一种空压机和汽车制造技术

本发明专利技术涉及空气压缩技术领域，它涉及一种空压机和汽车，其中，空压机包括电机腔和压缩腔：所述电机腔具有进气口，所述压缩腔具有吸气口；所述压缩腔的吸气口用于与电机腔连通，以通过电机腔的进气口吸气，使气体经由电机腔流入所述压缩腔进行压缩

【技术实现步骤摘要】
一种空压机和汽车


[0001]本专利技术涉及空气压缩
，特别是涉及一种空压机和汽车
。

技术介绍

[0002]目前使用气体轴承做转子支撑的离心式空压机设计一般采用高速电机直驱的方式进行做功，电机转子和主轴做成一体化结构，主轴轴端搭载离心式叶轮，叶轮内置于电机外部的蜗壳内
。
通过电机转子的超高速旋转，带动叶轮高速旋转不断压缩蜗壳内的空气，并将高压
、
高温的压缩空气供给燃料电池发动机参与燃料电池电堆内部电化学反应，其中气浮动压轴承为转子
(
包括叶轮
‑
转子止推盘
‑
主轴
‑
叶轮
)
提供一体化旋转部件高速旋转的必要支撑
。
[0003]气悬浮离心式空压机为了保证输出空气的压力和流量，需要长时间运行在超高转速区域
(80000Rpm
以上
)
，而超高速的转子也会带来整机与气体轴承的散热和冷却问题
。
[0004]因此，空压机长时工作时，电机定子通电运行与转子的高速旋转均会产生大量的热量，热量聚集在空压机内部将会影响电机定子及其控制电路以及转子
、
电机气体轴承的运行状态，必须及时有效地实现散热
。
[0005]气悬浮离心空压机由压缩次数可分为：单机气悬浮离心空压机与双级气悬浮离心空压机
。
其工作原理基本相同，但双级离心空压机需对空气进行二次压缩，其做功及运行电流都比单机气悬浮离心空压机大
。
[0006]由上可知，对大功率
、
大电流的双极离心空压机来说，其功率密度导致电机本体对整机散热的要求更高
。
气悬浮高速电机在长时高速运行的过程中，电机定
、
转子及配套空气动压轴承往往容易出现积热现象，从而导致气浮轴承受热损坏，转轴热伸长
、
严重时导致整机失效，而现有技术中的离心空压机冷却系统均为电机机壳水冷，通过机壳上设置冷却水道对机壳内部定
、
转子冷却，最容易过热损坏的空气轴承通过压缩端泄漏的高压气体进行冷却
。
但是，在空压机整机装车后，冷却水水温在
50
‑
70℃
左右，冷却气浮轴承的气体温度也高达
90℃
，整机温度已达到安全绝缘温度，其冷却效果堪忧
。
如何保证双级空压机长时高效运行状态的整机冷却，是提高空压机整机寿命及可靠性的关键
。
[0007]如图1所示，现有技术中具有一种双级空压机，该双级空压机包括一级压缩蜗壳
101、
一级压缩叶轮
102、
一级扩压器
103、
前轴向止推轴承
104、
电机转子止推盘
105、
后轴向止推轴承
106、
一级端盖
107、
前轴向气浮轴承
108、
电机转子
109、
电机定子
110、
水冷机壳
111、
后径向气浮轴承
112、
二级端盖
113、
二级压缩叶轮
114、
二级压缩蜗壳
115
和连接管
116。
[0008]其中，当双级空压机高速运转时，支撑电机转子运动及限位的前轴向止推轴承
104、
后轴向止推轴承
106、
前轴向气浮轴承
108
及后径向气浮轴承
112
会由于风磨阻力产生大量的热量；同时在高速电机定子
110
铁芯及高速电机转子
109
也由于电磁感应效应产生涡流损耗及铁损；此外在定子绕组上，由于大电流的存在，其铜损也会产生大量的热
。
[0009]但由于双级空压机结构的限制，通常来说，双级空压机一般的冷却策略分为两个部分：
[0010]其中一部分是在水冷机壳
111
上开辟冷却水道，使高速电机定子
110
产生的热量沿电机定子
110
与水冷机壳
111
的接触面向水冷传递，在此情况下，进一步的将电机定子
110
进行灌封处理，此工艺能够增加水冷机壳
111
与电机定子
110
的接触面，增加电机绕组与电机定子
110
的换热效率
。
但是，单一的水冷方案也有局限性，其一，其冷却效果不佳，无论水道如何设置，对电机定子的冷却范围都有限制，在远离冷却水道的电机绕组，无论灌胶与否都难以进行全面散热；其次是冷却水的温度在
50
‑
70℃
，在此水温下，水道的冷却效果更是堪忧；最关键的是，水冷道的设置完全无法对电机转子
109
进行冷却，在高温运行下，高速电机定子
110
向外辐射热量，不断加热电机转子
109
，使得电机转子
109
受热伸长，导致二级压缩叶轮
114
向后方顶出，与二级压缩蜗壳
115
接触，发生剐蹭，影响空压机性能，直接导致空压机失效
。
[0011]除却水冷之外，可在空压机内部设置气冷通道，对气浮轴承
(
包括前轴向气浮轴承
108、
后径向气浮轴承
112、
前轴向止推轴承
104
及后轴向止推轴承
106、
电机转子止推盘
105
及电机转子
109
进行冷却
。
[0012]如图2所示，可参照局部放大图内的气冷流路示意：针对一级压缩端的轴承冷却气体往往采用由一级压缩叶轮
102
泄漏的压缩气体，经过一级压缩叶轮
102
的背面，再通过一级扩压器
103
的间隙，进入前轴向止推轴承
104、
后轴向止推轴承
106、
电机转子止推盘
105、
一级端盖
107
组成的环形轴向轴承室中，冷却前轴向止推轴承
104、
后轴向止推轴承
106、
电机转子止推盘
105
后，通过一级端盖
107
，经由前轴向气浮轴承
108
背面流向电机腔中，同时对电机定子
110
的铁芯及电机转子
109
进行冷却
。
[0013]该气冷方案流量小，冷却气体温度高，难以遏制轴承及电机内部积热，冷却效果不佳
。
[0014]如图3所示，对单级空压机来说，其包含：蜗壳
201、
压缩叶轮...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种空压机，其特征在于，包括电机腔
(1)
和压缩腔
(2)
：所述电机腔
(1)
具有进气口
(11)
，所述压缩腔
(2)
具有吸气口
(21)
；所述压缩腔
(2)
的吸气口
(21)
用于与电机腔
(1)
连通，以通过电机腔
(1)
的进气口
(11)
吸气，使气体经由电机腔
(1)
流入所述压缩腔
(2)
进行压缩
。2.
如权利要求1所述的空压机，其特征在于，所述电机腔
(1)
具有出气口
(12)
，所述压缩腔
(2)
的吸气口
(21)
通过所述出气口
(12)
与电机腔
(1)
连通；所述空压机还包括定子
(304)
和用于受定子
(304)
驱动进行转动的转子
(305)
，所述定子
(304)
和转子
(305)
均用于设置在所述电机腔
(1)
；所述定子
(304)
与转子
(305)
之间具有过气间隙
(10)
；其中，从进气口
(11)
流入的气体能够流经过气间隙
(10)
从出气口
(12)
流出
。3.
如权利要求2所述的空压机，其特征在于，所述进气口
(11)
位于过气间隙的一端开口
(101)
的一侧，所述出气口
(12)
位于过气间隙的另一端开口
(102)
的一侧，使从进气口
(11)
流入的气体能够流经过气间隙
(10)
从出气口
(12)
流出
。4.
如权利要求3所述的空压机，其特征在于，所述空压机包括电机壳
(303)、
第一端盖
(302)
和第二端盖
(307)
，所述电机壳
(303)
呈筒状，所述第一端盖
(302)
用于盖合电机壳
(303)
的一端，所述第二端盖
(307)
用于盖合电机壳
(303)
的另一端，所述第一端盖
(302)、
第二端盖
(307)
和电机壳
(303)
围成所述的电机腔
(1)
；其中，所述第一端盖
(302)
位于定子
(304)
的轴向的一侧，所述进气口
(11)
设置在第一端盖
(302)
上，使进气口
(11)
位于过气间隙的一端开口
(101)
的一侧；所述第二端盖
(307)
位于定子
(304)
的轴向的另一侧，所述出气口
(12)
设置在所述第二端盖
(307)
上，使出气口
(12)
位于过气间隙的另一端开口
(102)
的一侧
。5.
如权利要求4所述的空压机，其特征在于，所述进气口
(11)
包括设置在所述第一端盖
(302)

【专利技术属性】
技术研发人员：胡余生，陈彬，蔡由俊，贾金信，苏久展，薛家宁，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：