一种均匀冷却的双轴承永磁直驱风力发电机轴承系统的制作方法

1.本实用新型属于风力发电机技术领域，具体涉及一种均匀冷却的双轴承永磁直驱风力发电机轴承系统。


背景技术：

2.随着风力发电市场化进程的加速，风电行业对可靠性和度电成本的要求越来越严苛，市场对大功率、大叶轮的直驱风机需求迫切。随着功率等级和叶片长度的不断增加，机组的载荷大幅提升，单轴承的传动链结构已不能满足机组可靠性、经济性及供应链要求，双轴承结构技术路线在大功率风机上的应用趋势日益彰显。
3.主轴轴承是机组成败与否的关键部件，由于轴承运转滚子与内外圈摩擦发热、轴承密封与定转轴摩擦生热、轴承周边温度场复杂多变、风载大小交替，造成轴承实际运行温度时高时低，而轴承温度及内外圈温差又对轴承可靠运行有极大影响，温差过大会引起轴承紧量过大或跑圈，轴承温度过高会导致润滑油脂失效和轴承寿命下降。因此，需要对轴承内外圈温度进行监控，对轴承内外圈进行有效冷却，保证轴承运转温度、温差处于理想的最佳状态，保障机组传动链安全可靠，延长机组寿命。
4.风力发电机组传动链正处于技术转型的阶段，双轴承结构才开始大批量应用，因此没有搜索到相关双轴承冷却的专利，但各大主机厂和轴承厂家已意识到轴承内外圈温度及温差对双轴承传动链的可靠性有重大影响，轴承对温度的敏感性比单轴承结构都要强的多，因此都在做这方面的深入研究。
5.专利申请号为201620349021.9的实用新型专利公布了一种大型风力发电机轴承的通风冷却结构，采用的是将定子机架分为上下两层，把发电机的空间分为前腔和后腔，利用冷却电机绕组所有主风路的风冷却单侧轴承外表面，此种方式的轴承的冷却风量不可调，轴承内圈也无法冷却，轴承内外圈温差并不受控，且不能解决轴承外圈比轴承内圈温度高的问题，这是双轴承结构最不希望发生的工况。


技术实现要素：

6.为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型目的在于提供一种保证轴承充分且均匀冷却的双轴承永磁直驱风力发电机轴承系统。
7.本实用新型所采用的技术方案为：
8.一种均匀冷却的双轴承永磁直驱风力发电机轴承系统，包括机座，机座上安装有定轴，定轴上通过轴承连接有转轴；所述定轴的内壁上分别设置有进风孔和出风孔，机座上穿设有安装管，安装管内安装有送风机构，送风机构的出风口连接有送风管，送风管的另一端与定轴的进风孔处连接；所述机座朝向转轴的端盖的一侧设置有过风管，机座的另一侧设置有排风口。送风机构将冷却风由送风管吹入定轴与转轴之间的环形腔，冷却风再从出风口流出定轴与转轴之间的中部腔体，再从机座排出。冷却风在定轴与转轴之间具有一个确定的流通通道，从而定轴与转轴之间的环形腔和中部腔体均能被可靠冷却。冷却风进入
定轴与转轴之间的环形腔时，轴承外圈和油脂被冷却，转轴外部被冷却时，轴承内圈相应冷却，则可减小轴承内圈和外圈的温差，保证轴承正常工作。
9.作为本实用新型的优选方案，所述定轴的内壁上设置有隔板。隔板将定轴和转轴之间的环形腔一分为二，一部分作为废油收集腔，另一部分作为冷却定轴的风腔。通过设置隔板，可保证流出腔体的风纯净而不受油脂污染，同时保证外部空气和杂质不进入轴承室而影响轴承。
10.作为本实用新型的优选方案，所述转轴和定轴上均安装有测温元件，测温元件的另一端紧靠轴承。测温元件可对轴承内圈和外圈的温度进行测量，并将其传递给主控系统，主控系统根据不同位置的温度情况，对送风单元进行调控，调节轴承内圈和外圈的温差，使轴承运行温度处于最佳状态。
11.作为本实用新型的优选方案，所述转轴上连接有用于密封转轴的端盖与定轴之间间隙的油封，过风管的开口朝向油封。油封与定轴摩擦产生热量也会影响轴承外圈温度，此处为死风区。通过使过风管的开口朝向油封，冷却风能吹向油封，避免热量累积。
12.作为本实用新型的优选方案，所述送风机构为变频电机。变频电机可以调节风量，方便控制。通过控制变频电机的风量，能可靠调节轴承的冷却程度和轴承内圈与外圈的温差。
13.作为本实用新型的优选方案，所述送风管和过风管上均安装有调节风板，调节风板上设置有开孔。调节风板可以调节风量，使风量大小满足要求。调节风板可安装于送风管和定轴的进风孔的连接法兰面或机座和过风管的连接法兰面。调节风板的开孔大小可根据所需风量设计。
14.本实用新型的有益效果为：
15.1.本实用新型的送风机构将冷却风由送风管吹入定轴与转轴之间的环形腔，冷却风再从出风口流出定轴与转轴之间的中部腔体，再从机座排出。冷却风在定轴与转轴之间具有一个确定的流通通道，从而定轴与转轴之间的环形腔和中部腔体均能被可靠冷却。本实用新型的轴承和油脂被充分冷却，且减小轴承内圈和外圈的温差，保证轴承正常工作。
16.2.本实用新型利用已有的支撑件作为轴承冷却风路的一部分，附以连接的管路，结构简单，易于实现。采用本实用新型可大幅提高轴承系统的可靠性，特别适宜在大功率风力发电机组上应用。
附图说明
17.图1是进风处本实用新型的剖视图；
18.图2是出风处本实用新型的剖视图。
19.图中，1
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机座；2
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定轴；3
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转轴；4
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安装管；5
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送风机构；6
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送风管；7
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过风管；8
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测温元件；9
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调节风板；11
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排风口；21
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进风孔；22
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出风孔；23
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隔板；24
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油封。
具体实施方式
20.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限
制。
21.如图1和图2所示，本实施例的均匀冷却的双轴承永磁直驱风力发电机轴承系统，包括机座1，机座1上安装有定轴2，定轴2上通过轴承连接有转轴3；所述定轴2的内壁上分别设置有进风孔21和出风孔22，机座1上穿设有安装管4，安装管4内安装有送风机构5，送风机构5的出风口连接有送风管6，送风管6的另一端与定轴2的进风孔21处连接；所述机座1朝向转轴3的端盖的一侧设置有过风管7，机座1的另一侧设置有排风口11。送风管6可以是硬管，为方便装配，可分成几段，中间用软管连接。
22.送风机构5将冷却风由送风管6吹入定轴2与转轴3之间的环形腔，冷却风再从出风口流出定轴2与转轴3之间的中部腔体，再从机座1排出。冷却风在定轴2与转轴3之间具有一个确定的流通通道，从而定轴2与转轴3之间的环形腔和中部腔体均能被可靠冷却。冷却风进入定轴2与转轴3之间的环形腔时，轴承外圈和油脂被冷却，转轴3外部被冷却时，轴承内圈相应冷却，则可减小轴承内圈和外圈的温差，保证轴承正常工作。
23.更进一步，所述定轴2的内壁上设置有隔板23。隔板23将定轴2和转轴3之间的环形腔一分为二，一部分作为废油收集腔，另一部分作为冷却定轴2的风腔。通过设置隔板23，可保证流出腔体的风纯净而不受油脂污染，同时保证外部空气和杂质不进入轴承室而影响轴承。
24.为了方便监控轴承内圈和外圈的温度，所述转轴3和定轴2上均安装有测温元件8，测温元件8的另一端紧靠轴承。测温元件8可对轴承内圈和外圈的温度进行测量，并将其传递给主控系统，主控系统根据不同位置的温度情况，对送风单元进行调控，调节轴承内圈和外圈的温差，使轴承运行温度处于最佳状态。
25.为了方便密封定轴2与转轴3的端盖之间的间隙，所述转轴3上连接有用于密封转轴3的端盖与定轴2之间间隙的油封24，过风管7的开口朝向油封24。油封24与定轴2摩擦产生热量也会影响轴承外圈温度，此处为死风区。通过使过风管7的开口朝向油封24，冷却风能吹向油封24，避免热量累积。
26.具体地，所述送风机构5为变频电机。变频电机可以调节风量，方便控制。通过控制变频电机的风量，能可靠调节轴承的冷却程度和轴承内圈与外圈的温差。
27.更进一步，所述送风管6和过风管7上均安装有调节风板9，调节风板9上设置有开孔。调节风板9可以调节风量，使风量大小满足要求。调节风板9可安装于送风管6和定轴2的进风孔21的连接法兰面或机座1和过风管7的连接法兰面。调节风板9的开孔大小可根据所需风量设计。
28.本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。