用于氢循环的电

申请号 CN200710004027.8 申请日 2007-01-19 公开(公告)号 CN101004174A 公开(公告)日 2007-07-25
申请人 株式会社丰田自动织机; 发明人 藤井俊郎; 铃木文博; 中根芳之; 镜味雅直; 城丸胜俊; 加藤弘晃;
摘要 一种用于将氢气供应到 燃料 电池 的电 泵 包括可转动插入电 马 达的转动轴、设置在转动轴的外周表面和电马达的内周表面中的一个表面上以便与其转动的传动构件以及形成在转动轴的外周表面和电马达的内周表面中的另一表面上以便传动构件插入其中的凹槽。凹槽通过 接触 凹槽的内表面和传动构件而将电马达的转动 扭矩 传递到转动轴,并且沿着转动轴的转动方向具有大于传动构件的宽度的开口宽度。在电泵启动时,凹槽和传动构件产生冲击扭矩。
权利要求

1.一种用于将氢气供应到燃料电池的电,电泵包括其中限定泵 腔室的壳体、布置在壳体内的电达、转动支承在壳体内并通过电马 达转动的转动轴、布置在泵腔室内并在转动轴转动时转动的转子,其 特征在于,转动轴插入穿过电马达以便相对于电马达转动,其中传动 构件设置在转动轴的外周表面和电马达的面向转动轴的外周表面的内 周表面中的一个表面上,使得传动构件相对其中转动,其中凹槽形成 在转动轴的外周表面和电马达的内周表面中的另一表面上,以便传动 构件插入其中,其中通过接触凹槽和传动构件的内表面,凹槽将电马 达的转动扭矩传递到转动轴,其中凹槽沿着转动轴的转动方向具有开 口宽度,其中开口宽度大于传动构件的宽度,其中凹槽和传动构件在 电泵启动时产生冲击扭矩。
2.如权利要求1所述的电泵,其特征在于,凹槽的开口宽度设置 成使得电马达从传动构件和凹槽的内表面脱离接触的状态相对于转动 轴转动2度或更多的转动度,直到传动构件与凹槽的内表面接触为 止。
3.如权利要求2所述的电泵,其特征在于,凹槽的开口宽度设置 成使得电马达从传动构件和凹槽的内表面脱离接触的状态相对于转动 轴转动30度或更小的转动角度,直到传动构件与凹槽的内表面接触为 止。
4.如权利要求1所述的电泵,其特征在于,传动构件和凹槽的内 表面通过润滑油润滑,密封构件设置在电马达和转动轴之间,以便防 止润滑油从电马达泄漏
5.如权利要求4所述的电泵,其特征在于,还包括靠近电马达的 每个端部设置在转动轴上的端板,每个端板靠近电马达的一个端部, 密封构件插入每个端板和电马达之间。
6.如权利要求4所述的电泵,其特征在于,密封构件是具有扇形 部分的O形圈。
7.如权利要求4所述的电泵,其特征在于,密封构件是凸唇密封 件。
8.如权利要求1所述的电泵,其特征在于,轴承构件设置在转动 轴的外周表面和电马达的内周表面之间。
9.如权利要求8所述的电泵,其特征在于,轴承构件是干式轴承, 该轴承还用来防止润滑油从电马达泄漏,干式轴承由固体润滑剂制 成。
10.如权利要求8所述的电泵,其特征在于,轴承构件是径向轴 承。
11.如权利要求1所述的电泵,其特征在于,电马达包括定子、 设置在定子内并相对于定子转动的马达转子以及设置在马达转子内以 便和马达转子一起转动从而在电马达的转动方向上引导转动轴转动的 引导构件,转动轴插入穿过引导构件,电马达的内周表面通过引导构 件的面向转动轴的外周表面的内周表面提供,引导构件的内周表面具 有小于马达转子的内周表面的摩擦系数的摩擦系数。

说明书全文

技术领域

发明涉及一种用于氢循环的电,该电泵具有通过壳体转动支 承并通过电达驱动转动的转动轴以及布置在泵腔室内并通过转动轴 转动的转子

背景技术

其中氢和进行反应以便产生电能燃料电池在其中具有氢循环 路径,在燃料电池中没有使用的未反应氢气(氢废气)供应到燃料电 池。泵设置在氢循环路径内以便泵送氢废气。
例如,电罗茨泵用作氢循环泵。电罗茨泵具有布置在形成在罗茨 泵的壳体内的转子腔室内的一对泵转子以及布置在壳体内以便转动泵 转子的电马达。在电马达转动时,泵转子转动,并且氢废气抽吸到转 子腔室内,并接着从中排出。通过电罗茨泵泵送的氢废气与新供应的 氢气混合并重新供应到燃料电池中。
在所述的燃料电池系统中,在通过燃料电池在电能产生的过程中 产生的从燃料电池排出并和氢废气一起引入转子腔室。例如,在燃 料电池系统在例如点以下温度的低温环境下的操作停止时,那么保 留在转子腔室内的水凝结并冻结,结果是泵装置的轴向端表面可粘接 到转子腔室的内壁表面上。在这种情况下,所担心的是电罗茨泵在重 新启动燃料电池系统时不能启动。
已经提出一种即使在泵转子的轴向端表面粘接到转子腔室内壁表 面上时也能够启动的电罗茨泵(例如日本专利申请公开文本 NO.2005-155409)。特别是,日本专利申请公开文本NO.2005-155409 披露一种传统电罗茨泵(实际上为罗茨压缩器),该泵包括连接在驱动 马达及其电源之间的选择器开关、用于检测驱动马达是否启动的启动 器感测器、用于检测压缩器处于低温环境下的温度感测器以及控制 器。在其中温度感测器检测到压缩器处于低温环境下的罗茨压缩器的 状态下,控制器将向前转动指令发送到选择器开关,由此造成驱动马 达在向前方向上转动。另外,除非启动器感测器检测到驱动马达在控 制器已经发送向前转动指令时启动,控制器将反向转动指令和向前转 动指令交替地反复发送到选择器开关。因此,驱动马达在向前和相反 方向上交替地产生转动扭矩,由此破碎冻结的水。因此,泵转子与转 子腔室的内壁表面分开,并因此可以启动驱动马达。
但是,在所述公开文本的罗茨泵中,通过电马达产生的扭矩小, 要花费很长时间来破碎冻结的水。因此,泵的启动延迟。为了增加电 马达的扭矩来实现泵的快速启动,电马达需要制成较大的尺寸,并且 因此电罗茨泵的尺寸较大。
考虑到所述问题的本发明针对一种用于氢循环的电泵,其中电马 达产生较大扭矩而没有较大尺寸,以便在转子由于冻结的水而粘接到 转子腔室内壁上的状态下实现快速启动。

发明内容

按照本发明的一个方面提供一种用于将氢气供应到燃料电池的电 泵。电泵包括其中限定泵腔室的壳体、布置在壳体内的电马达、转动 支承在壳体内并通过电马达转动而且插入穿过电马达以便相对于电马 达转动的转动轴、布置在泵腔室内并在转动轴转动时转动的转子、设 置在转动轴的外周表面和电马达的面向转动轴的外周表面的内周表面 中的一个表面上使其相对其中转动的传动构件以及形成在转动轴的外 周表面和电马达的内周表面中的另一表面上以便传动构件插入其中的 凹槽。通过接触凹槽和传动构件的内表面,凹槽将电马达的转动扭矩 传递到转动轴。凹槽沿着转动轴的转动方向具有开口宽度。开口宽度 大于传动构件的宽度。凹槽和传动构件在电泵启动时产生冲击扭矩。
结合通过附图说明本发明原理的附图,本发明的其它方面和优点 从以下说明中变得清楚。

附图说明

确信为新颖的本发明的特征在所附权利要求中特别提出。通过参 考当前优选实施例的以下描述以及附图,可更好地理解本发明及其目 的和优点,附图中:
图1是按照本发明第一优选实施例的电罗茨泵的纵向截面图;
图2A是按照本发明第一优选实施例的电罗茨泵的局部放大截面 图;
图2B是沿着图2A的线I-I的截面图;
图3是按照本发明第一优选实施例的燃料电池系统的方框图
图4是按照本发明第二优选实施例的电罗茨泵的局部放大截面 图;
图5是按照本发明第三优选实施例的电罗茨泵的局部放大截面 图;
图6是按照本发明第四优选实施例的电罗茨泵的局部放大截面 图;以及
图7是按照本发明第五优选实施例的电罗茨泵的局部放大截面 图。

具体实施方式

下面将参考图1-3描述按照本发明的燃料电池系统中的用于氢循 环的电罗茨泵的第一优选实施例。特别参考图3,燃料电池系统10具 有燃料电池11、氧供应装置12以及氢供应装置13。燃料电池11例如 是聚合物电解质类型,该燃料电池将从氧供应装置12供应的氧和从氢 供应装置13供应的氢反应,由此产生直流电能(直流能)。氧供应装 置12包括经由管道15连接到燃料电池11的氧供应孔口(未示出)以 便将压缩空气供应到燃料电池11的压缩器14。氧供应装置12还包括 在压缩器14和燃料电池11之间布置在管道15内的加湿器16。
另一方面,氢供应装置13包括用于循环燃料电池11中没有使用 的氢气(或氢废气)并将氢废气重新供应到燃料电池11的电罗茨泵 17。电罗茨泵17经由管道18连接到燃料电池11的氢供应孔口(未示 出)并经由管道19连接到燃料电池11的氢排出孔口(未示出)。氢供 应装置13还包括经由其中设置调节器(未示出)的管道21连接到管 道18上并作为氢来源(或氢供应源)的氢罐。电罗茨泵17和管道18 和19构成用于将氢废气和从氢罐20新近供应的氢气一起供应到燃料 电池11的氢循环路径。
下面将详细描述电罗茨泵17。注意到在图1中电罗茨泵17的前 部和后部通过双头箭头Y表示。
参考图1,电罗茨泵17具有包括泵壳体P和马达壳体M的壳体组 件。泵壳体P包括转子壳体22、轴支承壳体23和齿轮壳体25。轴支 承壳体23固定在转子壳体22的前端上,并且齿轮壳体25固定在轴支 承壳体23的前端上。转子壳体22和轴支承壳体23相互协作以便在其 中限定转子腔室24。在转子腔室24中,转子壳体22的内表面和轴支 承壳体23形成转子腔室24的内壁表面H。齿轮壳体25和轴支承壳体 23相互协作以便在其中限定齿轮腔室26。马达壳体M固定在齿轮壳体 15的前端上。齿轮壳体25和马达壳体M相互协作以便在其中限定其中 布置有电马达41的马达腔室29。
作为转动轴的驱动轴31经由轴承32通过马达壳体M、马达壳体 22和轴支承壳体23可转动支承。平行于驱动轴31延伸的从动轴35 经由轴承36通过转子壳体22和轴支承壳体23支承。
在转子腔室24内,作为转子的驱动转子39和从动转子40分别固 定在驱动轴31和从动轴35上。注意到驱动转子39沿着驱动轴31的 轴向的方向限定为驱动转子39的轴向,并且从动转子40沿着从动轴 35的轴向的方向限定为从动转子40的轴向。每个驱动和从动转子39 和40是其垂直于驱动轴31和从动轴35的轴向的截面形成大致二叶形 状的双瓣式转子。
小间隙分别形成在驱动转子39的每个前端和后端表面和转子腔室 24的内壁表面H之间。类似地,小间隙分别形成在从动转子40的每个 前端和后端表面以及转子腔室24的内壁表面H之间。该间隙用来防止 滑动接触,以及驱动转子39和从动转子40的前端和后端表面以及转 子腔室24的内壁表面H之间的卡紧。另一方面,该间隙尽可能设置很 小,以便减小氢废气的泄漏。转子壳体22具有氢废气经由其中抽吸到 转子腔室24内的入口(未示出)和位于入口的相对侧上并且转子腔室 24中的氢废气经由其中排出的出口(未示出)。在齿轮腔室26中,驱 动齿轮37固定在驱动轴31上,并且从动齿轮38固定在从动轴35上, 以便与驱动齿轮37接合。
在具有所述电罗茨泵17的燃料电池系统10中,驱动轴31通过电 马达41转动。由于驱动齿轮37和从动齿轮38的接合,从动轴35和 驱动轴31在相反方向上转动,以便转动驱动转子39和从动转子40。 在驱动转子39和从动转子40转动时,从燃料电池11排出的氢废气经 由管道19和入口抽吸到转子腔室24内。驱动转子39和从动转子40 的外表面和转子腔室24的内壁表面H相互协作,以便将转子腔室24 内的氢废气朝着氢废气经由其中排出到管道18内的出口发送。管道18 内的氢废气和经由管道21从氢罐20新近供应的氢气一起重新供应到 燃料电池11。
下面详细描述电马达41。参考图1,电马达41包括固定在马达壳 体M的内表面上的定子42和设置在定子42内的马达转子43。马达转 子43相对于定子42在图2B双头箭头R所示的方向上转动。电马达41 还包括设置在马达转子43内并和马达转子43一起在双头箭头R所示 的方向上转动的引导构件44。定子42具有经由多个导线(未示出)电 连接到外部电源(未示出)的定子线圈42a。
参考图2A,马达转子43形成圆柱形形状。引导构件44压配合在 马达转子43内,使得引导构件44的外周表面与马达转子43的内周表 面压接触。通过壳体组件可转动支承的驱动轴31插入穿过引导构件 44,并且小间隙CL形成在驱动轴31的外周表面31a和引导构件的面 向外周表面31a的内周表面44a之间。驱动轴31受到支承以便相对于 引导构件44转动。
键槽31b形成在沿着驱动轴31的轴向延伸的驱动轴31的外周表 面31a上。作为传动构件的细长和薄板式键45压配合在键槽31b内, 使得键45和驱动轴31一起转动。注意到键45沿着驱动轴31的轴线 的方向指的是键45的纵向,并且键45在图2B的横向上的厚度作为键 45的宽度。键45具有沿着键45的纵向延伸并压配合在键槽31b内的 第一部分45a(或图1所示的下部)。键45还具有沿着键45的纵向延 伸并从驱动轴31的外周表面31a朝着引导构件44伸出的第二部分45b (或图1所示的上部)。作为密封构件的O形圈46设置在面向引导构 件44的内周表面44a并靠近引导构件44的各自端部的驱动轴31的外 周表面31a上。O形圈46用来防止引导构件44的内周表面44a和驱 动轴31的外周表面31a之间填充的润滑油泄漏离开电马达41。
参考图2B,凹槽47形成在引导构件44的内周表面44a上,使得 内周表面44a面向键45。键45的第二部分45b插入凹槽47内。凹槽 47沿着驱动轴31的转动方向或如双头箭头R所示的马达转子43的转 动方向延伸。凹槽47具有在转动方向上面对的一对第一和第二内侧表 面47A和47B。第一内侧表面47A可与面向键45的宽度方向的键45 的第一侧表面45A接触。第二内侧表面47B可与面向键45的相反宽度 方向的键45的第二侧表面45B接触。凹槽47的开口宽度具有如下的 宽度,即间隙至少形成在凹槽47的第一内侧表面47A和键45的第一 侧表面45A之间或者形成在凹槽47的第二内侧表面47B和键45的第 二侧表面45B之间。换言之,凹槽47的开口宽度设置成大于键45的 宽度。
沿着驱动轴31的转动方向所测量的凹槽47的开口宽度或者第一 和第二内侧表面47A和47B之间的距离设置成使得在键45插入凹槽47 的状态下马达转子43相对于驱动轴31转动大约2度的转动度。特 别是,在马达转子43从凹槽47的第一内侧表面47A接触键45的第一 侧表面45A的状态转动大约2度的转动角度时,凹槽47的第二内侧表 面47B与键45的第二侧表面45B接触。更特别是,图2B所示的角度 θ设置在大约2度上。换言之,在马达转子43从凹槽47的第一内侧 表面47A离开与键45的第一侧表面45A接触的状态转动大约2度的转 动角度时,凹槽47的第二内侧表面47B不可避免地与键45的第二侧 表面45B接触。虽然凹槽47的开口宽度使得马达转子43在键45插入 凹槽47的状态下相对于驱动轴31转动大约2度的转动角度,根据键 45的厚度和驱动轴31的直径,这可以任选地改变。作为选择,凹槽 47的开口宽度可改变成所需宽度,以便在马达转子43转动时凹槽47 的第一和第二内侧表面47A和47B撞击键45的第一和第二侧表面45A 和45B的情况下产生所需冲击扭矩。注意到角度θ在图2B中夸大表示 以便于理解。
所述所需冲击扭矩是以容易从转子腔室24的内壁表面H上分离驱 动转子39和从动转子40的程度转动驱动转子21的扭矩,其中驱动和 从动转子39和40由于冻结的水而粘接所述内壁表面上。如果凹槽47 的开口宽度过小,冲击扭矩变小,使其难以将驱动转子39和从动转子 40从转子腔室24的内壁表面H上分离。因此,凹槽47的开口宽度需 要设置成使得马达转子43转动大约2度的转动角度。另一方面,如果 凹槽47的开口宽度制成较大,冲击扭矩变大。过大的扭矩会损坏凹槽 47的第一和第二内侧表面47A和47B。因此,凹槽47的开口宽度应该 最好设置成使得马达转子43至多转动大约30度的转动角度。
凹槽47填充润滑油以便润滑凹槽47和键45。因此,O形圈46还 具有扇形部分以便防止润滑油从凹槽47泄漏。引导构件44的内周表 面44a磨制成比压配合有引导构件44的马达转子43的内周表面更光 滑。换言之,引导构件44的内周表面44a具有小于马达转子43的内 周表面的摩擦系数
在燃料电池系统10和电罗茨泵17操作时,氢废气和燃料电池11 内产生的水经由管道19和入口一起抽吸到转子腔室24内。转子腔室 24内的水依附到驱动转子39和从动转子40的前端和后端表面以及转 子腔室24的内壁表面H之间的间隙、转子腔室24的内壁表面H的其 它部分以及驱动转子39和从动转子40的周面上。在低温环境下,转 子腔室24的内壁表面H以及驱动转子39和从动转子40的周面上的水 凝结。在低于冰点的温度下,在燃料电池系统10停止并且驱动转子39 和从动转子40的转动停止的情况下,转子腔室24内的水冻结。因此, 驱动转子39和从动转子40的前端和后端表面粘接到转子腔室24的内 壁表面H上。
在驱动和从动转子39和40粘接的情况下,在燃料电池系统10重 新启动并且电罗茨泵17启动时,电流从外部电源流到电马达41内的 定子线圈42a,以便在定子线圈42和马达转子43之间产生电磁感应, 由此转动马达转子43。假设在电马达41启动之前,凹槽47的第二内 侧表面47B与如图2B双点虚线所示的键45的第二侧表面45B接触(或 者凹槽47的第一侧表面47A离开与键45的第一侧表面45A的接触的 状态)。在马达转子43转动时,凹槽47的第一内侧表面47A朝着键45 运动,并接着撞击图2B实线所示的键45的第一侧表面45A。这种撞击 对键45以及可与键45一起转动的驱动轴31产生冲击扭矩,由此造成 驱动轴31转动。冲击扭矩自然大于电马达41的启动扭矩,该冲击扭 矩是电马达41的启动扭矩和由于其转动速度造成的附加扭矩的总和。
所产生的冲击扭矩经由驱动齿轮37和从动齿轮38传递到从动轴 35并进一步到驱动转子39和从动转子40。驱动转子39和从动转子40 通过所产生的冲击扭矩转动。因此,驱动转子39和从动转子40的前 端和后端表面与转子腔室24的内壁表面H之间的冰破碎,因此驱动转 子39和从动转子40离开转子腔室24的内壁表面H,消除或去除驱动 转子39和从动转子40粘接到转子腔室24的内壁表面H上的状态。在 驱动转子39和从动转子40离开转子腔室24的内壁表面H之后,凹槽 47的第一内侧表面47A继续接触键45,由此将马达转子43的转动扭 矩传递到驱动轴31。因此,电罗茨泵17操作。
按照所述的第一优选实施例,获得以下的有利效果。
(1)电马达41构造成相对于驱动轴31转动,并且键45设置在 驱动轴31的外周表面31a上以便和驱动轴31一起转动。另外,凹槽 47形成在引导构件44的内周表面44a上,并且键45插入其中。凹槽 47具有大于键45的宽度的开口宽度,使得在马达转子43相对于驱动 轴31转动大约2度的转动角度时,凹槽47(第一和第二内侧表面47A 和47B)撞击键45(第一和第二侧表面45A和45B)。在电马达41启 动时,凹槽47(第一和第二内侧表面47A和47B)制成撞击键45,由 此在驱动轴31处产生大于电马达41的启动扭矩的冲击扭矩。这种冲 击扭矩造成驱动轴31转动。因此,驱动转子39和从动转子40转动, 因此与转子腔室24的内壁表面H分离。
因此,在电罗茨泵17启动过程中,驱动转子39和从动转子40可 通过冲击扭矩与转子腔室24的内壁表面H分离。换言之,为了将驱动 转子39和从动转子40从转子腔室24的内表面H上分离,除了电罗茨 泵17的启动扭矩之外,不需要附加扭矩。因此,即使驱动转子39和 从动转子40由于冻结的水而粘接到转子腔室24的内壁表面上,电罗 茨泵17也可快速启动。另外,为了快速启动,电罗茨泵17不需要大 尺寸电马达,并且防止形成大尺寸。
(2)润滑油填充在凹槽47内以便润滑凹槽47和键45。润滑油 还填充在驱动轴31和引导构件44之间以便润滑驱动轴31的外周表面 31a和引导构件44的内周表面44a。O形圈46设置在驱动轴31的外 周表面31a上,以便防止润滑油从电马达41泄漏。因此,防止在电马 达41和驱动轴31之间以及凹槽47和键45之间的卡紧,因此电罗茨 泵17平稳操作。
(3)引导构件44压配合在马达转子43内,并且驱动轴31插入 穿过引导构件44的内周表面44a。引导构件44的内周表面44a进行 磨削,使其摩擦系数小于马达转子43的内周表面。因此,引导构件44 的内周表面44a和驱动轴31的外周表面31a之间的摩擦阻小于例如 驱动轴31直接插入马达转子43的情况的摩擦阻力。因此,在凹槽47 撞击键45之前防止马达转子43的转动速度降低。因此,防止冲击扭 矩减小,因此驱动转子39和从动转子40有效地与转子腔室24的内壁 表面H分离。
(4)只设置用于传递马达转子43的扭矩的键45并适当设置凹槽 47的开口宽度,驱动转子39和从动转子40可与转子腔室24的内壁表 面H分离。换言之,在电罗茨泵17的启动过程中,驱动转子39和从 动转子40通过简单结构与转子腔室24的内壁表面H有效分离。因此, 与其中设置选择器开关、控制器、温度感测器和类似物以便将驱动转 子和从动转子与转子腔室的内壁表面分离的传统罗茨泵相比,电罗茨 泵17可制成更小的尺寸。
下面参考图4将描述按照本发明在燃料电池系统中用于氢循环的 电罗茨泵的第二优选实施例。在第二优选实施例的以下描述中,相同 的参考标号表示与第一实施例相同或类似的元件或部件,并将省略其 描述。
参考图4,端板50靠近引导构件44(或电马达41)的每个前端 和后端压配合在驱动轴31上。端板50可以和驱动轴31一起转动。作 为密封构件的O形圈51设置在端板50的分别面向引导构件44的前端 和后端表面的每个表面上。即,O形圈51分别插入引导构件44的前端 和后端表面以及端板50之间。O形圈51防止在驱动轴31的外周表面 31a和引导构件44的内周表面44a之间以及特别是在键45和凹槽47 之间填充的润滑油从电马达41泄漏。因此,防止电马达41和驱动轴 31之间以及凹槽47和键45之间的卡紧,因此电罗茨泵17平稳操作。
下面参考图5将描述按照本发明在燃料电池系统中用于氢循环的 电罗茨泵的第三优选实施例。在第三优选实施例的以下描述中,相同 的参考标号表示与第一实施例相同或类似的元件或部件,并将省略其 描述。
参考图5,环形干式轴承60分别靠近其前端和后端设置在引导构 件44的内周表面44a上。干式轴承60由具有小于金属摩擦系数的摩 擦系数的例如聚三氟氯乙烯、聚缩树脂或聚酰亚胺的固体润滑剂制 成。干式轴承60可以和引导构件4一起转动并且在其内周表面60a处 转动支承驱动轴31的外周表面31a。换言之,干式轴承60的内周表面 60a和驱动轴31的外周表面31a相互协作,以便形成滑动轴承,并且 干式轴承60与插入驱动轴31的外周表面31a和引导构件44的内周表 面44a之间的轴承构件相对应。驱动轴31的外周表面31a和干式轴承 60的内周表面60a之间的滑动阻力减小,因此驱动轴31可平稳转动。
驱动轴31经由干式轴承60转动,而外周表面31a不与引导构件 44的内周表面44a直接滑动接触。由于干式轴承60的滑动性能,防止 驱动轴31的外周表面31a的卡紧,并且延长电马达14的使用寿命。 注意到润滑油可填充在凹槽47内。在这种情况下,干式轴承60还用 来防止润滑油从电马达41泄漏。
下面参考图6将描述按照本发明在燃料电池系统中用于氢循环的 电罗茨泵的第四优选实施例。在第四优选实施例的以下描述中,相同 的参考标号表示与第一实施例相同或类似的元件或部件,并将省略其 描述。
参考图6,作为轴承构件的径向轴承61分别靠近引导构件44的 前端和后端设置在引导构件44的内周表面44a和驱动轴31的外周表 面31a之间。径向轴承61支承驱动轴31,使得驱动轴31相对于引导 构件44(或电马达43)转动,以便转动大约2度的转动角度。径向轴 承61是填充油脂的类型。即,作为润滑油的油脂填充在径向轴承61 中,以便保持径向轴承61的润滑,因此驱动轴31平稳转动。
下面参考图7将描述按照本发明在燃料电池系统中用于氢循环的 电罗茨泵的第五优选实施例。在第五优选实施例的以下描述中,相同 的参考标号表示与第一实施例相同或类似的元件或部件,并将省略其 描述。
参考图7,作为密封构件的凸唇密封63分别靠近引导构件44的 前端和后端插入引导构件44的内周表面44a和驱动轴31的外周表面 31a之间。密封装置63防止填充在驱动轴31的外周表面31a和引导 构件44的内周表面44a之间的润滑油从电马达41泄漏。
所述优选实施例可以变型成如下所述的多种可选择的实施例。
在可选择实施例中,凹槽47可形成在驱动轴31的外周表面31a 内,键45的第一部分45a可压配合在引导构件44的内周表面44a上, 并且键45的第二部分45b插入凹槽47。在这种情况下,在马达43转 动时,键45运动以便撞击凹槽47的第一和第二内侧表面47A和47B。
在另一可选择实施例中,电马达41转动直到键45与凹槽47接触 的转动角度可以是通过将360度除以定子线圈42a的数量来获得的特 定角度,并且所获得的特定角度可以用于凹槽47的开口宽度。按照这 种结构,马达转子43运动通过马达转子被电马达41一次激励转动的 特定角度,由此使得键45撞击凹槽47。因此,改善电马达41的控制 性能。
在另一可选择实施例中,可去除引导构件44,并且驱动轴31可 直接插入穿过马达转子43,使得驱动轴31相对于马达转子43转动。 在这种情况下,马达转子43的内周表面与电马达41的面向驱动轴31 的外周表面31a的内周表面相对应。键45可设置在驱动轴31的外周 表面31a和马达转子43的内周表面中的一个表面内,并且凹槽47可 形成在驱动轴31的外周表面31a和马达转子43的内周表面中的另一 表面内。
在另一可选择实施例中,可以重复交流线圈的激励和去激励,由 此交替地在前进和相反方向上转动马达转子43。因此,凹槽47的第一 和第二内侧表面47A和47B交替撞击键45的第一和第二侧表面45A和 45B。
在另一可选择实施例中,电罗茨泵17的双瓣式驱动和从动转子39 和40可通过各自具有三个或多个叶瓣的转子代替。在另外的可选择实 施例中,电罗茨泵可以是多级类型,其中多个驱动转子39和多个从动 转子40分别在轴向上安装和配置在驱动轴31和从动轴35上。
在所述优选实施例中,本发明的电泵描述为主要用于具有驱动转 子39和从动转子40作为转子的电罗茨泵17。作为选择,本发明可适 用于具有螺杆转子作为转子的的电螺杆泵
在所述优选实施例中,引导构件44压配合在马达转子43内。作 为选择,引导构件44可通过例如螺钉或铆钉的任何适当装置固定在马 达转子43上。
在所述的优选实施例中,凹槽47的第一和第二内侧表面47A和 47B以及键45的第一和第二侧表面45A和45B形成扁平,并且那些扁 平表面相互撞击,由此传递扭矩。
作为选择,凹槽47的第一和第二内侧表面47A和47B以及键45 的第一和第二侧表面45A和45B中的任一表面可形成球形形状,而凹 槽47的第一和第二内侧表面47A和47B以及键45的第一和第二侧表 面45A和45B中的另一表面形成安装在球形形状上的互补凹入形状。
因此,当前的实例和实施例认为是示例性的,并没有限制含义, 并且本发明不局限于这里给定的细节,而是可以在所附权利要求的范 围内进行变型。
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