CN217421641U - 空压机壳体、空压机及燃料电池系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种空压机壳体、空压机及燃料电池系统。其中所述空压机壳体包括电机壳体、一级蜗壳和二级蜗壳，电机壳体具有容纳腔，电机壳体上开设有气体通道和排气口，其中电机壳体具有在其轴向上相对的第一端部和第二端部；一级蜗壳设在第一端部上，一级蜗壳具有第一蜗道；二级蜗壳设在第二端部上，二级蜗壳具有第二蜗道，第二蜗道通过中间管道与第一蜗道连通，一级蜗壳和中间管道中的一者上开设有第一引气通道，第一引气通道与气体通道的另一端连通。本实用新型实施例的空压机壳体直接将空压机形成的高压气体引入电机壳体的容纳腔内对气体轴承进行冷却，减轻了空压机重量和体积，结构更简单。

Description

空压机壳体、空压机及燃料电池系统

技术领域

本实用新型涉及空压机技术领域，尤其是涉及一种空压机壳体、空压机及燃料电池系统。

背景技术

随着氢燃料电池电堆技术的更新换代，对空压机的要求也越来越高，特别是无油离心空压机，其作为电堆空压机的发展方向和重要部件，其功率重量比和体积重量比在电堆的功率重量比和功率体积比中占有很大的比例，所以要求空压机小型化和轻量化。现有两级无油离心空压机的轴承一般都是通过外置管路连接将高压气引向轴承，对轴承进行冷却。但是外置的管路、结构、抱箍等零件增加了空压机结构和安装的复杂性，多余的管路增加了空压机冷却气路的漏气风险，同时也增加了空压机的占空体积和重量。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的实施例提出一种能够减轻空压机重量和体积的空压机壳体。

本实用新型的实施例提出一种空压机。

本实用新型的实施例提出一种燃料电池系统。

本实用新型实施例的空压机壳体，包括：

电机壳体，所述电机壳体具有容纳腔，所述电机壳体上开设有气体通道和排气口，所述气体通道的一端与所述容纳腔连通，所述排气口的一端与所述容纳腔连通，其中所述电机壳体具有在其轴向上相对的第一端部和第二端部，所述排气口的所述一端在所述电机壳体的轴向上位于所述气体通道的所述一端和所述第一端部之间；

一级蜗壳，所述一级蜗壳设在所述第一端部上，所述一级蜗壳具有第一蜗道；和

二级蜗壳，所述二级蜗壳设在所述第二端部上，所述二级蜗壳具有第二蜗道，所述第二蜗道通过中间管道与所述第一蜗道连通，所述一级蜗壳和所述中间管道中的一者上开设有第一引气通道，所述第一引气通道的一端与所述第一蜗道和所述中间管道中的该一者连通，所述第一引气通道的另一端与所述气体通道的另一端连通。

本实用新型实施例的空压机壳体直接将空压机形成的高压气体引入电机壳体的容纳腔内对气体轴承进行冷却，从而避免了外置管路向气体轴承引气方案中设置的接头、管路、抱箍和密封件等，能够减轻空压机重量和体积，结构更简单。

在一些实施例中，所述第一引气通道设在所述一级蜗壳上，所述第一引气通道的所述一端邻近所述第一蜗道的出气端。

在一些实施例中，所述电机壳体具有凸台，所述凸台上设有第二引气通道，所述第二引气通道的一端与所述第一引气通道的所述另一端连通，所述第二引气通道的另一端与所述气体通道的所述另一端连通。

在一些实施例中，所述凸台具有连接端面，所述连接端面朝向所述第一引气通道，所述第二引气通道的所述一端开设在所述连接端面上，所述第二引气通道的轴线垂直于所述连接端面，所述第二引气通道的轴线与所述电机壳体的轴线相交，所述第二引气通道的所述一端在所述电机壳体的轴向上相对所述第二引气通道的所述另一端邻近所述第一端部。

在一些实施例中，所述凸台在所述连接端面上设有安装槽，所述安装槽环绕所述第二引气通道的所述一端和所述第一引气通道的所述另一端，所述安装槽内设有第一密封圈以便所述第一密封圈环绕所述第二引气通道的所述一端和所述第一引气通道的所述另一端，所述第一密封圈抵至所述一级蜗壳的外表面。

在一些实施例中，所述电机壳体具有水冷通道，所述水冷通道在所述电机壳体的径向方向上位于所述气体通道的内侧，所述水冷通道的至少一部分在所述电机壳体的径向方向上与所述气体通道的至少一部分相对。

在一些实施例中，所述气体通道包括：

多个第一通道，每个所述第一通道沿所述电机壳体的轴向延伸，多个所述第一通道沿所述电机壳体的周向分布；

多个第二通道，在所述电机壳体的周向上相邻的两个所述第一通道通过所述第二通道连通，其中所述第一通道的一个未连接所述第二通道的端部构成所述气体通道的所述另一端；和

第三通道，所述第三通道的一端连接另一个未连接所述第二通道的所述第一通道的端部，所述第三通道的另一端构成所述气体通道的所述一端。

在一些实施例中，所述第三通道的所述另一端在所述电机壳体的轴向上邻近所述第二端部，所述排气口的所述一端在所述电机壳体的轴向上邻近所述第一端部。

本实用新型实施例的空压机，包括：

壳体，所述壳体为上述任一实施例所述的空压机壳体，所述电机壳体的所述第一端部和所述第二端部的每一者设有气体轴承，所述第二端部上的所述气体轴承的至少一部分位于所述气体通道的所述一端和所述排气口之间，所述容纳腔与所述第一蜗道连通，所述容纳腔与所述第二蜗道连通；

主轴，所述主轴通过所述气体轴承与所述电机壳体转动连接；和

电机定子，所述电机定子设在所述容纳腔内且套设在所述主轴上。

本实用新型实施例的空压机具有较低的占空体积和重量，具有小型化和轻量化的优势。

本实用新型实施例的一种燃料电池系统，包括的空压机。

本实用新型实施例的燃料电池系统具有更优的功率重量比和功率体积比。

附图说明

图1是本实用新型实施例的空压机的剖视结构示意图；

图2是本实用新型实施例的空压机壳体的结构示意图；

图3是本实用新型实施例的电机壳体的结构示意图；

图4是图1中A处局部放大图。

附图标记：

空压机100；

一级蜗壳1，第一蜗道11，第一引气通道12；

电机壳体2，第一端部201，第二端部202，容纳腔21，气体通道22，第一通道221，第二通道222，第三通道223，排气口23，凸台24，第二引气通道241，安装槽242，连接端面243，第一密封圈25，水冷通道26；

二级蜗壳3，第二蜗道31；

中间管道4；

主轴6，气体轴承7，一级叶轮8，二级叶轮9，电机定子10；

第二引气通道的轴线L1，电机壳体的轴线L2。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如图1至4所示，根据本实用新型实施例的空压机100包括壳体、主轴6和电机定子10。

壳体为空压机壳体。本实用新型实施例的空压机壳体包括电机壳体2、一级蜗壳1和二级蜗壳3。电机壳体2具有容纳腔21，电机壳体2上开设有气体通道22和排气口23，气体通道22的一端与容纳腔21连通，排气口23的一端与容纳腔21连通。其中，电机壳体2具有在其轴向(例如图1所示的左右方向)上相对的第一端部201和第二端部202，排气口23的一端在电机壳体2的轴向上位于气体通道22的一端和第一端部201之间。一级蜗壳1设在第一端部201上，一级蜗壳1具有第一蜗道11。二级蜗壳3设在第二端部202上，二级蜗壳3具有第二蜗道31，第二蜗道31通过中间管道4与第一蜗道11连通，一级蜗壳1和中间管道4中的一者上开设有第一引气通道12，第一引气通道12的一端与第一蜗道11和中间管道4中的该一者连通，第一引气通道12的另一端与气体通道22的另一端连通。

电机壳体2的第一端部201和第二端部202的每一者设有气体轴承7，第二端部202上的该气体轴承7的至少一部分位于气体通道22的该一端和排气口23之间，容纳腔21与第一蜗道11连通，容纳腔21与第二蜗道31连通。

主轴6通过气体轴承7与电机壳体2转动连接。

电机定子10设在容纳腔21内且套设在主轴6上。

本实用新型实施例的空压机壳体的第一蜗道11和第二蜗道31通过中间管道4连通而形成空压机100的两级之间的高压气体流通通道，一级蜗壳1或中间管道4上开设的第一引气通道12将气体流通通道的高压气体引出一部分。

本实用新型实施例的空压机壳体通过在电机壳体2上设置的气体通道22将该引出的高压气体送至电机壳体2的容纳腔21内。排气口23的一端在电机壳体2的轴向上位于气体通道22的一端和第一端部201之间使得进入容纳腔21内的气体具有较长的流动路径，增加了高压气体在容纳腔21内的滞留时间。本实用新型实施例的空压机的第二端部202上的该气体轴承7的至少一部分位于气体通道22的该一端和排气口23之间，从而使进入容纳腔21内的高压气体能够流经气体轴承7，以对气体轴承7进行冷却。

本实用新型实施例的空压机100由气体通道22引入的高压气体，容纳腔21与第一蜗道11连通以从第一蜗道11引入气体，容纳腔21与第二蜗道31连通以从第二蜗道31引入气体，从而对容纳腔21内的气体轴承7、电机定子10和主轴6进行冷却。

具体地，参阅图1所示，排气口23在电机壳体2的轴向方向上临近第一端部201，由气体通道22和第二蜗道31引入的气体形成右路气体，右路气体经过第二支撑件28上的气体轴承7对其进行降温冷却，而后穿过主轴6和电机定子10之间的空隙流向第一端部201。由第一蜗道11引入的气体形成左路气体，左路气体经过第一支撑件27上的气体轴承7对其进行降温冷却。两路气体由排气口23排出。本实用新型实施例的空压机100所形成两路气体能够更好地对气体轴承7、主轴6和电机定子10进行冷却，保证电机壳体2内的部件的稳定性，提高使用寿命。

由此，本实用新型实施例的空压机100将内部形成的高压气体引入电机壳体2的容纳腔21内对气体轴承7进行冷却，从而避免了外置管路向气体轴承7引气方案中设置的接头、管路、抱箍和密封件等，减轻了空压机100自身的重量和体积，结构更简单。

示例地，如图1所示，图1中的左右方向与电机壳体2的轴向方向相同，上下方向与电机壳体2的径向方向相同。本实用新型实施例的空压机壳体的第一蜗道11、中间管道4和第二蜗道31依次连通形成空压机100的高压气体流通的通道，第一引气通道12设在一级蜗壳1上，第一引气通道12的上端与一级蜗道11连通，第一引气通道12的下端与气体通道22的另一端连通。第一引气通道12和气体通道22将空压机100的高压气体引出一部分至容纳腔21内，对容纳腔21及气体轴承7进行冷却，然后由排气口23排出容纳腔21。

在一些实施例中，第一引气通道12设在一级蜗壳1上，第一引气通道12的该一端邻近第一蜗道11的出气端。在第一蜗道11的出气端的气体压力大，在一级蜗壳1的邻近第一蜗道11的出气端的部分上设置第一引气通道12对高压气体的气流影响小，不会产生局部涡流，不会产生额外噪声。

在一些实施例中，电机壳体2具有凸台24，凸台24上设有第二引气通道241，第二引气通道241的一端与第一引气通道12的该另一端连通，第二引气通道241的另一端与气体通道22的该另一端连通。凸台24的设置便于第一引气通道12与气体通道22的连通。另外，可以采用凸台24与电机壳体2一体成型方式，不仅制造方便也能够保证第二引气通道241与气体通道22连通的密封性。

在一些实施例中，如图1和图4所示，凸台24具有连接端面243，连接端面243朝向第一引气通道12，第二引气通道241的该一端开设在连接端面243上，第二引气通道241的轴线L1垂直于连接端面243，第二引气通道241的轴线与电机壳体2的轴线L2相交。第二引气通道241的一端在电机壳体2的轴向上相对第二引气通道241的另一端邻近第一端部201。

示例地，参阅图1和图4所示，第二引气通道241的上端在左右方向上相对第二引气通道241的下端邻近第一端部201，连接端面243呈左低右高状倾斜。本实用新型实施例的空压机壳体通过倾斜设置的连接端面243，使得一级蜗壳1和电机壳体2之间的装配更为方便，降低了对一级蜗壳1和电机壳体2的制造精度的要求，一级蜗壳1和电机壳体2的制造成本低。

在一些实施例中，凸台24在连接端面243上设有安装槽242，安装槽242环绕第二引气通道241的一端和第一引气通道12的该另一端，安装槽242内设有第一密封圈25以便第一密封圈25环绕第二引气通道241的该一端和第一引气通道12的该另一端，第一密封圈25抵至一级蜗壳1的外表面。第一密封圈25达到了对第一引气通道12和第二引气通道241连通的密封作用，避免在一级蜗壳1和凸台24的连接处发生气体外漏。

在一些实施例中，电机壳体2具有水冷通道26，水冷通道26在电机壳体2的径向方向上位于气体通道22的内侧，水冷通道26的至少一部分在电机壳体2的径向方向上与气体通道22的至少一部分相对。参阅图1所示，气体通道22的至少一部分与水冷通道26在电机壳体2的周向上相邻近。水冷通道26内通冷却液可以对电机壳体2进行冷却降温，水冷通道26在电机壳体2的轴向方向上与气体通道22的至少一部分相邻近进而使水冷通道26内的冷却液对气体通道22内的气体进行冷却，从而使从气体通道22送至容纳腔21内的气体更好地对容纳腔21内部及气体轴承7进行冷却。

具体地，如图1所示，水冷通道26呈螺旋状设在电机壳体2上，位于在电机壳体2的径向方向上气体通道22的内侧的水冷通道26即能对电机壳体2及容纳腔21内部的电机定子10进行冷却，又能对气体通道22内的高压气体进行冷却。

在一些实施例中，气体通道22包括多个第一通道221、多个第二通道222和第三通道223。每个第一通道221沿电机壳体2的轴向延伸，多个第一通道221沿电机壳体2的周向分布。在电机壳体2的周向上相邻的两个第一通道221通过第二通道222连通，其中第一通道22的一个未连接第二通道222的端部构成气体通道22的另一端。第三通道223的一端连接另一个未连接第二通道222的第一通道22的端部，第三通道223的另一端构成气体通道22的一端。气体通道22在电机壳体2周向布设的多个第一通道221，增大了气体通道22在周向上与水冷通道26的相邻近的部分的长度，利于水冷通道26对气体通道22内的气体进行冷却。

具体地，参阅附图3，第一通道221的数量为三个，第二通道222的数量为两个，三个第一通道221和两个第二通道222形成三段折弯的连通通道。邻近第二引气通道241的第一通道221为第一个第一通道221，远离第二引气通道241的第一通道221为最后一个第一通道221，位于第一个第一通道221和最后一个第一通道221之间的多个第二通道222依次连接多个第一通道221，第一个第一通道221的未连接第二通道222的端部构成气体通道22的另一端，最后一个第一通道221的未连接第二通道222的端部连接第三通道223的一端，第三通道223的另一端构成气体通道22的该一端。

由于被引入至容纳腔21的气体由第三通道223进入、由排气口23排出，在一些实施例中，第三通道223的该另一端在电机壳体2的轴向上邻近第二端部202，排气口23的该一端在电机壳体2的轴向上邻近第一端部201，进而增加了气体在容纳腔21内的进出流动路径，增大气体在容纳腔内的热交换程度，进一步提升高压气体的冷却效果。

下面描述本实用新型实施例的燃料电池系统。

根据本实用新型实施例的燃料电池系统包括上述实施例的空压机100。

本实用新型实施例的燃料电池系统的空压机100具有小型化和轻量化的优势，从而使本实用新型实施例的燃料电池系统具有更优的功率重量比和功率体积比。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，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至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实用新型中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种空压机壳体，其特征在于，包括：

电机壳体(2)，所述电机壳体(2)具有容纳腔(21)，所述电机壳体(2)上开设有气体通道(22)和排气口(23)，所述气体通道(22)的一端与所述容纳腔(21)连通，所述排气口(23)的一端与所述容纳腔(21)连通，其中所述电机壳体(2)具有在其轴向上相对的第一端部(201)和第二端部(202)，所述排气口(23)的所述一端在所述电机壳体(2)的轴向上位于所述气体通道(22)的所述一端和所述第一端部(201)之间；

一级蜗壳(1)，所述一级蜗壳(1)设在所述第一端部(201)上，所述一级蜗壳(1)具有第一蜗道(11)；和

二级蜗壳(3)，所述二级蜗壳(3)设在所述第二端部(202)上，所述二级蜗壳(3)具有第二蜗道(31)，所述第二蜗道(31)通过中间管道(4)与所述第一蜗道(11)连通，所述一级蜗壳(1)和所述中间管道(4)中的一者上开设有第一引气通道(12)，所述第一引气通道(12)的一端与所述第一蜗道(11)和所述中间管道(4)中的该一者连通，所述第一引气通道(12)的另一端与所述气体通道(22)的另一端连通。

2.根据权利要求1所述的空压机壳体，其特征在于，所述第一引气通道(12)设在所述一级蜗壳(1)上，所述第一引气通道(12)的所述一端邻近所述第一蜗道(11)的出气端。

3.根据权利要求2所述的空压机壳体，其特征在于，所述电机壳体(2)具有凸台(24)，所述凸台(24)上设有第二引气通道(241)，所述第二引气通道(241)的一端与所述第一引气通道(12)的所述另一端连通，所述第二引气通道(241)的另一端与所述气体通道(22)的所述另一端连通。

4.根据权利要求3所述的空压机壳体，其特征在于，所述凸台(24)具有连接端面(243)，所述连接端面(243)朝向所述第一引气通道(12)，所述第二引气通道(241)的所述一端开设在所述连接端面(243)上，所述第二引气通道(241)的轴线垂直于所述连接端面(243)，所述第二引气通道(241)的轴线与所述电机壳体(2)的轴线相交，所述第二引气通道(241)的所述一端在所述电机壳体(2)的轴向上相对所述第二引气通道(241)的所述另一端邻近所述第一端部(201)。

5.根据权利要求4所述的空压机壳体，其特征在于，所述凸台(24)在所述连接端面(243)上设有安装槽(242)，所述安装槽(242)环绕所述第二引气通道(241)的所述一端和所述第一引气通道(12)的所述另一端，所述安装槽(242)内设有第一密封圈(25)以便所述第一密封圈(25)环绕所述第二引气通道(241)的所述一端和所述第一引气通道(12)的所述另一端，所述第一密封圈(25)抵至所述一级蜗壳(1)的外表面。

6.根据权利要求1所述的空压机壳体，其特征在于，所述电机壳体(2)具有水冷通道(26)，所述水冷通道(26)在所述电机壳体(2)的径向方向上位于所述气体通道(22)的内侧，所述水冷通道(26)的至少一部分在所述电机壳体(2)的径向方向上与所述气体通道(22)的至少一部分相对。

7.根据权利要求6所述的空压机壳体，其特征在于，所述气体通道(22)包括：

多个第一通道(221)，每个所述第一通道(221)沿所述电机壳体(2)的轴向延伸，多个所述第一通道(221)沿所述电机壳体(2)的周向分布；

多个第二通道(222)，在所述电机壳体(2)的周向上相邻的两个所述第一通道(221)通过所述第二通道(222)连通，其中所述第一通道(221)的一个未连接所述第二通道(222)的端部构成所述气体通道(22)的所述另一端；和

第三通道(223)，所述第三通道(223)的一端连接另一个未连接所述第二通道(222)的所述第一通道(221)的端部，所述第三通道(223)的另一端构成所述气体通道(22)的所述一端。

8.根据权利要求7所述的空压机壳体，其特征在于，所述第三通道(223)的所述另一端在所述电机壳体(2)的轴向上邻近所述第二端部(202)，所述排气口(23)的所述一端在所述电机壳体(2)的轴向上邻近所述第一端部(201)。

9.一种空压机，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体为权利要求1至8任一项所述的空压机壳体，所述电机壳体(2)的所述第一端部(201)和所述第二端部(202)的每一者设有气体轴承(7)，所述第二端部(202)上的所述气体轴承(7)的至少一部分位于所述气体通道(22)的所述一端和所述排气口(23)之间，所述容纳腔(21)与所述第一蜗道(11)连通，所述容纳腔(21)与所述第二蜗道(31)连通；

主轴(6)，所述主轴(6)通过所述气体轴承(7)与所述电机壳体(2)转动连接；和

电机定子(10)，所述电机定子(10)设在所述容纳腔(21)内且套设在所述主轴(6)上。

10.一种燃料电池系统，其特征在于，包括权利要求9所述的空压机。

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