CN106342379B - 一种集电转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种集电转换装置，技术特征在于：圆形外罩的两端通过三个均分布的连接螺杆和螺母与两端的连接法兰固定连接，旋转轴穿过两端连接法兰上的轴承，旋转轴上套有绝缘套，若干个滑环穿套在绝缘套上，相邻滑环间采用衬套环绝缘相隔；三个刷座均分布固定在外罩圆周，刷座上设有若干个通孔，碳刷组件或丝刷组件安装入通孔中；每个滑环上设有导线与输出连接器联接，碳刷组件和丝刷组件上均设有导线与输出连接器联接。本集电转换装置将微电机成熟技术与旋转试验特点有机结合，使其具有性能稳定、点火正常、接触电阻小，满足应变、压强、温度等一般参数测量要求和点火信号传输等优点。

Description

一种集电转换装置

技术领域

本发明涉及一种集电转换装置，可用于固体发动机地面旋转/过载试验点火和各种基本参数测量信号的传输装置。

背景技术

在固体发动机地面旋转/过载试验点火试验中，集电转换装置是旋转试验点火和各种基本参数测量信号传输装置。如果无集电转换装置、装置不可靠或信号传输障碍，将导致试验数据丢失或试验失败。集电转换装置是旋转试验设备的重要组成部分和关键设备，关系到发动机试验的成败。一般情况集电转换装置安装在发动机头部，集电转换装置一端旋转轴固定在定架上，外环固定在转接架上，它的主要功能是随试验按技术要求规定的转速旋转，还能对各种基本参数测量信号准确传输，便于测试数据采集和分析。该集电转换装置应具有启动灵活、可靠性高、信号传输优良等优点。

目前，国内大多数集电转换装置采用传统的碳刷组合结构来实现发动机旋转试验信号传输。缺点：接触电阻不稳定，信号衰减大及相互干扰，耐磨性不高，测试精度偏低等。这些缺点长期以来影响试验参数测量准确性和信号传输质量。解决该类问题成为我们面临一个新课题。

发明内容

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种集电转换装置，具有结构紧凑、启动灵活、可靠性高、信号传输优良等特点。

本发明的技术特征在于：包括输入插座、输出插座、旋转轴、连接法兰、丝刷组件、滑环、外罩、刷座、碳刷组件、轴承、锁紧螺母、连接螺杆和螺母；圆形外罩的两端通过三个均分布的连接螺杆和螺母与两端的连接法兰固定连接，两端连接法兰的中心设有通孔，通孔上设有轴承，旋转轴穿过两端连接法兰上的轴承，一端通过锁紧螺母固定；旋转轴上套有绝缘套，若干个滑环穿套在绝缘套上，相邻滑环间采用衬套环绝缘相隔；三个与外罩等长的刷座均分布固定在外罩圆周，固定连接在两端的连接法兰上；刷座上沿指向旋转轴的轴心方向设有若干个通孔，碳刷组件或丝刷组件安装入通孔中；每个滑环上设有导线与输出连接器联接，碳刷组件和丝刷组件上均设有导线与输出连接器联接；所述的丝刷组件是：丝毛焊接在刷片上，丝毛与滑环线接触，丝刷压紧螺栓由外向轴心穿入通孔，刷片与压紧螺栓之间设有圆柱弹簧；所述的碳刷组件是：碳刷与滑环滑动接触，压紧螺栓由外向轴心穿入通孔，碳刷与压紧螺栓之间设有圆柱弹簧；所述刷座上的通孔数量与碳刷组件和丝刷组件数量之和相吻合。

所述的滑环为两种，与碳刷组合活动接触的用于发动机点火信号传输的、满足点火信号的电流要求；与丝刷组件活动接触的用于信号测量、满足信号测量的电流要求。

所述的丝刷长度保证与滑环的线接触为过隙配合。

所述的丝刷采用合金丝。

所述的碳刷采用银石墨。

所述滑环上的引出导线从旋转轴上的花键槽中穿出。

本发明提出的一种集电转换装置，由于滑环固定衬套上(内环)，多个滑环沿轴向依次排开，相邻滑环间由衬套隔开、保证信号传输不受干扰。另外根据丝刷组件、碳刷组件的不同特性，充分发挥其优势，点火信号传输采用碳刷组件，其它信号测量采用丝刷组件。

本集电转换装置将微电机成熟技术与旋转试验特点有机结合，使其具有性能稳定、点火正常、接触电阻小，满足应变、压强、温度等一般参数测量要求和点火信号传输等优点。该集电转换装置具有抗腐蚀、耐磨性好、接触电阻低且稳定、小电流下工作时间长的特点，同时具有结构紧凑、启动灵活、可靠性高、信号传输优良的优点。

附图说明

图1：本发明的结构示意图

图2：本发明的结构示意图1中A-A剖视图

图3：本发明的结构示意图1中B-B剖视图

图4：本发明的结构示意图1中I部放大图

图5：本发明的原理示意图

1-输出连接器、2-输出连接器、3-旋转轴、4-连接法兰、5-丝刷组件、5-1-丝刷压紧螺栓、5-2-圆柱弹簧、5-3-顶紧杆、5-4-、5-41-刷片、5-42-丝刷、5-5-、6-滑环、7-外罩、8-刷座、9-碳刷组件、9-1-碳刷压紧螺栓、9-3-碳刷、9-2-弹簧、10-轴承、11-锁紧螺母、12-连接螺杆、13、螺母、14-输入插座、15-输入插座、16-键、17-绝缘环。

具体实施方式

现结合实施里、附图对本发明作进一步描述：

本实施例由定子部分、外环部分和传输部分构成(图1)。其中外环部分由连接法兰4、滑环6、外罩7、刷座8、碳刷组件9和丝刷组件5、连接螺杆12和螺母13组成；定子部分主要由绝缘环17、滑环6、旋转轴3及键16等组成；所述信号传输部分由输入连接器、引线、碳刷组件8或丝刷组件5、滑环6及输出连接器等组成。

碳刷组件为4组，每组为三个；丝刷组件为28组，每组为三个；滑环为32个，每个刷座上的通孔为32个，用于安装碳刷组件9和丝刷组件5。

一般信号测量和点火信号传输：其中，一般信号测量传输部件丝刷组合采用合金丝刷与滑环配合，丝刷组合部件上的压紧螺栓可以限位保证丝刷与滑环可靠线接触。点火信号传输根据点火需要采用碳刷组件，由于碳刷组件与滑环配合工作时间短，所以采用碳刷充分发挥了碳刷接触面积大、耐受电流密度高的优势。

所述丝刷组件5见图2、5，主要由刷片5-41、丝刷5-42、丝刷压紧螺栓5-1、圆柱弹簧5-2和顶紧杆5-3等组成)。所述的丝刷5-42采用合金丝，丝刷长度保证与滑环的线接触为过盈配合。连接关系为：丝毛焊接在刷片上，丝毛与滑环线接触，丝刷压紧螺栓5-1由外向轴心穿入通孔，刷片与丝刷压紧螺栓5-1之间设有圆柱弹簧。工作时，外环部分上的各合金丝刷沿滑环按规定的转速旋转，保证丝刷与滑环可靠接触；

所述的碳刷组件9见图3，主要由碳刷9-3、弹簧9-2和碳刷压紧螺栓9-1组成，保证碳刷与滑环可靠接触，调整碳刷压紧螺栓9-1并锁紧。所述的碳刷9-3采用银石墨。连接关系为：碳刷与滑环滑动接触，碳刷压紧螺栓由外向轴心穿入通孔，碳刷与碳刷压紧螺栓之间设有圆柱弹簧。因碳刷组件与滑环配合工作时间短，故充分发挥了碳刷接触面积大、耐受电流密度高的优势。

圆形外罩的两端通过三个均分布的连接螺杆和螺母与两端的连接法兰4固定连接，两端连接法兰4的中心设有通孔，通孔上设有轴承，旋转轴3穿过两端连接法兰上的轴承，一端通过锁紧螺母固定；旋转轴3上套有绝缘套，32个滑环穿套在绝缘套上，相邻滑环间采用衬套环绝缘相隔；三个与外罩等长的刷座均分布固定在外罩圆周，固定连接在两端的连接法兰上；刷座上沿指向旋转轴3的轴心方向设有32个通孔，4个碳刷组件安装入一端的通孔中，剩余的28个通孔中安装入28个丝刷组件；每个滑环上设有导线与滑环一端的输出连接器联接；碳刷组件和丝刷组件上均设有导线，与外罩上设计的输出连接器联接。

集电转换装置整体采用圆筒形结构，根据其使用特点进行优化结构设计和材料选择。每个滑环位置沿圆周对应有3个刷片组件(丝刷组件5或碳刷组件9)与滑环6相接触。3个刷片共用一根引出线连接在外环部分上输入连接器14或15。丝刷组件的丝刷要求密排整齐，不得扭斜。

本集电转换装置的工作过程是：参见图1，5，6，当发动机安装在试验架后，集电转换装置定子一端旋转轴3固定安装在试验架固定位置(测力组件或定架)、外环固定在转接架上后，发动机及集电转换装置按规定的转速和方向旋转，集电转换装置定子部分不转(固定)，外环部分随发动机一块旋转。通过丝刷组件及碳刷组件与滑环滑动可以实现发动机旋转试验一般信号测量和点火信号传输的需要。集电转换装置的工作原理图5。

Claims (6)

1.一种集电转换装置，其特征在于包括输入插座、输出插座、旋转轴、连接法兰、丝刷组件、滑环、外罩、刷座、碳刷组件、轴承、锁紧螺母、连接螺杆和螺母；圆形外罩的两端通过三个均匀分布的连接螺杆和螺母与两端的连接法兰固定连接，两端连接法兰的中心设有通孔，通孔上设有轴承，旋转轴穿过两端连接法兰上的轴承，一端通过锁紧螺母固定；旋转轴上套有绝缘套，若干个滑环穿套在绝缘套上，相邻滑环间采用衬套环绝缘相隔；三个与外罩等长的刷座均匀分布固定在外罩圆周，固定连接在两端的连接法兰上；刷座上沿指向旋转轴的轴心方向设有若干个通孔，碳刷组件或丝刷组件安装入通孔中；每个滑环上设有导线与输出连接器联接，碳刷组件和丝刷组件上均设有导线与输出连接器联接；所述的丝刷组件是：丝毛焊接在刷片上，丝毛与滑环线接触，丝刷压紧螺栓由外向轴心穿入通孔，刷片与丝刷压紧螺栓之间设有圆柱弹簧；所述的碳刷组件是：碳刷与滑环滑动接触，碳刷压紧螺栓由外向轴心穿入通孔，碳刷与碳刷压紧螺栓之间设有圆柱弹簧；所述刷座上的通孔数量与碳刷组件和丝刷组件数量之和相吻合。

2.根据权利要求1所述的集电转换装置，其特征在于：所述的滑环为两种，与碳刷组合活动接触的用于发动机点火信号传输的、满足点火信号的电流要求；与丝刷组件活动接触的用于信号测量、满足信号测量的电流要求。

3.根据权利要求1所述的集电转换装置，其特征在于：所述的丝刷长度保证与滑环的线接触为过隙配合。

4.根据权利要求1或3所述的集电转换装置，其特征在于：所述的丝刷采用合金丝。

5.根据权利要求1所述的用于固体发动机地面试验的集电转换装置，其特征在于：所述的碳刷采用银石墨。

6.根据权利要求1所述的集电转换装置，其特征在于：所述滑环上的引出导线从旋转轴上的花键槽中穿出。