[发明专利]风力发电装置桨毂

说明书

技术领域

本发明涉及一种改进的风力发电装置固定风叶桨毂，尤其涉及一种重量轻、制造简单的风电发电装置桨毂。

背景技术

风力发电装置中桨毂，主要用于固定桨叶、安装桨叶调偏转机构，以及起空气导流作用，是风力发电装置的重要部件之一，它既要将叶片传来的扭矩再传给大轴，以便带动发电机发电，同时还要承受每个叶片的弯矩和每个叶片几十吨离心力作用(兆瓦级)。

现有风力发电装置浆毂(兆瓦级)图1，为整流罩和固定桨叶合一的壳形桨毂，桨叶分别通过桨叶轴承均布在桨毂上，例如中国专利CN200955472所述。由于需放置三个直径1.2米到1.8米的大齿轮变桨机构及桨叶，以及承受几十吨的离心力，使得体积和重量都十分巨大，1.5兆瓦浆毂自身重量达十余吨，加上桨叶及调桨机构重量，加上要承受几十吨离心力，壳体厚度达20-30mm，使得整个桨毂重达30吨左右。如此重大的桨毂，不仅消耗大量金属材料，而且目前通常采用金属模型浇铸，使得制造复杂，制造难度极大，制造成本高，约占总成本10-15％；其次，浆毂重量大还使得转动主轴直径要大，更是增加了发电装置总重量；再就是，铸造方式制造壳形桨毂，重量均匀性控制难度大，静平衡困难。因此仍有值得改进的地方。

发明内容

本发明目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种重量轻、制造简单、成本低的风力发电装置桨毂。

本发明目的实现，主要改进是将铸造壳形桨毂改为二维平面结构，使桨叶固定在二维平面构件上，并使整流罩从承力构件中分离出来，整流罩不承担总体受力，仅起空气导流作用，从而实现本发明目的。具体说，本发明风力发电装置桨毂，包括锥形整流罩及径向固定桨叶装置，其特征在于固定桨叶装置有一套在主轴上随动的轴套，及设置于轴套且垂直于轴套的并列相间桨叶安装板，安装板间周向均布的二个以上桨叶安装座组成，整流罩固定于桨叶安装板和/或主轴上。

本发明轴套，主要是考虑方便、简化制造和安装而设置，并且因轴套比轴具有更高的承弯能力，使得桨叶传递的弯矩，由于轴套作用变成两个桨叶安装板平面内的一对力偶，由安装板自行消化，从而可以减少对主轴的弯曲应力。当然将并列相间的桨叶安装板，直接与大轴连接也不是不可以。

桨叶安装板，主要用于安装固定桨叶，可以是圆形板，也可以是多边形板。其中一种更好为圆形板，有利于减小转动时空气阻力，提高风力效率。为使高速转动时能消除桨叶安装板中的链应力，一种优化方式为将安装桨叶间的非连接部位挖去，可以避免在高风速旋转时引起链应力，提高安装板承力能力。

整流罩，与现有壳形桨毂整流作用相同，起到整流风场作用，以提高桨叶效率，本发明只是将其从承力部件上分开，仅起整流作用，因而可以采用轻质材料例如玻璃钢、铝等制作。

本发明风力发电装置桨毂，较现有技术提出了一种全新桨毂设计理念，从而大大简化了桨毂结构和受力状况，桨毂只有整流罩、套在主轴上轴套、桨叶安装板、桨叶安装座及桨叶轴承，不仅使得重量大为降低，以1.5兆瓦为例，重量下降至少30％(原约15吨，现仅为约10吨)，并且发电功率越大，减重越明显；而且设计、制造及技术要求也大大简化，固定桨叶安装板，只起到固定桨叶作用，制造十分容易，可以采用普通机械加工方式完成，不需要专用制造加工设备，省去了相当复杂的金属模铸，还能大大节省加工费用，加工费用至少可以降低50％以上，机械加工静平衡也极易控制。平面结构桨叶安装板，不仅二维受力、力学性能好，板平面内二维受力承载能力远远高于壳体承载能力，桨叶产生的几十吨巨大离心力，由桨叶安装板平面内自行平衡，而且安装板之间空间大，为桨叶调桨机构安装提供了足够空间。桨叶安装座使左右两块桨叶安装板组成一完整整体，大大提高了桨毂的钢度。整流罩从安装固定桨叶中分离出来，不参于整体受力，不需承受桨叶重量及传来载荷，仅起空气导流作用，可以采用玻璃钢、铝等轻质材料制作，制造成本也大幅度下降，总制造成本只有原来大壳体的30-40％。轴套比轴具有更高的承弯能力，使得桨叶传递的弯矩，由于轴套作用变成两个桨叶安装板平面内的一对力偶，由安装板自行消化，从而可以减少对主轴弯曲应力。桨毂二维受力，力学性能好，重量轻，制造简单是本发明的最大特征。

以下结合二个示例性实施方式，示例性说明及帮助进一步理解本发明，但实施例具体细节仅是为了说明本发明，并不代表本发明构思下全部技术方案，因此不应理解为对本发明总的技术方案限定，一些在技术人员看来，不偏离本发明构思的非实质性改动，例如以具有相同或相似技术效果的技术特征简单改变或替换，均属本发明保护范围。

附图说明