CN109737018B - 滑环组件及风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滑环组件及风力发电机组，滑环组件包括：支架，包括底板、顶板以及多个支撑柱，顶板与底板在第一方向上间隔设置，多个支撑柱连接于底板与顶板之间；多个转子，沿第一方向间隔排列于顶板与底板之间，转子呈环状，多个转子均能够围绕沿第一方向延伸的中心轴转动；以及电刷组件，通过多个支撑柱固定于支架，并与转子接触设置以形成导电通道。根据本发明实施例提供的滑环组件及风力发电机组，能够形成活动连接的导电通道，避免了电缆扭转出现的相互摩擦、缠绕、磨损以及由此产生发热等问题，提升风力发电机组电力传输的可靠性。

Description

滑环组件及风力发电机组

技术领域

本发明涉及导电滑环领域，具体涉及一种滑环组件及风力发电机组。

背景技术

风力发电机组的发电机一般置于塔筒顶部的机舱内，其中机舱通常位于几十米甚至上百米的高空中，发电机所发出的电能需要通过电缆输送至地面，以方便对电能进行收集及向电网输送，传输电能的电缆自机舱进入塔筒沿着重力方向向下铺设。

风力发电机组在发电的过程中，叶片需要迎风设置，在风向改变的时候，叶片及机舱需要随着风向的改变而转动，这就使得自机舱塔筒内向下布置的电缆也会产生扭转及摆动。产生扭转之后的电缆，其在竖直方向上会有相应的位移。

电缆在扭转以后，相互之间会有摩擦，并且会缠绕在一起，影响电缆的散热；电缆摆动的过程中，会与塔筒内的其它设备或结构产生碰撞导致电缆磨损。为了避免电缆在扭转的过程中缠绕在一起，以及避免电缆在摆动的过程中产生的碰撞及磨损，需要设计一种旋转导电的装置。

发明内容

本发明提供了一种滑环组件及风力发电机组，形成转动连接的导电通道，解决由于导电线缆缠绕带来的一系列问题。

一方面，本发明提供了一种滑环组件，其包括：支架，包括底板、顶板以及多个支撑柱，顶板与底板在第一方向上间隔设置，多个支撑柱连接于底板与顶板之间；多个转子，沿第一方向间隔排列于顶板与底板之间，转子呈环状，多个转子均能够围绕沿第一方向延伸的中心轴转动；以及电刷组件，通过多个支撑柱固定于支架，并与转子接触设置以形成导电通道。

根据本发明实施例的一个方面，滑环组件还包括：多个连接排，每个连接排包括主体部、第一连接部以及接线部，第一连接部、接线部均与主体部连接且相对设置，每个转子的内周设有第二连接部，每个连接排的第一连接部连接至对应一个转子的第二连接部，主体部自第一连接部延伸至支架外侧，使得接线部暴露于支架外，多个转子的第二连接部在转子的周向上相互错位。

根据本发明实施例的一个方面，滑环组件还包括：转动组件，将多个转子转动连接于支架，转动组件包括：多个连接杆，间隔串接多个转子；第一轴承以及第二轴承，第一轴承设置于底板，第二轴承设置于顶板，多个连接杆的一端与第一轴承连接，多个连接杆的另一端与第二轴承连接，使得多个连接杆能够以平行于第一方向的轴为中心轴转动。

根据本发明实施例的一个方面，第一轴承为推力滚子轴承，与多个转子同轴布置。

根据本发明实施例的一个方面，转动组件还包括：绝缘件，设置于相邻转子之间以将相邻转子相间隔。

根据本发明实施例的一个方面，第二轴承包括相互转动连接的内环和外环，外环与顶板固定，多个连接杆连接至内环，滑环组件还包括：拨叉，与第二轴承的内环连接。

根据本发明实施例的一个方面，滑环组件还包括：安装板，位于顶板的顶侧，并且与第二轴承的内环连接，安装板上均布多个连接排安装部。

根据本发明实施例的一个方面，滑环组件还包括：屏蔽管，沿第一方向穿设于多个转子内侧。

根据本发明实施例的一个方面，支架还包括：多个减震器，分布设置于底板的底部。

另一方面，本发明实施例提供一种风力发电机组，其包括上述任一项的滑环组件。

根据本发明实施例提供的滑环组件及风力发电机组，电刷组件与转子接触设置以形成导电通道，其中转子能够围绕沿第一方向延伸的中心轴转动。在风力发电机组中，可以将转子与机舱电缆电连接，将电刷组件与塔架电缆电连接，由于机舱电缆与塔架电缆之间形成了活动连接的导电通道，当机舱随风向改变而转动时可以避免电缆扭结，从而避免了电缆扭转出现的相互摩擦、缠绕、磨损以及由此产生发热等问题，提升风力发电机组电力传输的可靠性。

附图说明

通过阅读以下参照附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显，其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。

图1示出根据本发明实施例的滑环组件的主视图；

图2示出根据本发明实施例的滑环组件的俯视图；

图3示出根据本发明实施例的滑环组件的截面图；

图4示出根据本发明实施例的第一轴承的立体图；

图5示出根据本发明实施例的拨叉的立体图；

图6示出根据本发明实施例的连接排的立体图；

图7示出根据本发明实施例的转子的立体图；

图8示出根据本发明实施例的转子的俯视图；

图9示出根据本发明实施例的屏蔽管的立体图。

附图标记说明：

110-支架；111-底板；112-顶板；113-支撑柱；114-减震器；115-吊环；

120-转子；121-第二连接部；122-抵靠部；

130-电刷组件；

140-连接排；141-主体部；142-第一连接部；143-接线部；144-固定部；

151-连接杆；152-第一轴承；1521-第一轴承的滚子；153-第二轴承；154-绝缘件；

160-拨叉；161-弧状安装部；162-连接臂；

170-安装板；171-连接排安装部；

180-屏蔽管；

190-屏蔽管支撑件；

X-第一方向。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本发明实施例提供一种滑环组件，图1、图2、图3分别示出根据本发明实施例的滑环组件的主视图、俯视图以及截面图，其中图2中AA线示出图3的截取位置。本实施例的滑环组件包括支架110、多个转子120以及电刷组件130。

支架110包括底板111、顶板112以及多个支撑柱113，顶板112与底板111在第一方向X上间隔设置，多个支撑柱113连接于底板111与顶板112之间。

本实施例的底板111、顶板112均为方形或矩形，两者形状、大小大致相同，并且在第一方向X上相互正对、平行设置，底板111、顶板112分别具有四角。在其它一些实施例中，底板111、顶板112也可以是其它形状，例如是圆形、椭圆形等，两者的形状、大小也不一定相同，可根据实际设计需要调整。

在一些实施例中，支架110还包括多个减震器114，多个减震器114分布设置于底板111的底部。减震器114可以是阻尼弹簧减震器，可以通过螺栓安装于底板111底部的四角。通过设置多个减震器114，能够很大程度过滤外界的振动，以减小外部振动对滑环组件的影响，提高其使用稳定性。

在一些实施例中，支架110还包括多个吊环115，多个吊环115分布设置于顶板112顶部，例如是设置于顶板112顶部的四角，以方便吊装该滑环组件。

多个转子120沿第一方向X间隔排列于顶板112与底板111之间，转子120呈环状，多个转子120均能够围绕沿第一方向X延伸的中心轴转动。本实施例中，多个转子120为大小一致的圆环状转子，多个转子120可以同轴布置，从而同轴转动。在一些实施例中，转子120可以采用空心环设计，使其具有重量轻、易装配、散热面积大等优点。

电刷组件130通过多个支撑柱113固定于支架110，并与转子120接触设置以形成导电通道。在一些实施例中，多个支撑柱113围绕设置在多个转子120的外周，电刷组件130可以多组，在第一方向X上间隔排列并且与多个转子120对应接触，以形成在第一方向X上间隔分布的多个导电通道。

在一些实施例中，每组电刷组件130为环绕设置在对应一个转子120外周的环状电刷组件。在另一些实施例中，每组电刷组件130包括设置在其中一个支撑柱113上的单个电刷。在又一些实施例中，每组电刷组件130包括均布于多个支撑柱113上的多个电刷。

本发明实施例的滑环组件可以应用于风力发电机组中，用于机舱电缆与塔架电缆之间的电连接，机舱电缆和塔架电缆可以是用于发电机产生电能的传输，当然在其它一些实施例中，也可以是用于电信号、设备用电等电能的传输。电刷组件130与转子120接触设置以形成导电通道，其中转子120能够围绕沿第一方向X延伸的中心轴转动，使得该导电通道的一部分可转动。

滑环组件应用于风力发电机组中时，可以将转子120与机舱电缆电连接，将电刷组件130与塔架电缆电连接，由于转子120可随机舱转动，机舱电缆与塔架电缆之间形成了活动连接的导电通道。当机舱随风向改变而转动时，滑环组件可以避免电缆扭结，机舱电缆的位置相对稳定，从而避免了电缆扭转出现的相互摩擦、缠绕、磨损以及由此产生发热等问题，提升风力发电机组电力传输的可靠性。

根据上述实施例的支架110，其通过多个支撑柱113连接底板111和顶板112，得到结构稳定的支架110，为其它部件提供稳定的支撑，确保滑环组件工作的稳定性。

本实施例的滑环组件还包括转动组件，转动组件将多个转子120转动连接于支架110。本实施例的转动组件可以包括多个连接杆151、第一轴承152以及第二轴承153。

如图3，多个连接杆151间隔串接多个转子120，其中多个连接杆151可以在转子120的周向上均匀布置。第一轴承152设置于底板111，第二轴承153设置于顶板112。多个连接杆151的一端与第一轴承152连接，多个连接杆151的另一端与第二轴承153连接，使得多个连接杆151能够以平行于第一方向X的轴为中心轴转动。

具体地，底板111、顶板112可以分别开设有开口，与方便安装第一轴承152、第二轴承153。第一轴承152、第二轴承153可以分别具有相互转动连接的内环和外环。

本实施例中第一轴承152的外环与底板111固定，多个连接杆151的一端通过螺栓连接至第一轴承152的内环。第二轴承153的外环与顶板112固定，多个连接杆151的另一端连接至第二轴承153的内环。可以理解的是，在第一轴承152、第二轴承153与其它结构连接时，内环与外环的连接关系可以互换，例如在一些实施例中，第一轴承152的内环与底板111固定，多个连接杆151的一端连接至第一轴承152的外环。

本实施例中，多个连接杆151将多个转子120串接于相对的两个轴承，从而可以带动多个转子120同时进行转动，实现导电通道的一部分结构可转动。

图4示出根据本发明实施例的第一轴承的立体图，在一些实施例中，第一轴承152为推力滚子轴承，与多个转子120同轴布置。在推力滚子轴承中，内环与外环之间的滚子1521为圆柱状滚子，内环与外环之间的滚子倾斜放置，推力滚子轴承摩擦因数低、转速高，从而足够应对滑环组件的转动工况。此外推力滚子轴承因其结构而具有调心性能，从而可以补偿多个转子120的同轴度误差。

如图3，本实施例的转动组件还包括绝缘件154，设置于相邻转子120之间以将相邻转子120相间隔。本实施例的绝缘件154为多个呈空心柱状的绝缘柱，多个绝缘柱套设于连接杆151，并且将相邻转子120相间隔。多个连接杆151在转子120的周向上均匀布置，多个绝缘柱也在转子120的周向上均匀分布。

可以理解的是绝缘件154可以不限于上述结构形式，在其它一些实施例中，可以是其它结构，例如绝缘件154是具有多个通孔的环状结构，其中连接杆151通过该多个通孔将环状的绝缘件154串接，并且每相邻转子120之间设置有绝缘件154。通过设置绝缘件154将相邻转子120相间隔，以实现相邻导电通道的电气隔离。

在一些实施例中，相邻转子120相间隔的距离为45毫米以上，以达到理想的电器绝缘效果。

在一些实施例中，滑环组件还可以包括拨叉160以及安装板170。

图5示出根据本发明实施例的拨叉的立体图，请同时参考图1至3以及图5，拨叉160与第二轴承153的内环连接。拨叉160可以包括相互连接的弧状安装部161以及连接臂162，弧状安装部161用于与第二轴承153的内环连接。在一些实施例中，弧状安装部161上设置有连接孔，从而方便通过螺栓等连接件通过该连接孔将拨叉160连接至待连接部件上。连接臂162用于与外界转动结构连接，以带动第二轴承153的内环转动，进一步带动多个转子120转动。在一些实施例中，拨叉160的连接臂162与机舱的特定结构连接，从而保证转子120与机舱同步转动。本实施例中第二轴承153的内环连接有两个拨叉160，两个拨叉160相对设置。

安装板170位于顶板112的顶侧，并且与第二轴承153的内环连接，从而随第二轴承153的内环、多个转子120同步转动。安装板170上均布多个连接排安装部171，本实施例中安装板170上设有三个连接排安装部171，三个连接排安装部171以多个转子120的共同转轴为中心呈中心对称分布。

本实施例的滑环组件还包括多个连接排140，图6示出根据本发明实施例的连接排的立体图。每个连接排140包括主体部141、第一连接部142以及接线部143，第一连接部142、接线部143均与主体部141连接且相对设置。接线部143上设置有用于连接线缆的连接孔。

图7、图8分别示出根据本发明实施例的转子的立体图以俯视图，每个转子120的内周设有第二连接部121，第二连接部121与连接排140的第一连接部142分别具有对应匹配的连接孔。每个转子120的内周还沿轴向均布多个抵靠部122，每个抵靠部122上开设有通孔，其中通孔用于前述的连接杆151穿过，抵靠部122用于前述的绝缘件154抵靠设置。

每个连接排140的第一连接部142连接至对应一个转子120的第二连接部121，主体部141自第一连接部142延伸至支架110外侧，使得接线部143暴露于支架110外。本实施例中三个连接排140分别连接至不同的转子120，从而分别将多个转子120的接线端引出至支架110外，方便电缆与多个转子120的电连接。整个连接排140可以采用低电阻率、密度小的铝金属材料，具有重量轻、电损耗低的特点。

在一些实施例中，多个转子120的第二连接部121在转子120的周向上相互错位设置，使得多个连接排140在转子120的周向上相互错位，避免转动时相互干涉。

本实施例的连接排140的主体部141沿第一方向X延伸，在一些实施例中，连接排140还包括固定部144，固定部144可以连接于主体部141与接线部143之间。固定部144与安装板170上设有的连接排安装部171匹配，从而可以将连接排140与安装板170固定，以随安装板170转动。

在一些实施例中，连接排安装部171呈桥状，其顶部固定一对环氧树脂等材料制成的绝缘板，一对绝缘板将连接排140的固定部144夹紧固定，固定的方式例如是通过螺栓连接固定。

此外在本实施例中，滑环组件还包括屏蔽管180，图9示出根据本发明实施例的屏蔽管的立体图，屏蔽管180可以是圆管，屏蔽管180沿第一方向X穿设于多个转子120内侧。如图2和图3，在一些实施例中，屏蔽管180通过屏蔽管支撑件190与第二轴承153的内环连接，屏蔽管支撑件190可以包括环状部以及自环状部向外辐射分布的多个第三连接部，屏蔽管180穿设于环状部的内孔，多个第三连接部将环状部与第二轴承153的内环连接。在一些实施例中，屏蔽管180可以和多个转子120同轴设置。屏蔽管180内可以供信号线穿过，从而保证屏蔽管180外部的转子120和电刷组件130形成的导电通道不干扰信号传输，确保信号传输的准确性。

本发明实施例还提供一种风力发电机组，其包括前述任一实施例的滑环组件。风力发电机组可以包括塔架以及转动连接于塔架上的机舱，机舱内具有机舱电缆，塔架内具有塔架电缆，机舱电缆与塔架电缆需要相互电连接以实现电力传输。

机舱电缆和塔架电缆可以是用于发电机产生电能的传输，当然在其它一些实施例中，也可以是用于电信号、设备用电等电能的传输。本实施例中，可以将转子120与机舱电缆电连接，将电刷组件130与塔架电缆电连接，由于转子120可随机舱转动，机舱电缆与塔架电缆之间形成了活动连接的导电通道。当机舱随风向改变而转动时，滑环组件可以避免电缆扭结，机舱电缆的位置相对稳定，从而避免了电缆扭转出现的相互摩擦、缠绕、磨损以及由此产生发热等问题，提升风力发电机组电力传输的可靠性。

依照本发明如上文所述的实施例，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种滑环组件，其特征在于，包括：

支架(110)，包括底板(111)、顶板(112)以及多个支撑柱(113)，所述顶板(112)与所述底板(111)在第一方向(X)上间隔设置，多个所述支撑柱(113)连接于所述底板(111)与所述顶板(112)之间；

多个转子(120)，沿所述第一方向(X)间隔排列于所述顶板(112)与所述底板(111)之间，所述转子(120)呈环状，多个所述转子(120)均能够围绕沿所述第一方向(X)延伸的中心轴转动；以及

电刷组件(130)，通过所述多个所述支撑柱(113)固定于所述支架(110)，并与所述转子(120)接触设置以形成导电通道；

多个连接排(140)，每个所述连接排(140)包括第一连接部(142)，每个所述转子(120)的内周设有第二连接部(121)，每个所述连接排(140)的所述第一连接部(142)连接至对应一个所述转子(120)的所述第二连接部(121)，所述转子(120)通过所述连接排(140)与外部转动部件电缆连接。

2.根据权利要求1所述的滑环组件，其特征在于，每个所述连接排(140)还包括主体部(141)以及接线部(143)，所述第一连接部(142)、所述接线部(143)均与所述主体部(141)连接且相对设置，

所述主体部(141)自所述第一连接部(142)延伸至所述支架(110)外侧，使得所述接线部(143)暴露于所述支架(110)外，

多个所述转子(120)的所述第二连接部(121)在所述转子(120)的周向上相互错位设置。

3.根据权利要求1所述的滑环组件，其特征在于，还包括：

转动组件，将多个所述转子(120)转动连接于所述支架(110)，所述转动组件包括：

多个连接杆(151)，间隔串接多个所述转子(120)；

第一轴承(152)以及第二轴承(153)，所述第一轴承(152)设置于所述底板(111)，所述第二轴承(153)设置于所述顶板(112)，多个所述连接杆(151)的一端与所述第一轴承(152)连接，多个所述连接杆(151)的另一端与所述第二轴承(153)连接，使得多个所述连接杆(151)能够以平行于所述第一方向(X)的轴为中心轴转动。

4.根据权利要求3所述的滑环组件，其特征在于，所述第一轴承(152)为推力滚子轴承，与多个所述转子(120)同轴布置。

5.根据权利要求4所述的滑环组件，其特征在于，所述转动组件还包括：

绝缘件(154)，设置于相邻所述转子(120)之间以将相邻所述转子(120)相间隔。

6.根据权利要求3所述的滑环组件，其特征在于，所述第二轴承(153)包括相互转动连接的内环和外环，所述外环与所述顶板(112)固定，多个所述连接杆(151)连接至所述内环，

所述滑环组件还包括：

拨叉(160)，与所述第二轴承(153)的内环连接。

7.根据权利要求6所述的滑环组件，其特征在于，还包括：

安装板(170)，位于所述顶板(112)的顶侧，并且与所述第二轴承(153)的内环连接，所述安装板(170)上均布多个连接排安装部(171)。

8.根据权利要求1所述的滑环组件，其特征在于，还包括：

屏蔽管(180)，沿所述第一方向(X)穿设于多个所述转子(120)内侧。

9.根据权利要求1所述的滑环组件，其特征在于，所述支架(110)还包括：

多个减震器(114)，分布设置于所述底板(111)的底部。

10.一种风力发电机组，其特征在于，包括根据权利要求1至9任一项所述的滑环组件。

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