JP4972383B2 - 水平軸風車のハブ - Google Patents
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Description
特許文献1に記載された補強プレートは、ブレード固定用の円形フランジの中心から2〜4方に放射状に延びて円形フランジの内側位置で球状殻に結合したブリッジ状に構成されている。
特許文献2に記載された補強プレートは、円形フランジの内側円形領域の周縁を覆う形状に構成されており、中心部は開口されている。
また、ハブの肉厚が薄くなることにより、鋳物特有の偏析(肉厚が厚い方が起こりやすい)を軽減することができ、品質を向上することができる。
ハブの鋳造時には、溶湯を鋳型の下部から導入し、鋳型のハブ成形空間内を上昇させてさらに上部の排出部に到達させる鋳込み方法が採られる。
このような鋳込み方法においては、導入側の下部と、排出側の上部とでは次のように異なった性質を有している。
導入側の下部が先に凝固し、排出側の上部が後に凝固する。排出側の上部は、導入側の下部に比べて偏析や微小引け巣(マイクロポリシティ)が発生しやすい。偏析や微小引け巣などの鋳造上の欠陥は鋳物の肉厚が薄い方が発生しにくくなるから、排出側の上部ほど薄肉に設計されるが、それでも排出側の上部は導入側の下部に比べて強度的に不利である。
ハブは主軸接続側に高い強度が求められるから、ハブの主軸接続側を鋳型の下部に設定せざるを得ない。
しかしながら、ハブの主軸接続側を鋳型の下部に設定すると、相対的にハブの主軸接続側が高強度でハブの先端側が低強度となり、強度的不均衡が生じる。
特許文献1記載のハブにあっては、補強プレートがブレード固定用の円形フランジの中心から主軸接続側に延びて円形フランジの内側位置で球状殻に結合しており、すなわち、主軸接続側の補強も重視しており、相対的にハブの先端側の補強は顕著でない。
したがって、特許文献1記載の補強プレートでは上記強度的不均衡を十分に解消することができないおそれがある。
また、ハブの主軸接続側は肉厚が厚く形成されるため、ハブの主軸接続側への補強プレートの結合は、軽量性の面で不利である。
したがって、特許文献2記載の補強プレートでは上記強度的不均衡を解消することができない。
また、ハブの主軸接続側は肉厚が厚く形成されるため、ハブの主軸接続側への補強プレートの結合は、軽量性の面で不利である。
前記円形フランジの内側の円形領域において前記球状殻は欠落しており、
前記円形領域の周縁で前記球状殻に結合する補強プレートを有し、
前記円形領域の中心及び前記主軸接続部に接続される主軸の中心軸を含む基準面と前記円形領域の周縁との2つの共有点のうち前記主軸接続部側の1つの共有点側に偏心するとともに、前記円形領域の中心を含む単一の開口が前記円形領域に形成され、
前記補強プレートが前記開口の残余の部分に形成されるとともに、前記2つの共有点のうち他の一つの共有点側に偏在することを特徴とする水平軸風車のハブである。
強度的均衡がとれるため、強度的に弱い部分にあわせて厚肉にする必要は無く、全体的に薄肉化を追求することができ、薄肉化による軽量化がしやすい。
また、ハブの主軸接続側の厚肉に形成される部分に開口を設けて部材を欠落させることにより、効果的に軽量化が可能である。
まず、本発明の第1実施形態につき図1〜図4を参照して説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係るハブの斜視図である。図2は、ブレード取付け面(円形フランジ)に垂直な方向から見たハブの側面図である。図3は、図2におけるA−A線断面図である。
補強プレート4は、円形フランジ3に平行な板状である。円形フランジ3に平行な平面とは、円形フランジ3の円形の中心軸に垂直に交わる平面である。補強プレート4は、円形領域Gの周縁で球状殻2に結合している。
偏心開口5は共有点C側に偏在し、補強プレート4は共有点D側に偏在する。
ハブ1全体の強度的均衡がとれるため、強度的に弱い部分にあわせて厚肉にする必要は無く、全体的に薄肉化を追求することができ、薄肉化による軽量化がなされる。
また、ハブ1の主軸接続側の厚肉に形成される部分に偏心開口5を設けて部材を欠落させることにより、より厚肉に形成されるべき部分が欠落するので、偏心開口5の面積に対して効率よく軽量化がなされる。
次に、本発明の第2実施形態につき図5及び図6を参照して説明する。
図5は、本発明の第2実施形態に係るハブの斜視図である。図6は、ブレード取付け面(円形フランジ)に垂直な方向から見たハブの側面図である。
したがって、偏心開口55の範囲に補強プレート54は形成されない。偏心開口55は共有点C側に偏在し、補強プレート4は共有点D側に偏在する。
2 球状殻
3 円形フランジ
4 補強プレート
5 偏心開口
6 主軸接続部
7 小孔(ツールホール)
8 小孔(ツールホール)
9 円形孔
10,11 円形小孔
Claims (5)
- 球状殻に主軸接続部とブレード固定用の円形フランジとが形成され、
前記円形フランジの内側の円形領域において前記球状殻は欠落しており、
前記円形領域の周縁で前記球状殻に結合する補強プレートを有し、
前記円形領域の中心及び前記主軸接続部に接続される主軸の中心軸を含む基準面と前記円形領域の周縁との2つの共有点のうち前記主軸接続部側の1つの共有点側に偏心するとともに、前記円形領域の中心を含む単一の開口が前記円形領域に形成され、
前記補強プレートが前記開口の残余の部分に形成されるとともに、前記2つの共有点のうち他の一つの共有点側に偏在することを特徴とする水平軸風車のハブ。 - 前記開口が前記一つの共有点に接することを特徴とする請求項1に記載の水平軸風車のハブ。
- 前記開口が前記1つの共有点を含む所定の幅で前記円形領域の周縁に接していることを特徴とする請求項2に記載の水平軸風車のハブ。
- 前記主軸接続部からその反対側の先端部に移り変わるに従って前記補強プレートの肉厚が漸減していることを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項3に記載の水平軸風車のハブ。
- 前記円形領域内で前記開口の対角位置に小孔が形成されていることを特徴とする請求項1、請求項2、請求項3又は請求項4に記載の水平軸風車のハブ。
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