一种自启停无油电动空压机的制作方法

本发明属于空气压缩机技术领域，具体地说，涉及一种自启停无油电动空压机。

背景技术：

空压机采用压力开关和压力传感器实现压力控制。以压力开关为例，当排气压力达到设定压力上限时，则弹簧片动作(弹开)以切断电机接触器的控制电源，电机停止运行后空压机开启高压空气进气阀，并自动释放内部压力，实现卸荷。然而，现有技术下常见的空压机设备通常采用裸机结构，则整车安装选配时，需要将车用的电动空压机先经配型后才能装车。

一般，空压机的配型和安装是由不同厂家、或者不同工序完成，实际工况下，电动空压机配型不合适的情况时有发生。另一方面，活塞式空压机的运行过程中，因受力不均匀导致工况下整机抖动大；再加上采用自润滑导致运行状态下空压机热量不易排出，致使空压机整机运行温度以及排气温度都较高。为解决该问题，一种容易实现的方法，是单独配置冷却风扇或者风机，对整机以及排风口位置进行冷却，但显然，这种方式一来增加了设备使用成本，二来冷却效率也难以保证，并且，也无法从根本上解决整机抖动大和热量不易排出的技术问题。

有鉴于此，应当对现有技术进行改进，以解决现有技术下电动空压机工况下整机抖动大，热量难以散发的技术问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种具有简化的结构并易于实现，采用对称设计降低整机振动，增加控制单元实现自我检测和控制，同时能够显著降低空压机排气温度、降低排气管路声噪的自启停无油电动空压机。

为解决以上技术问题，本发明采取的一种自启停无油电动空压机，包括电机和位于该电机两侧的两缸活塞，所述电机的两侧主轴与两所述活塞的联轴器连接，所述电机运转带动两缸活塞做交替往复运动，两缸所述活塞的顶部分别通过气缸盖密封，两侧气缸盖与空心螺栓构成的通路分别通至冷却器内；还包括控制单元，其中，所述控制单元包括逆变单元，当所述控制单元与所述电机连接，所述控制单元将其输入端输入的直流电压逆变为所述电机所需的三相交流电压，所述控制单元根据车辆压力传感器检测到的管路气压，控制所述电机的开启和关闭。

优选地，将所述电机与两侧所述活塞的缸体之间围成的两区域定义为冷却区，两冷却区内的电机主轴上分别设置有飞轮，所述冷却区的缸壁上形成多个通风孔，则所述飞轮旋转产生的冷却风对所述活塞进行冷却，并穿过所述通风孔对所述控制单元和冷却器进行冷却。

进一步优选地，所述通风孔上设置有过滤网。

又优选地，所述气缸盖与所述活塞的排气阀连通，将所述气缸盖与空心螺栓之间的连通区域定义为扩张室，该扩张室上形成有多个过气孔，则，活塞中产生的气体通过排气阀排至所述气缸盖内后，通过所述过气孔进入所述扩张室，再通过扩张室排至空心螺栓内，最终进入至所述冷却器冷却。

还优选地，所述活塞的缸体上设置有轴承，该轴承通过挡圈进行固定，其中，所述联轴器的主动端与所述电机的主轴固定，所述联轴器的从动端分别与所述轴承和所述活塞的连杆连接。

优选地，所述冷却器内形成多个翅片，并于一侧形成排气接头，其中，两侧所述活塞内的压缩气体排至所述气缸盖后，通过所述空心螺栓进入至所述冷却器内冷却，最后从所述冷却器的排气接头排出。

又优选地，所述控制单元的通信总线与整车的通信总线连接，其中，车辆整车控制器接收车辆压力传感器发送的管路低气压信号，则车辆整车控制器向所述控制单元发送高压输出信号，使得所述电机运转；车辆整车控制器接收车辆压力传感器发送的管路高气压信号，则车辆整车控制器向所述控制单元发送低压输出信号，使得所述电机停止。

进一步优选地，所述冷却器上设置有压力传感器、温度传感器以及报警设备中的一种或几种。

由于以上技术方案的采用，本发明相较于现有技术具有如下的有益技术效果：

1、电机两侧的两缸活塞对称设置，在电机的带动下作交替的往复运动，从而在运行状态下，整机两侧活塞的运动得到平衡，使得整机振动降低；

2、空压机配置控制单元，控制单元的通信总线与整车的通信总线连接，整车控制器接收车辆压力传感器发送的信号，从而向空压机的控制单元发送低压或者高压输出信号，以控制空压机电机的运行或者停止，这样，使得空压机实现自我控制，且空压机电机的参数于生产商进行匹配，无需再与控制厂商进行参数匹配，提高了空压机电机参数匹配的效率，降低实际工况下电机因参数无法匹配造成功能失效的可能性；

3、控制单元内还加设空压机压力传感器、温度传感器以及报警设备，从而通过控制单元的控制电路实现自我回路保护、过流保护、过压保护以及绝缘保护；

4、电机两侧的主轴上都设置飞轮，电机运转带动飞轮旋转以产生冷却风，一方面，冷却风对活塞的缸体进行冷却，另一方面，部分冷却风从活塞缸体与电机之间的冷却区的通风孔排出，并对控制单元和冷却器进行冷却，这样，解决了现有技术下无油空压机因采用自润滑而导致的热量不易散发的问题，显著降低了整机以及排气的温度；

5、冷却区的通风孔上覆盖过滤网，同时活塞的轴承上固设密封环，防止杂质进入至轴承或者缸体内部；

6、气缸盖上形成包括多个过气孔的扩张室，从而，压缩气体从活塞排气阀排出后进入至气缸盖内，而后气体并非直接排至空心螺栓，而是通过多个过气孔进入至扩张室内，这样，解决了压缩气体直接排放产生的湍流现象，并且，进一步地，在解决湍流现象的基础上，是通过气路截面积的变化，降低了空压机的排气声噪；

7、如前所述，轴承通过挡圈固定，并且，活塞联轴器的主动端与电机主轴固定，联轴器的从动端与轴承和活塞连杆连接，这样，联轴器可视为曲轴结构实现传动效果；

8、控制单元内设置逆变单元，控制单元通过逆变单元将输入端输入的直流电压逆变为电机所需的三相交流电压。

附图说明

图1为剖视图，示出了本发明的一个较佳实施例中所述的自启停无油电动空压机的剖视结构；

图2为局部剖视图，示出了图1所示的较佳实施例所述的自启停无油电动空压机顶部的局部剖视结构；

图3为示意图，示出了图1所示的较佳实施例中控制单元的等效电路结构。

具体实施方式

下面将参考附图来描述本发明所述的一种自启停无油电动空压机的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。此外，在本说明书中，附图未按比例画出，并且相同的附图标记表示相同的部分。

需要说明的是，本发明实施例中所使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”、“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

本发明的较佳实施例，是针对现有技术中空压机存在的运行抖动大、整机和排气温度过高的技术问题而作出的。本发明采取的技术方案是将两缸活塞设置于关于电机所在位置轴对称，以使得两缸活塞运行状态下的振动得到平衡，再通过在电机主轴上设置飞轮，从而飞轮旋转产生的冷却风对活塞、控制单元和冷却器进行了冷却。

图1为剖视图，示出了本发明的一个较佳实施例中所述的自启停无油电动空压机的剖视结构。参看图1，本发明的该较佳实施例中所述的自启停无油电动空压机包括电机10和关于电机10对称设置的两活塞，在此处为方便说明，将两活塞分别定义为第一活塞21和第二活塞22。电机10的两侧主轴与第一活塞21、第二活塞的联轴器23连接，一控制单元50控制电机10运转，电机10运转可带动第一活塞21和第二活塞22做如图1所示的交替的往复运动。

第一活塞21和第二活塞22的缸体内，位于电机10主轴与联轴器23连接位置设置有轴承24，通常的，通过挡圈将轴承24进行固定。在本发明的该较佳实施例中，联轴器23是由主动端和从动端构成，其主动端与电机10主轴固定，而从动端分别与轴承24以及第一活塞21或第二活塞22的连杆25连接，因此可以看出，该较佳实施例中的联轴器23可视为连接活塞连杆25和电机10主轴的曲轴结构。当然，在本发明的其他较佳实施例中，活塞连杆25和电机10主轴之间也可以采取其他的联动结构，本发明的实施例不应当受活塞连杆25和电机10主轴之间不同连接方式的限制。

第一活塞21和第二活塞22的顶部都通过气缸盖26密封，活塞缸体压缩的气体，通过活塞缸顶部的排气阀27排至气缸盖26内。气缸盖26是与空心螺栓28连通的，而其上方与空心螺栓28连通的区域定义为扩张室29。图2为局部剖视图，示出了图1所示的较佳实施例所述的自启停无油电动空压机顶部的局部剖视结构。如图2所示，扩张室29上形成多个过气孔291，且第一活塞21和第二活塞22上的扩张室29通过空心螺栓28固定。再通过具有多个翅片的冷却器30将两扩张室29连通。这样，构成了活塞、气缸盖26、扩张室29、空心螺栓28，最后到冷却器30的排气通路。通过设置扩张室29解决了压缩气体直接排放产生的湍流现象，并且，进一步地，在解决湍流现象的基础上，是通过气路截面积的变化，降低了空压机的排气声噪。

下面具体说明排气通路于实际工况下的排气过程，参看图1和图2，在具体工况下，第一活塞21的连杆25朝向远离气缸盖26的方向运动，则此时于活塞与气缸盖26之间的压缩腔41内形成负压，从而使得第一活塞21的进气阀42打开，此时，外界气流通过第一活塞21一侧的进气盖43上的进气接头44进入至第一活塞21的缸体内部，后通过进气阀42进入至压缩腔41内。下一个工况时，第一活塞21的连杆25朝向气缸盖26的方向运动，则压缩腔41内的气体被压缩，以使得第一活塞21的进气阀42关闭，同时，压缩气体形成的正压将第一活塞21的排气阀27顶开，从而压缩气体经过排气阀27被排至气缸盖26内。接着，气体从气缸盖26上的多个过气孔291内进入至前述的扩张室29内，而后经过空心螺栓28排至冷却器30内，并与冷却器30内的翅片充分接触后冷却，最终从冷却器30的排气接头31处排出。

在上述的排气过程中，与现有技术中相似，电机10运转、活塞缸的活塞运动，以及冷却器30、控制单元的工作都会产生热量，由于现有技术下无油空压机采用的自润滑方式，使得上述设备产生的热量不易散发，则整机长时间处于运行状态下后，其自身的温度也会随之升高，并且，不难想象，由于整机温度升高，使得冷却器30的冷却效果降低，也即导致排气接头31处排气的温度过高。在本发明的该较佳实施例中，为解决该问题，在电机的两侧主轴上设置飞轮11，一方面，飞轮11的位置位于电机10和活塞缸之间，且与两者的距离都较小，因此，飞轮11旋转产生的冷却风可以直接对电机10以及两侧的第一活塞21、第二活塞22的缸体进行冷却；另一方面，是于冷却区上开设多个通风孔12，飞轮11旋转产生的冷却风又通过通风孔12排至控制单元50和冷却器30附近，从而对控制单元50和冷却器30进行冷却。另外，值得一提，通常都会在通风孔12上设置过滤网，于轴承上24上设置密封环241以防止外界杂质通过该通风孔12进入至电机10或者活塞缸体内部，然而，通风孔12的防尘布置可以为多种，不限于此。

再说说控制单元50。图3为示意图，示出了图1所示的较佳实施例中控制单元的等效电路结构。参看图3，控制单元50与电机10连接，该较佳实施例中，控制单元50包括一逆变单元51，从而将控制单元50输入端输入的直流电压逆变为电机10所需的三相交流电压。如图3，整车电池的输入dc+和dc-输入的直流电，经过逆变单元51逆变后，分成u、v、w的三相交流电压，以供给电机10。控制单元50的通信总线又与整成的通信总线连接，继续参看图3，控制单元50的s1接口和s2接口分别与电机正转信号和复位信号连接，同时其高电压信号接口(canh)与整车通信总线(can)的高电压总线连接，其低电压信号接口(canl)与整车通信总线(can)的低电压总线连接。

再具体说说控制单元控制，并实现自启停的过程。整车在诸如储气筒这样的部件上设置气压传感器，且将多个部位的气压传感器都与车辆整车控制器(vcu)连接。当某个位置的气压传感器检测到当前的管路内气压过低时，则向整车控制器(vcu)发送低气压信号。显然，为解决气压不足需要提高管路内的气体压力，则整车控制器(vcu)向控制单元50发送高压输出信号，从而，控制单元50发送信号控制电机运转，对缸体内的气体进行压缩并输出。相应的，当某个位置的气压传感器检测到当前的管路内气压过高时，则向整车控制器(vcu)发送高气压信号。那么，为解决气压过高的问题则又需要降低管路内的气体压力，则整车控制器(vcu)向控制单元50发送低压输出信号，从而，控制单元50发送信号停止电机运转，以实现管路内的气压快速降低。

而在空压机内部，控制单元50上也还可以配置或者集成诸如压力传感器52、温度传感器以及报警设备等的功能模块，以实现更多功能的自动控制。以压力传感器为例，压力传感器对冷却器30的气压进行检测。而当该压力传感器检测到冷却器30内压力过高时，则向整车控制器(vcu)发送预警信号，由整车控制器(vcu)对压力值进行判断后，再通过其整车通信总线(can)向控制单元50发送高电压信号或者低电压信号。类似的，当控制单元50集成的功能模块检测到空压机电机出现绝缘、过流、欠压、过压等故障时，都可以运用上述的检测和判断过程，并最终由整车控制器(vcu)控制控制单元执行相应的动作。

由于以上技术方案的采用，本发明相较于现有技术具有如下的有益技术效果：

1、电机两侧的两缸活塞对称设置，在电机的带动下作交替的往复运动，从而在运行状态下，整机两侧活塞的运动得到平衡，使得整机振动降低；

2、空压机配置控制单元，控制单元的通信总线与整车的通信总线连接，整车控制器接收车辆压力传感器发送的信号，从而向空压机的控制单元发送低压或者高压输出信号，以控制空压机电机的运行或者停止，这样，使得空压机实现自我控制，且空压机电机的参数于生产商进行匹配，无需再与控制厂商进行参数匹配，提高了空压机电机参数匹配的效率，降低实际工况下电机因参数无法匹配造成功能失效的可能性；

3、控制单元内还加设空压机压力传感器、温度传感器以及报警设备，从而通过控制单元的控制电路实现自我回路保护、过流保护、过压保护以及绝缘保护；

4、电机两侧的主轴上都设置飞轮，电机运转带动飞轮旋转以产生冷却风，一方面，冷却风对活塞的缸体进行冷却，另一方面，部分冷却风从活塞缸体与电机之间的冷却区的通风孔排出，并对控制单元和冷却器进行冷却，这样，解决了现有技术下无油空压机因采用自润滑而导致的热量不易散发的问题，显著降低了整机以及排气的温度；

5、冷却区的通风孔上覆盖过滤网，同时活塞的轴承上固设密封环，防止杂质进入至轴承或者缸体内部；

6、气缸盖上形成包括多个过气孔的扩张室，从而，压缩气体从活塞排气阀排出后进入至气缸盖内，而后气体并非直接排至空心螺栓，而是通过多个过气孔进入至扩张室内，这样，解决了压缩气体直接排放产生的湍流现象，并且，进一步地，在解决湍流现象的基础上，是通过气路截面积的变化，降低了空压机的排气声噪；

7、如前所述，轴承通过挡圈固定，并且，活塞联轴器的主动端与电机主轴固定，联轴器的从动端与轴承和活塞连杆连接，这样，联轴器可视为曲轴结构实现传动效果；

8、控制单元内设置逆变单元，控制单元通过逆变单元将输入端输入的直流电压逆变为电机所需的三相交流电压。

以上对本发明做了详尽的描述，实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。