CN203932621U - 一种应用于变桨风力发电机的集电环单元 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种应用于变桨风力发电机的集电环单元，采用碳刷代替贵金属片或丝作为主要传输介质，提高了电流传输的稳定性，不易被电流过载烧毁，增加了使用寿命；包括第一碳刷架组和第二碳刷架组，分别输出电流信号和控制信号；第一碳刷架组的碳刷架包括刷握，刷握的侧设置有碳刷，所述碳刷具有恒压弹簧和报警装置；第二碳刷架组包括数个支架和铍青铜挂臂，铍青铜挂臂底部设置有碳刷；定子与转子的接线部之间采用双轴承设计，转子的连接部采用厚壁设计并采用加强筋，运行稳定，不易抖动，增加了结构强度。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电机领域，而且更具体的涉及一种应用于变桨风力发电机的集电环单元。
背景技术
随着风力发电技术的迅速发展，风电机组正从恒速恒频向变速恒频，定桨距向变桨聚方向发展。变桨距风电机组以其能最大限度捕捉风能、输出功率平稳、机组受力小等优点，已成为当前风电机组的主流机型。集电环作为变桨距风电机组的核心部件，其运行性能和稳定性对于整个风电机组至关重要。变桨距风电机组一般采用贵金属丝或片当做传输介质存在以下问题：(1)其磨损较快，更换介质频率较高；(2)如果在工作过程中的瞬间电流过大时，传输介质容易烧毁；(3)传输介质在工作过程中传输信号和电能时有不稳定现象的发生；(4)在长期工作时有轴承暴死、集电环跳动严重的现象发生。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决现有技术中变桨距风电机组传输介质容易磨损和烧毁并且在传输过程当中存在信号不稳定等技术缺陷，提供一种应用于变桨风力发电机的集电环单元解决现有技术中存在的问题。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
一种应用于变桨风力发电机的集电环单元，包括定子和转子，所述定子具有数个电刷并连接有一转轴，所述转子具有一集电环并可围绕转轴相对定子进行转动，所述电刷与集电环相接触以传输电流，其特征在于，所述电刷包括第一碳刷架组和第二碳刷架组，所述第一碳刷组传输电流信号，所述第二碳刷组传输控制信号。
进一步的，所述第一碳刷架组包括数组碳刷架，所述碳刷架包括刷握，所述刷握设置于一连接杆上，连接杆与定子连接，刷握于连接杆两侧设置有碳刷，所述碳刷具有恒压弹簧使碳刷保持与集电环接触。
进一步的，所述碳刷还具有报警装置，当碳刷磨损消耗到需要更换的状态时，报警装置发出警报。
进一步的，所述第一碳刷架组的碳刷架的电流出线与定子的排插连接。
进一步的，所述第二碳刷架组包括数个支架和碳刷挂臂，所述支架安装于转子的上下两侧，所述挂臂顶部具有一挂钩，挂臂底部设置有碳刷，挂臂通过挂钩与支架连接使碳刷保持与集电环接触。
进一步的，所述碳刷挂臂的材质为铍青铜。
进一步的，所述第二碳刷架组的支架的电流出线与定子的排插连接。
进一步的，所述定子与转子之间设置有轴承，所述轴承为环状套接于定子之上。
进一步的，所述轴承为4个。
进一步的，所述转子具有一连接部以连接风机桨轴，所述连接部采用厚壁设计并用加强筋与转子连接。
本发明具有的有益效果：
1.采用碳刷代替贵金属片或丝作为主要传输介质，大大增加了与集电环的接触面积，同时碳刷架具有恒压弹簧将碳刷下压，使其保持与集电环的持续充分接触，提高了电流传输的稳定性。
2.贵金属片或丝作为主要传输介质相比，采用碳刷作为传输介质使用寿命可延长至四到五倍。
3.碳刷可在3s内承受相当于两倍的额定电流，不易被电流过载烧毁。
4.转子与定子之间增加到四个轴承，并且在转子与风机转桨中轴连接部增加加强筋与壁厚，使之运行稳定，不易抖动，增加了整体性和强度。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1本实用新型的系统结构示意图；
图2本实用新型的第一碳刷架组碳刷架的结构示意图；
图3本实用新型的第二碳刷架组的截面结构示意图；
图4为本实用新型的第二碳刷架组的碳刷挂臂的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，一种应用于变桨风力发电机的集电环单元，包括转子200、定子100、第一碳刷架组250和第二碳刷架组240。所述定子设有转轴201，转子200安装于转轴201之上可围绕转轴201进行相对定子100的转动。
定子100尾部上安装有编码器102和编码器出线插头104，编码器102和加编码器出线插头104通过联轴器101与转轴201相连接。编码器102的作用在于将转轴201的角位移或直线位移的模拟量转变成数字量输出的形式，外界可通过编码器102记录转轴201的转速等数据。转轴201内部设有加热器(图上未标示)，加热器主要对转轴201和联轴器101进行加热，使其保持在工作温度。
转子包括集电环210，接线部220和连接部230。集电环外壁除与第一碳刷组250和第二碳刷组240的接触部分其余外壁均包裹着绝缘材料。接线部220设有哈丁插头221，哈丁插头221与第一碳刷组250和第二碳刷组240的电流出线相连接。连接部230通过螺栓232固定在接线部220之上，风机转桨中轴通过连接部230与转子200相连，驱动转子200的转动。为保证转桨转动时的稳定性，转子200的连接部230与接线部220之间还设置有加强筋234，连接部230的壁厚也增加到15mm以上。
定子100与转子200的结合处设置有轴承，轴承为环状，套接于定子之上。轴承共有四个，分别设置于集电环210前后两端(216、214)和转子的接线部215，其中转子的接线部的轴承215为双轴承设计，用以减少振动，保证转子200运行时的稳定性。
定子100内设有连接杆212，连接杆212固定第一碳刷架组250的碳刷架。如图2所示，第一碳刷架组250的碳刷架包括刷握251，刷握251具有一圆形开孔256，用以与连接杆212相连接，刷握251与连接杆212之间固定的松紧程度由螺栓258来调节。刷握251顶部的螺栓257提供一出线位置，用以提供电流排线出线。刷握251两侧各设置有一碳刷252，碳刷252上设有恒压弹簧253，其作用在于使碳刷252保持与集电环210接触。刷握顶部的螺栓255压紧固定碳刷252的电流出线导线。碳刷252还具有报警装置254，报警装置254实时监控碳刷252与集电环210的接触状态，当碳刷252磨损消耗到需要更换的状态时触发限位警报。第一碳刷组250的碳刷架数量共为五个，通过碳刷252与集电环210的接触提供五路主电流信号，每路额定电流为100A，最大承受过载电流可达到3S内200A。
如图3和图4所示，本实用新型的第二碳刷架组240包括两组支架245，分别设于集电环210上下两侧，每侧支架245上安装有3块电路板248，每块电路板248上连接有四个碳刷挂臂242。碳刷挂臂242为铍青铜材质，顶部具有一挂钩244，用以与支架245连接，碳刷挂臂242底部具有一碳刷243，碳刷243与集电环210接触获得电流。电路板248采集四路碳刷挂臂242传输的电流信号后，通过插口式接头249接入排线将电流传输至转子接线部的哈丁插头221。电路板248四个边角上设有四个排线搭扣247，引导碳刷挂臂242上的电流出线连接至插口式接头249。第二碳刷组240提供六组共二十四路控制信号，其中六路为控制电源，其余十八路为控制信号，控制电源额定电流为10A，电压为AC230V；控制信号额定电流为6A。
所述第一碳刷组250和第二碳刷组240输出的电流出线通过轴承镶嵌块时加套绝缘软管并用热缩管扎紧，通过接线部的哈丁插头210与定子100相连。定子100上设有排插口103，电流出线汇总至排插口130后可与外部设备连接。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种应用于变桨风力发电机的集电环单元，包括定子和转子，所述定子具有数个电刷并连接有一转轴，所述转子具有一集电环并可围绕转轴相对定子进行转动，所述电刷与集电环相接触以传输电流，其特征在于，所述电刷包括第一碳刷架组和第二碳刷架组，所述第一碳刷组传输电流信号，所述第二碳刷组传输控制信号。
2.如权利要求1所述的一种应用于变桨风力发电机的集电环单元，其特征在于，所述第一碳刷架组包括数组碳刷架，所述碳刷架包括刷握，所述刷握设置于一连接杆上，连接杆与定子连接，刷握于连接杆两侧设置有碳刷，所述碳刷具有恒压弹簧使碳刷保持与集电环接触。
3.如权利要求2所述的一种应用于变桨风力发电机的集电环单元，其特征在于，所述碳刷还具有报警装置，当碳刷磨损消耗到需要更换的状态时，报警装置发出警报。
4.如权利要求2所述的一种应用于变桨风力发电机的集电环单元，其特征在于，所述第一碳刷架组的碳刷架的电流出线与定子的排插连接。
5.如权利要求1所述的一种应用于变桨风力发电机的集电环单元，其特征在于，所述第二碳刷架组包括数个支架和碳刷挂臂，所述支架安装于转子的上下两侧，所述挂臂顶部具有一挂钩，挂臂底部设置有碳刷，挂臂通过挂钩与支架连接使碳刷保持与集电环接触。
6.如权利要求5所述的一种应用于变桨风力发电机的集电环单元，其特征在于，所述碳刷挂臂的材质为铍青铜。
7.如权利要求5所述的一种应用于变桨风力发电机的集电环单元，其特征在于，所述第二碳刷架组的支架的电流出线与定子的排插连接。
8.如权利要求1所述的一种应用于变桨风力发电机的集电环单元，其特征在于，所述定子与转子之间设置有数个轴承，所述轴承为环状套接于定子之上。
9.如权利要求8所述的一种应用于变桨风力发电机的集电环单元，其特征在于，所述轴承为4个。
10.如权利要求1所述的一种应用于变桨风力发电机的集电环单元，其特征在于，所述转子具有一连接部以连接风机桨轴，所述连接部采用厚壁设计并用加强筋与转子连接。
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Cited By (3)
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| CN114421249A (zh) * | 2022-01-04 | 2022-04-29 | 大唐长春第二热电有限责任公司 | 一种具有智能测控功能的碳刷和刷握装置 |
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