CN210517274U - 一种发电机用碳刷滑环总成 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种发电机用碳刷滑环总成，包括导电环，所述导电环包括外环与内环，外环与内环连接处中部设有一水银腔密封槽，水银腔密封槽在外环上设置有加液孔道连通；水银腔密封槽两侧设有密封圈；外环与内环之间设有两排自润滑滚珠，便于外环与内环相对运动；两排滚珠分别位于水银腔密封槽两侧，每一个滚珠的外部容腔与外环上设置有加油孔道连通；外环与内环连接处外侧设有密封圈；确保外环、内环和水银腔密封槽始终导电。本实用新型设计新颖，结构简单，加工难度小，安装方便直观，基本实现零维护，可克服传统发电机碳刷和滑环的所有缺点，投资小，寿命长，它可直接取代传统发电机的碳刷和滑环。

Description

一种发电机用碳刷滑环总成

技术领域

本实用新型属于发电机转子电流传输技术领域，具体涉及一种发电机用碳刷滑环总成。

背景技术

目前，绝大部分发电机转子电流都采用碳刷和滑环摩擦传输，碳刷、滑环依靠弹力搭接原理进行发电机转子电流传输。这存在以下缺点:(1)运行中因摩擦导致滑环极易磨损，碳刷易消耗，必须定期更换，运行成本高；(2)碳刷和滑环摩擦不平衡，接触电阻不均衡，导致滑环极易电腐蚀产生火花闪弧，滑环易烧伤，安全隐患大；(3)发电机运行过程中，碳刷和滑环摩擦时产生的碳合金粉易在发电机定子端部沉积至使发电机定子绝缘下降，现场维护工作量大。然而，大部分发电机，特别是径流式水电站，机组运行小时高，停机时间少，清扫困难，影响发电机安全和连续运行。并且，发电机由碳刷、刷环传输转子电流的方式，碳刷消耗量大，必须定期维护或更换碳刷，滑环整修和停机频凡，劳动强度大，成本高。

虽然有少部分不需要经过滑环和碳刷的无刷励磁电流传输方式，一般是指交流励磁机的励磁形式，交流励磁机的转子和旋转整流器与发电机转子在同一轴上，交流励磁机发出的中频交流电流经同轴旋转整流器整流成直流电，送至同轴发电机励磁绕组，替代发电机滑环和碳刷。其缺点是励磁系统的电磁惯性大，动态特性相对较差，发电机机械强度受到影响，发电机尺寸和励磁功率受到制约，旋转整流器的制造和安装工艺要求高，快速灭磁、整流元件、励磁回路元件故障难处理，无法使用备用励磁机。如旋转二极管，因该系统的旋转二极管仍存在较多缺点，调节动态性能差、灭磁慢、励磁电流测量难度大。又如转晶闸式无刷励磁的发电机转子电流传输装置因其制造和安装难度大，价格高，应用空间小。

除以上系统外，流体滑环和光滑环无刷励磁的发电机转子电流传输系统也因多种缺陷，导致目前在发电机转子电流传输领域极少应用。

发明内容

针对现有技术中的不足之处，本实用新型提供一种发电机用碳刷滑环总成，该发电机用碳刷滑环总成一次成型，打破传统碳刷、滑环刷束和触点接触靠弹力、摩擦传输电流的模式。

为了达到上述目的，本实用新型技术方案如下：

一种发电机用碳刷滑环总成，包括导电环，所述导电环包括外环与内环，所述外环与所述内环连接处中部设有一水银腔密封槽，所述水银腔密封槽与所述外环上设置的加液孔道连通，便于加注导电液；所述水银腔密封槽外侧设有减压环和密封圈，用于封堵导电液；所述外环与内环之间设有两排自润滑滚珠，便于外环与内环相对运动；所述两排滚珠分立于水银腔密封槽两侧，每一个滚珠的外部容腔与外环上设置的加油孔道连通，便于添加润滑油；所述外环与内环连接处外侧设有密封圈，防止润滑油外溢；确保外环、内环和水银腔密封槽始终导电。

进一步的，所述内环外环之间的运动间隙为1cm，且便于密封。

进一步的，所述内环与外环之间的水银腔密封槽空间间隙为10*6毫米，使填充水银及导入电流体后，装置整体能传输大电流。

进一步的，所述水银腔密封槽密封圈采氟素橡胶、或氟丁橡胶、或丁腈橡胶，且耐磨、耐水银腐蚀、自润滑、弹性强、复原性能好。

进一步的，所述水银腔密封槽中的导电液选用水银、银浆、铜浆、或合成导电液等导电性能较好液体或流体。

进一步的，所述水银腔密封槽两侧的密封圈设成梯形槽；弹性密封圈采用压力自密封，导电环静止时，密封圈靠水银腔密封槽中导电液的自重作用处于自张状态，起到常规密封作用；当导电环高速旋转时，水银腔密封槽中导电液在离心力的作用下在水银腔密封槽四壁产生压力，迫使密封圈上的梯形槽密封外张堵住有压水银外溢，同时对滑环的外环内壁精加工，尽量减小密封圈和外环内壁的摩擦。

有益效果：本实用新型采用相对运动的内、外导电环间加工密封导电腔填充导电液体形成导电整体，保证相对运动的两个部件之间电流传输的连续性、可调性，内环、外环填充导电液的导电腔在双路自润滑滚珠的支撑和高性能密封材料及特殊密封工艺下作相对高速旋转，巧妙构成不间的电流传输回路，达到发电机转子电流传输的目的，且设计新颖，结构简单，加工难度小，安装方便，直观，基本实现零维护，可克服传统发电机碳刷和滑环的所有缺点，投资小，寿命长，它可直接取代传统发电机碳刷和滑环。

附图说明

图1为本实用新型单极滑环的结构示意图；

图2为图1的A部放大图；

图3为本实用新型碳刷、滑环的装配示意图；

图4为图3的B部放大图。

图中，1-外环，2-内环，3-水银腔密封槽，4-滚珠，5-密封圈，6-加油孔道，7-加液孔道，8-减压环；9-金属支架，10-绝缘垫层，11-发电机转子出线，12-接励磁电流引线，13-发电机主轴。

具体实施方式

以下参照具体的实施例来说明本实用新型。本领域技术人员能够理解，这些实施例仅用于说明本实用新型装置原理，其不以任何方式限制本实用新型的范围。

一种发电机用碳刷滑环总成，如图1和图2所示，包括导电环，导电环包括外环（1）与内环（2），外环（1）与内环（2）连接处中部设有一水银腔密封槽（3），水银腔密封槽（3）与外环（1）上设置的加液孔道（7）连通，便于加注导电液；水银腔密封槽（3）外侧设有减压环（8）和密封圈，用于导电液的旋转中减压和封堵；外环（1）与内环（2）之间设有两排自润滑滚珠（4），便于外环（1）与内环（2）相对运动；，两排滚珠（4）分别位于水银腔密封槽（3）两侧，每一个滚珠（4）的外部容腔与外环（1）上设置有加油孔道（6）连通，便于添加润滑油；这样，一方面润滑油直接对滚珠起润滑作用，另一方面润滑油通过外环和内环间的运动间隙渗透到水银腔密封槽内起润滑作用，减小运动摩擦，延长寿命；外环（1）与内环（2）连接处外侧设有密封圈（5），防止润滑油外溢；确保外环（1）、内环（2）和水银腔密封槽（3）始终导电。

其中，水银腔密封槽（3）中的导电液可选用导电性能良好的水银、银浆、铜浆及合成导电性能较好的导电液。

其中，密封圈（5）采用氟素橡胶、或氟丁橡胶、或丁腈橡胶；这些材质耐磨、耐水银腐蚀、自润滑、弹性强、复原性能好。

其中，减压环（8）采用导电铜环，嵌入内环（2）上，与外环（1）的间隙为0.1 mm，对水银腔密封槽（3）中导电液外溢起减压作用，从而对水银腔密封槽（3）两侧密封起到减载作用。

其中，水银腔密封槽两侧的密封圈设有梯形槽；弹性密封圈采用压力自密封，导电环静止时，密封圈靠水银腔密封槽中导电液的自重作用处于自张状态，起到常规密封作用；当导电环高速旋转时，水银腔密封槽中导电液在离心力的作用下在水银腔密封槽四壁产生压力，迫使密封圈上的梯形槽密封外张堵住有压水银外溢，同时对滑环的外环内壁精加工，尽量减小密封圈和外环内壁的摩擦。

具体尺寸：

1）外环（1）与内环（2）之间的运动间隙为1cm；既保证外环（1）与内环（2）能相对运动，也便于密封；

2）水银腔密封槽（3）的体积可根据传输电流的大小进行加工，水银腔密封槽（3）中水银实现运动和静止环间电流不间断传输，传输电流的大小可通过调节水银腔密封槽（3）的体积实现；

3）外环（1）与内环（2）之间的水银腔密封槽（3）空间间隙为10×6mm，使填充导电液及导电电流体后，装置整体能传输大电流。

本实用新型的装配流程：

如图3和图4所示，两个导电环通过金属支架（9）和绝缘衬套（10）安装在发电机主轴（13）上，两个导电环间、导电环和发电机主轴间相互绝缘，内环（2）固定在发电机主轴（13）上随发电机主轴（13）旋转，发电机的转子出线（11）接在内环（2）上，使之和发电机主轴（13）无相对运动，导电环外环（1）固定不动，且与接励磁电流引线（12）连接。外环（1）和内环（2）依靠密封在中间的水银腔密封槽（3）连接成一个导电实体来实现发电机转子电流传输，传输电流的大小可通过调节水银腔密封槽（3）的体积来实现，滑环的导电性能可通过改变水银腔密封槽（3）中的导电液性能来完成。

Claims (5)

1.一种发电机用碳刷滑环总成，其特征在于：包括导电环，所述导电环包括外环与内环，所述外环与所述内环连接处中部设有一水银腔密封槽，所述水银腔密封槽与所述外环上设置的加液孔道连通，便于加注导电液；所述水银腔密封槽外侧设有减压环和密封圈，用于封堵导电液；所述外环与内环之间设有两排自润滑滚珠，便于外环与内环相对运动；所述两排滚珠分别位于水银腔密封槽两侧，每一个滚珠的外部容腔与外环上设置有加油孔道连通，便于添加润滑油；所述外环与内环连接处外侧设有密封圈，防止润滑油外溢；确保外环、内环和水银腔密封槽始终导电。

2.如权利要求1所述的发电机用碳刷滑环总成，其特征在于：所述内环外环之间的运动间隙为1cm，且便于密封。

3.如权利要求1所述的发电机用碳刷滑环总成，其特征在于：所述内环与外环之间的水银腔密封槽空间间隙为10*6毫米，使填充水银及导电流体后，装置整体能传输大电流。

4.如权利要求1所述的发电机用碳刷滑环总成，其特征在于：所述水银腔密封槽密封圈采氟素橡胶、或氟丁橡胶、或丁腈橡胶。

5.如权利要求1所述的发电机用碳刷滑环总成，其特征在于：所述水银腔密封槽中的导电液选用水银、银浆、铜浆、或合成导电液。

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