CN113188785B - 一种高速滑环转子结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速滑环转子结构，中介转子轴和滑环转子轴，所述中介转子轴两端的外周面上设置有轴承一和轴承二，所述滑环转子轴的外周面上设置有轴承三、轴承四和轴承五，所述中介转子轴与滑环转子轴之间通过两个双转子连接定位销钉连接，所述滑环转子轴远离中介转子轴的一端内部通过定位卡爪安装有滑环转子轴芯棒，被试件信号线先焊接在中介转子轴端部的中介转子印刷电路板上，滑环引线焊接在滑环转子轴端部的滑环转子印刷电路板上，并通过电连接针实现快速插接，信号线可在各自的转子端部进行固定，提高了测试的可靠性，中介转子轴与滑环转子轴通过双转子连接定位销钉传扭，实现中介转子轴与滑环转子轴同步旋转。

Description

一种高速滑环转子结构

技术领域

本发明属于航空技术领域，具体是一种高速滑环转子结构。

背景技术

航空领域使用的滑环引电器是将发动机旋转零、部件上测试的应变、温度等信号传输到测试仪器上进行监测分析的装置，是航空发动机旋转部件测试中的关键设备。进行发动机旋转部件动应力测量时，旋转信号经由发动机转子和滑环引电器转子，通过滑环转子上的导电环与静子电刷形成的摩擦副，所得信号通过数据线传递到相应的数据存储分析设备。目前发动机旋转部件动应力测量对滑环引电器的转速要求越来越高，且测试通道数量需求也越来越高，从而导致一系列的问题，比如旋转信号线在滑环转子内部引线问题，导电环与刷丝摩擦副接触稳定性问题，滑环转子组件结构动力学问题，若不解决这些问题，将得不到高信噪比的发动机旋转部件动应力测量试验结果。

现有的技术中，旋转信号线由单转子前端直接引出，与被测旋转件信号线进行焊接，两段线焊接点不易固定和相互绝缘，在高速旋转过程中，离心力作用下焊接接头易断开，测试可靠性不高。导电环与刷丝束搭接形成摩擦副实现信号的传递，目前摩擦副采用的是圆柱面式导电环，虽然容易加工，在高转速运转时，与导电环搭接的刷丝束，受波动的接触压力作用，刷丝束易散开，接触稳定性不高，带来较大的接触噪声。且由于刷丝束向两侧散开，需采用宽导电环以防止相邻刷丝束短路，其宽度在3mm以上。另外，现有的绝缘环由绝缘材料机械加工而成，尺寸在0.5mm以上。因此，转子结构轴向尺寸偏长，且转子为空心转子，转子刚度较低，从而带来转子动力学问题，即多通道滑环转子转速较低或高速滑环转子通道数受限，无法同时满足发动机旋转部件高转速和多通道的动应力测量需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高速滑环转子结构，该结构为带中介转子的双转子结构，通过在中介转子轴端与滑环转子轴端增加印刷电路板，解决了旋转信号线引线问题，通过将导电环环面采用“V”型槽式结构，解决了导电环与刷丝摩擦副接触稳定性问题，通过设计高密度小尺寸滑环结构，解决了转子结构动力学问题，进而满足了高转速、多通道的发动机旋转部件动应力测量试验的要求以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高速滑环转子结构，中介转子轴和滑环转子轴，所述中介转子轴两端的外周面上设置有轴承一和轴承二，所述滑环转子轴的外周面上设置有轴承三、轴承四和轴承五，所述中介转子轴与滑环转子轴之间通过两个双转子连接定位销钉连接，所述滑环转子轴远离中介转子轴的一端内部通过定位卡爪安装有滑环转子轴芯棒。

作为本发明再进一步的方案：所述中介转子轴的端部耦合有中介转子印刷电路板，所述滑环转子轴端部耦合有滑环转子印刷电路板，所述中介转子印刷电路板与滑环转子印刷电路板的板面上呈环形阵列均开设有电连接针插孔和焊接孔，所述中介转子印刷电路板上的电连接针插孔和焊接孔一一导通，所述滑环转子印刷电路板上的电连接针插孔和焊接孔一一导通，所述中介转子印刷电路板正面的焊接孔与各通道旋转信号线焊接，所述中介转子印刷电路板正面的电连接针插孔与滑环转子印刷电路板正面的电连接针插孔通过电连接针进行连通。

作为本发明再进一步的方案：所述滑环转子轴上设置有前定距套和后定距套，所述前定距套和后定距套之间设置有滑环结构，所述滑环结构包括导电环和绝缘环，所述导电环和绝缘环通过定位环耦合在滑环转子轴上。

作为本发明再进一步的方案：所述导电环的环面呈“V”型槽结构。

作为本发明再进一步的方案：所述前定距套、后定距套和绝缘环在滑环转子轴上是通过向滑环转子轴内部灌胶一体固化而成。

作为本发明再进一步的方案：所述滑环转子轴与滑环转子轴芯棒之间留有供滑环信号线穿过的间隙，且滑环信号线穿过定位卡爪经滑环转子轴中心孔向前端引出，并焊接在滑环转子印刷电路板的焊接孔内。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中被试件信号线先焊接在中介转子轴端部的中介转子印刷电路板上，滑环引线焊接在滑环转子轴端部的滑环转子印刷电路板上，并通过电连接针实现快速插接，信号线可在各自的转子端部进行固定，提高了测试的可靠性，中介转子轴与滑环转子轴通过双转子连接定位销钉传扭，实现中介转子轴与滑环转子轴同步旋转、信号接线板定位以及转子快速插拔对接；

2、本发明中中介转子轴有轴承一和轴承二两个支撑点，滑环转子轴有轴承三、轴承四和轴承五三个支撑点，提高了双转子结构的支撑稳定性；

3、本发明在试验调试时，后端滑环可进行拆卸，从而不会消耗滑环引电器的寿命；

4、本发明中导电环环面采用“V”型槽式结构，可与单根刷丝进行搭接，另外，“V”型槽式由于导电环表面有卡槽，在振动冲击等工作环境下，刷丝不易滑离导电环的工作面，从而增加了接触摩擦副接触的可靠性及稳定性；

5、本发明中滑环结构采用高密度小尺寸设计，导电环轴向厚度仅为0.5mm左右，绝缘环轴向厚度仅0.1mm左右，从而缩短转子轴向长度，提高了转子的工作转速，另外空心转子内部增加实心芯棒，并通过定位卡爪进行定位与支撑，进一步提高了转子抗弯刚度。

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为本发明的正面结构示意图。

图2为本发明中中介转子印刷电路板的结构示意图。

图3为本发明中滑环转子印刷电路板的结构示意图。

图4为本发明中电连接针的结构示意图。

图5为本发明中导电环的结构示意图。

图中：1、轴承一；2、中介转子轴；3、轴承二；4、电连接针；5、中介转子印刷电路板；6、滑环转子印刷电路板；7、双转子连接定位销钉；8、轴承三；9、滑环转子轴；10、轴承四；11、定位卡爪；12、滑环转子轴芯棒；13、前定距套；14、导电环；15、绝缘环；16、后定距套；17、定位环；18、轴承五；19、电连接针插孔；20、焊接孔。

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1～5，本发明实施例中，一种高速滑环转子结构，中介转子轴2和滑环转子轴9，所述中介转子轴2两端的外周面上设置有轴承一1和轴承二3，所述滑环转子轴9的外周面上设置有轴承三8、轴承四10和轴承五18，所述中介转子轴2与滑环转子轴9之间通过两个双转子连接定位销钉7连接，所述滑环转子轴9远离中介转子轴2的一端内部通过定位卡爪11安装有滑环转子轴芯棒12。

使用时，中介转子轴2与滑环转子轴9之间通过两个双转子连接定位销钉7连接，实现同步旋转，被测旋转试验件各通道的旋转信号线与中介转子印刷电路板5进行焊接，中介转子印刷电路板5与滑环转子印刷电路板6通过插入电连接针4进行连通，旋转信号线与导电环14连通，导电环14与静子刷丝组成摩擦副，通过动态接触将信号传递至数据存储分析设备。

参阅图1-4，所述中介转子轴2的端部耦合有中介转子印刷电路板5，所述滑环转子轴9端部耦合有滑环转子印刷电路板6，所述中介转子印刷电路板5与滑环转子印刷电路板6的板面上呈环形阵列均开设有电连接针插孔19和焊接孔20，所述中介转子印刷电路板5上的电连接针插孔19和焊接孔20一一导通，所述滑环转子印刷电路板6上的电连接针插孔19和焊接孔20一一导通，所述中介转子印刷电路板5正面的焊接孔20与各通道旋转信号线焊接，所述中介转子印刷电路板5正面的电连接针插孔19与滑环转子印刷电路板6正面的电连接针插孔19通过电连接针4进行连通。

使用时，被试件信号线先焊接在中介转子轴2端部的中介转子印刷电路板5上，滑环引线焊接在滑环转子轴9端部的滑环转子印刷电路板6上，并通过电连接针4实现快速插接，信号线可在各自的转子端部进行固定，提高了测试的可靠性。

参阅图1、图5，所述滑环转子轴9上设置有前定距套13和后定距套16，所述前定距套13和后定距套16之间设置有滑环结构，所述滑环结构包括导电环14和绝缘环15，所述导电环14和绝缘环15通过定位环17耦合在滑环转子轴9上。

使用时，滑环结构采用高密度小尺寸设计，导电环14轴向厚度为0.45-0.55mm，绝缘环15轴向厚度仅0.05-0.15mm，从而缩短转子轴向长度，提高了转子的工作转速，另外空心转子内部增加实心芯棒，并通过定位卡爪11进行定位与支撑，进一步提高了转子抗弯刚度。

参阅图5，所述导电环14的环面呈“V”型槽结构。

使用时，导电环14环面采用“V”型槽式结构，可与单根刷丝进行搭接，另外，“V”型槽式由于导电环14表面有卡槽，在振动冲击等工作环境下，刷丝不易滑离导电环14的工作面，从而增加了接触摩擦副接触的可靠性及稳定性。

参阅图1，所述前定距套13、后定距套16和绝缘环15在滑环转子轴9上是通过向滑环转子轴9内部灌胶一体固化而成。

使用时，使整体结构制造简单牢固，提高稳定性。

参阅图1，所述滑环转子轴9与滑环转子轴芯棒12之间留有供滑环信号线穿过的间隙，且滑环信号线穿过定位卡爪11经滑环转子轴9中心孔向前端引出，并焊接在滑环转子印刷电路板6的焊接孔20内，使滑环信号线的引出更加安全有效。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高速滑环转子结构，包括中介转子轴（2）和滑环转子轴（9），所述中介转子轴（2）两端的外周面上设置有轴承一（1）和轴承二（3），所述滑环转子轴（9）的外周面上设置有轴承三（8）、轴承四（10）和轴承五（18），其特征在于，所述中介转子轴（2）与滑环转子轴（9）之间通过两个双转子连接定位销钉（7）连接，所述滑环转子轴（9）远离中介转子轴（2）的一端内部通过定位卡爪（11）安装有滑环转子轴芯棒（12）；

所述中介转子轴（2）的端部耦合有中介转子印刷电路板（5），所述滑环转子轴（9）端部耦合有滑环转子印刷电路板（6），所述中介转子印刷电路板（5）与滑环转子印刷电路板（6）的板面上呈环形阵列均开设有电连接针插孔（19）和焊接孔（20），所述中介转子印刷电路板（5）上的电连接针插孔（19）和焊接孔（20）一一导通，所述滑环转子印刷电路板（6）上的电连接针插孔（19）和焊接孔（20）一一导通，所述中介转子印刷电路板（5）正面的焊接孔（20）与各通道旋转信号线焊接，所述中介转子印刷电路板（5）正面的电连接针插孔（19）与滑环转子印刷电路板（6）正面的电连接针插孔（19）通过电连接针（4）进行连通。

2.根据权利要求1所述的一种高速滑环转子结构，其特征在于，所述滑环转子轴（9）上设置有前定距套（13）和后定距套（16），所述前定距套（13）和后定距套（16）之间设置有滑环结构，所述滑环结构包括导电环（14）和绝缘环（15），所述导电环（14）和绝缘环（15）通过定位环（17）耦合在滑环转子轴（9）上。

3.根据权利要求2所述的一种高速滑环转子结构，其特征在于，所述导电环（14）的环面呈“V”型槽结构。

4.根据权利要求2所述的一种高速滑环转子结构，其特征在于，所述前定距套（13）、后定距套（16）和绝缘环（15）在滑环转子轴（9）上是通过向滑环转子轴（9）内部灌胶一体固化而成。

5.根据权利要求4所述的一种高速滑环转子结构，其特征在于，所述滑环转子轴（9）与滑环转子轴芯棒（12）之间留有供滑环信号线穿过的间隙，且滑环信号线穿过定位卡爪（11）经滑环转子轴（9）中心孔向前端引出，并焊接在滑环转子印刷电路板（6）的焊接孔（20）内。

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