风力发电机组及其变桨柜安装结构及其变桨柜安装框架的制作方法

本实用新型涉及一种风力发电机组及其变桨柜安装结构及其变桨柜安装框架。

背景技术：

随着社会的发展，人们对再生型清洁能源的需求越加强烈，风能为当今社会的能源开发带来了新的契机，风力发电机组可以实现风能与电能之间的转换。现有的风力发电机组一般包括三个叶轮，由于风力以及风向随时都在发生变化，因此需要对各个叶轮的桨距角度进行调整，调整叶轮的桨距角度的过程被称为“变桨”，调整叶轮的桨距角度的装置为变桨驱动装置。变桨驱动装置在工作时需要安装在变桨柜中，通过变桨柜中的控制系统以及线路系统驱动叶轮进行桨距角度的调整。

现有的变桨柜的安装结构如图1~2所示，包括轮毂1和设置在轮毂1内的变桨柜2，轮毂1上具有三个凸台5，变桨柜2与凸台固定的端面上设有弹性支撑4，变桨柜2通过弹性支撑4以悬伸梁的方式固定在凸台5上，变桨柜尺寸最大的长度方向和与凸台固定的端面垂直，此时变桨柜的重心11与弹性支撑4之间的距离H约为其长度一半，变桨柜背离凸台5的端面上连接有电容柜3，三个变桨柜绕轮毂1的转动轴线均匀分布，三个电容柜3之间通过连杆机构6辅助固定。

上述的变桨柜的安装结构在使用时，因为变桨柜是通过高度与宽度方向形成的端面以悬伸梁的方式固定在轮毂上，变桨柜的重心与轮毂固定端面之间距离较大，因此变桨柜的底部承受着变桨柜和电容柜的联合重力引起的较大弯矩，风力发电机组运行时，每个变桨柜要承受因为重力引起的较大的交变弯曲应力；同时三个变桨柜之间通过连杆机构辅助固定，连杆机构相对于轮毂处于悬浮状态不够稳定，因此变桨柜的安装结构强度较小。变桨柜与电容柜的重心与轮毂的转动轴线所在的平面和弹性支撑与轮毂之间的固定端面不垂直，变桨柜转动时产生的离心力在变桨柜与弹性支撑之间的固定面方向上存在分力，也会导致变桨柜承受较大的交变拉应力，因此变桨柜的固定端面容易撕裂，使用寿命较短。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种改善变桨柜在使用过程中承受的应力情况且结构强度更大的变桨柜安装框架；本实用新型还提供了一种使用该变桨柜安装框架的变桨柜安装结构；本实用新型还提供了一种使用该变桨柜安装结构的风力发电机组。

为了解决上述技术问题，本实用新型的变桨柜安装框架的技术方案为：

方案1：一种变桨柜安装框架，包括绕风力发电机组的轮毂的转动轴线设置有环形的或绕圆周断续分布的架体，架体包括用于安装变桨柜、且固定在轮毂的叶轮安装部上的安装架本体，各安装架本体的长度延伸范围与轮毂的相应的各叶轮安装部的圆周分布位置对应，并且安装架本体的长度延伸方向与变桨柜尺寸最大的长度方向一致；变桨柜安装框架还包括一端与安装架本体连接的连接架，连接架远离与其相连的安装架本体的一端用于跨过轮毂的连接部、固定在与安装架本体所在的轮毂的叶轮安装部相邻的另一个叶轮安装部上。

该技术方案的有益效果在于：由于设在轮毂内的变桨柜安装框架具有长度延伸范围与轮毂的相应的各叶轮安装部的圆周分布位置对应的变桨柜安装本体，使得尺寸最大的长度方向与安装架本体的延伸方向一致的变桨柜，能够被“卧放”在轮毂的叶轮安装部上，从而减小变桨柜的重心与轮毂的叶轮安装部之间的距离，减小了变桨柜在转动过程中由于重力承受的交变弯曲应力，同时变桨柜安装框架的连接架将轮毂上相邻的叶轮安装部联系起来，使得变桨柜安装框架形成绕轮毂的转动轴线的框架型结构，增强了变桨柜安装框架的结构强度。

方案2：根据方案1所述的变桨柜安装框架，所述安装架本体包括与轮毂的转动轴线垂直的、长度延伸方向与变桨柜长度方向一致的主梁，主梁有两个以上且沿轮毂的轴向间隔设置，安装架本体还包括与轮毂的转动轴线平行且间隔设置的连接主梁的次梁。主梁和次梁使安装架本体为口字型结构，减小了安装架本体的重量。

方案3：根据方案1所述的变桨柜安装框架，所述连接架包括与安装架本体的延伸方向呈设定角度且与安装架本体相连的过渡梁、连接过渡梁与轮毂的叶轮安装部的固定梁。过渡梁和固定梁在保证连接架的结构强度的前提下尽可能的减小了连接架的重量。

方案4：根据方案3所述的变桨柜安装框架，所述过渡梁之间以及固定梁之间分别设有加强梁。加强梁使过渡梁以及固定梁分别形成整体的框架式结构，增加了连接架的结构强度。

本实用新型的变桨柜安装结构的技术方案为：

方案1：一种变桨柜安装结构，包括轮毂，所述轮毂具有用于安装叶轮的叶轮安装部和连接相邻叶轮安装部的连接部，所述轮毂内绕其转动轴线设置有环形的或绕圆周断续分布的变桨柜安装框架，所述变桨柜安装框架包括用于安装变桨柜的安装架本体，各安装架本体的长度延伸范围与相应的各叶轮安装部的圆周分布位置对应，并且安装架本体的长度延伸方向与变桨柜尺寸最大的长度方向一致；安装架本体固定在叶轮安装部上，变桨柜安装框架还包括一端与安装架本体连接的连接架，连接架远离与其相连的安装架本体的一端跨过所述轮毂的连接部、固定在与安装架本体所在的叶轮安装部相邻的另一个叶轮安装部上。

该技术方案的有益效果在于：由于设在轮毂内的变桨柜安装框架具有长度延伸范围与轮毂的相应的各叶轮安装部的圆周分布位置对应的变桨柜安装本体，使得尺寸最大的长度方向与安装架本体的延伸方向一致的变桨柜，能够被“卧放”在轮毂的叶轮安装部上，从而减小变桨柜的重心与轮毂的叶轮安装部之间的距离，减小了变桨柜在转动过程中由于重力承受的交变弯曲应力，同时变桨柜安装框架的连接架将轮毂上相邻的叶轮安装部联系起来，使得变桨柜安装框架形成绕轮毂的转动轴线的框架型结构，增强了变桨柜安装框架的结构强度。

方案2：根据方案1所述的变桨柜安装结构，所述轮毂的转动轴线和变桨柜的重心所在平面与安装架本体所在的平面垂直。消除了变桨柜转动时产生的离心力在安装架本体延伸方向上的分力，从而消除了变桨柜承受的交变拉应力，使变桨柜的固定端面受到的应力减小，增长了变桨柜的使用寿命。

方案3：根据方案1所述的变桨柜安装结构，所述变桨柜为同时具有变桨柜与电容柜功能的一体式变桨柜。一体式变桨柜集成度高，结构紧凑，可以减小变桨柜与电容柜的体积，节约轮毂内的安装空间，同时也便于柜体的安装、更换。

方案4：根据方案1所述的变桨柜安装结构，所述叶轮安装部具有用于固定所述变桨柜安装框架的凸台，所述安装架本体的一端和相邻的安装架本体所连的连接架的一端固定在同一个凸台上。轮毂内的凸台增加了轮毂在与变桨柜安装框架的固定处的结构强度，同时两个凸台对变桨柜安装框架的压力有分担的效果。

方案5：根据方案4所述的变桨柜安装结构，所述凸台具有用于支撑其上的变桨柜安装框架的弹性支撑。弹性支撑对变桨柜安装框架与凸台之间的压力传递起到缓冲的作用。

方案6：根据方案1-5中任一项所述的变桨柜安装结构，所述安装架本体包括与轮毂的转动轴线垂直的、长度延伸方向与变桨柜长度方向一致的主梁，主梁有两个以上且沿轮毂的轴向间隔设置，安装架本体还包括与轮毂的转动轴线平行且间隔设置的连接主梁的次梁。主梁和次梁使安装架本体为口字型结构，减小了安装架本体的重量。

方案7：根据方案1-5中任一项所述的变桨柜安装结构，所述连接架包括与安装架本体的延伸方向呈设定角度且与安装架本体相连的过渡梁、连接过渡梁与轮毂的叶轮安装部的固定梁。过渡梁和固定梁在保证连接架的结构强度的前提下尽可能的减小了连接架的重量。

方案8：根据方案7所述的变桨柜安装结构，所述过渡梁之间以及固定梁之间分别设有加强梁。加强梁使过渡梁以及固定梁分别形成整体的框架式结构，增加了连接架的结构强度。

本实用新型的风力发电机组的技术方案为：

方案1：一种风力发电机组，包括的变桨柜安装结构，所述变桨柜安装结构包括轮毂，所述轮毂具有用于安装叶轮的叶轮安装部和连接相邻叶轮安装部的连接部，所述轮毂内绕其转动轴线设置有环形的或绕圆周断续分布的变桨柜安装框架，所述变桨柜安装框架包括用于安装变桨柜的安装架本体，各安装架本体的长度延伸范围与相应的各叶轮安装部的圆周分布位置对应，并且安装架本体的长度延伸方向与变桨柜尺寸最大的长度方向一致；安装架本体固定在叶轮安装部上，变桨柜安装框架还包括一端与安装架本体连接的连接架，连接架远离与其相连的安装架本体的一端跨过所述轮毂的连接部、固定在与安装架本体所在的叶轮安装部相邻的另一个叶轮安装部上。

该技术方案的有益效果在于：由于设在轮毂内的变桨柜安装框架具有长度延伸范围与轮毂的相应的各叶轮安装部的圆周分布位置对应的变桨柜安装本体，使得尺寸最大的长度方向与安装架本体的延伸方向一致的变桨柜，能够被“卧放”在轮毂的叶轮安装部上，从而减小变桨柜的重心与轮毂的叶轮安装部之间的距离，减小了变桨柜在转动过程中由于重力承受的交变弯曲应力，同时变桨柜安装框架的连接架将轮毂上相邻的叶轮安装部联系起来，使得变桨柜安装框架形成绕轮毂的转动轴线的框架型结构，增强了变桨柜安装框架的结构强度。

方案2：根据方案1所述的风力发电机组，所述轮毂的转动轴线和变桨柜的重心所在平面与安装架本体所在的平面垂直。消除了变桨柜转动时产生的离心力在安装架本体延伸方向上的分力，从而消除了变桨柜承受的交变拉应力，使变桨柜的固定端面受到的应力减小，增长了变桨柜的使用寿命。

方案3：根据方案1所述的风力发电机组，所述变桨柜为同时具有变桨柜与电容柜功能的一体式变桨柜。一体式变桨柜集成度高，结构紧凑，可以减小变桨柜与电容柜的体积，节约轮毂内的安装空间，同时也便于柜体的安装、更换。

方案4：根据方案1所述的风力发电机组，所述叶轮安装部具有用于固定所述变桨柜安装框架的凸台，所述安装架本体的一端和相邻的安装架本体所连的连接架的一端固定在同一个凸台上。轮毂内的凸台增加了轮毂在与变桨柜安装框架的固定处的结构强度，同时两个凸台对变桨柜安装框架的压力有分担的效果。

方案5：根据方案4所述的风力发电机组，所述凸台具有用于支撑其上的变桨柜安装框架的弹性支撑。弹性支撑对变桨柜安装框架与凸台之间的压力传递起到缓冲的作用。

方案6：根据方案1-5中任一项所述的风力发电机组，所述安装架本体包括与轮毂的转动轴线垂直的、长度延伸方向与变桨柜长度方向一致的主梁，主梁有两个以上且沿轮毂的轴向间隔设置，安装架本体还包括与轮毂的转动轴线平行且间隔设置的连接主梁的次梁。主梁和次梁使安装架本体为口字型结构，减小了安装架本体的重量。

方案7：根据方案1-5中任一项所述的风力发电机组，所述连接架包括与安装架本体的延伸方向呈设定角度且与安装架本体相连的过渡梁、连接过渡梁与轮毂的叶轮安装部的固定梁。过渡梁和固定梁在保证连接架的结构强度的前提下尽可能的减小了连接架的重量。

方案8：根据方案7所述的风力发电机组，所述过渡梁之间以及固定梁之间分别设有加强梁。加强梁使过渡梁以及固定梁分别形成整体的框架式结构，增加了连接架的结构强度。

附图说明

图1为本现有的变桨柜安装结构的结构示意图；

图2为图1的现有的变桨柜安装结构的主视图；

图3为本实用新型的变桨柜安装结构的实施例1的结构示意图；

图4为图3的本实用新型的变桨柜安装结构的实施例1的主视图；

图5为本实用新型的变桨柜安装结构的实施例1的轮毂的结果示意图；

图6为本实用新型的变桨柜安装结构的实施例1的变桨柜安装框架的结构示意图。

图中各标记：1.轮毂；2.变桨柜；3.电容柜；4.弹性支撑；5.凸台；6.连杆机构；7.一体式变桨柜；8.变桨柜安装框架；9.垂直平面；10.人孔；11.重心；12叶轮安装部；13.连接部；14.次梁；15.主梁；16.过渡梁；17.固定梁；18.加强梁。

具体实施方式

本实用新型的风力发电机组的实施例1如图3~6所示，包括变桨柜安装结构，变桨柜安装结构包括轮毂1，轮毂1具有用于安装叶轮的叶轮安装部12和连接相邻的叶轮安装部12的连接部13，轮毂1内绕其转动轴线设置有绕其圆周断续分布的变桨柜安装框架8，轮毂1绕其转动轴线均匀分布有用于固定变桨柜安装框架的三个凸台5，相邻的两个凸台5上通过螺栓和变桨柜安装框架8固定连接，在其他实施例中，变桨柜安装框架与凸台之间也可以通过焊接连接。

变桨柜安装框架8包括用于安装变桨柜的安装架本体，安装架本体固定在叶轮安装部12上，各安装架本体的长度延伸范围与相应的叶轮安装部12的圆周分布位置对应，并且安装架本体的长度延伸方向与变桨柜尺寸最大的长度方向一致，以使变桨柜能够被“卧放”在轮毂的叶轮安装部上；变桨柜安装框架8还包括一端与安装架本体连接的连接架，连接架远离与其相连的安装架本体的一端用于跨过轮毂1的连接部13、固定在与安装架本体所在的轮毂的叶轮安装部相邻的另一个叶轮安装部上。

安装架本体为口字型结构，包括与轮毂1的转动轴线垂直的长度延伸方向与变桨柜长度方向一致的主梁15，主梁15有两个且沿轮毂1的轴向间隔设置，在其他实施例中，主梁也可以有三个或者四个等，具体可根据变桨柜的体积以及重量确定；安装架本体还包括与轮毂1的转动轴线平行且间隔设置的连接主梁15的次梁14，安装架本体以主梁和次梁的形式组成口字型，减小了安装架本体的重量。

连接架包括与安装架本体的延伸方向呈设定角度且与安装架本体的主梁15连接的过渡梁16和连接过渡梁16与轮毂1的叶轮安装部的固定梁17，过渡梁16之间、固定梁17之间分别设有加强梁18，加强梁18增加了连接架的结构强度，主梁15的一端和相邻的安装架本体所连的固定梁17的一端固定在同一个凸台5上，即同一个变桨柜安装框架横跨两个相邻的凸台，相邻的两个凸台对于变桨柜安装框架的压力起到了分担的效果。

安装架本体与连接架顺次连接形成绕轮毂的转动轴线的环形结构，主梁15与凸台5之间、固定梁17与凸台5之间分别设置有弹性支撑4，弹性支撑4对变桨柜安装框架8与凸台5之间的压力传递起到缓冲的作用，在其他实施例中，也可以省略弹性支撑。

轮毂1内绕其转动轴线均匀安装有三个一体式变桨柜7，三个一体式安装柜7分别对应安装在三个变桨柜安装框架上，一体式变桨柜7同时具有电容柜与变桨柜的功能，具有集成度高，结构紧凑的特点，可以减小变桨柜与电容柜的体积，节约轮毂内的安装空间，同时也便于柜体的安装、更换，在其他实施例中，一体式变桨柜7的数量也可以为两个或者六个等数量，具体地与风力发电机组的叶轮的数量对应，相应的变桨柜安装框架以及凸台的数量与一体式变桨柜7的数量相同。轮毂1上还设有人孔10，用于工作人员进入轮毂对一体式变桨柜或者其他元件进行安装维修作业。

一体式变桨柜7具有尺寸最大的长度方向、尺寸最小的高度方向和尺寸介于长度方向与高度方向之间的宽度方向。一体式变桨柜7固定在变桨柜安装框架8上后，一体式变桨柜7的长度与宽度方向形成的端面与变桨柜安装框架8的安装架本体适配固定，使一体式变桨柜7的重心与变桨柜安装框架之间的距离h减小，约为现有技术的变桨柜的重心与弹性支撑所在平面之间的距离H的四分之一，减小了变桨柜在转动过程中由于重力所承受的交变弯曲应力，在其他实施例中，也可以使一体式变桨柜的长度方向与高度方向形成的端面与变桨柜安装框架8的安装架本体适配固定。

一体式变桨柜的重心11与轮毂1的转动轴线所在平面与变桨柜安装框架8的安装架本体所在的平面垂直，将一体式变桨柜7的重心11与轮毂1的转动轴线所在的平面定义为安装架本体的垂直平面9（如图4所示），一体式变桨柜在转动时受到的离心力的作用方向始终在垂直平面9内，与安装架本体的延伸方向垂直，消除了变桨柜转动时产生的离心力在安装架本体的延伸方向上的分力，从而消除了变桨柜承受的交变拉应力，延长了变桨柜的使用寿命。

上述的风力发电机组在使用时，将变桨柜安装框架通过螺栓固定在轮毂内的凸台上，将一体式变桨柜7的长度及宽度方向形成的端面与变桨柜安装框架通过螺栓适配固定，且使一体式变桨柜7的重心及轮毂的转动轴线所在的平面与安装架本体所在的平面垂直，即可消除一体式变桨柜转动时的离心力在安装架本体所在的平面方向上的分力且减小一体式变桨柜的重力所引起的交变弯曲应力，增长了一体式变桨柜的使用寿命。

本实用新型的风力发电机组的实施例2，与实施例1的区别在于：省略一体式变桨柜，将变桨柜与电容柜分别固定在变桨柜安装框架的安装架本体上。

本实用新型的风力发电机组的实施例3，与实施例1的区别在于：变桨柜安装框架也可以为框架型板材结构。

本实用新型的风力发电机组的实施例4，与实施例1的区别在于：省略轮毂上的凸台，变桨柜安装框架直接固定在轮毂上。

本实用新型的风力发电机组的实施例5，与实施例1的区别在于：变桨柜安装框架的架体为绕轮毂的转动轴线设置的连续环形。

本实用新型还提供了一种变桨柜安装结构的实施例，其具体结构与上述的风力发电机组的变桨柜安装结构的具体结构相同，此处不再赘述。

本实用新型还提供了一种变桨柜安装框架的实施例，其具体结构与上述的风力发电机组的变桨柜安装框架的具体结构相同，此处不再赘述。