國外彈簧加壓式電磁安全制動器的發展現狀

　　3.2.2 高防護等級設計
　　海上屬于高濕、高腐蝕環境。因此，變槳制動器必須采用防護等級IP65 以上的全密閉結構設計，如圖7(a) 所示。
　　在法蘭連接處都有O 形密封圈、軸連接處有軸封。KEB 有一種不帶手動釋放、帶微動開關的變槳制動器，防護等級可高達IP67。

圖7 變槳制動器

　　3.2.3 長壽命設計
　　風電設備在設計時都要求使用壽命必須在20 年以上。因此，變槳制動器也相應進行了長壽命的結構設計，如高強度彈簧采用經過電鍍處理并冗余設計，以確保制動器在高溫時仍有可靠而穩定的制動力矩，彈簧使用壽命可高達1000 萬次以上，結構設計具有高抗振性。在制動器100%通電情況下，線圈絕緣等級可達H 級（180℃）；制動摩擦盤使用特殊的摩擦材料，在高溫時具有穩定的摩擦性能。
　　為驗證制動器的使用壽命， 對在極端試驗條件下工作的100Nm 制動器做了如下的磨損試驗：在電機以2000rpm 的轉速旋轉時，給制動器斷電，讓制動摩擦盤與銜鐵和法蘭進行摩擦，10.5s 后給制動器通電，每隔30min使制動器制動10.5s，測試10 個周期。結果顯示：摩擦盤的磨損量只有0.1mm，經過計算摩滑功，可以驗證制動器的預期使用壽命大于20 年。
　　3.2.4 耐高溫、耐低溫、耐腐蝕設計海上的環境，高低溫變化大、鹽成分高、易生銹，通常要求變槳制動器能適應－ 40℃ － 60℃的環境溫度范圍、防腐等級C4 以上。變槳制動器采用了相應的設計方案，如法蘭、銜鐵鍍鎳或鍍鉻；電磁鐵外殼采用熱噴鋅的技術，重防腐涂料總干膜厚度在240mm以上；安裝螺釘鍍達克羅；如圖7(b) 所示的防結露加熱器，可防止低溫或高濕環境形成冷凝水、結冰；電纜采用可插拔連接頭，如圖7(c) 所示。
　　3.2.5 單向制動設計
　　帶有單向軸承（又稱單向離合器）的電磁安全制動器又稱單向制動器，如圖7(c) 所示。單向制動器可以在動力缺失、無法對風電機組進行任何調試的失電情況下，為設備提供單向制動的安全保護，只允許葉片沿一個方向自由旋轉，釋放風險。
　　3.2.6 節能設計
　　有的變槳系統要求制動器在300VDC 應急電源下安全工作，由于電壓高且通電時間長，導致發熱高、能耗也高。
　　因此，設計上常用兩種解決方案。一是采用耐高溫、耐低溫和耐腐蝕的過勵磁電源。使用一種最新技術的過勵磁電源（24V 直流輸入，瞬間輸出24V，800ms 后降至6V），對一個400Nm、130W 的制動器在不同溫度下進行試驗，試驗數據如表1 所示。試驗表明：在過勵磁電源控制下工作的制動器，在不同溫度下開關響應速度變化不大，能可靠制動；線圈保持功率只需8W、保持電流小，最高可降低75% 的能耗。

表1 制動器在過勵磁電源控制下的試驗數據

　　另一個解決方案是制動器電磁鐵里有兩個獨立的線圈，一個電壓300VDC，另一個電壓24VDC，300V 線圈用來釋放，24V 線圈用來保持，可有效地降低制動器線圈的溫升、節約能源、延長制動器的使用壽命。電磁制動器的控制回路必須具有低電壓穿越（LVRT）性能，即有增大直流母線電容、輔助失電跨越設備等的精密閉環控制策略，以確保即使風電機組發生瞬間掉電，制動器也不會緊急制動，造成工業生產中的損失。
　　4 結論
　　目前，國外彈簧加壓式電磁安全制動器正向高安全性、高可靠性、低噪音、長壽命、節能等方向發展。通過分析研究國外先進制動器的結構特點及關鍵技術，可吸收符合我國現實條件的產品結構、技術條件和生產工藝，找出不盡合理的結構和技術，進行改進和創新，降低成本的同時提高產品的性能。我國制動器在選用材料、加工工藝、整體結構設計等方面還有很大的發展空間。