CN115013314B - 压缩机后壳组件及包括其的涡旋压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种压缩机后壳组件及包括其的涡旋压缩机,该压缩机后壳组件包括后壳本体和至少一支架；后壳设置有朝向冷媒腔的凹起的至少一安装槽；支架设置有容置至少一功率模块的至少一卡槽，以及设置有与压缩机的后壳相连接的至少一连接件；支架的卡槽与安装槽相适配。本发明的压缩机后壳组件在不改变压缩机外形结构和不增加额外冷却管路的情况下，通过合理利用压缩机内部空间和改变功率模块的安装方式，使得功率模块能够最大程度的靠近压缩机低温冷媒腔，减小低温冷媒与控制器的功率模块间的热阻，实现对功率模块进行冷却，提高压缩机的整体可靠性；该后壳组件具有制造、装配方式简单、具有更好的适配性和通用性等优点。

Description

压缩机后壳组件及包括其的涡旋压缩机

技术领域

本发明涉及压缩机领域，具体地说，涉及一种压缩机后壳组件及包括其的涡旋压缩机。

背景技术

变频压缩机通过控制器控制马达以进行变频运转，控制器因为具有电压转换晶体而会发出高热。家用空调设备的变频器与压缩机相互分离，其中，可利用风扇引流与金属散热片执行控制器的降温。而在车用电动涡旋压缩机中，通常，控制器和压缩机为一体设计。

专利(CN113404668A)公开了一种涡旋压缩机，包括壳体、吸入管、冷棒以及控制器，壳体区分为电控区域和高压区域，吸入管设置在壳体的侧边，冷棒进入电控区域以连接该吸入管，并且固定在高压区域的壳壁。冷棒具有内部通道，用来供冷媒流通。控制器设置在冷棒的外表面，控制器产生的废热利用冷棒进行散逸。即上述专利通过增设冷棒结构，将控制器设置在冷棒的外表面，控制器产生的废热通过冷棒传递至吸入冷媒。该方案有两点局限性：一是冷棒安装在控制器腔内，会占据腔内较大的空间，但能与控制器接触的面积较小，只能对控制器局部进行散热；二是由于冷棒内部通道为直线形式且直接与吸气口相连，相当于吸气口的位置由控制器和冷棒的位置决定，限制了压缩机吸气口的位置。

专利(CN214617019U)公开一种具有散热结构的涡旋压缩机，包括壳体，壳体的两端分别设有顶盖和后盖板，在后盖板的一端连接有电路板(Printed Circuit Board，PCB)控制器，壳体与后盖板相连一侧开有吸气口，用于吸取冷媒；吸气口上与后盖板内的轴承座相对应处设有用于对冷媒进行导向的翅片状挡板，当冷媒通过吸气口进入到壳体内时，冷媒通过挡板导向进入到轴承座的轴承内，最后通过导热硅脂传递至PCB控制器处，散热作用好，提升了涡旋压缩机的使用寿命，同时还能减少气体流动从而提高压缩机的效率，并且还能减少部分的噪音。该专利通过在后盖板内增加翅片状挡板，将部分冷媒导流至PCB控制器处，但该方案的局限性有三点：一是翅片状挡板导流的冷媒只能对轴承座外侧区域进行冷却，对轴承座对应区域的控制器冷却效果较差；二是从吸气口进入压缩机内的冷媒更多的是向排气口方向流动，只有少部分会沿翅片挡板流动参与冷却；三是控制器与低温冷媒之间由较厚的后盖板分隔，该设计会使得其之间的热阻变大，影响冷却效果。该专利通过在后盖板内增加翅片状挡板，将部分冷媒导流至PCB控制器处，但该方案的局限性有三点：一是翅片状挡板导流的冷媒只能对轴承座外侧区域进行冷却，对轴承座对应区域的控制器冷却效果较差；二是从吸气口进入压缩机内的冷媒更多的是向排气口方向流动，只有少部分会沿翅片挡板流动参与冷却；三是控制器与低温冷媒之间由较厚的后盖板分隔，该设计会使得其之间的热阻变大，影响冷却效果。

现有技术中针对控制器的冷却问题在压缩机上增加散热结构，提高了控制器的可靠性，但是这些方案同时也带来了其他很多问题。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种压缩机后壳组件及包括其的涡旋压缩机，压缩机后壳组件在不改变压缩机外形结构和不增加额外冷却管路的情况下，提供一种控制器功率模块的冷却方法，降低压缩机失效概率，提高压缩机可靠性；该压缩机后壳组件无需额外增加密封结构或冷却管路，具有制造和装配方式简单，通用性较高等优点。

本发明的第一方面提供了一种压缩机后壳组件，包括后壳本体和至少一支架；

所述后壳本体设置有朝向冷媒腔的凹起的至少一安装槽；

所述支架设置有容置至少一功率模块的至少一卡槽，以及设置有与压缩机的后壳本体相连接的至少一连接件；

所述支架的所述卡槽与所述安装槽相适配。

根据本发明的第一方面，所述支架设置有多个卡槽，且各个所述卡槽为呈“凹”字型的凹槽，包括底壁和所述底壁两侧的侧壁，各个所述凹槽的底壁在一平面上。

根据本发明的第一方面，所述侧壁的内侧设置有至少一凸起的第一预紧筋。

根据本发明的第一方面，所述卡槽的底壁的外侧设置有至少一凸起的第二预紧筋，所述卡槽通过所述第二预紧筋与所述安装槽过盈配合。

根据本发明的第一方面，所述连接件设置有至少一螺栓安装通孔，所述连接件通过所述至少一螺栓安装通孔与所述后壳本体螺栓连接。

根据本发明的第一方面，所述支架由绝缘的弹性材料构成。

本发明的第二方面提供了一种涡旋压缩机，其特征在于，包括所述压缩机后壳组件。

根据本发明的第二方面，所述涡旋压缩机还包括至少一功率模块和与所述功率模块电连接的控制器箱体；

所述卡槽为呈“凹”字型的凹槽，包括底壁和所述底壁两侧的侧壁；

每一所述功率模块容置于一所述卡槽，且所述功率模块的散热面与所述底壁相对设置。

根据本发明的第二方面，各个所述凹槽的底壁所在一平面平行于压缩机的轴线方向。

根据本发明的第二方面，所述各个所述连接件所在的平面与所述各个所述凹槽的底壁所在的平面相垂直。

根据本发明的第二方面，涡旋压缩机的吸气口与所述安装槽在压缩机轴线方向上的距离为d，且距离d小于等于10mm。

本发明的压缩机后壳组件在不改变压缩机外形结构和不增加额外冷却管路的情况下，通过合理利用压缩机内部空间和改变功率模块的安装方式，通过在压缩机后壳设置安装槽，使得功率模块能够最大程度的靠近压缩机低温冷媒腔，减小低温低压冷媒与控制器的功率模块间的热阻，实现对控制器功率模块进行冷却，降低压缩机失效概率，提高压缩机的整体可靠性；该压缩机后壳组件无需额外增加密封结构或冷却管路，具有制造和装配方式简单等优点，同时也不会对压缩机吸气口位置产生限制，具有更好的适配性和通用性。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理，通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。

图1为本发明的一实施例的后壳本体朝向冷媒腔一侧的结构示意图；

图2为本发明的一实施例的支架的结构示意图；

图3为本发明的一实施例的功率模块的结构示意图；

图4为本发明的一实施例的后壳本体背离冷媒腔一侧装配支架后的结构示意图；

图5为本发明的一实施例的压缩机后壳组件的结构示意图；

图6为本发明的一实施例的压缩机后壳组件的剖视图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。

在本说明书的表示中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的表示意指结合该实施例或示例表示的具体特征、结构、材料或者特点包括于本说明书的至少一个实施例或示例中。而且，表示的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中表示的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

在通篇说明书中，当说某器件与另一器件“连接”时，这不仅包括“直接连接”的情形，也包括在其中间把其它元件置于其间而“间接连接”的情形。表示“下”、“上”等相对空间的术语可以为了更容易地说明在附图中图示的一器件相对于另一器件的关系而使用。这种术语是指，不仅是在附图中所指的意义，还包括使用中的装置的其它意义或作业。例如，如果翻转附图中的装置，曾说明为在其它器件“下”的某器件则说明为在其它器件“上”。因此，所谓“下”的示例性术语，全部包括上与下方。装置可以旋转90°或其它角度，代表相对空间的术语也据此来解释。

虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来表示各种元件，但是这些元件不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件与另一个元件进行区分。例如，第一接口及第二接口等表示。再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

虽然未不同地定义，但包括此处使用的技术术语及科学术语，所有术语均具有与本说明书所属技术领域的技术人员一般理解的意义相同的意义。普通使用的字典中定义的术语追加解释为具有与相关技术文献和当前提示的内容相符的意义，只要未进行定义，不得过度解释为理想的或非常公式性的意义。

针对现有技术中的问题，本发明提供了一种压缩机后壳组件，其包括后壳本体和至少一支架；所述后壳本体设置有朝向冷媒腔的凹起的至少一安装槽；所述支架设置有容置至少一功率模块的至少一卡槽，以及设置有与压缩机的后壳本体相连接的至少一连接件；所述支架的所述卡槽与所述安装槽相适配。本发明的压缩机后壳组件在不改变压缩机外形结构和不增加额外冷却管路的情况下，通过合理利用压缩机内部空间和改变功率模块的安装方式，通过在压缩机后壳设置安装槽，使得功率模块能够最大程度的靠近压缩机低温冷媒腔，减小低温低压冷媒与控制器的功率模块间的热阻，实现对控制器功率模块进行冷却，降低压缩机失效概率，提高压缩机的整体可靠性；该压缩机后壳组件无需额外增加密封结构或冷却管路，具有制造和装配方式简单等优点，同时也不会对压缩机吸气口位置产生限制，具有更好的适配性和通用性。

下面结合附图以及具体的实施例进一步阐述本发明的具有功率模块的压缩机的结构和使用方法，可以理解的是，各个具体实施例不作为本发明的保护范围的限制。

实施例中，压缩机后壳组件可以包括后壳本体和一个支架，也可以包括后壳本体和多个支架。所述后壳本体1设置有一个或多个安装槽11；安装槽11呈朝向冷媒腔的一侧凹起的结构，图1为后壳本体朝向冷媒腔一侧的结构示意图，图2为本发明的一实施例的支架的结构示意图，所述支架2设置有容置三个功率模块的三个卡槽21，以及设置有与压缩机的后壳本体1相连接的两个连接件22；所述支架2的所述卡槽21与所述安装槽11相适配，由于组装后，卡槽21容置于所述安装槽11，此处的适配包括数量、位置、结构等的相适配。所述支架可以由绝缘的弹性材料构成，如可以由树脂材料构成。

图3为本发明的一实施例的功率模块的结构示意图，在此实施例中所述功率模块3可以是一种IGBT功率模块，是以绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor，IGBT)构成的功率模块，实质是个复合功率器件，它集双极型功率晶体管和功率MOSFET的优点于一体化，主要应用在变频器的主回路逆变器及一切逆变电路，即DC/AC变换中，是控制器的关键部件。IGBT功率模块具有输入阻抗大，驱动功率小，控制电路简单，开关损耗小，通断速度快，工作频率高，元件容量大等优点。通常，IGBT功率模块具有一散热面31。

以将支架2应用于图3的功率模块3为例，此时，如图2和图3所示，所述支架2设置有需要容置功率模块3数量的卡槽21，各个所述卡槽21可以为呈“凹”字型的凹槽，即卡槽21包括底壁211和所述底壁211两侧的侧壁212，该实施例中，各个所述凹槽的底壁211在一平面上。当功率模块3插入支架2的卡槽21时，其散热面31在与所述底壁211的相对面，如图2的阴影的位置。

在一些实施例中，支架2的两侧壁212可以设置有用于进一步固定插入的功率模块3的所述侧壁的内侧设置有至少一凸起的第一预紧筋2121。第一预紧筋2121可以是沿着功率模块3的插入方向延伸的条状的凸起结构，两侧壁212凸起的第一预紧筋可以紧固功率模块3的侧壁，从而确保压缩机运行时功率模块3的稳定性。

同时，所述卡槽的底壁211的外侧也可以设置有多条凸起的第二预紧筋2111，第二预紧筋2111同样可以是沿着功率模块3的插入方向延伸的条状的凸起结构，通过所述第二预紧筋2111所述卡槽21与所述安装槽11实现过盈配合。第一预紧筋和第二预紧筋可以是其他形状的凸起结构，本发明对此不做限定。图4为本发明的一实施例的压缩机后壳组件的结构示意图。

图2的实施例中，支架2的连接件22设置有多个螺栓安装通孔221，所述连接件22通过所述至少一螺栓安装通孔221与所述后壳本体1螺栓连接。由于安装槽11朝向冷媒腔的一侧凹起，卡槽21与安装槽11相适配，优选地，连接件22的安装面与卡槽21的底壁211所在的平面之间存在一定的角度，优选的，两者之间呈90度，即卡槽21的底壁211所在的平面垂直于设置有安装槽处的后壳本体的表面，连接件同时起到安装定位和固定支架的作用。图4为该实施例的通过螺栓222将支架2安装于后壳本体背离冷媒腔侧的结构示意图。实施例中，压缩机后壳组件包括了两个支架2，每个支架2设置有3个卡槽21。支架的数量、卡槽的数量、安装槽的位置可以根据具体的压缩机机型设计，最合理的利用后壳本体空间的同时满足控制器对功率模块数量和形状的需要。

图5为本发明的一实施例的压缩机后壳组件的结构示意图，即当支架安装至后壳本体后的示意图，本发明还提供了一种涡旋压缩机包括上述压缩机后壳组件。当然，上述涡旋压缩机还可以包括前壳、电机、静涡盘6、动涡盘7和后盖板8等零部件。静涡盘6/动涡盘7与后壳本体1之间的空间构成冷媒腔9，后壳本体1还设置有与冷媒腔9相连通的吸气口12，所述涡旋压缩机还包括多个功率模块3和与所述功率模块3电连接的控制器箱体39；至少一功率模块和控制器箱体等部件构成控制压缩机电机的控制器，控制器箱体39可以设置于后盖板8等压缩机的腔体内，如图5的虚线框处。

仍以卡槽为呈“凹”字型的凹槽为例，每一所述功率模块容置于一所述卡槽，且所述功率模块的散热面与所述底壁相对设置。本发明的压缩机安装时，首先将功率模块插入到支架的卡槽中，并通过两侧第一预紧筋固持，再将支架整体装配到后壳本体的安装槽中，并利用安装支架上的第二预紧筋与后壳本体的安装槽过盈配合，将功率模块压紧在后壳本体的散热面上，最后用螺栓将安装支架和后壳本体进行固定连接。

从图6可以看出，安装槽/卡槽/功率模块与低温低压的冷媒腔9相毗邻，为了使冷媒腔9对功率模块起到更好的冷却作用，优选地，各个所述凹槽的底壁211所在一平面平行于压缩机的轴线方向z。所述各个所述连接件22所在的平面与所述各个所述凹槽的底壁211所在的平面相垂直，即安装的功率模块3插入接近与地后壳本体的表面垂直的安装槽11中。同时，功率模块3需尽可能地靠近压缩机低温低压的冷媒腔9，图6为本发明的一实施例的压缩机后壳组件的剖视图，涡旋压缩机的吸气口12与所述安装槽11在压缩机轴线方向z上的距离为d，距离d可以是吸气口12与安装槽11在压缩机轴线方向z上的中心线，也即吸气口12与卡槽21在压缩机轴线方向z上的中心线，上述距离d确定后，功率模块3在z方向上的有限距离内移动，优选地，距离d小于等于10mm。

本发明的压缩机运行时，功率模块产生的热量传导至安装槽，并进而传导至副轴承5所在的后壳本体的内表面。由吸气口流入的低温低压冷媒，将于副轴承所在后壳本体的内表面进行对流换热，带走热量，由于本本发明缩短了热传递的距离，极大提高换热效率，从而增强了功率模块的工作能力及控制器工作的稳定性。

本发明的涡旋压缩机具有控制器工作温度、压缩机失效概率低、整体性能可靠性高等优点，适用于作为车用压缩机使用。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (9)

1.一种压缩机后壳组件，其特征在于，包括后壳本体和至少一支架；

所述后壳本体设置有朝向冷媒腔的凹起的至少一安装槽；

所述支架设置有容置至少一功率模块的至少一卡槽，以及设置有与压缩机的后壳本体相连接的至少一连接件；

所述支架的所述卡槽与所述安装槽相适配；

所述连接件设置有至少一螺栓安装通孔，所述连接件通过所述至少一螺栓安装通孔与所述后壳本体螺栓连接；

所述支架由绝缘的弹性材料构成。

2.根据权利要求1所述的压缩机后壳组件，其特征在于，所述支架设置有多个卡槽，且各个所述卡槽为呈“凹”字型的凹槽，包括底壁和所述底壁两侧的侧壁，各个所述凹槽的底壁在一平面上。

3.根据权利要求2所述的压缩机后壳组件，其特征在于，所述侧壁的内侧设置有至少一凸起的第一预紧筋。

4.根据权利要求2所述的压缩机后壳组件，其特征在于，所述卡槽的底壁的外侧设置有至少一凸起的第二预紧筋，所述卡槽通过所述第二预紧筋与所述安装槽过盈配合。

5.一种涡旋压缩机，其特征在于，包括如权利要求1至4中任意一项所述的压缩机后壳组件。

6.根据权利要求5所述的涡旋压缩机，其特征在于，还包括至少一功率模块和与所述功率模块电连接的控制器箱体；

所述卡槽为呈“凹”字型的凹槽，包括底壁和所述底壁两侧的侧壁；

每一所述功率模块容置于一所述卡槽，且所述功率模块的散热面与所述底壁相对设置。

7.根据权利要求6所述的涡旋压缩机，其特征在于，各个所述凹槽的底壁所在一平面平行于压缩机的轴线方向。

8.根据权利要求6所述的涡旋压缩机，其特征在于，各个所述连接件所在的平面与所述各个所述凹槽的底壁所在的平面相垂直。

9.根据权利要求6所述的涡旋压缩机，其特征在于，涡旋压缩机的吸气口与所述安装槽在压缩机轴线方向上的距离为d，且距离d小于等于10mm。