用于燃料電池車輛的鼓風機的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種用于燃料電池車輛的使用軸承的鼓風機，更具體地講，涉及這樣 一種用于燃料電池車輛的鼓風機，該鼓風機能夠供應具有低流量和高壓力的空氣、增加耐 用性并降低噪聲。
【背景技術】
[0002] 近來，由于諸如礦物能源的枯竭造成的油價持續上漲以及車輛排氣造成的環境污 染的問題，迫切地需要開發一種燃料電池車輛。燃料電池是一種在氫和氧的反應過程中產 生電能的電池，燃料電池車輛包括燃料電池堆、用于向燃料電池堆供應氫的供氫設備、用于 壓縮空氣并將壓縮的空氣供應至燃料電池堆的鼓風機。
[0003] 鼓風機可依據燃料電池堆所需要的空氣的流量和壓力而具有各種類型。
[0004] 在各種類型中，容積式鼓風機適合需要低的比轉速（specificspeed)的情況，與 容積式鼓風機相比，離心式鼓風機的優點是具有較小的摩擦損失和較低的噪聲。
[0005] 離心式鼓風機包括蝸形殼體、設置在蝸形殼體中并被構造為壓縮空氣的葉輪、連 接到蝸形殼體的馬達殼體和馬達，其中，馬達被構造為包括定子、形成為長度方向穿過定子 并被構造為在其一側上形成有葉輪的旋轉軸和形成在旋轉軸的外周表面上的轉子。
[0006] 這里，通過葉輪吸入的空氣被壓縮同時被加速并被排放到外部。排放的壓縮空氣 被供應至燃料電池堆。
[0007] 具體地，用于燃料電池車輛的鼓風機需要低流量和高壓力，并且還需要高的耐用 性、低噪聲和寬的驅動范圍。
[0008] 然而，如果離心式鼓風機被設計為具有低的比轉速，則問題在于：難以確保喘振 裕度（surgemargin)，在應用球軸承的馬達中，球軸承的耐用性問題會限制每分鐘轉數 (RPM)，并且難以獲得足夠的性能。
[0009] 因此，用于燃料電池車輛的鼓風機需要做到：能夠滿足耐用性同時滿足低噪聲和 運轉穩定性、滿足低流量和高壓力并確保喘振裕度。

【發明內容】

[0010] 技術問題
[0011] 因此，考慮到以上問題做出本發明，本發明的目的在于提供一種用于燃料電池車 輛的鼓風機，該鼓風機是用于燃料電池車輛的具有28至41的低比轉速的離心式鼓風機，并 且該離心式鼓風機能夠減少摩擦損失并降低噪聲，還能夠確保足夠的性能。
[0012] 本發明的另一個目的在于提供一種用于燃料電池車輛的鼓風機，該鼓風機能夠供 應具有低流量和高壓力的空氣，確保喘振裕度，提高耐用性并降低噪聲。
[0013] 技術方案
[0014] 根據本發明的用于燃料電池車輛的鼓風機1000包括：蝸形殼體100 ;葉輪200,被 構造為包括轂210和形成在轂210的外周表面上的多個翼200,并被構造為壓縮蝸形殼體 100中的空氣；馬達殼體300,連接到蝸形殼體100;馬達400,被構造為包括定子410、長度 方向形成為穿過定子410并被構造為具有連接到葉輪200的第一側的旋轉軸420、形成在旋 轉軸420的外周表面上的轉子430、設置在旋轉軸420的連接到葉輪200的第一側上的第一 軸承440以及設置在旋轉軸420的第二側上的第二軸承450,其中，用于燃料電池車輛1000 的鼓風機具有28至41的比轉速。
[0015] 此外，葉輪200具有60 °至90 °的旋轉角D1。
[0016] 此外，葉輪200具有30°至50°的出口角D2。
[0017] 此外，葉輪200中的出口寬度L2相對于出口半徑L1的比值是0.04至0.09。
[0018] 此外，葉輪200的翼220包括多個第一翼221和多個第二翼222,多個第一翼221 形成在轂210的外周表面上，多個第二翼222被構造為在轂210的長度方向上具有比第一 翼221短的長度，并且第二翼222的數量是素數。
[0019] 此外，葉輪200由鋁制成。
[0020] 所述鼓風機還包括：空氣入口 110,被構造為沿著鼓風機的軸線方向吸入空氣；空 氣通道130,被構造為使經過蝸形殼體100的葉輪200的空氣在其中運動；空氣出口 120,被 構造為沿著蝸形殼體100的切線方向排放空氣。
[0021] 此外，蝸形殼體100的空氣通道130以沿著蝸形殼體100的周向方向圍繞蝸形殼 體100的中央區域的方式形成中空，空氣通道130的中空的橫截面沿著空氣流動方向成比 例地增大。
[0022] 此外，蝸形殼體100中的空氣出口 120和空氣通道130的排放區域具有相同的橫 截面。
[0023] 這里，可通過使蝸形殼體100的中央區域形成中空而形成空氣入口110。
[0024] 所述鼓風機還包括流入殼體110c，流入殼體110c安裝在馬達殼體300的與設置 蝸形殼體1〇〇的側部相對的側部上，并被構造為具有形成于其中的空氣入口 110。通過流 入殼體110c的空氣入口 110吸入的空氣經由馬達殼體300通過空氣通道130和空氣出口 120被排放。
[0025] 有益效果
[0026] 根據本發明的用于燃料電池車輛的鼓風機是用于燃料電池車輛的離心型鼓風機， 該離心型鼓風機具有28至41的低的比轉速，其優點在于能夠減少摩擦損失并降低噪聲，并 且還能確保足夠的性能。
[0027] 此外，根據本發明的用于燃料電池車輛的鼓風機的優點在于其能夠供應具有低流 量和高壓力的空氣，確保喘振裕度，提高耐用性并降低噪聲。
【附圖說明】
[0028] 圖1是根據本發明的用于燃料電池車輛的鼓風機的透視圖。
[0029] 圖2是圖1中所示的用于燃料電池車輛的鼓風機的分解透視圖。
[0030] 圖3和圖4是沿著圖1中的線AA'和線BB'截取的用于燃料電池車輛的鼓風機的 剖視圖。
[0031] 圖5是根據本發明的用于燃料電池車輛的鼓風機的另一個剖視圖。
[0032] 圖6至圖8是根據本發明的用于燃料電池車輛的鼓風機的葉輪的透視圖、局部透 視圖和側視平面圖。
[0033]圖9是示出在根據本發明的用于燃料電池車輛的鼓風機中，氣動效率和比轉速之 間的關系的曲線圖。
[0034] 圖10是示出在根據本發明的用于燃料電池車輛的鼓風機中，出口壓力和氣動效 率與旋轉角之間的關系的曲線圖。
[0035] 圖11是示出在根據本發明的用于燃料電池車輛的鼓風機中，出口壓力和氣動效 率與出口角之間的關系的曲線圖。
[0036] 圖12是示出在根據本發明的用于燃料電池車輛的鼓風機中，出口壓力和喘振裕 度與出口角之間的關系的曲線圖。
[0037] 圖13是示出在根據本發明的用于燃料電池車輛的鼓風機中，出口壓力和氣動效 率與出口寬度和出口半徑的比值之間的關系的曲線圖。
[0038] 圖14是示出在根據本發明的用于燃料電池車輛的鼓風機中，出口壓力和喘振裕 度與出口寬度和出口半徑的比值之間的關系的曲線圖。
[0039]〈附圖中主要元件的標號說明〉
[0040] 1000:鼓風機100 :蝸形殼體
[0041] 110:空氣入口 110c:流入殼體
[0042] 120:空氣出口 130:空氣通道
[0043] A1~A8 :中空部分的內徑
[0044]A120:空氣出口的內徑
[0045]200:葉輪 210 :轂
[0046]220 :翼 221 :第一翼
[0047] 222 :第二翼 D1 :旋轉角
[0048]D2:出口角 L1:出口半徑
[0049]L2:出口寬度300:馬達殼體
[0050]400 :馬達 410 :定子
[0051]420 :旋轉軸 430 :轉子
[0052] 440:第一軸承450:第二軸承
【具體實施方式】
[0053] 在下文中，參照附圖詳細描述根據本發明的用于燃料電池車輛的鼓風機1000。
[0054] 圖1是根據本發明的用于燃料電池車輛的鼓風機的透視圖，圖2是圖1中所示的 用于燃料電池車輛的鼓風機的分解透視圖，圖3和圖4是沿著圖1中的線AA'和線BB'截 取的用于燃料電池車輛的鼓風機的剖視圖，圖5是根據本發明的用于燃料電池車輛的鼓風 機的另一個剖視圖，圖6至圖8是根據本發明的用于燃料電池車輛的鼓風機的葉輪的透視 圖、局部透視圖和側視平面圖。
[0055] 根據本發明的用于燃料電池車輛的鼓風機1000被構造為包括蝸形殼體100、葉輪 200、馬達殼體300和馬達400。
[0056] 蝸形殼體100是葉輪200安裝在其上的部件。蝸形殼體100通過葉輪200的旋轉 壓縮空氣并將壓縮的空氣排出。
[0057] 蝸形殼體100包括空氣通道130和空氣出口120,空氣通道130被構造為沿著蝸形 殼體100的周向方向圍繞蝸形殼體100的中央區域，并使經過葉輪200的空氣在其中流動， 空氣出口120被構造為與空氣通道130連通，并將空氣沿著蝸形殼體100的切向排出。
[0058] 如圖1中所示，在根據本發明的用于燃料電池車輛的鼓風機1000中，空氣流入其 中的空氣入口 110沿著鼓風機1000的軸線方向形成，但是空氣入口 110可通過使蝸形殼體 100的中央區域形成中空而形成。
[0059]S卩，在圖1至圖4中所示的根據本發明的用于燃料電池車輛的鼓風機1000中，空 氣入口 110、空氣通道130和空氣出口 120形成在蝸形殼體100中。通過空氣入口 110吸入 的空氣經過葉輪200,并且空氣通過空氣通道130和空氣出口 120被排放到外部。
[0060] 在另一個實施例中，根據本發明的用于燃料電池車輛的鼓風機1000還可包括其 中形成有空氣入口 110的流入殼體ll〇c，如圖5中所示。
[0061] 在圖5中，根據本發明的用于燃料電池車輛的鼓風機1000包括流入殼體110c，流 入殼體110c安裝在馬達殼體300的與設置蝸形殼體100的側部相對的側部上。通過流入 殼體110c的空氣入口 110吸入的空氣經由馬達殼體300而經過葉輪200,吸入的空氣通過 空氣通道130和空氣出口 120排放到外部。
[0062] 如上所述，根據本發明的用于燃料電池車輛的鼓風機1000包括兩種類型：一種類 型是，空氣入口110形成在蝸形殼體100中（參照圖1至圖4)，另一種類型是，其中形成有 空氣入口 110的流入殼體110c設置在馬達殼體300的與形成有蝸形殼體100的側部相對 的側部上（參照圖5)。
[0063] 此外，空氣通道130是中空的區域，使得空氣流過空氣通道130。空氣通道130具 有足夠的喘振裕度和寬的驅動范圍，但是不包括額外的葉片，從而其適合于燃料電池車輛。
[0064] 喘振裕度是指示發生喘振危險的穩定性的指標。喘振裕度是通過將從葉輪200的 喘振點處的流量減去葉輪200的操作點處的流量得到的值除以操作點處的流量而得到的 值。
[0065] 在根據本發明的用于燃料電池車輛的鼓風機1000中，蝸形殼體100的空氣通道 130的中空的橫截面沿著空氣流動方向成比例地增大（參照圖4)。
[0066]在圖4中，圍繞蝸形殼體100的中央以45°的等間隔指示角度（例如，90°、 135°、180°、225°、270°、315。和0° (360° ))。