CN208221133U - 一种背靠背式燃料电池离心空压机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种背靠背式燃料电池离心空压机，包括双出轴电机和位于双出轴电机两侧对称布置的空压机，所述双出轴电机和空压机通过法兰螺栓连接并通过O型圈密封，所述双出轴电机上安装有冷却水管，所述双出轴电机两侧的输出轴上分别安装有一级叶轮和二级叶轮，所述一级叶轮的外部安装有一级蜗壳，所述一级叶轮靠近双出轴电机的一侧设置有一级迷宫密封，所述二级叶轮的外部安装有二级蜗壳，所述二级叶轮靠近双出轴电机的一侧设置有二级迷宫密封。本实用新型可实现较大增压比，解决了轴向载荷的问题，可以尽量降低转速，有利于提高轴承使用寿命和运行可靠性，适用于体积小、压比高的空气压缩场合，结构简单可靠。

Description

一种背靠背式燃料电池离心空压机

技术领域

本实用新型涉及燃料电池空气增压系统技术领域，尤其涉及一种背靠背式燃料电池离心空压机。

背景技术

随着国家节能、环保压力日益增大，燃料电池作为清洁的能源在汽车领域得到广泛的应用。汽车使用氢燃料电池，利用氢和氧化学反应，产生电能直接驱动汽车，此过程唯一生成物为水，因此燃料电机汽车在工作过程中能够真正达到排放零污染。空压机是车用燃料电池系统阴极供气系统的重要部件，通过对燃料电池堆进行增压，可以提高燃料电池功率密度和效率。减小燃料电池尺寸。

目前现有的燃料电池氢气增压系统主要以滑片式、涡旋式和螺杆式为代表的容积式循环泵为主。容积式循环泵依靠改变容积实现压缩气体增压。整体结构比较复杂且气体工作不连续。这就导致整体尺寸、重量较大，运行效率较低，稳定工作区较窄。且由于压缩气体不连续导致工作噪音振动大、寿命低。离心式压气机再这方面优势非常明显，离心式压气机使通过叶轮旋转对气体工质做功从而增加工质动能。通过提高转速可以减小离心式循环泵体积、重量。离心式空压机在效率、噪声可靠度等方面具有最好的综合效果，被认为是最有前途的空气增压方式。从目前国内的发展方向看，空压机是今后最主流的发展方向。

但是燃料电池系统用离心空压机有以下几方面特殊难点。首先，燃料电池系统需要绝对无油环境，如果空压机介质含有油就会污染质子交换膜造成失效无法工作。传统的油润滑的轴承无法使用燃料电池系统，所以新的无油轴承系统是燃料电池系统空压机研究重点。其次，燃料电池电流密度与氧气分压成正比关系，这就要求空压机提供很高的压头从而提高氧气的分压力。如果提高压比需要提高转速或者增加压缩级数，增加转速会增加轴承研制的难点，而增加级数有造成尺寸重量增加，如何平衡成为设计难点。鉴于以上问题，提出一种背靠背式燃料电池离心空压机。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种背靠背式燃料电池离心空压机。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种背靠背式燃料电池离心空压机，包括双出轴电机和位于双出轴电机两侧对称布置的空压机，所述双出轴电机和空压机通过法兰螺栓连接并通过O型圈密封，所述双出轴电机上安装有冷却水管，所述双出轴电机两侧的输出轴上分别安装有一级叶轮和二级叶轮，所述一级叶轮的外部安装有一级蜗壳，所述一级叶轮靠近双出轴电机的一侧设置有一级迷宫密封，所述二级叶轮的外部安装有二级蜗壳，所述二级叶轮靠近双出轴电机的一侧设置有二级迷宫密封。

优选的，所述双出轴电机上靠近一级叶轮的输出轴上通过前轴承安装有电机定子前压盖，电机定子前压盖的侧边通过一级调整垫安装有前轴承端盖，双出轴电机上靠近二级叶轮的输出轴上通过后轴承安装有电机定子后压盖，电机定子后压盖的侧边通过二级调整垫安装有后轴承端盖。

优选的，所述双出轴电机上靠近一级叶轮的输出轴上安装有一级轴端螺母，双出轴电机上靠近二级叶轮的输出轴上安装有二级轴端螺母。

优选的，所述双出轴电机包括定子组件和转子组件，定子组件的内部安装有屏蔽套筒，屏蔽套筒的内部安装有转子组件，定子组件的外部安装有定子外套，定子外套的外部安装有电机外壳。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型采用两级串联接力增压方案实现较大增压比，通过背对背对称布置的方式平衡轴向力解决轴承轴向载荷的问题，两级增压方式可以尽量降低转速，低转速有利于提高轴承使用寿命和运行可靠性，通过背对背双级增压方式、适用于体积小、压比高的空气压缩场合。

2、本实用新型采用蔽式结构取消传统动密封结构，彻底解决因高速循转造成空压机泄漏问题，采用外循环散热的方式完成散热从而提高运行可靠性，结构简单可靠，使用寿命高。

附图说明

图1为本实用新型提出的一种背靠背式燃料电池离心空压机的主视图；

图2为本实用新型提出的一种背靠背式燃料电池离心空压机的剖视图。

图中：1一级蜗壳、2连接螺栓、3冷却水管、4二级蜗壳、5一级轴端螺母、6一级叶轮、7一级迷宫密封环、8前轴承端盖、9一级调整垫、10、电机定子前压盖、11前轴承、12屏蔽套筒、13电机外壳14定子外套、15后轴承、16二级调整垫、17电机定子后压盖、18后轴承端盖、19二级迷宫密封环、20二级叶轮、21二级轴端螺母、22电机定子组件、23电机转子组件。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-2，一种背靠背式燃料电池离心空压机，包括双出轴电机和位于双出轴电机两侧对称布置的空压机，对称布置的形式可以平衡轴向力，有利于压缩机安全运行，双出轴电机和空压机通过法兰螺栓2连接并通过O型圈密封，密封非常可靠，双出轴电机上安装有冷却水管3，一级蜗壳1与一级叶轮6、二级蜗壳4与二级叶轮20之间形成小间隙达到节流效果，空气经过一级叶轮6和一级蜗壳1后通过连接管路进入二级叶轮20继续压缩，最后通过二级蜗壳4排出，空气经过这种两级串联式压缩达到较高的增压比，在运行过程中有一部分气体经过一级叶轮6和二级叶轮20背后的一级迷宫密封7和二级迷宫密封19进入双出轴电机的内部，一级迷宫密封7和二级迷宫密封19对此部分空气进行密封，等到密封两端压力平衡后，空气基本不发生流动不会有更多空气进入双出轴电机从而达到密封效果，通过冷却水管3形成的外循环水冷却系统对双出轴电机进行冷却，保证双出轴电机稳定运行。

前轴承11、后轴承15是一对角接触滚动球轴承背靠背布置，前轴承11内圈压紧电机转子组件23、内圈左侧被一级调整垫9压紧，前轴承11外圈左侧由前轴承端盖8进行压紧限位，前轴承11和后轴承15轴承背靠背布置可以承受左右两个方向的轴向载荷，可以很好的适应空压机运行过程中的载荷波动的情况。

双出轴电机主要包括定子组件22和转子组件23，定子组件22与转子组件23之间用屏蔽套筒12完全隔离，定子组件22装入屏蔽套筒12，定子组件22外侧安装定子外套14，定子外套14外部安装电机外壳13，两端由电机定子前压盖10和电机定子后压盖17压紧，其中电机定子前压盖10、电机定子后压盖17与电机外壳13通过螺钉固定，其中屏蔽套筒12与电机定子前压盖10、电机定子后压盖17之间填充密封胶进行密封，双出轴电机的输出轴加工阶梯轴结构，阶梯轴中间段过盈装入永磁体，永磁体外部套入具有导磁的外套，两端用阶梯型轴套压住，轴套和外套之间用密封胶填充，防止高速旋转是永磁体受力产生变形损坏，电机轴加工成空心结构有利于减轻重量；

安装一级轴端螺母5压紧一级叶轮6，一级蜗壳1与电机外壳13通过连接螺栓2固定，安装二级轴端螺母21压紧二级叶轮20，二级蜗壳4与电机外壳13通过连接螺栓2固定。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种背靠背式燃料电池离心空压机，包括双出轴电机和位于双出轴电机两侧对称布置的空压机，其特征在于，所述双出轴电机和空压机通过法兰螺栓(2)连接并通过O型圈密封，所述双出轴电机上安装有冷却水管(3)，所述双出轴电机两侧的输出轴上分别安装有一级叶轮(6)和二级叶轮(20)，所述一级叶轮(6)的外部安装有一级蜗壳(1)，所述一级叶轮(6)靠近双出轴电机的一侧设置有一级迷宫密封(7)，所述二级叶轮(20)的外部安装有二级蜗壳(4)，所述二级叶轮(20)靠近双出轴电机的一侧设置有二级迷宫密封(19)。

2.根据权利要求1所述的一种背靠背式燃料电池离心空压机，其特征在于，所述双出轴电机上靠近一级叶轮(6)的输出轴上通过前轴承(11)安装有电机定子前压盖(10)，电机定子前压盖(10)的侧边通过一级调整垫(9)安装有前轴承端盖(8)，双出轴电机上靠近二级叶轮(20)的输出轴上通过后轴承(15)安装有电机定子后压盖(17)，电机定子后压盖(17)的侧边通过二级调整垫(16)安装有后轴承端盖(18)。

3.根据权利要求1所述的一种背靠背式燃料电池离心空压机，其特征在于，所述双出轴电机上靠近一级叶轮(6)的输出轴上安装有一级轴端螺母(5)，双出轴电机上靠近二级叶轮(20)的输出轴上安装有二级轴端螺母(21)。

4.根据权利要求1所述的一种背靠背式燃料电池离心空压机，其特征在于，所述双出轴电机包括定子组件(22)和转子组件(23)，定子组件(22)的内部安装有屏蔽套筒(12)，屏蔽套筒(12)的内部安装有转子组件(23)，定子组件(22)的外部安装有定子外套(14)，定子外套(14)的外部安装有电机外壳(13)。