本发明专利技术公开了一种滑动式电接头结构，用于连接第一导电元件和第二导电元件，还包括滑动导电体，滑动导电体与第一导电元件固定连接，在滑动导电体上有供第二导电元件穿过、且内壁与第二导电元件配合的开孔，安装状态下，第二导电元件插入开孔中实现第二导电元件与滑动导电体之间的滑动式电连接。本发明专利技术还公开了该滑动式电接头结构的制造装配方法。本发明专利技术的滑动式电接头结构能够使作为第二导电元件的穿透电缆在轴向自由滑动，从而减少电缆对真空室薄壁的在真空室径向(与电缆轴向方向一致)的局部约束，降低真空室的薄壁出现局部受力的不均匀性，减少焊缝的应力过大出现漏气的风险，同时降低了电缆与真空室穿透部位的应力。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及接电技术，尤其涉及滑动式电接头结构，该滑动式电接头结构能够应用于托卡马克实验装置中的真空室穿透电缆和电源总线的接电过程，本专利技术还涉及该滑动式电接头结构的制造装配方法。
技术介绍
为了抑制等离子体的不稳定性、实现各种托卡马克聚变实验功能，作为托卡马克聚变实验装置的核心部件的真空室内需要设置多种内部线圈，包括面向等离子体的各种诊断线圈、强磁场中的屏蔽线圈、边缘局域模和垂直不稳定性线圈、偏滤器微调线圈、TBM主动补偿线圈等等。这时需要通过穿透真空室壁设置穿透电缆给真空室内的上述各种线圈供电，同时，穿透电缆的一端需要和电源总线连接，通常的连接方式是将穿透电缆和真空室壁、电源总线分别焊接，在这种连接方式下，真空室穿透电缆和电源总线通过其自身的支撑块对真空室的(很微小的焊缝周围)局部结构进行了的径向约束，使得真空室弹性刚度出现了径向局部不协调性，一旦真空室因复杂工况下发生必要的弹性形变或局部受力，真空室不可能在真空室穿透电缆和电源总线支撑的焊接部位出现均匀形变，从而使得真空室壁以及穿透电缆与真空室壁、电源总线的焊缝处均存在很大的应力集中，从而危及真空室的结构安全，产生漏气风险，同时，由于普通的电缆和电源总线接头结构很难克服上述应力，从而增加穿透电缆与电源总线连接失败的风险，上述各部位应力产生的主要原因如下：首先，由于这些内部线圈都将面临聚变反应的强辐照环境(中子辐照和伽马射线辐照)，工作温度偏高(300℃以上)，此温度会通过电缆与真空室的焊接接触由电缆传递给真空室，电缆和真空室会一起产生热膨胀形变，而真空室穿透电缆和电源总线的固定接头方式约束限制了真空室的形变(全金属结构的真空室薄壁变形量较大)，由于电缆和真空室的热膨胀系数因结构和材料的差异而不相等，于是真空室与穿透电缆及电源总线支撑的焊接处会出现应力集中。其次，由于托卡马克磁约束聚变装置的真空室内为强磁场环境，穿透电缆在通电状态下会产生很大的电磁力，具体可计算如下：电缆直径一般为5mm～500mm，真空室(其直径约为3m～20m)内的电磁强度为0.5T～10T，则0～20kA的带电电缆受到大约10kN/m～20kN/m的幅值高频电磁力，电磁力方向与电缆的轴线垂直，经计算在真空室径向的分量大约为2～4吨。除了电源接头结构中的支撑结构，电缆上本身还有一定数量的支撑块均匀地圆周状分布在真空薄壁的内表面上，在采用传统的电缆与电源总线固定式电接头结构的情况下，穿透电缆不能在轴向滑动，穿透电缆与电源总线、真空室薄壁的焊接部位的刚度要较其它的支撑块要高，固定式电接头结构自身的形变量小，其值不足以卸掉其它支撑结构的在真空室径向的形变量，使得电缆上的分布在真空室薄壁内表面上的其它支撑结构承受的力小，而穿透电缆与真空室薄壁、电源总线的焊接部位受力集中，真空室薄壁的焊接周围会在电缆电磁力的反作用力下发生较大局部变形(大约在电缆直径2～3倍的圆周面范围内)，这是因为传统的电源总线与电缆的电接头结构限制了电缆在轴向(与真空室的径向方向相同)上的移动，使得电缆与真空室薄壁不能够通过其它支撑块形成一个整体结构一起均匀受力，这种应力集中会危及真空室的结构安全并增加漏气风险，所以一般传统的电缆和电源总线接头结构很难克服这种应力集中，从而增加穿透电缆与电源总线的连接失败的风险。此外，托卡马克在运行期间，真空室的温度会由30℃迅速上升至100℃；而在托卡马克烘烤期间(每次持续24小时～36小时)，真空室的温度会由30℃迅速上升至300℃，如此高的温差会给真空室的结构带来很大的形变和应力，而同时，托卡马克在运行期间电源总线的温度变化较小，相比真空室来说，电源总线的温差较小、热形变很小，这就使得传统的电缆与电源总线电接头结构不能很好的和真空室一起在真空室的径向(与电缆的轴向同向)移动，电缆相比真空室薄壁来说是刚体结构，那么刚体的电缆与柔性的真空室薄壁的负荷传递主要是靠焊接连接承受，从而真空室薄壁与电缆的焊接处会出现很大的热应力集中，危及焊缝的强度，增加真空室漏气风险。而且，不仅上述托卡马克实验装置中存在上述问题，这些问题在其他很多需要给强磁真空环境供电的领域同样涉及到，例如，太空航天器处在外太空的
真空环境中时，航天器外面是真空，航天器里面是生存环境，为了对高速数字相机进行供电，而供电电缆需要穿过航天器的真空容器抵达放置于其里面的电源总线，而且同样处于地球、宇宙等离子体产生的强磁场中，与此同时，太空和托卡马克实验环境一样处于强烈的太阳中子辐照和超高温差的工作环境(面朝太阳侧温度达300度以上)，从而同样存在相关部位热应力集中的问题。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是现有的强磁场、真空环境供电领域存在的真空室壁以及穿透电缆与真空室壁、电源接头的焊缝等部位存在的受力不均匀、应力集中的问题，进而提供一种能够降低上述部位应力的滑动式电接头结构，本专利技术还提供该滑动式电接头结构的制造装配方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：滑动式电接头结构，用于连接第一导电元件和第二导电元件，其特征在于：还包括滑动导电体，所述滑动导电体与所述第一导电元件固定连接，在所述滑动导电体上有供所述第二导电元件穿过、且内壁与所述第二导电元件配合的开孔，安装状态下，所述第二导电元件插入所述开孔中实现所述第二导电元件与所述滑动导电体之间的滑动式电连接。优选地，所述第一导电元件为电源总线，所述第二导电元件为真空室穿透电缆，所述滑动式电接头结构还包括用于支撑并固定所述滑动导电体的支撑件，所述支撑件能够与所述滑动导电体可拆卸连接，在所述支撑件与所述滑动导电体之间设置有绝缘结构，所述支撑件与真空室壁固定连接。优选地，在所述滑动导电体与所述真空室穿透电缆的接触面位置的所述滑动导电体、所述真空室穿透电缆上分别镀有银层；进一步优选地，所述滑动导电体上的所述银层的厚度可以是2μm～30μm，进一步优选地，所述真空室穿透电缆上的所述银层的厚度可以是1μm～30μm。优选地，所述滑动导电体经所述开孔分开成两半，所述支撑件将所述滑动导电体预压紧至所述真空室穿透电缆上。优选地，所述支撑件包括两个对称固定在真空室壁上、所述真空室穿透电
缆两侧的支撑架，所述滑动导电体上所述开孔两侧对称设置支撑臂，所述滑动导电体通过其中一个所述支撑臂与所述电源总线固定连接，安装状态下，所述滑动导电体通过所述开孔套在所述真空室穿透电缆上，两个所述支撑臂分别固定在两个所述支撑架上。优选地，每个所述支撑臂通过一个绝缘外包壳夹紧并固定在所述支撑架上，所述绝缘结构设置在所述滑动导电体外侧，并延伸至所述绝缘外包壳与所述支撑臂之间。优选地，所述绝缘外包壳采用环氧树脂制成。优选地，所述绝缘结构均采用环氧树脂制成。优选地，所述支撑件与真空室壁采用焊接方式固定连接。优选地，所述滑动导电体与所述电源总线采用焊接方式固定连接。优选地，所述开孔为通孔。优选地，在所述真空室穿透电缆内部设计有水冷孔。上述滑动式电接头结构的制造装配方法，包括以下步骤：S01：在所述滑动导电体、所述第二导电元件分别镀上银层；S02：对镀上银层后的所述滑动导电体、所述第二导电元件进行热处理的步骤：在温度为450℃～550℃、真空度为10-3Pa～10-5Pa的条件下恒温处理本文档来自技高网...
【技术保护点】
滑动式电接头结构，用于连接第一导电元件和第二导电元件，其特征在于：还包括滑动导电体(1)，所述滑动导电体(1)与所述第一导电元件固定连接，在所述滑动导电体(1)上有供所述第二导电元件穿过、且内壁与所述第二导电元件配合的开孔(2)，安装状态下，所述第二导电元件插入所述开孔(2)中实现所述第二导电元件与所述滑动导电体(1)之间的滑动式电连接。
【技术特征摘要】
1.滑动式电接头结构，用于连接第一导电元件和第二导电元件，其特征在于：还包括滑动导电体(1)，所述滑动导电体(1)与所述第一导电元件固定连接，在所述滑动导电体(1)上有供所述第二导电元件穿过、且内壁与所述第二导电元件配合的开孔(2)，安装状态下，所述第二导电元件插入所述开孔(2)中实现所述第二导电元件与所述滑动导电体(1)之间的滑动式电连接。2.如权利要求1所述滑动式电接头结构，其特征在于：所述第一导电元件为电源总线(3)，所述第二导电元件为真空室穿透电缆(4)，所述滑动式电接头结构还包括用于支撑并固定所述滑动导电体(1)的支撑件，所述支撑件能够与所述滑动导电体(1)可拆卸连接，在所述支撑件与所述滑动导电体(1)之间设置有绝缘结构(8)，所述支撑件与真空室壁(9)固定连接。3.如权利要求2所述滑动式电接头结构，其特征在于：在所述滑动导电体(1)与所述真空室穿透电缆(4)的接触面位置的所述滑动导电体(1)、所述真空室穿透电缆(4)上分别镀有银层，所述滑动导电体(1)上的所述银层的厚度可以是2μm～30μm，所述真空室穿透电缆(4)上的所述银层的厚度可以是1μm～30μm。4.如权利要求3所述滑动式电接头结构，其特征在于：所述滑动导电体(1)经所述开孔(2)分开成两半，所述支撑件将所述滑动导电体(1)预压紧至所述真空室穿透电缆(4)上。5.如权利要求2至4中任一项所述滑动式电接头结构，其特征在于：所述支撑件包括两个对称固定在真空室壁(9)上、所述真空室穿透电缆(4)两侧的支撑架(5)，所述滑动导电体(1)上所述开孔(2)两侧对称设置支撑臂(6)，所述滑动导电体(1)通过其中一个所述支撑臂(6)与所述电源总线(3)固定连接，安装状态下，所述滑...
【专利技术属性】
技术研发人员：江嘉铭，季小全，黄卓成，
申请(专利权)人：核工业西南物理研究院，
类型：发明
国别省市：四川;51
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