具有发电机轴承组件的风轮发电机制造技术

本发明专利技术涉及一种风轮发电机(WTG)，该风轮发电机具有支撑旋转轴的滚珠轴承(31)。抽吸提供器(35)(例如，旋转盘)与所述滚珠轴承相邻地设置。对置的油脂储存器(41)在旋转操作期间向所述滚珠轴承供应油脂，所述油脂储存器还具有这样的形状，使得至少一个油脂储存器的最靠近旋转轴的点(43)和所述滚珠轴承的油脂入口邻接。所述抽吸提供器产生的压力略低于大气压力，从而经由所述滚珠轴承从所述油脂储存器抽吸油脂(47)，这有助于将所述油脂分配在所述滚珠轴承中。本发明专利技术提供一种改进的滚珠轴承，其寿命延长至例如7至10年。

Wind Turbine Generator with Generator Bearing Assembly

The invention relates to a wind turbine generator (WTG), which has a ball bearing (31) supporting a rotating shaft. The suction provider (35) (e.g., a rotating disc) is adjacent to the ball bearing. The opposed grease reservoir (41) supplies grease to the ball bearing during rotary operation, and the grease reservoir also has such a shape that at least one point (43) of the grease reservoir closest to the rotating shaft is adjacent to the grease inlet of the ball bearing. The pressure generated by the suction provider is slightly lower than the atmospheric pressure, thereby sucking grease (47) from the grease reservoir via the ball bearing, which helps to distribute the grease in the ball bearing. The invention provides an improved ball bearing whose life is extended to, for example, 7 to 10 years.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有发电机轴承组件的风轮发电机
本专利技术涉及一种具有发电机轴承组件的风轮发电机。本专利技术还涉及用于润滑电机的电机组件和相应的方法。
技术介绍
风能作为绿色和丰富能量的来源通常被认为是最有前途的动力源之一，并在全世界获得了巨大的势头。在过去的几十年中，已经开发出具有不同发电机的风轮机，以增加最大功率捕获，最小化成本，并扩大风轮机在岸上和离岸应用中的使用，参见Int.J.Dynam.Control(2013)1：192-202中N.Goudarzi和W.D.Zhu近来的评论。因此，风轮机或风轮发电机(WTG)在过去几十年中在电力生产中的重要性日益增加，并且由于世界范围的从化石燃料(即，煤、石油和天然气)到气候零负荷的电力生产的转变，期望WTG产生电力的该增长继续。风轮机在大风条件下借助由风轮机的叶片驱动的发电机将风力转换成电能。因此，机械能经由旋转轴传递到发电机，旋转轴通常位于齿轮机构之后使得旋转轴在发电机中具有相对高的旋转速度。因此，高速旋转轴在能够实现无限制的旋转的同时关键取决于适当的支撑(通常位于合适的轴承中)。因此轴承的操作，特别是轴承的维护是重要的。然而，由于风轮发电机的典型的偏远位置(例如，在离岸风轮机电厂中)，服务频率相对低于其它类型的轴承，从而强调风轮发电机可靠轴承的重要性。为了确保滚动轴承在操作上可靠并实现其潜在的全部使用寿命，确保它们得到正确润滑至关重要。润滑确保滚动接触表面分离，从而防止金属与金属的接触。存在不同类型的润滑，包括润滑油和油脂。油脂通常例如在电动马达中用作润滑剂，因为它具有许多优于润滑油的优点，例如允许更简单和更具成本效益的容纳和密封设计。需要再润滑的轴承通常配备有排油脂阀。过量的油脂被旋转盘收集，借助离心力排放到端盖中的腔中，并经由盖下侧的开口排出。旋转盘是扁平的圆形金属片，靠近轴承位于旋转轴周围，在旋转盘和轴承之间存在直的、正交的侧面间隙。在发电机和马达领域众所周知润滑相关的失效是轴承过早失效的主要原因，导致轴承寿命缩短并且经常需要对发电机或马达进行计划外的维修。一些专家估计，所有轴承失效中有多达60％到80％的失效与润滑有关，并且实际操作中所有轴承的不到10％实际上达到了预计的使用寿命。润滑相关的失效可能由于例如润滑剂在轴承中积聚或温度差异/轴承内的高温而出现。因此，具有发电机轴承组件的改进的风轮发电机将是有利的，并且特别是具有发电机轴承组件的更有效和/或更可靠的风轮发电机将是有利的。可以看出，本专利技术的目的是提供这样一种发电机轴承组件，其利用风轮发电机中的轴承组件解决现有技术的上述问题。
技术实现思路
因此，在本专利技术的第一方面中，旨在通过提供一种风轮发电机(WTG)来获得上述目的和若干其它目的，该风轮发电机包括发电机和将旋转移动传递到发电机的旋转轴，该发电机包括油脂润滑的发电机轴承组件，该发电机轴承组件包括：支撑所述旋转轴的滚珠轴承，所述滚珠轴承具有位于所述旋转轴上的旋转部分，还具有固定部分，所述旋转部分和所述固定部分被轴承滚珠分开，以及抽吸提供器，其中，所述滚珠轴承的所述固定部分包括与所述轴承滚珠相邻的至少一个油脂储存器，用于在旋转操作期间向所述滚珠轴承供应油脂，所述至少一个油脂储存器位于所述滚珠轴承的第一侧，所述至少一个油脂储存器能从润滑系统再填充，所述至少一个油脂储存器还具有这样的形状，使得所述至少一个油脂储存器的最靠近所述旋转轴的点和所述滚珠轴承的油脂入口邻接，并且其中，所述抽吸提供器位于所述滚珠轴承的第二侧，所述第二侧与所述滚珠轴承的所述第一侧相对，并且其中，所述抽吸提供器在所述旋转轴旋转期间产生低于大气压的压力，以便产生从所述至少一个油脂储存器经由所述滚珠轴承对油脂的抽吸，这有助于在所述滚珠轴承中分配所述油脂。本专利技术特别但非排它地有利于为风轮发电机提供改进的轴承，该轴承不像其它轴承那样易于过早失效。特别地，本专利技术有利于提供一种轴承，该轴承具有高达例如通过申请人进行的加速寿命试验(重载循环试验)估计的7至10年的寿命，或甚至超过10年，从而减少了更换轴承的需要。另外希望提供一种在运行期间经受更稳定温度的轴承，以及在内滚道和外滚道之间具有最小温差的轴承，以避免在启动阶段出现负间隙。因此，本专利技术还在启动阶段和/或稳态阶段提供稳定的温度特性，并且进一步确保轴承的温度在发电机的每个端部(即驱动端(DE)和非驱动端(NDE))保持稳定，而不是改变温度特性。此外，本专利技术有利于提供一种轴承，该轴承实现更加可控地流动油脂或润滑剂，以避免在轴承中出现“旧”油脂或润滑剂，并确保油脂不会在轴承内部积聚并导致高温和油脂在不希望的地方泄漏。在油脂润滑中，已知当使用嵌入油脂中的活性润滑剂组分时(参见下面进一步定义的油脂)，油脂的润滑效率有限，应将其除去以使新油脂进入轴承。本专利技术的专利技术人进一步认识到，为了防止滚珠轴承中的高温差，有利的是通过轴承产生稳定、受控的油脂抽吸，以确保油脂优选地以可控的稳定速度均匀分布在滚珠轴承的内滚道和/或外滚道中和/或防止油脂积聚或油脂过早地从滚珠轴承溢出。本专利技术还有利于提供一种滚珠轴承组件，该滚珠轴承组件设计用于自动润滑，以最小化轴承和/或电机(即发电机和/或马达)的维修需求。而且，有利的是提供一种轴承，其最小化轴承轴颈损坏。所述至少一个油脂储存器可以是一个或多个油脂储存器的形式，例如它可以是单个凹槽或空腔，在滚珠轴承中的受限制的点处为滚珠轴承提供油脂，或者它可以围绕滚珠轴承周边的一部分(可选围绕滚珠轴承的整个周边)形成更加延长的油脂储存器。在一些实施方式中，存在围绕滚珠轴承的周边定位的2、3或4个或更多个不同的油脂储存器，可选定位在对称位置，即围绕周边等距离定位。油脂储存器连接到润滑系统，用于向油脂储存器供应油脂，并且随后从油脂储存器供应到滚珠轴承中，在该滚珠轴承中油脂(特别是油脂内的活性润滑剂)用于润滑。如从以前的用于油脂的自动润滑系统中已知的，连接的润滑系统可以重新补给油脂储存器。然而，本专利技术使得润滑系统能够以更长的间隔重新补给油脂储存器，这是由于更有效地使用油脂，例如在申请人进行的测试中，在重新填充油脂储存器期间间隔长达5至10倍是本专利技术的显著益处。在申请人进行的测试中还观察到，由于更有效的使用，需要更有限量的油脂，即与滚珠轴承组件中的先前油脂储存器相比，油脂储存器通常可具有更小的体积。在本专利技术的范围内的抽吸提供器如下面将更详细地解释的可以在各种实施方式中实施，但抽吸提供器的整体功能是从所述至少一个油脂储存器经由滚珠轴承发生或产生油脂的抽吸，这有助于在滚珠轴承中分配油脂。因此，通常低于大气压的压力足以提供用于在滚珠轴承中分配油脂的辅助。应注意，在一些实施方式中，例如，与包括旋转盘的抽吸提供器相关联，抽吸提供器可以提供抽吸和为将油脂分配在滚珠轴承中之目的的其它技术(例如离心力)两者。在本专利技术的范围内，油脂储存器具有这样的形状，使得至少一个油脂储存器的最靠近旋转轴的点和滚珠轴承的油脂入口邻接或彼此紧邻，因此油脂能够从油脂储存器中的最靠近的点周围供应到旋转轴或多或少地经由油脂入口直接进入滚珠轴承，特别是不会因为油脂不能有效地进入到滚珠轴承中产生任何能以不利方式积累油脂的死区。申请人对油脂储存器的先前设计进行的测试表明，油脂储存器中的这种不期望的油本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风轮发电机(WTG，1)，该风轮发电机包括发电机(12)和旋转轴(11)，该旋转轴将旋转移动传递给所述发电机，所述发电机包括油脂润滑的发电机轴承组件，所述发电机轴承组件包括：支撑所述旋转轴的滚珠轴承(31)，所述滚珠轴承具有位于所述旋转轴上的旋转部分，还具有固定部分，所述旋转部分和所述固定部分被轴承滚珠分开，以及抽吸提供器(35)，其中，所述滚珠轴承的所述固定部分包括与所述轴承滚珠相邻的至少一个油脂储存器(41)，用于在旋转操作期间向所述滚珠轴承供应油脂，所述至少一个油脂储存器位于所述滚珠轴承的第一侧，所述至少一个油脂储存器能从润滑系统再填充，所述至少一个油脂储存器还具有这样的形状，使得所述至少一个油脂储存器的最靠近所述旋转轴的点(43)和所述滚珠轴承的油脂入口(45)邻接，并且其中，所述抽吸提供器位于所述滚珠轴承的第二侧，所述第二侧与所述滚珠轴承的所述第一侧相对，并且其中，所述抽吸提供器在所述旋转轴旋转期间产生低于大气压的压力，以便产生从所述至少一个油脂储存器经由所述滚珠轴承对油脂(47)的抽吸，这有助于在所述滚珠轴承中分配所述油脂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.05 DK PA2016704941.一种风轮发电机(WTG，1)，该风轮发电机包括发电机(12)和旋转轴(11)，该旋转轴将旋转移动传递给所述发电机，所述发电机包括油脂润滑的发电机轴承组件，所述发电机轴承组件包括：支撑所述旋转轴的滚珠轴承(31)，所述滚珠轴承具有位于所述旋转轴上的旋转部分，还具有固定部分，所述旋转部分和所述固定部分被轴承滚珠分开，以及抽吸提供器(35)，其中，所述滚珠轴承的所述固定部分包括与所述轴承滚珠相邻的至少一个油脂储存器(41)，用于在旋转操作期间向所述滚珠轴承供应油脂，所述至少一个油脂储存器位于所述滚珠轴承的第一侧，所述至少一个油脂储存器能从润滑系统再填充，所述至少一个油脂储存器还具有这样的形状，使得所述至少一个油脂储存器的最靠近所述旋转轴的点(43)和所述滚珠轴承的油脂入口(45)邻接，并且其中，所述抽吸提供器位于所述滚珠轴承的第二侧，所述第二侧与所述滚珠轴承的所述第一侧相对，并且其中，所述抽吸提供器在所述旋转轴旋转期间产生低于大气压的压力，以便产生从所述至少一个油脂储存器经由所述滚珠轴承对油脂(47)的抽吸，这有助于在所述滚珠轴承中分配所述油脂。2.根据权利要求1所述的风轮发电机，其中，所述至少一个油脂储存器(41)的所述形状设计成具有朝向所述油脂入口变窄的宽度，以便使所述油脂储存器的至少一部分具有基本锥形形状。3.根据权利要求1或2所述的风轮发电机，其中，所述油脂储存器的至少一部分具有朝所述油脂入口弯曲的弯曲形状，优选地，所述弯曲形状基本上与所述滚珠轴承中的内滚道的曲率一致。4.根据前述权利要求中任一项所述的风轮发电机，其中，所述抽吸提供器(35)构造成有助于将所述油脂(47)分配在所述滚珠轴承中，从而确保在所述旋转轴旋转时所述滚珠轴承的内滚道和所述滚珠轴承的外滚道之间的温差小于约20℃，优选小于约10℃，或更优选地小于约5℃。5.根据前述权利要求中任一项所述的风轮发电机，其中，所述抽吸提供器(35)在所述旋转轴旋转时产生比大气压低约0.03至0.3巴的压力，优选低0.05至0.2巴。6.根据前述权利要求中任一项所述的风轮发电机，其中，所述抽吸提供器(35)通过较低的压力有助于将油脂均匀地分配在所述滚珠轴承的内滚道中，从而防止油脂在所述内滚道的一个或多个点处积聚。7.根据前述权利要求中任一项所述的风轮发电机，其中，所述抽吸提供器是旋转盘(35)，所述旋转盘通过与所述滚珠轴承的所述固定部分的对置部具有窄间隙(37)而形成排油脂阀，并且其中所述旋转盘在所述旋转轴旋转时提供低于大气压的压力。8.根据权利要求7所述的风轮发电机，其中，所述窄间隙(37)相对于所述旋转轴的纵向方向在所述滚珠轴承中的倾斜角度在正交和平行之间。9.根据权利要求7或8所述的风轮发电机，其中，所述窄间隙(37)相对于与所述旋转轴的纵向方向正交的方向的倾斜角度约为5度至30度，优选地约为10度至...

【专利技术属性】
技术研发人员：O·布林克曼，F·V·乔根森，K·S·索楞森，
申请(专利权)人：维斯塔斯风力系统有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK