CN102444580A - 带有直接起动无刷永磁电动机的数字压缩机 - Google Patents

Abstract

带有直接起动无刷永磁电动机的数字压缩机包括一壳体，设在该壳体内的一压缩机构和一驱动结构。该压缩机构包括可在装卸状态之间相对于彼此移动的第一和第二涡旋构件。该驱动机构与至少一个涡旋构件传动啮合用来使一个涡旋构件相对于另一个涡旋构件在大体为环形的路径内按轨道运行方式运动而不旋转，并且包括一直接起动的无刷永磁电动机。该直接起动的三十永磁电动机包括多个安装在电动机转子铁心体上并在一般情况下沿其轴向延伸的永磁体。该数字压缩机组件提供改进的总体系统性能从而满足高效标准。

Description

带有直接起动无刷永磁电动机的数字压缩机

技术领域

本发明总的涉及一种配置为提供可变容量(variable capacity)调节的数字压缩机组件。更具体地说，本发明涉及一种数字压缩机，包括具有可在装卸状态和非装载状体之间移动的机械元件的压缩机构，其中该压缩机构是由包括直接起动无刷永磁电动机的驱动机构驱动的。

背景技术

本领域的普通技术人员可以知道压缩机通常用于各种工业应用中。例如，为了调节房间的温度，一些常规的空调系统经常使用不是以最大容量工作就是关掉的压缩机。可以使用一恒温器来测量周围大气的温度并在周围大气的温度远远偏离要求的温度时起动压缩机。

用来满足变化的冷却需求的一个已知方式是能够改变(或调节)压缩机的容量(capacity of the compressor)。在该领域中一般情况下有效的特定类型的压缩机是涡旋压缩机，其中一对涡旋构件相互配合从而压缩工作流体(例如，液态或气态的冷却剂)。一涡旋压缩机通常包括两个主要的元件组：包括多个涡卷的机械压缩装置和用来移动至少一个涡卷的电动机驱动装置。可操作这些主要元件---压缩装置或驱动装置---中的任一个，来调节压缩机的容量。

通常，操作电动机驱动装置来调节压缩机的容量。例如，根据可变的压缩机用电动机转速原理运用转化技术(inverter technology)，其中将电信号发送到压缩机用电动机以使其根据裕量负载(room load)加速或减速转动。如果裕量负载较高，压缩机用电动机以较快的速度转动并传递较高的容量；相反地，如果裕量负载较低，压缩机用电动机转动以较低速度转动并传递较低的输出。

因此，压缩机用电动机转速的常规变化已经包括在双速电动机或全变速电动机的压缩机组件中。这两个已知的电动机在某些方面已经令人满意，但是还存在很多缺陷。例如，该双速电动机制造非常复杂并且往往仅能产生满足要求的性能结果。该全变速电动机往往获得超过双速电动机的有所增加的系统性能，但是需要复杂且昂贵的驱动装置来连续改变电动机转速。这些现有系统用来改变压缩机用电动机速度的复杂性不仅需要额外的制造成本，还会引起维护和/或可靠性问题。

发明内容

本发明提供一种配置为用于可变容量调节的数字压缩机组件，其中可操作机械压缩装置来调节压缩机的容量。例如，在数字涡旋压缩机中，压缩机构的各个机械涡卷相对于彼此移动从而在驱动该压缩装置的电动机以通常情况下恒速运行时调节压缩机的容量。

数字涡旋压缩机技术根据涡卷的装载和卸载原理运行。当电动机以通常情况下恒速运行时，涡卷周期性地啮合和分离以便提供压缩装置的″全容量″和″无容量″的工作时间。装载和卸载状态的平均时间导致有效地无级变速的容量输出。

消除现有的、依赖压缩机用电动机转速常规变化的调节系统的某些复杂性，例如通过双速电动机或全变速电动机，可以减少制造成本和/或维修成本，以及提供增强的可靠性。此外，机械压缩装置的操作会引起容量负载状态之间的更敏捷、更有效的变换。本发明的实施例通过利用直接起动无刷永磁电动机在通常情况下恒速驱动该机械压缩装置来提高总的系统效率。

提高驱动该机械压缩装置的电动机的性能-其往往是压缩机组件中最大耗能元件之一-可以提高总的压缩机系统效率。可以相信的是，本发明中包括具有直接起动无刷永磁电动机的数字压缩机组件的空调系统提供改进的总体系统性能从而满足高效标准(例如，季节性的能源效率等级)。此外，可以相信的是，本发明中包括直接起动无刷永磁电动机的数字压缩机能够达到新的中国水平1(Chinese Level1)效率。

本发明的一些实施例甚至可以通过使用带有铝制绕组的定子组件来弥补由包括在直接起动无刷永磁电动机的转子组件中的永磁体导致的相当大部分的材料成本。令人出乎意料地发现，这种带有铝制(该材料通常不用于高性能电动机的绕组)绕组的直接起动无刷永磁电动机的构造与带有常规铜制绕组的直接起动无刷永磁电动机相比仅仅显示出细微的性能差异。

根据本发明的一个方面，提供一种配置为提供可变容量调节的数字压缩机组件。该压缩机组件包括一个壳体和一个位于该壳体内的压缩机构，该压缩机构包括第一和第二机械元件。这些机械元件是可在负载状态和卸载状态之间相对于彼此移动的。该压缩机组件进一步包括一个设置于该壳体内的驱动机构，该驱动机构传动啮合至少一个机械元件用来使机械元件相对于彼此运动。该驱动机构包括一台直接起动无刷永磁电动机。该电动机包括定子和能够绕轴线转动并与该定子间隔的转子。该转子包括转子铁心体和多个安装在该转子铁心体上的永磁体。该永磁体整体上沿转子铁心体轴向延伸。

根据本发明的另一个方面，在配置为提供可变容量调节的数字压缩机组件中(该压缩机组件包括设置于壳体内、带有可在负载状态和卸载状态之间相对于彼此移动的第一和第二机械元件的压缩机构，和设置于该壳体内用于传动啮合一个机械元件从而使该机械元件相对于彼此运动的驱动机构)，改进包括将可移动的机械元件与用来驱动一个机械元件的、单速直接起动无刷永磁电动机相结合。该电动机包括定子和可绕轴线转动并与该定子间隔的转子。该转子包括转子铁心体和多个安装在该转子铁心体上的永磁体。该永磁体整体上沿转子铁心体轴向延伸。

本发明的另一方面涉及一种在配置为提供可变容量调节的数字压缩机组件中以较低增量成本提供增加的压缩机效率的方法，其中该压缩机包括一般情况下可在负载状态和卸载状态之间相对于彼此轴向移动的第一和第二涡旋构件。该方法包括利用单速直接起动无刷永磁电动机驱动一个涡旋构件的步骤，使得被驱动的涡旋构件一般情况下相对于另一个涡旋构件以轨道运行关系运动，因此在涡卷处于负载状态时压缩工作流体。该方法还包括在单速电动机连续运转期间将涡旋构件移入卸载状态，因此有效地调节压缩机的容量而不需要复杂的驱动单元来改变电动机转速。

这一发明内容部分是用来引入一种简化形式的概念选择，接下来将在具体实施方式部分进一步描述该概念选择。这一发明内容部分并未打算确定所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也未打算用来限制所要求保护的主题的范围。

根据接下来的具体实施方式和伴随的附图，本发明的各个其它方面和优势将是显而易见的。

附图说明

接下来，参考所附的附图详细描述本发明的优选实施例，其中：

图1是根据本发明一个实施例的原理构成的、配置为提供可变容量调节的数字压缩机组件的等距视图，其带有压缩机构和包括设置在其中的、直接起动的无刷永磁电动机的驱动机构；

图2是在图1中的压缩机组件的近似中部位置截取的该数字压缩机组件的剖视图，描绘了包括第一和第二机械元件的压缩机构的内部详细构造，以及包括直接起动无刷永磁电动机的转子和定子组件的驱动机构；

图3是包括在图1-2所示的数字压缩机组件的驱动机构中的直接起动无刷永磁电动机组件的等距视图，图示出转子和定子组件；和

图4是在图2中电动机组件的近似中部位置截取的、直接起动的无刷永磁电动机组件的剖视图，描绘了转子组件的内部详细构造，包括多个设在其中的多个永磁体。

附图未将本发明限定为在此公开和描述的具体实施例。附图也不是必然成比例的，而是重点放在清楚地图示优选实施例的原理。

具体实施方式

本发明可以有许多不同形式的实施例。虽然附图图示并且说明书描述了本发明的某些优选实施例，可以理解为这种公开仅仅是举例。没有打算将本发明的原理限制为公开的特定实施例。

先参考图1-2，根据本发明一个实施例的原理构造的数字压缩机组件20被描述为用于各种用途。该数字压缩机组件20被配置为提供可变容量调节。虽然该数字压缩机组件20可用于各种用途，图示的实施例在该数字压缩机组件20被配置为用作空调系统的一部分时具有特定的实用性。

在某种程度上和常规一样，具体地迅速参考图2，该数字压缩机组件20大致包括配置为提供可变容量调节的压缩机构22，和如下文中详细描述的、包括直接起动无刷永磁电动机组件26(见图3-4)的驱动机构24。

最初应当指出的是，所述数字压缩机组件20的一些结构性方案通常是本领域中常规的，因此在此仅相对简要地描述。然而，可以理解的是，本领域的普通技术人员可以根据本公开内容容易地理解该数字压缩机组件20的各个结构细节。

首先注意图1，很容易理解的是，该数字压缩机组件20的许多元件都包含在大致由壳体30形式的箱体限定的内腔28中。在所描绘的实施例中，壳体30是实质上密封的，因此该内腔28与外部环境是密封的。图示的壳体30总的来说是圆柱形的并且具有相对的顶部和底部轴向边缘32，34。壳体30包括外壳元件36、通常邻近底部边缘34设置的底座38和通常邻近顶部边缘32设置的顶盖40。

正如本领域普通技术人员容易理解的，虽然内腔28与外部环境是密封的，一些元件(例如，电源和待压缩的工作流体)必须经由特定的密封通道穿过壳体30。在这方面，该数字压缩机组件20包括一设在外壳元件36上的压缩机电源接线器42。正如容易理解的，该压缩机电源接线器42与如下所述的直接起动的无刷永磁电动机组件26的适当元件电连接。

此外，该数字压缩机组件20包括设在该外壳元件36上的进口44和设在顶盖40上的出口46，以便将可压缩的工作流体(例如，液态或气态的冷却剂)输入、输出该数字压缩机组件20的内腔28。当然，容易理解的是，进口44和出口46的具体配置可在不脱离本发明教导的情况下进行改变。

现在留意图2，该数字压缩机组件20包括压缩机构22和驱动机构24，该驱动机构包括如下详细描述的、位于该壳体30中的电动机组件26。该数字压缩机组件20进一步包括上部轴承组件48和下部轴承组件50，用于可旋转地支撑该驱动机构24的轴52和该压缩机构22的元件。

该压缩机构22包括第一和第二机械元件，图示为相互配合从而压缩工作流体的涡旋构件54、56的形式。在所示实施例中，第一涡旋构件54相对于第二涡旋构件56可转动地固定。在本领域内，第一涡旋构件54还在内腔28中以众所周知的方式相对于第二涡旋构件56可轴向移动地固定。第二涡旋构件56与该驱动机构24可操作地连接以便通过曲柄销58和驱动衬套60传动连接到电动机组件26的轴52上，使得第二涡旋构件56可如下所述地相对于第一涡旋构件54沿轨道移动。

非沿轨道运行的涡旋构件54和沿轨道运行的涡旋构件56以彼此啮合的方式定位，合适的常规耦合方式一般情况下允许它们之间的偏心轨道运动(沿一环形路径)，但是禁止它们之间的相对旋转运动。隔板62一般情况下邻近该壳体30的顶部边缘32设置并用来将内腔28分隔成位于上端的排出腔64和位于下端的吸入腔66，正像本领域普通技术人员根据本公开内容所能容易理解的那样。

正如本领域普通技术人员容易理解的那样，当第一非沿轨道运行的涡旋构件54和第二沿轨道运行的涡旋构件56相对于彼此轴向移动到对应于负载状态的第一位置时，该压缩机构22被配置为在驱动机构24的电动机组件26转动期间压缩工作流体并以全(100％)容量运行。或者，当第一非沿轨道运行的涡旋构件54和第二沿轨道运行的涡旋构件56相对于彼此轴向移动到对应于卸载状态的第二位置时，该压缩机构22被配置为不压缩工作流体并以零(0％)容量运行，甚至在驱动机构24的电动机组件26持续转动期间也如此。以这种方式，该数字涡旋压缩机组件20的容量可以快速、有效地改变而不一定改变该驱动机构24的电动机组件26的转速。

第一非沿轨道运行的涡旋构件54和第二沿轨道运行的涡旋构件56之间的相对轴向布置可通过控制装置(未示出，例如电磁阀)被操作而进行移动，这是本领域中众所周知的。因此，通过在任一给定的周期内适当地改变负载状态时间和卸载状态时间，该数字涡旋压缩机组件20可为给定系统传递所需的任一容量，正像本领域普通技术人员根据本公开内容所能容易理解的那样。

在全(100％)容量运行期间，当第二沿轨道运行的涡旋构件56相对于第一非沿轨道运行的涡旋构件54沿轨道运行时，待压缩的工作流体通过进口44被吸入该数字压缩机组件20的内腔28的吸入腔66中。离开吸入腔66，工作流体进入由涡旋构件54，56的一部分共同限定的体积减少的压缩腔68。涡旋构件54、56的互相啮合的涡旋齿(intermeshing scroll wrap)在压缩腔68内部限定了工作流体的移动凹穴(moving pockets)，由于第二沿轨道运行的涡旋构件56的轨道运动，这些移动凹穴的尺寸在其向内径向运动时逐渐减小，因此压缩通过进口44进入的工作流体。然后经过压缩的工作流体排放到排出腔64并经过出口46排出该数字压缩机组件20。

在零(0％)容量运行期间，即使第二沿轨道运行的涡旋构件56相对于第一非沿轨道运行的涡旋构件54沿轨道运行，涡旋构件54，56也彼此远离地轴向移动到卸载状态，因此没有通过压缩腔68形成的吸入，也没有通过该数字压缩机组件20的工作流体的大量流动。因为正当第二沿轨道运行的涡旋构件56相对于第一非沿轨道运行的涡旋构件54移动时该数字压缩机组件20可以零(0％)容量运行，该压缩机构22可以由驱动机构24有效地且高效率地驱动，该驱动机构包括被配置为单速电动机的直接起动无刷永磁电动机组件26，如下文中的详细描述。

此外还如下文中详细描述的，包括在新型数字压缩机组件20中的直接起动无刷永磁电动机组件26的一个实施例显示出近似95％的电动机效率。因为驱动机构的电动机组件往往是压缩机组件(乃至是包括该压缩机组件的整个系统，例如空调系统)中最耗电的元件之一，通过引入本发明中的直接起动无刷永磁电动机组件26得到的效率改进在该数字压缩机组件20中表现出显著的性能增强。在一个实施例中，如下所述的包括直接起动无刷永磁电动机组件26的新型数字压缩机组件20显示出比现有压缩机组件获得的更高的季节性能源效率等级。

正如本领域普通技术人员根据本公开内容所容易理解的，该数字压缩机组件20的许多上述通用元件本质上都是基本常规的，这些元件的各种形态都可采用替换形式和/或在其他方面在不脱离本发明教导的情况下与图示实施例明显不同。对于该数字压缩机组件20的通用常规元件的任何修改都不会影响专门由权利要求所限定的本发明的范围。

继续参考图2，同时参见图1-2，将进一步详细描述直接起动无刷永磁电动机组件26。在某些程度上和常规一样，电动机组件26大致包括可绕轴线72转动的转子组件70和定子组件74。转子组件70包括轴向设置的轴52，该轴被配置为随转子组件70一起转动并从定子组件74的两端向外轴向伸出。虽然这里仅仅描述了一个示例性实施例，合适的转子和定子组件的替换装置当然也是可以想象的并且明显落入本发明的范围内。

现在暂时转向定子组件74的结构细节，本领域普通技术人员很容易理解，图3-4中所示的定子组件74大致包括定子铁心体76和整体上轴向的同心绕组78。图示的定子铁心体76是由多个轴向堆叠的定子迭片80(见图4)组成的，这是本领域中众所周知的。很清楚，图3所示的绕组78是常规的示意性形式，但是有关该绕组78的其他细节将如下所述。正如本领域普通技术人员容易理解的，绕组78的特定结构直接影响电动机组件26的功率、转矩、电压、运转速度、极数等等。

正如本领域中某些常规一样，每个单独的定子迭片80包括基本上为环形的钢制主体，因此形成定子铁心体76的多个轴向堆叠的定子迭片80共同形成一总体的中心轴向镗孔82，用来容纳转子组件70。正如本领域普通技术人员容易理解的，气隙84在定子组件74的定子铁心体76和转子组件70之间径向延伸，使得转子组件70能够在定子组件74内部自由转动。

形成定子铁心体76的多个轴向堆叠的定子迭片80还共同形成多个轴向穿过其中的大体为弧形的槽86，每个所述的槽86与气隙84连通。正如本领域普通技术人员容易理解的，导电的金属线形成绕组78，该绕组经过槽86并容纳在其中。注意，在图示实施例中，定子组件74的定子铁心体76包括二十四个槽86，不过在不脱离本发明教导的情况下可选择性地设置不同数量的槽。

所示出的实施例的电动机组件26被配置为三相电动机。现在暂时转向对三相电动机和其中使用的绕组细节的运行的考虑，本领域普通技术人员容易理解三相电动机往往是更紧凑的并且与同一电压等级和负荷系数的单相电动机相比成本更小。另外，许多三相电动机往往显示出更小的振动因此比相应的、在相同条件下使用的同功率单相电动机更耐用。然而本发明的原理未被限制为三相电动机，还可以同样应用于单相电动机(未示出)。更详细地说，图示的实施例的电动机组件26被配置为单速电动机。

某种程度上和本领域中的惯例一样，绕组78包括用于三个电源相中每一个的相绕组，这是本领域普通技术人员容易理解的。为简便起见，简要指出的是三相电动机的绕组结构是本领域中众所周知，不必在此详细描述。参考图3，在本发明的图示实施例中，定子组件74包括电源连接器88，该电源连接器包括三个连接到电源(未示出)的导线，每个导线中的一个对应于三个电源相中的每一个。正如容易理解的，暂时参考图2，定子电源连接器88与如上所述的压缩机电源连接器42电连接。

可以预计的是，直接起动无刷永磁电动机组件26的绕组78可以包含铜(也是一般情况下惯用的)，或者可以包含铝(正如所展示的)，如接下来进一步描述的。虽然注意到包含铝的绕组78还可以包括其他材料(例如，铝合金或熔敷铜的铝)，图示的实施例的绕组78实质上是由铝线组成的。直接起动的无刷永磁电动机组件26中的这种非典型绕组材料的其他细节和不可预见的优势将在接下来进一步详细描述。

接下来转向转子组件70的详细结构，并且具体参考图4，转子组件70大致包括转子铁心体90，该转子铁心体包括多个与多个铝棒94一体形成(例如通过模铸)的轴向堆叠的转子迭片92。棒94沿多个转子迭片92轴向延伸并且包括沿器相应的轴向边缘设置的铝环(未示出)。正如本领域普通技术人员容易理解的，该棒94的特定结构直接影响电动机组件26的起动操作。很清楚，该棒在一般情况下的常规配置，包括但不限于围绕转子铁心体90螺旋扭曲的棒或根本没有扭曲的棒，是可以预计并明显落入本发明的范围的。

继续参考图4，每个单独的转子迭片92包括基本上为环形的钢制主体，使得形成该转子铁心体90的多个轴向堆叠的转子迭片92共同形成径向外围部分96和轴向穿过以容纳轴52的轴向对齐的轴孔98。另外，形成该转子铁心体90的多个轴向堆叠的转子迭片92进一步共同形成多个轴向穿过的总体为弧形的槽100，每个槽100至少邻近(如果不是连通)该径向外围部分96设置。正如本领域中众所周知的，铝棒94形成为穿过槽100，从而至少邻近该转子铁心体90的径向外围部分96设置，从而共同限定其至少一部分(如果没有共同形成露出棒的转子主体)。请注意，在图示的实施例中，每个转子迭片92包括三十四个槽100，不过在不脱离本发明教导的情况下可类似地设置不同数量的槽。

转子组件70进一步包括多个安装在转子铁心体90上的永磁体102，该永磁体102整体上沿转子铁心体90轴向延伸。在图示实施例中，永磁体102安放在在转子铁心体90的多个转子迭片92中共同限定的、大体上细长的开口104中。至少一个转子迭片92设置为与多个永磁体102中的每一个接触从而将永磁体102保持在转子铁心体90中的适当位置。

更详细地说，仍旧关注图4，多个永磁体102中的每一个大体上都平行于轴72设置。此外，多个永磁体102中的每一个都基本上邻近该转子铁心体90的径向外围部分96设置。虽然正如本领域普通技术人员容易理解的，安装在转子铁心体90上的永磁体102可能具有不同数量和结构(未示出)，但是在附图中描述了一个特别有利的结构。

在图示结构中，转子组件70包括四个永磁体102，每个永磁体102都具有实质上相等的尺寸。正如图4的剖视图中所见，四个永磁体102在转子铁心体90的截面上成两对设置，每一对永磁体102整体上相对于轴线72与另一对永磁体102对称。在图示实施例中，直接起动的无刷永磁电动机组件26的每个永磁体102都包含钕。

现在暂时转向电动机效率，本领域普通技术人员容易理解的是，在电动机的使用寿命期间与电动机操作有关的能源成本成为最终用户的重要财政负担。因此，总电动机效率的改进，即使这种改进仅仅是相对小的百分比也可以在电动机使用寿命期间产生显著节约能源成本。因此，在电动机设计或构造方面导致效益增益的创造性改进具有显著的竞争优势，不仅仅是对电动机本身，还对包括改进电动机的设备(例如数字压缩机组件20)都是如此。

相对于上述效率背景，需要注意在本发明的某些实施例中，与现有直接起动无刷永磁电动机相比，直接起动无刷永磁电动机组件26中的转子组件70(包括多个永磁体102)的和定子组件74(包括铝形成的绕组78)的非常规组合使电动机性能在大大降低增值成本方面获得明显的提高。这种性能提高是本领域普通技术人员是不能预料的。

更具体地说，与铜制的绕组相比，由铝(这是比构成绕组的铜更便宜的材料)制成的绕组从历史角度来说更符合总电动机放率方面相对明显的损耗。例如，从以前的测试可以看出，在感应电动机的现有实施例中，铜制绕组到铝制绕组的变化造成大约2％的总电动机效率方面相对明显的损耗(效率从大约91％降到大约89％)。

正如本领域普通技术人员容易理解的，高效和高成本之间的一致性使常规的直接起动无刷永磁电动机成为一种希望设计有最高性能的优质电动机。众所周知的是，相对于其他典型感应电动机，永磁体显著增加了材料成本。因此，现有直接起动无刷永磁电动机的常规设计一致教导，转子的高成本高等级永磁体是与定子的高成本高等级铜绕组相应配套的。

然而在本发明的某些实施例情况下，出人意料地确定出，带有铝制(通常不用于高性能电动机绕组的材料)绕组78的直接起动无刷永磁电动机组件26与带有铜绕组的现有的直接起动无刷永磁电动机相比仅仅表现出细微的性能差异。例如，已经观察到，与上述感应电动机测试中显示的、相对一致的效率下降相比，本发明中违反直觉的组合在总电动机效率方面产生相对小的损耗，只相当于如上所述的感应电动机测试中观察到的大约二分之一的损耗。更具体地说，带有铝制绕组78的直接起动无刷永磁电动机组件26在总电动机放率方面只有大约1％的损耗(效率从大约95％下降到大约94％)。

此外，用作直接起动无刷永磁电动机组件26的某些实施例的绕组78的铝材料可以弥补相当大部分的永磁体102的材料成本。在一个实施例中，如上面所提到的，带有铝制绕组78的直接起动无刷永磁电动机组件26是用比具有铜制绕组的实施例更低的增值成本制造的，并且该低成本的电动机组件26拥有大约94％的电动机效率。

然而再次强调的是，并非所有直接起动无刷永磁电动机组件26都包括铝制绕组78。而是，特别指出直接起动无刷永磁电动机26的某些实施例包括铜制绕组78(未示出)。包括铜绕组的、直接起动无刷永磁电动机组件26的这种实施例会带来大约95％的效率，这会带来数字压缩机组件20的甚至更高的总体系统性能。

如上所述的、本发明的优选形式仅仅用作示例，不会以限制性意义来解群本发明的范围。在不脱离本发明本质的情况下本领域技术人员很容易对示例性实施例进行明显改进，正如上文中所述。

因此发明人申明，依靠类似学说来将本发明的适度公平的范围确定和表述为在接下来权利要求书中所述的、属于本质上未脱离但是超出本发明文字表述范围的任一设备。

Claims (20)

1.一种配置为提供可变容量调节的数字压缩机组件，所述压缩机组件包括：

壳体；

压缩机构，设在该壳体内并包括第一和第二机械元件，

所述机械元件能够在负载状态和卸载状态之间相对于彼此移动；和

驱动机构，设置在该壳体内并传动啮合至少一个所述机械元件，用来使各机械元件相对于彼此运动，所述驱动机构包括直接起动无刷永磁电动机，

所述电动机包括定子和可绕轴线转动并与所述定子间隔开的转子，

所述转子包括转子铁心体和安装在所述转子铁心体上的多个永磁体，

所述永磁体整体上沿转子铁心体轴向延伸。

2.根据权利要求1所述的数字压缩机组件，

所述机械元件包括涡旋构件。

3.根据权利要求2所述的数字压缩机组件，

所述驱动机构进一步包括配置为与该转子一起转动的驱动轴，所述驱动轴与一个所述涡旋构件可操作地耦合用来使这一个涡旋构件相对于另一个涡旋构件以整体上轨道运行的方式运动。

4.根据权利要求3所述的数字压缩机组件，

各所述涡旋构件整体上可在装卸状态和卸载状态之间相对于彼此轴向移动。

5.根据权利要求4所述的数字压缩机组件，

所述壳体包括限定出基本上封闭空间的密闭外壳。

6.根据权利要求1所述的数字压缩机组件，所述永磁体容纳在该转子铁心体内，

所述转子铁心体包括多个轴向堆叠的转子迭片，

至少一个所述转子迭片设置为与所述多个永磁体接触以将永磁体固定在适当位置。

7.根据权利要求6所述的数字压缩机组件，

所述永磁体整体上平行于所述轴线设置，

所述永磁体基本上邻近该转子铁心体的径向外围部分设置。

8.根据权利要求7所述的数字压缩机组件，

所述转子组件进一步包括多个邻近该转子铁心体的径向外围部分设置的在圆周方向间隔开的轴向棒从而共同限定其至少一部分。

9.根据权利要求8所述的数字压缩机组件，

所述转子组件包括四个基本上相同尺寸的永磁体，所述永磁体分两对设置，每一对磁体相对于轴线与另一对磁体对称。

10.根据权利要求9所述的数字压缩机组件，

所述机械元件包括整体上在装卸状态和卸载状态之间相对于彼此轴向移动的各涡旋构件，所述电动机组件限定为单速三相电动机。

11.根据权利要求1所述的数字压缩机组件，所述电动机组件限定为单速电动机。

12.根据权利要求11所述的数字压缩机组件，所述电动机组件限定为三相电动机。

13.根据权利要求1所述的数字压缩机组件，

所述定子包括定子铁心体，具有多个在圆周方向间隔开的轴向槽并限定用于容纳该转子的中心镗孔，

所述定子进一步包括容纳在其中的整体上跨过该定子铁心体的多个轴向槽分布的导电绕组线圈，

所述绕组线圈包含铝。

14.根据权利要求1所述的数字压缩机组件，所述永磁体包含钕。

15.在配置为提供可变容量调节的数字压缩机组件中，该压缩机组件包括设在壳体中的带有可在负载状态和卸载状态之间相对于彼此移动的第一和第二机械元件的压缩机构，和设在壳体中用来传动啮合一个所述机械元件以使该机械元件相对于另一个运动的驱动机构，其中改进包括将可移动的机械元件与用来驱动一个所述机械元件的单速直接起动无刷永磁电动机相结合，

所述电动机包括定子和可绕轴线转动并与所述定子间隔开的转子，

所述转子包括转子铁心体和安装在所述转子铁心体上的多个永磁体，

所述永磁体整体上沿转子铁心体轴向延伸。

16.在如权利要求15所述的配置为提供可变容量调节的数字压缩机组件中，

所述机械元件包括涡旋构件，

所述驱动机构进一步包括配置为与该转子一起转动的驱动轴，所述驱动轴与一个所述涡旋构件可操作地耦合用来使一个涡旋构件相对于另一个涡旋构件以整体上轨道运行的方式运动。

17.在如权利要求16所述的配置为提供可变容量调节的数字压缩机组件中，

所述永磁体容纳在该转子铁心体内，

所述转子铁心体包括多个轴向堆叠的转子迭片，

至少一个所述转子迭片设置为与所述多个永磁体接触以将该永磁体固定在适当位置。

18.一种在配置为提供可变容量调节的数字压缩机组件中以较低增量成本提供增加的压缩机效率的方法，其中该压缩机包括可在负载状态和卸载状态之间整体上相对于彼此轴向移动的第一和第二涡旋构件，所述方法包括如下步骤：

(a)利用单速直接起动无刷永磁电动机驱动一个所述涡旋构件，使得被驱动的涡旋构件整体上相对于另一个涡旋构件以轨道运行关系运动，从而在涡卷处于负载状态时压缩工作流体；和

(b)在该单速电动机连续运转期间将所述涡旋构件移入卸载状态，从而有效地调节压缩机的容量而不需要复杂的驱动单元来改变电动机转速。

19.如权利要求18的提供增加的压缩机效率的方法，

所述电动机包括定子和可绕轴线转动并与所述定子间隔开的转子，

所述转子包括转子铁心体和安装在所述转子铁心体上的多个永磁体，

所述永磁体整体上沿转子铁心体轴向延伸。

20.如权利要求19的提供增加的压缩机效率的方法，所述涡旋构件和所述单速电动机设置在限定出基本上封闭空间的密闭外壳内。

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