專利名稱：低速直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機主軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電機，特別涉及一種低速直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機 主軸。
背景技術(shù)：
目前市場上的風(fēng)力發(fā)電機的主軸是風(fēng)力發(fā)電機的關(guān)鍵部件，多采用 實心軸的技術(shù)，這種實心軸不僅重量大，耗費材料多，又由于制造材料 特殊，要求是鍛件，而且對鍛件性能要求極為苛刻，還要求加工工藝水 平高，因此，不但材料成本高，價格貴，而且存在制造成本高、投入大、 生產(chǎn)周期長等難以克服的問題，所以風(fēng)力發(fā)電機的主軸采用傳統(tǒng)設(shè)計結(jié) 構(gòu)己經(jīng)阻礙了風(fēng)力發(fā)電的設(shè)備的發(fā)展，迫切需要在主軸關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu) 和制造工藝上有新的突破。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種全新主軸結(jié)構(gòu)的、網(wǎng)格狀柱體構(gòu)成主軸 主體的低速直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機主軸。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)
本發(fā)明的一種低速直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機主軸，包括鋼板、角鋼，其中 主軸為空心圓柱體的焊接構(gòu)造件，其截面為圓環(huán)形，該圓柱體的柱體部 分為蜂窩格狀空腔柱體同向規(guī)則排列構(gòu)成。
本發(fā)明所述的一種低速直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機主軸，其中所述圓柱體 的柱體部分采用若干個通長的角鋼依次焊接在鋼板巻制的外圓筒內(nèi)壁四 周，其角鋼的楞線平行與外圓筒軸線，角鋼直角楞線對準(zhǔn)外圓筒軸心， 角鋼直角楞線之間焊接有相應(yīng)數(shù)量的肋板條，角鋼層和肋板條層一起構(gòu) 成一層格狀柱體，采用若干層格狀柱體交錯排布連接構(gòu)成多層蜂窩格狀 空腔柱體的主軸，由外層到內(nèi)層所述角鋼尺寸依次遞減。
本發(fā)明所述的一種低速直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機主軸，其中所述多層蜂 窩格狀空腔柱體至少采用三層所述格狀柱體構(gòu)成。
本發(fā)明所述的一種低速直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機主軸，其中所述角鋼為 等邊等厚、呈90°直角的直角角鋼。
本發(fā)明所述的一種低速直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機主軸，其中所述最外層 角鋼邊寬最小為120mm的等邊等厚角鋼，由外層到內(nèi)層的所述角鋼尺寸 為等邊等厚尺寸依次遞減的角鋼。
本發(fā)明所述的一種低速直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機主軸，其中所述角鋼的
焊接為坡角方式的連接。
本發(fā)明所述的一種低速直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機主軸，其中所述肋板條 采用扁鋼制造的肋板條，肋板條之間的焊縫的接口處設(shè)有平板焊接所需 的焊接坡口。
本發(fā)明所述的一種低速直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機主軸，其中所述外圓筒 采用20mm鋼板用巻板機巻制而成的外圓筒。
本發(fā)明具有如下顯著優(yōu)點本發(fā)明采用角鋼焊接構(gòu)成網(wǎng)格狀柱體的
空腔結(jié)構(gòu)，其承受力強，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，同時減輕了主軸的自重，縮短了生 產(chǎn)周期，在不影響其承載力、機械強度及可靠性的情況下，可靠地保證 軸的抗彎和抗扭轉(zhuǎn)能力，減輕了塔體所需的承載力，主軸生產(chǎn)用料減少， 且不需要特殊材料，從而降低了制造成本，加快生產(chǎn)，縮短了生產(chǎn)周期， 材料的材質(zhì)因此也不需要經(jīng)過鍛造過程即可滿足直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機組的 運行要求，并且采用網(wǎng)格狀柱體的空腔結(jié)構(gòu)還有利于利用空氣散熱。經(jīng) 濟、可靠。當(dāng)采用低速轉(zhuǎn)速軸(風(fēng)力發(fā)電低主軸)時，以直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)
電機為例，兆瓦級機組其主軸轉(zhuǎn)速一般情況下不超過25rpm，因風(fēng)機在 25rpm時就會發(fā)生停機，即風(fēng)葉停轉(zhuǎn)，故主軸轉(zhuǎn)速最高25rpm。因此按直 驅(qū)式軸的要求，本發(fā)明為最實際、最經(jīng)濟且不影響承載機械強度和可靠 性的最優(yōu)選發(fā)明。


圖1:表示本發(fā)明的一種低速直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機主軸結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2:表示本發(fā)明另一種低速直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機主軸結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步介紹，但不作為對本發(fā)明的限定。
圖1為一種低速直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機主軸，在圖1中，由鋼板、角鋼 制成，主軸1為空心圓柱體的焊接構(gòu)造件，其截面為圓環(huán)形，該圓柱體
的柱體部分為蜂窩格狀空腔柱體同向規(guī)則排列構(gòu)成。首先，采用20mm 鋼板用巻板機巻制成的外圓筒2，所述圓柱體的柱體部分采用22個通長 的角鋼3依次焊接在鋼板巻制的外圓筒2內(nèi)壁四周，焊接在外圓筒2內(nèi) 壁四周的所述角鋼邊寬最小為邊長120mm的、等邊等厚且呈90。直角的 直角角鋼，其角鋼3的楞線平行與外圓筒2的軸線，角鋼3直角楞線4 對準(zhǔn)外圓筒2的軸心，所述角鋼3的焊接采用坡角連接，角鋼直角楞線4 之間焊接有相應(yīng)數(shù)量的肋板條5，即22個肋板條5，所述肋板條5采用 扁鋼制造的肋板條，肋板條5之間焊縫的接口處設(shè)有平板焊接所需的焊 接坡口，肋板條5之間的焊接采用平焊， 一圈角鋼層和一圈肋板條層一 起構(gòu)成一層格狀柱體，由外層到內(nèi)層所述角鋼尺寸依次遞減。圖1采用 三層格狀柱體交錯排布連接構(gòu)成三層蜂窩格狀空腔柱體的主軸1，所述主 軸焊接后進(jìn)行消除應(yīng)力處理。
圖2表示本發(fā)明另一種低速直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機主軸結(jié)構(gòu)示意圖。采 用五層格狀柱體交錯排布連接構(gòu)成五層蜂窩格狀空腔柱體的主軸1，主要 是根據(jù)設(shè)計參數(shù)要求確定。
工作原理
該主軸1的結(jié)構(gòu)部件由肋板條5即扁鋼、角鋼3、外圓筒2焊接而成， 如圖1所示。在承受一定彎矩M的情況下，每個肋板條5的抗彎截面模 量分別為
Wbl， Wb2， Wb3......Wbn
所有肋板條5的抗彎截面模量Wb滿足下列關(guān)系
Wb=Wb 1+Wb2+Wb3+......+Wbn
每個角鋼3的抗彎截面模量分別為
Wtl， Wt2， Wt3......Wtn
所有角鋼3的抗彎截面模量Wt滿足下列關(guān)系-
Wt=Wt 1+Wt2+Wt3+......+Wtn
外圓筒1的抗彎截面模量為Wy
因此，整個結(jié)構(gòu)體的抗彎截面模量W滿足下列關(guān)系
W=Wb+Wt+Wy
=(W bl+ W b2+ W b3+......+W b n)+ (W11+W t 2+W t 3+......+W tn)
由于彎曲應(yīng)力滿足關(guān)系:o:M/W,也就是說通過加肋板條5使各個截 面的彎曲應(yīng)力大大減小，從而提高了主軸l的抗彎能力，提高了安全性。
同理，在承受一定扭矩T的情況下，通過加肋板條5使各個截面的 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力大大減小，從而提高了主軸l的抗彎能力，提高了安全性。
因此，在工作時同時承受彎矩和扭矩的主軸1，采用這種結(jié)構(gòu)使主軸 1具有較高的抗彎和抗扭轉(zhuǎn)能力和安全性。
綜上所述，當(dāng)采用低速轉(zhuǎn)速軸，如風(fēng)力發(fā)電低速主軸時，若以直驅(qū) 式風(fēng)力發(fā)電機為例，兆瓦級機組其主軸1轉(zhuǎn)速一般情況下不超過25rpm， 因為風(fēng)機在25rpm時就會發(fā)生停機，即風(fēng)葉停轉(zhuǎn)，故主軸1軸速最高 25rpm。因此按直驅(qū)式軸的要求本發(fā)明為最實際及最經(jīng)濟且不影響承載機 械強度及可靠性的最優(yōu)選發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種低速直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機主軸，包括鋼板、角鋼，其特征在于主軸為空心圓柱體的焊接構(gòu)造件，其截面為圓環(huán)形，該圓柱體的柱體部分為多個同向規(guī)則排列的蜂窩格狀空腔柱體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低速直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機主軸，其特 征在于所述圓柱體的柱體部分采用若干個通長的角鋼依次焊接在鋼板 巻制的外圓筒內(nèi)壁四周，其角鋼的楞線平行與外圓筒軸線，角鋼直角楞 線對準(zhǔn)外圓筒軸心，角鋼直角楞線之間焊接有相應(yīng)數(shù)量的肋板條，角鋼 層和肋板條層一起構(gòu)成一層格狀柱體，采用若干層格狀柱體交錯排布連 接構(gòu)成多層蜂窩格狀空腔柱體的主軸，由外層到內(nèi)層所述角鋼尺寸依次 遞減。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種低速直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機主軸，其特 征在于所述多層蜂窩格狀空腔柱體至少采用三層所述格狀柱體構(gòu)成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種低速直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機主軸，其特 征在于所述角鋼為等邊等厚、呈90°直角的直角角鋼。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種低速直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機主軸，其特 征在于所述最外層角鋼邊寬最小為120mm的等邊等厚角鋼，由外層到 內(nèi)層的所述角鋼尺寸為等邊等厚尺寸依次遞減的角鋼。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種低速直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機主軸，其特 征在于所述角鋼的焊接為坡角方式的連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種低速直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機主軸，其特征在于所述肋板條采用扁鋼制造的肋板條，肋板條之間的焊縫的接口處設(shè)有平板焊接所需的焊接坡口 。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種低速直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機主軸，其特 征在于所述外圓筒采用20mm鋼板用巻板機巻制而成的外圓筒。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電機，特別涉及一種低速直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機主軸，提供一種全新主軸結(jié)構(gòu)的、網(wǎng)格狀柱體構(gòu)成主軸主體的低速直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機主軸，包括鋼板、角鋼，主軸為空心圓柱體，其截面為圓環(huán)形，該圓柱體的柱體部分為蜂窩格狀空腔柱體同向規(guī)則排列構(gòu)成，減輕了主軸的自重，縮短了生產(chǎn)周期，在不影響其承載力、機械強度及可靠性的情況下，可靠地保證軸的抗彎和抗扭轉(zhuǎn)能力，減輕了塔體所需的承載力，主軸生產(chǎn)用料減少，且不需要特殊材料，從而降低了制造成本，加快生產(chǎn)，縮短了生產(chǎn)周期，材料的材質(zhì)因此也不需要經(jīng)過鍛造過程即可滿足直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機組的運行要求，并且采用網(wǎng)格狀柱體的空腔結(jié)構(gòu)還有利于利用空氣散熱，經(jīng)濟、可靠。
文檔編號H02K7/00GK101174781SQ20071016560
公開日2008年5月7日 申請日期2007年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月24日
發(fā)明者雄 丁, 劉寶生 申請人:劉寶生;丁 雄