CN102593684B - 一种球刷式电滑环 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种球刷式电滑环，包括转子绝缘盖板和定子绝缘底座、至少两个转子导电圈、至少两个定子导电圈、至少两转子电极、至少两定子电极和至少两组球刷；转子绝缘盖板转动装配于定子绝缘底座上各转子导电圈、各定子导电圈分别同心装配于转子绝缘盖板和定子绝缘底座之间，且各转子导电圈分别与相配对的定子导电圈之间滚动配合有至少一组球刷；各转子电极分别透过转子绝缘盖板与相应的转子导电圈相连接，各定子电极分别透过定子绝缘底座与相应的定子导电圈相连接。上述转子导电圈、球刷、定子导电圈既是导电接触元件，又是轴承运动元件，使本发明具有结构简单、紧凑，体积可做的很小、转速高、磨损低、电流通过能力强等特点。

Description

一种球刷式电滑环

技术领域

本发明涉及一种电滑环，特别是涉及一种具有结构简单、体积小、转速高、磨损小等特点的球刷式电滑环。

背景技术

电滑环也叫导电环、集流环、汇流环等，它可以用在任何要求连续旋转的同时，又需要从固定位置到旋转位置传输电源和信号的机电系统中。传统的电滑环，其电刷多采用压簧碳刷或弹性丝刷来实现，由于这两种电刷的结构甚为复杂，导致其体积较大、转速慢。此外，针对压簧碳刷而言，由于其经过长期转动摩擦后容易产生碳屑，且经过日积月累的碳屑很可能造成相邻的电极相接触而发生短路；针对弹性丝刷而言，由于其与电极之间为单点接触，导致其磨损速度较快，并造成电流通过能力差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种球刷式电滑环。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种球刷式电滑环，包括转子绝缘盖板和定子绝缘底座，转子绝缘盖板转动装配于定子绝缘底座上；还包括至少两个与转子绝缘盖板同轴联动的转子导电圈、至少两个与定子绝缘底座相对静止的定子导电圈、至少两转子电极、至少两定子电极和至少两组球刷，各转子导电圈、各定子导电圈分别同心装配于转子绝缘盖板和定子绝缘底座之间，且各转子导电圈分别与相配对的定子导电圈之间滚动配合有至少一组球刷；各转子电极分别透过转子绝缘盖板与相应的转子导电圈相连接，各定子电极分别透过定子绝缘底座与相应的定子导电圈相连接。

还包括多个滚珠和一滚珠堵头，所述定子绝缘底座的外侧壁周圈设有环状的第一弧形槽，所述转子绝缘盖板的外缘周圈向下延伸有一第一环形折边，且该第一环形折边的内侧壁周圈设有环状的第二弧形槽，该第一环形折边的外侧壁设有一贯通该第二弧形槽的开口；所述转子绝缘盖板的第一环形折边包覆于所述定子绝缘底座的外侧壁的外侧，且其第二弧形槽与所述定子绝缘底座的第一弧形槽相对应，形成径向尺寸与滚珠的径向尺寸相一致或基本一致的空腔，多个滚珠分别由第一环形折边的开口进入并滑套于第一弧形槽与第二弧形槽形成的空腔内；滚珠堵头的内侧端面具有适配于滚珠的弧面结构，该滚珠堵头封堵于第一环形折边的开口内。

所述定子绝缘底座的顶面周圈设有若干同心的环形凹槽，所述各个定子导电圈分别固定套装于一环形凹槽内，所述各个转子导电圈分别活动套装于与之相配套的定子导电圈的同一环形凹槽内，且所述各个转子导电圈分别位于与其相配套的定子导电圈的外侧或内侧；所述转子绝缘盖板的内侧底面设有若干同心的凸环，各凸环分别抵向一转子导电圈。

所述各转子导电圈与所述球刷相接触的壁面周圈分别设有一个或一个以上呈环状的第三弧形槽，所述各个定子导电圈与所述球刷相接触的壁面周圈分别设有一个或一个以上呈环状的第四弧形槽；各第三弧形槽分别与相配对的第四弧形槽对应配合，形成径向尺寸与所述球刷的径向尺寸相一致或基本一致的环形腔，各环形腔内分别容纳有一组所述球刷。

所述各环形凹槽的槽底面分别沿其径向分为第一环形段和第二环形段，第一环形段与第二环形段形成台阶过渡，且第一环形段低于第二环形段，第二环形段的径向尺寸小于所述定子导电圈的径向尺寸；所述各转子导电圈分别位于第一环形段的上方，所述各定子导电圈分别抵压于第二环形段的顶端。

所述转子导电圈、定子导电圈、转子电极、定子电极的数量分别为2～5个。

所述定子绝缘底座的外侧壁与所述第一环形折边的内侧壁之间还套装有第一密封圈，所述定子绝缘底座的内侧壁呈台阶结构，所述转子绝缘盖板的内缘周圈向下延伸有一包覆所述定子绝缘底座的内侧壁顶部的第二环形折边，该第二环形折边与所述定子绝缘底座的内侧壁顶部之间套装有第二密封圈。

所述定子绝缘底座的台阶结构的台面上设有若干安装孔和若干泄水孔。

本发明的一种球刷式电滑环，其球刷即为实心的导电球体，其各转子导电圈与配套的球刷、定子导电圈分别是导电接触元件。工作时，各转子导电圈分别随转子绝缘盖板同轴转动，而各定子导电圈则分别与定子绝缘底座相对静止，各组球刷分别随对应的转子导电圈与定子导电圈的相对运动形成滚动配合，并使各转子导电圈分别与相配套的定子导电圈实现电气连接。由于各球刷在滚动过程中分别与各转子导电圈及定子导电圈之间形成多点接触，因而其不仅电流通过能力强，还使各球刷的滚动接触磨损很小，使用寿命长。各转子导电圈与配套的球刷、定子导电圈又分别构成轴承运动元件，因而其转速较高。

与现有技术的电滑环相比，本发明的有益效果是：

1、由于其各转子导电圈和对应的定子导电圈之间分别滚动配合有球刷，且该三者既构成轴承结构，又通过球刷的多点接触实现了转子导电圈与定子导电圈的电气连接，使得其不仅结构更加简单、紧凑，整体体积可以做得很小，还具有电流通过能力强、球刷的磨损小、使用寿命长，转速高等特点；

2、由于其转子绝缘盖板与定子绝缘底座之间是通过多个滚珠来实现轴向定位和转动配合的，因而其结构更加简单、转速更高；

3、其定子绝缘底座的各第三凹槽的第一环形段与转子导电圈的底端之间的空隙可以对转子导电圈本身及其与球刷经长期转动摩擦产生的碎屑进行收集，从而可以避免相邻的电极之间相接触而造成短路。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种球刷式电滑环不局限于实施例。

附图说明

图1是本发明的立体构造示意图；

图2是本发明的仰视图；

图3是本发明的剖面图；

图4是图3中A部分的放大示意图；

图5是图3中A部分在安装球刷之前对应的放大示意图；

图6是图3中A部分在安装转子导电圈和定子导电圈之前对应的放大示意图；

图7是图3中B部分的放大示意图；

图8是图3中B部分在安装滚珠和滚珠堵头之前对应的放大示意图。

具体实施方式

实施例，请参见附图所示，本发明的一种球刷式电滑环，包括转子绝缘盖板1、定子绝缘底座2、五个转子导电圈3、五个定子导电圈4、五个转子电极6、五个定子电极7和十组球刷5。其中，转子绝缘盖板1转动装配于定子绝缘底座2上，各转子导电圈3、各定子导电圈4分别同心装配于转子绝缘盖板1和定子绝缘底座2之间，且各转子导电圈3分别与转子绝缘盖板1同轴联动，各定子导电圈4分别与定子绝缘底座2相对静止；各转子导电圈3分别与相配对的定子导电圈4之间滚动配合有两组球刷5；各转子电极6分别透过转子绝缘盖板1与相应的转子导电圈相连接，各定子电极7分别透过定子绝缘底座2与相应的定子导电圈相连接。

作为一较佳实施例，如图3、图7、图8所示，上述转子绝缘盖板1与定子绝缘底座2之间是通过多个滚珠8来实现转动配合的，具体其是在定子绝缘底座2的外侧壁周圈设置一个环状的第一弧形槽24，使转子绝缘盖板1的外缘周圈向下延伸一个第一环形折边12，并在该第一环形折边12的内侧壁周圈设置一个环状的第二弧形槽14。如此，当转子绝缘盖板1扣于定子绝缘底座2上时，该转子绝缘盖板的第一环形折边12包覆于定子绝缘底座2的外侧壁的外侧，且其第二弧形槽14与定子绝缘底座的第一弧形槽24相对应，形成一个径向尺寸与滚珠8的径向尺寸相一致或基本一致的空腔，据此将各滚珠8依次装入该空腔内，即可实现转子绝缘盖板1与定子绝缘底座2之间的相互定位及转动配合。这里，为了便于将各滚珠8装入第一弧形槽24与第二弧形槽14形成的空腔内，本发明还特别在转子绝缘盖板的第一环形折边12的外侧壁开设了一个一贯通其第二弧形槽14的开口15，同时配备了一个可拆卸配合的滚珠堵头9，且该滚珠堵头9的内侧端面具有适配于滚珠的弧面结构，如此，即可将各滚珠分别从该开口15送入第一弧形槽24与第二弧形槽14形成的空腔内，并在滚珠封装完毕后，利用滚珠堵头封堵住第一环形折边的开口15。

作为一较佳实施例，如图3-图6所示，上述转子导电圈3和定子导电圈4具体是这样安装的：其先在定子绝缘底座2的顶面周圈设置五个同心的环形凹槽21，并使各个定子导电圈4分别固定套装于一个环形凹槽21内，使各个转子导电圈3分别活动套装于与之相配套的定子导电圈的同一环形凹槽内，且各个转子导电圈3分别位于与其相配套的定子导电圈4的外侧(当然，也可以是内侧)；其还在转子绝缘盖板1的内侧底面设置五个同心的凸环11，并使各凸环11分别抵向一个转子导电圈3，以利用各凸环11对各转子导电圈3的顶端进行定位，同时使各转子导电圈3分别与转子绝缘盖板1同轴联动。

作为一较佳实施例，如图3-图6所示，本发明是在各转子导电圈3与球刷相接触的壁面(即转子导电圈的内侧壁)分别设置两个第三弧形槽31，同时在各个定子导电圈与球刷相接触的壁面(即定子导电圈的外侧壁)分别设置两个第四弧形槽41，且当各转子导电圈3与各定子导电圈4相配对时，各转子导电圈3的两第三弧形槽31分别与对应的定子导电圈的两第四弧形槽41相互对应，形成两个呈上下分布且径向尺寸与球刷的径向尺寸相一致或基本一致的环形腔；各环形腔内分别容纳有一组球刷5，且各组球刷刚好能够填满对应的环形腔。这里，可以采用上述滚珠8通过开口15装入空腔的方式来将各组球刷装入对应的环形腔内。作为一种优选，定子绝缘底座的各环形凹槽21的槽底面还分别沿其径向分为第一环形段211和第二环形段212，第一环形段211位于第二环形段212的外侧，且第一环形段211与第二环形段212之间形成台阶过渡，第一环形段211低于第二环形段212，第二环形段212的径向尺寸小于定子导电圈4的径向尺寸，换言之，即各定子导电圈4的底端部分延伸至第一环形段211的上方。当各转子导电圈3和各定子导电圈4分别套装于各环形凹槽21内时，各转子导电圈3分别位于第一环形段211的上方，而各定子导电圈4分别抵压于第二环形段212的顶端。如此，各转子导电圈3与对应的环形凹槽21的槽底面之间即预留有空隙，该空隙可用于收集转子导电圈3本身及其与球刷5之间经长期转动摩擦后产生的碎屑，同时也可以避免这些碎屑导致相邻的电极之间相接触而造成短路。

作为一较佳实施例，如图3所示，为了达到防尘防水的目的，定子绝缘底座2的外侧壁与转子绝缘盖板1的第一环形折边12的内侧壁之间还套装有一个第一密封圈16；定子绝缘底座2的内侧壁呈台阶结构，转子绝缘盖板1的内缘周圈向下延伸有一包覆定子绝缘底座的内侧壁顶部的第二环形折边13，该第二环形折边13与定子绝缘底座2的内侧壁顶部之间套装有一个第二密封圈17；定子绝缘底座2的台阶结构对应的台面暴露于转子绝缘盖板1之外，并设有若干安装孔22和若干泄水孔23，以此保证整个电滑环壳体的有效绝缘。

本发明的一种球刷式电滑环，其球刷5即为实心的导电球体，其五个转子电极6分别通过转子导电圈3、球刷5、定子导电圈4与五个定子电极7对应相连接，形成三条火线、一条地线和一条零线，且这五条导线可以根据用户的不同需求组成多种相制，如可构成三相五线制、三相四线制、三相三线制、两相四线制、两相三线制、两相两线制、单相四线制、单相三线制和单相两线制。其各转子导电圈3与配套的球刷5、定子导电圈4分别是导电接触元件，工作时，各转子导电圈3分别随转子绝缘盖板1同轴转动，而各定子导电圈4则分别与定子绝缘底座2相对静止，各组球刷5分别随对应的转子导电圈3与定子导电圈4的相对运动与两者形成滚动接触，使各转子导电圈3分别与相配套的定子导电圈4实现电气连接。由于各球刷5在滚动过程中分别与各转子导电圈3及定子导电圈4之间形成多点接触，因而其不仅电流通过能力强，还使各球刷5的滚动接触磨损很小，使用寿命长。其各转子导电圈3与配套的球刷5、定子导电圈4又分别构成轴承运动元件，因而其转速较高。

本发明的一种球刷式电滑环，其转子导电圈3、定子导电圈4、转子电极6、定子电极7的数量还可以分别为两个或三个或四个，且当为两个时，其可构成两相两线制和单相两线制；当为三个时，其可构成三相三线制、两相三线制和单相三线制；当为四个时，其可构成三相四线制、两相四线制和单相四线制。

本发明的一种球刷式电滑环，其各组球刷5所包含的球刷的个数可以根据转子导电圈与定子导电圈之间的环形腔的实际尺寸进行自由选用，使之实现满装，其每对转子导电圈3和定子导电圈4之间的球刷组数除了可以是两组，还可以是一组或者两组以上，这可以根据实际需求的电流大小进行自由设置，例如，若需要通过较大电流，则可以在每对转子导电圈和定子导电圈之间滚动配合两组或两组以上的球刷，反之，则可在每对转子导电圈和定子导电圈之间只滚动配合一组球刷。

本发明的一种球刷式电滑环，其转子导电圈和相配对的定子导电圈除了可以装配于同一水平面上，还可以采用叠加的方式来实现，即转子导电圈与相配对的定子导电圈装配后处于同一垂直线上。这可以根据用户的实际需求进行自由选择，例如，当需要将电滑环的厚度做薄时，可以采用将转子导电圈与相配对的定子导电圈装配于同一水平面上的方式，当需要将电滑环的径向尺寸做小时，可以采用将转子导电圈与相配对的定子导电圈相叠加的方式。

本发明的一组球刷式电滑环，其特别适合作为动力电滑环和风电电滑环使用。

上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种球刷式电滑环，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种球刷式电滑环，包括转子绝缘盖板和定子绝缘底座，转子绝缘盖板转动装配于定子绝缘底座上；其特征在于：还包括至少两个与转子绝缘盖板同轴联动的转子导电圈、至少两个与定子绝缘底座相对静止的定子导电圈、至少两转子电极、至少两定子电极和至少两组球刷，各转子导电圈、各定子导电圈分别同心装配于转子绝缘盖板和定子绝缘底座之间，且各转子导电圈分别与相配对的定子导电圈之间滚动配合有至少一组球刷；各转子电极分别透过转子绝缘盖板与相应的转子导电圈相连接，各定子电极分别透过定子绝缘底座与相应的定子导电圈相连接；

所述各转子导电圈与所述球刷相接触的壁面周圈分别设有一个或一个以上呈环状的第三弧形槽，所述各个定子导电圈与所述球刷相接触的壁面周圈分别设有一个或一个以上呈环状的第四弧形槽；各第三弧形槽分别与相配对的第四弧形槽对应配合，形成径向尺寸与所述球刷的径向尺寸相一致或基本一致的环形腔，各环形腔内分别容纳有一组所述球刷。

2.根据权利要求1所述的球刷式电滑环，其特征在于：还包括多个滚珠和一滚珠堵头，所述定子绝缘底座的外侧壁周圈设有环状的第一弧形槽，所述转子绝缘盖板的外缘周圈向下延伸有一第一环形折边，且该第一环形折边的内侧壁周圈设有环状的第二弧形槽，该第一环形折边的外侧壁设有一贯通该第二弧形槽的开口；所述转子绝缘盖板的第一环形折边包覆于所述定子绝缘底座的外侧壁的外侧，且其第二弧形槽与所述定子绝缘底座的第一弧形槽相对应，形成径向尺寸与滚珠的径向尺寸相一致或基本一致的空腔，多个滚珠分别由第一环形折边的开口进入并滑套于第一弧形槽与第二弧形槽形成的空腔内；滚珠堵头的内侧端面具有适配于滚珠的弧面结构，该滚珠堵头封堵于第一环形折边的开口内。

3.根据权利要求1所述的球刷式电滑环，其特征在于：所述定子绝缘底座的顶面周圈设有若干同心的环形凹槽，所述各个定子导电圈分别固定套装于一环形凹槽内，所述各个转子导电圈分别活动套装于与之相配套的定子导电圈的同一环形凹槽内，且所述各个转子导电圈分别位于与其相配套的定子导电圈的外侧或内侧；所述转子绝缘盖板的内侧底面设有若干同心的凸环，各凸环分别抵向一转子导电圈。

4.根据权利要求3所述的球刷式电滑环，其特征在于：所述各环形凹槽的槽底面分别沿其径向分为第一环形段和第二环形段，第一环形段与第二环形段形成台阶过渡，且第一环形段低于第二环形段，第二环形段的径向尺寸小于所述定子导电圈的径向尺寸；所述各转子导电圈分别位于第一环形段的上方，所述各定子导电圈分别抵压于第二环形段的顶端。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的球刷式电滑环，其特征在于：所述转子导电圈、定子导电圈、转子电极、定子电极的数量分别为2～5个。

6.根据权利要求2所述的球刷式电滑环，其特征在于：所述定子绝缘底座的外侧壁与所述第一环形折边的内侧壁之间还套装有第一密封圈，所述定子绝缘底座的内侧壁呈台阶结构，所述转子绝缘盖板的内缘周圈向下延伸有一包覆所述定子绝缘底座的内侧壁顶部的第二环形折边，该第二环形折边与所述定子绝缘底座的内侧壁顶部之间套装有第二密封圈。

7.根据权利要求6所述的球刷式电滑环，其特征在于：所述定子绝缘底座的台阶结构的台面上设有若干安装孔和若干泄水孔。

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