[发明专利]一种具有背靠背式叶轮的空气增压装置

说明书

本申请公开了一种具有背靠背式叶轮的空气增压装置，涉及燃料电池空压增压系统技术领域。该空气增压装置包括蜗壳，蜗壳内设有背靠背式叶轮，背靠背式叶轮包括通过连接台连接为一体件的第一叶轮和第二叶轮；第一叶轮内设有转轴，分别连接背靠背式叶轮和驱动电机的输出轴；蜗壳与背靠背式叶轮的连接台之间设有扩压器，扩压器将蜗壳的内腔分隔为第一腔体和第二腔体；第一腔体的侧壁上设有第一气口和第二气口，第一气口的中心线与第一叶轮的轴线重合，第二气口的中心线与第一叶轮的轴线垂直，且朝向第一叶轮；第二腔体的侧壁上设有第三气口和第四气口，第三气口的中心线与第二叶轮的轴线重合，第四气口的中心线与第二叶轮的轴线垂直，且朝向第二叶轮。

技术领域

本申请涉及燃料电池空气增压系统技术领域，尤其涉及一种具有背靠背式叶轮的空气增压装置。

背景技术

空压机是车用燃料电池系统阴极供气系统的重要部件，通过对燃料电池堆的进口空气进行增压，同时起到提高燃料电池功率密度和效率、减小燃料电池尺寸、利于水热管理等作用。

燃料电池的电化学反应对空气的温度、湿度、压力和流量等参数有着相较传统空压机更为严格的要求。因此，性能优越且与燃料电池系统匹配良好的压缩机，对于燃料电池系统至关重要。由于离心式压气机在工作时，通过叶轮旋转，对气体工质做功，将气体甩到叶轮后的固定元件中，进而在叶轮中形成真空区域以吸进外部新鲜工质，叶轮的不断旋转可以保证气体工质的连续运动。因此，相较于传统使用的滑片式、涡旋式、螺杆式等循环泵，其具有体积小、重量轻、噪音小等优点，被认为是最有前途的空气增压方式。

由于现有技术的离心式空气压缩机一般是由常规电机通过增速箱带动的，因此其效率较低。

为解决上述技术问题，中国专利《一种高速直驱离心式双级空气压缩机》(公开号：CN110374892A)，公开了一种高速直驱离心式双级空气压缩机，包括高速永磁电机、花键轴、一级离心压缩机、二级压缩机、中间匣体、转子系统和进气结构，一级离心压缩机与二级压缩机之间设有中间匣体，高速永磁电机的定子部分通过进气结构与高速永磁电机连接，一级压缩机的进气通过进气结构进入，一级压缩机出口的压缩空气通过管路进入冷却器冷却，然后通过管路进入二级压缩机进口，高速永磁电机与两级压缩机本体通过花键轴连接。该结构的缺点是：一级压缩机和二级压缩机之间通过中间匣体起到平衡或固定叶轮的作用，整机的尺寸较大，布置方式也较为复杂。

发明内容

本申请的实施例提供一种具有背靠背式叶轮的空气增压装置，在能够有效提高压缩机的运行效率的前提下，还能够平衡轴向载荷，缩短轴向长度，具有结构紧凑的优点。

为达到上述目的，本申请的实施例提供了一种具有背靠背式叶轮的空气增压装置，包括蜗壳；背靠背式叶轮，所述背靠背式叶轮设置在所述蜗壳内，所述背靠背式叶轮包括第一叶轮和第二叶轮，所述第一叶轮和所述第二叶轮背靠背设置且通过连接台连接为一体件；转轴，所述转轴的第一端与所述背靠背式叶轮固连，所述转轴的第二端用于连接驱动电机的输出轴；扩压器，设置在所述蜗壳与所述背靠背式叶轮的连接台之间，并将所述蜗壳的内腔分隔为第一腔体和第二腔体；所述第一腔体的侧壁上设有第一气口和第二气口，所述第一气口的中心线与所述第一叶轮的轴线重合，所述第二气口的中心线与所述第一叶轮的轴线垂直，且朝向所述第一叶轮设置；所述第二腔体的侧壁上设有第三气口和第四气口，所述第三气口的中心线与所述第二叶轮的轴线重合，所述第四气口的中心线与所述第二叶轮的轴线垂直，且朝向所述第二叶轮设置。

进一步地，所述蜗壳包括沿轴向设置的第一环形管部和第二环形管部，所述第一环形管部远离所述驱动电机设置；所述第一气口设置在所述第一环形管部远离所述第二环形管部的一侧，所述第二气口设置在所述第一环形管部的侧壁上；所述第三气口设置在所述第二环形管部远离所述第一环形管部的一侧，所述第四气口设置在所述第二环形管部的侧壁上。