一种基于热电制冷的高转速精密导电滑环

本技术属于连接器，具体地，涉及一种基于热电制冷的高转速精密导电滑环。

背景技术：

1、导电滑环是一种精密输电装置，用于实现两个相对旋转的机构之间的功率和信号传输，其设计旨在实现电传输和转动功能。导电滑环通过轴承支撑转动部分和静止部分，使其能够实现无限制的n±360°转动；功率和信号传输依赖于转动部分和静止部分之间的摩擦副。高转速精密导电滑环作为高科技产品，长期以来广泛应用于尖端科技领域，是各种高速涡轮测试转台、航空电机测试台和精密齿轮箱的关键组件。

2、高转速精密导电滑环主要由弹性材料-电刷、滑动触点表面材料-导电环、绝缘材料、粘结材料、支架、精密轴承、防尘罩及其他滑环辅助件等组成。滑环电刷采用贵金属合金材料，呈"ii"型与导电环环槽对称双接触，借助电刷的弹性压力与导电环环槽滑动接触来传递信号及电流。由于高速旋转会给摩擦副带来摩擦热量，若不对其进行控温处理，摩擦副轻则减少寿命，重则立刻烧毁。

3、现有技术的高转速精密导电滑环通常采用循环/自然风冷或循环油冷的技术方案对摩擦副进行控温处理。循环/自然风冷的冷却方式，使用大功率风扇或压缩气体对滑环摩擦副吹气降温，因此其摩擦副结构通常只能设计为开式结构，不具备防尘防水性能，使用环境要求较高，一旦摩擦副有冷凝水，易导致环与环之间信号短路；且循环/自然风冷换热能力和效率有限，不适用于万转每分钟以上的高速滑环设计。循环油冷的冷却方式，使用工业冷水机，在远端通过压缩机制冷循环的导热油，后通过泵输送给高速滑环，此种方式需要连接进出的两根导热油循环管路，造成滑环冷却舱体设计径向占用空间较大，对于一些狭小的系统安装空间难以应用；且由于在远端制冷控温，需对循环管路做周全的保温处理，工作量大。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种基于热电制冷的高转速精密导电滑环，采用封闭式冷却腔体，使得摩擦副具备防尘防水性能，同时，实现近端制冷控温，减少外围管路布局，缩小径向尺寸。

2、为实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案：一种基于热电制冷的高转速精密导电滑环，包括：高转速紧密滑环支架、热电制冷器、散热翅片、冷却腔室、压缩空气流道、外罩、摩擦副、由小轴和大轴套接组成的轴、小端轴承、大端轴承、卡盘盖和大端轴承盖，所述高转速紧密滑环支架上设有可拆卸的外罩，所述热电制冷器、散热翅片设置于高转速紧密滑环支架与外罩之间；所述高转速紧密滑环支架内设有轴，所述轴上设有摩擦副，所述摩擦副位于冷却腔室中；所述轴的小端通过小端轴承与高转速紧密滑环支架支承配合；所述轴的大端通过大端轴承与高转速紧密滑环支架支承配合；所述小端轴承的端盖与卡盘盖固定连接，且所述卡盘盖与外罩可拆卸连接，所述大端轴承与大端轴承盖固定连接；所述卡盘盖上设有压缩空气流道。

3、进一步地，所述热电制冷器有两台，通过霍尼韦尔相变导热片ptm7950与高转速紧密滑环支架固定连接，两台热电制冷器与摩擦副处于同一垂线上。

4、进一步地，每台热电制冷器通过霍尼韦尔相变导热片ptm7950与散热翅片固定连接。

5、进一步地，位于轴的大轴上套接动密封圈，所述动密封圈的外圈与高转速紧密滑环支架的内圈相接触，使得摩擦副所在的冷却腔室为密闭腔室，所述冷却腔室以导热油为媒介，将摩擦副浸于导热油中。

6、进一步地，所述冷却腔室的上端设有加注口，所述冷却腔室的下端设有排液口。

7、进一步地，位于轴的大轴上设有锁紧螺母，所述锁紧螺母与大端轴承的内圈连接。

8、进一步地，所述压缩空气流道包括：一路压缩空气进气端以及与一路压缩空气进气端连接的两路压缩空气出气端，其中，一路压缩空气出气端与位于上侧的散热翅片处于同一高度，另一路压缩空气出气端与位于下侧的散热翅片处于同一高度；所述压缩空气进气端与压缩空气泵的出口连接。

9、进一步地，所述外罩上设有排气孔。

10、与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

11、1、本实用新型基于热电制冷的高转速精密导电滑环中的冷却腔室为密闭腔室，使得处于冷却腔室中的摩擦副具有防尘防水性能，同时，能够保证摩擦副置于密封的冷却腔室中，使得摩擦副的温度与室温相接近；

12、2、本实用新型基于热电制冷的高转速精密导电滑环中的热电制冷器，利用帕尔贴效应，使贴在高转速紧密滑环支架上的那一面进行制冷控温，使得热电制冷器的制冷部位接近于发热的摩擦副，能够实现近端制冷控温，避免像油冷技术那样采用“远距离”输送管道对摩擦副降温，减少外围管路布局，不需要对管路进行保温处理；

13、3、本实用新型基于热电制冷的高转速精密导电滑环中的压缩空气流道，仅需要一路压缩空气，对贴在热电制冷器上方的散热翅片进行散热，无需保温措施，缩小了高转速精密导电滑环的径向尺寸，以更紧凑的布局方案实现对摩擦副的制冷温控。

技术特征：

1.一种基于热电制冷的高转速精密导电滑环，其特征在于，包括：高转速紧密滑环支架（1）、热电制冷器（2）、散热翅片（3）、冷却腔室（4）、压缩空气流道（5）、外罩（6）、摩擦副（7）、由小轴和大轴套接组成的轴（8）、小端轴承（9）、大端轴承（10）、卡盘盖（11）和大端轴承盖（12），所述高转速紧密滑环支架（1）上设有可拆卸的外罩（6），所述热电制冷器（2）、散热翅片（3）设置于高转速紧密滑环支架（1）与外罩（6）之间；所述高转速紧密滑环支架（1）内设有轴（8），所述轴（8）上设有摩擦副（7），所述摩擦副（7）位于冷却腔室（4）中；所述轴（8）的小端通过小端轴承（9）与高转速紧密滑环支架（1）支承配合；所述轴（8）的大端通过大端轴承（10）与高转速紧密滑环支架（1）支承配合；所述小端轴承（9）的端盖与卡盘盖（11）固定连接，且所述卡盘盖（11）与外罩（6）可拆卸连接，所述大端轴承（10）与大端轴承盖（12）固定连接；所述卡盘盖（11）上设有压缩空气流道（5）。

2.根据权利要求1所述的一种基于热电制冷的高转速精密导电滑环，其特征在于，所述热电制冷器（2）有两台，通过霍尼韦尔相变导热片ptm7950与高转速紧密滑环支架（1）固定连接，两台热电制冷器（2）与摩擦副（7）处于同一垂线上。

3.根据权利要求2所述的一种基于热电制冷的高转速精密导电滑环，其特征在于，每台热电制冷器（2）通过霍尼韦尔相变导热片ptm7950与散热翅片（3）固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于热电制冷的高转速精密导电滑环，其特征在于，位于轴（8）的大轴上套接动密封圈（14），所述动密封圈（14）的外圈与高转速紧密滑环支架（1）的内圈相接触，使得摩擦副（7）所在的冷却腔室（4）为密闭腔室，所述冷却腔室（4）以导热油为媒介，将摩擦副（7）浸于导热油中。

5.根据权利要求4所述的一种基于热电制冷的高转速精密导电滑环，其特征在于，所述冷却腔室（4）的上端设有加注口（41），所述冷却腔室（4）的下端设有排液口（42）。

6.根据权利要求1所述的一种基于热电制冷的高转速精密导电滑环，其特征在于，位于轴（8）的大轴上设有锁紧螺母（13），所述锁紧螺母（13）与大端轴承（10）的内圈连接。

7.根据权利要求1所述的一种基于热电制冷的高转速精密导电滑环，其特征在于，所述压缩空气流道（5）包括：一路压缩空气进气端以及与一路压缩空气进气端连接的两路压缩空气出气端，其中，一路压缩空气出气端与位于上侧的散热翅片（3）处于同一高度，另一路压缩空气出气端与位于下侧的散热翅片（3）处于同一高度；所述压缩空气进气端与压缩空气泵的出口连接。

8.根据权利要求1所述的一种基于热电制冷的高转速精密导电滑环，其特征在于，所述外罩（6）上设有排气孔（15）。

技术总结本技术公开了一种基于热电制冷的高转速精密导电滑环，高转速紧密滑环支架上设有可拆卸的外罩，热电制冷器、散热翅片设置于高转速紧密滑环支架与外罩之间；高转速紧密滑环支架内设有轴，轴上设有摩擦副，摩擦副位于冷却腔室中；轴的小端通过小端轴承与高转速紧密滑环支架支承配合；轴的大端通过大端轴承与高转速紧密滑环支架支承配合；小端轴承的端盖与卡盘盖固定连接，且卡盘盖与外罩可拆卸连接，大端轴承与大端轴承盖固定连接；卡盘盖上设有压缩空气流道。本技术采用封闭式冷却腔体，使得摩擦副具备防尘防水性能，同时，实现近端制冷控温，减少外围管路布局，缩小径向尺寸。技术研发人员：陆宇凌,许有熊,袁一洋,周海亮受保护的技术使用者：南京工程学院技术研发日：20240429技术公布日：2024/12/23