专利名称：旋转电传输装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种改进的相对滑动或滚动表面间的旋转式信号或电能的传 输装置。特别是涉及一种改进的电传输设备中定子和转子之间电流传输装置。
背景技术：
本发明所指的电传输装置是位于转子和定子之间的装置。图1和图2所示， 其中包括转子12和定子14。在船舶上的雷达中，转子12沿着始终不动的转轴 旋转。定子14是围绕着转子12设置的，如图1和图2所示，或者仅仅是设置 在转子的某一侧。在任一种情况下，定子14和转子12之间距离是恒定不变的。
转子12和定子14有可能会传导低电压信号及低能量。也可能传导多重的 电流。在图1和图2所示的实施例中，转子的触头16重叠设置在转子12的轴 向方向，这样可以保证任何一点的每一个转子触头16都围绕在转子12的周围。 相应地，在定子14上设有一些静态导体18，这样，当转子12和定子14之间 安装有电传输装置之后，可以使电流流动传导出去。此时，需要在定子14和 转子12之间设置一个特殊的电连接体用以传输电流。在图3中，所设的滑动 环20就是这样一个连接体。
在转子12和定子14之间设置滑动环来传导电能量的历史已经很久远了。 该装置用来在一个部分向另一个部分传导电信号或者能量是通过滑动接触物 22来实现的。通常来说，该装置的滑动接触22是通过在定子14上固定一个导
电电刷，并且与转子12的一个电触头16上保持持续电接触。该电连接技术要 达到表面构造可以同时传导低电位信号和电能的传输。然而，连续的接触使用，需要在转子和定子部分设置多个传导组件，结果是在短时间内有效地保持了滑 动接触物22的接触。因此，正确的操作保持滑环的接触是重要的维护工作。
在各类大型电传输装置中，特别是对于广泛的用户来说，滑环电传输装置 还存在另一个问题，即设计和费用上的考虑。新的设计需要新的工具、固定装 置及模具。新设计要求会导致一个非常长的交付时间表和增长的制造成本。因 为，涉及尺寸参数，长度，形状及电压性能要求、电流、波形、频率和电阻噪 音(或信号质量)等诸多导电单元的设计要求的建立，每个应用的构造和设计 都是唯一的。这种情况与说明书中每一项新的不重复设计和工具成本的增长是 相关的。理想情况下是电传输装置的设计可以是对现有的电传输装置进行有效 的改进。
一种设计的构造由轴向串联信号不保护电流逆电流器和环圈堆积部分构 成。该设计中，在环面上设有沟道，用来使得连接球体可在其中滚动，该球体 代替了电刷，并设置在电流环的内外部之间。在本结构中，可以使用通用的电 接触环和逆电流器，并且省去了铸造的步骤，节约了成本，其中，引线必须接 好，环通过机加工获得，并且需要电镀。特别操作组件的加入造成了制造成本 的上升。此外，还有一项成本是是本结构在装配过程中引线穿过逆电流器的操 作工作。本结构中，装配的复杂性结合高昂的制造成本在电传输装置要求的电 路超过一百个时更为明显。
此外，如果在相邻的电路间没有设置足够的绝缘隔层，到有滑环碎片脱落 后，会使得电绝缘性减弱，带来问题。当旋转式的导电电传输装置在各类场合 应用时，即使使用了防尘密封圈，也不能阻止湿气及污染物进入到电传输装置 中。如果在相邻电路见没有设置足够的绝缘隔层，这些污染物与从滑环上脱落 的碎片一道，会在相邻电路见形成电桥，而影响绝缘性能。电路绝缘隔层在不破坏的情况下非常难以模具铸造或者机械加工到导电单元中去，因为在设计中 很小的轴向厚度是很难达到的。另外，隔层由与所设置在隔层中的环的材料一 样的绝缘塑料构成，形成保护墙。.'
因此，在此之前工业中应用的已存在的在先申请中有许多的缺点和不足。
发明内容
本发明提供一种传输装置和方法用来在两个相对运动的部件间电连接。 简单的描述，在本结构中，本系统的一种传输装置及其它的都描述在后面 的实施例中。 一种电传输装置，用以向绕第一轴线转动的转子提供电连接。所 述的电传输装置包括一个定子即基座，其安装在转子旁边，设有一与转子转向 相反的导电盘，所述导电盘绕一个静止不动的第二轴线转动，有一个与导电盘 保持电接触的不转动接触器，其中导电盘上连接有与其静接触的导线，供电传 输用。
本发明同时可以看作是提供了一种在相对转子之间进行电传输的方法。这 样的情况下，作为一种方法及其它的方法，可以宽泛的归纳为以下步骤在底 座上安装一个轴；至少安装一可转动的导电盘到轴上，并抵触转子。其中，当 转子转动时，可使得导电盘在静止不动的第二轴上相反转动；并且安装不转动 接触器到轴上，并与导电盘电连接，'其中， 一导线安装在静触头上。
在其它系统中，本发明，在后面的图示和描述中的方法、特征和有益效果 对于本领域的技术人员来说是很显而易见的。凡是对这些描述中包含的系统、 方法、特征及有益效果等的简单改变都属于本发明的保护范围。
本发明的许多方面的内容结合下列附图可以更好的理解。图中的组件不必 要省略，用来对本发明原理的描述。图中多处出现的数字标记是始终对应的。图1是现有技术中转子和定子的截面俯视图2是图1现有技术中转子和定子的截面侧视图3是现有技术中转子和定子之间连接有滑环的截面俯视图4是图3现有技术中转子和定子之间连接有滑环的截面侧视图5是本发明第一实施例的俯视图6是图5中本发明第一实施例中转子和定子的连接横截面俯视示意图7是图5、图6本发明第一实施例中转子和定子的连接横截面侧视示意图8是本发明第二实施例中转子和定子之间的连接俯视示意图9是图8中本发明第二实施例中转子和定子之间的连接侧视示意图IO是本发明第三实施例的转子和定子连接的电传输装置的俯视图11是图IO本发明第三实施例的转子和定子连接的电装置的部分侧视图12是图IO本发明第三实施例的转子和定子连接的电传输装置的部分侧 视图13是本发明第四实施例中转子和定子之间的电传输装置的俯视示意图;
图14是图13中本发明第四实施例中转子和定子之间的电传输装置的侧视
示意图。
图15是本发明转子和定子之间电连接的方法流程图。
具体实施例方式
参照图5、图6和图7，传输装置110包含有电气传输元件，该电气传输 元件用来实现转子112和定子即基座114之间的电连接。传输装置110正常情 况下需要安装并维持在与转子保持最接近的距离处。至少一导电盘130通过铰 接轴142可转动地安装在基座114上。导电盘130与转子112对立安装。当转 子112围绕第一轴线134转动时，转子112与导电盘130之间的摩擦接触使得导电盘130绕第二轴线136旋转。第二转轴136维持在一基本上静止的位置， 并与导电盘130间的不转动接触器138充分地电连接，导电盘130通过导线118 连接至不转动接触器138。不转动接触器138相对于基座114不转动。
电传输装置110的最常见的应甩是使用在船舶中用来连接长期转动的船舶 天线与静止控件及动力。在该应用的一实施例中，电流从电源流向导线118， 导线可以用基座114支撑。电流然后从导线118流向不转动接触器138，从不 转动接触器138流向导电盘130，从导电盘130流向转动接触器116，转动接 触器为转子112的一部分。电流最后从转动接触器116流向船舶天线的目标位 置。然后电流沿着类似的路径流回至电源中。这样，电传输装置110完成了转 子112与定子即基座114之间电流传输。
电传输装置110可以包括一安装在基座114与导电盘130之间的偏置机构 140。偏置机构140用于将导电盘130偏置到转子112上。在第一优选实施例 中，偏置机构140包括安装在基座114上的铰接轴142，至少一转臂144通过 至少一心轴132连接在导电盘130上，并能可转动地安装于铰接轴142上，至 少一弹性元件146安装在基座114上来将所述的转臂144向转子112偏置。
弹性元件146的实施包括许多不同的可能性。参照图5，弹性元件146可 以是一弹簧。弹性元件146可以是橡胶或其它有机械弹力特性的材料，这些在 现有的普通技术领域是已知的。参照图6，在第一个优选实施例中，弹性元件 146被定位以使得其可以将导电盘130向转子112拉近。参照图8,在第二优 选实施例中，弹性元件146被定位以使得将导电盘130推向转子112。本领域 中普通技术人员熟悉的用于偏置导电盘130至转子112的其它技术也可被用来 施与压力。
在众多应用中，转子112将会有多个循环回路。参照图7，当转子112有多个循环回路时，电传输装置iio能被构建来沿多个循环回路传输电流。假设
具有多个循环回路的电传输装置110需要多个导电盘130和多个转臂144，针
对各个循环回路均配置一个导电盘。在一实施例中，每一个循环回路具有一独
立的导电盘130、转臂144、弹性元件146和心轴132以致每个导电盘130能 被单独地偏置于转子112上。
本设计的一个优点是转子112之间的摩擦损耗和磨损碎粒可以通过减小转 子112与导电盘130之间的摩擦来达到最小。特别地，导电盘130被转子112 的转动来驱动其旋转，在运转过程中,导电盘130以盘角度速度转动，转子112 以转动的角速度转动。优选地，虽然导电盘130与转子112朝相反方向转动， 但沿着导电盘130周边的线速度与转子112周边的基本相同，以致转子112与 导电盘130之间不会存在摩擦。而且，虽然电传输装置110设计成能在定子即 基座114与转子112之间传输电流，但当基座114与转子112均处于相对静止 位置时，电传输装置110也能在基座114与转子112之间传输电流。
对于导电盘130与不转动接触器138之间的电连接有几个可行的实施方 案。参照图7，在第一个优选实施例.中，导电盘130与不转动接触器138相互 毗邻。不转动接触器138加工于导电盘130上。参照图8和图9，在第二个优 选实施例中，导电盘130具有一弓形部150并且不转动接触器138具有一弓形 边缘152。一耦合装置154安装在导电盘130的弓形部150与不转动接触器138 的弓形边缘152之间。耦合装置154可以圆角处理以使得耦合装置154能在弓 形部150与弓形边缘152所确定的空间里自由地旋转。即使导电盘130与不转 动接触器138加工于一体，导电盘130相对于不转动接触器138维持自由旋转。
参照图10，根据本发明的第三优选实施例，其为电传输装置210横截面的 俯视图，电传输装置连接一转子212和定子即基座214。在第三优选实施例中，电传输装置210包括一弹性元件246，其安装于定子214与导电盘230之间。 弹性元件246将导电盘230偏置在转子212上。弹性元件246包括安装在定子 214上的铰接轴242。弹性元件246安装在定子214上以使得转臂244向转子 212上偏置。
参照图11，根据本发明的第三,选实施例，其为图10中电传输装置210 中局部截面侧视图。根据本发明的第三优选实施例，图12为图10中电传输装 置210中局部截面侧视图。在第三优选实施例中，转臂244有两个分支244A、 244B，其容纳导电盘230围绕转动的心轴232。导电盘230具有一弓形部250 并且不转动接触器238具有一弓形边缘252。一耦合装置254安装在导电盘230 的弓形部250与不转动接触器238的弓形边缘252之间，供实现导电盘230与 不转动接触器238之间的电连接。耦合装置254进行圆角处理以使得能在弓形 部250与弓形边缘252所定义的空间里自由地转动。即使导电盘230与不转动 接触器238加工于一体，导电盘230相对于不转动接触器238和转轴232维持 自由旋转。
参照图13，根据本发明的第四优选实施例，其为将转子312连接至定子 314的电传输装置310截面的俯视图。根据本发明的第四优选实施例，图14 为图13中的电传输装置310的局部截面的侧视图。在第四优选实施例中，导 电盘330具有一弓形部350，不转动接触器338具有一弓形边缘352。 一耦合 装置354安装在导电盘330的弓形部350与不转动接触器338的弓形边缘352 所限定的空间里，以实现导电盘330与不转动接触器339之间的电连接。耦合 装置354进行圆角处理以使得能在弓形部350与弓形边缘352所定义的空间里 自由地转动。即使导电盘330与不转动接触器338加工于一体，导电盘330相 对于不转动接触器338维持自由旋转。第四优选实施包括一位于导电盘330上的中间层360，其被从导电盘330 的外部边缘362处分开。第四优选实施例相较于其它设计的有点在于，导电盘 330具有较大柔性能被压往转子312。特别是，外部边缘362是柔性的，不用 耦合装置354压入外部边缘362的内侧。而且，外部边缘362如一悬臂，其仅 一端被支撑以提供附加的柔性。测试证明第四优选实施例减少导电盘330与转 子312之间的摩擦，因此，跟其它优选实施例相比能减少磨损。 .图15的流程图显示了其构建方法，电传输装置310的可行实施方案的工 作情况。在这方面，每个方格代表一模块、 一节或一步骤，各方格包含有一个 或多个实施指定逻辑功能的指令。^应该注意在一些替代实施方案中，方格中 描述的功能出现的顺序可能与图15中的顺序不一样。比方说图15中连在一起 的两个方格实际是基本上同时发生，或者方格根据功能方面的需要有时按相反 的顺序执行，这将在此处进一步阐明。
本发明包括一供与转子312电连接的方法400，转子绕安装在与其紧靠在 一起的基座314上的转轴334转动。方法400包括安装转轴332至基座314(方 格402)。另外，方法400包括转动地安装至少一可绕转轴332转动的导电盘 330，其中导电盘330的中间层360具有一弓形部分(方格404)。导电盘330 装在转子312的外部边缘362，其中转子的转动带动导电盘330绕转轴336转 动，维持一基本静止的位置(方格406)。方法400还包括安装一不转动接触器 338至转轴332上，与导电盘330充分地电连接，不转动接触器具有一弓形边 缘(方格408)。在弓形部分与弓形边缘之间安装有一可自由转动的耦合装置 354 (方格409)。
方法400还包括偏置导电盘330至转子312 (方格410)。方法400还包括 安装一偏置机构340于基座314上(方格412)以将导电盘330偏置在转子312(方格410)上。安装转轴332至基座314 (方格402)包括安装一铰接轴342 到基座314、安装一可转动的转臂344到铰接轴342上以及安装转轴332到转 臂344上。安装偏置机构340至基座314 (方格412)可能包括安装一弹性元 件346至基座314上，该弹性元件346带动转臂344绕铰接轴342转动并转轴 332和导电盘330偏置于转子312上。
应强调的是以上描述的本发明的实施例仅仅是一些实施的范例，仅仅是为 了方便对本发明的原理的理解而作出的阐述。在没有完全偏离本发明的思路和 原理的情况下，可对以上实施例进行多种变型和修改，如使得定子座114转动， 和/或者使得转子112静止等。所有这些变型和修改都落在本发明公开内容的范 围之中，受到权利要求的保护。
权利要求
1、一种电传输装置，其用来给绕第一转轴旋转的转子提供电连接，特征在于所述仪器包括一基座，该基座安装在所述转子旁；一安装在所述基座上的轴；至少一安装在所述轴上的导电盘，所述导电盘边缘抵住转子，其中，所述的导电盘围绕着静止的第二转轴转动；一与导电盘保持电接触的不转动接触器，所述不转动接触器具有一个弓形边缘；一设置在导电盘的中间层，其具有弓形部；以及一电连接到弓形部和弓形边缘之间的耦合装置。
2、 根据权利要求1所述的电传输装置，还包括一安装在基座和轴之间的偏置 机构，其特征在于所述偏置机构将轴与导电盘偏置于转子上。
3、 根据权利要求2所述的电传输装置，其特征在于所述偏置机构还包括 一安装在基座上的铰接轴； 至少一安装在转轴及铰接轴的转臂；及至少一安装在基座上用来偏置绕铰接轴上的转臂靠近转子的弹性元件。
4、 根据权利要求3所述的电传输装置，其特征在于所述弹性元件为弹簧。
5、 根据权利要求3所述的电传输装置，其特征在于所述的至少一导电盘包 括多个导电盘，所述至少一转臂包括多个转臂。
6、 根据权利要求5所述的电传输装置，其特征在于所述至少一弹性元件包 括多个弹性元件，导电盘、转臂及弹性元件之间的数量比为h 1: 1。
7、 根据权利要求6所述的电传输装置，还包括多个转轴，其特征在于每个 导电盘独立地偏置在转子上。
8、 根据权利要求1所述的电传输装置，其特征在于所述导电盘由转子旋转 来驱动转动。
9、 根据权利要求1所述的电传输装置，其特征在于所述导电盘圆周转动的 线速度和所述转子圆周转动的线速度相等。
10、 根据权利要求l所述的电传输装置，其特征在于所述导电盘边缘设有悬臂。
11、 根据权利要求l所述的电传输装置，其特征在于所述中间层与不转动接 触器之间设有多个耦合装置。
12、 一种与绕安装在基座旁的轴上的转子电连接的方法，包括以下步骤 在基座上安装一转轴；在所述转轴上安装至少一导电盘，其中所述导电盘上设有一具有弓形部的 中间层； "保持导电盘边缘的悬臂和转子接触，其中导电盘围绕保持静止不动的第二旋转轴转动；保证不转动接触器与导电盘电连接，所述的不转动接触器具有一个弓形边 缘；以及在弓形部与弓形边缘之间安装一能自由转动耦合装置。
13、 根据权利要求12所述的方法，其特征在于还包括以下步骤弓形部与弓 形边缘之间的耦合装置的接触压力要适宜。
14、 根据权利要求13所述的方法，其特征在于还包括步骤弓形部与弓形边缘之间的多个耦合装置的接触压力适宜。
15、 根据权利要求12所述的方法，其特征在于还包括步骤使导电盘偏置在 转子上。
16、 根据权利要求15所述的方法，其特征在于还包括步骤在基座上安装一 偏置机构来使导电盘偏向转子。
17、 根据权利要求16所述的方法，其特征在于在基座上安装旋转轴包括以下步骤在基座上安装一铰接轴； 在铰接轴上安装一转臂；以及 在转臂上安装转轴。
18、 根据权利要求17所述的方法，其特征在于还包括步骤在基座上安装一 弹性元件，所述弹性元件使得转臂通过铰接轴转动，并使得导电盘偏置在转子 上。
全文摘要
一种电传输装置，其指向电传导元件，其给转子提供电连接。该电传输装置包括一个安装到转子旁的定子，一个安装在定子上的至少具有一个导电盘的转轴，所述导电盘与转子的旋转方向相反，所述转子围绕第一转轴旋转，导电盘围绕第二转轴旋转，所述第二转轴安装在一静止的位置上，设有一与导电盘保持电接触的不转动接触器，其中导电盘上接有与其静态接触的导线。
文档编号H01R39/00GK101558533SQ200780041372
公开日2009年10月14日 申请日期2007年11月6日 优先权日2006年11月7日
发明者查德·S·克罗苏, 理查·A·马罗, 萨米尔·A·奈佛, 詹姆士·A·耀恩, 迈克尔·霍华德 申请人:钻石天线及微波公司