CN112727754A - 具有强化冷却功能的涡旋压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种具有强化冷却功能的涡旋压缩机，包括：壳体和电机，所述电机设于所述壳体内，且所述电机与所述壳体的一端之间具有第一腔室；还包括：导流板，所述导流板设于所述第一腔室内，所述导流板与所述壳体的一端固定连接，所述导流板内具有至少一导流通道，所述导流通道与所述壳体的一端接触。本发明设置导流板对壳体的一端进行强化冷却，提高控制部件的可靠性。

Description

具有强化冷却功能的涡旋压缩机
技术领域
本发明涉及压缩机的技术领域，尤其涉及一种具有强化冷却功能的涡旋压缩机。
背景技术
涡旋压缩机，尤其是车用涡旋压缩机，采用机、电、液、控一体化设计。这种设计，结构紧凑，占用空间小，特别适合车用。目前，市场上主流的电控布置方案，使控制板垂直于压缩机轴线方向并布置在后壳上的技术方案，该方案可以有效利用低压、低温吸入气体，冷却后盖板，从而达到冷却变频器的目的。
尽管该技术方案，极大的改善了变频器的冷却，降低了控制发热及其引起的故障率，但是，由于压缩机使用范围的不断扩大，随之而来的大功率、大电流，仍然令控制器的散热面临着极大的挑战。同时，作为压缩机NVH重要影响因素之一的吸气脉动，也是目前该领域技术人员着力解决，但办法不多的关键技术问题。
现有技术上的压缩机由前壳、静涡旋、动涡旋、曲轴、电机、中壳、主轴承、偏心轴承、副轴承、后壳及控制器，以及位于前壳的排气管，和位于中壳，且介于电机和后壳之间位置的吸气管等零部件组成。其中，后壳采用一体化设计，即作为压力容器的一部分，与中壳连接实现对低温、低压吸入气体的密封，又作为控制器安装的箱体一部分，并通过与后盖板连接，实现控制器的密封，由动、静涡旋盘组成的气体压缩工作腔的吸气口，位于吸气管一侧。
当压缩机工作时，低温、低压的吸入气体通过吸气管进入压缩机，流经电机和后壳之间的腔室，将控制器传导到后壳的热量带走，并流经电机定、转子之间的间隙，以及电机定子与中壳之间的间隙，沿轴向流向动、静涡旋盘组成的工作腔入口，该技术方案，通过将控制器中壳移植到后壳，使控制器远离了电机这个热源的影响，同时，通过流经后壳的低温、低压吸入气体，实现了为控制器降温的目的。
现有技术虽然很大程度改善了变频器的工作环境，并利用吸入的低温、低压气体实现了变频器的冷却。但是，由于压缩机工作时，气体压缩工作腔入口处形成了较之吸气管入口更低的压力，所以，绝大部分吸入气体在压力差的作用下，在未达到或未充分达到吸气管的对侧空间时，就已经开始流向了工作腔的入口，使得压缩机后壳，特别时吸气管对侧区域的后壳冷却效果并不是很理想。
而功率器件IPM或者IGBT作为变频器的核心部件，也是主要的发热部件，其体积相对于控制器还是很大的。在有限的安装空间里，功率器件的一部分或者大部分都可能位于吸气管对侧空间所对应的后壳部分。因此，现有技术方案的冷却效果不是很理想。
特别是，随着压缩机应用范围的不断拓宽，压缩机的蒸发温度范围和冷凝温度范围不断加大。当工作在高蒸发、高冷凝的大功率的工况时，流经变频器的电流很大，变频器的发热量也随之变大。当工作在低蒸发、高冷凝的制热工况时，不仅电流大，还因为气体质量流量变小，使冷却效果变得更差。现有技术方案就更难以满足实际的应用要求，存在变频器故障率增加的危险。
发明内容
针对现有的涡旋压缩机存在冷却效果不理想，变频器故障率增加的上述问题，现旨在提供一种具有强化冷却功能的涡旋压缩机，设置导流板对壳体的一端进行强化冷却，提高控制部件的可靠性。
具体技术方案如下：
一种具有强化冷却功能的涡旋压缩机，包括：壳体和电机，所述电机设于所述壳体内，且所述电机与所述壳体的一端之间具有第一腔室；
还包括：导流板，所述导流板设于所述第一腔室内，所述导流板与所述壳体的一端固定连接，所述导流板内具有至少一导流通道，所述导流通道与所述壳体的一端接触。
上述的具有强化冷却功能的涡旋压缩机，其中，所述壳体的一端具有吸气口，所述导流板的两端分别具有导流入口和导流出口，所述导流入口、所述导流出口分别与所述导流通道的两端相连通，所述吸气口与所述导流入口相正对，所述导流出口与所述第一腔室相连通。
上述的具有强化冷却功能的涡旋压缩机，其中，所述壳体的一端的中部设有副轴承，所述导流板位于所述副轴承的周侧，所述导流板的内侧设有与所述导流通道相连通的至少一通孔，所述通孔朝向所述副轴承。
上述的具有强化冷却功能的涡旋压缩机，其中，所述导流出口的截面积小于所述导流通道中任意一处的截面积。
上述的具有强化冷却功能的涡旋压缩机，其中，所述导流板内具有两所述导流通道，一所述导流通道位于所述导流板的内侧，另一所述导流通道位于所述导流板的外侧，两所述导流通道的进口分别与所述导流入口相连通，所述导流入口位于所述导流板的一端的外侧，两所述导流通道的出口延伸至所述导流出口处，所述通孔与该一所述导流通道相连通。
上述的具有强化冷却功能的涡旋压缩机，其中，所述导流板内设有分隔板，两所述导流通道分别位于所述分隔板的两侧。
上述的具有强化冷却功能的涡旋压缩机，其中，所述导流板呈半环形设置，两所述导流通道均呈半环形设置。
上述的具有强化冷却功能的涡旋压缩机，其中，所述导流板的两端均设有至少一安装孔，所述导流板的一端设有至少一凸耳，位于所述导流板的一端的所述安装孔贯穿所述凸耳，位于所述导流板的另一端的所述安装孔贯穿所述导流板的另一端和所述分隔板。
上述的具有强化冷却功能的涡旋压缩机，其中，所述壳体的一端的外侧安装控制器，所述导流出口朝向所述控制器。
上述的具有强化冷却功能的涡旋压缩机，其中，所述导流板的一端的靠近所述电机的一侧具有凸壁，所述导流板的一端的外侧和所述凸壁上形成所述导流入口。
上述技术方案与现有技术相比具有的积极效果是：
(1)本发明通过增设导流板，梳理吸入的低温、低压气体的流动，使之更加顺畅，降低湍流噪声；同时，通过控制流道的出口位置，及改变流道的出口截面积，使低温、低压吸入气体可以喷射到控制器安装位置，达到强化冷却后壳，进而达到增强控制板冷却，降低电控板在产品应用中的可靠性问题；
(2)本发明在导流板与轴承座贴合位置，开设了一个或多个通孔，从而可以利用导流板内导流通道的截面变化导致的气体压力增加，将部分低温、低压的吸入气体导流到副轴承所在位置，达到对副轴承的油气润滑加强的目的，提高压缩机的机械可靠性。
附图说明
图1为本发明一种具有强化冷却功能的涡旋压缩机的整体结构示意图；
图2为本发明一种具有强化冷却功能的涡旋压缩机的导流板安装在后壳上的结构示意图；
图3为本发明一种具有强化冷却功能的涡旋压缩机的导流板安装在后壳上的结构示意图；
图4为本发明一种具有强化冷却功能的涡旋压缩机的导流板的结构示意图；
图5为本发明一种具有强化冷却功能的涡旋压缩机的导流板的结构示意图；
附图中：1、壳体；2、电机；3、第一腔室；4、导流板；5、导流通道；6、吸气口；7、导流入口；8、导流出口；9、副轴承；10、通孔；11、分隔板；12、安装孔；13、凸耳；14、凸壁；15、前壳；16、中壳；17、后壳；18、后盖板；19、静涡旋；20、动涡旋；21、曲轴；22、主轴承；23、偏心轴承；24、接线端子；25、弱电公端；26、强电公端安装孔；27、排气管；28、安装管脚。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
图1为本发明一种具有强化冷却功能的涡旋压缩机的整体结构示意图，图2为本发明一种具有强化冷却功能的涡旋压缩机的导流板安装在后壳上的结构示意图，图3为本发明一种具有强化冷却功能的涡旋压缩机的导流板安装在后壳上的结构示意图，图4为本发明一种具有强化冷却功能的涡旋压缩机的导流板的结构示意图，图5为本发明一种具有强化冷却功能的涡旋压缩机的导流板的结构示意图，如图1至图5所示，示出了一种较佳实施例的具有强化冷却功能的涡旋压缩机，包括：壳体1和电机2，电机2设于壳体1内，且电机2与壳体1的一端之间具有第一腔室3。
进一步，作为一种较佳的实施例，具有强化冷却功能的涡旋压缩机还包括：导流板4，导流板4设于第一腔室3内，导流板4与壳体1的一端固定连接，导流板4内具有至少一导流通道5，导流通道5与壳体1的一端接触。
进一步，作为一种较佳的实施例，壳体1的一端具有吸气口6，导流板4的两端分别具有导流入口7和导流出口8，导流入口7、导流出口8分别与导流通道5的两端相连通，吸气口6与导流入口7相正对，导流出口8与第一腔室3相连通。
进一步，作为一种较佳的实施例，壳体1的一端的外侧安装控制器，导流出口8朝向控制器。优选的，导流出口8朝向壳体1的一端安装有控制器的位置，用于强化冷却。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围。
本发明在上述基础上还具有如下实施方式：
本发明的进一步实施例中，请继续参见图1至图5所示，壳体1的一端的中部设有副轴承9，导流板4位于副轴承9的周侧，导流板4的内侧设有与导流通道5相连通的至少一通孔10，通孔10朝向副轴承9。
本发明的进一步实施例中，导流出口8的截面积小于导流通道5中任意一处的截面积。
本发明的进一步实施例中，导流板4内具有两导流通道5，一导流通道5位于导流板4的内侧，另一导流通道5位于导流板4的外侧，两导流通道5的进口分别与导流入口7相连通，导流入口7位于导流板4的一端的外侧，两导流通道5的出口延伸至导流出口8处，通孔10与该一导流通道5相连通。
优选的，每一导流通道5的出口均具有导流出口8。
本发明的进一步实施例中，导流板4内设有分隔板11，两导流通道5分别位于分隔板11的两侧。
本发明的进一步实施例中，导流板4呈半环形设置，两导流通道5均呈半环形设置。
本发明的进一步实施例中，导流板4的两端均设有至少一安装孔12，导流板4的一端设有至少一凸耳13，位于导流板4的一端的安装孔12贯穿凸耳13，位于导流板4的另一端的安装孔12贯穿导流板4的另一端和分隔板11。
优选的，导流板4的一端设有两凸耳13，两凸耳13上均设有安装孔12。
本发明的进一步实施例中，导流板4的一端的靠近电机2的一侧具有凸壁14，导流板4的一端的外侧和凸壁14上形成导流入口7。
优选的，设置凸壁14为了扩大导流入口7。
优选的，位于导流出口8处的分隔板11的端部的宽度大于导流通道5处的分隔板11的宽度；以及，优选的，位于导流出口8处的导流板4的厚度大于位于导流通道5周侧的导流板4的厚度，该结构用于改变导流出口8的截面积，即缩小导流通道5的出口的截面积。
本发明通过增设导流板4，在导流板4内形成导流通道5，并将导流通道5设置成半环形，梳理吸入的低温、低压气体的流动，使之更加顺畅，降低湍流噪声；同时，通过控制流道的出口位置，即在壳体1的一端的外侧安装控制部件，导流出口8朝向控制部件的位置，以及改变流道的出口截面积，即导流通道5的出口的截面积小于导流通道5的进口的截面积，或导流通道5的出口的截面积小于导流通道5的中部的截面积，使低温、低压吸入气体可以喷射到控制器安装位置，达到强化冷却后壳，进而达到增强控制板冷却，降低电控板在产品应用中的可靠性问题。
本发明在导流板4与轴承座贴合位置，轴承座上设有副轴承9，即导流板4的内侧靠近副轴承9处开设了一个或多个通孔10，从而可以利用导流板4内导流通道5的截面变化导致的气体压力增加，将部分低温、低压的吸入气体导流到副轴承9所在位置，达到对副轴承9的油气润滑加强的目的，提高压缩机的机械可靠性。
优选的，导流板4呈半环形设置。
本发明的压缩机包括前壳15、静涡旋19、动涡旋20、中壳16、曲轴21、电机2、后壳组件、主轴承22、偏心轴承23等零部件组成。其中，后壳17不仅作为壳体1的一部分，通过与中壳16的连接，承担密封作用，还作为轴承座和控制器的安装箱体而存在，前壳15上设有排气管27和安装管脚28。
本发明的后壳组件包括了后壳17、接线端子24、副轴承9、强电公端、弱电公端25，以及导流板4和控制器等零部件，后壳17上设有强电公端安装孔26。
优选的，前壳15、中壳16和后壳17组成壳体1，后壳17远离中壳16的一侧设有后盖板18，控制器设于后壳17与后盖板18之间。
其中，导流板4与后壳17固定连接。
本发明在后壳17远离电机2的一侧具有IPM或者IGBT安装面，该安装面基本横跨轴承座上的副轴承9，并达到了吸气口6的对侧位置，半环形的导流板4通过螺栓固定在后壳17的轴承座一侧，其导流入口7与压缩机的吸气口6对应，并将吸气管的出口封闭，阻止来自吸气管的低温、低压气体，在压缩腔和吸气口压差作用下，直接流经电机2气隙或者电机2与壳体1之间的间隙，流向动静涡旋组成的压缩腔，从而，确保了低温、低压气体可以流到吸气口6对侧位置。
优选的，电机2安装在中壳16内。
导流板4是一个半环面的塑料件或者钣金件。导流板4上设有一条或者多条分割气体通道的分隔板11，通过分隔板11形成若干导流通道5，同时，导流板4上还设有与副轴承座上的气体通道相连通的通孔10，这个通孔10可以是一个或者多个圆形通孔或者矩形的通孔。分隔板11的宽度即分隔板11的厚度，分隔板11在接近导流出口8处逐渐变厚，缩小了气流通道的截面积，从而可以使气体流动速度加快。同时，本发明还将导流出口8处的导流板4的厚度作为设计变量，通过调整该参数，不仅可以达到出口节流提速的目的，还可以使气流的流动方向改变，达到喷射到目标位置的目的。
优选的，靠近导流出口8的分隔板11的宽度和靠近导流出口8的导流板4的厚度可以组合使用或者单独使用。
本发明当压缩机工作时，来自吸气管的低温、低压气体在流道内流动，因为分隔板11作用实现了气流梳理，降低了涡流噪声，同时在气体流动过程中加强了与后壳17的接触，较之以往，对流换热效果更好，更由于导流板4出口位置截面积的变化，将气体导流到了目标冷却位置，并因为气体的加速流动，实现了强化对流换热。
本发明由于低温、低压气体在流道内受到节流作用，导致出口处压力上升，从而，使内侧流道内的一部分气体，从与副轴承座相通的气道排出，进入到副轴承所在位置，实现对副轴承的冷却。
本发明结构简单，制造容易，加强控制器冷却，提高压缩机的可靠性，消除气流噪声，提高用户舒适性，加强副轴承9的油气润滑，提高压缩机的可靠性。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种具有强化冷却功能的涡旋压缩机，其特征在于，包括：壳体和电机，所述电机设于所述壳体内，且所述电机与所述壳体的一端之间具有第一腔室；
还包括：导流板，所述导流板设于所述第一腔室内，所述导流板与所述壳体的一端固定连接，所述导流板内具有至少一导流通道，所述导流通道与所述壳体的一端接触。
2.根据权利要求1所述具有强化冷却功能的涡旋压缩机，其特征在于，所述壳体的一端具有吸气口，所述导流板的两端分别具有导流入口和导流出口，所述导流入口、所述导流出口分别与所述导流通道的两端相连通，所述吸气口与所述导流入口相正对，所述导流出口与所述第一腔室相连通。
3.根据权利要求2所述具有强化冷却功能的涡旋压缩机，其特征在于，所述壳体的一端的中部设有副轴承，所述导流板位于所述副轴承的周侧，所述导流板的内侧设有与所述导流通道相连通的至少一通孔，所述通孔朝向所述副轴承。
4.根据权利要求3所述具有强化冷却功能的涡旋压缩机，其特征在于，所述导流出口的截面积小于所述导流通道中任意一处的截面积。
5.根据权利要求4所述具有强化冷却功能的涡旋压缩机，其特征在于，所述导流板内具有两所述导流通道，一所述导流通道位于所述导流板的内侧，另一所述导流通道位于所述导流板的外侧，两所述导流通道的进口分别与所述导流入口相连通，所述导流入口位于所述导流板的一端的外侧，两所述导流通道的出口延伸至所述导流出口处，所述通孔与该一所述导流通道相连通。
6.根据权利要求5所述具有强化冷却功能的涡旋压缩机，其特征在于，所述导流板内设有分隔板，两所述导流通道分别位于所述分隔板的两侧。
7.根据权利要求4所述具有强化冷却功能的涡旋压缩机，其特征在于，所述导流板呈半环形设置，两所述导流通道均呈半环形设置。
8.根据权利要求6所述具有强化冷却功能的涡旋压缩机，其特征在于，所述导流板的两端均设有至少一安装孔，所述导流板的一端设有至少一凸耳，位于所述导流板的一端的所述安装孔贯穿所述凸耳，位于所述导流板的另一端的所述安装孔贯穿所述导流板的另一端和所述分隔板。
9.根据权利要求5所述具有强化冷却功能的涡旋压缩机，其特征在于，所述壳体的一端的外侧安装控制器，所述导流出口朝向所述控制器。
10.根据权利要求5所述具有强化冷却功能的涡旋压缩机，其特征在于，所述导流板的一端的靠近所述电机的一侧具有凸壁，所述导流板的一端的外侧和所述凸壁上形成所述导流入口。
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