CN106558825B - 一种高频调谐滑动式电接触触头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种新型高频调谐滑动式电接触触头，包括在外套筒与内套筒之间滑动的调谐环；所述外套筒套设在内套筒上；所述调谐环由内弹片、上基座、外弹片与下基座构成；所述上基座与下基座焊接为一体，内弹片和外弹片沿着轴向均匀排列，并焊接在下基座上；所述上基座上侧面焊接有拉杆，拉杆上端通过电机驱动上、下运动，使调谐环沿着拉杆在外套筒与内套筒之间上、下滑动。本发明采用新型电接触触头，解决了回旋加速器高频系统调谐环调节过程中间隙过小，操作难度大等问题；整体结构简单紧凑、经济适用，有效地减少接触电阻产生的焦耳热，避免接触面熔焊或导电破坏，尤其适用于小间隙范围调谐。

Description

一种高频调谐滑动式电接触触头
技术领域
本发明属于回旋加速器高频系统调谐环电接触技术，涉及一种新型高频调谐滑动式电接触触头，尤其适用于小间隙范围内滑动调谐。
背景技术
回旋加速器在核医学领域有着广泛的应用，尤其是在放射性药物制药，肿瘤治疗等领域有重要意义。超导回旋加速器的主机系统利用谐振腔的电磁场对离子加速，而调谐环是实现谐振腔调谐的重要部件。无论在加速器停机工况下，还是运行工况下，调谐环都要能够实时微量调节RF腔体频率。因此，需要电接触件与内外筒壁的电接触性能良好，并且保证电接触件能够自由地上下滑动，这对触头电接触性、热耦合、耐压性、寿命等性能提出了很高的要求。然而，传统的电接触触头容易出现磨损壁面现象。而且，调谐环调节过程中，线电流密度比较大，可能会产生瞬时电流，容易产生打火现象，对RF腔体产生电磁干扰。为了解决上述问题，现提供一种方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型高频调谐滑动式电接触触头，采用滑动式电接触触头形式，解决了回旋加速器调谐环在调谐过程中内外筒壁的电接触问题，其具有结构简单紧凑、外形尺寸小、灵敏度高等特点；具有电接触件满足轴向滑动以及保证电接触良好的双向要求，对RF腔磁场影响小等优点。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种新型高频调谐滑动式电接触触头，包括在外套筒与内套筒之间滑动的调谐环；所述外套筒套设在内套筒上；所述调谐环由内弹片、上基座、外弹片与下基座构成；所述上基座与下基座焊接为一体，内弹片和外弹片沿着轴向均匀排列，并焊接在下基座上；所述上基座上侧面焊接有拉杆，拉杆上端通过电机驱动上、下运动，使调谐环沿着拉杆在外套筒与内套筒之间上、下滑动。
所述拉杆由上、下两组，总共有八个独立拉杆组成，上、下两组拉杆错向 90度，并沿轴向均匀布置；上、下两组拉杆中间通过导向盘相连接。
所述内弹片和外弹片的宽度为5mm；内、外弹片与所述下基座之间均设有触头弹簧。
所述内弹片和外弹片材料均选用Be-Cu触头材料，表面镀银，弹片厚度至少为50um。
所述内弹片和外弹片的前端折弯后卡在上基座上部的凹槽中；内、外弹片表面采用银石墨球头自润滑形式。
所述上基座采用铜材料制成；所述下基座采用绝缘材料氧化铝陶瓷制成。
所述下基座内沿其环向开设有环向水路，环向水路相对的两侧分别设有连通的进水水路和出水水路，形成一个循环水路，进水水路和出水水路均贯穿上基座设置。
所述调谐环工作要求及参数：工作频率是90MHz，馈入射频功率是120kW，电接触件移动速度控制在0.01mm/s-0.1mm/s，内套筒表面磁场强度在100A/m， RF调频腔表面磁场强度为10A/m，内套筒、电接触件、RF调频腔三者的温度控制在80摄氏度以下。
本发明的有益效果：本发明采用新型电接触触头，解决了回旋加速器高频系统调谐环调节过程中间隙过小，操作难度大等问题；弹片采用Be-Cu合金，表面镀银，增加了弹片的耐磨性，可以有效的避免弹片材料表面温升，而引起接触电阻过大问题；本发明整体结构简单紧凑、经济适用，有效地减少接触电阻产生的焦耳热，避免接触面熔焊或导电破坏，尤其适用于小间隙范围调谐。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是调谐环的整体示意图；
图2是图1内部本发明的示意图；
图3是电接触触头剖面视图；
图中标示：1-拉杆，2-导向盘，3-外套筒，4-调谐环，5-内套筒，6-内弹片，7-上基座，8-外弹片，9-下基座，10-进水水路，11-出水水路，12-环向水路，13-触头弹簧。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明是为了满足调谐环特殊的电接触性能和工作间隙狭小而提出的，采用新型的双侧弹片触头结构，更加适用于小间隙范围内实现高频调谐，使调谐环的可用性和可维护性更好，整体设计结构紧凑，经济适用，满足回旋加速器调谐环的使用要求。
一种新型高频调谐滑动式电接触触头，该电接触触头的设计需要与调谐环整体系统相互匹配，参见图1、图2和图3，包括在外套筒3与内套筒5之间滑动的调谐环4；其中，外套筒3套设在内套筒5上，调谐环4由内弹片6、上基座7、外弹片8与下基座9构成，上基座7与下基座9焊接为一体，内弹片6和外弹片8沿着轴向均匀排列，并焊接在下基座9之上，内、外弹片的宽度为5mm；内弹片6与外弹片8的弯曲曲率是不同的，通过触头弹簧13设定好触头压力，确保筒壁与弹片之间的弹力适当，即要避免接触不良，又要避免摩擦过大对弹片造成损伤，影响接触效果；
上基座7上侧面焊接有拉杆1，该拉杆1分为上、下两组，总共有八个，主要用于电接触触头上、下滑动时起到导向作用；为了解决拉杆1产生挠度问题，上、下两组拉杆错向90度，并沿轴向均匀布置；上、下两组拉杆中间通过导向盘2相连接，起到稳固拉杆作用；拉杆1上端连接有电机，电机驱动拉杆上下运动，从而使调谐环4沿着拉杆1上下滑动，实现频率调谐；
调谐环4在调节过程中弹片与筒壁是摩擦运动，为避免弹片滑动过程出现面接触，引起局部温升过大和表面材料熔融，增大接触电阻以及电磨损，从而带来打火、熔断、局部焦耳热过高等不良后果，直接影响接触效果，因此，弹片材料选用新型的Be-Cu触头材料，表面镀银，镀银可以保证调谐环在调节过程中的导电性；考虑到RF损耗，弹片厚度至少为50um。Be-Cu合金具有耐磨、耐低温、无磁性等特点，具有良好的导电、导热性，接触电阻低而稳定，电弧移动速度快，冲击无火花，耐磨性好，强度高，并有良好的延展性，加工性能优异，生产工艺简单，成本低廉等多方面优点，因此可以保证弹片热耦合性良好，有较高的耐压性，适合滑动接触，广泛应用于制造业领域；
内弹片6和外弹片8的前端折弯后卡在上基座7上部的凹槽中，防止上、下滑动过程中弹片脱落，保证弹片触头凸起部分可以与内、外筒壁良好接触，为了提高使用寿命，对触头采用热处理，同时为了避免触头上下滑动时的磨损，采用银石墨球头自润滑方式；上基座7采用导电性良好的材料铜，不仅保证内、外弹片的良好电接触，而且对焊接的弹片起到支撑作用；下基座9采用绝缘材料氧化铝陶瓷，除具有固定作用之外，它还可以避免瞬时电流对RF腔体的电磁干扰；
弹片表面采用银石墨球头自润滑形式，它具有抗熔焊性和导电性好，接触电阻低而稳定，低温升特性等优点；弹片触头一直处于连接内外筒壁的受力状态，因此对触头寿命有很高要求，需要对弹片进行热处理，提高材料性能；
触头上下滑动时，由于接触电阻的存在，接触电阻会产生焦耳热，会加剧氧化膜的生产变厚，发热更加严重，可能会导致接触面的熔焊或导电破坏，为了解决该问题，在下基座9上开设环向水路12，环向水路12相对的两侧分别设有连通的进水水路10和出水水路11，形成一个循环水路，进水水路10和出水水路11均贯穿上基座7设置。
触头采用双侧双弹片结构，触头弹簧13产生触头压力挤压内、外弹片，使其与内外筒壁接触，形成短路，不仅满足了良好的电接触要求，并能配合拉杆轴向滑动以便对RF腔体调谐，无论在加速器停机工况，还是运行工况时都可实时微量调节。
调谐环工作要求及参数：工作频率是90MHz，馈入射频功率是120kW，电接触件(调谐环)移动速度控制在0.01mm/s-0.1mm/s，内套筒表面磁场强度在 100A/m左右，RF调频腔表面磁场强度约为10A/m左右，而内套筒、电接触件、 RF调频腔三者的温度可控制在80摄氏度以下，可以为60摄氏度。
本发明的电接触触头结构紧凑，尺寸较小，极向宽度仅为18mm，轴向长度仅为46mm。本发明结构简单，经济适用，为高频调谐领域提供参考。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种高频调谐滑动式电接触触头，其特征在于，包括在外套筒(3)与内套筒(5)之间滑动的调谐环(4)；所述外套筒(3)套设在内套筒(5)上；所述调谐环(4)由内弹片(6)、上基座(7)、外弹片(8)与下基座(9)构成；所述上基座(7)与下基座(9)焊接为一体，内弹片(6)和外弹片(8)沿着轴向均匀排列，并焊接在下基座(9)上；所述上基座(7)上侧面焊接有拉杆(1)，拉杆(1)上端通过电机驱动上、下运动，使调谐环(4)沿着拉杆(1)在外套筒(3)与内套筒(5)之间上、下滑动。
2.根据权利要求1所述的一种高频调谐滑动式电接触触头，其特征在于，所述拉杆(1)由上、下两组，总共有八个独立拉杆组成，上、下两组拉杆错向90度，并沿轴向均匀布置；上、下两组拉杆中间通过导向盘(2)相连接。
3.根据权利要求1所述的一种高频调谐滑动式电接触触头，其特征在于，所述内弹片(6)和外弹片(8)的宽度为5mm；内、外弹片与所述下基座(9)之间均设有触头弹簧(13)。
4.根据权利要求3所述的一种高频调谐滑动式电接触触头，其特征在于，所述内弹片(6)和外弹片(8)材料均选用Be-Cu触头材料，表面镀银，弹片厚度至少为50um。
5.根据权利要求4所述的一种高频调谐滑动式电接触触头，其特征在于，所述内弹片(6)和外弹片(8)的前端折弯后卡在上基座(7)上部的凹槽中；内、外弹片表面采用银石墨球头自润滑形式。
6.根据权利要求1所述的一种高频调谐滑动式电接触触头，其特征在于，所述上基座(7)采用铜材料制成；所述下基座(9)采用绝缘材料氧化铝陶瓷制成。
7.根据权利要求6所述的一种高频调谐滑动式电接触触头，其特征在于，所述下基座(9)内沿其环向开设有环向水路(12)，环向水路(12)相对的两侧分别设有连通的进水水路(10)和出水水路(11)，形成一个循环水路，进水水路(10)和出水水路(11)均贯穿上基座(7)设置。
8.根据权利要求1所述的一种高频调谐滑动式电接触触头，其特征在于，所述调谐环(4)工作要求及参数：工作频率是90MHz，馈入射频功率是120kW，电接触件移动速度控制在0.01mm/s-0.1mm/s，内套筒表面磁场强度在100A/m，RF调频腔表面磁场强度为10A/m，内套筒、电接触件、RF调频腔三者的温度控制在80摄氏度以下。
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