專利名稱：復合式馬達結構與具有復合式馬達結構的壓縮機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種馬達與壓縮機，尤其是一種復合式馬達結構與具有復合式馬
達結構的壓縮機。
背景技術：
在先前技術中，有將馬達的轉子結構設計為并列感應電機轉子(如鼠籠式轉子) 與永磁式轉子所結合而成，藉由感應電機轉子，可協(xié)助永磁馬達不需驅動器即可啟動且持 續(xù)運轉。 然而，在上述結構中，感應電機轉子雖然有助于啟動，只是感應馬達因需靠轉子速 度與定子磁場速度的差異，才能在轉子中感應出電流，故感應電機在運轉狀態(tài)下，感應電機 的轉子速度必定會與定子磁場速度有差異，而形成滑差(slip)，轉子才能感應出電流，其與 定子磁場交互作用產生轉矩，故不易由感應電機轉子的輔助直接切換至與永磁式轉子同步 的轉速。 在上述的先前技術中，其達成同步轉速(即轉子轉速與定子的旋轉磁場的速度相 同)的方法，是在接近同步轉速時，利用磁極效應，藉由永磁轉子所產生的轉矩，以嵌入同 步，只是在接近同步轉速時，感應馬達的轉矩很低，若有負載，甚至會導致轉矩不足，無法正 常運轉，容易造成馬達無法切入同步轉速的問題。 另外，在先前技術中，將感應電機轉子與永磁式轉子以相同轉軸且同時與定子磁 場作用而共同啟動，當永磁式馬達在未達到同步(即轉子轉速低于定子的旋轉磁場的速 度)之前，其會產生逆向轉矩，此逆向轉矩會影響啟動，增加達成同步的困難。因此，在啟動 后至未達同步轉速之前，不希望永磁式轉子磁鐵產生逆向轉矩。 因此，有必要提供一種復合式馬達結構與具有復合式馬達結構的壓縮機，以解決 先前技術所產生的問題。

實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種復合式馬達結構，使其可達成自行啟動、達成同 步轉速與高效率的優(yōu)點。 本實用新型的另一主要目的在于提供一種具有復合式馬達結構的壓縮機，使其可 達成自行啟動、達成同步轉速與高效率的優(yōu)點。 為達成上述的目的，本實用新型提供一種復合式馬達結構，藉由電源供電而運轉， 該復合式馬達結構包括一轉子組件、一定子組件與一切換單元。其中，該轉子組件包括一 轉軸；一同步磁阻式轉子，其設于轉軸；以及一永磁式轉子，設于轉軸且相鄰于該同步磁阻 式轉子，該永磁式轉子具有多個永久磁體單元，藉由該轉軸使該同步磁阻式轉子與該永磁 式轉子以相同轉速旋轉。該定子組件包括一第一定子單元，對應于該同步磁阻式轉子，當 該第一定子單元導通電源時，該第一定子單元可對該同步磁阻式轉子感應啟動，且該同步 磁阻式轉子可達到實質上以同步轉速進行旋轉；以及一第二定子單元，對應于該永磁式轉子，當該第二定子單元導通電源時，該第二定子單元可使該永磁式轉子動作。該切換單元可 將電源切換至導通該第一定子單元或導通該第二定子單元。 藉由上述結構，當復合式馬達結構啟動時，該切換單元將電源切換至導通該第一 定子單元而不導通該第二定子單元，該同步磁阻式轉子帶動該永磁式轉子而同軸旋轉；當 該同步磁阻式轉子的轉速實質上為同步轉速時，該切換單元將電源切換至導通該第二定子 單元，使得該永磁式轉子的轉速實質上為其同步轉速繼續(xù)進行旋轉。 為達成上述的另一目的，本實用新型提供一種具有復合式馬達結構的壓縮機，所 述壓縮機具有本實用新型所述的復合式馬達結構。 由于本實用新型構造新穎，能提供產業(yè)上利用，且確有增進功效，故依法申請實用 新型專利。

圖1為本實用新型的復合式馬達結構的架構圖。[0014]圖2為本實用新型的復合式馬達結構的轉子組件的立體圖。[0015]圖3為轉子組件的同步磁阻式轉子的示意圖。[0016]圖4為轉子組件的永磁式轉子的示意圖。[0017]主要組件符號說明復合式馬達結構1轉子組件10轉軸11同步磁阻式轉子12凸極122導電棒126短路弧128永磁式轉子14永久磁體單元142定子組件20第一定子單元22第二定子單元24切換單元30第一切點31第二切點32第三切點33感測模塊40切換控制模塊50線圈81、82電源90
具體實施方式為能讓審查員能更了解本實用新型的技術內容，特舉較佳具體實施例說明如下。 本實用新型為復合式馬達結構1與具有復合式馬達結構1的壓縮機，亦即本實用 新型的復合式馬達結構l可應用于壓縮機。惟須注意的是，本實用新型的復合式馬達結構 1亦可應用于其他裝置或設備(例如用于空壓機等)。 接著便針對本實用新型的復合式馬達結構1的組成進行詳細說明。請一并參考圖 1至圖4。圖1為復合式馬達結構的架構圖，圖2為復合式馬達結構的轉子組件的立體圖， 圖3為轉子組件的同步磁阻式轉子的示意圖，圖4為轉子組件的永磁式轉子的示意圖。 本實用新型的復合式馬達結構1藉由電源90供電而運轉，舉例來說，電源90可為 三相的交流電源。復合式馬達結構1主要包括轉子組件10、定子組件20與切換單元30。 轉子組件10包括轉軸11、同步磁阻式(Synchronous Reluctance)轉子12與永磁式轉子14。其中，同步磁阻式轉子12與永磁式轉子14皆設于轉軸ll，使得同步磁阻式轉 子12與永磁式轉子14可沿轉軸11的相同軸向旋轉。永磁式轉子14相鄰于同步磁阻式轉 子12，在本實施例中，同步磁阻式轉子12與永磁式轉子14之間具有間隔。當同步磁阻式轉 子12旋轉時，藉由轉軸11的帶動，使永磁式轉子14以相同轉速旋轉。 同步磁阻式轉子12的極數必須配合永磁式轉子14的極數，以使同步磁阻式轉子 12的同步轉速與永磁式轉子14的同步轉速實質上相同。在本實施例中，同步磁阻式轉子 12具有四個凸極122，在每一凸極122上具有阻尼繞組(damper bar)，阻尼繞組包括多個導 電棒126與多個短路弧128，其可感應電流，協(xié)助同步磁阻式轉子12啟動與旋轉，而藉由凸 極效應，可將同步磁阻式轉子12在接近同步轉速時，將其轉至同步轉速。由于同步磁阻式 轉子12屬公知結構，因此不再贅述其他細部結構。 永磁式轉子14具有多個永久磁體單元142。在本實施例中，永磁式轉子14具有四 個永久磁體單元142。由于永磁式轉子14亦屬公知結構，因此不再贅述其他細部結構。 定子組件20包括第一定子單元22與第二定子單元24，其皆為一般常見的定子結 構，其中第一定子單元22與第二定子單元24的旋轉磁場的速度相同。其中，第一定子單元 22對應于同步磁阻式轉子12，當第一定子單元22導通電源90時，第一定子單元22可對同 步磁阻式轉子12感應啟動，逐漸加速且可達到實質上以其同步轉速進行旋轉。所謂"同步 轉速"，是指同步磁阻式轉子12的轉速達到與第一定子單元22的旋轉磁場的速度相同時的 轉速。 第二定子單元24對應于永磁式轉子14，由于同步磁阻式轉子12與永磁式轉子14 以相同轉速旋轉，在永磁式轉子14實質上已達其同步轉速(即永磁式轉子14的轉速達到 與第一定子單元22的旋轉磁場的速度相同時的轉速)的情形下，將第二定子單元24導通 電源90，第二定子單元24即可使永磁式轉子14以其同步轉速繼續(xù)進行旋轉。 切換單元30可將電源90切換至導通第一定子單元22或導通第二定子單元24。 其中，切換單元30可以手動或電子(自動)方式進行切換。 在本實施例中是以電子方式進行切換，因此本實用新型的復合式馬達結構l還包 括感測模塊40與切換控制模塊50，切換控制模塊50與感測模塊40電性連接。 感測模塊40可檢測轉子組件10的轉速。在本實施例中，感測模塊40檢測永磁式 轉子14或同步磁阻式轉子12的轉速(如裝設磁性霍爾組件或光電感測組件，以直接量測 轉子的轉速)，亦可藉由測得定子組件20的頻率或電壓等數值而間接得知轉子轉速(如 藉由感應電路量取第二定子單元24的頻率或電壓等數值)。當感測模塊40測得永磁式轉 子14的轉速達其同步轉速時，切換單元30自動將電源90切換至導通第二定子單元24。 在本實施例中，切換單元30共有三個切換點，可將電源切換至第一切點31、第二 切點32或第三切點33。其中第一切點31藉由線圈81電性連接第一定子單元22，而第二 切點32則藉由線圈82電性連接第二定子單元24，而第三切點33為電源90皆未導通的狀 態(tài)。 當切換單元30切換至第三切點33時，將電源90切換至停機狀態(tài)，在停機狀態(tài)時， 電源90不輸入第一定子單元22，亦不輸入第二定子單元24。惟須注意的是，切換單元30 亦可僅二個切換點，上述第三切點33可改由獨立的電源開關取代。 當欲將復合式馬達結構1啟動時，藉由同步磁阻式轉子12可自行啟動的特性，切換單元30將電源90切換至第一切點31 (此動作可為手動)，電源90即可導通第一定子單 元22而不導通第二定子單元24，第一定子單元22導電而提供磁場，同步磁阻式轉子12即 可產生感應電流，進而產生使同步磁阻式轉子12轉動的轉矩。因轉軸11的帶動，使得同步 磁阻式轉子12與永磁式轉子14以相同速度開始運轉，并逐漸增加轉速至同步轉速(即同 步磁阻式轉子12的轉速達到與第一定子單元22的旋轉磁場的速度相同時的轉速)。 在此過程中，由于第二定子單元24未通電，故當永磁式轉子14受同步磁阻式轉子 12的帶動時，并無負向轉矩產生，而可對啟動有所幫助。簡言之，同步磁阻式轉子12僅負責 啟動至轉速同步時的動作，并且在啟動的過程中并不需要驅動器。 在本實施例中，同步磁阻式轉子12與永磁式轉子14皆為四極，因此，兩者在電源 頻率為60赫茲時的同步轉速為1800rpm(轉/分鐘)。 由于同步磁阻式轉子12所產生的運轉效率較差，而永磁式轉子14所產生的運轉 效率較佳，因此當同步磁阻式轉子12在電源頻率為60赫茲、轉速實質上達1800rpm時(即 達到同步轉速)，切換單元30必須將電源90切換至第二切點32，電源90即可導通第二定 子單元24而不導通第一定子單元22，使得永磁式轉子14的轉速實質上為其同步轉速繼續(xù) 進行旋轉。進一步來說，是持續(xù)以永磁式轉子14與第二定子單元24進行旋轉動作，第二定 子單元24產生磁場，永磁式轉子14的永久磁體單元142與該磁場產生轉矩，以維持復合式 馬達結構1在同步轉速下運轉(即1800rpm)。 此時，同步磁阻式轉子12與第一定子單元22則不參予動作。由于同步磁阻式轉 子12已將永磁式轉子14帶動至成為同步運轉的轉速，故在切換至永磁式轉子14時不會有 失步(loss of synchronization)的情形發(fā)生。簡言之，永磁式轉子14負責轉速同步后的 運轉動作。 當復合式馬達結構1尚未進入轉速同步之前，由同步磁阻式轉子12主導運轉，由 于其運轉效率較差，因此較不適合承受高負載。而當復合式馬達結構1進入轉速同步之后， 即由永磁式轉子14主導運轉，其運轉效率較佳，此時可以增加馬達的負載。舉例來說，本實 用新型的復合式馬達結構1若使用于壓縮機時，其即為啟動時負載小，運轉一段時間后負 載才增加。 惟須注意的是，雖然在上述實施例中，在同步運轉狀態(tài)后僅藉由永磁式轉子14進 行動作，亦可將第一定子單元22與第二定子單元24以并聯(lián)方式電性連接，若負載需增加至 永久磁體單元142無法負荷(即超載)時，則可同時導通第一定子單元22與第二定子單元 24，以使永磁式轉子14在同步運轉狀態(tài)時，同步磁阻式轉子12亦能同時動作，而增加負載， 只是其增加的負載有限。 綜合上述，本發(fā)明的復合式馬達結構，在啟動至同步轉速時僅由同步磁阻式轉子
12負責動作，到達同步轉速隨即切換至僅永磁式轉子14負責動作，其不但可改善感應電動
機自行啟動的困難性，可達成不需驅動器，且直接以市電產生高效率運轉的功效。 綜上所陳，本實用新型無論就目的、手段及功效，處處均顯示其迥異于公知技術的
特征，懇請審查員明察，早日賜準專利，使嘉惠社會，實感德便。惟應注意的是，上述諸多實
施例僅是為了便于說明而舉例而已，本實用新型所主張的權利范圍自然應以權利要求書所
述為準，而非僅限于上述實施例。
權利要求一種復合式馬達結構，藉由一電源供電而運轉，該復合式馬達結構包括一轉子組件，該轉子組件包括一轉軸；以及一定子組件；其特征在于，該復合式馬達結構還包括一切換單元，其中，該轉子組件還包括一同步磁阻式轉子，該同步磁阻式轉子設于該轉軸；以及一永磁式轉子，該永磁式轉子設于該轉軸且相鄰于該同步磁阻式轉子，該永磁式轉子具有多個永久磁體單元，藉由該轉軸使該同步磁阻式轉子與該永磁式轉子以相同轉速旋轉；該定子組件還包括一第一定子單元，該第一定子單元對應于該同步磁阻式轉子，當該第一定子單元導通該電源時，該第一定子單元可對該同步磁阻式轉子感應啟動，且該同步磁阻式轉子可達到實質上以同步轉速進行旋轉；以及一第二定子單元，該第二定子單元對應于該永磁式轉子，當該第二定子單元導通該電源時，該第二定子單元可使該永磁式轉子動作 ；并且該切換單元可將該電源切換至導通該第一定子單元或導通該第二定子單元。
2. 如權利要求1所述的復合式馬達結構，其特征在于，該復合式馬達結構還包括 一感測模塊，該感測模塊可檢測該轉子組件的轉速；以及一切換控制模塊，與該感測模塊電性連接，當該感測模塊測得該轉子組件的轉速達一 同步轉速時，該切換單元將該電源切換至導通該第二定子單元。
3. 如權利要求2所述的復合式馬達結構，其特征在于，該感測模塊可檢測該轉子組件 的該永磁式轉子的轉速。
4. 如權利要求2所述的復合式馬達結構，其特征在于，該同步磁阻式轉子具有多個凸極。
5. 如權利要求4所述的復合式馬達結構，其特征在于，該同步磁阻式轉子具有四個凸 極，且該永磁式轉子具有四個永久磁體單元。
6. 如權利要求4所述的復合式馬達結構，其特征在于，該同步磁阻式轉子在每一凸極 上具有一阻尼繞組。
7. 如權利要求6所述的復合式馬達結構，其特征在于，該阻尼繞組包括多個導電棒與 多個短路弧。
8. 如權利要求1所述的復合式馬達結構，其特征在于，當該切換單元將該電源切換至 導通該第二定子單元時，該電源不導通該第一定子單元。
9. 一種具有復合式馬達結構的壓縮機，其特征在于，該壓縮機具有如權利要求1至8中 任一項所述的復合式馬達結構。
專利摘要復合式馬達結構與具有復合式馬達結構的壓縮機。該馬達結構包括轉子組件、定子組件與切換單元。轉子組件包括轉軸；同步磁阻式轉子；及永磁式轉子，相鄰于同步磁阻式轉子，永磁式轉子具有多個永久磁體單元，藉由轉軸使同步磁阻式轉子與永磁式轉子以相同轉速旋轉。定子組件包括第一定子單元，對應于同步磁阻式轉子，當導通電源時，第一定子單元可對同步磁阻式轉子感應啟動，且同步磁阻式轉子可以同步轉速進行旋轉；以及第二定子單元，對應于永磁式轉子，當導通電源時，第二定子單元可使永磁式轉子作動。切換單元可將電源切換至第一定子單元或第二定子單元。本實用新型可改善感應電動機自行啟動的困難性，達成以市電高效率運轉的功效。
文檔編號H02K11/00GK201523299SQ20092021651
公開日2010年7月7日 申請日期2009年9月18日 優(yōu)先權日2009年9月18日
發(fā)明者劉兆倫, 林明瀚, 洪伯昌, 洪聯(lián)馨 申請人:東元電機股份有限公司