风力发电机的轮毂的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种风力发电机的轮毂，其包括轮毂本体和设置在轮毂本体上的变桨轴承法兰圆筒体和转轴连接法兰，轮毂本体为空心回转体，空心回转体的回转截面由内外两条回转曲线形成，在回转截面同一周向位置处，内外两条回转曲线的圆心相同，其中，靠近转轴连接法兰的内外两条回转曲线的半径差比远离转轴连接法兰的内外两条回转曲线的半径差大。本实用新型的风力发电机的轮毂，其轮毂本体为空心回转体，使得其成形方式简单、方便进行参数化设计，并且，在转轴连接法兰附近的轮毂本体的壁厚较大，从而能够满足转轴连接法兰附近的高载荷要求，而在远离转轴连接法兰部分，轮毂本体的壁厚较小，从而能够节省材料，提高了材料的利用率。
【专利说明】风力发电机的轮毂
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种风力发电机的轮毂，属于风力发电领域。
【背景技术】
[0002]在风力发电机中，轮毂是连接叶片和动轴的重要部件，它承受了风力作用在叶片上的推力、扭矩及弯矩，将叶轮的力和力矩传递到发电机中。轮毂承受载荷复杂多变，作为风机的核心部件，轮毂的设计性能直接影响了风力发电机的性能。轮毂一般采用铸件结构，常见的轮毂结构有球形和三叉形。
[0003]对于现有常规的空心球形轮毂，空心轮毂的外球体和内球体共圆心，轮毂壁厚均匀，而在实际的工作中，轮毂与转轴连接侧的受力较大，为了满足轮毂的强度要求，轮毂壁厚较厚，导致轮毂重量大，铸造加工难度大，浪费材料。
[0004]对于现有的三叉形轮毂，三叉之间的曲面采用自由曲面建模，可以根据不同位置的应力及疲劳损伤状况确定壁厚分布，但这种建模成形方式复杂，模型不便于修改，无法进行参数设计，因此无法在设计中进行参数化优化。
实用新型内容
[0005]本实用新型的实施例的目的在于提供一种成形方式简单、方便进行参数化设计并且材料利用率高的风力发电机的轮毂。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型提供了一种风力发电机的轮毂，其包括轮毂本体和设置在轮毂本体上的变桨轴承法兰圆筒体和转轴连接法兰，所述轮毂本体为空心回转体，该空心回转体的回转截面由内外两条回转曲线形成，在所述回转截面同一周向位置处，所述内外两条回转曲线的圆心相同，其中，靠近所述转轴连接法兰的所述内外两条回转曲线的半径差比远离所述转轴连接法兰的所述内外两条回转曲线的半径差大。
[0007]进一步地，所述回转截面包括依次相接的第一截面段、第二截面段以及第三截面段，所述第一截面段靠近所述转轴连接法兰，所述第一截面段、第二截面段以及第三截面段对应的内外两条回转曲线的半径差依次为I1、12以及13，其中，II ? 12 ? 13，所述II和丁3为固定值，所述12从II逐步变化为13，使得第二截面段在第一截面段与第三截面段之间形成圆弧过渡。
[0008]进一步地，所述第一截面段、所述第二截面段以及所述第三截面段对应的圆心处于轮毂的旋转轴线上。
[0009]进一步地，所述轮毂的中心位于所述旋转轴线上，所述第一截面段和所述第三截面段对应的圆心位于所述轮毂的中心的两侧固定位置处。
[0010]进一步地，在所述变桨轴承法兰圆筒体上设置有与所述变桨轴承法兰圆筒体的内壁相接的圆环形的变桨轴承法兰面腹板。
[0011〕 进一步地，在所述变桨轴承法兰面腹板的内圆周上设置有腹板翻边加强筋。
[0012]本实用新型的风力发电机的轮毂，其轮毂本体为空心回转体，空心回转体的回转截面由内外两条回转曲线形成，使得其成形方式简单、方便进行参数化设计，并且，轮毂本体的整体设计上，在转轴连接法兰附近的轮毂本体的壁厚较大，从而能够满足转轴连接法兰附近的高载荷要求，而在远离转轴连接法兰部分，轮毂本体的壁厚较小，从而能够节省材料，这样在保证轮毂自身强度要求的前提下，提高了材料的利用率。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型实施例的风力发电机的轮毂的立体结构示意图；
[0014]图2为本实用新型实施例的风力发电机的轮毂的剖面结构示意图；
[0015]图3为本实用新型实施例的风力发电机的轮毂的回转截面的结构示意图。
[0016]附图标记说明
[0017]2-轮毂本体；3_变桨轴承法兰圆筒体；4_变桨轴承法兰面腹板；5_腹板翻边加强筋；6_转轴连接法兰；7_进出叶片人孔；8_进出轮毂人孔。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。
[0019]如图1所示，其为本实用新型实施例的风力发电机的轮毂的立体结构示意图，本实用新型实施例的轮毂包括轮毂本体2和设置在轮毂本体上的变桨轴承法兰圆筒体3和转轴连接法兰6，轮毂本体2为空心回转体，空心回转体的回转截面由内外两条回转曲线形成，在回转截面同一周向位置处，内外两条回转曲线的圆心相同，其中，靠近转轴连接法兰的内外两条回转曲线的半径差比远离转轴连接法兰的内外两条回转曲线的半径差大，通过这样的设计使得靠近转轴连接法兰的轮毂本体2壁厚大于远离转轴连接法兰的轮毂本体2壁厚。
[0020]在靠近转轴连接法兰6的部位，轮毂所承受的载荷最大，因此，在此处将轮毂本体2的壁厚设计得相对较大，而在远离转轴连接法兰6处，例如，在靠近进出轮毂人孔8的部分，此处所承受的载荷相对较小，轮毂本体2可以采用较薄的壁厚，从而在轮毂的整体设计上提高了材料的利用率。另外，轮毂本体采用空心回转体的形式成形，与以往的自由曲面成形的轮毂相比，轮毂的成形方式简单，可以实现参数化，便于进行参数化优化设计，同时便于进行检测和测量。
[0021]如图2所示，其为本实用新型实施例的风力发电机的轮毂的剖面结构示意图，优选地，轮毂本体2的壁厚可以划分为三段，从回转截面上来看，包括依次相接的第一截面段、第二截面段以及第三截面段，第一截面段靠近转轴连接法兰6，第一截面段、第二截面段以及第三截面段对应的内外两条回转曲线的半径差依次为T1、T2以及Τ3(即轮毂本体2的壁厚)，其中，Tl > Τ2 > Τ3。由于第一截面段靠近转轴连接法兰，其载荷最大，因此，此处回转体的壁厚Tl相对较大，在远离转轴连接法兰6的进出轮毂人孔8的一侧，载荷相对较小，则此处回转体的壁厚Τ3相对较小，中间部分的载荷介于其他两段之间，因此，壁厚Τ2介于Tl和Τ3之间。优选地，Tl和Τ3为固定值，Τ2从Tl逐步变化为Τ3，使得第二截面段在第一截面段与第三截面段之间形成圆弧过渡。进一步地，如图3所示，第一截面段、第二截面段以及第三截面段对应的圆心可以处于轮毂的旋转轴线上，即位于与风机机舱连接的转轴的轴线上，这样在风机的工作过程中，整个轮毂能够保持平衡。其中，轮毂的中心可以位于旋转轴线上，第一截面段和第三截面段对应的圆心可以位于中心的两侧固定位置处，具体地，如图3所示，在靠近转轴连接法兰侧和远离转轴连接法兰侧设计了不同半径差的同心圆，同心圆的圆心位于旋转轴线上，这些同心圆构成了上述的第一至第三截面段。其中，第一截面段对应半径为町和以的同心圆，其圆心位于距轮毂中心0的距离为11的位置，第三截面段对应半径为旧和财处，其圆心位于距轮毂中心0的距离为12的位置，从图中所示的相切过渡点(图3中的八1、八2、81、82点)开始，形成第三截面段，第三截面段的两个圆弧自然相切过渡成形。从图中可以看出，靠近转轴连接法兰侧的同心圆的半径差比较大，由此，此处回转形成的回转体的壁厚也将会比较大，符合此处载荷大的趋势，而远离转轴连接法兰侧的同心圆的半径差比较小，因此此处回转形成的回转体的壁厚也将会比较小，符合此处载荷小的趋势。中间的连接曲线则通过与两侧圆弧自然过渡形成，几条曲线形成的截面围绕旋转轴线回转，形成空心回转体。
[0022]此外，本实用新型的实施例除了在上述的轮毂本体上的改进之外，还在变桨轴承法兰圆筒体进行了改进设计。如图1和图2所示，在本实用新型的实施例中，在变桨轴承法兰圆筒体上设置了与变桨轴承法兰圆筒体的内壁相接的圆环形的变桨轴承法兰面腹板4。通过在变桨轴承连接法兰面上设计加强腹板可以有效地加强轮毂的性能，避免为提高性能而需要增加轮毂壁厚度或者增加变桨轴承法兰厚度，从而减轻了轮毂的整体重量。在变桨轴承法兰面腹板的中部开设叶片人孔7，这样能够方便人员进入叶片。此外，为了进一步提高腹板的整体刚度，还可以在变桨轴承法兰面腹板4的内圆周上一体成型有腹板翻边加强筋5。
[0023]以上所述，仅为本实用新型的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种风力发电机的轮毂，其特征在于，包括轮毂本体和设置在轮毂本体上的变桨轴承法兰圆筒体和转轴连接法兰，所述轮毂本体为空心回转体，该空心回转体的回转截面由内外两条回转曲线形成，在所述回转截面同一周向位置处，所述内外两条回转曲线的圆心相同，其中，靠近所述转轴连接法兰的所述内外两条回转曲线的半径差比远离所述转轴连接法兰的所述内外两条回转曲线的半径差大。
2.根据权利要求1所述的轮毂，其特征在于，所述回转截面包括依次相接的第一截面段、第二截面段以及第三截面段，所述第一截面段靠近所述转轴连接法兰，所述第一截面段、第二截面段以及第三截面段对应的内外两条回转曲线的半径差依次为Tl、T2以及T3，其中，Tl > T2 >13，所述11和T3为固定值，所述T2从T1逐步变化为T3，使得第二截面段在第一截面段与第三截面段之间形成圆弧过渡。
3.根据权利要求2所述的轮毂，其特征在于，所述第一截面段、所述第二截面段以及所述第三截面段对应的圆心处于轮毂的旋转轴线上。
4.根据权利要求3所述的轮毂，其特征在于，所述轮毂的中心位于所述旋转轴线上，所述第一截面段和所述第三截面段对应的圆心位于所述轮毂的中心的两侧固定位置处。
5.根据权利要求1至4任一所述的轮毂，其特征在于，在所述变桨轴承法兰圆筒体上设置有与所述变桨轴承法兰圆筒体的内壁相接的圆环形的变桨轴承法兰面腹板。
6.根据权利要求5所述的轮毂，其特征在于，在所述变桨轴承法兰面腹板的内圆周上一体成型有腹板翻边加强筋。
【文档编号】F03D11/00GK204200489SQ201420681294
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月10日 优先权日:2014年11月10日
【发明者】时洪奎 申请人:北京金风科创风电设备有限公司