CN204145198U - 一种双馈风力发电机的轴电消除装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双馈风力发电机的轴电消除装置，包括分别设置在主轴传动端处和主轴非传动端处的碳刷装置一和碳刷装置二，其还包括分别设置在主轴传动端处端盖上和主轴非传动端处端盖上的接地块一和接地块二、设置在发电机机座上的接地块三；碳刷装置一和碳刷装置二的碳刷分别与主轴传动端的接地环和主轴非传动端的集电环弹性接触，碳刷装置一和碳刷装置二分别通过接地线一和接地线二与接地块一和接地块二连接，接地块一和接地块二分别通过接地线三和接地线四与接地块三相连，接地块三通过接地线五与大地连通。本实用新型能有效的消除轴电流，使得发电机即使经过长时间工作，也不会发生轴电流腐蚀轴承的问题，排除对发电机轴承的安全隐患。

Description

一种双馈风力发电机的轴电消除装置

技术领域

本实用新型涉及一种轴电消除装置，尤其涉及一种双馈风力发电机的轴电消除装置，属于轴电消除技术领域。

背景技术

   双馈风力发电机是一种绕线式感应发电机，是风力发电机组的核心部件，也是风力发电机组国产化的关键部件之一。双馈风力发电机在工作时主轴上会存在轴电压，如果电机主轴两端轴承没有绝缘垫或绝缘不好，这个电压就会通过电机两端轴承支架形成轴电流。轴电流会使得轴颈和轴瓦之间产生小电弧侵蚀，破坏油膜，使轴承温度升高，引起润滑油碳化变质等；如果轴电流超过一定数值，发电机转轴轴颈的滑动表面和轴瓦就可能被损坏，轴承将不能使用或使用寿命将会大大缩短。

为此，必须将双馈风力发电机主轴上的轴电流消除掉。现有的消除双馈风力发电机主轴轴电流的方法是在传动端和非传动端安装接地碳刷，将接地碳刷用接地线连接到端盖上，再通过端盖经机座将轴电流引入大地，避免轴承发生电腐蚀。这种消除轴电的方法是就近接地，从碳刷到接地点轴电流通过了整个机座，但是，在发电机长时间运行后还是会出现轴电流腐蚀轴承与端盖之间绝缘层的问题，不能有效的消除轴电流。因此，这种消除轴电的方法对发电机轴承具有很大的安全隐患，需要进一步改进。

   授权公告号为CN200966016Y，授权公告日为2007年10月24日的中国实用新型专利公开了一种消除同步电机轴电流的装置，它由碳刷架和碳刷组成，碳刷架安装在电机轴两端的裸轴处，碳刷安装在碳刷架上，碳刷一端与电机轴弹性相连，另外一端接地。

申请公布号为 CN 103730988 A，申请公布日为 2014年4月16日的中国发明专利公开了一种电动机轴电流消除装置，包括电动机、穿接设置在电动机内的电动机轴，所述电动机包括设置在内部且套接在电动机轴上的电机转子、设置在电机转子外侧的电机定子，上述电动机轴的两端均伸出电动机且均安装有滑动轴承，该滑动轴承的下侧通过轴承座与地面相连接，所述电动机轴伸出电动机的一侧套接设置有转子滑环、伸出电动机的另一侧设置有接地引流装置，该接地引流装置包括设置在电动机轴端部的碳刷架、设置在碳刷架上的碳刷、连接碳刷与地的接地导线。

授权公告号为CN 201928150 U，授权公告日为2011年8月10日的中国实用新型专利公开了一种双馈风力发电机滑环接地系统，包括滑环室内所设的滑环接地碳刷，该接地系统还包括发电机转子接线盒内所设的接地线排，所述滑环接地碳刷通过连接电缆与发电机转子接线盒内所设的接地线排连接，所述接地线排通过接地电缆接地。

上述前两个专利文献中的轴电流消除装置在使用一段时间后，还是会出现轴电流腐蚀轴承与端盖之间绝缘层的问题；最后一个专利文献需要另外重新设置一些部件如接线盒和接线地排等，这样增加了成本。

综上，如何设计一种双馈风力发电机的轴电消除装置，其能有效的消除轴电流，使得电机即使经过长时间工作，也不会发生轴电流腐蚀轴承与端盖之间绝缘层的问题，排除对发电机轴承的安全隐患且其结构简单，成本低是急需解决的问题。

实用新型内容

   本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的缺陷，提供一种双馈风力发电机的轴电消除装置，其能有效的消除轴电流，使得发电机即使经过长时间工作，也不会发生轴电流腐蚀轴承的问题，排除对发电机轴承的安全隐患且其结构简单，成本低。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案为：一种双馈风力发电机的轴电消除装置，包括分别设置在主轴传动端处和主轴非传动端处的带有碳刷的碳刷装置一和碳刷装置二，所述轴电消除装置还包括分别设置在所述主轴传动端处端盖上和主轴非传动端处端盖上的接地块一和接地块二、设置在所述发电机机座上的接地块三；所述碳刷装置一的碳刷和所述碳刷装置二的碳刷分别与主轴传动端的接地环和主轴非传动端的集电环弹性接触，所述碳刷装置一和所述碳刷装置二分别通过接地线一和接地线二与所述接地块一和接地块二连接，所述接地块一和接地块二分别通过接地线三和接地线四与所述接地块三相连，所述接地块三通过接地线五与大地连通。

优选的，所述接地块一包括固定设置在所述主轴传动端处端盖上的接地块本体一和紧固螺丝一，在所述接地块本体一上开有螺纹孔，通过紧固螺丝一穿过接地线一的一端和接地线三的一端拧入所述接地块本体一上的螺纹孔内从而将接地线一的一端和接地线三的一端均与接地块一连接起来，所述接地线一的另外一端与碳刷装置一的碳刷连接；所述接地块二包括固定设置在所述主轴非传动端处端盖上的接地块本体二和紧固螺丝二，在所述接地块本体二上开有螺纹孔，通过紧固螺丝二穿过接地线二的一端和接地线四的一端拧入所述接地块本体二上的螺纹孔内从而将接地线二的一端和接地线四的一端均与接地块二连接起来，所述接地线二的另外一端与碳刷装置二的碳刷连接起来。

优选的，所述接地块三包括固定设置在所述发电机机座上的接地块本体三、紧固螺丝三和紧固螺丝四，在所述接地块本体三上开有螺纹孔一和螺纹孔二，用所述紧固螺丝三穿过所述接地线三的另外一端和接地线四的另外一端拧入所述螺纹孔一中，从而将所述接地线三的另外一端和接地线四的另外一端均与接地块三连接起来；用所述紧固螺丝四穿过所述接地线五一端拧入所述螺纹孔二中，从而将所述接地线五的一端与接地块三连接起来，所述接地线五的另外一端与大地连通。

优选的，所述接地块三设置在靠近主轴传动端一侧的电机机座上。

本实用新型的有益效果在于：通过结构设计，本实用新型使得轴电流不经过电阻较大的发电机机座导出，而是通过接地线直接导出到大地，避免了电阻较大的机座对消除轴电流的影响，从而有效的消除了轴电流，使得发电机即使经过长时间工作，也不会发生轴电流腐蚀轴承与端盖之间绝缘层的问题，排除了对发电机轴承的安全隐患且本实用新型结构简单，制造成本低；通过对接地块三在发电机机座上的位置设置，使得引线时较为方便，便于本实用新型的安装。

附图说明

图1为本实用新型实施例的原理结构示意图；

图2为本实用新型实施例应用到双馈风力发电机主轴传动端处（D端）的局部立体结构示意图；

图3为本实用新型实施例应用到双馈风力发电机主轴非传动端处（ND端）的局部立体结构示意图；

图4为本实用新型实施例中的碳刷装置一的立体结构示意图一；

图5为本实用新型实施例中的碳刷装置一的立体结构示意图二；

图6为本实用新型实施例中的碳刷装置二的立体结构示意图；

图中：1. 碳刷装置一，111. 碳刷装置固定块，112. 碳刷支撑体一，113. 碳刷支撑体二，114. 碳刷弹性连接片一，115. 碳刷一，116. 碳刷弹性连接片二，117. 碳刷二，118. 卷簧一，119. 卷簧二，2. 碳刷装置二，3. 接地块一，311. 接地块本体一,312. 紧固螺丝一,4. 接地块二，411. 接地块本体二，412. 紧固螺丝二，5. 发电机机座，6. 接地块三，611. 接地块本体三，612. 紧固螺丝三，613. 紧固螺丝四，7. 接地环，8. 集电环，9. 接地线一，10. 接地线二，11. 接地线三，12. 接地线四，13. 接地线五，14. 主轴，15. 主轴传动端处端盖,16. 主轴非传动端处端盖，17. 碳刷支撑体铰接部，18. 竖向卡槽，19. 连接边框，20. 紧固螺丝五，21. 刷辫，22. 紧固螺丝六，23. 紧固螺丝七，24.碳刷装置支撑架一，25.碳刷装置支撑架二。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案做进一步详细的阐述。

在实际工作过程中，申请人发现，现有的发电机采用如背景技术中前两篇专利文献中的消除轴电装置来对发电机进行轴电消除且发电机运行一段时间后，总是会出现轴电流腐蚀轴承与端盖之间绝缘层的问题，不能有效的对轴电流进行消除。经过申请人长时间的现场跟踪试验以及与维修人员沟通探讨并对试验数据进行分析和研究后，发现在发电机运行一段时间后出现轴电流腐蚀轴承与端盖之间绝缘层的问题是由于在现有的方法中是将轴电流通过机座引入大地，如背景技术中前两篇专利文献中的消除轴电装置均是采用这种方式，但是，产生在发电机主轴上的轴电流为高频电流，机座本身具有很大的电阻，发电机长时间运行后，具有很大电阻的机座不能很好的释放轴电流，所以，轴电流同样会破坏端盖的绝缘层造成轴承电腐蚀。申请人还发现背景技术中最后一篇专利文献中的消除轴电装置没有将轴电流通过机座引入大地，因此在实际工作过程中，没有出现轴电流腐蚀轴承与端盖之间绝缘层的问题，从而这也证明了发生轴电流腐蚀轴承与端盖之间绝缘层的原因正如申请人所分析研究的一样。因此，现有的这种消除轴电的方法对发电机轴承具有很大的安全隐患，需要进一步改进。

实施例：如图1所示，一种双馈风力发电机的轴电消除装置，包括分别设置在主轴传动端处（D端）和主轴非传动端处（ND端）的带有碳刷的碳刷装置一1和碳刷装置二2，所述轴电消除装置还包括分别设置在所述主轴传动端处端盖上和主轴非传动端处端盖上的接地块一3和接地块二4、设置在所述发电机机座5上的接地块三6；所述碳刷装置一1的碳刷和所述碳刷装置二2的碳刷分别与主轴传动端的接地环7和主轴非传动端的集电环8弹性接触，所述碳刷装置一1和所述碳刷装置二2分别通过接地线一9和接地线二10与所述接地块一3和接地块二4连接，所述接地块一3和接地块二4分别通过接地线三11和接地线四12与所述接地块三6相连，所述接地块三6通过接地线五13与大地连通。产生轴电流时，主轴传动端处（D端），轴电流依次从主轴14、接地环7、碳刷装置一1、接地线一9、接地块一3、接地线三11、接地块三6和接地线五13流入大地；相对的，在主轴非传动端处（ND端），轴电流依次从主轴14、集电环8、碳刷装置二2、接地线二10、接地块二4、接地线四12、接地块三6和接地线五13流入大地从而将轴电流消除。接地线一至接地线五均包括线体和设置在所述线体两端上的金属片，接地线一至接地线五的线体可采用金属条、网带或圆电缆等对高频电流具有高导电性和小电阻性的导体，接地块一至接地块三均可采用不锈钢材料。本实施例中的轴电流不通过机座引入大地，而是采用接地线五直接导入大地，这样就避免了电阻较大的机座对消除轴电流的影响，从而能有效的消除轴电流，使得发电机即使经过长时间工作，也不会发生轴电流腐蚀轴承与端盖之间绝缘层的问题，排除了对发电机轴承的安全隐患且本实施例结构简单，制造成本低。

如图2和图3所示，所述接地块一3包括焊接在所述主轴传动端处端盖15上的接地块本体一311和紧固螺丝一312，在所述接地块本体一311上开有螺纹孔，通过紧固螺丝一312穿过接地线一9的一端上的金属片和接地线三11的一端上的金属片拧入所述接地块本体一311上的螺纹孔内从而将接地线一9的一端和接地线三11的一端均与接地块一3连接起来，所述接地线一9的另外一端与碳刷装置一1的碳刷连接；所述接地块二4包括焊接在所述主轴非传动端处端盖16上的接地块本体二411和紧固螺丝二412，在所述接地块本体二411上开有螺纹孔，通过紧固螺丝二412穿过接地线二10的一端上的金属片和接地线四12的一端上的金属片拧入所述接地块本体二411上的螺纹孔内从而将接地线二10的一端和接地线四12的一端均与接地块二4连接起来，所述接地线二10的另外一端与碳刷装置二2的碳刷连接起来。

如图2所示，所述接地块三6包括焊接在所述发电机机座5上的接地块本体三611、紧固螺丝三612和紧固螺丝四613，在所述接地块本体三上开有螺纹孔一和螺纹孔二，用紧固螺丝三612穿过所述接地线三11的另外一端的金属片和接地线四12的另外一端的金属片拧入所述螺纹孔一中，从而将所述接地线三11的另外一端和接地线四12的另外一端均与接地块三6连接起来；用紧固螺丝四613穿过所述接地线五13一端的金属片拧入所述螺纹孔二中，从而将所述接地线五13的一端与接地块三6连接起来，所述接地线五13的另外一端与大地连通。

如图1和图2所示，所述接地块三焊接在靠近主轴传动端（D端）一侧的电机机座上。在本实施例中，所述接地块三与主轴传动端（D端）的轴伸端面之间水平距离为700mm，也可以设置为750mm或800mm。由于接地线三和接地线四均是从风塔中引下来的，将接地块三设置到上述位置时，可使得引线时较为方便，便于本装置的安装。

如图2、图4和图5所示，所述碳刷装置一1通过碳刷装置支撑架一24支撑在位于主轴传动端处（D端）且所述碳刷装置一1的碳刷与接地环7弹性接触。所述碳刷装置一1包括碳刷装置固定块111、与所述碳刷装置固定块111的一端通过销轴铰接的碳刷支撑体一112和碳刷支撑体二113、倒U型的碳刷弹性连接片一114、碳刷一115、倒U型的碳刷弹性连接片二116、碳刷二117、卷簧一118和卷簧二119；所述碳刷支撑体一112和碳刷支撑体二113均包括碳刷支撑体铰接部17、与所述碳刷支撑体铰接部17焊接的竖向卡槽18以及与所述竖向卡槽18焊接的连接边框19；所述碳刷一115和卷簧一118相对的固定连接在所述倒U型的碳刷弹性连接片一114的一侧侧边的两个相对面上，通过所述倒U型的碳刷弹性连接片一114的一侧侧边上的卷簧一118与所述碳刷支撑体一的竖向卡槽18的内侧壁相接触，所述倒U型的碳刷弹性连接片一114的另外一侧侧边与所述碳刷支撑体一的连接边框19连接将所述碳刷一115与碳刷支撑体一112连接；通过所述碳刷弹性连接片一114的弹性力作用下使得卷簧一118具有一定的恢复力，在所述卷簧一118的恢复力的作用下使得碳刷一115始终与接地环7接触；

所述碳刷二117和卷簧二119相对的固定连接在所述倒U型的碳刷弹性连接片二116的一侧侧边的两个相对面上，通过所述倒U型的碳刷弹性连接片二116的一侧侧边上的卷簧二119与所述碳刷支撑体二113的竖向卡槽18的内侧壁相接触，所述倒U型的碳刷弹性连接片二116的另外一侧侧边与所述碳刷支撑体二113的连接边框19连接将所述碳刷二117与碳刷支撑体二113连接；通过所述碳刷弹性连接片二116的弹性力作用下使得卷簧二119具有一定的恢复力，在所述卷簧二119的恢复力的作用下使得碳刷二117始终与接地环7接触；

在实际工作中，由于碳刷与集电环和接地环接触，当时间过久后，碳刷必然会有磨损，碳刷磨损后有可能不与集电环和接地环接触从而影响到轴电流的消除，本实施例通过对碳刷装置一和碳刷装置二的结构设计，使得碳刷装置一和碳刷装置二中能始终与集电环和接地环弹性接触，进一步保证消除轴电流的有效性。

在所述碳刷固定块111的另外一端上开有三个螺纹孔，用紧固螺丝五20穿过碳刷一115的刷辫21上的金属片拧入其中的一个螺纹孔中将所述碳刷一115的刷辫21与碳刷固定块111连接起来，用紧固螺丝六22穿过碳刷二117的刷辫21上的金属片拧入另外一个螺纹孔中将所述碳刷二117的刷辫21与碳刷固定块111也连接起来，用紧固螺丝七23穿过所述接地线一9的另外一端上的金属片拧入最后一个螺纹孔中将所述接地线一9的另外一端与碳刷固定块111连接起来。

如图3和图6所示，所述碳刷装置二2通过碳刷装置支撑架二25支撑在位于主轴非传动端处（ND端）且所述碳刷装置二2的碳刷与集电环8弹性接触，所述碳刷装置二2的结构与碳刷装置二1的结构是一样的，只是碳刷装置二2中的碳刷装置固定块111不是与接地线1连接，而是与接地线二10连接起来的。

综上所述，通过结构设计，本实用新型使得轴电流不经过电阻较大的发电机机座导出，而是通过接地线直接导出到大地，避免了电阻较大的机座对消除轴电流的影响，从而有效的消除了轴电流，使得发电机即使经过长时间工作，也不会发生轴电流腐蚀轴承与端盖之间绝缘层的问题，排除了对发电机轴承的安全隐患且本实用新型结构简单，制造成本低；通过对接地块三在发电机机座上的位置设置，使得引线时较为方便，便于本实用新型的安装。

以上实施例仅供说明本实用新型之用，而非对其的限制。有关领域的有关技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化或变换。因此，所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的保护范围。本实用新型的保护范围应该由各权利要求限定。

Claims (4)

1.一种双馈风力发电机的轴电消除装置，包括分别设置在主轴传动端处和主轴非传动端处的带有碳刷的碳刷装置一和碳刷装置二，其特征在于：所述轴电消除装置还包括分别设置在所述主轴传动端处端盖上和主轴非传动端处端盖上的接地块一和接地块二、设置在所述发电机机座上的接地块三；所述碳刷装置一的碳刷和所述碳刷装置二的碳刷分别与主轴传动端的接地环和主轴非传动端的集电环弹性接触，所述碳刷装置一和所述碳刷装置二分别通过接地线一和接地线二与所述接地块一和接地块二连接，所述接地块一和接地块二分别通过接地线三和接地线四与所述接地块三相连，所述接地块三通过接地线五与大地连通。

2.根据权利要求1所述的轴电消除装置，其特征在于：所述接地块一包括固定设置在所述主轴传动端处端盖上的接地块本体一和紧固螺丝一，在所述接地块本体一上开有螺纹孔，通过紧固螺丝一穿过接地线一的一端和接地线三的一端拧入所述接地块本体一上的螺纹孔内从而将接地线一的一端和接地线三的一端均与接地块一连接起来，所述接地线一的另外一端与碳刷装置一的碳刷连接；所述接地块二包括固定设置在所述主轴非传动端处端盖上的接地块本体二和紧固螺丝二，在所述接地块本体二上开有螺纹孔，通过紧固螺丝二穿过接地线二的一端和接地线四的一端拧入所述接地块本体二上的螺纹孔内从而将接地线二的一端和接地线四的一端均与接地块二连接起来，所述接地线二的另外一端与碳刷装置二的碳刷连接起来。

3.根据权利要求2所述的轴电消除装置，其特征在于：所述接地块三包括固定设置在所述发电机机座上的接地块本体三、紧固螺丝三和紧固螺丝四，在所述接地块本体三上开有螺纹孔一和螺纹孔二，用所述紧固螺丝三穿过所述接地线三的另外一端和接地线四的另外一端拧入所述螺纹孔一中，从而将所述接地线三的另外一端和接地线四的另外一端均与接地块三连接起来；用所述紧固螺丝四穿过所述接地线五一端拧入所述螺纹孔二中，从而将所述接地线五的一端与接地块三连接起来，所述接地线五的另外一端与大地连通。

4.根据权利要求1、2或3所述的轴电消除装置，其特征在于：所述接地块三设置在靠近主轴传动端一侧的电机机座上。