[發明專利]一種風電機組輪轂及其智能制造方法

在審

• 申請號: 201910325104.2
• 申請日: 2019-04-22
• 公開（公告）號: CN109915314A
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 袁凌;褚景春;潘磊;張云飛;李英昌;員一澤;劉輝
• 申請（專利權）人: 國電聯合動力技術有限公司
• 主分類號: F03D1/06
• 分類號: F03D1/06;F03D80/60;B22F3/105;B33Y10/00;B33Y80/00;G06F17/50
• 代理公司: 北京方韜法業專利代理事務所(普通合伙) 11303
• 代理人: 朱麗華

本發明公開了一種風電機組輪轂，該輪轂采用3D打印技術制造。該圓球形輪轂包括圓球形殼體，殼體上包括主軸安裝孔和變槳軸承安裝孔，變槳軸承安裝孔處輪轂腹板包括外環部分和中間部分，外環部分設有多個分布均勻的螺栓安裝工藝孔，中間部分呈格柵狀結構。格柵狀結構采用高剛度材料打印。殼體上設散熱通風孔。散熱通風孔周圍區域采用高強度材料打印。本發明還公開了一種風電機組輪轂的智能制造方法。本發明基于3D打印技術制造輪轂，通過三維拓撲優化技術對輪轂結構盡可能最優化，使輪轂結構不受生產工藝限制，最大化減輕重量，縮小體積，便于運輸吊裝和維護。通過不同區域不同材料的打印方法實現強度及剛度滿足要求時，較大幅度降低輪轂尺寸及重量。

技術領域

本發明涉及風電機組生產技術領域，特別是涉及一種風電機組輪轂及其智能制造方法。

背景技術

輪轂是風力發電機組中關鍵的部件，它將風機葉片與傳動鏈連接起來，葉片捕風得到的能量通過輪轂傳遞給傳動鏈，然后產生所需的電能。風電機組上的輪轂由于功能需要，還需安裝變槳驅動、葉片鎖、電池柜等，使得其形狀比較復雜。特別是隨著全球大型風力發電產業持續快速發展，低風速、大葉輪風機需求的不斷增加，輪轂的尺寸及重量也是越來越大，在國外海上風場、12MW的海上風機也即將安裝，輪轂直徑將達到6m左右。

目前，大型風力發電機組的輪轂基本上采用鑄造方式生成，材料主要是QT4000-18AL、GGG400等。隨著機型的增大，輪轂需采用更大尺寸、更多壁厚來滿足相應的強度、剛度要求，這不但使企業的采購成本一直增加，而且給運輸帶來巨大問題。

基于輪轂目前的制造方式，無法解決其越來越大、越來越重的問題，需要創設一種新的制造方法來生產風電輪轂，使其尺寸、重量可控制在一定范圍內，既能滿足相應設計要求，又易于運輸、安裝。

本發明就是創設一種新的風電機組輪轂及其智能制造方法，使其不僅滿足風電輪轂強度和剛度的需求，還使其結構優化、重量減輕、生產和運輸成本均降低。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種風電機組輪轂，使其不僅滿足風電輪轂強度和剛度的需求，還使其結構優化、重量減輕、生產和運輸成本均降低。從而克服現有的風電機組輪轂的不足。

為解決上述技術問題，本發明提供一種風電機組輪轂，所述輪轂采用3D打印技術制造。

進一步改進，所述輪轂為圓球形輪轂，包括圓球形殼體，所述殼體上包括一個主軸安裝孔和三個變槳軸承安裝孔，所述變槳軸承安裝孔處設有輪轂腹板，所述輪轂腹板包括外環部分和中間部分，所述外環部分設有多個分布均勻的螺栓安裝工藝孔，所述中間部分呈格柵狀結構。

進一步改進，所述格柵狀結構采用高剛度材料打印制成。

進一步改進，所述螺栓安裝工藝孔為腰型孔。

進一步改進，位于所述變槳軸承安裝孔之間的所述圓球形殼體上還設有散熱通風孔。

進一步改進，所述散熱通風孔根據所述圓球形殼體的區域大小設置成不同尺寸的通孔，且所述散熱通風孔周圍區域采用高強度材料打印制成。

本發明還提供一種上述風電機組輪轂的智能制造方法，所述制造方法包括如下步驟：

(1)建立傳統型風電輪轂三維模型；

(2)通過三維拓撲優化技術對所述傳統型風電輪轂三維模型進行拓撲優化，得到優化后輪轂結構以及所述優化后輪轂結構的不同區域要求不同材料進行3D打印的分區需求；

(3)根據步驟(2)得到的所述優化后輪轂結構及分區需求，選取合適的3D打印材料，利用3D打印技術實現所述優化后輪轂的3D打印制造。