CN209781245U - 一种两级气悬浮离心式电动直驱空压机的壳体总成 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种两级气悬浮离心式电动直驱空压机的壳体总成，包括壳体本体、电机定子、冷却水流道、冷气流道、冷却水接头及冷气接头，电机定子设置在壳体本体内腔并与壳体本体内壁固定连接，冷却水流道及冷气流道设置在壳体本体壁内，冷却水接头及冷气接头贯穿壳体本体，壳体本体的内腔一端设有通孔，电机主轴贯穿上述通孔。本实用新型中的壳体总成结构设计科学合理，电机定子和机壳进行一体化设计，减小整机尺寸和重量，通过在壳体本体上设置水道和冷气流道，实现对壳体及电机内部的双重冷却，冷却效果显著，避免了内部电机主轴高速旋转因冷却散热问题导致的损坏，提高空压机的使用寿命。

Description

一种两级气悬浮离心式电动直驱空压机的壳体总成

技术领域

本实用新型涉及氢燃料电池发动机技术领域，具体涉及一种两级气悬浮离心式电动直驱空压机的壳体总成。

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而备受重视。质子交换膜燃料电池是目前燃料电池家族中最为成熟的代表。它是以氢气和空气(空气中的氧气)做燃料发生电化学反应，将燃料的化学能直接转换成电能的装置，反应生成水。它兼备无污染、高效率、适用广、低噪声、室温快速启动、可快速补充能量和具有模块化结构等优点，很有可能成为继传统内燃机之后汽车的主要动力源之一。

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***、空气供应子***和循环水冷却管理子***等辅助***。大量的研究表明，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，空气压缩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***的重要零部件之一，不同工况下燃料电池汽车发动机功率输出所需求的空气供应管理和调控主要靠空压机来实现。

目前离心式空压机设计一般采用电机直驱方式，电机转子和主轴做成一体化结构，主轴轴端固定联接离心式叶轮，叶轮内置于蜗壳内。电机转子超高速旋转下，叶轮带动气体高速旋转，与蜗壳相互作用产生高压、大流量空气，供给燃料电池发动机用于燃料电池电堆内部电化学反应的发生，其中轴承提供支撑主轴-叶轮-推力盘-轴套一体化旋转部件高速旋转。

直驱离心式空压机一般采用电机驱动，消耗燃料电池汽车发动机功率，约为燃料电池发动机总功率输出的15-20％。因此，为提高发动机有效功率输出，降低空压机功耗，高速高效空压机技术引起广泛关注。

随离心式空压机转速地提高，转子承受越来越大的离心力作用。转子中永磁体材料一般抗压强度1000Mpa左右，而抗拉强度80Mpa左右，具有抗压不抗拉的特性，在空压机转子设计上一般采用直径较小的转子，目的是降低高速离心力对永磁体的破坏。

此外，燃料电池电化学反应的发生是在一定的温度、湿度和气体压力下进行的，而反应发生也伴随一定的热量的释放，因此燃料电池发动机的空气供应***中的空气具有高温、高压、流量变化频繁和无油的特征，油液的介入会降低燃料电池催化剂的催化作用，大大降低燃料电池发动机功率输出。

同时，离心式空压机为了提高输出空气的压力和流量，往往采用超高转速(80000rpm以上)的转速控制实现方式，现有的传统滚动和滑动油润滑轴承很难满足要求，一是不满足燃料电池发动机的无油工作环境要求，二是由于机械摩擦力的存在，使转转速降低和摩擦损耗增大。即使特殊轴承可以满足要求，但也会带来转子热问题及转子动力学稳定性的问题。其次也会造成轴承等支撑部件破损的危险，增加故障监测和诊断难度。此外，超高速的转子也会带来散热和冷却问题，综上所述，这些问题都对支撑主轴-叶轮-推力盘- 轴套超高速旋转的轴承提出了更好的使用要求，需要在具体离心式空压机的壳体总成设计方案中得到综合考虑并加以解决。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种两级气悬浮离心式电动直驱空压机的壳体总成，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种两级气悬浮离心式电动直驱空压机的壳体总成，包括壳体本体、电机定子、冷却水流道、冷气流道、冷却水接头及冷气接头，所述电机定子设置在壳体本体内腔并与壳体本体内壁固定连接，所述冷却水流道及冷气流道设置在所述壳体本体壁内，所述冷却水接头及冷气接头贯穿所述壳体本体，所述壳体本体的内腔一端设有轴承位，用于定位二级端径向轴承。

进一步地，所述冷却水流道为螺旋状的水道，均匀的环绕设置在壳体本体壁内。

进一步地，所述冷却水接头包括冷水进入接头和冷水出水接头，所述冷却水流道的一端与冷水进入接头连接，另一端与冷水出水接头连接。

进一步地，所述冷气流道为设置在所述壳体本体壁内的轴向通孔，所述轴向通孔数量为6个，所述轴向通孔沿所述壳体本体的四周壁径向等距分布。

进一步地，所述冷气接头包括第二冷气接头和第三冷气接头。

进一步地，所述轴向通孔内设有铜管。

进一步地，所述冷气流道设置在所述壳体本体靠近内腔的一侧，所述冷却水流道设置在所述壳体本体靠近外壁的一侧。

进一步地，所述壳体本体的两侧还设有连接套法兰。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型中的壳体总成结构设计科学合理，电机定子、机壳和径向轴承位进行一体化设计，减小整机尺寸和重量。

2、通过在壳体本体上设置冷却水流道和冷气流道，实现对壳体及电机内部冷却，提高空压机的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型壳体总成的外部结构示意图；

图2是本实用新型壳体总成的内部结构示意图；

其中：1-壳体本体，2-电机定子，3-主轴，24-冷却水流道，25-冷水进入接头，26-冷水出水接头，28-第二冷气接头，29-第三冷气接头，30-冷气流道，32-轴承位，33-连接套法兰。

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。

请参阅图1-2，本实用新型提供一种两级气悬浮离心式电动直驱空压机的壳体总成，包括壳体本体1、电机定子2、冷却水流道24、冷气流道30、冷却水接头及冷气接头，电机定子2设置在壳体本体1内腔并与壳体本体1内壁固定连接，冷却水流道24及冷气流道30设置在壳体本体1壁内，冷却水接头及冷气接头贯穿壳体本体1，壳体本体1的内腔一端设有轴承位32，主轴3贯穿上述轴承位32，所述径向轴承安装在所述轴承位32内。

冷气流道30设置在壳体本体1靠近内腔的一侧，冷却水流道24设置在壳体本体1靠近外壁的一侧。壳体本体1的两侧还设有连接套法兰33，用于连接两侧的蜗壳叶轮组件。

冷却水流道24为螺旋状的水道，均匀的环绕设置在壳体本体1壁内，冷却水接头包括冷水进入接头25和冷水出水接头26，冷却水流道的一端与冷水进入接头25连接，另一端与冷水出水接头26连接。

冷气流道30为设置在壳体本体1壁内的轴向通孔，轴向通孔数量为6个，轴向通孔沿壳体本体1的四周壁径向等距分布，轴向通孔内设有铜管。冷气接头包括第二冷气接头28和第三冷气接头29。

本实用新型中的壳体总成结构设计科学合理，电机定子和机壳进行一体化设计，减小整机尺寸和重量。

通过在壳体本体上设置水道和冷气流道，实现对壳体及电机内部的双重冷却，冷却效果显著，避免了内部电机主轴高速旋转因冷却散热问题导致的损坏，提高空压机的使用寿命。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种两级气悬浮离心式电动直驱空压机的壳体总成，其特征在于：包括壳体本体、电机定子、冷却水流道、冷气流道、冷却水接头及冷气接头，所述电机定子设置在壳体本体内腔并与壳体本体内壁固定连接，所述冷却水流道及冷气流道设置在所述壳体本体壁内，所述冷却水接头及冷气接头贯穿所述壳体本体，所述壳体本体的内腔一端设有轴承位，用于定位二级端径向轴承。

2.根据权利要求1所述的一种两级气悬浮离心式电动直驱空压机的壳体总成，其特征在于：所述冷却水流道为螺旋状的水道，均匀的环绕设置在壳体本体壁内。

3.根据权利要求2所述的一种两级气悬浮离心式电动直驱空压机的壳体总成，其特征在于：所述冷却水接头包括冷水进入接头和冷水出水接头，所述冷却水流道的一端与冷水进入接头连接，另一端与冷水出水接头连接。

4.根据权利要求1所述的一种两级气悬浮离心式电动直驱空压机的壳体总成，其特征在于：所述冷气流道为设置在所述壳体本体壁内的轴向通孔，所述轴向通孔数量为6个，所述轴向通孔沿所述壳体本体的四周壁径向等距分布。

5.根据权利要求4所述的一种两级气悬浮离心式电动直驱空压机的壳体总成，其特征在于：所述冷气接头包括第二冷气接头和第三冷气接头。

6.根据权利要求4所述的一种两级气悬浮离心式电动直驱空压机的壳体总成，其特征在于：所述轴向通孔内设有铜管。

7.根据权利要求1-6中任意一项权利要求所述的一种两级气悬浮离心式电动直驱空压机的壳体总成，其特征在于：所述冷气流道设置在所述壳体本体靠近内腔的一侧，所述冷却水流道设置在所述壳体本体靠近外壁的一侧。

8.根据权利要求1所述的一种两级气悬浮离心式电动直驱空压机的壳体总成，其特征在于：所述壳体本体的两侧还设有连接套法兰。