CN201498859U - 风力机转动接触输电装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种风力机转动接触输电装置，属于风力发电技术领域。该输电装置包括与风力发电机机舱固连的转轴；所述转轴与一组辐射状的触及臂固连，支撑在塔架内；所述触及臂的外端装有与发电机电连接的导电触头；所述导电触头的外端与固定在塔架中的环形绝缘导轨构成转动副，并与固定在环形导轨中输出电能的导电环电接触。本实用新型可实现风力机任意旋转，而无需解缆和扭缆保护装置及与之相配套的控制部分，功耗小、成本低、效率高、可靠、使用寿命长，控制系统简化，很好地解决了原有风力机存在的问题。

Description

风力机转动接触输电装置
技术领域
本实用新型涉及一种输电装置，尤其是一种风力机转动接触输电装置，属于风力发电技术领域。
背景技术
水平轴风力机工作过程中，当风向变化达到一定程度时，风力机的偏航系统动作，机舱随之转动，直至对准风向(俗称对风)。在此过程中，发电机的同轴电缆也随之转动。当对风次数较多时，可能导致电缆绞缆。因此，偏航积累一定圈数(一般为2.5-3圈)后，必须进行解缆，否则会造成电缆绞断，导致停机。
长期以来，解决上述问题的措施是采用解缆和扭缆保护装置。该装置当偏航计数器检测到电缆达到规定的扭绞角度时，发出解缆信号，控制系统将发出暂时停机指令，同时使偏航系统的偏航电机驱动整个机舱按反方向旋转2.5-3圈，回到中心初始位置，完成解缆。之后，再重新恢复正常工作。此类现有技术虽得到应用，但不仅系统复杂、功耗大、效率低、解缆时要暂时停机，而且实践证明，当偏航计数器失效时，电缆的扭绞会威胁机组安全运行，严重时会造成紧急停机，或出现重大事故。
检索发现，申请号为200820080957.1的中国专利申请公开了一种风力发电储能输出装置，但阅读相关文件可知，该专利申请并未解决上述问题。
实用新型内容
本实用新型的首要目的在于：针对风力机的上述问题，提出一种无需解缆和扭缆保护装置，即可彻底避免扭缆现象的风力机转动接触输电装置。
本实用新型进一步的目的在于：提出一种可以长期可靠运行的风力机转动接触输电装置。
为了达到以上首要目的，本实用新型的风力机转动接触输电装置包括与风力发电机机舱固连的转轴；所述转轴与一组辐射状的触及臂固连，支撑在塔架内；所述触及臂的外端装有与发电机电连接的导电触头；所述导电触头的外端与固定在塔架中的环形绝缘导轨构成转动副，并与固定在环形导轨中输出电能的导电环电接触。
风力发电机发出的电能首先传输到导电触头，再经导电环传输出去。由于导电环与塔架相对固定，发电机与导电触头相对固定，而具有相对运动的导电环与导电触头之间无需导线电连接，因此采用本实用新型后，无需解缆和扭缆保护装置，即可从根本上避免扭缆现象，与现有技术相比，无需停机，发电效率得到提高，控制系统明显简化，降低了运行和维护成本。
为了达到进一步的目的，本实用新型风力机转动接触输电装置中，所述环形绝缘导轨的截面呈内侧开口的C形；所述导电触头的内端通过弹性件与触及臂衔接，外端具有与C形开口成滑动配合的延伸头；所述延伸头由C形开口处伸入环形绝缘导轨内，与紧贴环形绝缘导轨内壁的导电环电接触。
本实用新型进一步的完善是，所述环形绝缘导轨开口处一侧的导轨壁设有朝内的上、下两矩形截面环形凹槽，所述导电触头的对应位置具有上、下两矩形截面凸起，所述两凸起分别以滑动配合嵌入所述两凹槽内，且所述两凹槽的深度大于两凸起的厚度；最好所述导电触头两凸起与两凹槽的配合精度高于所述延伸头与C形开口的配合精度(即前者之间的配合间隙小于后者之间的配合间隙)。这样，在导电触头两凸起与两凹槽的配合以及延伸头与C形开口配合的有机结合作用下，不仅可以保证导电触头与导电环的稳定接触，而且由于两凹槽的深度大于两凸起的厚度，因此可以补偿磨损，保持导电触头与导电环长时间可靠接触。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
图1为本实用新型实施例的基本结构示意图。
图2为本实用新型实施例一的结构示意图。
图3为图2的A-A剖面图。
图4为图3的局部放大图。
图5为图3的俯视图(拆去环形绝缘导轨)。
图6为本实用新型实施例二的结构示意图。
图7为图6的A-A剖面图。
具体实施方式
实施例一
本实施例应用于图1所示的风力机，机舱4内装有风轮驱动的风力发电机6，通过与机舱4固连的垂直转轴安插在塔架2的顶端。源自发电机6的电缆5引接到输电装置3，再经输出电缆或母线槽1输出到所需处。
本实施例风力机转动接触输电装置的具体结构参见图2至图4，通过轴承垂直支撑在塔架2内的转轴3-1，与上下间隔分布的三相四线制的四对辐射状触及臂3-5固连。各触及臂3-5的外端插装有导电触头3-6(参见图4)。导电触头3-6通过与之固连的接线端子3-8与源自发电机6的对应电缆5电连接。塔架2与各触及臂3-5导电触头3-6对应的位置固定有环形绝缘导轨3-2，环形绝缘导轨3-2内固定有C形导电环3-7，该导电环的开口两侧通过引出端子3-3实现与对应输出电缆或母线槽1的电连接，开口两侧之间固定绝缘过渡片(图中未示意)，从而形成连续的圆环。环形绝缘导轨3-2的截面呈内侧开口的C形，开口处一侧的导轨壁设有朝内的上、下两矩形截面环形凹槽。导电触头3-6内端端面形成凹陷，通过一端嵌入凹陷内的弹簧3-4与触及臂3-5衔接，构成浮动结构；外端具有与C形开口成滑动配合的延伸头，该延伸头的端头呈球头状，由C形开口处伸入环形绝缘导轨3-2内，与紧贴环形绝缘导轨3-2内壁的导电环3-7内侧的圆弧凹面电接触。并且导电触头3-6与环形绝缘导轨3-2上的两环形凹槽对应位置具有上、下两矩形截面凸起，两凸起分别以滑动配合嵌入两凹槽内，两凹槽的深度大于两凸起的厚度，导电触头两凸起与两凹槽的配合精度高于延伸头与C形开口的配合精度，从而使前者之间的配合间隙小于后者之间的配合间隙。
这样，导电触头3-6的外端与固定在塔架2中的环形绝缘导轨3-2构成了运转稳定的转动副，实现了与固定在环形导轨中导电环3-7可靠的电接触。
风力机工作过程中，当偏航系统动作时，风力机的机舱转动，带动与之相连的转轴旋转，从而使与转轴固连的触及臂连通导电触头在环形绝缘导轨中旋转滑动，使电能通过发电机电缆、导电触头、导电环、输出电缆或母线槽传递输出，无论机舱如何旋转，均不会出现扭缆问题。
实施例二
本实施例如图6、图7所示，转轴上装有两套与实施例一类同的风力机转动接触输电装置。
理论和实验表明，上述实施例的风力机转动接触输电装置无需解缆和扭缆保护装置，因此控制简单，并且功耗小、成本低、效率高、可靠性好，可以妥善解决现有风力机长期存在的扭缆问题。除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种风力机转动接触输电装置，包括与风力发电机机舱固连的转轴；其特征在于：所述转轴与一组辐射状的触及臂固连，支撑在塔架内；所述触及臂的外端装有与发电机电连接的导电触头；所述导电触头的外端与固定在塔架中的环形绝缘导轨构成转动副，并与固定在环形导轨中输出电能的导电环电接触。
2.根据权利要求1所述的风力机转动接触输电装置，其特征在于：所述环形绝缘导轨的截面呈内侧开口的C形；所述导电触头的内端通过弹性件与触及臂衔接，外端具有与C形开口成滑动配合的延伸头；所述延伸头由C形开口处伸入环形绝缘导轨内，与紧贴环形绝缘导轨内壁的导电环电接触。
3.根据权利要求2所述的风力机转动接触输电装置，其特征在于：所述环形绝缘导轨开口处一侧的导轨壁设有朝内的上、下两矩形截面环形凹槽，所述导电触头的对应位置具有上、下两矩形截面凸起，所述两凸起分别以滑动配合嵌入所述两凹槽内，且所述两凹槽的深度大于两凸起的厚度。
4.根据权利要求3所述的风力机转动接触输电装置，其特征在于：所述导电触头两凸起与两凹槽的配合精度高于所述延伸头与C形开口的配合精度。
5.根据权利要求4所述的风力机转动接触输电装置，其特征在于：所述导电触头的延伸头端头呈球头状，与所述导电环内侧的圆弧凹面电接触。
6.根据权利要求5所述的风力机转动接触输电装置，其特征在于：所述导电触头插装在触及臂的外端，其内端形成凹陷，通过一端嵌入凹陷内的弹簧与触及臂衔接。
7.根据权利要求1至6任一所述的风力机转动接触输电装置，其特征在于：所述环形绝缘导轨内的导电环呈C形，其开口两侧通过引出端子与输出电缆或母线槽电连接，所述开口两侧之间固定绝缘过渡片，形成连续的圆环。
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