【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种根据权利要求1所述的燃料电池的增压系统。
技术介绍
1、尤其机动车的驱动系统越来越多地具有燃料电池作为驱动机组。燃料电池在其运行中被输送呈空气氧气的形式的氧气。已经在内燃机的空气供应和功率提高中证实为可靠并且已知的增压系统、废气涡轮增压机适合于此。
2、然而，由于从燃料电池中流出的废气(所述废气在本上下文中被称为膨胀气体，因为所述废气加载增压系统的膨胀轮并且不具有根据常见已知废气的组成)的明显更低的温度，可能需要增压系统的支持，所述增压系统具有可旋转地设置的压缩轮和与压缩轮抗扭地连接的、同样可旋转地设置的膨胀轮，所述支持优选地以电动马达的形式构成。电动马达那么通常定位在压缩轮与膨胀轮之间，或者换言之，定位在增压系统的压缩部段与增压系统的膨胀部段之间。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种燃料电池的增压系统，所述增压系统具有成本有利的结构方式。
2、所述目的通过具有权利要求1的特征的燃料电池的增压系统来实现。本专利技术的具有符合目的和不常见的改进的有利的构造方案在其余的权利要求中给出。
3、本专利技术涉及一种燃料电池的增压系统，所述增压系统具有用于容纳可旋转的压缩轮和可旋转的膨胀轮的壳体，其中壳体包括压缩部段和膨胀部段，其中压缩部段构成用于容纳压缩轮，并且膨胀部段构成用于容纳膨胀轮。构成用于驱动轴的电动马达，所述轴至少与膨胀轮抗扭地连接，其中电动马达容纳在马达壳体中。根据本专利技术，为了冷却电动马达，马达壳体以可穿流的方式
4、在此可以力求两个不同的设计方案，其中两个设计方案中的一个设计方案的特征在于，由压缩轮抽吸的空气经由马达壳体引导到压缩部段中，因此冷的新鲜空气从环境流入到马达壳体中，所述新鲜空气在离开马达壳体之后在压缩部段中被压缩并且被输送给燃料电池。为此，用于经由马达壳体抽吸空气的压缩轮在壳体中设置成，使得所述压缩轮以其最简单的布置容纳在膨胀部段与马达壳体之间，借此可以实现从马达壳体直接流入到压缩部段中。
5、这两个设计方案中的另一设计方案提出，膨胀轮设置在壳体中，用于将穿流膨胀轮的膨胀气体输送到马达壳体中。为此优选地，膨胀轮设置在压缩轮与马达壳体之间，借此可以构成膨胀气体到马达壳体中的直接流出。
6、这两个设计方案关于空气冷却的流动方向不同。如果空气构成用于借助于压缩轮冷却，则所述空气从环境经由马达壳体流入到压缩部段中。如果相反地，膨胀气体用于冷却马达壳体，则所述膨胀气体从膨胀部段流入到马达壳体中并且从那里流入到周围环境中。
7、压缩轮和膨胀轮有利地以具有轴的一件式构成的系统轮的形式实施。根据本专利技术的增压系统的优点在于，借助于压缩轮和膨胀轮的一件式的实施方案可以提供在其轴向扩展方面比迄今已知的增压系统明显减小的增压系统。此外，增压系统的部件，例如轴或壳体，可以以减少成本的方式制造。另一优点在于，可以将氢气或润滑剂的可能的泄漏随膨胀气体从增压系统引导离开。因此，也可以防止润滑剂进入到燃料电池中。
8、系统轮可以由两种不同的材料制造，也就是说换言之，压缩轮由第一材料制造，而膨胀轮由与第一材料不同的第二材料制造。在此，应使用通常成本密集的接合方法。然而，因为气体、压缩气体和膨胀气体的温度不是如从内燃机构造及其废气温度中已知的温度，所以膨胀轮成本有利地由与第一材料相对应的第二材料制造。也就是说换言之，系统轮由唯一的材料制造，然而，所述唯一的材料也可以是复合材料和/或合金等。
9、在根据本专利技术的增压系统的另一设计方案中，压缩部段和膨胀部段构成用于引起在压缩部段中流动的压缩气体和在膨胀部段中流动的膨胀气体的壁热交换。也就是说换言之，以其相应的气体穿流的两个部段构成为，使得膨胀气体可以冷却压缩气体，而压缩气体可以加热膨胀气体。因此，可以以简单的方式省去所谓的增压空气冷却器、用于降低压缩气体在其压缩之后的温度的冷却器，或者所述冷却器可以至少在其尺寸上减小。
10、有利地，为此膨胀部段以至少部分地包围压缩部段的方式构成。因此，可以以简单的方式实现壁热交换，因为在膨胀气体与压缩气体之间仅构成一个壁，经由所述壁可以引导气体的热量。
11、在根据本专利技术的增压系统的另一设计方案中，膨胀部段至少部分地在轴向上设置在压缩部段旁边。所述布置优选地设在系统轮的具有几乎轮背对轮背、因此轴向并排设置的压缩轮和膨胀轮的区域中，借此压缩轮可以被推动到其压缩通道中并且膨胀轮可以从其膨胀通道提供。
12、有利地，电动马达由构成用于支承轴的马达壳体包围。也就是说换言之，轴的可旋转的支承可以借助于马达壳体实现。因此可以以简单的方式引起轴的可靠支承，因为与支承的结构类型无关地，支承与系统轮间隔开从而与膨胀气体间隔开并且以至少最大程度地免受其影响的方式构成。
13、在根据本专利技术的增压系统的另一设计方案中，马达壳体至少部分地与壳体一件式地实施。尤其地，马达壳体与膨胀部段的至少一部分一件式地构成，由此可以实现电动马达的成本有利的制造和/或优选的空气冷却。
14、在根据本专利技术的增压系统的另一设计方案中，轴是组装的轴。也就是说换言之，轴由彼此接合的至少两个部分构成。所述两个部分例如可以材料配合和/或力配合和/或形状配合地彼此连接。优点在于，根据电动马达的结构类型，电动马达的定子或转子可以容纳在轴的一个部段中。
15、优选地，轴以容纳电动马达的转子的方式构成，并且与所述转子尤其抗扭地连接。同样地，与转子的抗扭的连接也可以根据需要构成。借助于组装的轴，转子可以以简单的方式固定地容纳在轴的空腔中。
16、为了避免增压系统的功率的降低，或至少为了降低由于需要压缩部段相对于膨胀部段的优选的密封的一件式的系统轮而造成的增压系统的功率损耗，将压缩部段和膨胀部段分开的壳体壁具有呈迷宫式密封件的形式的密封件。也称为非接触式轴密封件的迷宫式密封件的特征在于，以可相对于彼此运动的方式构成的部分具有其背向密封件构成的空间的密封。
17、尤其地，迷宫式密封件在压缩轮与壳体壁之间构成，并且借助于迷宫式密封件可以延长在压缩轮与壳体壁之间构成的间隙，并且明显增加间隙中的流动阻力。因此，引起压缩部段和膨胀部段的流体密封。
18、轴有利地借助于径向轴承支承，所述径向轴承是滑动轴承或滚动轴承或空气轴承。存在组合轴承类型的可行性。也就是说换言之，轴可以借助例如呈滑动轴承的形式的径向轴承和例如呈滚动轴承的形式的径向轴承支承。或者，径向轴承对可以以空气轴承-滚动轴承对的形式来实施。可设想不同的组合。
19、此外，轴有利地具有轴向轴承，所述轴向轴承是滑动轴承或滚动轴承或空气轴承。通常存在仅设有一个轴向轴承的必要性，使得不需要不同轴承类型的配对。然而，只要必须构成多于一本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种燃料电池的增压系统(1)，所述增压系统具有用于容纳可旋转的压缩轮(3)和可旋转的膨胀轮(4)的壳体(2)，其中所述壳体(2)包括压缩部段(5)和膨胀部段(6)，其中所述压缩部段(5)构成用于容纳所述压缩轮(3)并且所述膨胀部段(6)构成用于容纳所述膨胀轮(4)，并且所述增压系统具有用于驱动轴(14)的电动马达(8)，所述轴至少与所述膨胀轮(4)抗扭地连接，其中所述电动马达(8)容纳在马达壳体(7)中，
2.根据权利要求1所述的增压系统(1)，
3.根据权利要求1所述的增压系统，
4.根据上述权利要求中任一项所述的增压系统，
5.根据上述权利要求中任一项所述的增压系统(1)，
6.根据上述权利要求中任一项所述的增压系统(1)，
7.根据上述权利要求中任一项所述的增压系统(1)，
8.根据上述权利要求中任一项所述的增压系统(1)，
9.根据上述权利要求中任一项所述的增压系统(1)，
10.根据上述权利要求中任一项所述的增压系统(1)，
11.根据权利要求10
12.根据上述权利要求中任一项所述的增压系统(1)，
13.根据权利要求12所述的增压系统(1)，
14.根据上述权利要求中任一项所述的增压系统(1)，
15.根据上述权利要求中任一项所述的增压系统(1)，
16.根据上述权利要求中任一项所述的增压系统(1)，
17.根据权利要求16所述的增压系统，
18.根据上述权利要求中任一项所述的增压系统(1)，
19.根据权利要求18所述的增压系统(1)，
20.根据权利要求19所述的增压系统(1)，
21.根据上述权利要求中任一项所述的增压系统(1)，
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种燃料电池的增压系统(1)，所述增压系统具有用于容纳可旋转的压缩轮(3)和可旋转的膨胀轮(4)的壳体(2)，其中所述壳体(2)包括压缩部段(5)和膨胀部段(6)，其中所述压缩部段(5)构成用于容纳所述压缩轮(3)并且所述膨胀部段(6)构成用于容纳所述膨胀轮(4)，并且所述增压系统具有用于驱动轴(14)的电动马达(8)，所述轴至少与所述膨胀轮(4)抗扭地连接，其中所述电动马达(8)容纳在马达壳体(7)中，
2.根据权利要求1所述的增压系统(1)，
3.根据权利要求1所述的增压系统，
4.根据上述权利要求中任一项所述的增压系统，
5.根据上述权利要求中任一项所述的增压系统(1)，
6.根据上述权利要求中任一项所述的增压系统(1)，
7.根据上述权利要求中任一项所述的增压系统(1)，
8.根据上述权利要求中任一项所述的增压系统...
【专利技术属性】
技术研发人员：沙沙·斯拉维奇，蒂姆·基纳，
申请(专利权)人：IHI供应系统国际有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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