[实用新型]一种离网小型垂直轴风力发电机电磁‑机械联合制动装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及风力发电机，具体是一种离网小型垂直轴风力发电机电磁-机械联合制动装置。

背景技术

随着全球气候的变化，环境方面存在的问题越来越受到人们的重视，国家大力推行节能减排政策，减少化石等不可再生能源的消耗，清洁能源在能源消耗中的比例也会越来越大，而风能就属于典型的清洁能源，取之不尽用之不竭，具有极大的优势，正在发挥越来越重要的作用。

离网小型垂直轴风力机具有很多优势：垂直轴风力机结构简单，叶轮转动与风向无关，不需要安装对风装置，制造成本少，产生的噪音也较小，但同样存在着一些问题：如风轮转速是随着风速的改变而改变，这样发电机发出的电流幅值也是时刻改变的，而电流幅值变化太大会对蓄电池有一定的损害，所以研究一种垂直轴风力机的制动装置使风轮转速保持并稳定在正常的工作区间是十分必要的。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有垂直轴风力发电机存在发电不稳定的问题，而提供一种离网小型垂直轴风力发电机电磁-机械联合制动装置，该装置操作简单，产生的刹车力矩大，提高了制动的稳定性及可靠性。

实现本实用新型目的的技术方案是：

一种离网小型垂直轴风力发电机电磁-机械联合制动装置，包括电磁制动机构和与电磁制动机构连接的机械制动机构，电磁制动机构与垂直轴风力发电机的风轮连接，并与风轮同步运转；机械制动机构与垂直轴风力发电机的塔架连接。

所述电磁制动机构为由上转子盘和与其配装的下转子盘组成的盘式发电机，盘式发电机内部还包括定子和绕设在定子上的绕圈，定子一端与上转子盘内的回转支承轴承相连，另一端与风力发电机的塔架连接，使定子与转子有相对运动，其中：

上转子盘通过其上均匀分布的装配孔与风轮相连，并与其保持同步运转；在上转子盘外缘分别设有3个立柱螺孔，与下转子盘相连，在上转子盘内部磁轭上还均匀分布有12个相邻磁极极性相反的扇形永磁体磁极；

下转子盘通过其外缘设置的3个立柱螺孔与上转子盘相连，在下转子盘内部磁轭上均匀分布有12个相邻磁极极性相反的扇形永磁体磁极，底部中心通过带有螺孔的空心圆柱凸台与机械制动机构的刹车盘连接。

所述机械制动机构包括刹车盘、液压臂、连接杆、多个摩擦组件和多个锁死组件；刹车盘与下转子盘相连，摩擦组件、锁死组件分别设置在液压臂两侧，连接杆一端与风力发电机的塔架相连，另一端与液压臂相连，将液压臂固定在风力发电机的塔架上。

所述刹车盘上中心开设有3个通孔，其表面均匀分布有12个锁死孔。

所述摩擦组件包括刹车臂和对称分布在刹车臂两侧的两个液压槽，两个液压槽互相连通，在液压槽内安装有圆柱形刹车垛，通过液压控制刹车垛移动，使刹车垛与刹车盘形成摩擦，降低风力发电机转速。

所述锁死组件包括分别设置在液压臂两侧的电磁铁和锁死销，锁死销与弹簧相连，通过电磁铁通电使锁死销克服弹簧拉力，穿过刹车盘上的锁死孔，实现机械锁死。

本实用新型电磁机械联合制动装置安装在垂直轴风力发电机的风轮与机架之间，在正常风速范围内，发电机只进行发电，当风速超过风机额定转速之后，发电机充电电路断开，发电机定子线圈三相电路短接，线圈内部产生三相短路电流，在发电机内部磁场的作用下，产生制动转矩，并且风轮转速越低，发电机内部磁场产生的制动转矩越大。当风速过大时，电磁制动的方式满足不了制动的要求时，此时可以采取机械制动的方式进一步制动，达到在风速过大时停机保护的目的。

本实用新型的有益效果是：

（1）能够有效解决在风速过大情况下风轮转速过高的问题，通过发电机三相电路短接产生的力矩制动和机械制动，实现风轮的转速可控；

（2）此制动装置有两种方式联合制动，增加了风机转速控制的可靠性，同时，将风轮的转速控制在一定范围内，有利于使发电机输出功率保持在一个稳定的范围，减少由于发电机输出功率不稳定造成的对蓄电池的伤害，延长使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型实施例联合制动装置的结构示意图；

图2为电磁制动机构的结构示意图；

图3为上转子盘内部结构示意图；

图4为下转子盘的结构示意图；

图5为机械制动机构的结构示意图；

图6为刹车盘的结构示意图；

图7为液压臂的结构示意图；

图8为液压臂的结构示意图；

图9为连接杆的结构示意图；

图10为电磁制动机构的定子线圈绕线方式及电路连接图。