このレポートでは、風力タービンの大型主軸（回転数 10 ～ 30 rpm）における従来の転がり軸受（自動調心ころ軸受 SRB / 複列円すいころ軸受 TRB）を滑り軸受に置き換える事例を紹介します。転がり軸受は点/線接触に依存しますが、滑り軸受はジャーナルと軸受パッドの間に流体力学的油膜を使用して面接触で荷重を伝達します。
「回転ではなく滑り」は、風力タービンの大型化、コスト削減、信頼性の要求によって推進される決定的な傾向です。この移行はギアボックスではすでに成熟しており、量産に入っています（ZF は 3,000 台以上、NGC 12,000 台以上を納入しており、Envision の自社開発滑り軸受は故障ゼロで 1,000 台を超えています）。メイン シャフト (低速シャフト) は次のフロンティアです。ゴールドウィンドは 2021 年に世界初のスライド式メイン シャフト プロトタイプを設置し、業界はプロトタイプの検証から少量生産に移行しています。主軸の理論上の交換率は 100% に達する可能性があり、世界市場の潜在力は 200 億人民元を超えます。
ジャーナル周囲の分割タイプのラジアル ベアリング ブッシュ (9 パッド設計など) は、それぞれ独立して交換可能です。
アキシアル荷重を支えるためのスラスト パッド (6 パッド設計など)。
強制潤滑システム: オイル循環、冷却、濾過、ラビリンスシール。
シャフトのたわみや位置ずれに対応するティルティングパッド/分割構造。
上海交通大学重慶研究所の典型的なパラメータ: 低速 <0.1 m/s、重荷重 >15 MPa、頻繁な起動停止、耐用年数 20 年。
現在、風車は大型化、重量級化が進んでいます。洋上風力タービンのメガワット技術は絶えず進歩しているため、技術の置き換えが余儀なくされています。
サイズのボトルネック: 陸上では >15 MW、オフショアでは >20 MW – 主軸転がり軸受の軌道径が製造限界に近づいています。
故障のボトルネック: ホワイト エッチング クラック (WEC) と電気的孔食が一般的な故障モードになっています。 NREL の統計によると、転がり軸受の故障はギアボックスの故障の 67% 以上を占めています。
コストと国産化のボトルネック: メインシャフトベアリングの国産化率はわずか約 35%、ギアボックスベアリングはほぼすべて輸入品であり、重大な「難題」となっています。
1 MW から 10 MW まで、主軸の曲げモーメントは約 25 倍に増加し、推力の増加 (約 11 倍) をはるかに上回ります。曲げモーメントが支配的な条件は、まさに滑り軸受表面の接触が優れている状況です。
調達コストは約 30%、O&M コストは約 60%、タービンの総コストは約 6.5% 削減 (CICC)。ライフサイクルコストが最大 4.5% 削減 (Guosheng)。
転がり要素がないため、本質的にピッチング、WEC、電気的ピッチングが回避されます。油膜減衰により振動を吸収します。
セグメント化されたパッドにより、タワートップでの単一パッドの交換が可能になります。メインベアリングのオフショア交換には、1 日のレンタル料が約 250,000 ドルのクレーン船が必要です。 Goldwind は O&M コストを 60% 以上削減できると主張しています。
OEM |
進捗 |
ゴールドウィンド |
2021年10月 - 新疆大盤城で世界初のスライド主軸受プロトタイプを系統接続し全負荷で稼働（4MW半直接駆動、負荷密度+20%、メンテナンスコスト-60%）。ローリング/スライディングユニバーサルインターフェイスを備えた16 MWのオフショアユニットを予約。 6 MW の完全自由度のテスト装置を構築しました。 |
想像する |
ギアボックス滑り軸受の世界的ベンチマーク: 2021 年に最初の 3.3 MW 滑り軸受ギアボックス、累積設置台数は 1,000 台を超え、5 年間故障ゼロ。新しいユニットは 90% 以上の滑り軸受を採用します。 2025年モデルZ Pro（14～18MW）は自社開発の滑り軸受を搭載し、主軸・発電機軸受にも拡大予定。 |
その他 |
Electric Wind Power は Chongde ラジアル + スラスト滑り軸受を購入しました。 CSSC海庄6.25MW、ハルビン電気2MWプロトタイプ検証。 |
SUND: 動圧滑り軸受では中国で第 1 位 (世界では第 6 位)。設計およびテスト装置 DNV-GL 認定。初の全自動レーザークラッディング生産ライン。 16 MW 遊星ピン滑り軸受の小ロット試験。 2023 年の風力スライディング ベアリングの収益は 275% 増加し、2025 年には 2 倍になると予想されます。 SKFは6.96％を保有し、「転がりではなく滑り」に協力している。 2025 年の収益は 6 億 1,900 万人民元 (+19.5%)、2026 年第 1 四半期は 1 億 6,200 万人民元 (+34.6%) でした。
Shenke: 厚肉滑り軸受の最初の上場企業で、Goldwind と Mingyang に製品を供給しています。 2025年に洋上風力発電子会社を設立。国営グループは2026年初頭に経営権を取得した。
Chang Sheng Bearing: 6 MW セミダイレクト ドライブ ギアボックスの滑り軸受テストを完了し、現場試験用に納入されました。
双飛： 超大型パワーギアボックス滑り軸受の量産。ジンレイはサンプル納品を完了しました。
海外: Miba (2019 年から量産、容量拡大、20 MW 実現可能と主張)、Winergy、RENK、Kingsbury、Waukesha、GGB など。
主軸すべり軸受の主なターゲットは、両送り半直動・中速永久磁石ユニットです。ダイレクトドライブユニットは速度が非常に低く、直径が大きいため、油膜の形成が最も困難ですが、一般的な進歩はほとんどありません。
現在の主要な技術的課題: 非常に低速 (<0.2 m/s) での油膜の蓄積、始動と停止の摩耗、および大型パッドのサイズと重量のトレードオフ。タービンがより大きな MW とより深い水域に移行するにつれて、主軸ベアリングは接触応力の増加、疲労寿命の制約、および高額な O&M コストに直面しています。従来の転がり軸受の代わりに大型の滑り軸受を使用する「転がりの代わりに滑り」は、油膜負荷分散、均一な応力分布、耐衝撃性、コンパクトな構造、およびより良いライフサイクルコストを提供し、次世代主軸技術の重要な探求方向となります。
当社には 大規模な分野で長年の経験があります 滑り軸受。材料の選択、構造設計、潤滑シミュレーション、精密製造から試験と検証までのフルチェーン機能を備えた 当社は、重機、船舶、冶金、その他の高負荷条件に当社の製品を適用し、豊富なエンジニアリング経験を蓄積してきました。 風力発電用主軸滑り軸受という新興分野に関しては、風力発電業界におけるコスト削減、効率向上、信頼性の向上のための革新的なソリューションに貢献するために、OEM、軸受の同業他社、研究機関との協力を模索し、技術的な実現可能性、プロトタイプ試験、現場での検証を共同で進めていくことを楽しみにしています。
