CN113451856A - 一种旋转导电连接器及导电设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转导电连接器及导电设备，包括内环、外环、风冷式簧片、轴向滑动电连接组件和往复驱动组件，轴向滑动电连接组件设置在内环的外周上，风冷式簧片的一侧与外环的内周滑动配合且另一侧通过轴向滑动电连接组件与内环保持滑动电性连接，风冷式簧片与往复驱动组件连接。风冷式簧片跟随内环旋转，提高了风冷式簧片与周围空气换热效率，而往复驱动机构驱动风冷式簧片在轴向上进行往复运动，避免了风冷式簧片的同一位置与外环长时间摩擦，通过风冷式簧片的加强散热和避免同一位置长时间摩擦积热，避免了旋转导电连接器因散热性能不佳而导致使用过程中出现电阻大幅增大的弊端。

Description

一种旋转导电连接器及导电设备

技术领域

本发明涉及导电连接技术领域，具体涉及一种旋转导电连接器及导电设备。

背景技术

随着我国现代化工业化水平不断的提高，旋转导电部件已广泛应用于各个领域。旋转导电部件一般运用在要求提供无限制、连续或断续旋转的设备上，提供多通路的旋转动力、数据的机电系统。其大大简化系统结构，避免导线在旋转过程中造成扭伤。旋转导电部件已在如风力发电机，太空站，雷达等地方都有应用。

通常，旋转导电部件是滑环式，依据传输介质来区别，滑环分为导电滑环、集电环、电滑环、流体滑环、光滑环，旋转接口等。典型的滑环式导电旋转关节由传动轴、接触环组件（包括导电环、绝缘环、导线等）和电刷组件（包括刷丝、刷架、簧片等）组成，利用簧片结构提供电刷与导电环之间的接触压力，通过电刷与导电环之间的滑动电接触在旋转界面之间传输电功率。

但是，滑动电连接部件如导电环与电刷之前，由于长时间的滑动摩擦，会导致电刷与导电环的温度大幅升高，不仅影响旋转导电连接器的使用寿命，且电刷与导电环的温度大幅升高会导致旋转导电连接器的电阻大幅增大，不利于节约能耗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种旋转导电连接器及导电设备，以解决现有技术中，由于旋转导电连接器的滑动电连接部件因长时间持续摩擦发热而导致的对旋转导电连接器使用寿命和输电效率造成负面影响技术问题。

为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：

一种旋转导电连接器，包括内环和外环，以及设置在所述内环与所述外环之间的电耦合件，所述内环同轴且转动插接在所述外环内，且所述内环通过所述电耦合件与固定设置的所述外环电性连接；

所述电耦合件包括风冷式簧片、轴向滑动电连接组件和往复驱动组件，所述轴向滑动电连接组件设置在所述内环的外周上，所述风冷式簧片的一侧与所述外环的内周滑动配合，所述风冷式簧片的另一侧通过所述轴向滑动电连接组件与所述内环保持滑动电性连接，且所述风冷式簧片的一端与所述往复驱动组件连接，所述风冷式簧片在所述轴向滑动电连接组件的导向以及所述往复驱动组件的驱动下沿所述外环和所述内环的轴向进行往复运动。

作为本发明的一种优选方案，所述轴向滑动电连接组件包括固定安装在所述内环的外周上并与所述内环电性连接的铜制导轨，以及开设在所述铜制导轨的外表面并贯穿所述铜制导轨两端的T形滑槽，所述T形滑槽均与所述内环的轴线平行设置，所述风冷式簧片的相对于所述外环的一侧滑动插接在所述T形滑槽中，并与所述铜制导轨滑动电性连接。

作为本发明的一种优选方案，所述风冷式簧片包括相互连接的风冷段和连接段，且所述风冷段在所述内环的周向上向所述连接段的一侧弯折，以造成所述风冷式簧片的弹性形变，所述风冷段的外侧被所述风冷式簧片整体的弹力驱动而与所述外环的外周抵接并滑动电性连接，所述连接段沿所述内环的轴向滑动安装在所述T形滑槽中并与所述铜制导轨滑动电性连接，所述内环与所述外环之间依次通过所述铜制导轨、所述连接段和所述风冷段进行轴向上的滑动电性连接。

作为本发明的一种优选方案，所述风冷式簧片的所述风冷段分布有贯穿其内侧和外侧的多个通风孔，且在所述内环的周向上的相邻所述通风孔在所述内环的轴向上交错分布。

作为本发明的一种优选方案，所述通风孔在所述内环的周向上朝向所述内环的旋转方向倾斜设置。

作为本发明的一种优选方案，所述往复驱动组件包括底座和电动推杆，所述底座通过绝缘套筒与所述内环固定连接，所述底座的一侧安装有与所述风冷式簧片间隔设置的侧翼，所述电动推杆安装在所述侧翼并与所述风冷式簧片的所述风冷段相连接。

作为本发明的一种优选方案，所述底座的相对于所述侧翼的另一侧安装有配平翼，所述配平翼上可拆卸安装有用于平衡所述底座及所述内环的两侧重量的配重块。

作为本发明的一种优选方案，所述配平翼的表面开设有供所述配重块嵌入的多个嵌入槽，多个所述嵌入槽的容积根据所述配重块的不同体积而设置有多种，多个所述嵌入槽的呈直线排列，所述配平翼的两侧关于多个所述嵌入槽所在的直线相对称。

为解决上述技术问题，本发明还进一步提供下述技术方案：

一种具有旋转导电连接器的导电设备，包括用于安装旋转导电连接器的防尘外壳，以及嵌入安装在所述防尘外壳的壁中的滤网，所述防尘外壳的壁上贯穿开设有供所述滤网嵌入的嵌入孔，且所述防尘外壳至少一端开设有供连接旋转导电连接器的旋转轴穿过的安装孔。

作为本发明的一种优选方案，所述嵌入孔内通过交错呈网状结构的多个支撑筋条对所述滤网进行支撑，多个所述支撑筋条的对端部均固定安装在所述嵌入孔的孔壁上，所述滤网通过多个固定螺丝安装在多个所述支撑筋条上。

本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：

本发明通过轴向滑动电连接组件将风冷式簧片滑动安装在内环上，并通过往复驱动机构驱动风冷式簧片间隙且往复地进行移动，风冷式簧片跟随内环旋转，提高了风冷式簧片与周围空气换热效率，而往复驱动机构驱动风冷式簧片在轴向上进行往复运动，避免了风冷式簧片的同一位置与外环长时间摩擦，通过风冷式簧片的加强散热和避免同一位置长时间摩擦积热，避免了旋转导电连接器因散热性能不佳而导致使用过程中出现电阻大幅增大的弊端。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1为本发明实施例的旋转导电连接器的整体结构示意图；

图2为本发明实施例的图1中往复驱动机组件的结构示意图；

图3为本发明实施例的图1中轴向滑动电连接组件的结构示意图；

图4为本发明实施例的导电设备的整体结构示意图；

图5为本发明实施例的图5中防尘壳的结构示意图。

图中的标号分别表示如下：

1-内环；2-外环；3-电耦合件；4-通风孔5-侧翼；6-配平翼；7-配重块；8-防尘外壳；9-滤网；10-支撑筋条；11-固定螺丝；

301-风冷式簧片；302-轴向滑动电连接组件；303-往复驱动组件；

3021-铜制导轨；3022-T形滑槽；

3011-风冷段；3012-连接段；

3031-底座；3032-电动推杆；3033-绝缘套筒；

601-嵌入槽；

801-嵌入孔；802-安装孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图3所示，本发明提供了一种旋转导电连接器，包括内环1和外环2，以及设置在内环1与外环2之间的电耦合件3，内环1同轴且转动插接在外环2内，且内环1通过电耦合件3与固定设置的外环2电性连接。

电耦合件3包括风冷式簧片301、轴向滑动电连接组件302和往复驱动组件303，轴向滑动电连接组件302设置在内环1的外周上，风冷式簧片301的一侧与外环2的内周滑动配合，风冷式簧片301的另一侧通过轴向滑动电连接组件302与内环1保持滑动电性连接，且风冷式簧片301的一端与往复驱动组件303连接，风冷式簧片301在轴向滑动电连接组件302的导向以及往复驱动组件303的驱动下沿外环2和内环1的轴向进行往复运动。

在使用时，旋转轴插接在内环1中并与内环1相对固定，而外环2则通过外部的支撑结构进行支撑及固定，当旋转轴转动时，内环1相对于外环2进行转动，并通过电耦合件3保持与外环2的电性连接，即内环1和外环2上的接线柱所连接的电路元件通过接线柱、外环2、电耦合件3、内环1和接线柱进行电性连接。

而电耦合件3中的往复驱动机构驱动电性连接内环1与外环2的风冷式簧片301沿内环1外周进行轴向往复运动，风冷式簧片301通过轴向滑动电连接组件302安装在内环1上并与内环1同步转动，旋转的风冷式簧片301周围的空气相对于风冷式簧片301形成高速流动的气流，从而在内环1旋转时，同样也加速了风冷式簧片301的位于外环2和内环1外的部分的散热，从而加速了风冷式簧片301的散热。并且，当风冷式簧片301与外环2的内周相摩擦的外侧因与外环2长时间摩擦而大量发热后，往复驱动机构间歇的驱动风冷式簧片301在外环2及内环1的轴向上进行运动，使风冷式簧片301与外环2摩擦的温度较高的外侧移动至外环2与内环1的外部进行散热，避免了因风冷式簧片301因持续摩擦产生的热量难以释放而导致风冷式簧片301的电阻大幅增加的弊端，不仅利于节约能耗，且利于通过旋转导电连接器的电流的稳定，防止旋转导电连接器在使用过程中，因电阻值变化幅度大造成电流参数不稳定而对用电端的稳定运行造成负面影响的情况发生。

并且，通过轴向移动风冷式簧片301，避免了风冷式簧片301使用同一位置持续与外环2摩擦而导致风冷式簧片301的使用寿命降低的弊端。

其中，轴向滑动电连接组件302包括固定安装在内环1的外周上并与内环1电性连接的铜制导轨3021，以及开设在铜制导轨3021的外表面并贯穿铜制导轨3021两端的T形滑槽3022，T形滑槽3022均与内环1的轴线平行设置，风冷式簧片301的相对于外环2的一侧滑动插接在T形滑槽3022中，并与铜制导轨3021滑动电性连接。

铜制导轨3021与内环1一体成型，T形滑槽3022的横截面呈“T”形，风冷式簧片301的与内侧滑动插接在T形滑槽3022中，并与T形滑槽3022的横截面的形状相同，一方面，使风冷式簧片301在内环1的径向上与铜制导轨3021保持相对固定，利于风冷式簧片301与铜制导轨3021的贴合，另一方面，横截面呈“T”形的T形滑槽3022和风冷式簧片301的内侧相配合，使风冷式簧片301的内侧有五个表面与T形滑槽3022的槽壁相贴合，从而增加了风冷式簧片301与内侧与铜制导轨3021的接触面积，有利于减小风冷式簧片301与铜制导轨3021的连接处的电阻。且呈“T”形物件的加工技术成熟简便，利于旋转导电连接器的加工生产。

其中，风冷式簧片301包括相互连接的风冷段3011和连接段3012，且风冷段3011在内环1的周向上向连接段3012的一侧弯折，以造成风冷式簧片301的弹性形变，风冷段3011的外侧被风冷式簧片301整体的弹力驱动而与外环2的外周抵接并滑动电性连接，连接段3012沿内环1的轴向滑动安装在T形滑槽3022中并与铜制导轨3021滑动电性连接，内环1与外环2之间依次通过铜制导轨3021、连接段3012和风冷段3011进行轴向上的滑动电性连接。

风冷式簧片301优选的采用具有弹性的铜板制成，即通过风冷段3011与连接段3012的弯折来造成风冷式簧片301的弹性形变，并将弹性形变的风冷式簧片301装入外环2与内环1之间，此时，风冷式簧片301的内侧与铜制导轨3021滑动电性连接，而铜制导轨3021的外侧则与外环2的内周抵接，并且，在风冷式簧片301的弹力作用下，风冷式簧片301的内侧的连接段3012与铜制导轨3021之间以及外侧风冷段3011与外环2的内周之间均贴合紧密，防止铜制导轨3021和外环2与风冷式簧片301的滑动连接处存在间隙而导致铜制导轨3021、外环2和风冷式簧片301的表面被击穿间隙的电流烧蚀、损坏的情况发生。

优选的是，往复驱动组件303包括底座3031和电动推杆3032，底座3031通过绝缘套筒3033与内环1固定连接，底座3031的一侧安装有与风冷式簧片301间隔设置的侧翼5，电动推杆3032安装在侧翼5并与风冷式簧片301的风冷段3011相连接。当内环1被旋转轴驱动旋转时，通过侧翼5、底座3031和绝缘套筒3033来跟随内环1转动的电动推杆3032间歇且往复地驱动风冷环簧片，以间歇的调节风冷式簧片301与外环2的内周相接触的部分，而电动推杆3032间歇驱动的频率，主要依据风冷式簧片301相对于外环2的旋转速度进行设定，并结合外环2、内环1和风冷式簧片301的材质、表面光滑度，以及对旋转导电连接器使用过程中的电阻变化幅度的要求进行调节。

底座3031的具体结构根据旋转轴与内环1的安装方式进行设计，例如，旋转轴贯穿内环1的一端较长或需要与另外的部件进行连接，则底座3031相应的开设有供穿过内环1及绝缘筒的旋转轴穿过圆孔，且底座3031可通过插销、螺钉等部件与旋转轴进行固定，以进一步确保底座3031与内环1及内环1上的风冷式簧片301保持周向同步。底座3031上的电动推杆3032由设置在侧翼5上的具有控制程序的电源模块间歇且往复地驱动，或电动推杆3032通过侧翼5上的电源驱动，并通过无线通讯模块与外部的控制模块进行通讯连接，并在控制模块的控制下被电源进行往复运动，电动推杆3032的具体驱动方式根据实际要求进行选择。

在上述实施例上进一步优化的是，底座3031的相对于侧翼5的另一侧安装有配平翼6，配平翼6上可拆卸安装有用于平衡底座3031及内环1的两侧重量的配重块7。

通过配平翼6以及配重块7来平衡位于底座3031对侧的侧翼5、电动推杆3032、风冷式簧片301等主要部件的重量，以避免内环1的两侧受力不均而造成旋转轴与内环1旋转不稳定、内环1与旋转轴的磨损加剧等弊端。

并且，配平翼6的表面开设有供配重块7嵌入的多个嵌入槽601，多个嵌入槽601的容积根据配重块7的不同体积而设置有多种，以适应不同重量及体积的配重块7的安装，以利于内环1的位于侧翼5所在一侧以及与位于与侧翼5正相对的配平翼6的另一侧的受力均匀。而多个嵌入槽601的呈直线排列，配平翼6的两侧关于多个嵌入槽601所在的直线相对称，且避免了因配重块7的安装位置发生侧偏而导致内环1受力不均的情况发生。

另外，为了加速风冷式簧片301的散热性能，在风冷式簧片301的风冷段3011分布有贯穿其内侧和外侧的多个通风孔4，通过多个通风孔4来增加风冷式簧片301的散热面积，并在风冷式簧片301跟随内环1转动时，多个通风孔4不仅利于减小风冷段3011受到的空气阻力，且由多个通风孔4中流过的气流进一步加速了风冷段3011的散热，从而增强了风冷式簧片301的散热性能。而在内环1的周向上的相邻通风孔4在内环1的轴向上交错分布，即多个通风孔4呈蜂窝状分布，使风冷段3011形成蜂窝状结构，利于保持风冷段3011的结构强度。

并且，通风孔4在内环1的周向上朝向内环1的旋转方向倾斜设置，即通风孔4的朝向内环1的一侧孔壁位于同内环1共心的圆的切线上，从而在风冷式簧片301跟随内环1旋转时，避免或减小气流流过通风孔4时存在的阻力，从而进一步减小风冷式簧片301的风冷段3011受到的空气阻力，以及利于气流高速流过多个通风孔4而进一步加速风冷式簧片301的散热。

如图4至图5所示，本发明还提供了一种具有旋转导电连接器的导电设备，包括用于安装旋转导电连接器的防尘外壳8，以及嵌入安装在防尘外壳8的壁中的滤网9，防尘外壳8的壁上贯穿开设有供滤网9嵌入的嵌入孔801，且防尘外壳8至少一端开设有供连接旋转导电连接器的旋转轴穿过的安装孔802。

具体的，在旋转导电连接器与旋转轴安装好后，将具有滤网9的防尘外壳8套设在旋转导电连接器上，且旋转轴穿过防尘外壳8的安装孔802，通过防尘外壳8上的滤网9来满足旋转导电连接器与外界空气与进行换热而散热的需求，且防止了外界空气中的灰尘等杂质附着在旋转导电连接器的滑动电性连接部件的表面，如外环2的内周、内环1的外周以及风冷式簧片301的表面及通风孔4，避免旋转导电连接器因滑动电性连接部件被污染而存在的电流击穿、电阻值增大、磨损增大的不利影响。

并且，为了适应加速旋转导电连接器进行散热的高速气流的高速流动，在嵌入孔801内通过交错呈网状结构的多个支撑筋条10对滤网9进行支撑，多个支撑筋条10的对端部均固定安装在嵌入孔801的孔壁上，滤网9通过多个固定螺丝11安装在多个支撑筋条10上。

以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种旋转导电连接器，其特征在于，包括内环（1）和外环（2），以及设置在所述内环（1）与所述外环（2）之间的电耦合件（3），所述内环（1）同轴且转动插接在所述外环（2）内，且所述内环（1）通过所述电耦合件（3）与固定设置的所述外环（2）电性连接；

所述电耦合件（3）包括风冷式簧片（301）、轴向滑动电连接组件（302）和往复驱动组件（303），所述轴向滑动电连接组件（302）设置在所述内环（1）的外周上，所述风冷式簧片（301）的一侧与所述外环（2）的内周滑动配合，所述风冷式簧片（301）的另一侧通过所述轴向滑动电连接组件（302）与所述内环（1）保持滑动电性连接，且所述风冷式簧片（301）的一端与所述往复驱动组件（303）连接，所述风冷式簧片（301）在所述轴向滑动电连接组件（302）的导向以及所述往复驱动组件（303）的驱动下沿所述外环（2）和所述内环（1）的轴向进行往复运动。

2.根据权利要求1所述的一种旋转导电连接器，其特征在于，所述轴向滑动电连接组件（302）包括固定安装在所述内环（1）的外周上并与所述内环（1）电性连接的铜制导轨（3021），以及开设在所述铜制导轨（3021）的外表面并贯穿所述铜制导轨（3021）两端的T形滑槽（3022），所述T形滑槽（3022）均与所述内环（1）的轴线平行设置，所述风冷式簧片（301）的相对于所述外环（2）的一侧滑动插接在所述T形滑槽（3022）中，并与所述铜制导轨（3021）滑动电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种旋转导电连接器，其特征在于，所述风冷式簧片（301）包括相互连接的风冷段（3011）和连接段（3012），且所述风冷段（3011）在所述内环（1）的周向上向所述连接段（3012）的一侧弯折，以造成所述风冷式簧片（301）的弹性形变，所述风冷段（3011）的外侧被所述风冷式簧片（301）整体的弹力驱动而与所述外环（2）的外周抵接并滑动电性连接，所述连接段（3012）沿所述内环（1）的轴向滑动安装在所述T形滑槽（3022）中并与所述铜制导轨（3021）滑动电性连接，所述内环（1）与所述外环（2）之间依次通过所述铜制导轨（3021）、所述连接段（3012）和所述风冷段（3011）进行轴向上的滑动电性连接。

4.根据权利要求3所述的一种旋转导电连接器，其特征在于，所述风冷式簧片（301）的所述风冷段（3011）分布有贯穿其内侧和外侧的多个通风孔（4），且在所述内环（1）的周向上的相邻所述通风孔（4）在所述内环（1）的轴向上交错分布。

5.根据权利要求4所述的一种旋转导电连接器，其特征在于，所述通风孔（4）在所述内环（1）的周向上朝向所述内环（1）的旋转方向倾斜设置。

6.根据权利要求3所述的一种旋转导电连接器，其特征在于，所述往复驱动组件（303）包括底座（3031）和电动推杆（3032），所述底座（3031）通过绝缘套筒（3033）与所述内环（1）固定连接，所述底座（3031）的一侧安装有与所述风冷式簧片（301）间隔设置的侧翼（5），所述电动推杆（3032）安装在所述侧翼（5）并与所述风冷式簧片（301）的所述风冷段（3011）相连接。

7.根据权利要求6所述的一种旋转导电连接器，其特征在于，所述底座（3031）的相对于所述侧翼（5）的另一侧安装有配平翼（6），所述配平翼（6）上可拆卸安装有用于平衡所述底座（3031）及所述内环（1）的两侧重量的配重块（7）。

8.根据权利要求7所述的一种旋转导电连接器，其特征在于，所述配平翼（6）的表面开设有供所述配重块（7）嵌入的多个嵌入槽（601），多个所述嵌入槽（601）的容积根据所述配重块（7）的不同体积而设置有多种，多个所述嵌入槽（601）的呈直线排列，所述配平翼（6）的两侧关于多个所述嵌入槽（601）所在的直线相对称。

9.一种具有权利要求1-8任意一项所述的旋转导电连接器的导电设备，其特征在于，包括用于安装旋转导电连接器的防尘外壳（8），以及嵌入安装在所述防尘外壳（8）的壁中的滤网（9），所述防尘外壳（8）的壁上贯穿开设有供所述滤网（9）嵌入的嵌入孔（801），且所述防尘外壳（8）至少一端开设有供连接旋转导电连接器的旋转轴穿过的安装孔（802）。

10.根据权利要求9所述的一种具有旋转导电连接器的导电设备，其特征在于，所述嵌入孔（801）内通过交错呈网状结构的多个支撑筋条（10）对所述滤网（9）进行支撑，多个所述支撑筋条（10）的对端部均固定安装在所述嵌入孔（801）的孔壁上，所述滤网（9）通过多个固定螺丝（11）安装在多个所述支撑筋条（10）上。

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