CN117293615B - 基于金属纤维编织电刷的数百kA级脉冲电流旋转传输装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于金属纤维编织电刷的数百kA级脉冲电流旋转传输装置，涉及脉冲大电流旋转传输装置领域，特别涉及数百kA级以上脉冲大电流领域。该装置主要有转子侧、定子侧、金属纤维编织电刷、压力机构和驱动机构。金属纤维编织电刷固定在定子侧的凹槽中，尾端金属纤维编织电刷刷辫固定在定子侧电极上，金属纤维编织电刷前端编织头与转子侧环形电极接触。压力机构固定在金属纤维编织电刷尾部，提供初始高于8kN的高压紧力使金属纤维编织电刷与转子侧环形电极紧密接触。驱动机构驱动转子侧沿金属纤维编织电刷端面滑动。本发明主要应用于数百kA级脉冲大电流放电的旋转传输装置的通路形成。
Description
技术领域
本发明属于脉冲大电流旋转传输装置，具体涉及基于金属纤维编织电刷的数百kA级脉冲电流旋转传输装置领域。
背景技术
在脉冲大电流放电过程中，大多采用较大截面的柔性电缆将电源与负载连接，但有些负载会处于运动状态。柔性电缆的体积与重量较大，扭转与弯折均会对电缆的寿命产生较大影响，此时负载与电源难以产生大范围的相对运动。采用拖链方式只能满足负载在较小范围内的运动，且电缆长度的增加降低了系统效率。利用导电滑环的形式可以使负载产生N×360°的旋转，但导电滑环通常采用碳刷作为电刷材料，碳刷中的碳在脉冲大电流放电过程中会产生热损伤，在接触表面形成孔洞，单电刷通流能力弱，无法完成数百kA的脉冲大电流通流；另外，碳刷还存在高摩擦力、高磨损、高接触电阻的缺陷，在脉冲大电流放电过程中可靠性较低。因此，需要开发一种通流稳定性高的脉冲大电流旋转传输装置，实现在负载运动条件下的脉冲大电流导通。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种数百kA量级脉冲大电流旋转传输装置，其为多路负载运动条件下脉冲大电流传输的旋转传输装置，金属编制纤维电刷具有摩擦力小、磨损低、接触电阻低的特点，同时金属纤维能够自由弯曲，保证大部分金属纤维尖端或接触点能与转子端电极表面有效接触，增大实际通流面积，在压力机构提供的高于8kN的高压紧力下，可实现负载运动条件下的数百kA级的脉冲大电流稳定导通。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
基于金属纤维编织电刷的数百kA级脉冲电流旋转传输装置，应用于脉冲大电流传输过程中，包括转子侧、定子侧、金属纤维编织电刷、压力机构和驱动机构。所述转子侧电极为环状结构，转子侧阴极、阳极环状电极共心，外径相同；所述定子侧为环状结构，定子侧单组电极为“三明治”结构，定子侧阳极电极、定子侧阴极电极分别位于定子侧中间绝缘板上下两侧，沿圆周均匀分布在定子侧环形绝缘支架外侧；所述金属纤维编织电刷尾部的金属纤维编织电刷刷辫固定定子侧电极上，金属纤维编织电刷金属外壳固定在定子侧环形绝缘支架的凹槽中，金属纤维编织电刷前端编织头与转子侧环形电极接触，转子侧通过驱动机构转动，使转子侧环形电极与金属纤维编织电刷前端编织头相对滑动；所述金属纤维编织电刷前端编织头与转子侧环形电极外侧弧面尺寸配合，在压力机构的作用下，金属纤维编织电刷前端编织头金属丝被压缩，导电面积增大，接触应力均匀，保证脉冲大电流放电过程中具有良好的接触状态。
进一步地，所述脉冲大电流每路单独供电，通路数量大于或等于1。
进一步地，所述定子侧与转子侧每路均分为阴极电极与阳极电极，总回路数大于或等于1。
进一步地，所述转子侧包括转子侧阳极电极、转子侧中间绝缘板、转子侧阴极电极。
进一步地，所述定子侧包括定子侧环形绝缘支架、定子侧阳极电极、定子侧中间绝缘板、定子侧阴极电极。
进一步地，所述金属纤维编织电刷固定在定子侧凹槽中，在阴极、阳极分别成对布置，每回路组数大于或等于1。
进一步地，所述压力机构设置在定子侧，固定在金属纤维编织电刷尾部，提供恒定的高于8kN的高压紧力，保证良好的接触状态。
进一步地，阳极回路的压力机构、阳极回路的金属纤维编织电刷、转子侧阳极电极位于同一水平面上，阴极回路的压力机构、阴极回路的金属纤维编织电刷、转子侧阴极电极位于同一水平面上。
进一步地，脉冲电流流经定子侧阳极电极、阳极金属纤维编织电刷刷辨、阳极金属纤维编织电刷金属外壳、阳极金属纤维编织电刷前端编织头、转子侧阳极电极送至负载，再经由转子侧阴极电极、阴极金属纤维编织电刷前端编织头、阴极金属纤维编织电刷金属外壳、阴极金属纤维编织电刷刷辨、定子侧阴极电极形成回路；驱动机构驱动转子侧运动，转子侧电极与金属纤维编织电刷前端编织头相对运动，接触状态良好。
有益效果：
本发明的基于金属纤维编织电刷的数百kA级脉冲电流旋转传输装置，通过将金属纤维编织电刷与导电滑环相结合，实现运动过程中的大电流脉冲放电，解决了拖链结构下转动范围不足，电缆长度增加导致重量增加、系统效率降低等问题，同时结合金属纤维编织电刷摩擦力小、磨损低、接触电阻低、实际通流面积大的优点，在压力机构提供的高于8kN的高压紧力下，可实现负载运动条件下的数百kA量级脉冲大电流稳定导通。
附图说明
图1为本发明的基于金属纤维编织电刷的数百kA级脉冲电流旋转传输装置整体结构示意图；
图2为本发明的装置在金属纤维编织电刷处的纵向剖面图；
图3为本发明的定子侧纵向剖面图；
图4为本发明的金属纤维编织电刷结构示意图；
附图标记如下：
1.转子侧；2.定子侧；3.金属纤维编织电刷；4.压力机构；5.驱动机构；6.转子侧阳极电极；7.转子侧中间绝缘板；8.转子侧阴极电极；9.定子侧环形绝缘支架；10.定子侧阳极电极；11.定子侧中间绝缘板；12.定子侧阴极电极；13.金属纤维编织电刷前端编织头；14.金属纤维编织电刷金属外壳；15.金属纤维编织电刷刷辫。
具体实施方式
以下结合附图及具体的实施方式，对本发明进一步详细说明。
以1个负载通路、1个输入电缆为实例，本发明的基于金属纤维编织电刷的数百kA级脉冲电流旋转传输装置包括转子侧1、定子侧2、金属纤维编织电刷3、压力机构4和驱动机构5五大部分，其中转子侧1、定子侧2、金属纤维编织电刷3与压力机构4分布在同一轴线，阳极通路与阴极通路部件分别位于同一水平面上，压力机构4固定在定子侧2，金属纤维编织电刷3在定子侧2凹槽中可沿径向运动，驱动机构5驱动转子侧1绕同一轴线转动。
转子侧1从上到下分别为转子侧阳极电极6、转子侧中间绝缘板7、转子侧阴极电极8，转子侧阳极电极6与转子侧阴极电极8外侧弧面保持较高的光洁度，便于金属纤维编织电刷前端编织头13与电极保持良好接触并降低滑动摩擦力。驱动机构5固定在转子侧1上方。
定子侧2外侧从上到下分别为定子侧阳极电极10、定子侧中间绝缘板11、定子侧阴极电极12，外侧的定子侧阳极电极10、定子侧中间绝缘板11、定子侧阴极电极12整体固定在定子侧环形绝缘支架9的安装凹槽内。
金属纤维编织电刷3从外向内分别为金属纤维编织电刷刷辫15、金属纤维编织电刷金属外壳14、金属纤维编织电刷前端编织头13，金属纤维编织电刷前端编织头13一端固定在定子侧2电极上，另一端固定在金属纤维编织电刷金属外壳14尾端，金属纤维编织电刷金属外壳14放置在定子侧2凹槽中，可进行径向滑动，金属纤维编织电刷前端编织头13焊接在金属纤维编织电刷金属外壳14内，并露出一部分，金属纤维编织电刷前端编织头13与转子侧1电极外侧接触并进行相对滑动。
压力机构4固定在定子侧2凹槽中，压力机构4顶在金属纤维编织电刷金属外壳14后端，为金属纤维编织电刷3提供恒定的高压紧力，使金属纤维编织电刷前端编织头13与转子侧1电极外侧产生良好接触，同时可以推动金属纤维编织电刷3提供磨损长度的补偿。
本发明的基于金属纤维编织电刷的数百kA级脉冲电流旋转传输装置工作流程如下：
脉冲电流流经定子侧阳极电极10、阳极的金属纤维编织电刷刷辨15、阳极的金属纤维编织电刷金属外壳14、阳极的金属纤维编织电刷前端编织头13、转子侧阳极电极6送至负载，再经由转子侧阴极电极8、阴极的金属纤维编织电刷前端编织头13、阴极的金属纤维编织电刷金属外壳14、阴极的金属纤维编织电刷刷辨15、定子侧阴极电极12形成回路；驱动机构5驱动转子侧1运动，转子侧电极与金属纤维编织电刷前端编织头13相对运动，接触状态良好。
上面结合说明书附图对本发明实施例进行了说明，但本发明不受上述实施例的限制，可以在权利要求的范围内改动，如果本发明技术方案的启发下做的改变，替代，组合，简化，而并非实质性的改变，只要符合本发明的目的，不背离本发明的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.基于金属纤维编织电刷的数百kA级脉冲电流旋转传输装置，其特征在于：应用于脉冲大电流传输过程中，包括转子侧（1）、定子侧（2）、金属纤维编织电刷（3）、压力机构（4）和驱动机构（5）；所述转子侧（1）的电极为环状结构，转子侧阳极电极（6）、转子侧阴极电极（8）共心，外径相同；所述定子侧（2）为环状结构，定子侧单组电极为“三明治”结构，定子侧阳极电极（10）、定子侧阴极电极（12）分别位于定子侧中间绝缘板（11）上下两侧，沿圆周均匀分布在定子侧环形绝缘支架（9）外侧；所述金属纤维编织电刷（3）尾部的金属纤维编织电刷刷辫（15）固定在定子侧（2）电极上，金属纤维编织电刷金属外壳（14）固定在定子侧环形绝缘支架（9）的凹槽中，金属纤维编织电刷前端编织头（13）与转子侧（1）的环形电极接触，转子侧（1）通过驱动机构（5）转动，使转子侧（1）的环形电极与金属纤维编织电刷前端编织头（13）相对滑动；所述金属纤维编织电刷前端编织头（13）与转子侧（1）的环形电极外侧弧面尺寸配合，在压力机构（4）的作用下，金属纤维编织电刷前端编织头（13）的金属丝被压缩，导电面积增大，接触应力均匀，保证脉冲大电流放电过程中具有良好的接触状态；
所述压力机构（4）设置在定子侧（2），固定在金属纤维编织电刷（3）尾部，提供恒定的高于8kN的高压紧力，保证良好的接触状态；
阳极回路的压力机构（4）、阳极回路的金属纤维编织电刷（3）、转子侧阳极电极（6）位于同一水平面上，阴极回路的压力机构（4）、阴极回路的金属纤维编织电刷（3）、转子侧阴极电极（8）位于同一水平面上；
脉冲电流流经定子侧阳极电极（10）、阳极的金属纤维编织电刷刷辫（15）、阳极的金属纤维编织电刷金属外壳（14）、阳极的金属纤维编织电刷前端编织头（13）、转子侧阳极电极（6）送至负载，再经由转子侧阴极电极（8）、阴极的金属纤维编织电刷前端编织头（13）、阴极的金属纤维编织电刷金属外壳（14）、阴极的金属纤维编织电刷刷辫（15）、定子侧阴极电极（12）形成回路；驱动机构（5）驱动转子侧（1）运动，转子侧阳极电极（6）及转子侧阴极电极（8）与对应的金属纤维编织电刷前端编织头（13）相对运动，接触状态良好。
2.根据权利要求1所述的基于金属纤维编织电刷的数百kA级脉冲电流旋转传输装置，其特征在于，所述脉冲大电流每路单独供电，通路数量大于或等于1。
3.根据权利要求1所述的基于金属纤维编织电刷的数百kA级脉冲电流旋转传输装置，其特征在于，所述定子侧（2）与转子侧（1）的每路均分为阴极电极与阳极电极，总回路数大于或等于1。
4.根据权利要求1所述的基于金属纤维编织电刷的数百kA级脉冲电流旋转传输装置，其特征在于，所述转子侧（1）包括转子侧阳极电极（6）、转子侧中间绝缘板（7）、转子侧阴极电极（8）。
5.根据权利要求1所述的基于金属纤维编织电刷的数百kA级脉冲电流旋转传输装置，其特征在于，所述定子侧（2）包括定子侧环形绝缘支架（9）、定子侧阳极电极（10）、定子侧中间绝缘板（11）、定子侧阴极电极（12）。
6.根据权利要求1所述的基于金属纤维编织电刷的数百kA级脉冲电流旋转传输装置，其特征在于，所述金属纤维编织电刷（3）固定在定子侧（2）凹槽中，在阴极、阳极分别成对布置，每回路组数大于或等于1。
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