CN111987550A - 一种用多层线路板集成的模块化旋转传输装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用多层线路板集成的模块化旋转传输装置及系统，涉及滑环制造技术领域，所述装置包括：滑环和刷架；所述滑环与所述刷架径向配合；所述滑环包括刷板，所述刷板设置于所述刷架上；所述刷板上设置有接线板，所述接线板固定从所述滑环电刷引出的所有线缆；所述滑环之间通过所述刷架连接。本发明提供的技术方案能够防止安装过程中刷板上的线缆相互挤压或被拉断以及绝缘层被割破，降低了安装过程中线缆损坏的概率，便于滑环连接负载和设备以及降低客户成本，并提高了用户体验。

Description

一种用多层线路板集成的模块化旋转传输装置及系统

技术领域

本发明涉及滑环制造技术领域，尤其涉及一种用多层线路板集成的模块化旋转传输装置及系统。

背景技术

滑环，也称作旋转电气接口、电气旋转关节，可用于任一要求无限制连续旋转时从固定结构到旋转结构传输电源和数据信号的电力系统中。滑环是一种利用导电部件的滑动或滚动接触、静电耦合或电磁耦合，在天线座架转动部件与静止部件之间传递电信号和电能的装置。

目前市场上的滑环采用叠加成一个整体式进行电流传输，电路板采用焊线方式连接，由于受安装尺寸的限制，在安装过程中容易出现电刷板上的线挤压或被拉断，绝缘层被割破等情况。滑环上电后，上述情况会导致相邻传输通道短路、传输通道对地短路、传输通道断路等问题。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供及一种用多层线路板集成的模块化旋转传输装置及系统，以解决现有技术手段中存在的上述全部或部分问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种用多层线路板集成的模块化旋转传输装置，包括：滑环和刷架；

所述滑环与所述刷架径向配合；

所述滑环包括刷板，所述刷板设置于所述刷架上；

所述刷板上设置有接线板，所述接线板固定从所述滑环电刷引出的所有线缆；

所述滑环之间通过所述刷架连接。

进一步地，所述滑环包括：拨销、挡圈和内轴；

所述挡圈与所述内轴一端螺纹连接；

所述拨销设置在所述内轴与所述挡圈螺纹连接的一端。

进一步地，所述滑环包括：轴承盖板；

所述轴承盖板覆盖所述挡圈；

所述拨销设置所述轴承盖板上。

进一步地，所述刷架一端设置有安装槽。

进一步地，所述刷架另一端与所述轴承盖板的轴向配合。

进一步地，所述刷架包括固定槽，所述固定槽与所述刷板固定连接。

进一步地，所述刷架一端与所述滑环的轴承盖板轴向配合，所述轴承盖板与另一刷架的安装孔连接。

第二方面，本发明实施例一种用多层线路板集成的模块化旋转传输系统，其特征在于，包括：板间连接器、壳体、插座线缆组件和第一方面中任一项所述的旋转传输装置；

滑环的刷板之间通过板间连接器连接；

所述壳体包裹所述滑环；

所述插座线缆组件设置在所述壳体两端，用于所述滑环进线和出线。

进一步地，所述系统包括多个所述滑环和多个刷架，所述滑环和所述刷架一一对应；

多个所述滑环通过所述多个刷架依次进行轴向连接。

进一步地，所述滑环包括：线路连接件；

所述线路连接件设置在所述刷板两端，所述板间连接器连接两个相邻刷板上距离最近的两个线路连接件。

进一步地，所述滑环的刷板设置有多层接线板，所述接线板与所述滑环一一对应，每一层所述接线板用于固定相应滑环的电刷引出的线缆。

本发明技术方案至少具有如下有益效果：

1、在刷板上设置接线板，并将电刷引出的所有线缆固定在接线板上，以防止安装过程中刷板上的线缆相互挤压或被拉断以及绝缘层被割破。

2、设置刷架，以便于将多个滑环拼接得到一个滑环组合。显而易见的，用于拼接的滑环的缆线数量远小于滑环组合的线缆数量，因而削弱了安装尺寸的限制，从而降低了安装过程中线缆损坏的概率。

3、在刷板上设置多层线路，接线板对应滑环一一对应，每一层接线板用于固定相应滑环的电刷引出的线缆，使得拼接在一起的多个滑环的线缆不会在安装过程中出现挤压或被拉断的情况。此外，还能使新滑环的各线缆从同一个端口出线，便于后续连接负载和设备。

4、通过刷架和多层线路板的结合，本发明提供的旋转传输系统能够通过增加滑环和拆卸滑环的方式调节新滑环中的导电环数量，从而降低了客户成本，提高了用户体验。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明实施例提供的一种用多层线路板集成的模块化旋转传输系统的剖面图；

图2为本发明实施例提供的两个滑环拼接后的剖面图；

图3为本发明实施例提供的一种用多层线路板集成的模块化旋转传输系统的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种滑环的剖面图；

图5为本发明实施例提供的一种刷架的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种刷板的结构示意图。

附图标记：

滑环1；板间连接器2；壳体3；插座线缆组件4；拨销1-1；轴承盖板1-2；盖板垫片1-3；挡圈1-4；芯轴1-5；绝缘圈1-6；绝缘套筒1-7；导电环1-8；绝缘片1-9；刷丝1-10；刷架1-11；刷架安装孔1-11-1；刷架平槽1-11-2；刷架圆端面螺纹孔1-11-3；刷架圆周端面1-11-4；刷架圆端面通孔1-11-5；刷板1-12；固定焊盘1-12-1；焊盘1-12-2；线路焊盘1-12-3；传输通道1-12-4；线路连接件1-13；轴承1-14；刷板第一层a；刷板第二层b；刷板第三层c。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。

如图1至图5所示，本发明实施例提供了一种用多层线路板集成的模块化旋转传输系统，包括：滑环1、板间连接器2、壳体3和插座线缆组件4。

滑环1包括：拨销1-1；轴承盖板1-2；盖板垫片1-3；挡圈1-4；芯轴1-5；绝缘圈1-6；绝缘套筒1-7；导电环1-8；绝缘片1-9；刷丝1-10；刷架1-11；刷架安装孔1-11-1；刷架平槽1-11-2；刷架圆端面螺纹孔1-11-3；刷架圆周端面1-11-4；刷架圆端面通孔1-11-5；刷板1-12；线路连接件1-13；轴承1-14。

在本发明实施例中，芯轴1-5底端排布出线通孔，顶端带有螺纹，并有两个拨销配合孔，芯轴1-5内部为通孔，为光纤模块的安装预留空间，芯轴1-5上套装绝缘套筒1-7，绝缘套筒1-7上安装导电环1-8和绝缘片1-9。根据芯轴1-5直径设定导电环1-8的大小，根据芯轴1-5的高度设定导电环1-8的排布数量。绝缘片1-9采用绝缘性能好而伸缩率低的绝缘材料，在保证绝缘性的同时，以保证安装精度，挡圈1-4与芯轴1-5通过螺纹连接，挡圈1-4通过侧向紧钉螺钉固定。芯轴1-5和挡圈1-4分别通过轴承与刷架1-11进行径向配合。刷架平槽1-11-2处安装刷板1-12，刷板1-12两端分布焊盘，用来连接板件连接件1-13，每个刷板1-12上排布12N对孔，并安装12N个导电刷。其中，N为导电环的数量，由于滑环两侧通常设置数量相同的导电环，因此在本发明实施例中，N为偶数。

在本发明实施例中，刷板1-12为多层结构，如图6所示，第一层a包括：固定焊盘1-12-1、焊盘1-12-2和线路焊盘1-12-3。第二层b和第三层c均为线路板，上面设置有传输通道1-12-4。电刷引出的线缆通过焊接的方式固定在固定焊盘1-12-1和焊盘1-12-2上，再从线路焊盘1-12-3出线进入第二层b或第三层c的线路板。如图1所示，对于上面的滑环，缆线从线路焊盘出线后进入第二层的线路板。对于下面的滑环，缆线从线路焊盘出线后进入第三层的线路板。通过上述方式对滑环的缆线进行固定，以防止线缆在安装过程中出现损伤。将两个滑环的线缆隔离开以及利用线路板对滑环的每一根线缆进行分离，能够有效防止线缆之间相互挤压。

需要说明的是，在本发明实施例中，接线板的层数与滑环电刷引出的线路数量有关，当一层线路板上的线路通道能满足滑环电刷引出的线路时，可以用单层线路板；当一层线路板上的线路通道不能满足滑环电刷引出的线路时，需要采用多层线路板。例如，用两个滑环A和B拼接成一个滑环组合，其中A单侧电刷引出的线路数量为10，B单侧电刷引出的线路数量为15，而线路板上的线路通道数量为30，此时一层线路板上的线路通道大于两个滑环的电刷引出的线路数量，因此只要用一层线路板就可以将两个滑环的线路分开。如果一层线路板上的线路通道小于两个滑环的电刷引出的线路数量，则需要两层线路板，以保证将两个滑环的线路分开，即保证每一层线路板只能穿入一个滑环的线缆。

在本发明实施例中，线路板本身厚度很小，因而即便在刷板1-12上设置有多层线路板也不会对刷板1-12的安装带来影响。以本图刷板为例，一块刷板的线路通道数为15，增加一层线路通道数为15的线路板，则刷板的总线路通道数变为30，刷板厚度增加量≤0.5mm。在本发明实施例中，为了便于安装，刷板与线路板宽度是一致的。因此，在滑环中导电环数量增加时，可以通过增加两者的宽度使得线路板上可以设置更多的线路通道数，从而在增加线路通道数的同时控制刷板的厚度。此外，刷板1-12的宽度要大于刷架平槽1-11-2的宽度，以保证刷架平槽1-11-2不会遮挡焊盘和固定焊盘，使得刷丝1-10能够顺利的焊接在焊盘和固定焊盘上。

在本发明实施例中，由于需要拼接多个滑环，因此要同时满足两个条件：1)多个滑环拼接后，各滑环的芯轴之间实现轴向配合；2)各滑环的线路能够从统一的端口出线。

对于条件1)，引入刷架1-11如图5所示，包括：刷架安装孔1-11-1、刷架平槽1-11-2、刷架圆端面螺纹孔1-11-3、刷架圆周端面1-11-4和刷架圆端面通孔1-11-5。其中，轴承盖板1-2与刷架安装孔1-11-1进行轴向固定。以刷架圆周端面1-11-4为底面的安装槽的尺寸和形状与轴承盖板1-2相匹配。此外，芯轴1-5的顶端设置有拨销1-1，底端设置有与拨销1-1的底孔。在进行滑环拼装时，如图2所示，下面滑环的轴承盖板与上面滑环的以刷架圆周端面1-11-4为底面的安装槽相互配合，再通过螺钉连接固定下面滑环的刷架圆端面螺纹孔1-11-3与上面滑环的刷架圆端面通孔1-11-5，实现两个滑环外轴的同步静止。上面滑环的芯轴底圆孔与下面滑环的拨销1-1配合，实现两个滑环对接后两个芯轴的同步转动。在拼接的滑环数量大于3时，依照上述方式依次叠加，从而实现模块化组装及内轴、外轴线路的旋转传输效果。

对于条件2)，引入板间连接器2和线路连接件1-13。在本发明实施例中，滑环1两边的导电环1-8都需要接线，因此在挡圈1-4上设置有两个出线孔，每一个出线孔对应一侧的导电环。为了实现线路连接，在每个刷板1-12的两端分别设置一个线路连接件1-13。线路连接件1-13包括公头和母插两个部分，母插固定在刷板上。在两个滑环对接时，如图1和2所示，板间连接器2一端通过公头与上面滑环下端的线路连接件1-13的母插进行插针连接，另一端通过公头与下面滑环上端的线路连接件1-13的母插进行插针连接，即板间连接器连接两个相邻刷板上距离最近的两个线路连接件。如此，可以将上面滑环的线缆引入到下面滑环的刷板上，再利用下面刷板中的多层线路板将两个滑环的缆线引导至插座线缆组件4，并从插座线缆组件4出线，从而实现各滑环的线路能够从统一的端口出线。由于线路连接件1-13为公头-母插结构，因此拼接滑环时不需要对各线路进行焊接。

需要说明的是，虽然刷板1-12设置有多层的线路板，但是线路连接件1-13包括公头和母插，因此是线路连接件1-13不分层的，只需要线路连接件1-13的线路通道数量能够匹配刷板1-12中的缆线数量即可。而板间连接器2其主要作用为引导线缆，因此板间连接器2要设置多层线路板，且这些线路板与刷板1-12的线路板一一对应。

此外，在本发明实施例中，插座线缆组件4可以设置多个，例如在实际使用中，可以根据负载和外接设备的位置分布，功率等因素，将滑环的线缆分成多股，每一股缆线对应一个插座线缆组件4。

在现有技术中，例如，客户要求滑环中带有80个导电环的滑环，那么只能做一个内置80个导电环的滑环。由于滑环和电刷一一对应，因此工作人员需要整理160条线缆。160条线缆会占据大量的空间，这会极大增强安装尺寸的限制，进而引发刷板上的线缆相互挤压或被拉断以及绝缘层被割破。而在本发明实施例中，由于滑环是拼接的，因此每个用于拼接的滑环中的线缆数量会远小于整个滑环的线缆数量，从而极大削弱了安装尺寸的限制。例如，拼接4个带有20个导电环的滑环得到带有80个导电环的滑环。则每个用于拼接的滑环中的线缆数量只有40条，是整体滑环的四分之一，因此极大削弱了安装尺寸的限制。再结合刷板12中多层的接线板对线缆的分隔，从根本上消除了线缆之间相互挤压。而结合刷板12中多层的接线板对线缆的固定，则从根本上消除了安装过程导致的线缆拉扯，从而有效减低了线缆损坏的概率。

在现有技术中，滑环通常是定制的，例如，客户要求滑环中带有80个导电环的滑环，那么只能做一个内置80个导电环的滑环。如果客户要求滑环中带有增加20个导电环或减少20个导电环，则只能重新做一个带有60个导电环的滑环或带有100个导电环的滑环，从而增加了客户成本，降低了用户体验。然而，本发明实施例提供的结构，可以有的解决的上述问题。具体地，拼接4个带有20个导电环的滑环得到带有80个导电环的滑环。如果客户要求增加20个导电环或减少20个导电环，不需要重新做滑环，而是直接多拼接一个带有20个导电环的滑环，或者减少一个拼接的20个导电环的滑环，从而降低了客户成本，增加了用户体验。可以理解的是，上述实施例中滑环中导电环数量只是为了说明本发明的技术效果，不能视为对滑环中导电环数量的限定。

在现有技术中，检修人员拆开滑环后，滑环内的所有线路全部暴露。例如，滑环内存在80个导电环，则检修人员需要从80个线缆中一根一根地检测以找到有问题的线路，花费大量时间。同时在拆开滑环时以及从80个线缆中抽出故障线路时，巡检人员的误操作很有可能导致其他线路折断。而在本发明实施例中，由于滑环是拼接成的，因此在确定故障线路后，检修人员只需要拆开故障线路所在的滑环即可。例如，滑环组由4个内置20个导电环的滑环组成，如果其中一个滑环存在故障线路，只需拆开该滑环，如此检修人员在修复滑环内部线路时，只需要从20个线缆中确定故障线路并将故障线路的缆线抽出，从而极大降低了检修人员误操作导致的滑环内部线路受损的概率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用多层线路板集成的模块化旋转传输装置，其特征在于，包括：滑环和刷架；

所述滑环与所述刷架径向配合；

所述滑环包括刷板，所述刷板设置于所述刷架上；

所述刷板上设置有接线板，所述接线板固定从所述滑环电刷引出的所有线缆；

所述滑环之间通过所述刷架连接。

2.根据权利要求1所述的旋转传输装置，其特征在于，

所述滑环包括：拨销、挡圈和内轴；

所述挡圈与所述内轴一端螺纹连接；

所述拨销设置在所述内轴与所述挡圈螺纹连接的一端。

3.根据权利要求2所述的旋转传输装置，其特征在于，

所述滑环包括：轴承盖板；

所述轴承盖板覆盖所述挡圈；

所述拨销设置所述轴承盖板上。

4.根据权利要求3所述的旋转传输装置，其特征在于，

所述刷架一端设置有安装槽。

5.根据权利要求4所述的旋转传输装置，其特征在于，

所述刷架另一端与所述轴承盖板的轴向配合。

6.根据权利要求1所述的旋转传输装置，其特征在于，

所述刷架包括固定槽，所述固定槽与所述刷板固定连接。

7.一种用多层线路板集成的模块化旋转系统，其特征在于，包括：板间连接器、壳体、插座线缆组件和权利要求1至6中所述的旋转传输装置；

滑环的刷板之间通过板间连接器连接；

所述壳体包裹所述滑环；

所述插座线缆组件设置在所述壳体两端，用于所述滑环进线和出线。

8.根据权利要求7所述的旋转传输系统，其特征在于，

所述系统包括多个所述滑环和多个刷架，所述滑环和所述刷架一一对应；

多个所述滑环通过所述多个刷架依次进行轴向连接。

9.根据权利要求8所述的旋转传输系统，其特征在于，

所述滑环包括：线路连接件；

所述线路连接件设置在所述刷板两端，所述板间连接器连接两个相邻刷板上距离最近的两个线路连接件。

10.根据权利要求8所述的旋转传输系统，其特征在于，

所述滑环的刷板设置有多层接线板，所述接线板与所述滑环一一对应，每一层所述接线板用于固定相应滑环的电刷引出的线缆。

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