轮毂及包括该轮毂的风力发电机组的制作方法

本实用新型涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种轮毂及包括该轮毂的风力发电机组。

背景技术：

在风力发电机组中，叶轮的重量对整机部件的载荷有极大的影响。轮毂是叶轮中连接叶片与主轴的重要部件，其将风力对叶片的载荷传递至主轴以及齿轮箱，故轮毂承受的载荷复杂多变，必须具有足够刚度和强度，以保证轮毂在叶片的载荷作用下不会变形，并且轮毂在能承受的极限载荷下，重量越轻越好。

随着现代风力发电机组向大功率方向的发展，轮毂的壁厚不断增大，重量也越来越大，增加了整机部件尤其是传动系统的载荷。如何使轮毂在具有足够的刚度和强度的同时又具有相对较轻的重量成为亟待解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种轮毂及包括该轮毂的风力发电机组，该轮毂在具有足够的刚度和强度的同时重量也较轻。

一方面，本实用新型实施例提供了一种轮毂，其包括用于连接风力发电机组的叶片和主轴的轮毂本体，轮毂本体为具有壁部和中空空间的中空结构体，中空空间由壁部围合；壁部上设置有相互间隔的主轴安装孔和叶片安装孔，主轴安装孔和叶片安装孔贯穿壁部并与中空空间连通；其中，壁部包括层叠设置的第一壁部和第二壁部，第一壁部围绕中空空间的外周分布，第二壁部包括由第一壁部向外和/或朝向所述中空空间凸起形成的多个第一凸肋。

根据本实用新型实施例的一个方面，第二壁部中多个第一凸肋沿第一壁部的整个外周呈环形分布。

根据本实用新型实施例的一个方面，壁部上进一步设置有人孔，人孔贯穿壁部并与中空空间连通；第二壁部中多个第一凸肋在人孔周侧的第一壁部上呈辐射状和/或环形分布；或者，第二壁部中多个第一凸肋沿第一壁部的整个外周呈环形分布。

根据本实用新型实施例的一个方面，壁部上进一步设置有位于叶片安装孔与主轴安装孔之间的工艺孔，工艺孔贯穿壁部并与中空空间连通。

根据本实用新型实施例的一个方面，相邻的第一凸肋之间对应于第一壁部的位置处镂空设置。

根据本实用新型实施例的一个方面，叶片安装孔的数量为三个，三个叶片安装孔中至少一个叶片安装孔内设置有与轮毂本体一体成型或可拆卸连接的腹板，腹板至少部分覆盖自身对应的叶片安装孔；腹板包括层叠设置的第一腹板和第二腹板，第一腹板为板状件，第二腹板包括由第一腹板向外和/或朝向中空空间凸起形成的多个第二凸肋。

根据本实用新型实施例的一个方面，第二腹板中多个第二凸肋在第一腹板上呈栅格状分布。

根据本实用新型实施例的一个方面，第一腹板为条形板，且条形板与叶片安装孔的连接处圆滑过渡；或者，第一腹板为具有通孔的圆形板。

根据本实用新型实施例的一个方面，相邻的第二凸肋之间对应于第一腹板的位置处镂空设置。

另一方面，本实用新型实施例还提供了一种风力发电机组，风力发电机组包括如前所述的轮毂。

本实用新型实施例提供的轮毂，通过将轮毂本体的壁部设置为层叠布置的第一壁部和第二壁部，并且第二壁部由第一壁部向外和/或朝向中空空间凸起形成，相对于现有技术中在第一壁部的基础上继续增加整个轮毂的壁厚以提高轮毂的刚度和强度的结构来说，可以在承受风力发电机工作期间的各种载荷工况的同时，从整体上有效减轻了轮毂的重量。另外，本实用新型实施例提供的风力发电机组，采用了如前所述的轮毂，有利于降低整个风力发电机组的载荷和成本。

附图说明

下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施例的特征、优点和技术效果。

图1是本实用新型实施例一提供的轮毂沿一个角度的透视结构示意图；

图2是本实用新型实施例一提供的轮毂沿另一个角度的透视结构示意图；

图3是本实用新型实施例二提供的轮毂沿一个角度的透视结构示意图；

图4是本实用新型实施例二提供的轮毂沿另一个角度的透视结构示意图；

图5是图4所示的轮毂沿方向M的局部透视结构示意图；

图6是本实用新型实施例三提供的轮毂沿一个角度的透视结构示意图；

图7是本实用新型实施例三提供的轮毂沿另一个角度的透视结构示意图。

其中：

10-轮毂本体；1-主轴安装孔；2-叶片安装孔；3-工艺孔；4-人孔；11-第一壁部；121-第一凸肋；21-第一腹板；221-第二凸肋；23-通孔；24-凸缘法兰。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本实用新型的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本实用新型造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。

下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本实用新型提供的轮毂及包括该轮毂的风力发电机组的具体结构进行限定。在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸式连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

为了更好地理解本实用新型，下面结合图1至图7对本实用新型实施例提供的轮毂及包括该轮毂的风力发电机组进行详细描述。

实施例一

图1是本实用新型实施例一提供的轮毂沿一个角度的透视结构示意图，图2是本实用新型实施例一提供的轮毂沿另一个角度的透视结构示意图。

请一并参阅图1和图2，本实用新型实施例一提供了一种轮毂，其包括用于连接风力发电机组的叶片和主轴的轮毂本体10，轮毂本体10为具有壁部和中空空间的中空结构体，中空空间由壁部围合，轮毂本体10一般采用铸造材料制成，也可以采用可焊接材料分体焊接制成。

轮毂本体10的壁部上设置有相互间隔的主轴安装孔1和三个叶片安装孔2，主轴安装孔1和叶片安装孔2贯穿壁部并与中空空间连通。其中，主轴安装孔1用于连接主轴；叶片安装孔2的数量为三个，三个叶片安装孔2用于连接叶轮的三个叶片。

轮毂本体10的壁部包括层叠设置的第一壁部11和第二壁部，第一壁部11围绕中空空间的外周分布，第二壁部可以包括由第一壁部11向外凸起形成的多个第一凸肋121，第二壁部也可以包括由第一壁部11朝向中空空间凸起形成的多个第一凸肋121，第二壁部还可以包括由第一壁部11向外凸起形成的以及由第一壁部11朝向中空空间凸起形成的多个第一凸肋121。

对于采用铸造材料制成的轮毂，多个第一凸肋121与第一壁部11一体成型，对于采用可焊接材料制成的轮毂，多个第一凸肋121可以通过焊接的方式设置于第一壁部11上。

本实用新型实施例提供的轮毂，通过将轮毂本体10的壁部设置为层叠布置的第一壁部11和第二壁部，并且第二壁部包括由第一壁部11向外和/或朝向中空空间凸起形成的多个第一凸肋，相对于现有技术中在第一壁部11的基础上继续增加整个轮毂的壁厚以提高轮毂的刚度和强度的结构来说，可以在承受风力发电机工作期间的各种载荷工况的同时，从整体上有效减轻了轮毂的重量。

下面结合附图详细说明各实施例中轮毂的具体结构。

请再次参阅图1和图2，为了提高轮毂本体10整体的刚度和强度，第二壁部中多个第一凸肋121可以沿包括但不限于主轴安装孔1和叶片安装孔2的第一壁部11的整个外周呈环形分布。第一凸肋121与第一壁部11接合的位置处圆滑过渡，防止划伤操作人员。

如前所述，沿第一壁部11的整个外周呈环形分布的第一凸肋121可以由第一壁部11向外凸起形成，也可以由第一壁部11朝向中空空间凸起形成，还可以由第一壁部11向外凸起形成以及朝向中空空间凸起形成，第一凸肋121的数量为一个或两个以上，两个以上的第一凸肋121间隔设置，第一凸肋121的形状和尺寸可以根据第一壁部11的轮廓形状及受力情况进行适应性设置。例如，第一壁部11上为曲面的部分，对应的第一凸肋121的曲率半径等于该曲面的曲率半径，第一壁部11上为平面的部分，对应的第一凸肋121平行于该平面设置；另外，第一壁部11上受力集中的位置处，可以设置间隔较小、数量较多的第一凸肋121，而受力较小的位置处，可以设置间隔较大、数量较少的第一凸肋121。

作为一种可选的实施方式，轮毂本体10的壁部上进一步设置有人孔4，人孔4贯穿壁部并与中空空间连通。人孔4主要用于供维修人员出入检修，与其它部件没有连接，在受到载荷时容易变形。

为了提高人孔4处的刚度和强度，第二壁部中多个第一凸肋121在人孔4周侧的第一壁部11上呈辐射状分布。具体来说，沿人孔4的周向间隔预定角度设置有多个的第一凸肋121，每个第一凸肋121由人孔4处沿辐射方向向外延伸预定长度。

为了进一步提高人孔4处的刚度和强度，在多个第一凸肋121的沿辐射方向延伸的预定位置处还设置有在人孔4周侧呈环形分布的第一凸肋121。呈环形分布的第一凸肋121的数量可以为一个或两个以上。

可以理解的是，多个第一凸肋121也可以仅在人孔4周侧的第一壁部11上呈环状分布，数量可以为一个或两个以上。

如前所述，在人孔4周侧的第一壁部11上呈辐射状分布、环形分布或者辐射状及环形分布的多个第一凸肋121可以由第一壁部11向外凸起形成，也可以由第一壁部11朝向中空空间凸起形成的，还可以由第一壁部11向外凸起形成以及朝向中空空间凸起形成。另外，第一凸肋121与第一壁部11接合的位置处圆滑过渡，防止划伤操作人员。

作为一种可选的实施方式，多个第一凸肋121也可以沿包括但不限于主轴安装孔1、叶片安装孔2和人孔4的轮毂本体10的第一壁部11的整个外周呈环形分布。

另外，轮毂本体10的壁部上进一步设置有与叶片安装孔2同轴设置且与第一壁部11一体成型的凸缘法兰24，凸缘法兰24沿叶片安装孔2的轴向向外延伸。凸缘法兰24与叶片之间通过变桨轴承(图中未示出)连接，例如，变桨轴承的外圈可以与叶片和凸缘法兰24中的任一者连接，变桨轴承的内圈可以与叶片和凸缘法兰24中的另一者连接。

作为一种可选的实施方式，轮毂本体10的壁部上进一步设置有位于叶片安装孔2与主轴安装孔1之间的工艺孔3，工艺孔3贯穿壁部并与中空空间连通。一方面，工艺孔3可以减轻轮毂的重量，另一方面，通过工艺孔3可以安装或者拆卸轮毂本体10内部的零部件，例如固定变桨轴承的内圈与凸缘法兰24之间的紧固件等。

多个第一凸肋121可以沿包括但不限于主轴安装孔1、叶片安装孔2、工艺孔3和人孔4的轮毂本体10的第一壁部11的整个外周呈环形分布，如图1和图2所示，也可以仅设置于轮毂本体10的人孔4周侧的第一壁部11上呈辐射状分布、环形分布或者辐射状及环形分布。

作为一种可选的实施方式，上述各种结构的轮毂本体10中，在满足允许的刚度和强度要求的情况下，相邻的第一凸肋121之间对应于第一壁部11的位置处镂空设置，可以全部镂空，也可以部分镂空，以进一步减轻轮毂的重量。

实施例二

图3是本实用新型实施例二提供的轮毂沿一个角度的透视结构示意图，图4是本实用新型实施例二提供的轮毂沿另一个角度的透视结构示意图。

请一并参阅图3和图4，本实用新型实施例二提供的轮毂与实施例一提供的轮毂结构类似，不同之处在于，叶片安装孔2内设置有腹板，腹板至少部分覆盖自身对应的叶片安装孔2。优选地，三个叶片安装孔2内均设置有腹板。

通常，对于采用电动变桨系统的轮毂，腹板可以与轮毂本体10一体成型，也可以可拆卸地连接设置，以提高叶片安装孔2处的刚度和强度。变桨轴承的内圈和外圈中的任一者的一端连接至腹板，腹板与变桨轴承所在的平面平行，电动变桨系统的电动驱动组件设置于轮毂本体10的中空空间内部，通过驱动变桨轴承转动继而带动叶片转动，以实现变桨。对于采用液压变桨系统的轮毂，腹板与轮毂本体10分体设置，如图1和图2所示的轮毂结构，不再赘述。

为了防止腹板发生变形，腹板可以包括层叠设置的第一腹板21和第二腹板，第一腹板21为板状件，第二腹板包括由第一腹板21向外和/或朝向中空空间凸起形成的多个第二凸肋221。

第二腹板中多个第二凸肋221在第一腹板21上呈栅格状分布。具体来说，多个第二凸肋221可以由第一腹板21向外凸起形成且呈栅格状分布，或者多个第二凸肋221由第一腹板21朝向中空空间凸起形成且呈栅格状分布，或者多个第二凸肋221还可以由第一腹板21朝向中空空间凸起及向外凸起形成且呈栅格状分布。

图5是图4所示的轮毂沿方向M的局部透视结构示意图；

参阅图5，第一腹板21上对应于第二腹板的相邻的第二凸肋221之间的位置镂空设置。第一腹板21上对应于相邻的第二凸肋221之间的位置可以部分镂空，如图5中箭头A指向的部分为镂空的，箭头B指向的位置非镂空。另外，第一腹板21上对应于相邻的第二凸肋221之间的位置也可以全部镂空，以减轻腹板的重量。

进一步地，第一腹板21可以为条形板，且条形板与叶片安装孔2的连接处圆滑过渡，多个第二凸肋221呈栅格状层叠设置于条形板上，以提高叶片安装孔2处的刚度和强度。

可以理解的是，呈栅格状层叠设置于条形板上的多个第二凸肋221可以由条形板向外凸起形成，也可以由条形板朝向中空空间凸起形成，还可以由条形板向外凸起以及朝向中空空间凸起形成。

实施例三

图6是本实用新型实施例三提供的轮毂沿一个角度的透视结构示意图，图7是本实用新型实施例三提供的轮毂沿另一个角度的透视结构示意图。

请一并参阅图6和图7，本实用新型实施例三提供的轮毂与实施例二提供的轮毂结构类似，不同之处在于，腹板的结构不同。

腹板包括层叠设置的第一腹板21和第二腹板，第一腹板21设置为具有通孔23的圆形板。通孔23可以为位于圆形板中部的一个通孔，也可以为间隔设置的多个通孔，通孔23的形状可以为例如但不限于圆形孔和多边形孔。第二腹板中多个第二凸肋221呈栅格状层叠设置于该圆形板上，并且相邻的第二凸肋221之间对应于第一腹板21的位置镂空设置，可以全部镂空，也可以部分镂空，以在满足腹板的刚度和强度的同时减轻腹板的重量。

可以理解的是，三个叶片安装孔2的腹板可以均设置为实施例二中的条形板或者均设置为实施例三中的具有通孔23的圆形板，也可以至少一个叶片安装孔2的腹板为条形板，或者至少一个叶片安装孔2的腹板为具有通孔23的圆形板。

需要说明的是，本实用新型实施例提供的轮毂的壁部可以为实施例一、实施例二和实施例三中所述的结构的各种组合，而不仅限于附图所示的结构。

例如，对于采用液压变桨系统的轮毂来说，叶片安装孔2内可以不必设置腹板，第二壁部中多个第一凸肋121可以沿第一壁部11的整个外周呈环形分布，或者第二壁部中多个第一凸肋121仅分布于人孔4周侧的第一壁部11上，或者二者兼有。

再例如，对于采用电动变桨系统的轮毂，叶片安装孔2内设置与轮毂本体10一体成型的腹板，第二腹板中多个第二凸肋221在第一腹板21上呈栅格状分布，同时多个第一凸肋121可以沿第一壁部11的整个外周呈环形分布，也可以仅分布于人孔4周侧的第一壁部11上。

另外，上述的多个第一凸肋121可以由第一壁部11朝向中空空间凸出形成，或者向外凸出形成，或者二者兼有；上述的多个第二凸肋221可以由第一腹板21向外凸起形成，或者向外凸出形成，或者二者兼有。另外，上述各种组合结构形成的轮毂本体10中，第一壁部11上对应于第二壁部的相邻的第一凸肋121之间的位置还可以镂空设置，不再赘述。

本实用新型实施例还提供了一种风力发电机组，其包括如前所述的任一种轮毂，有利于降低整个风力发电机组的载荷和成本。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。