CN210686356U - 一种燃料电池用一体化氢气循环泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种燃料电池用一体化氢气循环泵，包括外壳，所述外壳内依次分为泵头区、电机区以及电控区，所述泵头区设有泵头，所述泵头包括叶轮，所述电机区设有电机，所述电机的驱动端与所述叶轮连接，所述电控区设有用于控制所述电机的电控器。本实用新型结构紧凑，产品体积小，产品协调性高，工作效率高，可靠性好。

Description

一种燃料电池用一体化氢气循环泵

技术领域

本实用新型涉及氢气循环泵技术领域，尤其涉及一种燃料电池用一体化氢气循环泵。

背景技术

随着石油等不可再生能源供应的日益紧张，发展清洁能源将刻不容缓，其中，氢燃料电池就是清洁能源的一种，其利用氢气与氧气进行质子交换来产生清洁的电能，排出的废弃物为水，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，现有技术中，氢气循环泵的转动轴与电机驱动端接触，并通过密封件密封，通过电机的驱动端来驱动氢气循环泵工作。为了保证氢气循环泵有效可靠的循环氢气，还会配置电控器用于依据氢气循环泵内所测得流量和流量-转速特性图来确定和控制每个电流下氢气循环泵所需的转速。

目前，传统氢燃料电池的氢气循环系统中，氢气循环泵、电机以及电控器，三者全部为分体设置，存在占用空间大，产品相互之间的协调性差的问题，如：氢气循环泵与电机之间虽然设置有密封件密封，但长期转动运转之下密封件容易磨损，导致氢气从电机的驱动端处泄露，严重时还会侵蚀电机内部器件，影响电机性能；电机与电控之间由于分体设置的距离限制，会通过设置线束来传递控制信号，线束越长，信号传递误差越大，响应时间越慢。

为了避免氢气泄露，公开号为CN106678040A的专利文献公开了“一种用于氢燃料电池系统中的氢气循环泵”，包括：电机、泵体和磁性连接结构。电机具有驱动端；泵体具有第一凸轮轴；磁性连接结构包括第一磁性件、导磁隔离件和第二磁性件；其中，第一磁性件与第一凸轮轴连接；第二磁性件与电机的驱动端连接，且第二磁性件与第一磁性件相对设置；导磁隔离件与泵体密封连接，用于隔离第一磁性件和第二磁性件，使得在组装过程中可有效防止密封圈刮伤或损坏，避免了传动轴在转动过程中，与密封件产生摩擦致使密封件破损，从而导致氢气发生泄漏的现象，有效的提高了对氢气的密封性，安全性较高。

又如公告号为CN208702734U的专利文献公开了“一种全屏蔽式高速离心氢气循环泵”，主要包括循环泵和屏蔽电机，循环泵与屏蔽电机通过法兰连接并通过O形圈进行可靠密封，同时叶轮一侧设置有密封环，并且密封环与O形圈设置有狭小间隙，通过狭小间隙达到节流效果，并且氢气经过叶轮后经过电机定子组件和电机轴之间的间隙进入电机轴内孔回到叶轮入口形成循环，同时外供高压气体经过外供管A、外供管B分别为静压前空气轴承和后空气轴承提供空气并经过电机轴回流孔及中通孔留到叶轮入口，整体结构简单，使用安全便捷，采用全屏蔽结构、无泄漏、维护简单、实用成本低等优点。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种结构紧凑，产品体积小，产品协调性高，工作效率高的燃料电池用一体化氢气循环泵。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种燃料电池用一体化氢气循环泵，包括外壳，所述外壳内依次分为泵头区、电机区以及电控区，所述泵头区设有泵头，所述泵头包括叶轮，所述电机区设有电机，所述电机的驱动端与所述叶轮连接，所述电控区设有用于控制所述电机的电控器。

进一步地，所述电机包括转子和定子，所述转子包括转轴、套设于所述转轴的冲片、贴附于所述冲片外周面的磁钢以及套设在所述磁钢外的不锈钢防护套，所述不锈钢防护套轴向两端灌注形成有环氧树脂密封层。

进一步地，所述外壳包括紧密配合的上壳体和下壳体，所述上壳体与所述下壳体通过紧固螺钉连接，所述下壳体用于与所述上壳体接触的接触面上开设有开口朝上的密封槽，所述密封槽内卡装有弹性密封件。

进一步地，所述上壳体用于与所述下壳体接触的端部的外周面向内凹进形成上导胶槽，所述下壳体用于与所述上壳体接触的端部的外周面向内凹进形成下导胶槽，所述上导胶槽和所述下导胶槽相通且对称，所述上导胶槽和所述下导胶槽内涂覆有密封胶。

进一步地，所述上壳体内向所述下壳体延伸形成有第一挡板，所述第一挡板面向所述下壳体的端面凹陷形成有第一半圆槽，所述下壳体向所述上壳体延伸形成有第二挡板，所述第二挡板面向所述上壳体的端面凹陷形成有第二半圆槽，所述第一半圆槽与第二半圆槽相对扣合，所述第一半圆槽和所述第二半圆槽处设有弹性密封环，所述弹性密封环轴向两侧分别形成有径向延伸的气封侧翼，两个所述气封侧翼分别与所述第一挡板和所述第二挡板的两侧相接触，所述电机的驱动端穿过所述弹性密封环与所述叶轮连接。

进一步地，所述泵头区与所述电机区之间设有隔板，所述隔板表面涂覆有环氧树脂保护层，所述隔板开设有通孔，所述通孔处设有弹性密封环，所述弹性密封环位于所述泵头区一侧的外周径向延伸形成有气封侧翼，所述电机的驱动端穿过所述弹性密封环与所述叶轮连接。

进一步地，所述外壳的内表面涂覆有环氧树脂保护层。

采用上述技术方案后，本实用新型的有益效果是：将所述泵头、电机以及电控器均集成在同一外壳中，相比于现有技术中的分体设置，一方面，结构更加紧凑，有利于产品体积小型化；另一方面，近距离设计后，泵头与电机的协调性、电机与电控器的协调性更好，即使氢气从泵头处泄露至电机处，由于泵头和电机均处于同一密封的外壳中，氢气不会无限地向外泄露，氢气循环泵的运行可靠性有保障，电机与电控器近距离设置后，将原有的电机与电控器之间必备的连接线束全部节省掉，信号之间的传递更加有效，信号传递的误差减小，产品之间的传动效率更好，响应时间更短，综上集成后的产品，系统效率可比之前提高了5%~10% ；

电机的转子设有不锈钢防护套和环氧树脂密封层，可避免转子内部被氢气侵蚀破坏，既能保证转子的强度、产品的性能，也起到了很好的密封效果。相比于全部灌注环氧树脂密封层，先设置不锈钢防护套，有利于节省模具的配置成本，产品的一致性也得到了提高；

上壳体和下壳体的设置，有利于方便整个氢气循环泵的拆装维护，设有弹性密封件有利于提高密封效果，避免氢气泄露；

上导胶槽和下导胶槽有利于加强上、下壳体端部的结构强度，同时方便密封胶的涂覆和保存，密封胶的设置有利于进一步提高气密性，避免氢气泄露；

第一挡板、第二挡板以及弹性密封环或隔板以及弹性密封环的设置，使得泵头区和电机区成为两个相对独立的空间，弹性密封环设有气封侧翼，有利于在泵头区有氢气时，受两侧气压影响，使得气封侧翼与第一挡板和第二挡板紧密抵接或气封侧翼与挡板紧密抵接，减少氢气向电机区泄露。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术的技术方案，附图如下：

图1为本实用新型提供的一种燃料电池用一体化氢气循环泵结构示意图；

图2为本实用新型提供的转子结构示意图；

图3为本实用新型提供的一具体实施方式下外壳拆分结构示意图；

图4为本实用新型提供的另一具体实施方式下外壳拆分结构示意图。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1所示，本实施例提供一种燃料电池用一体化氢气循环泵，包括外壳100，所述外壳100内依次分为泵头区101、电机区102以及电控区103，电机区102靠近泵头区101，电控区103靠近电机区102，所述泵头区101设有泵头，所述泵头包括叶轮，所述电机区102设有电机，所述电机的驱动端与所述叶轮连接，叶轮可通过轴端螺母与电机的驱动端固定连接，所述电控区103设有用于控制所述电机的电控器。电控器为现有技术中的电机控制器，主要是根据与燃料电池系统中的处理器连接，用于根据处理器的控制指令来控制电机。

将所述泵头、电机以及电控器均集成在同一外壳100中，相比于现有技术中的分体设置，一方面，结构更加紧凑，有利于产品体积小型化；另一方面，近距离设计后，泵头与电机的协调性、电机与电控器的协调性更好，即使氢气从泵头处泄露至电机处，由于泵头和电机均处于同一密封的外壳100中，氢气不会无限地向外泄露，氢气循环泵的运行可靠性有保障，电机与电控器近距离设置后，将原有的电机与电控器之间必备的连接线束全部节省掉，信号之间的传递更加有效，信号传递的误差减小，产品之间的传动效率更好，响应时间更短，综上集成后的产品，经测试，其系统效率可比之前提高了5%~10% 。

进一步地，如图2所示，所述电机包括转子21和定子，还包括其他电机运行所必备的结构，例如固定转子21转轴的轴承等，至于是否需要设置电机的外壳体可根据实际需求而定，所述转子21包括转轴211、套设于所述转轴211的冲片212、贴附于所述冲片212外周面的磁钢213以及套设在所述磁钢213外的不锈钢防护套214，所述不锈钢防护套214轴向两端灌注形成有环氧树脂密封层215。其中，转轴211的一端即为电机的驱动端，由于氢气很可能会由泵头区101向电机区102渗透转移，而氢气又是具有腐蚀高碳钢材料的化学特性，转子21内部的高碳钢材料占主要部分，为此，转子21设置不锈钢防护套214和环氧树脂密封层215，可避免转子21内部被氢气侵蚀破坏，既能保证转子21的强度、产品的性能，也起到了很好的密封效果。相比于全部灌注环氧树脂密封层215，先设置好不锈钢防护套214，有利于节省模具的配置成本，产品的一致性也得到了提高。

如图3所示，所述外壳100包括紧密配合的上壳体110和下壳体120，上壳体110和下壳体120可选用现有技术中氢气循环泵壳体常选用的材质，所述上壳体110与所述下壳体120通过紧固螺钉连接，所述下壳体120用于与所述上壳体110接触的接触面上开设有开口朝上的密封槽121，即密封槽121优选开设在下壳体120，且优选围绕下壳体120一周设置，所述密封槽121内卡装有弹性密封件122，弹性密封件122可为横截面为正方形或圆形的硅胶密封圈，锁紧紧固螺钉时弹性密封件122会发生形变，形成气密性密封。上壳体110和下壳体120的设置，有利于方便整个氢气循环泵的拆装维护，设有弹性密封件122有利于提高密封效果，避免氢气泄露。

所述上壳体110用于与所述下壳体120接触的端部的外周面向内凹进形成上导胶槽111，所述下壳体120用于与所述上壳体110接触的端部的外周面向内凹进形成下导胶槽124，所述上导胶槽111和所述下导胶槽124相通且对称，所述上导胶槽111和所述下导胶槽124内涂覆有密封胶，密封胶在上壳体110与下壳体120盖合锁紧后涂覆。

上导胶槽111和下导胶槽124有利于加强上、下壳体端部的结构强度，同时方便密封胶的涂覆和保存，密封胶的设置有利于进一步提高气密性，避免氢气泄露。

进一步地，如图4所示，所述上壳体110内向所述下壳体120延伸形成有第一挡板112，所述第一挡板112面向所述下壳体120的端面凹陷形成有第一半圆槽1121，所述下壳体120向所述上壳体110延伸形成有第二挡板123，所述第二挡板123面向所述上壳体110的端面凹陷形成有第二半圆槽1231，所述第一半圆槽1121与第二半圆槽1231相对扣合，所述第一半圆槽1121和所述第二半圆槽1231处设有弹性密封环3，所述弹性密封环3轴向两侧分别形成有径向延伸的气封侧翼31，两个所述气封侧翼31分别与所述第一挡板112和所述第二挡板123的两侧相接触，所述电机的驱动端穿过所述弹性密封环3与所述叶轮连接。弹性密封环3与电机的驱动端密封接触，第一挡板112、第二挡板123以及弹性密封环3的设置，使得泵头区101和电机区102成为两个相对独立的空间，泵头区101有气体后，电机可以开始运转，电机的驱动端转动时，弹性密封环3会相对第一半圆槽1121和第二半圆槽1231转动，受两侧气压影响，气封侧翼31与第一挡板112和第二挡板123会紧密抵接，有利于减少甚至避免氢气向电机区102泄露。

若是外壳100不分为上壳体110和下壳体120，也可以直接在所述泵头区101与所述电机区102之间设有隔板，隔板作用与第一挡板112、第二挡板123相同，使得泵头区101和电机区102成为两个相对独立的空间，所述隔板表面涂覆有环氧树脂保护层，有利于避免氢气侵蚀，所述隔板开设有通孔，所述通孔处设有弹性密封环3，所述弹性密封环3位于所述泵头区101一侧的外周径向延伸形成有气封侧翼31，当然也可以轴向两侧均设置，所述电机的驱动端穿过所述弹性密封环3与所述叶轮连接。运转时受两侧气压影响，气封侧翼31会与隔板两侧紧密抵接，有利于减少甚至避免氢气向电机区102泄露。

进一步地，所述外壳100的内表面涂覆有环氧树脂保护层。有利于避免整个外壳100受氢气侵蚀，提高实用寿命。

综上，本实施例的燃料电池用一体化氢气循环泵，结构紧凑，产品体积小，产品协调性高，工作效率高，工作可靠，使用寿命有保障。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.一种燃料电池用一体化氢气循环泵，其特征在于，包括外壳，所述外壳内依次分为泵头区、电机区以及电控区，所述泵头区设有泵头，所述泵头包括叶轮，所述电机区设有电机，所述电机的驱动端与所述叶轮连接，所述电控区设有用于控制所述电机的电控器。

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池用一体化氢气循环泵，其特征在于，所述电机包括转子和定子，所述转子包括转轴、套设于所述转轴的冲片、贴附于所述冲片外周面的磁钢以及套设在所述磁钢外的不锈钢防护套，所述不锈钢防护套轴向两端灌注形成有环氧树脂密封层。

3.根据权利要求1所述的一种燃料电池用一体化氢气循环泵，其特征在于，所述外壳包括紧密配合的上壳体和下壳体，所述上壳体与所述下壳体通过紧固螺钉连接，所述下壳体用于与所述上壳体接触的接触面上开设有开口朝上的密封槽，所述密封槽内卡装有弹性密封件。

4.根据权利要求3所述的一种燃料电池用一体化氢气循环泵，其特征在于，所述上壳体用于与所述下壳体接触的端部的外周面向内凹进形成上导胶槽，所述下壳体用于与所述上壳体接触的端部的外周面向内凹进形成下导胶槽，所述上导胶槽和所述下导胶槽相通且对称，所述上导胶槽和所述下导胶槽内涂覆有密封胶。

5.根据权利要求3所述的一种燃料电池用一体化氢气循环泵，其特征在于，所述上壳体内向所述下壳体延伸形成有第一挡板，所述第一挡板面向所述下壳体的端面凹陷形成有第一半圆槽，所述下壳体向所述上壳体延伸形成有第二挡板，所述第二挡板面向所述上壳体的端面凹陷形成有第二半圆槽，所述第一半圆槽与第二半圆槽相对扣合，所述第一半圆槽和所述第二半圆槽处设有弹性密封环，所述弹性密封环轴向两侧分别形成有径向延伸的气封侧翼，两个所述气封侧翼分别与所述第一挡板和所述第二挡板的两侧相接触，所述电机的驱动端穿过所述弹性密封环与所述叶轮连接。

6.根据权利要求1所述的一种燃料电池用一体化氢气循环泵，其特征在于，所述泵头区与所述电机区之间设有隔板，所述隔板表面涂覆有环氧树脂保护层，所述隔板开设有通孔，所述通孔处设有弹性密封环，所述弹性密封环位于所述泵头区一侧的外周径向延伸形成有气封侧翼，所述电机的驱动端穿过所述弹性密封环与所述叶轮连接。

7.根据权利要求1-6任一所述的一种燃料电池用一体化氢气循环泵，其特征在于，所述外壳的内表面涂覆有环氧树脂保护层。

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