KR20220116345A - Side channel compressors for fuel cell systems for the transport and/or compression of gaseous media, in particular hydrogen - Google Patents

Side channel compressors for fuel cell systems for the transport and/or compression of gaseous media, in particular hydrogen Download PDF

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아르민 메르츠
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 기체 매체, 특히 수소의 이송 및/또는 압축을 위한 연료 전지 시스템(37)용 사이드 채널 압축기(1)에 관한 것이며, 이러한 연료 전지 시스템용 사이드 채널 압축기는 하우징(3) 및 구동부(6)를 구비하고, 하우징(3)은 하우징 상부 부품(7) 및 하우징 하부 부품(8)을 포함하고; 하우징(3) 내에서 회전축(4)을 중심으로 주연부에 걸쳐 연장되는 압축기 챔버(30)를 구비하고, 이러한 압축기 챔버는 주연부에 걸친 하나 이상의 측면 채널(19, 21)을 포함하고; 회전축(4)을 중심으로 회전 가능하게 배열되고, 구동부(6)를 통해 구동되는, 하우징(3) 내에 위치한 압축기 휠(2)을 구비하고, 이러한 압축기 휠(2)의 둘레는 압축기 챔버(30)의 영역 내에 배열되는 블레이드(5)들을 포함하고; 하우징(3)에 형성된 각각의 기체 유입 개구(14) 및 기체 배출 개구(16)를 구비하고, 이러한 개구들은 압축기 챔버(30), 특히 하나 이상의 측면 채널(19, 21)을 통해 서로 유체 연결된다. 본 발명에 따라, 이 경우 구동부(6)는 고정자(11) 및 회전자(17)를 포함하고, 회전자(17)는 캡슐화 요소(18)에 의해 적어도 거의 완전히 둘러싸이고, 이에 따라 특히 주변부로부터 캡슐화된다.The present invention relates to a side channel compressor (1) for a fuel cell system (37) for the transport and/or compression of a gaseous medium, in particular hydrogen, which side channel compressor (1) for a fuel cell system comprises a housing (3) and a drive unit ( 6), wherein the housing (3) comprises a housing upper part (7) and a housing lower part (8); a compressor chamber (30) extending over a periphery about an axis of rotation (4) in the housing (3), said compressor chamber comprising one or more side channels (19, 21) spanning the periphery; It has a compressor wheel (2) located in a housing (3), arranged rotatably about an axis of rotation (4) and driven via a drive (6), the circumference of which is a compressor chamber (30) ) comprising blades 5 arranged in the area of ; It has respective gas inlet openings 14 and gas outlet openings 16 formed in the housing 3 , these openings being fluidly connected to each other via a compressor chamber 30 , in particular one or more side channels 19 , 21 . . According to the invention, the drive 6 in this case comprises a stator 11 and a rotor 17 , which are at least almost completely surrounded by an encapsulating element 18 , and thus in particular from the periphery. encapsulated.

Figure P1020227027153
Figure P1020227027153

Description

기체 매체, 특히 수소의 이송 및/또는 압축을 위한 연료 전지 시스템용 사이드 채널 압축기Side channel compressors for fuel cell systems for the transport and/or compression of gaseous media, in particular hydrogen

본 발명은, 특히 연료 전지 구동부를 갖는 차량에 사용하기 위해 제공되는 기체 매체, 특히 수소의 이송 및/또는 압축을 위한 연료 전지 시스템용 사이드 채널 압축기에 관한 것이다.The present invention relates in particular to a side channel compressor for a fuel cell system for the transport and/or compression of a gaseous medium, in particular hydrogen, provided for use in a vehicle having a fuel cell drive.

자동차 분야에서는 액체 연료와 더불어, 기체 연료도 미래에 점점 더 많은 역할을 하게 될 것이다. 특히 연료 전지 구동부를 갖는 차량에서는 수소 기체 유동이 제어되어야 한다. 이 경우, 기체 유동은 액체 연료의 분사 시에서와 같이 더 이상 불연속적으로 제어되지 않고, 기체는 하나 이상의 고압 탱크로부터 인출되어 중압 라인 시스템의 유입 라인을 통해 이젝터 유닛으로 안내된다. 이러한 이젝터 유닛은 저압 라인 시스템의 연결 라인을 통해 기체를 연료 전지로 안내한다. 기체는 연료 전지를 통해 유동된 이후, 리턴 라인을 통해 이젝터 유닛으로 리턴된다. 이 경우, 기체 리턴을 유동 기술로서 그리고 효율 기술로서 보조하는 사이드 채널 압축기가 개재될 수 있다. 또한, 사이드 채널 압축기는, 특히 특정 유휴 시간 이후의 차량의 (콜드) 스타트 시에 연료 전지 구동부 내 유동 형성을 보조하기 위해 사용된다. 이러한 사이드 채널 압축기의 구동은 일반적으로, 차량 내 운영 시에 차량 배터리를 통해 전압이 공급되는 전기 모터들을 통해 실행된다.In the automotive sector, along with liquid fuels, gaseous fuels will play an increasingly important role in the future. Particularly in vehicles with fuel cell drives, the hydrogen gas flow must be controlled. In this case, the gas flow is no longer discontinuously controlled as in the case of injection of liquid fuel, and the gas is withdrawn from one or more high-pressure tanks and guided through the inlet line of the medium-pressure line system to the ejector unit. This ejector unit guides the gas to the fuel cell via the connecting line of the low pressure line system. After the gas flows through the fuel cell, it is returned to the ejector unit through a return line. In this case, a side channel compressor may be interposed to assist gas return as a flow technique and as an efficiency technique. In addition, side channel compressors are used to assist in the formation of flow in the fuel cell drive, especially during (cold) start of the vehicle after a certain idle time. The driving of such a side channel compressor is generally performed by electric motors supplied with voltage through a vehicle battery during in-vehicle operation.

DE 2017 102 157 39호 및 DE 10 2018 204 713 A1호로부터는, 기체 매체, 특히 수소가 이송 및/또는 압축되는 연료 전지 시스템용 사이드 채널 압축기가 공지되어 있다. 이 경우, 사이드 채널 압축기는 하우징 및 구동부를 포함하고, 하우징은 하우징 상부 부품 및 하우징 하부 부품을 포함한다. 또한, 하우징 내에는 회전축을 중심으로 주연부에 걸쳐 연장되는 압축기 챔버가 배열되고, 이러한 압축기 챔버는 주연부에 걸친 하나 이상의 측면 채널을 포함한다. 하우징 내에는, 회전축을 중심으로 회전 가능하게 배열되고, 구동부를 통해 구동되는 압축기 휠이 위치하고, 이러한 압축기 휠의 둘레는 압축기 챔버의 영역 내에 배열되는 블레이드들을 포함한다. 또한, DE 2017 102 157 39호 및 DE 10 2018 204 713 A1호에 공지된 사이드 채널 압축기는, 하우징에 형성된 각각의 기체 유입 개구 및 기체 배출 개구를 포함하고, 이러한 개구들은 압축기 챔버, 특히 하나 이상의 측면 채널을 통해 서로 유체 연결된다.From DE 2017 102 157 39 and DE 10 2018 204 713 A1, side channel compressors are known for fuel cell systems in which a gaseous medium, in particular hydrogen, is conveyed and/or compressed. In this case, the side channel compressor includes a housing and a drive, and the housing includes a housing upper part and a housing lower part. Also arranged in the housing is a compressor chamber extending over a periphery about an axis of rotation, said compressor chamber comprising at least one side channel spanning the periphery. In the housing, there is located a compressor wheel, which is arranged rotatably about an axis of rotation and driven through a drive part, the circumference of which comprises blades arranged in the region of the compressor chamber. In addition, the side channel compressors known from DE 2017 102 157 39 and DE 10 2018 204 713 A1 comprise respective gas inlet openings and gas outlet openings formed in the housing, these openings comprising the compressor chamber, in particular one or more side channels. The channels are in fluid communication with each other.

DE 2017 102 157 39호 및 DE 10 2018 204 713 A1호에 공지된 사이드 채널 압축기는 특정 단점들을 가질 수 있다.The side channel compressors known from DE 2017 102 157 39 and DE 10 2018 204 713 A1 may have certain disadvantages.

이 경우, 구동부는, 재료 특성으로 인하여 애노드 매체, 특히 수소와 접촉할 경우 이를 통해 손상될 수 있는 구성 요소들로 구성된다. 주변부로부터 구동부로 밀려들어가는, 물 또는 오물과 같은 여타 물질들도 구동부의 구성 요소들을 손상시킬 수 있다. 이 경우, 산화 반응, 수소 취성 또는 또 다른 재료 손상들이 발생할 수 있다. 이는, 구동부와, 구동부의 주변에 있는 사이드 채널 압축기의 구성 요소들도 적어도 부분적으로 운동 상태, 특히 회전 운동 상태라는 사실로 인하여, 이러한 구성 요소들의 손상을 야기할 수 있다. 이후, 이는 다시 구동부의 고장 및/또는 전체 사이드 채널 압축기의 고장을 야기할 수 있다.In this case, the drive consists of components which, due to their material properties, can be damaged through contact with the anode medium, in particular hydrogen. Other substances, such as water or dirt, that seep into the drive from the periphery can also damage the components of the drive. In this case, oxidation reactions, hydrogen embrittlement or other material damage may occur. This may lead to damage to the drive unit and to the fact that the components of the side channel compressor in the vicinity of the drive are also at least partially in motion, in particular in rotational motion. Then, this again can lead to failure of the drive and/or failure of the entire side channel compressor.

또한, DE 2017 102 157 39호 및 DE 10 2018 204 713 A1호로부터 공지된 사이드 채널 압축기는, 콜드 스타트 절차에서 구동부 또는 사이드 채널 압축기의 특정 부품들이 충분히 신속하게 가열되지 않음으로써, 사이드 채널 압축기 및/또는 연료 전지 시스템의 수명을 단축시킬 수 있는 얼음 브릿지를 통한 손상의 위험이 존재한다는 단점을 가질 수 있다.In addition, the side-channel compressors known from DE 2017 102 157 39 and DE 10 2018 204 713 A1 are characterized in that in the cold start procedure the drive or certain parts of the side-channel compressor are not heated sufficiently quickly, so that the side-channel compressor and/or Alternatively, there may be a disadvantage that there is a risk of damage through the ice bridge, which may shorten the life of the fuel cell system.

본 발명에 따라, 독립 청구항들의 특징들을 갖는, 기체 매체, 특히 수소의 이송 및/또는 압축을 위한 연료 전지 시스템용 사이드 채널 압축기가 제공된다.According to the invention there is provided a side channel compressor for a fuel cell system for the transport and/or compression of a gaseous medium, in particular hydrogen, having the features of the independent claims.

청구항 제1항을 참조하여, 구동부가 고정자 및 회전자를 포함하는 사이드 채널 압축기가 제안되고, 회전자는 캡슐화 요소에 의해 적어도 거의 완전히 둘러싸이고, 이에 따라 특히 주변부로부터 캡슐화된다. 이러한 방식으로, 회전자가 애노드 매체, 특히 수소와, 또는 물이나 오물과 같은 주변부로부터의 여타 물질과의 접촉으로부터 보호된다는 장점이 달성될 수 있다. 이 경우, 캡슐화 요소는 주변 매체와 접촉하지 않도록 회전자를 효과적으로 차폐함으로써, 구동부의 수명과, 이에 따라 사이드 채널 압축기의 수명은 연장될 수 있고, 이에 따라 구동부의 파손된 구성 요소들로 인한 고장 가능성은 감소된다. 또한, 구동부 및/또는 회전자의 캡슐화는, 회전자를 적어도 거의 완전히 둘러싸는 캡슐화 요소에 의하여 컴팩트한 구조로 구현될 수 있으므로, 구동부 및/또는 사이드 채널 압축기에 대한 구조 변경이 전혀 실행될 필요가 없거나 최소한으로만 실행되면 된다. 이러한 방식으로, 본 발명의 독창적이고 바람직한 실시예는 저렴한 방식으로 구현될 수 있다.With reference to claim 1 , a side channel compressor is proposed in which the drive comprises a stator and a rotor, the rotor being at least almost completely surrounded by an encapsulating element, and thus encapsulated in particular from the periphery. In this way, the advantage can be achieved that the rotor is protected from contact with the anode medium, in particular hydrogen, or with other substances from the surroundings, such as water or dirt. In this case, the encapsulating element effectively shields the rotor so that it does not come into contact with the surrounding medium, so that the life of the drive unit and thus the life of the side channel compressor can be extended, and thus the possibility of failure due to broken components of the drive unit is reduced Furthermore, the encapsulation of the drive and/or rotor can be implemented in a compact structure by means of an encapsulating element that at least almost completely surrounds the rotor, so that no structural changes to the drive and/or the side channel compressor need to be carried out or It only needs to be run minimally. In this way, the inventive and preferred embodiment of the present invention can be implemented in an inexpensive manner.

종속 청구항들은 본 발명의 바람직한 개선예들에 관한 것이다.The dependent claims relate to preferred refinements of the invention.

바람직한 일 실시예에 따라, 구동부는 반경 방향 내부 회전자 전기 모터로서 형성되고, 구동부, 특히 회전자는 구동 샤프트를 통해 압축기 휠과 연결되며, 구동 샤프트, 압축기 휠 및 회전자는 회전축을 중심으로 회전 가능하도록 장착되고, 회전자와 압축기 휠 각각은 구동 샤프트와 형태 결합식으로, 재료 결합식으로, 또는 강제 결합식으로 연결된다. 이러한 방식으로, 구동부 및/또는 사이드 채널 압축기에 대한 추가적 구조 변경 또는 적어도 단지 약간의 구조 변경이 요구되는 일이 없는, 캡슐화 요소의 저렴한 조립이 달성될 수 있다. 이로 인해 사이드 채널 압축기의 조립 비용 및 이에 따른 생산 비용은 감소되는 한편, 사이드 채널 압축기의 고장 가능성은 감소될 수 있다.According to one preferred embodiment, the drive is configured as a radially inner rotor electric motor, the drive, in particular the rotor, being connected with the compressor wheel via a drive shaft, the drive shaft, the compressor wheel and the rotor being rotatable about an axis of rotation. mounted, and each of the rotor and the compressor wheel is connected to the drive shaft by form-fitting, material-fitting, or force-engaging. In this way, an inexpensive assembly of the encapsulating element can be achieved, without requiring further structural changes or at least only minor structural changes to the drive and/or the side channel compressor. This reduces the assembly cost and hence the production cost of the side channel compressor, while the possibility of failure of the side channel compressor can be reduced.

특히 바람직한 일 실시예에 따라, 회전자는 하나 이상의 영구 자석을 포함하고 그리고/또는 캡슐화 요소는, 적어도 특수강을 갖는 특수강 캡으로서 형성된다. 이러한 방식으로, 회전자 및/또는 전체 구동부의 고장 가능성이 감소될 수 있다는 장점이 달성될 수 있다. 이는, 예를 들어 영구 자석의 연자성 재료들과 같은, 조립 연결부의, 특히 수소에 대해 민감한 구성 요소들은 내부 위치 영역 내로 변위되는 반면, 예를 들어 특수강과 같은, 조립 연결부의, 특히 수소에 대해 민감하지 않은 구성 요소들은 외부 위치 주변 영역 내로 변위되는 방식으로 달성될 수 있다. 이는, 구동부의 수명과 이에 따라 전체 사이드 채널 압축기의 수명이 연장될 수 있다는 장점을 제공한다.According to one particularly preferred embodiment, the rotor comprises one or more permanent magnets and/or the encapsulating element is formed as a special steel cap with at least special steel. In this way, the advantage can be achieved that the probability of failure of the rotor and/or the entire drive can be reduced. This means that components sensitive to hydrogen, in particular of the assembly connection, such as for example the soft magnetic materials of a permanent magnet, are displaced into the inner location region, whereas the components of the assembly connection, such as, for example special steel, in particular hydrogen are displaced. Insensitive components can be achieved in such a way that they are displaced into the area around the outer position. This offers the advantage that the life of the drive and thus the life of the entire side channel compressor can be extended.

사이드 채널 압축기의 바람직한 일 실시예에 따라, 회전자는 압축기 휠 반대편 측면에서 구동 샤프트와 같은 높이로 단부를 형성하는 방식으로 이러한 구동 샤프트 상에 중첩되고, 특수강 캡은 압축기 휠을 향한 측면에서 구동 샤프트의 영역 내에 개구를 포함하고, 특수강 캡은 구동 샤프트 상에 중첩된 회전자를, 개구의 영역을 제외하고 완전히 둘러싼다. 이러한 방식으로, 구동부 및/또는 사이드 채널 압축기의 컴팩트한 구조가 유지되거나 초래될 수 있다는 장점이 달성될 수 있다.According to a preferred embodiment of the side channel compressor, the rotor is superimposed on this drive shaft in such a way that it forms an end flush with the drive shaft on the side opposite the compressor wheel, and a special steel cap is provided on the side facing the compressor wheel. It comprises an opening in the area, and a special steel cap completely surrounds the rotor superimposed on the drive shaft, except for the area of the opening. In this way, the advantage that a compact structure of the drive and/or of the side channel compressor can be maintained or brought about can be achieved.

특히 바람직한 일 개선예에 따라, 회전자, 특히 영구 자석이 외부 위치 영역에 대해 캡슐화되는 방식으로, 구동 샤프트와 특수강 캡은 개구의 영역에서 강제 결합식으로, 형태 결합식으로, 또는 재료 결합식으로 서로 연결된다. 이러한 방식으로, 회전자의 민감한 구성 요소들 및/또는 재료들의 효율적인 캡슐화가 특수강 캡에 의해 달성될 수 있다는 장점이 달성될 수 있으며, 수소 또는 여타 재료들이 회전자의 내부 위치 영역 내로 침투하고 연자성 재료들을 손상시킬 수도 있도록 하는 특수강 캡의 단 하나의 영역, 특히 개구의 영역이 존재한다. 이러한 장점은 특수강 캡과 구동 샤프트 사이의 영구적으로 캡슐화된 연결부를 통해 달성되며, 이를 통해 구동부 및/또는 사이드 채널 압축기의 고장 가능성이 감소될 수 있다.According to one particularly preferred refinement, in such a way that the rotor, in particular the permanent magnet, is encapsulated with respect to the external positioning region, the drive shaft and the special steel cap are force-coupled, form-fitted or materially coupled in the region of the opening. connected to each other In this way, the advantage that an efficient encapsulation of the sensitive components and/or materials of the rotor can be achieved by means of a special steel cap can be achieved, wherein hydrogen or other materials penetrate into the inner positioning region of the rotor and the soft magnetic There is only one area of the special steel cap, in particular the area of the opening, which makes it possible to damage the materials. This advantage is achieved by means of a permanently encapsulated connection between the special steel cap and the drive shaft, whereby the possibility of failure of the drive and/or the side channel compressor can be reduced.

사이드 채널 압축기의 바람직한 일 실시예에 따라, 구동부는, 고정자 및 회전자를 포함하는 축자계 전기 모터로서 형성되고, 고정자 및 회전자는 디스크 형태로 회전축을 중심으로 주연부에 걸쳐 형성되고, 고정자는 회전축의 방향으로 회전자와 나란히 배열된다. 이러한 방식으로, 부피에 비해 가능한 작은 표면적을 통한, 사이드 채널 압축기의 컴팩트하고 공간 절약적인 구조가 구현될 수 있다. 이는, 예를 들어 차량 내의 작은 설치 공간만이 고객에게 요구된다는 장점을 제공한다. 또한, 특히 부피에 비해 가능한 작은 표면적을 갖는, 사이드 채널 압축기의 컴팩트한 구조는, 특히 0℃ 미만의 범위의 낮은 주변 온도에서의 사이드 채널 압축기의 완전 냉각이 더 천천히 실행되고, 이에 따라 얼음 브릿지 형성의 발생이 더 오래 지연될 수 있다는 장점을 제공한다.According to a preferred embodiment of the side channel compressor, the driving unit is formed as an axial magnetic field electric motor including a stator and a rotor, the stator and the rotor are formed in a disk shape over a periphery about a rotating shaft, and the stator is formed of a rotating shaft of the rotating shaft. oriented side by side with the rotor. In this way, a compact and space-saving structure of the side channel compressor can be realized, with a surface area as small as possible relative to volume. This gives the advantage that, for example, only a small installation space in the vehicle is required by the customer. In addition, the compact structure of the side channel compressor, in particular with a surface area as small as possible relative to volume, results in a slower complete cooling of the side channel compressor, in particular at low ambient temperatures in the range below 0° C., thus forming ice bridges It offers the advantage of being able to delay the occurrence of

바람직한 일 개선예에 따라, 회전자는 적어도 영구 자석, 회전자 허브 및 고정 디스크를 포함하고, 캡슐화 요소는 회전자 허브 및/또는 영구 자석을 적어도 거의 완전히 둘러싸고, 이에 따라 외부 위치 영역에 대해 캡슐화한다. 이러한 방식으로, 특히 축자계 전기 모터로서의 실시예에서 구동부의 컴팩트한 구조가 달성될 수 있다. 이 경우, 압축기 휠의 베어링을 포함하여, 회전자의 적어도 거의 모든 구성 요소들은 압축기 휠의 내경의 영역에 배열되고 통합될 수 있다. 또한, 사이드 채널 압축기의 본 발명에 따른 실시예에 의하여, 회전자, 특히 회전자 허브 및/또는 영구 자석의 신뢰성 있는 캡슐화가 달성될 수 있다.According to one preferred refinement, the rotor comprises at least a permanent magnet, a rotor hub and a stationary disk, the encapsulating element at least almost completely surrounding the rotor hub and/or the permanent magnet and thus encapsulating it with respect to the external positioning area. In this way, a compact structure of the drive can be achieved, especially in the embodiment as an axial electric motor. In this case, at least almost all components of the rotor, including the bearings of the compressor wheel, can be arranged and integrated in the region of the inner diameter of the compressor wheel. Furthermore, reliable encapsulation of the rotor, in particular the rotor hub and/or permanent magnets, can be achieved by means of an embodiment according to the invention of the side channel compressor.

사이드 채널 압축기의 바람직한 일 실시예에 따라, 캡슐화 요소는 적어도 2층 구조를 갖고, 제1 층은 탄성적으로 변형 가능한 재료, 특히 탄성 중합체로 형성되고, 제2 층은 특수강으로 형성된다. 이러한 방식으로, 한편으로는 회전자 허브 및 영구 자석의 개선된 캡슐화가 달성될 수 있는데, 이는 탄성적으로 변형 가능한 재료가 재료 특성들로 인하여 각각의 영역 내로 유입될 수 있고 그리고/또는 탄성으로 인하여 회전자 허브 및 영구 자석 상에 더 양호하게 중첩될 수 있기 때문이다. 반면, 특수강으로 이루어진 제2 층은 탄성 중합체에 비해 더 양호한 구조적 강성을 캡슐화되는 요소에 제공할 수 있다. 이에 따라, 구동부 및/또는 사이드 채널 압축기의 신뢰성이 향상될 수 있다.According to a preferred embodiment of the side channel compressor, the encapsulating element has at least a two-layer structure, wherein the first layer is formed of an elastically deformable material, in particular an elastomer, and the second layer is formed of special steel. In this way, on the one hand an improved encapsulation of the rotor hub and the permanent magnet can be achieved, in which an elastically deformable material can be introduced into the respective region due to the material properties and/or due to the elasticity This is because it can be better superimposed on the rotor hub and the permanent magnets. On the other hand, a second layer of special steel can provide the encapsulated element with better structural rigidity compared to elastomers. Accordingly, the reliability of the driving unit and/or the side channel compressor may be improved.

특히 바람직한 일 실시예에 따라, 캡슐화 요소는 압착된 특수강 캡을 구비한 하나 이상의 탄성 중합체 밀봉 요소로 구성된다. 이러한 방식으로, 상이한 특성들을 지닌 특히 2개 이상의 재료들을 갖는, 2개 이상의 층들을 포함한 캡슐화 요소가 구동부 및/또는 회전자 및/또는 압축기 휠에 장착되기 이전에, 이러한 캡슐화 요소가 사전 조립될 수 있다는 장점이 달성될 수 있다. 이러한 방식으로, 조립 비용과, 요구되는 조립 시간 및 조립 오류가 감소될 수 있다. 이는 사이드 채널 압축기의 총비용이 더 낮다는 장점과, 조립 오류의 발생 가능성이 감소함으로써 구동부 및/또는 사이드 채널 압축기의 고장 가능성이 더 낮다는 장점을 제공한다.According to one particularly preferred embodiment, the encapsulating element consists of at least one elastomeric sealing element with a pressed special steel cap. In this way, an encapsulation element comprising two or more layers, in particular having two or more materials with different properties, can be pre-assembled before being mounted on the drive and/or rotor and/or compressor wheel. advantage can be achieved. In this way, the assembly cost, the required assembly time and assembly errors can be reduced. This provides the advantage of a lower total cost of the side channel compressor and a lower probability of failure of the drive and/or side channel compressor due to a reduced likelihood of assembly errors.

특히 사이드 채널 압축기의 스타트 또는 스위치 오프 및/또는 작동을 위한 바람직한 일 방법에 따라, 고정자의 전류 공급은 회전자 및/또는 캡슐화 요소의 유도 가열을 야기하고, 특히 적어도 특수강을 포함하는 캡슐화 요소는 재료 특성들로 인해 특히 양호하게 유도 가열될 수 있다. 이 경우, 특수강의 재료는 높은 전기 전도성을 가짐으로써, 더 양호하게 유도 가열될 수 있다. 이 경우, 가열은 자기장에 의한, 보다 구체적으로는 와전류 손실에 의한 전기적 영향으로 인한 효과로서 발생하는데, 이는 특수강으로 이루어진 층이 전기 전도성 몸체이기 때문이다. 이 경우, 회전자는 고정자의 코일들에 단기간 전류가 공급될 때, 특히 열 에너지로서 방출되는 출력 손실이 발생함으로써 유도 가열된다. 이러한 방식으로, 고정자에 전류를 공급함으로써, 회전 자계가 존재하지 않는 상태에서 회전자의 가열이 설정되는 장점이 달성될 수 있으며, 이를 위해 특히 유도 효과가 사용된다. 이 경우, 특히 열 전도성 재료로 구성된 회전자는 가열될 수 있는데, 이는 특히 사이드 채널 압축기 및/또는 차량의 콜드 스타트 절차에서 바람직하다. 이 경우, 회전자는 가열되고, 예를 들어 사용된 재료의 높은 열 전도성으로 인하여 압축기 휠에 열 에너지를 전달한다. 이 경우, 열 에너지 전달은 흐름 방향으로, 얼음 브릿지가 형성된 하우징과 압축기 휠 사이의 영역 내로 실행된다. 이러한 얼음 브릿지는 사이드 채널 압축기의 시동 및/또는 스타트 시에 사이드 채널 압축기의 손상을 야기할 수 있고 그리고/또는 하우징 내에서의 압축기 휠의 회전을 차단을 통해 방해할 수 있다. 또한, 압축기 휠의 시동 시에, 이송 방향으로 사이드 채널 압축기 및/또는 연료 전지 하류의 구성 요소들, 특히 연료 전지의 멤브레인을 손상시킬 수 있는, 모서리가 뾰족한 얼음 브릿지가 방출되는 브레이크 아웃이 야기될 수 있다. 이 경우, 회전자의 가열을 통해, 압축기 휠, 특히 내부 제한 링과 외부 위치 환형 칼라의 영역은 가열되며, 이들 양자 모두는 각각 하우징에 대해 작은 간격, 특히 작은 간극을 형성한다. 이를 통해, 얼음 브릿지는 융해되고, 굳은 응집 상태로부터 유동적인 응집 상태로의 액체 변환이 이루어지고, 예를 들어 연료 전지 시스템 내에 존재하는 퍼지 밸브 및/또는 배출 밸브에 의하여 배출될 수 있다. 이러한 방식으로, 사이드 채널 압축기 및/또는 연료 전지 시스템의 수명이 연장될 수 있다.According to one preferred method, in particular for starting or switching off and/or operating the side channel compressor, the current supply of the stator causes inductive heating of the rotor and/or the encapsulating element, in particular the encapsulating element comprising at least a special steel material The properties allow it to be induction heated particularly well. In this case, the material of the special steel has high electrical conductivity, so that it can be better induction heated. In this case, the heating takes place as an effect due to an electrical influence by a magnetic field, more specifically by an eddy current loss, since the layer made of special steel is an electrically conductive body. In this case, the rotor is inductively heated when the coils of the stator are energized for a short period of time, in particular by generating an output loss that is released as thermal energy. In this way, by energizing the stator, the advantage that heating of the rotor is established in the absence of a rotating magnetic field can be achieved, for which in particular the inductive effect is used. In this case, in particular the rotor made of thermally conductive material can be heated, which is particularly desirable in the cold start procedure of side channel compressors and/or vehicles. In this case, the rotor is heated and transfers thermal energy to the compressor wheel, for example due to the high thermal conductivity of the material used. In this case, heat energy transfer is carried out in the direction of flow into the region between the housing on which the ice bridge is formed and the compressor wheel. Such ice bridges may cause damage to the side channel compressor during start-up and/or start-up of the side channel compressor and/or may impede rotation of the compressor wheel within the housing through blocking. In addition, on start-up of the compressor wheel, a breakout may be caused in which sharp-edged ice bridges are released, which can damage the side channel compressor and/or components downstream of the fuel cell in the transport direction, in particular the membrane of the fuel cell. can In this case, through heating of the rotor, the compressor wheel, in particular the region of the inner limiting ring and the outer positioning annular collar, is heated, both of which each form a small gap, in particular a small gap, with respect to the housing. In this way, the ice bridge is thawed and a liquid conversion from a solid agglomeration state to a fluid agglomeration state can be achieved, eg by means of a purge valve and/or a vent valve present in the fuel cell system. In this way, the life of the side channel compressor and/or the fuel cell system can be extended.

본 발명은 본원에 설명된 실시예들 및 그에 제시된 양태들로 제한되지 않는다. 오히려, 청구항들을 통해 명시된 범위 내에서, 전문가적 조치의 범주에 있는 복수의 변형예들이 가능하다.The invention is not limited to the embodiments described herein and the aspects presented therein. Rather, within the scope specified by the claims, a number of variations within the scope of professional action are possible.

본 발명은 도면을 참조하여 하기에 보다 구체적으로 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 사이드 채널 압축기의 개략적 단면도이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 사이드 채널 압축기의 본 발명에 따른 부품의 사시도이다.
도 3은 제2 실시예에 따른 사이드 채널 압축기의 본 발명에 따른 부품의 사시도이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention is described in more detail below with reference to the drawings.
1 is a schematic cross-sectional view of a side channel compressor according to the present invention;
2 is a perspective view of a component according to the invention of a side channel compressor according to a first embodiment;
3 is a perspective view of a component according to the invention of a side channel compressor according to a second embodiment;

도 1에 따른 도면에는 회전축(4)에 대해 회전 대칭으로 형성된, 본 발명에 따라 제안되는 사이드 채널 압축기(1)의 종단면이 도시될 수 있다.In the drawing according to FIG. 1 , there can be shown a longitudinal section of the side channel compressor 1 proposed according to the invention, which is formed rotationally symmetrical with respect to the axis of rotation 4 .

이 경우, 사이드 채널 압축기(1)는 압축기 휠(2)을 포함하고, 이러한 압축기 휠은 특히 폐쇄식 디스크형 압축기 휠(2)로서 형성되고, 수평으로 연장되는 회전축(4)을 중심으로 회전 가능하도록 하우징(3) 내에 장착된다. 이 경우, 구동부(6), 특히 전기 구동부(6)는 압축기 휠(2)의 회전 구동부(6)로서 사용된다. 이 경우, 구동부(6)는 제1 실시예에 따라 반경 방향 내부 회전자 전기 모터(6)로서 형성될 수 있거나, 제2 실시예에 따라 축자계 전기 모터(6)로서 형성될 수 있다. 또한, 구동부(6)는 복수의 냉각 핀(33)들을 포함할 수 있다. 하우징(3)은 서로 연결된 하우징 상부 부품(7) 및 하우징 하부 부품(8)을 포함한다. 2개의 하우징 부품(7, 8)들 사이에는 회전축(4)을 중심으로 주연부를 둘러싸는 밀봉 요소가 위치할 수 있으며, 이러한 밀봉 요소는 특히 외부로부터의 오염물 또는 습기에 대해 사이드 채널 압축기(1)의 압축기 챔버(30)를 캡슐화한다. 제1 실시예에 따라, 압축기 휠(2)은 구동 샤프트(9) 상에 일체로 회전하도록 배열되고, 하우징 상부 부품(7) 및 하우징 하부 부품(8)에 의해 둘러싸여 있다. 제2 실시예에 따라, 압축기 휠(2)은, 예를 들어 하우징 하부 부품(8) 내에 위치하는 베어링 저널 상에, 특히 회전자 허브(29)(도 3에 도시됨) 및 하나 이상의 베어링(27)을 통해 간접적으로 장착될 수 있다.In this case, the side channel compressor 1 comprises a compressor wheel 2 , which is formed in particular as a closed disc-shaped compressor wheel 2 and is rotatable about a horizontally extending axis of rotation 4 . It is mounted in the housing (3) so as to In this case, the drive 6 , in particular the electric drive 6 , is used as the rotation drive 6 of the compressor wheel 2 . In this case, the drive unit 6 may be formed as a radially inner rotor electric motor 6 according to the first embodiment, or it may be formed as an axial magnetic field electric motor 6 according to the second embodiment. Also, the driving unit 6 may include a plurality of cooling fins 33 . The housing 3 comprises a housing upper part 7 and a housing lower part 8 connected to each other. Between the two housing parts 7 , 8 there can be located a sealing element which surrounds the periphery about the axis of rotation 4 , this sealing element being in particular against contaminants or moisture from outside the side channel compressor 1 . of the compressor chamber 30 . According to a first embodiment, the compressor wheel 2 is arranged to rotate integrally on a drive shaft 9 and is surrounded by a housing upper part 7 and a housing lower part 8 . According to a second embodiment, the compressor wheel 2 is mounted, for example, on a bearing journal located in the housing lower part 8 , in particular a rotor hub 29 (shown in FIG. 3 ) and one or more bearings ( 27) can be installed indirectly.

제1 실시예에서, 압축기 휠(2)은 내부 압축기 휠 허브(10)를 포함하고, 압축기 휠 허브(10)는 구동 샤프트(9)가 삽입되는 리세스를 포함하고, 압축기 휠 허브(10)는 특히 압입 끼워 맞춤에 의해 구동 샤프트(9)와 연결된다. 또한, 압축기 휠 허브(10)는 회전축(4) 반대편 측면에서 주연부에 걸쳐 허브 베이스(12)를 통해 경계가 형성된다. 또한, 이러한 실시예에서, 회전축(4)을 중심으로 주연부에 걸친 하나 이상의 밀봉부(23)가 구동 샤프트(9)의 외경에, 특히 회전축(4)에 대해 축방향으로 허브 베이스(12)와 구동부(6) 사이에 그리고 회전축(4)에 대해 반경 방향으로 구동 샤프트(9)와 하우징 상부 부품(7) 사이에 배열된다.In a first embodiment, the compressor wheel (2) comprises an inner compressor wheel hub (10), the compressor wheel hub (10) comprising a recess into which the drive shaft (9) is inserted, the compressor wheel hub (10) is connected with the drive shaft 9 in particular by a press fit. Further, the compressor wheel hub 10 is bounded through the hub base 12 over the periphery on the side opposite the axis of rotation 4 . Also in this embodiment, one or more seals 23 , spanning the periphery about the axis of rotation 4 , are connected to the hub base 12 on the outer diameter of the drive shaft 9 , in particular axially with respect to the axis of rotation 4 . It is arranged between the drive part 6 and radially with respect to the axis of rotation 4 between the drive shaft 9 and the housing upper part 7 .

허브 베이스(12)로부터 외부를 향해 회전축(4)으로부터 멀어지도록, 압축기 휠(2)은 주연부에 걸친 원형 허브 디스크(13)를 형성한다. 또한, 압축기 휠(2)은, 외측에서 허브 디스크(13)에 이어지는 하나 이상의 이송 셀(28)을 형성한다. 압축기 휠(2)의 이러한 하나 이상의 이송 셀(28)은 하우징(3)의 주연부에 걸친 압축기 챔버(30) 내에서 회전축(4)을 중심으로 주연부에 걸쳐 연장된다. 또한, 도 1에서는 이송 셀(28)의 영역 내에 블레이드(5)의 절삭 윤곽을 볼 수 있다. 이러한 블레이드(5)는 V자형 윤곽을 가질 수 있다. 또한, 각각의 이송 셀(28)은 압축기 휠(2)의 회전 방향으로 2개의 블레이드(5)들에 의해 경계가 형성되고, 복수의 블레이드(5)들이 회전축(4)을 중심으로 주연부에 걸쳐있는 상태로 회전축(4)에 대해 반경 방향으로 압축기 휠(2)에 배열된다.Outwardly away from the hub base 12 and away from the axis of rotation 4 , the compressor wheel 2 forms a circular hub disk 13 spanning its periphery. In addition, the compressor wheel 2 forms one or more conveying cells 28 which run from the outside to the hub disk 13 . One or more such transfer cells 28 of the compressor wheel 2 extend over the periphery about the axis of rotation 4 in the compressor chamber 30 over the periphery of the housing 3 . Also in FIG. 1 the cutting contour of the blade 5 can be seen in the area of the transfer cell 28 . Such blades 5 may have a V-shaped profile. In addition, each transfer cell 28 is bounded by two blades 5 in the direction of rotation of the compressor wheel 2 , and a plurality of blades 5 span the periphery about the axis of rotation 4 . and arranged on the compressor wheel 2 radially with respect to the axis of rotation 4 .

또한, 하우징(3), 특히 하우징 상부 부품(7) 및/또는 하우징 하부 부품(8)은 압축기 챔버(30)의 영역에, 주연부에 걸친 하나 이상의 측면 채널(19, 21)을 포함한다. 이 경우, 하나 이상의 측면 채널(19, 21)은, 이러한 측면 채널이 이송 셀(28)에 대해 축방향으로 일측에서 또는 양측에서 연장되는 방식으로, 하우징(3) 내에 회전축(4)의 방향으로 연장된다. 이 경우, 하나 이상의 측면 채널(19, 21)은 적어도 하우징(3)의 하나의 부분 영역에서 회전축(4)을 중심으로 주연부에 걸쳐 연장될 수 있으며, 하나 이상의 측면 채널(19, 21)이 하우징(3) 내에 형성되지 않는 부분 영역에서는 하우징(3) 내에 차단 영역(15)이 형성된다.Furthermore, the housing 3 , in particular the housing upper part 7 and/or the housing lower part 8 , comprises, in the region of the compressor chamber 30 , at least one side channel 19 , 21 spanning the periphery. In this case, one or more side channels 19 , 21 are arranged in the housing 3 in the direction of the axis of rotation 4 in such a way that these side channels extend on one or both sides axially with respect to the transfer cell 28 . is extended In this case, the one or more side channels 19 , 21 can extend over the periphery about the axis of rotation 4 at least in one partial region of the housing 3 , wherein the one or more side channels 19 , 21 are connected to the housing 3 . In a partial region not formed in (3), a blocking region 15 is formed in the housing 3 .

제1 실시예에서, 구동 샤프트(9)는, 롤러 베어링(27), 특히 볼 베어링(27)일 수 있는 하나 이상의 베어링(27)에 의해 하우징(3) 내에 장착된다. 구동부(6)가 하나 이상의 단부면에 의하여 회전축(4)에 대해 축방향으로 하우징(3)의 단부면에 접함으로써, 구동부(6)는 사이드 채널 압축기(1)의 하우징(3), 특히 하우징 상부 부품(7)과 연결될 수 있다.In a first embodiment, the drive shaft 9 is mounted in the housing 3 by means of one or more bearings 27 , which may be roller bearings 27 , in particular ball bearings 27 . The drive 6 abuts against the end face of the housing 3 axially with respect to the axis of rotation 4 by means of at least one end face, whereby the drive 6 is connected to the housing 3, in particular the housing, of the side channel compressor 1 . It can be connected with the upper part 7 .

또한, 하우징(3), 특히 하우징 하부 부품(8)은 기체 유입 개구(14) 및 기체 배출 개구(16)를 형성한다. 이 경우, 기체 유입 개구(14)와 기체 배출 개구(16)는 특히 하나 이상의 측면 채널(19, 21)을 통해 서로 유체 연결된다. 이 경우, 기체 유입 개구(14)로부터 기체 배출 개구(16)로의 순환이 압축기 휠(2)의 회전 방향으로 진행됨에 따라, 이송 셀(28) 내의, 특히 압축기 휠(2)의 이송 셀(28)들 내의, 그리고 측면 채널(19)들 내의 기체 매체의 압축 및/또는 압력 및/또는 유속은 증가한다. 이 경우, 기체 매체는 연속 흐름이 실행된 이후에 사이드 채널 압축기(1)의 기체 배출 개구(16)를 통해 배출되고, 유출 방향으로, 특히 연료 전지 시스템(37)의 제트 펌프(41)의 방향으로 유출된다. 차단 영역(15)을 통해서는 압력측과 흡입측이 분리되고, 흡입측은 기체 유입 개구(14)의 영역에 위치하고, 압력측은 기체 배출 개구(16)의 영역에 위치한다.Furthermore, the housing 3 , in particular the housing lower part 8 , forms a gas inlet opening 14 and a gas outlet opening 16 . In this case, the gas inlet opening 14 and the gas outlet opening 16 are in fluid connection with each other, in particular via one or more side channels 19 , 21 . In this case, as circulation from the gas inlet opening 14 to the gas outlet opening 16 proceeds in the direction of rotation of the compressor wheel 2 , in the transfer cell 28 , in particular the transfer cell 28 of the compressor wheel 2 . ) and/or pressure and/or flow rate of the gas medium in the side channels 19 increases. In this case, the gaseous medium is discharged through the gas discharge opening 16 of the side channel compressor 1 after a continuous flow has been carried out, in the outflow direction, in particular in the direction of the jet pump 41 of the fuel cell system 37 . is leaked to The pressure side and the suction side are separated through the blocking area 15 , the suction side is located in the area of the gas inlet opening 14 , and the pressure side is located in the area of the gas outlet opening 16 .

구동부(6)로부터는 토크가 압축기 휠(2)로 전달된다. 이 경우, 압축기 휠(2)은 회전 운동으로 전환되고, 이송 셀(28)은 제1 회전 방향으로 하우징(3) 내의 압축기 챔버(30)를 통해 회전축(4)을 중심으로 주연부에 걸친 회전 운동으로 이동한다. 이 경우, 이미 압축기 챔버(30) 내에 위치한 기체 매체는 이송 셀(28)을 통해 함께 이동되고, 이 경우 이송되고 그리고/또는 압축된다. 또한, 이송 셀(28)과 하나 이상의 측면 채널(19, 21) 사이에서의 기체 매체의 이동, 특히 유동 교환이 실행된다. 또한, 사이드 채널 압축기(1)는 기체 유입 개구(14) 및 기체 배출 개구(16)를 통해 연료 전지 시스템(37)과 연결되고, 특히 연료 전지로부터의 미사용 재순환 매체인 기체 매체는 기체 유입 개구(14)를 통해 사이드 채널 압축기(1)의 압축기 챔버(30) 내로 유입되고 그리고/또는 사이드 채널 압축기(1)에 공급되고 그리고/또는 기체 유입 개구(14) 상류에 장착된 영역으로부터 흡입된다. 이 경우, 기체 매체는 연속 흐름이 실행된 이후에 사이드 채널 압축기(1)의 기체 배출 개구(16)를 통해 배출된다.From the drive 6 torque is transmitted to the compressor wheel 2 . In this case, the compressor wheel 2 is converted into a rotational movement, and the transfer cell 28 is rotated over the periphery about the rotational axis 4 through the compressor chamber 30 in the housing 3 in a first rotational direction. move to In this case, the gaseous medium already located in the compressor chamber 30 is moved together through the transfer cell 28 , in this case being transferred and/or compressed. In addition, a movement of the gaseous medium between the transfer cell 28 and the one or more side channels 19 , 21 is carried out, in particular a flow exchange. In addition, the side channel compressor 1 is connected to the fuel cell system 37 through the gas inlet opening 14 and the gas outlet opening 16, and in particular the gas medium, which is the unused recirculation medium from the fuel cell, is discharged through the gas inlet opening ( 14 ) into the compressor chamber 30 of the side channel compressor 1 and/or supplied to the side channel compressor 1 and/or suctioned from the region mounted upstream of the gas inlet opening 14 . In this case, the gaseous medium is discharged through the gas outlet opening 16 of the side channel compressor 1 after a continuous flow has been carried out.

도 2는 제1 실시예에 따른 사이드 채널 압축기(1)의 본 발명에 따른 부품을 사시도로 도시하며, 구동부(6)는 반경 방향 내부 회전자 전기 모터(6)로서 형성되고 고정자(11) 및 회전자(17)를 포함한다. 이 경우, 회전자(17)는 캡슐화 요소(18)에 의해 적어도 거의 완전히 둘러싸이고, 이에 따라 특히 주변부로부터 캡슐화된다. 이 경우, 구동부(6), 특히 회전자(17)는 구동 샤프트(9)를 통해 압축기 휠(2)과 연결되며, 구동 샤프트(9), 압축기 휠(2) 및 회전자(17)는 회전축(4)을 중심으로 회전 가능하도록 장착되고, 회전자(17)와 압축기 휠(2) 각각은 구동 샤프트(9)와 형태 결합식으로, 재료 결합식으로, 또는 강제 결합식으로 연결된다. 이 경우, 예를 들어 구동 샤프트(9)는 압축기 휠(2)의 양측에 각각 위치하는 2개의 베어링(27)들에 의해 장착될 수 있다.2 shows in perspective view a part according to the invention of a side channel compressor 1 according to a first embodiment, the drive part 6 being formed as a radially inner rotor electric motor 6 and comprising a stator 11 and It includes a rotor (17). In this case, the rotor 17 is at least almost completely surrounded by the encapsulating element 18 , and thus is encapsulated, in particular from the periphery. In this case, the drive 6 , in particular the rotor 17 , is connected to the compressor wheel 2 via a drive shaft 9 , the drive shaft 9 , the compressor wheel 2 and the rotor 17 being a rotating shaft. Mounted rotatably about (4), each of the rotor (17) and the compressor wheel (2) is connected to the drive shaft (9) by form-fitting, material-joining, or force-engaging. In this case, for example, the drive shaft 9 can be mounted by means of two bearings 27 , each located on either side of the compressor wheel 2 .

또한, 회전자(17)가 하나 이상의 영구 자석(25)을 포함하고 그리고/또는 캡슐화 요소(18)가, 적어도 특수강을 갖는 특수강 캡(18)으로서 형성되는 것이 도시되어 있다. 이 경우, 회전자(17)는 압축기 휠(2) 반대편 측면에서 구동 샤프트(9)와 같은 높이로 단부를 형성하는 방식으로 이러한 구동 샤프트 상에 중첩되고, 특수강 캡(18)은 압축기 휠(2)을 향한 측면에서 구동 샤프트(9)의 영역 내에 개구(22)를 포함한다. 또한, 이 경우 특수강 캡(18)은, 구동 샤프트(9) 상에 중첩된 회전자(17)를, 개구(22)의 영역을 제외하고 완전히 둘러싼다. 또한, 회전자(17), 특히 영구 자석(25)이 외부 위치 영역에 대해 캡슐화되는 방식으로, 구동 샤프트(9)와 특수강 캡(18)은 개구(22)의 영역에서 강제 결합식으로, 형태 결합식으로, 또는 재료 결합식으로 서로 연결된다.It is also shown that the rotor 17 comprises one or more permanent magnets 25 and/or the encapsulating element 18 is formed as a special steel cap 18 with at least a special steel. In this case, the rotor 17 is superimposed on this drive shaft in such a way that it ends flush with the drive shaft 9 on the side opposite the compressor wheel 2 , and a special steel cap 18 is attached to the compressor wheel 2 . ) in the region of the drive shaft 9 on the side facing the opening 22 . In addition, the special steel cap 18 in this case completely surrounds the rotor 17 superposed on the drive shaft 9 , except for the area of the opening 22 . Furthermore, in such a way that the rotor 17 , in particular the permanent magnet 25 , is encapsulated with respect to the area of external positioning, the drive shaft 9 and the special steel cap 18 are forcedly coupled in the area of the opening 22 , in the form They are connected to each other by bonding or material bonding.

도 3에는 제2 실시예에 따른 사이드 채널 압축기(1)의 본 발명에 따른 부품이 사시도로 도시되어 있다. 이 경우, 구동부(6)는, 고정자(11) 및 회전자(17)를 포함하는 축자계 전기 모터(6)로서 형성되고, 고정자(11) 및 회전자(17)는 디스크 형태로 회전축(4)을 중심으로 주연부에 걸쳐 형성되고, 고정자(11)는 회전축(4)의 방향으로 회전자(17)와 나란히 배열된다. 또한, 회전자(17)는 적어도 영구 자석(25), 회전자 허브(29) 및 고정 디스크(31)를 포함하고, 캡슐화 요소(18)는 회전자 허브(29) 및/또는 영구 자석(25)을 적어도 거의 완전히 둘러싸고, 이에 따라 외부 위치 영역에 대해 캡슐화한다. 이 경우, 캡슐화 요소(18)는 적어도 2층 구조를 갖고, 제1 층은 탄성적으로 변형 가능한 재료, 특히 탄성 중합체로 형성되고, 제2 층은 특수강으로 형성된다. 바람직한 일 실시예에서, 캡슐화 요소(18)는 압착된 특수강 캡을 구비한 하나 이상의 탄성 중합체 밀봉 요소로 구성될 수 있음으로써, 단순화된 조립이 가능해진다.3 is a perspective view of a part according to the invention of a side channel compressor 1 according to a second embodiment. In this case, the driving unit 6 is formed as an axial magnetic field electric motor 6 including a stator 11 and a rotor 17 , and the stator 11 and the rotor 17 are formed as a rotating shaft 4 in the form of a disk. ) is formed over the periphery, and the stator 11 is arranged side by side with the rotor 17 in the direction of the axis of rotation 4 . The rotor 17 also comprises at least a permanent magnet 25 , a rotor hub 29 and a stationary disk 31 , and the encapsulating element 18 comprises a rotor hub 29 and/or a permanent magnet 25 . ) at least almost completely, and thus encapsulates with respect to the external location area. In this case, the encapsulating element 18 has at least a two-layer structure, the first layer being formed of an elastically deformable material, in particular an elastomer, and the second layer being formed of special steel. In one preferred embodiment, the encapsulating element 18 may consist of one or more elastomeric sealing elements with pressed special steel caps, thereby allowing simplified assembly.

하우징(3) 내에서 고정자(11)의 공간과 회전자(17)의 공간 사이에 특히 중간벽 형태의 유체 분리부가 형성되기 때문에, (도 1에 도시된) 밀봉부(23)는 제2 실시예에서는 불필요할 수 있다. 또한, 이러한 실시예에서는 회전자(17)가 디스크형 요소로서 압축기 휠(2) 내에 직접 위치하므로, 이 경우 구동부(6)로부터 압축기 휠(2)로의 토크 전달을 위한 구동 샤프트(9)도 요구되지 않는다.Since in the housing 3 a fluid separation, in particular in the form of an intermediate wall, is formed between the space of the stator 11 and the space of the rotor 17, the seal 23 (shown in FIG. This may be unnecessary in the example. Furthermore, since in this embodiment the rotor 17 is located directly in the compressor wheel 2 as a disc-shaped element, a drive shaft 9 is also required for the transmission of torque from the drive 6 to the compressor wheel 2 in this case. doesn't happen

사이드 채널 압축기(1)의 제1 및 제2 실시예 각각에 대해, 고정자(11)의 전류 공급에 의하여 회전자(17) 및/또는 캡슐화 요소(18)의 유도 가열이 야기되고, 특히 적어도 특수강을 포함하는 캡슐화 요소(18)는 재료 특성들로 인해, 특히 높은 유도 저항으로 인해 급속 가열을 가능하게 한다.For each of the first and second embodiments of the side channel compressor 1 , the current supply of the stator 11 causes induction heating of the rotor 17 and/or the encapsulating element 18 , in particular at least special steel The encapsulating element 18 comprising: enables rapid heating due to its material properties, in particular due to its high inductive resistance.

Claims (10)

기체 매체, 특히 수소의 이송 및/또는 압축을 위한 연료 전지 시스템(37)용 사이드 채널 압축기(1)로서,
하우징(3) 및 구동부(6)를 구비하고, 하우징(3)은 하우징 상부 부품(7) 및 하우징 하부 부품(8)을 포함하고,
하우징(3) 내에서 회전축(4)을 중심으로 주연부에 걸쳐 연장되는 압축기 챔버(30)를 구비하고, 이러한 압축기 챔버는 주연부에 걸친 하나 이상의 측면 채널(19, 21)을 포함하고,
회전축(4)을 중심으로 회전 가능하게 배열되고, 구동부(6)를 통해 구동되는, 하우징(3) 내에 위치한 압축기 휠(2)을 구비하고, 압축기 휠(2)의 둘레는 압축기 챔버(30)의 영역 내에 배열되는 블레이드(5)들을 포함하고,
하우징(3)에 형성된 각각의 기체 유입 개구(14) 및 기체 배출 개구(16)를 구비하고, 이러한 개구들은 압축기 챔버(30), 특히 하나 이상의 측면 채널(19, 21)을 통해 서로 유체 연결되는, 연료 전지 시스템용 사이드 채널 압축기에 있어서,
구동부(6)는 고정자(11) 및 회전자(17)를 포함하고, 회전자(17)는 캡슐화 요소(18)에 의해 적어도 거의 완전히 둘러싸이고, 이에 따라 특히 주변부로부터 캡슐화되는 것을 특징으로 하는, 연료 전지 시스템용 사이드 채널 압축기(1).
A side channel compressor (1) for a fuel cell system (37) for the transport and/or compression of a gaseous medium, in particular hydrogen, comprising:
It has a housing (3) and a drive part (6), the housing (3) comprising a housing upper part (7) and a housing lower part (8),
a compressor chamber (30) extending over a periphery about an axis of rotation (4) in the housing (3), said compressor chamber comprising one or more side channels (19, 21) spanning the periphery;
a compressor wheel (2) located in a housing (3), arranged rotatably about a rotating shaft (4) and driven via a drive (6), the perimeter of the compressor wheel (2) being a compressor chamber (30) blades (5) arranged in the area of
It has respective gas inlet openings 14 and gas outlet openings 16 formed in the housing 3 , these openings being in fluid communication with one another via a compressor chamber 30 , in particular one or more side channels 19 , 21 . , A side channel compressor for a fuel cell system, comprising:
The drive part (6) comprises a stator (11) and a rotor (17), characterized in that the rotor (17) is at least almost completely surrounded by an encapsulating element (18) and is thus encapsulated, in particular from the periphery, Side channel compressors for fuel cell systems (1).
제1항에 있어서, 구동부(6)는 반경 방향 내부 회전자 전기 모터(6)로서 형성되고, 구동부(6), 특히 회전자(17)는 구동 샤프트(9)를 통해 압축기 휠(2)과 연결되며, 구동 샤프트(9), 압축기 휠(2) 및 회전자(17)는 회전축(4)을 중심으로 회전 가능하도록 장착되고, 회전자(17)와 압축기 휠(2) 각각은 구동 샤프트(9)와 형태 결합식으로, 재료 결합식으로, 또는 강제 결합식으로 연결되는 것을 특징으로 하는, 연료 전지 시스템용 사이드 채널 압축기(1).The drive (6) according to claim 1, wherein the drive (6) is formed as a radially inner rotor electric motor (6), the drive (6), in particular the rotor (17), is connected to the compressor wheel (2) via a drive shaft (9) connected, the drive shaft 9, the compressor wheel 2 and the rotor 17 are mounted rotatably about the rotation shaft 4, and the rotor 17 and the compressor wheel 2 are each mounted on the drive shaft ( A side channel compressor (1) for a fuel cell system, characterized in that it is connected to 9) in a form-coupled manner, a material-coupled manner or a forced-coupled manner. 제2항에 있어서, 회전자(17)는 하나 이상의 영구 자석(25)을 포함하고 그리고/또는 캡슐화 요소(18)는, 적어도 특수강을 갖는 특수강 캡(178)으로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 연료 전지 시스템용 사이드 채널 압축기(1).Fuel according to claim 2, characterized in that the rotor (17) comprises one or more permanent magnets (25) and/or the encapsulating element (18) is formed as a special steel cap (178) with at least special steel. Side channel compressors for cell systems (1). 제3항에 있어서, 회전자(17)는 압축기 휠(2) 반대편 측면에서 구동 샤프트(9)와 같은 높이로 단부를 형성하는 방식으로 이러한 구동 샤프트 상에 중첩되고, 특수강 캡(18)은 압축기 휠(2)을 향한 측면에서 구동 샤프트(9)의 영역 내에 개구(22)를 포함하고, 특수강 캡(18)은 구동 샤프트(9) 상에 중첩된 회전자(17)를, 개구(22)의 영역을 제외하고 완전히 둘러싸는 것을 특징으로 하는, 연료 전지 시스템용 사이드 채널 압축기(1).4. The compressor according to claim 3, wherein the rotor (17) is superimposed on this drive shaft in such a way that it ends flush with the drive shaft (9) on the side opposite the compressor wheel (2), and a special steel cap (18) is attached to the compressor. On the side facing the wheel 2 , it comprises an opening 22 in the region of the drive shaft 9 , a special steel cap 18 having a rotor 17 superimposed on the drive shaft 9 , the opening 22 . A side channel compressor (1) for a fuel cell system, characterized in that it completely surrounds except for the area of . 제3항 또는 제4항에 있어서, 회전자(17), 특히 영구 자석(25)이 외부 위치 영역에 대해 캡슐화되는 방식으로, 구동 샤프트(9)와 특수강 캡(18)은 개구(22)의 영역에서 강제 결합식으로, 형태 결합식으로, 또는 재료 결합식으로 서로 연결되는 것을 특징으로 하는, 연료 전지 시스템용 사이드 채널 압축기(1).5. The drive shaft (9) and the special steel cap (18) according to claim 3 or 4, in such a way that the rotor (17), in particular the permanent magnet (25), is encapsulated with respect to the external positioning area. A side channel compressor (1) for a fuel cell system, characterized in that the regions are connected to each other by force coupling, form coupling or material coupling. 제1항에 있어서, 구동부(6)는, 고정자(11) 및 회전자(17)를 포함하는 축자계 전기 모터(6)로서 형성되고, 고정자(11) 및 회전자(17)는 디스크 형태로 회전축(4)을 중심으로 주연부에 걸쳐 형성되고, 고정자(11)는 회전축(4)의 방향으로 회전자(17)와 나란히 배열되는 것을 특징으로 하는, 연료 전지 시스템용 사이드 채널 압축기(1).The drive unit (6) according to claim 1, wherein the drive unit (6) is formed as an axial magnetic field electric motor (6) comprising a stator (11) and a rotor (17), the stator (11) and the rotor (17) in the form of a disk A side channel compressor (1) for a fuel cell system, characterized in that it is formed over a periphery around a rotational shaft (4), and a stator (11) is arranged side by side with the rotor (17) in the direction of the rotational shaft (4). 제6항에 있어서, 회전자(17)는 적어도 영구 자석(25), 회전자 허브(29) 및 고정 디스크(31)를 포함하고, 캡슐화 요소(18)는 회전자 허브(29) 및/또는 하나 이상의 영구 자석(25)을 적어도 거의 완전히 둘러싸고, 이에 따라 외부 위치 영역에 대해 캡슐화하는 것을 특징으로 하는, 연료 전지 시스템용 사이드 채널 압축기(1).7. The rotor (17) according to claim 6, wherein the rotor (17) comprises at least a permanent magnet (25), a rotor hub (29) and a stationary disk (31), and the encapsulating element (18) comprises a rotor hub (29) and/or a fixed disk (31). A side channel compressor (1) for a fuel cell system, characterized in that it at least almost completely surrounds at least one permanent magnet (25) and thus encapsulates it with respect to an external location area. 제7항에 있어서, 캡슐화 요소(18)는 적어도 2층 구조를 갖고, 제1 층은 탄성적으로 변형 가능한 재료, 특히 탄성 중합체로 형성되고, 제2 층은 특수강으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 연료 전지 시스템용 사이드 채널 압축기(1).8. The method according to claim 7, characterized in that the encapsulating element (18) has at least a two-layer structure, the first layer being formed of an elastically deformable material, in particular an elastomer, and the second layer being formed of special steel, Side channel compressors for fuel cell systems (1). 제8항에 있어서, 캡슐화 요소(18)는 압착된 특수강 캡을 구비한 하나 이상의 탄성 중합체 밀봉 요소로 구성되는 것을 특징으로 하는, 연료 전지 시스템용 사이드 채널 압축기(1).9. Side channel compressor (1) according to claim 8, characterized in that the encapsulating element (18) consists of at least one elastomeric sealing element with a pressed special steel cap. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 방법에 있어서, 고정자(11)의 전류 공급은 회전자(17) 및/또는 캡슐화 요소(18)의 유도 가열을 야기하고, 특히 적어도 특수강을 포함하는 캡슐화 요소(18)는 재료 특성들로 인해, 특히 높은 유도 저항으로 인해 급속 가열을 용이하게 하는 것을 특징으로 하는, 방법.10 . The method according to claim 1 , wherein the current supply of the stator ( 11 ) causes induction heating of the rotor ( 17 ) and/or the encapsulating element ( 18 ), in particular comprising at least special steel. A method, characterized in that the encapsulating element (18) which makes the heating element (18) facilitates rapid heating due to the material properties, in particular due to its high inductive resistance.
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