本发明涉及一种燃料电池，该燃料电池包括两级高速流体压缩机，该压缩机包括：外壳，该外壳具有流体入口和压缩流体出口并且容纳围绕纵向轴线可旋转地安装的轴；第一压缩轮和第二压缩轮，其背对背地安装在所述轴上，所述第一压缩轮形成第一压缩级，所述第二压缩轮形成第二压缩级；以及电动机，优选同步电动机，其位于第一压缩轮与第二压缩轮之间并且设置成使轴旋转。
背景技术：
1、这种流体压缩机通常称为涡轮压缩机或离心压缩机。它们设有定子和转子，定子和转子形成永磁同步电动机(无刷电动机)。这种类型的压缩机可以达到非常高的速度，例如每分钟100,000至500,000转。电动机高速驱动压缩轮，并且压缩轮压缩流体。这里使用的流体是空气。使用两个压缩轮允许流体被压缩两倍。
2、这些压缩机通常包括用于待压缩流体的第一流动回路和用于用来冷却压缩机——更具体地说，一方面电动机和支承电动机轴的轴承以及另一方面电子元件——的冷却液的第二流动回路。实际上，电动机的高速旋转引起非常高的发热，使得必须冷却压缩机元件以避免损坏。至少就冷却回路而言，这些回路通常布置在实际压缩机的外部。
3、因此，这些压缩机非常庞大并且不能集成在有限的环境中。
4、此外，由冷却液回收的热量被浪费，这构成了相当大的能量浪费。
技术实现思路
1、本发明的一个目的是克服包括高速压缩机的已知燃料电池的各种缺点。
2、更确切地说，本发明的一个目的是提供一种包括非常紧凑的两级高速流体压缩机的燃料电池。
3、本发明的另一个目的是提供一种燃料电池，其包括两级高速流体压缩机，该压缩机具有高转速、高压缩比和最佳能效，但占用体积小。
4、为此，本发明涉及一种燃料电池，该燃料电池包括两级流体压缩机，该压缩机包括：外壳，该外壳具有流体入口和压缩流体出口并且容纳围绕纵向轴线可旋转地安装的轴；第一压缩轮和第二压缩轮，其背对背地安装在所述轴上，所述第一压缩轮形成第一压缩级，所述第二压缩轮形成第二压缩级；以及电动机，其位于第一压缩轮与第二压缩轮之间并且设置成使轴旋转。
5、根据本发明，外壳包括贯通的内部壳体，该内部壳体与纵向轴线同轴延伸，并且至少电动机布置在其内部，所述内部壳体具有内壁，该内壁布置成与电动机一起至少在所述内壁与电动机之间形成通道，所述通道在第一压缩级与第二压缩级之间延伸，以冷却与在通道中流动的待压缩流体接触的电动机。此外，外壳在其表面处包括至少一个空腔，该空腔形成至少一个集成壳体，该集成壳体布置成接纳压缩机的至少一个电子元件，所述集成壳体朝向内壁延伸，以允许所述电子元件被在通道中流动的待压缩流体经内壁冷却。
6、因此，根据本发明的燃料电池包括压缩机，该压缩机将同一种流体既用于压缩又用于冷却压缩机。既用于循环待压缩流体又用于冷却各种压缩机元件的通道的布置使得可以获得非常紧凑的压缩机并因此获得非常紧凑的燃料电池。特别地，与其中电子元件直接由流体冷却的构型相比，电子元件经由内壁冷却的构型具有若干优点。所有电子元件均可无需特殊密封即可布置。可以在不排出流体的情况下对电子元件进行操作，排出流体是一种复杂且昂贵的操作。此外，将电子元件固定在外壳中的集成壳体内节省了空间。
7、此外，根据本发明的燃料电池包括压缩机，该压缩机能够回收电动机、支承电动机轴的轴承和电子元件中的所有热量损失，以将所述损失转换成有用功。因此，根据本发明的燃料电池包括压缩机，该压缩机具有高转速、高压缩比和最佳能效，但占用体积小。
1.一种燃料电池(100)，包括两级流体压缩机(1)，所述压缩机包括：外壳(2)，其具有流体入口(5)和压缩流体出口(6)并且容纳围绕纵向轴线(aa)可旋转地安装的轴(7)；
2.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述内壳体(50)的内壁(52)具有圆形横截面，并且所述电动机(12)在其外表面上具有凹陷部(55)，所述凹陷部(55)与所述内壁(52)一起形成用于供待压缩流体流动的所述通道(54)。
3.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述外壳(2)在限定其上部内表面(62)的同一表面上包括多个空腔(60a，60b)，每个所述空腔形成集成壳体，所述集成壳体布置成接纳所述压缩机的电子元件(4a，4b)，所述空腔(60a，60b)至少布置在所述外壳(2)的内壁(52)上方并且至少布置在所述外壳(2)的内壁(52)的一侧。
4.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述空腔(60a，60b)至少部分地沿着用于供待压缩流体流动的所述通道(54)纵向延伸，以形成纵向延伸的集成壳体。
5.根据权利要求4所述的燃料电池，其特征在于，所述流体压缩机包括布置成接纳所述压缩机的电子元件(4)的至少一个板(64)，所述板(64)在其下表面上至少承载纵向延伸的电子元件(4a，4b)，所述板(64)位于所述外壳(2)的上部内表面(62)上方，使得在所述板(64)的下表面上纵向延伸的所述电子元件(4a，4b)分别接纳在它们的集成壳体内，所述集成壳体至少部分地沿着用于待压缩流体的流动通道(54)纵向延伸。
6.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述集成壳体包括带形弹簧(66)，所述带形弹簧(66)布置成将设置在所述集成壳体内的电子元件(4a)在所述内壁(52)的方向上保持抵靠在所述集成壳体的壁上。
7.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述流体压缩机(1)包括用于封闭所述外壳(2)的上表面(2a)的上盖(3a)，所述上盖(3a)位于所述电子元件(4)侧。
8.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述轴(7)至少借助于前径向轴承(18)、后径向轴承(22)和轴向轴承(24)可旋转地安装在所述外壳(2)上。
9.根据权利要求8所述的燃料电池，其特征在于，设置有至少一个孔口(59a)，所述孔口(59a)布置成允许在所述通道(54)中流动的待压缩流体分别在所述前径向轴承(18)、所述后径向轴承(22)和所述轴向轴承(24)附近流动，并且，设置有布置成允许待压缩流体在冷却所述前径向轴承(18)、所述后径向轴承(22)和所述轴向轴承(24)之后重新流入所述通道(54)的至少一个孔口(57b)。
10.根据权利要求8所述的燃料电池，其特征在于，所述轴向轴承(24)是空气动力轴承，并且在其至少一个面上，所述轴承具有布置成形成气膜的第一沟槽(24a)。
11.根据权利要求8所述的燃料电池，其特征在于，所述前径向轴承(18)和所述后径向轴承(22)是空气动力轴承，并且所述轴(7)具有面向所述前径向轴承(18)和所述后径向轴承(22)的第二沟槽(32)，所述第二沟槽(32)布置成产生气膜。
12.根据权利要求8所述的燃料电池，其特征在于，所述流体压缩机(1)包括前径向轴承支架(26)和后径向轴承支架(28)，其布置成围绕所述轴(7)分别定位在所述电动机(12)的前部和后部，并且所述前径向轴承支架(26)至少包括面向设置在前径向轴承(18)上的第二槽(36)定位的第一槽(34)，所述第一槽(34)和所述第二槽(36)布置成接纳前轴承o形环接头(38)，并且所述后径向轴承支架(28)包括至少第三槽，所述第三槽面向设置在所述后径向轴承(22)上的第四槽定位，所述第三槽和所述第四槽布置成接纳后轴承o形环接头。
13.根据权利要求12所述的燃料电池，其特征在于，所述前径向轴承支架(26)包括设置成用于供空气通过的第五槽(40)，并且所述后径向轴承支架(28)包括设置成用于供空气通过的第六槽。
14.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述外壳(2)具有孔(68)，所述孔(68)布置成允许电缆在所述电动机(12)与所述电子元件(4)之间通过，所述孔(68)被密封。
