[發明專利]一種替代滑環中電刷結構的電路

有效

• 申請號: 201410481854.6
• 申請日: 2014-09-19
• 公開（公告）號: CN104242004A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 段衍東;田丹;陳薇;胡麗霞
• 申請（專利權）人: 寧波成電泰克電子信息技術發展有限公司
• 主分類號: H01R39/24
• 分類號: H01R39/24
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙) 33226
• 代理人: 方小惠

技術領域

本發明涉及一種替代滑環中電刷結構的電路，尤其是涉及一種采用無線傳輸替代有線傳輸的電路。

背景技術

現有的滑環屬于接觸滑動連接應用范疇，又稱集電環或轉接器，是實現兩個相對轉動機構的數據信號及電力傳遞的精密輸電裝置。現有的滑環包括滑環環體、多根輸入線、多根輸出線、多個導電環，位于滑環環體內的刷架和多個刷子，刷架為單端支撐的懸臂梁結構且具有多個懸臂，輸入線、輸出線、導電環、刷架的懸臂和刷子的數量相同，刷子安裝在刷架的懸臂頂端，多個導電環間隔設置于滑環環體內壁且沿滑環環體徑向排列，導電環、刷架和刷子構成旋轉連接部件，稱為電刷。輸入線從滑環環體的外部的一端引入滑環環體內部與刷架連接，輸出線從滑環環體的外部的另一端引入滑環環體內部與導電環一一對應連接，刷子與導電環保持接觸。當滑環處于轉動狀態時，刷架隨之旋轉，旋轉過程中，刷子能夠保持與導電環接觸，從而保證信號與電力傳輸，避免因為設備旋轉過多從而造成電纜傳輸攪斷的問題。

但是，現有的滑環中的電刷結構存在以下問題：一、電刷由于離心力和徑向不平衡力矩的作用，電刷的刷架將不可避免地產生徑向抖動,尤其是在啟動和調速運行時，現象更為明顯，并且抖動振幅和頻率很高的時候，會導致電刷和導電環接觸不良，造成信號中斷，更嚴重的會有打火現象，表面燒蝕，電刷損壞；二、較高的轉動速度會造成電刷磨損大，壽命短，電刷的磨損和滑環相對運動的線速度密切相關，具有關資料介紹，電刷的壽命和滑環的線速度的平方成反比，故機載滑環的傳統結構電刷的壽命較低，標準規定只有3500——4500小時，實際的壽命還遠低于標準值；三、現有電刷在散熱方面也存在困難，通常，導電環表面的溫升會超過80度，加劇了刷子的磨損，使電刷可靠性進一步降低，同時，電刷磨損產生很多的導電碎屑，散落在絕緣的各個導電環之間，容易造成導電環相間短路和接地。

究其原因，現有的電刷產生上述問題的主要原因是機械結構中必然存在的摩擦問題，鑒此，采用電路結構來取代電刷的機械結構，從而避免機械結構本身存在的問題具有重大意義。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠替代滑環中電刷結構的電路。該電路中采用光通信替代信號傳輸，采用無線功率傳輸替代電力傳輸，由此通過電路結構替代電刷的機械結構，采用電路結構實現電刷功能，克服了機械結構在使用過程中出現的難以克服的問題，提高滑環壽命與可靠性。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種替代滑環中電刷結構的電路，包括發送模塊和接收模塊，所述的發送模塊包括前端數字處理器、光信號發送器和無線功率發送器，所述的前端數字處理器設置于滑環環體的外部，所述的光信號發送器設置于滑環環體的外部，所述的無線功率發送器設置于滑環環體的外部，所述的前端數字處理器有三個輸出端，分別為用于傳輸電信號的第一輸出端、用于傳輸第一驅動信號的第二輸出端和用于傳輸第二驅動信號的第三輸出端，所述的無線功率發送器有兩個輸入端，分別為用于接收第一驅動信號的第一輸入端和用于接收第二驅動信號的第二輸入端，所述的前端數字處理器的第一輸出端和所述的光信號發送器的輸入端連接，所述的前端數字處理器的第二輸出端和所述的無線功率發送器的第一輸入端連接，所述的前端數字處理器的第三輸出端和所述的無線功率發送器的第二輸入端連接，所述的接收模塊包括光信號接收器、后端數字處理器、無線功率接收器、DC-DC變換器和電源，所述的光信號接收器設置于滑環環體中心，所述的后端數字處理器設置于滑環環體外部，所述的無線功率接收器設置于滑環環體內部，所述的DC-DC變換器設置于滑環環體內部，所述的電源設置于滑環環體外部，所述的光信號接收器的輸出端和后端數字處理器的輸入端連接，所述的無線功率接收器的輸出端和所述的DC-DC變換器的輸入端連接，所述的DC-DC變換器的輸出端和電源連接。

所述的光信號發送器包括光電發射管、第一電阻和三極管，所述的光電發射管的陽極和5V電源連接，所述的光電發射管的陰極和所述的第一電阻的一端連接，所述的第一電阻的另一端和所述的三極管的集電極連接，所述的三極管的發射極接地，所述的三極管的基極是所述的光信號發送器的輸入端。