CN109435708A - 一种增程式电动客车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种增程式电动客车，包括设置于电动客车的底盘的动力系统和驱动系统；驱动系统与电动客车的车轮连接并能够驱动车轮；动力系统包括微型燃气轮机发电机组、燃料存储装置和电能存储装置，燃料存储装置与微型燃气轮机发电机组连接，微型燃气轮机发电机组与电能存储装置电连接，微型燃气轮机发电机组和电能存储装置均与驱动系统电连接；微型燃气轮机发电机组包括一个或至少两个并联的发电机组单元，发电机组单元包括微型燃气轮机、发电机和转轴。本发明中，采用微型燃气轮机作为增程式电动客车的发动机，由于微型燃气轮机具有燃烧充分、排放低及热效率高的优点，因而能够提高增程式电动客车的发动机效率，从而提高能源利用率。

Description

一种增程式电动客车

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种增程式电动客车。

背景技术

随着环保形势的日益严峻，新能源汽车产业得到了大力发展，作为公共交通领域的电动客车，逐步走进人们的日常生活。纯电动客车具有零排放、低噪音等优点，但其推行的主要的难点在于不能满足城市公共交通的行驶里程需求，频繁的充电会耽误车辆的正常运营，并且与纯电动客车相关的配套设施尚不完善，无法满足越来越多的电动客车的充电需求。

增程式电动客车的出现解决了纯电动汽车续航里程短的问题。现有的增程式电动客车设计中，动力驱动系统使用的发动机是活塞式内燃机。在行驶距离较短的情况下，行驶仅仅依靠车载动力电池系统提供的电力来完成；而在相对较长的行驶距离情况下，由内燃机或者燃料电池提供额外的电能来驱动车辆。这种活塞式内燃机受制于活塞发动机的做功方式，损失了大量的活塞动能，发动机的效率低，存在较大的能源浪费。

可见，现有增程式电动客车存在由于使用活塞式内燃机作为发动机而导致发动机效率低的问题。

发明内容

本发明提供一种增程式电动客车，以解决现有增程式电动客车存在由于使用活塞式内燃机作为发动机而导致发动机效率低的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种增程式电动客车，包括：

设置于所述电动客车的底盘的动力系统和驱动系统；其中，

所述驱动系统与所述电动客车的车轮连接并能够驱动车轮；

所述动力系统包括微型燃气轮机发电机组、燃料存储装置和电能存储装置，所述燃料存储装置与所述微型燃气轮机发电机组连接，所述微型燃气轮机发电机组与所述电能存储装置电连接，所述微型燃气轮机发电机组和所述电能存储装置均与所述驱动系统电连接；

所述微型燃气轮机发电机组包括一个或至少两个并联的发电机组单元，所述发电机组单元包括微型燃气轮机、发电机和转轴，所述微型燃气轮机用于驱动所述发电机转动发电。

本发明中，采用微型燃气轮机作为增程式电动客车的发动机，由于微型燃气轮机具有燃烧充分、排放低及热效率高的优点，因而能够提高增程式电动客车的发动机效率，从而提高能源利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获取其他的附图。

图1是本发明实施例提供的电动客车的整体结构示意图；

图2是本发明实施例提供的电动客车的底盘布局示意图；

图3是本发明实施例提供的一种热管理系统的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的溴化锂机组的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的另一种热管理系统的结构示意图；

图6至图30是本发明实施例提供的转子系统的结构示意图；

图31至图34是本发明实施例提供的箔片式气磁混合推力轴承的结构示意图；

图35至图41是本发明实施例提供的槽式气磁混合推力轴承的结构示意图；

图42至图49是本发明实施例提供的槽式气磁混合径向轴承的结构示意图；

图50至图59是本发明实施例提供的集成式轴承的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图2所示，本发明实施例提供一种增程式电动客车10，包括车身、底盘200、车轮300、动力系统400和驱动系统500，动力系统400和驱动系统500设置于底盘200。

动力系统400包括微型燃气轮机发电机组410、电能存储装置420以及燃料存储装置430。

其中，微型燃气轮机发电机组可以包括一个发电机组单元，微型燃气轮机发电机组也可以包括至少两个并联的发电机组单元。该发电机组单元包括微型燃气轮机411和发电机412，微型燃气轮机411和发电机412通过转轴413连接，微型燃气轮机411驱动发电机412转动发电。

燃料存储装置430用于储存微型燃气轮机发电机组410燃烧所需的燃料，燃料存储装置430中储存的燃料可以是汽油、柴油或液化气等。燃料存储装置430可以通过管道与燃气轮机发电机组410连接，具体的，燃料存储装置430通过管道与微型燃气轮机411连接。为了便于调节燃料供应量，管道上可以设置调节阀门。具体的，燃料存储装置430可以是燃料存储箱。

微型燃气轮机发电机组410分别与电能存储装置420和驱动系统500电连接，例如，可以通过高压母线440将微型燃气轮机发电机组410分别与电能存储装置420和驱动系统500连接。微型燃气轮机发电机组410产生的电能既可以储存至电能存储装置420中，也可以直接为驱动系统500提供动力源。

电能存储装置420还与驱动系统500电连接，这样，在微型燃气轮机发电机组410停止工作时，电能存储装置420中储存的电能可以为驱动系统500提供动力源；或者，在需要电动客车的驱动系统500最大功率工作时，可以由微型燃气轮机发电机组410和电能存储装置420同时为驱动系统500提供电能。

具体的，电能存储装置420可以为电池组。

驱动系统500与车轮300连接并能够驱动车轮300行驶。

本发明实施例中，采用微型燃气轮机作为增程式电动客车的发动机，由于微型燃气轮机具有燃烧充分、排放低及热效率高的优点，因而能够提高增程式电动客车的发动机效率，从而提高能源利用率。

此外，由于活塞式发动机的工作方式是间歇性点火方式，现有的四冲程活塞式发动机，虽然压缩比得到提高，燃烧方式也得到优化，但依然存在燃烧不充分和尾气氧化不足等缺陷。这使得现有的使用活塞式发动机的增程式电动客车，仍然需要使用现有活塞式发动机所使用的一整套尾气处理系统，从而使得现有增程式电动客车存在结构复杂的问题。而本发明实施例中，由于微型燃气轮机燃烧充分、热效率高且排放低，因此，本发明实施例的增程式电动客车对环境污染小，无需单独的尾气处理系统，结构简单。

本发明的电动客车还包括中央控制器(图中未示出)，驱动系统500、电能存储装置420和燃气轮机发电机组410的信号控制端分别连接中央控制器。

通过中央控制器，燃气轮机发电机组410提供的电力能量流量有两条途径，分别为驱动系统500和电能存储装置420，这就意味着，燃气轮机发电机组410可以单独给电能存储装置420充电，不供给驱动系统500电能；或者，按照中央控制器提供的电控比例(中央控制器电路运算结果)，同时把额定功率的电能输送给驱动系统500和电能存储装置420；甚至在电能存储装置420完全没有电能储备，又要求最大功率使用驱动系统500的情况下，燃气轮机发电机组410可以将所有电能提供给驱动系统500使用，暂时不进行电能存储装置420的充电，以保障整车的最强动力性能。通过中央控制器的控制，能够使本发明的增程式电动客车具有如下三种充电模式：

模式一：静止充电模式，在驱动系统500不工作，电动客车停止的状态下，通过中央控制器的控制让燃气轮机发电机组410对电能存储装置420进行缓充电或快充电(取决于使用者的需求)。

模式二：行进中充电模式，在驱动系统500以标准功率工作，燃气轮机发电机组410对电能存储装置420充电，当驱动系统500以超高功率工作，燃气轮机发电机组410和电能存储装置420同时对驱动系统500供电，瞬间爆发极高的动力性能。

模式三：电能存储装置420的电能低于安全阈值，但仍要求行驶(例如高速公路路况)，燃气轮机发电机组410大功率驱动驱动系统500，为电动客车提供动力，不对电能存储装置420充电，待行驶状况能量消耗降低，电动客车自动转入工作模式2，交通停止后，自动转入工作模式一。

在一些实施例中，微型燃气轮机发电机组410、燃料存储装置430和电能存储装置420沿底盘200的长度方向从后向前依次设置；在底盘200的宽度方向上，微型燃气轮机发电机组410、燃料存储装置430和电能存储装置420均位于中央位置。

通过上述设置，使得增程式电动客车的整体重量在底盘的宽度方向和长度方向上均平衡分布，能够确保增程式电动客车在行驶时的稳定性。

在一些实施例中，微型燃气轮机发电机组410位于后车轮320的后部，燃料存储装置430位于后车轮320的前部，燃料存储装置430位于前车轮310和后车轮320之间并靠近前车轮310。

通过上述设置，能够使增程式电动客车的重心后移。这样，一方面，客车在高速转弯时水平方向上的惯性力矩小，转向更加敏锐，能够有效提高客车的可操纵性；另一方面，可以有效避免客车在刹车时发生头沉尾翘的现象，进一步提高客车稳定性。可见，上述设置使得本发明实施例的增程式电动客车具有较佳的运动性能。

在一些实施例中，微型燃气轮机发电机组410采用模块化设计，微型燃气轮机发电机组410包括至少两个并联的发电机组单元，每个发电机组单元包括微型燃气轮机411、发电机412和转轴413，微型燃气轮机411驱动发电机412转动发电。

在该实施例中，每个发电机组单元的发电功率可以相同，也可以不尽相同。例如，发电机组单元的发电功率为15kW、30kW或45kW等。通过使用不同的发电机组单元的组合可以实现多种输出功率，且即使同一辆车在启动不同规格或不同数量的发电机组单元时，其动力系统的输出功率可以不同。这样，在客车处于不同的行驶工况时，可以灵活地开启其中的一个或者多个发电机组单元以适应当前的行驶工况，操作方便且节能环保。

另外，模块化的设计有利于实现微型燃气轮机和发电机的批量化和规模化生产，有利于降低生产和运营管理的成本，同时也可以满足不同承载量、不同车型的客车对不同功率的动力系统的需求。

本发明实施例中，微型燃气轮机411包括压气机(图中未示出)和透平(图中未示出)，发电机412、压气机和透平通过转轴413依次连接，以形成发电机组单元的转子系统。

在一些实施例中，驱动系统500采用模块化设计，驱动系统500包括前驱动单元510和后驱动单元520，前驱动单元510与前车轮310连接，后驱动单元520与后车轮320连接；前驱动单元510包括至少一个驱动电机，后驱动单元520包括至少一个驱动电机。

通过上述设置，驱动系统500的输出功率和驱动方式能够根据实际路况进行调节和改变，具有良好的加速性能、转弯性能和整车操控性，且可实现不同客车车型和不同承载量的规模化生产。

在一些实施例中，前驱动单元510和后驱动单元520中的每个驱动电机的额定功率均相同。

通过上述设置，每个驱动电机可以设置为额定功率相同的标准化电机。这样，通过设置不同数量的标准化电机可实现不同驱动功率的前驱动单元510和后驱动单元520。

在一些实施例中，驱动系统500还包括控制机构(图中未示出)，控制机构分别与前驱动单元510中的每个驱动电机电连接，以及，控制机构分别与后驱动单元520中的每个驱动电机电连接。

通过上述设置，在前驱动单元510和后驱动单元520分别设置有至少一个驱动电机的情况下，控制机构通过控制不同的驱动电机的启停，便可改变整车的驱动功率和驱动方式。该实施例中，通过控制机构的控制，能够使客车在前驱、后驱及分时四驱之间自由切换。相比于全时四驱，本发明实施例既能够降低能耗，同时也有利于客车的标准化设计和规模化生产。

在一些实施例中，驱动系统可配置为前驱动单元510包括一个驱动电机，前驱动单元510中的驱动电机同时驱动两个前车轮；后驱动单元520包括两个驱动电机，后驱动单元520中的两个驱动电机分别对应驱动两个后车轮中的一个；每个驱动电机分别设置独立的控制器。

通过上述设置，可形成前一后二的三电机布局的车辆动力系统，具有这种布局的动力系统的车辆，在前驱动单元510故障的情况下，两个前轮同时失灵，后驱动单元520可以继续驱动车辆正常行驶，并且不会出现车辆失控转弯的情况。或者，在前驱动单元510故障并紧急刹车的情况下，两个前轮同时失灵，车辆两侧后轮在制动过程中受力平衡，不会出现车辆原地打转或者侧翻等危险情况。

在一些实施例中，驱动系统500可配置为前驱动单元510为两电机驱动，后驱动单元520为四电机驱动；或者，前驱动单元510为四电机驱动，后驱动单元520为两电机驱动。

在一些实施例中，前驱动单元510包括两个驱动电机，前驱动单元510中的每个驱动电机分别对应驱动两个前车轮310中的一个；后驱动单元520包括两个双驱动电机组，后驱动单元520中的每个双驱动电机组分别对应驱动两个后车轮320中的一个，即每个后车轮320由两个驱动电机共同驱动。

在客车加速或者以较高的速度启动的情况下，由于客车的重心后移，客车的后车轮320所需的驱动力大致是前车轮310所需驱动力的两倍。因此，上述设置能够提高整车的加速性能和加速过程中整车的平稳性。

在一些实施例中，前驱动单元510的两个驱动电机分别设置有独立的控制器，后驱动单元520的两组双驱动电机组也分别设置有独立的控制器。

这样，便形成一种六电机四轮驱动模式的电动客车，并且四个车轮能够实现各自独立控制。

当客车在良好的路面上启动、加速或爬行时，驱动轮的负荷增大，其牵引性能优越；并且轴载荷分配比较均匀，具有良好的稳定性和行驶平顺性，同时有利于轮胎的使用寿命。即使在特殊情况下，例如客车以较高的速度启动或者加速时，由于客车的重心后移，前车轮310上翘甚至离地的情况下，客车依靠后车轮320的四电机驱动依旧能够实现高速启动。同时，由于四轮独立驱动，当车辆转弯时，可通过控制左右两侧电机的驱动转速，使得内外侧车轮以不同的速率旋转，形成速度差，实现转向，且保证了车辆转弯的顺畅和精确。

在上述六电机设置的基础上，通过控制系统控制前驱动单元510和后驱动单元520的动作，通过使前驱动单元510或后驱动单元520的驱动电机空运转等方式可实现客车的分时四驱、纯前驱或者纯后驱等驱动模式的任意的选择和切换，驾驶员可根据具体的行驶路况和个人习惯选择合适且节能的驱动方式。

在一些实施例中，如图3所示，电动客车10还包括：

换热媒介循环系统610，换热媒介循环系统610包括填充有换热媒介的循环管道，换热媒介循环系统610用于对电动客车10中的电气元件进行换热；

制热风机620，制热风机620用于对电动客车10的驾驶舱720进行制热；

制冷风机630，制冷风机630用于对电动客车10的驾驶舱720进行制冷；

制热系统640，制热系统640分别与换热媒介循环系统610和制热风机620连接；

以及制冷系统650，制冷系统650分别与换热媒介循环系统610和制冷风机630连接。

上述换热媒介循环系统610、制热风机620、制冷风机630、制热系统640和制冷系统650形成本发明实施例的电动客车10的热管理系统。

其中，电动客车10的电气元件可以包括电气控制元件710、电能存储装置420(例如电池组421)以及驱动电机501等等，以上电气元件在工作时可能产生较多的热量。

其中，换热媒介循环系统610用于利用制热系统640或制冷系统650对电动客车10中的电气元件进行换热，以使电动客车10中的电气元件的工作温度维持在合适的温度范围内。例如，在夏季时，电动客车10中的电气元件的温度较高，换热媒介循环系统610可以利用制冷系统650对电动客车10中的电气元件进行冷却；在冬季时，电动客车10中的电气元件的温度较低，换热媒介循环系统610可以利用制热系统640对电动客车10中的电气元件进行加热。

在一些实施例中，换热媒介循环系统610包括循环管道、换热媒介、换热循环泵、电磁阀、节流阀以及温度传感器等。电磁阀用于换热媒介的通断，节流阀用于换热媒介流量的控制，从而实现电气控制元件温度的调控。

在一些实施例中，电气控制元件710以及驱动电机501的周围设置循环管道，该循环管道与制热系统640和制冷系统650联通。循环管道中填充有换热媒介，同时循环管道上设置有换热循环泵、电磁阀以及节流阀。通过启动换热循环泵使得换热媒介在制冷系统650和电气控制元件710以及驱动电机501的周围的循环管道之间的循环，从而实现电气控制元件710以及驱动电机501的降温冷却。同样的，通过启动换热循环泵使得换热媒介在制热系统640和电气控制元件710以及驱动电机501的周围的循环管道之间的循环，从而实现电气控制元件710以及驱动电机501的升温加热。

在一些实施例中，在电池组421内或电池组421的周围设置有循环管道，该循环管道与制热系统640和制冷系统650联通。循环管道中填充有换热媒介，同时循环管道上设置有换热循环泵、电磁阀以及节流阀。通过启动换热循环泵使得换热媒介在制冷系统650和电池组421的循环管道之间的循环，从而实现电池组421的降温冷却。同样的，通过启动换热循环泵使得换热媒介在制热系统640和电池组421的循环管道之间的循环，从而实现电池组421的升温加热。

在一些实施例中，换热媒介为液-气相变物质，例如：蒸馏水、乙醇、甲醇、四氯化碳、苯等。相变物质具有在一定温度范围内改变其物理状态的能力。具体地，相变物质在加热到气化温度时，就产生从液态到气态的相变，气化的过程中，相变材料吸收并储存大量的潜热；当相变材料冷却时，储存的热量在一定的温度范围内要散发到环境中去，进行从气态到液态的逆相变。在这两种相变过程中，所储存或释放的能量称为相变潜热。物理状态发生变化时，材料自身的温度在相变完成前几乎维持不变，形成一个宽的温度平台，虽然温度不变，但吸收或释放的潜热却相当大。由于相变物质在相变过程中能够吸收或释放大量的热能，其换热效率高，相比于采用其它换热媒介(例如水)实现换热的换热媒介循环系统，该换热媒介循环系统的换热媒介的流道可以设置的更小，这样不仅可以减少换热媒介的循环空间，同时可以减少换热媒介的使用量，从而可以减少换热媒介循环系统的体积和重量，以实现整车的轻量化。

在一些实施例中，换热媒介为不导电且不易燃烧的换热媒介，例如四氯化碳、溴化锂机溶液等。这种情况下，电池组421可以直接浸泡在换热媒介中，省去了电池组内或电池组周围的循环管道，这样不仅可以提高换热效率，简化电池组的结构，同时在电池组发生短路时，不会发生爆炸或者火灾等危险。

在一些实施例中，制热系统640设置于微型燃气轮机411的尾气排放端，制热系统640用于吸收微型燃气轮机发电机组410的尾气中的热能进行制热。

在一些实施例中，制热系统640包括翅片式换热器641，翅片式换热器641的翅片可伸缩。

通过上述设置，在需要制热的情况下，翅片式换热器641的翅片伸出，翅片式换热器641的翅片吸收微型燃气轮机411尾气中的热能；在不需要制热时，翅片式换热器641的翅片收起。

在一些实施例中，翅片式换热器641的内部可以设置有与换热媒介循环系统610联通的液体回路和与制热风机620联通的气体回路。

通过上述设置，制热风机620可以通过气体回路将经微型燃气轮机411的尾气加热的空气送入到驾驶舱720来实现驾驶舱720的制热；换热媒介循环系统610可以通过液体回路实现微型燃气轮机411的尾气对换热媒介的加热。该制热系统640利用微型燃气轮机411的尾气中的热能实现制热，无需消耗电能，具有节能环保的有益效果。

在一些实施例中，电动客车10的热管理系统还设置有自动控制系统，该自动控制系统能够实时监测驾驶舱720、换热媒介、电气控制元件710、电池组421以及驱动电机501的温度，并根据检测到的温度控制制热系统640或制冷系统650的启停，并控制对应的电磁阀的开关和节流阀的开度，实现驾驶舱720、电气控制元件710、电池组421以及驱动电机501的温度的自动控制。

在一些实施例中，电动客车10的制热模式的控制方法包括以下步骤：

启动微型燃气轮机发电机组410，可以选择性的开启其中的一个或多个发电机组单元，自动控制系统检测电气控制元件710、电池组421、驱动电机501以及驾驶舱720内的温度，当检测到电气控制元件710、电池组421、驱动电机501或者驾驶舱720内的温度低于预定值时，自动控制系统控制制热系统640启动；当检测到电气控制元件710、电池组421或者驾驶舱720内的温度达到预定温度范围时，自动控制系统控制制热系统640关闭。

具体的，当自动控制系统检测到电气控制元件710、电池组421、驱动电机501或者驾驶舱720内的温度低于预定值时，自动控制系统控制翅片式换热器641的翅片伸出，吸收微型燃气轮机411尾气的热能，翅片式换热器641产生的高温气体通过制热风机620对驾驶舱720进行制热。同时，自动控制系统控制换热媒介循环系统610启动，换热媒介在翅片式换热器641与换热媒介循环系统610之间循环，实现对电气控制元件710、电池组421以及驱动电机501的预热。当自动控制系统检测到电气控制元件710、电池组421、驱动电机501或者驾驶舱720内的温度达到预定温度范围时，自动控制系统控制翅片式换热器641的翅片收起，并控制换热媒介循环系统610关闭。

在一些实施例中，在上述制热模式的控制过程中，如果电气控制元件710、电池组421、驱动电机501和驾驶舱720中的一者达到预定温度，其余部件还需要制热时，自动控制系统控制已达到预定温度的支路上的电磁阀关闭以切断换热媒介的支路，或者，自动控制系统控制相应支路上的节流阀的开度以减少换热媒介的流量。

通过上述控制，能够提高制热系统640的换热效率。

在一些实施例中，制冷系统650包括制冷装置和冷却器652，制冷装置包括制冷机653和溴化锂机组651。

制冷装置包括制冷机653和溴化锂机组651；

制冷机653与所述冷却器652和/或制冷风机630连接；

溴化锂机组651用于吸收微型燃气轮机发电机组410的尾气中的热能进行制冷，且溴化锂机组651与冷却器652连接；

冷却器652与换热媒介循环系统610和/或制冷风机630连接。

在一些实施例中，制冷机653可以为电能驱动的制冷机，制冷机653与微型燃气轮机发电机组410和/或电能存储装置420(例如电池组421)电连接；制冷机也可以为压缩式制冷机，制冷机653的压缩叶轮与微型燃气轮机发电机组410的转轴413连接，制冷机653用于在转轴413的驱动下进行制冷。

在一些实施例中，如图3所示，制冷机653为电能驱动的制冷机，制冷机与微型燃气轮机发电机组410和/或电池组421电连接，制冷机653分别与冷却器652和制冷风机630连接。

具体的，发电机412输出的电能通过高压母线440供给制冷机653以实现制冷，或者由电池组421为制冷机653提供电能。具体的，制冷机653选择高压制冷机时，可以由高压母线440为制冷机653提供电能；制冷机653选择低压制冷机时，可以由电池组421为制冷机653提供电能。

制冷机653产生的低温气体进入冷却器652，冷却经过冷却器652的高温换热媒介。高温换热媒介经过冷却器652的冷却后温度降低，然后回到换热媒介循环系统610循环以冷却电气控制元件710、电池组421以及驱动电机501。同时，制冷机653产生的低温气体通过制冷风机630进入驾驶舱720实现驾驶舱720内的制冷。

在一些实施例中，可以在制冷机653与制冷风机630之间设置流量控制阀(图中未示出)，以控制低温气体的流量，从而控制驾驶舱720内的温度，保证驾驶舱720内适宜的温度。

如前所述，微型燃气轮机发电机组410包括并联的多个发电机组单元，多个发电机412所产生的电能除了用于为驱动系统500和电能存储装置420提供电能，还可以用于为制冷机653提供电能。

另外，当燃料存储装置430内储存的燃料为液化气时，液化气由液态转化为气态用于微型燃气轮机411的燃烧。在液化气的气化过程中会从周围的环境中吸收大量的热量，从而在燃料存储装置430的周围形成低温气体，该低温气体可以通过制冷风机630实现驾驶舱720的制冷，也可以作为冷却器652的冷源用于冷却换热媒介循环系统610中的换热媒介。

在一些实施例中，如图4所示，溴化锂机组651主要包括发生器6511、冷凝器6512、蒸发器6513、吸收器6514、热交换器6515、循环泵6516。将微型燃气轮机411的部分尾气分流用于发生器6511的加热，当溴化锂水溶液在发生器6511内受到微型燃气轮机411的尾气的加热后，溶液中的水不断汽化。随着水的不断汽化，发生器6511内的溴化锂水溶液浓度不断升高，进入吸收器6514。水蒸气进入冷凝器6512，被冷凝器6512内的冷却水降温后凝结，成为高压低温的液态水。当冷凝器6512内的水通过节流阀(图中未示出)进入蒸发器6513时，急速膨胀而汽化，并在汽化过程中大量吸收蒸发器内冷媒水的热量，从而达到降温制冷的目的。在此过程中，低温水蒸气进入吸收器6514，被吸收器6514内的溴化锂水溶液吸收，溶液浓度逐步降低，再由循环泵6516送回发生器6511，完成整个循环。如此循环不息，连续制取冷量。由于溴化锂稀溶液在吸收器内已被冷却，温度较低，为了节省加热稀溶液的热量，提高整个装置的热效率，在系统中增加了一个热交换器6515，让发生器6511流出的高温浓溶液与吸收器6514流出的低温稀溶液进行热交换，提高稀溶液进入发生器6511的温度。这样便实现了利用微型燃气轮机411的尾气通过溴化锂机组651制冷的目的。具体的，将溴化锂机组651产生的冷媒水联通到冷却器652并实现循环，从而为冷却器652提供了冷源的输入。冷却器652通过换热媒介循环系统610冷却电气控制元件710、电池组421以及驱动电机501。同样，也可以将冷却器652和制冷风机630连接，利用溴化锂机组651产生的冷源为驾驶舱720制冷。

当制冷装置既包括制冷机653也包括溴化锂机组651时，这两种制冷方式可单独进行，也可同时进行，以提高制冷效率。在制冷需求不高的情况下，优先使用溴化锂机组653的冷却方式，这样可以充分利用微型燃气轮机411的尾气中的热能，从而能够节约整车的电能。

在一些实施例中，冷却器652可以设置为两套单独的冷却单元，即制冷机653冷却换热媒介的冷却单元和溴化锂机组651冷却换热媒介的冷却单元。也可以两套冷却单元共用一个冷却器652，该冷却器652设置有通过制冷机653产生的低温气体的气路冷却管道和通过溴化锂机组651产生的冷媒水的液路冷却管道。

在一些实施例中，电动客车10的制冷模式的控制方法包括以下步骤：

S1：启动微型燃气轮机发电机组410，可以选择性的开启其中的一个或多个发电机组单元，自动控制系统检测电气控制元件710、电池组421、驱动电机501以及驾驶舱720内的温度，当检测到电气控制元件710、电池组421、驱动电机501或者驾驶舱720内的温度超过预定值时，自动控制系统控制溴化锂机组651启动，利用微型燃气轮机411的尾气中的热能给电气控制元件710或者电池组421或驱动电机501降温，并通过制冷风机630对驾驶舱720进行制冷，直到自动控制系统检测电气控制元件710、电池组421、驱动电机501以及驾驶舱720内的温度降低到正常范围。

S2：在上述制冷方式不能满足制冷要求或者制冷速度较慢时，冷却器652使用燃料存储装置430周围的低温气体作为冷源对换热媒介进行制冷，直到自动控制系统检测电气控制元件710、电池组421、驱动电机501以及驾驶舱720内的温度降低到正常范围。

S3：在上述制冷方式仍不能满足制冷要求或者制冷速度较慢时，开启制冷机653，制冷机653产生的低温气体通过制冷风机630对驾驶舱720进行降温制冷，同时制冷机653产生的低温气体进入冷却器652与换热媒介进行热交换，从而对电气控制元件710、电池组421或驱动电机501进行降温，待自动控制系统检测到电气控制元件710、电池组421、驱动电机501或者驾驶舱720内的温度达到预定值时，自动控制系统关闭制冷机653，只保留溴化锂机组651进行循环制冷。

S4：在上述制冷过程中，如果电气控制元件710、电池组421、驱动电机501或者驾驶舱720中的一者达到预定温度，其余部件还需要制冷时，可以控制已到达预定温度的支路上的电磁阀关闭以切断换热媒介的支路，也可以控制相应支路上的节流阀的开度以减少换热媒介的流量，从而提高换热效率。

在一些实施例中，如图5所示，制冷机653为压缩式制冷机，制冷机653的压缩叶轮与微型燃气轮机发电机组410的转轴413连接，制冷机653用于在转轴413的驱动下进行制冷。

该实施例与制冷机653为电能驱动的制冷机所对应的实施例相比，该实施例的区别在于：制冷机653由微型燃气轮机发电机组410的转轴413机械驱动实现制冷。

该实施例中，由于制冷机653直接由转轴413机械驱动，省略了中间能量转变的过程，减少了能量转换过程中的损失，提高了能量的利用率，且结构简单。

在一些实施例中，多个发电机组单元中至少包括一个发电功率为30kW的发电机组单元，制冷机653的功率可以为15kW至25kW，例如，20kW或者22kW。制冷机653直接由发电功率为30kW的发电机组单元直接驱动。

在一些实施例中，发电机412和制冷机653的压缩叶轮之间设置有离合器654，离合器654用于实现发电机412和制冷机653的压缩叶轮的断开和连接。在需要制冷机653制冷的情况下，发电机412和制冷机653的压缩叶轮连接；在不需要制冷机653制冷的情况下，发电机412和制冷机653的压缩叶轮断开。在发电机412和制冷机653的压缩叶轮断开的情况下，发电机412的轴功全部用来发电，发出的电能可以根据需要分配给电能存储装置420或者驱动系统500。

该种设置能够使发电机组单元在发电和制冷之间根据需要切换和调整，结构简单且操作方便。

在一些实施例中，电动客车10的制冷模式的控制方法包括以下步骤：

S1：启动微型燃气轮机发电机组410，可以选择性的开启其中的一个或多个发电机组单元，自动控制系统检测电气控制元件710、电池组421以及驾驶舱720内的温度，当检测到电气控制元件710、电池组421、驱动电机501或者驾驶舱720内的温度超过预定值时，自动控制系统控制溴化锂机组651启动，利用微型燃气轮机411的尾气中的热能给电气控制元件710、电池组421或驱动电机501降温，并通过制冷风机630对驾驶舱720进行制冷，直到自动控制系统检测电气控制元件710、电池组421、驱动电机501以及驾驶舱720内的温度降低到正常范围。

S2：在上述制冷方式不能满足制冷要求或者制冷速度较慢时，冷却器652使用燃料存储装置430周围的低温气体作为冷源对换热媒介进行制冷，直到自动控制系统检测电气控制元件710、电池组421、驱动电机501以及驾驶舱720内的温度降低到正常范围。

S3：在上述制冷方式仍不能满足制冷要求或者制冷速度较慢时，启动制冷机653制冷，如果此时没有开启驱动制冷机653的发电机组单元，则开启该发电机组单元，并控制离合器654将转轴413和制冷机653的压缩叶轮连接，制冷机653开始工作；如果此时已开启驱动制冷机653的发电机组单元，则直接控制离合器654将转轴413和制冷机653的压缩叶轮连接，制冷机653开始工作。制冷机653产生的低温气体通过制冷风机630对驾驶舱720进行降温制冷，同时制冷机653产生的低温气体进入冷却器652与换热媒介进行热交换，从而对电气控制元件710、电池组421或驱动电机501进行降温，待自动控制系统检测到电气控制元件710、电池组421、驱动电机501或者驾驶舱720内的温度达到预定值时，自动控制系统关闭制冷机653，只保留溴化锂机组651进行循环制冷。

S4：在上述制冷过程中，如果电气控制元件710、电池组421、驱动电机501或者驾驶舱720中的一者达到预定温度，其余部件还需要制冷时，可以控制已到达预定温度的支路上的电磁阀关闭以切断换热媒介的支路，也可以控制相应支路上的节流阀的开度以减少换热媒介的流量，从而提高换热效率。

本发明实施例中，发电机组单元的转子系统可以采用以下结构的转子系统：

转轴的轴体为一体结构，转轴水平设置；

转轴上还设置有推力轴承和至少两个径向轴承，推力轴承和至少两个径向轴承均为非接触式的轴承；

其中，推力轴承设置于透平的靠近压气机的一侧的预设位置上，预设位置为能够使转子系统的重心位于至少两个径向轴承中相距最远的两个径向轴承之间的位置。

本发明实施例中，推力轴承为用于限制转轴在轴向方向上移动的轴承，径向轴承为用于限制转轴在径向方向上移动的轴承。

随着转子转速的提高，普通的接触式轴承已无法满足高转速转子的需要。因此，本发明实施例中，为了适应转子高速转动的发展需求，推力轴承和径向轴承可以采用非接触式轴承。

本发明实施例中，转轴的轴体为一体结构，可以理解为，转轴的轴体为一整根轴，或者，转轴的轴体通过多个轴段刚性连接而成。由于转轴的轴体为一体结构，转轴上各处轴体的强度具有一致性，这使得推力轴承在转轴上的设置位置不受限制。

进一步的，为了使整个转子系统在高速旋转时也能保持结构稳定，整个转子系统的重心应位于上述至少两个径向轴承中相距最远的两个径向轴承之间。这样，整个转子系统形成纺锤体结构，区别于传统的悬臂式结构，本发明实施例提高了整个转子系统的稳定性。由于推力轴承在转轴的设置位置不受限制，因此，本发明实施例中，可以根据上述至少两个径向轴承的径向轴承的设置数量、每个径向轴承的设置位置以及整个转子系统中各部件的质量(包括推力轴承自身的质量)等参数对推力轴承的设置位置进行灵活地调整，以使整个转子系统的重心位于相距最远的两个径向轴承之间之间，优选的，整个转子系统的重心位于压气机上。

本发明实施例中，转轴水平设置，因此，可以理解地，本发明实施例的转子系统为水平转子系统。

为使本发明实施例的转子系统的整体技术方案更好地理解，下面结合各附图，对本发明实施例提供的转子系统进行各实施例的具体说明。

如图6至图8所示，转子系统包括：

转轴100，转轴100的轴体为一体结构，转轴100水平设置；

依次设置于转轴100上的电机200a、压气机300a和透平400a；

以及，设置于转轴100上的推力轴承500a、第一径向轴承600a和第二径向轴承700，第一径向轴承600a设置于电机200a的远离压气机300a的一侧，第二径向轴承700设置于压气机300a和透平400a之间。

推力轴承500a设置于第一径向轴承600a与电机200a之间，如图6所示；或者，推力轴承500a设置于第一径向轴承600a的远离电机200a的一侧，如图7所示；或者，推力轴承500a设置于电机200a与压气机300a之间，如图8所示。

其中，当透平400a的质量较大时，例如透平400a的材质为金属材料，为了使整个转子系统的重心位于第一径向轴承600a与第二径向轴承700之间，可以采用图6或图7所示的实施方式。

而当透平400a的质量较小时，例如透平400a的材质为陶瓷材料或陶瓷纤维复合材料等，为了使整个转子系统的重心位于第一径向轴承600a与第二径向轴承700之间，可以采用图8所示的实施方式。

需要说明的是，对于图8所示的实施方式，由于推力轴承500a设置于电机200a与压气机300a之间，为了避免推力轴承500a的推力盘挡住压气机300a的进气口，图8所示的实施方式适用于推力盘直径较小的推力轴承500a。

目前，非接触式轴承一般包括电磁轴承和空气轴承。然而，电磁轴承在长期开启时存在能耗太大以及发热等问题；而空气轴承在表面线速度接近或者超过音速时，会产生激波，从而导致轴承失稳，甚至产生撞轴等灾难性后果。

因此，考虑到燃气轮机或者燃气轮机发电机组高转速的发展需求，为了提高推力轴承和径向轴承的工作性能，本发明实施例中，推力轴承500a可以采用气磁混合推力轴承，第一径向轴承600a可以采用气磁混合径向轴承或气体动静压混合径向轴承。

另外，第二径向轴承700由于靠近透平400a，考虑到磁轴承中的磁性部件无法耐受透平400a传来的高温，第二径向轴承700可以采用气体动静压混合径向轴承。

作为另一种实施方式，第二径向轴承700也可以采用气磁混合径向轴承，该方式下，第二径向轴承700的磁性部件设置于第二径向轴承700上的远离透平400a的区域。也就是说，第二径向轴承700上的靠近透平400a的区域不设置磁性部件。

为保护第二径向轴承700上的磁性部件，可以通过减少透平400a辐射至第二径向轴承700上的热能的方式实现。具体的，透平400a上靠近第二径向轴承700的一侧设置有隔热层(图中未示出)。这里，隔热层的材料可以是气凝胶或隔热性能良好的其它材料。

图9至图11分别示出了图6至图8中第二径向轴承700上的远离透平400a的区域设置磁性部件的示意图。

压气机300a可以为离心压气机300a，透平400a涡轮可以为离心式涡轮；电机200a可以为动压轴承电机，转轴100对应电机200a的轴承的部位可以设置有第一动压发生槽201。

如图12至图15所示，转子系统包括：

转轴100，转轴100的轴体为一体结构，转轴100水平设置；

依次设置于转轴100上的电机200a、压气机300a和透平400a；

以及，设置于转轴100上的推力轴承500a、第一径向轴承600a、第二径向轴承700和第三径向轴承800，第一径向轴承600a设置于电机200a的远离压气机300a的一侧，第二径向轴承700设置于压气机300a和透平400a之间，第三径向轴承800设置于电机200a与压气机300a之间。

推力轴承500a设置于第一径向轴承600a与电机200a之间，如图12所示；或者，推力轴承500a设置于第一径向轴承600a的远离电机200a的一侧，如图13所示；或者，推力轴承500a设置于电机200a与压气机300a之间，如图14或图15所示。

由于增加了第三径向轴承800，推力轴承500a设置于电机200a与压气机300a之间时，推力轴承500a既可以设置于电机200a与第三径向轴承800之间，如图14所示；推力轴承500a又可以设置于第三径向轴承800与压气机300a之间，如图15所示。

通过在电机200a与压气机300a之间增加了第三径向轴承800，能够进一步提高整个转子系统的稳定性。

本发明实施例中，推力轴承500a可以采用气磁混合推力轴承，第一径向轴承600a可以采用气磁混合径向轴承或气体动静压混合径向轴承；第二径向轴承700由于靠近透平400a，考虑到其中磁轴承所包含的磁性部件无法耐受透平400a传来的高温，第二径向轴承700可以采用气体动静压混合径向轴承。

作为另一种实施方式，第二径向轴承700也可以采用气磁混合径向轴承，该方式下，第二径向轴承700的磁性部件设置于第二径向轴承700上的远离透平400a的区域。也就是说，第二径向轴承700上的靠近透平400a的区域不设置磁性部件。

为保护第二径向轴承700上的磁性部件，可以通过减少透平400a辐射至第二径向轴承700上的热能的方式实现。具体的，透平400a上靠近第二径向轴承700的一侧设置有隔热层(图中未示出)。这里，隔热层可以是气凝胶或其它材料。

图16至图19分别示出了图12至图15中第二径向轴承700上的远离透平400a的区域设置磁性部件的示意图。

如图20所示，转子系统包括：

转轴100，转轴100的轴体为一体结构，转轴100水平设置；

依次设置于转轴100上的电机200a、压气机300a和透平400a；

以及，设置于转轴100上的推力轴承500a、第一径向轴承600a、第二径向轴承700和第四径向轴承900，第一径向轴承600a设置于电机200a的远离压气机300a的一侧，第二径向轴承700设置于压气机300a和透平400a之间，第四径向轴承900设置于透平400a的远离压气机300a的一侧，推力轴承500a设置于压气机300a与第二径向轴承700之间。

本发明实施例可以适用于电机200a质量过大的情况，当电机200a的质量过大时，为保持转子系统的稳定性，转子系统的两端均需要设置径向轴承(即第一径向轴承600a和第四径向轴承900)，同时推力轴承500a需要朝透平400a的一侧移动。

考虑到透平400a的温度较高，当推力轴承500a采用气磁混合推力轴承时，由于磁轴承中的磁性部件无法耐受透平400a传来的高温，推力轴承500a可以设置于压气机300a与第二径向轴承700之间。相应的，第二径向轴承700可以采用气体动静压混合径向轴承。

一般的，透平400a上靠近第四径向轴承900一侧的温度高于透平400a上靠近第二径向轴承700一侧的温度，因此，第四径向轴承900优选采用气体动静压混合径向轴承。

作为另一种实施方式，第二径向轴承700也可以采用气磁混合径向轴承，该方式下，第二径向轴承700的磁性部件设置于第二径向轴承700上的远离透平400a的区域。也就是说，第二径向轴承700上的靠近透平400a的区域不设置磁性部件。

为保护第二径向轴承700上的磁性部件，可以通过减少透平400a辐射至第二径向轴承700上的热能的方式实现。具体的，透平400a上靠近第二径向轴承700的一侧设置有隔热层(图中未示出)。这里，隔热层可以是气凝胶或其它材料。

图21示出了图20中第二径向轴承700上的远离透平400a的区域设置磁性部件的示意图。

需要说明的是，当电机200a的质量并不太大时，推力轴承500a可以设置于第一径向轴承600a与电机200a之间；或者，推力轴承500a可以设置于第一径向轴承600a的远离电机200a的一侧；或者，推力轴承500a可以设置于电机200a与压气机300a之间。由于容易理解，对此不作具体描述。

如图22所示，转子系统包括：

转轴100，转轴100的轴体为一体结构，转轴100水平设置；

依次设置于转轴100上的电机200a、压气机300a和透平400a；

以及，设置于转轴100上的推力轴承500a、第一径向轴承600a、第二径向轴承700、第三径向轴承800和第四径向轴承900，第一径向轴承600a设置于电机200a的远离压气机300a的一侧，第二径向轴承700设置于压气机300a和透平400a之间，第三径向轴承800设置于电机200a与压气机300a之间，第四径向轴承900设置于透平400a的远离压气机300a的一侧，推力轴承500a设置于压气机300a与第二径向轴承700之间。

在电机200a与压气机300a之间增加第三径向轴承800，可以进一步提高整个转子系统的稳定性。

本发明实施例中，推力轴承500a可以采用气磁混合推力轴承，第二径向轴承700和第四径向轴承900均可以采用气体动静压混合径向轴承。

作为另一种实施方式，第二径向轴承700也可以采用气磁混合径向轴承，该方式下，第二径向轴承700的磁性部件设置于第二径向轴承700上的远离透平400a的区域。也就是说，第二径向轴承700上的靠近透平400a的区域不设置磁性部件。

为保护第二径向轴承700上的磁性部件，可以通过减少透平400a辐射至第二径向轴承700上的热能的方式实现。具体的，透平400a上靠近第二径向轴承700的一侧设置有隔热层(图中未示出)。这里，隔热层可以是气凝胶或其它材料。

图23示出了图16中第二径向轴承700上的远离透平400a的区域设置磁性部件的示意图。

考虑到本发明实施例的电动客车为移动设备，在转子系统不工作的情况下，转轴与轴承直接接触。电动客车在行驶过程中，由于颠簸或者振动引起转轴相对于轴承径向或者轴向的移动，使得转轴和轴承之间产生磨损，进而影响轴承的精度和寿命。

因此，为了解决上述问题，在本发明其它实施例的基础上，本发明实施例的转子系统可以设置锁紧装置，该锁紧装置用于在转子系统不工作时，锁紧转轴。本发明实施例的转子系统也可以在转轴100的安装轴承的部位涂防磨涂层。

本发明实施例中，锁紧装置的结构形式及设置方式并不唯一，为便于理解，下面结合附图对两种实施方式进行具体描述。

一种实施方式下，如图24所示，锁紧装置110包括伸缩顶紧单元111、连接杆112和固定部件113，连接杆112的一端连接固定部件113，另一端连接伸缩顶紧单元111，伸缩顶紧单元111正对转轴100的远离透平400a的一端的端面，固定部件113的另一端固定连接到安装本申请的转子系统的壳体。

在转子系统停机时，锁紧装置110的伸缩顶紧单元111动作，并沿转轴100的轴向推动转轴100，使得推力轴承500a的定子与推力盘接触，从而将转轴100轴向固定，同时利用推力轴承500a的定子与推力盘之间的摩擦力将转轴100径向固定。

进一步地，伸缩顶紧单元111设置有顶尖部(图中未示出)，转轴100的远离透平400a的一端的端面设置有顶尖孔(图中未示出)。在锁紧状态下，顶尖部顶入转轴100的顶尖孔，从而能够更好地将转轴100固定，防止在车辆的行驶过程中，造成对转轴100和轴承的磨损和损坏。

另一种实施方式下，如图25至图26所示，锁紧装置120a也可以设置为卡套结构的锁紧装置。具体的，锁紧装置120a包括伸缩单元121a和卡套122，卡套122连接到伸缩单元122的伸缩端。卡套122可以为半圆卡套，其半径等于或者稍微大于转轴100的半径，卡套122的轴线与转轴100的轴线平行设置，伸缩单元121a安装到转轴100的大致轴向中间位置，并固定连接至安装本申请的转子系统的壳体。

在转子系统停机时，伸缩单元121a伸出，使卡套122卡住转轴100，并将转轴100推动到与径向轴承接触，从而将转轴100径向固定，同时利用径向轴承与转轴100的摩擦力将转轴100轴向固定。

进一步地，伸缩单元121a可以选择活塞式气缸或者液压缸等可实现伸缩控制的部件。

在该实施方式下，锁紧装置120a在转轴100上的设置位置可以不作限定，优选地，锁紧装置120a设置于转子系统中的最远的两个径向轴承之间。

需要说明的是，图24与图25中的锁紧装置均基于图6示出的转子系统设置，对于在本发明其它实施例的转子系统中设置锁紧装置，在此不作一一描述。

本发明实施例中，通过设置锁紧装置，在转子系统不工作时，锁紧装置能够锁紧转轴。这样，能够防止转轴相对于轴承径向或者轴向的移动，从而能够提高轴承的精度和寿命。

如图27所示，在转轴100的安装轴承的部位涂有防磨涂层101，可以有效防止转轴100和轴承的磨损。该防磨涂层101优先选用化学稳定性、耐腐蚀性、高润滑不粘性和良好的抗老化耐力的材料，例如聚四氟乙烯等。

本发明实施例中，发电机组单元的转子系统可以采用以下结构的转子系统：

转轴的轴体为一体结构，转轴水平设置或竖向设置；

转轴上还设置有推力轴承和两个径向轴承，推力轴承和两个径向轴承均为非接触式的轴承；

转子系统还包括第一机匣和第二机匣，第一机匣与第二机匣连接；

其中，发电机、推力轴承和两个径向轴承均设置于第一机匣内，压气机和透平均设置于第二机匣内，压气机的叶轮与透平的叶轮在第二机匣内相靠设置。

本发明实施例中，通过将压气机的叶轮与透平的叶轮相靠设置，使得第一机匣内的轴向长度缩短，从而能够进一步提高整个转子系统的稳定性。

本发明实施例中，第一机匣和第二机匣可以通过止口(图中未示出)定位并连接，其中，推力轴承和所有的径向轴承可以全部设置在第一机匣(可以理解为发电机机匣)内，而第二机匣(可以理解为燃气轮机机匣)内无需设置轴承。这样，只需保证第一机匣内用于设置轴承定子的部位的加工精度即可，在装配时第一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。

如图28至图30所示，转子系统包括：

转轴100，转轴100的轴体为一体结构，转轴100水平设置；

设置于转轴100上的电机200a、压气机300a、透平400a、推力轴承500a、第一径向轴承600a和第二径向轴承700，推力轴承500a、第一径向轴承600a和第二径向轴承700均为非接触式轴承；

以及第一机匣801和第二机匣901，第一机匣801与第二机匣901连接，其中，电机200a、推力轴承500a、第一径向轴承600a和第二径向轴承700均设置于第一机匣801内，压气机300a和透平400a均设置于第二机匣901内；压气机300a的叶轮与透平400a的叶轮在第二机匣901内相靠设置。

第一径向轴承600a设置于电机200a的远离第二机匣901的一侧，第二径向轴承700设置于电机200a的靠近第二机匣901的一侧。

推力轴承500a设置于第一径向轴承600a与电机200a之间，如图18所示；或者，推力轴承500a设置于电机200a与第二径向轴承700之间，如图19所示；或者，推力轴承500a设置于第二径向轴承700的靠近第二机匣901的一侧，如图20所示。

需要说明的是，对于图30所示的实施方式，由于推力轴承500a设置于第二径向轴承700的靠近第二机匣901的一侧，也就是说，推力轴承500a设置于靠近第二机匣901内的压气机的位置，为了避免推力轴承500a的推力盘挡住压气机300a的进气口，图30所示的实施方式适用于推力盘直径较小的推力轴承500a。

可选的，第二径向轴承700的承载力大于第一径向轴承600a的承载力。

本发明实施例中，一般的，电机200a和推力轴承500a的重量均较大，整个转子系统的重心会偏向于第一径向轴承600a一侧。鉴于此，提高第二径向轴承700的承载力有助于提高整个转子系统的稳定性。

本发明实施例中，压气机300a可以为离心压气机300a，透平400a的涡轮可以为离心式涡轮；电机200a的轴承可以为流体动压轴承，转轴100对应电机200a的轴承的部位可以设置有第一动压发生槽201。

下面就燃气轮机发电机组的工作过程进行具体说明。

如前所示，转子系统中的推力轴承可以采用气磁混合推力轴承，径向轴承可以采用气磁混合推力轴承或气体动静压混合径向轴承。为了便于描述，我们将不需要转轴100转动就能起到润滑作用的轴承定义为静压轴承，转轴100转动到一定速度时才能工作的轴承定义为动压轴承。依此逻辑，气磁混合推力轴承中的磁轴承和气体静压轴承，以及气体动静压混合径向轴承中的气体静压轴承均可以称为静压轴承；而气磁混合推力轴承中的气体动压轴承，以及气体动静压混合径向轴承中的气体动压轴承均可以称为动压轴承。

本发明实施例提供一种燃气轮机发电机组的控制方法，包括：

S21、开启径向轴承和推力轴承中的静压轴承，以使转轴移动至预设径向位置，使推力轴承的推力盘移动至预设轴向位置。

其中，开启静压轴承包括：开启轴承中的磁轴承，和/或，向轴承中的静压进气节流孔输送气体。

S22、启动燃气轮机发电机组，空气经压气机压缩后进入燃烧室和燃烧室内的燃料混合燃烧；燃烧室排出的高温高压气体对透平的涡轮进行冲击，使涡轮旋转，涡轮通过转轴带动电机旋转发电。

以下以电机为启发一体式电机为例，对燃气轮机发电机组的启动过程进行具体描述。

燃气轮机控制器(Electronic Control Unit，简称ECU)接收到启动信号后，对电机功率控制器(Data Processing Center，简称DPC)发送电机驱动模式指令；DPC切换到电机驱动模式，DPC将燃气轮机内置电池的直流电进行变频，驱动电机工作，电机带动燃气轮机提升转速。

待燃气轮机的转速提升至点火转速后，打开燃料阀，进入点火程序。空气由进气道进入压气机进行压缩后进入回热器并被来自涡轮排出的高温气体预热，预热后的压缩空气进入燃烧室与燃料混合并燃烧，燃烧室充分燃烧后的高温高压气体进入透平对涡轮进行冲击，使透平涡轮旋转，涡轮排气进入回热器对进入燃烧室前的冷压缩空气预加热后由尾气管排出，由于透平与压气机和电机通过转轴连接，透平涡轮旋转带动压气机一起旋转至自持速度。

燃气轮机到达自持转速后，DPC挂起，电机空转继续增加油门，涡轮继续提升功率，使转速提升至工作转速。ECU对DPC发送发电机模式指令；DPC切换到发电机模式，并将电机输出的交流电通过整流变压后输出用户所需电压电流。

其中，压气机为离心式压气机，该离心式压气机包括动叶和沿周向布置的静叶，静叶为扩压器。这样，空气由进气道进入压气机进行压缩的具体过程可以为：空气进入离心式压气机的动叶被压缩后，进入沿周向布置的扩压器(即静叶)继续被压缩。

其中，透平涡轮为离心式涡轮，该离心式涡轮设置有动叶。燃烧室出口沿周向布置有静叶，该静叶为喷嘴。这样，燃烧室充分燃烧后的高温高压气体进入透平做功，使透平涡轮旋转的具体过程可以为：燃烧室充分燃烧后的高温高压气体通过在燃烧室出口沿周向布置的喷嘴(即静叶)进行膨胀加速后，对涡轮的动叶进行冲击，使涡轮旋转。

S23、转轴的转速加速至工作转速之后，关闭径向轴承和推力轴承中的静压轴承。

其中，关闭静压轴承包括：关闭轴承中的磁轴承，和/或，停止向轴承中的静压进气节流孔输送气体。

S24、燃气轮机发电机组停机时，开启径向轴承中的静压轴承和推力轴承中的静压轴承。

S25、转轴的转速减速至零之后，关闭径向轴承和推力轴承中的静压轴承。

在上述过程中，控制转子系统中的轴承，使径向轴承和推力轴承中的静压轴承一直开启至转轴的转速达到工作转速。

燃气轮机发电机组停机时，控制转子系统中的轴承，使径向轴承和推力轴承中的静压轴承一直开启至转轴的转速为零。

本发明实施例提供另一种燃气轮机发电机组的控制方法，包括：

S31、开启径向轴承和推力轴承中的静压轴承，以使转轴移动至预设径向位置，使推力轴承的推力盘移动至预设轴向位置。

其中，开启静压轴承包括：开启轴承中的磁轴承，和/或，向轴承中的静压进气节流孔输送气体。

S32、启动燃气轮机发电机组，空气经压气机压缩后进入燃烧室和燃烧室内的燃料混合燃烧；燃烧室排出的高温高压气体对透平的涡轮进行冲击，使涡轮旋转，涡轮通过转轴带动电机旋转发电。

S33、转轴的转速加速至第一预设值之后，关闭径向轴承和推力轴承中的静压轴承。

其中，第一预设值可以是额定转速的5％至30％。

其中，关闭静压轴承，包括：关闭轴承中的磁轴承，和/或，停止向轴承中的静压进气节流孔输送气体。

S34、转子系统加速至一阶临界速度或二阶临界速度时，开启径向轴承和推力轴承中的静压轴承。

S35、转子系统平稳度过一阶临界速度或二阶临界速度之后，关闭径向轴承和推力轴承中的静压轴承。

S36、燃气轮机发电机组停机过程中，当转子系统减速至一阶临界速度或二阶临界速度时，开启径向轴承和推力轴承中的静压轴承。

S37、转子系统平稳度过一阶临界速度或二阶临界速度之后，关闭径向轴承和推力轴承中的静压轴承。

S38、转轴的转速减速至第二预设值时，开启径向轴承中的静压轴承和推力轴承中的静压轴承。

其中，第二预设值可以等于第一预设值，也可以不等于第一预设值，第二预设值可以是额定转速的5％至30％。

S39、转轴的转速减速至零之后，关闭径向轴承和推力轴承中的静压轴承。

在上述过程中，燃气轮机发电机组启动之前，控制转子系统中的轴承，使径向轴承和推力轴承的静压轴承开启。这样，转轴在径向轴承的静压轴承的作用下，被托起至预设径向位置；推力盘在推力轴承的静压轴承的作用下，被推动至预设轴向位置。

燃气轮机发电机组启动之后，转轴的转速逐渐增大，当转轴的转速达到第一预设值时，例如额定转速的5％至30％时，控制转子系统中的轴承，使径向轴承和推力轴承中的静压轴承停止工作。当转轴的转速达到一阶临界速度或二阶临界速度时，控制转子系统中的轴承，使径向轴承和推力轴承的静压轴承重新开启。在转轴的转速平稳度过一阶临界速度或二阶临界速度之后，控制转子系统中的轴承，使径向轴承和推力轴承中的静压轴承再次停止工作。

燃气轮机发电机组停机过程中，转轴的转速逐渐下降，当转轴的转速达到二阶临界速度或一阶临界速度时，控制转子系统中的轴承，使径向轴承和推力轴承的静压轴承再次开启。在转轴的转速平稳度过二阶临界速度或一阶临界速度之后，控制转子系统中的轴承，使径向轴承和推力轴承中的静压轴承再次停止工作。当转轴的转速下降至预定值时，例如额定转速的5％至30％时，控制转子系统中的轴承，使径向轴承和推力轴承的静压轴承再次开启直至转速降为零之后，控制转子系统中的轴承，使径向轴承和推力轴承中的静压轴承再次停止工作。

下面基于上述燃气轮机发电机组的控制方法，对转子系统的控制方法进行具体说明。

本发明实施例提供一种转子系统的控制方法，包括：

S101、开启径向轴承和推力轴承中的静压轴承，以使转轴移动至预设径向位置，使推力轴承的推力盘移动至预设轴向位置。

其中，开启静压轴承包括：开启轴承中的磁轴承，和/或，向轴承中的静压进气节流孔输送气体。

S102、转轴的转速加速至工作转速之后，关闭径向轴承和推力轴承中的静压轴承。

其中，关闭静压轴承包括：关闭轴承中的磁轴承，和/或，停止向轴承中的静压进气节流孔输送气体。

S103、转子系统停机时，开启径向轴承中的静压轴承和推力轴承中的静压轴承。

S104、转轴的转速减速至零之后，关闭径向轴承和推力轴承中的静压轴承。

在上述过程中，转子系统启动之前，控制转子系统中的轴承，使径向轴承和推力轴承的静压轴承开启。这样，转轴在径向轴承的静压轴承的作用下，被托起至预设径向位置；推力盘在推力轴承的静压轴承的作用下，被推动至预设轴向位置。径向轴承和推力轴承中的静压轴承一直开启至转轴的转速达到工作转速。

转子系统停机时，控制转子系统中的轴承，使径向轴承和推力轴承中的静压轴承一直开启至转轴的转速为零。

本发明实施例提供另一种转子系统的控制方法，包括：

S201、开启径向轴承和推力轴承中的静压轴承，以使转轴移动至预设径向位置，使推力轴承的推力盘移动至预设轴向位置。

其中，开启静压轴承，包括：开启轴承中的磁轴承，和/或，向轴承中的静压进气节流孔输送气体。

S202、转轴的转速加速至第一预设值之后，关闭径向轴承和推力轴承中的静压轴承。

其中，第一预设值可以是额定转速的5％至30％。

其中，关闭静压轴承，包括：关闭轴承中的磁轴承，和/或，停止向轴承中的静压进气节流孔输送气体。

S203、转子系统加速至一阶临界速度或二阶临界速度时，开启径向轴承和推力轴承中的静压轴承。

S204、转子系统平稳度过一阶临界速度或二阶临界速度之后，关闭径向轴承和推力轴承中的静压轴承。

S205、转子系统减速至一阶临界速度或二阶临界速度时，开启径向轴承和推力轴承中的静压轴承。

S206、转子系统平稳度过一阶临界速度或二阶临界速度之后，关闭径向轴承和推力轴承中的静压轴承。

S207、转轴的转速减速至第二预设值时，开启径向轴承中的静压轴承和推力轴承中的静压轴承。

其中，第二预设值可以等于第一预设值，也可以不等于第一预设值，第二预设值可以是额定转速的5％至30％。

S208、转轴的转速减速至零之后，关闭径向轴承和推力轴承中的静压轴承。

在上述过程中，转子系统启动之前，控制转子系统中的轴承，使径向轴承和推力轴承的静压轴承开启。这样，转轴在径向轴承的静压轴承的作用下，被托起至预设径向位置；推力盘在推力轴承的静压轴承的作用下，被推动至预设轴向位置。

转子系统启动之后，转轴的转速逐渐增大，当转轴的转速达到第一预设值时，例如额定转速的5％至30％时，控制转子系统中的轴承，使径向轴承和推力轴承中的静压轴承停止工作。当转轴的转速达到一阶临界速度或二阶临界速度时，控制转子系统中的轴承，使径向轴承和推力轴承的静压轴承重新开启。在转轴的转速平稳度过一阶临界速度或二阶临界速度之后，控制转子系统中的轴承，使径向轴承和推力轴承中的静压轴承再次停止工作。

转子系统停机过程中，转轴的转速逐渐下降，当转轴的转速达到二阶临界速度或一阶临界速度时，控制转子系统中的轴承，使径向轴承和推力轴承的静压轴承再次开启。在转轴的转速平稳度过二阶临界速度或一阶临界速度之后，控制转子系统中的轴承，使径向轴承和推力轴承中的静压轴承再次停止工作。当转轴的转速下降至预定值时，例如额定转速的5％至30％时，控制转子系统中的轴承，使径向轴承和推力轴承的静压轴承再次开启直至转速降为零之后，控制转子系统中的轴承，使径向轴承和推力轴承中的静压轴承再次停止工作。

本发明实施例中，转子系统中的径向轴承优选气磁混合径向轴承，转子系统中的推力轴承优选气磁混合推力轴承。

其中，气磁混合径向轴承可以采用箔片式气磁混合径向轴承。

该箔片式气磁混合径向轴承的其它具体结构可以参见申请号为CN201810030888.1、CN201810030299.3或CN201810031822.4的专利申请文件中的相关说明，且能够达到相同的有益效果，为避免重复，本发明实施例对此不作赘述。

其中，气磁混合推力轴承可以采用箔片式气磁混合推力轴承。

如图31至图34所示，箔片式气磁混合推力轴承5100包括：

第一推力盘5101，第一推力盘5101固定连接于转轴100上；

以及，穿设于转轴100上的第一定子5102和第二定子5103，第一定子5102和第二定子5103分别设置于第一推力盘5101的相对两侧；

第一定子5102和第二定子5103中，每个定子包括第一磁轴承5104和第一箔片轴承5105，第一磁轴承5104上沿周向设置有多个第一磁性部件，第一箔片轴承5105设置有能够与多个第一磁性部件之间产生磁力的第二磁性部件；

其中，第一箔片轴承5105设置于第一磁轴承5104与第一推力盘5101之间，并与第一推力盘5101之间具有第一间隙5106，且第一箔片轴承5105能够在第一磁性部件和第二磁性部件之间的磁力作用下在转轴100的轴向方向上移动。

本发明实施例中，通过在推力轴承5100中设置第一间隙5106和第一磁轴承5104，从而使该推力轴承5100形成气、磁混合推力轴承。

工作时，推力轴承5100中的气体轴承与第一磁轴承5104能够协同工作，在推力轴承5100处于稳定的工作状态时，依靠气体轴承实现支承；而在推力轴承5100处于非稳定的工作状态时，依靠第一磁轴承5104及时对推力轴承5100进行控制和响应。

可见，本发明实施例能够改善推力轴承，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的承载能力。本发明实施例的推力轴承能够满足高转速的转子系统，例如，燃气轮机或者燃气轮机发电联合机组等的需求。

本发明实施例中，第一推力盘5101、第一定子5102和第二定子5103的外径可以相等，且第一定子5102和第二定子5103的结构可以完全相同。

当本发明实施例的转子系统应用于燃气轮机或者燃气轮机发电联合机组时，第一定子5102和第二定子5103可以通过连接件与燃气轮机的壳体连接。

可选的，多个第一磁性部件包括多个第一永磁体，多个第一永磁体在第一磁轴承5104上沿周向设置；

或者，多个第一磁性部件包括多个第一电磁铁，多个第一电磁铁在第一磁轴承5104上沿周向设置，多个第一电磁铁中的每个第一电磁铁包括设置于第一磁轴承5104上的第一磁芯51041及缠绕于第一磁芯上的第一线圈51042。

本发明实施例中，当箔片式气磁混合推力轴承5100仅需要磁性部件提供磁力而无需磁控时，第一磁性部件优选第一永磁体；当箔片式气磁混合推力轴承5100同时需要磁力和磁控时，第一磁性部件优选第一电磁铁。

当第一磁性部件为第一电磁铁时，往第一线圈51042通入电流，即可以使第一磁芯51041产生磁力。往第一线圈51042通入电流的大小不同，第一磁芯51041产生的磁力大小也不同；往第一线圈51042通入电流的方向不同，第一磁芯51041的磁极也不同。

其中，由于硅钢片或矽钢片具有磁导率高、涡流损耗低等物理特性，本发明的优选实施例中，第一磁芯51041由若干硅钢片或者矽钢片叠压而成。

可选的，第一磁轴承5104包括：

第一磁轴承座51043，第一磁轴承座51043与第一推力盘5101相对设置，第一磁轴承座51043上沿周向设置有多个第一容纳槽51044，多个第一磁性部件设置于多个第一容纳槽51044内，且多个第一磁性部件的磁极朝向第一箔片轴承5105所在的一侧；

第一端盖51045，第一端盖51045设置于第一磁轴承座51043的远离第一箔片轴承5105的一侧，并与第一箔片轴承5105配合，将第一磁性部件固定于第一磁轴承座51043上。

其中，由于硅钢片或矽钢片具有磁导率高、涡流损耗低等物理特性，本发明的优选实施例中，第一磁轴承座51043由若干硅钢片或者矽钢片叠压而成。第一容纳槽51044的数量可以为但不限于为六个或八个，沿第一磁轴承座51043的周向均匀设置。这样，能够使第一磁轴承座51043与第一箔片轴承5105之间的磁力更加均匀、稳定。需要说明的是，多个第一磁性部件还可以采用其他方式设置于第一磁轴承座51043上，对此不进行限定。第一端盖51045的材料可以是非磁性材料，优选硬铝材料。

可选的，第一箔片轴承5105包括：

与第一磁轴承座51043固定连接的第一箔片轴承座51051；

以及，设置于第一箔片轴承座51051上的第一箔片51052和第二箔片51053，第一箔片51052安装于第一箔片轴承座51051上，第二箔片51053叠设于第一箔片51052的靠近第一推力盘5101的一侧；

其中，第二箔片51053为平箔片，第二磁性部件设置于第二箔片51053上，以使第二箔片51053能够在第一磁性部件和第二磁性部件的磁力作用下在转轴100的轴向方向上移动；第一箔片51052为能够在第二箔片51053移动时发生弹性变形的弹性变形箔片。

其中，第一箔片轴承座51051的材料为非磁性材料，优选硬铝材料。第一箔片51052为弹性变形箔片，考虑到导磁材料的材质较硬且脆，不宜作为弹性变形箔片，因此，第一箔片51052优选不导磁的不锈钢带。

本发明实施例中，通过将第二箔片51053设置为平箔片，便于控制第二箔片51053与第一推力盘5101之间的距离，或者说，便于控制第一间隙5106的大小。第一箔片51052采用能够弹性变形的箔片，一方面起到连接第二箔片51053和第一箔片轴承座51051的作用，另一方面可以实现第二箔片51053相对于第一箔片轴承座51051可沿转轴100的轴向移动的目的。

可选的，第一箔片51052为呈波浪状的弹性变形箔片，且第一箔片51052为不封闭的环形，其上设有一开口，开口的一端为固定端，固定端固定于第一箔片轴承座51051上，开口的另一端为活动端；

其中，第二箔片51053在转轴100的轴向方向上移动时，第一箔片51052上的波浪纹伸展或收缩，活动端沿环形的周向移动。

本发明实施例中，通过将第一箔片51052设置为呈波浪状的弹性变形箔片，便于利用波浪纹的伸展或收缩特性，推动第二箔片51053在转轴100的轴向方向上移动。

需要说明的是，本发明实施例中的第一箔片51052的形状并不局限于波浪状，其它能够产生弹性变形的形状均可以适用于本发明实施例的第一箔片51052。

可选的，第二磁性部件包括设置于第二箔片51053的靠近第一磁轴承5104的一侧表面上的第一磁性材料；

其中，第一磁性材料在第二箔片51053上呈条状分布，而形成多个条状磁性部，多个条状磁性部呈辐射状或环状；

或者，第一磁性部件在第二箔片51053上呈点状分布。

其中，第二箔片51053的材料优选非导磁材料，在第二箔片51053的表面遮喷第一磁性材料后，可以用陶瓷涂层覆盖第一磁性材料。第二箔片51053可以通过使用40％的氧化锆、30％的α氧化铝和30％的铝酸镁尖晶石的陶瓷纳米微粉烧结制成。

若第二箔片51053的表面完全覆盖第一磁性材料，则会大幅增加第一磁性材料与第一磁性部件之间产生的磁力，这样容易导致第二箔片51053发生变形。鉴于此，本发明实施例中，通过在第二箔片51053的表面遮喷第一磁性材料，使第一磁性材料在第二箔片51053上呈条状分布或点状分布，可以将第一磁性材料与第一磁性部件之间产生的磁力控制在合理的范围，从而避免第二箔片51053因过大的磁力而发生变形。

可选的，箔片式气磁混合推力轴承5100还包括第一传感器5107，第一传感器5107的传感器探头设置于第一间隙5106内。

本发明实施例中，通过设置第一传感器5107，能够实时检测第一间隙5106处的参数，例如第一间隙5106处的气膜压力等。这样，第一磁轴承5104可以根据第一传感器5107的检测结果对推力轴承5100进行主动控制，并能够使控制达到较高的精度。

可选的，第一传感器5107包括第一传感器盖51071和第一传感器探头51072，第一传感器探头51072的第一端连接第一传感器盖51071，第一传感器盖51071固定于第一磁轴承5104上，第一磁轴承5104和第一箔片轴承5105上设有用于供第一传感器探头51072穿过的通孔；第一传感器探头51072的第二端穿过第一磁轴承5104和第一箔片轴承5105上的通孔，并伸至第一间隙5106，且第一传感器探头51072的第二端端部与第一箔片轴承5105的靠近第一推力盘5101的一侧平齐。

本发明实施例中，通过上述第一传感器5107的结构形式和安装方式，能够使第一传感器5107更稳定地设置于第一磁轴承5104上。将第一传感器探头51072的第二端端部与第一箔片轴承5105的靠近第一推力盘5101的一侧平齐，一方面，能够避免第一传感器探头51072受到第一推力盘5101的碰触，从而有利于保护第一传感器探头51072；另一方面，不会对第一间隙5106内的气膜产生影响，避免第一间隙5106内的气膜发生扰动。

可选的，第一传感器5107设置于相邻的两个第一磁性部件之间。

本发明实施例中，每个定子上均应当设置至少一个第一传感器5107，优选设置一个第一传感器5107，该第一传感器5107优选设置在相邻两个第一磁性部件之间。

可选的，第一传感器5107为以下任意一种或多种的组合：

用于检测第一推力盘5101位置的位移传感器；

用于检测第一间隙5106处的气膜压力的压力传感器；

用于检测第一推力盘5101转速的速度传感器；

用于检测第一推力盘5101旋转加速度的加速度传感器。

下面以本发明实施例的箔片式气磁混合推力轴承(其中，第一磁轴承中的第一磁性部件为电磁铁)参与转子系统的控制过程时的具体控制方法进行详细地说明。

本发明实施例提供一种箔片式气磁混合推力轴承的控制方法，包括：

S511、开启第一定子和第二定子中的第一磁轴承，控制第一推力盘在多个第一磁性部件的磁力作用下在转轴的轴向方向上移动，以使第一推力盘与第一定子中的第一箔片轴承之间的第一间隙与第一推力盘与第二定子中的第一箔片轴承之间的第一间隙的差值小于或者等于预定值。

S512、转轴的转速加速至工作转速之后，关闭第一定子和第二定子中的第一磁轴承。

S513、转子系统停机时，开启第一定子和第二定子中的第一磁轴承。

S514、转轴的转速减速至零之后，关闭第一定子和第二定子中的第一磁轴承。

在上述过程中，第一磁轴承开启后，第一推力盘在第一磁轴承的作用下到达第一定子和第二定子之间的预定位置，第一推力盘与第一定子和第二定子的端面均具有第一间隙。

随着转轴的转动，第一推力盘在受第一间隙中气流润滑的情况下相对第一定子和第二定子开始转动，以防止磨损。第一磁轴承开启的具体过程为：向第一线圈输入预定值的电流信号，第一推力盘在第一磁轴承的作用下到达第一定子和第二定子之间的预定位置。

随着转轴的转速越来越大，第一推力盘的转速也同步增大，当转轴的转速到达工作转速时，该推力轴承的气体动压轴承(第一推力盘与第一定子和第二定子之间设置第一间隙即形成该推力轴承的气体动压轴承)产生的气膜压力可以将第一推力盘稳定，届时可以关闭第一磁轴承。

在转子系统停机时，第一推力盘随着转轴减速而减速，为了使转轴在整个转子系统停机过程中保持稳定，在转子系统停机时即开启第一磁轴承，直到第一推力盘完全停下后即可关闭第一磁轴承。

本发明实施例还提供另一种箔片式气磁混合推力轴承的控制方法，包括：

S521、开启第一定子和第二定子中的第一磁轴承，控制第一推力盘在多个第一磁性部件的磁力作用下在转轴的轴向方向上移动，以使第一推力盘与第一定子中的第一箔片轴承之间的第一间隙与第一推力盘与第二定子中的第一箔片轴承之间的第一间隙的差值小于或者等于预定值。

S522、转轴的转速加速至第一预设值之后，关闭第一定子和第二定子中的第一磁轴承。

S523、转轴的转速减速至第二预设值时，开启第一定子和第二定子中的第一磁轴承。

S524、转轴的转速减速至零之后，关闭第一定子和第二定子中的第一磁轴承。

在上述过程中，第一磁轴承开启后，第一推力盘在第一磁轴承的作用下到达第一定子和第二定子之间的预定位置，第一推力盘与第一定子和第二定子的端面均具有第一间隙。

随着转轴的转动，第一推力盘在受第一间隙中气流润滑的情况下相对第一定子和第二定子开始转动，以防止磨损。第一磁轴承开启的具体过程为：向第一线圈输入预定值的电流信号，第一推力盘在第一磁轴承的作用下到达第一定子和第二定子之间的预定位置。

随着转轴的转速越来越大，第一推力盘的转速也同步增大，当转轴的转速到达第一预设值，例如额定转速的5％至30％时，该推力轴承的气体动压轴承(第一推力盘与第一定子和第二定子之间设置第一间隙即形成该箔片式气磁混合推力轴承的气体动压轴承)产生的气膜压力可以将第一推力盘稳定，届时可以关闭第一磁轴承。

在转子系统停机过程中，第一推力盘随着转轴减速而减速，当转轴的转速低于第二预设值，例如额定转速的5％至30％时，此时，推力轴承的气体动压轴承产生的气膜压力也随第一推力盘减速而减小，因此，需要开启第一磁轴承以使第一推力盘保持稳定，直到第一推力盘完全停下后即可关闭第一磁轴承。

可选的，上述方法还包括：

当载荷负载在第一推力盘，第一推力盘在载荷负载的作用下在转轴的轴向方向上移动，第一推力盘与第一定子中的第一箔片轴承之间的第一间隙与第一推力盘与第二定子中的第一箔片轴承之间的第一间隙的差值大于预定值时，开启第一定子和第二定子中的第一磁轴承；

当第一推力盘与第一定子中的第一箔片轴承之间的第一间隙与第一推力盘与第二定子中的第一箔片轴承之间的第一间隙的差值小于或等于预定值，关闭第一定子和第二定子中的第一磁轴承。

当载荷负载在第一推力盘上，使第一推力盘与第一定子或第二定子的第一箔片轴承之间的第一间隙变小而接近该侧的第一箔片轴承时，第一传感器(这里的第一传感器优选压力传感器)获得气压增大的信号，此时第一磁轴承需要介入工作。第一磁轴承并不完全直接将磁力作用于第一推力盘上，使其向另一侧的第一箔片轴承移动，而是使用磁力将另一侧的第一箔片轴承朝远离第一推力盘的方向移动，使第一推力盘与另一侧的第一箔片轴承之间的第一间隙提高，从而提高第一间隙变小侧的压力，适应第一推力盘上负载的重量，自动重新分配两个第一间隙上的气流压力。当第一推力盘达到新的平衡位置时，第一磁轴承停止工作。

具体的，若第一推力盘与第一定子中的第一箔片轴承之间的第一间隙小于第一推力盘与第二定子中的第一箔片轴承之间的第一间隙，则控制第二定子中的第一箔片轴承在多个第一磁性部件与第二磁性部件之间的磁力作用下，朝远离第一推力盘的方向在转轴的轴向方向上移动。

若第一推力盘与第二定子中的第一箔片轴承之间的第一间隙小于第一推力盘与第一定子中的第一箔片轴承之间的第一间隙，则控制第一定子中的第一箔片轴承在多个第一磁性部件与第二磁性部件之间的磁力作用下，朝远离第一推力盘的方向在转轴的轴向方向上移动。

可选的，当载荷负载在第一推力盘，第一推力盘在载荷负载的作用下在转轴的轴向方向上移动，第一推力盘与第一定子中的第一箔片轴承之间的第一间隙与第一推力盘与第二定子中的第一箔片轴承之间的第一间隙的差值大于预定值时，开启第一定子和第二定子中的第一磁轴承，包括：

当载荷负载在第一推力盘，第一推力盘在载荷负载的作用下在转轴的轴向方向上移动，第一推力盘与第一定子中的第一箔片轴承之间的第一间隙与第一推力盘与第二定子中的第一箔片轴承之间的第一间隙的差值大于预定值时，控制第一定子和第二定子中的第一磁轴承以最大功率开启；或者，

当载荷负载在第一推力盘，第一推力盘在载荷负载的作用下在转轴的轴向方向上移动，第一推力盘与第一定子中的第一箔片轴承之间的第一间隙与第一推力盘与第二定子中的第一箔片轴承之间的第一间隙的差值大于预定值时，控制第一定子和第二定子中的第一磁轴承按照预设频率以频闪的方式开启。

当有外部冲击扰动发生时，第一推力盘可能快速地接近某侧第一箔片轴承，则有可能导致该侧的第一间隙瞬间过小，使该侧第一间隙处的局部气体流速接近甚至达到音速，从而引发激波产生气锤自激现象。激波的产生会导致局部气体流动发生扰动和混乱，当流体速度在音速到亚音速之间变化时其压力呈阶梯式显著下降。这种情况下，需要该侧第一箔片轴承主动“避让”第一推力盘，从而使该侧的第一间隙增大以使气流速度尽可能维持在亚音速区间，以维护其正常的流体压力。具体的，需要同时控制第一定子和第二定子上的第一磁轴承，使第一磁轴承的磁极以相同的极性励磁，即第一间隙减小的一侧产生吸力，用于回吸该侧第一箔片轴承，第一间隙增大的一侧产生吸力，用于拉回第一推力盘。这样，利用两侧磁力作用距离的差产生磁力差，以此拉动第一推力盘使第一推力盘与两侧第一箔片轴承之间的第一间隙恢复正常，从而使第一推力盘重新回到平衡状态。

在上述过程中，利用第一磁轴承方便实时控制的优点，主动平衡第一推力盘的不平衡质量或第一推力盘涡动等导致第一推力盘过度偏移的因素，使第一推力盘在转轴的轴向方向上固定在某一极小范围内。另外，在第一推力盘的加速过程中，可以准确定位产生激波的位置(即线速度超声速部位)，并通过控制第一磁轴承的电流大小和方向等，使第一磁轴承产生相反的力来平衡激波作用。待激波平稳后，再次调整第一磁轴承的控制策略，以最节能的方式将第一推力盘固定在某一极小范围内。

综合上述，本发明实施例具有如下有益效果：

其一，电磁轴承与气体轴承协同工作，改善了轴承在高速运转状态下的动态性能和稳定性，抗受扰动能力强，进而提高了轴承的承载能力。同时，电磁轴承与气体轴承采用并联结构，简化了结构，集成度高，易加工、制造和操作，提高了轴承的综合性能。在转子系统启动或停机时，可以用电磁轴承使轴承的推力盘与定子在轴承间隙内转动，提高了轴承的低速性能，延长了轴承的使用寿命，能够提高轴承及整个系统的安全性和可靠性。

其二，相对于传统的采用气体静压轴承和气体动压轴承结合的气体动静压混合推力轴承，本发明实施例的箔片式气磁混合推力轴承具有响应速度快的优点。

其三，通过在箔片上设置磁性材料，通过电磁轴承的磁极的吸引能够使箔片适度变形，提高轴承中润滑气膜一侧的最高压力和防止润滑气流泄漏，提高推力盘抗受扰动偏心撞壁的能力，从而也提高了轴承的承载能力。

其四，采用成本较低的压力传感器采集气膜压力变化，通过简单的控制方法控制箔片的变形，可提供较高转子阻尼，从而提高转子稳定性。另外，由于控制方法简单，对轴承的加工精度要求不高。

其中，气磁混合推力轴承可以采用槽式气磁混合推力轴承。

如图35至图41所示，槽式气磁混合推力轴承5200包括：

第二推力盘5201，第二推力盘5201固定连接于转轴100上，第二推力盘5201上设置有第三磁性部件；

以及，穿设于转轴100上的第三定子5202和第四定子5203，第三定子5202和第四定子5203分别设置于第二推力盘5201的相对两侧；

第三定子5202和第四定子5203中，每个定子包括第二磁轴承5204，第二磁轴承5204上沿周向设置有能够与第三磁性部件之间产生磁力的多个第四磁性部件，第二磁轴承5204与第二推力盘5201之间具有第二间隙5206，且第二推力盘5201能够在第三磁性部件和多个第四磁性部件之间的磁力作用下在转轴100的轴向方向上移动；

其中，第二推力盘5201的面向第三定子5202和第四定子5203的端面，或，第三定子5202和第四定子5203的面向第二推力盘5201的端面上设置有第二动压发生槽5205。

本发明实施例中，通过在推力轴承5200中设置第二间隙5206和第二磁轴承5204，从而使该推力轴承5200形成气、磁混合推力轴承。

工作时，推力轴承5200中的气体轴承与第二磁轴承5204能够协同工作，在推力轴承5200处于稳定的工作状态时，依靠气体轴承实现支承；而在推力轴承5200处于非稳定的工作状态时，依靠第二磁轴承5204及时对推力轴承5200进行控制和响应。

可见，本发明实施例能够改善推力轴承，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的承载能力。本发明实施例的推力轴承能够满足高转速的转子系统，例如，燃气轮机或者燃气轮机发电联合机组等的需求。

本发明实施例中，第二推力盘5201、第三定子5202和第四定子5203的外径可以相等，且第三定子5202和第四定子5203的结构可以完全相同。

当本发明实施例的转子系统应用于燃气轮机时，第三定子5202和第四定子5203可以通过连接件与燃气轮机的壳体连接。

本发明实施例中，当第二推力盘5201旋转时，存在于第二间隙5206的流动气体被压入第二动压发生槽5205内，从而产生压力，以实现第二推力盘5201沿轴向方向被非接触地保持。其中，第二动压发生槽5205产生压力的大小随第二动压发生槽5205的角度、槽宽、槽长、槽深、槽数以及平面度的不同而变化。此外，第二动压发生槽5205产生压力的大小也和第二推力盘5201的旋转速度以及第二间隙5206有关。可以根据实际工况对第二动压发生槽5205的参数进行设计。第二动压发生槽5205可以通过锻造、滚轧、刻蚀或冲压等方式形成于第三定子5202和第四定子5203上，或者，第二动压发生槽5205可以通过锻造、滚轧、刻蚀或冲压等方式形成于第二推力盘5201上。

可选的，多个第四磁性部件包括多个第二永磁体，多个第二永磁体在第二磁轴承5204上沿周向设置；

或者，多个第四磁性部件包括多个第二电磁铁，多个第二电磁铁在第二磁轴承5204上沿周向设置，多个第二电磁铁中的每个第二电磁铁包括设置于第二磁轴承5204上的第二磁芯52041及缠绕于第二磁芯52041上的第二线圈52042。

本发明实施例中，当槽式气磁混合推力轴承5200仅需要磁性部件提供磁力而无需磁控时，第四磁性部件优选第二永磁体；当槽式气磁混合推力轴承5200同时需要磁力和磁控时，第四磁性部件优选第二电磁铁。

当第四磁性部件为第二电磁铁时，往第二线圈52042通入电流，即可以使第二磁芯52041产生磁力。往第二线圈52042通入电流的大小不同，第二磁芯52041产生的磁力大小也不同；往第二线圈52042通入电流的方向不同，第二磁芯52041的磁极也不同。

其中，由于硅钢片或矽钢片具有磁导率高、涡流损耗低等物理特性，本发明的优选实施例中，第二磁芯52041可以由若干硅钢片或者矽钢片叠压而成。

可选的，第二磁轴承5204包括：

第二磁轴承座52043，第二磁轴承座52043与第二推力盘5201相对设置，第二磁轴承座52043上沿周向设置有多个第二容纳槽52044，多个第四磁性部件设置于多个第二容纳槽52044内，且多个第四磁性部件的磁极朝向第二推力盘5201所在的一侧；

第二端盖52045和第一压环52046，第二端盖52045设置于第二磁轴承座52043的远离第二推力盘5201的一侧，第一压环52046设置于第二磁轴承座52043的靠近第二推力盘5201的一侧，第二端盖52045与第一压环52046配合，将多个第四磁性部件固定于第二磁轴承座52043上。

其中，由于硅钢片或矽钢片具有磁导率高、涡流损耗低等物理特性，本发明的优选实施例中，第二磁轴承座52043可以由若干硅钢片或者矽钢片叠压而成。第二容纳槽52044的数量可以为但不限于为六个或八个，沿第二磁轴承座52043的周向均匀设置。这样，能够使第二磁轴承5204与第二推力盘5201之间的磁力更加均匀、稳定。需要说明的是，多个第四磁性部件还可以采用其他方式设置于第二磁轴承座52043上，对此不进行限定。第二端盖52045的材料可以为非磁性材料，优选硬铝材料。第一压环52046的材料可以为非磁性材料，优选硬铝材料。

本发明实施例中，可以在第一压环52046上设置第二动压发生槽5205，为便于第二动压发生槽5205的加工，第一压环52046可以由不锈钢材料制成。

可选的，第三磁性部件包括设置于第二推力盘5201的面向第三定子5202和第四定子5203的端面上的第二磁性材料(图中未示出)；

其中，第二磁性材料在第二推力盘5201上呈条状分布，而形成多个条状磁性部，多个条状磁性部呈辐射状或环状；

或者，第二磁性部件在第二推力盘5201上呈点状分布。

本发明实施例中，使第二磁性材料在第二推力盘5201上呈条状分布或点状分布，可以将第二磁性材料与第四磁性部件之间产生的磁力控制在合理的范围。

可选的，第二动压发生槽5205呈辐射状或同心圆状排布，这样，有利于使气膜更均匀地分布于第二间隙5206内。

可选的，第二动压发生槽5205包括第一螺旋槽52051和第二螺旋槽52052，第一螺旋槽52051环绕于第二螺旋槽52052外，第一螺旋槽52051和第二螺旋槽52052的螺旋走向相反，第一螺旋槽52051的靠近第二螺旋槽52052的一端与第二螺旋槽52052的靠近第一螺旋槽52051的一端连接或断开。

其中，第一螺旋槽52051的靠近第二螺旋槽52052的一端至转轴100的轴心的距离等于第一螺旋槽52051的靠近第二螺旋槽52052的一端至第三定子5202或第四定子5203或第二推力盘5201的外周边缘的距离。或者，第二螺旋槽52052的靠近第一螺旋槽52051的一端至转轴100的轴心的距离等于第二螺旋槽52052的靠近第一螺旋槽52051的一端至第三定子5202或第四定子5203或第二推力盘5201的外周边缘的距离。

本发明实施例中，通过采用上述第二动压发生槽5205的设置方式，能够在转轴100正向旋转或者反向旋转的情况下，第二推力盘5201都能以期望的方式非接触式地保持，从而使转轴100具有负载能力高及稳定性好的优点。

可选的，第三定子5202和第四定子5203中，每个定子上还设置有第一静压进气节流孔5208，第一静压进气节流孔5208的一端与第二间隙5206相通，另一端连接外部气源，用于将外部气源输送至第二间隙5206内。

本发明实施例中，通过设置上述第一静压进气节流孔5208，可以形成气体静压轴承，从而该推力轴承5200可以构成气体动静压-磁混合推力轴承。其中，第一静压进气节流孔5208的流通直径可以根据气量需求等实际工况进行调节。

可选的，第三定子5202和第四定子5203中，每个定子上设置有多个第一静压进气节流孔5208，且多个第一静压进气节流孔5208沿定子的周向间隔设置。

本发明实施例中，多个第一静压进气节流孔5208沿定子的周向间隔设置，优选沿定子的周向均匀间隔设置。这样，有利于使第二间隙5206内的气膜压力更加均匀。

可选的，第三定子5202和第四定子5203中，第一静压进气节流孔5208至转轴100的轴心的距离大于或者等于第一静压进气节流孔5208至定子的外周边缘的距离。

本发明实施例中，上述第一静压进气节流孔5208的设置方式可以使气体静压轴承更加稳定，如果静压进气节流孔过于靠近转轴100的轴心，则无法及时有效地使气膜布满整个第二推力盘5201的端面，使第二推力盘5201的旋转不够稳定。优选的，第一静压进气节流孔5208至转轴100的轴心的距离等于第一静压进气节流孔5208至定子的外周边缘的距离。

可选的，槽式气磁混合推力轴承5200还包括第二传感器5207，第二传感器5207的传感器探头设置于第二间隙5206内。

本发明实施例中，通过设置第二传感器5207，能够实时检测第二间隙5206处的参数，例如第二间隙5206处的气膜压力等。这样，第二磁轴承5204可以根据第二传感器5207的检测结果对推力轴承5200进行主动控制，并能够使控制达到较高的精度。

可选的，第二传感器5207包括第二传感器盖52071和第二传感器探头52072，第二传感器探头52072的第一端连接第二传感器盖52071，第二传感器盖52071固定于第二磁轴承5204上，第二磁轴承5204上设有用于供第二传感器探头52072穿过的通孔；第二传感器探头52072的第二端穿过第二磁轴承5204上的通孔，并伸至第二间隙5206，且第二传感器探头52072的第二端端部与第二磁轴承5204的靠近第二推力盘5201的一侧平齐。

本发明实施例中，通过上述第二传感器5207的结构形式和安装方式，能够使第二传感器5207更稳定地设置于第二磁轴承5204上。此外，将第二传感器探头52072的第二端端部与第二磁轴承5204的靠近第二推力盘5201的一侧平齐，一方面，能够避免第二传感器探头52072受到第二推力盘5201的碰触，从而有利于保护第二传感器探头52072；另一方面，不会对第二间隙5206内的气膜产生影响，避免第二间隙5206内的气膜发生扰动。

可选的，第二传感器5207设置于相邻的两个第四磁性部件之间。

本发明实施例中，每个定子上均应当设置至少一个第二传感器5207，优选设置一个第二传感器5207，该第二传感器5207优选设置在相邻两个第四磁性部件之间。

可选的，第二传感器5207为以下任意一种或多种的组合：

用于检测第二推力盘5201位置的位移传感器；

用于检测第二间隙5206处的气膜压力的压力传感器；

用于检测第二推力盘5201转速的速度传感器；

用于检测第二推力盘5201旋转加速度的加速度传感器。

下面以本发明实施例的槽式气磁混合推力轴承(其中，第二磁轴承中的第四磁性部件为电磁铁)参与转子系统的控制过程时的具体控制方法进行详细地说明。

本发明实施例提供一种槽式气磁混合推力轴承的控制方法，包括：

S531、开启第三定子和第四定子中的第二磁轴承，控制第二推力盘在第三磁性部件与多个第四磁性部件之间的磁力作用下在转轴的轴向方向上移动，以使第二推力盘与第三定子中的第二磁轴承之间的第二间隙与第二推力盘与第四定子中的第二磁轴承之间的第二间隙的差值小于或等于预定值。

S532、转轴的转速加速至工作转速之后，关闭第三定子和第四定子中的第二磁轴承。

S533、转子系统停机时，开启第三定子和第四定子中的第二磁轴承。

S534、转轴的转速减速至零之后，关闭第三定子和第四定子中的第二磁轴承。

在上述过程中，第二磁轴承开启后，第二推力盘在第二磁轴承的作用下到达第三定子和第四定子之间的预定位置，第二推力盘与第三定子和第四定子的端面均具有第二间隙。

随着转轴的转动，第二推力盘在受第二间隙中气流润滑的情况下相对第三定子和第四定子开始转动，以防止磨损。第二磁轴承开启的具体过程为：向第二线圈输入预定值的电流信号，第二推力盘在第二磁轴承的作用下到达第三定子和第四定子之间的预定位置。

随着转轴的转速越来越大，第二推力盘的转速也同步增大，当转轴的转速到达工作转速时，该推力轴承的气体动压轴承(第二推力盘与第三定子和第四定子之间设置第二间隙即形成该推力轴承的气体动压轴承)产生的气膜压力可以将第二推力盘稳定，届时可以关闭第二磁轴承。

在转子系统停机时，第二推力盘随着转轴减速而减速，为了使转轴在整个转子系统停机过程中保持稳定，在转子系统停机时即开启第二磁轴承，直到第二推力盘完全停下后即可关闭第二磁轴承。

本发明实施例还提供另一种槽式气磁混合推力轴承的控制方法，包括：

S541、开启第三定子和第四定子中的第二磁轴承，控制第二推力盘在第三磁性部件与多个第四磁性部件之间的磁力作用下在转轴的轴向方向上移动，以使第二推力盘与第三定子中的第二磁轴承之间的第二间隙与第二推力盘与第四定子中的第二磁轴承之间的第二间隙的差值小于或等于预定值。

S542、转轴的转速加速至第一预设值之后，关闭第三定子和第四定子中的第二磁轴承。

S543、转轴的转速减速至第二预设值时，开启第三定子和第四定子中的第二磁轴承。

S544、转轴的转速减速至零之后，关闭第三定子和第四定子中的第二磁轴承。

在上述过程中，第二磁轴承开启后，第二推力盘在第二磁轴承的作用下到达第三定子和第四定子之间的预定位置，第二推力盘与第三定子和第四定子的端面均具有第二间隙。随着转轴的转动，第二推力盘在受第二间隙中气流润滑的情况下相对第三定子和第四定子开始转动，以防止磨损。第二磁轴承开启的具体过程为：向第二线圈输入预定值的电流信号，第二推力盘在第二磁轴承的作用下到达第三定子和第四定子之间的预定位置。

随着转轴的转速越来越大，第二推力盘的转速也同步增大，当转轴的转速到达第二预设值，例如额定转速的5％至30％时，该推力轴承的气体动压轴承(第二推力盘与第三定子和第四定子之间设置第二间隙即形成该槽式气磁混合推力轴承的气体动压轴承)产生的气膜压力可以将第二推力盘稳定，届时可以关闭第二磁轴承。

在转子系统停机过程中，第二推力盘随着转轴减速而减速，当转轴的转速低于第二预设值时，例如额定转速的5％至30％时，此时，推力轴承的气体动压轴承产生的气膜压力也随第二推力盘减速而减小，因此，需要开启第二磁轴承以使第二推力盘保持稳定，直到第二推力盘完全停下后即可关闭第二磁轴承。

可选的，上述方法还包括：

当载荷负载在第二推力盘，第二推力盘在载荷负载的作用下在转轴的轴向方向上移动，第二推力盘与第三定子中的第二磁轴承之间的第二间隙与第二推力盘与第四定子中的第二磁轴承之间的第二间隙的差值大于预定值时，开启所述第三定子或所述第四定子中的第二磁轴承；

当第二推力盘与第三定子中的第二磁轴承之间的第二间隙与第二推力盘与第四定子中的第二磁轴承之间的第二间隙的差值小于或者等于预定值，关闭第三定子或第四定子中的第二磁轴承。

当载荷负载在第二推力盘上，使第二推力盘与第三定子或第四定子的第二磁轴承之间的第二间隙变小而接近该侧的第二磁轴承时，第二传感器(这里的第二传感器优选压力传感器)获得气压增大的信号，此时第二磁轴承需要介入工作。第二磁轴承将磁力作用于第二推力盘上，使其向另一侧的第二磁轴承移动，当第二推力盘达到新的平衡位置之后，第二磁轴承停止工作。

具体的，若第二推力盘与第三定子中的第二磁轴承之间的第二间隙小于第二推力盘与第四定子中的第二磁轴承之间的第二间隙，且第二推力盘与第三定子中的第二磁轴承之间的第二间隙与第二推力盘与第四定子中的第二磁轴承之间的第二间隙的差值大于预定值，则控制第四定子中的第二磁轴承，使第二推力盘在第三磁性部件与多个第四磁性部件之间的磁力作用下，朝远离第四定子的方向在转轴的轴向方向上移动。

若第二推力盘与第四定子中的第二磁轴承之间的第二间隙小于第二推力盘与第三定子中的第二磁轴承之间的第二间隙，且第二推力盘与第三定子中的第二磁轴承之间的第二间隙与第二推力盘与第四定子中的第二磁轴承之间的第二间隙的差值大于预定值，则控制第三定子中的第二磁轴承，使第二推力盘在第三磁性部件与多个第四磁性部件之间的磁力作用下，朝远离第三定子的方向在转轴的轴向方向上移动。

可选的，当载荷负载在第二推力盘，第二推力盘在载荷负载的作用下在转轴的轴向方向上移动，第二推力盘与第三定子中的第二磁轴承之间的第二间隙与第二推力盘与第四定子中的第二磁轴承之间的第二间隙的差值大于预定值时，开启第三定子或第四定子中的第二磁轴承，包括：

当载荷负载在第二推力盘，第二推力盘在载荷负载的作用下在转轴的轴向方向上移动，第二推力盘与第三定子中的第二磁轴承之间的第二间隙与第二推力盘与第四定子中的第二磁轴承之间的第二间隙的差值大于预定值时，控制第三定子或第四定子中的第二磁轴承以最大功率开启；或者，

当载荷负载在第二推力盘，第二推力盘在载荷负载的作用下在转轴的轴向方向上移动，第二推力盘与第三定子中的第二磁轴承之间的第二间隙与第二推力盘与第四定子中的第二磁轴承之间的第二间隙的差值大于预定值时，控制第三定子或第四定子中的第二磁轴承按照预设频率以频闪的方式开启。

当有外部冲击扰动发生时，第二推力盘可能快速地接近某侧第二磁轴承，则有可能导致该侧的第二间隙瞬间过小，使该侧第二间隙处的局部气体流速接近甚至达到音速，从而引发激波产生气锤自激现象。激波的产生会导致局部气体流动发生扰动和混乱，当流体速度在音速到亚音速之间变化时其压力呈阶梯式显著下降。这种情况下，需要控制第三定子或第四定子中的第二磁轴承以最大功率开启，或者控制第三定子或第四定子中的第二磁轴承按照预设频率以频闪的方式轮流开启，以提供对扰动的阻尼作用，从而有效抑制外部扰动。当第二推力盘重新回到平衡状态之后，第二磁轴承停止工作。

需要说明的是，本发明实施例中，对于同时设置有电磁轴承(第二磁轴承中的第四磁性部件为电磁铁即形成电磁轴承)和气体静压轴承(第三定子和第四定子上设置的第一静压进气节流孔即形成气体静压轴承)的情况下，电磁轴承和气体静压轴承可以相互备用，在其中一方故障、失效或者无法满足开启条件的情况下，另一方可作为备用轴承起到相同的作用。例如，在检测到电磁轴承故障的情况下，控制外部气源开启以替代电磁轴承执行相应的动作，从而提高轴承的安全性和可靠性。

本发明实施例中，对于同时设置有电磁轴承和气体静压轴承的情况下，对于“开启所述推力轴承中的静压轴承，以使所述推力轴承的推力盘移动至预设轴向位置”的步骤，可以包括如下实施方式：

开启所述第三定子和所述第四定子的第二磁轴承；和/或，启动外部气源，通过所述第一静压进气节流孔向所述第二间隙处输送气体；

控制所述第二推力盘在所述第三磁性部件与所述第四磁性部件之间的磁力作用下，和/或所述气体的推动作用下在所述转轴的轴向方向上移动，以使所述第二推力盘与所述第三定子中的第二磁轴承之间的所述第二间隙与所述第二推力盘与所述第四定子中的第二磁轴承之间的所述第二间隙的差值小于或等于所述预定值。

在上述过程中，利用第二磁轴承方便实时控制的优点，主动平衡第二推力盘的不平衡质量或第二推力盘涡动等导致第二推力盘过度偏移的因素，使第二推力盘在转轴的轴向方向上固定在某一极小范围内。另外，在第二推力盘的加速过程中，可以准确定位产生激波的位置(即线速度超声速部位)，并通过控制第二磁轴承的电流大小和方向等，使第二磁轴承产生相反的力来平衡激波作用。待激波平稳后，再次调整第二磁轴承的控制策略，以最节能的方式将第二推力盘固定在某一极小范围内。

综合上述，本发明实施例具有如下有益效果：

其一，电磁轴承与气体轴承协同工作，改善了轴承在高速运转状态下的动态性能和稳定性，抗受扰动能力强，进而提高了轴承的承载能力。同时，电磁轴承与气体轴承采用并联结构，简化了结构，集成度高，易加工、制造和操作，提高了轴承的综合性能。在转子系统启动或停机时，可以用电磁轴承使轴承的推力盘与定子在第二间隙内转动，提高了轴承的低速性能，延长了轴承的使用寿命，能够提高轴承及整个系统的安全性和可靠性。

其二，相对于传统的采用气体静压轴承和气体动压轴承结合的气体动静压混合推力轴承，本发明实施例的槽式气磁混合推力轴承具有响应速度快的优点。

其三，增加了气体静压轴承，形成槽式动静压-磁混合推力轴承，在同时设置有电磁轴承和气体静压轴承的情况下，轴承的承载力进一步加大，电磁轴承和气体静压轴承可以相互备用，在其中一方故障、失效或者无法满足开启条件的情况下，另一方可作为备用轴承起到相同的作用。例如，在检测到电磁轴承故障的情况，控制系统控制气体静压轴承开启以替代电磁轴承执行相应的动作，从而提高轴承的安全性和可靠性。

其中，气磁混合径向轴承可以采用槽式气磁混合径向轴承。

如图42至图49所示，槽式气磁混合径向轴承6200包括：

套设于转轴100上的第四磁轴承6201，第四磁轴承6201上沿周向设置有多个第七磁性部件；

第四磁轴承6201朝向转轴100的侧壁，或转轴100朝向第四磁轴承6201的圆周面上设置有第三动压发生槽6202；

其中，第四磁轴承6201与转轴100之间具有第四间隙6203，且转轴100能够在多个第七磁性部件的磁力作用下在转轴100的径向方向上移动。

本发明实施例中，通过在径向轴承6200中设置第四间隙6203和第四磁轴承6201，从而使该径向轴承6200形成气、磁混合径向轴承。

工作时，径向轴承6200中的气体轴承与第四磁轴承6201能够协同工作，在径向轴承6200处于稳定的工作状态时，依靠气体轴承实现支承；而在径向轴承6200处于非稳定的工作状态时，依靠第四磁轴承6201及时对径向轴承6200进行控制和响应。

可见，本发明实施例能够改善径向轴承，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，进而提高了径向轴承的承载能力。本发明实施例的径向轴承能够满足高转速的转子系统，例如，燃气轮机或者燃气轮机发电联合机组等的需求。

本发明实施例中，由于硅钢片或矽钢片具有磁导率高、涡流损耗低等物理特性，转轴100可以由若干硅钢片或者矽钢片叠压而成。

本发明实施例中，当转轴100旋转时，存在于第四间隙6203的流动气体被压入第三动压发生槽6202内，从而产生压力，使转轴100上浮，以实现转轴100沿径向方向被非接触地保持。其中，第三动压发生槽6202产生压力的大小随第三动压发生槽6202的角度、槽宽、槽长、槽深、槽数以及平面度的不同而变化。此外，第三动压发生槽6202产生压力的大小也和转轴100的旋转速度以及第四间隙6203有关。可以根据实际工况对第三动压发生槽6202的参数进行设计。第三动压发生槽6202可以通过锻造、滚轧、刻蚀或冲压等方式形成于第四磁轴承6201或转轴上。

可选的，多个第七磁性部件包括多个第四永磁体，多个第四永磁体在第四磁轴承6201上沿周向设置；

或者，多个第七磁性部件包括多个第四电磁铁，多个第四电磁铁在第四磁轴承6201上沿周向设置，多个第四电磁铁中的每个第四电磁铁包括设置于第四磁轴承6201上的第四磁芯62011及缠绕于第四磁芯62011上的第四线圈62012。

本发明实施例中，当槽式气磁混合径向轴承6200仅需要磁性部件提供磁力而无需磁控时，第七磁性部件优选第四永磁体；当箔片式气磁混合推力轴承同时需要磁力和磁控时，第七磁性部件优选第四电磁铁。

当第七磁性部件为第四电磁铁时，往第四线圈62012通入电流，即可以使第四磁芯62011产生磁力。往第四线圈62012通入电流的大小不同，第四磁芯62011产生的磁力大小也不同；往第四线圈62012通入电流的方向不同，第四磁芯62011的磁极也不同。

其中，由于硅钢片或矽钢片具有磁导率高、涡流损耗低等物理特性，本发明的优选实施例中，第四磁芯62011可以由若干硅钢片或者矽钢片叠压而成。

可选的，第四磁轴承6201包括：

第四磁轴承座62013，第四磁轴承座62013套设于转轴100上，第四磁轴承座62013上沿周向设置有多个第四容纳槽62014，多个第七磁性部件设置于多个第四容纳槽62014内，且多个第七磁性部件的磁极朝向转轴100；

套设于第四磁轴承座62013外的第二轴承壳62015；

套设于第四磁轴承座62013与转轴100之间的第二轴承套62016；

以及，分别设置于第二轴承壳62015两端的第五端盖62017和第六端盖62018；

其中，第二轴承套62016、第五端盖62017及第六端盖62018配合，将多个第七磁性部件固定于第四磁轴承座62013上。

本发明实施例中，通过设置第二轴承套62016，能够封闭第四磁芯62011以及第四线圈62012之间的间隙，从而在第二轴承套62016和转轴100之间形成稳定、均匀的气膜压力。另外，通过设置不同径向厚度的第二轴承套62016能够方便地调节和控制第四间隙6203的大小。

其中，第二轴承套62016与转轴100之间的第四间隙6203的宽度可以为5μm至12μm，优选8μm至10μm。

其中，由于硅钢片或矽钢片具有磁导率高、涡流损耗低等物理特性，本发明的优选实施例中，第四磁轴承座62013可以由若干硅钢片或者矽钢片叠压而成。第四容纳槽62014的数量可以为但不限于为六个或八个，沿第四磁轴承座62013的周向均匀设置。这样，能够使第四磁轴承6201与转轴100之间的磁力更加均匀、稳定。需要说明的是，多个第七磁性部件还可以采用其他方式设置于第四磁轴承座62013上，对此不进行限定。第五端盖62017和第六端盖62018的材料均可以是非磁性材料，优选硬铝材料。第二轴承套62016的材料可以是非磁性材料，优选硬铝材料。第二轴承壳62015的材料可以是非磁性材料，优选硬铝材料。

优选的，第五端盖62017和第六端盖62018均设置有外径与第二轴承壳62015的内径相同的凸台，第五端盖62017和第六端盖62018的凸台用于从两端固定和压紧组成第四磁轴承座62013的硅钢片或者矽钢片。

本发明实施例中，可以在第二轴承套62016上设置第三动压发生槽6202，为便于第三动压发生槽6202的加工，第二轴承套62016可以由不锈钢材料制成。具体地，第三动压发生槽6202可以设置在转轴100上对应第二轴承套62016的圆周面的中间部分，也可以设置为对称分布在中间部分的两侧、相互独立的两部分第三动压发生槽6202；第三动压发生槽6202还可以设置在第二轴承套62016内侧壁的中间部分，也可以设置为对称分布在第二轴承套62016内侧壁两端、相互独立的两部分第三动压发生槽6202。

可选的，第三动压发生槽6202呈矩阵排布，这样，有利于使气膜更均匀地分布于第四间隙6203内。

可选的，第三动压发生槽6202为连续或间隔设置的V形槽。

本发明实施例中，通过采用上述第三动压发生槽6202的设置方式，能够在转轴100正向旋转或者反向旋转的情况下，转轴都能以期望的方式非接触式地保持，从而使转轴100具有负载能力高及稳定性好的优点。第三动压发生槽6202除了设置为V形槽，还可以设置为人字形槽或其它形状的槽。

可选的，第四磁轴承6201上还设置有第二静压进气节流孔6205，第二静压进气节流孔6205的一端与第四间隙6203相通，另一端连接外部气源，用于将外部气源输送至第四间隙6203内。

本发明实施例中，通过设置上述第二静压进气节流孔6205，可以形成气体静压轴承，从而该槽式气磁混合径向轴承6200可以构成槽式气体动静压-磁混合径向轴承。其中，第二静压进气节流孔6205的流通直径可以根据气量需求等实际工况进行调节。

可选的，第二静压进气节流孔6205在第四磁轴承6201内分成至少两个支路连通至第四间隙6203内。

本发明实施例中，第二静压进气节流孔6205可以依次穿过第五端盖62017或第六端盖62018、第四磁轴承6201以及第二轴承套62016，将外部气源与第四间隙6203连通。进一步地，第二静压进气节流孔6205可以分为两个或者更多个支路连通至第四间隙6203，使得第四间隙6203内的气膜压力更加均匀。进一步的，第五端盖62017或第六端盖62018上可以设置有环形槽，可在第四磁轴承6201与该环形槽对应的环形区域内设置多个第二静压进气节流孔6205，例如，在每个第四磁芯62011中或每两个相邻的第四磁芯62011中设置一个第二静压进气节流孔6205。其中，第二静压进气节流孔6205以及支路的流通直径可以根据气量需求等实际工况进行调节。

可选的，槽式气磁混合径向轴承6200还包括沿第四磁轴承6201的周向间隔设置的多个第四传感器6204，其中每个第四传感器6204的传感器探头设置于第四间隙6203内。

本发明实施例中，通过设置第四传感器6204，能够实时检测第四间隙6203处的参数，例如第四间隙6203处的气膜压力。这样，第四磁轴承6201可以根据第四传感器6204的检测结果对径向轴承6200进行主动控制，并能够使控制达到较高的精度。

可选的，多个第四传感器6204中，每个第四传感器6204包括第四传感器盖62041和第四传感器探头62042，第四传感器探头62042的第一端连接第四传感器盖62041，第四传感器盖62041固定于第四磁轴承6201上，第四磁轴承6201上设有用于供第四传感器探头62042穿过的通孔；第四传感器探头62042的第二端穿过第四磁轴承6201上的通孔，并伸至第四间隙6203，且第四传感器探头62042的第二端端部与第四磁轴承6201的靠近转轴100的一侧平齐。

本发明实施例中，通过上述第四传感器6204的结构形式和安装方式，能够使第四传感器6204更稳定地设置于第四磁轴承6201上。此外，将第四传感器探头62042的第二端端部与第四磁轴承6201的靠近转轴100的一侧平齐，一方面，能够避免第四传感器探头62042受到转轴100的碰触，从而有利于保护第四传感器探头62042；另一方面，不会对第四间隙6203内的气膜产生影响，避免第四间隙6203内的气膜发生扰动。

本发明实施例中，第四传感器6204的数量可以与第七磁性部件的数量相同。第四传感器6204可以设置于相邻的两个第七磁性部件之间，也可以穿过第七磁性部件设置，本发明实施例对此不作限定。每个第四传感器6204优选设置于第四磁轴承6201的中部。

可选的，多个第四传感器6204为以下任意一种或多种的组合：

用于检测转轴100位置的位移传感器；

用于检测第四间隙6203处的气膜压力的压力传感器；

用于检测转轴100转速的速度传感器；

用于检测转轴100旋转加速度的加速度传感器。

下面以本发明实施例的槽式气磁混合径向轴承(其中，第四磁轴承中的第七磁性部件为电磁铁)参与转子系统的控制过程时的具体控制方法进行详细地说明。

本发明实施例提供一种槽式气磁混合径向轴承的控制方法，包括：

S631、开启第四磁轴承，控制转轴在多个第七磁性部件的磁力作用下在转轴的径向方向上移动，推动转轴至预设径向位置。

S632、转轴的转速加速至工作转速之后，关闭第四磁轴承。

S633、转子系统停机时，开启第四磁轴承。

S634、转轴的转速减速至零之后，关闭第四磁轴承。

在上述过程中，第四磁轴承开启后，转轴在第四磁轴承的作用下托起并到达预设径向位置，第四磁轴承与转轴之间具有第四间隙。

随着转轴的转动，转轴在受第四间隙中气流润滑的情况下开始转动，以防止磨损。第四磁轴承开启的具体过程为：向第四线圈输入预定值的电流信号，转轴在第四磁轴承的作用下托起并到达预设径向位置。

随着转轴的转速越来越大，当转轴的转速到达工作转速时，该径向轴承的气体动压轴承(第四磁轴承与转轴之间设置第四间隙即形成该径向轴承的气体动压轴承)产生的气膜压力可以将转轴稳定，届时可以关闭第四磁轴承。

在转子系统停机时，转轴减速，为了使转轴在整个转子系统停机过程中保持稳定，在转子系统停机时即开启第四磁轴承，直到转轴完全停下后即可关闭第四磁轴承。

本发明实施例还提供另一种槽式气磁混合径向轴承的控制方法，包括：

S641、开启第四磁轴承，控制转轴在多个第七磁性部件的磁力作用下在转轴的径向方向上移动，推动转轴至预设径向位置。

S642、转轴的转速加速至第一预设值之后，关闭第四磁轴承。

S643、转轴的转速加速至一阶临界速度或二阶临界速度时，开启第四磁轴承。

具体的，当转轴与第四磁轴承之间的第四间隙处的气体流速达到一阶临界速度或二阶临界速度时，开启第四磁轴承，直至转轴恢复至平衡径向位置。

可选的，转轴的转速加速至一阶临界速度或二阶临界速度时，开启第四磁轴承，包括：

转轴的转速加速至一阶临界速度或二阶临界速度时，控制第四磁轴承以最大功率开启；或者，

转轴的转速加速至一阶临界速度或二阶临界速度时，控制第四磁轴承按照预设频率以频闪的方式开启。

S644、转子系统平稳度过一阶临界速度或二阶临界速度之后，关闭第四磁轴承。

S645、转子系统停机过程中，当转子系统减速至一阶临界速度或二阶临界速度时，开启第四磁轴承。

具体的，当转轴与第四磁轴承之间的第四间隙处的气体流速减速至一阶临界速度或二阶临界速度时，开启第四磁轴承，直至转轴恢复至平衡径向位置。

可选的，转轴的转速减速至一阶临界速度或二阶临界速度时，开启第四磁轴承，包括：

转轴的转速减速至一阶临界速度或二阶临界速度时，控制第四磁轴承以最大功率开启；或者，

转轴的转速减速至一阶临界速度或二阶临界速度时，控制第四磁轴承按照预设频率以频闪的方式开启。

S646、转子系统平稳度过一阶临界速度或二阶临界速度之后，关闭第四磁轴承。

S647、转轴的转速减速至第二预设值时，开启第四磁轴承。

S648、转轴的转速减速至零之后，关闭第四磁轴承。

在上述过程中，第四磁轴承开启后，转轴在第四磁轴承的作用下托起并到达预设径向位置，第四磁轴承与转轴之间具有第四间隙。

随着转轴的转动，转轴在受第四间隙中气流润滑的情况下开始转动，以防止磨损。第四磁轴承开启的具体过程为：向第四线圈输入预定值的电流信号，转轴在第四磁轴承的作用下托起并到达预设径向位置。

随着转轴的转速越来越大，当转轴的转速到达第一预设值，例如额定转速的5％至30％时，该径向轴承的气体动压轴承(第四磁轴承与转轴之间设置第四间隙即形成该径向轴承的气体动压轴承)产生的气膜压力可以将转轴稳定，届时可以关闭第四磁轴承。

在转子系统停机过程中，转轴减速，当转轴的转速降至第二预设值，例如额定转速的5％至30％时，开启第四磁轴承，直到转轴完全停下后即可关闭第四磁轴承。

可选的，所述方法还包括：

当所述转轴与所述第四磁轴承之间的第四间隙发生变化时，开启所述第四磁轴承，使转轴在所述多个第七磁性部件的磁力作用下向远离间隙变小侧的方向移动；

所述转轴处于平衡径向位置之后，关闭所述第四磁轴承。

当载荷负载在转轴上，使转轴逐渐下降并接近下方的第四磁轴承时，第四传感器(这里的第四传感器优选压力传感器)获得气压增大的信号，此时第四磁轴承需要介入工作。第四磁轴承将磁力作用于转轴上使其向上悬浮，当转轴达到新的平衡位置时，第四磁轴承停止工作。

当有外部冲击扰动发生时，转轴可能快速地接近第四磁轴承，则有可能导致转轴与第四磁轴承之间的间隙瞬间过小，使间隙减小处的局部气体流速接近甚至达到音速，从而引发激波产生气锤自激现象。激波的产生会导致局部气体流动发生扰动和混乱，当流体速度在音速到亚音速之间变化时其压力呈阶梯式显著下降。这种情况下，需要控制第四磁轴承的第七磁性部件以预设频率轮流开启，以提供对扰动的阻尼作用，从而有效抑制外部扰动。当转轴恢复至新的平衡径向位置之后，第四磁轴承停止工作。

需要说明的是，本发明实施例中，对于同时设置有电磁轴承(第四磁轴承中的第七磁性部件为电磁铁即形成电磁轴承)和气体静压轴承(第四磁轴承上设置的第二静压进气节流孔即形成气体静压轴承)的情况下，电磁轴承和气体静压轴承可以相互备用，在其中一方故障、失效或者无法满足开启条件的情况下，另一方可作为备用轴承起到相同的作用。例如，在检测到电磁轴承故障的情况下，控制外部气源开启以替代电磁轴承执行相应的动作，从而提高轴承的安全性和可靠性。

本发明实施例中，对于同时设置有电磁轴承和气体静压轴承的情况下，对于“开启所述径向轴承中的静压轴承，以使所述转轴移动至预设径向位置，”的步骤，可以包括如下实施方式：

开启所述第四磁轴承；和/或，启动外部气源，通过所述第二静压进气节流孔向所述第四间隙处输送气体；

控制所述转轴在所述多个第七磁性部件的磁力作用下，和/或所述气体的推动作用下在所述转轴的径向方向上移动，以使所述转轴移动至预设径向位置。

在上述过程中，利用第四磁轴承方便实时控制的优点，主动平衡转轴的不平衡质量或转轴涡动等导致转轴过度偏移的因素，使转轴在径向方向上固定在某一极小范围内。另外，在转轴的加速过程中，可以准确定位产生激波的位置(即线速度超声速部位)，并通过控制第四磁轴承的电流大小和方向等，使第四磁轴承产生相反的力来平衡激波作用。待激波平稳后，再次调整第四磁轴承的控制策略，以最节能的方式将转轴固定在某一极小范围内。

综合上述，本发明实施例具有如下有益效果：

其一，电磁轴承与气体轴承协同工作，改善了轴承在高速运转状态下的动态性能和稳定性，抗受扰动能力强，进而提高了轴承的承载能力。同时，电磁轴承与气体轴承采用嵌套结构，简化了结构，集成度高，易加工、制造和操作，提高了轴承的综合性能。在转子系统启动或停机时，可以用电磁轴承使轴承的推力盘与定子在第一间隙内转动，提高了轴承的低速性能，延长了轴承的使用寿命，能够提高轴承及整个系统的安全性和可靠性。

其二，相对于传统的采用气体静压轴承和气体动压轴承结合的气体动静压混合推力轴承，本发明实施例的槽式气磁混合径向轴承具有响应速度快的优点。

其三，增加了气体静压轴承，形成槽式动静压-磁混合推力轴承，在同时设置有电磁轴承和气体静压轴承的情况下，轴承的承载力进一步加大，电磁轴承和气体静压轴承可以相互备用，在其中一方故障、失效或者无法满足开启条件的情况下，另一方可作为备用轴承起到相同的作用。例如，在检测到电磁轴承故障的情况，控制系统控制气体静压轴承开启以替代电磁轴承执行相应的动作，从而提高轴承的安全性和可靠性。

在一些实施例中，所述转子系统中，所述推力轴承和与所述推力轴承相邻的径向轴承可以集成一体，形成集成式轴承。

如图50至图59所示，集成式轴承1000包括：

第三轴承壳1001，第三轴承壳1001为中空回转体，第三轴承壳1001设置有第一容纳腔和第二容纳腔；

设置于第一容纳腔内的径向子轴承1002，径向子轴承1002穿设于转轴100上，径向子轴承1002与转轴100之间具有第五间隙1004；

以及，设置于第二容纳腔内的推力子轴承1003，推力子轴承1003包括第三推力盘10031，以及分别设置于第三推力盘10031两侧的第五定子10032和第六定子10033，第三推力盘10031固定连接于转轴100上，第五定子10032和第六定子10033均穿设于转轴100上；第五定子10032和第六定子10033中，每个定子与第三推力盘10031之间具有第六间隙1005。

本发明实施例中，将径向子轴承1002和推力子轴承1003集成在一个轴承壳内，易于加工和安装，具有结构简化、集成度高的特点，在加工和安装时能够有效保证径向子轴承1002和推力子轴承1003的同轴度一致的要求。另外，由于径向子轴承1002中设置有第五间隙1004，推力子轴承1003中设置有第六间隙1005，使得本发明的轴承为非接触式轴承，能够满足转子高速转动的需求。

其中，第三轴承壳1001的材料可以是非磁性材料，优选硬铝材料。

其中，第五定子10032与第三轴承壳1001可以一体成型，第六定子10033与第三轴承壳1001可以是可拆卸连接。

当本发明实施例的转子系统应用于燃气轮机或者燃气轮机发电联合机组时，第三轴承壳1001可以通过连接件与燃气轮机的壳体连接。

本发明实施例中，径向子轴承1002和推力子轴承1003均可以包括磁轴承，其中，径向子轴承1002中设置磁轴承的结构形式如下：

径向子轴承1002包括套设于转轴100上的第五磁轴承10021，第五磁轴承10021可拆卸安装于第一容纳腔内，第五磁轴承10021上沿周向设置有多个第八磁性部件；

其中，转轴100能够在多个第八磁性部件的磁力作用下在转轴100的径向方向上移动。

进一步的，第五磁轴承10021包括：

第五磁轴承座，第五磁轴承座套设于转轴100上，第五磁轴承座上沿周向设置有多个第五容纳槽，多个第八磁性部件设置于多个第五容纳槽内，且多个第八磁性部件的磁极朝向转轴100；

以及，套设于第五磁轴承座与转轴100之间的第三轴承套10022，第三轴承套10022与第五磁轴承座配合，将多个第八磁性部件固定于第五磁轴承座上。

上述径向子轴承1002中设置磁轴承的其它具体实施方式可以参见实施例十中的相关说明，并能够达到相同的有益效果，为避免重复，对此不作赘述。

本发明实施例中，集成式轴承1000还可以包括第七端盖1006，第七端盖1006设置于第三轴承壳1001的靠近第一容纳腔的端部，第七端盖1006与第五磁轴承座抵接，用于将径向子轴承1002固定于第一容纳腔内。

本发明实施例中，径向子轴承1002和推力子轴承1003均可以包括磁轴承，其中，推力子轴承1003中设置磁轴承的结构形式如下：

第五定子10032和第六定子10033中，每个定子包括第六磁轴承10034，第六磁轴承10034上沿周向设置有多个第九磁性部件；

第三推力盘10031上设置有第十磁性部件，第三推力盘10031能够在多个第九磁性部件和第十磁性部件之间的磁力作用下在转轴100的轴向方向上移动。

进一步的，第六磁轴承10034包括：

第六磁轴承座，第六磁轴承座与第三推力盘10031相对设置，第六磁轴承座上沿周向设置有多个第六容纳槽，多个第九磁性部件设置于多个第六容纳槽内，且多个第九磁性部件的磁极朝向第三推力盘10031所在的一侧；

第二压环，第二压环设置于第六磁轴承座的靠近第三推力盘10031的一侧，第二压环与第六磁轴承座配合，将多个第九磁性部件固定于第六磁轴承座上。

上述推力子轴承1003中设置磁轴承的其它具体实施方式可以参见实施例十中的相关说明，并能够达到相同的有益效果，为避免重复，对此不作赘述。

本发明实施例中，通过在集成式轴承1000中设置磁轴承，尤其是电磁轴承(其第五磁轴承10021中的第八磁性部件为电磁铁，第六磁轴承10034中的第九磁性部件为电磁铁)，在转子系统启动或停机时，可以用电磁轴承使集成式轴承1000中的推力盘与定子以及转轴与轴承套在间隙内转动，提高了集成式轴承1000的低速性能，延长了集成式轴承1000的使用寿命，能够提高集成式轴承1000及整个转子系统的安全性和可靠性。

本发明实施例中，第五定子10032可以与第三轴承壳1001一体成型，第六定子10033可以与第三轴承壳1001可拆卸连接。

本发明实施例中，径向子轴承1002和推力子轴承1003均可以设置动压发生槽，其中，径向子轴承1002中设置动压发生槽的结构形式如下：

径向子轴承1002朝向转轴100的侧壁，或转轴100朝向径向子轴承1002的圆周面设置有第四动压发生槽10023。

进一步的，第四动压发生槽10023呈矩阵排布。

进一步的，第四动压发生槽10023为连续或间隔设置的V形槽。

上述径向子轴承1002中设置动压发生槽的其它具体实施方式可以参见实施例十二中的相关说明，并能够达到相同的有益效果，为避免重复，对此不作赘述。

本发明实施例中，径向子轴承1002和推力子轴承1003均可以设置动压发生槽，其中，推力子轴承1003中设置动压发生槽的结构形式如下：

第三推力盘10031的面向第五定子10032和第六定子10033的端面，或，第五定子10032和第六定子10033的面向第三推力盘10031的端面上设置有第五动压发生槽10035。

进一步的，第五动压发生槽10035呈辐射状或同心圆状排布。

进一步的，第五动压发生槽10035包括第一螺旋槽和第二螺旋槽，第一螺旋槽环绕于第二螺旋槽外，第一螺旋槽和第二螺旋槽的螺旋走向相反，第一螺旋槽的靠近第二螺旋槽的一端与第二螺旋槽的靠近第一螺旋槽的一端连接或断开。

上述推力子轴承1003中设置动压发生槽的其它具体实施方式可以参见实施例十中的相关说明，并能够达到相同的有益效果，为避免重复，对此不作赘述。

本发明实施例中，通过在集成式轴承1000中设置动压发生槽，从而使集成式轴承1000包括动压气体轴承。在同时设置有电磁轴承和动压气体轴承的情况下，改善了集成式轴承1000在高速运转状态下的动态性能和稳定性，抗受扰动能力强，进而提高了轴承的承载能力。同时，电磁轴承与动压气体轴承采用嵌套并联结构，简化了结构，集成度高，易加工、制造和操作，提高了集成式轴承1000的综合性能。

本发明实施例中，集成式轴承1000还可以设置静压进气节流孔，其结构形式如下：

第三轴承壳1001还设置有第三静压进气节流孔1007；

其中，第三静压进气节流孔1007的一端连接外部气源，另一端经径向子轴承1002与第五间隙1004相通，和/或，经第五定子10032和第六定子10033与第六间隙1005相通，用于将外部气源输送至第五间隙1004和/或第六间隙1005。

本发明实施例中，通过集成式轴承1000还可以设置静压进气节流孔，从而使集成式轴承1000包括气体静压轴承。在同时设置有电磁轴承和气体静压轴承的情况下，能够使集成式轴承1000的承载力进一步加大。另外，电磁轴承和气体静压轴承可以相互备用，在其中一方故障、失效或者无法满足开启条件的情况下，另一方可作为备用轴承起到相同的作用。例如，在检测到电磁轴承故障的情况，通过控制气体静压轴承开启以替代电磁轴承执行相应的动作，从而提高集成式轴承1000的安全性和可靠性。

上述集成式轴承1000设置静压进气节流孔的其它具体实施方式可以参见实施例十和实施例十二中的相关说明，并能够达到相同的有益效果，为避免重复，对此不作赘述。

本发明实施例中，径向子轴承1002和推力子轴承1003均可以设置传感器，其结构形式分别如下：

径向子轴承1002上设置有第五传感器(图中未示出)，第五传感器的传感器探头设置于第五间隙1004内。

这样，能够实时检测第五间隙1004处的参数，例如第五间隙1004处的气膜压力等。这样，第五磁轴承10021可以根据第五传感器的检测结果对径向子轴承102进行主动控制，并能够使控制达到较高的精度。

可选的，多个第五传感器中，每个第五传感器包括传第一感器盖和第五传感器探头，第五传感器探头的第一端连接第五传感器盖，第五传感器盖固定于第五磁轴承10021上，第五磁轴承10021上设有用于供第五传感器探头穿过的通孔；第五传感器探头的第二端穿过第五磁轴承10021上的通孔，并伸至第五间隙1004，且第五传感器探头的第二端端部与第五磁轴承10021的靠近转轴100的一侧平齐。

这样，能够使第五传感器更稳定地设置于第五磁轴承10021上。此外，将传感器探头的第二端端部与第五磁轴承10021的靠近转轴100的一侧平齐，一方面，能够避免传感器探头受到转轴100的碰触，从而有利于保护传感器探头；另一方面，不会对第五间隙1004内的气膜产生影响，避免第五间隙1004内的气膜发生扰动。

推力子轴承1003上设置有第六传感器(图中未示出)，第六传感器的传感器探头设置于第六间隙1005内。

这样，能够实时检测第六间隙1005处的参数，例如第六间隙1005处的气膜压力等。这样，第六磁轴承10034可以根据第六传感器的检测结果对推力子轴承103进行主动控制，并能够使控制达到较高的精度。

可选的，第六传感器包括第六传感器盖和第六传感器探头，第六传感器探头的第一端连接第六传感器盖，第六传感器盖固定于第六磁轴承10034上，第六磁轴承10034上设有用于供第六传感器探头穿过的通孔；第六传感器探头的第二端穿过第六磁轴承10034上的通孔，并伸至第六间隙1005，且第六传感器探头的第二端端部与第六磁轴承10034的靠近第三推力盘10031的一侧平齐。

这样，能够使第六传感器更稳定地设置于第六磁轴承10034上。此外，将第六传感器探头的第二端端部与第六磁轴承10034的靠近第三推力盘10031的一侧平齐，一方面，能够避免第六传感器探头受到第三推力盘10031的碰触，从而有利于保护第六传感器探头；另一方面，不会对第六间隙1005内的气膜产生影响，避免第六间隙1005内的气膜发生扰动。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (16)

1.一种增程式电动客车，其特征在于，包括：

设置于所述电动客车的底盘的动力系统和驱动系统；其中，

所述驱动系统与所述电动客车的车轮连接并能够驱动车轮；

所述动力系统包括微型燃气轮机发电机组、燃料存储装置和电能存储装置，所述燃料存储装置与所述微型燃气轮机发电机组连接，所述微型燃气轮机发电机组与所述电能存储装置电连接，所述微型燃气轮机发电机组和所述电能存储装置均与所述驱动系统电连接；

所述微型燃气轮机发电机组包括一个或至少两个并联的发电机组单元，所述发电机组单元包括微型燃气轮机、发电机和转轴，所述微型燃气轮机用于驱动所述发电机转动发电。

2.根据权利要求1所述的电动客车，其特征在于，

所述微型燃气轮机发电机组、所述燃料存储装置和所述电能存储装置沿所述底盘的长度方向从后向前依次设置；

在所述底盘的宽度方向上，所述微型燃气轮机发电机组、所述燃料存储装置和所述电能存储装置均位于中央位置。

3.根据权利要求2所述的电动客车，其特征在于，

所述微型燃气轮机发电机组位于后车轮的后部，所述燃料存储装置位于后车轮的前部，所述燃料存储装置位于前车轮和后车轮之间并靠近前车轮。

4.根据权利要求1所述的电动客车，其特征在于，

所述微型燃气轮机包括压气机和透平，所述发电机、所述压气机和所述透平通过所述转轴依次连接，以形成发电机组单元的转子系统；

所述转轴的轴体为一体结构，所述转轴水平设置；

所述转轴上还设置有推力轴承和至少两个径向轴承，所述推力轴承和所述至少两个径向轴承均为非接触式的轴承；

其中，所述推力轴承设置于所述透平的靠近所述压气机的一侧的预设位置上，所述预设位置为能够使所述转子系统的重心位于所述至少两个径向轴承中相距最远的两个径向轴承之间的位置。

5.根据权利要求1所述的电动客车，其特征在于，

所述微型燃气轮机包括压气机和透平，所述发电机、所述压气机和所述透平通过所述转轴依次连接，以形成发电机组单元的转子系统；

所述转轴的轴体为一体结构，所述转轴水平设置；

所述转轴上还设置有推力轴承和两个径向轴承，所述推力轴承和所述两个径向轴承均为非接触式的轴承；

所述转子系统还包括第一机匣和第二机匣，所述第一机匣与所述第二机匣连接；

其中，所述发电机、所述推力轴承和所述两个径向轴承均设置于所述第一机匣内，所述压气机和所述透平均设置于所述第二机匣内，所述压气机的叶轮与所述透平的叶轮在所述第二机匣内相靠设置。

6.根据权利要求4或5所述的电动客车，其特征在于，

所述推力轴承为气磁混合推力轴承；

所述径向轴承为气磁混合径向轴承或者气体动静压混合径向轴承。

7.根据权利要求6所述的电动客车，其特征在于，

所述气磁混合推力轴承为箔片式气磁混合推力轴承或槽式气磁混合推力轴承；

所述箔片式气磁混合推力轴承包括：

第一推力盘，所述第一推力盘固定连接于转轴上；

以及，穿设于转轴上的第一定子和第二定子，所述第一定子和所述第二定子分别设置于所述第一推力盘的相对两侧；

所述第一定子和所述第二定子中，每个定子包括第一磁轴承和第一箔片轴承，所述第一磁轴承上沿周向设置有多个第一磁性部件，所述第一箔片轴承设置有能够与所述多个第一磁性部件之间产生磁力的第二磁性部件；

其中，所述第一箔片轴承设置于所述第一磁轴承与所述第一推力盘之间，并与所述第一推力盘之间具有第一间隙，且所述第一箔片轴承能够在所述第一磁性部件和所述第二磁性部件之间的磁力作用下在转轴的轴向方向上移动；

所述槽式气磁混合推力轴承包括：

第二推力盘，所述第二推力盘固定连接于转轴上，所述第二推力盘上设置有第三磁性部件；

以及，穿设于转轴上的第三定子和第四定子，所述第三定子和所述第四定子分别设置于所述第二推力盘的相对两侧；

所述第三定子和所述第四定子中，每个定子包括第二磁轴承，所述第二磁轴承上沿周向设置有能够与所述第三磁性部件之间产生磁力的多个第四磁性部件，所述第二磁轴承与所述第二推力盘之间具有第二间隙，且所述第二推力盘能够在所述第三磁性部件和所述多个第四磁性部件之间的磁力作用下在转轴的轴向方向上移动；

其中，所述第二推力盘的面向所述第三定子和所述第四定子的端面，或，所述第三定子和所述第四定子的面向所述第二推力盘的端面上设置有第二动压发生槽。

8.根据权利要求7所述的电动客车，其特征在于，

所述第三定子和所述第四定子中，每个定子上还设置有第一静压进气节流孔，所述第一静压进气节流孔的一端与所述第二间隙相通，另一端连接外部气源，用于将外部气源输送至所述第二间隙内。

9.根据权利要求6所述的电动客车，其特征在于，

所述气磁混合径向轴承为箔片式气磁混合径向轴承或槽式气磁混合径向轴承；

所述箔片式气磁混合径向轴承包括：

套设于转轴上的第三磁轴承，所述第三磁轴承上沿周向设置有多个第五磁性部件；

套设于转轴上，并位于所述第三磁轴承和转轴之间的第二箔片轴承，所述第二箔片轴承上设有能够与所述多个第五磁性部件之间产生磁力的第六磁性部件；

其中，所述第二箔片轴承与转轴之间具有第三间隙，且所述第二箔片轴承能够在所述多个第五磁性部件和所述第六磁性部件的磁力作用下在转轴的径向方向上移动；

所述槽式气磁混合径向轴承包括：

套设于转轴上的第四磁轴承，所述第四磁轴承上沿周向设置有多个第七磁性部件；

所述第四磁轴承朝向转轴的侧壁，或转轴朝向所述第四磁轴承的圆周面上设置有第三动压发生槽；

其中，所述第四磁轴承与转轴之间具有第四间隙，且转轴能够在所述多个第七磁性部件的磁力作用下在转轴的径向方向上移动。

10.根据权利要求9所述的电动客车，其特征在于，

所述第四磁轴承上还设置有第二静压进气节流孔，所述第二静压进气节流孔的一端与所述第四间隙相通，另一端连接外部气源，用于将外部气源输送至所述第四间隙内。

11.根据权利要求1所述的电动客车，其特征在于，

所述驱动系统包括前驱动单元和后驱动单元，所述前驱动单元与前车轮连接，所述后驱动单元与后车轮连接；

所述前驱动单元包括至少一个驱动电机，所述后驱动单元包括至少一个驱动电机。

12.根据权利要求11所述的电动客车，其特征在于，

所述驱动系统还包括控制机构，所述控制机构分别与所述前驱动单元中的每个驱动电机电连接，以及，所述控制机构分别与所述后驱动单元中的每个驱动电机电连接。

13.根据权利要求11所述的电动客车，其特征在于，

所述前驱动单元包括一个驱动电机，所述前驱动单元中的驱动电机同时驱动两个前车轮；

所述后驱动单元包括两个驱动电机，所述后驱动单元中的两个驱动电机分别对应驱动两个后车轮中的一个；

每个驱动电机分别设置独立的控制器；

或者，

所述前驱动单元包括两个驱动电机，所述前驱动单元中的每个驱动电机分别对应驱动两个前车轮中的一个；

所述后驱动单元包括两个双驱动电机组，所述后驱动单元中的每个双驱动电机组分别对应驱动两个后车轮中的一个。

14.根据权利要求1所述的电动客车，其特征在于，

所述电动客车还包括：

换热媒介循环系统，所述换热媒介循环系统包括填充有换热媒介的循环管道，所述换热媒介循环系统用于对所述电动客车中的电气元件进行换热；

制热风机，所述制热风机用于对所述电动客车的驾驶舱进行制热；

制冷风机，所述制冷风机用于对所述电动客车的驾驶舱进行制冷；

制热系统，所述制热系统分别与所述换热媒介循环系统和所述制热风机连接；

以及制冷系统，所述制冷系统分别与所述换热媒介循环系统和所述制冷风机连接。

15.根据权利要求14所述的电动客车，其特征在于，

所述制热系统包括翅片式换热器，所述翅片式换热器的翅片可伸缩；

所述翅片式换热器分别与所述换热媒介循环系统和所述制热风机连接。

16.根据权利要求14所述的电动客车，其特征在于，

所述制冷系统包括制冷装置和冷却器，所述制冷装置包括制冷机和溴化锂机组；

所述制冷机与所述冷却器和/或所述制冷风机连接；

所述溴化锂机组用于吸收所述燃气轮机发电机组的尾气中的热能进行制冷，且所述溴化锂机组与所述冷却器连接；

所述冷却器与所述换热媒介循环系统和/或所述制冷风机连接；

其中，所述制冷机为电能驱动的制冷机，所述制冷机与所述微型燃气轮机发电机组和/或所述电能存储装置电连接；或者，

所述制冷机为压缩式制冷机，所述制冷机的压缩叶轮与所述微型燃气轮机发电机组的转轴连接，所述制冷机用于在所述转轴的驱动下进行制冷。