JP2012092970A - 特に風車のための三列ころ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】温度差が生じた場合にも接着摩耗を生じない、特に風車のための三列ころ軸受を提供する。
【解決手段】特に風車のための三列ころ軸受１であって、半径方向荷重を受ける一列の半径方向ころ２と、軸方向荷重を受ける軸方向ころ３，４の一対の列とが設けられている形式のものにおいて、軸方向ころ３，４がテーパさせられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、半径方向荷重を受ける一列の半径方向ころと、軸方向荷重を受ける軸方向ころの一対の列とを有する、特に風車のための、三列ころ軸受に関する。

風車にはロータ軸が設けられており、このロータ軸は、発電機のステータに対するロータの移動の間に電気を発生する発電機の一部である。ステータは多数のコイルを有しており、ロータは多数の永久磁石又は電磁石を有していてよく、ロータが回転させられると電圧が誘発される。

近年、より大きなパワーを有する風車への傾向を見ることができ、この風車は、大型の主軸受を必要とする。大型の主軸受においては、軸受の外輪と内輪との間の温度差が発生する。主軸受は、大きな半径方向寸法、例えば、２５００ｍｍ以上の直径を有する一方で、幅は、例えば１００〜３００ｍｍの寸法でしかない。このような大きな軸受直径は、軸受の損傷を回避するために、半径方向での大きな間隙を生じることにつながるかなり大きな半径方向公差を必要とする。約１度の小さな温度差でさえ、損傷を回避するために大きな間隙を必要とする。しかしながら、間隙を任意に拡大することはできない。主軸受の大きな半径方向公差は、大きなゆるみに関する問題につながる恐れがあり、横すべり（skid）又はこすれ（smear）の軸受問題により、ころの接着摩耗（adhesive wear）が促進される。

風車のための軸受の公差に関する問題を回避するために、主軸を支持するための２つ以上の軸受、特に主軸に沿って配置された２つの半径方向ころ軸受と１つの軸方向ころ軸受とを使用することが提案されている。しかしながら、３つの個々の軸受を使用することは、高価な解決手段であり、１つの大型軸受だけの場合よりも大きなスペースを占める。欧州特許出願公開第１６７７００５号明細書には、主軸のための三列円筒ころ軸受が開示されており、主軸はギヤボックスの入力軸に結合されており、主軸は、半径方向加重を受ける一列のころと、スラスト加重を受けるころの一対の列とを含む１つの三列ころ軸受によってナセルに支持されている。スラスト荷重ころは円筒ころであり、これらのころは、軸受の中心線からの距離がころに沿って増大するにつれて半径方向速度がころに沿って増大するので、スキッド問題による接着摩耗を生じる。

従って、本発明の課題は、温度差が生じた場合にも接着摩耗を生じない、特に風車のための三列ころ軸受を提供することである。

本発明によれば、前記課題は、上記三列ころ軸受において、軸方向ころがテーパさせられていることによって解決される。

円筒ころの代わりにテーパした軸方向ころを用いることにより、ころに沿って半径方向で増大する速度による横すべり問題が回避される。従って、本発明の三列ころ軸受は、慣用の三列ころ軸受と比較して、より長い寿命を保証する。

本発明の三列ころ軸受のさらなる発展形によれば、三列ころ軸受は、軸方向ころを収容する少なくとも１つの外輪及び／又は軸方向ころを収容する少なくとも１つの内輪を有していてよい。本発明の三列ころ軸受において、テーパした軸方向ころは軸方向荷重のみを受けるのに対し、半径方向荷重は外輪によって受けられる。

本発明の好適な実施の形態によれば、少なくとも１つの外輪又は少なくとも１つの内輪は、テーパしたころを凹所に収容していてよい。本発明の三列ころ軸受は、外輪と内輪との間の大きな間隙を提供する大きな半径方向公差を有することができるので、外輪と内輪との温度差に対してより敏感ではない。

好適には、本発明の三列ころ軸受において、外輪における凹所は、テーパした軸方向ころのテーパした形状の全てを収容する。内輪と外輪との寸法公差は、軸方向よりも半径方向でより大きな間隙を提供する。異なる間隙は、内輪と外輪との温度差の補償を補助する。

本発明の三列ころ軸受の１つの実施の形態において、ころは、内輪と外輪との間を自由に転動及び移動してよい。

本発明の三列ころ軸受の択一的な実施の形態において、ころは、回転及び転動の間にころを特定の位置に保持する１つ又は２つ以上のころケージに結合されている。

本発明のさらなる発展によれば、三列ころ軸受は軸方向の力によってプレストレスを加えられていてよい。三列ころ軸受にプレストレスが加えられていると、ゆるみ及び関連する接着摩耗に関する問題が回避される。

本発明の三列ころ軸受は、少なくとも１つの外輪と少なくとも１つの内輪との間にダイナミックシールを有していてよい。

さらに、本発明は、好適には主軸、ハブ、発電機ステータ部分及び／又は発電機ロータ部分を有する風車に関する。

本発明の風車の主軸、ハブ及び／又は発電機ロータ部分は、上で説明した三列ころ軸受によって支持されていてよい。

本発明の風車は、ギヤレス直接駆動風車であってよい。

本発明及び本発明の基礎となる原理は、好適な実施の形態の以下の説明を考慮した場合にさらによく理解されるであろう。

本発明による三列ころ軸受の実施の形態の第１の斜視断面図である。 図１の三列ころ軸受の第２の断面図である。 図１の三列ころ軸受の断面図である。

図１及び図２は、一列の半径方向ころ２と、軸方向荷重を受ける軸方向ころ３，４の一対の列とを有する三列ころ軸受１の一部を示している。軸方向ころ３，４は、テーパさせられており、つまり、軸方向ころ３，４の外側の直径は、内側の直径よりも大きい。

三列ころ軸受１は、軸方向ころ３，４を収容した１つの外輪５を有している。図３に最もよく示されているように、半径方向ころ２は、一方の側において外輪５の支持面７に、他方の側において内輪９の支持面８に接触している。

外輪５には凹所６が設けられており、この凹所６は、図３に示すように、テーパした軸方向ころ３のテーパした形状の全てを収容している。内輪９は、テーパした軸方向ころ３の鉛直方向の面に当接したテーパしていない面を有している。これにより、テーパした軸方向ころを損傷することなく、半径方向間隙は大きくてよい。

内輪９と外輪５との寸法公差は、内輪９と外輪５との間の温度差を補償するために、軸方向よりも半径方向でより大きな間隙を提供している。

三列ころ軸受１は、特に風車において使用するのに適している。三列ころ軸受は、好適にはギヤレス直接駆動風車である風車の主軸、ハブ及び／又は発電機ロータ部分を支持するために使用されてよい。三列ころ軸受１の一方の部分は、静止構造部、例えばナセル又はタワーに結合されているか、又は風車の発電機ステータ部分に結合されていてよく、三列ころ軸受の他方の部分は、風車の回転可能な主軸、ハブ及び／又は発電機ロータ部分に結合されていてよい。概して、風車の１つ又は２つ以上の回転部及び／又は静止部は、三列ころ軸受に結合されていてよい。

ギヤレス直接駆動風車の発電機は、外側ロータと内側ロータとを有しており、この場合、ロータ及び／又はステータは三列ころ軸受に結合されている。

１ 三列ころ軸受、 ２ 半径方向ころ、 ３，４ 軸方向ころ、 ５ 外輪、 ６ 凹所、 ７ 軸受面、 ８ 軸受面、 ９ 内輪

Claims (14)

1. 特に風車のための三列ころ軸受（１）であって、半径方向荷重を受ける一列の半径方向ころ（２）と、軸方向荷重を受ける軸方向ころ（３，４）の一対の列とが設けられている形式のものにおいて、軸方向ころ（３，４）がテーパさせられていることを特徴とする、特に風車のための三列ころ軸受。
2. 軸方向ころ（３，４）を収容する少なくとも１つの外輪（５）及び／又は軸方向ころ（３，４）を収容する少なくとも１つの内輪（９）が設けられている、請求項１記載の三列ころ軸受。
3. 少なくとも１つの外輪（５）又は少なくとも１つの内輪（９）が、テーパした軸方向ころ（３，４）を凹所（６）に収容している、請求項２記載の三列ころ軸受。
4. 外輪（５）に設けられた凹所（６）が、テーパした軸方向ころ（３，４）のテーパした形状の全てを収容している、請求項３記載の三列ころ軸受。
5. 内輪（９）と外輪（５）との寸法公差が、軸方向よりも半径方向でより大きな公差を提供している、請求項１から４までのいずれか１項記載の三列ころ軸受。
6. 半径方向ころ（２）及び／又は軸方向ころ（３，４）が自由に転動及び移動する、請求項１から５までのいずれか１項記載の三列ころ軸受。
7. 半径方向ころ（２）及び／又は軸方向ころ（３，４）が、ころ（２，３，４）を保持する１つ又は２つ以上のころケージに結合されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の三列ころ軸受。
8. 軸方向の力によってプレストレスを与えられている、請求項１から７までのいずれか１項記載の三列ころ軸受。
9. 少なくとも１つの外輪（５）と少なくとも１つの内輪（９）との間にダイナミックシールが設けられている、請求項１から８までのいずれか１項記載の三列ころ軸受。
10. 少なくとも１つの回転部と少なくとも１つの静止部とを有する風車において、少なくとも１つの回転部及び／又は少なくとも１つの静止部が、請求項１から８までのいずれか１項記載の三列ころ軸受に結合されていることを特徴とする、風車。
11. 少なくとも１つの回転部が、ハブ及び／又は主軸及び／又は発電機ロータを含む、請求項１０記載の風車。
12. 静止部が、発電機ステータを含む、請求項１０記載の風車。
13. 風車が、ギヤレス直接駆動風車である、請求項１０から１２までのいずれか１項記載の風車。
14. ギヤレス直接駆動風車の発電機が、外側ロータ及び内側ステータを有する、請求項１３記載の風車。

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