具有管状支撑结构和轴承组件的风力涡轮机的制作方法

本发明涉及风力涡轮机组件。更具体地，本发明涉及一种用于支撑风力涡轮机的部件的支撑结构。

背景技术：

由于最近采取了降低碳排放水平的措施，风力涡轮机正在获得广泛接受。随着如此大规模地接受风力涡轮机，需要在所有层面上改进风力涡轮机的效率。风力涡轮机的结构需要非常高效且维护成本最低。应确保不会由于结构缺陷而产生经常性的维护成本。

通常，基部支撑结构是支撑风力涡轮机的关键部件（诸如主轴、齿轮箱和发电机）的基部支撑结构。基部支撑结构设计用于将负载分配到下面的支撑结构，诸如风力涡轮机的塔架。基部支撑结构通常设计成具有平坦结构，风力涡轮机的部件搁置在其上。平坦基部支撑结构由外壳包围。该结构在将负载有效地传递到下面的支撑结构方面是低效的。

典型的齿轮机舱设计基于开放式机舱结构，其中传动系联接到机舱的顶部。该结构由铸造材料构成。进一步地，还规定了容纳轴承壳体和齿轮箱。该结构在某种程度上是有效的，但是对于开放式机舱设计的结构稳定性存在改进的余地。主要挑战是在结构中实现期望的刚度水平。特别地，期望具有良好的扭转和倾斜刚度，这在当前的基部支撑结构设计中是缺乏的。

到目前为止，通过添加额外材料以加强机舱来解决该问题。例如，机舱可以由额外的肋和增加的壁厚支撑。另外，可以增加机舱的高度以获得更大的刚度。上述解决方案略微提高了机舱的结构完整性。需要更好地设计基部支撑结构，其为风力涡轮机提供所需的结构效率。

因此，需要一种轴承盖，其可以在不需要用螺栓连接到轴承壳体的情况下被附连。进一步地，需要一种轴承盖，其可以非常靠近轴承联接，使得外来颗粒不会进入轴承。此外，需要使轴承盖更轻并且更容易制造。

技术实现要素：

为了实现本发明的目的，公开了根据权利要求1至10的具有轴承组件的支撑结构。支撑结构包括基部、第一孔口、第二孔口和一个或更多个第三孔口、在支撑结构的基部处的多个开口。进一步地，第一孔口包括轴承组件，该轴承组件包括外环和内环，其中轴承组件使用紧固装置联接到第一孔口。

在本发明的一个方面中，轴承组件的外环包括多个孔。外环可以具有增加的厚度以容纳多个孔。多个孔可适于接收螺栓连接装置。

在本发明的另一方面中，轴承组件经由外环中的多个孔联接到第一开口。外环包括沿圆周的多个孔。在一些情况下，多个孔可以彼此等距。在一些其它情况下，多个孔可以彼此间隔开任意距离。然而，多个孔布置在距轴承组件的中心等距的位置。

在本发明的仍另一方面中，轴承组件的外环的厚度高于内环的厚度。增加外环的厚度以容纳多个孔。多个孔消除了轴承壳体将轴承联接到支撑结构的需要。

在仍另一发明中，紧固装置包括螺栓连接装置和焊接装置中的至少一个。

在本发明的仍另一方面中，支撑结构的基部处的多个开口被构造成容纳用于控制风力涡轮机的偏航角的装置。例如，支撑结构的基部处的多个开口可以容纳用于控制风力涡轮机的叶片的偏航角的机动单元。

在本发明的一个方面中，支撑结构适于至少部分地包围动力传动系、齿轮箱和发电机。在示例性实施例中，支撑结构可以完全包围动力传动系、齿轮箱和发电机。

在本发明的另外的方面中，支撑结构由合金基材料构成。在另一实施例中，支撑结构可以由复合材料构成。

一种风力涡轮机，包括根据权利要求1至11所述的支撑结构。

附图说明

现在将参考本发明的附图解决本发明的上述和其它特征。所示实施例旨在说明，但不限制本发明。

下文中参考附图中示出的所示实施例进一步描述本发明，在附图中：

图1示出了根据实施例的用于风力涡轮机的支撑结构的透视图；

图2示出了根据实施例的用于具有主轴和相关联部件的风力涡轮机的支撑结构的透视图；

图3示出了根据实施例的具有轴承框架的支撑结构的透视图；以及

图4示出了根据实施例的具有轴承框架的支撑结构的横截面视图。

具体实施方式

参考附图描述了各种实施例，其中相似的附图标记贯穿全文用于指代相似的节段。在以下描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以便提供对一个或更多个实施例的透彻理解。可以显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践这样的实施例。

图1示出了根据实施例的用于风力涡轮机的支撑结构1的透视图。支撑结构1包括第一孔口2、第二孔口4、一个或更多个第三孔口6和在支撑结构1的基部处的多个开口10。第一孔口2可以联接到主轴。进一步地，第一孔口可以容纳轴承框架。结合图3详细解释轴承框架的特征。第二孔口4可以容纳风力涡轮机的主轴的后部部分。第三孔口6可以有助于支撑结构1内的空气循环。进一步地，支撑结构1的基部处的多个开口10可以用于容纳用于控制风力涡轮机的偏航角的一个或更多个装置。

图2示出了根据实施例的用于具有主轴12和相关联部件的风力涡轮机的支撑结构1的透视图。主轴12组装在支撑结构1内。如图2中所示，主轴12可以水平地布置在支撑结构1内。支撑结构1和主轴12的水平中心轴线可以重合。主轴12可以进一步连接到驱动器。

另外，轴承框架16联接到支撑结构1的第一孔口2。轴承框架16经由轴承组件（图3中示出）联接到支撑结构1。主轴12穿过轴承组件以便于促进旋转。结合图4描述与将轴承框架16联接到第一孔口2相关联的进一步细节。支撑结构1的基部处的多个开口10被构造成用于接收用于控制风力涡轮机的偏航角的装置。

图3示出了根据实施例的具有轴承框架16的支撑结构1的透视图。如图3中所示，轴承框架16联接到支撑结构1的第一孔口2。轴承框架16可以经由轴承组件的外环20联接到第一孔口2。轴承组件的外环20包括多个孔26，所述多个孔26被构造成接收紧固装置22。例如，紧固装置22可包括螺栓连接装置、磁性装置和焊接装置。轴承框架16进一步包括连接点24，其可用于连接风力涡轮机的零件。

图4示出了根据实施例的具有轴承框架16的支撑结构1的横截面视图。在横截面视图中，可以看到轴承组件的外环20包括多个孔26。轴承框架16通过多个孔26联接到轴承组件的外环20。在这种布置中消除了对轴承壳体的需求。轴承组件的外环20有助于为轴承框架16提供必要的支撑以紧固支撑结构1的第一孔口。

本文公开的有利实施例使得支撑结构1的改进设计能够适应风力涡轮机的部件。如本文所公开的支撑结构1能够实现坚固且稳定的结构，并降低成本。与现有技术的开放式支撑结构不同，本文所述的支撑结构1进一步具有封闭结构。支撑结构1的封闭结构使得对于倾斜载荷和扭转载荷两者的刚度显著增加。进一步地，管状结构在不使用高厚度壁的情况下提供自然刚度增益，因此降低了支撑结构1的重量和成本。支撑结构1的设计使得能够均匀地支撑轴承组件和主轴两者。支撑结构1被构造成向整个圆周周围的部件提供分布式支撑，从而替代常规的点支撑。进一步地，在所公开的支撑结构1的设计中不需要轴承壳体。轴承组件的外环20被构造成包括多个孔26以将轴承框架16联接到支撑结构1。上述设计使得成本降低、组件更少且组装更简单。

虽然已经参考某些实施例详细描述了本发明，但是应该理解，本发明不限于那些实施例。鉴于本公开，对于本领域技术人员而言，那些实施例本身将存在许多修改和变型，而不脱离如本文所述的本发明的各种实施例的范围。因此，本发明的范围由所附权利要求而不是由前面的描述表示。在权利要求的等价方案的含义和范围内的所有变化、修改和变型都应被视为在其范围内。

附图标记列表

1 支撑结构

2 第一孔口

4 第二孔口

6 第三孔口

8 支撑结构的基部

10 多个开口

12 风力涡轮机的主轴

14 用于控制偏航角的装置

16 轴承框架

18 轴承组件的内环

20 轴承组件的外环

22 紧固装置

24 连接点

26 通过外环的多个孔