專利名稱：用于風力渦輪發(fā)電機的中壓電旋轉(zhuǎn)接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風力渦輪發(fā)電機，特別涉及用于在風力渦輪發(fā)電機的旋轉(zhuǎn)機艙和靜止塔架之間進行電能傳導的中壓電旋轉(zhuǎn)接頭。
背景技術(shù)：
風力渦輪機是將機械能轉(zhuǎn)換為電能的裝置。典型的風力渦輪機包括安裝在靜止的塔架外殼上的旋轉(zhuǎn)機艙、用于將風機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)傳遞到發(fā)電機的傳動鏈及其他元件，如轉(zhuǎn)動風力渦輪機機艙的偏航驅(qū)動器、多個控制器和制動器。風力渦輪機轉(zhuǎn)子包括支撐多個葉片的旋轉(zhuǎn)輪轂，徑向伸展的葉片用于捕獲風的動能并使傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)子葉片具有空氣動力學外形從而當風吹過葉片表面時產(chǎn)生升力，以使直接或通過傳動機構(gòu)連接到發(fā)電機的主軸旋轉(zhuǎn)。傳統(tǒng)地，從風力渦輪發(fā)電機的旋轉(zhuǎn)機艙向靜止塔架的底部傳導產(chǎn)生的電能是通過使用安裝在塔架內(nèi)部的不同直徑、長度和類型的一個或多個中壓電纜實現(xiàn)。所使用電纜的類型通常參照具體類型的風力渦輪發(fā)電機的技術(shù)參數(shù)選擇，如風力渦輪發(fā)電機的塔架的高度、需要從發(fā)電機傳送到電網(wǎng)的功率指標及其他要求，例如特定的環(huán)境條件、規(guī)定和標準。此外，由于旋轉(zhuǎn)和機艙在最優(yōu)風向的連續(xù)再定位，電纜的長度通常設(shè)計為大于必需的長度(在此必需意味著塔架頂部與底部之間的直線距離)，從而實現(xiàn)直到電力電纜完全拉伸機艙可以旋轉(zhuǎn)多圈。這樣的設(shè)計基本上用于提供卷曲和纏繞電纜的額外電纜長度， 因此可以轉(zhuǎn)動和旋轉(zhuǎn)風力渦輪發(fā)電機的機艙。該方案的問題眾所周知，例如當電力電纜完全拉伸時機艙的后轉(zhuǎn)動作不卷繞電纜、長度大于測得的必需的電纜長度導致重量非常沉、 以及經(jīng)濟上的缺點，例如機艙后轉(zhuǎn)的時間損失以及額外材料的較高生產(chǎn)和投資成本和更多的電纜。考慮該技術(shù)領(lǐng)域和背景，現(xiàn)有技術(shù)為該問題提供了不同的解決方案。其中之一 WO 2009/061209A1公開了組合電液轉(zhuǎn)環(huán)。該申請的主要思想是將發(fā)電機重新安排在塔架的底部以減少機艙的重量。為了實現(xiàn)這一點，混合電/液轉(zhuǎn)環(huán)用于從風力渦輪發(fā)電機裝置的頂部向底部輸送控制和測量信號及轉(zhuǎn)子的動能。除了將發(fā)電機重新放置在塔架的底部的主要思想不同，該方案還包括一些技術(shù)缺陷，例如由于在臨界條件下的流體摩擦及流體的可壓縮性造成的能量轉(zhuǎn)換損耗。本發(fā)明致力于解決該問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在風力渦輪發(fā)電機的機艙和塔頂部分之間提供中壓電旋轉(zhuǎn)接頭， 其避免當前傳統(tǒng)的電纜布線引入的卷繞和扭曲的問題。從機艙到塔架布置的中壓電纜必須能在塔架固定不動時相對機艙旋轉(zhuǎn)。之前，可以理解電纜的長度和形狀的組合允許電纜在扭矩和一些直線位移的作用下彎曲，以防止電纜機械過勞。同樣要控制偏航功能以確保機艙不僅旋轉(zhuǎn)而且能返回原位。目前，在由于機械負載和用于提供電纜布設(shè)的不動產(chǎn)導致的電纜壽命縮短和偏航的控制方案方面有一些投資。該中壓電旋轉(zhuǎn)接頭允許頂部和底部的電纜固定并通過頂部的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件建立連接。 更具體地，中壓電旋轉(zhuǎn)接頭使旋轉(zhuǎn)的電機械和發(fā)電機在傳導接頭傳輸電功率，傳導接頭位于旋轉(zhuǎn)機艙的運動的上部電力電纜與靜止的風力渦輪機塔架的固定的下部電力電纜之間。為了實現(xiàn)這一點，旋轉(zhuǎn)接頭包括軸向旋轉(zhuǎn)的上部外殼和同軸安裝在中心軸上的固定的下部外殼、連接到對應的可安裝絕緣套管的至少一電纜連接器插頭，套管安裝到上部和下部外殼，旋轉(zhuǎn)接頭還包括位于旋轉(zhuǎn)的上部外殼中的絕緣體內(nèi)部的至少一電刷、至少一彈簧和位于固定的下部外殼中的絕緣體內(nèi)部的至少一環(huán)。由于其簡單而可靠的設(shè)計，該導電中壓電旋轉(zhuǎn)接頭能很容易地作為改進或升級加入現(xiàn)有的風力渦輪發(fā)電機，以及新開發(fā)和建造的風力渦輪發(fā)電機。


圖1是通用風力渦輪發(fā)電機的整體示意性側(cè)視圖。圖2是通用風力渦輪發(fā)電機的示意性俯視圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的中壓電旋轉(zhuǎn)接頭的示意性剖面?zhèn)纫晥D。圖4是包括可安裝套筒裝置的電接頭的示意性俯視圖。
具體實施例方式以下參照附圖描述本發(fā)明，并描述本發(fā)明的多個實施例。應當注意本發(fā)明不限于在此公開的實施例，在本發(fā)明思想內(nèi)的任何實施例應當被視為是公開內(nèi)容的一部分。風力渦輪機是將機械能轉(zhuǎn)換為電能的裝置。在圖1和2中所示的風力渦輪機包括安裝在靜止塔架2的外殼上的旋轉(zhuǎn)機艙1、用于將風機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)傳遞到發(fā)電機的傳動鏈及其他元件，如轉(zhuǎn)動風力渦輪機機艙的偏航驅(qū)動器、多個控制器和制動器。風力渦輪機轉(zhuǎn)子包括支撐多個葉片4的轉(zhuǎn)子輪轂3，徑向伸展的葉片用于捕獲風的動能并使傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)動。 轉(zhuǎn)子葉片具有空氣動力學外形從而當風吹過葉片表面時產(chǎn)生升力，以使直接或通過傳動機構(gòu)連接到發(fā)電機的主軸旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明涉及位于機艙1與塔架2頂部之間的中壓電旋轉(zhuǎn)接頭以實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)的上部電力電纜19與固定的下部電力電纜20之間的旋轉(zhuǎn)運動，參見圖3，其包括連接到對應的可安裝絕緣套筒14的至少六個電纜連接器插頭13，絕緣套筒安裝到上部外殼6和下部外殼7。 上部外殼6和下部外殼7同軸對齊，并由中心軸8連接。當下部外殼7固定到中心軸8時， 由于錐面滾子軸承5上部外殼6可繞其縱軸動態(tài)轉(zhuǎn)動。螺母21固定上部和下部外殼防止從中心軸8滑脫。下部外殼7包括同心安放的三個環(huán)12，優(yōu)選銅環(huán)。銅環(huán)12位于絕緣體11的內(nèi)部， 絕緣體優(yōu)選灌封樹脂形式的環(huán)氧樹脂。在下部外殼7內(nèi)部的功率傳導始于銅環(huán)12并流過直接連接的編織線22、可安裝的絕緣套筒14、連接到具有編織線沈的單電纜的電纜連接器插頭13和端子。上部外殼6包括用于互連電纜連接器13和將能量傳導到下部外殼7中的銅環(huán)的三個電刷9。彈簧10將用于電刷9持續(xù)緊壓在銅導電環(huán)12上。電刷9及下推電刷9的彈簧10由絕緣的電刷彈簧支架23限位。在上部外殼6中的功率傳導始于電刷9，并流過直接連接的編織線22、可安裝的絕緣套筒14、連接到具有編織線沈的單電纜的電纜連接器插頭 13和端子。在上部外殼6與下部外殼7之間的接觸點，使用用于阻隔灰塵和濕氣以保護電刷 9和銅環(huán)12的唇封16。唇封16由卡簧M固定并維持在適當?shù)奈恢?。上部外?和下部外殼7用外殼側(cè)的箱夾25連接并固定到保護箱15。具有編織線沈的單電纜覆蓋熱縮和應力控制壁管，并連接到氣盒觀，在該實施例中是三腳氣盒。為了避免單電纜沈上的扭力及實現(xiàn)幾何穩(wěn)定性和支撐中壓電旋轉(zhuǎn)接頭的力傳導，使用上部和下部三腳電纜支架17、18。這些三腳電纜支架17、18可以通過合適的連接臂連接到風力渦輪發(fā)電機的塔架和機艙。從上部和下部外殼6、7起，保護箱15覆蓋整個裝置。保護箱15可以安裝在電纜上，并在電纜夾30和上部與下部外殼6、7兩處的接觸點捆扎以保護電纜26和連接器13不受撞擊、灰塵和濕氣的破壞。保護箱15由電纜側(cè)的箱夾 29固定。
權(quán)利要求
1.用于風力渦輪發(fā)電機使旋轉(zhuǎn)的電機械和發(fā)電機在傳導接頭傳輸電功率的中壓電旋轉(zhuǎn)接頭，傳導接頭位于旋轉(zhuǎn)機艙(1)的運動的上部電力電纜(19)與靜止的風力渦輪機塔架 (2)的固定的下部電力電纜00)之間，其特征在于旋轉(zhuǎn)接頭包括-軸向軸承(5)、旋轉(zhuǎn)的上部外殼和同軸安裝在中心軸(8)上的固定的下部外殼(7)；-至少一電刷(9)，位于旋轉(zhuǎn)的上部外殼(6)中的絕緣體(11)內(nèi)部的至少一彈簧(10)， 以及位于固定的下部外殼(7)中的絕緣體(11)內(nèi)部的至少一環(huán)(12)；-連接到至少一可安裝絕緣套筒(14)的至少一電纜連接器插頭(13)；及-至少一電纜支架(17、18)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的中壓電旋轉(zhuǎn)接頭，其中至少一保護箱(15)包圍所述至少一可安裝絕緣套筒(14)、所述至少一電纜連接器插頭(13)、至少一具有編織線06)的單電纜和所述中心軸(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的中壓電旋轉(zhuǎn)接頭，其中覆面保護箱(1 由電纜側(cè)箱夾09)連接到運動的上部電力電纜(19)，由外殼側(cè)箱夾05)連接到旋轉(zhuǎn)的上部外殼(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的中壓電旋轉(zhuǎn)接頭，其中覆面保護箱(1 由電纜側(cè)箱夾09)連接到固定的下部電力電纜(20)，由外殼側(cè)箱夾0 連接到固定的下部外殼(7)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的中壓電旋轉(zhuǎn)接頭，其中至少一徑向密封(16)位于上部外殼(6)與下部外殼(7)的外直徑接觸點。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的中壓電旋轉(zhuǎn)接頭，其中所述徑向密封(16)由周圍的卡簧04)固定和保持在適當位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的中壓電旋轉(zhuǎn)接頭，其中至少一上部三腳電纜支架(17)連接到運動的上部電力電纜(19)，至少一下部三腳電纜支架(18)連接到固定的下部電力電纜00)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的中壓電旋轉(zhuǎn)接頭，其中所述上部三腳電纜支架(17)由電纜夾 (30)連接到運動的上部電力電纜(19)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的中壓電旋轉(zhuǎn)接頭，其中所述下部三腳電纜支架(18)由電纜夾 (30)連接到固定的下部電力電纜00)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的中壓電旋轉(zhuǎn)接頭，其中下推所述至少一電刷(9)的所述至少一彈簧(10)位于旋轉(zhuǎn)的上部外殼(6)中，由絕緣體(11)封裝，并由絕緣的電刷彈簧支架以拉力固定。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的中壓電旋轉(zhuǎn)接頭，其中位于固定的下部外殼(7)中并由絕緣體(11)封裝的所述至少一環(huán)(12)導電地連接到來自靜止的下部電力電纜OO)的編織線 (22)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的中壓電旋轉(zhuǎn)接頭，其中所述軸向軸承( 優(yōu)選裝配錐面滾子軸承。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的中壓電旋轉(zhuǎn)接頭，其中所述絕緣體(11)材料優(yōu)選灌封樹脂形式的環(huán)氧樹脂。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的中壓電旋轉(zhuǎn)接頭，其中所述至少一環(huán)(1 優(yōu)選銅環(huán)。
全文摘要
用于在風力渦輪發(fā)電機的旋轉(zhuǎn)機艙(1)和靜止塔架(2)之間進行能量傳導的中壓電旋轉(zhuǎn)接頭，其包括轉(zhuǎn)動和滾軸(5)安裝的上部外殼(6)及同軸安裝在中心軸(8)上的固定的下部外殼(7)、位于上部外殼(6)中的絕緣體(11)環(huán)氧樹脂內(nèi)部的電刷(9)和彈簧(10)、位于下部外殼(7)中的絕緣體(11)環(huán)氧樹脂內(nèi)部的相應銅環(huán)(12)、連接到可安裝絕緣套筒(14)的電纜連接器插頭(13)、保護箱(15)、封口(16)和上部及下部電纜支架(17、18)。
文檔編號F03D11/00GK102192105SQ20111002668
公開日2011年9月21日 申請日期2011年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月26日
發(fā)明者M·索法瓦克斯 申請人:歌美颯創(chuàng)新技術(shù)公司