风力发电机组轮毂技术领域
本发明属于风力发电机技术领域，特别是涉及一种风力发电机组轮毂。
背景技术
随着人类社会能源需求的急速增长和日益严重的气候、环境问题，风力发
电作为可大规模开发利用的可再生能源之一，在技术研究、装备制造及零部件
配套等方面都得到了迅速的发展。迫于市场和竞争的压力，风电场运营商必须
尽可能地降低发电成本。优化风机结构，降低整机质量是降低发电成本最有效
的途径之一，单机容量的不断增大，载荷的增加使得对各部件的强度要求增加，
同时部件的刚度增加、固有频率下降。这就要求整机结构能够抑制风轮、塔筒
和传动系统振动，减小振动带来的动态载荷。单机容量增大，风轮直径和扫掠
面积增加使机组承受的载荷更大，更复杂；风轮直径的增加使得在风轮扫掠范
围内的风切变更显著，湍流更复杂，叶片的重量及质量分布差异也更加明显。
风轮三只叶片受到气动力的差异，再加上由于制造、安装工艺引起的风轮的机
械不平衡，会形成很大的风轮非对称载荷，最有代表性的是轮毂所受的弯矩。
该弯矩会导致轮毂的碟形力矩和传动轴的弯曲力矩，进而影响轮毂、主轴乃至
传动系统的寿命。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明提供一种风力发电机组轮毂，通过改变
轮毂整体铸件结构，提高机组可靠性能。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种风力发电机组轮毂，所述轮毂为空心偏心球结构，即外圈与内圈不同
心，外圈与内圈沿主轴方向偏心距H为10-20mm。
进一步地，所述轮毂上开有3个减重孔，所述3个减重孔靠近主轴侧，沿外
圈中心线均布。
进一步地，所述轮毂在对应叶片口端分别设有两个可交换使用的对称腹板
Ⅰ，所述两腹板Ⅰ上均带有减速机安装孔、变桨控制柜支架凸台及控制元件凸
台，两个减速机安装孔中心连接线与轮毂沿主轴方向中心线角度α为35-45°。
进一步地，所述轮毂上的腹板Ⅰ自由端为波浪弧形，所述波浪弧形由突出
圆弧和沿突出圆弧对称的两凹弧相切构成，形成回旋刀形状。
进一步地，所述腹板Ⅰ自由端突出圆弧直径为840-1040mm，相对于该突出
圆弧对称的两侧凹弧直径为1400-1600mm。
进一步地，所述轮毂上的腹板Ⅰ厚度为70-80mm。
进一步地，所述轮毂的发电机连接端设置有腹板Ⅱ，其上开有与发电机配
合的螺栓孔，沿腹板Ⅱ外周均匀设置有9-12个导流罩后支架凸台。
进一步地，所述轮毂的前端盖腹板带有中心通孔，作为轮毂内部件更换通
道，在非维护阶段，该中心通孔通过水晶板封闭。
本发明的有益效果为：
通过本发明优化的轮毂铸件的结构，减轻机组对结构件的强度要求，降低
机组零部件故障率，从而提高机组可靠性，延长机组寿命。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的A-A剖视图。
图3为图2的P向视图。
图中：1.外圈，2.内圈，3.腹板Ⅰ，4.变桨控制柜支架凸台，5.减速机
安装孔，6.控制元件凸台，7.凹弧，8.突出圆弧，9.腹板Ⅱ，10.减重孔，11.
导流罩后支架凸台，12.螺栓孔，13.前端盖腹板，14.中心通孔。
具体实施方式
下面通过实施例和附图对本发明作进一步详述。
实施例1：如图1所示，一种风力发电机组轮毂，所述轮毂为空心偏心球结
构，即外圈1与内圈2不同心，外圈1与内圈2沿主轴方向偏心距H为10mm。在风
机运行时，轮毂靠近主轴侧承载需求大于前端位置的承载需求，因此该设计是
为了保证风机运行时风轮与主轴连接位置具有足够的强度，在不增加重量的前
提下，保证机组20年的使用寿命。
所述轮毂上开有3个减重孔10，所述3个减重孔10靠近主轴侧，沿外圈1中
心线均布。在主轴侧外圈按外圆中心线均布，在检修时可用于更换部件通道。
该设计为在满足极限强度及疲劳强度的要求下，减轻轮毂重量，并提供出一个
可以为轮毂内部更换小型元器件的通道。
如图2所示，所述轮毂在对应叶片口端分别设有两个可交换使用的对称腹
板Ⅰ3，所述两腹板Ⅰ3上均带有减速机安装孔5、变桨控制柜支架凸台4及控制
元件凸台6，两个减速机安装孔5中心连接线与轮毂沿主轴方向中心线角度α为
35-45°，本例选择40°。通过最优的角度排布，使用最少的材料，保证轮毂
能够承受通过叶片转递过来的弯矩和扭矩；考虑变桨电机、变桨减速机的安装
要求，合理分布；考虑变桨系统的实际使用环境，两个腹板Ⅰ3及对称设计的
两个变桨减速机安装孔5，避免因为其中一侧的齿面损坏，将整个风轮吊到地
面来进行更换，通过冗余安装孔的设计，可在空中将变桨系统更换到另一侧，
快速恢复机组功能，减少机组维护时间提高经济效益。
如图2所示，所述轮毂上的腹板Ⅰ3自由端为波浪弧形，所述波浪弧形由突
出圆弧8和沿突出圆弧8对称的两凹弧7相切构成，形成回旋刀形状。所述腹板
Ⅰ自由端突出圆弧8的直径为840-1040mm，本例直径为840mm，相对于该突出圆
弧8对称的两侧凹弧7直径为1400-1600mm，本例直径为1600mm。所述轮毂上的
腹板Ⅰ3的厚度为70-80mm，本例厚度为72.5mm。
如图1-图3所示，所述轮毂沿主轴方向，一端为腹板Ⅱ9，用于连接发电机，
另一端为前端盖腹板13。所述轮毂的发电机连接端设置的腹板Ⅱ9，其上开有
与发电机配合的螺栓孔12，沿腹板Ⅱ9外周均匀设置有9-12个(本例为12个)
导流罩后支架凸台11，用于安装导流罩后支架。该设计可保证导流罩稳定的固
定在轮毂上，通过9-12个连接点，可将导流罩的载荷平缓的传递到轮毂上。
所述轮毂的前端盖腹板13带有中心通孔14，作为轮毂内部件更换通道，在
非维护阶段，该中心通孔14通过水晶板封闭，既能作为透光孔，也能减少灰尘
杂质的渗入，保证轮毂内部是个密闭的空间。
实施例2：本例与实施例1不同的是：所述轮毂的外圈1与内圈2沿主轴方向
偏心距H为20mm。轮毂上两个减速机安装孔5中心连接线与轮毂沿主轴方向中心
线角度α为35°，所述腹板Ⅰ自由端突出圆弧8的直径为1040mm，相对于该突
出圆弧8对称的两侧凹弧7直径为1400mm，所述轮毂上的腹板Ⅰ3的厚度为80mm，
所述轮毂的发电机连接端设置的腹板Ⅱ9外周均匀设置有9个导流罩后支架凸台
11。
实施例3：本例与实施例1不同的是：所述轮毂的外圈1与内圈2沿主轴方向
偏心距H为15mm。轮毂上两个减速机安装孔5中心连接线与轮毂沿主轴方向中心
线角度α为45°，所述腹板Ⅰ自由端突出圆弧8的直径为900mm，相对于该突出
圆弧8对称的两侧凹弧7直径为1500mm，所述轮毂上的腹板Ⅰ3的厚度为75mm，
所述轮毂的发电机连接端设置的腹板Ⅱ9外周均匀设置有10个导流罩后支架凸
台11。