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Title:
BRAKING EQUIPMENT FOR VERTICAL SHAFT WIND GENERATOR AND BRAKING METHOD THEREFOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/095055
Kind Code:
A1
Abstract:
A braking equipment for a vertical shaft wind generator consists of a brake disc (8) connected to a generator rotor (3), a brake bracket (7) mounted on a main shaft (1), and a caliper-disc type brake (9) mounted on the brake bracket (7). A braking method for the braking equipment of the vertical shaft wind generator includes the following steps: when the generator is braked, the jaws of the brake (9) are closed to press upper and lower brake pads (6) against the brake disc (8), so as to brake the generator rotor (3); when the generator runs, the jaws of the brake (9) are opened, so as to rotate the generator rotor (3). The braking equipment and the braking method can avoid emergency brake of the generator at a high wind velocity, and thus improve the safety of the generator.

Inventors:
JIANG, Dalong (No. 8 Yucai St, Yukou Pinggu District, Beijing 6, 101206, CN)
蒋大龙 (中国北京市平谷区峪口镇峪蔡路8号, Beijing 6, 101206, CN)
Application Number:
CN2011/000175
Publication Date:
August 11, 2011
Filing Date:
January 31, 2011
Export Citation:
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Assignee:
NATIONAL WIND ENERGY CO., LTD. (No. 8 Yucai St, Yukou Pinggu District, Beijing 6, 101206, CN)
国能风力发电有限公司 (中国北京市平谷区峪口镇峪蔡路8号, Beijing 6, 101206, CN)
JIANG, Dalong (No. 8 Yucai St, Yukou Pinggu District, Beijing 6, 101206, CN)
International Classes:
F03D3/00; F16D65/28
Foreign References:
CN101482097A
CN201250868Y
JP2006316751A
CN200910003965A2009-01-21
Attorney, Agent or Firm:
CHINA TRADEMARK & PATENT LAW OFFICE CO., LTD. (14 Yuetan Nanjie, Yuexin Bldg. Xicheng District, Beijing 5, 100045, CN)
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Claims:
权利要求

1. 一种用于垂直轴风力发电机的制动装置, 其特征在于: 所述制动 装置由与发电机转子 (3 ) 连接的制动盘 (8 ) 、 安装于固定转轴 (1 ) 上 的制动器支架(7 )以及安装于上述制动器支架上的机械制动器(9 )组成, 所述制动盘 (8 ) 与发电机转子同轴, 所述机械制动器是钳盘式液压制动 器或者气动制动器, 其钳口上、 下均有刹车片 (6 ) , 制动盘(8 ) 的摩擦 部分插入到上、 下刹车片之间。

2. 根据权利要求 1所述的用于垂直轴风力发电机的制动装置, 其特 征在于: 所述机械制动器 (9 ) 可以是一个或者多个, 当采用多个机械制 动器时, 它们以发电机的旋转中心轴线对称分布。

3.—种采用权利要求 1 中制动装置的用于垂直轴风力发电机的制动 方法, 其特征在于: 当需要制动时, 机械制动器合上钳口, 使得上、 下摩 擦片压在制动盘上, 使发电机转子制动; 当需要解除制动时, 机械制动器 张开钳口, 使发电机转子可以转动。

Description:
一种用于垂直轴风力发电机的制动装置及其制 动方法 技术领域

本发明涉及一种用于垂直轴风力发电机的制动 装置, 同时也涉及该制 动装置的制动方法。 背景技术 风能是水能之外最具规模应用前景的可再生能 源, 受到世界各国的高 度重视。

风力发电机按旋转轴的方向来分, 可分为水平轴和垂直轴两种。 目前 被广泛应用的是水平轴风力发电机, 但其存在结构复杂, 制造和维护费用 较高等缺点。相比之下,经过改进的垂直轴风 力发电机具有启动风速较低、 风能利用率较高和低噪声等优点, 具有更加广阔的市场应用前景。

在风力发电机使用过程中, 为了避免风力突然增大而给机组运行带来 危害, 需要采取一定的制动措施。 在现有的大型水平轴风力发电机中, 可 以通过偏航系统、 空气动力刹车、 机械刹车等手段来进行制动。 由于垂直 轴风力发电机在强风时无法通过偏航来减小迎 风面积,所以需要制动扭矩 更加大的制动装置来保证其安全性。 为了解决垂直轴风力发电机的制动难题, 人们提出了一些机械制动的 解决方案。 例如在申请号为 200910003965. 5的中国发明专利申请中, 公 开了一种用于垂直轴的制动装置及其制动方法 。它包括与发电机的转子轴 或风轮垂直轴连接的刹车装置,以刹车电磁阀 控制的刹车制动臂或刹车制 动闸、 摩擦片。 刹车装置是刹车箍、 刹车碟或刹车盘, 还包括安全销和控 制该安全销的安全电磁阀。 当风速超过最大发电机风速需要刹车时, 启动 刹车电磁阀, 控制刹车制动臂或刹车制动碟, 通过摩擦片作用, 使风机刹 车。 当风速低于刹车风速而不需刹车时, 刹车电磁阀关闭, 控制刹车制动 臂或刹车制动碟, 保持初始状态。 发明内容 本发明的目的在于提供另一种用于垂直轴风力 发电机的制动装置。 本发明的目的还在于提供一种使用该用于垂直 轴风力发电机的制动 装置的制动方法。

为实现上述的发明目的, 本发明的用于垂直轴风力发电机的制动装置 由与发电机转子连接的制动盘、安装于固定转 轴上的制动器支架以及安装 于上述制动器支架上的机械制动器组成。 所述制动盘与发电机转子同轴。 所述机械制动器是钳盘式液压制动器或者气动 制动器, 其钳口上、 下均有 刹车片, 制动盘的摩擦部分插入到上、 下刹车片之间。

本发明的用于垂直轴风力发电机的制动装置, 其中所述机械制动器可 以是一个或者多个,采用多个机械制动器时以 发电机的旋转中心轴线对称 分布。

本发明还提供一种使用本发明的用于垂直轴风 力发电机的制动装置 的制动方法, 当需要制动时, 机械制动器合上钳口, 使得上、 下摩擦片压 在制动盘上, 使发电机转子制动; 当需要解除制动时, 机械制动器张开钳 口, 使发电机转子可以转动。

本发明的用于垂直轴风力发电机的制动装置和 采用该制动装置的制 动方法, 避免了高风速情况下的紧急停机, 不仅提高了垂直轴风力发电机 的安全性, 而且也避免了对电网造成过大的沖击。 附图概述 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一 步的详细说明。

图 1 为采用本发明所提供的制动装置的垂直轴风力 发电机的剖视图; 图 2 为沿制动盘的圓周设置的多个机械制动器的分 布示意图。 本发明的最佳实施方式 现有的水平轴风力发电机在风速超过预定的安 全范围后, 需要通过偏 航等方式降低风轮的转速, 特别是在风速达到较大时, 往往在偏航后由安 装在传动轴上的紧急制动闸等进行强制停机以 实现自我保护。垂直轴风力 发电机在大风时不能进行偏航降低迎风面积以 减轻机械制动装置的制动 力要求, 而是需要通过机械制动、 提高发电机发电制动扭矩来降低和限制 转速, 从而控制风轮输入扭矩的方法来对机组进行保 护。 当风力发电机的 风轮输入扭矩大于风力发电机发电制动扭矩极 限后,必须由机械制动来提 供额外的制动力来控制发电机转速不超过安全 运行的最大转速。极端的情 况是发电机故障或者电网故障不能输出电能时 ,需要由机械制动装置对发 电机进行紧急制动至停止, 以实现自我保护。

如图 1, 垂直轴风力发电机可采用外转子无铁心的永磁 发电机结构。 风轮可直接驱动外转子旋转发电。 作为直驱式风力发电机, 其转速低, 扭 矩大, 因此需要制动装置提供更大的扭矩。

本发明采用与外转子直接相连的制动盘, 有利于扩大了制动盘的制动 半径, 提高制动扭矩。 本发明还采用了多个对称分布的制动器, 可以使得 制动力矩与制动器的个数成正比, 提高了制动扭矩。 本发明采用钳盘式结 构, 钳口上、 下均分布有摩擦片, 制动盘摩擦部分插入到上、 下摩擦片之 间, 使得制动力矩增加为单面摩擦结构的两倍。

如图 1所示, 在垂直轴风力发电机中, 外环子盘式无铁心发电机的底 部安装有截面为 Z型的制动盘 8。 在制动盘的底部向外伸出的盘外侧安装 有沿发电机圓周对称分布的机械制动器。 该机械制动器可以是液压型的, 也可以是气动型的。 液压型制动器通过控制系统来控制液压泵的开 启, 使 得该制动器的钳口开、 合以及改变制动压力。 气动型制动器通过控制系统 来控制气管电磁阀门的开闭,调节气动制动器 内部气压从而使得该制动器 的钳口开、 合以及改变制动压力, 气源由空气压缩机提供。

如图 2所示, 有 4个机械制动器沿圓周对称分布, 实际上上述机械制 动器可以采用一个或者多个。 当采用多个机械制动器时, 它们沿发电机制 动盘关于发电机中心轴对称分布,并且通常关 于发电机中心轴对称的两个 制动器组成一组同时动作, 以平衡制动力, 降低部件的机械应力。

当采用多个机械制动器制动时,可根据制动力 的需要,分组进行制动。 例如图 2中, 如果所需的制动力较小, 可只用上、 下的一对制动器进行制 动; 当需要制动力较大时, 则上、 下、 左、 右四个制动器同时进行制动。 其他情况以此类推。 置进行了详细的说明。 对本领域的技术人员而言, 在不背离本发明实质精 神的前提下, 对它所做的任何显而易见的改动, 都将构成对本发明专利权 的侵犯。 工业实用性 本发明的用于垂直轴风力发电机的制动装置和 采用该制动装置的制 动方法, 应用于风力发电领域, 避免了高风速情况下的紧急停机, 不仅提 高了垂直轴风力发电机的安全性, 而且也避免了对电网造成过大的冲击。