DE102020200234A1 - Side channel compressor for a fuel cell system for conveying and / or compressing a gaseous medium, in particular hydrogen - Google Patents
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Abstract
Seitenkanalverdichter (1) für ein Brennstoffzellensystem (37) zur Förderung und/oder Verdichtung eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserstoff, mit einem Gehäuse (3) und einem Antrieb (6), wobei das Gehäuse (3) ein Gehäuse-Oberteil (7) und ein Gehäuse-Unterteil (8) aufweist, mit einem in dem Gehäuse (3) umlaufend um eine Drehachse (4) verlaufenden Verdichterraum (30), der mindestens einen umlaufenden Seitenkanal (19, 21) aufweist, mit einem in dem Gehäuse (3) befindlichen Verdichterrad (2), das drehbar um die Drehachse (4) angeordnet ist und durch den Antrieb (6) angetrieben wird, wobei das Verdichterrad (2) an seinem Umfang im Bereich des Verdichterraums (30) angeordnete Schaufelblätter (5) aufweist und mit jeweils einer am Gehäuse (3) ausgebildeten Gas-Einlassöffnung (14) und einer Gas-Auslassöffnung (16), die über den Verdichterraum (30), insbesondere den mindestens einen Seitenkanal (19, 21), fluidisch miteinander verbunden sind. Erfindungsgemäß weist dabei der Antrieb (6) einen Stator (11) und einen Rotor (17) auf, wobei der Rotor (17) mittels eines Kapselungs-Elements (18) zumindest nahezu vollständig umschlossen und somit insbesondere von der Umgebung gekapselt wird.Side channel compressor (1) for a fuel cell system (37) for conveying and / or compressing a gaseous medium, in particular hydrogen, with a housing (3) and a drive (6), the housing (3) having an upper housing part (7) and has a housing lower part (8), with a compressor chamber (30) running around an axis of rotation (4) in the housing (3) and having at least one circumferential side channel (19, 21), with a compression chamber (3) in the housing (3) located compressor wheel (2), which is rotatably arranged around the axis of rotation (4) and is driven by the drive (6), wherein the compressor wheel (2) has on its periphery in the area of the compressor chamber (30) arranged blades (5) and with one gas inlet opening (14) formed on the housing (3) and one gas outlet opening (16), which are fluidically connected to one another via the compressor chamber (30), in particular the at least one side channel (19, 21). According to the invention, the drive (6) has a stator (11) and a rotor (17), the rotor (17) being at least almost completely enclosed by means of an encapsulation element (18) and thus in particular encapsulated from the environment.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Seitenkanalverdichter für ein Brennstoffzellensystem zur Förderung und/oder Verdichtung von einem gasförmigen Medium, insbesondere Wasserstoff, das insbesondere zur Anwendung in Fahrzeugen mit einem Brennstoffzellenantrieb vorgesehen ist.The present invention relates to a side channel compressor for a fuel cell system for conveying and / or compressing a gaseous medium, in particular hydrogen, which is intended in particular for use in vehicles with a fuel cell drive.
Im Fahrzeugbereich spielen neben flüssigen Kraftstoffen in Zukunft auch gasförmige Kraftstoffe eine zunehmende Rolle. Insbesondere bei Fahrzeugen mit Brennstoffzellenantrieb müssen Wasserstoffgasströme gesteuert werden. Die Gasströme werden hierbei nicht mehr diskontinuierlich, wie bei der Einspritzung von flüssigem Kraftstoff gesteuert, sondern es wird das Gas aus mindestens einem Hochdrucktank entnommen und über eine Zuströmleitung eines Mitteldruckleitungssystems an eine Ejektoreinheit geleitet. Diese Ejektoreinheit führt das Gas über eine Verbindungsleitung eines Niederdruckleitungssystems zu einer Brennstoffzelle. Nachdem das Gas durch eine Brennstoffzelle geströmt ist wird es über eine Rückführleitung zurück zur Ejektoreinheit geführt. Dabei kann der Seitenkanalverdichter zwischengeschaltet werden, der die Gasrückführung strömungstechnisch und effizienztechnisch unterstützt. Zudem werden Seitenkanalverdichter zur Unterstützung des Strömungsaufbaus im Brennstoffzellenantrieb eingesetzt, insbesondere bei einem (Kalt)-Start des Fahrzeugs nach einer gewissen Standzeit. Das Antreiben dieser Seitenkanalverdichter erfolgt üblicherweise über Elektromotoren, die beim Betrieb in Fahrzeugen über die Fahrzeugbatterie mit Spannung versorgt werden.In addition to liquid fuels, gaseous fuels will also play an increasing role in the vehicle sector in the future. Hydrogen gas flows must be controlled, especially in vehicles with fuel cell drives. The gas flows are no longer controlled discontinuously, as is the case with the injection of liquid fuel, but the gas is taken from at least one high-pressure tank and fed to an ejector unit via an inflow line of a medium-pressure line system. This ejector unit leads the gas to a fuel cell via a connecting line of a low-pressure line system. After the gas has flowed through a fuel cell, it is returned to the ejector unit via a return line. The side channel compressor can be interposed, which supports the gas recirculation in terms of flow and efficiency. In addition, side channel compressors are used to support the flow build-up in the fuel cell drive, especially when the vehicle is (cold) started after a certain idle time. These side channel blowers are usually driven by electric motors, which are supplied with voltage from the vehicle battery when they are operated in vehicles.
Aus der
Der aus der
Der Antrieb besteht dabei aus Komponenten, die aufgrund Ihrer Materialeigenschaften durch das Anoden-Medium, insbesondere Wasserstoff, beschädigt werden können, wenn Sie mit diesen in Kontakt kommen. Auch andere aus der Umgebung zum Antrieb vordringende Substanzen, wie Wasser oder Verschmutzung können Bauteile des Antriebs schädigen. Dabei kann es zu einer Oxidationsreaktion, zu Wasserstoffversprödung oder zu weiteren Materialschädigungen kommen. Dies kann aufgrund der Tatsache, dass der Antrieb und auch die Bauteile des Seitenkanalverdichters in der Peripherie des Antriebs sich zumindest teilweise in Bewegung, insbesondere in Rotationsbewegung, befinden zu einer Beschädigung dieser Bauteile führen. Dies kann dann wiederum zu einem Ausfall des Antriebs und/oder zu einem Ausfall des gesamten Seitenkanalverdichters führen.The drive consists of components that, due to their material properties, can be damaged by the anode medium, especially hydrogen, if you come into contact with them. Other substances that penetrate the drive from the environment, such as water or dirt, can also damage drive components. This can lead to an oxidation reaction, hydrogen embrittlement or further material damage. Due to the fact that the drive and also the components of the side channel compressor are at least partially in motion in the periphery of the drive, in particular in rotation, this can lead to damage to these components. This in turn can lead to failure of the drive and / or to failure of the entire side channel compressor.
Weiterhin kann der aus der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Erfindungsgemäß wird ein Seitenkanalverdichter für ein Brennstoffzellensystem zur Förderung und/oder Verdichtung von einem gasförmigen Medium, insbesondere Wasserstoff, mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche bereitgestellt.According to the invention, a side channel compressor for a fuel cell system for conveying and / or compressing a gaseous medium, in particular hydrogen, with the features of the independent claims is provided.
Bezugnehmend auf Anspruch 1 wird ein Seitenkanalverdichter vorgeschlagen, bei dem ein Antrieb einen Stator und einen Rotor aufweist, wobei der Rotor mittels eines Kapselungs-Elements zumindest nahezu vollständig umschlossen und somit insbesondere von der Umgebung gekapselt wird. Auf diese Weise lässt sich der Vorteil erzielen, dass der Rotor gegen Kontakt mit Anoden-Medium, insbesondere Wasserstoff, oder weiterer Substanzen aus der Umgebung, wie Wasser oder Verschmutzung geschützt ist. Das Kapselungs-Element schirmt dabei den Rotor effektiv gegen den Kontakt mit dem umgebenden Medium ab, wodurch die Lebensdauer des Antriebs und somit des Seitenkanalverdichters erhöht werden kann, und somit die Ausfallwahrscheinlich aufgrund von versagenden Bauteilen des Antriebs reduziert wird. Zudem kann die Kapselung des Antriebs und/oder des Rotors mittels des den Rotor zumindest nahezu vollständig umschließenden Kapselungs-Elements in einer kompakten Bauweise umgesetzt werden, so dass keine oder nur minimale konstruktive Änderungen an dem Antrieb und/oder dem Seitenkanalverdichter vorgenommen werden müssen. Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße und vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung in einer kostengünstigen Weise umgesetzt werden.Referring to claim 1, a side channel compressor is proposed in which a drive has a stator and a rotor, the rotor being at least almost completely enclosed by means of an encapsulation element and thus in particular encapsulated from the environment. In this way, the advantage can be achieved that the rotor is protected against contact with the anode medium, in particular hydrogen, or other substances from the environment, such as water or pollution. The encapsulation element effectively shields the rotor from contact with the surrounding medium, which increases the service life of the drive and thus of the side channel blower and thus the probability of failure due to failing components of the drive is reduced. In addition, the encapsulation of the drive and / or the rotor can be implemented in a compact design by means of the encapsulation element which at least almost completely encloses the rotor, so that no or only minimal structural changes need to be made to the drive and / or the side channel compressor. In this way, the advantageous embodiment of the invention according to the invention can be implemented in a cost-effective manner.
Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The subclaims relate to preferred developments of the invention.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Antrieb als ein radialer Innenläufer-Elektromotor ausgeführt ist, wobei der Antrieb, insbesondere der Rotor, über eine Antriebswelle mit einem Verdichterrad verbunden ist, wobei die Antriebswelle, das Verdichterrad und der Rotor drehbar um eine Drehachse gelagert sind und wobei jeweils der Rotor und das Verdichterrad formschlüssig, stoffschlüssig oder kraftschlüssig mit der Antriebswelle verbunden sind. Auf diese Weise lässt sich eine kostengünstige Montage des Kapselungs-Elements ohne dass weitere oder zumindest nur geringfügige konstruktive Änderungen am Antrieb und/oder am Seitenkanalverdichter notwendig sind. Dies reduziert die Montagekosten und somit die Fertigungskosten des Seitenkanalverdichters während die Ausfallwahrscheinlichkeit des Seitenkanalverdichters reduziert werden kann.According to an advantageous embodiment, the drive is designed as a radial internal rotor electric motor, the drive, in particular the rotor, being connected to a compressor wheel via a drive shaft, the drive shaft, the compressor wheel and the rotor being mounted rotatably about an axis of rotation and wherein the rotor and the compressor wheel are connected to the drive shaft with a form fit, material fit or force fit. In this way, inexpensive assembly of the encapsulation element can be achieved without further or at least only minor structural changes to the drive and / or to the side channel compressor being necessary. This reduces the assembly costs and thus the production costs of the side channel blower, while the probability of failure of the side channel blower can be reduced.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist der Rotor mindestens einen Permanentmagneten auf und/oder das Kapselungs-Element ist als eine Edelstahlkappe ausgeführt, die zumindest Edelstahl aufweist. Auf diese Weise kann der Vorteil erzielt werden, dass die Ausfallwahrscheinlichkeit des Rotors und/oder des gesamten Antriebs reduziert werden kann. Dies kann derart erreicht werden, dass die, insbesondere gegenüber Wasserstoff, empfindlichen Bauteile des Montageverbundes, wie beispielsweise die weichmagnetischen Werkstoffe des Permanentmagneten, in einen innenliegenden Bereich verlagert werden, während die, insbesondere gegenüber Wasserstoff, unempfindlichen Bauteile des Montageverbundes, wie beispielsweise Edelstahl in den außenliegenden umgebenden Bereich verlagert werden. Dies bietet den Vorteil, dass die Lebensdauer des Antriebs und somit des gesamten Seitenkanalverdichters erhöht werden kann.According to a particularly advantageous embodiment, the rotor has at least one permanent magnet and / or the encapsulation element is designed as a stainless steel cap, which has at least stainless steel. In this way, the advantage can be achieved that the failure probability of the rotor and / or the entire drive can be reduced. This can be achieved in such a way that the components of the assembly group that are particularly sensitive to hydrogen, such as the soft magnetic materials of the permanent magnet, are relocated to an internal area, while the components of the assembly group that are particularly insensitive to hydrogen, such as stainless steel, are in the external surrounding area are relocated. This offers the advantage that the service life of the drive and thus of the entire side channel compressor can be increased.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Seitenkanalverdichters ist der Rotor derart auf die Antriebswelle aufgebracht, dass er auf der dem Verdichterrad abgewandten Seite bündig mit dieser abschließt, wobei die Edelstahlkappe auf Ihrer dem Verdichterrad zugewandten Seite im Bereich der Antriebswelle eine Öffnung aufweist und wobei die Edelstahlkappe den auf die Antriebswelle aufgebrachten Rotor vollständig umschließt, ausgenommen den Bereich der Öffnung. Auf diese Weise kann der Vorteil erzielt werden, dass eine kompakte Bauweise des Antriebs und/oder des Seitenkanalverdichters beibehalten oder herbeigeführt werden kann.According to an advantageous embodiment of the side channel compressor, the rotor is attached to the drive shaft in such a way that it is flush with the drive shaft on the side facing away from the compressor wheel, the stainless steel cap having an opening on its side facing the compressor wheel in the area of the drive shaft and the stainless steel cap having the completely encloses the rotor applied to the drive shaft, except for the area of the opening. In this way, the advantage can be achieved that a compact design of the drive and / or the side channel compressor can be maintained or brought about.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung sind die Antriebswelle und die Edelstahlkappe im Bereich der Öffnung derart kraftschlüssig, formschlüssig oder stoffschlüssig miteinander verbunden, dass der Rotor, insbesondere der Permanentmagnet zu einem außenliegenden Bereich gekapselt ist. Auf diese Weise lässt sich der Vorteil erzielen, dass eine effiziente Kapselung der empfindlichen Bauteile und/oder Materialien des Rotors mittels der Edelstahlkappe erzielt werden kann, wobei sich der einzige Bereich der Edelstahlkappe, durch den Wasserstoff oder andere Stoffe in den innenliegenden Bereich des Rotors eindringen und die weichmagnetischen Werkstoffe schädigen könnten, insbesondere der Bereich der Öffnung. Dieser Vorteil wird durch eine dauerhaft kapselnde Verbindung zwischen der Edelstahlkappe und der Antriebswelle erzielt, wodurch die Ausfallwahrscheinlichkeit des Antriebs und/oder des Seitenkanalverdichters reduziert werden kann.According to a particularly advantageous development, the drive shaft and the stainless steel cap are frictionally, positively or cohesively connected to one another in the area of the opening in such a way that the rotor, in particular the permanent magnet, is encapsulated in an external area. In this way, the advantage can be achieved that an efficient encapsulation of the sensitive components and / or materials of the rotor can be achieved by means of the stainless steel cap, the only area of the stainless steel cap through which hydrogen or other substances penetrate into the inner area of the rotor and could damage the soft magnetic materials, especially the area of the opening. This advantage is achieved by a permanently encapsulating connection between the stainless steel cap and the drive shaft, which can reduce the probability of failure of the drive and / or the side channel blower.
Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung des Seitenkanalverdichters ist der Antrieb als ein Axialfeld-Elektromotor ausgeführt, der den Stator und den Rotor aufweist, wobei der Stator und der Rotor scheibenförmig umlaufend um die Drehachse ausgebildet sind und wobei der Stator in Richtung der Drehachse neben dem Rotor angeordnet ist. Auf diese Weise lässt sich eine kompakte und platzsparende Bauweise des Seitenkanalverdichters durch eine möglichst geringe Oberfläche im Verhältnis zum Volumen realisiert. Dies bietet den Vorteil, dass nur ein geringer Einbauraum beim Kunden benötigt wird, beispielsweise in einem Fahrzeug. Des Weiteren bietet die kompakte Bauweise des Seitenkanalverdichters, insbesondere mit einer möglichst geringen Oberfläche im Verhältnis zum Volumen, den Vorteil, dass ein Auskühlen des Seitenkanalverdichters bei niedrigen Umgebungstemperaturen, insbesondere im Bereich unterhalb 0°C, langsamer erfolgt und somit das Auftreten von Eisbrückenbildung länger verzögert werden kann.According to an advantageous embodiment of the side channel compressor, the drive is designed as an axial field electric motor which has the stator and the rotor, the stator and the rotor being designed in the form of a disk circumferentially around the axis of rotation and the stator being arranged in the direction of the axis of rotation next to the rotor . In this way, a compact and space-saving design of the side channel blower can be achieved with the smallest possible surface in relation to the volume. This offers the advantage that only a small amount of installation space is required by the customer, for example in a vehicle. Furthermore, the compact design of the side channel blower, in particular with the smallest possible surface area in relation to the volume, offers the advantage that the side channel blower cools down more slowly at low ambient temperatures, especially in the range below 0 ° C, and thus delays the formation of ice bridges for longer can be.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Rotor mindestens den Permanentmagneten, eine Rotornabe und eine Fixierscheibe auf, wobei das Kapselungs-Element die Rotornabe und/oder den Permanentmagneten zumindest nahezu vollständig umschließt und somit zu einem außenliegenden Bereich kapselt. Auf diese Weise kann eine kompakte Bauform des Antriebs erzielt werden, insbesondere bei der Ausführungsform als Axialfeld-Elektromotor. Dabei können zumindest nahezu alle Bauteile des Rotors im Bereich des Innendurchmessers des Verdichterrads angeordnet und integriert werden, inklusive der Lagerung des Verdichterrads. Des Weiteren lässt sich mittels der erfindungsgemäßen Ausführung des Seitenkanalverdichters eine zuverlässige Kapselung des Rotors, insbesondere der Rotornabe und/oder den Permanentmagneten.According to an advantageous development, the rotor has at least the permanent magnet, a rotor hub and a fixing disk, the encapsulation element at least almost completely enclosing the rotor hub and / or the permanent magnet and thus encapsulating it to form an external area. In this way, a compact design of the drive can be achieved, in particular in the embodiment as an axial field electric motor. At least almost all components can do this of the rotor are arranged and integrated in the area of the inner diameter of the compressor wheel, including the bearing of the compressor wheel. Furthermore, the design of the side channel compressor according to the invention enables reliable encapsulation of the rotor, in particular the rotor hub and / or the permanent magnets.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Seitenkanalverdichters weist das Kapselungs-Element einen mindestens zweischichtigen Aufbau auf, wobei die erste Schicht einem elastisch verformbaren Material, insbesondere einem Elastomer, ausgeführt ist und die zweite Schicht aus Edelstahl ausgeführt ist. Auf diese Weise kann zum einen eine verbesserte Kapselung der Rotornabe und des Permanentmagneten erzielt werden, da das elastisch verformbare Material aufgrund seiner Materialeigenschaften in jeden Bereich hineinfließen kann und/oder besser auf die Rotornabe und den Permanentmagneten aufgebracht werden kann aufgrund seiner Elastizität. Die zweite Schicht aus Edelstahl kann dem kapselnden Element hingegen bessere strukturelle Festigkeit geben im Gegensatz zum Elastomer. Somit lässt sich die Zuverlässigkeit des Antriebs und/oder des Seitenkanalverdichters erhöhen.According to an advantageous embodiment of the side channel compressor, the encapsulation element has an at least two-layer structure, the first layer being made of an elastically deformable material, in particular an elastomer, and the second layer being made of stainless steel. In this way, on the one hand, improved encapsulation of the rotor hub and the permanent magnet can be achieved, since the elastically deformable material can flow into any area due to its material properties and / or can be better applied to the rotor hub and the permanent magnet due to its elasticity. The second layer of stainless steel, on the other hand, can give the encapsulating element better structural strength than the elastomer. The reliability of the drive and / or the side channel blower can thus be increased.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausbildung besteht das Kapselungs-Element aus mindestens einem Elastomer Dichtelement mit einer aufgepressten Edelstahlkappe. Auf diese Weise lässt sich der Vorteil erzielen, dass das mindestens zwei Schichten aufweisende Kapselungs-Element, welches insbesondere mindestens zwei Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften aufweist, vormontiert werden kann, bevor es am Antrieb und/oder am Rotor und/oder am Verdichterrad angebracht wird. Auf diese Weise lassen sich die Montagekosten und die benötigte Montagezeit sowie Montagefehler reduzieren. Dies bietet den Vorteil geringerer Gesamtkosten des Seitenkanalverdichters und aufgrund der reduzierten Auftretenswahrscheinlichkeit von Montagefehlers einer geringeren Ausfallwahrscheinlichkeit des Antriebs und/oder des Seitenkanalverdichters.According to a particularly advantageous embodiment, the encapsulation element consists of at least one elastomer sealing element with a pressed-on stainless steel cap. In this way, the advantage can be achieved that the encapsulation element having at least two layers, which in particular has at least two materials with different properties, can be preassembled before it is attached to the drive and / or to the rotor and / or to the compressor wheel. In this way, the assembly costs and the required assembly time as well as assembly errors can be reduced. This offers the advantage of lower overall costs for the side channel blower and, due to the reduced probability of occurrence of assembly errors, a lower probability of failure of the drive and / or the side channel blower.
Gemäß einem vorteilhaften Verfahren, insbesondere zum Start oder zum Abschalten und/oder zum Betreiben, des Seitenkanalverdichters erfolgt eine Bestromung des Stators eine induktive Erwärmung des Rotors und/oder des Kapselungs-Elements bewirkt, wobei insbesondere das Kapselungs-Element, das zumindest Edelstahl aufweist, aufgrund der Materialeigenschaften sich besondere gut induktiv erwärmen lässt. Das Material Edelstahl weist dabei eine hohe elektrische Leitfähigkeit auf, wodurch es sich besser induktiv erwärmen lässt. Die Erwärmung tritt dabei als Effekt aufgrund einer elektrischen Beaufschlagung mittels eines Magnetfeldes, spezifischer mittels Wirbelstromverlusten, auf, da die Schicht aus Edelstahl ein elektrisch leitfähiger Körper ist. Dabei wird der Rotor bei einer kurzfristigen Bestromung der Spulen des Stators induktiv aufgewärmt, insbesondere aufgrund der entstehenden Verlustleistung, die als Wärmeenergie freigesetzt wird. Auf diese Weise kann der Vorteil erzielt werden, dass durch die Bestromung des Stators bei einem nicht vorhandenen Drehfeld eine Erwärmung des Rotors einstellt, wobei hierzu insbesondere der Effekt der Induktion verwendet wird. Dabei lässt sich der Rotor, der insbesondere aus einem wärmeleitfähigen Material besteht, erwärmen, was insbesondere bei einer Kaltstartprozedur des Seitenkanalverdichters und/oder des Fahrzeugs vorteilhaft ist. Dabei erwärmt sich der Rotor und überträgt, beispielsweise aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit des verwendeten Materials, die Wärmeenergie auf das Verdichterrad. Dabei erfolgt der Wärmeenergieübertrag in einer Flussrichtung in den Bereich zwischen dem Verdichterrad und einem Gehäuse, in dem sich Eisbrücken ausgebildet haben. Diese Eisbrücken können bei einem Anfahren und/oder Starten des Seitenkanalverdichters zur Beschädigung des Seitenkanalverdichters führen und/oder eine Rotation des Verdichterrads im Gehäuse durch ein Blockieren verhindern. Weiterhin kann bei einem Anfahren des Verdichterrads ein Losbrechen bewirkt werden, bei dem scharfkantige Eisstücke freigesetzt werden, die in Förderrichtung Bauteile hinter dem Seitenkanalverdichter und/oder einer Brennstoffzelle, insbesondere die Membran der Brennstoffzelle schädigen können. Durch das Aufheizen des Rotors wird dabei das Verdichterrad und insbesondere der Bereich des inneren Begrenzungsrings und des außenliegenden Ringbunds, die beide jeweils einen geringen Abstand, insbesondere ein geringes Spaltmaß, zum Gehäuse ausbilden, erwärmt. Dadurch schmelzen die Eisbrücken und die Flüssigkeit wechselt von einem festen zu einem flüssigen Aggregatzustand und kann abgeführt werden, beispielsweise mittels eines im Brennstoffzellensystem vorhandenen Purgeventil und/oder Ablassventil. Auf diese Weise kann die Lebensdauer des Seitenkanalverdichters und/oder des Brennstoffzellensystems erhöht werden.According to an advantageous method, in particular for starting or switching off and / or operating the side channel compressor, the stator is energized and induces inductive heating of the rotor and / or the encapsulation element, in particular the encapsulation element, which has at least stainless steel, Due to the material properties, it can be heated inductively particularly well. The material stainless steel has a high electrical conductivity, which makes it easier to heat inductively. The heating occurs as an effect due to an electrical application by means of a magnetic field, more specifically by means of eddy current losses, since the layer made of stainless steel is an electrically conductive body. In this case, the rotor is inductively warmed up when the coils of the stator are briefly energized, in particular due to the resulting power loss, which is released as thermal energy. In this way, the advantage can be achieved that when the rotating field is not present, the rotor is heated by the energization of the stator, the induction effect being used in particular for this purpose. The rotor, which consists in particular of a thermally conductive material, can be heated, which is particularly advantageous in the case of a cold start procedure for the side channel compressor and / or the vehicle. The rotor heats up and transfers the thermal energy to the compressor wheel, for example due to the high thermal conductivity of the material used. The heat energy is transferred in one flow direction into the area between the compressor wheel and a housing in which ice bridges have formed. These ice bridges can damage the side channel blower when the side channel blower is started up and / or prevent rotation of the compressor wheel in the housing by blocking. Furthermore, when the compressor wheel starts up, it can break away, releasing sharp-edged pieces of ice that can damage components behind the side channel compressor and / or a fuel cell, in particular the membrane of the fuel cell, in the conveying direction. By heating the rotor, the compressor wheel and in particular the area of the inner limiting ring and the outer annular collar, both of which form a small distance, in particular a small gap, to the housing, are heated. As a result, the ice bridges melt and the liquid changes from a solid to a liquid aggregate state and can be discharged, for example by means of a purge valve and / or drain valve present in the fuel cell system. In this way, the service life of the side channel compressor and / or the fuel cell system can be increased.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.The invention is not restricted to the exemplary embodiments described here and the aspects emphasized therein. Rather, a large number of modifications are possible within the range specified by the claims, which are within the scope of expert action.
FigurenlisteFigure list
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.The invention is described in more detail below with reference to the drawing.
Es zeigt:
-
1 eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Seitenkanalverdichters, -
2 einen erfindungsgemäßen Teil des Seitenkanalverdichters gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Darstellung, -
3 einen erfindungsgemäßen Teil des Seitenkanalverdichters gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer perspektivischen Darstellung.
-
1 a schematic sectional view of a side channel compressor according to the invention, -
2 a part of the side channel compressor according to the invention according to a first embodiment in a perspective view, -
3 a part of the side channel compressor according to the invention according to a second embodiment in a perspective view.
Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment
Der Darstellung gemäß
Der Seitenkanalverdichter
Im ersten Ausführungsbeispiel weist das Verdichterrad
Vom Naben-Fuß
Des Weiteren weist das Gehäuse
In dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Antriebswelle
Weiterhin bildet das Gehäuse
Vom Antrieb
Zudem ist gezeigt, dass der Rotor
In
Die (in
Für jeweils das erste und das zweite Ausführungsbeispiels des Seitenkanalverdichters
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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