CN210033971U - 集成消声器的空压机及燃料电池汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种集成消声器的空压机及燃料电池汽车，属于新能源汽车技术领域，包括空压机体和消声器，空压机体具有壳体、置于壳体内的旋转叶片和用于驱动旋转叶片旋转的电机，壳体与电机的主轴同轴的一端设有进气口，壳体与电机的主轴垂直的侧面设有出气口；消声器与空压机体的出气口相连，用于压缩空气消声降噪。本实用新型消声器与空压机体集成在一起，使消声器更靠近空压机体的出气口，通过将消声器靠近振动源，提高消声降噪的效果，解决氧气供给系统中空压机产生的气流噪声问题；同时，空压机的壳体与电机集成，消声器与空压机体集成，减少空压机整体占用的空间体积，适应燃料电池汽车机舱空间不足的现状。

Description

集成消声器的空压机及燃料电池汽车

技术领域

本实用新型属于新能源汽车技术领域，更具体地说，是涉及一种集成消声器的空压机及燃料电池汽车。

背景技术

氢燃料电池汽车是采用氢气为能源,以燃料电池为动力系统的汽车,相比于传统内燃机车型,具有零排放和较高的效率。作为最有前景的新能源汽车，氢燃料电池汽车的研究与设计受到了各大主机厂的青睐。目前阶段，大部分汽车厂商侧重于核心系统及零部件的研发，例如，燃料电池堆、动力系统集成与控制，而对于系统及零部件的振动与噪声特性关注不够，通常人们认为新能源汽车，在替换掉内燃机之后，整车振动噪声特性会有较大的提升。但是作为氢燃料汽车，其氧供给系统、氢供给系统及冷却系统等，噪声更加突出，特别是氧供给系统中空气压缩机(下文简称空压机)产生的中高频噪声，给整车NVH性能(指Noise噪声,Vibration振动和Harshness声振粗糙度)优化带来较大的压力。

氢燃料汽车虽然取消了内燃机，但是整车增加了燃料电池堆、驱动电机及控制器、高压储氢罐和电池等零部件，整车布置更加紧凑，空间需求更加紧张。而氢燃料电池堆供氧系统中增加的电驱动空压机，又带来了较大的振动与噪声，特别是空压机工作过程中产生的中高频噪声，具有较宽的频率，通过空压机外壳、连接管道、空气进气口等部位辐射到外部，给整车NVH性能开发带来较大压力。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种集成消声器的空压机，以解决现有技术中存在的氢燃料电池汽车空压机产生的气流噪声大、空间布局紧张的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种集成消声器的空压机，包括空压机体和消声器，空压机体具有壳体、置于所述壳体内的旋转叶片和用于驱动所述旋转叶片旋转的电机，所述壳体与所述电机的主轴同轴的一端设有进气口，所述壳体与所述电机的主轴垂直的侧面设有出气口；消声器与所述空压机体的出气口相连，用于压缩空气消声降噪。

进一步地，所述空压机体还包括与所述出气口相连的出气导流管，所述出气导流管的轴线与从所述出气口排出的压缩空气的流动方向平行，所述消声器集成安装于所述出气导流管内。

进一步地，所述出气导流管包括变直径管和定直径管，变直径管与所述出气口固定连接，其内径朝向远离所述壳体的方向逐渐增大；定直径管与所述变直径管的大口径端固定连接，其直径固定，其内径大于或等于所述变直径管的大口径。

进一步地，所述变直径管和所述定直径管的相交处设有多个沿所述变直径管外壁轴向延伸的第一加强筋，所述第一加强筋沿所述变直径管的圆周方向均匀布设。

进一步地，所述变直径管、所述定直径管和所述第一加强筋一体铸造成型。

进一步地，所述消声器包括所述定直径管和消声内插管，所述定直径管与所述变直径管的相交处设有向中心径向延伸的定位隔盘，所述定位隔盘设有用于压缩空气通过的中心孔，所述中心孔的内径小于所述变直径管的大口径；消声内插管同轴内插于所述定直径管内，且与所述定直径管之间具有环形腔，所述消声内插管的内径大于所述中心孔的内径，所述消声内插管的内端抵顶在所述定位隔盘的端面，其外端设有用于与所述定直径管的端部连接且封闭所述环形腔的第一法兰；所述消声内插管的外壁至少设有一个径向延伸的环形隔断，所述环形隔断将所述环形腔分隔为至少两个消声腔室，对应每个所述消声腔室，所述消声内插管的管壁至少设有一个用于与对应的所述消声腔室连通的通气孔。

进一步地，所述定位隔盘的端面设有宽度与所述消声内插管的厚度适配的环形卡槽，所述消声内插管的内端插于所述环形卡槽内。

进一步地，所述定直径管的端部设有用于与所述第一法兰螺栓连接的第二法兰。

进一步地，所述电机与所述壳体连接的一端设有第三法兰，所述壳体上设有与所述第三法兰螺栓连接的第四法兰。

本实用新型另一目的在于提供一种燃料电池汽车，包括所述的集成消声器的空压机。

本实用新型提供的集成消声器的空压机的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型集成消声器的空压机，消声器与空压机体集成在一起，使消声器更靠近空压机体的出气口，也即消声器与空压机体振动源近距离安装，通过将消声器靠近振动源，能够提高消声降噪的效果，解决燃料电池汽车氧气供给系统中空压机产生的气流噪声问题；同时，空压机的壳体与电机集成为一体,消声器与空压机体集成为一体，进而减少空压机整体占用的空间体积，适应燃料电池汽车机舱空间不足的现状。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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实用新型的一些实施例，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获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的集成消声器的空压机的结构示意图；

图2为图1提供的集成消声器的空压机的侧视结构示意图；

图3为图1提供的集成消声器的空压机的仰视结构示意图；

图4为图1所示的集成消声器的空压机的空气流动路径的结构示意图；

图5为沿图1中A-A线的剖视结构图；

图6为图5中B处的局部放大结构图；

图7为图5中C处的局部放大结构图；

图8为图5提供的消声器的立体结构示意图一；

图9为图5提供的消声器的立体结构示意图二；

图10为图5提供的消声器的消声内插管的立体结构示意图。

其中，图中各附图标记：

1、进气口；2、壳体；3、第三法兰；4、第四法兰；5、第二加强筋；6、电机；61、主轴；7、消声内插管；71、第一法兰；72、通气孔；73、环形隔断；74、消声腔室；75、环形卡凸；8、出气导流管；81、定直径管；82、第一加强筋；83、变直径管；84、定位隔盘；85、第二法兰；9、旋转叶片。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请一并参阅图1至图4，现对本实用新型提供的集成消声器的空压机进行说明。所述集成消声器的空压机包括空压机体和消声器，空压机体具有壳体2、置于壳体2内的旋转叶片9和用于驱动旋转叶片9旋转的电机6，壳体2与电机6的主轴61同轴的一端设有进气口1，壳体2与电机6的主轴61垂直的侧面设有出气口；消声器与空压机体的出气口相连，用于压缩空气消声降噪。

本实用新型提供的集成消声器的空压机，与现有技术相比，消声器与空压机体集成在一起，使消声器靠近空压机体的出气口，也即消声器与空压机体振动源近距离安装，通过将消声器靠近振动源，能够提高消声降噪的效果，解决燃料电池汽车氧气供给系统中空压机产生的气流噪声问题；同时由于空压机的壳体2与电机6直接连接，也即空压机的壳体2与电机6集成为一体，消声器与空压机体的出气口相连，也即消声器与空压机体的壳体2集成为一体，进而减少空压机机体占用的空间体积，适应燃料电池汽车机舱空间不足的现状。

请一并参阅图1至图4，作为本实用新型提供的集成消声器的空压机的一种具体实施方式，空压机体还包括与所述出气口相连的出气导流管8，出气导流管8的轴线与从出气口排出的压缩空气的流动方向平行，消声器集成安装于出气导流管8内。通过设置与压缩空气流动方向一致的出气导流管8，使压缩空气流动畅通，避免对压缩空气的流动造成阻挡，进而避免气流撞击管路产生更多的噪音，起到消声降噪的目的。

请参阅图1、图3至图4，作为本实用新型提供的集成消声器的空压机的一种具体实施方式，出气导流管8包括变直径管83和定直径管81，变直径管83与出气口固定连接，其内径朝向远离壳体2的方向逐渐增大；定直径管81与变直径管83的大口径端固定连接，其直径固定，其内径大于或等于变直径管83的大口径。压缩空气通过直径逐渐增大的管道，也能够避免阻挡压缩空气的流动造成，进而避免产生更多的噪音，起到消声降噪的目的。其中，本实施例中，定直径管81的内径大于变直径管83的大口径。

参阅图1、图3至图4，作为本实用新型提供的集成消声器的空压机的一种具体实施方式，变直径管83和定直径管81的相交处设有多个沿变直径管83外壁轴向延伸的第一加强筋82，第一加强筋82沿变直径管83的圆周方向均匀布设。第一加强筋82起到加强管道刚度的作用，通过提高管道的刚度，降低振动噪音，进而降低管道辐射噪声的水平。

其中，请参阅图1、图3至图4，第一加强筋82的结构为三角板，各三角板的板面均沿变直径管83的径向延伸。

请参阅图1、图3至图4，作为本实用新型提供的集成消声器的空压机的一种具体实施方式，变直径管83、定直径管81和第一加强筋82一体铸造成型。进一步地，空压机体的壳体2和出气导流管8一体铸造成型，消声器集成在出气导流管8内，靠近振动源，不仅提高消声降噪的效果，而且节约布置空间，减少集成后的空压机占用的体积。

请参阅图5、图8至图10，作为本实用新型提供的集成消声器的空压机的一种具体实施方式，消声器包括定直径管81和消声内插管7，定直径管81与变直径管83的相交处设有向中心径向延伸的定位隔盘84，定位隔盘84设有用于压缩空气通过的中心孔，中心孔的内径小于变直径管83的大口径；消声内插管7同轴内插于定直径管81内，且与定直径管81之间具有环形腔，消声内插管7的内径大于中心孔的内径，消声内插管7的内端抵顶在定位隔盘84的端面，其外端设有用于与定直径管81的端部连接且封闭环形腔的第一法兰71；消声内插管7的外壁至少设有一个径向延伸的环形隔断73，环形隔断73将环形腔分隔为至少两个消声腔室74，对应每个消声腔室74，消声内插管7的管壁至少设有一个用于与对应的消声腔室74连通的通气孔72。

本实施例中，消声内插管7插接在定直径管81内，消声内插管7与定直径管81集成共同构成消声器，也即定直径管81既是消声器的一部分也是空压机体的一部分，消声器与空压机的集成，消声器更靠近振动源，是降低噪音的途径之一，同时由于结构布局紧凑，减少了空压机占用的空间体积。本实施例中，消声内插管7单独制作，第一法兰71、消声内插管7、定直径管81和定位隔盘84围成封闭的环形腔，环形隔断73将环形腔分隔为不同的消声腔室74，其中消声腔室74的空间体积、与各消声腔室74连通的通气孔72的数量及尺寸大小、环形隔断73的位置等，均依据整车空压机的噪音频率确定，满足不同车型消声频率的需求，避免空压机外壳确定后无法调音。例如，本实施例的图5，给出的是设置两个环形隔断73，分为三个消声腔室74，与每个消声腔室74连通的通气孔72的数量为多个，且沿消声内插管7的管壁周向均布，通气孔72的形状为矩形，不同的消声腔室74上设置的通气孔72的数量和尺寸大小也不相同。其中，各消声腔室74的轴向长度可以相等，也可以自一端向另一端为递增或递减。

参见图4，本实施例消声降噪的原理如下：空压机布置在燃料电池系统氧气供给管路上，空气通过进气口1进入空气滤清器，过滤掉空气中粉尘、颗粒等杂质后，进入空压机的壳体2内，电机6带动旋转叶片9高速旋转，将空气压力提高到预设水平，压缩空气过程中，由于旋转叶片9切割气体产生的噪声、叶片旋转轴高速旋转产生的噪声、气流脉动等噪声，连同压缩空气，通过空压机的出气口，进入消声内插管7，然后通过通气孔72进入消声腔室74，产生共振，能量被削弱，降低噪音，压缩空气继续向中冷器流动，通过降温加湿等过程，最终进入燃料电池堆参与反应。其中本实施例中的空压机为离心式叶片压缩机。

参阅图5及图7，作为本实用新型提供的集成消声器的空压机的一种具体实施方式，定位隔盘84的端面设有宽度与消声内插管7的厚度适配的环形卡槽，消声内插管7的内端插于环形卡槽内，对消声内插管7起到定位的作用，同时提高两个部件连接部位的密封性能。

请参阅图5，作为本实用新型提供的集成消声器的空压机的一种具体实施方式，定直径管81的端部设有用于与第一法兰71螺栓连接的第二法兰85。其中，第二法兰85与出气导流管8一体成型，第一法兰71与消声内插管7一体成型。

优选地，请参阅图5及图6，第一法兰71的端面设有环形卡凸75，第二法兰85的端面设有与环形卡凸75适配的环形凹槽，通过环形卡凸和环形凹槽的配合，实现对消声内插管的定位，方便安装。

请参阅图1及图2，作为本实用新型提供的集成消声器的空压机的一种具体实施方式，电机6与壳体2连接的一端设有第三法兰3，壳体2上设有与第三法兰3螺栓连接的第四法兰4。电机6的外壳与空压机的壳体2直接通过法兰连接，实现电机6与空压机的集成，减少空压机外形占用的空间体积，另外，第四法兰4与壳体2为一体铸造成型。电机6的外壳上设有第二加强筋5，第二加强筋5分布为纵横凸起的网格结构，以提高外壳的表面刚度，降低外壳辐射噪声水平。其中，电机6的外壳和其上的加强筋也为一体铸造而成。

本实施例中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本实用新型另一目的在于提供一种燃料电池汽车，包括所述的集成消声器的空压机。由于该种汽车的氧供给系统采用了上述的空压机，因此不仅能够控制燃料电池汽车氧气供给系统中空压机产生的气流噪声等问题,并且能够解决燃料电池汽车机舱空间不足的现状。

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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.集成消声器的空压机，其特征在于，包括：

空压机体，具有壳体、置于所述壳体内的旋转叶片和用于驱动所述旋转叶片旋转的电机，所述壳体与所述电机的主轴同轴的一端设有进气口，所述壳体与所述电机的主轴垂直的侧面设有出气口；

消声器，与所述空压机体的出气口相连，用于压缩空气消声降噪。

2.如权利要求1所述的集成消声器的空压机，其特征在于，所述空压机体还包括：

出气导流管，与所述出气口相连，所述出气导流管的轴线与从所述出气口排出的压缩空气的流动方向平行，所述消声器集成安装于所述出气导流管内。

3.如权利要求2所述的集成消声器的空压机，其特征在于，所述出气导流管包括：

变直径管，与所述出气口固定连接，其内径朝向远离所述壳体的方向逐渐增大；

定直径管，与所述变直径管的大口径端固定连接，其直径固定，其内径大于或等于所述变直径管的大口径。

4.如权利要求3所述的集成消声器的空压机，其特征在于，所述变直径管和所述定直径管的相交处设有多个沿所述变直径管外壁轴向延伸的第一加强筋，所述第一加强筋沿所述变直径管的圆周方向均匀布设。

5.如权利要求4所述的集成消声器的空压机，其特征在于，所述变直径管、所述定直径管和所述第一加强筋一体铸造成型。

6.如权利要求3-5任一项所述的集成消声器的空压机，其特征在于，所述消声器包括：

所述定直径管，所述定直径管与所述变直径管的相交处设有向中心径向延伸的定位隔盘，所述定位隔盘设有用于压缩空气通过的中心孔，所述中心孔的内径小于所述变直径管的大口径；

消声内插管，同轴内插于所述定直径管内，且与所述定直径管之间具有环形腔，所述消声内插管的内径大于所述中心孔的内径，所述消声内插管的内端抵顶在所述定位隔盘的端面，其外端设有用于与所述定直径管的端部连接且封闭所述环形腔的第一法兰；

所述消声内插管的外壁至少设有一个径向延伸的环形隔断，所述环形隔断将所述环形腔分隔为至少两个消声腔室，对应每个所述消声腔室，所述消声内插管的管壁至少设有一个用于与对应的所述消声腔室连通的通气孔。

7.如权利要求6所述的集成消声器的空压机，其特征在于，所述定位隔盘的端面设有宽度与所述消声内插管的厚度适配的环形卡槽，所述消声内插管的内端插于所述环形卡槽内。

8.如权利要求6所述的集成消声器的空压机，其特征在于，所述定直径管的端部设有用于与所述第一法兰螺栓连接的第二法兰。

9.如权利要求1所述的集成消声器的空压机，其特征在于，所述电机与所述壳体连接的一端设有第三法兰，所述壳体上设有与所述第三法兰螺栓连接的第四法兰。

10.燃料电池汽车，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的集成消声器的空压机。

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