[發(fā)明專利]一種燃料電池空氣壓縮機(jī)用高速電機(jī)冷卻機(jī)構(gòu)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811048250.7
• 申請日: 2018-09-10
• 公開（公告）號: CN109245431A
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王帥;張宏杰;張前;賈曉光;李曉彤;馬存
• 申請（專利權(quán)）人: 石家莊金士頓軸承科技有限公司
• 主分類號: H02K9/06
• 分類號: H02K9/06;H02K5/20;H02K9/19
• 代理公司: 石家莊新世紀(jì)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 13100
• 代理人: 李志民

本發(fā)明涉及一種燃料電池空氣壓縮機(jī)用高速電機(jī)冷卻機(jī)構(gòu)，包括機(jī)殼、左側(cè)殼體、葉輪、蝸殼、空氣軸承、風(fēng)冷葉輪、轉(zhuǎn)子、定子、葉輪、右軸承端蓋、止推軸承座、止推盤和左軸承端蓋。冷卻機(jī)構(gòu)為主動風(fēng)冷散熱機(jī)構(gòu)，包括進(jìn)風(fēng)口、風(fēng)冷葉輪和排風(fēng)口，進(jìn)風(fēng)口位于左側(cè)殼體，排風(fēng)口位于機(jī)殼的右側(cè)，風(fēng)冷葉輪與轉(zhuǎn)子同軸，安裝在左側(cè)殼體和止推軸承座之間。冷卻風(fēng)經(jīng)進(jìn)風(fēng)口、風(fēng)冷葉輪、止推軸承座的風(fēng)冷孔道、止推盤、左軸承端蓋的風(fēng)冷孔道、轉(zhuǎn)子與定子之間的空隙和排風(fēng)口排出，對電機(jī)內(nèi)部進(jìn)行主動風(fēng)冷散熱。本發(fā)明通過增設(shè)主動風(fēng)冷散熱機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對電機(jī)轉(zhuǎn)子的降溫，有利于改善整體冷卻效果，提高壓縮機(jī)用高速電機(jī)的穩(wěn)定性，延長使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于動力設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種燃料電池空氣壓縮機(jī)用高速電機(jī)冷卻機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

考慮汽車的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性以及使用壽命，車用零部件必須滿足體積小重量輕、效率高、壽命長的特點(diǎn)。車用燃料電池空氣壓縮機(jī)采用高速電機(jī)驅(qū)動，提高使用壽命的前提條件是滿足電機(jī)定轉(zhuǎn)子最佳的適用溫度要求。高速電機(jī)有體積小功率密度高的優(yōu)點(diǎn)，但也因此造成了發(fā)熱高、散熱困難的問題，電機(jī)溫度的高低直接影響了電機(jī)使用壽命。合理的冷卻方式和冷卻結(jié)構(gòu)是電機(jī)壽命的保障。高速永磁電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子之間有0.5～2毫米的間隙，電機(jī)定子采用電機(jī)殼內(nèi)部布置的冷卻水進(jìn)行降溫，因定子和轉(zhuǎn)子之間存在著空氣間隙，空氣的傳熱效率比較低，封閉空間內(nèi)的散熱效果受到局限，封閉的空氣不能有效的將轉(zhuǎn)子的熱量傳遞到定子上，在不加大冷卻水量的情況下，很難保證電機(jī)正常的使用溫度，轉(zhuǎn)子溫度超過永磁材料的使用溫度后出現(xiàn)退磁，電機(jī)效率會明顯降低，電機(jī)壽命受到影響，可靠性不能有效的保證。傳統(tǒng)水冷降溫方式基本為定子降溫，對轉(zhuǎn)子效果甚微，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的溫度偏高，電機(jī)效率下降。

公開號為CN102094840 A的發(fā)明專利申請公開一種用于燃料電池車輛的鼓風(fēng)機(jī)，該鼓風(fēng)機(jī)包括空氣流動槽以及形成在高速電機(jī)殼體中的冷卻水通道，以提高冷卻效率并減小軸負(fù)載來提高耐用性。葉輪產(chǎn)生高壓高溫空氣大部分氣體通過蝸殼為燃料電池提供空氣，葉輪左端面迷宮密封泄露的部分空氣流經(jīng)軸承座以及電機(jī)定轉(zhuǎn)子之間的間隙，最后經(jīng)軸承端蓋端面的排氣孔排出。因?yàn)榭諝獗粔嚎s過程中會產(chǎn)生熱量。壓比越高，空氣溫升越高，冷卻效果變差。這種結(jié)構(gòu)不適合出口壓比高于2.0以上的燃料電池系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種燃料電池空氣壓縮機(jī)用高速電機(jī)冷卻機(jī)構(gòu)，以優(yōu)化電機(jī)的冷卻機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對電機(jī)轉(zhuǎn)子部分的冷卻，改善燃料電池空氣壓縮機(jī)用高速電機(jī)的整體冷卻效果，提高燃料電池空氣壓縮機(jī)的穩(wěn)定性，延長使用壽命。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：燃料電池空氣壓縮機(jī)用高速電機(jī)冷卻機(jī)構(gòu)，包括機(jī)殼、左側(cè)殼體、葉輪、蝸殼、空氣軸承、風(fēng)冷葉輪、電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子。電機(jī)右側(cè)設(shè)有葉輪和右軸承端蓋，右軸承端蓋安裝在機(jī)殼的右端，葉輪安裝在蝸殼與右軸承端蓋之間，葉輪與轉(zhuǎn)子同軸。電機(jī)的左側(cè)設(shè)有止推軸承座、止推盤和左軸承端蓋，左軸承端蓋安裝在機(jī)殼的左端。止推軸承座與止推盤之間和止推盤與左軸承端蓋之間分別設(shè)有止推空氣軸承，左軸承端蓋與轉(zhuǎn)子之間和右軸承端蓋與轉(zhuǎn)子之間設(shè)有徑向空氣軸承。冷卻機(jī)構(gòu)為主動風(fēng)冷散熱機(jī)構(gòu)，主動風(fēng)冷散熱機(jī)構(gòu)包括進(jìn)風(fēng)口、風(fēng)冷葉輪和排風(fēng)口，進(jìn)風(fēng)口位于左側(cè)殼體，排風(fēng)口位于機(jī)殼的右側(cè)，風(fēng)冷葉輪與轉(zhuǎn)子同軸，安裝在左側(cè)殼體和止推軸承座之間。止推軸承座和左軸承端蓋設(shè)有風(fēng)冷孔道。由風(fēng)冷葉輪轉(zhuǎn)動鼓風(fēng)，冷卻風(fēng)經(jīng)進(jìn)風(fēng)口、風(fēng)冷葉輪、止推軸承座的風(fēng)冷孔道、止推盤、左軸承端蓋的風(fēng)冷孔道、轉(zhuǎn)子與定子之間的空隙和排風(fēng)口排出，對電機(jī)內(nèi)部進(jìn)行主動風(fēng)冷散熱。

止推空氣軸承和徑向空氣軸承均為動壓空氣軸承。機(jī)殼設(shè)有水冷通道，水冷通道沿軸向設(shè)置，水冷通道兩端通過左軸承端蓋和右軸承座端蓋形成循環(huán)回路。水冷通道與右軸承端蓋、左軸承端蓋的連接面均安裝有密封圈。電機(jī)設(shè)有空氣凈化器，進(jìn)風(fēng)口與空氣凈化器連接。風(fēng)冷葉輪為高比轉(zhuǎn)速離心葉輪。