一種電機用集電裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種電機集電裝置，尤其涉及一種用于發(fā)電機或者發(fā)電電動機的集電裝置。
【背景技術】
[0002]常規(guī)定速水輪發(fā)電機，電機同步轉速與電網的供電頻率耦合在一起。相應的決定了水輪機的運行工作點。當水頭變幅發(fā)生變化時，水輪機難以達到最優(yōu)運行性能。
[0003]速度可調水輪發(fā)電機實現了電機轉速與供電頻率的柔性連接，通過改變多相集電系統(tǒng)通入交流電頻率，使得機組能夠在一定范圍內變轉速運行。當機組運行時，電機轉子側也需通過集電系統(tǒng)和外接變流器與電網進行能量傳遞。現有定速水輪發(fā)電機，集電裝置容量一般不超過機組額定容量的5%。。對于轉速變化范圍為±7%的運行要求，轉子側勵磁容量將達到機組額定容量的約20%，具體體現為高電壓大電流的特點。一方面大電流的特點使得高負荷載流導體集膚效產生渦流損耗發(fā)熱需著重考慮；另一方面，高電壓的特點就需要嚴格抑制各集電環(huán)相間爬電造成短路。
[0004]集電裝置是將靜止的勵磁裝置提供電流傳輸至旋轉的發(fā)電機轉子的導流裝置?，F有的集電裝置包括旋轉軸和設置在旋轉軸的上的正、負極兩層集電環(huán)，旋轉軸在電機的驅動下旋轉，集電環(huán)與電刷摩擦接觸將電流傳輸給轉子線圈產生磁場。區(qū)別于上述集電裝置直流供電方式，多相交流集電裝置采用交流供電。多層集電環(huán)除了包含不同相對應環(huán)外，還需設置中性環(huán)。現有的集電裝置在用于速度可調水輪發(fā)電機上時，其散熱性完全達不到要求，散熱效果較差，無法承載高電壓大電流工作。
【實用新型內容】
[0005]為了克服上述現有集電裝置存在的缺陷，本實用新型公開一種電機用集電裝置，具有承載高電壓大電流、穩(wěn)定可靠、通風散熱性好的優(yōu)點，完全能夠滿足可調式水輪發(fā)電機的使用。
[0006]本實用新型通過下述技術方案實現:
[0007]—種電機用集電裝置，其特征在于:包括集電環(huán)、轉軸、筋板、下支撐板和連接件，所述集電環(huán)至少為三個，集電環(huán)相互平行設置且集電環(huán)的圓心位于同一條軸向線上，所述筋板固定在轉軸上，所述下支撐板固定在轉軸上，轉軸穿過集電環(huán)，所述集電環(huán)通過連接件連接在下支撐板上，每個集電環(huán)之間設置有間隙，所述集電環(huán)的內徑大于筋板的徑向長度。
[0008]每個集電環(huán)之間等間隙設置，且在集電環(huán)之間的間隙內設置有絕緣墊塊，在集電環(huán)與下支撐板之間也設置有絕緣墊塊。
[0009]每個集電環(huán)的外圓周面上設置有軸向高度不同的凹槽和徑向通風孔，徑向通風孔與軸向高度不同的凹槽的底部相連通。
[0010]所述連接件為拉緊螺栓。
[0011 ] 所述拉緊螺栓與集電環(huán)之間的接觸部分套絕緣套管或者纏繞絕緣材料層。
[0012]所述電機用集電裝置罩扣有外罩，外罩的頂部安裝有冷卻器，冷卻器和外罩上均安裝有擋風板，安裝在冷卻器上的擋風板位于冷卻器的兩側，安裝在冷卻器上的擋風板位于集電環(huán)上方。
[0013]所述冷卻器為水冷式冷卻器。
[0014]本實用新型的有益效果主要體現在以下幾個方面:
[0015]本實用新型包括集電環(huán)、轉軸、筋板、下支撐板和連接件，所述集電環(huán)至少為三個，集電環(huán)相互平行設置且集電環(huán)的圓心位于同一條軸向線上，所述筋板固定在轉軸上，所述下支撐板固定在轉軸上，轉軸穿過集電環(huán)，所述集電環(huán)通過連接件連接在下支撐板上，每個集電環(huán)之間設置有間隙，所述集電環(huán)的內徑大于筋板的徑向長度。本實用新型在工作時，轉軸轉動帶動筋板轉動，轉動的筋板形成徑向風扇產生風吹向集電環(huán)，風從集電環(huán)上的進行通風孔吹到軸向凹槽，然后吹在碳刷上，產生的風壓，強迫空氣將電刷與集電環(huán)之間的電氣損耗和摩擦損耗帶出，同時減少碳刷磨損堆積在集電環(huán)表面的碳粉。由于筋板和轉軸帶來的散熱作用，可以保證集電裝置能夠承載高電壓大電流的要求，適合可調式水輪發(fā)電機的使用。連接件絕緣后將不同軸向高度的集電環(huán)連接成整體，有效防止各環(huán)相對偏心，保證集電環(huán)與電刷間壓力均勻。每個集電環(huán)當與導流銅排連接時，碳刷在各個銅排分出扇形區(qū)域均布，減小各導流支路出入電阻的差別。
[0016]本實用新型每個集電環(huán)的外圓周面上設置有軸向高度不同的凹槽和徑向通風孔，徑向通風孔與軸向凹槽的底部相連通。設置的徑向通風孔便于風從集電環(huán)上通過，帶走集電環(huán)上的熱量，增加散熱效果。設置的軸向高度不同的凹槽降低集電環(huán)的渦流損耗。從徑向通風孔吹過的風直接吹拂碳刷內表面，減少碳刷磨損堆積在集電環(huán)表面的碳粉。
[0017]本實用新型每個集電環(huán)之間等間隙設置，且在集電環(huán)之間的間隙內設置有絕緣墊塊，在集電環(huán)與下支撐板之間也設置有絕緣墊塊。本實用新型的拉緊螺栓將集電環(huán)和下支撐板連接在一起，保證各個集電環(huán)的穩(wěn)定性，避免集電環(huán)偏心，引起集電環(huán)與電刷間壓力不均。而設置中間的在各個集電環(huán)之間的絕緣墊塊的作用在于對不同相集電環(huán)進行軸向隔離，能夠有效防止環(huán)間爬電，造成相間短路。制造工藝簡單，可靠性高。
[0018]本實用新型拉緊螺栓的螺桿與集電環(huán)之間的接觸部分設有絕緣套管或者在拉緊螺栓的螺桿桿上纏繞絕緣材料層。其作用在于絕緣集電環(huán)與拉緊螺栓之間的電接觸，避免拉緊螺栓導電。
[0019]本實用新型提供的電機用集電裝置罩扣有外罩，外罩的頂部安裝有冷卻器，冷卻器和外罩的頂部均安裝有擋風板，安裝在冷卻器的擋風板位于冷卻器的兩側，安裝在冷卻器上的擋風板位于集電環(huán)上方。通過擋風板和冷卻器的作用，轉子轉動產生的風吹到碳刷后進入冷卻器冷卻后再導入到筋板處，保證筋板轉動產生的風為冷風，提高散熱效果，經過集電環(huán)和碳刷后冷風變成熱風又被冷卻器吸收冷卻，這樣就形成了一個循環(huán)系統(tǒng)，保證筋板產生的風始終為冷風，提高了散熱效率。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型結構示意圖；
[0021]圖2為圖1的A-A剖視圖；
[0022]圖3為圖2的B向視圖；
[0023]圖4為單個集電環(huán)結構圖；
[0024]圖5為圖3的C-C剖視圖；
[0025]圖6為本實用新型實施例3的整體結構示意圖。
[0026]圖中標記1、拉緊螺栓，2、轉軸，3、集電環(huán)，4、碳刷，5、下支撐板，6、導流銅排，7、筋板，8、刷握，9、絕緣墊塊，10、徑向通風孔，11、上夾板，12、凹槽，13、冷卻器，14、外罩，15、擋風板。
【具體實施方式】
[0027]實施例1
[0028]本實施例包括三個集電環(huán)3、轉軸2、六塊筋板7、下支撐板5和上夾板11、拉緊螺栓1、絕緣墊塊9、碳刷5、刷握8和導流銅排6，筋板7焊接在旋轉軸2上，所述多個集電環(huán)3軸向同心(各個集電環(huán)的圓心在同一條軸線上)，軸向重量由下層支撐環(huán)板11承受。所述拉緊螺栓1套有絕緣套管后穿過上夾板11、絕緣墊塊9、集電環(huán)3和下支撐板，將上夾板11、絕緣墊塊9、集電環(huán)3和下支撐板5連接為一個整體，各個集電環(huán)3之間設置有間隙，間隙距離相同，所述拉緊螺栓1與集電環(huán)3之間通過絕緣套管實現絕緣接觸。集電環(huán)與所述導電銅排相連，碳刷5與每個集電環(huán)3摩擦接觸，碳刷5安裝在刷握4上。筋板7的徑向長度小于集電環(huán)3的內徑。
[0029]本實施例的轉軸在轉動時筋板可視作風扇產生風壓將電刷與集電環(huán)之間的電氣損耗和機械摩擦損耗產生熱量帶出，同時帶走由于摩擦產生的碳粉，達到了散熱的目的，延長了集電環(huán)和電刷的使用壽命。多個集電環(huán)之間的間隙設置可以很好的防止集電環(huán)之間爬電。
[0030]本實施例的集電環(huán)3外圓周面開有多道軸向高度不同的凹槽12，降低集電環(huán)3的渦流損耗。相應凹槽12內側有徑向通風孔10，筋板產生冷卻空氣不僅從集電環(huán)3之間的間隙通過，還可從徑向通風孔10中流出，直接吹拂碳刷5內表面。本實施例根據轉子繞組支路數的選擇，每個集電環(huán)可與多個導流銅排6 (分別對應不同支路)接觸。導流銅排固定在筋板之間，具有很好的散熱能力。
[0031]各個集電環(huán)3之間的間隙距離相同，最上面的集電環(huán)連接在上夾板11上，最下面的集電環(huán)連接在下支撐板5上，中間的各個集電環(huán)之間安裝有絕緣墊塊9，拉緊螺栓2也穿過絕緣墊塊9。上夾板和下支撐板的作用在于支撐集電環(huán)的重量的同時將集電環(huán)連接為一個整體，保證各個集電環(huán)的穩(wěn)定性，避免集電