一种回转式变桨锁定装置的制作方法

1.本发明涉及风力发电机技术领域，特别涉及一种应用在风力发电机组电变桨系统中的回转式变桨锁定装置。


背景技术：

2.随着风力发电行业内对极限风速以及应急工况下叶片锁定可靠性关注度地不断提高，仅依靠提升变桨驱动系统能力来实现叶片的有效锁定已经无法满足行业发展需求。随着产品的不断改进，变桨系统中随即引入变桨锁定装置(以下简称变桨锁)对叶片进行极限风速以及应急工况下的有效锁定。目前，在电变桨系统中使用的变桨锁有两种：手动变桨锁、电推杆直推式变桨锁。
3.以上两种锁的缺点如下：第一种变桨锁不具备远程控制功能，只能应用于风机维修工况且输出的补偿扭矩较低；第二种锁又分为径向卡齿型、轴向卡盘型和轴向卡齿型。径向卡齿型锁由于采用电推杆直推，抵抗锁块反向推力的能力较差，会增大电推杆驱动电机的损坏风险，从而影响到整个装置使用可靠性；轴向卡盘型需要搭配卡盘使用，配套成本较高，且由于采用轴向锁定方式，卡盘与锁体间会有较大的间隙，工作时二者间会产生较大的冲击，影响了装置的使用稳定性；而轴向卡齿型锁在执行锁定动作的过程中因其执行机构的结构形式及运动路径限制，锁定机构跟轴承内圈齿啮合过程中的容错率极低，锁定机构的齿顶部分跟轴承内圈齿顶部分很容易发生碰撞，进而会传递冲击至电机使得电机更容易损坏，不具备可靠性。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种回转式变桨锁定装置，以克服现有技术所存在的缺陷。
5.为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
6.一种回转式变桨锁定装置，其应用于风力发电机组电变桨系统中，其特征点是，包括：安装模块，其设置在所述风力发电机组电变桨系统中的轮毂腹板上；
7.锁定模块，其设置在所述安装模块内，其第一端与所述风力发电机组电变桨系统中的轮毂轴承内齿圈相对设置；
8.传动模块，其一端与所述锁定模块的第二端连接，所述锁定模块的第二端端面垂直于锁定模块的第一端端面；
9.电控模块，其与所述传动模块的另一端连接；
10.所述电控模块用于根据接收到的控制信号控制所述传动模块进行传动，以带动所述锁定模块朝向所述轮毂轴承内齿圈运动，进行锁定操作；或者，所述电控模块用于根据接收到的控制信号控制所述传动模块进行传动，以带动所述锁定模块远离所述轮毂轴承内齿圈运动，进行解锁操作。
11.进一步地，所述的安装模块包括：套筒、压板和耐磨块；
12.所述的套筒包括相互连接的基底部和容置部，所述基底部设有一法兰，所述法兰
连接于轮毂腹板；
13.所述容置部上设有一容置滑槽，所述锁定模块位于所述容置滑槽内部；
14.所述压板设置在所述容置滑槽顶部；
15.所述耐磨块设置于套筒中，用于承载所述的锁定模块。
16.进一步地，所述的锁定模块包括：
17.齿形锁块，所述齿形锁块的第一端设有若干个与所述轮毂轴承内齿圈相匹配的齿结构，所述齿形锁块的内部设有一锁块滑槽，所述的耐磨块可相对于锁块滑槽中滑动；
18.环形密封条，其设置于齿形锁块的密封槽内，并位于容置滑槽与齿形锁块之间。
19.进一步地，所述的传动模块包括：
20.驱动滑块，其设置于齿形锁块的第二端端部内；
21.曲轴和轴承盒；所述曲轴输入轴设置于轴承盒内，所述曲轴输出轴连接于驱动滑块；
22.所述曲轴输出轴的轴心与输入轴轴心平行且不重合，所述的驱动滑块用于将曲轴输出的旋转运动在与齿形锁块配合后转化为直线运动。
23.进一步地，所述的电控模块包括：减速机和驱动电机；
24.所述的减速机输出轴连接于曲轴的输入轴；
25.所述驱动电机与所述减速机的输入轴连接，用于根据接收到的控制信号向所述减速机提供旋转动力。
26.进一步地，所述的曲轴输入轴端部设有一沿其轴向延伸的内六角盲孔，所述减速机的输出轴插入至所述内六角盲孔内部。
27.进一步地，所述电控模块还包括：位置传感器，其设置在所述压板上，与所述风力发电机组电变桨系统中的风力发电机主控系统连接；
28.所述位置传感器用于监测所述齿形锁块的位置。
29.进一步地，所述的耐磨块中间部位设有一圆孔，所述曲轴穿过耐磨块的圆孔连接于驱动滑块。
30.进一步地，所述驱动电机接收到的所述控制信号为锁定信号时，所述驱动电机旋转带动所述减速机旋转，所述减速机带动曲轴旋转，所述曲轴旋转运动传动到驱动滑块后转化为驱动滑块相对于齿形锁块的直线运动以及齿形锁块相对于套筒的直线运动，进而驱动齿形锁块向靠近所述轮毂轴承内齿圈移动，所述齿形锁块的若干个齿结构与轮毂轴承内齿圈相啮合以抵抗所述轮毂侧所传递的扭矩。
31.进一步地，所述驱动电机接收到的所述控制信号为解锁信号时，所述驱动电机旋转带动所述减速机旋转，所述减速机带动曲轴旋转，所述曲轴旋转运动传动到驱动滑块后转化为驱动滑块相对于齿形锁块的直线运动以及齿形锁块相对于套筒的直线运动，进而驱动齿形锁块向远离所述轮毂轴承内齿圈移动，所述齿形锁块的若干个齿结构与轮毂轴承内齿圈之间的距离达到预设间距后，解锁完成。
32.本发明至少具有以下优点之一：
33.本发明采用电控单元(电控模块)对整个机构进行控制，在相关条件符合时可手动或自动完成锁定和解锁动作，适用于风机检修、应急等各个工况。
34.本发明采用齿形锁块与轮毂轴承内齿圈啮合的方式抵抗轮毂侧传递的扭矩从而
实现锁定功能，提高了锁定机构的可靠性和稳定性。
35.本发明所提供的齿形锁块与轮毂轴承内圈啮合的过程采用推入的方式实现啮合动作，容错率高，不会出现冲击，间接保护了电机，从而使得可靠性和经济性都有大幅提升。
附图说明
36.图1为本发明一种回转式变桨锁定装置的主视图；
37.图2为本发明一种回转式变桨锁定装置的俯视图；
38.图3为本发明一种回转式变桨锁定装置的剖视图；
39.图4为本发明一实施例提供的回转式变桨锁定装置处于解锁状态时的位置关系示意图；
40.图5为本发明一实施例提供的回转式变桨锁定装置处于锁定状态时的位置关系示意图。
具体实施方式
41.以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的一种直动式变桨锁定装置作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
42.如图1、2所示，本实施例提供一种回转式变桨锁定装置，包括：安装模块100，其设置在所述风力发电机组电变桨系统中的轮毂腹板上；锁定模块200，其设置在所述安装模块100内，其第一端与所述风力发电机组电变桨系统中的轮毂轴承内齿圈相对设置；传动模块300，其一端与所述锁定模块200的第二端连接，所述锁定模块200的第二端端面垂直于锁定模块200的第一端端面；电控模块400，其与所述传动模块300的另一端连接；所述电控模块400用于根据接收到的控制信号控制所述传动模块300进行传动，以推动所述锁定模块200朝向所述轮毂轴承内齿圈运动，进行锁定操作；或者，带动所述锁定模块200远离所述轮毂轴承内齿圈500运动，进行解锁操作。
43.如图3所示，所述的安装模块100包括：套筒102、压板103和耐磨块101；所述的套筒102包括相互连接的基底部和容置部，所述基底部设有一法兰，所述法兰连接于轮毂腹板10；所述容置部上设有一容置滑槽，所述锁定模块200位于所述容置滑槽内部；所述压板103设置在所述容置滑槽顶部；所述耐磨块设置于套筒102中，用于承载所述的锁定模块200。
44.具体地，所述套筒采用热成型和机加工等工艺制作的一体式结构，其中心设计有可供齿形锁块移动的容置滑槽，在容置滑槽又设计有用来保存润滑脂的润滑槽，套筒上表面设计有螺纹孔用来与压板进行连接，是整个装置零部件的安装基础，上述的压板103为d形板结构，其上设计螺栓连接孔用来跟套筒进行连接，并设计有位置传感器的安装位。所述耐磨块为板形中间带有圆孔的长方形板结构，供齿形锁块在其表面滑动。
45.继续参见图3，所述的锁定模块200包括：齿形锁块201，所述齿形锁块201的第一端设有若干个与所述轮毂轴承内齿圈相匹配的齿结构，所述齿形锁块201的内部设有一锁块滑槽，所述的耐磨块可相对于锁块滑槽中滑动；环形密封条，其设置于齿形锁块的密封槽内，并位于容置滑槽与齿形锁块之间，用于在齿形锁块与套筒可供齿形锁块移动的限位滑槽之间起到密封作用。
46.在具体实施例中，所述齿形锁块为带有3个齿的近长方体结构，内部设计有可供耐磨块滑动的锁块滑槽，并且在齿形的另一端面设计有通向耐磨块滑槽的螺纹孔用来安装注油嘴和加注润滑油。
47.所述的传动模块300包括：驱动滑块302，其设置于齿形锁块201的第二端端部内；曲轴301和轴承盒303；所述曲轴输入轴设置于轴承盒303内，所述曲轴输出轴连接于驱动滑块；所述曲轴输出轴的轴心与输入轴轴心平行且不重合，所述的驱动滑块用于将曲轴输出的旋转运动在与齿形锁块配合后转化为直线运动。
48.所述的电控模块包括：减速机401和驱动电机402；所述的减速机401输出轴连接于曲轴的输入轴；所述驱动电机402与所述减速机的输入轴连接，用于根据接收到的控制信号向所述减速机401提供旋转动力。
49.具体的，所述的曲轴输入轴端部设有一沿其轴向延伸的内六角盲孔，所述减速机401的输出轴插入至所述内六角盲孔内部，上述的轴承盒可以为一体式轴承盒，包括轴承、唇形密封圈及轴承座，所述轴承座为带有法兰的套筒结构，法兰上设计有轴向均布的安装孔，端面设计有周向均布的螺纹孔用于安装减速机的输出端，外侧表面设计有螺纹孔用来安装注油嘴。另外，减速机输出轴与曲轴输入轴之间的连接也可以采用常见的平键连接或花键连接，其效果与采用六角盲孔类似，这里不再赘述。
50.进一步地，所述的耐磨块101中间部位还设有一圆孔，所述曲轴301穿过耐磨块的圆孔连接于驱动滑块302。
51.在具体实施例中，所述电控模块400还包括：位置传感器403，其设置在所述压板103上，与所述风力发电机组电变桨系统中的风力发电机主控系统连接；所述位置传感器403用于监测所述齿形锁块201的位置。
52.如图5所示，所述驱动电机402接收到的所述控制信号为锁定信号时，所述驱动电机402旋转带动所述减速机401旋转，所述减速机401带动曲轴301旋转，所述曲轴301旋转运动传动到驱动滑块302后转化为驱动滑块302相对于齿形锁块201的直线运动以及齿形锁块201相对于套筒102的直线运动，进而驱动齿形锁块201向靠近所述轮毂轴承内齿圈500移动，所述齿形锁块201的若干个齿结构与轮毂轴承内齿圈相啮合以抵抗所述轮毂侧所传递的扭矩。
53.具体的，在风机运行时，本实施例处于正常解锁状态，齿形锁块201与轮毂轴承内齿圈之间设计有足够的间隙以保证在叶片变桨时变桨轴承内齿圈的齿顶与齿形锁块的齿顶不会干涉，风机正常运行。此时齿形锁块与轴承内圈的位置关系如图4所示。
54.当风场检测到强风需要将叶片调整为顺桨位进行锁定时，由风机主控系统发出信号(此信号可以是自动发出，也可以认为手动发出)传递到本实施例的电控模块400，所述电控模块400发出锁紧信号至驱动电机402，然后执行锁紧动作。其步骤如下：
55.驱动电机402接收信号开始运转，将旋转运动传递至减速箱(减速机401)，经减速
箱后再传递至传动模块300的曲轴301。旋转运动通过曲轴301与驱动滑块302之间的转动以及驱动滑块302与齿形锁块之间的滑动带动齿形锁块进行水平移动。齿形锁块完成水平位移之后与轮毂变桨轴承内齿圈形成啮合关系以抵抗叶片轮毂侧传递的扭矩。
56.当风速正常后，再由主控系统发出电机反转的信号至本机构的电控模块400，传动模块300按照相反的方向运动，执行解锁动作。
57.即如图4所示，所述驱动电机402接收到的所述控制信号为解锁信号时，所述驱动电机402旋转带动所述减速机401旋转，所述减速机401带动曲轴旋转，所述曲轴301旋转运动传动到驱动滑块302后转化为驱动滑块302相对于齿形锁块201的直线运动以及齿形锁块201相对于套筒的直线运动，进而驱动齿形锁块向远离所述轮毂轴承内齿圈移动，所述齿形锁块201的若干个齿结构与轮毂轴承内齿圈之间的距离达到预设间距后，解锁完成。
58.本实施例采用电控单元(电控模块)对整个机构进行控制，在相关条件符合时可手动或自动完成锁定和解锁动作，适用于风机检修、应急等各个工况。
59.本实施例采用齿形锁块与轮毂轴承内齿圈啮合的方式抵抗轮毂侧传递的扭矩从而实现锁定功能，提高了锁定机构的可靠性和稳定性。
60.本实施例所提供的齿形锁块与轮毂轴承内圈啮合的过程采用推入的方式实现啮合动作，容错率高，不会出现冲击，间接保护了电机，从而使得可靠性和经济性都有大幅提升。
61.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
62.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“高度”、“厚度”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
63.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
64.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示
第一特征水平高度小于第二特征。
65.尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。