Электрический роторный союз

Электрические роторные головки, также известные как вращающиеся электрические разъемы или скользящие кольца, представляют собой электромеханические устройства, предназначенные для обеспечения непрерывной передачи электроэнергии, электричества, данных или контрольных сигналов между фиксированными и вращающимися частями вращающегося механизма или устройства. Эти устройства имеют решающее значение для приложений, в которых электрические сигналы или сигналы данных должны передаваться из стационарной системы в вращающиеся компоненты без прерывания или износа в результате вращательного движения.

Основная структура электрического ротационного союза обычно состоит из нескольких ключевых компонентов: проводящих кольцев, электрических щеток, изоляционных материалов и герметических элементов. Проводящие кольца обычно изготовлены из прочных материалов, таких как медь или драгоценные металлы, обеспечивая надежную контактную поверхность для электрических щеток. Эти щетки, часто изготовленные из углерода или графита, поддерживают контакт с проводящими кольцами во время вращения, что позволяет передавать электрические сигналы или ток. Изоляционные материалы используются для электрической изоляции кольцев и щеток, предотвращения короткого замыкания и обеспечения безопасной работы.

Уплотнительные компоненты имеют жизненно важное значение для защиты внутренних частей от загрязнителей, влаги и пыли, которые могут повлиять на производительность и долгий срок службы устройства. Уплотнительные элементы предназначены для того, чтобы выдерживать условия окружающей среды, в которых работает электрический ротационный союз, обеспечивая, чтобы устройство продолжало эффективно функционировать даже в суровых условиях.

Электрические поворотные разъемы широко используются в различных отраслях промышленности, включая робототехнику, ветряные турбины, кабельные барабаны, медицинское оборудование, промышленную технику и аэрокосмическую промышленность. Эти устройства особенно важны в системах, где компоненты требуют непрерывного вращения, например, в вращающихся лопастях ветряных турбин или в автоматизированных системах, где данные и электричество должны передаваться из стационарных блоков управления в мобильные компоненты.

Непрерывная передача, обеспечиваемая электрическими вращающимися соединениями, устраняет необходимость в традиционных проводах, которые могут со временем ломаться или изнашиваться из - за повторяющихся движений. Это обеспечивает более эффективную и долговременную работу в ключевых приложениях, снижая время простоя и затраты на техническое обслуживание. Возможность одновременной передачи электричества и данных делает электрические вращающиеся разъемы разнообразными, позволяя реализовать передовые системы управления и интегрировать датчики, камеры и другие устройства в вращающиеся компоненты.

Основные функции

Высокая надежность

Электрический ротационный союз достигает надежной передачи энергии через точный контакт между щеткой из драгоценных металлов и проводящим кольцом. Используя щетки из чистого золотого сплава 99,99% (такие как AuNi10), его антиокислительные характеристики остаются стабильными ниже 400 ℃, а сопротивление контакту настолько же низкое, как 0,1 мΩ. Поверхность проводящего кольца обрабатывается на наноуровне (Ra≤0,4 мкм), а динамическая компенсация давления пружины постоянной силы обеспечивает, чтобы электрический ротационный союз поддерживал стабильный контакт во время непрерывного вращения.

Его герметическая система принимает сочетание "лабиринтной структуры + фторорезинового герметического кольца", чтобы противостоять проникновению воды и пыли уровня IP67. Применение в химической промышленности показывает, что в коррозионной среде, содержащей ионы Cl-, электрический ротационный союз поддерживает изоляционное сопротивление > 100MΩ после 18 месяцев непрерывной работы.

Низкое трение и длительный срок службы

Система подшипников Электрического ротационного союза является ключом к достижению низкого трения. Высокоточные керамические шариковые подшипники (класс ISO P4) с ионным нитридированием снижают коэффициент трения до 0,0015. Электрический ротационный союз типа воздушного подшипника вращается с поддержкой воздушной пленки 0,1 мм, а теоретическая продолжительность жизни может достигать 100 000 часов.

Можность многоканальной интеграции

Иерархическая конструкция электрического ротационного союза поддерживает параллельную передачу нескольких типов сигналов. Например, 24-канальная модель, используемая в определенном автомобильном испытательном крутном столе, интегрирует:

6-канальное питание 24В/10А

8-канальный термопарный сигнал (± 0,1 ℃ точность)

4 - канальная шина CAN (500 кбит / с)

2 - канальное видео HDMI 2.0 ( 4K@60Hz )

4 - канальный канал сжатого воздуха (0,7 МПа)

Эта высокая степень интеграции делает электрический ротационный союз основным компонентом в промышленных роботах, медицинском оборудовании и других областях.

Антиинтерференционная и защитная защита

Трехмерная система защиты электрического роторного союза включает в себя:

Мягкий магнитный сплав проводящее кольцо подложка (μ > 10000)

Кругнутая экранированная сигнальная линия (12-16 крутов на дюйм)

Крышка из нержавеющей стали 304 (толщина 2 мм)

В испытании привода двигателя сигнальный шум достиг 2,3 Впп, когда не использовалось экранирование, и снизился до 0,15 Впп после включения функции экранирования электрического ротационного союза, полностью соответствуя требованиям стандарта ISO 16750-4.

Компактный и легкий

Специальный медицинский электрический ротационный союз (например, модель с внешним диаметром φ12 мм) интегрирует 4 источника питания + 2 сигнала USB 3.1 и весит менее 20 г. Точность расстояния контактных точек массива щетки, изготовленной методом MEMS, достигает ±5 мкм, что подходит для микроустройств, таких как эндоскопы. Модульная конструкция повышает эффективность установки электрического роторного союза на 60%.

Основные функции

Передача энергии

Питание вращающегося оборудования (например, крутооборудования, центрифуг), поддерживающего высокую мощность (например, более 100 А) или низкое напряжение (например, логическое питание 5 В).

Signal transmission

Передаёт аналоговые сигналы (такие как данные датчика), цифровые сигналы (такие как импульсы кодера) или высокочастотные сигналы (такие как видео, радиочастота).

Мультимедийная интеграция

Некоторые модели интегрируют каналы жидкости/газа (например, гидравлическое масло, сжатый воздух) для достижения интегрированной передачи «электрический-жидкий-газ».

Мониторинг и контроль в режиме реального времени

Мониторинг состояния в режиме реального времени (например, температура, вибрация) и дистанционное управление вращающимися деталями осуществляются через сигнальные каналы.

Поля применения

Промышленное производство

Роботная рука: передает сигналы питания и управления, поддерживает многоосное скоординированное движение.

Поворотный стол и индексационное устройство: используется для вращающихся рабочих столов станков с ЧПУ и лазерной резки.

Оборудование для намотки: системы непрерывной намотки, такие как бумажные и печатные машины.

Медицинское оборудование

КТ сканер: передача электроэнергии и данных между вращающейся стойкой и стационарной системой.

Хирургические роботы: такие как высокоточная передача сигнала системы Да Винчи.

Медицинский эндоскоп: интегрированные микроэлектрические ротационные соединения для поддержки изображения и энергоснабжения.

Энергетика и охрана окружающей среды

Ветровая турбина: передача энергии между башней и вращающимися лопатьями.

Оборудование для очистки сточных вод: например, подключение к электроэнергии ротационных аэраторов.

Аэрокосмическая

Система управления ракетой: сигнальное взаимодействие между вращающимся корпусом ракеты и датчиком.

Гимбал беспилотного летательного аппарата: стабильное питание и управление камерой.

Специальное оборудование

Радарная антенна: соединение между вращающимся массивом и блоком обработки сигнала.

Объекты развлечений: системы освещения и управления колесом и каруселью.

Эксплуатация и техническое обслуживание

Ежедневная инспекция

Процесс очистки

Используйте антистатическую щетку со сжатым воздухом промышленного качества (0,4 МПа) для регулярной очистки проводящей поверхности кольца электрического роторного союза. Для электрических ротационных соединений медицинского класса они должны работать в чистой комнате класса ISO 5, чтобы избежать загрязнения частицами. Фактические измерения показывают, что чистка каждые 100 часов работы может сохранять колебания сопротивления контакту в пределах ± 0,05 мΩ.

Спецификации смазки

Подшипники на основе высокотемпературной литиевой смазки (Kluber BE41 - 152) количественно заполняются электрическими вращающимися соединениями. Что касается роторов сталелитейного завода, то каждые 500 часов строго соблюдается программа пополнения 2G смазочных материалов, что продлевает срок службы электрических поворотных соединений до 8 лет.

Контроль износа

Use a laser displacement sensor (accuracy ±0.02mm) to monitor the brush wear of the Electrical Rotary Union. When the remaining length of the gold alloy brush is <2mm, it needs to be replaced, and the threshold value of the silver graphite brush is 3mm.

Regular maintenance

Sealing performance test

Perform IP67 waterproof test on the Electrical Rotary Union every year. In a case of an offshore drilling platform, after the seal ring was found to be leaking due to aging, the fluororubber seal ring (Shore hardness 70A) was replaced to restore the protection performance of the Electrical Rotary Union.

Insulation resistance test

Use a 500V megohmmeter to test the insulation resistance of each channel of the Electrical Rotary Union (≥500MΩ in a humid environment).

Dynamic balance calibration

High-speed Electrical Rotary Union (＞5000RPM) requires dynamic balance test every quarter.

Troubleshooting

Poor contact diagnosis

When the voltage drop of the Electrical Rotary Union is ＞0.2V or the temperature rise is ＞5℃, check the brush pressure (standard value 2.5-4N). If there is an oxide layer (thickness ＞0.5μm), use 0000# metallographic sandpaper to polish the conductive ring.

EMI interference solution

If the signal noise exceeds the limit, check the continuity of the shielding layer of the Electrical Rotary Union (resistance < 0.1Ω).

Troubleshooting of abnormal temperature rise

When the temperature is > 80℃, measure the current of each channel of the Electrical Rotary Union (should not exceed 80% of the rated value). If the load is normal but the temperature rise is abnormal, it may be due to bearing failure (clearance > 0.05mm) or grease carbonization. Replace the bearing assembly and clean the oil circuit.