[发明专利]具有双向液态冷却剂通路的电马达驱动压缩机

说明书

电马达驱动压缩机包括：马达，其在马达壳体中具有转子和定子；低压压缩机，其安装至马达壳体的一端；和高压压缩机，其安装至马达壳体的另一端，压缩机形成二级压缩机。马达壳体限定具有多个轴向间隔开的盘旋通道的盘旋液态冷却剂通路，所述多个轴向间隔开的盘旋通道布置成用于液态冷却剂从通路入口、然后依次通过盘旋通道中的每个盘旋通道、并最终从出口出来的串联流动。冷却剂通路还至少限定第一旁通通路，所述第一旁通通路与盘旋通道相交，并以非盘旋的方式延伸，以便与盘旋通道互连，并为液态冷却剂提供选择性流动路径。

相关申请的交叉引用

本申请涉及2014年2月19日提交的共同拥有的共同未决的申请号14/184,122和2014年3月26日提交的共同拥有的共同未决的申请号14/226,309，其全部公开内容在此通过参考引入本文。

技术领域

本公开涉及例如用于燃料电池的电马达驱动压缩机。

背景技术

空气压缩机能够用于通过将压缩空气提供至燃料电池的阴极侧来提高燃料电池的效率。二级压缩机可以用于需要比单压缩机级中可得到的高的压力的某些应用。在二级压缩机中，低压压缩机轮设置在轴上，并且高压压缩机轮设置在相同的轴上。轴由电马达驱动，使得压缩机轮旋转，并且空气进入低压压缩机轮并被压缩至第一压力。压缩空气然后被传递给用于压力的进一步提高的高压轮。来自高压压缩机轮的空气然后被输送至燃料电池，以促进燃料电池反应。

用于燃料电池的压缩机的电马达典型地是产生相当数量的热的高速、高输出马达。另外，空气压缩过程同样产生热。需要例如通过使液态冷却剂围绕马达部件循环来提供离开电马达驱动压缩机的有效热传递。

发明内容

本公开描述了例如可与燃料电池一起使用或可用于其他应用的电马达驱动压缩机的实施例。在一个实施例中，例如，电马达驱动压缩机包括壳体组件，所述壳体组件包括马达壳体和安装至马达壳体的压缩机壳体。马达壳体包含马达定子和马达转子，并限定由可转动的轴所穿过的孔。压缩机壳体包含安装在轴上的离心压缩机轮，用于绕轴心线的旋转。压缩机壳体还限定将空气引导到压缩机轮中的空气入口和收集已穿过压缩机轮的压缩空气的涡壳（volute）。

根据本公开，马达壳体限定用于使液态冷却剂循环的液态冷却剂通路。冷却剂通路的构造是本公开特别关注的问题，并且在本文描述的图示实施例中，冷却剂通路是盘旋液态冷却剂通路。冷却剂通路限定分别接近马达壳体的相对端而定位的入口和出口，并限定多个轴向间隔开的盘旋通道，所述多个轴向间隔开的盘旋通道布置成用于液态冷却剂从入口、然后依次通过盘旋通道中的每个盘旋通道、并最终从出口出来的串联流动。

在一个实施例中，冷却剂通路还至少限定第一旁通通路，所述第一旁通通道与盘旋通道相交，并以非盘旋的方式延伸，以便与盘旋通道互连，并为从入口到出口的液态冷却剂中的某些液态冷却剂提供选择性流动路径。

冷却剂通路还能够限定第二旁通通路，所述第二旁通通路与盘旋通道相交，并以非盘旋的方式延伸，以便与盘旋通道互连，第一与第二旁通通路彼此周向地间隔开。

本发明的特征能够适用于例如本文图示并描述的实施例的二级串联压缩机。在这样的二级压缩机的情况下，第二压缩机壳体安装至马达壳体的相对端，并且第二离心压缩机轮被包含在第二压缩机壳体中，并附连至轴的相对端。第二压缩机壳体限定第二压缩机流动路径，所述第二压缩机流动路径包括：第二空气入口，其将空气引导到第二压缩机轮中；和第二涡壳，其收集已穿过并被第二压缩机轮压缩的压缩空气。级间管道将第二涡壳连接至第一空气入口，使得被第二压缩机轮压缩的压缩空气由级间管道从第二涡壳引导到第一空气入口中，并被第一压缩机轮进一步压缩和输送到第一涡壳中。第二压缩机轮因而组成低压压缩机轮，并且第一压缩机轮组成高压压缩机轮。

冷却剂通路的入口有利地接近高压压缩机轮，并且冷却剂通路的出口接近低压压缩机轮。