Was ist ein Schleifring?
Ein Schleifring ist ein elektromechanisches Gerät, das in Kombination mit Bürsten die Übertragung von Energie und elektrischen Signalen von einer stationären auf eine rotierende Struktur ermöglicht. Auch als elektrisches Drehgelenk, Kollektor oder elektrisches Drehgelenk bezeichnet, kann ein Schleifring in jedem elektromechanischen System verwendet werden, das eine uneingeschränkte, intermittierende oder kontinuierliche Drehung erfordert, während Strom, analoge, digitale oder HF-Signale und/oder Daten übertragen werden. Es kann die mechanische Leistung verbessern, den Systembetrieb vereinfachen und schadensanfällige Drähte, die von beweglichen Gelenken baumeln, beseitigen.
Während das Hauptziel des Schleifrings darin besteht, Strom und elektrische Signale zu übertragen, beeinflussen die physikalischen Abmessungen, die Betriebsumgebung, die Rotationsgeschwindigkeiten und die wirtschaftlichen Beschränkungen oft die Art der zu verwendenden Verpackung.
Die Anforderungen und Kostenziele des Kunden sind entscheidende Faktoren für die Entscheidungen, die zur Entwicklung eines erfolgreichen Schleifringdesigns führen. Die vier Schlüsselelemente sind:
■ elektrische Spezifikationen
■ mechanische Verpackung
■ Betriebsumgebung
■ Kosten
Elektronische Spezifikationen
Schleifringe werden verwendet, um Strom, analoge, HF-Signale und Daten durch eine rotierende Einheit zu übertragen. Die Anzahl der Schaltungen, Signaltypen und die Anforderungen an die Störfestigkeit des Systems gegen elektrisches Rauschen spielen eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der physikalischen Designbeschränkungen, die dem Schleifringdesign auferlegt werden. Hochleistungsschaltungen erfordern beispielsweise größere leitfähige Pfade und einen größeren Abstand zwischen den Pfaden, um die Durchschlagsfestigkeit zu erhöhen. Analog- und Datenschaltkreise sind zwar physikalisch schmaler als Leistungsschaltkreise, erfordern jedoch beim Design auch Sorgfalt, um die Auswirkungen von Übersprechen oder Interferenzen zwischen Signalpfaden zu minimieren. Für Anwendungen mit niedriger Geschwindigkeit und niedrigem Strom kann ein Gold-auf-Gold-Bürsten/Ring-Kontaktsystem verwendet werden. Diese Kombination erzeugt die kleinsten Verpackungskonfigurationen, wie sie in den AOOD-Kompaktkapsel-Schleifringen gezeigt werden. Für höhere Geschwindigkeits- und Stromanforderungen wird der Einbau von Silber-Graphit-Verbundbürsten und Silberringen verwendet. Diese Baugruppen erfordern normalerweise größere Packungsgrößen und werden unter Schleifringen mit Durchgangsbohrung gezeigt. Bei Verwendung beider Verfahren zeigen die meisten Schleifringkreise Änderungen des dynamischen Kontaktwiderstands von ungefähr 10 Milliohm.
Mechanische Verpackung
Die Verpackungsüberlegungen beim Entwerfen eines Schleifrings sind oft nicht so einfach wie die elektrischen Anforderungen. Bei vielen Schleifringkonstruktionen müssen Kabel und Installationswellen oder Medien durch den Schleifring geführt werden. Diese Anforderungen bestimmen häufig die Abmessungen des Innendurchmessers der Einheit. AOOD bietet eine Vielzahl von Durchgangsbohrungs-Schleifringbaugruppen an. Andere Konstruktionen erfordern, dass ein Schleifring vom Standpunkt des Durchmessers oder der Höhe aus extrem klein ist. In anderen Fällen ist der verfügbare Platz für den Schleifring begrenzt, so dass die Schleifringkomponenten separat bereitgestellt werden oder der Schleifring mit einem Motor, Positionssensor, faseroptischen Drehdurchführung oder HF-Drehdurchführung in einem integrierten Gehäuse integriert werden muss . Basierend auf ausgereiften Schleifringtechnologien ermöglicht AOOD, dass all diese komplexen Anforderungen in einem kompletten kompakten Schleifringsystem erfüllt werden können.
Betriebsumgebung
Die Umgebung, in der der Schleifring betrieben werden muss, hat in vielerlei Hinsicht Einfluss auf das Schleifringdesign. Drehzahl, Temperatur, Druck, Feuchtigkeit, Stöße und Vibrationen sowie die Einwirkung von korrosiven Materialien wirken sich auf die Lagerauswahl, die Auswahl des Außenmaterials, die Flanschmontage und sogar die Kabelauswahl aus. Als Standardpraxis verwendet AOOD ein leichtes Aluminiumgehäuse für seinen verpackten Schleifring. Das Edelstahlgehäuse ist schwerer, aber für Marine-, Unterwasser-, korrosive und andere raue Umgebungen erforderlich.
So spezifizieren Sie einen Schleifring
Schleifringe sind immer Teil eines größeren Mechanismus, bei dem bestimmte elektrische Strom- und Signalkreise durch eine rotierende Oberfläche geleitet werden müssen. Der Mechanismus, zu dem der Schleifring gehört, arbeitet in einer Umgebung wie einem Flugzeug oder einem Radarantennensystem. Um ein anwendungsgerechtes Schleifringdesign zu schaffen, müssen daher drei Kriterien erfüllt sein:
1. Physische Abmessungen, einschließlich Anordnung der Befestigungen und der Rotationsfunktionen
2. Beschreibung der erforderlichen Stromkreise, einschließlich des maximalen Stroms und der maximalen Spannung
3. Betriebsumgebung, einschließlich Temperatur, Feuchtigkeit, Salznebelanforderungen, Schock, Vibration
Detailliertere Anforderungen an den Schleifring umfassen:
■ Maximaler Widerstand zwischen Rotor und Stator
■ Isolierung zwischen Stromkreisen
■ Isolierung von EMI-Quellen außerhalb des Schleifringgehäuses
■ Anlauf- und Laufmoment
■ Gewicht
■ Beschreibungen der Datenkreise
Zu den üblichen zusätzlichen Funktionen, die in eine Schleifringbaugruppe integriert werden können, gehören:
■ Anschlüsse
■ Resolver
■ Encoder
■ Fluid-Drehdurchführungen
■ Koax-Drehdurchführungen
■ Faseroptische Drehgelenke
AOOD hilft Ihnen, Ihren Schleifringbedarf zu spezifizieren und das optimale Modell für Ihre Konstruktionsanforderungen auszuwählen.