风电传动组件及风力发电机组的制作方法

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风电传动组件及风力发电机组。

背景技术：

风电机组的轮毂主要用于连接机组的叶片，以形成风轮，进而将风能转化为旋转力矩的机械能，并承受叶片各个方向的力矩和力载荷。机组的主轴与风轮的轮毂连接，一方面将风轮的旋转力矩传递给齿轮箱，再传递到发电机，从而将机械能转化为电能，实现发电操作；另一方面主轴需要承受来自风轮传递来的各方向的力矩和力载荷，确保风机可靠运行。目前，风电机组的主轴与轮毂通常是通过两个需要进行装配的零部件，通过螺栓将二者固定装配在一起，主轴与轮毂通过止口定位。但是当二者进行装配时，轮毂和主轴上必然需要专门设计一些连接结构和定位结构，同时还需要螺栓等紧固件，连接可靠性低，且需要定期维护。

鉴于此，迫切需要一种风电传动组件及风力发电机组，能够解决上述问题。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的第一目的在于提供一种风电传动组件，以缓解现有技术中主轴与轮毂的连接可靠性低，需要定期维护的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种风电传动组件，包括主轴和轮毂；

所述主轴与所述轮毂呈整体结构。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述主轴和所述轮毂一体成型、焊接成型或胶接成型。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述主轴具有第一压紧面，所述轮毂具有第二压紧面，所述第一压紧面能够压紧于所述第二压紧面。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述主轴与所述轮毂之间圆滑过渡。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述主轴远离所述轮毂的一端设置有第一安装部，所述第一安装部用于与齿轮箱传动连接。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述主轴设置有至少一个第二安装部，所述第二安装部用于安装轴承；

所述第二安装部的数量为多个时，多个所述第二安装部沿所述主轴的轴线方向间隔布置。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述第二安装部设置有台肩，所述台肩用于对轴承进行轴向限位。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述轮毂设置有至少一个安装口，所述安装口用于安装叶片；

所述安装口的数量为多个，且多个所述安装口绕所述轮毂的周向间隔布置。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述安装口的内侧设置有轮毂腹板，所述轮毂腹板上设置有多个拉伸器通过孔，多个所述拉伸器通过孔绕所述轮毂腹板的周向间隔排布，所述拉伸器通过孔用于安装螺栓拉伸器。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述轮毂设置有至少一个人孔，所述人孔用于人员出入轮毂。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述人孔设置于所述轮毂靠近所述主轴的一侧。

本发明的第二目的在于提供一种风力发电机组，以缓解上述至少一个技术问题。

本发明提供的一种风力发电机组，包括叶片、齿轮箱和上述的风电传动组件，所述叶片安装于所述轮毂，所述主轴与所述齿轮箱的动力输入端传动连接。

本发明的有益效果为：

本发明提供的一种风电传动组件，包括主轴和轮毂，主轴与轮毂呈整体结构。相较于现有技术中需要通过螺栓等紧固件实现主轴与轮毂的连接而言，该风电传动组件中的主轴与轮毂作为一个整体结构，无需采用螺栓、螺母、垫片等连接件进行装配，即无需在主轴和轮毂上设置专门用于装配的连接结构和定位结构，从而简化结构、减少重量、降低成本。而且，正是因为该风电传动组件中的主轴与轮毂无需紧固件配合装配，故而不需要定期对紧固件维护，也无需担心紧固件长期使用会松弛，提高了连接可靠性。

本发明提供的一种风力发电机组，包括叶片、齿轮箱和上述的风电传动组件，叶片安装在轮毂上，主轴与齿轮箱的动力输入端传动连接，能够实现上述至少一个技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的风电传动组件的第一示意图；

图2为本发明实施例提供的风电传动组件的第二示意图；

图3为本发明实施例提供的风电传动组件的第一剖视图；

图4为本发明实施例提供的风电传动组件的第二剖视图；

图5为本发明实施例提供的风电传动组件的第三示意图。

图标：10-主轴；11-第一压紧面；12-第一安装部；13-第二安装部；20-轮毂；21-第二压紧面；22-安装口；23-轮毂腹板；131-台肩；24-人孔；221-螺纹孔；231-拉伸器通过孔；232-腹板维护孔。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

风电机组的轮毂主要用于连接机组的叶片，以形成风轮，进而将风能转化为旋转力矩的机械能，同时轮毂还承受叶片各个方向的力矩和力载荷。机组的主轴与风轮的轮毂连接，一方面将风轮的旋转力矩传递给齿轮箱，再传递到发电机，从而将机械能转化为电能，实现发电操作；另一方面主轴需要承受来自风轮传递来的各方向的力矩和力载荷，确保风机可靠运行。

在目前使用的大多数风电机组中，主轴与轮毂是通过螺栓等紧固件固定装配，当主轴轮毂分别承受的载荷存在偏差时，对二者连接处的抗载荷能力要求较高。而且为了便于安装螺栓，在主轴与轮毂上需要专门设置安装结构和定位结构，例如需要设置螺纹孔、法兰面或者定位止口，故而制造流程较为复杂。另外，如果采用螺栓固定，随着主轴与轮毂的使用时限的延长，螺栓连接处会出现松脱，需要定期维护才能确保二者连接可靠。

针对上述问题，本实施例提供了一种风电传动组件，将主轴10与轮毂20制成一个整体结构，以改善上述存在连接可靠性低，且需要定期维护的问题。

如图1-图5所示，本实施例提供的风电传动组件包括主轴10和轮毂20；主轴10与轮毂20呈整体结构。

相较于现有技术中采用螺栓固定配合主轴10和轮毂20而言，该风电传动组件中的主轴10与轮毂20作为一个整体结构，轮毂20承受的载荷能够直接传递至主轴10，轮毂20产生的旋转力矩也是直接传递主轴10，且在传递过程中无需通过其他零部件过渡，不仅提高了连接可靠性，而且提高主轴10与轮毂20的承载能力。同时，在主轴10与轮毂20上无需设置专门用于装配的连接结构和定位结构，进而减少二者制造时的工序，简化制造流程。另外，正是因为本实施例中的主轴10与轮毂20无需螺栓等紧固件装配，故而也就无需对紧固件进行定期维护，也不用担心长期使用导致紧固件松弛。

优选的，主轴10与轮毂20之间圆滑过渡。具体的，主轴10与轮毂20之间均匀圆滑过渡，避免截面突变，使得整体受力的力流更加顺畅传递，减少应力集中，从而增加主轴10与轮毂20之间过渡处的可靠性。其中，主轴10与轮毂20的圆滑过渡包括：主轴10的内壁与轮毂20的内壁圆滑过渡，主轴10的外壁与轮毂20的外壁圆滑过渡，进行确保二者形成一个整体结构。

如图1-图5，在本实施例中，主轴10具有第一压紧面11，轮毂20具有第二压紧面21，第一压紧面11能够压紧于第二压紧面21。

具体的，在主轴10远离齿轮箱的一端设置有第一压紧面11，第一压紧面11呈封闭环形。同时在轮毂20朝向主轴10的一侧设置有第二压紧面21，第二压紧面21也呈封闭环形。第一压紧面11能够压紧在第二压紧面21上，在且第一压紧面11与第二压紧面21的结合处，主轴10与轮毂20圆滑过渡，进而形成一个整体结构。

其中，关于主轴10与轮毂20的制造方式具有多种，以下举例说明：

第一种方式：主轴10与轮毂20一体成型。也就是说在制造主轴10和轮毂20时，采用一整块材料制造成型，形成的主轴10与轮毂20没有接合缝隙，是一个完整的整体结构，即主轴10和轮毂20作为一个单独的零件。例如通过冲压成型、注塑成型或者铸造成型，其均可以形成作为整体结构的主轴10和轮毂20。

第二种方式：主轴10与轮毂20采用焊接成型的方式。在实际使用时，主轴10的第一压紧面11压紧在轮毂20的第二压紧面21上，然后绕第一压紧面11与第二压紧面21的结合处周向焊接，使得主轴10与轮毂20形成一个整体结构。此时，主轴10与轮毂20之间的焊缝绕主轴10的周向设置。在焊接完成后，还可以对焊接区进行打磨抛光，以提高光滑度，同时还能够通过浸料的方式进行防腐处理，延长该风电传动组件的使用寿命。

第三种方式：主轴10与轮毂20胶接成型。即在主轴10的第一压紧面11上涂抹胶粘剂，在轮毂20的第二压紧面21上涂抹胶粘剂，而后将第一压紧面11与第二压紧面21压紧配合，通过胶粘剂将主轴10与轮毂20连成一个整体结构。在压紧时，胶粘剂受到主轴10与轮毂20之间的压紧作用力，能够从第一压紧面11和第二压紧面21之间挤出。待主轴10与轮毂20粘接完成后，将多余的胶粘剂去除即可。

其中，主轴10和轮毂20均采用qt400材料，但是不仅限于qt400材料，也可以是其他的材料，其只要确保主轴10与轮毂20形成一个整体结构即可。

请继续参考图1-图5，优选的，主轴10远离轮毂20的一端设置有第一安装部12，第一安装部12用于与齿轮箱传动连接。

具体的，主轴10设置为阶梯轴，即主轴10具有直径较大的大端和直径较小的小端，大端与轮毂20连接形成整体结构，小端用于与齿轮箱的动力输入端传动连接。其中，这里的小端即为上述的第一安装部12。同时，小端与大端的连接处倒圆角过渡。

其中，主轴10采用空心轴，具有较强的挠性，更适用于传递扭矩。

请继续参考图1-图5，优选的，主轴10设置有至少一个第二安装部13，第二安装部13用于安装轴承。也就是说，第二安装部13呈光滑的、且绕主轴10的周向延伸的封闭环形面，轴承的内圈能够套设在第二安装部13上，实现轴承相对于主轴10的安装。

请继续参考图1-图5，优选的，第二安装部13的数量为多个，多个第二安装部13沿主轴10的轴线方向间隔布置。

在本实施例中，第二安装部13的数量为两个，其中一个第二安装部13设置在靠近轮毂20的一端，另一个第二安装部13设置在靠近齿轮箱的一端。即在主轴10上能够安装两个轴承，进而提高支撑性能。

请继续参考图1-图5，优选的，第二安装部13设置有台肩131，台肩131用于对轴承进行轴向限位。

在本实施例中，在朝向轮毂20的一个第二安装部13上设置有台肩131，台肩131为凸出于第二安装部13的环形面的凸起带。当轴承的内圈套设在环形面时，轴承的内圈能够抵靠在台肩131远离轮毂20的一端面，进而对内圈沿主轴10的轴向移动进行限位，确保轴承稳定安装于主轴10。

在实际使用时，主轴10的中部还设置有轴套，主轴10朝向齿轮箱的一端会设置轴承盖。以靠近轮毂20的第二安装部13为左安装部，以靠近齿轮箱的第二安装部13为右安装部，则安装于左安装部的轴承为第一轴承，安装于右安装部的轴承为第二轴承。第一轴承的内圈通过台肩131进行轴向限位，第一轴承的外圈通过轴套进行轴向限位；第二轴承的内圈通过轴套进行轴向限位，第二轴承的外圈通过轴承盖进行轴向限位。

当然，不仅限于上述的这一种设置方式，也可以是其他的设置方式，其只要确保主轴10能够稳定的传递扭矩即可。

其中，当第二安装部13的数量为一个时，用于半直驱风电机组或者风力发电机组，也可以用于双馈机组或直驱机组。当第二安装部13的数量为两个时，用于直驱或半直驱、双馈型风电机组或风力发电机组。

请继续参考图1、图2和图5，优选的，轮毂20设置有至少一个安装口22，安装口22用于安装叶片。安装口22处设置有多个绕安装口22的周向间隔均布的螺纹孔221，螺纹孔221用于与变桨轴承的外圈安装固定，进而实现叶片通过变桨轴承相对安装口22固定安装，叶片转动能够带动轮毂20转动，主轴10随轮毂20同转速转动。

请继续参考图1-图5，优选的，安装口22的数量为多个，且多个安装口22绕轮毂20的周向间隔布置。

在本实施例中，安装口22的数量为三个，一个安装口22安装有一个叶片，共能够安装三个叶片。当然安装口22的数量不仅限于三个，也可以是一个，或者为两个。

其中，当安装口22的数量为一个时，为单叶片风电机组或风力发电机组。当安装口22的数量为两个时，为双叶片风电机组或风力发电机组。当安装口22的数量为三个时，为三叶片风电机组或风力发电机组。

请继续参考图1-图5，优选的，安装口22的内侧设置有轮毂腹板23，轮毂腹板23上设置有多个拉伸器通过孔231，多个拉伸器通过孔231绕轮毂腹板23的周向间隔排布，拉伸器通过孔231用于安装螺栓拉伸器。

具体的，轮毂腹板23呈封闭环形面结构设置，通过轮毂腹板23的设置对轮毂20与叶片的安装起到加强作用，进而提高了轮毂20与叶片连接处的可靠性。多个拉伸器通过孔231绕轮毂腹板23的周向间隔布置。拉伸器通过孔231为腰型孔，且拉伸器通过孔231的数量为十一个。同时，在轮毂腹板23上还设置有腹板维护孔232，用于对轮毂腹板23进行结构维护，以确保轮毂腹板23具有足够的强度以加强叶片的安装。

请继续参考图1-图5，优选的，轮毂20设置有至少一个人孔24，人孔24用于人员出入轮毂。具体的，当需要对轮毂20进行维护操作或者对轮毂20内的零部件进行安装和维护操作时，操作人员能够从人孔24进入到轮毂20内部。待维护和安装操作完成后，操作人员从人孔24出来。在本实施例中，人孔24的数量为三个，三个人孔24间隔120度设置，进而确保在轮毂20不同姿态下，总有较为合适的人孔24，以便于操作人员进出轮毂20。

如图1所示，在本实施例中，人孔24设置在轮毂20上靠近主轴10的一侧，这样的设置更便于操作人员进出。

本实施例还提供一种风力发电机组，包括叶片、齿轮箱和上述的风电传动组件，叶片安装于轮毂20，主轴10与齿轮箱的动力输入端传动连接。

具体的，叶片在风力的作用下转动，进而带动轮毂20转动，主轴10随轮毂20同步转动。主轴10的转动能够将扭矩传递至齿轮箱的动力输入端，通过齿轮箱传递至发电机，由发电机进行发电。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。