CN114499016A - 一种双绝缘中速永磁风力发电机轴承系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种双绝缘中速永磁风力发电机轴承系统，包括用于设置在定子与发电机输入轴之间的轴承机构，轴承机构包括固定在定子内的轴承座，轴承座两侧均固定连接有固定板，轴承座内壁上环设且固定有多个径向轴承块，两固定板相互靠近的一面均环设且固定有多个相对应的轴向轴承块；发电机输入轴上同轴固定连接有转盘；轴向轴承块靠近转盘的一面安装有轴向轴瓦，径向轴承块靠近转盘的一面安装有径向轴瓦；轴承座、发电机输入轴和两固定板之间形成油腔，轴承座上开设有用于连通油腔的注油口，本申请通过注油口对油腔补油，使油腔内形成一定的油压，并在轴向轴瓦和径向轴瓦表面形成油膜，使转盘和轴瓦断开，导致轴电流无法形成，以保护轴瓦。

Description

一种双绝缘中速永磁风力发电机轴承系统
技术领域
本申请涉及风力发电机领域，尤其是涉及一种双绝缘中速永磁风力发电机轴承系统。
背景技术
风力发电结构主要是包括叶轮、齿轮箱和风力发电机，叶轮转动过程中，通过齿轮箱带动风力发电机发电；风力发电机主要包括发电机输入轴、定子、转子和轴承机构。
对于中速发电机，由于转速相对较高，在600rpm-800rpm之间，在发电机工作过程中，定转子间容易形成轴电流，由于滚动轴承中滚动体与滚道之间接触为点接触或者线接触，接触面积小，因此在较小的轴电压下，会形成较大的击穿电流，从而造成轴承损坏，相关技术中，一般是通过碳刷引流的方式来引导轴电流以保护轴承，而通过碳刷引流无法解决全部轴电流，且长时间使用，碳刷容易磨损，而碳刷的磨损会导致碳粉进入发电机内部，造成发电机以及轴承的损坏。
发明内容
为了改善碳刷引流容易产生弊端的问题，本申请提供一种双绝缘中速永磁风力发电机轴承系统。
本申请提供的一种双绝缘中速永磁风力发电机轴承系统，采用如下的技术方案：
一种双绝缘中速永磁风力发电机轴承系统，包括设置在定子与发电机输入轴之间的轴承机构，所述定子用于固定在齿轮箱外壁上，所述发电机输入轴用于同轴固定在所述齿轮箱输出轴上，所述发电机输入轴用于固定转子，所述轴承机构包括轴承座，所述轴承座固定连接在所述定子内，所述轴承座沿发电机输入轴方向的两侧均固定连接有固定板，所述固定板套设在所述发电机输入轴上，所述轴承座内壁上环设且固定有多个径向轴承块，两所述固定板相互靠近的一面均环设且固定有多个相对应的轴向轴承块；所述发电机输入轴上同轴固定连接有转盘，两所述固定板上的轴向轴承块分别位于所述转盘厚度方向的两侧，所述径向轴承块位于所述转盘外壁旁侧；所述轴向轴承块靠近所述转盘的一面安装有轴向轴瓦，所述径向轴承块靠近所述转盘的一面安装有径向轴瓦；所述轴承座、发电机输入轴和两固定板之间形成油腔，所述轴承座上开设有用于连通油腔的注油口；所述发电机输入轴远离所述齿轮箱输出轴的一端同轴固定连接有法兰盘，所述转子通过螺钉固定连接在法兰盘上，所述转子和所述法兰盘之间垫有橡胶垫，所述螺钉上套设有橡胶套，所述螺钉部分螺纹连接于所述转子上。
通过采用上述技术方案，发电机输入轴的转盘在径向轴瓦和轴向轴瓦之间转动，而通过注油口可以对油腔注油，从而可以在径向轴瓦和轴向轴瓦上形成油膜，而油膜有一定的绝缘能力，从而可以防止轴电压对轴瓦造成电腐蚀，另外油膜抗压能力强，可以吸收发电机输入轴产生的径向力，从而对发电机输入轴有更好的承载性；橡胶垫和橡胶套的设置，可以防止法兰盘和转子直接接触，从而可以隔绝转子产生的轴电流进入到齿轮箱输入中。
可选的，所述径向轴瓦和轴向轴瓦靠近所述转盘的一面均喷涂有PEEK材料或者PTEF材料。
通过采用上述技术方案，在实际使用过程中，一旦转盘产生偏移，则转盘有可能和径向轴瓦或轴向轴瓦产生接触，从而形成轴电流，而PEEK和PTEF为高嵌入型塑料材料，且有较高的绝缘功能，从而可以阻断轴电流的形成，则可以彻底解决发电机轴电流对轴承机构造成电腐蚀的问题。
可选的，所述轴承座于两所述固定板相互靠近的一面固定连接有固定环，所述固定环于所述转盘位置处开设有环形槽，所述径向轴承块位于所述环形槽内，所述环形槽的深度大于径向轴承块和径向轴瓦的厚度之和。
通过采用上述技术方案，由于径向轴瓦未凸出环形槽，从而可以降低径向轴瓦两端的端面油液泄漏量，从而可以保证径向轴瓦能持续形成油膜。
可选的，所述固定环于所述环形槽两侧均开设有用于分别朝向所述转盘两侧的所述轴向轴瓦的导油口一，所述导油口一和所述注油口连通，所述固定环上设有用于同时穿过所述径向轴块和径向轴瓦的导油口二。
通过采用上述技术方案，设置多点位的导油口一和导油口二，且导油口一朝向轴向轴瓦，导油口二穿过径向轴瓦，从而轴向轴瓦和径向轴瓦能持续形成良好的承载油膜。
可选的，所述轴向轴瓦靠近转盘的一面沿所述固定板径向开设有多个斜槽。
通过采用上述技术方案，斜槽的设置能保证轴向油楔的产生，使得分布在固定块上的轴向轴瓦受力更均匀，且多个斜槽的设置，在供油不足的情况下，仍能保证轴向轴瓦形成一定的油膜压力。
可选的，两所述固定板内壁上均开设有收纳槽，所述收纳槽内固定连接有气囊，所述气囊内壁上固定连接有密封垫，所述密封垫用于套接在所述发电机输入轴上，其中一所述固定板上设有用于对所述气囊充气的充气机构。
通过采用上述技术方案，密封垫能将固定板和发电机输入轴之间密封，而长时间使用过程中，密封垫容易磨损，从而导致密封垫的密封效果变差，当密封垫磨损后，通过充气机构对气囊充气，从而气囊膨胀，使密封垫抵接在发电机输入轴上，保持良好的密封效果。
可选的，两所述固定板上的两个气囊通过气道连通，所述充气机构包括气筒和活塞一，所述气筒连通所述气道，所述活塞一设置在所述气筒内，所述气筒上设有用于推动所述活塞一移动的弹簧。
通过采用上述技术方案，密封垫磨损后，弹簧有恢复部分形变，从而推动活塞一移动，活塞一移动，对气囊充气，从而实现气囊膨胀程度的自调整，保证密封垫能始终保持良好的密封效果。
可选的，所述气道和所述油腔连通，所述气筒于所述活塞一远离所述弹簧的一侧注有油液，所述气道靠近所述气囊的一端设有活塞二。
通过采用上述技术方案，当密封垫磨损后，油腔会产生泄漏，从而在弹簧推动活塞一移动的过程中，会将气筒中的油液通过气道推至油腔中，保证油腔内的油压稳定，与此同时，活塞一移动，在油液的作用下会推动活塞二移动，从而对气囊充气，直至将油腔密封。
综上所述，本申请包括以下有益技术效果：
1.本申请中，发电机输入轴的转盘在径向轴瓦和轴向轴瓦之间转动，而通过注油口可以对油腔注油，从而可以在径向轴瓦和轴向轴瓦上形成油膜，而油膜有一定的绝缘能力，从而可以防止轴电压对轴瓦造成电腐蚀，另外油膜抗压能力强，可以吸收发电机输入轴产生的径向力，从而对发电机输入轴有更好的承载性；
2.本申请通过斜槽的设置能保证轴向油楔的产生，使得分布在固定块上的轴向轴瓦受力更均匀，且多个斜槽的设置，在供油不足的情况下，仍能保证轴向轴瓦形成一定的油膜压力；
3.本申请通过橡胶垫和橡胶套的设置，可以防止法兰盘和转子直接接触，从而可以隔绝转子产生的轴电流进入到齿轮箱输入中。
附图说明
图1是本申请实施例1一种双绝缘中速永磁风力发电机轴承系统的整体结构示意图；
图2是图1的剖视图；
图3是图2中A区域的放大示意图；
图4是图2中B区域的放大示意图；
图5是本申请实施例2一种双绝缘中速永磁风力发电机轴承系统的剖视图；
图6是图5中C区域的放大示意图。
附图标记说明：
1、转子；2、定子；3、发电机输入轴；4、转盘；5、轴承座；6、轴向轴承块；7、径向轴承块；8、固定板；9、固定环；10、环形槽；11、轴向轴瓦；12、径向轴瓦；13、油腔；14、注油口；15、密封垫；16、储油槽；17、导油口一；18、斜槽；19、法兰盘；20、橡胶垫；21、橡胶套；22、收纳槽；23、气囊；24、气道；25、气筒；26、活塞一；27、弹簧；28、活塞二；29、齿轮箱；30、导油口二；31、螺钉。
具体实施方式
以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。
实施例1；
本申请实施例公开一种双绝缘中速永磁风力发电机轴承系统。参照图1和图2，使用该风力发电机轴承系统的风力发电机结构包括转子1、定子2、和发电机输入轴3，定子2用于固定在齿轮箱29外壁上，发电机输入轴3用于同轴固定在齿轮箱29输出轴上，转子1用于固定在发电机输入轴3远离齿轮箱29的一端上，发电机输入轴3上同轴套设且固定连接有转盘4，该轴承系统包括轴承机构，轴承机构设置在定子2内，轴承机构用于和转盘4配合。
参照图2和图3，轴承机构包括轴承座5，轴承座5固定连接在定子2内，轴承座5沿发电机输入轴3方向的两侧均一体成型有固定板8，固定板8套设在发电机输入轴3上，轴承座5内壁于两固定板8之间固定连接有固定环9，发电机输入轴3上套设且固定连接有转盘4，转盘4位于两固定板8之间，固定环9于转盘4位置处开设有环形槽10，环形槽10内壁间隔固定连接有多个径向轴承块7，两固定板8相互靠近的一面均环设且固定连接有多个相对应的轴向轴承块6，径向轴承块7和每一个固定板8上的轴向轴承块6的数量一致，且每两相对应的两轴向和轴承块和其中一径向轴承块7位于同一平面；两固定板8上的轴向轴承块6分别位于转盘4厚度方向的两侧，径向轴承块7位于转盘4外壁旁侧；轴向轴承块6靠近转盘4的一面贴合固定连接有轴向轴瓦11，径向轴承块7靠近转盘4的一面贴合固定连接有径向轴瓦12；轴承座5、发电机输入轴3和两固定板8之间形成油腔13，轴承座5上开设有用于连通油腔13的注油口14，注油口14通过密封盖密封（密封盖为现有技术，本申请不做赘述）。
为了保证油腔13的密封性，在两固定板8和发电机输入轴3之间设有密封垫15。
轴承座5上开设有储油槽16，注油口14连通储油槽16，固定环9于环形槽10两侧均开设有用于分别朝向转盘4两侧的轴向轴瓦11的导油口一17，导油口一17和储油槽16连通，固定环9上设有用于同时穿过径向轴块和径向轴瓦12的导油口二30。
通过注油口14对油腔13补油，使油腔13内形成一定的油压，并在轴向轴瓦11和径向轴瓦12表面形成油膜，油膜有一定的承载刚性，保证转盘4的稳速运转，且转盘4和轴瓦断开，导致轴电流无法形成，以保护轴瓦。
而在实际使用过程中，一旦转盘4产生偏移，则转盘4有可能和径向轴瓦12或轴向轴瓦11产生接触，从而形成轴电流，因此本申请在径向轴瓦12和轴向轴瓦11靠近转盘4的一面均喷涂有PEEK或PTEF材料(图中未标示)，由于PEEK和PTEF为高嵌入型塑料材料，又有较高的绝缘功能，从而可以阻断轴电流的形成，则可以彻底解决发电机轴电流对轴瓦造成电腐蚀的问题。
为了降低径向轴瓦12两端的端面油液泄漏量，保证径向轴瓦12能持续形成油膜，环形槽10的深度大于径向轴承块7、径向轴瓦12的厚度之和。
为了使轴向轴瓦11受力更加均匀，在轴向轴瓦11靠近转盘4的一面沿径向开设有多个斜槽18，斜槽18沿倾斜向下设置。
参照图2和图4，为了防止转子1产生的轴电流进入到齿轮箱29中，在发电机输入轴3远离齿轮箱29的一端同轴固定连接有法兰盘19，转子1通过螺钉31固定连接在法兰盘19上，转子1和法兰盘19之间垫有橡胶垫20，螺钉31上套设且固定连接有橡胶套21，螺钉31部分螺纹连接于转子1上。
本申请实施例一种双绝缘中速永磁风力发电机轴承系统的实施原理为：转子1和法兰盘19之间的橡胶垫20以及连接转子1和法兰盘19的螺钉31上套设的橡胶套21，可以防止转子1产生的轴电流进入到齿轮箱29中，同时通过注油口14对油腔13补油，使油腔13内形成一定的油压，并在轴向轴瓦11和径向轴瓦12表面形成油膜，油膜有一定的承载刚性，保证转盘4的稳速运转，且转盘4和轴瓦断开，导致轴电流无法形成，以保护轴瓦。
实施例2；
参照图4和图5，本实施例与实施例1的不同之处在于，固定板8靠近发电机输入轴3的一面开设有收纳槽22，收纳槽22内固定连接有气囊23，密封垫15固定在气囊23内壁，固定板8和轴承座5上开设有连通的气道24，两个气囊23通过气道24连通，其中一固定板8上设有用于对气囊23充气的充气机构。
充气机构包括气筒25和活塞一26，气筒25固定在固定板8上，气筒25连通气道24，活塞一26设置在气筒25内，气筒25上设有弹簧27，弹簧27长度方向沿气筒25长度方向设置，弹簧27长度方向的两端分别固定连接在活塞一26和气筒25内壁上，气道24和油腔13连通，气筒25于活塞一26远离弹簧27的一侧注有油液，气道24靠近气囊23的一端设有活塞二28。
本申请实施例一种双绝缘中速永磁风力发电机轴承系统的实施原理为：当密封垫15磨损后，油腔13会产生泄漏，从而在弹簧27推动活塞一26移动的过程中，会将气筒25中的油液通过气道24推至油腔13中，保证油腔13内的油压稳定，与此同时，活塞一26移动，在油液的作用下会推动活塞二28移动，从而对气囊23充气，直至将油腔13密封。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种双绝缘中速永磁风力发电机轴承系统，包括用于设置在定子(2)与发电机输入轴(3)之间的轴承机构，所述定子(2)用于固定在齿轮箱(29)外壁上，所述发电机输入轴(3)用于同轴固定在所述齿轮箱(29)输出轴上，所述发电机输入轴(3)用于固定转子(1)，其特征在于：所述轴承机构包括轴承座(5)，所述轴承座(5)固定连接在所述定子(2)内，所述轴承座(5)沿发电机输入轴(3)方向的两侧均固定连接有固定板(8)，所述固定板(8)套设在所述发电机输入轴(3)上，所述轴承座(5)内壁上环设且固定有多个径向轴承块(7)，两所述固定板(8)相互靠近的一面均环设且固定有多个相对应的轴向轴承块(6)；所述发电机输入轴(3)上同轴固定连接有转盘(4)，两所述固定板(8)上的轴向轴承块(6)分别位于所述转盘(4)厚度方向的两侧，所述径向轴承块(7)位于所述转盘(4)外壁旁侧；所述轴向轴承块(6)靠近所述转盘(4)的一面安装有轴向轴瓦(11)，所述径向轴承块(7)靠近所述转盘(4)的一面安装有径向轴瓦(12)；所述轴承座(5)、发电机输入轴(3)和两固定板(8)之间形成油腔(13)，所述轴承座(5)上开设有用于连通油腔(13)的注油口(14),所述发电机输入轴(3)远离所述齿轮箱(29)输出轴的一端同轴固定连接有法兰盘(19)，所述转子(1)通过螺钉(31)固定连接在法兰盘(19)上，所述转子(1)和所述法兰盘(19)之间垫有橡胶垫(20)，所述螺钉(31)上套设有橡胶套(21)，所述螺钉(31)部分螺纹连接于所述转子(1)上。
2.根据权利要求1所述的一种双绝缘中速永磁风力发电机轴承系统，其特征在于：所述径向轴瓦(12)和轴向轴瓦(11)靠近所述转盘(4)的一面均喷涂有PEEK材料或者PTEF材料。
3.根据权利要求1所述的一种双绝缘中速永磁风力发电机轴承系统，其特征在于：所述轴承座(5)于两所述固定板(8)相互靠近的一面固定连接有固定环(9)，所述固定环(9)于所述转盘(4)位置处开设有环形槽(10)，所述径向轴承块(7)位于所述环形槽(10)内，所述环形槽(10)的深度大于径向轴承块(7)和径向轴瓦(12)的厚度之和。
4.根据权利要求3所述的一种双绝缘中速永磁风力发电机轴承系统，其特征在于：所述固定环(9)于所述环形槽(10)两侧均开设有用于分别朝向所述转盘(4)两侧的所述轴向轴瓦(11)的导油口一(17)，所述导油口一(17)和所述注油口(14)连通，所述固定环(9)上设有用于同时穿过所述径向轴承块(6)和径向轴瓦(12)的导油口二(30)。
5.根据权利要求1所述的一种双绝缘中速永磁风力发电机轴承系统，其特征在于：所述轴向轴瓦(11)靠近转盘(4)的一面沿所述固定板(8)径向开设有多个斜槽(18)。
6.根据权利要求1所述的一种双绝缘中速永磁风力发电机轴承系统，其特征在于：两所述固定板(8)内壁上均开设有收纳槽(22)，所述收纳槽(22)内固定连接有气囊(23)，所述气囊(23)内壁上固定连接有密封垫(15)，所述密封垫(15)用于套接在所述发电机输入轴(3)上，其中一所述固定板(8)上设有用于对所述气囊(23)充气的充气机构。
7.根据权利要求6所述的一种双绝缘中速永磁风力发电机轴承系统，其特征在于：两所述固定板(8)上的两个气囊(23)通过气道(24)连通，所述充气机构包括气筒(25)和活塞一(26)，所述气筒(25)连通所述气道(24)，所述活塞一(26)设置在所述气筒(25)内，所述气筒(25)上设有用于推动所述活塞一(26)移动的弹簧(27)。
8.根据权利要求7所述的一种双绝缘中速永磁风力发电机轴承系统，其特征在于：所述气道(24)和所述油腔(13)连通，所述气筒(25)于所述活塞一(26)远离所述弹簧(27)的一侧注有油液，所述气道(24)靠近所述气囊(23)的一端设有活塞二(28)。
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