[发明专利]一种离心式空压机和氢燃料电池系统

说明书

本发明公开了一种离心式空压机和氢燃料电池系统，包括：电机组件，包括壳体、轴芯、止推轴承、定子和转子；一级压缩组件，包括一级叶轮和一级蜗壳，一级叶轮安装于轴芯的一端，一级蜗壳安装于一级叶轮对应的壳体的一端；二级压缩组件，包括二级叶轮和二级蜗壳，二级叶轮安装于轴芯的另一端，二级蜗壳安装于二级叶轮对应的壳体的另一端；涡轮组件，包括涡轮和涡轮蜗壳，涡轮连接于二级叶轮背离一级叶轮一侧的轴芯端部，涡轮蜗壳安装于二级蜗壳，涡轮和二级叶轮背靠背安装于止推轴承两侧，通过涡轮和二级叶轮的背部作为止推面，来限制轴芯的轴向位置。轴芯减少了飞盘，重量下降，同时轴芯长度缩短，有利于改善轴芯的高速稳定性。

技术领域

本发明用于燃料电池领域，特别是涉及一种离心式空压机和氢燃料电池系统。

背景技术

氢燃料电池要想获得高的功率密度和性能，必须要在相对高的气体压力下工作，因此需要有高效率、高压比的空压机为燃料电池提供高压空气。

现有技术中，传统的燃料电池离心空压机的轴芯均带有飞盘的结构，用于实现轴芯的轴向定位。但飞盘结构的设置使得轴芯比较重，同时飞盘和止推轴承在轴向占用很大的空间，增加了轴芯的长度，不利于轴芯高速旋转,也增加了压缩机整机的体积。

此外，传统的燃料电池离心空压机主要是单级压缩和两级压缩。其中，单级压缩压缩效率有限，压比不高，而现有的二级压缩效率相对于单级压缩压比有所提高，但是结构臃肿，二级压缩难度比较大，效率低，压缩功率消耗比较多。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种离心式空压机和氢燃料电池系统，其减少了飞盘，重量下降，同时轴芯长度缩短，有利于改善轴芯的高速稳定性，取消飞盘后，整机更加的紧凑。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

第一方面，一种离心式空压机，包括：

电机组件，包括壳体、轴芯、止推轴承、定子和转子，所述轴芯转动地安装于所述壳体中，所述定子与所述壳体连接，所述转子与所述轴芯连接；

一级压缩组件，包括一级叶轮和一级蜗壳，所述一级叶轮安装于所述轴芯的一端，所述一级蜗壳安装于一级叶轮对应的所述壳体的一端；

二级压缩组件，包括二级叶轮和二级蜗壳，所述二级叶轮安装于所述轴芯的另一端，所述二级蜗壳安装于二级叶轮对应的所述壳体的另一端；

涡轮组件，包括涡轮和涡轮蜗壳，所述涡轮连接于所述二级叶轮背离所述一级叶轮一侧的轴芯端部，所述涡轮蜗壳安装于所述二级蜗壳，所述涡轮和二级叶轮背靠背安装于止推轴承两侧，通过涡轮和二级叶轮的背部作为止推面，来限制轴芯的轴向位置。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述壳体设有冷却水套，所述壳体内部设有气路，所述气路将所述一级蜗壳出口和二级蜗壳入口连通，所述气路流经所述冷却水套的区域，以与所述冷却水套换热。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述壳体的两端安装前径向轴承和后径向轴承，所述轴芯从前径向轴承、定子、后径向轴承中间穿过。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述前径向轴承和后径向轴承均采用空气动压轴承。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述冷却水套围绕于所述定子外侧，所述气路包括若干开设于所述冷却水套外侧的壳体中的轴向孔，安装于所述壳体的一级蜗壳的出口与所述轴向孔的一端对接，安装于所述壳体的二级蜗壳的入口与所述轴向孔的另一端对接。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述一级叶轮出口处设有一级扩压器。

结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述二级叶轮出口处设有二级扩压器。