CN204216747U - 在转子绕组与滑环装置之间传导电流的装置及电机 - Google Patents

Abstract

本公开的实施方式涉及一种在机器的转子绕组与滑环装置(30)之间传导电流的装置和电机。该装置包括：至少一组导电机构；其中每组所述导电机构包括：以导电排元件形成的导电元件(11)；第一连接元件(12)，适于将所述导电元件(11)的第一端电连接和机械连接到所述滑环装置(30)；以及第二连接元件，适于将所述导电元件(11)的第二端电连接和机械连接到所述转子绕组。该装置能传导大电流，并且易于制造和安装。

Description

在转子绕组与滑环装置之间传导电流的装置及电机

技术领域

本公开的各实施方式涉及电机领域，尤其涉及在转子绕组与滑环装置之间传导电流的装置，以及包括该装置的电机。

背景技术

滑环是一种已知的电力传输装置，其允许在例如电动机或发电机的旋转部件与静止部件之间的能量流动。通常，滑环被电连接到电机的旋转的转子绕组的每一相，以提供旋转的转子绕组与静止的电路之间的电接口。碳刷通常用于接触滑环以实现电连接。例如，对于双馈感应发电机，滑环用于将转动的转子绕组电连接到电源以向转子提供励磁电流；对于异步电机，滑环用于将转动的转子绕组电连接到启动电路以增大启动期间的转子绕组的电阻。

在现有技术中，利用导线将滑环电连接到转子绕组。由于导线的直径有限，在滑环与转子绕组之间利用导线连接的电机额定电流将不能太大。而且，难以实现导线与滑环/转子绕组之间的可靠电连接。此外，对导线连接的绝缘处理也是复杂的。

实用新型内容

因此，为了克服上述的现有技术中的一个或多个缺陷，本实用新型的实施方式的目的之一是提供一种在机器的转子绕组与滑环装置之间传导电流的装置。

根据本公开的一方面，提供了一种在机器的转子绕组与滑环装置之间传导电流的装置，包括：至少一组导电机构。每组所述导电机构包括：以导电排(bar)元件形成的导电元件；第一连接元件，适于将所述导电元件的第一端电连接和机械连接到所述滑环装置；以及第二连接元件，适于将所述导电元件的第二端电连接和机械连接到所述转子绕组。

与现有技术的导线连接相比，导电排元件是有利的。例如，导电排元件的尺寸可以容易地优化，以适于电机的额定电流。因此，可以利用该装置传导更大的电流。

根据一个实施方式，所述导电排元件是平导电排元件。

根据一个实施方式，所述导电排元件是铜导电排。

根据一个实施方式，所述机器包括转子轴，并且所述转子轴的端部中具有开孔，并且其中所述导电元件的至少一部分适于设置在所述开孔内。

根据一个实施方式，所述导电元件的至少一部分适于被基本平行于所述转子轴设置。

根据一个实施方式，所述第一连接元件和第二连接元件可被配置为至少部分在与所述导电元件成角度的方向上延伸。例如，所述第一连接元件和第二连接元件可被配置为至少部分在与所述导电元件基本垂直的方向上延伸。

根据一个实施方式，所述第一连接元件是L形凸耳(lug)，其具有配置为与所述导电元件成角度的第一支腿和配置为基本平行于所述导电元件的第二支腿。例如，该第一支腿可被配置为基本上垂直于所述导电元件。

根据一个实施方式，所述L形凸耳的所述第一支腿被电连接和机械连接到围绕所述转子轴的端部安装的所述滑环装置中的滑环连接导电排，并且所述L形凸耳的所述第二支腿被电连接和机械连接到所述导电元件的所述第一端。

根据一个实施方式，所述导电元件可以包括台阶部分，所述台阶部分处于与所述导电元件的其余部分不同的平面中；并且其中所述L形凸耳的所述第二支腿被电连接和机械连接到所述台阶部分。

根据一个实施方式，所述第一连接元件可以是弹性连接元件。这样，导电元件的热膨胀可以被补偿。

根据一个实施方式，所述第二连接元件可包括导电套筒。

根据一个实施方式，所述导电套筒可适于延伸出所述转子轴。

根据一个实施方式，所述导电机构还包括连接导电排，所述连接导电排适于电连接到所述导电套筒和转子绕组。所述连接导电排、所述导电套筒和所述导电元件的所述第二端被经由通过所述导电套筒的导电固定件电连接和机械连接。所述连接导电排被电连接到转子中的绕组连接导电排。因此，导电元件可以被电连接到转子绕组。

根据一个实施方式，提供围绕所述导电套筒的绝缘套筒。

根据一个实施方式，提供围绕所述导电套筒并且在所述绝缘套筒顶部的绝缘件。

根据一个实施方式，提供紧固件以将所述连接导电排固定到所述转子轴。

根据一个实施方式，所述装置还包括支撑板以支撑每一组的所述导电机构的所述导电元件的所述第一端和所述第一连接元件。

根据一个实施方式，所述支撑板具有允许所述第一连接元件和所述导电元件的所述第一端穿过的槽。

根据一个实施方式，该装置可包括分别针对所述转子绕组的三相的三组所述导电机构；其中每一组所述导电机构彼此绝缘并且与所述轴绝缘。

根据一个实施方式，所述装置还包括至少一个在所述导电元件的所述第一端和所述第二端之间的支撑元件，所述支撑元件被配置为支撑所述导电元件。

根据本公开的一方面，还提供一种滑环电机，包括转子绕组和滑环装置。该滑环电机还包括前述的在机器的转子绕组与滑环装置之间传导电流的装置。应当理解，根据本实用新型的实施方式的滑环电机具有上述的装置的同样的优点。

附图说明

当结合附图阅读下文对示范性实施方式的详细描述时，这些以及其他目的、特征和优点将变得显而易见，在附图中：

图1示出了具有转子和滑环的机器的透视图，其中根据本实用新型实施方式的用于在转子绕组与滑环装置之间传导电流的装置被装配在转子与滑环之间；

图2示出了根据本实用新型实施方式的用于在转子绕组与滑环装置之间传导电流的装置的透视图；

图3示出了用于一相的图2中的装置中的一组导电机构的正视图；以及

图4示出了装配在机器中的图1中的装置的截面视图。

具体实施方式

现在将说明几个示例性实施方式来描述本实用新型的机制和原理。应当理解，这些实施方式仅用于帮助本领域技术人员理解并实施本实用新型，而不是以任何方式限制本实用新型的范围。

下面仅参考附图通过示例性方式来详细地描述本公开的各种实施方式。

图1示出了具有转子和滑环的机器的透视图，其中根据本实用新型实施方式的用于在转子绕组与滑环装置之间传导电流的装置被装配在转子与滑环之间。该机器可以是电机，例如电动机或发电机。在下面的示例性实施方式中，电机是三相电机。但是，本实用新型并不限于此，并且该电机也可以是单相电机。

如图1所示，电机包括转子10，其具有三个转子绕组(未示出)，每个绕组对应一个相。转子轴20从转子10向外延伸到一自由端。滑环装置30安装在转子绕组20的自由端上。用于在转子绕组与滑环装置之间传导电流的装置被设置在轴20内。

如图1所示，滑环装置30包括支撑件31，三个滑环32彼此隔离地设置在支撑件31上。每个滑环32经由上述装置电连接到一个转子绕组，以作为一个相的电接口。当滑环32随着转子10旋转时，连接到静止电路(未示出)的电刷元件可以接触滑环32以建立从转子绕组到静止电路的电流通道。

在图1中所示的实施方式中，用于在转子绕组与滑环装置之间传导电流的装置包括三组分别用于转子绕组的三相的导电机构。图2中示出了图1中的转子轴中装配的该装置的透视图。该三组导电机构彼此是相同的。仅有的区别在于这三组导电机构分别连接到转子10的三个绕组，并分别连接到三个滑环32，以分别建立电机的三相中的电连接。

如图2所示，三组导电机构可以以关于轴20的轴线对称的方式布置在轴20内。每一组与其他组相互隔离，并且也与轴20和转子10的除相应绕组之外的其他部分隔离。

图3示出了用于一相的图2中的装置中的一组导电机构的正视图。根据本实用新型的一个实施方式，如图3所示，每组导电机构包括由导电排元件形成的导电元件11，第一连接元件12，其适于将导电元件11的第一端电连接且机械连接到滑环装置30，以及第二连接元件13，其适于将导电元件11的第二端电连接且机械连接到转子绕组。

参考附图4，转子轴20具有在转子轴20的自由端上的开孔，导电元件11基本上设置在该开孔内，并基本上与轴20平行。导电元件11可以分别在其相对的一端连接滑环32和转子绕组。

优选地，导电元件11是平导电排元件，其优选由铜制成。平导电排元件的尺寸可以根据电机的额定电流设计。可以理解，导电元件11不必是严格的平的或笔直的，而是可以也具有一点曲率或其他形状。而且，导电元件11的横截面也可以是任意形状，只要该导电元件11适于设置在轴20内。

在图3和4所示的实施方式中，第一连接元件12是L形的凸耳，其具有彼此成角度的第一支腿和第二支腿。第一连接元件12的第二支腿可以经由通过第二支腿和导电元件11的第一端上的螺钉孔的第一固定螺钉41固定到导电元件11。第一连接元件12的第一支腿可以经由第二固定螺钉42固定到滑环装置30的支撑件31内的滑环连接导电排(未示出)。这样，导电元件11在第一端被机械固定到滑环装置。在装配到导电元件11上后，该第一连接元件12的第一支腿将与导电元件11成角度，第一连接元件12的第二支腿将基本与导电元件平行。优选地，第一连接元件12的第一支腿基本垂直于导电元件11。

如果导电元件11的连接到第一连接元件12的部分基本平行于转子轴20的轴线，则第一连接元件12的第一支腿与第二支腿之间的角度可以是约90度，以便于第一连接元件12的第一支腿以垂直于导电元件11的定向贴合滑环支撑件31的端面。

第一连接元件12是导电的并且还作为电连接件。穿过第一连接元件12的第一支腿的第二固定螺钉42延伸进入滑环支撑件31，并电连接到滑环连接导电排。滑环连接导电排在滑环支撑件31内电连接到相应的滑环32。取决于所连接的滑环32在支撑件31上的位置，第二固定螺钉42可能还穿过其他一个或两个滑环32。通过已知的方式，第二固定螺钉42与其他一个或两个滑环32保持绝缘。这样，导电连接件11经由第一连接元件12、第二固定螺钉42和滑环连接导电排电连接到相应的滑环32，同时保持与其他滑环绝缘。

第一连接元件12可以是弹性导电元件。根据本实用新型的实施方式，一旦导电元件11在通过大电流时热膨胀，与导电元件11成角度的第一连接元件12的第一支腿可以被导电元件11迫使朝向远离滑环支撑件31的端面的方向弯曲，同时仍借助第一连接元件12保持导电元件11与滑环32之间的机械连接和电连接。这样，导电元件11的热膨胀得到补偿。

可以从图1和4中看到，第一连接元件12位于转子轴20的外部，并且导电元件11的第一端也位于转子轴20的外部。这为用户安装第一固定螺钉和第二固定螺钉提供了便利。

为了进一步为安装提供便利，并且提供适当的空气绝缘距离，导电元件11在第一端可以具有台阶部分17(图2中最清楚示出)，并且第一连接元件12的的第二支腿固定到该台阶部分17。该台阶部分位于与导电元件11的其余部分不同的平面。当组装该导电元件11时，台阶部分17被设置为远离轴20的轴线。因此，在相邻的导电元件11的第一端之间具有更多空间以安装该第一固定螺钉42。这样，用于各导电元件11的第一固定螺钉41不会彼此干涉，并且也避免了在三相之间的电连通。

优选地，在导电元件11的第一端上提供支撑板50，以支撑导电元件11的第一端和第一连接元件12。参考图1，支撑板50优选具有盘形。支撑板50具有允许第一连接元件12的第二支腿和导电元件11的第一端穿过的槽。槽的数量对应于该装置中的导电元件11的数量。

在用第一固定螺钉41将第一连接元件12的第二支腿固定到导电元件11的第一端之前，将支撑板50推向滑环支撑件31的端面，使每一组导电机构的第一连接元件12的第二支腿和导电元件11的第一端穿过支撑板50上的相应的槽。然后，安装第一固定螺钉41以固定第一连接元件12的第二支腿和导电元件11的第一端。槽的尺寸设置为允许第一连接元件12的第二支腿和导电元件11的第一端穿过，同时当支撑板50试图向外移动时，槽被第一固定螺钉41挡住。结果，支撑板50在转子轴20的轴向上被保持就位。

由于支撑板50，三组导电机构的导电元件11的第一端在径向上被相对彼此固定。这样，当导电元件11在随着转子轴20以工作中的高速旋转时，导电元件11的第一端上的离心力将被抵消，使得避免了导电元件11的第一端的变形和移动，这导致了导电元件11与滑环装置30之间的更牢固的连接。

应当了解，支撑板50是不导电的，以保持导电元件11彼此绝缘。

根据一个实施方式，如图4所示，第二连接元件可以包括套筒13。利用第三固定螺钉43将套筒13固定到导电元件11的另一端。套筒13也可以与轴20成角度(优选地基本垂直)。如图4所示，在安装到导电元件11上后，套筒13从轴20的圆周壁上的孔延伸到轴20外部。

如图2-4所示，还为每一相提供连接导电排14。连接导电排14被固定到转子10上的绕组连接导电排60(见图1)。绕组连接导电排60还电连接到相应的转子绕组。优选地，连接导电排14是L形的以便提供平行于轴20的部分以便于连接导电排14与套筒13之间的连接。

参考图1和4，当组装第二连接元件13时，套筒13首先被放入轴20的圆周壁上的孔中。然后，将套筒13与轴20内的导电元件11的第二端上的安装孔对准。然后，将导电的第三固定螺钉43安装依次穿过连接导电排14上的安装孔、套筒13上的通孔以及导电元件11的第二端上的安装孔。这样，连接导电排14、套筒13和导电元件11被固定在一起。而且，连接导电排14被以任何方式固定到绕组连接导电排60，例如通过固定螺钉。因此，导电元件11的第二端经由套筒13和连接导电排14被机械固定到转子。

为了加强机械连接，可以提供第四固定螺钉44以进一步将连接导电排14固定到转子轴20。

由于导电导电排元件11的第一端和第二端分别被用固定螺钉固定到滑环装置30和转子10，因此导电元件11将不会再随着转子10旋转时在轴20内摇晃。与导线的其他连接方式相比，螺钉连接也更加可靠。

套筒13、穿过套筒13的第三固定螺钉43以及连接导电排14都是导电的，并且还作为电连接件。这样，导电元件还被经由套筒13、第三固定螺钉43、连接导电排14和绕组连接导电排60电连接到一个转子绕组。

导电套筒13、导电的第三固定螺钉43以及导电的连接导电排14到该机器中的其他导电表面之间的距离被配置为满足到其他导电表面的空气绝缘和爬电绝缘的要求。

优选地，提供围绕导电套筒13的绝缘套筒16，以改进到其他导电表面的空气绝缘和爬电绝缘。

优选地，提供围绕导电套筒13并且在绝缘套筒16顶部的绝缘件15以进一步改善绝缘。绝缘件15也可以还围绕第四固定螺钉44，并且可以具有伞裙以增大爬电距离。绝缘件15也可以有利于将连接导电排14机械连接到转子轴20和套筒13，因为其提供了更大的面积来接触。

通过上述第一连接元件12和第二连接元件13，导电元件11被牢固第固定在轴20内，并且被电连接在转子绕组与滑环之间。因为每组导电机构包括前述的相同结构，该装置分别为机器的三相中的每一相提供了转子绕组与滑环之间的电连接。

优选地，如图2所示，还可以在导电元件11的第一端和第二端之间提供至少一个支撑元件18，以支撑并相互隔离三组导电机构中的三个导电元件11。这样，可以确保三组中的导电元件11不会在离心力下变形，并且不会彼此接触及接触转子轴20以导致不期望的电连通。

与现有技术中的导线连接相比，导电排状导电元件是有利的。导电排状导电元件的尺寸可以容易地进行优化以适于电机的额定电流。因此，可以利用该装置传导更大的电流。而且，由于避免了导线连接，转子绕组与滑环之间的机械连接和电连接更加可靠。另外，该装置易于制造，因为所有的元件都可以制造为系列产品，并且该装置可以与转子注塑一起进行注塑。由于该容易的制造，因此该装置的成本较低。

应当了解，根据本实用新型的装置适于各种电机，包括但不限于同步/异步/双馈电动机或发电机。也应当了解，本装置中的导电机构组的数量也可以多于或少于三组，这取决于电机中的相数。

在实施本实用新型时，通过研究附图，本公开文本以及所附权利要求书，本领域技术人员可以了解和实施所公开实施方式的其他修改。在权利要求书中，“包括”并不排除其他元件或步骤，并且“一”或“一个”并不排除多个。在彼此不同的从属权利要求中说明具体特征的简单事实并不表示这些特征的组合不能有利地加以使用。权利要求中的附图标记不应被解释为对其范围的限定。

Claims (23)

1.一种在机器的转子绕组与滑环装置(30)之间传导电流的装置，包括：至少一组导电机构；其特征在于：每组所述导电机构包括：

以导电排元件形成的导电元件(11)；

第一连接元件(12)，适于将所述导电元件(11)的第一端电连接和机械连接到所述滑环装置(30)；以及

第二连接元件，适于将所述导电元件(11)的第二端电连接和机械连接到所述转子绕组。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述导电排元件是平导电排元件。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：所述导电排元件是铜导电排。

4.根据权利要求1-2中任一项所述的装置，其特征在于：所述机器包括转子轴(20)，并且所述转子轴(20)的端部中具有开孔，并且其中所述导电元件(11)的至少一部分适于设置在所述开孔内。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述导电元件(11)的至少一部分适于被基本平行于所述转子轴(20)设置。

6.根据权利要求1-2中任一项所述的装置，其特征在于：所述第一连接元件(12)和第二连接元件被配置为至少部分在与所述导电元件(11)成角度的方向上延伸。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：所述第一连接元件(12)和第二连接元件被配置为至少部分在与所述导电元件(11)基本垂直的方向上延伸。

8.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述第一连接元件(12)是L形凸耳，其具有配置为与所述导电元件(11)成角度的第一支腿和配置为基本平行于所述导电元件(11)的第二支腿。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：所述L形凸耳的 所述第一支腿被电连接和机械连接到围绕所述转子轴(20)的端部安装的所述滑环装置(30)中的滑环连接导电排，并且所述L形凸耳的所述第二支腿被电连接和机械连接到所述导电元件(11)的所述第一端。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：所述导电元件(11)包括台阶部分(17)，所述台阶部分(17)处于与所述导电元件(11)的其余部分不同的平面中；

并且其中所述L形凸耳的所述第二支腿被电连接和机械连接到所述台阶部分(17)。

11.根据权利要求1-2中任一项所述的装置，其特征在于：所述第一连接元件(12)是弹性连接元件。

12.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述第二连接元件包括导电套筒(13)，所述导电套筒(13)适于延伸出所述转子轴(20)。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于：所述导电机构还包括连接导电排(14)，所述连接导电排(14)适于电连接到所述导电套筒(13)和转子绕组。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于：所述连接导电排(14)、所述导电套筒(13)和所述导电元件(11)的所述第二端被经由通过所述导电套筒(13)的导电固定件(43)电连接和机械连接。

15.根据权利要求13或14所述的装置，其特征在于：所述连接导电排(14)被电连接到转子(10)中的绕组连接导电排(60)。

16.根据权利要求12所述的装置，其特征在于：提供围绕所述导电套筒(13)的绝缘套筒(16)。

17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于：提供围绕所述导电套筒(13)并且在所述绝缘套筒(16)顶部的绝缘件(15)。

18.根据权利要求13-14中任一项所述的装置，其特征在于：提供紧固件(44)以将所述连接导电排(14)固定到所述转子轴(20)。

19.根据权利要求1-2中任一项所述的装置，其特征在于：所述装置还包括支撑板(50)以支撑每一组的所述导电机构的所述导电元件(11)的所述第一端和所述第一连接元件(12)。

20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于：所述支撑板(50)具有允许所述第一连接元件(12)和所述导电元件(11)的所述第一端穿过的槽。

21.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：包括分别针对所述转子绕组的三相的三组所述导电机构；

其中每一组所述导电机构彼此绝缘并且与所述转子轴(20)绝缘。

22.根据权利要求1-2中任一项所述的装置，其特征在于：所述装置还包括至少一个在所述导电元件(11)的所述第一端和所述第二端之间的支撑元件(18)，所述支撑元件(18)被配置为支撑所述导电元件(11)。

23.一种滑环电机，包括转子绕组，滑环装置(30)，其特征在于：还包括根据权利要求1-22中任一项所述的在机器的转子绕组与滑环装置之间传导电流的装置。