驱动机构、叶片锁定装置及风力发电机组的制作方法

本实用新型涉及驱动件技术领域，特别是涉及驱动机构及风力发电机组。

背景技术：

随着能源与环境的压力增加，清洁可再生的新能源近年受到普遍重视。在各类绿色能源中，风能是前景潜力巨大的可再生能源之一，其使用清洁，成本较低，取用不尽。风力发电具有装机容量增长空间大，成本下降快，安全、能源永不耗竭等优势。而且风力发电技术相对比较成熟，并且最具有大规模商业开发条件、成本相对较低。利用风能发电日益受到关注并展现出广阔的成长空间。中国风能丰富，风力发电装备制造业具有广阔的市场空间和光明的前景。

一般地，风力发电机组中利用风力带动叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。并且，在遇到台风等紧急情况下需要对叶片进行制动，防止风力发电机组受到损坏。但是，在实际风速超出设计范围的极端情况，例如超强台风情况下，变桨电机制动扭矩不能满足制动要求，桨叶可能会发生意外转动，无法有效锁止叶片。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种驱动机构、叶片锁定装置及风力发电机组，以为风力发电机组中的叶片提供有效制动。

一种驱动机构，所述驱动机构包括驱动件和制动组件，所述制动组件包括:

外壳；

轴套和传动轴，所述轴套设于所述外壳内，所述传动轴部分伸入所述外壳，所述轴套相对的两端分别套设有所述驱动件的输出端和所述传动轴伸入所述外壳的一端；及

制动件，设于所述外壳内且套设于所述传动轴外，所述制动件可选择地锁定或松开所述传动轴。

上述驱动机构可设置于叶片锁止装置，当锁止机构需要锁定叶片时，制动件松开传动轴，通过驱动件带动传动轴运动，进而带动锁止机构由解锁位置移动至锁定位置；当锁止机构在锁定位置移动到位后，驱动件停机，同时锁定件锁紧传动轴，对传动轴施加锁紧力，以固定传动轴。这样，当叶轮受到的转动惯量较大时，被锁止件固定住的传动轴不会转动，进而保证锁止件可以继续保持在锁止位置提供有效锁止，防止叶片受到较大转动惯量时意外转动。同时，通制动件固定住传动轴，传动轴不会直接将外部扭矩传递给驱动件，保护驱动件，进而保护叶片锁止装置。

在其中一个实施例中，所述制动件通电时松开所述传动轴，所述制动件断电时锁定所述传动轴。

在其中一个实施例中，所述制动件为失电电磁制动器。

在其中一个实施例中，还包括轴承，所述轴承装配于所述外壳内壁上，且套设于所述轴套外。

在其中一个实施例中，所述外壳包括轴承座和制动罩，所述轴承配接于所述轴承座上，所述制动罩与所述轴承座连接且罩设于所述制动件外。

在其中一个实施例中，所述制动件配接于所述轴承座朝向所述制动罩的侧面。

在其中一个实施例中，所述传动轴和所述驱动件的输出端同轴设置。

在其中一个实施例中，所述驱动件为电机。

一种叶片锁定装置，包括锁定机构和上述驱动机构，所述驱动机构可带动所述锁定机构在阻挡叶片旋转的锁定位置、和允许所述叶片旋转的解锁位置之间往复移动。

一种风力发电机组，包括上述叶片锁定装置。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中叶片锁止装置一个视角的结构示意图；

图2为图1所示叶片锁止装置另一视角的结构示意图；

图3为图1所示叶片锁止装置中驱动机构的结构示意图。

210、叶片；211、锁止间隙；212、连接螺栓；230、固定圈；100、叶片锁止装置；10、底座；11、通孔；12、压板；14、连接架；30、驱动机构；32、驱动件；34、传动轴；36、制动组件；361、外壳；362、轴套；364、制动件；365、轴承；366、轴承座；367、制动罩；50、锁止机构；52、滑动组件；521、滑块；523、连接件；525、传动板；54、锁止件；56、导柱；72、第一子感应器；74、第二子感应器；90、挡片；92、第一行程开关；94、第二行程开关。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参阅图1和图2，本实用新型一实施例中，提供一种风力发电机组。风力发电机组中利用风力带动叶片210旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。

具体地，风力发电机组包括塔筒、变桨装置、轮毂、叶片210及发电机，发电机和轮毂设置于塔筒上，且叶片210装配在轮毂上相对塔筒可旋转地设置，以带动发电机的转子旋转发电。变桨装置包括变桨驱动机构和变桨轴承365，变桨轴承365装配在轮毂上，且叶片210和变桨轴承365的活动圈通过连接螺栓212连接，变桨驱动机构与活动圈传动连接，以驱动活动圈旋转，进而实现调节叶片210位置的功能。

在一些实施例中，风力发电机组还包括叶片锁止装置100，叶片210与变桨轴承365的活动圈通过多个间隔设置的连接螺栓212连接，叶片锁止装置100设于变桨轴承365的固定圈230上，且可与连接螺栓212沿叶片210的旋转方向抵接，进而可阻挡叶片210旋转，以对叶片210提供有效制动，同时不会影响变桨驱动机构，防止变桨装置损坏，防止风力发电机组出现安全问题。其中，变桨轴承365的活动圈可以为内圈，变桨轴承365的固定圈230可以为外圈；或者，变桨轴承365的活动圈为外圈，变桨轴承365的固定圈230为内圈，能够实现活动圈和固定圈230的相对转动即可。

叶片锁止装置100包括底座10、驱动机构30及锁止机构50，驱动机构30设于底座10上，锁止机构50在驱动机构30的带动下，于阻挡叶片210旋转的锁止位置和允许叶片210旋转的解锁位置之间往复移动。其中，通过底座10可将叶片锁止装置100装配到变桨轴承365的固定圈230上，并且锁止机构50可在驱动机构30的带动下移动至锁止位置，阻挡叶片210旋转，实现对叶片210的制动。当出现台风等极端情况时，可采用该叶片锁止装置100对风力发电机组中的叶片210进行制动，而非像传统风力发电机组中采用变桨装置进行制动，即在极端情况下不需要通过变桨装置进行制动，保护变桨装置，防止变桨装置失效而带来安全隐患。

底座10包括压板12和连接架14，压板12装配于变桨轴承365的固定圈230上；连接架14包括相交连接的第一连接部和第二连接部，第一连接部和第二连接部中的一者与压板12连接，第一连接部和第二连接部中的另一者上装配有驱动机构30，锁止机构50在驱动机构30的驱动下相对压板12升降，以伸入或退出叶片210上连接螺栓212的旋转路径，进而阻挡或允许叶片210旋转。这样，通过底座10装配驱动机构30及锁止机构50。

请参阅图1和图3，驱动机构30包括驱动件32及传动轴34，传动轴34传动连接于驱动件32和锁止机构50之间，传动轴34可将驱动件32输出的运动转化为锁止机构50的往复移动，进而实现锁定及解锁叶片210的功能。可选地，传动轴34与锁止机构50螺纹连接，驱动件32为电机，驱动件32可带动传动轴34旋转，进而带动锁止机构50沿传动轴34的轴向往复移动。可以理解地，也可以通过其他驱动方式实现锁止机构50的往复移动，在此不做限定。

一些实施例中，驱动机构30还包括制动组件36，制动组件36连接于驱动件32和传动轴34之间，制动组件36具有允许传动轴34和驱动件32的输出端同步运行的联动状态、和阻止传动轴34及驱动件32的输出端运动的制动状态。这样，在驱动件32的输出端设置制动组件36，并且制动组件36可以对传动轴34施加制动力，当与传动轴34连接的锁止机构50受到的外力较大时(例如出现台风，叶片210受到的转动惯量较大时，叶片210向锁止机构50传递较大的外力)，被制动组件36固定住的传动轴34会继续保持在原位置，进而使锁止机构50继续保持在锁止位置来提供有效锁止，防止叶片210受到较大转动惯量时意外转动。同时，通制动组件36固定住传动轴34，传动轴34不会直接将外部扭矩传递给驱动件32，保护驱动件32，进而保护叶片锁止装置100。

进一步地，制动组件36包括轴套362及制动件364，轴套362相对的两端分别套设有驱动件32的输出端和传动轴34，制动件364套设于传动轴34，并可选择地锁定或松开传动轴34，通过轴套362连接驱动件32的输出端和传动轴34，并且在传动轴34外套设制动件364，以通过制动件364锁紧或松开传动轴34。例如，当锁止机构50需要锁定叶片210时，制动件364松开传动轴34，通过驱动件32带动传动轴34运动，进而带动锁止机构50由解锁位置移动至锁定位置；当锁止机构50在锁定位置移动到位后，驱动件32停机，同时锁定件锁紧传动轴34，对传动轴34施加锁紧力，以固定传动轴34。这样，当叶轮受到的转动惯量较大时，被锁止件54固定住的传动轴34不会转动，进而保证锁止件54可以继续保持在锁止位置，防止叶片210受到较大转动惯量时意外转动。同时，通制动件364固定住传动轴34，传动轴34不会直接将外部扭矩传递给驱动件32，保护驱动件32，进而保护叶片锁止装置100。

一些实施例中，制动组件36还包括外壳361，轴套362设于外壳361内，传动轴34部分伸入外壳361，轴套362相对的两端分别套设有驱动件32的输出端和传动轴34伸入外壳361的一端。如此，通过外壳361收容保护轴套362，且外壳361允许传动轴34的一端伸入与轴套362配接，实现传动轴34和驱动件32输出端的传动连接。

具体地，制动件364通电时松开传动轴34，制动件364断电时锁定传动轴34，这样通过控制制动件364通断电来选择性地锁紧或松开传动轴34。可选地，制动件364为失电电磁制动器。

进一步地，驱动机构30还包括轴承365，轴承365装配于外壳361内壁上，且套设于轴套362外，当驱动件32的输出轴旋转时，带动轴套362旋转进而带动轴套362另一端的传动轴34旋转。同时，通过轴承365支撑轴套362，轴套362可以灵活转动。可选地，驱动件32的输出端和传动轴34同轴设置，以保证传动的准确性。

更进一步地，外壳361包括轴承座366和制动罩367，轴承365配接于轴承座366上，以通过轴承座366装配轴承365；制动罩367与轴承座366连接且罩设于止动件外，轴承座366作为止动罩的安装基础，且通过制动罩367保护内部的制动件364。

可选地，制动件364配接于轴承座366朝向制动罩367的侧面，通过轴承座366支撑制动件364，这样制动件364可以受控地与传动轴34接触或分离，而不需要通过传动轴34进行支撑，以有效制动传动轴34。

锁止机构50包括滑动组件52和锁止件54，滑动组件52和驱动机构30传动连接，并在驱动机构30的作用下相对底座10升降。具体地，滑动组件52与驱动机构30中的传动件螺纹连接，传动件旋转时带动滑动组件52升降。锁止件54固定于滑动组件52上，并在滑动组件52的带动下伸入或退出叶片210上相邻两个螺栓之间的锁止间隙211，其中连接螺栓212连接叶片210和变桨轴承365的转动圈。也就是说，通过多个间隔设置的连接螺栓212将叶片210配接于变桨轴承365的转动圈上，实现叶片210和变桨装置的连接。并且，利用相邻两个连接螺栓212之间的空间作为锁止间隙211，通过锁止件54和锁止间隙211的配合便可实现对叶片210的锁定。具体地，当滑动组件52在传动轴34的带动下相对底座10往复移动时，会带动锁止件54相对底座10往复升降，进而会伸入或退出锁止间隙211，实现叶片210的锁定和解锁功能。

可选地，底座10上开设有允许锁止件54穿过并伸入锁止间隙211的通孔11，锁止件54可穿过底座10伸入底座10底部的锁止间隙211以进行叶片210锁止工作。具体地，底座10中的压板12上开设有上述通孔11。

进一步地，滑块521组件包括滑块521、连接件523及传动板525，滑块521与传动轴34传动连接，在传动轴34的带动下相对压板12升降，连接件523连接于滑块521和传动板525之间，将传动板525连接到滑块521上，且传动板525上固定装配锁止件54，以为锁止件54提供安装基础。

一些实施例中，叶片锁止装置100还包括导柱56，导柱56固定于底座10，滑动组件52套设于导柱56且沿导柱56可滑动设置，以通过导柱56引导滑动组件52相对底座10升降移动。具体地，传动板525上开设有过孔，过孔内装配有直线轴承365，导柱56套设于直线轴承365内，当传动轴34旋转时带动滑块521往复移动，进而带动传动板525沿导柱56往复移动，而传动板525通过直线轴承365与导柱56接触滑动，保证滑动的顺畅性。

一些实施例中，叶片锁止装置100还包括控制器和感应器，感应器用于检测锁止间隙211是否位于锁止件54的移动路径上，控制器在锁止间隙211位于锁止件54的移动路径上时控制驱动机构30开启，进而使锁止件54在驱动机构30的作用下插入锁止间隙211，防止锁止件54与锁止间隙211错位而无法有效阻挡叶片210。

具体地，连接螺栓212包括沿转动圈周向均匀间隔分布的多个，感应器包括沿平行转动圈周向间隔分布的第一子感应器72和第二子感应器74；其中，第一子感应器72检测到多个连接螺栓212中的一者到达第一相对位置，且第二子感应器74检测到多个连接螺栓212中的另一者到达第二相对位置时，锁止间隙211转动至锁止件54的移动路径上，控制器可以控制驱动机构30开启来带动锁止件54准确地插入锁止间隙211内。

其中，在底座10上沿平行转动圈周向的方向间隔设置第一子感应器72和第二子感应器74，当第一子感应器72和第二子感应器74分别到达了第一相对位置和第二相对位置时，才判断出锁止间隙211转动到了锁止件54的移动路径上，如此提高检测精度。具体地，第一相对位置和第二相对位置可根据实际情况进行设定，例如沿叶片210旋转的方向，每个连接螺栓212都具有相对的首部和尾部，在叶片210旋转过程中，每个连接螺栓212的首部和尾部依次经过第一子感应器72及第二子感应器74。当第一子感应器72检测到多个连接螺栓212中一者的尾部，同时第二子感应器74检测到多个连接螺栓212中另一者的首部时，锁止件54刚好位于锁止间隙211上方，且底板上的通孔11与锁止间隙211对齐，锁止件54可穿过通孔11插入锁止间隙211对叶片210进行锁止。

一些实施例中，叶片锁止装置100还包括挡片90、第一行程开关92和第二行程开关94，挡片90配接于滑动组件52并与滑动组件52同步往复移动，具体地挡片90配接于滑块521上。第一行程开关92和第二行程开关94间隔设于底座10上且分别位于相对的第一极限位置和第二极限位置处，控制器在挡片90经过第一行程开关92及第二行程开关94时控制驱动机停机。这样，通过第一行程开关92和第二行程开关94限制滑动组件52的移动行程，防止滑动组件52相对底座10移动的过高或过低。

本实用新型一实施例中，还提供一种上述叶片锁止装置100，能够为叶片210提供有效锁止，且防止变桨装置受到损坏，提高风力发电机组的安全性能。

本实用新型一实施例中，还提供一种上述驱动机构30，驱动机构30包括驱动件32、传动轴34及制动组件36，制动组件36连接于驱动件32和传动轴34之间，制动组件36具有允许传动轴34和驱动件32的输出端同步运行的联动状态、和阻止传动轴34及驱动件32的输出端运动的制动状态。这样，在驱动件32的输出端设置制动组件36，并且制动组件36可以对传动轴34施加制动力，当与传动轴34连接的锁止机构50受到的外力较大时(例如出现台风，叶片210受到的转动惯量较大时，叶片210向锁止机构50传递交到的外力)，被制动组件36固定住的传动轴34会继续保持在原位置，进而使锁止机构50继续保持在锁止位置来提供有效锁止，防止叶片210受到交到转动惯量时意外转动。同时，通制动组件36固定住传动轴34，传动轴34不会直接将外部扭矩传递给驱动件32，保护驱动件32，进而保护叶片锁止装置100。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。