[發(fā)明專利]風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)制動(dòng)器和接地電刷布置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910205215.6
• 申請(qǐng)日: 2009-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN101713382A
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: E·S·巴斯柯克;B·W·威爾遜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號(hào): F03D11/00
• 分類號(hào): F03D11/00;F16D55/22;F16D65/095;F16D65/00
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴(yán)志軍;劉華聯(lián)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大致涉及風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)，具體而言涉及用于減小風(fēng)力渦 輪發(fā)電機(jī)的制動(dòng)器的大小和重量的結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

一般而言，風(fēng)力渦輪使用風(fēng)來發(fā)電。風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)連接到轉(zhuǎn)子上的多個(gè) 葉片。由風(fēng)力造成的葉片旋轉(zhuǎn)使轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子軸連接到發(fā)電的發(fā) 電機(jī)。具體而言，轉(zhuǎn)子安裝于殼或機(jī)艙內(nèi)，殼或機(jī)艙定位于桁架或管 狀塔架的頂部上，桁架或管狀塔架可高達(dá)大約100米。應(yīng)用級(jí)風(fēng)力渦 輪(例如，被設(shè)計(jì)成向應(yīng)用電網(wǎng)提供電力的風(fēng)力渦輪)可具有較大轉(zhuǎn)子 (例如，50米或更大的直徑)。在這些轉(zhuǎn)子上的葉片將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn) 扭矩或力來驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)發(fā)電機(jī)，這些發(fā)電機(jī)通過齒輪箱旋轉(zhuǎn)地聯(lián) 接到轉(zhuǎn)子上。齒輪箱可用于提高發(fā)電機(jī)的渦輪轉(zhuǎn)子的固有的低旋轉(zhuǎn)速 度以有效地將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能，此電能被提供到應(yīng)用電網(wǎng)。可在這 些風(fēng)力渦輪中使用各種類型的發(fā)電機(jī)。

為了適應(yīng)從風(fēng)電場(chǎng)獲得更多電力的需要，單獨(dú)的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī) 具備越來越高電力輸出能力。一般而言，為了適應(yīng)更高的電力輸出， 包括發(fā)電機(jī)、齒輪箱和控制裝置的發(fā)電設(shè)備變得更大且更重。但是， 由于位于高、薄塔架頂部的機(jī)艙中，限制諸如風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)和齒輪 箱這樣的發(fā)電設(shè)備的重量和大小變得至關(guān)重要。

圖1說明塔架190頂部的機(jī)艙185內(nèi)的風(fēng)力渦輪100的現(xiàn)有技術(shù) 的動(dòng)力系105。轉(zhuǎn)子轂110由風(fēng)力渦輪葉片(未圖示)驅(qū)動(dòng)以轉(zhuǎn)動(dòng)由主軸 承125支撐的風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子軸175。齒輪箱160通過聯(lián)軸器165被連 接以驅(qū)動(dòng)風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)150。

制動(dòng)機(jī)構(gòu)通常被提供用于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)(WTG)?？梢允褂弥苿?dòng) 機(jī)構(gòu)來使轉(zhuǎn)子停止旋轉(zhuǎn)并在其停止后保持轉(zhuǎn)子。WTG的制動(dòng)器通常 是盤式制動(dòng)器。

圖2說明了風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的典型的現(xiàn)有技術(shù)盤式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)的 簡(jiǎn)化布置。多個(gè)風(fēng)力渦輪葉片220附連到轉(zhuǎn)子轂210上。自轂210的 主軸230連接到齒輪箱240上。自齒輪箱240的輸出軸250驅(qū)動(dòng)風(fēng)力 渦輪發(fā)電機(jī)260(內(nèi)部)的轉(zhuǎn)子軸。位于齒輪箱240與風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī) 260之間且在齒輪箱輸出軸250上的是盤式制動(dòng)器270。盤式制動(dòng)器 270包括在齒輪箱輸出軸250上的圓柱形制動(dòng)盤275和制動(dòng)鉗280(安 裝件未圖示)。盡管僅示出了一個(gè)制動(dòng)鉗280，但多個(gè)制動(dòng)鉗可周向地 安裝于圓柱形制動(dòng)盤275的外徑向端表面285周圍。

制動(dòng)盤275可通常具有大約0.8m至1.2m的直徑，大約25mm 至50mm厚的厚度。該盤重大約100kg至500kg，考慮到風(fēng)力渦輪 塔架距地面的高度，這是比較重的。對(duì)于動(dòng)力系的軸承支撐件而言， 制動(dòng)盤275的重量可以是很大的負(fù)擔(dān)。另外，將制動(dòng)盤定位于齒輪箱 與發(fā)電機(jī)之間增加了動(dòng)力系的總的軸向尺寸的長(zhǎng)度。將制動(dòng)盤275鄰 近風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)260的端部255定位也可限制接近風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī) 260的內(nèi)部(未圖示)。這種對(duì)于接近的限制可能會(huì)使得對(duì)風(fēng)力渦輪發(fā)電 機(jī)260內(nèi)部的維護(hù)更加困難。

因此，需要提供一種在WTG結(jié)構(gòu)內(nèi)的制動(dòng)系統(tǒng)，其減小動(dòng)力系 的大小、重量和總長(zhǎng)度，同時(shí)使得更容易接近發(fā)電機(jī)殼內(nèi)部。

發(fā)明內(nèi)容

提供用于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的盤式制動(dòng)器的創(chuàng)造性的布置。

簡(jiǎn)言之，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種適于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī) 的盤式制動(dòng)器布置，其在發(fā)電機(jī)殼內(nèi)結(jié)合有轉(zhuǎn)子軸和支撐環(huán)，轉(zhuǎn)子軸 支撐轉(zhuǎn)子輪，支撐環(huán)用于由定子繞組包圍的轉(zhuǎn)子繞組。盤式制動(dòng)器布 置包括轉(zhuǎn)子軸、支撐環(huán)、制動(dòng)盤，其中，制動(dòng)盤被安裝成垂直于轉(zhuǎn)子 軸并與轉(zhuǎn)子軸同心并且操作地連接到支撐環(huán)；以及，多個(gè)盤式制動(dòng)鉗， 其被布置成與轉(zhuǎn)子軸同心且適于與制動(dòng)盤接合。

在本發(fā)明的另一方面，提供一種適于制動(dòng)風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的方 法，此風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)在發(fā)電機(jī)殼內(nèi)結(jié)合有轉(zhuǎn)子軸和支撐環(huán)，轉(zhuǎn)子軸 支撐轉(zhuǎn)子輪，支撐環(huán)用于由定子繞組所包圍的轉(zhuǎn)子繞組。該方法包括 將制動(dòng)盤安裝成垂直于轉(zhuǎn)子軸并與轉(zhuǎn)子軸同心并且操作地連接到支 撐環(huán)；以及，安裝多個(gè)盤式制動(dòng)鉗，這些盤式制動(dòng)鉗被布置成與轉(zhuǎn)子 軸同心且適于與環(huán)形制動(dòng)盤接合。

附圖說明

當(dāng)參看附圖來閱讀下文的具體實(shí)施方式時(shí)，本發(fā)明的這些和其它 特點(diǎn)、方面和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)被更好地理解，在所有附圖中，相同的標(biāo)號(hào)表 示相同的部件，在附圖中：

圖1示出在機(jī)艙內(nèi)的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的典型動(dòng)力系；

圖2示出風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的典型盤式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化布置；