CN104852240A - 一种大功率滚动式汇流环装置 - Google Patents

Abstract

一种大功率滚动式汇流环装置，第一联结器(1)、第二联结器(2)、联接轴(3)、保持架(4)、内环(5)、外环(6)、弹簧(7)、第一耳孔(8)、第二耳孔(9)与主轴(14)；联接轴(3)、弹簧(7)位于成对的第一联结器1、第二联结器(2)之间，并将第一联结器(1)的侧面端、第二联结器(2)的侧面端均压至内环(5)凹槽的内侧面与外环(6)凹槽的内侧面，完成电流与信号传输。本发明汇流环在成对的联结器中安装弹簧，通过弹簧使联结器侧面与轨道接触，不会对联结器的疲劳和弹性产生较大影响，延长了其寿命，同时在选择汇流环材料时只需考虑传导特性，扩大了选择其材料的范围。

Description

一种大功率滚动式汇流环装置

技术领域

本发明涉及一种全自由度旋转机构间信号和功率的传输装置，特别是一种大功率滚动式汇流环装置。

背景技术

汇流环是实现两个全自由度旋转机构间信号和功率的传输装置，是卫星、雷达、空间站等设备中必不可少的重要部件，汇流环的传输性能和使用寿命直接影响了这些设备的性能和寿命。目前汇流环主要包括滑动式汇流环与滚动汇流环，其中

滑动式汇流环的制造技术比较成熟，正被广泛的应用在两个全自由度旋转机构的接口上，但滑动式汇流环的摩擦力矩较大，滑动接触方式使表面磨损严重，并造成波动电阻较大，不能满足卫星、空间站等空间应用的高水平大功率的传输需要。

滚动汇流环技术由于单纯依靠滚动体弹性变形电接触预紧力，在空间长期运行状态下，一方面真空条件不能实现对流换热，另一方面，运行过程产生大量的电接触焦耳热、滚动摩擦热、电弧热，这些因素对滚动弹性变形体的材料、结构特性产生较大影响，诱发疲劳失效，从而影响了大功率、长寿命传输电信号。

申请号201310114534.2的国内专利公开了一种适用于大功率传输的滚动汇流环装置，滚环装置内部容纳多个导电的滚环，可以有效的增大导线的截面积；滚环装置与外环通过弹簧连接预紧，保证汇流环在正转和反转时的导电接触。这种汇流环装置在传输功率及信息时，要经过滚动盘和滚环两次滚动传输过程，由于增加了一次滚动传输过程，就会增大波动电阻，增加制造成本，并降低滚环的可靠性。

申请号201010622163.5的国内专利公开了一种空间应用小型滚动式导电环组件，主要包括滚子、内环、外环和保持架；保持架通过定位轮固定在内外环的凸台上，在定位轮之间安装滚轮，滚子套在滚轮上，依靠自身的弹性变形卡在内外环形成的轨道中，完成传输目的。滚子使用薄壁弹性环，由于壁厚不仅要满足电通路阻抗，还必须实现所需的径向刚度和应力要求，以满足所需的疲劳寿命要求，所以材料的选择和装配的要求都较高，成本增加。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种大功率滚动式汇流环装置。

本发明的技术解决方案是：一种大功率滚动式汇流环装置，包括至少两层汇流环，每层汇流环包括第一联结器、第二联结器、联接轴、保持架、内环、外环、弹簧、第一耳孔、第二耳孔与主轴，其中

第一联结器、第二联结器均为圆台状结构，底面中心设有空腔，联接轴安装在第一联结器、第二联结器底面的空腔内，并将第一联结器、第二联结器固定连接，保持架为圆环状结构，圆环状结构壁上均匀设有圆孔，内环为圆环状结构，内壁上均匀设有凹槽，对应凹槽的外壁上设有第一耳孔，外环为圆环状结构，内壁上均匀设有凹槽，外环对应凹槽的外壁设有第二耳孔，弹簧安装在第一联结器、第二联结器构成的空腔中，并将第一联结器的侧面端、第二联结器的侧面端均推压至内环凹槽的内侧面与外环凹槽的内侧面，主轴置于保持架中并设有内线路孔，电流和信号内部传输线路从内环的第一耳孔经主轴的内线路孔穿出，外部传输线路从外环的第二耳孔穿出，形成传输一层电流和信号的汇流环，每层汇流环之间进行分隔并绝缘，每层汇流环的电流和信号内部传输线路从内环的第一耳孔经主轴的内线路孔穿出后与第一全自由度旋转机构相连，外部传输线路从外环的第二耳孔穿出后与第二全自由度旋转机构相连；当两个全自由度旋转机构转动或扭动时，内环转动，通过第一联结器、第二联结器在联接轴、弹簧的作用下保持在内环和外环凹槽的内侧面内滚动，电流或信号正常传输。

所述的保持架壁上均匀设有六个圆孔，内环壁上设有一个凹槽，外环壁上设有一个凹槽。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明汇流环在内环外环中安装成对使用的联结器，增大了电流和信号的传输接触面积，减少了滚动对电流和信号路径的影响，为大功率的滚动传输提供了保障；

(2)本发明汇流环在成对的联结器中安装弹簧，通过弹簧的压力使联结器侧面与轨道接触，不会对联结器材料的疲劳和弹性产生较大影响，增加了汇流环的寿命，同时在选择汇流环材料时只需要考虑传导特性，扩大了选择汇流环材料的范围；

(3)本发明汇流环在成对的联结器中安装弹簧，允许内环、外环在装配时径向发生一定的空间变化，同时固定连接的联结器形状也不需要完全相同，大幅降低了生产制造成本；

(4)本发明汇流环结构简单，避免了现有滚动回流环技术中的中间转接机构，增加了使用可靠性，并降低了成本。

附图说明

图1为本发明一种大功率滚动式汇流环装置的俯视剖面简图；

图2为本发明一种大功率滚动式汇流环装置的横向剖面示意图；

图3为本发明一种大功率滚动式汇流环装置中3层6通道滚动式汇流环装置的纵向剖面示意图。

具体实施方式

本发明提出一种大功率滚动式汇流环装置，如图1、图2所示，本发明一种大功率滚动式汇流环装置包括第一联结器1、第二联结器2、联接轴3、保持架4、内环5、外环6、弹簧7、第一耳孔8、第二耳孔9、第一支撑架10、第二支撑架11、内绝缘板12、外绝缘板13、主轴14与箱体15。

第一联结器1、第二联结器2为圆台状结构，另一端中心设有空腔，联结器成对使用；联接轴3安装在成对的第一联结器1、第二联结器2中间的空腔内，将第一联结器1、第二联结器2两两相连，并约束第一联结器1、第二联结器2只能沿联接轴3做旋转和轴向移动；保持架4为圆环状结构，壁上均匀设有6个圆孔，内环5为圆环状结构，壁上设有1个凹槽，内环5在对应凹槽位置的另一端设有第一耳孔8，外环6为圆环状结构，壁上设有1个凹槽，外环6在对应凹槽位置的另一端设有第二耳孔9，第一联结器1、第二联结器2两两一对通过联接轴3与保持架4连接。弹簧7安装在成对的第一联结器1、第二联结器2中间的空腔及联接轴3上，利用弹力将第一联结器1、第二联结器2推压在内环5和外环6凹槽的内侧面，内环5与外环6凹槽的内表面为第一联结器1、第二联结器2滚动的轨道；主轴14置于保持架4中，电流和信号的传输线路从内环5的耳孔8经主轴14的内线路孔穿出，外部传输线路从外环6的耳孔9经箱体15的线路孔穿出，形成传输一层电流和信号的汇流环。

当传输路数逐层叠加时，根据传输路数逐层叠加上述汇流环，形成大功率长寿命多通道传输的滚动式汇流环装置，其中，本发明装置中每一层有两个通路(内环5上的第一耳孔8和外环6上的第二耳孔9)，一个是输入，另一个是输出，电流和信号的内部传输线路从内环5的第一耳孔8经主轴14的内线路孔穿出；外部传输线路从外环6的第二耳孔9经箱体15的线路孔穿出；每层之间通过第一支撑架10、第二支撑架11、内绝缘板12、外绝缘板13分隔并绝缘，如图3所示一种大功率滚动式汇流环装置中3层6通道滚动式汇流环装置的纵向剖面示意图，第一联结器1、第二联结器2通过联接轴3联接，弹簧7安装在两个联接轴上提供其余内环5、外环6接触的动力，联接轴3的方向平行于内环5和外环6的公共轴。

本发明汇流环装置中内环5、外环6连接两个全自由度旋转机构，内环5为旋转部分，外环6为固定部分，当两个全自由度旋转机构转动或扭动时，内环5旋转，第一联结器1和第二联结器2组成的滚动组件与内环5形成滚动摩擦副，滚动组件在内环5和外环6之间的轨道内滚动，实现电流及信号由旋转部分传递至固定部分；其中，当两个全自由度旋转机构转动或扭动时，内环5转动，第一联结器1、第二联结器2在联接轴3、弹簧7的作用下其侧面端保持在内环5和外环6凹槽的内侧面内滚动，使两个全自由度旋转机构在转动或扭动时电流或信号能够正常传输

与现有技术中的汇流环装置相比，本发明第一联结器1、第二连接器2因为弹簧7的动力推动始终与内环5、外环6凹槽内的圆弧形轨道有效接触，克服了依靠自身弹力维持接触的第一联结器1、第二连接器2可靠性不足的缺陷，另外，本发明汇流环装置中内环5、外环6的径向可以存在一定的空间变化，第一联结器1、第二联结器2的形状也可以不必完全相同，具有更好的适应性。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (2)

1.一种大功率滚动式汇流环装置，其特征在于包括至少两层汇流环，每层汇流环包括第一联结器(1)、第二联结器(2)、联接轴(3)、保持架(4)、内环(5)、外环(6)、弹簧(7)、第一耳孔(8)、第二耳孔(9)与主轴(14)，其中

第一联结器(1)、第二联结器(2)均为圆台状结构，底面中心设有空腔，联接轴(3)安装在第一联结器(1)、第二联结器(2)底面的空腔内，并将第一联结器(1)、第二联结器(2)固定连接，保持架(4)为圆环状结构，圆环状结构壁上均匀设有圆孔，内环(5)为圆环状结构，内壁上均匀设有凹槽，对应凹槽的外壁上设有第一耳孔(8)，外环(6)为圆环状结构，内壁上均匀设有凹槽，外环(6)对应凹槽的外壁设有第二耳孔(9)，弹簧(7)安装在第一联结器(1)、第二联结器(2)构成的空腔中，并将第一联结器(1)的侧面端、第二联结器(2)的侧面端均推压至内环(5)凹槽的内侧面与外环(6)凹槽的内侧面，主轴(14)置于保持架(4)中并设有内线路孔，电流和信号内部传输线路从内环(5)的第一耳孔(8)经主轴(14)的内线路孔穿出，外部传输线路从外环(6)的第二耳孔(9)穿出，形成传输一层电流和信号的汇流环，每层汇流环之间进行分隔并绝缘，每层汇流环的电流和信号内部传输线路从内环(5)的第一耳孔(8)经主轴(14)的内线路孔穿出后与第一全自由度旋转机构相连，外部传输线路从外环(6)的第二耳孔(9)穿出后与第二全自由度旋转机构相连；当两个全自由度旋转机构转动或扭动时，内环(5)转动，通过第一联结器(1)、第二联结器(2)在联接轴(3)、弹簧(7)的作用下保持在内环(5)和外环(6)凹槽的内侧面内滚动，电流或信号正常传输。

2.根据权利要求1所述的一种大功率滚动式汇流环装置，其特征在于：所述的保持架(4)壁上均匀设有六个圆孔，内环(5)壁上设有一个凹槽，外环(6)壁上设有一个凹槽。