紧凑型集成旋转接头制造技术

一种旋转接头包括第一部分和第二部分，所述第二部分被配置为相对于所述第一部分围绕旋转轴线旋转。所述第一部分具有第一磁芯、滑动刷和电容式数据链路部件。所述第二部分具有用于与所述第一磁芯耦合功率的第二磁芯、用于与所述滑动刷电流耦合的滑动轨道和用以从和/或向所述第一电容式数据链路部件传送数据的第二电容式数据链路部件。为了减弱来自磁芯的磁杂散场，所述旋转接头是盘式旋转接头并且所述滑动轨道在径向上布置在所述第二磁芯和所述第二电容式数据链路部件之间。述第二电容式数据链路部件之间。述第二电容式数据链路部件之间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】紧凑型集成旋转接头


[0001]本专利技术涉及用于在旋转部分之间传输多个电信号的滑环设备(slipring device)和旋转接头(rotary joint)。

技术介绍

[0002]电滑环和旋转接头被用来在旋转部分和静止部分之间传送电功率和/或信号。这样的滑环用于不同的应用，例如风能电厂或计算机断层扫描仪。还存在在其中使用滑环的许多工业、军事和航天应用。
[0003]电滑环和旋转接头应是紧凑的、可靠的并且买得起的。
[0004]US 7,717,619公开了一种旋转接头，该旋转接头包括电感式功率传送和电容式数据传送。电容式数据链路远离电感式功率耦合器。因为这对于CT扫描仪而言是相对大的旋转接头，所以链路之间的间距不成问题。
[0005]EP 2 933 655 A1公开了一种具有电感式功率传送和电容式数据传送的紧凑型旋转接头。在此，电容式耦合器部分地布置在磁芯内以节省空间。这是可接受的，因为只需要用于控制信号的低带宽。
[0006]EP 2 954 844 A1公开了一种具有电感式功率耦合器和处于轴向布置(盘式)的滑环轨道以及处于径向布置(鼓式)的电容式数据链路的旋转接头。这占用了很大空间，但允许布置数据链路，使得仅存在来自电感式功率耦合器的磁场的最小限度的(minimal)影响。数据链路平行于磁场线并且因此确实拾取任何场。不幸的是，这占用了很大空间。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的问题是提供一种提供至少电感式功率传送和具有高数据速率的电容式数据传送的紧凑型旋转接头。
[0008]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。
[0009]一种滑环设备包括可围绕中心轴线相对于彼此旋转的第一部分和第二部分。例如，该第一部分可以是静止的，而该第二部分可以相对于其旋转。当然，旋转部分和静止部分可以互换，或甚至两个部分可以按不同的速度旋转。
[0010]该第一部分可以具有第一壳体，该第一壳体可以容纳第一旋转接头部件，例如电感式耦合部件、电容式耦合部件和滑环。它们可以布置在第一印刷电路板(PCB)上，该第一印刷电路板可以具有PCB迹线形式的滑动轨道(sliding track)、和/或安装和/或钎焊(solder)到PCB的刷。
[0011]该第二部分可以具有第二壳体，该第二壳体可以容纳第二旋转接头部件，例如电感式耦合部件、电容式耦合部件和滑环。它们可以布置在第二印刷电路板上，该第二印刷电路板可以具有PCB迹线形式的滑动轨道、和/或安装和/或钎焊到PCB的刷。
[0012]该第一部分中的和该第二部分中的旋转接头部件被设计成使得它们以形成电感
式、电容式或滑动接触连接的方式相互作用(interface)。因此，该第一部分处的接触刷可以与该第二部分处的滑动轨道相互作用，和/或该第二部分处的接触刷可以与该第一部分处的滑动轨道相互作用。该第一部分处的电感式耦合器可以与该第二部分处的电感式耦合器相互作用，并且该第一部分处的电容式耦合器可以与该第二部分处的电容式耦合器相互作用。在该第一部分和该第二部分之间可以存在多个连接。
[0013]为了保持该第一部分和该第二部分处于空间关系并且允许它们之间的旋转，优选地设置至少一个轴承。这样的轴承可以是滑动轴承、滚珠轴承、液浮轴承(liquid bearing)或任何其他合适的轴承。优选地，设置滚珠轴承并且最优选地设置两个滚珠轴承。
[0014]一个实施方案涉及一种盘形旋转接头，也称为平盘式(platter)旋转接头。在此，主要部件可以大致布置在公共平面中或靠近公共平面。这样的平面可以正交于旋转轴线。
[0015]在该实施方案中，旋转接头包括电感式耦合部件，该电感式耦合部件进一步包括至少该第一部分上的第一磁芯和该第二部分上的第二磁芯。在该第一磁芯内是第一绕组，并且在该第二磁芯内是第二绕组。该第一绕组和该第二绕组通过该第一磁芯和该第二磁芯彼此磁耦合。虽然所述绕组中的一个可以连接到AC信号发生器，但是另一个可以连接到整流器用于向连接到该绕组的电路递送功率。第一磁芯和第二磁芯保持在一距离，该距离形成芯之间的气隙。
[0016]此外，至少一个电流滑环连接由该第一部分处的、与该第二部分处的至少一个滑动轨道电流接触的至少一个滑动刷提供。为了改善接触和减少噪音和电阻，可以设置多个滑动刷。电流接触可以被用于电路的接地。可以存在多个滑环连接，另外，刷和轨道可以互换。
[0017]刷也可以位于PCB的外侧，例如作为表面安装部分放置，这样一来刷可以使用PCB的厚度作为弹簧行程距离，在轴向方向上进一步使设计小型化。较长的弹簧行程允许在刷的寿命期间的弹簧力的较小的变化，降低磨损效应。在此情况下，PCB除了用于通过钎焊和可选地胶接安装弹簧的垫之外还具有用于弹簧的切口。
[0018]滑环轨道可能是印刷电路板的外层，其中内层上的电气地并且机械地平行的轨道共享电流以降低轨道的欧姆电阻。轨道也可能是固定到印刷电路板的圆形凹槽内的单独的圆形金属片材。
[0019]此外，可以设置至少一个数据链路。这样的电容式数据链路可以包括与该第二部分上的第二电容式数据链路部件相对应的该第一部分上的第一电容式数据链路部件。这些电容式数据链路中的一个可以是用于传输数据的单向部件，而另一个部件可以是用于接收数据的单向部件。在一个替代实施方案中，两个部件可以是用于传输和接收数据的双向部件。如果在一个部分处，设置用于传输数据的单向部件，与其对应地在该第二部分上，设置用于接收数据的单向部件，反之亦然。可能存在多个电容式数据链路。
[0020]与电流滑环连接和至少一个电容式数据链路相比，磁芯在径向上更靠近旋转轴线布置(该旋转轴线也是旋转接头的中心轴线)，使得该电流滑环连接位于该至少一个电容式数据链路和该磁芯之间。围绕中心轴线可以存在自由孔，使得像光学旋转接头或介质旋转接头一样的其它部件可以通过旋转接头送入。磁芯可以具有在1cm到2m的范围内的内直径，这取决于旋转接头的要求和大小。在一个实施方案中，磁芯具有在5cm和10cm之间的内直径，以及在8cm和15cm之间的外直径。磁芯的宽度由所需的磁性材料的大小决定，并且可以
在从2cm到20cm的范围内。磁芯可以包括铁氧体材料、铁材料或任何其他合适的软磁材料。电容式数据链路布置在磁芯的外部，并且它们可以远离磁芯布置以避免磁芯的磁场的干扰。
[0021]该电流滑环接触布置在磁芯和至少一个电容式数据链路之间。这在不浪费空间的情况下增加至少一个电容式数据链路和磁芯之间的距离，并且从而减少干扰。
[0022]磁芯和至少一个电容式数据链路之间的干扰是关键的设计问题，因为电容式数据链路在两个部分之间仅具有非常弱的耦合——由于在几皮法(pF)的范围内的非常小的耦合电容，并且磁芯处理相对高的功率电平(power level)。从磁芯耦合到至少一个电容式数据链路中的信号耦合可能影响电容式数据链路中耦合的信号。
[0023]具体地，在紧凑型旋转接头本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种盘式旋转接头(100)，包括第一部分(200)和第二部分(300)，所述第二部分被配置为相对于所述第一部分围绕旋转轴线(110)旋转，其中所述第一部分(200)包括至少一个第一磁芯(210)、至少一个滑动刷(260)和至少一个第一电容式数据链路部件(270)，所述第二部分(300)包括至少一个第二磁芯(310)、至少一个滑动轨道(360)和至少一个第二电容式数据链路部件(370)，所述至少一个第二磁芯被配置用于与所述至少一个第一磁芯(210)耦合功率，所述至少一个滑动轨道被配置用于与所述至少一个滑动刷(260)电流耦合，所述至少一个第二电容式数据链路部件被配置为从和/或向所述至少一个第一电容式数据链路部件(270)传输数据，以及所述至少一个第一磁芯(210)安装在到所述至少一个第二磁芯(310)一距离处，从而在所述磁芯之间形成气隙，其中所述旋转接头(100)是盘式旋转接头，并且(100)所述至少一个滑动轨道(360)在径向上布置在所述至少一个第二磁芯(310)和所述至少一个第二电容式数据链路部件(370)之间，并且所述第一部分(200)和所述第二部分(300)布置在正交于所述旋转轴线(110)的公共平面(105)的相对侧。2.根据前述权利要求中任一项所述的旋转接头(100)，其特征在于，所述滑动轨道(360)中的至少一个具有比所述至少一个第一磁芯(210)和所述至少一个第二磁芯(310)之间的距离更宽的宽度。3.根据权利要求1或2中任一项所述的旋转接头(100)，其特征在于，至少一个滑动轨道(360)具有比2mm、8mm、10mm、15mm中的至少一个更宽并且比50mm、40mm、30mm、20mm、10mm、5mm中的至少一个更窄的宽度。4.根据权利要求1或2中任一项所述的旋转接头(100)，其特征在于，至少一个滑动轨道(360)比所述至少一个第一磁芯(210)和所述至少一个第二磁芯(310)之间的距离更宽。5.根据权利要求1或2中任一项所述的旋转接头(100)，其特征在于，至少一个滑动轨道(360)具有到至少一个第一磁芯(210)或至少一个第二磁芯(310)的、小于所述磁芯之间的距离的10倍、5倍、3倍、1倍中的一个的距离。6.根据权利要求1或2中任一项所述的旋转接头(100)，其特征在于，至少一个滑动轨道(360)具有到至少一个第一电容式数据链路部件(270)或至少一个第二电容式数据链路部件(370)的、比所述至少一个滑动轨道(360)与至少一个第一磁芯(210)或至少一个第二磁芯(310)之间的距离更大的距离。7.根据前述权...

【专利技术属性】
技术研发人员：L，
申请(专利权)人：史莱福灵有限公司，
类型：发明
国别省市：