风力机有较低的启动风速意味着风力机的转动力矩较大,因此风力机刹车时就需要较大的制动力矩。对于采用一级刹车机构的垂直轴风力机,制动力矩应该大于极限风速时风力机的静止力矩;对于采用二级刹车机构的垂直轴风力机,第一级刹车考虑在刹车风速下的制动,刹车时间应不大于3 分钟,制动力矩以起始刹车风速时风力机力矩的1.5 倍左右为宜,制动力矩应由小逐步增大到最大力矩以保护风力机机械结构,第二级刹车为安全销,用于风力机停止后锁定风力机。
2.5 垂直轴风力机的防雷
无论采用二级或三级防雷标准,绝大多数垂直轴风力机都不适合通过风力机顶部加装避雷针达到避雷目的,图3、图4 是二种不同类型垂直轴风力机的避雷针结构图,红色区域是根据滚球法计算出的不保护区域,白色区域是避雷针保护区域,从图中可以看出风力机绝大多数部位不在避雷针保护范围内。比较理想的方式是叶片、叶片连接件、轴、发电机外壳、塔架导通性良好,由于通常轴承中含油,轴承并不是良好的导体,因此为了达到很好的避雷效果,轴和发电机外壳应采用集电环连接。
2.6 磁悬浮风力机
磁悬浮不等于磁悬浮轴承,磁悬浮轴承是非接触式轴承的一种,通常适合用于1万转或更高的转速并用于恒定载荷条件。磁悬浮风力机是利用永磁体同级相斥原理承受风轮重量,但由于风力机所受风载为交变载荷,风力机不适合使用非接触式轴承,因此为了克服交变载荷带来的影响,现有磁悬浮风力发电机仍然使用轴承。而对于普通的深沟球轴承,一般其轴向最大载荷也可承受径向载荷的10%,完全可以承载小型风力机的轴向载荷,所以现有磁悬浮风力机在使用磁悬浮后依然必须使用传统的接触式轴承。而对于风力机而言,最大阻力矩首先来源于发电时的磁阻,其次是轴承在风轮运转时由离心力产生的阻力矩。再次才是叶片重量产生的阻力距;而磁阻是永磁发电机动能转变为电能的本质,离心力产生的阻力矩由于轴承的存在依然保持,所以磁悬浮风力机不仅不能明显提高风力机的启动性,也几乎不提高风力机效率。提高启动性较好的方法,一是尽可能使用较轻便的轴承,二是使用无铁芯的永磁发电机,但是用盘式无铁芯发电机后由于盘式无铁芯发电机效率低于传统发电机,将影响风力机的整体效率。