用于燃料电池车辆的鼓风机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于燃料电池车辆的使用轴承的鼓风机，更具体地讲，涉及这样 一种用于燃料电池车辆的鼓风机，该鼓风机能够供应具有低流量和高压力的空气、增加耐 用性并降低噪声。
【背景技术】
[0002] 近来，由于诸如矿物能源的枯竭造成的油价持续上涨以及车辆排气造成的环境污 染的问题，迫切地需要开发一种燃料电池车辆。燃料电池是一种在氢和氧的反应过程中产 生电能的电池，燃料电池车辆包括燃料电池堆、用于向燃料电池堆供应氢的供氢设备、用于 压缩空气并将压缩的空气供应至燃料电池堆的鼓风机。
[0003] 鼓风机可依据燃料电池堆所需要的空气的流量和压力而具有各种类型。
[0004] 在各种类型中，容积式鼓风机适合需要低的比转速（specificspeed)的情况，与 容积式鼓风机相比，离心式鼓风机的优点是具有较小的摩擦损失和较低的噪声。
[0005] 离心式鼓风机包括蜗形壳体、设置在蜗形壳体中并被构造为压缩空气的叶轮、连 接到蜗形壳体的马达壳体和马达，其中，马达被构造为包括定子、形成为长度方向穿过定子 并被构造为在其一侧上形成有叶轮的旋转轴和形成在旋转轴的外周表面上的转子。
[0006] 这里，通过叶轮吸入的空气被压缩同时被加速并被排放到外部。排放的压缩空气 被供应至燃料电池堆。
[0007] 具体地，用于燃料电池车辆的鼓风机需要低流量和高压力，并且还需要高的耐用 性、低噪声和宽的驱动范围。
[0008] 然而，如果离心式鼓风机被设计为具有低的比转速，则问题在于：难以确保喘振 裕度（surgemargin)，在应用球轴承的马达中，球轴承的耐用性问题会限制每分钟转数 (RPM)，并且难以获得足够的性能。
[0009] 因此，用于燃料电池车辆的鼓风机需要做到：能够满足耐用性同时满足低噪声和 运转稳定性、满足低流量和高压力并确保喘振裕度。
【发明内容】
[0010] 技术问题
[0011] 因此，考虑到以上问题做出本发明，本发明的目的在于提供一种用于燃料电池车 辆的鼓风机，该鼓风机是用于燃料电池车辆的具有28至41的低比转速的离心式鼓风机，并 且该离心式鼓风机能够减少摩擦损失并降低噪声，还能够确保足够的性能。
[0012] 本发明的另一个目的在于提供一种用于燃料电池车辆的鼓风机，该鼓风机能够供 应具有低流量和高压力的空气，确保喘振裕度，提高耐用性并降低噪声。
[0013] 技术方案
[0014] 根据本发明的用于燃料电池车辆的鼓风机1000包括：蜗形壳体100 ;叶轮200,被 构造为包括毂210和形成在毂210的外周表面上的多个翼200,并被构造为压缩蜗形壳体 100中的空气；马达壳体300,连接到蜗形壳体100;马达400,被构造为包括定子410、长度 方向形成为穿过定子410并被构造为具有连接到叶轮200的第一侧的旋转轴420、形成在旋 转轴420的外周表面上的转子430、设置在旋转轴420的连接到叶轮200的第一侧上的第一 轴承440以及设置在旋转轴420的第二侧上的第二轴承450,其中，用于燃料电池车辆1000 的鼓风机具有28至41的比转速。
[0015] 此外，叶轮200具有60 °至90 °的旋转角D1。
[0016] 此外，叶轮200具有30°至50°的出口角D2。
[0017] 此外，叶轮200中的出口宽度L2相对于出口半径L1的比值是0.04至0.09。
[0018] 此外，叶轮200的翼220包括多个第一翼221和多个第二翼222,多个第一翼221 形成在毂210的外周表面上，多个第二翼222被构造为在毂210的长度方向上具有比第一 翼221短的长度，并且第二翼222的数量是素数。
[0019] 此外，叶轮200由铝制成。
[0020] 所述鼓风机还包括：空气入口 110,被构造为沿着鼓风机的轴线方向吸入空气；空 气通道130,被构造为使经过蜗形壳体100的叶轮200的空气在其中运动；空气出口 120,被 构造为沿着蜗形壳体100的切线方向排放空气。
[0021] 此外，蜗形壳体100的空气通道130以沿着蜗形壳体100的周向方向围绕蜗形壳 体100的中央区域的方式形成中空，空气通道130的中空的横截面沿着空气流动方向成比 例地增大。
[0022] 此外，蜗形壳体100中的空气出口 120和空气通道130的排放区域具有相同的横 截面。
[0023] 这里，可通过使蜗形壳体100的中央区域形成中空而形成空气入口110。
[0024] 所述鼓风机还包括流入壳体110c，流入壳体110c安装在马达壳体300的与设置 蜗形壳体1〇〇的侧部相对的侧部上，并被构造为具有形成于其中的空气入口 110。通过流 入壳体110c的空气入口 110吸入的空气经由马达壳体300通过空气通道130和空气出口 120被排放。
[0025] 有益效果
[0026] 根据本发明的用于燃料电池车辆的鼓风机是用于燃料电池车辆的离心型鼓风机， 该离心型鼓风机具有28至41的低的比转速，其优点在于能够减少摩擦损失并降低噪声，并 且还能确保足够的性能。
[0027] 此外，根据本发明的用于燃料电池车辆的鼓风机的优点在于其能够供应具有低流 量和高压力的空气，确保喘振裕度，提高耐用性并降低噪声。
【附图说明】
[0028] 图1是根据本发明的用于燃料电池车辆的鼓风机的透视图。
[0029] 图2是图1中所示的用于燃料电池车辆的鼓风机的分解透视图。
[0030] 图3和图4是沿着图1中的线AA'和线BB'截取的用于燃料电池车辆的鼓风机的 剖视图。
[0031] 图5是根据本发明的用于燃料电池车辆的鼓风机的另一个剖视图。
[0032] 图6至图8是根据本发明的用于燃料电池车辆的鼓风机的叶轮的透视图、局部透 视图和侧视平面图。
[0033]图9是示出在根据本发明的用于燃料电池车辆的鼓风机中，气动效率和比转速之 间的关系的曲线图。
[0034] 图10是示出在根据本发明的用于燃料电池车辆的鼓风机中，出口压力和气动效 率与旋转角之间的关系的曲线图。
[0035] 图11是示出在根据本发明的用于燃料电池车辆的鼓风机中，出口压力和气动效 率与出口角之间的关系的曲线图。
[0036] 图12是示出在根据本发明的用于燃料电池车辆的鼓风机中，出口压力和喘振裕 度与出口角之间的关系的曲线图。
[0037] 图13是示出在根据本发明的用于燃料电池车辆的鼓风机中，出口压力和气动效 率与出口宽度和出口半径的比值之间的关系的曲线图。
[0038] 图14是示出在根据本发明的用于燃料电池车辆的鼓风机中，出口压力和喘振裕 度与出口宽度和出口半径的比值之间的关系的曲线图。
[0039]〈附图中主要元件的标号说明〉
[0040] 1000:鼓风机100 :蜗形壳体
[0041] 110:空气入口 110c:流入壳体
[0042] 120:空气出口 130:空气通道
[0043] A1~A8 :中空部分的内径
[0044]A120:空气出口的内径
[0045]200:叶轮 210 :毂
[0046]220 :翼 221 :第一翼
[0047] 222 :第二翼 D1 :旋转角
[0048]D2:出口角 L1:出口半径
[0049]L2:出口宽度300:马达壳体
[0050]400 :马达 410 :定子
[0051]420 :旋转轴 430 :转子
[0052] 440:第一轴承450:第二轴承
【具体实施方式】
[0053] 在下文中，参照附图详细描述根据本发明的用于燃料电池车辆的鼓风机1000。
[0054] 图1是根据本发明的用于燃料电池车辆的鼓风机的透视图，图2是图1中所示的 用于燃料电池车辆的鼓风机的分解透视图，图3和图4是沿着图1中的线AA'和线BB'截 取的用于燃料电池车辆的鼓风机的剖视图，图5是根据本发明的用于燃料电池车辆的鼓风 机的另一个剖视图，图6至图8是根据本发明的用于燃料电池车辆的鼓风机的叶轮的透视 图、局部透视图和侧视平面图。
[0055] 根据本发明的用于燃料电池车辆的鼓风机1000被构造为包括蜗形壳体100、叶轮 200、马达壳体300和马达400。
[0056] 蜗形壳体100是叶轮200安装在其上的部件。蜗形壳体100通过叶轮200的旋转 压缩空气并将压缩的空气排出。
[0057] 蜗形壳体100包括空气通道130和空气出口120,空气通道130被构造为沿着蜗形 壳体100的周向方向围绕蜗形壳体100的中央区域，并使经过叶轮200的空气在其中流动， 空气出口120被构造为与空气通道130连通，并将空气沿着蜗形壳体100的切向排出。
[0058] 如图1中所示，在根据本发明的用于燃料电池车辆的鼓风机1000中，空气流入其 中的空气入口 110沿着鼓风机1000的轴线方向形成，但是空气入口 110可通过使蜗形壳体 100的中央区域形成中空而形成。
[0059]S卩，在图1至图4中所示的根据本发明的用于燃料电池车辆的鼓风机1000中，空 气入口 110、空气通道130和空气出口 120形成在蜗形壳体100中。通过空气入口 110吸入 的空气经过叶轮200,并且空气通过空气通道130和空气出口 120被排放到外部。
[0060] 在另一个实施例中，根据本发明的用于燃料电池车辆的鼓风机1000还可包括其 中形成有空气入口 110的流入壳体ll〇c，如图5中所示。
[0061] 在图5中，根据本发明的用于燃料电池车辆的鼓风机1000包括流入壳体110c，流 入壳体110c安装在马达壳体300的与设置蜗形壳体100的侧部相对的侧部上。通过流入 壳体110c的空气入口 110吸入的空气经由马达壳体300而经过叶轮200,吸入的空气通过 空气通道130和空气出口 120排放到外部。
[0062] 如上所述，根据本发明的用于燃料电池车辆的鼓风机1000包括两种类型：一种类 型是，空气入口110形成在蜗形壳体100中（参照图1至图4)，另一种类型是，其中形成有 空气入口 110的流入壳体110c设置在马达壳体300的与形成有蜗形壳体100的侧部相对 的侧部上（参照图5)。
[0063] 此外，空气通道130是中空的区域，使得空气流过空气通道130。空气通道130具 有足够的喘振裕度和宽的驱动范围，但是不包括额外的叶片，从而其适合于燃料电池车辆。
[0064] 喘振裕度是指示发生喘振危险的稳定性的指标。喘振裕度是通过将从叶轮200的 喘振点处的流量减去叶轮200的操作点处的流量得到的值除以操作点处的流量而得到的 值。
[0065] 在根据本发明的用于燃料电池车辆的鼓风机1000中，蜗形壳体100的空气通道 130的中空的横截面沿着空气流动方向成比例地增大（参照图4)。
[0066]在图4中，围绕蜗形壳体100的中央以45°的等间隔指示角度（例如，90°、 135°、180°、225°、270°、315。和0° (360° ))。