旋转轴类电传导结构设计

黎联杰　颜君波　何宽顺　周光华

摘 要：旋转轴类的电传导结构是实现电流稳定传送到旋转轴端的关键技术，是实现通过旋转轴类稳定应用电能的关键因素。本文针对目前旋转轴类的电传导接触结构存在的问题，设计一种电传导结构简洁可调、能够传导大电流（100A-200A）、传导电能力强、传导电性稳定性好的机构，同时提供一种应用于旋转轴类的电传导结构的设计思路。通过实际的应用了旋转轴类大电流传导要求的传导能力强、导电稳定性等功能。

0 引言：

目前相关行业中通过旋转轴类应用电能的技术广泛，主要应用于电机传动、电阻加热等领域，但是普遍存在传导电的机构结构复杂、不易维护、稳定性差等缺点，特别是大电流传导电过程中容易出现接触不良，将会引发严重的发热、打火造成设备损坏的问题;同时传统的电传导结构非常复杂，应用场合受限制，特别是在非标行业的应用造成很大影响。针对上述存在的问题，设计出一套传导能力强、导电稳定性好、结构简洁、机构可调的电传导结构，同时提供了设计过程的思路以供参考。

1.旋转轴类的电传导结构的设计原理.

旋转轴类传导和应用电能是在旋转状态下进行的，因此对于大电流的传导，必须满足电刷与旋转轴接触紧密、接触面积大、磨损低、接触压力可调等。电刷材料和电传导的结构，是实现上述性能的关键因素。

2.设计步骤

2.1 电刷材料

电刷用于实现与旋转导电轴直接接触传导电能的作用，需满足导电、耐磨、润滑等方面的性能要求，本机构采用J164高铜电刷（含碳量20%）。

2.2 电刷设计：

电刷中与旋转轴接触的圆弧面参数是电刷设计的关键，其设计的主要依据包括传导电流大小、电刷数量、旋转导电轴直径大小和传动类型（主动或被动），电刷与旋转导电轴的配合如图1所示。图二是本机构设计过程中所做的相关试验数据。根据试验的运行情况，综合电刷发热大小和旋转轴的运行阻力，我们选择了尺寸为60x30x25 接触面圆弧为R17的电刷。

3、设计与功能分析

3.1 电传导结构主要由电刷槽、电刷槽固定座、电刷槽调节板组成，其主要的设计要点是保证机构能够通过机构上的相关结构达到竖直和水平调节电刷的功能。竖直调节是为了调整圆弧中心与旋转导电轴中心在一条直线上，水平调节为了使得电刷的圆弧面能够准切合旋转导电轴径向表面，同时调节压在旋转导电轴表面的压紧力。

3.2  电刷槽作用是靠自身弹压片弹力压紧电刷保证电刷圆弧面能压紧旋转导电轴的外表面，同时调整电刷槽达到调节电刷槽的与旋转导电轴水平距离，从而实现调整电刷在旋转轴表面的压力。电刷槽的内部与电刷表面配合需有0.1-0.2mm的间隙，保证电刷槽的压紧弹片能够顺滑的把力传送到电刷上。

3.3 电刷槽调节座的作用是为了使得电刷与其它部分绝缘，采用环氧板材料加工，通过调节座子上的调节螺杆固定孔的松紧，使电刷槽水平移动;同时连接和固定电刷槽调节块。

3.4  电刷槽调节板作用是固定电刷接触结构，通过调節电刷槽的U型槽的螺钉锁紧移动调节板的位置，带动电刷接触结构整体竖直运动，调节电刷的竖直方向位置，同时作为整体方便拆装。

4.结语

电传导结构的设计和应用过程中，我们在材料选型、结构稳定性设计、机构模块化设计中做了大量的试验和尝试，设计过程对电流传导过程中出现的问题进行了优化，本套机构达到了良好的电传导的效果，为非标的旋转轴类电传导应用提供一定的参考借鉴意义。

参考文献：

[1] 杨叔子.机械加工工艺师手册[M].北京：机械工业出版社，2001.

[2] 陈云; 黄龙飞; 龚进峰; 张惠忠. 基于结构分析的大电流接触面导电稳定性优化.机电一体化，2017，04：60-63.

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