用于电动压缩机装置的水分去除系统的制作方法

1.本公开总体上涉及压缩机装置，并且更具体而言，涉及用于电动压缩机装置的水分去除系统。


背景技术：

2.各种系统包括用于向装置供应压缩流体的压缩机装置。例如，发动机系统可包括至少一个压缩机装置（例如，电动压缩机、涡轮增压器、增压器或其他相关装置），以用于压缩供给到发动机的空气。燃料电池系统也可包括一个或多个压缩机装置，以用于向燃料电池堆提供压缩空气。压缩机装置可提高这些系统的操作效率。
3.然而，进入到压缩机中的流体流中的水分可能会不利地影响压缩机装置。例如，在一些实施例中，压缩机装置可包括电动马达，并且进入到压缩机装置中的水分可负面地影响马达、用于马达的电子控制部件等。
4.因此，期望提供一种压缩机装置，其高效和有效地去除流过其的水分。根据后续的详细描述和所附权利要求，结合附图和此背景技术论述，本公开的其他期望的特征和特性将变得显而易见。


技术实现要素：

5.在一个实施例中，公开了一种压缩机装置，其包括壳体和旋转组，该旋转组具有轴和支撑在该轴上的压缩机叶轮。该压缩机叶轮包括背面。该压缩机装置还包括轴承，该轴承将该旋转组支撑在该壳体内，以用于绕轴线旋转。此外，该压缩机装置还包括间隔物，其沿该轴线纵向设置在该压缩机叶轮的背面与该轴承之间。该间隔物被接收在该壳体的壁内。此外，该压缩机装置包括水分去除系统，其构造成接收和去除包含在从该压缩机叶轮的背面到该间隔物与该壳体的壁之间的区域的流体流内的水分。该水分去除系统包括由该间隔物和该壳体的壁协作地限定的通道。该通道绕该轴线延伸。
6.在另一个实施例中，公开了一种制造压缩机装置的方法。该方法包括设置旋转组，该旋转组具有轴和支撑在该轴上的压缩机叶轮。该压缩机叶轮包括背面。该方法还包括利用轴承将该旋转组支撑在壳体内，以用于绕轴线旋转。此外，该方法包括将间隔物沿该轴线纵向设置在该压缩机叶轮的背面与该轴承之间，使得该间隔物被接收在该壳体的壁内。此外，该方法还包括限定水分去除系统的至少一部分，该水分去除系统被构造成接收并去除包含在从压缩机叶轮的背面到间隔物与壳体的壁之间的区域的流体流内的水分，其中，该水分去除系统包括由该间隔物和该壳体的壁协作地限定的通道，并且其中，该通道绕该轴线延伸。
7.在另一实施例中，公开了一种流体系统，其被构造成压缩供应到接收装置的流体。该流体系统包括上游压缩机装置和下游压缩机装置。该流体系统还包括具有第一位置和第二位置的阀。在该阀处于第一位置的情况下，该流体系统提供从上游压缩机装置到下游压缩机装置并且随后到接收装置的第一流动路径。在该阀处于第二位置的情况下，该流体系
统提供从上游压缩机装置到接收装置并且绕过下游压缩机装置的第二流动路径。该下游压缩机装置包括壳体和旋转组，该旋转组具有轴和支撑在该轴上的压缩机叶轮，其中，该压缩机叶轮包括背面。此外，该下游压缩机装置包括轴承，该轴承将该旋转组支撑在该壳体内，以用于绕轴线旋转。该下游压缩机装置还包括间隔物，其沿该轴线纵向设置在压缩机叶轮的背面与该轴承之间，其中，该间隔物被接收在该壳体的壁内。此外，该下游压缩机装置包括水分去除系统，其构造成接收和去除包含在从该压缩机叶轮的背面到该间隔物与该壳体的壁之间的区域的流体流内的水分。该水分去除系统包括由该间隔物和该壳体的壁协作地限定的通道，其中，该通道绕该轴线延伸。
附图说明
8.下文中将结合以下附图来描述本公开，附图中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：图1是根据本公开的示例性实施例的具有电动压缩机装置的发动机系统的示意图；图2是根据本公开的示例性实施例的图1的电动压缩机装置的一部分的纵向剖视图；图3是沿线3-3截取的图2的电动压缩机装置的剖视图；以及图4是根据本公开的另外的示例性实施例的图1的电动压缩机装置的一部分的纵向剖视图。
具体实施方式
9.下面的详细描述本质上仅是示例性的，并不意在限制本公开或者本公开的应用和用途。此外，没有意图被前述背景技术或以下详细描述中提出的任何理论所束缚。
10.广义地说，本文公开的示例性实施例包括一种用于流体系统的压缩机装置。该压缩机装置可包括水分去除系统，其构造成接收和去除移动通过该压缩机装置的气流内的水分。在一些实施例中，该压缩机装置可以是机动电子压缩机（motorized e-compressor）。该水分去除系统可引导水分远离机动电子压缩机装置的电动马达和/或电子控制装置。因此，该水分去除系统保护水分敏感部件并增加压缩机装置的操作寿命。
11.本文还公开了制造该压缩机装置的方法和用于该压缩机装置的制造系统。此外，本公开的实施例包括流体系统、压缩机系统、发动机系统、燃料电池系统以及结合具有水分去除系统的压缩机装置的其他系统。
12.在一些实施例中，该水分去除系统可包括内部通道，以用于接收通过该压缩机装置的气流内的水分。该通道可由压缩机装置的间隔物和/或壳体限定。在一些实施例中，该间隔物可包括槽，该槽与壳体协作以限定该通道。在附加的实施例中，该壳体可包括槽，该槽与该间隔物协作以限定该通道。
13.该通道可至少部分地绕压缩机装置的旋转组的旋转轴线延伸。该通道可以是弧形的。该通道可以是环形的。该通道可绕该轴线连续地延伸。该水分去除系统还可包括排放管线，其延伸穿过压缩机装置的壳体并且流体连接到该通道。
14.该水分去除系统可有效地从通过压缩机装置的气流中去除水分，而不会负面地影
响操作。此外，还可在不显著增加制造成本或复杂性的情况下结合本公开的水分去除系统。
15.图1是具有相关联的流体系统102（即，进气和排气系统）的发动机系统100的示意图。如将要论述的，流体系统102被构造成向内燃机111（即，接收装置）提供压缩气流（由箭头101表示）。发动机111还可将排气流（由箭头112表示）提供回到流体系统102。
16.在一些实施例中，发动机系统100和流体系统102可包括在车辆中，例如汽车、卡车、运动型多功能车、货车、摩托车等。然而，将领会到的是，发动机系统100和/或流体系统102可被构造成用于不同的用途，而不脱离本公开的范围。还将领会到的是，流体系统102可适用于除内燃机之外的装置。例如，流体系统102可以可操作地耦接到燃料电池堆，以用于向其提供压缩气流。
17.流体系统102可包括至少一个增压装置，例如压缩机、涡轮增压器、增压器、电子增压器等，其构造成提供压缩气流101。在一些实施例中，例如，流体系统102可包括第一（上游）压缩机装置114和第二（下游）压缩机装置116。如图1中所呈现的，第一压缩机装置114可被构造为涡轮增压器，并且第二压缩机装置116可被构造为电动压缩机装置（即，电动增压器等）。然而，第一和/或第二压缩机装置114、116可不同地构造，而不脱离本公开的范围。
18.流体系统102还可包括阀117。阀117可被设置在压缩机装置114、116的压缩机部段之间。更具体而言，阀117可被设置在第一压缩机装置114的压缩机部段的出口和第二压缩机装置116的入口之间。阀117可以是能够在第一位置和第二位置之间移动的。在该第一位置（打开位置），第一和第二压缩机装置114、116可串联布置，使得从第一压缩机装置114通过第二压缩机装置116并且随后到内燃机111限定第一流动路径。在该第二位置（关闭位置），阀117可提供绕过第二压缩机装置116从第一压缩机装置114到内燃机111的第二流动路径。
19.流体系统102还可包括中间冷却器113。该中间冷却器113可被布置在内燃机111的上游，并且可在压缩气流101被发动机111接收之前冷却该压缩气流101。
20.发动机系统100、流体系统102、第一压缩机装置114、第二压缩机装置116和/或阀117的各种部件可由控制系统115控制。控制系统115可以是具有处理器、各种传感器和其他控制部件的计算机化系统。在一些实施例中，控制系统115可限定车辆的电气控制单元（ecu）或者可以是其一部分。控制系统115可基于多种因素来控制阀117的位置，例如发动机111的发动机速度。
21.在发动机系统100的操作期间，控制系统115可将阀117移动到第一位置。此外，第一压缩机装置114的压缩机部段也可接收并压缩空气，该空气通过阀117被引导到第二压缩机装置116，该第二压缩机装置116进一步压缩气流。该压缩气流101可被供应到中间冷却器113，该中间冷却器113在气流101被供应到发动机111之前冷却该气流101。流体系统102还将发动机111的排气流112引导回到第一压缩机装置114的涡轮部段，以用于驱动其旋转。
22.在其他操作状况下，控制系统115可将阀117移动到第二位置。此外，第一压缩机装置114的压缩机部段也可接收并压缩空气，该空气通过阀117被引导到中间冷却器113并进一步向下游引导到发动机111。该压缩气流101绕过第二压缩机装置116。此外，使排气流112返回到第一压缩机装置114的涡轮部段。
23.由第二压缩机装置116接收的气流可能具有相当大的水分含量（即，高湿度）。当阀117处于第一位置时，相对大量的高湿度空气可移动通过第二压缩机装置116。此外，随着阀
117在第一位置和第二位置之间移动，第二压缩机装置116内的静压可向其提供一些该高湿度空气。然而，如将要论述的，第二压缩机装置116可包括一个或多个特征，其接收、管理和去除该水分，以便保护装置116的其他部件（例如，电子设备等）。
24.现在参考图1-3，将根据示例性实施例来更详细地论述第二压缩机装置116。压缩机装置116通常可包括旋转组118和壳体119。该旋转组118被支撑用于在壳体119内绕轴线120旋转。此外，在一些实施例中，压缩机装置116可限定压缩机部段122和马达部段124。
25.旋转组118可包括细长轴126，其沿轴线120在压缩机部段122和马达部段124之间延伸。轴126可以轴线120为中心。
26.旋转组118还可包括压缩机叶轮128。该压缩机叶轮128可具有正面130，该正面130为大致截头圆锥形的，并且包括从其突出的多个叶片132。叶片132也可沿正面130绕轴线120螺旋地延伸。压缩机叶轮128还可具有背面134，该背面134基本上平坦且光滑，并且相对于轴线120径向延伸。压缩机叶轮128可被固定在轴126的一端上。
27.压缩机叶轮128可被支撑在壳体119的压缩机壳体136内。压缩机壳体136可包括中空的管状入口138、成型的内表面140以及涡形或涡卷形的出口142。入口138可沿轴线120居中和定向。出口142可绕轴线120延伸。内表面140可在入口138和出口142之间逐渐成型。压缩机叶轮128可被接收在压缩机壳体136内，其中正面130和叶片132与内表面140相对。因此，压缩机叶轮128和压缩机壳体136可协作地限定压缩机装置116的压缩机部段122。
28.壳体119还可包括马达壳体144。该马达壳体144可包括一个或多个坚固且稳固的部分，所述部分在其中限定马达腔146。如图1中所示，马达壳体144可包括外壳体145和端壁147，它们协作地限定马达腔146。
29.压缩机装置116还可包括电动马达148，其被收容在马达壳体144的马达腔146内。电动马达148可包括被外壳体145围绕的定子150。定子150的轴向端可被壳体144的端壁147覆盖住。电动马达148还可包括转子构件152，其被支撑在旋转组118的轴126上。马达148可选择性地驱动旋转组118的旋转。
30.另外，压缩机装置116可包括至少一个控制面板154（图1），其被安装在壳体119上并由壳体119支撑。该控制面板154可包括用于控制电动马达148的电子部件。在一些实施例中，控制面板154可包括一个或多个电路板组件，该电路板组件被收容在控制壳体156内。该控制壳体156可被固定到马达壳体144。例如，如图1中所呈现的，控制壳体156可包括固定到压缩机装置116的纵向端（在与压缩机部段122相对的纵向端上）的部分。此外，如图1的示例中所呈现的，控制壳体156还可包括固定到马达壳体144的径向侧的部分。控制面板154还可包括设置在径向侧上的第一电子部件155（例如，一个或多个电路板组件等）和/或设置在压缩机装置116的纵向端上的第二电子部件157。电子部件155、157可与系统100的控制系统115通信。因此，控制系统115可控制马达148的速度、加速度和其他操作状况，以便选择性地控制系统100的操作。
31.在压缩机部段122中，轴126可延伸通过端壁147。压缩机壳体136可被固定地附接到端壁147，以覆盖住压缩机叶轮128的正面130。压缩机叶轮128的背面134可面向壳体119的端壁147的径向延伸表面158。因此，端壁147可被纵向地设置在压缩机叶轮128的背面134和马达148的定子150之间。换言之，端壁147可将压缩机叶轮128的背面134与马达148的定子150分隔。
32.在一些实施例中，端壁147可由多个部分协作地限定。例如，端壁147可包括盖构件160和内环162。盖构件160和环162两者在形状上都可以是大致环形的。盖构件160和环162可协作地限定端壁147的中央开口164，轴126延伸穿过该中央开口164。盖构件160可在一侧上固定到外壳体145并且在相对侧上固定到压缩机壳体136。内环162可被固定并接收在盖构件160的面向马达148的一侧上的内部径向区域内。
33.压缩机装置116可另外包括一个或多个轴承168、170。轴承168、170可以是如图1中所呈现的滚动元件轴承。然而，将领会到的是，压缩机装置116可包括空气轴承或其他类型的轴承，而不脱离本公开的范围。
34.在一些实施例中，压缩机装置116可包括第一轴承168（即，前轴承），其被接收在中央开口164内。更具体而言，第一轴承168的外径向部分（例如，外圈）可被附接到端壁147的内环162，并且内径向部分（例如，内圈）可被附接到轴126。
35.如图1中所示，压缩机装置116还可包括第二轴承170（即，后轴承）。该第二轴承170可在轴126的靠近控制面板154的端部上耦接到轴126。更具体而言，第二轴承170的外径向部分（例如，外圈）可被附接到壳体119，并且内径向部分（例如，内圈）可被附接到轴126。
36.如图1和图2中所示，压缩机装置116还可包括间隔物172。该间隔物172可以是大致环形的、线轴形的、管状的、圆柱形的等。间隔物172可包括外径向表面174、第一纵向端176和第二纵向端178（图2）。间隔物172可被接收在中央开口164内，其中外径向表面174面向端壁147的盖构件160的内径向表面175。第一纵向端176可抵靠压缩机叶轮128的背面134的轮毂区域邻接。第二纵向端178可抵靠第一轴承168的内圈邻接。旋转组118还可包括端部紧固件180，其被附接到轴126并且将旋转组118的部件固定地附接在轴126上。在该组装的布置结构中，间隔物172维持压缩机叶轮128与轴承168之间的纵向间隔。
37.此外，压缩机装置116可包括水分去除系统200。该水分去除系统200可被构造成用于接收包含在通过压缩机装置116的气流内的水分。水分去除系统200还可去除（例如，排出）来自压缩机装置116的水分。例如，压缩机装置116可从压缩机装置114（图1）接收相对潮湿的空气。例如，水分去除系统200可从在压缩机叶轮128的背面134之间流出到间隔物172和端壁147之间的区域202的空气流中去除水分。
38.在一些实施例中，水分去除系统200通常可包括通道204和排放管线208。通道204可在区域202附近限定和/或可限定区域202的一部分。由通道204限定的容积空间可用于接收通过区域202的气流内的水分。排放管线208可延伸穿过壳体119，并且可在一端上流体连接到通道204。因此，如图3中所呈现的，收集在通道204内的水分可经由排放管线208从压缩机装置116中排出。
39.此外，在图2中所呈现的一些实施例中，间隔物172的外径向表面174可包括槽210。该槽210可凹入到外径向表面174中。槽210可具有如图2中所示的成型（例如，u形）的径向剖面。然而，将领会到的是，槽210可具有不同的剖面，而不脱离本公开的范围。槽210可沿间隔物172的外径向表面174弧形地延伸。在一些实施例中，槽210可绕轴线120连续地延伸。当槽210绕轴线120延伸时，径向剖面（例如，图2中所示的u形轮廓）可保持基本上连续。此外，槽210还可限定以轴线120为中心并且垂直于轴线120的圆。
40.间隔物172还可包括第一凹口212和第二凹口214（图2），它们凹入到外径向表面174中。该第一和第二凹口212、214可以是连续的和环形的，以便绕轴线120延伸。第一和第
二凹口212、214可被设置在槽210的相对的轴向侧上。第一和第二凹口212、214可接收相应的密封环216、218，该密封环216、218可以是现成的密封部件。因此，密封环216、218可被附接到间隔物172并且相对于轴线120设置在槽210的相对侧上。
41.间隔物172可被接收在端壁147的中央开口164内，使得密封环216、218抵靠内径向表面175密封。此外，槽210也可与内径向表面175协作，以限定水分去除系统200的通道204。因此，通道204可绕轴线120弧形、环形和连续地延伸，其中在通道204绕轴线120延伸时，图2中所呈现的剖面保持基本上恒定。然而，同样将领会到的是，槽210可成形和/或以其他方式构造，而不脱离本公开的范围。
42.排放管线208可以是轴向直的，并且可穿过壳体119的端壁147远离轴线120径向延伸。排放管线208可被流体连接到通道204。排放管线208的直径可随着排放管线208远离通道204延伸而改变。在一些实施例中，排放管线208可包括膜269，以用于控制来自管线208的水分排放。
43.因此，在压缩机装置116的操作期间，一些空气可从压缩机叶轮128的背面134和端壁147之间流动。该空气可流过区域202，经过第一密封环216并进入到通道204中。随着空气进一步流动并经过第二密封环218，通过轴承168，朝向马达148的转子构件152流动，并进一步进入到马达部段124中，该气流内的水分可被收集在通道204内。通道204内的水分可经由排放管线208从压缩机装置116排出，而不是进入到马达部段124中。因此，水分去除系统200可保护马达148、电子部件155、157等免受水分暴露的影响，并延长压缩机装置116的操作寿命。
44.压缩机装置116可高效地且以低成本制造。旋转组118可被设置并组装和支撑在壳体119内。间隔物172可被设置在壳体119内，并且在该组装期间，通道204可被流体连接到排放管线208。因此，能够以高效的方式完成组装和进一步的制造。
45.现在参考图4，将根据本公开的另外的实施例来图示压缩机装置316。压缩机装置316可基本上类似于图1-3的压缩机装置116，除非另有注明。因此，将不再重复对某些部件/特征的描述。与图1-3的那些部件/特征相对应的部件/特征用增加200的对应附图标记来表示。
46.如所示，端壁347可包括槽410。槽410可凹入到端壁347的内径向表面375中。槽410可沿端壁347的内径向表面375环形且连续地延伸。
47.间隔物372可被接收在端壁347内，使得槽410与外径向表面374协作，以限定水分去除系统400的通道404。因此，通道404可绕轴线320弧形、环形和连续地延伸。
48.间隔物372还可包括第一凹口412和第二凹口414，它们接收相应的密封环416、418。此外，如图4中所示，间隔物372可由第一部分431和第二部分433协作地限定。该第一部分431和第二部分433可以是线轴形的并且以轴线320为中心。部分431、433可纵向端对端地布置成在分离平面467处邻接。第一部分431可包括第一凹口412和第一密封环416，而第二部分433可包括第二凹口414和第二密封构件418。因此，密封环416、418可被附接到间隔物372的相应部分431、433，并且相对于轴线320设置在通道404的相对侧上。
49.因为间隔物372包括第一和第二部分431、433，所以可有助于压缩机装置316的组装。例如，在组装期间，第二部分433可在轴326上设置就位，并且随后，可使端壁347在第二部分433上方并朝向定子350轴向前进。随后，第一部分431可在压缩机叶轮328附接之前轴
向前进到端壁347的中央开口364中，等等。
50.因此，与图1-3的实施例类似，水分去除系统400可从压缩机装置316去除水分。因此，本公开的水分去除系统200、400可保护敏感部件。此外，还可在不显著增加制造时间或成本的情况下包括本公开的水分去除系统200、400。
51.虽然至少一个示例性实施例已在前述详细描述中呈现，但应领会存在大量的变型。还应领会到的是，所述一个或多个示例性实施例仅是示例，并不意在以任何方式限制本公开的范围、适用性或构造。相反，前述详细描述将给本领域技术人员提供用于实施本公开的示例性实施例的便利路线图。要理解的是，可在示例性实施例中描述的元件的功能和布置结构中作出各种改变，而不脱离如所附权利要求中阐述的本公开的范围。