[发明专利]风轮机、大电流连接器及其使用

说明书

技术领域

本发明涉及如权利要求1的前序部分所述的连接到公用电网或其它电负荷上的风轮机、如权利要求23的前序部分所述的大电流连接器及其使用。

背景技术

现有技术中已知的风轮机包括锥形风轮机塔架和设置在所述塔架顶部的风轮机引擎舱。该引擎舱上通过低速轴连接有包括多个风轮机叶片的风轮机转子，该低速轴从引擎舱的前面伸出，如图1所示。

当通过导体传导电流时，该导体的温度升高。当温度升高时，导体膨胀，并且尤其是导体的长度将增加。当温度再次下降时，导体相应收缩。

如果导体是包括多个扭铰式导体的电缆，则在某种程度上导体的“绕组”将能吸收这种运动，但如果电缆是相当大直径的实心导体，则电缆的这种运动可能很强烈，并因此可能很有破坏性。

如果导体连接两个固定的电气部件，则电缆的这种延伸和收缩可能导致电缆弯曲或者在所述部件上施加相当大的应力。这当然是不利的，因为它可能损害电缆的绝缘，可能损坏所述部件或者产生不希望有的情况，这可能导致短路或其它种类损坏。

例如，风轮机具有一个或多个发电机以将风能转变成电流。现有技术中已知的风力发电机包括转子和定子。例如，通过齿轮将风轮机叶片连接到发电机中的转子上。当叶片旋转时，因而转子也旋转，并产生大电流的电力。

为了从转子的电磁体中引出电流，将转子轴装备多个集电环，所述集电环通过多个较厚的实心导体连接到它们各自的转子线圈。这些导体通常制成具有直径高达10mm或更多的实心棒，且它们通常用铜或者其它具有极好传导电流性质的材料制成。另一方面，转子轴通常用钢制成，从而使它能经受所承载的大载荷。

因此，导体的膨胀系数通常比轴膨胀系数大，并且比如由于损失，导体在使用期间变得很热。这意味着导体比轴延伸和收缩更多，这种情况导致电缆和轴或者其它不相应延伸的固定的相邻部件之间的相对运动。

这种相对运动很不利，因为电缆的绝缘可能由于摩擦而损坏或者电缆可能出现断裂损失，在最坏情况下，这可能导致短路，而短路对电缆、发电机或其它部件可能具有很大的破坏性。

因此，本发明的目的是提供一种用于处理大电流导体的延伸和收缩的技术，由此减少损坏导体或其它部件的危险。

尤其是，本发明的目的是提供一种用于处理风轮机中的大电流导体的延伸和收缩的技术。

发明内容

本发明提供一种连接到公用电网或其它电负载上的风轮机。该风轮机包括至少一个产生大电流的发电机、至少一个传导大电流的基本非柔性的导体以及一大电流连接器，该大电流连接器包括能传导电流的外壳，其中该外壳包括两个或多个开口，所述开口用于容纳该导体的至少两个导体端部，其特征在于，所述开口包括一个或多个连接机构，所述连接机构用于提供所述导体端部和所外壳之间的电连接，所述连接机构设计成使导体端部能在导体纵向方向上基本不受限制地运动。

现代风轮机产生大量的大电流电力，由于风轮机中并且尤其是引擎舱中很有限的空间，所以移动、延伸、收缩或弯曲大电流导体是很不希望的，因为—由于有限的空间—导体绝缘被损坏或发生其它问题的概率较高。

而且，风轮机损坏的后果特别严重，因为该损坏的维修费用很高，维修费用高是由于风轮机难以接近以及由于其经常处于偏僻的位置如离岸。

因此，提供具有连接机构的连接器使导体端部能在纵向上基本自由移动是有利的，因为它提供一种控制导体运动的方法—该导体的运动源自导体中温度的变化，因而减少或消除了导体弯曲或者以不希望的方式在导体连接点或导体本身中出现应力的危险。

在本发明的情况下，所述连接机构与所述外壳是分开的。

通过使连接机构与外壳分离，可将连接机构制成比较廉价的磨损部件。而且，由此可将导体与外壳之间的连接设计成使得该连接仅限制导体在一定程度上自由移动的能力。

在本发明的情况下，所述一个或多个连接机构形成圆形，并提供到所述导体端部上的多个传导电流的接触点。

将连接机构形成圆形是有利的，因为它能一直围绕圆导体传导电流，使连接机构具有多个传导电流的接触点是有利的，因为它使连接机构具有良好的传导电流的性质。

在本发明的情况下，所述一个或多个连接机构是圆形螺旋弹簧。

螺旋弹簧比较容易制造，并且它的传导电流的性质可以通过选择材料、线直径(thread diameter)和绕组数而很具体地控制，所述绕组数限定接触点的数量。这是有利的，因为由此可使连接机构的尺寸适于具体的应用，以便降低成本。