CN108233657B - 具有外部点火防护***的交流发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种包括外部点火防护***的交流发电机，该交流发电机包括能够绕轴线旋转的轴。该轴包括滑环端。轴的滑环端处安装有滑环支撑件。轴安装有滑环罩。滑环罩限定滑环腔。第一滑环端部壳体支撑滑环罩。第一滑环端部壳体包括多个第一开口。第二滑环端部壳体设置在滑环端的轴向外部。第二滑环端部壳体包括多个第二开口。第一滑环端部壳体、滑环罩和第二滑环端部壳体限定了提供穿过滑环腔的空气流并防止引燃元素从交流发电机通过的迷宫式流路。

Description

具有外部点火防护***的交流发电机
技术领域
示例性实施方式涉及电机技术，并且更具体地涉及包括外部点火防护***的交流发电机。
背景技术
交流发电机通常包括转子、围绕励磁线圈的壳体以及架置在连接至励磁线圈的滑环上的一组电刷。励磁线圈中产生的电能被传递至旋转的滑环并通过电刷传递至电压调节器。接着，电能可以被传递至电池以用于充电的目的。在船舶应用中，期望防止任何的外部点火。
更具体地，滑环与电刷的接合部处可能产生的火花应该保持在壳体中。在船舶应用中，交流发电机通常定位在可能含有可燃蒸汽的环境中。因此，防止外部点火是对在船舶应用中使用的交流发电机的要求。
发明内容
公开了一种包括外部点火防护***的交流发电机，该交流发电机包括能够绕轴线旋转的轴。该轴包括滑环端。轴的滑环端处安装有滑环支撑件。滑环支撑件安装有至少两个滑环。滑环罩覆于所述至少两个滑环上方来安装至轴。滑环罩限定滑环腔。滑环端的轴向内部设置有第一滑环端部壳体并且第一滑环端部壳体支撑滑环罩。第一滑环端部壳体包括多个第一开口。滑环端的轴向外部设置有第二滑环端部壳体。第二滑环端部壳体包括多个第二开口。第一滑环端部壳体、滑环罩和第二滑环端部壳体限定了迷宫式流路，该迷宫式流路提供穿过滑环腔的空气流并防止引燃元素从交流发电机通过。
附图说明
以下描述不应被认为以任何方式进行限制。参照附图，相同的元件被给予相同的编号：
图1描绘了根据示例性实施方式的交流发电机；
图2描绘了根据示例性实施方式的图1的交流发电机的局部剖视图；
图3描绘了根据示例性实施方式的方面的第二滑环端部壳体的内表面；
图4描绘了根据示例性实施方式的方面的安装在图3的第二滑环端部壳体中的盖构件；
图5描绘了根据示例性实施方式的方面的图3的第二滑环端部壳体的截面侧视图；
图6描绘了根据示例性实施方式的方面的图3的第二滑环端部壳体的外表面；
图7描绘了根据示例性实施方式的方面的第一滑环端部壳体的第一表面；
图8描绘了根据示例性实施方式的方面的图7的滑环端部壳体的相反的第二表面，其中，图8示出了第一***件；
图9描绘了根据示例性实施方式的方面的图8的第一滑环端部壳体，其中，图9示出了与第一***件一起安装的第二***件；
图10描绘了根据示例性实施方式的方面的第一滑环端部壳体的局部截面图；以及
图11描绘了根据示例性实施方式的方面的电压调节器。
具体实施方式
文中参照附图以示例而非限制的方式给出对所公开的装置和方法的一个或多个实施方式的详细描述。
根据示例性实施方式的交流发电机在图1中总体上以10指示。如下面将详细描述的，交流发电机10被构造成用于船舶或海上操作。交流发电机10包括具有第一壳体部分14和第二壳体部分16的壳体12。第一壳体部分14和第二壳体部分16至少部分地覆盖励磁线圈18的相反两个端部(未单独标记)，其中，励磁线圈18支撑一个或更多个绕组19。多个机械紧固件——其中一个机械紧固件以22指示——将第一壳体部分14与第二壳体部分16接合以将励磁线圈18夹置在第一壳体部分14与第二壳体部分16之间。
交流发电机10包括传动端28和负载端或输出端30。传动端28包括带轮36，带轮36可由与原动机比如发动机(未示出)相关联的带(也未示出)驱动。输出端30包括遮盖可将产生的能量传送至电池(未示出)的各种电连接件的盖38。带轮36支撑在轴44上，轴44又由一个或更多个轴承46支撑，如图2中所示。轴44包括传动端(未示出)和滑环端50，并且轴44支撑相对于绕组19旋转以产生电能的转子(未示出)。
如图2中所示，滑环端50包括具有滑环支撑件56的直径减小部52。第一滑环58安装至滑环支撑件56。第二滑环60安装至滑环支撑件56并与第一滑环58轴向间隔开。总体上以62指示的第一导体和第二导体沿着轴44延伸并连接至第一滑环58和第二滑环60中的对应一者。导体62将电能从转子传输至第一滑环58和第二滑环60。轴44的滑环端50上设置有滑环罩68。滑环罩68包括基部72，基部72具有径向向外突出部分74和轴向延伸部分76。壳体壁78从基部72延伸并围绕滑环端50以及第一滑环58和第二滑环60。滑环罩68包括设置在壳体壁78上的轴向端部80。轴向端部80包括限定空气入口(未单独标记)的滑环罩开口82，下面将会对滑环罩开口82进行论述。
根据示例性实施方式的方面，交流发电机10包括外部点火保护(EIP)***86，外部点火保护(EIP)***86防止在第一滑环58和第二滑环60处或第一滑环58和第二滑环60周围可能出现的点火源暴露于壳体12周围可能存在的可燃流体，比如燃料蒸汽。EIP***86包括部分地覆盖轴承46的第一滑环端部壳体90和布置在轴44的滑环端50处的第二滑环端部壳体94。
参照图3，第二滑环端部壳体94包括中央壳体部分103，中央壳体部分103具有外表面105(图2)和内表面106并且包括周缘壁108。在周缘壁108中形成有第一开口112。第一开口112限定第一流体入口(未单独标记)。周缘壁108中形成有与第一开口112间隔开的第二开口114，并且第二开口114限定第二流体入口(也未单独标记)。第一开口112和第二开口114沿着由轴44限定的轴线定位并指向重力方向以促进期望的流体流。第一偏转构件116从周缘壁108延伸经过第一开口112，并且第二偏转构件118从周缘壁108延伸经过第二开口114。第一偏转构件116和第二偏转构件118将进入到第一开口112和第二开口114中的相应一者中的流体流改变方向。
第二滑环端部壳体94包括形成在内表面106中的中央凹部124。内表面106中形成有第一槽126并且第一槽126从中央凹部124延伸至第一开口112。内表面106中形成有第二槽128并且第二槽128从中央凹部124延伸至第二开口114。应当理解的是，开口、偏转构件和槽的数目可以改变。另外，应当理解的是，第二滑环端部壳体94可以包括使得制造者能够对图4中所示的盖构件134的安装进行视觉检查的检查口130。盖构件134可嵌套在周缘壁108内并且盖构件134可以由弹性体材料形成并且可以具有高可见度的颜色以便于通过检查口130而容易识别。盖构件134包括中央部分136和壁部分140，中央部分136包括盖构件开口138。盖构件开口138可以与滑环罩68中的滑环罩开口82对准。以此方式，进入形成在第二滑环端部壳体94中的第一开口112和第二开口114的流体比如空气可以穿过盖构件134中的盖构件开口138、被壁部分140限制并流入到滑环罩68中从而进入滑环腔84。
参照图7至图10，第一滑环端部壳体90包括轴向延伸的周缘侧壁部分154，周缘侧壁部分154部分地限定接纳轴承46的轴承接纳区156。第一滑环端部壳体90还包括从轴向延伸的周缘侧壁部分154径向地向内延伸的滑环罩支撑表面160。滑环罩支撑表面160包括连续大致环形槽163和中央轴接纳开口165，其中，连续大致环形槽163接纳滑环罩68的轴向延伸部分76，轴44穿过中央轴接纳开口165。应当理解的是，连续大致环形槽163的具体形状可以改变。术语“大致环形”应当被理解为意味着槽163的一个或更多个部分可以包括直部段。
第一滑环端部壳体90包括延伸穿过滑环罩支撑表面160的多个开口168。开口168可以定位在连续大致环形槽163与中央轴接纳开口165之间并且开口168在流体方面暴露于滑环腔84。滑环罩支撑表面160中形成有多个槽并且所述多个槽从所述多个开口168中的对应开口朝向中央轴接纳开口165径向地向内延伸，其中，所述多个槽中的一个槽以172指示。所述多个槽172中的每个槽包括从所述多个开口168中的对应一个开口延伸的第一槽部段173和从该第一槽部段173朝向中央轴接纳开口165以一定角度延伸的第二槽部段175。应当理解的是，该角度可以表示大致垂直的角度。术语“大致垂直”应当被理解成描述的是90°±12°的角度。
轴向延伸的周缘侧壁部分154包括内表面部分180，内表面部分180具有形成在其中的多个凹口，所述多个凹口中的一个凹口以182指示并且所述多个凹口与所述多个开口168中的对应开口对准。轴承接纳区156中设置有第一***件184(图9)并且第一***件184抵接内表面部分180。以此方式，凹口182形成了由内表面部分180和第一***件184的外环形表面(未单独标记)定界的通道186。通道186将气流沿着轴向延伸的周缘侧壁部分154轴向引导至向周围环境。EIP***86建立了从第二滑环端部壳体94中的第一开口112和第二开口114沿着第一滑环58和第二滑环60进入滑环腔84中以提供冷却并且接着穿过第一滑环端部壳体90离开的迷宫式流路。该迷宫式流路确保在第一滑环58和第二滑环60处或第一滑环58和第二滑环60周围可能出现的点火源不会传递至周围环境从而与交流发电机10外部可能存在的可燃蒸汽相互作用。
第一***件184内设置有第二***件188。第二***件188可以由对热变化进行响应的材料形成以适应轴承46的尺寸变化。应当理解的是，替代结构可形成由对热变化进行响应的材料或者可以适应轴承46的尺寸变化而不使通道186产生不期望的尺寸变化的复合材料制成的第一***件184，以减少部件并简化制造。
交流发电机10还可以包括与滑环罩68一体形成的电压调节器支撑件200。电压调压器支撑件200为电压调节器202及相关联的散热器204提供平台。电刷壳体208可以与滑环罩68和电压调节器支撑件200一体地形成。电刷壳体208容置与第一滑环58和第二滑环60中的对应滑环相互作用的第一电刷210和第二电刷212。电刷壳体208可以包括提供第一电刷210和第二电刷212的***的盖构件(未示出)。通过由单个整体式构件形成滑环罩68、电压调节器支撑件200和电刷壳体208，可以避免额外的点火源泄漏点并且可以简化制造。
除非另有定义，否则术语“大约”和“大致”意在包括与基于在提交申请时可用的设备的特定数量的测量相关联的误差度。例如，“大约”可以包括给定值的±8％或5％或2％的范围。
文中所使用的术语仅是为了描述特定实施方式的目的，而不意在限制本发明。如本文所使用的，除非上下文另有明确说明，否则单数形式“一”，“一个”和“该”意在还包括复数形式。还应当理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包括有”指示所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合的存在和/或添加。
尽管已经参照示例性实施方式或多个实施方式对本发明进行了描述，但是本领域技术人员将理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种改变并且可以用元件的等同物替换所述元件。此外，在不脱离本发明的实质范围的情况下，可以进行许多修改以使特定情况或特定材料适于本发明的教示。因此，意图在于本发明不限于作为实施本发明而设想的最佳模式所公开的特定实施方式，而是本发明将包括落入权利要求的范围内的所有实施方式。

Claims (20)

1.一种包括外部点火防护***的交流发电机，所述交流发电机包括：
能够绕轴线旋转的轴，所述轴包括滑环端；
滑环支撑件，所述滑环支撑件安装在所述轴的所述滑环端处；
至少两个滑环，所述至少两个滑环安装至所述滑环支撑件；
滑环罩，所述滑环罩安装覆于所述至少两个滑环上方，所述滑环罩包括环形唇缘并且限定滑环腔；
设置在所述滑环端的轴向内部的第一滑环端部壳体，所述第一滑环端部壳体限定支撑所述滑环罩的滑环罩支撑表面，所述第一滑环端部壳体包括延伸穿过所述滑环罩支撑表面的多个第一开口，在所述滑环罩支撑表面上形成有从所述多个第一开口径向向内延伸的多个槽，其中，所述第一滑环端部壳体包括中央轴开口和环形槽，所述环形槽接纳所述滑环罩的环形唇缘，所述多个第一开口被定位在所述中央轴开口与所述环形槽之间；以及
设置在所述滑环端的轴向外部的第二滑环端部壳体，所述第二滑环端部壳体包括多个第二开口，所述第一滑环端部壳体、所述滑环罩和所述第二滑环端部壳体限定了迷宫式流路，所述迷宫式流路提供穿过所述滑环腔的空气流并防止引燃元素从所述交流发电机通过。
2.根据权利要求1所述的交流发电机，其中，所述第二滑环端部壳体包括中央壳体部分，所述中央壳体部分具有内表面和周缘壁，所述多个第二开口形成在所述周缘壁中。
3.根据权利要求2所述的交流发电机，其中，所述中央壳体部分的所述内表面包括多个槽，所述中央壳体部分的所述多个槽从所述多个第二开口中的对应开口径向向内延伸。
4.根据权利要求2所述的交流发电机，其中，所述第二滑环端部壳体包括延伸经过所述多个第二开口中的每个开口的偏转构件，所述偏转构件改变进入所述第二滑环端部壳体的空气的方向。
5.根据权利要求2所述的交流发电机，其中，所述第一滑环端部壳体包括限定轴承壳体的周缘侧壁部分，并且所述滑环罩支撑表面从所述周缘侧壁部分径向向内延伸。
6.根据权利要求1所述的交流发电机，还包括第一***件，所述第一***件布置在所述第一滑环端部壳体中并在所述多个槽上延伸以形成多个通道。
7.根据权利要求6所述的交流发电机，还包括布置在所述第一***件中的第二***件，所述第二***件由对一个或更多个交流发电机部件的热膨胀进行响应的材料形成。
8.根据权利要求1所述的交流发电机，其中，所述滑环罩包括轴向端部，所述轴向端部具有将所述多个第一开口和所述多个第二开口与所述滑环腔流体连接的开口。
9.根据权利要求8所述的交流发电机，还包括布置在所述滑环罩的所述轴向端部处的盖构件，所述盖构件由所述第二滑环端部壳体接纳。
10.根据权利要求9所述的交流发电机，其中，所述盖构件包括通过所述滑环罩将所述多个第二开口与所述滑环腔流体连接的开口。
11.根据权利要求9所述的交流发电机，其中，所述盖构件由弹性体材料形成。
12.根据权利要求9所述的交流发电机，其中，所述第二滑环端部壳体包括提供通向所述盖构件的视线的检查口。
13.根据权利要求1所述的交流发电机，还包括由所述滑环罩支撑的电刷壳体。
14.根据权利要求13所述的交流发电机，其中，所述电刷壳体与所述滑环罩一体地形成。
15.根据权利要求13所述的交流发电机，还包括由所述滑环罩支撑的电压调节器。
16.根据权利要求15所述的交流发电机，其中，所述电压调节器与所述滑环罩一体地形成。
17.根据权利要求1所述的交流发电机，还包括轴承，所述轴承支撑所述轴并与所述滑环端间隔开，所述第一滑环端部壳体围绕所述轴承延伸。
18.根据权利要求1所述的交流发电机，其中，所述多个第一开口限定流体出口并且所述多个第二开口限定流体入口。
19.根据权利要求2所述的交流发电机，其中，所述多个第二开口指向重力方向。
20.根据权利要求19所述的交流发电机，其中，所述第二滑环端部壳体包括延伸经过所述多个第二开口中的每个开口的偏转构件，所述偏转构件改变进入所述第二滑环端部壳体的空气的方向。
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