CN209340175U - 燃料电池车用空气压缩机及燃料电池汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种燃料电池车用空气压缩机及燃料电池汽车，本实用新型的燃料电池车用空气压缩机包括具有一端开口的容纳腔的电机壳，收容于容纳腔内的电机，以及封堵开口的背板，且于背板上形成有供电机轴的一端穿出的透孔；还包括固设于电机轴的外伸端上、且位于背板一侧的压轮，以及构造于压轮与背板之间的密封部，且密封部被配置为对流入压轮与背板之间的气流进行阻挡。本实用新型的燃料电池车用空气压缩机通过在压轮与背板之间设置可对流入两者间的气流进行阻挡的密封部，可减少流入压轮与背板之间的气体量，从而可降低气体在压轮上产生的背压，进而可降低压轮所受到的轴向力，由此可降低对轴承承载力的要求，并提高空气压缩机的工作效率。

Description

燃料电池车用空气压缩机及燃料电池汽车

技术领域

本实用新型涉及空气压缩机技术领域，特别涉及一种燃料电池车用空气压缩机，同时，本实用新型还涉及一种具有该燃料电池车用空气压缩机的燃料电池汽车。

背景技术

随着对能源节约的日益重视，燃料电池车越来越普及，而空气压缩机具有为燃料电池的阴极反应提供高压空气的重要作用，其性能的好坏直接影响燃料电池车的使用性能。现有技术中，燃料电池压缩机主要包括螺杆式和离心式两种结构，其中，离心式压缩机以其高压比和快速响应的优点而得到广泛应用。离心式压缩机主要包括控制器、具有压轮的压气机以及电机和装设于电机轴上的轴承，在工作时，压气机吸入的气体会部分泄露到压轮的背面而在压轮上产生背压，且因背压一直大于压轮正面受到的前压，致使压缩机总的轴向力较大，而提高了对轴承承载力的要求，同时也降低了整体的工作效率。

为了解决上述问题，有的采用两级增压，也即在压缩机上设置相对布置的两个压轮，以互相抵消轴向力，但此种结构使得空压机的体积较大，成本较高。而对于单级增压形式的空压机，也即仅采用一个压轮的空压机，其虽具有压轮效率高，体积小的优点，但同时也因压轮的轴向力较大，提高了对轴承承载能力的要求，并加大了轴承的设计难度，同时也导致空压机的工作效率较低。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种燃料电池车用空气压缩机，以降低压轮的轴向力，而提高工作效率。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种燃料电池车用空气压缩机，包括具有一端开口的容纳腔的电机壳，收容于所述容纳腔内的电机，以及封堵所述开口的背板，且于所述背板上形成有供电机轴的一端穿出的透孔，于所述电机轴的外伸端上固设有位于所述背板一侧的压轮，并还包括：

密封部，构造于于所述压轮与所述背板之间，且所述密封部被配置为可构成对流入所述压轮与所述背板之间的气流进行阻挡。

进一步的，所述密封部包括沿所述压轮的径向间隔构造的多个第一环形齿，以及与所述第一环形齿交错布置，而间隔构造于所述背板上的多个第二环形齿。

进一步的，还包括：

气道，贯通设于所述背板及所述电机壳上、并与所述容纳腔连通；

进气孔，构造于所述背板上，以供阻挡后的气流进入所述气道；

出气孔，构造于所述电机壳上，以引导所述容纳腔内的气流流出。

进一步的，于所述出气孔内穿设有出气管，且所述出气管被构造为引导所述容纳腔内的气流向所述压轮远离所述背板的一端流动。

进一步的，相对于所述电机轴的外伸端，于所述电机轴的另一端设有止推轴承，所述气道与所述容纳腔的连通口设置于所述止推轴承处。

进一步的，于所述容纳腔内设有转动布置于所述电机轴上的滑动轴承，且于所述电机上构造有引导所述止推轴承的气流向所述滑动轴承位置流动的通道，所述出气管设置于所述滑动轴承处。

进一步的，所述滑动轴承为空气轴承，并为相对布置于所述电机轴上的两个。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：

(1)本实用新型所述的燃料电池车用空气压缩机，通过在压轮与背板之间设置可对流入两者间的气流进行阻挡的密封部，可减少流入压轮与背板之间的气体量，从而可降低气体在压轮上产生的背压，进而可降低压轮所受到的轴向力，由此可降低对轴承承载力的要求，并可提高本空气压缩机的工作效率。

(2)密封部由交错布置的多个第一环形齿和多个第二环形齿构成，可在压轮与背板之间形成双向迷宫密封，从而可提高密封效果，而进一步降低流入两者之间的气体量。

(3)通过在背板上设置供阻挡后的气流进入气道的进气孔，能够进一步降低气体在压轮上产生的背压，从而可降低压轮所受到的轴向力。

(4)通过在出气孔内穿设可引导容纳腔内的气流向压轮远离背板的一端流动的出气管，可实现气体的循环利用，而节约资源。

(5)将气道与容纳腔的连通口设置于止推轴承处，可利用气体而对止推轴承进行冷却，从而可省去对冷却气源的额外设置。

(6)通过设置滑动轴承可提高压轮的转动效果，而设置通道则可利用气体对滑动轴承进行冷却，从而可提高滑动轴承的工作性能，同时也无需额外设置冷却气源。

(7)滑动轴承采用空气轴承，可降低对燃料电池质子交换膜污染的风险，并可进一步提高压轮的转动效果。

本实用新型的的另一目的在于提出一种燃料电池汽车，其包括车体，于所述车体上设置有燃料电池，于所述燃料电池上连接有如上所述的燃料电池车用空气压缩机。

本实用新型的燃料电池汽车，通过采用上述的燃料电池车用空气压缩机，能够提高燃料电池车的工作性能，从而可提高本燃料电池汽车的使用效果。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例一所述的燃料电池车用空气压缩机的结构示意图；

图2为图1中I部分的放大图；

图3为本实用新型实施例一所述的压轮的结构示意图；

图4为本实用新型实施例一所述的背板的结构示意图；

附图标记说明：

1-压轮，101-第一环形齿，2-背板，201-第二环形齿，202-进气孔，3-电机壳，4-气道，5-电机轴，6-通道，7-止推轴承，8-第一轴封，9-第一空气轴承， 10-水道，11-定子，12-转子，13-第二空气轴承，14-第二轴封。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

实施例一

本实施例涉及一种燃料电池车用空气压缩机，其整体上包括具有一端开口的容纳腔的电机壳，收容于容纳腔内的电机，以及封堵开口的背板，且于背板上形成有供电机轴的一端穿出的透孔。同时，所述燃料电池车用空气压缩机还进一步包括固设于电机轴的外伸端上、且位于背板一侧的压轮，以及构造于压轮与背板之间的密封部，且该密封部被配置为可构成对流入压轮与背板之间的气流进行阻挡，且经由该阻挡可降低流入压轮与背板之间的进气量，以能够降低气体在压轮上产生的背压，进而降低压轮所受到的轴向力。

基于如上整体结构，本实施例的燃料电池车用空气压缩机的一种示例性结构如图1中所示，其大致结构与现有技术中的单级离心式空气压缩机类似，具体而言，基于图1所示状态下，本实施例的空气压缩机包括图中未示出的位于电机壳3左端的用于收容压轮1的压轮1壳，上述背板2设置于压轮1壳与电机壳3相接处，并与压轮1壳及电机壳3同时构成固连。

本实施例的电机的结构与现有空压机所配置的电机结构类似，由图1中所示，其包括一端穿过上述透孔而外伸于容纳腔的电机轴5，收容于容纳腔内、并同轴固连于电机轴5上的转子12以及套设于转子12外的定子11。且基于电机的工作特性，于转子12与定子11之间形成有径向间隙。另外，为了提高使用效果，于电机壳3及透孔处分别设置有对电机轴5构成密封的第一轴封8和第二轴封14。

除此以外，为了承载轴向力，如图1中所示，于电机轴5上设有与第一轴封8相抵接的止推轴承7。与此同时，于容纳腔内还设有转动布置于电机轴5 上的滑动轴承。且为了提高使用效果，本实施例的滑动轴承具体采用空气轴承，进一步地，由图1中所示，本实施例的空气轴承为相对布置于电机轴5上的两个，并分别相邻于第二轴封14和止推轴承7布置。为了便于下文描述，本实施例中将相邻于止推轴承7布置的空气轴承称为“第一空气轴承9”，而将相邻于第二轴封14布置的空气轴承称为“第二空气轴承13”。此外，为了提高电机的工作性能，由图1中所示，于电机壳3上构造有环定子11布置、并沿电机轴5 的轴向延伸设置的水道10，以对电机提供冷却作用。

结合图1和图2中所示，本实施例的压轮1的结构与现有技术类似，其纵截面大致被构造成“T”形状，并在压轮1靠近背板2的一端形成有环其周向间隔布置的多个齿牙。基于电机壳3的整体结构，结合图1和图3中所示，本实施例的背板2具体被构造成环形板。结合图2、图3及图4所示，前述的密封部具体包括沿压轮1的径向间隔构造的多个第一环形齿101，以及与第一环形齿101交错布置，而间隔构造于背板2上的多个第二环形齿201，如此设置使得本实施例的密封部在压轮1与背板2之间可形成双向迷宫密封结构，从而可提高密封效果。而为了进一步提高使用效果，本实施例的第一环形齿101优选为间隔布置的三个，相应地，第二环形齿201也为间隔布置的三个。需要说明的是，本实施例的第一环形齿101和第二环形齿201除了为分别设置的三个，也可分别设置两个、四个等其他数量。

仍由图1中所示，为了进一步提高使用效果，本实施例的燃料电池车用空气压缩机还包括贯通设于背板2及电机壳3上、并与容纳腔连通的气道4，且于背板2上构造有供阻挡后的气流进入气道4的进气孔202。如此设置，可对压轮1的背面处进行泄压，而进一步降低产生于压轮1上的背压。且为了提高使用效果，本实施例的进气孔202靠近背板2的中心设置。此外，为了保证正常工作状态，于电机壳3上，还构造有以引导容纳腔内的气体流出的图中未示出的出气孔。

本实施例中，为了提高泄压效果，上述的气道4由容纳腔的左端贯通至右端设置。另外，为了充分利用气源，本实施例的气道4与容纳腔的连通口设置于上述的止推轴承7处，如此可充分利用流入气道4内的气体而对止推轴承7 及第一空气轴承9进行冷却。除此以外，于电机上构造有引导第一空气轴承9 处的气流向第二空气轴承13处流动的通道6。基于此结构，上述的出气孔优选设于第二空气轴承13处。

为了便于加工制造，本实施例中的通道6由上述的转子12与定子11之间的径向间隙构成。此外，为了进一步提高使用效果，于出气孔内穿设有出气管，且出气管被构造为引导容纳腔内的气流向压轮1远离背板2的一端流动，如此设置，可使得压轮1前端的气体依次流经密封部、进气孔202和气道4而进入容纳腔后，再通过通道6和出气管而循环至压轮1前端，可实现气体的循环利用而节约能源。

本实施例的燃料电池车用空气压缩机，通过在压轮1与背板2之间设置交错布置的第一环形齿101和第二环形齿201，能够降低流入两者之间的气体量，从而降低在压轮1上产生的背压，进而可降低压轮1所受到的轴向力；另外，通过设置进气孔202、气道4以及出气管，可充分利用流经气道4内的气体对止推轴承7及空气轴承进行冷却，从而可省去冷却气源的额外设置，同时，也可实现气体的循环利用而节约能源。

实施例二

本实施例涉及一种燃料电池汽车，其包括车体，于该车体上设置有燃料电池，且于所述燃料电池上连接有实施例一种的燃料电池车用空气压缩机。本实施例的燃料电池汽车，其所设置的空气压缩机的结构及其具有的效果可参见实施例一中的相关描述，而本实施例的燃料电池汽车通过采用实施例一的燃料电池车用空气压缩机，能够提高燃料电池车的工作性能，可提高本燃料电池汽车的使用效果，而有很好的实用性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种燃料电池车用空气压缩机，包括具有一端开口的容纳腔的电机壳(3)，收容于所述容纳腔内的电机，以及封堵所述开口的背板(2)，且于所述背板(2)上形成有供电机轴(5)的一端穿出的透孔，其特征在于：于所述电机轴(5)的外伸端上固设有位于所述背板(2)一侧的压轮(1)，并还包括：

密封部，构造于所述压轮(1)与所述背板(2)之间，且所述密封部被配置为可构成对流入所述压轮(1)与所述背板(2)之间的气流进行阻挡。

2.根据权利要求1所述的燃料电池车用空气压缩机，其特征在于：所述密封部包括沿所述压轮(1)的径向间隔构造的多个第一环形齿(101)，以及与所述第一环形齿(101)交错布置，而间隔构造于所述背板(2)上的多个第二环形齿(201)。

3.根据权利要求1或2所述的燃料电池车用空气压缩机，其特征在于：还包括：

气道(4)，贯通设于所述背板(2)及所述电机壳(3)上、并与所述容纳腔连通；

进气孔(202)，构造于所述背板(2)上，以供阻挡后的气流进入所述气道(4)；

出气孔，构造于所述电机壳(3)上，以引导所述容纳腔内的气流流出。

4.根据权利要求3所述的燃料电池车用空气压缩机，其特征在于：于所述出气孔内穿设有出气管，且所述出气管被构造为引导所述容纳腔内的气流向所述压轮(1)远离所述背板(2)的一端流动。

5.根据权利要求4所述的燃料电池车用空气压缩机，其特征在于：相对于所述电机轴(5)的外伸端，于所述电机轴(5)的另一端设有止推轴承(7)，所述气道(4)与所述容纳腔的连通口设置于所述止推轴承(7)处。

6.根据权利要求5所述的燃料电池车用空气压缩机，其特征在于：于所述容纳腔内设有转动布置于所述电机轴(5)上的滑动轴承，且于所述电机上构造有引导所述止推轴承(7)的气流向所述滑动轴承位置流动的通道(6)，所述出气管设置于所述滑动轴承处。

7.根据权利要求6所述的燃料电池车用空气压缩机，其特征在于：所述滑动轴承为空气轴承，并为相对布置于所述电机轴(5)上的两个。

8.一种燃料电池汽车，包括车体，于所述车体上设置有燃料电池，其特征在于：于所述燃料电池上连接有如权利要求1至7中任一项所述的燃料电池车用空气压缩机。