一种单侧两级内循环高速离心空压机的制作方法

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1.本发明涉及一种单侧两级内循环高速离心空压机。


背景技术：

2.目前发展新能源燃料电池汽车被认为是交通能源动力转型的重要环节，为了保障燃料电池发动机正常工作，发动机一般需要氢气供应子系统、空气供应子系统和循环水冷却管理子系统等辅助系统，大量的研究表明，高压、大流量的空气供应对提高现有燃料电池发动机的功率输出具有明显的效果。因此，一般空气进入发动机之前，要对进气进行增压，离心式空压机就是实现该目标的一种能量转换装置，是燃料电池发动机空气供应系统的重要零部件之一。
3.目前的高速离心空压机，如公开号为cn112879318a，名称为一种高速离心压缩机的专利申请，其结构主要包括壳体、定子和主轴，壳体两端内侧分别安装用于支撑主轴的一级轴承座和二级轴承座，壳体两端外侧分别安装一级扩压器和二级扩压器，主轴两端穿出一级扩压器和二级扩压器分别安装一级蜗轮和二级蜗轮，一级蜗轮和二级蜗轮外安装有一级蜗壳和二级蜗壳，一级蜗壳和二级蜗壳之间通过连接管相连，所述一级扩压器与一级轴承座之间的主轴上套设有止推盘，止推盘两侧分别设有一个止推空气轴承，所述一级轴承座和二级轴承座与主轴之间分别设有径向空气轴承。这种结构的高速离心压缩机，主要存在以下缺点：
4.(1)两级压缩装置分别设在电机的两端，通过外部的连接管进行串联，空气在一级压缩装置内压缩后，经连接管进入二级压缩装置，最后排入燃料电池系统，连接管粗大笨重，需要额外占用很大空间，同时增加了整机重量，不符合新能源汽车轻量化的理念要求；
5.(2)由于连接管较长，空气从一级压缩装置进入二级压缩装置过程中，必然会额外造成能量损失，降低压缩功率；
6.(3)一级压缩装置压缩后使空气温度升高，现在主要靠连接管对空气进行降温，然后进入二级压缩装置，但是连接管降温效果差，导致进入二级压缩装置的空气温度不断升高，形成恶性循环，经过一段时间运转，容易出现过温、报警、甚至停机等情况。
7.综上，高速离心空压机领域的上述结构问题，已成为行业内亟需解决的技术难题。


技术实现要素：

8.本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种单侧两级内循环高速离心空压机，解决了以往的连接管粗大笨重、占用空间、增加重量的问题，解决了以往的连接管较长导致的能量损失、降低压缩功率的问题。
9.本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
10.一种单侧两级内循环高速离心空压机，包括电机壳体、定子和主轴，电机壳体两端内侧分别安装用于支撑主轴的一级轴承座和二级轴承座，电机壳体两端外侧分别安装一级扩压器和二级扩压器，主轴一端穿出一级扩压器安装有内部相连通的二级压缩装置和一级
压缩装置。
11.所述二级压缩装置包括安装在主轴上的二级蜗轮，二级蜗轮外侧设有与电机壳体相连的二级蜗壳，二级蜗壳上设有二级出气口，二级蜗壳内设有相连通的二级进气腔和二级蜗道，二级蜗道与二级出气口相连通，二级进气腔与设在二级蜗壳内的二级进气弯道相连通。
12.所述一级压缩装置包括安装在主轴上的一级蜗轮，一级蜗轮外侧设有与二级蜗壳相连的一级蜗壳，一级蜗壳上设有一级进气口，一级蜗壳内设有一级进气腔，一级蜗壳内还设有与一级进气腔相连通的一级出气弯道，一级出气弯道与二级进气弯道相连通。
13.所述二级进气弯道设在二级蜗壳与一级蜗壳之间。
14.所述二级蜗壳内位于二级进气弯道与二级蜗道之间设有中间冷却水道，二级蜗壳上设有与中间冷却水道相连通的进水口和排水口。
15.所述二级扩压器与二级轴承座之间的主轴上安装有止推盘，止推盘两侧分别设有一个止推空气轴承。
16.所述一级轴承座和二级轴承座与主轴之间分别设有径向空气轴承。
17.所述电机壳体内设有电机冷却水道。
18.本发明采用上述方案，具有以下优点：
19.(1)一级压缩装置和二级压缩装置设在电机的同一端，通过内部的一级出气弯道与二级进气弯道连通串联，空气在一级压缩装置内压缩后，在内部直接进入二级压缩装置，最后排入燃料电池系统，取消了以往的连接管，减小了体积，减轻了整机重量，符合新能源汽车轻量化的理念要求；
20.(2)一级压缩装置增压后的空气经一级出气弯道与二级进气弯道直接进入二级压缩装置，传输距离短，降低了传输过程中的能量损失，提高了压缩功率；
21.(3)通过在二级蜗壳内位于二级进气弯道与二级蜗道之间设置中间冷却水道，可快速对二级压缩装置排出的空气进行降温，降温效果好，形成良性循环，避免出现过温、报警、停机等情况，保证了燃料电池系统的正常工作。
附图说明：
22.图1为本发明的结构示意图。
23.图中，1、电机壳体，2、定子，3、主轴，4、一级轴承座，5、二级轴承座，6、一级扩压器，7、二级扩压器，8、二级蜗轮，9、二级蜗壳，10、二级出气口，11、二级进气腔，12、二级蜗道，13、二级进气弯道，14、一级蜗轮，15、一级蜗壳，16、一级进气口，17、一级进气腔，18、一级出气弯道，19、中间冷却水道，20、止推盘，21、止推空气轴承，22、径向空气轴承，23、电机冷却水道。
具体实施方式：
24.为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。
25.如图1所示，一种单侧两级内循环高速离心空压机，包括电机壳体1、定子2和主轴3，电机壳体1两端内侧分别安装用于支撑主轴3的一级轴承座4和二级轴承座5，电机壳体1
两端外侧分别安装一级扩压器6和二级扩压器7，主轴3一端穿出一级扩压器6安装有内部相连通的二级压缩装置和一级压缩装置，取消了以往的连接管，减小了体积，减轻了整机重量。
26.所述二级压缩装置包括安装在主轴3上的二级蜗轮8，二级蜗轮8外侧设有与电机壳体1相连的二级蜗壳9，二级蜗壳9上设有二级出气口10，二级蜗壳9内设有相连通的二级进气腔11和二级蜗道12，二级蜗道12与二级出气口10相连通，二级进气腔11与设在二级蜗壳9内的二级进气弯道13相连通。
27.所述一级压缩装置包括安装在主轴3上的一级蜗轮14，一级蜗轮14外侧设有与二级蜗壳9相连的一级蜗壳15，二级进气弯道13可设在二级蜗壳9与一级蜗壳15之间，一级蜗壳15上设有一级进气口16，一级蜗壳15内设有一级进气腔17，一级蜗壳15内还设有与一级进气腔17相连通的一级出气弯道18，一级出气弯道18与二级进气弯道13相连通。
28.所述二级蜗壳9内位于二级进气弯道13与二级蜗道12之间设有中间冷却水道19，二级蜗壳9上设有与中间冷却水道19相连通的进水口和排水口。中间冷却水道19可快速对二级压缩装置排出的空气进行降温，降温效果好，形成良性循环，避免出现过温、报警、停机等情况，保证了燃料电池系统的正常工作。
29.在二级扩压器7与二级轴承座5之间的主轴3上安装有止推盘20，止推盘20两侧分别设有一个止推空气轴承21。主轴3的一端安装二级压缩装置和一级压缩装置，另一端安装止推盘20，这样可保持主轴3两端重量平衡，提高工作时的稳定性。
30.所述一级轴承座4和二级轴承座5与主轴3之间分别设有径向空气轴承22。
31.所述电机壳体1内设有电机冷却水道23，用于对电机进行降温。
32.主轴3的一端安装二级压缩装置和一级压缩装置，另一端安装止推盘20，这样可保持主轴3两端重量平衡，提高工作时的稳定性。
33.工作原理：
34.工作时，电机的主轴3带动二级蜗轮8和一级蜗轮14同步旋转，空气从一级进气口16进入一级进气腔17，经一级蜗轮14进行一级增压后，进入一级出气弯道18，然后经二级进气弯道13进入二级进气腔11，传输距离短，降低了传输过程中的能量损失，提高了压缩功率，经二级蜗轮8进行二级增压后，进入二级蜗道12，最后从二级出气口10排出至燃料电池系统，为燃料电池系统提供足够压力的空气供应。
35.上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。
36.本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。