CN103797660B - 一种滑环组件以及与电刷滑动接触的导轨的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种滑环组件，包括一个电刷，其表面上具有第一导电接触材料，该电刷置于表面具有第二导电接触材料的导轨上，导轨的第二导电接触材料下面还包含一个具有第三导电接触材料的层。其中，当电刷与导轨的第二导电接触材料滑动接触时，电刷的第一导电接触材料的磨损小于导轨的第二导电接触材料的磨损；当电刷与导轨的第三导电接触材料滑动接触时，电刷的第一导电接触材料的磨损大于第三导电接触材料的磨损。因此，导轨的第二导电接触材料首先被磨损，其对应于现有导轨的正常使用寿命，而后滑环电刷继续正常运行，直到电刷相对于第三导电接触材料发生磨损，由此，可显著延长滑环电刷的使用寿命。

Description

一种滑环组件以及与电刷滑动接触的导轨的制造方法
技术领域
本发明涉及一种滑环电刷，特别涉及一种具有多个导电层的滑环电刷。
背景技术
本发明涉及一种滑环组件，其通过可相互转动的部分间的滑动接触来传导电信号。其中至少一个滑动接触的部分，称为电刷，其由导电材料制成，并在同样用导电材料制成导轨上滑动。导轨与电刷间的电流接触使得电流得导轨以传递。
欧洲专利EP0662736A公开了一种滑环组件，其电刷具有多根导线，并在一个V型槽里滑动，由此形成的多个平行触点的设计可以有效的降低接触阻抗。
德国专利DE1489080A公开了一种滑环组件，其电刷具有多根单独导线，在导轨的沟槽中滑动。
美国专利US4398113公开了另一种具有多根导线的电刷。其特点为，导轨的硬度要小于电刷，因此导轨上的较软的金属金材料在电刷的运行初期会依附在电刷上，在电刷上形成一个耐用的低摩擦涂层。
德国专利DE3434627A1公开了一种滑环组件，在导电的接触层下具有一个非晶态(Amorphous)硬质中间层。这个非晶态中间层支撑着接触层以确保其低磨损，增加使用寿命。
为了达到更好的传导效果，触点间的相互配合为关键。例如，电刷与导轨的外部金属层需要使用具有良好导电性和防磨损的材料，较佳的金属层材料采用金属金层。然而经过长时间的运行，电刷和/或导轨的磨损仍然经常发生。如果导轨上的金属金层被消耗殆尽，电刷将会在导轨金属金层的下一层运行，该层包括镍或其他类似金属，由此会立即发生大量的接触扰动(ContactDisturbance)，导致电刷磨损严重。当发生此类缺陷时，必须经常整体更换电刷与导轨。
发明内容
本发明的主要目的在于延长滑环系统的使用寿命，提供了一个具有应急运行性能以及能够对磨损进行早期提示的滑环组件。
为达到上述目的，本发明提出了一种滑环组件。
本发明的本质在于对具有不同耐磨性的不同接触材料进行组合。电刷可以包含一个或多个导线，在电刷的表面具有第一导电接触材料，例如，可以在其一个或多个导线的表面上。电刷也可整体都由上述第一导电接触材料制成。电刷位于相应导轨之上，可以随着导轨的运动沿着导轨滑动。
上述导轨包括至少一个具有第二导电接触材料的上表层。在该上表层下面设有一个具有第三导电接触材料的下表层。第二和第三导电接触材料具有相似的与第一导电接触材料的良好接触性能，以及低的接触阻抗。在下表层之下，设有由镍和/或铜等材料制成的基底层。优选的，上述各层通过电镀的方式形成。
根据本发明，前述各层在发生滑动接触时具有各自的特性。其中，当具有第一导电接触材料的电刷与具有第二导电接触材料的上表层接触时，第二导电接触材料的磨损大于第一导电接触材料，所以，含有第二导电接触材料的上表层比含有第一导电接触材料的电刷磨损更快。之后，当具有第一导电接触材料的电刷与具有第三导电接触材料的下表层接触时，第三导电接触材料的磨损小于第一导电接触材料。
根据以上所述，一个新的电刷与一个新的导轨相接触会发生如下磨损阶段：首先，具有第二导电接触材料的上表层先发生磨损，其对应于现有滑环电刷系统的正常使用寿命。而当具有第二导电接触材料的上表层被磨损殆尽，电刷会与具有第三导电接触材料的下表层接触。这种情况下，滑环电刷仍然具有电的传导性能，可维持其功能，因为第三导电接触材料仍具有良好的导电性和接触性能，由此可实现应急运行性能以及使用寿命的显著延长。如上所述，导轨的第三导电接触材料的耐磨性比电刷的第一导电接触材料好，所以，电刷会比导轨更快磨损。当进行维护保养滑环组件时，由于电刷的磨损会造成其表面不均匀，所以相对来说容易被发现。当发现电刷磨损，也就说明导轨也需要被一并更换。这种情况下，由于导轨上的金属金层并没有被完全移除，导轨或者具有多个导轨的模块通过电镀就能够很简单地被修复。而在现有技术中，由于导轨金属金层的下表层也被磨光，导轨不能被修复。
对于本专利来说，接触材料的磨损性能是关键。滑环电刷系统中尤其容易发生粘着磨损(adhesivewearandtear)或者说是冷焊(coldwelding)。冷焊经常发生在相对较硬的材料上，并导致相对较软材料的损耗。材料的硬度为表明磨损性能的一个参数。根据对材料的不同选择，冷焊也会发生在相对较软材料上，尤其当硬度差异较小时。因此，当有新的材料需进行配对时，需要经过一个部件测试以正确的认识材料磨损性能。
优选的，具有第二导电接触材料的导轨上表层的硬度低于其他两种导电接触材料。具有第一导电接触材料的电刷的硬度高于具有第二导电接触材料的导轨上表层的硬度但低于具有第三导电接触材料的导轨下表层的硬度。具有第三导电接触材料的导轨下表面的硬度较佳的高于其他两种接触材料。较硬的下表层用于形成稳定的层的结构。上面所述的“硬度”可被理解为洛氏硬度(Rockwell)、布氏硬度(Brinell)或维氏硬度(Vickers)。
优选的，导轨的下表层具有相对光滑的表面，粗糙度值小于1微米，最好小于0.1微米。由此可实现电刷滑动在下表层上时的低磨损。
优选的，电刷整体由第一导电接触材料制成。这样提供了大量的可用于磨损的材料，以提升使用寿命。
优选的，在电刷的第一导电接触材料层之下，还包括具有第四导电接触材料的另一层。较佳的，该第四导电接触材料比第一导电接触材料硬，更佳的比第三导电接触材料硬。这样可使得滑环的使用寿命进一步提升。
举例来说，电刷的第一导电接触材料层的硬度范围为维氏HV270-350。此外，滑环的第二导电接触材料层的硬度范围为维氏HV180-220。最后，滑环的第三导电接触材料层的硬度范围为维氏HV350-420。
“接触材料”这一术语指的是与另一接触材料接触之后适合传导电信号的材料。优选的，用在滑环中的接触材料在机械运动中具有低接触阻抗和低接触噪音的特性。例如，接触材料可以为金和/或银或其合金。非接触材料，例如，钢，可在电刷外层为接触材料的情况下利用其弹性性能用作电刷的内核。非接触材料也可以是镍，用于滑环的接触材料层下方的导电层结构中。
本专利另一个方面提供了一种与电刷滑动接触的导轨的制造方法。其中，电刷的表面具有第一导电接触材料。
这种制造方法包括下列步骤：
在导轨上施加第三导电接触材料，所述第三导电接触材料与电刷接触时的磨损小于电刷的磨损。
在导轨上施加第二导电接触材料，所述第二导电接触材料位于所述第三导电接触材料的上方，所述第二导电接触材料与电刷接触时的磨损大于电刷的磨损。
所有前述的各种变形以及实施例均可以与这种制造方法结合。
附图说明
下面参考附图借助实施例示例性地但非限制一般发明思想地描述本发明。
图1为本发明滑环电刷装置的示意图；
图2为本发明滑环组件的示意图；
图3为本发明滑环电刷装置各个磨损阶段的示意图；
图4为本发明滑环电刷装置的电刷发生可见磨损的侧视图。
具体实施方式
请参考图1，图1为本发明滑环电刷装置的示意图。电刷10包括一个由第一导电接触材料制成的层11。电刷也可以整体由上述第一导电接触材料制成。它在导轨30的V型槽的里运行，支撑于其与导轨的两个触点50，51。导轨30包括一个由第三导电接触材料制成的下表层32和一个由第二导电接触材料制成的上表层31。图1所示的各个接触材料层为放大的示意图，实际标准的层厚约为3微米至5微米。
请参考图2，图2为本发明滑环组件的示意图。图中显示有至少一个电刷10在一个导轨30上运行，其中电刷10被电刷夹持器20所夹持。
请参考图3，图3为本发明中滑环电刷装置各个磨损阶段的示意图。如图3a所示为初始状态，导轨30的第一导电接触材料层11，第二导电接触材料层31及第三导电接触材料层32均无磨损。图3b中显示，具有第二导电接触材料的上表层31发生磨损。这种情况下，电刷10的具有第一导电接触材料的层11仍然没有任何磨损。如图3c中所示，继续运行滑环电刷10，导致电刷10的具有第一导电接触材料的层11发生磨损。如果电刷10具有一个非接触材料的内核，比如，钢的内核，则此时会达到滑环电刷的磨损临界值。但如果电刷10整体为第一导电接触材料，滑环电刷10则能够继续运行下去。
请参考图4，其为本发明滑环电刷装置的电刷10的接触材料发生磨损的侧面示意图。如图4所示，电刷10在导轨30上滑动造成了位置12处发生材料缺陷，该材料缺陷可用于指示磨损的出现。只要电刷10没有出现材料的缺陷，说明具有第二导电接触材料的上表层31未被耗尽，磨损的临界值还没有被达到。只有当电刷10发生材料缺陷，说明电刷10在导轨的下表层32上滑动时，这时需要对导轨30进行更换或者更新。
附图标记列表
10电刷
11具有第一导电接触材料的层
12电刷发生材料缺陷的位置
20电刷夹持器
30导轨
31具有第二导电接触材料的上表层
32具有第三导电接触材料的下表层
40导轨支撑
50,51触点

Claims (7)

1.一种滑环组件，包括：表面具有第一导电接触材料(11)的电刷(10)，其置于表面具有第二导电接触材料(31)的导轨(30)上，其中，当具有第一导电材料(11)的所述电刷(10)和所述导轨(30)的第二导电接触材料(31)发生滑动接触时，所述第一导电接触材料(11)的磨损小于所述第二导电接触材料(31)的磨损，其特征在于，所述导轨(30)还包含一个具有第三导电接触材料(32)的层，其位于所述第二导电接触材料(31)的下方，当具有第一导电材料(11)的所述电刷(10)和所述导轨(30)的第三导电接触材料(32)发生滑动接触时，所述第一导电接触材料(11)的磨损大于所述第三导电接触材料(32)的磨损，以使得当所述导轨(30)的具有所述第二导电接触材料(31)的层磨损殆尽时，所述滑环组件维持其功能。
2.根据权利要求1所述的滑环组件，其特征在于，所述第二导电接触材料(31)的硬度比所述第一导电接触材料(11)的硬度小。
3.根据权利要求1所述的滑环组件，其特征在于，所述第三导电接触材料(32)的硬度比所述第一导电接触材料(11)的硬度大。
4.根据权利要求1～3任一项所述的滑环组件，其特征在于，所述导轨(30)的具有所述第三导电接触材料(32)的层具有光滑表面，且粗糙度值小于1微米。
5.一种与电刷(10)滑动接触的导轨(30)的制造方法，其中，所述电刷(10)的表面具有第一导电接触材料(11)，所述制造方法包括下列步骤：
在所述导轨(30)上施加第三导电接触材料(32)，其与所述电刷(10)接触时磨损小于所述电刷；
在所述导轨(30)上施加第二导电接触材料(31)，所述第二导电接触材料(31)位于所述第三导电接触材料(32)的上方，其与所述电刷(10)接触时磨损大于所述电刷，以当所述导轨(30)上的所述第二导电接触材料(31)磨损殆尽时，滑环组件维持其功能。
6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述第二导电接触材料(31)的硬度比所述第一导电接触材料(11)的硬度小。
7.根据权利要求5或6中所述的制造方法，其特征在于，所述第三导电接触材料(32)的硬度比所述第一导电接触材料(11)的硬度大
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2936625B1 (en) * 2012-12-18 2019-03-27 Schleifring GmbH Self-lubricating slip ring
CN105393413B (zh) 2013-05-17 2019-01-04 史莱福灵有限公司 用于多纤维电刷的高电流滑环
EP3605751B1 (en) * 2013-08-16 2021-10-06 Schleifring GmbH Slip ring assembly and components thereof
EP2842711B1 (en) 2013-08-26 2018-10-10 Airbus Operations GmbH Apparatus and method for producing a composite material aircraft component
EP3118946B1 (de) * 2015-07-15 2017-09-13 LTN Servotechnik GmbH Schleifring sowie schleifringeinheit mit einem schleifring
CN107447237B (zh) * 2016-05-30 2021-04-20 史莱福灵有限公司 具有降低的接触噪声的滑环
EP3293836B1 (en) * 2016-09-08 2019-04-17 Schleifring GmbH Methods of making contact wires for sliprings, device for manufacturing of contact wires for sliprings and contact wires for sliprings
CN108709876B (zh) * 2018-03-26 2020-12-22 华南理工大学 一种用于水产养殖的多参数监测青苔及水质装置
CN111682383B (zh) * 2020-06-16 2022-02-18 浙江大华技术股份有限公司 一种导电滑环

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2551030A (en) * 1949-05-11 1951-05-01 Cleveland Electric Motor Compa Slip ring assembly
US3226666A (en) * 1962-10-08 1965-12-28 Kollmorgen Corp Slip ring unit with debris-collecting means
US3297973A (en) * 1963-08-30 1967-01-10 Poly Scient Corp Floating-brush contact assembly
GB1388123A (en) * 1972-02-29 1975-03-26 Int Research & Dev Co Ltd Current transfer brushes
DD101246A1 (zh) 1972-08-21 1973-10-20
DE2817402C2 (de) * 1978-04-20 1986-04-30 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Stromübertragungsbürste
US4398113A (en) * 1980-12-15 1983-08-09 Litton Systems, Inc. Fiber brush slip ring assembly
DD221885A1 (de) * 1983-11-29 1985-05-02 Elektromasch Forsch Entw Elektrischer gleitkontakt, insbesondere fuer kommutierungssysteme
US4668959A (en) * 1985-12-10 1987-05-26 Iris Graphics Inc. Mist reduction for ink jet printers
FR2715005B1 (fr) * 1994-01-10 1996-03-22 Air Precision Sa Collecteur électrique tournant à balais multibrins.
US6517357B1 (en) * 2000-11-22 2003-02-11 Athan Corporation Slip ring and brush assembly for use in a video recorder
JP2004040844A (ja) * 2002-06-28 2004-02-05 Shinano Kenshi Co Ltd 整流子およびこれを用いた回転電機
JP4520191B2 (ja) * 2003-07-11 2010-08-04 マブチモーター株式会社 小型モータの整流装置の製造方法
DE102004007702B4 (de) * 2004-02-16 2006-04-20 Schleifring Und Apparatebau Gmbh Schleifbahnvorrichtung und Bürstenvorrichtung mit Oberflächenbeschichtung

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Publication number Publication date
DE102011051804A1 (de) 2013-01-17
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US9640928B2 (en) 2017-05-02
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EP2732510B1 (de) 2018-06-27

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