用于风力涡轮的非接触式红外数据传输制造技术

本发明专利技术涉及用于风力涡轮的非接触式红外数据传输。用于风力涡轮的装置(41)，该装置用于使信号和数据能够经由红外(IR)光的方式传输，该装置包括构造成在风力涡轮的非旋转部分(50)和可旋转风力涡轮轮毂之间提供单向和双向IR数据交换的多个IR数据通信元件(56)，(60)，(62)，(64)，(66)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体涉及风力涡轮，更具体地涉及用于使数据和信号能够在风力涡轮机舱 的非旋转部分和旋转轮毂之间传输的方法和装置。
技术介绍
传统的滑环通常用于在风力涡轮的固定部分和旋转部分之间传输离散的低压信 号并适应通信总线协议。滑环还用于转换AC或DC功率。滑环是基于通过导电滑动元件实 现的固定结构和旋转结构之间的物理连接，该导电滑动元件经受磨损从而限制滑环的设计 寿命和可靠性。用于使数据能够在风力涡轮机舱的非旋转部分和旋转轮毂之间传输的其它技术 可包括使用光纤旋转接头或使用无线传输、GSM移动传输、(多个)电感耦合或(多个)电 各華禹合。提供如下的用于使数据和信号能够在风力涡轮机舱的非旋转部分和旋转轮毂之 间传输的方法和装置将是有利的该方法和装置更加低廉地制造或者另外地采用，同时相 比于需要使用光纤旋转接头、无线传输、GSM移动传输、(多个)电感耦合或者(多个)电容 耦合的方法和装置实现相同的或更高的可靠性。
技术实现思路
根据一个实施例，用于风力涡轮的用于使信号和数据经由红外(IR)光的方式传 输的装置包括多个顶数据通信元件，其构造成响应于风力涡轮旋转部分的旋转在风力涡 轮的非旋转部分和可旋转风力涡轮轮毂之间提供单向或双向顶数据和信号交换的多个顶 数据通信元件。附图说明当参考附图阅读下列详细说明时，本专利技术的这些以及其它特征、方面和优点将变 得更易理解，在整个图纸中，相同的字符代表相同的零件，其中图1示出本专利技术的实施例集成在其中的风力涡轮；图2是示出本专利技术的实施例集成在其中的用于功率和数据通信系统的风力涡轮 机舱和轮毂中的构件的简化框图；以及图3示出图2所示的风力涡轮信号和数据通信系统的旋转接头部分的更详细的视 图，显示根据一个实施例的红外(IR)数据通信元件。尽管上述图形提出替换性实施例，但是可预期本专利技术的其它实施例，如在论述中 所述。总之，本公开以代表性而非限制性的方式说明本专利技术的图示实施例。许多其它的修 改和实施例可由本领域的技术人员设计，其属于本专利技术的原理的范围和精神内。部件列表10风力涡轮11机舱12塔架14转子叶片15转子叶片16转子叶片18转子轮毂20风力涡轮数据通信系统22齿轮箱24变桨管(pitch tube)28顶盒30数据/信号通信总线32功率供应总线40旋转接头41数据/信号旋转接头42功率旋转接头50固定分段52旋转分段54凸缘56 数据通信元件58中心轴线6(HR数据通信元件62 数据通信元件6 R数据通信元件66 数据通信元件68信号传输轴线70信号传输轴线72主动表面加热器74旋转表面擦拭器76变桨管入口点80自适应顶链路控制器81微电子器件82主控制器具体实施例方式在一些构造中并参考图1，风力涡轮10包括容纳发电机的机舱11。机舱11安装 在高塔架12的顶上。风力涡轮10还包括转子，其包括附连到旋转轮毂18的一个或更多个 转子叶片14，15，16。尽管图1所示的风力涡轮10包括三个转子叶片14，15，16，但是本文 所述实施例所需的转子叶片的数量没有具体限制。在一些构造中，各种构件容纳在风力涡轮10的塔架12顶上的机舱11中。塔架12的高度基于本领域已知的因素和条件进行选择。在一些构造中，包括算法软件的一个或更 多个控制器用于风速监测和涡轮控制并可基于分配式或集中式控制架构。在一些构造中，提供一个或更多个可变叶片桨距驱动执行器以控制叶片14，15，16 的桨距。在一些构造中，叶片14，15，16的桨距由叶片桨距执行器单独地控制。风力涡轮的传动系包括主转子轴(也称为“低速轴”)，其经由主轴承连接到轮毂 18和(在一些构造中)在转子轴的相对端连接到在图2中标记为22的齿轮箱。在一些构 造中，齿轮箱22利用双路径几何形状驱动包围的高速轴。在其它构造中，该主转子轴直接 联接到发电机。该高速轴用于驱动发电机。图2示出下文参考图3描述的本专利技术实施例集成在其中的风力涡轮数据通信系统 20。变桨管M构造成与响应于接触转子叶片14-16的风力而旋转的转子轮毂18相协调地 旋转。变桨管M可看到在其到达一个或更多个旋转接头40的路径上穿过齿轮箱22，一个 或更多个旋转接头40包括数据或信号旋转接头41和功率旋转接头42。本文所述实施例仅 仅涉及经由红外光的方式的数据或者信号传输而非功率传输，因此仅仅适用于旋转接头40 的数据或者信号旋转接头部分。数据/信号旋转接头41构造成帮助转子轮毂18和包括一 个或更多个低压数据通信总线30的顶盒观之间的数据和信号的通信。电功率经由一个或 更多个功率供应总线32传输，而数据通信信号经由一个或更多个低压数据通信总线30传 输。更具体地，变桨管M固定到轮毂18，并且轮毂18由固定到轮毂18的风力涡轮叶 片14，15，16旋转。变桨管M是风力行业中用于如下管道的通用术语，该管道将电缆从轮 毂18引导穿过齿轮箱22到最后安装滑环(或(多个)旋转接头)40的位置。该装置可连 接到或可不连接到变桨管对，并且可替换地，它与主轴相连接或者甚至直接与轮毂18相连 接。重要的仅仅是该装置与旋转元件相连接，该旋转元件是所谓轮毂18的部分并以与轮毂 18相同的速度旋转。图3示出图2所示的风力涡轮数据通信系统20的数据/信号旋转接头部分41的 更加详细的视图，并示出根据一个实施例的红外(IR)数据通信元件56，60，62，64，66。更 具体地，实施例的旋转接头部分41包括来自顶盒观的数据/信号总线30连接其上的固定 分段50。旋转接头部分41还包括经由凸缘M固定到可旋转变桨管M的旋转分段52。然 而，本专利技术不局限于此，可理解的是顶接头不必附连到旋转功率传输元件。例如，顶接头 可直接联接到变桨管，在该情况下，(多个)旋转功率传输元件将布置在顶接头的后面；或 者顶接头可联接到(多个)旋转功率传输元件。旋转接头部分41包括布置在旋转分段52的中心轴线58上的发送器顶二极管 56。至少一个接收器顶二极管60布置在旋转分段52的外周缘附近。实施例的固定分段 50包括接收器二极管62，其布置在旋转分段的中心轴线58上并构造成接收经由发送器顶 二极管56传输的顶数据信号。一个或更多个发送器二极管64，66也布置在固定分段50 上。各固定分段发送器二极管64，66构造成在对应的信号传输轴线68，70的方向上传输数 据顶信号。各旋转分段接收器顶二极管60构造成接收沿着对应的信号传输轴线68，70 经由固定分段发送器二极管64，66传输的顶数据信号。这样，双向顶数据传输和接收在 形成根据一个实施例的风力涡轮机舱11的非旋转部分的(多个)固定分段50与可旋转风 力涡轮轮毂18或对应的变桨管M之间发生。简要说明，用于在风力涡轮机舱11的非旋转部分和旋转轮毂18之间的数据传输 的装置和方法已经得以描述。数据传输经由红外光实现，诸如根据众所周知的通信标准 IrDA-1. 1提出的。用于红外光发射和检测的标准构件可用于风力涡轮中的数据传输，其中， 滑环通常用于实现数据传输。根据一个实施例JR数据传输在变桨管M的后端处实现，以 便至少一个顶发送器56和对应的接收器62可与变桨管M的中心轴线58轴向对齐。红 外二极管64，66，60布置在围绕旋转轴线58的相似半径上，以便二极管可彼此相见。这些 IR 二本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于风力涡轮的装置（４１），其用于使信号和数据能够经由红外（ＩＲ）光的方式传输，所述装置（４１）包括多个ＩＲ数据通信元件（５６），（６０），（６２），（６４），（６６），其构造成响应于所述风力涡轮的旋转部分（５２）的旋转在风力涡轮的非旋转部分（５０）和可旋转风力涡轮轮毂之间提供单向或双向ＩＲ数据和信号交换。

【技术特征摘要】
2009.12.21 US 12/6429811.一种用于风力涡轮的装置(41)，其用于使信号和数据能够经由红外(IR)光的方式 传输，所述装置(41)包括多个顶数据通信元件(56)，(60)，(62), (64)，(66)，其构造成响 应于所述风力涡轮的旋转部分(5 的旋转在风力涡轮的非旋转部分(50)和可旋转风力涡 轮轮毂之间提供单向或双向顶数据和信号交换。2.根据权利要求1所述的装置(41)，其特征在于，所述非旋转部分(50)包括风力涡轮 机舱的非旋转部分。3.根据权利要求1所述的装置(41)，其特征在于，所述风力涡轮的旋转部分(52)包括变桨管。4.根据权利要求1所述的装置(41)，其特征在于，至少一个顶数据通信元件(56)， (60)，(62)，(64)，(66)构造成沿着所述变桨管的中心轴线(58)传输或接收顶数据信号。5.根据权利要求4所述的装置(41)，其特征在于，至少一个顶数据通信元件(56)， (60)，(62)，(64)，(66)构造成沿着独立于所述变桨管的中心轴线(58)的路径(68)，(70) 传输H 数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·E·赫梅尔曼，S·布兰德霍夫，A·F·菲泽尼，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US