風力發電機的輪轂的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種風力發電機的輪轂，其包括輪轂本體和設置在輪轂本體上的變槳軸承法蘭圓筒體和轉軸連接法蘭，輪轂本體為空心回轉體，空心回轉體的回轉截面由內外兩條回轉曲線形成，在回轉截面同一周向位置處，內外兩條回轉曲線的圓心相同，其中，靠近轉軸連接法蘭的內外兩條回轉曲線的半徑差比遠離轉軸連接法蘭的內外兩條回轉曲線的半徑差大。本實用新型的風力發電機的輪轂，其輪轂本體為空心回轉體，使得其成形方式簡單、方便進行參數化設計，并且，在轉軸連接法蘭附近的輪轂本體的壁厚較大，從而能夠滿足轉軸連接法蘭附近的高載荷要求，而在遠離轉軸連接法蘭部分，輪轂本體的壁厚較小，從而能夠節省材料，提高了材料的利用率。
【專利說明】風力發電機的輪轂
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種風力發電機的輪轂，屬于風力發電領域。
【背景技術】
[0002]在風力發電機中，輪轂是連接葉片和動軸的重要部件，它承受了風力作用在葉片上的推力、扭矩及彎矩，將葉輪的力和力矩傳遞到發電機中。輪轂承受載荷復雜多變，作為風機的核心部件，輪轂的設計性能直接影響了風力發電機的性能。輪轂一般采用鑄件結構，常見的輪轂結構有球形和三叉形。
[0003]對于現有常規的空心球形輪轂，空心輪轂的外球體和內球體共圓心，輪轂壁厚均勻，而在實際的工作中，輪轂與轉軸連接側的受力較大，為了滿足輪轂的強度要求，輪轂壁厚較厚，導致輪轂重量大，鑄造加工難度大，浪費材料。
[0004]對于現有的三叉形輪轂，三叉之間的曲面采用自由曲面建模，可以根據不同位置的應力及疲勞損傷狀況確定壁厚分布，但這種建模成形方式復雜，模型不便于修改，無法進行參數設計，因此無法在設計中進行參數化優化。
實用新型內容
[0005]本實用新型的實施例的目的在于提供一種成形方式簡單、方便進行參數化設計并且材料利用率高的風力發電機的輪轂。
[0006]為了實現上述目的，本實用新型提供了一種風力發電機的輪轂，其包括輪轂本體和設置在輪轂本體上的變槳軸承法蘭圓筒體和轉軸連接法蘭，所述輪轂本體為空心回轉體，該空心回轉體的回轉截面由內外兩條回轉曲線形成，在所述回轉截面同一周向位置處，所述內外兩條回轉曲線的圓心相同，其中，靠近所述轉軸連接法蘭的所述內外兩條回轉曲線的半徑差比遠離所述轉軸連接法蘭的所述內外兩條回轉曲線的半徑差大。
[0007]進一步地，所述回轉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轉軸連接法蘭，所述第一截面段、第二截面段以及第三截面段對應的內外兩條回轉曲線的半徑差依次為I1、12以及13，其中，II ? 12 ? 13，所述II和丁3為固定值，所述12從II逐步變化為13，使得第二截面段在第一截面段與第三截面段之間形成圓弧過渡。
[0008]進一步地，所述第一截面段、所述第二截面段以及所述第三截面段對應的圓心處于輪轂的旋轉軸線上。
[0009]進一步地，所述輪轂的中心位于所述旋轉軸線上，所述第一截面段和所述第三截面段對應的圓心位于所述輪轂的中心的兩側固定位置處。
[0010]進一步地，在所述變槳軸承法蘭圓筒體上設置有與所述變槳軸承法蘭圓筒體的內壁相接的圓環形的變槳軸承法蘭面腹板。
[0011〕 進一步地，在所述變槳軸承法蘭面腹板的內圓周上設置有腹板翻邊加強筋。
[0012]本實用新型的風力發電機的輪轂，其輪轂本體為空心回轉體，空心回轉體的回轉截面由內外兩條回轉曲線形成，使得其成形方式簡單、方便進行參數化設計，并且，輪轂本體的整體設計上，在轉軸連接法蘭附近的輪轂本體的壁厚較大，從而能夠滿足轉軸連接法蘭附近的高載荷要求，而在遠離轉軸連接法蘭部分，輪轂本體的壁厚較小，從而能夠節省材料，這樣在保證輪轂自身強度要求的前提下，提高了材料的利用率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型實施例的風力發電機的輪轂的立體結構示意圖；
[0014]圖2為本實用新型實施例的風力發電機的輪轂的剖面結構示意圖；
[0015]圖3為本實用新型實施例的風力發電機的輪轂的回轉截面的結構示意圖。
[0016]附圖標記說明
[0017]2-輪轂本體；3_變槳軸承法蘭圓筒體；4_變槳軸承法蘭面腹板；5_腹板翻邊加強筋；6_轉軸連接法蘭；7_進出葉片人孔；8_進出輪轂人孔。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本實用新型實施例進行詳細描述。
[0019]如圖1所示，其為本實用新型實施例的風力發電機的輪轂的立體結構示意圖，本實用新型實施例的輪轂包括輪轂本體2和設置在輪轂本體上的變槳軸承法蘭圓筒體3和轉軸連接法蘭6，輪轂本體2為空心回轉體，空心回轉體的回轉截面由內外兩條回轉曲線形成，在回轉截面同一周向位置處，內外兩條回轉曲線的圓心相同，其中，靠近轉軸連接法蘭的內外兩條回轉曲線的半徑差比遠離轉軸連接法蘭的內外兩條回轉曲線的半徑差大，通過這樣的設計使得靠近轉軸連接法蘭的輪轂本體2壁厚大于遠離轉軸連接法蘭的輪轂本體2壁厚。
[0020]在靠近轉軸連接法蘭6的部位，輪轂所承受的載荷最大，因此，在此處將輪轂本體2的壁厚設計得相對較大，而在遠離轉軸連接法蘭6處，例如，在靠近進出輪轂人孔8的部分，此處所承受的載荷相對較小，輪轂本體2可以采用較薄的壁厚，從而在輪轂的整體設計上提高了材料的利用率。另外，輪轂本體采用空心回轉體的形式成形，與以往的自由曲面成形的輪轂相比，輪轂的成形方式簡單，可以實現參數化，便于進行參數化優化設計，同時便于進行檢測和測量。
[0021]如圖2所示，其為本實用新型實施例的風力發電機的輪轂的剖面結構示意圖，優選地，輪轂本體2的壁厚可以劃分為三段，從回轉截面上來看，包括依次相接的第一截面段、第二截面段以及第三截面段，第一截面段靠近轉軸連接法蘭6，第一截面段、第二截面段以及第三截面段對應的內外兩條回轉曲線的半徑差依次為T1、T2以及Τ3(即輪轂本體2的壁厚)，其中，Tl > Τ2 > Τ3。由于第一截面段靠近轉軸連接法蘭，其載荷最大，因此，此處回轉體的壁厚Tl相對較大，在遠離轉軸連接法蘭6的進出輪轂人孔8的一側，載荷相對較小，則此處回轉體的壁厚Τ3相對較小，中間部分的載荷介于其他兩段之間，因此，壁厚Τ2介于Tl和Τ3之間。優選地，Tl和Τ3為固定值，Τ2從Tl逐步變化為Τ3，使得第二截面段在第一截面段與第三截面段之間形成圓弧過渡。進一步地，如圖3所示，第一截面段、第二截面段以及第三截面段對應的圓心可以處于輪轂的旋轉軸線上，即位于與風機機艙連接的轉軸的軸線上，這樣在風機的工作過程中，整個輪轂能夠保持平衡。其中，輪轂的中心可以位于旋轉軸線上，第一截面段和第三截面段對應的圓心可以位于中心的兩側固定位置處，具體地，如圖3所示，在靠近轉軸連接法蘭側和遠離轉軸連接法蘭側設計了不同半徑差的同心圓，同心圓的圓心位于旋轉軸線上，這些同心圓構成了上述的第一至第三截面段。其中，第一截面段對應半徑為町和以的同心圓，其圓心位于距輪轂中心0的距離為11的位置，第三截面段對應半徑為舊和財處，其圓心位于距輪轂中心0的距離為12的位置，從圖中所示的相切過渡點(圖3中的八1、八2、81、82點)開始，形成第三截面段，第三截面段的兩個圓弧自然相切過渡成形。從圖中可以看出，靠近轉軸連接法蘭側的同心圓的半徑差比較大，由此，此處回轉形成的回轉體的壁厚也將會比較大，符合此處載荷大的趨勢，而遠離轉軸連接法蘭側的同心圓的半徑差比較小，因此此處回轉形成的回轉體的壁厚也將會比較小，符合此處載荷小的趨勢。中間的連接曲線則通過與兩側圓弧自然過渡形成，幾條曲線形成的截面圍繞旋轉軸線回轉，形成空心回轉體。
[0022]此外，本實用新型的實施例除了在上述的輪轂本體上的改進之外，還在變槳軸承法蘭圓筒體進行了改進設計。如圖1和圖2所示，在本實用新型的實施例中，在變槳軸承法蘭圓筒體上設置了與變槳軸承法蘭圓筒體的內壁相接的圓環形的變槳軸承法蘭面腹板4。通過在變槳軸承連接法蘭面上設計加強腹板可以有效地加強輪轂的性能，避免為提高性能而需要增加輪轂壁厚度或者增加變槳軸承法蘭厚度，從而減輕了輪轂的整體重量。在變槳軸承法蘭面腹板的中部開設葉片人孔7，這樣能夠方便人員進入葉片。此外，為了進一步提高腹板的整體剛度，還可以在變槳軸承法蘭面腹板4的內圓周上一體成型有腹板翻邊加強筋5。
[0023]以上所述，僅為本實用新型的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。
【權利要求】
1.一種風力發電機的輪轂，其特征在于，包括輪轂本體和設置在輪轂本體上的變槳軸承法蘭圓筒體和轉軸連接法蘭，所述輪轂本體為空心回轉體，該空心回轉體的回轉截面由內外兩條回轉曲線形成，在所述回轉截面同一周向位置處，所述內外兩條回轉曲線的圓心相同，其中，靠近所述轉軸連接法蘭的所述內外兩條回轉曲線的半徑差比遠離所述轉軸連接法蘭的所述內外兩條回轉曲線的半徑差大。
2.根據權利要求1所述的輪轂，其特征在于，所述回轉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轉軸連接法蘭，所述第一截面段、第二截面段以及第三截面段對應的內外兩條回轉曲線的半徑差依次為Tl、T2以及T3，其中，Tl > T2 >13，所述11和T3為固定值，所述T2從T1逐步變化為T3，使得第二截面段在第一截面段與第三截面段之間形成圓弧過渡。
3.根據權利要求2所述的輪轂，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對應的圓心處于輪轂的旋轉軸線上。
4.根據權利要求3所述的輪轂，其特征在于，所述輪轂的中心位于所述旋轉軸線上，所述第一截面段和所述第三截面段對應的圓心位于所述輪轂的中心的兩側固定位置處。
5.根據權利要求1至4任一所述的輪轂，其特征在于，在所述變槳軸承法蘭圓筒體上設置有與所述變槳軸承法蘭圓筒體的內壁相接的圓環形的變槳軸承法蘭面腹板。
6.根據權利要求5所述的輪轂，其特征在于，在所述變槳軸承法蘭面腹板的內圓周上一體成型有腹板翻邊加強筋。
【文檔編號】F03D11/00GK204200489SQ201420681294
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月10日 優先權日:2014年11月10日
【發明者】時洪奎 申請人:北京金風科創風電設備有限公司