專利名稱：具有軸保持器的滑環(huán)組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于給轉(zhuǎn)子供電的滑環(huán)組件，轉(zhuǎn)子能夠在發(fā)電機(jī)或電動機(jī)中 相對于定子旋轉(zhuǎn)并且轉(zhuǎn)子與編碼器連接，滑環(huán)組件包括具有至少一個第一滑環(huán)的滑環(huán)單元 以及連接到滑環(huán)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(shí)用新 型涉及包括這種滑環(huán)組件的發(fā)電機(jī)、風(fēng)輪機(jī)以及風(fēng)輪機(jī)場。
背景技術(shù)：
風(fēng)輪機(jī)在有風(fēng)條件下通過由風(fēng)輪機(jī)葉片驅(qū)動的發(fā)電機(jī)將風(fēng)力轉(zhuǎn)化為電能。在一些 風(fēng)輪機(jī)中，發(fā)電機(jī)包括分別具有多相繞組的定子和轉(zhuǎn)子，諸如雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)、級聯(lián)調(diào)節(jié)發(fā) 電機(jī)、異步或同步發(fā)電機(jī)或者甚至直流發(fā)電機(jī)。當(dāng)轉(zhuǎn)子相對于發(fā)電機(jī)的定子旋轉(zhuǎn)時，電流被傳送到轉(zhuǎn)子或者被從轉(zhuǎn)子傳送走。電 流可以借助于也被稱為旋轉(zhuǎn)電接口、旋轉(zhuǎn)電連接器、集電器、或者轉(zhuǎn)環(huán)或旋轉(zhuǎn)電接頭的滑環(huán) 組件被傳送，使得轉(zhuǎn)子在相對于定子旋轉(zhuǎn)時能夠接收或者返回電流。當(dāng)轉(zhuǎn)子具有多相繞組 時，風(fēng)輪機(jī)內(nèi)的控制系統(tǒng)能夠調(diào)節(jié)頻率，從而使風(fēng)輪機(jī)產(chǎn)生預(yù)定頻率，例如大約50Hz。為了控制發(fā)電機(jī)內(nèi)的磁場，如圖1所示，滑環(huán)單元2可設(shè)置有與編碼器4連接的軸 5。由于滑環(huán)單元將電流傳送到轉(zhuǎn)子或者從轉(zhuǎn)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(huán)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(xiàn)有技術(shù)方案致力于具有單獨(dú)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(huán)單元傳送的電流所損壞。編碼器軸固定到其上的現(xiàn)有技術(shù)的滑環(huán)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(chǎn)中，使塑料軸的外徑相對于編碼器保持在容許尺寸公差內(nèi)是非常困 難的，結(jié)果使得編碼器無法計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的實(shí)際次數(shù)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是至少部分地克服現(xiàn)有技術(shù)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(zhuǎn)子內(nèi)的磁場的改進(jìn)滑環(huán)組件。更具體地，目的是提供一種包括編碼器軸的改進(jìn)滑環(huán)組件，該編碼器軸的外徑總是處在容許尺寸公差之內(nèi)，使得編碼器完美地運(yùn)行。另一個目的是提供一種易于制造的改進(jìn)滑環(huán)組件。此外，目的是提供一種改進(jìn)滑環(huán)組件，該滑環(huán)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(huán)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(chǎn)周期內(nèi)完美地控制電輸出的風(fēng)輪機(jī)。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(yōu)點(diǎn)及特征通過 根據(jù)本實(shí)用新型的方案借助滑環(huán)組件而得以實(shí)現(xiàn)，該滑環(huán)組件用于給發(fā)電機(jī)或電動機(jī)中相 對于定子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子供電，所述滑環(huán)組件與編碼器連接并且包括[0014]_具有至少一個第一滑環(huán)的滑環(huán)單元；以及-與所述滑環(huán)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(jù)本實(shí)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(shè)置于滑 環(huán)單元面向轉(zhuǎn)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(huán)單元 以及由此隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。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(huán)組件具有金屬編碼器軸，編碼器軸可以在滑環(huán)單元被裝配之后被切成 預(yù)定公差之內(nèi)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(zhuǎn)數(shù)的不精確 計(jì)數(shù)。這樣，獲得了能夠?qū)D(zhuǎn)子內(nèi)的磁場進(jìn)行更加精確控制的改進(jìn)滑環(huán)組件。當(dāng)使用金屬或類似可加熱材料的保持件時，如現(xiàn)有技術(shù)方案中的情況，保持件在 滑環(huán)單元使用期間被加熱，導(dǎo)致保持件由于加熱而膨脹。這樣，在滑環(huán)組件的使用期間保持 件尺寸發(fā)生改變，并且由此軸和絕緣軸相應(yīng)地發(fā)生改變。結(jié)果，與編碼器的連接變得不穩(wěn) 定，從而使得編碼器不能夠計(jì)數(shù)滑環(huán)以及由此計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)數(shù)。在實(shí)用新型的一個實(shí)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(shí)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(fù)合材 料或者上述材料的組合。當(dāng)編碼器軸由諸如塑料、陶瓷、玻璃纖維、復(fù)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(nèi)。此外，保持 件基本上沒有被加熱、并且也能夠在滑環(huán)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(zhuǎn)子相反的滑環(huán)單元端部被緊固到滑環(huán)單元上。此外，編碼器軸保持器可以被膠粘到滑環(huán)單元上。通過使用膠粘，滑環(huán)組件的制造非常容易地進(jìn)行，并且材料不會被無意地加熱。在本實(shí)用新型的一個實(shí)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(dāng)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(shí)施例中，編碼器軸保持器可具有面向滑環(huán)單元的大體平面表面。由此，保持件更加易于緊固到滑環(huán)單元。在本實(shí)用新型的又另一個實(shí)施例中，編碼器軸保持器可具有與滑環(huán)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(huán)單元時被模制。由此，滑環(huán)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(dǎo)致更加簡單的制造并且減少一種備件。本實(shí)用新型還涉及一種包括上述滑環(huán)組件的發(fā)電機(jī)。最后，實(shí)用新型涉及一種包括上述滑環(huán)組件的風(fēng)輪機(jī)。
下面參考示意性附圖對本實(shí)用新型及其多個優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行更為詳細(xì)的描述，用于解釋 的所述附圖顯示了一些非限制性實(shí)施例，其中圖1顯示了現(xiàn) 有技術(shù)的滑環(huán)組件；圖2顯示了根據(jù)實(shí)用新型的滑環(huán)組件的一個實(shí)施例；圖3以分解立體圖顯示了圖2的實(shí)施例；圖4顯示了滑環(huán)組件的另一個實(shí)施例的局部截面圖；圖5顯示了滑環(huán)組件又另一個實(shí)施例的局部截面圖；以及圖6顯示了滑環(huán)組件再另一個實(shí)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(shí)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(shí)施方式
在圖2中，顯示了根據(jù)本實(shí)用新型的滑環(huán)組件1。在使用時，滑環(huán)組件1給諸如發(fā) 電機(jī)或其它電機(jī)器中相對于定子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)部件供電?；h(huán)組件1包括具有至少一 個滑環(huán)3的滑環(huán)單元2，該滑環(huán)3具有外表面?；h(huán)3位于滑環(huán)單元2中并且通常在模制單 元時被緊固。在滑環(huán)單元2的一端，三個中心條(未示出)從滑環(huán)單元2突出，用于將電流 傳送到轉(zhuǎn)子。由此，滑環(huán)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(zhuǎn)。如圖2所示，滑環(huán)組件1具有多個滑環(huán)3，并且在該實(shí)施例中滑環(huán)組件1具有三個 滑環(huán)3，每個電相位一個。此外，每個滑環(huán)3具有至少一個凹槽9。凹槽9可具有任意形狀 或設(shè)計(jì)，并且在另一個實(shí)施例中，滑環(huán)3具有多個凹槽。在表面上具有這種凹槽9增大了環(huán) 3的表面面積，并且由此也增大了冷卻滑環(huán)的能力。此外，滑環(huán)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(dú)的絕緣部件，使得滑環(huán)組 件的制造更加簡單并且不會發(fā)生額外的費(fèi)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(huán)組件1的該實(shí)施例中，編碼器軸保持器6是與滑環(huán)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(huán)單元2。將 編碼器軸保持器6緊固到滑環(huán)單元2可以通過諸如膠粘、焊接等的任何合適的結(jié)合工藝或 者通過諸如螺釘?shù)木o固裝置而實(shí)現(xiàn)。在圖3的實(shí)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(shí)用新型的另一個實(shí)施例中，編碼器軸保持器6具有更加堅(jiān)固的設(shè)計(jì)而沒有缺 口，如圖4所示。在圖4和5的實(shí)施例中，編碼器軸保持器6被模制成單獨(dú)部件。然而，在圖6所示 的另一個實(shí)施例中，編碼器軸保持器6與滑環(huán)單元2模制在一起。當(dāng)將編碼器軸保持器和滑環(huán)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(jì)數(shù)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)次 數(shù)。編碼器4與控制系統(tǒng)連通，該控制系統(tǒng)根據(jù)編碼器中測量的回轉(zhuǎn)數(shù)目控制轉(zhuǎn)子內(nèi)的磁 場。在圖4中，編碼器軸保持器6具有與滑環(huán)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(shè)計(jì)，諸如圖5中所示設(shè)計(jì)，其中保持件的外徑小于滑環(huán)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(huán)單元2 上的平表面。然而，在另一個實(shí)施例中，編碼器軸保持器6具有與滑環(huán)單元2的表面相對應(yīng) 的另一個表面，使得它們之間的連接通過機(jī)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(qiáng)。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(zhǔn)確地計(jì)數(shù)。當(dāng)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(huán)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(shí)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(jīng)受電流傳送期間滑環(huán)單元2中產(chǎn)生的高溫。這樣，編碼器軸保持器6可由諸如硬質(zhì)塑料(例如聚乙烯、三聚氰胺、尿素、環(huán)氧樹 月旨、聚亞安酯)的塑料制成。當(dāng)編碼器軸保持器6由硬質(zhì)塑料制成時，保持件能夠經(jīng)受滑環(huán) 組件1內(nèi)的高溫，同時具有足夠的強(qiáng)度支撐編碼器軸5以及使編碼器4充分地絕緣。實(shí)用新型已經(jīng)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(nèi)的任何種類的軸?；h(huán)單元2的旋轉(zhuǎn)單元的導(dǎo)電環(huán)或?qū)щ妿?可以由也具有高熱傳導(dǎo)性以及硬度的 各種導(dǎo)電材料諸如黃銅和銅制成?；h(huán)組件1可使用在包括旋轉(zhuǎn)定子和旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的任何種類發(fā)電機(jī)中，例如雙饋感 應(yīng)發(fā)電機(jī)、級聯(lián)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)、交流發(fā)電機(jī)或者同步發(fā)電機(jī)中?；h(huán)組件1還可用在電動機(jī) 中。包括這種滑環(huán)組件1的發(fā)電機(jī)可被用在任何類型的風(fēng)輪機(jī)中，以及由此還可用在 構(gòu)成風(fēng)輪機(jī)場的多個風(fēng)輪機(jī)中。風(fēng)輪機(jī)指的是能夠?qū)L(fēng)力轉(zhuǎn)換為電的任何類型的設(shè)備，例如風(fēng)力發(fā)電機(jī)、風(fēng)電機(jī) 組(WPU)或者風(fēng)能轉(zhuǎn)換器(WEC)。盡管以上已經(jīng)結(jié)合本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了描述，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)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(quán)利要求書所限定的本實(shí)用新型。
權(quán)利要求一種滑環(huán)組件，用于給發(fā)電機(jī)或電動機(jī)中相對于定子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子供電或者從所述轉(zhuǎn)子供電，其特征在于，所述滑環(huán)組件與編碼器連接、并且包括-具有至少一個第一滑環(huán)的滑環(huán)單元；以及-與所述滑環(huán)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(quán)利要求1所述的滑環(huán)組件，其特征在于，所述編碼器軸保持器被模制而成。
3.如權(quán)利要求2所述的滑環(huán)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(quán)利要求1-3任一所述的滑環(huán)組件，其特征在于，所述編碼器軸保持器被膠粘到 所述滑環(huán)單元上。
5.如權(quán)利要求1-3任一所述的滑環(huán)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(quán)利要求1-3任一所述的滑環(huán)組件，其特征在于，所述編碼器軸保持器具有與所 述滑環(huán)單元大致相同周邊的部分。
7.如權(quán)利要求1-3任一所述的滑環(huán)組件，其特征在于，所述編碼器軸保持器和所述滑 環(huán)單元被模制成一體。
8.一種發(fā)電機(jī)，包括如前述任一權(quán)利要求所述的滑環(huán)組件。
9.一種風(fēng)輪機(jī)，包括權(quán)利要求1-7中任一所述的滑環(huán)組件。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于給轉(zhuǎn)子供電的滑環(huán)組件1，該轉(zhuǎn)子能夠在發(fā)電機(jī)或電動機(jī)中相對于定子旋轉(zhuǎn)，滑環(huán)組件與編碼器4連接。滑環(huán)組件1包括具有至少一個第一滑環(huán)3的滑環(huán)單元2，以及連接到滑環(huán)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(huán)單元2和編碼器4之間提供電絕緣。根據(jù)本實(shí)用新型涉的滑環(huán)組件能夠更加精確地控制轉(zhuǎn)子內(nèi)的磁場并且使得編碼器不會被從滑環(huán)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(yōu)先權(quán)日2008年10月27日
發(fā)明者L·克羅, S·B·勞里森 申請人:維斯塔斯風(fēng)力系統(tǒng)集團(tuán)公司