CN105649898A - 风力发电机组电缆的防扭缆结构及风力发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种风力发电机组电缆的防扭缆结构及风力发电机，该风力发电机组电缆的防扭缆结构包括圆环形的集电导轨和集电滑块；集电导轨水平设置，集电滑块连接在集电导轨上并能够沿集电导轨滑动；风电机组中的电缆包括设置于机舱内的机舱电缆和设置在塔筒内的塔筒电缆；集电导轨与机舱电缆，集电滑块与塔筒电缆连接。或集电导轨与塔筒电缆连接，集电滑块与机舱电缆连接。通过使用本发明的风力发电机组电缆的防扭缆结构，能够实现机舱的无限制旋转，增强了对风向的适应性，同时不需要设置偏航角度检测装置和偏航保护装置，不仅降低了制作成本，而且还增强了机组运行的可靠性。

Description

风力发电机组电缆的防扭缆结构及风力发电机
技术领域
本发明涉及风力发电机技术领域，特别涉及一种风力发电机组电缆的防扭缆结构及风力发电机。
背景技术
风力发电机组的偏航系统又称对风装置，是风力发电机组机舱的一部分，其作用在于当风速矢量方向发生变化时，能快速平稳的对准风向，以便叶轮获得最大的风能。
由于受到发电机电缆的限制，风力发电机组机舱只能在在一定的角度范围内进行偏航对风。而且还需要设置偏航角度检测装置和偏航保护装置来限制机舱旋转，以防止机舱过度旋转造成电缆的损坏。风力发电机组机对风向的适应性受到了很大的限制，而且成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种风力发电机组电缆的防扭缆结构及风力发电机，以实现机舱无限制旋转，并增强对风向的适应性。
为实现上述目的，本发明的示例性实施例提供一种风力发电机组电缆的防扭缆结构，所述风力发电机组电缆的防扭缆结构包括圆环形的集电导轨和集电滑块；所述集电导轨水平设置，所述集电滑块连接在所述集电导轨上并能够沿所述集电导轨滑动；所述风电机组中的电缆包括设置于机舱内的机舱电缆和设置在塔筒内的塔筒电缆；所述集电导轨与所述机舱电缆，所述集电滑块与所述塔筒电缆连接；或所述集电导轨与所述塔筒电缆连接，所述集电滑块与所述机舱电缆连接。
可选地，所述集电导轨包括发电机集电导轨、机舱用电集电导轨和通讯集电导轨；所述发电机集电导轨、所述机舱用电集电导轨和所述通讯集电导轨在竖直方向依次排布；所述集电滑块包括发电机集电滑块、机舱用集电滑块和通讯集电滑块；所述发电机集电导轨与所述机舱电缆的或所述塔筒电缆中的发电机电缆连接，所述发电机集电滑块与所述发电机集电导轨连接，并对应连接在所述塔筒电缆的或所述机舱电缆中的发电机电缆上；所述机舱用集电导轨与所述机舱电缆的或所述塔筒电缆中的机舱用电缆连接，所述机舱用集电滑块与所述机舱用集电导轨连接，并对应连接在所述塔筒电缆的或所述机舱电缆中的机舱用电缆上；所述通讯集电导轨与所述机舱电缆的或所述塔筒电缆中的通讯电缆连接，所述通讯集电滑块与所述通讯集电导轨连接，并对应连接在所述塔筒电缆的或所述机舱电缆中的通讯电缆上。
可选地，所述发电机集电滑块、所述机舱用集电滑块和所述通讯集电滑块在竖直方向交错排布。
可选地，所述发电机集电导轨的数量为三个以上，所述发电机集电滑块的数量与所述发电机集电导轨的数量相同，并与所述发电机集电导轨一一对应；所述机舱用集电导轨的数量为三个以上，所述机舱用集电滑块的数量与所述机舱用集电导轨的数量相同，并与机舱用集电导轨一一对应；所述通讯集电导轨的数量为一个以上，所述通讯集电滑块的数量与所述通讯集电导轨的数量相同，并与所述通讯集电导轨一一对应。
可选地，两个以上所述发电机集电滑块在竖直方向交错排布，两个以上所述机舱用集电滑块在竖直方向交错排布，两个以上所述通讯集电滑块在竖直方向交错排布。
可选地，所述发电机集电导轨和所述发电机集电滑块均通过铜排连接在所述塔筒电缆的或所述机舱电缆中的发电机电缆上；所述机舱用集电导轨和所述机舱用集电滑块均通过哈丁插头连接在所述塔筒电缆的或所述机舱电缆中的机舱用电缆上；所述通讯集电导轨和所述通讯集电滑块均通过光电转换模块连接在所述塔筒电缆的或所述机舱电缆中的通讯电缆上。
可选地，所述集电导轨包括至少两个圆弧段，至少两个所述圆弧段依次固定连接，构成整体圆环。
可选地，所述集电滑块包括碳刷，所述集电滑块通过所述碳刷连接在所述集电导轨上。
可选地，所述集电滑块还包括碳刷支架和弹性部件；所述碳刷通过所述弹性部件连接在所述碳刷支架上，并由所述弹性部件将所述碳刷压贴在所述集电导轨上。
本发明提出的风力发电机组电缆的防扭缆结构以及具有该结构的风力发电机，通过采用所述集电滑块连接在所述集电导轨上并能够沿所述集电导轨滑动，并且所述集电导轨与所述机舱电缆或所述塔筒电缆连接，所述集电滑块对应连接在所述塔筒电缆或所述机舱电缆上连接的技术方案，能够使所述集电滑块和圆环形的所述集电导轨之间做360°的相对旋转。在所述机舱电缆跟随机舱旋转时，所述塔筒电缆在不出现扭转的情况下，通过所述集电滑块和所述集电导轨的连接与所述机舱电缆导通，这样既实现了机舱无限制旋转，增强了对风向的适应性，同时不需要设置偏航角度检测装置和偏航保护装置，避免了因偏航角度检测装置和偏航保护装置所引发的故障而影响风电机组工作的现象发生，进而增强了机组运行的可靠性，并且降低了制作成本。
附图说明
图1为本发明的风力发电机组电缆的防扭缆结构一实施例的俯视图；
图2为图1的防扭缆结构的主视图；
图3为图1中示出的I部的放大示意图；
其中：1-集电导轨；11-发电机集电导轨；12机舱用集电导轨；13-通讯集电导轨；2-集电滑块；21-发电机集电滑块；211-铜排；22机舱用集电滑块；221-哈丁插头；23-通讯集电滑块；231-光电装转换模块；24-碳刷；25-弹性部件。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明的风力发电机组电缆的防扭缆结构及风力发电机进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种风力发电机组电缆的防扭缆结构，风力发电机组电缆的防扭缆结构包括圆环形的集电导轨1和集电滑块2，集电导轨1水平设置，集电滑块2连接在集电导轨1上并能够沿集电导轨1滑动。风电机组中的电缆(图未示出)包括设置于机舱内的机舱电缆和设置在塔筒内的塔筒电缆，需要说明的是本实施例中的机舱电缆和塔筒电缆是断开设置的，二者之间是通过集电导轨1和集电滑块2连接的，具体的连接方式是，集电导轨1与机舱电缆或塔筒电缆连接，集电滑块2对应连接在塔筒电缆或机舱电缆上。也就是说，如果集电导轨1与机舱电缆连接时，集电滑块2与塔筒电缆连接。如果集电导轨1与塔筒电缆连接时，集电滑块2与机舱电缆连接。这两种方式均通过集电滑块2和集电导轨1的连接来实现机舱电缆和塔筒电缆的连接。
在实际工作中，如果采用集电导轨1与机舱电缆连接，集电滑块2与塔筒电缆连接的方式，在机舱偏航旋转时，集电导轨1在机舱电缆的带动下随机舱一起旋转，这时集电滑块2通过与集电导轨1相对滑动，保持位置不变，从而使塔筒电缆也保持位置不变。如果采用集电导轨1与塔筒电缆连接，集电滑块2与机舱电缆连接这样的方式，在机舱偏航旋转时，集电滑块2在机舱电缆的带动下随机舱一起旋转，这时集电导轨1通过与集电滑块2相对滑动，保持位置不变，从而使塔筒电缆也保持位置不变。
无论采用哪一种连接方式，风电机组中的电缆的扭转完全通过集电滑块2和集电导轨1之间的相对滑动来实现。而机舱由于不受风电机组中的电缆的限制，可以实现360°，从而增强了对风向的适应性。同时相对于现有技术，本实施例中的风电机组不需要设置偏航角度检测装置和偏航保护装置，避免了因偏航角度检测装置和偏航保护装置所引发的故障而影响风电机组工作的现象发生，进而增强了机组运行的可靠性，并且降低了制作成本。
较优地，集电导轨1包括至少两个圆弧段(图为示出)，至少两个圆弧段依次固定连接，构成整体圆环。相邻的圆弧段之间可以通过螺栓连接或键连接等任意可以实现的固定连接方式，集电导轨1采用分段式的结构能够给安装工作带来方便。
较优地，如图3所示，集电滑块2包括碳刷24，集电滑块2通过碳刷24连接在集电导轨1上。这样既能保证集电滑块2与集电导轨1的导电性能，同时又能够保证集电滑块2在集电导轨1上滑动的灵活性。
更优地，集电滑块2还包括碳刷支架(图未示出)和弹性部件25，碳刷24通过弹性部件25连接在碳刷支架上，并由弹性部件25将碳刷24压贴在集电导轨1上，保证了碳刷24和集电导轨1之间连接的可靠性。其中弹性部件25可以是弹簧。其中碳刷支架通过弹性部件25对碳刷24的支撑并非是本发明的发明点，而是一种现有技术，本发明只是利用了这一现有技术，并不意图对其进行改进，因此此处不对其工作原理进行详细描述。
由于风电机组的电缆包括发电机电缆、机舱用电缆和通讯电缆，需要说明的是，通讯电缆也可以是光缆，如图2所示，本实施例中，集电导轨1包括发电机集电导轨11、机舱用电集电导轨12和通讯集电导轨13，发电机集电导轨11、机舱用电集电导轨12和通讯集电导轨13可以在竖直方向依次排列。集电滑块2包括发电机集电滑块21、机舱用集电滑块22和通讯集电滑块23。
具体的连接方式是，发电机集电导轨11与机舱电缆的或塔筒电缆中的发电机电缆连接，发电机集电滑块21与发电机集电导轨11连接，并对应连接在塔筒电缆的或机舱电缆中的发电机电缆上。机舱用集电导轨12与机舱电缆的或塔筒电缆中的机舱用电缆连接，机舱用集电滑块22与机舱用集电导轨12连接，并对应连接在塔筒电缆的或机舱电缆中的机舱用电缆上。通讯集电导轨13与机舱电缆的或塔筒电缆中的通讯电缆连接，通讯集电滑块23与通讯集电导轨13连接，并对应连接在塔筒电缆的或机舱电缆中的通讯电缆上。
其中发电机集电滑块21、机舱用集电滑块22和通讯集电滑块23在竖直方向上相互交错排布，也就是说发电机集电滑块21、机舱用集电滑块22和通讯集电滑块23在竖直方向上均不在同一直线上。这样能够防止发电机集电滑块21、机舱用集电滑块22和通讯集电滑块23因与集电导轨1摩擦产生碎屑(如碳刷粉)而相互影响。
发电机集电导轨11的数量为三个以上，在实际使用中发电机集电导轨11的数量可以是3×n或3×n+1，其中n为大于1的整数，发电机集电导轨11的数量是3×n，是为了满足三相电的传输需要，而发电机集电导轨11的数量是3×n+1，是在满足三相电的传输需要的基础上，增加一根接地线。发电机集电滑块21的数量与发电机集电导轨11的数量相同，并与发电机集电导轨11一一对应；两个以上的发电机集电滑块21在竖直方向上交错排布，即两个以上的发电机集电滑块21在竖直方向上不在同一直线上，这样能够防止上部的发电机集电滑块21与发电机集电导轨11摩擦产生碎屑(如碳刷粉)，直接落到下部的发电机集电滑块21上。
机舱用集电导轨12的数量为三个以上，在实际使用中机舱用集电导轨12的数量可以是3×n或3×n+1，其中n为大于1的整数，其原理与发电机集电导轨11的原理相同。机舱用集电滑块22的数量与机舱用集电导轨12的数量相同，并与机舱用集电导轨12一一对应；两个以上的机舱用集电滑块22在竖直方向上交错排布，即两个以上的机舱用集电滑块22在竖直方向上不在同一直线上，这样能够防止上部的机舱用集电滑块22与机舱用集电导轨12摩擦产生碎屑(如碳刷粉)，直接落到下部的机舱用集电滑块22上。
通讯集电导轨13的数量为1个以上，具体数量可根据通讯信号的传输需要而定，通讯集电滑块23的数量与通讯集电导轨13的数量相同，并与通讯集电导轨13一一对应；两个以上的通讯集电滑块23在竖直方向上交错排布，即两个以上的通讯集电滑块23在竖直方向上不在同一直线上，这样能够防止上部的通讯集电滑块23与通讯集电导轨13摩擦产生碎屑(如碳刷粉)，直接落到下部的通讯集电滑块23上。
由于发电机电缆的传输电流较大，发电机集电滑块21和发电机集电导轨11可均通过铜排211连接在塔筒电缆的或机舱电缆中的发电机电缆上，以满足发电机电缆的电流传输需要。
机舱用集电导轨12和机舱用集电滑块22均可以通过哈丁插头221连接在塔筒电缆的或机舱电缆中的机舱用电缆上，这样能够使机舱用集电导轨12以及机舱用集电滑块22与机舱用电缆的连接操作变得更加简单，只需将机舱用电缆连接到哈丁插头221上即可。其中机舱用集电导轨12和机舱用集电滑块22可以通过线缆或铜母带或铜排形式连接到哈丁插头221上。
通讯集电导轨13和通讯集电滑块23均可通过光电转换模块231连接在塔筒电缆的或机舱电缆中的通讯电缆上，通讯集电导轨13和通讯集电滑块23也可以通过哈丁插头连接在塔筒电缆的或机舱电缆中的通讯电缆上。这样不仅便于连接，而且能够保证光信号或电信号的可靠传输，从而保证通讯效果。
本发明还提供了一种风力发电机，该风力发电机具有以上实施例中所描述的风力发电机组电缆的防扭缆结构。
以上实施例使本发明具有：能够实现机舱无限制旋转，增强了对风向的适应性，同时不需要设置偏航角度检测装置和偏航保护装置，不仅降低了制作成本，而且还增强了机组运行的可靠性的优点。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种风力发电机组电缆的防扭缆结构，其特征在于，所述风力发电机组电缆的防扭缆结构包括圆环形的集电导轨(1)和集电滑块(2)；
所述集电导轨(1)水平设置，所述集电滑块(2)连接在所述集电导轨(1)上并能够沿所述集电导轨滑动；
所述风电机组中的电缆包括设置于机舱内的机舱电缆和设置在塔筒内的塔筒电缆；
所述集电导轨(1)与所述机舱电缆，所述集电滑块(2)与所述塔筒电缆连接；或所述集电导轨(1)与所述塔筒电缆连接，所述集电滑块(2)与所述机舱电缆连接。
2.根据权利要求1所述的防扭缆结构，其特征在于，所述集电导轨(1)包括发电机集电导轨(11)、机舱用电集电导轨(12)和通讯集电导轨(13)；
所述发电机集电导轨(11)、所述机舱用电集电导轨(12)和所述通讯集电导轨(13)在竖直方向依次排布；
所述集电滑块(2)包括发电机集电滑块(21)、机舱用集电滑块(22)和通讯集电滑块(23)；
所述发电机集电导轨(11)与所述机舱电缆的或所述塔筒电缆中的发电机电缆连接，所述发电机集电滑块(21)与所述发电机集电导轨(11)连接，并对应连接在所述塔筒电缆的或所述机舱电缆中的发电机电缆上；
所述机舱用集电导轨(12)与所述机舱电缆的或所述塔筒电缆中的机舱用电缆连接，所述机舱用集电滑块(22)与所述机舱用集电导轨(12)连接，并对应连接在所述塔筒电缆的或所述机舱电缆中的机舱用电缆上；
所述通讯集电导轨(13)与所述机舱电缆的或所述塔筒电缆中的通讯电缆连接，所述通讯集电滑块(23)与所述通讯集电导轨(13)连接，并对应连接在所述塔筒电缆的或所述机舱电缆中的通讯电缆上。
3.根据权利要求2所述的防扭缆结构，其特征在于，所述发电机集电滑块(21)、所述机舱用集电滑块(22)和所述通讯集电滑块(23)在竖直方向交错排布。
4.根据权利要求2所述的防扭缆结构，其特征在于，所述发电机集电导轨(11)的数量为三个以上，所述发电机集电滑块(21)的数量与所述发电机集电导轨(11)的数量相同，并与所述发电机集电导轨(11)一一对应；
所述机舱用集电导轨(12)的数量为三个以上，所述机舱用集电滑块(22)的数量与所述机舱用集电导轨(12)的数量相同，并与机舱用集电导轨(12)一一对应；
所述通讯集电导轨(13)的数量为一个以上，所述通讯集电滑块(23)的数量与所述通讯集电导轨(13)的数量相同，并与所述通讯集电导轨(13)一一对应。
5.根据权利要求4所述的防扭缆结构，其特征在于，两个以上所述发电机集电滑块(21)在竖直方向交错排布，两个以上所述机舱用集电滑块(22)在竖直方向交错排布，两个以上所述通讯集电滑块(23)在竖直方向交错排布。
6.根据权利要求2所述的防扭缆结构，其特征在于，所述发电机集电导轨(11)和所述发电机集电滑块(21)均通过铜排(211)连接在所述塔筒电缆的或所述机舱电缆中的发电机电缆上；
所述机舱用集电导轨(12)和所述机舱用集电滑块(22)均通过哈丁插头(221)连接在所述塔筒电缆的或所述机舱电缆中的机舱用电缆上；
所述通讯集电导轨(13)和所述通讯集电滑块(23)均通过光电转换模块(231)连接在所述塔筒电缆的或所述机舱电缆中的通讯电缆上。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的防扭缆结构，其特征在于，所述集电导轨(1)包括至少两个圆弧段，至少两个所述圆弧段依次固定连接，构成整体圆环。
8.根据权利要求1至6任意一项所述的防扭缆结构，其特征在于，所述集电滑块(2)包括碳刷(24)，所述集电滑块(2)通过所述碳刷(24)连接在所述集电导轨(1)上。
9.根据权利要求8所述的防扭缆结构，其特征在于，所述集电滑块(2)还包括碳刷支架和弹性部件(25)；
所述碳刷(24)通过所述弹性部件(25)连接在所述碳刷支架上，并由所述弹性部件(25)将所述碳刷(24)压贴在所述集电导轨(1)上。
10.一种风力发电机，其特征在于，具有权利要求1至9任意一项所述的风力发电机组电缆的防扭缆结构。
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