WO2019020290A1 - Welle, radialverdichter und verfahren zum herstellen eines radialverdichters - Google Patents

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    • F16D2300/0212—Air cooling

Definitions

  • the invention relates to a shaft for a radial compressor for supplying air to a fuel cell.
  • the invention further relates to a radial compressor for supplying air to a fuel cell.
  • the invention also relates to a method for producing a radial compressor for supplying air to a fuel cell.
  • Fuel cell serve are known as.
  • the electricity is generated in the fuel cell in the vehicle itself by the hydrogen from the tank reacts with the oxygen from the ambient air. In this case, electricity is generated and the only reaction product is water vapor.
  • Air and hydrogen must be supplied to the fuel cell in the correct ratio by ancillary units. Increasing the pressure of the air leads to an increase in efficiency and power density.
  • storage batteries are largely dispensed with to reduce costs, so that the fuel cell must provide its energy dynamically in accordance with the requirements of the drive. This also requires a high-transient operation of the air supply.
  • An air impeller for transporting and compressing air wherein an air vane of the air impeller is formed at a radial end to form a radial air bearing for supporting the air impeller with a housing comprising the air vane wheel. Disclosure of the invention
  • the present invention provides a shaft for a radial compressor for supplying air to a fuel cell, having a tubular body at least partially hollow, which has a first component and a second component, which are connected to each other, adjacent to each other, axial end portions, and wherein a cavity the tube body can be flowed through by air for cooling components arranged adjacent to the shaft.
  • the present invention further provides a radial compressor for supplying air to a fuel cell with a rotor comprising the shaft according to the invention, to which at least one compressor wheel is flanged, and an electric motor, which is designed to drive the shaft.
  • the invention also provides a method for producing a
  • Radial compressor for supplying air to a fuel cell comprises providing a tubular body having a first component and a second component. The method further comprises introducing an at least partially stepped bore into the first component and into the second component. The method further comprises connecting the first component and the second component to respective, adjacent to one another, axial end portions of the first component and the second component, wherein a cavity of at least partially hollow tubular body for the flow of air to the shaft adjacent deputed components to flow through is.
  • An idea of the present invention is to provide a cavity of the tubular body according to structural specifications or requirements by providing a built shaft comprising the first component and the second component, which are connected to each other at axial end portions. Further, the cavity of the tubular body can be flowed through for cooling of the shaft adjacent to the arranged components with air, causing this to can be weight optimized by providing the cavity, as well as providing a cooling air supply of the corresponding components.
  • first component and the second component are connected to one another by friction welding.
  • connection of the first component and the second component can advantageously be precise, whereby a running behavior of the shaft is superior to that of a solid shaft due to the hollow design.
  • the first component has, at a first axial end section which is adjacent to a connection point of the first component to the second component, a first diameter bore extending in the axial direction of the first component, to which a section adjoins variable diameter connects, which is followed by extending in the axial direction of the first component bore second diameter.
  • the second component is arranged at a first axial end section, which is adjacent to a connection point of the second component with the first component, and a first hole extending in the axial direction of the second component
  • Diameter which is followed by a section of variable diameter, followed by which extends in the axial direction of the second component extending bore of the second diameter.
  • the cavity of the second component is advantageously only by the division of the shaft into a first component and a second Component can be realized.
  • the cavity may be substantially one
  • the bore of the first diameter of the first component and the second component has a smaller diameter than the bore of the second diameter of the first component and the second component, wherein the introduced into the first component and the second component section variable Diameter is formed such that the diameter of the first bore to the second bore increases substantially linearly.
  • the first component has, at a second axial end section arranged adjacent to a compressor wheel, a central bore arranged in the region of a central longitudinal axis of the first component, which extends in the axial direction of the first component and with which first component introduced bore second diameter fluidly communicates.
  • air flowing into the cavity of the tubular body through the central opening can be guided through the hollow space of the tubular body, wherein the air can flow out of the hollow space of the tubular body through the transverse bore arranged in the region of the second bore of the second component.
  • the transverse bore is advantageously arranged in such a way that an airflow issuing from this exiting air flow to the shaft is supplied with the air flow in order thus to effect a cooling of the components.
  • the cavity of the tubular body has an air guide element, which is designed to deflect an air flow from an axial flow into a radial flow and to feed the transverse bore.
  • an air guide element which is designed to deflect an air flow from an axial flow into a radial flow and to feed the transverse bore.
  • a rotation of the shaft generates a pumping action for the ejection of the air through at least one transverse bore arranged in the cavity of the tubular body, which communicates with an environment of the shaft.
  • the rotation of the shaft thus advantageously causes an acceleration of the air flow, so that the components adjacent to the shaft can be effectively acted upon by the air flow.
  • Embodiments of the invention mediate. They illustrate
  • Fig. 1 is a longitudinal sectional view of a shaft for a centrifugal compressor
  • Fig. 1 shows a longitudinal sectional view of a shaft for a centrifugal compressor according to a preferred embodiment of the invention.
  • the shaft 10 for the radial compressor 1 for supplying air to a fuel cell has an at least partially hollow tubular body 12.
  • the tubular body 12 has a first component 14 and a second component 16, which are connected to each other at respective, adjacent to each other, axial end portions 14a, 16a.
  • a cavity 12a of the tubular body 12 can be traversed with air for cooling of the components 10 arranged adjacent to the shaft 10.
  • the components are formed for example by an electric motor 32 and / or a bearing of the shaft.
  • the first component 14 and the second component 16 are preferably through
  • Friction welding connected together.
  • the first component 14 and the second component 16 may be connected to one another by a conventional welded connection or another joining connection.
  • Friction weld 17 is formed substantially in the radial direction R of the shaft 10 and in a, in the axial direction A of the shaft 10 substantially central region 18.
  • the first component 14 has, at a, adjacent to a junction 19 of the first component 14 with the second component 16, the first axial End portion 14 a extends in the axial direction A of the first component 14
  • the first diameter bore 20a is followed by a variable diameter portion 20b.
  • the section 20b of variable diameter in turn is followed by a bore 20c second extending in the axial direction A of the first component 14
  • the bore 20 a first diameter of the first component 14 has a smaller diameter than the bore 20 c second diameter of the first component 14.
  • Diameter is formed such that the diameter of the first bore 20a to the second bore 20c increases substantially linearly.
  • the second component 16 has at one, to a junction 19 of the second component 16 adjacent to the first component 14, the first axial
  • End portion 16 a extending in the axial direction A of the second member 16 bore 22 a first diameter.
  • the first diameter bore 22a is followed by a variable diameter portion 22b.
  • the section 22b of variable diameter in turn is followed by a bore 22c extending in the axial direction A of the second component 16
  • the bore 22 a first diameter of the second component 16 has a smaller diameter than the bore 22 c second diameter of the second component 16.
  • the variable diameter portion 22b inserted into the second member 16 is formed such that the diameter of the first bore 22a to the second bore 22c increases substantially linearly.
  • the first component 14 On a second axial end section 14b, which is arranged adjacent to a compressor wheel 24, the first component 14 has a central bore 26 arranged in the region of a central longitudinal axis M of the first component 14.
  • the central bore 26 extends in the axial direction A of the first component 14 and communicates fluidically with the introduced into the first component 14 bore 20c second diameter.
  • the tubular body 12 has a preferably around the tubular body 12 circumferentially arranged transverse bore 28.
  • the transverse bore 28 is arranged in the region of the bore 22c of the second component 16 of the second component and communicates fluidically with the bore 22c of the second component 16 of the second component 16.
  • the cavity 12 a of the tubular body 12 has an air guide element 30.
  • the air guide element 30 is designed to deflect an air flow L from an axial flow into a radial flow and thus to supply the transverse bore.
  • a compressor wheel 24 is arranged on the shaft 10 in the region of the central opening 26 or the second axial end section 14b of the first component 14. Between the compressor wheel 24 and the tubular body 12, a thrust bearing 25 is further arranged. In addition, at a second axial
  • Permanent magnet 36 of the electric motor 32 for driving the shaft 10 is arranged.
  • the permanent magnet 36 is fixed in a fixed position by a bandage 38 made of, for example, steel or carbon.
  • FIG. 2 shows a flowchart of a method for producing a
  • Radial compressor according to the preferred embodiment of the invention.
  • the method of manufacturing a radial compressor for supplying air to the fuel cell comprises providing S1 a tubular body having a first component and a second component.
  • the method further comprises introducing S2 an at least partially stepped bore into the first component and into the second component.
  • the method further comprises connecting S3 of the first component and the second component to respective adjacent axial end portions of the first component and the second component, wherein a cavity of the at least partially hollow tubular body for cooling of adjacent to the shaft of seconded components with air can be flowed through.
  • a shape, dimension and / or nature of the components of the shaft can be modified according to respective structural or constructive requirements.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Welle zur Luftversorgung einer Brennstoffzelle, mit einem zumindest abschnittsweise hohl ausgebildeten Rohrkörper (12), welcher ein erstes Bauteil (14) und ein zweites Bauteil(16)aufweist, die an jeweiligen, benachbart zueinander angeordneten, axialen Endabschnitten (14a, 16a) miteinander verbunden sind, und wobei ein Hohlraum (12a) des Rohrkörpers (12) zur Kühlung von zur Welle (10) benachbart abgeordneter Komponenten mit Luft durchströmbar ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Radialverdichter (1). Die Erfindung betrifft überdies ein Verfahren zum Herstelleneines Radialverdichters (1).

Description

Beschreibung Titel
Welle, Radialverdichter und Verfahren zum Herstellen eines Radialverdichters
Die Erfindung betrifft eine Welle für einen Radialverdichter zur Luftversorgung einer Brennstoffzelle. Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Radialverdichter zur Luftversorgung einer Brennstoffzelle. Die Erfindung betrifft überdies ein Verfahren zum Herstellen eines Radialverdichters zur Luftversorgung einer Brennstoffzelle.
Stand der Technik
Elektrisch angetriebene Turboverdichter, die zur Luftversorgung einer
Brennstoffzelle dienen, gelten als bekannt. Der Strom wird in der Brennstoffzelle im Fahrzeug selbst erzeugt, indem der Wasserstoff aus dem Tank mit dem Sauerstoff aus der Umgebungsluft reagiert. Dabei wird Strom erzeugt und als Reaktionsprodukt entsteht lediglich Wasserdampf. Luft und Wasserstoff müssen der Brennstoffzelle im richtigen Verhältnis durch Nebenaggregate zugeführt werden. Eine Druckerhöhung der Luft führt zu einer Steigerung in Wirkungsgrad und Leistungsdichte. Zur Kosten red uktion wird in aktuellen Konzepten weitgehend auf Speicherbatterien verzichtet, sodass die Brennstoffzelle ihre Energie dynamisch - entsprechend dem Bedarf des Fahrantriebs - bereitstellen muss. Dies bedingt auch einen hochtransienten Betrieb der Luftversorgung.
DE 10 2013 221 119 AI offenbart einen Radialverdichter mit einem
Luftschaufelrad zum Transport und zum Verdichten von Luft, wobei eine Luftschaufel des Luftschaufelrads an einem radialen Ende geformt ist, um mit einem das Luftschaufelrad umfassenden Gehäuse ein Radialluftlager zur Lagerung des Luftschaufelrades zu bilden. Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft eine Welle für einen Radialverdichter zur Luftversorgung einer Brennstoffzelle, mit einem zumindest abschnittsweise hohl ausgebildeten Rohrkörper, welcher ein erstes Bauteil und ein zweites Bauteil aufweist, die an jeweiligen, benachbart zueinander angeordneten, axialen Endabschnitten miteinander verbunden sind, und wobei ein Hohlraum des Rohrkörpers zur Kühlung von zur Welle benachbart angeordneter Komponenten mit Luft durchströmbar ist.
Die vorliegende Erfindung schafft des Weiteren einen Radialverdichter zur Luftversorgung einer Brennstoffzelle mit einem Laufzeug aufweisend die erfindungsgemäße Welle, an welcher zumindest ein Verdichterrad angeflanscht ist, und einem Elektromotor, welcher dazu ausgebildet ist, die Welle anzutreiben.
Die Erfindung schafft überdies ein Verfahren zum Herstellen eines
Radialverdichters zur Luftversorgung einer Brennstoffzelle. Das Verfahren zum Herstellen eines Radialverdichters zur Luftversorgung der Brennstoffzelle umfasst ein Bereitstellen eines Rohrkörpers, welcher ein erstes Bauteil und ein zweites Bauteil aufweist. Das Verfahren umfasst des Weiteren ein Einbringen einer zumindest abschnittsweisen Stufenbohrung in das erste Bauteil und in das zweite Bauteil. Das Verfahren umfasst ferner ein Verbinden des erstes Bauteils und des zweiten Bauteils an jeweiligen, benachbart zueinander angeordneten, axialen Endabschnitten des erstes Bauteils und des zweiten Bauteils, wobei ein Hohlraum des zumindest abschnittsweise hohl ausgebildeten Rohrkörpers zur Kühlung von zur Welle benachbart abgeordneter Komponenten mit Luft durchströmbar ist.
Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, durch Vorsehen einer gebauten Welle aufweisend das erste Bauteil und das zweite Bauteil, welche an axialen Endabschnitten miteinander verbunden sind, einen Hohlraum des Rohrkörpers entsprechend baulichen Vorgaben bzw. Anforderungen auszubilden. Ferner kann der Hohlraum des Rohrkörpers zur Kühlung von zur Welle benachbart angeordneter Komponenten mit Luft durchströmt werden, wodurch dieser zum einen durch Vorsehen des Hohlraums gewichtsoptimiert werden kann, als auch eine Kühlluftversorgung der entsprechenden Komponenten bereitstellt.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das erste Bauteil und das zweite Bauteil durch Reibschweißen miteinander verbunden sind.
Dadurch kann eine einfache Herstellbarkeit der Welle gewährleistet werden. Die Verbindung des ersten Bauteils und des zweiten Bauteils können in vorteilhafter Weise präzise erfolgen, wodurch ein Laufverhalten der Welle aufgrund der hohlen Ausbildung dem einer Vollwelle überlegen ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das erste Bauteil an einem, zu einer Verbindungsstelle des ersten Bauteils mit dem zweiten Bauteil benachbart angeordneten, ersten axialen Endabschnitt, eine sich in Axialrichtung des ersten Bauteils erstreckende Bohrung ersten Durchmessers aufweist, an welche sich ein Abschnitt variablen Durchmessers anschließt, an welchen sich eine sich in Axialrichtung des ersten Bauteils erstreckende Bohrung zweiten Durchmessers anschließt. Eine solche Ausbildung des Hohlraums des ersten Bauteils ist in vorteilhafter Weise nur durch die Zweiteilung der Welle in ein erstes Bauteil und ein zweites Bauteil realisierbar. Somit kann der Hohlraum im Wesentlichen einer Außenkontur der Welle folgen bzw. nachempfunden werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das zweite Bauteil an einem, zu einer Verbindungsstelle des zweiten Bauteils mit dem ersten Bauteil benachbart angeordneten, ersten axialen Endabschnitt, eine sich in Axialrichtung des zweiten Bauteils erstreckende Bohrung ersten
Durchmessers aufweist, an welche sich ein Abschnitt variablen Durchmessers anschließt, an welchen sich eine sich in Axialrichtung des zweiten Bauteils erstreckende Bohrung zweiten Durchmessers anschließt.
Eine solche Ausbildung des Hohlraums des zweiten Bauteils ist in vorteilhafter Weise nur durch die Zweiteilung der Welle in ein erstes Bauteil und ein zweites Bauteil realisierbar. Somit kann der Hohlraum im Wesentlichen einer
Außenkontur der Welle folgen bzw. nachempfunden werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Bohrung ersten Durchmessers des ersten Bauteils und des zweiten Bauteils einen geringeren Durchmesser als die Bohrung zweiten Durchmessers des ersten Bauteils und des zweiten Bauteils aufweist, wobei der in das erste Bauteil und das zweite Bauteil eingebrachte Abschnitt variablen Durchmessers derart ausgebildet ist, dass sich der Durchmesser von der ersten Bohrung zu der zweiten Bohrung im Wesentlichen linear vergrößert. Somit kann in vorteilhafter
Weise eine laminare Luftströmung durch den Rohrkörper geführt werden, ohne dass es an Stellen von Durchmesserveränderungen zu Verwirbelungen kommt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das erste Bauteil an einem, zu einem Verdichterrad benachbart angeordneten, zweiten axialen Endabschnitt eine, im Bereich einer Mittellängsachse des ersten Bauteils angeordnete Zentralbohrung aufweist, welche sich in Axialrichtung des ersten Bauteils erstreckt und mit der in das erste Bauteil eingebrachten Bohrung zweiten Durchmessers fluidisch kommuniziert. Durch Vorsehen der Querbohrung kann die in dem Rohrkörper einströmende Luft an eine Umgebung abgeführt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass in den Hohlraum des Rohrkörpers durch die Zentralöffnung einströmende Luft durch den Hohlraum des Rohrkörpers führbar ist, wobei die Luft durch die im Bereich der zweiten Bohrung des zweiten Bauteils angeordnete Querbohrung aus dem Hohlraum des Rohrkörpers ausströmbar ist. Die Querbohrung ist in vorteilhafter Weise derart angeordnet, dass eine aus dieser austretende Luftströmung zur Welle benachbart angeordneter Komponenten mit dem Luftstrom beaufschlagt, um somit eine Kühlung der Komponenten zu bewirken.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Hohlraum des Rohrkörpers ein Luftleitelement aufweist, welches dazu ausgebildet ist, eine Luftströmung von einer axialen Strömung in eine radiale Strömung umzulenken und der Querbohrung zuzuführen. Somit kann die durch den Rohrkörper geführte Luftströmung effizient der Querbohrung zugeführt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine Rotation der Welle eine Pumpwirkung zum Ausstoß der Luft durch zumindest eine in dem Hohlraum des Rohrkörpers angeordnete Querbohrung erzeugt, welche mit einer Umgebung der Welle kommuniziert. Die Rotation der Welle bewirkt somit in vorteilhafter Weise eine Beschleunigung des Luftstroms, sodass die zur Welle benachbart angeordneten Komponenten effektiv mit dem Luftstrom beaufschlagbar sind.
Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.
Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der
Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen
Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung.
Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt. Es zeigen:
Fig. 1 eine Längsschnittansicht einer Welle für einen Radialverdichter
gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines
Radialverdichters gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile oder Komponenten, soweit nichts
Gegenteiliges angegeben ist.
Fig. 1 zeigt eine Längsschnittansicht einer Welle für einen Radialverdichter gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Die Welle 10 für den Radialverdichter 1 zur Luftversorgung einer Brennstoffzelle weist einen zumindest abschnittsweise hohl ausgebildeten Rohrkörper 12 auf. Der Rohrkörper 12 weist ein erstes Bauteil 14 und ein zweites Bauteil 16 auf, die an jeweiligen, benachbart zueinander angeordneten, axialen Endabschnitten 14a, 16a miteinander verbunden sind. Ein Hohlraum 12a des Rohrkörpers 12 ist zur Kühlung von zur Welle 10 benachbart angeordneten Komponenten mit Luft durchströmbar. Die Komponenten sind beispielsweise durch einen Elektromotor 32 und/oder ein Lager der Welle ausgebildet.
Das erste Bauteil 14 und das zweite Bauteil 16 sind vorzugsweise durch
Reibschweißen miteinander verbunden. Alternativ können das erste Bauteil 14 und das zweite Bauteil 16 durch eine herkömmliche Schweißverbindung oder eine sonstige Fügeverbindung miteinander verbunden sein. Eine
Reibschweißnaht 17 ist im Wesentlichen in Radialrichtung R der Welle 10 und in einem, in Axialrichtung A der Welle 10 im Wesentlichen mittigen Bereich 18 ausgebildet.
Das erste Bauteil 14 weist an einem, zu einer Verbindungsstelle 19 des ersten Bauteils 14 mit dem zweiten Bauteil 16 benachbart angeordneten, ersten axialen Endabschnitt 14a eine sich in Axialrichtung A des ersten Bauteils 14
erstreckende Bohrung 20a ersten Durchmessers auf. An die Bohrung 20a ersten Durchmessers schließt sich ein Abschnitt 20b variablen Durchmessers an. An den Abschnitt 20b variablen Durchmessers schließt sich wiederum eine sich in Axialrichtung A des ersten Bauteils 14 erstreckende Bohrung 20c zweiten
Durchmessers an.
Die Bohrung 20a ersten Durchmessers des ersten Bauteils 14 weist einen geringeren Durchmesser als die Bohrung 20c zweiten Durchmessers des ersten Bauteils 14 auf. Der in das erste Bauteil 14 eingebrachte Abschnitt 20b variablen
Durchmessers ist derart ausgebildet, dass sich der Durchmesser von der ersten Bohrung 20a zu der zweiten Bohrung 20c im Wesentlichen linear vergrößert.
Das zweite Bauteil 16 weist an einem, zu einer Verbindungsstelle 19 des zweiten Bauteils 16 mit dem ersten Bauteil 14 benachbart angeordneten, ersten axialen
Endabschnitt 16a, eine sich in Axialrichtung A des zweiten Bauteils 16 erstreckende Bohrung 22a ersten Durchmessers auf. An die Bohrung 22a ersten Durchmessers schließt sich ein Abschnitt 22b variablen Durchmessers an. An den Abschnitt 22b variablen Durchmessers schließt sich wiederum eine sich in Axialrichtung A des zweiten Bauteils 16 erstreckende Bohrung 22c zweiten
Durchmessers an.
Die Bohrung 22a ersten Durchmessers des zweiten Bauteils 16 weist einen geringeren Durchmesser als die Bohrung 22c zweiten Durchmessers des zweiten Bauteils 16 auf. Der in das zweite Bauteil 16 eingebrachte Abschnitt 22b variablen Durchmessers ist derart ausgebildet, dass sich der Durchmesser von der ersten Bohrung 22a zu der zweiten Bohrung 22c im Wesentlichen linear vergrößert. Das erste Bauteil 14 weist an einem, zu einem Verdichterrad 24 benachbart angeordneten, zweiten axialen Endabschnitt 14b eine, im Bereich einer Mittellängsachse M des ersten Bauteils 14 angeordnete Zentralbohrung 26 auf. Die Zentralbohrung 26 erstreckt sich in Axialrichtung A des ersten Bauteils 14 und kommuniziert mit der in das erste Bauteil 14 eingebrachten Bohrung 20c zweiten Durchmessers fluidisch. Der Rohrkörper 12 weist eine vorzugsweise um den Rohrkörper 12 umlaufend angeordnete Querbohrung 28 auf. Die Querbohrung 28 ist im Bereich der Bohrung 22c zweiten Durchmessers des zweiten Bauteils 16 angeordnet und kommuniziert mit der Bohrung 22c zweiten Durchmessers des zweiten Bauteils 16 fluidisch.
In den Hohlraum 12a des Rohrkörpers 12 durch die Zentralöffnung 26 einströmende Luft ist durch den Hohlraum 12a des Rohrkörpers 12 führbar. Die Luft kann dabei durch die im Bereich der Bohrung 22c zweiten Durchmessers des zweiten Bauteils 16 angeordnete Querbohrung 28 aus dem Hohlraum 12a des Rohrkörpers 12 ausströmen.
Der Hohlraum 12a des Rohrkörpers 12 weist ein Luftleitelement 30 auf. Das Luftleitelement 30 ist dazu ausgebildet, eine Luftströmung L von einer axialen Strömung in eine radiale Strömung umzulenken und der Querbohrung somit zuzuführen.
Ein Verdichterrad 24 ist auf der Welle 10 im Bereich der Zentralöffnung 26 bzw. dem zweiten axialen Endabschnitt 14b des ersten Bauteils 14 angeordnet. Zwischen dem Verdichterrad 24 und dem Rohrkörper 12 ist des Weiteren ein Axiallager 25 angeordnet. Darüber hinaus ist an einem zweiten axialen
Endabschnitt 16b des zweiten Bauteils 16 ein Turbinenrad 34 angeflanscht. Das Turbinenrad 34 ist optional. Überdies ist in dem mittigen Bereich 18 ein
Permanentmagnet 36 des Elektromotors 32 zum Antrieb der Welle 10 angeordnet. Der Permanentmagnet 36 ist von einer Bandage 38 aus beispielsweise Stahl oder Carbon positionsfest fixiert.
Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines
Radialverdichters gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Das Verfahren zum Herstellen eines Radialverdichters zur Luftversorgung der Brennstoffzelle umfasst ein Bereitstellen S1 eines Rohrkörpers, welcher ein erstes Bauteil und ein zweites Bauteil aufweist.
Das Verfahren umfasst des Weiteren ein Einbringen S2 einer zumindest abschnittsweisen Stufenbohrung in das erste Bauteil und in das zweite Bauteil. Das Verfahren umfasst ferner ein Verbinden S3 des erstes Bauteils und des zweiten Bauteils an jeweiligen, benachbart zueinander angeordneten, axialen Endabschnitten des erstes Bauteils und des zweiten Bauteils, wobei ein Hohlraum des zumindest abschnittsweise hohl ausgebildeten Rohrkörpers zur Kühlung von zur Welle benachbart abgeordneter Komponenten mit Luft durchströmbar ist.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
Beispielsweise kann eine Form, Abmessung und/oder Beschaffenheit der Komponenten der Welle entsprechend jeweiliger baulicher bzw. konstruktiver Anforderungen abgeändert werden.

Claims

Ansprüche
1 . Welle (10) für einen Radialverdichter (1 ) zur Luftversorgung einer
Brennstoffzelle, mit einem zumindest abschnittsweise hohl ausgebildeten Rohrkörper (12), welcher ein erstes Bauteil (14) und ein zweites Bauteil (16) aufweist, die an jeweiligen, benachbart zueinander angeordneten, axialen Endabschnitten (14a, 16a) miteinander verbunden sind, und wobei ein Hohlraum (12a) des Rohrkörpers (12) zur Kühlung von zur Welle (10) benachbart abgeordneter Komponenten mit Luft durchströmbar ist.
2. Welle nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (14) und das zweite Bauteil (16) durch Reibschweißen miteinander verbunden sind.
3. Welle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (14) an einem, zu einer Verbindungsstelle (19) des ersten Bauteils (14) mit dem zweiten Bauteil (16) benachbart angeordneten, ersten axialen Endabschnitt (14a), eine sich in Axialrichtung (A) des ersten Bauteils (14) erstreckende Bohrung (20a) ersten Durchmessers aufweist, an welche sich ein Abschnitt (20b) variablen Durchmessers anschließt, an welchen sich eine sich in Axialrichtung (A) des ersten Bauteils (14) erstreckende Bohrung (20c) zweiten Durchmessers anschließt.
4. Welle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil (16) an einem, zu einer Verbindungsstelle (19) des zweiten Bauteils (16) mit dem ersten Bauteil (14) benachbart angeordneten, ersten axialen Endabschnitt (16a), eine sich in Axialrichtung (A) des zweiten Bauteils (16) erstreckende Bohrung (22a) ersten Durchmessers aufweist, an welche sich ein Abschnitt (22b) variablen Durchmessers anschließt, an welchen sich eine sich in Axialrichtung (A) des zweiten Bauteils (16) erstreckende Bohrung (22c) zweiten Durchmessers anschließt. Welle nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (20a, 22a) ersten Durchmessers des ersten Bauteils (14) und des zweiten Bauteils (16) einen geringeren Durchmesser als die Bohrung (20c, 22c) zweiten Durchmessers des ersten Bauteils (14) und des zweiten Bauteils (16) aufweist, wobei der in das erste Bauteil (14) und das zweite Bauteil (16) eingebrachte Abschnitt (20b, 22b) variablen Durchmessers derart ausgebildet ist, dass sich der Durchmesser von der ersten Bohrung (20a, 22a) zu der zweiten Bohrung (20c, 22c) im Wesentlichen linear vergrößert.
Welle nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (14) an einem, zu einem Verdichterrad (24) benachbart angeordneten, zweiten axialen Endabschnitt (14b) eine, im Bereich einer Mittellängsachse (M) des ersten Bauteils (14) angeordnete Zentralbohrung (26) aufweist, welche sich in Axialrichtung (A) des ersten Bauteils (14) erstreckt und mit der in das erste Bauteil (14) eingebrachten Bohrung (20c) zweiten Durchmessers fluidisch kommuniziert.
Welle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrkörper (12) eine, vorzugsweise um den Rohrkörper (12) umlaufend angeordnete, Querbohrung (28) aufweist, welche im Bereich der Bohrung (22c) zweiten Durchmessers des zweiten Bauteils (16) angeordnet ist und mit der Bohrung (22c) zweiten Durchmessers des zweiten Bauteils (16) fluidisch
kommuniziert.
Welle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in den Hohlraum (12a) des Rohrkörpers (12) durch die Zentralöffnung (26) einströmende Luft durch den Hohlraum (12a) des Rohrkörpers (12) führbar ist, wobei die Luft durch die im Bereich der Bohrung (22c) zweiten Durchmessers des zweiten Bauteils (16) angeordnete Querbohrung (28) aus dem Hohlraum (12a) des Rohrkörpers (12) ausströmbar ist.
Welle nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (12a) des Rohrkörpers (12) ein Luftleitelement (30) aufweist, welches dazu ausgebildet ist, eine Luftströmung (L) von einer axialen Strömung in eine radiale Strömung umzulenken und der Querbohrung (28) zuzuführen.
10. Radialverdichter (1 ) zur Luftversorgung einer Brennstoffzelle, mit einem Laufzeug aufweisend eine Welle (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, an welcher zumindest ein Verdichterrad (24) angeflanscht ist; und einem Elektromotor (32), welcher dazu ausgebildet ist, die Welle (10) anzutreiben.
1 1 . Verfahren zum Herstellen eines Radialverdichters (1 ) zur Luftversorgung einer Brennstoffzelle, mit den Schritten:
Bereitstellen (S1 ) eines Rohrkörpers (12), welcher ein erstes Bauteil (14) und ein zweites Bauteil (16) aufweist;
Einbringen (S2) einer zumindest abschnittsweisen Stufenbohrung in das erste Bauteil (14) und in das zweite Bauteil (16);
Verbinden des erstes Bauteils (14) und des zweiten Bauteils (16) an jeweiligen, benachbart zueinander angeordneten, axialen Endabschnitten des erstes Bauteils (14) und des zweiten Bauteils (16), wobei ein Hohlraum (12a) des zumindest abschnittsweise hohl ausgebildeten Rohrkörpers (12) zur Kühlung von zur Welle (10) benachbart abgeordneter Komponenten mit Luft durchströmbar ist.
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