本申请涉及一种用于质子交换膜燃料电池电动车辆的氢气供应系统中的氢气泵，尤其涉及用于该氢气泵中的密封件。
背景技术：
氢气泵是质子交换膜燃料电池电动车辆中的一个非常重要的部件，通常通过电机带动泵体中的叶轮转动，在现有的氢气泵中，都是电机轴直接穿过泵体与叶轮相连，电机轴的转动带动叶轮转动，由叶轮的转动来完成氢气的增压和输送，在这样的结构中，电机轴是圆柱形的，且在电机轴和叶轮之间没有设置任何额外的部件来进行密封。
在这种情况下，氢气有可能穿过电机轴与泵体之间的间隙进入电机内部，由于氢气与空气(其中具有21％氧气)一起混合，将增加电机中发生爆炸的风险。
另一方面，电机中的空气也有可能穿过上述间隙进入到泵室中，然后进入电池堆中，这将减少氢气的纯度并且随后降低反应堆的效率。因此，需要提供一种能减少这种氢气和空气在电机和泵室之间流动的密封装置。
技术实现要素：
本申请的目的在于提供一种氢气泵，用于质子交换膜燃料电池电动车辆的氢气输送系统，其能减少氢气和空气在电机轴和泵体之间的间隙中的相互流通。
本申请通过提供一种氢气泵来实现上述目的，该氢气泵包括电机和与电机同轴布置的泵，所述泵包括基体和与基体可拆卸地相连的泵盖，基体和泵盖之间限定出泵腔，所述泵还包括容纳于所述泵腔中的叶轮，所述基体具有贯穿的中心孔，所述电机包括壳体和容纳于壳体中的电机轴和电枢，所述电机轴延伸到壳体之外并延伸穿过所述基体的中心孔进入所述泵腔中，所述叶轮连接至所述电机轴的位于泵腔中的端部，其中，在所述叶轮和所述基体的相互面对的表面之间绕所述电机轴径向地设置有迷宫式密封结构。
可选地，所述迷宫式密封结构的一部分为所述叶轮的一体部分且所述迷宫式密封结构的另一部分为所述基体的一体部分。
可选地，所述叶轮的面对基体的表面上延伸出若干环形肋状的突起，各突起之间限定出环形的凹槽，且所述基体的面对叶轮的表面上延伸出若干与叶轮上的凹槽相对应的环形肋状的突起和位于各突起之间且与叶轮上的突起相对应的环形的凹槽，所述迷宫式密封结构由所述基体和叶轮上的突起和凹槽共同形成。
可选地，在所述基体和叶轮之间且在所述迷宫式密封结构的径向内侧，在电机轴上设置有第一辅助叶轮。
可选地，在所述电机轴与电机壳体之间绕电机轴设置有第二辅助叶轮。
可选地，所述第一辅助叶轮和第二辅助叶轮均固定至电机轴，且最有相同或不同的厚度。
可选地，所述第一辅助叶轮和第二辅助叶轮最有相同或不同的外径。
可选地，所述第一辅助叶轮和第二辅助叶轮由相同或不同的材料构成。
可选地，所述突起和凹槽在径向上具有矩形、半圆形、三角形、梯形或其组合形状的横截面。
本申请还涉及一种电动车辆，其为质子交换膜燃料电池电动车辆且包括如上所述的氢气泵。
在本申请的氢气泵中，通过在电机轴与叶轮之间设置迷宫式密封结构，并且在电机轴上设置额外的辅助叶轮，可以减少氢气和空气在电机和泵室之间的流动，防止了电机中以及整个燃料电池系统中发生爆炸的可能性。
附图说明
从后述的详细说明并结合下面的附图将能更全面地理解本申请的前述及其它方面。需要指出的是，各附图的比例出于清楚说明的目的有可能不一样，但这并不会影响对本申请的理解。在附图中：
图1是根据本申请一个实施例的氢气泵的剖视图。
图2是该氢气泵中的构成迷宫式密封结构的一部分的基体表面的正视图。
具体实施方式
在本申请的各附图中，结构相同或功能相似的特征由相同的附图标记表示。
本申请的氢气泵包括泵1和与泵1同轴地相连的电机2。泵1包括泵基体3和与基体3可拆卸地相连的泵盖4。当基体3与泵盖4相连时，在基体3和泵盖4之间限定出腔室14，叶轮5容纳于该腔室14中。
基体3为大体圆板形，具有贯穿的中心孔9和凸缘15，凸缘15与泵盖4的凸缘17相连，从而将基体3和泵盖4固定到一起。
电机2整体为圆柱状，具有壳体6和容纳于电机壳体6中的电枢8。电机2还具有居中设置的电机轴7，电机轴7通过轴承10、16安装在电机壳体6中，电机轴7延伸穿过电机壳体6以及穿过基体3的中心孔9延伸到腔室14中，叶轮5固定到电机轴7的穿入腔室14的一端，使得电机轴7转动时，带动叶轮5转动，从而对氢气进行泵送。
在基体3的凸缘15和泵盖4的凸缘17之间设置有密封件11，同样，基体3和电机壳体6之间的接触表面处也设置有密封件12，密封件11和12可以为o型橡胶圈，也可以为碗形密封件，或者本领域中已知的其他形式的密封件。
为便于电机轴7的旋转，通常在中心孔9的内壁和电机轴7之间具有间隙，腔室14中的氢气可能穿过该间隙进入电机2中，同样，电机内的空气也容易穿过该间隙进入腔室14中，这一方面增加了电机发生爆炸的风险，另一方面也增加了氢气浓度降低的风险。
为此，在基体3和叶轮5的相互面对的表面之间设置有迷宫式密封结构20，该迷宫式密封结构20由相互交插的两组突起和凹陷配合而成，具体而言，迷宫式密封结构20的一部分为从基体3的面对泵盖的表面上突出的一系列突起31和位于突起31之间的凹陷32，迷宫式密封结构20的另一部分为从叶轮5的面对基体3的表面上突出的一系列突起51和位于突起51之间的凹陷52，即迷宫式密封结构20的组成部件分别为基体3和叶轮5的一体部分。
图2中具体地示出了从基体3的面对叶轮5的一侧看到的基体3的正视图，其具有中心孔9，在距中心孔9的一定距离处设置有若干个呈环形肋的形式的突起31和位于各突起31之间的若干凹陷32，突起31和凹陷32构成图1中所示的迷宫式密封结构20的一部分，即图1中迷宫式密封结构20的右半部分。
突起31和凹陷32在图1中被示出截面为矩形，各突起31具有相同的宽度和高度，各凹陷32也同样具有相同的宽度和高度，且凹陷32的宽度大于突起31的宽度，突起31的高度等于凹陷32的高度。但是，根据实际需要，突起31和凹陷32的高度和宽度也可以设置成不同于所示实施例的尺寸。
同样，在叶轮5的面对基体3的一侧的表面上，在与基体3的突起31和凹陷32相对应的位置处也相应地设置有若干个呈环形肋的形式的突起51和位于各突起51之间的若干凹陷52，叶轮5的突起51和凹陷52构成图1中所示的迷宫式密封结构20的另一部分，即图1中迷宫式密封结构20的左半部分。
同样，叶轮5的突起51和凹陷52在图1中被示出截面为矩形，各突起51具有相同的宽度和高度，各凹陷52也同样具有相同的宽度和高度，且凹陷52的宽度大于突起51的宽度，突起51的高度等于凹陷52的高度。但是，根据实际需要，叶轮5的突起51和凹陷52的高度和宽度也可以设置成不同于所示实施例的尺寸。
只要满足在叶轮5和基体3组装时，叶轮5的突起51插入到基体3的凹陷32中且同时基体3的突起31插入叶轮5的凹陷52中即可。为此，基体3的突起31和凹陷32在径向上的截面形状可以为三角形、梯形、半圆形、或者这些形状的组合，相应地，与基体3的突起31和凹陷32相配合的叶轮5的凹陷52和突起51也应该是在径向上的截面形状为三角形、梯形、半圆形或者这些形状的组合。即，基体3和叶轮4所具有的突起和凹陷在尺寸和形状上是互补的，从而在相结合时形成如图1所示的完整的迷宫式密封结构20。
此外，如图1所示，在叶轮5与基体3之间，并且在迷宫式密封结构20的径向内侧上，设置有第一辅助叶轮13，第一辅助叶轮13固定于电机轴7上，以便随着电机轴7的旋转而旋转。
另外，在电机轴7与电机壳体8之间且在轴承10的朝向电机内部的内侧，设置有第二辅助叶轮14，第二辅助叶轮14固定于电机轴7，以便随着电机轴7的旋转而旋转。
第一辅助叶轮13在轴向上的厚度小于叶轮5和基体3之间的间隙，第一辅助叶轮13的直径小于迷宫式密封结构20的内径。第二辅助叶轮14的直径小于电机壳体8的容纳电机轴7的部分处的内径。
第一辅助叶轮13和第二辅助叶轮14的厚度可以相同，也可以不同，这取决于具体的氢泵结构，同样，第一辅助叶轮13和第二辅助叶轮14的直径可以相同，也可以不同。
第一辅助叶轮13和第二辅助叶轮14可以由相同或不同的材料构成，另外，构成第一辅助叶轮13和第二辅助叶轮14的材料可以与构成叶轮5和基体3的材料相同，或者不同。
优选地，第一辅助叶轮13和第二辅助叶轮14由耐氢气泵中的氢气压力的金属制成。
虽然图1中示出在电机轴7上设置有两个辅助叶轮13、14，但根据实际需要，也可以只设置一个辅助叶轮，辅助叶轮可以通过本领域中已知的固定方式固定到电机轴7上。
采用以上设置，在本申请的氢气泵中，一方面，在叶轮5和基体3之间增加了迷宫式密封设计，该迷宫式密封设计将大大增加氢气和空气移动路径的总长度，这将阻止氢气到电机2的移动和电机2中的空气到腔室14的运动。
另一方面，通过加入两个辅助叶轮于两侧(叶轮侧和电机侧)且两个辅助叶轮与电机轴7组装到一起，使得在电机2的旋转过程中，两个辅助叶轮13、14也将与电机轴7一起旋转，于是将增加离心力，此离心力将氢气和空气在径向上推离电机轴7，进一步避免了氢气和空气穿过电机轴7到达电机2内和氢气泵的外侧。
尽管这里详细描述了本申请的特定实施方式，但它们仅仅是为了解释的目的而给出的，而不应认为它们对本申请的范围构成限制。在不脱离本申请精神和范围的前提下，各种替换、变更和改造可被构想出来。
1.一种氢气泵，用于质子交换膜燃料电池车辆的氢气输送系统，其特征在于，所述氢气泵包括电机和与电机同轴布置的泵，
所述泵包括基体和与基体可拆卸地相连的泵盖，基体和泵盖之间限定出泵腔，所述泵还包括容纳于所述泵腔中的叶轮，所述基体具有贯穿的中心孔，
所述电机包括壳体和容纳于壳体中的电机轴和电枢，所述电机轴延伸到壳体之外并延伸穿过所述基体的中心孔进入所述泵腔中，所述叶轮连接至所述电机轴的位于泵腔中的端部，
其中，在所述叶轮和所述基体的相互面对的表面之间绕所述电机轴径向地设置有迷宫式密封结构。
2.根据权利要求1所述的氢气泵，其特征在于，所述迷宫式密封结构的一部分为所述叶轮的一体部分且所述迷宫式密封结构的另一部分为所述基体的一体部分。
3.根据权利要求2所述的氢气泵，其特征在于，所述叶轮的面对基体的表面上延伸出若干环形肋状的突起，各突起之间限定出环形的凹槽，且所述基体的面对叶轮的表面上延伸出若干与叶轮上的凹槽相对应的环形肋状的突起和位于各突起之间且与叶轮上的突起相对应的环形的凹槽，所述迷宫式密封结构由所述基体和叶轮上的突起和凹槽共同形成。
4.根据权利要求1所述的氢气泵，其特征在于，在所述基体和叶轮之间且在所述迷宫式密封结构的径向内侧，在电机轴上设置有第一辅助叶轮。
5.根据权利要求4所述的氢气泵，其特征在于，在所述电机轴与电机壳体之间绕电机轴设置有第二辅助叶轮。
6.根据权利要求5所述的氢气泵，其特征在于，所述第一辅助叶轮和第二辅助叶轮均固定至电机轴，且最有相同或不同的厚度。
7.根据权利要求5所述的氢气泵，其特征在于，所述第一辅助叶轮和第二辅助叶轮最有相同或不同的外径。
8.根据权利要求5所述的氢气泵，其特征在于，所述第一辅助叶轮和第二辅助叶轮由相同或不同的材料构成。
9.根据权利要求3所述的氢气泵，其特征在于，所述突起和凹槽在径向上具有矩形、半圆形、三角形、梯形或其组合形状的横截面。
10.一种电动车辆，其特征在于，所述电动车辆为质子交换膜燃料电池电动车辆且包括根据权利要求1-9中任一项所述的氢气泵。
技术总结