CN108005862B - 风力发电机组 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种风力发电机组。风力发电机组包括：轮毂，轮毂的端面上形成有第一连接法兰；转轴，转轴的一端插入到轮毂中，并且转轴的外表面上形成有第二连接法兰，第二连接法兰连接到第一连接法兰；多个杆状连接组件，多个杆状连接组件的两端分别连接到转轴和轮毂。根据本发明的风力发电机组，可通过第一连接法兰、第二连接法兰和杆状连接组件实现转轴和轮毂的连接，并且可降低第一连接法兰和第二连接法兰处的应力，实现对轮毂与转轴连接刚度与强度的增强以及受力分布的优化，因此可增强轮毂和转轴的连接结构的抗冲击能力。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，具体涉及一种风力发电机组。
背景技术
在风力发电机组中，轮毂和转轴均为重要的部件。具体地，轮毂用于连接叶片和转轴，以通过轮毂实现转轴随着叶片转动。轮毂、叶片以及转轴等共同协作，以将风能转化成机械能。
目前，在风力发电机组中，轮毂与转轴之间通常通过单法兰或双法兰使用螺栓连接。在使用单法兰连接的方式中，转轴的外表面上形成有轮毂连接法兰，轮毂的端面上形成有转轴连接法兰，轮毂连接法兰和转轴连接法兰使用螺栓连接。在使用双法兰连接的方式中，转轴的外表面上形成有第一轮毂连接法兰和第二轮毂连接法兰，轮毂的端面上形成有第一转轴连接法兰，轮毂的与所述端面相对的端面上形成有第二转轴连接法兰，第一轮毂连接法兰和第二轮毂连接法兰与第一转轴连接法兰和第二转轴连接法兰使用螺栓分别连接。
虽然单法兰连接方式具有制造和装配方便的优点，但是单法兰连接方式在力的传递上存在受力分布不均、局部受力较大的缺陷，两个连接法兰的部位容易出现应力较大的情况。此外，单法兰连接方式无法保证轮毂与转轴的一体性，从而导致轴系的刚度变弱。相比之下，双法兰连接方式可改善受力分布，但是双法兰连接方式在轮毂和转轴的制造加工方面要求高，从而导致制造成本高。此外，使用双法兰连接转轴和轮毂时，转轴与轮毂的装配方面存在较大难度。
随着风力发电机组的发展，技术的要求不断提高，同时还需满足降低制造成本要求。然而，上述两种连接方式均无法满足要求。因此，亟需一种新型结构的风力发电机组，以克服现有连接方式的缺陷。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种风力发电机组，以克服现有技术中的风力发电机组的转轴和轮毂连接时存在的诸如应力分布不均、制造成本高、装配难度大等问题。
根据本发明的一方面，一种风力发电机组可包括：轮毂，轮毂的端面上形成有第一连接法兰；转轴，转轴的一端插入到轮毂中，并且转轴的外表面上形成有第二连接法兰，第二连接法兰连接到第一连接法兰；多个杆状连接组件，多个杆状连接组件的两端分别连接到转轴和轮毂。
优选地，多个杆状连接组件可沿转轴的圆周方向均匀布置。
优选地，杆状连接组件的长度可调。
优选地，杆状连接组件的一端可铰接到转轴，杆状连接组件的另一端可铰接或固定连接到轮毂。
优选地，杆状连接组件可包括：第一连接件和第二连接件，第一连接件的第一端和第二连接件的第一端分别铰接到转轴和轮毂；中间连接件，中间连接件的两端分别结合到第一连接件的第二端和第二连接件的第二端，中间连接件的长度可调。
优选地，中间连接件可包括：第一螺纹杆和第二螺纹杆，第一螺纹杆的第一端和第二螺纹杆的第一端分别结合到第一连接件的第二端和第二连接件的第二端；张紧调节件，张紧调节件结合到第一螺纹杆的第二端和第二螺纹杆的第二端。
优选地，中间连接件可还包括锁定螺母，锁定螺母设置在张紧调节件的一侧并且抵靠张紧调节件，以锁定张紧调节件。
优选地，转轴的外表面和轮毂的内表面可分别沿径向形成有第一连接耳和第二连接耳，第一连接件和第二连接件通过销轴分别铰接到第一连接耳和第二连接耳。
优选地，杆状连接组件可包括：第三连接件，第三连接件的第一端铰接到转轴；第三螺纹杆，第三螺纹杆的第一端结合到第三连接件的第二端，第三螺纹杆的第二端穿出到轮毂的外部；张紧调节螺母，张紧调节螺母结合到第三螺纹杆的第二端并且抵靠轮毂的外表面。
优选地，转轴的外表面可沿径向形成有第三连接耳，第三连接件通过销轴铰接到第三连接耳，轮毂形成有连接孔，第三螺纹杆的第二端穿过连接孔而伸出到轮毂的外部。
优选地，轮毂可沿径向形成有第四连接耳，连接孔形成在第四连接耳中。
优选地，杆状连接组件还可包括锁定螺母，锁定螺母结合到第三螺纹杆并且抵靠第四连接耳，以锁定第三螺纹杆。
根据本发明的风力发电机组，可通过第一连接法兰、第二连接法兰和杆状连接组件实现转轴和轮毂的连接，并且可降低第一连接法兰和第二连接法兰处的应力，实现对轮毂与转轴连接刚度与强度的增强以及受力分布的优化，因此可增强轮毂和转轴的连接结构的抗冲击能力。
此外，根据本发明的风力发电机组，与现有技术中的单法兰连接方式相比，可解决受力不均、局部受力大以及因无法保证轮毂与转轴的一体性而导致轴系的刚度变弱等问题；与双法兰连接方式相比，结构简单、成本低、容易生产制造并且易于装配和维护。
此外，根据本发明的风力发电机组，结构简单、安装方便、结构可靠性高，并且还具有实现相同功能前提下重量较轻等优点。
附图说明
通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明的上述以及其他目的和特点将会变得更加清楚，在附图中：
图1是根据本发明的第一实施例的风力发电机组的部分结构的示意图。
图2是沿着图1的A-A线截取的截面图。
图3是沿着图2的B-B线截取的截面图。
图4是根据本发明的第一实施例的风力发电机组的杆状连接组件与转轴和轮毂连接部分的截面图。
图5是示出根据本发明的第一实施例的杆状连接组件的第一连接件的结构示意图。
图6是根据本发明的第二实施例的风力发电机组的部分结构的示意图。
图7是沿着图6的C-C线截取的截面图。
图8是沿着图7的D-D线截取的截面图。
图9是根据本发明的第二实施例的风力发电机组的杆状连接组件与转轴和轮毂连接部分的截面图。
附图标号说明：
10：轮毂；11：第一连接法兰；12：第二连接耳；13：连接孔；14：第四连接耳；20：转轴；21：第二连接法兰；22：第一连接耳；23：第三连接耳；30：杆状连接组件；31：第一连接件；3111：铰接部；3111a：第一铰接耳；3111b：第二铰接耳；3111c：铰接孔；3112：连接部；3112a：连接孔；32：第二连接件；33：中间连接件；331：第一螺纹杆；332：第二螺纹杆；333：张紧调节件；334：锁定螺母；335：销轴；40：杆状连接组件；41：第三连接件；42：第三螺纹杆；43：张紧调节螺母；44：销轴；45：锁定螺母；50：前轴承；60：定轴；70：后轴承；80：转子；90：定子。
具体实施方式
现在，将参照附图详细地描述根据本发明的实施例，其示例在附图中示出，其中，相同的标号始终表示相同的组件。
图1是根据本发明的第一实施例的风力发电机组的部分结构的示意图。图2是沿着图1的A-A线截取的截面图。图3是沿着图2的B-B线截取的截面图。
下面，将参照图1至图3详细地描述根据本发明的第一实施例的风力发电机组的结构。
如图1和图2所示，根据本发明的第一实施例的风力发电机组可包括轮毂10、转轴20、杆状连接组件30、前轴承50、定轴60、后轴承70、转子80和定子90。
具体地，转轴20的一端可插入到轮毂10中，并且可结合到轮毂10。定子90可结合到定轴60。转轴20可套设在定轴60的外部，并且可相对于定轴60转动。前轴承50和后轴承70可设置在转轴20和定轴60之间，并且可位于转轴20的两端，以便于实现转轴20相对于定轴60的转动。转子80可结合到转轴20，以随着转轴20的转动而转动。
作为示例，转轴20可通过连接法兰和杆状连接组件30结合到轮毂10。具体地，轮毂10的端面上沿圆周方向可形成有第一连接法兰11，转轴20的外表面上沿圆周方向可形成有第二连接法兰21，第二连接法兰21可连接到第一连接法兰11。多个杆状连接组件30可设置在轮毂10内，并且多个杆状连接组件30的两端可分别连接到转轴20和轮毂10。因此，转轴20和轮毂10通过第一连接法兰11和第二连接法兰21以及多个杆状连接组件30而彼此连接。
多个杆状连接组件30可沿转轴20的圆周方向均匀布置，以稳固地将转轴20和轮毂10连接在一起。例如，如图3所示，三个杆状连接组件30可沿转轴20的圆周方向均匀布置。虽然图3中仅示出了三个杆状连接组件30，但杆状连接组件30的数量不限于此，可根据实际情况适当地选择杆状连接组件30的数量。
接着，将参照图4和图5详细地描述根据本发明的实施例的风力发电机组的杆状连接组件30。
图4是根据本发明的第一实施例的风力发电机组的杆状连接组件与转轴和轮毂连接部分的截面图。图5是示出根据本发明的第一实施例的杆状连接组件的第一连接件的结构示意图。
如图4所示，杆状连接组件30可包括第一连接件31、第二连接件32以及将第一连接件31和第二连接件32连接在一起的中间连接件33。
第一连接件31的第一端可铰接到转轴20。第二连接件32的第一端可铰接到轮毂10。第一连接件31的第二端和第二连接件32的第二端可连接到中间连接件33的两端。
在本实施例中，中间连接件33的长度是可调节的，以便于连接轮毂10和转轴20。具体地，中间连接件33可包括第一螺纹杆331、第二螺纹杆332和张紧调节件333。第一螺纹杆331的第一端和第二螺纹杆332的第一端可分别结合到第一连接件31的第二端和第二连接件32的第二端。张紧调节件333可呈筒状并且内部形成有螺纹。张紧调节件333的两端可结合到第一螺纹杆331的第二端和第二螺纹杆332的第二端。
为了便于连接，转轴20的外表面上可沿径向形成有第一连接耳22，轮毂10的内表面上可沿径向形成有第二连接耳12。第一连接件31和第二连接件32可分别通过销轴335铰接到第一连接耳22和第二连接耳12。
第一连接件31和第二连接件32可具有相同的结构。如图5所示，第一连接件31可包括铰接部3111和连接部3112。铰接部3111可包括彼此分开且沿第一连接件31的长度方向延伸的第一铰接耳3111a和第二铰接耳3111b。第一铰接耳3111a和第二铰接耳3111b可分别形成有铰接孔3111c。转轴20的第一连接耳22可形成有与铰接孔3111c相对应的孔，第一连接耳22可插入到第一铰接耳3111a和第二铰接耳3111b之间并且通过销轴335经由铰接孔3111c和形成在第一连接耳22中的孔而与第一连接件31安装在一起。连接部3112可形成有连接孔3112a，以与第一螺纹杆331相结合。为了便于安装和拆卸，连接孔3112a可以为螺纹孔。
由于第二连接件32的结构与第一连接件31的结构相同，因此将省略其详细的描述。此外，第二连接件32与第二螺纹杆332和轮毂10的第二连接耳12的连接方式和第一连接件31与第一螺纹杆331和转轴20的第一连接耳22的连接方式相同，因此也将省略其详细的描述。
此外，杆状连接组件30还可包括锁定螺母334。锁定螺母334可设置在张紧调节件333的一侧并且抵靠张紧调节件333，以锁定张紧调节件333。
接着，将描述通过第一连接法兰11和第二连接法兰21以及多个杆状连接组件30连接转轴20和轮毂10的操作。
在连接转轴20和轮毂10时，首先将转轴20的一端插入到轮毂10中，并且通过紧固件将第一连接法兰11和第二连接法兰21连接在一起；然后，使用销轴335将杆状连接组件30的第一连接件31和第二连接件32分别铰接到转轴20的第一连接耳22和轮毂10的第二连接耳12；然后，对杆状连接组件30的张紧调节件333进行张紧处理，当预紧力达到设计值后，再利用锁定螺母334进行紧固。完成上述操作后，便实现对转轴20和轮毂10的连接。
虽然以上描述了根据本发明的第一实施例的风力发电机组的具体结构，但是根据本发明的风力发电机组的结构不限于此。下面，将参照图6至图9详细地描述根据本发明的第二实施例的风力发电机组的具体结构。
图6是根据本发明的第二实施例的风力发电机组的部分结构的示意图。图7是沿着图6的C-C线截取的截面图。图8是沿着图7的D-D线截取的截面图。
需了解的是，根据本发明的第二实施例的风力发电机组的结构与根据本发明的第一实施例的风力发电机组的结构不同之处仅在于：转轴和轮毂的连接方式，因此将省略相同部件的描述。
如图6至图8所示，转轴20可通过连接法兰和杆状连接组件40结合到轮毂10。与第一实施例相似，轮毂10的端面上沿圆周方向可形成有第一连接法兰11，转轴20的外表面上沿圆周方向可形成有第二连接法兰21，第二连接法兰21可连接到第一连接法兰11。多个杆状连接组件40可设置在轮毂10内，并且多个杆状连接组件40的两端可分别连接到转轴20和轮毂10。在本实施例中，杆状连接组件40的长度是可调的。
下面，将参照图9详细地描述本发明的第二实施例的风力发电机组的杆状连接组件的具体结构。
图9是根据本发明的第二实施例的风力发电机组的杆状连接组件与转轴和轮毂连接部分的截面图。
如图9所示，杆状连接组件40可包括第三连接件41、第三螺纹杆42和张紧调节螺母43。第三连接件41的第一端可铰接到转轴20。第三螺纹杆42的第一端可结合到第三连接件41的第二端。第三螺纹杆42的第二端可穿出到轮毂10的外部。张紧调节螺母43可结合到第三螺纹杆42的第二端并且抵靠轮毂10的外表面。这里，第三连接件41的结构可与第一连接件31的结构相同，因此杆状连接组件40可通过第三螺纹杆42和第三连接件41的螺纹结合而实现长度可调。
为了便于连接，转轴20的外表面可沿径向形成有第三连接耳23。第三连接件41可通过销轴44铰接到第三连接耳23。轮毂10可形成有连接孔13，第三螺纹杆42的第二端穿过连接孔13而伸出到轮毂10的外部。优选地，轮毂10可沿径向形成有第四连接耳14，连接孔13可形成在第四连接耳14中。
由于第三连接件41的结构可与第一连接件31的结构相同，因此将省略重复的描述。此外，第三连接件41与转轴20和第三螺纹杆42的连接方式与第一连接件31与转轴20和第一螺纹杆331的连接方式相同，因此也将省略重复的描述。
此外，杆状连接组件40还可包括锁定螺母45。锁定螺母45可结合到第三螺纹杆42并且抵靠第四连接耳14，以锁定第三螺纹杆42。
接着，将描述通过第一连接法兰11和第二连接法兰21以及多个杆状连接组件40连接转轴20和轮毂10的操作。
在连接转轴20和轮毂10时，首先将转轴20插入到轮毂10中，并且通过紧固件将第一连接法兰11和第二连接法兰21连接在一起；然后，使杆状连接组件40的第三螺纹杆42穿过连接孔13而伸出到轮毂10的外部；然后，使用销轴44将杆状连接组件40的第三连接件41铰接到转轴20的第三连接耳23；然后，对杆状连接组件40的张紧调节螺母43进行张紧处理，当预紧力达到设计值后，再用锁定螺母45进行紧固。完成上述操作后，便实现对转轴20和轮毂10的连接。
作为一种变形例，可以组合使用第一实施例的杆状连接组件和第二实施例的杆状连接组件，使得沿转轴的周向布置的多个杆状连接组件中的一部分采用第一实施例的杆状连接组件，另一部分采用第二实施例的杆状连接组件，此时两种杆状连接组件可交替布置，但也可按照需要进行布置。
另外，本发明的杆状连接组件不限于上述形态，只要能够保证轮毂与转轴之间的连接刚度与强度，可以使用已知的各种杆状连接组件。例如，可在轮毂内表面和转轴外表面分别安装铰支座，并将一根连接杆的两端分别铰接到这两个铰支座，从而形成杆状连接组件。这些杆状连接组件与上面介绍的杆状连接组件可组合使用，也就是说，沿转轴的周向布置的多个杆状连接组件的形态可不相同。
根据本发明的风力发电机组，可通过第一连接法兰、第二连接法兰和杆状连接组件实现转轴和轮毂的连接，并且可降低第一连接法兰和第二连接法兰处的应力，实现对轮毂与转轴连接刚度与强度的增强以及受力分布的优化，因此可增强轮毂和转轴的连接结构的抗冲击能力。
此外，根据本发明的风力发电机组，与现有技术中的单法兰连接方式相比，可解决受力不均、局部受力大以及因无法保证轮毂与转轴的一体性而导致轴系的刚度变弱等问题；与双法兰连接方式相比，结构简单、成本低、容易生产制造并且易于装配和维护。
此外，根据本发明的风力发电机组，结构简单、安装方便、结构可靠性高，并且还具有实现相同功能前提下重量较轻等优点。
虽然上面已经详细描述了本发明的示例性实施例，但本领域技术人员在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可对本发明的实施例做出各种修改和变形。但是应当理解，在本领域技术人员看来，这些修改和变形仍将落入权利要求所限定的本发明的范围内。
Claims (12)
1.一种风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组包括：
轮毂(10)，所述轮毂(10)的端面上形成有第一连接法兰(11)；
转轴(20)，所述转轴(20)的一端插入到所述轮毂(10)中，并且所述转轴(20)的外表面上形成有第二连接法兰(21)，所述第二连接法兰(21)连接到所述第一连接法兰(11)；
多个杆状连接组件(30，40)，多个所述杆状连接组件(30，40)的两端分别连接到所述转轴(20)和所述轮毂(10)。
2.根据权利要求1所述的风力发电机组，其特征在于，多个所述杆状连接组件(30，40)沿所述转轴(20)的圆周方向均匀布置。
3.根据权利要求1所述的风力发电机组，其特征在于，所述杆状连接组件(30，40)的长度可调。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的风力发电机组，其特征在于，所述杆状连接组件(30，40)的一端铰接到所述转轴(20)，所述杆状连接组件(30，40)的另一端铰接或固定连接到所述轮毂(10)。
5.根据权利要求4所述的风力发电机组，其特征在于，所述杆状连接组件(30)包括：
第一连接件(31)和第二连接件(32)，所述第一连接件(31)的第一端和所述第二连接件(32)的第一端分别铰接到所述转轴(20)和所述轮毂(10)；
中间连接件(33)，所述中间连接件(33)的两端分别结合到所述第一连接件(31)的第二端和所述第二连接件(32)的第二端，并且所述中间连接件(33)的长度可调。
6.根据权利要求5所述的风力发电机组，其特征在于，所述中间连接件(33)包括：
第一螺纹杆(331)和第二螺纹杆(332)，所述第一螺纹杆(331)的第一端和所述第二螺纹杆(332)的第一端分别结合到所述第一连接件(31)的所述第二端和所述第二连接件(32)的所述第二端；
张紧调节件(333)，所述张紧调节件(333)结合到所述第一螺纹杆(331)的第二端和所述第二螺纹杆(332)的第二端。
7.根据权利要求6所述的风力发电机组，其特征在于，所述中间连接件(33)还包括锁定螺母(334)，所述锁定螺母(334)设置在所述张紧调节件(333)的一侧并且抵靠所述张紧调节件(333)，以锁定所述张紧调节件(333)。
8.根据权利要求6所述的风力发电机组，其特征在于，所述转轴(20)的外表面和所述轮毂(10)的内表面分别沿径向形成有第一连接耳(22)和第二连接耳(12)，所述第一连接件(31)和所述第二连接件(32)通过销轴(335)分别铰接到所述第一连接耳(22)和所述第二连接耳(12)。
9.根据权利要求4所述的风力发电机组，其特征在于，所述杆状连接组件(40)包括：
第三连接件(41)，所述第三连接件(41)的第一端铰接到所述转轴(20)；
第三螺纹杆(42)，所述第三螺纹杆(42)的第一端结合到所述第三连接件(41)的第二端，所述第三螺纹杆(42)的第二端穿出到所述轮毂(10)的外部；
张紧调节螺母(43)，所述张紧调节螺母(43)结合到所述第三螺纹杆(42)的第二端并且抵靠所述轮毂(10)的外表面。
10.根据权利要求9所述的风力发电机组，其特征在于，所述转轴(20)的外表面沿径向形成有第三连接耳(23)，所述第三连接件(41)通过销轴(44)铰接到所述第三连接耳(23)，所述轮毂(10)形成有连接孔(13)，所述第三螺纹杆(42)的第二端穿过所述连接孔(13)而伸出到所述轮毂(10)的外部。
11.根据权利要求10所述的风力发电机组，其特征在于，所述轮毂(10)沿径向形成有第四连接耳(14)，所述连接孔(13)形成在所述第四连接耳(14)中。
12.根据权利要求11所述的风力发电机组，其特征在于，所述杆状连接组件(40)还包括锁定螺母(45)，所述锁定螺母(45)结合到所述第三螺纹杆(42)并且抵靠所述第四连接耳(14)，以锁定所述第三螺纹杆(42)。
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