CN220173062U - 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和转子机构，所述定子机构设有导电面；所述转子机构设有触电面，所述转子机构与所述定子机构转动连接，并使所述触电面和所述导电面围合形成密闭腔，所述密闭腔填充有导电液，以使所述触电面和所述导电面通过所述导电液导电连通。本实用新型技术方案旨在避免凝露现象引起的导电滑环短路，同时，减少导电滑环相对转动的损耗，延长导电滑环的使用寿命。

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，通过集电装置实现电流的动态传输。

目前，集电装置多通过互相抵接的导电滑环的相对转动，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，导电滑环在工作过程中不可避免会出现局部升温，导致导电滑环损耗，影响导电效果；此外由于风电场环境较为复杂，风力发电机机舱内热空气遇到外部冷空气会导致凝露现象引起导电滑环短路，而且，现有的导电滑环导电方式往往是通过碳刷导电，碳刷磨损严重，需要经常更换。

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，旨在避免凝露现象引起的导电滑环短路，同时，减少导电滑环相对转动的损耗，延长导电滑环的使用寿命。

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，所述定子机构设有导电面；和

转子机构，所述转子机构设有触电面，所述转子机构与所述定子机构转动连接，并使所述触电面和所述导电面围合形成密闭腔，所述密闭腔填充有导电液，以使所述触电面和所述导电面通过所述导电液导电连通。

在一实施例中，所述定子机构凸设有两个密封插头，所述两个密封插头围合形成凹槽，所述凹槽的内壁形成所述导电面；

所述转子机构凸设有凸起，所述凸起形成有所述触电面，至少部分所述凸起容纳并限位于所述凹槽内，并与所述密封插头之间具有密封间隙，所述凸起和所述凹槽围合形成所述密闭腔，所述密封间隙和所述密闭腔相连通。

在一实施例中，所述触电面面向所述凹槽的一侧设有凸台；

且/或，所述凹槽的侧壁设有第一凹陷；

且/或，所述凹槽的底壁设有第二凹陷。

在一实施例中，所述转子机构还设有密封接头，所述密封接头对应所述密封插头设于所述凸起的侧壁，所述凸起容纳并限位于所述凹槽内，且所述密封接头与所述密封插头之间具有密封间隙。

在一实施例中，所述密封插头面向所述密封接头的一侧设有限位凹槽，所述密封接头面向所述密封插头的一侧对应设有限位凸起，所述限位凹槽和所述限位凸起相配合，以使所述密封接头与所述密封插头之间形成曲折的密封间隙。

在一实施例中，所述限位凹槽和所述限位凸起至少设置两组。

在一实施例中，所述定子机构包括多个定子件和定子座，所述定子座设有容置槽，多个所述定子件呈同心圆间隔设置于所述容置槽，相邻两个所述定子件之间形成有第一间隙，每一所述定子件设有所述导电面；

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，相邻两个所述转子件之间形成有第二间隙，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，并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，每一所述定子件还包括定子和定子铜排，所述定子设有所述导电面，所述定子铜排的一端连接于所述定子，所述定子铜排的另一端贯穿所述容置槽的底壁。

在一实施例中，每一所述转子件还包括转子、转子铜排及连接排，所述转子设有所述触电面，所述连接排的一端通过所述转子铜排软连接于所述转子，所述连接排的另一端贯穿所述转子座，用于连接电缆。

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第二贯通孔。

本实用新型技术方案通过在集电装置的导电面和触电面之间设置密闭腔，密闭腔中设有低电阻率、导电性强的导电液，从而避免了在定子机构和转子机构之间通过设置碳刷来实现定子机构和转子机构的相对抵接转动，而是通过导电液分别与定子机构的导电面和转子机构的触电面接触，以使定子机构和转子机构的导电面和触电面电连接，而导电液作为液体，对导电面和触电面的摩擦损耗很小，所以导电液的设置减少了导电面和触电面相对抵接转动造成的磨损，避免了碳刷损耗，以此延长导电滑环的使用寿命，减少集电装置的维护成本。同时，密闭腔的设置避免了凝露现象产生的水分进入导电面和触电面的抵接处，避免了凝露现象产生的水分引起集电装置短路的可能。

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转子与定子配合连接的部分剖面示意图；

图3为图2中A处的局部放大图；

图4为本实用新型一实施例中集电装置的内部结构示意图；

图5为本实用新型一实施例中转子机构的结构示意图；

图6为本实用新型一实施例中定子机构的结构示意图。

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6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和转子机构2，定子机构1设有导电面11，转子机构2设有触电面21，转子机构2与定子机构1转动连接，并使触电面21和导电面11围合形成密闭腔5，密闭腔5填充有导电液3，以使触电面21和导电面11通过导电液3导电连通。

在本实施例中，如图1至图3所示，集电装置100应用于风力发电机组，其中，定子机构1固定连接于塔筒上，即定子机构1为静止机构，转子机构2通过线缆连接风机的偏航机构并随之转动，定子机构1的导电面11与转子机构2的触电面21围合形成密闭腔5，在密闭腔5中填充导电液3，导电液3电阻率低、导电性强，以使导电面11和触电面21电连通，从而实现定子机构1与转子机构2进行导电；定子机构1与转子机构2通过导电液3进行导电，对导电面11和触电面21的摩擦损耗很小，能够减少导电面11和触电面21相对抵接转动造成的磨损，避免了碳刷损耗，以此延长集电装置100的使用寿命，减少集电装置100的维护成本。同时，密闭腔5的设置避免了凝露现象产生的水分进入导电面11和触电面21的抵接处，避免了凝露现象产生的水分引起集电装置100短路的可能。

在实际实施时，定子机构1和转子机构2转动连接，通过在导电面11与触电面21围合形成的密闭腔5中填充导电液3，可以实现转子机构2相对定子机构1转动。

在一实施例中，定子机构1凸设有两个密封插头12，两个密封插头12围合形成凹槽13，凹槽13的内壁形成导电面11；转子机构2凸设有凸起22，凸起22形成有触电面21，至少部分凸起22容纳并限位于凹槽13内，并与密封插头12之间具有密封间隙，凸起22和凹槽13围合形成密闭腔5，所述密封间隙和所述密闭腔相连通。

在本实施例中，如图1至图3所示，定子机构1面向转子机构2的一侧凸设有两个密封插头12，两个密封插头12分开设置并形成凹槽13，凹槽13与转子机构2面向定子机构1的一侧设有的凸起22相配合，凸起22插入于凹槽13中，并与密封插头12的内侧壁之间具有密封间隙，密封间隙和密闭腔5相连通，如此设置，在防止定子机构1和转子机构2之间的相抵接产生滑动摩擦的同时，还能够在凸起22和密封插头12的内侧壁之间形成迷宫密封，使得导电液在通过密封间隙时，产生节流效应，从而达到阻漏和密封效果；凸起22与凹槽13底壁留有空间以形成密闭腔5，而凸起22和凹槽13分别形成触电面21和导电面11，密闭腔5中的导电液3分别与触电面21、导电面11接触，以此实现触电面21和导电面11的电连通。

在实际实施时，在定子机构1有限的空间中，可尽量减小密封插头12的截面面积，以此增大凹槽13的截面面积，转子机构2的凸起22截面面积也对应增大，以此增大导电面11和触电面21的面积，从而提高导电面11、触电面21与导电液3的接触面积，使得定子机构1与转子机构2的导电效率增加。

在一实施例中，触电面21面向凹槽13的一侧设有凸台23；且/或，凹槽13的侧壁设有第一凹陷14；且/或，凹槽13的底壁设有第二凹陷15。

在本实施例中，如图3所示，凸起22面向凹槽13的一侧增设有凸台23，以此增加了凸起22与导电液3的接触面积，即凸台23的侧面与导电液3的接触面积，凹槽13设置的第一凹陷14与第二凹陷15增加了凹槽13与导电液3的接触面积，即第一凹陷14的侧壁与第二凹陷15的侧壁与导电液3的接触面积。

在实际实施时，凸起22设置凸台23的高度、凹槽13设置第一凹陷14和第二凹陷15的深度决定了凸起22、凹槽13分别与导电液3的接触面积的增加量，因此，在密闭腔5中导电液3的容量与密封插头12的截面面积设置在合理范围内的情况下，应尽量在凸起22上设置高度较高的凸台23，在凹槽13中设置深度较深的第一凹陷14、第二凹陷15，以此增加凸起22、凹槽13与导电液3的接触面积，提高定子机构1与转子机构2的导电效率，减小电能在集电装置100传输过程中的损耗。

在一实施例中，转子机构2还设有密封接头24，密封接头24对应密封插头12设于凸起22的侧壁，凸起22容纳并限位于凹槽13内，且密封接头24与密封插头12之间具有密封间隙。

在本实施例中，如图1至图3所示，转子机构2在凸起22的侧壁对应密封插头12设置密封接头24，在凸起22插入凹槽13形成密闭腔5时，密封接头24和密封插头12之间具有密封间隙。由于凸起22与密封插头12之间的密封间隙形成了轴向的密封面，密封接头24和密封插头12的之间的密封间隙形成了横向的密封面，以此为密闭腔5提供两道密封，由此形成的迷宫密封极大地提升了密闭腔5的密封性能。

在实际实施时，密封接头24和凸起22可一体成型设置，密封接头24的位置与密封插头12对应设置，以使凸起22和凹槽13插合时，密封接头24和密封插头12之间能够形成间隙宽度均匀的密封间隙。

在一实施例中，密封插头12面向密封接头24的一侧设有限位凹槽121，密封接头24面向密封插头12的一侧对应设有限位凸起241，限位凹槽121和限位凸起241相配合，以使密封接头24与密封插头12之间形成曲折的密封间隙。

在本实施例中，如图2和图3所示，密封插头12的端面与密封接头24的底面设置相配合的限位凹槽121和限位凸起241，限位凹槽121和限位凸起241的相配合使得密封插头12和密封接头24之间形成曲折的密封间隙，从而提高密闭腔5的密封性能，以此防止密闭腔5中的导电液3泄漏，同时，还能够防止凝露现象产生的水分进入密闭腔5中，影响触电面21和导电面11的电连通。

在实际实施时，限位凹槽121和限位凸起241可设置为锯齿状，或设置为城墙状，以使限位凹槽121和限位凸起241之间形成锯齿状或者城墙状的空隙，进而形成曲折迷宫间隙，被密封的导电液在通过曲折迷宫的间隙时，产生节流效应，从而达到阻漏和密封的效果。限位凹槽121可设于密封插头12和密封接头24其中之一，限位凸起241可设于密封插头12和密封接头24其中另一。

在一实施例中，限位凹槽121和限位凸起241至少设置两组。

在本实施例中，如图2和图3所示，限位凹槽121的设置数量与限位凸起241的设置数量相匹配，一限位凹槽121对应一限位凸起241设置，密封插头12至少设置两处限位凹槽121，密封接头24对应设置至少两处限位凸起241，防止限位凹槽121和限位凸起241的设置数量过少，使得密封插头12和密封接头24之间的间隙曲折度不高，影响密闭腔5的密闭性。

在实际实施时，限位凹槽121的间距和限位凹槽121、限位凸起241的形状，限位凹槽121和限位凸起241之间的距离，限位凹槽121和限位凸起241组合形成密封迷宫的复杂度可根据集电装置100的型号设置，在此不做具体限定。

在一实施例中，定子机构1包括多个定子件16和定子座17，定子座17设有容置槽171，多个定子件16呈同心圆间隔设置于容置槽171，相邻两个定子件16之间形成有第一间隙，每一定子件16设有导电面11；转子机构2包括多个转子件25和转子座26，转子座26设有安装腔261，多个转子件25呈同心圆间隔设置于安装腔261，相邻两个转子件25之间形成有第二间隙，每一转子件25设有触电面21；其中，转子座26盖合于容置槽171的槽口，并与定子座17转动连接，以使每一转子件25与一定子件16对应设置。

在本实施例中，如图1和图2、图4至图6所示，定子机构1的定子座17用于安装、支撑和固定多个定子件16及转子机构2等部件，也即定子座17为多个定子件16及转子机构2等部件提供安装基础，定子机构1通过在定子座17设置容置槽171，且在容置槽171内设置定子件16，定子件16设有导电面11，相应地，转子座26设有安装腔261，安装腔261内设有转子件25，转子件25设有触电面21，将安装有转子件25的转子座26可拆卸地盖合于设有定子件16的定子座17的容置槽171的槽口，当转子机构2与定子机构1转动连接时，此时转子件25的触电面21与容置槽171内定子件16的导电面11导通，如此在转子机构2相对于定子机构1转动或旋转时，转子机构2的触电面21与定子机构1的导电面11始终处于导通状态，从而实现电力从转子机构2向定子机构1的动态传输。

在本实施例中，通过将多个定子件16呈同心圆间隔设置，使得相邻两个定子件16之间形成有第二间隙，且将多个转子件25呈同心圆间隔设置，使得相邻两个转子件25之间形成有第一间隙，如此在转子机构2与定子座17转动连接时，第二间隙和第一间隙对应连通，如此设置既简化了定子机构1和转子机构2的结构。

在实际实施时，定子座17设有的容置槽171可以是凹槽结构或通槽结构，在此不做限定。可选地，定子座17可为一端具有开口的筒状结构，转子组件的多个转子件25安装固定于转子座26，也即将多个转子件25集成于一体，实现集成模块化结构，方便加工装配；可以理解的，相邻两个定子件16之间形成的第一间隙或相邻两个转子件25之间形成的第二间隙的宽度可选为15mm～60mm。可选地，第一间隙或第二间隙的宽度为15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm、50mm、55mm、60mm等，在此不做限定。如此一方面可以增大与定子件16或转子件25连接的电缆之间的距离，便于安装，又可以防止两极击穿。

在一实施例中，每一定子件16还包括定子161和定子铜排162，定子161设有导电面11，定子铜排162的一端连接于定子161，定子铜排162的另一端贯穿容置槽171的底壁。

在本实施例中，如图4所示，定子件16的定子161可选为圆环结构，使得多个定子件16的定子161设置为直径不同的同心圆结构，通过在定子161上连接定子铜排162，从而将转子件25传输给定子件16的电流利用定子铜排162实现导电传输。定子铜排162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161连接有多个定子铜排162，多个定子铜排162排沿定子161的周向间隔设置。

在一实施例中，每一转子件25还包括转子251、转子铜排252及连接排253，转子251设有触电面21，连接排253的一端通过转子铜排252软连接于转子251，连接排253的另一端贯穿转子座26，用于连接电缆。

在本实施例中，如图1和图4所示，转子件25的转子251可选为圆环结构，使得多个转子件25的转子251设置为直径不同的同心圆结构，通过将连接排253与转子251之间的连接为转子铜排252软连接，这种连接方式有利于电流传输，并且提供转子251一定轴向运动的空间，增大了转子机构2的空间自适应性。可选地，每一转子251连接有多个连接排253，多个连接排253沿转子251的周向间隔设置。

可选地，多个转子251的多个连接排253沿径向方向呈螺旋状排列，也即多个转子251的多个连接排253在径向方向上呈不重合设置，从最外圈的转子251至最内圈的转子251，多个连接排253沿圆周方向呈螺旋状排列，如此呈同心圆结构设置的多个转子251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，集电装置100还包括弱电滑环4，转子机构2设有第一贯通孔18，定子机构1对应第一贯通孔18设有第二贯通孔27，第二贯通孔27依次贯通定子件16和定子座17，弱电滑环4依次穿设于第一贯通孔18和第二贯通孔27。

在本实施例中，如图1和图4所示，弱电滑环4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4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。这种转子251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4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，且通过将定子件16和转子件25设置为同心圆结构，提高了这种大电流导电滑环的安全性能。

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发明构思下，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，所述定子机构设有导电面；和

转子机构，所述转子机构设有触电面，所述转子机构与所述定子机构转动连接，并使所述触电面和所述导电面围合形成密闭腔，所述密闭腔填充有导电液，以使所述触电面和所述导电面通过所述导电液导电连通。

2.如权利要求1所述的集电装置，其特征在于，所述定子机构凸设有两个密封插头，两个所述密封插头围合形成凹槽，所述凹槽的内壁形成所述导电面；

所述转子机构凸设有凸起，所述凸起形成有所述触电面，至少部分所述凸起容纳并限位于所述凹槽内，并与所述密封插头之间具有密封间隙，所述凸起和所述凹槽围合形成所述密闭腔，所述密封间隙和所述密闭腔相连通。

3.如权利要求2所述的集电装置，其特征在于，所述触电面面向所述凹槽的一侧设有凸台；

且/或，所述凹槽的侧壁设有第一凹陷；

且/或，所述凹槽的底壁设有第二凹陷。

4.如权利要求3所述的集电装置，其特征在于，所述转子机构还设有密封接头，所述密封接头对应所述密封插头设于所述凸起的侧壁，所述凸起容纳并限位于所述凹槽内，且所述密封接头与所述密封插头之间具有密封间隙。

5.如权利要求4所述的集电装置，其特征在于，所述密封插头面向所述密封接头的一侧设有限位凹槽，所述密封接头面向所述密封插头的一侧对应设有限位凸起，所述限位凹槽和所述限位凸起相配合，以使所述密封接头与所述密封插头之间形成曲折的密封间隙。

6.如权利要求5所述的集电装置，其特征在于，所述限位凹槽和所述限位凸起至少设置两组。

7.如权利要求1至6中任意一项所述的集电装置，其特征在于，所述定子机构包括多个定子件和定子座，所述定子座设有容置槽，多个所述定子件呈同心圆间隔设置于所述容置槽，相邻两个所述定子件之间形成有第一间隙，每一所述定子件设有所述导电面；

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，相邻两个所述转子件之间形成有第二间隙，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，并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。

8.如权利要求7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铜排，所述定子设有所述导电面，所述定子铜排的一端连接于所述定子，所述定子铜排的另一端贯穿所述容置槽的底壁。

9.如权利要求8所述的集电装置，其特征在于，每一所述转子件还包括转子、转子铜排及连接排，所述转子设有所述触电面，所述连接排的一端通过所述转子铜排软连接于所述转子，所述连接排的另一端贯穿所述转子座，用于连接电缆。

10.如权利要求1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第二贯通孔。