用于风力发电机组的叶轮锁定机构及风力发电机组的制作方法

本实用新型涉及一种用于风力发电机组的叶轮锁定机构及风力发电机组。

背景技术：

对于直驱式风力发电机组来说，在机组维护、检修等情况下，维护人员需要进入到轮毂中，为了确保维护人员的安全，在进入轮毂之前，需要对叶轮进行锁定。

一般传统的叶轮锁定装置布置在发电机与轴系连接法兰上，叶轮锁定装置连接转动部件和静止部件。如图1所示，在传统的直驱式风力发电机组锁定结构中，动轴1和轮毂3相连，定轴2和底座4相连，动轴1和定轴2的靠近叶轮侧的锁定安装位置处分别形成有叶轮锁定法兰5和6，通过锁定叶轮锁定法兰5和6来锁定转动轴的周向旋转，从而可实现对叶轮的锁定。

然而，随着风力发电机组单机容量的增大，载荷也随之越来越大，要实现叶轮的安全锁定，需要更大的锁定半径，即，需要锁定安装位置的法兰(例如，叶轮锁定法兰5和6)直径更大，这种超大尺寸的法兰，铸造加工成本高，同时很大程度上会超过道路运输尺寸限制，对于风力发电机组的设计构成极大威胁。

技术实现要素：

为了解决上述风力发电机组的叶轮锁定装置尺寸过大、加工成本较高、不易运输等问题，本实用新型提供了一种用于风力发电机组的叶轮锁定机构及风力发电机组。

本实用新型的一方面提供一种用于风力发电机组的叶轮锁定机构，风力发电机组包括：动轴，动轴连接到风力发电机组的轮毂；定轴，定轴连接到风力发电机组的底座，叶轮锁定机构包括：第一锁定部，第一锁定部形成在动轴的侧壁上；第二锁定部，第二锁定部形成在定轴的侧壁上，并与第一锁定部对应；锁定件，锁定件与第一锁定部和第二锁定部配合，以在径向上将动轴和定轴彼此锁定，或将动轴与定轴解锁。

优选地，第一锁定部和第二锁定部可为锁定孔。

优选地，锁定件可设置在第二锁定部中。

优选地，锁定件可包括可伸缩构件，可伸缩构件能够从第二锁定部中伸出或缩回。

优选地，锁定件可为液压锁定销。

优选地，叶轮锁定机构可包括多对第一锁定部和第二锁定部以及多个锁定件。

优选地，多对第一锁定部和第二锁定部中的至少两对在动轴和定轴的轴向方向上的位置可不同。

优选地，多对第一锁定部和第二锁定部中的至少两对相对于动轴和定轴的轴线可对称设置。

优选地，沿着第二锁定部的边缘可形成有从定轴的外侧壁突出的凸台，凸台的上表面整体上平坦。

本实用新型的另一方面提供一种风力发电机组，风力发电机组包括如上所述的叶轮锁定机构。

根据本实用新型的用于风力发电机组的叶轮锁定机构及风力发电机组，相比于传统的法兰锁定结构，改变了传统的锁定布局设计，不需要超大的锁定法兰，完全避免了运输尺寸的限制，可降低超大法兰的运输、制造及加工成本高，并且可降低轴系的运输、铸造以及加工成本。此外，也解决了传统的法兰锁定结构对大功率的风力发电机组的发展构成限制的问题。

根据本实用新型的用于风力发电机组的叶轮锁定机构及风力发电机组，可以进行多位置锁定设计，可在保持铸件主体结构简单的同时增加锁定力矩，提高了锁定的可靠性，能够满足大功率风力发电机组叶轮锁定的要求，为更大功率的风力发电机组的锁定设计提供依据。

附图说明

图1是根据现有技术的风力发电机组的叶轮锁定装置的示意图。

图2是根据本实用新型的实施例的风力发电机组的叶轮锁定机构的立体图。

图3是图2所示的根据本实用新型的实施例的风力发电机组的叶轮锁定机构的截面图。

图4是根据本实用新型的另一实施例的风力发电机组的叶轮锁定机构的立体图。

图5是图4所示的根据本实用新型的另一实施例的风力发电机组的叶轮锁定机构的截面图。

附图标号说明：

1、10：动轴，2、20：定轴，3：轮毂，4：底座，5、6：锁定法兰，30：叶轮锁定机构，31：第一锁定部，32：第二锁定部，33：锁定件。

具体实施方式

现在将参照附图更全面的描述本实用新型的实施例，在附图中示出了本实用新型的示例性实施例。在附图中，相同的标号始终表示相同的组件。为了清楚地示出各部件的内部构造及连接关系，附图中的部分组件(例如，风力发电机组的轮毂和底座)进行了省略示意。

下面将参照图2和图3详细描述根据本实用新型的实施例的风力发电机组的叶轮锁定机构的具体构造，其中，为了清楚地示出下面将描述的叶轮锁定机构30的第一锁定部31和第二锁定部32的结构，在图2中省略示出叶轮锁定机构30的锁定件33，而在图3中示出锁定件33的位置及构造。

如图2和图3所示，风力发电机组包括动轴10和定轴20。动轴10连接到风力发电机组的轮毂(见图1)，定轴20连接到风力发电机组的底座(见图1)。

根据本实用新型的实施例的用于风力发电机组的叶轮锁定机构30包括第一锁定部31、第二锁定部32和锁定件33。

第一锁定部31形成在风力发电机组的动轴10的侧壁上，第二锁定部32形成在风力发电机组的定轴20的侧壁上，并与第一锁定部31对应，从而在需要对动轴10进行锁定时第一锁定部31和第二锁定部32可在径向上彼此相对。这里，第一锁定部31和第二锁定部32可以为动轴10和定轴20的侧壁的一部分或者可以是另外设置在动轴10和定轴20的侧壁上的构件。

锁定件33与第一锁定部31、第二锁定部32配合，以将动轴10和定轴20彼此锁定，或将动轴10与定轴20解锁。

在对风力发电机组的叶轮锁定时，锁定件33在动轴10和定轴20的径向上将动轴10和定轴20的对应的第一锁定部31和第二锁定部32的位置彼此锁定，以限制动轴10和定轴20彼此相对运动。在释放叶轮的锁定时，锁定件33能够允许动轴10和定轴20相对运动。

作为示例，第一锁定部31和第二锁定部32可为形成在动轴10和定轴20上的锁定孔，锁定件33可在径向上穿过两个锁定孔，以限制动轴10的周向移动，从而锁定连接到动轴10的叶轮的位置。

优选地，如图3所示，锁定件33可设置在第二锁定部32中，并且可包括能够在径向上从第二锁定部32插入到第一锁定部31中或从第一锁定部31缩回的可伸缩构件。当需要对叶轮进行锁定时，可在第一锁定部31与第二锁定部32位置对应的情况下，使锁定件33的可伸缩构件从第二锁定部32插入到形成为孔的第一锁定部31中，实现对二者锁定。在需要对叶轮进行解锁时，可使锁定件33的可伸缩构件缩回以位于不干涉第一锁定部31和第二锁定部32的相对运动的位置。

例如，锁定件33可以是液压锁定销。例如，如图3所示，锁定件33可包括销体和销筒，销筒可从定轴20的外侧插入到第二锁定部32中并固定在第二锁定部32上，销体设置在销筒中，销筒可通过连接油管连接到液压泵，可通过液压泵向销筒中注入液压油来控制销体从销筒中伸出或缩回，当销体从销筒中伸出时，可插入到第一锁定部31中，实现锁定；当销体缩回至销筒中，可不与第一锁定部31干涉，即将第一锁定部31与第二锁定部32解锁。此外，锁定件33不限于上述构造，其也可包括电动可伸缩构件(例如，类似电动丝杠原理的直线往复运动的电力驱动装置)或者为其他非可伸缩的限位构件(例如，限位栓等)，其结构没有特别限制，只要能设置在第一锁定部31和第二锁定部32中以限制第一锁定部31和第二锁定部32彼此的相对运动即可。

此外，在第一锁定部31和第二锁定部32形成为锁定孔的情况下，如图3所示，可沿着锁定孔的边缘形成从动轴10的侧壁表面突出的凸台，凸台的上表面整体上可呈平坦的形状，以用于将锁定件33更稳固地固定到第二锁定部。凸台可具有与锁定孔对应的形状，例如，如图2所示，凸台可形成环形形状。

此外，在第一锁定部31与定轴20之间以及第二锁定部32与动轴10之间在径向方向上可形成有一定间隙，以确保在叶轮不被锁定的情况下锁定部之间以及锁定件与锁定部之间不发生干涉。

在上述构造的叶轮锁定机构30中，省去了如图1中的锁定法兰，将锁定位置后移至铸件主体(动轴10和定轴20的主体)上，可通过在铸件主体上开孔等方式锁定定轴和动轴，通过实现在定轴侧对动轴的锁定，使得锁定位置可更靠近机舱侧，从而实现了对叶轮的锁定。

此外，采用上述叶轮锁定机构30，锁定位置位于动轴10和定轴20的主体上，一方面使得诸如锁定孔的锁定部的高度降低，不需要再在法兰上增加锁定位置，降低铸件重量，从而节约成本；另一方面锁定部在铸件主体上，结构简单，铸造和加工成本降低，同时对于现场运维来说，锁定位置在铸件的主体上，周边没有复杂的结构，运维方便。

下面将参照图4和图5详细描述根据本实用新型的另一实施例的风力发电机组的叶轮锁定机构30的具体构造。类似地，在图4中省略示出锁定件33，而在图5中示出锁定件33的位置及构造。

在图2和图3所示的示例中，尽管示出叶轮锁定机构30包括两个锁定位置，但是锁定位置的布置其不限于此，叶轮锁定机构30也可包括一个锁定位置或多于两个的锁定位置。

具体来说，如图4和图5所示，根据本实用新型的另一实施例的叶轮锁定机构30包括多对第一锁定部31和第二锁定部32以及多个锁定件33。这里，根据本实用新型的另一实施例的叶轮锁定机构30与上面参照图2和图3描述的叶轮锁定机构30之间的区别主要在于锁定位置的布局，因此，将省略对相同构件的重复描述。

多对第一锁定部31和第二锁定部32对应地形成在动轴10和定轴20的侧壁上，从而在锁定需要对动轴10时，可通过多对第一锁定部31和第二锁定部32进行锁定。这里，彼此对应的一个第一锁定部31和一个第二锁定部32被称为一对第一锁定部31和第二锁定部32，多对第一锁定部31和第二锁定部32指的是多对彼此对应的第一锁定部31和第二锁定部32。

优选地，多对第一锁定部31和第二锁定部32中的至少两对可相对于动轴10和定轴20的轴线对称设置。例如，如图4所示，可在动轴10和定轴20上设置四对第一锁定部31和第二锁定部32，四对第一锁定部31和第二锁定部32中的每两对相对于轴线对称地设置，以能够在对称的位置处对动轴10进行锁定，使得锁定更加稳固。然而，根据本实用新型的锁定部不限于此，可根据实际需要设置大于四对的锁定部，并且多对锁定部中的一些可两两对称设置，多对锁定部中的另一些可不对称地设置。

此外，多对第一锁定部31和第二锁定部32中的至少两对在动轴10和定轴20的轴向方向上的位置可不同，以能够在轴向上的不同位置(例如，轴的不同截面位置)处提供锁定力，使得受力分散，避免对轴向上的同一截面处施力过大，对动轴和定轴造成损坏。

与根据图2和图3所述的实施例相比，在图4和图5所示的叶轮锁定机构30中，可在动轴和定轴的圆周设置多个锁定位置，可布置多对锁定部，增大锁紧力矩，能够适应于载荷更大的风力发电机组。

此外，为了进一步增强锁定强度，除了上面的实施例中描述的在周向上设置多个锁定位置外，也可在轴向上增加锁定位置，例如，可沿着动轴和定轴的轴向设置多对第一锁定部31和第二锁定部32。

针对较大的载荷，铸件主体(动轴和定轴)周边没有复杂结构，可以在圆周方向或者轴长方向布置多个锁定位置，可完全满足大功率的风力发电机组(例如，大兆瓦风力发电机组)的锁定要求，为大功率风力发电机组的叶轮锁定提供了有力支持。

根据本实用新型的实施例，还可提供一种风力发电机组，该风力发电机组可包括如上所述的叶轮锁定机构。

根据本实用新型的用于风力发电机组的叶轮锁定机构及风力发电机组，相比于传统的法兰锁定结构，改变了传统的锁定布局设计，不需要超大的锁定法兰，完全避免了运输尺寸的限制，可降低超大法兰的运输、制造及加工成本高，并且可降低轴系的运输、铸造以及加工成本。此外，也解决了传统的法兰锁定结构对大功率的风力发电机组的发展构成限制的问题。

此外，根据本实用新型的用于风力发电机组的叶轮锁定机构及风力发电机组，可以进行多位置锁定设计，可在保持铸件主体结构简单的同时增加锁定力矩，提高了锁定的可靠性，能够满足大功率风力发电机组叶轮锁定的要求，为更大功率的风力发电机组的锁定设计提供依据。

虽然已经参照本实用新型的示例性实施例具体示出和描述了本实用新型，但是本领域普通技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本实用新型的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节的各种改变。