一种风力发电机气隙测量装置的制作方法

本发明涉及一种测量技术，特别是涉及一种风力发电机气隙测量装置。

背景技术：

在公开号为cn104154853a的中国发明专利申请中公开了一种采用电涡流传感器测量风力发电机气隙的方法，其通过设置径向电涡流传感器、轴向电涡流传感器，配合检测分析技术对风力发电机的定子和转子之间的气隙进行检测，从而提高风力发电机的气隙测量精度，同时也提高了定子和转子气隙控制精度，而且还能采集数据，通过大量的数据对设计进行反向验证。

但是这种设计只能在定子和转子某一气隙进行测量，而无法在其轴向一定范围内进行数据采集。但是在实际使用时，定子和转子之间的同轴度不可能达到100%，那么就意味着定子转子在周向（直径方向）上的间距会有变化，另外这种间距在轴向不同位置也有变化。通常通过单处测量气隙是无法判断定子和转子轴向上的偏差。而在定子、转子两端分别测量气隙的方式虽然能够判断其同轴度，但是由于在制造过程中，定子、转子相互靠近面不可能完全标准，那么就会导致就算知道同轴的偏差也无法准确获知轴向上某一处的气隙，这对于在前期设计、实验验证来说是必须知晓的，否则某一处气隙的突变会直接影响整机性能。

当然，可以在转子和定子轴向上设置无数组气隙测量结构，但是很显然，这种方式的成本极高，而且结构十分复杂，另外对定子或转子的影响非常大，得不偿失。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种风力发电机气隙测量装置，其结构简单，成本偏低，且能够实现定子、转子轴向上的气隙多点测量。

为实现上述目的，本发明提供了一种风力发电机气隙测量装置，包括，保护筒，所述的保护筒两端开口且其内部由一端开口向另一端开口依次安装有第一隔盘、第二隔板、第三隔盘、第四隔盘，所述的第一隔盘、第四隔盘分别将保护筒两端开口封闭；

所述的第二隔板、第三隔盘均固定在定子外壁上，所述的定子内部安装有转子，定子内壁与转子外壁之间为径向气隙，定子内端面与转子端面之间为轴向气隙；

所述的定子上设置有至少两条贯穿其侧壁的检测滑槽，所述的检测滑槽与检测滑块可滑动装配，滑动方向为定子轴向；

所述的检测滑块内安装有径向电涡流传感器，所述的转子周向上设置有数个第一感应条；

所述的定子两端分别与第一转轴、第二转轴一端装配固定，所述的第一转轴、第二转轴另一端分别穿过第一隔盘、第四隔盘后伸出保护筒外；

所述的检测滑块远离转子一端装入检测滑孔内，所述的检测滑孔设置在滑动环上，且延伸入动力块中，所述的动力块至少有两个且动力块两两之间通过连接弧板连接固定，从而形成滑动环，所述的滑动环内侧与定子外壁贴合；

所述的动力块上设置有动力螺孔，且至少一个动力块在轴向的两侧上分别设置有形成感应槽，另外动力块上还设置有电气连接槽，两个相邻电气连接槽之间通过电气连接板连接，所述的径向电涡流传感器的导线、数据线接入电气连接槽的线路中，并通过总接线与外部设备导电连接或通讯连接。

优选地，所述的第一感应条内安装有磁铁，当第一感应条靠近径向电涡流传感器时，其会根据磁场强度产生不同强度的电信号，从而可以判断个第一感应条距离径向电涡流传感器的距离。

优选地，所述的转子与第一转轴装配的端面上还设置有第二感应条，所述的定子与转子设置有第二感应条端面正对的内侧端面上分别安装有键相传感器、轴向电涡流传感器。

优选地，不同的动力螺孔分别与第一螺杆、第二螺杆、第三螺杆、第四螺杆通过螺纹旋合装配，所述的第一螺杆、第二螺杆、第三螺杆、第四螺杆一端与第四隔盘可转动装配，另一端穿出第一隔盘后分别与第一带轮、第二带轮、第三带轮、第四带轮装配固定，且所述的第一螺杆穿过第一隔盘后与电机的输出轴装配固定；

所述的第一带轮、第二带轮、第三带轮、第四带轮之间通过皮带连接并形成带传动结构，所述的皮带通过张紧轮压紧，所述的张紧轮安装在张紧轴上，所述的张紧轴两端分别与第一隔盘、第二隔盘可转动装配，且所述的张紧轴内部中空，所述的总接线穿过张紧轴内部后绕过导向轮，然后与绕线筒缠绕。

优选地，第一带轮、第二带轮、第三带轮、第四带轮、张紧轮为同步带轮，而皮带为同步带且其内外两侧分别设置有同步卡齿。

优选地，所述的导向轮与导向轴可转动装配，所述的导向轴两端分别与第三轴板、第四轴板装配固定，所述的第三轴板、第四轴板分别固定在第二隔盘上；

所述的绕线筒通过螺纹与绕线轴旋合装配，所述的绕线轴一端与第二轴板可转动装配、另一端穿过第一轴板后与第二斜齿轮装配固定，所述的绕线轴与第一轴板可转动装配；

所述的绕线筒两端分别与推力球轴承的轴圈装配固定，推力球轴承的座圈分别与阻力弹簧一端贴紧，阻力弹簧另一端分别与第一轴板、第二轴板贴紧，且阻力弹簧分别套装在绕线轴上；

所述的第二斜齿轮与第一斜齿轮啮合传动，所述的第一斜齿轮安装在第二螺杆端部。

优选地，还包括定位组件，定位组件包括，定位板，所述的定位板固定在保护筒内侧且定位板上分别设置有定位滑槽、感应滑槽、定位滑孔、定位复位孔，所述的定位滑槽与定位滑块可滑动装配，且所述的定位滑块通过定位连接块与与之靠近的动力块连接固定；

所述的定位滑块底部设置有感应滑块，所述的感应滑块装入感应滑槽内且可在感应滑槽内、转子轴向上滑动；

所述的定位滑孔内安装有定位滑杆，所述的定位滑杆一端上安装有滚珠、另一端固定有弹性套，且固定有弹性套一端装入定位复位孔内，弹性套开放端与触发导向筒的内部可轴向上移动装配，所述的触发导向筒底部与触发杆可轴向上移动装配，所述的触发杆底部与触发按钮装配固定；

所述的触发按钮安装在感应板上，感应板固定在定位板上。

优选地，所述的触发按钮有多个，且每个触发按钮按照间隔分布在感应板上并位于感应滑槽下方；

所述的触发导向筒固定在感应板上且其顶部装入定位复位孔内；

初始状态时，滚珠顶部高于感应滑槽底面，定位滑杆与触发杆之间具有触发间隙，此时触发按钮等待信号输入。

优选地，感应滑块位于转子轴向的两侧分别设置有导向斜面，而滚珠可在定位滑杆内做球形转动。

优选地，所述的检测滑槽内外两侧附近分别设置有导向缺槽，所述的导向缺槽分别与导向凸块可滑动装配，所述的导向凸块分别设置在检测滑块外侧；所述的检测滑块装入检测滑孔内且检测滑块顶面与检测滑孔内侧顶面之间设置有顶紧弹簧，所述的顶紧弹簧将检测滑块顶紧在定子上。

发明的有益效果是：

1、本发明可以在转子和定子轴向上对第一气隙进行多点检测，从而判断多点的第一气隙，为实验时的验证、机器运行提供状态监控和参数采集，为后期检修、维护、设计提供参考数据。

2、本发明通过定位组件实现对径向电涡流传感器进行多点、准确定位，从而对采样点的第一气隙所在位置提供定位，以提高检测精度和参数采集能力。

3、本发明通过绕线筒对总接线进行收放，一方面防止总接线受到较大拉力而扯坏，另一方面防止总接线与其它结构钩挂、缠绕。

附图说明

图1是本发明一种风力发电机气隙测量装置的结构示意图。

图2是本发明一种风力发电机气隙测量装置的结构示意图。

图3是本发明一种风力发电机气隙测量装置的结构示意图。

图4是本发明一种风力发电机气隙测量装置的结构示意图。

图5是本发明一种风力发电机气隙测量装置的结构示意图。

图6是本发明一种风力发电机气隙测量装置的结构示意图。

图7是本发明一种风力发电机气隙测量装置的结构示意图。

图8是本发明一种风力发电机气隙测量装置的结构示意图。

图9是图8中f1处放大图。

图10是本发明一种风力发电机气隙测量装置的滑动环结构示意图。

图11是本发明一种风力发电机气隙测量装置的定子和转子处结构示意图。

图12是本发明一种风力发电机气隙测量装置的定位组件结构示意图。

图13是本发明一种风力发电机气隙测量装置的定位组件结构示意图。

图14是本发明一种风力发电机气隙测量装置的弹性套结构示意图。

图15是本发明一种风力发电机气隙测量装置的径向电涡流传感器安装结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

参见图1-图15，一种风力发电机气隙测量装置，包括，保护筒110，所述的保护筒110两端开口且其内部由一端开口向另一端开口依次安装有第一隔盘210、第二隔板220、第三隔盘230、第四隔盘240，所述的第一隔盘210、第四隔盘240分别将保护筒110两端开口封闭；

所述的第二隔板220、第三隔盘230均固定在定子120外壁上，所述的定子120内部安装有转子140，定子120内壁与转子140外壁之间为径向气隙101，定子120内端面与转子140端面之间为轴向气隙102；

所述的定子120上设置有至少两条贯穿其侧壁的检测滑槽121，所述的检测滑槽121与检测滑块560可滑动装配，滑动方向为定子轴向；

所述的检测滑块560内安装有径向电涡流传感器621，所述的转子140周向上设置有数个第一感应条141，所述的第一感应条141内安装有磁铁，当第一感应条141靠近径向电涡流传感器621时，其会根据磁场强度产生不同强度的电信号，从而可以判断个第一感应条141距离径向电涡流传感器621的距离，通过这个距离就可以推断气隙。

所述的定子140两端分别与第一转轴310、第二转轴320一端装配固定，所述的第一转轴310、第二转轴320另一端分别穿过第一隔盘210、第四隔盘240后伸出保护筒110外，实际使用时，所述的第一转轴310与变速箱输入轴连接，从而将动力输入变速箱，并经过变速箱提速后输入发电机，而第二转轴则与扇叶转轴装配，通过风力发电机扇叶驱使转动，从而带动转子转动；

所述的转子与第一转轴310装配的端面上还设置有第二感应条142，所述的定子120与转子设置有第二感应条142端面正对的内侧端面上分别安装有键相传感器611、轴向电涡流传感器612，所述的第二感应条142内部内置有磁铁。当转子转动时，键相传感器611检测转子转速，而轴向电涡流传感器检测定子120内侧端面与转子140与第一转轴310装配端面的轴向距离，从而判断定子是否发生轴向移动。

所述的检测滑块560远离转子140一端装入检测滑孔521内，所述的检测滑孔521设置在滑动环500上，且延伸入动力块510中，所述的动力块510至少有两个且动力块510两两之间通过连接弧板520连接固定，从而形成滑动环500，所述的滑动环500内侧与定子外壁贴合；

所述的动力块510上设置有动力螺孔512，且至少一个动力块510在轴向的两侧上分别设置有形成感应槽511，另外动力块510上还设置有电气连接槽513，两个相邻电气连接槽513之间通过电气连接板530连接，所述的径向电涡流传感器621的导线、数据线等接入电气连接槽513的线路中，并通过总接线540与外部设备导电连接或通讯连接，从而将径向电涡流传感器收集的信号传输至外部设备进行处理、分析；

不同的动力螺孔512（此时动力块510由四个）分别与第一螺杆331、第二螺杆332、第三螺杆333、第四螺杆334通过螺纹旋合装配，所述的第一螺杆331、第二螺杆332、第三螺杆333、第四螺杆334一端与第四隔盘240可转动装配，另一端穿出第一隔盘210后分别与第一带轮421、第二带轮422、第三带轮423、第四带轮424装配固定，且所述的第一螺杆331穿过第一隔盘210后与电机410的输出轴装配固定，从而使得电机410可以驱动第一螺杆331周向转动；

所述的第一带轮421、第二带轮422、第三带轮423、第四带轮424之间通过皮带420连接并形成带传动结构，所述的皮带420通过张紧轮425压紧，从而防止松动，所述的张紧轮425安装在张紧轴335上，所述的张紧轴335两端分别与第一隔盘210、第二隔盘220可转动装配，且所述的张紧轴335内部中空，所述的总接线穿过张紧轴335内部后绕过导向轮450，然后与绕线筒440缠绕；

第一带轮421、第二带轮422、第三带轮423、第四带轮424、张紧轮425可以是同步带轮，而皮带为同步带且其内外两侧分别设置有同步卡齿，从而驱动第一带轮421、第二带轮422、第三带轮423、第四带轮424、张紧轮425以相同的线速度转动。

所述的导向轮450与导向轴340可转动装配，所述的导向轴340两端分别与第三轴板213、第四轴板214装配固定，所述的第三轴板213、第四轴板214分别固定在第二隔盘220上；

所述的绕线筒440通过螺纹与绕线轴350旋合装配，所述的绕线轴350一端与第二轴板212可转动装配、另一端穿过第一轴板211后与第二斜齿轮552装配固定，所述的绕线轴350与第一轴板211可转动装配；

所述的绕线筒440两端分别与推力球轴承441的轴圈装配固定，推力球轴承441的座圈分别与阻力弹簧430一端贴紧，阻力弹簧430另一端分别与第一轴板211、第二轴板212贴紧，且阻力弹簧430分别套装在绕线轴350上。使用时，由于绕线筒440与绕线轴350通过螺纹旋合装配，故绕线轴350转动时会带动绕线筒440周向转动进行绕线，但是由于有阻力弹簧430提供轴向阻力，使得绕线筒440与绕线轴350不同步转动（角速度不同步），那么绕线筒440就会在螺纹作用下在轴向上移动。从而使得总接线540不会只缠绕在绕线筒某一处，而是分布在绕线筒轴向上。这就能防止绕线筒绕线后不会过粗，从而影响使用。

所述的第二斜齿轮552与第一斜齿轮551啮合传动，所述的第一斜齿轮551安装在第二螺杆332端部，当第二螺杆332转动时会直接驱动绕线轴350转动。

使用时，电机410驱动第一螺杆331周向转动，第一螺杆331通过皮带420分别驱动第二螺杆332、第三螺杆333、第四螺杆334、张紧轴425转动，从而驱动滑动环500沿着其轴向移动；

与此同时，第二螺杆驱动绕线轴转动，从而实现对总接线的同步缠绕或释放，使得总接线不会受到较大的拉力，也就避免了总接线的受损，同时，及时缠绕总接线还能防止总接线过松，导致总接线与其它零部件产生缠绕、钩挂。

所述的电机410安装在电机支撑板130上，电机支撑板130两端分别与第一隔盘210、第二隔盘220装配固定。

由于滑动环500移动时会驱动径向电涡流传感器621同步移动，这就使得径向电涡流传感器621可以在转子轴向上进行多点检测，从而实现一套径向电涡流传感器621检测多处第一气隙101。这无疑是比较低成本的方式，而且是同一套径向电涡流传感器621检测，其精确度比较稳定，从而降低系统误差。

在实际使用中，一般需要知晓径向电涡流传感器621在何处进行数据采集，那么对径向电涡流传感器621定位就显得十分重要，且定位的精度直接影响后期数据的分析，设计参数的准确性，以及验证的准确性。目前一般采用激光传感器、位置传感器、光电传感器预先固定在需要定点位置，等到检测物达到检测位置后即可判定为其达到目标位置。这种设计只适合少量位置的定位，而且各个定位点必须有较大的间距，否则会产生干扰。而且成本高、结构复杂，与本案的设计理念背道而驰。因此，申请人提出定位组件，其能够避免上述情况，且定位精度高。

参见图9、图12-图13，定位组件，包括，定位板660，所述的定位板660固定在保护筒110内侧且定位板660上分别设置有定位滑槽661、感应滑槽662、定位滑孔663、定位复位孔664，所述的定位滑槽661与定位滑块572可滑动装配，且所述的定位滑块572通过定位连接块571与与之靠近的动力块510连接固定；

所述的定位滑块572底部设置有感应滑块573，所述的感应滑块573装入感应滑槽662内且可在感应滑槽662内、转子轴向上滑动；

所述的定位滑孔663内安装有定位滑杆642，所述的定位滑杆642一端上安装有滚珠641、另一端固定有弹性套643，且固定有弹性套643一端装入定位复位孔664内，弹性套643开放端与触发导向筒631的内部可轴向上移动装配，所述的触发导向筒631底部与触发杆632可轴向上移动装配，所述的触发杆632底部与触发按钮装配固定，触发按钮可以参考现有遥控器的按钮，其通过压力触发。

所述的触发按钮安装在感应板630上，感应板630固定在定位板660上。所述的触发按钮有多个，且每个触发按钮按照一定的间隔分布在感应板630上并位于感应滑槽662下方；

所述的触发导向筒631固定在感应板630上且其顶部装入定位复位孔664内。这种设计使得定位滑杆642可以准确地对触发杆施加压力，从而使得触发按钮获得压力而触发，从而产生信号输入。

初始状态时，滚珠641顶部高于感应滑槽662底面，定位滑杆642与触发杆632之间具有触发间隙601，此时触发按钮等待信号输入。

当感应滑块573经过滚珠641上方时，其会压迫滚珠641，从而使得定位滑杆受到轴向向下压力，定位滑杆下压，穿过触发间隙601对触发按钮施加压力，触发按钮获得信息输入，系统判定感应滑块达到此定位滑杆处，从而推算径向电涡流传感器所在位置。

而感应滑块573不与滚珠641压紧，也就是感应滑块不位于滚珠641正上方时，定位滑杆642会在弹性套643弹力的作用下复位，再次高于感应滑槽662底面，此时，触发间隙601再次产生，系统判定感应滑块573移动。

这种设计成本很低，而且比较耐用，其原理就是遥控器按钮输入信号，并通过对各个触发按钮进行编号、定位，以此为参考对感应滑块573进行定位。成本十分低廉，而且定位精度很高。同时，由于具有多个触发按钮，在实际使用时，只要达到需要达到位置的触发按钮前就可以进行减速，从而稳定地达到该位置。而且触发按钮可以做到很小，也就是通过密集的触发按钮可以实现高精度的调控，这是现有定位技术所达不到的。

优选地，为了防止感应滑块573与滚珠641在转子轴向上产生剪切力，从而影响其运行，申请人在感应滑块573位于转子轴向的两侧分别设置有导向斜面5731。而滚珠641可以在定位滑杆642内做球形转动（任一方向转动），可以有效降低感应滑块573与滚珠641的摩擦力，从而延长使用寿命。

优选地，为了对滑动环500在轴向上运行的极限位置进行定位，可以在第三隔盘230、第四隔盘240分别与感应槽511对应处设置第一行程开关651、第二行程开关652，当感应槽511触发第一行程开关651或第二行程开关652时就认定为滑动环500达到极限位置，电机不再在同一方向上转动。

参见图14，所述的弹性套643采用弹性材料制成，其具有弹性，且所述的弹性套643上分别设置有固定套6433、分割槽6432，所述的分割槽6432将弹性套643分割为多条弹性片6431。这种设计主要是为了防止弹性套643弹力过大，影响定位滑杆移动。

参见图15，所述的检测滑槽121内外两侧附近分别设置有导向缺槽122，所述的导向缺槽122分别与导向凸块561可滑动装配，所述的导向凸块561分别设置在检测滑块560外侧，这种设计可以防止径向电涡流传感器621在定子径向上发生移动；所述的检测滑块560装入检测滑孔521内且检测滑块560顶面与检测滑孔521内侧顶面之间设置有顶紧弹簧580，所述的顶紧弹簧580将检测滑块560顶紧在定子上。这种设计避免滑动环500内侧不是完全的圆形而造成径向电涡流传感器621在定子径向上发生移动，从而影响检测精度。

本发明的具体使用方式可以参考公开号为cn104154853a的中国发明专利申请。

发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。