一种单级压缩氢燃料电池空气压缩机的制作方法

1.本发明涉及燃料电池压缩机技术领域，特别涉及一种单级压缩氢燃料电池空气压缩机。


背景技术：

2.空气压缩机是燃料电池的重要部件，为电堆提供反应所需的氧气，空气压力越高，氢燃料电池效率也越高，由于技术限制，国内目前国内大部分厂家压缩机转速较低，通常在100000rpm以下，因此，采用两级压缩来提高空气压力，空气经过第一级叶轮压缩后再进入第二级叶轮压缩，由此造成压缩机结构复杂，体积庞大。
3.为此，本发明提供了一种氢燃料电池离心压缩机，采用单级压缩，高速电机直驱，整个压缩机只有一个叶轮，通过提高叶轮转速来提高压缩机的排气压力。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种单级压缩氢燃料电池空气压缩机，整个压缩机结构紧凑，体积小，重量轻，满足氢燃料电池汽车的使用需求。
5.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种单级压缩氢燃料电池空气压缩机，包括蜗壳，蜗壳外侧连接于进气环，另一侧连接于后安装法兰，后安装法兰另一侧连接于机壳，机壳内转动连接有主轴，主轴外端延伸至蜗壳中并连接叶轮，主轴包括电机转子，机壳内周连接对应的电机定子，后安装法兰内周设有迷宫密封，与主轴之间形成密封，进气环与蜗壳结合面、后安装法兰与蜗壳结合面处开设安装槽，安装槽内安装有密封圈。
6.更进一步地，所述后安装法兰远离进气环一侧连接有左径向轴承，机壳远离进气环一侧连接后安装盖，后安装盖中连接右径向轴承，主轴转动连接于左径向轴承和右径向轴承。
7.更进一步地，所述电机定子中设有冷却孔，冷却孔中穿设水冷管。
8.更进一步地，所述电机定子包括中部的铁芯以及两端的端环，冷却孔穿设于铁芯中，两端环外周分别开设有进水孔和出水孔，进水孔和出水孔内端连通于水冷管。
9.更进一步地，所述进水孔和出水孔外端分别连通于进水管和出水管，进水管和出水管贯穿机壳外周后连接于进水孔和出水孔。
10.更进一步地，所述进水管和出水管贯穿机壳外周后，通过螺纹连接的方式分别连接于进水孔和出水孔。
11.更进一步地，所述铁芯外周设有定位边和若干均布的槽边，机壳内周设有与定位边相适配的定位条。
12.更进一步地，所述机壳内周开设凹槽，定位条插接于凹槽中。
13.综上所述，本发明具有以下有益效果：采用单级压缩，高速电机直驱，最高转速可达到150000rpm以上，最高压力可达到
3bar以上，整个压缩机只有一个叶轮，通过提高叶轮转速来提高压缩机的排气压力；空气经进气环进入叶轮，经过高速压缩后经蜗壳流道进入氢燃料电池系统；压缩机轴承为空气悬浮，轴与轴承之间无接触转动，并设置冷却装置有效冷却，噪音低、效率高、使用寿命长；密封圈相对于迷宫密封，减少了泄漏的风险。
附图说明
14.图1是本发明的整体结构示意图。
15.图中，1、蜗壳；11、密封圈；2、进气环；3、后安装法兰；31、迷宫密封；4、机壳；41、电机定子；5、主轴；51、叶轮；52、电机转子；53、左径向轴承；54、右径向轴承；6、水冷管；61、进水管；62、出水管；7、定位条；8、后安装盖；81、轴端盖。
实施方式
16.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，本实施例不构成对本发明的限制。
17.一种单级压缩氢燃料电池空气压缩机，如图1所示，包括蜗壳1，蜗壳1外侧通过螺钉连接于进气环2，另一侧通过螺钉连接于后安装法兰3，后安装法兰3另一侧通过螺钉连接于机壳4，机壳4另一侧通过螺钉连接后安装盖8，后安装盖8中部通过螺钉连接轴端盖81；机壳4内转动连接有主轴5，主轴5外端延伸至蜗壳1中并连接叶轮51，主轴5包括固定于中部的电机转子52，机壳4内周连接对应的电机定子41，使得电机转子52的转动通过主轴5带动叶轮51旋转，空气经进气环2进入叶轮51，经过高速压缩后经蜗壳1流道向外引入氢燃料电池系统。
18.如图1所示，后安装法兰3内周安装有迷宫密封31，与主轴5之间形成密封，使得进气不会向后从后安装法兰3与主轴5的缝隙间进入机壳4内；进气环2与蜗壳1结合面、后安装法兰3与蜗壳1结合面处开设安装槽，安装槽内安装有密封圈11，减少空气进入蜗壳1内的泄漏。
19.如图1所示，后安装法兰3远离进气环2一侧一体连接有一圈凸环，凸环端面通过螺钉固定连接有左径向轴承53，机壳4远离进气环2一侧连接后安装盖8，后安装盖8靠近进气环2一侧通过螺钉连接右径向轴承54，主轴5转动连接于左径向轴承53和右径向轴承54；本实施例中，左径向轴承53和右径向轴承54皆为空气轴承，减少摩擦与噪音；后安装法兰3靠近进气环2一侧内圈开设圆槽，用于安装导向板，另一侧外周开设环槽，用于机壳4端部和内周的定位；机壳4内周远离进气环2一端开设机槽，形成阶梯，用于电机定子41端部的定位；导向板与后安装法兰3之间设推力盘，承接叶轮51入口端的轴向推力。
20.如图1所示，电机定子41中设有冷却孔，冷却孔中穿设水冷管6，水冷管6之间平行且依次首尾相连为蛇形；电机定子41包括中部的铁芯以及两端的端环，铁芯由铁片叠装成，冷却孔穿设于铁芯中，两端环外周分别开设有进水孔和出水孔，进水孔和出水孔内端连通于水冷管6，两端环可以内部开设流道，将水冷管6端部压入流道，使得相邻水冷管6相互连通，减少内部冷凝水问题，也可贯通通孔，使得相邻水冷管6在端环外侧通过u型连接管连通，方便连接；
进水孔和出水孔外端分别连通于进水管61和出水管62，进水管61和出水管62贯穿机壳4外周后连接于进水孔和出水孔；为了便于安装，进水管61和出水管62贯穿机壳4外周后，通过螺纹连接的方式分别连接于进水孔和出水孔。
21.如图1所示，铁芯外周设有定位边和若干均布的槽边，槽边方便定位各个铁片之间的位置，并方便铁片叠装后用定位筋固定，机壳4内周设有与定位边相适配的定位条7；机壳4内周开设凹槽，定位条7插接于凹槽中，以便于定位，方便进水管61和出水管62对准对应端环上的进水孔和出水孔；定位边亦可直接为槽边，通过定位条7定位对应槽边，来实现定子的周向定位。
22.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，不用于限制本发明，本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明技术方案的保护范围内。


技术特征：
1.一种单级压缩氢燃料电池空气压缩机，其特征在于：包括蜗壳，蜗壳外侧连接于进气环，另一侧连接于后安装法兰，后安装法兰另一侧连接于机壳，机壳内转动连接有主轴，主轴外端延伸至蜗壳中并连接叶轮，主轴包括电机转子，机壳内周连接对应的电机定子，后安装法兰内周设有迷宫密封，与主轴之间形成密封，进气环与蜗壳结合面、后安装法兰与蜗壳结合面处开设安装槽，安装槽内安装有密封圈。2.根据权利要求1所述的一种单级压缩氢燃料电池空气压缩机，其特征在于：所述后安装法兰远离进气环一侧连接有左径向轴承，机壳远离进气环一侧连接后安装盖，后安装盖中连接右径向轴承，主轴转动连接于左径向轴承和右径向轴承。3.根据权利要求1所述的一种单级压缩氢燃料电池空气压缩机，其特征在于：所述电机定子中设有冷却孔，冷却孔中穿设水冷管。4.根据权利要求3所述的一种单级压缩氢燃料电池空气压缩机，其特征在于：所述电机定子包括中部的铁芯以及两端的端环，冷却孔穿设于铁芯中，两端环外周分别开设有进水孔和出水孔，进水孔和出水孔内端连通于水冷管。5.根据权利要求4所述的一种单级压缩氢燃料电池空气压缩机，其特征在于：所述进水孔和出水孔外端分别连通于进水管和出水管，进水管和出水管贯穿机壳外周后连接于进水孔和出水孔。6.根据权利要求5所述的一种单级压缩氢燃料电池空气压缩机，其特征在于：所述进水管和出水管贯穿机壳外周后，通过螺纹连接的方式分别连接于进水孔和出水孔。7.根据权利要求4或5所述的一种单级压缩氢燃料电池空气压缩机，其特征在于：所述铁芯外周设有定位边和若干均布的槽边，机壳内周设有与定位边相适配的定位条。8.根据权利要求7所述的一种单级压缩氢燃料电池空气压缩机，其特征在于：所述机壳内周开设凹槽，定位条插接于凹槽中。

技术总结
本发明公开了一种单级压缩氢燃料电池空气压缩机，涉及燃料电池压缩机技术领域，包括蜗壳，蜗壳外侧连接于进气环，另一侧连接于后安装法兰，后安装法兰另一侧连接于机壳，机壳内转动连接有主轴，主轴外端延伸至蜗壳中并连接叶轮，主轴包括电机转子，机壳内周连接对应的电机定子，后安装法兰内周设有迷宫密封，与主轴之间形成密封，进气环与蜗壳结合面、后安装法兰与蜗壳结合面处开设安装槽，安装槽内安装有密封圈。其采用单级压缩，高速电机直驱，整个压缩机只有一个叶轮，通过提高叶轮转速来达到提高压缩机排气压力的效果。到提高压缩机排气压力的效果。到提高压缩机排气压力的效果。


技术研发人员：刘军 张旭朋 沈小龙 黄勇 姚嘉琦
受保护的技术使用者：江苏金通灵氢能机械科技有限公司
技术研发日：2023.06.02
技术公布日：2023/10/7