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制冷剂压缩机实质审查 发明

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制冷剂压缩机 [0001] 本发明涉及一种根据专利权利要求1的前序部分所述的用于移动应用的制冷剂压缩机。本发明还涉及一种包括这种制冷剂压缩机的交通工具,特别是电池电动交通工具或燃料电池交通工具。 [0002] 例如,从WO 2017/108572A1中已知前述类型的制冷剂压缩机。已知的制冷剂压缩机被设置用于机动车辆中并且具有带有压缩机部分和电机部分的壳体。在压缩机部分中形成了可变压缩室,利用该可变压缩室可以压缩流经工作介质回路的制冷剂。已知的制冷剂压缩机的驱动经由布置在电机部分中的无刷电动机进行。电动机包括定子和转子,其中转子与压缩机部分连接。在一般的制冷剂压缩机中,通常的做法是,在制冷剂被馈送到压缩机部分中之前,先引导制冷剂通过电机部分,以消散电动机在运行期间产生的废热。在此,制冷剂流经定子和转子之间的间隙,并吸收电动机中产生的热量。电动机通过这种方式被冷却。 [0003] 制冷剂压缩机中使用的制冷剂通常含有油或其他易燃成分。这对于以前的制冷剂压缩机来说基本上不成问题,因为这种制冷剂压缩机通常在24伏或48伏的低电压下运行。 然而,在新一代交通工具(特别是电池电动交通工具或燃料电池交通工具)的框架下,使用被设计用于400伏或800伏电压的高压系统。如此高的电压对电气构件的绝缘相应提出了更高的要求。特别是对于制冷剂压缩机,否则存在制冷剂被火花点燃的风险。因此,需要尽可能有效地将通电部件与制冷剂流隔离。 [0004] 因此,本发明的目的在于提供一种用于移动应用的制冷剂压缩机,其具有改进的电绝缘性,特别是使得制冷剂压缩机可以在具有至少400伏的高压系统的环境中安全地运行。此外,本发明的目的还在于提供一种具有这种制冷剂压缩机的交通工具。 [0005] 根据本发明,该目的在制冷剂压缩机方面通过权利要求1的主题来实现,并且在交通工具方面通过权利要求13的主题来实现。 [0006] 因此,本发明基于以下思想:提供一种用于移动应用的制冷剂压缩机,该制冷剂压缩机包括压缩机部分和电机部分,其中在压缩机部分中形成可变压缩室,以便容纳和压缩流经工作介质回路的制冷剂。在电机部分中布置有无刷电动机,该无刷电动机包括定子和与压缩机部分驱动连接的转子。根据本发明,定子和转子通过间隙罐(Spalttopf)以流体密封和/或气体密封的方式彼此隔离。 [0007] 在无刷电动机中,定子包括电流流经的绕组。为了将这些电流流经的元件与压缩机部分良好地电气隔离,设置了间隙罐。该间隙罐以流体密封的方式将定子与转子隔离,从而在通电构件和至少流经压缩机部分的制冷剂之间形成附加屏障。 [0008] 在本发明的一个优选实施方式中,制冷剂压缩机是往复活塞式压缩机或滚动活塞式压缩机。特别地,可以规定,制冷剂压缩机是涡旋压缩机,其中,涡旋压缩机在压缩机部分中具有绕动式的容积式螺旋件(orbitierende )和配对螺旋件 (Gegenspirale),它们相互接合,从而在容积式螺旋件和配对螺旋件之间形成可变压缩室。 涡旋压缩机对于移动应用具有特别的优势,因此优选用于乘用交通工具中的空调系统。 [0009] 优选地,间隙罐可以以流体密封和/或气体密封的方式将抽吸腔(其中布置有定子)与反压室隔离。在根据本发明的制冷剂压缩机中,抽吸腔优选地不像现有技术中冷却电动机那样使制冷剂穿流。在涡旋压缩机中,如果反压室布置在容积式螺旋件的、与配对螺旋件相反的一侧上,则是有用的。预压缩的制冷剂可以经由相应的通道被引导到反压室中,以确保压缩机螺旋件压靠在配对螺旋件上。反压室中的压力也确保了压缩机螺旋件与配对螺旋件之间的密封得以改善。反压室通常被构造在电机部分中,其中,根据本发明的制冷剂压缩机的间隙罐有利地确保了在反压室和抽吸腔之间没有流体交换。在这方面,抽吸腔与反压室气密隔离。 [0010] 具体地,间隙罐可以延伸穿过定子和转子之间的气隙。特别地,规定间隙罐封装转子并因此以流体密封和气体密封的方式将转子与定子隔离,定子具有电流流经的线圈。 [0011] 为了实现良好的绝缘并且不影响电动机,在本发明的优选实施方式中规定,间隙罐包括非磁性材料或由非磁性材料制成。非磁性材料特别地可以具有塑料、不锈钢、铝或碳纤维或者可以是塑料、不锈钢、铝或碳纤维。在制冷剂压缩机的重量应该较低的应用中,优选使用塑料或碳纤维或碳纤维复合材料。 [0012] 为了避免制冷剂压缩机的通电构件(特别是定子)与制冷剂之间相互影响,优选地规定,工作介质回路包括压缩机入口,该压缩机入口特别是从制冷剂压缩机的外部直接通向压缩机部分。与现有技术的不同之处在于,制冷剂不经由电机部分被引导到压缩机部分中,而是直接被引入到压缩机部分中。这就增加了输送制冷剂的通道与定子之间的距离,从而进一步降低了工作介质回路与定子之间相互影响的风险。 [0013] 一般来说,还可以规定,根据本发明的制冷剂压缩机的电动机可以通过冷却装置来冷却,该冷却装置在外部与电机部分连接。具体地,电机部分可以具有与冷却装置连接的或配备有冷却装置的电机壳体。冷却装置可以例如是与电机壳体接触的冷却液体回路,或包括构造在电机壳体中的冷却通道。冷却液体回路优选地与工作介质回路分离。特别地,冷却液体回路和工作介质回路优选地在流体技术方面彼此分隔开。可以设置热耦合装置,例如以将热能从冷却剂传递到制冷剂中。例如,热交换器可以用于此目的。申请人在同日提交的题为“ nach dem Spiralprinzip(根据螺旋原理的容积式机器)”的德国专利申请中描述了冷却剂回路和工作介质回路之间的适当分离。 [0014] 为了实现从定子的绕组到电机壳体的良好散热,在本发明的优选变型中规定,定子具有绕组,在绕组的绕组头上浇铸有与电机壳体连接的定子头。这样,定子头形成导热元件,该导热元件将在绕组中产生的热量经由绕组头良好地传递至电机壳体。然后,电机壳体可以经由环境空气或者优选地经由主动冷却装置被动地释放该热量。 [0015] 为了在定子和转子之间形成良好的气密密封,间隙罐具有轴承容纳部是特别优选的,驱动轴的轴承适配在该轴承容纳部中。驱动轴优选地以抗旋转的方式与转子连接。为了将转子与定子完全封装在一起,间隙罐还在驱动轴的轴向端部处将驱动轴包围起来是有利的。如果将用于驱动轴的轴承适配在间隙罐中,即间隙罐还包围了驱动轴的轴向轴承,则这特别有利于实现这一目的。 [0016] 间隙罐还与中间板密封连接,该中间板将电机部分与压缩机部分隔离。中间板特别地可以是制冷剂压缩机的整个壳体的一部分。优选地,中间板分别通过密封件相对于电机部分(特别是电机壳体)和压缩机部分(特别是压缩机壳体)密封。通过这种方式,实现了包括转子的空间的良好且全面的密封。因此,转子与其周围环境、特别是定子气密分隔开。 [0017] 在这方面,中间板可以布置在电机壳体和压缩机壳体之间。通常可以规定,电机部分具有电机壳体,以及压缩机部分具有压缩机壳体。中间板优选地布置在电机壳体和压缩机壳体之间,特别是以夹紧方式固定在它们之间。这样就形成了良好的密封,同时也易于维护。由于中间板在电机壳体和压缩机壳体之间延伸,因此在维护时可以拆除压缩机壳体,而转子和定子之间的气密隔离由于间隙罐而不会受到影响。 [0018] 本发明的第二方面涉及一种具有先前描述的制冷剂压缩机的交通工具、特别是电池电动交通工具或燃料电池交通工具。这里描述的交通工具优选地是多轨乘用交通工具。 [0019] 下面将基于实施例并参考所附示意图对本发明进行更详细的阐述。其中: [0020] 图1示出了根据本发明的优选实施例的制冷剂压缩机的一部分的分解图; [0021] 图2示出了图1的制冷剂压缩机的剖视图; [0022] 图3示出了图2的细节;以及 [0023] 图4示出了根据图1的制冷剂压缩机的局部剖视图。 [0024] 图1示出了制冷剂压缩机100的局部,该制冷剂压缩机100具有电机部分10和压缩机部分30。电机部分10以打开的方式展示,其中特别地可以看到电动机的转子12。转子12与驱动轴15以抗旋转的方式连接在一起,驱动轴15安装在罐侧的轴承16上。在根据图1的分解图中,还可以看到间隙罐13,其包括轴承容纳部25。轴承容纳部25被构造成使得罐侧的轴承 16可以适配到轴承容纳部中。轴承容纳部25与转子容纳部26一体成型。转子容纳部26和轴承容纳部25分别具有圆柱形轮廓,其中转子容纳部26的横截面直径大于轴承容纳部25的横截面直径。在装配状态下,转子容纳部26完全容纳转子12。 [0025] 在驱动轴15的、与罐侧的轴承16相对的轴向端部处,可以看到固定在中间板40中的压缩机侧的轴承17。中间板40将电机部分10与压缩机部分30分隔开。优选地,中间板40与压缩机部分30的压缩机壳体34牢固连接。 [0026] 图2示出了制冷剂压缩机100的横截面。制冷剂压缩机具有电机部分10,该电机部分10包括电机壳体20。电机壳体20上布置有逆变器腔21,该逆变器腔21容纳用于控制定子的逆变器的电子构件。逆变器腔21与电机腔28隔离。在电机腔28中布置有电动机,该电动机包括带有绕组22的定子11。绕组22包括绕组头23,定子头优选地浇铸在绕组头23上,这些定子头与电机壳体连接。 [0027] 电动机还包括与定子11同轴布置的转子12。在转子12和定子11之间形成气隙14,间隙罐13、特别是间隙罐13的转子容纳部26延伸穿过该气隙14。间隙罐13将电机腔28分成容纳定子11的抽吸腔28a和布置有转子12和驱动轴15的驱动腔28b。间隙罐13的、容纳驱动轴15的罐侧的轴承16的轴承容纳部25固定在电机壳体20的轴向保持件29中。 [0028] 间隙罐13延伸超出转子12并直达中间板40。中间板40具有环形凸肩41,该环形凸肩41伸入到间隙罐13中,特别是伸入到转子容纳部26中,并实现间隙罐13和中间板40之间的密封连接。中间板40还容纳压缩机侧的轴承17,该压缩机侧的轴承17承载驱动轴15。驱动轴15延伸穿过压缩机侧的轴承17并终止于偏心引导件18中,该偏心引导件18接合到压缩机部分30的容积式螺旋件31中。 [0029] 压缩机部分30还包括压缩机壳体34,该压缩机壳体34与中间板40连接。具体地,中间板40布置在压缩机壳体34和电机壳体20之间。 [0030] 容积式螺旋件31和配对螺旋件32布置在压缩机部分30中。由驱动轴15经由偏心引导件18可绕动式运动的容积式螺旋件31接合到配对螺旋件32中。通过将容积式螺旋件31接合到配对螺旋件32中,形成至少一个可变压缩室39,可变压缩室的容积随着容积式螺旋件 31的绕动式运动而变化。制冷剂流经压缩室39,该制冷剂通过压缩室39的体积变化而被压缩,并且以增加的压力经由中央排出口35被引导到高压室33中。制冷剂从高压室33经由相应的出口进入到工作介质回路中。 [0031] 图3详细示出了压缩机壳体30与电机部分10的连接。特别地,中间板40布置在电机壳体20和压缩机壳体34之间。密封件24分别布置在中间板40与电机壳体20之间以及中间板 40与压缩机壳体34之间,密封件24确保了整个制冷剂压缩机100与外部的气密密封。密封件 24优选地是流体密封的和/或气体密封的。 [0032] 中间板40和压缩机部分30之间另外的密封具体地发生在中间板40和容积式螺旋件31之间。为此,中间板40在被容积式螺旋件31的绕动式运动扫过的区域中具有滑动板38。 容积式螺旋件31包括密封槽36,滑动密封件37布置在密封槽36中。滑动密封件37包括滑动元件37a和按压元件37b。滑动元件37a在滑动板38上滑动并被按压元件37压靠在滑动板38上。为此,按压元件37b例如可以具有弹性材料。例如,按压元件37可以被构造成O形环。 [0033] 在图4中,再次清楚地示出了通过间隙罐13对转子的气密隔离或密封,其中为了清楚起见,省略了制冷剂压缩机100的定子侧的构件。可以清楚地看到,间隙罐13与中间板40、特别是中间板40的环形凸肩41流体密封且牢固地连接。间隙罐13、特别是转子容纳部26延伸超出转子12,并且还包围平衡配重27。转子容纳部26过渡到轴承容纳部25,轴承容纳部25完全包围罐侧的轴承16,并且还在驱动轴15的轴向端表面上延伸。通过这种方式,整个转子组件与定子组件气密隔离。 [0034] 在图4中,还可以再次清楚地看到反压室19,其布置在压缩机侧的轴承17和容积式螺旋件31之间。反压室19布置在驱动腔28b内,该驱动腔28b经由间隙罐13与制冷剂压缩机 100的定子侧的构件气密隔离,具体是与抽吸腔28a气密分隔开。 [0035] 参考标记列表 [0036] 100 制冷剂压缩机 [0037] 10 电机部分 [0038] 11 定子 [0039] 12 转子 [0040] 13 间隙罐 [0041] 14 气隙 [0042] 15 驱动轴 [0043] 16 罐侧的轴承 [0044] 17 压缩机侧的轴承 [0045] 18 偏心引导件 [0046] 19 反压室 [0047] 20 电机壳体 [0048] 21 逆变器腔 [0049] 22 绕组 [0050] 23 绕组头 [0051] 24 密封件 [0052] 25 轴承容纳部 [0053] 26 转子容纳部 [0054] 27 平衡配重 [0055] 28 电机腔 [0056] 28a 抽吸腔 [0057] 28b 驱动腔 [0058] 29 轴向保持件 [0059] 30 压缩机部分 [0060] 31 容积式螺旋件 [0061] 32 配对螺旋件 [0062] 33 高压室 [0063] 34 压缩机壳体 [0064] 35 中央排出口 [0065] 36 密封槽 [0066] 37 滑动密封件 [0067] 37a 滑动元件 [0068] 37b 按压元件 [0069] 38 滑动板 [0070] 39 压缩室 [0071] 40 中间板 [0072] 41 环形凸肩。