DE29705011U1 - Slip ring transmitter - Google Patents

Slip ring transmitter

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Anmelder: Walter Kraus GmbH Elektrotechnik
Aindlinger Str. 13 86167 Augsburg
Applicant: Walter Kraus GmbH Elektrotechnik
Aindlinger Str. 13 86167 Augsburg

Vertreter: Patentanwälte
Dipl.-Ing. H.-D. Ernicke Dipl.-Ing. Klaus Ernicke Schwibbogenplatz 2b D-86153 Augsburg
Representatives : Patent Attorneys
Dipl.-Ing. H.-D. Ernicke Dipl.-Ing. Klaus Ernicke Schwibbogenplatz 2b D-86153 Augsburg

Datum: Akte:Date: File:

18.03.97
920-8 er
18.03.97
920-8 he

BESCHREIBUNGDESCRIPTION

SchleifrinaübertragerSchleifrina transformer

Die Erfindung betrifft einen Schleifringübertrager für Rotoren von Windkraftanlagen mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruches.The invention relates to a slip ring transmitter for rotors of wind turbines with the features in the preamble of the main claim.

Ein solcher Schleifringübertrager ist aus der Praxis bekannt. Er wird eingesetzt für Rotoren von Windkraftanlagen, welche mit mehreren Propellern ausgerüstet sind und vom Wind gedreht werden. Über einen angeschlossenen Generator wird die Windenergie und die Rotordrehung in Strom umgewandelt. Der bekannte Schleifringübertrager besitzt einen hohlen Grundkörper mit einem aufgezogenen Schleifringpaket, auf das mehrere elektrische Zuleitungen angeschlossen sind. Die Zuleitungsführung und devr Anschluß erfolgen an der Außenseite des Grundkörpers über eine stirnseitige Flanschplatte. Diese Anordnung hat zum einen den Nachteil, daß über den außenliegenden Anschluß Platz- und Dichtungsprobleme entstehen. Außerdem müssen die benachbarten Drehlager des Schleifringübertragers groß und aufwendig werden.Such a slip ring transformer is known from practice. It is used for rotors of wind turbines, which are equipped with several propellers and are rotated by the wind. The wind energy and the rotor rotation are converted into electricity via a connected generator. The known slip ring transformer has a hollow base body with a slip ring package mounted on it, to which several electrical supply lines are connected. The supply line routing and the connection are made on the outside of the base body via a front flange plate. This arrangement has the disadvantage that space and sealing problems arise due to the external connection. In addition, the adjacent rotary bearings of the slip ring transformer have to be large and complex.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen besseren Schleifringübertrager aufzuzeigen.It is therefore an object of the present invention to provide an improved slip ring transmitter.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Anspruch 1.The invention solves this problem with the features in claim 1.

Die erfindungsgemäße Ausbildung des Grundträgers mit der innenliegenden Leitungsführung hat den Vorteil, daß die elektrischen Zuleitungen und die Anschlußstellen wesentlich besser geschützt werden können. Außerdem wird die Montage vereinfacht und verbessert ._,Ein weiterer Vorteil liegt in der Möglichkeit, die Drehlager wesentlichThe inventive design of the base support with the internal cable routing has the advantage that the electrical supply lines and the connection points can be protected much better. In addition, assembly is simplified and improved._,Another advantage is the possibility of significantly reducing the pivot bearings.

zu verkleinern und vollkommen von der Kabelführung zu trennen.to reduce its size and completely separate it from the cable routing.

Der Grundträger hat vorzugsweise zwei Durchlaßöffnungen im Trägermantel für die elektrischen Zuleitungen. Hierdurch können die Signal-und Steuerleitungen getrennt von den mit hoher Spannung versehenen Leistungsleitungen geführt werden. Eine Mehrfachanordnung von Durchlässen ist auch für die Montagebedingungen günstiger.The base support preferably has two through-openings in the support casing for the electrical supply lines. This allows the signal and control lines to be routed separately from the high-voltage power lines. A multiple arrangement of through-openings is also more favorable for the installation conditions.

Die erfindungsgemäße Gestaltung des Grundträgers verringert die Herstellkosten und den Bearbeitungsaufwand. Der Grundträger kann einteilig ausgebildet sein, wobei auch der Befestigungsflansch vorzugsweise angeformt ist.The design of the base support according to the invention reduces the manufacturing costs and the processing effort. The base support can be made in one piece, with the fastening flange also preferably being molded onto it.

Er läßt sich insbesondere als leichtgewichtiges Gußteil aus einer Aluminiumlegierung oder einem anderen Leichtmetall herstellen. Die Anbauteile können direkt arf dem Trägermantel befestigt werden, was einen relativ geringen Bearbeitungsaufwand erfordert und eine gußseitige Vorbereitung erlaubt.It can be manufactured in particular as a lightweight cast part from an aluminum alloy or another light metal. The attachments can be attached directly to the carrier shell, which requires relatively little machining effort and allows preparation on the casting side.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.Further advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch dargestellt. Im einzelnen zeigen:The invention is illustrated schematically and by way of example in the drawings. In detail:

Figur 1: einen Schleifringübertrager in einerFigure 1: a slip ring transformer in a

teilweise geschnittenen Seitenansicht und einer Übersichtsdarstellung,partially sectioned side view and an overview,

Figur 2: eine geklappte Stirnansicht gemäß Pfeil II von Figur 1 undFigure 2: a folded front view according to arrow II of Figure 1 and

Figur 3: einen Ausschnitt des Grundträgers vo-n-Figure 3: a section of the base support of

Figur 1.Figure 1.

Figur 1 zeigt in der Übersicht und in einer teilweise geschnittenen Seitendarstellung einen Schleifringübertrager (1), der für den Einsatz an Rotoren von Windkraftanlagen vorgesehen ist. Er besteht aus einem hohlen , rohrförmigen Grundträger (2) mit einem darauf aufgezogenen Schleifringpaket (11) und einem Bürstenträger (16), die über geeignete abgedichtete Lager (8) drehbar aneinander gelagert sind. Der als Rotor ausgebildete Grundträger (2) ist mit den Propellern der Windkraftanlage {nicht dargestellt) verbunden. Der Bürstenträger (16) ist Bestandteil des Stators und wird außenseitig von einer Haube (19) umgeben.Figure 1 shows an overview and a partially sectioned side view of a slip ring transmitter (1) that is intended for use on wind turbine rotors. It consists of a hollow, tubular base support (2) with a slip ring package (11) mounted on it and a brush holder (16), which are rotatably mounted on one another via suitable sealed bearings (8). The base support (2), designed as a rotor, is connected to the propellers of the wind turbine (not shown). The brush holder (16) is part of the stator and is surrounded on the outside by a cover (19).

Der Grundträger (2) ist vorzugsweise einteilig als Gußkonstruktion aus einer Aluminiumlegierung oder einem anderen Leichtmetall ausgebildet. Er hat eine im wesentlichen zylindrische Form und besitzt einen zentralen durchgängigen Hohlraum (4). Endseitig kann ein Befestigungsflansch (3) zur Verbindung mit den Propellern angeformt sein.The base support (2) is preferably made as a one-piece cast construction from an aluminum alloy or another light metal. It has a substantially cylindrical shape and has a central, continuous cavity (4). A fastening flange (3) for connection to the propellers can be molded onto the end.

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Die elektrischen Leitungen (9,14) sind durch den axialen Hohlraum (4) verlegt und werden über ein oder mehrere Durchlaßöffnungen (6,7) zum Schleifringpaket (11) geführt. Vorzugsweise sind zwei Durchlaßöffnungen (6,7) vorhanden, die einander bezüglich der Trägerachse (20) gegenüberliegen und axial versetzt zueinander angeordnet sind. Die Öffnungen (6,7) sind so groß, daß sie eine einwandfreie Leitungsführung und gute Montagebedingungen erlauben und andererseits den Mantel (5) nicht mechanisch schwächen.The electrical lines (9,14) are laid through the axial cavity (4) and are led to the slip ring package (11) via one or more through-openings (6,7). There are preferably two through-openings (6,7) that are opposite one another with respect to the carrier axis (20) and are arranged axially offset from one another. The openings (6,7) are large enough to allow perfect line routing and good installation conditions, and on the other hand do not mechanically weaken the casing (5).

Das Schleifringpaket (11) besteht aus einer Vielzahl" einzelner Schleifringe (12,13) und zugeordneter Distanzscheiben (15). Die vorzugsweise dem Befestigungsflansch (3) zugewandten Schleifringe (12) führen die hohen Leistungsströme und -spannungen. Die Leistungsspannung beträgt z.B. 600 Volt. Diese Schleifringe (12) befinden sich im Bereich der entsprechend breiten Durchlaßöffnung (6).The slip ring package (11) consists of a large number of individual slip rings (12, 13) and associated spacers (15). The slip rings (12), which preferably face the mounting flange (3), carry the high power currents and voltages. The power voltage is, for example, 600 volts. These slip rings (12) are located in the area of the correspondingly wide passage opening (6).

Die auf der anderen Seite gelegenen Schleifringe (13) führen Steuer-und Signalströme mit einer Spannung von 2t Volt oder 220 Volt. Sie sind im Bereich der vorderen Durchlaßöffnungen (7) angeordnet, die nicht den ganzen Schleifringbereich überdeckt und kürzer als die hintere Durchlaßöffnung (6) für die Leistungsleitungen ist.The slip rings (13) located on the other side carry control and signal currents with a voltage of 2t volts or 220 volts. They are arranged in the area of the front passage openings (7), which do not cover the entire slip ring area and are shorter than the rear passage opening (6) for the power lines.

Die dem Grundträger (2) zugeordneten Stromanschlüsse (9) sind in drei Kabelbäumen mit entsprechenden Steckern geführt und endseitig an die Rotoren angeschlossen. Im Bereich des Grundträgers (2) sind sie mit entsprechenden Anschlußbuchsen (21) an einem Deckel (10) geführt und befestigt, der im Flanschbereich an der Stirnöffnung des Hohlraumes (4) angeordnet ist. Der Deckel (10) verschließt den Hohlraum (4) und ist mit dem Grundträger (2) verschraubt.The power connections (9) assigned to the base support (2) are guided in three cable harnesses with corresponding plugs and connected to the rotors at the end. In the area of the base support (2) they are guided and fastened to a cover (10) with corresponding connection sockets (21), which is arranged in the flange area at the front opening of the cavity (4). The cover (10) closes the cavity (4) and is screwed to the base support (2).

Im Hohlraum (4) werden die Stromanschlüsse bzw. Kabelbäume in die Zuleitungen (14) gruppiert oder aufgetrennt und durch die Durchlaßöffnungen (6,7) zum Schleifringpaket (11) geführt. An der Außenseite des Grundträgers (2) erfolgt im Hohlraum unter den Schleifringen (12,13) die Einzelaufteilung der Leitungen und ihre Verbindung mit den jeweiligen Schleifringen (12,13). Die Einzelleitungen werden vorzugsweise angelötet.In the cavity (4), the power connections or cable harnesses are grouped into the supply lines (14) or separated and led through the through-openings (6,7) to the slip ring package (11). On the outside of the base support (2), in the cavity under the slip rings (12,13), the individual division of the lines and their connection to the respective slip rings (12,13) takes place. The individual lines are preferably soldered on.

Bei der Montage werden zunächst die von außen zugeführten Stromanschlüsse (9) am Grundträger (2) über die Anschlußbuchsen (21) befestigt und die Kabelbäume durch den Hohlraum (4) verlegt sowie durch die Durchlaßöffnungen (6,7) wieder nach außen gezogen. Die Einzelleitungen können dann einzeln mit den nach und nach aufgesteckten Schleifringen (12,13) verbunden werden. Bei der Montage liegt der Grundträger (2) offen und frei zugänglich vor. Die Schleifringmontage geschieht von der flanschabgewandten vorderen Stirnseite her. Das Schleifringpaket (11) kann durch Stirnplatten versteift und mit Führungs-und Befestigungsschrauben an einem Ansatz des Grundträgers (2) befestigt werden. Auf dem Trägermantel (5) ist das Schleifringpaket (11) über eine geeignete Isolierung geführt.During assembly, the external power connections (9) are first attached to the base support (2) via the connection sockets (21) and the cable harnesses are laid through the cavity (4) and pulled out again through the through-openings (6,7). The individual cables can then be connected individually to the slip rings (12,13) that are gradually attached. During assembly, the base support (2) is open and freely accessible. The slip ring assembly is carried out from the front face facing away from the flange. The slip ring package (11) can be stiffened by face plates and attached to a base support (2) with guide and fastening screws. The slip ring package (11) is guided on the support casing (5) via suitable insulation.

Die Lager (8) sind getrennt von der Kabelführung angeordnet. Beide Lager (8) sind direkt auf dem ' Trägermantel (5) auf entsprechend vorbereiteten Lagersitzen montiert und stirnseitig über geeignete Dichtungen und Abschlußdeckel geschützt. Vorzugseise handelt es sich um Wälzlager.The bearings (8) are arranged separately from the cable guide. Both bearings (8) are mounted directly on the ' carrier casing (5) on appropriately prepared bearing seats and are protected on the front side by suitable seals and end covers. These are preferably roller bearings.

Der Stator besitzt ein oder mehrere, vorzugsweise zwei, Bürstenträger (16). Diese bestehen jeweils aus einer längs des Grundträgers (2) sich erstreckenden Achse und daran drehbar angelenkten Tragarmen (18), die-endseitig die Kohlen (17) tragen. Die Tragarme (18) sind gabelförmigThe stator has one or more, preferably two, brush holders (16). These each consist of an axis extending along the base support (2) and support arms (18) pivotably connected to it, which support the brushes (17) at the end. The support arms (18) are fork-shaped.

aufgespreizt und können durch Federelemente zusammengehalten werden, wodurch auch die Kohlen (17) gegen die Schleifringe (12,13) gespannt werden. Von den Bürstenträgern (16) werden die Stromleitungen in geeigneter Weise zusammengeführt und gebündelt nach außen abgeführt.spread out and can be held together by spring elements, whereby the carbon brushes (17) are also tensioned against the slip rings (12,13). The power lines are brought together in a suitable manner by the brush holders (16) and bundled and led outwards.

An der flanschabgewandten vorderen Stirnseite können am Schleifringübertrager ein oder mehrere Meßelemente (22) angeordnet sein. Vorzugsweise befindet sich hier ein Beschleunigungsaufnehmer, der über eine geeignete Kupplung mit Anschlußdeckel mit dem Grundträger (2) verbunden-ist. Die Steuer-und Meßeinheit ist über einen geeigneten Beschlag mit dem Stator bzw. dem Bürstenträger (16) verbunden.One or more measuring elements (22) can be arranged on the front face of the slip ring transmitter, facing away from the flange. Preferably, there is an acceleration sensor here, which is connected to the base support (2) via a suitable coupling with a connection cover. The control and measuring unit is connected to the stator or the brush holder (16) via a suitable fitting.

Abwandlungen der gezeigten Ausführungsform sind in verschiedener Weise möglich. So kann der Grundträger (2) mehrteilig ausgebildet sein. Außerdem kann nur eine Durchlaßöffnung im Trägermantel vorhanden sein. Es können alternativ auch mehr als zwei solcher Durchlaßöffnungen da sein. Ferner ist die kinematische Zuordnung von Grundträger (2) und Bürstenträgern (16) vertauschbar. Variabel ist auch der Einzelaufbau des Schleifringpaketes (11). Er richtet sich nach dem jeweiligen Anwendungsfall und der Zahl sowie Ausbildung der benötigten Leitungen.Modifications to the embodiment shown are possible in various ways. The base support (2) can be made up of several parts. In addition, there can only be one through-opening in the support casing. Alternatively, there can also be more than two such through-openings. Furthermore, the kinematic assignment of the base support (2) and brush holders (16) can be interchanged. The individual structure of the slip ring package (11) is also variable. It depends on the respective application and the number and design of the cables required.

BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE SYMBOLS

11 SchleifringübertragerSlip ring transformer 22 GrundträgerBase carrier 33 BefestigungsflanschMounting flange 44 Hohlraumcavity 55 MantelCoat 66 DurchlaßöffnungPassage opening 77 DurchlaßöffnungPassage opening 88th Lagercamp 99 StromanschlußPower connection 1010 DeckelLid 1111 SchleifringpaketSlip ring package 1212 SchleifringSlip ring 1313 SchleifringSlip ring 1414 ZuleitungSupply line 1515 DistanzscheibeSpacer 1616 BürstenträgerBrush holder 1717 KohleMoney 1818 TragarmBeam 1919 HaubeHood 2020 TrägerachseCarrier axis 2121 AnschlußbuchseConnection socket 2222 MeßelementMeasuring element

Claims (7)

SCHUTZANSPRÜCHEPROTECTION CLAIMS 1.) Schleifringübertrager für Rotoren von Windkraftanlagen mit einem hohlen Grundkörper, einem aufgezogenen Schleifringpaket und elektrischen Zuleitungen zu den Schleifringen, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundträger (2) im Bereich des Schleifringpakets (11) mindestens eine Durchlaßöffnung (6&Ggr;7) im Trägermantel (5) aufweist, wobei die Zuleitungen (14) zu den Schleifringen (12,13) durch den Hohlraum (4) des Grundträgers (2) geführt und durch die Durchlaßöffnung(en) (6,7) zu den Schleifringen (12,13) nach außen verlegt sind.1.) Slip ring transmitter for rotors of wind turbines with a hollow base body, a slip ring package mounted thereon and electrical supply lines to the slip rings, characterized in that the base carrier (2) has at least one passage opening (6 Γ 7) in the carrier casing (5) in the region of the slip ring package (11), the supply lines (14) to the slip rings (12, 13) being led through the hollow space (4) of the base carrier (2) and being laid outwards through the passage opening(s) (6, 7) to the slip rings (12, 13). 2.) Schleifringübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß getrennte Durchlaßöffnungen (6,7) für Steuerleitungen bis V und Leistungsleitungen mit höherer Spannung, vorzugsweise bis ca. 600 V, vorgesehen sind.2.) Slip ring transmitter according to claim 1, characterized in that separate passage openings (6, 7) are provided for control lines up to V and power lines with higher voltage, preferably up to approx. 600 V. 3.) Schleifringübertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundträger (2) einteilig ausgebildet ist.3.) Slip ring transmitter according to claim 1 or 2, characterized in that the base carrier (2) is formed in one piece. 4.) Schleifringübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis4.) Slip ring transmitter according to one of claims 1 to 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundträger (2) zumindest einen angeformten3, characterized in that the base support (2) has at least one molded Befestigungsflansch (3) aufweist. 30mounting flange (3). 30 5.) Schleifringübertrager nach einem der Ansprüche5.) Slip ring transmitter according to one of the claims 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundträger (2) als Gußteil aus einer4, characterized in that the base support (2) is made as a cast part from a Leichtmetall-Legierung ausgebildet ist. 35Light metal alloy. 35 :irtv:ir t v H-H- ♦·♦· 6.) Schleifringübertrager nach einem der Ansprüche bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Trägermantel (5) Lager (8) für einen Bürstenträger (16) angeordnet sind.6.) Slip ring transmitter according to one of claims 1 to 5, characterized in that bearings (8) for a brush holder (16) are arranged on the carrier casing (5). 7.) Schleifringübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennze ichnet, daß der Grundträger (2) an einer Stirnseite über dem Hohlraum (4) einen Deckel (10) mit Anschlußbuchsen 10 (21) für die Stromanschlüsse (9) aufweist.7.) Slip ring transmitter according to one of claims 1 to 6, characterized in that the base support (2) has a cover (10) with connection sockets 10 (21) for the power connections (9) on one end face above the cavity (4).
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