[發(fā)明專利]帶有直接起動無刷永磁電動機(jī)的數(shù)字壓縮機(jī)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010537890.1
• 申請日: 2010-09-30
• 公開（公告）號: CN102444580A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: V·法戈;D·曹;A·李;劉強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 艾默生電氣公司
• 主分類號: F04C18/02
• 分類號: F04C18/02;F04C28/06
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 楊曉光;許向彤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總的涉及一種配置為提供可變?nèi)萘?variable?capacity)調(diào)節(jié)的數(shù)字壓縮機(jī)組件。更具體地說，本發(fā)明涉及一種數(shù)字壓縮機(jī)，包括具有可在裝卸狀態(tài)和非裝載狀體之間移動的機(jī)械元件的壓縮機(jī)構(gòu)，其中該壓縮機(jī)構(gòu)是由包括直接起動無刷永磁電動機(jī)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動的。

背景技術(shù)

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以知道壓縮機(jī)通常用于各種工業(yè)應(yīng)用中。例如，為了調(diào)節(jié)房間的溫度，一些常規(guī)的空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)常使用不是以最大容量工作就是關(guān)掉的壓縮機(jī)。可以使用一恒溫器來測量周圍大氣的溫度并在周圍大氣的溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離要求的溫度時(shí)起動壓縮機(jī)。

用來滿足變化的冷卻需求的一個(gè)已知方式是能夠改變(或調(diào)節(jié))壓縮機(jī)的容量(capacity?of?the?compressor)。在該領(lǐng)域中一般情況下有效的特定類型的壓縮機(jī)是渦旋壓縮機(jī)，其中一對渦旋構(gòu)件相互配合從而壓縮工作流體(例如，液態(tài)或氣態(tài)的冷卻劑)。一渦旋壓縮機(jī)通常包括兩個(gè)主要的元件組：包括多個(gè)渦卷的機(jī)械壓縮裝置和用來移動至少一個(gè)渦卷的電動機(jī)驅(qū)動裝置。可操作這些主要元件---壓縮裝置或驅(qū)動裝置---中的任一個(gè)，來調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的容量。

通常，操作電動機(jī)驅(qū)動裝置來調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的容量。例如，根據(jù)可變的壓縮機(jī)用電動機(jī)轉(zhuǎn)速原理運(yùn)用轉(zhuǎn)化技術(shù)(inverter?technology)，其中將電信號發(fā)送到壓縮機(jī)用電動機(jī)以使其根據(jù)裕量負(fù)載(room?load)加速或減速轉(zhuǎn)動。如果裕量負(fù)載較高，壓縮機(jī)用電動機(jī)以較快的速度轉(zhuǎn)動并傳遞較高的容量；相反地，如果裕量負(fù)載較低，壓縮機(jī)用電動機(jī)轉(zhuǎn)動以較低速度轉(zhuǎn)動并傳遞較低的輸出。

因此，壓縮機(jī)用電動機(jī)轉(zhuǎn)速的常規(guī)變化已經(jīng)包括在雙速電動機(jī)或全變速電動機(jī)的壓縮機(jī)組件中。這兩個(gè)已知的電動機(jī)在某些方面已經(jīng)令人滿意，但是還存在很多缺陷。例如，該雙速電動機(jī)制造非常復(fù)雜并且往往僅能產(chǎn)生滿足要求的性能結(jié)果。該全變速電動機(jī)往往獲得超過雙速電動機(jī)的有所增加的系統(tǒng)性能，但是需要復(fù)雜且昂貴的驅(qū)動裝置來連續(xù)改變電動機(jī)轉(zhuǎn)速。這些現(xiàn)有系統(tǒng)用來改變壓縮機(jī)用電動機(jī)速度的復(fù)雜性不僅需要額外的制造成本，還會引起維護(hù)和/或可靠性問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種配置為用于可變?nèi)萘空{(diào)節(jié)的數(shù)字壓縮機(jī)組件，其中可操作機(jī)械壓縮裝置來調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的容量。例如，在數(shù)字渦旋壓縮機(jī)中，壓縮機(jī)構(gòu)的各個(gè)機(jī)械渦卷相對于彼此移動從而在驅(qū)動該壓縮裝置的電動機(jī)以通常情況下恒速運(yùn)行時(shí)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的容量。

數(shù)字渦旋壓縮機(jī)技術(shù)根據(jù)渦卷的裝載和卸載原理運(yùn)行。當(dāng)電動機(jī)以通常情況下恒速運(yùn)行時(shí)，渦卷周期性地嚙合和分離以便提供壓縮裝置的″全容量″和″無容量″的工作時(shí)間。裝載和卸載狀態(tài)的平均時(shí)間導(dǎo)致有效地?zé)o級變速的容量輸出。

消除現(xiàn)有的、依賴壓縮機(jī)用電動機(jī)轉(zhuǎn)速常規(guī)變化的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的某些復(fù)雜性，例如通過雙速電動機(jī)或全變速電動機(jī)，可以減少制造成本和/或維修成本，以及提供增強(qiáng)的可靠性。此外，機(jī)械壓縮裝置的操作會引起容量負(fù)載狀態(tài)之間的更敏捷、更有效的變換。本發(fā)明的實(shí)施例通過利用直接起動無刷永磁電動機(jī)在通常情況下恒速驅(qū)動該機(jī)械壓縮裝置來提高總的系統(tǒng)效率。

提高驅(qū)動該機(jī)械壓縮裝置的電動機(jī)的性能-其往往是壓縮機(jī)組件中最大耗能元件之一-可以提高總的壓縮機(jī)系統(tǒng)效率。可以相信的是，本發(fā)明中包括具有直接起動無刷永磁電動機(jī)的數(shù)字壓縮機(jī)組件的空調(diào)系統(tǒng)提供改進(jìn)的總體系統(tǒng)性能從而滿足高效標(biāo)準(zhǔn)(例如，季節(jié)性的能源效率等級)。此外，可以相信的是，本發(fā)明中包括直接起動無刷永磁電動機(jī)的數(shù)字壓縮機(jī)能夠達(dá)到新的中國水平1(Chinese?Level1)效率。

本發(fā)明的一些實(shí)施例甚至可以通過使用帶有鋁制繞組的定子組件來彌補(bǔ)由包括在直接起動無刷永磁電動機(jī)的轉(zhuǎn)子組件中的永磁體導(dǎo)致的相當(dāng)大部分的材料成本。令人出乎意料地發(fā)現(xiàn)，這種帶有鋁制(該材料通常不用于高性能電動機(jī)的繞組)繞組的直接起動無刷永磁電動機(jī)的構(gòu)造與帶有常規(guī)銅制繞組的直接起動無刷永磁電動機(jī)相比僅僅顯示出細(xì)微的性能差異。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種配置為提供可變?nèi)萘空{(diào)節(jié)的數(shù)字壓縮機(jī)組件。該壓縮機(jī)組件包括一個(gè)殼體和一個(gè)位于該殼體內(nèi)的壓縮機(jī)構(gòu)，該壓縮機(jī)構(gòu)包括第一和第二機(jī)械元件。這些機(jī)械元件是可在負(fù)載狀態(tài)和卸載狀態(tài)之間相對于彼此移動的。該壓縮機(jī)組件進(jìn)一步包括一個(gè)設(shè)置于該殼體內(nèi)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，該驅(qū)動機(jī)構(gòu)傳動嚙合至少一個(gè)機(jī)械元件用來使機(jī)械元件相對于彼此運(yùn)動。該驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括一臺直接起動無刷永磁電動機(jī)。該電動機(jī)包括定子和能夠繞軸線轉(zhuǎn)動并與該定子間隔的轉(zhuǎn)子。該轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵心體和多個(gè)安裝在該轉(zhuǎn)子鐵心體上的永磁體。該永磁體整體上沿轉(zhuǎn)子鐵心體軸向延伸。