汽车旋转动能传递装置制造方法及图纸

一种汽车旋转动能传递装置。用于汽车燃料电池的旋转动能传递装置包括：叶轮和涡轮中的一种，与燃料电池堆流体连通；电机；轴，可操作地与所述叶轮和涡轮中的一种结合。所述装置还包括设置在所述轴中的加热元件。该加热元件被构造成与电机的定子线圈选择性地电结合。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术的实施例涉及一种汽车旋转动能传递装置。
技术介绍
对于加热旋转机械元件，已知特定的技术。Albaric等人的美国第4， 200， 784号专 利是一种这样的示例。Albaric等人公开了一种用于加热轴的中空、可旋转的轴孔加热组 件。通过位于形成在多个底座构件的内表面上的狭槽中的多个电子加热器对可旋转的轴进 行加热，所述多个底座构件插入到中空的轴中并且通过偏置结构朝着中空的轴偏置。偏置 结构提供在圆周上相邻的底座构件之间的偏置力，以在轴的非旋转期间保持轴和底座构件 之间的接触。 Hooper的美国第4， 329， 566号专利是另一个示例。Hooper公开了一种在用于将 调色剂图像定影到载体表面(support surface)的熔合设备中使用的加热的熔合辊。熔合 辊包括圆形套管构件，该圆形套管构件具有置于其中的至少一个加热单元。每个加热单元 包括(i)多个轴向设置的热传导构件；(ii)多个晶片状加热元件；(iii)弹性机构。加热 单元的每个通过绝缘构件彼此隔开。在热传导构件的平坦表面上设置了多个腔。在所述腔 的每个中设置一个加热元件。
技术实现思路
为了解决燃料电池系统在低温下产生水而引起的冻结问题提出本技术。燃 料电池系统的阳极系统和阴极系统均容易出现上述问题。例如，阳极系统是闭环或者死循 环系统(dead ended system)，其仅在净化(purge)期间通往大气。来自加湿器的湿气或 者MEA本身的湿气导致水的产生。容易冻结的旋转组件的示例是闭环阳极子系统的氢循 环鼓风机(hydrogenrecirculation bolower)。叶轮与旋转轴相对于壳体具有精密公差 (tighttorerance)。例如，由于在设备的低温适应(cold soak)期间聚集的水会使得叶轮 和旋转轴之一或者二者冻结。另一种情况是对于开环系统的阴极系统。从燃料电池堆产生 的水流向下游，这里容易冻结的旋转组件的示例可能是膨胀器。而且，相对于壳体，旋转轴 和涡轮具有精密公差。在设备的低温适应期间，在操作过程中，潮湿的空气凝结的水或者仅 是泄漏到膨胀器或者聚集的水会冻结。 用于包括燃料电池堆的汽车燃料电池的旋转动能传递装置包括叶轮和涡轮中的 一种，与燃料电池堆流体连通；电机，包括定子线圈；轴，可操作地与所述叶轮和涡轮中的 一种结合。所述装置还包括加热元件，设置在所述轴中，并被构造成与所述定子线圈选择 性地电结合。 所述加热元件配置成与所述定子线圈电结合。 所述加热元件配置成与所述定子线圈电分离。 所述装置还包括机械调速器组件，所述机械调速器组件可操作地与所述轴结合， 并被构造成如果所述轴以阈值速度或者大于阈值速度的速度旋转，则所述机械调速器组件使所述加热元件与定子线圈电分离。 所述机械调速器组件包括导电构件，其特征在于，所述加热元件和定子线圈经该 导电构件选择性地电结合。 所述机械调速器组件配置成相对于所述轴沿轴向运动。 所述导电构件包括导电板。 所述轴包括凹槽，导电构件包括凸榫，如果导电构件相对于所述轴运动，则所述凸 榫在所述凹槽中运动。 用于机动车辆的包括定子线圈的旋转动能传递装置包括叶轮和涡轮中的一种； 旋转构件，与所述叶轮和涡轮中的一种机械地结合。旋转构件包括用于对所述旋转构件加 热的加热元件。所述装置还包括机械调速器组件，被构造成基于旋转构件的旋转速度将所 述加热元件和定子线圈选择性地电结合。 所述机械调速器组件包括具有导电部分的导电构件，其中，所述机械调速器组件 经导电部分将加热元件和定子线圈选择性地电连接。 包括定子线圈的汽车旋转动能传递装置的包括加热元件的对轴的加热方法包括 如果所述轴的旋转速度小于阈值旋转速度，则将所述加热元件与所述定子线圈电结合，如 果所述轴的速度旋转等于或者大于阈值旋转速度，则将所述加热元件与所述定子线圈电分离。 虽然根据本技术的示例性实施例被示出并被描述，但是，这种公开不应该被 解释为限制本技术。应该预见到，在不脱离本技术的范围的情况下，可以进行各种修改和替换设计。 在特定实施例中，加热元件的电子控制不是必要的。 本技术的一个或者更多实施例提供两个目的一个是提供热；另一个是提 供电流。具体地讲，在旋转轴中钻小直径孔，并在该小直径孔中插入加热元件(例如，镍 铬合金线或者易于装配的Calrod)。中空轴仍然需要提供需要的转子动态刚性度(rotor dynamic rigidity)和强度。应该注意在燃料电池系统中使用的涡轮或者叶轮通常由铝 制成。在锻造形式(wrought form)下使用时，铝的热导系数(k)大约为175W/m K。旋 转轴通常由不锈钢或者钢制成。不锈钢的热导系统(k)大约为15W/m'K。因此，钢制的 旋转轴产生的热将传递到叶轮和叶轮周围的壳体。加热元件需要被供电以进行工作。建 议使用电机线圈电流(motor coil current)作为电流源。这样，将从组件去掉配线连 接器(wiring connector)。为了将线圈电流通到所述轴加热元件，建议使用反向调节器 (reverse governor)。当所述轴不旋转时，反向调节器将将电机电流引线(motor current lead)连接到所述轴加热元件引线(shaft heatingelement lead)。当所述轴开始旋转时， 反向调节器将断开连接。附图说明图1是用于机动车的燃料电池装置的实施例的示意图； 图2是电动泵的截面示意图； 图3是图2的电动泵的一部分的分解装配图； 图4是图2的电动泵的另一截面示意图。具体实施方式现在，参照图l，汽车燃料电池装置10的实施例包括氢罐12、压力调节器14、燃 料电池堆16和电动泵18。当然，其它实施例可具有不同的布置和/或构造(例如，用于家 用发电的固定燃料电池)，并且在不同的环境下被实现。 氢气(由箭头表示)从氢罐12通过压力调节器14流到燃料电池堆16。氢气与氧 (未显示)在燃料电池堆16中反应，以产生电能。该反应还产生水蒸气。在特定的质子交 换膜(PEM)技术中，氮气通过PEM横穿阴极到达阳极。这就稀释了阳极处氢的浓度。为了 保持适当浓度的氢，气体混合物通过由电动泵18的径向流动叶轮22驱动的再循环回路20 离开燃料电池堆16，并被再循环。在其它实施例中，叶轮22可作为涡轮，例如，如果流体的 流动使叶轮22旋转，则产生出电能。 水蒸气也可离开燃料电池堆16，并进入再循环回路20。在一些实施例中，水分离 器(未显示)和放气阀(purge valve，未显示)可设置在再循环回路20中，以便于除去一 些水蒸气。如果燃料电池装置10在冷的环境中无效，则水蒸气在电动泵18中会液化并冻 结，阻止叶轮22运动。在特定的现有技术的装置中，加热器(未显示)与电动泵18分离， 用于熔化可在电动泵18中形成的冰。 参照图2，电能被供应到电机26的定子线圈24，以产生电磁场。定子线圈24与电 动泵18的壳体28固定地附着。该电磁场使转子30相对于定子线圈24旋转。空心轴32与 转子30固定地附着。叶轮22与空心轴32固定地附着(例如，压配合)。在图2的实施例 中，轴环34和帽35固定地附着(例如，压配合)到空心轴32的与叶轮22本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于包括燃料电池堆的汽车燃料电池的旋转动能传递装置，其特征在于，所述装置包括：叶轮和涡轮中的一种，与燃料电池堆流体连通；电机，包括定子线圈；轴，可操作地与所述叶轮和涡轮中的一种结合；加热元件，设置在所述轴中，并被构造成与所述定子线圈选择性地电结合。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：汉斯布斯冈沃，
申请(专利权)人：福特汽车公司，
类型：实用新型
国别省市：US[美国]