CN109268143A - 燃气轮机转子以及燃气轮机发电机 - Google Patents

Abstract

提供一种燃气轮机转子以及燃气轮机发电机。燃气轮机转子(50)具备第1转子(10)和第2转子(20)。第1转子(10)包括压缩机叶轮(11)、涡轮机叶轮(12)以及主轴(13)。涡轮机叶轮(12)具有与压缩机叶轮(11)共用的旋转轴(50x)。主轴(13)将压缩机叶轮(11)与涡轮机叶轮(12)连结。第2转子(20)是发电机转子。主轴(13)的一部分插入于第2转子(20)的中空部分(20h)。

Description

燃气轮机转子以及燃气轮机发电机

技术领域

本公开涉及燃气轮机转子以及燃气轮机发电机。

背景技术

对于燃气轮机发电机，进行了各种研究。在专利文献1中，记载有图6所示的永磁体涡轮发电机210。永磁体涡轮发电机210是燃气轮机发电机的一例。

永磁体涡轮发电机210具有压缩机叶轮232和涡轮机叶轮233。如图7所示，通过将它们的轮毂与轴承转子236组合，从而构成了动力主轴235。轴承转子236由轴颈轴承238支承为能够旋转。

永磁体涡轮发电机210具有永磁体套筒216和永磁体217。通过将它们组合，从而构成了永磁体轴228。

动力主轴235安装在挠性盘轴240的连结杆243上。永磁体轴228嵌装于挠性盘轴240的杯状的挠性盘部件247。这样，动力主轴235、挠性盘轴240以及永磁体轴228被组合。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平8-334117号公报

发明内容

专利文献1的技术不适于燃气轮机发电机的小型化。本公开的目的在于提供一种适于燃气轮机发电机的小型化的技术。

用于解决问题的技术方案

本公开提供一种燃气轮机转子，该燃气轮机转子具备：

第1转子，该第1转子包括压缩机叶轮、具有与所述压缩机叶轮共用的旋转轴的涡轮机叶轮、以及将所述压缩机叶轮与所述涡轮机叶轮连结的主轴；以及

作为发电机转子的第2转子，

所述主轴的一部分插入于所述第2转子的中空部分。

本公开的技术适于缩短燃气轮机转子。因此，该技术适于实现小型的燃气轮机发电机。

附图说明

图1是实施方式的燃气轮机转子的构成图。

图2是实施方式的第1转子的构成图。

图3是实施方式的第1转子的局部放大图。

图4是实施方式的第2转子的构成图。

图5是实施方式的燃气轮机发电机的构成图。

图6是用于说明专利文献1的永磁体涡轮发电机的图。

图7是用于说明专利文献1的永磁体涡轮发电机的图。

附图标记说明

10 第1转子

11 压缩机叶轮

12 涡轮机叶轮

13 主轴

13a 锥部(锥轴)

13b 直部

13c 螺纹部

13p 锥面

13q 直面

13v 螺纹孔

13x 基部

15 第1间隙

15a 外周端

20 第2转子

20a 锥孔

20b 直孔

20h 中空部分

20p 漏斗面

20q 直面

20r 支承面

22 外筒

23 套筒

24 永磁体

27 突出的部分

30 垫圈

40 螺母

50 燃气轮机转子

50x 共用的旋转轴

60 定子

65 燃烧器

71 第1轴承

72 第2轴承

81 第1腔

82 第2腔

83 第3腔

85 通道

91 径向

92 轴向

93 第1方向

94 第2方向

100 燃气轮机发电机

具体实施方式

(本发明人的见解)

在专利文献1的永磁体涡轮发电机210中，动力主轴235、挠性盘轴240以及永磁体轴228被组合。以下，有时将该组合称为组合轴。动力主轴235作为气体发生器侧的转子发挥功能。永磁体轴228作为发电机侧的转子发挥功能。挠性盘轴240作为轴连接器发挥功能。根据本发明人的研究，挠性盘轴240的挠性扩大了组合轴所能够采取的转速的范围，扩大了永磁体涡轮发电机210的动作范围。

具体而言，该挠性提高了组合轴的弯曲共振特征值，提高了组合轴能够采取的转速的上限。此外，弯曲共振特征值在专利文献1中称为挠性临界共振频率或挠性临界速度等。弯曲共振特征值也有时称为弯曲共振频率。

更具体而言，挠性盘轴240的挠性盘部件247具有挠性盘246。在专利文献1中，记载了挠性盘也可以具有锥状的厚度。锥状的厚度给挠性盘带来振动片(英文：diaphragm)的功能。该功能提高组合轴的弯曲共振特征值。

动力主轴235的轴承转子236由轴颈轴承238支承。专利文献1中记载了利用气体轴承作为轴颈轴承238。气体轴承以小的机械损失支承转子。

然而，与利用使用了油的轴承的情况相比，在利用气体轴承的情况下，即使组合轴的转速离开弯曲共振特征值，该轴的振动也难以变小。这是因为，与油相比，气体难以使振动衰减。振动使组合轴的旋转不稳定，使燃气轮机发电机的动作不稳定。因此，与利用使用了油的轴承的情况相比，在利用气体轴承的情况下，需要使转速与弯曲共振特征值之间的裕度更大。在这一点上，如上所述，若使用挠性盘轴240，则能够提高弯曲共振特征值。这样，挠性盘轴240使气体轴承的利用变得容易。

相反，轴颈轴承238能够利用挠性盘轴240。具体而言，轴颈轴承238防止了以挠性盘轴240的挠性为原因而挠性盘轴240以及动力主轴235下垂的情况。

然而，轴颈轴承238使动力主轴235变长。若动力主轴235变长，则组合轴也容易变长。因此，轴颈轴承238的利用从燃气轮机发电机的小型化的观点出发是不利的。

在燃气轮机发电机的一例中，包括微燃气轮机。微燃气轮机是输出小的燃气轮机发电机。微燃气轮机的输出例如小于100kW。在通常的微燃气轮机中，将气体发生器侧的转子与发电机侧的转子以不经由减速器等的方式使用轴连接器直接连结。并且，将两转子以同一转速进行驱动。这样一来，能够使微燃气轮机的整体尺寸在某种程度上小型化。

近年来，主要从商品性的观点出发，想要缩小微燃气轮机的整体尺寸这一需要日益增长。从缩小整体尺寸的观点出发，与利用使用了油的轴承相比，利用气体轴承是有利的。这是因为，使用了油的轴承的利用容易导致润滑系统辅机的大型化。然而，在利用气体轴承的情况下，为了抑制振动而增大转速与弯曲共振特征值之间的裕度的必要性变高。

本发明人在缩小整体尺寸这一条件下，对抑制振动而实现微燃气轮机的动作稳定性的同时使微燃气轮机高效率地运转进行了研究。从抑制振动的观点出发，为了增大上述裕度，最好降低转子的转速。另一方面，在燃气轮机发电机中，具有若减小其输出则用于高效率地动作的转速变高这一倾向。因此，从提高微燃气轮机的效率的观点出发，最好提高转子的转速。在微燃气轮机中，存在与转速有关的这样的相反的要求。若考虑效率的要求，则对于兼顾到微燃气轮机的动作稳定性和运转效率而言，希望不是通过降低转速而是通过提高弯曲共振特征值来确保上述裕度。

专利文献1的挠性盘轴240能够提高弯曲共振特征值。然而，在使用挠性盘轴240的情况下，为了防止轴240的下垂，需要使用轴颈轴承238。为了微燃气轮机的小型化，希望省略轴颈轴承238。然而，若省略轴颈轴承238，则挠性盘轴240会下垂。因此，在进行该省略的情况下，也变得需要省略挠性盘轴240。另外，需要在以不依赖挠性盘轴240的方式确保高弯曲共振特征值这方面下功夫。

本发明人研究出了：通过在气体发生器侧的转子与发电机侧的转子的连结的方法上下功夫，来确保高弯曲共振特征值同时省略支承气体发生器侧的转子的轴承。

本公开的第1技术方案提供一种燃气轮机转子，该燃气轮机转子具备：

第1转子，该第1转子包括压缩机叶轮、具有与所述压缩机叶轮共用的旋转轴的涡轮机叶轮、以及将所述压缩机叶轮与所述涡轮机叶轮连结的主轴；以及

作为发电机转子的第2转子，

所述主轴的一部分插入于所述第2转子的中空部分。

根据第1技术方案，第1转子无需由轴承支承，所以容易缩短该转子。而且，根据第1技术方案的插入构造，不需要将第1转子与第2转子连接的轴连接器。因此，第1技术方案适于缩短燃气轮机转子。另外，通过将第1技术方案的燃气轮机转子用于燃气轮机发电机，能够实现小型的燃气轮机发电机。

而且，根据第1技术方案，通过燃气轮机转子的缩短，能够确保燃气轮机转子的高弯曲共振特征值。

本公开的第2技术方案，提供一种燃气轮机转子，其在第1技术方案的基础上，

在将所述共用的旋转轴延伸的方向定义为轴向时，所述主轴具有朝向所述轴向的一方扩张的锥面，

所述第2转子具有向所述中空部分露出且朝向所述轴向的所述一方扩张的漏斗面，

所述锥面与所述漏斗面配合。

根据第2技术方案，即使没有第1转子的轴承，也能够使第1转子的轴芯和第2转子的轴芯以高精度一致。并且，即使没有第1转子的轴承，也能够抑制旋转时的两转子间的晃动。这从抑制燃气轮机转子的振动以及噪音的观点出发是有利的。

本公开的第3技术方案，提供一种燃气轮机转子，其在第1技术方案或第2技术方案的基础上，

所述燃气轮机转子具备螺母和垫圈，

在将所述共用的旋转轴延伸的方向定义为轴向时，所述垫圈具有在所述轴向上弹性变形的弹簧构造，

所述第2转子具有向所述中空部分露出且在与所述轴向交叉的方向上扩张的支承面，

所述主轴具有螺纹部和螺纹孔，

所述螺纹部依次通过所述螺母以及垫圈，然后，朝向所述轴向的一方插入于所述螺纹孔，

所述垫圈在由所述支承面支承并且在所述轴向上收缩了的状态下，朝向所述轴向的另一方对所述螺母施加压力。

第3技术方案的垫圈容易将第1转子在轴向上保持于合适的位置。

第1转子和/或第2转子有时因热膨胀等而在轴向上伸长。然而，若如第3技术方案那样从垫圈对螺母施加压力，则能够防止因第1转子和/或第2转子的伸长而螺母松动从而燃气轮机转子的旋转变得不稳定的情况。若将该燃气轮机转子用于燃气轮机发电机，则能够容易实现燃气轮机发电机的稳定运转。

本公开的第4技术方案，提供一种燃气轮机转子，在第1技术方案～第3技术方案中任一技术方案的基础上，

所述第2转子具有包围所述中空部分的套筒和包围所述套筒的外筒，

所述套筒包括向所述外筒的外侧突出的部分，

所述突出的部分与所述压缩机叶轮相接。

第4技术方案的套筒的突出的部分与压缩机叶轮相接。这样一来，能够容易进行压缩机叶轮的定位。另外，这样的定位无需螺纹件或连接器等另外的部件。这从缩短燃气轮机转子的观点出发是有利的。

本公开的第5技术方案，提供一种燃气轮机转子，在第1技术方案～第4技术方案中任一技术方案的基础上，

在所述压缩机叶轮与所述涡轮机叶轮之间存在第1间隙，

在将所述共用的旋转轴延伸的方向定义为轴向，将与所述轴向正交的方向定义为径向时，所述第1间隙包括所述径向的外周端，

所述外周端的所述轴向的长度为所述压缩机叶轮的直径的25％以下。

若第1间隙小到在第5技术方案中规定的程度，则容易缩短燃气轮机转子。

本公开的第6技术方案，提供一种燃气轮机发电机，

具备第1技术方案～第5技术方案中任一技术方案的燃气轮机转子，

在将所述共用的旋转轴延伸的方向定义为轴向，将与所述轴向正交的方向定义为径向时，具备从所述径向支承所述第2转子的至少一个轴承。

根据第6技术方案，能够获得与第1技术方案同样的效果。

本公开的第7技术方案，提供一种燃气轮机发电机，在第6技术方案的基础上，

在所述压缩机叶轮与所述涡轮机叶轮之间存在第1间隙，

所述第1间隙具有所述径向的外周端，

在将所述至少一个轴承中的所述轴向的长度最短的轴承定义为基准轴承时，所述外周端的所述轴向的长度比所述基准轴承的所述轴向的长度短。

若第1间隙小到在第7技术方案中规定的程度，则容易使燃气轮机发电机为小型。

以下，对于本公开的实施方式，参照附图进行说明。本公开不限定于以下的实施方式。

图1所示的燃气轮机转子50能够用作燃气轮机发电机的转子。燃气轮机转子50具有第1转子10以及第2转子20。上述转子10以及20被互相连结。另外，燃气轮机转子50也具有螺母40以及垫圈30。

第1转子10是气体发生器(gas generator)侧的转子。第1转子10是有时称为气体发生器转子的转子。第1转子10具有压缩机叶轮11、涡轮机叶轮12以及主轴13。压缩机叶轮11是离心压缩机的叶轮，可以称为离心压缩机叶轮。涡轮机叶轮12是径流式涡轮机的叶轮，可以称为径流式涡轮机叶轮。压缩机叶轮11以及涡轮机叶轮12分别具有多个叶片。压缩机叶轮11以及涡轮机叶轮12具有共用的旋转轴50x。主轴13将压缩机叶轮11以及涡轮机叶轮12连结。

以下，有时将共用的旋转轴50x延伸的方向称为轴向92。有时将轴向92的一方称为第1方向93。有时将轴向92的另一方称为第2方向94。有时将与轴向92正交的方向称为径向91。

压缩机叶轮11使工作流体压缩。涡轮机叶轮12使工作流体膨胀并且从工作流体获得旋转力。主轴13使该旋转力向压缩机叶轮11传递。

主轴13是有时称为气体发生器轴的轴。在本实施方式中，主轴13为单一部件，由单一材料构成。另外，涡轮机叶轮12具有与主轴13一体的构造。它们由同一材料构成。主轴13在从涡轮机叶轮12观察时从与压缩机叶轮11相反的一侧延伸。主轴13通过了压缩机叶轮11的轮毂孔。

如图2所示，在本实施方式中，主轴13包括直部13b、锥部13a以及基部13x。直部13b具有圆柱形状。直部13b具有直面13q。直面13q是距共用的旋转轴50x的距离为一定的面。锥部13a具有锥面13p。锥面13p是朝向第1方向93扩张的面。基部13x具有直径比直部13b的直径大的圆柱形状。另外，在本实施方式中，主轴13具有螺纹部13c和螺纹孔13v。以下，有时将锥部13a称为锥轴13a。

第2转子20与第1转子10一起旋转。在本实施方式中，共用的旋转轴50x也是第2转子20的旋转轴。第2转子20通过自身的旋转，与燃气轮机发电机的定子协作而进行发电。

第2转子20是发电机转子。第2转子20具有中空部分20h。在本实施方式中，第2转子20具有圆筒状的形状。

如图4所示，在本实施方式中，第2转子20具有直面20q、漏斗面20p以及支承面20r。这些面20q、20p以及20r向中空部分20h露出。中空部分20h包括直孔20b和锥孔20a。直面20q是距共用的旋转轴50x的距离为一定的面。直面20q规定了直孔20b。漏斗面20p是朝向第1方向93扩张的面。漏斗面20p规定了锥孔20a。支承面20r是在与轴向92交叉的方向上扩张的面。具体而言，支承面20r是在径向91上扩张的面。

在本实施方式中，第2转子20是表面磁体(Surface Permanent Magnet)型的发电机转子。第2转子20具有套筒23、外筒22以及永磁体24。外筒22包围套筒23。套筒23包围中空部分20h。永磁体24由套筒23固定。具体而言，永磁体24埋入于套筒23内。在本实施方式中，外筒22由多个部分构成。不过，外筒22也可以为单一部件。

在本实施方式中，套筒23具有上述的直面20q、漏斗面20p以及支承面20r。

返回到图1，垫圈30具有在轴向92上弹性变形的弹簧构造。垫圈30为例如由JIS(日本工业规格)B 1251:2001规定的蝶形弹簧垫圈。螺母40具体而言为轴端螺母。

主轴13的一部分插入于第2转子20的中空部分20h。具体而言，在锥面13p与漏斗面20p配合了的状态下，直面13q以及直面20q互相顺沿。螺纹部13c经由螺母40以及垫圈30螺纹接合于螺纹孔13v。垫圈30在由支承面20r支承了的状态下，将螺母40向第2方向94按压。这样，第1转子10以及第2转子20被互相连结。

如上所述，主轴13的一部分插入于第2转子20的中空部分20h。由此，带来各种优点。

具体而言，根据该插入构造，能够将第1转子10与第2转子20牢固地连结。因此，即使没有支承第1转子10的轴承，第1转子10也难以下垂。因此，可以去掉轴承，能够与没有轴承的量相应地缩短第1转子10。而且，根据该插入构造，不需要将第1转子10与第2转子20连接的轴连接器。因此，能够缩短燃气轮机转子50。另外，使用了燃气轮机转子50的燃气轮机发电机容易小型化。

另外，通过燃气轮机转子50的缩短，能够确保高弯曲共振特征值，能够提高该转子50的转速的上限。若将该燃气轮机转子50用于燃气轮机发电机，则可确保发电机的大的动作范围。

能够提高燃气轮机转子50的转速的上限从各种观点出发是有利的。例如，若提高该上限，则能够减小压缩机叶轮11以及涡轮机叶轮12的直径，能够提高这些气动力要素的效率。

另外，由于能够省略轴连接器以及支承第1转子10的轴承，所以能够使使用了燃气轮机转子50的燃气轮机发电机的制作费用低廉。

虽然也会受到燃气轮机发电机的规格或使用环境等的影响，但轴承是比较容易损伤的部件。轴承的省略提高燃气轮机发电机的可靠性。

如上所述，在本实施方式中，主轴13具有朝向轴向92的一方扩张的锥面13p。第2转子20具有向中空部分20h露出且朝向轴向92的一方扩张的漏斗面20p。锥面13p与漏斗面20p配合。

使另外的转子的圆柱部的外周面嵌合于某转子的圆筒部的内周面。在该情况下，对于在没有一方的转子的轴承的状态下抑制旋转时的两转子之间的晃动而言，即使没有该轴承也需要使两转子的轴芯以高精度一致。具体而言，需要以高精度对上述内周面以及外周面进行加工、以及确保这些面的高嵌合精度。在此，确保两个面的高嵌合精度是指减小这些面之间的间隙。与此相对，在本实施方式中，第1转子10的锥面13p与第2转子20的漏斗面20p配合。在该情况下，对于在没有第1转子10的轴承的状态下抑制旋转时的两转子10以及20之间的晃动而言，也希望以高精度对锥面13p以及漏斗面20p进行加工。另一方面，确保这些面13p以及20p的高嵌合精度并不是那么的必要。因此，根据本实施方式，即使没有第1转子10的轴承，使第1转子10的轴芯与第2转子20的轴芯以高精度一致也变得比较容易。并且，即使没有第1转子10的轴承，也能够比较容易地抑制旋转时的两转子10及20之间的晃动。由此，能够抑制振动以及噪音。

在以往的具有轴连接器的燃气轮机转子中，有时对轴连接器进行键加工或花键加工等复杂的加工。在使用那样的轴连接器的情况下，燃气轮机转子中的与轴连接器嵌合的嵌合部也需要复杂地进行加工。与此相对，在本实施方式中，代替对燃气轮机转子50复杂地进行加工，而使锥面13p以及漏斗面20p配合，传递转矩。在以这样的简易的方式将两转子10以及20连结这一方面，本实施方式具有优越性。

锥面13p以及漏斗面20p配合后的燃气轮机转子50尤其能够作为通过增大角速度而不是转矩来确保高输出的涡轮机械的转子而优选利用。

主轴13具有安装有压缩机叶轮11的安装部和与第2转子20配合的配合部。配合部的直径相对于安装部的直径的比率为例如0.4以上，具体而言可以设为0.4～1.0。若该比率大到这种程度，则容易避免以配合部的细小为原因而第1转子10的弯曲共振特征值下降从而无法提高燃气轮机转子50的转速这一事态。具体而言，配合部为锥轴13a，锥轴13a的直径相对于安装部的直径的比率在0.4以上(更具体而言为0.4～1.0)这一区域所包含的范围内变化。

主轴13中的插入到中空部分20h的插入部的轴向92的长度相对于主轴13的轴向92的全长的比率为例如0.6以下，具体而言可以设为0.2～0.6。若该比率小到这种程度，则容易避免以插入部长为原因而第1转子10的弯曲共振特征值下降从而无法提高燃气轮机转子50的转速这一事态。

如上所述，在本实施方式中，燃气轮机转子50具备螺母40和垫圈30。垫圈30具有在轴向92上弹性变形的弹簧构造。第2转子20具有向中空部分20h露出且在与轴向92交叉的方向上扩张的支承面20r。主轴13具有螺纹部13c和螺纹孔13v。螺纹部13c依次通过螺母40以及垫圈30，然后，朝向轴向92的一方插入于螺纹孔13v。垫圈30在由支承面20r支承并且在轴向92上收缩了的状态下，朝向轴向92的另一方对螺母40施加压力。

若这样使用垫圈30，则能够将螺纹部13c牢固地紧固连结。因此，通过垫圈30，即使没有支承第1转子10的轴承，也能够将第1转子10的轴向92的位置保持于合适的位置。

第1转子10和/或第2转子20有时因热膨胀或热收缩等而在轴向92上伸长或缩短。然而，从垫圈30施加于螺母40的压力防止因上述伸长或缩短而螺母40松动从而燃气轮机转子50的旋转变得不稳定的情况。因此，转子50使燃气轮机发电机的运转稳定。

另外，若从垫圈30对螺母40施加压力，则即使发生伸长或缩短，也能够维持锥面13p与漏斗面20p的接触。由此，难以发生第1转子10以及第2转子20的芯错位，可防止这些转子10以及20的振摆回转(日文：振れ回り)振动。

在本实施方式中，在锥轴13a与锥孔20a配合了的状态下，直面13q以及直面20q互相顺沿。直部13b的存在使垫圈30向支承面20r的安装变得容易。这是因为，在使主轴13的一部分插入于中空部分20h时，直部13b被向直孔20b引导，能够使锥轴13a与锥孔20a的轴芯接近。此外，“锥轴13a与锥孔20a配合了的状态”对应于“锥面13p与漏斗面20p配合了的状态”。

在本实施方式中，第2转子20具有包围中空部分20h的套筒23和包围套筒23的外筒22。套筒23具有向外筒22的外侧突出的部分27。该突出的部分27与压缩机叶轮11相接。这样一来，压缩机叶轮11的定位变得容易。另外，这样的定位无需螺纹件或连接器等别的部件。由此，变得容易缩短燃气轮机转子50。

在本实施方式中，在主轴13的基部13x安装有压缩机叶轮11以及涡轮机叶轮12。主轴13中的插入到中空部分20h的部分、基部13x中的安装有压缩机叶轮11的部分、以及基部13x中的安装有涡轮机叶轮12的部分沿着轴向92依次排列。通过该排列，能够确保第2转子20与容易成为高温的涡轮机叶轮12之间的间隔。这样一来，能够避免第2转子20的永磁体24暴露于高温而丧失其磁力的情况。另外，典型的第2转子20具有绝缘材料。通过上述的排列，能够避免绝缘材料暴露于高温而丧失其绝缘性能的情况。

在本实施方式中，如图3所示，在压缩机叶轮11与涡轮机叶轮12之间存在第1间隙15。第1间隙15包括径向91的外周端15a。外周端15a的轴向92的长度X为压缩机叶轮11的直径Y的25％以下。若第1间隙15小到这种程度，则容易缩短燃气轮机转子50。长度X例如为直径Y的15％以上。

在图5中示出应用了燃气轮机转子50的燃气轮机发电机的一例。

图5所示的燃气轮机发电机100具有燃气轮机转子50、定子60以及燃烧器65。燃气轮机发电机100具有第1轴承71和第2轴承72。燃气轮机发电机100具有第1腔81、第2腔82、第3腔83以及通道85。

第2转子20由至少一个轴承、具体而言是多个轴承、更具体而言是第1轴承71以及第2轴承72支承。

燃气轮机发电机100使用空气等工作流体如以下那样进行动作。

如箭头A所示，工作流体流向第1腔81。接着，如箭头B所示，工作流体从第1腔81流向压缩机叶轮11。工作流体在压缩机叶轮11中压缩。

接着，工作流体如箭头C所示从压缩机叶轮11流向第2腔82。然后，工作流体如箭头D所示从第2腔82流向燃烧器65。在燃烧器65中，向工作流体中喷射燃料，形成混合气并进行燃烧。由此，混合气成为高温的燃烧气体。

燃烧气体如箭头E所示从燃烧器65流向第3腔83。接着，燃烧气体如箭头F所示从第3腔83流向涡轮机叶轮12。燃烧气体使涡轮机叶轮12旋转。通过涡轮机叶轮12而膨胀了的燃烧气体如箭头G所示从涡轮机叶轮12经由通道85而排出。

通过涡轮机叶轮12的旋转，压缩机叶轮11进行旋转。这样，可获得压缩机叶轮11的驱动力。另外，通过涡轮机叶轮12的旋转，第2转子20也旋转。第2转子20利用这样得到的旋转力，与定子60协作而进行发电。

这样，燃气轮机发电机100具有将第1腔81、压缩机叶轮11、第2腔82以及燃烧器65依次连接的工作流体的路径。另外，燃气轮机发电机100具有将燃烧器65、第3腔83、涡轮机叶轮12以及通道85依次连接的燃烧气体的路径。通过使工作流体或燃烧气体在这些路径中流动，燃气轮机发电机100进行发电。

在变形例中，燃气轮机发电机100具有再生热交换器。该例子的再生热交换器包括第1部分以及第2部分。第1部分构成工作流体的路径中的、第2腔82与燃烧器65之间的部分。第2部分构成燃烧气体的路径中的、从涡轮机叶轮12观察时与燃烧器65相反的一侧的部分、具体而言是从通道85观察时与燃烧器65相反的一侧的部分。并且，再生热交换器使用从涡轮机叶轮12排出的燃烧气体的热对工作流体进行预热。通过这样的预热，能够抑制燃烧器65中的燃料消耗。

另外，在本实施方式中，在将图5所示的至少一个轴承中的轴向92的长度最短的轴承定义为基准轴承时，长度X比基准轴承的轴向92的长度Z短。此外，在图5的例子中，基准轴承是轴承72。若第1间隙15小到这种程度，则容易使燃气轮机发电机100为小型。

在本实施方式中，轴承71以及72是气体轴承。由此，容易使燃气轮机发电机100为小型。

根据本公开的技术，能够缩短燃气轮机发电机的轴向的长度，而能够减小整体尺寸。

根据本公开的技术，能够实现燃气轮机转子的高速旋转，能够实现燃气轮机发电机的高效率发电。

本公开的燃气轮机转子能够优选作为微燃气轮机、例如其输出小于100kW的微燃气轮机的转子而利用。

本公开的燃气轮机发电机例如能搭载于小型公共汽车或卡车等汽车。

Claims (7)

1.一种燃气轮机转子，具备：

第1转子，该第1转子包括压缩机叶轮、具有与所述压缩机叶轮共用的旋转轴的涡轮机叶轮、以及将所述压缩机叶轮与所述涡轮机叶轮连结的主轴；以及

作为发电机转子的第2转子，

所述主轴的一部分插入于所述第2转子的中空部分。

2.根据权利要求1所述的燃气轮机转子，

在将所述共用的旋转轴延伸的方向定义为轴向时，所述主轴具有朝向所述轴向的一方扩张的锥面，

所述第2转子具有向所述中空部分露出且朝向所述轴向的所述一方扩张的漏斗面，

所述锥面与所述漏斗面配合。

3.根据权利要求1所述的燃气轮机转子，

所述燃气轮机转子具备螺母和垫圈，

在将所述共用的旋转轴延伸的方向定义为轴向时，所述垫圈具有在所述轴向上弹性变形的弹簧构造，

所述第2转子具有向所述中空部分露出且在与所述轴向交叉的方向上扩张的支承面，

所述主轴具有螺纹部和螺纹孔，

所述螺纹部依次通过所述螺母以及垫圈，然后，朝向所述轴向的一方插入于所述螺纹孔，

所述垫圈在由所述支承面支承并且在所述轴向上收缩了的状态下，朝向所述轴向的另一方对所述螺母施加压力。

4.根据权利要求1所述的燃气轮机转子，

所述第2转子具有包围所述中空部分的套筒和包围所述套筒的外筒，

所述套筒包括向所述外筒的外侧突出的部分，

所述突出的部分与所述压缩机叶轮相接。

5.根据权利要求1所述的燃气轮机转子，

在所述压缩机叶轮与所述涡轮机叶轮之间存在第1间隙，

在将所述共用的旋转轴延伸的方向定义为轴向，将与所述轴向正交的方向定义为径向时，所述第1间隙包括所述径向的外周端，

所述外周端的所述轴向的长度为所述压缩机叶轮的直径的25％以下。

6.一种燃气轮机发电机，具备权利要求1所述的燃气轮机转子，

在将所述共用的旋转轴延伸的方向定义为轴向，将与所述轴向正交的方向定义为径向时，具备从所述径向支承所述第2转子的至少一个轴承。

7.根据权利要求6所述的燃气轮机发电机，

在所述压缩机叶轮与所述涡轮机叶轮之间存在第1间隙，

所述第1间隙具有所述径向的外周端，

在将所述至少一个轴承中的所述轴向的长度最短的轴承定义为基准轴承时，所述外周端的所述轴向的长度比所述基准轴承的所述轴向的长度短。