近日，中车永济电机公司成功研制出专为氢燃料电池使用的离心式空压机高速永磁电机，并通过中车协同创新团队项目“氢燃料电池离心式空压机技术研究”验收评审    

    这一突破性的创新，将为燃料电池产业发展提供强大的推动力。同时也标志着中车永济电机公司，在新能源领域以及高速电机领域取得了新突破

    产品介绍

    创新驱动高质量发展

    中车永济电机公司依托于“基于氢的新能源产品技术研究与产品开发”重点项目子课题“燃料电池系统核心零部件产业化技术研究”，成功设计研发出了配套于离心式空压机的高速永磁同步电机。该电机转速达到100000r/min，从立项到试验完成仅用时一年零七个月。

    

    ▲空气压缩机效果图

    氢燃料电池车用空压机作为空气循环系统的关键部件，是工信部列出的氢燃料电池汽车核心零部件之一，可为燃料电池的阴极反应提供高压空气，对燃料电池系统的效率、紧凑性等有着重要影响，需要满足无油、高效、低噪音、长寿命等要求，也被称为氢燃料电池之“肺”。中车永济电机公司研制的高速永磁电机配套于离心式空压机，可以在确保燃料电池实现同等功率的前提下，减少燃料电池系统的尺寸，实现小型化，满足了汽车动力系统轻量化的需求。相对于常速电机，高速永磁电机效率高，定子绕组电流的频率高、功率密度高、损耗密度大，可以与高速负载直接相连进行驱动，使得电机系统的噪声低，转动惯量小，动态响应快。

    ▼氢燃料电池空压机

    

    ▲氢燃料电池空压机及负载试验台

    技术特点与创新

    创新驱动高质量发展

    高速电机转子关键技术

    技术研发团队在转子设计制造过程中掌握了针对高速转子的动力学分析、高精密加工制造及转子整体后充磁等关键技术，总结出了高速电机转子关键材料选型及结构设计方法，对公司后续高速电机转子的研制提供了有力支撑。

    空气动压箔片轴承应用技术

    相对于传统轴承而言，使用箔片气体轴承作为转子的支承部件不但可以突破最高转速的限制，还可以解决传统轴承润滑系统所带来的污染问题，提高机械设备的输出效率。

    

    当转子高速旋转时，在转子和空气轴承内表面之间便会形成一层气膜，气膜的压力随着转速的升高而增加，当气膜压力足够大时便可将转子抬离轴承表面，此时转子便“起飞”了。此时的转速即为“起飞”转速。在低于“起飞”转速时，转子和轴承表面之间会存在接触摩擦，因此，必须在轴承内表面镀上一层固体润滑材料，降低转子启停时转子和轴承表面的磨损。

    电机高效冷却技术

    高速永磁电机的功率密度大，定转子散热面积小、损耗密度高，风摩损耗、轴承摩擦损耗、涡流损耗大，会产生较大的温升。设计研发团队通过设计多并联支路的可分配冷却流量风路，实现了高速电机定、转子及轴承按需冷却，实现了电机高效热管理及冷却技术，有效解决了空压机内部散热困难、气浮轴承温升高、永磁体易退磁等问题。

    电机测试诊断技术

    设计研发团队提出了空压机电机转子轴心轨迹测量方案，便于直观显示转子在气浮轴承中的旋转和振动情况，有利于掌握转子运行状态，识别轴承磨损、轴对中、不平衡、轴承失稳故障特征信息，便于气浮轴承电机调试。

    研发攻关

    创新驱动高质量发展

    设计过程中，中车永济电机公司研究院技术研发团队采取了“师带徒”的培养方式，实现知识和技能的传承，同时也能够确保项目的高效执行。通过本项目，培养锻炼了一批高速电机领域永磁电机研发的青年技术骨干。

    由于高速电机设计难度大、新技术应用多，技术研发团队在设计和制造过程中形成周会和月会制度，及时沟通设计、制造和试验过程中遇到的问题和下一步改进计划，进行故障分析，以确保项目的顺利进行。

    

    技术人员正在对充磁工艺进行试验和验证。

    

    技术人员正在进行气浮轴承的安装调试工作。

    

    技术研发团队成员正在进行电机试验验证。

    未来，我国氢能源行业将进一步扩大市场，市场前景广阔。中车永济电机公司积极依托既有技术优势，向高速、高效节能特性电机方向拓展，并将以此次技术突破为新的起点，不断创新研究氢燃料电池空压机核心技术，助力优化空压机的各项性能，努力掌握相关关键基础技术能力，提升企业核心竞争力。