专利名称：电动压缩机的直流马达与电动压缩机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电动压缩机的直流马达，尤指一种采用三相直流控制并且设 置在电动压缩机中的直流马达。
背景技术：
电动汽车(EV)是以蓄电池或燃料电池为动力来源，其具有无污染、低噪声、操作 系统简单、临时停车不耗电及制动时可回收能量等优点。电动汽车通过控制系统驱动电动 机，由电动机带动汽车的驱动轮转动而实现行驶的车辆，并且，通过控制系统驱动电动压缩 机，由电动压缩机带动汽车空调系统，以实现汽车冷房的目的。传统电动汽车(EV)所采用的电动压缩机，其内部含有一直流马达，借助于直流马 达的运作，以带动压缩机制动作，进而将冷媒进行压缩与循环，以达到汽车冷房的效果。然 而，传统的电动压缩机具有以下的缺点尚待改良1.直流马达组装到压缩机中非常不容 易。2.直流马达偏心轴的设计，导致直流马达动力不平衡，运转时产生振动与噪音。3.直 流马达运转时，需考虑离心力的问题。4.直流有刷马达运转时，存有电刷换相所产生的火花 与电磁波干扰的问题。5.无刷马达使用的感应体与冷媒及润滑油不兼容，使得感应体寿命 缩短。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型提供一种电动压缩机的直流马达以及使用该直流马达的电 动压缩机。电动压缩机的直流马达借助于结构上的改良，以降低运转时动力不平衡、振动与 噪音及离心力的问题，进而提升直流马达装置与电动压缩机的整体效益。本实用新型的实施例的电动压缩机的直流马达包括一圆柱形转子、一磁铁及一三 相定子。其中圆柱形转子的中心处设有一轴孔。磁铁具有相异的磁极，其设置在圆柱形转 子的圆柱面上。三相定子用以产生一旋转磁场，且旋转磁场与磁铁作用，以令圆柱形转子旋 转。换句话说，一种电动压缩机的直流马达，其特征在于，包括一圆柱形转子，中心处设有一轴孔；一磁铁，具有相异的磁极，该磁铁设置在该圆柱形转子的圆柱面上；及一三相定子，配置在该圆柱形转子之外围以产生与该磁铁作用且使该圆柱形转子 旋转的一旋转磁场。本实用新型的实施例的电动压缩机包括前述的直流马达所有构件、一穿设于该轴 孔的旋转轴、一压缩机构、一连接于该压缩机构的连杆及一传动机构。其中，传动机构连接 于旋转轴与连杆，并且，将旋转运动转换成直线运动，经由连杆以推动压缩机构动作。换句话说，一种电动压缩机，其特征在于，包括一外壳，具有一冷煤吸入口与一冷煤排出口 ；一直流马达，设置于该外壳内，包括[0014]一圆柱形转子，中心处设有一轴孔；一磁铁，具有相异的磁极，该磁铁设置在该圆柱形转子的圆柱面上；一三相定子，配置在该圆柱形转子之外围以产生与该磁铁作用且使该圆柱形转子 旋转的产生一旋转磁场；一旋转轴，穿设于该轴孔；一压缩机构，设置于该外壳内，且连通于该冷煤吸入口与该冷煤排出口之间；一连杆，连接于该压缩机构；及一将旋转运动转换成直线运动的传动机构，连接于该旋转轴与该连杆，该传动机 构经由该连杆以推动该压缩机构动作。综上所述，本实用新型的实施例的电动压缩机的直流马达利用磁铁设置在圆柱形 转子的圆柱面上的结构改良，以让圆柱形转子旋转时更为平顺，减少震动及噪音的产生。同 时，借助于此改良结构，更可以降低运转时动力不平衡及离心力的问题，因而能够有效的改 善传统电动压缩机的缺点。
图1为本实用新型的实施例的电动压缩机的剖面示意图；图2为本实用新型的实施例的一种圆柱形转子的俯面示意图；图3为本实用新型的实施例的另一种圆柱形转子的俯面示意图；图4为本实用新型的另一实施例的圆柱形转子的俯面示意图；图5为本实用新型的实施例的直流马达的架构示意图；图6为本实用新型的一种核_壳结构示意图；图7为本实用新型的另一种核_壳结构示意图；图8为本实用新型的又一种核_壳结构示意图。主要元件附图标记说明电动压缩机1容积室10外壳11直流马达12三相定子120感应线圈121圆柱形转子122轴孔I22O配重元件123磁铁124极齿125齿腹1250齿缘1252控制器126冷媒吸入口 130[0046]冷媒排出口 132旋转轴14吸入通道15传动机构16导管17连杆18压缩机构19核心主体 2a、2b、2c壳层 3a、3b、3c、3d
具体实施方式
请参考图1。图1为本实用新型的实施例的电动压缩机的剖面示意图。本实施例 的电动压缩机1包括一直流马达12、一旋转轴14、一传动机构16、一连杆18及一压缩机构 19。其中，旋转轴14连接直流马达12，随着直流马达12的运转而旋转。旋转轴14带动传 动机构16运动，该传动机构16将旋转运动转换成直线运动，经由连杆18以推动压缩机构 19动作。前述的电动压缩机1适用在一电动汽车上，作为电动汽车空调系统的驱动核心。再次参考图1。低压低温冷媒气体先由电动压缩机1之外壳11上的冷媒吸入口 130进入，然后经由吸入通道15进入压缩机构19进行压缩处理。冷媒经过压缩后变成高压 高温冷媒，通过导管17进入冷媒容积室10，最后高压高温冷媒从冷媒排出口 132排出电动 压缩机1外。直流马达12包括一三相定子120、一圆柱形转子122及一磁铁124。三相定子120 产生一旋转磁场，并且，旋转磁场与磁铁124作用，以令圆柱形转子122旋转。如此，直流马 达12的圆柱形转子122将会带动旋转轴14同时旋转，进而带动传动机构16运动，以推动 压缩机构19动作，达到冷媒压缩的目的。前述中，压缩机构19可以是一往复式压缩机构、 一涡卷式压缩机构或其他可以达到冷媒压缩目的的压缩机构。直流马达12更包括一控制器126，控制器126耦接于三相定子120，以控制三相定 子120产生旋转磁场，以及控制马达的换相。前述的直流马达12为一无感应体的直流无刷 马达，如此，直流马达12可以完全排除感应体的需求，同时，无刷的设计，让马达在换相时 不会产生任何的火花。配合图1，请参考图2。图2为本实用新型的实施例的一种圆柱形转子的俯面示意 图。圆柱形转子122的中心处设有一轴孔1220，轴孔1220用以提供旋转轴14穿设连结，以 让旋转轴14随着圆柱形转子122的运转而旋转。另外，圆柱形转子122的圆柱面上设置具 有相异磁极的磁铁124，如图2所示，磁铁124为2磁极的环形磁铁。另外，如图3所示，磁 铁124为2磁极的瓦片形磁铁。同时，圆柱形转子122可以由硅钢片以冲压或堆叠制程组 成。配合图1，请参考图4。图4为本实用新型的另一实施例的圆柱形转子的俯面示意 图。圆柱形转子1220的一上表面与一下表面上各设置有一个配重元件123。在本实施例 中，该二个配重元件123利用斜对角配置方式，分别设置在圆柱形转子1220的上表面与下 表面上，其厚度相同，材料可以是黄铜，外形可以呈半月形状。本实施例中，借助于配重元件
6123的设置，可以强化直流马达12在转动时能达到转子动力平衡，以减轻直流马达12的振
动及噪音。配合图1，请参考图5。图5为本实用新型的实施例的直流马达的架构示意图。直 流马达12的三相定子120具有3 Xm个极齿125，m为整数。在本实施例中，三相定子120 空间配置在圆柱形转子122的外圈，并且向着圆柱形转子122延伸出三个极齿125，每一极 齿125以为一 T字形极齿。其中，每一极齿125具有一齿腹1250与一齿缘1252，并且，每一 齿腹1250上分别绕设有一感应线圈121，同时，每一齿缘1252与圆柱形转子122间隔有一 气隙(未标示)。如此，借助于三个极齿125的配置以及对应三个感应线圈121的通电状态，三相定 子120足能够产生旋转磁场，以带动圆柱形转子122旋转。前述中，控制每一感应线圈121 通电状态的控制方式，如六步方波换相、渐进式换相、180度方波换相、180度拟弦波换相、 180度梯形波换相或150度12步方波换相等控制方式皆为一般业界常用的技术，在此不多 赘述。再次配合图1，参考图5。设置在圆柱形转子122的圆柱面上的磁铁124具有2Xn 个磁极，η为整数。在本实施例中，磁铁124采用2个磁极(N极与S极)。如此，借助于2 个相异磁性的磁极与三相定子120所产生的旋转磁场之间的相互作用，圆柱形转子122能 够发生旋转，进而推动压缩机构19动作，达到冷媒压缩的目的。本实施例的圆柱形转子122除可以利用硅钢片以冲压或堆叠制程组成之外，更可 以利用磁性粉体以粉末冶金制程一体烧结而成，其制程包括成型、脱蜡、烧结、热处理、表面 处理等过程。所使用粉体可以是软磁性金属材料、软磁性复合材料、具核_壳结构的软磁性 材料、非晶质磁性材料及其复合材料。圆柱形转子122与旋转轴14亦可用高电阻软磁粉体，每粒子外包覆多层绝缘体及 胶粉结压制成固化胶粉治处理一体成形制成，以提升圆柱形转子122的电阻值，进而减低 铁损，以节省制造成本。同时，由于固化温度较烧结温度为低，导致圆柱形转子122变形量 相对减低。为增强圆柱形转子122磁特性及机械强度，圆柱形转子122的磁性原料可采用具 核-壳结构的复合性软磁性材料，其主要是利用添加低固溶量或无固溶量的非主相材料， 并运用粉末烧结理论的扩散-析出机制，再以高(低)温处理方式，使其晶粒与晶粒间或粉 团与粉团间产生核-壳结构(Core-Shell Structure)。参考图6。图6为本实用新型的一种核-壳结构示意图。如图6所示，核-壳结构 包括一核心主体2a及一壳层3a，核心主体2a提供磁性力，壳层3a的功能为抑制金属涡电 流损产生及提供连结(Bond)强度。所以，在核心主体2a的磁性材料方面选择以高初导磁率 低磁损的软磁性材料为主，如软磁性金属材料、非晶质铁基磁粉(Amorphous IronBase)、纯 铁粉及其复合材料、软磁性非金属材料之一或任意组合。而在壳层3a部分以易形成高电阻 值材料为主要考虑因素，如金属复合材料、氧化物、中间化合物(Intermediate Compound)、 氧化复合材料、压电材料(Piezoelectricity)、超导体材料之一或任意组合，使得壳层的电 阻值高于核心主体的电阻值。请参考图7。图7为本实用新型的另一种核-壳结构示意图。如图7所示，复合性 软磁性材料亦可以具有多重核_壳结构。该种结构主要由多个磁性核心主体2b及多个壳
7层3b所组成。为达此目的，可经过多次喷雾造粒、干燥成形以制作多个核壳结构的磁性粉 体。请参考图8。图8为本实用新型的又一种核-壳结构示意图。如图8所示，复合性 软磁性材料亦可以具有类似洋葱形结构的核_壳结构，其是由多个单一核_壳结构外还包 覆一壳层3d，而每一单一核壳结构包括一核心主体2c及一壳层3c。圆柱形转子122表面的绝缘可使用绝缘片或涂布绝缘高分子方式，使用涂布绝缘 高分子可以降低材料成本及简化制造流程。该表面处理可以是涂布绝缘层、功能性薄膜等。上述实施例的主要考虑方向是磁特性、机械强度、量产性三方向。在磁特性方面 是选择高初导磁率及低磁损的软磁性材料作为核心主体，同时将粉体处理成具核_壳结构 体。而在机械强度方面是运用烧结理论的扩散_析出机制，使磁性体形成或保有核_壳层 结构(Core-Shell Structure)，同时在晶粒与晶粒间形成金属连结。综上所述，本实用新型的实施例的电动压缩机的直流马达利用磁铁设置在圆柱形 转子的圆柱面上的结构改良，以让圆柱形转子旋转时更为平顺，减少震动及噪音的产生。同 时，借助于此改良结构，更可以降低运转时动力不平衡及离心力的问题，因而能够有效的改 善传统电动压缩机的缺点。但是，以上所述，仅为本实用新型最佳的一的具体实施例的详细说明与附图，本领 域普通技术人员在本实用新型的领域内，可轻易思及的变化或修改皆可涵盖在本实用新型 权利要求保护范围内。
权利要求一种电动压缩机的直流马达，其特征在于，包括一圆柱形转子，中心处设有一轴孔；一磁铁，具有相异的磁极，该磁铁设置在该圆柱形转子的圆柱面上；及一三相定子，配置在该圆柱形转子之外围以产生与该磁铁作用且使该圆柱形转子旋转的一旋转磁场。
2.如权利要求1所述的电动压缩机的直流马达，其特征在于，更包括二个配重元件，该 二个配重元件分别设置在该圆柱形转子的一上表面与一下表面。
3.如权利要求2所述的电动压缩机的直流马达，其特征在于，该等配重元件互为斜对 角配置于该圆柱形转子。
4.如权利要求2所述的电动压缩机的直流马达，其特征在于，该三相定子具有3Xm个 极齿，该转子具有2Xn个磁极。
5.如权利要求4所述的电动压缩机的直流马达，其特征在于，每一极齿具有一齿腹与 一齿缘，且每一齿腹上绕设有一感应线圈。
6.如权利要求1所述的电动压缩机的直流马达，其特征在于，该磁铁为环形磁铁或瓦 片形磁铁。
7.如权利要求1所述的电动压缩机的直流马达，其特征在于，该圆柱形转子由高电阻 软磁粉体组成。
8.如权利要求1所述的电动压缩机的直流马达，其特征在于，该直流马达为一无感应 体的直流无刷马达。
9.一种电动压缩机，其特征在于，包括一外壳，具有一冷煤吸入口与一冷煤排出口 ； 一直流马达，设置于该外壳内，包括 一圆柱形转子，中心处设有一轴孔；一磁铁，具有相异的磁极，该磁铁设置在该圆柱形转子的圆柱面上； 一三相定子，配置在该圆柱形转子之外围以产生与该磁铁作用且使该圆柱形转子旋转 的产生一旋转磁场；一旋转轴，穿设于该轴孔；一压缩机构，设置于该外壳内，且连通于该冷煤吸入口与该冷煤排出口之间； 一连杆，连接于该压缩机构；及一将旋转运动转换成直线运动的传动机构，连接于该旋转轴与该连杆，该传动机构经 由该连杆以推动该压缩机构动作。
10.如权利要求9所述的电动压缩机，其特征在于，更包括二个配重元件，该二个配重 元件分别设置在该圆柱形转子的一上表面与一下表面，且该等配重元件互为斜对角配置于 该圆柱形转子。
11.如权利要求10所述的电动压缩机，其特征在于，该三相定子具有3Xm个极齿，该转 子具有2Xn个磁极，且其中每一极齿具有一齿腹与一齿缘，且每一齿腹上绕设有一感应线 圈。
12.如权利要求11所述的电动压缩机，其特征在于，该磁铁为环形磁铁或瓦片形磁铁。
13.如权利要求9所述的电动压缩机，其特征在于，该圆柱形转子与该旋转轴由高电阻软磁粉体组成。
14.如权利要求9所述的电动压缩机，其特征在于，该直流马达为一无感应体的直流无 刷马达。 专利摘要一种电动压缩机的直流马达与电动压缩机，所述直流马达设置在一电动压缩机中；直流马达包括一圆柱形转子、一磁铁及一三相定子，圆柱形转子中心处设有一轴孔；磁铁具有相异的磁极，且设置在圆柱形转子的圆柱面上；三相定子用以产生一旋转磁场，且旋转磁场与磁铁作用，以令圆柱形转子旋转。本实用新型电动压缩机的直流马达利用磁铁设置在圆柱形转子的圆柱面上的结构改良，以让圆柱形转子旋转时更为平顺，减少震动及噪音的产生，可以降低运转时动力不平衡及离心力的问题。
文档编号F04B35/04GK201726296SQ20102019427
公开日2011年1月26日 申请日期2010年5月14日 优先权日2010年5月14日
发明者李惠铃, 王金龙 申请人:佶庆电机有限公司