一种燃料电池用氢气循环泵的制作方法

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1.本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池用氢气循环泵。


背景技术：

2.氢气循环泵主要用来对燃料电池排出的含氢混合气体进行增压再利用，其中，泵头作为氢气循环泵的主要增压部件，其结构如公开号为cn217327672u的专利申请，公开了一种气体压缩机的泵头结构，含氢混合气体从泵头的进气口进入泵壳内部，泵壳内设有主动转子和从动转子，泵壳内壁的形状需设计成与主动转子和从动转子旋转时相匹配的弧形内壁，含氢混合气体在泵壳内壁、主动转子和从动转子的配合作用下进行增压，最后从泵头的出气口向外排出。在增压过程中，一方面由于含氢混合气体内含有大量水蒸气，水蒸气容易凝结成水在泵壳弧形底部积攒而无法排出，当冬季气温过低时，水会冻结成冰从而将主动转子或从动转子冻结，低温启动时电机旋转而主动转子不转，从而造成电机堵转的情况，影响电机寿命，满足不了低温环境的使用需求。另一方面，泵壳内气体压力从进气口到出气口逐渐增大，因此，靠近出气口的空腔属于高压腔，其气体压力要高于泵壳内其他位置，当主动转子或从动转子的叶片旋转至出气口处时，有部分高压气体会发生回流形成冲击，从而产生较大噪音，影响氢气循环泵的降噪效果。
3.氢气为易燃易爆气体，因此氢气循环泵对自身的气密性要求非常严格。在氢气循环泵工作过程中，会有部分含氢混合气体从泵头泄漏到电机腔内，而目前电机的接线盒处，不仅接线麻烦，而且密封性差，氢气泄漏点多，氢气不仅容易从接线盒的缝隙向外泄漏，而且容易从三相线的胶皮与铜丝之间、屏蔽线缆屏蔽层内部的缝隙向外泄漏，影响氢气循环泵的气密性能，形成易燃易爆的安全隐患。
4.再如公开号为cn114776592a，名称为一种包塑转子带破冰功能氢气循环泵，其公开了一种氢气循环泵结构，其中，电机轴与泵头的主动轴之间是通过柱销联轴器进行连接，具体为柱销联轴器固定在电机轴上，柱销联轴器与主动齿轮连接，主动齿轮再带动主动轴旋转。这种连接方式结构过于复杂，增加了柱销联轴器，从而增加了整体轴向长度，电机轴和主动轴分别需要两个轴承进行支撑，而且增大了齿轮室的体积，增加了齿轮油的用量。
5.因此，氢气循环泵的上述问题，已成为行业内亟需解决的技术难题。


技术实现要素：

6.本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种燃料电池用氢气循环泵，解决了以往水在泵壳弧形底部积攒低温时冻结转子的问题，解决了以往泵壳内出气口处部分气体发生回流形成冲击增大噪音的问题，解决了以往的部分含氢混合气体从接线盒的缝隙向外泄漏的问题，解决了以往通过柱销联轴器连接时结构复杂、轴向尺寸增大、齿轮油用量增多的问题。
7.本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
8.一种燃料电池用氢气循环泵，包括电机壳体和泵壳、以及两者之间的轴承座，电机
壳体上安装接线盒，接线盒内设有接线柱密封结构，轴承座与泵壳之间为齿轮室，电机壳体内设有定子、转子和电机轴，齿轮室内设有主动齿轮和从动齿轮，泵壳内设有主动轴和从动轴，所述电机轴的一端通过电机壳体内的第一轴承进行支撑，另一端通过轴承座内的第二轴承进行支撑，电机轴与轴承座之间设有油封，电机轴在齿轮室内与主动轴通过插接定位结构相连接，插接定位结构用于对电机轴和主动轴之间进行径向定位，主动齿轮安装在主动轴上，主动轴的中部通过泵壳内的第三轴承进行支撑，主动轴的另一端悬空设置并安装有主动转子，从动齿轮安装在从动轴上，从动轴的一端通过轴承座内的第四轴承进行支撑，从动轴的中部通过泵壳内的第五轴承进行支撑，从动轴的另一端悬空设置并安装有从动转子，主动轴和从动轴与泵壳之间设有油气封；泵壳上设有进气口和出气口，所述泵壳内壁位于出气口两侧的位置分别设有连通槽，连通槽一侧通向出气口，另一侧通向泵壳的弧形内壁底部位置，所述连通槽用于将残留在泵壳弧形内壁底部的水排出至出气口，所述连通槽用于出气口的部分高压气体提前回流以减小压差降低噪音。
9.所述接线柱密封结构包括设在电机壳体上的安装槽，在安装槽内设有内塑料插件，内塑料插件内设有若干个内接线端子，内接线端子与电机定子引出线相连接；所述接线盒内设有外塑料插件，外塑料插件内设有若干个外接线端子，外接线端子与外部引出线相连接，内塑料插件、内接线端子与外塑料插件、外接线端子位置对正设置；内接线端子与外接线端子之间通过若干个接线柱相连接，接线柱的外侧套设有绝缘密封套，绝缘密封套外侧设有金属骨架，金属骨架与接线盒侧壁之间设有密封圈。
10.所述电机壳体与接线盒之间设有密封圈，所述电机定子引出线穿出电机壳体上的通孔与内接线端子相连接，所述接线柱与内接线端子、外接线端子卡接相连，所述接线柱包括铜柱或铝柱。
11.所述金属骨架的底部为锥形，所述接线盒内壁设有与其相配合的锥面。
12.所述绝缘密封套采用玻璃纤维套，所述玻璃纤维套分别与内侧的接线柱以及外侧的金属骨架通过玻璃烧结复合于一体。
13.所述连通槽由泵壳的弧形内壁底部位置向出气口方向倾斜向下设置，所述连通槽为开放槽。
14.所述进气口设置在泵壳的顶部，出气口设置在泵壳的底部。
15.所述插接定位结构包括设在电机轴端部的插孔，插孔内沿径向插装销轴，主动轴端部插入插孔内且设有与销轴间隙配合的插槽。
16.所述插接定位结构包括设在电机轴端部的插孔，插孔外侧设有若干个插柱，主动轴端部设有插入插孔内的插头以及与若干个插柱间隙配合的插槽。
17.所述插接定位结构包括设在电机轴端部的插孔，插孔为设有多边形槽，主动轴端部设有与多边形槽间隙配合的多边形插头。
18.本发明采用上述方案，具有以下优点：
19.通过在泵壳内壁位于出气口两侧的位置分别设有连通槽，连通槽一方面可以将残留在泵壳弧形内壁底部的水排出至出气口，避免水在泵壳内残留，避免温度过低时主动转子或从动转子被冰冻结不转的问题，对电机起到保护作用，适用于低温环境的使用需求；连通槽另一方面可以使出气口的部分高压气体提前回流至低压腔，从而减小低于腔和高压腔的压差，降低高压气体集中回流冲击产生的噪音，提升氢气循环泵的降噪效果。
20.通过将电机定子引出线与内接线端子相连接，将外部引出线与外接线端子相连接，内接线端子与外接线端子之间通过若干个接线柱相连接，这样可将电机定子引出线完全封闭在电机腔内，避免了氢气从三相线的胶皮与铜丝之间、屏蔽线缆屏蔽层内部的缝隙向外泄漏的可能；另一方面，在金属骨架与接线盒侧壁之间设有密封圈，在电机壳体与接线盒之间设有密封圈，避免了含氢混合气体从缝隙向外泄漏，整体提升了氢气循环泵的气密性能，消除了易燃易爆的安全隐患。
21.通过插接定位结构将电机轴与主动轴直接相连接，对电机轴和主动轴之间进行径向定位，取消了以往的柱销联轴器，电机轴可直接驱动主动轴旋转，简化了结构，减小了轴向尺寸，主动轴只需一个轴承进行支撑，降低了成本，减小了齿轮室的体积，降低了齿轮油的用量。另外，电机轴和主动轴之间间隙配合，启动时电机轴先空载旋转一定角度形成扭矩惯性冲击力达到破冰力度，然后再带动主动轴旋转，主动轴再带动主动转子旋转，利于提升破冰效果。
附图说明：
22.图1为本发明的剖视结构示意图。
23.图2为本发明泵头的立体结构示意图。
24.图3为本发明接线柱密封结构的立体结构示意图。
25.图4为本发明接线柱密封结构的剖视结构示意图。
26.图5为本发明插接定位结构的实施例1立体结构示意图。
27.图6为本发明插接定位结构的实施例2立体结构示意图。
28.图7为本发明插接定位结构的实施例3立体结构示意图。
29.图8为本发明插接定位结构的实施例4立体结构示意图。
30.图9为本发明插接定位结构的实施例5立体结构示意图。
31.图中，1、电机壳体，2、泵壳，3、轴承座，4、接线盒，5、定子，6、转子，7、电机轴，8、主动齿轮，9、从动齿轮，10、主动轴，11、从动轴，12、第一轴承，13、第二轴承，14、油封，15、第三轴承，16、主动转子，17、第四轴承，18、第五轴承，19、从动转子，20、油气封，21、进气口，22、出气口，23、连通槽，24、安装槽，25、内塑料插件，26、内接线端子，27、外塑料插件，28、外接线端子，29、外部引出线，30、接线柱，31、金属骨架，32、密封圈，33、绝缘密封套，34、插孔，35、销轴，36、插槽，37、插柱，38、插头，39、多边形插头，40、花键孔，41、花键，42、扁柱，43、扁槽，44、扁头。
具体实施方式：
32.为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。
33.如图1-4所示，一种燃料电池用氢气循环泵，包括电机壳体1和泵壳2、以及两者之间的轴承座3，电机壳体1上安装接线盒4，接线盒4内设有接线柱密封结构，轴承座3与泵壳2之间为齿轮室，电机壳体1内设有定子5、转子6和电机轴7，齿轮室内设有主动齿轮8和从动齿轮9，泵壳2内设有主动轴10和从动轴11，所述电机轴7的一端通过电机壳体1内的第一轴承12进行支撑，另一端通过轴承座3内的第二轴承13进行支撑，电机轴7与轴承座3之间设有
油封14，电机轴7在齿轮室内与主动轴10通过插接定位结构相连接，插接定位结构用于对电机轴7和主动轴10之间进行径向定位，主动齿轮8安装在主动轴10上，主动轴10的中部通过泵壳2内的第三轴承15进行支撑，主动轴10的另一端悬空设置并安装有主动转子16，从动齿轮9安装在从动轴11上，从动轴11的一端通过轴承座3内的第四轴承17进行支撑，从动轴11的中部通过泵壳2内的第五轴承18进行支撑，从动轴11的另一端悬空设置并安装有从动转子19，主动轴10和从动轴11与泵壳2之间设有油气封20；泵壳2上设有进气口21和出气口22，所述泵壳2内壁位于出气口22两侧的位置分别设有连通槽23，连通槽23的数量为一道或多道，连通槽23一侧通向出气口22，另一侧通向泵壳的弧形内壁底部位置，所述连通槽23用于将残留在泵壳2弧形内壁底部的水排出至出气口22，所述连通槽23用于出气口的部分高压气体提前回流以减小压差降低噪音。
34.工作时，电机轴7通过插接定位结构直接驱动主动轴10旋转，主动轴10带动其上的主动齿轮8和主动转子16旋转，主动齿轮8带动从动齿轮9旋转，从动齿轮9带动从动轴11和从动转子19旋转，主动转子16和从动转子19配合实现对气体的增压。取消了以往的柱销联轴器，减小了轴向尺寸，减小了齿轮室的体积，降低了齿轮油的用量。
35.如图5所示，所述插接定位结构包括设在电机轴7端部的插孔34，插孔34内沿径向插装销轴35，主动轴10端部插入插孔34内，可承受偏载力，且设有与销轴35间隙配合的插槽36。电机轴7旋转时，先空载旋转一定角度形成扭矩惯性冲击力达到破冰力度，然后再经销轴35和插槽36配合带动主动轴10旋转，主动轴10再带动主动转子旋转，利于提升破冰效果。
36.如图6所示，所述插接定位结构包括设在电机轴7端部的插孔，插孔外侧设有若干个插柱37，主动轴10端部设有插入插孔内的插头38，可承受偏载力，以及与若干个插柱37间隙配合的插槽36。电机轴7旋转时，先空载旋转一定角度形成扭矩惯性冲击力达到破冰力度，然后再经插柱37和插槽36配合带动主动轴10旋转，主动轴10再带动主动转子旋转，利于提升破冰效果。
37.如图7所示，所述插接定位结构包括设在电机轴7端部的插孔，插孔为设有多边形槽，主动轴10端部设有与多边形槽间隙配合的多边形插头39，可承受偏载力，电机轴7旋转时，先空载旋转一定角度形成扭矩惯性冲击力达到破冰力度，然后再经多边形插头39和多边形槽配合带动主动轴10旋转，主动轴10再带动主动转子旋转，利于提升破冰效果。
38.如图8所示，所述插接定位结构包括设在电机轴7端部的花键孔40，主动轴10端部设有与花键孔40间隙配合的花键41，花键41插入花键孔40内，可承受偏载力，电机轴7旋转时，先空载旋转一定角度形成扭矩惯性冲击力达到破冰力度，然后再经花键孔40和花键41配合带动主动轴10旋转，主动轴10再带动主动转子旋转，利于提升破冰效果。
39.如图9所示，所述插接定位结构包括设在电机轴7端部的插孔，插孔外侧设有两个扁柱42，两个扁柱42之间形成扁槽43，主动轴10端部设有插入插孔内的插头，可承受偏载力，以及与扁槽43间隙配合的扁头44。电机轴7旋转时，先空载旋转一定角度形成扭矩惯性冲击力达到破冰力度，然后再经扁槽43和扁头44配合带动主动轴10旋转，主动轴10再带动主动转子旋转，利于提升破冰效果。
40.所述接线柱密封结构包括设在电机壳体1上的安装槽24，在安装槽24内设有内塑料插件25，内塑料插件25内设有若干个内接线端子26，内接线端子26与电机定子引出线相连接；所述接线盒4内设有外塑料插件27，外塑料插件27内设有若干个外接线端子28，外接
线端子28与外部引出线29相连接，内塑料插件25、内接线端子26与外塑料插件27、外接线端子28位置对正设置，便于接线柱30的安装；内接线端子26与外接线端子28之间通过若干个接线柱30相连接，接线柱30的外侧套设有绝缘密封套33，绝缘密封套33外侧设有金属骨架31，金属骨架31与接线盒4侧壁之间设有密封圈32，防止含氢混合气体从金属骨架31与接线盒4侧壁之间的缝隙向外泄漏。
41.所述电机壳体1与接线盒4之间设有密封圈32，防止含氢混合气体从电机壳体1与接线盒4之间的缝隙向外泄漏，所述电机定子引出线穿出电机壳体1上的通孔与内接线端子26相连接，所述接线柱30与内接线端子26、外接线端子28卡接相连，所述接线柱30包括铜柱或铝柱等金属材质以及其他导电材料。
42.所述金属骨架31的底部为锥形，所述接线盒4内壁设有与其相配合的锥面，便于将金属骨架31与接线盒4之间安装的更加紧密，增强密封效果。
43.所述绝缘密封套33采用玻璃纤维套，绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好、机械强度高，所述玻璃纤维套分别与内侧的接线柱30以及外侧的金属骨架31通过玻璃烧结复合于一体，起到密封绝缘作用，防止含氢混合气体从玻璃纤维套与接线柱30之间、玻璃纤维套与金属骨架31之间的缝隙向外泄漏。
44.接线柱密封结构原理：
45.将电机定子引出线与内接线端子26相连接，将外部引出线29与外接线端子28相连接，内接线端子26与外接线端子28之间通过若干个接线柱30相连接，接线柱30起到导电连通的作用，一方面，改变了以往的接线方式，接线更加简便，而且可将电机定子引出线完全封闭在电机腔内，避免了氢气从三相线的胶皮与铜丝之间、屏蔽线缆屏蔽层内部的缝隙向外泄漏的可能；另一方面，绝缘密封套33分别与接线柱30和金属骨架31复合于一体，防止含氢混合气体从绝缘密封套33与接线柱30之间、绝缘密封套33与金属骨架31之间的缝隙向外泄漏，在金属骨架31与接线盒4侧壁之间设有密封圈32，防止含氢混合气体从金属骨架31与接线盒4侧壁之间的缝隙向外泄漏，在电机壳体1与接线盒4之间设有密封圈32，防止含氢混合气体从电机壳体1与接线盒4之间的缝隙向外泄漏，对各泄漏点都进行了密封，整体提升了氢气循环泵的气密性能。
46.所述连通槽23由泵壳2的弧形内壁底部位置向出气口22方向倾斜向下设置，所述连通槽23为开放槽。
47.所述进气口21设置在泵壳2的顶部，出气口22设置在泵壳2的底部。
48.连通槽工作原理：
49.工作时，含氢混合气体从进气口21进入泵壳2内部，经过主动转子16和从动转子19的高速旋转增压后，从出气口22向外排出。出气口22两侧的连通槽23一方面可以将残留在泵壳2弧形内壁底部的水及时排出至出气口22，避免水在泵壳2内残留，避免温度过低时主动转子16或从动转子19被冰冻结不转的问题，对电机起到保护作用，适用于低温环境的使用需求；连通槽23另一方面可以使出气口22的部分高压气体提前回流至低压腔，从而减小低于腔和高压腔的压差，降低高压气体集中回流冲击产生的噪音，提升氢气循环泵的降噪效果。
50.上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。
51.本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

技术特征：
1.一种燃料电池用氢气循环泵，其特征在于：包括电机壳体和泵壳、以及两者之间的轴承座，电机壳体上安装接线盒，接线盒内设有接线柱密封结构，轴承座与泵壳之间为齿轮室，电机壳体内设有定子、转子和电机轴，齿轮室内设有主动齿轮和从动齿轮，泵壳内设有主动轴和从动轴，所述电机轴的一端通过电机壳体内的第一轴承进行支撑，另一端通过轴承座内的第二轴承进行支撑，电机轴与轴承座之间设有油封，电机轴在齿轮室内与主动轴通过插接定位结构相连接，插接定位结构用于对电机轴和主动轴之间进行径向定位，主动齿轮安装在主动轴上，主动轴的中部通过泵壳内的第三轴承进行支撑，主动轴的另一端悬空设置并安装有主动转子，从动齿轮安装在从动轴上，从动轴的一端通过轴承座内的第四轴承进行支撑，从动轴的中部通过泵壳内的第五轴承进行支撑，从动轴的另一端悬空设置并安装有从动转子，主动轴和从动轴与泵壳之间设有油气封；泵壳上设有进气口和出气口，所述泵壳内壁位于出气口两侧的位置分别设有连通槽，连通槽一侧通向出气口，另一侧通向泵壳的弧形内壁底部位置，所述连通槽用于将残留在泵壳弧形内壁底部的水排出至出气口，所述连通槽用于出气口的部分高压气体提前回流以减小压差降低噪音。2.根据权利要求1所述的一种燃料电池用氢气循环泵，其特征在于：所述接线柱密封结构包括设在电机壳体上的安装槽，在安装槽内设有内塑料插件，内塑料插件内设有若干个内接线端子，内接线端子与电机定子引出线相连接；所述接线盒内设有外塑料插件，外塑料插件内设有若干个外接线端子，外接线端子与外部引出线相连接，内塑料插件、内接线端子与外塑料插件、外接线端子位置对正设置；内接线端子与外接线端子之间通过若干个接线柱相连接，接线柱的外侧套设有绝缘密封套，绝缘密封套外侧设有金属骨架，金属骨架与接线盒侧壁之间设有密封圈。3.根据权利要求2所述的一种燃料电池用氢气循环泵，其特征在于：所述电机壳体与接线盒之间设有密封圈，所述电机定子引出线穿出电机壳体上的通孔与内接线端子相连接，所述接线柱与内接线端子、外接线端子卡接相连，所述接线柱包括铜柱或铝柱。4.根据权利要求2所述的一种燃料电池用氢气循环泵，其特征在于：所述金属骨架的底部为锥形，所述接线盒内壁设有与其相配合的锥面。5.根据权利要求2所述的一种燃料电池用氢气循环泵，其特征在于：所述绝缘密封套采用玻璃纤维套，所述玻璃纤维套分别与内侧的接线柱以及外侧的金属骨架通过玻璃烧结复合于一体。6.根据权利要求1所述的一种燃料电池用氢气循环泵，其特征在于：所述连通槽由泵壳的弧形内壁底部位置向出气口方向倾斜向下设置，所述连通槽为开放槽。7.根据权利要求1所述的一种燃料电池用氢气循环泵，其特征在于：所述进气口设置在泵壳的顶部，出气口设置在泵壳的底部。8.根据权利要求1所述的一种燃料电池用氢气循环泵，其特征在于：所述插接定位结构包括设在电机轴端部的插孔，插孔内沿径向插装销轴，主动轴端部插入插孔内且设有与销轴间隙配合的插槽。9.根据权利要求1所述的一种燃料电池用氢气循环泵，其特征在于：所述插接定位结构包括设在电机轴端部的插孔，插孔外侧设有若干个插柱，主动轴端部设有插入插孔内的插头以及与若干个插柱间隙配合的插槽。10.根据权利要求1所述的一种燃料电池用氢气循环泵，其特征在于：所述插接定位结
构包括设在电机轴端部的插孔，插孔为设有多边形槽，主动轴端部设有与多边形槽间隙配合的多边形插头。

技术总结
本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池用氢气循环泵。包括电机壳体和泵壳、以及轴承座，电机壳体上安装接线盒，接线盒内设有接线柱密封结构，电机壳体内设有定子、转子和电机轴，电机轴在齿轮室内与主动轴通过插接定位结构相连接，插接定位结构用于对电机轴和主动轴之间进行径向定位，泵壳上设有进气口和出气口，所述泵壳内壁位于出气口两侧的位置分别设有连通槽，连通槽一侧通向出气口，另一侧通向泵壳的弧形内壁底部位置。连通槽可以将残留在泵壳弧形内壁底部的水排出至出气口，避免水在泵壳内残留冰冻转子，提升破冰效果，而且可降低高压气体集中回流冲击产生的噪音，接线柱密封结构提升了氢气循环泵的气密性能。接线柱密封结构提升了氢气循环泵的气密性能。接线柱密封结构提升了氢气循环泵的气密性能。


技术研发人员：邢子义 王升科 薛宝建
受保护的技术使用者：烟台东德实业有限公司
技术研发日：2023.06.05
技术公布日：2023/8/14