永磁直驅風力發電機組的發電機的主軸承的防雷裝置的製作方法
2023-05-02 00:34:56
專利名稱：永磁直驅風力發電機組的發電機的主軸承的防雷裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種防雷裝置，更具體地講，涉及一種防止永磁直驅風力發電機組的發電機的主軸承在雷擊過程中被損壞的防雷裝置。
背景技術：
永磁直驅風力發電機組通常安裝在空曠的地區或是雷暴比較頻繁的沿海地區。由於永磁直驅風力發電機組屬於凸起的物體，所以容易遭受雷擊。永磁直驅風力發電機組的發電機的主軸承承載著葉輪與發電機的重量，在遭受雷擊時，發電機的主軸承還作為雷電流的必經之路，在這種情況下，如果發電機的主軸承在遭受雷擊時被損傷，則會影響整臺永磁直驅風力發電機組的運行。具體地講，目前，大部分永磁直驅風力發電機組利用輪轂、發電機、主軸承、機艙底座等金屬部件作為雷電流通路，但是使用上述金屬部件作為雷電流通路的缺點在於接觸電阻大、雷電流流通不暢通。此外，由於被雷電流擊中的金屬物體瞬間溫升過高，會引起雷擊點局部金屬熔化。通常，嚴重的雷擊熱效應會出現在雷電流路徑上具有相對較高電阻的地方，例如，發電機的主軸承的套圈與滾子之間，特別是在它們相對運動的時候，所造成的損傷的情況最為嚴重。在永磁直驅風力發電機組遭受雷擊後，雷電流流經發電機的主軸承的外套圈，擊穿外套圈與滾子之間的間隙，製成電弧放電，對滾子造成損傷，從而損壞主軸承。另外，目前也有一部分永磁直驅風力發電機組使用防雷用引下線與滑環連接的方式來繞開發電機的主軸承，從而在遭受雷電時保護髮電機的主軸承。但是，使用上述防雷用引下線與滑環連接的方式來繞開發電機的主軸承存在以下缺點這種方式只能把防雷用滑環安裝在定軸的中部，由於永磁直驅風力發電機組在該位置上已經有信號類滑環來保證輪轂與機艙之間電氣設備信號傳輸，所以安裝額外的滑環裝置勢必會對原有滑環連接的旋轉部件造成幹涉。而如果採用信號滑環的一部分作為雷電通道，不僅不能保證雷電能量的完全洩放，而且會對周圍信號通道產生嚴重的電磁幹擾，甚至還會損壞滑環。
發明內容
為了解決現有永磁直驅風力發電機組的主軸承在雷擊過程中被損壞的問題，本發明提出一種防雷裝置，所述防雷裝置通過建立獨立的雷電流洩放通道來防止對主軸承造成損壞。本發明的示例性實施例提供一種永磁直驅風力發電機組的發電機的主軸承的防雷裝置，所述防雷裝置包括設置在發電機的定軸上的環形軌道以及能夠在環形軌道上滑動的防雷電刷。本發明的示例性實施例，所述環形軌道可設置在固定於發電機的定軸上的剎車底座上，並且所述環形軌道與所述剎車底座絕緣。本發明的示例性實施例，在剎車底座上可設置環形軌道絕緣板，所述環形軌道設置在所述環形軌道絕緣板上，從而所述環形軌道通過所述環形軌道絕緣板與所述剎車底座
絕緣。 本發明的示例性實施例，所述環形軌道可由不鏽鋼製成。本發明的示例性實施例，所述環形軌道絕緣板可由環氧樹脂或者尼龍製成。本發明的示例性實施例，所述永磁直驅風力發電機組可包括滑環撥叉、滑環搖臂和滑環，滑環撥叉的一端固定在轉動軸上，滑環撥叉的另一端與滑環搖臂連接，滑環搖臂與滑環的本體連接，使得滑環的轉動部分隨發電機的旋轉而旋轉，所述防雷裝置還可包括設置在滑環撥叉上的電刷支架，防雷電刷固定在所述電刷支架的端部，並且所述電刷支架與所述滑環撥叉絕緣。本發明的示例性實施例，在滑環撥叉上可設置電刷支架絕緣板，所述電刷支架設置在所述電刷支架絕緣板上，從而所述防雷電刷通過所述電刷支架絕緣板與所述滑環撥叉絕緣。本發明的示例性實施例，所述防雷電刷可以為兩個，所述兩個防雷電刷分別固定在所述電刷支架的兩端。本發明的示例性實施例，所述電刷支架絕緣板可由環氧樹脂或者尼龍製成。本發明的示例性實施例，所述防雷電刷可包括用於使防雷電刷與環形軌道緊密接觸的彈片和放電間隙件，所述放電間隙件與環形軌道隔開預定距離。本發明的示例性實施例，所述環形軌道的直徑可大於所述滑環的直徑，使得所述環形軌道與滑環隔開。本發明的示例性實施例，所述防雷裝置還可包括用於收集防雷電刷在環形軌道上滑動的過程中產生的粉塵的集塵盒。本發明的示例性實施例，所述集塵盒可包括內外集塵盒和集塵盒蓋子，所述內外集塵盒的直徑分別與環形軌道的內外徑相同，從而將環形軌道和防雷電刷圍住，所述集塵盒蓋子設置在防雷電刷的外側，所述集塵盒蓋子的形狀與所述環形軌道的形狀對應，並且所述集塵盒蓋子與防雷電刷一起在環形軌道上滑動。本發明的示例性實施例，在集塵盒蓋子與內外集塵盒之間可設置密封件，以防止防雷電刷在滑動過程中產生的粉塵擴散。根據本發明的永磁直驅風力發電機組通過建立獨立的雷電流洩放通道而不經過發電機的主軸承，從而有效地確保發電機的主軸承的正常運轉，延長了發電機的主軸承的使用壽命，從而保證永磁直驅風力發電機組的正常運行，降低了永磁直驅風力發電機組的故障率，同時也提高了永磁直驅風力發電機組的發電效率。此外，由於根據本發明的永磁直驅風力發電機組建立了獨立的雷電流洩放通道，所以顯著提高了雷電流洩放通路的電氣導通性。
通過下面結合附圖對示例性實施例進行的描述，本發明的這些和/或其他方面將會變得清楚和更加容易理解，在附圖中圖I是示出根據本發明的示例性實施例的永磁直驅風力發電機組的發電機的主軸承的防雷裝置的主視圖2是示出根據本發明的示例性實施例的永磁直驅風力發電機組的發電機的主軸承的防雷裝置的側視圖；圖3是示出根據本發明的示例性實施例的永磁直驅風力發電機組的發電機的主軸承的防雷裝置的防雷電刷的主視圖；圖4是示出根據本發明的示例性實施例的永磁直驅風力發電機組的發電機的主軸承的防雷裝置的防雷電刷的俯視圖。
具體實施例方式以下，將參照附圖來詳細描述本發明的示例性實施例。然而，本發明可以以多種不同的形式實施，並且不應該被解釋為限於在此闡述的示例性實施例。在附圖中，為了清楚起見，可能會誇大部件的尺寸，並且相同的標號始終指示相同的部件。圖I是示出根據本發明的示例性實施例的永磁直驅風力發電機組的發電機的主軸承的防雷裝置的主視圖，圖2是示出根據本發明的示例性實施例的永磁直驅風力發電機組的發電機的主軸承的防雷裝置的側視圖。如圖I和圖2中所示，根據本發明的示例性實施例的永磁直驅風力發電機組的發電機的主軸承的防雷裝置包括設置在發電機的定軸I上的環形軌道2以及能夠在環形軌道2上滑動的防雷電刷3。具體地講，可在固定於發電機的定軸I上的剎車底座4上設置環形軌道絕緣板5，環形軌道2可設置在環形軌道絕緣板5上。可選地，環形軌道2可由不鏽鋼製成；環形軌道絕緣板5可由環氧樹脂、尼龍或其他合適的絕緣材料製成。雖然在該示例性實施例中，環形軌道2設置在固定於發電機的定軸I上的剎車底座4上，並且通過環形軌道絕緣板5使環形軌道2與定軸I絕緣，但是本發明不限於此，環形軌道2可以通過其他固定裝置設置在定軸I上並與定軸I絕緣。可選地，環形軌道2靠近機艙一側可設置有與電纜接線端子連接的部件，所述部件上設置有孔，以通過緊固件(例如，螺栓)將環形軌道2的連接導線固定好，再連接來自機艙內部的引出線。根據本發明的永磁直驅風力發電機組包括滑環撥叉6、滑環搖臂8和滑環9。滑環撥叉6的一端固定在轉動軸7上，滑環撥叉6的另一端與滑環搖臂8連接，滑環搖臂8與滑環9的本體連接，從而使滑環9的轉動部分隨發電機的旋轉而旋轉。其中，滑環9與定軸I同軸地設置。在滑環撥叉6上設置電刷支架絕緣板10，電刷支架絕緣板10可由環氧樹脂、尼龍或其他合適的絕緣材料製成。在電刷支架絕緣板10上固定電刷支架11，防雷電刷3可固定在電刷支架11的端部，在本實施例中，防雷電刷3可以為兩個，分別固定在電刷支架11的兩端。雖然在該示例性實施例中，防雷電刷3設置在固定於滑環撥叉6上的電刷支架11上，並且通過電刷支架絕緣板10使防雷電刷3與轉動軸7絕緣，但是本發明不限於此，防雷電刷3可以通過其他固定裝置設置在轉動軸7上並與轉動軸7絕緣。在本實施例中，滑環9安裝在剎車底座4的中部，根據滑環9的尺寸，環形軌道2不能設計得過小，以避免與滑環9的本體牴觸，即，環形軌道2的直徑大於滑環9的直徑，從而環形軌道2與滑環9隔開預定距離。
可選地，滑環撥叉6與電刷支架11上設置有孔，以連接來自三個葉片的引線。為了固定從葉片引出的電纜，可在滑環撥叉6上增加至少3處以上並且可穿過綁紮帶的孔，以保證電纜的固定。當永磁直驅風力發電機組遭遇雷擊時，雷電流會沿著葉片引下線經由軌道引出線12傳導至環形軌道2，接著，通過環形軌道2與防雷電刷3之間的動摩擦接觸將雷電流沿電刷引出線13傳送至永磁直驅風力發電機組的機艙即塔筒內的防雷裝置，最後再進入大地。圖3是示出根據本發明的示例性實施例的永磁直驅風力發電機組的發電機的主軸承的防雷裝置的防雷電刷的主視圖，圖4是示出根據本發明的示例性實施例的永磁直驅風力發電機組的發電機的主軸承的防雷裝置的防雷電刷的俯視圖。如圖3和圖4中所示，防雷電刷3包括彈片31和放電間隙件32。設置放電間隙件32的原因在於在使用過程中，防雷電刷3會出現磨損，使得防雷電刷3的彈片31失去彈力，從而不足以使防雷電刷3與環形軌道2緊密接觸而出現空隙，使雷電流通路阻斷。為了避免這種情況發生，在防雷電刷3上設置齒形放電間隙件32，該齒形放電間隙件32不與環形軌道2接觸而是與環形軌道2隔開預定距離。當永磁直驅風力發電機組的發電機的主軸承的防雷裝置由於防雷電刷3與環形軌道2之間存在空隙而使雷電流通路阻斷時，該齒形放電間隙件32起冗餘保護作用，使得所述防雷裝置仍然有效。另外，放電間隙件32的增加也會增加雷電流的放電通道，提高防雷電刷3整體洩放雷電流的能力。另外，在永磁直驅風力發電機組長期運行的情況下，主軸承的防雷裝置的防雷電刷3會不斷產生粉塵，這些粉塵可能會進入電控櫃、油嘴或者主軸承內，從而使永磁直驅風力發電機組發生故障。為了解決上述問題，對防雷電刷3進行以下改進第一、滑動軌道2的直徑根據需要設置得較小，在這種情況下，由於發電機的轉速是恆定的，所以減小防雷電刷3的線速度，從而儘可能減少防雷電刷3產生的粉塵。第二、防雷電刷3儘可能使用含碳量較低的材料製成，例如，可使用銅碳合金製造防雷電刷3，因為使用銅碳合金製造的防雷電刷3含銅量在80%以上，耐磨性非常好，從而產生的粉末少，且使用壽命長。第三、設置集塵盒14(見圖2)，集塵盒14為拼裝環形結構，包括內外集塵盒和集塵盒蓋子。內外集塵盒的直徑分別與環形軌道2的內外徑相同，從而將環形軌道2和防雷電刷3圍住。集塵盒蓋子設置在防雷電刷3的外側，集塵盒蓋子的形狀與環形軌道2的形狀對應，並且集塵盒蓋子與防雷電刷3—起轉動，集塵盒蓋子與內外集塵盒之間設置密封件，以確保防雷電刷3在滑動過程中產生的粉塵不擴散。根據本發明的永磁直驅風力發電機組，由於在所有雷電流通路上，防雷裝置均與永磁直驅風力發電機組中的金屬部件(例如，輪轂、發電機、主軸承、機艙底座等)完全絕緣，所以該防雷裝置完全繞開永磁直驅風力發電機組的發電機的主軸承，從而對主軸承進行徹底的防雷保護。根據本發明的永磁直驅風力發電機組，在原有滑環的外圈設置新的環形軌道和防雷電刷，通過環形軌道與防雷電刷之間的摩擦接觸能夠確保永磁直驅風力發電機組在運行時提供可靠的雷電通路。根據本發明的永磁直驅風力發電機組通過建立獨立的雷電流洩放通道而不經過發電機的主軸承，從而有效地確保發電機的主軸承的正常運轉，延長了發電機的主軸承的使用壽命，從而保證永磁直驅風力發電機組的正常運行，降低了永磁直驅風力發電機組的故障率，同時也提高了永磁直驅風力發電機組的發電效率。此外，由於根據本發明的永磁直驅風力發電機組建立了獨立的雷電流洩放通道，所以顯著提高了雷電流洩放通路的電氣導通性。儘管已經結合附圖示出並描述了一些示例性實施例，但是本領域的技術人員應該理解的是，在不脫離由權利要求及其等同物限定其範圍的本發明的原理和精神的情況下，·可以對這些示例性實施例進行修改和變型。
權利要求
1.一種永磁直驅風力發電機組的發電機的主軸承的防雷裝置，其中，所述防雷裝置包括設置在發電機的定軸上的環形軌道以及能夠在環形軌道上滑動的防雷電刷。
2.如權利要求I所述的防雷裝置，其中，所述環形軌道設置在固定於發電機的定軸上的剎車底座上，並且所述環形軌道與所述剎車底座絕緣。
3.如權利要求2所述的防雷裝置，其中，在剎車底座上設置環形軌道絕緣板，所述環形軌道設置在所述環形軌道絕緣板上，從而所述環形軌道通過所述環形軌道絕緣板與所述剎車底座絕緣。
4.如權利要求3所述的防雷裝置，其中，所述環形軌道由不鏽鋼製成。
5.如權利要求3所述的防雷裝置，其中，所述環形軌道絕緣板由環氧樹脂或者尼龍製成。
6.如權利要求I所述的防雷裝置，其中，所述永磁直驅風力發電機組包括滑環撥叉、滑環搖臂和滑環，滑環撥叉的一端固定在轉動軸上，滑環撥叉的另一端與滑環搖臂連接，滑環搖臂與滑環的本體連接，使得滑環的轉動部分隨發電機的旋轉而旋轉，所述防雷裝置還包括設置在滑環撥叉上的電刷支架，防雷電刷固定在所述電刷支架的端部，並且所述電刷支架與所述滑環撥叉絕緣。
7.如權利要求6所述的防雷裝置，其中，在滑環撥叉上設置電刷支架絕緣板，所述電刷支架設置在所述電刷支架絕緣板上，從而所述防雷電刷通過所述電刷支架絕緣板與所述滑環撥叉絕緣。
8.如權利要求6所述的防雷裝置，其中，所述防雷電刷為兩個，所述兩個防雷電刷分別固定在所述電刷支架的兩端。
9.如權利要求7所述的防雷裝置，其中，所述電刷支架絕緣板由環氧樹脂或者尼龍製成。
10.如權利要求I所述的防雷裝置，其中，所述防雷電刷包括用於使防雷電刷與環形軌道緊密接觸的彈片和放電間隙件，所述放電間隙件與環形軌道隔開預定距離。
11.如權利要求6所述的防雷裝置，其中，所述環形軌道的直徑大於所述滑環的直徑，使得所述環形軌道與滑環隔開。
12.如權利要求I所述的防雷裝置，其中，所述防雷裝置還包括用於收集防雷電刷在環形軌道上滑動的過程中產生的粉塵的集塵盒。
13.如權利要求12所述的防雷裝置，其中，所述集塵盒包括內外集塵盒和集塵盒蓋子，所述內外集塵盒的直徑分別與環形軌道的內外徑相同，從而將環形軌道和防雷電刷圍住，所述集塵盒蓋子設置在防雷電刷的外側，所述集塵盒蓋子的形狀與所述環形軌道的形狀對應，並且所述集塵盒蓋子與防雷電刷一起在環形軌道上滑動。
14.如權利要求13所述的防雷裝置，其中，在集塵盒蓋子與內外集塵盒之間設置密封件，以防止防雷電刷在滑動過程中產生的粉塵擴散。
全文摘要
本發明提供一種永磁直驅風力發電機組的發電機的主軸承的防雷裝置，所述防雷裝置包括設置在發電機的定軸上的環形軌道以及能夠在環形軌道上滑動的防雷電刷。根據本發明的永磁直驅風力發電機組通過建立獨立的雷電流洩放通道而不經過發電機的主軸承，從而有效地確保發電機的主軸承的正常運轉，延長了發電機的主軸承的使用壽命，從而保證永磁直驅風力發電機組的正常運行，降低了永磁直驅風力發電機組的故障率，同時也提高了永磁直驅風力發電機組的發電效率。此外，由於根據本發明的永磁直驅風力發電機組建立了獨立的雷電流洩放通道，所以顯著提高了雷電流洩放通路的電氣導通性。
文檔編號H02K11/00GK102946168SQ20121047230
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月20日 優先權日2012年11月20日
發明者黃金鵬, 王延利, 張曉 , 田鋒 申請人:北京金風科創風電設備有限公司