CN101482097B - 一种用于垂直轴风力发电机的制动系统及其制动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及垂直风力发电机，尤其是一种用于垂直轴风力发电机的制动系统及其制动方法。包括与发电机(1)的转子轴或风轮垂直轴(2)连接的刹车装置(3)，以刹车电磁阀(11)控制的刹车制动臂或刹车制动闸(4)，摩擦片(6)；所述刹车装置(3)是刹车箍或刹车碟或刹车盘。还包括安全销(5)和控制该安全销(5)的安全销电磁阀(22)。本发明结构可以在不改变垂直风机抗风能力的前提下，有效降低垂直轴风机在强风速时的振动，提高垂直轴风力发电机的安全性和可靠性。

Description

一种用于垂直轴风力发电机的制动系统及其制动方法
技术领域
本发明涉及垂直风力发电机，尤其是一种用于垂直轴风力发电机的制动系统及其制动方法。
背景技术
由于风力发电机都在恶劣气候条件下使用，为了抵御强台风，通常风机都需要具有制动(刹车)功能，在现有的大型水平轴风力发电机中，通常使用碟型或抱闸刹车，刹车碟或刹车盘的轴平行于地面，但由于水平轴风机在强风时可以采取偏航以减小迎风面积，而且水平轴风轮固有的高转速、低扭矩特性，使得相同功率下水平轴风机的刹车力要小得多，而垂直轴风力发电机由于固有的低转速、大扭矩特性，且垂直轴风力发电机无法在强风时进行偏航以减小迎风面积，因此这些刹车装置无法应用在相同功率的垂直轴风力发电机上。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术的弊病，提出一种解决垂直轴风力发电机的安全问题。
本发明的具体技术方案是：
一种用于垂直轴风力发电机的制动系统，包括与发电机1的转子轴或风轮垂直轴2连接的刹车装置3，以刹车电磁阀11控制的刹车制动臂或刹车制动闸4，摩擦片6；所述刹车装置3是刹车箍或刹车盘。
上述还包括安全销5和控制该安全销5的安全销电磁阀22。
上述刹车装置3的中心轴轴向方向垂直于地面。
上述的安全销5的轴向垂直于地面。
上述的刹车制动臂或刹车制动臂4以发电机1的转子轴为中心线对称布置。
一种用于垂直轴风力发电机的制动系统的制动方法，当风速超过最大发电风速需要刹车时，启动刹车电磁阀11，所述刹车电磁阀11控制刹车制动臂或刹车制动碟4，通过摩擦片6作用，使得刹车装置3刹车。
当风速低于刹车风速不需刹车时，刹车电磁阀11关闭，所述刹车电磁阀11控制刹车制动臂或刹车制动碟4，保持初始状态。
当风速超过最大发电风速需要刹车或设备需要维护时，启动刹车电磁阀11，所述刹车电磁阀11控制刹车制动臂或刹车制动碟4，通过摩擦片6作用，使得刹车装置3刹车；启动安全销电磁阀22，控制安全销5插入对应的槽口，然后电磁阀11关闭。
当风速低于刹车风速不需长时间刹车时，启动安全销电磁阀22，控制安全销5从对应的槽口拔出，恢复到初始状态。
上述刹车电磁阀11控制在2分种内使刹车力从零增加到最大值，保持4分钟以上，整个刹车时间为6分钟；从刹车电磁阀11启动后5分钟，安全销电磁阀22启动，控制安全销5插入对应的槽口，然后电磁阀11关闭。
该刹车结构可以在不改变垂直风机抗风能力的前提下，有效降低垂直轴风机在强风速时的振动，提高垂直轴风力发电机的安全性和可靠性。
附图说明
图1、图2是内涨式制动器的结构示意图。
图3是双向碟式制动器的结构示意图。
图4是单向碟式制动器的结构示意图。
图5是下置盘式制动器的结构示意图。
图6是外转子外抱式制动器的结构示意图。
图7是外转子碟式制动器的结构示意图。
图8、图9是内转子外抱式制动器的结构示意图。
图10是组合式制动器的结构示意图。
图11是无安全销的盘式制动器结构示意图。
图12是刹车电磁闸11和安全销电磁阀22的启动和停止时间逻辑关系图。
图13是刹车系统逻辑关系图。
符号说明：
1-发电机；11、11a、11b-刹车电磁阀；22-安全销电磁阀；2-风轮垂直轴；3、3a、3b-刹车箍、刹车盘；4、4a、4b-刹车制动臂、刹车制动碟；5-安全销；6-摩擦片；66-刹车电磁制动器的固定部分；77-刹车电磁制动器的转子部分；88-下法兰。
具体实施方式
实施例1：
如图1和2，是内涨式制动器的结构示意图，刹车臂位于发电机上端面并围绕转轴对称布置，该刹车结构的优点是制动力大，用于垂直轴风力发电机的制动系统，包括与发电机1的转子轴或风轮垂直轴2连接的刹车装置3，以刹车电磁阀11控制的刹车制动臂或刹车制动碟4，摩擦片6；所述刹车装置3是刹车箍。还包括安全销5和控制该安全销5的安全销电磁阀22。刹车装置3的中心轴轴向方向垂直于地面。安全销5的轴向垂直于地面。刹车制动臂4以发电机1的转子轴为中心线对称布置。当风速超过预先设定的刹车风速需要刹车时(刹车风速)，启动刹车电磁阀11，所述刹车电磁阀11控制刹车制动臂或刹车制动碟4，通过摩擦片6作用，使得刹车装置3刹车。当风速低于刹车风速不需刹车时，关闭刹车电磁阀11，所述刹车电磁阀11控制刹车制动臂或刹车制动碟4，恢复到初始状态。当风速超过刹车风速需要长时间刹车或设备需要维护时，启动刹车电磁阀11，所述刹车电磁阀11控制刹车制动臂4，通过摩擦片6作用，使得刹车装置3刹车；然后电磁阀11关闭，启动安全销电磁阀22，控制安全销5插入对应的槽口。当风速低于刹车风速不需长时间刹车时，启动安全销电磁阀22，控制安全销5从对应的槽口拔出，恢复到初始状态。
如图12是刹车电磁阀11和安全销电磁阀22的启动和停止时间逻辑关系。上述刹车电磁阀11控制在2分种内使刹车力从零增加到最大值，保持4分钟以上，整个刹车时间为6分钟；然后电磁阀11关闭，从刹车阀启动后5分钟，安全销电磁阀22启动，控制安全销5插入对应的槽口。
如图12、13是刹车系统逻辑关系图，电磁阀11为电压调节。通过测得发电机的整流电压，判断是否大于设定值，再通过控制刹车电磁阀11电路，启动刹车制动臂4进行短时刹车，再通过控制安全销电磁阀22电路，推动安全销5进行长时刹车，若干分钟后刹车电磁阀11电路关闭，刹车电磁阀11恢复原始状态，解除短时刹车。延时若干小时后，关闭安全销电磁阀22电路，安全销电磁阀22恢复原始状态，安全销5解除长时刹车，风机恢复运转。
实施例2：
如图3，是双向碟式制动器的结构示意图。其中，刹车装置3是刹车盘，刹车碟是双向碟，其它与实施例1相同。其刹车盘安装在发电机上端面并平行与地面，安全销位于刹车盘下部的双向碟式制动器的结构示意图，该刹车结构的优点是刹车盘的重量较轻。
实施例3：
如图4，是单向碟式制动器的结构示意图。其中，刹车装置3是刹车盘，刹车碟是单向碟，其它与实施例1相同，其刹车盘安装在发电机上端面并平行与地面，安全销位于刹车盘下部的单向碟式制动器的结构示意图，该刹车结构的优点是刹车盘的重量较轻。
实施例4：
如图5，是下置盘式制动器的结构示意图。其中，刹车装置3是刹车盘，置于发动机底部，其它与实施例3相同。其刹车盘安装在发电机底部并平行与地面，安全销位于刹车盘上部的下置式盘式制动器的结构示意图，该刹车结构的特点是将刹车系统直接保护起来，缺点是维护困难。
实施例5：
如图6，是外转子外抱式制动器的结构示意图。其安全销位于刹车臂或刹车盘下部的外转子外抱式制动器的结构示意图。
实施例6：
如图7，是外转子碟式制动器的结构示意图。其安全销位于刹车臂或刹车盘下部的外转子碟式制动器的结构示意图。
实施例7：
如图8和9，是内转子外抱式制动器的结构示意图。其制动臂安装在发电机侧面，刹车盘安装与发电机上端面的内转子外抱式制动器的结构示意图，该结构可在不增加制动器体积的条件下有效增加刹车力臂。
实施例8：
如图10，是组合式制动器的结构示意图。是将上置式和下置式刹车组合为一体的组合式制动器的结构示意图，也就是将图1的内涨式制动器与图5的下置盘式制动器的结构组合起来，以两个制动器进行组合后，共同构成组合式制动器的结构。该结构可在不增加刹车力臂条件下增加刹车制动力，以提高刹车效果。
实施例9：
如图11是无安全销的电磁制动器结构示意图。其制动盘可上、下移动的盘式制动器结构示意图，该结构制动器的优点是结构简单。该刹车电磁制动器的固定部分为66和发电机的上端面固定连接，电磁制动器的转子77和风轮的下法兰88连接，刹车时77被电磁阀吸附在66上而停止转动。
上述刹车结构可以在不改变垂直风机抗风能力的前提下，有效降低垂直轴风机在强风速时的振动，提高垂直轴风力发电机的安全性和可靠性。

Claims (7)

1.一种用于垂直轴风力发电机的制动系统，其特征在于，包括发电机(1)，和风轮垂直轴(2)连接的刹车装置(3)，以刹车电磁阀(11)控制的刹车制动臂或刹车制动碟(4)，摩擦片(6)；安全销(5)和控制该安全销(5)的安全销电磁阀(22)；所述刹车装置(3)是刹车箍或刹车盘。
2.根据权利要求1所述的一种用于垂直轴风力发电机的制动系统，其特征在于，所述刹车装置(3)的中心轴轴向方向垂直于地面。
3.根据权利要求1所述的一种用于垂直轴风力发电机的制动系统，其特征在于，所述的安全销(5)的轴向垂直于地面。
4.根据权利要求1所述的一种用于垂直轴风力发电机的制动系统，其特征在于，所述的刹车制动臂或刹车制动碟(4)以发电机(1)的转子轴为中心线对称布置。
5.一种如权利要求1所述的用于垂直轴风力发电机的制动系统的制动方法，其特征在于，当风速超过刹车风速需要长时间刹车或设备需要维护时，启动刹车电磁阀(11)，所述刹车电磁阀(11)控制刹车制动臂或刹车制动碟(4)，通过摩擦片(6)作用，使得刹车装置(3)刹车；然后刹车电磁阀(11)关闭，启动安全销电磁阀(22)，控制安全销(5)插入对应的槽口。
6.根据权利要求5所述的用于垂直轴风力发电机的制动系统的制动方法，其特征在于，当风速低于刹车风速不需长时间刹车时，启动安全销电磁阀(22)，控制安全销(5)从对应的槽口拔出，恢复到初始状态。
7.根据权利要求5所述的用于垂直轴风力发电机的制动系统的制动方法，其特征在于，所述刹车电磁阀(11)控制在2分种内使刹车力从零增加到最大值，保持4分钟以上，整个刹车时间为6分钟；然后刹车电磁阀(11)关闭，从刹车电磁阀(11)启动后5分钟，安全销电磁阀(22)启动，控制安全销(5)插入对应的槽口。
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