CN110088465A - 用于风能设备的转子止动装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种转子止动装置(10)、一种风能设备(100)以及一种用于使转子(106)止动和/或转动的方法。转子止动装置包括转子、旋转组件和位置固定的静止组件，包括：可设置在旋转组件上的齿盘(11、52、62、72、200、200’、200”、300、300’、300”、400、400’、400”)，所述齿盘具有多个沿着环周设置的止动凹部(12、15)，其中两个相邻的止动凹部构成齿(16、520)；第一止动模块(25、120)，所述第一止动模块具有至少一个第一止动元件(122)；第二止动模块(26、130)，所述第二止动模块具有至少一个第二止动元件(132)，其中第一和第二止动模块可设置在静止组件上，其中第一和第二止动元件设置和构成为，接合到齿盘的止动凹部中，其中沿齿盘的环周方向，第一止动元件与第二止动元件的间距(A1)为齿盘的齿尖间距(Z)的非整数倍。

Description

用于风能设备的转子止动装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于风能设备的转子止动装置，一种风能设备以及一种用于使风能设备的转子止动和/或转动的方法。
背景技术
风能设备将风能转换为电能。风能设备的主要构型是三叶片式水平轴风能设备，其中在运行时转子处于迎风侧且其机器舱设置在塔上，并且风向被主动地跟随。
风能设备的空气动力学转子优选包括一个、两个或更多个转子叶片，所述转子叶片优选固定在一个共同的毂上。该毂此外优选抗扭地与旋转组件连接。在具有直接驱动，即没有用于变换的传动装置的风能设备中，转子例如经由毂和轴颈驱动发电机转子。此外，在具有传动装置的风能设备中，旋转组件通常包括将转子和传动装置彼此连接的转子轴。因此，转子的转动运动通过传动装置转换为传动装置输出运动，使得紧接着该传动装置输出运动又能够被传递给发电机。
在本申请的意义上，将风能设备的具有通常三个转子叶片的空气动力学转子理解为转子。在本申请的意义上，将发电机的，优选用于风能设备的发电机的电动力学转子理解为发电机转子。在本申请的意义上的发电机既包括内转子发电机也包括外转子发电机，在所述内转子发电机中，发电机转子径向地在定子之内旋转，在所述外转子发电机中，发电机转子径向地在外部围绕定子旋转。风能设备的空气动力学转子可在不同情况下止动，其中还优选的是，转子在特定的转动位置中止动。
例如能够需要的是，使转子止动，以便实施维修和/或维护工作，例如在吊舱的内部中或在毂的区域中。此外，能够变得需要的是，一旦装配和/或拆卸风能设备就得使转子止动。例如，如果并非所有预定的转子叶片被设置并且转子因此处于不稳定的位置，那么产生用于经转子保持在限定位置的高的止动力和/或止动力矩。这尤其在实用的所谓六点钟位置是必须的，其中不设置有转子叶片的毂连接区域指向风能设备的地基方向并且优选已经装配的两个另外的转子叶片的纵轴线部分地指向相反的方向。由此，不均匀地围绕转子轴线设置的转子叶片引起关于该转子轴线高的扭矩。
一旦存在的风速超过针对风能设备的最大风速，那么还有利的是，不仅改变转子叶片的迎角以便使转子制动，而且使风能设备的转子静止，即制动到零转速并且紧接着止动，使得阻止转子转动。此外经常需要的是，转子以高精度在期望的位置止动，使得能够实施与位置相关的维修和/或维护工作和/或装配工作。
现有技术中已知的转子止动装置尤其具有提供可靠的止动的目的。这尤其表示，应通过相应的安全性预防措施确保在风能设备上工作的人员的安全。因此，现有技术中已知的转子止动装置主要设有由栓和优选多个开口构成的组合。此外优选地，在发电机的发电机转子上，尤其在转子座上设置有开口，其穿通方向优选基本上平行于发电机的转子轴线设置。在发电机定子上，尤其是定子座上，优选设置有与开口相对应的栓，所述栓能够设置在开口中。通过栓在开口之内的设置，能够达到发电机转子进而还有空气动力学转子的止动。
在前面提及的和描述的转子止动装置尽管一方面能够提供转子的可靠的止动，但转子的定位仅在如下位置是可行的，在所述位置上，在旋转组件上设有开口。此外，例如为了装配转子叶片需要的是，在第一转子叶片装配之后松开止动，以便使转子转动到用于装配第二转子叶片的位置，优选六点钟位置，并且在那里再次止动。这在不同的应用领域中导致高的成本和大的耗费。用于使风能设备转子止动的现有系统和方法尽管提供不同的优点，但进一步的改进是令人期望的。
德国专利商标局在本申请的优先权申请中检索到如下现有技术：DE 100 31 472C1、DE 10 2008 063 043 B4、DE 10 2008 054 100 A1和DE 21 2013 000 242 U1。
发明内容
因此，本发明的目的是，提供一种减少或克服所述缺点中的一个或多个缺点的解决方案。此外，本发明的目的是，提供一种能够实现风能设备的成本更低的和/或更简单的装配和/或维护和/或维修的解决方案。除此之外，本发明的目的是，提供一种改进和/或简化风能设备的止动的解决方案。
根据本发明的第一方面，开始提及的目的通过一种用于风能设备的转子止动装置来实现，所述风能设备具有转子、与转子抗扭地连接的旋转组件和相对于旋转组件位置固定的静止组件，所述转子止动装置包括：可设置在旋转组件上的齿盘，所述齿盘具有多个沿着环周设置的止动凹部，其中两个相邻的止动凹部构成齿；第一止动模块，所述第一止动模块具有至少一个第一止动元件；第二止动模块，所述第二止动模块具有至少一个第二止动元件，其中第一止动模块和第二止动模块可设置在静止组件上，其中第一止动模块和第二止动元件设置和构成为，接合到齿盘的止动凹部中，其中沿齿盘的环周方向，至少一个第一止动元件与至少一个第二止动元件的间距为齿盘的齿尖间距的非整数倍。
旋转组件与转子抗扭地连接。如果没有明确另作说明，转子理解为包括至少一个转子叶片和毂的组件，至少一个转子叶片设置在所述毂上。转子常常也具有导流罩。旋转组件能够例如包括转子座和/或轴颈和/或转子轴，它们抗扭地与转子毂连接。旋转组件优选也能够包括发电机转子。此外，旋转组件优选包括任何借助于转子的转动同样置于转动运动的构件。
除了旋转组件，风能设备包括静止组件，所述静止组件相对于旋转组件是位置固定的。静止组件尤其包括这种元件，所述元件设置在吊舱之内并且所述元件围绕转子的旋转轴线不实施旋转运动。因此，静止组件相对于旋转组件是位置固定的。但是，相对于风能设备的塔和/或地基，静止组件连同吊舱一起通常可围绕基本上垂直的轴线转动，因为风能设备通常具有风向跟随，使得吊舱能够围绕与塔的纵轴线平行的轴线旋转。因此，设置在吊舱之内的静止组件也相对于吊舱之外的点，尤其相对于地面旋转，风能设备设立在所述地面上。在本申请的意义上，位置固定理解为相对于旋转的旋转组件。静止组件例如包括发电机定子、轴颈、机座、发电机壳体或传动装置壳体。此外，静止组件优选包括如下元件，在所述元件上可设置有止动模块。
可设置在旋转组件上的齿盘沿着环周具有多个止动凹部。齿盘能够是专门为了转子止动而设有的元件，所述元件抗扭地设置在旋转组件上，或者替选地，齿盘也能够设置在旋转组件的已知的元件上。齿盘例如能够是发电机转子盘的部件，其中发电机转子盘具有沿着环周设置的止动凹部。通过沿着齿盘的环周的多个止动凹部构成齿部。
齿部例如能够具有波浪形轮廓，所述波浪形轮廓的特点在于，凹部和/或齿具有部分圆形的，尤其半圆形的几何形状。此外，齿部优选能够具有渐开线齿部和/或摆线齿部。除此之外，也能够设有锯齿形齿部。但是，止动凹部或者通过止动凹部构成的齿必须具有这样的几何形状，使得至少一个第一止动元件和至少一个第二止动元件总是可设置在止动凹部之一内，尽管这两个止动元件彼此具有根据本发明的间距。止动元件或止动凹部尤其设计成，使得在止动元件移动到止动凹部中时必要的话发生剪切运动，以至通过齿盘的运动能够实现止动元件或止动元件的部段在止动凹部中的设置。
至少一个第一止动元件设置在第一止动模块上。第一止动元件优选从模块端部延伸至接合端部。借助模块端部，第一止动元件优选设置在第一止动模块上和/或第一止动模块中。第一止动元件优选在第一止动模块上设置成，使得第一止动元件能够相对于止动模块移动。第一止动元件的接合端部优选背离止动模块并且在运行状态下面向齿盘。邻接于接合端部的区域优选具有为止动凹部的负像几何形状的几何形状。此外，邻接于接合端部的区域优选具有至少部分为止动凹部的负像几何形状的几何形状。邻接于接合端部的区域尤其构成为，使得在止动元件引入止动凹部中时产生剪切运动进而也产生剪切力，尤其沿齿盘的切向方向，其中所述引入不是正好居中地进行。因此，优选能够确保，在止动元件不是正好居中地引入止动凹部中的情况下，进行齿盘的或转子的增量运动进而止动元件通过该增量运动随后居中地接合并且够确保可靠的转子止动。此外，第一止动元件的该设置方式引起能够将剪切力施加到与齿盘连接的组件上并且能够实现该组件相对于第一止动元件的转动。因此，在组件设置在风能设备的旋转组件上的情况下，能够实现旋转组件或转子的转动。
这些实施方式基本上类似地适用于第二止动模块和至少一个第二止动元件。
根据本发明，第一止动模块和第二止动模块可设置在风能设备的静止组件上。第一止动模块和第二止动模块优选并且基本上不沿旋转组件的旋转方向可移动。至少一个第一止动元件和/或至少一个第二止动元件优选同样关于旋转组件的旋转方向固定地设置。至少一个第一止动元件和/或至少一个第二止动元件在第一止动模块或第二止动模块上的该固定的设置方式设计成，使得它们能够接合到齿盘的止动凹部中。为此目的，止动元件在止动模块上优选朝齿盘的方向可移动地设置。除此之外，存在如下可能性，即止动元件在止动模块上固定地设置，但止动模块连同固定地设置在其上的止动元件朝齿盘的方向可移动地构成。
止动元件接合到止动凹部中尤其理解为，止动元件在齿盘的止动凹部中设置成，使得齿盘既不可沿第一转动方向也不可沿第二转动方向移动。在该限定中，不考虑可能必需的用于止动的力，使得两个或更多个止动元件完全接合在多个止动凹部中可能也是必需的，以便确保可靠的转子止动。
沿齿盘的环周方向，至少一个止动元件与至少一个第二止动元件具有间距，所述间距为齿盘的齿尖间距的非整数倍。齿尖间距尤其理解为两个相邻的齿的齿高点所具有的间距。在均匀的齿部中，该齿尖间距沿着整个齿盘是恒定的。除此之外，齿盘也能够设为其齿部不是恒定的。在这种齿部中，存在限定齿尖间距区域的附加可能性，其中齿尖间距区域分别优选具有恒定的齿尖间距。除此之外，通过设有个别较大的齿，齿尖间距能够部段地不是恒定的。
通过至少一个第一止动元件和至少一个第二止动元件的间隔，变得明显的是，至少一个第一止动元件和至少一个第二止动元件能够不同时完全地接合到止动凹部中。在至少一个第一止动元件完全地接合到一个止动凹部中的情况下，至少一个第二止动元件不完全地接合到另一止动凹部。但是，至少一个第二止动元件部分地接合到止动凹部中是可行的。在该情形下，第二止动元件能够继续朝齿盘的方向移动进而朝接合位置的方向移动。通过相应地构成止动凹部和止动元件或其接合区域实现剪切运动，使得齿盘进而还有齿部切向运动，以至于至少一个第二止动元件能够完全地接合到止动凹部中。这表示，通过至少一个第二止动元件完全地接合到止动凹部中以及通过齿盘的切向运动，至少一个第一止动元件不再能够完全地设置在先前设置的止动凹部中。在该情形下，至少一个第一止动元件不受力地被切换并且通过齿盘的运动同样通过剪切运动从接合位置中被挤出，或者替选地，至少一个第一止动元件主动地收回，例如借助于驱动器。
当前，风能设备尤其理解为水平轴风能设备，其特征尤其在于，转子在运行时扫掠基本上垂直于地表面定向的面并且具有基本上具有水平定向的转子轴线。这种风能设备也称为水平轴风能设备。此外，风能设备尤其理解为如下风能设备，其额定功率大于500kW，和/或大于1000kW，和/或大于1500kW，和/或大于2000kW，和/或大于2500kW，和/或大于3000kW，和/或大于3500kW，和/或大于4000kW，和/或大于4500kW，和/或大于5000kW，和/或大于5500kW，和/或大于6000kW。
本发明基于如下认知，现有技术中已知的止动在多种情况下不足以达到转子的期望的位置。通过在抗扭地与旋转组件连接的齿盘上的齿部以及能够接合到该齿部中并且又固定地设置在静止组件上的止动元件，能够明显改进转动定位的解决方案。此外，本发明基于如下认知，通过相应成形的止动元件和相对应地构成的止动凹部能够沿齿盘的切向方向在齿盘和止动元件之间实现剪切力，使得通过将止动元件引入，尤其不居中地引入止动凹部中，能够实现齿盘的增量转动。此外，通过根据本发明转子止动装置能够减少保持制动的必要性或弃用保持制动。除此之外，通过有针对性的转动的可能性，经常必需的空转或空转运行也是不必要的。此外，通过例如可能弃用压载臂或香蕉形臂，简化转子叶片在转子上的装配。此外能够减少或避免用于使转子转动的另一发电机的必要性。
在转子止动装置的一个优选的实施方式变型形式中提出，至少一个第一止动元件和/或至少一个第二止动元件具有接合区域，并且接合区域具有止动凹部之一的负像几何形状，使得第一止动元件和/或第二止动元件的接合区域优选可完全地设置在止动凹部之一中。
接合区域优选邻接于止动元件的接合端部设置。在齿盘和止动元件的一个设计方案中，齿具有三角形的几何形状，设置在两个齿之间的止动凹部同样具有三角形的几何形状，所述三角形的几何形状优选具有与齿的三角形的几何形状相同的尺寸，并且接合区域又优选具有与齿之一相同的几何形状。由此，接合区域也具有止动凹部的负像几何形状进而能够在在接合位置中设置在这些止动凹部中。
转子止动装置的另一优选的改进形式的特点在于，止动凹部在环周方向上的宽度沿径向方向和/或轴向方向从齿顶圆直径朝向齿根圆直径减小，其中该减小优选连续地进行。齿顶圆直径通过连接齿部的齿尖形成。齿根圆直径优选将止动凹部的最低点彼此连接。只要合适地构成的止动元件接合到止动凹部中，止动凹部从齿顶圆直径朝向齿根圆直径减小的宽度就引起良好的剪切作用。
根据转子止动装置的另一优选的实施方式变型形式提出，止动凹部构成均匀的齿部，所述齿部尤其具有恒定的齿尖间距。此外优选的是，齿盘具有如下区域，所述区域具有恒定的齿尖间距。例如能够在齿盘的转动位置上设有这些区域，在所述转动位置中，转子的精确定位是期望的。
此外优选提出，至少一个第一止动元件可移动地设置在第一止动模块上和/或至少一个第二止动元件可移动地设置在第二止动模块上。在该实施方式变型形式中，第一止动模块和/或第二止动模块固定地设置在静止组件上。通过第一和/或第二止动模块固定地设置在静止组件上以及止动元件可移动地设置在止动模块上，能够提供转子止动装置的尤其有利的构成方式。在该实施方式变型形式中，止动模块确保转子止动装置的稳定性和强度，同时可移动地设置在止动模块上的止动元件提供所需的运动。
在转子止动装置的一个优选的实施方式变型形式中提出，至少一个第一止动元件和至少一个第二止动元件相对彼此优选沿旋转组件的环周方向和/或径向方向和/或轴向方向可移动地设置。在该优选的实施方式变型形式中，止动元件沿齿盘的切向方向相对彼此移动是尤其可行的。在此，第一止动元件和第二止动元件也能够完全地接合到止动凹部中。另一实施方式变型形式优选提出，第一止动模块和/或第二止动模块可移动地设置在静止组件上，使得止动元件也可相对彼此移动。
转子止动装置的另一优选的改进形式的特点在于，第一止动模块和/或第二止动模块构成为，至少一个第一止动元件和/或至少一个第二止动元件沿接合方向从准备位置移动到接合位置中，其中优选地，至少一个第一止动元件和/或至少一个第二止动元件在准备位置中不接合到止动凹部之一中，并且在接合位置中接合到止动凹部之一中。当止动元件处于准备位置中时，齿盘能够实施旋转运动，而止动元件不阻止该旋转运动。尤其，当止动元件处于准备位置中时，不存在止动元件之一和齿盘之间的直接接触。但是，止动元件能够从准备位置移动到接合位置中。
此外优选提出，至少一个第一止动元件的和/或至少一个第二止动元件的接合方向指向旋转组件的旋转轴线的径向方向和/或轴向方向。如果至少一个第一止动元件和/或至少一个第二止动元件的接合方向指向旋转组件的旋转轴线的径向方向，那么齿盘优选设计为设有外齿部的齿盘。这尤其意味着，齿部设置在齿盘的外环周上。除此之外，如果齿盘的止动凹部或齿对于止动元件而言可从径向方向达到，那么存在径向的接合方向的可能性。如果齿盘具有在端侧的齿部，那么优选提出至少一个第一止动元件和/或至少一个第二止动元件的接合方向沿旋转组件的旋转轴线的轴向方向。除此之外，如果齿盘的止动凹部或齿对于止动元件而言可从轴向方向达到，那么存在轴向的接合方向的可能性。
在转子止动装置的一个尤其优选的实施方式变型形式中提出，齿盘的齿的齿高平行于和/或径向于旋转组件的旋转轴线定向。齿的齿高优选从其齿尖延伸直至在其齿根处的中点。
根据转子止动装置的另一优选的实施方式变型形式提出，其包括的止动凹部的数量为45至720个，尤其90至360个。
转子止动装置的另一优选的改进形式的特点在于，第一止动模块和/或第二止动模块可设置在承载架和/或基座和/或发电机定子上，尤其定子座上，和/或机座上和/或主轴的轴承装置上。此外优选提出，齿盘可设置在发电机转子上和/或转子盘上和/或主轴上和/或传动装置的驱动侧上和/或传动装置的输出侧上。
此外优选的是，转子止动装置包括控制装置，所述控制装置设置和构成为，将至少一个第一止动元件沿接合方向移动到接合位置中，使得通过至少一个第一止动元件接合到止动凹部之一中，使齿盘在至少一个转动方向上，优选在两个转动方向上止动。尤其在两个转动方向上的这个止动例如能够通过止动元件完全地设置在止动凹部中达到。控制装置优选同样设置和构成为，将至少一个第二止动元件沿接合方向移动到接合位置中，使得通过至少一个第二止动元件接合到止动凹部之一中，使齿盘在至少一个转动方向上，优选在两个转动方向上止动。
转子止动装置的另一尤其优选的实施方式变型形式包括控制装置，所述控制装置设置和构成为，将至少一个第二止动元件沿接合方向移动到接合位置中，其中至少一个第一止动元件移动到准备位置中，使得在第一止动元件和第二止动元件移动期间，齿盘始终在两个转动方向上止动。优选地，通过第一止动元件和第二止动元件的间隔，只要止动元件之一移入到接合位置中并且相应其他的止动元件移出到准备位置中，第一止动元件使齿盘在第一转动方向上止动，而第二止动元件使齿盘在第二转动方向上止动，所述第二转动方向反向于第一转动方向。
根据本发明的另一方面，开始提及的目的通过一种具有吊舱、旋转组件和静止组件的风能设备来实现，所述风能设备包括根据前述实施方式变型形式中的至少一个实施方式变型形式的转子止动装置。
根据本发明的另一方面，开始提及的目的通过一种用于使风能设备的，尤其根据先前方面的风能设备的转子止动和/或转动的方法来实现，所述方法包括：提供根据前述实施方式变型形式中的至少一个实施方式变型形式的转子止动装置；使设置和构成为接合到齿盘的止动凹部中的至少一个第一止动元件沿接合方向移动到接合位置，使得通过至少一个第一止动元件接合到止动凹部之一中，使齿盘在至少一个转动方向上，优选在两个转动方向上止动。
所述方法的另一优选的改进形式包括：该方法使设置和构成为接合到齿盘的止动凹部之一中的至少一个第二止动元件沿接合方向移动到接合位置中，使得通过至少一个第二止动元件接合到止动凹部之一中，使齿盘在至少一个转动方向上，优选在两个转动方向上止动；使至少一个第一止动元件移动到准备位置中，在所述准备位置中，至少一个第一止动元件不接合到齿盘的止动凹部之一中，其中第一止动元件的移动和第二止动元件的移动进行成，使得在该移动期间，齿盘在至少一个转动方向上，优选在两个转动方向上止动。通过该止动能够确保旋转组件在转动期间不空转或者不会不受控地在两个转动位置之间移动，其中齿盘设置在所述旋转组件上。
根据本发明的另一方面，开始提及的目的通过一种用于使风能设备的，尤其根据先前方面的风能设备的转子止动和/或转动的方法来实现，所述方法包括：提供根据前述实施方式变型形式中的至少一个实施方式变型形式的转子止动装置，所述转子止动装置具有第三止动模块，所述第三止动模块具有第三止动元件，其中第一止动模块包括第一止动元件并且第二止动模块包括第二止动元件，其中第二止动元件相邻于第一止动元件设置并且第三止动元件相邻于第二止动元件设置，并且其中齿盘包括至少一个第一齿、与该第一齿相邻地设置的第二齿、与该第二齿相邻地设置的第三齿、与该第三齿相邻地设置的第四齿、与该第四齿相邻地设置的第五齿、和与该第五齿相邻地设置的第六齿；使第一止动元件移动到第一齿和第二齿之间的接合位置中并且使第二止动元件移动到第三齿的背离第二齿的齿面上；使第二止动元件移动到第三齿和第四齿之间的接合位置中，其中第二止动元件在第三齿的背离第二齿的齿面上实施剪切运动，使第一止动元件在第二齿的面向第一齿的齿面上被动地或主动地移动并且使第三止动元件移动到第五齿的背离第四齿的齿面上；使第三止动元件移动到第五齿和第六齿之间的接合位置中，其中第三止动元件在第五齿的背离第四齿的齿面上实施剪切运动，使第二止动元件在第四齿的面向第三齿的齿面上被动地或主动地移动并且使第一止动元件移动到准备位置中。
在试图使齿盘继续转动时，所述方法接着上述方法步骤优选此外包括如下步骤：使第一止动元件移动到第二齿和第三齿之间的接合位置中，其中第一止动元件在第二齿的背离第一齿的齿面上实施剪切运动，并且使第三止动元件在第六齿的面向第五齿的齿面上被动地或主动地移动并且使第二止动元件移动到准备位置中。
根据本发明的方法和其可行的改进形式具有尤其适合用于根据本发明的转子止动装置和其改进形式的特征或方法步骤。对于这些另外的方面和其可行的改进形式的其他优点、实施方式变型形式和实施方式细节也参引有关转子止动装置的相应的特征和改进形式的在前面进行的描述。
附图说明
借助附图示例性阐述本发明的优选的实施形式。附图示出：
图1示出风能设备的示意图；
图2a示出转子止动装置的一个示例性的实施形式的示意图；
图2b示出具有可切向运动的止动模块的转子止动装置的另一示例性的实施形式的示意图；
图3示出具有三个转子止动装置的发电机的一个示例性的实施形式的示意的三维图；
图4a示出设有外齿部的齿盘的一个示例性的实施形式的示意图；
图4b示出具有根据图4a的设有外齿部的齿盘的转子止动装置的一个示例性的实施形式的示意的部分图，其中齿盘具有锯齿形齿部；
图4c示出具有根据图4a的设有外齿部的齿盘的转子止动装置的一个示例性的实施形式的示意的部分图，其中齿盘具有波浪形齿部；
图5a示出设有内齿部的齿盘的一个示例性的实施形式的示意图；
图5b示出具有根据图5a的设有内齿部的齿盘的转子止动装置的一个示例性的实施形式的示意的部分图，其中齿盘具有锯齿形齿部；
图5c示出具有根据图5a的设有内齿部的齿盘的转子止动装置的一个示例性的实施形式的示意的部分图，其中齿盘具有波浪形齿部；
图6a示出在端侧设有齿部的齿盘的一个示例性的实施形式的示意图；
图6b示出具有根据图6a的在端侧设有齿部的齿盘的转子止动装置的一个示例性的实施形式的示意的部分图，其中齿盘具有锯齿形齿部；
图6c示出具有根据图6a的在端侧设有齿部的齿盘的转子止动装置的一个示例性的实施形式的示意的部分图，其中齿盘具有锯齿形齿部；
图7a示出具有在准备位置的止动元件的转子止动装置的一个示例性的实施形式的示意的局部图；
图7b示出具有在接合位置的止动元件的转子止动装置的一个示例性的实施形式的示意的局部图；
图8a示出具有在准备位置的三个止动元件的转子止动装置的一个示例性的实施形式的示意的部分图；
图8b示出具有在部分或完全的接合位置的止动元件的转子止动装置的一个示例性的实施形式的示意的部分图；
图9a示出具有锯齿形齿部和相对应的止动元件的齿盘的一个示例性的实施形式的示意图；
图9b示出具有波浪形齿部和相对应的止动元件的齿盘的一个示例性的实施形式的示意图；和
图9c示出具有梯形齿部和相对应的止动元件的齿盘的一个示例性的实施形式的示意图；
图10a-e示出用于使风能设备的转子止动和/或转动的方法的具有在不同位置中的三个止动元件的转子止动装置的示例性的实施形式的另一示例性的实施形式的示意图。
具体实施方式
在图中相同的或基本上功能相同的或功能类似的元件以相同的附图标记表示。图1示出风能设备的示例性的实施形式的示意图。图1尤其示出具有塔102和吊舱104的风能设备100。在吊舱104上设置有转子106和导流罩110，所述转子具有三个转子叶片108。转子106在运行时通过风置于转动运动进而驱动吊舱104上的发电机。根据图1的风能设备100优选具有根据本发明的转子止动装置，以便使转子106在基本上任意的转动位置止动。例如能够变得需要的是，转子定位成，使得转子叶片108’的纵轴线平行于塔102的纵轴线定向，以便拆卸该转子叶片。
图2a和2b分别示出转子止动装置10，其具有第一止动模块120、第二止动模块130和第三止动模块140。除此之外，转子止动装置10具有齿盘11。第一止动模块120具有两个第一止动元件122。第一止动元件122设置在第一止动模块120的面向齿盘11的齿部的一侧上。此外，第一止动元件122可移动地设置在第一止动模块120上，尤其在从第一止动模块120至齿盘11的方向上和在相反的方向上可移动地设置在第一止动模块上。类似于第一止动模块120，第二止动模块130具有第二止动元件132。第三止动模块140同样具有两个第三止动元件142。类似于第一止动元件在第一止动模块120上的设置，第二止动元件132和第三止动元件142分别设置在止动模块上。
齿盘11具有多个止动凹部。示例地，在此当前用附图标记表示两个相邻的止动凹部12和14，其中止动凹部12，14在其之间构成有齿16。齿盘11上的止动凹部12、14具有三角形形状。齿盘11的齿16同样具有三角形形状。第一止动元件122从模块端部(未示出)朝接合端部123延伸。未示出的模块端部面向止动模块120。接合端部123面向齿盘11。邻接于第一止动元件122的接合端部123的接合区域具有基本上相应于止动凹部的负像几何形状的三角形形状。
在图2a中示出根据本发明的如下情况，即第二止动元件132处于接合位置。在接合位置，邻接于接合端部的接合区域完全设置在止动凹部之内，使得齿盘基本上不能够实施沿第一切向方向D1和/或沿第二切向方向D1的转动运动。此外，在该情况下，第一止动元件122和第三止动元件142不完全地设置在止动凹部之内。通过继续推入第一止动元件122以及不受力地切换和/或主动地收回第二和第三止动元件132、142，齿盘11将会由于第一接合元件122完全定位在接合位置而切向地沿第一切向方向D1转动。另一方面，如果在图2a中所示的情况下第三止动元件142完全地设置在止动凹部中，则齿盘会沿反向于第一切向方向D1的第二切向方向D2转动。
因此，通过分别具有至少一个止动元件的三个止动模块的设置，如在图2a中所示，能够实现齿盘的止动以及沿两个相反的方向D1、D2的转动。在图2b中示出的实施形式与在图2a中示出的实施形式的不同之处尤其在于，第一止动元件与第二和第三止动元件之间不具有非整数倍的间距，相反具有为齿盘的齿尖的整数倍的间距。因此，在图2b中，第一、第二和第三止动元件122、132、142能够全部设置在接合位置中。这例如通过如下方式是可行的，即止动模块120、130、140可沿齿盘的切向方向移动地，优选可略微移动地构成。此外，这通过如下方式实现，即止动元件在止动模块上可移动地设置，使得这些止动元件能够沿切向方向D1、D2移动。
在图3中示出转子止动装置在发电机上的可行的设置。发电机20包括发电机定子22和发电机转子24，所述发电机转子与驱动轴或者说与风能设备的旋转组件的组成部分抗扭地连接。除此之外，发电机定子22具有抗扭地与其连接的定子盘23。在定子盘23上示意地示出第一止动模块25、第二止动模块26和第三止动模块27。未示出的止动元件朝抗扭地与发电机转子连接的转子盘的方向延伸。在发电机转子24上设置有齿盘，所述齿盘具有止动凹部，止动模块25、26、27的止动元件能够接合到所述止动凹部中，以便使齿盘止动。通过齿盘与发电机转子24抗扭的连接和发电机转子与旋转组件抗扭的连接能够确保旋转组件的或转子的止动，所述旋转组件具有例如在图1中所示的空气动力学转子。
图4a、4b和4c示出具有齿部202的齿盘200的可行的实施形式，所述齿部设置在齿盘200的径向环周面上。齿部202也能够为称为径向外齿部。在图4b中的齿盘200’具有三角形齿部202’。除此之外，示出对应于该三角形齿部202’的止动元件50。止动元件50具有三角形的接合区域，所述接合区域基本上是齿部202’的止动凹部的负像几何形状。这种止动元件50也能够称为楔形件。在图4c中，替选于在图4b中示出的实施形式，具有齿盘200”和齿部202”，所述齿部具有波浪形轮廓或波浪形齿部。对应于该波浪形轮廓202”的止动元件60具有接合区域，所述接合区域具有圆形几何形状。这种止动元件例如能够具有辊子的几何形状，使得在相应的横截面内能够提供用于接合到齿部202”中的先前提及的圆形几何形状。
在图5a、5b和5c中示出转子止动装置的实施形式，如其可具有齿盘300，其中齿盘300在径向内环周面上具有齿部302。在图5b中示出，楔形的止动元件50如何能够接合到齿盘300’的这种内齿部302’中。在图5c中示出，辊状的止动元件60如何能够借助圆形横截面接合到齿盘300”的波浪形轮廓302”中。
在图6a、6b和6c中示出实施形式，其中齿盘400具有在端侧上的齿部402，使得齿部的齿高基本上平行于旋转盘400的旋转轴线R定向。在图6b中示出楔形的止动元件50如何能够接合到齿盘400’的齿部402’中的实施形式。在图6c中示出用于具有波浪形齿部402”的齿盘400”连同辊状的止动元件60的实施形式。
在图7a和7b中示出接合位置和准备位置之间的区别。在图7a中示出，楔形的止动元件50如何相对于齿盘52设置在准备位置中。在图7b中示出，当止动元件50处于接合位置中时，齿盘52和止动元件50如何设置。
在图8a和8b中示出楔形的止动元件50、50’、50”的准备位置或接合位置。类似于图2a，止动元件50、50’、50”以非整数倍的齿尖间距Z间隔开。止动元件50、50’、50”分别以间距A1彼此间隔开，其中间距A1不等于齿尖间距Z。因此，并非所有的止动元件50、50’、50”能够同时地设置在接合位置中。在图8b中示出用于通过止动元件50、50’、50”使齿盘52转动的可能性。通过止动元件50朝齿盘的方向移动并且在接合元件50的接合区域501和齿盘52的齿520之间进行剪切运动，齿盘52在此当前朝另外的止动元件50、50’的方向转动。为了能够实现该目的，止动元件50’和50”不受力地被切换或者朝止动元件50的相反方向移动，使得止动元件50’和50”不继续使齿盘止动。
在图9a、9b和9c中示出止动元件50、60、70的不同的实施形式，所述止动元件在不同情况下能够起到有利的作用。在根据图9c设有具有锥形的接合区域的止动元件70的情况下，在设置止动元件或构成控制装置时应确保止动元件不处于齿对齿情况，在所述齿对齿情况下，止动元件停留在齿尖上，而不能通过剪切运动达到止动凹部中。图9b中的具有止动元件60的实施形式具有特别的优点：该止动元件卡住的可能性低。
图10a-e示出转子止动装置的示例性的实施形式的另外的示例性的实施形式的示意图，其具有在用于使风能设备的转子止动和/或转动的方法的不同位置中的三个止动元件。在图10a中示出的第一设置中，第一止动元件611、第二止动元件612和第三止动元件613处于准备位置。在准备位置中，止动元件611、612、613不设置在齿盘600的凹部之一中。齿盘600的凹部至少通过第一齿601、相邻于该第一齿设置的第二齿602、相邻于该第二齿设置的第三齿603、相邻于该第三齿设置的第四齿604、相邻于该第四齿设置的第五齿605和相邻于该第五齿设置的第六齿606构成。齿601-606正交于齿盘600的环周方向U和正交于径向方向RA分别具有横截面，其中该横截面具有等腰三角形的形状。等腰三角形的高沿径向方向定向。此外，齿601-606的横截面构成为，使得通过齿601-606构成的止动凹部具有与齿601-606相同的横截面几何形状。止动元件611、612、613在其面向齿盘600的端部上或在其邻接这些端部的区域中同样具有三角形的几何形状。尤其止动元件611、612、613在此具有如下几何形状，所述几何形状形成凹部的负像，使得止动元件的这些区域能够基本上完全地设置在凹部中。
齿601-606等距地彼此间隔开，使得凹部也等距地彼此间隔开。止动元件611、612、613同样等距地彼此间隔开，其中两个止动元件的间隔为两个相邻设置的齿的齿尖间距的非整数倍。因此，通常不存在两个止动元件同时处于接合位置的可能性。
在图10b中，第一止动元件611处于第一齿601和第二齿602之间的接合位置。通过该设置阻止齿盘600沿环周方向U旋转。第二止动元件612处于沿径向方向RA设置在接合位置和准备位置之间的位置中。在该位置中，第二止动元件612与第三齿603的背离第二齿602的齿面603’相切。此外，第三止动元件613处于准备位置。
从图10b中所示的设置方式到图10c中所示的设置方式，第二止动元件612已经继续沿径向方向移动并且最后移动到接合位置中。为了能够使第二止动元件612移动到接合位置中，该第二止动元件必须在齿面603’上施加剪切运动并且使齿盘600沿环周方向U朝第一止动元件611的方向移动。为了能够实现该目的，第一止动元件611已经不受力地被切换或主动地从接合位置收回。为了使齿盘600处于尽可能稳定的状态，尤其优选的是，第一止动元件611主动地收回，使得该第一止动元件在收回时连续地在第二齿602的面向第一齿601的齿面602’上进行剪切运动。第三止动元件613处于沿径向方向RA设置在接合位置和准备位置之间的位置中。在该位置中，第三止动元件613与第五齿605的背离第四齿604的齿面605’相切。
从图10c中所示的设置方式到图10d中所示的设置方式，第三止动元件613已经继续沿径向方向移动并且最后移动到接合位置中。为了能够使第三止动元件613移动到接合位置中，该第三止动元件必须在齿面605’上施加剪切运动并且使齿盘600沿环周方向U朝第二止动元件612的方向移动。为了能够实现该目的，第二止动元件612已经不受力地被切换或主动地从接合位置收回。第一止动元件611已经移动到准备位置中。
从图10d中所示的设置方式到图10e中所示的设置方式，第一止动元件611已经从最后所提及的准备位置再次置于接合位置并且在此在第二齿602的面向第三齿603的齿面602’上实施剪切运动，进而使齿盘再次沿周向方向U移动。
在此示出的转子止动装置尤其由于止动元件的相比于齿尖间距Z的所要求的间距A1而具有特别的优点，即该转子止动装置能够使齿盘递增地沿切向方向转动进而也能够使风能设备的空气动力学转子以小的步进转动。因此能够基本上达到空气动力学转子的每个任意的定位。除此之外，在这样的定位中要注意的是，尤其能够达到例如对于维护和/或装配和/或拆卸步骤期望的位置。除此之外，通过设有多个止动模块120、130、140、25、26、27提供使齿盘沿第一转动方向和相反于该第一转动方向的第二转动方向移动的可能性。除此之外，通过引起在齿盘的齿部中的剪切运动的止动元件的几何结构，避免在止动期间卡住。因此，也确保止动的改进的可解除性。
附图标记列表
10 转子止动装置
11 齿盘
12 止动凹部
14 止动凹部
16 齿
20 发电机
22 发电机定子
23 定子盘
24 发电机转子
25 第一止动模块
26 第二止动模块
27 第三止动模块
50、50’、50” 楔形的止动元件
52 具有楔形齿部的齿盘
60 辊状的止动元件
62 具有波浪形齿部的齿盘
70 锥形的止动元件
72 具有锥形齿部的齿盘
100 风能设备
102 塔
104 吊舱
106 转子
108、108’ 转子叶片
110 导流罩
120 第一止动模块
122 第一止动元件
123 接合端部
130 第二止动模块
132 第二止动元件
140 第三止动模块
142 第三止动元件
200、200’、200” 齿盘
202、202’、202” 齿部
300、300’、300” 齿盘
302、302’、302” 齿部
400、400’、400” 齿盘
402、402’、402” 齿部
500 齿对
501 接合区域
520 齿
600 齿盘
601 第一齿
602 第二齿
602’ 第二齿的面向第一齿的齿面
602” 第二齿的面向第三齿的齿面
603 第三齿
603’ 第三齿的背离第二齿的齿面
604 第四齿
604’ 第四齿的面向第三齿的齿面
605 第五齿
605’ 第五齿的背离第四齿的齿面
606 第六齿
611 第一止动元件
612 第二止动元件
613 第三止动元件
A1 止动元件间隔
D1 第一切向方向
D2 第二切向方向
R 旋转轴线
RA 径向方向
U 环周方向
Z 齿尖间距

Claims (16)

1.一种用于风能设备(100)的转子止动装置(10)，所述风能设备具有转子(106)、与所述转子抗扭地连接的旋转组件和相对于所述旋转组件位置固定的静止组件，所述转子止动装置包括：
-能设置在所述旋转组件上的齿盘(11、52、62、72、200、200’、200”、300、300’、300”、400、400’、400”)，所述齿盘具有多个沿着环周设置的止动凹部(12、14)，其中两个相邻的止动凹部构成齿(16、520)；
-第一止动模块(25、120)，所述第一止动模块具有至少一个第一止动元件(122)；
-第二止动模块(26、130)，所述第二止动模块具有至少一个第二止动元件(132)，
-其中第一止动模块和第二止动模块能设置在所述静止组件上，
-其中第一止动元件和第二止动元件设置和构成为，接合到所述齿盘的止动凹部中，
-其中沿所述齿盘的环周方向，至少一个所述第一止动元件与至少一个所述第二止动元件的间距(A1)为所述齿盘的齿尖间距(Z)的非整数倍。
2.根据前一项权利要求所述的转子止动装置(10)，其中至少一个所述第一止动元件(122)和/或至少一个所述第二止动元件(132)具有接合区域(501)，并且所述接合区域具有所述止动凹部(12、14)之一的负像几何形状，使得所述第一止动元件和/或所述第二止动元件的接合区域优选能完全地设置在所述止动凹部之一中。
3.根据上述权利要求中至少一项所述的转子止动装置(10)，其中，所述止动凹部(12、14)在环周方向上的宽度沿径向方向和/或轴向方向从齿顶圆直径朝向齿根圆直径减小，其中该减小优选连续地进行。
4.根据上述权利要求中至少一项所述的转子止动装置(10)，其中所述止动凹部(12、14)构成均匀的齿部(202、202’、202”、302、302’、302”、402、402’、402”)，所述齿部尤其具有恒定的齿尖间距(Z)。
5.根据上述权利要求中至少一项所述的转子止动装置(10)，其中至少一个所述第一止动元件(122)能移动地设置在所述第一止动模块(25、120)上，和/或至少一个所述第二止动元件(132)能移动地设置在所述第二止动模块上(26、130)。
6.根据上述权利要求中至少一项所述的转子止动装置(10)，其中所述第一止动模块(25、120)和/或所述第二止动模块(26、130)构成为，将至少一个所述第一止动元件(122)和/或至少一个所述第二止动元件(132)沿接合方向从准备位置移动到接合位置中，其中优选地，至少一个所述第一止动元件和/或至少一个所述第二止动元件在所述准备位置中不接合到所述止动凹部(12、14)之一中，并且在所述接合位置中接合到所述止动凹部(12、14)之一中。
7.根据上述权利要求中至少一项所述的转子止动装置(10)，其中至少一个所述第一止动元件(122)的和/或至少一个所述第二止动元件(132)的接合方向指向所述旋转组件的旋转轴线(R)的径向方向和/或轴向方向。
8.根据上述权利要求中至少一项所述的转子止动装置(10)，其中所述齿盘(11、52、62、72、200、200’、200”、300、300’、300”、400、400’、400”)的齿(16、520)的齿高平行于和/或径向于所述旋转组件的旋转轴线(R)定向。
9.根据上述权利要求中至少一项所述的转子止动装置(10)，其中所述第一止动模块(25、120)和/或所述第二止动模块(26、130)能设置在承载架和/或基座和/或发电机定子(22)上，尤其定子座上，和/或机座上和/或主轴的轴承装置上。
10.根据上述权利要求中至少一项所述的转子止动装置(10)，其中所述齿盘(11、52、62、72、200、200’、200”、300、300’、300”、400、400’、400”)能设置在发电机转子(24)和/或转子盘和/或主轴上，和/或传动装置的驱动侧上和/或传动装置的输出侧上。
11.根据上述权利要求中至少一项所述的转子止动装置(10)，包括控制装置，所述控制装置设置和构成为，将至少一个所述第一止动元件(122)沿接合方向移动到接合位置中，使得通过至少一个所述第一止动元件接合到所述止动凹部(12、14)之一中，使所述齿盘(11、52、62、72、200、200’、200”、300、300’、300”、400、400’、400”)在至少一个转动方向(D1)上，优选在两个转动方向(D1、D2)上止动。
12.根据上述权利要求中至少一项所述的转子止动装置(10)，包括控制装置，所述控制装置设置和构成为，将至少一个所述第二止动元件(132)沿接合方向移动到接合位置中，其中至少一个所述第一止动元件(122)移动到准备位置中，使得在所述第一止动元件和所述第二止动元件移动期间，所述齿盘(11、52、62、72、200、200’、200”、300、300’、300”、400、400’、400”)始终在两个转动方向(D1、D2)上通过所述第一止动元件和/或所述第二止动元件止动。
13.一种具有吊舱(104)、旋转组件和静止组件的风能设备(100)，包括根据上述权利要求1至12中至少一项所述的转子止动装置(10)。
14.一种用于使风能设备(100)的，尤其根据权利要求13所述的风能设备的转子(106)止动和/或转动的方法，包括：
-提供根据权利要求1至12中至少一项所述的转子止动装置(10)；
-使设置和构成为接合到齿盘(11、52、62、72、200、200’、200”、300、300’、300”、400、400’、400”)的止动凹部(12、14)中的至少一个第一止动元件(122)沿接合方向移动到接合位置中，使得通过至少一个所述第一止动元件接合到所述止动凹部之一中，使所述齿盘在至少一个转动方向(D1)上，优选在两个转动方向(D1、D2)上止动。
15.根据前一项权利要求所述的方法，包括：
-使设置和构成为接合到所述齿盘(11、52、62、72、200、200’、200”、300、300’、300”、400、400’、400”)的止动凹部(12、14)之一中的至少一个第二止动元件(132)沿接合方向移动到接合位置中，使得通过至少一个所述第二止动元件接合到所述止动凹部之一中，使所述齿盘在至少一个转动方向(D1)上，优选在两个转动方向(D1、D2)上止动；
-使至少一个所述第一止动元件(122)移动到准备位置中，在所述准备位置中，至少一个所述第一止动元件不接合到所述齿盘的止动凹部之一中，
-其中所述第一止动元件(122)的移动和所述第二止动元件的移动进行成，使得在所述移动期间，所述齿盘在至少一个转动方向(D1)上，优选在两个转动方向上(D1、D2)止动。
16.一种用于使风能设备(100)的，尤其根据权利要求13所述的风能设备的转子(106)止动和/或转动的方法，包括：
-提供根据权利要求1至12中至少一项所述的转子止动装置(10)，所述转子止动装置具有第三止动模块，所述第三止动模块具有第三止动元件(613)，其中所述第一止动模块包括第一止动元件(611)并且所述第二止动模块包括第二止动元件(612)，其中所述第二止动元件相邻于所述第一止动元件设置并且所述第三止动元件相邻于所述第二止动元件设置，并且其中所述齿盘(600)至少包括第一齿(601)、与该第一齿相邻地设置的第二齿(602)、与该第二齿相邻地设置的第三齿(603)、与该第三齿相邻地设置的第四齿(604)、与该第四齿相邻地设置的第五齿(605)、和与该第五齿相邻地设置的第六齿(606)；
-使所述第一止动元件(611)移动到在所述第一齿(601)和所述第二齿(602)之间的接合位置中，并且使所述第二止动元件(612)移动到所述第三齿(603)的背离所述第二齿(602)的齿面(603’)上；
-使所述第二止动元件(612)移动到在所述第三齿(603)和所述第四齿(604)之间的接合位置中，其中所述第二止动元件(612)在所述第三齿(603)的背离第二齿(602)的齿面(603’)上实施剪切运动，使所述第一止动元件(611)在所述第二齿(602)的面向所述第一齿(601)的齿面(602’)上被动地或主动地移动，并且使所述第三止动元件(613)移动到所述第五齿(605)的背离所述第四齿(604)的齿面(605’)上；
-使所述第三止动元件(613)移动到在所述第五齿(605)和第六齿(606)之间的接合位置中，其中所述第三止动元件(613)在所述第五齿(605)的背离第四齿(604)的齿面(605’)上实施剪切运动，使所述第二止动元件(612)在所述第四齿(604)的面向所述第三齿(603)的齿面(604’)上被动地或主动地移动，并且使所述第一止动元件(611)移动到准备位置中。
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