CN219081806U - 一种燃料电池空压机冷却装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于空压机冷却技术领域，提供一种燃料电池空压机冷却装置，包括空压机，空压机内设置有电机定子和电机转子，空压机的一端设置有出气管，空压机的壳体内设置有水冷部，水冷部与电机定子对应设置，水冷部上设置有进水口和出水口，进水口与出水口之间连通有换热模块，电机定子与电机转子之间设置有冷却风道，冷却风道的两端分别连通有排气口和进气口，出气管上连通有出气管支口，出气管支口通过支管与进气口连通，支管上设置有旁通部，旁通部与换热模块对应设置。本实用新型可以缩小进入空压机的冷却液与空气之间的温差，同时一定程度上避免过冷的空气导致空压机工作稳定性下降。

Description

一种燃料电池空压机冷却装置

技术领域

本实用新型属于空压机冷却技术领域，尤其涉及一种燃料电池空压机冷却装置。

背景技术

燃料电池空压机是燃料电池中的关键辅助部件，负责为燃料电池提供新鲜充足的空气，为了减轻空压机体积，现在空压机采用高转速和气浮轴承的组合，这使得高转速导致电机发热的情况特别突出，需要对定转子进行冷却，而气浮轴承则需要为其提供空气进行润滑和冷却，目前常用的冷却方法是在电机外壳上布置冷却液流道，在电机内部设置供气流道。但是，在冬季寒冷地区使用燃料电池时，空压机在工作一段时间后，冷却液流道内的冷却液温度会高于外部空气温度，在外部空气吹入电机内部后，会导致电机定子两侧之间形成明显的温差，会加速电机定子内部涂覆的橡胶涂层的老化速度，同时，大量冷空气灌入电机内部，会使各零部件之间的间隙变小，增加电机转子与周边零部件的碰撞几率，不利于空压机的稳定工作。因此，亟需一种在寒冷天气中可以缩小进入空压机的冷却液与空气之间的温差，同时一定程度上避免过冷的空气导致空压机工作稳定性下降的燃料电池空压机冷却装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种燃料电池空压机冷却装置，以解决上述问题，达到可以在寒冷天气中缩小进入空压机的冷却液与空气之间的温差，同时一定程度上避免过冷的空气导致空压机工作稳定性下降的目的。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：一种燃料电池空压机冷却装置，包括空压机，所述空压机内设置有电机定子和电机转子，所述空压机的一端设置有出气管，所述空压机的壳体内设置有水冷部，所述水冷部与所述电机定子对应设置，所述水冷部上设置有进水口和出水口，所述进水口与所述出水口之间连通有换热模块，所述电机定子与所述电机转子之间设置有冷却风道，所述冷却风道的两端分别连通有排气口和进气口，所述出气管上连通有出气管支口，所述出气管支口通过支管与所述进气口连通，所述支管上设置有旁通部，所述旁通部与所述换热模块对应设置。

优选的，所述换热模块包括散热器和固定连接在所述散热器后侧的加热器，所述散热器的两端分别连通有热水进水管的一端和冷水出水管的一端，所述热水进水管的另一端与所述出水口连通，所述冷水出水管的另一端与所述进水口连通，所述热水进水管上连通有水泵，所述加热器与所述旁通部对应设置。

优选的，所述旁通部包括连通在所述支管上的加热进气管和加热出气管，所述加热进气管远离所述支管的一端与所述加热器的一端连通，所述加热出气管远离所述支管的一端与所述加热器的另一端连通，所述支管上连通有第一电磁阀，所述第一电磁阀位于所述加热进气管和所述加热出气管之间。

优选的，所述加热进气管上连通有第二电磁阀。

优选的，所述水冷部包括开设在所述空压机的壳体内的冷却水道，所述冷却水道与所述电机定子对应设置，所述冷却水道的一端与所述进水口连通，所述冷却水道的另一端与所述出水口连通。

优选的，所述散热器与所述加热器之间连通有集风罩。

本实用新型具有如下技术效果：水冷部的主要作用是使冷却液在空压机的壳体内流动，将电机定子的热量传递至换热模块内；冷却风道的主要作用是将从进气口引入的冷空气引至电机转子表面以及电机转子和空压机壳体之间的缝隙中，对空压机内部进行冷却；排气口的主要作用是将吸收空压机内部热量的热空气从空压机内导出；支管的主要作用是将出气管吹出的部分高压空气引入到进气口处，并最终进入到冷却风道中为空压机内部散热；旁通部的主要作用是在低温环境中将支管引出的空气导向换热模块；换热模块的主要作用是在低温环境中利用冷却液散发的热量为空气进行加热。整体上，本实用新型可以缩小进入空压机的冷却液与空气之间的温差，减缓空压机内部零部件因温差导致加速老化的情况出现，同时一定程度上避免过冷的空气导致空压机内部零部件因相互之间的间隙减小而增加零部件之间的碰撞几率，提高工作稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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为本实用新型冷却装置的连通示意图；

图2为本实用新型空压机的剖视图；

图3为本实用新型换热模块的后视图；

图4为本实用新型换热模块的右视图；

其中，1、空压机；2、冷却水道；3、电机定子；4、电机转子；5、排气口；6、出气管；7、出气管支口；8、进气口；9、进水口；10、出水口；11、加热进气管；12、第一电磁阀；13、加热出气管；14、水泵；15、换热模块；16、散热器；17、加热器；18、第二电磁阀；19、支管；20、热水进水管；21、冷水出水管；22、冷却风道；23、反应堆；24、集风罩。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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例，都属于本实用新型保护的范围。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参照图1-4所示，本实用新型提供了一种燃料电池空压机冷却装置，包括空压机1，空压机1内设置有电机定子3和电机转子4，空压机1的一端设置有出气管6，空压机1的壳体内设置有水冷部，水冷部与电机定子3对应设置，水冷部上设置有进水口9和出水口10，进水口9与出水口10之间连通有换热模块15，电机定子3与电机转子4之间设置有冷却风道22，冷却风道22的两端分别连通有排气口5和进气口8，出气管6上连通有出气管支口7，出气管支口7通过支管19与进气口8连通，支管19上设置有旁通部，旁通部与换热模块15对应设置。

出气管6的出气端连通至反应堆23。水冷部的主要作用是使冷却液在空压机1的壳体内流动，将电机定子3的热量传递至换热模块15内；冷却风道22的主要作用是将从进气口8引入的冷空气引至电机转子4表面以及电机转子4和空压机1壳体之间的缝隙中，对空压机1内部进行冷却；排气口5的主要作用是将吸收空压机1内部热量的热空气从空压机1内导出；支管19的主要作用是将出气管6吹出的部分高压空气引入到进气口8处，并最终进入到冷却风道中为空压机内部散热；旁通部的主要作用是在低温环境中将支管19引出的空气导向换热模块15；换热模块15的主要作用是在低温环境中利用冷却液散发的热量为空气进行加热。整体上，本实用新型可以缩小进入空压机的冷却液与空气之间的温差，减缓空压机内部零部件因温差导致加速老化的情况出现，同时一定程度上避免过冷的空气导致空压机内部零部件因相互之间的间隙减小而增加零部件之间的碰撞几率，提高工作稳定性。

进一步优化方案，换热模块15包括散热器16和固定连接在散热器16后侧的加热器17，散热器16的两端分别连通有热水进水管20的一端和冷水出水管21的一端，热水进水管20的另一端与出水口10连通，冷水出水管21的另一端与进水口9连通，热水进水管20上连通有水泵14，加热器17与旁通部对应设置。

水冷部中的冷却液在水泵14的泵送作用下在散热器16与水冷部之间进行循环，将电机定子3的热量带入到散热器16内并散发出去，散热器16后部的加热器17由于吸收了散热器16散发出的热量，温度有一定程度的提高，从而将从旁通部中通入的空气进行一定程度的加热，提高进入冷却风道22中的空气温度，从而避免大量低温空气灌入冷却风道22内并减小电机定子3内外两侧的温差。

进一步优化方案，旁通部包括连通在支管19上的加热进气管11和加热出气管13，加热进气管11远离支管19的一端与加热器17的一端连通，加热出气管13远离支管19的一端与加热器17的另一端连通，支管19上连通有第一电磁阀12，第一电磁阀12位于加热进气管11和加热出气管13之间。

进一步优化方案，加热进气管11上连通有第二电磁阀18。

当燃料电池未在寒冷环境中工作时，控制第一电磁阀12为打开状态，第二电磁阀18为关闭状态，出气管6中的一部分高压空气依次经过出气管支管7、支管19和进气口8直接进入到冷却风道22内，为电机转子4进行散热，并最终从排气口5中排出。当燃料电池工作在环冷环境中时，控制第一电磁阀12为关闭状态，第二电磁阀18为打开状态，出气管6中的一部分高压空气依次经过出气管支管7、支管19、加热进气管11、加热器17、加热出气管13、支管19和进气口8进入到冷却风道22内，在空气经过加热器17时，加热器17通过吸收散热器16的热量将空气进行一定程度的加热，使最终进入冷却风道22内的空气温度提高，从而有效降低了低温空气对空压机的影响。

进一步优化方案，水冷部包括开设在空压机1的壳体内的冷却水道2，冷却水道2与电机定子3对应设置，冷却水道2的一端与进水口9连通，冷却水道2的另一端与出水口10连通。

冷却水道2呈螺旋状从前至后分布在空压机1的壳体内，可以均匀的为电机定子3进行热量吸收，提高散热性能。

进一步优化方案，散热器16与加热器17之间连通有集风罩24。

集风罩24可以将散热器16散发出的热量更多的汇聚到加热器17中，提高散热器16与加热器17之间的热交换效果。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，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。

以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种燃料电池空压机冷却装置，包括空压机(1)，所述空压机(1)内设置有电机定子(3)和电机转子(4)，所述空压机(1)的一端设置有出气管(6)，其特征在于：所述空压机(1)的壳体内设置有水冷部，所述水冷部与所述电机定子(3)对应设置，所述水冷部上设置有进水口(9)和出水口(10)，所述进水口(9)与所述出水口(10)之间连通有换热模块(15)，所述电机定子(3)与所述电机转子(4)之间设置有冷却风道(22)，所述冷却风道(22)的两端分别连通有排气口(5)和进气口(8)，所述出气管(6)上连通有出气管支口(7)，所述出气管支口(7)通过支管(19)与所述进气口(8)连通，所述支管(19)上设置有旁通部，所述旁通部与所述换热模块(15)对应设置。

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池空压机冷却装置，其特征在于：所述换热模块(15)包括散热器(16)和固定连接在所述散热器(16)后侧的加热器(17)，所述散热器(16)的两端分别连通有热水进水管(20)的一端和冷水出水管(21)的一端，所述热水进水管(20)的另一端与所述出水口(10)连通，所述冷水出水管(21)的另一端与所述进水口(9)连通，所述热水进水管(20)上连通有水泵(14)，所述加热器(17)与所述旁通部对应设置。

3.根据权利要求2所述的一种燃料电池空压机冷却装置，其特征在于：所述旁通部包括连通在所述支管(19)上的加热进气管(11)和加热出气管(13)，所述加热进气管(11)远离所述支管(19)的一端与所述加热器(17)的一端连通，所述加热出气管(13)远离所述支管(19)的一端与所述加热器(17)的另一端连通，所述支管(19)上连通有第一电磁阀(12)，所述第一电磁阀(12)位于所述加热进气管(11)和所述加热出气管(13)之间。

4.根据权利要求3所述的一种燃料电池空压机冷却装置，其特征在于：所述加热进气管(11)上连通有第二电磁阀(18)。

5.根据权利要求1所述的一种燃料电池空压机冷却装置，其特征在于：所述水冷部包括开设在所述空压机(1)的壳体内的冷却水道(2)，所述冷却水道(2)与所述电机定子(3)对应设置，所述冷却水道(2)的一端与所述进水口(9)连通，所述冷却水道(2)的另一端与所述出水口(10)连通。

6.根据权利要求2所述的一种燃料电池空压机冷却装置，其特征在于：所述散热器(16)与所述加热器(17)之间连通有集风罩(24)。

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