CN110617222A - 一种电动汽车空调用卧式旋转压缩机及工作方法 - Google Patents

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Abstract

一种电动汽车空调用卧式旋转压缩机及工作方法，该压缩机包括壳体及壳体外侧的控制器，壳体内部的电机及泵体，分布于壳体上的低压吸气管和高压排气旋风分离器；其中泵体采用非圆形气缸作为支撑件，与壳体中段内部的环形端面进行密封和固定，并将压缩机壳体内部分割为低压腔及高压腔，电机处于低压腔，油池处于高压腔；泵体副轴承径向伸出部分开有供油孔，副轴承及曲轴偏心部位设有螺旋油槽，利用吸排气压差将润滑油从油池供入副轴承卸荷油槽，再通过螺旋油槽将润滑油供给至主轴承；本发明有利于降低压缩机封油量，维持油面平稳，克服现有卧式旋转压缩机的供油问题，同时可以利用吸气冷却电机及控制器。

Description

一种电动汽车空调用卧式旋转压缩机及工作方法
技术领域
本发明涉及电动汽车空调用压缩机，具体涉及一种电动汽车空调用卧式旋转压缩机及工作方法。
背景技术
近年来，汽车尾气污染问题越来越受到人们的重视，电动汽车取代燃油车已经成了未来汽车行业发展的主要趋势。在过去一段时间里，电动汽车行业发展虽然迅猛，但空调***的能耗问题一直没有得到有效解决。
解决上述问题的关键在于开发出一款性能可靠、节能高效的电动汽车空调压缩机。现有的电动汽车空调压缩机主要以涡旋式压缩机为主，然而电动涡旋压缩机开发周期长，生产成本高，前期投入大，没有一定的经济基础和技术经验，要在电动涡旋压缩机领域发展十分困难。
除了电动涡旋压缩机，电动旋转压缩机也是一种可行的技术方案。旋转式压缩机，又叫滚动活塞压缩机与滚动转子压缩机，结构简单、效率高、适应压比即冷凝与蒸发温度变化(压比在较大的范围内变化时都可以保证较高的效率)、可靠性好，且加工成本低，已经广泛应用在房间空调器、热泵热水器、采暖热泵、热泵干衣机和热泵洗碗机以及商业与食品冷链等领域。但就房间空调器行业其产量每年就超过1亿台。在空调器、热泵市场，旋转压缩机的使用范围，相对涡旋压缩机越来越大。这些都归结于其上述性能、可靠性与成本综合性较好的优势。
早在1981年，日本就已经开发了用于汽车空调***的单缸和双缸旋转式压缩机。早期的汽车空调旋转式压缩机由发动机驱动，性能受汽车运行工况影响很大。当汽车处于怠速时，压缩机转速较低，同时吸、排气压差较大，单位时间内制冷剂泄漏量增加，导致压缩机容积效率迅速下降，根本无法满足正常的制冷需求。另一方面，当汽车高速行驶时，压缩机转速较高，此时的制冷量或制热量又大于正常需求，为了维持车内温度，离合器需要反复脱开、吸合，影响离合器的可靠性，也带来较大的冲击与噪声。
不过对于电动汽车空调***，由于压缩机直接由电机驱动，不受汽车发动机转速影响，无论是怠速还是高速，通过变频调节，压缩机都可以保持高效运行，同时满足正常制冷或制热需求。但卧式旋转压缩机在变工况、不同倾斜角度下的供油问题仍需解决。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种电动汽车空调用卧式旋转压缩机及工作方法，本发明克服现有卧式电动旋转压缩机的不足之处，提高了其在变工况，变倾斜角度下的润滑能力，保障电动汽车在复杂路况运行下，车载压缩机的可靠性。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种电动汽车空调用卧式旋转压缩机，包括壳体1、设置在壳体1端面外侧的压缩机控制器2以及设置在壳体1内部的电机及泵体；
所述壳体1上设有的低压吸气管3和高压排气旋风分离器4；
所述电机由定子5以及间隙设置在定子5内侧的转子6构成；
所述泵体包括曲轴7、气缸11、滚动活塞10、主轴承8、副轴承12、主轴承侧***9、副轴承侧***13、低压腔14和高压腔15；所述曲轴7居于泵体中心沿水平方向延伸至转子6内，曲轴7偏心部分上套有滚动活塞10，曲轴7偏心部分位于气缸11内，气缸11的两个端面分别与主轴承8和副轴承12配合密封，其中靠近电机的一侧为主轴承8，主轴承8和副轴承12上分别安装了主轴承侧***9及副轴承侧***13；气缸11与主轴承8相连接的端面与壳体1内部的环形端面101配合，同时壳体1与气缸11外壁面采用过盈配合，从而将压缩机壳体内部分割为低压腔14及高压腔15两个腔室，其中低压腔14由壳体1、气缸11、主轴承8、主轴承侧***9、定子5和转子6围成，高压腔15由壳体1，气缸11、副轴承12和副轴承侧***13围成，并在环形端面101和气缸11的外壁面加设密封圈来提高气密性，油池16处于高压腔15的底部。
所述气缸11外壁采用非圆形结构，气缸11壁面加工有吸气结构112和滑片滑槽113，其中吸气结构112由轴向吸气孔1120，连接轴向吸气孔1120与气缸11内壁面的若干个数的径向吸气孔1121组成；所述气缸11为双排气结构，能够同时向主轴承侧***9腔室和副轴承侧***13腔室内排气，气缸11壁面开有气缸轴向通孔110，用于连通主轴承侧***9腔室和副轴承侧***13腔室；同时气缸11作为泵体的定位支撑结构，其底部设计为平面，便于安装和固定，并有镂空部分111，来降低气缸11的质量。
所述主轴承8上加工有主轴承排气孔口81，用于连通主轴承侧***9腔室和副轴承侧***13腔室的主轴承轴向通孔82，与主轴承侧排气***9相配合的环形平面83；主轴承8与气缸11的配合部分为非圆形结构，主轴承径向突出部分84用于遮盖气缸11中的滑片滑槽113，防止润滑油及制冷剂串漏到低压腔14。
所述主轴承侧排气***9加工有卷边90与主轴承8上的环形平面83配合密封，从而使得主轴承侧***9腔室与低压腔14隔绝，形成独立腔室。
所述副轴承12与气缸11配合部分为非圆形结构，配合面上加工有副轴承排气孔口121，用于连通主轴承侧***9腔室和副轴承侧***13腔室的副轴承轴向通孔122；副轴承12的副轴承径向突出部分123浸入油池16中，副轴承径向突出部分123上加工有上径向油孔124连通至副轴承12内部的卸荷油槽125，同时副轴承12的内表面加工有副轴承螺旋油槽126。
所述曲轴7为实体偏心结构，其偏心部分加工有曲轴螺旋油槽70。
上述所述的电动汽车空调用卧式旋转压缩机的工作方法，首先，经过压缩机控制器2使电机的定子5通电启动，转子6旋转；转子6带动曲轴7转动，曲轴7的旋转带动滚动活塞10在气缸11内偏心旋转。
上述电动汽车空调用卧式旋转压缩机用于电动汽车空调***，工作时电动汽车空调***蒸发器出口的低压制冷剂从壳体1上低压吸气管3进入低压腔14，并冷却壳体1端面外侧的压缩机控制器2，再通过定子5与转子6间隙，对电机进行冷却；低压制冷剂通过吸气结构112进入气缸11，随曲轴7转动，压缩后的高压制冷剂通过主轴承8上的主轴承排气孔口81和副轴承12上的副轴承排气孔口121分别排入主轴承侧***9腔室和副轴承***13腔室，主轴承侧***9腔室内的高压制冷剂依次通过主轴承轴向通孔82，气缸轴向通孔110，副轴承轴向通孔122，进入副轴承***13腔室；最终副轴承***13腔室中的制冷剂流入高压腔15，再通过高压排气旋风分离器4实现油气分离并排出压缩机。
同时，油池16内的润滑油在气缸11与高压腔15内制冷剂压差作用下，由副轴承12上的径向油孔124进入卸荷油槽125；随曲轴7转动，一部分润滑油通过副轴承螺旋油槽126润滑副轴承12；另一部分润滑油由曲轴7偏心部位上加工的曲轴螺旋油槽70迁移至主轴承8侧，实现对滚动活塞10与曲轴7偏心部位间的润滑，最后在气缸11与低压腔14内制冷剂压差作用下，润滑油向低压腔14迁移实现对主轴承8的润滑，进入低压腔14的润滑油随吸气进入气缸11实现回油，并在主轴承8与曲轴7的配合段增加旋转密封结构来降低出油量。
和现有技术相比较，本发明具备如下优点：
1、通过气缸与壳体配合，将压缩机腔体分为低压腔和高压腔，油池处于高压腔，润滑油不会由于压差、颠簸及压缩机的倾斜角度变化，在泵体和电机之间反复迁移，减少润滑油注油量的同时维持油面高度，保证平稳供油。
2、利用吸排气压力差从副轴承上的上油孔实现压差供油，而非通过曲轴中心孔上油，可以减去额外的吸油组件以及所需的离心风扇，减少成本及安装工序。
3、曲轴不需要加工中心油孔，为实体结构，其强度和刚度均有所提高，降低曲轴挠度，保障间隙配合，降低摩擦磨损。
4、气缸作为支撑定位件，采用非圆形结构，减少压缩机径向尺寸，使其体积更小，更为紧凑，底部设计为平面，便于安装固定。
5、相比常用的高背压旋转压缩机，压缩机控制器可布置在低压腔外侧，利用吸气冷却控制器，不需要额外增加换热器。
附图说明
图1所示为本发明电动汽车空调用卧式旋转压缩机结构示意图。
图2所示为图1的卧式旋转压缩机A—A剖面示意图。
图3所示为本发明实施例的气缸吸气结构示意图。
图4所示为本发明实施例的主轴承的结构示意图。
图5所示为本发明实施例的主轴承侧***结构示意图。
图6所示为本发明实施例的副轴承结构示意图。
图7所示为图6副轴承A—A剖面示意图。
图8所示为本发明实施例的曲轴结构示意图。
图9所示为本发明电动汽车空调用卧式旋转压缩机工作过程中的制冷剂路径图。
图10所示为本发明电动汽车空调用卧式旋转压缩机的供油路径图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明一种电动汽车空调用卧式旋转压缩机，包括壳体1、设置在壳体1端面外侧的压缩机控制器2以及设置在壳体1内部的电机及泵体；所述壳体1上设有的低压吸气管3和高压排气旋风分离器4；所述电机由定子5以及间隙设置在定子5内侧的转子6构成；所述泵体包括曲轴7、气缸11、滚动活塞10、主轴承8、副轴承12、主轴承侧***9、副轴承侧***13、低压腔14和高压腔15；所述曲轴7居于泵体中心沿水平方向延伸至转子6内，曲轴7偏心部分上套有滚动活塞10，曲轴7偏心部分位于气缸11内，气缸11的两个端面分别与主轴承8和副轴承12配合密封，其中靠近电机的一侧为主轴承8，主轴承8和副轴承12上分别安装了主轴承侧***9及副轴承侧***13；气缸11与主轴承8相连接的端面与壳体1内部的环形端面101配合，同时壳体1与气缸外壁面采用过盈配合，从而将压缩机壳体内部分割为低压腔14及高压腔15两个腔室，其中低压腔14由壳体1、气缸11、主轴承8、主轴承侧***9、定子5和转子6围成，高压腔15由壳体1，气缸11、副轴承12和副轴承侧***13围成，油池16处于高压腔15的底部。
如图2和图3所示，为本发明实施例的气缸结构示意图。所述气缸11采用非圆形结构，所述气缸11壁面加工有吸气结构112和滑片滑槽113，其中吸气结构112由轴向吸气孔1120，连接轴向吸气孔1120与气缸内壁面的若干个数的径向吸气孔1121组成；所述气缸为双排气结构，可同时向主轴承侧***9和副轴承侧***13内排气，气缸11壁面开有气缸轴向通孔110，用于连通主轴承侧***9腔室和副轴承侧***13腔室；同时气缸11底部设计为平面，便于安装和固定，并有镂空部分111，来降低气缸11的质量。
如图4所示，为本发明实施例的主轴承结构示意图。所述主轴承8上加工有主轴承排气孔口81，用于连通主轴承侧***9腔室和副轴承侧***13腔室的主轴承轴向通孔82，与主轴承侧排气***9相配合的环形平面83；主轴承8与气缸11的配合部分为非圆形结构，主轴承径向突出部分84用于遮盖气缸11中的滑片滑槽113，防止润滑油及制冷剂串漏到低压腔14。
如图5所示，为本发明实施例的主轴承侧排气***结构示意图。所述主轴承侧排气***9加工有卷边90与主轴承8上的环形平面83配合密封，从而使得主轴承侧***9腔室与低压腔14隔绝，形成独立腔室。
如图6、图7所示，为本发明实施例的副轴承结构示意图。所述副轴承12与气缸11配合部分亦为非圆形结构，配合面上加工有副轴承排气孔口121，用于连通主轴承侧***9腔室和副轴承侧***13腔室的副轴承轴向通孔122；副轴承12的副轴承径向突出部分123浸入油池16中，副轴承径向突出部分123上加工有上径向油孔124连通至副轴承12内部的卸荷油槽125，同时副轴承12的内表面加工有副轴承螺旋油槽126。
如图8所示，为本发明实施例的曲轴结构示意图。曲轴7为实体结构，偏心部分加工有曲轴螺旋油槽70，将副轴承12侧润滑油运送至主轴承侧8，以润滑滚动活塞10及主轴承8。
结合图9，本发明的电动汽车空调用卧式旋转压缩机工作时的制冷剂路径如图中实线箭头所示，电动汽车空调***蒸发器出口的低压制冷剂从壳体1上吸气孔3进入低压腔14，并冷却壳体1端面外侧的压缩机控制器2，再通过定子5与转子6间隙，对电机进行冷却；低压制冷剂通过吸气结构112进入气缸11，随曲轴7转动，压缩后的高压制冷剂通过主轴承8上的主轴承排气孔口81和副轴承12上的副轴承排气孔口121分别排入主轴承侧***9腔室和副轴承***13腔室，主轴承侧***9腔室内的高压制冷剂依次通过主轴承轴向通孔82，气缸轴向通孔110，副轴承轴向通孔122，进入副轴承***13腔室；最终副轴承***13腔室中的制冷剂流入高压腔15，再通过高压排气旋风分离器4实现油气分离并排出压缩机。
图10为本发明的供油路径图，油池16内的润滑油在气缸11与高压腔15内制冷剂压差作用下，由副轴承12上的径向油孔124进入卸荷油槽125。随曲轴7转动，一部分润滑油通过副轴承螺旋油槽126润滑副轴承12；另一部分润滑油由曲轴7偏心部位上加工的曲轴螺旋油槽70迁移至主轴承8侧，实现对滚动活塞10与曲轴7偏心部位间的润滑，最后在气缸11与低压腔14内制冷剂压差作用下，润滑油向低压腔14迁移实现对主轴承8的润滑，进入低压腔14的润滑油随吸气进入气缸11实现回油。

Claims (9)

1.一种电动汽车空调用卧式旋转压缩机，包括壳体(1)、设置在壳体(1)端面外侧的压缩机控制器(2)以及设置在壳体(1)内部的电机及泵体；其特征在于：所述壳体(1)上设有的低压吸气管(3)和高压排气旋风分离器(4)；所述电机由定子(5)以及间隙设置在定子(5)内侧的转子(6)构成；所述泵体包括曲轴(7)、气缸(11)、滚动活塞(10)、主轴承(8)、副轴承(12)、主轴承侧***(9)、副轴承侧***(13)、低压腔(14)和高压腔(15)；所述曲轴(7)居于泵体中心沿水平方向延伸至转子(6)内，曲轴(7)偏心部分上套有滚动活塞(10)，曲轴(7)偏心部分位于气缸(11)内，气缸(11)的两个端面分别与主轴承(8)和副轴承(12)配合密封，其中靠近电机的一侧为主轴承(8)，主轴承(8)和副轴承(12)上分别安装了主轴承侧***(9)及副轴承侧***(13)；气缸(11)与主轴承(8)相连接的端面与壳体(1)内部的环形端面(101)配合，同时壳体(1)与气缸(11)外壁面采用过盈配合，从而将压缩机壳体内部分割为低压腔(14)及高压腔(15)两个腔室，其中低压腔(14)由壳体(1)、气缸(11)、主轴承(8)、主轴承侧***(9)、定子(5)和转子(6)围成，高压腔(15)由壳体(1)，气缸(11)、副轴承(12)和副轴承侧***(13)围成，并在环形端面(101)和气缸(11)的外壁面加设密封圈来提高气密性，油池(16)处于高压腔(15)的底部。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车空调用卧式旋转压缩机，其特征在于：所述气缸(11)外壁采用非圆形结构，气缸(11)壁面加工有吸气结构(112)和滑片滑槽(113)，其中吸气结构(112)由轴向吸气孔(1120)，连接轴向吸气孔(1120)与气缸(11)内壁面的若干个数的径向吸气孔(1121)组成；所述气缸(11)为双排气结构，能够同时向主轴承侧***(9)腔室和副轴承侧***(13)腔室内排气，气缸(11)壁面开有气缸轴向通孔(110)，用于连通主轴承侧***(9)腔室和副轴承侧***(13)腔室。
3.根据权利要求1所述的一种电动汽车空调用卧式旋转压缩机，其特征在于：所述气缸(11)作为泵体的定位支撑结构，其底部设计为平面，便于安装和固定，并有镂空部分(111)，来降低气缸(11)的质量。
4.根据权利要求1所述的一种电动汽车空调用卧式旋转压缩机，其特征在于：所述主轴承(8)上加工有主轴承排气孔口(81)，用于连通主轴承侧***(9)腔室和副轴承侧***(13)腔室的主轴承轴向通孔(82)，与主轴承侧排气***(9)相配合的环形平面(83)；主轴承(8)与气缸(11)的配合部分为非圆形结构，主轴承径向突出部分(84)用于遮盖气缸(11)中的滑片滑槽(113)，防止润滑油及制冷剂串漏到低压腔(14)。
5.根据权利要求4所述的一种电动汽车空调用卧式旋转压缩机，其特征在于：所述主轴承侧排气***(9)加工有卷边(90)与主轴承(8)上的环形平面(83)配合密封，从而使得主轴承侧***(9)腔室与低压腔(14)隔绝，形成独立腔室。
6.根据权利要求1所述的一种电动汽车空调用卧式旋转压缩机，其特征在于：所述副轴承(12)与气缸(11)配合部分为非圆形结构，配合面上加工有副轴承排气孔口(121)，用于连通主轴承侧***(9)腔室和副轴承侧***(13)腔室的副轴承轴向通孔(122)；副轴承(12)的副轴承径向突出部分(123)浸入油池(16)中，副轴承径向突出部分(123)上加工有上径向油孔(124)连通至副轴承(12)内部的卸荷油槽(125)，同时副轴承(12)的内表面加工有副轴承螺旋油槽(126)。
7.根据权利要求1所述的一种电动汽车空调用卧式旋转压缩机，其特征在于：所述曲轴(7)为实体偏心结构，其偏心部分加工有曲轴螺旋油槽(70)。
8.根据权利要求1所述的一种电动汽车空调用卧式旋转压缩机，其特征在于：所述主轴承(8)与曲轴(7)的配合段增加旋转密封结构来降低出油量。
9.权利要求1至8任一项所述的卧式电动旋转压缩机的工作方法，首先，经过压缩机控制器(2)使电机的定子(5)通电启动，转子(6)旋转；转子(6)带动曲轴(7)转动，曲轴(7)的旋转带动滚动活塞(10)在气缸(11)内偏心旋转；
工作时制冷剂流程为：电动汽车空调***蒸发器出口的低压制冷剂从壳体(1)上低压吸气管(3)进入低压腔(14)，并冷却壳体(1)端面外侧的压缩机控制器(2)，再通过定子(5)与转子(6)间隙，对电机进行冷却；低压制冷剂通过吸气结构(112)进入气缸(11)，随曲轴(7)转动，压缩后的高压制冷剂通过主轴承(8)上的主轴承排气孔口(81)和副轴承(12)上的副轴承排气孔口(121)分别排入主轴承侧***(9)腔室和副轴承***(13)腔室，主轴承侧***(9)腔室内的高压制冷剂依次通过主轴承轴向通孔(82)，气缸轴向通孔(110)，副轴承轴向通孔(122)，进入副轴承***(13)腔室；最终副轴承***(13)腔室中的制冷剂流入高压腔(15)，再通过高压排气旋风分离器(4)实现油气分离并排出压缩机；
工作时供油流程为：油池(16)内的润滑油在气缸(11)与高压腔(15)内制冷剂压差作用下，由副轴承(12)上的径向油孔(124)进入卸荷油槽(125)；随曲轴(7)转动，一部分润滑油通过副轴承螺旋油槽(126)润滑副轴承(12)；另一部分润滑油由曲轴(7)偏心部位上加工的曲轴螺旋油槽(70)迁移至主轴承(8)侧，实现对滚动活塞(10)与曲轴(7)偏心部位间的润滑，最后在气缸(11)与低压腔(14)内制冷剂压差作用下，润滑油向低压腔(14)迁移实现对主轴承(8)的润滑，进入低压腔(14)的润滑油随吸气进入气缸(11)实现回油。
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