CN107658664B - 导电环及风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种导电环及风力发电机组，其中的导电环，包括固定部件和转动部件，转动部件能够相对于固定部件转动；在固定部件上设有与转动部件同轴设置的导电轨道，导电轨道之间相互绝缘，并且在固定部件上设有与导电轨道一一对应并与导电轨道电连接的第一接线端；在转动部件上设有与导电轨道一一对应的第二接线端，每个导电轨道上设有两个或两个以上滚动体，滚动体为导体，第二接线端通过滚动体与对应的导电轨道电连接。本发明提供的一种导电环，用于风力发电机组时，使机舱和塔筒之间的电缆在机舱偏航的过程中不会产生扭缆现象，从而可以降低主电缆的技术特性要求，无需电缆高耐扭，高耐磨性能，使得电缆成本降低。

Description

导电环及风力发电机组

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体的说涉及一种导电环及风力发电机组。

背景技术

偏航系统是风力发电机组的重要组成部分之一，它主要有两个功能：一、风力发电机的偏航系统也称为对风装置，其作用在于当风速矢量的方向变化时，能够快速平稳地对准风向，以便风轮获得最大的风能；二、当风力发电机组由于偏航作用，机舱内引出的电缆发生缠绕时，自动解缆。

一般偏航系统是由回转支撑轴承、弹簧阻尼装置和电机驱动的齿轮传动机构组成的，带有内齿的偏航轴承用螺栓连接在塔筒顶部，内环与机舱座连接，外环与塔架法兰连接。

当前风力发电机组的主电缆敷设工艺都是从发电机定子绕组出线(或者中间经过发电机开关柜)通过电缆桥架固定在塔筒顶部平台穿过平台中孔，然后自然悬垂在上段塔筒内直到马鞍平台。马鞍平台处为了适应偏航扭缆，电缆在此处需要预留一定的长度余量并弯曲成马鞍形状(电缆外围敷设电缆护圈)；在电缆束处安装行程开关，当其触点与电缆束连接，当电缆束随机舱转动到一定程度即启动开关。当机身在同一方向己旋转2转(720度)，且风力发电机组不处在工作区域(即10分钟平均风速低于切入风速)系统进入解缆程序。解缆过程中，当风力发电机组回到工作区域(即10分钟平均风速高于切入风速)，系统停止解缆程序，进入发电程序，但当机身在同一方向己旋转2.5转(900度)偏航限位动作扭缆保护，系统强行进入解缆程序，此时系统停止全部工作，直至解缆完成。当风速超过25m/s时，自动解缆停止。

基于风力发电机组的技术现状，需要设计一种不产生扭缆、也不需要解缆的导电滑环。

发明内容

鉴于以上所述的技术问题，本发明实施例提供了一种导电环及风力发电机组，解决扭缆及解缆的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种导电环，包括固定部件和转动部件，其中所述转动部件能够相对于固定部件转动；

在所述固定部件上设有与所述转动部件同轴设置的两个或两个以上导电轨道，所述导电轨道之间相互绝缘，并且在所述固定部件上设有与所述导电轨道一一对应并与所述导电轨道电连接的第一接线端；

在所述转动部件上设有与所述导电轨道一一对应的第二接线端，每个所述导电轨道上设有两个或两个以上滚动体，所述滚动体为导体，所述第二接线端通过所述滚动体与对应的导电轨道电连接。

可选择地，相邻两个导电轨道上的滚动体之间相互交错布置。

可选择地，所述导电轨道上设有与所述滚动体适配的滚动槽。

可选择地，所述滚动体为辊轮，所述辊轮通过支架安装在所述转动部件，所述支架为导体并且所述支架之间相互绝缘，所述第二接线端通过所述支架、所述辊轮与所述导电轨道电连接。

进一步可选择地，在所述转动部件上设有与所述支架固定连接的环形导体，所述第二接线端通过所述环形导体与所述支架电连接。

可选择地，所述滚动体安装在导电支脚上，所述第二接线端通过所述导电支脚与所述支架电连接。

可选择地，所述滚动体为滚珠、圆柱滚子、圆锥滚子或滚针；在所述转动部件上设有与所述导电轨道一一对应的第二导电轨道，所述第二导电轨道之间相互绝缘，所述滚动体设置在所述导电轨道和所述第二导电轨道之间，所述第二接线端通过所述第二导电轨道与所述滚动体电连接。

可选择地，同一个所述导电轨道上的全部滚珠、圆柱滚子、圆锥滚子或滚针被安装在保持架上。

可选择地，所述保持架为绝缘体。

可选择地，还包括光纤滑环，与所述转动部件同轴设置，并且所述光纤滑环的转动部位与所述转动部件连接，所述光纤滑环的固定部位与所述固定部件连接。

根据本发明的第二个方面，还提供一种风力发电机组，包括塔筒、机舱和以上所述的导电环，所述导电环安装在所述塔筒和所述机舱之间，并且所述导电环的转动部件与所述机舱连接，所述导电环的固定部件与所述塔筒连接。

本发明实施例提供的导电环，用于风力发电机组时，使机舱和塔筒之间的电缆在机舱偏航的过程中不会产生扭缆现象，从而可以降低主电缆的技术特性要求，无需电缆高耐扭，高耐磨性能，使得电缆成本降低。

本发明实施例提供的风力发电机组，从塔筒顶部平台出来的主电缆可以顺延塔筒壁固定(与现有电缆在中下段塔筒内的敷设工艺相同)，主电缆无需扭缆和解缆。电缆采用环过渡连接，对偏航的负载影响极小(可忽略不计)，可以减少扭缆导致的偏航故障率；由于电缆在偏航状态下可以处于固定敷设状态，所以不会有相对运动带来的磨损，也不会因电缆扭曲而产生开裂。

本发明实施例提供的风力发电机组，与现有技术的风力发电机组相比，电缆无需扭缆和解缆，无需电缆在马鞍平台处预留长度余量，可以降低电缆使用成本。

附图说明

从下面结合附图对本发明的具体实施方式的描述中可以更好地理解本发明，其中：

通过阅读以下参照附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显,其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。

图1是本发明一实施例提供的导电环的一种结构示意图；

图2是本发明一实施例提供的导电环的另一种结构示意图；

图3是本发明一实施例提供的导电环的再一种结构示意图。

图中：

100、固定部件；101、第一接线端；

200、转动部件；201、第二接线端；

300、导电轨道；330、环形导体；350、第二导电轨道；

400、滚动体；401、支架；402、导电支脚；403、保持架。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。本发明决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本发明造成不必要的模糊。

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中，为了清晰，可能夸大了区域和层的厚度。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本发明的主要技术创意。

如图1-3所示，本发明实施例提供一种导电环，包括固定部件100和转动部件200，其中转动部件200能够相对于固定部件100转动；转动部件200通常与转轴类机构固定连接，固定部件100位置固定，通常用于输出；

在固定部件100上设有与转动部件200同轴设置的两个或两个以上导电轨道300，导电轨道300之间相互绝缘，并且在固定部件100上设有与导电轨道300一一对应并与导电轨道300电连接的第一接线端101，第一接线端101通常用于电力输出端，但是也可以作为电力输入端；为确保导电轨道300之间的相互绝缘，通常将固定部件100设置为绝缘体，即采用绝缘材料制造，或者也可以选择地，采用金属材料制造固定部件100，但是在固定部件100上安装导电轨道300时，需要借助绝缘层或者绝缘材料使固定部件100与导电轨道300绝缘；

在转动部件200上设有与导电轨道300一一对应的第二接线端201，第二接线端201通常作为电力输入端，但是也可以作为电力输出端，每个导电轨道300上设有两个或两个以上滚动体400，滚动体400为导体，第二接线端201通过滚动体400与对应的导电轨道300电连接，滚动体400通常设置有三个以上，并且沿着导电轨道300均匀布置。

通过滚动体400的滚动连接，实现了转动部件200的第二接线端201和固定部件100的第一接线端101之间的电连接，实现了导电环的功能。与现有技术采用电刷和滑环结构摩擦连接相比，本实施例采用滚动连接的方式的多点支撑，其导电效果更好，并且磨损更小，使电力传输更稳定，可以克服振动的影响。

可选择地，本发明实施例提供的导电环，相邻两个导电轨道300上的滚动体400之间相互交错布置，使相邻两个导电轨道300上的滚动体400之间的距离更远，从而使电力传输更安全可靠。

可选择地，本发明实施例提供的导电环，导电轨道300上设有与滚动体400适配的滚动槽，滚动槽可以对滚动体400起到导向的作用，使滚动体可以沿着滚动槽在导电轨道300上做圆周运动。

可选择地，如图1所示，本发明实施例提供的导电环，滚动体400为辊轮，辊轮通过支架401安装在转动部件200，辊轮和支架401均为导体并且支架401之间相互绝缘，第二接线端201通过支架401、辊轮与导电轨道300电连接。导电轨道300上设有与辊轮适配的滚动槽，本实施例中的辊轮的接触面采用V形表面，滚动槽也相应地设为V形形状；辊轮也可以是平面或者球形表面，相应地将滚动槽也设置为平面凹槽或者球面凹槽，使辊轮与导电轨道300之间具有更大的接触面，使导电效果更好。

可选择地，本发明实施例提供的导电环，在转动部件200上设有与支架401固定连接的环形导体330，第二接线端201通过环形导体330与支架401电连接，以使同一导电轨道300上的多个辊轮均可以通过支架401与环形导体330导电连接，形成并联的导电通道。环形导体330与导电轨道300一一对应设置，环形导体330可以使同一导电轨道300上位于不同位置的多个辊轮均通过环形导体330与第二接线端201电连接，对应地，环形导体330之间也相互绝缘，避免多个第二接线端201之间短路。

可选择地，如图3所示，本发明实施例提供的导电环，滚动体400安装在导电支脚402上，第二接线端201通过导电支脚402与支架401电连接，导电支脚402既可以实现导电的作用，又可以为滚动体400提供支撑。可以针对每个滚动体400，设置一个导电支脚402，或者也可以将几个位于同一个导电轨道300上的滚动体400与同一个导电支脚402连接，由于导电支脚402能够导电，从而使第二接线端201可以通过导电支脚402与滚动体400之间实现电连接。针对不同的导电轨道300上的滚动体400，设置的导电支脚402之间也相互绝缘。

可选择地，如图2所示，本发明实施例提供的导电环，滚动体400为滚珠，在使用的过程中也可以使用圆柱滚子、圆锥滚子或滚针替代滚珠；在转动部件200上设有与导电轨道300一一对应的第二导电轨道350，第二导电轨道350之间相互绝缘，滚动体400设置在导电轨道300和第二导电轨道350之间，第二接线端201通过第二导电轨道350与滚动体400电连接。导电轨道300和第二导电轨道350可以是上下对称结构，也可以是采用不同的结构设计。

可选择地，本发明实施例提供的导电环，同一个导电轨道300上的全部滚珠、圆柱滚子、圆锥滚子或滚针被安装在保持架403上，通过保持架403可以实现对滚珠的限位。保持架403为绝缘体，避免保持架403之间距离过短而导致电力传输的不稳定性。

可选择地，本发明实施例提供的导电环，还包括光纤滑环(图中未示出)，与转动部件200同轴设置，并且光纤滑环的转动部位与转动部件200连接，光纤滑环的固定部位与固定部件100连接。光纤滑环通常需要安装在转动部分的中心位置，并优选地，在转动部分200的中心位置开孔(如图1和图2所示)以固定光纤滑环。

可选择地，本发明实施例提供一种风力发电机组，包括塔筒、机舱和上述实施例提供的导电环，导电环安装在塔筒和机舱之间，并且导电环的转动部件200与机舱连接，导电环的固定部件100与塔筒连接。

本发明实施例提供一种风力发电机组，使用上述实施例提供的导电环，使机舱和塔筒之间的电缆在机舱偏航的过程中不会产生扭缆现象，从而可以降低主电缆的技术特性要求，无需电缆高耐扭，高耐磨性能，使得电缆成本降低。

本发明实施例提供的风力发电机组，从塔筒顶部平台出来的主电缆可以顺延塔筒壁固定(与现有电缆在中下段塔筒内的敷设工艺相同)，主电缆无需扭缆和解缆。电缆采用滑环过渡连接，对偏航的负载影响极小(可忽略不计)，可以减少扭缆导致的偏航故障率；由于电缆在偏航状态下可以处于固定敷设状态，所以不会有相对运动带来的磨损，也不会因电缆扭曲而产生开裂。

本发明实施例提供的风力发电机组，与现有技术的风力发电机组相比，电缆无需扭缆和解缆，无需电缆在马鞍平台处预留长度余量，可以降低电缆使用成本。

本领域技术人员应能理解，上述实施例均是示例性而非限制性的。在不同实施例中出现的不同技术特征可以进行组合，以取得有益效果。本领域技术人员在研究附图、说明书及权利要求书的基础上，应能理解并实现所揭示的实施例的其他变化的实施例。在权利要求书中，术语“包括”并不排除其他装置或步骤；不定冠词“一个”不排除多个；术语“第一”、“第二”用于标示名称而非用于表示任何特定的顺序。权利要求中的任何附图标记均不应被理解为对保护范围的限制。权利要求中出现的多个部分的功能可以由一个单独的硬件或软件模块来实现。某些技术特征出现在不同的从属权利要求中并不意味着不能将这些技术特征进行组合以取得有益效果。

Claims (11)

1.一种导电环，包括固定部件(100)和转动部件(200)，其中所述转动部件(200)能够相对于固定部件(100)转动；其特征在于，

在所述固定部件(100)上设有与所述转动部件(200)同轴设置的两个或两个以上导电轨道(300)，所述导电轨道(300)之间相互绝缘，并且在所述固定部件(100)上设有与所述导电轨道(300)一一对应并与所述导电轨道(300)电连接的第一接线端(101)；

在所述转动部件(200)上设有与所述导电轨道(300)一一对应的第二接线端(201)，每个所述导电轨道(300)上设有两个或两个以上滚动体(400)，所述滚动体(400)为导体，所述第二接线端(201)通过所述滚动体(400)与对应的导电轨道(300)电连接。

2.如权利要求1所述的导电环，其特征在于，

相邻两个导电轨道(300)上的滚动体(400)之间相互交错布置。

3.如权利要求1所述的导电环，其特征在于，

所述导电轨道(300)上设有与所述滚动体(400)适配的滚动槽。

4.如权利要求1所述的导电环，其特征在于，

所述滚动体(400)为辊轮，所述辊轮通过支架(401)安装在所述转动部件(200)，所述支架(401)为导体并且所述支架(401)之间相互绝缘，所述第二接线端(201)通过所述支架(401)、所述辊轮与所述导电轨道(300)电连接。

5.如权利要求4所述的导电环，其特征在于，

在所述转动部件(200)上设有与所述支架(401)固定连接的环形导体(330)，所述第二接线端(201)通过所述环形导体(330)与所述支架(401)电连接。

6.如权利要求4所述的导电环，其特征在于，

所述滚动体(400)安装在导电支脚(402)上，所述第二接线端(201)通过所述导电支脚(402)与所述支架(401)电连接。

7.如权利要求1所述的导电环，其特征在于，

所述滚动体(400)为滚珠、圆柱滚子、圆锥滚子或滚针；在所述转动部件(200)上设有与所述导电轨道(300)一一对应的第二导电轨道(350)，所述第二导电轨道(350)之间相互绝缘，所述滚动体(400)设置在所述导电轨道(300)和所述第二导电轨道(350)之间，所述第二接线端(201)通过所述第二导电轨道(350)与所述滚动体(400)电连接。

8.如权利要求7所述的导电环，其特征在于，

同一个所述导电轨道(300)上的全部滚珠、圆柱滚子、圆锥滚子或滚针被安装在保持架(403)上。

9.如权利要求8所述的导电环，其特征在于，

所述保持架(403)为绝缘体。

10.如权利要求1所述的导电环，其特征在于，

还包括光纤滑环，与所述转动部件(200)同轴设置，并且所述光纤环的转动部位与所述转动部件(200)连接，所述光纤滑环的固定部位与所述固定部件(100)连接。

11.一种风力发电机组，其特征在于，包括塔筒、机舱和权利要求1-10之一所述的导电环，所述导电环安装在所述塔筒和所述机舱之间，并且所述导电环的转动部件(200)与所述机舱连接，所述导电环的固定部件(100)与所述塔筒连接。

Images