子20可以是常使用的鼠籠式轉(zhuǎn)子。圖1和2示出鼠籠式轉(zhuǎn)子。通常通過(guò)將鋼板一個(gè)一個(gè)地堆放以組成轉(zhuǎn)子芯來(lái)制造轉(zhuǎn)子20，并且每個(gè)鋼板沿著 其外周向在距離鋼板中心的期望徑向位置處以期望的角間隔形成有多個(gè)狹槽21。轉(zhuǎn)子20 還包括插入到轉(zhuǎn)子芯的各個(gè)狹槽21中的棒狀導(dǎo)電桿22。棒狀導(dǎo)電桿22通常由銅或鋁棒制 成。鼠籠式轉(zhuǎn)子的兩端均與未示出的端環(huán)相連接(見(jiàn)圖13和14)，以經(jīng)由導(dǎo)電桿22實(shí) 現(xiàn)電連接，且端環(huán)通常經(jīng)由鋁壓鑄形成。具體而言，經(jīng)由鋁壓鑄將導(dǎo)電桿22和端環(huán)彼此形 成為整體，并將兩個(gè)端環(huán)分別設(shè)置在轉(zhuǎn)子芯的頂部和底部。同時(shí)，轉(zhuǎn)子20在中心處設(shè)有軸孔M。將轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)力傳送到外部部件的旋轉(zhuǎn) 軸(未示出)被壓配合到軸孔M中，使得轉(zhuǎn)子20與旋轉(zhuǎn)軸組成整體的旋轉(zhuǎn)體。在上述單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行中，如果向線(xiàn)圈供應(yīng)電力，則在導(dǎo)電桿22中產(chǎn)生感 應(yīng)電流，促使轉(zhuǎn)子20由于產(chǎn)生感應(yīng)轉(zhuǎn)矩而旋轉(zhuǎn)。然而，在這種情況下，導(dǎo)電桿22造成損耗、 即導(dǎo)電桿損耗。由于導(dǎo)電桿損耗，因此限制了改進(jìn)預(yù)定尺寸的電動(dòng)機(jī)的效率。當(dāng)需要高效 率時(shí)，單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)就存在問(wèn)題。導(dǎo)電桿損耗的其他問(wèn)題包括轉(zhuǎn)子20溫度的升高和因溫度變化引起的大的損耗變 化。特別地，溫度越高，導(dǎo)電桿損耗越大。因此，高溫下電動(dòng)機(jī)效率的改進(jìn)受到限制。同時(shí)，單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)由于其特性而必須始終以低于同步速度的速度運(yùn)行，以便 產(chǎn)生感應(yīng)轉(zhuǎn)矩。這是因?yàn)樵诶碚撋蠁蜗喔袘?yīng)電動(dòng)機(jī)在同步速度下具有零轉(zhuǎn)矩，且轉(zhuǎn)速越小， 轉(zhuǎn)矩越大。因此，在單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載、即施加于旋轉(zhuǎn)軸的負(fù)載改變時(shí)，旋轉(zhuǎn) 軸的轉(zhuǎn)速、即電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速改變，且這使得由于負(fù)載變化而難以控制電動(dòng)機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題為解決所述問(wèn)題而設(shè)計(jì)的本發(fā)明的目的在于一種能夠解決單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的上 述問(wèn)題的電動(dòng)機(jī)。為解決所述問(wèn)題而設(shè)計(jì)的本發(fā)明的另一目的在于一種具有改進(jìn)效率的電動(dòng)機(jī)，更 具體地，在于一種能夠在正常運(yùn)行期間以同步速度運(yùn)行并因此能夠?qū)崿F(xiàn)最大正常運(yùn)行效率 的電動(dòng)機(jī)。為解決所述問(wèn)題而設(shè)計(jì)的本發(fā)明的又一目的在于一種即使電動(dòng)機(jī)負(fù)載在正常運(yùn) 行期間改變也能夠始終以同步速度運(yùn)行、從而易于電動(dòng)機(jī)控制的電動(dòng)機(jī)。為解決所述問(wèn)題而設(shè)計(jì)的本發(fā)明的又一目的在于一種尤其是在高溫下能夠?qū)崿F(xiàn) 最高效率的電動(dòng)機(jī)。
為解決所述問(wèn)題而設(shè)計(jì)的本發(fā)明的又一目的在于一種在不使用逆變器的情況下 具有普通感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)特性、從而實(shí)現(xiàn)降低的制造成本的電動(dòng)機(jī)。為解決所述問(wèn)題而設(shè)計(jì)的本發(fā)明的另一目的在于一種能夠經(jīng)由上述電動(dòng)機(jī)的使 用而實(shí)現(xiàn)改進(jìn)效率并促進(jìn)其可變?nèi)萘窟\(yùn)行的壓縮機(jī)。技術(shù)方案本發(fā)明的目的能夠通過(guò)提供一種電動(dòng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，在該電動(dòng)機(jī)中使用電力供應(yīng)至定 子線(xiàn)圈時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)轉(zhuǎn)矩來(lái)起動(dòng)轉(zhuǎn)子，其中，該轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子芯；導(dǎo)電桿，沿著周向方向 布置在轉(zhuǎn)子芯的外緣區(qū)域中，以產(chǎn)生感應(yīng)電流；磁通屏障，形成在轉(zhuǎn)子芯中，以便為了產(chǎn)生 磁阻轉(zhuǎn)矩而中斷磁通量的流動(dòng)；以及磁體，設(shè)置在轉(zhuǎn)子芯中，以便為了產(chǎn)生磁轉(zhuǎn)矩而產(chǎn)生磁通量。在此，可以使用由導(dǎo)電桿產(chǎn)生的感應(yīng)轉(zhuǎn)矩來(lái)起動(dòng)轉(zhuǎn)子，而且，一旦起動(dòng)，轉(zhuǎn)子可以 使用由磁通屏障產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩和由磁體產(chǎn)生的磁轉(zhuǎn)矩來(lái)旋轉(zhuǎn)。另外，轉(zhuǎn)子一旦起動(dòng)，則可 以使用磁阻轉(zhuǎn)矩和磁轉(zhuǎn)矩來(lái)以同步速度旋轉(zhuǎn)。具體而言，根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)子起動(dòng)時(shí)具有普通感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)特性， 且一旦起動(dòng)，則具有同步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)特性。根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)一旦起動(dòng)，則在正常運(yùn)行 期間使用磁阻轉(zhuǎn)矩和磁轉(zhuǎn)矩以同步速度旋轉(zhuǎn)，并能夠?qū)崿F(xiàn)高效率。因此，可在沒(méi)有復(fù)雜的電 動(dòng)機(jī)起動(dòng)部件的情況下提供高效率電動(dòng)機(jī)。可以通過(guò)在定子中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生的感應(yīng)電流來(lái)產(chǎn)生感應(yīng)轉(zhuǎn)矩。 因此，不需要向線(xiàn)圈供應(yīng)三相電力。即，類(lèi)似于普通單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，能夠供應(yīng)單相電力。當(dāng)向線(xiàn)圈供應(yīng)單相電力時(shí)，線(xiàn)圈優(yōu)選包括用于起動(dòng)轉(zhuǎn)子的主繞組和輔助繞組。當(dāng) 然，雖然能夠以各種方式來(lái)改變此類(lèi)起動(dòng)構(gòu)型，但為描述方便起見(jiàn)，以下說(shuō)明僅限于電容器 起動(dòng)式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。當(dāng)電容器起動(dòng)式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)應(yīng)用于本發(fā)明時(shí)，主繞組和輔助繞組在相互并聯(lián)連接 的同時(shí)連接到單相電源。另外，電容器串聯(lián)連接到輔助繞組。優(yōu)選地，所述磁通屏障布置成給轉(zhuǎn)子提供至少兩個(gè)或更多偶數(shù)個(gè)磁極。用該磁通 屏障，轉(zhuǎn)子可以設(shè)有從轉(zhuǎn)子的中心徑向延伸的q軸線(xiàn)和從轉(zhuǎn)子的中心徑向延伸的d軸線(xiàn)，沿 著q軸線(xiàn)磁通量的流動(dòng)被磁通屏障中斷，且沿著d軸線(xiàn)磁通量的流動(dòng)未被中斷。例如，當(dāng)轉(zhuǎn)子包括兩個(gè)磁極時(shí)，q軸線(xiàn)和d軸線(xiàn)可以在空間上相互垂直。優(yōu)選地， 磁通屏障關(guān)于q軸線(xiàn)對(duì)稱(chēng)。優(yōu)選地，每個(gè)磁通屏障關(guān)于轉(zhuǎn)子的中心從該中心向兩端傾斜，使得磁通屏障的兩 端遠(yuǎn)離或更接近垂直于q軸線(xiàn)的軸線(xiàn)。這具有進(jìn)一步增加沿轉(zhuǎn)子芯q軸線(xiàn)方向的磁通屏障 占用率的效果、從而進(jìn)一步增加沿q軸線(xiàn)方向的磁阻的效果。優(yōu)選地，將組成每個(gè)磁極的磁 通屏障布置成至少兩層或更多層。每層的磁通屏障可以連續(xù)地形成，并且磁通屏障從轉(zhuǎn)子外側(cè)越接近內(nèi)側(cè)，越具有 較長(zhǎng)的長(zhǎng)度。磁體可以插入到各個(gè)磁通屏障的局部區(qū)域中。磁體可以包括沿各個(gè)磁通屏障的縱 向方向布置的至少兩個(gè)或多個(gè)磁體。當(dāng)然，磁體可以包括沿轉(zhuǎn)子的縱向方向布置的至少兩 個(gè)或多個(gè)磁體。在這種情況下，優(yōu)選地，磁體包括彼此具有相同形狀的單元磁體。優(yōu)選地，每個(gè)磁通屏障形成有臺(tái)階部分，以確定相關(guān)磁體的插入位置。
優(yōu)選地，連接插入各層磁通屏障中的磁體的相應(yīng)末端的假想線(xiàn)平行于q軸線(xiàn)。用 磁體末端的這種布置，能夠基于q軸線(xiàn)產(chǎn)生最大的磁通量。另外，由所有磁體產(chǎn)生的總磁通 量能夠采取方波的形式，而不是采取正弦波的形式。磁體的布置使得能夠基于q軸線(xiàn)產(chǎn)生較大的磁轉(zhuǎn)矩，并且如下文將要描述那樣， 允許增加端環(huán)的徑向?qū)挾?。增加的端環(huán)徑向?qū)挾染哂薪档鸵蚨谁h(huán)存在而引起損耗的效果。對(duì)于導(dǎo)電桿，優(yōu)選地，布置在轉(zhuǎn)子的中心與最外層磁通屏障的兩端之間限定的角 內(nèi)的導(dǎo)電桿的徑向?qū)挾刃∮谄渌麑?dǎo)電桿的徑向?qū)挾?。這是因?yàn)殡S著導(dǎo)電桿的徑向?qū)挾鹊脑?大，導(dǎo)電桿附近的磁通量的流動(dòng)路徑變得極窄。這減小因磁通量的過(guò)早飽和而引起的磁阻 轉(zhuǎn)矩。優(yōu)選地，各個(gè)磁通屏障的兩端對(duì)立于相鄰導(dǎo)電桿靠近地布置，以使磁通量通過(guò)磁 通屏障與導(dǎo)電桿之間縫隙的泄漏最小化。優(yōu)選地，每個(gè)磁通屏障的端部具有比磁通屏障的 其余部分的寬度更小的寬度。這是因?yàn)楫?dāng)經(jīng)由鋁壓鑄來(lái)形成導(dǎo)電桿和端環(huán)時(shí)，熔融鋁可以 在受到壓力時(shí)被引入到磁通屏障中。在本發(fā)明的另一方面，提供了一種包括上述電動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)和用于控制該壓縮機(jī) 的方法。在此，包括在壓縮機(jī)中的電動(dòng)機(jī)具有如下特征使用單相電力供應(yīng)至定子線(xiàn)圈時(shí) 產(chǎn)生的感應(yīng)轉(zhuǎn)矩來(lái)起動(dòng)轉(zhuǎn)子，且轉(zhuǎn)子一旦被起動(dòng)，則以同步速度旋轉(zhuǎn)；并且所述線(xiàn)圈包括主 繞組和輔助繞組，該主繞組與用于供應(yīng)單相電力的單相電源相連接，該輔助繞組在與單相 電源連接的同時(shí)并聯(lián)連接到主繞組，并且相互并聯(lián)連接的電容器串聯(lián)地連接到輔助繞組。優(yōu)選地，電容器中的任何一個(gè)選擇性地經(jīng)由開(kāi)關(guān)與輔助繞組電連接。開(kāi)關(guān)優(yōu)選根 據(jù)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載變化而選擇性地接通。例如，所述開(kāi)關(guān)可以在高電動(dòng)機(jī)負(fù)載下接通，并且可 以在低電動(dòng)機(jī)負(fù)載下切斷。另外，開(kāi)關(guān)能夠在電動(dòng)機(jī)的初始起動(dòng)期間保持接通。壓縮機(jī)可以是使單個(gè)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行以壓縮制冷劑的可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)。這里，壓縮機(jī) 的初始起動(dòng)意指電動(dòng)機(jī)的初始起動(dòng)?？勺?nèi)萘繅嚎s機(jī)包括在其中壓縮制冷劑的缸。隨著缸中待壓縮的制冷劑的量根據(jù) 電動(dòng)機(jī)負(fù)載而改變，壓縮機(jī)的容量能夠改變。壓縮機(jī)的容量還可以隨著多個(gè)缸中的僅一部 分可選地運(yùn)行，或所有缸都運(yùn)行而改變。無(wú)論初始運(yùn)行條件如何，壓縮機(jī)能夠始終在低負(fù)載條件下開(kāi)始運(yùn)行。有利效果根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)一種具有改進(jìn)效率的電動(dòng)機(jī)和一種使用該電動(dòng)機(jī)的可變?nèi)?量壓縮機(jī)。更具體而言，根據(jù)本發(fā)明，可提供一種尤其是在正常運(yùn)行期間以同步速度運(yùn)行、從 而實(shí)現(xiàn)最高正常運(yùn)行效率的電動(dòng)機(jī)。此外，根據(jù)本發(fā)明，即使電動(dòng)機(jī)負(fù)載在正常運(yùn)行期間改變，電動(dòng)機(jī)也能夠始終以同 步速度運(yùn)行。結(jié)果，可提供一種易于控制且尤其是在高溫下具有最高效率的電動(dòng)機(jī)。根據(jù)本發(fā)明，該電動(dòng)機(jī)能夠在不使用逆變器的情況下實(shí)現(xiàn)普通單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的 起動(dòng)特性，從而降低制造成本。此外，根據(jù)本發(fā)明，無(wú)論初始負(fù)載如何，都能夠增強(qiáng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)特性，以快速達(dá) 到正常運(yùn)行。結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)一種能夠改變?nèi)萘坎⒁虼嗽谡＿\(yùn)行期間實(shí)現(xiàn)高效率的電動(dòng)機(jī)和一種使用該電動(dòng)機(jī)的可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)。


附圖被包括進(jìn)來(lái)以便對(duì)本發(fā)明提供進(jìn)一步的理解，所述附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施 例，并連同說(shuō)明書(shū)一起用于解釋本發(fā)明的原理。在附圖中圖1是示出傳統(tǒng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子的剖視圖。圖2是示意性示出傳統(tǒng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子線(xiàn)圈的概念圖。圖3是示意性示出根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子線(xiàn)圈電路的概念圖。圖4是示出圖3中所示的轉(zhuǎn)子的一部分的放大剖視圖。圖5至7是示出與圖3中所示的磁通屏障的末端的形狀有關(guān)的不同實(shí)施例的剖視 圖。圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子芯的分解透視圖。圖9是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)的最上方單元轉(zhuǎn)子芯的構(gòu)型的平面視圖。圖10是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)的最下方單元轉(zhuǎn)子芯的平面視圖，或者 是示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)的最上方單元轉(zhuǎn)子芯的平面視圖。圖11是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的頂視平面圖。圖12是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的頂視平面圖，或者是示出根據(jù) 本發(fā)明另一實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的底視平面圖。圖13是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)的上端環(huán)的透視圖。圖14是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)的下端環(huán)的透視圖，或者是示出根據(jù)本 發(fā)明另一實(shí)施例的上端環(huán)的透視圖。圖15是示出電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電容器值之間的關(guān)系的圖表。圖16是示意性示出高電動(dòng)機(jī)負(fù)載下的根據(jù)本發(fā)明的定子線(xiàn)圈電路的一部分的電 路圖。圖17是示意性示出低電動(dòng)機(jī)負(fù)載下的根據(jù)本發(fā)明的定子線(xiàn)圈電路的一部分的電 路圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在對(duì)根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，該電動(dòng)機(jī)的示例在圖3至15的附圖中 示出。另外，為了描述方便起見(jiàn)，下面將描述轉(zhuǎn)子可在定子內(nèi)部旋轉(zhuǎn)的內(nèi)部式電動(dòng)機(jī)。然而， 根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)本質(zhì)上不限于該內(nèi)部式電動(dòng)機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)是這樣一種電動(dòng)機(jī)，在該電動(dòng)機(jī)中使用感應(yīng)轉(zhuǎn)矩來(lái)起動(dòng)轉(zhuǎn) 子，因此，轉(zhuǎn)子能夠采用與傳統(tǒng)普通感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相同的構(gòu)型。具體而言，參照示出根據(jù)本 發(fā)明的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的構(gòu)型的圖3，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)能夠包括設(shè)有狹槽121和導(dǎo)電桿122的轉(zhuǎn)子 120、定子線(xiàn)圈112和114(在下文中稱(chēng)為“線(xiàn)圈”)、和用于電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的電容器115等。在 下文中，將省略對(duì)重疊構(gòu)型的詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)注意的是，根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)還可以包括磁通屏障140，該磁通屏障在轉(zhuǎn)子芯 中形成，以便為產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩而中斷磁通量的流動(dòng)。另外，根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)還能夠包括磁體130，該磁體被嵌入轉(zhuǎn)子芯中，以便為產(chǎn)生磁轉(zhuǎn)矩而產(chǎn)生磁通量。根據(jù)本發(fā)明，以上述構(gòu)型可提供一種電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)能夠基于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的特 性起動(dòng)，并且還可以在正常運(yùn)行期間基于同步電動(dòng)機(jī)的特性運(yùn)行。換言之，轉(zhuǎn)子在起動(dòng)之后 能夠使用磁阻轉(zhuǎn)矩和磁轉(zhuǎn)矩以同步速度旋轉(zhuǎn)。因此，根據(jù)本發(fā)明，與普通同步電動(dòng)機(jī)不同的 是，可以取消諸如起動(dòng)逆變器等復(fù)雜且昂貴的部件?，F(xiàn)在，將參照?qǐng)D3來(lái)詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩和磁轉(zhuǎn)矩的原理。首先，將詳細(xì)描述磁阻轉(zhuǎn)矩。如圖3中所示，沿著q軸線(xiàn)布置磁通屏障140。這里，通過(guò)去除由磁性物質(zhì)制成的 轉(zhuǎn)子芯123的局部區(qū)域來(lái)形成磁通屏障140。具體而言，能夠經(jīng)由磁通屏障140產(chǎn)生空氣 層，且能夠在磁通屏障140中填充例如樹(shù)脂物質(zhì)的非磁性物質(zhì)。當(dāng)向線(xiàn)圈施加電流以形成磁極時(shí)，在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生磁通量，然而，由于磁通屏障140， 在q軸線(xiàn)中產(chǎn)生極高的磁阻，磁通屏障140沿著該q軸線(xiàn)布置。相反，在d軸線(xiàn)中產(chǎn)生極低 的磁阻，沿著該d軸線(xiàn)沒(méi)有設(shè)置磁通屏障。因此，轉(zhuǎn)子將沿一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，以使q軸線(xiàn)與d軸線(xiàn)的方向之間的磁阻差最小化。 引起轉(zhuǎn)子這樣旋轉(zhuǎn)的力稱(chēng)為磁阻轉(zhuǎn)矩。磁阻差越大，磁阻轉(zhuǎn)矩的數(shù)量級(jí)越大。同時(shí)，如圖3中所示，根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)包括磁體130。如果向線(xiàn)圈施加電流以 形成北磁極，則磁體130能夠被磁化而變成南極。具體而言，在如圖3中所示的轉(zhuǎn)子的布置 中，由于定子而產(chǎn)生的磁通量和由于磁體130而產(chǎn)生的磁通量相互偏移，引起q軸線(xiàn)方向的 更大磁阻。因此，與沒(méi)有磁體的情況相比，能夠在q軸線(xiàn)與d軸線(xiàn)方向之間實(shí)現(xiàn)更大磁阻差。 因此，使用磁體能夠增加磁阻轉(zhuǎn)矩。磁體能夠通過(guò)與定子相互作用而產(chǎn)生磁轉(zhuǎn)矩。具體而言，如果向線(xiàn)圈施加電流以 形成磁極，則定子的磁極與磁體的磁極根據(jù)定子與磁體之間的相對(duì)位置而相互作用，從而 產(chǎn)生磁轉(zhuǎn)矩。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)之后使用磁阻轉(zhuǎn)矩和磁轉(zhuǎn)矩來(lái)執(zhí)行同步旋 轉(zhuǎn)，從而在正常運(yùn)行期間實(shí)現(xiàn)極高的效率。這意味著，假設(shè)相同的電動(dòng)機(jī)尺寸和相同的電流 強(qiáng)度，與普通感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相比，根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)極高的效率。在下文中，將參照?qǐng)D3至5來(lái)詳細(xì)描述包括在根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)中的轉(zhuǎn)子的構(gòu)型。轉(zhuǎn)子120包括作為基體的轉(zhuǎn)子芯123、和在轉(zhuǎn)子120中形成的、更具體在轉(zhuǎn)子芯 123中形成的磁通屏障140。q軸線(xiàn)從轉(zhuǎn)子的中心穿過(guò)磁通屏障140徑向延伸，沿著該q軸線(xiàn)，磁通量的流動(dòng)被 中斷。同樣，d軸線(xiàn)從轉(zhuǎn)子的中心徑向延伸，沿著該d軸線(xiàn)不會(huì)發(fā)生磁通量流動(dòng)的中斷。這里，能夠?qū)⒋磐ㄆ琳喜贾脼檠刂D(zhuǎn)子的周向方向形成至少兩個(gè)偶數(shù)的磁極。這 種布置在圖3中示出。具體而言，如圖3中所示，當(dāng)磁通屏障布置為形成兩個(gè)磁極時(shí)，q軸 線(xiàn)和d軸線(xiàn)在空間上相互垂直。同樣，當(dāng)磁通屏障布置為形成四個(gè)磁極時(shí)，雖然未示出，但 q軸線(xiàn)和d軸線(xiàn)具有45度的空間間隔。優(yōu)選地，如圖3中所示，每個(gè)磁通屏障140關(guān)于q軸線(xiàn)對(duì)稱(chēng)。這種構(gòu)型允許磁阻轉(zhuǎn) 矩關(guān)于q軸線(xiàn)對(duì)稱(chēng)，從而防止由于磁阻轉(zhuǎn)矩的偏差而引起噪聲或振動(dòng)。
而且，優(yōu)選地，以至少兩層或更多層布置磁通屏障140。更具體而言，優(yōu)選的是將兩 層或更多層的磁通屏障布置在圖3中所示的轉(zhuǎn)子的上半平面和下半平面中的每一個(gè)處。這 增加了沿轉(zhuǎn)子芯123的q軸線(xiàn)方向的磁通屏障140的占用率，從而進(jìn)一步增加沿q軸線(xiàn)方 向的磁阻。由于同樣的原因，優(yōu)選地，每個(gè)磁通屏障140關(guān)于轉(zhuǎn)子120的中心從中心向其兩端 傾斜，使得磁通屏障140的兩端遠(yuǎn)離或更接近與q軸線(xiàn)垂直的軸線(xiàn)。更具體而言，如圖3中 所示，優(yōu)選的是磁通屏障140基于d軸線(xiàn)而向上或向下凸起，而不是平行于d軸線(xiàn)。磁通屏 障可以具有角形形狀或拱形形狀。如圖3中所示，對(duì)于磁通屏障140，更接近轉(zhuǎn)子的中心、即更接近內(nèi)部的磁通屏障 140優(yōu)選地具有較長(zhǎng)的長(zhǎng)度。這增加了沿q軸線(xiàn)方向的磁阻，并因此能夠使q軸線(xiàn)與d軸線(xiàn) 方向之間的磁阻最大化。優(yōu)選地，布置在轉(zhuǎn)子的中心與最外層磁通屏障140的兩端之間限定的角α內(nèi)的導(dǎo) 電桿122的徑向?qū)挾刃∮谄渌麑?dǎo)電桿122的徑向?qū)挾?。如圖3中所示，當(dāng)角α內(nèi)的導(dǎo)電桿122具有大的徑向?qū)挾葧r(shí)，這些導(dǎo)電桿122與 相鄰磁通屏障140之間的距離變得極窄。這不利地增加了由于沿d軸線(xiàn)方向的磁通量飽和 而引起磁通量泄漏的可能性。因此，為了保證導(dǎo)電桿122與磁通屏障140之間的足夠距離， 優(yōu)選的是減小布置在角α內(nèi)的導(dǎo)電桿122的徑向?qū)挾?。同時(shí)，如圖4和5中所示，優(yōu)選的是各個(gè)磁通屏障140的兩端靠近地與相鄰狹槽 121相對(duì)定位。具體而言，優(yōu)選的是使各個(gè)磁通屏障140的兩端與相鄰狹槽121之間的距離 最小化。這是為了防止沿著d軸線(xiàn)產(chǎn)生的磁通量通過(guò)磁通屏障140與狹槽121之間的縫隙 泄漏。當(dāng)磁通量通過(guò)縫隙發(fā)生泄漏時(shí)，這相應(yīng)地減小q軸線(xiàn)與d軸線(xiàn)方向之間的磁阻差。然而，對(duì)磁通屏障140的兩端與狹槽121之間的縫隙、即磁通屏障140的兩端與嵌 入狹槽121中的導(dǎo)電桿122之間的縫隙存在減小的限制。這是因?yàn)楫?dāng)導(dǎo)電桿122經(jīng)由例如 鋁壓鑄在狹槽121中形成時(shí)，過(guò)窄的縫隙具有在壓力下破裂、引起熔融鋁被引入磁通屏障 140中的風(fēng)險(xiǎn)。因此，為了實(shí)現(xiàn)具有較低破裂風(fēng)險(xiǎn)的進(jìn)一步縮小的縫隙，優(yōu)選的是每個(gè)磁通屏障 140的兩端具有比磁通屏障140的其余部分的寬度更小的寬度。圖5至7中示出涉及磁通 屏障140的端部形狀的不同實(shí)施例。如從這些實(shí)施例理解的那樣，可以使面向相鄰狹槽121的一段磁通屏障140最小 化。這具有減小可在受壓時(shí)破裂的區(qū)域的效果，并因此具有減小磁通屏障140與狹槽121 之間的縫隙的效果。同時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)包括磁體130，該磁體布置在轉(zhuǎn)子芯123中，以便為了產(chǎn)生磁轉(zhuǎn)矩而產(chǎn)生磁通量。如圖3和4中所示，可以將磁體130插入各個(gè)磁通屏障140的局部區(qū)域中。當(dāng)然， 可以將磁體130插入磁通屏障140的所有層中，或者可以不插入磁通屏障140的特定的層 中。同時(shí)，優(yōu)選地，每個(gè)磁通屏障140沿其縱向方向是連續(xù)的，且優(yōu)選沿連續(xù)磁通屏障 140的縱向方向布置有至少兩個(gè)或多個(gè)磁體130。這是因?yàn)楹茈y制造對(duì)應(yīng)于磁通屏障的形 狀的單個(gè)磁體。此外，使用多個(gè)磁體可以更有效地使磁體產(chǎn)生的磁通量的泄漏最小化。
由于同樣的原因，優(yōu)選地，沿轉(zhuǎn)子120的縱向方向、即沿轉(zhuǎn)子1 20的高度方向布置 至少兩個(gè)或多個(gè)磁體?；谏鲜鎏匦?，磁體130能夠由相同形狀的單元磁體、例如桿狀的單元磁體組成。 這有利于降低磁體的制造成本，并有利于容易制造具有最少種類(lèi)零件的電動(dòng)機(jī)。另外，為了確定磁體130相對(duì)于每個(gè)磁通屏障140的插入位置，磁通屏障140優(yōu)選 形成有預(yù)定的安放部分。具體而言，如圖9和11中所示，磁通屏障140形成有臺(tái)階部分141， 以確定磁體130的插入位置。該安放部分還用于防止所插入磁體130的不期望的移動(dòng)。同時(shí)，優(yōu)選地，連接插在各層磁通屏障中磁體的相應(yīng)末端的假想線(xiàn)平行于q軸線(xiàn)。 用磁體末端的這種布置，能夠基于q軸線(xiàn)產(chǎn)生最大的磁通量。另外，由所有磁體產(chǎn)生的總磁 通量能夠采取方波而不是正弦波的形式。磁體的布置使得能夠基于q軸線(xiàn)產(chǎn)生更大的磁轉(zhuǎn)矩，并且如下文將要描述的那 樣，允許增加端環(huán)的徑向?qū)挾?。增加的端環(huán)徑向?qū)挾染哂薪档鸵蚨谁h(huán)存在而引起損耗的效果。在下文中，將參照?qǐng)D8至14來(lái)詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)制造方法、尤其是轉(zhuǎn) 子制造方法。參照示出根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的構(gòu)型的圖8，轉(zhuǎn)子芯123可以包括三個(gè)不同形狀 的單元轉(zhuǎn)子芯124、125、和126。圖8中所示的電動(dòng)機(jī)的方位適合于豎式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。具體而言，轉(zhuǎn)子芯123是通過(guò)沖壓形成的單元轉(zhuǎn)子芯堆棧。該單元轉(zhuǎn)子芯可以由 以下三種形狀的單元芯組成。首先，組成轉(zhuǎn)子芯123的中間部分的單元芯125能夠包括所有上述部件，即用于插 入導(dǎo)電桿122的狹槽121、用于聯(lián)接旋轉(zhuǎn)軸(未示出)的軸孔128、以及磁通屏障140。接下來(lái)，如圖8和9中所示，組成轉(zhuǎn)子芯123的最下部分的單元芯1 能夠只包括 軸孔1 和狹槽121。也就是說(shuō)，單元芯1 沒(méi)有磁通屏障。因此，當(dāng)磁體插入單元芯124 和125的各個(gè)磁通屏障140的局部區(qū)域中時(shí)，單元芯126能夠防止磁體脫離。同樣，如圖8和9中所示，組成轉(zhuǎn)子芯123的最上部分的單元芯IM形成有軸孔 128、狹槽121、以及磁通屏障140。在這種情況下，優(yōu)選地，考慮到與下文將描述的端環(huán)的關(guān) 系，設(shè)置有插入磁體所需的最小的磁通屏障140。因此，在堆疊單元芯以獲得圖8中所示的轉(zhuǎn)子芯并隨后經(jīng)由鋁壓鑄形成端環(huán)之 后，能夠?qū)⒋朋w插入磁通屏障中。另外，以如圖8中所示的電動(dòng)機(jī)方位，可經(jīng)由轉(zhuǎn)子芯內(nèi)部 與磁體之間的相互作用來(lái)防止磁體散開(kāi)，而不用單獨(dú)的防散結(jié)構(gòu)。圖11和12是具有上述構(gòu)型的轉(zhuǎn)子芯的頂視平面圖和底視平面圖。具體而言，根 據(jù)上述轉(zhuǎn)子芯，能夠在轉(zhuǎn)子芯的底部形成如圖14中所示的普通環(huán)形的端環(huán)151。S卩，上述轉(zhuǎn)子能夠概括為形成端環(huán)之后插入磁體的轉(zhuǎn)子。所述普通環(huán)形端環(huán)能夠構(gòu)造成除軸孔1 之外覆蓋轉(zhuǎn)子芯123的整個(gè)頂表面或底 表面。應(yīng)注意，端環(huán)的高度和徑向?qū)挾仍酱?，由于端環(huán)而引起的損耗越小。也就是說(shuō)，類(lèi)似 于由于導(dǎo)電桿而引起的損耗，能夠最大程度地降低由于端環(huán)而引起的損耗。然而，增加端環(huán)的高度增大了電動(dòng)機(jī)的尺寸，并因此而受到限制。因此，更優(yōu)選的 是增加端環(huán)的徑向?qū)挾龋员憬档陀捎诙谁h(huán)而引起的損耗。同時(shí)，圖8中所示的最上方的單元芯124能夠由圖10中所示的最下方的單元芯126取代。具體而言，最上方和最下方的單元芯能夠由圖10中所示的單元芯1 取代。結(jié) 果得到的構(gòu)型是根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的替代構(gòu)型。在該替代構(gòu)型中，在將中間單元芯125堆疊在最下方的單元芯1 上之后，將磁體 插入磁通屏障中。然后，將最上方的單元芯(在這種情況下，等同于最下方的單元芯)堆疊 在上面，并經(jīng)由鋁壓鑄而形成導(dǎo)電桿和端環(huán)。圖12的平視面圖中示出上述轉(zhuǎn)子芯。圖12中所示的轉(zhuǎn)子芯能夠使用如圖12和 14中所示的設(shè)置在其頂部和底部的普通環(huán)形端環(huán)151。更具體而言，能夠?qū)⑸鲜鲛D(zhuǎn)子概括為插入磁體之后形成端環(huán)的轉(zhuǎn)子。因此，即使不 以豎式驅(qū)動(dòng)的方式利用該電動(dòng)機(jī)，包括上述轉(zhuǎn)子的電動(dòng)機(jī)也能夠通過(guò)最上方和最下方的單 元芯來(lái)防止磁體散開(kāi)。同時(shí)，在上述構(gòu)型中，根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)始終包括不干擾磁體、但與多個(gè)導(dǎo)電桿 122相連接的端環(huán)。當(dāng)然，端環(huán)不干擾磁通屏障140。更具體而言，在上述電動(dòng)機(jī)的替代構(gòu)型中，轉(zhuǎn)子芯的最上方和最下方的單元芯未 形成有磁通屏障140，因此，不存在端環(huán)與磁通屏障140之間的干擾。因此，能夠從所有普通 端環(huán)形狀中自由地選擇端環(huán)的形狀，并且這具有使得因端環(huán)引起的損耗最小化的效果。然而，在電動(dòng)機(jī)的上述構(gòu)型中，必須在完成轉(zhuǎn)子芯之后和在將磁體插入磁通屏障 中之前形成端環(huán)150。在這種情況下，重要的是消除磁體與端環(huán)150之間的任何干擾。艮口， 必須將端環(huán)150構(gòu)造成具有用于插入磁體的空間。在此，為了如上所述使得因端環(huán)150而引起的損耗最小化，優(yōu)選的是增加端環(huán)150 的徑向?qū)挾?。因此，?yōu)選地，最上方的單元芯1 具有插入磁體所需的最小的磁通屏障140。在這種情況下，能夠?qū)⒍谁h(huán)150構(gòu)造成具有如圖11和13中所示的形狀。具體而 言，端環(huán)150能夠分為q軸線(xiàn)方向部分和d軸線(xiàn)方向部分，并且d軸線(xiàn)方向的寬度大于q軸 線(xiàn)方向的寬度。這可有效地使由于端環(huán)150而引起的損耗最小化。另外，由于優(yōu)選的是增 加端環(huán)150的q軸線(xiàn)方向的寬度，所以如圖11中所示，磁通屏障140更優(yōu)選地構(gòu)造成朝著 轉(zhuǎn)子的中心會(huì)聚。而且，端環(huán)的d軸線(xiàn)方向部分的內(nèi)周優(yōu)選平行于q軸線(xiàn)延伸。同樣，優(yōu)選地，端環(huán)的q軸線(xiàn)方向部分的內(nèi)周平行于相鄰磁通屏障延伸。因此，在上述構(gòu)型中，端環(huán)150是環(huán)形端環(huán)，在該環(huán)形端環(huán)中其徑向?qū)挾妊刂D(zhuǎn)子 芯123的周向方向變化。此外，端環(huán)的q軸線(xiàn)方向的寬度大于d軸線(xiàn)方向部分的寬度。在下文中，將參照?qǐng)D15至17來(lái)詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)基本上可適用于可變負(fù)載風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)、壓縮機(jī)、家用電子設(shè) 備等。在下文中，為了描述方便起見(jiàn)，將描述在旋轉(zhuǎn)式壓縮器中使用的電動(dòng)機(jī)。通常，旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)主要使用單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，并因此具有因單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的 上述特性而引起的低效率的問(wèn)題。因此，應(yīng)認(rèn)識(shí)到，根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)有利地可適用于旋 轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)等，以改善壓縮機(jī)的效率。最近，已主要使用可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)，在可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)中，單旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)能夠執(zhí) 行可變?nèi)萘窟\(yùn)行。作為一個(gè)示例，存在一種能夠通過(guò)改變單缸中待壓縮的制冷劑的量來(lái)改變?nèi)萘康?壓縮機(jī)。韓國(guó)專(zhuān)利特許公開(kāi)No. 10-2006-0120387中公開(kāi)了這種壓縮機(jī)，其中選擇性地在多 個(gè)缸中壓縮制冷劑，以改變壓縮機(jī)的容量。
在此，壓縮機(jī)的容量變化意味著用于壓縮制冷劑的電動(dòng)機(jī)負(fù)載的變化。因此，為了 實(shí)現(xiàn)可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)的卓越的高效率，有利的是使用根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)而不是普通感應(yīng) 電動(dòng)機(jī)。這是因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)不僅在正常運(yùn)行期間始終以同步速度運(yùn)行、而且即 使在電動(dòng)機(jī)負(fù)載改變的情況下也始終以同步速度運(yùn)行。另外，由于該電動(dòng)機(jī)即使在其溫度 升高的情況下也使用磁阻轉(zhuǎn)矩和磁轉(zhuǎn)矩運(yùn)行，所以可以使由于溫度升高而引起的損耗最小 化。考慮到普通單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)經(jīng)受因溫度升高而引起的嚴(yán)重?fù)p耗和壓縮機(jī)的內(nèi)部溫度在 壓縮機(jī)運(yùn)行期間顯著升高這些事實(shí)，能夠說(shuō)上述效果是非常卓越的效果。圖15示出起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電容器值之間的關(guān)系。如圖所示，電容器值越大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩越大。同時(shí)，為了發(fā)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 必須大于預(yù)定值。即，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩必須具有足以克服初始電動(dòng)機(jī)負(fù)載的值。因此，如果初始電 動(dòng)機(jī)負(fù)載增大，則為起動(dòng)電動(dòng)機(jī)而克服電動(dòng)機(jī)負(fù)載所需的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的數(shù)量級(jí)必須進(jìn)一步增 大。同時(shí)，圖3示出具有僅一個(gè)單電容器的線(xiàn)圈電路。在這種情況下，如果電動(dòng)機(jī)負(fù)載 改變，則電容器值必須增大，以足以克服該電動(dòng)機(jī)負(fù)載，從而起動(dòng)電動(dòng)機(jī)。然而，由于在低電 動(dòng)機(jī)負(fù)載條件下使用高電容器值引起損耗，所以?xún)?yōu)選的是根據(jù)電動(dòng)機(jī)負(fù)載的變化來(lái)改變電容器值。為此，如圖16和17中所示，根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)可以包括并聯(lián)連接的電容器。具體而言，線(xiàn)圈包括與單相電源連接的主繞組和連接到單相電源時(shí)與主繞組并聯(lián) 連接的輔助繞組。同樣，相互并聯(lián)連接的電容器串聯(lián)連接到輔助繞組。更具體而言，圖16 和17中所示的電路能夠代替圖3中所示的電容器。在開(kāi)關(guān)S保持接通時(shí)，相互并聯(lián)連接的兩個(gè)電容器的值等于電容器值的總和。因 此，當(dāng)接通開(kāi)關(guān)S時(shí)，獲得大的電容器值，結(jié)果得到更大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。相反，當(dāng)切斷開(kāi)關(guān)時(shí)， 獲得僅一個(gè)電容器的值，結(jié)果得到相對(duì)小的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。因此，優(yōu)選根據(jù)電動(dòng)機(jī)負(fù)載的變化而選擇性地接通或切斷開(kāi)關(guān)，更加具體地，在高 電動(dòng)機(jī)負(fù)載下接通開(kāi)關(guān)，并在低電動(dòng)機(jī)負(fù)載下切斷開(kāi)關(guān)。例如，假設(shè)壓縮機(jī)的容量分為大容量和小容量，圖16示出大容量壓縮機(jī)的運(yùn)行， 并且圖17示出小容量壓縮機(jī)的運(yùn)行。如從附圖中能夠看到，鑒于效率改善，有利的是在壓 縮機(jī)具有低運(yùn)行容量時(shí)不使用大電容器。同時(shí)，在電動(dòng)機(jī)初始起動(dòng)時(shí)，即在壓縮機(jī)初始起動(dòng)時(shí)，能夠預(yù)設(shè)壓縮機(jī)的容量。例 如，能夠?qū)嚎s機(jī)預(yù)設(shè)為以大容量或小容量運(yùn)行。優(yōu)選地，電動(dòng)機(jī)被快速起動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行。為了能夠?qū)崿F(xiàn)快速初始起動(dòng)并同時(shí) 實(shí)現(xiàn)更好的起動(dòng)特性，優(yōu)選的是在電動(dòng)機(jī)的初始起動(dòng)期間保持接通開(kāi)關(guān)。即，優(yōu)選地，無(wú)論 預(yù)設(shè)容量如何，開(kāi)關(guān)始終保持接通。更具體而言，盡管壓縮機(jī)最初被設(shè)定為以小容量運(yùn)行，但如果壓縮機(jī)在開(kāi)關(guān)保持 接通時(shí)開(kāi)始運(yùn)行，并且經(jīng)歷了期望的時(shí)間或滿(mǎn)足期望的條件，則優(yōu)選的是切斷開(kāi)關(guān)。相反， 盡管壓縮機(jī)最初被設(shè)定為以大容量運(yùn)行，但如果壓縮機(jī)在開(kāi)關(guān)保持接通時(shí)開(kāi)始運(yùn)行，并且 運(yùn)行條件未改變，則優(yōu)選的是保持開(kāi)關(guān)接通。應(yīng)注意，在正常運(yùn)行期間能夠根據(jù)容量變化而選擇性地接通或切斷開(kāi)關(guān)。
因此，能夠根據(jù)電動(dòng)機(jī)是否初始起動(dòng)和容量在運(yùn)行期間是否變化來(lái)選擇性地接通 或切斷開(kāi)關(guān)S。這保證了電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定起動(dòng)。另外，縮短的初始起動(dòng)時(shí)間允許壓縮機(jī)快速達(dá) 到正常運(yùn)行，從而改善壓縮機(jī)效率。如上所示，這是因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)能夠在正常運(yùn) 行期間使用磁阻轉(zhuǎn)矩和磁轉(zhuǎn)矩以同步速度旋轉(zhuǎn)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)極高的正常運(yùn)行效率。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的是，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況 下能夠?qū)Ρ景l(fā)明進(jìn)行各種修改和變更。因此，本發(fā)明意圖涵蓋本發(fā)明的修改和變更，只要這 些修改和變更在所附權(quán)利要求和其等同的范圍內(nèi)。工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明能夠提供一種具有改進(jìn)效率的電動(dòng)機(jī)和一種包括該電動(dòng)機(jī)的可變?nèi)萘繅?縮機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)機(jī)，在所述電動(dòng)機(jī)中，利用電力供應(yīng)至定子線(xiàn)圈時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)轉(zhuǎn)矩來(lái)起動(dòng) 轉(zhuǎn)子，其中，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子芯；導(dǎo)電桿，所述導(dǎo)電桿沿著周向方向布置在所述轉(zhuǎn)子芯的外緣區(qū)域中，以產(chǎn)生感應(yīng)電流；磁通屏障，所述磁通屏障形成在所述轉(zhuǎn)子芯中，以中斷磁通量的流動(dòng)，從而用于產(chǎn)生磁 阻轉(zhuǎn)矩；以及磁體，所述磁體設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子芯中，以產(chǎn)生磁通量，從而用于產(chǎn)生磁轉(zhuǎn)矩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)，其中，利用由所述導(dǎo)電桿產(chǎn)生的感應(yīng)轉(zhuǎn)矩來(lái)起動(dòng)所 述轉(zhuǎn)子，且一旦起動(dòng)，所述轉(zhuǎn)子利用由所述磁通屏障產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩和由所述磁體產(chǎn)生的 磁轉(zhuǎn)矩來(lái)旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動(dòng)機(jī)，其中，所述轉(zhuǎn)子一旦起動(dòng)，則利用所述磁阻轉(zhuǎn)矩和所 述磁轉(zhuǎn)矩以同步速度旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)，其中，供應(yīng)給所述線(xiàn)圈的電力是單相電力。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動(dòng)機(jī)，其中，通過(guò)所述定子中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和所述轉(zhuǎn)子 中產(chǎn)生的感應(yīng)電流而產(chǎn)生感應(yīng)轉(zhuǎn)矩。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電動(dòng)機(jī)，其中，所述線(xiàn)圈包括主繞組和輔助繞組，所述主繞組 和輔助繞組與用于供應(yīng)單相電力的單相電源相連接，而且相互并聯(lián)連接，所述輔助繞組串 聯(lián)連接到電容器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)，其中，所述轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述定子內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電動(dòng)機(jī)，其中，所述磁通屏障布置成給所述轉(zhuǎn)子提供至少兩 個(gè)或更多偶數(shù)個(gè)磁極。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電動(dòng)機(jī)，其中，所述轉(zhuǎn)子包括q軸線(xiàn)，所述q軸線(xiàn)從所述轉(zhuǎn)子的中心徑向延伸，并且沿著所述q軸線(xiàn)，所述磁通量的流 動(dòng)被所述磁通屏障中斷；和d軸線(xiàn)，所述d軸線(xiàn)從所述轉(zhuǎn)子的中心徑向延伸，并且沿著所述d軸線(xiàn)，所述磁通量的流 動(dòng)未被中斷。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電動(dòng)機(jī)，其中，所述轉(zhuǎn)子包括兩個(gè)磁極，且所述q軸線(xiàn)和所述 d軸線(xiàn)在空間上相互垂直。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電動(dòng)機(jī)，其中，每個(gè)磁通屏障關(guān)于所述q軸線(xiàn)對(duì)稱(chēng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電動(dòng)機(jī)，其中，所述磁通屏障關(guān)于所述轉(zhuǎn)子的中心從所述 中心向兩端傾斜，從而所述磁通屏障的兩端遠(yuǎn)離或更接近垂直于q軸線(xiàn)的軸線(xiàn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12中的任一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)，其中，組成每個(gè)磁極的所述磁通屏 障布置在至少兩層或更多層中。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電動(dòng)機(jī)，其中，每層的所述磁通屏障均連續(xù)形成。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電動(dòng)機(jī)，其中，所述磁通屏障從所述轉(zhuǎn)子的外側(cè)越接近內(nèi) 側(cè)，越具有較長(zhǎng)的長(zhǎng)度。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電動(dòng)機(jī)，其中，所述磁體被插入到各個(gè)所述磁通屏障的局部區(qū)域中。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電動(dòng)機(jī)，其中，所述磁體包括沿各個(gè)所述磁通屏障的縱向 方向布置的至少兩個(gè)或多個(gè)磁體。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電動(dòng)機(jī)，其中，所述磁體包括沿所述轉(zhuǎn)子的縱向方向布置 的至少兩個(gè)或多個(gè)磁體。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電動(dòng)機(jī)，其中，所述磁體包括彼此具有相同形狀的單元磁體。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電動(dòng)機(jī)，其中，每個(gè)磁通屏障形成有臺(tái)階部分，以確定相關(guān) 所述磁體的插入位置。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電動(dòng)機(jī)，其中，連接插入所述各層磁通屏障中的所述磁體 的相應(yīng)末端的假想線(xiàn)平行于所述q軸線(xiàn)。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電動(dòng)機(jī)，其中，布置在所述轉(zhuǎn)子的中心與最外層磁通屏障 的兩端之間所限定的角度內(nèi)的所述導(dǎo)電桿的徑向?qū)挾刃∮谄渌麑?dǎo)電桿的徑向?qū)挾取?br> 23.根據(jù)權(quán)利要求15述的電動(dòng)機(jī)，其中，所述各個(gè)磁通屏障的兩端布置為與所述相鄰 導(dǎo)電桿靠近地相對(duì)定位，以使所述磁通量通過(guò)所述磁通屏障與所述導(dǎo)電桿之間縫隙的泄漏 最小化。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電動(dòng)機(jī)，其中，每個(gè)磁通屏障的端部的寬度小于所述磁通 屏障的其余部分的寬度。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)，其中，所述磁體被插入所述各個(gè)磁通屏障的局部區(qū) 域中。
全文摘要
公開(kāi)了一種電動(dòng)機(jī)、即具有最低損耗和改進(jìn)效率的電動(dòng)機(jī)。更具體而言，公開(kāi)了一種具有增強(qiáng)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩性能和提高的正常運(yùn)行效率的電動(dòng)機(jī)。在使用電力供應(yīng)至定子線(xiàn)圈時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)轉(zhuǎn)矩來(lái)起動(dòng)轉(zhuǎn)子的電動(dòng)機(jī)中，轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子芯；導(dǎo)電桿，沿著周向方向布置在轉(zhuǎn)子芯的外緣區(qū)域中，以產(chǎn)生感應(yīng)電流；磁通屏障，形成在轉(zhuǎn)子芯中，以便為了產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩而中斷磁通量的流動(dòng)；以及磁體，設(shè)置在轉(zhuǎn)子芯中，以便為了產(chǎn)生磁轉(zhuǎn)矩而產(chǎn)生磁通量。
文檔編號(hào)H02K1/27GK102047531SQ200880007722
公開(kāi)日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2008年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月9日
發(fā)明者嚴(yán)相俊, 南赫 申請(qǐng)人:Lg電子株式會(huì)社