用于燃料电池系统的空气压缩机和燃料电池系统的制作方法

本技术涉及一种用于燃料电池系统的空气压缩机，尤其是电动空气压缩机。本技术还涉及一种相应的燃料电池系统。

背景技术：

1、在燃料电池系统中，使用空气压缩机(也称为空压机)(英文：electrical aircompressor,缩写：eac)来将空气作为压缩介质压缩并提供至燃料电池的阴极。

2、在具有涡轮的单级式空气压缩机中，通过利用燃料电池的废气余压来驱动涡轮能够实现回收能量、降低电能的消耗并进一步提高空气压缩机效率的目的。目前在带有涡轮的单级式空气压缩机中，压气叶轮和涡轮分别布置在空气压缩机的电机或者说机壳两侧，在机壳的一个端侧上固定连接有端盖，一个轴承座布置在端盖的套筒形容纳部中。由于涡轮与一个轴承距离更近并且由于涡轮叶轮的前后压力差，很容易造成带有湿气的废气或者冷凝的水经由轴承座与容纳部之间的间隙渗入到机壳中并导致布置在机壳中的核心高压部件、例如高压插头损坏而不能正常运行。因而，存在可靠性差和寿命短等诸多问题。

3、另一方面，在将轴承座装配到端盖中的过程中，需要首先将波形弹簧和平垫圈沿轴向方向装入容纳部，然后装入轴承座，之后将支撑环沿轴向方向装到套筒状容纳部的端部上并且将卡环卡接到套筒状容纳部的端部的环槽中，用以防止轴承座的轴向移动。然而，在将轴承座后装到端盖中的情况下，不仅需要大量的辅助安装构件，而且也需要费事的安装工作。

4、因而，针对现有技术中的诸多不足之处，仍存在对上述技术方案的改进需求。

技术实现思路

1、为了克服上述缺点之一和/或本文未提及到的现有技术中可能的其它缺点，本实用新型的目的是提出一种改进的空气压缩机以及一种相应的燃料电池系统。

2、根据本实用新型的第一方面，提供一种用于燃料电池系统的空气压缩机，所述空气压缩机包括：

3、机壳，所述机壳沿轴向方向包括第一端侧和第二端侧，在所述机壳中限定有内腔；

4、适于压缩空气的第一叶轮组件，所述第一叶轮组件包括第一蜗壳和容纳于所述第一蜗壳中的第一叶轮，所述第一蜗壳布置在所述第一端侧处；

5、第二叶轮组件，所述第二叶轮组件包括第二蜗壳和容纳于所述第二蜗壳中的第二叶轮，所述第二蜗壳布置在所述第二端侧处；

6、转轴，所述转轴布置在所述内腔中并且延伸至所述第一蜗壳和所述第二蜗壳中，所述第一叶轮和第二叶轮相对于所述转轴不可旋转地固定在其上，所述转轴的两端分别支承在一个轴承座上；和

7、至少一个端盖，在所述机壳的第二端侧上至少布置有所述端盖，在所述端盖上构造有贯通的容纳部，在所述容纳部中布置有一个轴承座，

8、其中，所述轴承座的径向外周面以流体密封的方式贴合于所述容纳部的径向内周面。

9、本实用新型的基本构思在于，通过使轴承座的径向外周面以流体密封的方式贴合于容纳部的径向内周面，能够在空气压缩机运行期间避免空气中的湿气或者冷凝的水经由轴承座与端盖容纳部之间的间隙进入空气压缩机内部，从而避免空气压缩机中的电器部件失效并确保了空气压缩机的正常可靠的运行。

10、本实用新型的技术方案的有利构型能够从以下可选的实施例中获得。

11、根据本实用新型的空气压缩机的一个可选实施例，所述轴承座构造为预置件，在制造所述端盖时，所述轴承座预置并集成到所述端盖中。该实施例能够实现轴承座与端盖的集成并作为整体来装配，从而减少用于装配轴承座的部件数量并因此减少装配工作量以及人工成本。

12、根据本实用新型的空气压缩机的一个可选实施例，所述轴承座与所述容纳部在轴向方向上齐平地构造。该实施例结构简单、易于集成并降低制造成本。

13、根据本实用新型的空气压缩机的一个可选实施例，所述容纳部构造为中空圆柱体，并且所述轴承座构造为套筒形。该实施例易于加工并且成本有益。

14、根据本实用新型的空气压缩机的一个可选实施例，所述容纳部沿轴向方向突出于所述端盖的端面。该实施例提供足够的空间用于布置轴承座并且增大支承面。

15、根据本实用新型的空气压缩机的一个可选实施例，所述轴承座的内周构造有耐磨层。该实施例提高轴承座的耐磨性，从而提高轴承座以及整个空气压缩机的使用寿命。

16、根据本实用新型的空气压缩机的一个可选实施例，所述容纳部居中地布置在所述端盖的中心。该实施例易于加工，结构美观。

17、根据本实用新型的空气压缩机的一个可选实施例，所述转轴构造为阶梯轴并且具有至少第一阶梯和第二阶梯，所述第二阶梯的直径小于所述第一阶梯，其中，所述第一阶梯支承在所述轴承座的内周面上。该实施例在确保转轴的强度的情况下降低重量并且满足相应不同的装配要求。

18、根据本实用新型的空气压缩机的一个可选实施例，所述第二叶轮组件构造为涡轮装置，所述涡轮装置适于利用燃料电池的废气流附加地驱动所述转轴。该实施例实现具有增压功能的单级式空气压缩机。通过利用燃料电池废气流的能量提高压缩机的效率。

19、根据本实用新型的空气压缩机的一个替代的实施例，所述第二叶轮组件适于对来自第一叶轮组件的压缩空气进一步压缩。该实施例实现双级式空气压缩机。

20、根据本实用新型的空气压缩机的一个可选实施例，所述端盖构造为铝合金构件。该实施例在实现足够强度的情况下易于铸造并且成本有益。

21、根据本实用新型的空气压缩机的一个可选实施例，所述轴承座构造为不锈钢构件。该实施例易于加工并且成本有益。

22、根据本实用新型的空气压缩机的一个可选实施例，所述空气压缩机包括两个所述端盖，两个所述端盖分别布置在所述第一端侧和所述第二端侧上。该实施例能够进一步提升空气压缩机的密封性并且进一步减少湿气泄漏路径并进一步减少用于装配轴承座的部件数量并因此进一步减少装配工作量以及人工成本。

23、根据本实用新型的第二方面，提供一种燃料电池系统，所述燃料电池系统包括本实用新型上述实施例之一的空气压缩机。

24、本实用新型的更多的特征从权利要求、附图和附图的描述中变得显而易见的。在上述说明中提到的特征和特征组合以及在下文的附图描述中提到的和/或只在附图中示出的特征和特征组合不仅可以以相应指定的组合使用，而且可以在不脱离本实用新型的范围的情况下以其它组合使用。因此，下述内容也视作被本实用新型涵盖和公开：这些内容未在附图中明确示出并未被明确解释，而是源自由来自所解释的内容的分离的特征所组成的组合并由这些组合产生。下述内容和特征组合也被视作是被公开的：其不具有原始撰写的独立权利要求的所有特征。此外，下述内容和特征组合被视作尤其被上文内容所公开：其超出或偏离权利要求的引用关系中所限定的特征组合。

技术特征：

1.一种用于燃料电池系统的空气压缩机，其特征在于，所述空气压缩机(1)包括：

2.根据权利要求1所述的空气压缩机，其特征在于，所述轴承座(9)构造为预置件，在制造所述端盖(6)时，所述轴承座(9)预置并集成到所述端盖(6)中。

3.根据权利要求2所述的空气压缩机，其特征在于，所述轴承座(9)与所述容纳部(61)在轴向方向(x-x)上齐平地构造。

4.根据权利要求3所述的空气压缩机，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的空气压缩机，其特征在于，所述转轴(5)构造为阶梯轴并且具有至少第一阶梯(51)和第二阶梯(52)，所述第二阶梯(52)的直径小于所述第一阶梯(51)，其中，所述第一阶梯(51)支承在所述轴承座(9)的内周面上。

6.根据权利要求1所述的空气压缩机，其特征在于，所述第二叶轮组件(4)构造为涡轮装置，所述涡轮装置适于利用燃料电池的废气流附加地驱动所述转轴(5)。

7.根据权利要求1所述的空气压缩机，其特征在于，所述第二叶轮组件(4)适于对来自所述第一叶轮组件(3)的压缩空气进一步压缩。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的空气压缩机，其特征在于，

9.根据权利要求2至7中任一项所述的空气压缩机，其特征在于，所述空气压缩机(1)包括两个所述端盖(6)，两个所述端盖(6)分别布置在所述第一端侧(21)和所述第二端侧(22)上。

10.一种燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池系统包括根据权利要求1至9中任一项所述的空气压缩机。

技术总结本技术涉及一种用于燃料电池系统的空气压缩机，其包括机壳，其沿轴向方向包括第一端侧和第二端侧并在其中限定有内腔；适于压缩空气的第一叶轮组件，其包括第一蜗壳和容纳于其中的第一叶轮，第一蜗壳布置在第一端侧处；第二叶轮组件，其包括第二蜗壳和容纳于其中的第二叶轮，第二蜗壳布置在第二端侧处；转轴，其布置在内腔中并延伸至第一蜗壳和第二蜗壳中，第一和第二叶轮相对于转轴不可旋转地固定在其上，转轴两端分别支承在轴承座上；和端盖，在第二端侧上至少布置有该端盖，在该端盖上构造有容纳部，在容纳部中布置有轴承座，其中，轴承座的径向外周面以流体密封的方式贴合于容纳部的径向内周面。本技术还涉及一种相应的燃料电池系统。技术研发人员：刘质冰受保护的技术使用者：罗伯特·博世有限公司技术研发日：20231206技术公布日：2024/7/18