CN2091039U - 无刷旋转导电机构 - Google Patents

Abstract

无刷旋转导电机构，它的绝缘轴套套着空心轴， 导电轴套套着绝缘轴套，环状旋转导电体套在绝缘轴 套中部，旋转导电体两侧的导电轴套外依次对称地套 着环形固定导电体，螺旋弹簧、端盖。筒状固定套套 着旋转导电体、固定导电体、螺旋弹簧，固定套与端盖 螺纹联接，与固定导电体键槽联接。利用无刷旋转导 电机构可得到静止可控硅无刷励磁发电机，直接测量 无刷励磁发电机的转子电压电流。

Description

本实用新型涉及到由同步发电机的炭刷滑环等部件组成的有刷旋转导电机构及无刷励磁发电机1950年出现以来至今悬而未决的一些技术难题（转子励磁电压电流的直接监测，控制及转子接地保护问题）。

无刷励磁系统1950年就出现了，目前国外已于135.62万千瓦的巨型发电机上，但据《全国中小型水轮发电机无刷励磁学术讨论及鉴定会会议记要》报道：“发电机（无刷励磁）转子电流测量问题，励磁绕组的接地检测问题无行之有效的方法予以解决”。“有关部门应对无刷励磁发电机的转子电流测量问题。励磁绕组的接地检测问题组织科技攻关”。（见《农村电气机》1986年第2期第4页）现有的一些间接测量方法存在准确性和可靠性问题。上述问题悬而未决是因为：“这些部件（指交流励磁机电枢、硅整流桥、发电机转子绕组）是和大轴一起旋转的，没有滑环引出。因此无刷励磁系统旋转部份参数的检测是一个较麻烦的问题”。（华中工学樊俊等人编著的《同步发电机半导体励磁原理及应用》第231页）。

本实用新型的目的在于提供一种能向发电机转子绕组输入励磁电流和电信号，而又无炭刷的旋转导电机构，以解决无刷励磁发电机的电压电流直接测量问题、转子直接灭磁问题、转子接地保护问题，使静止可控硅励磁发电机无刷化，从而得到励磁性能更优越的发电机（静止可控硅无刷励磁发电机）。

无刷旋转导电机构由空心轴、绝缘轴套导电轴套，旋转导电体、固定导电体、螺旋弹簧、端盖、固定套构成。绝缘轴套套着空心轴，导电轴套套着绝缘轴套，导电轴套末端接有一根绝缘导线，园环形旋转导电体套在导电轴套中部，旋转导电体两侧的导电轴套外面，从里到外依次对称地套着环形固定导电体、螺旋弹簧、端盖。

在旋转导电体，固定导电体、螺旋弹簧外面套着固定套，固定套与固定导电体键槽联接与端盖螺纹联接，固定套被固定在底座（未画出来）上，並与底座绝缘。

旋转导电体与固定导电体接触的面经过研磨或研刮处理，它与导电轴套键槽联接，也可以做成一个整体。

固定导电体是园环形，它的内侧面与旋转导电体紧密接触，外侧凸出的外缘形成了一个园环，环的端面上接有一根绝缘导线，它的内园柱面上有一道密封圈，在它的外园柱面上。从内侧到外侧依次设有花键、环形槽、密封圈，花键的外端与环形槽内边缘重合，固定导电体与旋转导电体接触的面上有数条油沟，油沟内有通往外侧的进油孔。

固定导电体、旋转导电体都是用耐磨耐温导电材料做的，而且，它们的接触面之间涂有一层具有导电能力的导电润滑脂。

端盖是一个短园筒与园环形底的组合体，园筒口内壁上有螺纹，端盖外侧是一个园柱面，在底部有四个内螺纹孔，端盖内侧由三级环形台阶构成。

固定套呈筒状，外侧两端有一环形台阶，台阶端部有外螺纹，它的内园柱面  中段有一个向内凸出的园筒，园筒的内园柱面上均匀分布着数条键槽，固定套上方中部有一个内螺纹孔。

螺旋弹簧的一端嵌在固定导电体外侧的环形坑内，另一端嵌在端盖底部的环形坑内。

与以炭刷滑环为主要构件的有刷旋转导电机构相比，无刷导电机构具有如下优越性。

1.由于无刷旋转导电机构只起导电作用不超机械支承作用而且旋转导电体、固定导电体都是耐磨耐温导电材料做的，它们的接触面之间涂有导电润滑脂，间隙可调，机械电气性能十分稳定，因而可长期连续稳定运行勿需维护，减少了发电机事故率，减轻了运行维护负担。

2.由于无刷旋转导电机构的旋转导电体，固定导电体之间的接触面大，它们之间的导电润滑脂膜很薄（约几十微米），而且导电能力强，电流畅通无阻，不易发热也不易产生火花。

3.由于导电润滑脂粘性强，不易流失，还能凝聚吸收磨损产生的微量金属粉末。又被封闭在导电机构内部，不会向外扩散污染发电机绝缘，从而减少了事故，延长了发电机寿命。

4.利用两个无刷旋转导电机构代替静止可控硅励磁发电机的炭刷，滑环向转子输入励磁电流使之无刷化，可以得到励磁性能更优越的静止可控硅无刷励磁发电机。

5.《农村电气化》1986年第四期第17页《小型同步发电机半导体励磁问题分析》中指出：“当前无刷励磁方式存在的主要问题是：第一、目前尚无法直接测量主励回路的参数（主要指电流电压）现有各种间接测量方法尚存在可靠性和准确性问题。第二、目前尚未解决励磁绕组的接地保护问题。第三、目前尚无法在主励回路加入灭磁装置。利用无刷旋转导电机构可使用上述问题得到妥善解决，而且准确可靠。

图1是平面接触型无刷旋转导电机构结构图。

图2是图1中的第（52）与（55）部份的联接图。

图3是锥面接触型无刷旋转导电机构结构图。

图4是锥面接触型无刷旋转导电机构的供油系统图。

图5是线接触型无刷旋转导电机构结构图。

图6是图5中的第（22）与（23）部份的联接图。

本实用新型的具体结构将通过属于一个总的发明构思的三个实施例进行描述。

图1是平面接触型无刷旋转导电机构的结构图。图中绝缘轴套（49）套着空心轴（48），导电轴套（50）套着绝缘轴套（49）（50）的末端接有一根绝缘导线（51），园环状旋转导电体套在导电轴套中部，在旋转导电体外侧的导电轴套外，依次对称地套着固定导电体（55），螺旋弹簧（59）、端盖（60）。

在旋转导电体、固定导电体（55）、螺旋弹簧（59）外套着筒状固定套（52）、（52）与（55）是键槽联接（如图2所示）（52）与（60）是螺纹联接。（52）被固定在底座（未画出）上，並与底座绝缘。

旋转导电体与固定导电体的接触面经过研刮或研磨处理，它与导电轴套可以用键槽联接，也可以如图1所示的那样做成一整体（标号都是50）。

固定导电体（55）呈园环形，其内侧与旋转导电体紧密接触，外侧凸出的外缘形成了一个园环，环的端面上接有一根绝缘导线（58）它的内园柱面上有一道密封圈，在它的外园柱面上，从内侧到外侧依次设有花键（56）、环形槽、密封圈（57）、（56）的外端与环形槽的内边缘重合，（55）与旋转导电体接触的面上有数条油沟，油沟内有通往外侧的进油孔。

（55）与旋转导电体都是用耐磨耐温导电材料制作的，而且它们的接触面之间涂有一层具有导电能力的导电润滑脂。

端盖（60）是一个短园筒与环形底的组合体，园筒口内壁上有内螺纹，其外侧是一个园柱面，在底部有四个内螺纹孔（61），端盖内侧由三级环形台阶构成。

固定套（52）呈筒状，外侧两端有一环形台阶，台阶端部有外螺纹，内园柱面中段有一向内凸出的园筒，园筒的内园柱面上有数条均匀分布的键槽（53）、（52）的上方中部有一个内螺纹孔（54），螺旋弹簧（59）的一端嵌在（55）外侧的环形坑内，另一端嵌在（60）底部的环形坑内。

无刷旋转导电机构也可以做成锥面接触型的，图3是锥面接触型无刷旋转导电机构的结构图，其中第（62）、（63）、（64）、（65）、（66）、（67）、（68）、（69）、（70）、（71）、（72）、（73）、（74）部份的形状、结构、以及它们之间的位置关系联接方式分别与图1中的第（48）、（49）、（50）、（51）、（52）、（53）、（55）、（56）、（57）、（58）、（59）、（60）、（61）部份相同，所不同的是在旋转导电体的两个侧面都开了三条横断面呈园环状，纵剖面呈齿条形的环形槽（而每个齿条呈等腰梯形），在固定导电体（68）内侧也开了同样的三条环形槽，而且使旋转导电体上的凸出的齿部刚好能嵌入（68）的环形槽内，（68）的左右两部份的外缘彼此搭接，把整个旋转导电体密封住。

图4是锥面接触型无刷旋转导电机构的供油系统图（即图3的A－A剖面图）其中（76）是（68）上的深槽内的油沟，（77）是油沟进油孔，（78）是分油管，它的一端接进油孔（77），另一端接分岔管（79），（79）的一侧接四条分油管，另一侧接总进油管（80）、（80）的另一端接油压装置。

在锥面接触型无刷旋转导电机构内必须注入具有一定流动性的导电润滑脂。

无刷旋转导电机构还可以做成线接触型的，线接触型无刷旋转导电机构如图5所示，它由空心轴（16），绝缘轴套（17），导电轴套（18），旋转导电体（包括20、21），固定导电体、旋弹簧，固定导电体压紧环（25）螺旋弹簧（27），左端盖（28），右端盖（30），固定套（23）构成。

绝缘轴套（17）套着空心轴（16）导电轴套（18）套着绝缘轴套（17）、（18）的左端接着一根绝缘导线（19），右端有一环形台阶，旋转导电体套在（18）右端的环形台阶处，固定导电体（22）套着旋转导电体，在旋转导电体左边的导电轴套（18）外，从右到左依次套着固定导电体压紧环（25），螺旋弹簧（27）左端盖（28），在旋转导电体的右边的（18）外套着右端盖（30）。

在旋转导电体、固定导电体（22），固定导电体压紧环（25）、螺旋弹簧（23）外，套着固定套（23）、（23）与（22）是键槽联接（见图6），（23）与（28）是螺纹联接（23）与（30）是螺钉联接。

旋转导电体由园锥滚子轴承内圈（20）及套在它外面的园锥滚子及保持架的组合体（21）组成，固定导电体（22）实际上是一个园锥滚子轴承的外圈，但在它的外园柱面上有数条均匀分布的花键它的左端外缘凸出形成了一个环。

固定导电体压紧环（25）呈园环形，它的内外园柱面上都有一道封圈（26），它的右侧内外缘凹陷，中间成了一个凸出的环，该环嵌在（22）左端的环形坑内，它的左端外缘凸出也形成了一个环。

左端盖（28）是一个短园筒与环形底的组合体，园筒口内壁上有内螺纹，外侧是一个园柱面，底部有四个内螺纹孔（29），内侧由三级环形台阶构成。

螺旋弹簧（27）的右端嵌在（25）左端的环形坑内，左端嵌在（28）底部的环形坑内。

固定套呈筒状，筒外接有一根绝缘导线（24），它的左边有一环形台阶，台阶左端有外螺纹，右端面上有数个内螺纹孔，内园柱面右边有一向内凸出的园筒，筒的内园柱面上有数条均匀分布的键槽。

右端盖（30）是一个园环，内园柱面上有一道密封圈（26）外缘有数个均匀分布的孔，（30）被螺钉（31）固定在（23）上。（30）上还应设一个用来装压注油杯的内螺纹孔（未画出）。

在（18）、（23）、（25）、（30）围成的空腔内应为填导电润滑脂。

Claims (4)

1、无刷旋转导电机构由空心轴、绝缘轴套、导电轴套，旋转导电体、固定导电体、螺旋弹簧、端盖、固定套构成。其特征是：

绝缘轴套套着空心轴，导电轴套套着绝缘轴套，导电轴套末端接有一根绝缘导线，园环形旋转导电体套在导电轴套中部，旋转导电体两侧的导电轴套外面，从里到外依次对称地套着环形固定导电体、螺旋弹簧、端盖，

在旋转导电体，固定导电体、螺旋弹簧外面套着固定套，固定套与固定导电体键槽联接，与端盖螺纹联接，固定套被固定在底座上，並与底座绝缘，旋转导电体与固定导电体接触的面经过研磨或研刮处理，它与导电轴套键槽联接，也可以做成一个整体，

固定导电体是园环形，它的内侧面与旋转导电体紧密接触，外侧凸出的外缘形成了一个园环，环的端面上接有一根绝缘导线，它的内园柱面上有一道密封圈，在它的外园柱面上，从内侧到外侧依次设有花键、环形槽、密封圈、花键的外端与环形槽内边缘重合，固定导电体与旋转导电体接触的面上有数条油沟，油沟内有通往外侧的进油孔，

固定导电体、旋转导电体的接触面之间涂有一层具有导电能力的导电润滑脂，

端盖是一个短园简与园环形底的组合体，园简口内壁上有螺纹，端盖外侧是一个园柱面，在底部有四个内螺纹孔，端盖内侧由三级环形台阶构成，

固定套呈园简状，外侧两端有一环形台阶，台阶端部有外螺纹，它的内园柱面中段有一个向内凸出的园简，园简的内园柱面上均匀分布着数条键槽，固定套上方中部有一个内螺纹孔，

螺旋弹簧的一端嵌在固定导电体外侧的环形坑内，另一端嵌在端盖底部的环形坑内。

2、根据权利要求1所述的无刷旋转导电机构，其特征在于它可以做成锥面接触型的，在旋转导电体的两个侧面都开了三条横断面呈园环状，纵剖面呈齿条形的环形槽（而每个齿呈等腰梯形），在固定导电体内侧也开了同样的三条环形槽，而且使旋转导电体上的凸出的齿部刚好能嵌入固定导电体的环形槽内，固定导电体的左右两部份的外缘彼此搭叠，把整个旋转导电体密封住，

在固定导电体内的环形槽上开有数条纵向油沟，油沟内通有往固定导电体外侧的进油孔，进油孔通过固定导电体外侧的分岔管和总进油管与油压装置相通。

3、根据权利要求1所述的无刷旋转导电机构，其特征是做成线接触型的，它由空心轴、绝缘轴套、导电轴套、旋转导电体、固定导电体，固定导电体压紧环，螺旋弹簧左端盖、右端盖、固定套构成，

绝缘轴套套着空心轴，导电轴套套着绝缘轴套，导电轴套左端接有一根绝缘导线，右端有一环形台阶，旋转导电体就套在环形台阶左边的导电轴套外，固定导电体又套在旋转导电体外面，在旋转导电体左边的导电轴套外，从右到左依次套着固定导电体压紧环、螺旋弹簧、左端盖，在旋转导电体右边的导电轴套外，套着右端盖，

在固定导电体、固定导电体压紧环、螺旋弹簧外面套着固定套，固定套与固定导电体键槽联接，与左端盖螺纹联接，与右端盖螺钉联接。

4、根据权利要求1、3所述的无刷旋转导电机构，其特征在于旋转导电体由园锥滚子轴承内圈及套在它外面的园锥滚子及保持架的组合体构成，固定导电体实际上是一个园锥滚子轴承外圈，但在它的外园柱面上有数条均匀分布的花键，它的左端外缘凸出形成了一环，

固定导电体压紧环呈园环形，它的内外园柱面上都有一道封圈它的右侧内外缘凹陷，中间成了一个凸出的环，该环嵌在固定导电体左端的环形坑内，它的左端外缘凸出也形成了一个环，左端盖是一个短园筒与环形底的组合体，园筒口内壁上有内螺纹，外侧是一个园柱面，底部有四个内螺纹孔，内侧由三级环形台阶构成，

螺旋弹簧的右端嵌在固定导电体压紧环左端的环形坑内，左端嵌在左端盖底部的环形坑内，

固定套呈筒状，筒外接有一根绝缘导线，它的左边有一环形台阶，台阶左端有外螺纹，右端面上有数个内螺纹孔，内园柱面右边有一向内凸的园筒，园筒的内园柱面上有数条均匀分布的键槽，

右端盖是一个园环，内园柱面上有一道密封圈外缘有数个均匀分布的孔，它被螺钉固定在固定套右端，右端盖上还应设一个用来装压注油杯的内螺纹孔，

在导电轴套、旋转导电体、固定导电体、固定导电体压紧环、固定套、右端盖之间的空隙中填有导电润滑脂。

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