[发明专利]用于风力涡轮发电机的空间构架机舱及其制造方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请为2008年7月9日提交且命名为“Spaceframe Wind TurbineEnergy Converter Structure”的共同未决美国申请序列No.12/169,766的部分延续申请，该申请通过引用而整体并入到本文中。

技术领域

本发明的领域主要涉及用于风力涡轮发电机的机舱，并且更具体地涉及具有空间构架构造的机舱和制造该空间构架机舱的方法。

背景技术

风力涡轮发电机使用风能来发电，且通常包括塔架、安装在塔架顶上的机舱，以及连接到机舱上的轮毂和叶片的组件。风导致轮毂和叶片的组件相对于机舱旋转，从而产生机械能，该机械能由通常收容在机舱中的发电机转换成可用的电能。机舱围住机器头部的内部机件，且包括支承主轴、轴承和传动系构件的重型底板。底板可由厚金属板制成或由熔融金属铸成，其将很大的重量施加到塔架顶部上。

然而，底板和机舱的大部分重量是多余的，因为机舱主要为不承受负载的封壳，其用来防止风雨直接冲击收容于其中的风力涡轮发电机的各种构件(例如，发电机)。底板和机舱的多余重量显著地增加了风力涡轮发电机的制造成本、运输成本、组装成本以及维护成本。此外，机器头部的重量还影响对其支承所需的塔架结构及其附带成本。

发明内容

一个方面，一种用于风力涡轮发电机的机舱大体上包括空间构架，该空间构架包括至少一个外部面板(panel)和连结到该外部面板上的至少一个内部面板。外部面板和内部面板中的各个均具有多个大致U形的沟道部分，具有从沟道部分向外延伸的凸缘。外部面板的凸缘连结到内部面板的凸缘上，以限定多个肋条、多个接头(joint)，以及多个开口。

另一个方面，一种用于风力涡轮发电机的机舱大体上包括空间构架，该空间构架包括多个肋条、多个接头，以及多个开口。该空间构架至少包括第一区域和第二区域。第一区域具有第一负载承受强度，而第二区域具有第二负载承受强度。第一区域的第一负载承受强度大于第二区域的第二负载承受强度。

再一个方面，一种风力涡轮发电机大体上包括塔架、可旋转地联接到塔架顶部上以便相对于塔架旋转运动的机舱，以及可操作地联接到机舱上的叶片和轮毂的组件。机舱包括空间构架，该空间构架包括至少一个外部面板以及连结到外部面板上的至少一个内部面板。外部面板和内部面板共同限定了多个肋条、多个接头，以及多个开口。

又一个方面，一种构造用于机舱的空间构架的方法大体上包括冲压第一金属板以在其中形成多个开口，以及在第一金属板中形成多个大致U形的沟道，具有从沟道向外延伸的凸缘。冲压第二金属板以在其中形成多个开口，并且在第二金属板中形成具有多个大致U形的沟道，具有从沟道向外延伸的凸缘。第一金属板的U形沟道和相关凸缘与第二金属板的U形沟道和相关凸缘对准，以便对准的U形沟道共同地限定大致盒形的截面，且凸缘进行接合。第一金属板的凸缘和第二金属板的凸缘牢固地相连。

附图说明

图1为风力涡轮发电机的透视图。

图2为图1中的风力涡轮发电机的放大局部透视图，其中，剖开的部分用以示出内部构件。

图3为风力涡轮发电机的机舱的透视图，其中，移除了机舱壳体用以示出机舱的空间构架。

图4为机舱空间构架的小部分的放大局部透视图。

图5为具有外部面板和内部面板的空间构架的单个肋条的截面视图。

图6为适于机舱的空间构架的另一实施例的小部分的放大局部透视图。

图7A至图7C为示出用于连结空间构架肋条的外部面板和内部面板的一个实施例的简图，其中，外部面板和内部面板采用电阻缝焊而相连。

图8A为具有采用电阻缝焊而相连的外部面板和内部面板的空间构架的单个肋条的截面视图。

图8B为示出连结外部面板和内部面板的焊缝(焊接部，weld)的放大局部截面视图。

图9为示出一个适合的图案(模式，pattern)的机舱空间构架的小部分的放大局部透视图，其中，外部面板和内部面板可采用电阻缝焊而相连。

图10为示出另一适合的图案的机舱空间构架的小部分的放大局部透视图，其中，外部面板和内部面板可采用电阻缝焊而相连。

图11为具有采用单侧高能射束焊接工艺(例如，激光焊接、电子束焊接)而连结的外部面板和内部面板的空间构架的单个肋条的截面视图。

图12为具有采用双侧高能射束焊接工艺而连结的外部面板和内部面板的空间构架的单个肋条的截面视图。