CN109184914A - 一种转子系统及燃气轮机发电机组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种转子系统，属于转子技术领域，包括：转轴、推力轴承、发电机、压气机和涡轮；转轴为一体结构；发电机、压气机、推力轴承和涡轮依次套设在转轴上；发电机包括发电机本体和设置于发电机本体两端的径向轴承，径向轴承嵌入至发电机本体和转轴之间，且与转轴之间沿径向形成径向间隙。本发明通过将转轴设置为一体结构，解决了采用联轴器连接时，存在同轴度偏差导致转子系统稳定性差的问题，同时通过改进发电机的结构，有效减小了发电机的轴向尺寸，从而大大缩短了转子系统的轴向尺寸，进一步提高了转子系统的稳定性和动态性能。

Description

一种转子系统及燃气轮机发电机组
技术领域
本发明涉及转子技术领域，尤其涉及一种转子系统及燃气轮机发电机组。
背景技术
燃气轮机主要包括压气机、燃烧室及涡轮三大部件。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涡轮中膨胀做功。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，转子系统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。
对于燃气轮机发电机组，通过燃气轮机转子的高速旋转带动发电机转子旋转进而发电。但现有技术中的燃气轮机发电机组的转子系统存在如下缺陷：
1、现有技术中，通常采用联轴器将燃气轮机转子与发电机转子进行连接,由于存在同轴度偏差导致转子系统稳定性差。同时，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涡轮之间，会使得整个转子系统的重心偏向涡轮侧，从而导致转子系统的稳定性差。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。
2、现有技术中，燃气轮机发电机组的发电机，通常采用空气轴承，空气轴承可提供极高的旋转精度。因为空气轴承没有机械接触，磨损程度降到了最低，从而确保精度始终保持稳定。但根据现有空气轴承的结构特点，空气轴承的静子作为一个单独的零件，位于电机绕组的外侧，导致空气轴承的外径较大，长度较长，会明显增大高速电机的轴向和径向尺寸，最终导致高速电机的体积增加，不利于电机功率密度的提高，同时造成转子系统的轴向尺寸大，稳定性差。
可见，目前亟需提供一种新的转子系统，以解决现有燃气轮机发电机组存在的上述问题。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是提供一种转子系统及燃气轮机发电机组，以解决现有燃气轮机发电机组存在的上述问题。
(二)技术方案
为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种转子系统，包括：转轴、推力轴承、发电机、压气机和涡轮；所述转轴为一体结构；所述发电机、所述压气机、所述推力轴承和所述涡轮依次套设在所述转轴上；所述发电机包括发电机本体和设置于所述发电机本体两端的径向轴承，所述径向轴承嵌入至所述发电机本体和所述转轴之间，且与所述转轴之间沿径向形成径向间隙。该转子系统通过将转轴设置为一体结构，解决了现有燃气轮机发电机组由于采用联轴器连接，存在同轴度偏差导致转子系统稳定性差，推力轴承的设置位置受到限制的技术问题；并且通过将径向轴承嵌入至发电机本体和转轴之间，有效减小发电机的轴向尺寸，进而缩短了转子系统的轴向尺寸，提高了转子系统的稳定性。
根据本发明的另一个方面，提供一种燃气轮机发电机组，包括上述所述的转子系统。采用上述转子系统，提高了燃气轮机发电机组的稳定性、安全性和可靠性，满足了燃气轮机发电机组的需求。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
1、本发明提供的转子系统，转轴采用一体结构，解决了现有技术中采用联轴器将燃气轮机转子与发电机转子进行连接,由于存在同轴度偏差导致转子系统稳定性差的技术问题；同时，本发明的转子系统改进了发电机的结构，有效减小了发电机的轴向尺寸，从而大大缩小了转子系统的轴向尺寸，提高了转子系统的稳定性和动态性能。
2、本发明提供的转子系统，通过改进推力轴承的结构，在推力轴承本体组件与第一容纳槽的侧壁之间设置轴向间隙，并控制该轴向间隙的变化，实现了推力轴承轴向主动调节的作用，在转轴发生热膨胀时，第一推力盘和第二推力盘随着转轴移动，消除和缓解了转轴的轴向变形和移动；同时，通过推力轴承的轴向调节作用，进一步改善了转子系统的抗轴向扰动和抖动的能力，提高了转子系统动态性能、安全性和可靠性。
3、本发明提供的转子系统，通过将该推力轴承安装在压气机与涡轮之间，并利用推力轴承产生的气膜力抵消转轴在旋转过程中产生的轴向力，限制了转轴在轴向方向上的移动，进而限定了压气机与涡轮的轴向间距，提高了压气机与涡轮结构轴向定位的稳定性，从而提高了转子系统的安全性和可靠性。
4、本发明提供的转子系统，由于推力轴承也同时具有径向轴承的径向支撑作用，且其具有较大的径向调整幅度，使得本发明的转子系统形成三径向轴承支承结构，整个转子系统的稳定性和整体性能大幅提高。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的转子系统的剖面图；
图2是本发明实施例一提供的推力轴承的剖面图；
图3是本发明实施例一提供的第一推力轴承本体的零件图；
图4是图3提供的第一推力轴承本体沿A-A的剖面图；
图5是本发明实施例一提供的第二推力轴承本体的零件图；
图6是图5提供的第二推力轴承本体沿B-B的剖面图；
图7是本发明实施例一提供的推力轴承的间隙示意图；
图8是本发明实施例一提供的推力轴承的受力状态示意图；
图9是本发明实施例一提供的与推力轴承配合的受力面示意图；
图10是本发明实施例二提供的转子系统的剖面图；
图11是本发明实施例二提供的推力轴承的剖面图；
图12是本发明实施例二提供的第一推力轴承本体的零件图；
图13是图12提供的第一推力轴承本体沿C-C的剖面图；
图14是本发明实施例二提供的第二推力轴承本体的零件图；
图15是图14提供的第二推力轴承本体沿D-D的剖面图；
图16是本发明实施例二提供的推力轴承的间隙示意图；
图17是本发明实施例二提供的推力轴承的受力状态示意图；
图18是本发明实施例二提供的与推力轴承配合的受力面示意图；
图19是本发明实施例三提供的发电机的剖面图；
图20是本发明实施例三的一个实施方式提供的发电机的装配方法流程图；
图21是本发明实施例三的另一个实施方式提供的发电机的装配方法流程图；
图22是本发明实施例四提供的发电机的剖面图；
图23是本发明实施例四提供的发电机的装配方法流程图；
图24是本发明实施例五提供的燃气轮机发电机组的剖面图；
图25是本发明实施例五提供的推力轴承的间隙示意图；
图26是本发明实施例六提供的燃气轮机发电机组的剖面图；
图27是本发明实施例六提供的推力轴承的间隙示意图。
附图标记：
100、转轴，101、第一轴段，102、第二轴段，200、推力轴承，201、第一推力盘，2011、第一盘体，2012、第二盘体，202、第二推力盘，2021、第三盘体，2022、第四盘体，203、第一推力轴承本体，2031、第三安装孔，2032、第一凹槽，2033，第一气孔，2034、第一定位孔，204、第二推力轴承本体，2041、第四安装孔，2042、第二凹槽，2043、推力轴承气腔槽，2044、第二气孔，2045、第三气孔，2046、第二定位孔，2047、第一密封槽，2048、第二密封槽，205、第一连接件，206、定位件，207、第二连接件，208、第一密封件，209、第二密封件，300、发电机，301、电机定子，3011、电机定子铁芯，3012、电机绕组，3013、绕组封装，302、第一径向轴承，303、第二径向轴承，304、电机机壳，3041、电机机壳本体，30411、第一进气孔，30412、第二进气孔，3042、电机端盖，305、第一保护套，306、第二保护套，307、第三密封件，400、压气机，400a、第一机匣，400b、第三机匣，500、涡轮，500a、第二机匣，500b、第四机匣，600、燃烧室，600a、燃烧室机壳，700、外壳，701、第一壳体，702、第二壳体，R1、第一容纳槽，R2、第二容纳槽，S、推力轴承气腔，T1、第一径向轴承气腔，T2、第二径向轴承气腔，P1、推力轴承气腔进气通道，P2、机匣进气通道，P3、压气机进气通道，P4、压气机出气通道，P5、涡轮进气通道，P6、涡轮排气通道，P7、第一径向轴承气腔进气通道，P8、第二径向轴承气腔进气通道。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
在以下实施例中，轴向、径向均是以转轴的轴向、径向为准。
实施例一
图1是本发明实施例一提供的转子系统的剖面图。
请参照图1，本发明实施例一提供一种转子系统，包括：转轴100、推力轴承200、发电机300、压气机400和涡轮500。
其中，转轴100为一体结构；发电机300、压气机400、推力轴承200和涡轮500依次套设在转轴100上。
发电机300包括发电机本体和设置于发电机本体两端的径向轴承，径向轴承嵌入至发电机本体和转轴100之间，且与转轴100之间沿径向形成径向间隙。
可选的，转轴100水平设置或立式设置。
该转子系统通过将转轴100设置为一体结构，解决了现有燃气轮机发电机组由于采用联轴器连接，存在同轴度偏差导致转子系统稳定性差，推力轴承的设置位置受到限制的技术问题；通过将推力轴承200安装在压气机400与涡轮500之间，解决了当推力轴承200安装在压气机400远离涡轮500的一侧或者安装在涡轮500远离压气机400的一侧时，由于转轴100在工作过程中受热膨胀变形影响推力轴承200承载能力的问题，而且将推力轴承200设置在压气机400和涡轮500之间，利用推力轴承200产生的气膜力抵消转轴100在旋转过程中产生的轴向力，限制了转轴100在轴向方向上的移动，进而限定了压气机400与涡轮500的轴向间距，提高了压气机400与涡轮500轴向定位的稳定性，因此整体提高了转子系统的稳定性提高了转子系统的稳定性；通过将径向轴承嵌入至发电机本体和转轴100之间，有效减小发电机300的轴向尺寸，大大缩小了发电机300的体积，提高了发电机300的功率密度，提高了使用该发电机的转子系统的稳定性。
在本实施例中，转轴100包括依次连接的第一轴段101和第二轴段102。
其中，第一轴段101的直径大于第二轴段102的直径，第一轴段101与第二轴段102的连接处形成有过渡面；发电机300套设在第一轴段101上；推力轴承200、压气机400和涡轮500套设在第二轴段102上，且压气机400与过渡面抵接。该转子系统通过改进转轴100的形状调整整个转子系统的重心，有利于整个转子系统在高速旋转时保持结构稳定，提高了转子系统的稳定性。
上述的过渡面可以是例如圆锥面、圆弧面、台阶面、多级台阶面中的任意一种。
具体地，转轴100第一轴段101的直径大于第二轴段102的直径，使得转轴100的外形呈酒瓶状结构。
可选的，涡轮500远离压气机400的一侧设置有紧固件，紧固件套设在转轴100上，且与涡轮500抵接，用于限制涡轮500的轴向移动。
可选的，紧固件包括但不限于锁紧螺母。
图2是本发明实施例一提供的推力轴承的剖面图。
请参照图2，在本实施例中，推力轴承200包括：第一推力盘201、第二推力盘202和推力轴承本体组件。
第一推力盘201与第二推力盘202固定套设在转轴100上，两者相对设置且相互抵接，形成环形的第一容纳槽R1；推力轴承本体组件设置在第一容纳槽R1内，且与第一容纳槽R1的侧壁之间具有轴向间隙；推力轴承本体组件内部设置有与轴向间隙连通的推力轴承气腔S。上述轴向间隙通过推力轴承气腔S与外部气源连通，使得该推力轴承200能够作为静压轴承或动静压轴承。
推力轴承本体组件与第一容纳槽R1的槽底之间具有与推力轴承气腔S连通的径向间隙。
推力轴承本体组件包括相互抵接设置的第一推力轴承本体203和第二推力轴承本体204，第一推力轴承本体203与第二推力轴承本体204之间形成有推力轴承气腔S。
具体地，第一推力轴承本体203套设在第一推力盘201靠近第二推力盘202的一端，且与第一推力盘201沿轴向间隙配合，使得第一推力轴承本体203与第一推力盘201之间沿轴向形成气膜，第一推力轴承本体203与第一推力盘201之间的径向间隙为安装间隙；第二推力轴承本体204套设在第二推力盘202靠近第一推力盘201的一端，且与第二推力盘202沿径向间隙配合且沿轴向也间隙配合，使得第二推力轴承本体204与第二推力盘202之间沿径向和轴向分别形成气膜。该推力轴承200通过改进结构，改善了该推力轴承200的性能，尤其在高速运转状态下的动态性能和稳定性，抗受扰动能力强，进而提高了该推力轴承200的承载能力。
在上述结构中，由于第一推力轴承本体203与第一推力盘201之间沿径向形成气膜，因此本发明中的推力轴承也可用作径向轴承，且该径向轴承具有较大的径向调整幅度，使得本发明的转子系统形成三径向轴承支承结构的转子系统。整个转子系统的稳定性和整体性能大幅提高。
在本实施例中，推力轴承本体组件与第一容纳槽R1的侧壁之间具有轴向间隙，即第一推力轴承本体203与第一推力盘201沿径向间隙配合以及第二推力轴承本体204与第二推力盘202沿径向间隙配合，具体是通过控制第一推力轴承本体203与第二推力轴承本体204的厚度以及第一容纳槽R1的宽度实现的，即控制第一推力轴承本体203与第二推力轴承本体204的厚度之和小于第一容纳槽R1的宽度，使得第一推力轴承本体203与第一容纳槽R1的一个侧壁即第一推力盘201的端面间隙配合，第二推力轴承本体204与第一容纳槽R1的另一个侧壁即第二推力盘202的端面间隙配合。该推力轴承200在使用时，第一推力盘201与第二推力盘202固定套设在转轴100上并与转轴100一起转动，形成空气轴承的动子；第一推力轴承本体203与第二推力轴承本体204位于第一推力盘201与第二推力盘202形成的第一容纳槽R1内，并与第一机匣400a和第二机匣500a共同形成空气轴承的静子；该推力轴承200通过空气轴承的动子与空气轴承的静子相互配合产生的气膜力抵消转轴100在旋转过程中的轴向力，限制了转轴100在轴向方向上的移动，提高了转子系统的安全性和可靠性。
其中，第一机匣400a套设在第一推力盘201外部且位于第一推力轴承本体203远离第二推力轴承本体204的一侧。第二机匣500a套设在第二推力轴承本体204和第二推力盘202外部，且与第一机匣400a抵靠并形成第二容纳槽R2，第二容纳槽R2与第一容纳槽R1共同围成用于容纳推力轴承本体组件即第一推力轴承本体203和第二推力轴承本体204的推力轴承本体容纳腔。
可选的，第一推力盘201和第二推力盘202为环状结构，其中部分别设置有与转轴100形状相匹配的第一安装孔和第二安装孔。
具体地，第一推力盘201包括相互连接的第一盘体2011和第二盘体2012，其中，第一盘体2011和第二盘体2012均为环状结构，且第一盘体2011的外径大于第二盘体2012的外径；第二推力盘202包括相互连接的第三盘体2021和第四盘体2022，其中，第三盘体2021和第四盘体2022均为环状结构，且第三盘体2021的外径大于第四盘体2022的外径。第一盘体2011的外径等于第四盘体2022的外径，第二盘体2012与第四盘体2022的端面抵接，使得第一盘体2011靠近第二盘体2012的端面、第二盘体2012的侧壁、第四盘体2022的侧壁和第三盘体2021靠近第四盘体2022的端面共同围成上述第一容纳槽R1。
可选的，第一推力轴承本体203为环状结构，第二推力轴承本体204为环状结构。
可选的，第一推力轴承本体203的外径等于第二推力轴承本体204的外径。
在本实施例中，推力轴承200还包括：至少一个第一连接件205。
至少一个第一连接件205设置在第一推力轴承本体203远离第二推力轴承本体204的一侧。具体地，第一连接件205使得第一推力轴承本体203与第一机匣400a柔性连接。由于第一推力轴承本体203、第二推力轴承本体204和转轴100可能会因温度升高伸长的尺寸不一致，通过设置第一连接件205，可以在此情况下适当调整第一推力轴承本体203与第一推力盘201以及第二推力轴承本体204与第二推力盘202之间的轴向间隙。
可选的，第一连接件205为弹性部件。其中，第一连接件205包括但不限于弹簧。
可选的，第一连接件205沿圆周方向分布。
可选的，第一连接件205沿圆周方向均匀分布。
可选的，第一连接件205的数量为8个。
图3是本发明实施例一提供的第一推力轴承本体的零件图。
图4是图3提供的第一推力轴承本体沿A-A的剖面图。
请参照图3和图4，第一推力轴承本体203的中部设置有与第一容纳槽R1的槽底形状相匹配的第三安装孔2031。具体地，第一容纳槽R1的槽底是指第一推力盘201的第二盘体2012的侧壁和第二推力盘202的第四盘体2022的侧壁，因此，第三安装孔2031的尺寸应该与第二盘体2012的外径和第四盘体2022的外径相匹配。
可选的，第一推力轴承本体203远离第二推力轴承本体204的一侧设置有至少一个第一凹槽2032；第一凹槽2032的数量与第一连接件205的数量相匹配；每个第一凹槽2032内设置一个第一连接件205。
可选的，第一机匣400a靠近第一推轴承本体203的一侧设置有至少一个第三凹槽，第三凹槽与第一凹槽2032相对设置形成第一容纳腔，第一连接件205位于第一容纳腔内。
可选的，第三凹槽的形状和数量与第一凹槽2032的形状和数量相匹配。
可选的，第一推力轴承本体203上设置有贯通的第一气孔2033；第一气孔2033与推力轴承气腔S连通。具体地，第一推力轴承本体203上设置有沿轴向延伸并贯穿第一推力轴承本体203的第一气孔2033。
可选的，第一气孔2033沿圆周方向分布。
可选的，第一气孔2033沿圆周方向均匀分布。
可选的，第一气孔2033的数量为8个。
可选的，第一气孔2033的两端分别设置有倒角。
图5是本发明实施例一提供的第二推力轴承本体的零件图。
图6是图5提供的第二推力轴承本体沿B-B的剖面图。
请参照图5和图6，第二推力轴承本体204的中部设置有与第一容纳槽R1的槽底形状相匹配的第四安装孔2041。
可选的，第二推力轴承本体204靠近第一推力轴承本体203的一侧向内凹陷形成一环形的推力轴承气腔槽2043；推力轴承气腔槽2043与第一推力轴承本体203的端面形成推力轴承气腔S；第二推力轴承本体204上设置有将推力轴承气腔S与外部气源连通的推力轴承气腔进气通道P1。
可选的，推力轴承气腔槽2043的底部设置有贯穿第二推力轴承本体204的第二气孔2044。具体地，第二推力轴承本体204上设置有沿轴向延伸并贯穿第二推力轴承本体204的第二气孔2044。
可选的，第二气孔2044沿圆周方向分布。
可选的，第二气孔2044沿圆周方向均匀分布。
可选的，第二气孔2044的数量为8个。
可选的，第二气孔2044的两端分别设置有倒角。
可选的，推力轴承气腔槽2043的侧壁上设置有贯穿第二推力轴承本体204的第三气孔2045。具体地，推力轴承气腔槽2043的侧壁上设置有沿径向向中心延伸并贯穿第二推力轴承本体204的第三气孔2045。
可选的，推力轴承气腔S为环形；推力轴承气腔S沿径向的两侧分别设置有第一密封件208和第二密封件209；或者推力轴承气腔S沿径向的两侧，第一推力轴承本体203和第二推力轴承本体204之间通过设置相互配合的凹槽和突起结构形成密封。
可选的，推力轴承气腔槽2043沿径向的两侧分别设置有环形的第一密封槽2047和第二密封槽2048。第一密封件208和第二密封件209分别位于第一密封槽2047和第二密封槽2048内。具体地，第一密封件208和第二密封件209的尺寸可根据实际需要适当调整，第一密封槽2047和第二密封槽2048的尺寸分别与第一密封件208和第二密封件209的尺寸相匹配即可。
可选的，第一推力轴承本体203靠近第一推力盘201的一侧设置有动压发生槽，或者第一推力盘201上与第一推力轴承本体203相对应的位置设置有动压发生槽。
可选的，第二推力轴承本体204靠近第二推力盘202的一侧设置有动压发生槽，或者第二推力盘202上与第二推力轴承本体204相对应的位置设置有动压发生槽。
通过在第一推力轴承本体203上或者在第一推力盘201上刻上动压发生槽，有利于更好地引导第一轴向间隙内的气体泵入和甩出；通过在第二推力轴承本体204上刻上动压发生槽或者第二推力盘202上刻上动压发生槽，有利于更好地引导第二轴向间隙内的气体泵入和甩出。
第二推力盘202上用于形成第一容纳槽R1的槽底的一面设置有动压发生槽；或者第二推力轴承本体204的内壁上设置有动压发生槽。
可选的，动压发生槽为螺旋槽。
通过在第二推力盘202上或者在第二径向轴承本体204上刻上动压发生槽，形成动压气体轴承或动静压混合气体轴承，在转轴100转动起来之后对转轴100起到支撑作用。
可选的，推力轴承200还包括：定位件206。
定位件206依次穿过第一连接件205、第一推力轴承本体203和第二推力轴承本体204；定位件206分别与第一推力轴承本体203和第二推力轴承本体204间隙配合。
可选的，定位件206的一端依次穿过第一连接件205、第一推力轴承本体203和第二推力轴承本体204，分别与第一推力轴承本体203和第二推力轴承本体204间隙配合；定位件206的另一端与第一机匣400a螺纹连接。
可选的，定位件206包括相互连接的连接部和定位部，连接部直径大于定位部的直径，连接部的侧壁上设置有外螺纹，定位部为表面光滑的柱状结构。
可选的，第一推力轴承本体203上设置有第一定位孔2034，第一定位孔2034与第一凹槽2032连通，且第一定位孔2034的直径大于定位部的直径，使得定位件206与第一推力轴承本体203间隙配合。
可选的，第二推力轴承本体204上设置有第二定位孔2046，第二定位孔2046的直径大于定位部的直径，使得定位件206与第一推力轴承本体203间隙配合。
可选的，第一定位孔2034的直径等于第二定位孔2046的直径。
图7是本发明实施例一提供的推力轴承的间隙示意图。
请参照图7，在本实施例中，第一推力轴承本体203与第一推力盘201之间沿径向形成的径向间隙为第一径向间隙，第一径向间隙的宽度为a；第二推力轴承本体204与第二推力盘202之间沿径向形成的径向间隙为第二径向间隙，第二径向间隙的宽度为b；第一推力轴承本体203与定位件206之间沿径向形成第三径向间隙，第三径向间隙的宽度为c；第二推力轴承本体204与定位件206之间沿径向形成第四径向间隙，第四径向间隙的宽度等于d；其中，b＜c＜a，c＝d。
第一推力轴承本体203与第一推力盘201之间沿轴向形成的轴向间隙为第一轴向间隙，第一轴向间隙的宽度为e；第二推力轴承本体204与第二推力盘202之间沿轴向形成的轴向间隙为第二轴向间隙，第二轴向间隙的宽度为f。
在本实施例中，推力轴承200的最大许用间隙为δ，则a＞δ，b＜δ、e＜δ、f＜δ。其中，δ是指在满足推力轴承设计承载力的情况下，推力轴承设计允许的最大轴承间隙值。由于定位件206已经起到径向定位作用，因此，第一径向间隙处不需要形成径向轴承，因此，a＞δ。为了使得推力轴承200能够正常工作，则需要b＜δ、e＜δ、f＜δ。
具体地，在本实施例中，第一气孔2033将第一轴向间隙与推力轴承气腔S连通，；第二气孔2044将第二轴向间隙与推力轴承气腔S连通；第三气孔2045将第二径向间隙与推力轴承气腔S连通。
图8是本发明实施例一提供的推力轴承的受力状态示意图。
请参照图8，图中显示了推力轴承200的受力状态，如图所示，推力轴承气腔S工作时产生的膨胀力为F1，第一推力轴承本体203的气膜轴向力为F2；第二推力轴承本体204的气膜轴向力为F3；第二推力轴承本体204的气膜径向力为F4，第一连接件205的预紧力为F5，其中，F1＞F5。具体地，推力轴承200工作时，推力轴承气腔S产生的膨胀力F1大于第一连接件205的预紧力为F5，第一推力轴承本体203与第二推力轴承本体204分开，且第一推力轴承本体203朝第一推力盘201移动，第二推力轴承本体204朝第二推力盘202移动，使得第一推力轴承本体203与第一推力盘201之间形成的第一轴向间隙的宽度e变小，则第一推力轴承本体203的气膜轴向力为F2变大，第二推力轴承本体204与第二推力盘202之间形成的第二轴向间隙的宽度f变小，则第二推力轴承本体204的气膜轴向力为F3变大，从而提高了该推力轴承200的承载能力。同时，通过控制第一轴向间隙的宽度e和第二轴向间隙的宽度f的变化，实现了推力轴承主动调节的作用，在转轴100发生热膨胀时，第一推力盘201和第二推力盘202随着转轴100移动，消除和缓解了转轴100的轴向变形和移动。
在推力轴承200工作过程中，第一连接件205产生的最大弹力为F5’，其中，F5’+F2＞F1。具体地，第一连接件205的最大弹力F5’加上第一推力轴承本体203的气膜轴向力F2大于F1，可保证第一推力轴承本体203不会碰到第一机匣400a,使得第一推力轴承本体203可在第一轴向间隙内浮动。
图9是本发明实施例一提供的与推力轴承配合的受力面示意图。
请参照图9，图中显示了与推力轴承200配合的各部件的受力面，分别是：第一机匣400a靠近第一推力轴承本体203的端面A、第二机匣500a靠近第二推力轴承本体204的端面B、第一推力盘201靠近第一推力轴承本体203的端面C、第二推力盘202靠近第二推力轴承本体204的端面D以及第二推力盘202靠近第二推力轴承本体204的侧壁E。
由于推力轴承200对受力面的平行度要求比较高，因此，为保证端面A和端面B的的平行度，以及两者对转轴100轴线的垂直度，需要在各自零件加工中留余量，组合装配后再进行最终加工；为保证端面C和端面D的平行度，以及两者对转轴100轴线的垂直度，同时为保证侧壁E对转轴100轴向的同轴度，需要在各自零件加工中留余量，与转轴100模拟装配后再进行最终加工。
本发明实施例一提供的转子系统，通过将转轴100设置为一体结构，解决了现有燃气轮机发电机组由于采用联轴器连接，存在同轴度偏差导致转子系统稳定性差，推力轴承的设置位置受到限制的技术问题；通过将推力轴承200安装在压气机400与涡轮500之间，解决了当推力轴承200安装在压气机400远离涡轮500的一侧或者安装在涡轮500远离压气机400的一侧时，由于转轴100在工作过程中受热膨胀变形导致推力轴承200间隙变化，影响推力轴承200的承载能力的问题，而且将推力轴承200设置在压气机400和涡轮500之间，利用推力轴承200产生的气膜力抵消转轴100在旋转过程中产生的轴向力，限制了转轴100在轴向方向上的移动，进而限定了压气机400与涡轮500的轴向间距，同时限定了压气机400与第一机匣400a之间的间隙，以及涡轮500与第二机匣500a之间的间隙，提高了压气机400与涡轮500轴向定位的稳定性，因此整体提高了转子系统的稳定性；同时通过改进转轴100的形状调整整个转子系统的重心，有利于整个转子系统在高速旋转时保持结构稳定，提高了转子系统的稳定性；通过改进推力轴承200结构，改善了推力轴承200的性能，尤其在高速运转状态下的动态性能和稳定性，抗受扰动能力强，进而提高了推力轴承200的承载能力。通过推力轴承200产生的气膜力抵消转轴100在旋转过程中产生的轴向力，限制了转轴100在轴向方向上的移动，提高了整个转子系统的安全性和可靠性。
实施例二
图10是本发明实施例二提供的转子系统的剖面图。
图11是本发明实施例二提供的推力轴承的剖面图。
请参照图10和图11，本发明实施例二提供的转子系统与实施一提供的转子系统的不同之处在于，推力轴承200的结构不同，在本实施例中，推力轴承200去掉了实施例一中的定位件206，增加了第二连接件207。
在本实施例中，该推力轴承200还包括：至少一个第二连接件207。
至少一个第二连接件207设置在第二推力轴承本体204远离第一推力轴承本体203的一侧。具体地，第二连接件207使得第二推力轴承本体204与第二机匣500a柔性连接。由于第一推力轴承本体203、第二推力轴承本体204和转轴100可能会因温度升高伸长的尺寸不一致，通过设置第一连接件205和第二连接件207，可以在此情况下适当调整第一推力轴承本体203与第一推力盘201以及第二推力轴承本体204与第二推力盘202之间的轴向间隙。
可选的，第二连接件207为弹性部件。其中，第二连接件207包括但不限于弹簧。
可选的，第二连接件207沿圆周方向分布。
可选的，第二连接件207沿圆周方向均匀分布。
可选的，第二连接件207的数量与第一连接件205的数量相匹配。
图12是本发明实施例二提供的第一推力轴承本体的零件图。
图13是图12提供的第一推力轴承本体沿C-C的剖面图。
请参照图12和图13，在本实施例中，第一推力轴承本体203的结构与实施例一中的第一推力轴承本体203的结构不同，由于去掉了定位件206，本实施例中的第一推力轴承本体203只设置第一凹槽2032，并未设置与第一凹槽2032连通的第一定位孔2034。
本实施例中的第一推力轴承本体203的其他部分的结构、位置和连接关系与实施例一相同，在此不再赘述。
图14是本发明实施例二提供的第二推力轴承本体的零件图。
图15是图14提供的第二推力轴承本体沿D-D的剖面图。
请参照图14和图15，在本实施例中，第二推力轴承本体204的结构与实施例一中的第二推力轴承本体204的结构不同，具体如下：
第二推力轴承本体204远离第一推力轴承本体203的一侧设置有至少一个第二凹槽2042；第二凹槽2042的数量与第二连接件207的数量相匹配；每个第二凹槽2042内设置一个第二连接件207。
在本实施例中，第二推力轴承本体204的其他部分的结构、位置和连接关系与实施例一相同，在此不再赘述。
图16是本发明实施例二提供的推力轴承的间隙示意图。
请参照图16，在本实施例中，由于去掉了定位件206，因此第一推力轴承本体203与定位件206之间沿径向形成的第三径向间隙，以及第二推力轴承本体204与定位件206之间形成的第四轴承间隙也就不存在了。
此时，第一推力轴承本体203与第一推力盘201之间沿径向形成第一径向间隙，第一径向间隙的宽度为a；第二推力轴承本体204与第二推力盘202之间沿径向形成第二径向间隙，第二径向间隙的宽度为b；其中，b≤a。具体地，第一径向间隙不必形成径向轴承，只有第二径向间隙是用来形成径向空气轴承的，因此b≤a。
图17是本发明实施例二提供的推力轴承的受力状态示意图。
请参照图17，图中显示了推力轴承200的受力状态，如图所示，推力轴承气腔S工作时产生的膨胀力为F1；第一推力轴承本体203的气膜轴向力为F2；第二推力轴承本体204的气膜轴向力为F3；第二推力轴承本体204的气膜径向力为F4，第一连接件205的预紧力为F5，第二连接件207的预紧力为F6；其中，F1＞F5，和/或F1＞F6。具体地，推力轴承200工作时，推力轴承气腔S产生的膨胀力F1大于第一连接件205产生的预紧力F5，和/或推力轴承气腔S产生的膨胀力F1大于与第二连接件207产生的预紧力F6，第一推力轴承本体203与第二推力轴承本体204分开，且第一推力轴承本体203朝第一推力盘201移动和/或第二推力轴承本体204朝第二推力盘202移动，使得第一推力轴承本体203与第一推力盘201之间形成的第一轴向间隙的宽度e变小，则第一推力轴承本体203的气膜轴向力为F2变大，第二推力轴承本体204与第二推力盘202之间形成的第二轴向间隙f变小，则第二推力轴承本体204的气膜轴向力为F3变大，从而提高了该推力轴承200的承载能力。同时，通过控制第一轴向间隙的宽度e和第二轴向间隙的宽度f的变化，实现了推力轴承主动调节的作用，在转轴100发生热膨胀时，第一推力盘201和/或第二推力盘202随着转轴100移动，消除和缓解了转轴100的轴向变形和移动。
在推力轴承200工作过程中，第二连接件207产生的最大弹力为F6’，其中，F6’+F3＞F1。具体地，第二连接件207的最大弹力F6’加上第二推力轴承本体204的气膜轴向力F3大于F1，可保证第二推力轴承本体204不会碰到第二机匣500a,使得第二推力轴承本体204可在第二轴向间隙内浮动。
图18是本发明实施例二提供的与推力轴承配合的受力面示意图。
请参照图18，图中显示了与推力轴承200配合的各受力面，在本实施例中，与推力轴承200配合的各受力面与实施例一相同，在此不再赘述。
本实施例中的推力轴承200的其他部分的结构、位置和连接关系与实施例一相同，在此不再赘述。
实施例三
本发明实施例三主要针对转子系统中的发电机300的结构进行改进，该实施例三可单独实施，也可以在实施例一或实施例二的基础上进行实施。
图19是本发明实施例三提供的发电机的剖面图。
请参照图19，在本发明实施例三中，发电机300包括发电机本体和设置于发电机本体两端的径向轴承，径向轴承嵌入至发电机本体和转轴100之间，且与转轴100之间沿径向形成径向间隙。
发电机本体包括：电机定子301和电机机壳304。
其中，转轴100形成发电机300的电机转子。
电机定子301套设在转轴100上,并位于电机机壳304内，其包括：电机定子铁芯3011、电机绕组3012和绕组封装3013。
其中，电机定子铁芯3011套设在转轴100上；电机绕组3012绕制在电机定子铁芯3011上；绕组封装3013包覆在电机绕组3012上；径向轴承套设在转轴100上，位于绕组封装3013与转轴100之间。
具体地，电机定子铁芯3011套设在转轴100的第一轴段101上，径向轴承套设在转轴100的第一轴段101上，位于绕组封装3013与第一轴段101之间，且与第一轴段101之间沿径向形成径向间隙。
通过将径向轴承套设在转轴100上，位于绕组封装3013与转轴100之间，并与转轴100之间沿径向形成径向间隙，从而形成径向空气轴承。该径向轴承可以是动压空气轴承、静压空气轴承或者动静压混合空气轴承中的任意一种，当其为动压空气轴承时，在空气轴承的内壁或者转轴100对应安装空气轴承的位置设置有动压发生槽；当其为静压空气轴承时，径向轴承的外壁上形成有径向轴承气腔槽，用于形成径向轴承气腔，径向轴承气腔与外部气源连通，且与径向间隙连通；当其为动静压混合空气轴承时，该空气轴承则具有上述的两种结构特征。
可选的，绕组封装3013为非金属材料。
可选的，非金属材料包括但不限于团状模塑料(BMC)、树脂和橡胶。
可选的，绕组封装3013通过对电机绕组3012进行注塑或灌封得到。但本发明不以此为限制，绕组封装3013也可以通过其他方式得到。
本实施例提供的发电机300，通过在电机绕组3012上包覆绕组封装3013，并将径向轴承安装在绕组封装3013与转轴100之间，且绕组封装3013同时充当了径向轴承的安装座，充分利用了绕组封装3013内的空间，有效减小了发电机300的轴向尺寸，解决了现有技术中由于空气轴承安装在电机绕组3012外侧，且其需要单独的轴承座支撑和固定，导致高速电机的轴向尺寸大、体积增加，不利于电机功率密度的提高的技术问题。本发明提供的发电机300，通过有效减小发电机300的轴向尺寸，大大缩小了发电机300的体积，提高了发电机300的功率密度，同时大大缩短了转轴100的长度，从而缩小了转子系统以及使用该转子系统的燃气轮机发电机组的体积。
在本实施例中，径向轴承包括第一径向轴承302和第二径向轴承303。
绕组封装3013内部形成有转轴安装孔，用于套设在转轴100上；转轴安装孔沿轴向的两端分别形成有第一径向轴承座孔和第二径向轴承座孔；第一径向轴承302和第二径向轴承303分别位于第一径向轴承座孔和第二径向轴承座孔内。
具体到该转子系统中，第一径向轴承302位于发电机300远离压气机400的一端；第二径向轴承303位于发电机300靠近压气机400的一端，且靠近转轴100的第一轴段101与第二轴段102连接处的过渡面，通过将转轴100设置为直径不同的第一轴段101和第二轴段102，使得该转子系统的重心位于第二径向轴承303上，即使得该转子系统位于第二径向轴承303两侧的重量相等，有利于整个转子系统在高速旋转时保持结构稳定。
通过在绕组封装3013内形成第一径向轴承座孔和第二径向轴承座孔，并将第一径向轴承302和第二径向轴承303分别安装在第一径向轴承座孔和第二径向轴承座孔内，大大减小了发电机300的轴向尺寸，有利于电机功率密度的提高。
其中，转轴安装孔的位置与电机定子铁芯3011的位置相对应，第一径向轴承座孔和第二径向轴承座孔的位置分别与第一径向轴承302和第二径向轴承303的位置相对应。
在本实施例中，径向间隙包括第一径向轴承302与转轴100之间形成的第六径向间隙和第二径向轴承303与转轴100之间形成的第七径向间隙。
下面介绍第一径向轴承302和第二径向轴承303为静压空气轴承或者动静压混合空气轴承时的具体结构：
第一径向轴承302的外壁上形成有第一径向轴承气腔槽，第一径向轴承气腔槽与第一径向轴承座孔的孔壁围成第一径向轴承气腔T1；第一径向轴承气腔T1与第六径向间隙连通，且与外部气源连通。
可选的，第一径向轴承气腔槽的槽底沿径向设置有贯通的气孔，使得第一径向轴承气腔T1与第六径向间隙连通。
可选的，第一径向轴承气腔T1沿轴向的两侧分别设置有第三密封件307，用于对第一径向轴承气腔T1内的气体密封，同时能够在转轴100工作过程中起到减振作用。
可选的，第一径向轴承气腔槽沿轴向的两侧分别设置有第三密封件，该第三密封件用于容纳第三密封件307。具体地，密封槽设置在第一径向轴承的外壁上，且位于第一径向轴承气腔槽的两侧。
第二径向轴承303的外壁上形成有第二径向轴承气腔槽，第二径向轴承气腔槽与第二径向轴承座孔的孔壁围成第二径向轴承气腔T2；第二径向轴承气腔T2与第七径向间隙连通，且与外部气源连通。
可选的，第二径向轴承气腔槽的槽底沿径向设置有贯通的气孔，使得第二径向轴承气腔T2与第七径向间隙连通。
可选的，第二径向轴承气腔T2沿轴向的两侧分别设置有第三密封件307，用于对第二径向轴承气腔T2内的气体密封，同时能够在转轴100工作过程中起到减振作用。
可选的，第二径向轴承气腔槽沿轴向的两侧分别设置有第三密封槽，该第三密封槽用于容纳第三密封件307。具体地，密封槽设置在第二径向轴承的外壁上，且位于第二径向轴承气腔槽的两侧。
可选的，第三密封件307为环形，第三密封槽的形状与第三密封件307的形状相匹配。但本发明不以此为限制，第三密封件307和第三密封槽的具体形状和尺寸可根据实际需要适当调整。
可选的，第二径向轴承303的外壁上还形成有环形凹槽，该环形凹槽设置在第二径向轴承气腔槽远离第一径向轴承气腔槽的一侧，通过设置环形凹槽，减小了第二径向轴承303的表面积，降低了第二径向轴承303的加工难度，同时减小了第二径向轴承303与第二径向轴承座孔的接触面积，使得第二径向轴承303更容易安装到第二径向轴承座孔内。
其中，环形凹槽远离第二径向轴承气腔槽的一侧也设置有第三密封件307，用于在转轴100工作过程中起到减振作用。
可选的，电机定子301的对应安装第一径向轴承302的一端设置有第一径向轴承气腔进气通道P7，第一径向轴承气腔T1通过第一径向轴承气腔进气通道P7与外部气源连通。
可选的，电机定子301的对应安装第二径向轴承303的一端设置有第二径向轴承气腔进气通道P8，第二径向轴承气腔T2通过第二径向轴承气腔进气通道P8与外部气源连通。
可选的，第一径向轴承气腔进气通道P7位于绕组封装3013内的部分为预埋的气管，具体地，第一径向轴承气腔进气通道P7位于绕组封装3013内的部分可以为在注塑或者灌注之前预先埋设的气管，也可以为注塑或者灌注之后加工的气孔，在此不做限制。
可选的，第二径向轴承气腔进气通道P8位于绕组封装3013内的部分为气管，具体地，第二径向轴承气腔进气通道P8位于绕组封装3013内的部分可以为在注塑或者灌注之前预先埋设的气管，也可以为注塑或者灌注之后加工的气孔，在此不做限制。
可选的，电机定子301上预设有至少一个通气孔，通气孔将位于径向轴承靠近电机定子铁芯3011一侧的电机定子301与转轴100之间的间隙与外界连通。这样在转轴100运转发热时，可以将电机定子301与转轴100之间的间隙的膨胀气体排到外界，并与外界进行换气，防止电机定子301内部憋气，影响电机的使用寿命。
在本实施例中，电机机壳304包括：电机机壳本体3041和电机端盖3042。
电机机壳本体3041，罩设在电机定子301和第二径向轴承303的外部，其远离第二径向轴承303的一端形成开口，电机端盖3042套设在第一径向轴承302的外部，且盖扣在电机机壳本体3041的开口上。
电机机壳本体3041上与第一径向轴承气腔进气通道P7和第二径向轴承气腔进气通道P8相对应的位置分别设置有第一进气孔30411和第二进气孔30412。
第一径向轴承气腔进气通道P7通过第一进气孔30411与外部气源连通；第二径向轴承气腔进气通道P8通过第二进气孔30412与外部气源连通。
在本实施例中，绕组封装3013内的第一径向轴承座孔和第二径向轴承座孔通过对绕组封装3013直接加工形成，电机端盖3042上与第一径向轴承座孔相对应的位置设置有与第一径向轴承座孔直径相匹配的孔，电机机壳本体3041上与第二径向轴承座孔相对应的位置设置有与第二径向轴承座孔直径相匹配的孔，绕组封装3013和电机端盖3042作为第一径向轴承302的轴承座，绕组封装3013和电机机壳本体3041作为第二径向轴承303的轴承座，在第一径向轴承302和第二径向轴承303为静压空气轴承时，绕组封装3013和电机端盖3042以及电机机壳本体3041形成静压空气轴承的静子。在这种情况下，第一径向轴承气腔进气通道P7和第二径向轴承气腔进气通道P8具体有以下几种设置方式：
可选的，第一径向轴承气腔进气通道P7沿径向贯穿绕组封装3013和电机机壳本体3041，将第一径向轴承气腔T1与所述外部气源连通。此时，第一径向轴承气腔进气通道P7只设置在绕组封装3013内，与电机绕组3012并不相交，可以是气孔或预埋在绕组封装3013内的气管。
可选的，第一径向轴承气腔进气通道P7沿径向贯穿绕组封装3013、电机绕组3012和电机机壳本体3041，将第二径向轴承气腔T2与外部气源连通。此时，第一径向轴承气腔进气通道P7设置在绕组封装3013和电机绕组3012内，可以是预埋在电机绕组3012和绕组封装3013内的气管。
可选的，第二径向轴承气腔进气通道P8沿径向贯穿绕组封装3013和电机机壳本体3041，将第二径向轴承气腔T2与外部气源连通。此时，第二径向轴承气腔进气通道P8只设置在绕组封装3013内，与电机绕组3012并不相交，可以是气孔或预埋在绕组封装3013内的气管。
可选的，第二径向轴承气腔进气通道P8沿径向贯穿绕组封装3013、电机绕组3012和电机机壳本体3041，将第二径向轴承气腔T2与外部气源连通。此时，第二径向轴承气腔进气通道P8设置在绕组封装3013和电机绕组3012内，可以是预埋在电机绕组3012和绕组封装3013内的气管。
可选的，第二径向轴承气腔进气通道P8在轴向上靠近电机定子铁芯3011设置，使得第七径向间隙远离第六径向间隙的一端所产生的支撑力最大。
通过第二径向轴承气腔进气通道P8或者第一径向轴承气腔进气通道P7的位置的调整可以调整第一径向轴承的跨距，如果径向轴承某一侧有较重的悬臂结构，通过将第二径向轴承气腔进气通道P8或者第一径向轴承气腔进气通道P8向中间移动，可以增大径向轴承跨距，减小悬臂端的长度。
下面介绍第一径向轴承302和第二径向轴承303为动压空气轴承或者动静压混合空气轴承时的具体结构：
可选的，第一径向轴承302的内壁上设置有动压发生槽；和/或第二径向轴承303的内壁上设置有动压发生槽。
可选的，转轴100的外壁上与第一径向轴承302相对应的位置设置有动压发生槽；和/或转轴100的外壁上与第二径向轴承303相对应的位置设置有动压发生槽，从而形成动压空气轴承。
当转轴100旋转时，存在于径向间隙的流动气体被压入动压发生槽内，从而产生压力，使转轴100上浮，以转轴100沿径向方向被非接触地保持。其中，动压发生槽产生压力的大小随动压发生槽的角度、槽宽、槽长、槽深、槽数以及平面度的不同而变化。此外，动压发生槽产生压力的大小也和转轴100的旋转速度以及径向间隙有关。可以根据实际工况对动压发生槽的参数进行设计。动压发生槽可以通过锻造、滚轧、刻蚀或冲压等方式形成。
可选的，动压发生槽为人字形槽。通过将动压发生槽设置为人字形，能够更好地引导第六径向间隙和第七径向间隙内的气体泵入和甩出。
本发明的动压发生槽的设置位置和形式包括但不限于以上方式，具体的动压发生槽的设置位置和形式可根据实际需要适当调整。
本实施例的转子系统提供的发电机300，通过在电机绕组3012上包覆绕组封装3013，并将径向轴承安装在绕组封装3013与转轴100之间，充分利用了绕组封装3013内的空间，且绕组封装3013同时充当了径向轴承的安装座，有效减小了发电机300的轴向尺寸，解决了现有技术中由于空气轴承安装在电机绕组3012外侧，且其需要单独的轴承座支撑和固定，导致高速电机的轴向大、体积增加，不利于电机功率密度的提高的技术问题。本发明提供的发电机300，通过有效减小发电机300的轴向尺寸，大大缩小了发电机300的体积，提高了发电机300的功率密度。
下面结合附图介绍本实施例的转子系统中的发电机300的装配方法。
图20是本发明实施例三的一个实施方式提供的发电机的装配方法流程图
请参照图20，本发明实施例三的一个实施方式中，发电机300的装配方法包括以下步骤：
S1，将电机绕组3012绕制在电机定子铁芯3011上；
S2，将电机定子铁芯3011安装到电机机壳本体3041内；
S3，对电机绕组3012进行注塑或灌封，形成绕组封装3013，绕组封装3013内形成有转轴安装孔；
S4，在转轴安装孔沿轴向的两端分别加工第一径向轴承座孔和第二径向轴承座孔；
S5，将转轴100插入转轴安装孔内；
S6，将第一径向轴承302和第二径向轴承303分别套设到转轴100上，并安装到第一径向轴承座孔和第二径向轴承座孔内。
或者，S5，将第一径向轴承302和第二径向轴承303分别套设到转轴100上，并安装到第一径向轴承座孔和第二径向轴承座孔内；
S6，将转轴100插入电机转子安装孔内。
即：转轴100和第一径向轴承302和第二径向轴承303的装配步骤不分前后，只要便于安装就行。
具体地，步骤S3对电机绕组3012进行注塑或灌封后得到的绕组封装3013可以是具有转轴安装孔的结构，通过步骤S4对转轴安装孔的两端进行精加工，可得到第一径向轴承座孔和第二径向轴承座孔。
图21是本发明实施例三的另一个实施方式提供的发电机的装配方法流程图
请参照图21，本发明实施例三的另一个实施方式中，在步骤S2和S3之间，还包括步骤：
S21，将形成第一径向轴承气腔进气通道P7的气管插入电机机壳本体3041内；或者将形成第一径向轴承气腔进气通道P7的气管插入电机机壳本体3041并贯穿电机绕组3012；
S22，将形成第二径向轴承气腔进气通道P8的气管插入电机机壳本体3041内；或者将形成第二径向轴承气腔进气通道P8的气管插入电机机壳本体3041并贯穿电机绕组3012。
在上述实施例中，该电机装配方法，还包括：
S7，将电机端盖3042盖扣到电机机壳本体3041的开口上。
本发明实施例三提供的电机装配方法适用于实施例一中的电机的装配。
本实施例的转子系统提供的发电机300的装配方法，装配简单，通过该装配方法得到的发电机300和转子系统，其轴向尺寸大大减小，在提高发电机的功率密度的同时大大缩短了转轴100的长度，缩小了转子系统以及使用该转子系统的燃气轮机发电机组的体积。
实施例四
本实施例是在实施例三的基础上进行的进一步改进，本实施例与实施例三的不同之处在于，本实施例中的第一径向轴承座孔和第二径向轴承座孔与实施例三中的结构不同。
图22是本发明实施例四提供的发电机的剖面示意图。
请参照图22，在本实施例中，该发电机300还包括：第一保护套305和第二保护套306。
第一保护套305嵌设在绕组封装3013内，且套设在第一径向轴承302上，其中部形成为第一径向轴承座孔；第二保护套306嵌设在绕组封装3013内，且套设在第二径向轴承303上，其中部形成为第二径向轴承座孔。此时，第一保护套305作为第一径向轴承302的轴承座，第二保护套306作为第二径向轴承303的轴承座，在第一径向轴承302和第二径向轴承303为空气轴承时，第一保护套305和第二保护套306分别形成空气轴承的静子。
可选的，第一保护套305与电机端盖3042一体成型；第二保护套306与电机机壳本体3041一体成型。但本发明不以此为限制，第一保护套305和第二保护套306也可以以其他方式设置，以形成第一径向轴承座孔和第二径向轴承座孔。
可选的，第一保护套305与电机端盖3042的材料相同，第二保护套306与电机机壳本体3041的材料相同。
可选的，第一保护套305和第二保护套306为金属材料。
通过在绕组封装3013内设置第一保护套305和第二保护套306形成第一径向轴承座孔和第二径向轴承座孔，提高了第一径向轴承座孔和第二径向轴承座孔的强度。
在本实施例中，绕组封装3013内的第一径向轴承座孔和第二径向轴承座孔利用在绕组封装3013内嵌入第一保护套305和第二保护套306形成，使得第一保护套305和第二保护套306分别作为第一径向轴承302和第二径向轴承303的轴承座，在第一径向轴承302和第二径向轴承303为空气轴承时，第一保护套305和第二保护套306分别形成空气轴承的静子。在该情况下，第一径向轴承气腔进气通道P7和第二径向轴承气腔进气通道P8具体有以下几种设置方式：
可选的，第一径向轴承气腔进气通道P7沿径向贯穿第一保护套305、绕组封装3013和电机机壳本体3041，将第一径向轴承气腔T1与外部气源连通。
可选的，第一径向轴承气腔进气通道P7沿径向贯穿第一保护套305、绕组封装3013、电机绕组3012和电机机壳本体3041，将第二径向轴承气腔T2与外部气源连通。
可选的，第二径向轴承气腔进气通道P8沿径向贯穿第二保护套306、绕组封装3013和电机机壳本体3041，将第二径向轴承气腔T2与外部气源连通。
可选的，第二径向轴承气腔进气通道P8沿径向贯穿第二保护套306、绕组封装3013、电机绕组3012和电机机壳本体3041，将第二径向轴承气腔T2与外部气源连通。
本实施例中的发电机300的其他部分的结构、位置和连接关系与实施例三相同，在此不再赘述。
下面结合附图介绍本实施例的转子系统中的发电机300的装配方法。
图23是本发明实施例四提供的发电机的装配方法流程图。
请参照图23，本实施例中的发电机300的装配方法包括以下步骤：
S1，将电机绕组3012绕制在电机定子铁芯3011上；
S2，将电机定子铁芯3011安装到与第二保护套306一体成型的电机机壳本体3041内，第二保护套306内形成第二径向轴承座孔；
S3，对电机绕组3012进行注塑或灌封，形成绕组封装3013，绕组封装3013内形成有转轴安装孔；
S4，将与第一保护套305一体成型的电机端盖3042盖扣到电机机壳本体3041的开口上，第一保护套305内形成第一径向轴承座孔；
S5，将转轴100插入转轴安装孔内；
S6，将第一径向轴承302和第二径向轴承303分别套设到转轴100上，并安装到第一径向轴承座孔和第二径向轴承座孔内。
该实施方式中步骤S5和步骤S6也不分前后，只要便于安装即可。
本实施例中的发电机装配方法的其他步骤与实施例三相同，在此不再赘述。
应当理解，本发明的电机在应用于具体的转子系统或者设备时，可配合推力轴承使用，推力轴承用于承受整机受到的轴向力。
实施例五
图24是本发明实施例五提供的燃气轮机发电机组的剖面图。
请参照图24，本发明实施例五提供一种燃气轮机发电机组，包括实施例一中的转子系统。
在本实施例中，该燃气轮机发电机组还包括：外壳700、第一机匣400a、第二机匣500a、第三机匣400b、第四机匣500b和燃烧室600。
其中，外壳700包括：相互连接的第一壳体701和第二壳体702。第一壳体701套设发电机300外部，且与发电机300的电机机壳304之间形成压气机进气通道P3，空气由压气机进气通道P3进入压气机400时，空气经由电机机壳304，能够对发电机300起到冷却作用；第二壳体702套设在燃烧室600外部。
第一机匣400a套设在第一推力盘201外部且位于压气机400与第一推力轴承本体203之间。
可选的，第一机匣400a靠近第一推轴承本体的一侧设置有至少一个第三凹槽，第三凹槽与第一凹槽2032相对设置围成第一容纳腔，第一连接件205位于第一容纳腔内。
可选的，第三凹槽的数量与第一凹槽2032的数量相匹配。
第二机匣500a套设在第二推力轴承本体204和第二推力盘202外部，位于第一机匣400a与涡轮500之间，且与第一机匣400a抵靠并形成第二容纳槽R2，第二容纳槽R2与第一容纳槽R1共同围成用于容纳第一推力轴承本体203和第二推力轴承本体204的推力轴承本体容纳腔，第二机匣500a内形成有与推力轴承气腔进气通道P1连通的机匣进气通道P2。
第三机匣400b位于第一壳体701与第二壳体702的连接处，且位于压气机400靠近发电机300的一侧，与第一机匣400a相对设置，第一机匣400a与第三机匣400b之间形成有与压气机400的出气口连通的压气机出气通道P4。
第四机匣500b位于涡轮500远离压气机400的一侧，与第二机匣500a相对设置，第二机匣500a与第四机匣500b之间形成有与涡轮500的进气口连通的涡轮进气通道P5，第二机匣500a、第四机匣500b用于与燃烧室机壳600a共同围成该燃气轮机发电机组的燃烧室600。
可选的，燃烧室600为环形。
在燃气轮机发电机组中，压气机400与第一推力盘201抵接，且位于第一机匣400a与第三机匣400b之间；涡轮500与第二推力盘202抵接，且位于第二机匣500a与第四机匣500b之间。
该燃气轮机发电机组的气体通道的连接关系为：压气机进气通道P3与压气机400的进气口连通，压气机400的出气口通过压气机出气通道P4与燃烧室600连通，燃烧室600的出气口通过涡轮进气通道P5与涡轮500的进气口连通，涡轮500的出气口与涡轮排气通道P6连通。
该燃气轮机发电机组的气流方向为：气体依次经过压气机进气通道P3、压气机400、压气机出气通道P4进入燃烧室600，在燃烧室600中进行燃烧后再经过涡轮进气通道P5进入涡轮500并推动涡轮500做功，做功之后的气体经过涡轮排气通道P6排出。
图25是本发明实施例五提供的推力轴承的间隙示意图。
请参照图25，在本实施例中，第一推力轴承本体203和第二推力轴承本体204与第二机匣500a之间沿径向形成第五径向间隙，第五径向间隙的宽度为g；则g与a、b、c和d之间的大小关系为：b＜c＝d＜g＜a。
第一推力轴承本体203与第一机匣400a之间沿轴向形成第三轴向间隙，第三轴向间隙的宽度为h；第二推力轴承本体204与第二机匣500a之间沿轴向形成第四轴向间隙，第四轴向间隙的宽度为i；其中，h＜e，i＜f。通过设置h＜e，i＜f的间隙关系，使得在第一弹性部件205失效时，第一推力轴承本体203与第一机匣400a接触或者第二推力轴承本体204与第二机匣500a接触，此时，推力轴承200依旧可以正常工作，重新调整压力，达到受力平衡，即保护了推力轴承200。
压气机400的表面与第三机匣400b的表面之间形成第一表面间隙，第一表面间隙的宽度为j；涡轮500的表面与第四机匣500b的表面之间形成第二表面间隙，第二表面间隙的宽度为k；其中，h+f＜j，i+e＜k。通过设置h+f＜j的间隙关系，避免了压气机400与第三机匣400b碰撞，通过设置i+e＜k的间隙关系，避免了涡轮500与第四机匣500b碰撞。
本发明实施例五提供的燃气轮机发电机组，其转子系统的发电机可采用实施例三或实施例四种的发电机结构，通过采用实施例一中的转子系统，提高了燃气轮机发电机组的安全性和可靠性，满足了燃气轮机发电机组的需求，通过采用实施例三或实施例四种的发电机，大大缩小了发电机的体积，提高了发电机的功率密度，同时大大缩短了转轴的长度，从而缩小了使用该转子系统的燃气轮机发电机组的体积。
实施例六
图26是本发明实施例六提供的燃气轮机发电机组的剖面图。
请参照图26，在本发明实施例六中，提供一种燃气轮机发电机组，本实施例与实施例五的不同之处在于，采用的转子系统的结构不同，本实施例提供的燃气轮机发电机组包括实施例二中的转子系统，由于采用的推力轴承200的结构不同，导致与推力轴承200配合的第一机匣400a和第二机匣500a的结构也不相同。
在本实施例中，由于去掉了定位件206，因此，第一机匣400a的结构做了适应性修改。
在本实施例中，由于推力轴承200还包括第二连接件207，因此第二机匣500a的结构与实施例五不同。
可选的，第二机匣500a靠近第二推轴承本体的一侧设置有至少一个第四凹槽，第四凹槽与第二凹槽2042相对设置形成第二容纳腔，第二连接件207位于第二容纳腔内。
可选的，第四凹槽的形状和数量与第二凹槽2042的形状和数量相匹配。
图27是本发明实施例六提供的推力轴承的间隙示意图。
请参照图27，第一推力轴承本体203和第二推力轴承本体204与第二机匣500a之间沿径向形成第五径向间隙，第五径向间隙的宽度为g；则g与a、b之间的大小关系为：b＜g＜a。
第一推力轴承本体203与第一机匣400a之间沿轴向形成第三轴向间隙，第三轴向间隙的宽度为h；第二推力轴承本体204与第二机匣500a之间沿轴向形成第四轴向间隙，第四轴向间隙的宽度为i；其中，h＜e，i＜f。通过设置h＜e，i＜f的间隙关系，使得在第一弹性部件205失效时，第一推力轴承本体203与第一机匣400a接触或者第二推力轴承本体204与第二机匣500a接触，此时，推力轴承200依旧可以正常工作，重新调整压力，达到受力平衡，即保护了推力轴承200。
压气机400的表面与第三机匣的400b表面之间形成第一表面间隙，第一表面间隙的宽度为j；涡轮500的表面与第四机匣500b的表面之间形成第二表面间隙，第二表面间隙的宽度为k；其中，h+f＜j，i+e＜k。通过设置h+f＜j的间隙关系，避免了压气机400与第三机匣400b碰撞，通过设置i+e＜k的间隙关系，避免了涡轮500与第四机匣500b碰撞。
本实施例提供的燃气轮机发电机组，其转子系统的发电机可采用实施例三或实施例四种的发电机结构，其他部分的结构、位置和连接关系与实施例五相同，在此不再赘述。
本发明中的发电机可以是启发一体式电机。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (13)

1.一种转子系统，其特征在于，包括：转轴(100)、推力轴承(200)、发电机(300)、压气机(400)和涡轮(500)；
所述转轴(100)为一体结构；
所述发电机(300)、所述压气机(400)、所述推力轴承(200)和所述涡轮(500)依次套设在所述转轴(100)上；
所述发电机(300)包括发电机本体和设置于所述发电机本体两端的径向轴承，所述径向轴承嵌入至所述发电机本体和所述转轴(100)之间，且与所述转轴(100)之间沿径向形成径向间隙。
2.根据权利要求1所述的转子系统，其特征在于，
所述转轴(100)包括依次连接的第一轴段(101)和第二轴段(102)；
所述第一轴段(101)的直径大于所述第二轴段(102)的直径，所述第一轴段(101)与所述第二轴段(102)的连接处形成有过渡面；
所述发电机(300)套设在所述第一轴段(101)上；
所述推力轴承(200)、所述压气机(400)和所述涡轮(500)套设在所述第二轴段(102)上，且所述压气机(400)与所述过渡面抵接。
3.根据权利要求1或2所述的转子系统，其特征在于，所述推力轴承(200)包括：第一推力盘(201)、第二推力盘(202)和推力轴承本体组件；
所述第一推力盘(201)与所述第二推力盘(202)固定套设在所述转轴(100)上，两者相对设置且相互抵接，形成环形的第一容纳槽(R1)；
所述推力轴承本体组件设置在所述第一容纳槽(R1)内，且与所述第一容纳槽(R1)的侧壁之间具有轴向间隙；
所述推力轴承本体组件内部设置有与所述轴向间隙连通的推力轴承气腔(S)，所述推力轴承气腔(S)与外部气源连通。
4.根据权利要求3所述的转子系统，其特征在于，所述推力轴承本体组件与所述第一容纳槽(R1)的槽底之间具有与所述推力轴承气腔(S)连通的径向间隙。
5.根据权利要求3或4任一项所述的转子系统，其特征在于，所述推力轴承本体组件包括相互抵接设置的第一推力轴承本体(203)和第二推力轴承本体(204)，所述第一推力轴承本体(203)与所述第二推力轴承本体(204)之间形成有所述推力轴承气腔(S)。
6.根据权利要求5所述的转子系统，其特征在于，所述推力轴承(200)还包括：
至少一个第一连接件(205)，其设置在所述第一推力轴承本体(203)远离所述第二推力轴承本体(204)的一侧；和/或
至少一个第二连接件(207)，其设置在所述第二推力轴承本体(204)远离所述第一推力轴承本体(203)的一侧。
7.根据权利要求6所述的转子系统，其特征在于，
所述推力轴承气腔(S)工作时产生的膨胀力为F1；
所述第一连接件(205)的预紧力为F5，其中，F1＞F5；和/或
所述第二连接件(207)的预紧力为F6，其中，F1＞F6。
8.根据权利要求6所述的转子系统，其特征在于，
所述推力轴承气腔(S)工作时产生的膨胀力为F1；
所述第一连接件(205)的最大弹力为F5’，所述第一推力轴承本体(203)的气膜轴向力为F2，其中，F5’+F2＞F1；和/或
所述第二连接件(207)的最大弹力为F6’，所述第二推力轴承本体(204)的气膜轴向力为F3，其中，F6’+F3＞F1。
9.根据权利要求6所述的转子系统，其特征在于，所述推力轴承(200)还包括：
定位件(206)，其依次穿过所述第一连接件(205)、所述第一推力轴承本体(203)和所述第二推力轴承本体(204)；
所述定位件(206)分别与所述第一推力轴承本体(203)和所述第二推力轴承本体(204)间隙配合。
10.根据权利要求1或2任一项所述的转子系统，其特征在于，所述发电机本体包括：电机定子(301)和电机机壳(304)；
所述转轴(100)形成所述发电机(300)的电机转子；
所述电机定子(301)套设在所述转轴(100)上，并位于所述电机机壳(304)内，其包括：电机定子铁芯(3011)、电机绕组(3012)和绕组封装(3013)；
所述电机定子铁芯(3011)套设在所述转轴(100)上；所述电机绕组(3012)绕制在所述电机定子铁芯(3011)上；所述绕组封装(3013)包覆在所述电机绕组(3012)上；
所述径向轴承套设在所述转轴(100)上，位于所述绕组封装(3013)与所述转轴(100)之间。
11.根据权利要求10所述的转子系统，其特征在于，
所述径向轴承包括第一径向轴承(302)和第二径向轴承(303)；
所述绕组封装(3013)内部形成有转轴安装孔，用于套设在所述转轴(100)上；所述转轴安装孔沿轴向的两端分别形成有第一径向轴承座孔和第二径向轴承座孔；
所述第一径向轴承(302)和所述第二径向轴承(303)分别位于所述第一径向轴承座孔和所述第二径向轴承座孔内。
12.根据权利要求11所述的转子系统，其特征在于，
所述径向间隙包括所述第一径向轴承(302)与所述转轴(100)之间形成的第六径向间隙和所述第二径向轴承(303)与所述转轴(100)之间形成第七径向间隙；
所述第一径向轴承(302)的外壁上形成有第一径向轴承气腔槽，所述第一径向轴承气腔槽与所述第一径向轴承座孔的孔壁围成第一径向轴承气腔(T1)；所述第一径向轴承气腔(T1)与所述第六径向间隙连通，且与所述外部气源连通；
所述第二径向轴承(303)的外壁上形成有第二径向轴承气腔槽，所述第二径向轴承气腔槽与所述第二径向轴承座孔的孔壁围成第二径向轴承气腔(T2)；所述第二径向轴承气腔(T2)与所述第七径向间隙连通，且与所述外部气源连通。
13.一种燃气轮机发电机组，其特征在于，包括权利要求1-12中任意一项所述的转子系统。
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