CN218093584U - 一种用于空压机的空心转子及其空压机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于空压机的空心转子及其空压机，包括：芯轴，所述芯轴内部为空心；右半轴与左半轴，所述右半轴与所述左半轴分别与所述芯轴的两端相连接；空心磁钢，所述空心磁钢套设于所述芯轴上；以及保护套，用于固定所述空心磁钢；其中，所述保护套内壁的两端位于所述左半轴与所述右半轴上，所述空心磁钢位于所述芯轴与所述保护套之间。在本方案中，通过设置内部为空心的芯轴，有效地降低了转轴的重量，右半轴与左半轴对芯轴能够起到固定的效果，同时通过将磁钢套设在芯轴上，减少了磁钢的使用量，而保护套能够对磁钢套进行限位，通过减少转轴的整体质量，提高了本实用新型的动平衡烈度等级，使得本转子可以适应更高的转速。

Description

一种用于空压机的空心转子及其空压机

技术领域

本实用新型涉及氢燃料电池的研发设计，尤其是涉及一种用于空压机的空心转子及其空压机。

背景技术

氢燃料电池离心空压机一般采用空气轴承作为转子支撑的方式，现有氢燃料电池离心空压机转子轴结构，大多采用实心结构，实心磁钢与外部的合金保护套过盈配合，合金保护套再与两侧的实心轴焊接。实心磁钢用量大，材料成本高，实心转子轴重量大，转动惯量大，启动时的冲击载荷大，空气轴承的启停寿命短，系统响应慢，运转时，空气轴承的径向载荷大，耐久寿命缩短。

新能源汽车驱动电机行业，有空心转子轴的应用，但制造工艺为旋转锻造，在转子轴变径处，只能自然过渡，会造成空心转子轴壁厚不均匀，初始动平衡不平衡量较大，动平衡去重量大，一般只能达到G6.3甚至更差的动平衡烈度等级。而氢燃料电池离心空压机，转速高达10krpm～20krpm，动平衡烈度等级要求达到G2.5甚至更高。

有鉴于此，特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型提供了一种用于空压机的空心转子及其空压机，以解决现有技术中所存在的技术问题。

本实用新型第一方面提供了一种用于空压机的空心转子，包括：

芯轴，所述芯轴内部为空心；

右半轴与左半轴，所述右半轴与所述左半轴分别与所述芯轴的两端相连接；

空心磁钢，所述空心磁钢套设于所述芯轴上；

以及保护套，用于固定所述空心磁钢；

其中，所述保护套内壁的两端位于所述左半轴与所述右半轴上，所述空心磁钢位于所述芯轴与所述保护套之间。

在本方案中，通过设置内部为空心的芯轴，有效地降低了转轴的重量，右半轴与左半轴对芯轴能够起到固定的效果，同时通过将磁钢套设在芯轴上，减少了磁钢的使用量，而保护套能够对磁钢套进行限位，通过减少转轴的整体质量，提高了本实用新型的动平衡烈度等级，使得本转子可以适应更高的转速。

在本实用新型的进一步方案中，所述左半轴与所述右半轴内均设有空腔，所述空腔用于容纳所述芯轴。

在本实用新型的进一步方案中，所述空腔内设有内螺纹，所述芯轴的两端均设有外螺纹，所述芯轴通过内螺纹以及外螺纹分别与所述左半轴以及所述右半轴相连接。

在本实用新型的进一步方案中，左半轴与所述右半轴上均设置有：

轴承配合面，用于安装轴承；

叶轮配合面，用于安装叶轮。

在本实用新型的进一步方案中，所述左半轴上还设置有推力盘配合面，用于安装推力盘。

本实用新型第二方面提供了一种空压机，包括本实用新型第一方面提供的一种用于空压机的空心转子。

在本实用新型的进一步方案中，所述空压机还包括叶轮、轴承以及设置在所述右半轴上的推力盘，其中所述左半轴与所述右半轴上均各设有一个叶轮与轴承。

在本实用新型的进一步方案中，所述叶轮上设置有去重槽，用于降低所述叶轮的重量，所述去重槽为水滴形。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型通过设置内部为空心的芯轴，有效地降低了转轴的重量，右半轴与左半轴对芯轴能够起到固定的效果，同时通过将磁钢套设在芯轴上，减少了磁钢的使用量，而保护套能够对磁钢套进行限位，通过减少转轴的整体质量，提高了本实用新型的动平衡烈度等级，使得本转子可以适应更高的转速。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型其中一个实施例提供的一种用于空压机的空心转子的结构示意图；

图2为为本实用新型其中一个实施例提供的一种空压机的结构示意图。

附图标记

1、左半轴 2、芯轴

3、磁钢套 4、右半轴

5、保护套 6、推力盘

7、第一叶轮 701、第一去重槽

8、第二叶轮 801、第二去重槽

9、第一锁紧螺母 10、第二锁紧螺母

101、第一轴承配合面 401、第二轴承配合面

103、推力盘配合面 102、第一叶轮配合面

402、第二叶轮配合面

具体实施方式

为了使本实用新型的上述以及其他特征和优点更加清楚，下面结合附图进一步描述本实用新型。应当理解，本文给出的具体实施例是出于向本领域技术人员解释的目的，仅是示例性的，而非限制性的。

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；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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述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。

本实用新型第一方面提供了一种用于空压机的空心转子，包括：

芯轴2，所述芯轴2内部为空心；

右半轴4与左半轴1，所述右半轴与所述左半轴1分别与所述芯轴2的两端相连接；

空心磁钢，所述空心磁钢套3设于所述芯轴2上；

以及保护套5，用于固定所述空心磁钢；

其中，所述保护套5内壁的两端位于所述左半轴1与所述右半轴4上，所述空心磁钢位于所述芯轴2与所述保护套5之间。

在本方案中，通过设置内部为空心的芯轴2，有效地降低了转轴的重量，右半轴4与左半轴1对芯轴2能够起到固定的效果，同时通过将磁钢套3设在芯轴2上，减少了磁钢的使用量，而保护套5能够对磁钢套3进行限位，通过减少转轴的整体质量，提高了本实用新型的动平衡烈度等级，使得本转子可以适应更高的转速。

在本实用新型的进一步方案中，所述左半轴1与所述右半轴4内均设有空腔，所述空腔用于容纳所述芯轴2。

在本实用新型的进一步方案中，所述空腔内设有内螺纹，所述芯轴2的两端均设有外螺纹，所述芯轴2通过内螺纹以及外螺纹分别与所述左半轴1 以及所述右半轴4相连接。

在本实用新型的进一步方案中，左半轴1与所述右半轴4上均设置有：

轴承配合面(包括第一轴承配合面101和第二轴承配合面401)，用于安装轴承；

叶轮配合面(包括第一叶轮配合面102和第二叶轮配合面402)，用于安装叶轮(叶轮包括第一叶轮7和第二叶轮8)。

在本实用新型的进一步方案中，所述左半轴1上还设置有推力盘配合面 103，用于安装推力盘6。

本实用新型提供的空心转子左半轴1与芯轴2之间采用螺纹连接，拧紧扭矩≥500N.m，以保证大于150kN的轴向预紧力，芯轴2中间设计有六角头，方便施加拧紧扭矩；磁钢套3与芯轴2之间小间隙配合，间隙控制在 0.01～0.03mm之间；右半轴4与芯轴2之间采用螺纹连接，拧紧扭矩≥ 300N.m，以保证大于130kN的轴向预紧力；保护套5同时与左半轴1、右半轴4以及磁钢套3之间过盈配合，过盈量0.1～0.15mm，保护套5需要加热到500℃安装。冷却后，轴承配合面，推力盘6配合面，102、叶轮配合面，需要进行精加工，保证同轴度。

本实用新型第二方面提供了一种空压机，包括本实用新型第一方面提供的一种用于空压机的空心转子。

在本实用新型的进一步方案中，所述空压机还包括叶轮、轴承以及设置在所述右半轴4上的推力盘6，其中所述左半轴1与所述右半轴4上均各设有一个叶轮与轴承。

在本实用新型的进一步方案中，所述叶轮上设置有去重槽(包括第一去重槽701和第二去重槽702)，用于降低所述叶轮的重量，所述去重槽为水滴形。

本实施例通过锁紧螺母(包括第一锁紧螺母9以及第二锁紧螺母10)锁紧叶轮。叶轮采用去重槽去重设计，可以有效的提高空心转子的固有频率，并且当压缩空气往空压机内部泄露时，水滴形设计，能够将流经的压缩空气降压，并形成回流效果，可以有效的减少压缩空气的内部泄露。推力盘6与左半轴1之间采用过渡配合，叶轮与左半轴1和右半轴4之间采用间隙配合；锁紧螺母的拧紧扭矩应大于等于50N.m。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型通过设置内部为空心的芯轴2，有效地降低了转轴的重量，右半轴4与左半轴1对芯轴2能够起到固定的效果，同时通过将磁钢套3设在芯轴2上，减少了磁钢的使用量，而保护套5能够对磁钢套3进行限位，通过减少转轴的整体质量，提高了本实用新型的动平衡烈度等级，使得本转子可以适应更高的转速。

本实用新型提供的方案通过采用磁钢套3，比实心磁钢节省了40％左右的原材料，磁钢成本降低；空心转子总重量比实心转子总重量轻15％左右，对径向空气轴承的径向载荷降低了约7％左右，提高了径向空气轴承的使用寿命；氢燃料电池空压机，启动和停机的过程中，空心转子还没悬浮起来，空心转子与空气轴承干摩擦，空心转子转动惯量小，启动和停机时的载荷小，有利于延长空气轴承的启停寿命次数；空心转子的各个零件，均为机加工零件，可以保证壁厚均匀，初始不平衡量较低，动平衡去重量小，动平衡精度等级可以达到G1，高转速运行时振动小；芯轴2和右半轴4以及左半轴1，采用螺栓连接，可以提供至少130kN以上的轴向预紧力，可以大幅提高空心转子的固有频率，同时空心转子重量轻，比实心转子的固有频率高，能获得更高的临界转速；叶轮的去重设计，不仅可以减轻空心转子重量，提高空心转子的固有频率，还可以形成气体密封效果，降低内循环泄露量。整体结构简单，装配工艺简单，不需要焊接等复杂的工艺。

进一步，本领域技术人员应当理解，如果将本实用新型实施例所提供的一种用于空压机的空心转子及其空压机，涉及到的全部或部分子模块通过稠合、简单变化、互相变换等方式进行组合、替换，如各组件摆放移动位置；或者将其所构成的产品一体设置；或者可拆卸设计；凡组合后的组件可以组成具有特定功能的设备/装置/系统，用这样的设备/装置/系统代替本实用新型相应组件同样落在本实用新型的保护范围内。

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 (8)

1.一种用于空压机的空心转子，其特征在于，包括：

芯轴，所述芯轴内部为空心；

右半轴与左半轴，所述右半轴与所述左半轴分别与所述芯轴的两端相连接；

空心磁钢，所述空心磁钢套设于所述芯轴上；

以及保护套，用于固定所述空心磁钢；

其中，所述保护套内壁的两端位于所述左半轴与所述右半轴上，所述空心磁钢位于所述芯轴与所述保护套之间。

2.根据权利要求1所述的一种用于空压机的空心转子，其特征在于，所述左半轴与所述右半轴内均设有空腔，所述空腔用于容纳所述芯轴。

3.根据权利要求2所述的一种用于空压机的空心转子，其特征在于，所述空腔内设有内螺纹，所述芯轴的两端均设有外螺纹，所述芯轴通过内螺纹以及外螺纹分别与所述左半轴以及所述右半轴相连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于空压机的空心转子，其特征在于，左半轴与所述右半轴上均设置有：

轴承配合面，用于安装轴承；

叶轮配合面，用于安装叶轮。

5.根据权利要求4所述的一种用于空压机的空心转子，其特征在于，所述左半轴上还设置有推力盘配合面，用于安装推力盘。

6.一种空压机，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的一种用于空压机的空心转子。

7.根据权利要求6所述的一种空压机，其特征在于：还包括叶轮、轴承以及设置在所述右半轴上的推力盘，其中所述左半轴与所述右半轴上均各设有一个叶轮与轴承。

8.根据权利要求7所述的一种空压机，其特征在于：所述叶轮上设置有去重槽，用于降低所述叶轮的重量，所述去重槽为水滴形。

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