專利名稱：具有軸保持器的滑環組件的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于給轉子供電的滑環組件，轉子能夠在發電機或電動機中 相對于定子旋轉并且轉子與編碼器連接，滑環組件包括具有至少一個第一滑環的滑環單元 以及連接到滑環單元的編碼器軸保持器，編碼器軸位于編碼器軸保持器中。此外，本實用新 型涉及包括這種滑環組件的發電機、風輪機以及風輪機場。
背景技術：
風輪機在有風條件下通過由風輪機葉片驅動的發電機將風力轉化為電能。在一些 風輪機中，發電機包括分別具有多相繞組的定子和轉子，諸如雙饋感應發電機、級聯調節發 電機、異步或同步發電機或者甚至直流發電機。當轉子相對于發電機的定子旋轉時，電流被傳送到轉子或者被從轉子傳送走。電 流可以借助于也被稱為旋轉電接口、旋轉電連接器、集電器、或者轉環或旋轉電接頭的滑環 組件被傳送，使得轉子在相對于定子旋轉時能夠接收或者返回電流。當轉子具有多相繞組 時，風輪機內的控制系統能夠調節頻率，從而使風輪機產生預定頻率，例如大約50Hz。為了控制發電機內的磁場，如圖1所示，滑環單元2可設置有與編碼器4連接的軸 5。由于滑環單元將電流傳送到轉子或者從轉子傳送走，該軸是電絕緣的，使得編碼器不會 被無意地從滑環單元傳送的電流所毀壞。這種絕緣是通過容納第一軸5的塑料絕緣軸7來 提供的，該絕緣軸7被插入編碼器4中。由此，編碼器不再被無意的電流所毀壞。現有技術方案致力于具有單獨的絕緣部件，如圖1所示，從而使得編碼器不會被 無意地從滑環單元傳送的電流所損壞。編碼器軸固定到其上的現有技術的滑環組件的部分 基本上由金屬制成，這是由于這種保持器6同時還起著接地連接11的作用。然而，在生產中，使塑料軸的外徑相對于編碼器保持在容許尺寸公差內是非常困 難的，結果使得編碼器無法計數轉子旋轉的實際次數。
實用新型內容本實用新型的目的是至少部分地克服現有技術的上述不足之處和缺陷，并且提供 一種能夠更加精確地控制轉子內的磁場的改進滑環組件。更具體地，目的是提供一種包括編碼器軸的改進滑環組件，該編碼器軸的外徑總是處在容許尺寸公差之內，使得編碼器完美地運行。另一個目的是提供一種易于制造的改進滑環組件。此外，目的是提供一種改進滑環組件，該滑環組件具有相對于編碼器的絕緣軸，從 而使得編碼器不會被從滑環單元無意傳送的電流所毀壞。而且，目的是提供一種也能夠在較長生產周期內完美地控制電輸出的風輪機。上述目的、以及將會通過下面描述而變得清楚的多個其它目的、優點及特征通過 根據本實用新型的方案借助滑環組件而得以實現，該滑環組件用于給發電機或電動機中相 對于定子旋轉的轉子供電，所述滑環組件與編碼器連接并且包括[0014]_具有至少一個第一滑環的滑環單元；以及-與所述滑環單元連接的編碼器軸保持器，并且編碼器軸位于所述保持件中；其中，所述編碼器軸保持器由電絕緣材料制成。在根據本實用新型的方案中，保持件由電絕緣材料制成，并且接地連接設置于滑 環單元面向轉子的另一端部。編碼器軸保持器緊固編碼器軸，使得編碼器軸隨著滑環單元 以及由此隨著轉子旋轉。因而，用于制造編碼器軸的材料能夠自由選擇。這樣，編碼器軸被 絕緣、并且可以由能夠相對于編碼器保持編碼器軸的尺寸公差的材料制成。通過使滑環組件具有金屬編碼器軸，編碼器軸可以在滑環單元被裝配之后被切成 預定公差之內的精確尺寸。由此，避免了由于變化的尺寸而引起的編碼器對轉數的不精確 計數。這樣，獲得了能夠對轉子內的磁場進行更加精確控制的改進滑環組件。當使用金屬或類似可加熱材料的保持件時，如現有技術方案中的情況，保持件在 滑環單元使用期間被加熱，導致保持件由于加熱而膨脹。這樣，在滑環組件的使用期間保持 件尺寸發生改變，并且由此軸和絕緣軸相應地發生改變。結果，與編碼器的連接變得不穩 定，從而使得編碼器不能夠計數滑環以及由此計數轉子的實際轉數。在實用新型的一個實施例中，編碼器軸保持器被模制而成。模制編碼器軸保持器使得制造保持件的過程快捷，并且編碼器軸可以通過繞著軸 模制保持件而被緊固。在另一個實施例中，電絕緣材料可以是一些種類的塑料、陶瓷、玻璃纖維、復合材 料或者上述材料的組合。當編碼器軸由諸如塑料、陶瓷、玻璃纖維、復合材料或者上述材料的組合的電絕緣 材料制成時，編碼器軸保持器可以通過模制工藝容易地制造并且可制成多種形狀。由于編 碼器軸隨后被切成其最終尺寸，因此保持件不必保持在非常窄的尺寸范圍之內。此外，保持 件基本上沒有被加熱、并且也能夠在滑環組件使用期間保持其尺寸。此外，編碼器軸保持器可以在與轉子相反的滑環單元端部被緊固到滑環單元上。此外，編碼器軸保持器可以被膠粘到滑環單元上。通過使用膠粘，滑環組件的制造非常容易地進行，并且材料不會被無意地加熱。在本實用新型的一個實施例中，編碼器軸保持器可具有突出部分，編碼器軸緊固 到該突出部分中。當編碼器軸被緊固在突出部分中時，面向軸的表面增大并且將軸緊固到保持件突 出部分中更加容易及更加可靠。在使用模制工藝或者隨后膠粘工藝時尤為如此。在另一個實施例中，編碼器軸保持器可具有面向滑環單元的大體平面表面。由此，保持件更加易于緊固到滑環單元。在本實用新型的又另一個實施例中，編碼器軸保持器可具有與滑環單元大致相同 周邊的部分。此外，編碼器軸保持器可以在模制滑環單元時被模制。由此，滑環單元和保持件可被模制成一個單元并且在同一工藝中模制而成，從而 導致更加簡單的制造并且減少一種備件。本實用新型還涉及一種包括上述滑環組件的發電機。最后，實用新型涉及一種包括上述滑環組件的風輪機。
下面參考示意性附圖對本實用新型及其多個優點進行更為詳細的描述，用于解釋 的所述附圖顯示了一些非限制性實施例，其中圖1顯示了現 有技術的滑環組件；圖2顯示了根據實用新型的滑環組件的一個實施例；圖3以分解立體圖顯示了圖2的實施例；圖4顯示了滑環組件的另一個實施例的局部截面圖；圖5顯示了滑環組件又另一個實施例的局部截面圖；以及圖6顯示了滑環組件再另一個實施例的局部截面圖。全部附圖都是示意性的并且不必依照比例，并且它們僅顯示了對于闡明本實用新 型所必需的那些部件，其它部件被省略或者僅僅被提及。
具體實施方式
在圖2中，顯示了根據本實用新型的滑環組件1。在使用時，滑環組件1給諸如發 電機或其它電機器中相對于定子旋轉的轉子的旋轉部件供電。滑環組件1包括具有至少一 個滑環3的滑環單元2，該滑環3具有外表面。滑環3位于滑環單元2中并且通常在模制單 元時被緊固。在滑環單元2的一端，三個中心條(未示出)從滑環單元2突出，用于將電流 傳送到轉子。由此，滑環組件1能夠繞著與中心條的中心軸線重合的中心軸線旋轉。如圖2所示，滑環組件1具有多個滑環3，并且在該實施例中滑環組件1具有三個 滑環3，每個電相位一個。此外，每個滑環3具有至少一個凹槽9。凹槽9可具有任意形狀 或設計，并且在另一個實施例中，滑環3具有多個凹槽。在表面上具有這種凹槽9增大了環 3的表面面積，并且由此也增大了冷卻滑環的能力。此外，滑環組件1包括編碼器軸保持器6，編碼器軸保持器由電絕緣材料模制而 成。編碼器軸5隨后插入到編碼器軸保持器中，或者編碼器軸保持器繞著編碼器軸模制而 成。通過由電絕緣材料制成編碼器軸保持器6，可以省去單獨的絕緣部件，使得滑環組 件的制造更加簡單并且不會發生額外的費用。此外，編碼器軸5可由軸外部尺寸能夠保持 從而裝配到編碼器中的材料制成。如圖3所示，在滑環組件1的該實施例中，編碼器軸保持器6是與滑環單元2分開 的部件。編碼器軸保持器6被模制而成，并且隨后編碼器軸保持器被緊固到滑環單元2。將 編碼器軸保持器6緊固到滑環單元2可以通過諸如膠粘、焊接等的任何合適的結合工藝或 者通過諸如螺釘的緊固裝置而實現。在圖3的實施例中，編碼器軸保持器6具有缺口 10，這些缺口 10使得編碼器軸保 持器能夠通過注射成型、壓縮成型或者類似模制工藝被制造。在實用新型的另一個實施例中，編碼器軸保持器6具有更加堅固的設計而沒有缺 口，如圖4所示。在圖4和5的實施例中，編碼器軸保持器6被模制成單獨部件。然而，在圖6所示 的另一個實施例中，編碼器軸保持器6與滑環單元2模制在一起。當將編碼器軸保持器和滑環單元模制成一個單元時，隨后的緊固過程可被省去。如圖4和5所示，編碼器軸5被插入編碼器4的中心，該編碼器4計數轉子旋轉次 數。編碼器4與控制系統連通，該控制系統根據編碼器中測量的回轉數目控制轉子內的磁 場。在圖4中，編碼器軸保持器6具有與滑環單元2大體相同的外徑。然而，編碼器軸 保持器6可具有任何設計，諸如圖5中所示設計，其中保持件的外徑小于滑環單元2的外
徑。如圖所示，編碼器軸保持器6具有可以例如通過膠粘劑或螺釘安裝到滑環單元2 上的平表面。然而，在另一個實施例中，編碼器軸保持器6具有與滑環單元2的表面相對應 的另一個表面，使得它們之間的連接通過機械連接得以提高。編碼器軸保持器6由諸如塑料、陶瓷、玻璃纖維或者上述材料的組合的電絕緣材 料模制而成。材料可以通過纖維而得到加強。纖維可以在模制保持件之前存在于塑料混合 物或者合成物中。通過使保持件6由電絕緣材料制成，由于保持件使得編碼器與任何無意 電流傳送相絕緣，因此編碼器4將不再可能被無意的電流所毀壞。由此，編碼器軸5可由諸如金屬的任何種類的合適材料制成，從而使得編碼器軸 可以在被緊固在保持件中之后被切成其最終尺寸。這樣，編碼器軸5的外部尺寸可以被保 持，并且編碼器4不再由于編碼器軸的不精確尺寸而不準確地計數。當模制編碼器軸保持器6時，保持件6可由任何種類材料制成，并且軸5可以通過 繞著軸模制保持件而被緊固。此外，編碼器軸保持器6可以與諸如滑環單元以及接地連接 11的其它部件模制在一起。如圖4-6中所示，編碼器軸5被緊固在編碼器軸保持器6中并且僅僅部分地穿過 保持件。在另一個實施例中，軸5完全地穿過編碼器軸保持器6。除了其絕緣特性之外，重要的是編碼器軸保持器6能夠支撐編碼器軸5，并且另外 能夠經受電流傳送期間滑環單元2中產生的高溫。這樣，編碼器軸保持器6可由諸如硬質塑料(例如聚乙烯、三聚氰胺、尿素、環氧樹 月旨、聚亞安酯)的塑料制成。當編碼器軸保持器6由硬質塑料制成時，保持件能夠經受滑環 組件1內的高溫，同時具有足夠的強度支撐編碼器軸5以及使編碼器4充分地絕緣。實用新型已經通過用于保持編碼器軸5的保持件6得以解釋，然而，軸可以是需要 被保持在狹窄尺寸公差之內的任何種類的軸。滑環單元2的旋轉單元的導電環或導電帶3可以由也具有高熱傳導性以及硬度的 各種導電材料諸如黃銅和銅制成。滑環組件1可使用在包括旋轉定子和旋轉轉子的任何種類發電機中，例如雙饋感 應發電機、級聯調節發電機、交流發電機或者同步發電機中。滑環組件1還可用在電動機 中。包括這種滑環組件1的發電機可被用在任何類型的風輪機中，以及由此還可用在 構成風輪機場的多個風輪機中。風輪機指的是能夠將風力轉換為電的任何類型的設備，例如風力發電機、風電機 組(WPU)或者風能轉換器(WEC)。盡管以上已經結合本實用新型的優選實施例對本實用新型進行了描述，但是對于本領域技術人員而言明顯的是可以想象多種變型，而不會脫離由隨后權利要求書所限定的本實用新型。
權利要求一種滑環組件，用于給發電機或電動機中相對于定子旋轉的轉子供電或者從所述轉子供電，其特征在于，所述滑環組件與編碼器連接、并且包括-具有至少一個第一滑環的滑環單元；以及-與所述滑環單元連接的編碼器軸保持器，并且編碼器軸位于所述保持件中；其中，所述編碼器軸保持器由電絕緣材料制成。
2.如權利要求1所述的滑環組件，其特征在于，所述編碼器軸保持器被模制而成。
3.如權利要求2所述的滑環組件，其特征在于，所述電絕緣材料是塑料、陶瓷、玻璃纖 維、或者上述材料的組合。
4.如權利要求1-3任一所述的滑環組件，其特征在于，所述編碼器軸保持器被膠粘到 所述滑環單元上。
5.如權利要求1-3任一所述的滑環組件，其特征在于，所述編碼器軸保持器具有突出 部分，所述編碼器軸被緊固在所述突出部分中。
6.如權利要求1-3任一所述的滑環組件，其特征在于，所述編碼器軸保持器具有與所 述滑環單元大致相同周邊的部分。
7.如權利要求1-3任一所述的滑環組件，其特征在于，所述編碼器軸保持器和所述滑 環單元被模制成一體。
8.一種發電機，包括如前述任一權利要求所述的滑環組件。
9.一種風輪機，包括權利要求1-7中任一所述的滑環組件。
專利摘要本實用新型涉及一種用于給轉子供電的滑環組件1，該轉子能夠在發電機或電動機中相對于定子旋轉，滑環組件與編碼器4連接。滑環組件1包括具有至少一個第一滑環3的滑環單元2，以及連接到滑環單元的編碼器軸保持器6，編碼器軸5位于該保持件中。編碼器軸保持器6由電絕緣材料制成，以便在滑環單元2和編碼器4之間提供電絕緣。根據本實用新型涉的滑環組件能夠更加精確地控制轉子內的磁場并且使得編碼器不會被從滑環單元無意傳送的電流所毀壞。
文檔編號H02K13/00GK201570950SQ20092017914
公開日2010年9月1日 申請日期2009年9月29日 優先權日2008年10月27日
發明者L·克羅, S·B·勞里森 申請人:維斯塔斯風力系統集團公司