本發(fā)明涉及燃料電池應(yīng)用，具體為一種燃料電池用超高速磁懸浮空壓機(jī)。

背景技術(shù)：

1、燃料電池是一種把燃料所具有的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)裝置，又稱電化學(xué)發(fā)電器，它是繼水力發(fā)電、熱能發(fā)電和原子能發(fā)電之后的第四種發(fā)電技術(shù)，應(yīng)用在新能源汽車上時(shí)，會(huì)配備壓空機(jī)組合使用。

2、目前市面上已經(jīng)出現(xiàn)空壓機(jī)采用動(dòng)壓或靜壓氣體軸承來解決軸承之間的摩擦而造成的能量損失，但是動(dòng)壓氣體軸承在低轉(zhuǎn)速下由于承載力低所產(chǎn)生的磨損和止推軸承平衡軸向力不足的問題；靜壓氣體軸承則需要單獨(dú)的供氣系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、(一)解決的技術(shù)問題

2、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種燃料電池用超高速磁懸浮空壓機(jī)，主要為解決采用電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的方式帶動(dòng)氣體的流動(dòng)的空壓機(jī)能耗高的問題。

3、(二)技術(shù)方案

4、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

5、一種燃料電池用超高速磁懸浮空壓機(jī)，包括殼體和動(dòng)力組件，動(dòng)力組件位于殼體的內(nèi)部，所述殼體的兩側(cè)分別設(shè)有用于壓縮氣體的進(jìn)氣端和對(duì)廢氣進(jìn)行利用的膨脹端，所述殼體的圓周內(nèi)壁從左至右依次通過螺栓固定有卡架、一體化軸承座、固定件一、固定件二、安裝環(huán)、固定件三、徑向磁軸承座和連接架，其中安裝環(huán)位于殼體的中心部位，安裝環(huán)的圓周內(nèi)壁粘接有電機(jī)定子和環(huán)形繞組，且環(huán)形繞組與電機(jī)定子相接觸，所述固定件二和卡架之間與徑向磁軸承座和連接架之間均設(shè)有對(duì)動(dòng)力組件轉(zhuǎn)動(dòng)位置進(jìn)行檢測(cè)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)，兩個(gè)所述固定件一之間固定連接有軸向磁軸承，所述固定件三與徑向磁軸承座之間粘接有第二徑向磁軸承，且固定件三與徑向磁軸承座之間通過螺栓固定，所述固定件二與一體化軸承座之間設(shè)有第一徑向磁軸承，所述動(dòng)力組件的兩端分別設(shè)有壓縮輪和膨脹輪，壓縮輪位于進(jìn)氣端內(nèi)，膨脹輪位于膨脹端內(nèi)。

6、進(jìn)一步的，所述進(jìn)氣端包括擴(kuò)壓器，擴(kuò)壓器通過螺栓固定在殼體的一側(cè)，且壓縮輪位于擴(kuò)壓器內(nèi)，并且壓縮輪與擴(kuò)壓器可配合使用。

7、進(jìn)一步的，所述膨脹端包括導(dǎo)向器，導(dǎo)向器通過螺栓固定在殼體的另一側(cè)，且膨脹輪位于導(dǎo)向器內(nèi)，并且膨脹輪與導(dǎo)向器可配合使用。

8、進(jìn)一步的，所述檢測(cè)機(jī)構(gòu)包括第一傳感器支架和第二傳感器支架，第一傳感器支架粘接在卡架和一體化軸承座之間，且卡架與一體化軸承座之間通過螺栓固定，所述第二傳感器支架粘接在徑向磁軸承座和連接架之間，且徑向磁軸承座與連接架之間通過螺栓固定，第一傳感器支架和第二傳感器支架的圓周外壁均開設(shè)有多個(gè)避位槽，圓周內(nèi)壁均開設(shè)有與避位槽相同數(shù)量的放置槽，且避位槽與放置槽向連通，多個(gè)所述放置槽內(nèi)均設(shè)有位移傳感器。

9、進(jìn)一步的，所述動(dòng)力組件包括第一連接軸、止推盤、護(hù)套、電機(jī)轉(zhuǎn)子和第二連接軸，其中護(hù)套套在電機(jī)轉(zhuǎn)子的圓周外側(cè)，第一連接軸與第二連接軸分別過盈配合插接在護(hù)套的兩側(cè)，所述止推盤固定連接在第一連接軸的圓周外壁上，且止推盤位于軸向磁軸承內(nèi)，第一連接軸與第二連接軸的圓周外壁上均設(shè)有位移檢測(cè)環(huán)和徑向磁軸承轉(zhuǎn)子，且第一連接軸與第二連接軸的位移檢測(cè)環(huán)和徑向磁軸承轉(zhuǎn)子呈軸對(duì)稱分布，并且位移檢測(cè)環(huán)和位移傳感器配合使用，徑向磁軸承轉(zhuǎn)子和兩個(gè)徑向磁軸承配合使用。

10、進(jìn)一步的，所述軸向磁軸承座包括兩個(gè)軸向磁軸承定子，兩個(gè)軸向磁軸承定子的相對(duì)面均開設(shè)有安裝槽，安裝槽內(nèi)粘接有軸向磁軸承線圈。

11、進(jìn)一步的，所述第一徑向磁軸承和第二徑向磁軸承均包括環(huán)形座，環(huán)形座圓周內(nèi)壁一體成型有多個(gè)均勻分布的徑向磁軸承定子，徑向磁軸承定子的四周纏繞有徑向磁軸承線圈。

12、在前述方案的基礎(chǔ)上，所述殼體的一側(cè)開設(shè)有用于將外部電線連接第一徑向磁軸承和第二徑向磁軸承的兩個(gè)第一通孔，所述殼體的同一側(cè)開設(shè)有用于將外部電線與位移傳感器進(jìn)行連接的兩個(gè)第二通孔。

13、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案，所述殼體的圓周外壁開設(shè)有多個(gè)方形的散熱孔和多個(gè)圓形的透氣孔，所述安裝環(huán)的圓周外壁開設(shè)有螺栓狀的冷卻水道，所述殼體的一側(cè)設(shè)有兩個(gè)連接水管，且兩個(gè)連接水管分別與冷卻水道的兩端相連通。

14、作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案，所述殼體的一側(cè)通過螺栓固定有安裝座，所述卡架和連接架的圓周內(nèi)壁均套接有保護(hù)軸承。

15、(三)有益效果

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種燃料電池用超高速磁懸浮空壓機(jī)，具備以下有益效果：

17、1、本發(fā)明通過壓縮輪和膨脹輪同軸的設(shè)置，使排出的廢氣對(duì)膨脹輪做功，對(duì)廢氣中氣體流動(dòng)的能量進(jìn)行回收，減小壓縮功耗，實(shí)現(xiàn)更高的效率。

18、2、本發(fā)明通過徑向磁軸承和軸向磁軸承的設(shè)置，可主動(dòng)控制，無接觸無摩擦且保證壓縮氣體潔凈無油，同時(shí)能夠最大程度的減小動(dòng)力組件與殼體之間的摩擦，使能量的損失達(dá)到最小化。

19、3、本發(fā)明通過散熱孔、透氣孔和冷卻水道的設(shè)置，用自然風(fēng)冷加水冷的方式對(duì)空壓機(jī)進(jìn)行冷卻，提高空壓機(jī)的冷卻效果，進(jìn)而提高空壓機(jī)的使用壽命。

20、4、本發(fā)明通過保護(hù)軸承的設(shè)置，在斷電時(shí)對(duì)動(dòng)力組件進(jìn)行防護(hù)，避免動(dòng)力組件斷電后的轉(zhuǎn)動(dòng)出現(xiàn)過大的晃動(dòng)的出現(xiàn)損壞，提高了空壓機(jī)的使用壽命。

技術(shù)特征：

1.一種燃料電池用超高速磁懸浮空壓機(jī)，包括殼體(1)和動(dòng)力組件(22)，動(dòng)力組件(22)位于殼體(1)的內(nèi)部，其特征在于，所述殼體(1)的兩側(cè)分別設(shè)有用于壓縮氣體的進(jìn)氣端和對(duì)廢氣進(jìn)行利用的膨脹端，所述殼體(1)的圓周內(nèi)壁從左至右依次固定連接有卡架(10)、一體化軸承座(11)、固定件二(13)、安裝環(huán)(26)、固定件三(14)、徑向磁軸承座(15)和連接架(16)，其中一體化軸承座(11)圓周內(nèi)壁固定連接有兩個(gè)固定件一(12)，安裝環(huán)(26)位于殼體(1)的中心部位，安裝環(huán)(26)的圓周內(nèi)壁固定連接有電機(jī)定子(28)和環(huán)形繞組(9)，且環(huán)形繞組(9)與電機(jī)定子(28)相接觸，所述固定件二(13)和卡架(10)之間與徑向磁軸承座(15)和連接架(16)之間均設(shè)有對(duì)動(dòng)力組件(22)轉(zhuǎn)動(dòng)位置進(jìn)行檢測(cè)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)，兩個(gè)所述固定件一(12)之間固定連接有軸向磁軸承(21)，所述固定件三(14)與徑向磁軸承座(15)之間固定連接有第二徑向磁軸承(23)，且固定件三(14)與徑向磁軸承座(15)之間固定連接，所述固定件二(13)與一體化軸承座(11)之間設(shè)有第一徑向磁軸承(20)，所述動(dòng)力組件(22)的兩端分別設(shè)有壓縮輪(17)和膨脹輪(25)，壓縮輪(17)位于進(jìn)氣端內(nèi)，膨脹輪(25)位于膨脹端內(nèi)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池用超高速磁懸浮空壓機(jī)，其特征在于，所述進(jìn)氣端包括擴(kuò)壓器(8)，擴(kuò)壓器(8)固定連接在殼體(1)的一側(cè)，且壓縮輪(17)位于擴(kuò)壓器(8)內(nèi)，并且壓縮輪(17)與擴(kuò)壓器(8)可配合使用。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池用超高速磁懸浮空壓機(jī)，其特征在于，所述膨脹端包括導(dǎo)向器(2)，導(dǎo)向器(2)固定連接在殼體(1)的另一側(cè)，且膨脹輪(25)位于導(dǎo)向器(2)內(nèi)，并且膨脹輪(25)與導(dǎo)向器(2)可配合使用。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池用超高速磁懸浮空壓機(jī)，其特征在于，所述檢測(cè)機(jī)構(gòu)包括第一傳感器支架(19)和第二傳感器支架(24)，第一傳感器支架(19)固定連接在卡架(10)和一體化軸承座(11)之間，且卡架(10)與一體化軸承座(11)之間固定連接，所述第二傳感器支架(24)固定連接在徑向磁軸承座(15)和連接架(16)之間，且徑向磁軸承座(15)與連接架(16)之間固定連接，第一傳感器支架(19)和第二傳感器支架(24)的圓周外壁均開設(shè)有多個(gè)避位槽(40)，圓周內(nèi)壁均開設(shè)有與避位槽(40)相同數(shù)量的放置槽(38)，且避位槽(40)與放置槽(38)向連通，多個(gè)所述放置槽(38)內(nèi)均設(shè)有位移傳感器(39)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池用超高速磁懸浮空壓機(jī)，其特征在于，所述動(dòng)力組件(22)包括第一連接軸(29)、止推盤(30)、護(hù)套(31)、電機(jī)轉(zhuǎn)子(41)和第二連接軸(32)，其中護(hù)套(31)套在電機(jī)轉(zhuǎn)子(41)的圓周外側(cè)，第一連接軸(29)與第二連接軸(32)分別過盈配合插接在護(hù)套(31)的兩側(cè)，所述止推盤(30)固定連接在第一連接軸(29)的圓周外壁上，且止推盤(30)位于軸向磁軸承(21)內(nèi)，第一連接軸(29)與第二連接軸(32)的圓周外壁上均設(shè)有位移檢測(cè)環(huán)(43)和徑向磁軸承轉(zhuǎn)子(42)，且第一連接軸(29)與第二連接軸(32)的位移檢測(cè)環(huán)(43)和徑向磁軸承轉(zhuǎn)子(42)呈軸對(duì)稱分布，并且位移檢測(cè)環(huán)(43)和位移傳感器(39)配合使用，徑向磁軸承轉(zhuǎn)子(42)和兩個(gè)徑向磁軸承配合使用。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池用超高速磁懸浮空壓機(jī)，其特征在于，所述軸向磁軸承座(21)包括兩個(gè)軸向磁軸承定子(35)，兩個(gè)軸向磁軸承定子(35)的相對(duì)面均開設(shè)有安裝槽(36)，安裝槽(36)內(nèi)固定連接有軸向磁軸承線圈(37)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池用超高速磁懸浮空壓機(jī)，其特征在于，所述第一徑向磁軸承(20)和第二徑向磁軸承(23)均包括環(huán)形座，環(huán)形座圓周內(nèi)壁一體成型有多個(gè)均勻分布的徑向磁軸承定子(34)，徑向磁軸承定子(34)的四周纏繞有徑向磁軸承線圈(33)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池用超高速磁懸浮空壓機(jī)，其特征在于，所述殼體(1)的一側(cè)開設(shè)有用于將外部電線連接第一徑向磁軸承(20)和第二徑向磁軸承(23)的兩個(gè)第一通孔(6)，所述殼體(1)的同一側(cè)開設(shè)有用于將外部電線與位移傳感器(39)進(jìn)行連接的兩個(gè)第二通孔(7)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池用超高速磁懸浮空壓機(jī)，其特征在于，所述殼體(1)的圓周外壁開設(shè)有多個(gè)方形的散熱孔(3)和多個(gè)圓形的透氣孔，所述安裝環(huán)(26)的圓周外壁開設(shè)有螺栓狀的冷卻水道(27)，所述殼體(1)的一側(cè)設(shè)有兩個(gè)連接水管(4)，且兩個(gè)連接水管(4)分別與冷卻水道(27)的兩端相連通。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池用超高速磁懸浮空壓機(jī)，其特征在于，所述殼體(1)的一側(cè)固定連接有安裝座(5)，所述卡架(10)和連接架(16)的圓周內(nèi)壁均套接有保護(hù)軸承(18)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及燃料電池應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，且公開了一種燃料電池用超高速磁懸浮空壓機(jī)，包括殼體和動(dòng)力組件，動(dòng)力組件位于殼體的內(nèi)部，所述殼體的兩側(cè)分別設(shè)有用于壓縮氣體的進(jìn)氣端和對(duì)廢氣進(jìn)行利用的膨脹端，所述殼體的圓周內(nèi)壁從左至右依次通過螺栓固定有卡架、一體化軸承座、固定件一、固定件二、安裝環(huán)、固定件三、徑向磁軸承座和連接架，其中安裝環(huán)位于殼體的中心部位，安裝環(huán)的圓周內(nèi)壁粘接有多個(gè)均勻分布的定子，所述卡架和一體化軸承座之間與徑向磁軸承座和連接架之間均設(shè)有對(duì)動(dòng)力組件轉(zhuǎn)動(dòng)位置進(jìn)行檢測(cè)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)，本發(fā)明能夠通過壓縮輪和膨脹輪同軸的設(shè)置，使排出的廢氣對(duì)膨脹輪做功，對(duì)廢氣中氣體流動(dòng)的能量進(jìn)行回收，減小壓縮功耗，實(shí)現(xiàn)更高的效率。

技術(shù)研發(fā)人員：邢恩輝,高齊,魏嘉豪,董媛琪
受保護(hù)的技術(shù)使用者：煙臺(tái)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9