CN202674115U - 风力发电机的液压制动*** - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种风力发电机的液压制动***，包括一控制模块和一用于制动和释放制动风力发电机主轴或转轴的执行机构，其特征在于：还包括至少一个用于驱动执行机构的第二缸体、一具有一活塞且与所述第二缸体相连通的第一缸体、一步进电机、连接在所述步进电机与所述第一缸体的活塞之间且可轴向来回运动的传动部件，所述执行机构与所述第二缸体相连通，所述控制模块的信号输出端与步进电机向连接，以控制步进电机运转，所述步进电机输出轴与传动部件传动连接，以使所述第一缸体的活塞在第一缸体中进行轴向来回运动。本实用新型的风力发电机的液压制动***的刹车装置结构简单，性能可靠，可实现柔性可靠刹车。

Description

风力发电机的液压制动***
技术领域
本发明涉及一种液压制动***，更具体地说是一种应用于风力发电机的液压制动***。
背景技术
在能源与环境问题日益突出的今天，可再生能源的开发与利用显得尤其重要。风力发电作为新能源领域里的重要部分，对其研究与开发意义深远。其中，风力刹车***则是起到在恶劣情况下保护风力发电机的作用。
风力发电机再运行的过程中，其转速会随着外界风速的增大而增大，在风速过大时，可能会导致风力发电机产生过高的电能，使风力发电机的线圈温度升高烧毁发电机，或者产生的电流过大损坏后级设备。
为了避免上述情况的出现，在风速过大的情况下，通常采用电磁刹车或液压控制来制动风力发电机主轴或转轴。采用传统的风力发电机刹车装置的控制***机械件都比较复杂，故障率较高；同时，存在刹车过程不可控的问题，刹车时间太短，刹车动能太大，对风力发电机轴的冲击很大容易造成风力发电机轴的损伤。电磁刹车不可靠，刹车同时产生大量热量，使得发电机温升很快，对于永磁同步发电机不适用，对于低转速大扭力的风力发电机，传统的电磁刹车力量已经不能满足要求，耗电量也比较大。
发明内容
本发明是为了避免上述现有技术所存在的不足之处，有必要提供一种风力发电机的液压制动***，确保风力发电机安全稳定运行，该液压制动***的刹车装置结构简单，性能可靠，可实现柔性可靠刹车。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：一种风力发电机的液压制动***，包括一控制模块和一用于制动和释放制动风力发电机主轴或转轴的执行机构，其特征在于：还包括至少一个用于驱动执行机构的第二缸体、一具有一活塞且与所述第二缸体相连通的第一缸体、一步进电机、连接在所述步进电机与所述第一缸体的活塞之间且可轴向来回运动的传动部件，所述执行机构与所述第二缸体相连通，所述控制模块的信号输出端与步进电机相连接，以控制步进电机运转，所述步进电机输出轴与传动部件传动连接，以使所述第一缸体的活塞在第一缸体中进行轴向来回运动。
当风力发电机主轴或转轴在制动的过程中，所述第一缸体的工作流体（通常指为液压油）向所述第二缸体流动，所述执行机构执行制动动作；当风力发电机主轴或转轴在释放制动的过程中，所述第二缸体的工作流体向第一缸体流动，所述执行机构进行释放制动动作。
风力发电机的液压制动***的控制模块包括一电压变送器、一频率变送器和一PLC控制电路，所述风力发电机的三相输出端分别接至电压变送器、频率变送器，所述电压变送器、频率变送器的输出端分别接至PLC控制电路的输入端，所述PLC控制电路的输出端接至步进电机的控制端。
风力发电机的液压制动***还包括至少一个接近传感器，所述接近传感器设置在传动部件的一旁侧，所述传动部件上还设有一个用于触发接近传感器产生信号的位置感应杆，所述接近传感器的输出端接至控制模块的PLC控制电路输入端。
在实施例中，所述可轴向运动的传动部件为滚珠丝杠机构，所述滚珠丝杠机构通过套筒连接器与步进电机的转轴相连。其中位置感应杆跟着滚珠丝杠机构中可轴向运动的部件运动可在轴向来回运动。
在实施例中，所述执行机构为鼓式制动器或盘式制动器。
其中，所述鼓式制动器包括一制动鼓、一底板、一领蹄、一从蹄、至少一个轮缸、至少一个回位弹簧和一定位销，所述底板固定安装在风力发电机的定子上，所述制动鼓是固定安装在风力发电机的主轴或转轴上。
其中，所述盘式制动器包括制动钳、位于制动钳上的制动盘、泵和油管，所述制动钳固定在风力发电机的主轴或转轴上。
所述第一缸体进一步包括一补充嘴，所述的补充嘴通过油管连接至一油箱。液压油在使用的过程中，会随着制动或释放制动的执行次数的增多，而产生一定的损耗，导致第一缸体或第二缸体的液压油不够用时，油箱中的液压油可以通过液压油补充嘴流入补充。
风力发电机的液压制动***还包括一支撑壳体，所述步进电机安装在支撑壳体内，所述第一缸体固定在一U型支架上，所述U型支架安装在支撑壳体内，所述滚珠丝杠机构包括滚珠丝杠和丝杠螺母，所述丝杠螺母经一转动控制块固定在支撑壳体内。
本发明的基本工作原理为：电压变送器和频率变送器实时跟踪当风力发电机的三相输出的频率、电压的情况，风力发电机的三相输出的频率或电压随着风力发电机的主轴或转轴转动的速度增大而增大，当三相输出的频率超过一定值或三相输出的电压超过一定值时，将信号反馈至PLC控制电路，PLC控制电路发送信号控制步进电机的转动，步进电机带动传动部件做轴向运动，同时将第一缸体的工作流体（通常指为液压油）向所述第二缸体流动（即风力发电机主轴或转轴处于制动的过程）。当风速降低到一定程度时，电压变送器和频率变送器将信号反馈至PLC控制电路，PLC控制电路发送信号控制步进电机的转动，步进电机转动带动可轴向来回运动的传动部件，将第二缸体的工作流体向第一缸体流动，所述执行机构进行释放制动动作（即风力发电机主轴或转轴处于释放制动的过程）。
其中，接近传感器采集位置感应杆的位置，并将反馈信号反馈至控制电路，控制电路控制步进电机，从而有效地控制滚珠丝杠机构的丝杠推进速度，有效控制刹车的进程，实现柔性可靠刹车。
在对风力发电机的主轴或转轴进行制动或释放的过程中，控制电路可以根据风力发电机运行的状态，控制步进电机的转动，以精确地控制制动和释放制动风力发电机的主轴或转轴的速度。
与现有技术相比，本发明有益效果体现在：
（1）通过简单的步进电机带动滚珠丝杠机构运动推动第一缸体内的液压油流到第二缸体（第二缸体内的液压油可回流到第一缸体）中，最终使得制动和释放制动的执行机构，来实现刹车（释放刹车），该液压制动***的刹车装置结构简单，性能可靠。
（2）根据滚珠丝杠机构的丝杠推进速度，有效控制刹车的进程，实现柔性可靠刹车。
（3）将汽车领域通用的刹车执行机构应用于风力发电***的刹车***，容易实现器件的通用标准化，降低成本。
以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种风力发电机的液压制动***不局限于实施例。
附图说明
图1为实施例中风力发电机的液压制动***的原理图。
图2为实施例中第一缸体与步进电机传动的连接结构示意图。
标号说明： 1—执行机构，2—第二缸体，3—第一缸体，31—第一缸体出油嘴， 32—补充嘴，33—套筒连接器，34—活塞，4—传动部件，41—滚珠丝杠机构，42—位置感应杆，5—步进电机，6—控制模块，61—PLC控制电路，62—频率变送器，63—电压变送器， 7—接近传感器， 8—风力发电机， 9—支撑壳体， 10—U型支架， 11—转动控制块。
具体实施方式
如附图1所示，风力发电机的液压制动***，包括一控制模块6和一用于制动和释放制动风力发电机8的主轴或转轴的执行机构1，至少一个用于驱动执行机构1的第二缸体2、一具有一活塞34且与所述第二缸体2相连通的第一缸体3、一步进电机5、连接在所述步进电机5与所述第一缸体3之间且可轴向来回运动的传动部件4，所述执行机构1与所述第二缸体2相连通，所述控制模块6的信号输出端与步进电机5向连接，以控制步进电机5运转，所述步进电机5输出轴与传动部件4传动连接，以使所述第一缸体3的活塞34在第一缸体3中进行轴向来回运动。
在实施例中，所述可轴向运动的传动部件4为滚珠丝杠机构41，滚珠丝杠机构41通过套筒连接器33与步进电机5的转轴相连。滚珠丝杆机构41还设有一个位置感应杆42。其中位置感应杆42跟着滚珠丝杠机构41中可轴向运动的部件运动可在轴向来回运动。
当风力发电机8的主轴或转轴在制动的过程中，所述第一缸体3的工作流体（通常指为液压油）向所述第二缸体2流动，所述制动和释放制动的执行机构1进行制动动作，当风力发电机的主轴或转轴在释放制动的过程中，所述第二缸体2的工作流体向第一缸体3流动，所述制动和释放制动的执行机构1进行释放制动动作。
风力发电机的液压制动***的控制模块包括一电压变送器63，一频率变送器62、一PLC控制电路61，风力发电机8的三相输出端分别接至电压变送器63、频率变送器62，所述电压变送器63、频率变送器62的输出端分别接至控制模块PLC控制电路61的输入端，PLC控制电路61的输出端接至步进电机5的控制端。
风力发电机的液压制动***，进一步，包括至少一个接近传感器7，所述接近传感器7的输出端接至控制模块6的PLC控制电路61输入端。
所述制动和释放制动的执行机构可以采用常见的鼓式制动器或盘式制动器。
所述第一缸体3进一步包括一补充嘴32，所述的补充嘴32通过油管连接至一油箱。液压油在使用的过程中，会随着风力发电机的主轴或转轴制动或释放制动的执行次数的增多，而产生一定的损耗，导致第一缸体3或第二缸体2的液压油不够用时，油箱中的液压油可以通过液压油补充嘴32流入补充。
其中，鼓式制动器包括一制动鼓、一底板、一领蹄、一从蹄、至少一个轮缸、至少一个回位弹簧和一定位销，所述底板固定安装在风力发电机的定子上，所述制动鼓是固定安装在风力发电机的主轴或转轴上。
其中，所述盘式制动器包括制动钳、位于制动钳上的制动盘、泵和油管，所述制动钳固定在风力发电机的主轴或转轴上。
这里需要说明的是：上述的鼓式制动器和盘式制动器为现有技术领域中常见的制动器结构，所以这里并未绘示图纸加以说明。
支撑壳体9起到支撑刹车液输出机构的作用，步进电机5转动通过套筒连接器33带动滚珠丝杠机构41转动，由于滚珠丝杠机构41在转动控制块11的限制控制下不能转动，步进电机5转动，带动滚珠丝杠机构41只能做轴向移动，滚珠丝杠机构41上固定安装的一个位置感应杆42，当位置感应杆42的前后移动会触动触发接近传感器7产生信号，信号直接反馈来控制步进电机5的转动，同时必须保证位置感应杆42只能在两个接近传感器7之间移动，当滚珠丝杠机构41轴向往前移动时候，推动固定在U型支持架10上的第一缸体3内的活塞移动，液体从第一缸体出油嘴31流出，压入第一缸体2，使得执行机构1执行刹车动作，来控制风力发电机的主轴或转轴执行刹车动作。
上述实施例仅用来进一步说明本发明的风力发电机的液压制动***，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种风力发电机的液压制动***，包括一控制模块和一用于制动和释放制动风力发电机的主轴或转轴的执行机构，其特征在于：还包括至少一个用于驱动执行机构的第二缸体、一具有一活塞且与所述第二缸体相连通的第一缸体、一步进电机、连接在所述步进电机与所述第一缸体的活塞之间且可轴向来回运动的传动部件，所述执行机构与所述第二缸体相连通，所述控制模块的信号输出端与步进电机相连接，以控制步进电机运转，所述步进电机输出轴与传动部件传动连接，以使所述第一缸体的活塞在第一缸体中进行轴向来回运动。
2.根据权利要求1所述的风力发电机的液压制动***，其特征在于：所述控制模块包括一电压变送器、一频率变送器和一PLC控制电路，所述风力发电机的三相输出端分别接至电压变送器、频率变送器，所述电压变送器、频率变送器的输出端分别接至PLC控制电路的输入端，所述PLC控制电路的输出端接至步进电机的控制端。
3.根据权利要求2所述的风力发电机的液压制动***，其特征在于：还包括至少一个接近传感器，所述接近传感器设置在传动部件的一旁侧，所述传动部件上还设有一个用于触发接近传感器产生信号的位置感应杆，所述接近传感器的输出端接至控制模块的PLC控制电路输入端。
4.根据权利要求1或3所述的风力发电机的液压制动***，其特征在于：所述可轴向运动的传动部件为滚珠丝杠机构，所述滚珠丝杠机构通过套筒连接器与步进电机的转轴相连。
5.根据权利要求1所述的风力发电机的液压制动***，其特征在于：所述执行机构为鼓式制动器或盘式制动器。
6.根据权利要求5所述的风力发电机的液压制动***，其特征在于：所述鼓式制动器包括一制动鼓、一底板、一领蹄、一从蹄、至少一个轮缸、至少一个回位弹簧和一定位销，所述底板固定安装在风力发电机的定子上，所述制动鼓是固定安装在风力发电机的主轴或转轴上。
7.根据权利要求5所述的风力发电机的液压制动***，其特征在于：所述盘式制动器包括制动钳、位于制动钳上的制动盘、泵和油管，所述制动钳固定在风力发电机的主轴或转轴上。
8.根据权利要求1所述的风力发电机的液压制动***，其特征在于：所述第一缸体进一步包括一补充嘴，所述的补充嘴通过油管连接至一油箱。
9.根据权利要求4所述的风力发电机的液压制动***，其特征在于：还包括一支撑壳体，所述步进电机安装在支撑壳体内，所述第一缸体固定在一U型支架上，所述U型支架安装在支撑壳体内，所述滚珠丝杠机构包括滚珠丝杠和丝杠螺母，所述丝杠螺母经一转动控制块固定在支撑壳体内。
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