CN112259760A - 一种燃料电池系统中的一体化氢气循环泵 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及氢燃料电池技术领域，尤其为一种燃料电池系统中的一体化氢气循环泵，包括氢气循环泵，所述氢气循环泵中间处设有电机驱动轴，所述电机驱动轴外部设有花键轴套，所述花键轴套外部设有永磁同步电机转子，所述电机驱动轴外部的中间处设有轴套前段过盈配合面，所述电机驱动轴外部远离轴套前段过盈配合面的一侧设有法兰面安装螺钉，所述电机驱动轴外部靠近轴套前段过盈配合面处设有轴承，所述花键轴套内部靠近靠近法兰面安装螺钉处设有渐开线内花键，所述永磁同步电机转子内部设有矩形齿槽，所述花键轴套外部靠近轴套前段过盈配合面和永磁同步电机转子中间处设有肩部台阶，所述肩部台阶上设有扁方，整体效果好。
Description
技术领域
本发明涉及氢燃料电池技术领域，具体为一种燃料电池系统中的一体化氢气循环泵。
背景技术
氢燃料电池汽车是利用氢气跟氧气化学反应过程中的电荷转移来形成电流，从而直接将化学能转化为电能进而来驱动汽车电动机工作的。为了防止与氧气发生化学反应的氢气排出，以保证氢燃料电池的使用寿命，在氢燃料电池内部的氧气与氢气发生化学反应后，需要通过氢气循环泵将多余的氢气回收。目前，氢气循环泵的电机多采用永磁同步电机，驱动电机的安装方式目前多采用键槽或者花键连接独立安装，安装比较耗费时间且操作不便，并且容易造成电机转子与氢气循环泵转子不对心，缩短了氢气循环泵的使用寿命；氢气循环泵的工作介质为高温循环的氢气，由于氢气分子量小，容易造成在运行过程中氢气循环循环泵的泄漏；氢气循环泵还在高温高湿度的工况运行，在使用过程中容易出现转子腔体积存大量液态水，积存的液态水遇到较低温度环境容易造成氢气循环泵不容易启动的情况，因此需要一种燃料电池系统中的一体化氢气循环泵对上述问题做出改善。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃料电池系统中的一体化氢气循环泵，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种燃料电池系统中的一体化氢气循环泵，包括氢气循环泵，所述氢气循环泵中间处设有电机驱动轴，所述电机驱动轴外部设有花键轴套，所述花键轴套外部设有永磁同步电机转子，所述电机驱动轴外部的中间处设有轴套前段过盈配合面，所述电机驱动轴外部远离轴套前段过盈配合面的一侧设有法兰面安装螺钉，所述电机驱动轴外部靠近轴套前段过盈配合面处设有轴承，所述花键轴套内部靠近靠近法兰面安装螺钉处设有渐开线内花键，所述永磁同步电机转子内部设有矩形齿槽，所述花键轴套外部靠近轴套前段过盈配合面和永磁同步电机转子中间处设有肩部台阶，所述肩部台阶上设有扁方，所述氢气循环泵外部的上端设有电机壳体，所述电机壳体上端连接有高压线束，所述高压线束两侧和电机壳体之间设有螺钉，所述高压线束下端连接有三相端子，所述三相端子外部设有卡簧和密封圈，所述电机壳体内部靠近卡簧和密封圈处分别设有卡簧固定槽和O型圈密封槽，所述氢气循环泵远离电机壳体的一侧设有排放端，所述排放端下端中间处设有排水槽，所述排放端内部的下端设有圆弧面和平面，所述排放端内部的上端设有进气端面和原平面。
优选的，所述永磁同步电机转子和花键轴套过盈压装形成一体式结构，所述花键轴套的渐开线内花键和电机驱动轴的渐开线外花键配套安装连接。
优选的，所述高压线束通过螺钉旋紧连接在电机壳体上端。
优选的，所述三相端子上端和高压线束连接，所述三相端子下端和氢气循环泵的驱动电机的定子连接，所述三相端子通过卡簧和电机壳体的卡簧固定槽卡接连接，所述三相端子通过密封圈和电机壳体的O型圈密封槽密封连接。
优选的，所述圆弧面和平面连接处为相切结构。
优选的，所述进气端面和原平面连接处为相交结构。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中，通过设置的永磁同步电机转子4和花键轴套5，永磁同步电机转子4和花键轴套5过盈压装形成一体式结构，形成永磁同步电机转子总成，与电机驱动轴2通过轴套前段过盈配合面安装定位，花键轴套5的渐开线内花键7和电机驱动轴2的渐开线外花键配套安装连接，通过防旋转定工具固定花键轴套5上的扁方9，防止拧紧法兰面安装螺钉3时永磁同步电机转子总成和电机驱动轴2的旋转，通过轴套前段过盈配合面17定位使永磁同步电机转子总成与电机驱动轴2的中心线重合，然后在通过限制其永磁同步电机转子总成的旋转运动平顺的将转子总成安装到轴承6的内圈端面上，能够解决氢气循环泵电机转子总成安装不对同心的问题。
2、本发明中，通过设置的排放端11，氢气循环泵在高温高湿度的运行环境中容易形成液态水，如遇低温气候条件且在停机状态下，循环泵转子内部容易结冰，造成低温工况下氢气循环泵无法启动的问题，通过在排放端11的下端增加6个排水槽18以及采用下端的圆弧面19和平面24连接处相切结构过渡来替代原来的进气端面25和原平面26连接处相交结构，确保停机后氢气循环泵1壳体的水能够顺利排出，解决由于积水低温无法启动的问题。
3、本发明中，通过设置的密封圈15和O型圈密封槽21，燃料电池系统中氢气循环泵的输送介质为氢气，氢气极不容易密封，在经过长时间的运行后，由于循环泵的密封圈开始磨损，氢气也随之进入电机内部，经过一段运行时间，随着电机内部泄漏过来的氢气增多，压力上升，出现电机不能密封的问题，随后电机内部积聚的氢气会随着高压线束泄漏到燃料电池系统的运行环境中，通过电机壳体20通过密封圈15实现三相端子16的密封，高压线束13通过螺钉23旋紧连接在电机壳体20上端，三相端子16上端和高压线束13连接，三相端子16下端和氢气循环泵1的驱动电机的定子连接，三相端子16通过卡簧14和电机壳体20的卡簧固定槽22卡接连接，三相端子16通过密封圈15和电机壳体20的O型圈密封槽21密封连接，三相端子16通过卡簧14固定在电机壳体上，可以有效防止电机壳体的内部的氢气通过高压线束13泄露到系统的运行环境中。
附图说明
图1为本发明氢气循环泵整体结构图；
图2为本发明电机驱动轴结构；
图3为本发明永磁同步电机转子内部和端面结构图；
图4为本发明永磁同步电机转子结构图；
图5为本发明花键轴套结构图；
图6为本发明A部大样结构图；
图7为本发明排水槽结构图。
图中：1-氢气循环泵、2-电机驱动轴、3-法兰面安装螺钉、4-永磁同步电机转子、5-花键轴套、6-轴承、7-渐开线内花键、8-矩形齿槽、9-扁方、10-肩部台阶、11-排放端、13-高压线束、14-卡簧、15-密封圈、16-三相端子、17-轴套前段过盈配合面、18-排水槽、19-圆弧面、20-电机壳体、21-O型圈密封槽、22-卡簧固定槽、23-螺钉、24-平面、25-进气端面、26-原平面。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例,基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：
一种燃料电池系统中的一体化氢气循环泵，包括氢气循环泵1，氢气循环泵1中间处设有电机驱动轴2，电机驱动轴2外部设有花键轴套5，花键轴套5外部设有永磁同步电机转子4，电机驱动轴2外部的中间处设有轴套前段过盈配合面17，电机驱动轴2外部远离轴套前段过盈配合面17的一侧设有法兰面安装螺钉3，电机驱动轴2外部靠近轴套前段过盈配合面17处设有轴承6，花键轴套5内部靠近靠近法兰面安装螺钉3处设有渐开线内花键7，永磁同步电机转子4和花键轴套5过盈压装形成一体式结构，花键轴套5的渐开线内花键7和电机驱动轴2的渐开线外花键配套安装连接，永磁同步电机转子4内部设有矩形齿槽8，花键轴套5外部靠近轴套前段过盈配合面17和永磁同步电机转子4中间处设有肩部台阶10，肩部台阶10上设有扁方9，氢气循环泵1外部的上端设有电机壳体20，电机壳体20上端连接有高压线束13，高压线束13两侧和电机壳体20之间设有螺钉23，高压线束13下端连接有三相端子16，三相端子16外部设有卡簧14和密封圈15，电机壳体20内部靠近卡簧14和密封圈15处分别设有卡簧固定槽22和O型圈密封槽21，三相端子16上端和高压线束13连接，三相端子16下端和氢气循环泵1的驱动电机的定子连接，三相端子16通过卡簧14和电机壳体20的卡簧固定槽22卡接连接，三相端子16通过密封圈15和电机壳体20的O型圈密封槽21密封连接，高压线束13通过螺钉23旋紧连接在电机壳体20上端，氢气循环泵1远离电机壳体20的一侧设有排放端11，排放端11下端中间处设有排水槽18，排放端11内部的下端设有圆弧面19和平面24，圆弧面19和平面24连接处为相切结构，排放端11内部的上端设有进气端面25和原平面26，进气端面25和原平面26连接处为相交结构。
本发明工作流程：首先通过设置的永磁同步电机转子4和花键轴套5，永磁同步电机转子4和花键轴套5过盈压装形成一体式结构，形成永磁同步电机转子总成，与电机驱动轴2通过轴套前段过盈配合面安装定位，花键轴套5的渐开线内花键7和电机驱动轴2的渐开线外花键配套安装连接，通过防旋转定工具固定花键轴套5上的扁方9，防止拧紧法兰面安装螺钉3时永磁同步电机转子总成和电机驱动轴2的旋转，通过轴套前段过盈配合面17定位使永磁同步电机转子总成与电机驱动轴2的中心线重合，然后在通过限制其永磁同步电机转子总成的旋转运动平顺的将转子总成安装到轴承6的内圈端面上，能够解决氢气循环泵电机转子总成安装不对同心的问题，通过设置的排放端11，氢气循环泵在高温高湿度的运行环境中容易形成液态水，如遇低温气候条件且在停机状态下，循环泵转子内部容易结冰，造成低温工况下氢气循环泵无法启动的问题，通过在排放端11的下端增加6个排水槽18以及采用下端的圆弧面19和平面24连接处相切结构过渡来替代原来的进气端面25和原平面26连接处相交结构，确保停机后氢气循环泵1壳体的水能够顺利排出，解决由于积水低温无法启动的问题，通过设置的密封圈15和O型圈密封槽21，燃料电池系统中氢气循环泵的输送介质为氢气，氢气极不容易密封，在经过长时间的运行后，由于循环泵的密封圈开始磨损，氢气也随之进入电机内部，经过一段运行时间，随着电机内部泄漏过来的氢气增多，压力上升，出现电机不能密封的问题，随后电机内部积聚的氢气会随着高压线束泄漏到燃料电池系统的运行环境中，通过电机壳体20通过密封圈15实现三相端子16的密封，高压线束13通过螺钉23旋紧连接在电机壳体20上端，三相端子16上端和高压线束13连接，三相端子16下端和氢气循环泵1的驱动电机的定子连接，三相端子16通过卡簧14和电机壳体20的卡簧固定槽22卡接连接，三相端子16通过密封圈15和电机壳体20的O型圈密封槽21密封连接，三相端子16通过卡簧14固定在电机壳体上，可以有效防止电机壳体的内部的氢气通过高压线束13泄露到系统的运行环境中，整体结构简单、效果好，且稳定性和实用性较高。
实施例
通过安装后检测转子跳动量解决永磁同步电机转子总成与轴2不同心问题；通过模拟运行工况对氢气循环泵壳体通过注水冰冻试验，低温工况下能够正常启动；通过对一体化氢气循环泵电机部分进行气密封氦气泄露检测使电机的密封问题得到解决。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种燃料电池系统中的一体化氢气循环泵，包括氢气循环泵(1)，其特征在于：所述氢气循环泵(1)中间处设有电机驱动轴(2)，所述电机驱动轴(2)外部设有花键轴套(5)，所述花键轴套(5)外部设有永磁同步电机转子(4)，所述电机驱动轴(2)外部的中间处设有轴套前段过盈配合面(17)，所述电机驱动轴(2)外部远离轴套前段过盈配合面(17)的一侧设有法兰面安装螺钉(3)，所述电机驱动轴(2)外部靠近轴套前段过盈配合面(17)处设有轴承(6)，所述花键轴套(5)内部靠近靠近法兰面安装螺钉(3)处设有渐开线内花键(7)，所述永磁同步电机转子(4)内部设有矩形齿槽(8)，所述花键轴套(5)外部靠近轴套前段过盈配合面(17)和永磁同步电机转子(4)中间处设有肩部台阶(10)，所述肩部台阶(10)上设有扁方(9)，所述氢气循环泵(1)外部的上端设有电机壳体(20)，所述电机壳体(20)上端连接有高压线束(13)，所述高压线束(13)两侧和电机壳体(20)之间设有螺钉(23)，所述高压线束(13)下端连接有三相端子(16)，所述三相端子(16)外部设有卡簧(14)和密封圈(15)，所述电机壳体(20)内部靠近卡簧(14)和密封圈(15)处分别设有卡簧固定槽(22)和O型圈密封槽(21)，所述氢气循环泵(1)远离电机壳体(20)的一侧设有排放端(11)，所述排放端(11)下端中间处设有排水槽(18)，所述排放端(11)内部的下端设有圆弧面(19)和平面(24)，所述排放端(11)内部的上端设有进气端面(25)和原平面(26)。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统中的一体化氢气循环泵，其特征在于：所述永磁同步电机转子(4)和花键轴套(5)过盈压装形成一体式结构，所述花键轴套(5)的渐开线内花键(7)和电机驱动轴(2)的渐开线外花键配套安装连接。
3.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统中的一体化氢气循环泵，其特征在于：所述高压线束(13)通过螺钉(23)旋紧连接在电机壳体(20)上端。
4.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统中的一体化氢气循环泵，其特征在于：所述三相端子(16)上端和高压线束(13)连接，所述三相端子(16)下端和氢气循环泵(1)的驱动电机的定子连接，所述三相端子(16)通过卡簧(14)和电机壳体(20)的卡簧固定槽(22)卡接连接，所述三相端子(16)通过密封圈(15)和电机壳体(20)的O型圈密封槽(21)密封连接。
5.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统中的一体化氢气循环泵，其特征在于：所述圆弧面(19)和平面(24)连接处为相切结构。
6.根据权利要求1所述的一种燃料电池系统中的一体化氢气循环泵，其特征在于：所述进气端面(25)和原平面(26)连接处为相交结构。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210122 |