CN103703249B - 包括组装装置的模块化电压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电压缩机（7），其包括：压缩机构（3）；电动机（2），用于驱动压缩机构（3），所述电动机具有旋转轴线（X）；和电动机（2）电源供应逆变器（1）。逆变器（1）安装在逆变器壳体（10）中，而电动机（2）安装在壳体（20）中，所述壳体（20）沿旋转轴线（X）纵向延伸，且具有通过多个固定装置（5）连接到逆变器壳体（10）的第一端部（20P）。根据本发明，电动机（2）包括具有圆形周边的定子（2A）。此外，电动机壳体（20）的内周边设置有多个突出部（23），其与定子（2A）的圆形周边接触，且电动机壳体（20）的内周边设置有多个开口（29），在两个连续的突出部（23）之间，至少一个固定装置（5）延伸穿过所述开口。

Description

包括组装装置的模块化电压缩机
技术领域
本发明的技术领域是电压缩机，其被电动车辆装配，例如，以令制冷剂在车辆空气调节回路或热泵中循环。
背景技术
电压缩机通常包括压缩机构，其由电动机驱动，以便令制冷剂在空气调节回路中循环。为了为电动机供电以及改变其速度，压缩机还包括逆变器。作为示例，逆变器被设计为将单相电流转换为三相电流。
这样的压缩机在文献中已知。文档JP2003-343438A中描述了电压缩机（未示出），其包括其中安装有压缩机构的压缩壳体、其中安装有电动机的电动机壳体、和其中安装有逆变器的逆变器壳体。为了将所述壳体连结在一起，壳体的外表面包括紧固凸缘，其被设计为允许紧固螺钉通过。紧固螺钉由此被用来将电动机壳体的紧固凸缘牢固地附接到逆变器壳体的紧固凸缘。紧固凸缘从壳体的外表面突出，这增大了电压缩机的体积。此外，突出的紧固凸缘会与电动机的其他部件接触并损坏它们，这是一个缺点。
为了消除这些缺点中的至少一个，已经提出通过在壳体内延伸的紧固螺钉将壳体紧固到彼此。图1示出了文档JP2005291004中描述的电压缩机的剖视图，其中逆变器壳体10容纳逆变器1，电动机壳体20容纳电动机2，且压缩壳体30容纳压缩机构3，所述壳体通过使用长的紧固螺钉4而连结到彼此，所述紧固螺钉4在电动机壳体20内延伸。这样的解决方案具有的缺陷是限制了电动机壳体20中的可用容置空间。
为了允许紧固螺钉4通入电动机壳体20，在电动机2的定子2A的周边处形成凹处40，如在图2中沿剖视视角A-A所示。形成在定子2A的本体中的凹处40不利于电动机2的磁效率，这是一个缺陷。而且，凹处40具有自由区部（freesection），其允许制冷剂朝向压缩机构在紧固螺钉4与凹处40的内壁之间循环。限制这些位于紧固螺钉4与其凹处40之间的自由区部的尺寸增大了制冷剂的压头损失，这增大压缩机负载和损耗。
选择紧固螺钉4与电动机2的定子2A的凹处40之间的这些自由区段的尺寸要求本领域技术人员牺牲电动机2的磁性能水平，或牺牲制冷剂循环压力。在所有情况中，电压缩机的性能水平被降低。
发明内容
本发明的目的是，通过改进电动机壳体而消除上述缺陷中的至少一些。这有利地使得可以将电动机壳体连结到逆变器壳体，而不影响电压缩机的性能水平。
为此，本发明涉及一种电压缩机，包括压缩机构；电动机，用于驱动压缩机构，所述电动机具有旋转轴线；和逆变器，其为所述电动机供电，该逆变器安装在逆变器壳体中，电动机安装在壳体中，所述壳体沿旋转轴线纵向延伸，且具有通过多个固定装置连接到逆变器壳体的第一端部，在该压缩机中，电动机包括圆形周边的定子，电动机壳体在其内周边上包括与定子的圆形周边接触的多个突出部，且电动机壳体在其内周边上且在两个连续的突出部之间包括多个凹处，至少一个紧固装置延伸到所述凹处内。
借助本发明，由于紧固装置在电动机壳体内延伸，压缩机是紧凑的，且具有小的体积。此外，由于定子的形状是圆形的，电动机的磁效率是优化的。而且，突出部有利地使其可以牢固地固定定子。
优选地，电动机壳体包括制冷剂进入孔口，其在电动机和逆变器壳体之间，和至少一个凹处，即导管，其适用于输送制冷剂。
凹处，其形成用于制冷剂的导管，由此具有孔区部，该孔区部足以允许定子通过制冷剂流的循环而被冷却，而不导致任何压头损失。
更优选地，电动机壳体包括相对于电动机与第一端部相对的第二端部，该第二端部为横向平面基部的形式，所述基部包括用于定位紧固装置的多个纵向腔体，凹处（特别地为引导孔的形式）形成在每个腔体中，即在每个腔体的延伸部中。
由此，当紧固装置在其腔体中定位时，所述紧固装置在电动机壳体中纵向地取向，凹处形成引导孔。
有利地，每个紧固装置包括延伸到凹处中的本体、和与纵向定位的腔体的底部邻接的头部。
定位的腔体有利地使其可以限制紧固装置的长度。减小长度的紧固装置易于制造。实践中，在制造期间，紧固装置经受热硬化步骤，该步骤产生残余表面张力，该表面张力是紧固装置的长度的函数，且导致紧固装置的弯曲或扭曲。紧固装置越短，其越容易制造。
优选地，压缩壳体包括端部平面表面，其与电动机壳体的平面基部接触，以形成相对于在所述壳体中循环的制冷剂的密封连结。
根据本发明的一个方面，压缩机构安装在压缩壳体中，压缩壳体连结到电动机壳体的第二端部（电动机壳体为横向平面基部的形式），该压缩壳体和电动机壳体通过多个固定装置牢固地附接，每个固定装置延伸到形成在基部中的开孔内。
优选地，至少一个开孔形成在两个连续的腔体之间的基部中，以便将紧固装置和固定装置散布在基部上。有利地，紧固装置不干扰固定装置。
优选地，紧固装置的直径小于或等于固定装置的直径。
如果电动机壳体中的压力低于压缩壳体中的压力，则可使用较小尺寸和体积的紧固装置。
更优选地，紧固装置的数量小于或等于固定装置的数量。
如果电动机壳体中的压力低于压缩壳体中的压力，则可使用受限数量的紧固装置。这有利地使其可以限制压缩机的重量。
优选地，压缩机构安装在压缩壳体中，所述压缩壳体连结到横向平面基部形式的电动机壳体的第二端部，所述基部包括至少一个通口，所述通口布置为朝向压缩壳体引导制冷剂流。
根据本发明的另一方面，逆变器壳体包括纵向地延伸到电动机壳体中的多个伸出体，每个伸出体包括用于接收紧固装置的螺纹孔。
伸出体有利地使得可以限制紧固装置的长度，这降低了它们损坏的风险，如上所述。这还避免了令伸出体延伸到逆变器壳体的腔体中和侵占用于安装逆变器（特别是逆变器印刷电路板）的可用空间。
优选地，伸出体与电动机壳体的内周边接触。伸出体由此使得可以令逆变器壳体相对于电动机壳体居中。
根据本发明的一个方面，每个紧固装置的纵向长度小于电动机壳体的纵向长度。这有利地使其可以限制损坏紧固装置的风险。
附图说明
通过阅读以下仅作为示例给出的描述并通过参考所附的附图，将更好地理解本发明，在附图中：
图1是根据现有技术的电压缩机的轴向剖视图；
图2是沿平面A-A截取的图1的压缩机的横向剖视图；
图3是根据本发明的电压缩机的轴向剖视图；
图4是沿平面B-B截取的图3的压缩机的横向剖视图；
图5是图3的压缩机的压缩壳体和电动机壳体之间的接口的近视图；
图6是图3的压缩机的逆变器壳体和电动机壳体之间的接口的近视图；
图7是根据本发明的压缩机的逆变器壳体和电动机壳体之间的接口的横向剖视图；和
图8是根据本发明的压缩机的压缩壳体和电动机壳体之间的接口的横向剖视图。
具体实施方式
下文将描述本发明的电压缩机7，其用于制冷剂在机动车辆的空气调节回路中的循环。不用说，电压缩机可用于不同种类流体的压缩，且电压缩机7可安装在任何类型的机动的或静止的装置上。
参考图3，根据本发明的电压缩机7包括压缩机构3、驱动压缩机构3的电动机2和逆变器1，所述电动机2具有旋转轴线X（图3），所述逆变器1为所述电动机2供电。逆变器1安装在逆变器壳体10中，压缩机构3安装在压缩壳体30中。电动机2安装在沿旋转轴线X纵向延伸的电动机壳体20中。电动机壳体20由铝或铝合金制成，为空心环形形式，包括界定内部容置空间的周边壁，所述容置空间在一侧上终结于第一端部20P，在另一侧上终结于第二端部20S。在压缩机7的其他部件被安装之前，这两个端部20P、20S是开口的。第一端部20P通过多个紧固装置5连结到逆变器壳体10，而第二端部20S（相对于电动机2与第一端部20P相对）通过多个固定装置6连结到压缩壳体30。
压缩机构3是压缩蜗壳式、或桨式、或甚至活塞式的，这些示例仅以解释说明的方式给出，不以任何方式限定本发明的范围。逆变器10将来自车辆（特别是来自电池）的直流电流转换为给电动机2供电的可变频率的正弦电流。
如图3和4中所示，电动机2包括定子2A和转子2B,所述定子具有固定地安装在电动机壳体20中的完全圆形的周边，所述转子牢固地附接到电动机2的轴，转子在定子2A内旋转。换句话说，定子2A以固定的方式设置在转子2B外。定子2A的圆形形式是有利的，因为其限制了磁损失，并优化了电动机2的效率。下文中，术语“内”和“外”是径向地相对于电动机2的轴线X被限定。由此，轴向缸体包括朝向轴线扭转的内表面和与内表面相对的外表面。
参考图4，电动机壳体20在其内周边上包括多个突出部23，所述突出部与定子2A的圆形周边接触。在该例子中，突出部23是径向齿的形式，其源自电动机壳体20的内壁，所述齿的端部是曲线的，从而表面对表面地（surface-wise）承载在定子2A的圆形周边上。突出部23散布在电动机壳体20的周边上，以牢固地将电动机2固定在壳体20中。
电动机壳体20在其内周边上且在两个连续的突出部23之间包括多个凹处29，对于所述凹处29，一些为用于紧固装置5的引导孔24的形式，另一些为制冷剂导管22的形式。不言而喻地是，凹处可以实现不同的功能，所述功能不限于引导和输送制冷剂。举例来说，凹处29通过降低电动机壳体20的厚度（优选地从所述电动机壳体20的内部）而形成。
参考图4，电动机壳体20在其内周边上且在两个连续的突出部23之间包括多个引导孔24，在每个引导孔中延伸有紧固装置5，如图4所示。在该例子中，每个紧固装置5在电动机壳体20内延伸，以便不形成压缩机7外侧的突出部分。由此，压缩机7是紧凑的。在该例子中，单个紧固装置5在两个连续的突出部23之间延伸，但不言而喻地是，更大数量的这种装置可用在两个连续的突出部23之间。紧固装置5由此完全内接在电动机壳体20的厚度内，所述厚度根据突出部23测量，即突出部23的径向厚度。
如图3所示，电动机壳体20包括制冷剂进入孔口21，其在电动机2和逆变器壳体10之间，以便将制冷剂F引导到电动机壳体20内。该进入孔口21为喷嘴和孔的形式，所述喷嘴从电动机壳体20径向向外延伸，所述孔形成在电动机壳体20的壁中，与喷嘴对齐。除了紧固装置5延伸到其中的凹处29（即引导孔24）之外，一些凹处29适用于将制冷剂F在电动机壳体20的内周边和定的定子2A的外周边之间输送。这样的凹处29在下文中可称为制冷剂导管22。导管22具有足够的孔区部，以使其可以通过制冷剂F的循环而冷却定子2A，而不引起任何压头损失。有利地，紧固装置5和电动机2的定子2A不干扰制冷剂F的循环，这确保了制冷剂的最优流动。
借助定子2A外侧的径向突出部23的存在，环形空间有利地形成在电动机壳体20的周边和定子2A的周边之间，以便允许凹处29的形成，所述凹处29使得可以一方面紧固压缩机7（引导孔24），另一方面用于制冷剂F循环（导管22）。
如图8所示，电动机壳体20的第二端部20S为横向平面基部28的形式。在该例中，基部28包括用于定位紧固装置5的多个纵向腔体25、布置为朝向压缩壳体20引导在导管22中循环的制冷剂流的多个通口27、和多个开孔（tapping）26，所述开孔26纵向地形成在基部28中以接收固定装置6，用于将压缩壳体30固定到电动机壳体20。
更特别地参考图5，纵向腔体25形成在基部28的周边上，且引导孔24（即凹处29）形成在每个纵向腔体25的延伸部中。优选地，每个紧固装置5包括延伸到引导孔24中的纵向本体51、和与纵向定位的腔体25的底部邻接的头部52。在该例中，紧固装置5为紧固螺钉的形式，其本体51是带螺纹的，以便能够延伸到引导孔24内并螺纹连接到逆变器壳体10的伸出体11内，如下文所述。由此，每个紧固装置5延伸到电动机壳体20的引导孔24内。每个纵向腔体25具有圆形形式的横向区部，其与紧固装置5的头部52的直径相称，如图5所示，引导孔24的横向区部小于纵向腔体25的横向区部，本体51延伸到所述引导孔24内。纵向腔体25的轴向长度有利地使得可以限制紧固装置5的本体51的长度。实践中，装置5的轴向长度短于电动机壳体20的纵向长度，因为存在纵向腔体25，所述腔体25在电动机壳体20的容置空间内延伸，且使得紧固装置5的头部52可以与位于电动机壳体20内的壁邻接。
如前所述，在制造期间，紧固装置5经历热硬化步骤，该步骤产生残余表面张力，该表面张力是紧固装置的长度的函数。紧固装置越短，其越容易制造。
仍参考图5，压缩壳体30包括平面表面部分30P，其横向于电动机轴线X延伸，且其与基部28的平面表面接触，以便形成相对于制冷剂F的密封，所述制冷剂在电动机壳体20和压缩壳体30中循环。由此，没有必要为每个紧固装置5提供单独的垫片，从压缩壳体30到电动机壳体20的连结在没有额外器件的情况下确保密封性。
如图8所示，基部28的多个通口27使得可以朝向压缩壳体30引导制冷剂F，所述制冷剂F穿过进入孔口21进入。电动机壳体20的流体导管22中（即凹处29）中的至少一个适用于将制冷剂F从进入孔口21引导到基部28的通口27，以形成电动机壳体20内的导管，所述电动机壳体20的孔区部足以限制压头损失。在该例中，通口27纵向地延伸，并具有轴向区部，该轴向区部为在距离电动机2的轴线X同一径向距离处形成在基部28上的圆弧的形式。不言而喻地是，通口27可采用各种形式，以便最优地校准电动机壳体20中的制冷剂的压力。
基部28的开孔26纵向地延伸，以接收固定装置6，用于将压缩壳体30固定到电动机壳体20。固定装置6在压缩壳体30中的压缩机内延伸。优选地，每个固定装置6包括至少部分地延伸到开孔26内的纵向本体61、和邻接抵靠压缩壳体30的横向面的头部62。在该例中，固定装置6为紧固螺钉的形式，其本体61是带螺纹的，以便能够螺纹连接到基部28的开孔26内。开孔26散布在基部28上，且优选地与定位腔体25交错。优选地，至少一个开孔26形成在两个连续的腔体25之间的基部28中，以便将紧固装置5和固定装置6散布在基部28上。
根据本发明的压缩机7是模块化的。在第一步骤期间，通过紧固装置5，逆变器壳体10和电动机壳体20被牢固地附接。在第二步骤期间，通过固定装置6，电动机壳体20和压缩壳体30被牢固地附接。这样的安装易于执行，且使得可以从模块化结构中获益，其中每个可被独立地设计、测试和验证。此外，这有利地使得可以使用仅一个长度较短的紧固和固定装置，其更便宜且具有更好的寿命。
通过一方面使得可以引入紧固装置5，另一方面接收固定装置6，机壳体20的基部28有利地实现连结接口功能。基部28还允许制冷剂F在电动机壳体20和压缩壳体30之间循环。
如果电动机壳体20中的压力低于压缩壳体30中的压力，则固定装置6必须比紧固装置5提供更好的保持力。为此，为了限制压缩机7的总体重量和其体积，紧固装置5的直径可以小于固定装置6的直径，且紧固装置5的数量可以小于固定装置6的数量。
参考图3、6和7，逆变器壳体10包括多个伸出体（excrescence）11，其为基本管状的形式，与电动机壳体20的内周边接触，在电动机壳体20中纵向地延伸，每个伸出体11包括用于接收紧固装置5的孔12。在该例中，接收孔12是封闭（blind）且螺纹的（tapped），以便接收紧固装置5的带螺纹本体51的端部。
逆变器壳体10的伸出体11有利地实现双重功能。首先，它们使得可以相对于电动机壳体20准确定位逆变器壳体10，如果它们与电动机壳体20的内周边接触。其次，它们通过限制紧固装置5的长度而可以紧固两个壳体10、20。实践中，以从第二端部20S朝向电动机壳体20的中心延伸的定位腔体25的方式，伸出体11从第一端部20P朝向电动机壳体20的中心延伸，以便限制紧固装置5的纵向长度。本体51越短，其越容易制造。
此外，如果伸出体11纵向地在电动机壳体20中延伸，则逆变器壳体10中逆变器1的电子部件的可用空间很大，且允许逆变器1的印刷电路板的安装，所述印刷电路板的尺寸基本等于逆变器壳体10的横向区部的尺寸。

Claims (13)

1.一种电动压缩机(7)，包括压缩机构(3)；电动机(2)，用于驱动压缩机构(3)，所述电动机具有旋转轴线(X)；和逆变器(1)，所述逆变器为所述电动机(2)供电，该逆变器(1)安装在逆变器壳体(10)中，电动机(2)安装在电动机壳体(20)中，所述电动机壳体(20)沿旋转轴线(X)纵向延伸，且具有通过多个紧固装置(5)连接到逆变器壳体(10)的第一端部(20P)，其特征在于，电动机(2)包括圆形周边的定子(2A)，电动机壳体(20)在其内周边上包括与定子(2A)的圆形周边接触的多个突出部(23)，且在于，电动机壳体(20)在其内周边上且在两个连续的突出部(23)之间包括多个凹处(29)，至少一个紧固装置(5)延伸到所述凹处内。
2.如权利要求1所述的压缩机，其中电动机壳体(20)包括制冷剂进入孔口(21)，该进入孔口在电动机(2)和逆变器壳体(10)之间，且所述凹处(29)的至少一个适用于输送制冷剂。
3.如权利要求1或2所述的压缩机，其中电动机壳体(20)包括第二端部(20S)，该第二端部相对于电动机(2)与第一端部(20P)相对，且是横向平面基部(28)的形式，所述基部(28)包括用于定位紧固装置(5)的多个纵向腔体(25)，凹处(29)形成在每个腔体(25)中。
4.如权利要求3所述的压缩机，其中每个紧固装置(5)包括延伸到凹处(29)内的本体(51)、和与纵向定位的腔体(25)的底部邻接的头部(52)。
5.如权利要求1或2所述的压缩机，其中，压缩机构(3)安装在压缩壳体(30)中，所述压缩壳体连结到电动机壳体(20)的第二端部(20S)，该第二端部为横向平面基部(28)的形式，压缩壳体(30)与电动机壳体(20)通过多个固定装置(6)牢固地附接，每个固定装置(6)延伸到电动机壳体(20)的基部(28)中形成的开孔(26)内。
6.如权利要求3所述的压缩机，其中压缩机构(3)安装在压缩壳体(30)中，所述压缩壳体连结到电动机壳体(20)的第二端部(20S)，该第二端部为横向平面基部(28)的形式，压缩壳体(30)与电动机壳体(20)通过多个固定装置(6)牢固地附接，每个固定装置(6)延伸到电动机壳体(20)的基部(28)中形成的开孔(26)内，且至少一个开孔(26)形成在两个连续的腔体(25)之间的基部(28)中。
7.如权利要求5所述的压缩机，其中紧固装置(5)的直径小于或等于固定装置(6)的直径。
8.如权利要求5所述的压缩机，其中紧固装置(5)的数量小于或等于固定装置(6)的数量。
9.如权利要求2所述的压缩机，其中，压缩机构(3)安装在压缩壳体(30)中，所述压缩壳体(30)连结到电动机壳体(20)的第二端部(20S)，所述第二端部(20S)为横向平面基部(28)的形式，所述基部(28)包括至少一个通口(27)，所述通口布置为将制冷剂流朝向压缩壳体(30)引导。
10.如权利要求9所述的压缩机，其中，压缩壳体(30)与电动机壳体(20)通过多个固定装置(6)牢固地附接，每个固定装置(6)延伸到电动机壳体(20)的基部(28)中形成的开孔(26)内。
11.如权利要求1或2所述的压缩机，其中逆变器壳体(10)包括多个伸出体(11)，所述伸出体纵向地延伸到电动机壳体(20)中，每个伸出体(11)包括用于接收紧固装置(5)的螺纹孔(12)。
12.如权利要求11所述的压缩机，其中伸出体(11)与电动机壳体(20)的内周边接触。
13.如权利要求1或2所述的压缩机，其中每个紧固装置(5)的纵向长度小于电动机壳体(20)的纵向长度。
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