本實用新型涉及一種水輪發(fā)電機中用于傳輸電流的集電環(huán)裝置，屬于水輪發(fā)電機技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

集電環(huán)是水輪發(fā)電機的重要部件之一。在水輪發(fā)電機的運行過程中，集電環(huán)由于流過勵磁電流，以及機械摩擦等因素發(fā)熱，同時還由于電刷分布不能絕對均勻，電流分配存在差異，各電刷接觸電阻不同，各電刷摩擦狀態(tài)也存在差異。因此，集電環(huán)可能出現(xiàn)過熱故障和溫升不均勻的問題。

電機運行過程中，集電環(huán)表面會形成一層氧化膜，這層氧化膜的存在對電刷的穩(wěn)定運行有重要作用。氧化膜的形成需要一定條件，其中包括溫度條件。傳統(tǒng)技術(shù)條件下，集電環(huán)沒有采用強化散熱措施，大型電機的集電環(huán)發(fā)熱嚴重，接觸電阻提高，集電環(huán)溫升進一步惡化，氧化膜的狀態(tài)較差，電刷的穩(wěn)定性變差，集電環(huán)和電刷的使用壽命都將大打折扣，而且還可能造成電刷打火。

專利號為CN200920100769.5的中國實用新型專利，其公開了一種適用于高轉(zhuǎn)速水輪發(fā)電機的帶風扇的集電環(huán)，由集電環(huán)風扇、緊固螺栓、彈簧墊圈、集電環(huán)組成，集電環(huán)風扇安裝在集電環(huán)上部，集電環(huán)風扇與集電環(huán)之間采用緊固螺栓固定連接，緊固螺栓上套裝彈簧墊圈。新的帶風扇的集電環(huán)能夠有效地解決高轉(zhuǎn)速水輪發(fā)電機的集電環(huán)和碳刷在高速摩擦過程中的散熱問題，但是結(jié)構(gòu)較復雜，裝配過程較復雜，且冷卻介質(zhì)與集電環(huán)之間增加了集電環(huán)風扇這一中間傳熱部件，存在成本增加，維護成本增大的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于：提供一種水輪發(fā)電機集電環(huán)裝置，結(jié)構(gòu)簡單、散熱效果好、無須附加設置其他通風部件，能有效的解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

本實用新型的目的是通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種水輪發(fā)電機集電環(huán)裝置，包括多級集電環(huán)、緊固螺栓、螺母和絕緣間隔件，絕緣間隔件設于相鄰兩集電環(huán)之間，緊固螺栓穿過集電環(huán)和絕緣間隔件，螺母設于緊固螺栓的兩端，所述集電環(huán)的環(huán)面上設有凹槽，所示凹槽連通集電環(huán)的外側(cè)面和內(nèi)側(cè)面，該凹槽構(gòu)成供冷卻介質(zhì)特別是冷卻空氣徑向流通的過流通道。

作為凹槽的優(yōu)選方式之一，所述凹槽為徑向凹槽，徑向凹槽的外側(cè)出口中心位于內(nèi)側(cè)入口中心與集電環(huán)圓周中心的連線延長線上。該凹槽沿著集電環(huán)的環(huán)面間隔設置，且由于凹槽都是朝向集電環(huán)圓周中心開設的，因此，冷卻介質(zhì)的流通更加的順暢。

作為進一步優(yōu)選方式，所述徑向凹槽的截面形狀為方形、半圓形、梯形或多邊形。徑向凹槽的截面形狀可以根據(jù)集電環(huán)的厚薄或者工程具體需要來設置。

作為進一步優(yōu)選方式之一，所述徑向凹槽沿集電環(huán)的環(huán)面間隔設置，徑向凹槽的底面為一個平面，底面的軸向深度一致。軸向深度一直，可以方便冷卻介質(zhì)的流通順暢。

作為進一步優(yōu)選方式之二，所述徑向凹槽沿集電環(huán)的環(huán)面間隔設置，徑向凹槽的底面內(nèi)側(cè)深度大、外側(cè)深度小。該凹槽的底面形成了一個斜面，可以使得冷卻介質(zhì)在進入時形成一定的速度，加速其流通。

作為凹槽的優(yōu)選方式之二，所述凹槽為斜槽。

作為其他的優(yōu)選方式，在所述絕緣間隔件的環(huán)面上設有二號徑向凹槽，所示二號徑向凹槽連通絕緣間隔件的外側(cè)面和內(nèi)側(cè)面。在集電環(huán)和絕緣間隔件之間均設置凹槽，增大冷卻介質(zhì)的流通面積，進一步提升集電環(huán)溫升降低的同時，溫升均勻性提高。

作為一種優(yōu)選方式，所述絕緣間隔件為圓環(huán)形的絕緣墊圈或絕緣套管。絕緣間隔件的選擇根據(jù)實際情況來進行其厚度判定，選取合適的絕緣間隔件。

作為一種優(yōu)選方式，在集電環(huán)上沿軸向設有一圈一號安裝孔，在絕緣間隔件上沿軸向設有一圈二號安裝孔，所述二號安裝孔與一號安裝孔的位置和大小對應，緊固螺栓穿過對應的一號安裝孔和二號安裝孔將集電環(huán)和絕緣間隔件固定連接。

作為一種優(yōu)選方式，所述集電環(huán)的內(nèi)環(huán)內(nèi)設有導電體，導電體的一端與集電環(huán)連接，另一端與電機轉(zhuǎn)子磁極引線頭連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果：本實用新型通過在集電環(huán)上設置徑向凹槽，使得集電環(huán)與絕緣間隔件之間形成流通通道，以供冷卻介質(zhì)特別是冷卻空氣提供徑向過流的通道，達到強化集電環(huán)散熱的作用；另外，為了進一步提升集電環(huán)溫升降低的同時，溫升均勻性提高，還可以根據(jù)集電環(huán)各部位散熱需求，在集電環(huán)上設置二號徑向凹槽。

附圖說明

圖1是本實用新型水輪發(fā)電機集電環(huán)裝置的俯視圖。

圖2是圖1中的A-A剖視圖。

圖3是本實用新型實施例1中集電環(huán)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是圖3中集電環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是圖3中絕緣間隔件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本實用新型實施例2中集電環(huán)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是圖6中絕緣間隔件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是本實用新型實施例3中集電環(huán)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9是圖8中集電環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖9中，箭頭所指方向為電機旋轉(zhuǎn)方向。

圖中：1-集電環(huán)， 2-緊固螺栓， 3-螺母， 4-絕緣間隔件， 5-絕緣墊圈， 6-集電環(huán)裝置支撐件， 11-設置于集電環(huán)上的一號安裝孔， 12-設置于集電環(huán)上的徑向凹槽， 13-設置于集電環(huán)上的斜槽， 41-設置于絕緣間隔件上的二號安裝孔，42-設置于絕緣間隔件上的二號徑向凹槽。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本實用新型作進一步的說明。

本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了相互排斥的特質(zhì)和/或步驟以外，均可以以任何方式組合，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換，即，除非特別敘述，每個特征之一系列等效或類似特征中的一個實施例而已。

如圖1-9所示，本實用新型水輪發(fā)電機集電環(huán)裝置，包括多級集電環(huán)1、緊固螺栓2、螺母3和絕緣間隔件4，絕緣間隔件4設于相鄰兩集電環(huán)1之間，緊固螺栓2穿過集電環(huán)1和絕緣間隔件4，螺母3設于緊固螺栓2的兩端，具體來說，在集電環(huán)1上沿軸向設有一圈一號安裝孔11，在絕緣間隔件4上沿軸向設有一圈二號安裝孔41，所述二號安裝孔41與一號安裝孔11的位置和大小對應，緊固螺栓2穿過對應的一號安裝孔11和二號安裝孔41將集電環(huán)1和絕緣間隔件4固定連接。所述集電環(huán)1的內(nèi)環(huán)內(nèi)設有導電體，導電體的一端與集電環(huán)連接，另一端與電機轉(zhuǎn)子磁極引線頭連接。緊固螺栓2與集電環(huán)1之間設有絕緣墊圈5，用于絕緣。放大螺母和集電環(huán)之間設有集電環(huán)裝置支撐件6，支撐整個集電環(huán)裝置。

所述集電環(huán)1的環(huán)面上設有凹槽，所示凹槽連通集電環(huán)1的外側(cè)面和內(nèi)側(cè)面。凹槽的設置，使得原本密封的集電環(huán)外側(cè)空間和內(nèi)側(cè)空間得以連通，使得外側(cè)空間中的冷卻介質(zhì)特別是冷卻空氣能夠通過凹槽進入內(nèi)側(cè)空間，達到強化集電環(huán)散熱的作用。

實施例1：

如圖3、4、5所示，所述凹槽為徑向凹槽12，所述徑向凹槽12沿集電環(huán)1的環(huán)面間隔設置，徑向凹槽12的外側(cè)出口中心位于內(nèi)側(cè)入口中心與集電環(huán)圓周中心的連線延長線上。徑向凹槽12設置于相鄰兩一號安裝孔11之間。徑向凹槽12的設置方向為沿著集電環(huán)的徑向設置，集電環(huán)上的徑向凹槽構(gòu)成供冷卻介質(zhì)特別是冷卻空氣徑向流通的過流通道。

另外，在形狀上，所述徑向凹槽12的截面形狀可以選擇方形、半圓形、梯形或多邊形。徑向凹槽12的底面為一個平面，底面的軸向深度一致或者徑向凹槽12的底面內(nèi)側(cè)深度大、外側(cè)深度小。

實施例2：

如圖6、7所示，所述凹槽為斜槽13，斜槽13的傾斜方向與發(fā)電機旋轉(zhuǎn)方向一致。即斜槽的外側(cè)面中點和內(nèi)側(cè)面中點的連線，與斜槽內(nèi)側(cè)面中點與集電環(huán)中心店連線不在同一直線上，進一步降低集電環(huán)溫升的同時，溫升均勻性也得到了提高。

實施例3：

如圖8、9所示，在所述絕緣間隔件4的環(huán)面上設有二號徑向凹槽42，所示二號徑向凹槽42連通絕緣間隔件4的外側(cè)面和內(nèi)側(cè)面。所述絕緣間隔件4為圓環(huán)形的絕緣墊圈或絕緣套管。在集電環(huán)和絕緣間隔件之間均設置凹槽，增大冷卻介質(zhì)的流通面積，進一步降低集電環(huán)溫升的同時，溫升均勻性也得到了提高。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。