Что такое контактное кольцо?
Контактное кольцо - это электромеханическое устройство, которое в сочетании со щетками позволяет передавать мощность и электрические сигналы от неподвижной конструкции к вращающейся. Контактное кольцо, также называемое поворотным электрическим соединением, коллектором или электрическим шарнирным соединением, может использоваться в любой электромеханической системе, которая требует неограниченного, прерывистого или непрерывного вращения при передаче мощности, аналоговых, цифровых или радиочастотных сигналов и / или данных. Это может улучшить механические характеристики, упростить работу системы и исключить возможность повреждения проводов, свисающих с подвижных соединений.
Хотя основной задачей контактного кольца является передача мощности и электрических сигналов, физические размеры, рабочая среда, скорости вращения и экономические ограничения часто влияют на тип упаковки, которую необходимо использовать.
Требования заказчика и целевые затраты являются критическими элементами при принятии решений, ведущих к разработке успешной конструкции контактных колец. Четыре ключевых элемента:
■ электрические характеристики
■ механическая упаковка
■ операционная среда
■ стоимость
Электрические характеристики
Контактные кольца используются для передачи мощности, аналоговых, радиочастотных сигналов и данных через вращающийся блок. Количество цепей, типы сигналов и требования к помехоустойчивости системы играют важную роль в определении физических ограничений конструкции, накладываемых на конструкцию контактного кольца. Например, для цепей высокой мощности требуются более крупные токопроводящие дорожки и большее расстояние между дорожками для увеличения диэлектрической прочности. Аналоговые цепи и цепи передачи данных, хотя они физически уже, чем силовые цепи, также требуют особой осторожности при проектировании, чтобы минимизировать влияние перекрестных помех или помех между трактами прохождения сигнала. Для низкоскоростных и слаботочных приложений можно использовать контактную систему золото-золото «кисть / кольцо». Эта комбинация позволяет получить самые маленькие конфигурации упаковки, как показано на контактных кольцах AOOD для компактных капсул. Для более высоких скоростей и требований тока используются композитные серебряно-графитовые щетки и серебряные кольца. Эти узлы обычно требуют упаковки большего размера и показаны под контактными кольцами со сквозным отверстием. При использовании любого метода большинство схем контактных колец демонстрируют изменение динамического контактного сопротивления примерно на 10 миллиом.
Механическая упаковка
Соображения по упаковке при проектировании контактного кольца часто не так просты, как электрические требования. Многие конструкции контактных колец требуют, чтобы кабели и установочный вал или среда проходили через контактное кольцо. Эти требования часто диктуют размеры внутреннего диаметра устройства. Компания AOOD предлагает широкий выбор контактных колец со сквозным отверстием. Другие конструкции требуют, чтобы контактное кольцо было чрезвычайно маленьким с точки зрения диаметра или высоты. В других случаях пространство, доступное для контактного кольца, ограничено, что требует, чтобы компоненты контактного кольца были предоставлены отдельно или чтобы контактное кольцо было интегрировано с двигателем, датчиком положения, оптоволоконным поворотным соединением или ВЧ-поворотным соединением в интегрированном корпусе. . Основанная на сложных технологиях контактных колец, AOOD позволяет удовлетворить все эти сложные требования в одной полной компактной системе контактных колец.
Рабочая среда
Окружающая среда, в которой должно работать контактное кольцо, во многом влияет на конструкцию контактного кольца. Скорость вращения, температура, давление, влажность, удары и вибрация, а также воздействие коррозионных материалов влияют на выбор подшипника, выбор материала наружной конструкции, фланцевое крепление и даже выбор кабелей. Как правило, AOOD использует легкий алюминиевый корпус для уплотненного контактного кольца. Корпус из нержавеющей стали тяжелее, но он необходим для морских, подводных, агрессивных и других агрессивных сред.
Как указать контактное кольцо
Контактные кольца всегда являются частью более крупного механизма, которому необходимо пропускать определенную электрическую мощность и сигнальные цепи через вращающуюся поверхность. Механизм, частью которого является контактное кольцо, работает в таких условиях, как самолет или антенная система радара. Следовательно, для создания конструкции контактного кольца, которая будет успешной в применении, должны быть удовлетворены три критерия:
1. Физические размеры, включая расположение навесного оборудования и поворотные элементы.
2. Описание необходимых цепей, включая максимальный ток и напряжение.
3. Условия эксплуатации, включая температуру, влажность, требования к солевому туману, ударам, вибрации.
Более подробные требования к контактным кольцам включают:
■ Максимальное сопротивление между ротором и статором
■ Изоляция между цепями
■ Изоляция от источников электромагнитных помех за пределами корпуса контактного кольца
■ Пусковой и рабочий крутящий момент
■ Масса
■ Описание цепей передачи данных
Общие дополнительные функции, которые могут быть включены в узел контактного кольца, включают:
■ Разъемы
■ Резольвер
■ Кодировщик
■ Гидравлические ротационные соединения
■ Коаксиальные роторные соединения
■ Волоконно-оптические поворотные соединения
AOOD поможет вам определить потребность в контактных кольцах и выбрать оптимальную модель, соответствующую вашим требованиям к конструкции.