專利名稱：汽車空調(diào)用一體式電動渦旋壓縮機總成的制作方法
技術領域：
本實用新型汽車空調(diào)用一體式電動渦旋壓縮機總成涉及的是一種汽車空調(diào)用小
型高效驅(qū)動控制器、小型無刷電機和小型高轉(zhuǎn)速渦旋式壓縮機及其匹配和組合，是驅(qū)動控 制器、電機和渦旋壓縮機三合一封閉式一體化結構。
背景技術：
電動汽車是汽車行業(yè)發(fā)展創(chuàng)新的主要標志之一。2011年以后，電動汽車將迎來全 球化的第一個市場高潮。電動汽車(包括純電、混動和燃料電池等)將以10%以上的速度 取代燃油汽車。 但燃油汽車的空調(diào)壓縮機不能直接用于電動汽車。電動汽車需要一種直流電源、
排量小、轉(zhuǎn)速高、結構緊湊、綠色、環(huán)保、高效、節(jié)能、電子控制的新型壓縮機。 目前國內(nèi)市場只有少數(shù)廠家能生產(chǎn)和供應分體式的電動汽車壓縮機總成，且驅(qū)動
器不僅分離在外，而且體積碩大，影響了整體的效率并造成安裝困難。最理想的解決辦法就
是使用一體化的電動汽車壓縮機總成。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是針對上述不足之處提供一種汽車空調(diào)用一體式電動渦旋壓 縮機總成，是一種專用于電動汽車、混合動力汽車的一體式電動渦旋壓縮機總成，電動壓縮 機部分和驅(qū)動控制器部分集成為一體，在所述的電動壓縮機部分和驅(qū)動控制器部分，兩個 部分集成為一體，結構緊湊、體積小、重量輕、效率高。 本實用新型汽車空調(diào)用一體式電動渦旋壓縮機總成是采取以下技術方案實現(xiàn)的 汽車空調(diào)用一體式電動渦旋壓縮機總成包括電動渦旋壓縮機部分和驅(qū)動控制器部分，兩個 部分集成為一體；電動渦旋壓縮機部分包括后蓋、偏心軸襯、渦旋動盤、渦旋靜盤、防旋環(huán)、 外殼、前蓋、電機軸、接線端子、電機定子、電機轉(zhuǎn)子、軸承1、軸承I I和軸承III，外殼上設 有吸氣口 ，后蓋上設有排氣口和泄壓閥。電機定子固定在外殼中，通過接線端子與驅(qū)動控制 器電源相連接；電機轉(zhuǎn)子裝在電機軸上，電機軸兩端用軸承II和軸承III支撐，電機軸一端 裝有偏心軸襯，偏心軸襯上裝有動盤，偏心軸襯與渦旋動盤之間裝有軸承I，渦旋靜盤裝在 外殼內(nèi)，渦旋動盤和渦旋靜盤相配合，渦旋動盤和渦旋靜盤為一對嚙合的圓漸開線渦旋盤。 渦旋動盤上設有防旋環(huán)，防旋環(huán)套在前蓋的柱銷上。 所述的電機采用無刷、無霍爾的永磁直流電機。 驅(qū)動控制器部分采用CAN總線控制系統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制方式，驅(qū)動控制器部分包括 驅(qū)動器芯片、智能節(jié)點控制塊、線路板、USB接口和CAN接口 ；智能節(jié)點控制塊裝在線路板 上，驅(qū)動器芯片線為PCA82C250，芯片緊貼在電機后部外殼上，外部電源經(jīng)驅(qū)動控制器與電 動渦旋壓縮機連接，控制電動渦旋壓縮機運轉(zhuǎn)。USB接口通過線路板與驅(qū)動器芯片相連，CAN 接口與USB接口相連；由于驅(qū)動控制器的智能節(jié)點控制塊處理的信息量不是很大，主要完 成和主控節(jié)點即整車控制器的通信，其次負責對空調(diào)控制器的控制和幾路溫度模擬量的采集以及顯示控制，因此，選用通用性較好、開發(fā)較靈活的微控制器(單片機)MCU和獨立CAN 控制器及CAN總線驅(qū)動器方案完成。 所述的智能節(jié)點控制塊包括微控制器和微控制器的外部擴展芯片。驅(qū)動器芯片為 市售的PCA82C250芯片。智能節(jié)點控制塊中微控制器MCU采用市售的P89C51Rx2單片機， CAN接口由CAN控制器SJA1000和CAN總線驅(qū)動器PCA82C250組成。CAN控制器SJA1000 作為微控制器的外部擴展芯片，CAN控制器SJA1000和微控制器MCU之間的數(shù)據(jù)傳送通過 微控制器MCU數(shù)據(jù)端口 PO來完成，數(shù)據(jù)接收信號用中斷方式，以提高數(shù)據(jù)處理的實時性。 CAN控制器SJA1000通過CAN總線驅(qū)動器PCA82C250連接在物理總線上。CAN總線驅(qū)動器 PCA82C250器件提供對總線的差動發(fā)送能力和對CAN控制器的差動接受能力，采用差分驅(qū) 動有助于抑制汽車等惡劣電氣環(huán)境下的瞬變干擾。為增強CAN總線節(jié)點控制塊的抗干擾能 力，CAN控制器SJA1000的TXO和RXO通過高速光耦與CAN總線驅(qū)動器PCA82C250的TXD端 和RXD端相連，實現(xiàn)了收發(fā)器與控制器之間的電氣隔離，保護智能節(jié)點核心電路安全工作， 并實現(xiàn)了總線上各CAN節(jié)點間的電氣隔離。為了進一步增強系統(tǒng)抗干擾能力，可在總線入 口處并接雙向穩(wěn)壓管，限制線路上可能出現(xiàn)的短時尖峰過電壓和增加共模抑制線圈以消除 共模信號的干擾。此外，通信信號在線路上傳輸時，信號傳輸?shù)綄Ь€的端點時會發(fā)生反射， 反射信號會干擾正常信號的傳輸。為消除這種影響，可在CAN總線兩端并接兩個120歐姆 的電阻起到匹配總線阻抗和消除反射的雙重作用。若忽略這些措施，會使數(shù)據(jù)通信的抗干 擾性和可靠性大大降低，甚至無法通信。節(jié)點中微控制器MCU除了與CAN控制器連接外，還 需要完成空調(diào)系統(tǒng)的控制和數(shù)據(jù)采集，采集的數(shù)據(jù)主要有車內(nèi)溫度、空調(diào)設定溫度、空調(diào)盤 管溫度、車外溫度、日照強度、壓力保護等模擬量，根據(jù)采集的數(shù)據(jù)通過閉環(huán)控制方式，給空 調(diào)壓縮驅(qū)動器發(fā)出啟動指令和運行頻率，同時壓縮機驅(qū)動器會實時將壓縮機的運行狀態(tài)傳 遞給微控制器MCU。根據(jù)狀態(tài)信息，微控制器MCU會做出相應的處理，由于其運算速度的快 速性，能夠保證系統(tǒng)復雜算法的實現(xiàn)和轉(zhuǎn)子何置的檢測，位置檢測通過檢測反電動勢的方 法來實現(xiàn)。 電動渦旋壓縮機部分和驅(qū)動控制器部分集成為一體，在所述的電動渦旋壓縮機部
分和驅(qū)動器部分，兩個部分集成為一體，結構緊湊、體積小、重量輕、效率高。 所述的驅(qū)動器芯片緊貼在電動渦旋壓縮機外殼后部，其所產(chǎn)生的熱量由壓縮機外
殼吸氣口所吸入的低壓低溫氣體冷卻，減掉了常規(guī)驅(qū)動器散熱部件。 所述的驅(qū)動器USB接口為通訊接口 ，為計算機采集數(shù)據(jù)提供了方便。 本實用新型的有益效果 汽車空調(diào)用一體式電動渦旋壓縮機總成最突出的有益效果有1、解決了電動及混 動汽車對空調(diào)壓縮機的需求問題。2、從排量到價格本發(fā)明可適合所有類型的電動及混動汽 車。3、本實用新型的一體式結構設計精巧、結構緊湊、體積小、重量輕、效率高，相對于分體 式結構產(chǎn)品更具集約性的一切優(yōu)勢和特點。4、本實用新型產(chǎn)品實現(xiàn)零排放，綠色環(huán)保。5、 本實用新型產(chǎn)品外形設計與體積非常適宜整車安裝。6、本實用新型產(chǎn)品使用壽命長，易于 維修。7、本發(fā)明產(chǎn)品節(jié)能降耗，和燃油活塞類壓縮機相比較，可節(jié)能15% 20%。 8、本實 用新型產(chǎn)品由電子驅(qū)動器進行電控和多項保護，運行安全可靠。9、本實用新型產(chǎn)品具備優(yōu) 良的性價比，在性能和質(zhì)量大致相同的情況下，價格遠遠低于進口產(chǎn)品。10、本實用新型產(chǎn) 品由渦旋壓縮機、電機和驅(qū)動控制器三個部分組成，其生產(chǎn)和銷售對上游相關產(chǎn)業(yè)帶動力度大，社會效益和社會經(jīng)濟效益明顯。 本實用新型未涉及部分如渦旋盤的嚙合，動盤防止旋轉(zhuǎn)的方式，高壓氣體冷凍油 分離等卻可用現(xiàn)有的技術加以實現(xiàn)。

以下將結合附圖對本實用新型作進一步說明 圖1是汽車空調(diào)用一體式電動渦旋壓縮機總成裝配圖。
圖2是汽車空調(diào)用一體式電動渦旋壓縮機總成外形圖。 圖3是汽車空調(diào)用一體式電動渦旋壓縮機總成的驅(qū)動控制器部分的智能 節(jié)點控制塊原理圖。
具體實施方式參照附圖1、2、3，汽車空調(diào)用一體式電動渦旋壓縮機總成包括電動渦旋壓縮機部 分和驅(qū)動控制器部分，兩個部分集成為一體。 電動壓縮機部分包括后蓋1、偏心軸襯4、渦旋動盤6、渦旋靜盤7、防旋環(huán)8、外殼 11、前蓋12、電機軸13、接線端子14、電機定子16、電機轉(zhuǎn)子17、軸承I 5、軸承II 15、軸承 III 18，外殼11上有吸氣口 24，后蓋上有排氣口 23和泄壓閥22。電機定子16固定在外殼 11中，通過接線端子14與驅(qū)動控制器電源相連接；電機轉(zhuǎn)子17裝在電機軸13上，電機軸 13兩端用軸承I 15和軸承II 18支撐；其中電機采用無刷、無霍爾的永磁直流電機；電機 軸13 —端裝有偏心軸襯4，偏心軸襯4上裝有渦旋動盤6，偏心軸襯4與渦旋動盤6之間裝 有軸承I 5，渦旋靜盤7裝在外殼11內(nèi)，渦旋動盤6和渦旋靜盤7相配合，渦旋動盤6和渦 旋靜盤7為一對嚙合的圓漸開線渦旋盤，渦旋動盤6上有防旋環(huán)8，防旋環(huán)8套在前蓋12柱 銷上。 所述的電機采用無刷、無霍爾的永磁直流電機。 驅(qū)動控制器部分采用CAN總線控制系統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制方式，驅(qū)動控制器部分包括 驅(qū)動器芯片19、智能節(jié)點控制塊、線路板20、USB接口 21和CAN接口 ；智能節(jié)點控制塊裝在 線路板上，驅(qū)動器芯片為PCA82C250，芯片緊貼在電機后部外殼上，外部電源經(jīng)驅(qū)動控制器 與電動渦旋壓縮機連接，控制電動渦旋壓縮機運轉(zhuǎn)。USB接口 21通過線路板20與驅(qū)動器芯 片19相連，CAN接口與USB接口 21相連；由于驅(qū)動控制器的智能節(jié)點控制塊處理的信息量 不是很大，主要完成和主控節(jié)點即整車控制器的通信，其次負責對空調(diào)控制器的控制和幾 路溫度模擬量的采集以及顯示控制，因此，選用通用性較好、開發(fā)較靈活的微控制器(單片 機)MCU和獨立CAN控制器及CAN總線驅(qū)動器方案完成。 驅(qū)動器芯片19緊貼在電機后部外殼11上，其所產(chǎn)生的熱量由壓縮機外殼吸氣口 24所吸入的低壓低溫氣體冷卻，減掉了常規(guī)驅(qū)動器散熱部件。驅(qū)動器控制器部分的USB接 口 21為通訊接口采用市售USB接口，方便計算機采集數(shù)據(jù)。 參照附圖3， 一體式電動渦旋壓縮機總成的驅(qū)動控制器部分的智能節(jié)點控制塊原 理圖。所述的智能節(jié)點控制塊包括微控制器MCU和微控制器的外部擴展芯片。驅(qū)動器芯 片為市售的PCA82C250芯片。智能節(jié)點控制塊中微控制器采用市售的P89C51Rx2單片機， CAN接口由CAN控制器SJA1000和CAN總線驅(qū)動器PCA82C250組成。CAN控制器SJA1000作為微控制器MCU的外部擴展芯片，CAN控制器SJA1000和微控制器MCU之間的數(shù)據(jù)傳送 通過微控制器MCU數(shù)據(jù)端口 PO來完成，數(shù)據(jù)接收信號用中斷方式，以提高數(shù)據(jù)處理的實時 性。CAN控制器SJA1000通過CAN總線驅(qū)動器PCA82C250連接在物理總線上。CAN總線驅(qū)動 器PCA82C250器件提供對總線的差動發(fā)送能力和對CAN控制器的差動接受能力，采用差分 驅(qū)動有助于抑制汽車等惡劣電氣環(huán)境下的瞬變干擾。為增強CAN總線節(jié)點的抗干擾能力， CAN控制器SJA1000的TXO和RXO通過高速光耦與82C250的TXD端和RXD端相連，實現(xiàn)了 收發(fā)器與控制器之間的電氣隔離，保護智能節(jié)點核心電路安全工作，并實現(xiàn)了總線上各CAN 節(jié)點間的電氣隔離。為了進一步增強系統(tǒng)抗干擾能力，可在總線入口處并接雙向穩(wěn)壓管，限 制線路上可能出現(xiàn)的短時尖峰過電壓和增加共模抑制線圈以消除共模信號的干擾。此外， 通信信號在線路上傳輸時，信號傳輸?shù)綄Ь€的端點時會發(fā)生反射，反射信號會干擾正常信 號的傳輸。為消除這種影響，可在CAN總線兩端并接兩個120歐姆的電阻起到匹配總線阻 抗和消除反射的雙重作用。若忽略這些措施，會使數(shù)據(jù)通信的抗干擾性和可靠性大大降低， 甚至無法通信。節(jié)點中微控制器MCU除了與CAN控制器連接外，還需要完成空調(diào)系統(tǒng)的控 制和數(shù)據(jù)采集，采集的數(shù)據(jù)主要有車內(nèi)溫度、空調(diào)設定溫度、空調(diào)盤管溫度、車外溫度、日照 強度、壓力保護等模擬量，根據(jù)采集的數(shù)據(jù)通過閉環(huán)控制方式，給空調(diào)渦旋壓縮驅(qū)動器發(fā)出 啟動指令和運行頻率，同時渦旋壓縮機驅(qū)動器會實時將渦旋壓縮機的運行狀態(tài)傳遞給微控 制器MCU。根據(jù)狀態(tài)信息，微控制器MCU會做出相應的處理，由于其運算速度的快速性，能夠 保證系統(tǒng)復雜算法的實現(xiàn)和轉(zhuǎn)子何置的檢測，位置檢測通過檢測反電動勢的方法來實現(xiàn)。 工作原理 工作時，驅(qū)動控制器向電動渦旋壓縮機提供驅(qū)動信號和電源，使電機轉(zhuǎn)子17旋 轉(zhuǎn)，電機軸13通過渦旋壓縮機上偏心軸襯4和防旋環(huán)8、前蓋12柱銷使電機轉(zhuǎn)子17的旋轉(zhuǎn) 運動變?yōu)闇u旋動盤6的平面運動。從而使渦旋動盤6與之嚙合的渦旋靜盤7漸開線型線所 形成的容積發(fā)生改變，壓縮從進氣口 24進入渦旋壓縮機的低壓低溫氣體變?yōu)楦邏焊邷貧?體，經(jīng)過排氣閥3從排氣口 23排出，進入制冷循環(huán)系統(tǒng)。 工作時，驅(qū)動控制器所產(chǎn)生的熱量，經(jīng)渦旋壓縮機進氣口 24的低壓低溫氣體冷卻 帶走，從而保證渦旋壓縮機及驅(qū)動控制器能不間斷的正常工作。
權利要求一種汽車空調(diào)用一體式電動渦旋壓縮機總成，其特征在于包括電動渦旋壓縮機部分和驅(qū)動控制器部分，兩個部分集成為一體；電動渦旋壓縮機部分包括后蓋、偏心軸襯、渦旋動盤、渦旋靜盤、防旋環(huán)、外殼、前蓋、電機軸、接線端子、電機定子、電機轉(zhuǎn)子、軸承I、軸承II和軸承III，外殼上設有吸氣口，后蓋上設有排氣口和泄壓閥；電機定子固定在外殼中，通過接線端子與驅(qū)動控制器電源相連接；電機轉(zhuǎn)子裝在電機軸上，電機軸兩端用軸承II和軸承III支撐，電機軸一端裝有偏心軸襯，偏心軸襯上裝有渦旋動盤，偏心軸襯與渦旋動盤之間裝有軸承I，渦旋靜盤裝在外殼內(nèi)，渦旋動盤和渦旋靜盤相配合；渦旋動盤上設有防旋環(huán)，防旋環(huán)套在前蓋的柱銷上；驅(qū)動控制器部分采用CAN總線控制系統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制方式，驅(qū)動控制器部分包括驅(qū)動器芯片、智能節(jié)點控制塊、線路板和USB接口、CAN接口；智能節(jié)點控制塊裝在線路板上，驅(qū)動器芯片緊貼在電機后部外殼上，外部電源經(jīng)驅(qū)動控制器與電動渦旋壓縮機連接，控制電動渦旋壓縮機運轉(zhuǎn)，USB接口通過線路板與驅(qū)動器芯片相連，CAN接口與USB接口相連；所述的智能節(jié)點控制塊包括微控制器和微控制器的外部擴展芯片。
2. 根據(jù)權利要求1所述的汽車空調(diào)用一體式電動渦旋壓縮機總成，其特征在于所述的 渦旋動盤和渦旋靜盤為一對嚙合的圓漸開線渦旋盤。
3. 根據(jù)權利要求1所述的汽車空調(diào)用一體式電動渦旋壓縮機總成，其特征在于所述的 電機采用無刷、無霍爾的永磁直流電機。
4. 根據(jù)權利要求1所述的汽車空調(diào)用一體式電動渦旋壓縮機總成，其特征在于所述的 智能節(jié)點控制塊中微控制器MCU采用P89C51Rx2單片機。
5. 根據(jù)權利要求1所述的汽車空調(diào)用一體式電動渦旋壓縮機總成，其特征在于所述的 CAN接口由CAN控制器SJA1000和CAN總線驅(qū)動器PCA82C250組成；CAN控制器SJA1000作 為微控制器的外部擴展芯片，CAN控制器SJA1000和微控制器MCU之間的數(shù)據(jù)傳送通過微 控制器MCU數(shù)據(jù)端口 P0來完成；CAN控制器SJA1000通過總線驅(qū)動器PCA82C250連接在物 理總線上。
專利摘要本實用新型汽車空調(diào)用一體式電動渦旋壓縮機總成涉及的是小型高效驅(qū)動控制器、小型無刷電機和小型高轉(zhuǎn)速渦旋式壓縮機組合，是驅(qū)動控制器、電機和渦旋壓縮機三合一封閉式一體化結構。包括電動渦旋壓縮機部分和驅(qū)動控制器部分，兩個部分集成為一體；電動渦旋壓縮機部分包括后蓋、偏心軸襯、渦旋動盤、渦旋靜盤、防旋環(huán)、外殼、前蓋、電機軸、接線端子、電機定子、電機轉(zhuǎn)子、軸承；電機定子固定在外殼中，電機轉(zhuǎn)子裝在電機軸上，電機軸一端裝有偏心軸襯，偏心軸襯上裝有渦旋動盤，偏心軸襯與渦旋動盤之間裝有軸承I，渦旋靜盤裝在外殼內(nèi)，渦旋動盤和渦旋靜盤相配合；驅(qū)動控制器部分包括驅(qū)動器芯片、智能節(jié)點控制塊、線路板、USB接口和CAN接口。
文檔編號F04C28/00GK201474970SQ20092023289
公開日2010年5月19日 申請日期2009年7月24日 優(yōu)先權日2009年7月24日
發(fā)明者莊偉東, 游少錚 申請人:南京銀茂壓縮機有限公司