风力发电机的无线通讯装置、风力发电机的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及风力发电机及其无线通讯装置。风力发电机包括：一机舱(20)；一主控系统(21)；一轮毂(30)；一变桨系统(31)；和一线通讯装置(23)。无线通讯装置(23)包括：一第一无线通讯端(32)，位于所述轮毂(30)内并与所述变桨系统(31)通讯连接；一第二无线通讯端(22)，位于所述机舱(20)内并与所述主控系统(21)通讯连接；和一环形漏波电缆(33)，环绕所述旋转轴(R)，随所述轮毂(30)绕所述旋转轴(R)旋转，并与所述第一无线通讯端(32)电连接；其中，所述第一无线通讯端(32)和所述第二无线通讯端(22)通过所述环形漏波电缆(33)进行无线数据传输。
【专利说明】
风力发电机的无线通讯装置、风力发电机
技术领域
[0001]本实用新型涉及风力发电技术领域，尤其涉及风力发电机的无线通讯装置和包括风力发电机。
【背景技术】
[0002]随着全世界各地对地球自然环境保护意识逐渐加强，清洁能源也受到越来越多的重视，风力发电等新型发电系统在各个国家电力系统中的占比越来越大。风力发电具有占地面积小，单台功率大，成本越来越低等优势，这几年得到大力发展。
[0003]风力发电机控制系统主要由变流器系统、主控系统和变桨系统三部分组成。主控系统包含了风机控制算法、风机各部件的监控和各自系统的通讯等功能，变流器系统连接发电机与电网，变桨系统从主控系统接收指令控制桨叶的旋转。变桨系统安装在风机轮毂内，而轮毂连接着桨叶部分，因此整个变桨系统都会处于旋转过程中。现有技术中，变桨系统与主控系统之间的通讯线路不直接连接，采用滑环装置进行连接。图1是现有技术的变桨系统与主控系统通过滑环装置进行连接的结构示意图。图1中，变桨系统11与主控系统13通过滑环装置12进行连接。滑环装置12包括定子121和转子122。定子121包括导电镀金金属片1211，转子122包括旋转主轴1221。导电镀金金属片1211搭在旋转主轴1221上，转子122相对定子121旋转过程中，导电镀金金属片1211始终与旋转主轴1221进行接触。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的之一是提供风力发电机的无线通讯装置和风力发电机，该无线通讯装置使得主控系统和变桨系统进行无线通讯连接，且通讯稳定。
[0005]本实用新型的一个方面提供了风力发电机的无线通讯装置，所述风力发电机包括:一机舱;一主控系统，配置为位于机舱内；一轮毂，配置为绕一旋转轴并相对于机舱旋转;和一变桨系统，配置为位于轮毂内；无线通讯装置包括:
[0006]—第一无线通讯端，配置为位于轮毂内并与变桨系统通讯连接；
[0007]—第二无线通讯端，配置为位于机舱内并与主控系统通讯连接;和
[0008]—环形漏波电缆，配置为环绕旋转轴，随轮毂绕旋转轴旋转，并与第一无线通讯端电连接；
[0009]其中，第一无线通讯端和第二无线通讯端通过环形漏波电缆进行无线数据传输。
[0010]变桨系统与主控系统相对转动过程中，无线通讯装置不会有物理损伤。第二无线通讯端与环形漏波电缆之间的最小距离变化小且第二无线通讯端与环形漏波电缆之间的数据传输路径很多，被完全隔断的可能性较小，二者之间的通讯稳定。
[0011]在无线通讯装置的一种示意性的实施方式中，环形漏波电缆位于一平面内，平面垂直于旋转轴。第二无线通讯端与环形漏波电缆之间的距离始终不变，有利于通讯的稳定。
[0012]在无线通讯装置的另一种示意性的实施方式中，第二无线通讯端在平面的投影位于环形漏波电缆的中心。第二无线通讯端与环形漏波电缆各处的距离相等且保持不变，有利于通讯的稳定。
[0013]在无线通讯装置的再一种示意性的实施方式中，第一无线通讯端和第二无线通讯端通过工业无线总线的方式进行通讯。工业无线总线通讯速率高、通讯距离远。
[0014]本实用新型的另一个方面提供了风力发电机，包括:
[0015]—机舱；
[0016]一主控系统，配置为位于机舱内；
[0017]一轮毂，配置为绕一旋转轴并相对于机舱旋转；
[0018]一变桨系统，配置为位于轮毂内；和
[0019]一无线通讯装置，其包括:
[0020]一第一无线通讯端，配置为位于轮毂内并与变桨系统通讯连接；
[0021]—第二无线通讯端，配置为位于机舱内并与主控系统通讯连接;和
[0022]—环形漏波电缆，配置为环绕旋转轴，随轮毂绕旋转轴旋转，并与第一无线通讯端电连接；
[0023]其中，第一无线通讯端和第二无线通讯端通过环形漏波电缆进行无线数据传输。
[0024]变桨系统与主控系统相对转动过程中，无线通讯装置不会有物理损伤。第二无线通讯端与环形漏波电缆之间的最小距离变化小且第二无线通讯端与环形漏波电缆之间的数据传输路径很多，被完全隔断的可能性较小，二者之间的通讯稳定。
[0025]在风力发电机的一种示意性的实施方式中，环形漏波电缆位于一平面内，平面垂直于旋转轴。第二无线通讯端与环形漏波电缆之间的距离始终不变，有利于通讯的稳定。
[0026]在风力发电机的另一种示意性的实施方式中，第二无线通讯端在平面的投影位于环形漏波电缆的中心。第二无线通讯端与环形漏波电缆各处的距离相等且保持不变，有利于通讯的稳定。
[0027]在风力发电机的再一种示意性的实施方式中，第一无线通讯端和第二无线通讯端通过工业无线总线的方式进行通讯。工业无线总线通讯速率高、通讯距离远。
【附图说明】
[0028]下文将以明确易懂的方式通过对优选实施例的说明并结合附图来对本实用新型上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明，其中:
[0029]图1是现有技术的变桨系统与主控系统通过滑环装置进行连接的结构示意图；
[0030]图2是本实用新型的实施例提供的风力发电机的结构示意图；
[0031]图3是图2中无线通讯装置沿旋转轴观看的结构示意图。
[0032]标号说明:
[0033]11变桨系统
[0034]12滑环装置
[0035]121 定子
[0036]1211导电镀金金属片
[0037]122 转子
[0038]1221旋转主轴
[0039]13主控系统
[0040]20 机舱
[0041 ]21主控系统
[0042]22第二无线通讯端
[0043]23无线通讯装置
[0044]30 轮毂
[0045]31变桨系统
[0046]32第一无线通讯端
[0047]33环形漏波电缆
[0048]40 塔体
[0049]50整流罩
[0050]60 叶片[0051 ]R旋转轴
[0052]S环形漏波电缆所在平面
【具体实施方式】
[0053]为了对实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照【附图说明】本实用新型的【具体实施方式】，在各图中相同的标号表示相同的部分。
[0054]下面讨论的各图以及被用来描述在该专利文档中的本公开的原理的各种实施例仅以说明的方式并且无论如何不应该被解释成限制本公开的范围。本领域技术人员将会理解，可以在任何适当布置的设备中实施本公开的原理。将参考示例性非限制实施例来描述本申请的各种创新教导。
[0055]在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。
[0056]为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地示出了其中的一个，或仅标出了其中的一个。
[0057]图2是本实用新型的实施例提供的风力发电机的结构示意图。从图2中可以看出，该风力发电机，包括:
[0058]一机舱 20;
[0059]一主控系统21，配置为位于机舱20内；
[0060]一轮毂30，配置为绕一旋转轴R并相对于机舱20旋转；
[0061 ] 一变桨系统31，配置为位于轮毂30内。
[0062]该风力发电机还包括一无线通讯装置23，其包括:
[0063]一第一无线通讯端32，配置为位于轮毂30内并与变桨系统31通讯连接；
[0064]一第二无线通讯端22，配置为位于机舱20内并与主控系统21通讯连接;和
[0065]一环形漏波电缆33，配置为环绕所述旋转轴(R)，随所述轮毂(30)绕所述旋转轴(R)旋转，并与第一无线通讯端32电连接；
[0066]其中，第一无线通讯端32和第二无线通讯端22通过环形漏波电缆33进行无线数据传输。
[0067]在一个示意性的实施方式中，该风力发电机组还包括一塔体40，其安装于地面或海上浮动平台上。机舱20安装于塔体40上。机舱20内除了上述第二无线通讯端22和主控系统21外，还包括发电机(图中未画出)等。轮毂30与机舱20可转动地安装连接，轮毂30绕着旋转轴R相对机舱20转动。在一个不意性的实施方式中，该风力发电机组还包括一整流罩50，其安装于轮毂30的外侧，对气流进行整流;和复数个叶片60 (图中以三个为例)，其安装于轮毂30上。叶片60在气流的推动下带动轮毂30转动，进而带动该发电机进行发电。
[0068]主控系统21和变桨系统31之间通过第二无线通讯端22、第一无线通讯端32和环形漏波电缆33构成的无线通讯装置23进行无线连接，避免使用滑环装置(滑环装置长期工作在旋转状态，因此导电镀金金属片一直处在磨损状态)，变桨系统31与主控系统21相对转动过程中，无线通讯装置23不会有物理损伤。
[0069]图3是图2中无线通讯装置23沿旋转轴R观看的结构示意图。结合图2和图3可以看出，变桨系统31与主控系统21相对转动过程中，环形漏波电缆33随着轮毂30绕旋转轴R旋转。由于环形漏波电缆33环绕该旋转轴R，第二无线通讯端22与环形漏波电缆33之间的最小距离变化小，因此第一无线通讯端32和第二无线通讯端22之间的无线通讯稳定。另外，第二无线通讯端22与环形漏波电缆33之间的数据收发不需要空间对准。再者，如果主控系统21与变桨系统31之间存在大量的厚铁块和铁皮等隔离物体，第二无线通讯端22与环形漏波电缆33之间的数据传输路径很多，二者之间被完全隔断的可能性较小，二者之间的通讯稳定。此种设计解决了第二无线通讯端22与环形漏波电缆33之间有很多隔离铁块和隔离铁板带来的信号衰减的问题。
[0070]在一个示意性的实施方式中，环形漏波电缆33位于一平面S内，平面S垂直于旋转轴R。需要说明的是，这里“垂直”的含义包括在误差范围内的基本垂直。正是由于平面S垂直于旋转轴R，变桨系统31与主控系统21相对转动过程中，第二无线通讯端22与环形漏波电缆33之间的距离始终不变，有利于通讯的稳定。换句话说，第二无线通讯端22在环形漏波电缆33所在平面S的垂直投影始终位于环形漏波电缆33形成的环形范围内，该投影与环形漏波电缆33各处的距离保持不变，有利于通讯的稳定。也就是说，这样可保证轮毂旋转时，第二无线通讯端22与环形漏波电缆33之间的距离固定，接受信号的角度基本一致，把旋转动态过程转换为静态过程。
[0071]在一个示意性的实施方式中，第二无线通讯端22在平面S的投影位于环形漏波电缆33的中心。第二无线通讯端22与环形漏波电缆33各处的距离相等且保持不变，有利于通讯的稳定。
[0072]在一个示意性的实施方式中，第二无线通讯端22安装于机舱20内靠近轮毂30与机舱20的交界处。在一个示意性的实施方式中，环形漏波电缆33安装于轮毂30的外侧，整流罩50的内侧。
[0073]在一个示意性的实施方式中，第一无线通讯端32和第二无线通讯端22通过工业无线总线的方式进行通讯。工业无线总线符合IEEE802.11]1，通讯速率高(可达450113；[1:/8)，通讯距离远(可达百米以上)，满足风力发电机中变桨系统31与主控系统21之间相距8米距离的要求。工业无线总线采用2.4G至5G频段范围，风力发电机上的电磁辐射主要来至于发电机，而发电机的电磁辐射为低频辐射，达到不到IG以上，因此频段区间的不同，可避免无线通讯数据被干扰
[0074]在一个示意性的实施方式中，第一无线通讯端32为无线发射端，第二无线通讯端22为无线接收端;或者第一无线通讯端32为无线接收端，第二无线通讯端22为无线发射端；或者第一无线通讯端32和第二无线通讯端22均具有无线发射端和接收的功能，二者之间能够进行数据的双向传输。在一个示意性的实施方式中，第二无线通讯端22采用ScalanceW747，第一无线通讯端32采用Scalance W780o
[0075]应当理解，虽然本说明书是按照各个实施方式描述的，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
[0076]上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.风力发电机的无线通讯装置，所述风力发电机包括:一机舱(20);—主控系统(21)，配置为位于所述机舱(20)内；一轮毂(30)，配置为绕一旋转轴(R)并相对于所述机舱(20)旋转;和一变桨系统(31)，配置为位于所述轮毂(30)内；其特征在于，所述无线通讯装置(23)包括: 一第一无线通讯端(32)，配置为位于所述轮毂(30)内并与所述变桨系统(31)通讯连接； 一第二无线通讯端(22)，配置为位于所述机舱(20)内并与所述主控系统(21)通讯连接;和 一环形漏波电缆(33)，配置为环绕所述旋转轴(R)，随所述轮毂(30)绕所述旋转轴(R)旋转，并与所述第一无线通讯端(32)电连接； 其中，所述第一无线通讯端(32)和所述第二无线通讯端(22)通过所述环形漏波电缆(33)进行无线数据传输。2.根据权利要求1所述的无线通讯装置，其特征在于，所述环形漏波电缆(33)位于一平面(S)内，所述平面(S)垂直于所述旋转轴(R)。3.根据权利要求2所述的无线通讯装置，其特征在于，所述第二无线通讯端(22)在所述平面(S)的投影位于所述环形漏波电缆(33)的中心。4.根据权利要求1所述的无线通讯装置，其特征在于，所述第一无线通讯端(32)和所述第二无线通讯端(22)通过工业无线总线的方式进行通讯。5.风力发电机，其特征在于，包括: 一机舱(20); 一主控系统(21)，配置为位于所述机舱(20)内； 一轮毂(30 )，配置为绕一旋转轴(R)并相对于所述机舱(20)旋转； 一变桨系统(31)，配置为位于所述轮毂(30)内；和 一无线通讯装置(23)，其包括: 一第一无线通讯端(32)，配置为位于所述轮毂(30)内并与所述变桨系统(31)通讯连接； 一第二无线通讯端(22)，配置为位于所述机舱(20)内并与所述主控系统(21)通讯连接;和 一环形漏波电缆(33)，配置为环绕所述旋转轴(R)，随所述轮毂(30)绕所述旋转轴(R)旋转，并与所述第一无线通讯端(32)电连接； 其中，所述第一无线通讯端(32)和所述第二无线通讯端(22)通过所述环形漏波电缆(33)进行无线数据传输。6.根据权利要求5所述的风力发电机，其特征在于，所述环形漏波电缆(33)位于一平面(S)内，所述平面(S)垂直于所述旋转轴。7.根据权利要求6所述的风力发电机，其特征在于，所述第二无线通讯端(22)在所述平面(S)的投影位于所述环形漏波电缆(33)的中心。8.根据权利要求5所述的风力发电机，其特征在于，所述第一无线通讯端(32)和所述第二无线通讯端(22)通过工业无线总线的方式进行通讯。
【文档编号】F03D80/00GK205618312SQ201620356391
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年4月25日
【发明人】隋振利, 王迥波, 刘胜玉
【申请人】西门子工厂自动化工程有限公司