CN203871622U - 一种多环数微型惯性平台滑环导电装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多环数微型惯性平台滑环导电装置，由导电杆组件、两组刷架组合件、支架、第一轴承和第二轴承组成，导电装置中的刷架组合件与导电杆组件相对应的电刷、滑环在相对转动时不间断接触，实现旋转部件间信号连续传输功能。通过对支架、滑环、电刷的结构设计，以及滑环、电刷、电刷架、支架、导电杆灌封胶、引出软导线材料的选材，保证电刷与滑环在恶劣的环境条件下可靠接触，及各独立通路间的可靠绝缘。本实用新型安装于惯性平台需要相对旋转的框架轴端上，为平台内部各元件、仪表及电路等提供电能和电信号的输送，实现平台在全姿态角运动条件下可靠地工作。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种惯性平台滑环导电装置，特别是一种多环数微型惯性平台滑环导电装置，可用于航天、航空、航海等领域的惯性平台系统。
背景技术
惯性平台通常结构紧凑，内部空间较小，在工作时，各框架间需要连续相对旋转，在旋转时不间断传输多路数独立电信号，且工作环境较为恶劣。导电装置安装于平台的轴端，将连接旋转部分的导线分割成中间带有跟随旋转功能的两段，解决导线扭转问题。其承担相对转动部分的全部电信号传输，一旦出现故障，平台将无法正常工作。因此对滑环导电装置的要求是：具有滑环的路数达到近百个、体积小、输电的可靠、能够承受超过20g过载、超过1000g冲击、振动超过rms6g，其在振动、冲击、过载、转动等条件下，每个独立通路的电阻变化量不能大于0.05Ω、保证每环可通过的最大电流不小于2A、每个独立通路间绝缘电阻在250V条件下不小于250MΩ、在-10℃～65℃温度范围内能够正常工作、工作在空气介质中、使用寿命在15年以上。现有产品无法同时满足通路数量、体积、对恶劣环境耐受能力、长寿命的综合条件。
实用新型内容
本实用新型的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种多环数微型惯性平台滑环导电装置，能够同时满足多路数、体积小、能够在恶劣环境条件下长期可靠工作等要求。
本实用新型的技术解决方案是：一种多环数微型惯性平台滑环导电装置，由导电杆组件、两组刷架组合件、支架、第一轴承和第二轴承组成，导电杆组件两端分别通过第一轴承和第二轴承安装在支架内，刷架组合件安装在支架的外部，导电杆组件由支撑架和滑环组成，多个滑环间隔排列，相邻两个滑环之间浇灌灌封胶，每组刷架组合件由电刷和电刷架组成，每个电刷一端固定在电刷架上，另一端搭接在相对应的滑环上，每组刷架组合件中相邻两个电刷之间距离为相邻两个滑环之间距离的2倍，每个滑环焊接引出导线，每个电刷焊接引出导线。
所述滑环的个数为96个，相邻两个滑环之间的间距为0.44mm。电刷的个数为48个，相邻两个电刷之间的间距0.88mm。
本实用新型与现有技术相比的优点在于：本实用新型能够提供96个相对独立的通路，满足惯性平台对导电装置通路数量的要求，通过对支架、电刷架、滑环、电刷的结构设计，使整体结构精密紧凑，体积长度59mm，直径22mm，能够满足惯性平台空间有限的要求；保证电刷与滑环在恶劣的环境条件下可靠接触，及各独立通路间的可靠绝缘，环境适应性强，能够满足惯性平台在恶劣环境条件下可靠工作的要求。
附图说明
图1为本实用新型的组成结构图；
图2为本实用新型导电杆组件的组成结构图；
图3为本实用新型刷架组合件的结构图。
具体实施方式
为在有限空间内排列足够数量的滑环片与绝缘层，需对导电杆组件进行精密的结构设计计算，并结合电刷排列情况进行相应的封闭环尺寸链计算。上述方案的原理是：综合考虑结构空间，在保证滑环片具有足够通电能力及结构强度的前提下，厚度尺寸尽量小；绝缘层在具有足够绝缘强度及结构连接强度的前提下，厚度尺寸尽量小。
为在有限空间内排列足够数量的电刷与绝缘层，需对刷架组合件进行精密的结构设计计算，并结合滑环片排列情况进行相应的封闭环尺寸链计算。上述方案的原理是：综合考虑结构空间，在保证电刷具有足够通电能力及结构强度的前提下，直径尺寸尽量小；绝缘层在具有足够绝缘强度及结构连接强度的前提下，厚度尺寸尽量小。
为保证功能和精度，需要进行导电杆组件、刷架组合件及支架的综合尺寸链计算。为使支架具有足够的强度、刚度需选用适当的材料制造。上述方案的原理是：电杆组件及刷架组合件安装于支架上，为使其安装可靠，并使滑环与相应的电刷对正接触，需要综合设计。为使支架具有足够的支撑连接强度、刚度，应选用高强度合金材料制造。
为使该装置能在恶劣环境下正常工作，应注意两端大、小轴承的选择。上述方案的原理是：导电装置在恶劣的环境条件下能够转动平稳，电刷、滑环不错位、不分离，两端的轴承起到关键性作用，在选择上应注意，有一定回转精度、足够的径向、轴向承载能力，并在满足上述条件的前提下，体积尽量小。
滑环为装置的核心元件之一，起到输送电信号的作用。需对其导电能力、结构尺寸进行设计计算。并在选材上予以重视。上述方案的原理是：需根据所需要的输电能力及所选材料的电导率，进行滑环的结构尺寸计算，确定满足要求的最小结构尺寸。选材上，应选择电导率高、耐腐蚀的金属材料，建议选择贵金属合金材料。
电刷为装置的核心元件之一，起到输送电信号的作用。需对其导电能力、结构尺寸进行设计计算。并在选材上予以重视。上述方案的原理是：需根据所需要的输电能力及所选材料的电导率，进行电刷的结构尺寸计算，确定满足要求的最小结构尺寸。选材上，应选择电导率高、耐腐蚀具有较好硬度和弹性的金属材料，建议选择贵金属合金材料。
基于以上设计思路，如图1所示，滑环导电装置由导电杆组件1、两组刷架组合件2、支架3、第一轴承4和第二轴承5组成，导电杆组件1两端分别通过第一轴承4和第二轴承5安装在支架3内，刷架组合件2安装在支架3的外部，导电杆组件1由支撑架12和滑环6组成，多个滑环6间隔排列，相邻两个滑环6之间浇灌灌封胶7，每组刷架组合件2由电刷8和电刷架9组成，每个电刷8一端固定在电刷架9上，另一端搭接在相对应的滑环6上，每组刷架组合件2中相邻两个电刷8之间距离为相邻两个滑环6之间距离的2倍，每个滑环6焊接引出导线10，每个电刷8焊接引出导线11。滑环6的个数为96个，相邻两个滑环6之间的间距为0.44mm。电刷8的个数为48个，相邻两个电刷8之间的间距0.88mm。
如图2所示，导电杆组件制作：将96个焊好引出导线的滑环6整齐地固定在带齿的支撑架12上，引出导线从滑环孔中穿出，所有滑环引出导线从支撑架12大轴颈中的空中穿出。将上述部件置入封闭的尼龙材料的灌胶筒中（此种材料于胶粘接性差，便于在胶固化后取下），支撑架12与灌胶筒内壁留有5mm左右间隙，以利于使胶液流入。将配好的胶液灌入灌胶筒中，并放入真空箱中，排出胶液中的气泡。而后，放入高温箱中，在规定的温度下，保持规定的时间，使胶充分固化。冷却后，取下灌胶筒，在精密机械加工设备上去除多余的胶和带齿筒，留下滑环和滑环间的胶层，并将其尺寸及形位公差加工至复合图纸要求。灌封胶起到将96个滑环和两端的大、小轴颈粘接成一体的作用，并在滑环间形成绝缘层，使各滑环能够独立输送不同的电信号。需要选择固化前流动性好的胶料，并且胶料固化后与金属材料间有足够的粘接强度、足够的自身强度、足够的绝缘强度。通常使用流动性好的多组分环氧树脂胶。在工艺上需注意胶料各组分需混合均匀，在灌入模具后，应进行排除气泡处理。
如图3所示，刷架组合件制作：将96个焊好引出导线的电刷分别安装在2个经过精密机械加工成型的电刷架上，每个电刷架上安装48个电刷。电刷安装于电刷架的凹槽中，并用环氧树脂粘接固定，并将引出导线分两组捆扎整齐。每个电刷架上安装48个电刷，电刷位置要与导电杆组件中的滑环位置相对应，电刷间要有足够的绝缘强度。上述方案的原理是：电刷架自身要具有足够的结构强度和刚度，并保证其上安装的电刷互相之间绝缘，因此通常选择具有较高强度的非金属材料。为保证电刷与滑环在装配时对正，需要根据导电杆组件中滑环为置设计计算电刷架上安装电刷的为置。
引出线用于将转动部分一端的电信号输送至滑环、电刷上，再输出至转动部分另一端。上述方案的原理是：96根滑环引出导电需要从导电杆组件一端的大轴颈中穿出，96根电刷引出导线需要分四组从支架上的四个小孔中穿出，并且穿出后立即折90度弯。需要选择电导率高，线径小，柔软的导线。
惯性平台滑环导电装置装配：将导电杆组件的大轴颈端安装第一轴承4，小轴颈端安装第二轴承5。大轴承靠大轴颈上的凸台固定，小轴承靠拧入小轴颈的特制螺钉固定。此时导电杆组件可在支架中平稳地转动。将2个刷架组合件分别固定在支架的2个横梁上，使电刷臂搭在对应的滑环上，通过调整刷架组合件在横梁上的位置，使电刷与滑环尽量对正。将4组电刷引出导线从支架端部的4个孔中穿出，套上外罩，至此导电装置装配完成。
试验效果：
接触性能：产品工作时，要求滑环和电刷接触良好，无断开、错位及其它接触不良现象。
接触电阻：a）静态接触电阻值各刷环阻值一致；单环电阻波动值不大于0.05Ω。b）动态（转动或振动时）接触电阻波动值各刷环不大于0.05Ω。
各路允许电流：在使用温度为55℃±2℃时，短期（20min以内）最大电流不大于2A，长期工作电流0.8A左右。
绝缘电阻：产品相邻刷环之间，各刷环与壳体之间的绝缘电阻250V时大于250MΩ。
抗电强度：产品各相邻刷环之间，各刷环间的抗电强度，在250V电压下，1min，无击穿、跳火花或电晕现象。刷环与壳体间，在560V电压下，1min无击穿、跳火花或电晕现象。
工作寿命：累计工作寿命应大于6000h，一次通电工作时间≥730h。
环境适应性指标：在下述环境中，导电装置能够可靠工作，即96路电刷、滑环接触电阻始终不大于0.05Ω。
本实用新型未详细描述内容为本领域技术人员公知技术。
Claims (3)
1.一种多环数微型惯性平台滑环导电装置，其特征在于：由导电杆组件（1）、两组刷架组合件（2）、支架（3）、第一轴承（4）和第二轴承（5）组成，导电杆组件（1）两端分别通过第一轴承（4）和第二轴承（5）安装在支架（3）内，刷架组合件（2）安装在支架（3）的外部，导电杆组件（1）由支撑架（12）和滑环（6）组成，多个滑环（6）间隔排列，相邻两个滑环（6）之间浇灌灌封胶（7），每组刷架组合件（2）由电刷（8）和电刷架（9）组成，每个电刷（8）一端固定在电刷架（9）上，另一端搭接在相对应的滑环（6）上，每组刷架组合件（2）中相邻两个电刷（8）之间距离为相邻两个滑环（6）之间距离的2倍，每个滑环（6）焊接引出导线（10），每个电刷（8）焊接引出导线（11）。
2.根据权利要求1所述的一种多环数微型惯性平台滑环导电装置，其特征在于：所述滑环（6）的个数为96个，相邻两个滑环（6）之间的间距为0.44mm。
3.根据权利要求2所述的一种多环数微型惯性平台滑环导电装置，其特征在于：所述电刷（8）的个数为48个，相邻两个电刷（8）之间的间距0.88mm。
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Cited By (4)
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| CN104377528A (zh) * | 2014-10-31 | 2015-02-25 | 北京航天控制仪器研究所 | 导电滑环组件装配方法 |
| CN104377528B (zh) * | 2014-10-31 | 2017-01-04 | 北京航天控制仪器研究所 | 导电滑环组件装配方法 |
| CN110890680A (zh) * | 2019-11-28 | 2020-03-17 | 九江英智科技有限公司 | 一种紧凑型滑环 |
| CN110998993A (zh) * | 2017-08-24 | 2020-04-10 | 日本电产科宝电子株式会社 | 滑环装置 |
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