再循环风机制造技术

本实用新型专利技术涉及一种再循环风机(17)，其用于燃料电池系统中的氢气回收装置，其中再循环风机(17)被设计为轴流式风机并且包括：带有进气口(23)和排气口(25)的壳体(27)以及电机(29)，电机被布置在壳体(27)的内部并且包括定子单元(31)和带有至少一个叶轮(41)的转子(33)，其中从进气口(23)到排气口(25)的流动路径在定子单元(31)之外延伸。按照本实用新型专利技术的再循环风机是紧凑的、模块化的和自密封的。模块化的和自密封的。模块化的和自密封的。

【技术实现步骤摘要】
再循环风机


[0001]本技术涉及一种再循环风机，所述再循环风机用于燃料电池系统中的氢气回收装置。

技术介绍

[0002]在车辆、火车、飞机或船中可以设有燃料电池系统。在燃料电池系统中例如由氢气生成电能，以产生驱动。
[0003]燃料电池系统除了被供应气态氢气的燃料电池单元之外还具有用于将未被使用的氢气气体回收至燃料电池单元的输入端的回收装置。在回收装置中设有再循环风机，以便将没有被消耗的氢气回收至输入端并给燃料电池通气。由此可以实现较小的燃料消耗。
[0004]再循环风机可以被设计为电驱动压缩机，例如径流式压缩机。还可以使用额定压力比相对较小的侧通道压缩机和旋转活塞风机(所谓的罗茨风机)。

技术实现思路

[0005]所提出的目的是，提供一种替代性的再循环风机。
[0006]该目的通过用于燃料电池系统中的氢气回收装置的再循环风机来实现。
[0007]一种用于燃料电池系统中的氢气回收装置的再循环风机，所述再循环风机被构成为轴流式风机并且包括：带有进气口和排气口的壳体以及电机，所述电机被布置在所述壳体的内部并且包括定子单元和带有至少一个叶轮的转子，其中，从所述进气口到所述排气口的流动路径在所述定子单元之外延伸。
[0008]再循环风机被设计为轴流式风机并且包括：带有进气口和排气口的壳体以及电机，电机被布置在壳体的内部并且包括定子单元和带有至少一个叶轮的转子，其中从进气口到排气口的流动路径在定子单元之外延伸。
[0009]再循环风机是紧凑的、模块化的、自密封的轴流式风机，这些轴流式风机还可以被称为轴流式机器，其具有外部的控制电子装置作为氢气再循环风机。作为再循环风机的轴流式风机可以具有对称的、柱体形的基本形状，该基本形状与管类似。
[0010]再循环风机将在燃料电池中反应时没有被消耗掉的氢气引导返回至燃料电池系统的燃料电池中，这降低了燃料电池的氢气消耗和老化。再循环风机被设计为轴流式风机，该轴流式风机有利地还用作压缩机。由电机驱动带有叶轮的转子，从而使得可以经过进气口吸入气体并在排气口处排出气体。从进气口到排气口的流动路径在定子单元之外延伸，从而使得气体在外部从定子单元旁流过。气体在壳体与定子单元之间沿着转子流动并且在此流过叶轮的叶片。在此，对气体进行压缩，以维持氢气向燃料电池的输入端的流动方向。吸入和排出气体可以沿轴向方向进行。轴向方向沿转子的转动轴线延伸。
[0011]转子包括再循环风机的旋转部件，尤其是轴和至少一个叶轮。定子单元包括固定的、非旋转的部件。转子和定子单元均具有磁性作用区域，藉由其交互作用，转子被置于旋转。在一个实施方案中，定子单元包括被电流流过的绕组，在这些绕组中根据随时间变化
的、流过绕组的电流感应生成随时间变化的磁场，使得借助作为转子的磁性作用区域的永磁性区域引起转子的旋转。
[0012]此外，定子单元被设计成用于保持转子的至少一个端部区域。为此目的，设有用于转子的轴承。定子单元可以被设计为块，转子的这些端部区域之一伸入该块中并且在该端部区域处被驱动。替代性地，定子单元可以包括带有磁性作用区域的两个子块，转子的这些端部区域中的各个端部区域伸入这些子块中，从而使得转子在两个端部处由子块保持并被驱动。
[0013]电机被布置在气体的流动路径中。气体在其处于进气口与排气口之间的路径上在电机周围流动并且在此流过叶轮的叶片。电机被布置在壳体的中央区域中，从而使得流过入口的气体流向朝向进气口的定子单元并从定子单元向外围绕电机被转向。由此，气体在壳体与电机之间与电机的转动轴线大体上平行地穿过壳体流向出口。叶轮的叶片伸入气体的流动路径中。
[0014]与作为再循环风机的径流式风扇相比，作为再循环风机的轴流式风机的空间需求更小。作为再循环风机的带有经整合的电驱动装置的这样的轴流式风机可以被用于各种燃料电池系统中。
[0015]在一个实施方案中，转子的第一区段伸延到定子单元中并且转子的带有叶轮的第二区段布置在定子单元之外。在这样的实施方案中，定子单元可以被设计为单独的驱动块，其磁性作用区域与转子的第一区段处的磁性作用区域共同作用，从而使得转子仅在一个端部区域处被驱动并且另外的端部区域有利地借助轴承可旋转地被支撑在轴承座中。
[0016]在一个替代性实施方案中，定子单元包括彼此间隔开的、带有磁性作用区域的两个子块，其中，向每个子块中伸入转子的这些端部区域之一。在此实施方案中，在转子的两个端部处进行驱动。端部区域是转子的进行驱动的第一区段，并且转子的带有叶轮的第二区段在子块的外部在子块之间延伸。
[0017]在一个实施方案中，转子的第二区段的朝向定子单元的端面被设计成用于将流入端面与电机组之间的气体向外导出。这样的端面(还被称为转子毂端面)是轴的径向扩展部，该径向扩展部可以与轴一体式地形成或者是单独的、与轴相连的部件。这样的端面有利地具有叶片结构，其中弧形地延伸的隆起部在轴向方向上在端面上突起。由此，端面具有螺旋泵的形状和功能，以便将侵入的氢气再次运送至主流中。
[0018]再循环风机的实施方案包括带有吸收氢气的材料的氢气阻隔，氢气阻隔被布置在定子单元的、转子从中伸出的那侧。氢气阻隔有利地被布置在定子单元的磁性作用区域与转子及该转子的端面之间。氢气阻隔朝向端面以导出气体，因而氢气阻隔是防止氢气侵入的附加保护措施。氢气阻隔吸收可能在其他情况下侵入磁性作用区域的氢气。吸收氢气的材料可以是金属氢化物。
[0019]带有吸收氢气的材料的氢气阻隔和带有叶片结构的端面(该端面例如像螺旋泵一样起作用)是两个器件，以便防止或至少使氢气侵入磁性作用区域变得困难。这两个器件可以单独地或彼此组合地使用。
[0020]在一个实施方案中，转子的第二区段被设计成使其具有叶轮座，数量可变的叶轮、尤其至多达两个叶轮可以被安置到该叶轮座上。转子例如被设计成使得在组装再循环风机时要么将仅一个叶轮、要么将两个叶轮安置到叶轮座上。由此可以将转子与由相同部件构
成的一个或两个叶轮组合，而可能无需进行结构上的改变。在具有相邻的两个叶轮的再循环风机中，在这些叶轮之间还布置有带有引导叶片的引导格栅，这在仅有一个叶轮的情况下是不必要的。引导格栅是固定的径向格栅，该径向格栅影响在叶轮之间流动的气体的旋流。
[0021]针对叶轮和引导叶片的以上所描述的模块化方案可以实现与用于再循环风机的压缩的各种压缩比相适配。可以针对排出压力与进入压力之间的各种期望的压缩比提供各种压缩等级(叶轮数量可能不同)。模块化方案允许制造针对较大的压缩比的多级式风机。在模块化的、单级式的(在需要时两级式的)、内部布置有叶轮的轴流式机器中，可以通过两级性来实现例如可变的压缩比(如有必要)，至多达约2.0。模块化方案还提供了节省成本且降低复杂性的潜力。此外由此可以节省能量，这是因为提供了作为压缩机的效率。
[0022]为了将定子单元放置在壳体的内部，该定子单元由径向地从壳体向定子单元延伸的至少一组接片保持。气体可以穿过接片之间在外部从定子单元旁流过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种再循环风机，所述再循环风机用于燃料电池系统中的氢气回收装置，其特征在于，所述再循环风机(17)被构成为轴流式风机并且包括：带有进气口(23)和排气口(25)的壳体(27)以及电机(29)，所述电机被布置在所述壳体(27)的内部并且包括定子单元(31)和带有至少一个叶轮(41)的转子(33)，其中，从所述进气口(23)到所述排气口(25)的流动路径在所述定子单元(31)之外延伸。2.根据权利要求1所述的再循环风机，其特征在于，所述转子(33)的第一区段(47)伸延到所述定子单元(31)中并且所述转子(33)的带有所述叶轮(41)的第二区段(49)布置在所述定子单元(31)之外，所述叶轮的叶片伸入所述流动路径中。3.根据权利要求1或2所述的再循环风机，其特征在于，所述定子单元(31)包括彼此间隔开的两个子块(32)并且向每个子块(32)中伸入所述转子(33)的端部区域之一。4.根据权利要求3所述的再循环风机，其特征在于，所述端部区域是所述转子(33)的第一区段(47)，并且所述转子(33)的第二区段(49)布置在所述子块(32)之外且在所述子块(32)之间。5.根据权利要求1或2所述的再循环风机，其特征在于，所述转子(33)的第二区段(49)的朝向所述定子单元(31)的端面(65)被设计成用于将流入所述端面(65)与所述定子单元(31)之间的气体向外导出。6.根据权利要求5所述的再循环风机，其特征在于，所述端面(65)具有叶片结构(67)。7.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：博格华纳公司，
类型：新型
国别省市：