CN102946168B - 永磁直驱风力发电机组的发电机的主轴承的防雷装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种永磁直驱风力发电机组的发电机的主轴承的防雷装置，所述防雷装置包括设置在发电机的定轴上的环形轨道以及能够在环形轨道上滑动的防雷电刷。根据本发明的永磁直驱风力发电机组通过建立独立的雷电流泄放通道而不经过发电机的主轴承，从而有效地确保发电机的主轴承的正常运转，延长了发电机的主轴承的使用寿命，从而保证永磁直驱风力发电机组的正常运行，降低了永磁直驱风力发电机组的故障率，同时也提高了永磁直驱风力发电机组的发电效率。此外，由于根据本发明的永磁直驱风力发电机组建立了独立的雷电流泄放通道，所以显著提高了雷电流泄放通路的电气导通性。
Description
技术领域
本发明涉及一种防雷装置，更具体地讲，涉及一种防止永磁直驱风力发电机组的发电机的主轴承在雷击过程中被损坏的防雷装置。
背景技术
永磁直驱风力发电机组通常安装在空旷的地区或是雷暴比较频繁的沿海地区。由于永磁直驱风力发电机组属于凸起的物体，所以容易遭受雷击。永磁直驱风力发电机组的发电机的主轴承承载着叶轮与发电机的重量，在遭受雷击时，发电机的主轴承还作为雷电流的必经之路，在这种情况下，如果发电机的主轴承在遭受雷击时被损伤，则会影响整台永磁直驱风力发电机组的运行。
具体地讲，目前，大部分永磁直驱风力发电机组利用轮毂、发电机、主轴承、机舱底座等金属部件作为雷电流通路，但是使用上述金属部件作为雷电流通路的缺点在于：接触电阻大、雷电流流通不畅通。此外，由于被雷电流击中的金属物体瞬间温升过高，会引起雷击点局部金属熔化。通常，严重的雷击热效应会出现在雷电流路径上具有相对较高电阻的地方，例如，发电机的主轴承的套圈与滚子之间，特别是在它们相对运动的时候，所造成的损伤的情况最为严重。在永磁直驱风力发电机组遭受雷击后，雷电流流经发电机的主轴承的外套圈，击穿外套圈与滚子之间的间隙，制成电弧放电，对滚子造成损伤，从而损坏主轴承。
另外，目前也有一部分永磁直驱风力发电机组使用防雷用引下线与滑环连接的方式来绕开发电机的主轴承，从而在遭受雷电时保护发电机的主轴承。但是，使用上述防雷用引下线与滑环连接的方式来绕开发电机的主轴承存在以下缺点：这种方式只能把防雷用滑环安装在定轴的中部，由于永磁直驱风力发电机组在该位置上已经有信号类滑环来保证轮毂与机舱之间电气设备信号传输，所以安装额外的滑环装置势必会对原有滑环连接的旋转部件造成干涉。而如果采用信号滑环的一部分作为雷电通道，不仅不能保证雷电能量的完全泄放，而且会对周围信号通道产生严重的电磁干扰，甚至还会损坏滑环。
发明内容
为了解决现有永磁直驱风力发电机组的主轴承在雷击过程中被损坏的问题，本发明提出一种防雷装置，所述防雷装置通过建立独立的雷电流泄放通道来防止对主轴承造成损坏。
本发明的示例性实施例提供一种永磁直驱风力发电机组的发电机的主轴承的防雷装置，所述防雷装置包括设置在发电机的定轴上的环形轨道以及能够在环形轨道上滑动的防雷电刷。
本发明的示例性实施例，所述环形轨道可设置在固定于发电机的定轴上的刹车底座上，并且所述环形轨道与所述刹车底座绝缘。
本发明的示例性实施例，在刹车底座上可设置环形轨道绝缘板，所述环形轨道设置在所述环形轨道绝缘板上，从而所述环形轨道通过所述环形轨道绝缘板与所述刹车底座绝缘。
本发明的示例性实施例，所述环形轨道可由不锈钢制成。
本发明的示例性实施例，所述环形轨道绝缘板可由环氧树脂或者尼龙制成。
本发明的示例性实施例，所述永磁直驱风力发电机组可包括滑环拨叉、滑环摇臂和滑环，滑环拨叉的一端固定在转动轴上，滑环拨叉的另一端与滑环摇臂连接，滑环摇臂与滑环的本体连接，使得滑环的转动部分随发电机的旋转而旋转，所述防雷装置还可包括设置在滑环拨叉上的电刷支架，防雷电刷固定在所述电刷支架的端部，并且所述电刷支架与所述滑环拨叉绝缘。
本发明的示例性实施例，在滑环拨叉上可设置电刷支架绝缘板，所述电刷支架设置在所述电刷支架绝缘板上，从而所述防雷电刷通过所述电刷支架绝缘板与所述滑环拨叉绝缘。
本发明的示例性实施例，所述防雷电刷可以为两个，所述两个防雷电刷分别固定在所述电刷支架的两端。
本发明的示例性实施例，所述电刷支架绝缘板可由环氧树脂或者尼龙制成。
本发明的示例性实施例，所述防雷电刷可包括用于使防雷电刷与环形轨道紧密接触的弹片和放电间隙件，所述放电间隙件与环形轨道隔开预定距离。
本发明的示例性实施例，所述环形轨道的直径可大于所述滑环的直径，使得所述环形轨道与滑环隔开。
本发明的示例性实施例，所述防雷装置还可包括用于收集防雷电刷在环形轨道上滑动的过程中产生的粉尘的集尘盒。
本发明的示例性实施例，所述集尘盒可包括内外集尘盒和集尘盒盖子，所述内外集尘盒的直径分别与环形轨道的内外径相同，从而将环形轨道和防雷电刷围住，所述集尘盒盖子设置在防雷电刷的外侧，所述集尘盒盖子的形状与所述环形轨道的形状对应，并且所述集尘盒盖子与防雷电刷一起在环形轨道上滑动。
本发明的示例性实施例，在集尘盒盖子与内外集尘盒之间可设置密封件，以防止防雷电刷在滑动过程中产生的粉尘扩散。
根据本发明的永磁直驱风力发电机组通过建立独立的雷电流泄放通道而不经过发电机的主轴承，从而有效地确保发电机的主轴承的正常运转，延长了发电机的主轴承的使用寿命，从而保证永磁直驱风力发电机组的正常运行，降低了永磁直驱风力发电机组的故障率，同时也提高了永磁直驱风力发电机组的发电效率。此外，由于根据本发明的永磁直驱风力发电机组建立了独立的雷电流泄放通道，所以显著提高了雷电流泄放通路的电气导通性。
附图说明
通过下面结合附图对示例性实施例进行的描述，本发明的这些和/或其他方面将会变得清楚和更加容易理解，在附图中：
图1是示出根据本发明的示例性实施例的永磁直驱风力发电机组的发电机的主轴承的防雷装置的主视图；
图2是示出根据本发明的示例性实施例的永磁直驱风力发电机组的发电机的主轴承的防雷装置的侧视图；
图3是示出根据本发明的示例性实施例的永磁直驱风力发电机组的发电机的主轴承的防雷装置的防雷电刷的主视图；
图4是示出根据本发明的示例性实施例的永磁直驱风力发电机组的发电机的主轴承的防雷装置的防雷电刷的俯视图。
具体实施方式
以下，将参照附图来详细描述本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以多种不同的形式实施，并且不应该被解释为限于在此阐述的示例性实施例。在附图中，为了清楚起见，可能会夸大部件的尺寸，并且相同的标号始终指示相同的部件。
图1是示出根据本发明的示例性实施例的永磁直驱风力发电机组的发电机的主轴承的防雷装置的主视图，图2是示出根据本发明的示例性实施例的永磁直驱风力发电机组的发电机的主轴承的防雷装置的侧视图。
如图1和图2中所示，根据本发明的示例性实施例的永磁直驱风力发电机组的发电机的主轴承的防雷装置包括设置在发电机的定轴1上的环形轨道2以及能够在环形轨道2上滑动的防雷电刷3。
具体地讲，可在固定于发电机的定轴1上的刹车底座4上设置环形轨道绝缘板5，环形轨道2可设置在环形轨道绝缘板5上。可选地，环形轨道2可由不锈钢制成；环形轨道绝缘板5可由环氧树脂、尼龙或其他合适的绝缘材料制成。
虽然在该示例性实施例中，环形轨道2设置在固定于发电机的定轴1上的刹车底座4上，并且通过环形轨道绝缘板5使环形轨道2与定轴1绝缘，但是本发明不限于此，环形轨道2可以通过其他固定装置设置在定轴1上并与定轴1绝缘。
可选地，环形轨道2靠近机舱一侧可设置有与电缆接线端子连接的部件，所述部件上设置有孔，以通过紧固件(例如，螺栓)将环形轨道2的连接导线固定好，再连接来自机舱内部的引出线。
根据本发明的永磁直驱风力发电机组包括滑环拨叉6、滑环摇臂8和滑环9。滑环拨叉6的一端固定在转动轴7上，滑环拨叉6的另一端与滑环摇臂8连接，滑环摇臂8与滑环9的本体连接，从而使滑环9的转动部分随发电机的旋转而旋转。其中，滑环9与定轴1同轴地设置。在滑环拨叉6上设置电刷支架绝缘板10，电刷支架绝缘板10可由环氧树脂、尼龙或其他合适的绝缘材料制成。在电刷支架绝缘板10上固定电刷支架11，防雷电刷3可固定在电刷支架11的端部，在本实施例中，防雷电刷3可以为两个，分别固定在电刷支架11的两端。
虽然在该示例性实施例中，防雷电刷3设置在固定于滑环拨叉6上的电刷支架11上，并且通过电刷支架绝缘板10使防雷电刷3与转动轴7绝缘，但是本发明不限于此，防雷电刷3可以通过其他固定装置设置在转动轴7上并与转动轴7绝缘。
在本实施例中，滑环9安装在刹车底座4的中部，根据滑环9的尺寸，环形轨道2不能设计得过小，以避免与滑环9的本体抵触，即，环形轨道2的直径大于滑环9的直径，从而环形轨道2与滑环9隔开预定距离。
可选地，滑环拨叉6与电刷支架11上设置有孔，以连接来自三个叶片的引线。为了固定从叶片引出的电缆，可在滑环拨叉6上增加至少3处以上并且可穿过绑扎带的孔，以保证电缆的固定。
当永磁直驱风力发电机组遭遇雷击时，雷电流会沿着叶片引下线经由轨道引出线12传导至环形轨道2，接着，通过环形轨道2与防雷电刷3之间的动摩擦接触将雷电流沿电刷引出线13传送至永磁直驱风力发电机组的机舱即塔筒内的防雷装置，最后再进入大地。
图3是示出根据本发明的示例性实施例的永磁直驱风力发电机组的发电机的主轴承的防雷装置的防雷电刷的主视图，图4是示出根据本发明的示例性实施例的永磁直驱风力发电机组的发电机的主轴承的防雷装置的防雷电刷的俯视图。
如图3和图4中所示，防雷电刷3包括弹片31和放电间隙件32。设置放电间隙件32的原因在于：在使用过程中，防雷电刷3会出现磨损，使得防雷电刷3的弹片31失去弹力，从而不足以使防雷电刷3与环形轨道2紧密接触而出现空隙，使雷电流通路阻断。为了避免这种情况发生，在防雷电刷3上设置齿形放电间隙件32，该齿形放电间隙件32不与环形轨道2接触而是与环形轨道2隔开预定距离。当永磁直驱风力发电机组的发电机的主轴承的防雷装置由于防雷电刷3与环形轨道2之间存在空隙而使雷电流通路阻断时，该齿形放电间隙件32起冗余保护作用，使得所述防雷装置仍然有效。另外，放电间隙件32的增加也会增加雷电流的放电通道，提高防雷电刷3整体泄放雷电流的能力。
另外，在永磁直驱风力发电机组长期运行的情况下，主轴承的防雷装置的防雷电刷3会不断产生粉尘，这些粉尘可能会进入电控柜、油嘴或者主轴承内，从而使永磁直驱风力发电机组发生故障。为了解决上述问题，对防雷电刷3进行以下改进：第一、滑动轨道2的直径根据需要设置得较小，在这种情况下，由于发电机的转速是恒定的，所以减小防雷电刷3的线速度，从而尽可能减少防雷电刷3产生的粉尘。第二、防雷电刷3尽可能使用含碳量较低的材料制成，例如，可使用铜碳合金制造防雷电刷3，因为使用铜碳合金制造的防雷电刷3含铜量在80％以上，耐磨性非常好，从而产生的粉末少，且使用寿命长。第三、设置集尘盒14(见图2)，集尘盒14为拼装环形结构，包括内外集尘盒和集尘盒盖子。内外集尘盒的直径分别与环形轨道2的内外径相同，从而将环形轨道2和防雷电刷3围住。集尘盒盖子设置在防雷电刷3的外侧，集尘盒盖子的形状与环形轨道2的形状对应，并且集尘盒盖子与防雷电刷3一起转动，集尘盒盖子与内外集尘盒之间设置密封件，以确保防雷电刷3在滑动过程中产生的粉尘不扩散。
根据本发明的永磁直驱风力发电机组，由于在所有雷电流通路上，防雷装置均与永磁直驱风力发电机组中的金属部件(例如，轮毂、发电机、主轴承、机舱底座等)完全绝缘，所以该防雷装置完全绕开永磁直驱风力发电机组的发电机的主轴承，从而对主轴承进行彻底的防雷保护。
根据本发明的永磁直驱风力发电机组，在原有滑环的外圈设置新的环形轨道和防雷电刷，通过环形轨道与防雷电刷之间的摩擦接触能够确保永磁直驱风力发电机组在运行时提供可靠的雷电通路。
根据本发明的永磁直驱风力发电机组通过建立独立的雷电流泄放通道而不经过发电机的主轴承，从而有效地确保发电机的主轴承的正常运转，延长了发电机的主轴承的使用寿命，从而保证永磁直驱风力发电机组的正常运行，降低了永磁直驱风力发电机组的故障率，同时也提高了永磁直驱风力发电机组的发电效率。此外，由于根据本发明的永磁直驱风力发电机组建立了独立的雷电流泄放通道，所以显著提高了雷电流泄放通路的电气导通性。
尽管已经结合附图示出并描述了一些示例性实施例，但是本领域的技术人员应该理解的是，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些示例性实施例进行修改和变型。
Claims (13)
1.一种永磁直驱风力发电机组的发电机的主轴承的防雷装置，其中，所述防雷装置包括设置在发电机的定轴上的环形轨道以及能够在环形轨道上滑动的防雷电刷,
其中，所述永磁直驱风力发电机组包括滑环拨叉、滑环摇臂和滑环，滑环拨叉的一端固定在转动轴上，滑环拨叉的另一端与滑环摇臂连接，滑环摇臂与滑环的本体连接，使得滑环的转动部分随发电机的旋转而旋转，所述防雷装置还包括设置在滑环拨叉上的电刷支架，防雷电刷固定在所述电刷支架的端部，并且所述电刷支架与所述滑环拨叉绝缘。
2.如权利要求1所述的防雷装置，其中，所述环形轨道设置在固定于发电机的定轴上的刹车底座上，并且所述环形轨道与所述刹车底座绝缘。
3.如权利要求2所述的防雷装置，其中，在刹车底座上设置环形轨道绝缘板，所述环形轨道设置在所述环形轨道绝缘板上，从而所述环形轨道通过所述环形轨道绝缘板与所述刹车底座绝缘。
4.如权利要求3所述的防雷装置，其中，所述环形轨道由不锈钢制成。
5.如权利要求3所述的防雷装置，其中，所述环形轨道绝缘板由环氧树脂或者尼龙制成。
6.如权利要求1所述的防雷装置，其中，在滑环拨叉上设置电刷支架绝缘板，所述电刷支架设置在所述电刷支架绝缘板上，从而所述防雷电刷通过所述电刷支架绝缘板与所述滑环拨叉绝缘。
7.如权利要求1所述的防雷装置，其中，所述防雷电刷为两个，所述两个防雷电刷分别固定在所述电刷支架的两端。
8.如权利要求6所述的防雷装置，其中，所述电刷支架绝缘板由环氧树脂或者尼龙制成。
9.如权利要求1所述的防雷装置，其中，所述防雷电刷包括用于使防雷电刷与环形轨道紧密接触的弹片和放电间隙件，所述放电间隙件与环形轨道隔开预定距离。
10.如权利要求1所述的防雷装置，其中，所述环形轨道的直径大于所述滑环的直径，使得所述环形轨道与滑环隔开。
11.如权利要求1所述的防雷装置，其中，所述防雷装置还包括用于收集防雷电刷在环形轨道上滑动的过程中产生的粉尘的集尘盒。
12.如权利要求11所述的防雷装置，其中，所述集尘盒包括内外集尘盒和集尘盒盖子，所述内外集尘盒的直径分别与环形轨道的内外径相同，从而将环形轨道和防雷电刷围住，所述集尘盒盖子设置在防雷电刷的外侧，所述集尘盒盖子的形状与所述环形轨道的形状对应，并且所述集尘盒盖子与防雷电刷一起在环形轨道上滑动。
13.如权利要求12所述的防雷装置，其中，在集尘盒盖子与内外集尘盒之间设置密封件，以防止防雷电刷在滑动过程中产生的粉尘扩散。
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| JP特开2005-151749A 2005.06.09 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| CN102946168A (zh) | 2013-02-27 |
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