CN220173051U - 集电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种集电装置，其中，所述集电装置包括定子机构、转子机构及冷却机构，所述定子机构包括定子座和定子件，所述定子座设有容置槽，所述定子件设于所述容置槽内，所述定子件背向所述定子座的一侧设有导电面；所述转子机构设有触电面，所述转子机构盖合于所述容置槽的槽口，以使所述定子座和所述转子机构围合形成冷却空间，所述转子机构与所述定子机构转动连接，以使所述触电面与所述导电面抵接导通；所述冷却机构的两端分别与所述冷却空间连通，以形成冷却循环流道，所述冷却循环流道填充有润滑油。本实用新型技术方案旨使集电装置在冷却导电滑环，降低导电滑环导电温度的同时，为导电滑环的导电介质提供密封。

Description

集电装置

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，特别涉及一种集电装置。

背景技术

风力发电机为保证发电效率最大化，需不断进行偏航动作对准风向，因此风电机舱会相对于塔筒进行旋转，此时就需要在转动的风电机舱与固定的塔筒之间，通过集电环结构实现电流的动态传输。

目前，集电环结构多通过互相抵接的导电介质的相对转动，如碳刷与金属转动抵接或碳刷与碳刷转动抵接，实现电流的动态传输，但往往由于风力发电机长时间的旋转运作，导致相抵接的两个导电介质长时间摩擦而产生较多热量，并且伴随大电流的穿过，而使得集电环结构整体安全性和可靠性降低，同时，集电环结构密封性不佳，凝露现象易导致集电装置出现短路。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种集电装置，旨在冷却导电滑环，降低导电滑环导电温度的同时，为导电滑环的导电介质提供密封。

为实现上述目的，本实用新型提出的一种集电装置，应用于风力发电机组，所述集电装置包括：

定子机构，所述定子机构包括定子座和定子件，所述定子座设有容置槽，所述定子件设于所述容置槽内，所述定子件背向所述定子座的一侧设有导电面；

转子机构，所述转子机构设有触电面，所述转子机构盖合于所述容置槽的槽口，以使所述定子座和所述转子机构围合形成冷却空间，所述转子机构与所述定子机构转动连接，以使所述触电面与所述导电面抵接导通；及

冷却机构，所述冷却机构的两端分别与所述冷却空间连通，以形成冷却循环流道，所述冷却循环流道填充有润滑油。

在一实施例中，所述冷却机构包括冷却器、冷却管道及液体输送机构，所述冷却器设有冷却空腔以及连通所述冷却空腔的入口和出口，所述入口和所述出口分别通过所述冷却管道连通所述冷却空间，以使所述冷却空腔和所述冷却空间连通形成所述冷却循环流道；

且/或，所述液体输送机构设于冷却空腔；

且/或，所述液体输送机构设于所述入口；

且/或，所述液体输送机构设于所述出口。

在一实施例中，所述定子件包括多个，多个所述定子件呈同心圆间隔设置于所述容置槽，每一所述定子件设有所述导电面，所述定子座设有连通所述冷却空间的进液口和出液口，所述冷却管道分别连接于所述进液口和所述出液口，以使所述进液口与所述出口连通，所述出液口与所述入口连通；

所述转子机构包括多个转子件和转子座，所述转子座设有安装腔，多个所述转子件呈同心圆间隔设置于所述安装腔，每一所述转子件设有所述触电面；

其中，所述转子座盖合于所述容置槽的槽口，以使所述转子座和所述定子座围合形成所述冷却空间，且所述转子座与所述定子座转动连接，以使每一所述转子件与一所述定子件对应设置。

在一实施例中，相邻两个所述定子件之间形成有第一间隙，相邻两个所述转子件之间形成有第二间隙，所述集电装置还包括设于所述冷却空间的多个隔板，每一所述隔板设于所述第一间隙和所述第二间隙，以将所述冷却空间分隔为多个冷却腔，所述冷却器通过所述冷却管道分别与多个所述冷却腔连通。

在一实施例中，所述冷却器包括多个，所述液体输送机构也包括多个，每一所述液体输送机构对应一所述冷却器设置，每一所述冷却器对应一所述冷却腔设置，所述冷却器通过所述冷却管道与所述冷却腔连通。

在一实施例中，所述隔板设于所述定子座并与所述安装腔的底壁抵接，所述容置槽的底壁设有限位槽，所述隔板卡设于所述限位槽。

在一实施例中，所述出液口和所述进液口的侧壁设有凹槽，所述凹槽设有与所述凹槽过盈配合的密封圈，所述冷却管道穿过所述密封圈与所述出液口、所述进液口连通。

在一实施例中，每一所述转子件还包括转子、拔叉组件及转子连接排，所述转子设有触电面，所述转子通过所述拔叉组件与所述转子座连接，所述转子连接排的一端通过铜排软连接于所述转子，所述转子连接排的另一端用于连接电缆。

在一实施例中，每一所述定子件还包括定子和定子连接排，所述定子设有所述导电面，所述定子连接排的一端连接于所述定子，所述定子连接排的另一端贯穿所述容置槽的底壁。

在一实施例中，所述集电装置还包括弱电滑环，所述转子机构设有第一贯通孔，所述定子机构对应所述第一贯通孔设有第二贯通孔，所述弱电滑环依次穿设于所述第一贯通孔和所述第二贯通孔。

本实用新型技术方案通过集电装置的定子机构和转子机构围合形成冷却空间，冷却空间至少两处连通冷却器，以使冷却空间和冷却器之间形成循环冷却流道，通过在循环冷却流道中填充润滑油，定子机构的导电面和转子机构的触电面浸入润滑油中，以使润滑油在起到润滑作用的同时，起到冷却的作用，润滑油能够带走定子机构和转子机构导电时产生的热量，降低定子机构和转子机构的导电温度，同时，定子机构的导电面和转子机构的触电面还被润滑油油封，保证了导电面和触电面的密封性，避免凝露现象产生的水分进入到导电面和触电面之间造成短路。

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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例中集电装置的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例中集电装置的俯视结构示意图；

图3为图2中的集电装置沿A-A线的剖面结构示意图。

附图标号说明：

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B为例”，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

请结合参照图1至图3所示，本实用新型提出一种集电装置100，应用于风力发电机组，集电装置100包括定子机构1、转子机构2及冷却机构4，定子机构1包括定子座11和定子件12，定子座11设有容置槽，定子件12设于容置槽内，定子件12背向定子座11的一侧设有导电面，转子机构2设有触电面，转子机构2盖合于容置槽的槽口，以使定子座11和转子机构2围合形成冷却空间3，转子机构2与定子机构1转动连接，以使触电面与导电面抵接导通，冷却机构4的两端分别与冷却空间3连通，以形成冷却循环流道，冷却循环流道填充有润滑油。

在本实施例中，如图1和图3所示，集电装置100应用于风力发电机组，集电装置100的转子机构2通过线缆连接风机的偏航机构并随之旋转运动，定子机构1固定连接风机塔筒上，即定子机构1为静止机构。定子机构1和转子机构2分别设有导电面和触电面，导电面和触电面抵接配合以使定子机构1和转子机构2电导通，使得转子机构2相对于定子机构1旋转或转动时，导电面与触电面一直保持或处于抵接状态，从而实现转子机构2与定子机构1进行导电，定子机构1包括定子件12和定子座11，定子座11设有安装定子件12的容置槽，转子机构2盖合于容置槽，以使定子机构1和转子机构2围合形成冷却空间3，并在冷却空间3中填充有润滑油，定子机构1的导电面和转子机构2的触电面浸没在润滑油中，润滑油在导电面和触电面转动时减小两者之间的摩擦，起到润滑作用，减少了导电面和触电面产生的摩擦热量；同时润滑油还起到油封的作用，将导电面和触电面同外界隔离开，防止凝露现象产生的水分进入导电面和触电面之间，导致短路，集电装置100的冷却机构4与冷却空间3连通，形成供润滑油循环流动的冷却循环流道，因此润滑油还起到散热作用，能够有效降低转子机构2和定子机构1的导电温度，减小集电装置100的损耗，延长集电装置100的使用寿命。

可以理解的，定子机构1的定子座11用于安装、支撑和固定支撑柱、定子组件及转子机构2等部件，也即定子座11为支撑柱、定子组件及转子机构2等部件提供安装基础。在本实施例中，定子座11设有容置槽，容置槽可以是凹槽结构或通槽结构，在此不做限定。可选地，定子座11为一端具有开口的筒状结构。

在一实施例中，冷却机构4包括冷却器41、冷却管道42及液体输送机构，冷却器41设有冷却空腔以及连通冷却空腔的入口35和出口34，入口35和出口34分别通过冷却管道42连通冷却空间3，以使冷却空腔和冷却空间3连通形成冷却循环流道；且/或，液体输送机构设于冷却空腔；且/或，液体输送机构设于入口35；且/或，液体输送机构设于出口34。

在本实施例中，如图1和图2所示，冷却器41用于冷却流经冷却空腔的润滑油，使得润滑油处于较低温度，能够持续带走定子机构1和转子机构2电传输时产生的热量，提高润滑油和定子机构1、转子机构2的热传递效率，对集电装置100起到较好的冷却作用，降低集电装置100的损耗，冷却器41安装于风机塔筒内壁上，即冷却器41与定子机构1同为静止机构；冷却管道42通过冷却空腔的入口35和出口34连通冷却空间3，以此形成冷却循环流道闭环，液体输送机构可安装于冷却空腔的入口35或出口34处，或直接设于冷却空腔中，也可将多个液体输送机构同时设于冷却空腔的入口35或出口34，或冷却空腔中，在此不做具体限定，液体输送机构为填充于冷却循环流道中的润滑油提供循环流动的动力，以使润滑油在冷却循环流道的流动速度增加，提高润滑油对定子机构1和转子机构2的散热效率，保证定子机构1和转子机构2电传输时的温度保持在正常范围，降低集电装置100因温度过高造成的损耗，延长集电装置100的使用寿命。

在实际实施时，冷却管道42可以使用硬质管道，如铜管或镀锌管，冷却管道42的内径根据冷却空腔的入口35和出口34的大小、冷却空间3的大小和液体输送机构的功率决定，冷却空腔的入口35、出口34和液体输送机构的功率越大，冷却管道42也应选择内径大的冷却管道42，以此保证润滑油的流量和循环速度，从而保证冷却机构4的冷却效果，液体输送机构可为气泵或电泵，在此不做具体限定。

在一实施例中，定子件12包括多个，多个定子件12呈同心圆间隔设置于容置槽，每一定子件12设有导电面，定子座11设有连通冷却空间3的进液口13和出液口14，冷却管道42分别连接于进液口13和出液口14，以使进液口13与出口34连通，出液口14与入口35连通；转子机构2包括多个转子件21和转子座22，转子座22设有安装腔，多个转子件21呈同心圆间隔设置于安装腔，每一转子件21设有触电面；其中，转子座22盖合于容置槽的槽口，以使转子座22和定子座11围合形成冷却空间3，且转子座22与定子座11转动连接，以使每一转子件21与一定子件12对应设置。

在本实施例中，如图1和图3所示，定子机构1包括多个定子件12，转子机构2对应定子机构1包括转子座22和多个转子件21，每一定子件12设有导电面，每一转子件21设有触电面，每一导电面和一触电面抵接导通，从而实现多个转子件21和多个定子件12同时进行电流传输，以传输大电流。转子座22设有安装腔，转子件21设于安装腔中，以使每一转子件21能够对应每一定子件12，防止转子机构2在转动时，转子件21的位置发生改变，避免转子件21在转动时不与定子件12抵接连通。转子座22盖合于定子座11容置槽的槽口，以形成冷却空间3，并且定子座11设有连通冷却空间3的进液口13和出液口14，进液口13与出口34、出液口14与入口35分别通过冷却管道42连通，以形成冷却循环流道，用于流通润滑油。

在实际实施时，定子座11的进液口13和出液口14应开设于容置槽的底壁，并且靠近容置槽的侧壁对称设置，以使冷却空间3中的润滑油能够充分地循环流通。

在一实施例中，相邻两个定子件12之间形成有第一间隙，相邻两个转子件21之间形成有第二间隙，集电装置100还包括设于冷却空间3的多个隔板32，每一隔板32设于第一间隙和第二间隙，以将冷却空间3分隔为多个冷却腔31，冷却器41通过冷却管道42分别与多个冷却腔31连通。

在本实施例中，如图1至图3所示，隔板32将冷却空间3分隔为多个冷却腔31，每一冷却腔31对应设有一定子件12和一转子件21，同时，每一冷却腔31均设有进液口13和出液口14，并通过冷却管道42与冷却空腔连通，以使每一冷却腔31的润滑油均可进行循环流动。每一冷却腔31均与冷却器41连通，能够提高润滑油在冷却器41和整个冷却空间3的循环效率，同时隔板32将相邻的定子件12和转子件21分隔开，能够增加各个相之间的爬电距离，起到防止电流击穿的作用。

在一实施例中，冷却器41包括多个，液体输送机构也包括多个，每一液体输送机构对应一冷却器41设置，每一冷却器41对应一冷却腔31设置，冷却器41通过冷却管道42与冷却腔31连通。

在本实施例中，如图1至图3所示，冷却器41与液体输送机构均有多个，并与冷却腔31一一对应设置，以使每一冷却腔31形成有单独的冷却循环流道，能够提高整个冷却空间3中的润滑油的循环流动速度，每一定子件12与对应的转子件21通过单独的冷却循环流道进行冷却，能够提高集电装置100的散热效率。

在一实施例中，隔板32设于定子座11并与安装腔的底壁抵接，容置槽的底壁设有限位槽，隔板32卡设于限位槽。

在本实施例中，如图1和图3所示，隔板32通过限位槽与定子座11连接设置，以使隔板32限位于限位槽中，防止隔板32在转子机构2转动时晃动、脱离原来的位置，影响定子机构1和转子机构2的电传输功能。

在一实施例中，出液口14和进液口13的侧壁设有凹槽，凹槽设有与凹槽过盈配合的密封圈，冷却管道42穿过密封圈与出液口14、进液口13连通。

在本实施例中，如图1至图3所示，冷却空间3的出液口14和进液口13用于连接冷却管道42，通过在出液口14和进液口13的侧壁设置凹槽，并于凹槽中设置密封圈，能够防止在润滑油循环过程中，润滑油出现泄漏，起到密封的作用。凹槽与密封圈过盈配合能够防止密封圈从凹槽中脱落或失位，失去密封的效果，还能够增强密封圈与凹槽内壁的抵接力度，保证密封圈与凹槽之间的密封性；同时，密封圈还应与冷却管道42过盈配合，能够增强密封圈与冷却管道42的密封性。

在实际实施时，密封圈的形状应与进液口13或出液口14的形状保持一致，密封圈可通过防水胶粘接于出液口14和进液口13的侧壁凹槽中，以避免密封圈在使用过程中脱落。

在一实施例中，每一转子件21还包括转子211、拔叉组件及转子连接排212，转子211设有触电面，转子211通过拔叉组件与转子座22连接，转子连接排212的一端通过铜排软连接于转子211，转子连接排212的另一端用于连接电缆。

在本实施例中，如图3所示，转子件21的转子211可选为圆环结构，使得多个转子件21的转子设置为直径不同的同心圆结构。转子件21的转子211可通过拔叉组件与转子座22连接，从而提高转子件21与转子座22的连接稳定性。

为了进一步提高转子211与转子座22的连接稳定性，拔叉组件包括多个，多个拔叉组件沿转子211的周向间隔设置。在本实施例中，转子211背向拔叉组件的一侧凸设有凸出部，凸出部背向转子件21的一侧形成触电面。

在本实施例中，转子连接排212与转子211之间的连接为铜排线软连接，这种连接方式有利于电流传输，并且提供转子211一定轴向运动的空间，增大了机构的空间自适应性。可选地，每一转子211连接有多个转子连接排212，多个转子连接排212沿转子211的周向间隔设置。

在实际实施时，多个转子211的多个转子连接排212沿径向方向呈螺旋状排列，也即多个转子211的多个转子连接排212在径向方向上呈不重合设置，从最外圈的转子211至最内圈的转子211，多个转子连接排212沿圆周方向呈螺旋状排列，如此既方便呈同心圆结构设置的多个转子211既可以增大电缆之间的距离，又可以便于安装，且还可以防止两极击穿。

在一实施例中，每一定子件12还包括定子121和定子连接排122，定子121设有导电面，定子连接排122的一端连接于定子121，定子连接排122的另一端贯穿容置槽的底壁。

在本实施例中，如图3所示，定子件12的定子121可选为圆环结构，使得多个定子件12的定子121设置为直径不同的同心圆结构，通过在定子121上连接定子连接排122，从而将转子件21传输给定子件12的电流利用定子连接排122实现导电传输。定子连接排122可选为铜线排、弹片或导电连接板等，在此不做限定；可选地，每一定子121连接有多个定子连接排122，多个定子连接排122沿定子121的周向间隔设置。

在一实施例中，集电装置100还包括弱电滑环5，转子机构2设有第一贯通孔23，定子机构1对应第一贯通孔23设有第二贯通孔15，弱电滑环5依次穿设于第一贯通孔23和第二贯通孔15。

在本实施例中，如图1和图3所示，弱电滑环5布置在整个集电装置100的中心。在集电装置100装设于风力发电机组上时，弱电滑环5用于风塔顶部与基座件动力电传输及控制信号的交互。集电装置100可应用于风机偏航这种转动速度缓慢，且需要能够承受高电流的情况，具有稳定且简单的结构。集电装置100通过转子机构2、定子机构1、弱电滑环5的组合，可以完成风力发电这种大电流条件下，风机偏航所带动的回转部分与固定在风机塔筒内的静止导线之间的动态电流传输。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种集电装置，应用于风力发电机组，其特征在于，所述集电装置包括：

定子机构，所述定子机构包括定子座和定子件，所述定子座设有容置槽，所述定子件设于所述容置槽内，所述定子件背向所述定子座的一侧设有导电面；

转子机构，所述转子机构设有触电面，所述转子机构盖合于所述容置槽的槽口，以使所述定子座和所述转子机构围合形成冷却空间，所述转子机构与所述定子机构转动连接，以使所述触电面与所述导电面抵接导通；及

冷却机构，所述冷却机构的两端分别与所述冷却空间连通，以形成冷却循环流道，所述冷却循环流道填充有润滑油。

2.如权利要求1所述的集电装置，其特征在于，所述冷却机构包括冷却器、冷却管道及液体输送机构，所述冷却器设有冷却空腔以及连通所述冷却空腔的入口和出口，所述入口和所述出口分别通过所述冷却管道连通所述冷却空间，以使所述冷却空腔和所述冷却空间连通形成所述冷却循环流道；

且/或，所述液体输送机构设于冷却空腔；

且/或，所述液体输送机构设于所述入口；

且/或，所述液体输送机构设于所述出口。

3.如权利要求2所述的集电装置，其特征在于，所述定子件包括多个，多个所述定子件呈同心圆间隔设置于所述容置槽，每一所述定子件设有所述导电面，所述定子座设有连通所述冷却空间的进液口和出液口，所述冷却管道分别连接于所述进液口和所述出液口，以使所述进液口与所述出口连通，所述出液口与所述入口连通；

所述转子机构包括多个转子件和转子座，所述转子座设有安装腔，多个所述转子件呈同心圆间隔设置于所述安装腔，每一所述转子件设有所述触电面；

其中，所述转子座盖合于所述容置槽的槽口，以使所述转子座和所述定子座围合形成所述冷却空间，且所述转子座与所述定子座转动连接，以使每一所述转子件与一所述定子件对应设置。

4.如权利要求3所述的集电装置，其特征在于，相邻两个所述定子件之间形成有第一间隙，相邻两个所述转子件之间形成有第二间隙，所述集电装置还包括设于所述冷却空间的多个隔板，每一所述隔板设于所述第一间隙和所述第二间隙，以将所述冷却空间分隔为多个冷却腔，所述冷却器通过所述冷却管道分别与多个所述冷却腔连通。

5.如权利要求4所述的集电装置，其特征在于，所述冷却器包括多个，所述液体输送机构也包括多个，每一所述液体输送机构对应一所述冷却器设置，每一所述冷却器对应一所述冷却腔设置，所述冷却器通过所述冷却管道与所述冷却腔连通。

6.如权利要求4所述的集电装置，其特征在于，所述隔板设于所述定子座并与所述安装腔的底壁抵接，所述容置槽的底壁设有限位槽，所述隔板卡设于所述限位槽。

7.如权利要求3所述的集电装置，其特征在于，所述出液口和所述进液口的侧壁设有凹槽，所述凹槽设有与所述凹槽过盈配合的密封圈，所述冷却管道穿过所述密封圈与所述出液口、所述进液口连通。

8.如权利要求3所述的集电装置，其特征在于，每一所述转子件还包括转子、拔叉组件及转子连接排，所述转子设有所述触电面，所述转子通过所述拔叉组件与所述转子座连接，所述转子连接排的一端通过铜排软连接于所述转子，所述转子连接排的另一端用于连接电缆。

9.如权利要求1至8中任一项所述的集电装置，其特征在于，每一所述定子件还包括定子和定子连接排，所述定子设有所述导电面，所述定子连接排的一端连接于所述定子，所述定子连接排的另一端贯穿所述容置槽的底壁。

10.如权利要求1至8中任一项所述的集电装置，其特征在于，所述集电装置还包括弱电滑环，所述转子机构设有第一贯通孔，所述定子机构对应所述第一贯通孔设有第二贯通孔，所述弱电滑环依次穿设于所述第一贯通孔和所述第二贯通孔。