CN110429441B - 一种滚动式汇流环 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种滚动式汇流环，涉及滚动汇流环装置技术领域，所述滚动式汇流环包括外导线、外导电环、若干层汇流环组件、若干层绝缘组件、安装组件、内导电环、内导线以及内轴，所述内导线通过所述内导电环、所述汇流环组件以及所述外导电环与外导线电连接；其中，所述汇流组件包括内导电环、外导电环和汇流单元，所述内导电环与所述外导电环同心布置，所述汇流环组件在所述内导电环与所述外导电环之间可转动电性连接。

Description

一种滚动式汇流环

技术领域

本发明涉及滚动汇流环装置技术领域，具体涉及一种滚动式汇流环。

背景技术

汇流环主要功能是实现固定设备与旋转设备之间的电功率或电信号的传输，避免设备相对转动时导线之间相互缠绕，可广泛应用于航天、航空、航海以及各种精密仪器等诸多领域。

根据接触摩擦方式的不同，汇流环可分为滑动摩擦式汇流环和滚动摩擦式汇流环。滑动摩擦式汇流环制造技术比较成熟，被广泛应用在各种旋转接口上，但滑动摩擦力矩较大、滑动接触表面易磨损、波动电阻较大，这将极大地降低汇流环的可靠性，影响设备的安全性，增加设备的维护成本。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本申请实施例提供了一种滚动式汇流环，所述技术方案如下：

根据本申请实施例的一个方面，提供了一种滚动式汇流环，所述滚动式汇流环包括外导线、若干层汇流环组件、若干层绝缘组件、安装组件、内导线以及内轴，所述内导线通过所述内导电环、所述汇流环组件以及所述外导电环与外导线电连接；

其中，所述汇流组件包括内导电环、外导电环和汇流单元，所述内导电环与所述外导电环同心布置，所述汇流环组件在所述内导电环与所述外导电环之间可转动电性连接。

在一个可能的实现方式中，所述汇流单元包括导电轴承、弹性支架和挡圈；

所述挡圈用于对所述导电轴承在所述弹性支架上进行轴向限位；

所述弹性支架提供预紧力保证所述导电轴承之间、导电轴承与内导电环之间、导电轴承与外导电环之间充分接触。

在一个可能的实现方式中，所述汇流单元在所述内导电环与所述外导电环之间堆叠设置，相邻所述汇流单元之间设置有绝缘组件。

在一个可能的实现方式中，每层所述绝缘组件包括内绝缘环、外绝缘环，所述内绝缘环、外绝缘环为同心布置，内绝缘环位于相邻层滚动汇流环组件的内导电环之间，外绝缘环位于相邻层滚动汇流环组件的外导电环之间。

在一个可能的实现方式中，所述滚动式汇流环还包括设置在外层的外壳，以及用于转动连接所述内轴和外壳之间的上轴承和下轴承。

在一个可能的实现方式中，所述内导电环和外导电环与汇流单元接触面均设有滚道，所述汇流单元容置在所述滚道中。

在一个可能的实现方式中，所述滚动汇流环还包括螺母压块，所述螺母压块与所述内轴螺接，用于压紧所述汇流环组件内导电环及所述绝缘组件。

在一个可能的实现方式中，所述滚动汇流环还包括外壳端盖，所述外壳端盖与所述外壳连接，用于压紧所述汇流环组件的所述外导电环及所述绝缘组件。

在一个可能的实现方式中，所述滚动汇流环还包括上轴承端盖和下轴承端盖，所述上轴承端盖、下轴承端盖分别设置在两个轴承的侧面，所述上轴承端盖与所述外壳端盖连接，所述下轴承端盖与所述外壳连接。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本申请提供的滚动式汇流环用一个或多个汇流单元及内、外导电环道来代替电刷和导电环道，以滚动接触代替滑动接触进行电讯号和功率的传输，摩擦力矩小，磨损率低，电性能好；同时，可根据具体使用环境，灵活配置汇流组件的层数和每层汇流组件中的汇流单元的数量，进一步的提高导电功率，配置灵活、适宜大功率传输；使用汇流单元替代柔性导电环，避免循环应力引起的疲劳破坏，可进一步提高滚动汇流环的可靠性及使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一个示例性实施例提供的滚动式汇流环的侧面剖视图；

图2是本申请一个示例性实施例提供的汇流组件的结构示意图；

图3是本申请一个示例性实施例提供的汇流单元的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

在相关技术中，根据接触摩擦方式的不同，汇流环可分为滑动摩擦式汇流环和滚动摩擦式汇流环。滑动摩擦式汇流环制造技术比较成熟，被广泛应用在各种旋转接口上，但滑动摩擦力矩较大、滑动接触表面易磨损、波动电阻较大，这将极大地降低汇流环的可靠性，影响设备的安全性，增加设备的维护成本。为了改善滑动汇流环的固有缺陷，国内外专家研制出一种滚动式汇流环，它使用一个或多个滚动挠性体的内外环道来代替电刷和汇流环环道，以滚动接触来代替滑动接触，使得摩擦力矩显著减小；同时，挠性体的变形，使得接触面积增大，接触压力稳定，大大改善了电阻的波动性能。但作为关键导电部件的滚环属于薄壁构件，长期处于压缩状态，在交变应力的作用下，极易产生疲劳断裂，影响汇流环的使用寿命。为了兼顾传统滚动式汇流环的优点，进一步提高汇流环的使用寿命，迫切需要研究一种新型滚动式汇流环结构装置。

本申请提供了一种滚动式汇流环，滚动式汇流环包括外导线、若干层汇流环组件、若干层绝缘组件、安装组件、内导线以及内轴，内导线通过内导电环、汇流环组件以及外导电环与外导线电连接；其中，汇流组件包括内导电环、外导电环和汇流单元，内导电环与外导电环同心布置，汇流环组件在内导电环与外导电环之间可转动电性连接。

本申请提供的滚动式汇流环用一个或多个汇流单元及内、外导电环道来代替电刷和导电环道，以滚动接触代替滑动接触进行电讯号和功率的传输，摩擦力矩小，磨损率低，电性能好。

以下结合附图1至图3对本申请作进一步详细阐述。

图1示出了本申请一个示例性实施例提供的滚动式汇流环的侧面剖视图。该滚动式汇流环包括外导线12、内导线11、外壳1、内轴2、若干层汇流环组件15、若干层绝缘组件以及若干安装组件。其中若干层汇流组件15分别与外导线12以及内导线11连接，内导线11穿设于内轴2的空腔内，相邻层滚动汇流环组件之间通过绝缘组件相互绝缘，内导线11、外导线12、内轴2以及若干层汇流组件15以及若干层绝缘组件通过安装组件固定形成一整体结构；外导线12连接多个外部功率电路将外部功率汇流至内导线11。滚动汇流环还包括上轴承7和下轴承8，内轴2和外壳1之间通过上轴承7和下轴承8转动连接。滚动汇流环还包括螺母压块6，螺母压块6与内轴2螺接，压紧汇流环组件内导电环13及内绝缘环4。滚动汇流环装置还包括外壳端盖3，外壳端盖3与外壳1连接，压紧汇流环组件外导电环14及外绝缘环5。

汇流环还包括上轴承端盖9和下轴承端盖10，上轴承端盖9、下轴承端盖10分别设置在两个轴承的侧面，上轴承端盖9与外壳端盖3连接，下轴承端盖10与外壳1连接。

图2示出了本申请一个示例性实施例提供的汇流组件的结构示意图；每层滚动汇流环组件包括内导电环13、外导电环14和汇流单元15，内导电环13、外导电环14同心布置，外导电环14套在内导电环13的外部，汇流单元15设置在内导电环13与外导电环14之间，并与内导电环13、外导电环14接触，内导线11焊接在内导电环13上，外导线12焊接在外导电环14上。

在一个可选地实现方式中，每层绝缘组件包括内绝缘环4和外绝缘环5，内绝缘环4与外绝缘环5为同心布置，内绝缘环4设置在内导电环13与外导电环14之间的内导电环13的内壁上，外绝缘环5设置在内导电环13与外导电环14之间的外导电环14的内壁上。内导电环13与外导电环14之间可以设置有多个汇流单元15，并且多个汇流单元15可以围绕内导电环13的内壁转动。

图3示出了本申请一个示例性实施例提供的汇流单元的结构示意图。汇流单元包括第一导电轴承17、第二导电轴承18、弹性弹性支架16、第一挡圈19、第二挡圈20；第一挡圈19用于第一导电轴承17在弹性弹性支架上的轴向限位，第二挡圈20用于第二导电轴承18在弹性弹性支架上的轴向限位；弹性弹性支架16提供预紧力保证第一导电轴承17与第二导电轴承18之间、第一导电轴承17与内导电环13之间、第一导电轴承17与外导电环14之间充分接触；内导电环13和外导电环14与汇流单元15接触面均设有滚道，汇流单元15容置在滚道中。

以下结合电流的流通路径对本方案作进一步详细阐述：电流通过外导线12传入外导电环14，外导电环14传给汇流单元15，汇流单元15再传给内导电环13，内导电环13再将电流传入内导线11，从而实现电流从固定部分传入转动部分。本电路也可实现反向导电，即由内导线11向外导线12的方向导电。

本发明提供的新型滚动式汇流环由多层汇流环组件叠加而成；每层汇流环组件可传输一路功率电路，也可与其他层进行并联共同传输功率电路。每层汇流环组件包括内导电环13、外导电环14和汇流单元15。采用多个汇流单元15可有效提高导电功率；同时，当某一个汇流单元15失效后，其他汇流单元15依然可以发挥作用，不影响该层汇流环组件的导电能力，可靠性高。本发明可根据具体使用环境和要求，灵活配置滚动汇流环组件数量或汇流单元15的数量来提高导电功率。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性地，本申请的真正范围和精神由上述的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

应当理解的是，在本文中提及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种滚动式汇流环，其特征在于，所述滚动式汇流环包括外导线、外导电环、若干层汇流环组件、若干层绝缘组件、安装组件、内导电环、内导线以及内轴，所述内导线通过所述内导电环、所述汇流环组件以及所述外导电环与外导线电连接；

其中，所述汇流组件包括内导电环、外导电环和汇流单元，所述内导电环与所述外导电环同心布置，所述汇流环组件在所述内导电环与所述外导电环之间可转动电性连接；

所述汇流单元包括导电轴承、弹性支架和挡圈；

所述挡圈用于对所述导电轴承在所述弹性支架上进行轴向限位；

所述弹性支架提供预紧力保证所述导电轴承之间、导电轴承与内导电环之间、导电轴承与外导电环之间充分接触。

2.根据权利要求1所述的一种滚动式汇流环，其特征在于，所述汇流单元在所述内导电环与所述外导电环之间堆叠设置，相邻所述汇流单元之间设置有绝缘组件。

3.根据权利要求2所述的一种滚动式汇流环，其特征在于，每层所述绝缘组件包括内绝缘环、外绝缘环，所述内绝缘环、外绝缘环为同心布置，所述内绝缘环位于相邻层滚动汇流环组件的内导电环之间，所述外绝缘环位于相邻层滚动汇流环组件的外导电环之间。

4.根据权利要求3所述的一种滚动式汇流环，其特征在于，所述滚动式汇流环还包括设置在外层的外壳，以及用于转动连接所述内轴和外壳之间的上轴承和下轴承。

5.根据权利要求3所述的一种滚动式汇流环，其特征在于，所述内导电环和所述外导电环与所述汇流单元接触面均设有滚道，所述汇流单元容置在所述滚道中。

6.根据权利要求3所述的一种滚动式汇流环，其特征在于，所述滚动汇流环还包括螺母压块，所述螺母压块与所述内轴螺接，用于压紧所述汇流环组件内导电环及所述绝缘组件。

7.根据权利要求6所述的一种滚动式汇流环，其特征在于，所述滚动汇流环还包括外壳端盖，所述外壳端盖与所述外壳连接，用于压紧所述汇流环组件的所述外导电环及所述绝缘组件。

8.根据权利要求7所述的一种滚动式汇流环，其特征在于，所述滚动汇流环还包括上轴承端盖和下轴承端盖，所述上轴承端盖、下轴承端盖分别设置在两个轴承的侧面，所述上轴承端盖与所述外壳端盖连接，所述下轴承端盖与所述外壳连接。

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