用于与风力涡轮机一起使用的毂组件及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种用于与风力涡轮机一起使用的毂组件及其制造方法。该毂组件包括由第一材料形成的体部、与体部一体地形成的轴承座和支承组件，该支承组件位于由轴承座限定的开口内并且至少部分地联接至体部。该支承组件包括由与第一材料不同的第二材料形成的插入件。

【技术实现步骤摘要】

本说明书所述的实施例总体涉及毂组件，并且更具体地，涉及用于与风力涡轮机一起使用的毂组件。
技术介绍
一些已知的风力涡轮机包括毂，毂将叶片联接至转子。在至少一些已知的风力涡轮机中，毂是风力涡轮机最重的部件之一。更具体地，随着叶片与风相互作用并且叶片使转子旋转，毂经受相对较大的力的作用。至少一种已知的毂由铁整体地铸造成整件。这种毂包括邻近每个叶片联接区域的刚性支承结构以承载施加于叶片联接区域的拉力。至少一种已知的刚性支承结构由铸铁而与毂一体地形成。根据桨距轴承和相关联的轴承座的直径，这种支承结构具有大约50毫米(mm)至大约IOOmm之间的厚度。由于铸铁的性质，刚性支承结构相对较厚以承载拉伸负载。·
技术实现思路
在一个方面中，提供一种用于与风力涡轮机一起使用的毂组件。该毂组件包括由第一材料形成的体部、与体部一体地形成的轴承座和支承组件，该支承组件位于由轴承座限定的开口内并且至少部分地联接至体部。该支承组件包括由与第一材料不同的第二材料形成的插入件。进一步的，所述第二材料包括这样的材料该材料具有的屈服强度比所述第一材料的屈服强度更高。进一步的，所述第一材料包括铁并且所述第二材料包括钢。进一步的，所述体部进一步包括与所述体部一体地形成的铸头，所述铸头构造成将所述插入件联接至所述体部。进一步的，所述铸头被限定在所述轴承座下方并且包括水平定向的螺栓孔。进一步的，所述铸头从所述轴承座径向向内延伸并且包括被限定在所述铸头的上表面中的竖直定向的螺栓孔。进一步的，所述铸头从所述轴承座径向向内延伸并且包括被限定在所述铸头的下表面中的竖直定向的螺栓孔。在另一个方面中，提供一种风力涡轮机。该风力涡轮机包括转子、叶片和构造成将叶片联接至转子的毂组件。该毂组件包括由第一材料形成的体部、与体部一体地形成的轴承座和支承组件，该支承组件位于由轴承座限定的开口内并且至少部分地联接至体部。该支承组件包括由与第一材料不同的第二材料形成的插入件。进一步的，所述第二材料包括这样的材料该材料具有的屈服强度比所述第一材料的屈服强度更高。进一步的，所述第一材料包括铁并且所述第二材料包括钢板。进一步的，所述体部进一步包括与所述体部一体地形成的铸头，所述铸头构造成将所述插入件联接至所述体部。进一步的，所述铸头被限定在所述轴承座下方并且包括水平定向的螺栓孔。进一步的，所述铸头从所述轴承座径向向内延伸并且包括竖直定向的螺栓孔。在又一个方面中，提供一种用于制造毂组件的方法。该方法包括以下步骤由第一材料将包括轴承座的体部一体地铸造成整件；设置由与第一材料不同的第二材料形成的插入件；将插入件定位在由轴承座限定的开口内。将插入件联接至体部。进一步的,铸造体部进一步包括与所述体部一体地铸造铸头。进一步的，铸造铸头进一步包括以下步骤铸造被限定在所述轴承座下方的铸头；以及在所述铸头中形成水平定向的螺栓孔。进一步的,铸造铸头进一步包括以下步骤铸造从所述轴承座径向向内延伸的铸 头；以及在所述铸头中形成竖直定向的螺栓孔。进一步的，将所述插入件联接至所述体部进一步包括将所述插入件联接至所述铸头。进一步的，设置插入件进一步包括设置由这样的材料形成的插入件该材料具有的屈服强度比所述第一材料的屈服强度更高。进一步的，铸造体部进一步包括由铁铸造所述体部；以及设置插入件进一步包括设置由钢形成的插入件。附图说明图I至图11示出了本说明书所述的设备和方法的示例性实施例。图I是示例性风力涡轮机的透视图。图2是可以与图I所示的风力涡轮机一起使用的示例性毂组件的透视图。图3是从图2所示的线3-3的视角观察到的毂组件的侧视图。图4是沿图2所示的线4-4截取的毂组件的横截面图。图5是可以与图I所示的风力涡轮机一起使用的第一备选毂组件的侧视图。图6是图5所示的毂组件的横截面图。图7是可以与图I所示的风力涡轮机一起使用的第二备选毂组件的侧视图。图8是图7所示的毂组件的横截面图。图9是可以与图I所示的风力涡轮机一起使用的第三备选毂组件的侧视图。图10图9所示的毂组件的横截面图。图11是用于制造图2至图10所示的毂组件的方法的流程图。附图标记列表风力涡轮机 10塔架12外表面129支承表面14螺栓孔130机舱16侧面边缘132转子18内表面134叶片20上表面136方向22下表面138旋转轴线24毂组件200偏航轴线26铸头202桨距调节系统28内表面204变桨轴线30外表面206控制系统32机器加工表面208处理器34毂组件300毂组件100铸头302体部102上表面304支承组件104机器加工表面306 主要部分106螺栓孔308转子联接部108螺栓孔310轴承座110毂组件400凸缘114铸头402螺栓孔116上表面404开口118机器加工表面406插入件120螺栓孔408螺栓122下表面410上表面124螺栓孔412内表面125方法500上表面126铸造502机器加工表面127机器加工504螺栓孔128限定506设置 508联接 512定位510具体实施例方式本说明书所述的实施例提供了具有比已知的风力涡轮机毂的重量更轻的毂组件。更具体地，本说明书所述的毂组件包括支承组件而不是传统的刚性支承结构。支承组件包括这样的插入件该插入件具有的屈服强度相比铸造毂所用的材料的屈服强度更高。这样一来，相比已知的刚性支承结构的厚度，能够至少在支承组件中减小毂的厚度，同时能够承载毂经受的拉伸负载。图I是示例性风力涡轮机10的透视图。在示例性实施例中，风力涡轮机10是近乎水平轴线风力涡轮机。在另一个实施例中，风力涡轮机10可以具有任何合适的倾斜角。备选地，风力涡轮机10可以是竖直轴线风力涡轮机。在示例性实施例中，风力涡轮机10包括从支承表面14延伸的塔架12、安装在塔架12上的机舱16和联接至机舱16的转子18。在示例性实施例中，塔架12由钢管制成，使得腔(图I中未示出)被限定在支承表面14与机舱16之间。在备选实施例中，塔架12是任何合适类型的塔架。基于本领域内已知的因素和条件选择塔架12的高度。转子18进一步包括可旋转的毂组件100和至少一个叶片20，至少一个叶片20联接至毂组件100并且从毂组件100向外延伸。在示例性实施例中，转子18具有三个叶片20。在备选实施例中，转子18包括多于或少于三个的叶片20。在示例性实施例中，叶片20围绕毂组件100间隔开，以便于使转子18旋转，从而使来自风的动能能够转化成可用的机械能，并且接着转化成电能。叶片20具有大约30米(m) (99英尺(ft))到大约120m(394ft)之间的长度。备选地，叶片20可以具有使风力涡轮机10能够如本说明书所述地起作用的任何长度。随着风从方向22中击叶片20，转子18围绕旋转轴线24旋转。随着叶片20旋转并且经受离心力，叶片20还经受各种力和力矩。此外，在示例性实施例中，随着方向22的改变，可以围绕偏航轴线26控制机舱16的偏航方向，以相对于方向22定位叶片20。可以通过桨距调节系统28来调节叶片20的桨距角(即，确定叶片20相对于转子平面的投影的角度)。桨距调节系统28构造成通过调节至少一个叶片20的廓形(profile)相对于风矢量围绕相应的变桨轴线30的角位置来控制由风力涡轮机10产生的功率、负载和/或噪声。在示例性实施例中，每本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于与风力涡轮机一起使用的毂组件，所述毂组件包括：体部，所述体部由第一材料形成；铸头，所述铸头与所述体部一体地形成；轴承座，所述轴承座与所述体部一体地形成；以及支承组件，所述支承组件位于由所述轴承座限定的开口内并且至少部分地联接至所述体部，所述支承组件包括由与所述第一材料不同的第二材料形成的插入件，所述铸头构造成将所述插入件联接至所述体部。

【技术特征摘要】
2011.06.24 US 13/1683071.一种用于与风カ涡轮机一起使用的毂组件，所述毂组件包括 体部，所述体部由第一材料形成； 铸头，所述铸头与所述体部一体地形成； 轴承座，所述轴承座与所述体部一体地形成；以及 支承组件，所述支承组件位于由所述轴承座限定的开口内并且至少部分地联接至所述体部，所述支承组件包括由与所述第一材料不同的第二材料形成的插入件，所述铸头构造成将所述插入件联接至所述体部。2.根据权利要求I所述的毂组件，其特征在于，所述第二材料包括这样的材料该材料具有的屈服強度比所述第一材料的屈服强度更高。3.根据权利要求I所述的毂组件，其特征在于，所述第一材料包括铁并且所述第二材料包括钢。4.根据权利要求I所述的毂组件，其特征在于，所述铸头进ー步包括机器加工表面，所述机器加工表面构造成当所述插入件联接至所述体部时，所述机器加工表面邻近所述插入件的表面。5.根据权利要求I所述的毂组件，所述铸头被限定在所述轴承座下方并且包括水平定向的螺栓孔。6.根据权利要求I所述的毂组件，其特征在于，所述铸头从所述轴承座径向向内延伸并且包括被限定在所述铸头的上表面中的竖直定向的螺栓孔。7.根据权利要求I所述的毂组件，其特征在于，所述铸头从所述轴承座径向向内延伸并且包括被限定在所述铸头的下表面中的竖直定向的螺栓孔。8.ー种风カ涡轮机，其包括 转子； 叶片；以及 毂组件，所述毂组件构造成将所述叶片联接至所述转子，所述毂组件包括 体部，所述体部由第一材料形成； 铸头，所述铸头与所述体部一体地形成； 轴承座，所述轴承座与所述体部一体地形成；以及 支承组件，所述支承组件位于由所述轴承座限定的开口内并且至少部分地联接至所述体部，所述支承组件包括由与所述第一材料不同的第二材料形成的插入件；所述插入件联接至所述体部的所述铸头。9.根据权利要求8所述的风カ涡轮机，其特征在于，所述第二材料包括这...

【专利技术属性】
技术研发人员：A舒伯特，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：