CN101799012A - 电动滚动活塞式汽车空调压缩机 - Google Patents

Abstract

电动滚动活塞式汽车空调压缩机包括壳体及将壳体密封的端盖。壳体内设置具有主轴的电机及具有圆柱形内壁的汽缸。曲轴主轴密封地伸入汽缸内部，其伸入汽缸内部的部分上安装偏心曲轴，曲轴上套设有具有圆柱形外壁的滚动活塞，圆柱形外壁与汽缸体的圆柱形内壁内切，使得圆柱形外壁与圆柱形内壁之间形成空间，并且汽缸体上朝着主轴的轴心径向且可滑动地设置滑片，滑片弹性地并且密封地压住滚动活塞的圆柱形外壁，从而导致滑片与所述圆柱形外壁间的良好密封，同时导致所述空间被分割成互相隔绝的高压腔和低压腔。本发明汽车空调压缩机密封性好；结构简单；振动小，运转平稳；且电机工作效率高。

Description

电动滚动活塞式汽车空调压缩机

技术领域

本发明涉及一种汽车空调压缩机，尤其涉及一种电动滚动活塞式汽车空调压缩机，用于压缩制冷剂气体。

背景技术

随着国内外新能源革命不断向纵深发展，作为新能源革命的重要一环，新能源汽车的发展，开始逐渐进入人们的视野并逐步接受，进入人们的消费领域。

不论是纯电动汽车还是混合动力汽车，都需要一种与原汽车空调不同的压缩机，即由汽车发动机输出动力，通过皮带轮传动动力，带动压缩机压缩制冷剂气体，转变为由电池作为动力源，驱动电机，带动压缩机构压缩制冷剂气体的新型压缩机；新能源汽车，特别是轿车要求空调压缩机占用的空间尽可能小、重量尽可能轻，以便适应新能源汽车的内部空间。

现有的汽车空调中使用的都是容积式压缩机。在这类压缩机中，依靠工作容积不断缩小，使单位容积内气体的分子数目增加，从而达到提高气体压力的目的。容积式压缩机有两种结构形式：往复式比如曲柄连杆式、斜板式等和回转式比如转子式、涡旋式等。

往复式压缩机是利用气缸中活塞做往复运动来压缩气缸中的气体；而回转式压缩机的工作容积做回转运动，同时工作容积在周期性的扩大和缩小的过程中实现气体的吸入、压缩和排出。

这两种形式的压缩机各有特点。就往复式压缩机而言，可适用于广泛的制冷量范围，加工比较容易，造价便宜是其长处，不足之处是由于活塞做往复运动，转速受到限制，零件数多，易损件也多，振动噪音大等；而回转式压缩机，因做回转运动，可高速运行并与高速原动机直接相连，零件数量少，重量轻，结构简单，噪音低和耐久性好等优点，不足之处是运转部件表面多呈曲面形状，这些曲面的加工及其检验均较复杂，需要专用设备；近年来随着汽车节能要求的不断提高，汽车空调用压缩机也不断向高新技术方向发展，回转式压缩机有替代往复式压缩机的趋势；目前汽车空调压缩机应用最多的仍为往复式压缩机。

现在以图1所示的典型传统结构斜盘式压缩机为例，说明现有这种压缩机的缺点。在如图所示的多缸孔斜盘往复活塞式压缩机中，缸孔以缸体前缸体16、后缸体19中心均匀分布，回转斜盘17固定在主轴12上。一个双向运动的活塞7滑动地夹嵌在斜盘17周围。活塞7与斜盘17之间通过滑靴9活动连接。

主轴12的一端外伸在前盖15之外，并且主轴12与前盖15之间有轴封10密封，以防止汽缸体内的制冷剂泄漏，主轴12的伸出端与电磁离合器吸盘11连接；离合器皮带轮13通过皮带与发动机连接，电磁离合器通过主轴12给斜盘15传输旋转动力。在压缩机工作时，离合器的吸盘11与主轴12啮合，从而使得离合器带动主轴12旋转。当主轴12带着斜盘17旋转时，滑靴9在斜盘17上滑动，进而也改变了滑靴在斜盘上的位置，同时推动活塞7做往复运动。

活塞与缸体和阀板4、吸气阀片5、排气阀片3相配合，共同组成一个容积可变的封闭空间，并且完成吸气、压缩、排气和膨胀等各个过程。

然而，不论传统汽车空调压缩机的驱动方式如何，也就是不管汽车发动机主机驱动还是辅机驱动，这些现有汽车空调压缩机都采用开启式结构，即压缩机的功率输入端伸出机体之外，通过皮带轮与原动机相连接，轴伸出机体部位装有防止制冷剂向外界环境泄漏的轴封装置。但是，由于轴封装置不可能做到绝对可靠的密封，所以制冷剂泄漏难以避免，这是采用开启式结构的压缩机的一大弊端。

一般而言，现有的汽车空调压缩机均通过汽车发动机主机驱动，压缩机的转速受汽车发动机转速的影响而变化很大，工作条件很差。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动滚动活塞式汽车空调压缩机，以便满足新能源汽车对空调系统压缩机的新要求，同时消除传统压缩机存在的弊端。

为了实现上述目的，本发明提供一种电动滚动活塞式汽车空调压缩机，其包括壳体及将壳体密封的端盖。壳体内设置具有主轴的电机及具有圆柱形内壁的汽缸。曲轴主轴密封地伸入汽缸内部，其伸入汽缸内部的部分为偏心圆，在偏心圆外表面上套设有具有圆柱形外壁的滚动活塞，圆柱形外壁与汽缸体的圆柱形内壁内切，使得圆柱形外壁与圆柱形内壁之间形成空间，并且汽缸体上朝着主轴的轴心径向且可滑动地设置滑片，滑片弹性地压住滚动活塞的圆柱形外壁，从而导致滑片与圆柱形外壁间的良好密封，同时导致所述空间被分割成互相隔绝的高压腔和低压腔。

本发明的优点在于：实现了汽车空调压缩机的封闭式结构，减少了制冷剂的泄漏；结构简单、轻巧；工作时产生的振动小，运转平稳；并且电机工作效率高。

下面将结合附图，通过优选实施例详细描述本发明。

附图说明

图1为现有技术中开启式汽车空调压缩机的结构图。

图2为本发明电动滚动活塞式汽车空调压缩机的剖视结构图。

图3为图2所示结构的左视图，并且部分结构被剖开，以便展示电动滚动活塞式汽车空调压缩机的内部构造。

具体实施方式

现在参考附图对本发明进行描述。

如图2-3所示，根据本发明的电动滚动活塞式汽车空调压缩机100包括壳体1及将壳体1密封起来的端盖7。

其中，所述壳体1内设置有电机200。所述电机200包括安装在所述壳体1内壁上的电机定子2及套设在所述电机定子2内部的电机转子3。所述电机转子3上安装有主轴25。

所述壳体1的内部进一步容纳有由汽缸体5、前汽缸盖4及后汽缸盖6互相安装而形成的汽缸300。所述汽缸体5具有圆柱形内壁55，气缸体5的外圆有吸气孔656与壳体1内腔相通，壳体1的内腔与吸气口482相通，而所述后汽缸盖6上开设有排气孔404，并且所述后汽缸盖6的外端面在所述排气孔404的位置上设置有排气阀片9，所述排气阀片9弹性地抵靠所述排气孔404，以便将排气孔404密封，排气孔404排出的气体通过排气阀片9与排气口486相通。

所述主轴25密封地经由所述前汽缸盖4而伸入所述汽缸体5的内部。并且所述主轴25伸入所述汽缸体5内部的部分是偏心圆，在偏心圆外表面套设滚动活塞10，并且所述滚动活塞10具有圆柱形外壁102，所述圆柱形外壁102与汽缸体5的圆柱形内壁55内切，从而使得圆柱形外壁102、圆柱形内壁55及两者的切点共同界定了月牙形空间。

此外，所述汽缸体5上朝着所述主轴25的轴心径向地并且可以滑动地设置有滑片11，所述滑片11弹性地压在所述滚动活塞10的圆柱形外壁102上，从而确保滑片11与圆柱形外壁102间的良好密封，同时导致所述月牙形空间被分割成互相隔绝的两部分，其中一部分为高压腔34，而另一部分为低压腔32。

下面描述本发明压缩机的工作过程。当电机转子3带动主轴25旋转时，滚动活塞10与圆柱形内壁55的切点以同样的角速度绕汽缸中心旋转。这样，滚动活塞10的圆柱形外壁102与圆柱形内壁55之间构成月牙形空间，并且月牙形空间的位置随着主轴25的旋转而不断变化。滑片11压紧在滚动活塞10的圆柱形外壁102，以保证滑片11与滚动活塞10之间的良好密封。滑片11将月牙形空间分割成两个独立的部分：一部分和吸气口482相通，吸入空调系统待压缩的制冷剂气体与低压腔32导通；压缩过的制冷剂气体从高压腔34通过排气孔404及排气阀片9到排气口486排出；所述汽缸体5的圆柱形内壁55、滚动活塞10的圆柱形外壁102及滑片11的接触位置共同界定了位置随着主轴25的运动而不断移动的两个互相隔开的封闭空间，即上述低压腔32和高压腔34，并且两者构成滚动活塞式压缩机100的基元容积。

基元容积的位置和大小，随切点位置变化，切点又随着滚动活塞10做旋转运动，当主轴25以某一角速度旋转时，滚动活塞10与圆柱形内壁55的切点以同一角速度绕汽缸转动，这样就完成了压缩机的吸气、压缩和排气过程。

优选地，本发明的压缩机具有这样的润滑系统：润滑油存在壳体端盖7的底部，在后气缸盖6上开设给油孔(未标号)，在高压腔34内的高压气体压力作用下，润滑油被推动到压缩机的各个轴承、活塞、密封等各运动部件之间，同时在前气缸盖4上设置有回油通道(未标号)。从而实现了压缩机工作时的良好润滑作用。

进一步优选地，所述汽缸体5上朝着所述主轴2的轴心径向开设滑槽502。从而使得所述滑片11通过弹簧12弹性地压住所述滚动活塞10的圆柱形外壁102上。

电动汽车空调压缩机的驱动过程是这样的，由电动汽车主电源提供直流电压到驱动控制器，驱动控制器是控制直流电源与压缩机电动机之间能量传输和转换的装置，它由外界控制信号接口电路、电动机控制电路和功率驱动电路及保护电路组成；驱动控制器驱动电机使转子旋转，电机转子直接带动曲轴旋转。

汽车空调用压缩机在制冷系统中的作用包含两个方面，一是制冷剂循环的动力源，只有压缩机工作时，制冷剂才可以在系统中不断的循环流动，二是将由蒸发器吸入的制冷剂蒸汽加压，同时温度也相应提高，为进入冷凝器后向周围介质放热，并凝结成液体创造必要的条件；即压缩机吸入的是由空调系统蒸发器排出的低温低压制冷剂气体，吸入的制冷剂气体穿过位于压缩机低压腔室的电机组件，带走电机热量，直接冷却了电机，相比传统型置于空气中的电机结构，使电机体积更小、功率更大。

按照本发明专利的结构，封闭结构可以使电动压缩机连接更可靠、体积更小、重量更轻，利用吸入的低温低压制冷剂气体流过电机部件，直接冷却了电机，提高了电机的效率，相应的减小了电机的体积。

同时在采用上述技术方案后，摈弃了现有的开启式压缩机结构，取而代之的是封闭式压缩机结构，从而大大减少了制冷剂泄漏的问题；同时选择回转式压缩结构作为压缩机构，与活塞式压缩机相比，零件数量要少1/3，体积小40～50％，重量轻1/2，同时回转件的旋转惯性力可以从结构上做到完全平衡，因此振动小，运转平稳，运转时，滚动活塞与气缸属滚动摩擦性质，滑片与滚动活塞表面因有润滑作用，所以机械摩擦损失小、功耗低、振动和噪音得到改善；封闭结构的压缩机吸入的制冷剂气体流过电机进入压缩机构吸气孔，直接冷却了电机，减少发热，提高了电机效率；电机选择了无位置传感器的无刷直流永磁电机，与传统的有刷直流电动机相比较，消除了电刷/换向器的机械接触及位置传感器的定位、安装及连接等问题，原先在里面的旋转电枢变成外面的静止电枢，原先在外面的静止永磁体磁极变成了里面的旋转永磁体转子，相比较电机的重量更轻、尺寸更小、输出功率更高及运行可靠性更高。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种电动滚动活塞式汽车空调压缩机，其特征在于：包括壳体及将壳体密封起来的端盖，所述壳体内设置有具有主轴的电机及具有圆柱形内壁的汽缸。

2.根据权利要求1所述的电动滚动活塞式汽车空调压缩机，其特征在于：所述主轴密封地伸入所述汽缸内部，并且所述主轴伸入所述汽缸内部的部分为偏心圆，所述偏心圆的外表面上套设有具有圆柱形外壁的滚动活塞，所述圆柱形外壁与汽缸体的圆柱形内壁内切，从而使得圆柱形外壁与圆柱形内壁之间形成月牙形空间，其位置随主轴的转角而变化；并且所述汽缸体上朝着所述主轴的轴心径向且可滑动地设置滑片，所述滑片弹性地并且密封地压住所述滚动活塞的圆柱形外壁，从而导致滑片与所述圆柱形外壁间的良好密封，同时导致所述月牙形空间被分割成互相隔绝的高压腔和低压腔。

3.根据权利要求2所述的电动滚动活塞式汽车空调压缩机，其特征在于：所述电机包括安装在所述壳体内壁上的电机定子及套设在所述电机定子内部的电机转子，所述主轴安装在所述电机转子上。

4.根据权利要求3所述的电动滚动活塞式汽车空调压缩机，其特征在于：所述汽缸由汽缸体、前汽缸盖及后汽缸盖互相安装而形成，所述圆柱形内壁形成于所述汽缸体内部。

5.根据权利要求4所述的电动滚动活塞式汽车空调压缩机，其特征在于：所述前汽缸盖固定在汽缸体上，没有吸气阀片，吸入的制冷剂气体通过壳体内腔进入汽缸外园表面的进气孔进入汽缸；所述后汽缸盖上开设有排气孔，所述后汽缸盖的外端面在所述排气孔的位置上设置有排气阀片，所述排气阀片弹性地抵靠所述排气孔。

6.根据权利要求5所述的电动滚动活塞式汽车空调压缩机，其特征在于：所述主轴经由所述前汽缸盖而伸入所述汽缸体的内部。

7.根据权利要求6所述的电动滚动活塞式汽车空调压缩机，其特征在于：所述汽缸体上朝着所述主轴的轴心径向开设滑槽，所述滑片通过弹簧弹性地压住所述滚动活塞的圆柱形外壁。

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