一种水轮发电机中集电环与碳刷系统的随动装置

摘要

本发明公开一种水轮发电机中集电环与碳刷系统的随动装置，包括套设固定于转子轴上的轴承，所述轴承外侧面通过连接杆与滑块连接，所述滑块与壳体内侧壁设置的滑轨滑动配合，轴承顶部通过支撑杆与支撑板底部连接，支撑板上固定安装碳刷架，转子轴上压装集电环；本发明能够有效避免水轮发电机因轴向反冲水压过高而发生抬机时集电环造成碳刷被折断现象的发生。

权利要求

1.一种水轮发电机中集电环与碳刷系统的随动装置，包括套设固定于转子轴（1）上的轴承（2），其特征在于：所述轴承（2）外侧面通过连接杆（3）与滑块（4）连接，所述滑块（4）与壳体（5）内侧壁设置的滑轨（6）滑动配合，轴承（2）顶部通过支撑杆（7）与支撑板（8）底部连接，支撑板（8）上固定安装碳刷架（9），转子轴（1）上压装集电环（10）。

2.根据权利要求1所述的一种水轮发电机中集电环与碳刷系统的随动装置，其特征在于：所述连接杆（3）一端与轴承（2）外侧面固定连接，另一端通过万向节（11）与滑块（4）侧部连接。

3.根据权利要求2所述的一种水轮发电机中集电环与碳刷系统的随动装置，其特征在于：所述连接杆（3）一端的头部开设有螺钉孔，连接杆（3）通过在螺钉孔上配合的螺钉（3.1）固定在轴承（2）的外侧面上。

4.根据权利要求1或2所述的一种水轮发电机中集电环与碳刷系统的随动装置，其特征在于：所述轴承（2）为滚针轴承，其内圈套装固定在转子轴（1）上。

5.根据权利要求1所述的一种水轮发电机中集电环与碳刷系统的随动装置，其特征在于：所述壳体（5）内侧壁竖向均匀布置有五条滑轨（6），所述滑轨（6）与滑块（4）开设的滑槽配合。

6.根据权利要求1所述的一种水轮发电机中集电环与碳刷系统的随动装置，其特征在于：所述轴承（2）顶部和支撑板（8）底部均开设有内螺纹孔，支撑杆（7）上下两端均开设有外螺纹，支撑杆（7）与螺母（7.1）配合将支撑板（8）固定于轴承（2）上方。

7.根据权利要求1所述的一种水轮发电机中集电环与碳刷系统的随动装置，其特征在于：所述轴承（2）表面还开设有多个减重孔（2.1）。

8.根据权利要求1所述的一种水轮发电机中集电环与碳刷系统的随动装置，其特征在于：所述集电环（10）由两个金属环组成并压装在转子轴（1）上，两个金属环彼此绝缘，且分别与磁场绕组的两端相连，集电环（10）与转子轴（1）绝缘。

说明书

一种水轮发电机中集电环与碳刷系统的随动装置

技术领域

[0001] 本发明涉及水轮发电机设备技术领域，具体地指一种水轮发电机中集电环与碳刷系统的随动装置。

背景技术

[0002] 集电环是固定在旋转部分（如电机的转子）上的一个金属圆环，集电环也叫导电环、滑环、集流环、汇流环等，是实现两个相对转动机构之间的信号及电流传递的精密输电装置，集电环能够提高系统性能，简化系统结构，避免导线在旋转过程中造成扭伤；而碳刷是安装在该设备固定部分（如电机的定子外壳）上的炭质柱形体，由恒压弹簧将其碳刷端面接触于集电环外表面。碳刷也叫电刷，作为一种滑动接触件，碳刷是电动机或发电机或其他旋转机械的固定部分和转动部分之间传递能量或信号的装置，它固定于刷握内由弹簧把它紧压在集电环外圆面上，电机转动的时候，将电能通过换相器输送给线圈。当电机运转时集电环会随电机一起旋转，碳刷就紧贴集电环的表面摩擦；电流就是通过碳刷引线-碳刷-集电环-电机旋转的转子回路。

[0003] 水轮发电机抬机，是指水轮发电机在甩负荷里，尾水管内出现真空，形成反水击以及水轮发电机进入水泵工况，产生的水泵升力因而产生反向轴向力，只要反向轴向力大于机组转动部分的总重量就会使机组转动部分被抬起一定高度。其中轴流定桨式水轮发电机在导叶关闭过程中经常出现抬机事故，当出现这一现象时会出现机组振动，推力轴承损坏，甚至造成与水轮发电机集电环相接触的碳刷在碳刷架内折断，严重干扰水轮发电机的正常运行，也带来了巨大的经济损失，进一步的甚至会带来一些安全隐患。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于克服上述不足，提供一种水轮发电机中集电环与碳刷系统的随动装置，能够有效避免水轮发电机因轴向反冲水压过高而发生抬机时集电环造成碳刷被折断现象的发生。

[0005] 本发明为解决上述技术问题，所采用的技术方案是：一种水轮发电机中集电环与碳刷系统的随动装置，包括套设固定于转子轴上的轴承，所述轴承外侧面通过连接杆与滑块连接，所述滑块与壳体内侧壁设置的滑轨滑动配合，轴承顶部通过支撑杆与支撑板底部连接，支撑板上固定安装碳刷架，转子轴上压装集电环。

[0006] 优选地，所述连接杆一端与轴承外侧面固定连接，另一端通过万向节与滑块侧部连接。

[0007] 优选地，所述连接杆一端的头部开设有螺钉孔，连接杆通过在螺钉孔上配合的螺钉固定在轴承的外侧面上。

[0008] 优选地，所述轴承为滚针轴承，其内圈套装固定在转子轴上。

[0009] 优选地，所述壳体内侧壁竖向均匀布置有五条滑轨，所述滑轨与滑块开设的滑槽配合。

[0010] 优选地，所述轴承顶部和支撑板底部均开设有内螺纹孔，支撑杆上下两端均开设有外螺纹，支撑杆与螺母配合将支撑板固定于轴承上方。

[0011] 优选地，所述轴承表面还开设有多个减重孔。

[0012] 优选地，所述集电环由两个金属环组成并压装在转子轴上，两个金属环彼此绝缘，且分别与磁场绕组的两端相连，集电环与转子轴绝缘。

[0013] 本发明的有益效果：本发明通过使用轴承、滑块及滑轨，将轴承外圈与壳体连接，使集电环和碳刷巧妙的分别间接地连接在同一个装置上，当集电环与轴承的内圈随转子轴一起旋转时，轴承的外圈受到连接杆的作用从而仍然保持静止，而滑轨保证了转子轴以及与转子轴相连零件只能竖直方向的运动，达到了集电环-碳刷的一种自动随动，当水轮发电机抬机时集电环和碳刷相互之间不会产生轴向位移，避免了水轮发电机抬机时与集电环相接触的碳刷被破坏，而且相互之间可以保持转动接触，保证水轮发电机正常运行。

附图说明

[0014] 图1 为一种水轮发电机中集电环与碳刷系统的随动装置的立体结构示意图；

[0015] 图2为图1去掉壳体后的正视结构示意图；

[0016] 图3为轴承、转子轴、碳刷架及集电环之间的连接结构示意图；

[0017] 图中，转子轴1、轴承2、减重孔2.1、连接杆3、螺钉3.1、滑块4、壳体5、滑轨6、支撑杆7、螺母7.1、支撑板8、碳刷架9、集电环10、万向节11。

具体实施方式

[0018] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

[0019] 如图1至3所示，一种水轮发电机中集电环与碳刷系统的随动装置，包括套设固定于转子轴1上的轴承2，所述轴承2外侧面通过连接杆3与滑块4连接，所述滑块4与壳体5内侧壁设置的滑轨6滑动配合，轴承2顶部通过支撑杆7与支撑板8底部连接，支撑板8上固定安装碳刷架9，转子轴1上压装集电环10。连接杆3与支撑杆7分别固定在轴承2的外圈上侧面和端面上，不会随轴承2的内圈一起转动，当集电环10与轴承2的内圈随转子轴1一起旋转时，轴承2的外圈仍然保持静止，当水轮发电机抬机时集电环10和碳刷架9内的碳刷仍然可以保持滑动接触，避免了水轮发电机抬机时集电环10与碳刷被破坏。

[0020] 优选地，所述连接杆3一端与轴承2外侧面固定连接，另一端通过万向节11与滑块4侧部连接。由于滑轨6与滑块4滑动配合，当滑块4受到来万向节11力的作用时，滑块4就可以在滑轨6上向上或者向下滑动， 且滑轨6保证了转子轴1以及与转子轴1相连零件只能沿竖直方向运动；另外万向节11可以使连接杆3的一端能在一定角度变化范围内，将轴承2的动力平衡地传给滑块4，避免连接杆3及其它机件的损坏。

[0021] 优选地，所述连接杆3一端的头部开设有螺钉孔，连接杆3通过在螺钉孔上配合的螺钉3.1固定在轴承2的外侧面上。

[0022] 优选地，所述轴承2为滚针轴承，其内圈套装固定在转子轴1上。

[0023] 优选地，所述壳体5内侧壁竖向均匀布置有五条滑轨6，所述滑轨6与滑块4开设的滑槽配合。

[0024] 优选地，所述轴承2顶部和支撑板8底部均开设有内螺纹孔，支撑杆7上下两端均开设有外螺纹，支撑杆7与螺母7.1配合将支撑板8固定于轴承2上方。

[0025] 优选地，所述轴承2表面还开设有多个减重孔2.1。减重孔2.1可以减轻轴承2负重并方便安装定位。

[0026] 优选地，所述集电环10由两个金属环组成并压装在转子轴1上，两个金属环彼此绝缘，且分别与磁场绕组的两端相连，集电环10与转子轴1绝缘。

[0027] 在本实施例中，所述碳刷架9安装在支撑板8上，且碳刷架9能将压力加在碳刷上，使集电环10表面滑动接触的碳刷能在固定体与旋转体之间稳定地传导电流。

[0028] 本实施例工作原理如下：

[0029] 当水轮发电机尾水管内发生反向水击或是水轮发电机处于轴流泵工况时，转子轴1受到冲击作用或者浮力上抬，压装在转子轴1上的集电环10以及轴承2会与转子轴1一起向上移动（包括与轴承2相连接的连接杆3、万向节11、滑块4、支撑板8、碳刷架9都会一起上移），其中滑轨6与滑块4滑动配合保证了转子轴1以及与转子轴1相连零件只能沿着竖直方向运动，而万向节11能够保证在大流量水流冲击时，转子轴1倾斜一定的角度也能够将力作用给滑轨6，避免机组器件被破坏，此时集电环10会随转子轴1一起上移并旋转，碳刷会保持紧贴集电环10的表面摩擦，电流通过碳刷引线-碳刷-集电环10-转子轴1旋转的转子形成回路。

[0030] 本实施例中，碳刷架9内的碳刷是与轴承2的外圈间接相连的，而轴承2内圈与转子轴1、集电环10紧配相连，采用滑轨6将轴承2外圈周向自由度锁死，避免轴承外圈周向转动，使得转子轴1运动时带动轴承2内圈与集电环10同步运动，而碳刷可保持静止；在水轮发电机发生抬机时，转子轴1上移时由于轴承2内圈与外圈轴向固定，所以能够带动轴承2、集电环10和碳刷架9同步移动，碳刷与集电环10之间在轴向方向可保持相对静止，大大减少轴向相对摩擦力，避免了水轮发电机抬机时，与集电环相接触的碳刷被折断。

[0031] 上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。