[發明專利]一種基于磁懸浮軸承的車載燃料電池氣體壓縮機

有效

• 申請號: 201911005456.6
• 申請日: 2019-10-22
• 公開（公告）號: CN110886706B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 王智洋;張慶源
• 申請（專利權）人: 沈陽微控新能源技術有限公司
• 主分類號: F04D17/12
• 分類號: F04D17/12;F04D29/048;F04D29/58;H02K7/14;H02K9/10
• 代理公司: 深圳國新南方知識產權代理有限公司 44374
• 代理人: 李小東

本發明公開了一種基于磁懸浮軸承的車載燃料電池氣體壓縮機，其包括電機、對稱設于電機上的兩個磁懸浮軸承、至少一個葉輪組件，葉輪組件設于兩個磁懸浮軸承之間，電機驅動位于兩個磁懸浮軸承之間的一體化壓縮機軸系作旋轉運動，帶動葉輪組件對氣體進行壓縮，為汽車發動機提供動力。與傳統的空氣壓縮機相比，一方面，葉輪組件設于磁懸浮軸承的內側，降低了壓縮機端部的質量，同時，軸系承載軸徑不受軸承尺寸的制約，可加大軸徑，提高軸系的剛度，升高柔性模態頻率，提高壓縮機的最高轉速和功率密度；另一方面由于磁懸浮軸承的工作不受外部氣流擾動影響，通過一體化加強風道增強電機的散熱能力，進一步提高壓縮機的功率密度，減小壓縮機的體積。

技術領域

本發明涉及車載燃料電池氣體壓縮機技術領域，具體涉及一種基于磁懸浮軸承的車載燃料電池氣體壓縮機。

背景技術

氫能源汽車的發動機需要高效率、高壓比的高速空氣壓縮機，為系統提供大流量、高壓力的空氣。傳統低轉速空壓機采用接觸式軸承，速度低，電機能量密度低、體積大。目前業界最先進的技術主要采用空氣軸承支撐的高速空壓機，在空氣軸承的支撐下，電機驅動軸系高速旋轉，帶動軸承外側兩端或者單端的徑流葉輪對空氣進行壓縮，從而為汽車發動機提供高壓、高流量供氣。但是由于空氣軸承需要利用空氣承載，空氣軸承供氣不能受到任何擾動，因此，現有的空氣軸承高速空壓機只能將葉輪盡量遠離軸承，即葉輪安裝在機器的兩端(懸臂結構)，由于葉輪重量在軸承的兩端，并且本身無法提供軸系剛度，只能增大重量，大大降低了系統的柔性模態。同時，由于軸承部分轉子的直徑限制，而葉輪分布在軸承的外側，造成了支撐葉輪的剛度較低，進一步降低了系統的柔性模態。系統的柔性模態的降低，將限制系統所能達到的最高轉速，從而降低了電機的功率密度，使得壓縮機的體積變大，同時葉輪壓縮效率變低。

鑒于此，克服以上現有技術中的缺陷，提供一種新的基于磁懸浮軸承的車載燃料電池氣體壓縮機，改善轉子動力學特性，提高轉速及壓縮機旋轉軸系抗干擾能力，提高壓縮機功率密度及可靠性成為本領域亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的上述缺陷，提供一種基于磁懸浮軸承的車載燃料電池氣體壓縮機。

本發明的目的可通過以下的技術措施來實現：

根據本發明的一個實施例，提供了一種基于磁懸浮軸承的車載燃料電池氣體壓縮機，所述車載燃料電池氣體壓縮機包括：電機、對稱設于所述電機上的第一磁懸浮軸承和第二磁懸浮軸承、至少一個葉輪組件，所述葉輪組件設于所述第一磁懸浮軸承和所述第二磁懸浮軸承之間，所述電機驅動位于所述第一磁懸浮軸承和所述第二磁懸浮軸承之間的一體化壓縮機軸系作旋轉運動，帶動所述葉輪組件對氣體進行壓縮，為汽車發動機提供動力。

根據本發明的一個實施例，所述電機包括轉子和套設于所述轉子外側的定子，所述第一磁懸浮軸承和所述第二磁懸浮軸承分別設置在所述轉子的兩端。

根據本發明的一個實施例，所述葉輪組件與所述轉子集成為一體，所述葉輪組件設于所述定子與所述第一磁懸浮軸承之間和/或所述定子與所述第二磁懸浮軸承之間。

根據本發明的一個實施例，所述葉輪組件設置兩個，分別為一級葉輪和二級葉輪，所述一級葉輪和所述二級葉輪對稱設置，所述一級葉輪位于所述定子與所述第一磁懸浮軸承之間，所述二級葉輪位于所述定子與所述第二磁懸浮軸承之間。

根據本發明的一個實施例，所述一級葉輪包括一級進氣口和一級出氣口，所述第一磁懸浮軸承與所述轉子之間的縫隙形成有第一軸承冷卻旁路通道，外界氣體通過第一主進氣通道與所述第一軸承冷卻旁路通道匯合，輸入到所述一級進氣口，并輸送到所述一級葉輪內部，經過所述一級葉輪壓縮后轉換為一級壓力氣體，所述一級壓力氣體從所述一級出氣口中輸出至傳輸通道。