CN115395335A - 一种发电机转轴与外接滑环轴连接结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽轮发电机静态励磁技术领域，提供一种发电机转轴与外接滑环轴连接结构，包括：同轴对接的转轴与滑环轴，对接面设有连接腔；绝缘组件，设置于连接腔内，包括分别与转轴和滑环轴连接的绝缘件，绝缘件上包括两处安装面；若干柔性导电件，设置于安装面并与导电杆连通，且连接转轴侧导电杆的柔性导电件与连接滑环轴侧导电杆的柔性导电件保持间隙，间隙内填充电连接块并将转轴侧和滑环轴侧的柔性导电件导通；散热结构，从转轴或滑环轴外表面贯通至连接腔。本发明将励磁导电结构设置于轴的对接面内，对励磁结构起到了良好的保护作用，同时也保障了可靠的电气配合，通过散热结构避免内部的温度过高，从而提高了整体连接结构的可靠性。

Description

一种发电机转轴与外接滑环轴连接结构

技术领域

本发明涉及汽轮发电机静态励磁技术领域，具体涉及一种发电机转轴与外接滑环轴连接结构。

背景技术

目前，对于非整锻转轴类静态励磁发电机，发电机转轴本体与外接滑环轴小轴间连接主要有两种方式：

一、将柔性导电线设置在转轴和滑环轴表面，采用导电螺钉将柔性导电线与位于转轴和滑环轴中心的导电杆电连接，并通过转轴与滑环轴对接端面的套筒销结构辅助接通导电。

二、将方式一中的导电螺钉移动至靠近转轴与滑环轴的连接端面，使柔性导电线跨过连接端面并分别连接两根导电螺钉，直接跨接实现导通。

现有技术存在的问题是，柔性导电线位于转轴和滑环轴的外表表表面，在高速转动的离心力情况下，柔性导电线的可靠性降低，影响励磁电流的稳定性，即机械结构的强度得不到保障，在使用过程中易发生断路风险。此外，励磁电路在运行中产生大量的热，若不及时控制散热将影响励磁电路的有效工作。上述连接方式中柔性导电线暴露在空气中，对热量的散失有积极作用，但转轴与滑环轴的端面密封，二者内部的导电杆所产生的热量无法散出。同时，由无刷励磁改静态励磁类发电机，上述两种连接方式则难以实施，原因是发电机转子本体的导电螺钉远离法兰，特别是对于氢冷发电机，为密封考虑将导电螺钉还处于氢气密封边界内。

因此，现有的静态励磁发电机的转轴连接处理还需优化改进，提高机械连接的强度，电气连接的可靠性和散热性能。故需要提出更为合理的技术方案，解决现有技术中存在的技术问题。

发明内容

至少为克服其中一种上述内容提到的缺陷，本发明提出一种发电机转轴与外接滑环轴连接结构，旨在重新设置柔性导电件的连接部署，提高其安装可靠性，保障励磁电路的可靠连接，同时对励磁电路、转轴与滑环轴端面处进行散热，保障静态励磁发电机的工作可靠性。

为了实现上述目的，本发明公开的连接结构可采用如下技术方案：

一种发电机转轴与外接滑环轴连接结构，包括：

同轴对接的转轴与滑环轴，对接面设有用于固定励磁导电结构的连接腔，转轴与滑环轴内均设置有导电杆；

若干绝缘组件，沿圆周均匀间隔设置于连接腔内，包括分别与转轴和滑环轴连接的绝缘件，绝缘件上包括两处用于安装柔性导电件的安装面；

若干柔性导电件，设置于安装面并与导电杆连通，且连接转轴侧导电杆的柔性导电件与连接滑环轴侧导电杆的柔性导电件保持间隙，间隙内填充电连接块并将转轴侧和滑环轴侧的柔性导电件导通；

散热结构，从转轴或滑环轴外表面贯通至连接腔。

上述公开的连接结构，通过连接腔设置励磁导电结构，将励磁导电结构从转轴和滑环轴的外侧移动至连接端面，对励磁导电结构起到了保护作用；同时，通过绝缘件安装柔性导电件，便于柔性导电件与连接端面实现绝缘，柔性导电件之间设置的电连接块可根据实际间隙大小设置厚度，以保障柔性导电件的连接可靠，保障电气连接的可靠性；散热结构可将连接腔内产生的热量对外散发，降低连接墙内的温度，使励磁导电结构在适宜的环境温度下工作，进而减少安全隐患，有效延长励磁导电结构的有效工作寿命。

进一步的，本发明中，转轴与滑环轴对接并实现同轴转动，为了保障同轴度，可通过多种方式实现，同轴限定所采用的结构并不被唯一限定，此处进行优化并举出其中一种可行的选择：所述的转轴与滑环轴的连接面设置有用于保持同轴连接的定位止口结构。采用如此方案时，定位止口结构包括在下沉止口和外凸卡口，下沉止口和外凸卡口的中心分别与所在的转轴或滑环轴的轴心重合，当同轴对接时即可保持同轴度达标。

进一步的，转轴与滑环轴同轴对接后保持固定，此处进行优化并举出其中一种可行的固定结构：所述的转轴与滑环轴的连接面对应设置若干对接孔，对接孔的孔口处设置有套筒销，连接件穿过对接孔和套筒销将转轴与滑环轴连接紧定。采用如此方案时，对接孔设置为台阶孔，外阶孔的孔径较大并用于设置套筒销，套筒销内孔径与内阶孔的孔径一致，当通过连接件固定时，连接件完整贴合内阶孔和套筒销，以此实现连接固定的同时可保护连接孔的孔口。

进一步的，在本发明中，绝缘组件用于保障柔性导电件与连接腔绝缘，绝缘组件的结构并不被唯一限定，此处进行优化并举出其中一种可行的选择：所述的绝缘组件还包括设置于连接腔内的绝缘楔块，绝缘楔块将柔性导电件、电连接块和连接腔的内侧壁绝缘隔离。采用如此方案时，绝缘楔块可设置成多层重叠的结构，根据柔性导电件、电连接块与连接腔内侧壁的间距设置绝缘楔块的厚度。

再进一步，本发明为了更好的设置柔性导电件，可将绝缘组件设置成分体结构，此处进行优化并举出其中一种更可行的选择：所述的绝缘组件包括与转轴的连接端面配合的转轴侧绝缘件，和与滑环轴连接端面配合的滑环轴侧绝缘件；转轴侧绝缘件包括与转轴侧导电杆端面齐平的安装面并用于连接固定柔性导电件，滑环轴侧绝缘件包括与滑环轴侧导电杆端面齐平的安装面并用于安装柔性导电件。采用如此方案时，转轴侧绝缘件和滑环轴侧绝缘件分别与转轴、滑环轴对应连接配合，且通过采用紧固件将对应的绝缘件进行固定；为了保证绝缘可靠，可在对应的绝缘件上设置沉孔，紧固件进入沉孔中，与沉孔的空口保持安全的绝缘间隙，或在设置禁锢件后，对沉孔进行绝缘封堵。

再进一步，为避免柔性导电件在高速旋转过程中发生摆动，对其进行侧向限位，此处进行优化并举出其中一种可行的选择：所述的安装面上设置有绝缘挡边结构，绝缘挡边结构位于柔性导电件外侧并将柔性导电件与连接腔的内侧壁绝缘分离。采用如此方案时，挡边结构与安装面配合形成槽状结构，柔性导电件的两侧被绝缘挡边结构阻挡以保持稳定，并实现更好的绝缘效果。

进一步的，在本发明中，散热结构可采用多种可行的选择，其结构并不被唯一限定，此处进行优化并举出其中一种可行的选择：所述的散热结构包括从转轴或滑环轴的侧表面贯穿至连接腔的径向通风孔。采用如此方案时，径向通风孔沿侧表面均布，多处进风以实现更好的散热效果。

再进一步，散热结构还可采用其他的选择，此处进行列举：所述的散热结构包括从转轴或滑环轴的侧表面贯穿至连接腔，并对正柔性导电件和电连接块的轴向通风口。采用如此方案时，轴向通风口的口径更大，散热效果更好，可与径向通风孔形成完整的流通通道，使连接腔内的热量更好的排出；同时，可通过轴向通风口从外侧对柔性导电件和电连接块进行紧固连接，提高了安装和拆卸的便捷度，故转轴与滑环轴的连接面尺寸可尽可能小，简化加工过程。

进一步的，为提高连接结构的可靠性，使柔性导电件与连接腔侧壁面的绝缘效果得以保障，此处进行优化并举出如下一种可行的选择：所述的轴向通风口处设置有阻挡件，阻挡件沿径向延伸并在轴向贴合阻挡绝缘楔块。采用如此方案时，阻挡件可采用阻挡板，贴合在轴向通风口外部侧壁面，由紧固件连接固定，便于安装和检修。

进一步的，在本发明中，柔性导电件可采用多种方案进行导电，例如采用导电排等结构，此处进行优化并举出其中一种可行的选择：所述的柔性导电件包括扁平长条形主体，主体上部设置有用于连接电连接块的上部孔组，主体的下部设置有用于连接导电杆的下部孔组。采用如此方案时，柔性导电件的上部与下部均连接固定，即使在高速运转中也能够保持稳定。

与现有技术相比，本发明公开技术方案的部分有益效果包括：

本发明所提供的连接结构，保持转轴与滑环轴同轴度的同时，将励磁导电结构设置于轴的对接面内，整体结构稳定可靠，高速运转时不因离心力导致部件晃动或掉落，对励磁结构起到了良好的保护作用，同时也保障了可靠的电气配合，由于通过散热结构将连接面处的热量排出，避免内部的温度过高，保障了励磁导电结构的工作环境，从而提高了整体连接结构的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅表示出了本发明的部分实施例，因此不应看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1为连接结构的整体结构示意图。

图2为连接结构的分解结构示意图。

图3为连接腔处的整体结构示意图。

图4为连接腔处的剖视结构示意图。

图5为图4中局部结构放大示意图。

图6为柔性导电件的结构示意图。

图7为柔性导电件的安装结构示意图。

上述附图中，各个标号的含义为：

1、转轴；2、导电杆；3、滑环轴；4、轴环；401、径向通风孔；5、绝缘组件；501、转轴侧绝缘件；502、滑环轴侧绝缘件；6、绝缘楔块；7、挡边结构；8、柔性导电件；9、连接腔；10、轴向通风口；11、阻挡件；12、电连接块；13、套筒销；14、连接件。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步阐释。

针对现有技术中的静态励磁连接结构存在可靠性较低，柔性导电件在离心力下容易损坏的情况，以及将励磁导电结构外置的其他问题，下列实施例进行优化改进以克服现有技术中存在的缺陷。

实施例

本实施例提供一种发电机转轴1与外接滑环轴3连接结构，旨在将励磁导电结构内置，改善静态励磁导电的结构，提高整体结构的可靠度，以及电气可靠度，使连接结构更加稳定可靠。

如图1、图2和图3所示，作为本实施例提供的连接结构，其结构之一包括：

同轴对接的转轴1与滑环轴3，对接面设有用于固定励磁导电结构的连接腔9，转轴1与滑环轴3内均设置有导电杆2。

本实施例中，转轴1与滑环轴3对接并实现同轴转动，为了保障同轴度，可通过多种方式实现，同轴限定所采用的结构并不被唯一限定，本实施例进行优化并采用其中一种可行的选择：所述的转轴1与滑环轴3的连接面设置有用于保持同轴连接的定位止口结构。采用如此方案时，定位止口结构包括在下沉止口和外凸卡口，下沉止口和外凸卡口的中心分别与所在的转轴1或滑环轴3的轴心重合，当同轴对接时即可保持同轴度达标。

优选的，本实施例中，转轴1与滑环轴3的对接处设置有轴环4结构，轴环4结构相对并形成较大的整体，可用于设置内部的连接腔9，同时轴环4结构的相对面用于设置连接件14进行连接。

优选的，本实施例在转轴1和/或滑环轴3的轴环4结构内设置凹腔以形成连接腔9。

优选的，如图4、图5所示，转轴1与滑环轴3同轴对接后保持固定，本实施例进行优化并采用其中一种可行的固定结构：所述的转轴1与滑环轴3的连接面对应设置若干对接孔，对接孔的孔口处设置有套筒销13，连接件14穿过对接孔和套筒销13将转轴1与滑环轴3连接紧定。采用如此方案时，对接孔设置为台阶孔，外阶孔的孔径较大并用于设置套筒销13，套筒销13内孔径与内阶孔的孔径一致，当通过连接件14固定时，连接件14完整贴合内阶孔和套筒销13，以此实现连接固定的同时可保护连接孔的孔口。

优选的，本实施例中，内阶孔设置螺纹，连接件14采用连接螺栓。

如图4、图5所示，作为本实施例提供的连接结构，其结构之二包括：

用于隔离励磁导电结构与连接腔9内壁的若干绝缘组件5，沿圆周均匀间隔设置于连接腔9内，包括分别与转轴1和滑环轴3连接的绝缘件，绝缘件上包括两处用于安装柔性导电件8的安装面。

优选的，绝缘件可采用塑料或绝缘陶瓷等材料制成，其固定连接至连接腔9的内壁面。

在本实施例中，绝缘组件5用于保障柔性导电件8与连接腔9绝缘，绝缘组件5的结构并不被唯一限定，此处进行优化并采用其中一种可行的选择：所述的绝缘组件5还包括设置于连接腔9内的绝缘楔块6，绝缘楔块6将柔性导电件8、电连接块12和连接腔9的内侧壁绝缘隔离。采用如此方案时，绝缘楔块6可设置成多层重叠的结构，根据柔性导电件8、电连接块12与连接腔9内侧壁的间距设置绝缘楔块6的厚度。

绝缘楔块6一般被柔性导电件8、电连接块12抵接并贴合连接腔9的内侧壁，即使在高速转动过程中，绝缘楔块6也能保持稳定，柔性导电件8由于离心力的作用发生部分形变，也能够被绝缘楔块6很好的阻挡绝缘。

本实施例中，绝缘楔块6可采用刚性件，例如塑料，绝缘陶瓷；也可采用柔性件，例如绝缘橡胶等。

在一些实施例中，为了更好的设置柔性导电件8，可将绝缘组件5设置成分体结构，例如此处进行优化并采用其中一种更可行的选择：如图4、图5所示，所述的绝缘组件5包括与转轴1的连接端面配合的转轴侧绝缘件501，和与滑环轴3连接端面配合的滑环轴侧绝缘件502；转轴侧绝缘件501包括与转轴1侧导电杆2端面齐平的安装面并用于连接固定柔性导电件8，滑环轴侧绝缘件502包括与滑环轴3侧导电杆2端面齐平的安装面并用于安装柔性导电件8。采用如此方案时，转轴侧绝缘件501和滑环轴侧绝缘件502分别与转轴1、滑环轴3对应连接配合，且通过采用紧固件将对应的绝缘件进行固定；为了保证绝缘可靠，可在对应的绝缘件上设置沉孔，紧固件进入沉孔中，与沉孔的空口保持安全的绝缘间隙，或在设置禁锢件后，对沉孔进行绝缘封堵。

优选的，转轴1绝缘件和滑环轴侧绝缘件502可在刚性材料和柔性材料之间选择，一般为了保障更好的机械强度，选择刚性材料。

本实施例中，为避免柔性导电件8在高速旋转过程中发生摆动，对其进行侧向限位，本实施例进行优化并采用其中一种可行的选择：如图1所示，所述的安装面上设置有绝缘挡边结构7，绝缘挡边结构7位于柔性导电件8外侧并将柔性导电件8与连接腔9的内侧壁绝缘分离。采用如此方案时，挡边结构7与安装面配合形成槽状结构，柔性导电件8的两侧被绝缘挡边结构7阻挡以保持稳定，并实现更好的绝缘效果。

优选的，本实施例中将绝缘挡边结构7与绝缘件一体成型。

为提高连接结构的可靠性，使柔性导电件8与连接腔9侧壁面的绝缘效果得以保障，本实施例进行优化并采用如下一种可行的选择：如图4、图5所示，所述的轴向通风口10处设置有阻挡件11，阻挡件11沿径向延伸并在轴向贴合阻挡绝缘楔块6。采用如此方案时，阻挡件11可采用阻挡板，贴合在轴向通风口10外部侧壁面，由紧固件连接固定，便于安装和检修。

优选的，所述的阻挡件11采用阻挡片，阻挡片通过螺栓连接至转轴1或滑环轴3的外表面。

如图6、图7所示，作为本实施例提供的连接结构，其结构之三包括：

若干柔性导电件8，设置于安装面并与导电杆2连通，且连接转轴1侧导电杆2的柔性导电件8与连接滑环轴3侧导电杆2的柔性导电件8保持间隙，间隙内填充电连接块12并将转轴1侧和滑环轴3侧的柔性导电件8导通。

优选的，在本实施例中，柔性导电件8可采用多种方案进行导电，例如采用导电排等结构，本实施例进行优化并采用其中一种可行的选择：所述的柔性导电件8包括扁平长条形主体，主体上部设置有用于连接电连接块12的上部孔组，主体的下部设置有用于连接导电杆2的下部孔组。采用如此方案时，柔性导电件8的上部与下部均连接固定，即使在高速运转中也能够保持稳定。

如图1~图5所示，作为本实施例提供的连接结构，其结构之四包括：

若干处散热结构，从转轴1或滑环轴3外表面贯通至连接腔9。

在本实施例中，散热结构可采用多种可行的选择，其结构并不被唯一限定，本实施例进行优化并采用其中一种可行的选择：所述的散热结构包括从转轴1或滑环轴3的侧表面贯穿至连接腔9的径向通风孔401。采用如此方案时，径向通风孔401沿侧表面均布，多处进风以实现更好的散热效果。

在一些可行的实施例中，散热结构还可采用其他的选择，此处进行列举：所述的散热结构包括从转轴1或滑环轴3的侧表面贯穿至连接腔9，并对正柔性导电件8和电连接块12的轴向通风口10。采用如此方案时，轴向通风口10的口径更大，散热效果更好，可与径向通风孔401形成完整的流通通道，使连接腔9内的热量更好的排出；同时，可通过轴向通风口10从外侧对柔性导电件8和电连接块12进行紧固连接，提高了安装和拆卸的便捷度，故转轴1与滑环轴3的连接面尺寸可尽可能小，简化加工过程。

上述公开的连接结构，通过连接腔9设置励磁导电结构，将励磁导电结构从转轴1和滑环轴3的外侧移动至连接端面，对励磁导电结构起到了保护作用；同时，通过绝缘件安装柔性导电件8，便于柔性导电件8与连接端面实现绝缘，柔性导电件8之间设置的电连接块12可根据实际间隙大小设置厚度，以保障柔性导电件8的连接可靠，保障电气连接的可靠性；散热结构可将连接腔9内产生的热量对外散发，降低连接墙内的温度，使励磁导电结构在适宜的环境温度下工作，进而减少安全隐患，有效延长励磁导电结构的有效工作寿命。

以上即为本实施例列举的实施方式，但本实施例不局限于上述可选的实施方式，本领域技术人员可根据上述方式相互任意组合得到其他多种实施方式，任何人在本实施例的启示下都可得出其他各种形式的实施方式。上述具体实施方式不应理解成对本实施例的保护范围的限制，本实施例的保护范围应当以权利要求书中界定的为准。

Claims (10)

1.一种发电机转轴与外接滑环轴连接结构，其特征在于，包括：

同轴对接的转轴（1）与滑环轴（3），对接面设有用于固定励磁导电结构的连接腔（9），转轴（1）与滑环轴（3）内均设置有导电杆（2）；

若干绝缘组件（5），沿圆周均匀间隔设置于连接腔（9）内，包括分别与转轴（1）和滑环轴（3）连接的绝缘件，绝缘件上包括两处用于安装柔性导电件（8）的安装面；

若干柔性导电件（8），设置于安装面并与导电杆（2）连通，且连接转轴（1）侧导电杆（2）的柔性导电件（8）与连接滑环轴（3）侧导电杆（2）的柔性导电件（8）保持间隙，间隙内填充电连接块（12）并将转轴（1）侧和滑环轴（3）侧的柔性导电件（8）导通；

散热结构，从转轴（1）或滑环轴（3）外表面贯通至连接腔（9）。

2.根据权利要求1所述的发电机转轴与外接滑环轴连接结构，其特征在于：所述的转轴（1）与滑环轴（3）的连接面设置有用于保持同轴连接的定位止口结构。

3.根据权利要求1或2所述的发电机转轴与外接滑环轴连接结构，其特征在于：所述的转轴（1）与滑环轴（3）的连接面对应设置若干对接孔，对接孔的孔口处设置有套筒销（13），连接件（14）穿过对接孔和套筒销（13）将转轴（1）与滑环轴（3）连接紧定。

4.根据权利要求1所述的发电机转轴与外接滑环轴连接结构，其特征在于：所述的绝缘组件（5）还包括设置于连接腔（9）内的绝缘楔块（6），绝缘楔块（6）将柔性导电件（8）、电连接块（12）和连接腔（9）的内侧壁绝缘隔离。

5.根据权利要求1或4所述的发电机转轴与外接滑环轴连接结构，其特征在于：所述的绝缘组件（5）包括与转轴（1）的连接端面配合的转轴侧绝缘件（501），和与滑环轴（3）连接端面配合的滑环轴侧绝缘件（502）；转轴侧绝缘件（501）包括与转轴（1）侧导电杆（2）端面齐平的安装面并用于连接固定柔性导电件（8），滑环轴侧绝缘件（502）包括与滑环轴（3）侧导电杆（2）端面齐平的安装面并用于安装柔性导电件（8）。

6.根据权利要求5所述的发电机转轴与外接滑环轴连接结构，其特征在于：所述的安装面上设置有绝缘挡边结构（7），绝缘挡边结构（7）位于柔性导电件（8）外侧并将柔性导电件（8）与连接腔（9）的内侧壁绝缘分离。

7.根据权利要求4所述的发电机转轴与外接滑环轴连接结构，其特征在于：所述的散热结构包括从转轴（1）或滑环轴（3）的侧表面贯穿至连接腔（9）的径向通风孔（401）。

8.根据权利要求4或7所述的发电机转轴与外接滑环轴连接结构，其特征在于：所述的散热结构包括从转轴（1）或滑环轴（3）的侧表面贯穿至连接腔（9），并对正柔性导电件（8）和电连接块（12）的轴向通风口（10）。

9.根据权利要求8所述的发电机转轴与外接滑环轴连接结构，其特征在于：所述的轴向通风口（10）处设置有阻挡件（11），阻挡件（11）沿径向延伸并在轴向贴合阻挡绝缘楔块（6）。

10.根据权利要求1所述的发电机转轴与外接滑环轴连接结构，其特征在于：所述的柔性导电件（8）包括扁平长条形主体，主体上部设置有用于连接电连接块（12）的上部孔组，主体的下部设置有用于连接导电杆（2）的下部孔组。

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