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焉知汽车科技|新能源电动压缩机NVH和壳体结构的相关性

来源|汽车热管理之家
摘要：本文重点讨论的是新能源汽车空调系统的核心部件——电动涡旋压缩机的NVH性能与壳体结构的相关性 ， 探讨始何优化壳体结构改善压缩机的NVH性能 。
前言
随着国家对新能源汽车的重视 ， 新能源汽车在国内得到了长足的发展 。 同时与其相关的零部件也得到了良好的发展 。 但是随着竞争的加剧和国家对新能源车的要求提高 ， 新能源汽车的零部件也需要跟上发展的步伐 。 本文讨论的电动涡旋压缩机是新能源车中舒适性要求的最核心功能件 。 而舒适性要求中最难解决和最直接的感受就是NVH 。 这也是长期困扰业界的难点之一 。
1电动涡旋压缩机主要结构及NVH的影响因素
电动涡旋压缩机NVH的影响因素极多 ， 常见的有涡旋结构问题 ， 整机配重问题 ， 制造精度问题 ， 电机设计问题 ， 驱动器的问题 ， 压缩机壳体设计问题等 。 而压缩机的壳体设计问题业界普遍关心较少 。 这主要是因为国内壳体的设计多数参考国外的一些同类型产品 。 而壳体与汽车连接部份又主要取决于主机厂 。 国内压缩机的壳体外形可设计的自由度相对较少 。 当然也有部份企业还未研究到这一步也是导致目前在行业内未形成壳体设计与NVH相关性研究的原因之一 。
电动涡旋压缩机壳体与压缩机其它部件的关系如下 ， 此结构是典型的电动涡旋压缩机结构 ， 因此不再对具体的结构原理作描述 。
焉知汽车科技|新能源电动压缩机NVH和壳体结构的相关性
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图1
如上图所示 ， 压缩机的壳体共有三部份组成：排气壳体（主要是组成压缩机排气通道及接口） ， 机体壳体（主要是组成压缩机的涡盘、涡盘支承座、电机等核心部件的外壳结构） ， 驱动器壳体（主要是形成电器的驱动器以及对外高压、通信接口的外壳结构） 。 下文将针对这3个关键部分进行展开分析 。
2排气壳体与NVH的关系
【焉知汽车科技|新能源电动压缩机NVH和壳体结构的相关性】排气壳体是压缩机高压气体排出的主要通道结构 ， 在NVH中体现为排气脉动、气流啸叫等 ， 为了进一步的优化其NVH性能 ， 从以下几个方面进行优化 ， 经过几处优化后可明显提高其压缩机的NVH性能 。
2.1排气壳体中涡盘体排出气体缓冲腔
缓冲需要具备足够的容积 ， 以保证气体具有足够的缓冲空间对涡旋体排出的气体进行缓冲并均匀排出 ， 使排气脉动平稳 ， 排气NVH优秀 。 在设计时应尽可能的保持涡盘排出口正对位置具有较大的空间 ， 使涡盘体喷出的高压、高速气体能得到缓冲降噪 。 一般设计时其涡盘排出口与壳体内壁距离大于涡盘体排出口直径的2倍以上 。 涡盘体缓冲腔的容积一般按涡盘体的排量（每转排量）10倍以上进行设计 。 当然为了避免气体的频率放大 。 一般都会将容积腔的形状做一些非对称、非规则（如整圆形或方形等规则形状）的改变 ， 也会将容积量与涡盘体排量做非整数倍的设计 。
2.2排气壳体中排气口直径设计
这时所述的压缩机排气口指的不是与汽车空调管连接的排气口直径 ， 而是指的是压缩机排气壳体向外排出的最小口径处的直径 。 该排气口直径如果设计过大 ， 不但不利于压缩机的油气分离 。 同时也不利于压缩机的排气脉动 。 一般将其排气直径小于涡盘体的排气口直径 ， 以利于涡盘体排出气体在排出壳体的缓冲腔内充分平稳压力及紊流状态 。
2.3排气壳体的强度及其它影响NVH的因素
排气壳体作为本压缩机中气体压力最高的部件 ， 其必须具备足够的强度 。 同时足够的强度也是保证NVH的首要条件之一 。 影响排气壳体NVH还有其它细节 ， 如在气体通过地方应尽可能避免有尖角或单个突出部份的设计等 。
设计优化实例如下：
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