CN219592206U - 氢能源空压机电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种氢能源空压机电机，包括：定子组件，被配置为位于电机壳体内，且沿轴向延伸；环形槽，位于电机壳体内壁上，且与定子组件同轴布置；以及气源孔，其为电机壳体侧面的孔，且与环形槽相连通；其中环形槽与散热空间之间具有环形进气口，所述环形进气口的宽度小于气源孔的半径和环形槽的宽度。

Description

氢能源空压机电机

技术领域

本实用新型涉及新能源技术领域，特别涉及一种氢能源空压机电机。

背景技术

目前，发展新能源燃料电池汽车被认为是交通能源动力转型的重要环节。为了保障燃料电池发动机正常工作，发动机一般需要氢气供应子系统、空气供应子系统和循环水冷却管理子系统等辅助系统。大量研究表明，高压、大流量的空气供应对提高现有燃料电池发动机的功率输出具有明显的效果。因此，一般空气进入发动机之前，要对进气进行增压，离心式空压机就是实现该目标的一种能量转换装置，是燃料电池发动机空气供应系统的重要零部件之一。

目前的单级高速离心空压机结构主要包括壳体、定子和主轴，其中壳体一端内侧安装用于支撑主轴的轴承座，轴承座外侧安装扩压器，主轴穿出扩压器安装蜗轮，蜗轮外安装有蜗壳，蜗壳上设有进气口和出气口，扩压器与轴承座之间的主轴上套设有止推盘。这种结构的单级高速离心压缩机，主要存在以下缺点：

目前的单级高速离心压缩机在工作时，主轴转速很可能超过100000r/min。由于其转速很高，工作时内部会产生大量的热量，这些热量如果不及时排出则会形成热量堆积，进而会出现因内部温度过高导致被迫停机保护的情况。现在一般都通过外部水冷和内部风冷两种形式对离心压缩机进行降温，其中外部水冷成本高、实现难度大；内部风冷形式要求离心压缩机内部零件具有导风功能，即在内部形成供空气行进的合理的导通路线的情况下才能对各部件进行充分降温；

在将膨胀机与压气机连接安装时，从燃料电池出来的混合气体进入膨胀机，其成本主要包含液态水、汽态水、氮气、少量氧气、少量氢气等，膨胀机内的混合气体会从压气机的电机主轴缝隙泄漏至电机腔内部，对电机的定子和主轴造成腐蚀，影响电机的寿命。而普通的接触式密封圈，由于主轴工作时高速旋转，很容易将密封圈磨损，导致间隙增大，出现密封失效的情况。

综上，单级高速离心压缩机与膨胀机的上述问题，已成为行业内亟需解决的技术难题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种氢能源空压机电机，以解决现有的氢能源空压机电机难以散热或混合气体对电机造成腐蚀的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种氢能源空压机电机，包括：

定子组件，被布置在电机壳体内且沿轴向延伸；

环形槽，位于电机壳体内壁上，且与定子组件同轴布置；以及

气源孔，其布置在电机壳体侧面，且与环形槽相连通，其中在环形槽与散热空间之间布置有环形进气口，所述环形进气口的宽度小于气源孔的半径和环形槽的宽度。

可选的，在所述的氢能源空压机电机中，所述定子组件包括：

定子轴组件；以及

定子线包；

其中定子线包和电机壳体之间形成散热空间。

可选的，在所述的氢能源空压机电机中，电机壳体和定子组件装配后，环形槽大部分置于电机壳体与定子轴组件配合段一侧，以形成近似密闭的环形流道，冷却气体由气源孔进入后立即充满整个环形流道，在环形槽和定子轴组件之间具有缝隙作为环形进气口，环形流道一侧的缝隙远远小于环形流道的宽度，使得冷却气体整个环形流道后再从缝隙基本均匀进入到定子线包周围的散热空间。

可选的，在所述的氢能源空压机电机中，还包括：

转子轴组件，被配置为位于定子组件内，沿轴向延伸；

推力轴承，被配置为布置在端盖和转子轴组件之间；

端盖，被配置为位于电机壳体的端部，并与电机壳体形成密封空间，其与定子组件之间具有排气空间。

在本实用新型提供的氢能源空压机电机中，通过环形槽与散热空间之间具有的环形进气口的宽度小于气源孔的半径和环形槽的宽度，因此在散热空间和环形槽的交界处形成了环形缝隙，且由于该环形缝隙比较细且均匀，流出的冷却气体也会比较均匀，因此能够均匀的冷却定子线包，从而实现对电机定子线包进行高效散热。

本发明通过改进结构的方式形成了一种环形流道，其中经过环形流道上均匀的细小缝隙实现对冷却气体的均匀分配。此结构提高了冷却气体流经定子线包的面积，充分实现了热交换，降低了定子线包的温度，降低了电机整体温度，使电机可以长时间处于安全温度下长期运行。另外也可以均匀地吹拂和带走散热空间内的腐蚀气体，并排出从压气机的电机主轴缝隙泄漏至电机腔内部的混合气体，由此避免了混合气体对电机的定子和主轴的腐蚀。

附图说明

图1是本实用新型一实施例氢能源空压机电机剖面示意图；

图2是本实用新型一实施例氢能源空压机电机剖面示意图；

图3是本实用新型一实施例氢能源空压机电机剖面示意图；

图中所示：1-电机壳体；2-环形槽；21-环形流道；3-定子组件；31-定子轴组件；32-定子线包；4-转子轴组件；5-端盖；6-推力轴承；7-气源孔；8-环形进气口；9-散热空间。

具体实施方式

下面结合具体实施方式参考附图进一步阐述本实用新型。

应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。

在本实用新型中，除非特别指出，“布置在…上”、“布置在…上方”以及“布置在…之上”并未排除二者之间存在中间物的情况。此外，“布置在…上或上方”仅仅表示两个部件之间的相对位置关系，而在一定情况下、如在颠倒产品方向后，也可以转换为“布置在…下或下方”，反之亦然。

在本实用新型中，各实施例仅仅旨在说明本实用新型的方案，而不应被理解为限制性的。

在本实用新型中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。

在此还应当指出，在本实用新型的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本实用新型的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。另外，除非另行说明，本实用新型的不同实施例中的特征可以相互组合。例如，可以用第二实施例中的某特征替换第一实施例中相对应或功能相同或相似的特征，所得到的实施例同样落入本申请的公开范围或记载范围。

在此还应当指出，在本实用新型的范围内，“相同”、“相等”、“等于”等措辞并不意味着二者数值绝对相等，而是允许一定的合理误差，也就是说，所述措辞也涵盖了“基本上相同”、“基本上相等”、“基本上等于”。以此类推，在本实用新型中，表方向的术语“垂直于”、“平行于”等等同样涵盖了“基本上垂直于”、“基本上平行于”的含义。

另外，本实用新型的各方法的步骤的编号并未限定所述方法步骤的执行顺序。除非特别指出，各方法步骤可以以不同顺序执行。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的氢能源空压机电机作进一步详细说明。根据下面说明，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

本实用新型的目的在于提供一种氢能源空压机电机，以解决现有的氢能源空压机电机难以散热或混合气体对电机造成腐蚀的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种氢能源空压机电机，包括：定子组件，被配置为位于电机壳体内，且沿轴向延伸；环形槽，位于电机壳体内壁上，且与定子组件同轴布置；以及气源孔，其为电机壳体侧面的孔，且与环形槽相连通；其中环形槽与散热空间之间具有环形进气口，所述环形进气口的宽度小于气源孔的半径和环形槽的宽度。

图1-3提供了本实用新型的实施例，其示出了一种氢能源空压机电机、以及应用于氢能源电机的气体冷却结构。

目前应用于氢能源空压机电机冷却结构基本上是使得一气源孔直接对电机定子吹风进行风冷，以便气流带走电机内部(主要为定子线包部位)的热量，从而实现电机内部降温的目的。

由于电机定子线包与电机壳体之间具有电气间隙，定子线包和电机壳体之间的间隙通常大于3mm，当冷却电机的气体进入电机内部时气流对电机的冷却只能实现局部冷却，其它大部分因为气流无法到达，不能实现冷却功能。现有技术存在的问题就是气流只是集中在机壳内部进气口附近，无法均匀冷却定子组件线包的大部分表面，对线包的冷却效率不高。

本实用新型通过改进结构改变冷却气体流入电机内部腔体的方式，由点状进入改为周圈进入，使冷却气体能够均匀冷却整个定子线包，提高电机散热效果，保证电机处在安全温度下高速运行。

本实用新型提供一种氢能源空压机电机，如图1所示，本实用新型提供一种氢能源空压机电机，包括：定子组件3，被配置为位于电机壳体1内，且沿轴向延伸；环形槽2，位于电机壳体1的内壁上，且与定子组件3同轴布置；以及气源孔7，其为电机壳体1侧面的孔，且与环形槽2相连通；其中环形槽2与散热空间9之间具有环形进气口8，所述环形进气口8的宽度小于气源孔7的半径和环形槽2的宽度。

如图1-3所示，在所述的氢能源空压机电机中，所述定子组件包括：定子轴组件31，其与电机壳体1的轴向距离为第一距离；以及定子线包32，其与电机壳体1的轴向距离为第二距离；其中定子线包32和电机壳体1之间形成散热空间9；其中第一距离小于第二距离。

如图1-3所示，在所述的氢能源空压机电机中，所述环形槽2与定子轴组件31相对的宽度为第一宽度；所述环形槽2与定子线包32相对的宽度为第二宽度；其中第一宽度大于第二宽度。

如图1-3所示，在所述的氢能源空压机电机中，电机壳体1和定子组件3装配后，环形槽2大部分置于电机壳体1与定子轴组件31配合段一侧，以形成近似密闭的环形流道21，冷却气体由气源孔7进入后立即充满整个环形流道21，在环形槽2和定子轴组件31之间具有缝隙作为环形进气口8，环形流道21一侧的缝隙远远小于环形流道的宽度，使得冷却气体均匀分布整个环形流道21后再从缝隙进入到定子线包32周围的散热空间9。

如图1-3所示，在所述的氢能源空压机电机中，还包括：转子轴组件4，被配置为位于定子组件内，沿轴向延伸；推力轴承6，被配置为布置在端盖和转子轴组件之间；端盖5，被配置为位于电机壳体的端部，并与电机壳体形成密封空间，其与定子组件之间具有排气空间。

在本实用新型提供的氢能源空压机电机中，通过环形槽与散热空间之间具有的环形进气口的宽度小于气源孔的半径和环形槽的宽度，因此在散热空间和环形槽的交界处形成了环形缝隙，且由于该环形缝隙比较细且均匀，流出的冷却气体也会比较均匀，因此能够均匀的冷却定子线包，从而实现对电机定子线包进行高效散热。

本发明通过改进结构的方式形成了一个环形流道，再经过环形流道上均匀的细小缝隙实现对冷却气体的均匀分配。此结构提高了冷却气体流经定子线包的面积，充分实现了热交换，降低了定子线包的温度，降低了电机整体温度，使电机可以长时间处于安全温度下长期运行，另外也可以均匀的吹拂和带走散热空间内的腐蚀气体，排出从压气机的电机主轴缝隙泄漏至电机腔内部的混合气体，避免了混合气体对电机的定子和主轴的腐蚀。

电机壳体上设有一圈环形槽；环形槽某处设有一孔(气源孔)，冷却气体通过此孔进入电机内；电机壳体和定子铁芯(定子轴组件)装配后，环形槽大部分置于电机壳体和定子铁芯配合段长的一侧，在环形槽和定子铁芯配合的另一侧留有一细小的缝隙；电机壳体和定子铁芯装配后形成了一个近似密闭的环形流道，冷却气体进入会立即充满整个环形空间；因为环形流道一侧的缝隙太小，冷却气体不能由一点或一段全部排出环形流动，只能均匀分布整个环形流道，冷却气体再从细小的缝隙内进入到线包周围的空间。因为环形缝隙比较细，比较均匀，流出的气体也会比较均匀。因此能够均匀冷却电机线包，从而实现对电机定子线包高效散热。

综上，上述实施例对氢能源空压机电机的不同构型进行了详细说明，当然，本实用新型包括但不局限于上述实施中所列举的构型，任何在上述实施例提供的构型基础上进行变换的内容，均属于本实用新型所保护的范围。本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (4)

1.一种氢能源空压机电机，其特征在于，包括：

定子组件，被布置在电机壳体内且沿轴向延伸；

环形槽，位于电机壳体内壁上，且与定子组件同轴布置；以及

气源孔，其布置在电机壳体侧面，且与环形槽相连通，其中在环形槽与散热空间之间布置有环形进气口，所述环形进气口的宽度小于气源孔的半径和环形槽的宽度。

2.如权利要求1所述的氢能源空压机电机，其特征在于，所述定子组件包括：

定子轴组件；以及

定子线包；

其中定子线包和电机壳体之间形成散热空间。

3.如权利要求2所述的氢能源空压机电机，其特征在于，电机壳体和定子组件装配后，环形槽大部分置于电机壳体与定子轴组件配合段一侧，以形成近似密闭的环形流道，冷却气体由气源孔进入后立即充满整个环形流道，在环形槽和定子轴组件之间具有缝隙作为环形进气口，环形流道一侧的缝隙远远小于环形流道的宽度，使得冷却气体均匀分布整个环形流道后再从缝隙进入到定子线包周围的散热空间。

4.如权利要求3所述的氢能源空压机电机，其特征在于，还包括：

转子轴组件，被配置为位于定子组件内，沿轴向延伸；

推力轴承，被配置为布置在端盖和转子轴组件之间；以及

端盖，被配置为位于电机壳体的端部，并与电机壳体形成密封空间，其与定子组件之间具有排气空间。