CN213879817U - 一种利用环形夹具安装的无线滑环 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用环形夹具安装的无线滑环，包括壳体、转子、导电环道和导电刷，所述壳体与外部固定装置连接，所述转子与外部旋转装置连接，所述转子和所述导电环道固定连接设置于所述壳体内并能相对所述壳体转动，所述环形夹具可拆卸地嵌于所述导电环道上，所述环形夹具的厚度与所述导电刷与所述导电环道之间的距离相同，所述导电刷一端固定连接于所述壳体上，所述导电刷的另一端为自由端并靠近所述导电环道进行电信号传输，且所述导电刷与所述导电环道之间为非接触式无线电波传输结构。本实用新型的无线滑环有效提高使用寿命，提高了传输通道的稳定性和可靠性，其中的环形夹具，利于所述无线滑环的生产安装。

Description

一种利用环形夹具安装的无线滑环

技术领域

本实用新型涉及数据通信和传输技术领域 ，尤其涉及数据通信系统中的相对旋转或传动的连接器件，具体为一种利用环形夹具安装的无线滑环。

背景技术

导电滑环是一种电能传输装置，又称为电刷、汇流环或集电环，能实现旋转机构之间的供电和通信，主要应用于复杂结构的工业机械设备中，是现代工业技术非常重要的部件，且在应用中为了提供充足的功率，通常采用多个环道来解决单个环道的电能功率限制。

在现有技术中，传统导电滑环依靠物理接触式结构进行通信，此结构存在以下弊端：一是此结构在相对转动过程中电刷丝和导电环道始终接触，该接触摩擦导致环道或者电刷的导电物质被消耗尽，导致导电性完全丧失，从而致使工作寿命较短，二是此结构在运作一段时间后，由于电刷频繁相互运动中伴随的摩擦致使电刷接触部分出现磨损，会导致物理变形，电气连接不稳定，刷丝与环道时而接触时而不接触，形成非常不稳定的传输通道，可靠性和稳定性都会降低很多，甚至完全失效损坏。也存在一些新型传输装置，如发明专利CN108075576A“一种用于惯导系统的无线电能和信息传输装置”，在旋转惯导系统的旋转机构中采用无线电能和信息传输装置通过陀螺旋转轴和惯导系统底座之间保持一定距离的旋转增加系统传输的可靠性，但此装置完全不同于传统导电滑环结构，包含控制电路、磁芯、二次电源和陀螺，相对于传统导电滑环结构较为复杂且此结构并不适用于多环道同时使用。还有如实用新型CN209488273U“一种用于无触点滑环的电能及FSK信号传输电路”、及发明专利CN106532970A“一种无线电能传输滑环”，虽然它们都是对传统滑环进行了无接触式改进，但其采用的结构都是在脱离传统滑环结构基础上利用磁感应或磁耦合谐振原理进行的设计创新，包含各种线圈、驱动线路板或整流稳压波形转换等模块，其结构复杂，成本高且也不能实现传统滑环中的多环道特性。

可见，一种在实现结构简单和改造成本低的基础上也能解决传统接触式滑环工作寿命短、传输通道不稳定问题，并还能实现多环道同时使用特性的滑环传输结构成为本行业市场的迫切需求。

发明内容

为实现上述目的，本实用新型提供了一种利用环形夹具安装的无线滑环，此滑环采用无线电波辐射方式进行通信，同时还不影响多环道无线滑环的应用，其充分利用了传统滑环的基础结构，使得该实用新型结构设计改造简单且成本低。

为实现上述目的，本实用新型主要采用以下技术方案：

一种利用环形夹具安装的无线滑环，所述无线滑环包括壳体、转子、导电环道和导电刷，所述壳体与外部固定装置连接，所述转子与外部旋转装置连接，所述转子和所述导电环道固定连接设置于所述壳体内并能相对所述壳体转动，所述环形夹具可拆卸地嵌于所述导电环道上，所述环形夹具的厚度与所述导电刷与所述导电环道之间的距离相同，所述导电刷一端固定连接于所述壳体上，所述导电刷的另一端为自由端并靠近所述导电环道进行电信号传输，且所述导电刷与所述导电环道之间为非接触式无线电波传输结构。此非接触式传输结构相对于传统接触式滑环提高了使用寿命及传输通道的稳定可靠性，并还能实现多环道同时使用，此设计充分利用了传统接触式滑环的基础结构，使该方案改造简单且成本低。

优选的，所述导电刷与所述导电环道用于对双向电信号进行传输。

优选的，所述导电刷与所述导电环道用于进行半双工通讯。

优选的，还包括第一轴承和第二轴承，所述第一轴承和所述第二轴承安装于所述壳体两端，用于实现所述导电环道和所述转子相对所述壳体稳定转动。

优选的，所述导电环道外表面设有至少一个导电滑槽，所述导电滑槽用于无线电波连接所述导电刷。

优选的，所述环形夹具为弹性结构。

优选的，所述环形夹具为单通道结构夹具。优选的，所述环形夹具为多通道结构夹具。所述环形夹具可根据其在导电槽中的实际应用需求进行相应结构设计，增强了环形夹具的适用性。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型的利用环形夹具安装的无线滑环充分利用了传统接触式滑环的基础结构，使该方案改造简单且成本低，其中导电环道与导电刷之间距离很近但不接触，有效提高使用寿命。导电刷与导电环道之间通过短距离下的无线电波辐射的方式进行通信，解决了在长时间应用中因磨损导致的信号传输不稳定的问题，提高了传输通道的稳定性和可靠性。同时可满足多环道应用需求，降低了实现难度和成本。本实用新型的环形夹具，利于其中导电刷的安装，该夹具可有效保障导电刷与导电环道之间的安装距离，提高导电刷安装过程中的方便性和安装位置的准确性，提高了无线滑环在使用中传输通道的稳定可靠性。

附图说明

图1为本实用新型实施例中无线滑环沿转轴轴线方向的截面示意图；

图2为图1所示无线滑环A-A处的剖视图；

图3为本实用新型实施例中环形夹具的剖面图；

图4为本实用新型实施例中环形夹具的安装示意图；

图5a表示传统无线滑环中导电刷与导电环道的相对位置安装示意图；

图5b为本实用新型无线滑环中导电刷与导电环道的相对位置安装示意图。

具体实施方式

下面将结合示意图对本实用新型的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

如图1和图2所示，本实用新型提供了一种利用环形夹具安装的无线滑环100，无线滑环100包括壳体10、导电刷40、导电环道20、转子30、第一轴承50、第二轴承60，用于实现将固定装置与旋转装置之间实现电信号连接。壳体10与外部固定装置连接，导电刷40的一端固定连接于壳体10而另一端为自由端，导电刷40自由端与导电环道20之间距离很近但不接触，导电刷40与导电环道20之间通过短距离下的无线电波辐射的方式进行通信，导电刷40与导电环道20充当的既是发射天线也是接收天线，工作模式为半双工的数据传输方式，该通信方式的每一端在无线滑环结构外都设置了发送器和接收器，导电环道20与转子30固定连接通过第一轴承50和第二轴承60安装于壳体10内腔中，转子30连接外部转动装置且通过一导线将导电刷40引入的电流导出至外部转动装置。

壳体10作为导电滑环100整体结构的保护壳，外部连接固定装置，内部设有空腔11，空腔11侧壁上设置导电刷40，空腔11内设有导电环道20。壳体10两端分别设有第一轴承槽12和第二轴承槽13，用于安装相应的轴承。壳体10整体形状可根据实际需求进行设计，在此实施例中，外形呈圆柱状，内部空腔11也为圆柱状。

导电刷40用于将固定装置的电信号传给导电环道20，其一端固定连接于壳体10上并连接一导线，另一端为自由端，导电刷40自由端与导电环道20表面距离很近但并不接触。在此实施例中，导电刷40整体呈为扁平状，其自由端与导电环道20形成无线连接，将引入的电信号通过短距离下的无线电波辐射的方式进行通信以传给导电环道20。此非接触的电信号传输结构不仅有效提高导电滑环100的使用寿命，还解决了在长时间应用中因磨损导致的信号传输不稳定的问题，提高了传输通道的稳定性和可靠性。

导电环道20设置于壳体内腔11中，与导电刷40进行电信号连接并随转子30的转动而转动。在此实施例中，导电环道20形状呈圆柱形，外表面设有多个导电滑槽21，每个导电滑槽21对应每个导电刷40进行电信号通信，导电滑槽21的宽度与导电刷40的宽度相适应。相邻两个导电滑槽21之间外表面上设有绝缘层22，使得相邻两个导电滑槽21的表面不能电连通但内部处于连通状态，增强电信号的传输效率。每个导电滑槽21与导电刷40之间在无接触式情况下实现电信号传输，两者之间的信号传输方式为半双工，也即导电刷40和导电环道20之间可以进行双向电信号的传输但不能同时两方向传输。导电环道20一端连接转子30安装于壳体10内部空腔11中，两者在空腔11中可以相对壳体10进行转动，在此实施例中，通过第一轴承50和第二轴承60安装于壳体10的内部空腔11中，保证工作过程中转动动作的平滑稳定性。

导电环道20上可根据实际需求设定导电滑槽21的数量，仅设有一个导电滑槽21时，本实用新型的无线滑环设计可以适用，当设有多个导电滑槽21时，本实用新型的设计方案同样适用，也即适用于多环道无线滑环。另外，本实用新型的无线滑环在多个导电滑槽21中应用时，可以在部分导电滑槽21中采用无线非接触式电信号传输方式，另一部分导电滑槽21中采用传统接触式电信号传输方式，也即本实用新型的无线滑环可以是多个无线导电环道和有线导电环道共同组成。

转子30用于连接旋转装置，通过一导线实现将导电环道20接收到的电信号传给外部旋转装置。转子30的形状可根据实际设备需求进行设计，转子30和导电环道20在工作中能保证同步运动即可，在此实施例中，转子30形状为T字形，其一端固定连接导电环道20，与导电环道20为一体成型结构，更好的保障了同步转动。

如图3所示，本实用新型还提供了一种环形夹具70，针对本实用新型无线滑环的生产安装过程，用于其中导电刷40的安装，该环形夹具70可有效保障导电刷40与导电环道20之间的安装距离。该环形夹具70具有弹性，在使用时固定于导电滑槽21中，在导电刷40安装时，导电刷40的自由端与该环形夹具70接触固定，固定完成后取出环形夹具70即可。该环形夹具70具有一定的厚度，厚度大小即为导电刷40与导电环道20之间的距离，此厚度可根据导电滑环结构以及机器工艺精度进行设置。该环形夹具70可以设计为针对导电环道20中的单个导电滑槽21的结构的单通道夹具，也可设计成针对多个导电滑槽21结构的多通道夹具。如图3表示环形夹具的剖面图，其中h表示夹具的厚度，r表示环形夹具的半径，环形夹具70的半径与导电滑槽21的外周半径相同。图4表示环形夹具的安装示意图，首先将环形夹具70嵌入导电环道20上，然后再将导电刷40与环形夹具70接触确定导电刷40的安装位置，继而将导电刷40安装固定在壳体10的相应位置，最后导电刷40安装固定完成后再将环形夹具70取出。图5a表示传统无线滑环中导电刷与导电环道的相对位置安装示意图，导电刷40与导电环道20之间通过物理接触方式进行通信，致使无线滑环在工作一定时间后由于导电刷40与导电环道20之间不断摩擦磨损，容易造成不稳定的信号传输通道，而图5b表示本实用新型无线滑环中导电刷40与导电环道20的相对位置安装示意图，实现导电刷40和导电环道20结构之间无接触式情况下的电信号传输，导电刷40自由端与导电环道20表面距离很近但并不接触，此非接触的电信号传输结构不仅有效提高导电滑环100的使用寿命，还解决了在长时间应用中因磨损导致的信号传输不稳定的问题，提高了传输通道的稳定性和可靠性。本实用新型的该环形夹具70有效保证了导电刷40和导电环道20之间的距离要求，提高导电刷40安装过程中的方便性和安装位置的准确性，提高了无线滑环在使用中传输通道的稳定可靠性。

综上所述，本实用新型提供了一种无线滑环100及一种环形夹具70，都可在单导电环道和多导电环道中使用，增强了适用性，降低了在多环道中采用无线非接触式电信号传输结构的实现难度和成本。无线滑环中导电刷40与导电环道20之间为非接触式电信号传输结构，有效避免了滑环在使用中的磨损，不仅提高了使用寿命还解决了在长时间应用中因磨损导致的信号传输不稳定的问题，提高了传输通道的稳定性和可靠性。本实用新型利用环形夹具安装的无线滑环是在传统接触式滑环结构上进行的改造，充分利用了现有技术中的基础结构，几乎不改变传统接触式滑环的生产模式，只是在其基础上增加一种环形夹具的工序，即可满足本实用新型的多环道无线滑环的量产。因传统接触型滑环已经是现在市场上批量生产的滑环，且相较于手动或机械去调整电刷与环道之间的距离，本实用新型的环形夹具实现量产的难度和成本都更低，因此使该实用新型改造简单且成本低。

以上所述仅是本实用新型的优选实施例而已，并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种利用环形夹具安装的无线滑环，其特征在于，所述无线滑环包括壳体、转子、导电环道和导电刷，所述壳体与外部固定装置连接，所述转子与外部旋转装置连接，所述转子和所述导电环道固定连接，两者设置于所述壳体内并相对所述壳体转动，所述环形夹具可拆卸地嵌于所述导电环道上，所述环形夹具的厚度与所述导电刷与所述导电环道之间的距离相同，所述导电刷一端固定连接于所述壳体上，所述导电刷的另一端为自由端并靠近所述导电环道进行电信号传输，且所述导电刷与所述导电环道之间为非接触式无线电波传输结构。

2.根据权利要求1所述的一种利用环形夹具安装的无线滑环，其特征在于，所述导电刷与所述导电环道用于对双向电信号进行传输。

3.根据权利要求1所述的一种利用环形夹具安装的无线滑环，其特征在于，所述导电刷与所述导电环道用于进行半双工通讯。

4.根据权利要求1所述的一种利用环形夹具安装的无线滑环，其特征在于，还包括第一轴承和第二轴承，所述第一轴承和所述第二轴承安装于所述壳体两端，用于实现所述导电环道和所述转子相对所述壳体稳定转动。

5.根据权利要求1所述的一种利用环形夹具安装的无线滑环，其特征在于，所述导电环道外表面设有至少一个导电滑槽，所述导电滑槽用于无线电波连接所述导电刷。

6.根据权利要求1所述的一种利用环形夹具安装的无线滑环，其特征在于，所述环形夹具为弹性结构。

7.根据权利要求1所述的一种利用环形夹具安装的无线滑环，其特征在于，所述环形夹具为单通道结构夹具。

8.根据权利要求1所述的一种利用环形夹具安装的无线滑环，其特征在于，所述环形夹具为多通道结构夹具。

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