一种转子、空压机及燃料电池系统技术方案

本发明专利技术提供一种转子、空压机及燃料电池系统，涉及燃料电池领域。转子包括悬伸轴段、磁钢、磁钢护套和减振器；减振器嵌于磁钢护套内，及位于悬伸轴段与磁钢之间，减振器包括磁铁、导电件和第一弹性件；导电件位于磁铁沿磁钢护套径向的一侧，以形成电涡流阻尼结构；第一弹性件可沿磁钢护套的径向形变，导电件或磁铁与第一弹性件相连，以形成第一动力吸振结构，且第一动力吸振结构的固有频率与转子的第三阶临界转速相近。当转子的转速在第三阶临界转速附近时，第一动力吸振结构将发生显著的振动。此时，导电件与磁铁之间发生相对位移，从而通过电涡流效应将减振器获得的动能以热能的形式耗散掉，减弱转子的振动幅度，避免转子动力学指标超差。学指标超差。学指标超差。

【技术实现步骤摘要】
一种转子、空压机及燃料电池系统


[0001]本专利技术涉及燃料电池领域，尤其涉及一种转子、空压机及燃料电池系统。

技术介绍

[0002]氢燃料电池空压机是氢燃料电池系统的核心零部件之一。由于氢燃料电池系统的电堆要求参与反应的空气必须清洁无油，故空压机广泛采用箔片动压空气轴承来支撑高速旋转的转子。
[0003]现有的两级增压空压机的转子
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轴承系统如图1所示，由叶轮20、推力盘40、悬伸轴段100、磁钢200、磁钢护套300、锁紧螺母30和箔片动压空气轴承50组成。其中，悬伸轴段100、磁钢200和磁钢护套300共同构成转子10，且磁钢200嵌于磁钢护套300中部，悬伸轴段100则成对嵌设在磁钢护套300两端，与磁钢护套300之间过盈配合或者焊接固定。
[0004]为了减少转子
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轴承系统在运行过程中的振动幅值，现有的小功率空压机（15KW左右）均采用粗壮短小的转子结构，以此来提高转子
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轴承系统的临界转速，使得转子
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轴承系统除前两阶刚体模态之外对应的临界转速远远落在运行转速范围之外。但在实际应用过程中，转子
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轴承系统第三阶模态（叶轮振动为主）对应的临界转速仅仅略高出空压机运行转速，在空压机超速运行的情况下仍然有发生共振的风险。
[0005]此外，对于额定功率30KW~40KW的大功率空压机而言，根据气动设计原理，其转速更高，则叶轮结构更加细长。此时，转子
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轴承系统第三阶模态对应的临界转速将大概率落入空压机运行转速范围内，在空压机正常运行时也可能发生共振。
[0006]当空压机运行转速与转子
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轴承系统第三阶临界转速相近或者一致而导致发生共振时，箔片动压空气轴承能够提供的阻尼较小，不能迅速消耗转子
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轴承系统的动能，无法有效减振，导致空压机将遇到转子动力学指标超差的问题。

技术实现思路

[0007]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的之一是提供一种转子。
[0008]本专利技术提供如下技术方案：一种转子，包括悬伸轴段、磁钢、磁钢护套和减振器；所述减振器嵌于所述磁钢护套内，及位于所述悬伸轴段与所述磁钢之间，所述减振器包括磁铁、导电件和第一弹性件；所述磁铁设有至少两个，所述磁铁沿所述磁钢护套的周向或者轴向排列，所述磁铁的磁化方向为所述磁钢护套的径向，且相邻两个所述磁铁的磁化方向相反；所述导电件位于所述磁铁沿所述磁钢护套径向的一侧，以形成电涡流阻尼结构；所述第一弹性件可沿所述磁钢护套的径向形变，所述导电件或所述磁铁与所述第一弹性件相连，以形成第一动力吸振结构；其中，记所述第一动力吸振结构的固有频率为aHz，记所述转子的第三阶临界转速为br/s，a与b的比值范围为75%~125%。
[0009]作为对所述转子的进一步可选的方案，所述磁铁与所述第一弹性件相连，以形成所述第一动力吸振结构；所述减振器还包括第二弹性件，所述第二弹性件可沿所述磁钢护套的径向形变；所述导电件与所述第二弹性件相连，以形成第二动力吸振结构；其中，记所述第二动力吸振结构的固有频率为cHz，记所述转子的第四阶临界转速为dr/s，c与d的比值范围为75%~125%。
[0010]作为对所述转子的进一步可选的方案，所述第一弹性件包括支撑外环、导磁内环和连接部；所述支撑外环和所述导磁内环均沿所述磁钢护套的周向设置，所述支撑外环的外壁与所述磁钢护套的内壁贴合，所述支撑外环的内壁通过所述连接部与所述导磁内环的外壁连接，所述连接部可沿所述磁钢护套的径向和周向形变；所述磁铁固定于所述导磁内环的内壁。
[0011]作为对所述转子的进一步可选的方案，所述第二弹性件成对设置在所述第一弹性件沿所述磁钢护套轴向的两端，所述导电件穿过所述导磁内环，所述导电件的两端分别连接所述第二弹性件。
[0012]作为对所述转子的进一步可选的方案，所述导电件包括导磁柱和导体层，所述导磁柱的轴线与所述磁钢护套的轴线重合，所述导磁柱的两端分别连接所述第二弹性件，所述导体层套设于所述导磁柱。
[0013]作为对所述转子的进一步可选的方案，所述第二弹性件为隔磁板，所述隔磁板垂直于所述导磁柱设置，所述隔磁板具有弹性支撑部，所述弹性支撑部可沿所述磁钢护套的径向形变，所述弹性支撑部上设有可供所述导磁柱末端嵌入的安装槽。
[0014]作为对所述转子的进一步可选的方案，所述连接部包括交替设置的径向连接段和周向连接段，所述径向连接段沿所述磁钢护套的径向设置，所述周向连接段沿所述磁钢护套的周向设置。
[0015]作为对所述转子的进一步可选的方案，所述磁铁沿所述磁钢护套的周向排列。
[0016]本专利技术的另一目的是提供一种空压机。
[0017]本专利技术提供如下技术方案：一种空压机，包括上述转子。
[0018]本专利技术的又一目的是提供一种燃料电池系统。
[0019]本专利技术提供如下技术方案：一种燃料电池系统，包括上述空压机。
[0020]本专利技术的实施例具有如下有益效果：减振器嵌于磁钢护套内，并位于悬伸轴段与磁钢之间，作为转子的一部分。由于第一动力吸振结构的固有频率与转子的第三阶临界转速相近，故当转子的转速在第三阶临界转速附近时，第一动力吸振结构将发生显著的振动。此时，导电件与磁铁之间发生相对位移，从而通过电涡流效应将减振器获得的动能以热能的形式耗散掉，减弱转子的振动幅度，避免转子动力学指标超差。
[0021]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显和易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
[0023]图1示出了现有的两级增压空压机的转子
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轴承系统的结构示意图；图2示出了本专利技术实施例提供的一种转子的整体结构示意图；图3示出了本专利技术实施例提供的一种转子的内部结构示意图；图4示出了本专利技术实施例提供的一种转子中减振器的爆炸示意图；图5示出了本专利技术实施例提供的一种转子中减振器的内部结构示意图；图6示出了本专利技术实施例提供的一种转子中部分磁铁的磁极排列关系示意图；图7示出了本专利技术实施例提供的一种空压机的部分结构示意图。
[0024]主要元件符号说明：10
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转子；20
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叶轮；30
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锁紧螺母；40
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推力盘；50
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箔片动压空气轴承；100
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悬伸轴段；200
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磁钢；300
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磁钢护套；400
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减振器；410
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磁铁；420
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种转子，其特征在于，包括悬伸轴段、磁钢、磁钢护套和减振器；所述减振器嵌于所述磁钢护套内，及位于所述悬伸轴段与所述磁钢之间，所述减振器包括磁铁、导电件和第一弹性件；所述磁铁设有至少两个，所述磁铁沿所述磁钢护套的周向或者轴向排列，所述磁铁的磁化方向为所述磁钢护套的径向，且相邻两个所述磁铁的磁化方向相反；所述导电件位于所述磁铁沿所述磁钢护套径向的一侧，以形成电涡流阻尼结构；所述第一弹性件可沿所述磁钢护套的径向形变，所述导电件或所述磁铁与所述第一弹性件相连，以形成第一动力吸振结构；其中，记所述第一动力吸振结构的固有频率为aHz，记所述转子的第三阶临界转速为br/s，a与b的比值范围为75%~125%。2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述磁铁与所述第一弹性件相连，以形成所述第一动力吸振结构；所述减振器还包括第二弹性件，所述第二弹性件可沿所述磁钢护套的径向形变；所述导电件与所述第二弹性件相连，以形成第二动力吸振结构；其中，记所述第二动力吸振结构的固有频率为cHz，记所述转子的第四阶临界转速为dr/s，c与d的比值范围为75%~125%。3.根据权利要求2所述的转子，其特征在于，所述第一弹性件包括支撑外环、导磁内环和连接部；所述支撑外环和所述导磁内环均沿所述磁钢护套的周向设置，所述支撑外环的外壁与所述磁钢护套的内壁贴...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂慧凡，沙宏磊，俞天野，刘月艳，李凯，
申请(专利权)人：天津飞旋科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：