CN107134702B - 一种空间滑环用电刷组件 - Google Patents

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Abstract

一种空间滑环用电刷组件，涉及精密机电组件灌胶工艺技术领域；包括电刷组件、工装体和压板；其中，工装体设置在最底端；工装体的上表面设置有双弧形凹槽；电刷组件固定安装在工装体的上表面，且电刷组件与工装体的接触面形状与工装体上表面的双弧形凹槽一致；压板为矩形形状，压板固定安装在工装体的上表面；电刷组件包括电刷架、电刷和引出线；工装体上表面两侧对称开设有槽口；工装体上表面中心位置设置有凸块；凸块的轴向两侧设置有圆弧凹槽；本发明提出一种空间滑环用电刷组件的灌胶工艺方法，确保电刷组件各个组成部分粘接牢靠，满足航天器空间环境的使用要求。

Description

一种空间滑环用电刷组件
技术领域
本发明涉及一种精密机电组件灌胶工艺技术领域，特别是一种空间滑环用电刷组件。
背景技术
在各种航天器姿态控制系统中，精密导电滑环是实现两个相对旋转机构间功率电流、控制信号传输的精密机电装置。随着各类卫星、载人航天器以及空间站等空间应用需求的快速发展，导电滑环作为航天器姿态控制系统常用执行机构的关键部件，决定了姿态控制系统的控制精度、可靠性和寿命，由于其空间应用环境的特殊性，要求导电滑环必须能长时间稳定连续可靠地工作，滑环一旦出现故障，将直接影响姿态控制系统的工作，严重时有可能导致整个航天器的正常运行中断。
目前，空间执行结构用导电滑环多采用圆柱式结构，负责将执行机构转子驱动电机的功率与控制信号传输到定子部分，主要由导电杆组件、电刷组件、精密轴承、外罩、轴承端盖以及拨叉盘等组成。电刷组件固定在定子部分，需要承受高真空、高低温以及较强的振动、冲击等力学环境的影响，由于航天器在发射或运行过程中引起的冲击负载和振动可能会更大，且滑环工作环境的特殊性，无法进行维修和维护，对电刷组件的结构强度、抗力学性能的可靠性要求极高。
一般导电滑环的电刷组件制作过程是将带引出线的贵金属丝状电刷安装到电刷板上，然后在电刷板上部涂抹一层硅橡胶或是快干胶，将成排的丝状电刷固定在电刷板上，这种工艺方法快速、简单，多用于常规环境下的导电滑环，但对于航天器这类使用环境比较特殊的场合来说，要求电刷组件各个部分之间粘接固定完全，不允许电刷左右摇摆，确保电刷组件的结构强度和抗力学性能，减少振动、冲击等力学环境对导电滑环性能参数的影响。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种空间滑环用电刷组件，确保电刷组件各个组成部分粘接牢靠，满足航天器空间环境的使用要求。
本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：
一种空间滑环用电刷组件，包括电刷组件、工装体和压板；其中，工装体设置在最底端；工装体的上表面设置有双弧形凹槽；电刷组件固定安装在工装体的上表面，且电刷组件与工装体的接触面形状与工装体上表面的双弧形凹槽一致；压板为矩形形状，压板固定安装在工装体的上表面。
在上述的一种空间滑环用电刷组件，所述的电刷组件包括电刷架、电刷和引出线；其中，电刷架为下表面为双弧形突起的矩形结构；电刷架下表面长轴两侧的拐角处加工45°倒角；电刷架的下表面与工装体的上表面相配合；沿电刷架下表面沿横向设置有第一段电刷槽和第二段电刷槽；第一段电刷槽和第二段电刷槽相邻且布满电刷架下表面；电刷固定安装在电刷架下表面的电刷槽内；引出线焊接在电刷的中部，且引出线紧贴着电刷架底面的电刷引出。
在上述的一种空间滑环用电刷组件，所述电刷架为陶瓷材料。
在上述的一种空间滑环用电刷组件，第一段电刷槽沿电刷架长轴方向的长度为电刷架长轴的第二段电刷槽沿电刷架长轴方向的长度为电刷架长轴的第一段电刷槽的电刷槽宽度为0.55-0.65mm，深度为1.1-1.3mm；第二段电刷槽的电刷槽宽度为0.35-0.45mm，深度为1.1-1.3mm。
在上述的一种空间滑环用电刷组件，所述电刷为“Π”型，横向嵌入电刷架的电刷槽内；直径为0.5mm的电刷嵌入在第一段电刷槽内；直径为0.3mm的电刷嵌入在第二段电刷槽内；所述电刷的材料为金镍合金丝。
在上述的一种空间滑环用电刷组件，所述电刷架的下表面开设有U型槽(1-1-1)，槽宽为6.5-7.5mm；槽深为0.75-0.85mm，U型槽内固定安装有电刷组件固定板。
在上述的一种空间滑环用电刷组件，所述电刷架的上表面开设有U型槽，槽宽9-11mm，槽深0.45-0.55mm，实现对定位压板的定位。
在上述的一种空间滑环用电刷组件，所述工装体材料为聚四氟乙烯；工装体上表面两侧对称开设有槽口；槽口的宽度与电刷槽宽度对应；工装体上表面中心位置设置有凸块，凸块宽为6.5-7.5mm；高为0.8-1.2mm；凸块的轴向两侧设置有圆弧凹槽，圆弧凹槽的形状与电刷架的下表面形状相配合。
在上述的一种空间滑环用电刷组件，电刷与电刷架之间涂抹快干胶实现粘接。
在上述的一种空间滑环用电刷组件，所述引出线从工装体的两侧槽口引出，槽口处用硅橡胶固定引出线；圆弧凹槽与电刷架之间有0.18-0.22mm的间隙。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明中电刷架下表面长轴两侧的拐角处加工45°倒角，提高了安装拆卸的便捷性，增加了引出线的布线空间；
(2)本发明中电刷架采用了陶瓷材料，提高了电刷组件的结构强度，实现了电刷组件在空间环境下的抗力学性能要求；
(3)本发明采中电刷与电刷架之间涂抹快干胶实现粘接，提高了电刷在电刷架上的快速定位，实现了电刷组件倒装在灌胶工装上的灌胶方法。
附图说明
图1为本发明电刷组件灌胶结构示意图；
图2为本发明电刷组件结构示意图；
图3为本发明灌胶工装体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
如图1所示为电刷组件灌胶结构示意图，由图可知，一种空间滑环用电刷组件，包括电刷组件1、工装体2和压板3；其中，工装体2设置在最底端；工装体2的上表面设置有双弧形凹槽；电刷组件1固定安装在工装体2的上表面，且电刷组件1与工装体2的接触面形状与工装体2上表面的双弧形凹槽一致；压板3为矩形形状，压板3固定安装在工装体2的上表面。
如图2所示为电刷组件结构示意图，由图可知，电刷组件1包括电刷架1-1、电刷1-2和引出线1-3；其中，电刷架1-1为陶瓷材料；电刷架1-1为下表面为双弧形突起的矩形结构；电刷架1-1下表面长轴两侧的拐角处加工45°倒角；电刷架1-1的下表面与工装体2的上表面相配合；沿电刷架1-1下表面沿横向设置有第一段电刷槽和第二段电刷槽；第一段电刷槽和第二段电刷槽相邻且布满电刷架1-1下表面；电刷1-2固定安装在电刷架1-1下表面的电刷槽内；引出线1-3焊接在电刷1-2的中部，且引出线1-3紧贴着电刷架1-1底面的电刷1-2引出；电刷1-2与电刷架1-1之间涂抹快干胶实现粘接。
其中，第一段电刷槽沿电刷架1-1长轴方向的长度为电刷架1-1长轴的第二段电刷槽沿电刷架1-1长轴方向的长度为电刷架1-1长轴的第一段电刷槽的电刷槽宽度为0.55-0.65mm，深度为1.1-1.3mm；第二段电刷槽的电刷槽宽度为0.35-0.45mm，深度为1.1-1.3mm。
电刷1-2为“Π”型，横向嵌入电刷架1-1的电刷槽内；直径为0.5mm的电刷1-2嵌入在第一段电刷槽内；直径为0.3mm的电刷1-2嵌入在第二段电刷槽内；所述电刷1-2的材料为金镍合金丝。
电刷架1-1的下表面开设有U型槽1-1-1，槽宽为6.5-7.5mm；槽深为0.75-0.85mm，U型槽内固定安装有电刷组件1固定板。
电刷架1-1的上表面开设有U型槽，槽宽9-11mm，槽深0.45-0.55mm，实现对定位压板3的定位。
如图3所示为灌胶工装体结构示意图，由图可知，工装体2材料为聚四氟乙烯；工装体2上表面两侧对称开设有槽口2-1；槽口2-1的宽度与电刷槽宽度对应，槽口2-1宽度视引出线直径确定；工装体2上表面中心位置设置有凸块2-2，凸块2-2宽为6.5-7.5mm；高为0.8-1.2mm；凸块2-2的轴向两侧设置有圆弧凹槽2-3，圆弧凹槽2-3的形状与电刷架1-1的下表面形状相配合；引出线1-3从工装体2的两侧槽口2-1引出，槽口2-1处用硅橡胶固定引出线1-3；圆弧凹槽2-3与电刷架1-1之间有0.18-0.22mm的间隙。
凸块2-2沿长边方向上表面的两端开设有2个M3螺纹孔，圆弧凹槽2-3的形状与电刷架上部形状呈互补；压板3是一块长板，材料为聚四氟乙烯，宽度10mm，厚度3mm，两头开设有2个Φ3.4通孔。胶粘剂采用多配方环氧树脂胶。
电刷1-2与引出线1-3通过焊接方式，焊接点位于电刷中部，紧贴着电刷方向引出；
为了提高设计可靠性，采取单环双刷结构，每组电刷槽内嵌入两个电刷，电刷1-2和引出线1-3嵌入对应的电刷槽内，防止电刷左右摆动。
电刷1-2与电刷架1-1，通过在电刷1-2局部涂抹少量快干胶，将电刷1-2粘在电刷架1-1上，防止前后松动。
电刷组件1与工装体2，电刷组件1倒装在工装体2上，U型槽1-1-1平面与船型底部凸块2-2重合，引出线1-3从工装体2的两侧槽口2-1引出，并在槽口2-1处用硅橡胶固定引出线，船型底面2-3相对电刷架1-1保持0.2mm的缝隙。
压板3与电刷组件1通过电刷架1-1底部U型槽定位，使压板3的两个通孔与工装体2的两个螺纹孔对准，用两个螺钉4连接。
将胶粘剂从工装体2两侧槽口2-1灌注到电刷组件1与工装体2间隙内，待胶粘剂固化后，可将电刷架1-1、电刷1-2以及引出线1-3完全固定在一起。
本发明所述的电刷组件灌胶工艺方法可以避免胶粘剂流到电刷臂上，防止对电刷造成不可修复的损伤。
本发明所述的电刷组件灌胶工艺方法采用电刷组件倒装在灌胶工装上，电刷臂朝上，引出线从两侧限位槽口引出，将胶粘剂灌注到电刷组件与工装体的间隙内，可以将电刷架、电刷以及引出线完全固化在一起，确保粘接牢固可靠，满足航天器空间环境的使用要求。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (8)

1.一种空间滑环用电刷组件，其特征在于：包括电刷组件(1)、工装体(2)和压板(3)；其中，工装体(2)设置在最底端；电刷组件(1)固定安装在工装体(2)的上表面，且电刷组件(1)与工装体(2)的接触面形状与工装体(2)上表面的双弧形凹槽一致；压板(3)为矩形形状，压板(3)固定安装在工装体(2)的上表面；
所述的电刷组件(1)包括电刷架(1-1)、电刷(1-2)和引出线(1-3)；其中，电刷架(1-1)为下表面为双弧形突起的矩形结构；电刷架(1-1)下表面长轴两侧的拐角处加工45°倒角；电刷架(1-1)的下表面与工装体(2)的上表面相配合；沿电刷架(1-1)下表面沿横向设置有第一段电刷槽和第二段电刷槽；第一段电刷槽和第二段电刷槽相邻且布满电刷架(1-1)下表面；电刷(1-2)固定安装在电刷架(1-1)下表面的电刷槽内；引出线(1-3)焊接在电刷(1-2)的中部，且引出线(1-3)紧贴着电刷架(1-1)底面的电刷(1-2)引出；
所述工装体(2)材料为聚四氟乙烯；工装体(2)上表面两侧对称开设有槽口(2-1)；槽口(2-1)的宽度与电刷槽宽度对应；工装体(2)上表面中心位置设置有凸块(2-2)，凸块(2-2)宽为6.5-7.5mm；高为0.8-1.2mm；凸块(2-2)的轴向两侧设置有圆弧凹槽(2-3)，圆弧凹槽(2-3)的形状与电刷架(1-1)的下表面形状相配合。
2.根据权利要求1所述的一种空间滑环用电刷组件，其特征在于：所述电刷架(1-1)为陶瓷材料。
3.根据权利要求2所述的一种空间滑环用电刷组件，其特征在于：第一段电刷槽沿电刷架(1-1)长轴方向的长度为电刷架(1-1)长轴的第二段电刷槽沿电刷架(1-1)长轴方向的长度为电刷架(1-1)长轴的第一段电刷槽的电刷槽宽度为0.55-0.65mm，深度为1.1-1.3mm；第二段电刷槽的电刷槽宽度为0.35-0.45mm，深度为1.1-1.3mm。
4.根据权利要求3所述的一种空间滑环用电刷组件，其特征在于：所述电刷(1-2)为“Π”型，横向嵌入电刷架(1-1)的电刷槽内；直径为0.5mm的电刷(1-2)嵌入在第一段电刷槽内；直径为0.3mm的电刷(1-2)嵌入在第二段电刷槽内；所述电刷(1-2)的材料为金镍合金丝。
5.根据权利要求4所述的一种空间滑环用电刷组件，其特征在于：所述电刷架(1-1)的下表面开设有U型槽(1-1-1)，槽宽为6.5-7.5mm；槽深为0.75-0.85mm，U型槽内固定安装有电刷组件(1)固定板。
6.根据权利要求5所述的一种空间滑环用电刷组件，其特征在于：所述电刷架(1-1)的上表面开设有U型槽，槽宽9-11mm，槽深0.45-0.55mm，实现对压板(3)的定位。
7.根据权利要求6所述的一种空间滑环用电刷组件，其特征在于：电刷(1-2)与电刷架(1-1)之间涂抹快干胶实现粘接。
8.根据权利要求7所述的一种空间滑环用电刷组件，其特征在于：所述引出线(1-3)从工装体(2)的两侧槽口(2-1)引出，槽口(2-1)处用硅橡胶固定引出线(1-3)；圆弧凹槽(2-3)与电刷架(1-1)之间有0.18-0.22mm的间隙。
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