具体实施方式

现在将参考附图描述与系统和方法相关的各种技术，其中类似附图标记始终表示类似元件。下面讨论的附图以及在本专利文件中用于描述本公开的原理的各种实施例仅作为说明，并且不应以任何方式解释为限制本公开的范围。本领域技术人员将理解，本公开的原理可以在任何适当布置的设备中实现。应当理解，被描述为由某些系统元件执行的功能可以由多个元件执行。类似地，例如，一个元件可以被配置成执行被描述为由多个元件执行的功能。将参考示例性非限制性实施例来描述本申请的众多创新教导。

此外，应当理解，除非在一些示例中明确限制，否则本文中使用的单词或短语应当广义地解释。例如，术语“包括”、“具有”和“包含”及其派生出意味着包括但不限于。单数形式“一个”、“一”和“该”旨在还包括复数形式，除非上下文另有明确指示。此外，如本文所用的术语“和/或”指代并涵盖相关联的列出项目中的一个或多个的任何和所有可能组合。除非上下文另有明确指示，否则术语“或”是包含性的，意味着和/或。短语“与……相关联的”和“与之相关联的”以及其派生出可能意味着包括、被包括在……内、与……互连、包含、被包含在……内、连接到或与……连接、联接到或与……联接、可与……连通、与……协作、交错、并置、接近、结合到或与……结合、具有、具有……的性质或类似物。

此外，尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等可在本文中用于指代各种元件、信息、功能或动作，但这些元件、信息、功能或动作不应受到这些术语的限制。而是，这些数字形容词用于彼此区分不同的元件、信息、功能或动作。例如，在不背离本公开范围的情况下，第一元件、信息、功能或动作可以被称为第二元件、信息、功能或动作，并且类似地，第二元件、信息、功能或动作可以被称为第一元件、信息、功能或动作。

此外，术语“相邻”可能意味着：一个元件相对靠近但不与另一个元件接触；或者该元件与另一部分接触，除非上下文另有明确指示。此外，除非另有明确说明，否则短语“基于”旨在意味着“至少部分基于”。术语“大约”或“基本上”或类似术语旨在涵盖在该尺寸的正常工业制造公差范围内的值的变化。如果没有可用的行业标准，则除非另有说明，否则20%的变化将落入这些术语的含义内。

图1图示了大规模发电（诸如化石燃料发电厂、核电站等）中通常使用的类型的发电机转子10。转子10包括细长中央部分15，线圈被置于其中以限定一个或更多个绕组。每个端部包括被定位成支撑并约束绕组的端部的保持环20。转子10在两个方向上延伸超过中央部分15以限定轴承表面25，在此轴承接合并支撑转子10以旋转并且接合并支撑转子10的恰当操作所需的其他表面和特征。在每个端部处提供一个或更多个联接器30以将转子10连接到其他旋转装备，诸如燃气涡轮发动机、蒸发涡轮机、水轮机、风力涡轮机和类似物。定子和其他静止部件35围绕转子10并且在转子操作期间保持基本静止。

转向图2，立体端视图更好地图示了两个支撑支架40，其被附接到位于转子10附近的静止部件35并且包括两个发电机接地模块45（有时被称为发电机接地条模块），每个发电机接地模块45均被附接到两个支撑支架40中的一个。静止部件35可以是轴承外壳、定子外壳、发电机外壳、密封外壳和类似物。明显地，根据需要，可以在转子10的一个端部或两个端部处使用单个发电机接地模块45或者多于两个的接地模块45。

图3图示了图2的一个支撑支架40和发电机接地模块45。如图3中所图示且如图4中被更好图示的，支撑支架40包括安装板50和被附接到安装板50的支撑支架55。安装板50包括细长矩形区段60和在第一端部处的两个较小的矩形延伸部65。较小的矩形延伸部65被定位成接收紧固件70，其有助于将安装板50附接到静止部件35。根据安装板50必须附接到的静止部件35的布置，其他形状或布置可以被用于安装板50。

支撑构件55是基本L形的，并且包括被附接到安装板50的附接部分75以及相对于附接部分75以大约九十度定向的支撑部分80，该支撑部分80支撑发电机接地模块45，如将描述的。继续参考图4，附接部分75包括狭槽85或者其他孔隙，其尺寸被设计成接收有助于将支撑构件55附接到安装板50的紧固件90。根据期望，紧固件90可以替代性地穿过安装板50并且接合静止部件35以完成将安装板50和支撑构件55附接到静止部件35。在其他构造中，附接安装板50的紧固件70是附接到静止部件35的唯一紧固件，并且在安装板50和静止部件35之间提供销钉或其他对准构件以提供安装板50和支撑构件55的期望位置稳定性。

支撑构件55的支撑部分80包括从第一表面100穿过支撑部分80到第二表面105的圆形孔隙95以及也穿过支撑部分80的第一狭槽110。安装轴线115被限定成沿着圆形孔隙95的中心线延伸。参考图5，支撑部分80的第二表面105包括较大的圆形沉孔120，其部分地延伸通过支撑部分80并且具有等于第一狭槽110的长度的直径。第二狭槽125被布置成与第一狭槽110正交、具有与第一狭槽110相同的长度并且从沉孔120的表面部分地延伸通过支撑部分80。

图4和图5中还可见一对引导杆130。引导杆130附接到第一表面100并且在从第一表面100且背离第二表面105的方向上平行于安装轴线115延伸。在所图示构造中，紧固件135将每个杆130附接到支撑构件55的支撑部分80，并且其他附接机构是可能的。

图4和图5中也可见传感器140，其是开关140或微开关的形式。开关140被固定地附接到附接部分75并且包括致动臂145，其从开关140延伸到其能够被致动的位置，如下文将更具体讨论的。

参考图6，发电机接地模块45包括把手150（图3中被完全图示），其沿着安装轴线115、板构件155、安装块160、偏压组件165、接地条组件170和安装臂175延伸。如图7中所图示，把手150包括轴180、被固定地附接到轴180的一个端部的抓持部分185、第一销190、第二销195、偏压元件200和锁定构件205。抓持部分185的大小和形状被设计成被用户容易地抓持以允许用户根据需要操纵把手150和发电机接地模块45。第一销190在轴180的第二端部附近穿过轴180并且相对于轴180被固定。滚销或实心销可以根据期望被使用并且使用任何适当布置被固定，包括熔接、锡焊、钎焊、粘结剂、摩擦和类似物。第二销195在抓持部分185和第一销190之间的一点处穿过轴180并且相对于轴180被固定，非常类似于第一销190。第二销195被布置成与第一销190正交，不过也可以根据期望布置为与第一销成其他角度。此外，第一销190具有小于或等于第一狭槽110和第二狭槽125的长度的长度。

在距第一销190第一距离处围绕轴180形成沟槽208。沟槽208的大小和形状被设计成接收锁定构件205，在所图示构造中其包括C形夹210。C形夹210和/或诸如垫圈的另一构件限定用于偏压元件200的第一止动件，其包括在C形夹210和第一销190之间被置于轴180上的卷簧215。在其他构造中，可以使用其他部件来代替卷簧215。例如，其他构造可以使用由贝氏垫圈的堆叠形成的贝氏弹簧，并且还有其他构造使用其他部件。

如图8中最佳图示的，偏压组件165包括由盘绕金属带形成的两个单独的弹簧220。每个弹簧220包括盘绕部分225、延伸部分230和自由端部235，其中弹簧220产生试图朝向盘绕部分225拉动自由端部235的偏压力。使用盘绕金属带作为弹簧220导致不管自由端部235距盘绕部分225的距离（即，延伸部分230的长度）如何每个弹簧220的偏压力均基本恒定（加或减百分之十）。当然，当盘绕金属带的总长度的一小部分在盘绕部分225和自由端部235之间延伸时，偏压力是最恒定的。例如，在优选构造中，每个弹簧220的延伸部分230在一和三英寸（25-75毫米）之间延伸，且至少八至十英寸（203-255毫米）的弹簧220被置于盘绕部分225中。因此，盘绕部分225包括是延伸部分230大约两倍到十倍之间的金属带。在另一构造中，盘绕部分225包括大约十二个完整线圈并且需要不超过一个线圈来使得偏压组件165在完全缩回和完全延伸位置之间移动。这种布置确保了在所有预期操作点处的基本恒定的偏压力。

图9-11比图3中可见的更具体地图示了板构件155。如所图示，板构件155包括偏压组件安装件240、一对引导杆孔245和第一把手孔250。偏压组件安装件240包括两个凹部255，每个凹部均被布置成接收偏压组件165的盘绕金属弹簧220中的一个。更具体地，凹部255被布置成保持盘绕部分225并将其维持在盘绕形状，同时也允许自由端部235和延伸部分230从板构件155延伸。在一些构造中，偏压组件安装件240可以包括阻挡元件，其覆盖凹部255以禁止从凹部255不希望地移除盘绕部分225。

引导杆孔245是大体笔直孔，其大小被设计成接收引导杆130，同时允许板构件155沿着引导杆130自由移动。如图10中最佳图示，第一把手孔250包括大沉孔260，其大小被设计成接收把手150的卷簧215的一部分。第三狭槽265在与沉孔260相对的表面中形成并且大小被设计成接收第一销190。

图9和图11中所图示的引导螺钉270螺纹接合板构件155并且相对于板构件155被固定。引导螺钉270包括细长螺钉，其包括头部275和与螺纹部分285相邻的肩部280。肩部280被布置成接合或部分限制衬套290或板构件155以将衬套290附接到板构件155并且至少部分地固定其相对于板构件155的位置。在其他构造中，衬套290和/或引导螺钉270被形成为单件，被形成为板构件155的一部分，且/或被永久地附连到板构件155。

安装块160在图12和图13中被最佳图示并且包括两个引导杆孔295、第二把手孔300和轴承孔305。引导杆孔295是大体笔直通孔，其大小被设计成接收引导杆130并且允许安装块160相对于引导杆130自由移动。

轴承孔305是笔直孔，其穿过安装块160且大小被设计成接收图12中所图示的轴承构件310。轴承构件310螺栓连接到安装块160或者以其他方式附接以固定其相对于安装块160的位置。轴承构件310优选地包括插入件或内部件315，其紧密接合引导螺钉270以用于安装块160相对于板构件155的移动。插入件315可以是衬套、直线轴承或软包装，其允许期望直线移动，同时维持期望对准。

第二把手孔300包括大小被设计成允许轴180通过的通孔和大小被设计成允许第二销195通过的第四狭槽320。第四狭槽320穿过安装块160。如图13中所图示，能够提供沉孔325以在第四狭槽320的区域中减少安装块160的厚度。

两个安装孔隙330被提供在安装块160的相对侧面上并且被布置成接收紧固件335，其将盘绕金属弹簧220的自由端部235附接到安装块160。在所图示构造中，使用螺纹孔隙330。然而，其他构造可以根据期望使用其他附接机构。

如图14中所图示，安装臂175在安装块160和轴承构件310之间附接到安装块160并且从安装块160延伸以限定第一端部340和第二端部345。安装臂175是基本弓形的并且由诸如铜、黄铜、青铜、钢或铝和类似物的金属材料形成。虽然所图示构造包括单件式安装臂175，不过其他构造可以根据期望使用限定安装臂的两个或更多个件。安装臂175和接地条组件170具有确保当接地条组件170与转子10接合时仅接地条组件170触及转子10的长度和大小。不管发电机接地模块45的位置或者配置如何，安装臂175均保持与转子10间隔开。

接地条组件170优选地由诸如铜、黄铜、青铜、钢或铝和类似物的编织金属材料形成。在一种构造中，接地条材料的长度被折叠到其自身上，以致两个自由端部350被设置成与安装臂175的第一端部340相邻并且环端部355被定位成与安装臂175的第二端部345相邻。安装臂175的第一端部340包括第一夹具360，其接合折叠的接地条材料的两个自由端部350。第二端部345包括第二夹具365，其在环355之前接合接地条组件170的顶端条370。以此方式附接接地条材料导致两个单独的接地条370、375彼此相邻。此外，如果第一接地条375磨损或以其他方式失效，则第二接地条370将仍然牢固地安装在安装臂175中并且可以以期望接触压力接合转子10。安装臂175、第一夹具360和第二夹具365协作以限定支撑接地条组件170的附接组件。

为了组装支撑支架40，用户首先将安装板50附接到静止部件35。如图2中最佳所图示，两个紧固件70将安装板50的一个端部附接到静止部件35。从静止部件35延伸的圆形凸起380接合安装板50的相对端部并且用作销钉以维持安装板50的位置。在其被附接到静止部件35之前或之后，包括引导杆130和传感器140的支撑构件55被附接到安装板50。这个组件提供一个安装点，整个发电机接地模块45能够根据期望被放置在该安装点上或者被移除并且不需要任何特殊工具、处理或程序。

参考图15，为了组装发电机接地模块45，用户首先将锁定构件205定位在轴180上并且与锁定构件205相邻地定位偏压元件200。之后板构件155被放置在轴180上且偏压元件200至少部分地安置在板构件155的第一把手孔250的沉孔260内。之后第一销190被定位在轴180中，以致板构件155被夹在第一销190（在一侧上）和偏压元件200和锁定构件205（在相对侧上）之间。之后安装块160被定位成轴180穿过第二把手孔300，如图15中所图示。之后第二销195被放置在轴180中或者已经被定位在轴180中且自由地穿过第二把手孔300。之后抓持部分185被附连到轴180的端部以完成把手150到发电机接地模块45中的组装。一旦抓持部分185和第一销190就位，则把手150、板构件155和安装块160彼此连接并且在不移除至少抓持部分185和/或第一销190的情况下不能分离。

之后，金属卷簧220被定位在相应凹部255中且自由端部235朝向安装孔隙330处的安装块160延伸并联接到该安装块160。一旦被附接，则金属卷簧220限定偏压组件165并且产生试图朝向板构件155拉动安装块160的偏压力。在优选构造中，螺纹紧固件将自由端部235附接到安装块160并且其他附接机构（例如销、铆钉、粘结剂、熔接、锡焊、钎焊等）是可能。

为了完成发电机接地模块45的组装，导体400包括导线405、两个端部连接件410和两个紧固件415，所述紧固件415在一端处附接到安装块160且在另一端处附接到板构件155。图16中最佳图示的导体400确保了在操作期间在安装块160和板构件155之间的电连接。

接地条组件170被附接到安装臂175，如关于图14所述。之后安装臂175被定位成与安装块160相邻，并且轴承构件310被插入到轴承孔305中且安装臂175被夹在其间。轴承构件310使用紧固件被固定地附接到安装块160，该紧固件也将安装臂175和接地条组件170附接到安装块160。在优选构造中，安装臂175包括允许轴承构件310和被用于附接轴承构件310的任何紧固件通过的孔隙。之后引导螺钉270被插入通过轴承构件310和衬套290并且被拧入到板构件155中。引导螺钉270为安装块160相对于板构件155的移动提供引导。

为了完成组装，通过使引导杆130穿过在板构件155和安装块160中的引导杆孔245、295，发电机接地模块45被附接到支撑支架40，如图3中所图示。

为了辅助或者简化组装，在将发电机接地模块45放置在引导杆130上之前，用户首先操纵把手150以将发电机接地模块45配置成第一配置（如图17和图18中所示）。在第一配置中，把手150的第二销195与第四狭槽320对准，穿过第四狭槽320，且之后把手150旋转以锁定把手150的位置。如图17中所图示，在这个位置中，第二销195被设置在沉孔325中，但是相对于第四狭槽320旋转90度并且被偏压紧靠安装块160。第一销190设置在第二狭槽125中以致第一销190和轴180不在板构件155的下方延伸。在该配置中，整个安装块160被锁定在第二销195和抓持部分185之间，以致安装块160和板构件155处于其最大分离距离。在这个位置中，接地条370、375尽可能远地从转子10缩回，并且偏压组件165完全延伸。

在处于该第一配置中的同时，发电机接地模块45被放置在引导杆130上且板构件155自由滑动成与支撑构件55的支撑部分80接触。该配置也有利地将第一销190与第一狭槽110预对准，这允许用户朝向支撑构件55简单地推动轴180以便将第一销190移动通过第一狭槽110。

在图19中所图示的第二或操作配置中，把手150的第二销195设置在抓持部分185和安装块160之间。在这个位置中，偏压组件165将板构件155和安装块160拉动到其最接的可能近位置，从而将偏压组件165拉动到其最缩回位置。均设置在安装块160和板构件155之间的衬套290和卷簧215两者中的一个接合板构件155和安装块160二者以停止任何附加移动并限定在安装块160和板构件155之间的最接近位置。

为了将发电机接地模块45从第一配置移动到第二或操作配置，用户首先将发电机接地模块45定位在第一配置中且将其放置在引导杆130上直到板构件155接触支撑构件55。

为了将发电机接地模块45移动成与转子10操作接合（即，在条370、375和转子10之间以期望接触压力接合），用户以发电机接地模块45处于图17和图18中所图示的第一配置开始。在该配置中，轴180被定位成使得第一销190与第一狭槽110对准。第二销195优选地相对于第一销190以九十度角度定向并且能够被用作引导件以适当地定向轴180。用户之后朝向板构件155推动轴180。锁定构件205和弹簧215将板构件155推动成与支撑构件55的支撑部分80接合。进一步压力将卷簧215压缩紧靠板构件155，并且允许用户推动轴180直到第一销190穿过第一狭槽110并且设置在支撑部分80的沉孔120中。用户之后将轴180旋转九十度，以致第一销190接合第二狭槽125且卷簧215保持板构件155紧靠支撑构件55。把手150的旋转也使得第二销195与第四狭槽320对准，这允许随着第二销195穿过第四狭槽320，偏压组件165以期望恒定偏压力朝向板构件155拉动安装块160。然而，在安装块160到达完全缩回位置（即，图19所示的第二配置）之前，接地条组件170接触转子10并且在安装臂175中生成与偏压力相对的力。一旦这些力平衡，则发电机接地模块45已经到达操作位置，在该位置中接地条组件170以期望接触压力与转子10接触，如图16中所图示。在操作位置中，安装块160仍然与开关140的致动臂145间隔非零距离。

一旦接地条170接触转子10，则完全建立接地路径。接地路径开始于接地条170并且流动到安装臂175中。从安装臂175，任何电流流动到安装块160中，通过导体400进入板构件155中，且最后进入支撑构件55中。支撑构件55能够被紧固件或附加导线接地到静止部件35，或者接地路径能够经由导线继续到电流测量装置以进行监测。

在操作期间，转子10试图磨损与转子10接触的接地条375，以至于条375将失效。接地条组件170的布置提供了在第一条375失效时接合转子10的第二接地条370。第一接地条375在由安装臂175和偏压组件165之间的力的平衡来维持的位置中接合转子10。当第一接地条375失效时，由安装臂175产生的力将下降，因为不再维持期望接触压力。由偏压组件165产生的偏压力保持恒定，且因此导致安装块160朝向板构件155移动直到第二接地条370接触转子10并且由偏压组件165和安装臂175产生的力再次平衡。

参考图16，安装块160朝向板构件155的移动可以被测量或者可以提供该移动的指示。例如，在安装块160上方的引导螺钉270的长度可以被周期性地测量，其中测量的任何增加均指示出第一接地条375已经失效。在其他构造中，引导螺钉270可以包括彩色条，当两个接地条370、375均完好时该彩色条可以被藏在安装块160下方。一旦第一接地条375失效，彩色条将变为可见。可以提供第二颜色来指示两个条370、375何时已经失效。

如上文讨论的，传感器140被提供成开关140的形式并且能够被用于指示两个接地条370、375何时已经失效。一旦第二接地条370失效，则偏压组件165将安装块160朝向板构件155拉动到完全缩回位置。在这个位置中，安装块160接触并且致动开关140的致动臂145。开关140能够被连接到指示器（例如，诸如灯的视觉装置、诸如警报的听觉装置等）或者被连接到控制系统，以在致动致动臂145时提供两个接地条370、375均已经失效的直接指示。

在另一构造中，传感器140包括位置测量传感器，诸如RVDT或者LVDT，其能够精确地测量位置变化。当位置变化超过固定量时，这些传感器140可以提供信号，以指示第一接地条375和第二接地条370的失效。在又一些构造中，诸如霍尔效应传感器和类似物的非接触传感器可以被使用来探测安装块160相对于板构件155的移动。

尽管已经具体描述了本公开的示例性实施例，但本领域技术人员将理解，可以在不脱离本公开的最广泛形式的精神和范围的情况下进行本文中公开的各种改变、替换、变化和改进。

本申请中的任何描述都不应被解读为暗示任何特定元件、步骤或功能是必须被包括在权利要求范围中的基本要素：专利主题的范围仅由所允许的权利要求限定。此外，除非确切的词语“意味着”后面跟着分词，否则这些权利要求都不旨在调用手段加功能的权利要求构造。