CN108123576B - 一种用于风电滑环的双腔体结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于风电滑环的双腔体结构。该结构包括三个转动轴、绝缘支架、簧片组件及电缆等；固定座与第二转动轴通过轴承连接，安装通讯环和信号环，三组接触组件均布在通讯环和信号环周围，结合其他配套结构件，形成第一腔体；第三转动轴外围安装动力环，四组接触组件均布在动力环四周，安装外框和窗口，形成第二腔体。定子端动力电缆从第二腔体的窗口引出，定子端信号电缆、通讯电缆从固定座侧边引出；转子端动力电缆从第三转动轴一侧引出，转子端信号电缆、通讯电缆从第三转动轴另一侧出线孔引出。本发明将滑环信号环与动力环分隔于第一腔体和第二腔体内，避免动力环路高压强电流所产生的电动势对信号环路、通讯环路造成影响，可靠性高、寿命长。

Description

一种用于风电滑环的双腔体结构

技术领域

本发明涉及滑环结构设计技术领域，特别是一种用于风电滑环的双腔体结构。

背景技术

滑环为风力发电机组变桨系统提供动力电源，并负责控制系统和变桨系统的通讯数据传输和安全链信号的连接。

目前，主流滑环的结构形式为动力电源环路，信号环路与通讯环路共处同一腔体内，如图1(a)～(b)所示，环道布置从下至上分别为动力环、信号环、通讯环，定转子出线方式分为两端直接出电缆与两端为接插件等。

滑环动力环路所承载的为高电压交流电，信号环路和通讯环路所承载的为低电压直流电，工作过程中动力环路的交变电流会在周围产生交变的磁通，频率较低，信号环路处于低频率磁场中，如果低频电磁能量达到一定值就会在控制环路内导体之间产生电动势，造成线路的干扰，导致通讯故障，影响风机正常运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于风电滑环的双腔体结构，避免电源环路高压强电流所产生的电动势对信号环路、通讯环路所造成的影响，从而增加滑环使用过程中的稳定性及使用寿命。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种用于风电滑环的双腔体结构，该滑环包括从上至下顺次设置的第一转动轴、第二转动轴、第三转动轴，所述第二转动轴外围通过轴承连接固定座；

固定座上方设置的第一转动轴、绝缘环、第一绝缘支架、簧片组件、端盖、套筒形成第一腔体，其中第一转动轴外圈设置绝缘环，信号环、通讯环从下至上设置于第一腔体内绝缘环外圈；第一绝缘支架和簧片组件组成接触组件，多组接触组件围绕信号环、通讯环周向均匀分布；端盖设置于第一腔体顶部、套筒设置于接触组件外围形成腔体；

固定座下方设置的第三转动轴、绝缘环、第二绝缘支架、簧片组件、外框、轴承盖形成第二腔体，其中第三转动轴外圈设置绝缘环，动力环设置于第二腔体内绝缘环外圈；第二绝缘支架和簧片组件组成接触组件，多组接触组件围绕动力环周向均匀分布；轴承盖设置于第二腔体底部、外框设置于接触组件外围形成腔体，外框的侧壁设有窗口；

定子端动力电缆从第二腔体的窗口引出，定子端信号电缆、定子端通讯电缆从固定座侧边引出；转子端动力电缆从第三转动轴一侧引出，转子端信号电缆、转子端通讯电缆从第三转动轴另一侧出线孔引出。

进一步地，所述接触组件中，第一绝缘支架、第二绝缘支架均为矩形，多组簧片组件分别在第一绝缘支架和第二绝缘支架内侧从上至下均匀排列，三组接触组件围绕信号环、通讯环周向均匀分布，四组接触组件围绕动力环周向均匀分布。

进一步地，所述转子端信号电缆、转子端通讯电缆从绝缘环穿线孔，由信号环、通讯环内壁至第二转动轴内，最后通过第三转动轴底部一侧出线孔出线；定子端信号电缆、定子端通讯电缆由簧片组件引出，从固定座侧边出线。

进一步地，所述定子端动力电缆一端由第二绝缘支架上簧片组件尾部引出，另一端与镀银针压接后装入第二腔体中窗口上的接插组件中，转子端动力电缆一端由动力环内壁引出，经绝缘环和第三转动轴中单独形成的小腔体与外接电缆连接后引出。

进一步地，所述第三转动轴中单独形成的小腔体，为结构件第三转动轴尾部从外侧壁单独加工腰子孔和底端圆孔贯通，形成单独小腔体。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)通过结构件将滑环信号环路、通讯环路与动力环路分隔在两个完全隔离的腔体内，避免动力环路所产生的电动势对信号环路造成干扰，影响滑环的正常工作；(2)缩短了滑环通讯环与轴承轴向之间的距离，避免金属环在转动过程中，因偏心而使通讯回路中的接触电阻变化率偏大，引发通讯故障；(3)第二腔体外壳四周设有窗口，以便于打开窗口，对环路进行检修，可靠性高、寿命长。

附图说明

图1为现有常用结构形式滑环的结构示意图，其中(a)为剖视图，(b)为(a)中滑环A-A剖视图。

图2为本发明用于风电滑环的双腔体结构的剖视图。

图3为本发明用于风电滑环的双腔体结构图2中B-B剖视图。

图4为本发明用于风电滑环的双腔体结构图2中C-C剖视图。

图5为本发明用于风电滑环的双腔体结构中第三转动轴结构图，其中(a)为第三转动轴主视图，(b)为第三转动轴俯视图，(c)为第三转动轴剖视图。

图中标记：1为第一腔体，2为第二腔体，3为第一转动轴，4为第二转动轴，5为第三转动轴，6为动力环，7为信号环，8为通讯环，9为第一绝缘支架，10为第二绝缘支架，11为簧片组件，12为定子端动力电缆，13为定子端信号电缆，14为定子端通讯电缆，15为转子端动力电缆，16为转子端信号电缆，17为转子端通讯电缆，18为固定座，19为窗口，20为端盖，21为套筒，22为绝缘环，23为外框，24为轴承盖。

具体实施方式

本发明提供一种用于风电滑环的双腔体结构，通过改变现有滑环结构形式，保持原有的接触形式，通过改变现有滑环的部分结构形式、零件布局、走线方式，达到将滑环动力电源环与信号环、通讯环彻底分隔的作用，以解决动力电源环路高压强电流所产生的电动势对信号环路、通讯环路所造成的影响，从而增加滑环使用过程中的稳定性及使用寿命。

结合图2～5，本发明用于风电滑环的双腔体结构，该滑环包括从上至下顺次设置的第一转动轴3、第二转动轴4、第三转动轴5，所述第二转动轴4外围通过轴承连接固定座18；

固定座18上方设置的第一转动轴3、绝缘环22、第一绝缘支架9、簧片组件11、端盖20、套筒21形成第一腔体1，其中第一转动轴3外圈设置绝缘环22，信号环7、通讯环8从下至上设置于第一腔体1内绝缘环22外圈；第一绝缘支架9和簧片组件11组成接触组件，多组接触组件围绕信号环7、通讯环8周向均匀分布；端盖20设置于第一腔体1顶部、套筒21设置于接触组件外围形成腔体；

固定座18下方设置的第三转动轴5、绝缘环22、第二绝缘支架10、簧片组件11、外框23、轴承盖24形成第二腔体1，其中第三转动轴5外圈设置绝缘环22，动力环6设置于第二腔体2内绝缘环22外圈；第二绝缘支架10和簧片组件11组成接触组件，多组接触组件围绕动力环6周向均匀分布；轴承盖24设置于第二腔体1底部、外框23设置于接触组件外围形成腔体，外框23的侧壁设有窗口19；

定子端动力电缆12从第二腔体2的窗口19引出，定子端信号电缆13、定子端通讯电缆14从固定座18侧边引出；转子端动力电缆15从第三转动轴5一侧引出，转子端信号电缆16、转子端通讯电缆17从第三转动轴5另一侧出线孔引出。

作为一种具体示例，所述接触组件中，第一绝缘支架9、第二绝缘支架10均为矩形，多组簧片组件11分别在第一绝缘支架9和第二绝缘支架10内侧从上至下均匀排列，三组接触组件围绕信号环7、通讯环8周向均匀分布，四组接触组件围绕动力环6周向均匀分布。

作为一种具体示例，所述转子端信号电缆16、转子端通讯电缆17从绝缘环22穿线孔，由信号环7、通讯环8内壁至第二转动轴4内，最后通过第三转动轴5底部一侧出线孔出线；定子端信号电缆13、定子端通讯电缆14由簧片组件11引出，从固定座18侧边出线。

作为一种具体示例，所述定子端动力电缆12一端由第二绝缘支架10上簧片组件11尾部引出，另一端与镀银针压接后装入第二腔体2中窗口19上的接插组件中，转子端动力电缆15一端由动力环6内壁引出，经绝缘环22和第三转动轴5中单独形成的小腔体与外接电缆连接后引出。

作为一种具体示例，所述第三转动轴5中单独形成的小腔体，为结构件第三转动轴5尾部从外侧壁单独加工腰子孔和底端圆孔贯通，形成单独小腔体。

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细描述。

实施例1

结合图2～4，本发明的风电滑环的双腔体结构，包括第一转动轴3，第二转动轴4，第三转动轴5，动力环6，信号环7，通讯环8，第一绝缘支架9，第二绝缘支架10等。第一腔体1中多组簧片组件11在第一绝缘支架9的一侧从上至下依次均匀排列后，三组第一绝缘支9架围绕信号环7、通讯环8均匀排布，固定于第一腔体1内；第二腔体2中多组簧片组件11在第二绝缘支架10上按指定要求从上至下依次均匀排列后，四组第二绝缘支架10围绕动力环6均匀排布，固定于腔体2内。

定子端信号电缆13、定子端通讯电缆14的一端由第一绝缘支架9上簧片组件11尾部引出，另一端与镀金针压接后装入第一腔体1上接插件中。转子端信号电缆16、转子端通讯电缆17一端由铜环内壁引出，经绝缘环22穿线孔、第二转动轴4及第三转动轴5所形成的腔体内与外接电缆连接后引出。

定子端动力电缆12一端由第二绝缘支架10上簧片组件11尾部引出，另一端与镀银针压接后装入第二腔体2窗口19上的接插组件中，窗口19均布在第二腔体2的外框23四周，以便于打开窗口19，对环路进行检修。转子端动力电缆15一端由动力环6内壁引出，经绝缘环22和第三转动轴5中单独形成的小腔体与外接电缆连接后引出。

所述转第三转动轴5中单独形成的小腔体为结构件第三转动轴5尾部从外侧壁单独加工腰子孔和底端圆孔贯通，形成单独小腔体。

安装过程如下：

固定座18与第二转动轴4通过轴承连接，安装铜环，三组接触组件均布在铜环周围，结合其他配套结构件，形成第一腔体1。第一腔体1内转动电缆沿绝缘环22穿线孔，由铜环内壁至第二转动轴4内，最后通过第三转动轴5右侧出线孔出线。第一腔体1内定子侧电缆由接触组件引出，从固定座18侧边出线。

第三转动轴5与第二转动轴4通过螺钉连接，安装铜环，四组接触组件均布在铜环四周，安装外框23和窗口19，形成第二腔体2。第二腔体2内转动电缆沿绝缘环22穿线孔，由铜环内壁至第三转动轴5侧壁腰孔，最终通过第三转动轴5右侧出线孔出线。第二腔体2内定子侧电缆由接触组件引出，从其中一个窗口19上出线。

综上所述，本发明将滑环信号环与动力环分隔于第一腔体和第二腔体内，避免了动力环路高压强电流所产生的电动势对信号环路、通讯环路造成的影响，可靠性高、寿命长。

Claims (5)

1.一种用于风电滑环的双腔体结构，其特征在于，该滑环包括从上至下顺次设置的第一转动轴（3）、第二转动轴（4）、第三转动轴（5），所述第二转动轴（4）外围通过轴承连接固定座（18）；

固定座（18）上方设置的第一转动轴（3）、绝缘环（22）、第一绝缘支架（9）、簧片组件（11）、端盖（20）、套筒（21）形成第一腔体（1），其中第一转动轴（3）外圈设置绝缘环（22），信号环（7）、通讯环（8）从下至上设置于第一腔体（1）内绝缘环（22）外圈；第一绝缘支架（9）和簧片组件（11）组成接触组件，多组接触组件围绕信号环（7）、通讯环（8）周向均匀分布；端盖（20）设置于第一腔体（1）顶部、套筒（21）设置于接触组件外围形成腔体；

固定座（18）下方设置的第三转动轴（5）、绝缘环（22）、第二绝缘支架（10）、簧片组件（11）、外框（23）、轴承盖（24）形成第二腔体（2），其中第三转动轴（5）外圈设置绝缘环（22），动力环（6）设置于第二腔体（2）内绝缘环（22）外圈；第二绝缘支架（10）和簧片组件（11）组成接触组件，多组接触组件围绕动力环（6）周向均匀分布；轴承盖（24）设置于第二腔体（2）底部、外框（23）设置于接触组件外围形成腔体，外框（23）的侧壁设有窗口（19）；

定子端动力电缆（12）从第二腔体（2）的窗口（19）引出，定子端信号电缆（13）、定子端通讯电缆（14）从固定座（18）侧边引出；转子端动力电缆（15）从第三转动轴（5）一侧引出，转子端信号电缆（16）、转子端通讯电缆（17）从第三转动轴（5）另一侧出线孔引出。

2.根据权利要求1所述的用于风电滑环的双腔体结构，其特征在于，所述接触组件中，第一绝缘支架（9）、第二绝缘支架（10）均为矩形，多组簧片组件（11）分别在第一绝缘支架（9）和第二绝缘支架（10）内侧从上至下均匀排列，三组接触组件围绕信号环（7）、通讯环（8）周向均匀分布，四组接触组件围绕动力环（6）周向均匀分布。

3.根据权利要求1所述的用于风电滑环的双腔体结构，其特征在于，所述转子端信号电缆（16）、转子端通讯电缆（17）从绝缘环（22）穿线孔，由信号环（7）、通讯环（8）内壁至第二转动轴（4）内，最后通过第三转动轴（5）底部一侧出线孔出线；定子端信号电缆（13）、定子端通讯电缆（14）由簧片组件（11）引出，从固定座（18）侧边出线。

4.根据权利要求1所述的用于风电滑环的双腔体结构，其特征在于，所述定子端动力电缆（12）一端由第二绝缘支架（10）上簧片组件（11）尾部引出，另一端与镀银针压接后装入第二腔体（2）中窗口（19）上的接插组件中，转子端动力电缆（15）一端由动力环（6）内壁引出，经绝缘环（22）和第三转动轴（5）中单独形成的小腔体与外接电缆连接后引出。

5.根据权利要求1所述的用于风电滑环的双腔体结构，其特征在于，所述第三转动轴（5）中单独形成的小腔体，为结构件第三转动轴（5）尾部从外侧壁单独加工腰子孔和底端圆孔贯通，形成单独小腔体。