专利名称：汽车空调用一体式开关磁阻电动涡旋压缩机总成的制作方法
技术领域：
本实用新型汽车空调用一体式开关磁阻电动涡旋压缩机总成涉及的是一种汽车空调用配备有位置或无位置传感的小型高效驱动控制器、带控制系统的小型开关磁阻电机 和小型高转速涡旋式压缩机及其匹配与组合，是驱动控制器、开关磁阻电机和涡旋压缩机 三合一封闭式一体化结构。
背景技术：
电动汽车是汽车行业发展创新的主要标志之一。2011年以后，电动汽车将迎来全 球化的第一个市场高潮。电动汽车(包括纯电、混动和燃料电池等)将以10%以上的速度 取代燃油汽车。但燃油汽车的空调压缩机不能直接用于电动汽车。电动汽车需要一种直流电源、 排量小、转速高、结构紧凑、绿色、环保、高效、节能、电子控制的新型压缩机。目前国内市场只有少数厂家能生产和供应分体式的电动汽车压缩机总成，且驱动 器不仅分离在外，而且体积硕大，影响了整体的效率并造成安装困难。最理想的解决办法就 是使用一体化的电动汽车压缩机总成。
发明内容本实用新型的目的是针对上述不足之处提供一种汽车空调用一体式开关磁阻电 动涡旋压缩机总成，是一种专用于电动汽车、混合动力汽车的采用开关磁阻电机的一体式 开关磁阻电动涡旋压缩机总成，电动压缩机部分和驱动控制器部分集成为一体，在所述的 电动压缩机部分和驱动控制器部分，两个部分集成为一体，结构紧凑，体积小，重量轻，耗能 少，效率高，使用寿命长，易于安装，便于维修，并拥有极为优良的性价比。本实用新型是采用以下技术方案实现的汽车空调用一体式开关磁阻电动涡旋压 缩机总成包括开关磁阻电机涡旋压缩机部分和开关磁阻电机驱动控制器部分，两个部分集 成为一体。开关磁阻电机涡旋压缩机部分由开关磁阻电机、涡旋压缩机组成；涡旋压缩机包 括后盖、偏心轴衬、涡旋动盘、涡旋静盘、防旋环、轴承I、外壳和前盖。外壳上设有进气口，后 盖上设有排气口和泄压阀。涡旋静盘装在外壳内，涡旋动盘和涡旋静盘相配合；涡旋动盘上 设有防旋环，防旋环套在前盖的柱销上。开关磁阻电机包括电机轴、轴承II、轴承III、接线端子、电机定子、电机硅钢片转 子、角位移传感器、电机控制器。电机定子固定在外壳中，通过接线端子与驱动控制器电源 相连接，电机硅钢片转子装在电机轴上，电机轴两端用轴承II和轴承III支撑，电机轴一端 装有偏心轴衬，偏心轴衬上装有涡旋动盘，偏心轴衬与涡旋动盘之间装有轴承I。开关磁阻电机驱动控制器由SRD驱动控制芯片、驱动线路板I和保护线路板II、以 及连接驱动控制器与开关磁阻电机的功率控制线构成。SRD驱动控制芯片紧贴在开关磁阻 电机后部的外壳上。[0010]所述的涡旋动盘和涡旋静盘为一对啮合的圆渐开线涡旋盘。本实用新型采用开关磁阻电动机。开关磁阻电动机由电动机和控制器两部分组 成，电动机部分包括角位移传感器，开关磁阻电动机为双凸极结构，转子由叠片叠压而成， 既无绕组也无永磁体，定子各极上绕有集中绕组，径向相对极的绕组串联，构成一相。其工 作原理遵循“磁阻最小原理”一磁通总是要沿磁阻最小的路径闭合。因磁场扭曲而产生 磁阻性质的电磁转矩。顺序给A-B-C-D相绕组通电，则转子便按逆时针方向连续转动起来。 当主开关管Si、S2导通时，A相绕组从直流电源V吸收电能；而当Si、S2关断时，绕组电流 通过续流二极管D1、D2，将剩余能量 回馈给电源V。因此，开关磁阻电机具有再生的能力，系 统效率高。控制器部分包括操作显示电路、控制电路、驱动电路、功率电路和控制电源。操作 显示电路将接收到的命令信号传给控制电路，控制电路在控制电源给电时将电流信号传给 驱动电路，驱动电路的信号传给功率电路，功率电路驱动电动机，电动机通过传感器将转速 信号和角位移信号传给控制电路，控制电路将信号给操作显示电路，从而得到电机的转速。开关磁阻电动机的结构比通常认为最简单的鼠笼式感应电动机还要简单。其突 出的优点是转子上没有任何型式的绕组，因此不会有鼠笼感应电动机制造过程中鼠笼铸造 不良和使用中的断条等问题。其转子机械弹度极高，可以用于超高速运转(如每分钟1万 转)。在定子方面，它只有几个集中绕组，因此制造简便，绝缘容易。因为电动机转矩方向与绕组电流方向无关，即只需单方向绕组电流，故功率电路 可以做到每相一个功率开关。对比感应电动机绕组需流过双向电流，向其供电的PWM变频 器中功率电路每相需两个功率元件。因此开关磁阻电动机调速系统较PWM变频器功率电路 中所需的功率元件少，电路结构简单。在电动机的电磁结构中，各相绕组和磁路相互独立，各自在一定轴角范围内产生 电磁转矩，而不像在一般电动机中必须在各相绕阻和磁路共同作用下产生一个圆旋转磁 场，电动机才能正常运转。在控制器的结构中，各相电路各自给一相绕阻供电，相互独立工 作。当电动机一相绕阻或控制器一相电路发生故障时，只须停止该相工作，电动机除总输出 功率能力有所减小外，并无其它妨碍。控制器从电源侧吸收较少的电流，在电机侧得到较大的起动转矩是本系统的一大 特点。当起动15%额定电流时获得起动转矩为100%的额定转矩；起动电流为额定值的 30%时，起动转矩可达其额定值得150%。开关磁阻电动机高起动转矩，低起动电流的特点，使之在起动过程中电流冲击小， 电动机和控制器发热较连续额定运行时还小。可控参数多使之能在制动运行同电动运行具 有同样优良的转矩输出能力和工作特性。二者综合作用的结果必然使之适用于频繁起停及 正反向转换运行，次数可高达1000次/小时以上。控制开关磁阻电动机的主要运行参数和常用方法包括相关通角、相关断角、相电 流幅值、相绕组电压等，可控参数多，控制灵活方便。因电动机转子不存在绕组铜损，另一方面电动机可控参数多，灵活方便，所以易于 在宽转速范围和不同负载下实现高效优化控制。开关磁阻电机驱动控制器由SRD驱动控制芯片、驱动线路板I和保护线路板II、以 及连接驱动控制器与开关磁阻电机的功率控制线构成。SRD驱动控制芯片紧贴在开关磁阻 电机后部的外壳上。所述的开关磁阻电机配备有位置传感器(有线传感器)或无位置传感器(无线传感器)。有位置传感器采用霍尔传感器或光电传感器。霍尔传感器由传统霍尔 元件构成，在磁铁部分增加了铝套管，由于线路部分处在低温低压一端，因此克服了传统霍 尔元器件磁干扰和不耐高温的缺陷。光电传感器以光电形式获得电机角位数据信息。无位 置传感器是以通讯协议方式实现数据交换。功率控制线连接驱动控制器和电机，以实现对 功率的控制。SRD驱动控制芯片紧贴在电机后部外壳上，其产生的热量由压缩机外壳进气口 所吸入的低压低温气体冷却，减掉了常规驱动器散热部件。本实用新型汽车空调用一体式开关磁阻电动涡旋压缩机总成最突出的有益效果 有1、进一步解决了电动及混动汽车对空调压缩机的需求问题。2、本实用新型一体式结构设计精巧、结构紧凑，易于安装和使用。3、本实用新型产品实现零排放，绿色环保，噪音极低。4、易维修，使用寿命长。5、本实用新型产品具有极优良的性价比，性能优于国内外同类产品，而价格是其 中最低的。6、由于采用了开关磁阻电机，重量更轻、耗能更少、效率更高、寿命更长、转速更 高、可靠性更强，高起动转矩、低起动电流、可频繁起停，可控参数多，调速性能好，空载电流 小。
以下将结合附图对本实用新型作进一步说明图1是汽车空调用一体式开关磁阻电动涡旋压缩机总成的结构示意图。图2是汽车空调用一体式开关磁阻电动涡旋压缩机总成的示意图。图3是汽车空调用一体式开关磁阻电动涡旋压缩机总成的开关磁阻调速系统原 理图。图4是汽车空调用一体式开关磁阻电动涡旋压缩机总成的开关磁阻电机原理结 构图。
具体实施方式
参照附图1 4，汽车空调用一体式开关磁阻电动涡旋压缩机总成包括开关磁阻 电机涡旋压缩机部分和开关磁阻电机驱动控制器部分，两个部分集成为一体。开关磁阻电机涡旋压缩机部分由开关磁阻电机、涡旋压缩机组成；涡旋压缩机包 括后盖1、后盖垫片9、偏心轴衬4、涡旋动盘6、动盘垫片10、排气阀片2、限位块3、涡旋静盘 7、防旋环8、轴承I 5、外壳11和前盖12。外壳11上设有进气口 24，后盖1上设有排气口 23和泄压阀22。涡旋静盘7装在外壳11内，涡旋动盘6和涡旋静盘7相配合；涡旋动盘6 上设有防旋环8，防旋环8套在前盖12的柱销上。所述后盖1与外壳11之间装有后盖垫片 9。所述涡旋动盘6与前盖12之间装有动盘垫片10。所述排气阀片2、限位块3装在静盘 背面。开关磁阻电机包括电机轴13、轴承II 15、轴承III 18、接线端子14、电机定子16、 电机硅钢片转子17、角位移传感器25、电机控制器26。电机定子16固定在外壳11中，通过接线端子14与驱动控制器电源相连接，电机硅钢片转子17装在电机轴13上，电机轴13两端用轴承II 15和轴承III18支撑，电机轴13 —端装有偏心轴衬4，偏心轴衬4上装有涡旋 动盘6，偏心轴衬4与涡旋动盘6之间装有轴承I 5。所述角位移传感器25采用市售角位移传感器。开关磁阻电机驱动控制器由SRD驱动控制芯片19、驱动线路板I 20和保护线路板 II 21、以及连接驱动控制器与开关磁阻电机的功率控制线构成。SRD驱动控制芯片19紧贴 在开关磁阻电机后部的外壳上。所述涡旋动盘6和涡旋静盘7为一对啮合的圆渐开线涡旋盘。所述开关磁阻电机采用的电机为开关磁阻式，为双凸极结构，转子仅由叠片叠压 而成，既无绕组也无永磁体；定子各极上绕有集中绕组，径向相对极的绕组串联，构成一相。 其工作原理遵循“磁阻最小原理”——磁通总是要沿磁阻最小的路径闭合，因磁场扭曲而产 生磁阻性质的电磁转矩。顺序给A-B-C-D相绕组通电，则转子便按逆时针方向连续转动起 来。当主开关管Si、S2导通时，A相绕组从直流电源V吸收电能；而当Si、S2关断时，绕组 电流通过续流二极管Dl、D2，将剩余能量回馈给电源V。因此，开关磁阻电机具有再生的能 力，系统效率高。如图3所示，控制器部分包括操作显式电路、控制电路、驱动电路、功率电 路和控制电源。操作显示电路将接收到的命令信号传给控制电路，控制电路在控制电源给 电时将电流信号传给驱动电路，驱动电路的信号传给功率电路，功率电路驱动电动机，电动 机通过传感器将转速信号和角位移信号传给控制电路，控制电路将信号给操作显示电路， 从而得到电机的转速。开关磁阻电机驱动控制器由SRD驱动控制芯片、驱动线路板I和保护线路板II、以 及连接驱动控制器与开关磁阻电机的功率控制线构成。所述SRD驱动控制芯片紧贴在开关 磁阻电机后部的外壳上。所述开关磁阻电机配备有位置传感器(有线传感器)或无位置传 感器(无线传感器)，通过霍尔、光电或协议通讯方式对电机实现控制。有位置传感器采用 霍尔传感器或光电传感器。霍尔传感器由传统霍尔元件构成，在磁铁部分增加了铝套管，由 于线路部分处在低温低压一端，因此克服了传统霍尔元器件磁干扰和不耐高温的缺陷。光 电传感器以光电形式获得电机角位数据信息。无位置传感器是以通讯协议方式实现数据交 换。功率控制线连接驱动控制器和电机，以实现对功率的控制。SRD驱动控制芯片紧贴在电 机后部外壳上，其产生的热量由压缩机外壳进气口所吸入的低压低温气体冷却，减掉了常 规驱动器散热部件。所述的SRD驱动控制芯片采用市售SRD驱动控制芯片。工作原理工作时，驱动控制器向磁阻电机涡旋压缩机提供驱动信号和电源，使电 机转子17旋转，电机轴13通过涡旋压缩机上偏心轴衬4和防旋环8、前盖12柱销使电机转 子的旋转运动变为涡旋动盘6的平面运动。从而使涡旋动盘6与之啮合的涡旋静盘7渐开 线型线所形成的容积发生改变，压缩从进气口 24进入涡旋压缩机的低压低温气体变为高 压高温气体，经过排气阀3从排气口 23排出，进入制冷循环系统。工作时，驱动控制器所产生的热量，经涡旋压缩机进气口 24的低压低温气体冷却 带走，从而保证涡旋压缩机及驱动控制器能不间断的正常工作。
权利要求一种汽车空调用一体式开关磁阻电动涡旋压缩机总成，其特征在于包括开关磁阻电机涡旋压缩机部分和开关磁阻电机驱动控制器部分，两个部分集成为一体；开关磁阻电机涡旋压缩机部分由开关磁阻电机、涡旋压缩机组成；涡旋压缩机包括后盖、偏心轴衬、涡旋动盘、涡旋静盘、防旋环、轴承I、外壳和前盖；外壳上设有进气口，后盖上设有排气口和泄压阀，涡旋静盘装在外壳内，涡旋动盘和涡旋静盘相配合；涡旋动盘上设有防旋环，防旋环套在前盖的柱销上；开关磁阻电机包括电机轴、轴承II、轴承III、接线端子、电机定子、电机硅钢片转子、角位移传感器和电机控制器；电机定子固定在外壳中，通过接线端子与驱动控制器电源相连接，电机硅钢片转子装在电机轴上，电机轴两端用轴承II和轴承III支撑，电机轴一端装有偏心轴衬，偏心轴衬上装有涡旋动盘，偏心轴衬与涡旋动盘之间装有轴承I；开关磁阻电机驱动控制器由SRD驱动控制芯片、驱动线路板I和保护线路板II、以及连接驱动控制器与开关磁阻电机的功率控制线构成。
2.根据权利要求1所述的汽车空调用一体式开关磁阻电动涡旋压缩机总成，其特征在 于所述涡旋动盘和涡旋静盘为一对啮合的圆渐开线涡旋盘。
3.根据权利要求1所述的汽车空调用一体式开关磁阻电动涡旋压缩机总成，其特征在 于所述开关磁阻电机采用的电机为开关磁阻式，为双凸极结构，转子仅由叠片叠压而成，既 无绕组也无永磁体；定子各极上绕有集中绕组，径向相对极的绕组串联，构成一相。
4.根据权利要求1所述的汽车空调用一体式开关磁阻电动涡旋压缩机总成，其特征在 于所述开关磁阻电机配备有位置传感器或无位置传感器，通过霍尔、光电或协议通讯方式 对电机实现控制。
5.根据权利要求1所述的汽车空调用一体式开关磁阻电动涡旋压缩机总成，其特征在 于所述SRD驱动控制芯片紧贴在开关磁阻电机后部的外壳上。
专利摘要本实用新型汽车空调用一体式开关磁阻电动涡旋压缩机总成涉及的是一种汽车空调用配备有位置或无位置传感的小型高效驱动控制器、小型开关磁阻电机和小型高转速涡旋式压缩机组合。包括开关磁阻电机涡旋压缩机部分和开关磁阻电机驱动控制器部分，两个部分集成为一体；开关磁阻电机涡旋压缩机部分由开关磁阻电机、涡旋压缩机组成；涡旋压缩机包括后盖、偏心轴衬、涡旋动盘、涡旋静盘、防旋环、轴承I、外壳和前盖；开关磁阻电机包括电机轴、轴承II、轴承III、接线端子、电机定子、电机硅钢片转子、角位移传感器和电机控制器；开关磁阻电机驱动控制器由SRD驱动控制芯片、驱动线路板I和保护线路板II以及连接驱动控制器与开关磁阻电机的功率控制线构成。
文档编号F04C18/02GK201588780SQ201020102699
公开日2010年9月22日 申请日期2010年1月28日 优先权日2010年1月28日
发明者游少铮 申请人:南京银茂压缩机有限公司