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，使得传统空压机中的油润滑或油冷却方法不再适合此工况应用，需要开发燃料电池汽车专用的高效、无油空压机。水润滑动静压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。我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。由于电动离心式空压机的研发涉及多个技术领域，如高速永磁同步电机及其驱动控制技术、叶轮设计等，本文从压缩机结构、转子系统动力学以及水润滑动静压轴承等方面进行分析讨论。

　　汽轮机(或电动机)带动压缩机主轴叶轮转动，在离心力作用下，气体被甩到工作轮后面的扩压器中去。而在工作轮中间形成稀薄地带，前面的气体从工作轮中间的进汽部份进入叶轮，由于工作轮不断旋转，气体能连续不断地被甩出去，从而保持了气压机中气体的连续流动。气体因离心作用增加了压力，还可以很大的速度离开工作轮，气体经扩压器逐渐降低了速度，动能转变为静压能，进一步增加了压力。如果一个工作叶轮得到的压力还不够，可通过使多级叶轮串联起来工作的办法来达到对出口压力的要求。级间的串联通过弯通，回流器来实现。这就是离心式压缩机的工作原理。

　　润滑是转动设备正常运行的重要条件，转子在轴承的支承下高速旋转，从而造成轴颈与轴承的相对运动，轴承与轴颈在相对运动过程中产生动摩擦与热量。如果相对运动的两零件间没有液体润滑，则两零件的摩擦加剧，磨损加快。摩擦产生热量，零件表面温度升高，温度升高又使磨损情况进一步恶化，转动设备处于这种恶劣工作状态下运行是非常不利的。润滑的作用就是变干摩擦为液体摩擦，从而减轻摩擦，降低磨损，确保转动设备的长期安全运行。

　　一、润滑的原理

　　离心压缩机工作原理概述：

　　离心压缩机由转子、定子和轴承等组成。叶轮等零件套在主轴上组成转子,转子支承在轴承上，由动力机驱动而高速旋转。定子包括机壳、隔板、密封、进气室和蜗室等部件。隔板之间形成扩压器、弯道和回流器等固定元件。只有一个叶轮的离心压缩机称为单级离心压缩机，有两个以上叶轮的称为多级离心压缩机(见彩图)。级由叶轮及其后面的扩压器等通道组成。叶轮是离心压缩机的关键部件，有闭式和半开式两种。闭式叶轮由叶片、轮盖和轮盘组成，半开式叶轮没有轮盖。当叶轮高速旋转时，由于叶片与气体之间力的相互作用，主要是离心力的作用,气体从叶轮中心处吸入,沿着叶道(叶片之间通道)流向叶轮外缘。叶轮对气体作功，气体获得能量，压力和速度提高。然后，气体流经扩压器等通道，速度降低，压力进一步提高，即动能转变为压力能。由扩压器流出的气体进入蜗室输送出去，或者经过弯道和回流器进入下一级继续压缩。在整个压缩过程中，气体的比容减小，温度增加。温度增加后，压缩气体需要消耗更多的能量。为了节省功率,多级离心压缩机在压力比大于3时常采用中间冷却。被中间冷却隔开的级组称为段。气体由上一段进入中间冷却器，经冷却降低温度以后再进入下一段继续压缩。中间冷却器一般采用水冷。每个机壳所包含的部分称为缸。离心鼓风机排气压力较低，所以一般是单缸无中间冷却的结构。

　　离心式压缩机是透平式压缩机的一种，具有处理气量大、体积小、结构简单，运转平稳，维修方便以及气体不受油污染，可采用的驱动形式较多等特点。

　　2、离心式压缩机的工作原理？

　　一般来说，提高气体压力的主要目标就是增加单位容积内气体分子的数量，也就是缩短气体分子与分子之间的距离，为了达到这一目标，采用气体动力学的方法，即利用机械的作功元件（高速回转的叶轮），对气体作功，使气体在离心式的作用下压力得到提高，同时动能也大为增加，随后在扩压流道内这部分动能又转变为静压能，而使气体压力进一步提高，这就是离心式压缩机的工作原理。

　　随着20世纪60年代末气体润滑轴承技术的发展，一种新型的、可靠的、轴封技术——干气密封应运而生，它是一种气膜润滑的流体动、静压结合型非接触式机械密封，具有无介质泄漏、安全可靠、使用寿命长、功耗低等优点，在石油化工、煤化工等工业行业的离心压缩机等关键设备上得到广泛的应用。

　　另一部分气体经过两级干气密封之间的梳齿密封分为两路，一部分作为一级泄漏（也称一次泄漏）直接排至火炬系统，另一部分进入二级密封腔充当二级密封气。然后再经梳齿密封由二级泄漏管道与隔离气一起排出引至火炬系统。隔离气（氮气）起着最后一道密封作用，其压力略高于二级密封气，确保二级密封气不会泄漏至大气侧。

　　

　　1、叶轮（叶片轮）

　　是向空气施加动能的部分，过去是以精密铸造的方式生产，但在开发出高速5轴加工机后，更多采用切削加工的方式。这种方式的实际生产工时数少，成本低廉。其材质一般使用了不会腐蚀的钛合金或不锈钢。