一、渦旋式壓縮機(jī)
    現(xiàn)代純電動汽車已不再安裝內(nèi)燃機(jī)，或主要不以發(fā)動機(jī)作為動力源，顯然空調(diào)制冷的壓縮機(jī)大多已不能以發(fā)動機(jī)來驅(qū)動，而改由電動機(jī)來驅(qū)動。這種驅(qū)動方式取消了傳統(tǒng)的外驅(qū)式皮帶輪，電動機(jī)一般與壓縮機(jī)組裝為一體，形成全封閉的結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖32所示。

    這種結(jié)構(gòu)形式靈活方便，可裝置在發(fā)動機(jī)室的任何位置，而且電動機(jī)與壓縮機(jī)可采取同軸驅(qū)動，不會出現(xiàn)傳統(tǒng)驅(qū)動方式的皮帶打滑、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速不同步的現(xiàn)象。由于電動機(jī)同軸驅(qū)動壓縮機(jī)，可通過調(diào)節(jié)電動機(jī)轉(zhuǎn)速改變壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)空調(diào)壓縮機(jī)排量及制冷量的靈活控制。封閉式的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，只有電源線及進(jìn)出氣管與外部聯(lián)系，泵氣裝置運(yùn)行的可靠性較高，故障率較低。
    電動汽車空調(diào)的制冷系統(tǒng)與傳統(tǒng)汽車基本相同，主要由一體化壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器和儲液干燥器等五大部件組成，另外，還增加了電氣系統(tǒng)的空調(diào)驅(qū)動器。使用泵氣效率較高的渦旋式壓縮機(jī)是電動汽車空調(diào)的一個共同特點，與其池諸多類型的空調(diào)壓縮機(jī)（如斜盤式、曲柄連桿式、葉片式等壓縮機(jī)）相比，渦旋式壓縮機(jī)具有振動小、噪聲低、使用壽命長、重量輕、轉(zhuǎn)速高、效率高、外形尺寸小等多個優(yōu)點，更符合電動汽車的空調(diào)使用要求。
    二、渦旋式壓縮機(jī)原鋰
    渦旋式壓縮機(jī)包括一個定渦盤和一個動渦盤，這兩個相互嚙合的渦盤，其線形是相同的，它們相互錯開180°安裝在一起，即相位角相差180°。渦旋式壓縮機(jī)的工作原鋰如圖33示，其定渦盤是固定在機(jī)架上，而動渦盤由電動機(jī)直接驅(qū)動。動渦盤是不能自轉(zhuǎn)的，只能圍繞定渦盤作很小回轉(zhuǎn)半徑的公轉(zhuǎn)運(yùn)動。當(dāng)驅(qū)動電動機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動動渦盤公轉(zhuǎn)時，制冷氣體通過濾芯吸入到定渦盤的外圍部分，隨著驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)，動渦盤在定渦盤內(nèi)按軌跡運(yùn)轉(zhuǎn)，使動、定渦盤之間形成由外向內(nèi)體積逐漸縮小的六個腔，即A腔、B腔、C腔、D腔、E腔和F腔，制冷氣體在動、定渦盤所組成的六個月牙形壓縮腔內(nèi)被逐步壓縮，最后從定盤中心孔通過閥片將被壓縮后的制冷氣體連續(xù)排出。

    在壓縮機(jī)整個工作過程過程中，所有工作腔均由外向內(nèi)逐漸變小且處于不同的壓縮狀況，從而保證渦旋式壓縮機(jī)能連續(xù)不斷地吸氣、壓縮和排氣。雖然渦旋式壓縮機(jī)每次排出制冷劑的氣量較小，其排出量為27～30立方cm3，但由于其動渦盤可作高達(dá)9000～13000r/min的公轉(zhuǎn)，所以它的總排量足夠大，能滿足車輛空調(diào)制冷的需求，當(dāng)然壓縮機(jī)的功耗也較大，可達(dá)4～7kW。
    三、三相永磁同步電動機(jī)
    綜上所述可知，驅(qū)動電動汽車空調(diào)壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的是三相永磁同步電動機(jī)，而向空調(diào)三相電動機(jī)供電的則應(yīng)是三相高壓交流電。電動汽車的電池只能提供直流電，為此必須要將電池直流電轉(zhuǎn)換為交流電，這個任務(wù)就由變頻器承擔(dān)，由它產(chǎn)生向空調(diào)壓縮機(jī)和三相永磁同步電動機(jī)供電的交流電源。
    1. 三相永磁同步電動機(jī)的特點
    三相永磁同步電動機(jī)在電動汽車上使用較多，特別是驅(qū)動汽車行駛的動力就是由三相永磁同步電動機(jī)提供的，維修人員了解這種電動機(jī)的特點對維修工作很有幫助。電動汽車在不同歷史時期采用不同的電動機(jī)，最早采用成本較低的直流電動機(jī)，但它存在換向火花、高負(fù)載下轉(zhuǎn)速受限制、體積大、經(jīng)常需要維修等缺點，不能用于封閉式空調(diào)壓縮機(jī)的驅(qū)動電動機(jī)（圖34）。而三相永磁同步電動機(jī)具有體積小、質(zhì)量輕、運(yùn)轉(zhuǎn)效率高、節(jié)省電能、可采用變頻調(diào)速、運(yùn)轉(zhuǎn)極可靠且遠(yuǎn)高于直流電動機(jī)的6倍、維護(hù)保養(yǎng)費用低等特點，所以現(xiàn)代封閉式空調(diào)壓縮機(jī)首選三相永磁同步電動機(jī)。

    2. 三相永磁同步電動機(jī)的工作原鋰
    三相永磁同步電動機(jī)主要由定子與轉(zhuǎn)子組成，利用通電的定子繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，作用于永磁轉(zhuǎn)子上形成磁拉力而同步旋轉(zhuǎn)。電動機(jī)定子通人三相對稱交流電，從而在定子與轉(zhuǎn)子的氣隙間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，不論定子旋轉(zhuǎn)磁場與永磁轉(zhuǎn)子起始時相對位置如何，定子的旋轉(zhuǎn)磁極與轉(zhuǎn)子的磁極間，總是會產(chǎn)生磁力拖動轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)。由于轉(zhuǎn)子有磁極，在極低頻率下也能旋轉(zhuǎn)運(yùn)行，所以它比異步電動機(jī)的調(diào)速范圍更寬。永磁同步電動機(jī)轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)速可用公式n=60fs/Pn計算，式中，n為電動機(jī)轉(zhuǎn)子的同步轉(zhuǎn)速，fs為定子線圈的供電頻率，P n為電動機(jī)轉(zhuǎn)子的磁極對數(shù)。
     三相永磁同步電動機(jī)的原鋰示意圖如圖35所示，中部圓圈表示永磁轉(zhuǎn)子，永磁體按N、S磁極沿圓周徑向交替排列，外部三個小線圈表示定子上輸入的對稱三相正弦波交流電，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場與永磁轉(zhuǎn)子相互作用拖動轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)，并力圖使定子與轉(zhuǎn)子的軸線對齊。N0為電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速、T為轉(zhuǎn)矩、θ為功率角。空調(diào)三相永磁同步電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速雖與定子的旋轉(zhuǎn)磁場能同步運(yùn)行，但當(dāng)轉(zhuǎn)子有負(fù)荷阻力時，會使電動機(jī)轉(zhuǎn)子與定子的磁場軸線間形成角差。功率角θ表示轉(zhuǎn)子與定子的磁場軸線間的夾角，負(fù)荷越大，功率角θ也越大，它雖不影響轉(zhuǎn)子的同步運(yùn)轉(zhuǎn)，但當(dāng)負(fù)荷阻力超大時，功率角θ將造成轉(zhuǎn)子失速停轉(zhuǎn)。由于汽車空調(diào)的中小負(fù)荷啟動與運(yùn)行特性，不易使電動機(jī)轉(zhuǎn)子停轉(zhuǎn)，故這種永磁同步電動機(jī)適合空調(diào)作驅(qū)動使用，可靠地運(yùn)用在一體化的空調(diào)壓縮機(jī)中，使用壽命較長。

    3. 變頻器的作用
    電動汽車空調(diào)的三相永磁同步電動機(jī)，其定子需要通入三相交流電，但電動汽車上只有高壓直流電池，所以需要變頻器將直流電轉(zhuǎn)化為交流電。電動空調(diào)的變頻器使用了6個IGBT場效應(yīng)管，它是絕緣柵雙極型晶體管，屬于電壓控制類器件，其特點是柵極的驅(qū)動功率小而飽和壓降低，在電力系統(tǒng)和變流技術(shù)上廣泛使用。IGBT管的導(dǎo)通或截止受控于其上的柵極電壓，就能造成IGBT的源極與漏極間的通路或斷路狀況。如圖36所示，當(dāng)6個IGBT的柵極按一定規(guī)律輪流加上占空比脈沖調(diào)制控制電壓時，就會讓電池的直流高壓電流經(jīng)過變頻器，在輸出端形成三相正弦交流電流，利于三相永磁同步電動機(jī)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩以驅(qū)動空調(diào)壓縮機(jī)。圖36中與IGBT管并聯(lián)的二極管是電動機(jī)三相繞組的續(xù)流二極管，起保護(hù)IGBT管的作用。

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