转轴结构、离心式空气压缩机以及车辆制造技术

本实用新型专利技术涉及一种转轴结构、离心式空气压缩机以及车辆，转轴结构包括：转子，包括在轴向方向上依次设置的第一轴段和第二轴段；叶轮组件，包括至少一个叶轮，叶轮套设于第一轴段和/或第二轴段；止推盘，套设于转子的第一轴段；一级径向轴承，套设于转子的第一轴段；以及二级径向轴承，套设于转子的第二轴段；其中，一级径向轴承的长度大于二级径向轴承的长度，以使一级径向轴承的单位面积受力大小等于二级径向轴承的单位面积受力大小。上述转轴结构，通过增加一级径向轴承的长度，进而减小了一级径向轴承的径向支撑波箔的单位面积的受力大小，从而可避免转子向第一轴段所在侧发生倾斜，确保离心式空气压缩机平稳运行。确保离心式空气压缩机平稳运行。确保离心式空气压缩机平稳运行。

【技术实现步骤摘要】
转轴结构、离心式空气压缩机以及车辆


[0001]本技术涉及压缩机
，特别是涉及一种转轴结构、离心式空气压缩机以及车辆。

技术介绍

[0002]氢燃料电池指的是氢通过与氧的化学反应而产生电能的装置，采用氢燃料电池的电动汽车是目前新能源汽车的突破口之一，具有动力性能高、加氢快、续航里程长等优势。而空气压缩机作为用于为燃料电池系统提供高压气源的部件，在氢燃料电池汽车中发挥着重要作用。
[0003]目前，常见的空气压缩机包括离心式空气压缩机、螺杆式空气压缩机和涡旋式空气压缩机等。与螺杆压缩机、涡旋压缩机相比，离心式空气压缩机是由叶轮带动气体做高速旋转，使气体产生离心力，由于气体在叶轮里的扩压流动，从而使气体通过叶轮后的流速和压力得到提高而连续地生产出压缩空气，因此可提供更高压比的气源，能显著提升电堆的功率密度和整体性能。而动压气体轴承作为离心式空气压缩机的核心部件之一，具有摩擦损耗小、高转速、高温稳定性好、不需要润滑油等一系列优点，有着十分广阔的应用前景。
[0004]离心式空气压缩机包括电机定子和转轴结构，转轴结构可在电磁场力的作用下相对电机定子做高速旋转运动。电子转子包括转子及分别套设于转子两端的两个箔片动压气体径向轴承，箔片动压气体径向轴承基于动压效应实现支撑作用。如图1所示，箔片动压气体径向轴承100包括轴承壳体120及收容于轴承壳体120内的波箔140和顶箔160，且波箔140位于轴承壳体120与顶箔160 之间。转子在重力作用下相对箔片动压气体径向轴承100发生偏心，进而与箔片动压气体径向轴承100的内表面形成楔形间隙。当转子在做高速旋转运动时，不断将具有一定粘度的气体带入楔形间隙，而气体的不断进入使得气膜产生一定的压力，当气膜力足以平衡转子的载荷时，转子与箔片动压气体径向轴承100 完全分离，上述气膜产生的过程称为动压效应。
[0005]由上述原理和轴承结构可知，箔片动压气体径向轴承工作时，通过动压效应形成高压气膜，而箔片动压气体径向轴承的波箔通过变形为气膜提供压力支撑转子，箔片动压气体径向轴承的载荷越大，其内波箔的变形量也越大。
[0006]在现有技术中，通常根据空气压缩机工作时箔片动压气体径向轴承的载荷范围，来设计波箔的结构强度以满足变形范围，使得转子
‑
轴承系统工作在一个合理的间隙。而当空气压缩机工作在高负荷情况时，通过轴承波箔实现一定程度的变形，从而提供更大的承载力给转子。
[0007]然而，由于波箔是弹性结构，当空气压缩机受到异常冲击(如故障停机、喘振、汽车突然加减速等)，此时转子一端的箔片动压气体径向轴承将受到额外冲击载荷，导致波箔变形过大，顶箔承载力突然增加，容易破坏气膜导致电机轴与箔片动压气体径向轴承直接碰磨，或空气压缩机转子与静止件的发生碰磨。而且，空气压缩机在高转速下，转子两端的箔片动压气体径向轴承的径向轴承箔片单载荷不相等时，容易使转子向一侧发生倾斜，导致
箔片动压气体径向轴承与转子之间形成的气膜不稳定，出现转子与箔片动压气体径向轴承发生碰撞现象。
[0008]因此，为了提高离心式空气压缩机的运行可靠性，有必要研究一种调整离心式空气压缩机转子重心的方法，确保空气压缩机平稳运行。

技术实现思路

[0009]本技术针对空气压缩机的转子向一侧倾斜而与轴承发生碰撞的问题，提供了一种转轴结构、离心式空气压缩机以及车辆，该转轴结构、离心式空气压缩机以及车辆可以达到防止转子向一侧倾斜而与轴承发生碰撞的技术效果。
[0010]根据本申请的一个方面，提供一种转轴结构，包括：
[0011]转子，包括第一轴段和第二轴段；
[0012]叶轮组件，包括至少一个叶轮，所述叶轮套设于所述第一轴段和/或所述第二轴段；
[0013]止推盘，套设于所述转子的所述第一轴段；
[0014]一级径向轴承，套设于所述转子的所述第一轴段；以及
[0015]二级径向轴承，套设于所述转子的所述第二轴段；
[0016]其中，所述一级径向轴承的长度大于所述二级径向轴承的长度，以使所述一级径向轴承的单位面积受力大小等于所述二级径向轴承的单位面积受力大小。
[0017]在其中一个实施例中，所述一级径向轴承和所述二级径向轴承均为箔片动压气体径向轴承。
[0018]在其中一个实施例中，定义所述转轴结构的所述一级径向轴承所在侧的重心相对所述转轴结构的重心的距离为l1，定义所述转轴结构的所述二级径向轴承所在侧的重心相对所述转轴结构的重心的距离为l2，定义所述一级径向轴承的长度为L1，定义所述二级径向轴承的长度为L2；
[0019]所述l1、所述l2、所述L1以及所述L2之间的关系满足：l1xL1＝l2xL2。
[0020]在其中一个实施例中，所述L1和所述L2之间的关系满足：L1＝nL2，其中 1.2<n<1.7。
[0021]在其中一个实施例中，所述一级径向轴承的直径和所述二级径向轴承的直径相等。
[0022]在其中一个实施例中，定义所述转轴结构的所述一级径向轴承所在侧的重心为F1，定义所述转轴结构的所述二级径向轴承所在侧的重心为F2，定义所述转轴结构的所述一级径向轴承所在侧的重心相对所述转轴结构的重心的距离为 l1，定义所述转轴结构的所述二级径向轴承所在侧的重心相对所述转轴结构的重心的距离为l2；
[0023]所述转子的所述第一轴段内开设有减重部，以使所述F1、所述F2、所述l1 和所述l2之间的关系满足：F1xl1＝F2xl2。
[0024]在其中一个实施例中，所述转子的所述第一轴段开设有第一中心孔，所述转子的所述第二轴段开设有第二中心孔，所述减重部被构造为开设于所述第一中心孔的孔壁的凹槽。
[0025]在其中一个实施例中，所述减重部沿周向环绕所述第一中心孔，并自所述第一中
心孔的轴向上的一端延伸至所述第一中心孔的轴向上的另一端。
[0026]根据本申请的另一个方面，提供一种离心式空气压缩机，包括上述的转轴结构。
[0027]根据本申请的另一个方面，提供一种车辆，包括燃料电池系统及上述的离心式空气压缩机，所述离心式空气压缩机用于为所述燃料电池系统提供高压气源。
[0028]上述转轴结构，通过增加一级径向轴承的长度，进而减小了一级径向轴承的径向支撑波箔的单位面积的受力大小，从而可避免转子向第一轴段所在侧发生倾斜，防止了一级径向轴承与转子之间形成的气膜不稳定，消除了转子和以及径向轴承之间发生碰撞，最终确保离心式空气压缩机平稳运行。
附图说明
[0029]图1为箔片动压气体径向轴承的结构示意图；
[0030]图2为本技术一实施例中的离心式空气压缩机的结构示意图；
[0031]图3为本技术一实施例中的离心式空气压缩机的转轴结构的结构示意图；
[0032]图4为本技术另一实施例中的离心式空气压缩机的转轴结构的结构示意图；
[0033]附图标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种转轴结构，其特征在于，包括：转子(221)，包括第一轴段(2214)和第二轴段(2216)；叶轮组件，包括至少一个叶轮，所述叶轮套设于所述第一轴段(2214)和/或所述第二轴段(2216)；止推盘(224)，套设于所述转子(221)的所述第一轴段(2214)；一级径向轴承(227)，套设于所述转子(221)的所述第一轴段(2214)；以及二级径向轴承(228)，套设于所述转子(221)的所述第二轴段(2216)；其中，所述一级径向轴承(227)的长度大于所述二级径向轴承(228)的长度，以使所述一级径向轴承(227)的单位面积受力大小等于所述二级径向轴承(228)的单位面积受力大小。2.根据权利要求1所述的转轴结构，其特征在于，所述一级径向轴承(227)和所述二级径向轴承(228)均为箔片动压气体径向轴承。3.根据权利要求1所述的转轴结构，其特征在于，定义所述转轴结构的所述一级径向轴承(227)所在侧的重心相对所述转轴结构的重心的距离为l1，定义所述转轴结构的所述二级径向轴承(228)所在侧的重心相对所述转轴结构的重心的距离为l2，定义所述一级径向轴承(227)的长度为L1，定义所述二级径向轴承(228)的长度为L2；所述l1、所述l2、所述L1以及所述L2之间的关系满足：l1xL1＝l2xL2。4.根据权利要求3所述的转轴结构，其特征在于，所述L1和所述L2之间的关系满足：L1＝nL2，其中1.2<n<1.7。5.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈玉辉，刘华，张治平，谭超，梁湖，钟瑞兴，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：新型
国别省市：