電機、壓縮機以及具有該電機、壓縮機的空調系統的制作方法

專利名稱：電機、壓縮機以及具有該電機、壓縮機的空調系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電機，更具體來說涉及一種通過最小化功率損耗 而具有高效的電機。該電機能產生更大的啟動轉矩，并在常規運行模 式中以預置的同步速度旋轉。
背景技術：
一般來說，單相感應電機包括纏繞有彼此物理間隔90。的主繞 線圈和副繞線圈的定子、以及直接施加到主繞線圈而間接(即，通過 電容器和開關)施加到副繞線圈的電源。這是因為，即使將電壓施加 到主繞線圈，單相感應電機也不會啟動。因此，需要諸如副繞線圈的 啟動裝置以在定子上產生轉子系統，由此啟動或起動轉子。
存在許多類型的啟動裝置，例如，分相啟動式、屏蔽線圈啟動式、 電容器啟動式，推斥啟動式等等。
參照圖1和圖2將電容器啟動式單相感應電機描述為單相感應電機 的實例。
圖1示出了傳統單相感應電機中的定子10和轉子20，以及圖2示出 了具有轉子線圈和定子線圈的簡單電路。
當主繞線圈12是纏繞定子10的唯一線圈時，定子10只產生交替磁 場，因此轉子20不啟動。但是，當副繞線圈14也纏繞定子以產生旋轉 磁場，轉子由此開始運行或在確定方向上旋轉。也就是說，旋轉磁場 產生啟動轉矩。說明書第2/33頁
同時，電容器15引起施加到副繞線圈14的電流相位延遲，以通過 與主繞線圈12相互作用而產生啟動轉矩。 一旦啟動，如果在負載中不 會存在任何變化，即使不對副繞線圈供電，轉子也保持旋轉。因此，
一旦轉子啟動并以確定轉速(RPM)或更高轉速保持運行，則完全可
以終止對副繞線圈供電。但是，如果負載是可改變的，就需要啟動轉 矩。在這種情況下，副繞線圈必須總是通過電容器提供電源。
相反，即使只有主繞線圈圍繞定子，在三相感應電機中也容易產 生旋轉系統，而沒必要使前述副繞線圈纏繞定子。換句話說，對三相 感應電機來說，單獨啟動裝置是沒有必要的。
但是，單相感應電機在價格上提供了超過其它電機的競爭優勢，
這在于單相感應電機不需要BLDC (無刷DC)電機或磁阻電機的變頻 驅動部件，并能在常用單相電源的協助下啟動。
參照圖1和圖2，下面詳細描述通用單相感應電機。
定子10具有中空內部空間，其內周設置有以預定角度間隔排列的 多個齒ll，每個齒在徑向上向內突起并纏繞有主繞線圈12以在施加主 電流時具有N極或S極。
在每個齒11和主繞線圈12之間設置有絕緣體(未示出)，以使齒 和主繞線圈之間絕緣并便于纏繞主繞線圈。
定子10還包括以預定角度與主繞線圈12物理間隔纏繞的副繞線圈 14，從而當將電流施加到副繞線圈時產生旋轉磁場。自然地，副繞線 圈通過絕緣體纏繞齒ll，主繞線圈12和副繞線圈14一起被稱為定子線 圈或簡稱為線圈。
線圈12和線圈14彼此并聯連接至單相電源。另外，副繞線圈串聯
10連接至電容器15。盡管未示出，可通過開關將電容器選擇性地連接至 電源。
通常，在本領域中使用最多的是鼠籠式轉子，因此在圖1和圖2中
所示的轉子20表示鼠籠式轉子。
轉子20通過堆疊多個相同形狀的鋼片形成，每個鋼片具有在距鐵 芯的預定徑向位置沿著外周以預定角度間隔形成的多個槽21。另外， 轉子20包括插入轉子鐵芯的槽21中的導電棒22，且導電棒通常由銅或 鋁制成。
為了通過導電棒產生電短路，通過端環(圖1和圖2中未示出，參 見后面的圖11和圖12)連接鼠籠式轉子的兩端，且端環通常通過鋁模 壓鑄工藝形成。也就是說，通過鋁模壓鑄集成導電棒22和端環，端環 分別形成在轉子鐵芯的上部和下部。同時，軸向孔24形成在轉子20的 鐵芯中，將轉子的轉矩傳遞到其它部件的軸(未示出)被壓配在軸向 孔中，以便轉子和軸能在一個單元中旋轉。
根據具有以上結構的單相感應電機如何工作，當將電源施加到線 圈時，在導電棒22中產生感應電流，由此產生感應轉矩以旋轉電機。 但是，在這種情況下，在導電棒22中會出現損耗，損耗就是所謂的導 電棒損耗。由于導電棒損耗，存在提高具有固定尺寸的電機的效率的 限制。因此，對于高效率工作，單相感應電機不適合，有時候甚至無 用。
另外，轉子20由于導電棒損耗變熱，且轉子這樣的溫度變化反過 來使得損耗更高。換句話說，當轉子的溫度升高時，導電棒損耗變得 更嚴重。這對在高溫下改善電機的效率留下另一個限制。
同時，公知的是，單相感應電機實質上應當總是運行得比預置同步速度慢以能產生感應轉矩。理論上，這是由于單相感應電機的轉矩
量在同步速度下保持為零，并在低轉速(RPMs)下傾向于增加。
簡言之，由于電機軸的速度，即電機速度，隨電機上的負載，即 電機軸上的負載變化，涉及響應于電機負載的電機控制的單相感應電 機出現了問題。

發明內容
技術問題
本發明的一個目的是提供一種具有用于提高壓縮機的效率的高效 的電機。
本發明的另一個目的是提供一種具有啟動運行和常規運行的高效 且不帶有變頻驅動器的電機。
本發明的又一 目的是提供一種電機，該電機在沒有由單獨控制器 提供的控制的情況下能進行從啟動模式到常規模式的主動過渡。
技術方案
根據本發明，提供有一種壓縮機，該壓縮機設置有限定密封空間 的殼體、用于壓縮制冷劑的壓縮機構、以及用于驅動所述壓縮機構的
電機，所述電機包括定子，該定子包括線圈繞線部，常用電源供應 到所述定子；轉子，該轉子包括轉子鐵芯、導電棒、磁通壁壘以及永 磁體，通過相互作用的電磁力如所述導電棒和所述線圈繞線部之間產 生的感應轉矩、所述磁通壁壘和所述線圈繞線部之間產生的反應轉矩、 以及所述永磁體和所述線圈繞線部[W2]之間產生的磁矩，該轉子旋轉， 該轉子具有與常規運行期間的負載轉矩不同的啟動運行的負載轉矩；
以及電連接至所述線圈繞線部的集成電容器單元，該集成電容器單元 包括多個電容器，所述電容器具有根據施加在所述轉子上的負載轉矩 的變化而可變的電容量。根據本發明的另一方面，所述電容器單元包括兩個在構成所述電 容器單元的殼體的外殼中彼此并聯連接的電容器，且所述兩個電容器 中的一個連接至電開關以改變電容器的容量。
根據本發明的另一方面，所述電開關為PTC裝置。
根據本發明的另一方面，未串聯連接至所述電開關的電容器的容 量之和具有適用于同步速度運行的額定容量。
根據本發明的另一方面，所述壓縮機構包括至少一個旋轉壓縮機 單元，所述旋轉壓縮機單元包括用作壓縮室的汽缸、通過由軸從電 機被傳遞的轉矩在所述汽缸內部滾動的滾動活塞、以及將所述汽缸的 內部空間分隔為壓縮室和吸入室的葉片。
根據本發明的另一方面，所述壓縮機構為容量調節壓縮機單元， 該容量調節壓縮機單元包括多個旋轉壓縮機單元，以通過控制每個所 述旋轉壓縮機單元的運行來調節所述壓縮機單元的總壓縮容量。
根據本發明的另一方面，所述壓縮機構為容量調節壓縮機單元， 該容量調節壓縮機單元包括多個旋轉壓縮機單元；通過殼體以使汽 缸吸入工作流體的吸管；以及吸閥，該吸閥安裝在所述吸管上以打開 或關閉所述吸管，以使所述壓縮機單元的總壓縮容量根據所述吸閥是 被打開還是被關閉而變化。
根據本發明的另一方面，所述壓縮機構為容量調節壓縮機單元， 該容量調節壓縮機單元包括多個旋轉壓縮機單元，且至少一個所述旋 轉壓縮機單元包括葉片槽，葉片插入該葉片槽中；從所述葉片槽的
周側與所述葉片槽相連通的后壓力空間；以及葉片控制單元，該葉片 控制單元用于將吸入壓力或排出壓力供應到所述葉片的后面以支承所述葉片，并用于同時將排出壓力供應到所述葉片的橫向面，以使在施 加到所述葉片的后面的壓力和施加到所述葉片的橫向面的壓力之間的 差使得所述葉片被約束或被釋放，由此使得所述葉片與滾動活塞接觸 或分離，以及其中所述壓縮機構為容量調節壓縮機，該容量調節壓縮 機能夠通過控制至少一個所述汽缸旋轉壓縮機單元的運行來調節所述 壓縮機單元的總壓縮容量。
根據本發明的另一方面，所述葉片控制單元包括后壓力連接管， 工作流體通過該后壓力連接管被引入到所述后壓力空間；連接至所述 后壓力連接管的低壓力連接管，未壓縮的低壓力工作流體通過該低壓 力連接管流動；連接至所述后壓力連接管的高壓力連接管，已壓縮的 高壓力工作流體通過該高壓力連接管流動；用于打開/關閉所述低壓力 連接管的閥；以及用于打開/關閉所述高壓力連接管的閥。
根據本發明的另一方面，所述葉片控制單元包括后壓力連接管， 工作流體通過該后壓力連接管被引入到所述后壓力空間；連接至所述 后壓力連接管的低壓力連接管，未壓縮的低壓力工作流體通過該低壓 力連接管流動；連接至所述后壓力連接管的高壓力連接管，已壓縮的 高壓力工作流體通過該高壓力連接管流動；以及開關閥，該開關閥用 于調節通過所述后壓力連接管被引入到所述后壓力空間的工作流體的 流動。
根據本發明的另一方面，所述開關閥為三通閥，該三通閥用于將 所述低壓力連接管和所述高壓力連接管交替連接至所述后壓力連接 管。
此外，本發明提供一種空調系統，該空調系統設置有包括電機和 壓縮機構的壓縮機、以及具有冷凝機和熱交換器的室內單元[w3]，其中 所述電機包括轉子鐵芯、導電棒、磁通壁壘以及永磁體，其中通過相 互作用的電磁力如所述導電棒和所述線圈繞線部之間產生的感應轉矩、所述磁通壁壘和所述線圈繞線部之間產生的反應轉矩、以及所述 永磁體和所述線圈繞線部[W4]之間產生的磁矩，該轉子鐵芯、導電棒、 磁通壁壘以及永磁體的配置旋轉[W5]，該轉子鐵芯、導電棒、磁通壁壘
以及永磁體的配置[w6]具有與常規運行期間的負載轉矩不同的啟動運 行的負載轉矩；以及電連接至所述線圈繞線部的集成電容器單元，該 集成電容器單元包括多個電容器，所述電容器具有根據施加在所述轉 子上的負載轉矩的變化而可變的電容量。
根據本發明的另一方面，包括在所述電容器單元中的電容器的容 量之和足夠大，以便所述電機在啟動期間產生比負載轉矩更大的啟動 轉矩。
根據本發明的另一方面，所述所述電容器單元包括兩個彼此并聯 連接且定位在構成所述電容器單元的殼體的外殼中的電容器，并且所 述兩個電容器中的一個連接至電開關以改變電容器的容量。
根據本發明的另一方面，所述電開關為PTC裝置。
根據本發明的另一方面，未串聯連接至所述電開關的電容器的容 量之和具有適用于同步速度運行的額定容量。
根據本發明的另一方面，當所述電機以同步速度運行時，所述電 開關斷開。
根據本發明的另一方面，所述壓縮機構包括至少一個旋轉壓縮機 單元，所述旋轉壓縮機單元包括用作壓縮室的汽缸、在通過軸從電
機被傳遞的轉矩下在所述汽缸內部滾動的滾動活塞、以及將所述汽缸 的內部空間分隔為壓縮室和吸入室的葉片。
根據本發明的另一方面，所述壓縮機構為容量調節壓縮機單元，該容量調節壓縮機單元包括多個旋轉壓縮機單元；通過殼體以使汽 缸吸入工作流體的吸管；以及吸閥，該吸閥安裝在所述吸管上以打開 或關閉所述吸管，以使所述壓縮機單元的總壓縮容量根據所述吸閥是 被打開還是被關閉而變化。
根據本發明的另一方面，所述壓縮機構為容量調節壓縮機，該容 量調節壓縮機包括多個旋轉壓縮機單元，且至少一個所述旋轉壓縮機 單元包括葉片槽，葉片插入該葉片槽中；從所述葉片槽的周側與所 述葉片槽相連通的后壓力空間；以及葉片控制單元，該葉片控制單元 用于將吸入壓力或排出壓力供應到所述葉片的后面以支承所述葉片， 并用于同時將排出壓力供應到所述葉片的橫向面，以使在施加到所述 葉片的后面的壓力和施加到所述葉片的橫向面的壓力之間的差使得所 述葉片被約束或被釋放，由此使得所述葉片與滾動活塞接觸或分離， 以及其中所述壓縮機構為容量調節壓縮機，該容量調節壓縮機能夠通 過控制至少一個所述旋轉壓縮機單元的運行來調節所述壓縮機單元的 總壓縮容量。
此外，本發明提供一種電機，該電機包括定子，該定子包括線 圈繞線部，常用電源供應到所述定子；轉子，該轉子包括轉子鐵芯、 導電棒、磁通壁壘以及永磁體，通過相互作用的電磁力如所述導電棒 和所述線圈繞線部之間產生的感應轉矩、所述磁通壁壘和所述線圈繞 線部之間產生的反應轉矩、以及所述永磁體和所述線圈繞線部[W7]之間 產生的磁矩，該轉子旋轉，該轉子具有與常規運行期間的負載轉矩不 同的啟動運行的負載轉矩；以及電連接至所述線圈繞線部的集成電容 器單元，該集成電容器單元包括多個電容器，所述電容器具有根據施 加在所述轉子上的負載轉矩的變化而可變的電容量。
根據本發明的另一方面，包括在所述電容器單元中的電容器的容 量之和足夠大，以便所述電機在啟動期間產生比負載轉矩更大的啟動 轉矩。
16根據本發明的另一方面，所述電容器單元包括兩個在構成所述電 容器單元的殼體的外殼中彼此并聯連接的電容器，且所述兩個電容器 中的一個連接至電開關以改變電容器的容量。根據本發明的另一方面，所述電開關為PTC裝置。根據本發明的另一方面，未串聯連接至所述電開關的電容器的容 量之和具有適用于同步速度運行的額定容量。根據本發明的另一方面，當所述電機以同步速度運行時，所述電 開關斷開。根據本發明的另一方面，在串聯連接至所述電開關的所述電容器 上形成有放電電阻器。根據本發明的另一方面，所述線圈繞線部包括連接至常用電源的 主繞線和并聯連接至所述主繞線的副繞線，且所述電容器單元串聯連 接至所述副繞線。根據本發明的另一方面，以在圓周方向上將多個導電棒設置在所 述轉子鐵芯內側的方式構造所述轉子。根據本發明的另一方面，所述轉子具有q軸，由于存在磁通壁壘 沿該q軸的磁通流動被阻礙；以及d軸，沿d軸的磁通流動不被阻礙。根據本發明的另一方面，靠近q軸而定位的導電棒大于靠近所述d軸而定位的導電棒。根據本發明的另一方面，設置所述磁通壁壘以形成不少于兩個磁極的偶數個磁極。根據本發明的另一方面，所述磁通壁壘阻礙在所述轉子的徑向方 向上的磁通流動。根據本發明的另一方面，其中所述轉子表現在q軸和d軸，由于存 在磁通壁壘沿q軸的磁通流動被阻礙，而沿d軸的磁通流動不被阻礙。根據本發明的另一方面，所述q軸和所述d軸在所述轉子的中心彼此正交。根據本發明的另一方面，相對于所述q軸對稱形成多對所述磁通壁壘。根據本發明的另一方面，所述磁通壁壘相對于所述d軸以預定角度 傾斜。根據本發明的另一方面，所述永磁體被插入所述磁通壁壘。根據本發明的另一方面，所述轉子還包括設置到所述轉子鐵芯的 上部和下部的端環，該端環不干涉所述永磁體，但與所述多個導電棒 形成短路。根據本發明的另一方面，設置到所述轉子鐵芯上部的所述端環在 所述q軸方向上具有比在所述d軸方向上小的徑向寬度。有益效果根據本發明的電機使用包括彼此并聯連接的兩個電容器的一個電 容器單元，以克服在啟動期間分配有更大負載的線性啟動永磁體磁阻 電機(LSPRM)的缺點。另外，根據本發明的電機包括串聯連接至那兩個電容器中的一個 的電開關。因此，當啟動運行結束時，電流只流向一個電容器，從而 防止電容器中任何不必要的容量增加。與使用兩個并聯連接的電容器的傳統電機的結構不同，根據本發 明的電機使用一個單個的電容器單元更有效驅動電機。這樣的話，根 據本發明的電機在安裝期間面臨少得多的空間限制。此外，通過將PTC裝置用作電開關，即使控制器沒有發出開/關命 令，本發明的電機也能主動切斷至啟動電容器的電流流動。通過以下的描述以及本發明的具體實施例將會更清楚地理解本發 明的其它目的和優點。此外，容易地看出通過權利要求書中具體說明 的裝置及其組合所能實現的本發明的目的和優點。


圖l是示出了傳統感應電機的轉子和定子的剖面圖； 圖2是簡略地示出了傳統感應電機的轉子和定子的概念圖； 圖3是簡略地示出了包括在根據本發明的電機中的轉子和定子線 圈電路的概念圖；圖4是截取的圖3中的轉子的部分的放大剖面圖；圖5a至5c是示出了圖3中的磁通壁壘的端部的不同實例的剖面圖；圖6是根據本發明的電機的轉子鐵芯的分解透視圖；圖7是根據本發明的一個實施例的電機的轉子鐵芯單元的最上層 的平面圖；圖8是根據本發明的一個實施例的電機[w8]的最下層的平面圖，或者是根據本發明的另一個實施例的轉子鐵芯單元的最上層的平面圖；圖9是根據本發明的一個實施例的電機的轉子的頂平面圖； 圖10是根據本發明的一個實施例的電機的轉子的頂平面圖，或者機的上端環的透視圖；圖12是僅僅示出了根據本發明的一個實施例的電機的上端環或下 端環的透視圖；圖13是示出了根據本發明的一個實施例的電機的啟動(或運行)轉矩和電容器之間的關系的曲線圖；圖14示出了包括在根據本發明的電機中的電容器的一個實例； 圖15簡略地示出了包括在根據本發明的電機中的定子線圈和電容器的電路圖；圖16用曲線圖示出了在本發明的啟動電容器中的電流相對時間如 何變化；圖17是將根據本發明的電機所產生的轉矩與由傳統電容器驅動的電機所產生的轉矩相比較的曲線圖；圖18示出了根據本發明的第一實施例的壓縮機構； 圖19示出了根據本發明的第二實施例的壓縮機構； 圖20是將包括在根據本發明的壓縮機構內的電機所產生的啟動轉矩與傳統感應電機所產生的啟動轉矩相比較的曲線圖； 圖21示出了根據本發明的一個實施例的空調系統； 圖22是示出了現有技術中包括兩個固定容量、固定速度壓縮機的室外單元上的壓縮負載的曲線圖；圖23是示出了包括一個根據本發明的一個實施例的容量調節壓縮機和一個固定容量、固定速度壓縮機的室外單元上的壓縮負載的曲線圖；圖24是示出了包括兩個根據本發明的一個實施例的容量調節壓縮 機的室外單元上的壓縮負載的曲線圖；以及圖25是示出了包括一個根據本發明的一個實施例的容量調節壓縮 機和一個變頻壓縮機的室外單元上的負載的曲線圖。
具體實施方式
在下文中，將參照附圖3至圖15詳細陳述根據本發明的電機的優選實施例。出于簡短而方便說明原因，將要說明的是設置有在定子內部 旋轉的內部轉子式電機，但是本發明的電機并不限于內部轉子式電機。通過與現有技術中的常規感應電機相同的方法構造根據本發明的電機，其中轉子120[w9]通過感應轉矩啟動運行。也就是說，如圖3所示， 電機采用感應電機的結構，包括具有槽121和導電棒122的轉子120、用 于電機的旋轉的定子線圈112[wl0]和定子線圈114[w11](下文中稱為 "線圈")，以及電容器115[w12]。因此，以下的任何描述都不會詳細 說明兩個電機之間的相同結構。同時，根據本發明的電機包括轉子鐵芯123內部的磁通壁壘140以 阻礙磁通運動，從而產生反應轉矩。此外，根據本發明的電機包括轉 子鐵芯123內部的永磁體130以生成磁通，從而產生反應轉矩。因此，根據本發明的電機的啟動旋轉具有感應電機的性質，但是 在常規運行模式中，其運行具有同步電機的性質。換句話說， 一旦電 機已經啟動，轉子120通過反應轉矩和磁矩以預置同步速度旋轉。因此， 與任何傳統同步電機不同，根據本發明的電機不需要諸如變頻驅動器 的復雜昂貴構造進行啟動。參照圖3，下面將詳細說明關于根據本發明的電機產生的反應轉矩 和磁矩的基本原理。首先將說明反應轉矩產生的原理。如圖3所示，磁通壁壘140沿q軸而形成。這里，通過去除部分的轉 子鐵芯123、磁性物質形成磁通壁壘140。也就是說，能將空氣填充到 磁通壁壘140中，并且可以填充例如樹脂的非磁性材料。21當將電流供應到線圈并且磁極相應地產生時，而在轉子130[w13] 中也形成磁通量。但是，由于沿著形成磁通壁壘140的q軸的磁通壁壘 140，因此會產生很大的磁阻。相反，沿著沒有形成磁通壁壘140的d軸產生很小的磁阻。因此，在確定方向上旋轉的轉子130[wl4]最小化q軸方向和d軸方 向上的磁阻中這樣的差距，且此時致使轉子130[wl5]旋轉的被稱為反應 轉矩。實際上，磁阻中更大的差距產生更大的反應轉矩。同時，如圖3所示，根據本發明的電機還可包括永磁體130。假定 將電流供應到所述線圈且形成N磁極。然后，可將所述永磁體磁化為S 磁極。也就是說，在圖3中所示的轉子120的位置上，由于定子產生的 磁通和永磁體產生的磁通之間的偏差，在q軸方向上的磁阻變得小得 多。這樣，與沒有永磁體可利用的情況相比，可使得在q軸和d軸上的 磁阻的差更大。這樣，與沒有永磁體可利用的情況相比，能產生更大 量的反應轉矩。此外，永磁體130實質上通過與定子110相互作用產生磁矩。也就 是說，當通過施加到所述線圈的電流在定子110中形成磁極時，由于永 磁體130和轉子120之間的相對位置關系，在定子110中產生的磁極與永 磁體130的磁極相互作用，由此產生磁矩。如先前所記述的，根據本發明的電機被設計為在啟動以后通過反 應轉矩和磁矩具有同步旋轉，由此該電機在常規運行模式中表現出很 高的效率性能。這意味著在相同的條件下，比如相同的電機尺寸和相 同的電流強度，與傳統的感應電機相比，根據本發明的電機實現非常 高的效率性能。參照圖3至圖5，下面將詳細說明有關包括在根據本發明的電機中 的轉子的結構。轉子120包括作為其基本結構構件的轉子鐵芯123、以及形成在所 述轉子上更具體在轉子鐵芯123上的磁通壁壘140。另外，距轉子的中心的徑向上形成有q軸，磁通流動沿q軸被磁通 壁壘140阻礙。且距轉子的中心的徑向上形成有d軸，而磁通流動沿d軸 不被阻礙。可選擇地，轉子可包括排列在轉子周向上的多個磁通壁壘以形成 偶數個磁極(至少兩個或兩個以上)，如圖3所示。作為實例，如果設 置磁通壁壘以形成兩個磁極，q軸處于對d軸成直角，如圖3。盡管未示 出，如果設置磁通壁壘以形成四個磁極，q軸處于對d軸成45度角。另外在圖3中注意優選將磁通壁壘140形成為相對于q軸對稱。通過 此結構，使得反應轉矩與q軸對稱，能避免由于反應轉矩的偏差而導致 出現噪聲或振動。另外，磁通壁壘140優選有具有至少兩層的結構。作為實例，可將 至少兩個磁通壁壘層形成在圖3中所示的轉子的上面和下面。此結構能 增加磁通壁壘140在q軸方向上在轉子鐵芯[wl6]123中占據的面積的百 分比，并因此提高q軸方向上的磁阻。由于相同原因，更理想的是將磁通壁壘140設置為更遠離或更接近 與q軸正交的軸。換句話說，更理想的是使得磁通壁壘140具有相對于d 軸向上凸起的結構或向下凹進的結構，而不是使磁通壁壘140形成為與 如圖3所示的d軸平行。磁通壁壘140這樣的結構可以是成角的或可以形 成弧形。此外，如圖3所示，位置更靠近于轉子的中心的磁通壁壘140或者 形成在內側的磁通壁壘140更長以更多地增加q軸方向上的磁阻。同時，定位在最外面的磁通壁壘140的兩端和轉子的中心之間的角度(a)以內的導電棒122在徑向上具有比其它導電棒的寬度更小的寬 度。之所以如此，是因為如果設置在角(a)內的導電棒122的徑向寬 度增加，則在導電棒122和磁通壁壘140之間的間隙將變得非常窄。這 樣，由于在d軸方向上的磁通量飽和，極有可能出現漏磁通。也就是說， 為了穩定地固定足夠的間隙，應該減小設置在角(a)內的導電棒122 的徑向寬度。現在參照圖4和圖5，磁通壁壘140的末端非常靠近槽121且面對槽 121。也就是說，應該最小化磁通壁壘140的末端和槽121之間的間隙， 以盡可能避免已經沿著d軸形成的磁通量通過間隙泄漏。這是因為通過 間隙的磁通泄漏最終大量減少了q軸方向和d軸方向上的磁阻差。但是，存在減少磁通壁壘140的末梢和槽121之間的間隙，或磁通 壁壘140的末梢和形成在槽121中的導電棒122之間的間隙的某些限制。 這是因為當通過鋁模壓鑄將導電棒122形成在槽121中時，間隙部分在 壓力下會迸裂，將熔融鋁意外引入到磁通壁壘140。因此，為解除這樣 的擔憂并仍然獲得足夠小的間隙，磁通壁壘140的末梢在寬度上比其它 區域更小。圖5a至圖5c中示出了其實例。通過那些實例，能最小化彼此 面對的磁通壁壘140和槽121之間的距離，并最小化在壓力下可能迸裂 的區域，由此大量減小間隙。同時，根據本發明的電機包括永磁體130，設置永磁體130以在轉 子鐵芯內部產生磁通量并進一步產生磁矩。如圖3和圖4所示，能將永 磁體130插入一些磁通壁壘140中。不用說，能將永磁體130插入磁通壁 壘140的所有層中，或者可不將永磁體130插入磁通壁壘140的特定層 中。可在縱向上連續形成磁通壁壘140。優選地，應當沿著縱向以連續形式將兩個或兩個以上永磁體130設置到一個磁通壁壘140。這樣做的 原因是難以形成配合磁通壁壘的結構的單永磁體130，并由于多個永磁 體130更有利于且更有效的最小化它們單獨產生的磁通量泄漏。由于相同原因，在轉子120的縱向上，即在轉子120的高度方向上， 設置有至少兩個永磁體130。由于這些具體的要求，對于本發明的永磁體130，形狀基本上一致 (例如，棒形)的單元永磁體是合適的。此外，使用棒形的單元永磁 體有助于減少永磁體的制造成本，并應用數量最少的零件使得制造工 藝更容易和更簡單。另外，磁通壁壘140具有特定的底座部以限定永磁體130的位置。 換句話說，如圖5b和圖7中所示，階梯部141形成在磁通壁壘140的將被 用作永磁體130的插入位置之處。參照圖6至圖12，下面將詳細說明有關根據本發明的電機、更具體 來說是轉子的制造方法。首先參照圖6，根據本發明的電機的一個實施例包括由三種不同類 型的單元轉子鐵芯124、 125和126組成的轉子鐵芯123。圖6中所示的這 種具體類型的電機適用于作業機械的驅動電機。通過堆疊空白單元轉子鐵芯而制備轉子鐵芯，那些單元鐵芯可采 用三種不同的結構。如先前記述的那樣，形成轉子鐵芯123的中間部分的單元鐵芯125 可包括用于容納導電棒的槽121、插入軸的軸向孔128、以及磁通壁壘 140。同時，形成轉子鐵芯123的最下面的部分的單元鐵芯126可只包括 軸向孔128和槽121，如圖6和圖8所示。換句話說，單元鐵芯126不具有 任何磁通壁壘。這樣，盡管可將永磁體130插入單元鐵芯124和單元鐵 芯125的一些磁通壁壘140中，但單元鐵芯126保證那些插入的永磁體 130不會移位。參照圖6和圖7，形成轉子鐵芯123的最上面的部分的單元鐵芯124 包括軸向孔128、槽121，以及磁通壁壘140。優選地，考慮到與端環(下 面將進行描述)的關系，單元鐵芯124具有最小數量的用于插入永磁體 的磁通壁壘140。因此，即使是在將轉子鐵芯123制備成圖6中所示的堆疊結構和通 過鋁模壓鑄形成端環之后，將永磁體130插入磁通壁壘140也是可能的。 此外，如果能如圖6所示地組裝電機，則永磁體不會由于內部轉子鐵芯 123和永磁體130之間的相互作用而飛出，而不必使用特殊機制以防止 永磁體130飛出。圖9和圖10分別示出了到目前為止討論的轉子鐵芯的平面圖和底 視圖。在此類型的轉子鐵芯123中，至少一個傳統技術的環形(環形形 狀)端環151形成在轉子鐵芯123下面，如圖12中所示。簡言之，以在形成(多個)端環151之后插入永磁體130的方式設 計此實施例的轉子123[w17]。傳統的環形端環可覆蓋除了軸向孔128以外的轉子鐵芯123的頂面 和底面。通常，在高度方向上和寬度方向上具有更大厚度的端環151可 有效地將通過端環的損耗保持到最小。也就是說，與導電棒中的損耗 類似，能將由端環151產生的損耗最小化。然而，由于擔心電機體積變大，存在端環151的高度限制。因此，為了最小化由端環151產生的損耗，使端環151在寬度方向上較厚比較 安全。同時，能由圖8中所示的最下面的單元鐵芯126代替圖6中所示的最 上面的單元鐵芯124。也就是說，圖8中的單元鐵芯126能用于最上面的 單元鐵芯和最下面的單元鐵芯。實際上，此結構是根據本發明的電機 的另一個可能的實施例。為制作這樣的結構，首先堆疊最下面的單元 鐵芯126和中間的單元鐵芯125，然后將永磁體130插入磁通壁壘140。 之后，堆疊最上面的單元鐵芯(在此具體情況下，其與最下面的單元 鐵芯相同)。最后，通過鋁模壓鑄形成導電棒和端環。圖10示出了具有這樣的結構的轉子鐵芯的底視圖。假設轉子鐵芯 具有上述結構，能將如圖9中所示的傳統環形端環151設置到轉子鐵芯 的上部和下部。也就是說，此實施例的轉子120以在插入永磁體130之后形成端環 151的方式設計。因此，盡管具有根據此實施例的轉子120的電機可能 不是直接驅動式電機，但在最上面的單元鐵芯和最下面的單元鐵芯的 協助下防止永磁體130飛出也是可能的。在根據本發明的電機的每個構造中，端環151設置成不會防礙或干 涉永磁體130，并與多個導電棒122形成短路。不用說的是，也應當以 不干涉磁通壁壘140的方式設置端環151。也就是說，在先前討論的電機的另一個實施例中，沒有磁通壁壘 140形成在轉子電機123[wl8]的最上面的部分和最下面的部分。由此， 端環151不會干涉磁通壁壘140。因此，可使用釆取任何傳統結構的端 環，且能將端環151產生的損耗最小化。但是，如上所述，以在形成轉子鐵芯之后形成端環150的方式設計電機的一個實施例。然后，將永磁體130插入磁通壁壘140。由此，端 環150應該不會干涉永磁體130。換句話說，以保留有插入永磁體130的 空間的方法形成端環150。另外，將由端環150產生的損耗保持最小，具有較大徑向寬度的端 環150是優選的。因此，在這種情況下，最上面的單元鐵芯124設置有 最少數量的用于插入永磁體的磁通壁壘140。在這種情況下，能形成具有結構與圖9和圖11中的結構相似的端環 150。具體來說，能通過增加d軸方向上的寬度而將由于端環150而產生 的損耗最小化。由于還能增加在q軸方向上的寬度，磁通壁壘140被設 置為朝著轉子的中心集中，如圖9所示。同時，設置在d軸方向上的端 環150與q軸平行。另外，形成在q軸方向上的端環優選為與鄰近的磁通壁壘平行。因此，此實施例的端環150形成以沿著轉子鐵芯123的周向徑向寬 度可變為特征的環形形狀。而且，q軸方向上的寬度比d軸方向上的寬 度更大。參照圖13至圖15,下面將詳細說明有關根據本發明的電機的運行。基本上，根據本發明的電機能應用到可變負載風扇電機、壓縮機、 家用電器等等。但是，出于簡略和方便原因，下文中的描述將集中在 旋轉壓縮機中的電機的應用。一般說來，單相感應電機經常用于旋轉壓縮機。由于先前所記述 的單相感應電機的性質，這樣的旋轉壓縮機具有低效率的缺點。鑒于 此，能有利地使用根據本發明的電機以實現旋轉壓縮機等的非常高的 效率。同時，近年來，在可變容量下運行的容量調節旋轉壓縮機已得到 了廣泛應用。作為實例，存在具有根據汽缸中的已壓縮的制冷劑量容量可變的壓縮機。而且，如在韓國專利申請公開No.l0-2006-0120387中所公開的， 存在具有通過選擇性地壓縮多個汽缸中的制冷劑容量可變的其它壓縮 機。在后種情況下，壓縮機設置有多個汽缸，在汽缸中產生制冷劑的 壓縮。通過電機驅動，制冷劑在一些汽缸中被壓縮，而其它汽缸中的 制冷劑根據壓縮機上的負載被選擇性地壓縮。壓縮機具有可變容量表示用于制冷劑壓縮的電機負載中的變化。 因此，通過應用根據本發明的電機而非傳統的感應電機，容量調節壓 縮機能表現出非常高的效率性能。這可能是因為根據本發明的電機總是在常規運行模式中和可變負 載下以同步速度運行，因此顯著提高了在常規運行中的電機效率。另 外，即使電機的溫度可以升高，但由于電機通過反應轉矩和磁矩運行， 因此能最小化有關溫度升高的損耗。圖13是示出了啟動轉矩與電容器之間的關系的曲線圖。從曲線圖能夠看到，啟動轉矩與電容器成比例增加。為使電機啟 動，啟動轉矩應該具有確定值或更高的值。也就是說，啟動轉矩應當 足夠高以克服電機的初始負載。換句話說，如果電機具有高初始負載， 則用于啟動電機的啟動轉矩的大小必須比其更大。同時，圖3中示出了只包括一個電容器的線圈電路。在這種情況下，電容器應該具有足夠大的值，以滿足電機上的負載中的變化并在這樣的可變負載下啟動電機。但是，如果盡管電機負載小也使用大值電容 器，則在電機上出現到達那種程度的損耗。因此，電容器值應該根據 電機負載的變化而改變。詳細地說，線圈包括連接至單相電源的主繞線以及連接至單相電 源、與主繞線并聯連接的輔助線。兩個并聯連接的電容器被串聯連接 至輔助線。換句話說，構造圖15中的電路以替代圖3中的電容器。這里，當打開開關3[wl9]時，彼此并聯連接的兩個電容器值的和 表示電容器的值。因此，當閉合開關3時，獲得大電容器值，啟動轉矩 增加得更多。相反，當斷開開關3時，只產生一個電容器值，啟動轉矩 相對小。同時，在電機的初始啟動期間，換句話說，在壓縮機的初始啟動 期間，能預置壓縮機的容量。也就是說，能預置壓縮機以在高容量或 低容量中運行。另外，優選地使電機快速啟動并進入常規運行模式。因此，為了 使初始啟動更快，并獲得優良穩定的啟動，開關在電機的初始啟動期 間應當始終處于"閉合"位置。也就是說，開關應當在啟動運行中一 直保持啟動，而獨立于預置容量。圖14示出了包括在根據本發明的一個實施例的電機中的電容器的 一個實例。圖15簡略地示出了包括在根據本發明的電機中的定子線圈 和電容器的電路圖，圖16用曲線圖示出了在本發明的啟動電容器中的 電流相對時間如何變化，圖17是將根據本發明的電機所產生的轉矩與 由傳統電容器驅動的電機所產生的轉矩相比較的曲線圖。在啟動階段 期間，與根據本發明的電機相似的LSPRM電機通過在感應轉矩的相對 方向上的永磁體產生制動轉矩。由此，與傳統的單相感應電機相比，感應轉矩可變得比實際負載轉矩更小，從而削弱啟動性能。為解決此 問題，在啟動階段期間，串聯連接至定子線圈的電容器的容量應當增 加。然而， 一旦電機進入啟動階段之后的常規運行模式，電機在預置 的同步速度下運行，因此電機上的負載減小。因此，如果具有高容量 的電容器即使是在常規運行模式下使用，功率損失也會自然出現。用 于避免這樣的問題的一個優選方法是將高容量電容器用于電機的啟動 操作，而將低容量電容器用于常規運行。參照圖14，用于本發明的電機的集成電容器單元115包括在常規運行模式中使用的電容器CR ("常規運行電容器")和在啟動模式使用 中的電容器CS ("啟動電容器")，這兩個電容器安裝在殼體210中。 常規運行電容器CR的終端220、啟動電容器CS的終端230、以及電源終 端240位于殼體210的一側。放電電阻器232附接至啟動電容器CS的終端 230，當不使用電容器CS時，放出已經存儲在啟動電容器CS中的電。參照圖15，電開關串聯連接至啟動電容器CS。當電機結束啟動階 段而進入電機通過由永磁體產生的磁矩和由于存在磁通壁壘產生的反 應轉矩而同步運行的常規運行階段時，電開關切斷流向啟動電容器CS 的電流。盡管電開關可由負責控制電機運行的控制器(未示出)閉合/ 斷開，但由于PTC (正溫度系數)裝置能主動切斷流向啟動電容器CS 的電流而不必接收來自控制器(未示出)的指令，因此PTC裝置是另一 個便利的選擇。圖16用曲線圖示出了假設啟動電容器CS已經被串聯連接至PCT裝 置，啟動電容器CS中的電流相對時間如何變化。從該曲線圖能看到， 在確定時間段后，流到啟動電容器CS的電流幾乎向零收斂。也就是說， 在確定時間段后，沒有電流流至啟動電容器CS，而電流只流向常規運 行電容器CR，從而電容器的總容量變小。這樣，能適當地控制用于線 性啟動永磁體磁阻電機的(多個)電容器的容量，施加到線性啟動永 磁體磁阻電機的負載在常規運行模式期間比在啟動模式中小。參照圖17，常規運行電容器CR的容量和啟動電容器CS的容量之和 應該足夠大，以使電機的感應轉矩至少大于負載轉矩。在啟動期間的 電機轉矩與(多個)電容器的容量成比例增加。根據圖17的曲線圖， 如果將常規運行電容器CR單獨用于啟動電機，而不一起使用常規運行 電容器CR和啟動電容器CS，電機只能產生比負載小的感應轉矩。這就 是為什么在本發明電機中啟動電容器CS與常規運行電容器CR并聯連 接的原因。在這樣做的過程中，電容器的容量增加并引起更大的啟動 轉矩。當電機的速度達到同步速度，電機由永磁體產生的磁矩和由于 存在磁通壁壘而產生的反應轉矩驅動。如圖17所示，根據本發明的電 機所產生的最大轉矩與任何傳統的感應電機所產生的最大轉矩相等。圖18示出了根據本發明的第一實施例的壓縮機。具體來說，將容 量調節旋轉壓縮機作為實例示出，其中該壓縮機包括限定密閉空間S 的殼體100;固定在殼體100內部的被用作驅動單元的電機，該電機包 括定子和轉子(將進行描述)；多個壓縮機單元，包括第一壓縮機單 元30、第二壓縮機單元和第三壓縮機單元50，安裝在殼體100內部并連 接至電機以壓縮制冷劑；儲罐A，己經通過制冷循環的蒸發器的工作流 體在其中被分成液體和蒸汽成分；吸管30s、 40s和50s，工作流體從儲 罐A通過其被分別吸入壓縮機單元30、 40和50;以及吸閥40v和50v,該 吸閥40v和50v安裝在吸管40s和50s上以打開/關閉吸管40s和50s，從而調 節進入壓縮機單元40和50的工作流體的吸流。電機包括固定在殼體 IOO內部的定子IIO，該定子用來接收來自外部的電源；以預定間隙設 置在定子內部的轉子120，該轉子在間隙之間與定子110嚙合旋轉以 及與轉子120整體形成的軸23，該軸用來將驅動力傳遞到壓縮機單元 30、 40和50。看看容量調節壓縮機是如何工作的。當將電源施加到包括在電機 中的定子110時，轉子120開始旋轉，軸23也與轉子120嚙合旋轉并將電 機的轉矩傳遞到第一壓縮機單元至第三壓縮機單元30、 40和50，從而壓縮機在大功率模式中運行時產生大制冷容量，或在節電模式中運行時產生小制冷容量，在吸閥40v和50v[w20]的適當調節下符合空調系統所需要的容量。下面將說明根據本發明的一個實施例的容量調節壓縮機的操作方法。本發明的容量調節壓縮機包括多個壓縮機單元30、 40和50;以 及電機，該電機被用作用于驅動壓縮機單元30、 40和50的電動驅動單 元。如先前所記述的那樣，線性啟動永磁體磁阻電機被用作電動驅動 單元20。換句話說，在這種容量調節壓縮機的啟動期間，電機通過轉 子120的導電棒122產生的感應轉矩開始運行。但是，在常規運行中， 電機通過由于存在磁通壁壘140而產生的反應轉矩和永磁體130產生的 磁矩驅動，并與給定的電源頻率同步的同步速度運行。因此，就可以 降低出現在轉子120的導電棒122中的功率損耗。同時，在啟動運行期 間，由于存在永磁體130而產生的磁矩在與由于存在導電棒122而產生 的感應轉矩相反的方向上工作，用作制動轉矩或負載。與為異步電機類型的單相感應電機不同，線性啟動永磁體磁阻電 機是同步電機類型，因此，與負載轉矩相等或只是稍微大于負載轉矩 的感應轉矩足以使電機以接近于預置同步速度的速度運行。即使控制 器(未示出)可能已經在低負載下啟動根據本發明的容量調節壓縮機， 且因此只是在轉子120的導電棒122中產生相對較低的感應轉矩，由于 已經固定了不低于負載轉矩的感應轉矩，因此本發明的容量調節壓縮 機還能表現出增強的功率效率。這里，控制器(未示出)使得容量調節壓縮機在負載小于最大負 載條件的條件下開始旋轉。在圖18中所示的根據本發明的一個實施例 的容量調節壓縮機的情況下，如果壓縮機啟動，而在控制器(未示出) 的控制下將所有吸閥40v和50v關閉，只在第一壓縮機單元30中壓縮工 作流體，從而將最小負載施加到電機。另一方面，如果容量調節壓縮 機啟動，而在只有吸閥40v和50v中的一個關閉時，在第一壓縮機單元縮機單元50中的一個中壓縮 工作流體，因此將還是小于最大負載的負載施加到電機。盡管第一壓縮機單元30、第二壓縮機單元40和第三壓縮機單元50 可具有相同量的壓縮容量，即將相同的負載施加在電動驅動單元20上， 但是如果壓縮機單元30、 40和50具有不同的容量，則它們的壓縮容量 可以是更多不同的組合。因此，使它們具有不同的容量更好。圖19示出了根據本發明的第二實施例的壓縮機。此實施例的壓縮 機包括殼體IOO，該殼體100[w21]中容納有彼此相連通的多個吸氣管 SP1、 SP2以及排氣管DP;安裝在殼體100[w22]上側、用于產生轉矩的 電機20;安裝在殼體100[w23]下側的第一壓縮機單元30和第二壓縮機單 元40，用于利用電機產生的轉矩壓縮制冷劑；以及連接至多個吸氣管 SP1、 SP2與排氣管DP之間的中間部分的葉片控制單元50，該葉片控制 單元用于將第二葉片44 (將進行描述)的后面從高氣壓切換到低氣壓， 以支承第二葉片44并將高壓供應到第二葉片橫向面，從而基于施加到 第二葉片44后面的壓力和施加到第二葉片44橫向面的壓力之間的差選 擇性地控制第二葉片44。電機20包括定子21和轉子22，電機的詳細結構返回參考結合圖3 至圖17的論述。第一壓縮機單元30的構成為第一環形汽缸31，該第一環形汽缸 31安裝在殼體10內部；上支承板(下文中稱為上支承)32和中間支承 板(下文中稱為中間支承)33，所述上支承板32和中間支承板33用于 覆蓋第一汽缸31的上側和下側以一起形成第一壓縮空間V1，并用于在 徑向上支承軸23;可旋轉地連接至軸23的上側偏心部的第一滾動活塞 34，該第一滾動活塞用于在第一汽缸31的第一壓縮空間V1中滾動的同 時壓縮制冷劑；第一葉片35，第一葉片35在徑向上可移動地連接至第 一汽缸31以與第一滾動活塞34的外周面接觸，該第一葉片用于將第一汽缸31的第一壓縮空間V1分隔成第一吸入室和第一壓縮室；第一葉片彈簧36，該第一葉片彈簧采用壓縮彈簧形式以彈性支承第一葉片35的 后側；可打開地連接至第一排出口32a的端部的第一排出閥37，該第一 排出閥用來調節從第一壓縮空間V1的第一壓縮室出來的制冷劑蒸汽的 排出；以及第一消音器38，該第一消音器設置有預定內部空間體積以 容納第一排出閥37并連接至上支承32。第二壓縮機單元40的構成為第二環形汽缸41，該第二環形汽缸 41安裝在容納于殼體10內部的第一汽缸31的下面；中間支承33和下支 承42，所述中間支承33和下支承42用于覆蓋第二汽缸41上側和下側以 一起形成第二壓縮空間V2，并用于在徑向和軸向上支承軸23;可旋轉 地連接至軸23的下側偏心部的第二滾動活塞43，該第二滾動活塞用于 在第二汽缸31[w24]的第二壓縮空間V2中滾動的同時壓縮制冷劑；第二 葉片44，該第二葉片44在徑向上可移動地連接至第二汽缸41以與第二 滾動活塞43的外周面接觸或分離，該第二葉片用于將第二汽缸41的第 二壓縮空間V2分隔成可彼此連通的第二吸入室和第二壓縮室；可打開 地連接至靠近下支承42的中心形成的第二排出口42a的端部的第二排 出閥45，第二排出閥45用來調節從第二壓縮室出來的制冷劑蒸汽的排 出；以及第二消音器46，該第二消音器設置有預定內部空間體積以容 納第二排出閥45并連接至下支承42。第二汽缸41包括形成在限定第二壓縮空間V2的內周面上的部分 處的第二葉片槽41a，用于使第二葉片44沿著該第二葉片槽在徑向上往 復運動；在徑向上延伸的第二吸口41b[w25]，該第二吸口41b形成在第 二葉片槽41a的一側，該第二吸口用于將制冷劑引入第二壓縮空間V2; 以及以傾斜角在軸向上延伸的第二排出導槽41c[w26]，第二排出導槽在 軸向上形成在第二葉片槽41a的另一側，以將制冷劑排出到殼體10中。 此外，具有預定內部空間體積的后壓力空間41d形成在第二葉片槽41a 的后徑向側，從而通過與葉片控制單元50[w27]的后壓力連接管53連通， 在第二葉片44的后面產生吸入壓力氣體或排出壓力氣體。另外，在與第二葉片44的運動方向垂直的方向上或在預定交錯角上形成橫向壓力 通道41e，從而通過使第二葉片槽41a與殼體10的內部相連通利用排出壓 力控制第二葉片44。后壓力空間41d被給定有預定內部空間體積，這樣盡管第二葉片44 可能已經通過葉片控制單元50的共用連接管53 (將進行描述)完全縮 進并插入第二葉片槽41a，但是第二葉片44的后面形成壓力側，該壓力 側用于通過共用連接管53傳遞的輸入壓力。橫向壓力通道41e相對于第二葉片44形成在第二汽缸41的排出導 槽41c側上。優選地，多個橫向壓力通道(如圖中所示的上端和下端) 形成在第二葉片44的高度方向上。另外，橫向壓力通道41e的總截面積 應當等于或小于通過后壓力空間41d將壓力施加到第二葉片44后面的 壓力惻的面積，從而不會極度控制第二葉片44。如果有必要，能將第 二汽缸41設計為與第一壓縮空間V1中的第一汽缸31占據相同或不同的 體積。在前一種情況下，兩個汽缸31和41具有彼此相同的容積，由于 如果一個汽缸在節電模式下工作，只有另一個汽缸將工作，因此能將 壓縮機容量減小至一半(50%)。在后一種情況下，兩個汽缸31和41 具有不同的容積，在常規運行模式下壓縮機容量與另一個汽缸的容積 比變化一樣多。葉片控制單元50包括與第二汽缸41的吸入側相連通的低壓力側 連接管51[w28];與第二汽缸的排出側相連通、更準確的說是與殼體IO 的內部空間相連通的高壓力側連接管52;共用連接管53，該共用連接 管53交替連接至低壓力側連接管51和高壓力側連接管52，從而與第二 汽缸41的后壓力空間41d相連通；用作后壓力開關閥的三通閥54，該三 通閥54被安裝在低壓力側連接管51、高壓力側連接管52和共用連接管 53的接合處，以交替地將共用連接管53連接至其它兩個連接管51和52; 以及設置到第二汽缸41的橫向壓力供應單元，該橫向壓力供應單元用 來將排出壓力供應到第二葉片44的橫向面，以使第二葉片44緊密附著到第二汽缸41的第二葉片槽41a。低壓力側連接管51連接在第二汽缸41的吸入側與儲罐5的入口側 上的吸氣管/儲罐5的出口側上的吸氣管(第二吸氣管)SP2之間。可將高壓力側連接管52設計為與殼體10的下部相連通，從而將油 (流體)從殼體10直接引入后壓力空間41d中，但是也可在排氣管DP 的中心將油分支。在此情況下，由于后壓力空間41d被密封，油不會被 供應到第二葉片44、第二葉片44與第二葉片槽41a之間[w29]，因此可能 出現摩擦損耗。由此，為克服摩擦損耗，供油孔(未示出)可形成在 下支承42上以當第二葉片44往復運動時能夠供應油。如上所述，對于橫向壓力供應單元，在第二汽缸41上形成有至少 一個橫向壓力通道41e(例如，如在圖中的在上側和下側的兩個通道)， 以便于在第二葉片22的厚度方向上傳遞來自殼體10的排出壓力。但是， 更理想的是相對于第二葉片44在排出導槽41c[w30]側形成橫向壓力通 道，并使得所有的通道在葉片的高度方向上具有一致的截面積。作為旋轉壓縮機的實例，盡管已經主要對容量調節壓縮機進行了 解釋，應當注意到密封型壓縮機或渦旋壓縮機也能夠將線性啟動永磁 體磁阻電機用作它們的動力傳送單元。下面將說明有關如圖18和圖19所示的根據本發明的第一實施例或 第二實施例的壓縮機的啟動操作。圖20是將包括在根據本發明的壓縮 機構內的電機所產生的啟動轉矩與傳統感應電機所產生的啟動轉矩相 比較的曲線圖。如在圖20中的曲線圖中非常明顯的是，電動驅動單元的啟動轉矩 比傳統感應電機的啟動轉矩小得多。但是，當考慮線性啟動永磁體磁 阻電機時，假定電機以預置或同步速度更小的速度運行，則只需要產生比負載轉矩更大的感應轉矩。這里，當容量調節壓縮機的壓縮機單 元壓縮工作流體時，施加到電動驅動單元的負載依賴于所關心的壓縮 機單元的壓縮容量而變化。也就是說，如果壓縮機單元利用低容量壓 縮工作流體(例如，制冷劑、冷卻油等等)，則將較小的負載施加在 電動驅動單元上。如曲線圖，當具有最大容量(100%)的壓縮機單元 壓縮工作流體時分配到電動驅動單元的負載(負載l)小于當具有比最
大值小的容量(<100%)的壓縮機單元壓縮工作流體(<100%) [w31]時 所分配的負載(負載2)。還是如上所述，由于電動驅動單元的啟動轉 矩只需要具有比負載轉矩稍大的值，因此包括在本發明的容量調節壓 縮機中的電動驅動單元的大啟動轉矩不總是理想的。因此，通過將負 載轉矩保持到最小，并通過將啟動轉矩保持在只是略微大于最小負載 轉矩的值，能明顯改善壓縮機的功率效率。
在這樣的構造中，能在節電模式中驅動本發明的壓縮機構，其中 在所述節電模式中，只是用于壓縮機構的壓縮機單元30、 40和50 (參 見圖18和圖19)中的一些涉及到工作流體的壓縮需要啟動。由此，將 較小的負載施加到壓縮機的電機上，以便即使是通過相對低的啟動轉 矩，也能容易地執行啟動操作。
由于能通過調節壓縮機單元的壓縮容量而減少分配到電動驅動單 元的負載，能夠改善由線性啟動永磁體磁阻電機而驅動的壓縮機的啟 動性能，所述線性啟動永磁體磁阻電機用作不只在單相電源上運行也 在兩相電源或三相電源運行的電動驅動單元。
圖21[w32]示出了根據本發明的一個實施例的空調系統。具體來 說，通過將多個室內單元201、 202和203連接至包括壓縮機101和102以 及冷凝機300的室外單元1000，能有利地將本發明的空調系統應用到過 冷或過熱的寬闊空間或者區域內，在該空間或區域內所述空調系統快 速運行以提供在適當溫度范圍內的舒適室內氣候是非常推崇的。針對 在組合的制冷和取暖模式中運行的空調系統，室外單元1000應當安裝有用于控制流體流動方向的四通閥400。
多個室內單元200響應于用戶操作選擇性地運行。在這種方式中， 室內單元200實際需要的壓縮機容量根據每種情況而改變。如果室外單 元1000只設置有一個設計為具有最大容量的恒定速度壓縮機，由于壓 縮機在以比最大容量小的容量驅動室內單元200的情況下具有過量的 容量，因此總是遺留有能量浪費的問題。同時，如果室外單元100[y33] 安裝有由變頻電機驅動的容量調節壓縮機時，能夠將壓縮容量調節為 符合室內單元200的制冷容量要求，但是，使用像變頻驅動器的昂貴部 件只會降低價格優勢。此外，由于驅動器本身耗電，則系統的功率效 率也將受到某個程度的損耗。
為解決這些問題，根據本發明的空調系統設置有包括彼此串聯和/ 或并聯連接的多個壓縮機的室內單元200。多個壓縮機的至少一個為與 參照圖18或圖19描述的容量調節壓縮機相似的容量調節壓縮機，且線 性啟動永磁體磁阻電機被用作容量調節壓縮機的電動驅動單元。
因此，本發明的空調系統的一個實施例包括一起容納在寬闊空間 內或單獨容納在多個限定空間內的多個室內單元200。通過選擇性地運 行室內單元201、 202和203，只能在預定的或所選擇的空間內進行制冷 操作或取暖操作。
室內單元201、 202和203彼此并聯連接，且存在用于控制室內單元 和室外單元1000的每一個的控制器(未示出)。用戶能選擇將要運行 的(多個)室內單元以及所選擇的(多個)室內單元201、 202和203的 負載(制冷容量)。響應于有關將要運行的(多個)室內單元以及所 選擇的(多個)室內單元201、 202和203的負載(制冷容量)的用戶輸 入，控制器(未示出)控制包括在室外單元1000中的壓縮機構的壓縮 容量。舉例來講，假定室外單元1000設置有兩個壓縮機101和102。能產 生此條件的可能構造的實例使用兩個容量調節壓縮機，組合使用一個 容量調節壓縮機和一個固定容量壓縮機，以及組合使用一個容量調節 壓縮機和一個變頻壓縮機。同樣，假定室外單元1000設置有三個壓縮 機。在此情況下，能組合使用兩個固定容量壓縮機和一個容量調節壓 縮機，或者能組合使用一個容量調節壓縮機和兩個固定容量壓縮機。
在使用一個容量調節壓縮機和一個固定容量、固定速度壓縮機的 情況下，固定容量壓縮機可具有大于或小于容量調節壓縮機的最大容 量的制冷劑壓縮容量。
圖22是示出了現有技術中包括兩個固定容量、固定速度壓縮機的 室外單元上的壓縮負載的曲線圖，圖23是示出了包括一個根據本發明 的實施例的一個容量調節壓縮機和一個固定容量、固定速度壓縮機的 室外單元的壓縮負載的曲線圖，圖24是示出了包括兩個根據本發明的 一個實施例的容量調節壓縮機的室外單元的壓縮負載的曲線圖，以及 圖25是示出了包括一個根據本發明的一個實施例的容量調節壓縮機和 一個變頻壓縮機的室外單元上的負載的曲線圖。
參照圖22，只能夠以三步調節在設置有兩個傳統固定容量和速度 壓縮機的室外單元上的壓縮負載。舉例來說，假定具有不同容量的兩 個固定容量和速度壓縮機用于室外單元。此時，只能夠以三步調節在 室外單元[w34]上的壓縮負載(i)低容量壓縮機的壓縮容量調節；(ii) 高容量壓縮機的壓縮容量調節；以及(iii)低容量壓縮機和高容量壓縮 機的壓縮容量調節。鑒于室外單元可設置有大量的室內單元，因此上
述方案對于符合將以多于三步進行調節的制冷容量中的不同變化可能 不是非常有效。
相反，圖22至圖25的曲線圖示出了能以多步調節本發明的室外單 元上的壓縮負載。這就意味著能通過若干步響應于室內單元需要的負載中的變化調節室外單元上的壓縮負載，該室外單元用于設置有連接 至室外單元的多個室內單元的多空調系統。
盡管已經關于具體實施例對本發明進行了描述，但是在不脫離由 所附的權利要求書所限定的本發明的精神和范圍的情況下可作出各種 變更和改型，這對本領域技術人員來說是顯而易見的。
權利要求
1.一種壓縮機，該壓縮機設置有限定密封空間的殼體、用于壓縮制冷劑的壓縮機構、以及用于驅動所述壓縮機構的電機，所述電機包括定子，該定子包括線圈繞線部，常用電源供應到所述定子；轉子，該轉子包括轉子鐵芯、導電棒、磁通壁壘以及永磁體，該轉子通過相互作用的電磁力旋轉，所述電磁力如所述導電棒和所述線圈繞線部之間產生的感應轉矩、所述磁通壁壘和所述線圈繞線部之間產生的反應轉矩、以及所述永磁體和所述線圈繞線部之間產生的磁矩，并且該轉子具有與常規運行期間的負載轉矩不同的啟動運行的負載轉矩；以及電連接至所述線圈繞線部的集成電容器單元，該集成電容器單元包括多個電容器，所述電容器具有根據施加在所述轉子上的負載轉矩的變化而可變的電容量。
2. 根據權利要求l所述的壓縮機，其中所述電容器單元包括兩個 在構成所述電容器單元的殼體的外殼中彼此并聯連接的電容器，且所 述兩個電容器中的一個連接至電開關以改變電容器的容量。
3. 根據權利要求2所述的壓縮機，其中所述電開關為PTC裝置。
4. 根據權利要求2所述的壓縮機，其中未串聯連接至所述電開關 的電容器的容量之和具有適用于同步速度運行的額定容量。
5. 根據權利要求l所述的壓縮機，其中所述壓縮機構配置有至少 一個旋轉壓縮機單元，所述旋轉壓縮機單元包括用作壓縮室的汽缸、 在已通過軸從電機被傳 遞的轉矩下在所述汽缸內部轉動的滾動活塞、 以及將所述汽缸的內部空間分隔為壓縮室和吸入室的葉片。
6. 根據權利要求5所述的壓縮機，其中所述壓縮機構為容量調節 壓縮機，該容量調節壓縮機包括多個旋轉壓縮機單元，以通過控制每 個所述旋轉壓縮機單元的運行來調節所述壓縮機單元的總壓縮容量。
7. 根據權利要求5所述的壓縮機，其中所述壓縮機構為容量調節壓縮機，該容量調節壓縮機包括多個旋轉壓縮機單元；通過殼體以 使汽缸吸入工作流體的吸管；以及吸閥，該吸閥安裝在所述吸管上以 打開或關閉所述吸管，以使所述壓縮機單元的總壓縮容量根據所述吸 閥是被打開還是被關閉而變化。
8. 根據權利要求5所述的壓縮機，其中所述壓縮機構為容量調節 壓縮機單元，該容量調節壓縮機單元包括多個旋轉壓縮機單元，且至 少一個所述旋轉壓縮機單元包括葉片槽，葉片插入該葉片槽中；從 所述葉片槽的周側與所述葉片槽相連通的后壓力空間；以及葉片控制 單元，該葉片控制單元用于將吸入壓力或排出壓力供應到所述葉片的 后面以支承所述葉片，并用于同時將排出壓力供應到所述葉片的橫向 面，從而施加到所述葉片的后面的壓力和施加到所述葉片的橫向面的 壓力之間的差使得所述葉片被約束或被釋放，由此使得所述葉片與滾 動活塞接觸或分離，以及其中所述壓縮機構為容量調節壓縮機，該容量調節壓縮機能夠通 過控制至少一個所述汽缸旋轉壓縮機單元的運行來調節所述壓縮機單 元的總壓縮容量。
9. 根據權利要求8所述的壓縮機，其中所述葉片控制單元包括 后壓力連接管，工作流體通過該后壓力連接管被引入到所述后壓力空 間；連接至所述后壓力連接管的低壓力連接管，未壓縮的低壓力工作 流體通過該低壓力連接管流動；連接至所述后壓力連接管的高壓力連 接管，已壓縮的高壓力工作流體通過該高壓力連接管流動；用于打開/ 關閉所述低壓力連接管的閥；以及用于打開/關閉所述高壓力連接管的 閥。
10. 根據權利要求8所述的壓縮機，其中所述葉片控制單元包括: 后壓力連接管，工作流體通過該后壓力連接管被引入到所述后壓力空 間；連接至所述后壓力連接管的低壓力連接管，未壓縮的低壓力工作 流體通過該低壓力連接管流動；連接至所述后壓力連接管的高壓力連 接管，已壓縮的高壓力工作流體通過該高壓力連接管流動；開關閥， 該開關閥用于調節通過所述后壓力連接管被引入到所述后壓力空間的 工作流體的流動。
11. 根據權利要求IO所述的壓縮機，其中所述開關閥為三通閥， 該三通閥用于將所述低壓力連接管和所述高壓力連接管交替連接至所 述后壓力連接管。
12. —種空調系統，包括具有電機和壓縮機構的壓縮機、冷凝 機和熱交換器，其中所述電機包括轉子鐵芯、導電棒、磁通壁壘以及永磁體，該 電機通過相互作用的電磁力旋轉，所述電磁力如所述導電棒和所述線 圈繞線部之間產生的感應轉矩、所述磁通壁壘和所述線圈繞線部之間 產生的反應轉矩、以及所述永磁體和所述線圈繞線部之間產生的磁矩， 并且該電機具有與常規運行期間的負載轉矩不同的啟動運行的負載轉 矩；以及電連接至所述線圈繞線部的集成電容器單元，該集成電容器單元 包括多個電容器，所述電容器具有根據施加在所述轉子上的負載轉矩 的變化而可變的電容量。
13. 根據權利要求12所述的系統，其中，包括在所述電容器單元中的電容器的容量之和足夠大，以便所述電機在啟動期間產生比負載 轉矩大的啟動轉矩。
14. 根據權利要求12所述的系統，其中所述電容器單元包括兩個彼此并聯連接且定位在構成所述電容器單元的殼體的外殼中的電容 器，并且所述兩個電容器中的一個連接至電開關以改變電容器的容量。
15. 根據權利要求14所述的系統，其中所述電開關為PTC裝置。
16. 根據權利要求14所述的系統，其中未串聯連接至所述電開關 的電容器的容量之和具有適用于同步速度運行的額定容量。
17. 根據權利要求14所述的系統，其中，當所述電機以同步速度 運行時，所述電開關斷開。
18. 根據權利要求12所述的系統，其中所述壓縮機構配置有至少 一個旋轉壓縮機單元，所述旋轉壓縮機單元包括用作壓縮室的汽缸、 通過由軸從電機被傳遞的轉矩在所述汽缸內部滾動的滾動活塞、以及 將所述汽缸的內部空間分隔為壓縮室和吸入室的葉片。
19. 根據權利要求18所述的系統，其中所述壓縮機構為容量調節 壓縮機，該容量調節壓縮機包括多個旋轉壓縮機單元；通過殼體以 使汽缸吸入工作流體的吸管；以及吸閥，該吸閥安裝在所述吸管上以 打開或關閉所述吸管，以使所述壓縮機單元的總壓縮容量根據所述吸 閥是被打開還是被關閉而變化。
20. 根據權利要求18所述的系統，其中所述壓縮機構為容量調節壓縮機，該容量調節壓縮機包括多個旋轉壓縮機單元，且至少一個所述旋轉壓縮機單元包括葉片槽，葉片插入該葉片槽中；從所述葉片 槽的周側與所述葉片槽相連通的后壓力空間；以及葉片控制單元，該 葉片控制單元用于將吸入壓力或排出壓力供應到所述葉片的后面以支 承所述葉片，并用于同時將排出壓力供應到所述葉片的橫向面，從而 施加到所述葉片的后面的壓力和施加到所述葉片的橫向面的壓力之間 的差使得所述葉片被約束或被釋放，由此使得所述葉片與滾動活塞接觸或分離，以及其中所述壓縮機構為容量調節壓縮機，該容量調節壓縮機能 夠通過控制至少一個所述旋轉壓縮機單元的運行來調節所述壓縮機單 元的總壓縮容量。
21. —種電機，該電機包括定子，該定子包括線圈繞線部，常用電源供應到所述定子； 轉子，該轉子包括轉子鐵芯、導電棒、磁通壁壘以及永磁體，該 轉子通過相互作用的電磁力旋轉，所述電磁力如所述導電棒和所述線 圈繞線部之間產生的感應轉矩、所述磁通壁壘和所述線圈繞線部之間 產生的反應轉矩、以及所述永磁體和所述線圈繞線部[wl]之間產生的磁 矩，并且該轉子具有與常規運行期間的負載轉矩不同的啟動運行的負 載轉矩；以及電連接至所述線圈繞線部的集成電容器單元，該集成電容器單元 包括多個電容器，所述電容器具有根據施加在所述轉子上的負載轉矩 的變化而可變的電容量。
22. 根據權利要求21所述的電機，其中，包括在所述電容器單元 中的電容器的容量之和足夠大，以便所述電機在啟動期間產生比負載 轉矩大的啟動轉矩。
23. 根據權利要求21所述的電機，其中所述電容器單元包括兩個 在構成所述電容器單元的殼體的外殼中彼此并聯連接的電容器，且所 述兩個電容器中的一個連接至電開關以改變電容器的容量。
24. 根據權利要求23所述的電機，其中所述電開關為PTC裝置。
25. 根據權利要求23所述的電機，其中未串聯連接至所述電開關 的電容器的容量之和具有適用于同步速度運行的額定容量。
26. 根據權利要求23所述的電機，其中當所述電機以同步速度運 行時，所述電開關斷開。
27. 根據權利要求23所述的電機，其中在串聯連接至所述電開關 的所述電容器上形成有放電電阻器。
28. 根據權利要求21所述的電機，其中所述線圈繞線部由連接至 常用電源的主繞線和并聯連接至所述主繞線的副繞線構成，且所述電 容器單元串聯連接至所述副繞線。
29. 根據權利要求21所述的電機，其中以在圓周方向上將多個導 電棒設置在所述轉子鐵芯內側的方式構造所述轉子。
30. 根據權利要求29的電機，其中所述轉子具有q軸，由于存 在磁通壁壘沿該q軸的磁通流動被阻礙；以及d軸，沿d軸的磁通流 動不被阻礙。
31. 根據權利要求30所述的電機，其中靠近q軸而定位的導電棒 大于靠近所述d軸而定位的導電棒。
32. 根據權利要求31所述的電機，其中設置所述磁通壁壘以形成 不少于兩個磁極的偶數個磁極。
33. 根據權利要求31所述的電機，其中所述磁通壁壘阻礙在所述 轉子的徑向方向上的磁通流動。
34. 根據權利要求21的電機，其中所述轉子表現在q軸和d軸， 由于存在磁通壁壘沿q軸的磁通流動被阻礙，而沿d軸的磁通流動不 被阻礙。
35. 根據權利要求34的電機， 子的中心彼此正交。
36. 根據權利要求34的電機， 所述磁通壁壘。
37. 根據權利要求34的電機，以預定角度傾斜。
38. 根據權利要求21的電機,壘。其中所述q軸和所述d軸在所述轉其中相對于所述q軸對稱形成多對其中所述磁通壁壘相對于所述d軸其中所述永磁體被插入所述磁通壁
39. 根據權利要求21的電機，其中所述轉子還包括設置到所述轉 子鐵芯的上部和下部的端環，所述端環不干涉所述永磁體，但與所述 多個導電棒形成短路。
40. 根據權利要求39的電機，其中設置到所述轉子鐵芯上部的端 環在所述q軸方向上具有比在所述d軸方向上小的徑向寬度。
全文摘要
本發明提供電機、壓縮機以及具有該電機、壓縮機的空調系統，該電機包括定子，該定子包括線圈繞線部，電源供應到所述定子；轉子，該轉子包括導電棒、磁通壁壘以及永磁體，通過所述導電棒、磁通壁壘以及永磁體與所述定子的線圈繞線部之間相互作用的電磁力，該轉子旋轉；電連接至所述線圈繞線部的集成電容器，該集成電容器包括兩個彼此并聯連接的電容器、串聯連接至所述兩個電容器中的一個的電開關、以及殼體，所述兩個電容器和所述電開關被可靠地安裝在該殼體上。
文檔編號F04C18/356GK101629570SQ20081019024
公開日2010年1月20日 申請日期2008年12月26日 優先權日2008年7月16日
發明者赫 南, 李康旭, 李根炯, 河承亨 申請人:Lg電子株式會社