随着燃料电池汽车行业的不断发展，作为其核心部件之一的空压机也逐渐成为研究热点。离心式空压机在汽车行业的微泄压阀发电厂机、微信泄压阀空液压机、汽车电动涡轮增压器等领域得到了广泛应用，具有效率高、结构紧凑和质量轻等优点，被认为是理想的燃料电池汽车空压机解决方案。

但是，在燃料电池汽车中使用时，由于电堆中质子交换膜对油污十分敏感，使得老式空油压机中的油润滑系统或油降温技巧不需要比较合适此工况应用，需要开发燃料电池汽车专用的高效、无油空压机。

水分拖动压力滚柱轴承能较好的避免承载性能低、抗冲击振动能力差和易磨损等问题，且在其它高速机械中已有成功应用的案例。

赛特勒斯轴承科技（北京）有限公司提出了一种以汽车冷却液(乙二醇)做介质的水润滑轴承电动离心式空压机技术方案，并对其在汽车燃料电池系统中应用的可行性进行了测试。

一、空压机结构设计

通常由扇叶、数控车床主轴、水防锈水滑动轴承、稀土永磁云同步伺服交流接触器、伺服交流接触器空气冷却系统套及结构件等一部分主成。

空压机的最大特点是使用水作为轴承润滑剂，不仅满足无油的使用要求，还提高了轴承的承载力、抗冲击能力和稳定性，离心式空压机的工作转速越高，其效率越高。

为 保障三相三相电机定滑片在高速收费站下的平稳性，三相三相电机应用于三相三相电机定滑片上面，一个凝润旋转动压径向的联轴器不同应用于三相三相电机更替，一个止推的联轴器应用于三相三相电机定滑片后台开发，旋转叶应用于最网页前端，令整三相三相电机定滑片的质心尽可能接近中间。 为不但缩减定子斜撑跨距，减少水平，两只径向轴承型号的那有些伸入到三相异步变频电动机顶部电感内，有效果地根据了三相异步变频电动机下方顶部电机绕线的区域空间。 空液压机滑片一阶微弯临界值速比约1400Hz，在20万r/min速比如下任务时可而言是平稳滑片，更具较佳的稳定的性。

由于采用水或乙二醇作为润滑剂，在磁钢、止推 轴承外圆等处不可避免地存在搅水现象。另外，磁钢的口径最大，线时速高，搅水耗损率必定最大。为降这样耗损率，在前后轮径向滚针的轴承与磁钢之前设计方案了异常的非排斥式胶封环和出水口径路，以要尽可能的才能减少滚针的轴承湿润出水口向磁钢处的渗漏，降搅水耗损率，提升空压力机的学习效率。

二、水润滑轴承

1、稳定性分析

在高速滑动轴承中，线式集中供暖阶梯式腔轴承型号和圆孔供电台阶腔轴套是两种常见的结构，二者组成均按照阶梯式型腔。

线式的结构在轮毂轴承中间的开了较深的环槽，研磨水由圆孔供入后，由环槽向 下边的台阶腔供求。

在的小圆孔设计中，注油水由的小圆孔供入阶梯式腔中。水注油联轴器不但起支承的功效，更多的是减小机滑片联轴器控制系统的核心这部分。

轴承水膜的动力特性对整个转子系统有很大的影响，尤其是在压缩机工作转速很高的情况下，对轴承水膜稳定性的分析十分必要。这里使用失稳转速法对轴承稳定性进行分析。两类机构的界限涡动比之差越来越，低时速时线式机构较小，高时速时小眼机构较小。

2 实验验证

为查证概念数据分析的正规性，对五种型式的滚动轴承分离开始了工作深入分析。

通过测量空压机外部轴承处的振动加速度，由图可知，线式结构轴承在5.5×104r/min突然出现幅值远大于基频的半频涡动，此后随转速升高，半频涡动的幅值持续增大，显现出水膜失稳的特征。有水膜失稳的钻速与理论研究求算值仅之差681-3000r/min以内(确定误差5.8%)；

而孔眼供电梯阶浅腔滑动轮毂滚动轴承到检测高达转数8×104r/min仍无半频涡动这种现象冒出，与预测分析效果做到同步，查验了理论知识算起的不靠谱性。除更具比较好的安全性外，孔眼供电梯阶浅腔滑动轮毂滚动轴承还更具设备构造的非常简单、易生产制作等优缺点，是迅速水研磨滑动轮毂滚动轴承设备构造的的完美采用。

对研发部成功的的空液压机演示机的功率、热效率及温度升降的等优点实行了测验，报告如下图所示。

三、压缩机功耗

在不安装叶轮的情况下进行负载实验操作，此时空压机对外不做功，通过测量电流和反生电动势大小可以计算出电机的电磁功率。电磁功率主要被轴承 摩擦和转子搅水所消耗(极小部分为电机铁损)。

为验证磁钢两侧非接触密封的有效性，还进行了有无密封的对比实验。做出了收缩机机械性耗损与轉速相互的的理论和科学试验的关联。在有密闭生活条件下空油压机显卡功耗幅宽上下滑，这显示了磁钢下边非接受密闭装修设计的 合理高效性。

除此以外，轴套功能损耗率测试来统计值与有封闭水平下实 验值之差并不严重。在8×104r/min时监测机械厂损耗率费约为1.28 kW，轴套功能损耗率测试来统计得到轴套功能损耗率测试为1.09kW，之差17%。差值具体是由于来统计时没得需要考虑定子其他的皮肤部位的搅水损耗率费引致的。

四、空压机特性

在应用ϕ86转子来的带载实验操作中，公测了空液压机的任务性能。

受限于电机驱动器输出电流的限制，带载实验最高工作转速为6×104r/min。给出了压缩机在不同转速下的做功及效率曲线。总工作额定公率为实测值交流接触器手机输入工作额定公率，可行妙用交流接触器的电磁能输出的工作额定公率相似度高(移除了交流接触器铁损这部分)。

迅速钻速的提升，缩小机的工作质量迅速提升，在6×104r/min时，缩小机可的输出约5.2kW 的合理使用率，总质量靠近80%，高与美国相近主要包括甲烷气体箔片的轴承空缩小机60%的总质量。

可不是可以是可以看出，缩短废气服务质量流量数据及负压比如今转速比提高而提高。在6×104r/min时，缩短机可出具350kg/h，负压比1.52的缩短废气，可不是可以符合新汽车主要燃料电池组系统化的各种需求。

空液压机在事业时，缩小有害气体和三相异步电机是三个包括热原。

为降低空压机的温升，在结构上设计了水冷系统，主要用于冷却电机定子。空气在压缩过程中产生的热使涡壳温度升高，这部分热量会传到空压机内部，因此，电机的工作温度也受压缩气体温度的影响。

为监测涡壳和直流无刷马达定子绕阻内层溫度与马达转动速度的影响。测试周围环境溫度为24℃，在每一家马达转动速度下均长期间隔运营到热稳定。涡壳和直流无刷马达定子的溫度都随马达转动速度而提高，但直流无刷马达定子的温度上升随马达转动速度的提高快于涡壳的温度上升，证实马达转动速度越高，直流无刷马达定子的起热其主要来历于绕阻铜损和定子，叠片的电磁损耗量。 最后，针对滴水冷的高速的发电机，旋转叶磁钢处的热度会略超过定子绕阻热度5~10℃，根据也可以推算出来出旋转叶磁钢的岗位热度。

五、结论

本文提出了面向车用燃料电池系统的水润滑动静压轴承电动离心式空气压缩机解决方案，实现了水润滑与永磁电机的有机融合，开发出十几台样机并通过实验验证了设计方案的可行性。对线式和的小圆孔供排水不同梯阶浅腔声响压滚动轴承使用了理论体系深入分析和实验室测试图片。

测试结果与理论分析相吻合，表明小孔供水阶梯浅腔轴承具有更好的稳定性。空压机样机在6×104 r/min工作时可提供350kg/h，压力比为1.52的压缩空气，可满足汽车燃料电池系统的需求。整体效率高于80%。