CN212062951U - 导电滑环和风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种导电滑环和风力发电机组，导电滑环包括转子和定子，转子包括转子主体和设置于转子主体上的环道，定子包括定子主体和设置于定子主体上的电刷，环道包括彼此并联设置的第一环道和第二环道，其中，第一环道与第二环道的结构相同，以均能与电刷匹配，电刷可拆卸地贴合于第一环道和第二环道两者中的一者，导电滑环包括第一环道和与该第一环道并联设置且结构相同的第二环道，在初始状态，电刷可以与第一环道电气连接，待第一环道损坏而出现故障时，可以将电刷从第一环道上拆卸下来并安装固定在第二环道上，以继续使用，从而提高了导电滑环的使用寿命，减少了返厂大修的次数，从而降低了维修成本。

Description

导电滑环和风力发电机组

技术领域

本实用新型属于风力发电技术领域，尤其涉及一种导电滑环和具有该导电滑环的风力发电机组。

背景技术

滑环是负责为旋转体连通、输送能源与信号的电气部件。滑环通常安装在设备的旋转中心，主要由旋转与静止两大部分组成。旋转部分连接设备的旋转结构并随之旋转运动，称为“转子”，静止部分连接设备的固定结构，称为“定子”。例如，当导电滑环应用于风力发电机组时，叶片360度无限制连续旋转，导线需连接到旋转部件上去，这时常常会遇到导线缠绕问题，为解决这一问题就需要一个旋转连接器，传输电能和数据信号的旋转连接，滑环就是解决导线缠绕问题，来达到输送电能与数字信号等功能，即滑环用于机舱和相对机舱连续旋转的叶轮之间电源和数据信号的传输。

滑环的摩擦副可包括刷丝和环道，且刷丝和环道一对一组合。当滑环处于工作状态时，刷丝和环道处于相互磨损的状态，由于刷丝和环道通常由金属材料形成，因此滑环容易损坏，而滑环的维修和更换工艺繁琐，需将滑环从整机上拆卸下来，进行返厂大修，如此将会增加停机时间和维修成本。

传统返厂大修更换摩擦副，需要拆卸滑环定转子轴承，环道连接电缆贯穿轴承内部，拆卸更换环道涉及到重新接线等工作，费时费力。

实用新型内容

本实用新型的主要发明目的之一在于提供一种导电滑环，以提高导电滑环的使用寿命，减少返厂大修的次数。

针对上述发明目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型的一个方面，提供一种导电滑环，所述导电滑环包括转子和定子，所述转子包括转子主体和设置于所述转子主体上的环道，所述定子包括定子主体和设置于所述定子主体上的电刷，所述环道包括彼此并联设置的第一环道和第二环道，其中，所述第一环道与所述第二环道的结构相同，以均能与所述电刷匹配，所述电刷可拆卸地贴合于所述第一环道和所述第二环道两者中的一者。

根据本实用新型一示例性实施例，所述电刷被设置为能够在与所述第一环道对应的第一位置和与所述第二环道对应的第二位置之间往复移动。

优选地，所述定子主体上设置有长腰孔，所述长腰孔从所述第一环道的上方延伸至所述第二环道的上方，所述电刷通过紧固件设置于所述长腰孔内，并且能够沿所述长腰孔内在所述第一位置和所述第二位置之间往复移动。

根据本实用新型的另一示例性实施例，所述电刷包括彼此并联设置且结构相同的第一电刷和第二电刷，所述第一电刷和所述第二电刷在同一时刻至多有一者处于工作状态，初始状态，所述第一电刷与所述第一环道和所述第二环道两者中的一者电气连接，当所述第一电刷损坏时，所述第二电刷可选择地与所述第一环道或所述第二环道电气连接，以使所述导电滑环正常运行。

具体地，在所述第一电刷与所述第一环道电气连接的情况下，所述第二电刷位于所述第二位置的上方，且与所述第二环道非接触，在所述第一电刷损坏而被拆除的情况下，所述第二电刷位于所述第二位置且与所述第二环道电气连接，或者，所述第二电刷位于所述第一位置且与所述第一环道电气连接。

优选地，所述导电滑环还包括垫块，在所述第一电刷与所述第一环道电气连接的情况下，所述垫块可拆卸地设置于所述第二位置，所述第二电刷通过刷架可拆卸地连接于所述垫块上，以与所述第二环道非接触。

根据本实用新型另一示例性实施例，所述定子主体上设置有长腰孔，所述长腰孔从所述第一位置延伸至所述第二位置，在所述第一电刷损坏并拆除的情况下，所述第二电刷能够安装于所述长腰孔内，且能够在所述第一位置和所述第二位置之间往复移动，使得所述第二电刷能够与所述第一环道或所述第二环道电气连接。

本实用新型的另一方面，提供一种风力发电机组，该风力发电机组包括上述导电滑环。

本实用新型提供的导电滑环和风力发电机组至少具有如下有益效果：导电滑环包括第一环道和与该第一环道并联设置且结构相同的第二环道，初始状态电刷可以与第一环道电气连接，待第一环道损坏而出现故障时，可以将电刷从第一环道上拆卸下来并安装固定在第二环道上，以继续使用，从而提高了导电滑环的使用寿命，减少了返厂大修的次数，从而降低了维修成本。

附图说明

通过下面结合附图对实施例进行的描述，本实用新型的上述和/或其它目的和优点将会变得更加清楚，其中：

图1为本实用新型一示例性实施例提供的导电滑环的电刷与第一环道电气连接的结构示意图。

图2为图1中的导电滑环的电刷与第二环道电气连接的结构示意图。

图3为本实用新型另一实施例提供的导电滑环的电刷与第一环道电气连接的结构示意图。

图4为图3中的导电滑环的电刷与第二环道电气连接的结构示意图。

图5为本实用新型的另一实施例提供的导电滑环的第二电刷位于第二位置的上方的结构示意图。

图6为图5中的第二电刷位于第二位置的上方的结构示意图。

图7为第二电刷与第一环道电气连接的结构示意图。

图8为图7中的第二电刷位于第一位置的结构示意图。

附图标记说明：

10、定子主体； 11、第一环道；

12、第二环道； 13、第一电刷；

14、第二电刷； 15、第一螺纹孔；

16、第二螺纹孔； 17、长腰孔；

18、垫块； 19、通孔；

20、刷架； 21、电刷。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，不应被理解为本实用新型的实施形态限于在此阐述的实施方式。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

本实用新型的一个方面，提供一种风力发电机组，该风力发电机组包括机舱、相对于机舱连续旋转的叶轮以及设置于机舱和叶轮之间的导电滑环，以能实现机舱和叶轮之间的电源和数据信号的传输。

导电滑环可包括转子和定子，其中，定子可固定于机舱和叶轮两者中的一者上，转子可设置在机舱和叶轮两者中的另一者上，以在叶轮相对机舱旋转的过程中，转子可相对定子旋转，并实现电源和数据信号的传输。

定子可包括定子主体10和设置于定子主体10上的电刷21。转子可包括转子主体和设置于转子主体上的环道，环道可包括彼此并联设置的第一环道11和第二环道12，其中，第一环道11与第二环道12的结构相同，以均能与电刷匹配，电刷可拆卸地贴合于第一环道11和第二环道12两者中的一者。

具体地，参照图1至图4，本实施例提供的电刷21与第一环道11贴合，且能够实现电刷和第一环道11电气连接。在风力发电机组运行过程中，电刷可以与第一环道11保持电气连接，以进行电源和数据信号的传输。

当第一环道11损坏而导致故障，但电刷21仍可正常使用时，可以将电刷从与第一环道11匹配的位置拆卸下来，并安装在能与第二环道12匹配的位置处，以使电刷继续使用，从而使每个部件的使用寿命都实现最优化。

参照图1和图2，电刷21可以固定在刷架20上，且在同一刷架20上可以并联设置有多对电刷，每对电刷可同时与同一个环道贴合且电气连接。本实施例以同一刷架20上设置有5对电刷为例进行说明，但不以此为限。

电刷被设置为能够在与第一环道11对应的第一位置和与第二环道12对应的第二位置之间来回移动。具体地，第一位置处的定子主体10上设置有第一螺纹孔15，刷架20上设置有与第一螺纹孔15匹配的通孔19，螺栓或者螺钉可以穿过通孔19后旋入到第一螺纹孔15中，从而能够将刷架20固定于第一位置。第二位置处设置有第二螺纹孔16，该第二螺纹孔16与第一螺纹孔15相同，当第一环道11出现故障，但电刷21仍可正常使用时，可以将电刷从第一位置拆卸，并将该电刷21移动并安装于第二位置，以使电刷能够与第二环道12电气连接，并继续使用。本实施例，通过将导电滑环设置为具有彼此并联且结构相同的两个环道，即第一环道11和第二环道12，电刷可与任一个环道电气连接，在初始状态，电刷21可与第一环道11电气连接，当第一环道11出现故障不能适用时，可将电刷21拆卸并安装到与第二环道12电气连接的位置，从而提高导电滑环的使用寿命，避免因返厂大修而引起的长时间停机。图1示出了电刷处于与第一环道11电连接的位置(即第一位置)，图2示出了电刷处于与第二环道12电连接的位置(即第二位置)。

参照图3和图4，定子主体10上还可以设置有长腰孔17，长腰孔17从第一环道11的上方延伸至第二环道12的上方，即该长腰孔17可以从第一位置延伸至第二位置，电刷通过紧固件设置于长腰孔17内，并且能够沿长腰孔17内在第一位置和第二位置之间来回移动。例如但不限于，在图3中，在电刷固定于长腰孔17的第一端(图3中的左端)的情况下，该电刷可以与第一环道11匹配，即可以认为该长腰孔17的左端位置为第一位置，在电刷固定于长腰孔17的第二端(图4中的右端)的情况下，该电刷可以与第二滑道匹配，即可以认为该长腰孔17的右端位置为第二位置。

电刷可以通过螺栓与螺母配合而设置在长腰孔17内，具体地，螺栓依次穿过刷架20上的通孔19和长腰孔17后，可以将螺母安装在螺栓的尾端并相对于螺栓旋转螺母，使螺栓固定在长腰孔17的左端，待需要移动电刷时，可以逆向旋转螺母，无需将螺母完全脱离螺栓，只需螺栓松动以可在长腰孔17内滑动，此时便可沿长腰孔17移动电刷，至电刷移动至长腰孔17的右端，再次将螺母旋紧，从而将电刷固定于第二位置。由于在电刷从第一位置移动到第二位置的过程中，无需螺栓与螺母完全脱离，从而降低了拆装过程中的紧固件丢失的风险。

为了进一步提高导电滑环的使用寿命，可以将电刷设置为包括彼此并联且结构相同的第一电刷13和第二电刷14，第一电刷13和第二电刷14两者在同一时刻至多有一个处于工作状态。在初始状态，第一电刷13可与第一环道11和第二环道12两者中的一者电气连接，以使导电滑环正常运行，此时第二电刷14处于非工作状态，即，第二电刷14与第二环道12保持预定间隔。当第一电刷13损坏而无法正常工作时，第二电刷14可选择性地与第一环道11或第二环道12电气连接，以使导电滑环恢复正常运行。

定子主体10上可设置有长腰孔，长腰孔从第一环道11的上方延伸至第二环道12的上方，即，该长腰孔可以从第一位置延伸至第二位置，在初始状态，第一电刷13可安装在第一位置且能够与第一环道11电气连接，第二电刷14可位于第二位置的上方，其不与第二环道12接触，此时仅有第一电刷13处于工作状态，且导电滑环正常运行。当第一电刷13损坏而使导电滑环不能正常工作时，可以将第一电刷13拆除，并可以检测第一环道11是否能够正常使用，若第一环道11不能正常使用，可以将第二电刷14安装于第二位置，以使第二电刷14与第二环道12电气连接，从而使导电滑环恢复正常运行。

若第一环道11可以正常使用，可以将第二电刷14安装于第一位置，从而使第二电刷14与第一环道11电气连接，导电滑环恢复正常运行。这种情况下，由于在第一电刷13与第一环道11电气连接的过程中，第一环道11已长期使用，可能有些许磨损，因此在与第二电刷14电气连接的过程中，该第一环道11可能较先损坏，此时可以将第二电刷14松动后沿着长腰孔滑动至第二位置，以使第二电刷14与第二环道12电气连接，使导电滑环再次恢复正常运行。

本实施例中，可以实现电刷和环道分别更换，每个电刷和环道都是在损坏而无法使用时才进行更换，使每个部件实现了使用寿命的最优化，从而降低了制造成本。

在第一电刷13与第一环道11非贴合的情况下，第二电刷14能够安装于长腰孔内，且能够从第二位置移动到第一位置，以能够与第一环道11贴合。

具体地，参照图5至图8，导电滑环还包括垫块18，垫块18可拆卸地设置于第二位置，第二电刷14通过刷架可拆卸地连接于垫块18上，此时，第二电刷14位于第二位置的上方，且不与第二环道电气连接。在第一电刷13损坏的情况下，可以将第二电刷14从垫块18上拆卸下来并安装在第一位置，以与第一环道电气连接，或者将第二电刷14拆卸之后，将垫块18也从第二位置拆卸下来，将第二电刷14安装在该第二位置上，使得第二电刷14与第二环道12电气连接。

定子主体10上设置有长腰孔(未示出)，长腰孔从第一位置延伸至第二位置，在第一电刷13损坏并拆除的情况下，第二电刷14能够安装于长腰孔内，且能够在第一位置和第二位置之间往复移动，使得第二电刷14能够与第一环道11或第二环道12电气连接。

参照图5，第一电刷13设置于第一位置且与该第一环道11电气连接，此时，第二电刷14位于第二位置的上方并不与第二环道12电气连接，在此状态下，仅有第一电刷13和第一环道11处于工作状态。图6示出了第二电刷14位于该第二位置的上方时的结构示意图。

随着风力发电机组的运行，第一电刷13磨损严重而不能正常运行，此时可以将第一电刷13从第一位置拆除，检测第一环道11是否可以正常使用，若第一环道11可以正常使用，可以将第二电刷14从第二位置的上方拆下并安装于第一位置，如图7所示，此时，第二电刷14与第一环道11电气连接，导电滑环恢复正常使用。图8示出了第二电刷14安装于第一位置时的结构示意图。上述过程中，无需拆除垫块18。

若检测后发现第一环道11无法正常使用，可以将第二电刷14从垫块18上拆下，并同时拆除垫块18，将第二电刷14安装于第二位置(图未示)，此时第二电刷14与第二环道12电气连接，导电滑环恢复正常使用。

本实用新型提供的导电滑环通过设计冗余的环道和电刷，可以在原摩擦副无法正常使用的情况下，现场将电刷调整到备用环道，或更换新的电刷，启用新的摩擦副，减少维护工作量，其中，电刷或环道的更换均可以在现场进行实施，减少了导电滑环返厂维修时间成本和物料成本，并且无需拆卸大修，有效减少了导电滑环现场故障处理时间。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在上面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本实用新型的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本实用新型的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组件、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本实用新型的各方面。

Claims (8)

1.一种导电滑环，其特征在于，所述导电滑环包括：

转子，包括转子主体和设置于所述转子主体上的环道，

定子，包括定子主体(10)和设置于所述定子主体(10)上的电刷(21)，所述环道包括彼此并联设置的第一环道(11)和第二环道(12)，其中，所述第一环道(11)与所述第二环道(12)的结构相同，以均能与所述电刷匹配，所述电刷可拆卸地贴合于所述第一环道(11)和所述第二环道(12)两者中的一者。

2.如权利要求1所述的导电滑环，其特征在于，所述电刷被设置为能够在与所述第一环道(11)对应的第一位置和与所述第二环道(12)对应的第二位置之间往复移动。

3.如权利要求2所述的导电滑环，其特征在于，所述定子主体(10)上设置有长腰孔(17)，所述长腰孔(17)从所述第一环道(11)的上方延伸至所述第二环道(12)的上方，所述电刷通过紧固件设置于所述长腰孔(17)内，并且能够沿所述长腰孔(17)内在所述第一位置和所述第二位置之间往复移动。

4.如权利要求2所述的导电滑环，其特征在于，所述电刷包括彼此并联设置且结构相同的第一电刷(13)和第二电刷(14)，所述第一电刷(13)和所述第二电刷(14)在同一时刻至多有一者处于工作状态，在初始状态时，所述第一电刷(13)与所述第一环道(11)和所述第二环道(12)两者中的一者电气连接，当所述第一电刷(13)损坏时，所述第二电刷(14)可选择地与所述第一环道(11)或所述第二环道(12)电气连接，以使所述导电滑环正常运行。

5.如权利要求4所述的导电滑环，其特征在于，在所述第一电刷(13)与所述第一环道(11)电气连接的情况下，所述第二电刷(14)位于所述第二位置的上方，且与所述第二环道(12)非接触，在所述第一电刷(13)损坏而被拆除的情况下，所述第二电刷(14)位于所述第二位置且与所述第二环道(12)电气连接，或者，所述第二电刷(14)位于所述第一位置且与所述第一环道(11)电气连接。

6.如权利要求5所述的导电滑环，其特征在于，所述导电滑环还包括垫块(18)，在所述第一电刷(13)与所述第一环道(11)电气连接的情况下，所述垫块(18)可拆卸地设置于所述第二位置，所述第二电刷(14)通过刷架(20)可拆卸地连接于所述垫块(18)上，以与所述第二环道(12)非接触。

7.如权利要求4所述的导电滑环，其特征在于，所述定子主体(10)上设置有长腰孔，所述长腰孔从所述第一位置延伸至所述第二位置，在所述第一电刷(13)损坏并拆除的情况下，所述第二电刷(14)能够安装于所述长腰孔内，且能够在所述第一位置和所述第二位置之间往复移动，使得所述第二电刷(14)能够与所述第一环道(11)或所述第二环道(12)电气连接。

8.一种风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组包括如权利要求1-7中任一项所述的导电滑环。

Images