CN105508155A - 风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及风力发电机组，其包括内轴和套设在所述内轴外的外轴，所述内轴与所述外轴之间设置有轴承组件，所述轴承组件包括内圈、外圈和设置在所述内圈与所述外圈之间的滚动组件，所述内圈一体成型在所述内轴上和/或所述外圈一体成型在所述外轴上。本实施例通过将轴承中的内圈和/或外圈分别与其所在的内轴和/或外轴一体成型，简化了主轴承的结构，使主轴承的安装更加省时省力。

Description

风力发电机组

技术领域

本发明涉及风力发电设备领域，尤其涉及一种风力发电机组。

背景技术

风力发电机从结构上一般可分为两大类：在叶轮2和发电机4之间布置增速箱的双馈式机组(图1)和无齿轮箱3的直驱式机组(图2)。

如图1所示，在双馈式机组中，风机在正常工作时，叶轮2旋转，带动低速主轴转动，低速轴通过齿轮箱3带动高速轴旋转，高速轴带动发电机4转子转动，以实现风能到电能的转换。如图2所示，在直驱式机组中，风机在正常工作时，叶轮2旋转，通过转动轴直接带动发电机4的转子旋转，实现风能到电能的转换。

不管是双馈式机组中的低速轴或直驱式机组中的转动轴，均要承受叶轮2的重力以及风载，现有的风机通过在机舱基座或主机架上固定安装主轴承1，以支撑叶轮2的方式，将叶轮2的重力以及风载传递给机舱基座或主机架，而且随着风力发电机组装机容量的增加，主轴承1将承载更大载荷，因此主轴承1非常关键，其性能的好坏直接影响到风机能否正常运行。

如图3所示，现有技术中的双馈式机组主轴承连接处包括：内轴5、轴承组件、外轴6以及齿轮箱3，其中，内轴5的两端分别与轮毂和齿轮箱3连接，外轴6与机舱基座或主机架固定连接，轴承组件包括内圈10、外圈11和设置在内圈10和外圈11之间的滚动组件12。

如图4所示，现有技术的直驱式机组主轴承连接处包括：内轴5、至少一个轴承组件和外轴6，其中，轴承组件包括内圈10、外圈11和设置在内圈10和外圈11之间的滚动组件12。

现有技术中，风电机组中常用的轴承类型包括单列圆锥轴承，双列圆锥轴承，圆柱滚子轴承，调心滚子轴承等，这些轴承一般是由内圈10、滚动体、保持架和外圈11四部分组成的滚动结构，结构复杂。

在装配主轴承时，先将内圈10固定在内轴5上，外圈11固定在外轴6上，需要加热外圈11或者冷却内圈10等工序进行装配，装配工序多，花费时间长，需要设计专门的工装设备，成本较高，而且对装配操作要求高，配合面数量多，稍有不慎，容易造成轴承损坏，影响轴承的使用。

发明内容

本发明的实施例提供一种风力发电机组，以解决现有的风力发电机组的主轴承安装费时的问题。

为达到上述目的，本发明的实施例提供一种风力发电机组，包括内轴和套设在内轴外的外轴，内轴与外轴之间设置有轴承组件，轴承组件包括内圈、外圈和设置在内圈与外圈之间的滚动组件，内圈一体成型在内轴上和/或外圈一体成型在外轴上。

进一步地，滚动组件包括滚动体和至少一个保持件，各保持件包括多个保持孔，滚动体一一对应地设置在保持孔内。

进一步地，内轴的外壁上设置有第一限位环槽，外轴的内壁上设置有第二限位环槽，滚动组件设置在内轴和外轴之间，各滚动体的一部分位于第一限位环槽内，和/或各滚动体的一部分位于第二限位环槽内。

进一步地，内轴的外壁上一体成型有沿内轴的径向凸出的第一环台，第一环台的外壁上设置有第一限位环槽。

进一步地，外轴的内壁上一体成型有沿外轴的径向凸出的第二环台，第二环台的内壁上设置有第二限位环槽。

进一步地，风力发电机组包括两个轴承组件，其中一个轴承组件的内圈为锥形凸台，外圈包括第一凸起和第二凸起；锥形凸台一体成型在内轴的外壁上且沿内轴的径向凸出，锥形凸台的两个侧壁上均设置有第一限位环槽，沿远离内轴的轴心的方向，锥形凸台的两个侧面逐渐靠近；外轴包括可拆分的第一外轴段和第二外轴段，第一外轴段的内壁上设置有第一凸起，第一凸起具有平行于锥形凸台的一个侧壁的第一倾斜壁，第一倾斜壁上设置有第二限位环槽，第二外轴段的内壁上设置有第二凸起，第二凸起具有平行与锥形凸台的另一个侧壁的第二倾斜壁，第二倾斜壁上设置有第二限位环槽，相应的第一限位环槽和第二限位环槽构成一组限位环槽；滚动组件包括两个保持件，两个保持件与两组限位环槽一一对应地设置，且各保持件位于相应的第一限位环槽和第二限位环槽之间。

进一步地，另一个轴承组件沿内轴的轴向与其中一个轴承组件间隔设置，该另一个轴承组件包括设置在内轴的外壁上的第一限位环槽、设置在外轴的内壁上的第二限位环槽和设置在第一限位环槽和第二限位环槽之间的滚动组件，滚动组件的滚动体为圆柱滚子。

进一步地，外轴的内壁上设置有沿外轴的径向凸出的锥形凸台，锥形凸台的两个侧壁上均设置有第二限位环槽，沿逐渐靠近外轴的轴心的方向，锥形凸台的两个侧壁逐渐靠近；内轴包括可拆分的第一内轴段和第二内轴段，第一内轴段上设置有第三凸起，第三凸起具有平行于锥形凸台的一个侧壁的第三倾斜壁，第三倾斜壁上设置有第一限位环槽，第二内轴段的内壁上设置有第四凸起，第四凸起具有平行与锥形凸台的另一个侧壁的第四倾斜壁，第四倾斜壁上设置有第一限位环槽；滚动组件包括两个保持件，两个保持件一一对应地设置在两个第一限位环槽内。

进一步地，风力发电机组还包括齿轮箱和轮毂，内轴或外轴与齿轮箱连接，且轮毂带动内轴或外轴转动。

进一步地，风力发电机组还包括轮毂，轮毂与内轴或外轴固定连接。

本发明的实施例的风力发电机组，通过将轴承中的内圈和/或外圈分别与其所在的内轴和/或外轴一体成型，简化了主轴承的结构，使主轴承的安装更加省时省力。

附图说明

图1为叶轮和发电机之间布置增速箱的双馈式风力发电机组结构示意图；

图2为无齿轮箱的直驱式风力发电机组结构示意图；

图3为现有技术中双馈式风力发电机组主轴承处局部放大图；

图4为现有技术中直驱式风力发电机组主轴承处局部放大图；

图5为本发明实施例提供的双馈式风力发电机组主轴承处局部放大图；

图6为本发明实施例提供的直驱式风力发电机组主轴承处局部放大图；

图7为发明实施例提供的单轴承风力发电机组主轴承处局部放大图。

附图标记说明：1、主轴承；2、叶轮；3、齿轮箱；4、发电机；5、内轴；6、外轴；7、第一轴承组件；8、第二轴承组件；9、第三轴承组件；10、内圈；11、外圈；12、滚动组件；131、第一环台；132、第二环台；141、第一锥形凸台；142、第二锥形凸台；151、第一凸起；152、第二凸起；153、第三凸起；154、第四凸起；161、第一外轴段；162、第二外轴段；171、第一内轴段；172、第二内轴段。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例的风力发电机组进行详细描述。

实施例一

如图5所示，根本发明的实施例，风力发电机组包括内轴5和套设在所述内轴5外的外轴6，所述内轴5与所述外轴6之间设置有轴承组件，以使得内轴5和外轴6可以相对转动，同时起到传递叶轮2重力和风载的作用。所述轴承组件包括内圈、外圈和设置在所述内圈与所述外圈之间的滚动组件12，所述内圈一体成型在所述内轴5上和/或所述外圈一体成型在所述外轴6上。这样设置可以解决轴承的内圈和/或外圈在使用过程中容易轴向窜动的问题，确保轴承在使用过程中的可靠性。且由于内圈一体成型在内轴5上，外圈一体成型在外轴6上，因此在装配时可以减少需要装配的组件，减少装配步骤，提高装配效率，降低装配成本。

其中，内轴5可视为双馈式机组的低速轴，其左侧连接轮毂，其右侧连接齿轮箱3，并通过齿轮箱3和发电机(图未示)之间的高速轴将轮毂的动能转化为发电机转子的动能，外轴6连接在机舱基座或主机架以支撑内轴5，用于承载叶轮(图未示)的重力和风载。

如图6所示，本实施方式具体还可以应用于直驱式风力发电机，即外轴6可视为转动轴，其左侧连接轮毂，其右侧直接连接发电机(图未示)的转子，将轮毂的动能直接转化为发电机转子的动能。

例如，内圈一体成型在内轴5上，外圈与外轴6固定连接，这样可以将内轴5的外径做的更大，进而提高内轴5的刚度，改善了轴承系统的整体性能；或者，内圈与内轴5固定连接，外圈一体成型在外轴6上，这样可以增加外轴6的厚度，提高了外轴6的刚度，提升了外轴6可支撑载荷的能力；或者，内圈一体成型在内轴5上并且外圈一体成型在外轴6上，这样在主轴承(图未示)装配时，不需要分别套装内圈和外圈，减少了工序和设备，减少了配合面的数量，也就减少了出错的可能性，提高了轴承的可靠性，同时也节省了辅助的工装和设备，大大降低了成本，提高了劳动生产率。

本实施例中，在制作内轴5和/或外轴6时，可分别与轴承组件的内圈和/或外圈一体成型，减少装配时的工序，节省装配时间，降低了生产轴承的成本；同时由于没有了内圈和外圈的限制，增加了滚动组件12的设计空间，进一步提升了轴承的承载能力，提高了轴承的寿命和可靠性，也为更大容量机组的设计提供了可能。

进一步地，滚动组件12包括滚动体和至少一个保持件，滚动体分别与内圈和外圈抵接，以保证二者能够相对转动；保持件可隔离滚动体，并将其保持在轴承内。

进一步地，各保持件包括多个保持孔，滚动体一一对应地设置在保持孔内，以通过保持孔限制滚动体的运动方式，保证其稳定的处于轴承内。

为了进一步限制滚动体的位置，引导其按照正确的方向滚动，内轴5的外壁上设置有第一限位环槽，滚动组件12设置在内轴5和外轴6之间，各滚动体的一部分位于第一限位环槽内。

当然，也可以在外轴6的内壁上设置第二限位环槽，滚动组件12设置在内轴5和外轴6之间，各滚动体的一部分位于第二限位环槽内。

或者，内轴5的外壁上设置第一限位环槽，外轴6的内壁上设置与第一限位环槽对应的第二限位环槽，滚动组件12设置在内轴5和外轴6之间，各滚动体的一部分位于第一限位环槽内，各滚动体的一部分位于第二限位环槽内。

优选地，限位环槽还可以通过设置在环台上的方式实现。例如，内轴5的外壁上一体成型有沿内轴5的径向凸出的第一环台131，第一环台131的外壁上设置有第一限位环槽；外轴6的内壁上一体成型有沿外轴6的径向凸出的第二环台132，第二环台132的内壁上设置有第二限位环槽。

本实施例中，通过在内轴5的外壁和外轴6的内壁上分别设置第一环台131和第二环台132，并将滚动体的局部分别设置在第一环台131上的第一限位环槽和第二环台132上的第二限位环槽内，可以无需将整个内轴5和整个外轴6的壁厚均加厚，进而减少生产成本。

如图6所示，其为本实施例的另一种实现方式。其中，风力发电机组包括两个轴承组件，其中一个轴承组件(图中第一轴承组件7)的内圈为锥形凸台(第一锥形凸台141)，外圈包括第一凸起151和第二凸起152；第一锥形凸台141一体成型在内轴5的外壁上且沿内轴5的径向凸出，第一锥形凸台141的两个侧壁上均设置有第一限位环槽，沿远离内轴5的轴心的方向，第一锥形凸台141的两个侧面逐渐靠近。

进一步地，外轴6包括可拆分的第一外轴段161和第二外轴段162。在本实施例中，由于第一轴承组件7的内圈为第一锥形凸台141，不能与一体成型的外轴6实现安装，因此将外轴6分为可分割的两段，在第一外轴段161和内轴5安装好后，固定安装第二外轴段162，保证第二外轴段162对应滚动组件12不会脱落。

进一步地，第一外轴段161的内壁上设置有第一凸起151，第一凸起151具有平行于第一锥形凸台141的一个侧壁的第一倾斜壁，第一倾斜壁上设置有第二限位环槽，第二外轴段162的内壁上设置有第二凸起152，第二凸起152具有平行与第一锥形凸台141的另一个侧壁的第二倾斜壁，第二倾斜壁上设置有第二限位环槽，其中，第一限位环槽与对应的第二限位环槽组成一组限位环槽；滚动组件12包括两个保持件，两个保持件与两组限位环槽一一对应地设置，且各保持件位于相应的第一限位环槽和第二限位环槽之间，以使得处于保持件可以连接处于第一限位环槽和第二限位环槽之间的滚动体，使其平稳转动。

需要说明的是，可以仅在第一外轴段161和第二外轴段162上设置第二限位环槽，或仅在内轴5上设置第一限位环槽。

如图6所示，风力发电机组还包括另一个轴承组件(图中的第二轴承组件8)，该第二轴承组件8沿内轴5的轴向与第一轴承组件7间隔设置，该第二轴承组件8还包括设置在内轴5的外壁上的第一限位环槽、设置在外轴6的内壁上的第二限位环槽和设置在第一限位环槽和第二限位环槽之间的滚动组件12。在本实施例中，滚动组件12的滚动体优选为圆柱滚子，也可以为球形滚子或圆锥滚子。

如图7所示，图中示出了第三轴承组件9，其可认为本实施例的另一种实现方式。其中，外轴6的内壁上设置有沿外轴6的径向凸出的第二锥形凸台142，第二锥形凸台142的两个侧壁上均设置有第二限位环槽，沿逐渐靠近外轴6的轴心的方向，第二锥形凸台142的两个侧壁逐渐靠近。

内轴5包括可拆分的第一内轴段171和第二内轴段172，在本实施例中，由于第三轴承组件9的外圈为第二锥形凸台142，不能与一体成型的内轴5实现安装，因此将内轴5分为可分割的两段，在第一内轴段171和外轴6安装好后，固定安装第二内轴段172，由于第一内轴段171、第二内轴段172和外轴6组成锥形安装空间，而第二内轴段172上设置有第一限位环槽，因而可以保证第二内轴段172对应滚动组件12不会脱落。

进一步地，第一内轴段171上设置有第三凸起153，第三凸起153具有平行于第二锥形凸台142的一个侧壁的第三倾斜壁，第三倾斜壁上设置有第一限位环槽，第二内轴段172的内壁上设置有第四凸起154，第四凸起154具有平行与第二锥形凸台142的另一个侧壁的第四倾斜壁，第四倾斜壁上设置有第一限位环槽；滚动组件12包括两个保持件，两个保持件一一对应地设置在两个所述第一限位环槽内，保证滚动体通过保持件稳定的位于限位环槽内。

本发明实施例提供的风力发电机组，通过将轴承的内圈和外圈分别与内轴5和外轴6一体成型，在装配时，可直接通过加热与外轴6的一体的外圈处，完成轴承的套装和预紧，节省了装配时间，降低了轴承的成本，也提高了轴承承载能力；同时通过将内圈和外圈分别与内轴5和外轴6集成，取消轴承的内外圈，也解决了双轴承轴系在巨大的载荷下轴承内圈无法得到有效限位的问题，避免了轴承沿轴方向的窜动，改善了风力发电机组的整体性能。

进一步，风力发电机组还包括齿轮箱3和轮毂，内轴5或外轴6与齿轮箱3连接，且轮毂带动内轴5或外轴6转动，风力发电机组还包括轮毂，轮毂与内轴5或外轴6固定连接。

以上所述，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所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种风力发电机组，包括内轴(5)和套设在所述内轴(5)外的外轴(6)，所述内轴(5)与所述外轴(6)之间设置有轴承组件，所述轴承组件包括内圈、外圈和设置在所述内圈与所述外圈之间的滚动组件(12)，其特征在于，所述内圈一体成型在所述内轴(5)上和/或所述外圈一体成型在所述外轴(6)上。

2.根据权利要求1所述的风力发电机组，其特征在于，所述滚动组件(12)包括滚动体和至少一个保持件，各所述保持件包括多个保持孔，所述滚动体一一对应地设置在所述保持孔内。

3.根据权利要求2所述的风力发电机组，其特征在于，所述内轴(5)的外壁上设置有第一限位环槽，和/或所述外轴(6)的内壁上设置有第二限位环槽，所述滚动组件(12)设置在所述内轴(5)和所述外轴(6)之间，各所述滚动体的一部分位于所述第一限位环槽内，和/或各所述滚动体的一部分位于所述第二限位环槽内。

4.根据权利要求3所述的风力发电机组，其特征在于，所述内轴(5)的外壁上一体成型有沿所述内轴(5)的径向凸出的第一环台(131)，所述第一环台(131)的外壁上设置有所述第一限位环槽。

5.根据权利要求3或4所述的风力发电机组，其特征在于，所述外轴(6)的内壁上一体成型有沿所述外轴(6)的径向凸出的第二环台(132)，所述第二环台(132)的内壁上设置有所述第二限位环槽。

6.根据权利要求2所述的风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组包括两个所述轴承组件，其中一个所述轴承组件的内圈为锥形凸台，外圈包括第一凸起(151)和第二凸起(152)；

所述锥形凸台一体成型在所述内轴(5)的外壁上且沿所述内轴(5)的径向凸出，所述锥形凸台的两个侧壁上均设置有第一限位环槽，沿远离所述内轴(5)的轴心的方向，所述锥形凸台的两个侧面逐渐靠近；

所述外轴(6)包括可拆分的第一外轴段(161)和第二外轴段(162)，所述第一外轴段(161)的内壁上设置有所述第一凸起(151)，所述第一凸起(151)具有平行于所述锥形凸台的一个侧壁的第一倾斜壁，所述第一倾斜壁上设置有第二限位环槽，所述第二外轴段(162)的内壁上设置有所述第二凸起(152)，所述第二凸起(152)具有平行与所述锥形凸台的另一个侧壁的第二倾斜壁，所述第二倾斜壁上设置有所述第二限位环槽，相应的第一限位环槽和第二限位环槽构成一组限位环槽；

所述滚动组件(12)包括两个所述保持件，两个所述保持件与两组限位环槽一一对应地设置，且各保持件位于相应的所述第一限位环槽和所述第二限位环槽之间。

7.根据权利要求6所述的风力发电机组，其特征在于，另一个所述轴承组件沿所述内轴(5)的轴向与所述其中一个轴承组件间隔设置，该另一个轴承组件包括设置在所述内轴(5)的外壁上的第一限位环槽、设置在所述外轴(6)的内壁上的第二限位环槽和设置在所述第一限位环槽和所述第二限位环槽之间的滚动组件(12)，所述滚动组件(12)的滚动体为圆柱滚子。

8.根据权利要求3所述的风力发电机组，其特征在于，所述外轴(6)的内壁上设置有沿所述外轴(6)的径向凸出的锥形凸台，所述锥形凸台的两个侧壁上均设置有所述第二限位环槽，沿逐渐靠近所述外轴(6)的轴心的方向，所述锥形凸台的两个侧壁逐渐靠近；

所述内轴(5)包括可拆分的第一内轴段(171)和第二内轴段(172)，所述第一内轴段(171)上设置有第三凸起(153)，所述第三凸起(153)具有平行于所述锥形凸台的一个侧壁的第三倾斜壁，所述第三倾斜壁上设置有所述第一限位环槽，所述第二内轴段(172)的内壁上设置有第四凸起(154)，所述第四凸起(154)具有平行与所述锥形凸台的另一个侧壁的第四倾斜壁，所述第四倾斜壁上设置有所述第一限位环槽；

所述滚动组件(12)包括两个所述保持件，两个所述保持件一一对应地设置在两个所述第一限位环槽内。

9.根据权利要求1所述的风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组还包括齿轮箱和轮毂，所述内轴(5)或所述外轴(6)与所述齿轮箱连接，且所述轮毂带动所述内轴(5)或所述外轴(6)转动。

10.根据权利要求1所述的风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组还包括轮毂，所述轮毂与所述内轴(5)或所述外轴(6)固定连接。