一种导电滑环及导电旋转接头的制作方法

本实用新型涉及电气元件设备领域，特别是涉及一种导电滑环及导电旋转接头。

背景技术：

电气传输中，多采用电刷、多点环状接触的集电环等电气元件来实现两个相对旋转部件之间的电流、功率、温度等信号的传递。

电刷或集电环结构，安装方便但容易产生电弧，影响电流信号传输质量。并且此类滑环在长期旋转工况下容易磨损，使用寿命短，维护费用高，影响工作时效。而水银滑环的接触电阻小且稳定，能适应一般测量要求，但水银滑环的最大问题是水银易挥发形成汞蒸气，有剧毒，会对人体产生较大危害，同时，由于水银的热膨胀系数较大，水银滑环可使用的环境温度较低。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本实用新型旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

本实用新型的目的是为了解决传统技术中两个相对旋转部件之间的电流、功率、温度等信号的传递中使用电刷或集电环结构，容易产生电弧，影响电流信号传输质量；并且长期旋转工况下容易磨损，使用寿命短，维护费用高；而水银滑环中水银易挥发形成汞蒸气，对人体有害，且适应环境温度低等问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种导电滑环，其包括导电轴和壳体，所述导电轴包括轴向相互卡接的固定体和旋转体，所述固定体和旋转体卡接后分隔为两个导电通道，两个所述导电通道中分别填充有液态金属；所述固定体的端部连接有两根第一接线端，且两根所述第一接线端对应延伸进两个所述导电通道中与液态金属接触，所述旋转体的端部连接有两根第二接线端，且两根所述第二接线端对应延伸进两个所述导电通道中与液态金属接触，所述导电轴通过所述固定体安装于壳体中。

其中，所述固定体/旋转体的端部周向设有一圈外卡齿和与所述外卡齿同轴设置的一圈内卡齿，所述旋转体/固定体的端部设有一圈外卡槽和与所述外卡槽同轴设置的一圈内卡槽，所述外卡齿插接在所述外卡槽中，所述内卡齿插接在所述内卡槽中，从而形成两个所述导电通道。

其中，所述固定体的端部留有所述第一接线端的安装孔，所述旋转体的端部留有所述第二接线端的安装孔；所述固定体和旋转体的外端均设有空心轴，所述第一接线端和第二接线端均穿过对应的所述空心轴安装在相应的安装孔中。

其中，所述旋转体通过轴承与所述壳体连接；所述轴承的内圈与所述旋转体过盈配合，所述轴承的外圈与所述壳体的内周面过盈配合。

其中，还包括与所述壳体连接的端盖，所述端盖与所述壳体通过螺纹连接，所述旋转体的空心轴延伸出所述端盖。

其中，所述固定体的空心轴延伸出所述壳体。

其中，所述固定体的端面与所述壳体之间设有第一橡胶垫片，所述旋转体的端面与所述轴承之间设有第二橡胶垫片。

其中，所述轴承与所述端盖之间依次设有橡胶垫圈和毡圈。

其中，所述壳体、端盖、第一接线端和第二接线端采用紫铜制成；所述固定体和旋转体采用聚四氟乙烯制成。

本实用新型还提供一种导电旋转接头，其包括如上述技术方案所述的导电滑环，所述第一接线端与第一工件连接并固定，所述第二接线端与第二工件连接并通过轴承进行旋转运动。

(三)有益效果

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型提供的一种导电滑环，其中，导电轴包括轴向相互卡接的固定体和旋转体，所述固定体和旋转体卡接后分隔为两个导电通道，两个所述导电通道中分别填充有液态金属作为导电流体介质；所述固定体的端部连接有两根第一接线端，且两根所述第一接线端对应延伸进两个所述导电通道中与液态金属接触，所述旋转体的端部连接有两根第二接线端，且两根所述第二接线端对应延伸进两个所述导电通道中与液态金属接触，形成两个电极传输，从而适用于双电极的场合；采用液态金属作为导电介质，代替传统水银滑环中的汞，无毒不易挥发，安全性高；导电性强，热膨胀系数小；其结构简单、组装方便，性能稳定，可广泛用于各种需要高速旋转电连接的场合，比如机器人关节连接件、电镀行业等。

本实用新型提供的一种导电旋转接头，第一接线端与第一工件连接并做固定，第二接线端与第二工件连接通过轴承可进行旋转运动，用于实现两个相对旋转部件第一工件与第二工件之间的电流、功率、温度等信号的传递。

附图说明

图1是本实用新型一种导电滑环的剖面示意图。

图2是本实用新型导电轴的剖面示意图。

图3是本实用新型导电旋转接头的实际工作示意图。

图中：1-壳体；2-导电轴；3-第一橡胶垫片；4-第二橡胶垫片；5-轴承；6-橡胶垫圈；7-毡圈；8-端盖；21-固定体；22-旋转体；23-液态金属；24-第一接线端；25-第二接线端；9：旋转轴；10：电线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。

如图1-2所示，为本实用新型实施例提供的一种导电滑环，其包括导电轴2和壳体1，所述导电轴2包括轴向相互卡接的固定体21和旋转体22，所述固定体21和旋转体22卡接后分隔为两个导电通道，两个所述导电通道中分别填充有液态金属23；所述固定体21的端部连接有两根第一接线端24，且两根所述第一接线端24对应延伸进两个所述导电通道中与液态金属23接触，所述旋转体22的端部连接有两根第二接线端25，且两根所述第二接线端25对应延伸进两个所述导电通道中与液态金属23接触，形成两个电极传输，从而适用于双电极的场合，液态金属23作为导通第一接线端24和第二接线端25的导电流体介质，代替传统水银滑环中的汞，无毒不易挥发，安全性高；导电性强，热膨胀系数小；其结构简单、组装方便，性能稳定，可广泛用于各种需要高速旋转电连接器的场合，比如机器人关节连接件、电镀行业等；解决了传统技术中两个相对旋转部件之间的电流、功率、温度等信号的传递中使用电刷或集电环结构，容易产生电弧，影响电流信号传输质量的问题。

为了方便导电轴2安装与固定，所述导电轴2通过所述固定体21安装于壳体1中，导电轴2与壳体1同轴设置，两者采用过盈配合，或者辅以胶粘剂。

液态金属23在室温下呈液体状态，主要为镓基液态金属23合金，包括质量分数为72％-78％的镓和22％-28％的铟，或质量分数为60％-70％的镓、20％-30％的铟和8％-16％的锡，或质量分数为60％-69％的镓、20％-29％的铟、8％-15％的锡和0.1％-3％的锌。当然，还可以采用其他液态金属23配比。液态金属23作为一种新材料，在室温下呈液态，具有良好的流动性和润滑性能，与水银相比，沸点高且不易挥发、密度低、热膨胀系数小，把其运用于导电滑环，其优点如下：(1)液态金属23在常温下呈液体状态，沸点高且不易挥发，用于代替水银，无毒环保；(2)液态金属23是液体中导电性、导热性最好的材料，且具有良好的流动性和润滑性能，接触电阻小且稳定，器件不易磨损，增强使用寿命；(3)液态金属23相对于水银，热膨胀系数较小，使用环境温度较高，能够在100℃左右进行工作。

具体地，为了实现固定体21与旋转体22卡接，所述固定体21/旋转体22的端部周向设有一圈外卡齿和与所述外卡齿同轴设置的一圈内卡齿，内卡齿设于外卡齿内，所述旋转体22/固定体21的端部设有一圈外卡槽和与所述外卡槽同轴设置的一圈内卡槽，内卡槽位于外卡槽内，所述外卡齿插接在所述外卡槽中，所述内卡齿插接在所述内卡槽中，从而形成两个所述导电通道，两个导电通道相互独立。

为了便于第一接线端24和第二接线端25安装，所述固定体21的端部留有所述第一接线端24的安装孔，所述旋转体22的端部留有所述第二接线端25的安装孔；所述固定体21和旋转体22的外端均设有空心轴，所述第一接线端24和第二接线端25均穿过对应的所述空心轴安装在相应的安装孔中，从而，使得第一接线端24和第二接线端25安装后不占用外部空间。

其中，所述旋转体22通过轴承5与所述壳体1连接；具体地，所述轴承5的内圈与所述旋转体22过盈配合，所述轴承5的外圈与所述壳体1的内周面过盈配合。

其中，所述壳体1为敞口结构，为了对所述壳体1的敞口端起到一定的封闭和固定作用，便于密封，该导电滑环还包括与所述壳体1连接的端盖8，所述端盖8与所述壳体1通过螺纹连接，所述旋转体22的空心轴延伸出所述端盖8。

同样地，所述固定体21的空心轴延伸出所述壳体1。

其中，所述固定体21的端面与所述壳体1之间设有第一橡胶垫片3作为密封件，所述旋转体22的端面与所述轴承5之间设有第二橡胶垫片4作为密封件，从而，对导电通道内的液态金属23起到更好的密封作用，防止液态金属23泄漏。采用双重密封液态金属23导电工质，可应用于灰尘、水下等极端环境，极大地提高了导电滑环的稳定性、可靠性和使用寿命。

其中，所述轴承5与所述端盖8之间依次设有橡胶垫圈6和毡圈7，用于导电滑环端部的密封。

本实用新型的实施例中，所述壳体1、端盖8、第一接线端24和第二接线端25采用紫铜制成；所述固定体21和旋转体22采用聚四氟乙烯制成。

如图3所示，本实用新型还提供一种导电旋转接头，其包括如上述技术方案所述的导电滑环，所述第一接线端24与第一工件连接并固定，第一工件的旋转轴9与壳体1过盈配合；所述第二接线端25与第二工件连接并通过轴承5进行旋转运动，当第一工件需旋转工作，第二接线端25与第二工件连接通过电线10拉住，当第二工件需要旋转，则第一工件与第一接线端24通过电线拉住；通过固定体21与旋转体22卡槽配合形成杯体结构，杯体结构中的液态金属23流体介质完成两电极导通，即可以实现两个相对旋转部件第一工件与第二工件之间的电流、功率、温度等信号的传递。

由以上实施例可以看出，本实用新型能够解决传统技术中两个相对旋转部件之间的电流、功率、温度等信号的传递中使用电刷或集电环结构，容易产生电弧，影响电流信号传输质量；并且长期旋转工况下容易磨损，使用寿命短，维护费用高；而水银滑环中水银易挥发形成汞蒸气，对人体有害，且适应环境温度低等问题。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。