CN102094840A - 用于燃料电池车辆的鼓风机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于燃料电池车辆的鼓风机，具体地提供了这样一种用于燃料电池车辆的鼓风机，该鼓风机包括空气流动槽以及形成在马达壳体中的冷却水通道，以提高冷却效率并减小轴负载来提高耐用性。

Description

用于燃料电池车辆的鼓风机

技术领域

本发明涉及一种用于燃料电池车辆的、能够提高冷却效率和耐用性的鼓风机。

背景技术

通常，燃料电池车辆利用由通过电化学反应连续产生的电能来驱动，该电化学反应例如是当将从燃料供给装置供应的氢和自空气供给装置供应的空气中的氧供给至增湿器时生成的水的电解逆反应。

燃料电池车辆被构造成包括：产生电的燃料电池组；用于湿润和供应在燃料电池组中的燃料和空气的增湿器；将氢供应至增湿器的燃料供给装置；将包括氧的空气供给至增湿器的空气供给装置；以及用于冷却燃料电池组的冷却模块。

空气供给装置被构造成包括：用于过滤空气中所包含的杂质的空气净化器；将在该空气净化器中净化过的空气压缩并且供应的鼓风机；以及控制该鼓风机的控制箱。在该构造中，为了使得鼓风机产生压缩空气，应该以高速驱动马达。因而，马达壳体应该包括冷却器。此外，由于在控制鼓风机的同时动力装置被加热，因此控制箱包括自身的冷却器。

在根据现有技术的常规的燃料电池车辆中，鼓风机和控制箱被空气供给装置彼此分隔开。因此，难以减小燃料电池车辆的体积和重量。

此外，根据现有技术，难以充分地冷却马达和控制箱，因而冷却效率和耐用性变差。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于燃料电池车辆的鼓风机，该鼓风机能够通过在马达壳体内形成供冷却水流过的冷却水通道而均匀地冷却整个马达，由此能够进一步提高冷却效率。

本发明的另一目的是提供一种用于燃料电池车辆的鼓风机，该鼓风机能够通过在与轴承的外周部接触的区域内形成空气流动槽来冷却轴承、旋转轴、马达等等，并且通过减小由内压和外压之间的差异而产生的轴负载来提高耐用性。

本发明的又一目的是提供一种用于燃料电池车辆的鼓风机，该鼓风机能够通过简化结构以及使得维护过程便利而提高组装和生产效率。

技术方案

在一个总的方面，用于燃料电池车辆的鼓风机1000包括：蜗旋形壳体100；叶轮200，其配设在所述蜗旋形壳体100内以将空气压缩；马达壳体300，其连接至所述蜗旋形壳体100，并且具有形成于该马达壳体中的马达接收部310；设置在所述马达壳体300内的马达400；以及冷却水通道330，其沿着所述马达壳体300内的所述马达400的周边连通，并且具有在所述冷却水通道中流动的冷却水。

所述马达壳体300内可以设置有模块接收部320，在该模块接收部320中与马达接收部310相分离地设置有逆变器控制模块500，并且在所述马达接收部310与所述模块接收部320之间可以形成有所述冷却水通道330。

所述冷却水通道330可以由至少一个管道330a形成。

所述至少一个管道330a可以沿着所述马达接收部310的周边以螺旋形形状相连接。

所述至少一个管道330a可以形成为围绕所述马达接收部310的周边的筒形形状。

所述冷却水通道330可以进一步设有在所述至少一个管道330a中的销330b。

所述冷却水通道330可以在所述马达壳体300的一侧与供冷却水进入的入口管331以及供冷却水排放的出口管332相连通。

所述马达壳体300可以由具有高导热性的材料成一体地制成。

所述至少一个管道330a可以由具有高耐腐蚀性和高导热性的材料制成。

所述马达400可以具有：定子410；旋转轴420，该旋转轴沿纵向方向延伸地形成以贯穿所述定子410，并且在该旋转轴的一侧连接有叶轮200；转子430，该转子形成在所述旋转轴420的中央的外周表面处；第一轴承440，其设置在所述旋转轴420的连接至叶轮200的一侧；第二轴承450，其设置在所述旋转轴420的另一侧；支撑件460，其固定至所述马达壳体300，并且使得所述旋转轴420的设置有所述第二轴承450的所述另一侧插入该支撑件的中心区域内；以及罩盖470，该罩盖固定至所述支撑件460；并且所述鼓风机1000可以包括在与所述第一轴承440接触的所述马达壳体300中和与所述第二轴承450接触的所述支撑件460中形成的第一空气流动部和第二空气流动部，以使得空气沿着所述旋转轴420流动。

所述第一空气流动部和所述第二空气流动部可以被构造成分别包括在所述马达壳体300内凹入地形成的第一空气流动槽301和在所述支撑件460内凹入地形成的第二空气流动槽461，并且可以沿着所述第一轴承440的周边形成有至少一个所述第一空气流动槽301，并且可以沿着所述第二轴承450的周边形成有至少一个所述第二空气流动槽461。

所述罩盖470可以设有中空的连通孔471，并且通过所述第一空气流动槽301、所述转子430和所述定子410之间的区域、所述第二空气流动槽461以及所述连通孔471，将由所述叶轮200压缩的空气中的一些空气排放到外部。

有益效果

根据本发明，用于燃料电池车辆的鼓风机在马达壳体内形成有供冷却水流过的冷却水通道，以均匀地冷却整个马达，由此使得能够提高冷却效率。

此外，本发明的用于燃料电池车辆的鼓风机的结构可以通过在马达壳体内形成马达和逆变器控制模块而得以简化和小型化，并且可以通过利用所述冷却水通道来冷却马达和所述逆变器控制模块而提高整个鼓风机的冷却效率。

此外，本发明的用于燃料电池车辆的鼓风机可以通过在与轴承接触的区域内形成空气流动槽来冷却马达，并且通过利用在空气流动槽内的空气流动而减小轴负载来提高耐用性。

此外，本发明能够通过简化结构以及使得维护过程便利而提高组装和生产效率。

附图说明

图1至图3是根据本发明的用于燃料电池车辆的鼓风机的立体图、分解立体图以及剖视图；

图4是示出了用于燃料电池车辆的鼓风机的另一剖视图；

图5至图7是根据本发明的用于燃料电池车辆的鼓风机的另一剖视图和左视图，以及示出了压缩空气的流动的视图。

主要构件的详细说明：

1000：鼓风机

100：蜗旋形壳体

110：进气口

120：出气口

130：空气通道

200：叶轮

300：马达壳体

301：第一空气流动槽

310：马达接收部

320：模块接收部

330：冷却水通道

330a：管道

330b：销

331：入口管

332：出口管

400：马达

410：定子

420：旋转轴

430：转子

440：第一轴承

450：第二轴承

460：支撑件

461：第二空气流动槽

470：罩盖

471：连通孔

500：逆变器控制模块

510：电路基底

520：开关装置

具体实施方式

下面将参照附图详细地描述根据本发明的用于燃料电池车辆的鼓风机1000。

根据本发明的用于燃料电池车辆的鼓风机1000被构造成包括：蜗旋形壳体100、叶轮200、马达壳体300以及马达400，其中马达壳体300设有冷却水通道330。

蜗旋形壳体100的轴方向上设有供空气进入的进气口110，并且蜗旋形壳体的径向上设有供空气排出的出气口120。沿着蜗旋形壳体100的内周面形成有与进气口110和出气口120连接以使空气运动的空气通道130。

叶轮200配设在蜗旋形壳体100内，以压缩经进气口110进入的空气。经进气口110进入的大部分空气被叶轮200压缩，并且已被压缩的空气沿着空气通道130和出气口120排至外部。

在此情况下，一些压缩空气沿着空气流动槽301和461流入马达壳体300内，以冷却马达400中的部件。将在下面描述上述的详细结构。

马达壳体300连接至蜗旋形壳体100，并且包括用于接收马达400的马达接收部310。

此外，为了使根据本发明的用于燃料电池车辆的鼓风机1000小型化，可以在马达壳体300内形成包括逆变器控制模块500的模块接收部320。

模块接收部320与马达接收部310相分离地形成，并且该模块接收部的内部设有逆变器控制模块500。

逆变器控制模块500具有如下结构：开关装置520安装在电路基底510上。逆变器控制模块500设置在马达壳体300的气密空间(模块接收部320)内，由此能够有效地屏蔽电磁波。

虽然没有详细示出，电磁波屏蔽过滤器和电解质罩盖可以一体地构造，以便简化逆变器控制模块500的结构。

也就是说，在用于燃料电池车辆的鼓风机1000中，可以一体地形成包括逆变器控制模块500的模块接收部320和在马达壳体300内包括马达400的马达接收部310。

附图中示出了其中在左侧形成马达壳体300并且在右侧形成蜗旋形壳体100的实施例。马达400设置在马达接收部310的空间内，但马达400的旋转轴420连接至叶轮200以使该叶轮200旋转。

在此构造中，本发明的用于燃料电池车辆的鼓风机1000可以设有供冷却水流动的冷却水通道330，以提高冷却效率。

冷却水通道330形成于马达壳体330内，并且被形成为具有用于适当地冷却马达400的、沿着马达400的周边连通的预定空间，以使得冷却水在该空间内流动。

目前，沿着马达400的周边连通可以解释为沿着包括马达400的马达接收部310的周边连通。

可以形成冷却水通道330。图1和图2示出了如下的实施例，其中，一个冷却水通道330在整个区域内彼此连通，并且该冷却水通道330分别连接至供冷却水进入的入口管331和供排出冷却水的出口管332。

在此构造中，入口管331和出口管332可以形成于马达壳体300内，并且可以在空气流动方向上形成于马达壳体300的侧部或者马达壳体300的后部。

首先，马达壳体300的侧部是指在与马达400的旋转轴方向相垂直的方向上的外周部。

图1和图2示出了其中入口管331和出口管332形成于马达壳体300的相同侧的实施例。

此外，入口管331或出口管332可以设置于马达壳体300的在空气流动方向上的后部。

在空气流动方向上的后部是指在旋转轴420的纵向上形成叶轮200处的相反侧(在图1和图2中的左侧)。所述在旋转轴420的纵向上形成叶轮200处的相反侧，与形成叶轮200处的那一侧相比，可能会增加温度，从而这易于确保在其中形成入口管331和出口管332的空间。

结果，本发明的用于燃料电池车辆的鼓风机1000通过将入口管331或出口管332布置在形成叶轮200处的相反侧上，可以进一步提高冷却性能。

同时，冷却水通道330可以由管道330a形成。

如图3所示，至少一个管道330a可以沿着马达接收部310的周边呈螺旋形。

也就是说，螺旋形冷却水通道330具有单个通道，并且形成为围绕马达壳体300，由此能够使冷却水的流动平稳并且提高冷却效果。

此外，如图4所示，至少一个管道330a可以形成为筒形，以围绕马达接收部310的整个周边。

图4示出了其中在至少一个管道330a内进一步形成有销330b的实施例。图4所示的实施例具有的优点是：提高了传热性能并且相应地提高了冷却性能。

同时，冷却水通道330在预定区域内形成于马达接收部310与模块接收部320之间，由此能够利用冷却水通道330适当地冷却马达400和逆变器控制模块500。

马达壳体300由高导热性材料制成，以便通过利用在冷却水通道330中流动的冷却水来确保充分的冷却性能。

具有高导热性的材料的实施例可以包括铝或铝合金。

此外，形成冷却水通道330的至少一个管道330a是在其中具有冷却水流动的空间，并且由具有高导热性和耐腐蚀性的材料制成。

在此情况下，具有高导热性和耐腐蚀性的材料的实施例可以包括不锈钢、铜以及铜合金。

此外，在本发明的用于燃料电池车辆的鼓风机1000中，在第一轴承440和第二轴承450所在的区域内，沿着第一轴承440和第二轴承450的周边形成有空气流动槽301和461，以进一步提高马达400的冷却性能。

首先描述马达400的结构，所述马达400被构造成包括定子410、旋转轴420、转子430、第一轴承440、第二轴承450、支撑件460和罩盖470。

定子410沿轴方向形成为中空形状。

旋转轴420形成为贯穿定子410，并且该旋转轴的一侧连接至叶轮200。

转子430一体地形成在旋转轴420的中央的外周表面上，并且被定位成与定子410间隔开预定距离。

第一轴承440形成在旋转轴420的一侧上，以在转子430旋转时支撑旋转轴420的旋转，并且该第一轴承设置为在其一侧连接至叶轮200。

也就是说，在旋转轴420的一侧(在图4中的右部)，第一轴承440定位在马达壳体300内，并且叶轮200定位在该马达壳体300的外侧。(第一轴承440和叶轮200沿着从左至右的方向布置)。

第一轴承440形成为与马达壳体300内的预定区域接触，并且在与第一轴承440接触的马达壳体300内形成有第一空气流动部，以使得空气沿着旋转轴420流动。

第一空气流动部被构造成包括在马达壳体300内凹入地形成的第一空气流动槽301，并且沿着第一轴承440的周边形成有至少一个该第一空气流动槽301。

在此构造中，第一空气流动槽301可以附加形成为与旋转轴420平行，或者旋转轴420的周边可以形成为螺旋形但是也可以形成为不同形状。

第一空气流动槽301具有如下结构，在该结构中，由叶轮200形成的压缩空气中的一些围绕第一轴承440流动以冷却第一轴承440。在马达壳体300内，在与第一轴承440的外周表面相接触的区域内可以形成有多个第一空气流动槽301。

也就是说，第一空气流动槽301使得由叶轮200压缩的空气中的一些流入第一轴承440附近以冷却第一轴承440，并且使得其余的压缩空气在马达壳体300内流动，以冷却构成马达400的部件，例如旋转轴420、转子430、定子410等等。

类似于第一轴承440，第二轴承450支撑旋转轴420，并且该第二轴承设在旋转轴420的另一侧。

在此情况下，在马达壳体300内，所述另一侧(图5中的左侧)在马达接收部310的部分中未连接至蜗旋形壳体100，所述另一侧形成为中空形状以便于马达400的安装，并且形成为通过支撑件460和罩盖470而被固定。

支撑件460是板形构件并固定至马达壳体300，并且该支撑件460的中心部具有中空形状以使得包括第二轴承450的旋转轴420插入该中心部内。

支撑件460形成为使得中空区域的内周区域与第二轴承450的周边相对应，由此支撑第二轴承450和旋转轴420。

此外，罩盖470是固定至支撑件460以将贯穿支撑件460突出的旋转轴420围绕的结构，由此防止异物进入旋转轴420。

在本发明的用于燃料电池车辆的鼓风机1000中，与其中在包括第一轴承440的部分内形成有第一空气流动部的情况相似，在包括第二轴承450的支撑件460内形成有与旋转轴420平行的第二空气流动部。

第二空气流动部形成为在支撑件460内凹入地形成的第二空气流动槽461，并且沿着第二轴承450的周边形成有至少一个第二空气流动槽461。

穿过第二空气流动槽461运动的压缩空气通过在罩盖470内形成的连通孔471而被排放至外部。

也就是说，通过第一空气流动槽301、转子430与定子410之间的区域、第二空气流动槽461以及连通孔471来排放由叶轮200形成的压缩空气中的一些压缩空气。(参见图6中的虚线箭头)。

借助于叶轮200的旋转将空气的主流排放至进气口120，并且经由空气流动槽301和461来排放其余的空气。通过经空气流动槽301和461来排放其余的空气，减小了其中的轴负载。

邻近布置的马达400的每一部件均通过空气的流动被冷却，因此本发明的用于燃料电池车辆的鼓风机1000提高了耐用性并且延长了使用寿命。

同时，当通过将旋转轴420旋转而使叶轮200旋转时，在马达400中的压力与进气口110的压力之间存在差异，以便产生在附图中从左至右的方向上的轴负载。由于该压力差产生的轴负载是使内部耐用性变差的主要因素。

在本发明的用于燃料电池车辆的鼓风机1000中，马达壳体300和支撑件460分别设有第一空气流动槽301和第二空气流动槽461，以在未设置叶轮200的另一方向上排放在叶轮200与第一轴承440之间的压缩空气，由此能够减小轴负载。

此外，第一空气流动槽301和第二空气流动槽461可以根据所需的冷却性能或轴负载的降低程度而被形成为具有不同的数量或尺寸。

也就是说，本发明的用于燃料电池车辆的鼓风机1000采用了如下结构，在该结构中，在马达壳体300的与第一轴承440的外周表面相接触的预定区域内形成有第一空气流动槽301，并且在与第二轴承450的外周表面相接触的支撑件460内形成有第二空气流动槽461，由此能够有效地冷却发动机400的内部并且减小轴负载，以显著地提高耐用性。

因此，用于燃料电池车辆的鼓风机1000可以通过形成冷却水通道330以及在与轴承440和450接触的区域内形成空气流动槽461和301来冷却马达400，并且可以通过空气流动槽461和301的空气流动来减小轴负载以提高耐用性。

此外，本发明的用于燃料电池车辆的鼓风机1000在马达壳体300内形成有供冷却水穿过其流动的冷却水通道330，以均匀地将整个马达400冷却，由此能够进一步提高冷却效率。

本发明并不限于这里所描述的实施方式，并且应该理解，可以在不偏离本发明的精神和范围的情况下对本发明以各种方式来进行改型和变化。因此，应理解，所述改型和变化被包括在本发明的权利要求书中。

Claims (12)

1.一种用于燃料电池车辆的鼓风机，该鼓风机包括：

蜗旋形壳体；

叶轮，该叶轮配设在所述蜗旋形壳体内以压缩空气；

马达壳体，该马达壳体连接至所述蜗旋形壳体，并且在该马达壳体中形成有马达接收部；

马达，该马达设置在所述马达壳体内；以及

冷却水通道，该冷却水通道在所述马达壳体中沿着所述马达的周边连通，并且具有在该冷却水通道中流动的冷却水。

2.根据权利要求1所述的用于燃料电池车辆的鼓风机，其中，所述马达壳体的内部设有模块接收部，在该模块接收部中，与所述马达接收部相分离地设有逆变器控制模块，并且在所述马达接收部与所述模块接收部之间形成有所述冷却水通道。

3.根据权利要求2所述的用于燃料电池车辆的鼓风机，其中，所述冷却水通道由至少一个管道形成。

4.根据权利要求3所述的用于燃料电池车辆的鼓风机，其中，所述至少一个管道沿着所述马达接收部的周边以螺旋形形状相连接。

5.根据权利要求3所述的用于燃料电池车辆的鼓风机，其中，所述至少一个管道形成为围绕所述马达接收部的周边的筒形形状。

6.根据权利要求5所述的用于燃料电池车辆的鼓风机，其中，所述冷却水通道还设有包括在所述至少一个管道中的销。

7.根据权利要求3所述的用于燃料电池车辆的鼓风机，其中，所述冷却水通道在所述马达壳体的一侧与供冷却水进入的入口管以及供冷却水排放的出口管相连通。

8.根据权利要求1所述的用于燃料电池车辆的鼓风机，其中，所述马达壳体由具有高导热性的材料成一体地制成。

9.根据权利要求3所述的用于燃料电池车辆的鼓风机，其中，所述至少一个管道由具有高耐腐蚀性和高导热性的材料制成。

10.根据权利要求1所述的用于燃料电池车辆的鼓风机，其中，所述马达具有：定子；旋转轴，该旋转轴沿纵向方向延伸地形成为贯穿所述定子，并且在该旋转轴的一侧连接有所述叶轮；转子，该转子形成在所述旋转轴的中央的外周表面处；第一轴承，该第一轴承设置在所述旋转轴的连接至所述叶轮的一侧；第二轴承，该第二轴承设置在所述旋转轴的另一侧；支撑件，该支撑件固定至所述马达壳体，并且使得所述旋转轴的设置有所述第二轴承的所述另一侧插入所述支撑件的中心区域内；以及罩盖，该罩盖固定至所述支撑件；并且所述鼓风机包括在与所述第一轴承接触的所述马达壳体中和与所述第二轴承接触的所述支撑件中形成的第一空气流动部和第二空气流动部，以使得空气沿着所述旋转轴流动。

11.根据权利要求10所述的用于燃料电池车辆的鼓风机，其中，所述第一空气流动部和所述第二空气流动部被构造成分别包括在所述马达壳体中凹入地形成的第一空气流动槽和在所述支撑件中凹入地形成的第二空气流动槽，

沿着所述第一轴承的周边形成有至少一个所述第一空气流动槽，并且

沿着所述第二轴承的周边形成有至少一个所述第二空气流动槽。

12.根据权利要求11所述的用于燃料电池车辆的鼓风机，其中，所述罩盖设有中空的连通孔，并且

通过所述第一空气流动槽、所述转子与所述定子之间的区域、所述第二空气流动槽以及所述连通孔将由所述叶轮压缩的空气中的一些空气排放至外部。

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