CN109599732A - 一种信号传输滑环装置及天线设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种信号传输滑环装置，为了解决信号传输信号易泄漏和被干扰的问题。本发明的信号传输环路主要由导电环和滑动接触件等组成，信号屏蔽环路主要由屏蔽环、调节件、主轴、壳体之间互相导通构成金属封闭空间，屏蔽电磁信号的泄漏和扰动，通过调节件，能够重新调整滚珠和屏蔽环接触压力，能够有效防止长期转动磨损后屏蔽环接触不良造成的屏蔽效果减弱问题，以及有效防止长期转动磨损后滑动接触件和导电环之间接触不良造成的传输不稳定问题。本发明具有工作寿命长、传输干扰小、信号传输稳定、传输效率高的技术特点。

Description

一种信号传输滑环装置及天线设备

技术领域

本发明属于信号传输技术领域，尤其涉及一种信号传输滑环装置及天线设备。

背景技术

中频率信号传输是导电滑环应用的一种工况，常见于雷达天线转动机构中。其传输频率范围在1～50MHz，远高于常规50Hz或直流电信号。

传统的中高频滑环为实现滑环转动过程中信号屏蔽，屏蔽层设计转动部分和固定部分采用了导电环路的环刷接触设计方案，固定部分的电刷无论采用的是单刷丝结构还是刷丝束结构，均在装配阶段设置了固定的接触压力。但由于长期的转动导致电刷和环道的摩擦磨损，电刷与环道的接触压力会减小，且接触面由于磨损而不平整，电刷与环道的接触稳定性下降，屏蔽环的信号屏蔽能力降低，影响中频信号传输。

对于电刷和导电环材料和结构形式固定的滑环，一般存在一个固定的接触压力范围，在此范围内滑环接触稳定且磨损速率相对较小。但对于传统的中频电传输滑环，经过长期转动工作后，将无法继续保持接触压力在合理范围内，因此传统的中频滑环工作寿命会受到绝缘环路接触状态限制。

发明内容

本发明的技术目的是提供一种信号传输滑环装置及天线设备，具有工作寿命长、传输干扰小、信号传输稳定、信号传输效率高的技术特点。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种信号传输滑环装置，包括：

壳体；

主轴，所述主轴的两端侧和所述壳体轴承连接，所述主轴的周侧固设有多个屏蔽环，所述主轴套设有绝缘层，所述绝缘层设于相邻的两个屏蔽环之间，所述绝缘层上套设有导电环，所述导电环设有第一信号连接单元；

调节件，所述调节件固定于所述壳体的侧壁，所述调节件的一端侧和所述屏蔽环滚动接触，所述调节件用于调整所述调节件与所述屏蔽环之间的接触压力；

滑动接触件，所述滑动接触件固定于所述壳体的侧壁，所述滑动接触件的一端设有第二信号连接单元，所述滑动接触件的另一端与所述导电环滑动接触；

其中，所述壳体、所述主轴、所述屏蔽环、所述调节件之间电导通，形成信号屏蔽环路；

所述第一信号连接单元、所述滑动接触件、所述导电环、所述第二信号连接单元之间电导通，形成信号传输环路。

根据本发明的一实施例，所述调节件包括滚珠、弹簧和调节螺钉，所述滚珠分别和所述弹簧的一端侧和所述屏蔽环滚动接触，所述调节螺钉用于调节所述弹簧的另一端侧的位置，以调节所述弹簧的形变量。

根据本发明的一实施例，所述绝缘层设有凹槽，所述凹槽用于固定所述导电环。

根据本发明的一实施例，所述绝缘层包括绝缘衬套、第一绝缘环、第二绝缘环，其中，所述绝缘衬套套设于所述主轴，形成所述绝缘层的第一层，所述第一绝缘环和所述第二绝缘环并列套设于所述绝缘衬套，形成所述绝缘层的第二层，其中，所述第一绝缘环和所述第二绝缘环并列接触形成所述凹槽。

根据本发明的一实施例，所述壳体的侧壁设有信号接口，所述信号接口的一端电连接有刷引线，所述信号接口的另一端电连接所述滑动接触件，以形成所述第二信号连接单元。

根据本发明的一实施例，所述导电环的一侧电连接有环引线，所述主轴在所述环引线侧设有第一通孔，所述绝缘层在所述环引线侧设有第二通孔，所述环引线穿过所述第二通孔和所述第一通孔，以形成所述第一信号连接单元。

根据本发明的一实施例，所述壳体包括电刷板、电刷盖，所述电刷板开设有所述滑动接触件的安装孔和所述调节件的安装孔，所述电刷盖设于所述电刷板的顶部，所述电刷板和所述电刷盖用于在所述第二信号连接单元处形成全封闭屏蔽空间，对传输信号进行保护。

根据本发明的一实施例，所述屏蔽环与所述主轴采用挡块固定连接，所述挡块的一端侧嵌入所述主轴，所述挡块的另一端侧嵌入所述屏蔽环；所述主轴和所述壳体的连接处设有锁紧环，所述锁紧环用于锁紧所述主轴的最外侧的所述屏蔽环，以防止转动颤动。

本发明还提供一种天线设备，包括上述任意一项实施例所述的一种信号传输滑环装置。

本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

(1)本发明设置调节件，通过调节调节件和屏蔽环之间的接触压力，解决了接触不良导致的屏蔽效果减弱的技术问题，同时间接调节滑动接触件和导电环的接触压力，使接触压力保持在合理的范围内，使滑环结合处稳定且磨损速率相对较小，简化了滑动接触件部分的设计，达到了工作寿命长、信号传输稳定的技术效果；

(2)本发明设置的信号传输环路和信号屏蔽环路可自由增减，信号传输环路的两侧均设有信号屏蔽环路，信号传输环路之间可共用信号屏蔽环路，以实现多个信号同时传输和保护，达到了信号传输效率高、传输干扰小的技术效果；

(3)本发明的绝缘层包括绝缘衬套、第一绝缘环、第二绝缘环，导电环由第一绝缘环和第二绝缘环固定，由于工作状态下主轴旋转，导电环也会跟随旋转，绝缘层防止导电环与主轴之间导通，也防止了导电环在旋转过程中位置发生偏移，以致和屏蔽环导通，具有信号传输稳定，工作寿命长的技术效果；

(4)本发明通过信号接口，连接刷引线和滑动接触件，形成第二信号连接单元，同时通过在导电环的一侧连接环引线，环引线穿过第一通孔和第二通孔，形成第一信号连接单元，方便多个信号传输环路的接线，达到了简化设计的技术效果；

(5)本发明的电刷板和电刷盖，将信号传输环路在第二信号连接单元处的信号进行保护，同时多个信号传输环路和信号屏蔽环路可共用一个电刷板和电刷盖板，达到了信号传输稳定、信号干扰小、简化设计的技术效果；

(6)本发明的挡块通过嵌入主轴和屏蔽环，防止两者之间的相对运动，同时锁紧环用于限制主轴上的各环之间在转动之中的颤动，减少颤动引起的转动摩擦损耗，达到了结构稳定，工作寿命长的技术效果。

附图说明

图1为本发明的一种信号传输滑环装置的局部剖面示意图；

图2为本发明的一种信号传输滑环装置的信号传输环路的剖面结构示意图；

图3为本发明的一种信号传输滑环装置的信号屏蔽环路的剖面结构示意图；

图4为本发明的一种信号传输滑环装置的信号屏蔽环路的局部放大图；

附图标记：

1：主轴；2：轴承；3：壳体；4：锁紧环；5：电刷板；6：电刷盖；11：调节螺钉；12：弹簧；13：滚珠；14：屏蔽环；15：挡块；21：信号片；22：滑动接触件；23：导电环；24：第一绝缘环；25：第二绝缘环；26：绝缘衬套；27：刷引线；28：环引线；29：绝缘块。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种信号传输滑环装置及天线设备作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。

实施例1

参看图1，本实施例提供一种信号传输滑环装置，包括：

壳体3；

主轴1，壳体3和主轴1的两端侧轴承2连接，主轴1固设有多个屏蔽环14，主轴1套设有绝缘层，绝缘层设于相邻的两个屏蔽环14之间，绝缘层上套设有导电环23，导电环23设有第一信号连接单元；

调节件，调节件固定于壳体3的侧壁，调节件的一端侧和屏蔽环14滚动接触，调节件用于调整调节件与屏蔽环14的接触压力；

滑动接触件22，滑动接触件22固定于壳体3的侧壁，滑动接触件22的一端设有第二信号连接单元，滑动接触件22的另一端与导电环23滑动接触；

其中，壳体3、主轴1、屏蔽环14、调节件之间电导通，形成信号屏蔽环路；第一信号连接单元、滑动接触件22、导电环23、第二信号连接单元之间电导通，形成信号传输环路。

现对本实施例进行详细说明：

本实施例的信号传输滑环装置分为转动部分和固定部分。转动部分主要包括主轴1、屏蔽环14、导电环23、绝缘层，固定部分主要包括调节件、壳体3、滑动接触件22。

参看图1，本实施例的转动部分：主轴1为滑环装置的转动驱动轴，主轴1的两端侧通过轴承2和壳体3连接，主轴1的周侧固设有多个屏蔽环14，绝缘层设于相邻的屏蔽环14之间，在绝缘层上套设有导电环23，导电环23上设有焊接点，可连接信号传输线路。

参看图1，本实施例的固定部分：壳体3为滑环装置的固定结构，滑动接触件22一端固定在壳体3的侧壁并设有第一信号连接单元，滑动接触件22的另一端和导电环23滑动接触，优选地，滑动接触件22可为电刷丝或电刷束，本实施例采用电刷丝作为滑动接触件22；

参看图1和图4，本实施例的调节件采用滚珠13、弹簧12和调节螺钉11，滚珠13分别和弹簧12与屏蔽环14滚动接触，调节螺钉11用于调节弹簧12的一端侧的位置，以调节弹簧12的形变量，通过弹簧12弹性变形产生的压力挤压滚珠13，保持滚珠13与屏蔽环14的连续接触。弹簧12两端分别连接滚珠13和调节螺钉11。调节螺钉11限制弹簧12位置，保证弹簧12与滚珠13能够产生足够的弹性变形压力。调节螺钉11可通过旋转调整位置，随时调整弹簧12变形量，从而调整滚珠13与屏蔽环14接触压力。同样地，调节件也采用其他可调节接触压力的结构，如弹簧12和可控制位移的定位块、气压或液压结构施力控制接触压力等等。

优选地，调节件与屏蔽环14通过滚动金属球长期接触摩擦，其中，滚动金属球材料选择Au91Ni。

进一步的，调节螺钉11可以人为或者电控调整拧紧深度，当屏蔽效果由于滚珠13和屏蔽环14接触不良而降低时，可调整调节螺钉11进行调节，改善屏蔽效果。为降低滚珠13和屏蔽环14的摩擦磨损程度，滚珠13与屏蔽环14的接触力应控制在0.03～0.06N。

本实施例设置调节件，通过调节调节件和屏蔽环14之间的接触压力，间接可调节主轴1上的导电环23和滑动接触件22的接触压力，使接触压力保持在合理的范围内，使滑环结合处稳定且磨损速率相对较小，简化了滑动接触件22部分的设计，解决了由于主轴1长期转动工作造成的滑动接触件和导电环23接触压力失衡的技术问题，达到了工作寿命长的技术效果。

参看图2，本实施例的信号传输环路：信号可在第一信号连接单元和第二信号连接单元之间传输，其间通过滑动接触件22和导电环23的滑动接触导通，实现信号传输。参看图3，本实施例的信号屏蔽环路：主轴1、屏蔽环14、壳体3、调节件之间电导通，形成用于信号保护的信号屏蔽环路。

参看图1，本实施例的信号传输环路的两侧均设有信号屏蔽环路，以形成全封闭屏蔽空间，对传输的信号进行保护。本实施例设置的信号传输环路和信号屏蔽环路可自由增减，信号传输环路的两侧均设有信号屏蔽环路，信号传输环路之间可共用信号屏蔽环路，以实现多个信号同时传输和保护，达到了信号传输效率高、传输干扰小、信号传输稳定的技术效果。

实施例2

本实施例提供一种基于实施例1的一种信号传输滑环装置。

参看图1，本实施例的绝缘层包括绝缘衬套26、第一绝缘环24、第二绝缘环25，其中，绝缘衬套26套设于主轴1，形成绝缘层的第一层，第一绝缘环24和第二绝缘环25并列套设于绝缘衬套26，形成绝缘层的第二层，绝缘层设有凹槽，凹槽用于固定导电环23，第一绝缘环24和第二绝缘环25并列接触形成该凹槽。

同样地，绝缘层也可以采用单层的，在绝缘层上开设凹槽，来固定导电环。

具体地，绝缘衬套26装在两个屏蔽环14中间，套在主轴1上，采用过盈配合。第一绝缘环24和第二绝缘环25成对使用，套入绝缘衬套26中，采用过盈配合。导电环23套入第二绝缘环25，采用过盈配合。导电环23由第一和第二绝缘环25固定并与屏蔽层隔绝。优选地，绝缘环和绝缘衬套26绝缘材料为聚酰亚胺。

本实施例的绝缘层包括绝缘衬套26、第一绝缘环24、第二绝缘环25，导电环23由第一绝缘环24和第二绝缘环25固定，由于工作状态下主轴1旋转，导电环23也会跟随旋转，绝缘层防止导电环23与主轴1之间导通，也防止了导电环23在旋转过程中位置发生偏移，以致和屏蔽环14导通，具有信号传输稳定，工作寿命长的技术效果。

参看图1和图2，本实施例的壳体3的外侧壁设有信号接口，信号接口的一端电连接有刷引线27，信号接口的另一端电连接滑动接触件22，以形成信号传输入口，导电环23的一侧电连接有环引线28，主轴1在环引线28侧设有第一通孔，绝缘层在环引线28侧设有第二通孔，环引线28穿过第二通孔和第一通孔，以形成信号传输出口。

具体地，壳体3的外侧壁设有信号片21，信号片21的一端电连接有刷引线27，信号片21的另一端电连接滑动接触件22，信号片21与壳体3之间通过绝缘块29绝缘连接，信号片21一端开槽，与刷引线27焊接，另一端开孔与滑动接触件22焊接。

具体地，主轴1在导电环23的环引线28处开小槽，即第一通孔，并预留环引线28与导电环23焊接空间，在绝缘衬套26在导电环23的引线处开小孔，即第二通孔，仅预留导线引出空间，减少导电环23与外部接触面积。

本实施例通过信号接口，连接刷引线27和滑动接触件22，形成第二信号连接单元，同时通过在导电环23的一侧连接环引线28，环引线28穿过第一通孔和第二通孔，形成第一信号连接单元，方便多个信号传输环路的接线，达到了简化设计的技术效果。

参看图1，本实施例的壳体3包括电刷板5、电刷盖6，电刷板5开设有滑动接触件22的安装孔和调节件的安装孔，电刷盖6设于电刷板5的顶部，电刷板5和电刷盖6用于在信号传输入口处形成全封闭屏蔽空间，对传输信号进行保护。

具体地，电刷板5上开滑动接触件22安装孔和调节件安装孔，电刷盖6与电刷板5螺钉连接，封闭电刷板5顶部。本实施例的电刷板5和电刷盖6，将信号传输环路在第二信号连接单元处的信号进行保护，同时多个信号传输环路和信号屏蔽环路可共用一个电刷板5和电刷盖6，达到了信号传输稳定、信号干扰小、简化设计的技术效果。

参看图1和图3，本实施例的屏蔽环14与主轴1采用挡块15固定连接，挡块15的一端侧嵌入主轴1，挡块15的另一端侧嵌入屏蔽环14；主轴1和壳体3的连接处设有锁紧环4，锁紧环4用于锁紧所述主轴1的最外侧的所述屏蔽环14，以防止转动颤动。

具体地，锁紧环4与主轴1螺纹连接，压紧最外侧屏蔽环14，从而压紧本实施例中所有信号传输环路和信号屏蔽环路的结构。屏蔽环14内圆面开卡槽，嵌入挡块15，保证屏蔽环14与主轴1同步转动而不出现滑动。

本实施例的挡块15通过嵌入主轴1和屏蔽环14，防止两者之间的相对运动，同时锁紧环4用于限制主轴1在转动之中的颤动，减少颤动引起的转动摩擦损耗，达到了结构稳定，工作寿命长的技术效果。

进一步的，为保证中频信号传输不被干扰，与传递路径接触的其他结构均为非金属材料聚酰亚胺。

进一步的，刷引线27和环引线28均从本滑环装置引出，在刷引线27焊接处和环引线28焊接处均开小孔，孔的大小根据引线直径设计，减少非封闭面积。

进一步的，由信号屏蔽环路将信号传输环路进行屏蔽保护。屏蔽环路包括电刷板5、调节螺钉11、弹簧12、滚珠13、屏蔽环14和主轴1，均为金属导电材料，形成金属屏蔽牢笼，有效防止外部电磁干扰。

实施例3

本实施例提供一种基于实施例2的天线设备，该装置采用如实施例2中任意一项要求的信号传输滑环装置。

应用该信号传输滑环装置的天线设备，具有以下技术效果：

1)工作寿命长，可通过调节调节件和屏蔽环14之间的接触压力，解决由摩擦损耗引起的屏蔽效果减弱和信号传递稳定减弱，延长使用寿命。

2)传输干扰小、信号传输稳定，由壳体3、调节件、屏蔽环14、主轴1共同构成信号屏蔽密闭空间，将信号传输受到的外界干扰屏蔽，同时也防止中频信号泄露，保证中频信号传输效果。

3)传输效率高，该信号传输滑环装置的信号传输环路可自由增减，相邻信号传输环路之间可共用信号屏蔽环路，可同时进行多个信号的传输，且达到屏蔽外界干扰信号的要求。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种信号传输滑环装置，其特征在于，包括：

壳体；

主轴，所述主轴的两端侧和所述壳体轴承连接，所述主轴的周侧固设有多个屏蔽环，所述主轴套设有绝缘层，所述绝缘层设于相邻的两个屏蔽环之间，所述绝缘层上套设有导电环，所述导电环设有第一信号连接单元；

调节件，所述调节件固定于所述壳体的侧壁，所述调节件的一端侧和所述屏蔽环滚动接触，所述调节件用于调整所述调节件与所述屏蔽环之间的接触压力；

滑动接触件，所述滑动接触件固定于所述壳体的侧壁，所述滑动接触件的一端设有第二信号连接单元，所述滑动接触件的另一端与所述导电环滑动接触；

其中，所述壳体、所述主轴、所述屏蔽环、所述调节件之间电导通，形成信号屏蔽环路；

所述第一信号连接单元、所述滑动接触件、所述导电环、所述第二信号连接单元之间电导通，形成信号传输环路。

2.根据权利要求1所述的一种信号传输滑环装置，其特征在于，所述调节件包括滚珠、弹簧和调节螺钉，所述滚珠分别和所述弹簧的一端侧和所述屏蔽环滚动接触，所述调节螺钉用于调节所述弹簧的另一端侧的位置，以调节所述弹簧的形变量。

3.根据权利要求1或2所述的一种信号传输滑环装置，其特征在于，所述绝缘层设有凹槽，所述凹槽用于固定所述导电环。

4.根据权利要求3所述的一种信号传输滑环装置，其特征在于，所述绝缘层包括绝缘衬套、第一绝缘环、第二绝缘环，其中，所述绝缘衬套套设于所述主轴，形成所述绝缘层的第一层，所述第一绝缘环和所述第二绝缘环并列套设于所述绝缘衬套，形成所述绝缘层的第二层，其中，所述第一绝缘环和所述第二绝缘环并列接触形成所述凹槽。

5.根据权利要求1或2所述的一种信号传输滑环装置，其特征在于，所述壳体的侧壁设有信号接口，所述信号接口的一端电连接有刷引线，所述信号接口的另一端电连接所述滑动接触件，以形成所述第二信号连接单元。

6.根据权利要求5所述的一种信号传输滑环装置，其特征在于，所述导电环的一侧电连接有环引线，所述主轴在所述环引线侧设有第一通孔，所述绝缘层在所述环引线侧设有第二通孔，所述环引线穿过所述第二通孔和所述第一通孔，以形成所述第一信号连接单元。

7.根据权利要求6所述的一种信号传输滑环装置，其特征在于，所述壳体包括电刷板、电刷盖，所述电刷板开设有所述滑动接触件的安装孔和所述调节件的安装孔，所述电刷盖设于所述电刷板的顶部，所述电刷板和所述电刷盖用于在所述第二信号连接单元处形成全封闭屏蔽空间，对传输信号进行保护。

8.根据权利要求7所述的一种信号传输滑环装置，其特征在于，所述屏蔽环与所述主轴采用挡块固定连接，所述挡块的一端侧嵌入所述主轴，所述挡块的另一端侧嵌入所述屏蔽环；所述主轴和所述壳体的连接处设有锁紧环，所述锁紧环用于锁紧所述主轴的最外侧的所述屏蔽环，以防止转动颤动。

9.一种天线设备，其特征在于，包括如权利要求1至8任意一项所述的一种信号传输滑环装置。