CN109119856B - 一种基于循环油冷技术的超高速导电滑环引电器及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于循环油冷技术的超高速导电滑环引电器及制备方法，包括环体组件、组合支架、电刷组件、循环油冷组件，所述电刷组件固定在组合支架上，所述组合支架通过左轴承和右轴承安装在环体组件上，所述组合支架上设有滑环外入油口、滑环内入油口、滑环内出油口和滑环外出油口，所述循环油冷组件设置在组合支架右端外部，循环油冷组件分别与滑环外入油口和滑环外出油口连接，本发明设置有循环油冷组件可使导电滑环中的电刷与环片在油中摩擦，从而大幅度降低了导电滑环在高速摩擦过程中产生的热量，并且，油可在导电滑环的外部进行冷却，进一步提高导电滑环的散热效果，进而提升导电滑环在高速过程中的使用寿命。

Description

一种基于循环油冷技术的超高速导电滑环引电器及制备方法

技术领域

本发明涉及导电滑环引电器，尤其是涉及一种基于循环油冷技术的超高速导电滑环引电器及制备方法。

背景技术

导电滑环引电器又称导电滑环、集电环、或称旋转关节、集流环、汇流环，是实现两个相对转动机构的信号及电流传递的精密输电装置,特别适合应用在需要无限制，连续或断续旋转，同时又需要从固定位置到旋转位置传送功率或信号的场所。

导电滑环作为一种将功率和控制信号从固定端传输到旋转端的关键设备，其可用于武器装备、航空、航海、兵器、新能源开发、工业自动化、医疗等几乎所有行业领域。目前至2030年是我国国防航天、航空、武器装备以及高端工业控制、新能源开发产业的快速发展期，为导电滑环提供了良好的发展机遇，展现了广阔的市场前景。

常规的导电滑环其转速不高于1000转/分钟、寿命不大于1000万转，但在诸如高铁、航空发动机、大飞机、高速武器等应用场合下需对高铁的飞轮、航空发动机的叶片、大飞机风洞实验、高速武器的飞行导航信息进行实时监测和控制，因而在这种应用场合下对导电滑环的转速及寿命都有更高的要求，此类高速、长寿命导电滑环的转速需高于12000转/分钟、寿命需大于1亿转。

由于滑环在高速摩擦过程中会产生大量的热，难以散出，使整个装置的温度快速升高，导致导电环片和电刷丝温度升高，容易出现异常。因而对滑环高速旋转工作过程中的温度控制是高速滑环稳定工作的关键。

为控制滑环内的温度，现阶段多采用的风冷方案，如CN 206332311U公告的名称为“一种自散热的导电滑环”，它将转轴和转子均设计为中空结构，转轴的外壁设有一个或多个条形槽，条形槽一端与转子的中空内部连通，条形槽另一端与外界大气连通，条形槽连通转子内部和外界大气，当转轴带动转子快速转动时，转子内部产生的大量的热可通过条形槽快速散到外界，能够有效散去导电滑环运行过程产生的热量，以防滑环因热量积累温度过高而出现异常，从而延长了其使用寿命。但这种采用风冷的散热方案散热较慢，且滑环内的刷丝与环体仍为干磨，仍然无法在1万转以上的高转速下起来快速散热，保证滑环长期稳定运行的效果。

发明内容

本发明提供的一种基于循环油冷技术的超高速导电滑环引电器及制备方法，可以有效解决上述背景技术中提出的导电滑环滑环电刷磨损严重、散热效果不好和寿命低等问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于循环油冷技术的超高速导电滑环引电器及制备方法。

就一种基于循环油冷技术的超高速导电滑环引电器而言，其包括环体组件、组合支架、电刷组件、循环油冷组件，其特征在于：所述电刷组件固定在组合支架上，所述组合支架通过左轴承和右轴承安装在环体组件上，所述组合支架上设有滑环外入油口、滑环内入油口、滑环内出油口和滑环外出油口，所述循环油冷组件设置在组合支架右端外部，循环油冷组件分别与滑环外入油口和滑环外出油口连接。

进一步，作为优选，所述环体组件包括旋转轴、环片和绝缘片，所述旋转轴左端套有左轴承，旋转轴右端嵌入轴承座中，并通过轴承座上的沉孔和螺栓将其固定在旋转轴上，所述轴承座上套有右轴承，所述轴承座右端通过螺栓固定连接轴承端盖，所述轴承端盖与右轴承接触，旋转轴左端与左轴承接触位置设有O型密封圈，所述旋转轴轴体沿轴向上设有多个通孔，通孔位置对应套有环片，孔壁位置对应套有绝缘片，所述旋转轴左端嵌入拨叉中，并通过螺栓固定。

进一步，作为优选，所述组合支架通过左轴承和右轴承安装在旋转轴上，组合支架左右两端与左轴承和右轴承接触位置设有O型密封圈，其中组合支架左端内壁还设有径向油封密封圈，所述组合支架轴向上设有多个通孔，所述组合支架上端设有滑环外入油口和两个滑环内入油口，所述组合支架下端设有两个滑环内出油口和滑环外出油口，所述组合支架外圈还通过螺栓安装有防尘罩，所述防尘罩与组合支架两端接触位置还设有O型密封圈，所述组合支架右端内壁设有O型密封圈，并在右端面固定设置有密封端盖。

进一步，作为优选，所述电刷组件包括电刷定位板和电刷，所述电刷定位板固定安装在组合支架上，电刷定位板上设有四个通孔与分别与滑环内出油口和滑环内入油口对应，所述电刷设置在电刷定位板上并穿过组合支架上的通孔与环片相接触，所述电刷上连接刷引线，与环片上的环引线对应形成通路。

进一步，作为优选，所述电刷为π型电刷，穿过电刷定位板上的过刷孔。

进一步，作为优选，所述循环油冷组件包括冷凝器、出油管道、入油管道和油泵，所述出油管道左端与滑环外出油口相连，出油管道还连接冷凝器、所述冷凝器通过出油管道还与油泵相连，所述油泵上设有出油闸和入油闸，油泵与入油管道相连，入油管道还与滑环外入油口相连，所述冷凝器包括底座、上盖和导油槽，所述上盖与底座通过螺栓和安装孔固定相连，同时上盖上的入油孔一和出油孔一分别与底座上的入油孔二和出油孔二对应，所述底座上还设有导油槽，所述导油槽为长城型。

就一种基于循环油冷技术的超高速导电滑环引电器制备方法而言，其包括如下步骤：

步骤一:首先在环片的内壁上引出环引线，将下压板套入旋转轴上，随后将各环片、绝缘片依次套入旋转轴上，环片与旋转轴的通孔对应，绝缘片与旋转轴的孔壁对应，最后套入上压板，各个环片内壁引出的环引线从旋转轴内孔的左侧引出；

步骤二：将轴承座顶住上压板，将环片及绝缘片压实，用螺栓通过轴承座上的沉孔将其固定在旋转轴上。将组环模套在旋转轴的外圈，此时配合面一与旋转轴左端卡配起到同轴固定的作用，配合面二与绝缘片和环片的外径为紧配合，其配合间隙约0.01mm，环片的内径比旋转轴的外径大1mm，当组环模固定好了环片后，环片的内侧与旋转轴外侧之间有约1mm的间隙。

步骤三：通过灌胶孔注入环氧树脂胶，环氧树脂胶将充满旋转轴的内孔和通孔、旋转轴与环片之间的所有缝隙，对环氧树脂胶进行固化，用车刀将组环模全部车掉，露出环片，并在环片外壁车出倒梯形槽，再对环片进行电镀即完成了环体组件的加工。

步骤四：将电刷穿过电刷定位板上的过刷孔，电刷上引出刷引线，用环氧树脂胶粘接将电刷及刷引线固定在电刷定位板上。

步骤五：在冷凝器上盖与下盖之间设置密封圈，并通过螺栓进行固定。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设置有循环油冷组件可使导电滑环中的电刷与环片在油中摩擦，从而大幅度降低了导电滑环在高速摩擦过程中产生的热量，并且，油可在导电滑环的外部进行冷却，进一步提高导电滑环的散热效果，进而提升导电滑环在高速过程中的使用寿命。

附图说明

图1为导电滑环示意图；

图2为导电滑环左半部放大图；

图3为导电滑环右半部放大图；

图4为环片与电刷示意图；

图5为冷凝器底座示意图；

图6为冷凝器上盖示意图；

图7为环体组件示意图；

图8为组环模示意图；

图9为电刷组件示意图；

图中：1、旋转轴；2、组合支架；3、电刷定位板；4、电刷；5、滑环内入油口；6、滑环内出油口；7、O型密封圈；8、环引线；9、环片；10、左轴承；11、刷引线；12、绝缘片；13、径向油封密封圈；14、防尘罩；15、滑环外出油口；16、滑环外入油口；17、出油管道；18、入油管道；19、右轴承；20、轴承端盖；21、密封端盖；22、轴承座；23、拨叉；24、冷凝器；25、出油闸；26、入油闸；27、油泵；28、油；29、安装孔；30、入油孔一；31、出油孔一；32、导油槽；33、底座；34、入油孔二；35、出油孔二；36、上盖；37、下压板；38、上压板；39、沉孔；40、灌胶孔；41、组环模；42、配合面一；43、配合面二；44、过刷孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-9，本发明提供一种技术方案：一种基于循环油冷技术的超高速导电滑环引电器，包括环体组件、组合支架2、电刷组件、循环油冷组件，所述电刷组件固定在组合支架2上，所述组合支架2通过左轴承10和右轴承19安装在环体组件上，所述组合支架2上设有滑环外入油口16、滑环内入油口5、滑环内出油口6和滑环外出油口15，所述循环油冷组件设置在组合支架2右端外部，循环油冷组件分别与滑环外入油口16和滑环外出油口15连接。

本实施例中，所述环体组件包括旋转轴1、环片9和绝缘片12，所述旋转轴1左端套有左轴承10，旋转轴1右端嵌入轴承座22中，并通过轴承座22上的沉孔39和螺栓将其固定在旋转轴1上，所述轴承座22上套有右轴承19，所述轴承座22右端通过螺栓固定连接轴承端盖20，所述轴承端盖20与右轴承19接触，旋转轴1左端与左轴承10接触位置设有O型密封圈7，所述旋转轴1轴体沿轴向上设有多个通孔，通孔位置对应套有环片9，孔壁位置对应套有绝缘片12，所述旋转轴1左端嵌入拨叉23中，并通过螺栓固定。

如图1，所述组合支架2通过左轴承10和右轴承19安装在旋转轴1上，组合支架2左右两端与左轴承10和右轴承19接触位置设有O型密封圈7，其中组合支架2左端内壁还设有径向油封密封圈13，所述组合支架2轴向上设有多个通孔，所述组合支架2上端设有滑环外入油口16和两个滑环内入油口5，所述组合支架2下端设有两个滑环内出油口6和滑环外出油口15，所述组合支架2外圈还通过螺栓安装有防尘罩14，所述防尘罩14与组合支架2两端接触位置还设有O型密封圈7，所述组合支架2右端内壁设有O型密封圈7，并在右端面固定设置有密封端盖21。

本实施例中，所述电刷组件包括电刷定位板3和电刷4，所述电刷定位板3固定安装在组合支架2上，电刷定位板3上设有四个通孔与分别与滑环内出油口6和滑环内入油口5对应，所述电刷4设置在电刷定位板3上并穿过组合支架上2的通孔与环片9相接触，所述电刷4上连接刷引线11，与环片9上的环引线8对应形成通路。

其中，所述电刷4为π型电刷，穿过电刷定位板3上的过刷孔44。

本实施例中，所述循环油冷组件包括冷凝器24、出油管道17、入油管道18和油泵27，所述出油管道17左端与滑环外出油口15相连，出油管道17右端连接冷凝器24、所述冷凝器24通过出油管道17还与油泵27相连，所述油泵27上设有出油闸25和入油闸26，油泵27与入油管道18相连，入油管道18还与滑环外入油口16相连，所述冷凝器24包括底座33、上盖36和导油槽32，所述上盖36与底座33通过螺栓和安装孔29固定相连，同时上盖36上的入油孔一34和出油孔一35分别与底座33上的入油孔二30和出油孔二31对应，所述底座33上还设有导油槽32，所述导油槽32为长城型。

一种用于实现一种基于循环油冷技术的超高速导电滑环引电器的制备方法，包括以下步骤：

步骤一:首先在环片9的内壁上引出环引线8，将下压板37套入旋转轴1上，随后将各环片9、绝缘片12依次套入旋转轴1上，环片9与旋转轴1的通孔对应，绝缘片12与旋转轴1的孔壁对应，最后套入上压板38，各个环片9内壁引出的环引线8从旋转轴1内孔的左侧引出；

步骤二：将轴承座39顶住上压板38，将环片9及绝缘片12压实，用螺栓通过轴承座39上的沉孔将其固定在旋转轴1上。将组环模41套在旋转轴1的外圈，此时配合面一42与旋转轴1左端卡配起到同轴固定的作用，配合面二43与绝缘片12和环片9的外径为紧配合，其配合间隙约0.01mm，环片9的内径比旋转轴1的外径大1mm，当组环模41固定好了环片9后，环片9的内侧与旋转轴1外侧之间有约1mm的间隙。

步骤三：通过灌胶孔40注入环氧树脂胶，环氧树脂胶将充满旋转轴1的内孔和通孔、旋转轴1与环片9之间的所有缝隙，对环氧树脂胶进行固化，用车刀将组环模41全部车掉，露出环片9，并在环片9外壁车出倒梯形槽，再对环片9进行电镀即完成了环体组件的加工。

步骤四：将电刷4穿过电刷定位板3上的过刷孔44，电刷4上引出刷引线11，用环氧树脂胶粘接将电刷4及刷引线11固定在电刷定位板3上。

步骤五：在冷凝器24上盖36与底座33之间设置密封圈，并通过螺栓进行固定。

本发明工作原理：油泵27的出油闸25将油28通过入油管道18经滑环外入油口16进入滑环内，油28通过滑环内入油口5进入到环片9与电刷4的接触部位，从而起到润滑、散热的作用，油28通过滑环内出油口6流到滑环外出油口15，随后通过出油管道17进入冷凝器24中，油28在冷凝器24中的导油槽32中被冷却再经过入油闸26进入油泵27中，从而实现了导电滑环循环油冷，这种基于循环油冷技术的方案能够使得导电滑环在高速工作过程中电刷4与环片9一直浸泡在油28中进行摩擦，从而大幅度降低了导电滑环在高速摩擦过程中产生的热量，进而提升导电滑环在高速过程中的使用寿命。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种基于循环油冷技术的超高速导电滑环引电器，包括环体组件、组合支架（2）、电刷组件、循环油冷组件，其特征在于：所述电刷组件固定在组合支架（2）上，所述组合支架（2）通过左轴承（10）和右轴承（19）安装在环体组件上，所述组合支架（2）上设有滑环外入油口（16）、滑环内入油口（5）、滑环内出油口（6）和滑环外出油口（15），所述循环油冷组件设置在组合支架（2）右端外部，循环油冷组件分别与滑环外入油口（16）和滑环外出油口（15）连接；

所述环体组件包括旋转轴（1）、环片（9）和绝缘片（12），所述旋转轴（1）左端套有左轴承（10），旋转轴（1）右端嵌入轴承座（22）中，并通过轴承座（22）上的沉孔（39）和螺栓将其固定在旋转轴（1）上，所述轴承座（22）上套有右轴承（19），所述轴承座（22）右端通过螺栓固定连接轴承端盖（20），所述轴承端盖（20）与右轴承（19）接触，所述旋转轴（1）左端与左轴承（10）接触位置设有O型密封圈（7），所述旋转轴（1）轴体沿轴向上设有多个通孔，通孔位置对应套有环片（9），孔壁位置对应套有绝缘片（12），所述旋转轴（1）左端嵌入拨叉（23）中，并通过螺栓固定；

所述组合支架（2）通过左轴承（10）和右轴承（19）安装在旋转轴（1）上，组合支架（2）左右两端与左轴承（10）和右轴承（19）接触位置设有O型密封圈（7），其中组合支架（2）左端内壁还设有径向油封密封圈（13），所述组合支架（2）轴向上设有多个通孔，所述组合支架（2）上端设有滑环外入油口（16）和两个滑环内入油口（5），所述组合支架（2）下端设有两个滑环内出油口（6）和滑环外出油口（15），所述组合支架（2）外圈还通过螺栓安装有防尘罩（14），所述防尘罩（14）与组合支架（2）两端接触位置还设有O型密封圈（7），所述组合支架（2）右端内壁设有O型密封圈（7），并在右端面固定设置有密封端盖（21）。

2.根据权利要求1所述的一种基于循环油冷技术的超高速导电滑环引电器，其特征在于：所述电刷组件包括电刷定位板（3）和电刷（4），所述电刷定位板（3）固定安装在组合支架（2）上，电刷定位板（3）上设有四个通孔分别与滑环内出油口（6）和滑环内入油口（5）对应，所述电刷（4）设置在电刷定位板（3）上并穿过组合支架上（2）的通孔与环片（9）相接触，所述电刷（4）上连接刷引线（11），与环片（9）上的环引线（8）对应形成通路。

3.根据权利要求2所述的一种基于循环油冷技术的超高速导电滑环引电器，其特征在于：所述电刷（4）为π型电刷，穿过电刷定位板（3）上的过刷孔（44）。

4.根据权利要求1所述的一种基于循环油冷技术的超高速导电滑环引电器，其特征在于：所述循环油冷组件包括冷凝器（24）、出油管道（17）、入油管道（18）和油泵（27），所述出油管道（17）左端与滑环外出油口（15）相连，出油管道（17）还连接冷凝器（24），所述冷凝器（24）通过出油管道（17）还与油泵（27）相连，所述油泵（27）上设有出油闸（25）和入油闸（26），油泵（27）与入油管道（18）相连，入油管道（18）还与滑环外入油口（16）相连，所述冷凝器（24）包括底座（33）、上盖（36）和导油槽（32），所述上盖（36）与底座（33）通过螺栓和安装孔（29）固定相连，同时上盖（36）上的入油孔一（34）和出油孔一（35）分别与底座（33）上的入油孔二（30）和出油孔二（31）对应，所述底座（33）上还设有导油槽（32），所述导油槽（32）为长城型。

5.一种用于实现权利要求1所述的一种基于循环油冷技术的超高速导电滑环引电器的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一:首先在环片（9）的内壁上引出环引线（8），将下压板（37）套入旋转轴（1）上，随后将各环片（9）、绝缘片（12）依次套入旋转轴（1）上，环片（9）与旋转轴（1）的通孔对应，绝缘片（12）与旋转轴（1）的孔壁对应，最后套入上压板（38），各个环片（9）内壁引出的环引线（8）从旋转轴（1）内孔的左侧引出；

步骤二：将轴承座（22）顶住上压板（38），将环片（9）及绝缘片（12）压实，用螺栓通过轴承座（22）上的沉孔将其固定在旋转轴（1）上，将组环模（41）套在旋转轴（1）的外圈，此时配合面一（42）与旋转轴（1）左端卡配起到同轴固定的作用，配合面二（43）与绝缘片（12）和环片（9）的外径为紧配合，其配合间隙0.01mm，环片（9）的内径比旋转轴（1）的外径大1mm，当组环模（41）固定好了环片（9）后，环片（9）的内侧与旋转轴（1）外侧之间有1mm的间隙；

步骤三：通过灌胶孔40注入环氧树脂胶，环氧树脂胶将充满旋转轴（1）的内孔和通孔、旋转轴（1）与环片（9）之间的所有缝隙，对环氧树脂胶进行固化，用车刀将组环模（41）全部车掉，露出环片（9），并在环片（9）外壁车出倒梯形槽，再对环片（9）进行电镀即完成了环体组件的加工；

步骤四：将电刷（4）穿过电刷定位板（3）上的过刷孔（44），电刷（4）上引出刷引线（11），用环氧树脂胶粘接将电刷（4）及刷引线（11）固定在电刷定位板（3）上；

步骤五：在冷凝器（24）上盖（36）与底座（33）之间设置密封圈，并通过螺栓进行固定。