[發明專利]旋轉電氣設備靜、動電流、信號轉換器及其用途

在審

• 申請號: 201710945279.4
• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN107768951A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 侯明旺
• 申請（專利權）人: 侯明旺
• 主分類號: H01R39/04
• 分類號: H01R39/04;H01R39/08;H02K13/00
• 代理公司: 武漢智元知識產權代理事務所(普通合伙)42234
• 代理人: 張炳楠

技術領域

本發明屬于機電電流及信號處理技術領域，具體涉及旋轉電氣設備靜、動電流、信號轉換器及其用途。

背景技術

目前，絕大部分電器設備(如發電機、電動工具)360度相對旋轉的兩個部分電流的傳輸絕大部分采用碳刷和滑環連接傳輸，滑環整體依靠彈力搭接原理，運行中因摩擦導致滑環極易磨損，產生大量碳合金粉。一方面，碳合金粉可導致滑環極易電腐蝕，火花大，安全隱患突出，維護難度大；另一方面，碳合金粉易在發電機定子端部沉積至使發電機定子絕緣下降。碳刷和滑環摩擦產生熱量易使碳刷彈簧和刷握變形導致碳刷和滑環接觸不良影響電流、信號的正常傳輸。然而，大部分發電機，特別是徑流式水電站，停機時間少，清掃困難，為此極易影響發電機安全。再者，由于此類設備的碳刷消耗量大，必須定期清理或更換碳刷，勞動強度大，成本高。旋轉可控硅因勵磁電流測量難度大以及旋轉二極管易損壞，應用面不廣。另一方雖然已研發出不需要經過滑環和碳刷的無刷勵磁系統，但一方面，該系統的旋轉二極管仍存在較多缺點多，例如調節動態性能差、滅磁慢、旋轉晶閘式無刷勵磁系統因其制造和安裝難度頗大、價格高，應用空間小。

除以上系統外，流體滑環和光滑環系統也因多種缺陷，導致目前在電機領域極少應用。

發明內容

為解決發電機及旋轉電氣設備采用滑環和碳刷傳輸電流的缺點，本發明提供一種旋轉電氣設備傳輸電流或信號的轉換裝置，包括第一支撐板(1)、第一導電環(2)及其內的導電滾珠或導電滾柱(a)、第一絕緣板(3)、第二支撐板(1’)、第二導電環(2a)及其內的導電滾珠或導電滾柱(a’)、第二絕緣板(3’)以及襯套(4)。

根據本發明，所述旋轉電氣設備可以是發電機或其他機電裝置。

根據本發明，第一導電環(2)和第二導電環(2a)分別包括內環和外環。其中優選地，第一導電環(2)的外環為靜止環，內環為運動環。優選地，第二導電環(2a)的內環為運動環，外環為靜止環。

根據本發明，所述靜止環和導電環通過導電滾珠或導電滾柱運動接觸導電。優選地，所述靜止環和導電環在導電潤滑劑的作用下，通過導電滾珠或導電滾柱運動接觸導電。

根據本發明，所述導電潤滑劑可以是含有導電材料的潤滑脂、導電膏或其他人工合成導電劑。

根據本發明，兩個導電環和軸承可通過已知的加工工藝制造。

根據本發明的實施方案，根據傳輸電流大小需要，可以在導電環內添加導電流體。作為實例，較大容量發電機上轉子勵磁電流的傳輸。當傳輸電流超過200A時，可以在導電環內、外環間添加導電流體。所述導電流體可以選自汞。

優選地，當導電環內添加導電流體時，導電環優選還具有用于密封所述導電流體的密封裝置。

根據本發明的實施方案，可以通過選擇運動環和靜止環與導電滾珠或導電滾柱接觸截面面積的大小來改變傳輸電流的大小。

或者，可以根據傳輸電流的需要選擇導電環、導電滾珠或導電滾柱的大小，從而改變導電接觸截面面積的大小。

根據本發明，優選地，所述導電環與主軸之間、兩個導電環之間均為絕緣的。例如，它們可以通過絕緣樹脂材料，如樹脂絕緣板、樹脂絕緣墊、樹脂絕緣套管進行絕緣。

根據本發明，襯套用于支撐和/或固定導電環。

根據本發明，襯套優選地安裝在旋轉電氣設備的主軸上。例如，襯套可以和電氣設備的主軸零對零配合安裝。

優選地，運動環(內環)可隨襯套和電氣設備的主軸一起旋轉。

優選地，靜止環(外環)上設置有導電螺栓，并加裝專用防扭螺栓。

所述導電螺栓可以和電氣設備，例如其轉子相連接。

根據本發明優選的實施方案，所述導電環和襯套可根據電氣設備主軸直徑分別加工。

本發明所述的轉換裝置可取代發電機碳刷和滑環裝置。

本發明還提供一種旋轉電氣設備傳輸電流或信號的轉換方法，包括使用本發明的上述轉換裝置。

本發明還提供上述電流信號轉換裝置的用途，其用于將電流或信號傳輸至旋轉電氣設備，例如從固定位置傳輸至旋轉電氣設備。

有益效果

本發明克服了傳統傳輸接口(滑環、碳刷彈力搭接傳輸、旋轉二極管傳輸、旋轉晶閘式傳輸、流體滑環和光滑環傳輸)中的眾多缺點，直接取代發電機、電動工具等轉子電流傳輸所用碳刷和滑環。達到制造簡單、價格便宜、安裝方便、維護量小、壽命長的目的。