CN213899331U - 基于非晶软磁材料的无油润滑空压机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于空压机技术领域，涉及一种基于非晶软磁材料的无油润滑空压机，包括电机外壳、固定在电机外壳内部非晶软磁材料制作的定子、转子主轴；电机外壳的两端设有电机端盖，转子主轴的两端伸出电机端盖后，其一端与压气机叶轮连接，另一端与涡轮机叶轮连接；所述电机端盖上设有用于密封的动压槽，压气机叶轮、涡轮机叶轮的背面均与电机端盖之间采用干运转气体密封；所述电机外壳靠近压气机叶轮一端设有轴承座，所述轴承座上设有双向止推轴承，所述双向止推轴承之间设有承推片，所述承推片与转子主轴相连。本实用新型提出一种基于非晶软磁材料的无油润滑空压机，其可以满足燃料电池汽车对于增压系统的节能和经济性的要求。

Description

基于非晶软磁材料的无油润滑空压机

技术领域

本实用新型属于空压机技术领域，涉及一种基于非晶软磁材料的无油润滑空压机。

背景技术

氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置，其基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极。所需的氧气来自经过增压的清洁空气。氢燃料电池的结构特点要求输入的压缩空气是清洁无油的。车用氢燃料电池要求空压机具备高压比、小流量、较高绝热效率、较低寄生功耗的特点，且体积和重量还需满足车载要求。

发明内容

为解决上述背景技术中存在的问题，本实用新型提出一种基于非晶软磁材料的无油润滑空压机，其可以满足燃料电池汽车对于增压系统的节能和经济性的要求。

本实用新型解决上述问题的技术方案是：一种基于非晶软磁材料的无油润滑空压机，其特殊之处在于：

包括电机外壳、固定在电机外壳内部非晶软磁材料制作的定子、转子主轴；

电机外壳的两端设有电机端盖，转子主轴的两端伸出电机端盖后，其一端与压气机叶轮连接，另一端与涡轮机叶轮连接；

所述电机端盖上设有用于密封的动压槽，压气机叶轮、涡轮机叶轮的背面均与电机端盖之间采用干运转气体密封；

所述电机外壳靠近压气机叶轮一端设有轴承座，所述轴承座上设有双向止推轴承，所述双向止推轴承之间设有承推片，所述承推片与转子主轴相连。

进一步地，上述转子主轴的两端通过径向空气轴承安装在电机外壳内，径向空气轴承与转子主轴之间留有可相对转动的气隙。

进一步地，上述定子与电机外壳之间设有定子水冷外壳，定子水冷外壳上有用于冷却的水道。

进一步地，上述定子水冷外壳与电机外壳之间为弹性支撑。

进一步地，上述支撑材料可以是O型密封圈等弹性材料。

进一步地，还包括压气机蜗壳，压气机叶轮设置在压气机蜗壳内，压气机蜗壳上设有进气口和排气口。

进一步地，还包括涡轮机蜗壳，涡轮机叶轮设置在涡轮机蜗壳内，涡轮机蜗壳上设有进气口和排气口。

进一步地，上述压气机蜗壳、涡轮机蜗壳分别通过内六角螺钉固定在电机端盖上。

本实用新型的优点：

1)与现有技术相比，本实用新型采用空气轴承无油润滑系统，输出的气体洁净无油，能够满足燃料电池的需要，降低了维修费用；转子主轴与空气轴承之间无接触，噪音低、发热少、无磨损；转子主轴直接与叶轮连接，机械传递无损耗；

2)本实用新型中涡轮机与压缩机同轴连接，通过涡轮机回收电堆尾气中的部分能量，涡轮机与电机可一同驱动空压机做功，提高系统效率；

3)本实用新型在定子和电机外壳之前设置有定子水冷套，可加强对定子的冷却作用，能有效对定子进行散热，从而延长了零部件的使用寿命，确保非晶材料软磁性能不受温度影响；

4)本实用新型在叶轮背面与电机端盖采用干运转气密封，实现将高压高温的排气与电机隔绝，干运转气体密封为非接触密封，没有机械磨损部件，寿命长，可靠性高。

附图说明

图1是本实用新型基于非晶软磁材料的无油润滑空压机的结构图。

其中：1.电机外壳；2.定子；3.前部空气轴承；4.双向止推轴承；5.前部电机端盖；6.压气机蜗壳上盖；7.压气机叶轮；8.内六角螺钉；10.压气机蜗壳下盖；12.转子主轴；13.后部空气轴承；14.涡轮机蜗壳下盖；15.涡轮机叶轮；16.涡轮机蜗壳上盖；17.后部电机端盖；18.轴承座；19.承推片；20.压气机蜗壳进气口；21.压气机蜗壳出气口；22.涡轮机蜗壳进气口；23.涡轮机蜗壳出气口。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。

参见图1，一种基于非晶软磁材料的无油润滑空压机，包括电机外壳1、固定在电机外壳1内部非晶软磁材料制作的定子2、转子主轴12；电机外壳1的前后两端分别设有前部电机端盖5和后部电机端盖17。还包括压气机蜗壳、涡轮机蜗壳。前部电机端盖5和后部电机端盖17分别通过内六角螺钉与电机外壳1的前后两端固定。非晶软磁材料制作的定子2，可显著降低电机的铁损和定子的升温，从而提升高速电主轴的效率。

所述转子主轴12的两端伸出前部电机端盖5和后部电机端盖17后，其前端与压气机叶轮7连接，后端与涡轮机叶轮15连接，转子主轴12与压气机叶轮7、涡轮机叶轮15均为贯穿式连接。

压气机叶轮7设置在压气机蜗壳内，压气机蜗壳上设有压气机蜗壳进气口20和压气机蜗壳出气口21，压气机蜗壳由压气机蜗壳上盖6和压气机蜗壳下盖10组成。压气机蜗壳通过内六角螺钉固定在前部电机端盖5上。

涡轮机叶轮15设置在涡轮机蜗壳内，涡轮机蜗壳由涡轮机蜗壳下盖14和涡轮机蜗壳上盖16组成。涡轮机蜗壳上设有涡轮机蜗壳进气口22和涡轮机蜗壳出气口23。涡轮机蜗壳通过内六角螺钉固定在后部电机端盖17上。

作为本实用新型的一个优选实施例，所述前部电机端盖5和后部电机端盖17均为干运转气体密封法兰，其上设有用于密封的动压槽，压气机叶轮7、涡轮机叶轮15的背面均与电机端盖之间采用干运转气体密封，实现将高压高温的排气与电机隔绝，干运转气体密封为非接触密封，没有机械磨损部件，寿命长，可靠性高。

作为本实用新型的一个实施例，所述转子主轴12的两端分别通过前部空气轴承3、后部空气轴承13安装在电机外壳1内，前部空气轴承3、后部空气轴承13均为径向空气轴承，前部空气轴承3、后部空气轴承13与转子主轴12之间留有可相对转动的气隙，转子主轴12与空气轴承之间无接触，噪音低、发热少、无磨损。

作为本实用新型的一个优选实施例，所述电机外壳1的左端设有轴承座18，所述轴承座18上设有双向止推轴承4，所述双向止推轴承4之间设有承推片19，所述承推片19与转子主轴12相连。双向止推轴承4为气润滑止推轴承。

作为本实用新型的一个优选实施例，所述定子2与电机外壳1之间设有定子2水冷外壳，定子2水冷外壳上有用于冷却的水道。定子水冷套，可加强对定子2的冷却作用，能有效对定子2进行散热，从而延长了零部件的使用寿命，确保非晶材料软磁性能不受温度影响。

作为本实用新型的一个优选实施例，所述定子2水冷外壳与电机外壳1之间为弹性支撑，支撑材料可以是O型密封圈等弹性材料。

本实用新型的工作原理为：

转子主轴12的左端直接带动压气机叶轮7做高速旋转，气体从压气机蜗壳进气口20进入，从压气机蜗壳出气口21排出，压气机叶轮7对进入的气体做功使气体获得动能，经扩压流动后转变为压力能，从而提高气体压力。

同时，转子主轴12的右端与涡轮机叶轮15连接，电堆尾气中的高压气体从涡轮机蜗壳进气口22进入，推动涡轮机叶轮15转动后从涡轮机蜗壳出气口23排出。通过涡轮机回收电堆尾气中的部分能量，涡轮机与电机一同驱动空压机做功，提高系统效率。

本实用新型提出一种基于非晶软磁材料的无油润滑空压机，用于满足燃料电池汽车对于增压系统的节能和经济性的要求。与现有技术相比，本实用新型采用空气轴承无油润滑系统，降低了维修费用，输出的气体洁净无油，能够满足燃料电池的需要；转子主轴12与空气轴承之间无接触，噪音低、发热少、无磨损；转子主轴12直接与叶轮连接，机械传递无损耗；涡轮机与压缩机同轴连接，通过涡轮机回收电堆尾气中的部分能量，涡轮机与电机一同驱动空压机做功，提高系统效率。定子2和电机外壳1之间设置有定子水冷套，可加强对定子2的冷却作用，能有效对定子进行散热，从而延长了零部件的使用寿命，确保非晶材料软磁性能不受温度影响而恶化。压气机叶轮7、涡轮机叶轮15背面与电机端盖采用干运转气密封实现将高压高温的排气与电机隔绝，干运转气体密封为非接触密封，没有机械磨损部件，寿命长，可靠性高。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，本领域的技术人员其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行调节，或者对其中部分技术特征进行等同替换。所以，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种基于非晶软磁材料的无油润滑空压机，其特征在于：

包括电机外壳(1)、固定在电机外壳(1)内部非晶软磁材料制作的定子(2)、转子主轴(12)；

电机外壳(1)的两端设有电机端盖，转子主轴(12)的两端伸出电机端盖后，其一端与压气机叶轮(7)连接，另一端与涡轮机叶轮(15)连接；

所述电机端盖上设有用于密封的动压槽，压气机叶轮(7)、涡轮机叶轮(15)的背面均与电机端盖之间采用干运转气体密封；

所述电机外壳(1)靠近压气机叶轮(7)一端设有轴承座(18)，所述轴承座(18)上设有双向止推轴承(4)，所述双向止推轴承(4)之间设有承推片(19)，所述承推片(19)与转子主轴(12)相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于非晶软磁材料的无油润滑空压机，其特征在于：

所述转子主轴(12)的两端通过径向空气轴承安装在电机外壳(1)内，径向空气轴承与转子主轴(12)之间留有可相对转动的气隙。

3.根据权利要求2所述的一种基于非晶软磁材料的无油润滑空压机，其特征在于：

所述定子(2)与电机外壳(1)之间设有定子(2)水冷外壳，定子(2)水冷外壳上有用于冷却的水道。

4.根据权利要求3所述的一种基于非晶软磁材料的无油润滑空压机，其特征在于：

所述定子(2)水冷外壳与电机外壳(1)之间为弹性支撑。

5.根据权利要求4所述的一种基于非晶软磁材料的无油润滑空压机，其特征在于：

所述弹性支撑的材料是O型密封圈。

6.根据权利要求1-5任一所述的一种基于非晶软磁材料的无油润滑空压机，其特征在于：

还包括压气机蜗壳，压气机叶轮(7)设置在压气机蜗壳内，压气机蜗壳上设有进气口和排气口。

7.根据权利要求6所述的一种基于非晶软磁材料的无油润滑空压机，其特征在于：

还包括涡轮机蜗壳，涡轮机叶轮(15)设置在涡轮机蜗壳内，涡轮机蜗壳上设有进气口和排气口。

8.根据权利要求7所述的一种基于非晶软磁材料的无油润滑空压机，其特征在于：

所述压气机蜗壳、涡轮机蜗壳分别通过内六角螺钉固定在电机端盖上。

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