一种大功率电滑环柔性位移补偿抑电弧接触结构制造技术

本发明专利技术提供一种大功率电滑环柔性位移补偿抑电弧接触结构，转子环片采用绝缘子堆叠方式安装于大功率电滑环中心，定子环片通过绝缘子安装于大功率电滑环基座上；

【技术实现步骤摘要】
一种大功率电滑环柔性位移补偿抑电弧接触结构


[0001]本专利技术涉及大功率电滑环
，特别是涉及一种大功率电滑环柔性位移补偿抑电弧接触结构
。

技术介绍

[0002]大功率导电滑环是实现连续转动设备数据信号及功率传递的精密传输装置，是大型工程机械
、
风电
、
海洋油气开采平台
、
船舶电力推进系统等产品核心部件，具有传输功率高
、
可靠性高
、
环境适应性强
、
使用寿命长
、
全寿命周期免维护等特点
。
[0003]大功率导电滑环在工作时，通过碳刷与转子环片滑动接触的方式实现数据信号及功率传递，而碳刷与环片之间接触压力稳定性直接影响着大功率电滑环信号及功率传输的稳定性
。
当碳刷与环片之间接触压力过小时，在转子环片接触面加工精度不高或冲击振动条件下易出现碳刷“跳动”现象，造成信号及功率传输不稳定，甚至在碳刷与环片接触界面拉弧放电失效，当碳刷与环片之间接触压力过大时，易出现碳刷表面摩擦磨损异常失效问题
。
因而如何保证碳刷与环片之间接触压力始终工作于最优接触压力范围
(
接触压力波动
≤
±
10
％
)
，有效防止碳刷与环片电接触界面拉弧放电失效现象的发生是目前亟待解决的问题
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就在于提供一种大功率电滑环柔性位移补偿抑电弧接触结构，基于该电接触结构，提出碳刷与环片之间接触压力稳定性控制方法，解决大功率电滑环复杂工况下电接触稳定性差问题，提升运行可靠性，实现大功率电滑环全寿命周期免维护
。
[0005]本专利技术的目的是这样实现的：
[0006]一种大功率电滑环柔性位移补偿抑电弧接触结构，由转子环片
、
π
型碳刷组件
、
定子环片组成，所述定子环片采用绝缘子安装于大功率电滑环基座上，保证大功率电滑环基座良好的绝缘性，防止因滑环基座带电造成触电事故的发生
。
[0007]进一步的，
π
型碳刷组件的碳刷转接座通过螺钉固定连接与定子环片上，另一端通过碳刷与转子环片的滑动电接触实现滑环旋转电传输，转子环片采用绝缘子堆叠安装于滑环中心，随滑环转动部件转动
。
[0008]进一步的，
π
型碳刷组件包括碳刷
、
铜导线
、
碳刷支架
、
碳刷转接座
、
绝缘垫片
、
绝缘支架
、
拉伸弹簧
、
弹簧拉杆等，一对所述碳刷支架通过螺钉铰接在碳刷转接座上，保留其旋转自由度，确保碳刷支架摆动灵活；在碳刷支架
、
碳刷转接座铰接孔内设有绝缘垫片
、
绝缘支架；一对碳刷支架的中间分别设有弹簧拉杆，拉伸弹簧两端弹簧钩分别钩在两个弹簧拉杆环形凹槽内，通过拉伸弹簧弹性变形在碳刷与转子环片间施加一定的接触压力，保证碳刷与转子环片稳定电接触；碳刷安装于碳刷支架顶端，并通过铜导线与定子环片连接
。
[0009]所述转子环片与碳刷接触的表面设有微刻槽结构，能够减少转子环片面电荷集聚，提升转子环片表面沿面耐电特性，显著抑制碳刷与转子环片旋转电传输过程中拉弧放
电现象的发生，常见的微刻槽结构有
V
型
、
梯形
、
矩形，其中矩形微刻槽结构对表面电荷集聚抑制效果最佳，且微刻槽数目越多
、
抑制刻槽表面电荷集聚的效果越好
。
[0010]为实现大功率导电滑环全寿命周期免维护，转子环片采用锆铬铜材料制作，碳刷采用改性的含卤族元素石墨制作，通过碳刷的摩擦磨损，磨屑快速填充至转子环片表面孔隙，实现固体自润滑，有效降低碳刷与转子环片摩擦系数，大幅提升电接触性能及使用寿命
。
[0011]进一步的，为有效提升大功率滑环电接触结构可靠性，防止因环
‑
刷压力过小接触不良导致的拉弧放电失效及环
‑
刷压力过大导致的磨损异常失效，需保证在任意工况下环
‑
刷接触压力波动值
≤10
％，基于环
‑
刷结构力学关系，综合考虑制造
、
环境及摩擦磨损等因素，拉伸弹簧力学模型公式：拉伸弹簧正常工作拉力长度
l0＝
L
AB
+2L
AC
sin
θ0，极限工况下的工作拉力长度变化量式中，
λ
为单位截面积推荐压力，可由摩擦副匹配材料摩擦磨损试验获取，
S
为碳刷截面积，
△
X
为碳刷极限工作位置较正常工作位置偏移量
。
综合上述力学模型公式可完成最优环
‑
刷压力下大功率滑环电接触结构设计，实现环
‑
刷接触压力的精确控制，保证恶劣工况下环
‑
刷的稳定电接触
。
[0012]本专利技术具有以下优点：
[0013]1.
转子环片表面设有微刻槽结构，能够减少转子环片表面电荷集聚，提升转子环片表面沿面耐电特性，显著抑制碳刷与转子环片旋转电传输过程中拉弧放电现象的发生，常见的微刻槽结构有
V
型
、
梯形
、
矩形，其中矩形微刻槽结构对表面电荷集聚抑制效果最佳，且微刻槽数目越多
、
抑制刻槽表面电荷集聚的效果越好
。
[0014]2.
转子环片采用锆铬铜材料制作，进一步可在转子环片接触面镀覆贵金属以进一步提升其导电性能及耐磨性；碳刷采用改性的含卤族元素石墨制作，通过碳刷的摩擦磨损，磨屑快速填充至转子环片表面孔隙，实现固体自润滑，有效降低碳刷与转子环片摩擦系数，大幅提升电接触性能及使用寿命
。
[0015]3.
本专利技术建立的环
‑
刷结构力学模型综合考虑了转子环片制造误差
(
径向圆跳动
、
安装同轴度
)、
服役工况
(
高低温
、
冲击振动
)、
全寿期磨损量对环
‑
刷接触压力的影响，具有良好的工艺性
。
[0016]4.
本专利技术提出的大功率电滑环接触结构可适应电滑环不同直径范围下环
‑
刷结构设计，实现环
‑
刷压力的精确控制，保证恶劣工况下环
‑
刷的稳定电接触
。
附图说明
[0017]下面结合附图对本专利技术作进一步详述
。
[0018]图1是本专利技术大功率滑环柔性位移补偿抑电弧接触结构示意；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种大功率电滑环柔性位移补偿抑电弧接触结构，其特征在于，包括转子环片
(1)、
π
型碳刷组件
(2)、
定子环片
(3)
，所述转子环片
(1)
采用绝缘子堆叠方式安装于大功率电滑环中心，定子环片
(3)
通过绝缘子安装于大功率电滑环基座上；所述
π
型碳刷组件
(2)
一端的碳刷转接座
(24)
采用螺钉连接安装于定子环片
(3)
上，另一端通过碳刷
(21)
与转子环片
(1)
的滑动电接触实现滑环旋转电传输；所述
π
型碳刷组件
(2)
包括碳刷
(21)、
铜导线
(22)、
碳刷支架
(23)、
碳刷转接座
(24)、
绝缘垫片
(25)、
绝缘支架
(26)、
拉伸弹簧
(27)、
弹簧拉杆
(28)
；一对所述碳刷支架
(23)
通过螺钉铰接在碳刷转接座
(24)
上，保留其旋转自由度，确保碳刷支架
(23)
摆动灵活；在碳刷支架
(23)、
碳刷转接座
(24)
铰接孔内设有绝缘垫片
(25)、
绝缘支架
(26)
；一对碳刷支架
(23)
中间分别设有弹...

【专利技术属性】
技术研发人员：帅高鹏，吴海红，王能慧，吴海，刘晓华，彭军，罗彭，杨再兴，
申请(专利权)人：中船九江海洋装备集团有限公司，
类型：发明
国别省市：