CN110454523B - 一种摇臂式风电用电机机械制动器 - Google Patents

Abstract

本发明属于新能源技术领域，涉及风力发电装置，具体涉及一种摇臂式风电用电机机械制动器。针对现有技术中用于风电电机的机械制动器结构复杂、体积大从而导致成本高的问题，本发明的技术方案是：包括滑轴，所述滑轴上设置有被动钳体和主动钳体，所述被动钳体和主动钳体固定连接，所述被动钳体上设置有闸片Ⅰ，所述主动钳体上设置有闸片Ⅱ，所述被动钳体与闸片Ⅰ固定连接，所述主动钳体与闸片Ⅱ为活动连接，所述闸片Ⅱ上设置有直线传动机构，所述直线传动机构上设置有用于驱动直线传动机构运动的摇臂，所述摇臂上铰接有电动推杆。本发明用于风力发电装置的制动。

Description

一种摇臂式风电用电机机械制动器

技术领域

本发明属于新能源技术领域，涉及风力发电装置，具体涉及一种摇臂式风电用电机机械制动器。

背景技术

目前，国内风电机组用制动器大部分为液压制动器，电机机械制动器应用相对较少，主要原因在于后者的成本明显高于前者的，这极大地阻碍了电机机械制动在风电行业的发展。但是，由于电机机械制动器不需要液压油，不存在漏油风险，绿色环保，后期维护成本低，且风电机组中，电源是最经济方便的能量源，所以，电机机械制动器是未来风电机组制动器的主要发展方向。

现阶段，国内厂家设计的风电用电机机械制动器主要采用驱动电机、联轴器、减速器、传动螺纹等部件组成，结构复杂，体积大，这是成本高的主要原因，无法适应风电行业的需求。

发明内容

针对现有技术中用于风电电机的机械制动器结构复杂、体积大从而导致成本高的问题，本发明提供一种摇臂式风电用电机机械制动器，其目的在于：缩小机械制动器整体的体积，减少机械制动器在风力发电系统中应用时的体积，从而降低成本。

本发明采用的技术方案如下：

一种摇臂式风电用电机机械制动器，包括滑轴，所述滑轴上设置有被动钳体和主动钳体，所述被动钳体和主动钳体固定连接，所述被动钳体上设置有闸片Ⅰ，所述主动钳体上设置有闸片Ⅱ，所述被动钳体与闸片Ⅰ固定连接，所述主动钳体与闸片Ⅱ为活动连接，所述闸片Ⅱ上设置有直线传动机构，所述直线传动机构上设置有用于驱动直线传动机构运动的摇臂，所述摇臂上铰接有电动推杆。

采用该技术方案后，通过电动推杆驱动直线传动机构从而将闸片Ⅰ和闸片Ⅱ压紧利用摩擦对制动盘进行制动。该机械结构相比于其他机械制动器能够达到相同的效果且具有结构更简单的优点。由于不用设置联轴器和减速器等部件，机械制动器整体的体积更小，从而能够降低成本。

优选的，直线传动机构包括转轴，所述转轴的一端贯穿摇臂，所述转轴与摇臂相互配合，所述转轴与摇臂构成滑动运动副，所述转轴的另一端通过轴承连接有用于挤压闸片Ⅱ的压板，所述转轴的中部通过螺纹与主动钳体配合。该优选方案是直线传动机构的一种具体的方案，该方案中转轴与摇臂的传动、转轴与闸片Ⅱ之间的传动以及将摇臂的转动转化为沿转轴轴向的运动都是由转轴这一部件完成的，可见该方案的设计非常紧凑，能够进一步有效减小机械制动器整体的体积。

进一步优选的，摇臂上设置有用于与转轴配合的安装孔Ⅰ，所述安装孔Ⅰ的形状为六方孔形，所述转轴与安装孔Ⅰ配合的端部的形状为六方柱形。通过六方孔形的安装孔Ⅰ与六方柱形的转轴端部之间的相互配合，能够有效地实现转轴与摇臂之间的传动，同时不会影响转轴在摇臂中沿轴向的滑动。

优选的，闸片Ⅱ上设置有弹簧销，所述弹簧销与闸片Ⅱ通过复位弹簧连接。设置复位弹簧能够在电动推杆的推力撤去后拉回闸片Ⅱ，使得机械制动器快速回到非制动状态，为下一次制动过程提供保证。

优选的，摇臂的一端设置有用于与直线传动机构配合的安装孔Ⅰ，所述摇臂的另一端设置有叉形结构，所述叉形结构上设置有两个同轴的安装孔Ⅱ，所述安装孔Ⅰ的轴线和安装孔Ⅱ的轴线相互平行。该优选方案使得摇臂与电动推杆构成曲柄连杆机构，从而实现将电动推杆的伸缩转化为摇臂的转动。

进一步优选的，摇臂的横截面积从靠近叉形结构的一端向另一端逐渐增大。由于摇臂与直线传动机构之间通过安装孔Ⅰ配合，因此，摇臂与直线传动机构之间的传动需要通过安装孔Ⅰ侧壁的压力进行。该优选方案能够保证安装孔Ⅰ附近部位的结构强度，避免摇臂在传动过程中受力疲劳损坏。

进一步优选的，电动推杆和摇臂的中心轴线在同一平面上，所述摇臂和电动推杆的中心轴线形成的平面与安装孔Ⅰ的轴线相互垂直。该优选方案中，摇臂和电动推杆形成的传动机构与直线传动机构相互垂直，使得整个设备在制动盘轴向方向的尺寸较小，适用于轴向安装空间较小的场景。

优选的，被动钳体两侧设置有挡块，所述闸片Ⅰ设置在两个挡块之间。

优选的，主动钳体两侧设置有挡块，所述闸片Ⅱ设置在两个挡块之间。

上述优选方案通过挡块限制闸片Ⅱ的运动方向和运动范围，且挡块能够支撑闸片Ⅰ和闸片Ⅱ使其制动时能够承受更大的摩擦力。

优选的，主动钳体和被动钳体上固定连接有支座，所述电动推杆远离摇臂的一端铰接在支座上。支座用于连接电动推杆的端部和主动钳体(以及被动钳体)，使得电动推杆能够伸出主动钳体的范围以外。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.该机械结构相比于其他机械制动器能够达到相同的效果且具有结构更简单的优点。由于不用设置联轴器和减速器等部件，机械制动器整体的体积更小，从而能够降低成本。

2.直线传动机构的优选方案中转轴与摇臂的传动、转轴与闸片Ⅱ之间的传动以及将摇臂的转动转化为沿转轴轴向的运动都是由转轴这一部件完成的，可见该方案的设计非常紧凑，能够进一步有效减小机械制动器整体的体积。

3.通过六方孔形的安装孔Ⅰ与六方柱形的转轴端部之间的相互配合，能够有效地实现转轴与摇臂之间的传动，同时不会影响转轴在摇臂中沿轴向的滑动。

4.设置复位弹簧能够在电动推杆的推力撤去后拉回闸片Ⅱ，使得机械制动器快速回到非制动状态，为下一次制动过程提供保证。

5.摇臂与电动推杆构成曲柄连杆机构，从而实现将电动推杆的伸缩转化为摇臂的转动。

6.摇臂形状保证安装孔Ⅰ附近部位的结构强度，避免摇臂在传动过程中受力疲劳损坏。

7.摇臂和电动推杆形成的传动机构与直线传动机构相互垂直，使得整个设备在制动盘轴向方向的尺寸较小，适用于轴向安装空间较小的场景。

8.通过挡块限制闸片Ⅱ的运动方向和运动范围，且挡块能够支撑闸片Ⅰ和闸片Ⅱ使其制动时能够承受更大的摩擦力。

9.支座用于连接电动推杆的端部和主动钳体(以及被动钳体)，使得电动推杆能够伸出主动钳体的范围以外。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的后视图；

图3是本发明的剖视图；

图4是摇臂的机构示意图；

图5是本发明中支架的结构示意图。

其中，1-被动钳体，2-主动钳体，3-挡块，4-摇臂，401-安装孔Ⅰ，402-安装孔Ⅱ，5-电动推杆，6-支座，7-复位弹簧，8-弹簧销，9-闸片Ⅱ，10-底座，11-滑轴，12-位置传感器，13-转轴，14-轴承，15-压板，16-闸片Ⅰ。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合图1至图5对本发明作详细说明。

本实施例提供一种摇臂式风电用电机机械制动器，包括滑轴11，所述滑轴11设置在一个底座10上，被动钳体1和主动钳体2均与滑轴11构成滑动关系，所述被动钳体1和主动钳体2通过六个螺栓安装成一体，所述被动钳体1上设置有闸片Ⅰ16，所述被动钳体1两侧设置有挡块3，所述闸片Ⅰ16设置在两个挡块之间。所述主动钳体2两侧设置有挡块3，所述闸片Ⅱ9设置在两个挡块之间。所述主动钳体2上设置有闸片Ⅱ9。所述被动钳体1与闸片Ⅰ16固定连接，所述主动钳体2与闸片Ⅱ9为活动连接，本实施例中，所述闸片Ⅱ9上设置有弹簧销8，所述弹簧销8与闸片Ⅱ9通过复位弹簧7连接。所述闸片Ⅱ9上设置有直线传动机构，所述直线传动机构用于驱动闸片Ⅱ9相对于主动钳体2运动。所述直线传动机构上设置有用于驱动直线传动机构运动的摇臂4，所述摇臂4上铰接有电动推杆5。本实施例中，直线传动机构贯穿主动钳体2设置，摇臂4和电动推杆5均设置在主动钳体2上远离被动钳体1的一侧。主动钳体2上还可在对应的位置设置数个位置传感器12，用于监测摇臂4的位置，判断装置的工作状态。

为了使得整个装置的体积跟小，所述直线传动机构包括转轴13，所述转轴13的一端贯穿摇臂4，所述转轴13与摇臂4相互配合，所述转轴13与摇臂4构成滑动运动副，所述转轴13的另一端通过轴承14连接有用于挤压闸片Ⅱ9的压板15，所述转轴13的中部通过传动螺纹与主动钳体2配合。传动螺纹为大导程螺纹，可以产生较大的夹紧力。

所述摇臂4的一端设置有用于与直线传动机构配合的安装孔Ⅰ401，所述摇臂4的另一端设置有叉形结构，所述叉形结构上设置有两个同轴的安装孔Ⅱ402，所述安装孔Ⅰ401的轴线和安装孔Ⅱ402的轴线相互平行。所述摇臂4上设置有用于与转轴13配合的安装孔Ⅰ401，所述安装孔Ⅰ401的形状为六方孔形，所述转轴13与安装孔Ⅰ401配合的端部的形状为六方柱形。所述摇臂4的横截面积从靠近叉形结构的一端向另一端逐渐增大。

所述电动推杆5和摇臂4的中心轴线在同一平面上，所述摇臂4和电动推杆5的中心轴线形成的平面与安装孔Ⅰ401的轴线相互垂直。所述主动钳体2和被动钳体1侧面的挡板3上固定连接有支座6，所述电动推杆5远离摇臂4的一端铰接在支座6上。支座6为三角形支撑结构，支座6一端为与挡板3连接的安装板，另一端为与电动推杆5铰接的销轴安装座，安装板和三角形支撑结构相互垂直，销轴安装座通过焊接方式固定在三角形支撑结构的上部角上，此结构具有较大的承载能力。

本实施例的工作原理为：

制动时，控制器控制电动推杆5的电机工作，推杆伸出，推杆推动制动摇臂4绕着转轴13的中心轴线旋转，由于摇臂4和转轴13之间通过六方孔配合，摇臂4的转动带动转轴13旋转。摇臂4和电动推杆5发生平面运动。由于传动螺纹配合，转轴13旋转的同时会沿着自身轴线方向向下移动，推动压板15向下移动，压板15推动闸片Ⅱ9向下移动。在压板15和闸片Ⅱ9接触后，由于两者之间的摩擦力作用，且压板15和转轴13之间设置有轴承14，压板15只做移动，停止旋转，转轴13继续旋转。此时，复位弹簧7被拉伸。当闸片Ⅱ9接触到制动盘后，由于反作用力，被动钳体1和主动钳体2一起沿着滑动轴11平移，直至闸片Ⅱ9和闸片Ⅰ16夹紧制动盘。此时，闸片Ⅱ9和闸片Ⅰ16受到制动盘的切向力，并将此切向力传递给被动钳体1和主动钳体2上同侧的挡块3上，最后通过底座10传递给整个制动器的安装基座。控制器控制电动推杆5的输出力，以达到预期的制动力。

制动缓解时，控制器控制电动推杆5的电机工作，推杆缩回，推杆拉动摇臂4绕着转轴13的中心轴线旋转，转轴13旋转的同时会沿着自身轴线方向向上移动，带着压板15一起向上移动，闸片Ⅱ9在四组复位弹簧7作用下跟随压板15向上移动。闸片Ⅱ9的夹紧力解除。控制器控制电动推杆5的缩回行程，以达到预期的缓解间隙。

以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种摇臂式风电用电机机械制动器，包括滑轴(11)，所述滑轴(11)上设置有被动钳体(1)和主动钳体(2)，所述被动钳体(1)和主动钳体(2)固定连接，所述被动钳体(1)上设置有闸片Ⅰ(16)，所述主动钳体(2)上设置有闸片Ⅱ(9)，其特征在于：所述被动钳体(1)与闸片Ⅰ(16)固定连接，所述主动钳体(2)与闸片Ⅱ(9)为活动连接，所述闸片Ⅱ(9)上设置有直线传动机构，所述直线传动机构上设置有用于驱动直线传动机构运动的摇臂(4)，所述摇臂(4)上铰接有电动推杆(5)；

所述直线传动机构包括转轴(13)，所述转轴(13)的一端贯穿摇臂(4)，所述转轴(13)与摇臂(4)相互配合，所述转轴(13)与摇臂(4)构成滑动运动副，所述转轴(13)的另一端通过轴承(14)连接有用于挤压闸片Ⅱ(9)的压板(15)，所述转轴(13)的中部通过螺纹与主动钳体(2)配合；

所述闸片Ⅱ(9)上设置有弹簧销(8)，所述弹簧销(8)与主动钳体(2)通过复位弹簧(7)连接。

2.按照权利要求 1所述的一种摇臂式风电用电机机械制动器，其特征在于：所述摇臂(4)上设置有用于与转轴(13)配合的安装孔Ⅰ(401)，所述安装孔Ⅰ(401)的形状为六方孔形，所述转轴(13)与安装孔Ⅰ(401)配合的端部的形状为六方柱形。

3.按照权利要求 1所述的一种摇臂式风电用电机机械制动器，其特征在于：所述摇臂(4)的一端设置有用于与直线传动机构配合的安装孔Ⅰ(401)，所述摇臂(4)的另一端设置有叉形结构，所述叉形结构上设置有两个同轴的安装孔Ⅱ(402)，所述安装孔Ⅰ(401)的轴线和安装孔Ⅱ(402)的轴线相互平行。

4.按照权利要求 3所述的一种摇臂式风电用电机机械制动器，其特征在于：所述摇臂(4)的横截面积从靠近叉形结构的一端向另一端逐渐增大。

5.按照权利要求 3所述的一种摇臂式风电用电机机械制动器，其特征在于：所述电动推杆(5)和摇臂(4)的中心轴线在同一平面上，所述摇臂(4)和电动推杆(5)的中心轴线形成的平面与安装孔Ⅰ(401)的轴线相互垂直。

6.按照权利要求 1所述的一种摇臂式风电用电机机械制动器，其特征在于：所述被动钳体(1)两侧设置有挡块(3)，所述闸片Ⅰ(16)设置在两个挡块之间。

7.按照权利要求 1所述的一种摇臂式风电用电机机械制动器，其特征在于：所述主动钳体(2)两侧设置有挡块(3)，所述闸片Ⅱ(9)设置在两个挡块之间。

8.按照权利要求 1所述的一种摇臂式风电用电机机械制动器，其特征在于：所述主动钳体(2)和被动钳体(1)上固定连接有支座(6)，所述电动推杆(5)远离摇臂(4)的一端铰接在支座(6)上。

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