CN104981951A

CN104981951A - 滑环布置

Info

Publication number: CN104981951A
Application number: CN201480007624.4A
Authority: CN
Inventors: 泰穆·耶赫科宁
Original assignee: ABB T&D Technology AG
Current assignee: ABB Technology AG
Priority date: 2013-02-07
Filing date: 2014-02-05
Publication date: 2015-10-14
Also published as: CA2897405A1; KR20150115913A; EP2765660A1; WO2014122164A1; US20150380888A1; BR112015017854A2

Abstract

一种用于在固定部(10)与旋转部(20)之间传输电力的滑环布置(100)，包括绕中心轴(Y)以彼此径向间隔的方式同轴地设置并且具有至少一个接触表面(S1、S2)的环形滑环(101、102、103)。可选的第一电源导体(111、112、113)附接至滑环(101、102、103)的至少一个接触表面(S1、S2)。具有接触表面(S3)的滑动接触装置(131、32、133)与滑环(101、102、103)的至少一个接触表面(S1、S2)滑动接触。第二电源导体(121、122、123)附接至滑动接触装置(121、122、123)。第一电源导体(111、112、113)通过第一绝缘体装置(141、142、143)和另外的第一绝缘体装置1(145)支承在旋转部(20)或固定部(10)处，以及第二电源导体(121、122、123)通过第二绝缘体装置(151、152、153)和另外的第二绝缘体装置(155)支承在固定部(10)或旋转部(20)处。所述滑动接触装置(131、132、133)是固定的并且所述滑环(101、102、103)与旋转部(20)20一起旋转，或者所述滑环(101、102、103)是固定的并且所述滑动接触装置(131、132、133)与旋转部(20)一起旋转。

Description

滑环布置

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的滑环布置。

背景技术

DE 4406042公开了一种用于可旋转聚光灯的电连接。该布置包括第一对共心导电柱体，该第一对共心导电主体位于第二对共心导电柱体之上。第一对柱体和第二对柱体具有共同的旋转轴，并且第一对柱体中的柱体的直径与第二对柱体中的相应的柱体的直径相对应。第一对柱体中的每个柱体包括向下延伸并且与第二对柱体中的相应的柱体的内表面接触的接触弹簧。第一对柱体固定而第二对柱体旋转。在旋转轴处设置有棒(bar)并且该棒穿过该布置。进线(incmoing)电源相连接至该棒的上端并且出线(outgoing)电源相连接至该棒的下端。中性点和地线经由两对柱体连接。第一对柱体中的柱体支承在第一绝缘壳体上，以及第二对柱体中的柱体支承在第二壳体上并且还延伸到第一壳体中。第一壳体和第二壳体通过另外的绝缘壳体连接。

EP专利公报0 908 983公开了一种用于舰船的推进和转向模块的电力传输系统。隔舱(pod)通过杆(stem)连接至船，所述杆相对于船可旋转。第一滑动接触装置耦接至船架并且连接至一对或更多对导体中的第一导体。第二滑动接触装置耦接至船的杆并且连接至所述导体对中的第二导体。具有旋转导电环形式的第三滑动接触装置相对于所述第一滑动接触装置和所述第二滑动接触装置连续地相对运动。因此，经由第三滑动接触装置(即，旋转环)在第一滑动接触装置与第二接触滑动之间传输电流。第二滑动接触装置当隔舱转动时与杆一起旋转。连续旋转第三滑动接触装置的构思是消除由局部温度增加所引起的微箱(micro-crates)。当船在不改变方向的情况下以巡航速度航行长的时间段时可能发生局部温度增加。因此，电流流过第一滑动接触装置与第二滑动接触装置之间的相同点，这可能使这些点的温度增加。滑环布置安装在垂直地导向的柱体杆上，即相以互相垂直间隔的方式设置在杆的垂直地导向的柱体外表面。因此，该布置在垂直方向上变得相当高。

GB专利公报2 167 612公开了具有设置有滑环装配的安装在机舱(nacelle)的发电机的水平轴风力涡轮机系统。滑环装配包括水平圆盘，该水平圆盘具有被定位在与圆盘轴同轴的相对侧的两组环形滑环。在圆盘的一侧的每个滑环连接至在圆盘的相对侧上的对应的滑环。滑环没入圆盘的槽中，这限制了来自圆环的热耗散。圆盘与机舱的旋转轴轴垂直地并且一致地安装。上面组的滑环与电连接至发电机输出端子的电刷关联，而下面组的滑环与电连接至出线导体的电刷关联。圆盘被安装成通过安装在塔内的电动机以选择的速度旋转以在电刷与滑环之间给出最优的滑动速率。在替选的实施例中滑环装配包括具有垂直轴的旋转柱体而不是旋转圆盘。相互连接的两组滑环设置在柱体的外表面并且被定位成彼此垂直间隔。在柱体上部的每个滑环连接至在柱体下部的对应的滑环。

美国专利公报5,923,113公开了一种用于在固定部与相对于固定部可旋转的管状部之间传输电流、液态介质和气态介质的滑环布置。该布置包括用于传输电流的、由旋转部支承并且与旋转部一起旋转的滑环和由固定部支承的可滑动电刷。该布置还包括用于传输气态介质和液态介质的转环(swivel)接合布置。转环接合布置同轴地设置在滑环内的空间中以降低该布置的总高度。滑环互相在彼此上方地安装在旋转部的垂直方向上。该布置可以在由隔舱驱动的船中使用，以用于将电流传输至隔舱中的电动机并且用于传输隔舱中需要的气态介质和液态介质。

现有技术中在船中使用的用于将电流传输至隔舱中的电动机的滑环布置的一个问题是布置的高度。用于传输电流的滑环在旋转部的高度方向上彼此堆叠。隔舱中的电动机通常是三相感应电机，这意味着用于三个电源相的至少三个滑环和用于中性相的至少一个滑环彼此堆叠，滑环之间具有气隙。隔舱中的电动机的功率通常是兆瓦的等级，这意味着要传输的电流是千安培的等级。因此，滑环相当重，即滑环相当厚并且具有相当大的接触面积。流过滑环的电流将会产生相当大的热量，这意味着要布置某种冷却机制。热必须能够从滑环耗散，然后，必须通风将热从滑环移开。已经布置有用叶片将空气吹过该布置的冷却机制。

发明内容

本发明的目的是实现改进的滑环布置。

根据本发明的滑环布置特征在于在权利要求1的特征部分所陈述的特征。

用于在固定部与旋转部之间传输电力的滑环布置包括：

环形滑环，该环形滑环绕中心轴以彼此径向间隔的方式同轴地设置，所述滑环由导电材料制成，所述滑环具有厚度和宽度以及在滑环的宽度方向上延伸的至少一个接触表面；

可选的第一电源导体，连接至滑环的所述至少一个接触表面；

滑动接触装置，该滑动接触装置具有与滑环的所述至少一个接触表面相适应并且与滑环的所述至少一个接触表面滑动接触的接触表面；

第二电源导体，连接至滑动接触装置；

第一绝缘体装置，在滑环之间和/或在第一电源导体之间延伸；以及另外的第一绝缘体装置，在旋转部或固定部处支承滑环；

第二绝缘体装置，在第二电源导体之间延伸；以及另外的第二绝缘体装置，在固定部或旋转部处支承滑动接触装置，

其中，所述滑动接触装置是固定的并且所述滑环与旋转部一起旋转，或者反之亦然。

具有绕中心轴以彼此径向间隔的方式同轴地设置的滑环的布置显著地降低了该布置的高度。现有技术中用于具有绕柱体彼此堆叠的滑环的7,5MW电动机的滑环布置具有大约1.5米的高度。用根据本发明的滑环布置可将高度降低50％以上。降低的高度将会使滑环布置上方的空间不受限制以用于其他目的。

根据本发明的滑环布置可以用在具有一个或数个隔舱的船中，所述隔舱具有电驱动的电机。较低的滑环布置将使得可以更有效地使用刚好在滑环布置之上的甲板。甚至可以在最低车辆甲板上的滑环布置之上具有通过坡道。

根据本发明的滑环布置还可以在风力涡轮机中使用。较低的滑环布置将使滑环布置上方的空间不受限制以用于其他设备。

根据本发明的滑环布置尤其适于当要传输的电功率是至少1MW并且电流是至少1kA时使用。

根据本发明的滑环布置尤其适于在具有中性点N的三相L1、L2、L3电力系统中使用。因此，该滑环布置包括：针对每个相L1、L2、L3的至少一个滑环以及针对中性点N的至少一个滑环。每个相L1、L2、L3例如在要传输的电流非常大的情况下可以被分成两个滑环。这将意味着六个滑环用于相L1、L2、L3以及一个滑环用于中性点N。

附图说明

下面将参照附图借助于优选实施例更详细地描述本发明，在附图中：

图1示出了在可以采用根据本发明的滑环布置的船中的隔舱布置的垂直剖面图。

图2示出了根据本发明的滑环布置的水平剖面图。

图3示出了根据图1的滑环布置的垂直剖面图。

图4示出了在图3中所示的滑环布置的第二实施例的垂直剖面图。

图5示出了根据本发明的滑环布置的第三实施例的垂直剖面图。

图6示出了用于在固定部与旋转部之间传输液态介质或气态介质的布置的垂直剖面图。

图7示出了用于在固定部与旋转部之间传输电信号的滑环布置的垂直剖面图。

具体实施方式

图1示出了在可以应用根据本发明的滑环布置的船中的隔舱布置的垂直剖面图。隔舱布置包括具有上部21和下部22的中空(hollow)隔舱20。隔舱20从上部21附接在船的壳体(hull)10处。隔舱20的下部22形成纵向的隔间，纵向的隔间包括第一电动机30和第一轴31。第一轴31的第一端31A连接至电动机30并且第一轴31的第二端31B从隔舱20的下部22的尾端22B突出。推进器32连接至第一轴31的第二外端31B。第一轴31的轴心线X形成轴线(shaft line)。隔舱20经由上部21可旋转地附接至船10使得隔舱20可以绕垂直中心轴Y转动360度。隔舱20的上部21连接至位于船的壳体10内的齿轮40。第二轴51的第一端连接至第二电动机50，以及小齿轮52连接至第二轴51的第二相对端。小齿轮52的齿(cog)连接至齿轮40的齿。因此，齿轮40可以绕垂直中心轴Y与第二电动机50一起转动360度。可以自然地存在连接至齿轮40的一些类似的第二电动机50。在船内还可以存在发动机60以及通过第三轴61连接至发动机60的发电机62。发动机60可以是在船中使用的常规的柴油发动机。发电机62产生在船10和隔舱20中需要的电能。在船10中可以存在一些柴油发动机60和一些发电机62。还存在与齿轮40连接的滑环布置100。电力通过第一电缆65从发电机62传输至滑环布置100。电力还通过第二电缆35从滑环布置100传输至第一电动机30。需要滑环布置100以在船的固定壳体10与旋转隔舱20之间传输电力。

图2示出了根据本发明的滑环布置的水平剖面图以及图3示出了根据本发明的滑环布置的垂直剖面图。滑环布置100包括绕垂直中心轴Y以彼此径向间隔的方式同轴地设置的环形滑环101、102、103。环形滑环101、102、103的中心点位于与垂直中心轴Y垂直的径向平面X1上。滑动接触装置131、132、133的中心点与滑环101、102、103的中心点一致。在本实施例中存在三个滑环101、102、103，即针对每个相L1、L2、L3的一个滑环101、102、103，但是可以存在任何数量的滑环。滑环101、103、103由导电材料制成并且具有厚度T1和宽度W1以及沿滑环101、102、103的宽度W1延伸的两个相对的接触表面S1、S2。滑环101、102、103是圆形的，即滑环101、102、103沿着具有在垂直中心轴Y上的中心的圆圈的圆周延伸。第一滑环101的半径是R1，第二滑环102的半径是R2，以及第三滑环103的半径是R3。

第一电源导体111、112、113从滑环101、102、103垂直向下延伸。第一电源导体111、112、113的第一上端111A、112A、113A在相应的滑环101、102、103的第一接触表面S1处附接至相应的滑环101、102、103。第一电源导体111、112、113的较下的第二端111B、112B、113B通过在第一电源导体111、112、113之间的径向方向上水平地延伸的第一绝缘体装置141、142来彼此附接。存在有在最内的第一电源导体113与旋转部20之间的径向方向上水平地延伸的另外的第一绝缘体装置145。所述另外的第一绝缘体装置145在旋转部20处支承整个第一组件(package)，该第一组件包括第一电源导体111、112、113，第一绝缘体装置141、142以及滑环101、102、103。这意味着滑环101、102、103与旋转部20一起旋转。第一电源导体111、112、113的较下的第二端111B、112B、113B通过第一电缆181、182、183连接至旋转部20到针对每个相L1、L2、L3的公共连接点。隔舱20内的第一电动机30的输入可以用电缆和/或汇流条(bus bar)35连接至第一电缆181、182、183所连接的针对每个相L1、L2、L3的相同的公共连接点。

第二电源导体121、122、123从滑环101、102、103垂直向上延伸。第二电源导体121、122、123的第一下端经由弹性装置170例如弹簧装置附接至在滑环101、102、103的第二相对接触表面S2上滑动的滑动接触装置121、122、123。第二电源导体121、122、123的第二上端通过在第二电源导体121、122、123之间的径向方向上水平地延伸的第二绝缘体装置151、152来彼此支承。存在有在最内的第二电源导体123与固定部10之间的径向方向上垂直地延伸的另外的第二绝缘体装置155。所述另外的第二绝缘体装置155在固定部10处支承整个第二组件，该第二组件包括第二电源导体121、122、123，第二绝缘体装置151、152，弹性装置170以及滑动接触装置131、132、133。这意味着滑动接触装置131、132、133相对于旋转滑环101、102、103是固定的。第二电源导体121、122、123的较上的第二端121B、122B、123B通过第二电缆191、192、193连接至固定部10到针对每个相L1、L2、L3的公共连接点。发电机62的输出可以用电缆和/或汇流条65连接至第二电缆191、192、193所连接的针对每个相L1、L2、L3的相同的公共连接点。

第一电源导体111、112、113与第二电源导体121、122、123之间的电连接经由滑环101、102、103和滑动接触装置131、132、133来形成。因此，可以通过滑环布置100将电力从位于固定部10即船中的发电机62传输至位于旋转部即隔舱20中的第一电动机30。

当旋转部20相对于固定部10旋转时，滑动接触装置131、132、133将在旋转滑环101、102、103的外部表面即旋转滑环101、102、103的第二接触表面S2上滑动。固定部10相对于船的壳体10静止，而旋转部20与隔舱20一起旋转。滑动接触装置131、132、133具有与滑环101、102、103的弯曲接触表面S1、S2相适应的弯曲接触表面S3。滑动接触装置131、132、133的弯曲接触表面S3的面积必须足够大以能够传输在应用中所需的电流。借助于弹性装置170例如弹簧装置来将滑动接触装置131、132、133按向滑环101、102、103的接触表面S1、S2。

图2示出了仅两组第一电源导体111、112、113以及示出了仅两组第二电源导体121、122、123以及滑动接触装置131、132、133。然而，在绕滑环101、102、103的圆周以相等的角距分布有多于两组的第一电源导体111、112、113，以及在绕滑环101、102、103的圆周以相等的角距分布有多于两组的第二电源导体121、122、123以及多于两组的滑动接触装置131、132、133。第一电源导体111、112、113的组数为至少4组，有利地为至少8组，以及更有利地为至少12组。当有4组第一电源导体111、112、113时，第一电源导体111、112、113的组之间的第一角度α1是90度，当有8组第一电源导体111、112、113时，第一电源导体111、112、113的组之间的第一角度α1是45度，以及当有12组第一电源导体111、112、113时，第一电源导体111、112、113的组之间的第一角度α1是30度。第二电源导体121、122、123和滑动接触装置131、132、133的组数也为至少4组，有利地为至少8组，以及更有利地为至少12组。当有4组第二电源导体121、122、123时，第二电源导体121、122、123的组之间的第二角度α2是90度，当有8组第二电源导体121、122、123时，第二电源导体121、122、123的组之间的第二角度α2是45度，以及当有12组第二电源导体121、122、123时，第二电源导体121、122、123的组之间的第二角度α2是30度。因此，将供给至滑环101、102、103的电流分成一些平行分支，这显著地减少了每个分支中的电流。从滑环101、102、103供给的电流与从具有一些分支的滑环101、102、103供给的电流具有同样的方式。在滑环布置中使用的电流可以为几千安培的等级。使用的电压通常是数百伏特的等级。输入侧的组数与输出侧的组数相比可以不同，但是有利地输入侧和输出侧两侧的组数相同。

每组第一电源导体111、112、113同轴地布置在其中心点在中心轴Y上的半径R上。组中的每个第一电源导体111、112、113附接至对应的滑环101、102、103。每组第二电源导体121、122、123和滑动接触装置131、132、133以对应的方式同轴地布置在其中心点在中心轴Y上的半径R上。组中的每个滑动接触装置131、132、133与对应的滑环101、102、103滑动接触。

在此实施例中，滑环101、102、103处于垂直位置，即接触表面S1、S2沿滑环101、102、103的宽度W1在垂直方向上延伸。自然地滑环101、102、103还可以处于水平位置，即接触表面S1、S2可以沿滑环101、102、103的宽度W1在水平方向上延伸。然后，第一电源导体111、112、113会具有反向的字母L的形状。滑环101、102、103将附接至字母L的水平分支。第二电源导体121、122、123将具有字母L的形式，并且滑动接触131、132、133将附接至字母L的水平分支。

图4示出了在图3中所示的滑环布置的第二实施例的垂直剖面图。本实施例与图3所示的实施例相比不同之处在于第一绝缘体装置141、142位于滑环101、102、103之间而不是位于第一电源导体111、112、113之间。当滑环101、102、103与旋转部20一起旋转时，滑动接触装置131、132、133在滑环101、102、103的第二接触表面S2上在第一绝缘体装置141、142上方滑动。另外的第一绝缘体装置145在最内的滑环103与旋转部20之间延伸。这意味着滑环101、102、103在垂直方向上的宽度W1必须比图3所示的实施例的W1更大。滑环101、102、103的中心点位于与垂直中心轴Y垂直的径向平面X1上。在本实施例中，滑动接触装置131、132、133的中心点在滑环101、102、103的中心点的上方。在本实施例中，第一电源导体111、112、113是可选的，即第一电源导体111、112、113不是必需需要的。第一电缆181、182、183可以在第一绝缘体装置141、142下方的位置处直接连接至滑环101、102、103。在存在连接至滑环101、102、103的第一电源导体111、112、113的情况下，附加排的第一绝缘体装置可以位于第一电源导体111、112、113之间，因此，在最内的第一电源导体113与旋转部20之间还存在另外的第一绝缘体装置。因此，第一替选将仅具有在滑环101、102、103之间延伸的一排第一绝缘体装置141、142。第二替选将仅具有在第一电源导体111、112、113之间延伸的一排第一绝缘体装置141、142。第三替选将具有在滑环101、102、103之间延伸的第一排第一绝缘体装置141、142以及在第一电源导体111、112、113之间延伸的第二排第一绝缘体装置141、142。

图5示出了根据本发明的滑环布置的第三实施例的垂直剖面图。本实施例除了包括针对每个相L1、L2、L3的两个平行的滑环101、102、103之外与图2和图3所示的实施例对应。在要通过滑环布置100传输的电流非常高的情况下可能需要针对每个相L1、L2、L3的两个平行的滑环101、102、103。在电动机的定子具有两个分离的三相绕组的情况下也可能需要两个平行的滑环101、102、103。将滑环101、102、103分组成三个组件，使得每个组件包括两个滑环101、102；102、103；103、101，两个滑环101、102；102、103；103、101由位于两个滑环101、102；102、103；103、101之间的第三绝缘体装置161、162、163来分离和支承。位于每个组件中的两个滑环101、102；102、103；103、101之间的第三绝缘体装置161、162、163不需要沿着滑环101、102；102、103；103、101的整个圆周延伸。第三绝缘体装置161、162、163可以仅位于第一电源导体111、112、113连接至滑环101、102；102、103；103、101的点处。两对滑环101、102；102、103；103、101的圆周之间的其余的空间可以包括空气。每个组件中与第三绝缘体装置161、162、163相对的滑环101、102；102、103；103、101的表面形成所述滑环101、102、103的接触表面S1、S2。第一组件中的第一滑环101和第三组件中的第二滑环101连接至第一相L1。第一组件中的第二滑环102和第二组件中的第一滑环102连接至第二相L2。第二组件中的第二滑环103和第三组件中的第一滑环103连接至第三相L3。

第一电源导体111、112、113的第一下端111A、112A、113A固定地附接至相应的滑环101、102、103的接触表面S1、S2的上部。第一电源导体111、112、113的第二上端111B、112B、113B通过在第一电源导体111、112、113之间的径向方向上水平地延伸的第一绝缘体装置141、142、143来彼此附接和支承。包括滑环101、102、103，第三绝缘体装置161、162、163，第一电源导体111、112、113以及第一绝缘体装置141、142、143的整个组件还通过另外的第一绝缘体装置145来支承在旋转部20上。另外的第一绝缘体装置145在最内的第一电源导体111与旋转部20之间的径向方向上水平地延伸。第一电源导体111、112、113的第二上端111B、112B、113B通过第一电缆181、182、183连接至旋转部20到针对每个相L1、L2、L3的公共连接点。将与第二相L2和第三相L3关联的第一电源导体112、113的下端112A、113A分成附接至相应的滑环102、103处的两个分支。

第二电源导体121、122、123的第一上端121A、122A、123A经由弹性装置170例如弹簧装置附接至在滑环101、102、103的接触表面S1、S2的下部上滑动的滑动接触装置131、132、133。滑动接触装置131、132、133具有与滑环101、102、103的弯曲接触表面S1、S2相适应的弯曲接触表面S3。滑动接触装置131、132、133的弯曲接触表面S3的面积必须足够大以能够传输在应用中所需的电流。第二电源导体121、122、123的第二下端121B、122B、123B通过在第二电源导体121、122、123之间的径向方向上水平地延伸的第二绝缘体装置151、152、153来彼此附接和支承。包括第二电源导体121、122、123，弹性装置170以及滑动接触装置131、132、133的整个组件还通过另外的第二绝缘体装置155来支承在固定部10上。另外的第二绝缘体装置155在最内的第二电源导体121与固定部10之间的径向方向上水平地延伸。因此，当旋转部20相对于固定部10旋转时，滑动接触装置131、132、133将在滑环101、102、103的接触表面上滑动。第二电源导体121、122、123的第二下端121B、122B、123B通过第二电缆191、192、193连接至固定部10到针对每个相L1、L2、L3的公共连接点。

在本实施例中，包括两个滑环101、102；102、103；103、101的组件处于垂直位置，即滑环101、102、103的接触表面S1、S2沿滑环101、102、103的宽度W1在垂直方向上延伸。自然地该组件还可以处于水平位置，即滑环101、102、103的接触表面S1、S2可以沿滑环101、102、103的宽度W1在水平方向上延伸。第一电源导体111、112、113和第二电源导体121、122、123将要适于这样。

没有按比例绘制图3至图5。第一电源导体111、112、113和第二电源导体121、122、123在实际中仅在滑环101、102、103下方延伸一点以及相应地仅在滑环101、102、103上方延伸一点。可以以小的半径将第一电缆181、182、183和第二电缆191、192、193分别向固定部10和旋转部20转动。因此，滑环布置100在垂直轴Y的方向上是低的。

当滑环101、102、103处于图3至图5中的实施例中所示的垂直位置时，滑动接触装置131、132、133的接触表面是弯曲的。在滑环101、102、103处于水平位置的情况下，滑动接触装置131、132、133的接触表面是平面。在滑环101、102、103处于水平位置的情况下，滑动接触装置131、132、133的径向内表面和径向外表面可以是弯曲的。滑动接触装置131、132、133有利地是碳刷。

图6示出了用于在固定部与旋转部之间传输液态介质或气态介质的布置的垂直剖面图。布置200包括固定部210和旋转部220。针对每个中间的电路存在形成为延伸至旋转部220的环形槽的环形通道230。环形槽230对着固定部210的外表面开口并且对着固定部210密封。存在针对每个中间电路的另外的第一传输管道211以在固定部210内传向对应的环形通道230。存在针对每个中间电路的另外的第二传输管道221以在旋转部220内传向对应的环形通道230。因此，可以将液态或气态介质通过环形通道230从固定部210传输至旋转部220。该图示出了仅两个环形通道230，但是自然地可以存在任何数量的环形通道230。该图示出了连接至一个环形通道230的仅一对传输管道211、221，但是自然地可以针对每个环形通道230存在这样的传输管道211、221对。用于传输液态介质或气态介质的该布置可以有利地位于根据本发明的滑环布置的中间。这样的布置还将减小结构的高度。

图7示出了用于在固定部与旋转部之间传输电信号的滑环布置的垂直剖面图。布置300包括固定部310和旋转部320。通过第一绝缘体装置341、342来在旋转部320处支承滑环331、332。通过第二绝缘体装置361、362来在固定部310处支承滑动接触装置351、352。该图示出了仅两个滑环331、332，但是自然地可以存在任何数量的滑环331、332。滑环331、332用于在固定部310与旋转部320之间传输电信号信息。这意味着滑环331、332的尺寸仅是用于将电力传输至在隔舱中的电动机的滑环的尺寸的一部分。用于传输电信号的该布置可以有利地位于根据本发明的滑环布置的中间。这样的布置还将减小结构的高度。

自然地可以反转在图3至图4中所示的滑环布置使得：包括第一电源导体111、112、113、滑环101、102、103和第一绝缘体装置141、142的第一组件附接至固定部10以及包括第二电源导体121、122、123、滑动接触装置131、132、133和弹性装置170的第二组件附接至旋转部20。

自然地还可以反转在图3至图4中所示的滑环布置使得第一电源导体111、112、113向上延伸以及第二电源导体121、122、123向下延伸。

在图3至图5中，第一电源导体111、112、113的第二端111B、112B、113B通过一横排的第一绝缘体装置141、142、143来彼此支承。在图3至图5中，第二电源导体121、122、123的第二端121B、122B、123B通过一横排的第二绝缘体装置151、152、153来彼此支承。如果需要的话，自然地可以存在几横排的第一绝缘体装置141、142、143以及几排的第二绝缘体装置151、152、153。

在图3至图5中，第一电源导体111、112、113通过另外的第一绝缘体装置145支承至旋转部20或固定部10。在图3至图5中，第二电源导体121、122、123通过另外的第二绝缘体装置155支承至旋转部20或固定部10。自然地所述支承至旋转部20或固定部10可以依赖于整个布置的结构来以任何适当的方式实现。

在图3至图5中，第一电源导体111、112、113和第二电源导体121、122、123在垂直方向上延伸。第一电源导体111、112、113的第二端111B、112B、113B和第二电源导体121、122、123的第二端121B、122B、123B可以转动90度使得第一电源导体111、112、113和第二电源导体121、122、123在水平方向上延伸。然后，第一绝缘体装置141、142、143将在第一电源导体111、112、113的第二端111B、112B、113B之间的垂直方向上延伸。然后，第二绝缘体装置151、152、153将在第二电源导体121、122、123的第二端121B、122B、123B之间的垂直方向上延伸。然后，另外的第一绝缘体装置145和另外的第二绝缘体装置155也将在垂直方向上延伸。然后，另外的第一绝缘体装置145和另外的第二绝缘体装置155可以附接至在水平方向上延伸的支承结构。然而，这样的布置与在图3至图5中所示的布置相比变得更高。

滑环101、102、103有利地是具有矩形横截面的平的汇流条。第一电源导体111、112、113和第二电源导体121、122、123也有利地是具有矩形横截面的平的汇流条。

该图仅示出了与三个电源相L1、L2、L3关联的滑环101、1023、103。自然地在布置中还需要用于中性相的滑环。该中性滑环可以与针对电源相L1、L2、L3的滑环101、102、103对应，但是需要的横截面将是针对电源相L1、L2、L3需要的横截面的仅一半。

在图3至图4所示的实施例中，第一电源导体111、112、113在与中心轴Y平行的第一方向Y1上延伸，以及第二电源导体121、122、123在与中心轴Y平行的第二相反方向Y2上延伸。在图3至图4中，第一方向Y1是向下以及第二方向Y2是向上。自然地可以使情形反转。

在图5所示的实施例中，第一电源导体111、112、113在与中心轴Y平行的第二方向Y2上延伸，以及第二电源导体121、122、123在与中心轴Y平行的第一相反方向Y1上延伸。在图5中，第一方向Y1是向下以及第二方向Y2是向上。自然地可以使情形反转。

滑环101、102、103的尺寸T1、W1依赖于通过滑环101、102、103传输的电流。滑环101、102、103的厚度T1可以在5mm至15mm的范围内，有利地为10mm。滑环101、102、103的宽度W1可以在30mm至100mm的范围内，有利地在40mm至80mm的范围内。滑动接触装置131、132、133的尺寸也依赖于要通过滑动接触装置131、132、133传输至滑环101、102、103的电流。滑动接触装置131、132、133的厚度可以在20mm至40mm的范围内，有利地为30mm。在滑环101、102、103的宽度W1的方向上的滑动接触装置131、132、133的宽度可以在10mm至50mm的范围内，有利地在20mm至40mm的范围内。在与滑动接触装置101、102、103的宽度W1垂直的方向上的滑动接触装置131、132、133的宽度可以在10mm至70mm的范围内，有利地在20mm至60mm的范围内。改变滑动接触装置131、132、133的尺寸使得当滑动接触装置131、132、133由碳刷形成时电流密度不超过2.0A/mm²。在布置中的最内的滑环103的半径R3可以在0.1m至0.5m的范围内。第二滑环102的半径R2和第一滑环的半径R1由滑环101、102、103之间需要的气隙来确定。气隙由通过滑环布置传输的电流和电压来确定。在布置中的最外面的滑环101的半径R1可以在0.5m至1m的范围内。

根据本发明的滑环布置还可以在风力涡轮机中使用以将电力从位于可旋转隔间即机舱中的发电机传输至固定塔。

本发明及其实施例不限于上面描述的示例，而是可以在权利要求的范围内变化。

Claims

1.一种用于在固定部(10)与旋转部(20)之间传输电力的滑环布置(100)，其特征在于所述滑环布置(100)包括：

环形滑环(101，102，103)，绕中心轴(Y)以彼此径向间隔的方式同轴地设置，所述滑环(101，102，103)由导电材料制成，所述滑环(101，102，103)具有厚度(T1)和宽度(W1)以及在所述滑环(101，102，103)的所述宽度(W1)方向上延伸的至少一个接触表面(S1，S2),

可选的第一电源导体(111，112，113)，附接至所述滑环(101，102，103)的所述至少一个接触表面(S1，S2)，

滑动接触装置(131，132，133)，具有接触表面(S3)，所述接触表面(S3)与所述滑环(101，102，103)的所述至少一个接触表面(S1，S2)相适应，并且与所述滑环(101，102，103)的所述至少一个接触表面(S1，S2)滑动接触，

第二电源导体(121，122，123)，附接至所述滑动接触装置(131，132，133)，

第一绝缘体装置(141，142，143)，在所述滑环(101，102，103)之间和/或在所述第一电源导体(111，112，113)之间延伸；以及另外的第一绝缘体装置(145)，在所述旋转部(20)或所述固定部(10)处支承所述滑环(101，102，103)，

第二绝缘体装置(151，152，153)，在所述第二电源导体(121，122，123)之间延伸；以及另外的第二绝缘体装置(155)，在所述固定部(10)或所述旋转部(20)处支承所述滑动接触装置(131，132，133)，

其中，所述滑动接触装置(131，132，133)是固定的并且所述滑环(101，102，103)与所述旋转部(20)一起旋转，或者所述滑环(101，102，103)是固定的并且所述滑动接触装置(131，132，133)与所述旋转部(20)一起旋转。

2.根据权利要求1所述的滑环布置，其特征在于：所述第一电源导体(111，112，113)包括第一端(111A，112A，113A)和第二相对端(111B，112B，113B)，以及所述第二电源导体(121，122，123)包括第一端(121A，122A，123A)和第二相对端(121B，122B，123B)，其中，所述第一电源导体(111，112，113)的所述第一端(111A，112A，113A)附接至所述滑环(1012，102，103)，所述第一绝缘体装置(141，142，143)在所述第一电源导体(111，112，113)的所述第二端(111B，112B，113B)之间延伸，以及所述第二电源导体(121，122，123)的所述第一端(12A，122A，123A)附接至所述滑动接触装置(131，132，133)，所述第二绝缘体装置(151，152，153)在所述第二电源导体(121，122，123)的所述第二端(121B，122B，123B)之间延伸。

3.根据权利要求2所述的滑环布置，其特征在于：所述另外的第一绝缘体装置(145)在所述旋转部(20)处支承下述组件，所述组件包括所述滑环(101，102，103)，所述第一电源导体(111，112，113)以及所述第一绝缘体装置(141，142，143)；以及所述另外的第二绝缘体装置(155)在所述固定部(10)处支承下述组件，所述组件包括所述滑动接触装置(131，132，133)和所述第二电源导体(121，122，123)，或者所述另外的第一绝缘体装置(145)在所述固定部(10)处支承下述组件，所述组件包括所述滑环(101，102，103)，所述第一电源导体(111，112，113)以及所述第一绝缘体装置(141，142，143)；以及所述另外的第二绝缘体装置(155)在所述旋转部(20)处支承下述组件，所述组件包括所述滑动接触装置(131，132，133)和所述第二电源导体(121，122，123)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的滑环布置，其特征在于：所述第二电源导体(121，122，123)经由弹性装置(170)附接至所述滑动接触装置(131，132，133)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的滑环布置，其特征在于：将所述滑环(101，102，103)分组成三个组件使得每个组件包括两个滑环(101，102；102，103；103，101)，所述两个滑环(101，102；102，103；103，101)由第三绝缘体装置(161，162，163)分离，每个组件中的两个滑环(101，102，103)的与所述第三绝缘体装置(161，162，163)相对的表面形成所述滑环(101，102，103)的所述接触表面(S1，S2)，所述组件绕所述中心轴(Y)以彼此径向间隔的方式同轴地设置，所述第一电源导体(111，112，113)附接至相应的滑环(101，102；102，103；103，101)的所述接触表面(S1，S2)。

6.根据权利要求5所述的滑环布置，其特征在于：每个组件包括另外的两个滑动接触装置(131，132，133)，每个滑动接触装置(131，132，133)与所述相应的滑环(101，102，103)的相应的接触表面(S1，S2)滑动接触，所述滑动接触装置(131，132，133)经由弹性装置(170)附接至所述第二电源导体(121，122，123)。

7.根据权利要求6所述的滑环布置，其特征在于：第一组件中的第一滑环(101)和第三组件中的第二滑环(101)连接至第一相(L1)，第一组件中的第二滑环(102)和第二组件中的第一滑环(102)连接至第二相(L2)，第二组件中的第二滑环(103)和第三组件中的第一滑环(103)连接至第三相(L3)。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的滑环布置，其特征在于：所述第一电源导体(111，112，113)被分组成组使得第一电源导体(111，112，113)组同轴地布置在中心点在所述中心轴(Y)上的半径(R)上，所述第一电源导体(111，112，113)组中的每个第一电源导体(111，112，113)与对应的滑环(101，102，103)接触，所述组沿所述滑环(101，102，103)的圆周彼此间隔第一角度(α1)。

9.根据权利要求8所述的滑环布置，其特征在于：存在至少四个第一电源导体(111，112，113)组，其中，所述组之间的角距为90度。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的滑环布置，其特征在于：所述第二电源导体(121，122，123)和所述滑动接触装置(131，132，133)被分组成组使得第二电源导体(121，122，123)组和滑动接触装置(131，132，133)组同轴地布置在中心点在所述中心轴(Y)上的半径(R)上，所述组中的每个滑动接触装置(131，132，133)与对应的滑环(101，102，103)接触，所述组沿所述滑环(101，102，103)的圆周彼此相距第一角度(α2)。

11.根据权利要求10所述的滑环布置，其特征在于：存在至少四个第二电源导体(121，122，123)组，其中，所述组之间的角距为90度。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的滑环布置，其特征在于：所述滑环(101，102，103)是具有矩形横截面的平的汇流条。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的滑环布置，其特征在于：所述第一电源导体(111，112，113)和所述第二电源导体(121，122，123)是具有矩形横截面的平的汇流条。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的滑环布置，其特征在于：所述滑动接触装置(131，132，133)是碳刷。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的滑环布置，其特征在于：所述滑环(101，102，103)的宽度(W1)在与所述中心轴(Y)平行的方向上延伸。

16.根据权利要求15所述的滑环布置，其特征在于：所述滑动接触装置(131，132，133)具有与所述滑环(101，102，103)的弯曲接触表面(S1，S2)相适应的弯曲接触表面(S3)。

17.根据权利要求1至16中任一项所述的滑环布置，其特征在于：所述第一电源导体(111，112，113)在与所述中心轴(Y)平行的第一方向(Y1)上延伸，以及所述第二电源导体(121，122，123)在与所述中心轴(Y)平行的第二相反方向(Y2)上延伸。

18.根据权利要求1至17中任一项所述的滑环布置，其特征在于：所述滑环布置用于在具有中性点(N)的三相(L1，L2，L3)电力系统中传输电力，要传输的电力为至少1MW以及要传输的电流为至少1kA。

19.根据权利要求1至18中任一项所述的滑环布置，其特征在于：所述滑环布置包括针对设置有中性点的三相电力系统中的每个相(L1，L2，L3)的至少一个滑环(101，102，103)以及针对设置有中性点的三相电力系统中的中性点(N)的至少一个滑环。

20.根据权利要求1至19中任一项所述的滑环布置，其特征在于：所述固定部(10)是船的壳体以及所述旋转部(20)是能够旋转地附接至所述船的所述壳体的隔舱。