一种快拆式多电接触结构复合滑环高压试验装置的制作方法

本技术涉及高压大功率电旋转传输，特别是涉及一种快拆式多电接触结构复合滑环高压试验装置。

背景技术：

1、导电滑环是通过弹性电接触结构在导电环道内的滑动电接触实现两个相对旋转部件之间电流、信号传输的重要装置，而电接触结构是此类旋转导电滑环的核心部件。

2、目前，导电滑环在高压传输领域产品安全性和可靠性不高，导致核心技术均被国外垄断，且国内对大功率电旋转传输研究相对较少，并且现有35kv级高压绝缘结构普通试验无法实现验证，且不能模拟大功率导电滑环的高压绝缘需求，需开发一种实验装置来验证它，并确定35kv级高压条件下绝缘安全间距，既可以保障35kv级高压传输可靠性和安全性，有可以有针对性的选择不同绝缘间距，以提高整机的系统经济性和安全性；

3、同时，目前大功率传输典型结构有π型电接触结构、鳄鱼嘴电接触结构和滚环电接触结构，未能同种工况下，实际验证不同电接触结构的高压绝缘特性，也制约了导电滑环的设计，为了验证不同结构的高压可靠性和安全性，需在同一工况下，进行对比试验和验证。因此，设计出一种快拆式多电接触结构复合滑环高压试验装置对指导导电滑环结构设计具有极其重要的意义。

技术实现思路

1、本实用新型的目的就在于提供一种快拆式多电接触结构复合滑环高压试验装置，该装置集π型电接触结构、鳄鱼嘴电接触结构、滚环电接触结构于一体，通过绝缘间距计算及结构布局设计，可以验证在同一状态下（35kv/640a）三种不同电接触结构的高压载流特性。同时，装置采用双轴承结构（交叉圆柱滚子轴承和转盘轴承）及花键快拆结构设计，便于拆卸安装及转移走线缠绕位置至外部，防止线路在旋转过程中发生缠绕及断裂，进而保证大功率导电滑环电旋转传输的安全性及可靠性。

2、本实用新型的目的是这样实现的：

3、一种快拆式多电接触结构复合滑环高压试验装置，由驱动平台和多层滑环组件两大部分组成，所述的驱动平台起支撑及驱动作用，多层滑环组件为核心部件；其中：

4、驱动平台包含驱动台面、交叉圆柱滚子轴承、驱动齿轮、从动齿轮、花键筒、永磁同步伺服电机、行星减速机、电机支架、齿轮保护支架、隔线板、调平垫脚等。驱动台面通过焊接方式设计成方形四脚支架结构，增加驱动平台的承重强度，进一步的，在驱动台面中心孔处安装交叉圆柱滚子轴承，交叉圆柱滚子轴承内圈与花键筒一端通过螺钉连接，花键筒底部与从动齿轮连接，从动齿轮与驱动齿轮啮合，驱动齿轮通过行星减速机及永磁同步伺服电机带动从动齿轮运动，从而实现扭矩的传递。行星减速机的一端与永磁同步伺服电机连接，另一端固定在电机支架上，隔线板安装在从动齿轮底部，滑环线缆穿过隔线板上的穿线孔至外部，避免在运动过程中相互缠绕，齿轮保护支架套装在从动齿轮下方，电机支架和齿轮保护支架均固定在驱动台面底面，起保护作用。驱动平台主要起支撑及驱动作用。

5、多层滑环组件由安装底座、转盘轴承、转子基板、绝缘子转接座、第一绝缘子、第二绝缘子、第三绝缘子、电推环片组件、鳄鱼嘴环片组件、第一立柱、第二立柱、滚环拨叉、滚环组件、滚环固定支架、滚环支撑板、滚环固定座、顶部加强板、顶部盖板、第一侧盖板、第二侧盖板、花键头、转接铜排、紫铜排防护套、透视窗、铜排辅助支架等组成。转盘轴承的外圈通过螺钉固定在安装底座上，内圈两端分别与转子基板和花键头连接固定。在该组件纵向方向上，由下至上，依次为电推环片组件、三组鳄鱼嘴环片组件、滚环组件，三种组件的结构形式分别为π型电接触结构、鳄鱼嘴电接触结构、滚环电接触结构，进一步的，组件与组件之间通过设计三种不同绝缘间距的绝缘子相互连接，分别是：第一绝缘子，绝缘长度为180mm；第二绝缘子，绝缘长度为240mm；第三绝缘子，绝缘长度为300mm。具体连接方式如下，转子基板上均布四个绝缘子转接座，电推环片组件的转子环片底部与绝缘子转接座之间通过四个第三绝缘子间隔连接，电推环片组件的转子环片顶部与鳄鱼嘴环片组件的转子环片底部之间采用四个第三绝缘子间隔连接，三组鳄鱼嘴环片组件两两之间分别间隔设有四个第二绝缘子及四个第一绝缘子，鳄鱼嘴环片组件的转子环片顶部与滚环组件之间通过四个第三绝缘子间隔连接，共同构成一种多电接触结构复合滑环。在横向方向上，电推环片组件、鳄鱼嘴环片组件及滚环组件均通过螺钉固定在第一立柱上，安装底座、第一立柱、第二立柱、顶部盖板、第一侧盖板、第二侧盖板及透视窗等共同构成多层滑环组件的外框。

6、在传输35kv额定电压条件下，多层滑环组件中三种不同绝缘间距的设计如下：

7、在环路与环路之间，简化为两个平板之间电场强度：

8、emax=u/d=35kv/30=1.1kv/cm，远小于空气的场强为10kv/cm；

9、在环路之间，属于两个同心圆之间的场强：

10、emax=eu/r=1.89×35/(74/2)=1.8kv/cm（其中e=r外半径/r内半径），小于空气的场强为10kv/cm。

11、通过计算分析，可以确定多层滑环组件中的环与环之间最小绝缘间距为180mm，通过设计三种不同绝缘间距的绝缘子（第一绝缘子，绝缘长度为180mm；第二绝缘子，绝缘长度为240mm；第三绝缘子，绝缘长度为300mm）来进一步验证在单环路电流640a、额定电压35kv三种不同电接触结构的高压载流特性，填补了模拟大功率导电滑环的高压绝缘需求的技术空白。

12、驱动平台上的花键筒和多层滑环组件中的花键头之间相互配合，实现快拆功能，便于驱动台面重复安装使用。

13、该装置采用交叉圆柱滚子轴承及转盘轴承双轴承结构形式，既具有足够机械强度、能满足海洋环境条件的密封功能，同时与花键的协同作用可以转移走线缠绕位置至装置外部，防止线路在滑环旋转过程中发生缠绕甚至断裂。

14、本实用新型具有以下优点：

15、1.该装置集π型电接触结构、鳄鱼嘴电接触结构、滚环电接触结构于一体，通过绝缘间距计算及结构布局设计，可以验证在同一状态下（35kv/640a）三种不同电接触结构的高压载流特性，而现有高压绝缘结构普通试验无法去验证，从而填补了模拟大功率导电滑环转动时，高压绝缘需求的技术空白；

16、2.电接触结构在试验后，设计观察窗口，可便于观察，同时，拆解观察窗口后，便于对电接触结构进行更换。

17、3.该装置采用双轴承结构及花键快拆结构设计，不仅能满足海洋环境条件的密封功能，而且便于拆卸安装及转移滑环线缆缠绕位置至外部，防止线路在旋转过程中缠绕断裂，进而保证大功率导电滑环电旋转传输的安全性及可靠性。

技术特征：

1.一种快拆式多电接触结构复合滑环高压试验装置，其特征在于，包括驱动平台和多层滑环组件；所述的驱动平台起支撑及驱动作用，多层滑环组件为核心部件，具体如下：

2.根据权利要求1所述的一种快拆式多电接触结构复合滑环高压试验装置，其特征在于，所述装置集π型电接触结构、鳄鱼嘴电接触结构、滚环电接触结构于一体，通过设计三种不同绝缘间距的绝缘子，第一绝缘子(22)绝缘长度为180mm；第二绝缘子(21)绝缘长度为240mm；第三绝缘子(17)绝缘长度为300mm，验证在单环路电流640a、额定电压35kv下三种不同电接触结构的高压载流特性。

3.根据权利要求1所述的一种快拆式多电接触结构复合滑环高压试验装置，其特征在于，所述驱动平台上的花键筒(8)和多层滑环组件中的花键头(10)之间相互配合，实现快拆功能，便于驱动台面(3)重复安装使用。

4.根据权利要求1所述的一种快拆式多电接触结构复合滑环高压试验装置，其特征在于，所述装置采用交叉圆柱滚子轴承(9)及转盘轴承(14)双轴承结构形式。

技术总结本技术提供一种快拆式多电接触结构复合滑环高压试验装置，包括驱动台面、交叉圆柱滚子轴承、驱动齿轮、从动齿轮、花键筒、安装底座、转盘轴承、第一绝缘子、第二绝缘子、第三绝缘子、电推环片组件、鳄鱼嘴环片组件、滚环组件、花键头、转接铜排等。所述装置集π型电接触结构、鳄鱼嘴电接触结构、滚环电接触结构于一体，通过绝缘间距计算及结构布局设计，可验证在同一状态下三种不同电接触结构的高压载流特性，填补了模拟大功率导电滑环的高压绝缘需求的技术空白。同时，所述装置采用双轴承结构及花键快拆结构设计，便于拆卸安装及转移线缆缠绕位置至外部，防止线路缠绕断裂，进而保证大功率导电滑环电旋转传输的安全性及可靠性。技术研发人员：朱韵伊,帅高鹏,叶佳钰,吴海燕,吴海红,刘晓华受保护的技术使用者：中船九江海洋装备（集团）有限公司技术研发日：20231027技术公布日：2024/7/25