CN117980608A - 燃料电池的增压系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及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)，其中壳体(2)包括压缩部段(5)和膨胀部段(6)，其中压缩部段(5)构成用于容纳压缩轮(3)并且膨胀部段(6)构成用于容纳膨胀轮(4)，并且所述增压系统具有用于驱动轴(14)的电动马达(8)，所述轴至少与膨胀轮(4)抗扭地连接，其中电动马达(8)容纳在马达壳体(7)中。根据本发明，为了冷却电动马达(8)，马达壳体(7)以可穿流的方式与壳体(2)一起构成。

Description

燃料电池的增压系统
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1所述的燃料电池的增压系统。
背景技术
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。
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。
发明内容
本发明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。
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。本发明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。
本发明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。根据本发明，为了冷却电动马达，马达壳体以可穿流的方式与壳体一起构成。因此，可以以简单的方式并且成本有利地实现对在运行期间发热的电动马达的呈空气冷却的形式的优选的冷却。空气冷却是尤其有利的，因为在水冷时所需的对电动马达和壳体的防止水进入的密封是耗费的从而是成本密集的。
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。
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。
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。
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。根据本发明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。
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。
在根据本发明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。
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。
在根据本发明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。
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。
在根据本发明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。
在根据本发明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。
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。
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。
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。
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。
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个轴向轴承，这样例如只要存在两个彼此分开实施的轴件，则在此也可以进行不同轴承类型的配对。
在此处提及，在使用滚动轴承的情况下，轴向轴承是冗余的。因此，为了成本降低有利的是，进行轴承类型的所谓的混合化，尤其是在系统轮下游的区域中设有空气轴承，并且在远离系统轮的区域中设置滚动轴承。如果还设有附加的密封机构，则消除或至少最大程度地减少润滑剂可能进入到具有系统轮的壳体的压缩部段中，所述系统轮具有一件式构成的压缩轮和膨胀轮。
以包围轴的方式设置并且用于在壳体与马达壳体、尤其电动马达之间的密封的另一密封机构设置在轴的锥形构成的部段上和/或在以包围轴的方式构成的锥形成形的套筒上。所述另一密封机构优选地以迷宫式密封件的形式构成。优点是，借助于轴或套筒的部段的锥形构成，尤其在静止的轴的情况下、因此在不旋转的轴的情况下或者在轴的非常低的转速的情况下，液体、如润滑剂、水或润滑油可以进入到所述另一密封机构中。借助于轴和/或套筒的锥形的构成，所述构成的特征尤其在于，锥形的构成的最大的锥直径朝向膨胀部段设置，并且锥形的构成的最小的锥直径朝向马达壳体设置，进入的液体在起动时或在转速提高时由于离心力而朝向膨胀轮输送并且远离另一密封件。锥直径可以是轴的轴直径和/或套筒的套筒直径。
优选地，为了补充的密封，系统轮液体排斥地构成。也就是说换言之，系统轮实施用于排斥液体和/或抵御通过水滴碰撞产生的损坏。这可以通过系统轮的对应的成型来实现，或者通过系统轮、尤其膨胀轮的覆层和/或例如通过硬化来实现。
为了液体排斥，为此系统轮的朝向电动马达构成的轮毂面液体排斥地构成。也就是说换言之，所述轮毂面例如可以液体排斥地覆层。然而，优选地，所述轮毂面借助于其几何形状液体排斥地实施。所述轮毂面例如可以朝向马达壳体的方向凹状地实施。在一个优选的设计方案中，轮毂面尤其在轮毂面的外环周处具有凸起。因此，以特别有效的方式存在如下可行性：由于离心力朝向膨胀轮输送的液体被带到膨胀部段的出口的方向。
为了避免通过可能以特定的冲量、因此以特定的力碰撞到系统轮上的水滴损坏系统轮，对应地耐磨损的和/或硬的覆层可以施加到系统轮上，或者例如可以完全地或部分地硬化系统轮。因此，所述系统轮液体耐受地构成。
在此处要提及的是，只要例如系统轮具有设置在马达壳体与膨胀轮之间的压缩轮，则关于液体排斥的前述阐述当然也适用于压缩轮。
在根据本发明的增压系统的另一设计方案中，在膨胀轮的上游在膨胀区段中构成有流动横截面改变装置。这可以以排气涡轮增压机的已知的引导设备的形式来实施，所述引导装置例如为所谓的VGS、VTG或轴向滑块。
附图说明
本发明的其他优点、特征和细节从下面对优选的实施例的描述中以及根据附图得出。在上文中在说明书中提及的特征和特征组合以及在下文中在附图描述中提及的和/或在附图中单独示出的特征和特征组合能够不仅在分别给出的组合中、而且在另外的组合中或单独地使用，而不脱离本发明的范围。附图示出：
图1以纵向截面示出具有根据现有技术的电动马达的增压系统，所述增压系统可以用于燃料电池，
图2以纵向截面示出第一实施例中的燃料电池的根据本发明的增压系统，
图3以纵向截面示出第二实施例中的燃料电池的根据本发明的增压系统，
图4以纵向截面局部图示出根据图2的燃料电池的根据本发明的增压系统，
图5以纵向截面局部图示出第三实施例中的燃料电池的根据本发明的增压系统，
图6以细节视图VI示出根据图5的根据本发明的增压系统，
图7以纵向截面局部图示出第四实施例中的燃料电池的根据本发明的增压系统，
图8以纵向截面局部图示出第五实施例中的燃料电池的根据本发明的增压系统，
图9以纵向截面示出第六实施例中的燃料电池的根据本发明的增压系统，
图10以纵向截面示出第七实施例中的燃料电池的根据本发明的增压系统，
图11以纵向截面示出第八实施例中的燃料电池的根据本发明的增压系统，以及
图12以纵向截面示出第九实施例中的燃料电池的根据本发明的增压系统。
具体实施方式
适合于用于燃料电池的空气提供的根据现有技术的增压系统1根据图1构成。增压系统1具有用于可旋转地容纳压缩轮3和膨胀轮4的壳体2，其中壳体2包括压缩部段5和膨胀部段6。压缩部段5构成用于容纳压缩轮3，并且膨胀部段6构成用于容纳膨胀轮4。在压缩部段5与膨胀部段6之间设置有马达壳体7，所述马达壳体构成用于容纳电动马达8并且用于可旋转地支承压缩轮3和膨胀轮4。电动马达8可以借助于烧结、熔融、铸造或喷射被嵌入或包覆。因此，构成电动马达8的可以由冷却介质包围的坚固的封闭的结构。
压缩轮3借助于压缩轮轴9与电动马达8的转子10连接，所述电动马达具有以包围转子10的形式构成的定子12。同样地，膨胀轮4借助于膨胀轮轴11与转子10连接。膨胀轮4可以由来自燃料电池的膨胀气体加载，使得所述膨胀轮执行旋转运动，所述旋转运动经由转子10传递到压缩轮3上。同样地，转子10构成用于引起和/或支持膨胀轮4和压缩轮5的旋转运动。
在图2中描绘根据第一实施例的燃料电池的根据本发明的增压系统1。根据本发明的增压系统1的特征在于，为了冷却电动马达8，马达壳体7与壳体2一起以可穿流的方式构成。
此外，为了引起紧凑的且成本有利的结构方式，根据本发明的增压系统1的特征在于具有一件式构成的压缩轮3和膨胀轮4的系统轮13。压缩轮3由第一材料制造，所述第一材料对应于第二材料，膨胀轮4由所述第二材料构成。同样地，也可以是两种不同的材料，其中可以实现借助于由不同的材料成分组成的唯一的材料来成本有利地制造系统轮13。
在根据图2的第一实施例中，膨胀轮4设置在壳体2中，用于将穿流膨胀轮4的膨胀气体输送到马达壳体7中。也就是说，换言之，膨胀轮4设置在压缩轮3与马达壳体7之间。与此对应地，膨胀部段6在压缩部段5与马达壳体7之间构成。
压缩部段5和膨胀部段6构成用于引起在压缩部段5中流动的压缩气体和在膨胀部段6中流动的膨胀气体的热交换。在此处要强调的是，这不是在两个部段5、6之间的气体交换，而是气体经由部段5、6的封闭的壁的热交换，因此是壁传热。
膨胀部段6以至少部分地包围压缩部段5的方式构成，尤其是在压缩部段5的螺旋部37的区域中。这在图4中在根据第一实施例的根据本发明的增压系统1的纵向截面局部图中详细地描绘。为了改进地安装壳体2，压缩部段5和以包围压缩部段5的方式构成的第一膨胀部段部分38一件式地制造。优点在于，具有大于200℃的值的压缩气体温度TK的经压缩的压缩气体加热具有大约90℃的膨胀气体温度TE的膨胀气体，借此确定增压系统1的功率的热力学梯度可以在膨胀轮4处升高，并且反之亦然，因为更冷的膨胀气体冷却更热的压缩气体从而可以取消压缩气体的空气冷却。在膨胀轮4的下游，膨胀气体具有拥有大约20℃的值的膨胀气体温度TE并且可以用于冷却马达壳体7，其中冷却外壳35以可穿流的方式与膨胀部段6连接。因此可以完全省去马达壳体7的水冷，因为尤其最小的水滴吸收马达壳体7的热量并蒸发。经由冷却外壳35引导的膨胀气体经由未详细示出的壳体出口引出到环境。轴承33、34以空气轴承的形式构成。
朝向马达壳体7设置的第二膨胀部段部分39可以与马达壳体7一件式地制造。因此，可以成本有利地减少密封机构。
在其中描绘根据本发明的增压系统1的第二实施例的图3中，马达壳体7同样以可穿流的方式与壳体2连接。然而，在此主要区别在于，压缩轮3和压缩部段5设置在膨胀轮4与马达壳体7之间或者膨胀部段6与马达壳体7之间。在此，电动马达8的冷却通过以下方式进行，即，在压缩部段5中被压缩的新鲜空气经由马达壳体7由压缩轮3抽吸，由此引起将冷却外壳35冷却的空气流。
系统轮13可以借助于组装的轴14来驱动。在该上下文中，组装的轴14尤其理解为两件式的轴，所述轴以容纳转子10的方式构成。轴14可旋转地支承在马达壳体7中。转子10在轴14的第一轴部段15中与第一轴部段15抗扭地连接，所述第一轴部段的朝向系统轮13构成的端部部段16空心柱形地构成。轴14的与系统轮13抗扭地构成的第二轴部段17在其朝向第一轴部段15设置的轴端部处同样容纳在端部部段16中并且与所述端部部段材料配合地连接。组装的轴14的描绘的实施方式仅是将转子10集成到轴14中的一种可行性。例如第一轴部段15具有空心柱形的端部部段和/或两个轴部段15、17的力配合的和形状配合的连接的其他实施方式同样是可行的。
第一实施例的根据本发明的增压系统1的壳体2具有在轴向方向上沿着增压系统1的纵向轴线18完全并排设置的压缩部段5和膨胀部段6，其中共同的壳体壁19将压缩部段5的在压缩轮3下游构成的压缩通道20和膨胀部段6的在膨胀轮4上游构成的膨胀通道21在流体方面彼此分开。壳体壁19设置用于借助于密封机构22在压缩部段5与膨胀部段6之间引起压力密封的壳体2。
为了引起基本上相对于膨胀部段6密封的压缩部段5，并且反之亦然，在所述两个部段5、6之间构成有呈迷宫式密封件的形式的密封件23，其中迷宫式密封件23有利地在压缩轮3与壳体壁19的朝向压缩轮3构成的壁面24之间构成。
为了避免润滑剂从马达壳体7开始溢流到膨胀部段6中并且可能溢流到压缩部段5中，和/或为了避免膨胀气体溢流到马达壳体7中，在马达壳体7和膨胀轮4之间以包围第二轴部段17构成的形式设置有另一密封机构25，所述另一密封机构优选地以迷宫式密封件的形式实施。
减小或者优选地避免润滑剂从马达壳体7溢流到膨胀部段6中可以借助于其它实施例支持，其中尤其地，根据图5和图6的第七实施例对此是有益的，其中图6是从图5中获取的细节图VI，其中系统轮13的朝向另一密封机构25构成的轮毂面26相对于另一密封机构25凹状弯曲地实施。尤其地，所述弯曲以在轴向方向上部分地突出于所述另一密封机构25的形式凸起状地实施。也就是说，换言之，轮毂面26具有凸起27，所述凸起以部分地包围所述另一密封机构25的外面28的形式实施。也就是说，换言之，系统轮13液体排斥地构成。因此，经由另一密封机构25朝向系统轮13输送的润滑剂可以借助于系统轮13的离心力在径向方向上向外输送并且借助于凸起27引至膨胀部段6的出口40的方向。同样地，在膨胀部段6中存在的呈水的形式的液体可以输送到出口40中，由此降低水进入到马达壳体7中的危险。
在图7和图8中描绘支持降低或避免润滑剂溢流的其它实施例，其中当然所述实施例可以相加地并且不强制分开地构成。在以纵向截面局部图示出第四实施例中的根据本发明的增压系统1的图7中，具有另一密封机构25的中间轴部段29截锥形地实施，其中最靠近马达壳体7的第一轴直径W1小于朝向膨胀轮4构成的第二轴直径W2。因此，在中间轴部段29的部段外壳31与垂直于纵向轴线18构成的部段壁部32之间构成角度所述角度具有小于90°的值。也就是说，换言之，轴直径在纵向轴线18的方向上从马达壳体7开始朝向膨胀部段6增大。这可以连续地实施，然而也可以不连续地实施。
在图8中，以纵向截面局部图描绘第五实施例中的根据本发明的增压系统1，其中套筒30以包围中间轴部段29的形式构成并且以空心截锥体的形式实施。这具有如下优点：实现轴14的成本适宜的制造。在根据图8的纵向截面中，套筒外壳36在系统轮13的方向上具有张角β，所述张角的值大于0°。
借助于轴14和/或套筒30和/或对应构成的轮毂面26的锥形设计，凹状地和/或借助凸起27、尤其安置在轮毂面26的最大面直径处的凸起27，可以将积聚在所述另一密封机构25中的液体输送到膨胀部段6的出口40中。
根据第一实施例的增压系统1具有空气支承的轴14。也就是说，换言之，轴部段15、17分别借助于呈空气轴承的形式的径向轴承33可旋转地支承，并且背向系统轮13构成的第一轴部段15此外借助于呈空气轴承的形式的轴向轴承34可旋转地支承。
轴承33、34也可以以滑动轴承或滚动轴承的形式来实施，或者特征在于不同轴承类型的组合。组合是可行的。应当注意，为了避免氢气进入到以滚动轴承的形式构成的轴承33；34中，在轴承33；34的朝向系统轮13设置的侧处设置有附加的密封机构。冷却外壳35构成用于水冷。
在此处要提及的是，密封机构22、25当然也可以以唇式密封件的形式构成。
在一个未详细描绘的实施例中，马达壳体7在其背向系统轮13构成的端部处具有逆变器，所述逆变器构成用于容纳电路板。所谓的“电力电子装置”的形状可以是圆形的或弯曲的或三角形的，并且其可以具有任何可行的形状。
在另一未详细描绘的实施例中，膨胀通道21在膨胀轮4上游配备有流动横截面改变装置，借此可以改变在膨胀轮4上游构成的流动横截面。流动横截面改变装置例如可以以轴向滑块的形式或以根据已知的可调节的涡轮几何结构的可旋转的导向叶片的形式构成。
在根据本发明的增压系统1的另外的实施例、根据图9的第六实施例和根据图10的第七实施例中，为了适配增压系统1的功率设有系统轮13的所谓的“修整(Trimmen)”，所述修整可以借助于壳体壁19实现，其中在优选地具有比压缩轮3更小的直径的膨胀轮4与壳体壁19之间，间距A通过改变壳体壁内直径D可变地构造。在此观察直径极限值，最小壳体壁内直径Dmin和最大壳体壁内直径Dmax。借助于壳体内直径D，可以引起作用到两个轮、膨胀轮4和压缩轮3上的推力的协调。
在另一未详细描绘的实施例中构成有预紧系统，所述预紧系统设为用于滚动支承装置的轴向预紧，以接收轴向负荷。
只要轴承以滚动轴承的形式构成，则所述滚动轴承可以具有附加的减震元件，例如呈金属的弹性结构的形式或呈具有减震特性的塑料的形式的减震元件，所述减震元件围绕滚动轴承设置。
在图11和图12中描绘第八实施例或第九实施例中的燃料电池的根据本发明的增压系统1。第八实施例的根据图11构成的增压系统1尽可能地对应于第一实施例的增压系统1(见图2)，其中然而马达壳体7具有第一壳体开口41和第二壳体开口42，借此为了冷却定子12和转子10，膨胀气体可以从第一壳体开口41开始经由在转子10与定子12之间构成的气隙43流动到第二壳体开口42中。因此，构成电动马达8的附加冷却。
第九实施例的根据图12构成的增压系统1尽可能地对应于在图3中描绘的根据本发明的增压系统1的第二实施例。设为用于附加地冷却电动马达8的新鲜空气从第一壳体开口41开始经由气隙43流动到第二壳体开口42中并且输送给膨胀部段6。在此，第一壳体开口41设在壳体7的背向系统轮13设置的端部的区域中。
优选地，在两种情况下，为了气隙43的定向的穿流，第八实施例的第一壳体开口41或第九实施例的第二壳体开口42设置在气隙43的高度上，或者换言之，距纵向轴线18以如下径向间距设置，所述径向间距对应于气隙43距纵向轴线18的径向间距。
在另一未详细示出的实施例中，压缩部段5具有可调节的导向几何结构。导向几何结构可以由压缩轮3上游的可调节的导向叶片装置和/或压缩轮3下游的可调节的喷嘴叶片装置围绕压缩部段5构成。同样地，在叶片装置组合时，两个叶片装置中的一个叶片装置可以刚性地实施。
借助于呈在压缩轮3上游的导向叶片装置的可围绕轴线枢转的导向叶片的形式的可调节的导向叶片装置，可以针对不同的转速优化空气质量流的入口角。如果可调节的导向叶片装置以光圈的形式构成，类似于光学光圈，那么可以以简单的方式调整质量流。只要可调节的喷嘴叶片装置以可旋转的导向叶片的形式构成，则可以以简单的方式调整离开压缩部段5的空气质量流出口角。
电动马达8可以不同地构成。因此，定子12可以不同地缠绕。例如，绕组可以是无槽的或具有槽，和/或具有集中的绕组或分布的绕组。
在另一个未详细示出的实施例中，轮3；4中的一个轮、压缩轮3或膨胀轮4，可以具有带有内螺纹的开口，以用于容纳轴14，或者将轴14压入到开口中。
在另一未详细描绘的实施例中，设有用于测量速度和/或加速度和/或温度和/或压力等的测量装置，其中测量装置的传感器优选地设置在电动马达8的背向轮3、4构成的侧上。
在另一个未详细描绘的实施例中，设有另一压缩轮，所述另一压缩轮设置在电动马达8的背向轮3、4构成的侧上。
附图标记列表:
1 增压系统
2 壳体
3 压缩轮
4 膨胀轮
5 压缩部段
6 膨胀部段
7 马达壳体
8 电动马达
9 压缩轮轴
10 转子
11 膨胀轮轴
12 定子
13 系统轮
14 轴
15 第一轴部段
16 端部部段
17 第二轴部段
18 纵向轴线
19 壳体壁
20 压缩通道
21 膨胀通道
22 密封机构
23 密封件
24 壁面
25 另一密封机构
26 轮毂面
27 凸起
28 外面
29 中间轴部段
30 套筒
31 部段外壳
32 部段壁部
33 径向轴承
34 轴向轴承
35 冷却外壳
36 套筒外壳
37 螺旋部
38 第一膨胀部段部分
39 第二膨胀部段部分
40 出口
41 第一壳体开口
42 第二壳体开口
43 气隙
A 间距
D 壳体壁内直径
Dmin. 最小壳体壁内直径
Dmax. 最大壳体壁内直径
TE 膨胀气体温度
TK 压缩气体温度
W1 第一轴直径
W2 第二轴直径
角
β 张角

Claims (21)

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，
其特征在于，
为了冷却所述电动马达(8)，所述马达壳体(7)与所述壳体(2)一起以可穿流的方式构成。
2.根据权利要求1所述的增压系统(1)，
其特征在于，
所述压缩轮(3)设置在所述壳体(2)中，以经由所述马达壳体(7)抽吸空气。
3.根据权利要求1所述的增压系统，
其特征在于，
所述膨胀轮(4)设置在所述壳体(2)中，以将穿流所述膨胀轮(4)的膨胀气体输送到所述马达壳体(7)中。
4.根据上述权利要求中任一项所述的增压系统，
其特征在于，
所述压缩轮(3)和所述膨胀轮(4)实施为一件式构成的系统轮(13)，所述系统轮具有所述轴(14)。
5.根据上述权利要求中任一项所述的增压系统(1)，
其特征在于，
所述压缩部段(5)和所述膨胀部段(6)构成用于引起在所述压缩部段(5)中流动的压缩气体和在所述膨胀部段(6)中流动的膨胀气体的壁热交换。
6.根据上述权利要求中任一项所述的增压系统(1)，
其特征在于，
所述膨胀部段(6)以至少部分地包围所述压缩部段(5)的方式构成。
7.根据上述权利要求中任一项所述的增压系统(1)，
其特征在于，
所述膨胀部段(6)至少部分地沿轴向设置在所述压缩部段(5)旁边。
8.根据上述权利要求中任一项所述的增压系统(1)，
其特征在于，
所述马达壳体(7)构成用于支承所述轴(14)。
9.根据上述权利要求中任一项所述的增压系统(1)，
其特征在于，
所述马达壳体(7)至少部分地与所述壳体(2)一件式地实施。
10.根据上述权利要求中任一项所述的增压系统(1)，
其特征在于，
所述轴(14)是组装的轴。
11.根据权利要求10所述的增压系统(1)，
其特征在于，
所述轴(14)以容纳所述电动马达(8)的转子(10)的方式构成。
12.根据上述权利要求中任一项所述的增压系统(1)，
其特征在于，
将所述压缩部段(5)和所述膨胀部段(6)分开的壳体壁(19)具有呈迷宫式密封件的形式的密封件(23)。
13.根据权利要求12所述的增压系统(1)，
其特征在于，
所述迷宫式密封件在所述压缩轮(3)与所述壳体壁(19)之间构成。
14.根据上述权利要求中任一项所述的增压系统(1)，
其特征在于，
所述轴(14)具有径向轴承(33)，所述径向轴承是滑动轴承或滚动轴承或空气轴承。
15.根据上述权利要求中任一项所述的增压系统(1)，
其特征在于，
所述轴(14)具有轴向轴承(34)，所述轴向轴承是滑动轴承或滚动轴承或空气轴承。
16.根据上述权利要求中任一项所述的增压系统(1)，
其特征在于，
另一密封机构(25)设置在所述轴(14)的锥形构成的部段上和/或设置在以包围所述轴(14)的方式构成的锥形成形的套筒(30)上。
17.根据权利要求16所述的增压系统，
其特征在于，
所述另一密封机构(25)以迷宫式密封件的形式构成。
18.根据上述权利要求中任一项所述的增压系统(1)，
其特征在于，
所述系统轮(13)液体排斥地和/或液体耐受地构成。
19.根据权利要求18所述的增压系统(1)，
其特征在于，
所述系统轮(13)的朝向所述电动马达(8)构成的轮毂面(26)液体排斥地和/或液体耐受地构成。
20.根据权利要求19所述的增压系统(1)，
其特征在于，
所述轮毂面(26)具有凸起(27)。
21.根据上述权利要求中任一项所述的增压系统(1)，
其特征在于，
在所述膨胀轮(4)的上游在所述膨胀部段(6)中构成有流动横截面改变装置。
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