CN117199954A - 一种大直径中空网络滑环 - Google Patents
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Abstract
一种大直径中空网络滑环，包括外部的环状定子和位于环状定子内部的转子，所述转子中央具有滑环内孔，转子外壁设置有多个位于不同高度的导电环，所述环状定子上设置有多组与导电环高度配合的电刷，相邻导电环在竖直方向的投影无重合。本发明采用交错配置导电环位置，在竖直方向使得导电环重叠区域消失，降低导电环之间的寄生电容和电感，在提高网络滑环内孔直径时，有效控制寄生电容和电感数值，大幅提高网络速度，可以实现千兆网络的有效传输。
Description
技术领域
本发明属于网络设备技术领域，涉及网络滑环；具体涉及一种大直径中空网络滑环。
背景技术
滑环是一个可以从固定装置传输电流、数据信号到旋转装置的机电部件，也称之为导电滑环，电刷，集电环，旋转电气关节或电气转头。网络滑环就是专门用于传输网络信号的导电滑环、用来传输以太网信号，能混合电气功率通道和信号通道，同时可传输多通道中低频信号及电流，具有传输稳定、不丢包、不串码、回损小、插入损耗小等优点。
一般的千兆网络旋转传输结构都是实心小直径或中空小直径，滑环内孔直径通常不超过100mm，中空直径大于100mm的网络滑环通常称为大直径滑环，其旋转传输速度只能满足100M网络传输要求，无法实现1000M网络的传输速度要求。而大直径的多层滑环由于导电环面积增大，导电环的寄生电容和电感影响，降低了网络传输速度，而小直径的网络滑环内部空间局限使其难以安装大带宽的网络设备。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明公开了一种大直径中空网络滑环。
本发明所述大直径中空网络滑环，包括外部的环状定子和位于环状定子内部的转子，所述转子中央具有滑环内孔，转子外壁设置有多个位于不同高度的导电环，所述环状定子上设置有多组与导电环高度配合的电刷，相邻导电环在竖直方向的投影无重合。
优选的，所述环状定子内安装有电刷安装板，电刷安装板下方固定在电刷板安装架上，所述电刷固定在电刷安装板的不同高度上。
优选的，所述滑环内孔的直径大于150毫米。
优选的，所述转子包括轴承，轴承内部固定有环形安装柱，所述滑环内孔位于安装柱中央，安装柱外侧安装有多个绝缘环，所述导电环固定在相邻绝缘环之间。
优选的，所述安装柱通过上方的压紧环和下方的轴承内压板固定在轴承上。
优选的，所述导电环的直径包括长短两种，两种不同直径的导电环交错分布。
优选的，电刷材料为银铜铈合金丝。
优选的，导电环材料为掺有0.2-0.6WT%纳米二氧化硅粉末的铜。
本发明采用交错配置导电环位置，在竖直方向使得导电环重叠区域消失，降低导电环之间的寄生电容和电感，在提高网络滑环内孔直径时，有效控制寄生电容和电感数值，大幅提高网络速度，可以实现千兆网络的有效传输。
附图说明
图1为本发明所述大直径中空网络滑环的一个具体实施方式剖视示意图；
图中附图标记名称为： 1、安装柱；2、电刷板安装架；3、电刷；4、导电环；5、绝缘环；6、压紧环；7、轴承内压板；8、轴承；9、轴承外压板；10、电刷安装板；11、滑环内孔。
实施方式
下面对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施方式及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整的阐述，显然，所描述的实施例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它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明所述大直径中空网络滑环，包括外部的环状定子和位于环状定子内部的转子，所述转子中央具有滑环内孔11，转子外壁设置有多个位于不同高度的导电环4，所述环状定子上设置有多组与导电环高度配合的电刷3，相邻导电环4在竖直方向的投影无重合。
使用时，电刷3和导电环4分别通过导线与网络传输数据端口连接，数据通过电刷和导电环传输，转子转动带动导电环转动，电刷为具备弹性的合金丝集束，转子转动过程中，电刷末端始终与相同高度的导电环实现电连接。
由于相邻导电环4在竖直方向的投影没有重合，相邻导电环之间的电场线变长，密度降低，使得导电环寄生电容和寄生电感均显著降低，相比现有的投影重合的导电环，寄生电容和寄生电感数值均下降3个数量级以上，使得数据传输速度大幅提高，而且失真度也显著降低，此时，即使增加滑环内孔直径，使得导电环面积增大，也可以实现数据的高速传输。例如滑环内孔从100毫米增加到300毫米，虽然直径增大3倍可能导致面积增大8倍，但由于寄生电容和寄生电感下降更多，仍然使得延时和失真度大幅降低，采用无重合投影的布局方式，使得大直径的滑环内孔实现高速网络数据传输成为可能。由于大直径滑环内孔使得滑环内孔的体积增加，可以容纳端口数量更多，功率和散热能力均更为强大的网络变压器等，也提供了高速网络数据传输的硬件安装空间。
为更好的降低寄生电阻，提高弹性，电刷可以采用银铜铈合金丝，一个具体实施方式中，电刷用合金其中含银60wt%，含铜39.95wt%，并掺有0.05wt的稀土元素 ，上述银铜铈合金接触电阻低而稳定，灭弧作用强，抗电烧损和抗熔焊性好。导电环可以采用掺有0.2-0.6WT%纳米二氧化硅粉末的铜合金，降低电阻并提高耐磨性和硬度。
例如一个具体实施方式中，所述滑环内孔的直径D大于150毫米，可达到300毫米以上。
图1所示给出导电环的一个典型实施方式，所述导电环的直径包括长短两种，两种不同直径的导电环交错分布在转子上，使得相邻导电环在竖直方向投影完全不重合。相邻导电环在竖直方向投影距离越远，寄生电容和电感越小。
图1所示的具体实施方式中，转子通过轴承驱动，所述转子包括轴承，轴承内部固定有环形安装柱，所述滑环内孔11位于安装柱1中央，安装柱外侧安装有多个绝缘环，所述导电环固定在相邻绝缘环5之间。绝缘环为绝缘材料制成，起到隔离和支撑导电环4的作用，绝缘环截面为梯形，相邻绝缘环之间缝隙从内向外逐渐增加 ，可以使导电环被相邻绝缘环在根部夹紧，避免导电环转动过程中发生相对安装柱的转动。
其中，所述安装柱1通过位于安装柱1上方的压紧环6和下方的轴承内压板7固定在轴承8上，安装柱和压紧环，安装柱和轴承内压板可通过螺栓固定连接，压紧环和轴承内压板紧贴轴承和安装柱上下表面，使轴承与安装柱被夹紧为一体。
所述环状定子内安装有绝缘材料制成的电刷安装板10，电刷安装板下方固定在电刷板安装架2上，电刷安装板的不同高度上设置有电刷通孔，所述电刷穿过电刷通孔，可通过在电刷内设置抱箍等将电刷固定在电刷安装板的不同高度上。电刷安装板安装在环装的轴承外压板9上。
本发明采用交错配置导电环位置，在竖直方向使得导电环重叠区域消失，降低导电环之间的寄生电容和电感，在提高网络滑环内孔直径时，有效控制寄生电容和电感数值，大幅提高网络速度，可以实现千兆网络的有效传输。
前文所述的为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种大直径中空网络滑环，包括外部的环状定子和位于环状定子内部的转子，所述转子中央具有滑环内孔（11），转子外壁设置有多个位于不同高度的导电环（4），所述环状定子上设置有多组与导电环高度配合的电刷（3），其特征在于，相邻导电环（4）在竖直方向的投影无重合。
2.如权利要求1所述的大直径中空网络滑环，其特征在于，所述环状定子内安装有电刷安装板（10），电刷安装板下方固定在电刷板安装架（2）上，所述电刷（3）固定在电刷安装板（10）的不同高度上。
3.如权利要求1所述的大直径中空网络滑环，其特征在于，所述滑环内孔（）的直径大于150毫米。
4.如权利要求1所述的大直径中空网络滑环，其特征在于，所述转子包括轴承（8），轴承内部固定有环形安装柱（1），所述滑环内孔（11）位于安装柱（1）中央，安装柱外侧安装有多个绝缘环（5），所述导电环（4）固定在相邻绝缘环（5）之间。
5.如权利要求4所述的大直径中空网络滑环，其特征在于，所述安装柱（1）通过上方的压紧环（6）和下方的轴承内压板（7）固定在轴承（8）上。
6.如权利要求1所述的大直径中空网络滑环，其特征在于，所述导电环的直径包括长短两种，两种不同直径的导电环（4）交错分布。
7.如权利要求1所述的大直径中空网络滑环，其特征在于，电刷（3）材料为银铜铈合金丝。
8.如权利要求1所述的大直径中空网络滑环，其特征在于，导电环（4）材料为掺有0.2-0.6WT%纳米二氧化硅粉末的铜。
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