一种风力发电机轮毂结构及风力发电机制造技术

本发明专利技术提供一种风力发电机轮毂结构及风力发电机，该轮毂结构包括轮毂本体及设置于轮毂本体上的主轴连接法兰和至少一个叶片轴承法兰，叶片轴承法兰的内侧设置腹板，轮毂本体的内壁包括用于将腹板内端面与主轴连接法兰内端面平滑过渡连接的第一曲面，第一曲面包括与腹板内端面相切的第一过渡曲面，第一过渡曲面包括过渡曲线，过渡曲线为第一过渡曲面与第一截面的相交线，其中，第一截面垂直于腹板内端面且经过腹板内端面的中心点，过渡曲线为非圆弧曲线，且过渡曲线的曲率半径大于第一圆弧半径，其中，第一圆弧半径为过渡曲线为圆弧时的半径。本发明专利技术可降低腹板内侧倒角处的应力集中效应。中效应。中效应。

【技术实现步骤摘要】
一种风力发电机轮毂结构及风力发电机


[0001]本专利技术涉及风力发电
，具体而言，涉及一种风力发电机轮毂结构及风力发电机。

技术介绍

[0002]轮毂是风力发电机组中非常重要的一个部件，在风力发电机组结构中，轮毂连接风机主轴和叶片。叶片通过变桨轴承安装于轮毂上，风机主轴通过主轴法兰安装于轮毂上，基于制造成本及陆上运输条件的限制，轮毂尺寸、重量等应控制在合理范围。
[0003]然而，随着风电技术的发展，风机不断向大叶轮方向发展，轮毂的设计也随着载荷增加而趋向大直径，轮毂外缘更加靠近主轴法兰，导致轮毂腹板内侧位置过渡剧烈，应力集中明显，大大缩减轮毂的寿命，并带来安全性问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的问题是轮毂腹板内侧应力集中，影响轮毂寿命。
[0005]为解决上述问题，本专利技术提供一种风力发电机轮毂结构，包括：轮毂本体以及设置于所述轮毂本体上的主轴连接法兰和至少一个叶片轴承法兰，所述叶片轴承法兰的内侧设置有腹板，所述轮毂本体的内壁包括用于将所述腹板内端面与所述主轴连接法兰内端面平滑过渡连接的第一曲面，所述第一曲面包括与所述腹板内端面相切的第一过渡曲面，所述第一过渡曲面包括过渡曲线，所述过渡曲线为所述第一过渡曲面与第一截面的相交线，其中，所述第一截面垂直于所述腹板内端面且经过所述腹板内端面的中心点；所述过渡曲线为非圆弧曲线，且所述过渡曲线的曲率半径大于第一圆弧半径，其中，所述第一圆弧半径为所述过渡曲线为圆弧时的半径。
[0006]优选地，所述过渡曲线为椭圆曲线上长轴端点与短轴端点之间的弧线，且所述椭圆曲线的长轴在所述腹板所在面上的投影沿所述腹板的径向，所述椭圆曲线的短轴在所述主轴连接法兰内端面延伸面上的投影沿所述主轴连接法兰的径向。
[0007]优选地，所述过渡曲线为抛物线上的一段弧线，且所述弧线的端点为所述抛物线的顶点，所述抛物线的开口方向朝向所述轮毂本体的内侧。
[0008]优选地，所述第一曲面还包括与所述主轴连接法兰的内端面相切的第二过渡曲面。
[0009]优选地，所述腹板的外端面与所述叶片轴承法兰的内端面之间弧形过渡。
[0010]优选地，所述腹板上设置有用于辅助安装叶片装配螺栓的多个工艺孔。
[0011]优选地，所述工艺孔为腰形孔。
[0012]优选地，所述轮毂本体外壁上设置有至少一个人员通道孔。
[0013]优选地，轮毂本体上设置有至少一个安装口，所述安装口的数量与所述叶片轴承法兰的数量相对应，多个所述安装口绕所述轮毂本体外壁周向间隔设置。
[0014]本专利技术的风力发电机轮毂结构相较于现有技术具有的有益效果如下：
[0015]本专利技术对腹板与主轴连接法兰之间过渡的过渡曲线进行优化，将过渡曲线优化为曲率半径大于圆弧的曲率半径的曲线，过渡曲线的形状比圆弧形曲线更平滑，使得应力集中的位置过渡得更平滑，以降低腹板内侧倒角处的应力集中效应。
[0016]本专利技术还提供一种风力发电机，包括如上所述的风力发电机轮毂结构。
[0017]本专利技术的风力发电机相较于现有技术具有的有益效果与风力发电机轮毂结构相较于现有技术具有的有益效果相同，在此不再赘述。
附图说明
[0018]图1为本专利技术实施例中风力发电机轮毂结构的整体结构示意图；
[0019]图2为本专利技术实施例中风力发电机轮毂结构的剖视图；
[0020]图3为图2中Ⅰ处放大图；
[0021]图4为现有技术中过渡曲线为圆弧形的示意图；
[0022]图5为本专利技术实施例中过渡曲线为椭圆上的弧段的示意图；
[0023]图6为本专利技术实施例中过渡曲线为抛物线上的弧段的示意图。
[0024]附图标记说明：
[0025]1‑
轮毂本体；2
‑
主轴连接法兰；3
‑
叶片轴承法兰；4
‑
腹板；5
‑
过渡曲线；6
‑
第一曲面；7
‑
第一截面。
具体实施方式
[0026]在风力发电机组中，轮毂不仅承载载荷，还要与叶片或变桨轴承、风机主轴、导流罩连接。轮毂上设置有用于变桨轴承安装定位的凸台和腹板，变桨轴承安装在凸台上，变桨轴承与腹板之间形成用以安装叶片的安装空间。轮毂上设置有用于风机主轴安装的主轴法兰。
[0027]现有技术中，大叶片发展是趋势，随着变桨轴承半径的增加，轮毂的外缘更加靠近主轴法兰，使得轮毂介于主轴法兰与变桨轴承之间的轴向空间减小，所谓轴向是指主轴法兰的轴向。主轴法兰越靠近轮毂上连接叶根的部位，主轴法兰与轮毂端面之间的夹角就越接近于直角，由此导致腹板内侧倒角位置应力增加。另外，受成本及陆上运输条件的设置，主轴法兰也不能沿轴向向远离轮毂方向移动。
[0028]轮毂是影响风力发电机组长期可靠运行的关键因素，因此，由于轮毂直径增大导致轮毂介于主轴法兰与变桨轴承之间的轴向空间减小、进而导致轮毂腹板内侧应力集中是本领域亟需解决的关键问题。
[0029]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。
[0030]请参阅图1
‑
3所示，本专利技术实施例提供一种风力发电机轮毂结构，包括：轮毂本体1以及设置于轮毂本体1上的主轴连接法兰2和至少一个叶片轴承法兰3，叶片轴承法兰3的内侧设置有腹板4，轮毂本体1的内壁包括用于将腹板4内端面与主轴连接法兰2内端面平滑过渡连接的第一曲面6，第一曲面6包括与腹板4内端面相切的第一过渡曲面，第一过渡曲面包括过渡曲线5，过渡曲线5为第一过渡曲面与第一截面7的相交线，其中，第一截面7垂直于腹板4内端面且经过腹板4内端面的中心点；过渡曲线5为非圆弧曲线，且过渡曲线5的曲率半
径大于第一圆弧半径，其中，第一圆弧半径为过渡曲线为圆弧时的半径。
[0031]如图1所示，轮毂本体1整体大致为球形结构，轮毂本体1上设置有至少一个安装口，安装口用于安装叶片，叶片通过变桨轴承及叶片轴承法兰3固定安装于安装口，安装口的数量与叶片轴承法兰3的数量相对应，且安装口绕轮毂本体1外壁周向间隔设置。每相邻两个安装口之间的轮毂本体1外壁上均设置安装孔，安装孔适于安装叶轮爬梯，安装叶轮爬梯以便于安装叶轮，安装孔通常为螺栓孔。
[0032]具体实施方式中，安装口的数量可以为一个、两个或三个，相对应地，叶片轴承法兰3的数量也可以为一个、两个或三个，由此得到单叶片风力发电机、双叶片风力发电机或三叶片风力发电机。从成本及能量转化率方面考虑，目前应用较多的为三个叶片的风力发电机，本实施例中优选为轮毂结构包括轮毂本体1及设置于轮毂本体1上的一个主轴连接法兰2和三个叶片轴承法兰3的三叶片风力发电机。
[0033]叶片轴承法兰3的内侧设置有腹板4，腹板4呈封闭环形面结构设置。所谓内侧是指靠近轮毂本体1中心的方向为内，反之为外。腹板4的设置，对轮毂本体1与叶片的安装起到加强作用，提高轮毂本体1与叶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机轮毂结构，包括轮毂本体(1)以及设置于所述轮毂本体(1)上的主轴连接法兰(2)和至少一个叶片轴承法兰(3)，所述叶片轴承法兰(3)的内侧设置有腹板(4)，其特征在于，所述轮毂本体(1)的内壁包括用于将所述腹板(4)内端面与所述主轴连接法兰(2)内端面平滑过渡连接的第一曲面(6)，所述第一曲面(6)包括与所述腹板(4)内端面相切的第一过渡曲面，所述第一过渡曲面包括过渡曲线(5)，所述过渡曲线(5)为所述第一过渡曲面与第一截面(7)的相交线，其中，所述第一截面(7)垂直于所述腹板(4)内端面且经过所述腹板(4)内端面的中心点；所述过渡曲线(5)为非圆弧曲线，且所述过渡曲线(5)的曲率半径大于第一圆弧半径，其中，所述第一圆弧半径为所述过渡曲线为圆弧时的半径。2.根据权利要求1所述的风力发电机轮毂结构，其特征在于，所述过渡曲线(5)为椭圆曲线上长轴端点与短轴端点之间的弧线，且所述椭圆曲线的长轴在所述腹板(4)内端面上的投影沿所述腹板(4)的径向设置，所述椭圆曲线的短轴在所述主轴连接法兰(2)内端面上的投影沿所述主轴连接法兰(2)的径向设置。3.根据权利要求1所述的风力发电机轮毂结构，其特征在于，所述过渡曲线(5)为抛物线上的一段弧线...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明强，
申请(专利权)人：三一重能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：