TW202121779A - 電滑環裝置 - Google Patents

Abstract

一種電滑環裝置，包含：一外定子、一內轉子及一導電環，該導電環包括設置在該外定子的一導電外環、設置在該內轉子的一導電內環以及以接觸於該導電外環及該導電內環的方式而可滾動地設置在該導電外環與該導電內環之間的複數個導電滾動體，而使該外定子之定子端導電件與該內轉子之轉子端導電件透過該導電環而成為在該外定子與該內轉子相對旋轉時保持電性導通的一旋轉導電狀態。

Description

電滑環裝置

本發明相關於一種滑環，特別是相關於一種電滑環裝置。

滑環（slip ring）是一種用於在固定結構與旋轉結構之間傳輸能量及訊號的裝置。滑環的結構主要包括二個部分，被稱為定子的靜止部分以及被稱為轉子的旋轉部分。滑環的定子連接於設備的固定結構，滑環的轉子則連接於設備的旋轉結構並隨之轉動，藉此在設備運轉時，經由滑環而使設備的固定結構與設備的旋轉結構之間保持為能量及訊號可傳輸的狀態。

一般而言，滑環根據其傳輸介質而可分為電滑環、流體滑環、光滑環等，並且以在旋轉時能保持電性導通的電滑環最為普遍使用。習知的電滑環主要是在定子部分設有電刷，以及在轉子部分設有石墨或金屬環，藉由電刷與環的接觸，而在環轉動時保持電性導通，以傳輸電流或電訊號。然而，在此種電刷與旋轉的環接觸的結構中，電刷容易出現磨損、發熱、疲乏的情況，造成接觸不良、電刷斷裂、摩擦噪音等的問題發生，而有頻繁檢查、維護的必要。

因此，本發明的目的即在提供一種電滑環裝置，以改善習知電刷結構的電滑環的問題。

本發明為解決習知技術之問題所採用之技術手段係提供一種電滑環裝置，包含：一外定子，設有一定子端導電件；一內轉子，設有一轉子端導電件，該內轉子係以該內轉子之外周面對應於該外定子之內周面的方式可相對旋轉地設置在該外定子中；以及一導電環，包括一導電外環、一導電內環及複數個導電滾動體，該導電外環係可相對旋轉地套設在該導電內環外，且複數個該導電滾動體係以接觸於該導電外環及該導電內環的方式而可滾動地設置在該導電外環與該導電內環之間，而使該導電外環與該導電內環在相對旋轉時經由複數個該導電滾動體而維持電性導通，其中該導電外環沿圓周方向環設在該外定子之內周面且與該定子端導電件電連接，該導電內環係沿圓周方向環設在該內轉子之外周面且與該轉子端導電件電連接，而使該定子端導電件與該轉子端導電件成為在該外定子與該內轉子相對旋轉時保持電性導通的一旋轉導電狀態。

在本發明的一實施例中係提供一種電滑環裝置，其中該外定子設有複數個該定子端導電件，該內轉子設有複數個該轉子端導電件，以及該電滑環裝置包括複數個該導電環，複數個該導電環係在該內轉子之軸向方向上彼此間隔，複數個該導電環之導電內環分別與個別的該轉子端導電件電連接，複數個該導電環之導電外環分別與個別的該定子端導電件電連接，使個別的該定子端導電件與該轉子端導電件成為該旋轉導電狀態。

在本發明的一實施例中係提供一種電滑環裝置，其中該內轉子包括一轉子本體及二個以上的絕緣環，各個該絕緣環套設在該轉子本體且彼此軸向相間隔，而在相鄰的二個該絕緣環之間形成一環形凹槽，該導電內環係設置在該環形凹槽中。

在本發明的一實施例中係提供一種電滑環裝置，其中該電滑環裝置包括複數個該導電環，該絕緣環形成有複數個缺口，內凹形成在該絕緣環之外環緣的不同圓周角度位置，複數個該轉子端導電件係延伸通過位於不同圓周角度位置的該缺口而分別電連接於個別的該導電環之導電內環。

在本發明的一實施例中係提供一種電滑環裝置，其中複數個該導電環之導電內環各具有向內凸伸的一導電凸片，位置對應於位於不同圓周角度位置的該缺口，複數個該轉子端導電件係延伸通過位於不同圓周角度位置的該缺口而分別電連接於個別的該導電內環的導電凸片。

在本發明的一實施例中係提供一種電滑環裝置，其中該絕緣環形成有一環狀承台，自該絕緣環之內環緣沿軸向方向凸起，而作為該環形凹槽的槽底。

在本發明的一實施例中係提供一種電滑環裝置，其中該定子端導電件係為一導電銷，一端延伸至該外定子之內周面而電連接於該導電外環，另一端延伸至該外定子之外側面而形成為一導電接點，供電連接一外部導電線路。

在本發明的一實施例中係提供一種電滑環裝置，其中該導電滾動體為一導電滾珠或一導電滾子。

在本發明的一實施例中係提供一種電滑環裝置，其中該外定子具有一定子結合部，該內轉子具有一轉子結合部，藉由該定子結合部附接至一流體滑環裝置的定子，該轉子結合部附接至該流體滑環裝置之轉子，而使該電滑環裝置與該流體滑環裝置結合為電及流體的一複合滑環。

經由本發明所採用之技術手段，以導電外環、導電內環及導電滾動體相組合的導電環結構取代電刷結構，使電滑環裝置的外定子與內轉子之間透過導電環而維持在旋轉導電狀態。因此，本發明的電滑環裝置不會有習知電滑環的電刷磨損、發熱、疲乏的情況，而能夠有效改善習知電滑環的接觸不良、電刷斷裂、摩擦噪音等的問題，具有更佳的穩定性及耐久性。

以下根據第1圖至第6圖，而說明本發明的實施方式。該說明並非為限制本發明的實施方式，而為本發明之實施例的一種。

如第1圖至第3b圖所示，依據本發明的一實施例的一電滑環裝置100，包含：一外定子1，設有一定子端導電件11；一內轉子2，設有一轉子端導電件21，該內轉子2係以該內轉子2之外周面對應於該外定子1之內周面10的方式可相對旋轉地設置在該外定子1中；以及一導電環3，包括一導電外環31、一導電內環32及複數個導電滾動體33，該導電外環31係可相對旋轉地套設在該導電內環32外，且複數個該導電滾動體33係以接觸於該導電外環31及該導電內環32的方式而可滾動地設置在該導電外環31與該導電內環32之間，而使該導電外環31與該導電內環32在相對旋轉時經由複數個該導電滾動體33而維持電性導通，其中該導電外環31沿圓周方向環設在該外定子1之內周面10且與該定子端導電件11電連接，該導電內環32係沿圓周方向環設在該內轉子2之外周面且與該轉子端導電件21電連接，而使該定子端導電件11與該轉子端導電件21成為在該外定子1與該內轉子2相對旋轉時保持電性導通的一旋轉導電狀態。

具體而言，如第3a圖及第3b圖所示，在本實施例中，其中該導電滾動體33為一導電滾珠，其為球形，並且以導電材質所製成或者具有導電材質的外塗層。藉由此種結構，在該導電外環31與該導電內環32相對旋轉時，該導電滾動體33分別維持與該導電外環31與該導電內環32的接觸，而使該導電外環31與該導電內環32經由該導電滾動體33本身的導電材質或者導電材質的外塗層而能夠保持電性導通。當然，本發明並不限於此，該導電滾動體33亦可為具有圓柱、圓錐或其他形狀的一導電滾子。

如第1圖至第3b圖所示，該外定子1包括一定子本體12，該定子本體12上設有一連接座13。在本實施例中，該定子端導電件11係為一導電銷，一端延伸至該外定子1之內周面10（即，定子本體12之內側）而電連接於該導電外環31，另一端延伸至該外定子1之外側面（即，連接座13）而形成為一導電接點111，供電連接一外部導電線路（圖未示）。另外，由於該導電外環31係固定在該外定子1上而並不相對於該外定子1旋轉，故該定子端導電件11與該導電外環31以焊接等方式固接為佳，而能夠無須使用穩定性及耐久性較差的貼觸方式

如第2圖及第5圖所示，依據本發明的實施例的電滑環裝置100，該外定子1設有複數個該定子端導電件11，該內轉子2設有複數個該轉子端導電件21，以及該電滑環裝置100包括複數個該導電環3，複數個該導電環3係在該內轉子2之軸向方向A上彼此間隔，複數個該導電環3之導電內環32分別與個別的該轉子端導電件21電連接，複數個該導電環3之導電外環31分別與個別的該定子端導電件11電連接，使個別的該定子端導電件11與該轉子端導電件21成為該旋轉導電狀態。藉由此種結構，本實施例的電滑環裝置100能夠同時進行複數組的電流或電訊號的傳輸。

如第4圖及第5圖所示，依據本發明的實施例的電滑環裝置100，該內轉子2包括一轉子本體22及二個以上的絕緣環23，各個該絕緣環23套設在該轉子本體22且彼此軸向相間隔，而在相鄰的二個該絕緣環23之間形成一環形凹槽230，該導電內環32係設置在該環形凹槽230中。藉由該絕緣環23的設置，使該導電內環32能夠被穩固地設置，而不會在該轉子本體22的軸向方向A上發生滑動，並且能夠避免相鄰的該導電環3之間的意外接觸，以有效地預防短路故障的發生。

如第3a圖至第4圖所示，依據本發明的實施例的電滑環裝置100，該絕緣環23形成有複數個缺口231，內凹形成在該絕緣環23之外環緣的不同圓周角度位置，複數個該轉子端導電件21係延伸通過位於不同圓周角度位置的該缺口231而分別電連接於個別的該導電環3之導電內環32。藉由此種結構，複數個該轉子端導電件21能夠整齊排列，以有效避免該轉子端導電件21之間的糾纏及短路的發生。

如第3a圖至第4圖所示，依據本發明的實施例的電滑環裝置100，複數個該導電環3之導電內環32各具有向內凸伸的一導電凸片321，位置對應於位於不同圓周角度位置的該缺口231，複數個該轉子端導電件21係延伸通過位於不同圓周角度位置的該缺口231而分別電連接於個別的該導電內環32的導電凸片321。藉由該導電凸片321的設置，該轉子端導電件21無須折彎就能直接電連接到該導電凸片321而與該導電內環32相電連接，使該轉子端導電件21與該導電內環32能夠更容易且更穩固地連接，而有效提升組裝便利性及結構耐久性。

如第5圖所示，依據本發明的實施例的電滑環裝置100，該絕緣環23形成有一環狀承台232，自該絕緣環23之內環緣沿軸向方向A凸起，而作為該環形凹槽230的槽底。藉由此種結構，能夠使該導電環3不會直接與該轉子本體22相接觸，以在該轉子本體22為導電材質的情況下，避免該導電環3與該轉子本體22之間發生短路。

如第6圖所示，依據本發明的實施例的電滑環裝置100，該外定子1具有一定子結合部14，該內轉子2具有一轉子結合部24，藉由該定子結合部14附接至一流體滑環裝置4的定子41，該轉子結合部24附接至該流體滑環裝置4之轉子42，而使該電滑環裝置100與該流體滑環裝置4結合為電及流體的一複合滑環5。如此一來，除了傳輸電流及電訊號之外，藉由結合成該複合滑環5還能夠同時傳輸流體及流體壓力，達到更廣泛的應用。在本實施例中，該定子結合部14為一結合孔，該轉子結合部24為一鎖固孔，以藉由螺絲、固定銷等使該電滑環裝置100與該流體滑環裝置4相結合，當然，本發明並不以此為限，該定子結合部14及該轉子結合部24亦可為其他結構。

藉由上述結構，以導電外環31、導電內環32及導電滾動體33相組合的導電環結構取代電刷結構，使電滑環裝置100的外定子1與內轉子2之間透過導電環3而維持在旋轉導電狀態。因此，本發明的電滑環裝置100不會有習知電滑環的電刷磨損、發熱、疲乏的情況，而能夠有效改善習知電滑環的接觸不良、電刷斷裂、摩擦噪音等的問題，具有更佳的穩定性及耐久性。

以上之敘述以及說明僅為本發明之較佳實施例之說明，對於此項技術具有通常知識者當可依據以下所界定申請專利範圍以及上述之說明而作其他之修改，惟此些修改仍應是為本發明之發明精神而在本發明之權利範圍中。

100:電滑環裝置 1:外定子 10:內周面 11:定子端導電件 111:導電接點 12:定子本體 13:連接座 14:定子結合部 2:內轉子 21:轉子端導電件 22:轉子本體 23:絕緣環 230:環形凹槽 231:缺口 232:環狀承台 24:轉子結合部 3:導電環 31:導電外環 32:導電內環 321:導電凸片 33:導電滾動體 4:流體滑環裝置 41:定子 42:轉子 5:複合滑環 A:軸向方向

［第1圖］為顯示根據本發明的實施例的一電滑環裝置的立體示意圖； ［第2圖］為顯示根據本發明的實施例的電滑環裝置的內部結構的立體示意圖； ［第3a圖］為顯示根據本發明的實施例的電滑環裝置的剖視示意圖； ［第3b圖］為顯示根據本發明的實施例的電滑環裝置於旋轉後的剖視示意圖； ［第4圖］為顯示根據本發明的實施例的電滑環裝置的內轉子的立體示意圖； ［第5圖］為顯示根據本發明的實施例的電滑環裝置的縱向剖視示意圖； ［第6圖］為顯示根據本發明的實施例的電滑環裝置與一流體滑環裝置結合為一複合滑環的示意圖。

100:電滑環裝置

1:外定子

10:內周面

11:定子端導電件

111:導電接點

12:定子本體

13:連接座

14:定子結合部

2:內轉子

21:轉子端導電件

22:轉子本體

23:絕緣環

231:缺口

3:導電環

31:導電外環

32:導電內環

321:導電凸片

33:導電滾動體

Claims (9)

1. 一種電滑環裝置，包含： 一外定子，設有一定子端導電件； 一內轉子，設有一轉子端導電件，該內轉子係以該內轉子之外周面對應於該外定子之內周面的方式可相對旋轉地設置在該外定子中；以及 一導電環，包括一導電外環、一導電內環及複數個導電滾動體，該導電外環係可相對旋轉地套設在該導電內環外，且複數個該導電滾動體係以接觸於該導電外環及該導電內環的方式而可滾動地設置在該導電外環與該導電內環之間，而使該導電外環與該導電內環在相對旋轉時經由複數個該導電滾動體而維持電性導通， 其中該導電外環沿圓周方向環設在該外定子之內周面且與該定子端導電件電連接，該導電內環係沿圓周方向環設在該內轉子之外周面且與該轉子端導電件電連接，而使該定子端導電件與該轉子端導電件成為在該外定子與該內轉子相對旋轉時保持電性導通的一旋轉導電狀態。
2. 如請求項1所述之電滑環裝置，其中該外定子設有複數個該定子端導電件，該內轉子設有複數個該轉子端導電件，以及該電滑環裝置包括複數個該導電環，複數個該導電環係在該內轉子之軸向方向上彼此間隔，複數個該導電環之導電內環分別與個別的該轉子端導電件電連接，複數個該導電環之導電外環分別與個別的該定子端導電件電連接，使個別的該定子端導電件與該轉子端導電件成為該旋轉導電狀態。
3. 如請求項1或2所述之電滑環裝置，其中該內轉子包括一轉子本體及二個以上的絕緣環，各個該絕緣環套設在該轉子本體且彼此軸向相間隔，而在相鄰的二個該絕緣環之間形成一環形凹槽，該導電內環係設置在該環形凹槽中。
4. 如請求項3所述之電滑環裝置，其中該電滑環裝置包括複數個該導電環，該絕緣環形成有複數個缺口，內凹形成在該絕緣環之外環緣的不同圓周角度位置，複數個該轉子端導電件係延伸通過位於不同圓周角度位置的該缺口而分別電連接於個別的該導電環之導電內環。
5. 如請求項4所述之電滑環裝置，其中複數個該導電環之導電內環各具有向內凸伸的一導電凸片，位置對應於位於不同圓周角度位置的該缺口，複數個該轉子端導電件係延伸通過位於不同圓周角度位置的該缺口而分別電連接於個別的該導電內環的導電凸片。
6. 如請求項3所述之電滑環裝置，其中該絕緣環形成有一環狀承台，自該絕緣環之內環緣沿軸向方向凸起，而作為該環形凹槽的槽底。
7. 如請求項1或2所述之電滑環裝置，其中該定子端導電件係為一導電銷，一端延伸至該外定子之內周面而電連接於該導電外環，另一端延伸至該外定子之外側面而形成為一導電接點，供電連接一外部導電線路。
8. 如請求項1或2所述之電滑環裝置，其中該導電滾動體為一導電滾珠或一導電滾子。
9. 如請求項1或2所述之電滑環裝置，其中該外定子具有一定子結合部，該內轉子具有一轉子結合部，藉由該定子結合部附接至一流體滑環裝置的定子，該轉子結合部附接至該流體滑環裝置之轉子，而使該電滑環裝置與該流體滑環裝置結合為電及流體的一複合滑環。

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