本實(shí)用新型屬于水電站水輪發(fā)電機(jī)組低速剎車制動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種中小水電站水輪發(fā)電機(jī)組永磁剎車制動(dòng)器。

背景技術(shù)：

在水輪發(fā)電機(jī)組中，機(jī)組停機(jī)時(shí)由于導(dǎo)水葉漏水或機(jī)組慣性，往往會(huì)較長(zhǎng)時(shí)間保持低速運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)在軸承金屬瓦與轉(zhuǎn)軸間不能形成油膜潤(rùn)滑，就有可能造成干摩擦燒壞軸瓦，因此需設(shè)置低速剎車制動(dòng)系統(tǒng)，在機(jī)組轉(zhuǎn)速下降到一定程度時(shí)投入剎車制動(dòng)快速停機(jī)，以保護(hù)軸瓦。目前的低速剎車制動(dòng)系統(tǒng)采用氣剎或油剎，以氣剎為例，整套系統(tǒng)包括制動(dòng)器、空壓機(jī)室、空壓機(jī)、儲(chǔ)氣罐、電磁閥、氣水分離器、管道、制動(dòng)屏，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)量大，成本高。

在水輪發(fā)電機(jī)組中，機(jī)組是在停機(jī)狀態(tài)下進(jìn)行剎車制動(dòng)的，即剎車時(shí)已無(wú)原動(dòng)力輸入，且需要平穩(wěn)緩慢剎停，相對(duì)來(lái)說(shuō)對(duì)制動(dòng)力矩的要求并不高。釹硼砂是一種高性能永久磁性材料，磁力大，利用磁力對(duì)機(jī)組剎車盤(pán)的阻尼作用，必能消耗機(jī)組停機(jī)時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性力，最終機(jī)組達(dá)到剎車的目的，所以，高性能永久磁性材料釹硼砂是可以用于中小水電站水輪發(fā)電機(jī)組低速平穩(wěn)剎車制動(dòng)的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的問(wèn)題是：取消水輪發(fā)電機(jī)組低速剎車氣系統(tǒng)或油系統(tǒng)，為中小水電站水輪發(fā)電機(jī)組提供一種無(wú)需氣源或油源，無(wú)需接觸剎車，無(wú)振動(dòng)，體積小，安裝維護(hù)方便的中小水電站永磁剎車制動(dòng)器。

為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案：一種中小水電站水輪發(fā)電機(jī)組永磁剎車制動(dòng)器，包括：非導(dǎo)磁體、線圈、制動(dòng)座、永磁體、安裝座、自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)、手動(dòng)控制開(kāi)關(guān)、切換開(kāi)關(guān)、控制盒。其中：非導(dǎo)磁體、線圈、永磁體布置在制動(dòng)座內(nèi)部，制動(dòng)座與安裝座焊接固定，切換開(kāi)關(guān)、自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)與手動(dòng)控制開(kāi)關(guān)布置在控制盒內(nèi)。

制動(dòng)器可立式安裝，也可臥式安裝，安裝時(shí)工作極面面向水輪發(fā)電機(jī)組用于剎車的部件側(cè)面，且工作極面面向機(jī)組軸向水推力的方向；用于剎車的部件可以是飛輪、剎車片、轉(zhuǎn)子剎車盤(pán)、聯(lián)軸器、主軸等由導(dǎo)磁材料制成的轉(zhuǎn)動(dòng)部件；由于本實(shí)用新型剎車無(wú)接觸，無(wú)振動(dòng)，因此安裝時(shí)制動(dòng)器工作極面與機(jī)組剎車部件間的空氣間隙可以取小些，根據(jù)實(shí)際情況定，一般為0.5mm～1mm間，因?yàn)榭諝鈱?duì)磁力線有阻礙作用，所以空氣間隙越小，穿過(guò)空氣間隙用于剎車制動(dòng)的磁力越大，剎車效果越好。

非導(dǎo)磁材料及空氣都是不導(dǎo)磁的，制動(dòng)器的非導(dǎo)磁體用以在制動(dòng)座內(nèi)部隔斷磁路；制動(dòng)座及機(jī)組剎車部件采用導(dǎo)磁材料制成，制動(dòng)座的工作極面中間倒斜角，形成較明顯的空氣間隙，減少漏磁，形成合理磁路，迫使永磁體的磁力線不能在此處形成通路，而必須要穿過(guò)空氣間隙到達(dá)機(jī)組剎車部件。

制動(dòng)器的制動(dòng)力靠永磁體提供，永磁體采用高性能永久磁性材料制成，磁能積大，矯頑力強(qiáng)，磁力恒久不衰，永磁體根據(jù)每臺(tái)機(jī)組所需制動(dòng)力的不同來(lái)選擇。制動(dòng)器剎車制動(dòng)時(shí)，永磁體的磁力線從N極出來(lái)，沿著制動(dòng)座，穿過(guò)制動(dòng)器工作極面與機(jī)組剎車部件間的空氣間隙到達(dá)剎車部件，再由空氣間隙出來(lái)經(jīng)制動(dòng)座回到永磁體的S極。

由電磁阻尼現(xiàn)象可知，永磁體是固定的，剎車部件是旋轉(zhuǎn)的，當(dāng)永磁體磁力線作用于由導(dǎo)磁材料制成的剎車部件時(shí)，兩者產(chǎn)生了相對(duì)的運(yùn)動(dòng)，永磁體的磁場(chǎng)將產(chǎn)生安培力，形成與旋轉(zhuǎn)剎車部件轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的力偶矩，即對(duì)旋轉(zhuǎn)剎車部件的轉(zhuǎn)動(dòng)起阻礙作用。水輪發(fā)電機(jī)組是在已無(wú)原動(dòng)力輸入的停機(jī)狀態(tài)下進(jìn)行剎車制動(dòng)的，僅靠慣性維持轉(zhuǎn)動(dòng)，利用永磁體的磁力對(duì)機(jī)組剎車部件的電磁阻尼作用，必能逐步消耗機(jī)組停機(jī)時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性力，最終達(dá)到剎車的目的，整個(gè)剎車制動(dòng)過(guò)程無(wú)摩擦接觸，無(wú)振動(dòng)。若制動(dòng)器退出剎車制動(dòng)，可使線圈得電產(chǎn)生一個(gè)極性與永磁體極性相反的磁場(chǎng)，由于磁力線總是沿最短的路徑行走，所以磁場(chǎng)在制動(dòng)座內(nèi)部互相抵消，不會(huì)到達(dá)機(jī)組剎車部件進(jìn)行剎車。

可見(jiàn)，制動(dòng)器的制動(dòng)與否是由線圈是否得電來(lái)決定的，線圈得失電的控制由控制盒控制，控制盒有3個(gè)功能：手動(dòng)/自動(dòng)切換功能，通過(guò)設(shè)置切換開(kāi)關(guān)，只能選擇一種控制方式；手動(dòng)控制功能：設(shè)置手動(dòng)控制開(kāi)關(guān)，可在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行手動(dòng)控制線圈電路的通斷，使制動(dòng)器處于制動(dòng)或非制動(dòng)狀態(tài)；自動(dòng)控制功能：設(shè)置與水電站自動(dòng)化控制系統(tǒng)的開(kāi)停機(jī)指令聯(lián)動(dòng)的開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。永磁剎車制動(dòng)器剎車無(wú)接觸、無(wú)振動(dòng)，剎車制動(dòng)力平穩(wěn)，剎車時(shí)不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)、變形等現(xiàn)象，所以在機(jī)組停機(jī)時(shí)可立即投入剎車制動(dòng)，開(kāi)機(jī)時(shí)退出剎車制動(dòng)，當(dāng)機(jī)組自動(dòng)化系統(tǒng)下達(dá)開(kāi)機(jī)或停機(jī)令時(shí)，同時(shí)控制自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)的開(kāi)合，控制線圈電路的通斷，使制動(dòng)器處于制動(dòng)或非制動(dòng)狀態(tài)，達(dá)到自動(dòng)控制的目的。

本實(shí)用新型制動(dòng)器的安裝數(shù)量根據(jù)實(shí)際剎車制動(dòng)需要的力矩及制動(dòng)器本身提供的剎車力矩定。

本實(shí)用新型的安裝方式可立式安裝，也可臥式安裝。如立式安裝時(shí)，可安裝于水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子磁軛的剎車盤(pán)側(cè)面；臥式安裝時(shí)，可安裝于水輪發(fā)電機(jī)組飛輪側(cè)面。

附圖說(shuō)明

附圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一種中小水電站永磁剎車制動(dòng)器示意主視圖；

附圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例一種中小水電站永磁剎車制動(dòng)器示意左視圖；

附圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例控制盒控制示意圖；

附圖標(biāo)注名稱：非導(dǎo)磁體1、線圈2、制動(dòng)座3、永磁體4、轉(zhuǎn)軸5、工作極面6、空氣間隙7、機(jī)組基礎(chǔ)板8、飛輪9、螺栓10、安裝座11、自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)12、手動(dòng)控制開(kāi)關(guān)13、切換開(kāi)關(guān)14、控制盒15。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的技術(shù)方案、創(chuàng)作特征、達(dá)成效果易于明了，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。

參看附圖1、附圖2，一種中小水電站水輪發(fā)電機(jī)組永磁剎車制動(dòng)器，包括：非導(dǎo)磁體1、線圈2、制動(dòng)座3、永磁體4、工作極面6、安裝座11、自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)12、手動(dòng)控制開(kāi)關(guān)13、切換開(kāi)關(guān)14、控制盒15。其中：非導(dǎo)磁體1、線圈2、永磁體4布置在制動(dòng)座3內(nèi)部，制動(dòng)座3與安裝座11焊接固定，自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)12、切換開(kāi)關(guān)14與手動(dòng)控制開(kāi)關(guān)13布置在控制盒15內(nèi)。

制動(dòng)器安裝方法：用螺栓10將安裝座11與水輪發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)板8連接固定；制動(dòng)器工作極面6面向飛輪9的側(cè)面安裝固定，飛輪9與轉(zhuǎn)軸5同軸旋轉(zhuǎn)，制動(dòng)器工作極面6迎著機(jī)組軸向水推力的方向；本實(shí)用新型實(shí)施例制動(dòng)器工作極面6與飛輪9側(cè)面間的空氣間隙為0.5mm～1mm。

制動(dòng)器的非導(dǎo)磁體1用于隔斷磁路；制動(dòng)座3及飛輪9采用導(dǎo)磁材料制成，制動(dòng)座3的工作極面6中間部位倒斜角，以形成較明顯的空氣間隙，減少漏磁，形成合理磁路。

永磁體4為制動(dòng)器提供制動(dòng)力，制動(dòng)器剎車制動(dòng)時(shí)，永磁體4的磁力線從N極出來(lái)，沿著制動(dòng)座3，穿過(guò)空氣間隙7到達(dá)飛輪9，再由空氣間隙7出來(lái)經(jīng)制動(dòng)座3回到永磁體4的S極。

由電磁阻尼現(xiàn)象可知，本實(shí)用新型實(shí)施例中，永磁體4是固定的，飛輪9是旋轉(zhuǎn)的，當(dāng)永磁體4的磁力線作用于飛輪9時(shí)，兩者產(chǎn)生了相對(duì)的運(yùn)動(dòng)，永磁體4的磁場(chǎng)將產(chǎn)生安培力，形成與飛輪9轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的力偶矩，即對(duì)飛輪9的轉(zhuǎn)動(dòng)起阻礙作用。水輪發(fā)電機(jī)組是在已無(wú)原動(dòng)力輸入的停機(jī)狀態(tài)下進(jìn)行剎車制動(dòng)的，僅靠慣性維持轉(zhuǎn)動(dòng)，利用永磁體4的磁力對(duì)飛輪9的電磁阻尼作用，必能逐步消耗機(jī)組停機(jī)時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性力，最終達(dá)到剎車的目的，整個(gè)剎車制動(dòng)過(guò)程無(wú)摩擦接觸，無(wú)振動(dòng)。制動(dòng)器退出剎車制動(dòng)時(shí)，可使線圈2得電產(chǎn)生一個(gè)極性與永磁體4極性相反的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)在制動(dòng)座3內(nèi)部互相抵消，不會(huì)到達(dá)飛輪9進(jìn)行剎車。

參看附圖3，制動(dòng)器的制動(dòng)與否是由線圈2是否得電來(lái)決定的，線圈2是否得電，由控制盒15控制，線圈2的供電電源從水電站直流電系統(tǒng)獲得?？刂坪?5有3個(gè)功能：手動(dòng)/自動(dòng)切換功能，通過(guò)設(shè)置切換開(kāi)關(guān)14，手動(dòng)或自動(dòng)控制只有一種控制方式的電路接通，實(shí)現(xiàn)電路互鎖，所以只能選擇手動(dòng)或者自動(dòng)控制方式；手動(dòng)控制功能：設(shè)置手動(dòng)控制開(kāi)關(guān)13，撥動(dòng)開(kāi)關(guān)，接通電路使線圈2斷電或得電，控制制動(dòng)器處于制動(dòng)或非制動(dòng)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行手動(dòng)控制；自動(dòng)控制功能：設(shè)置自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)12，開(kāi)關(guān)與水電站自動(dòng)化控制系統(tǒng)的開(kāi)停機(jī)指令聯(lián)動(dòng)，當(dāng)機(jī)組自動(dòng)化系統(tǒng)下達(dá)開(kāi)機(jī)或停機(jī)令時(shí)，同時(shí)控制自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)12閉合或斷開(kāi)，控制線圈2電路的通或斷，使制動(dòng)器處于非制動(dòng)或制動(dòng)狀態(tài)，達(dá)到自動(dòng)控制的目的。

本實(shí)用新型實(shí)施例制動(dòng)器的安裝方式為臥式安裝，制動(dòng)器安裝于水輪發(fā)電機(jī)組飛輪側(cè)面。

實(shí)施效果

本實(shí)用新型利用高性能永久磁性材料釹硼砂磁力大且恒久不變的性能制成的中小水電站水輪發(fā)電機(jī)組永磁剎車制動(dòng)器，可用于中小水電站臥式水輪發(fā)電機(jī)組，也可用于立式機(jī)組，都能實(shí)現(xiàn)正常剎車制動(dòng)需求。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)接觸剎車，無(wú)易損件，無(wú)剎車氣系統(tǒng)或油系統(tǒng)，安裝操作方便，免維護(hù)。