经由增材制造来定制风力涡轮台板的方法技术

一种用于为具有不同负载需求的多个风力涡轮(10)定制台板(48)的方法包括为台板(48)形成多个基本体(56)，其包括台板(48)中一个的近净形状。此外，方法包括确定风力涡轮(10)中每个的台板(48)的负载需求。此外，方法包括经由增材制造工艺将增材施加到多个基本体(56)的外表面(60)，以便定制台板(48)中每个的结构能力，使得台板(48)中每个的结构能力可承受关于风力涡轮(10)中每个的负载需求。相应地，多个基本体(56)中每个的结构能力可相同或可不同。同。同。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】经由增材制造来定制风力涡轮台板的方法
[0001]相关申请该申请要求享有于2018年9月17日提交的美国序列号16/132,657的优先权，其通过引用以其整体结合于本文中。


[0002]本公开内容大体上涉及风力涡轮，且更特别地涉及用于经由增材制造来定制风力涡轮台板的方法。

技术介绍

[0003]大体上，风力涡轮包括塔架、安装在塔架上的机舱以及联接到机舱的转子。转子大体上包括可旋转毂以及联接到毂且从毂向外延伸的多个转子叶片。每个转子叶片可围绕毂间隔，以便于旋转转子来使动能能够转换为可用的机械能，其然后可传送到设置在机舱内的发电机以用于电能的产生。典型地，使用齿轮箱响应于转子的旋转来驱动发电机。例如，齿轮箱可构造成使由转子提供的低速高转矩输入转换成可驱动发电机的高速低转矩输出。另外，风力涡轮包括支承机舱内的各种构件的台板。台板是机舱的主要结构部件，其反作用于从转子叶片通过塔架并到地面的负载。
[0004]更特别地，图1示出根据常规构造的风力涡轮台板1的一个实施例的透视图。如示出的，台板1最少支承风力涡轮的主轴2和齿轮箱(未示出)。因此，台板1设计成将推力、转矩和弯矩从主轴2和齿轮箱传递到塔架。另外，台板1设计成使用适当的材料和特征来用于支承内部的风力涡轮设备和/或各种栓接的连接件(诸如转矩臂、偏航驱动器等)。
[0005]典型的风力涡轮台板经由砂型铸造使用延性铸铁来形成。因此，常规台板的总体形状和设计由铸造工艺的制造能力所限制。另外，由于给定的风力涡轮模型可在不同的环境中操作，风力涡轮台板大体上设计成处理多种风力负载状况。因而，取决于特定风力涡轮位点的风况，许多台板是过度设计或设计不足的。
[0006]相应地，解决前述问题的用于风力涡轮的改进台板和制造其的方法在本领域中将受欢迎。

技术实现思路

[0007]本专利技术的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或可从描述中明显，或可通过实施本专利技术来获悉。
[0008]在一方面，本公开内容涉及一种用于为具有不同负载需求的多个风力涡轮定制台板的方法。方法包括为台板形成多个基本体，其包括台板中一个的近净形状。此外，方法包括确定风力涡轮中每个的台板的负载需求。此外，方法包括经由增材制造工艺将增材施加到多个基本体的外表面，以便定制台板中每个的结构能力，使得台板中每个的结构能力可承受关于风力涡轮中每个的负载需求。相应地，多个基本体中每个的结构能力可相同或可不同。
[0009]在一个实施例中，方法可包括经由铸造工艺或焊接中的至少一种为台板形成多个基本体。例如，在特定实施例中，铸造工艺可包括将液体材料倾注到台板的基本体的模具中，以及允许液体材料在模具中固化，以便形成台板的多个基本体。在另一实施例中，方法可包括由钢、铸钢、铁或延性铁中的至少一种为台板形成多个基本体。
[0010]在此外的实施例中，确定风力涡轮中每个的台板的负载需求的步骤可包括经由在控制器中编程的拓扑优化模块来接收关于台板的一个或多个边界条件，以及经由拓扑优化模块基于关于台板的一个或多个边界条件为台板中的每个确定优化的负载路径。
[0011]在额外的实施例中，经由增材制造工艺将增材施加到多个基本体的外表面的步骤可包括在多个基本体中每个的外表面上的一个或多个位置处打印一个或多个结构部件以对应于优化的负载路径。因而，方法可包括将增材按需要施加到多个基本体的外表面。
[0012]在某些实施例中，本文中描述的增材制造工艺可包括例如定向能量沉积、粘结剂喷射、材料喷射或任何其它合适的增材制造技术。因而，在增材制造工艺中使用的增材可包括钢合金、铁合金或其组合或类似物。
[0013]在另一方面，本公开内容涉及一种用于制造风力涡轮的台板的方法。方法包括形成风力涡轮的台板的基本体，其包括台板的近净形状。方法还包括确定风力涡轮的台板的负载需求。因此，方法包括经由增材制造工艺将增材施加到台板的基本体的外表面，以便定制台板的结构能力，使得台板的结构能力可承受台板的负载需求。还应理解的是，方法还可包括本文中描述的额外特征和/或步骤中的任一个。
[0014]在又一方面，本公开内容涉及一种风力涡轮。风力涡轮包括：塔架；机舱，其安装在塔架顶上；转子，其固定到机舱，该转子具有可旋转毂和安装到毂的多个转子叶片；以及台板，其定位在机舱内且固定到机舱。此外，台板包括：基本体，其经由铸造或焊接中的至少一种形成；以及一个或多个增材区域，其经由增材制造工艺施加到基本体的外表面，使得台板的结构能力设计成承受台板的负载需求。还应理解的是，风力涡轮还可包括本文中描述的额外特征中的任一个。
[0015]参照以下描述和所附权利要求书，本专利技术的这些及其它特征、方面和优点将变得更好理解。结合于该说明书中且构成该说明书的一部分的附图示出本专利技术的实施例，且与描述一起用来解释本专利技术的原理。
附图说明
[0016]针对本领域普通技术人员的本专利技术的完整且开放(enabling)的公开内容(包括其最佳模式)在参照附图的说明书中阐述，在附图中：图1示出根据常规构造的风力涡轮的台板的透视图；图2示出根据本公开内容的风力涡轮的一个实施例的透视图；图3示出根据本公开内容的风力涡轮的机舱的一个实施例的详细内部视图；图4示出根据本公开内容的风力涡轮的台板的一个实施例的透视图；图5示出根据本公开内容的用于制造风力涡轮的台板的方法的一个实施例的流程图；图6示出根据本公开内容的用于为风力涡轮的台板确定优化的负载路径的控制器的一个实施例的示意图；以及
图7示出根据本公开内容的用于为具有不同负载需求的多个风力涡轮定制台板的方法的一个实施例的流程图。
具体实施方式
[0017]现在将详细地参照本专利技术的实施例，其一个或多个示例在图中示出。每个示例提供作为本专利技术的解释，不是本专利技术的限制。事实上，对本领域技术人员将明显的是，在不脱离本专利技术的范围或精神的情况下，可在本专利技术中进行各种修改和变化。例如，示出或描述为一个实施例的部分的特征可供另一实施例使用，以产生还此外的实施例。因此，意在使本专利技术涵盖如归于所附权利要求书和其等同物的范围内的此类修改和变化。
[0018]大体上，本公开内容涉及一种用于制造风力涡轮的台板的方法。方法包括形成能够满足关于大多数风力涡轮位点的负载需求的轻量铸造台板，从而减少成本和使用更少的材料。对于其中由于较高的负载导致需要额外结构的风力涡轮位点，可使用增材制造工艺，例如将肋和/或其它结构部件增加到铸造构件，从而使台板能够承受较高的负载。
[0019]因此，本公开内容提供现有技术中不存在的许多优点。例如，本公开内容的台板可为特定的风力涡轮位点定制，从而避免在大多数应用中过度设计台板的问题。通过使得能够用增材制造工艺按需要定制，本公开内容的台板可特别地设计成仅在需要时适应较高的风力负载环境。
[0020]现在参照图，图2示出根据本公开内容的风力涡轮10的一个实施例的透视图。如示出的，风力涡轮10大体上包括从支承表面14延伸的塔架12、安装在塔架12上的机舱16以及联接到机舱16的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于为具有不同负载需求的多个风力涡轮(10)定制台板(48)的方法，所述方法包括：为所述台板(48)形成多个基本体(56)，所述基本体(56)中的每个包括所述台板(48)中一个的近净形状；确定所述风力涡轮(10)中每个的台板(48)的负载需求；以及经由增材制造工艺将增材(58)施加到所述多个基本体(56)的外表面(60)，以便定制所述台板(48)中每个的结构能力，使得所述台板(48)中每个的结构能力可承受关于所述风力涡轮(10)中每个的负载需求。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括经由铸造工艺或焊接中的至少一种为所述台板(48)形成所述多个基本体(56)。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述铸造工艺还包括：将液体材料倾注到所述台板(48)的基本体(56)的模具中；以及允许所述液体材料在所述模具中固化，以便形成所述台板(48)的多个基本体(56)。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括由钢、铸钢、铁或延性铁中的至少一种为所述台板(48)形成所述多个基本体(56)。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，确定所述风力涡轮(10)中每个的台板(48)的负载需求还包括：经由在控制器中编程的拓扑优化模块来接收关于所述台板(48)的一个或多个边界条件；经由所述拓扑优化模块基于关于所述台板(48)的一个或多个边界条件为所述台板(48)中的每个确定优化的负载路径。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：