(57)【要約】  〔概要〕本発明は垂直軸風力発電機用ブレーキ装置は発電機の回転子に接続するブレーキ盤と、回転軸に取付けられたブレーキ支持物と、前記ブレーキ支持物に取付けられた機械ブレーキで構成される。ブレーキ時に、機械ブレーキが挟み口を閉めて上、下摩擦片をブレーキ盤に押さえつけ、それによって発電機回転子にブレーキを動作させる；ブレーキ解除時に、機械ブレーキが挟み口を開けて発電機回転子を回転させることを垂直軸風力発電機用ブレーキ及びそのブレーキ方法を開示した。当該ブレーキ装置及びそのブレーキ方法は高風速時の急な停止が防止できて、垂直軸風力発電機の安全性を向上させるだけでなく、また電力網に対する過負荷の衝撃を防止することもできる。
2013519023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前記ブレーキ装置は発電機の回転子（3）に接続するブレーキ盤（8）と、回転軸（1）に取付けられたブレーキ支持物（7）と、前記ブレーキ支持物に取付けられた機械ブレーキ（9）で構成される。前記ブレーキ盤（8）と発電機回転子とが同軸である。上記機械ブレーキはディスクブレーキキャリパー或いは気動ブレーキを選用し、挟み口の上下にはそれぞれブレーキ片（6）があり、ブレーキ盤（8）の摩擦部は上、下ブレーキ片の間に挿入されることを特徴とする垂直軸風力発電機用ブレーキ。
【請求項２】
請求項１記載の前記機械ブレーキ器（9）は1件或いは1件以上でもいい、1件以上の場合、発電機の回転の中心軸を中心とした対称分布であることを特徴とする垂直軸風力発電機用ブレーキ。
【請求項３】
請求項１記載のように、ブレーキ時に、機械ブレーキが挟み口を閉めて上、下摩擦片をブレーキ盤に押さえつけ、それによって発電機回転子にブレーキを動作させる；ブレーキ解除時に、機械ブレーキが挟み口を開けて発電機回転子を回転させることを特徴とする垂直軸風力発電機用ブレーキ。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔発明の属する技術分野〕
垂直軸風力発電機用ブレーキ及びそのブレーキ方法に関する発明である。
【０００２】
〔従来の技術〕
風力エネルギーは水力エネルギー以外の最も広く利用される再生可能資源として、世界各地に高度的に重視される。
【０００３】
風力発電機は回転軸では水平軸と垂直軸に分けられる。目前、広く利用されているのは水平軸風力発電機であるが、当該装置は構造が複雑で、製造・修理料とも高い等欠点がある。改善された垂直軸風力発電機は起動風速が低い、風力エネルギー利用率が高い、ノイズが低い等長所があって、必ずもっと広い市場見通しがあると思う。
【０００４】
風力発電機使用過程中、風力の急に増大によるユニットに対する危害を避けるために、有効的なブレーキ措置を取らなければならない。既存大型水平軸風力発電機はほとんどが左右駆動力分配システム、空気ブレーキ、機械ブレーキ等手段によりブレーキを行う。垂直軸風力発電機は強風ではオフコースにより風当たり面積を縮めることができないだから、ブレーキトルクにより安全性を向上させる必要がある。
【０００５】
垂直軸風力発電機のブレーキ難題を解決するために、人々が機械ブレーキ向けソリューションを提出したことがある。出願番号200910003965.5の中国特許出願では、垂直軸風力発電機用ブレーキ及びそのブレーキ方法を開示した。それは発電機の回転子軸、或いは風輪垂直軸と接続するブレーキ装置が設けれてあり、ブレーキ電磁弁によりブレーキ・アーム或いはダンパーブレーキ、摩擦片を制御する。ブレーキ装置はブレーキたが、ディスクブレーキ、ブレーキ盤、固定ピン及びその制御用電磁弁で構成される。風速が発電機の最大風速を超えてブレーキしなければならない場合には、ブレーキ電磁弁を動作させ、ブレーキ・アームまたはディスクブレーキを制御し、摩擦片で発電機にブレーキをかける。風速が低くてブレーキする必要はない場合には、ブレーキ電磁弁を閉め、ブレーキ・アームまたはディスクブレーキを制御し、初期状態を保持することを実現させる。
【０００６】
〔要約〕
垂直軸風力発電機用ブレーキ装置を提供する。
【０００７】
垂直軸風力発電機用ブレーキ方法をも提供する。
【０００８】
上記目的を実現させるために、垂直軸風力発電機用ブレーキ装置は発電機の回転子に接続するブレーキ盤と、回転軸に取付けられたブレーキ支持物と、前記ブレーキ支持物に取付けられた機械ブレーキで構成される。上記ブレーキ盤と発電機回転子とが同軸である。上記機械ブレーキはディスクブレーキキャリパー或いは気動ブレーキを選用し、挟み口の上下にはそれぞれブレーキ片があり、ブレーキ盤の摩擦部は上、下ブレーキ片の間に挿入される。
【０００９】
垂直軸風力発電機用ブレーキ装置では、前記機械ブレーキは1件或いは1件以上でもいい、1件以上の場合、発電機の回転の中心軸を中心とした対称分布である。
【００１０】
なお、ブレーキ時に、機械ブレーキが挟み口を閉めて上、下摩擦片をブレーキ盤に押さえつけ、それによって発電機回転子にブレーキを動作させる；ブレーキ解除時に、機械ブレーキが挟み口を開けて発電機回転子を回転させることを特徴とする垂直軸風力発電機用ブレーキ方法を提供する。
【００１１】
垂直軸風力発電機用ブレーキ及びそのブレーキ方法は高風速時の急な停止が防止できて、垂直軸風力発電機の安全性を向上させるだけでなく、また電力網に対する過負荷の衝撃を防止することもできる。
【００１２】
〔図面の簡単な説明〕
次は本発明について図と具体的実施形態の上に、詳しく説明する。
〔図１〕本発明の提供するブレーキ装置を使用した垂直軸風力発電機の断面図である。
〔図２〕ブレーキ盤の周りに設けられる複数機械ブレーキ分布を示す図である。
【００１３】
〔本発明の最適実施形態〕
既存水平軸風力発電機の風速は予定安全範囲を超えたら、オフコース等方式により風輪の回転速度を降下させる必要があり、特に、風速がとても強くなる場合には、自己保護のために、オフコースをしても伝動軸に設けられるダンパーブレーキで運転を強制に停止させる必要がある。垂直軸風力発電機は強風ではオフコースにより風当たり面積を縮め機械ブレーキ装置に対するブレーキ力を軽くすることができない。それは、機械ブレーキにより発電機のブレーキトルクを向上させて回転速度を降下し制限させ、即ち風輪へのトルク入力を制御してユニットを保護する。風力発電機の風輪のトルク入力は風力発電機のブレーキトルク極限を超えた場合、機械ブレーキによるブレーキ力で発電機回転速度を安全的最大回転速度に抑える必要がある。きわめて悪い場合では、自己保護のために、機械ブレーキ装置で停止まで緊急ブレーキをする必要がある。
【００１４】
図1に示すように、垂直軸風力発電機は外部回転子の鉄心無し永磁発電機構造を採用した。風輪は外部回転子を回転発電に直接に駆動することができる。直接駆動式風力発電機としては、回転速度が低くて、トルクが大きくて、もっとトルクを提供する必要がある。
【００１５】
本発明は外部回転子と直接に接続するブレーキ盤を採用し、ブレーキ盤のブレーキ半径を広め、ブレーキトルクを向上させた。また、対称分布としたブレーキを複数使用し、これでブレーキモーメントとブレーキとの数量比を正比例をなして、ブレーキトルクを向上させた。本発明はディスクキャリパー式構造を選用し、挟み口の上下にはそれぞれ摩擦片があり、ブレーキ盤の摩擦部が上、下摩擦片の間に挿入されて、ブレーキモーメントを片側摩擦構造の2倍にした。
【００１６】
図1に示すように、垂直軸風力発電機では、外輪子盤式の鉄心無し発電機の底部には、断面がZ型であるブレーキ盤8が設けてある。ブレーキ盤の底部から外へ伸ばした盤の外側には発電機の円周に沿って対称分布とした機械ブレーキがある。当該機械ブレーキは液圧型でもいい、気動型でもいい。液圧型ブレーキは制御システムで水圧ポンプの開閉、ブレーキの挟み口の開閉、及びブレーキ圧力の変更を制御する。気動型ブレーキは制御システムで気管電磁弁の開閉、気動型ブレーキ内部気圧の調節によるブレーキの挟み口の開閉、ブレーキ圧力の変更を制御し、空気源についてはコンプレッサーで供給される。
【００１７】
図2に示すように、周方向に対称分布とした機械ブレーキは4台があり、実は前記機械ブレーキは1台または1台以上を使用してもいい。1台以上の場合、発電機のブレーキ盤の周方向に沿って中心軸に対して対称として分布され、そのうち中心軸に対して対称としたブレーキ2台が1組に組み合わせて同時に動作し、それよってブレーキ力をバランスにし、部品の機械応力を下げることを目的とする。
【００１８】
複数機械ブレーキの場合、ブレーキ力の都合により組分けてブレーキをすることができる。図2に示すように、小さいブレーキ力の必要な場合には、それぞれの上下ブレーキを動作させることができる；大きいブレーキ力の必要な場合には、上下、左右共計4台のブレーキを同時に動作させることができる。その他は類推できる。
【００１９】
上記は垂直軸風力発電機用ブレーキ及びそのブレーキ方法に対する詳しい説明である。この分野の研究に従事する技術者は、本発明の精神に違背しない前提で作られた何のはっきり見える変更は、本発明特許権に対する侵害とみなされる。
【００２０】
〔工業実用性〕
垂直軸風力発電機用ブレーキ及びそのブレーキ方法は高風速時の急な停止が防止できて、垂直軸風力発電機の安全性を向上させるだけでなく、また電力網に対する過負荷の衝撃を防止することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の提供するブレーキ装置を使用した垂直軸風力発電機の断面図である。
【図２】ブレーキ盤の周りに設けられる複数機械ブレーキ分布を示す図である。
【図１】
2013519023.tif 000003
【図２】
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【国際調査報告】
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