CN111042923A - 一种转子***及微型燃气轮机发电机组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种转子***及微型燃气轮机发电机组，转子***包括：转轴，所述转轴为一体成型结构；以及，依次设置于所述转轴上的推力轴承、第一径向轴承、电机、第二径向轴承、压气机、透平；其中，所述转轴上设有电机转子铁芯容纳腔，所述电机包括安装于电机转子铁芯容纳腔中的电机转子铁芯以及套设于转轴上的电机定子，所述电机定子包括定子铁芯和定子绕组，所述定子绕组缠绕于定子铁芯；所述第一径向轴承、第二径向轴承在径向上套设于定子绕组和转轴之间。本发明采用一体式旋转轴连接微型燃气轮机转子与发电机转子，并将推力轴承设置于发电机所在的一端，解决了现有技术中存在的推力轴承的设置位置受到限制的技术问题。

Description

一种转子***及微型燃气轮机发电机组
技术领域
本发明涉及转子动力学技术领域，尤其涉及一种转子***及微型燃气轮机发电机组。
背景技术
微型燃气轮机是一类新近发展起来的小型热力发动机，其单机功率范围为25～300kW，基本技术特征是采用径流式叶轮机械以及回热循环。微型燃气轮机主要包括压气机、燃烧室及透平三大部件。空气进入压气机后被压缩成高温高压的空气，然后供给燃烧室与燃料混合燃烧，其产生的高温高压燃气在透平中膨胀做功。转子高速转动时，转子会受到径向方向的力和轴向方向的力。为了限制转轴发生径向和轴向上的移动，转子***中需要安装径向轴承和推力轴承。传统的径向轴承和推力轴承均为普通的接触式轴承，随着转子转速的提高，尤其是转子转速每分钟超过40000转时，普通的接触式轴承由于存在较大的机械磨损，已不能满足工作转速的需求。
对于微型燃气轮机发电机组，通过微型燃气轮机转子的高速旋转带动发电机转子旋转进而发电。现有技术中，通常采用联轴器将微型燃气轮机转子与发电机转子进行连接。联轴器的设置使得推力轴承的设置位置受到限制，这是因为随着转子转速的提高，转子受到的轴向力也会进一步提高，若将推力轴承设置于压气机和透平之间，会使得整个转子***的重心偏向透平侧，从而导致转子***的稳定性差。如果将推力轴承设置于联轴器朝向发电机一侧，则转子的轴向力全部作用到联轴器上，容易导致联轴器损坏。
可见，目前亟需提供一种新的转子***，以解决现有微型燃气轮机发电机组存在的上述问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种转子***及微型燃气轮机发电机组，其采用一体式旋转轴连接微型燃气轮机转子与发电机转子，并将推力轴承设置于发电机所在的一端，解决了现有技术中存在的推力轴承的设置位置受到限制的技术问题。
本发明的技术方案如下：
根据本发明的一个方面，提供一种转子***，包括：
转轴，所述转轴为一体成型结构；
以及，依次设置于所述转轴上的推力轴承、第一径向轴承、电机、第二径向轴承、压气机、透平；
其中，所述转轴上设有电机转子铁芯容纳腔，所述电机包括安装于电机转子铁芯容纳腔中的电机转子铁芯以及套设于转轴上的电机定子，所述电机定子包括定子铁芯和定子绕组，所述定子绕组缠绕于定子铁芯；
所述第一径向轴承、第二径向轴承在径向上套设于定子绕组和转轴之间。
进一步的，所述转轴包括第一轴段和第二轴段，第一轴段的直径大于第二轴段的直径，第一轴段和第二轴段的过渡处形成有台阶面；
其中，推力轴承、第一径向轴承、电机、第二径向轴承设置于第一轴段上，压气机和透平设置于第二轴段上，压气机的一端与所述台阶面抵接。
进一步的，所述第一径向轴承、第二径向轴和推力轴承均为气体轴承，均为动压轴承、静压轴承或动静压混合轴承中的任一种。
进一步的，所述第一径向轴承与转轴之间具有第一径向轴承间隙，第二径向轴承与转轴之间具有第二径向轴承间隙；
所述第一径向轴承的外周面设置有第一环形气腔，第一环形气腔的底部设置有多个将第一环形气腔与第一径向轴承间隙连通的轴承气孔，所述定子绕组上设置有将第一环形气腔与外接气源连通的第一进气道；
所述第二径向轴承的外周面设置有第二环形气腔，第二环形气腔的底部设置有多个将第二环形气腔与第二径向轴承间隙连通的轴承气孔，所述定子绕组上设置有将第二环形气腔与外接气源连通的第二进气道。
进一步的，所述第一径向轴承和定子绕组之间，和/或，所述第二径向轴承和定子绕组之间设有第二防转构件，所述第二防转构件用于第一径向轴承和/或第二径向轴承在周向上固定。
进一步的，所述推力轴承包括与转轴固定连接或一体成型的推力盘以及位于推力盘两侧的第一定子和第二定子，第一定子与推力盘之间具有第一轴向间隙，第二定子与推力盘之间具有第二轴向间隙；
第一轴向间隙和第二轴向间隙均与外接气源连通。
进一步的，所述推力轴承还包括轴承壳体以及轴承端盖，轴承壳体罩设于第一定子和第二定子的外周，轴承端盖从第一定子的远离推力盘的端面压紧第一定子和轴承壳体。
进一步的，所述第一定子的远离推力盘的端面设置有第三环形气腔，所述轴承端盖上设置有第三进气道，第一定子上设置有第四进气道，第三环形气腔通过第三进气道与外接气源连通，通过第四进气道与第一轴向间隙连通；
所述第二定子的远离推力盘的端面设置有第四环形气腔，轴承壳体上设置有第五进气道，第二定子上设置有第六进气道，第四环形气腔通过第五进气道与外接气源连通，通过第六进气道与第二轴向间隙连通。
进一步的，所述第四进气道设置为多个，在第一定子上以转轴为中心均布；
所述第六进气道设置为多个，在第二定子上以转轴为中心均布。
进一步的，所述第一定子和轴承壳体之间，和/或，所述第二定子和轴承壳体之间设有第一防转构件，所述第一防转构件用于第一定子和/或第二定子在周向上固定。
进一步的，所述转轴的远离透平的一端中心位置设置有沿转轴的轴向延伸的通气孔，所述通气孔的孔底设置有沿转轴的径向延伸的通孔，通气孔与通孔贯通，通孔与径向轴承的轴承间隙和/或推力轴承的轴承间隙连通。
进一步的，所述推力轴承内设有用于实现气体导流的第一空气槽；
所述第一径向轴承的内壁沿周向或转轴对应安装第一径向轴承部的圆周面上以及所述第二径向轴承的内壁沿周向或转轴对应安装第二径向轴承部的圆周面上设有用于实现气体导流的第二空气槽。
进一步的，所述压气机和透平之间设置有加强环。
根据本发明的另一方面，提供一种微型燃气轮机发电机组，包括电机机匣、微型燃气轮机机匣、燃烧室以及上述的转子***；
其中，电机机匣罩设于电机的外周、微型燃气轮机机匣罩设于压气机和透平的外周，并且与电机机匣连接，燃烧室与微型燃气轮机机匣连接，并且燃烧室的进气口与压气机的排气口连接，燃烧室的排气口与透平的进气口连接；
电机机匣上设置有压气机的进气通道、第一径向轴承的进气通道、第二径向轴承的进气通道。
进一步的，所述压气机的排气口与燃烧的进气口之间设置有扩压器。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明将推力轴承设置在整个转子***的最左端，其设置不会阻挡压气机的进气，同时两个径向轴承设置于电机两侧，当电机质量较大时，也不会影响整个转子***的运转稳定性；转子***布局紧凑，转轴的轴向长度短，转子***高速运行的平稳性好。
2、本发明的转子***使用非接触式轴承、转速高，且径向轴承和推力轴承均设置有防转动构件，安全可靠，使用寿命长。
3、本发明降低了微型燃气轮机发电机组的加工精度和装配精度，降低了成本，适合工程化批量生产。
附图说明
图1为本发明转子***结构图。
图2为本发明的推力轴承的防转构件结构图一。
图3为图2中沿A-A的剖视图。
图4为本发明的推力轴承的防转构件结构图二。
图5为图4中沿A-A的剖视图。
图6为本发明的推力轴承的防转构件结构图三。
图7为图6中沿A-A的剖视图。
图8为本发明的推力轴承的防转构件结构图四。
图9为图8中沿A-A的剖视图。
图10为本发明的推力轴承的防转构件结构图五。
图11为图10中沿A-A的剖视图。
图12为本发明的推力轴承的防转构件结构图六。
图13为图12中沿A-A的剖视图。
图14为本发明的径向轴承的防转构件结构图一。
图15为图14中沿A-A的剖视图。
图16为本发明的径向轴承的防转构件结构图二。
图17为图16中沿A-A的剖视图。
图18为本发明的径向轴承的防转构件结构图三。
图19为图18中沿A-A的剖视图。
图20为本发明的径向轴承的防转构件结构图四。
图21为图20中沿A-A的剖视图。
图22为本发明的径向轴承的防转构件结构图五。
图23为图22中沿A-A的剖视图。
图24为本发明的径向轴承的防转构件结构图六。
图25为图24中沿A-A的剖视图。
图26为本发明的第一空气槽结构图。
图27为本发明的第二空气槽结构图。
图28为本发明的转微型燃气轮机发电机组结构图。
具体实施方式
为了更好的了解本发明的技术方案，下面结合具体实施例、说明书附图对本发明作进一步说明。
根据本发明的一个方面，提供一种转子***。
如图1所示，其包括：
转轴100，转轴100包括一体成型的第一轴段110和第二轴段120，第一轴段110的直径大于第二轴段120的直径，第一轴段110和第二轴段120的过渡处形成有台阶面130；
依次设置于转轴100上的推力轴承200、第一径向轴承300、电机400、第二径向轴承500、压气机600和透平700；其中，推力轴承200、第一径向轴承300、电机400、第二径向轴承500设置于第一轴段110上，压气机600和透平700设置于第二轴段120上，压气机500的一端与台阶面130抵接；
第一轴段110设置有电机转子铁芯容纳腔113，电机400包括安装于电机转子铁芯容纳腔113中的电机转子铁芯410和套设于第一轴段110的电机定子420，电机定子420包括定子铁芯421和定子绕组422，定子绕组422缠绕于定子铁芯421；第一径向轴承300、第二径向轴承500在径向上套设于定子绕组422和第一轴段110之间。
本发明通过采用一体式转轴连接微型燃气轮机转子与发电机转子，避免了现有技术中，推力轴承无法安装到电机一侧的技术问题。同时，上述转子***布局紧凑，转轴100的轴向长度短，转子***高速运行的平稳性好。
上述转子***的布局，将推力轴承设置在整个转子***的最左端，其设置不会阻挡压气机600的进气，同时两个径向轴承设置于电机两侧，当电机质量较大时，也不会影响整个转子***的运转稳定性。
作为优选，第一径向轴承300、第二径向轴500和推力轴承200为非接触式轴承。
作为优选，第一径向轴承300、第二径向轴500和推力轴承200为气体轴承。其具体可以为动压轴承、静压轴承或者动静压混合轴承中的任一种。
第一径向轴承300与转轴100之间具有第一径向轴承间隙，第二径向轴承500与转轴100之间具有第二径向轴承间隙。
作为优选，第一径向轴承300的外周面设置有第一环形气腔310，第一环形气腔310的底部设置有多个将第一环形气腔310与第一径向轴承间隙连通的轴承气孔(图中未示出)，定子绕组422上设置有将第一环形气腔310与外接气源连通的第一进气道423。
第二径向轴承500的外周面设置有第二环形气腔510，第二环形气腔510的底部设置有多个将第二环形气腔510与第二径向轴承间隙连通的轴承气孔(图中未示出)，定子绕组422上设置有将第二环形气腔510与外接气源连通的第二进气道424。
推力轴承200包括与转轴100一体成型的推力盘210以及位于推力盘210两侧的第一定子220和第二定子230，第一定子220与推力盘210之间具有第一轴向间隙，第二定子230与推力盘210之间具有第二轴向间隙，第一轴向间隙和第二轴向间隙均与外接气源连通。
作为优选，推力轴承200还包括轴承壳体240以及轴承端盖250，轴承壳体240罩设于第一定子220和第二定子230的外周，轴承端盖250从第一定子220的远离推力盘210的端面压紧第一定子220和轴承壳体240。
作为优选，在第一定子220的远离推力盘210的端面设置有第三环形气腔221，轴承端盖250上设置有第三进气道251，第一定子220上设置有第四进气道222，第三环形气腔221通过第三进气道251与外接气源连通，通过第四进气道222与第一轴向间隙连通；
其中，第四进气道222可以设置为多个，在第一定子220上以转轴100为中心均布，使得第一定子220对推力盘210的支撑更加平稳。
在第二定子230的远离推力盘210的端面设置有第四环形气腔231，轴承壳体240上设置有第五进气道241，第二定子230上设置有第六进气道232，第四环形气腔231通过第五进气道241与外接气源连通，通过第六进气道232与第二轴向间隙连通；
其中，第六进气道232可以设置为多个，在第二定子230上以转轴100为中心均布，使得第二定子230对推力盘210的支撑更加平稳。
作为优选，第一轴段110的远离第二轴段120的一端的中心位置设置有沿着转轴100的轴向延伸的通气孔111，通气孔111的孔底设置有沿转轴100的径向延伸的通孔112，通气孔111与通孔112贯通，通孔112与推力轴承200的轴承间隙以及径向轴承的轴承间隙均连通。这样，在转子***的运行过程中，可以通过通气孔111将多余的气体排出，防止轴承和转轴之间憋气，影响转子***的正常运行。
作为本发明的一种优选方案，在本发明中，推力轴承200采用防转动轴承。具体的是：推力轴承200还包括第一轴承壳体240以及第一轴承端盖250，第一轴承壳体240罩设于第一定子220和第二定子230的外周，第一轴承端盖250从第一定子220的远离推力盘210的端面压紧第一定子220和第一轴承壳体240。所述第一轴承壳体240和第一定子220，和/或，所述第一轴承壳体240和第二定子230之间设有第一防转构件260，所述第一防转构件260用于第一定子220相对于第一轴承壳体240和/或第二定子230相对于第一轴承壳体240在周向上固定。
具体地，第一防转构件260的一端与第一轴承壳体240固定连接或一体成型，第一防转构件260的另一端与第一定子220或第二定子230可拆卸连接；或者，第一防转构件260的一端与第一轴承壳体240可拆卸连接，第一防转构件260的另一端与第一定子220或第二定子230固定连接或者一体成型；第一防转构件260可以设置为一个或多个。
上述中第一防转构件260与轴承的连接可以是与第二定子230或第一定子210连接，由于第二定子230和第一定子220固定连接，因此，第一防转构件260无论跟哪个轴承定子连接均可防止轴承定子发生周向转动。
下面针对本发明的第一防转构件260具体结构进行进一步解释说明。
如图2、3所示，第一防转构件260可以设置为销，并固定安装于第二定子230的端面，第一轴承壳体240上设置有相应的第一容纳孔261。
或者，如图4、5所示，第一防转构件260可以设置为销，并固定安装于第一轴承壳体240的朝向第二定子230的端面，第二定子230上设置有相应的第二容纳孔262。
或者，如图6、7所示，第一防转构件260可以设置为销或者销钉，第一防转构件260从第一轴承壳体240的外周沿第一轴承壳体240的径向安装，第一防转构件260的一端固定于第一轴承壳体240，另一端***第二定子230的外周，第二定子230的外周设置有相应的第三容纳孔263。
或者，如图8、9所示，第一防转构件260可以设置为键，并固定安装于第二定子230的端面或者与第二定子230的一个端面一体成型，第一轴承壳体240上设置有相应的第一键槽264。
或者，如图10、11所示，第一防转构件260可以设置为键，并固定安装于轴承壳体240的内径面，或者与轴承壳体240的内径面一体成型，第二定子230上设置有相应的第二键槽265。
或者，如图12、13所示，第一防转构件260可以设置球形体，并固定安装于第二定子230的端面，第一轴承壳体240上设置有相应的半球形槽。
或者，如图12、13所示，防转构件260可以设置球形体，并固定安装于第一轴承壳体240的朝向第二定子230的端面，第二定子230上设置有相应的半球形槽。
本推力轴承200设置有防转构件，轴承定子不会随着转轴旋转，使用寿命长、运行稳定。
作为本发明的一种优选方案，在本发明中，第一径向轴承300和第二径向轴承500均采用防转动轴承。其具体是：第一径向轴承300和第二径向轴承均包括轴承本体320、第二轴承壳体330，第二轴承端盖340，以及第二防转构件350，轴承本体320套设于转轴100，并与转轴100之间保持预定的间隙，第二轴承壳体330罩设于轴承本体320的一个轴向端面和外周，第二轴承端盖340套设于转轴100上并与第二轴承壳体330的一个端面抵接；第二防转构件350设置于第二轴承壳体330与轴承本体320之间，并将两者连接，以在周向上将轴承本体320固定。在本实施例中，第二轴承壳体330和第二轴承端盖340可以是设置在定子绕组422上，也可以是由定子绕组422直接形成。
在本结构中，第二防转构件350的一端与第二轴承壳体330固定连接或一体成型，第二防转构件350的另一端与第三轴承本体320可拆卸连接；
或者，第二防转构件350的一端与第二轴承壳体330可拆卸连接，第二防转构件350的另一端与第三轴承本体320固定连接或者一体成型。第二防转构件350的该连接方式能够使得第二防转构件350的安装十分方便。
具体地，第二防转构件350可以设置为一个或者多个。
针对本防转动径向轴承结构，提供如下第二防转构件350的几种示例结构。
如图14、15所示，第二防转构件350设置为销，并固定安装于轴承本体320的端面，第二轴承壳体330上设置有相应的第一容纳孔331，通过销实现轴承本体320的周向定位。
或者，如图16、17所示，第二防转构件350设置为销，并固定安装于第二轴承壳体330的朝向轴承本体320的端面，轴承本体320上设置有相应的第二容纳孔321，通过销实现轴承本体320的周向定位。
或者，如图18、19所示，第二防转构件350设置为销或者销钉，第二防转构件350从第二轴承壳体330的外周沿第二轴承壳体330的径向安装，第二防转构件350的一端固定于第二轴承壳体330，另一端***轴承本体320的外周，轴承本体320的外周设置有相应的第三容纳孔322，通过销或者销钉实现轴承本体320的周向定位。
或者，如图20、21所示，第二防转构件350设置为键，并固定安装于轴承本体320的端面或者与轴承本体320的一个端面一体成型，第二轴承壳体330上设置有相应的第一键槽332，通过键实现轴承本体320的周向定位。
或者，如图22、23所示，第二防转构件350设置为键，并固定安装于第二轴承壳体330的内径面，或者与第二轴承壳体330的内径面一体成型，轴承本体320上设置有相应的第二键槽323，通过键实现轴承本体320的周向定位。
或者，如图24、25所示，第二防转构件350设置为球形体，并固定安装于轴承本体320的端面，第二轴承壳体330上设置有相应的半球形槽，通过球形体实现轴承本体320的周向定位。
或者，如图24、25所示，第二防转构件350可以设置球形体，并固定安装于第二轴承壳体330的朝向轴承本体320的端面，轴承本体320上设置有相应的半球形槽，通过球形体实现轴承本体320的周向定位。
在转子的运行过程中，通过径向轴承的防转结构，使得轴承本体工作稳定，不会随着转轴转速的提高而发生转动，性能可靠，使用寿命长，且结构简单。
作为本发明的一种优选方案，如图26、27所示，
所述第一定子220朝向推力盘210一侧或者推力盘210朝向第一定子220一侧、所述第二定子230朝向推力盘210一侧或者推力盘210朝向第二定子230一侧设置有第一空气槽270；
所述第一径向轴承300的内壁沿周向或转轴100对应安装第一径向轴承部300的圆周面上以及所述第二径向轴承500的内壁沿周向或转轴对应安装第二径向轴承500部的圆周面上设有用于实现气体导流的第二空气槽360，以提高空气导流率。在转轴100旋转并逐渐加速时，存在于轴承间隙的流动气体被压入第二空气槽360内，沿第二空气槽360快速通流，从而实现气体的定向高速流通，在满足轴承空压载荷的情况下，转轴100与空气轴承能够较好的散热与导流。
作为优选，所述第一空气槽270为弧形槽，所述弧形槽周向均布且中心对称，弧形槽一端与圆心相邻，另一端与圆周相邻或者相交。根据转轴100转速设置弧形槽数量，以使空气流速与压力达到合理的配比，在转轴100正向旋转或者反向旋转的情况下，能够保持轴承的刚度、负载能力强，且空气通流顺畅，能够防止空气在流道内堵塞。
作为优选，从进气方向看，转轴100顺时针旋转时，第一定子220、第二定子230端面的弧形槽为左凹弧，推力盘210端面的弧形槽为右凹弧，转轴100逆时针旋转时，第一定子220、第二定子230端面的弧形槽为右凹弧，推力盘210端面的弧形槽为左凹弧，从而实现空气沿轴向从左向右通流。
作为优选，所述第一空气槽270可以通过锻造、滚轧、刻蚀或冲压而形成；同时推力盘210可由不锈钢材料制成，便于第一空气槽270的加工。
作为优选，第二空气槽360的形状为平行斜槽或者螺旋槽，螺旋槽相较于平行斜槽，通流能力小于平行斜槽，但可以增加轴向阻尼。空气流通过程中，当螺距较小时，空气流动会减速增压，当螺距较大时，空气流动会增速降压，因而可根据旋转轴转速设置螺旋槽参数，旋转轴转速高时，设置螺旋槽为大螺距，螺旋线间隙稀松，旋转轴转速低时，设置螺旋槽为小螺距，螺旋线间隙致密。
作为优选，所述平行斜槽为连续的或者非连续的；所述螺旋槽的升角为α，螺距为P，螺旋槽深度为HL，旋转轴的直径为DL，30°<α<60°，1/2DL<P<5DL；P＝3DL，α＝45°；所述螺旋槽绕轴半圈或者1/3圈。
平行斜槽或者螺旋槽位置设置为在旋转轴正向旋转或者反向旋转的情况下，能够保持轴承的刚度、负载能力强，且空气通流顺畅，能够防止空气在流道内堵塞。
作为优选，第二空气槽360设置在转轴100对应安装轴承本体320内壁的位置的中间部分，或者设置为对称分布在中间部分的两侧、相互独立的两部分。
作为优选，从进气方向看，转轴100顺时针旋转时，平行斜槽或者螺旋槽倾斜方向为左倾，转轴100逆时针旋转时，平行斜槽或者螺旋槽倾斜方向为右倾，从而实现空气沿轴向从左向右通流。
作为优选，第二空气槽360的形状还包括人字形、八字形、V字形，八字形槽、人字形槽或者V字形槽设置为在转轴100正向旋转或者反向旋转的情况下，轴承都能以期望的方式非接触式支撑转轴100，且负载能力高、稳定性好；在转轴100载荷较大位置或者刚度不够位置设置有八字形槽、人字形槽或者V字形槽，在通流不足位置设置有平行斜槽或者螺旋槽，八字形槽、人字形槽、V字形槽和/或平行斜槽、螺旋槽间隔设置。
第二空气槽360的通气效率随第二空气槽360的角度、槽宽、槽数、长度、深度以及平面度的不同而变化，通气速度与转轴100的旋转速度以及轴承间隙有关。此外，现实中转轴100的截面不可能是一个理想圆，当不圆度在旋转过程中影响了气膜的压力时，转轴100与轴承本体320之间的间隙径向分布不均匀，间隙小的空间压力变大而间隙大的地方压力减小。可根据实际工况对第二空气槽360进行匹配设置。
作为优选，同方向的空气槽刻在推力盘210、转轴100或者轴承面上，优选空气槽刻在转轴100上，由于转轴100比较硬，比较耐磨，收到冲击时，空气槽不易变形和磨损，其中空气槽刻在转轴100的一端、两端、或者特定位置。
由于转子***低速时，轴长度越长，低速过零刚度越大，高速时，轴长度越长，阻力越大，成倍增大，因而，刻槽后，低速时不影响轴刚度，推力不变，高速时，动压工作能力降低，空气会流向空气槽，刚度下降，动压实际工作长度为轴的长度减去槽的长度，阻力变小，可增大轴的长度；实现了导流同时不降低轴的刚度，设置空气槽后，在低速时就引导气体形成定向流动，在高速切换动压时，气流仍然定向流动，不会形成冲击气流；同时轴承设置空气槽后，可以提高转子抗受扰动偏心撞壁的能力，从而也提高了轴承的承载能力。
作为本发明的一种优选方案，为降低涡轮热端导热对压气机600效率的影响，透平700的涡轮可以采用导热系数更低的陶瓷涡轮材料或其他材料制造。
作为本发明的一种优选方案，在压气机600和透平700之间设置有加强环900。
出于转子动力学性能方面的考虑，转轴100的重量越轻越好，而转轴100的直径越小则重量越轻，但是在转子***高速旋转过程中，对转轴100的强度又有很高的要求。为了同时考虑转子动力学特性和转轴100的强度，可将第二轴段120的轴径设置的较细，而同时在压气机600和透平700之间安装加强环900，以满足其对转子刚度的要求。
根据本发明的另一方面，本发明还提供一种使用上述转子***的微型燃气轮机发电机组，参见图28。该发电机机组包括：
上述转子***，电机机匣810、微型燃气轮机机匣820以及燃烧室830；电机机匣810罩设于电机400的外周、微型燃气轮机机匣820罩设于压气机600和透平700的外周，并且与电机机匣810连接，燃烧室830与微型燃气轮机机匣820连接，并且燃烧室830的进气口与压气机600的排气口连接，燃烧室830的排气口与透平700的进气口连接。
电机机匣810上设置有压气机700的第七进气道811，第一径向轴承300的第七进气道812，第二径向轴承500的第七进气道813。
作为优选，压气机600的排气口与燃烧室830的进气口之间设置有扩压器840，以进一步提高进入透平700做功的高温高压气体的压力。
本发明的微型燃气轮机发电机组中，所有的轴承全部设置在电机机匣810内，这样只需保证该机匣内用于设置轴承定子的部位的加工精度即可，在装配时该机匣内用于连接轴承定子的部位通过一次装卡加工即可完成，可见，本发明降低了微型燃气轮机发电机组的加工精度和装配精度，降低了成本，适合工程化批量生产。同时，本发明的微型燃气轮机发电机组布局紧凑，转轴100的轴向长度短，转子***高速运行的平稳性好。
本发明的微型燃气轮机结构简单且十分紧凑，节省了安装空间，便于快速安装和搬运，可以很好地满足分布式供电的小规模、分散式需求；运动部件少，结构简单紧凑，因而其可靠性好、制造成本与维护成本低；环境适应性好、供电品质高的优点。
整套***只有一个运动部件，并采用空气轴承，其运行可靠率高达99.996％，平均每年停机检修时间不超过2小时。本发明的转子***可用于10～100KW机型的微型燃气轮机，如15/30/45KW机型。
单个微型燃气轮机：
15KW带回热器的微燃机转速为0～140000RPM，燃料为煤油时，油耗量为50g/kWh～600g/kWh；燃料为天然气时，天然气消耗量为0.15m3/kWh～0.5m3/kWh。15KW不带回热器的微燃机转速为0～140000RPM，燃料为煤油时，油耗量为400g/kWh～1000g/kWh；燃料为天然气时，天然气消耗量为0.4m3/kWh～1m3/kWh。
45KW带回热器的微燃机转速为0～80000RPM，燃料为煤油时，油耗量为200g/kWh～500g/kWh；燃料为天然气时，天然气消耗量为0.2m3/kWh～0.5m3/kWh。45KW不带回热器的微燃机转速为0～80000RPM，燃料为煤油时，油耗量为400g/kWh～900g/kWh；燃料为天然气时，天然气消耗量为0.5m3/kWh～1m3/kWh。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能。

Claims (15)

1.一种转子***，其特征在于，包括：
转轴，所述转轴为一体成型结构；
以及，依次设置于所述转轴上的推力轴承、第一径向轴承、电机、第二径向轴承、压气机、透平；
其中，所述转轴上设有电机转子铁芯容纳腔，所述电机包括安装于电机转子铁芯容纳腔中的电机转子铁芯以及套设于转轴上的电机定子，所述电机定子包括定子铁芯和定子绕组，所述定子绕组缠绕于定子铁芯；
所述第一径向轴承、第二径向轴承在径向上套设于定子绕组和转轴之间。
2.根据权利要求1所述的转子***，其特征在于，所述转轴包括第一轴段和第二轴段，第一轴段的直径大于第二轴段的直径，第一轴段和第二轴段的过渡处形成有台阶面；
其中，推力轴承、第一径向轴承、电机、第二径向轴承设置于第一轴段上，压气机和透平设置于第二轴段上，压气机的一端与所述台阶面抵接。
3.根据权利要求1所述的转子***，其特征在于，所述第一径向轴承、第二径向轴和推力轴承均为气体轴承，均为动压轴承、静压轴承或动静压混合轴承中的任一种。
4.根据权利要求3所述的转子***，其特征在于，所述第一径向轴承与转轴之间具有第一径向轴承间隙，第二径向轴承与转轴之间具有第二径向轴承间隙；
所述第一径向轴承的外周面设置有第一环形气腔，第一环形气腔的底部设置有多个将第一环形气腔与第一径向轴承间隙连通的轴承气孔，所述定子绕组上设置有将第一环形气腔与外接气源连通的第一进气道；
所述第二径向轴承的外周面设置有第二环形气腔，第二环形气腔的底部设置有多个将第二环形气腔与第二径向轴承间隙连通的轴承气孔，所述定子绕组上设置有将第二环形气腔与外接气源连通的第二进气道。
5.根据权利要求3所述的转子***，其特征在于，所述第一径向轴承和定子绕组之间，和/或，所述第二径向轴承和定子绕组之间设有第二防转构件，所述第二防转构件用于第一径向轴承和/或第二径向轴承在周向上固定。
6.根据权利要求3所述的转子***，其特征在于，所述推力轴承包括与转轴固定连接或一体成型的推力盘以及位于推力盘两侧的第一定子和第二定子，第一定子与推力盘之间具有第一轴向间隙，第二定子与推力盘之间具有第二轴向间隙；
第一轴向间隙和第二轴向间隙均与外接气源连通。
7.根据权利要求6所述的转子***，其特征在于，所述推力轴承还包括轴承壳体以及轴承端盖，轴承壳体罩设于第一定子和第二定子的外周，轴承端盖从第一定子的远离推力盘的端面压紧第一定子和轴承壳体。
8.根据权利要求7所述的转子***，其特征在于，所述第一定子的远离推力盘的端面设置有第三环形气腔，所述轴承端盖上设置有第三进气道，第一定子上设置有第四进气道，第三环形气腔通过第三进气道与外接气源连通，通过第四进气道与第一轴向间隙连通；
所述第二定子的远离推力盘的端面设置有第四环形气腔，轴承壳体上设置有第五进气道，第二定子上设置有第六进气道，第四环形气腔通过第五进气道与外接气源连通，通过第六进气道与第二轴向间隙连通。
9.根据权利要求8所述的转子***，其特征在于，所述第四进气道设置为多个，在第一定子上以转轴为中心均布；
所述第六进气道设置为多个，在第二定子上以转轴为中心均布。
10.根据权利要求7所述的转子***，其特征在于，所述第一定子和轴承壳体之间，和/或，所述第二定子和轴承壳体之间设有第一防转构件，所述第一防转构件用于第一定子和/或第二定子在周向上固定。
11.根据权利要求4或6所述的转子***，其特征在于，所述转轴的远离透平的一端中心位置设置有沿转轴的轴向延伸的通气孔，所述通气孔的孔底设置有沿转轴的径向延伸的通孔，通气孔与通孔贯通，通孔与径向轴承的轴承间隙和/或推力轴承的轴承间隙连通。
12.根据权利要求3所述的转子***，其特征在于，所述推力轴承内设有用于实现气体导流的第一空气槽；
所述第一径向轴承的内壁沿周向或转轴对应安装第一径向轴承部的圆周面上以及所述第二径向轴承的内壁沿周向或转轴对应安装第二径向轴承部的圆周面上设有用于实现气体导流的第二空气槽。
13.根据权利要求1所述的转子***，其特征在于，所述压气机和透平之间设置有加强环。
14.一种微型燃气轮机发电机组，其特征在于，包括电机机匣、微型燃气轮机机匣、燃烧室以及权利要求1-13任一项所述的转子***；
其中，电机机匣罩设于电机的外周、微型燃气轮机机匣罩设于压气机和透平的外周，并且与电机机匣连接，燃烧室与微型燃气轮机机匣连接，并且燃烧室的进气口与压气机的排气口连接，燃烧室的排气口与透平的进气口连接；
电机机匣上设置有压气机的进气通道、第一径向轴承进气通道以及第二径向轴承的进气通道。
15.根据权利要求14所述的一种微型燃气轮机发电机组，其特征在于，所述压气机的排气口与燃烧的进气口之间设置有扩压器。
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