导电滑环设计人员在选择滑环时需要考虑的一个关键设计特征是滑环的类型滑动接触或刷式的。根据功率或信号要求,几个设计参数包括电流、电压、转速、工作温度、电阻变化、带宽和阻抗在传动技术的选择上起着很大的作用。一般来说,有三种类型的滑动接触或刷丝技术可用。它们是复合石墨、单丝和多丝。并不是全部滑环制造商都拥有以上三种电刷技术。
复合电刷是由碳石墨材料制成的,尽管它可能与金属混合以增加电流密度容量。这种电刷类型主要用于为电机和应用提供电源需要更高的电流和速度。单丝贵金属钢丝刷通常用于低电流应用要求低接触电阻和干净的信号传输。多丝贵金属电刷用于每个通道需要多个触点、极低接触电阻和电刷噪声的应用,针对高数据速率、实时控制应用,并且非常敏感模拟信号。
每种类型都有权衡,具体取决于应用程序。为了权力,世界上最大的考虑选择的不是负载时的功率,而是滑环上的电压降和实际电压电流。电压降会影响负载的实际可用电压和负载中消耗的总功率滑环。耗散的能量转化为热量并影响设备的工作温度。然而,在数据传输中,所有滑动触点(电刷)都会产生一些电阻变化它们会旋转,从而影响信号传输的质量。变化程度取决于许多变量,包括滑动接触类型、速度、温度和接触力。通常建议每个通道使用多个触点,以最小化电阻变化,特别是在关键应用中。
导电滑环设计基础
在设计滑环时,工程师需要根据应用考虑各种因素。这些包括射频屏蔽、混合信号处理、接触电阻和高频阻抗匹配。其他首要考虑因素包括工作温度、产品生命周期、环境条件和包装限制。特别是,在高带宽要求的设计中,最大的挑战之一是电磁干扰(EMI)。随着工业市场越来越与互联网、以太网和以太网类型的信号需要通过滑环与电源一起传输。这些信号可能非常复杂对外部电气干扰敏感,特别是来自电源通道的干扰,这些干扰会在内部产生电磁干扰电机应用。
这需要适当的射频设计技术,以确保电磁干扰不会对数据完整性产生负面影响。工程师必须使用良好的射频屏蔽技术和电磁干扰源之间的物理隔离,以尽量减少干扰来自附近来源的干扰。对于护盾来说,在滑差内有一个单独的通道是很重要的完成转子和定子屏蔽之间的电气连接。这个单独的通道允许地盾的能量有一个很好的路径到达地面。
为了最大限度地提高数据完整性,需要考虑的关键参数之一是电刷噪声,种测量方法滑环旋转时每个电气通道的接触电阻。数据信号的质量传输(以每百万丢失的数据包数衡量)也应该被审查。设计师还需要考虑环境特性,环境特性会对滑动产生很大影响。