主轴及风力发电机组的制作方法

1.本实用新型涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种主轴及风力发电机组。


背景技术：

2.风力发电机组主要包括风轮、主轴、增速机、发电机，其中，主轴的一端与风轮连接，另一端与增速机连接，增速机通过联轴器与发电机连接，从而实现风能向电能的转化。
3.单机功率在3mw以下的机组，由于主轴的直径小，主轴中部过电缆的孔径较小，采用高强合金钢锻件，便可保证主轴能够承受较大的弯矩和转矩，请参见图3。单机功率在6mw以上的机组，主轴的直径较大，采用球墨铸铁件，合理的设计主轴的壁厚，便能够在保证主轴结构强度的同时，通过螺栓来实现主轴与增速机的连接。而单机功率在4mw-5mw的机组，如果按3mw以下机型将主轴设计成高强锻件，则重量较大，成本较高，不具备竞争优势；如果按6mw以上机型将主轴设计为铸铁件，则由于主轴尾部直径较小，不能满足与增速机螺栓连接的强度要求。
4.现阶段，单机功率在4mw-5mw的机组主轴主要有两种设计方式，一种是增加主轴尾部的厚度，以满足结构强度；请参见图4，但在实际铸造时，加厚的设计会使主轴的尾部散热不良，并产生大量缩松，影响材料的使用性能；另一种是在主轴的尾部增加嵌套，即将主轴尾部加热并装配嵌套，以此来增加主轴尾部的刚度，请参见图5，该主轴加嵌套的方式，工艺过程较为复杂，生产效率较低。
5.因此，避免主轴尾部产生缩松，保证主轴的正常工作，是现阶段该领域亟待解决的难题。


技术实现要素：

6.本实用新型提供一种主轴，用于风力发电机组，能够避免主轴尾部产生缩松，保证主轴的正常工作，解决了现阶段该领域的难题。本实用新型还提供一种风力发电机组，包括上述的主轴，因此，能够避免主轴尾部产生缩松，保证主轴的正常工作，解决了现阶段该领域的难题。
7.本实用新型的第一方面提供一种主轴，用于风力发电机组，所述主轴的尾部设有环腔。
8.根据本实用新型提供的主轴，所述环腔为多个，多个所述环腔沿所述主轴的长度方向设置。
9.根据本实用新型提供的主轴，所述环腔的内壁沿径向设有多个加强筋。
10.根据本实用新型提供的主轴，多个所述加强筋均匀的分布在所述环腔的内壁上。
11.根据本实用新型提供的主轴，相邻两个所述环腔之间为环状的分隔板，所述分隔板上设有减重孔。
12.根据本实用新型提供的主轴，所述减重孔为多个。
13.根据本实用新型提供的主轴，多个所述减重孔均匀的分布在所述分隔板上。
14.根据本实用新型提供的主轴，所述减重孔位于相邻两个所述加强筋之间。
15.根据本实用新型提供的主轴，所述减重孔为圆形，或者为三角形。
16.本实用新型的第二方面提供一种风力发电机组，包括风轮、增速机、发电机和如上任一种所述的主轴；
17.所述主轴的头部与所述风轮连接，所述主轴的尾部与所述增速机的输入端连接，所述增速机的输出端与所述发电机连接。
18.本实用新型提供的主轴，用于风力发电机组，主轴的尾部设有环腔。上述应用在风力发电机组上的主轴，在主轴的尾部增设环腔，进而提高铸造时尾部的散热速度，避免尾部出现散热不良和缩松的情况，同时，环腔的设置不会影响主轴尾部的承重强度，进而能够使主轴在不影响尾部散热的同时，满足实际的使用需要。因此，本实用新型提供的主轴，能够避免主轴尾部产生缩松，保证主轴的正常工作，解决了现阶段该领域的难题。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1是本实用新型具体实施方式中主轴尾部的侧面剖视图；
21.图2是本实用新型具体实施方式中主轴尾部的端面剖视图；
22.图3是背景技术中单机功率在3mw以下机组的主轴侧面剖视图；
23.图4是背景技术中单机功率在4mw-5mw的机组主轴尾部加厚的示意图；
24.图5是背景技术中单机功率在4mw-5mw的机组主轴尾部装配嵌套的示意图。
25.附图标记：
26.1、主轴；2、环腔；3、加强筋；4、分隔板；5、减重孔；6、增速机行星架；7、增速机锁紧盘；8、螺栓；9、嵌套；10、中心孔。
具体实施方式
27.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。
30.在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
31.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
32.下面结合图1至图5描述本具体实施方式中的主轴及风力发电机组；应当理解的是，以下仅是本实用新型的示意性实施方式，并不对本实用新型构成任何特别限定。
33.本具体实施方式提供的主轴，用于风力发电机组，主轴1的尾部设有环腔2。上述应用在风力发电机组上的主轴1，在主轴1的尾部增设环腔2，进而提高铸造时尾部的散热速度，避免尾部出现散热不良和缩松的情况，同时，环腔2的设置不会影响主轴1尾部的承重强度，进而能够在不影响主轴1尾部散热的同时，满足实际的使用需要。因此，本实用新型提供的主轴，能够避免主轴1尾部产生缩松，保证主轴1的正常工作，解决了现阶段该领域的难题。
34.进一步，在环腔2的内壁沿径向可以设有多个加强筋3；请参见图1和图2，在主轴1的尾部，以主轴1的中轴线为轴，设置有环状的空腔结构、即环腔2，并且，在环腔2的内壁还设有沿径向的加强筋3，该加强筋3可以为多个，以提高主轴1尾部的结构强度。
35.需要说明的是，本具体实施方式提到的主轴1，是在尾部加厚的基础上进行的改进，即在图4的基础上做的优化改进，进而在避免主轴1尾部产生缩松的同时，能够保证主轴1的受力强度和刚度，以解决现阶段主轴1设计的难题。
36.上述应用在风力发电机组上的主轴1，在主轴1的尾部增设环腔2，进而提高铸造时尾部的散热速度，避免尾部出现散热不良和缩松的情况；同时，在环腔2的内壁设置多个加强筋3，能够在不影响尾部散热的同时，提高主轴1尾部的结构强度和刚度，进而满足实际的使用需要。因此，本实用新型提供的主轴1，能够避免主轴1尾部产生缩松，提高主轴1的受力强度和刚度，解决了现阶段该领域的难题。
37.本具体实施方式提供的主轴，上述环腔2可以为多个，并且，多个环腔2可以沿主轴1的长度方向设置在主轴1的尾部，请参见图1；以在保证主轴1尾部结构强度的同时，进一步提高铸造过程中尾部的散热速度，进而避免缩松的产生，保障材料的使用性能。
38.进一步，多个加强筋3可以均匀的分布在环腔2的内壁上，请参见图2，多个加强筋3可以呈对称的方式，均匀的分布在环腔2的内壁上，进而能够均匀的提高主轴1尾部的结构强度，避免出现局部强度不足的问题。
39.本具体实施方式提供的主轴，相邻两个环腔2之间为环状的分隔板4，请参见图1，在实际设计时，为了降低主轴1尾部的重量，可以在分隔板4上设置减重孔5，进而降低主轴1的质量，同时能够降低材料的用量和成本。
40.具体的，上述减重孔5可以为多个，即可以在环形的分隔板4上设置多个减重孔5，请参见图2；在实际设计时，减重孔5的形状和尺寸可以根据实际需要进行设计，例如减重孔5可以为圆形，或者减重孔5可以为三角形，或者能够起到同等作用的其它形状。
41.在其中一个实施例中，多个减重孔5可以均匀的分布在分隔板4上，进而在实现减重的同时，不会影响主轴1尾部各部位的受力能力，进而更好的使主轴1满足使用要求。请参见图2。
42.进一步，上述减重孔5的位置可以根据实际需要进行选定。例如，可以将减重孔5设置在分隔板4上，并位于相邻两个加强筋3之间的位置，请参见图2，其中，中心孔10为用于使电缆穿过的孔，减重孔5可以均匀的分布在中心孔10的四周，并位于相邻两个加强筋3之间，进而在保证主轴1尾部各部位受力能力一致的前提下，满足主轴1的实际使用需求。
43.本具体实施方式提供的主轴，上述减重孔5可以为圆形，或者为三角形，或者为其它能够起到同等作用的其它形状。
44.在其中一个实施例中，请参见图1和图2，上述主轴1可以设有三个环腔2，且每个环腔2的内壁上可以对称的设有四个加强筋3；在相邻两个环腔2之间的分隔板4上设有减重孔5，每个分隔板4上可以设有四个减重孔5，且四个减重孔5亦均匀的分布环状的分隔板4上，且各个减重孔5可以均位于相邻两个加强筋3之间的位置，请参见图2。
45.本具体实施方式还提供一种风力发电机组，主要包括风轮、增速机、发电机和上述的主轴1；故该风力发电机组亦在本实用新型权利保护的范围内。
46.具体的，主轴1的头部与风轮连接，主轴1的尾部与增速机的输入端连接，增速机的输出端与发电机连接，进而实现风能向电能的转化，完成风力发电的过程。
47.进一步，上述主轴1的尾部设有环腔2，且环腔2的内壁沿径向设有多个加强筋3；请参见图1和图2，在主轴1的尾部，以主轴1的中轴线为轴，设置有环状的空腔结构、即环腔2，并且，在环腔2的内壁还设有沿径向的加强筋3，该加强筋3可以为多个，提高主轴1尾部的结构强度。上述的风力发电机组包括上述的主轴1，在主轴1的尾部增设环腔2，进而提高铸造时尾部的散热速度，避免尾部出现散热不良和缩松的情况；同时，在环腔2的内壁设置多个加强筋3，能够在不影响尾部散热的同时，提高主轴1尾部的结构强度和刚度，进而满足实际的使用需要，保证风力发电机组的顺利运行。
48.因此，本实用新型提供的风力发电机组，能够避免主轴1尾部产生缩松，保证主轴1的受力强度和刚度，故该风力发电机组亦在本实用新型权利保护的范围内。
49.请参见图3，图3所示的为3mw以下机组的主轴1侧面剖视图，其主轴1的直径相对较小，主轴1中部用于使电缆穿过的中心孔10的直径亦较小，实际设计时，可以采用高强合金钢锻件，进而能够保证主轴1能够承受较大的弯矩和转矩；并且在实际装配时，主轴1的尾端伸入增速机行星架6内，增速机锁紧盘7套设在增速机行星架6的外周面，并通过螺栓8锁紧
以增加主轴1与增速机之间的摩擦力，进而实现主轴1与增速机之间的紧固连接。
50.请参见图4，图4所示的为单机功率在4mw-5mw的机组主轴1尾部加厚的示意图，对于此类机组，可以通过增加主轴1尾部的壁厚来提高主轴1尾部的结构强度，进而满足主轴1尾部与增速机之间的紧固连接；具体的，在实际装配时，主轴1的尾端伸入增速机行星架6内，增速机锁紧盘7套设在增速机行星架6的外周面，并通过螺栓8锁紧以增加主轴1与增速机之间的摩擦力，进而实现主轴1与增速机之间的紧固连接。
51.请参见图5，图5所示的为单机功率在4mw-5mw的机组主轴1尾部装配嵌套9的示意图，在实际铸造时，将主轴1尾部加热并装配嵌套9，以此来增加主轴1尾部的刚度，从而满足主轴1实际的使用需求。同理，在实际装配时，主轴1的尾端伸入增速机行星架6内，增速机锁紧盘7套设在增速机行星架6的外周面，并通过螺栓8锁紧以增加主轴1与增速机之间的摩擦力，进而实现主轴1与增速机之间的紧固连接。
52.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种主轴，用于风力发电机组，其特征在于，所述主轴(1)的尾部设有环腔(2)，所述环腔(2)为多个，多个所述环腔(2)沿所述主轴(1)的长度方向设置，相邻两个所述环腔(2)之间为环状的分隔板(4)，所述分隔板(4)上设有减重孔(5)。2.根据权利要求1所述的主轴，其特征在于，所述环腔(2)的内壁沿径向设有多个加强筋(3)。3.根据权利要求2所述的主轴，其特征在于，多个所述加强筋(3)均匀的分布在所述环腔(2)的内壁上。4.根据权利要求1所述的主轴，其特征在于，所述减重孔(5)为多个。5.根据权利要求4所述的主轴，其特征在于，多个所述减重孔(5)均匀的分布在所述分隔板(4)上。6.根据权利要求2所述的主轴，其特征在于，所述减重孔(5)位于相邻两个所述加强筋(3)之间。7.根据权利要求1所述的主轴，其特征在于，所述减重孔(5)为圆形，或者为三角形。8.一种风力发电机组，其特征在于，包括风轮、增速机、发电机和权利要求1-7任一项所述的主轴(1)；所述主轴(1)的头部与所述风轮连接，所述主轴(1)的尾部与所述增速机的输入端连接，所述增速机的输出端与所述发电机连接。

技术总结
本实用新型涉及风力发电技术领域，提供一种主轴及风力发电机组，其中，主轴用于风力发电机组，主轴的尾部设有环腔。上述应用在风力发电机组上的主轴，在主轴的尾部增设环腔，进而提高铸造时尾部的散热速度，避免尾部出现散热不良和缩松的情况，同时，环腔的设置不会影响主轴尾部的承重强度，进而能够在不影响主轴尾部散热的同时，满足实际的使用需要。因此，本实用新型提供的主轴，能够避免主轴尾部产生缩松，保证主轴的正常工作，解决了现阶段该领域的难题。的难题。的难题。


技术研发人员：何延福 王航 程明 刘军科 范杰
受保护的技术使用者：华能陇东能源有限责任公司
技术研发日：2023.03.16
技术公布日：2023/8/17