一种水轮发电机集电环装置的制作方法

本实用新型涉及一种水轮发电机中用于传输电流的集电环装置，属于水轮发电机技术领域。

背景技术：

集电环是水轮发电机的重要部件之一。在水轮发电机的运行过程中，集电环由于流过励磁电流，以及机械摩擦等因素发热，同时还由于电刷分布不能绝对均匀，电流分配存在差异，各电刷接触电阻不同，各电刷摩擦状态也存在差异。因此，集电环可能出现过热故障和温升不均匀的问题。

电机运行过程中，集电环表面会形成一层氧化膜，这层氧化膜的存在对电刷的稳定运行有重要作用。氧化膜的形成需要一定条件，其中包括温度条件。传统技术条件下，集电环没有采用强化散热措施，大型电机的集电环发热严重，接触电阻提高，集电环温升进一步恶化，氧化膜的状态较差，电刷的稳定性变差，集电环和电刷的使用寿命都将大打折扣，而且还可能造成电刷打火。

专利号为CN200920100769.5的中国实用新型专利，其公开了一种适用于高转速水轮发电机的带风扇的集电环，由集电环风扇、紧固螺栓、弹簧垫圈、集电环组成，集电环风扇安装在集电环上部，集电环风扇与集电环之间采用紧固螺栓固定连接，紧固螺栓上套装弹簧垫圈。新的带风扇的集电环能够有效地解决高转速水轮发电机的集电环和碳刷在高速摩擦过程中的散热问题，但是结构较复杂，装配过程较复杂，且冷却介质与集电环之间增加了集电环风扇这一中间传热部件，存在成本增加，维护成本增大的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：提供一种水轮发电机集电环装置，结构简单、散热效果好、无须附加设置其他通风部件，能有效的解决上述现有技术中存在的问题。

本实用新型的目的是通过下述技术方案来实现：一种水轮发电机集电环装置，包括多级集电环、紧固螺栓、螺母和绝缘间隔件，绝缘间隔件设于相邻两集电环之间，紧固螺栓穿过集电环和绝缘间隔件，螺母设于紧固螺栓的两端，所述集电环的环面上设有凹槽，所示凹槽连通集电环的外侧面和内侧面，该凹槽构成供冷却介质特别是冷却空气径向流通的过流通道。

作为凹槽的优选方式之一，所述凹槽为径向凹槽，径向凹槽的外侧出口中心位于内侧入口中心与集电环圆周中心的连线延长线上。该凹槽沿着集电环的环面间隔设置，且由于凹槽都是朝向集电环圆周中心开设的，因此，冷却介质的流通更加的顺畅。

作为进一步优选方式，所述径向凹槽的截面形状为方形、半圆形、梯形或多边形。径向凹槽的截面形状可以根据集电环的厚薄或者工程具体需要来设置。

作为进一步优选方式之一，所述径向凹槽沿集电环的环面间隔设置，径向凹槽的底面为一个平面，底面的轴向深度一致。轴向深度一直，可以方便冷却介质的流通顺畅。

作为进一步优选方式之二，所述径向凹槽沿集电环的环面间隔设置，径向凹槽的底面内侧深度大、外侧深度小。该凹槽的底面形成了一个斜面，可以使得冷却介质在进入时形成一定的速度，加速其流通。

作为凹槽的优选方式之二，所述凹槽为斜槽。

作为其他的优选方式，在所述绝缘间隔件的环面上设有二号径向凹槽，所示二号径向凹槽连通绝缘间隔件的外侧面和内侧面。在集电环和绝缘间隔件之间均设置凹槽，增大冷却介质的流通面积，进一步提升集电环温升降低的同时，温升均匀性提高。

作为一种优选方式，所述绝缘间隔件为圆环形的绝缘垫圈或绝缘套管。绝缘间隔件的选择根据实际情况来进行其厚度判定，选取合适的绝缘间隔件。

作为一种优选方式，在集电环上沿轴向设有一圈一号安装孔，在绝缘间隔件上沿轴向设有一圈二号安装孔，所述二号安装孔与一号安装孔的位置和大小对应，紧固螺栓穿过对应的一号安装孔和二号安装孔将集电环和绝缘间隔件固定连接。

作为一种优选方式，所述集电环的内环内设有导电体，导电体的一端与集电环连接，另一端与电机转子磁极引线头连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：本实用新型通过在集电环上设置径向凹槽，使得集电环与绝缘间隔件之间形成流通通道，以供冷却介质特别是冷却空气提供径向过流的通道，达到强化集电环散热的作用；另外，为了进一步提升集电环温升降低的同时，温升均匀性提高，还可以根据集电环各部位散热需求，在集电环上设置二号径向凹槽。

附图说明

图1是本实用新型水轮发电机集电环装置的俯视图。

图2是图1中的A-A剖视图。

图3是本实用新型实施例1中集电环装置的结构示意图。

图4是图3中集电环的结构示意图。

图5是图3中绝缘间隔件的结构示意图。

图6是本实用新型实施例2中集电环装置的结构示意图。

图7是图6中绝缘间隔件的结构示意图。

图8是本实用新型实施例3中集电环装置的结构示意图。

图9是图8中集电环的结构示意图。图9中，箭头所指方向为电机旋转方向。

图中：1-集电环， 2-紧固螺栓， 3-螺母， 4-绝缘间隔件， 5-绝缘垫圈， 6-集电环装置支撑件， 11-设置于集电环上的一号安装孔， 12-设置于集电环上的径向凹槽， 13-设置于集电环上的斜槽， 41-设置于绝缘间隔件上的二号安装孔，42-设置于绝缘间隔件上的二号径向凹槽。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的说明。

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了相互排斥的特质和/或步骤以外，均可以以任何方式组合，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换，即，除非特别叙述，每个特征之一系列等效或类似特征中的一个实施例而已。

如图1-9所示，本实用新型水轮发电机集电环装置，包括多级集电环1、紧固螺栓2、螺母3和绝缘间隔件4，绝缘间隔件4设于相邻两集电环1之间，紧固螺栓2穿过集电环1和绝缘间隔件4，螺母3设于紧固螺栓2的两端，具体来说，在集电环1上沿轴向设有一圈一号安装孔11，在绝缘间隔件4上沿轴向设有一圈二号安装孔41，所述二号安装孔41与一号安装孔11的位置和大小对应，紧固螺栓2穿过对应的一号安装孔11和二号安装孔41将集电环1和绝缘间隔件4固定连接。所述集电环1的内环内设有导电体，导电体的一端与集电环连接，另一端与电机转子磁极引线头连接。紧固螺栓2与集电环1之间设有绝缘垫圈5，用于绝缘。放大螺母和集电环之间设有集电环装置支撑件6，支撑整个集电环装置。

所述集电环1的环面上设有凹槽，所示凹槽连通集电环1的外侧面和内侧面。凹槽的设置，使得原本密封的集电环外侧空间和内侧空间得以连通，使得外侧空间中的冷却介质特别是冷却空气能够通过凹槽进入内侧空间，达到强化集电环散热的作用。

实施例1：

如图3、4、5所示，所述凹槽为径向凹槽12，所述径向凹槽12沿集电环1的环面间隔设置，径向凹槽12的外侧出口中心位于内侧入口中心与集电环圆周中心的连线延长线上。径向凹槽12设置于相邻两一号安装孔11之间。径向凹槽12的设置方向为沿着集电环的径向设置，集电环上的径向凹槽构成供冷却介质特别是冷却空气径向流通的过流通道。

另外，在形状上，所述径向凹槽12的截面形状可以选择方形、半圆形、梯形或多边形。径向凹槽12的底面为一个平面，底面的轴向深度一致或者径向凹槽12的底面内侧深度大、外侧深度小。

实施例2：

如图6、7所示，所述凹槽为斜槽13，斜槽13的倾斜方向与发电机旋转方向一致。即斜槽的外侧面中点和内侧面中点的连线，与斜槽内侧面中点与集电环中心店连线不在同一直线上，进一步降低集电环温升的同时，温升均匀性也得到了提高。

实施例3：

如图8、9所示，在所述绝缘间隔件4的环面上设有二号径向凹槽42，所示二号径向凹槽42连通绝缘间隔件4的外侧面和内侧面。所述绝缘间隔件4为圆环形的绝缘垫圈或绝缘套管。在集电环和绝缘间隔件之间均设置凹槽，增大冷却介质的流通面积，进一步降低集电环温升的同时，温升均匀性也得到了提高。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。