moog公司电滑环设计三种形式

电滑环接触操作操作需求影响 有效期一亿次的持续旋转要求接触材料有好的磨损率 环境接触要足够坚固 材料要对所处环境抗湿度 温度 污染 电气要求传统的电滑环有高电能要求也有低信号要求 接触材料要有好的电能容量也 要有低的接触电阻还要有好的信号传输 可维护性接触应该要求没有维护性 但是大量的接触磨损碎屑和润滑剂破坏这种需求 可靠性接触不应该随着时间的推移有明显的减低也不应该有突然性破坏 磨损碎屑 的存在破坏可靠性的需求 传统的滑环设计 电能通过电滑环组件的转动部件传输 滑动接触组件包括 电刷 滑动环 大部分的 旋转系统都尽量避免转子与定子之间的接触 然而在滑环接触应用中在转动的滑环和静止 的电刷之间要金属与金属的接触以实现电能的准确无误的传输 在滑环滑动过程中选择合 适的材料以及设计准则可以有效的减小这些材料的损耗 把这种接触看做电能和电信号的传输导体非常重要 在电能传输的过程中 接触材料 在不过热的情况下要具备足够高的导电性以能传输电流能量 对于接触材料传输电能的电 压可能不必明显的大 但是这两种接触电解质要能够避免出现电能电路中的电弧电压 在 实际应用中产生摩擦碎屑 尤其要注意接触的电压屏蔽能力 Fingure2 这种导电的碎屑 可以形成一条这条电能电路或者是一条电能电路和地之间的电弧路径 这样会导致电压的 破坏 而在信号传输的应用中 在滑环的工作期间保证信号的完整性非常重要 对于一个滑 环在滑动过程中会出现接触电阻小小的改变 正常情况下这种改变是非常小的 在一个常 电流情况下 通常是 50ma 这种变化的电阻可以通过一个示波器通过观察其电压峰峰值的改 变来测量 大部分的系统在接触噪声 100 毫欧下正常工作 采用纤维电刷希望能使得噪声 减到 40 毫欧 恰当的信号电路接触的设计可以再整个滑环的工作期间使得信号变动最小化 过去有两种节本的滑环接触设计 一种接触滑环是由炭基 石墨 复合电刷 这种电 滑环广泛应用到工业以及大电流传输的军队上 这种电刷一般是 80 的金属 银赫铜是最 常见的 和 20 的石墨组成 对于具体的应用石墨成分也可以改变从最少得 5 到 100 这种滑环一般采用的是银和铜合金 Fingure3 这种结构的电刷中 石墨起到润滑作用 而金属主要是起到导电作用 因此这种复合电刷的设计首先要考虑避免与滑环的摩擦损耗 足够长的电刷可以使得电刷有最大的使用时间 但是这种材料电刷对于电能传输和高可靠 的滑环应用中存在三个问题 1 这种材料的滑环产生的摩擦碎屑是可导的 增加滑环表面光洁度的粉末状的东西 需 要定期的清理 2 这种材料对潮湿非常敏感 而且在相对湿度低于 15 或者高于 85 时损耗不稳定 3 在信号传输系统中这种的复合电刷的面积效率非常低 为了克服复合电刷材料的这种缺点 贵金属线状电刷结构被用到电滑环当中 这种电 刷用镀贵金属的滑环或者是贵金属材料的滑环中 这种电刷一般是金 银 或者是钯的合 金 而且这种滑环的表面一般是镀金或者是镀银 这种材料制品过去长期应用在精确传输 中也用在国防中 在五十六十年代对这种结构的滑环在精确传输应用中有深的研究 也是 在这段时间材料 润滑剂以及加工工艺取得了很好的发展 线状贵金属电刷相对于复合电刷的优点是不会产生那么多磨损碎屑 对于信号传输电 路也有恨好的面积电效率 不幸的是这种电刷也有一个很大的缺点 因为它的相对的小尺 寸它的电流负载能力有限 然而这种电刷仍然在信号传输电路可以告的面积效率以及高的 可靠性 慢慢的有人把电刷设计采用碳 金属复合电刷来作为传输电能电路 混合贵金属线状电 刷作为传输信号电路的混合电刷 这种电滑环的设计在实际应用中可以得到一个可接受的 结果 但是这种复合电刷和贵金属线状电刷混合在一起的滑环会减低电滑环的可靠性 碳 金属损耗碎屑会污染贵金属环路 这种污染会产生磨粉浆 尤其是在贵金属线状电刷需要 润滑剂的情况下可能使得电能信号电路的过早破坏 尤其是在没有噪声 电能电路 干扰 电路时 因为有了上面的讨论 我们可以得出结论 滑环应用中理想的接触材料具有下列属性 1 低损耗碎屑的产生 2 好的导电性 3 告的尺寸面积电效率对于电能电路同时也对信号电路 4 低损耗率 长工作周期 5 不需要润滑 纤维电刷 无需保养的滑环接触 纤维电刷技术完全可以慢速上述的特性 这种贴面似的前卫电刷设计被证明可以用在 高磨损 极端天气的滑环应用中 在直升机旋翼除冰 雷达支座滑环 风力发电机滑环已 经在纤维电刷技术的发明中受益多多 这其中的每一种应用都要求长的工作周期 对电能 传输高的导电性以及在困难环境下的操作 这种纤维电刷设计包括许多金属细线包扎成捆形成一个紧凑的多纤维电刷 Fingure5 一般情况这种金属纤维是贵金属材料 而滑环表面是镀贵金属材料 这种贵金属材料可以 防止氧化 允许有接触力很小很轻 而这种低得接触力就有很低的损耗率 这种多金属纤 维提供很好的导电性和非常高的电流密度 所以纤维电刷既可以被用来传输电能又可以信 号传输 同时还有一个最后的好处是纤维电刷几乎不产生损耗碎屑 纤维电刷作为一种滑动接触是基于多点接触 并且每一个点有这很小的接触力 传统 的单点材料的电接触 是把所有的力强加到接触面上来保证好的电接触 这是通过一个有 点粗糙 微观上的一个单点 及电刷和滑环的表面来实现的 为了避免过高的损耗 传统 情况下用润滑剂来帮助接触点增加接触力 在碳复合电刷的应用中 碳是用来润滑的 而 贵金属线状电刷是通过谈情化合物润滑剂来实现润滑的 但是即便是有润滑剂 金属的接 触区域也会有严重的畸形 同时随