[發(fā)明專利]一種離心式空壓機(jī)和燃料電池系統(tǒng)

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• 申請日: 2021-11-01
• 公開（公告）號: CN114165462A
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳振宇;張虎;熊萬里;張顯;高衛(wèi)華;湯秀清
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州市昊志機(jī)電股份有限公司
• 主分類號: F04D17/12
• 分類號: F04D17/12;F04D25/06;F04D29/58;F04D29/42;F04D29/056;H01M8/04111
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 張萍

本發(fā)明公開了一種離心式空壓機(jī)和燃料電池系統(tǒng)，包括：機(jī)體，包括機(jī)殼、電機(jī)定子、電機(jī)轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸、徑向軸承組件和止推軸承組件，電機(jī)定子固定安裝于機(jī)殼內(nèi)腔，電機(jī)轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸連接，轉(zhuǎn)軸通過徑向軸承組件安裝于機(jī)殼內(nèi)孔，止推軸承組件包括前止推軸承、間隙隔離板和后止推軸承，轉(zhuǎn)軸設(shè)置有法蘭突起，法蘭突起安裝限制在前止推軸承和后止推軸承形成的環(huán)形氣腔內(nèi)，機(jī)殼于電機(jī)定子的外側(cè)設(shè)有第一冷卻介質(zhì)流道，止推軸承組件設(shè)有第二冷卻介質(zhì)流道，機(jī)殼設(shè)有連通第一冷卻介質(zhì)流道和第二冷卻介質(zhì)流道的引流孔；壓縮組件，包括葉輪和蝸殼，葉輪與轉(zhuǎn)軸連接。其將空壓機(jī)的循環(huán)冷卻液引入空氣止推軸承，形成冷卻循環(huán)回路，改善空氣止推軸承的冷卻條件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明用于燃料電池發(fā)動機(jī)領(lǐng)域，特別是涉及一種離心式空壓機(jī)和燃料電池系統(tǒng)。

背景技術(shù)

空氣壓縮機(jī)為氫燃料電池提供化學(xué)反應(yīng)所需要的高壓空氣，是氫燃料電池的“肺”。但同時，它也是氫燃料電池系統(tǒng)中最主要的耗能部件，其寄生功率約占燃料電池系統(tǒng)輸出功率的15％～20％。因此提高空壓機(jī)效率，降低寄生功耗，對提高燃料電池系統(tǒng)效率具有重要意義。

為得到更高的壓比和效率，燃料電池多采用高速直驅(qū)離心式空壓機(jī)，這種空壓機(jī)的額定轉(zhuǎn)速往往達(dá)到90000rpm以上，空氣止推軸承在高轉(zhuǎn)速下發(fā)熱量很大，若不能及時帶走熱量，將嚴(yán)重影響止推軸承壽命。另一方面，一級壓縮出口的空氣溫度通常可達(dá)到120～150℃(環(huán)境溫度為25℃時)，若直接引入二級壓縮系統(tǒng)，將大幅增加二級壓縮系統(tǒng)的軸功率負(fù)擔(dān)，降低空壓機(jī)效率。為了降低二級壓縮系統(tǒng)的軸功率負(fù)擔(dān)，現(xiàn)有技術(shù)中采用在一級壓縮出口和二級壓縮系統(tǒng)之間增設(shè)冷卻器，但是現(xiàn)有的冷卻器均獨(dú)立于壓縮機(jī)機(jī)體單獨(dú)設(shè)置，占用空間較大，不利于燃料電池系統(tǒng)布局。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提供一種離心式空壓機(jī)和燃料電池系統(tǒng)，其將空壓機(jī)的循環(huán)冷卻液引入空氣止推軸承，形成冷卻循環(huán)回路，改善空氣止推軸承的冷卻條件。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

第一方面，一種離心式空壓機(jī)，包括：

機(jī)體，包括機(jī)殼、電機(jī)定子、電機(jī)轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸、徑向軸承組件和止推軸承組件，所述電機(jī)定子固定安裝于所述機(jī)殼內(nèi)腔，所述電機(jī)轉(zhuǎn)子與所述轉(zhuǎn)軸連接，所述轉(zhuǎn)軸通過所述徑向軸承組件安裝于所述機(jī)殼內(nèi)孔，所述止推軸承組件安裝于所述機(jī)殼，所述止推軸承組件包括前止推軸承、間隙隔離板和后止推軸承，所述轉(zhuǎn)軸設(shè)置有法蘭突起，所述法蘭突起安裝限制在所述前止推軸承和后止推軸承形成的環(huán)形氣腔內(nèi)，所述機(jī)殼于所述電機(jī)定子的外側(cè)設(shè)有第一冷卻介質(zhì)流道，所述止推軸承組件設(shè)有第二冷卻介質(zhì)流道，所述機(jī)殼設(shè)有連通所述第一冷卻介質(zhì)流道和所述第二冷卻介質(zhì)流道的引流孔；

壓縮組件，包括葉輪和蝸殼，所述葉輪與所述轉(zhuǎn)軸連接。

結(jié)合第一方面，在第一方面的某些實(shí)現(xiàn)方式中，所述引流孔包括將所述第一冷卻介質(zhì)流道的冷卻介質(zhì)引入所述第二冷卻介質(zhì)流道的第一引流孔和將所述第二冷卻介質(zhì)流道的冷卻介質(zhì)引出至所述第一冷卻介質(zhì)流道的第二引流孔，所述第一引流孔和所述第二引流孔關(guān)于所述轉(zhuǎn)軸的軸線對稱設(shè)置。

結(jié)合第一方面和上述實(shí)現(xiàn)方式，在第一方面的某些實(shí)現(xiàn)方式中，所述第二冷卻介質(zhì)流道包括設(shè)在所述前止推軸承背側(cè)的第一環(huán)形沉槽以及設(shè)在所述后止推軸承背側(cè)的第二環(huán)形沉槽，所述第一引流孔具有第一支路和第二支路，所述第一支路穿過所述后止推軸承、間隙隔離板和前止推軸承的過孔與所述第一環(huán)形沉槽連接，所述第二支路與所述第二環(huán)形沉槽連接，所述第二引流孔具有第三支路和第四支路，所述第三支路穿過所述后止推軸承、間隙隔離板和前止推軸承的過孔與所述第一環(huán)形沉槽連接，所述第四支路與所述第二環(huán)形沉槽連接。

結(jié)合第一方面和上述實(shí)現(xiàn)方式，在第一方面的某些實(shí)現(xiàn)方式中，所述機(jī)殼內(nèi)孔設(shè)有螺旋環(huán)槽，所述螺旋環(huán)槽的一端安裝冷卻液進(jìn)口接頭，所述螺旋環(huán)槽的另一端安裝冷卻液出口接頭，所述機(jī)體還包括水套，所述水套過盈裝配在所述機(jī)殼內(nèi)孔，所述水套外表面與所述機(jī)殼的螺旋環(huán)槽限定出所述第一冷卻介質(zhì)流道。