用于风轮机的雷电流传递单元制造技术

一种用于风轮机的雷电流传递单元，所述风轮机包括能相对于彼此旋转的第一部分和第二部分，其中，所述雷电流传递单元被布置成提供所述第一部分和所述第二部分之间的电接触，该雷电流传递单元包括：第一电流传递部分，其包括第一滑块并且被配置成电联接到所述风轮机的所述第一部分的导电的第一滑道，所述第一滑块能相对于所述第一滑道旋转；第二电流传递部分，其被配置成电联接到所述风轮机的所述第二部分的导电部分；第一主弹簧，其将所述第一滑块向着所述第一滑道偏置；其中，所述第一滑块包括：主接触件，其在所述第一主弹簧的作用下向着所述第一滑道偏置；副接触件，其被布置成相对于所述主接触件移动；以及副弹簧，其布置在所述第一主弹簧和所述副接触件之间，使得所述副弹簧将所述主接触件远离所述第一滑道偏置并且将所述副接触件向着所述第一滑道偏置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于风轮机的雷电流传递单元本专利技术涉及用于风轮机的雷电流传递单元。本专利技术特别地涉及能够释放来自风轮机叶片的雷电流和静电荷的雷电流传递单元。
技术介绍
图1例示了用于风电场上大规模发电的典型风轮机1。风轮机1包括塔架2和定位在塔架顶部上的风轮机机舱3。包括与轮毂4连接的三个风轮机叶片5的风轮机转子通过从机舱前方伸出的主轴(图1中未示出)连接到机舱。超过特定等级的风由于叶片上引起的升力而启动转子并且致使转子旋转。旋转被转换成供应到电网的电力。这些高大的风轮机位于暴露的场地上，以最大限度地暴露于风中，但是风轮机也非常容易受到雷击，这会致使风轮机受损。因此，风轮机通常设置有防雷系统。图2a和图2b例示了风轮机叶片5(在这些图中示出单个叶片)的每个中的典型防雷系统。这些叶片(特别地，叶片的梢端)是风轮机中易于受到雷击的最可能的部件，因为叶片是突出最高的部件。因此，图2a的风轮机叶片5包括带有拦截雷击7的金属接收器8的梢端，并且接收器接地或接零。接收器连接到风轮机叶片内部的避雷引下导体9。引下导体在纵向方向上贯穿叶片并且终止于轮毂4处。图2b示意性例示了一个已知布置，在该布置中，雷电流从避雷引下导体9传递到防雷系统的其余部分并且传递到地面。雷电流从引下导体9通过变桨轴承13或叶片和轴之间的任何其他机构被传递到风轮机的主轴10。在机舱3中，为了从主轴带走电流，存在与主轴接触的滑动接触件或滑环。滑环通过贯穿风轮机塔架2的引下导体连接到地面11。以“VestasWindSystemsA/S(维斯塔斯风力系统公司)”的名义的国际专利申请No.WO2005/050008中确认了这种类型布置的问题。这些问题包括：经过风轮机的不同部件(诸如，叶片变桨轴承13和主轴轴承)的雷电流的高能量会使这些部件受损；并且滑环布置的效率低下。WO2005/050008描述了用于应对这些问题的改进的雷电流传递单元。在图3a至图5中例示了它。图3a的雷电流传递单元15在经由围绕风轮机的每个叶片外部的导电环或叶片带18的转子的每个叶片5的避雷引下导体和经由机舱上的导电环或避雷环16的机舱3的避雷引下导体之间形成电连接。如图3b中最佳示出的，雷电流传递单元15安装在轮毂4上，面对机舱3。雷电流传递单元15在风轮机叶片5和机舱3前方之间的空间中从轮毂4向外突出。当雷电流传递单元15安装于轮毂时，雷电流传递单元15随着轮毂旋转。回头参照图3a，围绕每个叶片5外部的导电或金属带18包围叶片的根部。该带在风轮机叶片的根部上形成接触表面18，接触表面18在变桨机构上方并且与叶片的纵向方向垂直。该接触表面因此随着叶片的变桨而旋转。每个带均连接到如上所述的风轮机叶片内部的避雷引下导体9。在机舱3外部面对轮毂4的导电环16机械连接到机舱。导电环16电连接到机舱的避雷引下导体14。环16与雷电流传递单元15形成机舱接触表面17。图3b和图3c更详细例示了雷电流传递单元15相对于风轮机叶片上的接触表面18和机舱上的接触表面17的位置。还例示了雷电流传递单元15的不同区段，雷电流传递单元15包括底部支撑部分22、两个接触件19a、19b以及在底部支撑部分和两个接触件之间的柔性连杆26、27。柔性连杆确保这两个接触件分别被迫抵靠风轮机叶片5上的接触表面18和机舱3的接触表面17。两个接触件19a、19b和两个接触表面17、18创建了两个接触区域20a、20b。接触区域20a中的第一个确保了与叶片5的导电带18接触，而另一个20b确保了与机舱3的导电环16接触。通过专用电连接件30(以电线或电缆的形式)来连接两个接触件19a、19b。接触件19a、19b中的每个还包括用于专用电连接件30的固定螺栓28、29，允许在这两个接触件之间创建并且保持电连接。电连接件30由柔性材料制成，该柔性材料的长度与当处于其静止位置的两个接触件最远离时两个接触件之间的距离对应。如果雷电连接装置或雷电流传递单元15被暴露于力，则柔性连杆将弯曲，从而导致电连接件30更下垂。图3d例示了接触件19a的横截面。应该清楚的是，接触件19b将具有相同构造。接触件19a包括金属接触件31，金属接触件31与被塑料绝缘材料32包围的叶片带18电接触。图4示意性例示了在机舱3的导电环16的接触表面17上滑动的雷电流传递单元的接触区域。例示了具有包括接触件19b的三个雷电流传递单元的旋转三叶片风轮机转子的情形。当每个雷电流传递单元均安装在轮毂上时，雷电流传递单元将随着作为旋转中心的主轴而旋转。另外，接触件距中心的距离被定位成与环16的直径对应。接触件将因此在连续被迫抵靠环表面的同时，面对环执行圆形旋转。图5例示了叶片5的接触表面18。接触件19a连续被迫抵靠接触表面或叶片带，并且当叶片如双头箭头所指示地向一侧或另一侧变桨时在该表面上滑动。虽然该布置作为雷电流传递单元是有效的，但已经发现，在某些状况下，如果在接触表面17、18中存在任何缺陷，则接触件19a、19b会弹离它们相应的接触表面。另外，大型风轮机上的叶片根部的直径可以是大约4米，并且这意味着叶片上的叶片带18(如果它延伸大约叶片根部圆周的一半)将超过6米长。该6米长的接触表面具有恒定曲率是非常困难的，并且这意味着由于接触表面的曲率改变，导致接触件也可弹离接触表面。在某些场地和环境状况下，这可能导致接触件和接触表面之间有火花，进而会造成电磁干扰。有可能可以用大力将接触件19a、19b抵靠接触表面18、17偏置。然而，这将造成接触件19a、19b上的磨损高，结果是，接触件19a、19b将具有短寿命。另外，接触件19a、19b和接触表面18、17不能真正平滑，因为所有真实表面都具有某种粗糙形式。(相应接触表面18、17上的接触件19a、19b的)实际接触区域只占接触件19a、19b的总表面区域的小部分。这可导致，接触件19a、19b和相应接触表面18、17之间的实际接触只是通过塑料绝缘材料32而不是通过金属接触件31进行的。在某些状况下，这还会造成接触表面18、17和金属接触件31之间有火花。本专利技术的目的是克服接触件弹离其相应接触表面的问题。本专利技术的目的还在于确保接触件与其相应接触表面直接电连接。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了一种用于风轮机的雷电流传递单元，所述风轮机包括能相对于彼此旋转的第一部分和第二部分，其中，所述雷电流传递单元被布置成提供所述第一部分和所述第二部分之间的电接触，该雷电流传递单元包括：第一电流传递部分，所述第一电流传递部分包括第一滑块并且被配置成电联接到所述风轮机的所述第一部分的导电的第一滑道，所述第一滑块能相对于所述第一滑道旋转；第二电流传递部分，所述第二电流传递部分被配置成电联接到所述风轮机的所述第二部分的导电部分；第一主弹簧，所述第一主弹簧将所述第一滑块向着所述第一滑道偏置；其中，所述第一滑块包括：主接触件，所述主接触件在所述第一主弹簧的作用下向着所述第一滑道偏置；副接触件，所述副接触件被布置成相对于所述主接触件移动；以及副弹簧，所述副弹簧布置在所述第一主弹簧和所述副接触件之间，使得所述副弹簧将所述主接触件远离所述第一滑道偏置并且将所述副接触件向着所述第一滑道偏置。可相对于主接触件移动并且向着滑道偏置的副接触件的设置确保了滑道和滑块之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于风轮机的雷电流传递单元，所述风轮机包括能相对于彼此旋转的第一部分和第二部分，其中，所述雷电流传递单元被布置成提供所述第一部分和所述第二部分之间的电接触，该雷电流传递单元包括：第一电流传递部分，所述第一电流传递部分包括第一滑块并且被配置成电联接到所述风轮机的所述第一部分的导电的第一滑道，所述第一滑块能相对于所述第一滑道旋转；第二电流传递部分，所述第二电流传递部分被配置成电联接到所述风轮机的所述第二部分的导电部分；第一主弹簧，所述第一主弹簧将所述第一滑块向着所述第一滑道偏置；其中，所述第一滑块包括：主接触件，所述主接触件在所述第一主弹簧的作用下向着所述第一滑道偏置；副接触件，所述副接触件被布置成相对于所述主接触件移动；以及副弹簧，所述副弹簧布置在所述第一主弹簧和所述副接触件之间，使得所述副弹簧将所述主接触件远离所述第一滑道偏置并且将所述副接触件向着所述第一滑道偏置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.18 DK PA2014708021.一种用于风轮机的雷电流传递单元，所述风轮机包括能相对于彼此旋转的第一部分和第二部分，其中，所述雷电流传递单元被布置成提供所述第一部分和所述第二部分之间的电接触，该雷电流传递单元包括：第一电流传递部分，所述第一电流传递部分包括第一滑块并且被配置成电联接到所述风轮机的所述第一部分的导电的第一滑道，所述第一滑块能相对于所述第一滑道旋转；第二电流传递部分，所述第二电流传递部分被配置成电联接到所述风轮机的所述第二部分的导电部分；第一主弹簧，所述第一主弹簧将所述第一滑块向着所述第一滑道偏置；其中，所述第一滑块包括：主接触件，所述主接触件在所述第一主弹簧的作用下向着所述第一滑道偏置；副接触件，所述副接触件被布置成相对于所述主接触件移动；以及副弹簧，所述副弹簧布置在所述第一主弹簧和所述副接触件之间，使得所述副弹簧将所述主接触件远离所述第一滑道偏置并且将所述副接触件向着所述第一滑道偏置。2.根据权利要求1所述的雷电流传递单元，其中，所述主接触件和所述第一滑道形成用于将电荷从所述第一部分释放的第一电流路径，并且所述副接触件和所述第一滑道形成用于将电荷从所述第一部分释放的第二电流路径。3.根据权利要求1或2所述的雷电流传递单元，其中，所述第一主弹簧是非导电的能弹性弯曲的条带。4.根据权利要求3所述的雷电流传递单元，其中，所述第一滑块铰接于所述能弹性弯曲的条带。5.根据之前权利要求中的任一项所述的雷电流传递单元，其中，所述副弹簧布置在所述主接触件和所述副接触件之间。6.根据之前权利要求中的任一项所述的雷电流传递单元，其中，所述副弹簧是导电的。7.根据之前权利要求中的任一项所述的雷电流传递单元，其中，所述副弹簧是螺旋弹簧。8.根据之前权利要求中的任一项所述的雷电流传递单元，其中，所述副弹簧是压缩弹簧。9.根据权利要求1至8中的任一项所述的雷电流传递单元，其中，所述副弹簧是扭转弹簧。10.根据之前权利要求中的任一项所述的雷电流传递单元，其中，所述副弹簧提供用于所述副接触件和所述主接触件之间的电流的路径。11.根据之前权利要求中的任一项所述的雷电流传递单元，所述雷电流传递单元还包括包围所述主接触件和所述副接触件的电绝缘材料，其中，所述电绝缘材料相对于所述主接触件是固定的。12.根据权利要求11所述的雷电流传递单元，其中，所述电绝缘材料由塑料形成。13.根据之前权利要求中的任一项所述的雷电流传递单元，其中，所述主接触件和所述副接触件是滑动接触件。14.根据权利要求12...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·N·汉森，M·B·索加尔德，C·G·林比，G·拉丁，
申请(专利权)人：维斯塔斯风力系统有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK