CN211852196U - 一种离心式空气压缩机转子 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种离心式空气压缩机转子，涉及氢燃料电池离心式空气压缩机技术领域，包括转轴、第一轴套、第二轴套、永磁环，所述转轴为轴类构件，所述转轴包括中间轴，所述中间轴包括第一轴套位、第二轴套位、磁环位，所述第一轴套位和所述第二轴套位设置在所述磁环位两端；所述永磁环内圈套设在所述磁环位，所述永磁环与所述中间轴过盈连接；所述第一轴套内圈套设在所述第一轴套位，所述第一轴套与所述中间轴过盈连接；所述第二轴套内圈套设在所述第二轴套位，所述第二轴套与所述中间轴过盈连接；所述第一轴套和所述第二轴套的外圈表面固定设置有耐磨材料。通过本实用新型的实施，可以降低摩擦损耗，提高转子的可靠性和使用寿命高。

Description

一种离心式空气压缩机转子

技术领域

本实用新型涉及氢燃料电池离心式空气压缩机技术领域，具体涉及一种离心式空气压缩机转子。

背景技术

氢燃料电池是一种高效清洁的新能源动力系统，空气压缩机是氢燃料电池动力系统里面非常重要的部件，为燃料电池的阴极提供压缩空气，以提高燃料电池的效率。

燃料电池空气压缩机需要在无油环境中运行，而且运行的速度比较高，达到每分钟十几万转，传统的鼓风机、压缩机受其结构限制，是很难实现这一点的，所以带空气轴承的超高速空气压缩机应运而生。目前燃料电池空压机有单级压缩的，也有两级压缩的。单级压缩即一个电机驱动一个压轮，而两级压缩就是一个电机驱动两个压轮，一个是低压端，另一个是高压端，高压端和低压端是串联的，空气经过低压端压缩后再进入高压端进行第二次压缩，所以两级压缩机比单级压缩机获得的空气压力和流量要高，应用范围更大。在两级压缩机中，低压压缩机叶轮和高压压缩机叶轮设置在相同的轴上，轴由电动机驱动，使得压缩机叶轮旋转。

目前电机驱动的离心式空气压缩机的运转需要消耗燃料电池的功率，空压机消耗的功率约为燃料电池输出总功率的15％～20％，因此，降低空压机的功率损耗具有非常现实的需求。其次，为了提高空气的压力和流量，空气压缩机进行超高转速的运动，在这么高的转速下，对转子稳定性和可靠性的要求非常苛刻，普通转轴的耐磨损能力比较差，长时间工作磨损量日积月累，容易导致转子的动平衡恶化，从而导致转子失效。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种离心式空气压缩机转子，具有摩擦损耗小，耐磨性能好、可靠性和寿命高的特点。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是如何降低转子的摩擦损耗、提高其耐磨性、可靠性和使用寿命。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种离心式空气压缩机转子，包括转轴、第一轴套、第二轴套、永磁环，所述转轴为轴类构件，所述转轴包括中间轴，所述中间轴包括第一轴套位、第二轴套位、磁环位，所述第一轴套位和所述第二轴套位设置在所述磁环位两端；所述永磁环内圈套设在所述磁环位，所述永磁环与所述中间轴过盈连接；所述第一轴套内圈套设在所述第一轴套位，所述第一轴套与所述中间轴过盈连接；所述第二轴套内圈套设在所述第二轴套位，所述第二轴套与所述中间轴过盈连接；所述第一轴套和所述第二轴套的外圈表面固定设置有耐磨材料。

进一步地，还包括隔磁环，所述隔磁环套设在所述中间轴上，所述隔磁环包括第一隔磁环、第二隔磁环，所述第一隔磁环设置在所述第一轴套与所述永磁环之间，所述第二隔磁环设置在所述第二轴套与所述永磁环之间；所述隔磁环被配置为能够防止所述永磁环的磁性传导至所述永磁环两端的所述隔磁环，防止所述永磁环的磁性衰减。

进一步地，所述中间轴还包括第一轴肩，所述第一轴肩设置在所述第一轴套位与所述磁环位之间，所述第一轴肩被配置为能够轴向定位所述第一轴套和所述永磁环；所述第一隔磁环套设在所述第一轴肩上。

进一步地，还包括保护套，所述永磁环外圈均设置在所述保护套内圈内，所述保护套被配置为能够减少所述永磁环的磁性沿径向传导，防止所述永磁环的磁性衰减；所述保护套与所述永磁环过盈连接，所述保护套被配置为能够保护所述永磁环。

进一步地，所述转轴还包括第一端轴、第二端轴，所述第一端轴和所述第二端轴设置于所述中间轴两端，所述第一端轴、所述第二端轴和所述中间轴的中心轴线重合，所述第一端轴和所述第二端轴的外径小于所述中间轴的外径。

进一步地，还包括推力板、第一级压轮、第二级压轮、第一锁紧螺母、第二锁紧螺母，所述推力板套设在所述第一端轴上，所述推力板被配置为能够平衡所述转轴的轴向力；所述第一级压轮套设在所述第一端轴上，所述第一锁紧螺母被配置为能够紧固所述第一级压轮；所述第二级压轮套设在所述第二端轴上，所述第二锁紧螺母被配置为能够紧固所述第二级压轮；所述第二级压轮被配置为能够压缩经过所述第一级压轮压缩的压缩空气。

进一步地，还包括间隔环，所述间隔环包括第一间隔环、第二间隔环，所述第一间隔环套设在所述第一端轴上，所述第一间隔环设置在所述第一级压轮与所述推力板之间，所述第二间隔环套设在所述第二端轴上，所述第二间隔环设置在所述第二级压轮与所述中间轴之间。

进一步地，所述间隔环外圈与空气压缩机固定部分之间的配合为间隙配合，所述间隔环外圈与所述空气压缩机固定部分之间的配合处设置有凹槽组，所述凹槽组的凹槽数量为1至3，所述凹槽内设置有密封圈，所述密封圈被配置为能够密封空气。

进一步地，所述推力板轴向左端面与所述空气压缩机固定部分之间设置有左推力轴承，所述推力板轴向右端面与所述空气压缩机固定部分之间设置有右推力轴承；所述第一轴套外圈与所述空气压缩机固定部分之间设置有第一轴承，所述第二轴套外圈与所述空气压缩机固定部分之间设置有第二轴承。

进一步地，所述左推力轴承、所述右推力轴承、所述第一轴承和所述第二轴承均为空气轴承，所述永磁环、所述第一轴套、所述第二轴套和所述转轴的中心轴均重合；所述第一轴套和所述第二轴套的外圈表面设置有镀层，所述镀层包含所述耐磨材料。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益技术效果：

1、本实用新型公开的离心式空气压缩机转子，采用空气轴承，摩擦损耗低，从而减少对燃料电池的功率消耗；

2、本实用新型公开的离心式空气压缩机转子，采用独立的轴套与空气轴承配合，并在轴套外圈设置有耐磨镀层，提高了转子的可靠性和寿命；

3、本实用新型公开的离心式空气压缩机转子，采用推力板结构，有效平衡转轴两端的压力差产生的轴向力，提高了转子高速运转的稳定性。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本实用新型的一个较佳实施例的转子结构示意图；

图2是包含图1所示实施例的离心式空气压缩机结构示意图；

图3是图2所示实施例的离心式空气压缩机转子局部放大示意图。

其中，1-低压端压壳，2-高压端压壳，3-电机壳，4-背板，5-高速电机，6-转子，61-转轴，62-第一级压轮，63-第二级压轮，64-第一锁紧螺母，65-第二锁紧螺母，66-第一间隔环，67-推力板，68-永磁环，69-隔磁环，610-第一轴套，611-保护套，612-第二轴套，613-第二间隔环，7-管路，8-推力轴承，9-径向轴承。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本实用新型的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本实用新型可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本实用新型的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本实用新型并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

在本申请实施例的描述中，应该明晰，术语“中心”、“中”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“顶”、“底”、“侧”、“竖直”、“水平”、“上游”、“下游”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了方便描述本申请实施例和简化描述，而非指示或暗示所描述的装置或元件必须具有特定的方向或位置关系，即不能理解为对本申请实施例的限制；此外，术语“第一”、“第二”等仅用于方便描述或简化描述，而非指示或暗示其重要性。

如图1所示，本实施例公开的离心式空气压缩机转子6，包括转轴61、第一轴套610、第二轴套612、永磁环68、隔磁环69、保护套611、推力板67、第一级压轮62、第二级压轮63、第一锁紧螺母64、第二锁紧螺母65、间隔环，转轴61为轴类构件，转轴61包括中间轴、第一端轴、第二端轴，第一端轴设置在中间轴左端，第二端轴设置在中间轴右端，第一端轴、第二端轴和中间轴的中心轴线重合，第一端轴和第二端轴的外径小于中间轴的外径；中间轴包括第一轴套位、第二轴套位、磁环位、第一轴肩，第一轴套位和第二轴套位设置在磁环位两端，本实施例优选为第一轴套位和第二轴套位对称设置在磁环位两端，第一轴套位设置在磁环位左端，第二轴套位设置在磁环位右端；永磁环68内圈套设在磁环位，永磁环68与中间轴过盈连接；第一轴套610内圈套设在第一轴套位，第一轴套610与中间轴过盈连接；第二轴套612内圈套设在第二轴套位，第二轴套612与中间轴过盈连接；第一轴套610和第二轴套612的外圈表面设置有镀层，镀层包含耐磨材料。

隔磁环69套设在中间轴上，隔磁环69包括第一隔磁环、第二隔磁环，第一隔磁环设置在第一轴套610与永磁环68之间，第二隔磁环设置在第二轴套612与永磁环68之间；隔磁环69被配置为能够防止永磁环68的磁性传导至永磁环68两端的隔磁环69，防止永磁环68的磁性衰减。

第一轴肩设置在第一轴套位与磁环位之间，第一轴肩被配置为能够轴向定位第一轴套610和永磁环68；第一隔磁环套设在第一轴肩上，本实施例中优选为第一轴肩的外径大于第一轴套位和磁环位的外径，第一轴肩左端面与中间轴的中心轴线垂直，第一轴肩左端面定位第一轴套610，第一轴肩右端面与中间轴的中心轴线垂直，第一轴肩右端面定位永磁环68。

保护套611套设在永磁环68上，永磁环68外圈均设置在保护套611内圈内，保护套611被配置为能够减少永磁环68的磁性沿径向传导，防止永磁环68的磁性衰减；本实施例中优选为保护套611左端沿伸到第一隔磁环，保护套611右端沿伸到第二隔磁环，保护套611、第一隔磁环和第二隔磁环将永磁环68整体包围起来，能够很好的保护永磁环68的磁性。

保护套611与永磁环68过盈连接，保护套611被配置为能够保护永磁环68。

间隔环包括第一间隔环66、第二间隔环613；推力板67套设在第一端轴上，推力板67被配置为能够平衡转轴61的轴向力；第一端轴外径小于中间轴左端面的外径，推力板67右端面与中间轴左端面接触，推力板67左侧的第一端轴上依次套设有第一间隔环66、第一级压轮62、第一锁紧螺母64，第一锁紧螺母64与第一端轴螺纹连接，通过拧紧第一锁紧螺母64将第一级压轮62、第一间隔环66和推力板67固定在转轴61上；第二端轴外径小于中间轴右端面的外径，第二间隔环613套设在第二端轴上，第二间隔环613左端面与中间轴右端面接触，第二间隔环613右侧的第二端轴依次套设有第二级压轮63、第二锁紧螺母65，第二锁紧螺母65与第二端轴螺纹连接，通过拧紧第二锁紧螺母65将第二级压轮63、第二间隔环613固定在转轴61上。

间隔环外圈设置有凹槽组，凹槽组的凹槽数量为1至3，本实施例中凹槽数量优选为2个。

如图2所示，本实施例进一步公开了采用本实施例转子的离心式空气压缩机，空气压缩机为两级压缩机，其低压端和高压端分布于转子6的两侧，低压端包含1个第一级压轮62和1个低压端压壳1，高压端包含1个第二级压轮63和1个高压端压壳2；电机壳3内的高速电机5驱动转轴61转动，转子6的最高转速可达到十几万转每分钟，转轴61带动第一级压轮62和第二级压轮63同步转动，对气体进行压缩做功；低压端压壳1的出口与高压端压壳2的入口通过一个管路7连接，气体经过低压端进行第一次压缩后，通过管路7进入高压端，进行第二次压缩，两次压缩是串联的，经过两次压缩后的高压空气被送往燃料电池，与氢气进行化学反应。空气压缩机消耗燃料电池的功率，转化成转子6的机械能，对气体做功，产生高压空气，供给燃料电池使用。

如图2和图3所示，第一轴套610外圈与中间隔板之间设置有第一轴承，第二轴套612外圈与电机壳3之间设置有第二轴承，第一轴承和第二轴承为径向轴承；推力板67轴向左端面与背板4之间设置有左推力轴承，推力板67轴向右断面与中间隔板之间设置有右推力轴承；本实施例中左推力轴承、右推力轴承、第一轴承和第二轴承均优选为空气轴承。

背板4中间设有一中间孔，背板4的中间孔套设在间隔环外周上，间隔环外圈与，背板4的中间孔之间的配合为间隙配合，在背板4的中间孔与安装在间隔环外圈的凹槽中的活塞环，密封气体。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种离心式空气压缩机转子，其特征在于，包括转轴、第一轴套、第二轴套、永磁环，所述转轴为轴类构件，所述转轴包括中间轴，所述中间轴包括第一轴套位、第二轴套位、磁环位，所述第一轴套位和所述第二轴套位设置在所述磁环位两端；所述永磁环内圈套设在所述磁环位，所述永磁环与所述中间轴过盈连接；所述第一轴套内圈套设在所述第一轴套位，所述第一轴套与所述中间轴过盈连接；所述第二轴套内圈套设在所述第二轴套位，所述第二轴套与所述中间轴过盈连接；所述第一轴套和所述第二轴套的外圈表面固定设置有耐磨材料。

2.如权利要求1所述的离心式空气压缩机转子，其特征在于，还包括隔磁环，所述隔磁环套设在所述中间轴上，所述隔磁环包括第一隔磁环、第二隔磁环，所述第一隔磁环设置在所述第一轴套与所述永磁环之间，所述第二隔磁环设置在所述第二轴套与所述永磁环之间；所述隔磁环被配置为能够防止所述永磁环的磁性传导至所述永磁环两端的所述隔磁环，防止所述永磁环的磁性衰减。

3.如权利要求2所述的离心式空气压缩机转子，其特征在于，所述中间轴还包括第一轴肩，所述第一轴肩设置在所述第一轴套位与所述磁环位之间，所述第一轴肩被配置为能够轴向定位所述第一轴套和所述永磁环；所述第一隔磁环套设在所述第一轴肩上。

4.如权利要求3所述的离心式空气压缩机转子，其特征在于，还包括保护套，所述永磁环外圈均设置在所述保护套内圈内，所述保护套被配置为能够减少所述永磁环的磁性沿径向传导，防止所述永磁环的磁性衰减；所述保护套与所述永磁环过盈连接，所述保护套被配置为能够保护所述永磁环。

5.如权利要求4所述的离心式空气压缩机转子，其特征在于，所述转轴还包括第一端轴、第二端轴，所述第一端轴和所述第二端轴设置于所述中间轴两端，所述第一端轴、所述第二端轴和所述中间轴的中心轴线重合，所述第一端轴和所述第二端轴的外径小于所述中间轴的外径。

6.如权利要求5所述的离心式空气压缩机转子，其特征在于，还包括推力板、第一级压轮、第二级压轮、第一锁紧螺母、第二锁紧螺母，所述推力板套设在所述第一端轴上，所述推力板被配置为能够平衡所述转轴的轴向力；所述第一级压轮套设在所述第一端轴上，所述第一锁紧螺母被配置为能够紧固所述第一级压轮；所述第二级压轮套设在所述第二端轴上，所述第二锁紧螺母被配置为能够紧固所述第二级压轮；所述第二级压轮被配置为能够压缩经过所述第一级压轮压缩的压缩空气。

7.如权利要求6所述的离心式空气压缩机转子，其特征在于，还包括间隔环，所述间隔环包括第一间隔环、第二间隔环，所述第一间隔环套设在所述第一端轴上，所述第一间隔环设置在所述第一级压轮与所述推力板之间，所述第二间隔环套设在所述第二端轴上，所述第二间隔环设置在所述第二级压轮与所述中间轴之间。

8.如权利要求7所述的离心式空气压缩机转子，其特征在于，所述间隔环外圈与空气压缩机固定部分之间的配合为间隙配合，所述间隔环外圈与所述空气压缩机固定部分之间的配合处设置有凹槽组，所述凹槽组的凹槽数量为1至3，所述凹槽内设置有密封圈，所述密封圈被配置为能够密封空气。

9.如权利要求8所述的离心式空气压缩机转子，其特征在于，所述推力板轴向左端面与所述空气压缩机固定部分之间设置有左推力轴承，所述推力板轴向右端面与所述空气压缩机固定部分之间设置有右推力轴承；所述第一轴套外圈与所述空气压缩机固定部分之间设置有第一轴承，所述第二轴套外圈与所述空气压缩机固定部分之间设置有第二轴承。

10.如权利要求9所述的离心式空气压缩机转子，其特征在于，所述左推力轴承、所述右推力轴承、所述第一轴承和所述第二轴承均为空气轴承，所述永磁环、所述第一轴套、所述第二轴套和所述转轴的中心轴均重合；所述第一轴套和所述第二轴套的外圈表面设置有镀层，所述镀层包含所述耐磨材料。

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