一种偏航集电环环形定子结构的制作方法

本发明涉及风力发电技术领域，具体涉及偏航集电环环形定子结构。

背景技术：

随着我国对风力发电系统的不断发展，风电行业对风电机组的可靠性和发电效率有了更高的要求，为解决机舱偏航导致动力线缆扭缆磨损严重的问题，偏航集电环已逐渐受到用户的青睐。与传统集电环一样，偏航集电环主要包括定子和转子结构，定子布置电刷组件，相同规格的电刷布置的越多，则导流能力越强。随着风电机组功率越来越大，传输的电流越来越高，故需要发明一种满足大电流的集电环定子结构。

技术实现要素：

本发明提出了一种偏航集电环环形定子结构，以解决现有的集电环无法满足大电流的传输的要求。

本发明采用的技术手段如下：

一种偏航集电环环形定子结构，包括，相对设置的第一安装板和第二安装板；用于连接所述第一安装板和所述第二安装板的多个绝缘拉杆；置于所述第一安装板和所述第二安装板之间的多个环形板组件，所述多个环形板组件安装在所述绝缘拉杆上，所述第一安装板与其相邻的所述环形板组件之间设有第一绝缘子，相邻的两个所述环形板组件之间设有第二绝缘子，所述第二安装板与其相邻的所述环形板组件之间设有第三绝缘子；所述环形板组件包括环形板、电刷组件、支架以及汇流排，所述环形板上安装多个可与转子滑环接触的所述电刷组件，所述汇流排通过所述支架安装在所述环形板上并与所述电刷组件连接。

进一步地，所述电刷组件包括刷盒、刷体、压缩弹簧、压缩弹簧压板以及刷辫；所述刷盒安装在所述环形板上，所述刷盒中设有刷体安装腔，所述刷体的一端设有可与转子滑环接触的滑环接触面，另一端与所述刷辫固定连接，所述刷体置于所述刷体安装腔内且设有所述滑环接触面的一端朝向所述环形板的中心，所述刷体固定有所述刷辫的一端设有所述压缩弹簧，所述压缩弹簧压板固定在所述刷盒上使得所述压缩弹簧一端与所述刷体抵接，另一端与所述压缩弹簧压板抵接。

进一步地，所述环形板上设有径向设置的定位槽，所述刷盒上设有可与所述定位槽配合的定位凸起，所述刷盒安装在所述环形板上时，所述定位凸起置于所述定位槽中。

进一步地，所述刷体设有滑环接触面的一端还设有第一散热槽。

进一步地，所述刷体与所述刷体安装腔的内侧壁上设有散热通道。

进一步地，所述刷盒上还设有第二散热槽。

进一步地，所述刷体安装腔的上侧内壁上还设有温度传感器安装槽。

进一步地，所述环形板上还设有多个散热孔。

进一步地，所述第一绝缘子、所述第二绝缘子以及所述第三绝缘子套在所述绝缘拉杆上。

与现有技术比较，本发明所述的偏航集电环环形定子结构，由于设有环形板组件，每个环形板组件在周向可以安装多个电刷组件，电刷组件与汇流排连接，可以实现大电流的传输，以满足风电机组的电流传输，同时具有结构紧凑，维护方便，多个环形板之间用绝缘子进行定位，绝缘拉杆采用粘接绝缘套管的方式进行绝缘，保证环形板间的绝缘性能，同时，由于多组电刷同时与转子滑环接触，减小了单个电刷组件上通过的电流，进而减少的其工作产生的热量，减少了能量的损失。

附图说明

图1为本发明实施例1所述的偏航集电环环形定子结构的结构图；

图2为环形板组件的结构图；

图3为电刷组件的结构图；

图4为电刷组件拆分的结构图；

图5为刷盒的结构图；

图6为刷体和刷辫组装在一起的结构图；

图7为刷体和刷盒的装配图；

图8为图7的轴视图；

图9为环形板的结构图。

图中：10、第一安装板，11、第二安装板，12、绝缘拉杆，13、第一绝缘子，14、第二绝缘子，15、第三绝缘子，2、环形板组件，20、环形板，200、定位槽，201、散热孔，22、支架，23、汇流排，230、汇流排的输出端子，3、电刷组件，30、刷盒，300、刷体安装腔，301、定位凸起，302、第二散热槽，303、温度传感器安装槽，304、固定耳，305、螺纹孔，31、刷体，310、滑环接触面，311、凹槽，32、压缩弹簧，33、压缩弹簧压板,330、圆柱凸起，34、刷辫,35、螺栓。

具体实施方式

如图1和图2所示为本发明公开的一种偏航集电环环形定子结构，包括，相对设置的第一安装板10和第二安装板11；第一安装板10和第二安装板11之间设置有多个绝缘拉杆12，图中绝缘拉杆12的数量为3个，绝缘拉杆12两端设有螺纹，绝缘拉杆12上粘接绝缘套管，绝缘拉杆12两端可通过螺母与两端的安装板固定连接。

所述第一安装板10和所述第二安装板11之间的安装有多个环形板组件2，具体地，如图2所示，所述环形板组件2包括环形板20、电刷组件3、支架22以及汇流排23，环形板20上设有与绝缘拉杆12数量相同的多个安装孔202，绝缘拉杆12穿过安装孔202，绝缘拉杆12上套有用于分隔的绝缘子，具体地，所述第一安装板10与其相邻的所述环形板20之间的上设有第一绝缘子13，相邻的两个所述环形板20之间设有第二绝缘子14，所述第二安装板11与其相邻的所述环形板20之间设有第三绝缘子15，第一、第二和第三绝缘子结构相同，绝缘子由绝缘材料制成，绝缘子中心设有可供绝缘拉杆穿过的通孔，绝缘子两端设有可与环形板20上的安装孔202配合的止口，绝缘子套在绝缘拉杆上并通过两端的止口与环形板上的安装孔配合以将多个环形板组件间隔的设置在第一安装板和第二安装板之间。

所述环形板20上安装多个可与转子滑环接触的所述电刷组件3，图中一个环形板上设置有12个电刷组件，所述汇流排23通过所述支架22安装在所述环形板20的外侧，且汇流排23上并与所述电刷组件3连接。

如图3、图4所示，所述电刷组件3包括刷盒30、刷体31、压缩弹簧32、压缩弹簧压板33以及刷辫34；所述刷盒30安装在所述环形板20上，在本实施例中，如图5所示，刷盒30的两侧具有两个固定耳304，通过螺栓将刷盒30固定在环形板20上，所述刷盒30中设有刷体安装腔300，如图6所示，所述刷体31的一端为可与转子滑环接触的弧形的滑环接触面310，另一端与所述刷辫34固定连接，本实施例中，刷辫34成扁平状并与刷体31铆接，所述刷体31置于所述刷体安装腔300内且设有所述滑环接触面310的一端朝向所述环形板20的中心，使得滑环接触面310与置于环形板20内的转子滑环接触，所述刷体31固定有所述刷辫34的一端设有所述压缩弹簧32，刷盒30靠近刷辫34的一端具有螺纹孔305，所述压缩弹簧压板33两端通过螺栓35固定在所述刷盒30靠近刷辫34的一端，使得所述压缩弹簧32一端与所述刷体31抵接，另一端与所述压缩弹簧压板33抵接，在本实施例中，刷体31上设有凹槽311，压缩弹簧压板33上设有圆柱凸起330，压缩弹簧32的一端置于所述凹槽311内，另一端套在圆柱凸起330上，压缩弹簧32可以推动刷体31使得滑环接触面与转子滑环紧密接触以降低刷体与转子滑环之间的电阻，本发明中所述压缩弹簧压板采用尼龙pa66绝缘材料，压缩弹簧为圆柱螺旋形弹簧，刷盒材料采用铸铝材料。支架22的一端通过螺栓固定在环形板20的一侧面上，支架22的另一端从环形板的外边缘伸出，汇流排23为弧形结构，汇流排23通过螺栓固定在支架22的外端，使得汇流排23沿环形板20的外圆周设置，优选的，汇流排与环形板之间形成空隙，以便于通风散热，刷辫34的另一端通过螺栓固定在汇流排23上，所述汇流排的输出端子230与集电环接线箱的输出母排连接，通过刷体、刷辫以及汇流排可以将转子滑环上的电流传输至集电环接线箱上，图中，汇流排具有两组，即每个环形板组件上具有两组由汇流板连接的输电通路，进一步减小每个汇流排上的电流和产生的功耗。本发明公开的集电环定子结构由于设有环形板，环形板上可以同时设置有多个电刷组件，增强了传输电流的能力，同时，由于多个电刷组件进行电流传输，使得与现有的集电环相比，在传输相同的电力时，每个电刷组件上流过的电流减小，进而减小了每个电刷组件上产生的功耗，减少了热量的产生。

本发明公开的电刷组件相对于现有的电刷组件具有以下优点：现有的电刷组件一般包括刷盒、电刷和弹簧，且目前电刷组件主要基于高速旋转的集电环进行设计，因此现有的电刷组件是根据以下的运用经验进行设计：电刷与导电滑环在运用过程中会产生一层氧化膜，当滑环高速旋转时能将氧化膜保持在稳定的范围之内，从而有效地控制滑环与电刷的接触电阻。弹簧弹力需要控制在合适的范围，弹力小会导致电刷与导电滑环的接触电阻增大，从而温升加大；弹力大会导致电刷磨损严重，故弹簧一般采用恒压卷簧。

而本发明的定子结构主要用于低速旋转的偏航集电环，由于偏航集电环的转子的转速与机舱转速同步，机舱的转速很低(约0.1r/min)，电刷导电结构与高速旋转的集电环的电刷导电结构相比，由于转速低，很难通过高速旋转的环面摩擦将电刷与滑环之间的氧化膜控制在稳定的范围，导致电刷与滑环的接触电阻逐渐升高。加大弹簧的弹力是控制电刷与滑环接触电阻的一种有效手段，而传统的恒压卷簧具有局限性，若想加大其弹力则需要加大其安装空间。本发明中，电刷组件包括刷盒、刷体、压缩弹簧、压缩弹簧压板以及刷辫，采用压缩弹簧可以在不增加电刷组件的体积的基础上提供较大的弹力，使得刷体可以与转子滑环紧密接触，保证刷体与转子滑环之间电阻阻值较小(刷体与转子滑环接触不良会导致电阻增加)，进而减小了功耗，减少了热量的产生。同时，该结构的电刷组件还具有维护和更换方便等优点，具体地，当某个电刷组件需要维护或因磨损而需要更换时，仅需要将对应的电刷组件的压缩弹簧压板拆开，即可以将刷体卸下以进行维护或更换刷体，而不需要将整个电刷组件拆卸以进行更换，节省了维护成本，同时结构简单，便于加工和安装。

本发明公开的偏航集电环环形定子结构的组装过程如下：将多个第三绝缘子安装在第二安装板(下侧的安装板)的凹槽内，即第三绝缘子的凸止口插入第二安装板的凹止口中，然后将最下端的环形板组件中环形板上的多个安装孔与第三绝缘子对齐，通过安装孔和第三绝缘子上端的止口将该环形板组件与第三绝缘子安装，再将多个绝缘拉杆插入环形板组件的安装孔和第三绝缘子中并穿过第二安装板，采用螺母将绝缘拉杆下端与第二安装板固定，再将第二绝缘子套入多个绝缘拉杆上并安装在下侧的环形板组件的安装孔中，然后将另一个环形板组件套入绝缘拉杆中并与第二绝缘子对齐和安装，以此方式将多组第二绝缘子和环形板组件套装在绝缘拉杆上，然后将多个第一绝缘子套在绝缘拉杆上并将第一安装板套装在多个绝缘拉杆上，且用螺母将多个绝缘拉杆与上安装板固定。

进一步地，如图9所示，所述环形板20上设有径向设置的定位槽200，所述刷盒30上设有可与所述定位槽200配合的定位凸起301，所述刷盒30安装在所述环形板20上时，所述定位凸起301置于所述定位槽200中，具体地，在环形板20的内圆周侧加工有多个径向开口槽(开口槽的中心线过环形板的中心)，刷盒的底面上加工有长条状的凸起结构，当在环形板上安装电刷组件时，将定位凸起直接插入定位槽中，实现电刷组件的快速定位，然后通过螺栓将刷盒固定在环形板上，定位槽和定位凸起可以保证多个电刷组件的同心度，进而保证刷体和转子滑环之间紧密接触，减小刷体与转子滑环之间的电阻。

进一步地，如图5所示，所述刷盒30上还设有第二散热槽302，具体地，刷盒30的上侧盒壁上加工有多个长条状的第二散热槽，以便于对刷体进行散热。如图7和图8所示，为刷体的第二种实施例，所述刷体31设有滑环接触面310的一端还设有第一散热槽312，在本实施例中，第一散热槽312为在滑环接触面310的一端加工的连通刷体31上下两个表面的开口槽，优选地，第一散热槽与刷体的上下两个表面呈一定角度，在刷体上设置第一散热槽，有利于刷体的散热。进一步地，所述刷体31与所述刷体安装腔300的内侧壁上设有散热通道313，具体的，可以在刷体安装腔300的内侧壁上加工多个贯通刷盒前后两端面的开口槽，当刷体安装在刷盒内时，刷体安装腔300的内侧壁上的开口槽形成散热通道，进一步便于电刷组件的散热。

进一步地，所述刷体安装腔300的上侧内壁上还设有温度传感器安装槽303，具体地，在刷盒的上侧盒壁的内侧加工有凹槽，温度传感器可安装在该凹槽中，以便于采集并检测电刷的温度。

进一步地，所述环形板20上还设有多个散热孔201，具体地，在环形板上周向的加工有多个通孔，偏航集电环的散热风扇吹入的冷却风可以通过散热孔，以增加偏航集电环的散热效果。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。