阅读说明：本技术 一种电动汽车空调用卧式两级旋转压缩机及工作方法 (Horizontal two-stage rotary compressor for electric automobile air conditioner and working method ) 是由 吴建华 杜文清 李澳特 于 2019-10-21 设计创作，主要内容包括：一种电动汽车空调用卧式两级旋转压缩机及工作方法,该压缩机泵体采用非圆形二级气缸作为支撑件,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；一级气缸相对气缸高度比大,采用双排气结构,在减少气缸直径的同时满足气阀布置及可靠性需求；泵体副轴承径向伸出部分和中间隔板开有供油孔,副轴承及曲轴一级和二级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和中间隔板内腔,再通过螺旋油槽将润滑油供给至主轴承；本发明可降低两级旋转压缩机的径向尺寸满足车载需求,同时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。(A horizontal two-stage rotary compressor for an electric automobile air conditioner and a working method thereof are disclosed, wherein a pump body of the compressor adopts a non-circular two-stage cylinder as a support piece, the non-circular two-stage cylinder is sealed and fixed with an annular end face in the middle section of a shell, the interior of the shell of the compressor is divided into a low-pressure cavity and a high-pressure cavity, a motor is positioned in the low-pressure cavity, and an oil pool is positioned in the high-pressure cavity; the height ratio of the first-stage cylinder to the cylinder is large, and a double-exhaust structure is adopted, so that the diameter of the cylinder is reduced, and the requirements on air valve arrangement and reliability are met; the radial extension part of the auxiliary bearing of the pump body and the middle partition plate are provided with oil supply holes, the auxiliary bearing and the first-stage and second-stage eccentric parts of the crankshaft are provided with spiral oil grooves, lubricating oil is supplied from an oil pool to an unloading oil groove of the auxiliary bearing and an inner cavity of the middle partition plate by utilizing suction and exhaust pressure difference, and then the lubricating oil is supplied to the main bearing through the spiral oil grooves; the invention can reduce the radial size of the two-stage rotary compressor to meet the vehicle-mounted requirement, is beneficial to reducing the oil sealing amount of the compressor, maintains the oil level to be stable, and overcomes the oil supply problem of the existing horizontal rotary compressor.)

一种电动汽车空调用卧式两级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两级卧式旋转压缩机及工作方法。

背景技术

目前电动汽车行业发展虽然迅猛，但空调系统的能耗问题一直没有得到有效解决。在冬季时采用PTC取暖，电动汽车的运行里程衰减比较严重，特别是在低温工况下需同时满足驾驶舱与电池的热负荷需求，上述问题表现更加突出。

伴随变频技术及补气增焓热泵的应用，恶劣工况下电动汽车空调系统的性能和能效比得到了有效的提升。现有的电动汽车空调压缩机主要以涡旋式压缩机为主，通过在静涡旋盘开设补气增焓孔来实现准二级压缩循环。然而电动涡旋压缩机开发周期长，生产成本高，前期投入大，成本较高。

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。旋转式压缩机结构简单、效率高、可靠性好，且加工成本低，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。与涡旋压缩机不同，旋转压缩机既可以通过活塞切割或止回阀结构实现准二级压缩，同时也可以通过并联气缸的形式，实现两级压缩，其补气增焓效果优于准二级结构。但电动汽车对压缩机的安装空间有所限制，需要提高相对气缸高度比来减小其径向尺寸，而照搬房间空调器系统上的两级压缩结构难以满足压缩机一级气缸的排气阀布置需求；同时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两级卧式旋转压缩机及工作方法，本发明可进一步缩小两级旋转压缩机的径向尺寸，来满足电动汽车对压缩机安装空间的要求；同时克服卧式旋转压缩机的供油问题，提高了其在变工况，变倾斜角度下的润滑能力，保障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两级旋转压缩机，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、中压吸气管18，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、一级滚动活塞16、二级滚动活塞17、一级气缸13、二级气缸10、副轴承14、副轴承盖板15、中间盖板11、中间隔板12、主轴承8、***9、混合腔19、中间腔20、低压腔21及高压腔22；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的一级偏心部位71上套有一级滚动活塞16，曲轴7的二级偏心部位72上套有二级滚动活塞17，曲轴7的一级偏心部位71位于一级气缸13内，曲轴7的二级偏心部位72位于二级气缸10内，所述二级气缸10处于靠近电机一侧；一级气缸13的两个端面分别与中间隔板12和副轴承14配合密封，其中副轴承14与副轴承盖板15配合密封形成混合腔19，中间隔板12位于靠近电机一侧并与中间盖板11配合密封形成中间腔20；所述二级气缸10的两个端面分别与主轴承8和中间盖板11配合密封，主轴承8上安装了***9；二级气缸10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与二级气缸10壁面采用过盈配合，从而将压缩机壳体内部分割为低压腔21及高压腔22两个腔室，其中低压腔21由壳体1与内部的二级气缸10，主轴承8及***9、定子5和转子6围成，高压腔22由壳体1与内部的二级气缸10、中间盖板11、中间隔板12、一级气缸13、副轴承14、副轴承盖板15围成，并在环形端面101和二级气缸10的外壁面加设密封圈来提高气密性，油池23处于高压腔22的底部。

所述一级气缸13壁面加工有一级气缸滑片滑槽130，一级气缸吸气结构132，其中一级气缸吸气结构132由一级气缸轴向吸气孔1320，连接一级气缸轴向吸气孔1320与一级气缸13内壁面的若干个数的一级气缸径向吸气孔1321组成；所述一级气缸13相对气缸高度比(气缸工作容积的高度与直径之比)为0.5～1.2，为满足气阀布置和可靠性需求采用双排气结构，能够同时向混合腔19和中间腔20内排气，一级气缸13壁面轴向开有一级气缸中压混合通孔131，用于连通混合腔19和中间腔20；同时一级气缸11壁面轴向开有一级气缸高压排气通孔133，用于连通***9腔室和高压腔22。

所述二级气缸10采用非圆形结构，其壁面加工有二级气缸滑片滑槽100和二级气缸吸气结构101，其中二级气缸吸气结构101由二级气缸轴向吸气孔1010，连接二级气缸轴向吸气孔1010与二级气缸10内壁面的若干个数的二级气缸径向吸气孔1011组成；所述二级气缸10为单排气结构，向***9腔室排气；二级气缸10壁面轴向开有二级气缸低压吸气通孔102，用于连通低压腔21和一级气缸13的轴向吸气孔1320；同时二级气缸11壁面轴向开有二级气缸高压排气通孔103，用于连通***9腔室和高压腔22。

同时二级气缸10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。

所述副轴承14与一级气缸13配合部分为非圆形结构，配合面上加工有副轴承排气孔141，外壁面加工有径向补气孔143与壳体1上的中压吸气管18连通，轴向方向上加工有用于连通混合腔19和中间腔20的副轴承中压混合通孔142，以及用于连通***9腔室和高压腔22的副轴承高压排气通孔144；副轴承14的径向突出部分145浸入油池23中，副轴承14的径向突出部分145上加工有上副轴承径向油孔146连通至副轴承14内部的卸荷油槽147，同时副轴承14的内表面加工有副轴承螺旋油槽148。

所述副轴承盖板15为圆环结构，与副轴承14配合密封形成混合腔19，其轴向方向上加工有用于连通***9腔室和高压腔22的副轴承盖板高压排气通孔151。

所述中间隔板12上加工有中间隔板排气孔121，中压混合通道122和中压吸气通道123；中间隔板12壁面轴向加工有用于连通低压腔21和一级气缸13的中间隔板低压吸气通孔124，用于连通***9腔室和高压腔22的中间隔板高压排气通孔125，以及与一级气缸13装配的定位孔126；中间隔板12径向方向加工有中间隔板径向油孔127。

所述中间盖板11与中间隔板12配合密封形成中间腔20，中间盖板11壁面上加工有用于连通低压腔21和一级气缸13的中间盖板低压吸气通孔111，用于连通中间腔20和二级气缸10的轴向吸气孔1010的中间盖板中压吸气通孔112，用于连通***9腔室和高压腔22的中间盖板高压排气通孔113。

所述主轴承8上加工有主轴承排气孔81，用于连通***9腔室和高压腔22的主轴承高压排气通孔82，与***9相配合的环形平面83；主轴承8与二级气缸10的配合部分为非圆形结构，主轴承径向突出部分84用于遮盖二级气缸10中的滑片滑槽100，防止润滑油及制冷剂串漏到低压腔21。

所述***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***9腔室与低压腔21隔绝，形成独立腔室。

所述曲轴7为实体偏心结构，其一级偏心部位71上加工有一级螺旋油槽73，二级偏心部位72上加工有二级螺旋油槽74。

上述电动汽车空调用卧式两级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的旋转带动一级滚动活塞16在一级气缸13内偏心旋转，二级滚动活塞17在二级气缸10内偏心旋转。

上述电动汽车空调用卧式两级旋转压缩机用于电动汽车空调系统，工作时电动汽车空调系统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21，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；低压制冷剂通过二级气缸低压吸气孔102、中间盖板低压吸气通孔111、中间隔板低压吸气通孔124、一级气缸吸气结构132进入一级气缸13，随曲轴7转动，压缩后的中压制冷剂通过副轴承14上的副轴承排气孔141排入混合腔19，同时通过中间隔板12上的中间隔板排气孔121排入中间腔20，完成一级压缩；电动汽车空调系统经济器或闪发器出口的中压制冷剂通过壳体1上中压吸气管18和副轴承补气孔143进入混合腔19与一级排气混合，混合后的中压制冷剂依次通过副轴承中压混合通孔142、一级气缸中压混合通孔131、中压混合通道122进入中间腔20并再次混合；最终混合后的制冷剂通过中压吸气通道123、中间盖板中压吸气通孔112、二级气缸吸气结构101进入二级气缸10，压缩后的高压制冷剂通过主轴承8上的主轴承排气孔81排入***9腔室，再依次通过主轴承高压排气通孔82、二级气缸高压排气通孔103、中间盖板高压排气通孔113、中间隔板高压排气通孔125、一级气缸高压排气通孔133、副轴承高压排气通孔144、副轴承盖板高压排气通孔151进入高压腔22，最终高压腔22内的制冷剂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，油池23内的润滑油在一级气缸13，二级气缸10与高压腔22内制冷剂压差作用下，一部分由副轴承径向油孔146，进入卸荷油槽147，另一部分由中间隔板径向油孔127进入中间隔板12内腔；随曲轴7转动，卸荷油槽147内的润滑油一部分通过副轴承螺旋油槽148润滑副轴承14，另一部分由曲轴7上的一级螺旋油槽73迁移至中间隔板12内腔并进行混合，实现对一级滚动活塞16与一级偏心部位71间的润滑；中间隔板12内腔的润滑油由曲轴7上的二级螺旋油槽74迁移至主轴承8侧，实现对二级滚动活塞17与二级偏心部位72间的润滑；最后在二级气缸10与低压腔21内制冷剂压差作用下，润滑油向低压腔21迁移实现对主轴承8的润滑，进入低压腔21的润滑油随吸气进入一级气缸13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、通过气缸与外壳配合，将压缩机腔体分为低压腔体和高压腔体，油池处于高压侧，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及中间隔板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，更适用于两级压缩，相对气缸高度比大的结构，减少轴承摩擦磨损的发生。

4、一级气缸采用双排气结构解决相对气缸高度比提升带来的单排气阀可靠性和寿命问题，同时气缸采用非圆形设计进一步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两级旋转压缩机结构示意图。

图2所示为图1的卧式两级旋转压缩机A—A剖面示意图。

图3所示为图1的卧式两级旋转压缩机B—B剖面示意图。

图4所示为图1的卧式两级旋转压缩机C—C剖面示意图。

图5所示为本发明实施例的一级气缸吸气结构示意图。

图6所示为本发明实施例的副轴承结构示意图。

图7所示为本发明实施例的副轴承盖结构示意图。

图8所示为本发明实施例的中间隔板结构示意图。

图9所示为图8的中间隔板A—A剖面示意图。

图10所示为本发明实施例的中间盖板结构示意图。

图11所示为本发明实施例的主轴承的结构示意图。

图12所示为本发明实施例的***结构示意图。

图13所示为本发明实施例的曲轴结构示意图。

图14所示为本发明电动汽车空调用卧式两级旋转压缩机工作过程中的制冷剂路径图。

图15所示为本发明电动汽车空调用卧式两级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两级卧式旋转压缩机，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、中压吸气管18，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、一级滚动活塞16、二级滚动活塞17、一级气缸13、二级气缸10、副轴承14、副轴承盖板15、中间盖板11、中间隔板12、主轴承8、***9、混合腔19、中间腔20、低压腔21及高压腔22；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的一级偏心部位71上套有一级滚动活塞16，曲轴7的二级偏心部位72上套有二级滚动活塞17，曲轴7的一级偏心部位71位于一级气缸13内，曲轴7的二级偏心部位72位于二级气缸10内，所述二级气缸10处于靠近电机一侧；一级气缸13的两个端面分别与中间隔板12和副轴承14配合密封，其中副轴承14与副轴承盖板15配合密封形成混合腔19，中间隔板12位于靠近电机一侧并与中间盖板11配合密封形成中间腔20；所述二级气缸10的两个端面分别与主轴承8和中间盖板11配合密封，主轴承8上安装了***9；二级气缸10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与二级气缸10壁面采用过盈配合，从而将压缩机壳体内部分割为低压腔21及高压腔22两个腔室，其中低压腔21由壳体1与内部的二级气缸10，主轴承8及***9、定子5和转子6围成，高压腔22由壳体1与内部的二级气缸10、中间盖板11、中间隔板12、一级气缸13、副轴承14、副轴承盖板15围成，油池23处于高压腔22的底部。

如图2和图5所示，为本发明实施例的一级气缸结构示意图。所述一级气缸13壁面加工有一级气缸滑片滑槽130，一级气缸吸气结构132，其中一级气缸吸气结构132由一级气缸轴向吸气孔1320，连接一级气缸轴向吸气孔1320与一级气缸13内壁面的若干个数的一级气缸径向吸气孔1321组成；所述一级气缸13相对气缸高度比(气缸工作容积的高度与直径之比)为0.5～1.2，为满足气阀布置和可靠性需求采用双排气结构，能够同时向混合腔19和中间腔20内排气，一级气缸13壁面轴向开有一级气缸中压混合通孔131，用于连通混合腔19和中间腔20；同时一级气缸11壁面轴向开有一级气缸高压排气通孔133，用于连通***9腔室和高压腔22。

如图3所示，为本发明实施例的二级气缸结构示意图。所述二级气缸10采用非圆形结构，其壁面加工有二级气缸滑片滑槽100和二级气缸吸气结构101，其中二级气缸吸气结构101由二级气缸轴向吸气孔1010，连接二级气缸轴向吸气孔1010与二级气缸10内壁面的若干个数的二级气缸径向吸气孔1011组成；所述二级气缸10为单排气结构，向***9腔室排气；二级气缸10壁面轴向开有二级气缸低压吸气通孔102，用于连通低压腔21和一级气缸13的轴向吸气孔1320；同时二级气缸11壁面轴向开有二级气缸高压排气通孔103，用于连通***9腔室和高压腔22。同时二级气缸10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。

如图4和图6所示，为本发明实施例的副轴承结构示意图。所述副轴承14与一级气缸13配合部分为非圆形结构，配合面上加工有副轴承排气孔141，外壁面加工有径向补气孔143与壳体1上的中压吸气管18连通，轴向方向上加工有用于连通混合腔19和中间腔20的副轴承中压混合通孔142，以及用于连通***9腔室和高压腔22的副轴承高压排气通孔144；副轴承14的径向突出部分145浸入油池23中，副轴承14的径向突出部分145上加工有上副轴承径向油孔146连通至副轴承14内部的卸荷油槽147，同时副轴承14的内表面加工有副轴承螺旋油槽148。

如图7所示，为本发明实施例的副轴承盖结构示意图。所述副轴承盖板15为圆环结构，与副轴承14配合密封形成混合腔19，其轴向方向上加工有用于连通***9腔室和高压腔22的副轴承盖板高压排气通孔151。

如图8和图9所示，为本发明实施例的中间隔板结构示意图。所述中间隔板12上加工有中间隔板排气孔121，中压混合通道122和中压吸气通道123；中间隔板12壁面轴向加工有用于连通低压腔21和一级气缸13的中间隔板低压吸气通孔124，用于连通***9腔室和高压腔22的中间隔板高压排气通孔125，以及与一级气缸13装配的定位孔126；中间隔板12径向方向加工有中间隔板径向油孔127。

如图10所示，为本发明实施例的中间盖板结构示意图。所述中间盖板11与中间隔板12配合密封形成中间腔20，中间盖板11壁面上加工有用于连通低压腔21和一级气缸13的中间盖板低压吸气通孔111，用于连通中间腔20和二级气缸10的轴向吸气孔1010的中间盖板中压吸气通孔112，用于连通***9腔室和高压腔22的中间盖板高压排气通孔113。

如图11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81，用于连通***9腔室和高压腔22的主轴承高压排气通孔82，与***9相配合的环形平面83；主轴承8与二级气缸10的配合部分为非圆形结构，主轴承径向突出部分84用于遮盖二级气缸10中的滑片滑槽100，防止润滑油及制冷剂串漏到低压腔21。

如图12所示，为本发明实施例的***结构示意图。所述***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***9腔室与低压腔21隔绝，形成独立腔室。

如图13所示，为本发明实施例的曲轴结构示意图。所述曲轴7为实体偏心结构，其一级偏心部位71上加工有一级螺旋油槽73，二级偏心部位72上加工有二级螺旋油槽74。

上述电动汽车空调用卧式两级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的旋转带动一级滚动活塞16在一级气缸13内偏心旋转，二级滚动活塞17在二级气缸10内偏心旋转。

结合图14，本发明的电动汽车空调用卧式两级旋转压缩机工作时的制冷剂路径如图中箭头所示，电动汽车空调系统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21，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；低压制冷剂通过二级气缸低压吸气孔102、中间盖板低压吸气通孔111、中间隔板低压吸气通孔124、一级气缸吸气结构132进入一级气缸13，随曲轴7转动，压缩后的中压制冷剂通过副轴承14上的副轴承排气孔141排入混合腔19，同时通过中间隔板12上的中间隔板排气孔121排入中间腔20，完成一级压缩；电动汽车空调系统经济器或闪发器出口的中压制冷剂通过壳体1上中压吸气管18和副轴承补气孔143进入混合腔19与一级排气混合，混合后的中压制冷剂依次通过副轴承中压混合通孔142、一级气缸中压混合通孔131、中压混合通道122进入中间腔20并再次混合；最终混合后的制冷剂通过中压吸气通道123、中间盖板中压吸气通孔112、二级气缸吸气结构101进入二级气缸10，压缩后的高压制冷剂通过主轴承8上的主轴承排气孔81排入***9腔室，再依次通过主轴承高压排气通孔82、二级气缸高压排气通孔103、中间盖板高压排气通孔113、中间隔板高压排气通孔125、一级气缸高压排气通孔133、副轴承高压排气通孔144、副轴承盖板高压排气通孔151进入高压腔22，最终高压腔22内的制冷剂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15为本发明的供油路径图，油池23内的润滑油在一级气缸13，二级气缸10与高压腔22内制冷剂压差作用下，一部分由副轴承径向油孔146，进入卸荷油槽147，另一部分由中间隔板径向油孔127进入中间隔板12内腔；随曲轴7转动，卸荷油槽147内的润滑油一部分通过副轴承螺旋油槽148润滑副轴承14，另一部分由曲轴7上的一级螺旋油槽73迁移至中间隔板12内腔并进行混合，实现对一级滚动活塞16与一级偏心部位71间的润滑；中间隔板12内腔的润滑油由曲轴7上的二级螺旋油槽74迁移至主轴承8侧，实现对二级滚动活塞17与二级偏心部位72间的润滑；最后在二级气缸10与低压腔21内制冷剂压差作用下，润滑油向低压腔21迁移实现对主轴承8的润滑，进入低压腔21的润滑油随吸气进入一级气缸13实现回油。