CN116658440A - 一种适用于水冷燃料电池的微型空压机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于水冷燃料电池的微型空压机，其外壳体有进气孔，外壳体内有高速无刷电机，高速无刷电机的外壁与外壳体的内壁之间间隔开而形成风道；外壳体的顶端设有增压件，增压件的内部设有增压腔体，增压腔体内设有涡轮；增压件上的导气孔将风道与增压腔体连通，出气孔将增压腔体与水冷燃料电池连通；外壳体上的驱动电路板与高速无刷电机电性连接。本发明有益效果：该空压机可实现小流量大压力的空气供给，大大提升了功率密度及体积功率比，结构简单，可适用于氢能自行车和氢能电摩这些小功率水冷燃料电池系统使用。而且，该空压机在风道内的高流速空气能对自身的电机进行冷却，简化了结构，进一步降低了成本。

Description

一种适用于水冷燃料电池的微型空压机
技术领域
本发明涉及燃料电池的技术领域，特别涉及一种适用于水冷燃料电池的微型空压机。
背景技术
氢能的利用在交通领域尤为凸显，不仅在氢能重卡领域，氢能自行车也是一个独特的应用场景。但是现有的氢能自行车大多以风冷电堆为主，存在寿命短、受制于空气质量、环境温度低时性能差等缺点。现有的氢能电摩上虽有采用水冷电堆的方案，但空气是通过鼓风机实现供给，鼓风机供给存在流量大，压力小的缺陷，不能很好的发挥水冷电堆的性能。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的主要目的是提供一种适用于水冷燃料电池的微型空压机，旨在解决现有氢能电摩的水冷电堆采用鼓风机供给空气，存在流量大，压力小的缺陷，不能很好的发挥水冷电堆的性能的问题。
为实现上述目的，本发明提出的适用于水冷燃料电池的微型空压机，包括：外壳体，外壳体的底端外壁设有进气孔，外壳体内同轴设有高速无刷电机，高速无刷电机的外壁与外壳体的内壁之间间隔开而形成风道；外壳体的顶端设有增压件，增压件的内部设有增压腔体，增压腔体内设有与高速无刷电机的输出轴同轴连接的涡轮；增压件上设有导气孔和出气孔，导气孔将风道与增压腔体连通，出气孔将增压腔体与水冷燃料电池连通；外壳体上设有驱动电路板，驱动电路板与高速无刷电机电性连接。
优选地，进气孔设置在外壳体的底部端面上，进气孔设置多个，多个进气孔沿一圆形轨迹均匀排布，且圆形轨迹与外壳体同轴。
优选地，进气孔呈弧形。
优选地，高速无刷电机的外壁上设有安装板，安装板与外壳体的内壁固定。
优选地，高速无刷电机的额定转速至少为10W转/分钟。
优选地，外壳体的底部端面设安装孔，驱动电路板固定在安装孔内。
优选地，增压件包括：涡轮盖板和涡壳，涡轮盖板和涡壳盖合在一起而在内部形成增压腔体；导气孔设在涡轮盖板的底部端面上，出气孔设在涡壳的侧壁。
优选地，导气孔与高速无刷电机的输出轴同轴设置，且导气孔的内壁与高速无刷电机的输出轴外壁之间具有导气间隙.
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：该空压机可实现小流量大压力的空气供给，大大提升了功率密度及体积功率比，结构简单，成本低廉，经济效益高，可适用于氢能自行车和氢能电摩这些小功率水冷燃料电池系统使用，并很好的发挥水冷电堆的性能。而且，该空压机在压缩空气的同时，风道内的高流速空气能对自身的电机进行冷却，简化了传统空压机需要增加电机水循环冷却或分小部分空气进行电机冷却的复杂结构，进一步降低了成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明一实施例的爆炸图；
图2为本发明一实施例的整体正面视图；
本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
本发明提出一种适用于水冷燃料电池的微型空压机。
参照图1-2，图1为本发明一实施例的爆炸图，图2为本发明一实施例的整体正面视图。
如图1-2所示，在本发明实施例中，该适用于水冷燃料电池的微型空压机，包括：外壳体1，外壳体1的底端外壁设有进气孔2，外壳体1内同轴设有高速无刷电机3，高速无刷电机3的外壁与外壳体1的内壁之间间隔开而形成风道。进气孔2设置在外壳体1的底部端面上，进气孔2设置多个，多个进气孔2沿一圆形轨迹均匀排布，且圆形轨迹与外壳体1同轴，使得风道内的气流分布更加均匀，在高速无刷电机3的外壁各部位的气压差小，不会形成涡流，进气更加顺畅。进气孔2呈弧形，进一步保证风道内的气流分布均匀，进气顺畅。高速无刷电机3的外壁上设有安装板4，安装板4与外壳体1的内壁固定，方便将高速无刷电机3固定在外壳体1内。
外壳体1的顶端设有增压件5，增压件5的内部设有增压腔体，增压腔体内设有与高速无刷电机3的输出轴同轴连接的涡轮6。增压件5上设有导气孔7和出气孔8，导气孔7将风道与增压腔体连通，出气孔8将增压腔体与水冷燃料电池连通。增压件5包括：涡轮盖板9和涡壳10，涡轮盖板9和涡壳10盖合在一起而在内部形成增压腔体；导气孔7设在涡轮盖板9的底部端面上，出气孔8设在涡壳10的侧壁。外壳体1上设有驱动电路板11，驱动电路板11与高速无刷电机3电性连接。
工作时，驱动电路板11控制高速无刷电机3启动，带动涡轮6转动。高速无刷电机3的额定转速至少为10W转/分钟，以保证较高的气流量，从而将空气从外部进入风道，再经导气孔7进入增压腔体。而增压腔体内部空间狭小，空气在高速旋转的涡轮6的离心力作用下实现增压，再由出气孔8甩出高压气体给水冷燃料电池，实现为水冷燃料电池供给稳定的高压空气，使得水冷电堆的性能能很好的发挥。
进一步地，在本实施例中，如图1所示，外壳体1的底部端面设安装孔12，驱动电路板11固定在安装孔12内，安装孔12可以为安装高速无刷电机3提供足够的操作空间，更加方便安装高速无刷电机3，而且，更加方便高速无刷电机3与驱动电路板11之间的导电线连接。
进一步地，在本实施例中，如图1所示，导气孔7与高速无刷电机3的输出轴同轴设置，且导气孔7的内壁与高速无刷电机3的输出轴外壁之间具有导气间隙。该结构使得经导气孔7进入增压腔体内的空气是沿涡轮6的轴线进入的，与增压腔体内发生离心运动的气体干涉小，使得增压腔体内的气体被甩的压力最大化。而且，该结构只需在涡轮盖板9开设导气孔7，而无需额外开设与高速无刷电机3的输出轴适配的孔，使得结构更加简单。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：该空压机可实现小流量大压力的空气供给，大大提升了功率密度及体积功率比，结构简单，成本低廉，经济效益高，可适用于氢能自行车和氢能电摩这些小功率水冷燃料电池系统使用，并很好的发挥水冷电堆的性能。经测试，该空压机功率在150W，气流在40-50L/min的极小流量情况下，供给空气压力也可以达到40-50KPa，远大于市面8-10KPa的微型鼓风机产品。而且，该空压机在压缩空气的同时，风道内的高流速空气能对自身的电机进行冷却，简化了传统空压机需要增加电机水循环冷却或分小部分空气进行电机冷却的复杂结构，进一步降低了成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种适用于水冷燃料电池的微型空压机，其特征在于，包括：外壳体，所述外壳体的底端外壁设有进气孔，所述外壳体内同轴设有高速无刷电机，所述高速无刷电机的外壁与所述外壳体的内壁之间间隔开而形成风道；所述外壳体的顶端设有增压件，所述增压件的内部设有增压腔体，所述增压腔体内设有与所述高速无刷电机的输出轴同轴连接的涡轮；所述增压件上设有导气孔和出气孔，所述导气孔将所述风道与所述增压腔体连通，所述出气孔将所述增压腔体与水冷燃料电池连通；所述外壳体上设有驱动电路板，所述驱动电路板与所述高速无刷电机电性连接。
2.如权利要求1所述的适用于水冷燃料电池的微型空压机，其特征在于，所述进气孔设置在所述外壳体的底部端面上，所述进气孔设置多个，多个所述进气孔沿一圆形轨迹均匀排布，且所述圆形轨迹与所述外壳体同轴。
3.如权利要求2所述的适用于水冷燃料电池的微型空压机，其特征在于，所述进气孔呈弧形。
4.如权利要求1所述的适用于水冷燃料电池的微型空压机，其特征在于，所述高速无刷电机的外壁上设有安装板，所述安装板与所述外壳体的内壁固定。
5.如权利要求1所述的适用于水冷燃料电池的微型空压机，其特征在于，所述高速无刷电机的额定转速至少为10W转/分钟。
6.如权利要求4所述的适用于水冷燃料电池的微型空压机，其特征在于，所述外壳体的底部端面设安装孔，所述驱动电路板固定在所述安装孔内。
7.如权利要求1所述的适用于水冷燃料电池的微型空压机，其特征在于，所述增压件包括：涡轮盖板和涡壳，所述涡轮盖板和所述涡壳盖合在一起而在内部形成所述增压腔体；所述导气孔设在所述涡轮盖板的底部端面上，所述出气孔设在所述涡壳的侧壁。
8.如权利要求7所述的适用于水冷燃料电池的微型空压机，其特征在于，所述导气孔与所述高速无刷电机的输出轴同轴设置，且所述导气孔的内壁与所述高速无刷电机的输出轴外壁之间具有导气间隙。
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