本發(fā)明涉及用于燃料電池系統(tǒng)的壓縮機，尤其是用于商用車輛的燃料電池系統(tǒng)的壓縮機，壓縮機具有壓縮機殼體、壓縮機輪、與壓縮機輪作用連接的旋轉(zhuǎn)式驅(qū)動的壓縮機軸、以及以能繞旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動的方式將壓縮機軸支承在壓縮機殼體中的支承組件，其中，支承組件具有軸向空氣軸承，以用于承受壓縮機殼體與壓縮機軸之間在旋轉(zhuǎn)軸線的方向上的力（以下也被稱為：軸向力）。

背景技術：

1、為了正確的運行，燃料電池系統(tǒng)通常需要以受控方式進行在陰極側(cè)的空氣輸送，以便能夠在燃料電池（即所謂的堆）之內(nèi)保持燃料電池系統(tǒng)運行所需的最佳的反應物平衡。已知的是，空氣借助一個或多個壓縮機來壓縮，并因此為燃料電池提供可控的空氣質(zhì)量流量或空氣體積流量。

2、要由燃料電池產(chǎn)生的功率越高，通過壓縮機所必須輸送的所需的質(zhì)量流量或體積流量就越高。在壓縮機運行中，由于對空氣的抽吸過程而存在作用到壓縮機軸上的軸向力。隨著壓縮機軸和壓縮機輪的轉(zhuǎn)速的提升，（在橫截面恒定的情況下）所抽吸的空氣量進而是所構建起來的壓力提升，進而軸向力也提升。這種效應在單級的壓縮機中比在雙級的壓縮機中更為明顯，在雙級的壓縮機中，軸向力至少被部分均衡。

3、如果軸向力對于所使用的支承件來說過高，將導致磨損加劇，尤其是在常用的轉(zhuǎn)速情況下。也就是說，所出現(xiàn)的軸向力在所有壓縮機系統(tǒng)中都必須通過支承組件來截獲，以此使得在壓縮機中的旋轉(zhuǎn)的元件與固定不動的元件之間不發(fā)生所不期望的高磨損。由于上述壓縮機在運行中轉(zhuǎn)速較高，使得在支承組件中使用軸向空氣軸承已被證明是可靠的，該軸向空氣軸承應用于承受壓縮機軸與壓縮機殼體之間出現(xiàn)的軸向力。

4、雙級的壓縮機大多可以通過使用軸向空氣軸承來以充分的程度補償軸向力。然而，雙級的壓縮機由于其設計原理而占用的結構空間尤其是在車輛內(nèi)的空間提供越來越有限的背景下被認為是一個挑戰(zhàn)。因此，雙級的壓縮機大多不適合應用于乘用車輛，并且在商用車輛內(nèi)由于技術的發(fā)展也使得安裝空間也越來越緊缺。

技術實現(xiàn)思路

1、在此背景下，本發(fā)明的任務在于，提供一種壓縮機，在該壓縮機中盡可能地減少上述缺點。尤其地，本發(fā)明的任務在于，對上述類型的壓縮機進行如下改進，即，使得可以更好地承受作用到壓縮機軸上的軸向力，并且使得壓縮機在此同時要求盡可能少的所需的結構空間。另外，本發(fā)明的任務尤其還在于，盡可能有成本效益地實現(xiàn)上述目標。

2、本發(fā)明通過如下方式解決其任務，即，本發(fā)明提出了一種根據(jù)權利要求1的壓縮機。尤其地，本發(fā)明提出，在開頭所述類型的壓縮機中，軸向空氣軸承是第一軸向空氣軸承，并且此外，支承組件還具有第二軸向空氣軸承，該第二軸向空氣軸承在旋轉(zhuǎn)軸線的方向（以下也被稱為：軸向方向）上與第一軸向空氣軸承間隔開地布置并且（附加于第一軸向空氣軸承地）被設立成用于承受壓縮機殼體與壓縮機軸之間在旋轉(zhuǎn)軸線的方向上的力，即軸向力。換句話說，根據(jù)本發(fā)明，現(xiàn)在第一軸向空氣軸承和第二軸向空氣軸承都被設置成用于提供軸向軸承功能，從而使得由壓縮機輪經(jīng)由壓縮機軸引入的軸向力可以被兩個軸向空氣軸承所承受。

3、本發(fā)明基于如下認知，即，使用第二軸向空氣軸承，使得在一方面提高軸向的承載能力（即承受軸向力的可能性）與另一方面擴展所需的結構空間之間展現(xiàn)出人意料的良好折中。安裝附加的軸承必然強制性地需要附加的結構空間，即使這看起來與直覺相悖，但事實證明，與例如傳統(tǒng)方案（例如通過徑向結構較大的軸向空氣軸承取代已知的壓縮機的現(xiàn)有的軸向空氣軸承）相比，第二軸向空氣軸承附加所需的軸向結構空間可以導致明顯更加合適于整個壓縮機的封閉容積。同時，通過使用多個軸承，即使是在采用本身設計簡單的軸承類型的情況下，也整體上實現(xiàn)了顯著提高支承組件的軸向的承載力，從而并不一定需要動用昂貴的特殊軸承，如螺旋槽軸承。盡管如此，本發(fā)明即使在使用螺旋槽軸承時也仍發(fā)揮其在適度增加結構空間的情況下改善承載能力的優(yōu)點。

4、由本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式和改進方案也得到了另外的優(yōu)點，下文將對此進行描述。

5、在一個有利的改進方案中，壓縮機是單級的壓縮機，其中，壓縮機輪布置在壓縮機軸的第一端部區(qū)段處，并且其中，第二軸向空氣軸承布置在壓縮機軸的與第一端部區(qū)段背對的第二端部區(qū)段處。通過一側(cè)是壓縮機輪且另一側(cè)是第二軸向空氣軸承的背對的布置方式改善了旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的平衡。尤其是在單級的壓氣機的情況下，這尤其是對于支承組件來說是一種較大的設計結構上的優(yōu)勢，這將產(chǎn)生有利于更長的使用壽命的效果。

6、在一個優(yōu)選的實施方式中，支承組件具有徑向支承組件。優(yōu)選地，徑向支承組件具有布置在第一軸向空氣軸承與第二軸向空氣軸承之間的一定數(shù)量的徑向軸承。根據(jù)本發(fā)明，“一定數(shù)量”指的是1或大于1的整數(shù)的數(shù)字。

7、優(yōu)選地，徑向軸承布置在第一軸向空氣軸承與第二軸向空氣軸承之間。

8、特別優(yōu)選地，支承組件具有兩個徑向軸承，它們例如可以被構造為徑向空氣軸承。通過軸向空氣軸承與徑向軸承的配重和間隔，可以實現(xiàn)有利的重量分布，并且由此也在良好的程度上提供了對軸向空氣軸承的可接近性以用于維護。

9、在另外的優(yōu)選的實施方式中，第一軸向空氣軸承具有第一工作盤，該第一工作盤被設立成用于在第一氣隙中運轉(zhuǎn)，并且第二軸向空氣軸承具有第二工作盤，該第二工作盤被設立成用于在第二氣隙中運轉(zhuǎn)。

10、為了實現(xiàn)盡可能多的通用件數(shù)，可以優(yōu)選的是，以相同的方式制造兩個軸向空氣軸承，尤其是在其主要元件（箔、箔載體、工作盤）方面。由此可以提升成本效益，例如在生產(chǎn)成本和裝配成本方面。

11、在替選的優(yōu)選實施方式中，其中一個工作盤（如第一工作盤）在徑向方向上被確定成尺寸是大于各另一工作盤（如第二工作盤）的。依賴于差異程度地，這將導致兩個軸向空氣軸承在軸向方向上的承載能力不同，這可以對軸向軸承的明確的作用方向的限定進行支持。

12、在另外的優(yōu)選實施方式中，一定數(shù)量的徑向軸承因此具有第一徑向軸承和第二徑向軸承，第一徑向軸承被布置成與第一軸向空氣軸承有第一軸向間距，第二徑向軸承被布置成與第一徑向軸承有間距并與第二軸向空氣軸承有第二軸向間距，其中，第二軸向間距和第一軸向間距是不同的。

13、優(yōu)選地，第二軸向間距大于第一軸向間距。

14、在壓縮機軸的安置有第一軸向空氣軸承的一側(cè)上通常也布置有壓縮機輪，從而使得在壓縮機軸的這一側(cè)上的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量和傾斜力矩按預期地大于左側(cè)上的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量和傾斜力矩。然而，通過使第二軸向空氣軸承和與之相鄰的下一個徑向軸承（即第二徑向軸承）的間距更大，可以至少實現(xiàn)了部分補償傾斜力矩。

15、尤其地，第一徑向力從第一工作盤作用到徑向支承組件上，并且第二徑向力從第二工作盤作用到徑向支承組件上。第三徑向力從被布置成與第一或第二徑向軸承有第三軸向間距的壓縮機輪作用到徑向支承組件上。由這些徑向力與間距分別得出傾斜力矩，這些傾斜力矩經(jīng)由壓縮機軸作用到徑向支承組件上。

16、優(yōu)選地，第一、第二和第三間距被確定尺寸，使得所得出的傾斜力矩至少部分地且優(yōu)選完全地相互抵消。

17、替選或附加地，第一、第二和/或第三間距優(yōu)選被確定尺寸，使得同樣大的徑向力分別作用到支承組件的徑向軸承上。

18、在另外的優(yōu)選實施方式中，第一氣隙和第二氣隙在旋轉(zhuǎn)軸線的方向上被確定成尺寸是大小不同的。這樣做的背景在于以下思考，即，在低轉(zhuǎn)速時，軸向空氣軸承的工作盤有時仍會貼靠在與其相對應的軸承部分上或者說在運動時發(fā)生滑磨，并且只有在達到預先確定的升離轉(zhuǎn)速時，才在工作盤的兩側(cè)占有間距，并在氣隙中自由運轉(zhuǎn)。通過將兩個氣隙中的一個氣隙的尺寸確定成比另一氣隙更窄一些，例如通過對該氣隙定更窄的尺寸或定更窄的公差，就能預測兩個軸向空氣軸承中的哪個軸向空氣軸承在低轉(zhuǎn)速時將出現(xiàn)磨損。由此就在維護計劃和支承組件的使用壽命預測方面產(chǎn)生了優(yōu)勢。此外，使其中一個軸向空氣軸承的氣隙更大對摩擦損耗也起到了正面的影響。

19、在另外的優(yōu)選實施方式中，第一軸向空氣軸承和/或第二軸向空氣軸承被構造為箔軸承。優(yōu)選地，每個軸向空氣軸承的工作盤都布置在兩個相互以氣隙間隔開的固定不動的箔盤之間。軸向空氣軸承優(yōu)選被構造為波箔型（bump-type）或其他箔軸承類型。結合根據(jù)本發(fā)明的設計原理，這些有成本效益的軸承類型具有足夠的承載能力，以用于即使是在單級的壓縮機中也補償軸向力。然而，本發(fā)明并不排除使用螺旋槽軸承和其他軸承類型。在一個優(yōu)選的實施方式中，其中一個軸向空氣軸承（如第一軸向空氣軸承）被構造為螺旋槽軸承，而其中另一軸向空氣軸承（如第二軸向空氣軸承）被構造為箔軸承。

20、特別優(yōu)選的是，其中一個軸向空氣軸承被構造為螺旋槽軸承，且其所配屬的氣隙（如第一氣隙）大于配屬于另一軸向空氣軸承的氣隙（如第二氣隙）。

21、本發(fā)明的上述第一方面參考壓縮機本身進行描述。在另外的方面中，本發(fā)明還涉及一種用于驅(qū)動車輛、尤其是商用車輛的燃料電池系統(tǒng)，該燃料電池系統(tǒng)具有用于在陰極側(cè)向燃料電池供應空氣的壓縮機。

22、本發(fā)明在這種燃料電池系統(tǒng)中通過如下方式解決其任務，即，壓縮機根據(jù)上述優(yōu)選實施方式之一來構造。因此，燃料電池系統(tǒng)利用了與根據(jù)第一方面的壓縮機相同的優(yōu)點。壓縮機的優(yōu)選的實施方式同時是燃料電池系統(tǒng)的優(yōu)選的實施方式，并且反之亦然。因此，為了避免重復，參引上述內(nèi)容。