CN114361839B - 一种自紧式镀金电接触 - Google Patents

Abstract

本发明涉及脉冲功率技术领域，提供一种用于连接接地电感与金属法兰的自紧式镀金可靠电接触。包括接触帽1、底座2和弹簧3，弹簧3放置于接触帽1和底座2构成的空间内部；接触帽1为尖头圆柱状，尖头部分直径根据接触电阻要求而定；圆柱部分的外直径和高度与安装孔相配；圆柱状侧面留有焊接孔4，焊接孔4的内直径和深度须保证所连接导线能够可靠焊接；接触帽1内部中空，与底座2相配合；底座2为凸台状，用于容纳弹簧3；本发明中的电接触能够自己提供压紧力，并且能够通过改变弹簧实现对接触电阻阻值的调节。

Description

一种自紧式镀金电接触

技术领域

本发明涉及脉冲功率技术领域，具体涉及一种用于连接接地电感与金属法兰的自紧式镀金可靠电接触。

背景技术

脉冲功率装置的传输线单元用于输出百kV级纳秒高压脉冲，该脉冲称之为主脉冲，传输线单元在输出主脉冲前，通常还会输出一个预脉冲，预脉冲不利于脉冲功率装置的正常工作，为了隔离主脉冲之前的预脉冲，需要在传输线内外筒之间安装一个接地电感。考虑到结构紧凑，接地电感通常绕制在传输线绝缘子朝向开关侧的凹槽内。

可靠的电接触时电连接器工作的基本保证，由于电连接器失败而导致高压电气设备不能正常工作是高压绝缘设计中丞待解决的问题，寻求高可靠性、长寿命的电接触形式成为国内外研究者关注的焦点。

对于脉冲功率装置而言，电接触不仅要具有高可靠性，还要适合高电压大电流环境工作，这意味着脉冲功率装置中的电接触形式要简单可靠，还需要接触电阻阻值可控。专利CN213845567U公布了一种弹片结构、弹性模块和耳机充电盒的电接触结构，该结构具有形式简单的特点，但仅适合低电压条件工作，且接触电阻不可控。文章《毛刷电接触对插拔力的研究》(工程设计学报，2015，22：290-294)中提出一种毛刷电阻，指出可以通过控制插拔力来调节接触电阻，但该电阻电接触具有可靠性低的缺点。此外，其他专利(CN1003866B,CN113322423A等)公布了基于多金属混合的合金电接接触材料及制备方法，这些专利均利用了金元素物理化学稳定的特点。目前，Tesla型脉冲功率装置传输线单元的电接触实现如下：在接地电感两端焊接铜片，并通过金属法兰和绝缘子压紧铜片来实现电连接。这种做法的优点是简单、易实现。但是缺点也是非常的明显，例如导线与铜片的焊接不可靠，容易脱落；金属法兰与绝缘子之间的压紧力不可控，从而导致接触电阻不可控。

发明内容

本发明的目的是提出一种自紧式镀金可靠电接触，解决Tesla型脉冲功率装置中传输线内外筒之间可靠连接的技术问题。

为达到上述目的，解决上述技术问题，本实发明的技术方案如下：

一种自紧式镀金可靠电接触，包括接触帽1、底座2和弹簧3，弹簧3放置于接触帽1和底座2构成的空间内部；

接触帽1，为尖头圆柱状，尖头部分直径根据接触电阻要求而定；圆柱部分外直径和高度与安装孔相配；圆柱侧面留有焊接孔4，焊接孔4的内直径和深度须保证所连接导线能够可靠焊接；

接触帽1内部中空，内直径为φ1、留正公差，高度为H1，与底座2相配合；

底座2为凸台状，凸台上部分外直径为φ1、留负公差，高度为H1，用于与接触帽1相配；内直径为φ2、留正公差，内部高度为H2，用于容纳弹簧3；

弹簧3的包络直径为φ2、留负公差，压缩后高度为H2，能容纳于接触帽1和底座2所构成的空间内部；弹簧正常高度H3、丝径φ0，须根据接触电阻阻值而定。

进一步的，接触帽1、底座2和弹簧3三部分表面均镀金，金层厚度均匀且大于20μm，以保证电接触可靠和长寿命工作。

进一步的，接触帽1、底座2的所有外棱倒圆角，以避免尖点放电。

本发明的有益效果是：

1、本发明的电接触能够自己提供压紧力，并且能够通过改变弹簧实现接触电阻阻值的调节；

2、本发明的电接触表面镀金，接触可靠，能够长期稳定工作；

3、本发明的电接触阻值能够控制在几个毫欧量级，因此能够显著降低传输线单元的损耗。

附图说明

图1是本发明总体结构示意图；

图1中(a)是一种自紧式镀金可靠电接触的总体结构示意图；

图1中(b)是一种自紧式镀金可靠电接触的剖面示意图；

图2本发明具体使用连接示意图。

以上图中，1-接触帽、2-底座、3-弹簧、4-焊接孔、5-传输线绝缘子、6-金属外筒法兰、7-金属内筒、8-接地电感、9-金属内筒法兰

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行具体的解释和说明。

一种自紧式镀金可靠电接触，其技术方案是：由接触帽1、底座2和弹簧3三部分构成，其中弹簧3放置于接触帽1和底座2所构成的空间内部，如图1所示。

接触帽1为尖头圆柱状，尖头部分用来与法兰接触；圆柱部分内部中空，用来与底座2相配合；同时圆柱上侧面留有焊接孔，用来与接地电感端头焊接。

底座2外形为凸台状，凸台上部用于与接触帽1相配；内部用于容纳弹簧3；

弹簧3的正常高度、丝径等参数须根据接触电阻阻值而定，弹簧3完全压缩后的高度应小于底座2的深度。

以上触帽1、底座2和弹簧3三部分表面均镀金，金层厚度均匀且大于20μm。由于金的物理化学性能稳定，所以电接触不易发生氧化，进而能够满足长期可靠工作的要求；金在所有金属当中，导电性能最好，且物理化学性能稳定，不易氧化，硬度低，易变形，压紧后容易填充于法兰于电接触之间的空隙。所以电接触表面镀金不但能够降低接触电阻，而且能够长期工作。

所有外棱倒圆角，保证电接触外表面平滑，同时消除机械加工的尖点，从而避免尖点放电，倒角的尺寸根据实际需求确定。

实施例1

如图2所示，某脉冲功率装置的接地电感8共30匝，导线外径2.0mm，内径0.7mm，绕制于相应刻槽传输线绝缘子5的表面，槽宽5mm，槽深4mm；接地电感8的大端需要与传输线单元的金属外筒法兰6可靠电连接；接地电感8的小端需要与传输线单元的金属内筒法兰9可靠电连接。

本实施例中各参数如下：电连接总高10mm、直径为7mm，传输线相应位置开孔总高10mm、直径为8mm，因此电接触容易放置于传输线的相应孔内。

电连接的接触帽1尖头直径为4mm，与传输线内外筒表面接触。接触帽1的侧面开孔直径为2mm、深度为5mm，由于接地电感导线线芯直径为0.7mm，所以线芯容易插入接触帽1的孔4当中，并能够实现可靠焊接。

接触帽1内部中空，内直径为6₀+0.08mm、高度为3mm；底座2凸台的上部分外直径为6--0₀..104₅mm，高度为3mm，两者相匹配。

底座2的内径为4.8++0₀..1₀5₅mm、高度为4mm；弹簧3的外径为4.8--0₀..105₅mm、压缩后高度为4mm，因此弹簧3恰能容纳于底座2内部。弹簧3的材料为弹簧钢，丝径0.8mm，正常高度为6mm，完全压缩后高度3mm，小于底座2的内孔深度4mm。弹簧的劲度系数1000N/m。

具体实施时步骤如下：

首先将接地电感8绕制于传输线绝缘子5的槽内；

其次将接地电感8的大端导线留好长度，约5mm(与接触帽1表面的孔深相配)，剥掉外皮，并将导线插入接触帽1侧面的孔4内部，实施焊接；

第三，将底座2与弹簧3放入传输线5外边缘事先预留的孔内，再将第二步焊好的接触帽1扣上，尖头向外，此时便完成了接地电感8大端的电连接安装；

第四，参照以上第二、三步，完成接地电感8小端的电连接安装；

第五，将带有两套自紧式镀金可靠电接触的传输线绝缘子安装于传输线单元内部，通过对螺栓施加预紧力，便可以实现接地电感8与传输线单元金属外法兰6以及内法兰9之间的可靠电连接。

传输线外筒金属法兰6留16个M10的孔位，预紧力设为25N·m；内筒金属法兰9留有8个M6的孔位，预紧力设计为50N·m。按照以上参数设计的电接触，安装于传输线内外筒后，接触电阻实测在2.0～2.5mΩ，满足国标GBT15078-2008，可靠工作寿命超过100万脉冲，未发生放电。

Claims (1)

1.一种自紧式镀金电接触，其特征在于，所述电接触用于Tesla型脉冲功率装置中传输线内外筒之间的可靠连接；所述电接触包括接触帽(1)、底座(2)和弹簧(3)，弹簧(3)放置于接触帽(1)和底座(2)构成的空间内部；

所述接触帽(1)，为尖头圆柱状，尖头部分直径根据接触电阻要求而定，尖头部分用来与法兰接触；圆柱部分的外直径和高度与安装孔相配；圆柱部分的侧面留有焊接孔(4)，焊接孔(4)的内直径和深度须保证所连接导线能够可靠焊接；

所述接触帽(1)内部中空，内直径为φ1、留正公差，高度为H1，与底座(2)相配合；

所述底座(2)为凸台状，凸台上部分外直径为φ1、留负公差，高度为H1，用于与接触帽(1)相配；内直径为φ2、留正公差，内部高度为H2，用于容纳弹簧(3)；

所述弹簧(3)的包络直径为φ2、留负公差，压缩后高度为H2，能容纳于接触帽(1)和底座(2)所构成的空间内部；弹簧正常高度H3、丝径φ0，须根据接触电阻阻值而定；

所述接触帽(1)、底座(2)和弹簧(3)三部分表面均镀金，金层厚度均匀且大于20μm，以保证接触可靠和长寿命工作；

所述接触帽(1)、底座(2)的所有外棱倒圆角，以避免尖点放电。