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CN218934766U - 离心式鼓风机、燃料电池系统及叶轮 - Google Patents

离心式鼓风机、燃料电池系统及叶轮 Download PDF

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CN218934766U CN202220876457.9U CN202220876457U CN218934766U CN 218934766 U CN218934766 U CN 218934766U CN 202220876457 U CN202220876457 U CN 202220876457U CN 218934766 U CN218934766 U CN 218934766U
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Abstract

本申请涉及离心式鼓风机、燃料电池系统及叶轮。所述离心式鼓风机包含位于电机外壳中的电机、叶轮及蜗壳。所述蜗壳直接接触所述电机外壳，使得所述蜗壳经配置以在操作期间主动冷却所述电机。

Description

离心式鼓风机、燃料电池系统及叶轮
技术领域
本公开的方面涉及鼓风机，例如用于燃料电池系统的鼓风机。
背景技术
燃料电池(例如固体氧化物燃料电池)是可将储存于燃料中的能量高效转换成电能的电化学装置。高温燃料电池包含固体氧化物及熔融碳酸盐燃料电池。这些燃料电池可使用氢及/或碳氢化合物燃料操作。有一些类别的燃料电池，例如固体氧化物再生燃料电池，其也允许反向操作，使得可使用电能作为输入将氧化的燃料还原回未氧化的燃料。
实用新型内容
根据本公开的一个实施例，一种离心式鼓风机包含位于电机外壳中的电机、叶轮及蜗壳。所述蜗壳直接接触所述电机外壳，使得所述蜗壳经配置以在操作期间主动冷却所述电机，所述电机外壳在其外表面上含有鳍片式散热体，且所述蜗壳接触所述鳍片式散热体，使得所述蜗壳的壁形成所述电机外壳的部分。
在一个实施例中，所述蜗壳具有椭圆形形状，其在平行于电机轴件的方向上的宽度是其在垂直于所述轴件的方向上的高度的至少两倍大，且所述蜗壳的接触所述鳍片式散热体的区段位于所述鳍片式散热体的至少部分的径向外侧并包围所述至少部分。
根据本公开的一个实施例，一种离心式鼓风机包含含有电机轴件的电机、直接安装于所述电机轴件上的叶轮，及蜗壳。
根据本实用新型的一个实施例，一种叶轮包含：在所述叶轮的表面上的多个全叶片，其中所述多个全叶片中的每一者包括第一长度；及在所述叶轮的所述表面上的多个分流叶片，其中所述多个分流叶片中的每一者包括小于所述第一长度的第二长度。
在一个实施例中，所述多个全叶片中的每一者包括安置在所述叶轮的周缘处的后缘，其中所述后缘包括朝向所述叶轮的旋转方向的35°到45°的倾斜角，且所述多个分流叶片中的每一者包括安置在所述叶轮的所述周缘处的后缘，其中所述后缘包括朝向所述叶轮的所述旋转方向的35°到45°的倾斜角。
在一个实施例中，所述多个全叶片中的每一者的所述后缘包括45°到65°的后掠角，且所述多个分流叶片中的每一者的所述后缘包括45°到65°的后掠角。所述分流叶片的大部分长度的所述后掠角的绝对值大于所述全叶片的大部分长度的所述后掠角的绝对值。
附图说明
并入本文并构成本说明书的部分的附图说明本实用新型的实例实施例，且与上文给出的整体描述及下文给出的详细描述一起用于解释本实用新型的特征。
图1是根据适于实施各种实施例的各种实施例的燃料电池系统的透视图。
图2是根据适于实施各种实施例的各种实施例的热箱的示意性横截面侧视图。
图3是根据本公开的各种实施例的SOFC燃料电池系统的示意图。
图4A是根据本公开的各种实施例的鼓风机外壳的横截面侧视图。
图4B是根据本公开的各种实施例的鼓风机外壳的前视图。
图4C是根据本公开的各种实施例的鼓风机外壳的侧视图。
图4D是根据本公开的各种实施例的鼓风机外壳的透视图。
图5A是根据本公开的各种实施例的叶轮的前视图。
图5B是根据本公开的各种实施例的叶轮的透视图。
图5C是根据本公开的各种实施例的叶轮的侧视图。
图6是根据本公开的各种实施例的图5A到5C的叶轮的叶片的倾斜角的曲线图。
图7是根据本公开的各种实施例的图5A到5C的叶轮的叶片的后掠角的曲线图。
具体实施方式
将参考附图详细描述各种实施例。在可行情况下，将在整个附图中使用相同元件符号来指相同或相似部分。对特定实例及实施方案的引用是出于说明性目的，且并不希望限制本实用新型或权利要求书的范围。
空气及其它气体鼓风机是燃料电池系统的整体组件，其在整个系统中移动空气或其它气体(例如燃料)用于冷却、提供空气或燃料用于发电、或排气再循环及/或通风。本文中所描述的各种实施例提供用于鼓风机的组件的装置结构及功能。在一些实施例中，鼓风机可包含具有不同长度叶片的叶轮。叶轮叶片可包含具有第一长度的全叶片及具有小于第一长度的第二长度的分流叶片。叶轮叶片可具有朝向叶轮的旋转方向的后缘倾斜角。叶轮叶片可在后缘处具有高后掠角。在一些实施例中，鼓风机可包含具有蜗壳的鼓风机外壳，所述蜗壳至少部分形成鼓风机外壳的电机外壳部分的至少部分。蜗壳可为宽度大于高度的椭圆形。
本文中所描述的各种实施例可鉴于空气用鼓风机来描述。所属领域的普通技术人员将认识到，对空气用鼓风机的此类描述可类似地适用于环境空气用鼓风机或调节空气用(例如热空气、冷却空气、加湿空气、除湿空气等)鼓风机。所属领域的普通技术人员将认识到，对空气用鼓风机的此类描述可类似地适用于燃料气体用鼓风机或排气用(例如燃料电池系统中的阳极排气再循环气体)鼓风机。
本文中所描述的实施例通过改进鼓风机外壳及叶轮设计来提供优于现有鼓风机组件设计的优点。鼓风机外壳架构可为使用鼓风机蜗壳来主动冷却鼓风机电机的集成式设计。相较于传统鼓风机配置，高纵横比椭圆形横截面形状鼓风机蜗壳(例如，大于2，例如2.1到10，包含2.2、2.3、2.4等到3)可放置在叶轮的相对侧上(例如在电机侧上)。蜗壳壁可形成鼓风机外壳的电机外壳部分的至少一部分。蜗壳内的低温、高速气流可用于移除通过蜗壳壁从电机传导的热，起到用于电机的主动散热器的作用。在一些实施例中，椭圆形蜗壳可与电机外壳的鳍片式散热体部分组合使用，且可省略用于电机的典型冷却风扇。在一些实施例中，鼓风机叶轮可直接安装在鼓风机电机的电机轴件上。鼓风机外壳架构的实施例中的任何者可通过与现有鼓风机相比减小大小、成本及/或噪音并增加可靠性(例如通过使用利用椭圆形蜗壳的较小形状因子或通过省略零件，例如电机的冷却风扇或用于耦合鼓风机叶轮及电机轴件的额外耦合元件)来提供优于现有鼓风机设计的优点。
离心式鼓风机叶轮可包含叶片长度的组合。分流叶片可安置在全叶片之间，其中分流叶片的长度可小于全叶片的长度。包含分流叶片及/或全叶片的叶片在后缘处可具有高后掠角。例如，高后掠角可等于或大于约45°，例如约45°到约65°。包含分流叶片及/或全叶片的叶片可具有朝向叶轮的旋转方向的高倾斜角。例如，高倾斜角可为约35°到约45°，例如约40°。叶轮的实施例中的任何者可通过改进叶轮的效率及降噪来提供优于现有鼓风机设计的优点。在一些实施例中，改进的效率可在可包含速度、功率、容量、流速、压力等的范围的操作范围内实现。叶轮的实施例中的一些，例如可变叶片长度及/或叶片朝向叶轮的旋转方向的倾斜角可通过减少或消除由气流通过鼓风机引起的噪音来提供优于现有鼓风机设计的优点。
图1说明包括模块化燃料电池系统的一个发电机的实例，所述模块化燃料电池系统在第8,440,362号美国专利中更完整描述，所述专利通过引用的方式并入本文中用于描述模块化燃料电池系统。模块化系统可含有在上述专利以及第9,190,693号美国专利中描述的模块及组件，所述专利通过引用的方式并入本文中用于描述模块化燃料电池系统。燃料电池系统外壳10的模块化设计提供灵活的系统安装及操作。
模块化燃料电池系统外壳10包含多个功率模块外壳12(含有燃料电池功率模块组件)、一或多个燃料输入(即燃料处理)模块外壳16及一或多个功率调节(即电输出)模块外壳18。例如，系统外壳可包含任何期望数目个模块，例如2到30个功率模块，例如6到12个功率模块。图1说明系统外壳10，其含有在公共底座20上的六个功率模块(并排堆叠的一行六个模块)、一个燃料处理模块及一个功率调节模块。每一模块可包括其自身的机柜或外壳。替代地，功率调节及燃料处理模块可组合成位于一个机柜或外壳14中的单一输入/输出模块。为简洁起见，每一外壳12、14、16、18将在下文中称为“模块”。
虽然展示一行功率模块12，但系统可包括超过一行的模块12。例如，系统可包括背对背堆叠的两行功率模块。
每一功率模块12经配置以容纳一或多个热箱13。每一热箱含有一或多个燃料电池堆叠或列(为简洁起见未展示)，例如具有由导电互连板分离的陶瓷氧化物电解质的一或多个固体氧化物燃料电池堆叠或列。还可使用其它燃料电池类型，例如PEM、熔融碳酸盐、磷酸等。
模块化燃料电池系统外壳10还含有一或多个输入或燃料处理模块16。此模块16包含含有用于燃料预处理的组件(例如脱硫床)的机柜。燃料处理模块16可经设计以处理不同类型的燃料。例如，柴油燃料处理模块、天然气燃料处理模块及乙醇燃料处理模块可安置在相同或单独机柜中。为特定燃料定制的不同床组成可设置在每一模块中。处理模块16可处理选自以下燃料中的至少一者：从管道提供的天然气、压缩天然气、甲烷、丙烷、液化石油气、汽油、柴油、家用取暖油、煤油、JP-5、JP-8、航空燃料、氢气、氨气、乙醇、甲醇、合成气、沼气、生物柴油及其它合适碳氢化合物或含氢燃料。如果需要，重整器17可位于燃料处理模块16中。替代地，如果需要将重整器17与燃料电池堆叠热集成，那么单独重整器17可位于相应功率模块12中的每一热箱13中。此外，如果使用内部重整燃料电池，那么可完全省略外部重整器17。
模块化燃料电池系统外壳10还含有一或多个功率调节模块18。功率调节模块18包含机柜，所述机柜含有用于将燃料电池堆叠产生的DC功率转换成AC功率的组件、用于将AC功率输出到电网的电连接器、用于管理电瞬变的电路、系统控制器(例如，计算机或专用控制逻辑装置或电路)。功率调节模块18可经设计以将来自燃料电池模块的DC功率转换成不同AC电压及频率。可提供针对208V、60Hz；480V、60Hz；415V、50Hz及其它常见电压及频率的设计。
燃料处理模块16及功率调节模块18可容纳于一个输入/输出机柜14中。如果提供单一输入/输出机柜14，那么模块16及18可垂直定位(例如，功率调节模块18组件在燃料处理模块16脱硫罐/床上方)或并排在机柜14中。
如图1中的实例实施例中展示，为一行六个功率模块12提供一个输入/输出机柜14，这些功率模块12并排线性布置在输入/输出模块14的一侧上。所述行模块可定位成(例如)相邻于系统为其供电的建筑物(例如，模块的机柜的背部面向建筑物壁)。虽然展示一行功率模块12，但系统可包含超过一行的模块12。例如，如上文所提及，系统可包含背对背堆叠的两行功率模块。
功率模块12及输入/输出模块14中的每一者包含门30(例如，舱口、检修面板等)以允许接近模块的内部组件(例如，用于维护、修理、更换等)。根据一个实施例，模块12及14布置成线性阵列，其仅在每一机柜的一个面上具有门30，从而允许连续行系统在端部处彼此邻接安装。依此方式，燃料电池外壳10的大小及容量可用额外模块12或14及底座20来调整，其中现有模块12及14及底座20所需的重新布置最少。如果需要，到模块14的门30可位于机柜的侧面上而非前面。
图2说明包含燃料电池堆叠或列40的燃料电池系统热箱13的平面图。热箱13经展示为包含燃料电池堆叠或列40。然而，热箱13可包含两个或更多个堆叠或列40。堆叠或列40可包含彼此堆叠的电连接的燃料电池45，其中互连件50安置在燃料电池45之间。堆叠或列中的第一及最后一个燃料电池45安置在相应端板60与互连件50之间。端板60电连接到燃料电池堆叠或列40的电输出。热箱13可包含其它组件，例如燃料导管、空气导管、密封件、电触点等，且可并入到包含辅机装备(balance of plant)组件的燃料电池系统中。燃料电池45可为固体氧化物燃料电池，其含有陶瓷电解质(例如氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)或氧化钪稳定的氧化锆(SSZ))、阳极电极(例如镍-YSZ、Ni-SSZ或镍-氧化钐掺杂的二氧化铈(SDC)金属陶瓷)及阴极电极(例如锰酸镧锶(LSM))。互连件50及/或端板60可包括任何合适不透气且导电材料，例如铬铁合金，例如含4到6wt％铁及余量铬的合金。互连件50电连接相邻燃料电池45且为燃料及空气提供到达燃料电池45的通道。
燃料电池系统(例如模块化燃料电池系统外壳10)可包含多件支持设备及/或由多件支持设备增强。支持设备可包含用于支持燃料电池系统的操作的各种辅助设备及系统。支持设备可基于其中燃料电池系统安装的地点的限制及/或特征而不同。作为非限制性实例，支持设备可包含燃料支持设备、空气支持设备及/或通风支持设备。一种类型的燃料支持设备可包含经配置以控制燃料电池系统中的供应及/或排放燃料压力的设备，例如燃料鼓风机或泵，用于向燃料电池系统供应燃料、再循环燃料电池系统中的燃料/排放，及/或从燃料电池系统排放燃料。另一类型的燃料支持设备可经配置以处理燃料电池系统的燃料，例如燃料预热器、排气洗涤器等。还可使用其它类型的燃料支持设备。一种类型的空气支持设备可为经配置以提供空气到燃料电池系统中及/或从燃料电池系统排放空气的空气供应设备，例如用于向燃料电池阴极提供空气及/或从燃料电池阴极排放空气的鼓风机或风扇、阳极尾气氧化器(ATO)、空气热交换器、CPOx反应器等。还可使用其它类型的空气支持设备。一种类型的通风支持设备可包含经配置从热箱外部的外壳的部分(例如，模块化燃料电池系统外壳10内但在热箱13本身外部的部分)通风及/或使空气在其中循环的设备，例如用于将空气从外壳10内吹出外壳10以维持可接受外壳10压力的通风风扇。还可使用其它类型的通风支持设备。
图3是根据本公开的各种实施例的固体氧化物燃料电池(SOFC)系统10的示意图。参考图1，系统100包含热箱13及安置在其中或相邻于其的各种组件。例如，任何数目及组合的各种组件可安置在外壳(例如，燃料电池系统外壳10、功率模块外壳12、外壳14、燃料输入模块外壳16、功率调节模块外壳18)内。
热箱13可含有燃料电池堆叠102，例如固体氧化物燃料电池堆叠(其中堆叠的一个固体氧化物燃料电池含有陶瓷电解质(例如氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)或氧化钪稳定的氧化锆(SSZ))、阳极电极(例如镍-YSZ或Ni-SSZ金属陶瓷)及阴极电极(例如锰酸镧锶(LSM)))。堆叠102可在多个列中在彼此上方布置。
热箱13还可含有阳极同流换热器110、阴极同流换热器200、阳极尾气氧化器(ATO)130、阳极排气冷却器140、包含分流器122及涡流产生器124的ATO混合器/注入器(其为简洁起见在本文中称为ATO注入器)120及蒸汽产生器160。系统10还可包含催化部分氧化(CPOx)反应器170、混合器150、CPOx鼓风机180(例如空气鼓风机)、系统鼓风机182(例如空气鼓风机)及阳极再循环鼓风机184，其可安置在热箱13的外部。然而，本公开不限于组件中的每一者相对于热箱13的任何特定位置。
CPOx反应器170通过燃料导管300A从燃料入口300接收燃料入口流。燃料入口300可为包含用于控制提供到CPOx反应器170的燃料量的阀的公用气体管线。CPOx鼓风机180可在系统10启动期间向CPOx反应器170提供空气，且接着在当燃料电池堆叠102达到高于700℃，例如750到900℃的稳态操作温度时的稳态操作模式期间关闭。处于稳态中的燃料及/或在启动期间燃料及空气的混合物可通过燃料导管300B提供到混合器150。燃料通过燃料导管300C从混合器150流到阳极同流换热器110。燃料通过燃料导管300D从阳极同流换热器110流到堆叠102。系统10还可包含阳极同流换热器110中的一或多个燃料重整催化剂112、114及116。
主空气鼓风机182可经配置以通过空气导管302A向阳极排气冷却器140提供空气流(例如空气入口流)。空气通过空气输出导管302B从阳极排气冷却器140流到阴极同流换热器200。空气通过空气导管302C从阴极同流换热器200流到堆叠102。
堆叠102中产生的阳极排气(即燃料排气)通过阳极排气出口导管308A提供到阳极同流换热器110。阳极排气可含有未反应的燃料。阳极排气在本文中还可称为燃料排气。阳极排气可由阳极排气导管308B从阳极同流换热器110提供到分流器122。阳极排气的第一部分可经由阳极排气输出导管308D从分流器122提供到ATO 130。阳极排气的第二部分可通过第一阳极排气再循环导管308C从分流器122提供到阳极排气冷却器140。阳极排气可通过第二阳极排气再循环导管308E从阳极排气冷却器140提供到混合器150。阳极再循环鼓风机184可经配置以使阳极排气移动通过第二阳极排气再循环导管308E，如下文讨论。
堆叠102中产生的阴极排气(例如空气排气)通过阴极排气导管304A流到ATO 130。阴极排气在本文中还可称为空气排气。涡流产生器124可安置在阴极排气导管304A中且可经配置以使阴极排气涡旋。导管308D可流体连接到涡流产生器124下游的阴极排气导管304A。离开涡流产生器124的涡旋阴极排气可在提供到ATO 130之前与由分流器122提供的阳极排气混合。混合物可在ATO 130中氧化以产生ATO排气。ATO排气通过排气导管304B从ATO 130流到阴极同流换热器200。排气通过排气导管304C从阴极同流换热器200流到蒸汽产生器160。排气从蒸汽产生器160流出并通过排气导管304D流出热箱13。
水从水源190(例如水箱或水管)，通过水导管306A流到蒸汽产生器160。蒸汽产生器160使用来自由排气导管304C提供的ATO排气的热将水转化成蒸汽。蒸汽通过水导管306B从蒸汽产生器160提供到混合器150。替代地，如果需要，可将蒸汽直接提供到燃料入口流中及/或可将阳极排气流直接提供到燃料入口流中，接着加湿经组合燃料流。混合器150经配置以将蒸汽与阳极排气及燃料混合。接着，此燃料混合物可在提供到堆叠102之前在阳极同流换热器110中加热。
系统10可进一步包括经配置以控制系统10的各种元件(例如，鼓风机182及184及燃料控制阀)的系统控制器225。控制器225可包含经配置以执行存储的指令的中央处理单元。例如，控制器225可经配置以根据燃料组成数据来控制通过系统10的燃料及/或空气流。
鼓风机
在一些实施例中，鼓风机可为高性能离心式鼓风机，其可包括以上关于图1所描述的燃料电池系统的鼓风机中的任何者。因此，鼓风机可为CPOx鼓风机180(例如用于系统启动的CPOx的空气鼓风机)、系统鼓风机182(例如用于提供空气到燃料电池堆叠中的主空气鼓风机)及/或将阳极排气流从堆叠再循环到燃料入口流中的阳极再循环鼓风机184。在一些实施例中，鼓风机可用于与上文所描述的燃料电池系统不同的系统中。鼓风机可在宽范围的流体(例如空气及/或气体)流速及/或压力下操作。鼓风机在大小上可为紧凑的以装配在外壳中可用的有限空间中。例如，外壳可为燃料电池系统的外壳(例如燃料电池系统外壳10)、功率模块外壳12、外壳14、燃料输入模块外壳16及/或功率调节模块外壳18。例如，鼓风机可经定大小以装配在功率模块外壳12中，所述功率模块外壳12除鼓风机之外还可围封热箱13。在一些实施例中，紧凑大小及在宽范围的流体流速及/或压力下的高性能操作可通过鼓风机外壳设计(其实施例在本文中参考图4A到4D描述)及/或叶轮设计(其实施例在本文中参考图5A到5C、6及7描述)中的一或多者来实现。
图4A到4D说明根据本公开的各种实施例的鼓风机外壳400的实例。图4A是鼓风机外壳400的横截面侧视图，图4B是鼓风机外壳400的前视图，图4C是鼓风机外壳400的侧视图，且图4D是鼓风机外壳的透视图。在一些实施例中，鼓风机外壳400可为鼓风机的组件。在各种实施例中，鼓风机外壳400可由任何数目及组合的金属、合金及/或聚合物形成。例如，鼓风机外壳的任何组件可由铝及/或铝合金形成。
鼓风机外壳400可包含流体输送结构(本文中称为蜗壳402)及电机外壳410，如图4A、4B及4D中展示。在一些实施例中，蜗壳402可经配置以输送空气、排气及/或燃料气体。蜗壳402可形成为曲线形状。在图4A及4C中展示的一些实施例中，蜗壳402可绕叶轮500的圆周的至少一部分(例如，下文参考图5A到5C描述的叶轮500的周缘502)径向安置，所述叶轮500可安置在鼓风机外壳400内。例如，蜗壳402可绕叶轮500的圆周的约360°径向安置。在一些实施例中，蜗壳402可绕电机外壳410的体积的至少一部分径向安置。例如，蜗壳402可绕电机外壳430的体积的至少一部分的约360°径向安置。
蜗壳402可包含外表面404及内表面406。内表面406可形成可将流体(例如，气体(例如空气))从蜗壳入口通道424输送到出口440的流体输送通道408。蜗壳入口通道424及出口440可流体连接到流体输送通道408。由内表面406形成的流体输送通道408可具有拥有大于2的纵横比的椭圆形横截面。例如，由内表面406形成的流体输送通道408可具有大于2(例如2.1到10，包含2.2、2.3、2.4等到3)的高纵横比。因而，蜗壳402可具有等于流体输送通道408的椭圆形横截面的内部椭圆形横截面。例如，蜗壳402可具有可拥有大于2(例如2.1到10，包含2.2、2.3、2.4等到3)的高纵横比的内部椭圆形横截面。蜗壳402可具有由任何形状的外表面404形成的外部横截面。在一些实施例中，蜗壳402的外部横截面可为由外表面404形成的类似于蜗壳402的内部椭圆形横截面的外部椭圆形横截面。蜗壳402的流体输送通道408可具有可变体积，对于所述可变体积，靠近出口440体积可增加。内表面406可变化地定大小以增加靠近出口440的流体输送通道408的体积。内表面406可经定大小以维持蜗壳402的内部椭圆形横截面，同时增加流体输送通道408的体积。在一些实施例中，内表面406可经定大小以维持蜗壳402的内部椭圆形横截面，同时维持内部椭圆形横截面的纵横比。在一些实施例中，内表面406可经定大小以在改变纵横比时维持蜗壳402的内部椭圆形横截面。
电机外壳410可包含外表面412、内表面414及由内表面414形成的电机腔418。电机外壳410可经配置以将电机470容纳在电机腔418中，如图4A中展示。电机470可经配置以经由电机轴件430驱动叶轮500。叶轮500可直接安装在电机轴件430上以减小鼓风机的大小及复杂性。电机470的操作可产生热且电机外壳410可用作散热器以消散由电机470产生的热。在一些实施例中，电机外壳410可包含散热体450(例如具有多个散热器鳍片的鳍片式散热体)，其可与外表面412成一体及/或安装到外表面412。散热体450可与电机外壳410一起用作散热器以消散由电机470产生的热。在一些实施例中，外表面412可具有圆形圆周。
在一些实施例中，蜗壳402可依蜗壳402的至少一部分与电机外壳410重叠的方式安置。例如，蜗壳402可与电机外壳410的20％或更多重叠，例如电机外壳410的20％到100％，包含电机外壳410的约40％到约50％。因而，蜗壳402较现有鼓风机设计可基本上安置在叶轮500的相对侧上(例如，在叶轮500的电机470侧上)。例如，蜗壳402可具有与蜗壳入口通道424重叠的部分及与电机外壳410重叠的部分。蜗壳402与电机外壳410重叠的部分可包含与电机外壳410直接接触的蜗壳402的外表面404的至少一部分及/或蜗壳402的内表面406的至少一部分。例如，蜗壳402与电机外壳410重叠的部分可包含安置成邻接电机外壳410的蜗壳402的外表面404的至少一部分，例如外表面412及/或散热体450。在另一实例中，蜗壳402与电机外壳410重叠的部分可包含形成电机外壳410的外表面412的部分的蜗壳402的外表面404的至少一部分，例如外表面412及/或散热体450。在另一实例中，蜗壳402与电机外壳410重叠的部分可包含形成电机外壳410的外表面412的部分的蜗壳402的内表面406的至少一部分。具有高纵横比椭圆形横截面的蜗壳402可沿在平行于电机轴件430的方向上的长轴的宽度比蜗壳402可沿垂直于电机轴件430的方向上的短轴的高度更大。例如，具有大于2的高纵横比，蜗壳402的宽度可为蜗壳402可能的高度的2倍大，例如2.1到10倍大，包含2.2、2.3、2.4等到3倍大。纵横比越高，蜗壳可与电机外壳410重叠越多。蜗壳402可与电机外壳410重叠的部分可绕散热体450的至少一部分径向安置。
具有外部椭圆形横截面的蜗壳402较具有外部圆形横截面(例如具有纵横比1)的现有鼓风机设计可减小鼓风机外壳400的整体外部尺寸。蜗壳402的外部椭圆形横截面的较高纵横比可产生鼓风机外壳400的较小整体外部尺寸。例如，鼓风机外壳400的整体外部尺寸在垂直于电机轴件430的尺寸上可较小。相较于蜗壳不与电机外壳重叠的现有鼓风机设计，蜗壳402的部分与电机外壳410的部分重叠可减小鼓风机外壳400的整体外部尺寸。蜗壳402的较大部分与电机外壳410的较大部分重叠可产生鼓风机外壳400的较小整体外部尺寸。例如，鼓风机外壳400的整体外部尺寸在平行于电机轴件430的尺寸上可较小。
通过将电机外壳410的部分与蜗壳402的部分重叠，蜗壳可用作主动散热器以冷却电机470。通过蜗壳402流体输送通道408输送的空气及/或气体可具有比来自电机470的由电机外壳410吸收且存在于电机外壳410与蜗壳402重叠的部分处的热更低的温度。在一些实施例中，存在于电机外壳410的重叠部分处的经吸收电机热可通过蜗壳402的外表面404的邻接部分由蜗壳402吸收且通过蜗壳402由蜗壳402的内表面406传导到输送空气及/或气体。例如，存在于电机外壳410的外表面412的重叠部分处的经吸收电机热可由蜗壳402的外表面404的邻接部分吸收。举另一实例，存在于电机外壳410的散热体450的重叠部分处的经吸收电机热可由蜗壳402的外表面404的邻接部分吸收。在一些实施例中，存在于电机外壳410的重叠部分处的经吸收电机热还可存在于蜗壳402的重叠部分处并由蜗壳402的内表面406传导到输送空气及/或气体。例如，存在于电机外壳410的外表面412的重叠部分处的经吸收电机热还可存在于形成电机外壳410的外表面412的重叠部分的蜗壳402的内表面406的部分处。传导到输送空气及/或气体的热可通过经由蜗壳402及出口440输送出鼓风机外壳400的空气及/气体而从鼓风机外壳400移除。蜗壳402的散热益处可允许省略用于电机470的典型冷却风扇。例如，与散热体450的功能组合的蜗壳402的散热益处可允许电机充分冷却以省略用于电机470的典型冷却风扇。
对于蜗壳402邻接或形成电机外壳410的部分的实施例，鼓风机外壳400用作用于电机冷却的混合散热器。蜗壳402内部横截面的高纵横比椭圆形状使得蜗壳402能够比低纵横比设计更大程度地接触电机外壳410或与电机外壳410集成，且仍可允许优化空气动力学性能。由蜗壳402中相对高速空气及/或气流强制的对流热传递带走通过电机外壳410传导的大部分热。通过电机外壳410的对流热传递(例如通过位于电机外壳410的外表面412上的散热体450)可移除由电机470产生的剩余热。由于省略鼓风机的冷却风扇，此混合散热器较现有鼓风机设计可减小大小、成本及噪音。
使用蜗壳402及电机外壳410对电机470的混合冷却为电机470提供良好热管理，在燃料电池系统下游带走电机470的热。相较于使从电机470散发的所有热留在电机外壳410内及周围且必须通过使用冷却风扇从鼓风机周围移除热的传统方法，混合冷却更有效地减少电机外壳410中的热负载。在没有传统冷却风扇的情况下，可改进鼓风机的整体效率且鼓风机可含有较少零件，这可提高可靠性、降低成本及减小大小。
在一些替代实施例中，蜗壳402可依蜗壳402不与电机外壳410重叠的方式安置。因而，蜗壳402可基本上安置在叶轮406的一侧上(例如，在叶轮406的进气侧上)。例如，蜗壳402可具有与蜗壳入口通道424重叠的部分及从鼓风机外壳400在平行于电机轴件430的方向上远离电机外壳410延伸的部分。相较于具有外部圆形横截面(例如具有纵横比1)的现有鼓风机设计，具有外部椭圆形横截面的蜗壳402可减小鼓风机外壳400的整体外部尺寸。蜗壳402的外部椭圆形横截面的较高纵横比可产生鼓风机外壳400的较小整体外部尺寸。例如，鼓风机外壳400的整体外部尺寸在垂直于电机轴件430的尺寸上可较小。
出口440可包含外表面442及内表面444。在一些实施例中，出口440可为鼓风机外壳400与蜗壳402相连续的部分。例如，出口440的外表面442可与蜗壳402的外表面404相连续且出口440的内表面444可与蜗壳402的内表面406相连续。在一些实施例中，出口440可与蜗壳402成一体。在一些替代实施例中，出口440可为由固定组件(未展示)固定到鼓风机外壳400的组件。例如，固定组件可为螺纹紧固件、夹子、销、焊接、粘合剂等。出口440可具有不同形状及/或大小的横截面。出口440的内部横截面及蜗壳402的椭圆形横截面在出口440与蜗壳402流体耦合的出口440的端及蜗壳402的端处可基本上相似。出口440的内部横截面可朝向远离出口440流体耦合到蜗壳402的出口440的端的出口440的端变得越来越圆形。在一些实施例中，出口440的内部横截面及/或外部横截面可经定大小及/或定形以与出口导管(未展示)(例如引导管、管或软管)耦合。
在一些实施例中，叶轮护罩420可被可固定地耦合到鼓风机外壳400的叶轮端，叶轮500可安装在所述叶轮端中。例如，叶轮护罩420可被可固定地耦合到蜗壳402的外表面404。例如，叶轮护罩420可由至少一个固定组件426(例如螺纹紧固件(例如螺栓)、销、夹子、焊接、粘合剂等)可固定地耦合到鼓风机外壳400。护罩420可包含内表面422，其部分可形成通过护罩420的鼓风机入口通道428，所述通道可用作用于空气及/或气体到鼓风机外壳400的入口。鼓风机入口通道428可与叶轮500同轴。护罩420及鼓风机外壳400可在电机外壳410与护罩420的内表面422之间形成蜗壳入口通道424。蜗壳入口通道424可流体耦合到由护罩420的内表面422形成的鼓风机入口通道428。空气及/或气体可输送通过由护罩420的内表面422形成的鼓风机入口通道428及蜗壳入口通道424到蜗壳402的流体输送通道408。
在一些实施例中，叶轮500可同轴且直接安装到电机轴件430，电机轴件430可延伸到电机470中且可由电机470旋转。如图4A中展示，电机轴件430可安置在叶轮500中的安装通道462(即轴向开口)内。叶轮500可由固定组件432(例如螺纹紧固件(例如螺栓)、销、夹子等)固定到电机轴件430。将叶轮500直接安装到电机轴件430可放弃电机470与叶轮500之间的其它安装构件的中间齿轮或其它旋转运动传递组件。将叶轮500直接安装到电机轴件430可在不牺牲鼓风机的空气动力学及机械性能的情况下减少电机轴件长度。电机470可为永磁电机。空气及/或气体可输送通过由护罩420的内表面422形成的鼓风机入口通道428、蜗壳入口通道424、蜗壳402的流体输送通道408，且出口可至少部分由叶轮500驱动。
在一些实施例中，电机盖416(在图4A及4B中)可被可固定地耦合到电机470可安装在其处的鼓风机外壳400的电机端。例如，电机盖416可被可固定地耦合到电机外壳410的外表面412。例如，电机盖416可由至少一个固定组件(例如螺纹紧固件、销、夹子、焊接、粘合剂等)可固定地耦合到鼓风机外壳400。
图5A到5C说明根据本公开的各种实施例的具有全叶片510及分流叶片520的组合的叶轮500的实例的各种视图。图5A是叶轮500的前视图，图5B是叶轮500的透视图，且图5C是叶轮500的侧视图。叶轮500可具有任何数目及组合的全叶片510及分流叶片520。全叶片510及分流叶片520的数目及组合可根据叶轮500的应用而变化。例如，叶轮500在鼓风机中实施，例如CPOx鼓风机180(例如用于系统启动的CPOx的空气鼓风机)、系统鼓风机182(例如用于提供空气到燃料电池堆叠中的主空气鼓风机)及/或将阳极排气流从堆叠再循环到燃料入口流中的阳极再循环鼓风机184。替代地，鼓风机可用于与上文所描述的燃料电池系统不同的系统中。图5A到5C中说明的实例展示具有七个全叶片510及七个分流叶片520的1:1比率的叶轮500。这些实例并不将权利要求书或描述限制于全叶片510及分流叶片520的比率及数目，其可以任何数目及组合实施。例如，叶轮500可具有1:2或2:1比率的全叶片510及分流叶片520。举另一实例，叶轮500可包含全叶片510及分流叶片520中的每一者少至2个及多至叶轮500可操作的许多个全叶片510及分流叶片520。
叶轮500可具有图5A及5B中展示的周缘502、轮毂表面504、紧固表面506、安装表面508及图5C中展示的基底表面530。周缘502可形成叶轮500的外圆周。安装表面508可延伸穿过叶轮500，从而形成穿过叶轮500的同轴安装通道(例如图4A中展示的安装通道462)。例如，安装表面508可在轮毂表面504与基底表面530之间延伸，从而在轮毂表面504及基底表面530两者中形成安装通道。举另一实例，安装表面508可在紧固表面506与基底表面530之间延伸，从而在紧固表面506、轮毂表面504及基底表面530中形成安装通道。图5A中展示的叶轮500经配置以在面向其轮毂表面504时逆时针旋转。
轮毂表面504可安置在周缘502与紧固表面506之间。轮毂表面504可具有从紧固表面506到周缘502增加的表面积。在一些实施例中，轮毂表面504在紧固表面506与周缘502之间可为线性。例如，轮毂表面504可具有在紧固表面506与周缘502之间是线性的锥形形状。在一些替代实施例中，轮毂表面504在紧固表面506与周缘502之间可为曲线。例如，轮毂表面504可具有在紧固表面506与周缘502之间朝向安装表面508弯曲的锥形形状。基底表面530可在周缘502与安装表面508之间与轮毂表面504相对安置。在一些实施例中，基底表面530在周缘502与安装表面508之间可为基本上平面。在一些实施例中，基底表面530可具有在周缘502与安装表面508之间为线性的锥形形状。在一些实施例中，基底表面530可具有在周缘502与安装表面508之间朝向安装表面508弯曲的锥形形状。
全叶片510可具有圆角512、顶部边缘514、前缘(例如根部)516及后缘518。分流叶片520可具有圆角522、顶部边缘524、前缘526及后缘528。在一些实施例中，叶片510、520可为叶轮500在圆角512、522处与轮毂表面504相连续的部分。例如，叶片510、520的圆角512、522可与叶轮500的轮毂表面504相连续。例如，叶轮500及叶片510、520可形成为一体、连续的物体，例如通过铸造、加工、模制、3D打印等。
全叶片510的前缘516可安置在紧固表面506处或附近。全叶片510的后缘518可安置在周缘502处或其附近。全叶片510的顶部边缘514可安置在前缘516与后缘518之间。全叶片510的倾斜角可为全叶片510与轮毂表面504之间在叶轮500上的圆周方向上(例如在叶轮500的旋转方向上)的角度，其实例在本文中参考图6进一步描述。在一些实施例中，全叶片510在后缘518处的倾斜角可为高倾斜角，其可为约35°到约45°(例如约40°)。在一些实施例中，沿全叶片510的倾斜角(例如在前缘516与后缘518之间)可线性变化。在一些实施例中，沿全叶片510的倾斜角(例如在前缘516与后缘518之间)可非线性变化。全叶片510的后掠角可为全叶片510与轮毂表面504之间在叶轮500上的径向方向上(例如在周缘502或紧固表面506的方向上)的角度，其实例在下文参考图7进一步描述。在一些实施例中，全叶片510在后缘518处的后掠角可为等于或大于约45°(例如约45°到约65°，包含约50°到60°)的高后掠角。在一些实施例中，沿全叶片510的后掠角(例如在前缘516与后缘518之间)可线性变化。在一些实施例中，沿全叶片510的后掠角(例如在前缘516与后缘518之间)可非线性变化。
分流叶片520在前缘526与后缘528之间可具有小于前缘516与后缘518之间的全叶片510的长度的长度。例如，分流叶片520的长度可为全叶片510的长度的约25％到约75％，例如50％。分流叶片520的前缘526可安置在紧固表面506与周缘502之间。分流叶片520的后缘528可安置在周缘502处或其附近。分流叶片520的顶部边缘524可安置在前缘526与后缘528之间。分流叶片520的倾斜角可为分流叶片520与轮毂表面504之间在叶轮500上的圆周方向上(例如在叶轮500的旋转方向上)的角度，其实例在下文参考图6进一步描述。在一些实施例中，分流叶片520在后缘528处的倾斜角可为高倾斜角，其可为约35°到约45°(例如约40°)。在一些实施例中，沿分流叶片520的倾斜角(例如在前缘526与后缘528之间)可线性变化。在一些实施例中，沿分流叶片520的倾斜角(例如在前缘526与后缘528之间)可非线性变化。分流叶片520的后掠角可为分流叶片520与轮毂表面504之间在叶轮500上的径向方向上(例如在周缘502或紧固表面506的方向上)的角度，其实例在下文参考图7进一步描述。在一些实施例中，分流叶片520在后缘528处的后掠角可为等于或大于约45°(例如约45°到约65°，包含约50°到60°)的高后掠角。在一些实施例中，沿分流叶片520的后掠角(例如在前缘526与后缘528之间)可线性变化。在一些实施例中，沿分流叶片520的后掠角(例如在前缘526与后缘528之间)可非线性变化。
叶轮500可为离心式鼓风机叶轮。离心式鼓风机叶轮500可具有全叶片510及分流叶片520的组合。叶片510、520在后缘518、528处可具有高后掠角，且叶片510、520在后缘518、528处可具有高倾斜角，使叶片510、520朝向离心式鼓风机叶轮500的旋转方向倾斜。这三个几何特征较传统叶轮设计可改进离心式鼓风机叶轮500的效率。另外，具有朝向离心式鼓风机叶轮500的旋转方向的高倾斜角的叶片510、520以及全叶片510及分流叶片520的组合较传统叶轮设计可减少由于气流通过叶轮500而产生的噪音。
相较于传统叶轮设计，在后缘518、528处具有高后掠角以及在后缘518、528处具有朝向旋转方向倾斜的倾斜角的全叶片510及分流叶片520的组合可在整个操作范围内提供经改进效率且改进降噪。全叶片510及分流叶片520的组合可影响由离心式鼓风机叶轮500驱动的空气及/或气流的偶极方向性特性，较传统叶轮设计改进降噪。例如，全叶片510及分流叶片520的组合可影响空气及/或气流的偶极方向性特性，从而产生比具有等长叶片的传统叶轮设计更大的相消干涉区。
另外，相较于传统叶轮设计，全叶片510及分流叶片520的组合可减少离心式鼓风机叶轮500在图4A及4C中所展示的鼓风机入口(例如鼓风机入口通道)428处的阻塞，这是因为分流叶片520的前缘526没有延伸到轮毂表面504上与全叶片510的前缘516相同的位置。由全叶片510及分流叶片520的组合产生的离心式鼓风机叶轮前缘处的较少阻塞(例如在轮毂表面504上的全叶片510的前缘516的位置)可允许较小护罩420半径用于所需流速。因此，叶轮前缘速度可降低，其较传统叶轮设计减少损失及噪音。通过在鼓风机入口处采用更多叶片，传统叶轮设计可比叶轮500具有更大阻塞。因此，在传统叶轮设计的前缘/鼓风机入口处存在更多的叶片表面积。叶轮500可经配置用于不同的流速及/或叶轮速度(例如叶轮前缘速度)，包含不同恒定及/或可变流速及叶轮速度，用于空气及/或不同气体，包含不同燃料(例如沼气)及/或排气。例如，如果图3中所展示的燃料电池系统以天然气或甲烷作为燃料操作，那么叶轮500可以相对较高速度操作。相反，如果图3中所展示的燃料电池系统以沼气作为燃料操作，那么叶轮500可以低于高速的相对较低速度操作。如果图3中所展示的燃料电池系统以沼气及天然气(或甲烷)的混合物作为燃料操作，那么叶轮500可以高于相对较低速度但低于高速的中速操作。
具有具高倾斜角的后缘518、528的叶片510、520可导致来自离心式鼓风机叶轮500的尾流以较小强度通过下游组件，例如鼓风机外壳400的蜗舌，其较在后缘处没有高倾斜角的传统叶轮设计可改进噪音。例如，来自具有高倾斜角的叶片510、520的尾流通过下游组件的定时可导致尾流的较少相长干涉，从而降低通过下游组件的尾流的强度。具有具高后掠角的后缘518、528的叶片510、520可削弱噪声源(例如尾流)的波动强度，其较在后缘处没有高后掠角的传统叶轮设计也可减少噪音。
紧固表面506可经配置以与固定组件(例如，图4A及4C中的固定组件432)协同使用，以将叶轮500可固定地安装到电机轴件(例如图4A中的电机轴件430)。电机轴件430可经由由安装表面508形成的安装通道462延伸穿过基底表面530及轮毂表面504。在一些实施例中，电机轴件可经由由安装表面508形成的安装通道462延伸到紧固表面506中或延伸穿过紧固表面506。
图6说明根据本公开的各种实施例的叶片(例如翼片)(例如叶轮500的图5A到5C中的全叶片510或分流叶片520)的倾斜角的曲线图600。曲线图600绘制在叶轮的旋转方向上的倾斜角及分数经向距离的比较，所述分数经向距离可为叶轮上(例如在图5A到5C中的轮毂表面504上)在0距离与1距离之间的点。在一些实施例中，0距离可在叶轮的紧固表面(例如图5A到5C中的紧固表面506)处。在一些实施例中，0距离可在叶片的前缘(例如，在图5A到5C中，全叶片510的根部或前缘516，或分流叶片520的根部或前缘526)处。在一些实施例中，1距离可在叶轮的周缘(例如图5A到5C中的周缘502)处。在一些实施例中，1距离可在叶片的后缘(例如，图5A到5C中的全叶片510的后缘518及分流叶片520的后缘528)处。
曲线图600包含叶片的压力侧(例如叶片面向叶轮的旋转方向的一侧)的倾斜角的曲线602、叶片的吸入侧(例如，叶片与叶轮的旋转方向相反的一侧)的倾斜角的曲线606及曲线602、606的平均值的曲线604。在图6中说明的实例中，曲线602、604、606展示叶片的倾斜角通常可随着分数经向距离的增加而增加。曲线602、604、606展示叶片的倾斜角可非线性增加。在0距离处，叶片的平均倾斜角可为约0°。例如，叶片的平均倾斜角可为约0°，叶片在压力侧上的倾斜角可为约4°，且叶片在吸入侧上的倾斜角可为约-2°。在距离1处，叶片的平均倾斜角可为约40°。例如，叶片的平均倾斜角可为约40°，叶片在压力侧上的倾斜角可为约41°，且叶片在吸入侧上的倾斜角可为约38°。
图7说明根据本公开的各种实施例的叶轮(例如图5A到5C中的叶轮500)的叶片(例如全叶片510)的叶片角度的曲线图700。曲线图700绘制叶片角度及分数经向距离的比较，所述分数经向距离可为叶轮上(例如在图5A到5C中的轮毂表面504上)在0距离与1距离之间的点。在一些实施例中，0距离可在叶轮的紧固表面(例如图5A到5C中的紧固表面506)处。在一些实施例中，0距离可在叶片的前缘(例如图5A到5C中的全叶片510的前缘516)处。在一些实施例中，1距离可在叶轮的周缘(例如图5A到5C中的周缘502)处。在一些实施例中，1距离可在叶片的后缘(例如图5A到5C中的全叶片510的后缘518)处。
曲线图700包含全叶片510在轮毂表面(例如图5A到5C中的轮毂表面504)处的叶片角度的曲线702及全叶片510在顶部边缘(图5A到5C中的顶部边缘514)处的叶片角度的曲线704。在一个实施例中，全叶片510在顶部边缘处的叶片角度的绝对值可高于全叶片510在除叶片510的后缘518处之外的轮毂表面处的叶片角度的绝对值，在所述后缘518处叶片角度的绝对值可相等。
在图7中说明的实例中，曲线702、704展示在全叶片510的后缘518处的叶片角度可为后掠角，包含在轮毂表面及顶部边缘处。曲线702、704展示叶片的后掠角的绝对值在接近1距离及在1距离处(即在叶轮的圆周表面502处)通常可很高。例如，1距离处的后掠角可为约-50°。曲线702、704展示叶片的角度通常可在约0.8距离与1距离之间最快地增加。换句话说，叶片的角度在接近尾缘及在尾缘处可很高。
曲线702、704展示叶片的叶片角度可非线性变化。曲线702展示接近0距离及在0距离处，全叶片510在轮毂表面处的叶片角度可高于0.2到0.7距离(即在接近0距离及在0距离处与接近1距离及在1距离处的距离之间的距离)的叶片角度，而不与接近1距离及在1距离处的全刀片510的高角度一样高。曲线704展示在接近0.5距离及在约0.5距离处，全叶片510在顶部边缘处的叶片角度可高于在接近0.5距离及在0.5距离处与接近1距离及在1距离处之间的距离的叶片角度，且约与接近1距离及在1距离处的全叶片510的后掠角一样高。
在一些实施例中，图表700及曲线702、704的描述可类似地描述分流叶片520的叶片角度，只是曲线将以大于0的值开始，例如0.5，而非以0开始。
相较于类似大小的常规鼓风机，使用鼓风机外壳(例如图4A到4D中所展示的鼓风机外壳400)及分流叶片叶轮(例如图5A到5C中所展示的叶轮500)的组合的鼓风机的性能可提供显著更高的效率、经改进的离开电机的热传递、更宽操作范围、更大容量及以更低速度运行。分流叶片叶轮特征还可降低鼓风机的噪音水平。因此，鼓风机可在整个操作范围内提供显著更高的效率且能够以比现有技术鼓风机低得多的操作速度实现相同的流速及压力升高。
提供所公开方面的前述描述以使所属领域的任何技术人员能够制造或使用本实用新型。所属领域的技术人员将容易明白对这些方面的各种修改，且本文中定义的一般原理可应用于其它方面而不背离本实用新型的范围。因此，本实用新型不希望限于本文中所展示的方面，而是被赋予与本文公开的原理及新颖特征一致的最宽范围。

Claims (16)

1.一种离心式鼓风机，其特征在于其包括：
电机，其位于电机外壳中；
叶轮；及
蜗壳，其中所述蜗壳直接接触所述电机外壳，使得所述蜗壳经配置以在操作期间主动冷却所述电机，其特征在于电机外壳在其外表面上含有鳍片式散热体，且所述蜗壳接触所述鳍片式散热体，使得所述蜗壳的壁形成所述电机外壳的部分。
2.根据权利要求1所述的离心式鼓风机，其特征在于：
所述叶轮直接安装于所述电机的轴件上；
所述蜗壳具有椭圆形形状，其在平行于所述电机轴件的方向上的宽度是其在垂直于所述轴件的方向上的高度的至少两倍大；且
所述蜗壳的接触所述鳍片式散热体的区段位于所述鳍片式散热体的至少部分的径向外侧并包围所述至少部分。
3.根据权利要求1所述的离心式鼓风机，其特征在于所述电机缺少冷却风扇。
4.根据权利要求1所述的离心式鼓风机，其特征在于所述蜗壳重叠并接触所述电机外壳的至少20％。
5.根据权利要求4所述的离心式鼓风机，其特征在于所述蜗壳基本上安置在所述叶轮的相对侧上的所述电机外壳上方。
6.根据权利要求5所述的离心式鼓风机，其特征在于所述蜗壳包括与包围所述叶轮的蜗壳入口通道重叠的第一部分及与所述电机外壳重叠并直接接触的第二部分。
7.根据权利要求1所述的离心式鼓风机，其特征在于所述叶轮包括：
在所述叶轮的表面上的多个全叶片，其中所述多个全叶片中的每一者包括第一长度；及
在所述叶轮的所述表面上的多个分流叶片，其中所述多个分流叶片中的每一者包括小于所述第一长度的第二长度。
8.根据权利要求7所述的离心式鼓风机，其特征在于：
所述多个全叶片中的每一者包括安置在所述叶轮的周缘处的后缘，其中所述后缘包括朝向所述叶轮的旋转方向的35°到45°的倾斜角；及
所述多个分流叶片中的每一者包括安置在所述叶轮的所述周缘处的后缘，其中所述后缘包括朝向所述叶轮的所述旋转方向的35°到45°的倾斜角。
9.根据权利要求8所述的离心式鼓风机，其特征在于：
所述多个全叶片中的每一者的所述后缘包括45°到65°的后掠角；
所述多个分流叶片中的每一者的所述后缘包括45°到65°的后掠角；且
所述分流叶片的大部分长度的所述后掠角的绝对值大于所述全叶片的大部分长度的所述后掠角的绝对值。
10.一种燃料电池系统，其特征在于其包括：
燃料电池堆叠；及
根据权利要求1所述的离心式鼓风机。
11.一种离心式鼓风机，其特征在于其包括：
电机，其含有电机轴件且位于电机外壳中；
叶轮，其直接安装于所述电机轴件上；及
蜗壳，其中所述蜗壳直接接触所述电机外壳，使得所述蜗壳经配置以在操作期间主动冷却所述电机，其特征在于电机外壳在其外表面上含有鳍片式散热体，且所述蜗壳接触所述鳍片式散热体，使得所述蜗壳的壁形成所述电机外壳的部分，且所述蜗壳至少部分包围所述电机外壳及所述电机轴件。
12.根据权利要求11所述的离心式鼓风机，其特征在于：
所述蜗壳具有椭圆形形状，其在平行于所述电机轴件的方向上的宽度是其在垂直于所述轴件的方向上的高度的至少两倍大；且
所述蜗壳的接触所述电机外壳的区段位于所述电机外壳的至少部分的径向外侧并包围所述至少部分。
13.一种叶轮，其特征在于其包括：
在所述叶轮的表面上的多个全叶片，其中所述多个全叶片中的每一者包括第一长度；及
在所述叶轮的所述表面上的多个分流叶片，其中所述多个分流叶片中的每一者包括小于所述第一长度的第二长度。
14.根据权利要求13所述的叶轮，其特征在于：
所述多个全叶片中的每一者包括安置在所述叶轮的周缘处的后缘，其中所述后缘包括朝向所述叶轮的旋转方向的35°到45°的倾斜角；及
所述多个分流叶片中的每一者包括安置在所述叶轮的所述周缘处的后缘，其中所述后缘包括朝向所述叶轮的所述旋转方向的35°到45°的倾斜角。
15.根据权利要求14所述的叶轮，其特征在于：
所述多个全叶片中的每一者的所述后缘包括45°到65°的后掠角；且
所述多个分流叶片中的每一者的所述后缘包括45°到65°的后掠角。
16.根据权利要求15所述的叶轮，其特征在于所述分流叶片的大部分长度的所述后掠角的绝对值大于所述全叶片的大部分长度的所述后掠角的绝对值。
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