水銀滑環(huán)的工作原理及優(yōu)缺點(diǎn)

  現(xiàn)代是高速發(fā)展的工業(yè)社會，各個行業(yè)的都大量運(yùn)用機(jī)械化來提高生產(chǎn)率的。機(jī)械化的應(yīng)用，也促進(jìn)了滑環(huán)的發(fā)展。那么，機(jī)械跟滑環(huán)有什么重大的聯(lián)系呢?機(jī)械部分360度無限制連續(xù)旋轉(zhuǎn)時，導(dǎo)線需連接到旋轉(zhuǎn)部件上去，電氣工程師就會遇到導(dǎo)線纏繞問題，這個時候，他需要一個電旋轉(zhuǎn)連接器，俗稱導(dǎo)電滑環(huán)來傳輸動力和信號的旋轉(zhuǎn)連接。導(dǎo)電滑環(huán)又稱集電環(huán)，屬于電接觸滑動連接應(yīng)用范疇，它是實(shí)現(xiàn)兩個相對轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)的圖像、數(shù)據(jù)信號及動力傳遞的精密輸電裝置。特別適合應(yīng)用于無限制的連續(xù)旋轉(zhuǎn)，同時又需要從位置到旋轉(zhuǎn)位置傳送功率或數(shù)據(jù)的場所。

一、滑環(huán)的工作原理是怎樣的？

　　滑環(huán)，就是負(fù)責(zé)為旋轉(zhuǎn)體連通、輸送能源與信號的電氣部件。根據(jù)傳輸介質(zhì)來區(qū)分，滑環(huán)分為電滑環(huán)、流體滑環(huán)、光滑環(huán)，也可通俗的統(tǒng)稱為“旋轉(zhuǎn)連通”或“旋通”。滑環(huán)通常安裝在設(shè)備的旋轉(zhuǎn)中心，主要由旋轉(zhuǎn)與靜止兩大部分組成。旋轉(zhuǎn)部分連接設(shè)備的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)并隨之旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，稱為“轉(zhuǎn)子”，靜止部分連接設(shè)備的固定結(jié)構(gòu)的能源，稱為“定子”。

　　滑環(huán)可用于任何360°旋轉(zhuǎn)連續(xù)傳輸電源和數(shù)據(jù)信號的機(jī)電系統(tǒng)領(lǐng)域，常被稱為導(dǎo)電滑環(huán)、電刷、轉(zhuǎn)接器、集電環(huán)、集電器、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、集流環(huán)、回流環(huán)、換向器等，其原理是實(shí)現(xiàn)兩個相對轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)的電流、數(shù)據(jù)信號或圖像及動力傳輸?shù)木軅鬏斞b置。常被使用于360°無限制的連續(xù)旋轉(zhuǎn)，要求從固定位置到旋轉(zhuǎn)位置傳送電信號、數(shù)據(jù)信號的領(lǐng)域。

　　其結(jié)構(gòu)主要是由彈性材料(電刷)、滑動觸點(diǎn)表面材料（導(dǎo)電環(huán)、精密小鋼軸承、絕緣塑膠材料、樹脂粘合材料組成。電刷采用貴金屬合金材料，成"II"形與導(dǎo)電環(huán)的"V" “凹”形槽對稱雙接觸，利用電刷的彈性壓力與導(dǎo)電環(huán)環(huán)槽滑動接觸來傳輸信號及電流。是各行業(yè)機(jī)電設(shè)備的關(guān)鍵器件，如精密旋轉(zhuǎn)臺、線纜設(shè)備、風(fēng)力發(fā)電、單晶爐、灌裝及包裝機(jī)械、自動旋轉(zhuǎn)門等。

　　滑環(huán)的*優(yōu)勢：

　　1）360°流暢無限制旋轉(zhuǎn)*圖像、電流、信號及數(shù)據(jù)傳輸。

　　2）采用貴金屬絲材料；耐磨保證超長工作壽命—億轉(zhuǎn)，免維護(hù)。

　　3）應(yīng)用纖刷技術(shù)；金對金多點(diǎn)接觸保證信號、電流、數(shù)據(jù)穩(wěn)定。

　　4）結(jié)構(gòu)緊湊無干擾、高性能、低力矩、低噪音、運(yùn)轉(zhuǎn)平滑可靠。

　　5）產(chǎn)品系列完整，按客戶需求定制所需要的產(chǎn)品，的質(zhì)量，的服務(wù)。

二、 傳統(tǒng)滑環(huán)存在的問題

1、傳統(tǒng)繞線型異步機(jī)的滑環(huán)為“機(jī)載”滑環(huán),即滑環(huán)裝置安裝在電機(jī)轉(zhuǎn)子軸的尾端,滑環(huán)實(shí)際是單端支撐的懸臂梁結(jié)構(gòu)，故電機(jī)在運(yùn)行過程中，由于離心力和徑向不平衡力矩的作用，滑環(huán)將不可避免地產(chǎn)生徑向抖動,尤其是在啟動和調(diào)速運(yùn)行時，現(xiàn)象更為明顯。

滑環(huán)的抖動振幅、頻率很高，電刷的壓力彈簧根本無法響應(yīng)，因此造成電刷和滑環(huán)的接觸不良，于是造成嚴(yán)重的打火，致使滑環(huán)表面燒蝕，電刷也隨之損壞。

2、滑環(huán)的線速度高造成電刷磨損大，壽命短

“機(jī)載”滑環(huán)結(jié)構(gòu)的滑環(huán)必然要安裝在電機(jī)轉(zhuǎn)子的軸上，由于轉(zhuǎn)子繞組的電纜要通過軸心引出，因此須要采用大直徑、空心型的軸結(jié)構(gòu)，滑環(huán)的直徑受轉(zhuǎn)子軸的限制必然增大。電刷的磨損和滑環(huán)相對運(yùn)動的線速度密切相關(guān)，具有關(guān)資料介紹，電刷的壽命和滑環(huán)的線速度的平方成反比，故機(jī)載滑環(huán)的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)電刷的壽命較低，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定只有3500——4500小時，實(shí)際的壽命還遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)值。

3、傳統(tǒng)機(jī)載結(jié)構(gòu)的滑環(huán)、電刷結(jié)構(gòu)在散熱方面也存在困難，通常，滑環(huán)表面的溫升多超過80C，加劇了磨損，使 滑環(huán)電刷可靠性進(jìn)一步降低。同時，電刷磨損產(chǎn)生很多的碳粉,散落在絕緣的各相滑環(huán)之間，極容易產(chǎn)生滑環(huán)相間短路和造成接地，滑環(huán)系統(tǒng)將*損壞。

三、水銀滑環(huán)的優(yōu)點(diǎn)

水銀滑環(huán)，又稱為水銀導(dǎo)電環(huán)或者是水銀導(dǎo)電滑環(huán)，就是以水銀為流體介質(zhì)的一種導(dǎo)電旋轉(zhuǎn)接頭，是一種工業(yè)零部件。萬旋科技水銀滑環(huán)采用特殊密封、絕緣及導(dǎo)電技術(shù)制成，其外殼為陽級處理鋁合金或不銹鋼材料，具有無雜訊，無噪音，轉(zhuǎn)速高，信號不失真等特點(diǎn)。
以水銀為流體介質(zhì)的導(dǎo)電旋轉(zhuǎn)接頭，叫水銀導(dǎo)電滑環(huán)，簡稱水銀滑環(huán)。它是是一種工業(yè)零部件。與傳統(tǒng)碳刷滑環(huán)相比，水銀滑環(huán)大的不同點(diǎn)，在于它主要以液態(tài)水銀為導(dǎo)電介質(zhì)，將固定端與旋轉(zhuǎn)端集成在一起，旋轉(zhuǎn)的時候不需要使用碳刷來進(jìn)行導(dǎo)電傳遞，而直接使用水銀來進(jìn)行導(dǎo)電傳遞。由于轉(zhuǎn)動部分無復(fù)雜的物理機(jī)械結(jié)構(gòu)使得產(chǎn)品更可靠免維護(hù)，無雜訊，無噪音，轉(zhuǎn)速高，價格低信號不失真，接觸電阻小，傳遞更大電流。
   水銀滑環(huán)與傳統(tǒng)碳刷滑環(huán)大的不同點(diǎn)在于它主要以液態(tài)水銀為導(dǎo)電介質(zhì)，將固定端與旋轉(zhuǎn)端集成在一起，旋轉(zhuǎn)的時候不需要使用碳刷來進(jìn)行導(dǎo)電傳遞，而直接使用水銀來進(jìn)行導(dǎo)電傳遞。滑環(huán)主要是指2個零部件之間的連接方式，在主動部件和固定部件之間，采用電刷作為信號傳遞連接的一種精密零部件，它實(shí)現(xiàn)了2個相對旋轉(zhuǎn)部件之間的電流，功率，溫度信號的傳遞，水銀滑環(huán)主要是指傳輸介質(zhì)主要以水銀為主的滑環(huán)。它和傳統(tǒng)的集電環(huán)有著很大的區(qū)別，優(yōu)點(diǎn)是使用可靠，精度高，支持高環(huán)道，高電流。
    相比較其他滑環(huán)而言，由于介質(zhì)是流體，造就了其結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小的特性，這個特點(diǎn)，在特殊的微小精密儀器領(lǐng)域的主要角色非水銀滑環(huán)莫屬。正是由于水銀的特性，滑環(huán)轉(zhuǎn)動的時候無磨損，壽命比一般的要長很多倍，在需要頻繁轉(zhuǎn)動的導(dǎo)電旋轉(zhuǎn)接頭，它是非常合適的。由于轉(zhuǎn)動部分無復(fù)雜的物理機(jī)械結(jié)構(gòu)使得產(chǎn)品更可靠免維護(hù)，無雜訊，無噪音，轉(zhuǎn)速高，價格低信號不失真，接觸電阻小，傳遞更大電流。正是有了上面這些特性，水銀滑環(huán)的優(yōu)點(diǎn)使得其產(chǎn)品非常具有吸引力和競爭力。雖然價格昂貴，但在很多領(lǐng)域都占有一席之地。
水銀滑環(huán)的優(yōu)點(diǎn)主要有壽命長耐磨損--水銀滑環(huán)的疲勞壽命可望比電滑環(huán)長10－50倍，混合水銀滑環(huán)，壽命也比電滑環(huán)的壽命高3-5倍左右；耐高溫--水銀滑環(huán)能在60度以上溫度工作；剛性大--因水銀材料的彈性模量高，其剛性比普通鋼滑環(huán)大15-20％；扭矩低--根據(jù)結(jié)構(gòu)，水銀滑環(huán)的扭矩約減小1/3；轉(zhuǎn)速和加速能力高--可在dn值超過300萬的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，且打滑、磨損和發(fā)熱均可降低；耐磨蝕--由于水銀材料為惰性材料，故更耐腐蝕和磨損；所需潤滑極少--水銀材料的磨擦系數(shù)低，采用油潤滑的水銀滑環(huán)，在潤滑油變稀或貧油的情況下，其潤滑能力仍不低于鋼滑環(huán)常用的傳統(tǒng)潤滑劑；正是有了上面這些特性，水銀滑環(huán)的優(yōu)點(diǎn)使得其產(chǎn)品非常具有吸引力和競爭力。水銀滑環(huán)的工作原理是利用水銀導(dǎo)電，水銀代替電刷，具有無磨損的優(yōu)點(diǎn)。各有優(yōu)缺點(diǎn)，不同的場合使用不同的滑環(huán)，有些可以用水銀滑環(huán)，有些則需要使用電刷滑

詳情請見：水銀滑環(huán)的工作原理及優(yōu)缺點(diǎn)