JP4253185B2 - ロータブレードハブ - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、風力装置用のロータブレードハブに関するものである。
【０００２】
このようなハブは、（水平に伸びる）ロータシャフト（ないしはロータスピンドル）とロータブレードとの間の機械的な連結を行う。これは、ロータブレードに生じるすべての力が、ロータブレード自体内の力でない限り、ハブにも及ぶということを意味する。（意図的な）回転力のほかに、これらは、とりわけ遠心力と、ロータブレードへの風の作用から生じるモーメント、負荷及び力とを含んでいる。
【０００３】
したがって、ロータハブは、ロータブレード同士の連結及び「装置の置き場所（rest）」として、風力装置では最も高い負荷のかかる部品であり、それは、どのロータブレードも装置からはがれないことを保証する強度をもつ部品である。
【０００４】
それゆえ、この技術の現況においては、大半の場合、ロータブレードハブは、鋳造により一体物として、好ましくは球状黒鉛を含む鋳鉄からなる部品として製造される。
【０００５】
それゆえ、本発明の目的は、風力装置を信頼性高く安全に操作する上でのすべての要求を満足させるとともに、風力装置の建設場所への輸送を可能な限り低コストで安全なものとすることを確実にする、所望の寸法のロータブレードハブを提供することである。
【０００６】
近未来に建設が予定されている風力装置は、ロータブレードハブの一体形成に必要とされる技術手法が今までどおり適切にコントロールされることがほとんどできず、かつ例えば風穴（blowhole）などといった欠陥の危険性がかなり生じる寸法のものとなっている。しかしながら、これは、欠陥のないロータブレードハブを信頼性高く製造することがもはや不可能であるということを意味する。
【０００７】
さらに、これに対応する寸法の大型ロータブレードハブの少なくとも陸上での輸送は、（不釣合いな）高コストでのみ実施されることができ、極端に大規模な運搬上の機構の準備を必要とする。
【０００８】
本発明は、ロータブレードハブが少なくとも２つの（個々の）部材でつくられ、該部材が恒久的に（permanently）組み立てられてロータブレードハブを形成したものを提供する。それゆえ、これらの部材は、陸上での輸送においても、標準的な輸送手段を用いて輸送されることが可能な寸法のものである。
【０００９】
本発明の好ましい実施態様においては、ロータブレードハブの個々の部材（indivisual pieces）の数は、風力装置のロータブレードの数よりも少なくとも１つ多い。個々の部材は、既知の技術プロセスが高い信頼性でコントロールされる寸法のものである。他方、この手法においては、ロータブレードハブの個々の部材への分割により、個々の部材の積載性（nature of the loading）を、鋳造による従前のロータブレードハブの場合よりも良くすることができる。
【００１０】
ロータブレードハブは、いわゆるハブコア（hub core）と、ロータブレードの数に対応する数のハブ外側部（outer hub portion）とに分割されているのが、とくに好ましい。このようにして、各ロータブレードは、ハブ外側部の根元部に固定され、この場合、ハブ外側部は、順次ハブコアに取り付けられ、これにより個々の接続部での荷重（loading）が明確に決定される。
【００１１】
本発明のとくに好ましい発展形態においては、ハブコア及びハブ外側部の両方に、耐久性を有する（durable：しっかりした）接続部がハブ外側部とハブコアとの間につくられるのを可能にする固定手段が設けられている。
【００１２】
この耐久性を有する接続部は、ねじ留め又はリベット留めにより行うことができる。また、ハブコアとハブ外側部の固着結合（locking connection）を積極的に採用することも可能である（例えば、溶接、接着、対応する輪郭の組み立て、及び相互に整合する部品（コア及び外側部）（又は上記の形態の接続部の組み合わせ）により）。この場合、設備（provision）は、ハブコアとハブ外側部との間に十分に強い接続を常に行うことを確実にする手当てがなされるべきである。
【００１３】
さらに、本発明の好ましい実施態様が、前記の請求項中の特徴として記載されている。
【００１４】
以下、本発明の可能な実施の形態が、添付の図面を参照しつつ、非常に詳細に説明される。
【００１５】
図１は、シャフトトラニオン（図示せず）受け入れるためのブッシュ１４を備えたハブコア１０を示している（正面からみれば、実質的に三角形の形態である）。ロータブレードハブは、このブッシュ１４でもってロータシャフト（例えば、シャフトトラニオン）と嵌合する。ハブコア１０から少し離れたところに、３つのハブ外側部１２が示され、これらは図示された方向にハブコア１０に耐久性を有するように（durably：しっかりと）固定され（固定が維持され）、そしてこれらに対して順次ロータブレード（図示せず）が既知の仕様で固定されている（これに関して、エーリッヒ・ハウ（Erich Hau）による「風力装置（Windkraftanlagen）」参照）。
【００１６】
本発明の好ましい実施の形態においては、図１に示すように、３つのロータブレードを担持しているロータブレードハブが設けられている。したがって、ロータブレードハブは、各ロータブレードとの接続のための３つのハブ外側部と、ロータブレードハブの第４番目の個々の部材であるハブコア１０とを有している。これは、ロータブレードハブが、ロータブレード（図示せず）の数より１つ多い数の個々の部材（一緒に組み立てられた）で形成されているということを意味する。
【００１７】
含まれる材料について十分な強度を実現するために、個々の部材は鋳造プロセスで製造され、適切な成分の鋳鉄で構成されるのが好ましい。ここで、個々の部材は、その製造プロセスが安全にかつ適切にコントロールされることができるような寸法のものである。このように、欠陥のない個々の部材が得られる結果、これらからつくられるロータブレードハブもまた高度な要求を安全かつ適切に満足させることを確実にすることが可能となる。
【００１８】
図２は、ハブコア１０の側面図である。この図に示すように、ハブ外側部１２をハブコア１０に直接固定するためのねじ穴１６を備えた実質的に長円形の固定フランジ（取付部材）が設けられている。ねじ穴１６は、フランジ全体にわたって配置・分布され、その数は、ハブ外側部１２とハブコア１０との間に確実な連結を行うことが可能なように設定されている。さらに、図２は、（シャフトトラニオンを支持するための）ハブコアの開口部を通してみることができるロータシャフトブッシュ１４を示している。
【００１９】
図３は、ロータブレードハブ１０、１２、１４の組み立て後においてはハブコア１０のフランジに係合することになる（bear）ハブ外側部１２を側方からみた図である。また、ハブ外側部１２には、実質的に長円形であり、かつ開口部１６を有する固定フランジも設けられている。この固定フランジのねじ穴１６の数及び位置は、ハブコア１０のそれらに対応し、その結果それらは組み立てられた状態では正確に対向する関係にある。
【００２０】
さらに、図３は、ハブ外側部１２への、可能な実質的に円形のロータブレード連結手段２０も示している。図面の明確さを維持するために、固定手段はここには示されていない。
【００２１】
ロータブレードハブを組み立てるために、ハブ外側部１２はハブコア１０にあがわれ（apply）、該ハブ外側部１２がハブコア１０に対して適正な位置にあれば直ちに、個々の部材１０、１２が、例えば互いにねじ留めすることにより耐久性を有するように連結される。しかしながら、ここで、このような個々の部材を連結するための全ての既知の技術手法を用いることも可能であり、また例えば溶接及び接着などの取り外しが不可能な連結手法が用いられてもよい。
【００２２】
図４は、３つのロータブレードを担持しているロータブレードハブ１０、１２、１４を備えた風力装置の立面図である。ロータブレードハブ１０、１２、１４は、発電機のロータ部材２６に直接取り付けられ、発電機のロータ部材２６は、発電機のステータ２４内で回転する。ハブ１０、１２、１４と、発電機のロータ部材２６とは、いずれも、シャフトトラニオン２８に回転可能に取り付けられている。
【００２３】
図示された風力装置は、非常に高出力の風力装置であるのが好ましく、３ＭＷを超えるものであるのが好ましい。組み立てられたハブは、直径が２.５０ｍを超えるものである（図１に示す図から）。
【図面の簡単な説明】
【図１】 互いに分離して示された、ハブコア及びハブ外側部の正面図である。
【図２】 ハブコアの側面図である。
【図３】 ハブ外側部の側面図である。
【図４】 ハブの側面図である。
【符号の説明】
１０ ハブコア、 １２ ハブ外側部、 １４ ロータシャフトブッシュ、 １６ ねじ穴。

Claims (4)

1. 少なくとも１つのロータブレードを有するロータのためのロータブレードハブ（１０、１２、１４）であって、
   上記ロータブレードハブは、個々の部材（１０、１２）の積載性が鋳造により一体物として形成されるロータブレードハブの場合よりも良くなるような形態で、シャフトトラニオン（２８）を受け入れるためのブッシュ（１４）を備えた１つのハブコア（１０）と、それぞれ１つのロータブレードを受け入れるための、上記ロータブレードの数に対応する数のハブ外側部（１２）とで形成され、
   上記ハブコア（１０）と上記各ハブ外側部（１２）とが、それぞれ、互いに対応する、長円形でありハブ外側部とハブコアとを一緒に連結するフランジを有し、
   上記ハブコア（１０）の上記フランジは、該フランジの長円形の最小半径が上記ブッシュ（１４）の中心軸方向と平行となるように形成されているロータブレードハブ。
2. 該ロータブレードハブ（１０、１２、１４）の個々の部材の数が、該ハブに受け入れられることができるロータブレードの数より少なくとも１つ多いことを特徴とする、請求項１に記載のロータブレードハブ。
3. 上記ハブコア（１０）と上記ハブ外側部（１２）とが、耐久性を有するように一緒に連結されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のロータブレードハブ。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載のロータブレードハブを有する風力装置。

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