发电机主轴轴电流液态传导接地装置的制作方法

本发明属于发电机设备技术领域，具体涉及一种发电机主轴轴电流液态传导接地装置。

背景技术

发电机在转动过程中，只要有不平衡的磁通交链在转轴上，那么在发电机的转轴的两端就会产生感应电势，这个感应电势就称为轴电压。当轴电压达到一定值时，通过轴承及其底座等形成闭合回路产生电流，这个电流称为轴电流。

当轴电压达到一定数值时，则轴电压足以击穿轴与轴承间的油膜而发生放电；轴电流将从转轴、油膜、轴承座及基座等外部回路通过。当轴与轴瓦形成金属性接触的瞬间，轴电流可达上千安，将严重灼伤轴瓦，形成电蚀，使得轴承性能下降，同时，轴电流的电解作用使润滑油炭化，熔化的金属微粒掺入润滑系统使润滑剂受到污染，二者均会造成油的润滑性能变差，使轴承温度升高。更严重的是，轴电流通过发电机主轴传导至增速齿轮箱，造成齿轮箱齿轮表面点蚀，影响整个传动系的寿命。

通常发电机解决轴电流的办法，是在转轴前端设计碳刷接地机构，将产生的轴电流通过导线接地。例如：cn206452261u、cn206379486u和cn202444381u授权专利中均已经公开了此类碳刷接地机构，其中碳刷与转轴之间为干摩擦，发电机转子主轴转速很高，因此碳刷磨损比较快，会产生大量的热，因此需考虑散热。这种接地结构需要定期维护和更换，增加了维护成本和工作量。一般碳刷结构最长使用1年就必须更换。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种发电机主轴轴电流液态传导接地装置，摒弃传统的以碳刷和转轴干摩擦的方式，以导电液体为传导媒介，发电机轴电流通过安装在发电机前端的本发明和接地线导向大地，从而保护了发电机轴承和发电机前端联接的增速齿轮箱，使用寿命长，维护成本低。

本发明提供了如下的技术方案：

发电机主轴轴电流液态传导接地装置，安装于发电机的前端，发电机包括基座壳体和发电机转轴；本发明包括固定密封组件，固定密封组件安装于发电机转轴上，固定密封组件上固定有导电柱，导电柱上连接有接地线；固定密封组件上还相对地设有注液嘴和出液口，固定密封组件内设有导电剂腔，注液嘴、导电剂腔、出液口之间互相连通，导电柱连通导电剂腔，导电剂腔内设有导电剂，轴电流依次通过导电剂、导电柱和接地线传导至大地。本发明采用导电剂传导轴电流，而不是采用传统的碳刷传导轴电流，无需更换碳刷，具有免维护、免更换、寿命长的特点。

优选的，固定密封组件包括轴套，轴套过盈配合地安装于发电机转轴上，轴套外侧设有两个间隔设置的磁极环，磁极环的外圆周外侧安装有固定支撑环和限位挡圈，固定支撑环、限位挡圈、轴套和两个磁极环之间围合成导电剂腔，构成固定、密封结构。

优选的，固定密封组件还包括磁环，磁环位于导电剂腔内并且紧靠固定支撑环和两个磁极环设置；磁环内设有注液孔、出液孔和导电孔，注液孔连接注液嘴，出液孔连接出液口，导电孔连接导电柱；磁极环与轴套之间设有密封间隙，密封间隙内设有磁流体，磁流体可在密封间隙中受磁场作用形成流体膜，流体膜充满整个密封间隙，形成一种“液体的o型密封圈”，阻止导电剂泄露。

优选的，轴套的外圈上设有多个用于储存磁流体的槽环。磁流体填充于槽环内，与轴套的接触面积更大，密封效果更佳。

优选的，两个磁极环的外圆周面上分别设有密封槽，密封槽内分别设有o型密封圈。o型密封圈密封磁极环的上端，增强了导电剂腔的密封效果。

优选的，固定支撑环与发电机的基座壳体采用螺栓连接在一起，限位挡圈与固定支撑环采用螺栓连接在一起，固定支撑环、限位挡圈采用可拆卸式连接，连接紧固，安装维护方便。

优选的，固定支撑环包括向磁极环一侧凸起的的第一密封臂，限位挡圈包括向磁极环一侧凸起的第二密封臂，第一密封臂和第二密封臂分别抵接于两个磁极环的左右两侧的外壁上，形成半包围的结构。

优选的，注液嘴外设有注液嘴封堵，出液口外设有出液口封堵。

本发明的有益效果是：

1、采用导电剂传导轴电流，而不是传统的碳刷传导，无需进行碳刷更换，具有免维护、免更换、寿命长的优点。

2、导电剂不限于液体，形式多样，可以是可软化后流动的导电膏，导电脂，甚至是饮用水，只要能导电即可，有助于降低造价。

3、发电机转轴高速旋转部位，将磁流体引入接地装置的密封设计中，磁流体在密封间隙中受磁场作用，形成强韧的流体膜，阻止导电剂泄露；用于密封的磁流体载液可以是一种惰性、稳定、低蒸汽压的二酩基有机物，挥发量极低，可长期使用，按照磁流体以往应用经验，通常可用10年不更换，减少了产品维护成本。

4、磁流体与发电机转轴之间无固体间的相对干摩擦，只有粘滞阻力，相比碳刷结构对转轴的干摩擦方式，降低了发电机阻力，有助于增加发电量。

5、常用发电机轴接地装置的碳刷结构，碳刷和轴之间相互磨损，会产生大量的粉末，污染周围环境；本发明采用导电剂传导轴电流，无任何污染。

6、结构小巧紧凑，可以广泛应用于空间狭窄的传动集成(例如发电机和增速箱联接)中。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明与发电机的连接关系示意图；

图2是图1中i部分的放大示意图；

图3是本发明未填充磁流体和导电剂时的剖视示意图；

图4是图3中j部分的放大示意图；

图5是本发明已填充磁流体和导电剂时的剖视示意图；

图6是磁流体工作原理示意图。

图中标记为：1.发电机；11.基座壳体；12.发电机转轴；2.固定密封组件；21.导电剂腔；211.导电剂；22.注液嘴；221.注液嘴封堵；23.出液口；231.出液口封堵；24.轴套；241.槽环；25.磁极环；251.密封槽；252.o型密封圈；26.固定支撑环；261.第一密封臂；27.限位挡圈；271.第二密封臂；28.磁环；281.注液孔；282.出液孔；29.磁流体；3.接地线；4.导电柱。

具体实施方式

如图1至图3所示，发电机主轴轴电流液态传导接地装置，安装于发电机1的前端，发电机1包括基座壳体11和发电机转轴12；本发明包括固定密封组件2，固定密封组件2安装于发电机转轴12上，固定密封组件2上固定有导电柱4，导电柱4上连接有接地线3；固定密封组件2上还相对地设有注液嘴22和出液口23，固定密封组件2内设有导电剂腔21，注液嘴22和出液口23，注液嘴22、导电剂腔21和出液口23之间互相连通，导电柱4连通导电剂腔21，导电剂腔21内设有导电剂211，导电剂211不限于液体，可以是导电膏，导电脂，甚至是饮用水，只要能导电即可。

如图3和图4所示，固定密封组件2包括轴套24，轴套24过盈配合地安装于发电机转轴12上，轴套24外侧设有两个间隔设置的磁极环25，磁极环25的外圆周外侧安装有固定支撑环26和限位挡圈27，固定支撑环26、限位挡圈27、轴套24和两个磁极环25之间围合成导电剂腔21。

固定支撑环26与发电机的基座壳体11采用螺栓连接在一起，限位挡圈27与固定支撑环26采用螺栓连接在一起。

固定密封组件2还包括磁环28，磁环28位于导电剂腔21内并且紧靠固定支撑环26和两个磁极环25设置；磁环28内设有注液孔281、出液孔282和导电孔，注液孔281连通注液嘴22，出液孔282连通出液口23，导电孔连接导电柱4。

如图3至图5所示，磁极环25与轴套24之间设有密封间隙，密封间隙内设有磁流体29，磁流体29可在密封间隙中受磁场作用形成流体膜。

如图4所示，轴套24的外圆周面上设有多个用于储存磁流体29的槽环241。

两个磁极环25的外圆周面上分别设有密封槽251，密封槽251内分别设有o型密封圈252。

固定支撑环26包括向磁极环一侧凸起的第一密封臂261，限位挡圈27包括向磁极环的一侧凸出的第二密封臂271，第一密封臂261和第二密封臂271分别紧密地抵接于两个磁极环25的左右两侧的外壁上，形成半包围的结构，从而密封磁极环，进一步增强了导电剂腔内的密封性，防止导电剂泄露。

注液嘴22外设有注液嘴封堵221，出液口23外设有出液口封堵231。注液嘴封堵221和出液口封堵231可采用橡胶塞、螺栓塞等方式进行封堵，可通过拔拉、旋拧等方式打开或者关闭注液嘴封堵221和出液口封堵231。

本发明的装配和使用工序如下：

1、如图3所示，依次将各个部件按结构示意图组装到位；

2、在轴套外圈的槽环内注满磁流体，当磁流体注入磁场的间隙时，磁流体在磁场作用下，可以充满整个间隙，形成一种“液体的o型密封圈”，如图5所示形成两道环形密封区域；

3、从注液嘴注入导电剂，使得导电剂完全充满导电剂腔，然后旋紧注液嘴封堵和出液口封堵，注满导电剂后的结构如图5所示。

工作原理：

当发电机运行时，产生的轴电流通过发电机转轴→轴套→导电剂→导电柱→导线传入大地(零电势侧)，使得发电机产生的轴电流能够有效释放，从而保护了发电机轴承和发电机前端的增速箱，防止对轴承、齿轮的电蚀产生。

磁流体也叫磁液或铁流体，它是将磁性微粒掺入到载液中是一种对磁场敏感、可流动的液体磁性材料。

磁流体可应用于密封领域。磁流体密封是借助磁流体在磁场的作用下形成的磁流体密封环对气体、液体进行密封，由于它和密封轴之间是通过磁流体进行接触密封，因而避免了密封轴与密封件之间的直接摩擦，降低了附加载荷。在旋转轴密封中具有其它密封方式不可比拟的优点，例如：无泄露、无磨损、结构简单、寿命长。

磁流体工作原理是:如图6所示，由环状的磁环、磁极环和具有导磁性的轴套构成闭合磁回路，利用磁环中的磁能，在轴套与槽环的间隙内产生强磁场，将磁流体紧紧吸在密封间隙内，形成磁性“液体密封环”，把密封间隙锁住，从而实现密封。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。