[发明专利]用于滑环式电机的阴性接触元件以及滑环式电机

说明书

本发明涉及一种用于功率输出大于1MW的滑环式电机(1)的阴性接触元件(22，23)，其中所述阴性接触元件(22，23)配置成与阳性接触元件(14，16)接合，藉此在所述阴性接触元件(22，23)与所述阳性接触元件(14，16)之间产生电连接，所述阴性接触元件(22，23)包含Cu‑Be合金。

技术领域

本发明涉及一种用于滑环式电机的阴性接触元件以及涉及一种滑环式电机。

背景技术

空气分离设备使用大尺寸压缩机压缩空气。压缩机通过感应电机或异步电机驱动，所述感应电机或异步电机的功率输出通常为12至18兆瓦(MW)。

感应或异步电机为AC(交流电)电动机，其中转子中产生扭矩所必需的电流通过来自定子绕组的磁场的电磁感应而获得。感应电机的转子可为绕线式或鼠笼式的任一种。

在绕线转子式电机中，转子绕组通过滑环连接至外电阻。这是为何该类型电机也称作为滑环式电机的原因。在启动期间，外电阻使定子处的场强减少。因此，定子绕组中的电流被限制至标称电流。当电机达到满速度时，转子电极切换至短路。为此，使用包括阳性接触元件和阴性接触元件的切换机构。当阳性接触元件/插头式接触元件和阴性接触元件/插座式接触元件彼此脱离接合时，电流流过外电阻。在阳性接触元件和阴性接触元件接触后，转子电极切换至短路。

阳性接触元件和阴性接触元件安装成以便与定子一起旋转，例如以每分钟1500至1800转的速度旋转。因而，阳性接触元件和阴性接触元件经历高离心力。已发现的是对申请人内在已知的阴性接触元件由于蠕变和其它因素而趋于严重变形。阴性接触元件的变形不仅关于与对应阳性接触元件的恰当接合是有害的，而且可负面地影响阳性接触元件和阴性接触元件之间的电接触。考虑到大型滑环式电机中经过每对阳性接触元件和阴性接触元件的例如2至3kA的高电流，减少的电接触区域导致了可对接触元件的材料引起局部熔融或其它损伤的甚至更高的局部电流。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于滑环式电机的改善的阴性接触元件。

该目的通过用于功率输出大于1MW的滑环式电机的阴性接触元件实现，其中所述阴性接触元件配置成与阳性接触元件接合，藉此在所述阴性接触元件与所述阳性接触元件之间产生电连接，所述阴性接触元件包含Cu-Be合金。

本发明所基于的一个构思是至少部分地由Cu-Be合金(铜铍合金)制造所述阴性接触元件。Cu-Be合金具有卓越的弹性特性。尤其地，疲劳强度高于其它铜合金。这将减轻或避免如上所述在离心力的作用下阴性接触元件中的蠕变。另外Cu-Be合金具有高导电性，例如范围在10×10⁶S/m至35×10⁶S/m，因此相比于使用其它铜合金在系统中引入的附加电阻是可接受的。

根据一实施例，所述Cu-Be合金包含0.1至3wt％、优选0.1至2wt％的Be。

发现Be的这些wt％(重量百分比)范围提供了具有期望强度、导电性和成本的合金。

根据另一实施例，所述Cu-Be合金包含Ni和/或Co。

Ni(镍)和Co(钴)可为Cu-Be合金提供其它期望的特性。

根据另一实施例，所述Cu-Be合金被时效硬化(age hardened)和/或冷锻(coldhammered)。

尽管其它途径的硬化Cu-Be合金是可以的，但是时效硬化和冷锻是优选的。硬化更加改善了材料强度和/或疲劳强度。

根据另一实施例，所述Cu-Be合金被银涂覆。

银涂层提供了阴性接触元件和阳性接触元件所彼此接触的接触区域处增强的导电性。因而，当电流流过时更少的热量在接触区域处传播，增加了接触元件的寿命。