包括结构化线的滑环刷制造技术

一种制造用于滑环的接触线的方法，包括步骤：利用选自镍、铬或其组合构成的组的第一金属涂敷和/或镀敷线；利用选自金、银或其组合构成的组的第二金属涂敷和/或镀敷所述线；输送激光辐射并且产生至所述线的表面的所述激光辐射的干涉图案；选择性地加热由所述干涉图案限定的表面；由于熔融和/或蒸发表面材料而修改晶体结构和/或提供突出部和/或凹陷部。

A slip ring brush including a structured line

A method for manufacturing the contact line of the slip ring comprises the steps of: using selected from nickel and chromium or a combination of these first metal coated group and / or plating line; second metal coated with silver from gold, or a combination of these groups and / or plating the interference pattern of the line; transmission laser radiation and laser radiation to the surface of the wire; selectively heated by the interference pattern defining the surface; due to melting and / or evaporation of surface material and modify the crystal structure and / or provide projections and / or depressions.

【技术实现步骤摘要】
包括结构化线的滑环刷
本专利技术涉及用于在旋转零件之间传递电信号的滑环。特别地，本专利技术涉及一种刷及其线，所述线具有改善接触特性和使用寿命的表面。
技术介绍
使用电气滑环在旋转零件和静止零件之间传递电力和/或信号。在不同应用中使用这种装置，例如风力发电设备或者计算机断层扫描仪。还存在若干军事和航空应用。所有这些应用的共同之处在于需要长的使用寿命和低的接触电阻以及低的接触噪音。滑环通常基于具有滑动轨道的第一零件和具有刷的第二零件，所述刷用于在滑动轨道上滑动。由于机械摩擦，存在导致滑环随着时间退化的磨损。EP0662736A公开了一种滑环组件，其中，单个刷具有在V形槽中行进的若干根线。由于并联地连接若干接触件，这导致较低的接触电阻。US4398113A公开了另一种滑环组件，该滑环组件具有刷，所述刷具有多根微细线。多个接触件同样导致相对低的接触电阻。
技术实现思路
要由本专利技术解决的问题是设计一种滑环、滑环刷块体和刷，使得它们将确保具有长的使用寿命和高的可靠性的可靠电气接触。它们应当能够传输高电流，同时具有较小的尺寸。制造应当简单并且成本低。在独立权利要求中描述了该问题的解决方案。从属权利要求涉及本专利技术的进一步改进。在滑环中，在具有沿着轴向方向布置的滑动轨道的圆柱形鼓或者具有径向布置的不同直径的滑动轨道的盘与称为刷的接触线或者多根接触线之间建立电气接触。在此引用了线，已知可以由多根这种线形成刷，多根这种线电连接在一起并且可以机械保持在一起或者可以各自单独地保持，使得它们至少接触滑动轨道。除了长的使用寿命和低的磨损之外，为了实现良好的电气接触、低的接触电阻、低的接触噪音和高的电流传输特性，刷的材料性能必须适于滑动轨道。为了获得良好的接触，可以使用较复杂的刷。这种刷可以具有弹簧弹性材料的内芯部，所述弹簧弹性材料如钢、甚至弹簧钢，或者黄铜，或者类似材料。该内芯部可以具有至少一个层或者多个层，所述层可以通过涂敷、镀敷、电镀或者类似工艺获得。优选地，在内芯部上设置有较硬金属的至少一个内层，所述较硬金属优选为镍或者镍与其它金属的组合。为了获得良好的电气特性，优选地设置有至少一个外层，所述外层包括银、金、任何其它良好接触材料或者其组合。为了最佳接触性能，可以优化表面结构。在第一实施例中，在刷线的至少部分上设置预定表面结构。这种表面结构可以包括某一表面粗糙度，所述某一表面粗糙度由最大谷深度和最大峰高度之间的幅度限定，从而限定RZ值。该粗糙度还可以由算术平均粗糙度限定，所述算术平均粗糙度可以由RA值给定。优选地，表面可以具有由网格、凹口和/或多边形结构限定的结构。最优选地，RZ值在0.1μm至2μm范围内，最优选地在0.5μm至1.8μm范围内。这些值应当认为是指导性的。事实上，具有谷部和丘部的3D表面结构是重要的，原因在于谷部的确起到了用于润滑剂的微型储器的作用(在使用液体润滑剂的情况中)，而丘部或者脊部主要对于精细的机械接触性能是重要的。它们在滑动期间将发生弹性变形和塑性变形，因此主要负责摩擦性能以及磨损演变。在早期滑动(磨合阶段)期间这一点尤为重要，在此期间，例如，可能在刷和线之间发生材料转移。即使在滑动期间损失了初始结构，磨合期间产生的新的接触构造将主要决定系统的摩擦演变。因此，即使在结构损耗之后，也存在有效的“记忆”效应，该“记忆”效应仍然使得初始结构影响滑动性能。例如，对于代表微动磨损的典型滑动距离而言(最大数米的量级)，结构可能幸存。对于超过滑环的使用寿命的典型滑动距离(>>1km，典型为10000km)，在实验中已经显示出上述记忆效应。这种结构可以覆盖整个刷线，或者其可以仅覆盖特定区段。在具有圆形横截面的接触线的优选实施例中，表面结构可以覆盖线的小于180度的角度，原因在于接触线从来不是整个外表面都接触滑动轨道。接触表面通常被限制为小的表面面积。因此，优选的是限制结构化面积以降低制造成本。在优选实施例中，还进一步限制了区段，例如将角度限制为小于90度，甚至小于60度或者45度。还可以设置两个或者更多个区段，这些区段的表面结构相互间隔开一定角距离。这在滑动线在V形滑动轨道处行进时可能是有用的，所述V形滑动轨道提供了两个接触点。此外，表面结构可以被限制为在线的某一长度处的某一面积，原因在于接触线不是在其整个长度上接触滑动轨道。这种面积限制还可以与如上所述的角度限制相组合。可以在内层处进行表面的结构化。因为在后一阶段该内层由外层覆盖，所以优选的是具有更深的结构化，以实现如上所述的结构深度。可替代地，结构化可以施加于外层。可以设置内层和外层的组合结构化，这将允许实现不同的结构组合。另外的实施例涉及一种用于通过使用结构化的拉模使接触线结构化的方法。通过拉动线穿过拉模来制造线，从而少量地减小直径。这种处理可以重复多次，以通过使用带有减小直径的拉模产生所需的线直径。通常，拉模具有抛光的内表面，以减小拉动所需的力以及获得光滑的线表面。优选的是，可替代地，具有结构化的拉模。这种拉模可以具有多个槽，所述多个槽可以导致线具有对应的多个槽。这种槽可以取向成平行于线的中央轴线，或者可以取向成一角度以在线表面处产生螺旋槽或者多个螺旋槽。用于结构化接触线的另外的优选方法是使用激光干涉结构化。激光干涉结构化可以在线的表面处提供多个小的图案或结构。为了激光干涉结构化，两个相干激光束可以施加于线表面并且可以在线表面处产生干涉图案，从而熔融或者蒸发线的特定表面区段。对于结构化而言这还足以通过产生图案化热量来修改线材料的晶体结构。另外的实施例涉及刷块体，所述刷块体包括绝缘本体，所述绝缘本体保持具有结构化表面的至少一根接触线。另一个实施例涉及一种滑环，所述滑环具有滑环模块和刷块体，所述刷块体还具有带有结构化表面的至少一根接触线。另一个实施例涉及通过拉动线穿过结构化拉模制造用于滑环的接触线的方法。拉模具有突出部和/或凹陷部，以在被拉动穿过拉模的线中形成结构。另外的实施例涉及通过在接触线的表面处产生干涉激光图案而激光结构化用于滑环的接触线的方法。激光图案可以仅覆盖圆形接触线的长度区段或径向区段或者具有任何其它形状的接触线的其它区段。可以在用金属层涂敷或镀敷或电镀线的第一步骤之后进行激光结构化，所述金属层可以是硬金属，如镍或铬或其组合，和/或所述金属层具有良好的电气接触，如金、银或者其与其它金属的组合。在另外的实施例中，接触线可以由具有良好电气特性的金属涂敷、镀敷或电镀，所述金属如金、银或其与其它金属的组合。本专利技术的另外的方面是用于结构化接触线的表面的装置。该装置可以包括激光器，所述激光器产生激光束，优选地，所述激光束被分成至少两个局部激光束，例如通过分光镜或者反射镜。还设置有另外的反射镜和/或透镜，用于在聚焦点上引导和/或聚焦和/或准直局部激光束中的至少两个，其中，所述至少两个能够发生干涉。在聚焦点的区域中还设置有用于保持和/或输送刷线的构件，使得激光能够与接触线的表面发生干涉。可以设置用于输送接触线的输送构件。此外还可以设置用于控制强度和/或时间的控制构件。这可以允许激光器产生激光脉冲，从而在接触线的表面处产生激光图案序列。接触线可以连续输送或者可以逐步输送，使得激光可以产生结构化的表面区段，所述结构化的表面区段可以相互间本文档来自技高网...

【技术保护点】
制造用于滑环的接触线的方法，所述方法包括步骤：a.拉动线穿过拉模，从而将表面结构压入到所述线中；b.利用选自镍、铬或其组合构成的组的第一金属涂敷和/或镀敷所述线；c.利用选自金、银或其组合构成的组的第二金属涂敷和/或镀敷所述线。

【技术特征摘要】
2016.09.08 EP 16187824.41.制造用于滑环的接触线的方法，所述方法包括步骤：a.拉动线穿过拉模，从而将表面结构压入到所述线中；b.利用选自镍、铬或其组合构成的组的第一金属涂敷和/或镀敷所述线；c.利用选自金、银或其组合构成的组的第二金属涂敷和/或镀敷所述线。2.制造用于滑环的接触线的方法，所述方法包括步骤：a.利用选自镍、铬或其组合构成的组的第一金属涂敷和/或镀敷线；b.利用选自金、银或其组合构成的组的第二金属涂敷和/或镀敷所述线；c.输送激光辐射并且产生至所述线的表面的所述激光辐射的干涉图案；d.选择性地加热由所述干涉图案限定的表面；e.由于熔融和/或蒸发表面材料而修改晶体结构和/或提供突出部和/或凹陷部，其中，步骤c.至e.能够在步骤a.和b.中的任一步骤之前或之后实施。3.根据权利要求2所述的方法，其中，将所述激光辐射选择性施加到所述线的表面的预定区段。4.用于制造用于滑环的结构化接触线的装置，所述装置包括：拉模，所述拉模具有突出部和凹陷部；...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·霍尔茨阿普费尔，
申请(专利权)人：滑动环及设备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE