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Was ist ein Schleifring?

Ein Schleifring ist eine elektromechanische Vorrichtung, die in Kombination mit Bürsten die Übertragung von Energie und elektrischen Signalen von einer stationären zu einer rotierenden Struktur ermöglicht. Ein Schleifring wird auch als elektrisches Drehgelenk, Kollektor oder elektrisches Drehgelenk bezeichnet und kann in jedem elektromechanischen System verwendet werden, das eine ungehinderte, intermittierende oder kontinuierliche Drehung erfordert, während Energie-, analoge, digitale oder HF-Signale und / oder Daten übertragen werden. Es kann die mechanische Leistung verbessern, den Systembetrieb vereinfachen und beschädigungsanfällige Drähte an beweglichen Gelenken beseitigen.

Während das Hauptziel des Schleifrings darin besteht, Strom und elektrische Signale zu übertragen, wirken sich die physikalischen Abmessungen, die Betriebsumgebung, die Drehzahlen und die wirtschaftlichen Einschränkungen häufig auf die Art der Verpackung aus, die verwendet werden muss.

Die Anforderungen und Kostenziele des Kunden sind entscheidende Elemente 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-, Analog-, HF-Signale und Daten über eine rotierende Einheit zu übertragen. Die Anzahl der Schaltkreise, die Signaltypen und die Anforderungen an die Störfestigkeit gegen elektrische Störungen des Systems spielen eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der physikalischen Entwurfsbeschränkungen, die dem Schleifringdesign auferlegt werden. Hochleistungsschaltungen erfordern beispielsweise größere leitende Pfade und einen größeren Abstand zwischen den Pfaden, um die Spannungsfestigkeit zu erhöhen. Analoge und Datenschaltungen sind zwar physikalisch schmaler als Stromkreise, erfordern jedoch auch Sorgfalt bei ihrer Konstruktion, um die Auswirkungen von Übersprechen oder Interferenzen zwischen Signalpfaden zu minimieren. Für Anwendungen mit niedriger Geschwindigkeit und geringem Strom kann ein Gold-auf-Gold-Bürsten- / Ringkontaktsystem verwendet werden. Diese Kombination erzeugt die kleinsten Verpackungskonfigurationen, wie in AOOD-Kompaktkapsel-Schleifringen gezeigt. Für höhere Geschwindigkeits- und Strombedürfnisse werden Silbergraphit-Verbundbürsten und Silberringe verwendet. Diese Baugruppen erfordern normalerweise größere Packungsgrößen und sind unter Schleifringen mit durchgehender Bohrung dargestellt. Bei beiden Methoden weisen die meisten Schleifringschaltungen Änderungen des dynamischen Kontaktwiderstands von ca. 10 Milliohm auf.

Mechanische Verpackung

Die Verpackungsüberlegungen bei der Gestaltung eines Schleifrings sind oft nicht so einfach wie die elektrischen Anforderungen. Viele Schleifringkonstruktionen erfordern Verkabelung und Installationswelle oder -medien, um durch den Schleifring zu gelangen. Diese Anforderungen bestimmen häufig die Innendurchmesser des Geräts. AOOD bietet eine Vielzahl von Schleifringbaugruppen mit Durchgangsbohrung an. Bei anderen Konstruktionen muss ein Schleifring vom Standpunkt des Durchmessers oder vom Standpunkt der Höhe aus extrem klein sein. In anderen Fällen ist der für den Schleifring verfügbare Platz begrenzt, was erfordert, dass die Schleifringkomponenten separat bereitgestellt werden oder dass der Schleifring mit einem Motor, einem Positionssensor, einem faseroptischen Drehgelenk oder einem HF-Drehgelenk in einem integrierten Gehäuse integriert wird . Basierend auf ausgefeilten Schleifringtechnologien ermöglicht AOOD, dass all diese komplexen Anforderungen in einem vollständigen kompakten Schleifringsystem erfüllt werden können.

Betriebsumgebung

Die Umgebung, unter der der Schleifring betrieben werden muss, hat in vielerlei Hinsicht Einfluss auf das Schleifringdesign. Drehzahl, Temperatur, Druck, Luftfeuchtigkeit, Stöße und Vibrationen sowie die Einwirkung korrosiver Materialien wirken sich auf die Lagerauswahl, die Auswahl des Außenmaterials, die Flanschhalterungen und sogar die Verkabelung aus. Standardmäßig verwendet AOOD ein leichtes Aluminiumgehäuse für seinen verpackten Schleifring. Edelstahlgehäuse sind schwerer, aber für Meeres-, Unterwasser-, korrosive und andere raue Umgebungen erforderlich.

So legen Sie einen Schleifring fest

Schleifringe sind immer Teil eines größeren Mechanismus, bei dem bestimmte Strom- und Signalstromkreise 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 Schleifringdesign zu erstellen, das erfolgreich angewendet werden kann, müssen drei Kriterien erfüllt sein:

1. Abmessungen, einschließlich Befestigungsanordnung und Entdrehungsmerkmale

2. Beschreibung der erforderlichen Schaltkreise, einschließlich maximaler Ströme und Spannungen

3. Betriebsumgebung, einschließlich Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Salznebelanforderungen, Schock, Vibration

Detailliertere Anforderungen an Schleifringe umfassen:

■ Maximaler Widerstand zwischen Rotor und Stator

■ Isolation zwischen Stromkreisen

■ Isolierung von EMI-Quellen außerhalb des Schleifringgehäuses

■ Anlauf- und Laufdrehmoment

■ Gewicht

■ Datenschaltungsbeschreibungen

Zu den allgemeinen zusätzlichen Funktionen, die in eine Schleifringbaugruppe integriert werden können, gehören:

■ Anschlüsse

■ Resolver

■ Encoder

■ Flüssigkeitsrotationsverbindungen

■ Koaxial-Drehgewerkschaften

■ Faseroptische Drehgelenke

AOOD hilft Ihnen dabei, Ihren Schleifringbedarf zu spezifizieren und das optimale Modell für Ihre Designanforderungen auszuwählen.