利用高电阻材 料实现，例如，镍合金，其允许以更加紧凑的配置来构造更高电阻的迹线。将整体式加热芯 结合到了其结构内的印刷电路板结构能够通过对所述结构加热而扩展接触旋转接头的低 温工作范围，还能扩展集成到所述组件内的电子器件的低温范围，如图1所示。
[0038] 通过径向支撑构件提供对旋转接头部件的物理支撑，例如，如图4所示。图1也示 出了所述径向安装板，其提供了用于将印刷电路板结构安装到上下表面上的安装基座。所 述径向支撑结构提供了本发明的几项重要特征；也就是说，其（a)为旋转接头结构（例如， 用于滑动电接触或非接触信号传送的印刷电路板）提供了刚性安装表面，（b)为部件和有 源电子器件，包括热电及控制器件的安放提供内部孔穴或凹部，（c)为布缆和布线提供了内 部孔穴，（d)提供了屏蔽，以保护电子器件不受内外EMI的影响，（e)提供了用于结合RF吸 收体材料的空间，或者在由碳纤维或其他复合材料构成的情况下提供了结构、屏蔽和吸收 特性。
[0039] 图5是本发明的样品的照片，其包含了八条3. 125千兆比特/每秒（Gbps)的高速 数字信道，连同整体式驱动电子设备和热管理部。这一样品中的径向支撑实例采取了碳纤 维复合材料。碳纤维复合材料的使用得到平的、刚性的结构，其能够以更近的板间隔工作， 并且能够要求较低的传输功率。碳纤维复合材料的屏蔽特性降低了电磁发射和磁化率，并 且降低了信道间串扰。可以在所述组件内包含射频吸收材料，从而使得电磁场受到进一步 的吸收和衰减。
[0040] 三维PCB构浩
[0041] 所述集成旋转接头组件的实施例是采用三维PCB构造，如图6所示。三维PCB构 造的使用允许建立与主PCB构造同时构建并集成到主PCB内的PCB电路模块。这一技术的 优点包括优化具有与主板不同的特征的小电路板的能力，连同在空间和重量节约以及信号 完整性方面的收获。从集成旋转接头组件的立场上来看所述三维PCB构造也是有利的，因 为其实现了对总物理体积的最佳使用。
[0042] 旋转接头的微处理器棹制和健康监测
[0043] 可以利用集成到组件内的基于微处理器的热管理系统完成旋转接头组件的有源 加热和冷却。安装到集成旋转接头组件内的、且与一些集成电路成为整体的温度传感器提 供了数据，从而利用对加热和冷却装置加以控制的在板微控制器和支持电路来支持对组件 内的温度的智能控制。
[0044] 在组件内结合电阻加热器能够极大地扩展装置的低温工作范围包络，但是类似的 高温极限的扩展则需要对组件进行冷却的措施。将热电致冷器（TEC)结合到组件内能够 借助于TEC装置的热栗模式提供冷却能力以及加热能力。有利地，能够在三种工作模式内 使用TEC:有源冷却、有源加热以及实施为无源绝热的无动力模式。热电装置的正常冷却模 式将热量从热生成装置转移到起着热沉作用的相邻结构内，其将显著降低热生成部件的温 度，并允许在否则将不切实际的更高环境温度下工作。类似地，可以逆转通过TEC的电流方 向和热传递的方向，使热量从周围环境转移到可能接近了其低温极限的电子装置，从而扩 展组件的低温操作。与TEC自加热结合的来自环境的热传递允许在否则将不切实际的较低 温度下工作。此外，在无动力时，TEC起着绝热器的作用，以避免采用无源热沉时可能发生 的对电子装置的过度冷却。采用能够灵活地利用在板加热装置和热电致冷器的所有的这三 种操作模式的微控制器和控制软件将提供对较宽操作热包络的显著扩展，否则这样的扩展 将无法实现。
[0045] 上文概括的控制机制的实施例是利用受到微处理器控制的Η电桥控制电路，其允 许在微处理机控制下向TEC施加任一方向的控制电压。监测温度数据的软件算法能够有选 择地向加热元件以任何占空比来施加电流，以及有选择地控制TEC操作模式的操作，从而 根据需要对装置进行加热、冷却或绝热，由此实施集成组件的灵活热调节策略。电阻加热和 热电装置两者的使用对于扩展热包络下限和上限都是有利的。
[0046]图8是一种改进的旋转接头的示意性等角视图，其示出了饼型转子、轨道、刷子和 定子。在这一组件内有三个滑块盘片（platter)，所有的三个盘片都具有蛇管加热器，以避 免润滑剂在低温下使刷子升高。所述蛇形加热元件还能够在低温下对电子器件加温。但是， 在升高的温度处，滑动接触部将继续工作，而电子器件可能超过其工作温度范围，因而需要 紧挨着电子器件结合TEC，以提供升高温度处的冷却。
[0047] 因此，本发明提供了对滑环的广泛改进，所述滑环具有定子和转子，并且包括刷 子，所述刷子的近端安装在定子和转子之一上，远端与定子和转子中的另一个啮合，刷子适 于跨越的定子和转子之间的接口传送电信号。所述改进主要包括：转子具有支撑构件（1); 在定子和转子中的另一个上提供的轨道，所述轨道被布置为与所述远端滑动接触；以及布 置在所述支撑构件内的热元件（3或4)，其用于有选择地影响转子的温度；由此可以提高滑 环的工作温度范围。
[0048] 修改
[0049] 本发明可以设想很多可以做出的变化和修改。例如，所述热元件可以是加热器或 冷却器。所述控制电子器件可以物理上位于所述支撑构件内，例如，位于在支撑构件内提供 的凹部当中。所述热元件可以是印刷电路板内的迹线。
[0050] 因此，尽管示出并描述了优选的改进形式并且讨论了几种对其做出的修改，但是 本领域技术人员可以容易地认识到，在不背离下面的权利要求定义和区分的本发明的精神 的情况下可以做出各种额外的变化和修改。
【主权项】
1. 在具有定子和转子并且包括刷子的一种滑环当中，其中所述刷子具有安装在所述定 子和所述转子中的一个上的近端，以及与所述定子和所述转子中的另一个啮合的远端，所 述刷子适于跨越所述定子和所述转子之间的接口传送电信号，改进包括： 包括支撑构件的所述转子；以及 在所述定子和所述转子中的所述另一个上提供的轨道，所述轨道被布置为与所述刷子 远端滑动接触；以及 布置在所述支撑构件内用于有选择地影响所述转子的温度的热元件；并且 其中，可以增大所述滑环的温度工作范围。2. 根据权利要求1所述的改进，其中，所述转子是饼型转子。3. 根据权利要求1所述的改进，其中，所述热元件是加热器。4. 根据权利要求1所述的改进，其中，所述热元件是冷却器。5. 根据权利要求1所述的改进，还包括用于操作所述热元件的控制电子器件，并且其 中所述控制电子器件物理上位于所述支撑构件内。6. 根据权利要求5所述的改进，其中，所述支撑构件具有凹部，并且其中所述控制电子 器件物理上位于所述凹部内。7. 根据权利要求1所述的改进，其中，所述支撑构件是印刷电路板，并且其中所述热元 件是所述印刷电路板内的迹线。8. 根据权利要求1所述的改进，其中，所述支撑构件是由碳纤维合成材料形成的。
【专利摘要】一种改进的滑环具有定子和转子，并且包括刷子，所述刷子的近端安装在定子和转子之一上，远端与定子和转子中的另一个啮合。所述刷子适于跨越定子和转子之间的接口传送电信号。所述改进包括：包括支撑构件(1)的转子；在定子和转子中的另一个上提供的轨道，所述轨道被布置为与刷子远端滑动接触；以及布置在支撑构件内的用于有选择地影响转子的温度的热元件(3或6)；其中，可以增大所述滑环的温度操作范围。
【IPC分类】H01R39/10, H01R39/64, H01R107/00, H02K9/28, H01R13/533
【公开号】CN105359347
【申请号】CN201480029163
【发明人】D·S·科尔曼, M·H·哈里斯, T·A·威拉米纳
【申请人】莫戈公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2014年5月21日
【公告号】CA2909679A1, EP3005488A1, US9306353, US20140354379, WO2014204607A1