直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置及直驅(qū)風力發(fā)電機組的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置及直驅(qū)風力發(fā)電機組，涉及防雷裝置【技術(shù)領(lǐng)域】，能夠使雷電流沿著新的外部通道流通而不經(jīng)過直驅(qū)風力發(fā)電機組中的各個軸承。具體包括設(shè)置在非金屬葉片上的用于接收雷電流的接閃器及與該接閃器電氣連接的葉片引下線，第一引雷電流部件，與所述葉片引下線電氣連接，且與發(fā)電機轉(zhuǎn)子的外表面絕緣連接；第二引雷電流部件，與所述發(fā)電機轉(zhuǎn)子的外表面和絕緣機艙罩絕緣連接，所述第二引雷電流部件通過金屬導(dǎo)體與所述第一引雷電流部件電氣連接；防雷引下線，用于電氣連接所述第二引雷電流部件與設(shè)置于塔筒內(nèi)的接地部件，以通過塔筒將雷電流泄放到大地。本實用新型適用于直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷保護。
【專利說明】直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置及直驅(qū)風力發(fā)電機組
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及防雷裝置【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置及直驅(qū)風力發(fā)電機組。
【背景技術(shù)】
[0002]風力發(fā)電機組通常位于比較空曠的地區(qū)或沿海地區(qū)，而風力發(fā)電機組的高度一般都超過130米，尤其是新型的風力發(fā)電機組都超過了 160米，在這些地區(qū)風力發(fā)電機組屬于特別突起的物體，因而風力發(fā)電機組容易遭受雷擊。
[0003]因此，對于風力發(fā)電機組的防雷保護至關(guān)重要，尤其對于發(fā)電機處于機艙外部的直驅(qū)風力發(fā)電機組，由于其發(fā)電機中的變槳軸承、發(fā)電機主軸承及偏航軸承的成本在整機成本中的比例較高，雷電流會造成這三種軸承的灼燒及損壞，因而對直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷保護尤為重要。
[0004]直驅(qū)風力發(fā)電機組與雙饋式風力發(fā)電機組在結(jié)構(gòu)上有著本質(zhì)的區(qū)別，最典型的特點是直驅(qū)風力發(fā)電機組的發(fā)電機處于機艙的外部，而雙饋型風力發(fā)電機組的發(fā)電機處于機艙的內(nèi)部。對于直驅(qū)風力發(fā)電機組的直接雷擊防護來說，這就意味著雷電流必定會通過直驅(qū)風力發(fā)電機組的各個軸承。直驅(qū)風力發(fā)電機組包含了三種軸承，即變槳軸承、發(fā)電機主軸承、偏航軸承。雷電流會造成這三種軸承發(fā)生灼燒并損壞，從而進一步造成了直驅(qū)風力發(fā)電機組損壞。
[0005]目前，直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷保護方法為:在葉片內(nèi)部使用單獨的電纜引線，利用直驅(qū)風力發(fā)電機組自身的金屬鑄件、結(jié)構(gòu)件及軸承作為直擊雷的傳導(dǎo)路徑，即:將葉片接閃器的引下線連接在直驅(qū)風力發(fā)電機組葉片根部法蘭上，然后利用葉片根部法蘭通過變槳軸承連接輪轂、輪轂通過發(fā)電機主軸承連接到發(fā)電機、發(fā)電機連接機艙底座、機艙底座通過偏航軸承連接到塔筒、塔筒連接風機基礎(chǔ)的直驅(qū)風力發(fā)電機組的自身結(jié)構(gòu)將直擊雷電流導(dǎo)出。如圖1所示，為現(xiàn)有技術(shù)直擊雷流通路徑通過直驅(qū)風力發(fā)電機組的示意圖，可見直擊雷流通路徑通過直驅(qū)風力發(fā)電機組的變槳軸承a、發(fā)電機主軸承b、偏航軸承C。
[0006]然而，發(fā)電機中軸承的內(nèi)圈與外圈之間存在間隙，導(dǎo)致雷電流流通路徑中阻抗較高，影響雷電流的泄放；并且，利用各個軸承作為雷電流流通路徑會導(dǎo)致雷電流對軸承灼燒從而損壞軸承，造成整機成本較高，且停機更換新軸承會中斷直驅(qū)風力發(fā)電機組的正常運行，進一步造成巨大的經(jīng)濟損失。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)還存在一種風力發(fā)電機組防雷方法及裝置，其構(gòu)建“葉片一輪轂罩一機艙罩一大地”的雷電流泄放路徑，完全避免了雷電流流過變槳軸承，保證了變槳軸承的安全。但是其他的軸承，如發(fā)電機主軸承、偏航軸承，還是可能會流過雷電流造成損壞，且其構(gòu)建的雷電流泄放路徑經(jīng)過輪轂罩和機艙罩，但可能會有雷電流分流到軸承中，對軸承造成損害，且對于直驅(qū)風力發(fā)電機組來說，由于發(fā)電機處于外部，這種設(shè)計并不能夠徹底解決發(fā)電機的防雷問題。實用新型內(nèi)容
[0008]本實用新型實施例提供一種直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置及直驅(qū)風力發(fā)電機組，能夠使雷電流沿著新的外部通道流通而不經(jīng)過直驅(qū)風力發(fā)電機組中的各個軸承，避免各個軸承遭受雷電流的損傷，延長了各個軸承的使用壽命，有效地保證了直驅(qū)風力發(fā)電機組中各個軸承的正常運轉(zhuǎn)，從而保證直驅(qū)風力發(fā)電機組的正常運行，同時還可以提高雷電流泄放通道的電氣導(dǎo)通性。
[0009]為達到上述目的，本實用新型實施例采用如下技術(shù)方案:
[0010]一方面，本實用新型提供了一種直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置，包括設(shè)置在非金屬葉片上的用于接收雷電流的接閃器及與該接閃器電氣連接的葉片引下線，其中，所述直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置還包括:
[0011]第一引雷電流部件，與所述葉片引下線電氣連接，且與發(fā)電機轉(zhuǎn)子的外表面絕緣連接；
[0012]第二引雷電流部件，與所述發(fā)電機轉(zhuǎn)子的外表面及絕緣機艙罩絕緣連接，所述第二引雷電流部件通過金屬導(dǎo)體與所述第一引雷電流部件電氣連接；
[0013]防雷引下線，用于電氣連接所述第二引雷電流部件與設(shè)置于塔筒內(nèi)的接地部件，以通過塔筒將雷電流泄放到大地。
[0014]進一步地，所述直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置還包括:第一絕緣部件，設(shè)置在所述發(fā)電機轉(zhuǎn)子的外表面上且靠近所述葉片；
[0015]所述第一引雷電流部件包括第一導(dǎo)電端和第二導(dǎo)電端，所述第一導(dǎo)電端設(shè)置在所述葉片的根部上并與所述葉片引下線電氣連接，所述第二導(dǎo)電端設(shè)置在所述第一絕緣部件上并與所述金屬導(dǎo)體電氣連接，所述葉片轉(zhuǎn)動時所述第一導(dǎo)電端與所述第二導(dǎo)電端滑動接觸。
[0016]進一步地，所述直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置還包括:第二絕緣部件，設(shè)置在所述發(fā)電機轉(zhuǎn)子的外表面上且靠近絕緣機艙罩；
[0017]所述第二引雷電流部件包括第三導(dǎo)電端和第四導(dǎo)電端，所述第三導(dǎo)電端設(shè)置在所述第二絕緣部件上并與所述金屬導(dǎo)體電氣連接，所述第四導(dǎo)電端設(shè)置在所述絕緣機艙罩上、并與所述防雷引下線電氣連接，所述發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時所述第三導(dǎo)電端與所述第四導(dǎo)電端滑動接觸。
[0018]優(yōu)選地，所述第一導(dǎo)電端為具有預(yù)設(shè)弧度的金屬弧形電刷軌道，所述第二導(dǎo)電端為第一防雷電刷。
[0019]進一步地，所述直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置還包括:第一電刷接粉盒，設(shè)置在所述第一絕緣部件上，用于接收所述第一防雷電刷與所述弧形電刷軌道摩擦過程中產(chǎn)生的粉
/1、土。
[0020]優(yōu)選地，所述第三導(dǎo)電端為第二防雷電刷，所述第四導(dǎo)電端為環(huán)繞所述絕緣機艙罩的金屬環(huán)形電刷軌道。
[0021]進一步地，所述直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置還包括:第二電刷接粉盒，設(shè)置在所述第二絕緣部件上，用于接收所述第二防雷電刷與所述環(huán)形電刷軌道摩擦過程中產(chǎn)生的粉
/1、土。
[0022]優(yōu)選地，所述弧形電刷軌道或環(huán)形電刷軌道的粗糙度為R8?R12。[0023]優(yōu)選地，所述弧形電刷軌道的預(yù)設(shè)弧度至少為120°。
[0024]優(yōu)選地，所述防雷引下線采用扭纜方式繞過偏航軸承。
[0025]可選地，所述金屬導(dǎo)體及所述防雷引下線采用軟銅電纜、銅編織帶或軟銅電纜。
[0026]可選地，所述接地部件為設(shè)置于塔筒內(nèi)壁且與風機基礎(chǔ)電氣連接的接地耳板；或者所述接地部件為風機基礎(chǔ)，所述防雷引下線穿過所述塔筒直接與該風機基礎(chǔ)電氣連接。
[0027]優(yōu)選地，所述直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置還包括:兩組所述第一引雷電流部件和兩個所述第一絕緣部件，以及兩個所述第二防雷電刷和兩個所述第二絕緣部件；
[0028]三個第一防雷電刷通過三個第一絕緣部件按120°間隔均勻分布在所述發(fā)電機轉(zhuǎn)子的外表面上，且靠近所述葉片；三個弧形電刷軌道分布在三個所述葉片外表面的根部；
[0029]三個第二防雷電刷通過三個第二絕緣部件按120°間隔均勻分布在所述發(fā)電機轉(zhuǎn)子外表面上且靠近所述絕緣機艙罩。
[0030]優(yōu)選地,三個第一防雷電刷與三個第二防雷電刷之間是 對應(yīng)，每一對第一防雷電刷與第二防雷電刷之間的連線互相平行。
[0031]優(yōu)選地，所述第一防雷電刷和所述第二防雷電刷之間的金屬導(dǎo)體通過夾具分別固定在所述第一絕緣部件和所述第二絕緣部件各自的底座上。
[0032]優(yōu)選地，所述直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置的雷電流泄放通道為:
[0033]接閃器-葉片引下線-弧形電刷軌道-第一防雷電刷-第二防雷電刷-環(huán)形電刷軌道-防雷引下線-接地部件-大地。
[0034]另一方面，本實用新型還提供了一種直驅(qū)風力發(fā)電機組，包括上述技術(shù)方案提供的任一種所述的直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置。
[0035]在本實用新型實施例提供的直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置及直驅(qū)風力發(fā)電機組，因為采用獨立的外部導(dǎo)流通道設(shè)計的技術(shù)手段，解決了原有直擊雷防護設(shè)計中雷電流通過軸承而造成損傷的設(shè)計缺陷，建立新的獨立的雷電流泄放通道(接閃器-葉片引下線-風機葉片外表面的根部的弧形電刷軌道-第一防雷電刷-第二防雷電刷-機艙罩頂部且靠近發(fā)電機一側(cè)的環(huán)形電刷軌道-防雷引下線-塔筒-風機基礎(chǔ)-大地)，使雷電流沿著新的通道流通而不經(jīng)過直驅(qū)風力發(fā)電機組中的各個軸承，有效地保證了直驅(qū)風力發(fā)電機組中各軸承(包括偏航軸承、變槳軸承及發(fā)電機主軸承)的正常運轉(zhuǎn)，延長了軸承在直驅(qū)風力發(fā)電機組中的使用壽命，從而保證了直驅(qū)風力發(fā)電機組的正常運行，并且也大大提高了雷電流泄放通路的電氣導(dǎo)通性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0037]圖1為現(xiàn)有技術(shù)直擊雷流通路徑通過直驅(qū)風力發(fā)電機組的示意圖；
[0038]圖2為本實用新型實施例提供的直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖3為圖2中A部分的局部放大圖；
[0040]圖4為圖2所示直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置的主視圖。[0041]附圖標號:
[0042]變槳軸承a、發(fā)電機主軸承b、偏航軸承C、葉片1、葉片引下線2、第一引雷電流部件
3、弧形電刷軌道31、第一防雷電刷32、第一絕緣部件4、發(fā)電機轉(zhuǎn)子5、絕緣機艙罩6、第二引雷電流部件7、第二防雷電刷71、環(huán)形電刷軌道72、第二絕緣部件8、金屬導(dǎo)體9、塔筒10、防雷引下線11、第一電刷接粉盒12、第二電刷接粉盒13、偏航軸承14、接地部件15、接地耳板151。
【具體實施方式】
[0043]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0044]如圖2所示，本實用新型實施例提供了一種直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置，該裝置包括設(shè)置在非金屬葉片I上的用于接收雷電流的接閃器(未圖示)及與該接閃器電氣連接的葉片引下線2，其中，直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置還包括:第一引雷電流部件3，與所述葉片引下線2電氣連接，且與發(fā)電機轉(zhuǎn)子5的外表面絕緣連接；第二引雷電流部件7，與發(fā)電機轉(zhuǎn)子5的外表面和絕緣機艙罩6絕緣連接，所述第二引雷電流部件7通過金屬導(dǎo)體9與第一引雷電流部件3電氣連接；防雷引下線11，用于電氣連接第二引雷電流部件7與設(shè)置于塔筒10內(nèi)的接地部件15 (參閱圖4)，以通過塔筒10將雷電流泄放到大地。
[0045]本實用新型實施例圖2提供的直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置，采用獨立的外部導(dǎo)流通道設(shè)計技術(shù)手段，解決了原有直擊雷防護設(shè)計中雷電流通過軸承而造成損傷的設(shè)計缺陷，建立新的雷電流泄放通道(接閃器-葉片引下線2-第一引雷電流部件3-金屬導(dǎo)體9-第二引雷電流部件7-防雷引下線11-塔筒10-接地部件15-大地)，使雷電流沿著新的外部通道流通而不經(jīng)過直驅(qū)風力發(fā)電機組中的各個軸承，有效地保證了直驅(qū)風力發(fā)電機組中各軸承(包括偏航軸承、變槳軸承及發(fā)電機主軸承)的正常運轉(zhuǎn)，延長了軸承在直驅(qū)風力發(fā)電機組中的使用壽命，從而保證了直驅(qū)風力發(fā)電機組的正常運行，并且也大大提高了雷電流泄放通路的電氣導(dǎo)通性。
[0046]需要說明的是，本實用新型實施例中的直取風力發(fā)電機為外轉(zhuǎn)子內(nèi)定子式結(jié)構(gòu)，因而發(fā)電機轉(zhuǎn)子處于外部，可以直接在其外表面設(shè)置第一引雷電流部件及第二引雷電流部件而不會影響發(fā)電機的正常運作；另外，本實用新型實施例中的絕緣機艙罩6是指表面與第二引雷電流部件7絕緣的機艙罩，它可以是由非金屬等絕緣材料制成的；也可以是由金屬等導(dǎo)電材料制成的，而在表面涂覆一層絕緣漆等絕緣物質(zhì)；或者是由金屬等導(dǎo)電物質(zhì)組成的，但在機艙罩上局部設(shè)有絕緣支撐部從而使機艙罩與第二引雷電流部件7絕緣。總之，只要保證第二引雷電流部件7與機艙罩絕緣即可，本實用新型對此不作限定。
[0047]這樣，可以使雷電流泄放過程中只經(jīng)過上述效果分析中提到的獨立的導(dǎo)線通道，而不經(jīng)過機艙罩等發(fā)電機組本身的結(jié)構(gòu)，從而提高了雷電流泄放通道的電氣導(dǎo)通性，并避免機艙罩等被雷電流損壞；獨立的導(dǎo)線通道位于發(fā)電機組的外部，可避免雷電流進入發(fā)電機組內(nèi)部，從而避免了雷電流對發(fā)電機組內(nèi)部的變槳柜及周圍導(dǎo)線的干擾，且便于操作人員對其進行安裝、維修及保養(yǎng)。[0048]進一步地，如圖2和圖3所示，本實用新型實施例還可以包括:設(shè)置在發(fā)電機轉(zhuǎn)子5外表面上且靠近葉片I的第一絕緣部件4 ;第一引雷電流部件3包括第一導(dǎo)電端和第二導(dǎo)電端，第一導(dǎo)電端設(shè)置在葉片I的根部上并與葉片引下線2電氣連接，第二導(dǎo)電端設(shè)置在第一絕緣部件4上并與金屬導(dǎo)體9電氣連接，葉片I轉(zhuǎn)動時第一導(dǎo)電端與第二導(dǎo)電端滑動接觸，從而保證雷電流可以從葉片引下線2經(jīng)第一導(dǎo)電端及第二導(dǎo)電端傳導(dǎo)至金屬導(dǎo)體9。
[0049]具體地，如圖3所示，第一導(dǎo)電端可以為具有預(yù)設(shè)弧度的金屬弧形電刷軌道31，第二導(dǎo)電端可以為第一防雷電刷32,且金屬弧形電刷軌道31的軌道寬度大于或等于第一防雷電刷32的橫截面長邊的長度。其中，弧形電刷軌道31具體可以設(shè)置在葉片I的外側(cè)距葉片I根部1.5米、位于葉片I翼型后緣的位置處，預(yù)設(shè)弧度可以大于120°，優(yōu)選設(shè)置位置為-100°?+20°，這樣，無論葉片I繞著發(fā)電機主軸承旋轉(zhuǎn)還是葉片I在變槳軸承的作用下旋轉(zhuǎn)，弧形電刷軌道31都能與第一防雷電刷32準確有效地滑動接觸，從而保證雷電流順利的從弧形電刷軌道31傳導(dǎo)至第一防雷電刷32。進一步地，可以將弧形電刷軌道31預(yù)埋在葉片I上且與葉片I表面保持在同一平面上，這樣還可以減少葉片I轉(zhuǎn)動時的正向阻力，提高發(fā)電機組的發(fā)電效率。
[0050]需要說明的是，弧形電刷軌道31應(yīng)該具有合適的粗糙度，以使它與第一防雷電刷32滑動摩擦?xí)r產(chǎn)生的少量粉塵填充在弧形電刷軌道31與第一電刷32之間，利用該粉塵的導(dǎo)電性保證這兩者之間具有良好的電氣導(dǎo)通性?；⌒坞娝④壍?1的粗糙度最優(yōu)為R8?R12，這樣既可以最大限度的減少第一電刷32的損耗從而使其具有最長的使用壽命，又可以保證弧形電刷軌道31與第一防雷電刷32之間具有良好的電氣導(dǎo)通性。
[0051]另外，作為一種擴展變形實施方式，本實用新型實施例還可以包括兩組第一引雷電流部件3和兩個第一絕緣部件4，即如圖3所示，本實用新型實施例可以共包括三組第一引雷電流部件3和三個第一絕緣部件4，且三個第一防雷電刷32通過三個第一絕緣部件按120°間隔均勻分布在發(fā)電機轉(zhuǎn)子5的外表面上且靠近葉片1，三個弧形電刷軌道31分布在三個葉片I的外表面根部；這樣，每個第一防雷電刷32剛好與每個葉片I上的弧形電刷軌道31相對應(yīng)，可以有效地將雷電流從葉片引下線2傳導(dǎo)至金屬導(dǎo)體9上。
[0052]其中，如圖3所示，每個第一絕緣部件4可以是類似“Z”形狀的支架類結(jié)構(gòu)，每組第一防雷電刷32均設(shè)置在第一絕緣部件4的“Z”形狀靠近葉片I的端部，從而保證弧形電刷軌道31與第一防雷電刷32之間剛好可以滑動接觸。第一絕緣部件4可以是由陶瓷、高分子、橡膠或尼龍等絕緣材料制備。
[0053]另外，第一絕緣部件4上還可以設(shè)置有第一電刷接粉盒12，用于接收第一防雷電刷32與弧形電刷軌道31摩擦過程中產(chǎn)生的粉塵，從而避免這些粉塵進入發(fā)電機內(nèi)部，防止該粉塵影響發(fā)電機的正常運行。具體地，如圖3所示，第一電刷接粉盒12為盒狀結(jié)構(gòu)，可以完全容納每組第一防雷電刷32，盒狀結(jié)構(gòu)與葉片I相接觸的右側(cè)面上開有小口，剛好僅使第一防雷電刷32露出與弧形電刷軌道31滑動接觸；在盒狀結(jié)構(gòu)的左側(cè)面上開有小孔，剛好僅使金屬導(dǎo)體9穿過。這樣，可以有效地將粉塵密封在該盒型結(jié)構(gòu)中；第一電刷接粉盒12的側(cè)面可以開啟，以便于更換第一防雷電刷32。
[0054]本實用新型實施例中，如圖2和圖3所示，直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置還包括設(shè)置在發(fā)電機轉(zhuǎn)子5的外表面上且靠近機艙的第二絕緣部件8 ;第二引雷電流部件7包括第三導(dǎo)電端和第四導(dǎo)電端，其中，第三導(dǎo)電端設(shè)置在第二絕緣部件8上并與金屬導(dǎo)體9電氣連接，第四導(dǎo)電端設(shè)置在絕緣機艙罩6上并與防雷引下線11電氣連接，這樣，當發(fā)電機轉(zhuǎn)子5轉(zhuǎn)動時第三導(dǎo)電端與第四導(dǎo)電端滑動接觸，從而保證雷電流可以從金屬導(dǎo)體9經(jīng)第三導(dǎo)電端及第四導(dǎo)電端傳導(dǎo)至防雷引下線11。
[0055]具體地，如圖3所示，第三導(dǎo)電端可以為第二防雷電刷71，第四導(dǎo)電端可以為環(huán)繞絕緣機艙罩6的金屬環(huán)形電刷軌道72，且金屬環(huán)形電刷軌道72的軌道寬度大于或等于第二防雷電刷71的橫截面長邊的長度。另外，作為一種擴展變形實施方式，可以總共設(shè)置三個第二防雷電刷71，且三個第二防雷電刷71通過三個第二絕緣部件8按120°間隔均勻分布在發(fā)電機轉(zhuǎn)子5的外表面上且靠近絕緣機艙罩6。優(yōu)選地,三個第一防雷電刷32與三個第二防雷電刷71之間是對應(yīng),每一對第一防雷電刷32與第二防雷電刷71之間的連線互相平行。
[0056]通過上述三個第一防雷電刷32與三個第二防雷電刷71的結(jié)構(gòu)設(shè)計,可實現(xiàn)對直驅(qū)風力發(fā)電機組的360°防雷效果，從而實現(xiàn)了全角度、全方向的雷電防護，增強直驅(qū)風力發(fā)電機組的雷電防護性能，進一步保障直驅(qū)風力發(fā)電機組在雷電天氣下的安全運行。
[0057]并且，三個第一防雷電刷32與三個第二防雷電刷71之間的--對應(yīng)，使每一對第
一防雷電刷32與第二防雷電刷71之間的連線互相平行,從而使第一防雷電刷32與第二防雷電刷71之間的金屬導(dǎo)體9的長短可實現(xiàn)最短化，便于導(dǎo)電且便于引導(dǎo)雷電流。
[0058]其中，第二絕緣部件8可以為類似“Z”形狀的支架類結(jié)構(gòu)，且每個第二防雷電刷71均設(shè)置在第二絕緣部件8的“Z”形狀靠近絕緣機艙罩6的端部。第二絕緣部件8的材質(zhì)可以是陶瓷、高分子、橡膠或尼龍等絕緣材料。另外，第二絕緣部件8上可以設(shè)有第二電刷接粉盒13，第二電刷接粉盒13的作用及具體結(jié)構(gòu)可以與第一電刷接粉盒12的作用及具體結(jié)構(gòu)相同，此處不再贅述。
[0059]為了使環(huán)形電刷軌道72與第二防雷電刷71可靠的滑動接觸，可以將環(huán)形電刷軌道72設(shè)為高于發(fā)電機轉(zhuǎn)子5外表面預(yù)定高度，如300~350mm，優(yōu)選320mm。與弧形電刷軌道31類似，環(huán)形電刷軌道72的粗糙度最優(yōu)也可以為R8~R12，最優(yōu)選為R10。
[0060]在本實施例中，第一防雷電刷32和第二防雷電刷71之間的金屬導(dǎo)體9通過夾具(未示出)固定在第一絕緣部件4和第二絕緣部件8各自的底座上，從而可防止發(fā)電機轉(zhuǎn)子5旋轉(zhuǎn)時將金屬導(dǎo)體9不斷甩動而造成金屬導(dǎo)體9的斷裂。
[0061]如圖3所示，連接第四導(dǎo)電端和接地部件15的防雷引下線11可以采用扭纜方式繞過偏航軸承14，以防止發(fā)電機在偏航軸承14的作用下轉(zhuǎn)動時該防雷引下線11發(fā)生斷裂。
[0062]發(fā)電機在偏航軸承14的作用下沿順時針或逆時針扭轉(zhuǎn)一定的角度時，防雷引下線11將發(fā)生相同角度的扭轉(zhuǎn)。因此，防雷引下線11為耐扭線纜，且具有足夠的長度，即使其扭轉(zhuǎn)最大角度(通常為沿順時針720°或沿逆時針720° )時也不發(fā)生任何斷裂，這種使防雷引下線11具有足夠長度以保證其最大扭轉(zhuǎn)時不發(fā)生斷裂的方式可稱為扭纜方式。
[0063] 具體地，如圖4所示，接地部件15可以為設(shè)置于塔筒10內(nèi)壁且與風機基礎(chǔ)(未示出)電氣連接的接地耳板151，這樣，本實用新型實施例構(gòu)建的用于直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置的雷電流泄放通道為:接閃器-葉片引下線2-弧形電刷軌道31-第一防雷電刷32-第二防雷電刷71-環(huán)形電刷軌道72-防雷引下線11-接地耳板151-塔筒10-風機基礎(chǔ)-大地；或者，接地部件15也可以為風機基礎(chǔ)，防雷引下線11穿過塔筒10直接與該風機基礎(chǔ)電氣連接，這樣，本實用新型實施例構(gòu)建的直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置的雷電流泄放通道為:接閃器-葉片引下線2-弧形電刷軌道31-第一防雷電刷32-第二防雷電刷71-環(huán)形電刷軌道72-防雷引下線11-風機基礎(chǔ)-大地。
[0064]需要說明的是，本實用新型實施例中，金屬導(dǎo)體9和防雷引下線11應(yīng)該具足夠的導(dǎo)電能力以保證雷電流的順利傳導(dǎo)，例如，金屬導(dǎo)體9和防雷引下線11可以采用橫截面積大于或等于50mm2的軟銅電纜，為了進一步保證其導(dǎo)電能力，可以選擇橫截面積不少于70mm2的軟銅電纜，當然，也可以采用橫截面積不少于70_2的銅編織帶或鍍鋅扁鋼等導(dǎo)電能力較強的導(dǎo)線，只要為導(dǎo)電能力較好的金屬材質(zhì)導(dǎo)體即可，本實用新型對此不作限定。
[0065]上述實施例中,第一導(dǎo)電端為弧形電刷軌道，第二導(dǎo)電端為第一防雷電刷，在本實用新型的其它實施例中，弧形電刷軌道與第一防雷電刷還可以發(fā)生位置互換，即第一導(dǎo)電端為第一防雷電刷，第二導(dǎo)電端為弧形電刷軌道，因此也能達到相同的技術(shù)效果，在此不再贅述；相應(yīng)地，環(huán)形電刷軌道與第二防雷電刷也可以發(fā)生位置互換，即第三導(dǎo)電端為環(huán)形電刷軌道，第四導(dǎo)電端為第二防雷電刷，在此不再贅述。
[0066]需要說明的是，本實用新型中所述的第一防雷電刷及第二防雷電刷均為普通的電刷，只是為了突出這些電刷在本實用新型實施例中的作用及為了區(qū)分各個電刷的位置，將其定義為第一防雷電刷和第二防雷電刷。相應(yīng)地，弧形電刷軌道和環(huán)形電刷軌道為與電刷相配合的軌道，只是為了突出這些軌道的形狀將其定義為弧形電刷軌道和環(huán)形電刷軌道。
[0067]本實用新型實施例的上述技術(shù)方案具有如下有益效果:針對直驅(qū)風力發(fā)電機組，采用獨立的外部導(dǎo)流通道設(shè)計(接閃器-葉片引下線-風機葉片外表面的根部的弧形電刷軌道-第一防雷電刷-第二防雷電刷-機艙罩頂部且靠近發(fā)電機一側(cè)的環(huán)形電刷軌道-防雷引下線-塔筒-風機基礎(chǔ)-大地)，可以徹底解決雷電流對直驅(qū)風力發(fā)電機組中各個軸承的損害，從而降低直驅(qū)風力發(fā)電機組的故障發(fā)生。本方案中各個裝置之間均為電氣連接，且接觸良好，不存在任何間隙，因而可以有效地降低雷電流泄放通道的阻抗，大大提高了直擊雷防護通道的電氣導(dǎo)通性能，另外，通過軟銅電纜、銅編織帶或鍍鋅扁鋼實現(xiàn)第一防雷電刷和第二防雷電刷之間的電氣連接；采用軟銅電纜、銅編織帶或鍍鋅扁鋼以制造葉片引下線及防雷引下線，且該軟銅電纜、銅編織帶鍍鋅扁鋼的橫截面積不少于50mm2，更進一步大大提高了直擊雷防護通道的電氣導(dǎo)通性能。本實用新型實施例的技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)的導(dǎo)流通道安裝在機組內(nèi)部的防雷裝置相比，可杜絕對雷電進入機組的內(nèi)部而導(dǎo)致變槳柜及其周圍導(dǎo)線的受到干擾。本方案在防雷電刷處設(shè)計了發(fā)電機接粉裝置，可避免電刷摩擦后產(chǎn)生的粉塵進入到發(fā)電機內(nèi)部。
[0068]相應(yīng)地，本實用新型實施例還提供了一種直驅(qū)風力發(fā)電機組，包括葉片、與葉片相連的變槳軸承及輪轂、與輪轂相連的發(fā)電機、與發(fā)電機相連的絕緣機艙罩、與絕緣機艙罩相連的偏航軸承、與偏航軸承相連的塔筒及位于塔筒底部的風機基礎(chǔ)，此外，還包括本實用新型實施例提供的任何一種直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置。
[0069]本實用新型實施例提供的直驅(qū)風力發(fā)電機組具有如下有益效果:針對直驅(qū)風力發(fā)電機組，采用獨立的外部導(dǎo)流通道設(shè)計(接閃器-葉片引下線-風機葉片外表面的根部的弧形電刷軌道-第一防雷電刷-第二防雷電刷-機艙罩頂部且靠近發(fā)電機一側(cè)的環(huán)形電刷軌道-防雷引下線-塔筒-風機基礎(chǔ)-大地)，可以徹底解決雷電流對直驅(qū)風力發(fā)電機組中各個軸承的損害，從而降低直驅(qū)風力發(fā)電機組的故障發(fā)生。本方案中各個裝置之間均為電氣連接，且接觸良好，不存在任何間隙，因而可以有效地降低雷電流泄放通道的阻抗，大大提高了直擊雷防護通道的電氣導(dǎo)通性能，另外，通過軟銅電纜、銅編織帶或鍍鋅扁鋼實現(xiàn)第一防雷電刷和第二防雷電刷之間的電氣連接；采用軟銅電纜、銅編織帶或鍍鋅扁鋼以制造葉片引下線及防雷引下線，更進一步大大提高了直擊雷防護通道的電氣導(dǎo)通性能。本實用新型實施例的技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)的導(dǎo)流通道安裝在機組內(nèi)部的防雷裝置相比，可杜絕對雷電進入機組的內(nèi)部而導(dǎo)致變槳柜及其周圍導(dǎo)線的受到干擾。本方案在防雷電刷處設(shè)計了發(fā)電機接粉裝置，可避免電刷摩擦后產(chǎn)生的粉塵進入到發(fā)電機內(nèi)部。
[0070]以上所述，僅為本實用新型的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護范圍為準。
【權(quán)利要求】
1.一種直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置，包括設(shè)置在非金屬葉片上的用于接收雷電流的接閃器及與該接閃器電氣連接的葉片引下線，其特征在于，所述直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置還包括: 第一引雷電流部件，與所述葉片引下線電氣連接，且與發(fā)電機轉(zhuǎn)子的外表面絕緣連接； 第二引雷電流部件，與所述發(fā)電機轉(zhuǎn)子的外表面及絕緣機艙罩絕緣連接，所述第二引雷電流部件通過金屬導(dǎo)體與所述第一引雷電流部件電氣連接； 防雷引下線，用于電氣連接所述第二引雷電流部件與設(shè)置于塔筒內(nèi)的接地部件，以通過塔筒將雷電流泄放到大地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置，其特征在于，還包括:第一絕緣部件，設(shè)置在所述發(fā)電機轉(zhuǎn)子的外表面上且靠近所述葉片； 所述第一引雷電流部件包括第一導(dǎo)電端和第二導(dǎo)電端，所述第一導(dǎo)電端設(shè)置在所述葉片的根部上并與所述葉片引下線電氣連接，所述第二導(dǎo)電端設(shè)置在所述第一絕緣部件上并與所述金屬導(dǎo)體電氣連接，所述葉片轉(zhuǎn)動時所述第一導(dǎo)電端與所述第二導(dǎo)電端滑動接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置，其特征在于，還包括:第二絕緣部件，設(shè)置在所述發(fā)電機轉(zhuǎn)子的外表面上且靠近絕緣機艙罩； 所述第二引雷電流部件包括第三導(dǎo)電端和第四導(dǎo)電端，所述第三導(dǎo)電端設(shè)置在所述第二絕緣部件上并與所述 金屬導(dǎo)體電氣連接，所述第四導(dǎo)電端設(shè)置在所述絕緣機艙罩上、并與所述防雷引下線電氣連接，所述發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時所述第三導(dǎo)電端與所述第四導(dǎo)電端滑動接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置，其特征在于，所述第一導(dǎo)電端為具有預(yù)設(shè)弧度的金屬弧形電刷軌道，所述第二導(dǎo)電端為第一防雷電刷。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置，其特征在于，還包括:第一電刷接粉盒，設(shè)置在所述第一絕緣部件上，用于接收所述第一防雷電刷與所述弧形電刷軌道摩擦過程中產(chǎn)生的粉塵。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置，其特征在于，所述第三導(dǎo)電端為第二防雷電刷，所述第四導(dǎo)電端為環(huán)繞所述絕緣機艙罩的金屬環(huán)形電刷軌道。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置，其特征在于，還包括:第二電刷接粉盒，設(shè)置在所述第二絕緣部件上，用于接收所述第二防雷電刷與所述環(huán)形電刷軌道摩擦過程中產(chǎn)生的粉塵。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置，其特征在于，所述弧形電刷軌道或環(huán)形電刷軌道的粗糙度為R8~R12。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置，其特征在于，所述弧形電刷軌道的預(yù)設(shè)弧度至少為120°。
10.根據(jù)權(quán)利要求1~9任一項所述的直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置，其特征在于，所述防雷引下線采用扭纜方式繞過偏航軸承。
11.根據(jù)權(quán)利要求1~9任一項所述的直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置，其特征在于，所述金屬導(dǎo)體及所述防雷引下線采用軟銅電纜、銅編織帶或鍍鋅扁鋼。
12.根據(jù)權(quán)利要求1~9任一項所述的直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置，其特征在于，所述接地部件為設(shè)置在所述塔筒內(nèi)壁且與風機基礎(chǔ)電氣連接的接地耳板；或者所述接地部件為風機基礎(chǔ)，所述防雷引下線穿過所述塔筒直接與該風機基礎(chǔ)電氣連接。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置，其特征在于，還包括:兩組所述第一引雷電流部件和兩個所述第一絕緣部件，以及兩個所述第二防雷電刷和兩個所述第二絕緣部件； 三個第一防雷電刷通過三個第一絕緣部件按120°間隔均勻分布在所述發(fā)電機轉(zhuǎn)子的外表面上，且靠近所述葉片；三個弧形電刷軌道分布在三個所述葉片外表面的根部； 三個第二防雷電刷通過三個第二絕緣部件按120°間隔均勻分布在所述發(fā)電機轉(zhuǎn)子外表面上且靠近所述絕緣機艙罩。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置，其特征在于，三個第一防雷電刷與三個第二防雷電刷之間是對應(yīng)，每一對第一防雷電刷與第二防雷電刷之間的連線互相平行。
15.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置，其特征在于，所述第一防雷電刷和所述第二防雷電刷之間的金屬導(dǎo)體分別通過夾具固定在所述第一絕緣部件和所述第二絕緣部件各自的底座上。
16.根據(jù)權(quán)利要求6、7或8所述的直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置，其特征在于，所述直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置的雷電流泄放通道為: 接閃器-葉片引下線-弧形電刷軌道-第一防雷電刷-第二防雷電刷-環(huán)形電刷軌道-防雷引下線-接地部件-大地。
17.一種直驅(qū)風力發(fā)電機組，其特征在于，包括如權(quán)利要求1~16任一項所述的直驅(qū)風力發(fā)電機組的防雷裝置。
【文檔編號】F03D11/00GK203570513SQ201320746712
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】黃金鵬, 劉承前 申請人:北京金風科創(chuàng)風電設(shè)備有限公司