[發明專利]自起動型永磁同步電動機及使用其的壓縮機和制冷循環系統

有效

• 申請號: 201010247394.2
• 申請日: 2010-08-05
• 公開（公告）號: CN101997369A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: 菊地聰;三上浩幸;吉川富夫;黃柏英;熊倉英之
• 申請（專利權）人: 日立空調·家用電器株式會社
• 主分類號: H02K21/00
• 分類號: H02K21/00;H02K1/27;F04B35/04
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 李貴亮

技術領域

本發明涉及自起動型永磁同步電動機及使用該自起動型永磁同步電動機的壓縮機以及制冷循環系統。

背景技術

通常，由于感應電動機具有牢固的結構，并且能夠直接接入商用電源起動，因此其優點是能夠作為不必進行速度控制的等速驅動的機械的驅動源而低成本地構成。

相對于此，自起動型永磁同步電動機與上述的感應電動機同樣，能夠直接接入商用電源起動，不用附加變換器就能構成驅動部，并且穩定運轉時的二次銅損極少。因此相對于上述感應電動機，具有能夠對驅動系統的高效率化貢獻很大的優點。

另一方面，作為自起動型永磁同步電動機的缺點，列舉有如下缺點：由于在籠型繞組的內周側配置永久磁鐵，因此轉子的磁通軸已經被固定。即，起動時轉子產生的起動轉矩為籠型繞組產生的感應轉矩和永久磁鐵磁通量與通過電源施加產生的定子磁通量的吸引力上述這兩者的合成。對于直接接入商用電源起動來說，由于在變換器驅動時不能夠確定轉子位置(不能夠控制電壓相位)，因此由于起動時施加的電壓的相位，存在磁鐵磁通量與定子磁通量相斥的情況或被向正規旋轉方向的反方向吸引而產生負的轉矩的情況。因此，由于投入的電壓的相位、即定子磁通量產生的位置而存在起動時的轉矩產生大的差異這樣的問題。

此外，作為這樣的自起動型永磁同步電動機的轉子，例如通過下述的專利文獻1～3，公知有各種結構的轉子。

專利文獻1：日本特開平4-210758號公報

專利文獻2：日本特開平10-336927號公報

專利文獻3：日本特開2001-37126號公報

然而，如上所述，在自起動型永磁同步電動機起動時，由于投入的電壓的相位，其起動轉矩產生差異，對于其理由及問題點如下敘述。

首先，在通過電源電壓的施加產生的定子磁通量相對于永久磁鐵磁通量在正規旋轉方向的延遲側產生時，在轉子上產生被向正規旋轉方向的反方向吸引的磁鐵轉矩。然而，由于4轉子被軸承支承為旋轉自如，因此轉子向負的旋轉方向移動。在該情況下，由于定子旋轉磁場向正旋轉方向旋轉，因此，若從感應電動機的轉差-轉矩特性來看，由于從轉差為1以上的區域開始起動，因此感應轉矩相對于所期望的值而過大地產生。

在該情況下，由于在電動機的軸承作用有過大的應力，因此存在軸承的壽命變短這樣的問題點，或者對安裝于輸出軸端的設備施加大的扭轉應力，其結果是可能帶來直至破壞等極大的不良影響。

另外，另一方面，對于通過電源電壓的施加產生的定子磁通量相對于永久磁鐵磁通量在正規旋轉方向的超前側產生的情況來說，由于在轉子上產生正轉方向的磁鐵轉矩，因而對籠型繞組產生的感應轉矩的影響比較小，因此對于起動不產生大的問題。由于這樣的理由，由于電源的投入相位而在能夠產生的起動轉矩上產生大的差異。

相對于此，在上述的現有技術中，還由于因電源的投入計時或電壓的相位而變化的定子磁通量的產生位置影響起動轉矩，很難得到充分穩定的起動轉矩。

發明內容

本發明考慮上述現有技術的問題點而完成，其目的在于提供一種自起動型永磁同步電動機及使用該自起動型永磁同步電動機的壓縮機以及空調等的制冷循環系統，其中，該自起動型永磁同步電動機與由于電源的投入計時或電壓的相位而變化的定子磁通量的產生位置無關，能夠產生穩定的起動轉矩，并且能夠任意地調整起動轉矩。

并且，根據本發明，為了完成上述目的，首先提供一種自起動型永磁同步電動機，其具備轉子和定子，其特征在于，所述轉子具有：轉子鐵心；在該轉子鐵心的外周部附近等間隔設置的多個槽；埋設在該槽內的導電性棒；由導電性的端環構成的籠型繞組，該端環使所述導電性棒在該轉子鐵心的軸向兩端面短路；在所述槽的內周側配置的至少一個以上的磁鐵插入孔；埋設于該磁鐵插入孔的至少一個以上的永久磁鐵，由此該永久磁鐵構成勵磁極，所述多個導電性棒以在由所述永久磁鐵構成的磁極的中心軸的方向上和相對于該磁極的中心軸旋轉90°的軸的方向上，距離所述轉子的中心軸的距離不同的方式排列。

此外，在本發明中，在上述記載的永磁同步電動機中，優選所述導電性棒以如下方式排列：由所述永久磁鐵構成的磁極的中心軸方向上的從所述轉子的中心軸到所述導電性棒的距離比相對于該磁極的中心軸旋轉90°的軸的方向上的從所述轉子的中心軸到所述導電性棒的距離小。還優選由所述永久磁鐵構成的磁極的中心軸的方向上的所述導電性棒排列成與相對于所述磁極的中心軸旋轉90°的軸平行。還優選相對于所述磁極的中心軸旋轉90°的軸的方向上的所述導電性棒的截面直徑比其它導電性棒的截面直徑大。