一種旋轉(zhuǎn)導(dǎo)電連接器及導(dǎo)電設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及滾動電接觸技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電連接器及導(dǎo)電設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國現(xiàn)代化工業(yè)化水平不斷的提高，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)電部件已廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)電部件一般運(yùn)用在要求提供無限制、連續(xù)或斷續(xù)旋轉(zhuǎn)的設(shè)備上，提供多通路的旋轉(zhuǎn)動力、數(shù)據(jù)的機(jī)電系統(tǒng)。其大大簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，避免導(dǎo)線在旋轉(zhuǎn)過程中造成扭傷。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)電部件已在如風(fēng)力發(fā)電機(jī)，太空站，雷達(dá)等地方都有應(yīng)用。
[0003]傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)電部件是滑環(huán)式，依據(jù)傳輸介質(zhì)來區(qū)別，滑環(huán)分為導(dǎo)電滑環(huán)、集電環(huán)、電滑環(huán)、流體滑環(huán)、光滑環(huán)，旋轉(zhuǎn)接口等。典型的滑環(huán)式導(dǎo)電旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)由傳動軸、接觸環(huán)組件(包括導(dǎo)電環(huán)、絕緣環(huán)、導(dǎo)線等)和電刷組件(包括刷絲、刷架、簧片等)組成，利用簧片結(jié)構(gòu)提供電刷與導(dǎo)電環(huán)之間的接觸壓力，通過電刷與導(dǎo)電環(huán)之間的滑動電接觸在旋轉(zhuǎn)界面之間傳輸電功率。但滑環(huán)摩擦力矩較大、滑動接觸表面磨損嚴(yán)重、波動電阻較大，很難滿足更大傳輸功率和更長運(yùn)行壽命的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服滑環(huán)式導(dǎo)電旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)磨損壽命短、波動電阻大的缺點(diǎn)，申請人嘗試了滾環(huán)(滾輪、滾珠)式導(dǎo)電旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，由于滾動接觸的磨損遠(yuǎn)小于滑動方式，所以滾環(huán)式導(dǎo)電旋轉(zhuǎn)部件技術(shù)是一種可行的方案。其內(nèi)外環(huán)和滾環(huán)為導(dǎo)電材料，內(nèi)外環(huán)同軸且設(shè)計(jì)有滾環(huán)的運(yùn)動軌道，滾環(huán)可以多個并聯(lián)，其直徑略大于內(nèi)外環(huán)的半徑差并且由高彈性金屬材料制成，所以被內(nèi)外環(huán)軌道壓縮后會產(chǎn)生一定的接觸壓力，惰性輪為絕緣材料處于兩兩滾環(huán)之間并且有外軌道約束，防止兩個相鄰的滾環(huán)接觸產(chǎn)生相對摩擦。進(jìn)行電能傳輸時，以外環(huán)為固定參考，內(nèi)環(huán)受到機(jī)構(gòu)驅(qū)動一起轉(zhuǎn)動，滾環(huán)和惰性輪會隨之產(chǎn)生滾動行為，滾動過程中需要始終保持滾環(huán)與內(nèi)外環(huán)接觸，從而將電能從內(nèi)環(huán)到外環(huán)再輸送到其他的用電設(shè)備。
[0005]然而，在不斷的實(shí)驗(yàn)和研究中，申請人發(fā)現(xiàn)，滾環(huán)式(或滾珠式)電旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)由于惰性輪與相鄰柔性環(huán)的不斷摩擦產(chǎn)生碎肩附著于柔性滾環(huán)表面，使接觸電阻變大產(chǎn)生更大的焦耳熱大大縮短了旋轉(zhuǎn)導(dǎo)電部件的使用壽命。為了解決這一問題，使旋轉(zhuǎn)滾動導(dǎo)電部件能高效長期的傳輸大功率電能，本專利提出了一種新型的滾動式旋轉(zhuǎn)電接觸部件，使用耦合式導(dǎo)電體代替滾環(huán)，并且使用絕緣防碰撞帶，來防止耦合式導(dǎo)電體之間的碰撞和摩擦。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，采用以下技術(shù)方案:
[0007]—種旋轉(zhuǎn)導(dǎo)電連接器，其特征在于，所述連接器包括:內(nèi)環(huán)、外環(huán)、多個耦合式導(dǎo)電體;所述內(nèi)環(huán)與外部驅(qū)動機(jī)構(gòu)相連，并在受到驅(qū)動時與外環(huán)保持相對旋轉(zhuǎn)，內(nèi)環(huán)內(nèi)側(cè)設(shè)有內(nèi)環(huán)接線柱，用于連接輸入/輸出電流的導(dǎo)線;所述外環(huán)與內(nèi)環(huán)同心且與內(nèi)環(huán)在同一平面，夕卜環(huán)外側(cè)設(shè)有接線柱，用于連接輸出/輸入電流的導(dǎo)線;所述耦合式導(dǎo)電體設(shè)置于所述外環(huán)與內(nèi)環(huán)之間，由與內(nèi)環(huán)之間的摩擦力帶動而運(yùn)動;所述耦合式導(dǎo)電體還具有環(huán)形磁鐵，用于防止相鄰的耦合式導(dǎo)電之間的碰撞。
[0008]優(yōu)選地，內(nèi)環(huán)外側(cè)設(shè)有第一開槽軌道，外環(huán)內(nèi)側(cè)設(shè)有第二開槽軌道，所述耦合式導(dǎo)電體設(shè)置于所述第一開槽軌道和第二開槽軌道之間，其半徑大小使其恰好能放置于兩槽軌道間。
[0009]優(yōu)選地，所述環(huán)形磁鐵內(nèi)側(cè)為S極、外側(cè)為N極或所述環(huán)形磁鐵內(nèi)側(cè)為N極、外側(cè)為S極。
[0010]優(yōu)選地，所述耦合式導(dǎo)電體包括互為鏡像的上下導(dǎo)電圓臺；所述上下導(dǎo)電圓臺為中空結(jié)構(gòu)，放置永磁體或彈簧;利用磁力或彈力使所述上下導(dǎo)電圓臺之間存在斥力，提供耦合式導(dǎo)電體與軌道間的接觸壓力。
[0011]優(yōu)選地，所述耦合式導(dǎo)電體的上下導(dǎo)電圓臺之間存在間隙，使其能在縱向有位移能力，從而降低精度誤差。
[0012]優(yōu)選地，所述耦合式導(dǎo)電體有環(huán)狀凹槽放置環(huán)形磁鐵對所述上下導(dǎo)電圓臺進(jìn)行限位，防止所述上下導(dǎo)電圓臺分離。
[0013]優(yōu)選地，所述環(huán)形磁鐵外還可以設(shè)置環(huán)形防撞帶。
[0014]本發(fā)明還提出了一種導(dǎo)電設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包含多個旋轉(zhuǎn)導(dǎo)電連接器、轉(zhuǎn)軸、絕緣隔板和絕緣底板;所述旋轉(zhuǎn)導(dǎo)電連接器包括:所述連接器包括:內(nèi)環(huán)、外環(huán)、多個耦合式導(dǎo)電體;所述內(nèi)環(huán)與外部驅(qū)動機(jī)構(gòu)相連，并在受到驅(qū)動時與外環(huán)保持相對旋轉(zhuǎn)，內(nèi)環(huán)內(nèi)側(cè)設(shè)有內(nèi)環(huán)接線柱，用于連接輸入/輸出電流的導(dǎo)線;所述外環(huán)與內(nèi)環(huán)同心且與內(nèi)環(huán)在同一平面，外環(huán)外側(cè)設(shè)有接線柱，用于連接輸出/輸入電流的導(dǎo)線;所述耦合式導(dǎo)電體設(shè)置于所述外環(huán)與內(nèi)環(huán)之間，由與內(nèi)環(huán)之間的摩擦力帶動而運(yùn)動;所述耦合式導(dǎo)電體還具有環(huán)形磁鐵，用于防止相鄰的耦合式導(dǎo)電之間的碰撞;所述多個旋轉(zhuǎn)導(dǎo)電連接器構(gòu)成多層結(jié)構(gòu)，每層內(nèi)環(huán)和外環(huán)間由絕緣隔板間隔，中心轉(zhuǎn)軸串聯(lián)所有內(nèi)環(huán);所述轉(zhuǎn)軸為中空結(jié)構(gòu)，導(dǎo)線穿過所述轉(zhuǎn)軸的中空結(jié)構(gòu)的接入內(nèi)環(huán)接線柱;所述導(dǎo)電設(shè)備最下邊為下絕緣底板。
[0015]優(yōu)選地，內(nèi)環(huán)外側(cè)設(shè)有第一開槽軌道，外環(huán)內(nèi)側(cè)設(shè)有第二開槽軌道，所述耦合式導(dǎo)電體設(shè)置于所述第一開槽軌道和第二開槽軌道之間，其半徑大小使其恰好能放置于兩槽軌道間。
[0016]優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)導(dǎo)電連接器最外層由絕緣外殼包裹外環(huán)而成;所述絕緣外殼設(shè)有槽位用于固定外環(huán)位置，絕緣外殼由兩個半殼組合而成。
[0017]本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:
[0018]1.本發(fā)明采用了耦合式導(dǎo)電體，能更好地適應(yīng)實(shí)際裝配中內(nèi)外環(huán)軌道偏心、傾斜等精度誤差問題。減少了由于軌道不平整時發(fā)生的硬摩擦對導(dǎo)電體的損傷，延長了機(jī)構(gòu)的使用壽命。
[0019]2.本發(fā)明采用了耦合導(dǎo)電體中加裝磁極相同的環(huán)形磁鐵，利用磁鐵同性磁極相互排斥，避免了耦合式導(dǎo)電體之間的相互碰撞，從而避免了耦合式導(dǎo)電體由于碰撞摩擦而造成的機(jī)械損傷，延長了機(jī)構(gòu)的使用壽命。
[0020]3.本發(fā)明采用了多層內(nèi)外軌道組成且每層內(nèi)外軌道之間放有多個耦合式導(dǎo)電體從而使裝置能夠傳輸大功率電能。除大功率輸出外，本發(fā)明還可以通過設(shè)置旋轉(zhuǎn)導(dǎo)電連接器的數(shù)量實(shí)現(xiàn)對于輸出功率的動態(tài)調(diào)整?！靖綀D說明】:
[0021]附圖1是本發(fā)明旋轉(zhuǎn)導(dǎo)電連接器結(jié)構(gòu)圖；
[0022]附圖2是本發(fā)明具有斥力防碰撞帶的耦合式導(dǎo)電體結(jié)構(gòu)圖；
[0023 ]附圖3是本發(fā)明導(dǎo)電設(shè)備整體結(jié)構(gòu)圖；
[0024]附圖4是本發(fā)明中放置磁鐵的耦合式導(dǎo)電體結(jié)構(gòu)；
[0025]附圖5是本發(fā)明中放置彈簧的耦合式導(dǎo)電體結(jié)構(gòu)；
[0026]其中:其中:I為外環(huán)接線柱；2為外環(huán)；3為內(nèi)環(huán)接線柱;4為耦合式導(dǎo)電體;5為轉(zhuǎn)軸;6為內(nèi)環(huán);7為耦合式導(dǎo)電體上圓臺；8為環(huán)形磁鐵;9為耦合式導(dǎo)電體下圓臺；10為放置磁鐵(彈簧)圓槽;11為絕緣外殼；12為外殼固定螺孔;13為絕緣隔板;14為下絕緣底板；15為磁鐵;16為彈簧。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為更加清楚地表明本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)結(jié)合附圖及示例性實(shí)例，進(jìn)一步詳細(xì)地說明本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的示例性實(shí)例僅用以解釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明的適用范圍。
[0028]參照附圖1-2，4-5所示，其中包含一旋轉(zhuǎn)導(dǎo)電機(jī)構(gòu)，內(nèi)環(huán)6受與其相連的外部機(jī)構(gòu)驅(qū)動而與外環(huán)2保持相對旋轉(zhuǎn)，內(nèi)環(huán)6外側(cè)設(shè)有球形開槽軌道，內(nèi)環(huán)6內(nèi)側(cè)設(shè)有接線柱3接輸入電流的導(dǎo)線。所述外環(huán)2與內(nèi)環(huán)6同心且與內(nèi)環(huán)在同一平面，外環(huán)2內(nèi)側(cè)設(shè)有球形開槽軌道，外環(huán)2外側(cè)設(shè)有接線柱接I輸出電流的導(dǎo)線。所述耦合式導(dǎo)電體4設(shè)置于內(nèi)外環(huán)球形開槽軌