CN115574022A - 一种垂直轴风力发电机组的机械制动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及垂直轴风力发电机的制动技术领域，具体为一种垂直轴风力发电机组的机械制动装置。解决现有技术中风力发电装置摩擦制动影响了正常发电工作的问题。包括支撑柱、制动外壳、驱动电机、驱动齿轮、旋转轴、防护盖、制动盘、制动杆、摩擦块和摩擦片，所述支撑柱上固定设置有限位挡片，且限位挡片的上侧设置有固定套环，所述固定套环通过限位螺栓固定套接在支撑柱上。制动盘随着旋转轴旋转，进而制动杆会随着转速越大延伸出制动盘的距离越长，与摩擦块上的摩擦片接触越紧密，以实现摩擦降速的效果，在转速降低后，制动杆又在压缩弹簧的作用下回缩，便可以使发电工作在低速旋转运行时不受摩擦阻力的影响，能够正常高效进行低速旋转发电工作。

Description

一种垂直轴风力发电机组的机械制动装置

技术领域

本发明涉及垂直轴风力发电机的制动技术领域，具体为一种垂直轴风力发电机组的机械制动装置。

背景技术

垂直轴风力发电机是一种新型风力发电机，因为其运用了特殊空气动力学原理，所以在低风速运转时发电量也较大。随着科技的发展，垂直轴风力发电机组以其设计方法先进，风能利用率高，启动风速低，基本不产生噪音等优点，已经逐渐重新被人们认识和重视，具有广泛的市场应用前景。

在垂直轴风力发电机进行发电的过程中，需要保证输出电频率恒定，同时在旋转发电过程中，因风力过大会导致垂直轴风力发电机转速过高，从而会引起垂直轴风力发电机的损坏，所以需要使用制动装置对其转速进行控制。

中国实用新型202020649910.3公开了一种垂直轴风力发电机组的机械制动装置，调节杆通过调节套拉动摩擦片以制动盘本体正面的销轴为轴心旋转并与制动盘本体的表面接触，从而达到对机组输出轴进行稳定制动的效果，解决了现有的制动装置稳定性较差，制动装置在与发电机组接触过程中容易因震动出现反弹，导致制动装置无法对发电机组的转速进行稳定控制的问题。

上述已公开的对比专利中，是通过摩擦实现制动工作的，但是结合现实实际情况，因自然界风速的大小无法控制，导致垂直轴风力发电机的转速也无法控制，通过摩擦实现制动工作虽然能够有效避免转速过快，但是在转速慢的时候，也会因摩擦使垂直轴风力发电机的旋转收到影响，从而导致在弱风状态下，垂直轴风力发电机的扇叶旋转不动的情况发生，进而影响了正常的发电工作。

所以我们提出了一种垂直轴风力发电机组的机械制动装置，以便于解决上述中提出的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种垂直轴风力发电机组的机械制动装置，以解决上述背景技术提出的通过摩擦实现制动工作虽然能够有效避免转速过快，但是在转速慢的时候，也会因摩擦使垂直轴风力发电机的旋转受到影响，从而导致在弱风状态下，垂直轴风力发电机的扇叶旋转不动的情况发生，进而影响了正常发电工作的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种垂直轴风力发电机组的机械制动装置，包括支撑柱、制动外壳、驱动电机、驱动齿轮、旋转轴、防护盖、制动盘、制动杆、摩擦块和摩擦片，所述支撑柱上固定设置有限位挡片，且限位挡片的上侧设置有固定套环，所述固定套环通过限位螺栓固定套接在支撑柱上，所述固定套环的上方固定有制动外壳，且制动外壳的外侧安装有驱动电机，并且驱动电机的前端安装有驱动齿轮，所述制动外壳上安装有第一滑轮，所述制动外壳的内侧设置有旋转轴，且旋转轴位于支撑柱的上端，所述旋转轴上固定有防护盖，且防护盖位于制动外壳的上方，所述旋转轴上固定设置有支撑挡片，且支撑挡片上侧旋转轴的表面设置有卡位块，所述卡位块和支撑挡片的外侧安装有制动盘，且制动盘上安装有制动杆，所述制动外壳的内侧设置有旋转套芯，且旋转套芯的上下两侧通过第二滑轮与旋转套芯内侧相连接，所述旋转套芯的外侧与第一滑轮相连接，所述旋转套芯的外侧与驱动齿轮相连接，所述旋转套芯的内侧安装有拨动杆，且拨动杆的前端连接有摩擦块，所述摩擦块的内侧固定设置有摩擦片，所述支撑挡片和制动盘之间贯穿设置有固定螺栓，所述制动杆的外侧套有压缩弹簧，所述制动杆的内端固定有加重限位块，所述加重限位块和压缩弹簧均位于制动盘内侧。

优选的，所述限位螺栓贯穿固定套环与支撑柱之间为螺纹连接，且固定套环的内径等于支撑柱的外径。

优选的，所述固定套环和制动外壳之间为一体化结构，且固定套环和制动外壳之间镂空设置，同时制动外壳与防护盖之间上下不接触。

优选的，所述固定套环和制动外壳之间组成的高度小于限位挡片与支撑挡片之间的上下距离。

优选的，所述驱动齿轮与旋转套芯的外侧之间为啮合连接，且旋转套芯通过第一滑轮和第二滑轮在制动外壳的内侧构成旋转结构。

优选的，所述制动盘呈半圆形结构，且制动盘的外围尺寸大于支撑挡片的外围尺寸，并且制动盘的内侧外形与旋转轴和卡位块组成的外形相契合，所述制动盘通过固定螺栓在支撑挡片上构成可拆卸结构。

优选的，所述制动盘的一侧表面中心对称开设有槽结构，所述制动杆、压缩弹簧和加重限位块均设置在槽结构内侧，并且加重限位块的切面尺寸与槽结构的切面尺寸相同。

优选的，所述制动杆与加重限位块为一体化结构，且制动杆和加重限位块通过压缩弹簧在制动盘内部呈活动伸缩结构。

优选的，所述拨动杆的两端与旋转套芯和摩擦块之间均为活动连接，且摩擦块的上下两侧与制动外壳的内侧之间也为活动连接，并且拨动杆连接在摩擦块的中间位置，摩擦块与制动外壳之间的连接位于摩擦块的端头位置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该垂直轴风力发电机组的机械制动装置；

（1）在制动盘上设置有制动杆、压缩弹簧和加重限位块，制动盘随着旋转轴旋转，制动杆和加重限位块会出现离心现象，进而制动杆会随着转速越大延伸出制动盘的距离越长，与摩擦块上的摩擦片接触越紧密，以实现摩擦降速的效果，在转速降低后，制动杆又在压缩弹簧的作用下回缩，便可以使发电工作在低速旋转运行时不受摩擦阻力的影响，能够正常高效进行低速旋转发电工作；

（2）在制动外壳内部设置有旋转套芯、拨动杆和摩擦块，能够旋转旋转套芯通过拨动杆活动摩擦块的位置，以调整摩擦块与制动盘之间的间距，从而控制不同转速下制动杆与摩擦块的接触，有效的限制不同的转速，提高了限速的工作范围，从而凸显制动装置的使用功能性；

（3）制动外壳上还设有固定套环和限位螺栓，能够直接上下活动制动外壳，以方便对制动外壳内部的结构进行方便且快捷的检修工作，提高了该制动装置的使用性能；

（4）在旋转轴上设置有支撑挡片和卡位块，支撑挡片与制动盘之间设置有固定螺栓，可以方便对制动盘进行拆装更换工作，同时通过卡位块能够加强制动盘在旋转轴上的稳定状态，保证了正常的制动效果。

附图说明

图1为本发明一种垂直轴风力发电机组的机械制动装置主视打开结构示意图；

图2为本发明一种垂直轴风力发电机组的机械制动装置主视闭合结构示意图；

图3为本发明一种垂直轴风力发电机组的机械制动装置制动外壳内部主视结构示意图；

图4为本发明一种垂直轴风力发电机组的机械制动装置制动外壳内部俯视结构示意图；

图5为本发明一种垂直轴风力发电机组的机械制动装置制动外壳内部俯视结构示意图；

图6为本发明一种垂直轴风力发电机组的机械制动装置制动盘俯视结构示意图；

图7为本发明一种垂直轴风力发电机组的机械制动装置制动盘侧剖结构示意图；

图8为本发明一种垂直轴风力发电机组的机械制动装置制动盘侧剖结构示意图。

图中：1、支撑柱；2、限位挡片；3、固定套环；4、限位螺栓；5、制动外壳；6、驱动电机；7、驱动齿轮；8、第一滑轮；9、旋转轴；10、防护盖；11、支撑挡片；12、卡位块；13、制动盘；14、制动杆；15、旋转套芯；16、第二滑轮；17、拨动杆；18、摩擦块；19、摩擦片；20、固定螺栓；21、压缩弹簧；22、加重限位块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：一种垂直轴风力发电机组的机械制动装置，包括支撑柱1、限位挡片2、固定套环3、限位螺栓4、制动外壳5、驱动电机6、驱动齿轮7、第一滑轮8、旋转轴9、防护盖10、支撑挡片11、卡位块12、制动盘13、制动杆14、旋转套芯15、第二滑轮16、拨动杆17、摩擦块18、摩擦片19、固定螺栓20、压缩弹簧21和加重限位块22，支撑柱1上固定设置有限位挡片2，且限位挡片2的上侧设置有固定套环3，固定套环3通过限位螺栓4固定套接在支撑柱1上，固定套环3的上方固定有制动外壳5，且制动外壳5的外侧安装有驱动电机6，并且驱动电机6的前端安装有驱动齿轮7，制动外壳5上安装有第一滑轮8，制动外壳5的内侧设置有旋转轴9，且旋转轴9位于支撑柱1的上端，旋转轴9上固定有防护盖10，且防护盖10位于制动外壳5的上方，旋转轴9上固定设置有支撑挡片11，且支撑挡片11上侧旋转轴9的表面设置有卡位块12，卡位块12和支撑挡片11的外侧安装有制动盘13，且制动盘13上安装有制动杆14，制动外壳5的内侧设置有旋转套芯15，且旋转套芯15的上下两侧通过第二滑轮16与旋转套芯15内侧相连接，旋转套芯15的外侧与第一滑轮8相连接，旋转套芯15的外侧与驱动齿轮7相连接，旋转套芯15的内侧安装有拨动杆17，且拨动杆17的前端连接有摩擦块18，摩擦块18的内侧固定设置有摩擦片19，支撑挡片11和制动盘13之间贯穿设置有固定螺栓20，制动杆14的外侧套有压缩弹簧21，制动杆14的内端固定有加重限位块22，加重限位块22和压缩弹簧21均位于制动盘13内侧。

限位螺栓4贯穿固定套环3与支撑柱1之间为螺纹连接，保证了固定套环3与支撑柱1之间固定的工作状态，且固定套环3的内径等于支撑柱1的外径，能够避免固定套环3在支撑柱1上出现晃动的情况，以保证制动外壳5的稳定工作。

固定套环3和制动外壳5之间为一体化结构，保证制动外壳5稳固的工作状态，且固定套环3和制动外壳5之间镂空设置，同时制动外壳5与防护盖10之间上下不接触，使制动外壳5在工作过程中能够上下气流流通，致使在制动工作过程中达到风冷降温的效果，提高装置的制动效果。

固定套环3和制动外壳5之间组成的高度小于限位挡片2与支撑挡片11之间的上下距离，可以在固定套环3上下活动过程中，使支撑挡片11上的制动盘13能够完全裸露出来，这样便可以方便对其进行检修更换工作，提高了制动装置的检修效率，制动外壳5的上端存在可拆卸的盖板，通过对盖板的拆装，便可以直接检修制动外壳5内侧的旋转套芯15、拨动杆17和摩擦块18。

驱动齿轮7与旋转套芯15的外侧之间为啮合连接，方便稳定的控制旋转套芯15的旋转，且旋转套芯15通过第一滑轮8和第二滑轮16在制动外壳5的内侧构成旋转结构，及能够保证旋转套芯15稳定高效的旋转工作，又能够使旋转套芯15在制动外壳5内进行限位，避免制动外壳5与旋转套芯15之间产生摩擦。

制动盘13呈半圆形结构，以保证2个制动盘13组成圆形结构，配合制动盘13的旋转进行正常的制动工作，且制动盘13的外围尺寸大于支撑挡片11的外围尺寸，以保证支撑挡片11不会影响到制动盘13与摩擦块18之间的接触，从而保证进行正常的制动工作，并且制动盘13的内侧外形与旋转轴9和卡位块12组成的外形相契合，使卡位块12加强制动盘13的稳定状态，以保证制动盘13能够稳定的进行制动工作，制动盘13通过固定螺栓20在支撑挡片11上构成可拆卸结构，方便对制动盘13进行拆装工作，提高制动装置的检修效率。

制动盘13的一侧表面中心对称开设有槽结构，制动杆14、压缩弹簧21和加重限位块22均设置在槽结构内侧，可以直接对制动盘13上的制动杆14、压缩弹簧21和加重限位块22进行拆装，方便制动盘13正常的制动工作效果，并且加重限位块22的切面尺寸与槽结构的切面尺寸相同，能够保证制动杆14和加重限位块22在制动盘13上的状态稳定。

制动杆14与加重限位块22为一体化结构，且制动杆14和加重限位块22通过压缩弹簧21在制动盘13内部呈活动伸缩结构，保证了制动杆14与加重限位块22在制动盘13内部随着旋转进行正常稳定的离心运动。

拨动杆17的两端与旋转套芯15和摩擦块18之间均为活动连接，且摩擦块18的上下两侧与制动外壳5的内侧之间也为活动连接，并且拨动杆17连接在摩擦块18的中间位置，摩擦块18与制动外壳5之间的连接位于摩擦块18的端头位置，能够保证旋转套芯15通过旋转控制摩擦块18的活动，以方便对摩擦块18工作位置的调整。

本实施例的工作原理：该垂直轴风力发电机组的机械制动装置在工作时，首先需要根据实际的风力情况，确定需要对摩擦块18的位置调整工作，首先控制驱动电机6的工作，使驱动齿轮7带动旋转套芯15，使旋转套芯15通过第一滑轮8和第二滑轮16在制动外壳5的内部进行旋转，随着旋转套芯15的旋转，便可以通过拨动杆17拨动摩擦块18，使摩擦块18在制动外壳5的内侧进行活动，便可以调整摩擦块18与制动盘13之间的距离，摩擦块18与制动盘13之间的距离确定之后，便可以进行正常的制动工作；

当环境中风力过大时，会导致垂直轴风力发电机组的转速过大，随着旋转轴9的高速旋转，制动盘13也会随之高速旋转，与此同时，制动盘13上的制动杆14和加重限位块22做离心运动，从而使制动杆14延伸出制动盘13的外侧，随着制动盘13的转速越大，制动杆14延伸出制动盘13的长度越长，最终制动杆14会与摩擦块18上的摩擦片19进行接触，进而便可以限制制动盘13的高速旋转，以降低制动盘13的转速，当制动盘13的转速降低时，制动杆14便会在压缩弹簧21的作用下收缩进制动盘13内，因此制动盘13转速低时，制动杆14并不会与摩擦块18上的摩擦片19进行接触，从而能够避免制动盘13的旋转因摩擦产生的不良影响，在上述过程中，可以通过调整摩擦块18的工作位置，控制制动盘13的转速，当摩擦块18直接与制动盘13进行接触时，便可以直接卡死制动盘13，使该垂直轴风力发电机组停止工作；

在后续的工作过程中，如果需要对该制动装置进行检修工作时，可以拆下限位螺栓4，使固定套环3直接下落在支撑柱1上的限位挡片2上，便可以使制动盘13直接暴露在外侧，如果需要对摩擦块18进行检修更换，可以拆掉制动外壳5上的盖板，便能够将旋转套芯15、拨动杆17和摩擦块18拆下，以方便检修摩擦块18；

如果需要对制动盘13进行检修工作，因固定套环3和制动外壳5下移，将制动盘13裸露在外，便可以通过固定螺栓20拆下，直接对制动盘13进行拆装工作，将制动盘13在旋转轴9上分开拆下，制动盘13上的制动杆14、压缩弹簧21和加重限位块22便会露出了，将制动杆14、压缩弹簧21和加重限位块22从制动盘13上的槽内取出，以方便更换新的制动杆14，更新完成之后，将制动盘13叠放到旋转轴9上的支撑挡片11上，并用固定螺栓20贯穿支撑挡片11和制动盘13进行固定，同时因旋转轴9上卡位块12的存在，能够有效的加强制动盘13的稳定状态，以上完成对制动盘13的检修工作；

在制动装置进行工作时，因防护盖10的存在能够有效减少杂物进入制动外壳5内，降低外接杂物对制动工作的不良影响，同时因制动外壳5上下通口，可以进行通风，在进行制动工作过程，可以有效的为摩擦降温，以提高制动效果，本说明书中未作详细描述的内容，例如驱动电机6、驱动齿轮7、第一滑轮8、制动杆14、第二滑轮16、摩擦块18、摩擦片19和压缩弹簧21，均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种垂直轴风力发电机组的机械制动装置，包括支撑柱（1）、制动外壳（5）、驱动电机（6）、驱动齿轮（7）、旋转轴（9）、防护盖（10）、制动盘（13）、制动杆（14）、摩擦块（18）和摩擦片（19），其特征在于：所述支撑柱（1）上固定设置有限位挡片（2），且限位挡片（2）的上侧设置有固定套环（3），所述固定套环（3）通过限位螺栓（4）固定套接在支撑柱（1）上，所述固定套环（3）的上方固定有制动外壳（5），且制动外壳（5）的外侧安装有驱动电机（6），并且驱动电机（6）的前端安装有驱动齿轮（7），所述制动外壳（5）上安装有第一滑轮（8），所述制动外壳（5）的内侧设置有旋转轴（9），且旋转轴（9）位于支撑柱（1）的上端，所述旋转轴（9）上固定有防护盖（10），且防护盖（10）位于制动外壳（5）的上方，所述旋转轴（9）上固定设置有支撑挡片（11），且支撑挡片（11）上侧旋转轴（9）的表面设置有卡位块（12），所述卡位块（12）和支撑挡片（11）的外侧安装有制动盘（13），且制动盘（13）上安装有制动杆（14），所述制动外壳（5）的内侧设置有旋转套芯（15），且旋转套芯（15）的上下两侧通过第二滑轮（16）与旋转套芯（15）内侧相连接，所述旋转套芯（15）的外侧与第一滑轮（8）相连接，所述旋转套芯（15）的外侧与驱动齿轮（7）相连接，所述旋转套芯（15）的内侧安装有拨动杆（17），且拨动杆（17）的前端连接有摩擦块（18），所述摩擦块（18）的内侧固定设置有摩擦片（19），所述支撑挡片（11）和制动盘（13）之间贯穿设置有固定螺栓（20），所述制动杆（14）的外侧套有压缩弹簧（21），所述制动杆（14）的内端固定有加重限位块（22），所述加重限位块（22）和压缩弹簧（21）均位于制动盘（13）内侧。

2.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电机组的机械制动装置，其特征在于：所述限位螺栓（4）贯穿固定套环（3）与支撑柱（1）之间为螺纹连接，且固定套环（3）的内径等于支撑柱（1）的外径。

3.根据权利要求2所述的一种垂直轴风力发电机组的机械制动装置，其特征在于：所述固定套环（3）和制动外壳（5）之间为一体化结构，且固定套环（3）和制动外壳（5）之间镂空设置，同时制动外壳（5）与防护盖（10）之间上下不接触。

4.根据权利要求2所述的一种垂直轴风力发电机组的机械制动装置，其特征在于：所述固定套环（3）和制动外壳（5）之间组成的高度小于限位挡片（2）与支撑挡片（11）之间的上下距离。

5.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电机组的机械制动装置，其特征在于：所述驱动齿轮（7）与旋转套芯（15）的外侧之间为啮合连接，且旋转套芯（15）通过第一滑轮（8）和第二滑轮（16）在制动外壳（5）的内侧构成旋转结构。

6.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电机组的机械制动装置，其特征在于：所述制动盘（13）呈半圆形结构，且制动盘（13）的外围尺寸大于支撑挡片（11）的外围尺寸，并且制动盘（13）的内侧外形与旋转轴（9）和卡位块（12）组成的外形相契合，所述制动盘（13）通过固定螺栓（20）在支撑挡片（11）上构成可拆卸结构。

7.根据权利要求6所述的一种垂直轴风力发电机组的机械制动装置，其特征在于：所述制动盘（13）的一侧表面中心对称开设有槽结构，所述制动杆（14）、压缩弹簧（21）和加重限位块（22）均设置在槽结构内侧，并且加重限位块（22）的切面尺寸与槽结构的切面尺寸相同。

8.根据权利要求7所述的一种垂直轴风力发电机组的机械制动装置，其特征在于：所述制动杆（14）与加重限位块（22）为一体化结构，且制动杆（14）和加重限位块（22）通过压缩弹簧（21）在制动盘（13）内部呈活动伸缩结构。

9.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电机组的机械制动装置，其特征在于：所述拨动杆（17）的两端与旋转套芯（15）和摩擦块（18）之间均为活动连接，且摩擦块（18）的上下两侧与制动外壳（5）的内侧之间也为活动连接，并且拨动杆（17）连接在摩擦块（18）的中间位置，摩擦块（18）与制动外壳（5）之间的连接位于摩擦块（18）的端头位置。

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