[发明专利]在经受旋转的物体之间传输数据的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在经受相对彼此旋转的两个物体之间传输数据的装置，并且尤其涉及用于风力涡轮机的这种装置。

背景技术

风力涡轮机包括多个部件，所述部件必须旋转从而完成它们的功能。这些部件中最受关注的是转子叶片和驱动轴(以及可选的传动链)，它们从风力中提取动能并且将动能转变为发电机的运动，以便产生电力。

风力涡轮机示意性示出在现在将要参考的图1中。图1显示出包括风力涡轮机塔架2的风力涡轮机1，风力涡轮机机舱3安装在风力涡轮机塔架2上。包括至少一个风力涡轮机叶片5的风力涡轮机转子4安装在轮毂6上。轮毂6通过低速轴(未示出)连接到机舱3，该低速轴从机舱前部伸出。图1中所示的风力涡轮机可以是用于家用或者轻型用途的小型样式，或者可以是大型样式，例如适合用于在风电场大规模发电的风力涡轮机。在后一种情况下，转子直径可大到120米或者更大。

图2显示了机舱3内部的示例的示意图。由主轴承11支承的主驱动轴7从轮毂6延伸并且被接收在齿轮箱8中。副轴9从齿轮箱8延伸并且延伸到发电机10中。机舱3还可包括变流器、变压器12、以及辅助装置，例如控制装置、传感器、加热及照明单元、液压系统、冷却系统等等。

在许多现代的风力涡轮机中，转子叶片5装备有传感器，用于监测转子叶片性能。这种传感器可检测到应变、闪电、温度、空气湍流、振动、或者噪声，这里列举少数示例。更多种类的传感器正在使用。

每个传感器都必须接收控制信号和能量以进行工作，并且能够将数据传回到中央处理器或者读取装置。如果传感器容纳在风力涡轮机机舱3中的话这将是简单的，但是由于传感器在叶片中的位置这会带来挑战，所述叶片是相对于风力涡轮机和机舱进行旋转的参考系。尽管动力源和简单的控制器能够被定位在转子轮毂中并且与随着转子叶片旋转，仍然需要将数据从旋转轮毂6的参考系传输到机舱3的参考系。

将数据从旋转装置传输到非旋转装置的已知方法被用在ARCNET系统中并且基于相反电路环中的电磁感应。

ARCNET系统包括圆形旋转盘的相对设置，一个盘安装在驱动轴上，以及另一个盘安装在齿轮箱外壳中的静止元件上。在ARCNET中，每个盘都支承单个圆形电路环，所述电路环围绕着一个盘上的中心圆形开口同轴地设置。信号传输系统产生DC信号脉冲从而在两个环中产生通量并且将信息从一个盘传输到另一个盘。通过ARCNET，可以达到2Mb/s到10Mb/s之间的数据速率。对于必须从叶片上传感器传输的数据而言，这个能力能够被很快被超出。

发明人由此得出需要一种改进的系统和方法，用于在轮毂和机舱之间传输数据。

发明内容

根据发明一个方面的优选实施例，信号装置被设置用于在风力涡轮机两个部件之间传输电信号，所述两个部件在运行时经受相对彼此的旋转。所述信号装置包括：用于连接到所述风力涡轮机的相应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间断相对的表面、并且经受绕着垂直于所述相对的表面的旋转轴线相对彼此的相对旋转；在所述相对的表面的每个上安装在位的一个或多个电路径，由于所述相对旋转，所述电路径在旋转期间至少部分地相互对应，其中，在运行时所述电路径被施加能量以产生穿过所述第一和第二元件上的所述电路径的通量；其中，所述旋转轴线位于所述电路径的外侧，使得至少一个元件的所述电路径绕着所述旋转轴线沿轨道旋转。

由于电路径不环绕中心旋转轴线，因此它们能够被制成更小，提高了对于给定电流强度的通量密度以及信号传输的效率。同时，当环路被电信号施能时所产生的通量能够穿过对应的相对环路，而不会被中心轴线所阻挡。

在一个实施例中，所述旋转轴线相对至少一个元件的中心偏移，使得当旋转导致一个元件与另一个元件位置对应时所述第一元件和所述第二元件的所述相对的表面间断地相互相对。这允许信号装置能够根据需要而在风力涡轮机内的不同空间设定下使用。

在另一个实施例中，所述旋转轴线被定位在所述第一元件和所述第二元件中的至少一个的中心。这允许旋转元件的重量在轴线周围均匀地分配，并且降低机械部件上的机械磨损和破裂。

路径可被电信号传输器和/或电信号接收器所封闭。这样意味着电连接能够被简化，并且接收器和传输器可以是简化的设计。

优选地，电信号传输器将振动载波信号施加到电路径中的至少一个上。这样产生了穿过相对元件的闭合路径的持续通量并且意味着信号可以通过适当的调制方案而被承载。在优选方案中，数字信号可通过改变振动信号的符号或者相位来表示。