CN201523299U - 复合式马达结构与具有复合式马达结构的压缩机 - Google Patents

Abstract

复合式马达结构与具有复合式马达结构的压缩机。该马达结构包括转子组件、定子组件与切换单元。转子组件包括：转轴；同步磁阻式转子；及永磁式转子，相邻于同步磁阻式转子，永磁式转子具有多个永久磁体单元，藉由转轴使同步磁阻式转子与永磁式转子以相同转速旋转。定子组件包括：第一定子单元，对应于同步磁阻式转子，当导通电源时，第一定子单元可对同步磁阻式转子感应启动，且同步磁阻式转子可以同步转速进行旋转；以及第二定子单元，对应于永磁式转子，当导通电源时，第二定子单元可使永磁式转子作动。切换单元可将电源切换至第一定子单元或第二定子单元。本实用新型可改善感应电动机自行启动的困难性，达成以市电高效率运转的功效。

Description

复合式马达结构与具有复合式马达结构的压缩机

技术领域

本实用新型涉及一种马达与压缩机，尤其是一种复合式马达结构与具有复合式马达结构的压缩机。

背景技术

在先前技术中，有将马达的转子结构设计为并列感应电机转子(如鼠笼式转子)与永磁式转子所结合而成，藉由感应电机转子，可协助永磁马达不需驱动器即可启动且持续运转。

然而，在上述结构中，感应电机转子虽然有助于启动，只是感应马达因需靠转子速度与定子磁场速度的差异，才能在转子中感应出电流，故感应电机在运转状态下，感应电机的转子速度必定会与定子磁场速度有差异，而形成滑差(slip)，转子才能感应出电流，其与定子磁场交互作用产生转矩，故不易由感应电机转子的辅助直接切换至与永磁式转子同步的转速。

在上述的先前技术中，其达成同步转速(即转子转速与定子的旋转磁场的速度相同)的方法，是在接近同步转速时，利用磁极效应，藉由永磁转子所产生的转矩，以嵌入同步，只是在接近同步转速时，感应马达的转矩很低，若有负载，甚至会导致转矩不足，无法正常运转，容易造成马达无法切入同步转速的问题。

另外，在先前技术中，将感应电机转子与永磁式转子以相同转轴且同时与定子磁场作用而共同启动，当永磁式马达在未达到同步(即转子转速低于定子的旋转磁场的速度)之前，其会产生逆向转矩，此逆向转矩会影响启动，增加达成同步的困难。因此，在启动后至未达同步转速之前，不希望永磁式转子磁铁产生逆向转矩。

因此，有必要提供一种复合式马达结构与具有复合式马达结构的压缩机，以解决先前技术所产生的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种复合式马达结构，使其可达成自行启动、达成同步转速与高效率的优点。

本实用新型的另一主要目的在于提供一种具有复合式马达结构的压缩机，使其可达成自行启动、达成同步转速与高效率的优点。

为达成上述的目的，本实用新型提供一种复合式马达结构，藉由电源供电而运转，该复合式马达结构包括一转子组件、一定子组件与一切换单元。其中，该转子组件包括：一转轴；一同步磁阻式转子，其设于转轴；以及一永磁式转子，设于转轴且相邻于该同步磁阻式转子，该永磁式转子具有多个永久磁体单元，藉由该转轴使该同步磁阻式转子与该永磁式转子以相同转速旋转。该定子组件包括：一第一定子单元，对应于该同步磁阻式转子，当该第一定子单元导通电源时，该第一定子单元可对该同步磁阻式转子感应启动，且该同步磁阻式转子可达到实质上以同步转速进行旋转；以及一第二定子单元，对应于该永磁式转子，当该第二定子单元导通电源时，该第二定子单元可使该永磁式转子动作。该切换单元可将电源切换至导通该第一定子单元或导通该第二定子单元。

藉由上述结构，当复合式马达结构启动时，该切换单元将电源切换至导通该第一定子单元而不导通该第二定子单元，该同步磁阻式转子带动该永磁式转子而同轴旋转；当该同步磁阻式转子的转速实质上为同步转速时，该切换单元将电源切换至导通该第二定子单元，使得该永磁式转子的转速实质上为其同步转速继续进行旋转。

为达成上述的另一目的，本实用新型提供一种具有复合式马达结构的压缩机，所述压缩机具有本实用新型所述的复合式马达结构。

由于本实用新型构造新颖，能提供产业上利用，且确有增进功效，故依法申请实用新型专利。

附图说明

图1为本实用新型的复合式马达结构的架构图。

图2为本实用新型的复合式马达结构的转子组件的立体图。

图3为转子组件的同步磁阻式转子的示意图。

图4为转子组件的永磁式转子的示意图。

主要组件符号说明：

复合式马达结构1               转子组件10

转轴11                        同步磁阻式转子12

凸极122                       导电棒126

短路弧128                     永磁式转子14

永久磁体单元142               定子组件20

第一定子单元22                第二定子单元24

切换单元30                    第一切点31

第二切点32                    第三切点33

感测模块40                    切换控制模块50

线圈81、82                    电源90

具体实施方式

为能让审查员能更了解本实用新型的技术内容，特举较佳具体实施例说明如下。

本实用新型为复合式马达结构1与具有复合式马达结构1的压缩机，亦即本实用新型的复合式马达结构1可应用于压缩机。惟须注意的是，本实用新型的复合式马达结构1亦可应用于其他装置或设备(例如用于空压机等)。

接着便针对本实用新型的复合式马达结构1的组成进行详细说明。请一并参考图1至图4。图1为复合式马达结构的架构图，图2为复合式马达结构的转子组件的立体图，图3为转子组件的同步磁阻式转子的示意图，图4为转子组件的永磁式转子的示意图。

本实用新型的复合式马达结构1藉由电源90供电而运转，举例来说，电源90可为三相的交流电源。复合式马达结构1主要包括转子组件10、定子组件20与切换单元30。

转子组件10包括转轴11、同步磁阻式(Synchronous Reluctance)转子12与永磁式转子14。其中，同步磁阻式转子12与永磁式转子14皆设于转轴11，使得同步磁阻式转子12与永磁式转子14可沿转轴11的相同轴向旋转。永磁式转子14相邻于同步磁阻式转子12，在本实施例中，同步磁阻式转子12与永磁式转子14之间具有间隔。当同步磁阻式转子12旋转时，藉由转轴11的带动，使永磁式转子14以相同转速旋转。

同步磁阻式转子12的极数必须配合永磁式转子14的极数，以使同步磁阻式转子12的同步转速与永磁式转子14的同步转速实质上相同。在本实施例中，同步磁阻式转子12具有四个凸极122，在每一凸极122上具有阻尼绕组(damper bar)，阻尼绕组包括多个导电棒126与多个短路弧128，其可感应电流，协助同步磁阻式转子12启动与旋转，而藉由凸极效应，可将同步磁阻式转子12在接近同步转速时，将其转至同步转速。由于同步磁阻式转子12属公知结构，因此不再赘述其他细部结构。

永磁式转子14具有多个永久磁体单元142。在本实施例中，永磁式转子14具有四个永久磁体单元142。由于永磁式转子14亦属公知结构，因此不再赘述其他细部结构。

定子组件20包括第一定子单元22与第二定子单元24，其皆为一般常见的定子结构，其中第一定子单元22与第二定子单元24的旋转磁场的速度相同。其中，第一定子单元22对应于同步磁阻式转子12，当第一定子单元22导通电源90时，第一定子单元22可对同步磁阻式转子12感应启动，逐渐加速且可达到实质上以其同步转速进行旋转。所谓“同步转速”，是指同步磁阻式转子12的转速达到与第一定子单元22的旋转磁场的速度相同时的转速。

第二定子单元24对应于永磁式转子14，由于同步磁阻式转子12与永磁式转子14以相同转速旋转，在永磁式转子14实质上已达其同步转速(即永磁式转子14的转速达到与第一定子单元22的旋转磁场的速度相同时的转速)的情形下，将第二定子单元24导通电源90，第二定子单元24即可使永磁式转子14以其同步转速继续进行旋转。

切换单元30可将电源90切换至导通第一定子单元22或导通第二定子单元24。其中，切换单元30可以手动或电子(自动)方式进行切换。

在本实施例中是以电子方式进行切换，因此本实用新型的复合式马达结构1还包括感测模块40与切换控制模块50，切换控制模块50与感测模块40电性连接。

感测模块40可检测转子组件10的转速。在本实施例中，感测模块40检测永磁式转子14或同步磁阻式转子12的转速(如：装设磁性霍尔组件或光电感测组件，以直接量测转子的转速)，亦可藉由测得定子组件20的频率或电压等数值而间接得知转子转速(如：藉由感应电路量取第二定子单元24的频率或电压等数值)。当感测模块40测得永磁式转子14的转速达其同步转速时，切换单元30自动将电源90切换至导通第二定子单元24。

在本实施例中，切换单元30共有三个切换点，可将电源切换至第一切点31、第二切点32或第三切点33。其中第一切点31藉由线圈81电性连接第一定子单元22，而第二切点32则藉由线圈82电性连接第二定子单元24，而第三切点33为电源90皆未导通的状态。

当切换单元30切换至第三切点33时，将电源90切换至停机状态，在停机状态时，电源90不输入第一定子单元22，亦不输入第二定子单元24。惟须注意的是，切换单元30亦可仅二个切换点，上述第三切点33可改由独立的电源开关取代。

当欲将复合式马达结构1启动时，藉由同步磁阻式转子12可自行启动的特性，切换单元30将电源90切换至第一切点31(此动作可为手动)，电源90即可导通第一定子单元22而不导通第二定子单元24，第一定子单元22导电而提供磁场，同步磁阻式转子12即可产生感应电流，进而产生使同步磁阻式转子12转动的转矩。因转轴11的带动，使得同步磁阻式转子12与永磁式转子14以相同速度开始运转，并逐渐增加转速至同步转速(即同步磁阻式转子12的转速达到与第一定子单元22的旋转磁场的速度相同时的转速)。

在此过程中，由于第二定子单元24未通电，故当永磁式转子14受同步磁阻式转子12的带动时，并无负向转矩产生，而可对启动有所帮助。简言之，同步磁阻式转子12仅负责启动至转速同步时的动作，并且在启动的过程中并不需要驱动器。

在本实施例中，同步磁阻式转子12与永磁式转子14皆为四极，因此，两者在电源频率为60赫兹时的同步转速为1800rpm(转/分钟)。

由于同步磁阻式转子12所产生的运转效率较差，而永磁式转子14所产生的运转效率较佳，因此当同步磁阻式转子12在电源频率为60赫兹、转速实质上达1800rpm时(即达到同步转速)，切换单元30必须将电源90切换至第二切点32，电源90即可导通第二定子单元24而不导通第一定子单元22，使得永磁式转子14的转速实质上为其同步转速继续进行旋转。进一步来说，是持续以永磁式转子14与第二定子单元24进行旋转动作，第二定子单元24产生磁场，永磁式转子14的永久磁体单元142与该磁场产生转矩，以维持复合式马达结构1在同步转速下运转(即1800rpm)。

此时，同步磁阻式转子12与第一定子单元22则不参予动作。由于同步磁阻式转子12已将永磁式转子14带动至成为同步运转的转速，故在切换至永磁式转子14时不会有失步(loss of synchronization)的情形发生。简言之，永磁式转子14负责转速同步后的运转动作。

当复合式马达结构1尚未进入转速同步之前，由同步磁阻式转子12主导运转，由于其运转效率较差，因此较不适合承受高负载。而当复合式马达结构1进入转速同步之后，即由永磁式转子14主导运转，其运转效率较佳，此时可以增加马达的负载。举例来说，本实用新型的复合式马达结构1若使用于压缩机时，其即为启动时负载小，运转一段时间后负载才增加。

惟须注意的是，虽然在上述实施例中，在同步运转状态后仅藉由永磁式转子14进行动作，亦可将第一定子单元22与第二定子单元24以并联方式电性连接，若负载需增加至永久磁体单元142无法负荷(即超载)时，则可同时导通第一定子单元22与第二定子单元24，以使永磁式转子14在同步运转状态时，同步磁阻式转子12亦能同时动作，而增加负载，只是其增加的负载有限。

综合上述，本发明的复合式马达结构，在启动至同步转速时仅由同步磁阻式转子12负责动作，到达同步转速随即切换至仅永磁式转子14负责动作，其不但可改善感应电动机自行启动的困难性，可达成不需驱动器，且直接以市电产生高效率运转的功效。

综上所陈，本实用新型无论就目的、手段及功效，处处均显示其迥异于公知技术的特征，恳请审查员明察，早日赐准专利，使嘉惠社会，实感德便。惟应注意的是，上述诸多实施例仅是为了便于说明而举例而已，本实用新型所主张的权利范围自然应以权利要求书所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (9)

1.一种复合式马达结构，藉由一电源供电而运转，该复合式马达结构包括：

一转子组件，该转子组件包括一转轴；以及

一定子组件；其特征在于，该复合式马达结构还包括：

一切换单元，其中，

该转子组件还包括：

一同步磁阻式转子，该同步磁阻式转子设于该转轴；以及

一永磁式转子，该永磁式转子设于该转轴且相邻于该同步磁阻式转子，该永磁式转子具有多个永久磁体单元，藉由该转轴使该同步磁阻式转子与该永磁式转子以相同转速旋转；

该定子组件还包括：

一第一定子单元，该第一定子单元对应于该同步磁阻式转子，当该第一定子单元导通该电源时，该第一定子单元可对该同步磁阻式转子感应启动，且该同步磁阻式转子可达到实质上以同步转速进行旋转；以及

一第二定子单元，该第二定子单元对应于该永磁式转子，当该第二定子单元导通该电源时，该第二定子单元可使该永磁式转子动作 ；并且

该切换单元可将该电源切换至导通该第一定子单元或导通该第二定子单元。

2.如权利要求1所述的复合式马达结构，其特征在于，该复合式马达结构还包括：

一感测模块，该感测模块可检测该转子组件的转速；以及

一切换控制模块，与该感测模块电性连接，当该感测模块测得该转子组件的转速达一同步转速时，该切换单元将该电源切换至导通该第二定子单元。

3.如权利要求2所述的复合式马达结构，其特征在于，该感测模块可检测该转子组件的该永磁式转子的转速。

4.如权利要求2所述的复合式马达结构，其特征在于，该同步磁阻式转子具有多个凸极。

5.如权利要求4所述的复合式马达结构，其特征在于，该同步磁阻式转子具有四个凸极，且该永磁式转子具有四个永久磁体单元。

6.如权利要求4所述的复合式马达结构，其特征在于，该同步磁阻式转子在每一凸极上具有一阻尼绕组。

7.如权利要求6所述的复合式马达结构，其特征在于，该阻尼绕组包括多个导电棒与多个短路弧。

8.如权利要求1所述的复合式马达结构，其特征在于，当该切换单元将该电源切换至导通该第二定子单元时，该电源不导通该第一定子单元。

9.一种具有复合式马达结构的压缩机，其特征在于，该压缩机具有如权利要求1至8中任一项所述的复合式马达结构。

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