風力發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于，提供一種在風力發(fā)電系統(tǒng)中，能夠以較少的部件數(shù)減輕彎曲應力和振動的可撓性較高的旋轉(zhuǎn)主軸。本發(fā)明的風力發(fā)電系統(tǒng)，具備：承受風而旋轉(zhuǎn)的葉片；支撐上述葉片的負載的艙室；支撐上述艙室的塔基；支撐上述葉片并與葉片一同旋轉(zhuǎn)的輪轂；隨著上述輪轂的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)主軸；與上述旋轉(zhuǎn)主軸連接并使旋轉(zhuǎn)速度增速的增速機；以及由通過上述增速機增速的旋轉(zhuǎn)而驅(qū)動的發(fā)電機，所述風力發(fā)電系統(tǒng)的特征在于，上述旋轉(zhuǎn)主軸直接連接于上述輪轂。
【專利說明】風力發(fā)電系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及風力發(fā)電系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]風力發(fā)電系統(tǒng)作為可再生能源的支柱而被廣泛地引入。在風力發(fā)電系統(tǒng)中，通過支撐葉片的輪轂的旋轉(zhuǎn)來向主軸傳遞旋轉(zhuǎn)動力，通過使發(fā)電機旋轉(zhuǎn)而進行發(fā)電運行。
[0003]在此，作為以往的風力發(fā)電系統(tǒng)例如有專利文獻I所記載的系統(tǒng)。在該專利文獻I中，在艙室內(nèi)配置有:支撐葉片并與葉片一同旋轉(zhuǎn)的輪轂；配置于輪轂內(nèi)徑側(cè)并且通過彈性連結(jié)部與輪轂連接的較長的旋轉(zhuǎn)主軸；與較長的旋轉(zhuǎn)主軸連接的增速機；以及接受由增速機增速的旋轉(zhuǎn)動力的發(fā)電機。
[0004]此外，由于在該專利文獻I中不支撐轉(zhuǎn)子的重量引起的彎曲應力，因此能夠?qū)⑿D(zhuǎn)主軸設置得細長。
[0005]現(xiàn)有技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開2001-200781號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]在專利文獻I所記載的風力發(fā)電系統(tǒng)中，通過可撓性較高的彈性連結(jié)部來連接較長的旋轉(zhuǎn)主軸和輪轂，并通過相對于轉(zhuǎn)子重量使彈性連結(jié)部和較長的旋轉(zhuǎn)主軸柔軟地變形，能夠減輕旋轉(zhuǎn)主軸的彎曲應力和振動。
[0009]在此，因為旋轉(zhuǎn)主軸和彈性連結(jié)部的連接部的部件數(shù)量增加而連結(jié)作業(yè)的增加、彈性連結(jié)部的重量增加、覆蓋較長的旋轉(zhuǎn)主軸的框架的重量增加等課題，而在旋轉(zhuǎn)主軸與彈性連結(jié)部的連接面上存在產(chǎn)生滑動的危險性。
[0010]若在此預先進行說明，則由于旋轉(zhuǎn)主軸與彈性連結(jié)部的接觸面位于輪轂與彈性連結(jié)部的連接面的內(nèi)周側(cè)，因此旋轉(zhuǎn)主軸與彈性連結(jié)部的連接面的接合力需要大于輪轂與彈性連結(jié)部的連接面的接合力，并且在旋轉(zhuǎn)主軸與彈性連結(jié)部的連接面上產(chǎn)生滑動的危險性大于在輪轂與彈性連結(jié)部的連接面上產(chǎn)生滑動的可能性，需要以較高的可靠性來維持旋轉(zhuǎn)主軸與彈性連結(jié)部的連接面的接合。
[0011]本發(fā)明的目的在于提供可靠性較高的風力發(fā)電系統(tǒng)。
[0012]根據(jù)上述目的，本發(fā)明的風力發(fā)電系統(tǒng)具備:承受風而旋轉(zhuǎn)的葉片；支撐上述葉片的負載的艙室；支撐上述艙室的塔基；支撐上述葉片并與葉片一同旋轉(zhuǎn)的輪轂；隨著上述輪轂的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)主軸；與上述旋轉(zhuǎn)主軸連接并使旋轉(zhuǎn)速度增速的增速機；以及由通過上述增速機增速的旋轉(zhuǎn)而驅(qū)動的發(fā)電機，所述風力發(fā)電系統(tǒng)的特征在于，上述旋轉(zhuǎn)主軸直接連接于上述輪轂。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供可靠性較高的風力發(fā)電系統(tǒng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是表示風力發(fā)電系統(tǒng)的外觀的整體圖
[0015]圖2是表示本發(fā)明的一實施例的風力發(fā)電系統(tǒng)中輪轂與旋轉(zhuǎn)主軸的連接機構的首1J視圖。
[0016]圖3是表示本發(fā)明的一實施例的風力發(fā)電系統(tǒng)中輪轂與旋轉(zhuǎn)主軸的連接機構的首1J視圖。
[0017]圖4是表示本發(fā)明的一實施例的風力發(fā)電系統(tǒng)中輪轂與旋轉(zhuǎn)主軸的連接機構的首1J視圖。
[0018]圖5是表示本發(fā)明的一實施例的風力發(fā)電系統(tǒng)中輪轂與旋轉(zhuǎn)主軸的連接機構的首1J視圖。
[0019]圖6是表示本發(fā)明的一實施例的風力發(fā)電系統(tǒng)中輪轂與旋轉(zhuǎn)主軸的連接機構的首1J視圖。
[0020]圖7是表示本發(fā)明的一實施例的風力發(fā)電系統(tǒng)中輪轂與旋轉(zhuǎn)主軸的連接機構的首1J視圖。
[0021]圖8是表示本發(fā)明的一實施例的風力發(fā)電系統(tǒng)中輪轂的構造的其他例子的剖視圖。
[0022]圖中:1 一葉片，2—艙室，3—塔基，4一輪轂，5—旋轉(zhuǎn)主軸，6—增速機，7—固定主軸，8—框架,9—貫通孔，1a一軸承，1b—軸承，11—開口部，12—輪穀凸緣，13—軸承，14a—輪轂凸緣，14b—輪轂凸緣，15—空隙。

【具體實施方式】
[0023]以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。但是，下述的具體例子不過是例示，并不是對
【發(fā)明內(nèi)容】
進行的限定。
[0024]實施例1
[0025]使用圖1以及圖2對實施例1進行說明。在圖1中，風力發(fā)電系統(tǒng)大致由承受風而旋轉(zhuǎn)的葉片1、支撐葉片I的負載的艙室2、支撐艙室2的塔基3構成。艙室2相對于塔基3被可旋轉(zhuǎn)地支撐于大致水平面內(nèi)，并對應風向而旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。
[0026]圖2是用于說明輪轂與旋轉(zhuǎn)主軸的連接機構的圖，相當于圖1虛線所包圍的部位。如該圖所示，本實施例的風力發(fā)電系統(tǒng)具有:葉片I ;支撐葉片I并且與葉片I 一同旋轉(zhuǎn)的輪轂4 ;與輪轂4連接并且隨著輪轂4的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)主軸5 ;與旋轉(zhuǎn)主軸5連接并使旋轉(zhuǎn)速度增速的增速機6 ;在旋轉(zhuǎn)主軸5的外徑側(cè)相對于旋轉(zhuǎn)主軸5設置有空隙地配置的固定主軸7 ；以及支撐固定主軸7并且與塔基3連接的框架8。在增速機6上連接有未圖示的發(fā)電機，由通過增速機6使旋轉(zhuǎn)速度提高的旋轉(zhuǎn)動力來使發(fā)電機的轉(zhuǎn)子驅(qū)動，進行發(fā)電。并且，旋轉(zhuǎn)主軸5直接連接于輪轂4內(nèi)部的階梯部。另外，在旋轉(zhuǎn)主軸5中具有輪轂5內(nèi)部的電氣設備控制用電線或配管用貫通孔9。
[0027]以將旋轉(zhuǎn)主軸5的一部分內(nèi)包的方式連接于框架8的固定主軸7不旋轉(zhuǎn)，在輪轂4與固定主軸7之間設置有兩個軸承10a、10b，支撐葉片I以及輪轂4的重量。
[0028]輪轂4，相對于旋轉(zhuǎn)主軸5的軸方向在與增速機6的相反一側(cè)具有開口部11。旋轉(zhuǎn)主軸5的最大直徑小于開口部11的內(nèi)徑，能夠通過開口部11將旋轉(zhuǎn)主軸5搬入輪轂4的內(nèi)部。
[0029]旋轉(zhuǎn)主軸5的內(nèi)外徑為，相對于旋轉(zhuǎn)主軸5的軸方向從增速機6側(cè)向與輪轂4的連接面?zhèn)葦U展的漏斗形狀，由該旋轉(zhuǎn)主軸的內(nèi)外徑差形成的旋轉(zhuǎn)主軸5的板厚從增速機6側(cè)開始越靠近與輪轂4的連接面越變薄。并且，是僅在旋轉(zhuǎn)主軸5與輪轂4的螺栓緊固部附近為厚壁的形狀。是通過該旋轉(zhuǎn)主軸5的輪轂側(cè)連接部附近的柔軟的漏斗形狀部局部地變形，能夠吸收相對于旋轉(zhuǎn)主軸5的軸方向與徑方向兩方的偏差的構造。此外，上述厚度的設定是用于進一步提高該吸收力的設定。
[0030]由于旋轉(zhuǎn)主軸5的漏斗形狀吸收偏差，因此相比于上述專利文獻I的構造，具有能夠以較短的旋轉(zhuǎn)主軸形狀來減輕旋轉(zhuǎn)主軸的彎曲應力和振動，并通過使覆蓋較短的旋轉(zhuǎn)主軸的框架小型化來減輕重量的效果。另外，由于不需要上述專利文獻I的彈性連結(jié)部，因此具有以下效果:消除彈性連結(jié)部的連接作業(yè)的效果；減少彈性連結(jié)部和其連接部件的重量的效果；以及由于消除旋轉(zhuǎn)主軸與彈性連結(jié)部的連接面，所以消除旋轉(zhuǎn)主軸與彈性連結(jié)部間的滑動的危險性的效果。
[0031]這些效果是通過旋轉(zhuǎn)主軸5和輪轂4直接連接而產(chǎn)生的。這里所謂的直接，是指不隔有作為其他部件的彈性連結(jié)部件。例如在螺栓固定旋轉(zhuǎn)主軸5和輪轂4的情況下，其間夾著的墊圈等也包含在此處所述的直接連接中。
[0032]之所以不需要彈性連結(jié)部件，是因為旋轉(zhuǎn)主軸5具有容許變形的可撓部。雖然在本實施方式中該可撓部為漏斗形狀部，但這不過是例示而已，除此以外的可撓部也能起到同樣的效果。
[0033]實施例2
[0034]使用圖3對實施例2進行說明。此外，對與實施例1重復的構成以及效果在此省略說明。在實施例1中，旋轉(zhuǎn)主軸5與輪轂4內(nèi)部的階梯部連接，但在本實施例中旋轉(zhuǎn)主軸5與向輪轂4內(nèi)部突出的輪轂凸緣12的與增速機6側(cè)相反的面的開口部11側(cè)的面連接。通過使旋轉(zhuǎn)主軸5的漏斗的最大徑小于實施例1，輪轂4的開口部11也變小，具有使輪轂4比上述實施例1更輕量化的效果。是通過旋轉(zhuǎn)主軸5的漏斗形狀局部地變形，也能夠吸收相對于旋轉(zhuǎn)主軸5的軸方向與徑方向兩方的偏差。
[0035]實施例3
[0036]使用圖4對實施例3進行說明。此外，對與實施例2重復的構成以及效果在此省略說明。在實施例2中，旋轉(zhuǎn)主軸5與向輪轂4內(nèi)部突出的輪轂凸緣12的與增速機6側(cè)相反的面的開口部11側(cè)的面連接，但是在本實施例中，旋轉(zhuǎn)主軸5與向輪轂4內(nèi)部突出的輪轂凸緣12的與開口部11相反的面的增速機6側(cè)的面連接。旋轉(zhuǎn)主軸5的漏斗的最大徑小于固定主軸7的內(nèi)徑(最小徑)，從而能夠從固定主軸7與框架8的連接側(cè)向輪轂4的內(nèi)部搬入旋轉(zhuǎn)主軸5。將開口部縮小至用于維護的出入口所需尺寸，具有使輪轂4比實施例1和實施例2更輕量化的效果。是通過旋轉(zhuǎn)主軸5的漏斗形狀局部地變形，也能夠吸收相對于旋轉(zhuǎn)主軸5的軸方向與徑方向兩方的偏差的構造。
[0037]實施例4
[0038]使用圖5對實施例4進行說明。此外，對與實施例1重復的構成以及效果在此省略說明。將實施例1中設置了兩個的軸承只設置一個，并將軸承13配置在輪轂4的內(nèi)部。
[0039]實施例5
[0040]使用圖6對實施例5進行說明。此外，對與實施例2重復的構成以及效果在此省略說明。將實施例2中設置了兩個的軸承只設置一個，并將軸承13配置在輪轂4的內(nèi)部。
[0041]實施例6
[0042]使用圖7對實施例6進行說明。此外，對與實施例3重復的構成以及效果在此省略說明。將實施例1中設置了兩個的軸承只設置一個，并將軸承13配置在輪轂4的內(nèi)部。
[0043]實施例7
[0044]使用圖8對實施例7進行說明。在上述的各實施例中，說明了旋轉(zhuǎn)主軸5具有容許變形的可撓部的例子。本實施例除此之外，還在輪轂4側(cè)也設置了容許變形的可撓部。
[0045]圖8(a)表示其中的一個例子。如圖8(a)被方框所包圍的放大圖所示，通過使輪轂凸緣14a為曲面構造，能夠使輪轂4側(cè)也具有可撓性，從而能夠使構造整體的可撓性進一步提聞。
[0046]圖8 (b)表示另一個例子。圖8 (b)是從旋轉(zhuǎn)主軸5的軸方向觀察輪轂凸緣14b的圖。通過如該圖所示地在輪轂凸緣14b上設置空隙15，能夠在輪轂4側(cè)上也具有可撓性。其結(jié)果，能夠使構造整體的可撓性進一步提高。在本例的情況下，也具有能夠使輪轂4輕量化的效果。
【權利要求】
1.一種風力發(fā)電系統(tǒng)，具備: 承受風而旋轉(zhuǎn)的葉片； 支撐上述葉片的負載的艙室； 支撐上述艙室的塔基； 支撐上述葉片并與葉片一同旋轉(zhuǎn)的輪轂； 隨著上述輪轂的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)主軸； 與上述旋轉(zhuǎn)主軸連接并使旋轉(zhuǎn)速度增速的增速機；以及 由通過上述增速機增速的旋轉(zhuǎn)而驅(qū)動的發(fā)電機， 所述風力發(fā)電系統(tǒng)的特征在于， 上述旋轉(zhuǎn)主軸直接連接于上述輪轂。
2.根據(jù)權利要求1所述的風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 上述旋轉(zhuǎn)主軸具有容許變形的可撓部。
3.根據(jù)權利要求2所述的風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 上述可撓部為向與上述輪轂的連接部側(cè)擴展的漏斗形狀部。
4.根據(jù)權利要求3所述的風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 上述旋轉(zhuǎn)主軸具有貫通孔， 上述漏斗形狀部的形狀為，上述旋轉(zhuǎn)主軸的內(nèi)外徑差即板厚越靠近與上述輪轂的連接面?zhèn)仍阶儽　?br> 5.根據(jù)權利要求1至4任一項所述的風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 上述輪轂，相對于上述旋轉(zhuǎn)主軸的軸方向在與上述增速機相反一側(cè)具有開口部，上述旋轉(zhuǎn)主軸的最大徑小于上述開口部的內(nèi)徑。
6.根據(jù)權利要求5所述的風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 上述輪轂具有向內(nèi)周側(cè)突出的輪轂凸緣， 上述輪轂凸緣的相對于上述旋轉(zhuǎn)主軸的軸方向在與上述增速機相反一側(cè)的面上連接有上述旋轉(zhuǎn)主軸。
7.根據(jù)權利要求3或4所述的風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，具有: 與上述塔基連接的框架，以及 與上述框架連接，以將上述旋轉(zhuǎn)主軸的一部分內(nèi)包的方式設置的固定主軸， 上述固定主軸的最小徑小于上述旋轉(zhuǎn)主軸的最大徑。
8.根據(jù)權利要求1至6任一項所述的風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，具有: 與上述塔基連接的框架，以及 與上述框架連接，以將上述旋轉(zhuǎn)主軸的一部分內(nèi)包的方式設置的固定主軸， 具有配置于上述輪轂和上述固定主軸之間的軸承。
9.根據(jù)權利要求1至8任一項所述的風力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 上述輪轂具有容許變形的可撓部。
10.一種旋轉(zhuǎn)主軸，是連接旋轉(zhuǎn)體和旋轉(zhuǎn)體的風力發(fā)電系統(tǒng)用的旋轉(zhuǎn)主軸，其特征在于， 具有容許變形的可撓部。
【文檔編號】F03D1/06GK104421098SQ201410379773
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年8月4日 優(yōu)先權日:2013年8月29日
【發(fā)明者】田中行平, 飛永育男, 佐伯滿 申請人:株式會社日立制作所