CN114188786A - 一种高压大电流均流电力滑环 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高压大电流均流电力滑环，包括内汇流环，外环面设有触点环道，连接有内汇流机构；支撑环套设在内汇流环外，支撑环上沿周向均匀设有安装通孔；外汇流环安装在支撑环上，连接有至少两组外汇流机构，多组外汇流机构外汇流环分隔成若干弧形段，每一弧形段具有与外汇流机构最近的近端和与外汇流机构最远的远端；触点组件插设安装在安装通孔内，内端设有弹簧触头，外端设有连接导线；沿弧形段的近端至远端分布的触点组件的弹簧触头的压力逐渐增大以逐渐减小接触电阻。本发明通过设置多组外汇流排、控制弹簧触头的接触平面面积以及弹簧触头的压力来相互配合调节电流分布，实现各触点均流目的，保证在高压大电流工况下的正常工作。

Description

一种高压大电流均流电力滑环

技术领域

本发明涉及电力滑环技术领域，具体涉及一种高压大电流均流电力滑环。

背景技术

高压大电流电力滑环是单点系泊系统电力传输的核心设备，目前国内在相关领域的研制仍处于起步阶段，现阶段从事高压大功率电力滑环研制的国家主要集中在欧美几个发达国家，在国际和国内市场均处于垄断地位，并且对国内实行严密的技术封锁。

高压电力滑环因其运行电压高传输功率大，相较于一般低压滑环几十厘米的尺寸和几十公斤的重量，高压电力滑环的外围和高度尺寸达到几米级，重量达数吨，其核心部件汇流环的设计既要重视高压大电流的使用工况，又要兼顾特殊使用环境下高可靠性的特点。现有技术的电力滑环存在以下问题：

1、现有电力滑环的电刷结构均采用固定方式，无法根据不同电流电压等级的使用环境来进行调整，影响其应用范围；

2、现有的触点式电力滑环由于触点接触电阻和汇流环体电阻的存在，导致汇流环上不同位置的触点电流分布不均匀，触点电流由距离汇流排的近端至远离汇流排的远端分别由高至低不均流，这种现象在高压大电流环境下严重影响电力滑环的正常运作。

因此，十分有必要开发一种新型的高压大电流电力滑环。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压大电流均流电力滑环，以解决现有技术中存在的电力滑环的电刷结构均采用固定方式，无法根据不同电流电压等级的使用环境来进行调整，影响其应用范围；电力滑环由于触点接触电阻和汇流环体电阻的存在，导致汇流环上不同位置的触点电流分布不均匀，触点电流由距离汇流排的近端至远离汇流排的远端分别由高至低不均流，这种现象在高压大电流环境下严重影响电力滑环的正常运作的技术问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种高压大电流均流电力滑环，包括：

内汇流环，外环面设有触点环道，且内汇流环连接有内汇流机构；

支撑环，套设在所述内汇流环外，所述支撑环与内汇流环同心设置，且支撑环和内汇流间设有间隙，所述支撑环上沿周向均匀开设有若干沿支撑环径向设置的安装通孔；

外汇流环，安装在所述支撑环上，且外汇流环上连接有至少两组外汇流机构，多组所述外汇流机构沿所述外汇流环周向均匀分布，且将外汇流环分隔成若干弧形段，每一所述弧形段具有与所述外汇流机构最近的近端和与外汇流机构最远的远端；

触点组件，插设安装在所述安装通孔内，所述触点组件的内端设有与所述触点环道贴合的弹簧触头，触点组件外端设有用于和所述外汇流环连接的连接导线；

其中，所述触点组件在所述外汇流环和内汇流环相对转动时保持外汇流环和内汇流环的电连接，沿所述弧形段的近端至远端分布的所述触点组件的所述弹簧触头的压力逐渐增大以逐渐减小接触电阻。

通过采用上述方案，触点组件插设安装于支撑环的安装通孔内，触点组件内端通过触头与内汇流环的触点环道接触，触点组件外端通过连接导线与外汇流环连接，从而实现转动时的电连接，避免传统碳刷方案的缺陷，同时在支撑环上均匀开设有安装通孔，能够选择触点组件的插设数量和插设位置，从而匹配不同电流电压等级的使用环境；另外，外汇流环上设置至少两组外汇流机构，从而减轻环道上各处触点的不均流现象，外汇流机构将外汇流环分隔成若干弧形段，将弧形段上由近端至远端分布的触点组件的弹簧触头的压力控制为逐渐增大，因此能够实现弧形段上近端至远端的接触电阻的逐渐减小，克服触点电流由距离汇流排的近端至远离汇流排的远端由高至低不均流的问题，保证各触点均流，改善整体电流分布。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步的，所述支撑环顶面内侧设有一圈与所述外汇流环匹配的槽口，所述外汇流环嵌入所述槽口内安装，所述安装通孔设置在所述槽口下方以保证与所述内汇流环处于对应高度。

通过采用上述方案，外汇流环嵌入式安装在支撑环顶面的槽口内，保证外汇流环与支撑环可靠连接，让外汇流环和触点组件可随动环整体转动，且与内汇流环保持同心，确保各触点组件触点压力相近。

进一步的，所述支撑环顶面开设有与若干所述安装通孔一一对应设置的走线槽，所述走线槽沿径向延伸设置，且走线槽位于对应的所述安装通孔上方，所述走线槽外端延伸至支撑环外，内端延伸至所述槽口。

通过采用上述方案，触点组件的连接导线通过支撑环表面的走线槽连接至外汇流环，便于触点组件的安装及维护。

进一步的，所述外汇流机构包括固定在所述外汇流环上的外凸台，所述外凸台沿径向朝外侧延伸，且外凸台外端连接有外汇流排。

进一步的，所述外汇流环顶面设有与所述外凸台内端匹配的安装槽，所述支撑环上开设有与所述外凸台匹配的缺口，所述外凸台内端嵌入所述安装槽内固定，且外凸台穿过所述缺口朝外侧延伸与所述外汇流排固定。

通过采用上述方案，外凸台内端嵌入安装槽固定，外端穿出缺口与外汇流排固定，保证外凸台的固定稳定性，便于外汇流排的可靠安装。

进一步的，所述支撑环上沿周向均匀间隔开设有若干组所述安装通孔，每组所述安装通孔包括沿周向均匀排列的若干个安装通孔，相邻组所述安装通孔之间的间距与所述缺口的宽度匹配，所述缺口开设在相邻组所述安装通孔的间距处以避免缺口对结构对称性的影响。

通过采用上述方案，由于支撑环上开设有与外凸台匹配的缺口，外凸台在缺口处连接外汇流排，此位置无法设置安装通孔和触点组件，因此将触点组件分成均匀间隔排列的若干组，将缺口设置在相邻组之间，从而保证整体结构的对称性，保证均流；另外，也保证每个弧形段的相对称结构。

进一步的，所述内汇流环上连接有至少两组所述内汇流机构，所述内汇流机构包括设置在所述内汇流环内环面的内凸台，所述内凸台沿径向朝内侧延伸设置，且内凸台的内端面连接有内汇流排。

进一步的，所述内凸台的内端面开设有与所述内汇流排端部匹配的卡槽，所述内汇流排端部卡设在所述卡槽内，且内汇流排通过螺栓结构与所述内凸台固定。

通过采用上述方案，保证内汇流排的可靠安装。

进一步的，所述触点组件包括与所述安装通孔匹配的固定块，所述固定块的内端设有若干个所述弹簧触头，外端设有与若干个所述弹簧触头一一对应连接的所述连接导线，所述弹簧触头为贵金属触头，所述弹簧触头的头端为半球形，且弹簧触头的端部设有一接触平面，沿所述弧形段的近端至远端分布的所述触点组件的所述弹簧触头的接触平面的面积逐渐减小。

通过采用上述方案，实现触点和环道的可靠接触，且不易磨损，将沿弧形段近端至远端分布的触点组件的弹簧触头的接触平面的面积控制为逐渐减小，有助于减小在电力滑环工作过程中的斥力，改善局部电流分布，从而有助于各触点均流。

进一步的，所述固定块通过压板固定在所述安装通孔内，所述支撑环外环面设有与所述压板匹配的压槽，所述压板嵌入所述压槽内固定以保证支撑环外环面平整，且压板上开设有与所述连接导线对应的穿线孔。

通过采用上述方案，保证触点组件的安装稳定性，保证弹簧触头与触头环道的可靠连接。

进一步的，所述触头环道表面设有贵金属镀层。

通过采用上述方案，保证触点与环道可靠接触，且不易磨损。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明支撑环沿周向均匀开设有安装通孔，触点组件插设安装在安装通孔内，且触点组件内端通过触点连接内汇流环，外端通过连接导线连接外汇流环，模块化设置，能够根据设计所需电流增减触点组件数量，满足高压大电流工况下的电流传输要求，避免传统碳刷结构的缺陷；

2、本发明触点组件的连接导线通过支撑环表面的走线槽连接至外汇流环，便于触点组件的安装及维护；

3、本发明各触点组件设置在与内汇流环同心的支撑环上，并通过压板安装，能够保证各触点组件的压力相近，提升触点寿命；

4、本发明外汇流机构的外凸台采用嵌入式设计，保证外汇流排的稳定安装连接，同时将安装通孔分组设计，将支撑环上与外凸台对应位置的缺口设置在相邻组间隙，有效保证整体结构对称，保证各触点组件的压力相近；

5、本发明外汇流环上设置至少两组外汇流机构，从而能够减轻环道上各处触点的不均流现象；

6、本发明若干组外汇流机构将外汇流环分隔成若干弧形段，将沿弧形段近端至远端排布的触点组件的弹簧触头的压力控制为逐渐增大，从而能够实现实现弧形段上近端至远端的接触电阻的逐渐减小，克服触点电流由距离汇流排的近端至远离汇流排的远端由高至低不均流的问题，保证各触点均流，改善整体电流分布；

7、本发明将将沿弧形段近端至远端分布的触点组件的弹簧触头的接触平面的面积控制为逐渐减小，有助于减小在电力滑环工作过程中的斥力，改善局部电流分布，从而有助于各触点均流；

8、本发明通过控制触点组件的弹簧触头的接触平面面积以及弹簧触头的压力来相互配合调节电流分布，实现各触点均流目的，保证在高压大电流工况下的正常工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本发明的实施例的结构示意图。

图2是本发明的实施例的爆炸结构示意图。

图3是图2中A的局部放大示意图。

图4是图2中B的局部放大示意图。

图中所示：

1、内汇流环；101、触点环道；

2、支撑环；201、安装通孔；202、槽口；203、缺口；204、压槽；205、走线槽；

3、外汇流环；301、安装槽；302、近端；303、远端；

4、触点组件；401、弹簧触头；402、连接导线；403、固定块；404、压板；405、穿线孔；

5、外凸台；

6、外汇流排；

7、内凸台；701、卡槽；

8、内汇流排。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”“内”、“外”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-4所示，本实施例提供的一种高压大电流均流电力滑环，包括内汇流环1，支撑环2，外汇流环3和触点组件4。

内汇流环1外环面设有触点环道101，弹簧触头401环道表面设有贵金属镀层，保证可靠接触，且不易磨损。

支撑环2套设在内汇流环1外，支撑环2与内汇流环1同心设置，且支撑环2和内汇流间设有间隙，支撑环2上沿周向均匀开设有沿支撑环2径向设置的安装通孔201。

外汇流环3安装在支撑环2上，具体地，支撑环2顶面内侧设有一圈与外汇流环3匹配的槽口202，外汇流环3嵌入槽口202内安装，安装通孔201设置在槽口202下方以保证与内汇流环1处于对应高度。

外汇流环3嵌入式安装在支撑环2顶面的槽口202内，保证外汇流环3与支撑环2可靠连接，让外汇流环3和触点组件4可随动环整体转动，且与内汇流环1保持同心，确保各触点组件4触点压力相近。

触点组件4插设安装在安装通孔201内，触点组件4的内端设有与触点环道101贴合的弹簧触头401，触点组件4外端设有用于和外汇流环3连接的连接导线402。

触点组件4包括与安装通孔201匹配的固定块403，固定块403的内端设有四个弹簧触头401，外端设有与四个弹簧触头401一一对应连接的连接导线402，弹簧触头401为贵金属弹簧触头401，弹簧触头401的头端为半球形，且弹簧触头401的端部设有一接触平面。实现触点和环道的可靠接触，且不易磨损。

固定块403通过压板404固定在安装通孔201内，支撑环2外环面设有与压板404匹配的压槽204，压板404嵌入压槽204内固定以保证支撑环2外环面平整，且压板404上开设有与连接导线402对应的穿线孔405。保证弹簧触头401组件的安装稳定性，保证弹簧触头401与弹簧触头401环道的可靠连接。

触点组件4在外汇流环3和内汇流环1相对转动时保持外汇流环3和内汇流环1的电连接。

触点组件4插设安装于支撑环2的安装通孔201内，触点组件4内端通过弹簧触头401与内汇流环1的触点环道101接触，触点组件4外端通过连接导线402与外汇流环3连接，从而实现转动时的电连接，避免了现有碳刷方案的缺陷，同时在支撑环2上均匀开设有安装通孔201，能够选择触点组件4的插设数量和插设位置，从而匹配不同电流电压等级的使用环境。

支撑环2顶面开设有与安装通孔201一一对应设置的走线槽205，走线槽205沿径向延伸设置，且走线槽205位于对应的安装通孔201上方，走线槽205外端延伸至支撑环2外，内端延伸至槽口202。

触点组件4的连接导线402通过支撑环2表面的走线槽205连接至外汇流环3，便于触点组件4的安装及维护。

外汇流环3连接有两组外汇流机构，两组外汇流机构沿外汇流环周向均匀分布，且将外汇流环分隔成两个弧形段，每一弧形段具有与外汇流机构最近的近端302和与外汇流机构最远的远端303。

沿弧形段的近端302至远端303分布的触点组件4的弹簧触头401的压力逐渐增大以逐渐减小接触电阻。

本实施例设置两组外汇流机构，从而减轻环道上各处触点的不均流现象，外汇流机构将外汇流环分隔成两个弧形段，将弧形段上由近端302至远端303分布的触点组件4的弹簧触头401的压力控制为逐渐增大，因此能够实现弧形段上近端至远端的接触电阻的逐渐减小，克服触点电流由距离汇流排的近端至远离汇流排的远端由高至低不均流的问题，保证各触点均流，改善整体电流分布。

将沿弧形段近端302至远端303分布的触点组件4的弹簧触头401的接触平面的面积逐渐减小，有助于减小在电力滑环工作过程中的斥力，改善局部电流分布，从而有助于各触点均流。

每组外汇流机构包括固定在外汇流环3上的外凸台5，外凸台5沿径向朝外侧延伸，且外凸台5外端连接有外汇流排6。

外汇流环3顶面设有与外凸台5内端匹配的安装槽301，支撑环2上开设有与外凸台5匹配的缺口203，外凸台5内端嵌入安装槽301内固定，且外凸台5穿过缺口203朝外侧延伸与外汇流排6固定。

外凸台5内端嵌入安装槽301固定，外端穿出缺口203与外汇流排6固定，保证外凸台5的固定稳定性，便于外汇流排6的可靠安装。

支撑环2上沿周向均匀间隔开设有十二组安装通孔201，每组安装通孔201包括沿周向均匀排列的五个安装通孔201，相邻组安装通孔201之间的间距与缺口203的宽度匹配，缺口203开设在相邻组安装通孔201的间距处以避免缺口203对结构对称性的影响，保证均流；另外，也保证每个弧形段的相对称结构。

此时，每一组五个安装通孔201对应的压槽204可设置为一体，采用单一大槽的形式，并分别采用五个压板404来进行每一组的触点组件4的安装。

由于支撑环2上开设有与外凸台5匹配的缺口203，外凸台5在缺口203处连接外汇流排6，此位置无法设置安装通孔201和弹簧触头401组件，因此将弹簧触头401组件分成均匀间隔排列的十二组，将缺口203设置在相邻组之间，从而保证整体结构的对称性，保证均流。

内汇流环1上连接有两组均匀分布的内汇流机构。内汇流机构包括设置在内汇流环1内环面的内凸台7，内凸台7沿径向朝内侧延伸设置，且内凸台7的内端面连接有内汇流排8。

内凸台7的内端面开设有与内汇流排8端部匹配的卡槽701，内汇流排8端部卡设在卡槽701内，且内汇流排8通过螺栓结构与内凸台7固定，保证内汇流排8的可靠安装。

本实施例支撑环2沿周向均匀开设有安装通孔201，触点组件4插设安装在安装通孔201内，且触点组件4内端通过触点连接内汇流环1，外端通过连接导线402连接外汇流环3，模块化设置，能够根据设计所需电流增减触点组件4数量，满足高压大电流工况下的电流传输要求，避免传统碳刷结构的缺陷；

本实施例触点组件4的连接导线402通过支撑环2表面的走线槽连接至外汇流环3，便于触点组件4的安装及维护；

本实施例各触点组件4设置在与内汇流环1同心的支撑环2上，并通过压板404安装，能够保证各弹簧触头401组件的压力相近，提升触点寿命；

本实施例外汇流机构的外凸台5采用嵌入式设计，保证外汇流排6的稳定安装连接，同时为了影响整体结构对称性，将安装通孔201分组设计，将支撑环2上与外凸台5对应位置的缺口203设置在相邻组间隙，有效保证整体结构对称，保证各触点组件4的压力相近；

本实施例能够实现弧形段上近端302至远端303的接触电阻的逐渐减小，克服触点电流由距离汇流排的近端至远离汇流排的远端由高至低不均流的问题，保证各触点均流，改善整体电流分布；

本实施例将将沿弧形段近端302至远端303分布的触点组件4的弹簧触头401的接触平面的面积控制为逐渐减小，有助于减小在电力滑环工作过程中的斥力，改善局部电流分布，从而有助于各触点均流。

本实施例控制触点组件4的弹簧触头401的接触平面面积以及弹簧触头401的压力来相互配合调节电流分布，实现各触点均流目的，保证在高压大电流工况下的正常工作。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种高压大电流均流电力滑环，其特征在于，包括：

内汇流环，外环面设有触点环道，且内汇流环连接有内汇流机构；

支撑环，套设在所述内汇流环外，所述支撑环与内汇流环同心设置，且支撑环和内汇流间设有间隙，所述支撑环上沿周向均匀开设有若干沿支撑环径向设置的安装通孔；

外汇流环，安装在所述支撑环上，且外汇流环上连接有至少两组外汇流机构，多组所述外汇流机构沿所述外汇流环周向均匀分布，且将外汇流环分隔成若干弧形段，每一所述弧形段具有与所述外汇流机构最近的近端和与外汇流机构最远的远端；

触点组件，插设安装在所述安装通孔内，所述触点组件的内端设有与所述触点环道贴合的弹簧触头，触点组件外端设有用于和所述外汇流环连接的连接导线；

其中，所述触点组件在所述外汇流环和内汇流环相对转动时保持外汇流环和内汇流环的电连接，沿所述弧形段的近端至远端分布的所述触点组件的所述弹簧触头的压力逐渐增大以逐渐减小接触电阻。

2.根据权利要求1所述的高压大电流均流电力滑环，其特征在于，所述支撑环顶面内侧设有一圈与所述外汇流环匹配的槽口，所述外汇流环嵌入所述槽口内安装，所述安装通孔设置在所述槽口下方以保证与所述内汇流环处于对应高度。

3.根据权利要求2所述的高压大电流均流电力滑环，其特征在于，所述支撑环顶面开设有与若干所述安装通孔一一对应设置的走线槽，所述走线槽沿径向延伸设置，且走线槽位于对应的所述安装通孔上方，所述走线槽外端延伸至支撑环外，内端延伸至所述槽口。

4.根据权利要求2所述的高压大电流均流电力滑环，其特征在于，所述外汇流机构包括固定在所述外汇流环上的外凸台，所述外凸台沿径向朝外侧延伸，且外凸台外端连接有外汇流排。

5.根据权利要求4所述的高压大电流均流电力滑环，其特征在于，所述外汇流环顶面设有与所述外凸台内端匹配的安装槽，所述支撑环上开设有与所述外凸台匹配的缺口，所述外凸台内端嵌入所述安装槽内固定，且外凸台穿过所述缺口朝外侧延伸与所述外汇流排固定。

6.根据权利要求5所述的高压大电流均流电力滑环，其特征在于，所述支撑环上沿周向均匀间隔开设有若干组所述安装通孔，每组所述安装通孔包括沿周向均匀排列的若干个安装通孔，相邻组所述安装通孔之间的间距与所述缺口的宽度匹配，所述缺口开设在相邻组所述安装通孔的间距处以避免缺口对结构对称性的影响。

7.根据权利要求1所述的高压大电流均流电力滑环，其特征在于，所述内汇流环上连接有至少两组所述内汇流机构，所述内汇流机构包括设置在所述内汇流环内环面的内凸台，所述内凸台沿径向朝内侧延伸设置，且内凸台的内端面连接有内汇流排。

8.根据权利要求7所述的高压大电流均流电力滑环，其特征在于，所述内凸台的内端面开设有与所述内汇流排端部匹配的卡槽，所述内汇流排端部卡设在所述卡槽内，且内汇流排通过螺栓结构与所述内凸台固定。

9.根据权利要求1所述的高压大电流均流电力滑环，其特征在于，所述触点组件包括与所述安装通孔匹配的固定块，所述固定块的内端设有若干个所述弹簧触头，外端设有与若干个所述弹簧触头一一对应连接的所述连接导线，所述弹簧触头为贵金属触头，所述弹簧触头为半球形，且弹簧触头的端部设有一接触平面，沿所述弧形段的近端至远端分布的所述触点组件的所述弹簧触头的接触平面的面积逐渐减小。

10.根据权利要求9所述的高压大电流均流电力滑环，其特征在于，所述固定块通过压板固定在所述安装通孔内，所述支撑环外环面设有与所述压板匹配的压槽，所述压板嵌入所述压槽内固定以保证支撑环外环面平整，且压板上开设有与所述连接导线对应的穿线孔。

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