專利名稱：具有冷卻能力的滑環(huán)組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于向能夠相對(duì)于發(fā)電機(jī)或者電動(dòng)機(jī)中的定子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子提供電力的滑環(huán)組件，所述滑環(huán)組件包括圍繞中心軸旋轉(zhuǎn)并且具有包括外表面的至少一個(gè)第一滑環(huán)的滑環(huán)單元、與所述滑環(huán)的所述表面具有導(dǎo)電接觸的至少一個(gè)導(dǎo)電裝置，以及其中設(shè)置所述滑環(huán)單元和所述導(dǎo)電裝置的殼體。此外，本發(fā)明涉及一種包括這種滑環(huán)組件的發(fā)電機(jī)和風(fēng)力渦輪機(jī)。
背景技術(shù)：
風(fēng)力渦輪機(jī)通過(guò)在有風(fēng)條件下由風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能。在一些風(fēng)力渦輪機(jī)中，所述發(fā)電機(jī)包括均具有多相繞組的定子和轉(zhuǎn)子，例如雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)、級(jí)聯(lián)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)、感應(yīng)或者同步發(fā)電機(jī)、或者甚至是DC發(fā)電機(jī)。在具有相對(duì)于發(fā)電機(jī)的定子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子時(shí)，將電力傳輸?shù)睫D(zhuǎn)子或者從轉(zhuǎn)子傳輸電力?？梢岳媚軌蚴罐D(zhuǎn)子在相對(duì)于定子旋轉(zhuǎn)時(shí)接收或者返回電力的滑環(huán)組件來(lái)傳輸電力， 所述滑環(huán)組件還被稱為旋轉(zhuǎn)電接口、旋轉(zhuǎn)電連接器、集電器、或者轉(zhuǎn)環(huán)或電旋轉(zhuǎn)接頭。在具有多相繞組的轉(zhuǎn)子時(shí)，風(fēng)力渦輪機(jī)內(nèi)的控制系統(tǒng)能夠調(diào)節(jié)頻率，使得所述風(fēng)力渦輪機(jī)產(chǎn)生預(yù)定頻率，例如大約50Hz。典型地，所述滑環(huán)組件包括隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)并且具有導(dǎo)電環(huán)或帶的旋轉(zhuǎn)滑環(huán)單元。此外，所述滑環(huán)組件包括與所述環(huán)滑動(dòng)接觸的電刷，以用于向轉(zhuǎn)子傳輸電力。因此，從所述滑環(huán)單元向所述轉(zhuǎn)子繞組傳輸電力，以控制所述發(fā)電機(jī)中的電場(chǎng)。利用電刷碰到所述導(dǎo)電環(huán)而向滑環(huán)單元傳輸電力，所述導(dǎo)電環(huán)典型地為三個(gè)，每一個(gè)用于每一電氣相。在電刷碰到環(huán)時(shí)，由于摩擦而發(fā)熱。測(cè)試已經(jīng)表明，如果在導(dǎo)電期間冷卻面對(duì)環(huán)的電刷的表面，則能夠基本上降低對(duì)電刷的磨損。在風(fēng)力渦輪機(jī)中更換磨損的電刷非常昂貴，因此需要增加電刷的使用壽命。已經(jīng)對(duì)冷卻電刷的許多嘗試進(jìn)行了研究。在JP-53116406-A中示出一種方案，其中將空氣引入通過(guò)旋轉(zhuǎn)中心并且在再次離開(kāi)殼體之前經(jīng)過(guò)電刷。然而，通過(guò)向滑環(huán)組件的殼體中吹入空氣，從電刷釋放的灰塵擴(kuò)散到發(fā)電機(jī)中，而灰塵會(huì)對(duì)滑環(huán)的功能具有有害影響。在其它方案中，將空氣吸出殼體降低了顆?；覊m在殼體內(nèi)擴(kuò)散的風(fēng)險(xiǎn)。然而，冷卻不是非常有效，并且因而沒(méi)有實(shí)質(zhì)上增加電刷的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于至少部分地克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺點(diǎn)和缺陷，并且提供一種具有比現(xiàn)有技術(shù)方案更加有效冷卻以使得能夠基本上降低對(duì)電刷的磨損的滑環(huán)組件。其它目的在于提供一種改善的風(fēng)力渦輪機(jī)，其能夠冷卻面向滑環(huán)組件的滑環(huán)的電刷的表面，所述滑環(huán)設(shè)置用于控制發(fā)電機(jī)中的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)和/或向所述轉(zhuǎn)子傳輸電力。根據(jù)發(fā)明的方案，通過(guò)一種用于向相對(duì)于發(fā)電機(jī)或電動(dòng)機(jī)中的定子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子提供電力或者提供來(lái)自所述轉(zhuǎn)子的電力的滑環(huán)組件，來(lái)實(shí)現(xiàn)通過(guò)下面的描述將變得顯而易見(jiàn)的上述目的、以及各種其它目的、優(yōu)點(diǎn)和特征，所述滑環(huán)組件包括-圍繞中心軸旋轉(zhuǎn)并且具有至少一個(gè)第一滑環(huán)的滑環(huán)單元，所述第一滑環(huán)具有外表面、直徑、外圍和寬度，-與所述滑環(huán)的所述表面具有導(dǎo)電接觸的至少一個(gè)導(dǎo)電裝置，-在其中設(shè)置所述滑環(huán)單元和所述導(dǎo)電裝置的殼體，-與所述殼體連接的抽吸裝置，用于從所述殼體內(nèi)通過(guò)所述殼體中的抽吸出口將氣體吸出，并且在所述殼體內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，其中所述殼體具有與引導(dǎo)裝置連接的抽吸入口，所述引導(dǎo)裝置具有面對(duì)所述滑環(huán)表面的孔，并且所述孔定位于距所述滑環(huán)的所述表面預(yù)定距離處，使得所述氣體能夠?qū)λ龌h(huán)的所述表面進(jìn)行冷卻。由于所述弓I導(dǎo)裝置定位于接近所述環(huán)的表面，所以在通過(guò)所述弓I導(dǎo)裝置抽吸氣體時(shí)，對(duì)其進(jìn)行引導(dǎo)以流經(jīng)所述環(huán)的表面，并且通過(guò)這種方式來(lái)冷卻所述環(huán)的表面。通過(guò)這種方式，由于所述氣體在到達(dá)所述環(huán)的表面之前行經(jīng)所述殼體時(shí)不被加熱，所以冷卻所述環(huán)的表面，并且所述氣體的幾乎全部冷卻能力都用于冷卻所述表面?，F(xiàn)有技術(shù)方案集中于冷卻電刷，S卩，整個(gè)電刷。在電刷磨損時(shí)，電刷耗盡并且電刷的表面面積相應(yīng)地減小。在冷卻電刷時(shí)，冷卻氣體經(jīng)過(guò)電刷的表面面積，并且隨著電刷面積并且因而電刷上的冷卻表面降低，冷卻相應(yīng)地降低。這種隨著時(shí)間增加的磨損是非常不可預(yù)測(cè)并且因而是不期望的。通過(guò)如本發(fā)明所述的冷卻滑環(huán)，而不是冷卻電刷，更多熱量通過(guò)導(dǎo)電裝置和滑環(huán)表面之間的接觸面積而傳輸?shù)?。這是由于例如銅構(gòu)成的滑環(huán)比例如碳構(gòu)成的電刷是更好的熱導(dǎo)體的事實(shí)。此外，諸如電刷之類的導(dǎo)電裝置的表面也被冷卻，但是不是整個(gè)電刷。從而，冷卻其中熱量最高的區(qū)域，并且對(duì)電刷的磨損是逐漸的并且因而更可預(yù)測(cè)。此外，基本上降低了對(duì)電刷的磨損。此外，朝向滑環(huán)的表面引導(dǎo)高速氣體，并且隨著環(huán)旋轉(zhuǎn)，通過(guò)所述表面引導(dǎo)氣體以隨著所述環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)而至少部分地跟隨所述表面。通過(guò)這種方式，高速氣體比現(xiàn)有技術(shù)方案在更長(zhǎng)的旋轉(zhuǎn)距離上從所述環(huán)帶走熱量。這是由于如下事實(shí)所述氣體通過(guò)引導(dǎo)裝置被高速弓丨導(dǎo)至所述環(huán)的表面，并且被引導(dǎo)至在距離其表面足夠小的距離處在所述環(huán)的表面上方流動(dòng)，使得所述環(huán)的表面能夠驅(qū)動(dòng)至少部分地圍繞所述旋轉(zhuǎn)的一些氣體。此外，所述抽吸入口和所述抽吸出口的所述引導(dǎo)裝置的所述孔定位成在徑向上基本上與所述滑環(huán)的所述表面相對(duì)，使得迫使所述氣體部分地沿著所述滑環(huán)的所述外圍流動(dòng)。通過(guò)將所述抽吸入口和所述抽吸出口的引導(dǎo)裝置都設(shè)置為與所述滑環(huán)的表面對(duì)準(zhǔn)，沿著所述滑環(huán)的表面引導(dǎo)通過(guò)所述入口抽吸的氣體，并且從而提供所述滑環(huán)的最佳冷卻。現(xiàn)有技術(shù)工具可以通過(guò)位于在所述殼體的端部處與所述滑環(huán)軸向移位的孔抽吸空氣； 然而由于該軸向移位，迫使空氣在所述滑環(huán)的徑向上流動(dòng)，并且因而不沿著所述滑環(huán)表面流動(dòng)。此外，通過(guò)使所述抽吸入口和所述抽吸出口二者與所述表面徑向?qū)?zhǔn)，將由所述電刷的磨損生成的顆粒在被抽吸出所述滑環(huán)殼體之前維持接近所述滑環(huán)表面。通過(guò)這種方式，不給來(lái)自所述電刷的顆粒沉積在滑環(huán)殼體內(nèi)側(cè)的其它元件上的機(jī)會(huì)。已知這些顆粒對(duì)該其它電子部件具有負(fù)面影響。在一個(gè)實(shí)施例中，所述引導(dǎo)裝置可以沿與所述滑環(huán)單元的徑向的方向引導(dǎo)所述氣體。通過(guò)沿徑向方向引導(dǎo)所述氣體，朝向所述環(huán)的表面直接引導(dǎo)氣體并且所述氣體行進(jìn)可能最小的距離。因此，所述氣體不被其周圍環(huán)境加熱，這與現(xiàn)有技術(shù)方案中將氣體從一個(gè)端部引入殼體的空間中并且通過(guò)所述滑環(huán)組件的底部引出的情況不同。而且，所述氣體不降速，所述氣體因此以高速經(jīng)過(guò)所述滑環(huán)，以最大程度地冷卻所述環(huán)。此外，所述滑環(huán)組件可以包括設(shè)置成在所述氣體進(jìn)入所述殼體之前過(guò)濾所述氣體的第一過(guò)濾器。通過(guò)具有過(guò)濾器，防止來(lái)自滑環(huán)組件殼體外側(cè)的任何污染碎片干擾所述滑環(huán)組件的功能。另外，所述滑環(huán)組件可以進(jìn)一步包括設(shè)置成收集來(lái)自離開(kāi)所述殼體的氣體的灰塵等等的第二過(guò)濾器。在具有第二過(guò)濾器時(shí)，例如具有導(dǎo)電能力的花崗巖的釋放顆粒不在殼體外側(cè)傳播，并且因而不會(huì)落在電子部件上而對(duì)其功能具有有害影響。有利地，所述預(yù)定距離可以在5-60mm之間，優(yōu)選在10_50mm之間，更優(yōu)選在 20-40mm 之間。從而，將所述氣體引導(dǎo)至足夠接近所述環(huán)的表面，以基本上降低對(duì)所述電刷的磨損。在一個(gè)實(shí)施例中，所述引導(dǎo)裝置可以朝向所述滑環(huán)的表面逐漸變細(xì)。通過(guò)這種方式，在不增加所述抽吸裝置尺寸的情況下，基本上增加了來(lái)自所述引導(dǎo)裝置的頂部的氣體的抽吸。在另一實(shí)施例中，所述孔具有橫跨所述滑環(huán)的所述寬度的延伸，并且所述延伸可以在所述滑環(huán)的直徑的10-100%之間，優(yōu)選在20-60%之間，更優(yōu)選在20-40%之間。從而，獲得點(diǎn)冷卻以使得基本上增加了所述氣體的冷卻效果。此外，所述抽吸出口與從所述抽吸出口朝向所述滑環(huán)的所述表面延伸的第二引導(dǎo)裝置連接，并且所述第二引導(dǎo)裝置可以具有定位于距所述滑環(huán)的所述表面第二預(yù)定距離處的第二孔。通過(guò)這種方式，沿著所述滑環(huán)的所述表面迫使所述氣體，到達(dá)所述底部且經(jīng)過(guò)所述抽吸出口出去。在另一實(shí)施例中，沿著所述滑環(huán)的表面將所述第二引導(dǎo)裝置設(shè)置成與所述第一引導(dǎo)裝置相距一個(gè)距離，所述第二引導(dǎo)裝置和所述第一引導(dǎo)裝置之間成95-270°的角度，所述角度優(yōu)選為150-210°，更優(yōu)選為170-190°。隨著滑環(huán)旋轉(zhuǎn)，所述滑環(huán)的表面能夠沿著所述滑環(huán)的外圍將所述氣體拖拉到某一點(diǎn)。在該點(diǎn)之外，所述氣體沿著所述滑環(huán)的切線方向繼續(xù)其路徑。在沿著所述滑環(huán)的表面將所述第二引導(dǎo)裝置設(shè)置成與所述第一引導(dǎo)裝置相距一個(gè)距離且所述第二引導(dǎo)裝置和所述第一引導(dǎo)裝置之間成95-270°的角度時(shí)，所述抽吸裝置能夠保持所述氣體在所述點(diǎn)之外接近所述表面一些，并且因而更進(jìn)一步冷卻所述表面。此外，通過(guò)沿著所述滑環(huán)的表面將所述第二引導(dǎo)裝置設(shè)置成與所述第一弓I導(dǎo)裝置相距一個(gè)距離，并且所述第二引導(dǎo)裝置和所述第一引導(dǎo)裝置之間成95-270°的角度，基本上增加所述氣體的速度更加接近所述滑環(huán)的表面，并且因而增加所述表面的冷卻。此外，所述第二孔可以具有橫跨所述滑環(huán)的所述寬度的延伸，并且其中所述第二引導(dǎo)裝置的所述延伸可以在所述滑環(huán)的直徑的20-120%之間，優(yōu)選在30-80%之間，更優(yōu)選在35-55%之間。而且，所述孔可以基本上具有矩形截面，其具有沿著所述中心軸延伸的長(zhǎng)度和寬度或者延伸，所述寬度或者延伸在IO-IOOmm之間，優(yōu)選在25_80mm之間，并且更優(yōu)選在 40-60mm 之間。在另一實(shí)施例中，所述孔可以具有橢圓截面，其整體寬度在IO-IOOmm之間，優(yōu)選在25-80mm之間，并且更優(yōu)選在40_60mm之間。此外，根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例，所述滑環(huán)可以包括至少一個(gè)溝槽。具有至少一個(gè)溝槽增加了所述滑環(huán)的表面，并且所述溝槽用作一種冷卻肋條。增加的表面面積產(chǎn)生所述環(huán)的增加冷卻，并且也產(chǎn)生引導(dǎo)所述氣體連同所述旋轉(zhuǎn)的增加表面。根據(jù)本發(fā)明，所述環(huán)可以包括在所述滑環(huán)的每一側(cè)上從所述滑環(huán)向外徑向突出的邊緣。通過(guò)在所述環(huán)的每一側(cè)上具有突出邊緣，所述氣體被引導(dǎo)通過(guò)開(kāi)放通道，并且增加所述環(huán)的冷卻面積，導(dǎo)致所述滑環(huán)的更好冷卻。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，所述第二引導(dǎo)裝置沿所述徑向方向從所述抽吸出口朝向所述滑環(huán)單元逐漸變細(xì)。從而，由于最接近表面的氣體逐漸變慢直到某一點(diǎn)為止，在經(jīng)過(guò)所述某一點(diǎn)時(shí)所述抽吸力占主導(dǎo)并且在所述表面附近基本上增加所述氣體速度以更多地冷卻所述表面，因此增加圍繞所述滑環(huán)表面的氣體行進(jìn)。在另一實(shí)施例中，所述第二孔基本上具有矩形截面，所述矩形截面具有沿著中心軸延伸的長(zhǎng)度以及寬度，所述寬度在10-150mm之間，優(yōu)選在40_120mm之間，并且更優(yōu)選在 60-IOOmm 之間。根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例，所述抽吸裝置可以是泵，例如離心泵、活塞泵、噴射泵、 或者類似的泵。而且，所述滑環(huán)組件可以包括多個(gè)滑環(huán)，并且所述一個(gè)引導(dǎo)裝置可以將所述氣體引導(dǎo)至每一個(gè)滑環(huán)。在另一實(shí)施例中，每一個(gè)滑環(huán)可以具有用于將氣體引導(dǎo)至所述滑環(huán)的引導(dǎo)裝置。本發(fā)明還涉及包括上述滑環(huán)組件的發(fā)電機(jī)。最后，本發(fā)明涉及包括上述滑環(huán)組件的風(fēng)力渦輪機(jī)。


下面參考所附的示意性附圖更加詳細(xì)地描述本發(fā)明及其許多優(yōu)點(diǎn)，出于說(shuō)明目的，附圖示出了非限制性實(shí)施例，并且在附圖中
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圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的滑環(huán)組件沿著其軸線延伸觀察的部分截面圖，圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的滑環(huán)組件從一端觀察的部分截面圖，圖3示出了所述滑環(huán)組件的另一實(shí)施例的部分截面圖，并且圖4示出了所述滑環(huán)組件的再一實(shí)施例的部分截面圖。全部附圖都是示意性的并且無(wú)需按比例繪制，并且它們僅示出了解釋本發(fā)明所需的那些部件，省去或者僅提到其它一些部件。
具體實(shí)施例方式在圖1中，示出了根據(jù)本發(fā)明的滑環(huán)組件1。在使用時(shí)，滑環(huán)組件1向諸如相對(duì)于發(fā)電機(jī)或者另一電動(dòng)機(jī)中的定子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子之類的旋轉(zhuǎn)部件提供電力?；h(huán)組件1包括滑環(huán)單元2，所述滑環(huán)單元2具有包括外表面4的至少一個(gè)滑環(huán)3。滑環(huán)3位于滑環(huán)單元2中并且通常在模制所述單元時(shí)被緊固。在滑環(huán)單元2的一端中，中心棒6從單元2突出以用于向轉(zhuǎn)子傳輸電力。因此，滑環(huán)組件1能夠圍繞與軸5的中心軸和中心棒6的中心軸一致的中心軸旋轉(zhuǎn)。如圖1所示，滑環(huán)組件1包括電刷7形式的導(dǎo)電裝置7。為了向轉(zhuǎn)子傳輸電力，電刷與滑環(huán)的表面4的滑動(dòng)導(dǎo)電接觸?；h(huán)單元2和導(dǎo)電裝置7位于殼體8內(nèi)。滑環(huán)單元2 的具有中心棒6的一端穿入殼體8的一端?；h(huán)單元2的一端利用諸如球軸承9的軸承9 與殼體8旋轉(zhuǎn)連接。此外，殼體8具有抽吸入口 12和抽吸出口 11。殼體8與抽吸裝置10連接，所述抽吸裝置10用于將諸如殼體周圍的空氣的氣體吸入殼體8或者通過(guò)抽吸出口 11吸出。滑環(huán)組件1還包括與殼體的入口 12流體連通設(shè)置的引導(dǎo)裝置13。經(jīng)由引導(dǎo)裝置13通過(guò)入口 12將氣體吸入到殼體8中，并且利用位于殼體外側(cè)的抽吸裝置10通過(guò)出口 11將氣體吸出。 引導(dǎo)裝置13位于距滑環(huán)3的表面4的預(yù)定距離d處，以沿著滑環(huán)3的表面4的至少一部分引導(dǎo)氣體。從而，朝向滑環(huán)3的表面4引導(dǎo)氣體以冷卻該表面。由于將氣體幾乎一直引導(dǎo)至表面4的事實(shí)，所以空氣被保持分離，并且在達(dá)到所述表面之前不因?yàn)榻?jīng)過(guò)所述殼體8內(nèi)的空間而被加熱。在現(xiàn)有技術(shù)方案中，使氣體軸向進(jìn)入并且經(jīng)過(guò)長(zhǎng)的通道引導(dǎo)到滑環(huán)單元 2，并且因而在到達(dá)滑環(huán)3的表面4之前不得不行經(jīng)殼體8內(nèi)的許多空氣。此外，將高速氣體直接引導(dǎo)至滑環(huán)3的表面4，隨著環(huán)旋轉(zhuǎn)，所述氣體通過(guò)表面4被引導(dǎo)成至少部分跟隨環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，因而冷卻表面4。通過(guò)這種方式，高速氣體比現(xiàn)有技術(shù)方案在更長(zhǎng)的旋轉(zhuǎn)距離上將熱量從環(huán)帶走。這是由于如下事實(shí)通過(guò)引導(dǎo)裝置13將氣體引導(dǎo)成在環(huán)的表面4上方足夠小的距離處流動(dòng)，從而高速氣體基本上不損失任何速度并且環(huán)的表面 4能夠驅(qū)動(dòng)至少部分圍繞該旋轉(zhuǎn)的氣體中的一些。通過(guò)具有將氣體吸出殼體并且不同時(shí)吹入氣體的抽吸裝置，在殼體內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓。 此外，通過(guò)具有與滑環(huán)徑向?qū)?zhǔn)的抽吸入口和抽吸出口的引導(dǎo)裝置沿著滑環(huán)的表面引導(dǎo)通過(guò)入口吸入的氣體。因而，將通過(guò)電刷的磨損生成的顆粒保持為在從滑環(huán)殼體吸出之前接近滑環(huán)表面。通過(guò)這種方式，不給來(lái)自電刷的顆粒沉積在滑環(huán)殼體內(nèi)側(cè)的其它元件上的機(jī)會(huì)。在現(xiàn)有技術(shù)中，將氣體軸向弓I導(dǎo)至滑環(huán)單元并且不保持接近滑環(huán)表面，并且顆粒因此可能沉積或者簡(jiǎn)單地撞擊殼體內(nèi)的障礙物，并且被減速?gòu)亩涞狡渌娮硬考?。根?jù)本發(fā)明，通過(guò)冷卻滑環(huán)3，也冷卻諸如電刷之類的導(dǎo)電裝置7的表面，而不是整個(gè)電刷。從而，冷卻其中熱量最高的區(qū)域并且對(duì)電刷的磨損是逐漸的，因而比現(xiàn)有技術(shù)方案更可預(yù)測(cè)。而且，基本上降低了對(duì)電刷的磨損。在圖1中，將引導(dǎo)裝置13示出為從殼體8的入口 12朝向滑環(huán)3的表面4延伸的通道。在本實(shí)施例中，滑環(huán)3設(shè)置有兩個(gè)徑向突出的邊緣，每一個(gè)以導(dǎo)軌的形式位于環(huán)的每一側(cè)上。通過(guò)這種方式，隨著環(huán)的旋轉(zhuǎn)，將氣體引導(dǎo)通過(guò)一種類型的開(kāi)口通道。此外，邊緣提供導(dǎo)電裝置7之間增加的表面距離，并且因而提供增加的沿面放電路徑以防止跳火 (electrical flash-over)0預(yù)定距離d必須足夠小以使得氣體充分冷卻表面4并且在旋轉(zhuǎn)期間跟隨環(huán)的表面 4。在一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)定距離d在5-60mm之間，優(yōu)選在10_50mm之間，更優(yōu)選在20_40mm 之間。因此，將氣體充分引導(dǎo)接近環(huán)的表面4，以基本上降低對(duì)電刷的磨損。然而，測(cè)試已經(jīng)示出，20-40mm之間的距離比更小距離降低磨損更多。在本實(shí)施例中，抽吸裝置10是離心泵。然而，抽吸裝置10可以是任何類型的泵， 例如噴射泵、活塞泵或者類似的泵。在圖2中，從與轉(zhuǎn)子相對(duì)的一端觀察滑環(huán)組件1。在本實(shí)施例中，引導(dǎo)裝置3沿徑向方向?qū)怏w從入口 12引導(dǎo)至滑環(huán)單元2。引導(dǎo)裝置13朝向滑環(huán)3的表面4逐漸變細(xì)， 以便朝向滑環(huán)3的表面4引導(dǎo)氣體。從而，基本上增加了來(lái)自引導(dǎo)裝置13的頂部的氣體速度?；h(huán)組件1具有位于引導(dǎo)裝置13之前的第一過(guò)濾器14，使得氣體在進(jìn)入殼體之前被過(guò)濾。滑環(huán)組件1還可以包括位于抽吸出口 11和抽吸裝置10之間的第二過(guò)濾器15， 使得收集從電刷釋放的諸如碳或者石墨殘?jiān)惖幕覊m，并且所述灰塵不在殼體8外側(cè)傳播。在一些實(shí)施例中，可以將抽吸裝置10放置在距殼體8某一距離處，并且經(jīng)過(guò)從殼體的出口到泵的導(dǎo)管來(lái)引導(dǎo)氣體。在一個(gè)實(shí)施例中，抽吸出口 11與沿徑向方向朝向滑環(huán)3逐漸變細(xì)的第二引導(dǎo)裝置 17流體連通。最接近表面4的氣體的速度仍然降低，直到氣體遠(yuǎn)離表面行進(jìn)的某一點(diǎn)為止。 通過(guò)具有第二引導(dǎo)裝置13，由于在通過(guò)所述某一點(diǎn)時(shí)，抽吸力占主導(dǎo)并且增加氣體速度并且?guī)椭鷼怏w保持接近表面4以更加冷卻表面4，因此，氣體圍繞表面4行進(jìn)的速度和路線增加。在本實(shí)施例中，沿著滑環(huán)3的表面4將第二引導(dǎo)裝置17設(shè)置成與第一引導(dǎo)裝置13 相距一個(gè)距離，第二引導(dǎo)裝置17和第一引導(dǎo)裝置13之間大約成110-150°的角度。在另一實(shí)施例中，角度ν在95-270°之間，優(yōu)選在150-210 °之間，更優(yōu)選在 170-190°之間。第二引導(dǎo)裝置17的位置取決于抽吸裝置10的抽吸能力以及引導(dǎo)裝置13 和抽吸出口 11之間的可能障礙物。典型的障礙物可以是導(dǎo)電裝置。高速氣體通過(guò)滑環(huán)3的表面4而降低至某一點(diǎn)，在該點(diǎn)之后氣體繼續(xù)在與滑環(huán)表面相切的路徑中。通過(guò)沿著所述滑環(huán)的表面將所述第二引導(dǎo)裝置設(shè)置成與所述第一引導(dǎo)裝置相距一個(gè)距離，并且所述第二引導(dǎo)裝置和所述第一引導(dǎo)裝置之間成95-270°的角度，氣體的速度基本上增加至更接近滑環(huán)的表面，并且增加了對(duì)表面的冷卻。在一個(gè)實(shí)施例中，第二引導(dǎo)裝置17具有第二孔，所述第二孔基本上具有矩形截面，其長(zhǎng)度沿著中心軸延伸并且寬度或者延伸在10-150mm之間，優(yōu)選在40_120mm之間，并且更優(yōu)選在60-IOOmm之間。
引導(dǎo)裝置13具有面向滑環(huán)3的表面4的孔，如圖2所示，所述孔是具有橫跨滑環(huán)3 的寬度的延伸w的細(xì)長(zhǎng)孔。在一個(gè)實(shí)施例中，所述孔基本上具有矩形截面，其具有IO-IOOmm 之間的延伸w，優(yōu)選在25-80mm之間，并且更優(yōu)選在40_60mm之間。在另一實(shí)施例中，所述孔具有延伸w也在IO-IOOmm范圍中的橢圓截面。在一個(gè)實(shí)施例中，第二引導(dǎo)裝置17的孔具有70_90mm之間的寬度，位于滑環(huán)3正上方的第一引導(dǎo)裝置13的第一孔具有40-60mm之間的延伸W。從而，與現(xiàn)有技術(shù)方案相比， 相同量的氣體和相同的抽吸功率的冷卻效率增加了 40 %。在另一實(shí)施例中，第一引導(dǎo)裝置13的延伸w在滑環(huán)3的直徑的10-100%之間， 優(yōu)選在20-60%之間，更優(yōu)選在20-40%之間。第二引導(dǎo)裝置17的寬度在滑環(huán)3的直徑的 20-120%之間，優(yōu)選在30-80%之間，更優(yōu)選在35-55%之間。預(yù)定距離在滑環(huán)3的直徑的 5-50%之間，優(yōu)選在10-40%之間，更優(yōu)選在10-25%之間。導(dǎo)電裝置7保持與滑環(huán)3的表面4接觸，以利用保持器導(dǎo)電。盡管將引導(dǎo)裝置13示出為從滑環(huán)單元2的中心軸徑向延伸，但是在另一實(shí)施例中，引導(dǎo)裝置13可以從滑環(huán)單元2成角度延伸，使得氣體以更加相切的方向接觸滑環(huán)3的表面4。如圖3所示，滑環(huán)組件1具有多個(gè)滑環(huán)3，在本實(shí)施例中為三個(gè)滑環(huán)-每一滑環(huán)用于每一相。此外，每一滑環(huán)3具有至少一個(gè)溝槽16。通過(guò)在表面中具有這樣的溝槽16，基本上增加環(huán)的表面4的面積，并且因而也增加了氣體的冷卻能力。在圖3中，滑環(huán)組件1具有三個(gè)引導(dǎo)裝置13，使得每一個(gè)滑環(huán)具有引導(dǎo)裝置13。在圖4中，滑環(huán)組件1僅具有在全部三個(gè)滑環(huán)3上方延伸并且同時(shí)向全部滑環(huán)引導(dǎo)氣體的一個(gè)引導(dǎo)裝置13。在另一實(shí)施例中，引導(dǎo)裝置13向多于三個(gè)環(huán)3引導(dǎo)氣體，例如兩個(gè)滑環(huán)用
于每一相。引導(dǎo)裝置13可以具有適于將氣體從一個(gè)點(diǎn)引導(dǎo)至另一點(diǎn)的任何形狀。因此，引導(dǎo)裝置13可以是開(kāi)放或者閉合的通道、管道、導(dǎo)管或者類似的引導(dǎo)裝置13。為了確保殼體8內(nèi)比殼體外側(cè)具有更低的壓力，滑環(huán)組件1可以在入口 12處包括單通閥。諸如電刷之類的導(dǎo)電裝置7可以由任何導(dǎo)電材料制成，例如石墨、碳、不銹鋼、銀、 或者銅、或者其混合物。電刷7中面向?qū)щ姯h(huán)3的表面或者整個(gè)電刷可以進(jìn)行過(guò)濕法處理， 或者與諸如水銀、金屬粉末或者類似MO&，S^2的固態(tài)潤(rùn)滑劑的其它材料進(jìn)行合金化。導(dǎo)電裝置7可以具有例如塊、線、條或者網(wǎng)眼的任何形狀或者形式?；h(huán)單元2的旋轉(zhuǎn)單元的導(dǎo)電環(huán)或者帶3可以由也具有高導(dǎo)熱性和硬度的任何類型的導(dǎo)電材料(例如黃銅或者銅)制成。滑環(huán)組件1可以在包括旋轉(zhuǎn)定子和旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的任何類型的發(fā)電機(jī)中使用，例如在雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)、級(jí)聯(lián)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)、交流發(fā)電機(jī)或者同步發(fā)電機(jī)中使用?；h(huán)組件1也可以用于電動(dòng)機(jī)中。包括這種滑環(huán)組件1的發(fā)電機(jī)可以用于任何類型的風(fēng)力渦輪機(jī)，并且因此也可以用于構(gòu)成風(fēng)力渦輪機(jī)廠的多個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)中。風(fēng)力渦輪機(jī)表示能夠?qū)L(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能的任何類型的裝置，例如風(fēng)力發(fā)電機(jī)、風(fēng)力功率單元(WPU)、或者風(fēng)能轉(zhuǎn)換器(WEC)。
盡管上面結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，在不偏離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的情況下，幾種變型是可預(yù)見(jiàn)的。
權(quán)利要求
1.一種用于向轉(zhuǎn)子提供電力或者提供來(lái)自所述轉(zhuǎn)子的電力的滑環(huán)組件，所述轉(zhuǎn)子相對(duì)于發(fā)電機(jī)或者電動(dòng)機(jī)中的定子旋轉(zhuǎn)，所述滑環(huán)組件包括-圍繞中心軸旋轉(zhuǎn)并且具有至少一個(gè)第一滑環(huán)的滑環(huán)單元，所述第一滑環(huán)具有外表面、 直徑、外圍和寬度，-與所述滑環(huán)的所述表面具有導(dǎo)電接觸的至少一個(gè)導(dǎo)電裝置，-在其中設(shè)置所述滑環(huán)單元和所述導(dǎo)電裝置的殼體，-與所述殼體連接的抽吸裝置，用于從所述殼體內(nèi)通過(guò)所述殼體中的抽吸出口將氣體吸出，并且在所述殼體內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，其中所述殼體具有與引導(dǎo)裝置連接的抽吸入口，所述引導(dǎo)裝置具有面對(duì)所述滑環(huán)表面的孔，并且所述孔定位于距所述滑環(huán)的所述表面預(yù)定距離處，使得所述氣體能夠?qū)λ龌h(huán)的所述表面進(jìn)行冷卻。
2.如權(quán)利要求1所述的滑環(huán)組件，其中所述抽吸入口和所述抽吸出口的所述引導(dǎo)裝置的所述孔定位成在徑向上基本上與所述滑環(huán)的所述表面相對(duì)，使得迫使所述氣體部分地沿著所述滑環(huán)的所述外圍流動(dòng)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的滑環(huán)組件，其中所述引導(dǎo)裝置沿所述滑環(huán)單元的徑向方向引導(dǎo)所述氣體。
4.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的滑環(huán)組件，其中所述預(yù)定距離在5-60mm之間，優(yōu)選在10-50mm之間，更優(yōu)選在20_40mm之間。
5.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的滑環(huán)組件，其中所述引導(dǎo)裝置從所述抽吸入口朝向所述滑環(huán)的所述表面逐漸變細(xì)。
6.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的滑環(huán)組件，其中所述孔具有橫跨所述滑環(huán)的所述寬度的延伸，并且其中所述延伸在所述滑環(huán)的所述直徑的10-100%之間，優(yōu)選在20-60% 之間，更優(yōu)選在20-40 %之間。
7.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的滑環(huán)組件，其中所述抽吸出口與從所述抽吸出口朝向所述滑環(huán)的所述表面延伸的第二引導(dǎo)裝置連接，并且其中所述第二引導(dǎo)裝置具有定位于距所述滑環(huán)的所述表面第二預(yù)定距離處的第二孔。
8.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的滑環(huán)組件，其中所述第二孔具有橫跨所述滑環(huán)的所述寬度的延伸，并且其中所述第二引導(dǎo)裝置的所述延伸在所述滑環(huán)的所述直徑的 20-120%之間，優(yōu)選在30-80%之間，更優(yōu)選在35-55%之間。
9.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的滑環(huán)組件，其中所述滑環(huán)包括至少一個(gè)溝槽。
10.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的滑環(huán)組件，其中所述滑環(huán)包括在所述滑環(huán)的每一側(cè)上從所述滑環(huán)單元向外徑向突出的邊緣。
11.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的滑環(huán)組件，包括多個(gè)滑環(huán)，并且其中所述一個(gè)引導(dǎo)裝置將所述氣體弓I導(dǎo)至每一個(gè)滑環(huán)。
12.一種發(fā)電機(jī)，包括如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的滑環(huán)組件。
13.一種風(fēng)力渦輪機(jī)，包括如權(quán)利要求1-11中的任一項(xiàng)所述的滑環(huán)組件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于向轉(zhuǎn)子提供電力或者提供來(lái)自所述轉(zhuǎn)子的電力的滑環(huán)組件，所述轉(zhuǎn)子相對(duì)于發(fā)電機(jī)或者電動(dòng)機(jī)中的定子旋轉(zhuǎn)。滑環(huán)單元圍繞中心軸旋轉(zhuǎn)并且具有至少一個(gè)第一滑環(huán)，所述第一滑環(huán)具有外表面、直徑、外圍和寬度，另外，所述組件包括諸如電刷之類的至少一個(gè)導(dǎo)電裝置，其與所述滑環(huán)的所述表面具有導(dǎo)電接觸，以及在其中設(shè)置所述滑環(huán)單元和所述導(dǎo)電裝置的殼體。此外，所述組件具有與所述殼體連接的抽吸裝置，用于從所述殼體內(nèi)通過(guò)所述殼體中的抽吸出口將氣體吸出。此外，所述殼體具有與引導(dǎo)裝置連接的抽吸入口。所述引導(dǎo)裝置具有面對(duì)所述滑環(huán)表面的孔，并且所述孔定位于距所述滑環(huán)的所述表面預(yù)定距離處，使得所述氣體能夠?qū)λ龌h(huán)的所述表面進(jìn)行冷卻。另外，本發(fā)明涉及具有這種滑環(huán)組件的發(fā)電機(jī)和風(fēng)力渦輪機(jī)。
文檔編號(hào)H02K9/28GK102349219SQ200980152896
公開(kāi)日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2009年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月27日
發(fā)明者L·克羅, S·B·勞里森 申請(qǐng)人:維斯塔斯風(fēng)力系統(tǒng)集團(tuán)公司