CN113394637A - 一种多接触模块滑环的电流分布调节方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多接触模块滑环的电流分布调节方法，通过屏蔽接触环道电阻值来简化滑环接触模块和环道组成的特征电路，消除滑环转动过程中的接触环道对特征电路的动态影响；对简化的特征电路进行接触模块部分的电阻值计算，使各接触模块电流达到平均分布，按照计算值对各接触模块的电阻值进行调节设置；在滑环设计阶段，将接触环道进行变形设计或与接触模块进行偏心安装，使得接触模块在与接触环道的相对转动过程中接触电阻动态调节，改善接触模块电流分布不均的问题。本发明可以应用于现有滑环的接触模块的电流分布调节，也可对多接触模块滑环的电流均布设计起到参考作用。

Description

一种多接触模块滑环的电流分布调节方法
技术领域
本发明涉及多触点或多接触模块输电滑环，具体涉及一种多接触模块滑环的电流分布调节方法。
背景技术
电滑环主要由转子和定子两部份组成，利用弹性接触组件与导电环环槽的滑动接触来实现转动过程中的电力和电信号传输。电滑环可应用于任何360°连续旋转并传输电流的机电系统领域。滑环的接触组件形式主有含碳金属刷块、金属刷丝、贵金属触点等。单个接触组件的电流承载能力有限，当环路的传输电流较大时就需要在一个环道上同时布置多个接触组件。由于滑环的结构特性就不可避免的存在各个接触组件之间的电流分布不均匀问题，且数量布置越多电流分布差异越大。在一定的滑环体积、尺寸要求下，为了最大限度提升滑环整体载流能力并提高设计冗余，接触组件的电流均布显得尤为重要。当前在滑环的大电流传输均流技术方面主要通过控制连接导电的长度或增加环道的汇流点数量来达到均流的目的，但是连接导线的电阻值较小且实际工程应用中可调节的长度也有限，使得实际均流效果不佳，且现场调试困难，增加环道汇流点数量对滑环的总体设计产生不利影响且效果有限。以上措施均无法实现滑环的转动过程中电流分布的动态调节。
发明内容
本发明的目的在于提出一种多接触模块滑环的电流分布调节方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种多接触模块滑环的电流分布调节方法，涉及接触组件与环道特征电路的选用，以及接触组件部分匹配电阻的设计和调节方法。所述接触组件与环道特征电路的选用，一般滑环金属环道上的电流由一点汇流引出，各个接触组件上电流则通过汇流电缆或铜排汇流至一点引出。在滑环的实际运转过程中，接触组件与环道之间存在相对转动。具体步骤如下：
在特征电路的绘制过程中，通过屏蔽接触环道电阻值来简化滑环接触模块和环道组成的特征电路，消除滑环转动过程中的接触环道对特征电路的动态影响；
对简化的特征电路进行接触模块部分的电阻值计算，使各接触模块电流达到平均分布，并按照计算值对各接触模块的电阻值进行调节设置。
进一步的，所述简化滑环接触模块与环道组成的特征电路，即：通过将特征电路中代表接触环道部分的电阻设置为0，以屏蔽接触环道与接触模块在相对转动过程中特征电路产生的周期性变化过程，使接触模块部分的均流计算得以实现。
更进一步的，所述对简化的特征电路进行接触模块部分的电阻值计算，接触模块部分的电阻值包括与环道的接触电阻、接触模块本身电阻以及接触模块与汇流电缆或汇流排的连接电阻。
更进一步的，所述对接触模块的电阻值进行调节设置，包括接触电阻、接触模块本身电阻及连接电阻的调节设置。
更进一步的，所述接触电阻的调节，通过选用不同规格的弹性元件或设置不同的弹性压缩距离来达到调节目的。
更进一步的，所述接触模块本身电阻的调节，通过采用不同导电材质进行设置。
更进一步的，所述连接电阻的调节，通过采用不同导电材质和不同长度的连接电缆长度进行设置。
更进一步的，所述导电材质采用银、铜或铝。
更进一步的，在滑环设计阶段，将接触环道进行变形设计或与接触模块进行偏心安装，通过滑环转动过程中接触模块的弹性压缩距离跟随滑环旋转角度的自适应改变，达到接触电阻动态调节的目的，改善接触模块电流分布不均的问题。
更进一步的，所述将接触环道进行变形设计或与接触模块进行偏心安装，偏心距离根据接触压力与接触电阻的关系而定，且满足各接触模块在两个汇集点处于同一角度位置和两个汇集点处于180°夹角位置时的电流分布效果近似。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明显著缩小了滑环各个接触模块之间的电流分布差异，有效提升了滑环的载流能力；2)本发明提出的方法可以对现有滑环进行调整以提升性能，也可以对滑环进行针对性设计，实现滑环转动过程接触组件电阻值的自适应调节；3)本发明对于需要承受短时大电流的冲击的滑环具有明显的性能提升作用；4)本发明操作方便易于实施，适用于各种类型的电滑环尤其是传输大电流滑环的改进。
附图说明
图1为本发明多接触模块滑环的电流分布调节方法所应用的接触模块与接触环道的总体结构布局示意图；
图2为本发明多接触模块滑环的电流分布调节方法所应用的接触模块与接触环道截面的示意图；
图3为图1结构所对应的特征电路图；
图4为应用本发明多接触模块滑环的电流分布调节方法对图3所示特征电路进行简单化后的特征电路图；
图5为本发明多接触模块滑环的电流分布调节方法，对接触模块与接触环道进行偏心安装后的效果图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本发明提供一种多接触模块滑环的电流分布调节方法。
如图1所示，所述多接触模块滑环的接触模块与接触环道的总体结构布局，包括：接触模块(1)、环形汇流排(2)、接触环道(3)。接触模块(1)环形分布在接触环道(3)上，相邻两个接触模块(1)夹角为α。接触模块(1)与接触环道(3)之间可按图示方向绕中心轴进行360°的连续旋转。
电流从第一汇集点(4)通过环形汇流排分布至各个接触模块(1)，接触模块(1)则通过摩擦接触将电流传导至接触环道(3)，接触环道(3)上的电流则汇流至第二汇集点(5)引出。
如图2所示，接触模块(1)安装在环形基座(8)上与接触环道(3)之间为弹性接触，由弹性元件(6)提供弹性压力，可通过更换不同规格的弹性元件(6)或通过调节接触模块(1)在环形基座(8)上的装入深度来调节弹性元件的压缩量以设置接触模块(1)作用在接触环道(3)上的压力大小。接触模块(1)与环形汇流排(2)之间由电缆(7)相连接。
如图3所示，为图1结构所对应的特征电路，其中r1为两个相邻接触模块(1)所间隔的汇流排弧长段的电阻值。同理r2为接触环道(3)上两个相邻接触模块(1)所间隔的弧长段的电阻值。O1与O2分别表示第一汇集点(4)和第二汇集点(5)。在滑环转动过程中，O1与O2的相对位置不断发生变化，特征电路也随之改变。为了使通过各个接触模块(1)的电流值相等，任意一个接触模块(1)的电阻值Rn都应随O1与O2相对位置变化而变化。
如图4所示，简化后的特征电路屏蔽了接触环道(3)的电阻，此时O1与O2的相对位置变化不会对简化后的特征电路产生影响，各个接触模块(1)的电阻值Rn得以固定。
如图5所示，在利用简化后的特征电路对接触模块(1)电阻值进行计算和调节设置的基础上，可利用接触电阻与接触压力相关的原理，进一步平均各接触模块(1)的电流。
具体方法是，将接触模块(1)和接触环道(3)偏心安装或对接触环道(3)进行相应的修改以到达类似偏心安装的效果，可以实现接触模块(1)的电阻值在转动过程中的动态自适应调节。偏心方向为汇流点O1与O2处于同一角度位置时的图示方向。偏心距离S根据接触压力与接触电阻的关系而定，且满足各接触模块(1)在O1与O2处于同一角度位置和O1与O2处于180°夹角位置时的电流分布效果近似。
综上所述，本发明可以有效降低通过各个接触组件的电流大小差异，使电流分布趋于平均。具有原理简单，操作方便，适用范围广的特点，在不改变滑环结构特征的前提下能有效提升滑环的载流能力。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种多接触模块滑环的电流分布调节方法，其特征在于，包括如下步骤：
通过屏蔽接触环道电阻值来简化滑环接触模块和环道组成的特征电路；
对简化的特征电路进行接触模块部分的电阻值计算，使各接触模块电流达到平均分布；
按照计算值对各接触模块的电阻值进行调节设置。
2.根据权利要求1所述的多接触模块滑环的电流分布调节方法，其特征在于，所述简化滑环接触模块与环道组成的特征电路，即：通过将特征电路中代表接触环道部分的电阻设置为0，以屏蔽接触环道与接触模块在相对转动过程中特征电路产生的周期性变化过程，使接触模块部分的均流计算得以实现。
3.根据权利要求1所述的多接触模块滑环的电流分布调节方法，其特征在于，所述对简化的特征电路进行接触模块部分的电阻值计算，接触模块部分的电阻值包括与环道的接触电阻、接触模块本身电阻以及接触模块与汇流电缆或汇流排的连接电阻。
4.根据权利要求3所述的多接触模块滑环的电流分布调节方法，其特征在于，所述对接触模块的电阻值进行调节设置，包括接触电阻、接触模块本身电阻及连接电阻的调节设置。
5.根据权利要求4所述的多接触模块滑环的电流分布调节方法，其特征在于，所述接触电阻的调节，通过选用不同规格的弹性元件或设置不同的弹性压缩距离来达到调节目的。
6.根据权利要求4所述的多接触模块滑环的电流分布调节方法，其特征在于，所述接触模块本身电阻的调节，通过采用不同导电材质进行设置。
7.根据权利要求4所述的多接触模块滑环的电流分布调节方法，其特征在于，所述连接电阻的调节，通过采用不同导电材质和不同长度的连接电缆长度进行设置。
8.根据权利要求6或7所述的多接触模块滑环的电流分布调节方法，其特征在于，所述导电材质采用银、铜或铝。
9.根据权利要求4所述的多接触模块滑环的电流分布调节方法，其特征在于，在滑环设计阶段，将接触环道进行变形设计或与接触模块进行偏心安装，通过滑环转动过程中接触模块的弹性压缩距离跟随滑环旋转角度的自适应改变，达到接触电阻动态调节的目的，改善接触模块电流分布不均的问题。
10.根据权利要求9所述的多接触模块滑环的电流分布调节方法，其特征在于，所述将接触环道进行变形设计或与接触模块进行偏心安装，偏心距离根据接触压力与接触电阻的关系而定，且满足各接触模块在两个汇集点处于同一角度位置和两个汇集点处于180°夹角位置时的电流分布效果近似。
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