CN113454351A - 接触垫片和包括这种垫片的用于电流传递的装置 - Google Patents

Abstract

一种接触垫片，包括：金属板，该金属板由第一面和第二面以及外围边缘限定，该金属板具有延伸贯通该金属板的孔，该孔由该板的孔边缘限定；该垫片还包括以下项中的至少一项：(a)多个内部狭槽，每个内部狭槽从所述第一面延伸贯通所述板到达所述第二面，并且从孔边缘向外围边缘部分地延伸；以及(b)多个外部狭槽，每个外部狭槽从所述第一面延伸贯通所述板到达所述第二面，并且从外围边缘向孔边缘部分地延伸。

Description

接触垫片和包括这种垫片的用于电流传递的装置

技术领域

本发明涉及一种接触垫片。更具体地但非排它地，本发明涉及一种接触垫片，该接触垫片包括由外围边缘限定的金属板，该板具有延伸贯通该板的孔，该金属板包括多个狭槽，所述多个狭槽从外围边缘向所述孔部分地延伸，或从所述孔向外围边缘部分地延伸，或它们的混合。本发明还涉及一种用于电流传递的装置。更具体地但非排它地，本发明涉及一种用于电流传递的装置，该装置包括第一和第二间隔开的导电构件，以及夹在该第一导电构件和该第二导电构件之间的接触垫片。

背景技术

通常期望将电流从一个导电构件传递到另一个导电构件，其中这些构件中的一个构件相对于另一个构件旋转。对于小的旋转角度，可以使用柔性连接器。对于大的旋转角度这是困难的，而对于持续旋转则是不可能的。

在持续旋转的情况下，将导电垫片夹在两个导电构件之间是已知的。对于大电流应用，通常对于超过大约10000安培的电流而言，该布置具有许多缺点。尽管垫片基本上是平坦的，但是它倾向于仅在很少的离散接触点处接触每个构件。这导致高的接头电阻，高的接头电阻继而引起过热。此外，在这些接触点处的电流收缩在垫片和构件之间引起排斥力。需要大的弹力来维持垫片与构件接触。这通常是通过对垫片进行压缩来实现的。然而，已知的垫片在中间压缩点的区域中施加最大的恢复弹力，其从该点开始急剧下降。因此，由垫片施加的弹力可能难以控制，并且如果垫片在使用中受到压缩，则弹力可能会发生变化。

本发明试图克服现有技术的问题。

发明内容

因此，在第一方面中，本发明提供了一种接触垫片，该接触垫片包括：

金属板，该金属板由第一面和第二面以及外围边缘限定，该金属板具有延伸贯通该金属板的孔，该孔由板的孔边缘限定；

该垫片还包括以下项中的至少一项：

(a)多个内部狭槽，每个内部狭槽从第一面延伸贯通该板到达第二面，并且从孔边缘向外围边缘部分地延伸；以及

(b)多个外部狭槽，每个外部狭槽从第一面延伸贯通该板到达第二面，并且从外围边缘向孔边缘部分地延伸。

垫片中的狭槽将垫片划分成多个指状部。在使用中，每个指状部独立地接触相邻的构件，这迫使从中心孔流过垫片到达外围边缘的电流在多个平行的径向路径中流动。这显著减少了垫片和构件之间的接触部位处的热量。也显著减小了由于电流收缩而引起的排斥力。此外，随着垫片被压缩，指状部倾向于扭曲。这产生恢复弹力，该恢复弹力大致线性地取决于垫片的压缩程度。

优选地，接触垫片包括多个内部狭槽。

优选地，内部狭槽围绕孔边缘均等地间隔开。

优选地，接触垫片包括多个外部狭槽。

优选地，外部狭槽围绕外围边缘均等地间隔开。

优选地，接触垫片包括多个内部狭槽和多个外部狭槽，所述内部狭槽和外部狭槽相互交错。

优选地，内部狭槽围绕孔边缘均等地间隔开，并且外部狭槽围绕外围边缘均等地间隔开，每个内部狭槽与相邻的外部狭槽均等地间隔开，反之亦然。

优选地，金属板是截头圆锥形的。

优选地，接触垫片还包括涂覆金属板的导电涂层，该涂层的电导率高于金属板的电导率。

在本发明的另一方面中，提供了一种用于电流传递的装置，该装置包括：

第一导电构件；

第二导电构件，该第二导电构件与第一导电构件间隔开；

第二构件适于绕旋转轴线相对于第一构件旋转；以及，

根据权利要求1至9中的任一项所述的接触垫片，该接触垫片夹在第一构件和第二构件之间，并且所述旋转轴线穿过所述孔，所述外围边缘紧靠一个构件，并且所述孔边缘紧靠另一个构件。

优选地，该装置还包括第三导电构件，该第三导电构件布置在第二导电构件的与第一导电构件相反的一侧上；以及，

根据权利要求1至9中的任一项所述的另一接触垫片，该另一接触垫片夹在所述第二构件和所述第三构件之间，且所述旋转轴线穿过所述孔，该另一接触垫片的外围边缘紧靠所述第二构件和所述第三构件中的一个，并且该另一接触垫片的孔边缘紧靠所述第二构件和所述第三构件中的另一个。

优选地，该装置还包括旋转轴，该旋转轴从第一构件沿着旋转轴线延伸穿过第二构件中的孔到达第三构件。

优选地，第二构件是轮。

优选地，该装置还包括电流源，该电流源连接到第一构件和第二构件中的一个。

优选地，该装置还包括负载，该负载连接到第一构件和第二构件中的另一个。

附图说明

现在将参考附图仅以举例的方式且不以任何限制性意义描述本发明，在附图中：

图1以透视图示出了根据本发明的接触垫片；

图2以平面图示出了图1的接触垫片；

图3示出了根据本发明的用于电流传递的装置；以及

图4以横截面示出了根据本发明的用于电流传递的装置的另一实施例。

具体实施方式

图1中示出了根据本发明的接触垫片1。接触垫片1包括截头圆锥形的金属板2。金属板2通常是铜合金，例如CW106铬、铜、锆。可选地，金属板2以导电性比该金属板高的金属膜涂覆。该膜可以例如是银膜，因为银膜的硬度和低氧化而优选银膜。

金属板2限定了第一面3和第二面4以及外围边缘5。孔6延伸贯通板2的中心，并且由板2的孔边缘7限定。

图2以平面图示出了图1的接触垫片1。一组内部狭槽8从第一面3延伸贯通板2到达第二面4，并且从孔边缘7向外围边缘5部分地延伸。这些内部狭槽8围绕孔边缘7均等地间隔开，并且径向向外延伸。

一组外部狭槽9从第一面3延伸贯通板2到达第二面4，并且从外围边缘5向孔6部分地延伸。这些外部狭槽9围绕外围边缘5均等地间隔开，并且径向向内延伸。

如图所示，内部狭槽8和外部狭槽9相互交错，每个内部狭槽8与相邻的外部狭槽9均等地间隔，反之亦然。狭槽8、9将板划分成多个径向延伸的指状部10。

图3中示出了根据本发明的用于电流传递的装置11。该装置11包括第一导电构件12和第二导电构件13。第一构件12与第二构件13间隔开。第二构件13适于相对于第一构件12绕旋转轴线14旋转。电绝缘旋转轴15沿着旋转轴线14在第一构件12和第二构件13之间延伸。

根据本发明的接触垫片1夹在第一构件12第二构件13之间。旋转轴15延伸通过中心孔6。第一构件12连接到地线16。第二构件13连接到适于对第二构件13提供电流的电流源17。

在使用中，电流从电流源17流到第二构件13。电流从第二构件13流过接触垫片1到达第一构件12，然后流到地线16。如前所述，垫片1的由内部狭槽8和外部狭槽9限定的指状部10中的每个指状部要么紧靠第一构件12，要么紧靠第二构件13。如图所示，这迫使电流沿一系列基本平行的路径径向向外流动。因此，减少了流过垫片1与第一构件12或第二构件13接触的每个点的电流。这减少了接触点处的热量。更显著的是，减小了由于每个接触点处的电流收缩而引起的排斥力。排斥力是电流密度的函数。具有例如将垫片1划分成大约十个指状部的内部狭槽8和外部狭槽9，对于流过垫片1的恒定电流，通常将该排斥力减小至十分之一以下。

图4中示出了根据本发明的用于电流传递的装置11的另一实施例。装置11包括呈支撑指状部形式的第一和第三间隔开的导电构件12、18。如所示出的，第二导电构件13布置在第一支撑指状部12和第三支撑指状部18之间。第二构件13通常是轮。轮13相对于第一构件12和第三构件18自由地绕旋转轴线14旋转。旋转轴15沿着旋转轴线14从第一构件12延伸穿过轮13的中心处的孔6到达第三构件18。根据本发明的第一接触垫片1夹在轮13和第一构件12之间。第二接触垫片1夹在轮13和第三构件18之间。

在使用中，电流从电流源17提供到轮13的边缘。电流流过轮13，然后流过垫片1和支撑指状部12、18，通常经由如所示出的负载19到达地线16。如前所述，垫片1的设计减少了垫片1与构件12、18之间的接触点处的热量。也减小了由于接触点处的电流收缩而引起的排斥力。

在图4的装置的设计中，一个重要的考虑因素是洛伦兹力。电流沿相同方向流过两个支撑指状部12、18，因此，两个支撑指状部12、18由于洛伦兹力而彼此吸引。如果电流大，则洛伦兹力对应地大，这可能会引起支撑指状部12、18朝向彼此略微变形，从而压缩垫片1。

随着轮13转动，则轮13和垫片1之间的摩擦在每个垫片1的外围边缘5上产生摩擦力。这使每个垫片1的指状部略微扭曲。如上所述，当根据本发明的接触垫片1的指状部被扭曲时，则当垫片1被压缩时，垫片1产生仅微弱地取决于压缩程度的恢复弹力。因此，即使支撑指状部12、18压缩垫片1，轮13也不会卡住。因此，轮13的旋转阻力基本不变。

Claims (15)

1.一种接触垫片，包括：

金属板，所述金属板由第一面和第二面以及外围边缘限定，所述金属板具有延伸贯通所述金属板的孔，所述孔由所述板的孔边缘限定；

所述垫片进一步包括以下项中的至少一项：

(a)多个内部狭槽，每个内部狭槽从所述第一面延伸贯通所述板到达所述第二面，并且从所述孔边缘向所述外围边缘部分地延伸；以及

(b)多个外部狭槽，每个外部狭槽从所述第一面延伸贯通所述板到达所述第二面，并且从所述外围边缘向所述孔边缘部分地延伸。

2.根据权利要求1所述的接触垫片，包括多个内部狭槽。

3.根据权利要求2所述的接触垫片，其中，所述内部狭槽围绕所述孔边缘均等地间隔开。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的接触垫片，包括多个外部狭槽。

5.根据权利要求4所述的接触垫片，其中，所述外部狭槽围绕所述外围边缘均等地间隔开。

6.根据权利要求1所述的接触垫片，包括多个内部狭槽和多个外部狭槽，所述内部狭槽和外部狭槽是相互交错的。

7.根据权利要求6所述的接触垫片，其中，所述内部狭槽围绕所述孔边缘均等地间隔开，并且所述外部狭槽围绕所述外围边缘均等地间隔开，每个内部狭槽与相邻的外部狭槽均等地间隔开，反之亦然。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的接触垫片，其中，所述金属板是截头圆锥形的。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的接触垫片，进一步包括涂覆所述金属板的导电涂层，所述涂层的电导率高于所述金属板的电导率。

10.一种用于电流传递的装置，所述装置包括：

第一导电构件；

第二导电构件，所述第二导电构件与所述第一导电构件间隔开；

所述第二构件适于相对于所述第一构件绕旋转轴线旋转；以及，

根据权利要求1至9中的任一项所述的接触垫片，所述接触垫片夹在所述第一构件和所述第二构件之间，并且所述旋转轴线穿过所述孔，所述外围边缘紧靠一个构件，并且所述孔边缘紧靠另一个构件。

11.根据权利要求10所述的装置，进一步包括：第三导电构件，所述第三导电构件布置在所述第二导电构件的与所述第一导电构件相反的一侧上；以及

根据权利要求1至9中的任一项所述的另一接触垫片，所述另一接触垫片夹在所述第二构件和所述第三构件之间，且所述旋转轴线穿过所述孔，所述另一接触垫片的外围边缘紧靠所述第二构件和所述第三构件中的一个，并且所述另一接触垫片的孔边缘紧靠所述第二构件和所述第三构件中的另一个。

12.根据权利要求11所述的装置，进一步包括旋转轴，所述旋转轴从所述第一构件沿着所述旋转轴线延伸穿过所述第二构件中的孔到达所述第三构件。

13.根据权利要求10至12中的任一项所述的装置，其中，所述第二构件是轮。

14.根据权利要求1至13中的任一项所述的装置，进一步包括电流源，所述电流源连接到所述第一构件和所述第二构件中的一个。

15.根据权利要求14所述的装置，进一步包括负载，所述负载连接到所述第一构件和所述第二构件中的另一个。

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