專利名稱：一種用于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制動(dòng)裝置及其制動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制動(dòng)裝置，同時(shí)也涉及該制動(dòng)裝置的制動(dòng)方法。
背景技術(shù)：
風(fēng)能是水能之外最具規(guī)模應(yīng)用前景的可再生能源，受到世界各國的高度重視。風(fēng)力發(fā)電機(jī)按旋轉(zhuǎn)軸的方向來分，可分為水平軸和垂直軸兩種。目前被廣泛應(yīng)用的是水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，但其存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造和維護(hù)費(fèi)用較高等缺點(diǎn)。相比之下，經(jīng)過改進(jìn)的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有啟動(dòng)風(fēng)速較低、風(fēng)能利用率較高和低噪聲等優(yōu)點(diǎn)，具有更加廣闊的市場應(yīng)用前景。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)使用過程中，為了避免風(fēng)力突然增大而給機(jī)組運(yùn)行帶來危害，需要采取一定的制動(dòng)措施。在現(xiàn)有的大型水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，可以通過偏航系統(tǒng)、空氣動(dòng)力剎車、機(jī)械剎車等手段來進(jìn)行制動(dòng)。由于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)在強(qiáng)風(fēng)時(shí)無法通過偏航來減小迎風(fēng)面積，所以需要制動(dòng)扭矩更加大的制動(dòng)裝置來保證其安全性。為了解決垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制動(dòng)難題，人們提出了一些機(jī)械制動(dòng)的解決方案。 例如在申請(qǐng)?zhí)枮?00910003965.5的中國發(fā)明專利申請(qǐng)中，公開了一種用于垂直軸的制動(dòng)裝置及其制動(dòng)方法。它包括與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸或風(fēng)輪垂直軸連接的剎車裝置，以剎車電磁閥控制的剎車制動(dòng)臂或剎車制動(dòng)閘、摩擦片。剎車裝置是剎車箍、剎車碟或剎車盤，還包括安全銷和控制該安全銷的安全電磁閥。當(dāng)風(fēng)速超過最大發(fā)電機(jī)風(fēng)速需要?jiǎng)x車時(shí)，啟動(dòng)剎車電磁閥，控制剎車制動(dòng)臂或剎車制動(dòng)碟，通過摩擦片作用，使風(fēng)機(jī)剎車。當(dāng)風(fēng)速低于剎車風(fēng)速而不需剎車時(shí)，剎車電磁閥關(guān)閉，控制剎車制動(dòng)臂或剎車制動(dòng)碟，保持初始狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供另一種用于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制動(dòng)裝置。本發(fā)明的目的還在于提供一種使用該用于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制動(dòng)裝置的制動(dòng)方法。為實(shí)現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明的用于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制動(dòng)裝置由與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子連接的制動(dòng)盤、安裝于固定轉(zhuǎn)軸上的制動(dòng)器支架以及安裝于上述制動(dòng)器支架上的機(jī)械制動(dòng)器組成。所述制動(dòng)盤與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子同軸。所述機(jī)械制動(dòng)器是鉗盤式液壓制動(dòng)器或者氣動(dòng)制動(dòng)器，其鉗口上、下均有剎車片，制動(dòng)盤的摩擦部分插入到上、下剎車片之間。本發(fā)明的用于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制動(dòng)裝置，其中所述機(jī)械制動(dòng)器可以是一個(gè)或者多個(gè)，采用多個(gè)機(jī)械制動(dòng)器時(shí)以發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)中心軸線對(duì)稱分布。本發(fā)明還提供一種使用本發(fā)明的用于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制動(dòng)裝置的制動(dòng)方法， 當(dāng)需要制動(dòng)時(shí)，機(jī)械制動(dòng)器合上鉗口，使得上、下摩擦片壓在制動(dòng)盤上，使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子制動(dòng)； 當(dāng)需要解除制動(dòng)時(shí)，機(jī)械制動(dòng)器張開鉗口，使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子可以轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明的用于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制動(dòng)裝置和采用該制動(dòng)裝置的制動(dòng)方法，避免了高風(fēng)速情況下的緊急停機(jī)，不僅提高了垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安全性，而且也避免了對(duì)電網(wǎng)造成過大的沖擊。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。圖1為采用本發(fā)明所提供的制動(dòng)裝置的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的剖視圖；圖2為沿制動(dòng)盤的圓周設(shè)置的多個(gè)機(jī)械制動(dòng)器的分布示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)有的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)在風(fēng)速超過預(yù)定的安全范圍后，需要通過偏航等方式降低風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速，特別是在風(fēng)速達(dá)到較大時(shí)，往往在偏航后由安裝在傳動(dòng)軸上的緊急制動(dòng)閘等進(jìn)行強(qiáng)制停機(jī)以實(shí)現(xiàn)自我保護(hù)。垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)在大風(fēng)時(shí)不能進(jìn)行偏航降低迎風(fēng)面積以減輕機(jī)械制動(dòng)裝置的制動(dòng)力要求，而是需要通過機(jī)械制動(dòng)、提高發(fā)電機(jī)發(fā)電制動(dòng)扭矩來降低和限制轉(zhuǎn)速，從而控制風(fēng)輪輸入扭矩的方法來對(duì)機(jī)組進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪輸入扭矩大于風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電制動(dòng)扭矩極限后，必須由機(jī)械制動(dòng)來提供額外的制動(dòng)力來控制發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速不超過安全運(yùn)行的最大轉(zhuǎn)速。極端的情況是發(fā)電機(jī)故障或者電網(wǎng)故障不能輸出電能時(shí)，需要由機(jī)械制動(dòng)裝置對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行緊急制動(dòng)至停止，以實(shí)現(xiàn)自我保護(hù)。如圖1，垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)可采用外轉(zhuǎn)子無鐵心的永磁發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)。風(fēng)輪可直接驅(qū)動(dòng)外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)發(fā)電。作為直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其轉(zhuǎn)速低，扭矩大，因此需要制動(dòng)裝置提供更大的扭矩。本發(fā)明采用與外轉(zhuǎn)子直接相連的制動(dòng)盤，有利于擴(kuò)大了制動(dòng)盤的制動(dòng)半徑，提高制動(dòng)扭矩。本發(fā)明還采用了多個(gè)對(duì)稱分布的制動(dòng)器，可以使得制動(dòng)力矩與制動(dòng)器的個(gè)數(shù)成正比，提高了制動(dòng)扭矩。本發(fā)明采用鉗盤式結(jié)構(gòu)，鉗口上、下均分布有摩擦片，制動(dòng)盤摩擦部分插入到上、下摩擦片之間，使得制動(dòng)力矩增加為單面摩擦結(jié)構(gòu)的兩倍。如圖1所示，在垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，外環(huán)子盤式無鐵心發(fā)電機(jī)的底部安裝有截面為ζ型的制動(dòng)盤8。在制動(dòng)盤的底部向外伸出的盤外側(cè)安裝有沿發(fā)電機(jī)圓周對(duì)稱分布的機(jī)械制動(dòng)器。該機(jī)械制動(dòng)器可以是液壓型的，也可以是氣動(dòng)型的。液壓型制動(dòng)器通過控制系統(tǒng)來控制液壓泵的開啟，使得該制動(dòng)器的鉗口開、合以及改變制動(dòng)壓力。氣動(dòng)型制動(dòng)器通過控制系統(tǒng)來控制氣管電磁閥門的開閉，調(diào)節(jié)氣動(dòng)制動(dòng)器內(nèi)部氣壓從而使得該制動(dòng)器的鉗口開、合以及改變制動(dòng)壓力，氣源由空氣壓縮機(jī)提供。如圖2所示，有4個(gè)機(jī)械制動(dòng)器沿圓周對(duì)稱分布，實(shí)際上上述機(jī)械制動(dòng)器可以采用一個(gè)或者多個(gè)。當(dāng)采用多個(gè)機(jī)械制動(dòng)器時(shí)，它們沿發(fā)電機(jī)制動(dòng)盤關(guān)于發(fā)電機(jī)中心軸對(duì)稱分布，并且通常關(guān)于發(fā)電機(jī)中心軸對(duì)稱的兩個(gè)制動(dòng)器組成一組同時(shí)動(dòng)作，以平衡制動(dòng)力，降低部件的機(jī)械應(yīng)力。當(dāng)采用多個(gè)機(jī)械制動(dòng)器制動(dòng)時(shí)，可根據(jù)制動(dòng)力的需要，分組進(jìn)行制動(dòng)。例如圖2 中，如果所需的制動(dòng)力較小，可只用上、下的一對(duì)制動(dòng)器進(jìn)行制動(dòng)；當(dāng)需要制動(dòng)力較大時(shí)，則上、下、左、右四個(gè)制動(dòng)器同時(shí)進(jìn)行制動(dòng)。其他情況以此類推。以上對(duì)本發(fā)明所提供的用于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制動(dòng)方法及制動(dòng)裝置進(jìn)行了詳細(xì)的說明。對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神的前提下，對(duì)它所做的任何顯而易見的改動(dòng)，都將構(gòu)成對(duì)本發(fā)明專利權(quán)的侵犯。
權(quán)利要求
1.一種用于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制動(dòng)裝置，其特征在于所述制動(dòng)裝置由與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子(3)連接的制動(dòng)盤(8)、安裝于固定轉(zhuǎn)軸(1)上的制動(dòng)器支架(7)以及安裝于上述制動(dòng)器支架上的機(jī)械制動(dòng)器(9)組成，所述制動(dòng)盤(8)與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子同軸，所述機(jī)械制動(dòng)器是鉗盤式液壓制動(dòng)器或者氣動(dòng)制動(dòng)器，其鉗口上、下均有剎車片(6)，制動(dòng)盤(8)的摩擦部分插入到上、下剎車片之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制動(dòng)裝置，其特征在于所述機(jī)械制動(dòng)器(9)可以是一個(gè)或者多個(gè)，當(dāng)采用多個(gè)機(jī)械制動(dòng)器時(shí)，它們以發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)中心軸線對(duì)稱分布。
3.一種采用權(quán)利要求1中制動(dòng)裝置的用于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制動(dòng)方法，其特征在于當(dāng)需要制動(dòng)時(shí)，機(jī)械制動(dòng)器合上鉗口，使得上、下摩擦片壓在制動(dòng)盤上，使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子制動(dòng)；當(dāng)需要解除制動(dòng)時(shí)，機(jī)械制動(dòng)器張開鉗口，使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子可以轉(zhuǎn)動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制動(dòng)裝置及其制動(dòng)方法。用于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制動(dòng)裝置由與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子連接的制動(dòng)盤、安裝于固定轉(zhuǎn)軸上的制動(dòng)器支架以及安裝于上述制動(dòng)器支架上的機(jī)械制動(dòng)器組成。用于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制動(dòng)裝置的制動(dòng)方法，當(dāng)需要制動(dòng)時(shí)，機(jī)械制動(dòng)器合上鉗口，使得上、下摩擦片壓在制動(dòng)盤上，使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子制動(dòng)；當(dāng)需要解除制動(dòng)時(shí)，機(jī)械制動(dòng)器張開鉗口，使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子可以轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明的用于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制動(dòng)裝置和采用該制動(dòng)裝置的制動(dòng)方法，避免了高風(fēng)速情況下的緊急停機(jī)，不僅提高了垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安全性，而且也避免了對(duì)電網(wǎng)造成過大的沖擊。
文檔編號(hào)F16D65/28GK102192088SQ20111003553
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月8日
發(fā)明者王建輝, 蔣大龍 申請(qǐng)人:國能風(fēng)力發(fā)電有限公司