用于交流发电机的集电组件的电刷架以及包括该电刷架的交流发电机的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种用于交流发电机的集电组件的电刷架，其设置有：至少一个电刷；至少一个支撑构件，其被配置为至少支撑电刷；手持手柄，其被连接到支撑构件；保护构件，其被布置在手持手柄和支撑构件之间并且包括板部，板部主要沿延伸平面延伸并且设置有两个翅部，翅部沿板部的相对的边缘被分别布置并且相对于板部的延伸平面倾斜。
【专利说明】
用于交流发电机的集电组件的电刷架以及包括该电刷架的交流发电机
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于交流发电机的电刷架以及包括所述电刷架的交流发电机。
【背景技术】
[0002]用于产生电能的装置通常包括驱动交流发电机的至少一个旋转(蒸汽和/或气体)涡轮，交流发电机被配置为产生电能。
[0003]已知类型的交流发电机沿纵向轴线延伸，并且设置有固定部件，即定子，以及移动部件，即转子。
[0004]转子被容纳于定子内部，并且由两个轴承支撑，该轴承被键连接到交流发电机的旋转轴上。
[0005]如此配置的转子被涡轮驱动旋转。
[0006]转子被配置为产生在定子中引起电动势的磁场，并且设置有电绕组。转子的电绕组通过集电组件被输入供电电流，集电组件从励磁系统接收电流并且将它传送到转子的电绕组。
[0007]集电组件被配置为从励磁系统将电流传送到转子的绕组，并且设置有多个滑动接触器，滑动接触器由电刷形成、优选地由石墨制成。
[0008]优选地，电刷被容纳于可移除的构件中，该可移除的构件被称为电刷架。通常，每个电刷架包含四个电刷。集电组件包括一定数量的电刷架，该数量根据交流发电机的功率输出从三个到十六个变化。
[0009]电刷架是可移除的，以允许电刷的周期性替换，电刷经常经受电磨损和机械磨损。
[0010]在多数情况下，电刷架被配置为，使得它能在交流发电机运行的同时被拔出，以确保服务的连续性。
[0011]然而，在交流发电机运行的同时拔出电刷架对于操作者来说具有许多危险。
[0012]实际上在拔出操作期间，操作者暴露于接触高速旋转的部件和带电部件的危险之中。另外，操作者暴露于被旋转的集电环和电刷之间的撞击所产生的电刷碎肩击中的危险之中。
【发明内容】
[0013]因此，本发明的目的是提供一种电刷架，其能在交流发电机操作的同时、拔出和重新放置步骤期间确保操作者的安全。
[0014]根据该目的，本发明涉及一种用于交流发电机的集电组件的电刷架，其包括:
[0015]至少一个电刷；
[0016]至少一个支撑构件，其被配置为至少支撑电刷；
[0017]手持手柄，其被连接到支撑构件；以及
[0018]保护构件，其被布置在手持手柄和支撑构件之间并且包括板部，板部主要沿延伸平面延伸并且设置有两个翅部，翅部沿板部的相对的边缘被分别布置并且相对于板部的延伸平面倾斜。
[0019]本发明的进一步目的是提供一种交流发电机，该交流发电机确保操作者安全的拔出和重新放置容纳于其中的电刷架。
[0020]根据这些目的，本发明涉及一种交流发电机，其包括:转子;集电组件，集电组件设置有至少一个集电环，集电环被连接到转子；固定的支撑框架；以及至少一个电刷架，其由框架支撑，电刷架包括:
[0021]至少一个电刷；
[0022]至少一个支撑构件，其被配置为至少支撑电刷；
[0023]手持手柄，其被连接到支撑构件；以及
[0024]保护构件，其被布置在手持手柄和支撑构件之间并且包括板部，板部主要沿延伸平面延伸并且设置有两个翅部，翅部沿板部的相对的边缘被分别布置并且相对于板部的延伸平面倾斜。
【附图说明】
[0025]参考附图，本发明的进一步特征和益处将通过下列非限制性实施方式的描述变得清晰，在附图中:
[0026]图1是根据本发明的交流发电机的示意性侧视图，该交流发电机优选的是用于产生电能的装置；
[0027]图2是图1的交流发电机的细节的示意性正视图，示出根据本发明的一些电刷架，其中出于清晰的目的一些部件为剖视并且一些部件被移除。
[0028]图3是根据本发明的电刷架的示意性立体图，其中出于清晰的目的移除一些部件。
【具体实施方式】
[0029]图1通过附图标记I标示了用于产生电能的装置的一部分，其包括旋转涡轮2(示意性地在图1中示出)和交流发电机3，交流发电机3被涡轮2驱动，并且被配置为将涡轮2所施加的旋转运动转换成电能。
[0030]交流发电机3沿纵向轴线A延伸，并且包括被连接到涡轮2的轴4、定子5、转子6和集电组件7。
[0031 ] 定子5是固定的电枢，并且包括圆柱芯10、两个相对的头部I la、I Ib以及多个定子线棒(在附图中不可见)。头部Ila被布置在芯10和涡轮2之间。
[0032]芯10设置有多个轴向凹槽(在附图中不可见)。每个定子线棒都沿第一部分、大致平行于轴线A延伸并且位于芯10的分别的轴向凹槽内部，并且沿对应于头部lla、llb的两个部分延伸。
[0033]转子6被容纳于定子5的内部，并且被涡轮2驱动旋转。转子6被配置为产生在定子5中引起电动势的旋转磁场。
[0034]具体地，转子6包括设置有多个电磁体(在附图中不可见)的转子绕组，其被线棒限定，通常称为转子绕组线棒。
[0035]转子6的电磁体通过集电组件7被输入供电电流，集电组件7从外部电源13(图1中示意性地示出)接收电流并且将它传送到转子6的电磁体。通常，外部电源13由激励系统限定。
[0036]集电组件7被布置为靠近头部Ilb并且围绕轴4的端部14延伸，端部14设置有两个集电环15。
[0037]参考图2，每个集电环15都借助分别的连接构件19被连接到一个或多个分别的电磁体，连接构件19包括支撑框架20(在图2中被部分地示出)以及被固定到支撑框架20的多个滑动接触器21。冷却滑动接触器21的冷却空气被供给到集电组件7。
[0038]支撑框架20由两个平行的环形板部23(在图2中仅示出了其中一个)限定，其以预定的距离被布置，并且借助被互相等距地分布在板部23的整个长度上的多个支柱(在附图中不可见)被连接。
[0039]如此限定的支撑框架20被固定到集电组件7的固定结构(在附图中未示出)。特别地，支撑框架20被固定为，使得滑动接触器21被布置为距离分别的集电环15确定的距离。
[0040]每个滑动接触器21都被电刷架25限定，并且被连接到电刷架25的一个或多个电刷26限定。在使用中，电刷架25被连接到支撑框架20。特别地，电刷架25在支撑框架20的整个长度上被并排布置，以限定电刷26的圆形冠部，该冠部围绕分别的集电环15布置并且摩擦分别的集电环15的外表面。
[0041 ]参考图2和3，每个电刷架25都设置有手持手柄28、保护构件29、支撑销30、间隔部
31、连接构件32、被配置为支撑至少一个电刷26的支撑构件33、以及停止构件34。
[0042]手持手柄28由绝缘材料制成，并且被连接到支撑销30的第一端。手持手柄28有助于将滑动接触器21从支撑框架20组装或拆卸。这加快了常规或特殊的维修操作。
[0043]保护构件29包括由绝缘材料制成的板部36，以大致将摩擦带电区域和操作者可触及的电隔离区域分开。
[0044]板部36被穿孔，以允许支撑销30(仅在图2中可见)穿过，支撑销30沿纵向轴线B延伸，并且如上述被连接到手持手柄28，并且如下文中所示被连接到支撑构件33且连接到连接构件32。
[0045]优选地，板部36由透明的材料制成，以允许操作者对电刷架25的状态和电刷26的磨损程度进行直接且简单的评估。
[0046]在这里所描述且示出的非限制性的示例中，板部36是大致平的，并且包括沿相对的边缘分别布置的两个翅部37。
[0047]在使用中，如图2所示，当电刷架25被固定到框架20且被并排布置时，电刷架25的每个翅部37都被布置在邻近的电刷架25的分别的翅部37旁边。
[0048]优选地，翅部37相对于板部36的主延伸平面倾斜。
[0049]在这里所描述且示出的非限制性示例中，翅部37倾斜，从而限定朝向摩擦区域突出的第一翅部37a和朝向电隔离区域突出的第二翅部37b。
[0050]参考图2，第一翅部37a倾斜，从而限定包括在20°和60°之间的倾斜角度αι。
[0051 ]在这里所描述且示出的非限制性示例中，倾斜角度Ct1为大约30°。
[0052]第二翅部37b倾斜，从而限定包括在20°和60°之间的倾斜角度α2。
[0053]在这里所描述且示出的非限制性示例中，倾斜角度α2为大约45°。
[0054]如图2的箭头所示，倾斜角度αι、α2传送冷却空气，使得冷却空气在集电组件7的内部环流到摩擦区域中，以冷却电刷26、支撑构件33以及任何进一步发热的部件。
[0055]而且，如图2中的虚线所示，同时，如此的倾斜角度C^ct2防止由电刷26和集电环15之间的接触产生的任何碎肩从摩擦区域移动到电隔离区域。
[0056]还通过下列事实保证了适当的冷却和适当的防止碎肩:电刷架25在支撑框架20上并排安装，使得第一电刷架25的翅部37a和邻近于第一电刷架25的第二电刷架25的翅部37b之间的距离LI小于阈值，该阈值优选地等于50毫米。
[0057]有益地，归功于特殊的结构，根据本发明的电刷架25能被归类到根据EN60529规定的IPlO的保护等级中。
[0058]间隔部31围绕板部36和支撑构件33之间的支撑销30布置，并且由绝缘材料制成的套管形成。
[0059]支撑构件33被固定到支撑销30的端部，且被成形为限定能够容纳至少一个电刷36的容纳座39，并且至少设置有可连接到分别的电刷26和外部电源13的电源线40。
[0060]在这里所描述且示出的非限制性示例中，支撑构件33被配置为限定容纳并排布置的四个电刷26的容纳座39，并且设置有四根电源线40，其被连接到分别的电刷26且借助附图中不可见的电源系统通过外部电源13供电。支撑构件33被成形为，使得电刷26被大致沿平行于轴线B的方向布置。
[0061]电刷26由导电材料制成，其能够通过摩擦传送电能。在这里所描述且示出的非限制性示例中，电刷26由石墨制成。
[0062]优选地，间隔部31的尺寸被设置为在保护构件29和容纳在容纳座39中的至少一个电刷26的上部之间限定预定距离，使得电源线40不会接触保护构件29或操作者的手。
[0063]在这里所描述且示出的非限制性示例中，在保护构件29和容纳在容纳座29中的至少一个电刷26的上部之间的预定距离是大约80毫米。
[0064]参考图2和图3，电刷架25和支撑框架20被配置为且被连接为，使得电刷架25的电刷26和集电环15的外环形表面之间的距离D比阈值更小，该阈值优选地等于3毫米。
[0065]在这里所描述且示出的非限制性示例中，距离D是大约2毫米。
[0066]特别地，停止构件34被成形为选择性地将电刷26锁定在容纳座39内部的给定的位置。
[0067]在这里所描述且示出的非限制性示例中，停止构件34被连接到手持手柄28，并且能采用两个操作位置:激活位置和停止位置，在激活位置，停止构件14将电刷26锁定在容纳座39内部的给定的位置，因此防止了电刷26和集电环15之间的摩擦，在停止位置，允许电刷26和集电环15之间的摩擦(图2和3)。在电刷26的替换期间、必须避免摩擦时，明显采用激活位置。
[0068]通过简单地将手持手柄28旋转大约90°来实现从停止位置到激活位置的转换。
[0069]停止构件34被成形为具有很小的径向尺寸，并且不会过度地影响电刷架25的电刷26和集电环15的外环形表面之间的距离D的限定。
[0070]在这里所描述且示出的非限制性示例中，停止构件34是大致的L形，并且被支撑壁41a和紧固壁41b大致地限定。支撑壁41a从紧固壁41b垂直地突出。紧固壁41b被连接到支撑构件33并且被连接到手持手柄28，使得侧面接触集电环15的、容纳在容纳座39中的所有电刷26都大致邻接支撑壁41a。
[0071]以这种方式，当手持手柄28被旋转时，支撑壁41a被朝向电刷26接触侧推动，因此产生用于电刷26的阻碍并且限定了电刷架25的电刷26和集电环15的外环形表面之间的预定距离D。
[0072]停止构件34被成形为具有很小的径向尺寸，并且不过度地影响电刷架25的电刷26和集电环15的外环形表面之间的距离D的限定。
[0073]在这里所描述且示出的非限制性示例中，支撑壁41a的厚度是大约I毫米。
[0074]参考图3，支撑销30也被连接到连接构件32。
[0075]特别地，连接构件32和支撑构件33被布置在支撑销30的相对侧上。
[0076]在这里所描述且示出的非限制性示例中，连接构件32被主体42限定，主体42设置有容纳座43，容纳座43通过框架20的支柱所支撑的分别的翅部(附图中未示出)接合。
[0077]在使用中，能通过旋转手持手柄28并且继而拉动手柄而简单地移除电刷架25。实际上，这种旋转激活了停止构件34，从而使电刷26和集电环15之间的摩擦停止，并且帮助从分别的容纳座43拆卸翅部。最后，拉动动作允许将电刷架从框架20移除。
[0078]简单地通过首先插入且随后旋转手持手柄28来实现更新的电刷架25(例如，电刷26已被替换的电刷架)的插入。
[0079]归功于根据本发明的电刷架25，与现有技术的解决方案相比，显著地减少了在转子操作的同时替换电刷26期间对操作者的危险。
[0080]保护构件29的形状和布置、间隔部31的存在以及电刷26和集电环15之间的距离的减小实际上减少了对于操作者的危险。
[0081 ]最后，显而易见的是，能在不偏离所附权利要求的范围的情况下对于本文所描述的电刷架和交流发电机进行修改和变形。
【主权项】
1.一种用于交流发电机(I)的集电组件(7)的电刷架(25)，其特征在于，其包括: 至少一个电刷(26); 至少一个支撑构件(33)，其被配置为至少支撑电刷(26); 手持手柄(28)，其被连接到支撑构件(33); 保护构件(29)，其被布置在手持手柄(28)和支撑构件(33)之间并且包括板部(36)，板部(36)主要沿延伸平面延伸并且设置有两个翅部(37)，翅部(37)沿板部(36)的相对的边缘被分别布置并且相对于板部(36)的延伸平面倾斜。2.根据权利要求1所述的电刷架，其特征在于，翅部(37)从板部(36)的延伸平面的相对侧突出。3.根据权利要求1所述的电刷架，其特征在于，第一翅部(37a)相对于延伸平面倾斜第一角度(αΟ，第一角度(Q1)包括在20°至60°的区间内。4.根据权利要求3所述的电刷架，其特征在于，第二翅部(37b)相对于延伸平面倾斜第二角度(α2)，第二角度(Q2)包括在20°至60°的区间内。5.根据权利要求4所述的电刷架，其特征在于，第一角度(Ct1)和第二角度(Ct2)相等。6.根据权利要求1所述的电刷架，其特征在于，其进一步包括至少一个间隔部(31)，间隔部(31)被布置在保护构件(29)和支撑构件(33)之间、由绝缘材料制成。7.根据权利要求6所述的电刷架，其特征在于，其进一步包括支撑销(30)，支撑销(30)贯穿保护构件(29)并且设置有第一端和第二端，第一端被连接到手持手柄(28)，第二端被连接到支撑构件(33)，间隔部(33)在保护构件(29)和支撑构件(33)之间围绕支撑销(30)布置并且具有轴向长度，以便在使用中、在保护构件(29)和至少一个电刷(26)的顶部之间限定预定的距离。8.—种交流发电机，其包括转子(6)和集电组件(7)，集电组件(7)设置有:至少一个集电环(15)，集电环(15)被连接到转子(6);固定的支撑框架(20);以及至少一个电刷架(25)，其被支撑框架(20)支撑，其特征在于，电刷架(25)是上述权利要求中的任一项中所述的类型。9.根据权利要求8所述的交流发电机，其特征在于，集电组件(7)包括至少一个另外的电刷架(25)，电刷架(25)被支撑框架(20)支撑并且设置有另外的保护构件(29)，保护构件(29)包括另外的板部(36)，板部(26)主要沿另外的延伸平面延伸并且设置有两个另外的翅部(37)，翅部(37)沿另外的板部(36)的另外的相对的边缘被分别设置并且相对于另外的板部(36)的另外的延伸平面倾斜，在电刷架(25)的翅部(37)和另外的电刷架(25)的另外的翅部(37)之间的距离(LI)比第一阈值更小。10.根据权利要求9所述的交流发电机，其特征在于，第一阈值等于50毫米。11.根据权利要求8所述的交流发电机，其特征在于，电刷架(25)和支撑框架(20)被配置且被连接为，使得电刷架(25)的电刷(26)和集电环(15)之间的距离(D)比第二阈值更小。12.根据权利要求11所述的交流发电机，其特征在于，第二阈值等于3毫米。
【文档编号】H02K5/14GK105939072SQ201610127558
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年3月7日
【发明人】米可乐·拉奇蒂, 马里偶·阿尔奇迪亚科诺, 米卡埃拉·诺瓦罗
【申请人】A.S.En.安萨尔多开发能源有限责任公司, 安萨尔多能源公司