一种燃料电池空压机制造技术

本发明专利技术公开了一种燃料电池空压机，包括：电机；第一叶轮，设置于电机一端，第一叶轮与电机电连；第二叶轮，设置于电机上远离第一叶轮的一端，第二叶轮与电机电连；蜗壳，连接至第一叶轮；前盖，设置于蜗壳上；蜗壳为轴向非对称结构，轴向与电机轴线互相垂直；本发明专利技术的优点：提供一种适用于车内空间、高效的燃气电池空压机。机。机。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池空压机


[0001]本专利技术涉及空压机领域，具体而言，涉及一种燃料电池空压机。

技术介绍

[0002]在车用燃料电池方面，我国目前已具备一定的燃料电池研发基础。根据燃料电池商业化发展以及实际运行需求，适用于燃料电池的空压机需要具备无油、高效、小型化和低成本、低噪声、喘振线在小流量区、良好的动态响应能力等特点。
[0003]随着燃料电池产业的加速发展，国内已有越来越多的企业开始涉足燃料电池及相关产业，目前国内也有一些单位在进行空压机的研发，并且空压机产品配合燃料电池进行了试验。当前产品存在的问题为：体积/重量大、功率高、寿命短、密封性/散热性差、供气压力不足等，特别是在运行效率、压缩空气输出压力以及可靠性等方面都还存在问题，还未形成较为成熟的设计技术，也不具备满足燃料电池产业化需求的成熟产品。
[0004]在空压机产品方面，日本丰田和美国UTC等多家公司研发生产了无油润滑双涡圈涡旋式空压机，与离心式空压机相比尺寸重量较大且效率偏低，特别是在流量小于80％的工况下，功耗较大，难以与蜗壳匹配。美国GM、P l ugPower、德国Xce l l s i s、加拿大Ba l l ard等公司开发了螺杆式空压机系列产品，具有结构简单可靠、流量范围宽等优势，然而整机质量和噪音过大，在车用环境上使用具有较大劣势。此外，美国霍尼韦尔(Honeywe l l)和德国F i scher公司开发了采用空气动压轴承的两级和单级离心式空压机产品，最高转速可达15万转，整机效率可达到75％以上，然而空气轴承仍存在产能较弱、出厂调校周期长、车用颠簸工况适应能力差、频繁启停磨损严重等问题，其产业化进程仍面临着相应的问题。
[0005]综上所述，目前针对车用燃料电池空压机最具潜力的结构形式为离心式，其具有动态响应快、结构紧凑、效率高、噪声小、质量小等优点，符合车用的需求特点。另外，鉴于国内外空气轴承技术成熟度的差异以及空气轴承对车用工况潜在可靠性的问题，目前实现国内燃料电池空压机产业化需求的方案或需采用更为成熟的高速滚珠轴承技术配合高效离心式气动结构，重点突破润滑油脂密封和高效宽工作区气动设计两个关键难点。

技术实现思路

[0006]本申请的内容部分用于以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。本申请的内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。
[0007]本专利技术为了克服现有技术的不足，提供一种燃料电池空压机。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种燃料电池空压机，包括：电机；第一叶轮，设置于电机一端，第一叶轮与电机电连；第二叶轮，设置于电机上远离第一叶轮的一端，第二叶轮与电机电连；蜗壳，连接至第一叶轮；前盖，设置于蜗壳上；蜗壳为轴向非对称结构，蜗壳包括第一段和第二段，第一段具有第一对称平面，第一对称平面垂直电机轴
线且经过第一段的中心，第二段具有第二对称平面，第二对称平面经过第二段的中心且与第一对称平面非平行，即第一对称平面和第二对称平面相交。
[0009]进一步地，蜗壳的扩压段为无导叶结构。
[0010]进一步地，蜗壳的基圆比为1.1～1.7。
[0011]进一步地，蜗壳的基圆比为1.7。
[0012]进一步地，第一叶轮上设置有18个叶片，9个叶片为长叶片，9个叶片为短叶片。
[0013]进一步地，第一叶轮包括轮毂，叶片与轮毂夹角50度，叶片与前盖夹角30度。
[0014]进一步地，第一叶轮的轮毂直径为20mm～30mm。
[0015]进一步地，第一叶轮的轮毂直径为20mm。
[0016]进一步地，第一叶轮为混流式叶轮。
[0017]进一步地，第二叶轮与第一叶轮的结构和尺寸均相同。
[0018]本专利技术具有以下优点：提供一种适用于车内空间、高效的燃气电池空压机。
附图说明
[0019]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
[0020]另外，贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，元件和元素不一定按照比例绘制。
[0021]在附图中：
[0022]图1为本专利技术一种实施例的燃料电池空压机的示意图；
[0023]图2为上述燃料电池空压机的剖面图；
[0024]图3为上述燃料电池空压机中第一叶轮处的结构示意图；
[0025]图4为上述燃料电池空压机中蜗壳的结构示意图；
[0026]图5为上述燃料电池空压机中第一对称平面和第二对称平面的示意图；
[0027]图6为上述燃料电池空压机不同转速下运行性能曲线；
[0028]图7为上述燃料电池空压机不同转速下运行效率。
[0029]101、电机；102、第一叶轮；1021、轮毂；103、蜗壳；104、前盖；105、长叶片；106、短叶片。
具体实施方式
[0030]下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。
[0031]另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关专利技术相关的部分。在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0032]需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。
[0033]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。
[0034]本申请基于ANSYS CFX 16.0流体仿真软件对空压机第一叶轮102、蜗壳、第二叶轮、进行了气动性能优化设计。采用多重坐标系方法模拟了空压机高转速下的气动性能，同时采用能量方程将气体考虑为理想气体评估了空压机内的温度场变化。
[0035]数值计算边界条件设置如下：
[0036]1)入口：压力边界条件(一个标准大气压)，温度为常温300K；
[0037]2)出口：质量流量出口(50g/s)。
[0038]本申请考虑了空压机内的速度场、压力场以及温度场的耦合，评估了空压机整体的多变效率。由于本次设计不包含中间段散热装置，因此将整体系统考虑为绝热系统，不考虑壳体的散热作用。在实际过程中，空压机壳体必然对外界环境进行散热，此时整体气动效率会因散热作用而相应提升。因此，本次设计所采用的绝热系统假设相对为实际状态更为保守。
[0039]如图1
‑
2所示的燃料电池空压机，包括电机101、第一叶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池空压机，包括：电机；第一叶轮，设置于所述电机一端，所述第一叶轮与所述电机电连；第二叶轮，设置于所述电机上远离所述第一叶轮的一端，所述第二叶轮与所述电机电连；蜗壳，连接至所述第一叶轮；前盖，设置于所述蜗壳上；其特征在于，所述蜗壳为轴向非对称结构，所述蜗壳包括第一段和第二段，第一段具有第一对称平面，第一对称平面垂直电机轴线且经过第一段的中心，第二段具有第二对称平面，第二对称平面经过第二段的中心且与第一对称平面非平行，即第一对称平面和第二对称平面相交。2.根据权利要求1所述的燃料电池空压机，其特征在于，所述蜗壳的扩压段为无导叶结构。3.根据权利要求2所述的燃料电池空压机，其特征在于，所述蜗壳的基圆比为1.1～1.7。4.根据权利要求3所述的燃料电池空压机，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李诗徉，叶豪杰，祁忠祥，
申请(专利权)人：杭州智新机电设计有限公司，
类型：发明
国别省市：