一种包塑转子带破冰功能氢气循环泵

技术领域：

本发明涉及一种包塑转子带破冰功能氢气循环泵。

背景技术：

燃料电池是通过可燃物质(氢气)与空气中的氧气之间的电化学反应产生电能，其中，燃料电池反应后，排出的气体中含有大量的氢气，这些氢气若直接排放到大气中，一方面是能源的浪费，另一方面是对环境造成污染，三是氢气易燃易爆会产生危险。因此，需要对这些氢气进行回收再利用。目前，一般都是通过氢气循环泵将这些含氢混合气体循环回燃料电池进行回收再利用。目前的氢气循环泵，在工作时，由于燃料电池排出的含氢混合气体中会带有一些水蒸汽，使用一段时间后便会在氢气循环泵的增压腔内积攒一定量的水，这些水如不及时排出，冬天温度过低时停机后水会凝结成冰，从而将阳转子和阴转子冻结，现在的电机转子和电机主轴都是过盈配合安装，电机启动时电机主轴旋转，而阳转子和阴转子冰冻不转，无法破冰，从而造成电机堵转，严重时甚至损坏电机。

现在，阳转子和阴转子一般采用铝合金制成，铝合金降温快，低温时易被冻结，不利于氢气循环泵破冰，而且这种铝合金转子还存在以下缺点：

(1)在对含氢混合气体增压过程中，铝合金材质直接与含氢混合气体接触，容易被氢气和水蒸气腐蚀，导致间隙误差增大，影响工作稳定性和使用寿命；

(2)原转子采用7075铝合金粗、精铣加工完成，不仅重量大，而且与转子轴组装后装配，装配过程中容易存在偏差，返修频次高，所以此转子不管材料费用，还是制造费用都很高；

(3)后来市场上出现了对铝合金转子进行喷涂防腐涂层的工艺，但是，第一方面，一次喷涂形成的膜厚很薄，想要形成需要的膜厚需要喷涂多遍，多次固化，工艺复杂，成本高，另外喷涂涂层常采用特氟龙或者聚四氟乙烯材料，材料热膨胀系数大，在高温情况下，涂层与转子脱开，使泵的间隙缩小，产生磨损、卡死风险；第二方面，喷涂图层在加工精度的基础上增加了喷涂厚度的不均误差，降低了成品的轮廓精度，从而降低了整机的啮合精度，影响产品性能的一致性；第三方面，喷涂图层存在二次加工的成本和工时浪费，另外包塑层和基材的结合力差有使用后鼓包和包塑层脱离的问题，因为包塑转子加工时需要模具顶杆把工件顶出，故包塑转子端面有3个孔，一方面空气可以通过3个孔进入包塑层和镶件之间，更易造成结合力不好，另镶件3孔铝表面裸露易腐蚀，影响加工合格率和影响性能，会导致氢气和水汽进入包塑层和基材的缝隙进行腐蚀。

综上，在氢气循环泵领域，破冰问题已成为行业内亟需解决的技术难题。

发明内容：

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种包塑转子带破冰功能氢气循环泵，解决了以往因温度过低导致阳转子和阴转子结冰冻结破坏电机的问题，解决了以往的铝合金转子抗腐蚀能力差的问题，解决了以往的铝合金转子重量大、费用高、装配麻烦的问题，解决了以往的喷涂转子工艺复杂、成本高、涂层易脱落产生磨损、卡死的问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种包塑转子带破冰功能氢气循环泵，包括电机壳体和增压器壳体，所述电机壳体内设有定子、转子和电机主轴，所述增压器壳体内设有轴承座，所述轴承座与电机壳体之间形成齿轮室，所述齿轮室内通过阳转子轴和阴转子轴安装有主动齿轮和从动齿轮，所述轴承座与增压器壳体之间形成增压腔，所述增压腔内设有安装在阳转子轴和阴转子轴上的阳转子和阴转子；

所述转子内壁设有弧形槽，所述电机主轴上设有活动设在弧形槽内的卡凸，卡凸的尺寸小于弧形槽的尺寸形成转子空载旋转距离，转子低温启动时先空载旋转形成扭矩惯性冲击力然后再通过卡凸带动电机主轴旋转，电机主轴再带动阳转子轴旋转，阳转子轴通过主动齿轮带动从动齿轮旋转，从动齿轮带动阴转子轴旋转，阳转子轴和阴转子轴上的阳转子和阴转子同步旋转进行破冰；

所述阳转子和阴转子分别包括转子本体，所述转子本体采用LCP工程塑料制成，所述阳转子轴和阴转子轴采用金属制成，所述转子本体直接注塑在阳转子轴、阴转子轴上与阳转子轴、阴转子轴连接于一体，所述阳转子轴、阴转子轴与转子本体之间设有限位键，所述限位键用于防止转子本体发生轴向和径向位移。

所述限位键与阳转子轴、阴转子轴一体加工成型制成。

所述限位键包括花键。

所述限位键的数量为两个，两个限位键间隔设置在阳转子轴、阴转子轴上。

所述转子本体的叶片数量为2-6个。

所述阳转子轴、阴转子轴采用铝合金或不锈钢或45钢制成。

所述转子本体与阳转子轴、阴转子轴的加工步骤如下：首先对阳转子轴、阴转子轴进行粗加工，在阳转子轴、阴转子轴上加工出花键，然后将转子本体对应花键位置直接注塑到阳转子轴、阴转子轴上，待转子本体冷却定型后，再对阳转子轴、阴转子轴进行精加工，最后再对转子本体进行精加工。

所述电机主轴通过联轴器与阳转子轴相连接。

本发明采用上述方案，具有以下优点：

通过在转子内壁设有弧形槽，在电机主轴上设有活动设在弧形槽内的卡凸，卡凸的尺寸小于弧形槽的尺寸形成转子空载旋转距离，转子低温启动时先空载旋转形成扭矩惯性冲击力达到破冰力度，然后再通过卡凸带动电机主轴旋转，电机主轴再带动阳转子轴旋转，阳转子轴通过主动齿轮带动从动齿轮旋转，从动齿轮带动阴转子轴旋转，阳转子轴和阴转子轴上的阳转子和阴转子同步旋转进行破冰，避免了出现电机堵转现象，对电机起到保护作用；

通过采用LCP工程塑料制成转子本体，转子本体直接注塑在阳转子轴、阴转子轴上与阳转子轴、阴转子轴连接于一体，LCP工程塑料降温慢，低温时不易被冻结，而且LCP工程塑料一方面流动性高，注射温度和模具温度低，更加适合注塑，在阳转子轴、阴转子轴上增加花键，转子本体直接注塑到阳转子轴、阴转子轴上，最后再对转子本体进行精加工，确保了阳转子轴、阴转子轴和转子本体的位置度，产品合格率更高，较以往的铝合金转子加工工艺更加简单，制造费用更低；另一方面LCP工程塑料比铝合金材料密度小，重量轻，材料费用低，热膨胀系数比铝合金小，更适合氢气循环泵在低温及高温下运行，提高了产品寿命。

附图说明：

图1为本发明的剖视结构示意图。

图2为本发明转子与电机主轴的部分剖视结构示意图。

图3为本发明阳转子的剖视结构示意图。

图4为本发明阳转子轴的立体结构示意图。

图中，1、电机壳体，2、增压器壳体，3、主动齿轮，4、从动齿轮，5、阳转子，6、阴转子，7、阳转子轴，8、阴转子轴，9、转子本体，10、限位键，11、联轴器，12、定子，13、转子，14、电机主轴，15、轴承座，16、弧形槽，17、卡凸。

具体实施方式：

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。

如图1-4所示，一种包塑转子带破冰功能氢气循环泵，包括电机壳体1和增压器壳体2，所述电机壳体1内设有定子12、转子13和电机主轴14，所述增压器壳体2内设有轴承座15，所述轴承座15与电机壳体1之间形成齿轮室，所述齿轮室内通过阳转子轴7和阴转子轴8安装有主动齿轮3和从动齿轮4，所述轴承座15与增压器壳体2之间形成增压腔，所述增压腔内设有安装在阳转子轴7和阴转子轴8上的阳转子5和阴转子6；

所述转子13内壁设有弧形槽16，所述电机主轴14上设有活动设在弧形槽16内的卡凸17，卡凸17的尺寸小于弧形槽16的尺寸形成转子13空载旋转距离，转子13低温启动时先空载旋转形成扭矩惯性冲击力然后再通过卡凸17带动电机主轴14旋转，电机主轴14再带动阳转子轴7旋转，阳转子轴7通过主动齿轮3带动从动齿轮4旋转，从动齿轮4带动阴转子轴8旋转，阳转子轴7和阴转子轴8上的阳转子5和阴转子6同步旋转进行破冰；

所述阳转子5和阴转子6分别包括转子本体9，所述转子本体9采用LCP工程塑料制成，所述阳转子轴7和阴转子轴8采用金属制成，所述转子本体9直接注塑在阳转子轴7、阴转子轴8上与阳转子轴7、阴转子轴8连接于一体，所述阳转子轴7、阴转子轴8与转子本体9之间设有限位键10，所述限位键10用于防止转子本体9发生轴向和径向位移。

LCP工程塑料流动方向和横向线膨胀系数都小于铝合金7075T651D的2.36*10-5；一方面LCP工程塑料流动性高，注射温度和模具温度低，注射温度为340℃，模具温度为100℃，更加适合注塑，转子本体直接注塑到阳转子轴、阴转子轴上，阳转子轴、阴转子轴退火温度为400℃以上，不会造成轴退火，确保了阳转子轴、阴转子轴和转子本体的位置度，产品合格率更高，较以往的铝合金转子加工工艺更加简单，制造费用更低；另一方面LCP工程塑料比铝合金材料密度小，重量轻，材料费用低，热膨胀系数比铝合金小，更适合氢气循环泵在低温及高温下运行，提高了产品寿命。

所述限位键10与阳转子轴7、阴转子轴8一体加工成型制成，可直接通过机床在转子轴上加工出限位键。

所述限位键10包括花键，花键的多齿形状可增强阳转子轴7、阴转子轴8与转子本体9之间的径向结合力，有效避免转子本体9发生径向位移。

所述限位键10的数量为两个，两个限位键10间隔设置在阳转子轴7、阴转子轴8上，这样可增强对转子本体9的轴向限位效果，杜绝转子本体9发生轴向位移。

所述转子本体9的叶片数量为2-6个。

所述阳转子轴7、阴转子轴8采用铝合金或不锈钢或45钢制成。

所述转子本体9与阳转子轴7、阴转子轴8的加工步骤如下：首先对阳转子轴7、阴转子轴8进行粗加工，在阳转子轴7、阴转子轴8上加工出花键，然后将转子本体9对应花键位置直接注塑到阳转子轴7、阴转子轴8上，待转子本体9冷却定型后，再对阳转子轴7、阴转子轴8进行精加工，最后再对转子本体9进行精加工，达到所需精度要求。

所述电机主轴14通过联轴器11与阳转子轴7相连接。

工作时，转子13通过卡凸17带动电机主轴14旋转，电机主轴14带动阳转子轴7旋转，阳转子轴7一方面带动阳转子5旋转，另一方面带动主动齿轮3旋转，主动齿轮3再带动从动齿轮4旋转，从动齿轮4带动阴转子轴8上的阴转子8同步旋转，实现氢气循环泵的增压功能。

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。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。