專利名稱：風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)和用于風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)的滾動軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及承受風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)的高靜載荷的滾動軸承和采用該滾動軸承的風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)通常由用于接收風(fēng)的槳葉連接至其上的轉(zhuǎn)子轂、用于將轉(zhuǎn)子轂的旋轉(zhuǎn)傳遞至發(fā)電機(jī)側(cè)的旋轉(zhuǎn)軸、塔架以及用于容納旋轉(zhuǎn)軸、發(fā)電機(jī)和類似物的短艙組成。在風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)中，使用多種滾動軸承，如用于支撐短艙基座使得短艙基座可以旋轉(zhuǎn)的軸承，以及用于支撐槳葉以便可以調(diào)整槳葉的槳距的軸承。該風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)暴露至諸如強(qiáng)風(fēng)之類的天氣，因此滾動軸承承受大載荷。而且，從有效發(fā)電的觀點看，鼓勵制造較大的風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)，并且風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)的滾柱軸承上的載荷變大。為了對這種大載荷采取措施，專利文獻(xiàn)1提出了一種滾柱軸承，其具有用于支撐槳葉的內(nèi)環(huán)、中心環(huán)和外環(huán)，以便可以調(diào)整槳葉的槳距。在該滾動軸承中，槳葉固定到其上的中心環(huán)由內(nèi)環(huán)和外環(huán)從兩個表面支撐，以便使?jié)L動軸承的載荷不同。[專利文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn) 1]US 2008/019931
發(fā)明內(nèi)容
同時，滾動軸承通常在旋轉(zhuǎn)時承受載荷，因此在軸承環(huán)和滾動元件之間維持潤滑狀態(tài)。然而，關(guān)于用于風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)的滾動軸承，軸承環(huán)和滾動元件之間的潤滑狀況可能會由于下述原因而惡化。在風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)中，根據(jù)風(fēng)況，可能不能在長的時間周期內(nèi)進(jìn)行槳距控制， 并且軸承的內(nèi)環(huán)和外環(huán)在長的時間周期內(nèi)彼此相對保持靜止。當(dāng)軸承在內(nèi)環(huán)和外環(huán)彼此相對保持靜止時承受大載荷時，所述大載荷使?jié)櫥蛷妮S承環(huán)(內(nèi)環(huán)·外環(huán))和滾動元件之間的空間流出，并且軸承的潤滑狀況惡化。在這點上，專利文獻(xiàn)1中披露的滾動軸承通過由內(nèi)環(huán)和外環(huán)從其兩側(cè)支撐槳葉固定到其上的中心環(huán)而改善其耐用性，因為分散了軸承上的載荷。然而，對由軸承上的大載荷引起的潤滑狀況的惡化沒有采取措施，同時槳葉的槳距是恒定的(槳葉的螺距角相對于轉(zhuǎn)子轂靜止)。而且，為了將軸承保持在潤滑狀態(tài)，可行的是轉(zhuǎn)動短艙或規(guī)則地改變槳葉的槳距， 但短艙的不必要的轉(zhuǎn)動或不必要的槳距控制會降低發(fā)電效率?？紤]到上述問題，本發(fā)明的目標(biāo)是提供用于風(fēng)力渦輪機(jī)的滾動軸承和風(fēng)力渦輪機(jī)，即使在滾動軸承在內(nèi)環(huán)和外環(huán)保持相對靜止同時承受大載荷時，其也能防止?jié)櫥瑺顩r
T^ O為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)的滾動軸承，用于支撐第一構(gòu)件和相對于第一構(gòu)件旋轉(zhuǎn)的第二構(gòu)件，該滾動軸承包括內(nèi)環(huán)，第一構(gòu)件固定至該內(nèi)環(huán)；外環(huán)，第二構(gòu)件固定至該外環(huán)；中心環(huán)，設(shè)置在內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間并且能夠獨立于內(nèi)環(huán)和外環(huán)旋轉(zhuǎn)；滾動元件，以滾動元件能夠自由滾動的方式設(shè)置在內(nèi)環(huán)和中心環(huán)之間以及中心環(huán)和外環(huán)之間；和用于使中心環(huán)旋轉(zhuǎn)的中心環(huán)驅(qū)動部件。在該滾動軸承中，能夠獨立于內(nèi)環(huán)和外環(huán)旋轉(zhuǎn)的中心環(huán)設(shè)置在內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間， 并由中心環(huán)驅(qū)動部件旋轉(zhuǎn)，使得設(shè)置在內(nèi)環(huán)和中心環(huán)之間以及中心環(huán)和外環(huán)之間的滾動元件在中心環(huán)旋轉(zhuǎn)時滾動。因此，即使在軸承的內(nèi)環(huán)和外環(huán)保持相對靜止且軸承承受大載荷時，通過旋轉(zhuǎn)中心環(huán)，也能避免軸承環(huán)和滾動元件之間的潤滑狀態(tài)變壞。而且，設(shè)置在內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間的中心環(huán)可以獨立于具有固定到其上的內(nèi)環(huán)和具有固定到其上的外環(huán)旋轉(zhuǎn)，因此由中心環(huán)驅(qū)動部件進(jìn)行的中心環(huán)的旋轉(zhuǎn)不影響內(nèi)環(huán)和外環(huán)以及固定至內(nèi)環(huán)和外環(huán)的第一構(gòu)件和第二構(gòu)件。因此，不需要進(jìn)行不必要的導(dǎo)致降低發(fā)電效率的短艙轉(zhuǎn)動或槳葉的槳距控制。在用于風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)的滾動軸承中，優(yōu)選地還包括用于控制中心環(huán)驅(qū)動部件以在第一構(gòu)件相對于第二構(gòu)件在預(yù)定的時間周期內(nèi)保持靜止時旋轉(zhuǎn)中心環(huán)的控制部件。在這里，代替使中心環(huán)不間斷地旋轉(zhuǎn)，控制部件控制使得中心環(huán)在需要時旋轉(zhuǎn)。以這種方式，當(dāng)?shù)谝粯?gòu)件相對于第二構(gòu)件在預(yù)定時間周期內(nèi)保持靜止時，中心環(huán)驅(qū)動部件使中心環(huán)旋轉(zhuǎn)以降低驅(qū)動中心環(huán)要求的能量。在上述用于風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)的滾動軸承中，中心驅(qū)動單元可以包括將動力供給至驅(qū)動軸的動力源和將已經(jīng)從驅(qū)動軸輸出的動力傳遞至中心環(huán)的齒輪傳動機(jī)構(gòu)。所述動力源為用于將動力供給至驅(qū)動軸的組成元件，并且可以不限制其物理、機(jī)械或電學(xué)配置，如其能量類型、供給方法和驅(qū)動軸的結(jié)構(gòu)。該動力源例如可以為根據(jù)從外電源或發(fā)電機(jī)獲得電力運(yùn)行的電動機(jī)。本文中的齒輪傳動機(jī)構(gòu)可以為傳遞動力的齒輪組，且不限于其物理或機(jī)械配置。 用作齒輪傳動機(jī)構(gòu)的齒輪例如可以為斜齒輪、人字齒輪、齒條、錐齒輪、冠狀齒輪、蝸輪或準(zhǔn)雙曲面齒輪。例如，中心環(huán)可以具有沿軸向方向相對于內(nèi)環(huán)和外環(huán)突出的凸起部，并且齒輪傳動機(jī)構(gòu)包括固定至中心環(huán)驅(qū)動部件的驅(qū)動軸的第一齒輪和形成在中心環(huán)的凸起部的內(nèi)或外圓周上且與第一齒輪嚙合的第二齒輪?？商鎿Q地，齒輪傳動機(jī)構(gòu)可以包括固定至驅(qū)動軸的蝸輪和沿中心齒輪的軸向方向形成在中心齒輪的端面上且與蝸輪嚙合的另一齒輪。在風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)的滾動軸承用于支撐槳距控制的情況中，第一構(gòu)件和第二構(gòu)件中的一個為槳葉且另一個為轉(zhuǎn)子轂。在風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)的滾動軸承用作短艙轉(zhuǎn)動部件的情況中，第一構(gòu)件和第二構(gòu)件中的一個為直立安裝在基座上的塔架且另一個為短艙。在該風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)中，如上所述，滾動軸承構(gòu)造為使得能夠獨立于內(nèi)環(huán)和外環(huán)旋轉(zhuǎn)的中心環(huán)設(shè)置在內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間，并由中心環(huán)驅(qū)動部件旋轉(zhuǎn)。因此，設(shè)置在內(nèi)環(huán)和中心環(huán)之間以及中心環(huán)和外環(huán)之間的滾動元件在中心環(huán)旋轉(zhuǎn)時滾動。因此，即使在軸承的內(nèi)環(huán)和外環(huán)保持相對靜止且軸承承受大載荷時，也能避免軸承環(huán)和滾動元件之間的潤滑狀態(tài)變壞。
而且，設(shè)置在內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間的中心環(huán)可以獨立于具有固定到其上的第一構(gòu)件的內(nèi)環(huán)和具有固定到其上的第二構(gòu)件的外環(huán)旋轉(zhuǎn)，并且因此由中心環(huán)驅(qū)動部件進(jìn)行的中心環(huán)的旋轉(zhuǎn)不影響內(nèi)環(huán)和外環(huán)以及固定至內(nèi)環(huán)和外環(huán)的第一構(gòu)件和第二構(gòu)件。因此，不需要進(jìn)行不必要的導(dǎo)致降低發(fā)電效率的短艙轉(zhuǎn)動或槳葉的槳距控制。有益效果根據(jù)本發(fā)明，能夠獨立于內(nèi)環(huán)和外環(huán)旋轉(zhuǎn)的中心環(huán)設(shè)置在內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間，并由中心環(huán)驅(qū)動部件旋轉(zhuǎn)，使得設(shè)置在內(nèi)環(huán)和中心環(huán)之間以及中心環(huán)和外環(huán)之間的滾動元件在中心環(huán)旋轉(zhuǎn)時滾動。因此，即使在軸承的內(nèi)環(huán)和外環(huán)保持相對靜止且軸承承受大載荷時，也能避免軸承環(huán)和滾動元件之間的潤滑狀態(tài)變壞。而且，設(shè)置在內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間的中心環(huán)可以獨立于具有固定到其上的第一構(gòu)件的內(nèi)環(huán)和具有固定到其上的第二構(gòu)件的外環(huán)旋轉(zhuǎn)，并且因此由中心環(huán)驅(qū)動部件進(jìn)行的中心環(huán)的旋轉(zhuǎn)不影響內(nèi)環(huán)和外環(huán)以及固定至內(nèi)環(huán)和外環(huán)的第一構(gòu)件和第二構(gòu)件。因此，不需要進(jìn)行不必要的導(dǎo)致降低發(fā)電效率的短艙轉(zhuǎn)動或槳葉的槳距控制。


圖1示出了風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)的總體結(jié)構(gòu)。圖2為示出旋轉(zhuǎn)軸和發(fā)電機(jī)的側(cè)視圖。圖3為作為旋轉(zhuǎn)軸和中心環(huán)驅(qū)動部件的示例性結(jié)構(gòu)的短艙轉(zhuǎn)動部件的截面圖。圖4為采用蝸輪傳動機(jī)構(gòu)作為中心環(huán)驅(qū)動部件的情況中的頂視圖。圖5為示出槳距控制機(jī)構(gòu)的滾動軸承的示例性結(jié)構(gòu)的截面圖。
具體實施例方式現(xiàn)在將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。然而，意圖是除非特別指定，尺寸、材料、形狀、其相對位置和類似物應(yīng)當(dāng)解釋為僅是圖示性的，而不是限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。圖1為關(guān)于本發(fā)明的一種實施方式的風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)的總體結(jié)構(gòu)。如圖1所示，風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)1主要包括設(shè)置為直立在基座B上的塔架2、設(shè)置在塔架2的上端的短艙4、設(shè)置在短艙4上的旋翼轂6、以及連接至旋翼轂6的多個槳葉8。如圖1所示，塔架2具有從基座B向上(向圖1的上端)延伸的柱狀形狀。塔架2 例如可以由單個柱狀構(gòu)件制造，或者由沿直立方向?qū)R且彼此連接的多個部件制造。如果塔架2由多個部件制成，則短艙4設(shè)置在位于塔架2頂部的部件上。短艙4支撐旋翼轂6并容納傳動裝置10和發(fā)電機(jī)18等等。圖2示出了短艙4內(nèi)部的傳動裝置10和發(fā)電機(jī)18的詳圖。傳動裝置10包括連接至旋翼轂6的轉(zhuǎn)子轂6A的主軸12、連接至主軸12的變速箱14以及將變速箱14聯(lián)接至發(fā)電機(jī)18的聯(lián)接器16。在風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)1中，當(dāng)槳葉8接收風(fēng)時，主軸12與轉(zhuǎn)子轂6A 一起旋轉(zhuǎn)，主軸12的旋轉(zhuǎn)由變速箱14加速，隨后經(jīng)由聯(lián)接器16輸入至發(fā)電機(jī)18。而且，在短艙4下方，短艙轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)20設(shè)置為相對于塔架2轉(zhuǎn)動短艙4。圖3圖示了當(dāng)本發(fā)明應(yīng)用于短艙轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)20時的示例性結(jié)構(gòu)。短艙轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)20包括偏航馬達(dá)22，由偏航馬達(dá)22的驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的小齒輪M以及與小齒輪M嚙合的齒輪沈，如圖3所示。而且，在短艙轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)20中，短艙4經(jīng)由滾動軸承 29以短艙能夠相對于塔架2自由轉(zhuǎn)動的方式固定至塔架2。滾動軸承四包括內(nèi)環(huán)40和外環(huán)42，其為具有相同旋轉(zhuǎn)軸的軸承環(huán)。在內(nèi)環(huán)40的內(nèi)圓周上，齒輪沈形成為與小齒輪M嚙合，并且內(nèi)環(huán)40經(jīng)由螺栓47A固定至塔架2，外環(huán) 42經(jīng)由另一個螺栓47B固定至短艙4。短艙4經(jīng)由具有上述結(jié)構(gòu)的滾動軸承四牢固地連接至塔架2，以便在偏航馬達(dá)啟動時，動力從小齒輪M傳遞至齒輪26，并且固定至滾動軸承四的外環(huán)42的短艙相對于固定至滾動軸承四的內(nèi)環(huán)40的塔架轉(zhuǎn)動。而且，偏航馬達(dá)22由用于控制短艙的旋轉(zhuǎn)的控制器60控制。此時，偏航馬達(dá)22被致動以轉(zhuǎn)動短艙4。在本實施方式中，即使在內(nèi)環(huán)40和外環(huán)42彼此相對靜止且承受大載荷的狀態(tài)中， 從保持滾動軸承四被潤滑的觀點看，中心環(huán)50設(shè)置在內(nèi)環(huán)40和外環(huán)42之間。中心環(huán)50 可以獨立于內(nèi)環(huán)40和外環(huán)42旋轉(zhuǎn)并由中心環(huán)驅(qū)動部件旋轉(zhuǎn)。中心環(huán)50為具有與內(nèi)環(huán)40和外環(huán)42相同的旋轉(zhuǎn)軸的軸承環(huán)，并且不固定至內(nèi)環(huán) 40或外環(huán)42，以獨立于內(nèi)環(huán)40和外環(huán)42自由旋轉(zhuǎn)。在內(nèi)環(huán)40和中心環(huán)50之間以及還在中心環(huán)50和外環(huán)42之間，凹槽45設(shè)置為以滾珠44能夠在其中自由滾動的方式容納滾珠44。滾珠44為響應(yīng)于每個軸承環(huán)的旋轉(zhuǎn)而滾動的滾動元件的例子，并且可以由滾子代替。在每個軸承環(huán)之間的空間中，S卩，在圍繞滾珠44的空間中，填充滑潤劑46。任何試劑都可以用作滑潤劑，只要它可以在滾珠44的表面上形成潤滑涂層，并且可以降低每個軸承環(huán)之間的摩擦，油脂是它們中的一種。例如，潤滑油可以用作潤滑劑。不限制滾動軸承四的中心環(huán)驅(qū)動部件的結(jié)構(gòu)，只要它能夠使?jié)L動軸承四的中心環(huán)50旋轉(zhuǎn)。例如，它可以為用于驅(qū)動中心環(huán)的馬達(dá)52，其經(jīng)由主要包括第一齒輪M和第二齒輪56的“齒輪傳動機(jī)構(gòu)”將動力供給至中心環(huán)50。在這里，第一齒輪M固定至用于驅(qū)動中心環(huán)的馬達(dá)52的驅(qū)動軸，而第二齒輪56 設(shè)置在中心環(huán)50的外圓周上。第二齒輪56形成在中心環(huán)50的沿軸向方向突出的凸起58 (相對于內(nèi)環(huán)和外環(huán)突出的凸起)的外圓周上。圖3圖示了這種例子，第二齒輪56為形成在中心環(huán)50的凸起58 的外圓周上的外齒輪，但第二齒輪56可以形成為形成在凸起58的內(nèi)圓周上的內(nèi)齒輪。通過在凸起58上設(shè)置第二齒輪56，可以有效地設(shè)置齒輪傳動機(jī)構(gòu)，而不阻礙其它軸承環(huán)(如內(nèi)環(huán)40和外環(huán)42)的旋轉(zhuǎn)。以這種方式，用于驅(qū)動中心環(huán)的馬達(dá)52使中心環(huán)50旋轉(zhuǎn)，以便滾珠44響應(yīng)于中心環(huán)50的旋轉(zhuǎn)滾動，并且滑潤劑46可以恢復(fù)潤滑狀態(tài)。如上所述，可以獨立于內(nèi)環(huán)40和外環(huán)42驅(qū)動中心環(huán)50，并且因此，通過單獨驅(qū)動中心環(huán)50可以將滾動軸承四仍然維持在潤滑狀態(tài)，即使在內(nèi)環(huán)40和外環(huán)42不旋轉(zhuǎn)時，如，當(dāng)由風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)1接收到的風(fēng)況不改變時，以及短艙4不需要轉(zhuǎn)動時。用于驅(qū)動中心環(huán)的馬達(dá)52可以總是繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，但從將潤滑狀態(tài)維持到最小必須的觀點來看，優(yōu)選的是打開和關(guān)閉馬達(dá)52。例如，優(yōu)選的是由諸如定時開關(guān)之類的日歷定時器規(guī)則地啟動馬達(dá)52，或者僅在預(yù)計滾動軸承四的潤滑狀態(tài)變壞時由控制器(控制單元)60啟動馬達(dá)52。
特別地，優(yōu)選的是采用控制器60控制馬達(dá)52，以在將短艙保持靜止預(yù)定時間周期時使中心環(huán)50旋轉(zhuǎn)。此時，除了短艙保持靜止長的時間周期且預(yù)計潤滑狀態(tài)變壞的時間之外，用于驅(qū)動中心環(huán)50的馬達(dá)52不啟動，導(dǎo)致不浪費(fèi)能量。同時，第二齒輪56可以設(shè)置在中心環(huán)50的外圓周的一部分上。也即是說，第二齒輪56不是必須設(shè)置在中心環(huán)50的整個圓周上。在這種情況中，通過由馬達(dá)52使第一齒輪 54往復(fù)運(yùn)動，中心環(huán)50順時針和逆時針旋轉(zhuǎn)。而且，圖3示出了設(shè)置在中心環(huán)50的沿軸向方向突出的凸起58上的第二齒輪56 的例子，但第二齒輪56可以設(shè)置在中心環(huán)50的沿其軸向方向的端面上。圖4為示出齒輪傳動機(jī)構(gòu)的示例性結(jié)構(gòu)的頂視圖，其中第二齒輪56沿中心齒輪50 的軸向方向設(shè)置在中心齒輪50的端面上。在圖4的齒輪傳動機(jī)構(gòu)中，第二齒輪56沿中心環(huán)50的軸向方向設(shè)置在中心環(huán)50的端面上，蝸輪54’固定至用于驅(qū)動中心環(huán)的馬達(dá)52的驅(qū)動軸，以與第二齒輪56嚙合。在該優(yōu)選實施方式中，內(nèi)環(huán)40由螺栓47A固定至塔架2，外環(huán)42由螺栓47B固定至短艙4，但是，通過由螺栓將外環(huán)42固定至塔架2并由螺栓將內(nèi)環(huán)40固定至短艙4來顛倒這種結(jié)構(gòu)對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是明顯的。以這種方式，在關(guān)于本實施方式的風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)1中，即使在內(nèi)環(huán)40和外環(huán) 42彼此相對靜止且承受大載荷時，也能夠通過僅旋轉(zhuǎn)中心環(huán)50將滾動軸承四保持為潤滑狀態(tài)。而且，在圖1和圖2示出的風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)1中，旋翼轂6以旋翼轂可以在水平軸線附近旋轉(zhuǎn)的方式固定至短艙4，并且包括槳葉固定到其上的轉(zhuǎn)子轂6A和覆蓋轉(zhuǎn)子轂6A 的轂罩6B。而且，如圖2所示，轉(zhuǎn)子轂6A具有槳距控制機(jī)構(gòu)30，其用于通過圍繞槳葉8的軸線 (在圖2中用箭頭指示的方向)轉(zhuǎn)動槳葉8而調(diào)整槳葉8的螺距角。如圖2所示，槳距控制機(jī)構(gòu)30包括汽缸32和連接至槳葉8的軸34。在槳距控制機(jī)構(gòu)30中，為了調(diào)整槳葉8的槳距，槳葉8經(jīng)由滾動軸承36可旋轉(zhuǎn)地固定至轉(zhuǎn)子轂6A。圖5為示出用于將槳葉8支撐至轉(zhuǎn)子轂6A的滾動軸承36的示例性結(jié)構(gòu)的截面圖。 在這里，相同的附圖標(biāo)記用于描述與第一滾動軸承29(具體地，滾珠44和滑潤劑46)相同的元件，且將不再進(jìn)一步說明它們。如圖5所示，滾動軸承36包括內(nèi)環(huán)70和外環(huán)72，其為具有相同旋轉(zhuǎn)軸的軸承環(huán)， 內(nèi)環(huán)70由螺栓77固定至槳葉，外環(huán)72由螺栓78固定至轉(zhuǎn)子轂6A。槳葉8經(jīng)由滾動軸承36固定至轉(zhuǎn)子轂6A，以便在圖2中示出的軸34由圖2中示出的汽缸32旋轉(zhuǎn)時，槳葉8固定到其上的內(nèi)環(huán)70相對于轉(zhuǎn)子轂6A固定到其上的外環(huán)72 旋轉(zhuǎn)，以改變槳葉8的槳距。在本實施方式中，即使在內(nèi)環(huán)70和外環(huán)72彼此相對靜止且承受大載荷時，從保持滾動軸承36被潤滑的觀點看，在內(nèi)環(huán)70和外環(huán)72之間設(shè)置中心環(huán)80以及用于使中心環(huán) 80獨立于內(nèi)環(huán)70和外環(huán)72旋轉(zhuǎn)的中心環(huán)驅(qū)動部件。中心環(huán)80為具有與內(nèi)環(huán)70和外環(huán)72相同的旋轉(zhuǎn)軸的軸承環(huán)，并且不固定至內(nèi)環(huán) 70或外環(huán)72，以獨立于內(nèi)環(huán)70和外環(huán)72自由旋轉(zhuǎn)。不限制滾動軸承36的中心環(huán)驅(qū)動部件的結(jié)構(gòu)，只要它能夠使?jié)L動軸承36的中心環(huán)80旋轉(zhuǎn)。例如，如圖5所示，它可以為用于驅(qū)動中心環(huán)的馬達(dá)82，其經(jīng)由主要包括第一齒輪84 (小齒輪)和第二齒輪86 (內(nèi)齒輪)的“齒輪傳動機(jī)構(gòu)”將動力供給至中心環(huán)80。在這里，第一齒輪84固定至用于驅(qū)動中心環(huán)的馬達(dá)82的驅(qū)動軸，而第二齒輪86 設(shè)置在中心環(huán)80的外圓周上。第二齒輪86(內(nèi)齒輪)形成在中心環(huán)80的沿軸向方向突出的凸起88(相對于內(nèi)環(huán)和外環(huán)突出的凸起)的外圓周上。圖5圖示了這種例子，第二齒輪86為形成在中心環(huán)80 的凸起88的內(nèi)圓周上的內(nèi)齒輪，但第二齒輪86可以形成為形成在凸起88的外圓周上的外齒輪。通過在凸起88上設(shè)置第二齒輪56，可以有效地設(shè)置齒輪傳動機(jī)構(gòu)，而不阻礙其它軸承環(huán)，如內(nèi)環(huán)70和外環(huán)72的旋轉(zhuǎn)。用于驅(qū)動中心環(huán)80的馬達(dá)82可以總是繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，但從節(jié)能的觀點來看，優(yōu)選的是打開和關(guān)閉馬達(dá)82。例如，優(yōu)選的是由諸如定時開關(guān)之類的日歷定時器規(guī)則地啟動馬達(dá) 82，或者僅在預(yù)計滾動軸承36的潤滑狀態(tài)變壞時由控制器(控制單元)60啟動馬達(dá)82。特別地，優(yōu)選的是采用控制器60控制馬達(dá)82，以在槳葉8的槳距在預(yù)定時間周期內(nèi)不變時使中心環(huán)80旋轉(zhuǎn)。此時，除了槳葉8的槳距已經(jīng)在長的時間周期內(nèi)未變且預(yù)計潤滑狀態(tài)變壞的時間之外，用于驅(qū)動中心環(huán)50的馬達(dá)82不啟動，導(dǎo)致不浪費(fèi)能量。而且，第二齒輪86可以設(shè)置在中心環(huán)80的整個圓周上，或者部分地設(shè)置在外圓周或內(nèi)圓周上。在這種情況下，通過由用于中心環(huán)80的馬達(dá)82使第一齒輪84往復(fù)運(yùn)動，中心環(huán)80順時針和逆時針旋轉(zhuǎn)。作為用于使中心環(huán)80旋轉(zhuǎn)的齒輪傳動機(jī)構(gòu)的示例性結(jié)構(gòu)，在本實施方式中，以及描述了其中第一齒輪84由小齒輪形成且第二齒輪86由內(nèi)齒輪形成的情況，但不限于此。可以使用多種齒輪，如蝸輪。在該優(yōu)選實施方式中，內(nèi)環(huán)70由螺栓77固定至槳葉8，外環(huán)72由螺栓78固定至轉(zhuǎn)子轂6A，通過由螺栓將外環(huán)72固定至槳葉8并由螺栓將內(nèi)環(huán)70固定至轉(zhuǎn)子轂6A來顛倒這種結(jié)構(gòu)對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是明顯的。以這種方式，在關(guān)于本實施方式的風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)1中，即使在內(nèi)環(huán)70和外環(huán) 72彼此相對靜止且承受大載荷時，也能夠通過僅旋轉(zhuǎn)中心環(huán)80將滾動軸承36保持為潤滑狀態(tài)。雖然已經(jīng)參照示例性實施方式描述了本發(fā)明，但將會理解，本發(fā)明不限于公開的示例性實施方式，在隨附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，多種修改和變形是可行的。在本文中說明了用于將滾動軸承( 和36)分別應(yīng)用于短艙轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)20和槳距控制機(jī)構(gòu)30的優(yōu)選實施方式，該滾動軸承具有中心環(huán)(50和80)和用于驅(qū)動中心環(huán)(50和 80)的中心環(huán)驅(qū)動部件。然而，例如，可行的是，采用滾動軸承四和36中的一個，或者在相對旋轉(zhuǎn)的兩個構(gòu)件(第一構(gòu)件和第二構(gòu)件)之間設(shè)置具有類似于滾動軸承四和36的結(jié)構(gòu)的軸承。
符號說明
1風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)
2塔架 4 短艙
6旋翼轂
88槳葉10傳動裝置12主軸14變速箱16聯(lián)接器18發(fā)電機(jī)20短艙轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)22偏航馬達(dá)24小齒輪26齒輪28偏航制動器29滾動軸承30槳距控制機(jī)構(gòu)32汽缸34軸36滾動軸承40內(nèi)環(huán)42外環(huán)44滾珠46滑潤劑50中心環(huán)52用于驅(qū)動中心環(huán)的馬達(dá)54第一齒輪56第二齒輪58凸起60控制器70內(nèi)環(huán)72外環(huán)80中心環(huán)82用于驅(qū)動中心環(huán)的馬達(dá)84第一齒輪86第二齒輪88凸起
權(quán)利要求
1.一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)的滾動軸承，用于支撐第一構(gòu)件和相對于第一構(gòu)件旋轉(zhuǎn)的第二構(gòu)件，該滾動軸承包括內(nèi)環(huán)，第一構(gòu)件固定至該內(nèi)環(huán)；外環(huán)，第二構(gòu)件固定至該外環(huán)；中心環(huán)，設(shè)置在內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間并且能夠獨立于內(nèi)環(huán)和外環(huán)旋轉(zhuǎn)；滾動元件，以滾動元件能夠自由滾動的方式設(shè)置在內(nèi)環(huán)和中心環(huán)之間以及中心環(huán)和外環(huán)之間；和用于使中心環(huán)旋轉(zhuǎn)的中心環(huán)驅(qū)動部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)的滾動軸承，還包括控制部件，用于控制中心環(huán)驅(qū)動部件，以在第一構(gòu)件相對于第二構(gòu)件在預(yù)定的時間周期內(nèi)保持靜止時旋轉(zhuǎn)中心環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)的滾動軸承，其中，中心驅(qū)動部件包括將動力供給至驅(qū)動軸的動力源和將已經(jīng)從驅(qū)動軸輸出的動力傳遞至中心環(huán)的齒輪傳動機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)的滾動軸承，其中，中心環(huán)具有沿軸向方向相對于內(nèi)環(huán)和外環(huán)突出的凸起部，并且其中齒輪傳動機(jī)構(gòu)包括固定至中心環(huán)驅(qū)動部件的驅(qū)動軸的第一齒輪和形成在中心環(huán)的凸起部的內(nèi)或外圓周上且與第一齒輪嚙合的第二齒輪。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)的滾動軸承，其中齒輪傳動機(jī)構(gòu)包括固定至驅(qū)動軸的蝸輪和沿中心齒輪的軸向方向形成在中心齒輪的端面上且與蝸輪嚙合的另一齒輪。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2和4中任一項所述的用于風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)的滾動軸承，其中第一構(gòu)件和第二構(gòu)件中的一個為槳葉且另一個為轉(zhuǎn)子轂。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2和4中任一項所述的用于風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)的滾動軸承，其中第一構(gòu)件和第二構(gòu)件中的一個為直立安裝在基座上的塔架且另一個為短艙。
8.一種風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)，包括權(quán)利要求1、2、4和5中任一項的滾動軸承；第一構(gòu)件，固定至滾動軸承的內(nèi)環(huán)；和第二構(gòu)件，固定至滾動軸承的外環(huán)并相對于第一構(gòu)件旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
為了提供用于風(fēng)力渦輪機(jī)的滾動軸承和風(fēng)力渦輪機(jī)，其即使在滾動軸承在內(nèi)環(huán)和外環(huán)保持相對靜止的同時承受大載荷時也能防止?jié)櫥瑺顩r的惡化，本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)(1)用于支撐第一構(gòu)件(4)和相對于第一構(gòu)件旋轉(zhuǎn)的第二構(gòu)件(2)，包括其上固定第一構(gòu)件的內(nèi)環(huán)(40)；其上固定第二構(gòu)件的外環(huán)(42)；中心環(huán)(50)，設(shè)置在內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間并能夠獨立于內(nèi)環(huán)和外環(huán)旋轉(zhuǎn)；滾動元件(44)，以滾動元件能夠自由滾動的方式設(shè)置在軸承環(huán)之間；以及用于使中心環(huán)(50)旋轉(zhuǎn)的中心環(huán)驅(qū)動部件。
文檔編號F16C33/66GK102439291SQ201080003348
公開日2012年5月2日 申請日期2010年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月31日
發(fā)明者渡邊直太 申請人:三菱重工業(yè)株式會社