CN102691620A - 一种永磁直驱风力发电机的自动变浆、刹车装置 - Google Patents

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吕先明
李勇
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Abstract

一种永磁直驱风力发电机的自动变浆、刹车装置；风力发电机靠浆叶一边的机壳延伸出与机壳一体的刹车箍[1]，刹车箍空间内，与发电机同轴的飞轮上[4]圆周三等分处，分别在飞轮上，径向套孔活动套接中空离心锤[2]，中空离心锤的中空内套接推杆[7]，离心锤锤头外测具有与推杆顶端直角梯形相吻合的凹孔，推杆顶端直角梯形底部以弹簧[12]顶推推杆向上，与飞轮轴向套孔活动连接的离心锤锤柄下端连接齿条[6]，飞轮上同径圆周三等分处，设置与飞轮一体的轴座，轴座内轴接齿轮[5]及同轴伞齿轮，齿轮与离心锤锤柄下端齿条啮合，伞齿轮与浆叶根部变浆伞齿轮啮合，齿轮与离心锤锤柄间拉簧[8]连接。本实用新型不需要外源性电源，在风速大于永磁直驱风力发电机的额定风速或工作风速范围时，能实现自动变浆、刹车，使风力发电机减速或切出工作状态。

Description

一种永磁直驱风力发电机的自动变浆、刹车装置
技术领域
本发明涉及一种永磁直驱风力发电机的自动变浆、刹车装置。 
背景技术
永磁直驱风力发电机是一种三叶片低转速运行的风力发电装置，它的额定转速在20r/min，工作转速范围2＝20r/min，所以对风电场工作风速范围要求在3＝25m/s内，设计最佳额定风速12m/s，当风速大于额定风速，小于工作风速范围上限时，可以以变浆技术措施，改变浆叶的迎风角，减小风能对浆叶的推力，使发电机转速仍保持在额定转速上下；风速大于工作风速范围上限时，就需要采取刹车技术措施使风力发电机切出工作状态，以免发生毁机事故。目前风力发电机的变浆、刹车技术措施是以变浆电机或刹车电机根据风速的传感信息，开启变浆或刹车电机，用变浆电机调整浆叶的迎风角；用刹车电机启动刹车箍抱紧风力发电机转轴，实现浆叶旋转的减缓或强制停顿。这种变浆、刹车装置需要在风力发电机的轮毂仓内设置变浆电机和刹车电机以及为变浆、刹车电机工作所必备的供电电路，而风力发电机在刹车时，本身不再向外提供电能，这就需要为风力发电机的刹车系统配置外供电源或者自备蓄电池，在风力发电机长时间的工作周期内，很难避免变浆、刹车电机有发生故障的可能，特别是电路部分，一旦发生故障，就会产生风力发电机的重大事故，甚至毁机事故，造成巨额经济损失以及高昂的维修费用，另外变浆、刹车电机由于需要长时间稳定安全可靠地工作，质量要求很高，价格不菲，这就相对提高了风力发电机机组的总体制造成本。 
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是为了克服上述现有技术存在的不足，提供一种不需要外源性电源，在风速大于永磁直驱风力发电机的额定风速时，能实现自动变浆，在风速大于永磁直驱风力发电机的工作风速范围时，能实现自动刹车，将风力发电机切出工作状态 的一种永磁直驱风力发电机的自动变浆、刹车装置。 
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：一种永磁直驱风力发电机的自动变浆、刹车装置，包括刹车箍、飞轮、离心锤、齿条、齿轮、推杆、伞齿轮和变浆伞齿轮；风力发电机靠浆叶一边的机壳，延伸出与机壳一体的刹车箍，刹车箍内与发电机同轴的飞轮上，圆周三等分处，分别在飞轮上径向套孔活动套接中空离心锤，中空离心锤的中空内套接推杆，推杆顶端呈直角梯形，以直角梯形底部的滑槽与推杆滑动连接，离心锤锤头内测紧贴飞轮圆周外沿，离心锤锤头外测与刹车箍内侧同弧度，离心锤锤头外测具有与推杆顶端直角梯形相吻合的凹孔，推杆顶端直角梯形底部以弹簧顶推推杆向上，与飞轮径向套孔活动连接的离心锤锤柄下端连接齿条，飞轮上同径圆周三等分处，没置与飞轮一体的轴座，轴座上轴接齿轮和伞齿轮，齿轮与离心锤锤柄下端齿条啮合，伞齿轮与浆叶根部的变浆伞齿轮啮合，齿轮侧边与离心锤锤柄间以拉簧连接。 
所述的连柄离心锤锤柄，以贯穿锤柄、推杆的销杆与齿轮间拉簧连接，拉簧拉动离心锤锤柄向心 
所述的连柄离心锤锤柄上具有可使销杆在锤柄中空内、上、下移动的槽。 
所述的刹车箍内测固定刹车片。 
所述的离心锤锤头外测固定刹车片。 
所述的刹车箍外边沿与固定在主轴上的导流罩边沿滑动连接 
本发明的永磁直驱风力发电机的自动刹车装置，预先调整离心锤锤柄与齿轮间拉簧的拉力，使离心锤锤柄与齿轮间拉簧的拉力，等于风力发电机额定转速时离心锤产生的离心力。风力发电机在额定转速工作状态时，离心锤产生的离心力抵消拉簧的拉力，离心锤稳定在飞轮的套孔内。当风力过大，发电机转速大于额定转速时，离心锤的离心力大于拉簧的拉力，离心锤的锤柄在飞轮套孔约束下，沿飞轮径向离心移动，离心锤锤柄下端的齿条与定位在飞轮轴座内轴接的齿轮啮合，齿条拉动齿轮转动，离心锤离心上移，锤柄及锤柄上的拉簧销杆同步上移，连接拉簧另一端的齿轮被齿条向上离心力拉动向上，拉簧的拉力由于，拉簧长度未变，拉簧的拉力也未变，齿轮被齿条拉动旋转，同轴的伞齿轮同速旋转，传动与伞齿轮啮合的浆叶根部变浆伞齿轮，使浆叶改变迎风角，降低发电机转速；风速大于风力发电机转速，超过工作转速上限时，变浆还不能降低发电机转速时，与风力发电机转轴同轴的飞轮转速加大，离心力增大，离心锤的锤头继续离心上移，外测刹车片接触、顶压环状刹车箍内测刹车片，迫使风力发电机的转轴减速直至停转。刹车时，离心锤除了 顶压环状刹车箍的离心力，还产生由转轴传递的切向力，利用切向力使推杆顶端直角梯形底的滑槽，斜面插入离心锤上与之吻合的凹孔内，此时离心锤已压迫推杆顶端直角梯形下的推簧，使推杆在锤柄中空套内向下移动，使拉簧及销杆在锤柄的移动槽内同步下移，拉簧的拉力反向，使离心锤产生继续加强离心锤对刹车箍的顶压，补充由于刹车离心锤失去的离心力，当风速减小，发电机转速小于额定转速时，离心锤与环状刹车箍间切向力减小或消失，推杆在锤柄中空套内受推簧推力作用下，克服推杆顶端直角梯形上斜面的摩擦力，将离心锤推离刹车箍，离心锤向下移动，拉簧销杆同步下移动，产生离心锤的向心力，离心锤与刹车箍脱离，风速减小刹车自动解除。 
本发明具有不需要外源性电源和自备电源，可以根据预定设计的额定风速和切出风速，调整拉簧和推簧，实现现场风速自动变浆和刹车的优点。 
附图说明
图1为本实用新型的单个刹车装置结构常态时纵剖视图。 
图2为本实用新型的单个刹车装置结构常态时横剖视图。 
图3为本实用新型的单个刹车装置结构刹车时纵剖视图。 
图4为图1中3的放大图。 
图5为图4的侧视图。 
具体实施方式
图1、图2所示，一种永磁直驱风力发电机的自动变浆、刹车装置，风力发电机靠浆叶一边的机壳延伸出与机壳一体的环状刹车箍1，刹车箍1内侧固定刹车片，刹车箍空间内与发电机同轴的飞轮4上，圆周三等分处，分别在飞轮上径向套孔活动套接中空离心锤2，中空离心锤2的中空内套接推杆7，推杆顶端呈直角梯形，以直角梯形底部的滑槽与推杆滑动连接，离心锤锤头外测固定刹车片，离心锤锤头内测紧贴飞轮圆周外沿，离心锤锤头外测与刹车箍内侧刹车片同弧度，离心锤锤头外测具有与推杆顶端直角梯形相吻合的凹孔，推杆顶端直角梯形底部以弹簧12顶推推杆向上，与飞轮径向套孔活动连接的离心锤锤柄下端连接齿条6，飞轮上同径圆周三等分处，设置与飞轮一体的轴座14，轴座内轴接齿轮5，伞齿轮9与齿轮5同轴，伞齿轮9啮合浆叶15根部变浆伞齿轮11，齿轮5与离心锤锤柄下端齿条6啮合，齿轮与中空离心锤间拉簧8连接。图4、图5所示，所述的连 柄离心锤锤柄，以贯穿锤柄、推杆的销杆19与齿轮间拉簧8连接，离心锤锤柄上的移动槽17可使推杆7和销杆19在离心锤锤柄内上、下移动，拉簧8拉动离心锤锤柄向心。所述的连柄离心锤锤柄上具有可使销杆在锤柄上、下移动的槽17。所述的刹车箍外边沿与固定在主轴上的导流罩13边沿滑动连接。 

Claims (6)

1.一种永磁直驱风力发电机的自动变浆、刹车装置；包括刹车箍(1)、飞轮(4)、离心锤(2)、齿条(6)、齿轮(5)、推杆(7)、伞齿轮9和变浆伞齿轮(11)，风力发电机靠浆叶一边的机壳延伸出与机壳一体的刹车箍(1)，刹车箍内与发电机同轴的飞轮(4)上，圆周三等分处，分别在飞轮上径向套孔活动套接中空离心锤(2)，中空离心锤的中空内套接推杆(7)，推杆(7)顶端直角梯形底部以弹簧(12)顶推推杆(7)向上，离心锤(2)锤头内测紧贴飞轮(4)圆周外沿，离心锤(2)锤头外测与刹车箍内侧同弧度，离心锤(2)锤头外测具有与推杆顶端直角梯形相吻合的凹孔，与飞轮径向套孔活动连接的离心锤锤柄下端连接齿条(6)，飞轮上同径圆周三等分处，设置与飞轮一体的轴座(14)，轴座内轴接齿轮(5)和伞齿轮(9)，齿轮(9)与离心锤(4)锤柄下端齿条(6)啮合，伞齿轮(9)与变浆伞齿轮(11)啮合，齿轮与离心锤锤柄间以拉簧(8)连接。
2.如权利要求1所述的一种永磁直驱风力发电机的自动变浆、刹车装置；其特征在于；所述的连柄离心锤锤柄，以贯穿锤柄、推杆的销杆(19)与齿轮间拉簧(8)连接，拉簧拉动离心锤锤柄向心
3.如权利要求1所述的一种永磁直驱风力发电机的自动变浆、刹车装置；其特征在于；所述的连柄离心锤锤柄上具有可使销杆在锤柄中空内、上、下移动的槽(17)。
4.如权利要求1所述的一种永磁直驱风力发电机的自动变浆、刹车装置；其特征在于；所述的刹车箍内测固定刹车片。
5.如权利要求1所述的一种永磁直驱风力发电机的自动变浆、刹车装置；其特征在于；所述的离心锤锤头外测固定刹车片。
6.如权利要求1所述的一种永磁直驱风力发电机的自动变浆、刹车装置；其特征在于；所述的刹车箍外边沿与固定在主轴(10)上的导流罩(13)边沿滑动连接。
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