CN109944769A - 一种新型电动无油空气压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型电动无油空气压缩机，包括安装底座，所述安装底座的上端固定有伺服电机，所述伺服电机设有电机主轴，所述电机主轴固定有偏心轮，所述偏心轮固定有驱动圆柱，所述驱动圆柱转动连接有活塞连杆，所述活塞连杆转动连接有转轴，所述转轴转动连接有活塞，所述活塞的上端卡接有密封环，所述活塞的外表面滑动连接有活塞缸体，所述活塞缸体的内圆柱面设置有耐磨层，所述活塞缸体的下端连通有偏心轮箱，所述偏心轮箱固定在伺服电机上，所述活塞缸体上端固定有活塞缸盖，所述活塞缸盖的一侧连通有出气管，所述偏心轮箱的一侧中间连通有进气管。通过上述结构实现空气压缩机的无油润滑，能源消耗低，环境污染小。

Description

一种新型电动无油空气压缩机

技术领域

本发明属于机械制造技术领域，具体涉及一种新型电动无油空气压缩机。

背景技术

随着人们对环境认识和对环境保护意识的逐步提高，处于发展中的我国 城镇居民逐渐认识到优良的环境是工作和身心健康的基本保障。国家提倡和 鼓励城镇居民出行选择纯电动新能源公交车为主。为降低公交车运行噪音和 能耗，提高运行的可靠性，公交车的制动采用清洁压缩空气作为能源，使得 无油空气压缩机应运而生。为了缓解日益拥堵的城市交通，公交车有向大尺 寸、大功率发展的趋势，为确保公交车的运力和降低能耗，应尽量减轻整车 重量，因此，高压力、大排量、小巧轻便无油压缩机也成为目前新能源车的急需产品。

空气压缩机是一种通过压缩气体做功的设备，在现实生产、生活中应用 非常普遍。而往复活塞式空气压缩机是容积式压缩机的一种，以往的往复活 塞式空气压缩机压缩腔中都有润滑油，且都采用皮带传动的方式，不但传动 效率低，更主要的是输出的压缩空气含有大量的油气，无法满足当下一些高 端设备对高清洁压缩空气能源的需要，从而制约着高科技的快速发展。为此， 我们提出一种新型电动无油空气压缩机来解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型电动无油空气压缩机，可以实现空气压 缩机的无油润滑，能源消耗低，环境污染小，用以解决上述背景技术中提出 现有空气压缩机无法满足对高清洁压缩空气能源的需要，且能耗高，散热差 的问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种新型电动无油空气压缩机，包括安装底座、伺服电机、电机主轴和 多个活塞组件，所述安装底座的上端布置有靠近两侧的偏心轮箱和位于中间 位置的所述伺服电机；所述伺服电机的两端对称连接有所述电机主轴，所述 电机主轴被包覆在所述偏心轮箱中；每个所述电机主轴的两端均对称固定有 偏心轮，所述偏心轮的外侧固定有驱动圆柱；

所述活塞组件包括活塞连杆、转轴、活塞、密封环、活塞缸体、耐磨层 和活塞缸盖；其中，所述活塞连杆的下端为环接件，用于与所述电机主轴一 端的所述驱动圆柱进行轴承转动连接，所述活塞连杆远离驱动圆柱的一端通 过轴承转动连接有转轴，所述转轴转动连接有活塞，所述活塞的上端外侧卡 接有密封环，所述活塞的外表面滑动连接有活塞缸体，所述活塞缸体的内圆 柱面设置有耐磨层，所述耐磨层与活塞的外圆柱面紧密接触，所述耐磨层是 利用低温阳极氧化原理在所述活塞缸体的内圆柱面上形成的具有一定厚度且 硬度HV1200以上的氧化膜层；

所述活塞缸体的下端连通有偏心轮箱，所述偏心轮和活塞连杆均位于偏 心轮箱的内部，所述偏心轮箱固定在伺服电机上，所述活塞缸体远离偏心轮 箱的一端固定有活塞缸盖，所述活塞缸盖的一侧连通有出气管，所述偏心轮 箱的一侧中间连通有进气管。

优选的，所述活塞缸体的外侧固定有散热壳体，所述偏心轮箱的下方设 置有散热风扇，所述散热风扇固定在安装底座上。

优选的，所述活塞的侧壁内部设置有卡槽，所述卡槽内卡接有卡簧。

优选的，所述安装底座的下端两侧固定有安装板，所述安装板两侧设置 有安装孔。

优选的，所述安装孔呈长圆形设置。

优选的，所述密封环的外径设置有圆弧倒角。

优选的，所述活塞缸体设置有四个，每两个活塞缸体组成一组分布在伺 服电机的两端，四个所述活塞缸体呈V字型设置且与竖直面各呈45°对称分 布。

本发明的技术效果和优点：本发明提出的一种新型电动无油空气压缩机， 与现有技术相比，具有以下优点：

1、本发明的活塞缸体是铝合金材质，虽然质地较软，但热传导系数大， 传热快，对无油空压机散热非常有利，为了克服铝合金质地较软的不足，利 用低温阳极氧化原理，在活塞缸体的内圆柱面形成一定厚度、硬度HV1200以 上的氧化膜层即为耐磨层，确保了活塞缸体内圆柱面的耐磨性，与活塞缸体 相互摩擦配和的活塞，也同样是铝合金材质，铝合金与铝合金一旦发生摩擦， 由于二者质地都较软，因此，摩擦系数也会较大，且铝合金熔点又较低，会 很快损坏，为了避免铝合金与铝合金直接接触，在活塞上安装有密封空气的 密封环。而密封环采取具有自润滑特性的聚四氟乙烯为基体，再添加石墨以 增强密封环的耐磨性，添加二硫化钼，以增强润滑性，减小摩擦力，降低摩 擦功，对降低无油空压机温度升高有明显效果；

2、本发明通过将伺服电机的电机主轴设计成偏心结构，使得伺服电机传 动比以往的皮带传动效率大大增加，也有效降低了能耗，符合环保要求；

3、本发明通过活塞缸体与竖直面均呈45°布置，使得活塞在活塞缸体的 压缩气体过程比较均匀，能够有效减小震动，降低噪音，减少噪音污染；

4、本发明的活塞连杆是这种无油电动空压机的主要受力件，其机械强度 的高低，直接决定着产品的可靠性。通过把活塞连杆直接采用优质铝合金模 锻成型，再加以固溶时效处理，能够有效提高活塞连杆的机械强度，为这种 无油空压机的可靠性提供强有力保障。

附图说明

图1为本发明的立体图；

图2为本发明的左视图；

图3为本发明的活塞和活塞缸体位置关系示意图；

图4为本发明的活塞连杆与活塞结构示意图；

图5为本发明的电机主轴和偏心轮结构图；

图6为本发明的电机主轴与偏心轮连接关系示意图；

图7为本发明的密封环结构图。

附图标记：1、安装底座；2、伺服电机；3、电机主轴；4、偏心轮；5、 驱动圆柱；6、活塞连杆；7、转轴；8、活塞；9、密封环；10、活塞缸体； 11、耐磨层；12、偏心轮箱；13、活塞缸盖；14、进气管；15、出气管；16、 散热壳体；17、散热风扇；18、卡槽；19、卡簧；20、安装板；21、安装孔； 22、圆弧角。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而 不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用 于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创 造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了如图1-7所示的一种新型电动无油空气压缩机，包括安装 底座1、伺服电机2、电机主轴3和多个活塞组件。

图1所示，所述安装底座1的上端布置有靠近两侧的偏心轮箱12和位于 中间位置的所述伺服电机2，所述偏心轮箱12呈三角屋顶的屋型，分别固定 在所述伺服电机2的两侧；所述活塞组件安装在所述偏心轮箱12的屋顶斜面 上，与竖直面呈45°；所述伺服电机2的两端对称连接有所述电机主轴3， 所述电机主轴3被包覆在所述偏心轮箱12中，图5所示，每个所述电机主轴 3的两端均对称固定有偏心轮4，所述偏心轮4的外侧固定有驱动圆柱5；

图4和图5所示，所述活塞组件包括活塞连杆6、转轴7、活塞8、密封 环9、活塞缸体10、耐磨层11和活塞缸盖13。

所述活塞连杆6的下端为环接件，用于与所述电机主轴3一端的所述驱 动圆柱5进行轴承转动连接，所述活塞连杆6远离所述驱动圆柱5的一端通 过轴承转动连接有所述转轴7，所述转轴7转动连接于所述活塞8中，所述 活塞8的上端外侧卡接有所述密封环9，所述活塞8的外表面滑动连接有圆 柱形的所述活塞缸体10，所述活塞缸体10的内圆柱面设置有预定厚度的所 述耐磨层11，所述耐磨层11与活塞8的外圆柱面紧密接触，所述活塞缸体 10的下端连通所述偏心轮箱12，所述偏心轮4和活塞连杆6均位于偏心轮箱 12的内部，图1和图3所示，所述活塞缸体10远离所述偏心轮箱12的一端 固定有所述活塞缸盖13，所述活塞缸盖13的一侧连通有出气管15，所述偏 心轮箱12的外侧中间位置连通有进气管14。

所述电机主轴3具有偏心结构，使得伺服电机2传动比以往的皮带传动 效率大大增加，也有效降低了能耗，符合环保要求。

所述活塞缸体10设置有四个，每两个所述活塞缸体10组成一组分布在 伺服电机2的两端，四个所述活塞缸体10呈V字型设置且与竖直面各呈45° 对称分布，使得活塞8在活塞缸体10的压缩气体过程比较均匀，能够有效减 小震动，降低噪音，减少噪音污染。

所述活塞连杆6直接采用优质铝合金模锻成型，再加以固溶时效处理， 能够有效提高活塞连杆6的机械强度，为无油空压机的可靠性提供强有力保 障。

所述密封环9的材质是以聚四氟乙烯为基体，添加预定量的石墨和二硫 化钼的混合材料，增强润滑性，减小摩擦力，降低摩擦功，有效避免了铝合 金与铝合金直接接触导致的升温和损坏，对降低无油空压机温度升高有明显 效果。

所述耐磨层11是利用低温阳极氧化原理在所述活塞缸体10的内圆柱面 上形成的具有一定厚度且硬度HV1200以上的氧化膜层，有效克服了铝合金质 地较软的不足，确保了活塞缸体10内圆柱面的耐磨性。

较佳地，所述活塞缸体10是铝合金材质，所述活塞8也是铝合金材质， 热传导系数大，传热快，对无油空压机散热非常有利。

较佳地，每个所述活塞缸体10的外侧均固定有方形的散热壳体16，所 述散热壳体16的周壁由散热较快的散热鳍片连接而成。

较佳地，每个所述偏心轮箱12的下方设置均设置有散热风扇17，所述 散热风扇17固定在安装底座1上。

通过采用上述技术方案，使活塞缸体10和活塞8工作产生的热量通过散 热壳体16向外散发，在散热风扇17的吹动下加快散热速度，提高散热效率， 提高空气压缩机的使用寿命。

较佳地，所述活塞8的侧壁内部设置有卡槽18，所述卡槽18内卡接有 卡簧19。

通过采用上述技术方案，卡簧19的设置起到限位转轴7的作用，防止转 轴7在转动过程中转出活塞8，起到限位、保护作用。

较佳地，所述安装底座1的下端两侧固定有安装板20，所述安装板20 两侧设置有安装孔21。

通过采用上述技术方案，方便把安装底座1通过安装板20安装固定，安 装孔21的设置方便固定螺栓通过安装孔21固定安装板20，实现对安装底座 1的固定。

较佳地，所述安装孔21呈长圆形设置。

通过采用上述技术方案，安装孔21呈长圆形设置方便对安装板20的位 置调节，同时方便对安装底座1的固定。

较佳地，图7所示，所述密封环9的外径设置有圆弧角22。

通过采用上述技术方案，将密封环9外径的圆弧角22设计成R1-R1.5毫 米的圆角，即不影响密封环9的密封性，又能避免密封环9外尖角与活塞缸 体10的刮擦，提高产品运行的可靠性。

本发明的活塞缸体10是铝合金材质，虽然质地较软，但热传导系数大， 传热快，对无油空压机散热非常有利，为了克服铝合金质地较软的不足，利 用低温阳极氧化原理，在活塞缸体10的内圆柱面形成一定厚度、硬度HV1200 以上的氧化膜层即为耐磨层11，确保了活塞缸体10内圆柱面的耐磨性，与活 塞缸体10相互摩擦配和的活塞8，也同样是铝合金材质，铝合金与铝合金一旦 发生摩擦，由于二者质地都较软，因此，摩擦系数也会较大，且铝合金熔点 又较低，会很快损坏，为了避免铝合金与铝合金直接接触，在活塞8上安装有 密封空气的密封环9，而密封环9采取具有自润滑特性的聚四氟乙烯为基体， 再添加石墨以增强密封环的耐磨性，添加二硫化钼，以增强润滑性，减小摩 擦力，降低摩擦功，对降低无油空压机温度升高有明显效果；

通过将伺服电机2的电机主轴3设计成偏心结构，使得伺服电机2传动比以 往的皮带传动效率大大增加，也有效降低了能耗，符合环保要求，通过活塞 缸体10与竖直面均呈45°布置，使得活塞8在活塞缸体10的压缩气体过程比较 均匀，能够有效减小震动，降低噪音，减少噪音污染；

活塞连杆6是这种无油电动空压机的主要受力件，其机械强度的高低， 直接决定着产品的可靠性，通过把活塞连杆6直接采用优质铝合金模锻成型， 再加以固溶时效处理，能够有效提高活塞连杆6的机械强度，为这种无油空 压机的可靠性提供强有力保障；

通过对活塞式压缩机活塞缸体10的布置，运动摩擦件材质的合理选择， 充分利用聚四氟乙烯优异的自润滑特性，再加以改善其润滑、耐磨的填料， 使这种无油电动空压机真正实现无油运行，为不同行业的高端领域提供清洁 的空气动力能源。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限 制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的 技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或 者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作 的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型电动无油空气压缩机，包括安装底座(1)、伺服电机(2)、电机主轴(3)和多个活塞组件，其特征在于：

所述安装底座(1)的上端布置有靠近两侧的偏心轮箱(12)和位于中间位置的所述伺服电机(2)；所述伺服电机(2)的两端对称连接有所述电机主轴(3)，所述电机主轴(3)被包覆在所述偏心轮箱(12)中；每个所述电机主轴(3)的两端均对称固定有偏心轮(4)，所述偏心轮(4)的外侧固定有驱动圆柱(5)；

所述活塞组件包括活塞连杆(6)、转轴(7)、活塞(8)、密封环(9)、活塞缸体(10)、耐磨层(11)和活塞缸盖(13)；其中，所述活塞连杆(6)的下端为环接件，用于与所述电机主轴(3)一端的所述驱动圆柱(5)进行轴承转动连接，所述活塞连杆(6)远离驱动圆柱(5)的一端通过轴承转动连接所述转轴(7)，所述转轴(7)转动连接于所述活塞(8)中，所述活塞(8)的上端外侧卡接所述密封环(9)，所述活塞(8)的外表面滑动连接所述活塞缸体(10)，所述活塞缸体(10)的内圆柱面设置有预定厚度的所述耐磨层(11)，所述耐磨层(11)是利用低温阳极氧化原理在所述活塞缸体(10)的内圆柱面上形成的具有一定厚度且硬度HV1200以上的氧化膜层；

所述活塞缸体(10)的下端连通所述偏心轮箱(12)，所述偏心轮(4)和活塞连杆(6)均位于所述偏心轮箱(12)的内部，所述活塞缸体(10)远离所述偏心轮箱(12)的一端固定有所述活塞缸盖(13)，所述活塞缸盖(13)的一侧连通有出气管(15)，所述偏心轮箱(12)的一侧中间连通有进气管(14)。

2.根据权利要求1所述的一种新型电动无油空气压缩机，其特征在于：所述电机主轴(3)具有偏心结构。

3.根据权利要求1或2所述的一种新型电动无油空气压缩机，其特征在于：所述偏心轮箱(12)呈三角屋顶的屋型，固定连接在所述伺服电机(2)的两侧；所述活塞组件安装在所述偏心轮箱(12)的屋顶斜面上，与竖直面呈45°。

4.根据权利要求1所述的一种新型电动无油空气压缩机，其特征在于：所述活塞缸体(10)设置有四个，每两个所述活塞缸体(10)组成一组分布在所述伺服电机(2)的两端，四个所述活塞缸体(10)呈V字型设置且与竖直面各呈45°对称分布。

5.根据权利要求1所述的一种新型电动无油空气压缩机，其特征在于：所述活塞连杆(6)直接采用优质铝合金模锻成型，并加以固溶时效处理。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种新型电动无油空气压缩机，其特征在于：所述密封环(9)的外径设置有圆弧倒角(22)。

7.根据权利要求1所述的一种新型电动无油空气压缩机，其特征在于：所述密封环(9)的材质是以聚四氟乙烯为基体，添加预定量的石墨和二硫化钼的混合材料。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种新型电动无油空气压缩机，其特征在于：所述活塞缸体(10)是铝合金材质，所述活塞(8)也是铝合金材质。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种新型电动无油空气压缩机，其特征在于：所述活塞缸体(10)的外侧固定有散热壳体(16)，所述偏心轮箱(12)的下方设置有散热风扇(17)，所述散热风扇(17)固定在安装底座(1)上。

10.根据权利要求1所述的一种新型电动无油空气压缩机，其特征在于：所述活塞(8)的侧壁内部设置有卡槽(18)，所述卡槽(18)内卡接有卡簧(19)。