CN212486269U - 一种轴承用端盖配装结构及包括其的风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轴承用端盖配装结构及包括其的风力发电机组，属于风电机组领域，包括轴承外盖、绝缘端盖、轴承内盖、第一绝缘垫和第二绝缘垫，其中：所述绝缘端盖包括包括绝缘套和套装于绝缘套上的轴承端盖，所述绝缘端盖用于套接在轴承外圈上，绝缘套使轴承外圈与轴承端盖相对绝缘；所述轴承外盖下端设有排脂通道；轴承内盖和轴承外盖分别安装在绝缘端盖两侧，并相互配合轴向夹紧轴承外圈，所述第一绝缘垫用于安装在轴承内盖与轴承外圈之间，所述第二绝缘垫用于安装在轴承外盖与轴承外圈之间，使轴承与轴承外盖和轴承内盖相对绝缘。本实用新型的绝缘设计可以解决现有技术中绝缘轴承薄的绝缘层在电机长期运行中容易磨损、绝缘失效的问题。

Description

一种轴承用端盖配装结构及包括其的风力发电机组

技术领域

本实用新型涉及风电机组领域，特别是涉及一种轴承用端盖配装结构及包括其的风力发电机组。

背景技术

双馈风力发电机组早期配套的双馈风力发电机，普遍采用绝缘轴承结构，但绝缘轴承的绝缘层很薄，由于转子变流器带来的高频电流，在转子轴上产生轴电压、轴电流，在轴电压、轴电流长期的腐蚀下，绝缘轴承的绝缘层失效，导致轴承温升高、碳刷磨损快，需要更换绝缘轴承。而绝缘轴承的价格高、供货周期长，风机不能恢复运行，进而损失了发电量，影响业主的收益。绝缘轴承的绝缘层较薄，在电机长期运行中容易磨损、绝缘失效的问题，导致轴电流增大、轴承磨损快、碳刷磨损快，从而需要更换轴承，而绝缘轴承价格昂贵、采购周期长，机组停机时间长、发电量损失大。

这种绝缘轴承结构，即轴承为绝缘轴承，端盖为普通端盖，轴承内、外侧均有密封环，轴承的储脂空间、排脂通道、排脂口都偏小，排脂设计不合理。因为绝缘轴承价格昂贵，供货周期长，一旦轴承损坏，而供货不及时，导致风机不能及时恢复运行，极大地影响发电量，影响业主方的收益。而排脂结构设计不合理，排脂口偏小，大量废油脂堆积在排脂口，导致轴承欠润滑、轴承温升高，尤其在夏季环境温度高、风大满发时，轴承频繁高温报警停机，损失风机发电量，损失收益。

而风力发电机的轴承普遍采用脂润滑，脂润滑的轴承结构，润滑脂有一定的寿命，为保证轴承可靠运行，需要定期补充润滑脂，废油脂从排脂通道、排脂口排出。早期的轴承排脂结构设计不合理、排脂通道、排脂口都偏小，导致轴承腔的废油脂不能及时排出，堆积在排脂口、干涸、板结，新油脂加不进轴承，轴承长期处于欠润滑、干磨状态，从而轴承运行温升高、振动大，严重影响风电机组的运行可靠性。

现有的绝缘轴承配装结构如图1所示，主要包括：轴承外盖11、轴承外密封环12、波形垫圈13、普通端盖14、绝缘轴承15、轴承内盖16、轴承内密封环17、接油盒18。绝缘轴承15套装于转轴轴承挡位置，普通端盖14套装于绝缘轴承15上；轴承内密封环17、轴承外密封环12轴向压紧绝艳轴承15的内圈；轴承内盖16、轴承外盖11轴向压紧绝缘轴承15的外圈；在绝缘轴承15的外侧和轴承外盖11之间，设置有波形垫圈13，用以调整轴承的轴向游隙；在轴承外盖11的下端，设置有排脂通道和排脂口(未标出)，接油盒18固定于轴承外盖11的下端，储存废油脂。

由图1可看出，绝缘轴承结构的端盖装配，普通端盖14为非绝缘端盖，轴承内盖16内侧设置有内密封环、轴承外盖11内侧设置外密封环12，轴承内盖16、轴承外盖11直接压紧绝缘轴承15的外圈。而绝缘轴承15的绝缘层很薄，在长期运行中容易磨损失效，导致绝缘轴承直接与普通端盖14、轴承内盖16、轴承外盖11等电位，由转子变流器传递到转轴上的轴电压、轴电流，直接穿过失效的绝缘轴承，从而产生电腐蚀，轴承逐渐温升高、振动大、磨损快。而且轴承外盖11内侧设置外密封环12，导致轴承外盖11的排脂通道、排脂口偏小，废油脂不能及时排出，堆积在排脂口，而新油脂不能加进轴承腔，轴承不能得到有效再润滑，导致轴承运行温升高，缩短了轴承使用寿命，加快了轴承更换频率，严重影响机组的发电量和经济性。

因此，双馈风机发电机的轴承温升高、轴承磨损快、轴承更换频繁，已经是困扰很对风电业主和主机厂的大问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种轴承用端盖配装结构及包括其的风力发电机组，本实用新型将普通端盖改进为绝缘端盖，并设置绝缘垫，可以将绝缘轴承替换为普通轴承，双电机转子变流器传到转轴的轴电流，不会经过普通轴承，保护了轴承在长期运行过程中，不受轴电流的电腐蚀而磨损，可以极大改善轴承的电腐蚀问题，轴承运行可靠性提高，提高普通轴承的寿命。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案如下：

一方面，本实用新型提供一种轴承用端盖配装结构，用于配装在轴承及转轴上，所述转轴为设有轴肩的转轴，包括轴承外盖、绝缘端盖、轴承内盖、第一绝缘垫和第二绝缘垫，其中：

所述绝缘端盖包括包括绝缘套和套装于绝缘套上的轴承端盖，所述绝缘端盖用于套接在轴承外圈上，所述绝缘套使轴承外圈与轴承端盖相对绝缘；所述轴承外盖下端设有排脂通道；

所述轴承内盖和轴承外盖分别安装在绝缘端盖两侧，并相互配合轴向夹紧轴承外圈，所述第一绝缘垫用于安装在轴承内盖与轴承外圈之间，所述第二绝缘垫用于安装在轴承外盖与轴承外圈之间，使轴承与轴承外盖和轴承内盖相对绝缘。

进一步地，所述轴承端盖的内表面设有用于嵌套所述绝缘套的缺口，所述绝缘套包括刚性轴承套和与所述轴承套贴接的绝缘层。

进一步地，所述绝缘层为厚度0.3～0.4mm的特氟龙层。

进一步地，所述轴承套采用钢材Q235。

进一步地，所述轴承套除内圈表面外均贴接有绝缘层。

进一步地，所述轴承内盖、轴承外盖和轴承端盖之间通过止口配合、螺栓固定连接。

进一步地，所述轴承外盖的排脂通道的出口处还连接有接油盒。

进一步地，所述轴承外盖与轴承外圈之间还设有预紧弹簧，所述预紧弹簧嵌设在轴承外盖上，与第二绝缘垫接触连接。

进一步地，所述轴承内盖用于套接在轴肩上且直接与轴承之间形成存脂空间，所述轴承内盖和轴承端盖之间设有密封圈。

进一步地，还包括与轴肩配合夹紧轴承内圈的外甩油盘，所述外甩油盘的中部设有与转轴过盈配合的安装孔，使所述外甩油盘套装在转轴上并能随转轴旋转，所述轴承外盖通过止口配合套装在外甩油盘上，所述轴承外盖、外甩油盘和轴承之间形成油腔，所述外甩油盘上设有刮脂片，用于将油腔内的废油刮至排脂通道处，且所述外甩油盘的外缘与轴承外盖内壁之间有游隙。

进一步地，所述外甩油盘包括带有通孔的圆盘和设在圆盘一侧的第一凸环和第二凸环，所述第一凸环的内壁为圆盘通孔的轴向延伸，所述第一凸环和第二凸环同心设在圆盘上并形成环形的凹槽，所述轴承外盖设有向内的与所述凹槽止口配合的凸环，所述刮脂片与第二凸环外壁及圆盘连接，所述圆盘的另一侧沿圆盘通孔轴向延伸有第三凸环，所述第三凸环用于与轴肩配合夹紧轴承内圈。

进一步地，所述圆盘的外缘位于排脂通道口和轴承之间。

另一方面，提供一种风力发电机组，包括风电机组轴承，所述风电机组轴承上配装有所述的轴承用端盖配装结构。

采用这样的设计后，本实用新型至少具有以下优点：

(1)本实用新型将普通端盖改进为绝缘端盖，并设置绝缘垫，可以将绝缘轴承替换为普通轴承，双电机转子变流器传到转轴的轴电流，不会经过普通轴承，保护了轴承在长期运行过程中，不受轴电流的电腐蚀而磨损，可以极大改善轴承的电腐蚀问题，轴承运行可靠性提高，提高普通轴承的寿命，更换周期短，需要更换时，普通轴承价格便宜、采购周期短、机组能尽快恢复运行、发电量损失小。解决现有技术中绝缘轴承薄的绝缘层在电机长期运行中容易磨损、绝缘失效的问题。

(2)本实用新型通过对轴承内、外盖进行调整后，轴承储脂空间、排脂结构得到最大程度地优化，排脂口加大加宽，可以选用风电专用润滑脂克鲁勃BEM 41-141，同时采用外甩油盘代替现有的外密封环，可以使轴承的废油脂能及时排出，新油脂能顺利补充，轴承能良好地再润滑，保证轴承能长期可靠地运行。解决了现有技术中因轴承内、外盖均需设置密封环导致轴承的储脂空间、排脂通道、排脂口普遍偏小的问题。

(3)本实用新型绝缘轴承改成普通轴承结构，轴承的排脂结构优化，轴承的绝缘、润滑得到最大程度的保证，大大减少了轴承因为轴电流电腐蚀、排脂不畅而欠润滑导致的轴承损坏、轴承频繁高温报警的故障，极大地减少了电机轴承的运维时间和成本，提高了机组的收益。彻底解决双馈风力发电机轴承运行的高温问题，提高双馈风电机组的运行可靠性、经济性。

附图说明

上述仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

图1是现有技术的双馈发电机的绝缘轴承结构的端盖装配示意图；

图2是本实用新型的轴承用端盖配装结构的装配结构示意图；

图3是本实用新型的绝缘端盖的结构示意图；

图4是本实用新型的绝缘端盖内绝缘套的结构示意图；

图5是本实用新型的外甩油盘的结构示意图，其中(A)为俯视图，(B)为A-A剖视图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施例。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域技术人员。

本实用新型提供一种轴承用端盖配装结构的实施例，如图2至图5所示，用于配装在轴承24及转轴上，转轴为设有轴肩的转轴，包括轴承外盖20、绝缘端盖23、轴承内盖25、第一绝缘垫26和第二绝缘垫28，其中：绝缘端盖23包括包括绝缘套23-2和套装于绝缘套23-2上的轴承端盖23-1，绝缘端盖23用于套接在轴承外圈上，绝缘套23-2使轴承外圈与轴承端盖23-1相对绝缘；轴承外盖20下端设有排脂通道；轴承内盖25和轴承外盖20分别安装在绝缘端盖23两侧，并相互配合轴向夹紧轴承外圈，第一绝缘垫26用于安装在轴承内盖25与轴承外圈之间，第二绝缘垫28用于安装在轴承外盖20与轴承外圈之间，使轴承24与轴承外盖20和轴承内盖25相对绝缘。

本实用新型在使用时，轴承可以采用普通轴承，将轴承内盖、第一绝缘垫、绝缘端盖、第二绝缘垫和轴承外盖依次安装到轴承上，双电机转子变流器传到转轴的轴电流，不会经过普通轴承，保护了轴承在长期运行过程中，不受轴电流的电腐蚀而磨损，可以极大改善轴承的电腐蚀问题，轴承运行可靠性提高，提高普通轴承的寿命，更换周期长，需要更换时，普通轴承价格便宜、采购周期短、机组能尽快恢复运行、发电量损失小。解决现有技术中绝缘轴承薄的绝缘层在电机长期运行中容易磨损、绝缘失效的问题。解决现有技术因绝缘轴承的绝缘层磨损导致轴电流增大、碳刷磨损快等问题，并解决因绝缘轴承更换价格昂贵及采购周期长导致机组停机时间长造成发电量损失大等问题。

进一步地，轴承端盖23-1可以为现有普通端盖改装而成，将普通端盖的内壁加工成能嵌套绝缘套的缺口得到本实用新型的轴承端盖23-1，绝缘套23-2包括刚性轴承套23-2-2和与轴承套贴接的绝缘层23-2-1。该种设计，一方面降低加工难度，另一方面，通过设置绝缘套可以降低绝缘层磨损的问题，是因为绝缘套与轴承端盖为嵌套设计，绝缘套与轴承端盖之间的绝缘层不易磨损，而直接在普通端盖上设置绝缘层，仍然容易被轴承磨损。

进一步地，绝缘层23-2-1可以为厚度0.3～0.4mm的特氟龙层。可以在轴承套23-2-2所有表面贴接绝缘层23-2-1，而为了降低成本，也可在使轴承套23-2-2除内圈表面外均贴接有绝缘层23-2-，即主要达到轴承与轴承端盖的相对绝缘即可。绝缘层23-2-1与轴承套23-2-2要贴接稳固。

进一步地，轴承套23-2-2可采用钢材Q235加工而成。

进一步地，轴承内盖25、轴承外盖20和轴承端盖23之间通过止口配合、螺栓固定连接。

进一步地，轴承外盖20与轴承外圈20之间还设有预紧弹簧22，预紧弹簧22嵌设在轴承外盖20上，与第二绝缘垫28接触连接。预紧弹簧相对现有的波形垫圈，可以更有效的调整轴承的轴向游隙。

进一步地，轴承外盖20的排脂通道的出口处还连接有接油盒29，储存废油脂。

经过改进后，本实用新型采用绝缘端盖后，可以将绝缘轴承更换为普通轴承，可以不再使用现有技术的内密封环，轴承内盖25可直接套接在轴肩上，与轴承24之间形成较大的存脂空间，更有利于轴承润滑，可以在轴承内盖25和轴承端盖23-1之间设有密封圈27，减少油脂溢出。

上述实施例中，轴承外盖可以套装在外密封圈上，但为了有效排出废油脂，本实用新型采用外甩油盘21来替换外密封圈，外甩油盘21与轴肩配合夹紧轴承内圈，如图5所示，外甩油盘21的中部设有与转轴过盈配合的安装孔，使外甩油盘21套装在转轴上并能随转轴旋转，轴承外盖20通过止口配合套装在外甩油盘21上，轴承外盖20、外甩油盘21和轴承24之间形成油腔，外甩油盘21上设有刮脂片21-2，用于将油腔内的废油刮至排脂通道处，且外甩油盘21的外缘与轴承外盖20内壁之间有游隙。

本实用新型的外甩油盘套装于转轴上，与转轴过盈配合，随转轴一起旋转，外甩油盘上的刮脂片可以将废油刮至排脂通道处，有利于排出废油，从而使新油进入，保证轴承一致得到良好的润滑。

为了保证外甩油盘良好的转动，外甩油盘21包括带有通孔的圆盘21-0和设在圆盘一侧的第一凸环21-1和第二凸环21-3，第一凸环21-1的内壁为圆盘通孔的轴向延伸，第一凸环21-1和第二凸环21-3同心设在圆盘21-0上并形成环形的凹槽，轴承外盖20设有向内的与凹槽止口配合的凸环，刮脂片21-2与第二凸环外壁及圆盘21-0连接，圆盘21-0的另一侧沿圆盘通孔轴向延伸有第三凸环21-4，第三凸环21-4用于与轴肩配合夹紧轴承内圈。

进一步地，圆盘的外缘位于排脂通道口和轴承之间，可以有效利用刮脂片将废油刮至排脂通道处。

外甩油盘21由第二凸环21-3与刮脂片21-2焊接而成；外甩油盘21套装于转轴上，与转轴过盈配合，随转轴一起旋转；甩油盘的一侧的第三凸环与轴肩配合压紧普通轴承24的内圈；外甩油盘的作用：压紧轴承内圈、甩动油脂、密封轴承；在外甩油盘的第二凸环焊上刮脂片，有助于轴承外盖20储脂腔里废油脂的排出。

本实用新型使用时的一个实施例可以为：普通轴承24套装于转轴的轴承挡位置，绝缘端盖23套装于普通轴承24上，绝缘端盖23为内圈绝缘；普通轴承24内圈一侧依靠转轴台阶(轴肩)定位，另一侧靠外甩油盘21压紧；普通轴承24外圈两侧设置有大绝缘垫(第一绝缘垫26)和小绝缘垫(第二绝缘垫28)，保证了普通轴承24与绝缘端盖23、轴承内盖25、轴承外盖20的相对绝缘；轴承外盖20套装于外甩油盘21上；在轴承外盖20内侧、普通轴承24的小绝缘垫外侧之间，设置有预紧弹簧22；轴承内盖25、轴承外盖20放置在绝缘端盖23两侧，通过止口配合、螺栓固定联接；在轴承外盖20的下端，设置有排脂通道和排脂口(未标出)，接油盒29固定于轴承外盖20的下端，储存废油脂。

本实用新型的绝缘设计使双馈电机转子变流器传到转轴的轴电流，不会经过普通轴承24，保护了普通轴承24在长期运行的过程中，不承受轴电流的电腐蚀而磨损，提高普通轴承的使用寿命。本实用新型经过改造后，轴承内盖25内侧，去掉了内密封环17，储脂空间加大、结构简单；轴承外盖20的排脂通道加长加宽、排脂口加大；普通轴承24外侧的外甩油盘，焊接的刮脂片，加强了轴承外盖20油脂腔内废油脂的排出；改造后的轴承储脂腔、排脂通道、排脂口得到最大程度地优化，保证了轴承一直得到良好的润滑。

经过改进，具有如下优势：

(1)本实用新型的绝缘设计，可以采用普通轴承代替绝缘轴承，轴承的电腐蚀问题得到极大改善，轴承运行可靠性提高，使用寿命延长。在需要更换轴承时，普通轴承价格便宜、采购周期短、机组能尽快恢复运行、发电量损失小。

(2)本实用新型的轴承储脂空间、排脂结构得到最大程度地优化，排脂口加大加宽，选用风电专用润滑脂克鲁勃BEM 41-141，轴承的废油脂能及时排出，新油脂能顺利补充，轴承能良好地再润滑，保证轴承能长期可靠地运行。

可以解决现有技术中的如下问题：轴承的储脂空间、排脂通道、排脂口普遍偏小，轴承中失效的废油脂不能及时排出，堆积在排脂口、干涸、板结，新油脂加不进轴承腔，导致轴承长期欠润滑、干磨，轴承磨损快，运行温度高，频繁报警停机，需要检修甚至更换轴承。

(3)本实用新型可以将绝缘轴承改成普通轴承结构，轴承的排脂结构优化，轴承的绝缘、润滑得到最大程度的保证，大大减少了轴承因为轴电流电腐蚀、排脂不畅而欠润滑导致的轴承损坏、轴承频繁高温报警的故障，极大地减少了电机轴承的运维时间和成本，提高了机组的收益。

另一方面，提供一种风力发电机组，包括风电机组轴承，风电机组轴承上配装有上述的轴承用端盖配装结构。

本实用新型通过改进绝缘设计，可以将原来电机的绝缘轴承结构改成普通轴承结构，并对轴承的排脂通道、排脂口进行优化设计、将发电机的润滑脂更换为风电专用润滑脂克鲁勃BEM 41-141。可以彻底解决早期双馈风力发电机由于轴承结构问题、排脂通道设计缺陷问题而导致的轴承温升高、轴承频繁损坏和更换问题。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种轴承用端盖配装结构，用于配装在轴承及转轴上，所述转轴为设有轴肩的转轴，其特征在于，包括轴承外盖、绝缘端盖、轴承内盖、第一绝缘垫和第二绝缘垫，其中：

所述绝缘端盖包括绝缘套和套装于绝缘套上的轴承端盖，所述绝缘端盖用于套接在轴承外圈上，所述绝缘套使轴承外圈与轴承端盖相对绝缘；所述轴承外盖下端设有排脂通道；

所述轴承内盖和轴承外盖分别安装在绝缘端盖两侧，并相互配合轴向夹紧轴承外圈，所述第一绝缘垫用于安装在轴承内盖与轴承外圈之间，所述第二绝缘垫用于安装在轴承外盖与轴承外圈之间，使轴承与轴承外盖和轴承内盖相对绝缘。

2.根据权利要求1所述的轴承用端盖配装结构，其特征在于，所述轴承端盖的内表面设有用于嵌套所述绝缘套的缺口，所述绝缘套包括刚性轴承套和与所述轴承套贴接的绝缘层。

3.根据权利要求2所述的轴承用端盖配装结构，其特征在于，所述绝缘层为厚度0.3～0.4mm的特氟龙层；

和/或，所述轴承套采用钢材Q235；

和/或，所述轴承套除内圈表面外均贴接有绝缘层。

4.根据权利要求1所述的轴承用端盖配装结构，其特征在于，所述轴承内盖、轴承外盖和轴承端盖之间通过止口配合、螺栓固定连接；

和/或，所述轴承外盖的排脂通道的出口处还连接有接油盒。

5.根据权利要求1所述的轴承用端盖配装结构，其特征在于，所述轴承外盖与轴承外圈之间还设有预紧弹簧，所述预紧弹簧嵌设在轴承外盖上，与第二绝缘垫接触连接。

6.根据权利要求1所述的轴承用端盖配装结构，其特征在于，所述轴承内盖用于套接在轴肩上且直接与轴承之间形成存脂空间，所述轴承内盖和轴承端盖之间设有密封圈。

7.根据权利要求1至6任一所述的轴承用端盖配装结构，其特征在于，还包括与轴肩配合夹紧轴承内圈的外甩油盘，所述外甩油盘的中部设有与转轴过盈配合的安装孔，使所述外甩油盘套装在转轴上并能随转轴旋转，所述轴承外盖通过止口配合套装在外甩油盘上，所述轴承外盖、外甩油盘和轴承之间形成油腔，所述外甩油盘上设有刮脂片，用于将油腔内的废油刮至排脂通道处，且所述外甩油盘的外缘与轴承外盖内壁之间有游隙。

8.根据权利要求7所述的轴承用端盖配装结构，其特征在于，所述外甩油盘包括带有通孔的圆盘和设在圆盘一侧的第一凸环和第二凸环，所述第一凸环的内壁为圆盘通孔的轴向延伸，所述第一凸环和第二凸环同心设在圆盘上并形成环形的凹槽，所述轴承外盖设有向内的与所述凹槽止口配合的凸环，所述刮脂片与第二凸环外壁及圆盘连接，所述圆盘的另一侧沿圆盘通孔轴向延伸有第三凸环，所述第三凸环用于与轴肩配合夹紧轴承内圈。

9.根据权利要求8所述的轴承用端盖配装结构，其特征在于，所述圆盘的外缘位于排脂通道口和轴承之间。

10.一种风力发电机组，包括风电机组轴承，其特征在于，所述风电机组轴承上配装有权利要求1至9任一所述的轴承用端盖配装结构。

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