一种燃料电池用空压机制造技术

本发明专利技术公开了一种燃料电池用空压机，包括电机和压气机；电机包括两端开口的机壳、设置于机壳两端的端盖、两端与相应端盖转动配合连接且穿出相应端盖外的电机轴以及设置于机壳内且环绕在电机轴外的定子；压气机包括内设有空腔的压气机壳、与进气口临近的低压级压气机轮、高压级压气机轮；压气机壳的一端与第一端盖固定，另一端设有进气口，压气机壳上设有切向出气口，进气口和切向出气口均与空腔连通；两个压气机轮串联设置在伸入空腔内的电机轴上；两个级压气机轮之间的空腔内设有导流器，两个压气机轮和导流器将空腔分隔成迂回形的气流通道。本发明专利技术在保证结构紧凑的情况下、提高了压气效率和输出压力且有效确保了空压机整体的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池用空压机
本专利技术涉及空压机
，尤其涉及一种燃料电池用空压机。
技术介绍
燃料电池行业是我国目前大力发展的新能源行业，随着电堆材料等技术慢慢提高，对进入电堆的空气压力需求也在不断提高，这使得空压机需要不断提高输出压力来满足电堆需求。目前空压机提高压力主要有两种方式，一是增加功率提高单级压气机的转速，二是二级压气机压缩。目前行业内传统的二级空压机，两个压气机分别位于空压机两端，中间有横跨空压机的连接管道将低压机输出的压缩空气输入高压级二次压缩。传统二级空压机存在以下缺点，1)在空压机低压级向高压机输入压缩空气的过程中，高压级压气机轮受到非常大的轴向压力，需要考虑压力平衡去克服这个轴向力，同时对推力轴承的考验也非常大，对空压机整体的可靠性影响很大；2)由于压气机分布于两端，中间有连接管道，空气的气动损失非常大，压气机效率低，而且体积比较大，不利于空压机的小型化；3)由于采用了二级压缩，空压机整体的气动功耗增加了一倍，再加上气动损耗，使得与单级空压机相比功耗大幅上涨。
技术实现思路
旨在克服上述现有技术中存在的至少之一不足，本专利技术提供了一种燃料电池用空压机；体积小、压气效率高且可有效确保空压机整体的可靠性。为解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术实施例提供了一种燃料电池用空压机，包括电机和压气机；所述电机包括两端开口的机壳、设置于所述机壳两端的端盖、两端与相应所述端盖转动配合连接且穿出相应所述端盖外的电机轴以及设置于所述机壳内且环绕在所述电机轴外的定子；所述压气机包括内设有空腔的压气机壳、低压级压气机轮和高压级压气机轮；所述压气机壳的一端与第一端盖固定、另一端设有进气口，所述压气机壳上设有切向出气口，所述进气口和所述切向出气口均与所述空腔连通；所述低压级压气机轮和所述高压级压气机轮串联设置在伸入所述空腔内的所述电机轴上，且所述低压级压气机轮与所述进气口临近；所述低压级压气机轮和所述高压级压气机轮之间的所述空腔内设有导流器，所述导流器用于扩压、整流并使空气沿轴向导入所述高压级压气机轮，所述低压级压气机轮、所述高压级压气机轮和所述导流器将所述空腔分隔成迂回形的气流通道。进一步，所述气流通道包括沿气流方向由上游到下游依次连通的低压进口通道、低压级压气机轮流通通道、低压扩压通道、弧形过渡通道、低压扩压导流通道、高压进口通道、高压级压气机轮流通通道和高压扩压通道；其中，所述低压扩压通道，所述低压扩压导流通道和所述高压扩压通道沿轴向间隔设置；所述低压扩压导流通道由上游端到下游端与气流方向垂直的截面逐渐增大；所述高压进口通道用于将来自所述低压扩压导流通道的气流轴向导入所述高压级压气机轮流通通道。进一步，所述压气机壳为分体式结构，包括固定连接的第一壳体和第二壳体；所述进气口设置于所述第一壳体上，所述切向出气口设于所述第二壳体上，所述第二壳体内设有与所述高压扩压通道和所述切向出气口均连通的出气通道；所述第一壳体的一端设有第一环形缺口，所述第二壳体的一端设有第二环形缺口，所述第一环形缺口和所述第二环形缺口围成用于固定所述导流器的环形定位凹槽。进一步，所述导流器包括盘状的本体和与所述环形定位凹槽相适配的环形定位块；所述本体朝向所述高压级压气机轮的一端端面为弧面且所述弧面上周向间隔设有多个叶片，所述本体朝向所述低压级压气机轮的一端端面为平面，所述环形定位块环设于所述本体的边沿处且与所述叶片固定连接，所述环形定位块与所述本体之间留有气流间隙，且所述本体由边沿向中心的轴向厚度逐渐缩小；所述平面上设有凹陷的避让部，所述本体的中心处设有轴向延伸的气流导向部，所述气流导向部的外周面与所述弧面圆弧过渡连接；所述本体的中部设有贯穿所述气流导向部和所述避让部且与所述低压级压气机轮相适配的仿形避让腔。进一步，所述电机轴的两端分别借助一径向动压空气轴承与相应所述端盖转动配合连接。进一步，所述燃料电池用空压机还包括止推结构；所述止推结构包括止推片、止推轴承座和两个推力动压空气轴承；所述止推轴承座与第二端盖固定连接且两者之间形成有容置腔，两个所述推力动压空气轴承位于所述容置腔内且分别设置于所述止推轴承座和第二端盖上，所述止推片与伸出所述第二端盖的所述电机轴固定连接，且所述止推片的本体位于两个所述推力动压空气轴承之间，且与所述推力动压空气轴承间隙配合。进一步，所述燃料电池用空压机还包括空气冷却装置；所述空气冷却装置包括风扇、风扇罩壳和风扇挡板；所述风扇罩壳与所述机壳固定连接，所述风扇挡板与所述止推轴承座固定连接，所述风扇与伸入所述风扇罩壳内的所述电机轴固定连接，且所述风扇的本体位于所述止推轴承座和所述风扇挡板之间形成的安装腔内。进一步，所述机壳内设有多个与其内腔连通的第一风冷通道；所述第二端盖上设有多个与所述第一风冷通道一一对应连通的第二风冷通道，且所述机壳上设有与其内腔连通的出气孔；所述止推轴承座和所述风扇挡板上均设有多个与所述第二风冷通道一一对应连通的第三风冷通道，所述第三风冷通道与所述风扇罩壳的内腔连通，且所述止推轴承座上设有贯通的过气孔，所述止推轴承座朝向所述推力动压空气轴承的一侧设有与所述过气孔连通的径向凹槽。进一步，所述燃料电池用空压机还包括涡轮能量回收装置；所述涡轮能量回收装置包括涡轮壳、涡轮和用于调节所述涡轮的喷嘴环叶片角度的执行机构；所述涡轮壳的一端与所述机壳固定连接，另一端设有废气出口；所述涡轮壳的周部设有废气进口，所述涡轮与穿出所述止推结构并伸入所述涡轮壳内的所述电机轴固定连接。进一步，所述机壳内设有多个水道组，每个水道组包括轴向延伸的进水道和回水道，所述机壳临近所述第一端盖的端面设有多个水道槽，所述水道槽用于将一所述水道组中的所述进水道与相邻所述水道组中的所述回水道连通；第二端盖上设有多个与所述水道组一一对应的端盖水道槽，所述端盖水道槽用于将同一所述水道组中的所述进水道与所述回水道连通；所述机壳上设有与所述水道组中的所述进水道和所述回水道一一对应连通的进水管和回水管；所述端盖水道槽、所述水道组和所述水道槽相应连通形成S型水冷循环通道。由于采用了上述技术方案，本专利技术取得的有益效果如下：本专利技术的燃料电池用空压机，包括电机和压气机；电机包括两端开口的机壳、设置于机壳两端的端盖、两端与相应端盖转动配合连接且穿出相应端盖外的电机轴以及设置于机壳内且环绕在电机轴外的定子；压气机包括内设有空腔的压气机壳、低压级压气机轮和高压级压气机轮；压气机壳的一端与第一端盖固定，另一端设有进气口，压气机壳的周部设有切向出气口，进气口和切向出气口均与所述空腔连通；低压级压气机轮和高压级压气机轮串联设置在伸入空腔内的电机轴上，且低压级压气机轮与进气口临近；低压级压气机轮和高压级压气机轮之间的空腔内设有导流器，低压级压气机轮、高压级压气机轮和导流器将空腔分隔成迂回形的气流通道。低压级压气机轮和高压级压气机轮串联设置在伸入空腔内的电机轴上，直接驱动可减少传动装置，无传动损失；空气由低压级压气机轮吸入压缩后，进入导流器中进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池用空压机，包括电机和压气机；所述电机包括两端开口的机壳、设置于所述机壳两端的端盖、两端与相应所述端盖转动配合连接且穿出相应所述端盖外的电机轴以及设置于所述机壳内且环绕在所述电机轴外的定子；其特征在于，所述压气机包括内设有空腔的压气机壳、低压级压气机轮和高压级压气机轮；/n所述压气机壳的一端与第一端盖固定、另一端设有进气口，所述压气机壳上设有切向出气口，所述进气口和所述切向出气口均与所述空腔连通；所述低压级压气机轮和所述高压级压气机轮串联设置在伸入所述空腔内的所述电机轴上，且所述低压级压气机轮与所述进气口临近；所述低压级压气机轮和所述高压级压气机轮之间的所述空腔内设有导流器，所述导流器用于扩压、整流并使空气沿轴向导入所述高压级压气机轮，所述低压级压气机轮、所述高压级压气机轮和所述导流器将所述空腔分隔成迂回形的气流通道。/n

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池用空压机，包括电机和压气机；所述电机包括两端开口的机壳、设置于所述机壳两端的端盖、两端与相应所述端盖转动配合连接且穿出相应所述端盖外的电机轴以及设置于所述机壳内且环绕在所述电机轴外的定子；其特征在于，所述压气机包括内设有空腔的压气机壳、低压级压气机轮和高压级压气机轮；
所述压气机壳的一端与第一端盖固定、另一端设有进气口，所述压气机壳上设有切向出气口，所述进气口和所述切向出气口均与所述空腔连通；所述低压级压气机轮和所述高压级压气机轮串联设置在伸入所述空腔内的所述电机轴上，且所述低压级压气机轮与所述进气口临近；所述低压级压气机轮和所述高压级压气机轮之间的所述空腔内设有导流器，所述导流器用于扩压、整流并使空气沿轴向导入所述高压级压气机轮，所述低压级压气机轮、所述高压级压气机轮和所述导流器将所述空腔分隔成迂回形的气流通道。


2.根据权利要求1所述的燃料电池用空压机，其特征在于，所述气流通道包括沿气流方向由上游到下游依次连通的低压进口通道、低压级压气机轮流通通道、低压扩压通道、弧形过渡通道、低压扩压导流通道、高压进口通道、高压级压气机轮流通通道和高压扩压通道；
其中，所述低压扩压通道，所述低压扩压导流通道和所述高压扩压通道沿轴向间隔设置；所述低压扩压导流通道由上游端到下游端与气流方向垂直的截面逐渐增大；所述高压进口通道用于将来自所述低压扩压导流通道的气流轴向导入所述高压级压气机轮流通通道。


3.根据权利要求2所述的燃料电池用空压机，其特征在于，所述压气机壳为分体式结构，包括固定连接的第一壳体和第二壳体；所述进气口设置于所述第一壳体上，所述切向出气口设于所述第二壳体上，所述第二壳体内设有与所述高压扩压通道和所述切向出气口均连通的出气通道；
所述第一壳体的一端设有第一环形缺口，所述第二壳体的一端设有第二环形缺口，所述第一环形缺口和所述第二环形缺口围成用于固定所述导流器的环形定位凹槽。


4.根据权利要求3所述的燃料电池用空压机，其特征在于，所述导流器包括盘状的本体和与所述环形定位凹槽相适配的环形定位块；所述本体朝向所述高压级压气机轮的一端端面为弧面且所述弧面上周向间隔设有多个叶片，所述本体朝向所述低压级压气机轮的一端端面为平面，所述环形定位块环设于所述本体的边沿处且与所述叶片固定连接，所述环形定位块与所述本体之间留有气流间隙，且所述本体由边沿向中心的轴向厚度逐渐缩小；
所述平面上设有凹陷的避让部，所述本体的中心处设有轴向延伸的气流导向部，所述气流导向部的外周面与所述弧面圆弧过渡连接；所述本体的中部设有贯穿所述气流导向部和所述避让部且与所述低压级压气机轮相适配的仿形避让腔。

...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟，王新明，孟庆梅，谭晓坤，朱丽礼，牟国松，马爱民，王聪聪，陆荣光，韩丽姝，张为海，王雪华，
申请(专利权)人：潍坊富源增压器有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37