一种空压机和燃料电池系统技术方案

本发明专利技术公开了一种空压机和燃料电池系统，包括：电机组件，包括机壳、电机和转轴，电机的定子固定安装于机壳的内腔，电机的转子与转轴连接，转轴通过轴承组件安装于机壳的内腔，转轴在机壳的前端形成第一驱动端，转轴在机壳的后端形成第二驱动端；空气压缩机系统，设置于机壳的前端，并由转轴的第一驱动端驱动实现空气压缩；驱动器；风冷系统，包括冷却叶轮和风罩，冷却叶轮与转轴的第二驱动端连接，风罩与机壳连接，风罩罩在冷却叶轮外侧，风罩设有第一冷却进风口和冷却出风口，冷却出风口的冷却气体能够对机壳进行冷却，驱动器安装于第一冷却进风口的外侧。其将驱动器集成安装在空压机后端的风罩结构中，整机采用一体化设计，结构更加紧凑。更加紧凑。更加紧凑。

【技术实现步骤摘要】
一种空压机和燃料电池系统


[0001]本专利技术用于燃料电池领域，特别是涉及一种空压机和燃料电池系统。

技术介绍

[0002]空气压缩机为氢燃料电池提供化学反应所需要的高压空气，是氢燃料电池的“肺”。但同时，它也是氢燃料电池系统中最主要的耗能部件，其寄生功率约占燃料电池系统输出功率的15％～20％。目前，燃料电池空压机多采用离心式空压机或螺杆式空压机，离心式空压机具有体积小、风量大、无油等优点，但是在针对10kW以下的小功率燃料电池时，它在小流量工况范围内的适应性差。螺杆空压机的容积流量基本不受排气压力的影响，可在较广的工作范围内保持较高的效率，但是螺杆空压机在输送相同流量空气的情况下体积相对较大，重量较重，且很难实现无油的目标。
[0003]同时，现有的空气压缩机的驱动器大多独立于压缩机机体，而且需要独立于电机额外设置单独的冷却结构对其进行冷却，这种结构形式零散、复杂，给装配和使用带来诸多不便，而且驱动器的散热效果也无法得到充分保证。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种空压机和燃料电池系统，其将驱动器集成安装在空压机后端的风罩结构中，整机采用一体化设计，结构更加紧凑。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006]一种空压机，包括：
[0007]电机组件，包括机壳、电机和转轴，所述电机的定子固定安装于所述机壳的内腔，所述电机的转子与所述转轴连接，所述转轴通过轴承组件安装于所述机壳的内腔，所述转轴在所述机壳的前端形成第一驱动端，所述转轴在所述机壳的后端形成第二驱动端；
[0008]空气压缩机系统，设置于所述机壳的前端，并由所述转轴的第一驱动端驱动实现空气压缩；
[0009]驱动器，与所述电机组件连接；
[0010]风冷系统，包括冷却叶轮和风罩，所述冷却叶轮与所述转轴的第二驱动端连接，所述风罩与所述机壳连接，所述风罩罩在所述冷却叶轮外侧，所述风罩设有第一冷却进风口和冷却出风口，所述冷却出风口的冷却气体能够对所述机壳进行冷却，所述驱动器安装于所述第一冷却进风口的外侧。
[0011]结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述风冷系统还包括：
[0012]冷却外壳，安装于所述机壳的外侧，所述冷却外壳的外表面设有多个散热翅片，所述散热翅片沿轴向延伸，所述散热翅片之间形成供冷却气体流通的轴向通道，所述风罩的冷却出风口用于将冷却气体导向所述轴向通道。
[0013]结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述风罩的中部
位置设有所述第一冷却进风口，所述风罩的内环面与所述冷却叶轮叶顶形成间隙密封结构，所述风罩的外周边缘安装于所述冷却外壳上，并形成与所述轴向通道连通的冷却出风口。
[0014]结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述风罩的背侧于所述第一冷却进风口的周围设有连接座，所述驱动器垂直于所述转轴轴线安装于所述风罩背侧的所述连接座上。
[0015]结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述风冷系统还包括：
[0016]护罩，安装在所述风罩后端，并将所述驱动器防护在所述护罩的腔体内，所述护罩后端的中心位置设置有第二冷却进风口，当所述冷却叶轮随着所述转轴运转时，外部空气由护罩后端的第二冷却进风口进入所述护罩的腔体内，对安装于腔体内的所述驱动器进行冷却。
[0017]结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述轴承组件包括前轴承组件和后轴承组件，所述前轴承组件包括前轴承、第一锁紧螺母和轴承压盖，所述前轴承的内圈安装于所述转轴外圆，并通过所述第一锁紧螺母锁紧固定在转轴端面上，所述前轴承的外圈安装于所述机壳内孔中，并通过轴承压盖锁紧固定在机壳端面上，所述第一锁紧螺母的外圆设置有多圈环形齿，所述环形齿的齿尖与所述轴承压盖的内孔形成非接触式间隙密封结构。
[0018]结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述后轴承组件包括轴承座、后轴承、预紧弹簧组、第二锁紧螺母，所述轴承座安装于所述机壳内孔中，所述后轴承的内圈安装于所述转轴外圆，并通过第二锁紧螺母锁紧固定在转轴端面上，所述后轴承的外圈安装于轴承座内孔中，所述后轴承的外圈径向与所述轴承座内孔采用间隙配合，可在轴承座内孔内轴向浮动，所述预紧弹簧组安装于轴承座内孔端面与后轴承外圈端面之间。
[0019]结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述空气压缩机系统包括漩涡叶轮和叶轮壳，所述漩涡叶轮与所述转轴的第一驱动端连接，所述漩涡叶轮具有前叶片和后叶片，所述机壳端面设置有第一半圆型腔，所述叶轮壳上设置有第二半圆型腔和环形气腔，所述机壳上的第一半圆型腔和所述叶轮壳上的第二半圆型腔连接，构成所述叶轮壳的后气室，所述叶轮壳上的环形气腔构成叶轮壳的前气室，所述前气室和后气室由隔板进行隔离，分别对应所述漩涡叶轮的前叶片和后叶片，所述叶轮壳上设有与所述前气室和后气室连通的进气口和出气口。
[0020]结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述漩涡叶轮的前端面上设置有多道第一环形突起，所述叶轮壳端面上设置有多道第一环形凹槽，所述第一环形突起和第一环形凹槽镶嵌布置，形成前密封结构；所述漩涡叶轮的后端面上设置有多道第二环形突起，机壳端面上设置有多道第二环形凹槽，所述第二环形突起和第二环形凹槽镶嵌布置，形成后密封结构。
[0021]第二方面，一种燃料电池系统，包括第一方面中任一实现方式所述的空压机。
[0022]上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：当冷却叶轮随着转轴运转时，在风罩的第一冷却进风口位置形成局部负压，冷却气体首先流经安装于
第一冷却进风口外侧的驱动器，对驱动器进行冷却后，进入风罩，并进一步由冷却出风口对机壳进行冷却，以此带走驱动器和电机工作中产生的热量。
[0023]本专利技术的技术方案中，空压机的驱动器集成安装在空压机后端的风罩结构中，整机采用一体化设计，结构更加紧凑。同时，当冷却空气进入机壳后，首先对驱动器进行冷却，可保证驱动器的冷却效果。
[0024]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0025]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0026]图1是本专利技术空压机的一个实施例结构示意图；
[0027]图2是图1所示的一个实施例结构剖视图；
[0028]图3是图1所示的一个实施例风冷系统的冷却气体流动方向示意图；
[0029]图4是图1所示的一个实施例第一锁紧螺母与轴承压盖之间的非接触式间隙密封结构示意图；
[0030]图5是图1所示的一个实施例漩涡叶轮结构示意图。
具体实施方式
[0031]本部分将详细描述本专利技术的具体实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空压机，其特征在于，包括：电机组件，包括机壳、电机和转轴，所述电机的定子固定安装于所述机壳的内腔，所述电机的转子与所述转轴连接，所述转轴通过轴承组件安装于所述机壳的内腔，所述转轴在所述机壳的前端形成第一驱动端，所述转轴在所述机壳的后端形成第二驱动端；空气压缩机系统，设置于所述机壳的前端，并由所述转轴的第一驱动端驱动实现空气压缩；驱动器，与所述电机组件连接；风冷系统，包括冷却叶轮和风罩，所述冷却叶轮与所述转轴的第二驱动端连接，所述风罩与所述机壳连接，所述风罩罩在所述冷却叶轮外侧，所述风罩设有第一冷却进风口和冷却出风口，所述冷却出风口的冷却气体能够对所述机壳进行冷却，所述驱动器安装于所述第一冷却进风口的外侧。2.根据权利要求1所述的空压机，其特征在于，所述风冷系统还包括：冷却外壳，安装于所述机壳的外侧，所述冷却外壳的外表面设有多个散热翅片，所述散热翅片沿轴向延伸，所述散热翅片之间形成供冷却气体流通的轴向通道，所述风罩的冷却出风口用于将冷却气体导向所述轴向通道。3.根据权利要求2所述的空压机，其特征在于，所述风罩的中部位置设有所述第一冷却进风口，所述风罩的内环面与所述冷却叶轮叶顶形成间隙密封结构，所述风罩的外周边缘安装于所述冷却外壳上，并形成与所述轴向通道连通的冷却出风口。4.根据权利要求3所述的空压机，其特征在于，所述风罩的背侧于所述第一冷却进风口的周围设有连接座，所述驱动器垂直于所述转轴轴线安装于所述风罩背侧的所述连接座上。5.根据权利要求4所述的空压机，其特征在于，所述风冷系统还包括：护罩，安装在所述风罩后端，并将所述驱动器防护在所述护罩的腔体内，所述护罩后端的中心位置设置有第二冷却进风口，当所述冷却叶轮随着所述转轴运转时，外部空气由护罩后端的第二冷却进风口进入所述护罩的腔体内，对安装于腔体内的所述驱动器进行冷却。6.根据权利要求1所述的空压机，其特征在于，所述轴承组件包括前轴承...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈振宇，熊万里，汤秀清，
申请(专利权)人：广州市昊志机电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：