CN105322729A - 一种应用于风力发电机中的带无线通讯功能的滑环 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于风力发电机中的带无线通讯功能的滑环，由定子侧和转子侧组成，定子侧包含固定支架、支撑柱和接线箱，转子侧由主轴和接线柱组成，转子侧的主轴安装在定子侧的固定支架中心，在转子侧的一端安装有发送电路板，在定子侧的一端上安装有与发送电路板进行无线通讯的接收电路板，发送电路板和接收电路板之间的无线通信采用工业蓝牙进行通讯。本发明的无线通信采用工业蓝牙通讯，具有通讯稳定、能耗低、硬件接口统一、抗干扰能力强等优点，解决了通讯硬件回路通过探针与滑道接触而磨损的问题，解决了目前困扰风力发电机故障率高的问题，为本地风电场的稳定作业提高了坚实的保障。

Description

一种应用于风力发电机中的带无线通讯功能的滑环

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体是一种应用于风力发电机中的带无线通讯功能的滑环。

背景技术

随着人类工业领域不停的发展和全球化经济的统一，越来越多的国家和地区大力兴建工厂，因为工厂大量电力设备的应用，导致各地电力紧张，因此大量的火电厂被规划和建设。同时当地的自然环境也受到了巨大的影响，当地人民的健康生活受威胁，因此近几年全球对绿色新能源的研究越来越重视，而风力发电机作为清洁能源，具有占地面积小，动力非污染等优点，因此被广泛的采用为新兴绿色能源而被安装在各地。中国作为有责任的新型大国，越来越重视环境保护问题，因此近几年中国风力发电机的新装机容量排在全球第一的位置。

而随着风力发电机被广泛安装在各领域，已经成为重要的电力能源组成部分，因此其稳定性的运行关系到局部电网的稳定工作。风力发电机控制系统主要由变流器系统、主控系统和变桨系统三部分组成。主控系统包含了风机控制算法、风机各部件的监控和各自系统的通讯等功能，变流器系统连接发电机与电网，变桨系统从主控系统接收指令控制桨叶的旋转。因为变桨系统安装在风机轮毂内，而轮毂连接着桨叶部分，因此整个变桨系统都会处于旋转过程中。正因为此，变桨系统与主控系统之间的通讯线路无法直接连接，必须采用滑环装置进行连接。滑环装置包括定子和转子部分，设计原理基于导电镀金金属片搭在旋转主轴上进行接触。

而风力发电机主要的故障来源于主控系统与变桨系统的通讯丢失，而造成此故障的原因是因滑环的信道部分因为采用金属接触的设计，运行时间久了以后，就会出现金属片严重磨损，进而导致主控系统与变桨系统的通讯质量严重下降，最终无法建立通讯。同时滑环体积大，质量重，成本高，因此导致了维护工作量大和成本高的问题。

目前传统滑环机械结构图如下图1所示：滑环由定子侧和转子侧组成，定子侧包含固定支架2、支撑柱7、接线箱1和接触探针3，定子侧固定安装后无法旋转，处于静止状态；转子侧由主轴4、接线柱5和接触滑道6组成，转子侧随着风力发电机主轴4的旋转而转动；主控系统与变桨系统之间的接线主要由电源线和通讯线组成；定子侧的接线箱1主要连接主控系统的线路，转子侧的接线柱5主要连接变桨系统的线路，而这两部分的接触通过接触探针3和接触滑道6完成，当转子主轴一直旋转时，接触探针3通过自身的弹性力紧密接触滑道6。

因为主控系统与变桨系统的通讯周期为10ms以内，并且通讯方式基于RS485，因此通讯数据0和1一直处于快速变化过程中，因此随着通讯探针和滑道不停的接触磨损后，通讯数据因接触不良产生数据丢失，通讯丢失的故障。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于风力发电机中的带无线通讯功能的滑环，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种应用于风力发电机中的带无线通讯功能的滑环，由定子侧和转子侧组成，所述定子侧包含固定支架、支撑柱和接线箱，接线箱安装在固定支架的顶端，固定支架固定在支撑柱上，所述转子侧由主轴和接线柱组成，接线柱连接在主轴的一端，转子侧的主轴安装在定子侧的固定支架中心，在转子侧的一端安装有发送电路板，在定子侧的一端上安装有与发送电路板进行无线通讯的接收电路板，所述发送电路板和接收电路板之间的无线通信采用工业蓝牙进行通讯。

作为本发明进一步的方案：所述定子侧与转子侧之间的距离为28～32cm。

作为本发明再进一步的方案：所述工业蓝牙通信的传输速率为1Mbps，通信频率为2.4GHZ，通信距离为10m。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的无线通信采用工业蓝牙通讯，工业蓝牙通信具有通讯稳定、能耗低、硬件接口统一、抗干扰能力强等优点，解决了通讯硬件回路通过探针与滑道接触而磨损的问题，解决了目前困扰风力发电机故障率高的问题，为本地风电场的稳定作业提高了坚实的保障。

附图说明

图1为现有风力发电机中滑环的结构示意图。

图2为本发明风力发电机中滑环的结构示意图。

图中：1-接线箱；2-固定支架；3-接触探针；4-主轴；5-接线柱；6-接触滑道；7-支撑柱；8-接收电路板；9-发送电路板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图2，本发明实施例中，一种应用于风力发电机中的带无线通讯功能的滑环，由定子侧和转子侧组成，定子侧包含固定支架2、支撑柱7和接线箱1，接线箱1安装在固定支架2的顶端，固定支架2固定在支撑柱7上，转子侧由主轴4和接线柱5组成，接线柱5连接在主轴4的一端，转子侧的主轴4安装在定子侧的固定支架2中心，在转子侧的一端安装有发送电路板9，在定子侧的一端上安装有与发送电路板9进行无线通讯的接收电路板8，发送电路板9和接收电路板8之间的无线通信采用工业蓝牙进行通讯。

工业蓝牙通信的传输速率为1Mbps，通信频率为2.4GHZ，通信距离为10m。

本发明的无线通信采用工业蓝牙通讯，工业蓝牙通信具有通讯稳定、能耗低、硬件接口统一、抗干扰能力强等优点，解决了通讯硬件回路通过探针与滑道接触而磨损的问题。

本发明滑环转子与定子间距离为30cm，远远小于10m的距离，因此可保证稳定的通讯。而2.4GHZ的通讯频率远远高于工业现场电压、线路及电机等设备的低频信号，因此可保证几乎不受电磁干扰的影响。同时一般主控与变桨的通讯数据量小于64byte，因此1Mbps的通讯速率可保证通讯时间小于1ms以内，因此远远小于10ms的要求。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (3)

1.一种应用于风力发电机中的带无线通讯功能的滑环，由定子侧和转子侧组成，所述定子侧包含固定支架、支撑柱和接线箱，接线箱安装在固定支架的顶端，固定支架固定在支撑柱上，所述转子侧由主轴和接线柱组成，接线柱连接在主轴的一端，转子侧的主轴安装在定子侧的固定支架中心，其特征在于，在转子侧的一端安装有发送电路板，在定子侧的一端上安装有与发送电路板进行无线通讯的接收电路板，所述发送电路板和接收电路板之间的无线通信采用工业蓝牙进行通讯。

2.根据权利要求1所述的应用于风力发电机中的带无线通讯功能的滑环，其特征在于，所述定子侧与转子侧之间的距离为28～32cm。

3.根据权利要求1所述的应用于风力发电机中的带无线通讯功能的滑环，其特征在于所述工业蓝牙通信的传输速率为1Mbps，通信频率为2.4GHZ，通信距离为10m。