JP2007162750A - Rolling bearing and spindle supporting structure of wind power generator - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、転がり軸受および風力発電機の主軸支持構造に関する。 The present invention relates to a rolling bearing and a main shaft support structure for a wind power generator.
風力発電機の主軸に使用される転がり軸受は、ブレードの自重等に対するラジアル荷重、風力に対するスラスト荷重およびモーメント荷重を受ける必要がある。したがって、一つの転がり軸受で大きなラジアル荷重、スラスト荷重およびモーメント荷重を受けることができる大型の複列円錐ころ軸受が、風力発電機の主軸に適用されている。図7は、複列円錐ころ軸受101の断面図の一例である。図7を参照して、複列円錐ころ軸受101は、外輪102と、小端面110a、110bが向き合うように配置された複列の内輪103a、103bと、外輪102と複列の内輪103a、103bとの間にそれぞれ配置された複数の円錐ころ104a、104bと、複数の円錐ころ104a、104bを保持するピン型保持器105a、105bと、複列に配置された内輪103aと内輪103bとの間に配置された内輪間座106とを備える。
A rolling bearing used for a main shaft of a wind power generator needs to receive a radial load against the weight of the blade, a thrust load against a wind force, and a moment load. Therefore, a large double-row tapered roller bearing that can receive a large radial load, thrust load, and moment load with a single rolling bearing is applied to the main shaft of the wind power generator. FIG. 7 is an example of a cross-sectional view of the double row tapered roller bearing 101. Referring to FIG. 7, double row tapered roller bearing 101 includes
複列円錐ころ軸受101は、外輪102の外径側に位置するハウジング(図示せず)に固定され、内輪103a、103bの内径側に位置する回転軸112を支持する。
The double row tapered roller bearing 101 is fixed to a housing (not shown) located on the outer diameter side of the
ピン型保持器105a、105bは、各円錐ころ104a、104bを貫通するピン107a、107bと、各円錐ころ104a、104bの大端面側に突出する複数のピン107a、107bの一方端を保持して環状に延びる大径側側板108a、108bと、各円錐ころ104a、104bの小端面側に突出する複数のピン107a、107bの他方端を保持して環状に延びる小径側側板109a、109bとを含む。
The pin type cages 105a and 105b hold one ends of the
内輪間座106は、その両側の幅面111a、111bが、内輪103a、103bの小端面110a、110bと当接するように配置されている。複列の円錐ころ104a、104bおよびピン型保持器105a、105bは、内輪間座106によって、相互間の距離を確保しており、互いに干渉することはない。
The
なお、このような内輪間座106を含む複列円錐ころ軸受が、特開2003−49843号公報(特許文献1)に開示されており、複列円錐ころ軸受を主軸支持軸受として使用した風力発電用風車が、特開2005−105917号公報(特許文献2)に開示されている。
ここで、上記した複列円錐ころ軸受101の組み立て方法について簡単に説明する。まず、一方の内輪103a、円錐ころ104a、ピン型保持器105aを組み合わせた内輪アセンブリを、回転軸112に取り付ける。次に、内輪間座106に設けられた開口孔を回転軸112にはめこんで、内輪間座106を組み込む。その後、外輪102と他方の内輪103b、円錐ころ104b、ピン型保持器105bを組み合わせた内輪アセンブリを組み込んで、複列円錐ころ軸受を組み立てる。
Here, a method for assembling the double row tapered roller bearing 101 will be briefly described. First, an inner ring assembly in which one
ここで、内輪間座106の開口孔が円筒形状、すなわち、開口孔の内径寸法が、軸方向において同じであると、回転軸112に組み込む際に、内輪間座106を容易に組み込むことができない。
Here, when the opening hole of the
特に、風力発電機の主軸を支持する複列円錐ころ軸受においては、備えられる内輪間座106も、内径が約2mとなり、超大型となる。そうすると、肉厚が約20mmの内輪間座106を組み込む際に、内輪間座106が変形したり、撓んだりする。その結果、組み込みは困難となり、作業性が悪化する。開口孔のしめしろが小さい場合も同様である。
In particular, in a double-row tapered roller bearing that supports the main shaft of a wind power generator, the
この発明の目的は、容易に間座を組み込むことができる転がり軸受を提供することである。 An object of the present invention is to provide a rolling bearing that can easily incorporate a spacer.
この発明の他の目的は、生産性が良好な風力発電機の主軸支持構造を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a main shaft support structure for a wind power generator with good productivity.
この発明に係る転がり軸受は、複数のころと、端面を向き合わせるように配置された複列の軌道輪と、複列の軌道輪の間に配置される間座とを備える。ここで、間座のはめあい面には、テーパ状の案内面が設けられている。 The rolling bearing according to the present invention includes a plurality of rollers, a double row raceway ring arranged so that the end faces face each other, and a spacer arranged between the double row raceway rings. Here, a tapered guide surface is provided on the fitting surface of the spacer.
このように構成することにより、間座に設けられた開口孔の幅面における内径寸法を、間座の最小内径寸法よりも大きくしたり、間座の幅面における外径寸法を、間座の最大外径寸法よりも小さくすることができる。そうすると、回転軸やハウジングに間座を組み込む際に、間座の幅面における径方向の寸法の差が大きいため、案内面を利用して容易に組み込むことができる。また、テーパ状の案内面であるため、はめあい面まで円滑に間座を挿入することができ、回転軸やハウジング、間座を破損するおそれは少ない。 With this configuration, the inner diameter dimension of the width of the opening hole provided in the spacer is made larger than the minimum inner diameter dimension of the spacer, or the outer diameter dimension of the spacer width surface is set to the maximum outer diameter of the spacer. It can be made smaller than the diameter dimension. Then, when the spacer is incorporated into the rotary shaft or the housing, the radial dimension difference in the width surface of the spacer is large, so that the spacer can be easily incorporated using the guide surface. Moreover, since it is a taper-shaped guide surface, a spacer can be smoothly inserted to a fitting surface, and there is little possibility of damaging a rotating shaft, a housing, or a spacer.
好ましくは、間座の幅面における内径寸法は、間座の最小内径寸法よりも、0.7mm以上大きい。幅面における内径寸法が小さすぎると、はめあい面と外径面が大きくずれた場合に、案内面を利用して組み込むことが困難となる。したがって、内径寸法を0.7mm以上大きくすることにより、最低限の径方向寸法の差を確保することができる。 Preferably, the inner diameter of the spacer in the width direction is 0.7 mm or more larger than the minimum inner diameter of the spacer. If the inner diameter dimension of the width surface is too small, it becomes difficult to incorporate using the guide surface when the fitting surface and the outer diameter surface are greatly displaced. Therefore, a minimum difference in the radial dimension can be ensured by increasing the inner diameter dimension by 0.7 mm or more.
より好ましくは、軸受軸線に対するテーパ状の案内面の角度は、10°よりも小さい。軸受軸線に対するテーパの角度を必要以上に大きくすると、間座自体の肉厚が薄くなり、その結果、間座の剛性を確保することが困難となる。テーパの角度を10°よりも小さくすることにより、間座の肉厚を確保し、間座に必要な最低限の剛性を維持することができる。 More preferably, the angle of the tapered guide surface with respect to the bearing axis is less than 10 °. If the taper angle with respect to the bearing axis is increased more than necessary, the thickness of the spacer itself becomes thin, and as a result, it becomes difficult to ensure the rigidity of the spacer. By making the taper angle smaller than 10 °, the thickness of the spacer can be ensured and the minimum rigidity necessary for the spacer can be maintained.
さらに好ましくは、ころは、円錐ころである。スラスト荷重やモーメント荷重、ラジアル荷重を同時に受けるには、円錐ころ軸受が適用される。ここで、上記した構成の転がり軸受において、ころを円錐ころとすると、上記したスラスト荷重やモーメント荷重、ラジアル荷重を同時に受けることができるとともに、間座を容易に組み込むことができ、作業性が向上する。 More preferably, the roller is a tapered roller. To receive thrust load, moment load and radial load at the same time, tapered roller bearings are applied. Here, in the rolling bearing configured as described above, if the roller is a tapered roller, the thrust load, moment load, and radial load described above can be simultaneously received, and the spacer can be easily incorporated to improve workability. To do.
この発明の他の局面においては、風力発電機の主軸支持構造は、風力を受けるブレードと、その一端がブレードに固定され、ブレードとともに回転する主軸と、固定部材に組み込まれ、主軸を回転自在に支持する転がり軸受とを有する。ここで、転がり軸受は、複数のころと、端面を向き合わせるように配置された複列の軌道輪と、複列の軌道輪の間に配置される間座とを備え、間座のはめあい面には、テーパ状の案内面が設けられている。 In another aspect of the present invention, the main shaft support structure of the wind power generator includes a blade that receives wind power, one end of which is fixed to the blade, the main shaft that rotates together with the blade, and a fixed member that can rotate the main shaft. And a rolling bearing to support. Here, the rolling bearing includes a plurality of rollers, a double row raceway ring arranged so that the end faces face each other, and a spacer arranged between the double row raceway rings, and a fitting surface of the spacer Is provided with a tapered guide surface.
このように構成することにより、上記した転がり軸受を有する風力発電機の主軸支持構造は、間座を容易に組み込むことができるため、作業性が向上し、生産性が良好になる。 By comprising in this way, since the spindle support structure of the wind power generator which has the above-mentioned rolling bearing can incorporate a spacer easily, workability | operativity improves and productivity becomes favorable.
この発明によれば、間座のはめあい面には、テーパ状の案内面が設けられているため、間座の幅面における内径寸法を、間座の最小内径寸法よりも大きくしたり、間座の幅面における外径寸法を、間座の最大外径寸法よりも小さくすることができる。そうすると、回転軸やハウジングに間座を組み込む際に、間座の幅面における径方向の寸法の差が大きいため、案内面を利用して容易に組み込むことができる。 According to the present invention, since the mating surface of the spacer is provided with the tapered guide surface, the inner diameter of the spacer in the width surface is made larger than the minimum inner diameter of the spacer, The outer diameter dimension in the width surface can be made smaller than the maximum outer diameter dimension of the spacer. Then, when the spacer is incorporated into the rotary shaft or the housing, the radial dimension difference in the width surface of the spacer is large, so that the spacer can be easily incorporated using the guide surface.
また、このような転がり軸受を有する風力発電機の主軸支持構造は、間座を容易に組み込むことができるため、生産性が良好である。 Further, the main shaft support structure of a wind power generator having such a rolling bearing can be easily incorporated with a spacer, and therefore has high productivity.
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図2は、この発明の一実施形態に係る転がり軸受を複列円錐ころ軸受とした場合の複列円錐ころ軸受11を示した断面図である。図2を参照して、複列円錐ころ軸受11は、外輪12と、複列の軌道輪として小端面21a、21bが向き合うよう配置された複列の内輪13a、13bと、外輪12と内輪13a、13bとの間に配置された複数の円錐ころ14a、14bと、複数の円錐ころ14a、14bを保持するピン型保持器15a、15bと、内輪13aと内輪13bの間に配置される内輪間座16とを備える。内輪間座16は、その両側の幅面22a、22bが、内輪13a、13bの小端面21a、21bと当接するように配置されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a double row tapered roller bearing 11 when the rolling bearing according to one embodiment of the present invention is a double row tapered roller bearing. Referring to FIG. 2, double-row tapered roller bearing 11 includes
複列円錐ころ軸受11は、外輪12の外径側に位置するハウジング(図示せず)に固定され、内輪13a、13bの内径側に位置する回転軸20を支持する。
The double row tapered roller bearing 11 is fixed to a housing (not shown) located on the outer diameter side of the
なお、保持器としてピン型保持器15a、15bを用いると、複列円錐ころ軸受11内に円錐ころ14a、14bを多く収容することができるため、高荷重を受ける際には、好適である。
In addition, when
ピン型保持器15a、15bは、各円錐ころ14a、14bを貫通するピン17a、17bと、各円錐ころ14a、14bの小端面側に突出する複数のピン17a、17bの一方端を保持する環状の小径側側板19a、19bと、各円錐ころ14a、14bの大端面側に突出する複数のピン17a、17bの他方端を保持する環状の大径側側板18a、18bとを有する。小径側側板19a、19bは、内輪13a、13bの小鍔側に配置されており、大鍔側に配置された大径側側板18a、18bよりも、その径は小さい。
The pin-
ピン型保持器15a、15bを構成する小径側側板19a、19bおよび複列の円錐ころ14a、14bは、内輪間座16によって、相互間の距離を確保しており、互いに干渉することはない。なお、内輪間座16は、組み込み時において、両側に配置される内輪13a、13bから圧力が加えられるため、最低限の剛性が要求される。
The small-
次に、内輪間座16の形状および内輪間座16の組み込み方法について説明する。図1は、図2においてIで示した部分のうち、内輪間座16の一部を示す拡大断面図である。また、図3は、内輪間座16を回転軸20に組み込む状態を示す図である。図1および図2を参照して、内輪間座16には、回転軸20をはめこんで組み込むための開口孔26が設けられている。開口孔26の内径面、すなわち、内径側に配置される回転軸20とはめあうはめあい面には、幅面22a、22b側に向かって、テーパ状の案内面23a、23bが設けられている。こうすることにより、内輪間座16の内径面のうち、もっとも径が小さい最小内径面24の内径寸法よりも、幅面22a、22bにおける内径寸法を大きくすることができる。また、案内面23a、23bをテーパ状とすることにより、最小内径面24と案内面23a、23bは、円滑に連なることになる。
Next, the shape of the
次に、図3を参照して、回転軸20に内輪間座16を組み込む方法について説明する。内輪間座16には上記したように、開口孔26が設けられている。内輪間座16を図3中の矢印Cの方向に移動させ、回転軸20の端面28側から、内輪間座16の開口孔26に挿入することにより、内輪間座16は回転軸20に組み込まれる。ここで、内輪間座16の最小内径面24と回転軸20の外径面25とが、図3中の点線で示すずれた位置で挿入されたとしても、はめあい面には案内面23aが設けられており、幅面22aにおける内径寸法は大きくなっているため、案内面23aを利用して、容易に組み込むことができる。この場合、内輪間座16の幅面22a、22bと回転軸20の端面28とは干渉することはない。その後、回転軸20に内輪間座16を挿入していくと、テーパ状の案内面23aと最小内径面24は円滑に連なっているため、滑らかに組み込まれ、内輪間座16のはめあい面と回転軸20の外径面25が適切にはめあうことになる。
Next, a method of incorporating the
こうすることにより、内輪間座16と回転軸20とを干渉させることなく、内輪間座16を回転軸20に容易に組み込むことができる。
By doing so, the
この場合、内輪間座16の両側の幅面22a、22b側に向かってテーパ状の案内面23a、23bを設け、いずれの方向から回転軸20に挿入してもよいことにしたが、回転軸20に挿入する内輪間座16の方向性を予め決めておけば、その方向に合わせて、いずれか一方の幅面側のみに向かって、テーパ状の案内面を設けてもよい。また、内輪間座16の外径面29および案内面23a、23bの角部には、取扱い性向上の観点から、面取り部27を設けてもよい。
In this case, tapered guide surfaces 23a and 23b are provided toward the width surfaces 22a and 22b on both sides of the
ここで、図1中の寸法Aの2倍の寸法で示される最小内径面24における内径寸法と幅面22aにおける内径寸法との差は、0.7mm以上とする。このように構成すると、必要最低限の径方向寸法の差を確保することができる。また、この場合、径方向寸法の差を必要以上に大きくしすぎると、内輪間座16の肉厚が薄くなり、必要な剛性を確保することができなくなる。
Here, the difference between the inner diameter dimension of the minimum
また、最小内径面24は、軸受軸線と平行であり、軸受軸線に対する案内面23aのテーパの角度をBとすると、角度Bは、10°よりも小さくするとよい。10°以上になると、幅面22aにおける内径寸法が必要以上に大きくなるとともに、上記と同様に内輪間座16の肉厚が薄くなり、必要な剛性を保てなくなるおそれがあるためである。なお、上記した複列円錐ころ軸受11の寸法関係においては、テーパの角度Bは、2〜3°であることが好ましい。
Further, the minimum
また、上記の実施の形態においては、互いに向き合うように配置された複列の内輪の間に配置される内輪間座について説明したが、これに限らず、互いに向き合うように配置された複列の外輪の間に配置される外輪間座についても同様に適用される。 Further, in the above-described embodiment, the inner ring spacers disposed between the double rows of inner rings arranged so as to face each other have been described. However, the present invention is not limited to this, and the double rows arranged so as to face each other. The same applies to the outer ring spacer disposed between the outer rings.
図4は、この場合の複列円錐ころ軸受を示す断面図である。図4を参照して、複列円錐ころ軸受31は、複列の軌道輪として端面40a、40bが向き合うように配置された複列の外輪32a、32bと、内輪33と、複列の外輪32a、32bと内輪33との間に配置された複数の円錐ころ34a、34bと、複数の円錐ころ34a、34bを保持するピン型保持器35a、35bと、外輪32a、32bとの間に配置された外輪間座36とを備える。外輪間座36は、その両側の幅面41a、41bが、外輪32a、32bの端面40a、40bに当接するように、配置される。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the double row tapered roller bearing in this case. Referring to FIG. 4, double row tapered
複列円錐ころ軸受31は、外輪32a、32bの外径側に位置するハウジング37に固定され、内輪33の内径側に位置する回転軸42を支持する。
The double row tapered
ここで、外輪間座36のはめあい面には、幅面41a、41b側に向かって、テーパ状の案内面39a、39bが設けられている。こうすることにより、外輪間座36の幅面41a、41bにおける外径寸法は、外輪間座36の外径面のうち、もっとも径が大きい最大外径面38における外径寸法よりも小さくなる。そうすると、外輪間座36をハウジング37に組み込む際に、多少のずれがあったとしても、ハウジング37に設けられた開口孔に、干渉することなく、組み込むことができる。なお、この場合も上記と同様に、外輪間座36の挿入方向を考慮し、テーパ状の案内面を、外輪間座36の片方の幅面側に向かって設けてもよい。
Here, tapered
図5および図6は、上記した複列円錐ころ軸受を主軸支持軸受55として適用した場合の、風力発電機の主軸支持構造の一例を示している。主軸支持構造の主要部品を支持するナセル52のケーシング53は、高い位置で、旋回座軸受51を介して支持台50上に水平旋回自在に設置されている。風力を受けるブレード57を一端に固定する主軸56は、ナセル52のケーシング53内で、軸受ハウジング54に組み込まれた主軸支持軸受55を介して、回転自在に支持されている、主軸56の他端は増速機58に接続され、この増速機58の出力軸が発電機59のロータ軸に結合されている。ナセル52は、旋回用モータ60により、減速機61を介して任意の角度に旋回させられる。
5 and 6 show an example of the main shaft support structure of the wind power generator when the double row tapered roller bearing described above is applied as the main
軸受ハウジング54に組み込まれた主軸支持軸受55は、この発明の一実施形態に係る転がり軸受であって、複数のころと、端面を向き合わせるように配置された複列の軌道輪と、複列の軌道輪の間に配置される間座とを備える。ここで、間座のはめあい面には、テーパ状の案内面が設けられている。主軸支持軸受55を、このような構成の複列円錐ころ軸受にすることにより、間座を主軸56に組み込む際に、容易に組み込むことができる。このような風力発電機の主軸支持構造は、生産性が良好である。
The main shaft support bearing 55 incorporated in the bearing
なお、上記の実施の形態においては、転がり軸受に備えられるころは、ピン型保持器によって保持されていたが、これに限らず、他の保持器、たとえば、溶接保持器やプレス保持器等によって、保持されていてもよい。また、円錐ころに限らず、円筒ころ等、他のころであってもよい。 In the above embodiment, the roller provided in the rolling bearing is held by the pin type cage. However, the present invention is not limited to this, and other cages such as a welded cage and a press cage are used. , May be held. Further, the roller is not limited to a tapered roller, and may be another roller such as a cylindrical roller.
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, this invention is not limited to the thing of embodiment shown in figure. Various modifications and variations can be made to the illustrated embodiment within the same range or equivalent range as the present invention.
この発明に係る転がり軸受は、間座を容易に組み込むことができるため、良好な作業性が要求される転がり軸受に有効に利用される。 Since the rolling bearing according to the present invention can easily incorporate a spacer, it is effectively used for a rolling bearing that requires good workability.
この発明に係る風力発電機の主軸支持構造は、生産性が良好であるため、大型の風力発電機の主軸支持構造等に有効に利用できる。 Since the main shaft support structure for a wind power generator according to the present invention has good productivity, it can be effectively used for the main shaft support structure for a large-scale wind power generator.
11,31 複列円錐ころ軸受、12,32a,32b 外輪、13a,13b,33 内輪、14a,14b,34a,34b 円錐ころ、15a,15b,35a,35b ピン型保持器、16 内輪間座、17a,17b ピン、18a,18b 大径側側板、19a,19b 小径側側板、20,42 回転軸、21a,21b 小端面、22a,22b,41a,41b 幅面、23a,23b,39a,39b 案内面、24 最小内径面、25,29 外径面、26 開口孔、27 面取り部、28,40a,40b 端面、36 外輪間座、37 ハウジング、38 最大外径面、50 支持台、51 旋回座軸受、52 ナセル、53 ケーシング、54 軸受ハウジング、55 主軸支持軸受、56 主軸、57 ブレード、58 増速機、59 発電機、60 旋回用モータ、61 減速機。 11, 31 Double row tapered roller bearings, 12, 32a, 32b Outer ring, 13a, 13b, 33 Inner ring, 14a, 14b, 34a, 34b Conical roller, 15a, 15b, 35a, 35b Pin type cage, 16 Inner ring spacer, 17a, 17b Pin, 18a, 18b Large diameter side plate, 19a, 19b Small diameter side plate, 20, 42 Rotating shaft, 21a, 21b Small end surface, 22a, 22b, 41a, 41b Wide surface, 23a, 23b, 39a, 39b Guide surface , 24 Minimum inner surface, 25, 29 Outer surface, 26 Open hole, 27 Chamfered portion, 28, 40a, 40b End surface, 36 Outer ring spacer, 37 Housing, 38 Maximum outer surface, 50 Support base, 51 Swivel seat bearing , 52 nacelle, 53 casing, 54 bearing housing, 55 spindle support bearing, 56 spindle, 57 blade, 58 speed increaser, 9 generator, 60 swing motor, 61 speed reducer.
Claims (5)
端面を向き合わせるように配置された複列の軌道輪と、
前記複列の軌道輪の間に配置される間座とを備える転がり軸受であって、
前記間座のはめあい面には、テーパ状の案内面が設けられている、転がり軸受。 With multiple times,
A double-row race ring arranged so that the end faces face each other;
A rolling bearing comprising a spacer disposed between the double row raceways,
A rolling bearing provided with a tapered guide surface on a fitting surface of the spacer.
その一端が前記ブレードに固定され、ブレードとともに回転する主軸と、
固定部材に組み込まれ、前記主軸を回転自在に支持する転がり軸受とを有する風力発電機の主軸支持構造であって、
前記転がり軸受は、複数のころと、端面を向き合わせるように配置された複列の軌道輪と、前記複列の軌道輪の間に配置される間座とを備え、
前記間座のはめあい面には、テーパ状の案内面が設けられている、風力発電機の主軸支持構造。 A blade that receives wind,
One end of which is fixed to the blade and rotates with the blade;
A main shaft support structure of a wind power generator, which is incorporated in a fixed member and has a rolling bearing that rotatably supports the main shaft,
The rolling bearing includes a plurality of rollers, a double row raceway ring arranged to face end faces, and a spacer arranged between the double row raceway rings,
A main shaft support structure for a wind power generator, wherein a tapered guide surface is provided on a fitting surface of the spacer.
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-
2005
- 2005-12-09 JP JP2005356713A patent/JP2007162750A/en not_active Withdrawn
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