[发明专利]一种两级空气箔片轴承支承高速离心式空压机

说明书

本发明公开了一种两级空气箔片轴承支承高速离心式空压机，包括水冷装置、气冷装置和驱动装置，所述水冷装置包括外壳体、第一压气端蜗壳、第二压气端蜗壳、推力轴承座和接线柱，所述外壳体的前侧壁右侧螺纹连接有冷却气进气接头和冷却气出气接头，所述外壳体的底部螺纹连接有冷却水进水接头和冷却水出水接头，所述第一压气端蜗壳和所述第二压气端蜗壳分别通过螺栓固定于所述外壳体的左侧壁和右侧壁，所述推力轴承座镶嵌于所述第一压气端蜗壳的右侧壁。本发明两级叶轮轴向推力相互抵消，减小推力轴承施加的轴向力，采用径向和轴向气悬浮轴承，通过自身产生的高压气体形成气膜，减小轴承与转子摩擦，减小机械损失，提高空压机的使用寿命。

技术领域

本发明涉及氢燃料电池发动机设备技术领域，具体为一种两级空气箔片轴承支承高速离心式空压机。

背景技术

目前发展新能源燃料电池汽车被认为是交通能源动力转型的重要环节而备受重视。质子交换膜燃料电池是目前燃料电池家族中最为成熟的代表。它是以氢气和空气(空气中的氧气)做燃料发生电化学反应，将燃料的化学能直接转换成电能的装置，反应生成水。它兼备无污染、高效率、适用广、低噪声、室温快速启动、可快速补充能量和具有模块化结构等优点，很有可能成为继传统内燃机之后汽车的主要动力源之一。

为了保障燃料电池发动机正常工作，发动机一般需要氢气供应子系统、空气供应子系统和循环水冷却管理子系统等辅助系统。大量的研究表明，高压、大流量的空气供应对提高现有燃料电池发动机的功率输出具有明显的效果。因此，一般空气进入发动机之前，要对进气进行增压，空气压缩机就是实现该目标的一种能量转换装置，是燃料电池发动机空气供应系统的重要零部件之一，不同工况下燃料电池汽车发动机功率输出所需求的空气供应管理和调控主要靠空压机来实现。

目前离心式空压机设计一般采用电机直驱方式，电机转子和主轴做成一体化结构，主轴轴端固定联接离心式叶轮，叶轮内置于蜗壳内。电机转子超高速旋转下，叶轮带动气体高速旋转，与蜗壳相互作用产生高压、大流量空气，供给燃料电池发动机用于燃料电池电堆内部电化学反应的发生，其中轴承提供支撑主轴-叶轮一体化旋转部件高速旋转。

此外，燃料电池电化学反应的发生是在一定的温度、湿度和气体压力下进行的，而反应发生也伴随一定的热量的释放，因此燃料电池发动机的空气供应系统中的空气具有高温、高湿、高压、大流量和无油的特征，油液的介入会降低燃料电池催化剂的催化作用，大大降低燃料电池发动机功率输出还会影响到空压机的使用寿命。

同时，离心式空压机为了提高输出空气的压力和流量，往往采用超高转速(80000rpm以上)的转速控制实现方式，现有的传统滚动和滑动油润滑轴承很难满足要求，一是不满足燃料电池发动机的无油工作环境要求，二是由于机械摩擦力的存在，使转子-主轴转速降低和摩擦损耗增大。即使特殊轴承可以满足要求，但也会带来转子热问题及转子动力学稳定性的问题。其次也会造成轴承等支撑部件破损的危险，增加故障监测和诊断难度。此外，超高速的转子也会带来散热和冷却问题，综上所述，这些问题都对支撑主轴-叶轮超高速旋转的轴承提出了更好的使用要求，需要在具体离心式空压机设计方案中得到综合考虑并加以解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种两级空气箔片轴承支承高速离心式空压机，解决了背景技术中所提出的问题。