CN209195591U - 轮毂及风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种轮毂及风力发电机组，包括：轮毂本体，具有中空腔、与中空腔连通的轴孔以及围绕轴孔的轴线设置的两个以上叶片安装孔，围合形成每个叶片安装孔的侧壁上设置有叶片法兰；加强部件，至少一个叶片安装孔内设置有与叶片法兰连接的加强部件，加强部件具有两个以上彼此间隔设置的加强梁，每个加强梁具有两个相对的连接端，各加强梁的两个所述连接端均与叶片法兰连接，相邻两个加强梁之间具有与中空腔连通的第一开口。本实用新型实施例提供的轮毂及风力发电机组，轮毂能够满足对转子叶片的连接要求，且具有更高的强度，变形量小，能够满足风力发电机组的发电效益。

Description

轮毂及风力发电机组

技术领域

本实用新型涉及风电技术领域，特别是涉及一种轮毂及风力发电机组。

背景技术

在风力发电机组中，轮毂是连接叶片和发电机主轴的重要部件，他承受了风力作用在叶片上的推力、扭矩以及弯矩，将叶片的力和力矩传递到发电机中。轮毂承受的载荷负载多变，作为风力发电机组的核心部件，轮毂的设计性能直接影响到了风力发电机组的性能。

现有技术中，对于轮毂的设计，其重量是工程师首要考虑的因素之一，通过减轻轮毂的重量，能够减少整个风力发电机组上的负载并降低风力发电机组的成本。而减轻轮毂重量，常规的手段通常是通过减小其壁厚来实现。此种方式虽然能够达到减重的效果，但同时也会使得轮毂整体的强度降低，尤其是用来安装转子叶片的轴承的叶片法兰处，极其容易使得叶片在受到风力的推动作用下，导致轮毂的各叶片法兰处变形严重，且不利于叶片内部结构的检修，影响风力发电机组的发电效益。

因此，亟需一种新的轮毂及风力发电机组。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种轮毂及风力发电机组，轮毂能够满足对转子叶片的连接要求，且具有更高的强度，变形量小，能够满足风力发电机组的发电效益。

一方面，根据本实用新型实施例提出了一种轮毂，包括：轮毂本体，具有中空腔、与中空腔连通的轴孔以及围绕轴孔的轴线设置的两个以上叶片安装孔，围合形成每个叶片安装孔的侧壁上设置有叶片法兰；加强部件，至少一个叶片安装孔内设置有与叶片法兰连接的加强部件，加强部件具有两个以上彼此间隔设置的加强梁，每个加强梁具有两个相对的连接端，各加强梁的两个所述连接端均与叶片法兰连接，相邻两个加强梁之间具有与中空腔连通的第一开口。

根据本实用新型实施例的一个方面，加强部件整体为形状与叶片安装孔的形状相匹配的盘状结构体，加强部件上设置有第一开口以及两个分布在第一开口两侧的第二开口，每个第二开口与第一开口之间分别形成有加强梁。

根据本实用新型实施例的一个方面，围合形成第一开口的壁面包括两个相互间隔设置并相互平行的第一平面以及两个相互对称设置并向远离彼此的方向凹陷的第一弧面，每个第一弧面的两端分别与两个第一平面平滑连接，第一开口整体呈腰圆形口。

根据本实用新型实施例的一个方面，两个第二开口结构相同且相互对称设置，每个第二开口与其中一个第一平面相邻设置。

根据本实用新型实施例的一个方面，围合形成每个第二开口的壁面包括第二平面、向远离第二平面方向凹陷的第二弧面以及两个相互对称设置并分别与第二平面及第二弧面平滑连接的第三弧面；其中，各第二平面与第一平面相互平行，每个加强梁形成于相邻设置的第一平面与第二平面之间；和/或，每个第二开口的两个第三弧面向远离彼此的方向凹陷，第二弧面与围合形成叶片安装孔的侧壁平行且间隔设置。

根据本实用新型实施例的一个方面，在叶片安装孔的轴向，第一平面的投影与轴孔的轴线的投影相交且夹角为10°～105°。

根据本实用新型实施例的一个方面，在叶片安装孔的轴向，第一平面的投影与轴孔的轴线的投影相交且夹角为35°～70°。

根据本实用新型实施例的一个方面，两个以上加强梁的延伸方向相同且彼此相互平行设置；或者，相邻两个加强梁的延伸方向相交且夹角为0°～20°。

根据本实用新型实施例的一个方面，至少一个加强梁上进一步设置有肋板，肋板与其所在加强梁的延伸方向相同。

根据本实用新型实施例的一个方面，在加强梁的延伸方向上，加强梁与肋板共同形成的横截面形状为“T”形或者“L”形。

另一个方面，根据本实用新型实施例提供一种风力发电机组，包括上述的轮毂。

根据本实用新型实施例提供的轮毂及风力发电机组，轮毂包括轮毂本体及加强部件，轮毂本体具有中空腔、与中空腔连通的轴孔以及围绕轴孔的轴线设置的叶片安装孔，围合形成每个叶片安装孔的侧壁上设置有叶片法兰，至少一个叶片安装孔内设置有与叶片法兰连接的加强部件，加强部件具有两个以上彼此间隔设置的加强梁，相邻两个加强梁之间具有与中空腔连通的第一开口。轮毂在应用至风力发电机组时，可以通过轴孔与风力发电机组的发电机主轴连接，并通过叶片法兰与相应叶片的轴承连接。通过上述结构的加强部件，能够提高轮毂本体对应叶片法兰所在区域的强度及刚度，既可以满足轮毂的减重要求，同时能够保证受力较大的叶片法兰处的强度，而第一开口的设置便于对相应叶片的内部结构进行检修，能够可靠的保证风力发电机组的发电效益。

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的风力发电机组的结构示意图；

图2是本实用新型一个实施例的轮毂的结构示意图；

图3是本实用新型实施例的轮毂本体的结构示意图；

图4是本实用新型实施例的加强部件的结构示意图；

图5是图2中加强部件沿A-A方向的剖视示意图；

图6是本实用新型实施例的叶片法兰的风向玫瑰图；

图7是本实用新型另一个实施例的轮毂的结构示意图；

图8是图7中加强部件沿B-B方向剖视示意图；

图9是本实用新型又一实施例的轮毂的加强部件的局部剖视图；

图10是本实用新型再一实施例的轮毂的加强部件的局部剖视图。

其中：

1-叶轮；

100-轮毂；

10-轮毂本体；11-中空腔；12-轴孔；12a-轴线；13-叶片安装孔；14-叶片法兰；

20-加强部件；21-加强梁；22-第一开口；221-第一平面；222-第一弧面；23-第二开口；231-第二平面；232-第二弧面；233-第三弧面；24-肋板；

101-叶片；

2-机舱；

3-塔筒。

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的轮毂及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10根据本实用新型实施例的轮毂及风力发电机组进行详细描述。

请参阅图1，图1示出了本实用新型实施例的风力发电机组的结构示意图。本实用新型实施例提出了一种风力发电机组，包括塔筒3、机舱2、发电机(图未示)以及叶轮1，机舱2设置于塔筒3的顶端，发电机设置于机舱2，可以位于机舱2的内部，当然，也可以位于机舱2的外部，叶轮1包括轮毂100以及连接于轮毂100上的多个叶片101，叶轮1通过其轮毂100与发电机的主轴连接，风力作用于叶片101时，带动整个叶轮1以及发电机的主轴转动，进而满足风力发电机组的发电要求。

本实用新型实施例提供的风力发电机组所应用的轮毂100的结构可以根据要求设定，可选的，以下将结合图2至图10根据本实用新型实施例的风力发电机组所应用的轮毂100进行详细的介绍。

请一并参阅图2至图5，图2示出了本实用新型一个实施例的轮毂100的结构示意图，图3示出了本实用新型实施例的轮毂本体10的结构示意图，图4示出了本实用新型实施例的加强部件20的结构示意图，图5示出了图2中加强部件20沿A-A方向的剖视示意图。

本实用新型实施例提供的轮毂100，包括轮毂本体10及加强部件20，轮毂本体10具有中空腔11、与中空腔11连通的轴孔12以及围绕轴孔12的轴线12a设置的两个以上叶片安装孔13，围合形成每个叶片安装孔13的侧壁上设置有叶片法兰14。至少一个叶片安装孔13内设置有与叶片法兰14连接的加强部件20，加强部件20具有两个以上彼此间隔设置的加强梁21，每个加强梁21具有两个相对的连接端，各加强梁21的两个连接端均与叶片法兰14连接，相邻两个加强梁21之间具有与中空腔11连通的第一开口22。

由于加强部件20的设置，使得承受载荷较大的叶片法兰14区域的强度得到加强，因此在设计轮毂本体10时，可以减小其厚度，使得轮毂本体10减少的重量远大于所增加的加强部件20的重量。因此，本实用新型实施例提供的轮毂100，通过设置加强部件20，能够提高轮毂本体10对应叶片法兰14所在区域的强度及刚度，既可以满足轮毂100的减重要求，同时能够保证受力较大的叶片法兰14处的强度，而第一开口22的设置便于对相应叶片101的内部结构进行检修，能够可靠的保证风力发电机组的发电效益。

具体实施时，轮毂100所包括的叶片安装孔13的数量为三个，每个叶片安装孔13处均通过其叶片法兰14与相应的叶片101的轴承连接，以形成风力发电机组的叶轮1。为了使得轮毂100的性能更加优化，可选的，在每个叶片安装孔13的内部均设置与其叶片法兰14连接的加强部件20。

可选的，加强部件20可以采用不同的结构形式，其加强梁21的数量以及第一开口22的数量不做具体限定，只要能够保证加强梁21彼此相互间隔设置，且每个加强梁21的两个连接端能够与相应的叶片法兰14连接均可。同时，加强部件20可以与轮毂本体10为一体式结构，也可以是分体式结构并通过焊接等方式相互连接，只要能够满足对叶片法兰14的加强以及叶片101内部的检修要求均可。

请继续参阅图2至图5，在一些可选的实施例中，加强部件20可以整体为形状与叶片安装孔13的形状相匹配的盘状结构体，加强部件20上设置有上述提及的第一开口22以及两个分布在第一开口22两侧的第二开口23，每个第二开口23与第一开口22之间分别形成有加强梁21，即，在该示例中，加强部件20所包括的加强梁21的数量为两个，两个加强梁21之间的第一开口22能够用于叶片101内部结构的检修，当为3兆瓦以上的风力发电机组时，第二开口23也可以用于检修叶片101的内部结构。

加强部件20采用上述结构，便于加强部件20与叶片法兰14之间的连接，使得对叶片法兰14的加强效果更好，而第一开口22及第二开口23的设置使得加强部件20的重量较轻，在满足对叶片法兰14的加强要求的基础上，减轻风力发电机组的负载。具体实施时，第二开口23可以为盲孔，当然也可以为与中空腔11连通的通孔。

作为一种可选的实施方式，围合形成第一开口22的壁面包括两个相互间隔设置并相互平行的第一平面221以及两个相互对称设置并向远离彼此的方向凹陷的第一弧面222，每个第一弧面222的两端分别与两个第一平面221平滑连接，第一开口22整体呈腰圆形口。第一开口22采用上述的结构形式，便于加工以及加强梁21的成型，同时，采用上述结构方式，更利于操作工人从第一开口22处对相应的叶片101的内部结构进行检修。

可选的，两个第二开口23结构相同且相互对称设置，每个第二开口23与其中一个第一平面221相邻设置。通过上述设置，使得形成的两个加强梁21的结构相同，进而使得经加强部件20加强后的叶片法兰14的承载能力更好，提高轮毂100整体的使用寿命。

在具体实施时，加强部件20的两个加强梁21的延伸方向可以相交，二者之间交角为0°～20°之间的任意数值，包括20°端值，通过上述设置，能够可靠的满足对叶片法兰14的加强，并能够实现对轮毂100减重以及对叶片101内部结构的检修的效果，同时，该种设置，还能够使得叶片法兰14在其主要载荷方向上的承载能力更好。当然，两个加强梁21的上述延伸形式只是一种可选的实施方式，在一些其他的示例中，两个加强梁21的延伸方向可以相同且彼此相互平行设置，该种设置方式不仅能够满足对叶片法兰14的加强以及对叶片101的检修要求外，还能够使得减重效果更好，且更便于对叶片101的检修。

具体实施时，第二开口23的形式可以采用不同的实施方式，可选的，如图2至图5所示，围合形成每个第二开口23的壁面包括第二平面231、向远离第二平面231方向凹陷的第二弧面232以及两个相互对称设置并分别与第二平面231及第二弧面232平滑连接的第三弧面233，其中，各第二平面231与第一平面221相互平行，每个加强梁21形成于相邻设置的第一平面221与第二平面231之间。第二开口23采用上述形式，使得形成的两个加强梁21均为条形板状形式，能够保证第一开口22及第二开口23足够大，在保证对叶片法兰14的加强效果的基础上，不仅能够满足对叶片101内部结构的检修效果，同时能够更进一步减轻加强部件20的整体重量。进而降低风力发电机组上的负载。

作为一种可选的实施方式，每个第二开口23的两个第三弧面233向远离彼此的方向凹陷，第二弧面232与围合形成叶片安装孔13的侧壁平行且间隔设置。通过上述设置，即能够保证加强部件20的外周与叶片法兰14的连接强度，同时能够最大限度的减轻加强部件20的重量，进而减轻轮毂100的整体重量。

请一并参阅图6，图6示出了本实用新型实施例的叶片法兰14的风向玫瑰图。图6中周向参数表示叶片101转角，径向参数表示叶片法兰14受力。作为一种可选的实施方式，上述各实施例的轮毂100，在其自身叶片安装孔13的轴向，第一平面221的投影与轴孔12的轴线12a的投影相交的交角为α，且夹角α为10°～105°，即，能够使得第一开口22与第二开口23之间形成的两个加强梁21的延伸方向与轴孔12的轴线的角度为10°～105°，包括10°及105°两个端值，可选为35°至70°，进一步可选为40°。通过图6显示的叶片法兰14的风向玫瑰图所显示的叶片法兰14的主负载的方向，限制第一平面221的投影与轴孔12的轴线12a的投影之间的夹角采用上述数值范围，且配合各加强梁21相互间隔设置的结构形式，能够使得加强叶片法兰14在其主负载方向上的强度，能够更好抵御相应叶片101产生的负载，避免叶片法兰14的变形，进而保证风力发电机组的发电效益。

可以理解的是，上述第一开口22及第二开口23的结构形式只是一种可选的实施方式，但不限于上述形式，只要能够满足加强梁21的成型、对叶片法兰14的加强以及便于对叶片的内部进行检修的结构形式均可。

请一并参阅图7、图8，图7示出了本实用新型另一个实施例的轮毂100的结构示意图，图8示出了图7中加强部件20沿B-B方向剖视示意图。作为一种可选的实施方式，本实用新型实施例提供的轮毂100的至少一个加强梁21上进一步设置有肋板24，肋板24与其所在加强梁21的延伸方向相同。通过设置肋板24，能够进一步提高加强梁21的强度，进而提高加强梁21所在加强部件20的强度，更好的满足对相应叶片法兰14的加强效果。

在具体实施时，肋板24与加强梁21的配合方式可以采用图7、图8所示的结构形式，即，肋板24可以位于加强梁21远离中空腔11的外表面并位于加强梁21的中部或者靠近中部的位置，使得在加强梁21的延伸方向上，加强梁21与肋板24共同形成的横截面形状为“T”形。

请一并参阅图9，图9示出了本实用新型又一实施例的轮毂100的加强部件20的局部剖视图。将肋板24设置于加强梁21远离中空腔11的外表面只是一种可选的实施方式，在一些其他的示例中，肋板24也可以位于其所在加强梁21面向中空腔11的内表面，形成如图9所述的结构形式，同样能够满足提高加强梁21的强度要求。

上述各实施例的轮毂100，肋板24均位于加强梁21的中部位置或者靠近中部的位置，即，加强梁21与肋板24共同形成的截面形状为“T”形，此为一种可选的实施方式，但不限于上述方式。

请一并参阅图10，图10示出了本实用新型再一实施例的轮毂100的加强部件20的局部剖视图。在一些其他的示例中，如图10所示，肋板24可以位于加强梁21边缘位置，可选的，肋板24的外表面可以与加强梁21的第一平面221平齐，形成如图10所示的结构形式，当然，在一些其他的示例中，肋板24的外表面也可以与加强梁21的第二平面231平齐，即，加强梁21与肋板24共同形成的截面形状为“L”形，同样能够提高加强梁21强度，进而更好的满足叶片法兰14的强度的要求。并且，当肋板24位于加强梁21的边缘位置时，肋板24不限于图10所示的位于加强梁21远离中空腔11的外表面，同样也可以位于加强梁21面向中空腔11的内表面。

综上，本实用新型实施例提供的轮毂100，因其包括轮毂本体10及加强部件20，并且轮毂本体10具有中空腔11、与中空腔11连通的轴孔12以及围绕轴孔12的轴线12a设置的叶片安装孔13，围合形成每个叶片安装孔13的侧壁上设置有叶片法兰14，同时，至少一个叶片安装孔13内设置有与叶片法兰14连接的加强部件20，加强部件20具有两个以上彼此间隔设置的加强梁21，相邻两个加强梁21之间具有与中空腔11连通的第一开口22。使得轮毂100在应用至风力发电机组时，可以通过轴孔12与风力发电机组的发电机的主轴连接，并通过叶片法兰14与相应叶片101的轴承连接，而轮毂100包括上述结构的加强部件20，能够提高轮毂本体10对应叶片法兰14所在区域的强度及刚度，既可以满足轮毂100的减重要求，同时能够保证受力较大的叶片法兰14处的强度，而第一开口22的设置便于对相应叶片101的内部结构进行检修，能够可靠的保证风力发电机组的发电效益。

而本实用新型实施例提供的风力发电机组，因其包括上述各实施例的轮毂100，使其由轮毂100组成的叶轮1的强度高，不易变形，具有更高的发电效益，易于推广使用。

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。

Claims (11)

1.一种轮毂(100)，其特征在于，包括：

轮毂本体(10)，具有中空腔(11)、与所述中空腔(11)连通的轴孔(12)以及围绕所述轴孔(12)的轴线(12a)设置的两个以上叶片安装孔(13)，围合形成每个所述叶片安装孔(13)的侧壁上设置有叶片法兰(14)；

加强部件(20)，至少一个所述叶片安装孔(13)内设置有与所述叶片法兰(14)连接的所述加强部件(20)，所述加强部件(20)具有两个以上彼此间隔设置的加强梁(21)，每个所述加强梁(21)具有两个相对的连接端，各所述加强梁(21)的两个所述连接端均与所述叶片法兰(14)连接，相邻两个所述加强梁(21)之间具有与所述中空腔(11)连通的第一开口(22)。

2.根据权利要求1所述的轮毂(100)，其特征在于，所述加强部件(20)整体为形状与所述叶片安装孔(13)的形状相匹配的盘状结构体，所述加强部件(20)上设置有所述第一开口(22)以及两个分布在所述第一开口(22)两侧的第二开口(23)，每个所述第二开口(23)与所述第一开口(22)之间分别形成有所述加强梁(21)。

3.根据权利要求2所述的轮毂(100)，其特征在于，围合形成所述第一开口(22)的壁面包括两个相互间隔设置并相互平行的第一平面(221)以及两个相互对称设置并向远离彼此的方向凹陷的第一弧面(222)，每个所述第一弧面(222)的两端分别与两个所述第一平面(221)平滑连接，所述第一开口(22)整体呈腰圆形口。

4.根据权利要求3所述的轮毂(100)，其特征在于，两个所述第二开口结构相同且相互对称设置，每个所述第二开口(23)与其中一个所述第一平面(221)相邻设置。

5.根据权利要求4所述的轮毂(100)，其特征在于，围合形成每个所述第二开口(23)的壁面包括第二平面(231)、向远离所述第二平面(231)方向凹陷的第二弧面(232)以及两个相互对称设置并分别与所述第二平面(231)及第二弧面(232)平滑连接的第三弧面(233)；

其中，各所述第二平面(231)与所述第一平面(221)相互平行，每个所述加强梁(21)形成于相邻设置的所述第一平面(221)与所述第二平面(231)之间；和/或，每个所述第二开口(23)的两个所述第三弧面(233)向远离彼此的方向凹陷，所述第二弧面(232)与围合形成所述叶片安装孔(13)的所述侧壁平行且间隔设置。

6.根据权利要求3至5任意一项所述的轮毂(100)，其特征在于，在所述叶片安装孔(13)的轴向，所述第一平面(221)的投影与所述轴孔(12)的所述轴线(12a)的投影相交且夹角为10°～105°。

7.根据权利要求6所述的轮毂(100)，其特征在于，在所述叶片安装孔(13)的轴向，所述第一平面(221)的投影与所述轴孔(12)的所述轴线(12a)的投影相交且夹角为35°～70°。

8.根据权利要求1至5任意一项所述的轮毂(100)，其特征在于，两个以上所述加强梁(21)的延伸方向相同且彼此相互平行设置；或者，相邻两个所述加强梁(21)的延伸方向相交且夹角为0°～20°。

9.根据权利要求1至5任意一项所述的轮毂(100)，其特征在于，至少一个所述加强梁(21)上进一步设置有肋板(24)，所述肋板(24)与其所在所述加强梁(21)的延伸方向相同。

10.根据权利要求9所述的轮毂(100)，其特征在于，在所述加强梁(21)的延伸方向上，所述加强梁(21)与所述肋板(24)共同形成的横截面形状为“T”形或者“L”形。

11.一种风力发电机组，其特征在于，包括如权利要求1至10任意一项所述的轮毂(100)。