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CN102439290A - 风车的控制装置 - Google Patents

风车的控制装置 Download PDF

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CN102439290A
CN102439290A CN2010800033448A CN201080003344A CN102439290A CN 102439290 A CN102439290 A CN 102439290A CN 2010800033448 A CN2010800033448 A CN 2010800033448A CN 201080003344 A CN201080003344 A CN 201080003344A CN 102439290 A CN102439290 A CN 102439290A
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windmill
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connecting part
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沼尻智裕
鸟井绘美
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

本发明提供一种风车，对配置在风车的轮毂内的设备进行支承的台架，其一端固定在轮毂，另一端通过柔性结合与轮毂结合。随着风车的旋转产生的轮毂的变形等的轮毂与台架之间的相对位移被柔性结合吸收。所述一种风车具有相对于旋转耐久性高的轮毂内部的台架。

Description

风车的控制装置
技术领域
本发明涉及风车的结构。 
背景技术
现在正在使用风力发电用的风车。图1表示风车的结构例。在地基上垂直地固定塔架2。在塔架2上支承有机舱3。相对于机舱3沿水平方向，轮毂5经由主轴4被能够旋转地支承。轮毂5被盖罩6覆盖。在轮毂5上安装有翼7。 
风力发电时，翼7的倾斜角被控制成有效率地将风力变换成转矩。翼7受到风时，主轴4旋转。该旋转被增速机8增速。通过被增速的旋转，发电机9产生电力。 
作为与轮毂的结构相关的参考技术例举专利文献1。 
专利文献1：日本特开2008-128135号公报 
发明内容
在轮毂5的内部配置有翼7的倾斜驱动/控制用的器材等具有一定重量的器材。由于轮毂5以大致朝向水平方向的主轴4为中心旋转，所以在搭载这些机材的台架上，随着旋转反复作用有负载。另外，轮毂5因该旋转和作用于翼的风负载而发生少许的变形。要求轮毂5内的台架具有承受这样的变形的耐久性。尤其，随着近年风车的大型化，受到这样的变形的影响的台架的结构变得越来越重要。期望对配置轮毂内的设备进行支承且相对于旋转耐久性高的台架。但是，只将台架作成刚性结构时，必须能够对作用于轮毂的负载进行支承的结构，而存在变得重且大的问题。 
本发明的一方面，风车通过安装在轮毂上的翼将风力变换成转矩。风车具有：对配置在轮毂内的设备进行支承的台架；将台架的一端固定 于轮毂的固定部；将台架的另一端通过柔性结合与轮毂结合的结合部。 
本发明的另一方面，在结合部，台架在枢动方向上柔性结合于轮毂。 
本发明的又一方面，结合部具有：固定在轮毂的壁面上且具有孔的凸缘；固定在孔的内侧的球面轴承。台架具有与台架的结合部侧的端部结合的销。结合部通过销被球面轴承支承而形成枢动方向的柔性结合。 
本发明的又一方面，孔是通孔。在结合部，在轮毂的壁上形成孔。凸缘以从轮毂的外侧覆盖孔的方式被安装。结构梁的结合部侧的端部被配置在孔的内侧。 
本发明的又一方面，凸缘被固定在轮毂的内侧的壁面。凸缘具有包围结构梁的结合部侧的端部的凹部。 
本发明的又一方面，在结构梁和凸缘之间设有间隙。 
本发明的又一方面，球面轴承是径向轴承。结合部通过销沿球面轴承的推力方向滑动而形成台架的长度方向的柔性结合。 
本发明的又一方面，在结合部，台架沿台架的长度方向柔性结合于轮毂。 
本发明的又一方面，在设备中包含用于使安装在轮毂上的翼的倾斜变化的液压系统的蓄能器或用于控制风车的动作的控制盘。 
根据本发明提供一种风车，对配置在轮毂内的设备进行支承，具有相对于旋转耐久性高的台架。 
附图说明
本发明的上述目的、其他目的、效果及特征通过附图和相应的实施方式的说明而进一步明确。 
图1表示风车的结构。 
图2是从侧面观察轮毂的剖视图。 
图3是轮毂的前面图。 
图4是结构梁的支承结构的示意图。 
图5是结构梁的支承结构的示意图。 
图6表示结合部的详细情况。 
图7A表示固定部的详细情况。 
图7B表示固定部的详细情况。 
图8表示结合部的详细情况。 
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。本实施方式的风车具有图1例示的结构。图2是从侧面观察该风车1的轮毂5的剖视图。图3是从前方即机舱3的相反侧观察轮毂5的图。在图3的例子中，在轮毂5的周围的三个部位的翼根17分别安装有翼7。 
在轮毂5内设置有用于搭载设备的台架即结构梁10。作为结构梁10能够采用角钢、I型钢、铝合金制的梁等各种各样的支承结构。本实施方式的结构梁10是H钢。在图2的例子中，结构梁10沿与主轴4大致平行的方向延长。结构梁10的后部，即接近机舱3的一侧的端部的固定部12B经由固定部件11与轮毂5刚性结合。结构梁10的前部，即接近轮毂5的前端的一侧在结合部12A中与轮毂5柔性结合。结构梁10也可以通过任意的配置被配置在轮毂5的内部。在图3的例子中，结构梁10是以轮毂5的旋转中心为中心、与未图示的液压倾斜缸交替地、沿与主轴大致平行的方向配置三根。通过这样的结构，构成了半挠曲的台架。 
结构梁10能够支承各种各样的设备。例如在用于控制风车的动作的控制盘、电动控制倾斜的风车的情况下，将进行倾斜控制和各种传感器的控制的PLC(程序逻辑控制器Programmable Logic Controller)和电池搭载在结构梁10上。在本实施方式中，在三根结构梁10的每一根上，与各翼7对应地设置有用于使安装在轮毂5上的翼7的倾斜变化的液压系统的蓄能器14。 
图4是本实施方式的结构梁10的支承结构的示意图。结构梁10的一端在固定部12B与轮毂5刚性结合，另一端在结合部12A柔性结合。通过这样的结构，在风车旋转时，轮毂5通过自重和风压发生应变的情况下，该应变被柔性结构的结合部12A吸收。由此，通过轮毂5的应变抑制施加到结构梁10的应力。另外，与通过刚性结合而保持不受轮毂5的应变的影响程度的强度的强度部件相比，能够通过轻量的结构将各种设备保持在轮毂5内。 
在图1～图3中，在迎风型的风车中，对结构梁10的一端在轮毂5的后方(顺风侧)被刚性结合且另一端在轮毂5的前方(迎风侧)被柔性结合的例子进行了说明。但是，图4所示的一端刚性结合且另一端柔性结合的支承结构在适用于其他结构的风车的情况下也能够得到同样的效果。例如在迎风型的风车中，结构梁10是将相对于轮毂5的前后方向倾斜的朝向作为长度方向配置的情况下，若结构梁10的一端和另一端分别与轮毂5刚性结合及柔性结合，也能够抑制施加到结构梁10的应力。而且，在下风型的风车的情况下，关于朝向任意方向地配置的结构梁10，也能够得到同样的效果。 
在图4中，其特征是结构梁10的一个端部与轮毂5柔性结合，刚性结合侧的固定部12B可以是将结构梁10的端部固定在轮毂5，也可以是其他的结构。图5表示其他的结构的例子。在轮毂5的内部配置有多个结构梁10、10-1。结构梁10-1的一端在固定部12D处被固定在轮毂5上，另一端在固定部12E处被固定在轮毂5上。在该结构梁10-1的两端的中间的固定部12C固定了结构梁10的一端。结构梁10的另一端在结合部12A处与轮毂5柔性结合。在这样的结构的情况下，能够抑制施加到结构梁10的应力。 
图6表示结合部12A的详细情况。在结合部12A中，在形成轮毂5的壁27上设置有通孔。在通孔的外侧，即轮毂5的外侧，以覆盖通孔的方式凸缘13通过螺栓18被固定在壁27上。凸缘13具有与结构梁10的延长方向大致相同的中心轴，并具有朝向轮毂5的内部开口的圆形的孔。在图6的例子中，该孔也是朝向轮毂5的外部开口的通孔，但也不一定必须贯穿。在该通孔的内壁通过焊接固定有球面轴承24。 
本实施方式的结构梁10是由连结板19和凸缘20构成的所谓H字钢。在连结板19上借助支架21安装有圆柱形状的销22。通过利用销22将结构梁10与柔性结构的支承部件结合的销结合，在径向上被刚性固定，在轮毂5的变形的范围内，力矩不受约束(フリ一)，在轴向上也实现不受约束的柔性结合的结合部12A。结构梁10与销22沿长度方向大致一致。销22以能够以朝向长度方向的中心轴为中心相对于结构梁10旋转的方式被安装。通过该旋转可能性，结合部12A变得更灵活。销22的前部侧的前端与结构梁10的前部侧的前端相比更向前部侧突出。 
结构梁10的前端被配置在壁27的通孔的内部。即结构梁10的前端与壁27的内侧的壁面形成的面延长到通孔位置的面28相比位于更接近凸缘13的前部侧。在结构梁10的前端和凸缘13之间具有间隙25。而且，在结构梁10的周围，在结构梁10与壁27的通孔的内壁面之间具有间隙26。结构梁10的前端位于轮毂5的壁面的厚度范围内，由此，任何不测的事态发生时向结合部12A施加强力的情况下，也能够将结构梁10的端部保持在轮毂5的通孔的内部。 
销22的端部被插入球面轴承24。球面轴承24是径向轴承，销22能够沿球面轴承24的推力方向滑动。因轮毂5的变形而固定部12B与结合部12A的距离变化的情况下，销22相对于球面轴承24滑动。通过这样的动作，能够抑制施加到结构梁10的应力。通过这样的结构，能够实现沿结构梁10的长度方向结构梁10与轮毂5之间的柔性结合。 
各结构梁10经由单一的销22被球面轴承24支承，并且具有间隙25、26，由此，结构梁10能够以球面轴承24为中心进行枢动。通过这样的结构，能够在结构梁10的枢动方向上实现结构梁10与轮毂5之间的柔性结合。这样，销22被球面轴承24沿径向支承，由此实现结合部12A的柔性结合。 
代替图6例示的结合部12A，通过其他的结构也能够实现柔性结合。例如，代替球面轴承24通过橡胶套筒只沿径向支承销22，也能够实现与球面轴承24同样的柔性结构。 
图7A和图7B分别是固定部12B的俯视图和侧视图。在该例中，图2中的固定部件11是H钢。固定部件11相对于轮毂5被固定。结构梁10的固定端(固定部12B侧的端部)通过螺栓/螺母12B-1、12B-2在结构梁10和固定部件11的平面形状的重合的区域中被固定部件11固定。结构梁10再通过螺栓/螺母12B-3被固定在加强构件12B-4。加强构件12B-4通过螺栓/螺母12B-5被固定在固定部件11。通过加强构件12B-4，结构梁10和固定部件11在比该平面形状重合的区域更宽的范围内相互被固定。 
如图7A、图7B例示的那样，横造梁10在固定部12B处没有偏移和扭曲地刚性结合。一方面进行这样的刚性结合，另一方面在结合部12A处进行柔性结合，由此在轮毂5内，不会对支承各种各样的设备的强度部件的 结构施加过分的力。 
通过这样的结构，在轮毂5旋转而轮毂5及其内部的结构物变形的情况下，能够通过柔性结合吸收结构梁10与轮毂5之间的相对位移。由此，通过较轻量的结构，对配置在轮毂5内的设备进行支承，能够实现具有相对于旋转耐久性高的台架的风车。 
图8表示柔性结合的结合部12a的其他的例子。在该例中，不需要像图6所示的结合部12那样地在轮毂5的壁27形成通孔。结合部12a具有图8所示的凸缘31。凸缘31是在平板部29处被固定在轮毂5的壁27的内侧面。凸缘31在相对于平板部29并且在轮毂5的内侧方向，具有包围结构梁10的结合部12a侧的端部的凹部。在图8的例子中，该凹部由以结构梁10的长度方向为中心轴的中空的圆筒部件30形成。结构梁10的前端配置在与圆筒部件30的轮毂5的内侧方向的前端形成的面28a相比更靠凸缘31的内侧。通过这样的结构，与图6的情况同样地，任何不测的事态发生时向结合部12a施加了强力的情况下，也能够将结构梁10的端部保持在凸缘31的内部。 
在平板部29，与图4的凸缘13同样地，设置有用于安装球面轴承24的孔32。在被球面轴承24支承的销22的轮毂5的壁27侧的端部设有间隙33。在凸缘31的圆筒部件30的内周面与结构梁10之间形成有间隙26a。在凸缘31的平板部29和与其相对的结构梁10的端部之间形成有间隙25a。通过这些间隙，结构梁10在球面轴承24处能够在规定范围内枢动，并且实现能够在长度方向上滑动的柔性结合。 
以上，参照实施方式对本发明进行了说明，但本发明不限于上述实施方式。上述实施方式能够进行各种各样的变更。 
附图标记的说明 
1风车 
2塔架 
3机舱 
4主轴 
5轮毂 
6盖罩 
7翼 
8增速机 
9发电机 
10结构梁 
11固定部件 
12A结合部 
12B固定部 
13凸缘 
14蓄能器 
15结构梁 
17翼根 
18螺栓 
19连结板 
20凸缘 
21支架 
22销 
24球面轴承 
25、25a间隙 
26、26a间隙 
27壁 
28轮毂5的内侧方向的前端形成的面 
29平板部 
30圆筒部件 
31凸缘 
32孔 
33间隙 

Claims (9)

1.一种风车，其通过安装在轮毂上的翼将风力变换成转矩，其特征在于，具有：
对配置在所述轮毂内的设备进行支承的台架；
将所述台架的一端固定于所述轮毂的固定部；
将所述台架的另一端通过柔性结合与所述轮毂结合的结合部。
2.如权利要求1所述的风车，其特征在于，
在所述结合部中，所述台架在枢动方向上与所述轮毂柔性结合。
3.如权利要求2所述的风车，其特征在于，
所述结合部具有：固定在所述轮毂的壁面上且具有孔的凸缘；固定在所述孔的内侧的球面轴承，
所述台架具有被结合在所述台架的所述结合部侧的端部上的销，
所述结合部通过所述销被所述球面轴承支承而形成所述枢动方向的柔性结合。
4.如权利要求3所述的风车，其特征在于，
所述孔是通孔，
在所述结合部，在所述轮毂的壁上形成孔，
所述凸缘以从所述轮毂的外侧覆盖所述孔的方式被安装，
所述结构梁的所述结合部侧的端部被配置在所述孔的内侧。
5.如权利要求3所述的风车，其特征在于，
所述凸缘被固定在所述轮毂的内侧的壁面，
所述凸缘具有包围所述结构梁的所述结合部侧的端部的凹部。
6.如权利要求3～5中任一项所述的风车，其特征在于，
在所述结构梁和所述凸缘之间设有间隙。
7.如权利要求3～5中任一项所述的风车，其特征在于，
所述球面轴承是径向轴承，
所述结合部通过所述销沿所述球面轴承的推力方向滑动而形成所述台架的长度方向的柔性结合。
8.如权利要求1～5中任一项所述的风车，其特征在于，
在所述结合部，所述台架沿所述台架的长度方向柔性结合于所述轮毂。
9.如权利要求1～5中任一项所述的风车，其特征在于，
在所述设备中，包含用于使安装在所述轮毂上的翼的倾斜变化的液压系统的蓄能器或用于控制所述风车的动作的控制盘。
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