CN105840513A - 一种双滚动活塞式电动压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双滚动活塞式电动压缩机，用于空调压缩机技术领域，包括壳体、左端盖和右端盖，壳体内设有主轴和电机，壳体内设有左气缸、右气缸，左端盖与左气缸间形成左高压腔，右端盖与右气缸间形成右高压腔，左端盖和右端盖上均设有排气口，主轴具有可驱动左气缸内的滚动活塞而将壳体内腔中的气体送入左高压腔内的左曲轴部，以及可驱动右气缸内的滚动活塞而将壳体内腔中的气体送入右高压腔内的右曲轴部，左曲轴部和右曲轴部呈180°对置，壳体上设有吸气口。本发明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；压缩机左右气缸主轴的左曲轴部、右曲轴部采用180°对置，工作时扭矩变化小，产生的振动小，运转平稳。

Description

一种双滚动活塞式电动压缩机

技术领域

本发明用于空调压缩机技术领域，特别是涉及一种双滚动活塞式电动压缩机。

背景技术

由于旧能源对世界大气环境的污染日益严重，特别是汽车尾气排放对大气环境的污染，因此人们迫切需要寻找到一种新能源来代替旧能源。随着国内外新能源革命不断向纵深发展，电动汽车的研制与发展作为新能源革命的重要一环，越来越受到人们的认可。

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制冷压缩机，即将原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，带动压缩机压缩制冷剂气体的新型压缩机；电动汽车通常都要求空调压缩机占用的空间尽可能小、重量尽可能轻，以便适应电动汽车较小的内部空间和减少动力损耗的要求。

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优缺点。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，需要专用检测和装配设备；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。因此当电动汽车采用汽车空调压缩机时，回转式压缩机就成为优先选择，它完全可以满足电动汽车对汽车空调压缩机体积要小、重量要轻的要求。由于回转式压缩机排量较小，所以对电动中巴和大巴来说，就需要采用双滚动活塞式电动压缩机，以满足其对制冷能力的要求。

传统的单缸滚动活塞压缩机如果输出功率增大，则压缩载荷变化所引起的振动加剧，尽管在防振和管路设计方面都采取了必要的措施，但使用仍然困难。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种双滚动活塞式电动压缩机，可以分散压缩载荷并使得转矩变化平缓，更能满足现在汽车对空调系统振动的高要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种双滚动活塞式电动压缩机，包括壳体及将壳体密封起来的左端盖和右端盖，壳体内设有主轴和驱动所述主轴转动的电机，所述壳体内在左端盖的内侧设有左气缸，左端盖与左气缸间形成左高压腔，所述壳体内在右端盖的内侧设有右气缸，右端盖与右气缸间形成右高压腔，左端盖和右端盖上均设有排气口，所述主轴具有可驱动左气缸内的滚动活塞而将壳体内腔中的气体送入左高压腔内的左曲轴部，以及可驱动右气缸内的滚动活塞而将壳体内腔中的气体送入右高压腔内的右曲轴部，所述左曲轴部和右曲轴部呈180°对置，壳体上设有与壳体内腔相通的吸气口。

进一步作为本发明技术方案的改进，左气缸包括左气缸体、左前气缸盖及左后气缸盖，右气缸包括右气缸体、右前气缸盖及右后气缸盖，左前气缸盖、左后气缸盖、右前气缸盖及右后气缸盖上均设有安装所述主轴的轴孔，所述左气缸体和右气缸体都具有圆柱形内壁，左气缸体和右气缸体的圆柱形内壁都有与壳体内腔相通的吸气通道，左后气缸盖和右后气缸盖上都开设有排气孔，并且左后气缸盖和右后气缸盖的外端面在对应排气孔的位置上都装配有排气阀片，所述排气阀片弹性地抵靠所述排气孔，将排气孔密封，左曲轴部和右曲轴部上分别装配滚动活塞，滚动活塞具有圆柱形外壁，滚动活塞的圆柱形外壁与左气缸体和右气缸体的圆柱形内壁相内切，从而使得圆柱形外壁、圆柱形内壁及两者的切点共同界定了月牙形空间，所述左气缸体和右气缸体上可以滑动的装配有滑片，所述滑片和由背部弹簧弹性地压在所述滚动活塞的圆柱形外壁上，从而确保滑片和与滚动活塞的圆柱形外壁之间都有良好的密封，同时导致所述月牙形空间被分割成互相隔绝的两部分，其中一部分为与排气孔相通的高压腔，而另一部分为与吸气通道相通的低压腔。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述电机包括安装在所述壳体内壁上的电机定子及装配在所述电机定子内部的电机转子，主轴安装于电机转子的轴心，左气缸和右气缸分列电机的左右两侧。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述主轴包括套装在电机转子内部的长主轴和通过花键与长主轴连接的短主轴，所述长主轴的左端具有左曲轴部，短主轴的右端具有右曲轴部。

进一步作为本发明技术方案的改进，还包括润滑系统，左高压腔和右高压腔的底部形成储油槽，左后气缸盖设有由左高压腔的储油槽引至左后气缸盖的轴孔内的左缸盖油孔，主轴上设有左主轴油孔，左主轴油孔由左后气缸盖的轴孔引至左曲轴部、左前气缸盖的轴孔，右后气缸盖设有由右高压腔的储油槽引至右后气缸盖的轴孔内的右缸盖油孔，主轴上设有右主轴油孔，右主轴油孔由右后气缸盖的轴孔引至右曲轴部、右前气缸盖的轴孔。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述壳体的左端设有安装左气缸的左侧台阶面，左端盖与壳体间设有左密封垫，左端盖与壳体的左端面通过螺钉紧固连接，左端盖与左气缸间设有密封圈，所述壳体的右端设有安装右气缸的右侧台阶面，右端盖与壳体间设有右密封垫，右端盖与壳体的右端面通过螺钉紧固连接，右端盖与右气缸间设有密封圈。

本发明的有益效果：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；压缩机左右气缸主轴的左曲轴部、右曲轴部采用180°对置，工作时扭矩变化小，产生的振动小，运转平稳；压缩机吸气口吸入的制冷剂气体，经过电机周围的空间后，进入左右缸体吸气通道，低温低压的制冷剂气体直接冷却了电机，相比置于空气中的电机，体积更小、功率更大。具有体积小；重量轻；结构简单；适合高速运转（8000-12000转/分钟）；高速工作时产生的振动小，运转平稳；能效比高、泄漏率低等特点。单机可适用于中巴，双机可适用于大巴。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明左气缸内部结构示意图。

具体实施方式

参照图1、图2，其显示出了本发明之较佳实施例的具体结构。以下将详细说明本发明各元件的结构特点，而如果有描述到方向（上、下、左、右、前及后）时，是以图1所示的结构为参考描述，但本发明的实际使用方向并不局限于此。

本发明提供了一种双滚动活塞式电动压缩机，包括壳体1及将壳体1密封起来的左端盖2和右端盖3，壳体1内设有主轴和驱动所述主轴转动的电机，所述壳体1内在左端盖2的内侧设有左气缸4，左端盖2与左气缸4间形成左高压腔21，所述壳体1内在右端盖3的内侧设有右气缸5，右端盖3与右气缸5间形成右高压腔31，左端盖2和右端盖3上均设有排气口22和23，所述壳体1的左端设有安装左气缸4的左侧台阶面11，左端盖2与壳体1间设有左密封垫，左端盖2与壳体1的左端面通过螺钉紧固连接，左端盖2与左气缸4间设有密封圈，所述壳体1的右端设有安装右气缸5的右侧台阶面12，右端盖3与壳体1间设有右密封垫，右端盖3与壳体1的右端面通过螺钉紧固连接，右端盖3与右气缸5间设有密封圈。所述主轴具有可驱动左气缸4内的滚动活塞6而将壳体1内腔中的气体送入左高压腔21内的左曲轴部71，以及可驱动右气缸5内的滚动活塞6而将壳体1内腔中的气体送入右高压腔31内的右曲轴部72，所述左曲轴部71和右曲轴部72呈180°对置，壳体1上设有与壳体1内腔相通的吸气口13。其中，所述电机包括安装在所述壳体1内壁上的电机定子81及装配在所述电机定子81内部的电机转子82，主轴安装于电机转子82的轴心，左气缸4和右气缸5分列电机的左右两侧。所述主轴包括套装在电机转子82内部的长主轴73和通过花键74与长主轴73连接的短主轴75，所述长主轴73的左端具有左曲轴部71，短主轴75的右端具有右曲轴部72。左气缸4包括左气缸体41、左前气缸盖42及左后气缸盖43，右气缸5包括右气缸体51、右前气缸盖52及右后气缸盖53，左前气缸盖42、左后气缸盖43、右前气缸盖52及右后气缸盖53上均设有安装所述主轴的轴孔。

装配时，先将电机定子81紧配合装入壳体1内部，再将长主轴73与左前气缸盖42装配，然后用热套法将电机转子82固定到长主轴73上，将所述左前气缸盖42和左气缸体41通过螺栓连接装配，再装配到壳体1的左侧台阶面11；右前气缸盖52与短主轴75装配后，将右前气缸盖52与右气缸体51通过螺栓连接装配，再装配到壳体1的右侧台阶面12，注意此时转动短主轴75使其偏心右曲轴部72与长主轴73的偏心左曲轴部71对置180°后，再将短主轴75与长主轴73通过花键74连接装配，就形成了复合主轴，而伸入所述左气缸体41和右气缸体51的内部，左后气缸盖43与左气缸体41通过螺栓连接装配，右后气缸盖53与右气缸体51通过螺栓连接装配。

所述左气缸体41和右气缸体51都具有圆柱形内壁，左气缸体41和右气缸体51的圆柱形内壁都有与壳体1内腔相通的吸气通道，左后气缸盖43和右后气缸盖53上都开设有排气孔44和54，并且左后气缸盖43和右后气缸盖53的外端面在排气孔44和54的位置上都装配有排气阀片45和55，所述排气阀片45和55弹性地抵靠所述排气孔44和54，将排气孔44和54密封，左曲轴部71和右曲轴部72上分别装配滚动活塞6，滚动活塞6具有圆柱形外壁，滚动活塞6的圆柱形外壁与左气缸体41和右气缸体51的圆柱形内壁相内切，从而使得圆柱形外壁、圆柱形内壁及两者的切点共同界定了月牙形空间，所述左气缸体41和右气缸体51上可以滑动的装配有滑片9，滑片9朝着所述主轴的径向伸出，其中，所述左气缸体41和右气缸体51上分别朝着所述主轴的轴心径向分别开设滑槽，从而使得所述滑片9通过背部弹簧91弹性地压在所述滚动活塞6的圆柱形外壁上。从而确保滑片9和与滚动活塞6的圆柱形外壁之间都有良好的密封，同时导致所述月牙形空间被分割成互相隔绝的两部分，其中一部分为与排气孔44和54相通的高压腔93，而另一部分为与吸气通道相通的低压腔92。

下面描述本发明压缩机的工作过程。当电机转子82带动主轴旋转时，滚动活塞6与左气缸体41和右气缸体51的圆柱形内壁的切点以同样的角速度绕气缸中心旋转。这样，滚动活塞6的圆柱形外壁与左气缸体41和右气缸体51的圆柱形内壁之间构成月牙形空间，滑片9被弹性的压紧在滚动活塞6的圆柱形外壁上，以保证滑片9与滚动活塞6之间的良好密封，被分割的月牙形空间随着主轴的旋转而不断扩大和缩小；滑片9将月牙形空间分割成两个独立的部分：一部分通过吸气通道和吸气口13相通，吸入空调系统待压缩的制冷剂气体与低压腔92导通；随着主轴的旋转，压缩过的制冷剂气体从高压腔93分别通过排气孔44和54及排气阀片45和55，通过高压腔21和31，到排气口22和23排出；所述左气缸体41和右气缸体51的圆柱形内壁、滚动活塞6的圆柱形外壁及滑片9的接触位置，共同界定了月牙形空间的两个部分，随着主轴的旋转运动，活塞滚动时这两个空间相继扩大和缩小，即上述低压腔92及高压腔93，并且这两者构成双滚动活塞式压缩机的基元容积。

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6做旋转运动，当主轴以某一角速度旋转时，滚动活塞6与圆柱形内壁的切点以同一角速度绕气缸转动，这样就完成了压缩机的吸气、压缩和排气过程。

还包括润滑系统，左高压腔21和右高压腔31的底部形成储油槽，左后气缸盖43设有由左高压腔21的储油槽引至左后气缸盖43的轴孔内的左缸盖油孔，长主轴73上设有左主轴油孔，左主轴油孔由左后气缸盖43的轴孔引至左曲轴部71、左前气缸盖42的轴孔，右后气缸盖53设有由右高压腔31的储油槽引至右后气缸盖53的轴孔内的右缸盖油孔，短主轴75上设有右主轴油孔，右主轴油孔由右后气缸盖53的轴孔引至右曲轴部72、右前气缸盖52的轴孔。润滑油存在储油槽的底部，在左高压腔21和右高压腔31的高压气体压力作用下，润滑油被推动到压缩机的主副轴承、滚动活塞及滑片等各运动部件之间，同时在左曲轴部71、右曲轴部72沿轴向开有油孔，在主副轴颈表面开有径向油孔，轴承内表面设有直槽（或螺旋油槽），主副轴承润滑状态是流体动压润滑或边界润滑，从而实现了压缩机工作时的良好润滑作用。

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，电机转子直接带动主轴旋转。

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，二是制冷剂蒸汽从蒸发器进入压缩机吸气口，经过压缩机加压，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，吸入的制冷剂气体通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，提高了电机的能量效率，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，取而代之的是半封闭式压缩机结构，从而大大减少了制冷剂泄漏的问题；同时选择滚动活塞压缩机，主轴每一转完成一个工作循环，这样不仅运转平稳，而且使气体在进气口及排气阀中的流速也比较低，约为往复活塞压缩机的一半；滚动活塞压缩机由圆筒形气缸和作回转运动的滚动活塞相互配合而直接进行旋转压缩，因而它不需要将旋转运动转换为往复运动的运动转换机构，所以滚动活塞压缩机的零部件少，结构简单、体积小、重量轻，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；滚动活塞压缩机仅滑片有较小的往复惯性力，而旋转惯性力可以从结构中完全平衡，因此工作振动小，运转平稳；滚动活塞压缩机内部有相对运动的零件之间必须有一定的间隙，间隙必须进行严格控制，因而零件的加工要求高，装配比较复杂；封闭结构的压缩机吸入的制冷剂气体流过电机后进入气缸体吸气通道，直接冷却了电机，提高了电机能量效率；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。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种双滚动活塞式电动压缩机，其特征在于：包括壳体及将壳体密封起来的左端盖和右端盖，壳体内设有主轴和驱动所述主轴转动的电机，所述壳体内在左端盖的内侧设有左气缸，左端盖与左气缸间形成左高压腔，所述壳体内在右端盖的内侧设有右气缸，右端盖与右气缸间形成右高压腔，左端盖和右端盖上均设有排气口，所述主轴具有可驱动左气缸内的滚动活塞而将壳体内腔中的气体送入左高压腔内的左曲轴部，以及可驱动右气缸内的滚动活塞而将壳体内腔中的气体送入右高压腔内的右曲轴部，所述左曲轴部和右曲轴部呈180°对置，壳体上设有与壳体内腔相通的吸气口。

2.根据权利要求1所述的双滚动活塞式电动压缩机，其特征在于：左气缸包括左气缸体、左前气缸盖及左后气缸盖，右气缸包括右气缸体、右前气缸盖及右后气缸盖，左前气缸盖、左后气缸盖、右前气缸盖及右后气缸盖上均设有安装所述主轴的轴孔，所述左气缸体和右气缸体都具有圆柱形内壁，左气缸体和右气缸体的圆柱形内壁都有与壳体内腔相通的吸气通道，左后气缸盖和右后气缸盖上都开设有排气孔，并且左后气缸盖和右后气缸盖的外端面在对应排气孔的位置上都装配有排气阀片，所述排气阀片弹性地抵靠所述排气孔，将排气孔密封，左曲轴部和右曲轴部上分别装配滚动活塞，滚动活塞具有圆柱形外壁，滚动活塞的圆柱形外壁与左气缸体和右气缸体的圆柱形内壁相内切，从而使得圆柱形外壁、圆柱形内壁及两者的切点共同界定了月牙形空间，所述左气缸体和右气缸体上可以滑动的装配有滑片，所述滑片和由背部弹簧弹性地压在所述滚动活塞的圆柱形外壁上，从而确保滑片和与滚动活塞的圆柱形外壁之间都有良好的密封，同时导致所述月牙形空间被分割成互相隔绝的两部分，其中一部分为与排气孔相通的高压腔，而另一部分为与吸气通道相通的低压腔。

3.根据权利要求1所述的双滚动活塞式电动压缩机，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装配在所述电机定子内部的电机转子，主轴安装于电机转子的轴心，左气缸和右气缸分列电机的左右两侧。

4.根据权利要求3所述的双滚动活塞式电动压缩机，其特征在于：所述主轴包括套装在电机转子内部的长主轴和通过花键与长主轴连接的短主轴，所述长主轴的左端具有左曲轴部，短主轴的右端具有右曲轴部。

5.根据权利要求2所述的双滚动活塞式电动压缩机，其特征在于：还包括润滑系统，左高压腔和右高压腔的底部形成储油槽，左后气缸盖设有由左高压腔的储油槽引至左后气缸盖的轴孔内的左缸盖油孔，主轴上设有左主轴油孔，左主轴油孔由左后气缸盖的轴孔引至左曲轴部、左前气缸盖的轴孔，右后气缸盖设有由右高压腔的储油槽引至右后气缸盖的轴孔内的右缸盖油孔，主轴上设有右主轴油孔，右主轴油孔由右后气缸盖的轴孔引至右曲轴部、右前气缸盖的轴孔。

6.根据权利要求1所述的双滚动活塞式电动压缩机，其特征在于：所述壳体的左端设有安装左气缸的左侧台阶面，左端盖与壳体间设有左密封垫，左端盖与壳体的左端面通过螺钉紧固连接，左端盖与左气缸间设有密封圈，所述壳体的右端设有安装右气缸的右侧台阶面，右端盖与壳体间设有右密封垫，右端盖与壳体的右端面通过螺钉紧固连接，右端盖与右气缸间设有密封圈。