(57)【要約】  本発明は風力タービンのためのセグメント化されたロータハブに関し、特にその前端に空力的プロファイルを備え、且つこれ以降は後端として参照されている、発電機のロータの周囲の一端を受容するように構成された側に完全な開放端を備えている。ロータハブは複数のハブセグメントを具備している。
2015524535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力タービン（１００）のためのロータハブ（１０２、２０２）であって、
該ロータハブ（１０２）は、少なくとも２つのハブセグメント（２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ）によって形成されており、前記ロータハブ（１０２）は中空筐体を具備し、前面は作動中に風の方向に向くロータハブにおいて、
前記ロータハブ（１０２）の前記前面には、空力的プロファイルが設けられていることを特徴とするロータハブ（１０２、２０２）。
【請求項２】
各前記ハブセグメント（２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ）は、少なくとも１つの分割面（２０６）を備え、
前記ロータハブ（１０２）の組み立てに関して、前記ハブセグメント（２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ）は、１つのハブセグメント（２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ）の少なくとも１つの分割面（２０６）が、別のハブセグメント（２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ）の少なくとも１つの分割面（２０６）に対して当接するように組み立てられていることを特徴とする請求項１に記載のロータハブ（１０２、２０２）。
【請求項３】
前記ハブセグメント（２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ）の少なくとも１つの分割面（２０６）は、１つ以上の締結要素によって別のハブセグメント（２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ）の少なくとも１つの分割面（２０６）に対して取り外し可能に組み立てられていることを特徴とする請求項２に記載のロータハブ（１０２、２０２）。
【請求項４】
前記締結要素は、フランジを含んでいることを特徴とする請求項３に記載のロータハブ（１０２、２０２）。
【請求項５】
前記ハブセグメント（２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ）は、前記風力タービン（１００）のロータブレード（１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ）を受容するためのロータブレード開口部（２００ａ、２００ｂ、２００ｃ）を含み、該ロータブレード開口部（２００ａ、２００ｂ、２００ｃ）は、前記ロータブレード（１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ）を受容し且つ支持するように形成されたブレードフランジを含んでいることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のロータハブ（１０２、２０２）。
【請求項６】
前記ロータブレード開口部（２００ａ、２００ｂ、２００ｃ）および前記ブレードフランジは、前記ハブセグメント（２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ）の１つに部分的に配置されており、１つの前記ハブセグメント（２０２ａ）のブレードフランジの一部は、別のハブセグメント（２０２ｂ）に配置されたブレードフランジの別の一部に対して当接し、完全なブレードフランジを形成することを特徴とする請求項５に記載のロータハブ（１０２、２０２）。
【請求項７】
前記ブレードフランジは、そのエアリフトを増大するための空力的プロファイルを備えるように設計されていることを特徴とする請求項５または６に記載のロータハブ（１０２、２０２）。
【請求項８】
前記ブレードフランジは別個に製造されて、前記ロータハブに取外し可能に取り付けられているか、または前記ロータハブと一体化されていることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載のロータハブ（１０２、２０２）。
【請求項９】
発電機のロータの一端を受容するように構成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のロータハブ（１０２、２０２）。
【請求項１０】
各前記ハブセグメント（２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ）は、前記ロータハブ（１０２、２０２）の後端から前端に延びた１つ以上の分割面（２０６）を備えていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のロータハブ（１０２、２０２）。
【請求項１１】
各前記ハブセグメント（２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ）は、前記ロータハブ（１０２、２０２）の回転軸を横断して延びた１つ以上の分割面（２０６）を備えていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のロータハブ（１０２、２０２）。
【請求項１２】
各前記ハブセグメント（２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ）は、同一のサイズ、同一の形状、および同一の寸法であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のロータハブ（１０２、２０２）。
【請求項１３】
前記ロータハブ（１０２；２０２）の後端は発電機のロータを受容するように形成され、前記ロータは前記ロータハブ（１０２；２０２）に直接連結されるようになっていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載のロータハブ（１０２、２０２）。
【請求項１４】
各前記ハブセグメント（２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ）は、組み立てられた場合に発電機のロータに向かって面する後端と、組み付けられた場合に風に向かって面する前端と、を備え、各前記ハブセグメント（２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ）の外側面は、前記後端から延びて前記前端に向かって収束していることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載のロータハブ（１０２、２０２）。
【請求項１５】
複数のフィン（１１０）が前記ロータハブ（１０２、２０２）の外側面に配置され、前記ロータハブ（１０２、２０２）に向かって導かれた風は、前記ロータハブ（１０２、２０２）の略軸方向において少なくとも１つの前記フィン（１１０）に沿ってガイドされることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載のロータハブ（１０２、２０２）。
【請求項１６】
前記フィン（１１０）は、前記ロータハブ（１０２、２０２）の前記外側面上において周方向に離間されて配置されていることを特徴とする請求項１５に記載のロータハブ（１０２、２０２）。
【請求項１７】
前記ロータハブ（１０２）は、３つのハブセグメント（２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ）によって形成されていることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載のロータハブ（１０２、２０２）。
【請求項１８】
発電機と、複数のブレード（１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ）と、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のロータハブ（１０２、２０２）と、を具備した風力タービン（１００）であって、前記ブレード（１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ）は前記ロータハブ（１０２、２０２）に組み付けられ、前記ロータハブは前記発電機のロータに接続されていることを特徴とする風力タービン（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力タービンのためのロータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、風力タービンにおける発展は、より高い出力を得ることに向けられている。従来、より高い出力は、ロータのサイズの増大によって達成されている。しかしながら、ロータサイズの増大は、ハブのサイズの増大にも帰結し、そのことは輸送能力および風力エネルギ設備の現場における取り扱いの観点から望ましくない。さらに、大きいロータハブの輸送は高コストであり、非常に大規模な物流の資源および準備を余儀なくさせる。さらに、大きいロータハブの製造は、大型工作機械のような高価な製造設備、鋳造物のような大量の材料、およびより多くの作業を必要とする。またさらに、既存のハブの破損または摩耗および裂け目の発生によって、ハブ構造物全体が交換されなければならない。
【０００３】
さらに、既存のハブは、四面体状のプロファイルを有するように設計されている。ハブのそのようなプロファイルによって、ハブの角部における応力は大きくなる。応力に対抗するために、ハブは全体的に、中実コアまたは高い引張強度を備えた材料から形成された他の強化構造を備えるように設計されている。したがって、大量の材料がこれらのハブの製造に必要となる。さらに、そのようなハブは、空力的前面を提供するために、被覆を必要とする。このことは、ハブの全体的なコストを増大させる。
【０００４】
以下の欠点が、従来技術において認識されている。
従来の単一部品ハブは、取り扱いおよび輸送が困難である。
従来のハブは、三角形状である。したがって、ハブをカバーし、ハブに空力的形状を与えるために、被覆が必要である。
従来のハブは、シャフトを介して発電機のロータに連結されている。ハブの回転はシャフトを回転させ、順に発電機のロータを回転させる。
従来のハブの三角形状のために、ハブの角部における応力が観測される。
従来のハブは、中実の内部コアまたは角部の応力を補い且つ荷重に対抗する他の強化構造から成り、したがって製造コストが高い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、風力タービンのためのセグメント化されたロータハブに関し、特にその前側に空力的プロファイルを備え、且つこれ以降は後端として参照されている、発電機のロータの周囲の一端を受容するように構成された側に完全な開放端を備えている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ロータハブは、複数のハブセグメントを具備している。各ハブセグメントは、個別に生産され且つ建設現場に輸送されることが可能である。建設現場において、ハブセグメントは各々のセグメント化されたハブ部品を結合することによって組み立てられ、ハブを形成することが可能である。したがって、組み立てられたセグメント化されたハブは中空間を収容し、その後側において完全に開放されている。当業者によって認識されるように、複数のハブセグメントは、例えばフランジ、ボルト、およびネジのような従来技術において公知の適切な接続手段を使用することによって結合されることが可能である。
【０００７】
これまでに示されたように、各ハブセグメントは一体に組み立てられて、ハブを形成する。ハブセグメントは、組み立てられたハブがその前端に空力的プロファイルを備え、その後端に開放端を備えた中空空間を有するように設計されている。１つの実施においては、ハブセグメントは、ハブが異なったプロファイル、例えば略楕円形プロファイル、放物線プロファイル、円錐状プロファイル、または半球プロファイルを備えることが可能なように製造されている。
【０００８】
１つの実施においては、各ハブセグメントは、少なくとも１つの分割面を備えている。組み立てのときに、複数のハブセグメントが組み立てられ、１つのハブセグメントの少なくとも１つの分割面は、別のハブセグメントの少なくとも１つの分割面に対して当接する。当接した分割面は、その後適切な接続手段、例えばフランジ、ネジ、およびボルトアセンブリ等によって一体に結合されることが可能である。各ハブセグメントは、風力タービンのロータブレードを受容するためのロータブレード開口部を含んでいてもよく、その開口部はさらにロータブレードを受容且つ支持するように形成されたブレードフランジを含んでいてもよい。それに続いて、ロータブレードはロータブレード開口部内に配置され得る。１つの実施においては、開口部およびブレードフランジはハブセグメントに分割されて配置されてもよく、１つのハブセグメント内のブレードフランジの一部は、別のハブセグメントに配置されたブレードフランジの別の一部に対して当接し、完全なブレードフランジを形成し得る。
【０００９】
１つの実施においては、ロータハブは３つのハブセグメントを具備している。各ハブセグメントは少なくとも２つの端部、すなわち発電機のロータに向かって面した後端、および風に向かって面した前端、を備えている。ハブセグメントの外側面は後端から延びて、前端に向かって収束している。各ハブセグメントは１つ以上の分割面を備え、分割面は後端から前端まで延びているか、またはロータハブの回転軸を横断して延びている。さらに、各ハブセグメントは、風力タービンのロータブレードを受容するためのロータブレード開口部を含み、その開口部はさらにロータブレードを受容且つ支持するように形成されたブレードフランジを含んでいる。組み立てのときに、複数のハブセグメントは、ハブセグメントの後端および前端が互いに整列され、ハブセグメントの分割面が互いに対して当接するように組み立てられる。ハブセグメントの分割面は、その後にフランジおよびボルトならびにネジアセンブリのような接続手段を介して互いに結合され、組み立てられたハブを形成する。ロータブレードは、その後ハブセグメントに設けられたロータブレード開口部内に配置されることが可能である。
【００１０】
別の実施においては、セグメント化されたハブを形成するために使用されることが可能なハブセグメントの数は、異なっていてもよい。例えば、１つの実施においては、セグメント化されたハブは、２つのハブセグメントまたは４つのハブセグメントによって形成され得る。ハブセグメントは、製造されるセグメントの数およびロータハブのサイズに依存して、類似の又は非類似の形状、サイズ、および寸法であってもよい。
【００１１】
１つの実施においては、組み立てられたハブの後端は、発電機のロータを受容するように形成されており、ロータはハブに直接連結される。そのような手段を伴って、ハブはロータを直接駆動し、これによってロータを駆動するためのシャフトの必要性を排除している。保護されようとする主題のこれらのおよび他の態様は、以下に続くセクションにおいてより詳細に提供されている。
【００１２】
１つの実施においては、各ハブセグメントは同一のサイズ、同一の形状、および同一の寸法とすることが可能である。ロータブレードを受容するように形成されたブレードフランジの数は、風力タービンのロータブレードの数に依存している。さらに、ブレードフランジは空力的プロファイルを備えるように設計されてもよく、これによってそのエアリフトを増大させ得る。ブレードフランジは別個に製造されてもよく、取り外し可能にハブに取り付けられるか、またはハブに一体化されることが可能である。
【００１３】
ハブセグメントは、フランジ、ボルト、およびネジアセンブリ等の接続手段を利用して、互いに接続されてもよい。組み立ては、風力タービンの建設現場において行われる。これにより、製造現場から建設現場へのハブの輸送は容易になる。さらに、前述の接続手段は可逆的な接続手段であり、風力タービンの修理および保守の際に、ハブセグメントが互いに分離されることが可能である。
【００１４】
本発明の実施によれば、ハブセグメントは、ハブセグメントのアセンブリがハブに空力的プロファイルを与えるような様式において設計されている。それに加えて、複数のフィンがハブの外側面に配置され、ハブに向かって導かれた風が、ハブの略軸方向において少なくとも１つのフィンに沿ってガイドされ得る。一実施形態においては、フィンはハブの外側面上において周方向に離間されて配置されている。フィンのこの配列を伴って、フィンから外側の大気への熱伝達率は、フィンの表面に沿った空気の流れによって改良されている。１つの実施においては、フィンはハブに一体化されている。別の実施においては、フィンは、ハブから分離した要素として形成されることが可能であり、ハブに取外し可能に取り付けられることが可能である。フィンも、空力的プロファイルを備えて設計され得る。
【００１５】
提案されたハブは、より大きい風力タービンに関する安定性および荷重負担能力を改善することに向けられている。さらに、ハブの提案されたデザインは、風力タービンの建設の際等のハブの輸送および取扱いのコストならびに労力を減少させる。さらに、提案されたハブは、ハブの製造コストおよび保守コストを減少させる。
【００１６】
複数のハブセグメント、特に３つのハブセグメントを備えた、風力タービンのためのセグメント化されたハブは、建設現場に個別に輸送され、その後建設現場において組み立てられて、ハブを形成することが可能であり、そのようなハブが開示されている。そのようなセグメント化されたハブは、輸送および取り扱いが容易であり、関連したコストを減少させる。
【００１７】
さらに、ハブセグメントは、これらのセグメントのアセンブリがハブの空力的形状を提供しているような様式において設計されている。ハブの空力的形状を伴って、従来の三角形状ハブにおいて通常観測された角部の応力は回避される。したがって、空力的形状のために、荷重はハブ全域に均一に拡散され、ハブは安定したままである。さらに、ハブの空力的形状は被覆の必要性を排除している。
【００１８】
さらに、ハブはシャフトの取り付け部を設けていること以外、内側が中空になっている。ハブは、発電機のロータの周囲に直接取り付けられるように設計され、これによりシャフトの必要性を排除している。そのような特徴を伴って、一側において中空であり、且つ別側において空力的形状を備えたハブを形成することが可能である。
【００１９】
本発明は少なくとも以下の概念をカバーすることを意図しており、それらの概念は、任意の可能な様式において組み合わされ、文字および図を含んだ本文献において説明された任意の情報によって捕捉され得る。
【００２０】
本発明は、風力タービンのためのセグメント化されたロータハブに関し、特にその前端に空力的プロファイルを備え、且つこれ以降は後端として参照されている、発電機のロータの周囲の一端を受容するように構成された側に完全な開放端を備えている。
【００２１】
ロータハブは複数のハブセグメントを具備している。
【００２２】
各ハブセグメントは個別に製造されて、建設現場に輸送されることが可能である。
【００２３】
建設現場において、ハブセグメントは、各セグメント化されたハブ部品を結合することによって組み立てられ、ハブを形成することが可能である。
【００２４】
したがって、組み立てられたセグメント化されたハブは中空空間を収容し、その後側において完全に開放されている。当業者によって認識されるように、複数のハブセグメントは、例えばフランジ、ボルト、およびネジのような従来技術において公知の適切な接続手段を使用することによって結合されることが可能である。
【００２５】
これまでに示されたように、各ハブセグメントは一体に組み立てられて、ハブを形成する。ハブセグメントは、組み立てられたハブがその前端に空力的プロファイルを備え、その後端に開放端を備えた中空空間を有するような様式で設計されている。
【００２６】
１つの実施においては、ハブセグメントは、ハブが異なったプロファイル、例えば略楕円形プロファイル、放物線プロファイル、円錐状プロファイル、または半球プロファイルを備えることが可能な様式において製造されている。
【００２７】
１つの実施においては、各ハブセグメントは、少なくとも１つの分割面を備えている。
【００２８】
組み立てのときに、複数のハブセグメントが組み立てられ、１つのハブセグメントの少なくとも１つの分割面は、別のハブセグメントの少なくとも１つの分割面に対して当接する。
【００２９】
当接した分割面は、その後適切な接続手段、例えばフランジ、ネジ、およびボルトアセンブリ等によって一体に結合されることが可能である。
【００３０】
各ハブセグメントは、風力タービンのロータブレードを受容するためのロータブレード開口部を含んでいてもよく、その開口部はさらにロータブレードを受容且つ支持するように形成されたブレードフランジを含んでいてもよい。
【００３１】
それに続いて、ロータブレードはロータブレード開口部内に配置され得る。
【００３２】
１つの実施においては、開口部およびブレードフランジはハブセグメントに分割されて配置されてもよく、１つのハブセグメント内のブレードフランジの一部は、別のハブセグメントに配置されたブレードフランジの別の一部に対して当接し、完全なブレードフランジを形成し得る。
【００３３】
１つの実施においては、ロータハブは３つのハブセグメントを具備している。
【００３４】
各ハブセグメントは少なくとも２つの端部、すなわち発電機のロータに向かって面した後端、および風に向かって面した前端、を備えている。
【００３５】
ハブセグメントの外側面は後端から延びて、前端に向かって収束している。
【００３６】
各ハブセグメントは１つ以上の分割面を備え、後端から前端まで延びているか、またはロータハブの回転軸を横断して延びている。
【００３７】
さらに、各ハブセグメントは、風力タービンのロータブレードを受容するためのロータブレード開口部を含み、その開口部はさらにロータブレードを受容且つ支持するように形成されたブレードフランジを含んでいる。
【００３８】
組み立てのときに、複数のハブセグメントは、ハブセグメントの後端および前端が互いに整列され、ハブセグメントの分割面が互いに対して当接するような様式で組み立てられる。
【００３９】
ハブセグメントの分割面は、その後にフランジおよびボルトならびにネジアセンブリのような接続手段を介して互いに結合され、組み立てられたハブを形成する。ロータブレードは、その後ハブセグメントに設けられたロータブレード開口部内に配置されることが可能である。
【００４０】
別の実施においては、セグメント化されたハブを形成するために使用されることが可能なハブセグメントの数は、異なっていてもよい。
【００４１】
例えば、１つの実施においては、セグメント化されたハブは、２つのハブセグメントまたは４つのハブセグメントによって形成され得る。ハブセグメントは、製造されるセグメントの数およびロータハブのサイズに依存して、類似の又は非類似の形状、サイズ、および寸法であってもよい。
【００４２】
１つの実施においては、組み立てられたハブの後端は、発電機のロータを受容するように形成されており、ロータはハブに直接連結される。そのような手段を伴って、ハブはロータを直接駆動し、これによってロータを駆動するためのシャフトの必要性を排除している。
【００４３】
１つの実施においては、各ハブセグメントは同一のサイズ、同一の形状、および同一の寸法とすることが可能である。
【００４４】
ロータブレードを受容するように形成されたブレードフランジの数は、風力タービンのロータブレードの数に依存している。
【００４５】
さらに、ブレードフランジは空力的プロファイルを備えるように設計されてもよく、これによってそのエアリフトを増大させ得る。
【００４６】
ブレードフランジは別個に製造されてもよく、取り外し可能にハブに取り付けられるか、またはハブに一体化されることが可能である。
【００４７】
ハブセグメントは、フランジ、ボルト、およびネジアセンブリ等の接続手段を利用して、互いに接続され得る。
【００４８】
組み立ては、風力タービンの建設現場において行われる。これにより、製造現場から建設現場へのハブの輸送は容易になる。
【００４９】
さらに、前述の接続手段は可逆的な接続手段であり、風力タービンの修理および保守の際に、ハブセグメントが互いに分離されることが可能である。
【００５０】
本発明の実施によれば、ハブセグメントは、ハブセグメントのアセンブリがハブに空力的プロファイルを与えるような様式において設計されている。
【００５１】
それに加えて、複数のフィンがハブの外側面に配置され、ハブに向かって導かれた風が、ハブの略軸方向において少なくとも１つのフィンに沿ってガイドされてもよい。一実施形態においては、フィンはハブの外側面上において周方向に離間されて配置されている。フィンのこの配列を伴って、フィンから外側の大気への熱伝達率は、フィンの表面に沿った空気の流れによって改良されている。１つの実施においては、フィンはハブに一体化されている。
【００５２】
別の実施においては、フィンは、ハブから分離した要素として形成されることが可能であり、ハブに取外し可能に取り付けられることが可能である。
【００５３】
フィンも、空力的プロファイルを備えて設計され得る。
【００５４】
保護されようとする主題のこれらのおよび他の態様は、説明された実施形態においてより詳細に提供されている。
【００５５】
少なくとも以下の効果または利点が、本発明とともに達成される。
【００５６】
セグメント化されたハブは製造、取り扱い、および輸送の容易さを提供しており、個別の各セグメントが独立に製造され且つ建設現場に輸送されて、そこでこれらのセグメントが組み立てられてハブを形成することを可能にしている。
【００５７】
ハブの破損または摩耗および裂け目が生じた場合、破損ならびに／または摩耗および裂け目が影響するハブセグメントのみが、新しいセグメントと交換可能であり、これにより保守の容易さを提供している。
【００５８】
ハブセグメントのデザインは、組み立てられた場合に、ハブに空力的プロファイルを提供している。空力的プロファイルは、ハブを通じた放熱を向上させ、ハブ全域の荷重分配を容易にしている。従来のハブにおいて観察された角部の応力は、回避されている。
【００５９】
本発明のハブは、被覆を必要としない。
【００６０】
ハブは発電機のロータを直接駆動し、これによりロータを駆動するシャフトの必要性を排除している。したがって、ハブは後側において中空を形成することが可能である。
【００６１】
ハブは中空の内側であり、これにより製造コストを抑制している。
【００６２】
空力的プロファイルを形成したフランジは、ロータブレードを受容するためにハブに設けられている。そのような空力的プロファイルのフランジは、空気抵抗を増大する。
【００６３】
複数のフィンがその放熱のためにハブの外側面、場合によりロータハウジングに設けられている。
【００６４】
さらに、少なくとも以下の効果および利点が本発明とともに達成可能である。
【００６５】
ハブは複数のハブセグメントとして製造され、各ハブセグメントは組み立てのために建設現場に個別に輸送されることが可能である。
【００６６】
ハブは空力的形状を提供するように設計されている。したがって、被覆は必要とされない。
【００６７】
ハブはロータに直接連結され、これによりシャフトの必要性を排除している。
【００６８】
角部にストレスは存在しない。
【００６９】
内部は中空であり、これにより製造コストを抑制している。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】セグメント化されたロータハブを備えた風力タービンを示した図である。
【図２】保護されようとする主題の実施形態によるセグメント化されたハブを示した斜視図である。
【図３ａ】保護されようとする主題の別の実施形態によるセグメント化されたハブを示した斜視図である。
【図３ｂ】保護されようとする主題の別の実施形態によるセグメント化されたハブを示した斜視図である。
【図３ｃ】保護されようとする主題の別の実施形態によるセグメント化されたハブを示した斜視図である。
【図３ｄ】保護されようとする主題の別の実施形態によるセグメント化されたハブを示した斜視図である。
【図３ｅ】保護されようとする主題の別の実施形態によるセグメント化されたハブを示した斜視図である。
【図３ｆ】保護されようとする主題の別の実施形態によるセグメント化されたハブを示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００７１】
図１は、ブレードとナセルとから組み立てられた、セグメント化されたロータハブを具備した風力タービンを示している。図２は、保護されようとする主題の一実施形態によるセグメント化されたハブの斜視図を示している。図３ａ〜図３ｆは、保護されようとする主題の他の実施形態によるセグメント化されたハブの斜視図を示している。保護されようとする主題の本記載は、図１〜図３と併せて提供されている。
【００７２】
図１に示されたように、風力タービン１００は回転可能に発電機のロータ１０６に連結されたハブ１０２を含み、発電機のステータはナセル１０８に構造的に取り付けられている。したがって、ハブ、発電機、およびナセルは互いに協働する。ハブ１０２は複数のハブセグメント１０２ａ、１０２ｂ、および１０２ｃを具備している。各ハブセグメント１０２ａ、１０２ｂ、および１０２ｃは、個別に製造され且つ建設現場に輸送され、そこでこれらのハブセグメント１０２ａ、１０２ｂ、および１０２ｃは組み立てられて、ハブ１０２を形成することが可能である。ここまでに示されたように、ハブセグメント１０２ａ、１０２ｂ、および１０２ｃは、組み立てられた場合に、ハブ１０２に空力的形状を提供する。複数のフィン１１０は、ハブおよび／またはロータの外側面に配置され、ハブおよびロータから発生した熱に関するヒートシンクとして機能する。それに加えて、フィン１１０は、ナセルの後方に配置された熱交換器に空気をガイドするための空気ガイドとして作用する。
【００７３】
セグメント化されたハブの構造は、ここでは図２を参照して記載されている。図２は、３つのハブセグメントから形成された、セグメント化されたハブを示している。図２に記載されたような図は、可能な一実施形態のみに関連している。
【００７４】
図２においては、１つの実施のように、各ハブセグメント１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、個々に後端２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃおよび前端２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃを含んでいる。さらに、各ハブセグメント１０２は、少なくとも２つの分割面、例えば分割面２０６を含んでいてもよい。組み立てられた場合、各ハブセグメント１０２は結合されて、ハブセグメント、例えばハブセグメント１０２ａの分割面２０６は隣接したハブセグメント１０２ｂおよび１０２ｃの対応した分割面２０６に対して完全に当接している。ハブセグメント１０２ｂおよび１０２ｃは、順にハブセグメント１０２ａおよび１０２ｃ、ならびに１０２ａおよび１０２ｂと個々に当接することが留意されるべき意である。さらに、組み立てられた場合に、各前端すなわち前端２０４ａ、２０４ｂ、および２０４ｃは一体に互いに向かって一点に集まる。図１および図２に示されたように、前端２０４は点であってもよく、または各ハブセグメント１０２に形成された端縁であってもよい。
【００７５】
ハブセグメント１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、適切な接続手段によって組み立てられて、ハブ１０２を形成することが可能である。ハブセグメント１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、開口部２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、およびロータブレード１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃをその内部に受け入れるための空力的プロファイルを備えたブレードフランジを含んでいる。
【００７６】
ハブ１０２は、図示されたように、内側が中空である。そのような場合、ハブの製造は、製造に関してより少ない材料を必要とし、したがって費用効率が高くなることが理解される。各ハブセグメント１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの製造のための高強度材料は、それに応じて選択されることが可能である。異なった実施形態においては、ハブ１０２には、ハブの内部または外部のいずれかに支持ガイド（図示略）が設けられてもよく、そのガイドはハブ１０２に追加の強度を提供し得る。
【００７７】
図３ａ〜図３ｆは、他の可能な実施形態によるセグメント化されたハブ１０２の斜視図を示している。
【００７８】
図３ａは、ハブ１０２が３つのハブセグメント２０２ａ、２０２ｂ、および２０２ｃを具備した実施形態を示している。各ハブセグメント２０２ａ、２０２ｂ、および２０２ｃは、前端および後端を含んでいる。ハブセグメント２０２ａ、２０２ｂ、および２０２ｃの前端は、ブレードフランジの部分を含んでいる。組み立ての間に、１つのハブセグメントのブレードフランジの一部は、隣接した対応したハブセグメントのブレードフランジの対応した結合部に対して当接する。
【００７９】
図３ｂは、ハブ１０２が４つのハブセグメント２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、および２０２ｄを具備した別の実施形態を示している。ハブセグメント２０２ｄは三角形状であり、ハブ１０２の中心外側部を形成し、３つの同一の円弧形状ハブセグメント２０２ａ、２０２ｂ、および２０２ｃによって囲まれている。３つの各ハブセグメント２０２ａ、２０２ｂ、および２０２ｃは、その内部にロータブレードを受容し且つ支持するように形成されたブレードフランジを含んでいる。
【００８０】
図３ｃは、ハブ１０２が２つのハブセグメント２０２ａおよび２０２ｂを具備した別の実施形態を示している。組み立てられた場合、ハブセグメント２０２ａおよび２０２ｂの分割面は互いに対して当接し、ハブ２０２の回転軸を対角線上で横断している。ハブセグメント２０２ａは１つのブレードフランジを含み、一方でハブセグメント２０２ｂはロータブレードを受容し且つ支持するように形成された２つのブレードフランジを含んでいる。
【００８１】
図３ｄは、ハブ１０２が２つのハブセグメント２０２ａおよび２０２ｂを具備した別の実施形態を示している。組み立てられた状態においては、ハブセグメント２０２ａおよび２０２ｂの分割面は互いに対して当接し、ハブの中心軸を横断して位置している。この実施形態においては、各ハブセグメント２０２ａおよび２０２ｂは、完全なブレードフランジおよび別のブレードフランジの一部を含んでいる。そのようなブレードフランジの一部は、組み立ての際に互いに当接し、完全なブレードフランジを形成する。
【００８２】
図３ｅは、ハブ１０２が３つのハブセグメント２０２ａ、２０２ｂ、および２０２ｃを具備した別の実施形態を示している。ハブセグメント２０２ａ、２０２ｂ、および２０２ｃは、ハブセグメント２０２ａ、２０２ｂ、および２０２ｃの分割面が位置する面が、ハブの回転軸と交差するような様式で製造され且つ配置されている。そのような場合、ハブセグメント２０２ａは、ハブセグメント２０２ａが風上方向に面し、一方でハブセグメント２０２ｃが発電機のロータ近傍、風下方向に位置するように配置される。ハブセグメント２０２ｂは、ハブセグメント２０２ａと２０２ｃとの間に位置している。
【００８３】
図３ｆは、ハブ１０２が３つのハブセグメント２０２ａ、２０２ｂ、および２０２ｃを具備した別の実施形態を示している。ハブセグメント２０２ａ２０２ｂ、および２０２ｃは、分割面をハブの回転軸に平行に位置するようにハブセグメント２０２ａ２０２ｂ、および２０２ｃが順に配置されるような様式で、製造され且つ配置されている。ハブセグメント２０２ｂは、ハブセグメント２０２ａと２０２ｃとの間に位置している。したがって、ハブセグメント２０２ｂは２つの分割面を含み、各分割面はハブセグメント２０２ａおよび２０２ｃの分割面に対して当接している。
【００８４】
先の記載は、図１〜３によるセグメント化されたハブの異なった実施形態を参照して説明されている。しかしながら、これらの実施形態は限定として構成されるべきではない。ハブは、容易な製造および輸送のために、任意の数のハブセグメントを具備していてもよい。さらに、組み立てられたハブを形成するハブセグメントのデザインおよび配置も多様であり、それらは保護されようとする主題の範囲内にカバーされている。
【００８５】
本発明の主題によるセグメント化されたハブは、従来のハブに対して多くの利点を備えている。これらの利点のいくつかは、以下のこれ以降の記載に記述されている。
【００８６】
取扱い及び輸送が困難な従来の単一部品のロータハブに対して、本発明のロータハブは取扱い及び輸送がより容易である。さらに、ハブはセグメントとして製造されることが可能であり、高価な工作機械および大規模な作業の必要性が排除されており、これによってハブの製造コストを抑えている。また、あらゆる故障ならびにハブの摩耗および裂け目が生じた場合に、ハブ全体の交換が必要とされ得ない。故障ならびにハブの摩耗および裂け目に影響されたハブのセグメントのみが、新しいセグメントと交換されることが可能である。したがって、ハブは保守の容易性を提供している。
【００８７】
さらに、ハブセグメント自身のデザインは、組み立てられた場合にハブに空力的プロファイルを提供し、従来の三角形状ロータハブにおいて使用されていた、ハブを覆い且つ空力的形状をハブに提供する被覆は必要とされない。そのように、空気はハブに流されて、これによってヒートシンクとして機能し、ハブおよびナセル内部からの熱を放散する。それに加えて、ロータハブの空力的形状により、従来の三角形状ロータハブにおいて通常観測されていた角部の応力が回避されている。ハブの空力的プロファイルはハブ全域に良好な荷重分配を提供している。さらに、ハブがロータの周囲に直接連結されるので、ハブは中空に形成されることが可能であり、したがって材料を節約できる。したがって、本発明のハブは費用効率が高く、製造、輸送、取扱い、および保守の容易さを提供し、より良好な荷重負担能力を備えている。
【符号の説明】
【００８８】
１００  ・・・風力タービン
１０２，２０２  ・・・ハブ
１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ  ・・・ロータブレード
１０６  ・・・発電機のロータ
１０８  ・・・ナセル
１１０  ・・・フィン
２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄ  ・・・ハブセグメント
２０４  ・・・前端
２０６  ・・・分割面
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図３ｅ】
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【図３ｆ】
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【国際調査報告】
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