[发明专利]一种燃料电池空气压缩机用高速电机冷却机构

说明书

本发明涉及一种燃料电池空气压缩机用高速电机冷却机构，包括机壳、左侧壳体、叶轮、蜗壳、空气轴承、风冷叶轮、转子、定子、叶轮、右轴承端盖、止推轴承座、止推盘和左轴承端盖。冷却机构为主动风冷散热机构，包括进风口、风冷叶轮和排风口，进风口位于左侧壳体，排风口位于机壳的右侧，风冷叶轮与转子同轴，安装在左侧壳体和止推轴承座之间。冷却风经进风口、风冷叶轮、止推轴承座的风冷孔道、止推盘、左轴承端盖的风冷孔道、转子与定子之间的空隙和排风口排出，对电机内部进行主动风冷散热。本发明通过增设主动风冷散热机构，实现了对电机转子的降温，有利于改善整体冷却效果，提高压缩机用高速电机的稳定性，延长使用寿命。

技术领域

本发明属于动力设备技术领域，涉及一种燃料电池空气压缩机用高速电机冷却机构。

背景技术

考虑汽车的经济性和稳定性以及使用寿命，车用零部件必须满足体积小重量轻、效率高、寿命长的特点。车用燃料电池空气压缩机采用高速电机驱动，提高使用寿命的前提条件是满足电机定转子最佳的适用温度要求。高速电机有体积小功率密度高的优点，但也因此造成了发热高、散热困难的问题，电机温度的高低直接影响了电机使用寿命。合理的冷却方式和冷却结构是电机寿命的保障。高速永磁电机定子和转子之间有0.5～2毫米的间隙，电机定子采用电机壳内部布置的冷却水进行降温，因定子和转子之间存在着空气间隙，空气的传热效率比较低，封闭空间内的散热效果受到局限，封闭的空气不能有效的将转子的热量传递到定子上，在不加大冷却水量的情况下，很难保证电机正常的使用温度，转子温度超过永磁材料的使用温度后出现退磁，电机效率会明显降低，电机寿命受到影响，可靠性不能有效的保证。传统水冷降温方式基本为定子降温，对转子效果甚微，导致转子的温度偏高，电机效率下降。

公开号为CN102094840 A的发明专利申请公开一种用于燃料电池车辆的鼓风机，该鼓风机包括空气流动槽以及形成在高速电机壳体中的冷却水通道，以提高冷却效率并减小轴负载来提高耐用性。叶轮产生高压高温空气大部分气体通过蜗壳为燃料电池提供空气，叶轮左端面迷宫密封泄露的部分空气流经轴承座以及电机定转子之间的间隙，最后经轴承端盖端面的排气孔排出。因为空气被压缩过程中会产生热量。压比越高，空气温升越高，冷却效果变差。这种结构不适合出口压比高于2.0以上的燃料电池系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃料电池空气压缩机用高速电机冷却机构，以优化电机的冷却机构，实现对电机转子部分的冷却，改善燃料电池空气压缩机用高速电机的整体冷却效果，提高燃料电池空气压缩机的稳定性，延长使用寿命。

本发明的技术方案是：燃料电池空气压缩机用高速电机冷却机构，包括机壳、左侧壳体、叶轮、蜗壳、空气轴承、风冷叶轮、电机转子和定子。电机右侧设有叶轮和右轴承端盖，右轴承端盖安装在机壳的右端，叶轮安装在蜗壳与右轴承端盖之间，叶轮与转子同轴。电机的左侧设有止推轴承座、止推盘和左轴承端盖，左轴承端盖安装在机壳的左端。止推轴承座与止推盘之间和止推盘与左轴承端盖之间分别设有止推空气轴承，左轴承端盖与转子之间和右轴承端盖与转子之间设有径向空气轴承。冷却机构为主动风冷散热机构，主动风冷散热机构包括进风口、风冷叶轮和排风口，进风口位于左侧壳体，排风口位于机壳的右侧，风冷叶轮与转子同轴，安装在左侧壳体和止推轴承座之间。止推轴承座和左轴承端盖设有风冷孔道。由风冷叶轮转动鼓风，冷却风经进风口、风冷叶轮、止推轴承座的风冷孔道、止推盘、左轴承端盖的风冷孔道、转子与定子之间的空隙和排风口排出，对电机内部进行主动风冷散热。

止推空气轴承和径向空气轴承均为动压空气轴承。机壳设有水冷通道，水冷通道沿轴向设置，水冷通道两端通过左轴承端盖和右轴承座端盖形成循环回路。水冷通道与右轴承端盖、左轴承端盖的连接面均安装有密封圈。电机设有空气净化器，进风口与空气净化器连接。风冷叶轮为高比转速离心叶轮。