一种热泵电动涡旋压缩机及其补气增焓方法
阅读说明：本技术 一种热泵电动涡旋压缩机及其补气增焓方法 (Heat pump electric scroll compressor and air supplementing and enthalpy increasing method thereof ) 是由 李康 李芳芳 朱子宇 于 2020-12-30 设计创作，主要内容包括：一种热泵电动涡旋压缩机及其补气增焓方法,其中压缩机包括密封外壳和控制器,密封外壳的左右两端分别设有低、高压排气口；密封外壳内靠近低压进气口的一侧固定设有受控于控制器的电机定子,电机定子的内腔套设有电机转子,电机转子的内腔固定连接有转子主轴；密封外壳内靠近高压排气口的一侧固定设有静涡旋盘,静涡旋盘的涡旋部内设有与该涡旋部啮合旋接的动涡旋盘；涡旋压缩腔与电机腔通过过气孔连通；转子主轴穿过花盘与动涡旋盘连接,动涡旋盘由转子主轴驱动旋转；密封外壳上还设有喷气增焓口,喷气增焓口穿过静涡旋盘的外壁与涡旋压缩腔连通。本发明结构简单、可靠性高、能效比高,很好地现了热泵空调在低温下的补气增焓功能。(A heat pump electric vortex compressor and a gas-supplying enthalpy-increasing method thereof are provided, wherein the compressor comprises a sealed shell and a controller, and the left end and the right end of the sealed shell are respectively provided with a low-pressure exhaust port and a high-pressure exhaust port; a motor stator controlled by a controller is fixedly arranged on one side, close to the low-pressure air inlet, in the sealed shell, an inner cavity of the motor stator is sleeved with a motor rotor, and an inner cavity of the motor rotor is fixedly connected with a rotor spindle; a static vortex disk is fixedly arranged on one side, close to the high-pressure exhaust port, in the sealed shell, and a movable vortex disk meshed and spirally connected with the vortex part is arranged in the vortex part of the static vortex disk; the vortex compression cavity is communicated with the motor cavity through an air hole; the rotor main shaft penetrates through the faceplate to be connected with the movable scroll plate, and the movable scroll plate is driven to rotate by the rotor main shaft; and the seal shell is also provided with an enhanced vapor injection port which penetrates through the outer wall of the fixed scroll plate and is communicated with the scroll compression cavity. The invention has simple structure, high reliability and high energy efficiency ratio, and well realizes the air-supplementing and enthalpy-increasing functions of the heat pump air conditioner at low temperature.)
技术领域
本发明涉及压缩机技术领域，具体涉及一种热泵电动涡旋压缩机及其补气增焓方法。
背景技术
传统汽车的制热空调的热量一般由发动机排出的热量提供，然而，在新能源汽车中由于发动机的取消，因此在低温下车内的热量要由额外的制热装置提供。目前大部分的新能源车型采用的制热装置为PTC制热，但PTC制热效率较低，造成在冬季车内开制热时续航里程要降低30％左右。因此提高制热装置效率的需求日益迫切。热泵空调是一种将低位热源热能强制转移到高位热源的空调装置，在冬季制热工况下COP可达2-4，能效多倍于PTC加热，可以有效延长20％以上的续航里程。热泵电动涡旋压缩机作为整个热泵空调系统中的最关键部件，关系到整个系统的效率。目前，一般采用具有四通阀的热泵空调，而随着室外气温的下降，热泵空调系统中因室外温度过低以及蒸发器的蒸发能力差导致蒸发器内的气压很低，即制冷剂回流量下降。为了得到高压气体，压缩机就得加大转速，这样功耗就会大大增加，同时排出气体温度也升了很多，不利于系统正常运行，而且制热量下降，效能比很低，没有达到节能作用。
所以，如何设计一种能够实现低温下提高制热热量，且提高效能比的热泵电动涡旋压缩机装置，成为我们当前亟需解决的技术难题。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种热泵电动涡旋压缩机及其补气增焓方法，以实现低温下通过涡旋压缩技术提高制热热量，同时提高效能比。
为实现上述目的，本发明提供了一种热泵电动涡旋压缩机，包括密封外壳和控制器，所述密封外壳的左右两端分别设有低压进气口和高压排气口；所述密封外壳内靠近所述低压进气口的一侧固定设有受控于所述控制器的电机定子，所述电机定子的内腔套设有电机转子，所述电机转子的内腔固定连接有转子主轴；所述密封外壳内靠近所述高压排气口的一侧固定设有静涡旋盘，所述静涡旋盘的涡旋部内设有与该涡旋部啮合旋接的动涡旋盘；所述静涡旋盘上设有罩盖所述动涡旋盘的花盘，所述花盘与所述静涡旋盘围合成供所述动涡旋盘旋转的涡旋压缩腔，所述电机转子所在侧为电机腔，所述花盘上设有过气孔，所述涡旋压缩腔与所述电机腔通过所述过气孔连通；所述转子主轴穿过所述花盘与所述动涡旋盘连接，所述动涡旋盘由所述转子主轴驱动旋转；所述密封外壳上还设有喷气增焓口，所述喷气增焓口穿过所述静涡旋盘的外壁与所述涡旋压缩腔连通，所述喷气增焓口用于与外部经济器上的增焓管路连接。
作为本发明的进一步优选技术方案，所述密封外壳、电机定子、电机转子和转子主轴组合形成永磁同步电机，所述电机定子上绕有线圈，所述电机转子为不带线圈的永磁体。
作为本发明的进一步优选技术方案，所述花盘和所述密封外壳上各设有轴承，所述转子主轴的一端与所述花盘上的轴承固定连接，所述转子主轴的另一端与所述密封外壳上的轴承固定连接。
作为本发明的进一步优选技术方案，所述密封外壳包括主壳体和端盖，所述主壳体的一端为敞口，所述端盖密闭连接在所述主壳体的敞口处，所述高压排气口设置在所述端盖上，所述低压进气口设置在所述主壳体远离所述端盖的一端。
作为本发明的进一步优选技术方案，所述静涡旋盘嵌装于所述主壳体的敞口处并紧靠所述端盖的内侧。
作为本发明的进一步优选技术方案，所述喷气增焓口与所述经济器之间的增焓管路上设有单向阀。
作为本发明的进一步优选技术方案，所述控制器一体固定设置在所述密封外壳的外壁上。
S101，启动控制器，电机定子在控制器的控制下与外部电源通电导通后产生作用于电机转子的旋转磁场，电子转子在磁力作用下带动动涡旋盘一同旋转；
S102，将经低压进气口与外部提供第一制冷剂气体的蒸发器连通，旋转的动涡旋盘与静涡旋盘之间通过啮合的涡旋部相互作用对涡旋压缩腔内的气体进行涡旋压缩，涡旋压缩产生负压以使第一制冷剂气体经电机腔吸入到涡旋压缩腔；
S103，打开增焓管路上的单向阀，外部提供的第二制冷剂气体的经济器与喷气增焓口单向导通，第二制冷剂气体经喷气增焓口补入到涡旋压缩腔；
S104，动涡旋盘运转将第一制冷剂气体与第二制冷剂气体在涡旋压缩腔内混合压缩，然后经高压排气口喷出。
作为本发明的进一步优选技术方案，所述增焓管路上还设有流量调节阀，所述流量调节阀受控于所述控制器。
本发明的热泵电动涡旋压缩机及其补气增焓方法，通过采用上述技术方案，可以达到如下有益效果：
1)电机定子通入电流后产生旋转磁场，电机转子在磁场的作用下转动，从而使电机转子通过转子主轴带动动涡旋盘旋转，动涡旋盘在旋转过程中与静涡旋盘相互作用实现涡旋增压；
2)通过喷气增焓口可补充入中温中压的第二制冷剂气体到涡旋压缩腔，从而增加了热泵电动涡旋压缩机的排气量，进而降低了排气温度，提升了制热能力；
3)本发明结构简单、可靠性高、能效比高，应用于热泵空调，很好地实现了热泵空调在低温下的补气增焓功能，便于设计安装，且提升了制热量及效能比；
4)相对于传统的PTC制热方式，效率至少提高2倍以上，在未来具有广泛的使用前景。
附图说明
下面结合附图和
具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明热泵电动涡旋压缩机提供的一实例的结构示意图；
图2为热泵电动涡旋压缩机的正视图；
图3为图2中A-A剖视图；
图4为热泵电动涡旋压缩机的内部结构示意图；
图5为静涡旋盘的结构示意图。
图中：1、密封外壳，2、主壳体，3、端盖，4、喷气增焓口，5、低压进气口，6、高压排气口，7、控制器，8、静涡旋盘，9、动涡旋盘，10、花盘，11、轴承，12、转子主轴，13、电机定子，14、电机转子，15、涡旋部。
本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述。较佳实施例中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等用语，仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1至图5所示，热泵电动涡旋压缩机，通过补气增焓以实现低温环境下的高效运行，其包括密封外壳1和控制器7，所述密封外壳1的左右两端分别设有低压进气口5和高压排气口6；所述密封外壳1内靠近所述低压进气口5的一侧固定设有受控于所述控制器7的电机定子13，所述电机定子13的内腔套设有电机转子14，所述电机转子14的内腔固定连接有转子主轴12；所述密封外壳1内靠近所述高压排气口6的一侧固定设有静涡旋盘8，所述静涡旋盘8的涡旋部15内设有与该涡旋部15啮合旋接的动涡旋盘9；所述静涡旋盘8上设有罩盖所述动涡旋盘9的花盘10，所述花盘10与所述静涡旋盘8围合成供所述动涡旋盘9旋转的涡旋压缩腔，所述电机转子14所在侧为电机腔，花盘10用于分隔涡旋压缩腔和电机腔，所述花盘10上设有过气孔，所述涡旋压缩腔与所述电机腔通过所述过气孔连通；所述转子主轴12穿过所述花盘10与所述动涡旋盘9连接，所述动涡旋盘9由所述转子主轴12驱动旋转；所述密封外壳1上还设有喷气增焓口4，所述喷气增焓口4穿过所述静涡旋盘8的外壁与所述涡旋压缩腔连通，所述喷气增焓口4用于与外部经济器上的增焓管路连接，所述喷气增焓口4与所述经济器之间的增焓管路上设有单向阀。
所述密封外壳1、电机定子13、电机转子14和转子主轴12组合形成永磁同步电机，所述电机定子13上绕有线圈，所述电机转子14为不带线圈的永磁体。
在一具体实施中，所述花盘10和所述密封外壳1上各设有轴承11，所述转子主轴12的一端与所述花盘10上的轴承11固定连接，所述转子主轴12的另一端与所述密封外壳1上的轴承11固定连接。
具体实施中，所述密封外壳1包括主壳体2和端盖3，所述主壳体2的一端为敞口，所述端盖3密闭连接在所述主壳体2的敞口处，所述高压排气口6设置在所述端盖3上，所述低压进气口5设置在所述主壳体2远离所述端盖3的一端。所述静涡旋盘8嵌装于所述主壳体2的敞口处并紧靠所述端盖3的内侧。
在另一具体实施中，所述控制器7一体固定设置在所述密封外壳1的外壁上，控制器7用于控制提供给电机定子13的电源的通断及电流大小，电机定子13得电后产生在旋转磁场作用下驱动电机转子14旋转，从而使得控制器7对电机转子14的启停及转速进行控制，进而对静涡旋盘8的启停及转速进行控制。
作为一个总的发明构思，本发明还提供了一种热泵电动涡旋压缩机的补气增焓方法，包括以下步骤。
S101，启动控制器7，电机定子13在控制器7的控制下与外部电源通电导通后产生作用于电机转子14的旋转磁场，电子转子在磁力作用下带动动涡旋盘9一同旋转。
该步骤S101中，控制器7用于电机定子13与外部电源的通断控制，以及对外部电源输出给电机定子13的电压、电流或频率进行调节，以实现对电子转子的启停控制及转速控制。
S102，将经低压进气口5与外部提供第一制冷剂气体的蒸发器连通，旋转的动涡旋盘9与静涡旋盘8之间通过啮合的涡旋部15相互作用对涡旋压缩腔内的气体进行涡旋压缩，涡旋压缩产生负压以使第一制冷剂气体经电机腔吸入到涡旋压缩腔。
S103，打开增焓管路上的单向阀，外部提供的第二制冷剂气体的经济器与喷气增焓口4单向导通，第二制冷剂气体经喷气增焓口4补入到涡旋压缩腔。
本实施例中，第一制冷剂气体与第二制冷剂气体为同类型的制冷剂气体，两者区别在于，第一制冷剂气体为低温低压的制冷剂气体，第二制冷剂气体为中温中压的制冷剂气体。
步骤S103中，喷气增焓口4补入中温中压的第二制冷剂气体到涡旋压缩腔，以降低涡旋压缩腔内的压力及温度，从而降低由动涡旋盘9和静涡旋盘8所形成的涡旋装置的温度。
优选地，所述增焓管路上还设有流量调节阀，所述流量调节阀受控于所述控制器7，使得第二制冷剂气体的补给可控、可调，以满足实际使用需求，即方便使用。
S104，动涡旋盘9运转将第一制冷剂气体与第二制冷剂气体在涡旋压缩腔内混合压缩，然后经高压排气口6喷出。
在此需说明的是，本发明中涉及动涡旋盘9旋转与静涡旋盘8的配合结构，以及对气体进行涡旋压缩技术均属于现有技术，因此，在本专利中不做详细描述。
通过采用上述补气增焓方法，外部经济器提供的中温中压的第二制冷剂气体经喷气增焓口4补入涡旋压缩腔，不仅可降低由动涡旋盘9和静涡旋盘8所形成的涡旋装置的温度，而且，低温低压的第一制冷剂气体在涡旋压缩腔内压缩的同时，与中温中压的第二制冷剂气体混合后再次被压缩，可增焓值，从而提高制热量，具有提高效能比的作用，使得热泵电动涡旋压缩机的工作效率得到提升。另外，本发明设计结构简单、可靠性高、能效比高，应用于热泵空调，很好地实现了热泵空调在低温下的补气增焓功能，便于设计安装，能够提升制热量及效能比。另外，本发明相对于传统的PTC制热方式，效率至少提高2倍以上，在未来具有广泛的使用前景。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对本实施方式做出多种变更或修改，而不背离本发明的原理和实质，本发明的保护范围仅由所附权利要求书限定。
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