一种新型能源汽车用新型空调压缩机的制作方法

本发明涉及一种汽车空调压缩机，特别涉及到一种新型能源汽车用新型空调压缩机。

背景技术：

新能源汽车的普及和发展离不开高效节能的空调压缩机。电动汽车的空调(制冷与制暖兼容)耗电严重制约了行驶里程，从而间接制约了电动汽车产业的发展。因为，车用空调首先会对汽车的制造成本产生影响；其次是车用空调的使用会直接影响到汽车运行的耗电量，在电池性能提升有限、充电桩还不普及的情况下，车用空调的电机效率对新能源汽车的续航能力影响巨大。据统计，“汽车冬天全里程使用制暖功能时，燃油车续航影响10％—20％，而纯电动汽车续航影响则在30％—40％”。

目前，制冷压缩机是通过改变气体的容积来完成气体的压缩和输送过程。任何动力设备都需要有个原动力来作功完成，压缩机也一样，它需要一个旋转式电动机(马达)来带动。制冷压缩机种类和形式很多，其中容积式是最为普遍的。容积型压缩机又分为往复式活塞式和回转式两种，在中国均有一定的市场空间。往复活塞式是通过活塞在气缸内做往复运动改变气体工作容积，发展历史悠久，生产技术成熟。回转式压缩机包括刮片(滑片)旋转式压缩机、螺杆式压缩机，技术复杂精度高。前者成本低但效率低，后者效率高但成本高。从市场竞争的角度而言，除了掌握核心技术以外，还必须能够实现“成本低、效率高”。

往复活塞式是通过活塞在气缸内做往复运动改变气体工作容积，发展历史悠久，生产技术成熟。回转式压缩机包括刮片(滑片)旋转式压缩机、螺杆式压缩机，技术复杂精度高(日本主导该技术市场)。前者成本低但效率低——需将电机旋转运动转化为活塞直线运动并涉及曲柄连杆机构；后者效率高于前者但成本高——效率虽然高于前者，但小型电机仍不能突破公知的效率“瓶颈”。

到目前为止，无论是往复活塞式还是回转螺杆式，电机和压缩装置都是“分体”的，而“分体”则意味着“整合”程度低并存在在某种程度上制约效率(提高)与成本(下降)的问题。为此，人们提出了一种直线压缩制冷的方法。

为此，从制冷市场需要的角度出发完全有必要进行制冷直线电机的技术创新与开发，制作结构简单、成本低廉、高效节能、体积小重量轻的空调压缩机以适应新型能源汽车的发展趋势。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种新型能源汽车用新型空调压缩机，以实现上述目的。

一种新型能源汽车用新型空调压缩机，包括定子磁管、动子铁芯、线圈、控制开关和外部电源，所述的动子铁芯上设置有线圈，线圈与控制开关电性连接，所述的控制开关上电性连接有外部电源；所述定子磁管由永磁体构成，所述构成定子磁管的永磁体的n极或s极全部朝向定子磁管的内部并形成管内同极且能在定子磁管的两端集成由里到外方向相反的逆向磁场；还包括压缩缸，所述的定子磁管呈梯田形层状结构固定设置在压缩缸的外表面；所述的动子铁芯活动设置在压缩缸内；动子铁芯与压缩缸所围成的密封空间为气缸。

进一步，所述层状结构的定子磁管至少由二层永磁体叠加而成且由里到外一层比一层要短。

进一步，所述动子铁芯的行程决定于定子磁管的叠加层数与叠加结构。

进一步，所述的定子磁管由整体式或多块组合的永磁铁构成，也可以通过席卷制作而成；所述的定子磁管的横截面为多边形，所述的横截面可以为方形、菱形。

所述的压缩缸的底部设置有进气口和出气口；所述的进气口上连接有蒸发器，所述的出气口上连接有冷凝器；进气口和出气口的设置都可以采用现在有技术，蒸发器和冷凝器的连接方式同样可使用现有技术连接。

进一步，所述由永磁体构成的定子磁管采用钕铁硼材料或铁氧体材料或胶磁材料或其它磁性材料制作；制作的材料可以是厚型磁性材料或薄型磁性材料或超薄型磁性材料或硬质磁性材料或软质磁性材料；制作材料可以根据具体的使用环境选择。

进一步，所述的动子铁芯采用硅钢材料或铁磁性材料制作。

进一步，所述的控制开关为直流换向控制器；所述线圈通过控制开关连接外部电源而实现动子铁芯的(直线)往复运动；本发明所述的换向开关或换向控制器为可实现动子铁芯作直线往复运动的普通机械换向开关或普通电子换向开关。

进一步，所述的线圈为超导线圈，为了节省使用成本超导线圈也可以用常规线圈代替。

进一步，所述的外部电源采用直流电源，采用直流是集磁控向的创新技术不仅可省去复杂的现有的、常规的、复杂的控制装置，而且还可大大提高动子的行程、推力与加速度，通过一次通、断电过程便可实现动子的一次单向“无缝”直线运动，控制更简单、节电更显著，输出效率更高。

本发明的创新之处在于把直线电机与压缩机一体化整合和定子磁管采用梯田形层状结构，该结构的运用可使集磁控向技术赋以直线电机更具理想的行程、推力与加速度；直线电机与压缩机的整合大大的缩小了新型能源汽车空调的整体体积和减小了整体的重量并且高效节能，使新型能源汽车的空调更具先进性、经济性、实用性。

本发明具有以下所述的显著优点与积极效果：

1.不仅可以节省了新型能源汽车空调的安装空间，也减轻了汽车的负载量，而且还可大大提高空调的工作效率，节约能源；性价比更高，更具“远程”化、高速化、高效化、小型化、实用化与市场化。

2.更加适合高、低温与高、低压和湿度差异大等各种不同的工作环境，运行更加可靠，使用寿命更长，维护检修趋零；

3.为汽车空调的发展提供了一条全新的发展道路，不仅可使汽车空调技术得到高速发展，而且使其更加贴近庞大的中低端市场用户，市场前景广阔，竞争能力卓越；

4.具有无以伦比的显著的创新点：采用集磁控向层叠技术，通过新型高效节能的方式解决了长期困扰新能源汽车车用空调的耗电问题和车用空调抑制车辆行程等技术难题；符合国家“十三五”期间倾斜于新能源汽车的发展战略，市场前景广阔，竞争能力卓越。

附图说明

图1为本发明一种新型能源汽车用新型空调压缩机的通电前的结构示意图；

图2为本发明一种新型能源汽车用新型空调压缩机的通电后的结构示意图。

具体实施方案

以下结合附图对本发明进行详细说明：

集磁控向技术打破了常规，通过永磁体同极集合而形成的管形磁场，不仅可以大幅度提高集合空间中的磁场强度，而且还可以导致集合空间中所产生的磁路走向两端逆反的磁场。

众所周知，直线电机的行程是一个至关重要的技术问题(前提是推力与加速度需要保持在一定的理想状态)，该问题事关直线电机的实用性、广泛性与市场化。本发明所提供的技术很好的解决了直线电机推力、行程与加速度的问题。

为此，本发明提供了一种新型能源汽车用新型空调压缩机，包括定子磁管1、动子铁芯2、线圈3、控制开关4、外部电源5和压缩缸6，所述的动子铁芯2上设置有线圈3，线圈3与控制开关4电性连接，所述的控制开关4上电性连接有外部电源5；所述定子磁管1由永磁体构成，所述构成定子磁管1的永磁体的n极全部朝向定子磁管1的内部并形成管内同极且能在定子磁管1的两端集成由里到外方向相反的逆向磁场；所述的定子磁管1呈梯田形层状结构固定设置在压缩缸6的外表面，所述层状结构的定子磁管1由四层永磁体叠加而成且由里到外一层比一层要短。所述的动子铁芯2活动设置在压缩缸6内，此时的动子铁芯2就充当活塞的角色，动子铁芯2的行程决定于定子磁管1的叠加层数与叠加结构；动子铁芯2与压缩缸6所围成的密封空间为气缸7，在动子铁芯2通电后会做直线运动并对气缸7内的气体做功。

从图1中可以看出，定子磁管1由四层相互叠加呈梯田形的层状结构永磁体组成。所述定子磁管1的第一层磁管11由四块长200mm×宽50mm×厚5mm的钕铁硼永磁体构成，所围成的定子磁管1的内径(方形的)为45mm×45mm；所述第二层磁管12由四块长150mm×宽60mm×厚5mm的钕铁硼永磁体构成；所述第三层磁管13由四块长100mm×宽70mm×厚5mm的钕铁硼永磁体构成；所述第四层磁管14由四块长50mm×宽80mm×厚5mm的钕铁硼永磁体构成。

所述的动子铁芯2的长度为120mm；动子铁芯2为硅钢工形铁芯，两工形圆头的直径均小于39mm(放环需要)，两工形圆头的厚度均为10mm；动子铁芯2的直径为18mm，缠绕线圈3的有效长度为100mm。所述压缩缸6为采用合金材料制作；压缩缸6外径约为45mm，缸体长度为230mm，缸壁厚度约为3mm；动子铁芯2在压缩缸6内的有效直线行程为100mm。所述线圈3采用线径为0.41mm的漆包线环绕而成的超导线圈；所述外部电源5采用直流电源；所述控制开关4采用直流换向控制器。

空调系统主要由压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、干燥储液器及管路等组成，启动汽车空调系统之后，压缩机在发动机带动下开始工作，驱使制冷剂在密封的空调系统中循环流动，压缩机将气态制冷剂压缩成高温高压的制冷剂气体后排出压缩机；高温高压制冷剂气体经管路流入冷凝器后，在冷凝器内散热、降温,冷凝成高温高压的液态制冷剂流出；高温高压液态制冷剂经管路进入干燥储液器内，经过干燥、过滤后流进膨胀阀；高温高压液态制冷剂经膨胀阀节流，状态发生急剧变化，变成低温低压的液态制冷剂；低温低压液态制冷剂立即进入蒸发器内，在蒸发器内吸收流经蒸发器的空气热量，使空气温度降低，吹出冷风，产生制冷效果，制冷剂本身因吸收了热量而蒸发成低温低压的气态制冷剂。在实施过程中，压缩缸6的底部设置有进气口和出气口，所述的进气口连接有蒸发器，在压缩缸6与蒸发器之间还设置有膨胀阀；出气口上连接有冷凝器。压缩缸6不采用发动机作为动力源，直接通过独立的控制器与新能源汽车的电瓶连接，采用电瓶供电控制器控制压缩缸6的工作模式。对整个汽车空调系统而言，本发明的空调压缩机只改变了压缩机的工作模式，而对原本的汽车空调系统的各个部件没多大改变。

当控制开关4通电并使线圈3不断地进行正、反向通电时，充当活塞角色的动子铁芯2即可随之不断地做往复直线运动即对气缸7进行压缩。压缩制冷用高效节能集磁控向直线电机处于待机状态时，动子铁芯2处于图1所示的位置。线圈3正向通电导致动子铁芯2所产生的n、s极。当线圈3通过控制开关4正向通电时，动子铁芯2就会受到向前的磁场力迅速移动到图2所示的位置即对气缸7进行压缩；当线圈3通过控制开关4反向通电时，动子铁芯2就会产生相反的磁场，受到的磁场力也会相反，即动子铁芯2会移动到如图1的原在位置(可通过图中的虚线观察，虚线为基准线)。如此不断循环，动子铁芯2便可不断地做来回往复直线运动(压缩与制冷)。

本实施方式通过集磁控向技术最大限度地实现了动力与压缩制冷装置一体化，不但可以省去复杂曲柄连杆结构，减少电能的中间消耗，还可以通过逆向磁场加长活塞行程的方式大幅度提高机械系统的运行效率,从而使“活塞”的推力在节能省电中变得更为强大；而且使整体的重量和体积都有所改变，体积更小重量更轻，这样运用的场合也就更广泛。

在本发明中定子磁管1还可以采用单层模式，不过单层模式的定子磁管1限制了动子铁芯2的行程，动子铁芯2所得到的推力和加速度也不理想。增加定子磁管1的厚度或长度虽然能使磁管两端的磁场增强，但动子铁芯2的有效直线行程(单向)并未得到明显的提高，所以关键在于采用梯田形层状结构的定子磁管1才能使动子铁芯2具有满意的行程、推力与加速度。

综上可见，在推力输出的整个过程中，输入电流的控制非常纯粹——仅仅体现在电路的通与断。换句话说，一个始“通”、止“断”的简单动作足矣。换言之，在始“通”——止“断”这段行程中，输入电流是“恒稳”的。“恒稳”的工作电流意味着什么？意味着已实现行程控制去传统控制化、现代控制化、智能控制化。简言之，已去技术复杂化。

需要说明的是，上述涉及的案例参数仅用于表述实施方式，并不代表产品的实际数据。另外，上述实施例只为表述本发明的实施方式，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依照本发明之形状、构造及原理所作的等效变化，均涵盖于本发明的保护范围之内。