燃料电池发动机的进气系统集成增压结构技术方案

本实用新型专利技术涉及一种燃料电池发动机的进气系统集成增压结构，由旋转电机、空压机叶轮、氢循环泵叶轮组成，其特征在于：空压机叶轮和氢循环泵叶轮位于旋转电机两侧，旋转电机的电机壳体内布置有电机定子和电机转子总成主轴，电机壳体上的空气轴承承载电机转子总成主轴，电机转子安装在电机转子总成主轴上；氢循环泵叶轮的氢循环泵壳体内布置旋转二轴，被动齿轮位于旋转二轴中段位置，被动齿轮与电机转子总成主轴前端的主动齿轮啮合，空压机叶轮的空压机壳体内空压机叶轮轴通过花键与电机转子总成主轴后端连接；其空气进气系统和氢气循环系统共用一个电机，系统取消氢气循环泵及氢循环泵控制器，系统结构布置简单灵活，功率密度明显提升，成本降低，提升了电堆的反应效率，有效延缓电堆的寿命周期。

Integrated Supercharging Structure for Intake System of Fuel Cell Engine

The utility model relates to an integrated turbocharging structure of the intake system of a fuel cell engine, which consists of a rotary motor, an air compressor impeller and a hydrogen circulating pump impeller. The utility model is characterized in that the impellers of an air compressor and a hydrogen circulating pump are located on both sides of the rotary motor, and the motor stator and the motor rotor assembly are arranged in the motor shell of the rotary motor. The air bearing on the motor housing bears the main shaft of the motor rotor assembly, and the motor rotor is installed on the main shaft of the motor rotor assembly; the hydrogen circulating pump housing of the hydrogen circulating pump impeller is arranged with two rotating axes, the passive gear is located in the middle part of the rotating axle, and the passive gear is in contact with the active gear at the front end of the motor rotor assembly. In addition, the impeller shaft of the air compressor in the shell of the air compressor impeller is connected with the rear end of the main shaft of the motor rotor assembly through splines; the air intake system and the hydrogen circulation system share a motor, the system cancels the hydrogen circulation pump and the controller of the hydrogen circulation pump, and the system structure is simple and flexible, the power density is obviously increased, and the cost is reduced. It reduces and improves the reactor efficiency and effectively delays the life cycle of the reactor.

【技术实现步骤摘要】
燃料电池发动机的进气系统集成增压结构
本技术涉及一种燃料电池发动机的进气系统集成增压结构，属于燃料电池车
，具体涉及到一种进气系统压缩机结构。
技术介绍
燃料电池车用空气进气系统和氢气进气系统目前普遍为独立系统，分别有各自独立的泵、控制器、线束等，因此特别难以实现燃料电池车的布置要求、成本要求、功率密度要求等。因此迫切需要解决空气进气系统和氢气进气系统的增压泵进行集成共用问题。专利文献1（CN10573642A）中提供一种车用燃料电池发动机的单机直驱增压离心式空压机。空压机由大功率电机带动转动，实现超高速旋转，电机转子直接驱动离心式叶轮，从而进行进气增压。专利文献2（CN205858729U）中提供一种燃料电池发动机的两级串联增压直驱离心式空压机。空压机为两级串联增速，叶轮分别为电机两侧，空气从一侧压增压后直接进入另一侧进行二级压缩，从而颜色增压功能，本专利的好处为电机转速可以降低。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种燃料电池发动机的进气系统集成增压结构，其空气进气系统和氢气循环系统共用一个电机，系统取消氢气循环泵及氢循环泵控制器，系统结构布置简单灵活，功率密度明显提升，成本降低，空气压力和氢气压力保证一致，提升了电堆的反应效率，有效延缓电堆的寿命周期，其轴承采用空气轴承，既实现高转速，又能保证无油润滑。本技术的技术方案是这样实现的：燃料电池发动机的进气系统集成增压结构，由旋转电机、空压机叶轮、氢循环泵叶轮组成，其特征在于：空压机叶轮和氢循环泵叶轮位于旋转电机两侧，旋转电机的电机壳体内布置有电机定子和电机转子总成主轴，电机壳体上的空气轴承承载电机转子总成主轴，电机转子安装在电机转子总成主轴上；氢循环泵叶轮的氢循环泵壳体内布置旋转二轴，旋转二轴前端为叶轮,被动齿轮位于旋转二轴中段位置，氢循环泵壳体的顶部开有氢气出气口，氢循环泵壳体前端开有氢气进气口，被动齿轮与电机转子总成主轴前端的主动齿轮啮合，主动齿轮和被动齿轮配合组成减速齿轮，实现减速功能；空压机叶轮的空压机壳体内布置空压机叶轮轴，空压机叶轮轴通过花键与电机转子总成主轴后端连接，空压机壳体顶部开有空气出气口，空压机壳体后端开有空气进气口。本技术的积极效果是该进气系统集成增压结构，氢泵和空压机集成一体，集成化程度高、系统体积减小，系统布置简单灵活，并有效提高燃料电池发动机系统的功率密度。集成增压结构，电机功率得到有效利用，减少系统损耗，有效的降低成本；轴承设计为空气轴承，既实现高转速，又保证无油润滑。附图说明图1为本技术的结构图。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步说明：如图1所示，燃料电池发动机的进气系统集成增压结构，由旋转电机100、空压机叶轮200、氢循环泵叶轮300组成，其特征在于：空压机叶轮200和氢循环泵叶轮300位于旋转电机100两侧，旋转电机100的电机壳体1内布置有电机定子2和电机转子总成主轴8，电机壳体1上的空气轴承3承载电机转子总成主轴8，电机转子7安装在电机转子总成主轴8上；氢循环泵叶轮300的氢循环泵壳体14内布置旋转二轴13，旋转二轴13前端为叶轮12,被动齿轮11位于旋转二轴13中段位置，氢循环泵壳体14的顶部开有氢气出气口9，氢循环泵壳体14前端开有氢气进气口17，被动齿轮11与电机转子总成主轴8前端的主动齿轮10啮合，主动齿轮10和被动齿轮11配合组成减速齿轮，实现减速功能；空压机叶轮200的空压机壳体4内布置空压机叶轮轴5，空压机叶轮轴5通过花键6与电机转子总成主轴8后端连接，空压机壳体4顶部开有空气出气口16，空压机壳体4后端开有空气进气口15。空压机叶轮200和氢泵叶轮300位于旋转电机100两侧，旋转电机100驱动空压机叶轮和氢泵叶轮转动，从而压缩气体。旋转电机100包括电机壳体1、电机定子2、电机转子7以及电机转子总成主轴8；空压机叶轮部分包括空压机叶轮轴5、空压机壳体4；氢循环泵叶轮部分包括氢循环泵壳体14、叶轮12、旋转二轴13、被动齿轮11；氢泵和空压机集成一体，集成化程度高、系统体积减小，系统布置简单灵活，并有效提高燃料电池发动机系统的功率密度。氢循环泵的叶轮12共用空压机的旋转电机100，因此系统取消氢循环泵，有效的降低成本。电机共同驱动空压机叶轮和氢混合泵叶轮，电机能量得到有效利用，减少系统损耗。氢泵和空压机集成，取消氢循环泵，同时取消氢循环泵的控制器以及连接管路、线束，从体积、成本、集成化程度、功率密度方面都有积极效果。燃料电池对空气压缩比以及流量要求特别高，因此需要实现电机高转速；同时燃料电池电堆对油特别敏感，因此需保证供应的空气和氢气为无油状态。针对上述要求，轴承设计为空气轴承3，既实现高转速，又保证无油润滑。电机转子总成主轴8与空压机叶轮轴5通过花键6连接，直接驱动叶轮。燃料电池系统对氢气的要求低于空气要求，因此氢循环泵为低转速驱动，氢循环泵叶轮不能与电机转子总成主轴8直连，因此电机主轴设有主动齿轮10，氢循环泵叶轮轴13上设有被动齿轮11，主动齿轮10和被动齿轮11的啮合实现降速。电机驱动氢循环泵叶轮部分，氢气从进气口17进入，经过叶轮的压缩变为高压气体，从出气口9排出。电机驱动空压机叶轮部分，空气从进气口15进入，经过叶轮的压缩变为高压气体，从出气口16排出。通过电机控制器的控制匹配，可以保证供氢压力和供氧压力一致，提升电堆的反应效率，以及有效延缓电堆的寿命周期。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.燃料电池发动机的进气系统集成增压结构，由旋转电机、空压机叶轮、氢循环泵叶轮组成，其特征在于：空压机叶轮和氢循环泵叶轮位于旋转电机两侧，旋转电机的电机壳体内布置有电机定子和电机转子总成主轴，电机壳体上的空气轴承承载电机转子总成主轴，电机转子安装在电机转子总成主轴上；氢循环泵叶轮的氢循环泵壳体内布置旋转二轴，旋转二轴前端为叶轮, 被动齿轮位于旋转二轴中段位置，氢循环泵壳体的顶部开有氢气出气口，氢循环泵壳体前端开有氢气进气口，被动齿轮与电机转子总成主轴前端的主动齿轮啮合，主动齿轮和被动齿轮配合组成减速齿轮，实现减速功能；空压机叶轮的空压机壳体内布置空压机叶轮轴，空压机叶轮轴通过花键与电机转子总成主轴后端连接，空压机壳体顶部开有空气出气口，空压机壳体后端开有空气进气口。

【技术特征摘要】
1.燃料电池发动机的进气系统集成增压结构，由旋转电机、空压机叶轮、氢循环泵叶轮组成，其特征在于：空压机叶轮和氢循环泵叶轮位于旋转电机两侧，旋转电机的电机壳体内布置有电机定子和电机转子总成主轴，电机壳体上的空气轴承承载电机转子总成主轴，电机转子安装在电机转子总成主轴上；氢循环泵叶轮的氢循环泵壳体内布置旋转二轴，旋转二轴前端为叶轮,被动齿...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺红伟，王宇，王宇鹏，赵子亮，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：新型
国别省市：吉林,22