压缩机与真空泵

 一:燃料电池用压缩机

 

    空气压缩机为氢燃料电池提供电化学反应所需要的氧气,将空气压缩到0.13~0.32 MPa的压力,有助于提高电堆的功率密度,是氢燃料电池降低成本、实现轻量化的重要技术手段,是燃料电池系统的核心动部件。除了保证一定的压力和流量外,氢燃料电池用空气压缩机还需要满足其它要求,包括不含油、快速响应、低噪声等。目前在氢燃料电池中应用的压缩机主要有离心空压机和螺杆空压机两类,罗茨空压机可视为螺杆空压机的一种特例(对称型线、转子齿数相同)。转速100000r/min左右的离心空压机容易实现无油和小型化,但在工况适应性和气浮轴承可靠性等方面难度较大。螺杆空压机具有工况适应性强和可靠性高的优点。

项目从基础研究、应用研究、产业化示范进行全链条设计,针对车用燃料电池空压机开展关键技术研究,研究内容包括:气动优化设计技术;高效永磁电机及控制器技术;空压机系统一体化集成及控制技术;空压机系统减振降噪及可靠性提升技术;小批量制造工艺。项目攻克车用燃料电池空压机的工程设计、批量制造、集成匹配等共性关键技术,实现车用燃料电池空压机的小批量生产。

 

重点研发项目针对车用燃料电池空压机重大技术难题,项目拟重点解决四个科学问题:高速空压机空气动力学原理、低粘度流体动压润滑机理、电机-转子-支撑系统振动响应、振动噪声诱发机理。开展了以下研究:1.压气机气动优化;2.先进空气动压轴承及高速转子动力学匹配;3.超高速高效永磁电机及车载高频控制器;4.空压机系统一体化集成及控制;5.空压机系统减振降噪及可靠性提升。拟通过这些课题的研究,攻克相关关键技术难题,建立车用燃料电池空压机优化设计及产品开发的理论体系和方法。

 

 

 

 项目支撑:

1) 车用燃料电池空压机研发,2019YFB1504600,国家重点研发项目,2020-2023

2)车用燃料电池容积式空压机关键技术研究,西安交通大学校内基金重大培育项目

 

 二:干式螺杆真空泵

随着全球AI、机器人与自动驾驶等新技术的快速发展,带动了对高性能集成电路和新型半导体器件需求的快 速增加,给半导体产业带来了新的发展机遇,世界各国也均将半导体产业作为支撑经济社会发展和保障国家 安全的战略性与先导性产业。在此全球半导体产业大发展的背景下,我国在半导体产业积极布局,推出了各 项政策大力支持相关核心技术的研发,半导体产业势必在国内迎来快速发展时期。半导体产业链中的核心环 节为半导体器件的生产制造,其特点为流程繁多,工艺复杂。而半导体器件制造过程中所涉及的大部分工艺 流程,因物理化学反应条件的需要,必须处于高真空环境下,因此,半导体器件生产线中需配备大量真空获 得设备。作为真空获得设备中的一类,干式真空泵因其密封性强、工作腔无油、间隙对沉积气体兼容性高等 特点,可以有效满足半导体生产工艺中的核心要求,是半导体生产工艺中真空获得设备的主力泵型。然而, 由于我国干式真空泵研究与开发工作起步较晚,产品开发缺乏理论指导,转子设计、结构布局等关键难题的 解决思路仍然停留在参考层面上,致使国产设备存在极限真空度、能耗等性能指标严重落后与可靠性严重不 足问题,导致国内半导体行业用干泵依赖进口,高性能干泵开发技术是半导体生产制造设备领域的“卡脖子 ”技术。同时,随着半导体生产向高良品率,高效率与低能耗方向发展,半导体产业对干式真空泵设备也提 出了进一步提升真空度,可靠性,与能效的要求,进而对高性能干泵产品提出了更紧迫的发展需求。

项目基于团队对干泵强泄漏高温升大形变稀薄气体压缩热物理过程的流-热-固耦合机理、干泵多参 数抗磨损转子型线及异形转子结构几何理论、干泵变工况长转子磁-流-固多场耦合动力学特性及干泵异形转 子齿快速高精度加工理论的持续研究,及多套光伏、锂电、化工等工业用干泵产品开发的经验,进行半导体严苛工艺干式真空泵设计开发研究,推动半导体制造产业的发展。

 

 

项目支撑:

1.干式真空泵泵组技术开发  企业横向  2024-2025  

2.干式真空泵泵组设计及仿真软件开发  企业横向  2024-2026  

3.螺杆真空泵转子开发  企业横向  2023-2024 

4.干式多级罗茨真空泵开发  企业横向  2023-2024

5.干式真空泵机组开发 企业横向 2019-2020