水輪發(fā)電機(jī)三相大容量交流集電環(huán)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水輪發(fā)電機(jī)三相大容量交流集電環(huán)裝置，其裝置采用分流環(huán)降低電流流過集電環(huán)裝置時(shí)的發(fā)熱，采用特殊散熱結(jié)構(gòu)的集電環(huán)增強(qiáng)散熱，避免集電環(huán)過熱發(fā)生事故，非常適合在可變速水輪發(fā)電機(jī)上使用。該裝置包括設(shè)置在發(fā)電機(jī)頂軸上的集電環(huán)、中空導(dǎo)電桿、分流環(huán)、固定螺母、軸絕緣環(huán)等。集電環(huán)裝置由三個(gè)集電環(huán)組成，以便連接三相交流電源，每個(gè)集電環(huán)設(shè)兩根中空導(dǎo)電桿穿過發(fā)電機(jī)頂軸與內(nèi)腔的勵(lì)磁銅排連接。三組中空導(dǎo)電桿分別設(shè)置在頂軸內(nèi)三個(gè)不同軸向截面上，按圓周120°均勻分布，增大了頂軸內(nèi)的安裝空間，也消除了機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)過程中重量不對(duì)稱造成的振動(dòng)，提高了運(yùn)行的穩(wěn)定性。
【專利說明】水輪發(fā)電機(jī)三相大容量交流集電環(huán)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及水輪發(fā)電機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種水輪發(fā)電機(jī)用三相大容量交流集電環(huán)裝置。
【背景技術(shù)】:
[0002]集電環(huán)裝置是將勵(lì)磁電流由靜止的水輪發(fā)電機(jī)刷架引至旋轉(zhuǎn)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的電流導(dǎo)通裝置?，F(xiàn)有的水輪發(fā)電機(jī)均為恒速發(fā)電機(jī)，勵(lì)磁電流均為直流，且電流不大，所以集電環(huán)都是兩極的(正極和負(fù)極)。隨著新型可變速水輪發(fā)電機(jī)的出現(xiàn)，為保證變速范圍內(nèi)發(fā)電機(jī)定子發(fā)出恒頻的三相交流電，其轉(zhuǎn)子必須采用三相大電流交流勵(lì)磁。隨發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)的集電環(huán)與固定的電刷摩擦發(fā)熱、交流電的趨膚效應(yīng)造成電流在導(dǎo)電桿上的不均勻、大電流通過導(dǎo)體時(shí)的發(fā)熱必須特殊考慮，否則將造成集電環(huán)局部過熱導(dǎo)致事故發(fā)生。目前三相大容量交流集電環(huán)技術(shù)是可變速水輪發(fā)電機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。

【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0003]本發(fā)明的目的是公開一種水輪發(fā)電機(jī)三相大容量交流集電環(huán)裝置，其具有結(jié)構(gòu)簡單、散熱效果好、承受電流大、安裝簡便、絕緣效果好等特點(diǎn)，可以較好地解決可變速水輪發(fā)電機(jī)三相大容量交流集電環(huán)的發(fā)熱問題。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:包括設(shè)置在發(fā)電機(jī)頂軸上的具有特殊散熱結(jié)構(gòu)的集電環(huán)、連接集電環(huán)和發(fā)電機(jī)頂軸內(nèi)部勵(lì)磁銅排的中空導(dǎo)電桿、中空導(dǎo)電桿與集電環(huán)之間的分流環(huán)，分流環(huán)固定螺母，勵(lì)磁銅排螺母，集電環(huán)與發(fā)電機(jī)頂軸之間的軸絕緣環(huán)，所述的集電環(huán)裝置由3個(gè)具有特殊散熱結(jié)構(gòu)的集電環(huán)組成，分別對(duì)應(yīng)三相交流電源，每個(gè)集電環(huán)設(shè)置2根中空導(dǎo)電桿穿過發(fā)電機(jī)頂軸與軸內(nèi)腔的2根勵(lì)磁銅排分別連接，并用勵(lì)磁銅排螺母固定，3組中空導(dǎo)電桿分別設(shè)置在發(fā)電機(jī)頂軸的3個(gè)不同軸向截面上，按圓周120°角度均勻分布。
[0005]所述的水輪發(fā)電機(jī)三相大容量交流集電環(huán)裝置，中空導(dǎo)電桿為中空結(jié)構(gòu)，其外圓側(cè)面穿過發(fā)電機(jī)頂軸的部分包絕緣層，其伸出發(fā)電機(jī)頂軸外的部分不設(shè)置絕緣層，利用空氣散熱，中空導(dǎo)電桿與集電環(huán)之間夾分流環(huán)，并用分流環(huán)固定螺母把緊，分流環(huán)為360°包在集電環(huán)外圓上，并用螺釘固定。
[0006]所述的水輪發(fā)電機(jī)三相大容量交流集電環(huán)裝置，每個(gè)集電環(huán)的環(huán)面均開設(shè)散熱槽，集電環(huán)本體內(nèi)部設(shè)散熱斜孔，散熱槽通過槽底小孔與內(nèi)部的散熱斜孔聯(lián)通，集電環(huán)套裝在發(fā)電機(jī)頂軸外表面，其與發(fā)電機(jī)頂軸之間套有軸絕緣環(huán)。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:
[0008]1、本發(fā)明的中空導(dǎo)電桿為中空結(jié)構(gòu)，根據(jù)交流電趨膚效應(yīng)原理充分利用了材料，增加了散熱面積，中空導(dǎo)電桿伸出發(fā)電機(jī)頂軸外的部分不設(shè)置絕緣層，利用機(jī)組高速旋轉(zhuǎn)使大電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量充分散發(fā)到空氣中，每相勵(lì)磁電流采用2根中空導(dǎo)電桿傳導(dǎo)，減小了中空導(dǎo)電桿的發(fā)熱。
[0009]2、本發(fā)明的集電環(huán)裝置中的3組共6根中空導(dǎo)電桿在發(fā)電機(jī)頂軸內(nèi)部分別設(shè)置在3個(gè)不同的軸向截面上，且按圓周120°均勻分布，增大了在發(fā)電機(jī)頂軸內(nèi)的安裝空間，更利于操作，均勻分布的結(jié)構(gòu)也消除了發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)由于重量分配不均勻造成的振動(dòng)，提高了轉(zhuǎn)子運(yùn)行的穩(wěn)定性。
[0010]3、本發(fā)明的3個(gè)集電環(huán)分別與三相交流電源對(duì)應(yīng)連接，集電環(huán)外圓周的散熱槽增加了散熱面積，使電流流過電刷與集電環(huán)接觸面產(chǎn)生的熱量和電刷與集電環(huán)摩擦產(chǎn)生的熱量充分散發(fā)到空氣中，集電環(huán)本體內(nèi)部設(shè)置的斜孔及外圓周散熱槽底與內(nèi)部斜孔聯(lián)通的徑向小孔組成了集電環(huán)的通風(fēng)道，使集電環(huán)隨發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的風(fēng)從斜孔進(jìn)入集電環(huán)本體，再從徑向小孔流出，加強(qiáng)了散熱效果，也減少了電刷與集電環(huán)摩擦產(chǎn)生的碳粉在集電環(huán)表面的堆積，避免了集電環(huán)過熱發(fā)生事故。
[0011]4、本發(fā)明的分流環(huán)為360°貼緊在集電環(huán)外側(cè)，增大了集電環(huán)和分流環(huán)的接觸面積，使集電環(huán)導(dǎo)流的大電流均勻傳導(dǎo)到分流環(huán)上，降低了二者的接觸電流密度，降低了大電流流過兩種材料接觸面時(shí)的發(fā)熱。
[0012]5、本發(fā)明的集電環(huán)與發(fā)電機(jī)頂軸之間設(shè)置的絕緣環(huán)、中空導(dǎo)電桿穿過頂軸部分包繞的絕緣層保證了勵(lì)磁電流與發(fā)電機(jī)頂軸的有效絕緣，防止了漏電、放電、爬電等事故的發(fā)生。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0013]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖
[0014]圖2為圖1的A-A剖視圖
[0015]圖3為圖2的B向視圖
[0016]圖4為圖3的C-C向旋轉(zhuǎn)視圖
[0017]圖5為本發(fā)明的應(yīng)用示意圖
[0018]圖6為圖5的D向視圖
[0019]圖中，1、集電環(huán)；2、發(fā)電機(jī)頂軸；3、中空導(dǎo)電桿；4、分流環(huán)；5、軸絕緣環(huán)；6、分流環(huán)固定螺母；7、勵(lì)磁銅排；8、勵(lì)磁銅排固定螺母；9、螺釘；10、電刷；11、絕緣墊圈；12、絕緣墊塊
【具體實(shí)施方式】:
[0020]如圖1所示，水輪發(fā)電機(jī)三相大容量交流集電環(huán)裝置，包括設(shè)置在發(fā)電機(jī)頂軸2上的具有特殊散熱結(jié)構(gòu)的集電環(huán)1、連接集電環(huán)I和發(fā)電機(jī)頂軸2內(nèi)部勵(lì)磁銅排7的中空導(dǎo)電桿3、中空導(dǎo)電桿3與集電環(huán)I之間的分流環(huán)4、分流環(huán)固定螺母6、集電環(huán)I與發(fā)電機(jī)頂軸2之間的軸絕緣環(huán)5、勵(lì)磁銅排固定螺母8等。集電環(huán)裝置共3個(gè)具有特殊散熱結(jié)構(gòu)的集電環(huán)1，以與三相交流電源對(duì)應(yīng)連接。根據(jù)交流電的趨膚效應(yīng)特性，每個(gè)集電環(huán)設(shè)置2根中空導(dǎo)電桿3穿過發(fā)電機(jī)頂軸2，與軸內(nèi)腔的勵(lì)磁銅排7連接。
[0021 ] 如圖1、2所示，3組共6根中空導(dǎo)電桿3分別設(shè)置在發(fā)電機(jī)頂軸2的3個(gè)不同軸向截面上，按圓周120°角度均勻分布，這樣在發(fā)電機(jī)頂軸2內(nèi)部留出了足夠的安裝空間，也消除了機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)過程中由于重量不對(duì)稱造成的振動(dòng)，提高了運(yùn)行的穩(wěn)定性。中空導(dǎo)電桿3與集電環(huán)I之間夾分流環(huán)4，并用固定螺母6把緊，分流環(huán)4為360°包在集電環(huán)I外圓上，并用螺釘9固定，這樣大電流通過分流環(huán)4與集電環(huán)I的接觸面?zhèn)鲗?dǎo)，減少了接觸面產(chǎn)生的熱量。中空導(dǎo)電桿3為中空結(jié)構(gòu)，其外圓側(cè)面穿過發(fā)電機(jī)頂軸2的部分包絕緣層，其伸出發(fā)電機(jī)頂軸2外的部分不設(shè)置絕緣層以便利用空氣散熱。每相勵(lì)磁電流采用2根中空導(dǎo)電桿傳導(dǎo)，減小了中空導(dǎo)電桿的發(fā)熱。
[0022]如圖3、4所示，集電環(huán)I外圓周開設(shè)的散熱槽增加了散熱面積，使電流流過電刷10與集電環(huán)I接觸面產(chǎn)生的熱量和高速旋轉(zhuǎn)的集電環(huán)I與固定的電刷10摩擦產(chǎn)生的熱量充分散發(fā)到空氣中。如圖4所示，集電環(huán)I本體內(nèi)部設(shè)置的斜孔及外圓周散熱槽底與內(nèi)部斜孔聯(lián)通的徑向小孔組成了集電環(huán)I的通風(fēng)道，使集電環(huán)I隨發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的風(fēng)從斜孔進(jìn)入集電環(huán)I本體，再從徑向小孔流出，加強(qiáng)了散熱效果，也減少了電刷10與集電環(huán)I摩擦產(chǎn)生的碳粉在集電環(huán)I表面的堆積，避免了集電環(huán)I過熱發(fā)生事故。
【權(quán)利要求】
1.一種水輪發(fā)電機(jī)三相大容量交流集電環(huán)裝置，包括設(shè)置在發(fā)電機(jī)頂軸(2)上的具有特殊散熱結(jié)構(gòu)的集電環(huán)(I)、連接集電環(huán)(I)和發(fā)電機(jī)頂軸(2)內(nèi)部勵(lì)磁銅排(7)的中空導(dǎo)電桿(3)、中空導(dǎo)電桿(3)與集電環(huán)(I)之間的分流環(huán)(4)，分流環(huán)固定螺母(6)，勵(lì)磁銅排螺母(8)，集電環(huán)(I)與發(fā)電機(jī)頂軸(2)之間的軸絕緣環(huán)(5)，其特征是:所述的集電環(huán)裝置由3個(gè)具有特殊散熱結(jié)構(gòu)的集電環(huán)(I)組成，分別對(duì)應(yīng)三相交流電源，每個(gè)集電環(huán)(I)設(shè)置2根中空導(dǎo)電桿(3)穿過發(fā)電機(jī)頂軸(2)與軸內(nèi)腔的2根勵(lì)磁銅排(7)分別連接，并用勵(lì)磁銅排螺母(8)固定，3組中空導(dǎo)電桿(3)分別設(shè)置在發(fā)電機(jī)頂軸(2)的3個(gè)不同軸向截面上，按圓周120°角度均勻分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水輪發(fā)電機(jī)三相大容量交流集電環(huán)裝置，其特征是:中空導(dǎo)電桿(3)為中空結(jié)構(gòu)，其外圓側(cè)面穿過發(fā)電機(jī)頂軸(2)的部分包絕緣層，其伸出發(fā)電機(jī)頂軸(2)外的部分不設(shè)置絕緣層，利用空氣散熱，中空導(dǎo)電桿(2)與集電環(huán)(I)之間夾分流環(huán)(4)，并用分流環(huán)固定螺母(6)把緊，分流環(huán)(4)為360°包在集電環(huán)(I)外圓上，并用螺釘(9)固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水輪發(fā)電機(jī)三相大容量交流集電環(huán)裝置，其特征是:每個(gè)集電環(huán)(I)的環(huán)面均開設(shè)散熱槽，集電環(huán)(I)本體內(nèi)部設(shè)散熱斜孔，散熱槽通過槽底小孔與內(nèi)部的散熱斜孔聯(lián)通，集電環(huán)(I)套裝在發(fā)電機(jī)頂軸(2)外表面，其與發(fā)電機(jī)頂軸(2)之間套有軸絕緣環(huán)(5)。
【文檔編號(hào)】H01R39/08GK103795193SQ201410052270
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年2月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月17日
【發(fā)明者】王巖祿, 劉宇, 喬照威, 闖鳳英, 徐大升 申請(qǐng)人:哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司