CN104054223A - 滑环变送器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于修复金线类型的滑环变送器(200)的方法，所述滑环变送器具有滑环(202)、特别是用于与金线电路板(204)作为电路板(204)来使用的金环，所述方法具有下述步骤：从滑环变送器(200)拆卸金线电路板(204)，以及-使用多刷电路板(304)来更换所述金线电路板(204)。

Description

滑环变送器
技术领域
本发明涉及一种滑环变送器以及一种用于修复滑环变送器的方法。此外本发明涉及一种具有滑环变送器的风能设备。
背景技术
风能设备通常是已知的，并且在图1中示出典型的设备。在该处通常通过以风驱动的方式，空气动力学的转子相对于吊舱的静止的部分转动。为了借助于旋转的部分即转子从静止的部分交换电能或者电信号，通常设置滑环变送器。特别地，能量能够被传输到所谓的变浆电机处，所述变浆电机能够调节转子的转子叶片的迎角。此外，如果存在的话，就例如能够传递用于电加热叶片的能量。
特殊性在于无传动装置的风能设备，所述风能设备使用他励同步发电机。在这样的风能设备中，也经由滑环变送器，或者经由独立的滑环变送器传输用于经由滑环变送器在电枢中产生电磁场的励磁电流。在这里，必须以高的功率来传输电流，所述功率能够为几百kW。
特别地，下述三种类型的滑环变送器是已知的。最老的可行性在于，让碳刷在相应的接触环上滑动，以便将电信号，此时是信息信号或者能量信号，从碳刷传输到接触环上或者反之亦然。这样的电刷已经设立并且其特性一般而言是已知的。所述电刷是相对成本适宜的，但是需要定期地更换碳刷。
为了改进，使用所谓的“金线滑环变送器”。在这里是具有多条金线的电路板，所述金线基本上如在针床中一样竖立，在所述针床上相应的滑环被引导，所述滑环与这些金线电配合并且机械配合。在这里特别有利的是，通过材料选择，通过使用金，实现了具有低磨损的良好的接触特性。尽管在这里随着时间在相应的金线的位置上产生沉淀，在相应的滑环上在该处制成的沟槽中，其中也能够产生缺陷，特别是在金层中。滑环通常由黄铜或者类似的金属合金构成，所述黄铜或者类似的金属合金在接触区域中设置有金层。在沟槽中能够设置油用于冷却和改善接触。在少量的油的情况下和/或在高的磨损或高的磨损状态中，金线在滑环上发生摩擦并且在该处改变表面，但是这是很难识别的。因此金线也受到损伤并且更快地用坏。
作为其它的改进，提出一种所谓的“多刷滑环变送器”。在这里至少一束诸多细如发丝的线股在相应的滑环上伸展。这样的束或者这些诸多细如发丝的线股的簇，通常设置、固定在电路板上并且接触电路板，因而通常仅以电路板作为参照，这包含上述束或者簇。电路板因此形成电路板并且因此是关于滑环的配合件，电路板在所述滑环上滑磨。电路板也能够被称为刷子。这些术语是适用的，基本上与具体使用的技术无关。基本上在这里接触根据如下原理来进行，即线股能够借助于少量的力贴靠相应的滑环并且通过大量的线股实现良好的接触。这个束与簇相近，以至于德语使用中的术语“多刷”也在相应的技术圈中获得承认。这样的多刷技术是能够以相对稳健的方式管理的并且避免了所描述的金线类型的沉淀和在电刷中的碳尘。
特别地，在金线类型中有问题的是，除了金线相应的滑环也磨损。在滑环上产生沉淀和缺陷，所述沉淀和缺陷反之导致金线的严重磨损。因此在相应的磨损之后，除了具有金线的金线电路板还必须更换滑环，这是复杂的、成本昂贵的进而是所不期望的。
德国专利商标局在关于本申请的优先权申请中检索了下述现有技术：DE 24 58 991 B2；DE 10 2007 060 985 A1；DE 694 14 687 T2；US4,398,113 A以及JP 2009-225578A。
发明内容
本发明因此以如下目的为基础，解决上述问题中的至少一个。特别地，应实现一种解决方案，其中当相应地严重磨损时能够尽可能简单地且成本适宜地修复“金线类型”的滑环变送器，即相应于所描述的金线技术构造的滑环变送器。至少应实现一个替选的设计方案。
根据本发明，提出一种根据权利要求1的方法。在这里也能够考虑，仅更换多个电路板中的一个。也能够在滑环变送器中提供多种不同的技术，例如用于传输具有低电流、例如0.5A至3A的信号的金线技术，和用于传输具有高电流、例如5A至500A的信号的电刷技术。根据本发明因此修复了金线类型的滑环变送器。所述滑环变送器在修复之前在任何情况下一方面都包括至少一个滑环、特别是金环，并且另一方面包括金线电路板，所述金线电路板设置有作为金线刷的金线，所述金线在滑环上滑磨。为了修复滑环变送器，也就是说特别是在出现需要修复的磨损之后来修复滑环变送器，从滑环变送器拆卸金线电路板并且使用多刷电路板来替换所述金线电路板。
因此已认识到：多刷技术的电路板可与金线技术的滑环一起使用。因此磨损的金线电路板能够被多刷电路板更换，由此能够避免金线类型的滑环的替换。通过用多刷电路板更换金线电路板，能够以简单的方式且成本适宜地修复至少初始完全是金线类型的滑环变送器中的一个的滑环变送器。
优选针对下述滑环变送器进行修复，在所述滑环变送器中金环已经具有凹槽，所述凹槽因金线与电路板使用而产生。在这里已认识到：当滑环具有凹槽时，多刷电路板因此也适合于与金线类型的所述滑环使用。如已经证实的那样，多刷技术的电路板能够匹配于滑环的接触表面。特别地，多刷技术的电路板也能够接合到滑环的凹槽中。由于磨损而已经具有凹槽的滑环，因此不需要被更换并且能够保留在滑环变送器中。迄今为止在金线类型的已磨损的滑环变送器的情况下，金线电路板和滑环通常必须被更换，因为新的金线电路板、也就是说金线，因所描述的缺陷而快速地被用坏进而剧烈地缩短使用寿命。
优选在更换时使用多刷电路板，使得所述多刷电路板在滑环上滑磨并且进入到凹槽中，并且在凹槽中和凹槽的外部建立多刷电路板和金线技术的滑环之间的电接触。因此能够继续使用金线类型的、已经具有明显的凹槽的滑环。
此外提出一种滑环变送器，所述滑环变送器包括金线技术的滑环，特别是包括金环。这种金环相应地具有用于提高导电性、特别是到电路板的过渡部中的导电性的金组成部分。所述滑环因此准备用于与金线电路板使用。此外滑环变送器包括多刷电路板，所述滑环变送器以滑磨的方式接触金线技术滑环。因此提出一种滑环变送器，所述滑环变送器基本上由金线技术的滑环和多刷技术的电路板的组合构成或者基本上具有这些元件。
优选地，滑环具有至少一个因金线电路板产生的凹槽。所提出的滑环变送器因此是下述解决方案，其中滑环变送器的在其它情况下由于其磨损状态而必须被更换的部分被继续使用。特别地，能够避免金线滑环的更换，但至少延迟金线滑环的更换。
此外提出一种具有根据所描述的实施方式中的至少一个所述的滑环变送器的风能设备。通过这种滑环变送器，能够将电信号从吊舱的静止的部分传输到吊舱的转动的部分，即空气动力学的转子。相应地提出，滑环变送器被使用为，使得所述滑环变送器将电信号从吊舱的静止的部分传输到空气动力学的转子，其中所述电信号是信息信号和/或功率信号。经由这种滑环变送器，必须根据风能设备传输多个不同的电信号。相应地，这种滑环变送器能够是复杂并且是昂贵的。此外，将所述滑环变送器设置在为滑环变送器的优选位置的、从风能设备的吊舱的静止的部分到转动的部分的过渡部的区域中，使得所述滑环变送器是难于进入的，并且所提出的避免或者至少延迟金线类型的滑环的更换的解决方案因此施展尤其有利的效果。
根据另一个实施方式提出：在无传动装置的风能设备中使用所述滑环变送器。风能设备的无传动装置特性对其其结构整体产生影响并且也对发电机整体所需的电流产生影响。由此对滑环变送器提出相应的要求并且所提到的优点因此能够以特定程度施展。
优选地，使用他励同步电机作为发电机。在这种情况下，励磁电流也必须被传输到同步电机的电枢进而经由滑环变送器传输。尤其对此能够有利地设有根据滑环变送器的实施方式中的至少一个所描述的滑环变送器。特别地，所述滑环变送器必须准备用于传输相应的电流和相应的功率。有利的滑环变送器进而具有这种有利的滑环变送器的风能设备在此能够：将几百安培范围中的电流经由多刷电路板传输到金线技术的滑环上，特别是传输到金线技术的带有凹槽的滑环上。例如能够考虑5A至500A。优选地，将滑环变送器设置在完全地或者部分地承载空气动力学的转子的轴颈中或其上。特别地，所述轴颈借助于前部的尖部在符合规定的使用中沿着朝向风的方向指向，并且优选滑环变送器设置在轴颈的所述尖部中或其上。因此电信号能够经由轴颈从吊舱的静止的部分传输到滑环变送器并且从所述滑环变送器传输到转动的部分、即空气动力学的转子上。这种滑环变送器根据风能设备的具体的设计方案和大小而是难于进入的，并且通过所描述的对上述实施方式中的一个的滑环变送器的修复和/或通过根据相应描述的实施方式中的一个的滑环变送器的应用，在这里能够实现降低维护耗费。此外更换设置在轴颈的尖部中的滑环变送器滑环变送器的元件根据风能设备的具体的设计方案对于进行实施的操作人员也能够是安全风险。这种安全风险因此通过所提出的解决方案来避免，至少通过其降低。
附图说明
接下来根据实施方式在参考所附的附图的情况下详细阐述本发明。
图1示出风能设备。
图2示意性地示出金线类型的滑环变送器。
图3示意性地示出多刷类型的滑环变送器。
图4示出具有金线类型的滑环的滑环变送器和多刷类型的电路板。
图5放大地并且示意性地示出在金线电路板和金线类型的滑环变送器的滑环之间的过渡区域。
图6放大地并且示意性地示出多刷技术的电路板到金线类型的具有凹槽的滑环的过渡部。
在下文中相同的附图标记能够表示类似的、但是不完全相同的元件，以强调分这些元件的功能上的关联。
具体实施方式
图1示出具有塔102和吊舱104的风能设备100。在吊舱104上设置有转子106，所述转子具有三个转子叶片108和导流罩110。转子106在运行中通过风置于旋转运动并且由此驱动吊舱104中的发电机。
图1示出无传动装置的风能设备100，所述风能设备使用滑环变送器，以便将电信号从吊舱104的静止的部分传输到转子106，也就是说特别是传输到导流罩110上。所示出的风能设备使用他励同步发电机，对于所述他励同步发电机，励磁电流从吊舱104的静止的部分经由滑环变送器被传输到导流罩110。所示出的风能设备100还具有可调节其迎角的转子叶片108。为了调节所述转子叶片108的迎角，将用于调节的信息和调节能量从吊舱104的静止的部分经由滑环变送器传输到导流罩110。需要指出的是，将吊舱104的静止的部分理解为：该静止的部分关于转子轴线是不可运动的。显然，对于整个吊舱104实行风跟踪、所谓的方位角调节，也就是说围绕垂直轴线旋转。转子106相对于吊舱104的静止的部分围绕基本上水平的轴线旋转。就此而言，风能设备100是这类水平轴线风能设备中的一种。
图2图解说明了具有金线滑环202和金线电路板204的金线类型或者金线技术的滑环变送器200。金线电路板204具有若干条金线206，在图2中示出所述若干条金线中的两组四条金线。金线206也与电路板204电连接，这通过焊点来金线。金线206通过金线电路板204压紧金线滑环202并且由此建立电接触。
图2示出在较长时间使用之后的状态下的滑环变送器200进而示出具有一定磨损的状态下的滑环变送器。由于这个原因，已经存在凹槽212，所述凹槽因所述金线206中的一些引起。为了图解说明，在这里示出三条凹槽212，因此也就是说——根据图2从左起——第二、第四和第五金线分别引起相当深的凹槽。第一和第三金线206因此不导致任何凹槽。实际上通常，所有建立到金线滑环的电接触的金线在一定运行时间之后会留下凹槽。当然，凹槽通常是不同程度地深的，进而金线206在金线滑环202上留下不规则的轮廓，所述轮廓在这里通过示出仅三条凹槽212来图解说明。
如果此时金线电路板204由新的来更换，那么所有的金线205再次是同样长的，以至于可能设置在凹槽212的区域中的这些金线206不建立到金线滑环202的电接触。因此如果不排除，那么选择性地更换金线电路板204至少是不利的。
图3图解说明了多刷技术的滑环变送器300。所述滑环变送器300包括多刷滑环302，多刷电路板204在所述多刷滑环上伸展。电路板304具有非常多的单独的小线或者细丝306，所述小线或细丝类似于刷子安置在滑环302上进而产生不计其数的小的接触点，以至于整体上能够通过许多小的小线或者细丝306从滑环302传输电流或者将电流传输到所述滑环处。细丝306被聚成束308。
由于刷状设置的多个小的小线或者细丝306，基本上不产生各个小线306的明确限定的接触点，因为所述小线为此不是足够刚性地设置。相应地，在更长的运行时间内也不会像在金线技术的滑环变送器中以及在图2中所示出的那样形成凹槽。实际上，多刷技术的如今的滑环变送器优选于金线技术的滑环变送器。
图4示出组合的滑环变送器400，如其作为解决方案所提出的滑环变送器那样。该组合的滑环变送器400在图解说明中具有如在图2中所示出的金线滑环202，并且与如在图3中示出的多刷技术的电路板304共同作用。多个小线或者细丝306基本上平缓地被压到金线滑环202上并且单独地适应于表面进而也适应于凹槽212。因此被证明有利的是，金线电路板204在磨损后以图3的多刷电路板304来更换。但是特别地，刷子通过能够为滑环的每个沟槽、或者为滑环的多个沟槽设有线束的方式专门适应于金线技术的滑环。
为了图解说明金线206和金线滑环202之间的接触形成，图5示出示意性的放大图。因此图解说明了，——根据图5从左侧观察——第二、第四和第五金线206长于第一和第三金线206。第一和第三金线206因此应更大程度的磨损，反之其它三条金线、即第二、第四和第五金线引起在金线滑环上形成凹槽。这些凹槽212逐渐形成，并且同时发生金线206的用坏，以至于这两者彼此匹配。因此不利的是，在图5示出的状态下，仅金线206、即金线电路板以新的具有相应等长的金线的金线电路板来更换。
因此已认识到，根据图3的初始时匹配相应的滑环302的多刷技术的电路板304适合于与已建立的轮廓、特别是金线滑环202的凹槽212相适应。这在图6的放大的和简化的视图中示出。因此仅部分地在图6中示出的电路板304借助其多个小线或者细丝306尤其匹配于凹槽212。这种匹配通过所述细丝306不同程度地弯曲的方式进行，这在图6的视图中由于在该处所使用的视角而是不可见的。此外，图5和图6原则上示出金线滑环202的剖面图，其中由于概览的原因不标明剖面阴影线。

Claims (9)

1.一种用于修复金线类型的滑环变送器(200)的方法，所述滑环变送器具有滑环(202)、特别是用于与金线电路板(204)作为电路板(204)来使用的金环，所述方法具有下述步骤：
-从所述滑环变送器(200)拆卸金线电路板(204)，以及
-使用多刷电路板(304)来更换所述金线电路板(204)。
2.根据权利要求1所述的方法，
其中所述滑环(202)由于与所述金线电路板(204)使用而具有凹槽(212)，并且在以所述多刷电路板(304)更换所述金线电路板(204)时，所述滑环(202)、特别是金环保留在所述滑环变送器(400)中。
3.根据权利要求1或2所述的方法，
其中使用所述多刷电路板(304)，使得所述多刷电路板在所述滑环(202)上滑磨并且进入凹槽(212)或者进入所述凹槽(212)中，并且在所述凹槽(212)中和所述凹槽(212)的外部建立所述多刷电路板(304)和所述滑环(202)之间的电接触。
4.一种滑环变送器(200)，所述滑环变送器包括金线工艺的滑环(202)、特别是金环，和滑磨地接触所述滑环的多刷电路板(304)，所述金环被准备用于与金线电路板(304)使用。
5.根据权利要求4所述的滑环变送器(200)，
其特征在于，所述滑环(202)具有至少一个通过金线电路板(204)产生的凹槽(212)，
其中所述多刷电路板(304)在所述滑环(202)上滑磨并且进入到至少一个所述凹槽(212)中，使得在至少一个所述凹槽(212)中并且在至少一个所述凹槽(212)的外部在所述多刷电路板(304)和所述滑环(202)之间建立电接触，所述电接触适合于传输电流、特别是适合于传输励磁电流。
6.一种风能设备(100)，其具有根据权利要求4或5所述的滑环变送器(200)。
7.根据权利要求6所述的风能设备，
其特征在于，所述风能设备(100)是无传动装置的和/或使用他励同步电机作为发电机。
8.根据权利要求6或7所述的风能设备(100)，
其中所述滑环变送器(200)准备用于传输励磁电流。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的风能设备(100)，
其中空气动力学的转子完全地或者部分地由轴颈承载并且所述滑环变送器(200)设置在所述轴颈中和/或所述轴颈上。
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