[发明专利]一种燃料电池用空压机

说明书

本发明公开了一种燃料电池用空压机，包括电机和压气机；电机包括两端开口的机壳、设置于机壳两端的端盖、两端与相应端盖转动配合连接且穿出相应端盖外的电机轴以及设置于机壳内且环绕在电机轴外的定子；压气机包括内设有空腔的压气机壳、与进气口临近的低压级压气机轮、高压级压气机轮；压气机壳的一端与第一端盖固定，另一端设有进气口，压气机壳上设有切向出气口，进气口和切向出气口均与空腔连通；两个压气机轮串联设置在伸入空腔内的电机轴上；两个级压气机轮之间的空腔内设有导流器，两个压气机轮和导流器将空腔分隔成迂回形的气流通道。本发明在保证结构紧凑的情况下、提高了压气效率和输出压力且有效确保了空压机整体的可靠性。

技术领域

本发明涉及空压机技术领域，尤其涉及一种燃料电池用空压机。

背景技术

燃料电池行业是我国目前大力发展的新能源行业，随着电堆材料等技术慢慢提高，对进入电堆的空气压力需求也在不断提高，这使得空压机需要不断提高输出压力来满足电堆需求。目前空压机提高压力主要有两种方式，一是增加功率提高单级压气机的转速，二是二级压气机压缩。

目前行业内传统的二级空压机，两个压气机分别位于空压机两端，中间有横跨空压机的连接管道将低压机输出的压缩空气输入高压级二次压缩。传统二级空压机存在以下缺点，1)在空压机低压级向高压机输入压缩空气的过程中，高压级压气机轮受到非常大的轴向压力，需要考虑压力平衡去克服这个轴向力，同时对推力轴承的考验也非常大，对空压机整体的可靠性影响很大；2)由于压气机分布于两端，中间有连接管道，空气的气动损失非常大，压气机效率低，而且体积比较大，不利于空压机的小型化；3)由于采用了二级压缩，空压机整体的气动功耗增加了一倍，再加上气动损耗，使得与单级空压机相比功耗大幅上涨。

发明内容

旨在克服上述现有技术中存在的至少之一不足，本发明提供了一种燃料电池用空压机；体积小、压气效率高且可有效确保空压机整体的可靠性。

为解决上述现有技术中存在的问题，本发明实施例提供了一种燃料电池用空压机，包括电机和压气机；所述电机包括两端开口的机壳、设置于所述机壳两端的端盖、两端与相应所述端盖转动配合连接且穿出相应所述端盖外的电机轴以及设置于所述机壳内且环绕在所述电机轴外的定子；所述压气机包括内设有空腔的压气机壳、低压级压气机轮和高压级压气机轮；

所述压气机壳的一端与第一端盖固定、另一端设有进气口，所述压气机壳上设有切向出气口，所述进气口和所述切向出气口均与所述空腔连通；所述低压级压气机轮和所述高压级压气机轮串联设置在伸入所述空腔内的所述电机轴上，且所述低压级压气机轮与所述进气口临近；所述低压级压气机轮和所述高压级压气机轮之间的所述空腔内设有导流器，所述导流器用于扩压、整流并使空气沿轴向导入所述高压级压气机轮，所述低压级压气机轮、所述高压级压气机轮和所述导流器将所述空腔分隔成迂回形的气流通道。

进一步，所述气流通道包括沿气流方向由上游到下游依次连通的低压进口通道、低压级压气机轮流通通道、低压扩压通道、弧形过渡通道、低压扩压导流通道、高压进口通道、高压级压气机轮流通通道和高压扩压通道；

其中，所述低压扩压通道，所述低压扩压导流通道和所述高压扩压通道沿轴向间隔设置；所述低压扩压导流通道由上游端到下游端与气流方向垂直的截面逐渐增大；所述高压进口通道用于将来自所述低压扩压导流通道的气流轴向导入所述高压级压气机轮流通通道。

进一步，所述压气机壳为分体式结构，包括固定连接的第一壳体和第二壳体；所述进气口设置于所述第一壳体上，所述切向出气口设于所述第二壳体上，所述第二壳体内设有与所述高压扩压通道和所述切向出气口均连通的出气通道；

所述第一壳体的一端设有第一环形缺口，所述第二壳体的一端设有第二环形缺口，所述第一环形缺口和所述第二环形缺口围成用于固定所述导流器的环形定位凹槽。