尤其適用於渦輪發電機的用於電刷的支撐與電接觸的裝置的製作方法

2023-05-14 19:08:51

專利名稱：尤其適用於渦輪發電機的用於電刷的支撐與電接觸的裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於電刷的支撐與電接觸的裝置。通過這些電刷可與發電機軸上的滑環建立摩擦的電接觸。當發電機工作時，會有一個由固定的裝置產生的激勵電流傳到轉子轉軸的滑環上。
這類裝置早已公知，而且在通常情況下能夠長時間可靠運行。例如在G9400080.8號實用新型中就介紹了一個類似的裝置，其電刷可在工作位置與靜止位置之間移動。處於工作位置時，電刷與滑環之間存在著電接觸，而在靜止位置時則沒有。在工作位置時的可靠的電接觸通過該裝置的活動部分與一個壓力共同獲得。
另外公知，也有如上述類型的裝置具有用來支撐電刷的位置固定的部分。這取決於該裝置是否具有特別穩定的結構。在一公知的實施形式中，在支架上固定了大量的螺栓。支架由金屬材料製成，而螺栓則由絕緣材料製成。螺栓圍繞主軸的旋轉軸排列。每個螺栓上都至少套著一個由導電材料製成的套筒，用於同電刷之間的電接觸。每個電刷本身分別由一個夾具夾著，夾具既能插套到螺栓的套筒上又能與之分離。通常每個螺栓上套有兩個套筒，由於螺栓和套筒的襯墊的絕緣作用，套筒用來向兩個不同的滑環導電，這些滑環在發電機以及電動機工作時處於不同的電勢上。用來向同一滑環導電的套筒又分別是一個配電器的組成部分。每個配電器還包括能使套筒短路的部分為環狀的匯流排，以及一個電流連接匯流排，上面有多個用以固定和連接電力連接線的孔。匯流排之間以及部分為環狀的匯流排與套筒之間可用鉚釘或螺絲加以連接。
在DE4009851A1號專利申請中列舉了一種用於帶有滑環轉子的非同步發動機的短路和電刷提升裝置，它能長期無磨損地工作且對清潔度要求不高。通過一個帶有電刷操縱杆的能旋轉的操縱環，當滑環短路時電刷才被提升。
上述裝置能可靠地用於長時間運行的電機中。但是，它的零件卻有250個之多。由於安裝通常是在機器所處的位置進行的，所以，零件的儲藏與安裝的費用相對較高。
所以，本發明的目的在於創造一種用於電刷的支撐和電接觸的裝置，它既能簡便經濟地製造和安裝，同時又具有較高的運行可靠性和安全性。
根據權利要求1，本發明的技術解決方案在於將電刷以及電刷夾具的支撐功能和電接觸功能統一起來。由此，可在現有技術水平上減少零件的數量，進一步提高穩定性和可靠性。本發明裝置的有利的改進結構在從屬權利要求中加以說明。
根據權利要求1，有不止一個支撐電刷的螺栓被設計成電接觸螺栓。通過一個這樣的接觸螺栓，既能在至少一個電刷與其支座之間產生支撐的聯繫，又能在這個電刷以及多個電刷與一個配電器之間產生電接觸。接觸螺栓的一個接觸面可以用於該電刷或多個電刷的接觸，而這個接觸面比如可以是接觸螺栓上的一個孔的側面。較有利的是接觸螺栓上沒有孔，它由實心的導電材料製造，首選鋼。這樣，接觸螺栓的外表面就構成了這個接觸面。接觸螺栓固定在支架上，二者在連接部位至少是絕緣的。當然支架也可全部用一種絕緣材料製造。這樣，接觸螺栓和支架就無需用兩種以上的不同材料來製造。在現有技術水平上減少材料的多樣化，為零件的製造與裝置的安裝帶來了一系列的好處。
作為配電器組成部分的接觸螺栓在本發明的一個較有利的設計中通過剛性配電環互相連接。象接觸螺栓一樣，配電環也有兩種不同的功能它使接觸螺栓互相短路，使它們穩定地結合。配電環可以使用製造接觸螺栓的同一種材料，如鋼來製成，這樣可以減少所用材料的數量。較有利的是，可以通過該配電環將同一配電器中所有的接觸螺栓連接在一起，從而產生一個特別穩定的配電器。
為了保證該裝置的持久性，同時也為了便於安裝，在本發明的一特別設計中，用焊接的方法將儘量多的這種連接加以固定。這種方法用於將接觸螺栓與配電器的其它組成部分連接起來。通過細緻的焊接可以使配電器內部，特別是在機器強烈振動時始終保持可靠的機械強度和低電阻。
配電環的使用不僅限於符合本發明的裝置。例如同樣也可以在現有技術水平的裝置中，利用一個配電環將套筒連接起來。
發電機和電動機有效運轉的前提是配電器和所有的電刷以及至少一條電力連接線連接良好。因此較有利的是，配電器具有一個用來固定至少一條電力連接線的穿孔的接線端子，而且接線端子和配電器的接觸螺栓的接觸面均鍍錫。另外可通過使用耐腐蝕的材料，例如不鏽鋼，和/或具有相同電子逸出功的材料組合，如電力連線和配電環以及配電環和電刷夾的組合，保證較好的電接觸。
在支架的一個較簡單且穩定的結構中，支架具有一個支壁，支壁上有一個用來支撐帶有滑環的主軸的切口。
對配電環的結構較有利的是，如果它包含具有縱軸的螺栓，其縱軸與主軸的旋轉軸平行。這樣就可以使用現有技術水平下的同類電刷夾具，它沿主軸的徑向朝旋轉軸線從外向裡插在一個螺栓上。在符合本發明的另外一個較有利的設計中，所有接觸螺栓的縱軸與主軸的旋轉軸線距離大致相同。這樣，每個接觸螺栓上都可使用相同的電刷夾具和電刷。所以，在更換電刷時不必考慮電刷或其夾具的類型。
將接觸螺栓固定到支架上的可靠方法是將螺栓擰入其中，而且便於安裝。接觸螺栓的一端具有外螺紋，可擰入支架上的螺孔中。如果在接觸螺栓的另一端再固定一個剛性配電環，螺栓即被緊緊擰入支架了。如果將配電環與接觸螺栓焊接起來，在接觸螺栓和支架之間會產生一個即使是振動也無法分開的連接。
該裝置的另外一種設計具有兩個配電器。由於支架在與接觸螺栓連接部位是絕緣的，所以這兩個配電器之間也是絕緣的。它們固定在支架的兩個相對的外側面上或者固定在支架的多個組成部分的其中一個的兩個相對的外側面上，外側面沿主軸旋轉軸線的兩個相反的方向定位。這樣可以在位於不同電勢上的兩個滑環之間建立電接觸，此時所採用的裝置部件如所述由同一支架以及同一組成部分所支撐。現有技術中已實現了單一支撐體原則。但是兩個配電器位於支架及其組成部分的同一外側。這樣，通過本發明，由螺栓組成的力臂縮短了一半。較短的螺栓更加有利，因為這樣就不易產生由振動引起的大振幅的固有振蕩。
在本發明的另一個特別設計中，兩個配電器相對於支架或支架的一個組成部件基本上呈鏡面對稱排列，但是接觸螺栓的相對錯列的固定點是個例外。這種設計的優點是，兩個配電器可以使用同樣的零件。固定點的錯列可以使支架相應變薄，即節省材料又節省空間。
為了將配電器特別牢固地固定在接觸螺栓上，可將配電器安在支架的兩個組成部件之間，這樣接觸螺栓分別部分地固定在支架的兩個組成部件上面。本發明裝置的這種結構的另外一個優點是，儘管該設計抗振，但是可以使用較長的接觸螺栓，這樣就能夠承託更多的電刷，這對於某些發電機和電動機是必需的。
出於安全原因，配電器和發電機或電動機的主軸上要安裝一個接觸防護裝置。最好是一個接觸防護罩，它與支架相連並將主軸和配電器從上面以及水平與主軸的旋轉軸相交叉的側面罩住。現有技術水平的此類接觸防護罩已公知。但是，上述在支架或支架的一部分的兩個相對而立的外側面上安有兩個配電器的結構變型中所用的接觸防護罩卻是新型和非常有利的設計。它沿主軸的旋轉軸線在兩端開口，使得空氣能夠在接觸防護罩下面沿水平方向流動。這樣就無需採用吹風機或其它裝置來強行通風。
在另外一個改進設計中要達到這樣的結果，可以在防護罩的上面和/或在水平與主軸的旋轉軸線相交叉的側面多開幾個窗形口，其大小要使伸手觸摸配電器很難或者根本不可能，但卻能使由於電刷上所產生的熱而引起的自然的對流空氣暢通無阻。
這些接觸防護罩，不管有沒有窗形開口，都可由多個零件構成，它們只通過支架互相連接。
在具有此類窗形開口的接觸防護罩的合適的設計中，也可根據情況在現有技術水平的裝置上不採用主動的通風措施，儘管防護罩沿主軸的旋轉軸線的方向在兩端可能都是封閉的，或者只在一個開口端可讓空氣沿水平方向在其下面流通。
下面，結合附圖詳細說明本發明的優選實施例，但本發明並不僅僅局限於這些實施例。


圖1為一個實施例的透視圖，它具有一個支架壁和兩個互相絕緣的配電器。
圖2示出支架的一部分，以及固定於此的接觸螺栓和一個剛性配電環在接觸螺栓另一端的焊接點。
圖3為一個支架的正視圖，示出固定在其上面的一個具有配電環的配電器。
圖4示出一個支架及兩個固定於其上的配電器，它們相對於支架基本上呈鏡面對稱排列。
圖5示出一個由兩部分組成的支架，和置於這兩部分之間的一個配電器。
圖6示出一個帶有符合本發明的防護罩的實施例。
圖1示出支架1，它具有支腳4和一個底板11。底板11可以擰入地中，以固定支架1。支架1有一個上端為半圓形的支壁，支壁上有一個為帶有滑環的主軸設計的近似圓形的開口14，主軸的旋轉軸線22與支壁的平行的兩個外側垂直並大約從圓形開口14的中心穿過。當然，圓形的開口14也可設計成其它形狀，以節省支壁的用料或者更有利於通過這一開口進行自然的空氣對流。在支壁的兩個外側面上分別具有一個配電器17，每個配電器上又分別有四個固定在支壁上的接觸螺栓2。兩側的配電器17在支壁上的固定點並非正對著，而是相互錯開的。在其它方面這兩個配電器17則是相對於支架1以鏡面對稱安置的。在接觸螺栓2遠離支架1的一端，每個配電器17上都固定有一個配電環3，在固定外有環形突起13。配電環3的下面設計成接線端子12，上有固定孔16，用於連接電力連接線。
在已示出的實施例中，支壁由一整塊絕緣材料構成。當然，支架1也可設計成其它形式，如支柱形，在這樣的設計中支柱由金屬構成，而其所支撐的用來固定接觸螺栓2的部分則是用絕緣材料做成的。
圖2示出一個用來將接觸螺栓2固定於支架1和配電環3上的實施例。支架1與接觸螺栓2的連接處5由絕緣材料構成。其上面有一個具有內螺紋的穿孔6，用以將具有外螺紋7的接觸螺栓2的一端擰入其中。接觸螺栓2的另一端插在配電環3的一個孔8中。在安裝配電環3時，首先使用一個固定件9，如一個螺絲，將其與接觸螺栓2連接，固定，然後從端面焊死。這樣，焊縫10就位於接觸螺栓的一端。該實施例包含一個基本上呈圓柱形的接觸螺栓2，其縱軸為21，外接觸面為20。
圖3示出，圖1所示的實施例中的兩個配電器17可用相同的零件。接觸螺栓2的固定點相對錯開，但兩個配電環17結構相同，這可從固定件9的位置以及支座上的孔6看出來。同樣，這也可從圖4所示的該實施例的側面圖中看出。
圖5所示乃符合本發明的另外一個實施例。在一個支架18的兩個組成部分19之間安有一個配電器25。支架的這兩個組成部分19由支腳4支持固定在同一塊底板11上。配電器25在支架的兩部分19之間的中部有一個配電環3，它與所有的接觸螺栓2相連。
圖6所示乃符合本發明的裝置，在其支架1上固定著一個防護罩23，上有縱向的窗形開口24。防護罩23將兩個配電器17從上面以及水平與一個主軸的旋轉軸線22相交叉的兩側罩住。它沿旋轉軸線的方向在兩端開口，使得空氣能夠在防護罩下面沿水平方向流動。
將在上述實施例中所示的符合本發明裝置的兩種設計相結合，則可在遵守設計原則的同時，設計出一種適用於任何電刷數目和電刷布置的裝置。這樣，這一設計原則就通用於所有單軸發電機和電動機。
權利要求
1．一種用於電刷的支撐與電接觸的裝置，通過這些電刷可與發電機或電動機軸上的滑環建立摩擦的電接觸，該裝置具有一個支撐件，它由一個支架(1；18)和許多固定在上面的螺栓組成，這些螺栓每個至少可將一個電刷支撐著與支架(1；18)相連，並且，該裝置至少有一個配電器(17；25)，它以短路的方式可與至少兩個電刷產生電接觸，並能至少與一條電力連接線相連，其特徵在於，一個以上作為帶有接觸面(20)的電接觸螺栓(2)的螺栓成為至少一個配電器(17；25)的組成部分，使得通過它至少有一個電刷既能被支撐連接又能電接觸，並且，支架(1；18)至少在與接觸螺栓(2)的連接處(5)是絕緣的。
2．如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，至少有一部分，最好是所有的構成至少一個配電器(17；25)的組成部分的接觸螺栓(2)，通過一個剛性的配電環(3)穩定地並短路地互相連接在一起。
3．如權利要求1或2所述的裝置，其特徵在於，至少一個配電器(17；25)的至少兩個，最好是所有的接觸螺栓(2)通過焊縫(10)與配電器(17；25)的其它組成部分相連。
4．如權利要求1,2或3所述的裝置，其特徵在於，至少有一個配電器(17；25)上具有穿孔的接線端子(12)，用以固定至少一條電力連接線，並且，接線端子(12)和/或配電器(17；25)的不止一個接觸螺栓(2)的接觸面(20)是鍍錫的。
5．如權利要求1至4中任一項所述的裝置，其特徵在於，所述支架(1；18)具有一個支壁，支壁上有一個讓帶有滑環的主軸通過的開口(14)。
6．如權利要求1至5中任一項所述的裝置，其特徵在於，所述接觸螺栓(2)具有縱軸線(21)，它與主軸的旋轉軸線(22)平行。
7．如權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所有縱軸線與主軸的旋轉軸線的距離都大致相同。
8．如權利要求1至7中任一項所述的裝置，其特徵在於，每個接觸螺栓(2)在一端都具有外螺紋(7)，並且，這一端都擰入支架(1；18)上的螺孔(6)內。
9．如權利要求1至8中任一項所述的裝置，其特徵在於，它具有兩個帶有接觸螺栓(2)的配電器(17)，由於支架(1；18)在與接觸螺栓(2)的連接處(5)是絕緣的，所以兩個配電器(17)之間也是互相絕緣的，並且，配電器(17)固定在支架(1)的兩個相對的外側面或者支架的組件部件(19)的外側面上，這兩個外側面沿主軸的旋轉軸線的兩個相反方向定位。
10．如上述任一項權利要求所述的裝置，其特徵在於，這兩個配電器(17)相對於支架(1)或支架的一部分基本上呈鏡面對稱排列，除了接觸螺栓(2)的固定點是相對錯開的以外。
11．如權利要求1至10中任一項所述的裝置，其特徵在於，一個帶有接觸螺栓(2)的配電器(17；25)安在一個由兩部分組成的支架(18)的這兩個組成部分(19)之間，這樣，接觸螺栓(2)的一部分固定在支架的一個組成部分(19)上，一部分固定在另一個組成部分(19)上。
12．如權利要求9或10所述的裝置，其特徵在於，支架(1；18)上裝有一個防護罩(23)，它將主軸和兩個配電器(17；25)從上面以及水平與主軸的旋轉軸線(22)相交叉的兩側罩住，並且，防護罩(23)沿旋轉軸線(22)的方向在兩端開口，使得空氣能夠在防護罩下面沿水平方向流動。
13．如上述任一項權利要求所述的裝置，其特徵在於，在防護罩(23)的上部以及水平與主軸的旋轉軸線(22)相交叉的兩個側面上有許多窗形開口，其大小要使伸手觸摸配電器(17；25)很難或者根本不可能，但卻能使由於電刷上所產生的熱而引起的自然的對流空氣暢通無阻。
全文摘要
一種用於電刷的支撐與電接觸的裝置,該裝置尤其適用於渦輪發電機,通過這些電刷可與一個發電機或電動機的一個主軸上的滑環建立摩擦的電接觸。該裝置具有一個支撐件,它由一個支架(1)和許多固定在上面的螺栓組成,這些螺栓每個至少可將一個電刷支撐著與支架(1)相連,並且,該裝置至少有一個配電器,它以短路的方式可與至少兩個電刷產生電接觸,並能至少與一條電力連接線相連,這樣,一個以上作為帶有接觸面的電接觸螺栓(2)的螺栓成為至少一個配電器的組成部分,使得通過它至少有一個電刷既能被支撐連接又能電接觸,並且,支架(1)至少在與接觸螺栓(2)的連接處是絕緣的。
文檔編號H02K13/00GK1236498SQ97199478
公開日1999年11月24日 申請日期1997年10月10日 優先權日1996年10月10日
發明者赫爾穆特·萊因哈特, 羅爾夫－岡特·貝爾, 麥可·布蘭特納, 歐文·米勒, 克勞斯·普雷斯納, 赫伯特·羅勒, 弗雷德·齊默爾曼 申請人:西門子公司