CN112682329B - 一种燃料电池高速电动空气压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃料电池高速电动空气压缩机，包括电机和压缩组件；所述压缩组件与所述电机连接；所述电机被设置为用于驱动所述压缩组件转动；所述电机上设有空气轴承，所述电机的定子组件与所述电机的转子组件通过所述空气轴承转动连接。本发明能够减少阻力，提高空气压缩机的转速。

Description

一种燃料电池高速电动空气压缩机

技术领域

本发明涉及氢氧燃料电池技术领域，特别是一种燃料电池高速电动空气压缩机。

背景技术

氢氧燃料电池汽车是现代新能源汽车的重要发展方向之一。在氢氧燃料电池中，为了节约成本，通常是利用空气压缩机压缩大量的空气输入到燃料电池中。由于氧气在空气中所占的比例不到22％，因此，在燃料电池工作的过程中，就需要不断地输入大量的空气，这也就导致了对于空气压缩机要求较高。尤其是需要空气压缩机的转速极高，通常需要达到数万转每分钟，在功率较大的汽车上，通常需要十余万转每分的转速才能达到要求，这也就使得普通的空气压缩机无法应用于氢氧燃料电池系统。

而导致空气压缩机无法达到高转速要求主要是由于轴承处存在较大的摩擦力，无法满足要求。

同时，由于空气压缩机的转速较高，也导致了转轴在转动的过程中发生较大的扭转变形，无法达到高转速要求。

因此，如何提高空气压缩机的转速，是本领域亟待解决的重要问题之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃料电池高速电动空气压缩机，以解决现有技术中的不足，它能够提高空气压缩机的转速。

本发明提供了一种燃料电池高速电动空气压缩机，包括电机和压缩组件；所述压缩组件与所述电机连接；所述电机被设置为用于驱动所述压缩组件转动；其中，所述电机上设有空气轴承，所述电机的定子组件与所述电机的转子组件通过所述空气轴承转动连接。

如上所述的燃料电池高速电动空气压缩机，其中，可选的是，所述压缩组件包括第一压缩组件和第二压缩组件；

所述第一压缩组件和所述第二压缩组件均与所述电机的转子组件连接；所述电机的转子组件被设置为用于驱动所述第一压缩组件和所述第二压缩组件转动；

所述第一压缩组件的出气端通过一气道与所述第二压缩组件的进气端连通。

如上所述的燃料电池高速电动空气压缩机，其中，可选的是，所述电机的转子组件包括转子和转轴，所述转子固定安装在所述转轴上，所述转轴的两端均伸出于所述电机；

所述第一压缩组件和所述第二压缩组件分别位于所述电机的定子组件的两侧。

如上所述的燃料电池高速电动空气压缩机，其中，可选的是，所述空气轴承的数量为两个，两所述空气轴承的分别位于所述定子组件的两端处。

如上所述的燃料电池高速电动空气压缩机，其中，可选的是，所述气道由第一筒体和第二筒体围成；所述第一筒体的直径地小于所述第二筒体的直径，所述第一筒体与所述第二筒体同轴设置；

所述第一筒体套设在所述电机的定子组件的外周，且所述第一筒体与所述电机的定子组件之间固定连接。

如上所述的燃料电池高速电动空气压缩机，其中，可选的是，所述第一筒体和所述第二筒体之间设有支撑杆，所述支撑杆的一端与所述第一筒体的外壁固定连接，所述支撑杆的另一端与所述第二筒体的内壁固定连接。

如上所述的燃料电池高速电动空气压缩机，其中，可选的是，所述第一压缩组件包括第一压缩壳体；

所述第一压缩壳体为筒状，所述第一压缩壳体的一端与所述第二筒体连接，且所述第一压缩壳体与所述第二筒体同轴设置；

所述第一压缩壳体靠近所述电机的一端与所述电机之间设有第一环形进气口。

如上所述的燃料电池高速电动空气压缩机，其中，可选的是，所述第二压缩组件包括第二压缩壳体；

所述第二压缩壳体为筒状，所述第二压缩壳体的一端与所述第二筒体远离所述第一压缩组件的一端连接；所述第二压缩壳体与所述第一筒体之间设有第二环形进气口；

所述气道的两端分别与所述第一环形进气口和所述第二环形进气口连通。

如上所述的燃料电池高速电动空气压缩机，其中，可选的是，所述第一压缩组件还包括第一离心组件；

所述第一离心组件安装在所述转轴上，且所述第一离心组件位于所述第一压缩壳体内，且所述第一离心组件的压缩端位于所述第一环形进气口处；

所述第二压缩组件还包括第二离心组件；

所述第二离心组件安装在所述转轴上，且所述第二离心组件位于所述第二压缩壳体内，且所述第二离心组件的进气端位于所述第二环形进气口处。

如上所述的燃料电池高速电动空气压缩机，其中，可选的是，所述第一离心组件包括第一安装筒、第一离心叶片和第一挡盘；

所述第一安装筒与所述转轴固定连接，多个所述第一离心叶片沿所述第一安装筒的外周均匀分布；所述第一挡盘设置在所述第一安装筒靠近所述电机的一端；

所述第一离心叶片被设置为用于将所述第一压缩壳体内的气体压缩并经所述第一环形进气口进入到所述气道内；

所述第二离心组件包括第二安装筒、第二离心叶片和第二挡盘；

所述第二安装筒与所述转轴固定连接，多个所述第二离心叶片沿所述第二安装筒的外周均匀分布；所述第二挡盘设置在所述第二安装筒远离所述电机的一端。

如上所述的燃料电池高速电动空气压缩机，其中，可选的是，所述第一离心叶片的外边沿到所述转轴中心线的距离沿靠近所述电机的方向逐渐变大；

多个所述第一离心叶片沿由内到外的方向倾斜方向一致。

如上所述的燃料电池高速电动空气压缩机，其中，可选的是，所述第二离心叶片的外边沿到所述转轴中心线的距离沿远离所述电机的方向逐渐变大；

所述第二离心叶片沿由内到外的倾斜方向与所述第一离心叶片的倾斜方向一致。

如上所述的燃料电池高速电动空气压缩机，其中，可选的是，所述气道的两端分别设有第一环形腔体和第二环形腔体；

所述气道分别与所述第一环形腔体和所述第二环形腔体连通；

所述第一环形进气口与所述第一环形腔体连通；所述第二环形进气口与所述第二环形腔体连通。

如上所述的燃料电池高速电动空气压缩机，其中，可选的是，还包括端盖和压缩腔壳体；

所述端盖设置在所述第二压缩壳体远离所述电机的一端，且所述端盖与所述第二压缩壳体之间设有环形压缩口；

所述压缩腔壳体为环形，所述压缩腔壳体的截面为C字形，且所述压缩腔壳体的开口朝内；所述压缩腔壳体的两边沿分别与所述第二压缩壳体、所述端盖连接。

如上所述的燃料电池高速电动空气压缩机，其中，可选的是，所述环形压缩口正对所述第二压缩组件的压缩端。

如上所述的燃料电池高速电动空气压缩机，其中，可选的是，所述电机还包括壳体，所述定子组件与所述壳体的内壁固定连接，所述转子组件可转动地安装在所述定子组件内；

所述电机的转子组件通过所述空气轴承与所述壳体转动连接。

如上所述的燃料电池高速电动空气压缩机，其中，可选的是，所述第一压缩组件的进气端背离所述电机。

如上所述的燃料电池高速电动空气压缩机，其中，可选的是，所述第一压缩组件为离心压缩组件或轴流压缩组件；所述第二压缩组件为离心压缩组件。

如上所述的燃料电池高速电动空气压缩机，其中，可选的是，所述空气轴承包括外支撑圈和内支撑圈；

所述内支撑圈和所述外支撑圈通过两个侧板连接，所述外支撑圈与所述内支撑圈之间同轴设置；所述外支撑圈、所述内支撑圈和两所述侧板配合，形成一个密封的环形高压腔；

所述外支撑圈上设有进气孔，所述内支撑圈沿其周向方向设有多个喷气孔，多个所述喷气孔与所述环形高压腔连通，且所述喷气孔用于朝向所述内支撑圈的轴线方向喷气。

如上所述的燃料电池高速电动空气压缩机，其中，可选的是，还包括进气管路，所述进气管路的一端与所述压缩腔壳体连通，所述进气管的另一端与所述外支撑圈上的进气孔连通；

所述进气管路上设有第一单向阀，所述第一单向阀被设置为用于在所述空气压缩机启动后向所述空气轴承提供高压气体。

如上所述的燃料电池高速电动空气压缩机，其中，可选的是，还包括启动高压供气组件；

所述启动高压供气组件的两端分别与所述第一单向阀的两端连通；所述启动高压供气组件被设置为用于在所述空气压缩机启动时向所述空气轴承提供高压气体，并在所述空气压缩机启动后存储高压气体。

如上所述的燃料电池高速电动空气压缩机，其中，可选的是，所述启动高压供气组件包括电磁阀、第二单向阀和高压罐；

所述第二单向阀、所述高压罐和所述电磁阀顺次连通，且所述第二单向阀的进气端与所述压缩腔壳体连通；所述电磁阀与所述外支撑圈上的进气口连通；

所述第二单向阀被设置为用于防止所述高压罐内的高压气体流入到所述压缩腔壳体内。

与现有技术相比，本发明提出的空气压机，通过在电机的定子组件与电机的转子组件之间设置空气轴承，由于空气轴承在工作的过程中，空气轴承与转轴之间形成气膜，从使得空气轴承与转轴之间不直接接触，因此，能够大大降低转轴在转动过程中的阻力，同时，由于摩擦而产生的热量也大量减少。从而能够大大提高空气压缩机的转速。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明的示意图；

图3是本发明提出的空气轴承的结构示意图；

图4是本发明的立体图；

图5是图1中A处的局部放大结构示意图。

附图标记说明：1-电机，2-压缩组件，3-端盖，4-压缩腔壳体，5-进气管路，6-第一单向阀，7-启动高压供气组件；

11-空气轴承，12-定子组件，13-转子组件，14-壳体，

111-外支撑圈，112-内支撑圈，113-环形高压腔，

1111-进气孔，1121-喷气孔，

131-转子，132-转轴，

21-第一压缩组件，22-第二压缩组件，23-气道，

211-第一压缩壳体，212-第一环形进气口，213-第一离心组件，

2131-第一安装筒，2132-第一离心叶片,2133-第一挡盘；

221-第二压缩壳体，222-二环形进气口，223-第二离心组件，224-环形压缩口；

231-第一筒体，232-第二筒体，233-支撑杆，234-第一环形腔体，235-第二环形腔体，

2231-第二安装筒，2232-第二离心叶片，2233-第二挡盘，

71-电磁阀，72-第二单向阀，73-高压罐。

具体实施方式

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

请参照图1到图5，本发明提出了一种燃料电池高速电动空气压缩机，包括电机1和压缩组件2；具体地，所述电机1用于驱动所述压缩组件2，所述压缩组件2用于吸入空气并进行压缩。

具体地，所述压缩组件2与所述电机1连接，所述电机1与所述压缩组件2转动连接，所述电机1的转轴与所述压缩组件2的转轴固定连接，当然，也可以是所述电机1所述压缩组件2共用一个转轴。所述电机1被设置为用于驱动所述压缩组件2转动；其中，所述电机1上设有空气轴承11，所述电机1的定子组件12与所述电机1的转子组件13通过所述空气轴承11转动连接。具体地，所述电机1的转轴穿过与定子组件12固定连接的空气轴承11。

具体使用时，由于电机1的定子组件12与转子组件13之间通过空气轴承连接，使得转子组件13在转动时，转轴与空气轴承11之间形成气膜，从而能够减小转轴在转动过程中的阻力。从而能够大幅提高压缩机的转速。

限制空气压缩机转速的原因，除了转动件在转动过程中的阻力外，还有一个重要原因是转轴的限制，当转速过高时，转轴会发生扭转变形，甚至发生弯曲。而弯曲与转动的叠加就会导致压缩机的转轴位于空气轴承处的部分在转动时所扫过的面积较大，从而会导致在工作的过程中转轴与空气轴承存在接触，且转动不平稳。为了从结构上尽可能地减小转轴的扭转变形量，进一步地，所述压缩组件2包括第一压缩组件21和第二压缩组件22；第一压缩组件21用于对空气进行一级压缩，第二压缩组件22用于对经一级压缩后的气体进行再次压缩，从而提高空气压缩机的压缩能力。更具体地，所述第一压缩组件21和所述第二压缩组件22均与所述电机1的转子组件13连接；具体地，所述第一压缩组件21和第二压缩组件22均与所述电机1同轴连接，即，所述电机1、所述第一压缩组件21和所述第二压缩组件22共用同一个转轴。所述电机1的转子组件13被设置为用于驱动所述第一压缩组件21和所述第二压缩组件22转动；所述第一压缩组件21的出气端通过一气道23与所述第二压缩组件22的进气端连通。更进一步地，所述电机1的转子组件13包括转子131和转轴132，所述转子131固定安装在所述转轴132上，所述转轴132的两端均伸出于所述电机1；所述第一压缩组件21和所述第二压缩组件22分别位于所述电机的定子组件12的两侧。即，所述电机1位于所述第一压缩组件21和第二压缩组件22的中间，如此，使转动的驱动部分—与转子组件13连接的部分，位于两负载部分之间，从而能够减小扭转变形量。更具体地来讲，相比于单级压缩的空气压缩机，本发明将载荷分布于转轴的两端处，使得变形量与轴长之比变小，从而能够有效地减小转轴132在高速转动时扫过的区域，有利于提高空气压缩机在高速转动时的稳定性，进一步降低转轴132在转动时与空气轴承存在接触的可能。

更进一步地，所述空气轴承11的数量为两个，两所述空气轴承11的分别位于所述定子组件12的两端处。具体实施时，定子组件12固定在电机1的壳体内，而空气轴承11安装在所述电机1的壳体的两个侧面处。如此，能够保证两空气轴承11对称设置于转子组件13的两侧，保证在工作时受力的平稳性。

作为一种较佳的实现方式，所述气道23由第一筒体231和第二筒体232围成；所述第一筒体231的直径地小于所述第二筒体232的直径，所述第一筒体231与所述第二筒体232同轴设置。所述气道23用于连通所述第一压缩组件21和第二压缩组件22，以使所述第一压缩组件21压缩后的气体能够顺利流入到第二压缩组件22内。所述第一筒体231套设在所述电机1的定子组件12的外周，且所述第一筒体231与所述电机1的定子组件12之间固定连接。具体地，所述第一筒体231与电机1之间设有腔体，所述腔体用于设置冷却结构，以便于给电机降温。之所以将所述气道23设置于电机1的外周，还考虑到空气被压缩后温度会升高，将其设置在电机1的外周，能够减少被压缩的空气所带来的高温对于电机1的影响。有利于提高空气压缩机的使用寿命。

作为一种较佳的实现方式，所述第一筒体231和所述第二筒体232之间设有支撑杆233，所述支撑杆233的一端与所述第一筒体231的外壁固定连接，所述支撑杆233的另一端与所述第二筒体232的内壁固定连接。由于所述气道23位于电机的外周，为了使第二筒体232能够被支撑，在所述气道23内设置了支撑杆233，以实现第一筒体231与第二筒体232之间的连接。具体实施时，所述支撑杆233也可以做成条形的板件，且板件的长度方向与所述气道23的长度方向一致。

作为一种较佳的实现方式，所述第一压缩组件21包括第一压缩壳体211；具体地，所述第一压缩壳体211为筒状，如，第一压缩壳体211为圆筒结构，所述第一压缩壳体211的一端与所述第二筒体232连接，具体地，所述第一压缩壳体211与所述第二筒体232之间固定且密封连接。当然，二者之间也可以是一体成型。且所述第一压缩壳体211与所述第二筒体232同轴设置；即，所述第一压缩壳体211的中心线与所述第二筒体232的中心线位于同一直线上。所述第一压缩壳体211靠近所述电机1的一端与所述电机1之间设有第一环形进气口212。

作为一种较佳的实现方式，所述第二压缩组件22包括第二压缩壳体221；具体地，所述第二压缩壳体221为筒状，如，圆筒状；所述第二压缩壳体221的一端与所述第二筒体232远离所述第一压缩组件21的一端连接；具体地，二者之间可以是密封且固定连接，如焊接或一体成型。所述第二压缩壳体221与所述第一筒体231之间设有第二环形进气口222；所述第二环形进气口222用于作为二级压缩的进气口。所述气道23的两端分别与所述第一环形进气口212和所述第二环形进气口222连通。如此，本发明所提供的空气压缩机在工作时，由电机1带动第一压缩组件21和第二压缩组件22转动；第一压缩组件21吸入空气，并将吸入的空气压缩后送入所述气道；经一级压缩的空气进入所述第二压缩组件22，经第二压缩组件22后输出。

作为一种较佳的实现方式，所述第一压缩组件21还包括第一离心组件213；即，所述第一压缩组件21是利用离心压缩实现对空气的压缩。所述第一离心组件213安装在所述转轴132上，且所述第一离心组件213位于所述第一压缩壳体211内，且所述第一离心组件213的压缩端位于所述第一环形进气口212处；所述第二压缩组件22还包括第二离心组件223；即，第二压缩组件22也是利用离心压缩来实现对于空气的压缩。所述第二离心组件223安装在所述转轴132上，且所述第二离心组件223位于所述第二压缩壳体221内，且所述第二离心组件223的进气端位于所述第二环形进气口222处。而利用离心压缩，会将高压空气压缩到腔体的外周处，因此，结合离心压缩的特点，以及将气道设置在电机1的外周，能够使气体的流动更加顺畅，从而减小在压缩过程中的空气阻力。能够提高压缩效率。

作为一种较佳的实现方式，所述第一离心组件213包括第一安装筒2131、第一离心叶片2132和第一挡盘2133；具体地，所述第一安装筒2131与所述转轴132固定连接，所述第一安装筒2131套设在所述转轴132上，多个所述第一离心叶片2132沿所述第一安装筒2131的外周均匀分布；所述第一挡盘2133设置在所述第一安装筒2131靠近所述电机1的一端；具体地，所述第一离心叶片2132被设置为用于将所述第一压缩壳体211内的气体压缩并经所述第一环形进气口212进入到所述气道23内；更进一步地，所述第二离心组件223包括第二安装筒2231、第二离心叶片2232和第二挡盘2233；所述第二安装筒2231与所述转轴132固定连接，所述第二安装筒2231套设在所述转轴132上，多个所述第二离心叶片2232沿所述第二安装筒2231的外周均匀分布；所述第二挡盘2233设置在所述第二安装筒2231远离所述电机1的一端。

作为一种较佳的实现方式，所述第一离心叶片2132的外边沿到所述转轴132中心线的距离沿靠近所述电机1的方向逐渐变大；多个所述第一离心叶片2132沿由内到外的方向倾斜方向一致。所述第二离心叶片2232的外边沿到所述转轴132中心线的距离沿远离所述电机1的方向逐渐变大；所述第二离心叶片2232沿由内到外的倾斜方向与所述第一离心叶片2132的倾斜方向一致。如此，当电机1转动时，能够带动空气更好地转动，从而产生离心力，以实现对于空气压缩。

作为一种较佳的实现方式，所述气道23的两端分别设有第一环形腔体234和第二环形腔体235；所述气道23分别与所述第一环形腔体234和所述第二环形腔体235连通；所述第一环形进气口212与所述第一环形腔体234连通；所述第二环形进气口222与所述第二环形腔体235连通。由于第一压缩组件21和第二压缩组件22均是利用离心力进行的压缩，通过设置第一环形腔体235，能够使的空气更加顺利地被压缩。

作为一种较佳的实现方式，还包括端盖3和压缩腔壳体4；所述端盖3被设置为用于防止高压气体从端盖3处流出。以使空气在经二次压缩后才能流出。具体地，所述端盖3设置在所述第二压缩壳体221远离所述电机1的一端，且所述端盖3与所述第二压缩壳体221之间设有环形压缩口224；所述压缩腔壳体4为环形，所述压缩腔壳体4的截面为C字形，且所述压缩腔壳体4的开口朝内；所述压缩腔壳体4的两边沿分别与所述第二压缩壳体221、所述端盖3连接。具体实施时，所述环形压缩口224的开口即为压缩腔壳体4的开口。

所述环形压缩口224正对所述第二压缩组件22的压缩端。具体实施时，本发明中所指的压缩端是指空气压力较大的一端。如此，便于利用离心力将空气甩入到所述压缩腔壳体4内，进而实现二次压缩。

具体地，所述电机1还包括壳体14，所述定子组件12与所述壳体14的内壁固定连接，所述转子组件13可转动地安装在所述定子组件12内；具体地，所述转子组件13设置在所述壳体14内，且与所述定子组件12同轴设置。所述电机1的转子组件13通过所述空气轴承11与所述壳体14转动连接。电机的转子组件13和电机1的定子组件均为现有技术，本领域技术人员能够实现，在此不再赘述，具体实施时，可以选用盘式电机。

作为一种较佳的实现方式，所述第一压缩组件21的进气端背离所述电机1。如此，便于空气压缩机吸入空气。

作为一种较佳的实现方式，所述第一压缩组件21为离心压缩组件或轴流压缩组件；所述第二压缩组件22为离心压缩组件。

作为一种较佳的实现方式，所述空气轴承11包括外支撑圈111和内支撑圈112；具体地，所述外支撑圈111用于与电机1的壳体固定连接；所述内支撑圈112和所述外支撑圈111通过两个侧板连接，所述外支撑圈111与所述内支撑圈112之间同轴设置；所述外支撑圈111、所述内支撑圈112和两所述侧板配合，形成一个密封的环形高压腔113。两个所述侧板均为环形板。

所述外支撑圈111上设有进气孔1111，所述进气孔1111用于通过高压气体，所述内支撑圈112沿其周向方向设有多个喷气孔1121，多个所述喷气孔1121与所述环形高压腔113连通，且所述喷气孔1121用于朝向所述内支撑圈112的轴线方向喷气。具体实施时，当所述进气孔1111内通入高压气体后，高压气体经所述喷气孔1121流出，从而使得内支撑圈112的内壁与转轴之间形成气膜，从而减小转轴与空气轴承之间的摩擦力。

作为一种较佳的实现方式，还包括进气管路5，所述进气管路5的一端与所述压缩腔壳体4连通，所述进气管的另一端与所述外支撑圈111上的进气孔1111连通。所述进气管路5上设有第一单向阀6，所述第一单向阀6被设置为用于在所述空气压缩机启动后向所述空气轴承11提供高压气体。如此，在空气压缩机启动后，能够利用空气压缩机所产生的高压气体对所述空气轴承进行供气。

前述的结构虽然能够在空气压缩机启动后对空气轴承供给高压空气，但在空气压缩机启动的过程中，并不能提供满足空气轴承所需要的压力。在燃料电池系统中，由于是通过空气压缩机压缩空气来满足大最氧气的需求，尤其是应用于汽车上的燃料电池系统，燃料电池系统需要频繁的启停。这就导致了空气轴承极易损坏，为了减少由于空气压缩机的启停而导致的扣坏，本发明所提出的空气压缩机还包括启动高压供气组件7；所述启动高压供气组件7的两端分别与所述第一单向阀6的两端连通；所述启动高压供气组件7被设置为用于在所述空气压缩机启动时向所述空气轴承11提供高压气体，并在所述空气压缩机启动后存储高压气体。进一步地，所述启动高压供气组件7包括电磁阀71、第二单向阀72和高压罐73；所述第二单向阀72、所述高压罐73和所述电磁阀71顺次连通，且所述第二单向阀72的进气端与所述压缩腔壳体4连通；所述电磁阀71与所述外支撑圈111上的进气口连通；所述第二单向阀72被设置为用于防止所述高压罐73内的高压气体流入到所述压缩腔壳体4内。具体实施时，在启动前，打开所述电磁阀71，高压罐73内的高压气体经管道5流入到空气轴承内，并在转轴与空气轴承11之间形成气膜，如此，能够减小在启动过程中的摩擦阻力。在启动时，由于设置有第一单向阀6和第二单向阀72，能够防止高压罐73中的高压空气反向流入到压缩腔壳体4内。当空气压缩机启动成功后，关闭电磁阀71，此时，压缩腔壳体4内的高压气体经第一单向阀6供给到空气轴承11；压缩腔壳体4内的压力要高于高压罐73的压力，同时，经第二单向阀72将高压气体输入到高压罐73内。如此，能够提高空气压缩机的使用寿命。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种燃料电池高速电动空气压缩机，包括电机(1)、压缩组件(2)和压缩腔壳体(4)；所述压缩组件(2)与所述电机(1)连接；所述电机(1)被设置为用于驱动所述压缩组件(2)转动；其特征在于：所述电机(1)上设有空气轴承(11)，所述电机(1)的定子组件(12)与所述电机(1)的转子组件(13)通过所述空气轴承(11)转动连接；

所述压缩组件(2)包括第一压缩组件(21)和第二压缩组件(22)；

所述第一压缩组件(21)和所述第二压缩组件(22)均与所述电机(1)的转子组件(13)连接；所述电机(1)的转子组件(13)被设置为用于驱动所述第一压缩组件(21)和所述第二压缩组件(22)转动；

所述第一压缩组件(21)的出气端通过一气道(23)与所述第二压缩组件(22)的进气端连通；

所述电机(1)的转子组件(13)包括转子(131)和转轴(132)，所述转子(131)固定安装在所述转轴(132)上，所述转轴(132)的两端均伸出于所述电机(1)；

所述第一压缩组件(21)和所述第二压缩组件(22)分别位于所述电机的定子组件(12)的两侧；

所述空气轴承(11)的数量为两个，两所述空气轴承(11)的分别位于所述定子组件(12)的两端处；所述空气轴承(11)包括外支撑圈(111)；

还包括进气管路(5)，所述进气管路上设有第一单向阀(6)，所述第一单向阀(6)被设置为用于在所述空气压缩机启动后向所述空气轴承(11)提供高压气体；

还包括启动高压供气组件(7)；所述启动高压供气组件(7)的两端分别与所述第一单向阀(6)的两端连通；所述启动高压供气组件(7)被设置为用于在所述空气压缩机启动时向所述空气轴承(11)提供高压气体，并在所述空气压缩机启动后存储高压气体，所述启动高压供气组件(7)包括电磁阀(71)、第二单向阀(72)和高压罐(73)；所述第二单向阀(72)、所述高压罐(73)和所述电磁阀(71)顺次连通，且所述第二单向阀(72)的进气端与所述压缩腔壳体(4)连通；所述电磁阀(71)与所述外支撑圈(111)上的进气口连通；所述第二单向阀(72)被设置为用于防止所述高压罐(73)内的高压气体流入到所述压缩腔壳体(4)内。

2.根据权利要求1所述的燃料电池高速电动空气压缩机，其特征在于：所述气道(23)由第一筒体(231)和第二筒体(232)围成；所述第一筒体(231)的直径小于所述第二筒体(232)的直径，所述第一筒体(231)与所述第二筒体(232)同轴设置；

所述第一筒体(231)套设在所述电机(1)的定子组件(12)的外周，且所述第一筒体(231)与所述电机(1)的定子组件(12)之间固定连接。

3.根据权利要求2所述的燃料电池高速电动空气压缩机，其特征在于：所述第一筒体(231)和所述第二筒体(232)之间设有支撑杆(233)，所述支撑杆(233)的一端与所述第一筒体(231)的外壁固定连接，所述支撑杆(233)的另一端与所述第二筒体(232)的内壁固定连接；

所述第一压缩组件(21)包括第一压缩壳体(211)；

所述第一压缩壳体(211)为筒状，所述第一压缩壳体(211)的一端与所述第二筒体(232)连接，且所述第一压缩壳体(211)与所述第二筒体(232)同轴设置；

所述第一压缩壳体(211)靠近所述电机(1)的一端与所述电机(1)之间设有第一环形进气口(212)。

4.根据权利要求3所述的燃料电池高速电动空气压缩机，其特征在于：所述第二压缩组件(22)包括第二压缩壳体(221)；

所述第二压缩壳体(221)为筒状，所述第二压缩壳体(221)的一端与所述第二筒体(232)远离所述第一压缩组件(21)的一端连接；所述第二压缩壳体(221)与所述第一筒体(231)之间设有第二环形进气口(222)；

所述气道(23)的两端分别与所述第一环形进气口(212)和所述第二环形进气口(222)连通。

5.根据权利要求4所述的燃料电池高速电动空气压缩机，其特征在于：所述第一压缩组件(21)还包括第一离心组件(213)；

所述第一离心组件(213)安装在所述转轴(132)上，且所述第一离心组件(213)位于所述第一压缩壳体(211)内，且所述第一离心组件(213)的压缩端位于所述第一环形进气口(212)处；

所述第二压缩组件(22)还包括第二离心组件(223)；

所述第二离心组件(223)安装在所述转轴(132)上，且所述第二离心组件(223)位于所述第二压缩壳体(221)内，且所述第二离心组件(223)的进气端位于所述第二环形进气口(222)处。

6.根据权利要求5所述的燃料电池高速电动空气压缩机，其特征在于：所述第一离心组件(213)包括第一安装筒(2131)、第一离心叶片(2132)和第一挡盘(2133)；

所述第一安装筒(2131)与所述转轴(132)固定连接，多个所述第一离心叶片(2132)沿所述第一安装筒(2131)的外周均匀分布；所述第一挡盘(2133)设置在所述第一安装筒(2131)靠近所述电机(1)的一端；

所述第一离心叶片(2132)被设置为用于将所述第一压缩壳体(211)内的气体压缩并经所述第一环形进气口(212)进入到所述气道(23)内；

所述第二离心组件(223)包括第二安装筒(2231)、第二离心叶片(2232)和第二挡盘(2233)；

所述第二安装筒(2231)与所述转轴(132)固定连接，多个所述第二离心叶片(2232)沿所述第二安装筒(2231)的外周均匀分布；所述第二挡盘(2233)设置在所述第二安装筒(2231)远离所述电机(1)的一端。

7.根据权利要求6所述的燃料电池高速电动空气压缩机，其特征在于：所述第一离心叶片(2132)的外边沿到所述转轴(132)中心线的距离沿靠近所述电机(1)的方向逐渐变大；

多个所述第一离心叶片(2132)沿由内到外的方向倾斜方向一致；

所述第二离心叶片(2232)的外边沿到所述转轴(132)中心线的距离沿远离所述电机(1)的方向逐渐变大；

所述第二离心叶片(2232)沿由内到外的倾斜方向与所述第一离心叶片(2132)的倾斜方向一致。

8.根据权利要求7所述的燃料电池高速电动空气压缩机，其特征在于：所述气道(23)的两端分别设有第一环形腔体(234)和第二环形腔体(235)；

所述气道(23)分别与所述第一环形腔体(234)和所述第二环形腔体(235)连通；

所述第一环形进气口(212)与所述第一环形腔体(234)连通；所述第二环形进气口(222)与所述第二环形腔体(235)连通。

9.根据权利要求7所述的燃料电池高速电动空气压缩机，其特征在于：还包括端盖(3)；

所述端盖(3)设置在所述第二压缩壳体(221)远离所述电机(1)的一端，且所述端盖(3)与所述第二压缩壳体(221)之间设有环形压缩口(224)；

所述压缩腔壳体(4)为环形，所述压缩腔壳体(4)的截面为C字形，且所述压缩腔壳体(4)的开口朝内；所述压缩腔壳体(4)的两边沿分别与所述第二压缩壳体(221)、所述端盖(3)连接。

10.根据权利要求9所述的燃料电池高速电动空气压缩机，其特征在于：所述环形压缩口(224)正对所述第二压缩组件(22)的压缩端。

Images