CN1068992C - 尤其适用于涡轮发电机的用于电刷的支撑与电接触的装置 - Google Patents

Abstract

一种用于电刷的支撑与电接触的装置，该装置尤其适用于涡轮发电机，通过这些电刷可与一个发电机或电动机的一个主轴上的滑环建立摩擦的电接触。该装置具有一个支撑件，它由一个支架(1)和许多固定在上面的螺栓组成，这些螺栓每个至少可将一个电刷支撑着与支架(1)相连，并且，该装置至少有一个配电器，它以短路的方式可与至少两个电刷产生电接触，并能至少与一条电力连接线相连，这样，一个以上作为带有接触面的电接触螺栓(2)的螺栓成为至少一个配电器的组成部分，使得通过它至少有一个电刷既能被支撑连接又能电接触，并且，支架(1)至少在与接触螺栓(2)的连接处是绝缘的。

Description

尤其适用于涡轮发电机的用于电刷的支撑与电接触的装置

本发明涉及一种用于电刷的支撑与电接触的装置。通过这些电刷可与发电机轴上的滑环建立摩擦的电接触。当发电机工作时，会有一个由固定的装置产生的激励电流传到转子转轴的滑环上。

这类装置早已公知，而且在通常情况下能够长时间可靠运行。例如在德国实用新型G9400080.8中就介绍了一个类似的装置，其电刷可在工作位置与静止位置之间移动。处于工作位置时，电刷与滑环之间存在着电接触，而在静止位置时则没有。在工作位置时的可靠的电接触通过该装置的活动部分与一个压力共同获得。

另外公知，也有如上述类型的装置具有用来支撑电刷的位置固定的部分。这取决于该装置是否具有特别稳定的结构。在一公知的实施形式中，在支架上固定了大量的螺栓。支架由金属材料制成，而螺栓则由绝缘材料制成。螺栓围绕主轴的旋转轴排列。每个螺栓上都至少套着一个由导电材料制成的套筒，用于同电刷之间的电接触。每个电刷本身分别由一个夹具夹着，夹具既能插套到螺栓的套筒上又能与之分离。通常每个螺栓上套有两个套筒，由于螺栓和套筒的衬垫的绝缘作用，套筒用来向两个不同的滑环导电，这些滑环在发电机以及电动机工作时处于不同的电势上。用来向同一滑环导电的套筒又分别是一个配电器的组成部分。每个配电器还包括能使套筒短路的部分为环状的汇流排，以及一个电流连接汇流排，上面有多个用以固定和连接电力连接线的孔。汇流排之间以及部分为环状的汇流排与套筒之间可用铆钉或螺丝加以连接。

在DE4009851A1号专利申请中列举了一种用于带有滑环转子的非同步发动机的短路和电刷提升装置，它能长期无磨损地工作且对清洁度要求不高。通过一个带有电刷操纵杆的能旋转的操纵环，当滑环短路时电刷才被提升。

上述装置能可靠地用于长时间运行的电机中。但是，它的零件却有250个之多。由于安装通常是在机器所处的位置进行的，所以，零件的储藏与安装的费用相对较高。

在美国专利文献US-PS1,582,712A中记载了一种电机使用的电刷夹具。在一个导电环上沿着其外周平行于导电环的轴线等间距地排列着螺栓。通过这些螺栓可与电刷产生机械的和电的连接。导电环的外周上等间距地围着一定数量的磁元件。每两个磁元件包含着一组螺栓。每组螺栓分别与一条电力连接线连接。通过一个螺栓组的导电环流入另一个螺栓组的电流，在穿过将螺栓组隔开的磁元件的时候被衰减，因为此时磁元件中产生了较高的阻抗。通过这种使用磁元件将螺栓分组的办法，可使流入每个插入式电刷的电流路径基本上相同，并且使通过每个电刷的电流也基本上相同。

在FR1537426A号专利申请中记载了一种用于电机的环形插入式电刷。其中仅仅论及一种用于支持和连接插入式电刷的环。该申请的目的在于提高可靠性。这一目的通过如下办法实现：在一个绝缘环内引入导电的并连接电刷的电连接线，该绝缘环由两个相对而立并靠在一起的环部件组成。在每一个环形的槽内都引入一条电线。插入式电刷的每个接触螺栓都与这些电线相连。

所以，本发明的目的在于创造一种用于电刷的支撑和电接触的装置，它既能简便经济地制造和安装，同时又具有较高的运行可靠性和安全性。

本发明的目的通过一种用于电刷的支撑与电接触的装置来实现，通过这些电刷可与发电机或电动机轴上的滑环建立摩擦的电接触，该装置具有一个支撑件，它由一个支架和许多固定在上面的螺栓组成，这些螺栓每个至少可将一个电刷支撑着与支架相连，并且，该装置至少有一个配电器，它以短路的方式可与至少两个电刷产生电接触，并能至少与一条电力连接线相连，其特点在于，一个以上作为带有接触面的电接触螺栓的螺栓成为至少一个配电器的组成部分，使得通过它至少有一个电刷既能被支撑连接又能电接触，并且，支架至少在与接触螺栓的连接处是绝缘的。

本发明的优点在于将电刷以及电刷夹具的支撑功能和电接触功能统一起来。由此，可在现有技术水平上减少零件的数量，进一步提高稳定性和可靠性。

在上述技术解决方案中，有不止一个支撑电刷的螺栓被设计成电接触螺栓。通过一个这样的接触螺栓，既能在至少一个电刷与其支座之间产生支撑的联系，又能在这个电刷以及多个电刷与一个配电器之间产生电接触。接触螺栓的一个接触面可以用于该电刷或多个电刷的接触，而这个接触面比如可以是接触螺栓上的一个孔的侧面。较有利的是接触螺栓上没有孔，它由实心的导电材料制造，首选钢。这样，接触螺栓的外表面就构成了这个接触面。接触螺栓固定在支架上，二者在连接部位至少是绝缘的。当然支架也可全部用一种绝缘材料制造。这样，接触螺栓和支架就无需用两种以上的不同材料来制造。在现有技术水平上减少材料的多样化，为零件的制造与装置的安装带来了一系列的好处。

作为配电器组成部分的接触螺栓在本发明的一个较有利的设计中通过刚性配电环互相连接。象接触螺栓一样，配电环也有两种不同的功能：它使接触螺栓互相短路，使它们稳定地结合。配电环可以使用制造接触螺栓的同一种材料，如钢来制成，这样可以减少所用材料的数量。较有利的是，可以通过该配电环将同一配电器中所有的接触螺栓连接在一起，从而产生一个特别稳定的配电器。

为了保证该装置的持久性，同时也为了便于安装，在本发明的一特别设计中，用焊接的方法将尽量多的这种连接加以固定。这种方法用于将接触螺栓与配电器的其它组成部分连接起来。通过细致的焊接可以使配电器内部，特别是在机器强烈振动时始终保持可靠的机械强度和低电阻。

配电环的使用不仅限于符合本发明的装置。例如同样也可以在现有技术水平的装置中，利用一个配电环将套筒连接起来。

发电机和电动机有效运转的前提是配电器和所有的电刷以及至少一条电力连接线连接良好。因此较有利的是，配电器具有一个用来固定至少一条电力连接线的穿孔的接线端子，而且接线端子和配电器的接触螺栓的接触面均镀锡。另外可通过使用耐腐蚀的材料，例如不锈钢，和/或具有相同电子逸出功的材料组合，如电力连线和配电环以及配电环和电刷夹的组合，保证较好的电接触。

在支架的一个较简单且稳定的结构中，支架具有一个支壁，支壁上有一个用来支撑带有滑环的主轴的切口。

对配电环的结构较有利的是，如果它包含具有纵轴的螺栓，其纵轴与主轴的旋转轴平行。这样就可以使用现有技术水平下的同类电刷夹具，它沿主轴的径向朝旋转轴线从外向里插在一个螺栓上。在符合本发明的另外一个较有利的设计中，所有接触螺栓的纵轴与主轴的旋转轴线距离大致相同。这样，每个接触螺栓上都可使用相同的电刷夹具和电刷。所以，在更换电刷时不必考虑电刷或其夹具的类型。

将接触螺栓固定到支架上的可靠方法是将螺栓拧入其中，而且便于安装。接触螺栓的一端具有外螺纹，可拧入支架上的螺孔中。如果在接触螺栓的另一端再固定一个刚性配电环，螺栓即被紧紧拧入支架了。如果将配电环与接触螺栓焊接起来，在接触螺栓和支架之间会产生一个即使是振动也无法分开的连接。

该装置的另外一种设计具有两个配电器。由于支架在与接触螺栓连接部位是绝缘的，所以这两个配电器之间也是绝缘的。它们固定在支架的两个相对的外侧面上或者固定在支架的多个组成部分的其中一个的两个相对的外侧面上，外侧面沿主轴旋转轴线的两个相反的方向定位。这样可以在位于不同电势上的两个滑环之间建立电接触，此时所采用的装置部件如所述由同一支架以及同一组成部分所支撑。现有技术中已实现了单一支撑体原则。但是两个配电器位于支架及其组成部分的同一外侧。这样，通过本发明，由螺栓组成的力臂缩短了一半。较短的螺栓更加有利，因为这样就不易产生由振动引起的大振幅的固有振荡。

在本发明的另一个特别设计中，两个配电器相对于支架或支架的一个组成部件基本上呈镜面对称排列，但是接触螺栓的相对错列的固定点是个例外。这种设计的优点是，两个配电器可以使用同样的零件。固定点的错列可以使支架相应变薄，即节省材料又节省空间。

为了将配电器特别牢固地固定在接触螺栓上，可将配电器安在支架的两个组成部件之间，这样接触螺栓分别部分地固定在支架的两个组成部件上面。本发明装置的这种结构的另外一个优点是，尽管该设计抗振，但是可以使用较长的接触螺栓，这样就能够承托更多的电刷，这对于某些发电机和电动机是必需的。

出于安全原因，配电器和发电机或电动机的主轴上要安装一个接触防护装置。最好是一个接触防护罩，它与支架相连并将主轴和配电器从上面以及水平与主轴的旋转轴相交叉的侧面罩住。现有技术水平的此类接触防护罩已公知。但是，上述在支架或支架的一部分的两个相对而立的外侧面上安有两个配电器的结构变型中所用的接触防护罩却是新型和非常有利的设计。它沿主轴的旋转轴线在两端开口，使得空气能够在接触防护罩下面沿水平方向流动。这样就无需采用吹风机或其它装置来强行通风。

在另外一个改进设计中要达到这样的结果，可以在防护罩的上面和/或在水平与主轴的旋转轴线相交叉的侧面多开几个窗形口，其大小要使伸手触摸配电器很难或者根本不可能，但却能使由于电刷上所产生的热而引起的自然的对流空气畅通无阻。

这些接触防护罩，不管有没有窗形开口，都可由多个零件构成，它们只通过支架互相连接。

在具有此类窗形开口的接触防护罩的合适的设计中，也可根据情况在现有技术水平的装置上不采用主动的通风措施，尽管防护罩沿主轴的旋转轴线的方向在两端可能都是封闭的，或者只在一个开口端可让空气沿水平方向在其下面流通。

下面，结合附图详细说明本发明的优选实施例，但本发明并不仅仅局限于这些实施例。

图1为一个实施例的透视图，它具有一个支架壁和两个互相绝缘的配电器。

图2示出支架的一部分，以及固定于此的接触螺栓和一个刚性配电环在接触螺栓另一端的焊接点。

图3为一个支架的正视图，示出固定在其上面的一个具有配电环的配电器。

图4示出一个支架及两个固定于其上的配电器，它们相对于支架基本上呈镜面对称排列。

图5示出一个由两部分组成的支架，和置于这两部分之间的一个配电器。

图6示出一个带有符合本发明的防护罩的实施例。

图1示出支架1，它具有支脚4和一个底板11。底板11可以拧入地中，以固定支架1。支架1有一个上端为半圆形的支壁，支壁上有一个为带有滑环的主轴设计的近似圆形的开口14，主轴的旋转轴线22与支壁的平行的两个外侧垂直并大约从圆形开口14的中心穿过。当然，圆形的开口14也可设计成其它形状，以节省支壁的用料或者更有利于通过这一开口进行自然的空气对流。在支壁的两个外侧面上分别具有一个配电器17，每个配电器上又分别有四个固定在支壁上的接触螺栓2。两侧的配电器17在支壁上的固定点并非正对着，而是相互错开的。在其它方面这两个配电器17则是相对于支架1以镜面对称安置的。在接触螺栓2远离支架1的一端，每个配电器17上都固定有一个配电环3，在固定外有环形突起13。配电环3的下面设计成接线端子12，上有固定孔16，用于连接电力连接线。

在已示出的实施例中，支壁由一整块绝缘材料构成。当然，支架1也可设计成其它形式，如支柱形，在这样的设计中支柱由金属构成，而其所支撑的用来固定接触螺栓2的部分则是用绝缘材料做成的。

图2示出一个用来将接触螺栓2固定于支架1和配电环3上的实施例。支架1与接触螺栓2的连接处5由绝缘材料构成。其上面有一个具有内螺纹的穿孔6，用以将具有外螺纹7的接触螺栓2的一端拧入其中。接触螺栓2的另一端插在配电环3的一个孔8中。在安装配电环3时，首先使用一个固定件9，如一个螺丝，将其与接触螺栓2连接，固定，然后从端面焊死。这样，焊缝10就位于接触螺栓的一端。该实施例包含一个基本上呈圆柱形的接触螺栓2，其纵轴为21，外接触面为20。

图3示出，图1所示的实施例中的两个配电器17可用相同的零件。接触螺栓2的固定点相对错开，但两个配电环17结构相同，这可从固定件9的位置以及支座上的孔6看出来。同样，这也可从图4所示的该实施例的侧面图中看出。

图5所示乃符合本发明的另外一个实施例。在一个支架18的两个组成部分19之间安有一个配电器25。支架的这两个组成部分19由支脚4支持固定在同一块底板11上。配电器25在支架的两部分19之间的中部有一个配电环3，它与所有的接触螺栓2相连。

图6所示乃符合本发明的装置，在其支架1上固定着一个防护罩23，上有纵向的窗形开口24。防护罩23将两个配电器17从上面以及水平与一个主轴的旋转轴线22相交叉的两侧罩住。它沿旋转轴线的方向在两端开口，使得空气能够在防护罩下面沿水平方向流动。

将在上述实施例中所示的符合本发明装置的两种设计相结合，则可在遵守设计原则的同时，设计出一种适用于任何电刷数目和电刷布置的装置。这样，这一设计原则就通用于所有单轴发电机和电动机。

Claims (13)

1．一种用于电刷的支撑与电接触的装置，通过这些电刷可与发电机或电动机轴上的滑环建立摩擦的电接触，该装置具有一个支撑件，它由一个支架(1；18)和许多固定在上面的螺栓组成，这些螺栓每个至少可将一个电刷支撑着与支架(1；18)相连，并且，该装置至少有一个配电器(17；25)，它以短路的方式可与至少两个电刷产生电接触，并能至少与一条电力连接线相连，

其特征在于，一个以上作为带有接触面(20)的电接触螺栓(2)的螺栓成为至少一个配电器(17；25)的组成部分，使得通过它至少有一个电刷既能被支撑连接又能电接触，并且，支架(1；18)至少在与接触螺栓(2)的连接处(5)是绝缘的。

2．如权利要求1所述的装置，

其特征在于，至少有一部分，最好是所有的构成至少一个配电器(17；25)的组成部分的接触螺栓(2)，通过一个刚性的配电环(3)稳定地并短路地互相连接在一起。

3．如权利要求1或2所述的装置，

其特征在于，至少一个配电器(17；25)的至少两个，最好是所有的接触螺栓(2)通过焊缝(10)与配电器(17；25)的其它组成部分相连。

4．如权利要求1或2所述的装置，

其特征在于，至少有一个配电器(17；25)上具有穿孔的接线端子(12)，用以固定至少一条电力连接线，并且，接线端子(12)和/或配电器(17；25)的不止一个接触螺栓(2)的接触面(20)是镀锡的。

5．如权利要求1或2所述的装置，

其特征在于，所述支架(1；18)具有一个支壁，支壁上有一个让带有滑环的主轴通过的开口(14)。

6．如权利要求1或2所述的装置，

其特征在于，所述接触螺栓(2)具有纵轴线(21)，它与主轴的旋转轴线(22)平行。

7．如权利要求6所述的装置，

其特征在于，所有纵轴线与主轴的旋转轴线的距离都大致相同。

8．如权利要求1或2所述的装置，

其特征在于，每个接触螺栓(2)在一端都具有外螺纹(7)，并且，这一端都拧入支架(1；18)上的螺孔(6)内。

9．如权利要求1或2所述的装置，

其特征在于，它具有两个带有接触螺栓(2)的配电器(17)，由于支架(1；18)在与接触螺栓(2)的连接处(5)是绝缘的，所以两个配电器(17)之间也是互相绝缘的，并且，配电器(17)固定在支架(1)的两个相对的外侧面或者支架的组件部件(19)的外侧面上，这两个外侧面沿主轴的旋转轴线的两个相反方向定位。

10．如权利要求1或2所述的装置，

其特征在于，这两个配电器(17)相对于支架(1)或支架的一部分基本上呈镜面对称排列，除了接触螺栓(2)的固定点是相对错开的以外。

11．如权利要求1或2所述的装置，

其特征在于，一个带有接触螺栓(2)的配电器(17；25)安在一个由两部分组成的支架(18)的这两个组成部分(19)之间，这样，接触螺栓(2)的一部分固定在支架的一个组成部分(19)上，一部分固定在另一个组成部分(19)上。

12．如权利要求9所述的装置，

其特征在于，支架(1；18)上装有一个防护罩(23)，它将主轴和两个配电器(17；25)从上面以及水平与主轴的旋转轴线(22)相交叉的两侧罩住，并且，防护罩(23)沿旋转轴线(22)的方向在两端开口，使得空气能够在防护罩下面沿水平方向流动。

13．如权利要求1或2所述的装置，

其特征在于，在防护罩(23)的上部以及水平与主轴的旋转轴线(22)相交叉的两个侧面上有许多窗形开口，其大小要使伸手触摸配电器(17；25)很难或者根本不可能，但却能使由于电刷上所产生的热而引起的自然的对流空气畅通无阻。

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