一种氢燃料电池用空气压缩机的制作方法

1.本实用新型涉及氢燃料电池技术领域，特别是涉及一种氢燃料电池用空气压缩机。


背景技术：

2.为满足氢燃料电池车的稳定性及使用寿命，车用零部件必须满足体积小重量轻的特点，这导致氢燃料电池用空气压缩机多采用两级压缩、高速电机直驱的方式减少体积，但采用两级压缩导致空压机零部件增加，且采用连接管将两级串联的方式增加了压力损耗，导致压缩机所需功率提升，进一步降低整机效率。


技术实现要素：

3.针对上述现有技术的不足，本专利申请所要解决的技术问题是如何提供一种氢燃料电池用空气压缩机，减少零部件，提高稳定性，优化整机结构，延长使用寿命。
4.为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：
5.一种氢燃料电池用空气压缩机，包括两级离心压缩机、空气轴承和高速直流电机；
6.所述两级离心压缩机包括一级叶轮、压缩机背板、二级叶轮和压缩机壳，所述空气轴承包括推力轴承、第一径向轴承和第二径向轴承，所述高速直流电机包括电机转子、电机定子和电机机壳；
7.所述一级叶轮和二级叶轮背对背设置，所述一级叶轮和二级叶轮与电机转子固定连接，所述压缩机背板设置在一级叶轮和二级叶轮之间，所述压缩机背板与通过推力轴承和第一径向轴承与电机转子连接，所述压缩机背板上贯穿设置有一级压缩机出气口，所述压缩机背板上设置有压缩空气出口，所述压缩机壳上正对压缩空气出口设置有开口；所述压缩机壳和电机机壳固定连接，所述第二径向轴承安装在电机转子外侧且位于电机机壳内，所述压缩机壳上设置有外界空气进口。
8.进一步的，所述电机机壳外侧安装有冷却水套，所述冷却水套与电机机壳之间形成冷却液流道，所述冷却液流道内有电机冷却液。
9.其中，所述电机冷却液采用乙二醇溶液。
10.进一步的，所述一级压缩机出气口和压缩空气出口分别设置在压缩机背板的两侧。
11.综上，本实用新型，通过将两级离心压缩机同轴安装，能使空气从第一级离心压缩机升压后直接通过压缩机背板进入第二级离心压缩机继续升压，相比现在常用的两级离心空压机，减少了连接管道的设计，使两级间压损降低，从而达到降低压缩机功耗，提升整机效率的目的。此外，零部件的减少进一步提升整机集成性，使整机体积和质量下降，能灵活适用于不同应用场景，并且提高燃料电池空气压缩机的稳定性，延长使用寿命。
附图说明
12.图1为本实用新型所述的一种氢燃料电池用空气压缩机的结构示意图。
具体实施方式
13.下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“上、下”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
14.如图1所示，一种氢燃料电池用空气压缩机，包括两级离心压缩机、空气轴承和高速直流电机；所述两级离心压缩机包括一级叶轮、压缩机背板4、二级叶轮和压缩机壳7，所述空气轴承包括推力轴承3、第一径向轴承5和第二径向轴承9，所述高速直流电机包括电机转子、电机定子和电机机壳11；所述一级叶轮和二级叶轮背对背设置，所述一级叶轮和二级叶轮与电机转子固定连接，所述压缩机背板设置在一级叶轮和二级叶轮之间，所述压缩机背板与通过推力轴承和第一径向轴承与电机转子连接，所述压缩机背板上贯穿设置有一级压缩机出气口2，所述压缩机背板上设置有压缩空气出口9，所述压缩机壳上正对压缩空气出口设置有开口；所述压缩机壳和电机机壳固定连接，所述第二径向轴承安装在电机转子外侧且位于电机机壳内，所述压缩机壳上设置有外界空气进口。
15.具体的，两级离心压缩机包括第一级离心压缩机1和第二级离心压缩机6，第一级离心压缩机包括一级叶轮，第二级离心压缩机包括二级叶轮，第一级离心压缩机和第二级离心压缩机之间设置有压缩机背板4，第一级离心压缩机和第二级离心压缩机设置在压缩机壳内。
16.本实施例中，所述电机机壳外侧安装有冷却水套12，所述冷却水套与电机机壳之间形成冷却液流道10，所述冷却液流道内有电机冷却液。对高速直流电机进行降温冷却。
17.其中，所述电机冷却液采用乙二醇溶液。
18.本实施例中，所述一级压缩机出气口和压缩空气出口分别设置在压缩机背板的两侧。
19.通过将两级离心压缩机同轴安装，能使空气从第一级离心压缩机升压后直接通过压缩机背板进入第二级离心压缩机继续升压，相比现在常用的两级离心空压机，减少了连接管道的设计，使两级间压损降低，从而达到降低压缩机功耗，提升整机效率的目的。此外，零部件的减少进一步提升整机集成性，使整机体积和质量下降，能灵活适用于不同应用场景，并且提高燃料电池空气压缩机的稳定性，延长使用寿命。
20.原理：
21.两级离心压缩机背对背布置，即一级叶轮和二级叶轮背对背设置，一级叶轮、二级叶轮与高速直流电机6直连，由高速直流电机直接驱动，压缩机壳7与电机机壳11相连接，形成一体，两级压缩机中间布置推力轴承3和第一径向轴承5，第二径向轴承9布置于电机机壳内。外界空气经过第一级离心压缩机1压缩后，通过压缩机背板4上的第一级压缩机出气口2进入第二级离心压缩机6入口，通过第二级离心压缩机6对其做功后，由压缩空气出气口8流
出至电堆。
22.最后应说明的是：本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等统计数的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型。


技术特征：
1.一种氢燃料电池用空气压缩机，其特征在于，包括两级离心压缩机、空气轴承和高速直流电机；所述两级离心压缩机包括一级叶轮、压缩机背板、二级叶轮和压缩机壳，所述空气轴承包括推力轴承、第一径向轴承和第二径向轴承，所述高速直流电机包括电机转子、电机定子和电机机壳；所述一级叶轮和二级叶轮背对背设置，所述一级叶轮和二级叶轮与电机转子固定连接，所述压缩机背板设置在一级叶轮和二级叶轮之间，所述压缩机背板与通过推力轴承和第一径向轴承与电机转子连接，所述压缩机背板上贯穿设置有一级压缩机出气口，所述压缩机背板上设置有压缩空气出口，所述压缩机壳上正对压缩空气出口设置有开口；所述压缩机壳和电机机壳固定连接，所述第二径向轴承安装在电机转子外侧且位于电机机壳内，所述压缩机壳上设置有外界空气进口。2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池用空气压缩机，其特征在于，所述电机机壳外侧安装有冷却水套，所述冷却水套与电机机壳之间形成冷却液流道，所述冷却液流道内有电机冷却液。3.根据权利要求2所述的一种氢燃料电池用空气压缩机，其特征在于，所述电机冷却液采用乙二醇溶液。4.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池用空气压缩机，其特征在于，所述一级压缩机出气口和压缩空气出口分别设置在压缩机背板的两侧。

技术总结
本实用新型涉及一种氢燃料电池用空气压缩机，包括两级离心压缩机、空气轴承和高速直流电机；两级离心压缩机包括一级叶轮、压缩机背板、二级叶轮和压缩机壳，空气轴承包括推力轴承、第一径向轴承和第二径向轴承，所述一级叶轮和二级叶轮与高速直流电机的电机转子固定连接，压缩机背板与通过推力轴承和第一径向轴承与电机转子连接，所述压缩机背板上贯穿设置有一级压缩机出气口，所述压缩机背板上设置有压缩空气出口，所述压缩机壳上正对压缩空气出口设置有开口；所述压缩机壳和电机机壳固定连接，所述第二径向轴承安装在电机转子外侧且位于电机机壳内，所述压缩机壳上设置有外界空气进口。本实用新型具有零部件少，稳定性高，使用寿命长的优点。用寿命长的优点。用寿命长的优点。


技术研发人员：孟婵君 李旭 郑值 唐茂 任钦 甘露 苗纯正
受保护的技术使用者：中船重工（重庆）西南装备研究院有限公司
技术研发日：2021.06.16
技术公布日：2021/11/21