[发明专利]用于燃料电池系统的、用于输送和/或压缩气态介质的侧通道压缩机

说明书

用于燃料电池系统的、用于输送和/或压缩气体、尤其氢气的侧通道压缩机(1)，所述侧通道压缩机具有：壳体(3)和驱动装置(6)，壳体(3)具有壳体上部分(7)和壳体下部分(8)；在壳体(3)中环绕转动轴线(4)延伸的压缩机空间(30)，所述压缩机空间具有至少一个环绕的侧通道(19)；位于壳体(3)中的压缩机轮(2)，所述压缩机轮能围绕转动轴线(4)转动地布置并且由驱动装置(6)驱动，压缩机轮(2)具有在压缩机空间(30)的区域中在其周向上的布置的叶片(5)；以及分别构造在壳体(3)上的气体进入开口(14)和气体排出开口(16)，其通过压缩机空间(30)、尤其至少一个侧通道(19)流体式地相互连接。根据本发明，驱动装置(6)实施为轴向场电动机(6)，轴向场电动机具有定子(12)和转子(10)，定子(12)和转子(10)盘状地环绕转动轴线(4)构造，定子(12)在转动轴线(4)的方向上布置在转子旁边。

技术领域

本发明涉及一种用于燃料电池系统的、用于输送和/或压缩气态介质、尤其氢气的侧通道压缩机，所述气态介质尤其设置用于在具有燃料电池驱动装置的车辆中应用。

背景技术

在车辆领域中，除了液态的燃油之外，将来气态的燃料也起着越来越重要的作用。尤其是在具有燃料电池驱动装置的车辆中，必须控制氢气流。在这里，气体流不再如喷射液态的燃油时那样不连续地被控制，而是将气体从至少一个高压箱中取出并且通过中压管系统的流入管引到喷射器单元。该喷射器单元将气体通过低压管系统的连接管导至燃料电池。在气体流经燃料电池之后，其通过回引管被往回导至喷射器单元。在此，能够在中间连接侧通道压缩机，所述侧通道压缩机在流动技术上和在效率技术上支持气体回引。此外，侧通道压缩机被用于支持燃料电池驱动装置中建立流动，尤其在一定的停车时间之后(冷)起动车辆的情况下。该侧通道压缩机的驱动通常通过电动机进行，该电动机在车辆中运行时通过车辆电池被供以电压。

从DE 10 2010 035 039 A1已知一种用于燃料电池系统的侧通道压缩机，在所述侧通道压缩机中，输送和/或压缩气态介质、尤其氢气。在此，侧通道压缩机具有壳体和驱动装置，其中，壳体具有壳体上部分和壳体下部分。此外，在壳体中布置有环绕转动轴线延伸的压缩机空间，所述压缩机空间具有至少一个环绕的侧通道。压缩机轮位于壳体中，所述压缩机轮可围绕转动轴线转动地布置并且由驱动装置驱动，其中，压缩机轮具有在压缩机空间的区域中的在其周向上布置的叶片。此外，从DE 10 2010 035 039 A1已知的侧通道压缩机分别具有构造在壳体上的气体进入开口和气体排出开口，所述气体进入开口和气体排出开口通过压缩机空间(尤其至少一个侧通道)流体式地相互连接。在此，侧通道压缩机具有驱动装置，所述驱动装置具有定子，所述定子套筒状地围绕转动轴线延伸并且在其内部布置有布置在转子轴上的转子。所述转子轴在此借助于两个分别轴向地相对于转子的端侧布置的球轴承支承。在此，从DE 10 2010 035 039 A1已知的侧通道压缩机能够将定子用作加热元件。

从DE 10 2010 035 039已知的侧通道压缩机会有一定的缺点。

一方面，压缩机轮盘状地实施并且相对于转动轴线在径向上具有大的直径并且因此需要在径向上相对于转动轴线的大量安装空间，而压缩机轮在轴向上相对于转动轴线窄地实施并且因而需要在径向上相对于转动轴线的少量安装空间。然而另一方面，所示出的、具有布置在转子外部的定子的驱动装置具有在径向上相对于转动轴线的小的直径并且因而需要在径向上相对于转动轴线的少量安装空间。然而，驱动装置由于定子和转子的布置而需要在轴向上相对于转动轴线的大量安装空间。由于驱动装置和压缩机轮的这种对立的安装空间要求，在组合和/或装配两个部件时产生侧通道压缩机的庞大且占空间的总系统，所述总系统不能实施为紧凑的结构类型。

此外，从DE 10 2010 035 039已知的侧通道压缩机具有下述缺点：在操控和/或使用作为加热元件的定子时，热能必须经过越过大量构件的远距离的行程，热能能够直至能推进至下述区域，在所述区域中，可运动的部分会通过冰桥相互冻结。在此，大量的能量由于热损失而丢失，因为以热能供应大的区域，在所述大的区域中不能形成冰桥和/或没有可运动的部分位于所述大的区域中。

发明内容