一種多環(huán)數(shù)微型慣性平臺(tái)滑環(huán)導(dǎo)電裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種多環(huán)數(shù)微型慣性平臺(tái)滑環(huán)導(dǎo)電裝置，由導(dǎo)電桿組件、兩組刷架組合件、支架、第一軸承和第二軸承組成，導(dǎo)電裝置中的刷架組合件與導(dǎo)電桿組件相對(duì)應(yīng)的電刷、滑環(huán)在相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不間斷接觸，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)部件間信號(hào)連續(xù)傳輸功能。通過(guò)對(duì)支架、滑環(huán)、電刷的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及滑環(huán)、電刷、電刷架、支架、導(dǎo)電桿灌封膠、引出軟導(dǎo)線材料的選材，保證電刷與滑環(huán)在惡劣的環(huán)境條件下可靠接觸，及各獨(dú)立通路間的可靠絕緣。本實(shí)用新型安裝于慣性平臺(tái)需要相對(duì)旋轉(zhuǎn)的框架軸端上，為平臺(tái)內(nèi)部各元件、儀表及電路等提供電能和電信號(hào)的輸送，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)在全姿態(tài)角運(yùn)動(dòng)條件下可靠地工作。
【專利說(shuō)明】-種多環(huán)數(shù)微型慣性平臺(tái)滑環(huán)導(dǎo)電裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種慣性平臺(tái)滑環(huán)導(dǎo)電裝置，特別是一種多環(huán)數(shù)微型慣性平臺(tái)滑 環(huán)導(dǎo)電裝置，可用于航天、航空、航海等領(lǐng)域的慣性平臺(tái)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 慣性平臺(tái)通常結(jié)構(gòu)緊湊，內(nèi)部空間較小，在工作時(shí)，各框架間需要連續(xù)相對(duì)旋轉(zhuǎn)， 在旋轉(zhuǎn)時(shí)不間斷傳輸多路數(shù)獨(dú)立電信號(hào)，且工作環(huán)境較為惡劣。導(dǎo)電裝置安裝于平臺(tái)的軸 端，將連接旋轉(zhuǎn)部分的導(dǎo)線分割成中間帶有跟隨旋轉(zhuǎn)功能的兩段，解決導(dǎo)線扭轉(zhuǎn)問(wèn)題。其承 擔(dān)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的全部電信號(hào)傳輸，一旦出現(xiàn)故障，平臺(tái)將無(wú)法正常工作。因此對(duì)滑環(huán)導(dǎo)電 裝置的要求是：具有滑環(huán)的路數(shù)達(dá)到近百個(gè)、體積小、輸電的可靠、能夠承受超過(guò)20g過(guò)載、 超過(guò)1000g沖擊、振動(dòng)超過(guò)rms6g，其在振動(dòng)、沖擊、過(guò)載、轉(zhuǎn)動(dòng)等條件下，每個(gè)獨(dú)立通路的電 阻變化量不能大于〇. 05 Ω、保證每環(huán)可通過(guò)的最大電流不小于2A、每個(gè)獨(dú)立通路間絕緣電 阻在250V條件下不小于250ΜΩ、在-l〇°C?65°C溫度范圍內(nèi)能夠正常工作、工作在空氣介 質(zhì)中、使用壽命在15年以上?，F(xiàn)有產(chǎn)品無(wú)法同時(shí)滿足通路數(shù)量、體積、對(duì)惡劣環(huán)境耐受能 力、長(zhǎng)壽命的綜合條件。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0003] 本實(shí)用新型的技術(shù)解決問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種多環(huán)數(shù)微型慣性 平臺(tái)滑環(huán)導(dǎo)電裝置，能夠同時(shí)滿足多路數(shù)、體積小、能夠在惡劣環(huán)境條件下長(zhǎng)期可靠工作等 要求。
[0004] 本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是：一種多環(huán)數(shù)微型慣性平臺(tái)滑環(huán)導(dǎo)電裝置，由導(dǎo)電 桿組件、兩組刷架組合件、支架、第一軸承和第二軸承組成，導(dǎo)電桿組件兩端分別通過(guò)第一 軸承和第二軸承安裝在支架內(nèi)，刷架組合件安裝在支架的外部，導(dǎo)電桿組件由支撐架和滑 環(huán)組成，多個(gè)滑環(huán)間隔排列，相鄰兩個(gè)滑環(huán)之間澆灌灌封膠，每組刷架組合件由電刷和電刷 架組成，每個(gè)電刷一端固定在電刷架上，另一端搭接在相對(duì)應(yīng)的滑環(huán)上，每組刷架組合件中 相鄰兩個(gè)電刷之間距離為相鄰兩個(gè)滑環(huán)之間距離的2倍，每個(gè)滑環(huán)焊接引出導(dǎo)線，每個(gè)電 刷焊接引出導(dǎo)線。
[0005] 所述滑環(huán)的個(gè)數(shù)為96個(gè)，相鄰兩個(gè)滑環(huán)之間的間距為0. 44mm。電刷的個(gè)數(shù)為48 個(gè)，相鄰兩個(gè)電刷之間的間距〇. 88mm。
[0006] 本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：本實(shí)用新型能夠提供96個(gè)相對(duì)獨(dú)立的 通路，滿足慣性平臺(tái)對(duì)導(dǎo)電裝置通路數(shù)量的要求，通過(guò)對(duì)支架、電刷架、滑環(huán)、電刷的結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)，使整體結(jié)構(gòu)精密緊湊，體積長(zhǎng)度59mm，直徑22mm，能夠滿足慣性平臺(tái)空間有限的要求； 保證電刷與滑環(huán)在惡劣的環(huán)境條件下可靠接觸，及各獨(dú)立通路間的可靠絕緣，環(huán)境適應(yīng)性 強(qiáng)，能夠滿足慣性平臺(tái)在惡劣環(huán)境條件下可靠工作的要求。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007] 圖1為本實(shí)用新型的組成結(jié)構(gòu)圖；
[0008] 圖2為本實(shí)用新型導(dǎo)電桿組件的組成結(jié)構(gòu)圖；
[0009] 圖3為本實(shí)用新型刷架組合件的結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0010] 為在有限空間內(nèi)排列足夠數(shù)量的滑環(huán)片與絕緣層，需對(duì)導(dǎo)電桿組件進(jìn)行精密的結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算，并結(jié)合電刷排列情況進(jìn)行相應(yīng)的封閉環(huán)尺寸鏈計(jì)算。上述方案的原理是：綜合 考慮結(jié)構(gòu)空間，在保證滑環(huán)片具有足夠通電能力及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提下，厚度尺寸盡量?。唤^ 緣層在具有足夠絕緣強(qiáng)度及結(jié)構(gòu)連接強(qiáng)度的前提下，厚度尺寸盡量小。
[0011] 為在有限空間內(nèi)排列足夠數(shù)量的電刷與絕緣層，需對(duì)刷架組合件進(jìn)行精密的結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)計(jì)算，并結(jié)合滑環(huán)片排列情況進(jìn)行相應(yīng)的封閉環(huán)尺寸鏈計(jì)算。上述方案的原理是：綜合 考慮結(jié)構(gòu)空間，在保證電刷具有足夠通電能力及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提下，直徑尺寸盡量??；絕緣 層在具有足夠絕緣強(qiáng)度及結(jié)構(gòu)連接強(qiáng)度的前提下，厚度尺寸盡量小。
[0012] 為保證功能和精度，需要進(jìn)行導(dǎo)電桿組件、刷架組合件及支架的綜合尺寸鏈計(jì)算。 為使支架具有足夠的強(qiáng)度、剛度需選用適當(dāng)?shù)牟牧现圃臁Ｉ鲜龇桨傅脑硎牵弘姉U組件及 刷架組合件安裝于支架上，為使其安裝可靠，并使滑環(huán)與相應(yīng)的電刷對(duì)正接觸，需要綜合設(shè) 計(jì)。為使支架具有足夠的支撐連接強(qiáng)度、剛度，應(yīng)選用高強(qiáng)度合金材料制造。
[0013] 為使該裝置能在惡劣環(huán)境下正常工作，應(yīng)注意兩端大、小軸承的選擇。上述方案的 原理是：導(dǎo)電裝置在惡劣的環(huán)境條件下能夠轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)，電刷、滑環(huán)不錯(cuò)位、不分離，兩端的軸 承起到關(guān)鍵性作用，在選擇上應(yīng)注意，有一定回轉(zhuǎn)精度、足夠的徑向、軸向承載能力，并在滿 足上述條件的前提下，體積盡量小。
[0014] 滑環(huán)為裝置的核心元件之一，起到輸送電信號(hào)的作用。需對(duì)其導(dǎo)電能力、結(jié)構(gòu)尺寸 進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。并在選材上予以重視。上述方案的原理是：需根據(jù)所需要的輸電能力及所 選材料的電導(dǎo)率，進(jìn)行滑環(huán)的結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算，確定滿足要求的最小結(jié)構(gòu)尺寸。選材上，應(yīng)選 擇電導(dǎo)率高、耐腐蝕的金屬材料，建議選擇貴金屬合金材料。
[0015] 電刷為裝置的核心元件之一，起到輸送電信號(hào)的作用。需對(duì)其導(dǎo)電能力、結(jié)構(gòu)尺寸 進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。并在選材上予以重視。上述方案的原理是：需根據(jù)所需要的輸電能力及所 選材料的電導(dǎo)率，進(jìn)行電刷的結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算，確定滿足要求的最小結(jié)構(gòu)尺寸。選材上，應(yīng)選 擇電導(dǎo)率高、耐腐蝕具有較好硬度和彈性的金屬材料，建議選擇貴金屬合金材料。
[0016] 基于以上設(shè)計(jì)思路，如圖1所示，滑環(huán)導(dǎo)電裝置由導(dǎo)電桿組件1、兩組刷架組合件 2、支架3、第一軸承4和第二軸承5組成，導(dǎo)電桿組件1兩端分別通過(guò)第一軸承4和第二軸 承5安裝在支架3內(nèi)，刷架組合件2安裝在支架3的外部，導(dǎo)電桿組件1由支撐架12和滑 環(huán)6組成，多個(gè)滑環(huán)6間隔排列，相鄰兩個(gè)滑環(huán)6之間澆灌灌封膠7,每組刷架組合件2由 電刷8和電刷架9組成，每個(gè)電刷8 -端固定在電刷架9上，另一端搭接在相對(duì)應(yīng)的滑環(huán)6 上，每組刷架組合件2中相鄰兩個(gè)電刷8之間距離為相鄰兩個(gè)滑環(huán)6之間距離的2倍，每個(gè) 滑環(huán)6焊接引出導(dǎo)線10,每個(gè)電刷8焊接引出導(dǎo)線11?；h(huán)6的個(gè)數(shù)為96個(gè)，相鄰兩個(gè)滑 環(huán)6之間的間距為0. 44mm。電刷8的個(gè)數(shù)為48個(gè)，相鄰兩個(gè)電刷8之間的間距0. 88mm。
[0017] 如圖2所示，導(dǎo)電桿組件制作：將96個(gè)焊好引出導(dǎo)線的滑環(huán)6整齊地固定在帶齒 的支撐架12上，引出導(dǎo)線從滑環(huán)孔中穿出，所有滑環(huán)引出導(dǎo)線從支撐架12大軸頸中的空中 穿出。將上述部件置入封閉的尼龍材料的灌膠筒中(此種材料于膠粘接性差，便于在膠固化 后取下)，支撐架12與灌膠筒內(nèi)壁留有5_左右間隙，以利于使膠液流入。將配好的膠液灌 入灌膠筒中，并放入真空箱中，排出膠液中的氣泡。而后，放入高溫箱中，在規(guī)定的溫度下， 保持規(guī)定的時(shí)間，使膠充分固化。冷卻后，取下灌膠筒，在精密機(jī)械加工設(shè)備上去除多余的 膠和帶齒筒，留下滑環(huán)和滑環(huán)間的膠層，并將其尺寸及形位公差加工至復(fù)合圖紙要求。灌封 膠起到將96個(gè)滑環(huán)和兩端的大、小軸頸粘接成一體的作用，并在滑環(huán)間形成絕緣層，使各 滑環(huán)能夠獨(dú)立輸送不同的電信號(hào)。需要選擇固化前流動(dòng)性好的膠料，并且膠料固化后與金 屬材料間有足夠的粘接強(qiáng)度、足夠的自身強(qiáng)度、足夠的絕緣強(qiáng)度。通常使用流動(dòng)性好的多組 分環(huán)氧樹(shù)脂膠。在工藝上需注意膠料各組分需混合均勻，在灌入模具后，應(yīng)進(jìn)行排除氣泡處 理。
[0018] 如圖3所示，刷架組合件制作：將96個(gè)焊好引出導(dǎo)線的電刷分別安裝在2個(gè)經(jīng)過(guò) 精密機(jī)械加工成型的電刷架上，每個(gè)電刷架上安裝48個(gè)電刷。電刷安裝于電刷架的凹槽 中，并用環(huán)氧樹(shù)脂粘接固定，并將引出導(dǎo)線分兩組捆扎整齊。每個(gè)電刷架上安裝48個(gè)電刷， 電刷位置要與導(dǎo)電桿組件中的滑環(huán)位置相對(duì)應(yīng)，電刷間要有足夠的絕緣強(qiáng)度。上述方案的 原理是：電刷架自身要具有足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度，并保證其上安裝的電刷互相之間絕緣， 因此通常選擇具有較高強(qiáng)度的非金屬材料。為保證電刷與滑環(huán)在裝配時(shí)對(duì)正，需要根據(jù)導(dǎo) 電桿組件中滑環(huán)為置設(shè)計(jì)計(jì)算電刷架上安裝電刷的為置。
[0019] 引出線用于將轉(zhuǎn)動(dòng)部分一端的電信號(hào)輸送至滑環(huán)、電刷上，再輸出至轉(zhuǎn)動(dòng)部分另 一端。上述方案的原理是：96根滑環(huán)引出導(dǎo)電需要從導(dǎo)電桿組件一端的大軸頸中穿出，96 根電刷引出導(dǎo)線需要分四組從支架上的四個(gè)小孔中穿出，并且穿出后立即折90度彎。需要 選擇電導(dǎo)率高，線徑小，柔軟的導(dǎo)線。
[0020] 慣性平臺(tái)滑環(huán)導(dǎo)電裝置裝配：將導(dǎo)電桿組件的大軸頸端安裝第一軸承4,小軸頸 端安裝第二軸承5。大軸承靠大軸頸上的凸臺(tái)固定，小軸承靠擰入小軸頸的特制螺釘固定。 此時(shí)導(dǎo)電桿組件可在支架中平穩(wěn)地轉(zhuǎn)動(dòng)。將2個(gè)刷架組合件分別固定在支架的2個(gè)橫梁上， 使電刷臂搭在對(duì)應(yīng)的滑環(huán)上，通過(guò)調(diào)整刷架組合件在橫梁上的位置，使電刷與滑環(huán)盡量對(duì) 正。將4組電刷引出導(dǎo)線從支架端部的4個(gè)孔中穿出，套上外罩，至此導(dǎo)電裝置裝配完成。
[0021] 試驗(yàn)效果：
[0022] 接觸性能：產(chǎn)品工作時(shí)，要求滑環(huán)和電刷接觸良好，無(wú)斷開(kāi)、錯(cuò)位及其它接觸不良 現(xiàn)象。
[0023] 接觸電阻：a)靜態(tài)接觸電阻值各刷環(huán)阻值一致；單環(huán)電阻波動(dòng)值不大于0. 05 Ω。 b)動(dòng)態(tài)(轉(zhuǎn)動(dòng)或振動(dòng)時(shí)）接觸電阻波動(dòng)值各刷環(huán)不大于0. 05 Ω。
[0024] 各路允許電流：在使用溫度為55°C ±2°C時(shí)，短期（20min以內(nèi)）最大電流不大于 2A，長(zhǎng)期工作電流0. 8A左右。
[0025] 絕緣電阻：產(chǎn)品相鄰刷環(huán)之間，各刷環(huán)與殼體之間的絕緣電阻250V時(shí)大于 250ΜΩ。
[0026] 抗電強(qiáng)度：產(chǎn)品各相鄰刷環(huán)之間，各刷環(huán)間的抗電強(qiáng)度，在250V電壓下，lmin，無(wú) 擊穿、跳火花或電暈現(xiàn)象。刷環(huán)與殼體間，在560V電壓下，lmin無(wú)擊穿、跳火花或電暈現(xiàn)象。
[0027] 工作壽命：累計(jì)工作壽命應(yīng)大于6000h，一次通電工作時(shí)間彡730h。
[0028] 環(huán)境適應(yīng)性指標(biāo)：在下述環(huán)境中，導(dǎo)電裝置能夠可靠工作，即96路電刷、滑環(huán)接觸 電阻始終不大于0.05 Ω。
[0029] 本實(shí)用新型未詳細(xì)描述內(nèi)容為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1. 一種多環(huán)數(shù)微型慣性平臺(tái)滑環(huán)導(dǎo)電裝置，其特征在于：由導(dǎo)電桿組件（1)、兩組刷架 組合件（2)、支架（3)、第一軸承（4)和第二軸承（5)組成，導(dǎo)電桿組件（1)兩端分別通過(guò)第 一軸承（4)和第二軸承（5)安裝在支架（3)內(nèi)，刷架組合件（2)安裝在支架（3)的外部，導(dǎo) 電桿組件（1)由支撐架（12)和滑環(huán)（6)組成，多個(gè)滑環(huán)（6)間隔排列，相鄰兩個(gè)滑環(huán)（6)之 間澆灌灌封膠（7 )，每組刷架組合件（2 )由電刷（8 )和電刷架（9 )組成，每個(gè)電刷（8 ) -端固 定在電刷架（9)上，另一端搭接在相對(duì)應(yīng)的滑環(huán)（6)上，每組刷架組合件（2)中相鄰兩個(gè)電 刷（8)之間距離為相鄰兩個(gè)滑環(huán)（6)之間距離的2倍，每個(gè)滑環(huán)（6)焊接引出導(dǎo)線（10)，每 個(gè)電刷（8)焊接引出導(dǎo)線（11)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多環(huán)數(shù)微型慣性平臺(tái)滑環(huán)導(dǎo)電裝置，其特征在于：所述 滑環(huán)（6)的個(gè)數(shù)為96個(gè)，相鄰兩個(gè)滑環(huán)（6)之間的間距為0. 44mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多環(huán)數(shù)微型慣性平臺(tái)滑環(huán)導(dǎo)電裝置，其特征在于：所述 電刷（8)的個(gè)數(shù)為48個(gè)，相鄰兩個(gè)電刷（8)之間的間距0. 88mm。
【文檔編號(hào)】H01R39/08GK203871622SQ201420144295
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月27日
【發(fā)明者】康軍, 宋美華, 林慶喜, 楊曉鶯 申請(qǐng)人:北京航天控制儀器研究所