[發明專利]在經受旋轉的物體之間傳輸數據的裝置

有效

• 申請號: 201080022580.4
• 申請日: 2010-05-07
• 公開（公告）號: CN102439992A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: I·奧勒森
• 申請（專利權）人: 維斯塔斯風力系統集團公司
• 主分類號: H04Q9/00
• 分類號: H04Q9/00;G08C17/04;H01F38/18;G01D21/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 蔡洪貴

技術領域

本發明涉及一種用于在經受相對彼此旋轉的兩個物體之間傳輸數據的裝置，并且尤其涉及用于風力渦輪機的這種裝置。

背景技術

風力渦輪機包括多個部件，所述部件必須旋轉從而完成它們的功能。這些部件中最受關注的是轉子葉片和驅動軸(以及可選的傳動鏈)，它們從風力中提取動能并且將動能轉變為發電機的運動，以便產生電力。

風力渦輪機示意性示出在現在將要參考的圖1中。圖1顯示出包括風力渦輪機塔架2的風力渦輪機1，風力渦輪機機艙3安裝在風力渦輪機塔架2上。包括至少一個風力渦輪機葉片5的風力渦輪機轉子4安裝在輪轂6上。輪轂6通過低速軸(未示出)連接到機艙3，該低速軸從機艙前部伸出。圖1中所示的風力渦輪機可以是用于家用或者輕型用途的小型樣式，或者可以是大型樣式，例如適合用于在風電場大規模發電的風力渦輪機。在后一種情況下，轉子直徑可大到120米或者更大。

圖2顯示了機艙3內部的示例的示意圖。由主軸承11支承的主驅動軸7從輪轂6延伸并且被接收在齒輪箱8中。副軸9從齒輪箱8延伸并且延伸到發電機10中。機艙3還可包括變流器、變壓器12、以及輔助裝置，例如控制裝置、傳感器、加熱及照明單元、液壓系統、冷卻系統等等。

在許多現代的風力渦輪機中，轉子葉片5裝備有傳感器，用于監測轉子葉片性能。這種傳感器可檢測到應變、閃電、溫度、空氣湍流、振動、或者噪聲，這里列舉少數示例。更多種類的傳感器正在使用。

每個傳感器都必須接收控制信號和能量以進行工作，并且能夠將數據傳回到中央處理器或者讀取裝置。如果傳感器容納在風力渦輪機機艙3中的話這將是簡單的，但是由于傳感器在葉片中的位置這會帶來挑戰，所述葉片是相對于風力渦輪機和機艙進行旋轉的參考系。盡管動力源和簡單的控制器能夠被定位在轉子輪轂中并且與隨著轉子葉片旋轉，仍然需要將數據從旋轉輪轂6的參考系傳輸到機艙3的參考系。

將數據從旋轉裝置傳輸到非旋轉裝置的已知方法被用在ARCNET系統中并且基于相反電路環中的電磁感應。

ARCNET系統包括圓形旋轉盤的相對設置，一個盤安裝在驅動軸上，以及另一個盤安裝在齒輪箱外殼中的靜止元件上。在ARCNET中，每個盤都支承單個圓形電路環，所述電路環圍繞著一個盤上的中心圓形開口同軸地設置。信號傳輸系統產生DC信號脈沖從而在兩個環中產生通量并且將信息從一個盤傳輸到另一個盤。通過ARCNET，可以達到2Mb/s到10Mb/s之間的數據速率。對于必須從葉片上傳感器傳輸的數據而言，這個能力能夠被很快被超出。

發明人由此得出需要一種改進的系統和方法，用于在輪轂和機艙之間傳輸數據。

發明內容

根據發明一個方面的優選實施例，信號裝置被設置用于在風力渦輪機兩個部件之間傳輸電信號，所述兩個部件在運行時經受相對彼此的旋轉。所述信號裝置包括：用于連接到所述風力渦輪機的相應第一和第二部件的第一和第二元件，所述第一元件和所述第二元件具有至少間斷相對的表面、并且經受繞著垂直于所述相對的表面的旋轉軸線相對彼此的相對旋轉；在所述相對的表面的每個上安裝在位的一個或多個電路徑，由于所述相對旋轉，所述電路徑在旋轉期間至少部分地相互對應，其中，在運行時所述電路徑被施加能量以產生穿過所述第一和第二元件上的所述電路徑的通量；其中，所述旋轉軸線位于所述電路徑的外側，使得至少一個元件的所述電路徑繞著所述旋轉軸線沿軌道旋轉。

由于電路徑不環繞中心旋轉軸線，因此它們能夠被制成更小，提高了對于給定電流強度的通量密度以及信號傳輸的效率。同時，當環路被電信號施能時所產生的通量能夠穿過對應的相對環路，而不會被中心軸線所阻擋。

在一個實施例中，所述旋轉軸線相對至少一個元件的中心偏移，使得當旋轉導致一個元件與另一個元件位置對應時所述第一元件和所述第二元件的所述相對的表面間斷地相互相對。這允許信號裝置能夠根據需要而在風力渦輪機內的不同空間設定下使用。

在另一個實施例中，所述旋轉軸線被定位在所述第一元件和所述第二元件中的至少一個的中心。這允許旋轉元件的重量在軸線周圍均勻地分配，并且降低機械部件上的機械磨損和破裂。

路徑可被電信號傳輸器和/或電信號接收器所封閉。這樣意味著電連接能夠被簡化，并且接收器和傳輸器可以是簡化的設計。

優選地，電信號傳輸器將振動載波信號施加到電路徑中的至少一個上。這樣產生了穿過相對元件的閉合路徑的持續通量并且意味著信號可以通過適當的調制方案而被承載。在優選方案中，數字信號可通過改變振動信號的符號或者相位來表示。