一种长寿命低功耗的氢燃料电池用空压机的制作方法

1.本发明涉及氢燃料电池发动机技术领域，特别是涉及一种长寿命低功耗的氢燃料电池用空压机。


背景技术：

2.随着环境问题和能源问题的日益突出，新能源发动机成为了世界各大发动机厂商及研发机构的研究热点，而在其中，氢燃料电池发动机以其高效率和零污染排放被普遍认为具有广阔的发展前景。氢燃料电池发动机是以氢气和空气中的氧气作为燃料，氢气和氧气发生化学反应，将它们的化学能通过电极化学反应转化为电能，从而通过电机驱动发动机行驶。氢燃料电池发动机具有零污染排放、高效率、低噪音、可快速补给燃料等优点，被广泛认为是未来新能源发动机的主流发展方向之一。
3.氢燃料电池发动机最重要的部件是质子交换膜反应电堆，其次就是空气供给子系统即空气压缩机，电堆和空压机就相当于氢燃料电池动力系统的心和肺，“心肺功能”基本上就决定了氢燃料电池系统的技术水平和性能指标
4.现有技术的氢燃料电池用空压机大多采用空气轴承，即径向空气轴承和轴向空气止推轴承。中心转轴和叶轮采用刚性连接，在转子的转速达到空气轴承的起飞转速后，空气动压润滑轴承才会形成气膜，从而摩擦阻力瞬间减小。在“起飞”之前，转轴和轴承的顶箔片之间是直接接触摩擦，因而磨损情况较为恶劣，实际的空气轴承的寿命主要衡量指标就是启停次数。而目前市场上空气轴承的寿命范围普遍在5000次以下。因此，设计一种新型的长寿命低功耗的氢燃料电池用空压机是十分有必要的。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种长寿命低功耗的氢燃料电池用空压机，能够根据具体需求连接或者断开叶轮部负载，提高了使用寿命，降低了功耗。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
7.一种长寿命低功耗的氢燃料电池用空压机，包括：壳体、叶轮部、转子部、定子部、气体轴承部及摩擦连接部，所述壳体的内部中心设置所述转子部，所述转子部的外侧套设所述定子部及气体轴承部，所述转子部通过摩擦连接部连接叶轮部，所述摩擦连接部电性连接空压机控制器；
8.所述转子部包括电机转子及气浮止推轴承部件，所述电机转子上设置所述气浮止推轴承部件；
9.所述叶轮部包括蜗壳、叶轮及气浮支撑，所述蜗壳的内部设置所述叶轮，所述蜗壳的外部设置所述气浮支撑，所述叶轮的叶轮轴穿过所述蜗壳，并通过摩擦连接部连接电机转子；
10.所述摩擦连接部包括第一摩擦片、电磁执行器、第二摩擦片、第一转板、第二转板及弹簧，所述电机转子的左侧固定连接所述电磁执行器，所述电磁执行器上固定设置所述
第一摩擦片，所述叶轮轴的右端从左到右依次设置所述第一转板及第二转板，所述第二转板的外侧通过花键滑动连接第二摩擦片，所述第二摩擦片与所述第一转板通过整圈弹簧进行连接，所述第一摩擦片与所述第二摩擦片相对应，用于实现啮合连接，所述电磁执行器电性连接所述空压机控制器。
11.可选的，所述气浮止推轴承部件包括止推盘及止推盘盖板，所述电机转子靠近叶轮的一端设置所述止推盘，所述壳体上对应所述止推盘的两侧设置所述止推盘盖板。
12.可选的，所述气体轴承部包括两个气浮径向轴承，两个所述气浮径向轴承套设在电机转子的两端，且所述电机转子的直径小于两个气浮径向轴承中部通孔的直径。
13.可选的，所述定子部包括电机定子，所述电机定子套设在所述电机转子上，且所述电机转子的直径小于所述电机定子的直径。
14.可选的，所述第一摩擦片及第二摩擦片均为铁磁性材料制成。
15.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的长寿命低功耗的氢燃料电池用空压机，该空压机设置有摩擦连接部，其中电机转子和叶轮轴之间不采用刚性直连，摩擦连接部包括第一摩擦片、电磁执行器、第二摩擦片、第一转板、第二转板及弹簧，在使用时控制电磁执行器开启，吸引第二摩擦片向第一摩擦片移动，进而啮合连接，电机转子旋转带动第一摩擦片旋转，进而带动第二摩擦片旋转，第二摩擦片通过花键滑动连接第二转板，第二转板设置在所述叶轮轴上，进而带动所述叶轮轴旋转，无需进行空压机运行时，将电磁执行器关闭，进而将叶轮负载端关闭，而电子转轴以最低能保持起飞的转速无负载空转运行，此时征集功率消耗低，而且电机转子不会与空气轴承发生摩擦，便于使用，而且能够显著提升整个空压机产品生命周期内的轴承启停寿命，取得良好的经济效益。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本发明实施例长寿命低功耗的氢燃料电池用空压机结构示意图；
18.图2为第二摩擦片及第二转板的一种实施例主视图；
19.图3为第二摩擦片及第二转板的一种实施例侧视图；
20.图4为第二摩擦片及第二转板的另一种实施例主视图；
21.图5为第二摩擦片及第二转板的另一种实施例侧视图。
22.附图标记：1、壳体；2、电机转子；3、气浮径向轴承；4、电机定子；5、止推盘；6、止推盘盖板；7、第二摩擦片；8、第二转板；9、气浮支撑；10、叶轮；11、蜗壳；12、叶轮轴；13、第一转板；14、弹簧；15、电磁执行器。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.本发明的目的是提供一种长寿命低功耗的氢燃料电池用空压机，能够根据具体需求连接或者断开叶轮部负载，提高了使用寿命，降低了功耗，提高了安全性。
25.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
26.如图1所示，本发明实施例提供的长寿命低功耗的氢燃料电池用空压机，包括：壳体1、叶轮部、转子部、定子部、气体轴承部及摩擦连接部，所述壳体1的内部中心设置所述转子部，所述转子部的外侧套设所述定子部及气体轴承部，所述转子部通过摩擦连接部连接叶轮部，所述摩擦连接部电性连接空压机控制器；
27.所述转子部包括电机转子2及气浮止推轴承部件，所述电机转子2上设置所述气浮止推轴承部件；
28.所述叶轮部包括蜗壳11、叶轮10及气浮支撑9，所述蜗壳11的内部设置所述叶轮10，所述蜗壳11的右侧外部设置所述气浮支撑9，所述叶轮10的叶轮轴12穿过所述蜗壳11，并通过摩擦连接部连接电机转子2；
29.所述摩擦连接部包括第一摩擦片、电磁执行器15、第二摩擦片7、第一转板13、第二转板8及弹簧14，所述电机转子2的左侧固定连接所述电磁执行器15，所述电磁执行器15的左侧固定设置所述第一摩擦片，所述叶轮轴12的右端从左到右依次设置所述第一转板13及第二转板8，所述第二转板8的外侧通过花键滑动连接第二摩擦片7，所述第二摩擦片7与所述第一转板13通过整圈弹簧14进行连接，所述第一摩擦片与所述第二摩擦片7相对应，用于实现啮合连接，所述电磁执行器15电性连接所述空压机控制器。
30.其中，所述第二转板8与第二摩擦片7的连接方式具有两种实施例，如图2及图3所示，所述叶轮轴12的末端设置所述第二转板8，第二转板8的外侧套设有第二摩擦片7，第二摩擦片7与所述第一转板13通过整圈弹簧14进行连接，此时第一转板应该是和叶轮轴固定连接的，其中，叶轮轴12与第二转板8需要滑动连接，当需要带动叶轮旋转时，电磁执行器15吸引第二摩擦片7带动第二转板8沿叶轮轴滑动，进而使得第二摩擦片7与第一摩擦片贴合，带动第一转板旋转，进而带动叶轮轴旋转，进而带动叶轮旋转，当不需要时，在整圈弹簧14的作用下，使得第二转板8回归原位；也可将第二转板8与第二摩擦片7进行滑动连接，此时第一转板应该是和叶轮轴固定连接的，当需要带动叶轮旋转时，电磁执行器吸引第二摩擦片沿第二转板滑动，进而贴合第一摩擦片，此时通过整圈弹簧带动第一转板旋转，与第二转板的滑动连接带动第二转板旋转，进而带动叶轮轴旋转，当无需带动叶轮旋转时，在整圈弹簧14的作用下，使得第二摩擦片回归原位，也可采用第二转板、第二摩擦片与叶轮轴的其他连接方式，能够实现上述功能即可；
31.如图4及图5所示，所述叶轮轴12的末端设置所述第二转板8，所述第二转板8的末端设置所述第二摩擦片7，所述第二摩擦片7与所述第一转板13通过整圈弹簧14进行连接，此时第一转板应该是和叶轮轴固定连接的，其中，第二转板8与第二摩擦片8可采用滑动连接的方式，当需要带动叶轮旋转时，电磁执行器吸引第二摩擦片与第二转板分离，进而贴合第一摩擦片，通过整圈弹簧带动叶轮轴旋转，进而带动叶轮旋转，也可采用其他类似的方式，实现该功能即可。
32.所述第一转板13的直径与设置了第二摩擦片7的第二转板的直径相同。
33.所述气浮止推轴承部件包括止推盘5及止推盘盖板6，所述电机转子2靠近叶轮10的一端设置所述止推盘5，所述壳体1上对应所述止推盘5的两侧设置所述止推盘盖板6。
34.所述气体轴承部包括两个气浮径向轴承3，两个所述气浮径向轴承3套设在电机转子2的两端，且所述电机转子2的直径小于两个气浮径向轴承3中部通孔的直径。
35.所述定子部包括电机定子4，所述电机定子4套设在所述电机转子2上，且所述电机转子2的直径小于所述电机定子4的直径。
36.所述第一摩擦片及第二摩擦片7均为铁磁性材料制成。
37.本发明的工作过程为：除摩擦连接部使用方式外，其他部件使用方式与常规空压机基本相似，在使用时，需要使用空压机时，空压机控制器控制电磁执行器开启，从而吸引第二摩擦片与第一摩擦片相啮合，电机转子旋转带动第一摩擦片旋转，进而带动第二摩擦片旋转，第二摩擦片与第二转板通过花键等结构形式滑动连接，进而在圆周方向传递扭矩，进而嗲东叶轮轴旋转，进而带动叶轮旋转，在特殊工况下，例如整机未停机，但是无需使用空压机运行或者在一段时间内，空压机间隙运行时，可以将叶轮部负载端断开，空压机控制器控制电磁执行器关闭，第二摩擦片在弹簧的弹力作用下复位，与第一摩擦片断开，此时电机处于空转状态，能够保持主电机的转速在空气轴承的起飞转速临界点上，保证电机转子与空气轴承不接触状态。
38.本发明提供的长寿命低功耗的氢燃料电池用空压机，该空压机设置有摩擦连接部，其中电机转子和叶轮轴之间不采用刚性直连，摩擦连接部包括第一摩擦片、电磁执行器、第二摩擦片、第一转板、第二转板及弹簧，在使用时控制电磁执行器开启，吸引第二摩擦片向第一摩擦片移动，进而啮合连接，电机转子旋转带动第一摩擦片旋转，进而带动第二摩擦片旋转，第二摩擦片通过花键滑动连接第二转板，第二转板设置在所述叶轮轴上，进而带动所述叶轮轴旋转，无需进行空压机运行时，将电磁执行器关闭，进而将叶轮负载端关闭，而电子转轴以最低能保持起飞的转速无负载空转运行，此时征集功率消耗低，而且电机转子不会与空气轴承发生摩擦，便于使用，而且能够显著提升整个空压机产品生命周期内的轴承启停寿命，取得良好的经济效益。
39.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。