CN1373550A - 空调机 - Google Patents

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Abstract

一种具有永磁电动机的空调机,该永磁电动机在制冷和供暖范围内具有高输出功率的特征,即使在高速范围内的除霜运行中也具有高输出的特征。

Description

空调机
技术领域
本发明涉及使用用于磁场的永久磁铁的电动机，更具体地说，涉及用于驱动空调机的电动机和控制电动机的方法，并且涉及一种电动机，该电动机的转子由一第一场磁铁和一第二场磁铁构成，第一场磁铁和第二场磁铁的磁极中心的位置根据转矩的方向进行变化，有效的磁通密度可以根据旋转的速度进行变化，以及涉及控制电动机的方法。
背景技术
在已有技术的永久磁场型电动机中，设置在转子中的永久磁铁产生的一恒定的磁通量Φ和电动机的旋转角速度ω可确定一感应电动势E。也就是说，当电动机的旋转角速度ω(旋转速度)增加时，感应电动势成比例地增加。
因此，在较低的速度范围中可获得高转矩，但由于旋转速度的可变范围较窄，因此高速范围中的运行较为困难。因此，可考虑使用磁场变弱控制技术来加宽高速运行的范围。
此外，在空调机中，在供暖运行期间定期地完成除霜运行。然而，存在的问题是当除霜运行时间较长时，供暖能力降低。
由于励磁电流变弱，因此使用如上所述的磁场变弱控制技术来加宽高速运行范围的方法具有制热和效率降低的局限性。
此外，由于除霜运行的负荷较低，因此最好是在供暖运行期间高速运行完成除霜操作，但由于永久磁铁的感应电动势增加，因此磁场变弱控制具有局限性。
发明内容
本发明的目的是提供一种包括永磁电动机的空调机，该永磁电动机在制冷和供暖范围内具有高输出功率的特征，即使在高速范围内的除霜运行中也具有高输出的特征。
在本发明中，空调机包括：至少一压缩机构成的制冷循环；用作所述压缩机动力源的一电动机；用于驱动电动机的一电气驱动回路(一逆变器)；一室内热交换器；一电动膨胀阀；一室外热交换器，通过改变电动机的旋转速度和电动膨胀阀的开度可以控制制冷循环中的制冷剂循环的流动速率，其中
电动机包括：一定子，该定子具有一初级绕组以及具有场磁铁的一转子，场磁铁包括：一第一场磁铁，该第一场磁铁具有若干沿旋转方向顺序排列的不同极性的磁极；以及一第二场磁铁，该第二场磁铁具有若干沿旋转方向顺序排列的不同极性的磁极，第二场磁铁能相对于第一场磁铁旋转，第一和第二场磁铁与定子的磁极相对；以及一机构，该机构可根据转矩的方向相对于所述第一场磁铁的磁极来改变所述第一和第二场磁铁的合成磁极的相位，根据转矩方向进行改变的机构包括：通过转子产生的转矩方向，以及第一与所述第二场磁铁之间的磁作用力的平衡，使第一和所述第二场磁铁的同极性的磁极中心成为同相的装置；以及当转子中产生的转矩方向相反时，使第一和第二场磁铁的磁极中心成为异相的装置。
附图说明
图1是一示意图，该图示出了具有永磁型同步电动机的实施例的一制冷循环；
图2是一图表，该图表示出了供暖运行期间空调机的特性；
图3是一示意图，该图示出了图1中的电动机的转子的相同极性的磁极中心是异相的情况(第一种情况)；
图4是一示意图，该图示出了图1中的电动机的转子的相同极性的磁极中心是同相的情况；
图5是一示意图，该图示出了图1中的电动机的转子的相同极性的磁极中心是异相的情况(第二种情况)；
图6是若干曲线图，示出了各种特性相对图1中的电动机的旋转速度的关系曲线；
图7是图1中的电动机的控制框图；
图8是一示意图，该图示出了本发明的电动机的又一实施例(致动器处于关闭状态)；
图9是一示意图，该图示出了本发明的电动机的又一实施例(致动器处于打开状态)；
图10是一示意图，该图示出了本发明的电动机的又一实施例的转子的内部；
图11是一示意图，该图示出了本发明的电动机的又一实施例的转子的内部；
图12是一示意图，该图示出了本发明的电动机的又一实施例(致动器处于打开状态)；
图13是一示意图，该图示出了本发明的电动机的又一实施例的转子(增加了间隙差)；
图14是一示意图，该图示出了本发明的电动机的又一实施例的转子(将本发明应用于八极电动机的情况)；
图15是一示意图，该图示出了本发明的电动机的又一实施例的转子(可以沿轴向移动)；
图16是一示意图，该图示出了本发明的电动机的又一实施例中的轴向位移的测量；
具体实施方式
下面将叙述本发明的实施例。
图1是一示意图，该图示出了具有永磁型同步电动机的实施例的一制冷循环。
图1(a)示出了供暖运行期间的制冷循环(制冷剂的流动)，而图1(b)示出了制冷、去湿和除霜运行期间的制冷循环。
图1所示的空调机具有制冷循环的基本结构，该结构由压缩机1、压缩机的动力源的电动机2、一四通阀3、一膨胀阀4、一室内热交换器5和一室外热交换器6构成，通过改变电动机的旋转速度和电动膨胀阀的开度来控制制冷循环中的制冷剂循环的流率。
首先，将叙述图1(a)所示的供暖运行期间的制冷循环。
(1)压缩机1压缩的高温和高压制冷剂通过四通阀3从室内热交换器5向室内提供热量
(2)冷却的制冷剂在膨胀阀4中迅速膨胀，并且在室外热交换器6中吸收室外的热量。
(3)压缩机1再次压缩吸收热量的制冷剂。
(4)随着供暖运行的继续，由于室外热交换器6的温度变得低于外部空气的温度，因此室外热交换器被霜覆盖。
(5)随着室外热交换器被霜覆盖，热交换器的能力降低。
(6)因此，每隔一段时间(在被霜覆盖时)完成除霜运行。
除霜运行期间的制冷循环如图1(b)所示。
(7)通过转换四通阀3来反转制冷剂的流动，以及使高温和高压制冷剂流过室外热交换器6来融化结霜，以便完成除霜运行。
(8)在除霜运行中，制冷剂流动的路径与制冷运行期间的路径相同。
(9)在该情况下，将膨胀阀4打开，仅使热制冷剂循环。
(10)因此，在除霜运行期间，电动机在低负荷的状态下高速运行(由于制冷剂的循环速度随着旋转速度的变高而变高，因此可以缩短除霜的时间)。
图2是一图表，该图表示出了供暖运行期间空调机的特性。
在图2所示的特性中，横坐标表示时间，纵坐标表示空调机的输出功率(供暖输出功率)和平均供暖输出功率、压缩机的旋转速度和室温。以空调机的最大能力运行的传统电动机得到的各种特性用字母A来表示，而本发明的永磁型同步电动机得到的各种特性用字母B来表示。
下面将叙述供暖能力。
(1)当压缩机开始运行时，供暖能力同时增加至最大值。在此之后，由于室外热交换器逐渐地结霜以降低热交换器的能力，因此供暖能力降低。
(2)在经过一段时间以后，除霜运行开始。在那时，压缩机1一旦停止，制冷循环(四通阀3、膨胀阀4)将转换。
(3)在除霜运行的工况下，压缩机以高速旋转。在传统的电动机中，由于终端电压的限制，速度不能增加到超过某个旋转速度。在本发明中，通过改变第二场磁铁的磁极中心的位置来降低有效磁通量，可使旋转速度增加，例如增加至传统的最大旋转速度的两倍左右。
(4)这样做可减少除霜的时间，并使平均供暖能力增加，因此可抑制室温的波动。
在除霜运行期间，压缩机进一步地高速旋转可缩短除霜的时间，空调机的优点如下所述。
(1)改善供暖能力，并节约能量。
(2)改善室温的稳定控制，并改善舒适性。
图3是一示意图，该图示出了图1所示的作压缩机动力源的电动机的转子的相同极性的磁极中心是异相的情况。
有关压缩机1和压缩机1的动力源的电动机2的结合具有多种类型，例如一种将压缩机和电动机结合在罩壳中的类型、一种用联轴器来连接单个的压缩机和电动机的类型等。然而，本发明中的电动机2可以是任何类型。
请参见图3，电枢绕组11卷绕并固定在定子铁心10的诸槽内部，而定子铁心10紧缩配合于具有冷却通路12的外壳13，冷却剂在该冷却通路内部流动。定子铁心10和外壳13之间的配合方法可以是压入配合，以代替紧缩配合。
永久磁铁嵌入型的转子20由固定于轴22的第一转子20A以及与轴22分离的第二转子20B构成。当然，转子可以是一表面磁铁型的转子，以代替永久磁铁嵌入型的转子。
在第一转子20A中，将永久磁铁21A设置成沿旋转方向交替地对准不同极性的磁极。类似地，在第二转子20B中，将永久磁铁21B设置成沿旋转方向交替地对准不同极性的磁极。共轴地设置在第一和第二转子的两转子中的场磁铁与定子的磁极相对。
第二转子20B的内侧形成一螺母部分23B，轴中形成将要与螺母部分23B接触的一螺栓螺杆部分23A。用具有螺杆作用的轴来连接第二转子20B，第二转子20B可以在相对于轴旋转的同时沿轴线方向移动。
此外，在远离第二转子20B的侧面的位置设置一止动件24，以使第二转子20B不会超过离定子中心一预置的位移。此外，设置一用于驱动止动件的致动件25的伺服机构，以使止动件可以沿轴线方向移动，第一场磁铁与第二场磁铁的磁极中心之间的位移可以改变。结果，由第一场磁铁和第二场磁铁构成的、通过槽中具有电枢绕组的定子的总有效磁通量是可以控制的。
下面将要叙述的是：通过如上所述的方法，永久磁铁的有效磁通量可对应于转矩的方向发生变化。
在基本上使用定子中的电枢绕组和转子中的永久磁铁的电动机中，在马达作为电动机工作时与作为发电机工作时之间的情况下的转子的旋转方向是相同的，在马达作为电动机工作时与作为发电机工作时之间，作用于转子的转矩方向变为相反。
另一方面，在马达作为电动机工作的情况下，当转子的旋转方向反转时，转矩的方向也反转。类似地，在马达作为发电机工作的情况下，当转子的旋转方向反转时，转矩的方向也反转。
在将上述有关旋转方向和转矩方向的基本理论应用于本发明的电动机的实施例时，可得到以下内容。
当电动机在制冷运行或供暖运行的中等和较低的旋转速度范围内运行时，如图4所示，使第一转子20A和第二转子20B的同极性的磁极中心为同相，通过定子的磁极和相对的永久磁铁来增加有效磁通量，以便获得较高的转矩特性。
然后，当电动机在除霜运行的较高旋转速度范围内运行时，如图5所示，第一转子20A和第二转子20B的同极性的中心变为异相，同时第二转子20B相对于轴22移动，使第一转子20A与第二转子20B之间的间隙加宽，似乎是将螺母部分从螺栓螺杆部分处拧下一样。因此，定子的磁极和相对的永久磁铁的有效磁通量减少。换句话说，磁场的作用变弱，并因此可以在较高的旋转范围内获得较高的输出功率特性。
图5示出了通过使第一转子20A和第二转子20B的同极性的中心变为异相，同时加宽第一转子20A和第二转子20B之间的间隙，以使定子的磁极和相对的永久磁铁的有效磁通量减少的状态。
在图4和5中，相关地图示了螺栓的头部61、一螺栓螺杆部分60和一螺母部分62。螺栓的头部61与第一转子20A对应，螺母部分62与第二转子20B对应。当螺栓螺杆部分60(与图3中的零件23A对应)沿一方向旋转时，根据作用于螺母部分62的转矩方向来紧固或松开螺母部分62。根据作用于转子的转矩方向，类似的现象发生在第二转子20B中。
下面将要叙述的是本发明的电动机产生的感应电动势的运行。
图6示出了有效磁通量、感应电动势和终端电压对永磁同步电动机的旋转角速度的特性曲线。
感应电动势E由设置在转子中的永久磁铁产生的恒定磁通量Φ和电动机的旋转角速度ω确定。也就是说，如图6(a)所示，如果恒定磁通量Φ1不变，感应电动势E1随着旋转角速度ω(旋转速度)的增加而成比例地增加。然而，电源的终端电压和逆变器的容量会限制逆变器的输出电压，也会限制通常的运行状态下的电动机产生的感应电动势。因此，在永磁同步电动机中，需要在旋转速度上方的范围内完成所谓的磁场变弱控制，以减少永久磁铁产生的磁通量。
由于感应电动势与旋转角速度成比例地增大，因此必须使磁场变弱控制的电流增大。因此，需要将一较大的电流引导至初级导体的线圈，从而使线圈中产生的热量增加，由于制热超过了制冷能力，因此导致处于高速旋转范围内的电动机的效率的降低以及永久磁铁的退磁。
例如，如图6(a)所示，当设置在转子中的永久磁铁产生的磁通量Φ1变成旋转角速度ω1(旋转速度)一点处的磁通量Φ2时，电动机的感应电动机E1变为感应电动势E2。该特征可以限制感应电动势的最大值。
类似地，图6(b)是一图表，该图表示出了当磁通量Φ对应于旋转角速度ω(旋转速度)逐渐变化时，感应电动势E可以保持不变。
在用于获得图6所示特性的装置的实施例中，电动机的第一场磁铁固定于一轴，而第二场磁铁与轴分离。轴中形成一螺栓螺杆部分，而第二场磁铁的内部形成一螺母部分，以便互相连接具有螺杆作用的轴和第二场磁铁。此外，在离开第二场磁铁的侧面的位置处设置一止动件，以及根据旋转速度可使止动件与轴平行移动的一伺服机构。
图7是用于驱动压缩机的电动机的控制电路的框图。
下面将要叙述控制方法的示例，该示例基于120度的电流导电控制和感应电压型磁极的位置检测。
(1)速度控制电路80：使用来自室内热交换器(室内机)的速度指令和来自计算电路83的经检测的速度值，计算施加于电动机2的电压指令值。
(2)驱动电路81：根据电压指令值(PWM控制)来驱动逆变器(转换元件)。
(3)速度控制电路83：使用位置信息来计算电动机的速度。
(4)位置检测电路84：使用感应电动势来检测电动机2的磁极位置，并且每隔60度电力角输出位置信息。(3相120度信号)
(5)转换电路85：根据来自室内热交换器(室内机)的运行状态指令输出用于转换膨胀阀4、四通阀3和电动机2的驱动信号。
其中，位置检测电路84可使用一磁极传感器、一编码器(在180度情况下的电流传感器)或类似装置来检测磁极的位置，以代替感应电动势。尽管室外热交换器控制一室外风扇，但这里省略了相关的叙述。
尽管图7的实施例包括电动机2的位置-速度传感器和电动机的电流传感器，但用于驱动不带这些传感器的电动机2的无传感器结构的控制电路也是适用的。
此外，由于在本发明的永磁同步电动机中，第一和第二转子的同磁性的磁极中心对应于运行条件地变为同相或异相，因此用于控制逆变器的控制器可使本发明的永磁同步电动机具有矫正电源的超前角的功能，该控制器与第一场磁铁和第二场磁铁的合成磁极的位移角对应。
下面将叙述矫正电源的超前角的实施例。
将第一场磁铁固定于一轴，第二场磁铁与轴分离，并且通过在轴中形成一螺栓螺杆部分、在第二场磁铁的内部形成一螺母部分来添加使轴和第二场磁铁相互连接的螺杆作用，以便在电动机运行时，第二场磁铁在旋转的同时沿轴向移动。
图16示出了在第一和第二转子的同磁性的磁极中心对应于运行工况成为同相或异相时，旋转角度与沿轴向的位移之间的关系。
请参见图16，由于旋转角度θ与第二转子的轴向位置ΔL之间具有比例关系，因此可使用位移测量仪64来测量轴向位移ΔL，并反馈至用于优化控制的控制电路的位置检测电路(图7中的标号84)，以矫正电源的超前角度变换成第一场磁铁和第二场磁铁的合成磁极位置的位移角的值。
图8是本发明的又一实施例的示意图。
第一转子20A固定于轴22，第二转子20B与轴22分离，轴的一部分形成螺栓螺杆部分23A，一套筒41固定于第二场磁铁的内部，螺母部分23B固定于套筒41的内部。因而，第二转子20B相对于第一转子20A旋转，同时第一转子20A与第二转子20B之间的间隙加宽，似乎是将螺母部分从螺栓螺杆部分处拧下一样。
当第二场磁铁的内部与轴22之间的磁通匝连数随着第二转子旋转而产生变化时，由于第二场磁铁与轴22之间具有一小缝隙，因此将产生诸如电解腐蚀之类的麻烦。因此，套筒41由电阻率高于铁的无磁性的材料制成。这样做可通过套筒41使第二场磁铁的内部与轴22在磁性能和电气性能上得到绝缘。
支承机构40A、40B设置在套筒41的内部，以便引导第二场磁铁与轴之间的旋转运动、往复运动和合成运动。
在轴的一部分中形成的具有螺杆作用的螺栓螺杆部分23A可将第二转子20B连接于轴，一可移动的止动件24设置于离开第二场磁铁的侧面的位置，支承机构42、47设置在止动件24与轴之间以及止动件与第二转子20B的侧面之间，以便引导第二转子相对于轴之间的旋转运动、往复运动和合成运动。支承机构42具有推力轴承的作用，支承机构47具有引导旋转运动、往复运动和合成运动的作用——尽管它是径向轴承。
此外，通过设置一弹簧48，可起到将支承机构42的作用改进成推力轴承的效果。
下面将要叙述的是一磁性离合器，该磁性离合器可以作为与轴平行地移动止动件24的伺服机构的示例。
磁性离合器的结构是线圈46卷绕在轭架44周围，止动件24也可作为可动铁心。轭架44和线圈46固定于电动机的框架49或压缩机的一部分(图中未示出)，弹簧45设置在轭架44与止动件24之间，以便在制动激励时起到复位装置的作用。一轴承50设置在框架49与轴22之间，以支承轴22。
图8示出了在未激励状态下的线圈46，而图9示出了在记录状态下的线圈46。
通过激励线圈46使轭架44变成一强磁铁，以便吸引也具有可动铁心作用的止动件24。
当线圈46的激励吸引止动件24时，通过增加第二转子20B的转矩以使其相对于第一转子20A旋转，同时似乎是将螺母部分从螺栓螺杆部分处拧下一样地加宽第一转子20A与第二转子20B之间的间隙，以便减少引导电流到线圈46的负荷。
这里所示的磁性离合器是可以与轴平行地移动止动件24的一伺服机构的示例，采用一液压致动件、使用转子和滚珠螺杆的一线性驱动装置、一线性电动机或类似装置可以更精确地实现止动件的定位。
图10示出了将要固定于第二转子20B的内部的套筒41的示例。
作为固定第二转子和轴的方法之一，两零件的接触表面上形成的凸部和凹部可以固定第二转子20B和套筒41。图10示出了固定于轴22的第一转子20A以及与轴22分离的第二转子20B之间的内部结构的差异。
图11示出了本发明的又一实施例。
在第一场磁铁和第二场磁铁相互接触处的第一场磁铁的侧面上形成一凹部53，第二场磁铁中形成一凸部54，该凸部也具有套筒的作用。凸部54和套筒41可形成一体。这样可以确保用于套筒41的足够空间。因此，有效地设置弹簧48、支承机构40A、40B和螺母部分23B是获得轴向厚度较薄的第二转子的电动机的方法之一。
图12示出了本发明的另一实施例。
图12所示的基本构件与图8相同，但改变了与磁性离合器对应的零件。图12示出了在激励状态下的线圈46，而切断激励的弹簧45使轭架44从止动件24处分开。此外，该实施例具有一特性：施加转矩的螺栓螺杆部分23A与螺母部分23B之间的相互作用产生的螺旋作用向第二转子20B施加推力。因此，在切断线圈46的激励时，由于螺杆与转矩之间的相互作用，添加了推出止动件24的推力，使止动件24从轭架44处分开。轭架44通过臂52固定于框架49，或固定于压缩机(图中未示出)的一部分。
类似于图8和9，图12所示的磁性离合器是可以与轴平行地移动止动件24的一伺服机构的示例，采用一液压止动件、使用转子和滚珠螺杆的一线性驱动装置、一线性电动机或类似装置可以更精确地实现止动件的定位。
图13示出了本发明的另一实施例。
本发明的电动机的特征是第一转子20A牢固地固定于轴22，但第二转子20B相对于轴是自由的。因此，第二转子20B与轴22之间的机械尺寸中具有一小缝隙，因此当较大的转矩或离心力施加于第二转子20B时，第二转子20B会变成偏心。具有第二场磁铁的第二转子20B与定子之间的气隙“间隙2”大于具有第一场磁铁的第一转子20A与定子之间的气隙“间隙1”。这样可以防止偏心产生的第二转子20B与定子之间的机械接触。
多个弹簧48和51分别设置在止动件24与第二转子20B之间以及第一转子20A与第二转子20B之间。因而，可以起到抑制第二转子20B中的快速波动，以及有助于沿转矩方向第二转子20B运动的效果。
当然，可以使用多种方法将附图所示的结构元件结合起来，或者根据使用的目的进行增加或删减。
尽管本发明的上述解释是关于四极电动机的，但没有必要说本发明可以应用于二极电动机或六极电动机。作为示例，图14是将本发明应用于八极电动机的永磁同步电动机的转子的示意图。此外，本发明可以应用于任何类型的转子——嵌入磁铁型或表面磁铁型。
图15示出了第一和第二场磁铁沿轴向相对移动的概念。
请参见图15，轴22的一部分形成槽63A，第二转子20B的内侧形成凸部63B，因而轴22和第二转子20B的结合可以使第一和第二场磁铁沿轴线方向相对地移动。使用伺服机构的止动件驱动致动器25来实现沿轴向的运动。
由于本发明的永磁同步电动机被构造成将分成第一场磁铁和第二场磁铁的转子设置在单根轴上，并且根据转矩的方向使第一和第二场磁铁的磁极中心发生变化，因此可以起到改变与定子磁极相对的永久磁铁的有效磁通量的效果。
特别地，可以容易地实现空调机的压缩机用的电动机的变弱磁场控制，因此可起到宽范围的可变速度控制的效果。

Claims (14)

1.一种空调机，它包括：由至少一个压缩机构成的制冷循环；用作所述压缩机的动力源的一电动机；用于驱动所述电动机的一电气驱动回路(一逆变器)；一室内热交换器；一电动膨胀阀；以及一室外热交换器，通过改变所述电动机的旋转速度和所述电动膨胀阀的开度可以控制所述制冷循环中的制冷剂循环的流动速率，其中，
所述电动机包括：
一定子，所述定子具有一初级绕组以及具有场磁铁的一转子，所述场磁铁包括：一第一场磁铁，所述第一场磁铁具有若干沿旋转方向顺序排列的不同极性的磁极；以及一第二场磁铁，所述第二场磁铁具有若干沿旋转方向顺序排列的不同极性的磁极，所述第二场磁铁可以相对于所述第一场磁铁旋转，所述第一和第二场磁铁与所述定子的磁极相对；以及
一机构，所述机构可根据转矩的方向相对于所述第一场磁铁的磁极来改变所述第一和第二场磁铁的合成磁极，根据转矩方向进行改变的所述机构包括：通过所述转子产生的转矩方向，以及所述第一与所述第二场磁铁之间的磁作用力的平衡，使所述第一和所述第二场磁铁的同极性的磁极中心成为同相的装置；以及当转子中产生的转矩方向相反时，使所述第一和所述第二场磁铁的磁极中心成为异相的装置。
2.如权利要求1所述的空调机，其特征在于，
所述电动机包括：使所述第一和所述第二场磁铁在初始位置处成为同相的装置；以及使所述第一和所述第二场磁铁的磁性中心相互成为异相的装置，以及
将所述机构构造成根据转矩方向的变化来改变磁极中心，以使所述第一场磁铁固定于一轴，以及所述第二场磁铁与所述轴分离，通过形成可以在对应于磁极的一极的角度中互相相对地移动的所述轴和所述第二场磁铁，使所述第一场磁铁的磁极中心和所述第二场磁铁的磁极中心成为异相。
3.如权利要求1和权利要求2中的任何一项权利要求所述的空调机，其特征在于，所述空调机使用的电动机包括：
根据转矩方向的变化来改变磁极中心的所述机构，所述机构的构造可使所述第一场磁铁固定于一轴，以及所述第二场磁铁与所述轴分离，而且通过在所述轴中形成一螺栓螺杆部分、在所述第二场磁铁的内部形成一螺母部分，以使所述轴和所述第二场磁铁具有相互连接的螺杆的作用；
一止动件，所述止动件位于离开所述第二场磁铁的侧面的位置；以及
一伺服机构，所述伺服机构可以根据所述电动机的旋转速度与所述轴平行地移动所述止动件。
4.如权利要求1至权利要求3中的任何一项权利要求所述的电动机，其特征在于，根据所述第一场磁铁和所述第二场磁铁的合成磁极的位移，通过用于控制所述控制器的一控制器来矫正电源的超前角。
5.如权利要求1至权利要求3中的任何一项权利要求所述的电动机，其特征在于，所述第一场磁铁固定于一轴，所述第二场磁铁与所述轴分离，在所述轴中形成一螺栓螺杆部分，并且在所述第二场磁铁的内部形成一螺母部分，使所述轴和所述第二场磁铁具有互相连接的螺杆作用，检测所述第二场磁铁沿轴向的位移，对应于所述第一场磁铁和所述第二场磁铁的合成磁极的位移角，通过用于控制所述逆变器的一控制器来矫正电源的超前角。
6.如权利要求1至权利要求3中的任何一项权利要求所述的电动机，其特征在于，所述第一场磁铁固定于一轴，所述第二场磁铁与所述轴分离，多个可以引导所述第二场磁铁的旋转运动、往复运动和合成运动的支承机构设置在所述第二场磁铁与所述轴之间。
7.如权利要求1至权利要求3中的任何一项权利要求所述的电动机，其特征在于，所述第一场磁铁固定于一轴，所述第二场磁铁与所述轴分离，在所述第二场磁铁之前或之后设置多个弹簧，以便引导所述第二场磁铁的旋转运动、往复运动和合成运动。
8.如权利要求1至权利要求3中的任何一项权利要求所述的旋转电机，其特征在于，所述第一场磁铁固定于一轴，所述第二场磁铁与所述轴分离，将一套筒插在所述第二场磁铁与所述轴之间，以使所述第二场磁铁固定于所述套筒。
9.如权利要求8所述的旋转电机，其特征在于，所述套筒由无磁性的材料制成，该材料的电阻率高于铁的电阻率。
10.如权利要求1至权利要求3中的任何一项权利要求所述的电动机，其特征在于，所述第一场磁铁固定于一轴，所述第二场磁铁与所述轴分离，在所述第一场磁铁和所述第二场磁铁互相接触处的所述第一场磁铁的侧面上形成一凹部，所述第二场磁铁中形成一凸部，该凸部也具有所述套筒的作用。
11.如权利要求1至权利要求3中的任何一项权利要求所述的电动机，其特征在于，所述第一场磁铁固定于一轴，所述第二场磁铁与所述轴分离，一止动件设置于离开所述第二场磁铁的侧面的位置，所述止动件具有一支承机构，所述支承机构用来向所述第二场磁铁和所述轴引导旋转运动、往复运动和合成运动。
12.如权利要求1至权利要求3中的任何一项权利要求所述的电动机，其特征在于，所述第一场磁铁固定于一轴，所述第二场磁铁与所述轴分离，具有所述第一场磁铁的所述转子与所述定子之间的空气间隙大于具有所述第二场磁铁的所述转子与所述定子之间的空气间隙。
13.如权利要求1至权利要求3中的任何一项权利要求所述的电动机，其特征在于，所述第一和所述第二场磁铁与所述定子的磁极相对，而所述第一和所述第二场磁铁可以沿轴向相对地移动。
14.如权利要求1至权利要求3中的任何一项权利要求所述的空调机，其特征在于，在正常运行期间(制冷运行、供暖运行：需要高转矩的运行)使所述第一场磁铁和所述第二场磁铁的磁极中心的位置同相，以及在高速低负荷运行期间(除霜运行：不需要高转矩的运行)使所述第一场磁铁和所述第二场磁铁的磁极中心的位置异相，以使所述旋转电机运行。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101295953B (zh) * 2007-04-25 2012-03-28 株式会社日立制作所 永磁电动机的弱磁控制装置及应用它的电动动力转向器
CN102748834A (zh) * 2012-07-21 2012-10-24 中山大洋电机股份有限公司 一种家用中央空调的hvac控制系统
CN103238267A (zh) * 2010-12-08 2013-08-07 西门子公司 具有加热装置的永磁体励磁的电动机和运行方法
US10234165B2 (en) 2012-07-21 2019-03-19 Zhongshan Broad-Ocean Motor Co., Ltd. HVAC control system for household central air conditioning
CN114704936A (zh) * 2022-02-18 2022-07-05 青岛海尔空调器有限总公司 用于控制直流空调器的方法及装置、直流空调器

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004104895A (ja) * 2002-09-09 2004-04-02 Hitachi Ltd 圧縮機駆動装置及び冷凍空調装置
JP3861610B2 (ja) * 2001-02-28 2006-12-20 株式会社日立製作所 工作機械
US7021160B2 (en) * 2003-06-10 2006-04-04 Delphi Technologies, Inc. Apparatus for sensing position and/or torque
KR100619751B1 (ko) * 2004-10-23 2006-09-13 엘지전자 주식회사 셰이딩 코일형 단상 동기/유도 전동기
US20070132330A1 (en) * 2005-12-12 2007-06-14 Fei Renyan W Fan assemblies employing LSPM motors and LSPM motors having improved synchronization
US7821217B2 (en) 2006-05-22 2010-10-26 Black & Decker Inc. Electronically commutated motor and control system employing phase angle control of phase current
US8156757B2 (en) * 2006-10-06 2012-04-17 Aff-Mcquay Inc. High capacity chiller compressor
DE102006048821A1 (de) * 2006-10-09 2008-04-10 Bitzer Kühlmaschinenbau Gmbh Kühlsystem
EP2192684B1 (en) * 2007-09-18 2020-07-08 Kabushiki Kaisha Toshiba Variable magnetic flux drive system
JP5329801B2 (ja) * 2007-12-20 2013-10-30 株式会社東芝 可変磁束ドライブシステム
JP2009126404A (ja) * 2007-11-26 2009-06-11 Hitachi Ltd ハイブリット車両
KR101561922B1 (ko) * 2007-12-21 2015-10-20 엘지전자 주식회사 공기조화기의 전동기 제어방법
EP2257710B1 (en) * 2008-03-13 2020-05-20 Daikin Applied Americas Inc. High capacity chiller compressor
JP2010154699A (ja) * 2008-12-26 2010-07-08 Hitachi Ltd 磁束可変型回転電機
US8468898B2 (en) * 2010-10-28 2013-06-25 General Electric Company Method and apparatus for continuous sectional magnetic encoding to measure torque on large shafts
JP5549771B1 (ja) * 2013-09-12 2014-07-16 株式会社富士通ゼネラル 空気調和装置
JP6320950B2 (ja) * 2015-02-13 2018-05-09 株式会社豊田中央研究所 回転電機の制御装置
DE102016103470A1 (de) * 2016-02-26 2017-08-31 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine
DE102016204827A1 (de) * 2016-03-23 2017-09-28 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Synchronmotor und Mehrwegeventil
KR102383011B1 (ko) 2017-09-20 2022-04-04 한화파워시스템 주식회사 드라이 가스 실에 적용된 자기 감쇠기 시스템

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4739201A (en) * 1986-07-25 1988-04-19 The Superior Electric Company Means to reduce harmonic torque in electromagnetic machines
JP3063229B2 (ja) * 1991-04-27 2000-07-12 株式会社佐竹製作所 同期電動機
US5821710A (en) * 1996-09-30 1998-10-13 Hitachi Metals, Ltd. Brushless motor having permanent magnets

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101295953B (zh) * 2007-04-25 2012-03-28 株式会社日立制作所 永磁电动机的弱磁控制装置及应用它的电动动力转向器
CN103238267A (zh) * 2010-12-08 2013-08-07 西门子公司 具有加热装置的永磁体励磁的电动机和运行方法
CN103238267B (zh) * 2010-12-08 2015-10-07 西门子公司 具有加热装置的永磁体励磁的电动机和运行方法
US9160206B2 (en) 2010-12-08 2015-10-13 Siemens Aktiengesellschaft Permanent-magnet-excited electric motor with heating device, and operating method
CN102748834A (zh) * 2012-07-21 2012-10-24 中山大洋电机股份有限公司 一种家用中央空调的hvac控制系统
CN102748834B (zh) * 2012-07-21 2014-08-13 中山大洋电机股份有限公司 一种家用中央空调的hvac控制系统
US10234165B2 (en) 2012-07-21 2019-03-19 Zhongshan Broad-Ocean Motor Co., Ltd. HVAC control system for household central air conditioning
CN114704936A (zh) * 2022-02-18 2022-07-05 青岛海尔空调器有限总公司 用于控制直流空调器的方法及装置、直流空调器
CN114704936B (zh) * 2022-02-18 2024-04-09 青岛国创智能家电研究院有限公司 用于控制直流空调器的方法及装置、直流空调器

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Publication number Publication date
JP3879414B2 (ja) 2007-02-14
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JP2002262493A (ja) 2002-09-13

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