CN107968304A - 风力发电机滑环的通信装置及滑环 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了风力发电机滑环的通信装置及滑环。该通信装置包括：至少一个轴承通信结构和对应的通信接线端；每个轴承通信结构包括：第一套圈、第二套圈和设置在第一套圈和第二套圈之间的指定个数的滚动体；第二套圈呈环形围绕在滑环的转动轴的外周；第一套圈、第二套圈、滚动体均为导电材料；第一套圈与通信接线端电连接；滚动体在跟随转动轴的转动而运动的过程中，与第一套圈和第二套圈都接触，使得第一套圈、滚动体和第二套圈构成该轴承通信结构的通信线路。本发明实施例中通过用第一套圈、滚动体和第二套圈等代替导电刷，构成了完整的通信线路，避免了现有技术中由于导电刷磨损造成通信线路不良的问题，提高了通信线路的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电领域，具体而言，本发明涉及风力发电机滑环的通信装置及滑环。
背景技术
风能作为一种可再生的清洁能源，越来越受到世界各国的重视。其中，风力发电是目前对风能最广泛的应用之一，不仅环保而且可以产能大量的电能。
风电滑环在风力发电系统中担负着整个系统的动力，控制信号和数据传输功能，是整个风力发电机系统中非常关键的部件，其精密度、可靠性及工作寿命直接影响到风力发电机系统的性能。
现有的滑环结构包括：动力线路结构和通信线路结构。通信线路结构中包含有导电刷，根据需要导电刷不可避免的位置固定，且与滑环中的转动结构接触；这样，在转动结构转动时，导电刷与该转动结构不停地摩擦，而且导电刷通常较细，当滑环工作时间长时，导电刷很容易磨损，从而引起滑环的通信线路接触不良或线路中断，影响风力发电机的发电性能。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了风力发电机滑环的通信装置及滑环，通过替换现有滑环中的导电刷，避免了由于导电刷磨损造成的通信线路不良的问题，提高了滑环中的通信线路的稳定性，进而提高了风力发电机系统的稳定性。
本发明实施例提供了一种风力发电机滑环的通信装置，包括：至少一个轴承通信结构和对应的通信接线端；每个轴承通信结构包括：第一套圈、第二套圈和设置在第一套圈和第二套圈之间的指定个数的滚动体；第二套圈呈环形围绕在滑环的转动轴的外周；第一套圈、第二套圈、滚动体均为导电材料，第一套圈与通信接线端电连接；滚动体在跟随转动轴的转动而运动的过程中，与第一套圈和第二套圈都接触，使得第一套圈、滚动体和第二套圈构成该轴承通信结构的通信线路。
优选地，转动轴内部开设有槽体，槽体内设置有转动轴内通信线路，转动轴内通信线路与第二套圈电连接；以及
转动轴与第二套圈之间设置有绝缘材料。
优选地，指定个数具体为多个，多个滚动体等距围绕转动轴，滚动体具体为滚珠；
第一套圈中与滚动体接触的一面上的内圈中设置有环形的凹槽；第二套圈中与滚动体接触的一面上的外圈中设置有环形的凹槽；多个滚动体具体设置在第一套圈的凹槽和第二套圈的凹槽之间。
优选地，指定个数具体为偶数，且偶数个滚动体关于转动轴对称的等距设置在第一套圈和第二套圈之间。
优选地，还包括限制部件，限制部件位于任一滚动体沿转动轴周向的两侧，用于将任一滚动体限制在沿转动轴周向的预设活动范围内。
优选地，还包括环形的滑环固定部件；以及
滑环固定部件接触压紧安装在第一套圈的外围上。
优选地，该轴承通信结构的通信线路，与通信装置之外的动力线路相垂直；动力线路沿转动轴的周向设置。
优选地，动力线路的电流方向沿转动轴的周向，通信线路的电流方向沿转动轴的径向。
优选地，至少一个轴承通信结构具体包括两个轴承通信结构；以及
两个轴承通信结构沿转动轴的轴向依次间隔设置；两个轴承通信结构的通信线路构成通信回路。
优选地，第二套圈与转动轴通过键连接。
本发明实施例提供另一种风力发电机滑环的通信装置，包括：至少一个轴承通信结构和对应的通信接线端；
每个轴承通信结构包括：围绕在滑环的转动轴外周的呈环形结构的维持架、套接在维持架外周的环形的第一套圈、设置于维持架与第一套圈之间的指定个数的滚动体；
维持架、第一套圈、滚动体均为导电材料，第一套圈与通信接线端电连接；
滚动体在跟随维持架的转动而运动的过程中，与维持架和第一套圈都接触，使得维持架、滚动体和第一套圈构成该轴承通信结构的通信线路。
优选地，本发明实施例提供的通信装置还包括环形的第二套圈，第二套圈围绕在转动轴的外周，维持架套接在第二套圈的外周；以及维持架中设置有指定个数的滚动体固定结构，每个滚动体固定结构中设置有一个滚动体。
本发明实施例还提供一种风力发电机的滑环，包括：本发明实施例提供的任一通信装置。
应用本发明实施例所获得的有益效果包括：
1、在本发明实施例中，风力发电机滑环的通信装置包括至少一个轴承通信结构，该轴承通信结构包含有第一套圈、第二套圈和设置在第一套圈和第二套圈之间的指定个数的滚动体；第二套圈呈环形围绕在滑环的转动轴的外周；第一套圈、第二套圈、滚动体均为导电材料；第一套圈与通信接线端电连接；滚动体在跟随转动轴的转动而运动的过程中，与第一套圈和第二套圈都接触，使得第一套圈、滚动体和第二套圈构成该轴承通信结构的通信线路。本发明实施例中通过用第一套圈、滚动体和第二套圈等代替导电刷，构成了完整的通信线路，避免了现有技术中由于导电刷磨损造成通信线路不良的问题，提高了通信线路的稳定性。
2、滚动体在跟随转动轴转动时，不仅可以绕滑环的转动轴进行公转，而且可以与第一套圈和第二套圈之间滚动接触，进一步地减少了滚动体自身的磨损，延长了滑环的寿命，进一步提高了风力发电系统的稳定性。
3、本发明实施例提供的通信装置可以设置多个滚动体，可以避免由于个别滚动体接触不良(例如，由于抖动导致的接触不良)而导致的通信线路中断的问题。而且多个滚动体与第一套圈和第二套圈接触，增加了通信接触面积，使得电阻率变小，进而减小了对通信线路的阻抗作用。
4、本发明实施例提供的通信装置中通信线路与通信装置以外的动力线路相垂直，主要减少了通信线路和动力线路之间的电磁干扰，提高了通信装置中数据传输的精确度。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例提供的一种风力发电机滑环的结构示意图；
图2为本发明实施例1提供的一种风力发电机滑环的通信装置的结构示意图；
图3为本发明实施例1提供的一种第二套圈的侧视示意图；
图4为本发明实施例1提供的另一种风力发电机滑环的通信装置的结构示意图；
图5为本发明实施例1提供的当滚动体发生抖动时通信装置的示意图；
图6为现有技术提供的一种风力发电机滑环的通信线路与动力线路的示意图；
图7为本发明实施例1提供的一种风力发电机滑环的通信线路与动力线路的示意图；
图8为现有技术提供的一种风力发电机滑环中通信线路与动力线路中感应磁场的示意图；
图9为本发明实施例1提供的一种风力发电机滑环中通信线路与动力线路中感应磁场的示意图；
图10为本发明实施例2提供的又一种风力发电机滑环的通信装置的结构示意图；
图11为本发明实施例2的提供一种维持架的结构示意图；
图12为本发明实施例2提供的当滚动体发生抖动时通信装置的示意图；
附图标记介绍如下:
101-转动轴，102-导电轨，103-导电刷，104-电源线接线端，105-通信接线端，106-第一套圈，107-第二套圈，108-滚动体，109-键，110-限制部件，111-滑环固定部件，112-维持架。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本发明实施例提供了一种风力发电机滑环。该滑环的结构示意图如图1所示，该滑环包括动力线路装置和以下本发明实施例提供的任一通信装置，该动力线路装置具体包括以下部件：
转动轴101、导电轨102、导电刷103和电源线接线端104。导电轨102为环形结构，围绕在转动轴101上；导电刷103与导电轨102对应设置，与导电轨102之间滑动电连接；导电轨102跟随转动轴101转动，导电刷103位置固定；电源连接端104与导电刷103电连接。优选地，本发明实施例提供的滑环中，导电轨102有多个，成圆周形排列在转动轴101上；每个导电轨102对应一个导电刷103。
下面详细说明本发明各个实施例提供的通信装置。
实施例1
本发明实施例提供了一种风力发电机滑环的通信装置。该通信装置的结构示意图如图2所示，该通信装置包括至少一个轴承通信结构和对应的通信接线端105，每个轴承结构具体包括以下部件：
每个轴承通信结构包括：第一套圈106、第二套圈107和设置在第一套圈106和第二套圈107之间的指定个数的滚动体108；第二套圈107呈环形围绕在滑环的转动轴101的外周；第一套圈106、第二套圈107、滚动体108均为导电材料；第一套圈106与通信接线端105电连接；滚动体108在跟随转动轴101的转动而运动的过程中，与第一套圈106和第二套圈107都接触，使得第一套圈106、滚动体108和第二套圈107构成该轴承通信结构的通信线路。
本发明实施例中通过用第一套圈106、滚动体108和第二套圈107等代替导电刷，构成了完整的通信线路，避免了现有技术中由于导电刷磨损造成通信线路不良的问题，提高了通信线路的稳定性。
在一种实施方式中，可以直接将第二套圈107与转动轴101铸在一起；在另一种实施方式中，可以通过在第二套圈107与转动轴101上的预设位置处打孔，并通过螺丝穿过孔将第二套圈107与转动轴101固定连接。优选地，还可以将第二套圈107与转动轴101通过键109连接，通过键109实现转动轴101与第二套圈107间的周向固定以传递运动和转矩，使得第二套圈107可以跟随转动轴101按照预设的速率和方向进行同步转动。
优选地，转动轴101内部开设有槽体，该槽体内设置有转动轴101内通信线路，即转动轴101内部的通信线路；具体地，该转动轴101内通信线路与第二套圈107电连接。该转动轴101与第二套圈107之间设置有绝缘材料。较佳地，转动轴101内通信线路具体可以是电缆。
本发明实施例提供的通信装置可以包含有多个滚动体108。这多个滚动体108等距围绕滑环的转动轴101。如图2所示的通信装置中包含有多个滚动体108，且这多个滚动体108等距的设置在第一套圈106和第二套圈107之间。进一步，滚动体108具体可以为滚珠。
对于图2所示的通信装置，通过第一套圈106和第二套圈107将指定个数的滚动体108限制在一定的空间中，使得滚动体108不仅可以跟随转动轴101的转动而转动，还可以在该空间中与第一套圈106和第二套圈107之间滚动接触。这样，可以避免滚动体108在转动过程中与第一套圈106和第二套圈107发生摩擦而造成的磨损，进一步地提高了通信线路的稳定性。
对于图2的通信结构，在一种优选的实施方式中，第一套圈106中与滚动体108接触的一面上设置有环形的凹槽；第二套圈107中与滚动体108接触的一面上设置有环形的凹槽；多个滚动体108具体设置在第一套圈106的凹槽和第二套圈107的凹槽之间。在实际应用中，若滚动体108具体为滚珠，第一套圈106的凹槽和第二套圈107的凹槽的宽度均要等于或略大于滚动体108的直径。具体如图3所示的第二套圈107的侧视图，滚动体108可以放置在第二套圈107的凹槽中。这样，通过第一套圈106的凹槽和第二套圈107的凹槽可以相对牢固地将滚动体108限制在预设的空间中。
在上述实施方式中，通过将第一套圈106和第二套圈107上设置凹槽，以将滚动体108在径向上限制在一定的范围内。优选地，如图4所示，本发明实施例还可以在任一滚动体108沿转动轴101周向的两侧设置限制部件110，通过一组限制部件110将该滚动体108限制在沿转动轴101周向的预设活动范围内。图4只出示了一组限制部件110，在实际应用中，每个滚动体108都会设置一组如图4所示的限制部件110。
在实际应用中，风力发电机中的滑环在转动的过程中难免会出现抖动现象，这时滚动体108也会随着抖动；在滚动体108抖动的过程中，由于滚动体108不是完全固定在第一套圈106和第二套圈107之间，因此滚动体108可能会出现与第一套圈106和第二套圈107任一方不接触或接触不良的情况。本发明实施例设置有多个滚动体108，可以避免由于个别滚动体108接触不良或不接触而导致的通信线路中断的问题。而且这多个滚动体108与第一套圈106和第二套圈107接触，增加了通信接触面积，使得电阻率变小，进而减小了对通信线路的阻抗作用。
优选地，本发明实施例中的滚动体108的个数为偶数，且这偶数个滚动体108关于转动轴101对称的等距设置在第一套圈106和第二套圈107之间。这里将滚动体108的个数设置为偶数的有益效果为：如图5所示，假设当滚动体108发生抖动时，滚动体A与第一套圈106不接触，这时与滚动体A对称的滚动体B与第一套圈106和第二套圈107仍接触，弥补了由于滚动体A接触不良而带来的损失；通过等距围绕转动轴101设置关于转动抽101对称的偶数个滚动体108，可以“一对一”的提高滚动体108与第一套圈106和第二套圈107接触的几率，进而减少通信线路出现断路的几率，提高了滑环的通信线路的稳定性。
在实际应用中，为了减少滚动体108与第一套圈106和第二套圈107之间的摩擦(即：增加部件之间的耐磨性)，需要不定期地为滚动体108以及第一套圈106和第二套圈107中与滚动体108接触的部分涂抹机油等液体。为了防止这些液体流出，可以在第一套圈106和第二套圈107的两侧增加密封圈，将滚动体108密封在第一套圈106和第二套圈107之间。
在一种具体的实施方式中，本发明实施例提供的通信装置还包括环形的滑环固定部件111(如图2所示)，且该滑环固定部件111接触压紧安装在第一套圈106的外围上。在实际应用中，在通信装置在工作时，滚动体108和第二套圈107跟随转动轴101转动，而第一套圈106不会跟随转动轴101转动。为了使得第二套圈107和滚动体108在转动过程中不会沿着转动轴101的轴向发生移动或偏转，因此需要滑环固定部件111压紧安装在第一套圈106的外围上，以保证第二套圈107以及滚动体108只在转动轴101的固定位置处绕转动轴101转动。
风力发电机的滑环通常主要包括动力线路结构和通信线路结构。动力线路结构主要为风力发电机提供动力，通信线路结构主要负责通信；其中，动力线路结构中的线路通常是围绕转动轴101设置，即：动力线路沿着转动轴101的周向，具体如图1中的导电轨102和导电刷103。在现有技术的滑环中，如图6所示，通信线路也是将导电刷103围绕转动轴101设置，即：通信线路与动力线路相互平行。由于滑环中各个线路之间的距离很近(包括：动力线路和通信线路之间的距离，以及通信线路中各导线之间的距离)，因此各种信号在传输的过程中会出现电路干扰，导致信息传输的精确度下降。
上述电路之间的干扰具体包括：1、静电感应耦合引起的干扰，具体是由于导线之间的电容及环与环之间的分布电容所引起的静电感应电压。2、磁感应耦合产生的干扰，具体是由于滑环中的导线距离较近，当有交流电通过导线时，互感作用使得相邻的导线(或距离较近的导线)之间产生互感电压。3、电磁干扰，具体是指导线产生感应电场和磁场之间的混合干扰。4、电流或电压突变引起的干扰，具体是输入信号在输入导线传输的过程中，由于电路中电流或电压的突变引起的干扰。
本发明实施例提供的通信装置中，通信线路与通信装置以外的动力线路相垂直；该动力线路沿转动轴101的周向设置。具体如图7所示，在本发明实施例中，通信装置中的通信线路的电流方向主要沿着转动轴101的径向(I2)，而动力线路的电流方向主要是沿着转动轴101的周向(I1)，因此本发明实施例中的通信线路与动力线路相垂直。
相比现有技术中的通信装置，应用本发明实施例提供的通信装置主要减少了通信线路和动力线路之间的电磁干扰。如图8所示为图6中A点、B点的电流方向(即：I1和I2)，分别根据电流的方向判断这两点产生的感应磁场的方向(即：B1和B2)；具体可以根据安培定则(右手螺旋定则)，确定出这两点产生的感应磁场的方向均为垂直于纸面逆时针方向，且两者产生的感应磁场交错产生干扰。如图9所示为图7中C点、D点的电流方向(即：I3和I4)，根据安培定则确定出这两点产生的磁感应磁场的方向分别垂直于纸面逆时针方向、平行于纸面逆时针方向；由图9所示，两点产生的磁场在交互部分相互垂直，彼此之间相互影响较小；相比现有技术中的通信装置，提高了通信装置中数据传输的精确度。
优选地，在本发明实施例中，具体可以设置有两个轴承通信结构；这两个轴承通信结构沿转动轴101的轴向依次间隔设置；这两个轴承通信结构的通信线路构成通信回路。在实际应用中，可以根据需要自行设置该轴承通信结构，本发明实施例对此不作具体限定。
应用本发明实施例所获得的有益效果为：
1、在本发明实施例中，风力发电机滑环的通信装置包括至少一个轴承通信结构，该轴承通信结构包含有第一套圈、第二套圈和设置在第一套圈和第二套圈之间的指定个数的滚动体；第二套圈呈环形围绕在滑环的转动轴的外周；第一套圈、第二套圈、滚动体均为导电材料；第一套圈与通信接线端电连接；滚动体在跟随转动轴的转动而运动的过程中，与第一套圈和第二套圈都接触，使得第一套圈、滚动体和第二套圈构成该轴承通信结构的通信线路。本发明实施例中通过用第一套圈、滚动体和第二套圈等代替导电刷，构成了完整的通信线路，避免了现有技术中由于导电刷磨损造成通信线路不良的问题，提高了通信线路的稳定性。
2、滚动体在跟随转动轴转动时，不仅可以绕滑环的转动轴进行公转，而且可以在一定的空间中与第一套圈和第二套圈之间滚动接触，进一步地减少了滚动体自身的磨损，延长了滑环的寿命，进一步提高了风力发电系统的稳定性。
3、本发明实施例提供的通信装置可以设置多个滚动体，可以避免由于个别滚动体接触不良(例如，由于抖动导致的接触不良)而导致的通信线路中断的问题。而且多个滚动体与第一套圈和第二套圈接触，增加了通信接触面积，使得电阻率变小，进而减小了对通信线路的阻抗作用。
4、本发明实施例提供的通信装置中通信线路与通信装置以外的动力线路相垂直，主要减少了通信线路和动力线路之间的电磁干扰，提高了通信装置中数据传输的精确度。
实施例2
本发明实施例提供了一种风力发电机滑环的通信装置。该通信装置的结构示意图如图10所示，该通信装置包括至少一个轴承通信结构和对应的通信接线端105，每个轴承结构具体包括以下部件：
围绕在滑环的转动轴101外周的呈环形结构的维持架112、套接在维持架112外周的环形的第一套圈106、设置于维持架112与第一套圈106之间的指定个数的滚动体108；维持架112、第一套圈106、滚动体108均为导电材料；第一套圈106与通信接线端105电连接；滚动体108在跟随维持架112的转动而运动的过程中，与维持架112和第一套圈106都接触，使得维持架112、滚动体108、第一套圈106和通信接线端105构成该轴承通信结构的通信线路。
本发明实施例中通过维持架、滚动体和第一套圈等部件构成了风力发电机滑环的通信线路，代替了现有滑环中通信线路中的导电刷。这样，在风力发电机工作的过程中(滑环转动的过程中)，避免了现有技术中由于导电刷磨而损造而成的通信线路不良的问题，提高了通信线路的稳定性。
在一种实施方式中，可以直接将维持架112与转动轴101铸在一起；在另一种实施方式中，可以通过在维持架112与转动轴101上的预设位置处打孔，并通过螺丝穿过孔将维持架112与转动轴101固定连接。优选地，还可以将维持架112与转动轴101通过键109连接，通过键109实现转动轴101与维持架112间的周向固定以传递运动和转矩，使得维持架112可以跟随转动轴101按照预设的速率和方向进行同步转动。
优选地，转动轴101内部开设有槽体，该槽体内设置有转动轴101内通信线路，即转动轴101内部的通信线路；具体地，该转动轴101内通信线路与维持架112电连接。该转动轴101与维持架112之间设置有绝缘材料。较佳地，转动轴101内通信线路具体可以是电缆。
优选地，图11为本发明实施例提供的一种维持架的结构示意图。
对于本发明实施例，滚动体108设置在维持架112与第一套圈106之间，具体的结构可以包括：如图11所示的维持架112，在维持架112中设置有指定个数的滚动体固定结构；每个滚动体固定结构中设置有一个滚动体108。完整的轴承通信结构对应图10所示结构。
优选地，本发明实施例中的通信装置还包括环形的第二套圈107；第二套圈107围绕在转动轴101外周；维持架112套接在第二套圈107的外周。在实际应用中，第二套圈107主要与第一套圈106结合以限制滚动体108的位置或运动范围。另外，第二套圈107还与转动轴101配合带动维持架112进行转动。对于本发明实施例，如果维持架112采用图11所示的结构，由于维持架112本身可以代替第二套圈107与第一套圈106结合以实现固定滚动体108的作用，因此，在一种实施方式中，可以不加第二套圈107，维持架112的内侧直接与转动轴101接触进行转动。
本发明实施例提供的通信装置可以包含有多个滚动体108。这多个滚动体108等距围绕滑环的转动轴101设置在维持架112上。如图10所示的通信装置中包含有多个滚动体108，且这多个滚动体108等距的设置在维持架112上。进一步，滚动体108具体可以为滚珠。
对于本发明实施例，优选地，在维持架112上设置滚动体108，不会将滚动体108完全固定在维持架112上，而是要保证滚动体108在随着维持架112转动的过程中，既可以围绕转动轴101进行公转，还可以在一定的空间范围内与维持架112和第一套圈106之间滚动接触。这样，可以避免滚动体108在转动过程中与维持架112或第一套圈106发生摩擦而造成的磨损，进一步地提高了通信线路的稳定性。
在实际应用中，风力发电机中的滑环在转动的过程中难免会出现抖动现象，这时维持架112上的滚动体108也会随着抖动；在滚动体108抖动的过程中，由于滚动体108不是完全固定在维持架112上，因此滚动体108可能会出现与维持架112和第一套圈106任一方不接触或接触不良的情况。本发明实施例在维持架112上设置有多个滚动体108，可以避免由于个别滚动体108接触不良或不接触而导致的通信线路中断的问题。而且这多个滚动体108与维持架112和第一套圈106接触，增加了通信接触面积，使得电阻率变小，进而减小了对通信线路的阻抗作用。
优选地，本发明实施例中的滚动体108的个数为偶数，且这偶数个滚动体108关于转动抽对称的等距设置在维持架112上。这里将滚动体108的个数设置为偶数的有益效果为：如图12所示，假设当滚动体108发生抖动时，滚动体A与第一套圈106不接触，这时与滚动体A对称的滚动体B与维持架112和第一套圈106仍接触，弥补了由于滚动体A接触不良而带来的损失；通过在维持架112等距地设置关于转动抽对称的偶数个滚动体108，可以“一对一”的提高滚动体108与维持架112和第一套圈106接触的几率，进而减少通信线路出现断路的几率，提高了滑环的通信线路的稳定性。
在实际应用中，为了减少滚动体108与维持架112和第一套圈106之间的摩擦(即：增加部件之间的耐磨性)，需要不定期地为滚动体108以及维持架112和第一套圈106中与滚动体108接触的部分涂抹机油等液体。为了防止这些液体流出，可以在维持架112和第一套圈106的两侧增加密封圈，将滚动体108密封在维持架112和第一套圈106之间。
在一种具体的实施方式中，本发明实施例提供的通信装置还包括环形的滑环固定部件111(如图10所示)，且该滑环固定部件111接触压紧安装在第一套圈106的外围上。这里设置滑环固定部件111的作用与实施例1中设置滑环固定部件111的作用一致，对此不再赘述。
风力发电机的滑环通常主要包括动力线路结构和通信线路结构。动力线路结构主要为风力发电机提供动力，通信线路结构主要负责通信；其中，动力线路结构中的线路通常是围绕转动轴101设置，即：动力线路沿着转动轴101的周向，具体如图1中的导电轨102和导电刷103。在现有技术的滑环中，如图6所示，通信线路也是将导电刷103围绕转动轴101设置，即：通信线路与动力线路相互平行。由于滑环中各个线路之间的距离很近(包括：动力线路和通信线路之间的距离，以及通信线路中各导线之间的距离)，因此各种信号在传输的过程中会出现电路干扰，导致信息传输的精确度下降。
本发明实施例提供的通信装置中，通信线路与通信装置以外的动力线路相垂直；该动力线路沿转动轴101的周向设置。具体如图7所示，在本发明实施例中，通信装置中的通信线路的电流方向主要沿着转动轴101的径向(I2)，而动力线路的电流方向主要是沿着转动轴101的周向(I1)，因此本发明实施例中的通信线路与动力线路相垂直。
相比现有技术中的通信装置，应用本发明实施例提供的通信装置主要减少了通信线路和动力线路之间的电磁干扰。具体可参考实施例1中关于图8和图9的说明，为避免重复，这里不再赘述。
优选地，在本发明实施例中，具体可以设置有两个轴承通信结构；这两个轴承通信结构沿转动轴101的轴向依次间隔设置；这两个轴承通信结构的通信线路构成通信回路。在实际应用中，可以根据需要自行设置该轴承通信结构，本发明实施例对此不作具体限定。
应用本发明实施例所获得的有益效果为：
1、在本发明实施例中，风力发电机滑环的通信装置包括至少一个轴承通信结构，该轴承通信结构包含有维持架、滚动体、第一套圈和通信接线端。滚动体在跟随维持架的转动而运动的过程中，与维持架和第一套圈都接触，使得维持架、滚动体、第一套圈和通信接线端构成该轴承通信结构的通信线路。本发明实施例中通过用维持架、滚动体和第一套圈等代替导电刷，构成了完整的通信线路，避免了现有技术中由于导电刷磨损造成通信线路不良的问题，进一步提高了通信线路的稳定性。
2、滚动体在跟随维持架转动时，不仅可以绕滑环的转动轴进行公转，而且可以与维持架和第一套圈之间滚动接触，进一步地减少了滚动体自身的磨损，延长了滑环的寿命，提高了风力发电系统的稳定性。
3、本发明实施例提供的通信装置可以设置多个滚动体，可以避免由于个别滚动体接触不良(例如，由于抖动导致的接触不良)而导致的通信线路中断的问题。而且多个滚动体与维持架和第一套圈接触，增加了通信接触面积，使得电阻率变小，进而减小了对通信线路的阻抗作用。
4、本发明实施例提供的通信装置中通信线路与通信装置以外的动力线路相垂直，主要减少了通信线路和动力线路之间的电磁干扰，提高了通信装置中数据传输的精确度。
实施例1和实施例2提供的通信装置的结构(例如，图2、图4和图10所示的通信装置)只是示例性地说明。在实际应用中，只要是基于滚动体构成的通信线路的结构，均在本发明实施例的保护范围之内。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (13)
1.一种风力发电机滑环的通信装置，其特征在于，包括：至少一个轴承通信结构和对应的通信接线端(105)；
每个轴承通信结构包括：第一套圈(106)、第二套圈(107)和设置在所述第一套圈(106)和第二套圈(107)之间的指定个数的滚动体(108)；
所述第二套圈(107)呈环形围绕在滑环的转动轴(101)的外周；
所述第一套圈(106)、第二套圈(107)、滚动体(108)均为导电材料，所述第一套圈(106)与所述通信接线端(105)电连接；
所述滚动体(108)在跟随所述转动轴(101)的转动而运动的过程中，与所述第一套圈(106)和第二套圈(107)都接触，使得所述第一套圈(106)、滚动体(108)和第二套圈(107)构成该轴承通信结构的通信线路。
2.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，所述转动轴(101)内部开设有槽体，所述槽体内设置有转动轴(101)内通信线路，所述转动轴(101)内通信线路与所述第二套圈(107)电连接；以及
所述转动轴(101)与所述第二套圈(107)之间设置有绝缘材料。
3.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，所述指定个数具体为多个，所述多个滚动体(108)等距围绕所述转动轴(101)，所述滚动体(108)具体为滚珠；以及
所述第一套圈(106)中与滚动体(108)接触的一面上设置有环形的凹槽；所述第二套圈(107)中与滚动体(108)接触的一面上设置有环形的凹槽；所述多个滚动体(108)具体设置在所述第一套圈(106)的凹槽和所述第二套圈(107)的凹槽之间。
4.根据权利要求3所述的通信装置，其特征在于，所述指定个数具体为偶数，且所述偶数个滚动体(108)关于所述转动轴(101)对称的等距设置在所述第一套圈(106)和第二套圈(107)之间。
5.根据权利要求3所述的通信装置，其特征在于，还包括限制部件(110)，所述限制部件(110)位于任一滚动体(108)沿所述转动轴(101)周向的两侧，用于将所述任一滚动体(108)限制在沿所述转动轴(101)周向的预设活动范围内。
6.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，还包括环形的滑环固定部件(111)；以及
所述滑环固定部件(111)接触压紧安装在所述第一套圈(106)的外围上。
7.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，该轴承通信结构的通信线路与所述通信装置之外的动力线路相垂直；所述动力线路沿所述转动轴(101)的周向设置。
8.根据权利要求7所述的通信装置，其特征在于，所述动力线路的电流方向沿所述转动轴(101)的周向，所述通信线路的电流方向沿所述转动轴(101)的径向。
9.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，所述至少一个轴承通信结构具体包括两个轴承通信结构；以及
所述两个轴承通信结构沿所述转动轴(101)的轴向依次间隔设置；所述两个轴承通信结构的通信线路构成通信回路。
10.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，所述第二套圈(107)与所述转动轴(101)通过键(109)连接。
11.一种风力发电机滑环的通信装置，其特征在于，包括：至少一个轴承通信结构和对应的通信接线端(105)；
每个轴承通信结构包括：围绕在滑环的转动轴(101)外周的呈环形结构的维持架(112)、套接在所述维持架(112)外周的环形的第一套圈(106)、设置于所述维持架(112)与所述第一套圈(106)之间的指定个数的滚动体(108)；
所述维持架(112)、第一套圈(106)、滚动体(108)均为导电材料，所述第一套圈(106)与所述通信接线端(105)电连接；
所述滚动体(108)在跟随所述维持架(112)的转动而运动的过程中，与所述维持架(112)和所述第一套圈(106)都接触，使得所述维持架(112)、滚动体(108)和第一套圈(106)构成该轴承通信结构的通信线路。
12.根据权利要求11所述的通信装置，其特征在于，还包括环形的第二套圈(107)，所述第二套圈(107)围绕在所述转动轴(101)的外周，所述维持架(112)套接在所述第二套圈(107)的外周；以及
所述维持架(112)中设置有指定个数的滚动体固定结构，每个滚动体固定结构中设置有一个滚动体(108)。
13.一种风力发电机的滑环，其特征在于，包括：上述权利要求1-12任一项所述的通信装置。
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