燃料电池高速电动空气压缩机的散热系统

602 编辑：中冶有色技术网来源：北京理工大学

2024-01-05 13:17:33

权利要求书： 1.一种燃料电池高速电动空气压缩机的散热系统，包括电机(1)，其特征在于，所述电机(1)设置在一圆柱形壳体(2)内；所述电机(1)与所述圆柱形壳体(2)同轴设置，且与所述圆柱形壳体(2)之间形成高压腔(3)；所述圆柱形壳体(2)上开设有与所述高压腔(3)连通的出气口；所述圆柱形壳体(2)的两端均设有挡板(4)；所述挡板(4)的中部开设有安装通孔(401)；所述安装通孔(401)的中心线与所述圆柱形壳体(2)的中心线重合；所述挡板(4)远离所述圆柱形壳体(2)的一侧安装有进风筒(5)；所述进风筒(5)的中心线与所述圆柱形壳体(2)的中心线重合；所述进风筒(5)与所述高压腔(3)体连通；所述电机(1)的转轴(6)的两端分别延伸入所述进风筒(5)；所述转轴(6)的两端均安装有进风组件；

所述电机(1)的外周设有第一冷水管(15)；所述第一冷水管(15)位于所述高压腔(3)内；所述圆柱形壳体(2)的外周设有第二冷水管(7)；所述第二冷水管(7)上连接有两支管(8)；两所述支管(8)的出水端分别位于两所述进风筒(5)的筒口处；所述支管(8)的出水端上套设有喷头(9)；所述喷头(9)的喷口朝向所述进风筒(5)的中心线；所述出气口与一出气管(10)相连通；所述第二冷水管(7)在所述圆柱形壳体(2)外呈蛇形弯折分布；所述第二冷水管(7)的进水口通过一进水管(11)与一冷水箱相连；所述进水管(11)为一钢管；所述支管(8)的进水端与所述进水管(11)相连通；所述第一冷水管(15)的进水口与所述进水管(11)相连通。

2.根据权利要求1所述的燃料电池高速电动空气压缩机的散热系统，其特征在于，所述进风筒(5)的外壁上设有若干散热环(12)；所述散热环(12)等间距套设在所述进风筒(5)上。

3.根据权利要求2所述的燃料电池高速电动空气压缩机的散热系统，其特征在于，所述散热环(12)上设有若干散热片(13)；所述散热片(13)沿所述进风筒(5)的中心线方向设置；

若干所述散热片(13)沿所述进风筒(5)的周侧均匀分布。

4.根据权利要求3所述的燃料电池高速电动空气压缩机的散热系统，其特征在于，所述散热片(13)上开设有若干散热孔(1301)。

5.根据权利要求4所述的燃料电池高速电动空气压缩机的散热系统，其特征在于，所述散热片(13)沿远离所述进风筒(5)的方向向外倾斜设置。

6.根据权利要求5所述的燃料电池高速电动空气压缩机的散热系统，其特征在于，所述进风组件包括离心叶片(14)；所述离心叶片(14)设置在靠近所述安装通孔(401)处。

说明书：一种燃料电池高速电动空气压缩机的散热系统技术领域[0001] 本发明属于氢氧燃料电池技术领域，特别是涉及一种燃料电池高速电动空气压缩机的散热系统。

背景技术[0002] 氢氧燃料电池汽车作为一种新型环保的汽车越来越受到人们的喜爱。氢氧燃料电池工作时，需向反应堆供应氧气。在这一过程中氧气的供应通过压缩机压缩空气来实现。现

有的空气压缩机降温效果差，工作过程中容易烧坏；压缩后的空气含水量少，进入反应堆后

容易带走反应堆中的质子交换膜中的水分，导致质子交换膜含水量过低，影响质子交换膜

的交换效率。

发明内容[0003] 本发明的目的在于提供一种燃料电池高速电动空气压缩机的散热系统，通过将在电机上设置冷水管，利用冷水的循环能够快速的对电机进行降温，同时也能够对压缩后的

空气进行降温，通过对进入进风筒的空气进行加湿，能够提高压缩后空气的含水率，避免压

缩后的空气含水率太低，在反应堆内带走太多质子交换膜中的水分。

[0004] 为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：[0005] 本发明为一种燃料电池高速电动空气压缩机的散热系统，包括电机，所述电机设置在一圆柱形壳体内；所述电机与所述圆柱形壳体同轴设置，且与所述圆柱形壳体之间形

成高压腔；所述圆柱形壳体上开设有与所述高压腔连通的出气口；所述圆柱形壳体的两端

均设有挡板；所述挡板的中部开设有安装通孔；所述安装通孔的中心线与所述圆柱形壳体

的中心线重合；所述挡板远离所述圆柱形壳体的一侧安装有进风筒；所述进风筒的中心线

与所述圆柱形壳体的中心线重合；所述进风筒与所述高压腔体连通；所述电机的转轴的两

端分别延伸入所述进风筒；所述转轴的两端均安装有进风组件；

[0006] 所述电机的外周设有第一冷水管；所述第一冷水管位于所述高压腔内；所述圆柱形壳体的外周设有第二冷水管；所述第二冷水管上连接有两支管；两所述支管的出水端分

别位于两所述进风筒的筒口处。

[0007] 进一步地，所述支管的出水端上套设有喷头；所述喷头的喷口朝向所述进风筒的中心线。

[0008] 进一步地，所述出气口与一出气管相连通。[0009] 进一步地，所述第二冷水管在所述圆柱形壳体外呈蛇形弯折分布；所述第二冷水管的进水口通过一进水管与一冷水箱相连。

[0010] 进一步地，所述进水管为一钢管；所述支管的进水端与所述进水管相连通；所述第一冷水管的进水口与所述进水管相连通。

[0011] 进一步地，所述进风筒的外壁上设有若干散热环；所述散热环等间距套设在所述进风筒上。

[0012] 进一步地，所述散热环上设有若干散热片；所述散热片沿所述进风筒的中心线方向设置；若干所述散热片沿所述进风筒的周侧均匀分布。

[0013] 进一步地，所述散热片上开设有若干散热孔。[0014] 进一步地，所述散热片沿远离所述进风筒的方向向外倾斜设置。[0015] 进一步地，所述进风组件包括离心叶片；所述离心叶片设置在靠近所述安装通孔处。

[0016] 本发明具有以下有益效果：[0017] 1、本发明通过向第一冷水管、第二冷水管内通冷却水能够快速的对电机进行降温，避免电机因温度过程损坏，同时也能够对压缩后的空气进行降温，避免压缩后的空气温

度过高；通过支管对进入进风筒内的空气进行加湿，能够有效的提高压缩后空气的含水率，

避免在反应堆中反应的过程中带走过多的质子交换膜的水分，提高质子交换膜的交换效

率。

[0018] 2、本发明将电机设置在中部，能够通过两端进风来抵消电机转轴的轴向力，避免因轴向力的存在而导致电机的摩擦力增大，影响电机的转速。

[0019] 当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上的所有优点。附图说明[0020] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附

图。

[0021] 图1为本发明燃料电池高速电动空气压缩机的散热系统的结构示意图；[0022] 图2为本发明燃料电池高速电动空气压缩机的散热系统在另一视角下的结构示意图；

[0023] 图3为本发明燃料电池高速电动空气压缩机的散热系统的剖视图；[0024] 图4为本发明燃料电池高速电动空气压缩机的散热系统的俯视图；[0025] 图5为本发明燃料电池高速电动空气压缩机的散热系统的右视图；[0026] 附图中，各标号所代表的部件列表如下：[0027] 1?电机，2?圆柱形壳体，3?高压腔，4?挡板，401?安装通孔，5?进风筒，6?转轴，7?冷水管，8?支管，9?喷头，10?出气管，11?进水管，12?散热环，13?散热片，1301?散热孔，14?离

心叶片，15?第一冷水管。

具体实施方式[0028] 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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它

实施例，都属于本发明保护的范围。

[0029] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“外周”、“一侧”、“外壁”、“上”、“下”、“内”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的

组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的

限制。

[0030] 请参阅图1?图5所示，本发明为一种燃料电池高速电动空气压缩机的散热系统，包括电机1，所述电机1设置在一圆柱形壳体2内，具体的，电机1通过连接板钢板与圆柱形壳体

2的内壁固定连接；所述电机1与所述圆柱形壳体2同轴设置，且与所述圆柱形壳体2之间形

成高压腔3；所述圆柱形壳体2上开设有与所述高压腔3连通的出气口，具体实施时，出气口

通过管道与氢氧燃料电池的进氧气端相连通，用于对氢氧燃料电池提供氧气；所述电机1的

外周设有第一冷水管15；所述第一冷水管15位于所述高压腔3内，第一冷水管15由铝合金制

成，第一冷水管15的截面可以为圆形、方形或其他形状，第一冷水管15通过焊接的方式固定

在电机1的外周上；通过设置第一冷水管15既能够对电机1起到降温的作用避免电机1工作

时温度过高，也能够对进入到高压腔3内的高压空气进行降温，避免高压空气的温度过高；

所述圆柱形壳体2的两端均设有挡板4，挡板4为圆形挡板；所述挡板4的中部开设有安装通

孔401；所述安装通孔401的中心线与所述圆柱形壳体2的中心线重合；所述挡板4远离所述

圆柱形壳体2的一侧安装有进风筒5；所述进风筒5的中心线与所述圆柱形壳体2的中心线重

合；所述进风筒5与所述高压腔3体连通；所述电机1的转轴6的两端分别延伸入所述进风筒

5；所述转轴6的两端均安装有进风组件；如此，通过电机1转动带动转轴6转动，转轴6转动的

过程中带动进风组件转动从而将外界的空气引入到进风筒5中，进而被压缩进入到高压腔3

内，在经圆柱形壳体2上与高压腔3连通的出气口排出。

[0031] 所述圆柱形壳体2的外周设有第二冷水管7；所述第二冷水管7上连接有两支管8；两所述支管8的出水端分别位于两所述进风筒5的筒口处。通过设置第二进水管7能够进一

步对压缩后的空气进行降温同时通过支管8向进风筒5的筒口喷洒水，既能够对进入到进风

筒5内的空气进行降温又能够增加空气的湿度，避免经压缩后的空气的湿度过低。

[0032] 优选的，所述支管8的出水端上套设有喷头9；所述喷头9的喷口朝向所述进风筒5的中心线。具体的，支管8的出水端的外周设有外螺纹，喷头9与支管8通过螺纹连接在一起。

通过设置喷头9能够使水喷洒的更加均匀。

[0033] 优选的，所述出气口与一出气管10相连通，通过出气管10便于对氢氧燃料电池反应堆进行供氧。

[0034] 优选的，所述第二冷水管7在所述圆柱形壳体2外呈蛇形弯折分布；所述第二冷水管7的进水口通过一进水管11与一冷水箱相连。具体的，第二冷水管7横截面为矩形，第二冷

水管7通过焊接的方式固定焊接在圆柱形壳体2的外周上。作为有一种优选的方式，可在圆

柱形壳体2上设置两个第二冷水管7，两个第二冷水管7并排设置，两个第二冷水管7的进水

端均位于圆柱形壳体2的上方或下方，两第二冷水管7的进水口均与进水管11相连通，两第

二冷水管7的出水口均与一出水总管相连通。如此设计比仅仅设置一个第二冷水管7降温效

果更好。

[0035] 其中，所述进水管11为一钢管；所述支管8的进水端与所述进水管11相连通；所述第一冷水管15的进水口与所述进水管11相连通。如此，通过进水管11能够同时向第一冷水

管15、支管8、第二冷水管7供水。为方便水的循环利用，可将经第一冷水管15、第二冷水管7

排出的热水回收降温后重新用到该空气压缩机的降温中。当然这里的水可利用氢氧燃料电

池堆反应后产生的水经冷凝降温处理后应用到该压缩机的降温中。

[0036] 优选的，所述进风筒5的外壁上设有若干散热环12；所述散热环12等间距套设在所述进风筒5上。通过设置散热环12能够增大散热面积使进风筒5内的热量快速的散出。

[0037] 优选的，所述散热环12上设有若干散热片13；所述散热片13沿所述进风筒5的中心线方向设置；若干所述散热片13沿所述进风筒5的周侧均匀分布。设置散热片13除了能够增

大散热面积之外，也能够起到阻挡风的作用，在汽车行驶的过程中能够使风经过相邻的散

热片13进入到相邻的散热环12之间，如此，能够进一步增大散热效果。

[0038] 优选的，所述散热片13上开设有若干散热孔1301。如此，既能够减轻散热片13的重量，又便于风从散热孔1301中穿过，增大散热面积，便于散热。

[0039] 优选的，所述散热片13沿远离所述进风筒5的方向向外倾斜设置。具体实施时，散热片13如图2中所示倾斜设置，如此，便于风从两相邻散热片13之间进入到两相邻的散热环

12之间。

[0040] 优选的，所述进风组件包括离心叶片14；所述离心叶片14设置在靠近所述安装通孔401处。通过设置离心叶片14能够将外界的空气引入到进风筒5内，并使空气压缩后进入

到高压腔3中。

[0041] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施

例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合

适的方式结合。

[0042] 以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作

很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原

理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权

利要求书及其全部范围和等效物的限制。