压缩机以及氢能系统技术方案

本发明专利技术公开一种压缩机以及氢能系统，所述压缩机包括压缩组件、第二电机、第三压缩单元和膨胀单元，压缩组件包括第一电机、第一压缩单元和第二压缩单元，第一压缩单元和和第二压缩单元均与第一电机相连，以便第一电机驱动第一压缩单元和第二压缩单元分别压缩气体，第三压缩单元分别与第一压缩单元和第二压缩单元连通，以便经第一压缩单元内流出的气体和经第二压缩单元内流出的气体均流入第三压缩单元，第二电机与第三压缩单元相连，以便第二电机驱动第二压缩单元压缩气体，膨胀单元与第二电机相连，以便膨胀单元可利用高压气体膨胀做功以驱动第二电机。本发明专利技术实施例的压缩机具有结构简单、体积小、压缩效率高等优点。压缩效率高等优点。压缩效率高等优点。

【技术实现步骤摘要】
压缩机以及氢能系统


[0001]本专利技术涉及空气压缩领域，具体地，涉及一种压缩机以及氢能系统。

技术介绍

[0002]空气压缩机是氢燃料电池的核心部件之一，源源不断地为燃料电池电堆提供高压空气。在燃料电池系统中，空压机耗功约占燃料电池输出功率的20％，降低空压机功耗对提高燃料电池系统的效率和输出功率具有重要意义。
[0003]相关技术中，压缩机尺寸较大、成本较高、工作效率较低。

技术实现思路

[0004]本专利技术是基于专利技术人对以下事实和问题的发现和认识做出的：
[0005]相关技术中，由于压缩机的电机功率增大，为了满足电机的散热的要求，电机转速相应降低，电机转矩增加，但是电机转矩与电机的体积基本成正比。所以单位功率下电机的尺寸增加，从而导致电机成本增加；另外，由于空压机的压比增加，需要采用两级压缩。但由于流量也显著增加，导致第一级压缩机的比转速太高，效率降低。虽然通过降低空压机转速来降低压缩机第一级比转速，但是和电机提升转速降本有矛盾；最后，压缩机的压比增加，导致和涡轮的轴向力差值更大，增加止推轴承的载荷，压缩机的可靠性低。
[0006]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的实施例提出一种使用寿命长、可靠性高、工作效率高的压缩机。
[0007]本专利技术的实施例提出一种结构简单、成本低廉、工作效率高的氢能系统
[0008]本专利技术实施例的压缩机包括：压缩组件，所述压缩组件包括第一电机、第一压缩单元和第二压缩单元，所述第一压缩单元和和所述第二压缩单元均与所述第一电机相连，以便所述第一电机驱动所述第一压缩单元和所述第二压缩单元分别压缩气体；第二电机和第三压缩单元，所述第三压缩单元分别与所述第一压缩单元和所述第二压缩单元连通，以便经所述第一压缩单元内流出的气体和经所述第二压缩单元内流出的气体均流入所述第三压缩单元，所述第二电机与所述第三压缩单元相连，以便所述第二电机驱动所述第三压缩单元压缩气体；膨胀单元，所述膨胀单元与所述第二电机相连，以便所述膨胀单元可利用高压气体膨胀做功以驱动所述第二电机。
[0009]本专利技术实施例的压缩机，设置压缩组件、第二电机、第三压缩单元和膨胀单元，提高了压缩机的压缩比和可靠性，同时也满足大流量的需求，延长了压缩机的使用寿命，降低了压缩机的加工制造成本。
[0010]在一些实施例中，所述的压缩机还包括换热组件，所述换热组件分别与所述第三压缩单元和所述膨胀单元连通，以便经所述第三压缩单元流出的气体和流入所述膨胀单元的气体换热以使流入所述膨胀单元的气体温度升高。
[0011]在一些实施例中，所述压缩机还包括制冷组件，所述制冷组件的一端分别与所述第一压缩单元和所述第二压缩单元相连，以便经所述第一压缩单元和所述第二压缩单元流
出的气体均流入所述制冷组件内，所述制冷组件的另一端与所述第三压缩单元连通，以便经所述制冷组件降温后的气体流入所述第三压缩单元。
[0012]在一些实施例中，所述膨胀单元包括涡轮，所述涡轮与所述第二电机相连，所述涡轮为向心式涡轮、混流式涡轮或轴流式涡轮。
[0013]在一些实施例中，所述第一压缩单元、所述第二压缩单元和所述第三压缩单元中的每一者为离心式叶轮、斜流式叶轮或轴流式叶轮。
[0014]在一些实施例中，所述第一压缩单元和所述第二压缩单元的叶轮的类型相同。
[0015]在一些实施例中，所述第一压缩单元和所述第二压缩单元为斜流式叶轮或轴流式叶轮，第三压缩单元为离心式叶轮。
[0016]在一些实施例中，所述压缩组件为多个，多个所述压缩组件依次布置，多个所述压缩组件均与所述第三压缩单元连通。
[0017]在一些实施例中，所述压缩机还包括第一壳和第二壳，所述第一电机设在所述第一壳内，所述第二电机设在所述第二壳内，所述第一壳和所述第二壳可一体成型。
[0018]本专利技术实施例的氢能系统包括：压缩机，所述压缩机为上述实施例中任一项所述压缩机；燃料电池，所述燃料电池的与所述压缩机的第三压缩单元连通，以便所述第三压缩单元产生的压缩气体流入所述燃料电池，所述燃料电池与所述压缩机的膨胀单元连通，以便所述燃料电池流出的气体流入所述膨胀单元。
附图说明
[0019]图1是本专利技术实施例的压缩机的结构示意图。
[0020]图2是相关技术中单级压缩的结构示意图。
[0021]图3是相关技术中双级压缩的结构示意图
[0022]图4是相关技术中的速度式压缩机的比转速示意图。
[0023]图5是相关技术中的压缩机的第一级工作特性。
[0024]图6是相关技术中的压缩机的第二级工作特性。
[0025]附图标记：
[0026]压缩机100；
[0027]压缩组件1；第一电机11；第一压缩单元12；第二压缩单元13；第二电机2；第三压缩单元3；膨胀单元4。
具体实施方式
[0028]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0029]下面参考附图描述根据本专利技术实施例的压缩机。
[0030]如图1所示，根据本专利技术实施例的压缩机包括压缩组件1、第二电机2、第三压缩单元3和膨胀单元4。
[0031]压缩组件1包括第一电机11、第一压缩单元12和第二压缩单元13，第一压缩单元12和和第二压缩单元13均与第一电机11相连，以便第一电机11驱动第一压缩单元12和第二压缩单元13分别压缩气体。
[0032]具体地，如图1所示，第一压缩单元12设在第一电机11的左侧，第二压缩单元13设在第一电机11的右侧，第一压缩单元12和第二压缩单元13通过转轴与第一电机11相连，使得第一电机11带动第一压缩单元12和第二压缩单元13同步转动，从而带动第一压缩单元12和第二压缩单元13对气体进行初步压缩，从而降低了第一电机11的功率，提升第一电机11的转速，有利于降低第一电机11的单位功率的尺寸和成本，从而对气体进行初步压缩，且第一压缩单元12和第二压缩单元13可平衡第一电机11两侧的轴向力，从而提高了压缩机100的可靠性，延长了压缩机100的使用寿命。
[0033]第三压缩单元3分别与第一压缩单元12和第二压缩单元13连通，以便经第一压缩单元12内流出的气体和经第二压缩单元13内流出的气体均流入第三压缩单元3，第二电机2与第三压缩单元3相连，以便第二电机2驱动第三压缩单元3压缩气体。
[0034]具体地，如图1所示，第一压缩单元12的出口和第二压缩单元13的出口均与第三压缩单元3的进口连通，第一压缩单元12和第二压缩单元13压缩后的气体流入第三压缩单元3内，第三压缩单元3设在第二电机2的左侧且与第二电机2相连，从而带动第三压缩单元3进一步对气体压缩，使得压缩气体压缩至预设值。
[0035]膨胀单元4与第二电机2相连，以便膨胀单元4可利用高压气体膨胀做功以驱动第二电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压缩机，其特征在于，包括：压缩组件，所述压缩组件包括第一电机、第一压缩单元和第二压缩单元，所述第一压缩单元和和所述第二压缩单元均与所述第一电机相连，以便所述第一电机驱动所述第一压缩单元和所述第二压缩单元分别压缩气体；第二电机和第三压缩单元，所述第三压缩单元分别与所述第一压缩单元和所述第二压缩单元连通，以便经所述第一压缩单元内流出的气体和经所述第二压缩单元内流出的气体均流入所述第三压缩单元，所述第二电机与所述第三压缩单元相连，以便所述第二电机驱动所述第三压缩单元压缩气体；膨胀单元，所述膨胀单元与所述第二电机相连，以便所述膨胀单元可利用高压气体膨胀做功以驱动所述第二电机。2.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，还包括换热组件，所述换热组件分别与所述第三压缩单元和所述膨胀单元连通，以便经所述第三压缩单元流出的气体和流入所述膨胀单元的气体换热以使流入所述膨胀单元的气体温度升高。3.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，还包括制冷组件，所述制冷组件的一端分别与所述第一压缩单元和所述第二压缩单元相连，以便经所述第一压缩单元和所述第二压缩单元流出的气体均流入所述制冷组件内，所述制冷组件的另一端与所述第三压缩单元连通，以便经所述制冷组件降温后的气体流入所述第三压缩单元。4.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶林，黄细珍，白江涛，张学锋，
申请(专利权)人：势加透博成都科技有限公司，
类型：发明
国别省市：