電磁軸承單元(60)，其設置在發(fā)電單元(40)的前側和后側中的至少一處，并與所述旋轉軸之間形成間隔(Gl)而以非接觸且無摩擦的方式支撐旋轉軸(20);及軸向電磁軸承單元
(80)，其設置在所述旋轉軸的至少一處以控制旋轉軸的軸向位移。
[0075]特別地，本發(fā)明的所述軸向電磁軸承單元(80)在所述旋轉軸(20)的輪盤單元
(90)之間，以通過電磁阻力在軸承單元與輪盤單元之間形成間隔(G2)的同時控制(防止)旋轉軸的軸向位移的方式設置(在圖6中詳細說明)。
[0076]另一方面，更優(yōu)選地，在本發(fā)明的渦輪裝置(I)還包括在所述旋轉軸(20)上搭載的徑向電磁軸承單元(60)和上文中描述的發(fā)電單元(40)的永磁體(42)的作為一體中空結構體的輥結構體(22)。
[0077]因此，如圖2a及圖2b所示，本發(fā)明的裝置中，與葉輪(10)連接組裝的連接軸(24)組裝有旋轉軸(20)，所述旋轉軸(20)的外側組裝有中空管形狀的輥結構體(22)，這種輥組裝體(24)由(強)磁性體形成以產生電磁阻力。
[0078]當然，在不使用這種輥結構體(22)的情況下僅僅使用旋轉軸也可，因此，旋轉軸(20)或者輥結構體(22)優(yōu)選由(強)磁性體形成。
[0079]接著，在本發(fā)明的渦輪裝置⑴中，以非接觸且無摩擦的狀態(tài)支撐旋轉軸(20)，由此可以代替現有的機械接觸式軸承元件而使用低溫工作流體的本發(fā)明的徑向電磁軸承單元(60)的具體說明如下。
[0080]例如，如圖2a所示，本發(fā)明的徑向電磁軸承單元(60)包括電磁體(62)，其用于產生電磁阻力，使得在電磁軸承單元￠0)與分別由(強)磁性體形成的旋轉軸(20)或設置于旋轉軸的輥結構體(22)之間形成間隔“G1”。
[0081]這種電磁體￠2)可以通過在下文中詳細描述的殼體單元(30)來排列固定在旋轉軸的外側。
[0082]因此，如圖2a所示，通過未圖示的脈沖寬度調制器來向所述電磁體(62)施加單相或者三相交流電流時，在電磁體產生時變磁場，由此在電磁體與旋轉軸(20)或設置于旋轉軸的輥結構體(22)之間產生電磁阻力，最終在旋轉軸或者輥結構體與電磁體之間形成規(guī)定的間隔“G1”，從而可以實現基于磁懸浮以非接觸且無摩擦的狀態(tài)支撐旋轉軸。
[0083]另一方面，所述電磁體可以由適當的單元電磁體堆疊而成。
[0084]此時，設置在所述殼體單元(30)側的電磁體(62)以如下方式形成:從旋轉軸正面看時，環(huán)狀電磁體或者短路的環(huán)狀結構的電磁體(環(huán)狀結構)在旋轉軸的圓周方向上堆疊(在圖2a中示意性示出)。
[0085]另外，如圖2b所示，在本發(fā)明的渦輪裝置(I)中，也可以利用永磁體來構筑所述徑向電磁軸承單元(60)。
[0086]例如，所述具有不同形狀的徑向電磁軸承單元(60)包括:永磁體(64)，其設置于旋轉軸(20)或者設置于在旋轉軸設置的輥結構體(22);相鄰永磁體(64)，其設置在殼體單元(30)側并由相鄰的S極永磁體(64a)和N極永磁體(64b)交替排列而成。
[0087]因此，當旋轉軸(20)旋轉時，在旋轉軸側的永磁體￠4)和殼體單元(30)側的相鄰永磁體￠4)之間形成由磁懸浮引起的間隔(G3)，由此可以以非接觸且無摩擦的狀態(tài)支撐旋轉軸(20)。
[0088]另一方面，圖6a及圖6b中示出了通過本發(fā)明的徑向電磁軸承單元(60)的磁懸浮方式可以支撐旋轉軸的原理。
[0089]g卩，在圖6a中，當向與組裝在旋轉軸(20)的外周面的(強)磁性體的輥結構體
(22)(在上文中描述)隔開間隔而配置的電磁軸承單元的S極電磁體(62a)和N極電磁體(62b)施加單相或者三相交流電流時，通過磁場隨時間變化的時變磁場來生成感應電流，并且在電磁體和棍結構體之間形成阻力(Drag Force)和懸浮力(Leviat1n Force)，此時，在達到臨界旋轉速度之前，主要形成的是阻力、即磁懸浮力，而不是懸浮力。
[0090]另外，如圖6b所示，在旋轉軸或者輥結構體(22)排列永磁體(64)，并在其相反側的殼體單元(30)側交替排列S極電磁體(64a)和N極電磁體(64b)的情況下，在旋轉軸旋轉時，通過磁場隨時間變化的時變磁場來生成感應電流，并且在這些永磁體之間形成阻力和懸浮力，由此可形成實現非接觸且無摩擦的狀態(tài)的磁懸浮力。
[0091]接著，如圖2a及圖2b所示，本發(fā)明的軸向電磁軸承單元(80)與徑向電磁軸承單元(60) —樣也包括電磁體(82)(在附圖中示意性示出)，并且在這種電磁體的軸向軸承單元(80)的內側形成有輪盤單元(90)，所述輪盤單元(90)在旋轉軸(20)或者連接軸(24)通過焊接等在旋轉軸的徑向上水平設置，即，形成有設置在連接軸(24)的第一輪盤(92)和與所述第一輪盤垂直相交而設置的軸向第二輪盤(94)。
[0092]此時，所述第一、二輪盤可以由磁性體形成。
[0093]因此，如圖2a及圖2b示，當單相或者三相交流電流從脈沖寬度調制器向構成所述軸向電磁軸承(80)的電磁體(82)施加時，如上文中對徑向電磁軸承單元￠0)充分說明那樣，由于在所述第一、二輪盤(92)、(94)之間形成磁懸浮力，因此在這些輪盤之間形成間隔“G2”，由此輪盤雖在電磁體內部旋轉但以非接觸的方式保持間隔，最終由于軸向電磁軸承單元的位移被限制，從而控制產生很小的旋轉軸的軸向位移。
[0094]接著，如上文中對本發(fā)明的渦輪裝置(I)描述的那樣，圖2示出了:與旋轉軸(20)(或者設置于旋轉軸的輥結構體(22))及與葉輪(10)連接的連接軸(24)相連接，并包圍徑向電磁軸承單元￠0)和軸向電磁軸承單元(80)的同時將其支撐的裝置的殼體單元(30)。
[0095]即，如圖2所示，本發(fā)明的殼體單元(30)通過在中央側第一、二殼體(33)、(34)的兩側依次以螺紋連接的方式組裝后方側第三殼體(32)和前方側第四殼體(35)及其外側的后方側第一帽構件(31)和前方側第二帽構件(34)而成，其中，中央側的徑向電磁軸承單元
(60)的電磁體￠2)或永磁體￠4)搭載并固定在所述中央側第一、二殼體(33)、(34)，并且在所述中央側第一、二殼體(33)、(34)之間配置有作為定子的線圈(44)。
[0096]另外，軸向軸承單元(80)的電磁體在輪盤單元的外側通過螺栓組裝于前方側第四殼體(35)和第二帽構件(34)之間的空間。
[0097]另外，所述殼體的內側組裝有用于固定電磁體或永磁體的固定環(huán)(38)，從而防止電磁體或永磁體的脫離。
[0098]接著，本發(fā)明的渦輪裝置(I)還可以包括用于感應所述旋轉軸(20)的旋轉的感應傳感器單元(130)，例如可以包括:第一傳感器(132)(或傳感器感應體)，其設置在旋轉軸或者設置在組裝于旋轉軸的輥結構體(22);及傳感器感應體(134)或者第二傳感器，其在第一傳感器(132)的外側組裝于第三殼體(32)和第四殼體(35)的內側面。
[0099]因此，旋轉軸或者輥結構體(22)與旋轉軸一體地旋轉時，傳感器也一體地旋轉，由此，可以通過傳感器單元(130)來實時地感應旋轉軸是否旋轉或者旋轉軸的旋轉速度。
[0100]接著，圖2a及圖2b所示，還包括機械接觸式軸承(110)，其設置在所述旋轉軸
(20)和裝置殼體(110)之間，并在電磁軸承的停止工作時用于支撐旋轉軸。
[0101]S卩，在本發(fā)明的電磁軸承單元(60)、(80)中，當電磁體由于電流供應異常而不能進