一种高效燃料电池空压机两级离心式压气机制造技术

本发明专利技术公开了一种高效燃料电池空压机两级离心式压气机，两级离心式压气机包括：高速电机

【技术实现步骤摘要】
一种高效燃料电池空压机两级离心式压气机


[0001]本专利技术涉及燃料电池用空压机
，尤其涉及一种高效燃料电池空压机两级离心式压气机
。

技术介绍

[0002]空压机将空气进行压缩，然后送入燃料电池阴极侧用于提供氧化剂，是燃料电池阴极供气系统的核心部件
。
[0003]现有燃料电池电动空压机通过消耗其本身发出的电能来使高速电机旋转用以驱动空压机工作，从而在单位时间内可供给燃料电池更多的空气，使燃料电池反应速度更快，功率密度更高
。
然而，当要提高燃料电池的功率时，燃料电池需要的空气压力就会增大，相应的空压机的功耗增加，反过来限制了燃料电池的功率，降低了燃料电池的效率
。
因此，需要设计一种高效燃料电池空压机，在满足燃料电池对空压机流量
、
压缩比的需求的条件下，能够提高燃料电池的效率
。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种高效燃料电池空压机两级离心式压气机，在满足燃料电池对空压机流量
、
压缩比的需求的条件下，提高燃料电池的效率
。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
[0006]一种高效燃料电池空压机两级离心式压气机，包括高速电机
、
一级压气机及二级压气机，一级压气机和二级压气机分别设在高速电机两端，一级压气机和二级压气机通过中间管路相连通；一级压气机的压缩比与二级压气机压缩比的比值为
1.086。
[0007]进一步的，一级压气机的压缩比为
1.65
，二级压气机的压缩比为
1.52。
[0008]进一步的，一级压气机包括一级蜗壳和一级叶轮，二级压气机包括二级蜗壳和二级叶轮，一级蜗壳和二级蜗壳分别固设在高速电机的两端，一级叶轮设置在一级蜗壳内，二级叶轮设置在二级蜗壳内；高速电机包括转动的主轴，主轴两端分别穿入一级蜗壳和二级蜗壳，一级叶轮和二级叶轮分别同轴固设于主轴的两端，两级叶轮背向设置；一级蜗壳开设有一级增压进口和一级增压出口，二级蜗壳开设有二级增压进口和二级增压出口，两级增压进口均位于两级蜗壳的中央，两级增压出口均位于两级蜗壳的螺旋流道的切线处，一级增压出口与二级增压进口通过中间管路相连通
。
[0009]进一步的，一级叶轮和二级叶轮均为一体式结构，两个叶轮均包括叶片和轮毂，叶片为多个，多个叶片以轮毂的轴线为中心平均分布在轮毂上
。
[0010]进一步的，一级叶轮的叶片数量为
12
片，一级叶轮的轴向长度
L1
为
18mm
，一级叶轮的进口直径
D1
为
41mm
，一级叶轮的出口直径
d1
为
60mm
，一级叶轮的叶片出口宽度
M1
为
6mm
，一级叶轮的后弯角
β1为
‑
25
°
；二级叶轮的叶片数量为
11
片，二级叶轮的轴向长度
L2
为
17mm
，二级叶轮的进口直径
D2
为
38mm
，二级叶轮的出口直径
d2
为
56mm
，二级叶轮的叶片出口宽度
M2
为
5.8mm
，二级叶轮的后弯角
β2为
‑
25
°
。
[0011]进一步的，一级蜗壳的进口宽度
E1
为
4.8mm
，一级蜗壳的进口直径
F1
为
96mm
；二级蜗壳的进口宽度
E2
为
4.64mm
，二级蜗壳的进口直径
F2
为
89.6mm。
[0012]进一步的，一级蜗壳和二级蜗壳的扩压段均为无叶扩压段
。
[0013]进一步的，一级蜗壳的螺旋流道的通流截面逐渐扩大
。
[0014]进一步的，一级蜗壳朝向高速电机的一侧开设有一级开口，一级开口位置设有一级背板，一级背板与一级蜗壳可拆卸连接，一级背板的尺寸与一级开口相配合；二级蜗壳朝向高速电机的一侧开设有二级开口，二级开口位置设有二级背板，二级背板与二级蜗壳可拆卸连接，二级背板的尺寸与二级开口相配合；主轴的一端穿过一级背板进入一级蜗壳内
、
另一端穿过二级背板进入二级蜗壳内
。
[0015]进一步的，两级轮毂的轴线位置均设有通孔，主轴的两端分别穿出两级轮毂的通孔，主轴两端的外周面上加工有外螺纹，主轴的两端分别设有第一螺母和第二螺母，第一螺母和第二螺母分别将两级叶轮压紧
。
[0016]有益效果：
[0017]第一
、
本申请设计了合理的一级和二级压缩比，使得两级压缩气动性能更优化，以较小损耗就能使空气达到燃料电池需求的流量和压力，提高了燃料电池的效率
。
[0018]第二
、
本申请设计并优化了两级叶轮和两级蜗壳，减少空气流动时回流造成的阻碍，提升了级效率，实现整机效率的提高
。
[0019]第三
、
将两级叶轮集成在高速电机的主轴上，减少了设备体积，节省空间
。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0021]图1为本专利技术公开的一种高效燃料电池空压机两级离心式压气机的结构示意图；
[0022]图2为本专利技术公开的一种高效燃料电池空压机两级离心式压气机的剖视图；
[0023]图3为本专利技术公开的一种高效燃料电池空压机两级离心式压气机的一级叶轮的结构示意图；
[0024]图4为本专利技术公开的一种高效燃料电池空压机两级离心式压气机的二级叶轮的结构示意图；
[0025]图5为本专利技术公开的一种高效燃料电池空压机两级离心式压气机的叶轮子午面的剖视图；
[0026]图6为本专利技术公开的一种高效燃料电池空压机两级离心式压气机的蜗壳结构示意图
。
[0027]1、
高速电机；
11、
主轴；
12、
第一螺母；
13、
第二螺母；
[0028]2、
一级压气机；
21、
一级蜗壳；
211、
一级增压进口；
212、
一级增压出口；
22、
一级叶轮；
23、
一级背板；
[0029]3、
二级压气机；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高效燃料电池空压机两级离心式压气机，其特征在于，包括高速电机
(1)、
一级压气机
(2)
及二级压气机
(3)
，所述一级压气机
(2)
和所述二级压气机
(3)
分别设在所述高速电机
(1)
两端，所述一级压气机
(2)
和所述二级压气机
(3)
通过中间管路
(4)
相连通；所述一级压气机
(2)
的压缩比与所述二级压气机
(3)
的压缩比的比值为
1.086。2.
根据权利要求1所述的一种高效燃料电池空压机两级离心式压气机，其特征在于，所述一级压气机
(2)
的压缩比为
1.65
，所述二级压气机
(3)
的压缩比为
1.52。3.
根据权利要求2所述的一种高效燃料电池空压机两级离心式压气机，其特征在于，所述一级压气机
(2)
包括一级蜗壳
(21)
和一级叶轮
(22)
，所述二级压气机
(3)
包括二级蜗壳
(31)
和二级叶轮
(32)
，所述一级蜗壳
(21)
和所述二级蜗壳
(31)
分别固设在所述高速电机
(1)
的两端，所述一级叶轮
(22)
设置在所述一级蜗壳
(21)
内，所述二级叶轮
(32)
设置在所述二级蜗壳
(31)
内；所述高速电机
(1)
包括转动的主轴
(11)
，所述主轴
(11)
两端分别穿入所述一级蜗壳
(21)
和所述二级蜗壳
(31)
，所述一级叶轮
(22)
和所述二级叶轮
(32)
分别同轴固设于所述主轴
(11)
的两端，所述两级叶轮背向设置；所述一级蜗壳
(21)
开设有一级增压进口
(211)
和一级增压出口
(212)
，所述二级蜗壳
(31)
开设有二级增压进口
(311)
和二级增压出口
(312)
，所述两级增压进口均位于所述两级蜗壳的中央，所述两级增压出口均位于所述两级蜗壳的螺旋流道的切线处，所述一级增压出口
(212)
与所述二级增压进口
(311)
通过所述中间管路
(4)
相连通
。4.
根据权利要求3所述的一种高效燃料电池空压机两级离心式压气机，其特征在于，所述一级叶轮
(22)
和所述二级叶轮
(32)
均为一体式结构，两个所述叶轮均包括叶片和轮毂，所述叶片为多个，多个所述叶片以所述轮毂的轴线为中心平均分布在所述轮毂上
。5.
根据权利要求4所述的一种高效燃料电池空压机两级离心式压气机，其特征在于，所述一级叶轮
(22)
的所述叶片数量为
12
片，所述一级叶轮
(22)
的轴向长度
L1
为
18mm
，所述一级叶轮
(22)
的进口直径
D1
为
41mm
，所述一级叶轮
(22)
的出口直径
d1
为
60mm
，所述一级叶轮
(22)
的所述叶片出口宽度
M1

【专利技术属性】
技术研发人员：高博，段耒，田茂鹏，吕红卫，曹子栋，曹赫伦，贺达，黄佳伟，
申请(专利权)人：中车大连机车研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：