ТОКОСЪЕМНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2006 года по МПК H01R39/00 

Изобретение относится к области электротехники, точнее к многоканальным токосъемным устройствам, используемым в электронной технике для передачи электрических сигналов управления и напряжений питания постоянного и переменного токов с неподвижной части изделия на подвижную и обратно. Устройство может быть использовано в телескопах, роботах, военной технике, башенных кранах и т.п.

Известно токосъемное устройство - патент РФ №855808 [1], содержащее ротор и статор с размещенными на них изолированными плоскими и лепестковыми контактными кольцами. Из-за отсутствия дополнительных ротора и статора данный аналог не имеет возможности располагать сильноточные контактные кольца на одной паре ротор - статор, а слаботочные на другой.

Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого устройства является токосъемное устройство - патент РФ № 1725300 [2] с дополнительными ротором и статором. В таком устройстве можно расположить сильноточные контактные кольца на одной паре ротор-статор, а слаботочные на другой. Но при этом прототип не может защитить слаботочные цепи от помех, наводимых сильноточными цепями во время работы изделия. К тому же максимальная величина снимаемого тока данным аналогом зависит от габаритов контактных колец.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем расширения диапазона одновременно передаваемых токов.

Цель достигается за счет добавления в прототип экрана, разделяющего сильноточные и слаботочные цепи, а также запараллеливания токопроводящими шайбами контактных колец, пропускающих большие токи.

В предлагаемом устройстве:

- по контактным парам слаботочного контактного устройства передаются цифровые сигналы типа «Манчестер-II», RS-422, RS-232, полный видеосигнал и импульсные токи до 1 А с частотой до 5 кГц, напряжением до 15 В;

- по контактным парам сильноточного контактного устройства передаются постоянные токи до 120 А, 27-300 В и переменные до 120 А, 220 В, 400 Гц.

На фиг.1 изображено предлагаемое токосъемное устройство в продольном разрезе; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1; на фиг.3 - выносные элементы Б на фиг.1.

Предлагаемое токосъемное устройство конструктивно выполнено из неподвижного корпуса 1 и подвижного 2.

На подвижном корпусе установлены: сильноточные разъемы 3, слаботочные разъемы 4, поводок 5, с помощью которого осуществляется механическое соединение подвижного корпуса с подвижной частью объекта.

В нижней части неподвижного корпуса установлены сильноточные 6 и слаботочные 7 разъемы.

Внутри предлагаемого устройства размещены два контактных устройства, вставленных одно в другое.

Сильноточное контактное устройство (внешнее) состоит из статора 8 и ротора 9.

Статор сильноточного контактного устройства 8 жестко закреплен в верхней части неподвижного корпуса 1 и выполнен в виде восьми шпилек 10, на которых установлены внутренние лепестковые контактные кольца 12, объединенные в группы металлическими токопроводящими шайбами 24 (в пределах одной цепи), и изоляционные кольца 27, разделяющие цепи.

Ротор сильноточного контактного устройства 9 жестко закреплен на подвижном корпусе 2 и состоит из вала 13, на котором установлены внешние плоские контактные кольца 14, объединенные в группы металлическими токопроводящими шайбами 25 (в пределах одной цепи), и изоляционные кольца 26, разделяющие цепи.

Слаботочное контактное устройство (внутреннее) размещено в полости вала 13, выполняющего роль экрана, и состоит из ротора 15 и статора 16.

Ротор слаботочного контактного устройства 15 соединен с ротором внешнего контактного устройства 9 и выполнен в виде шести шпилек 17, закрепленных на подвижном основании 18, на которых установлены внутренние лепестковые контактные кольца 19, изолированные друг от друга изоляционными кольцами 11 и 22.

Статор слаботочного контактного устройства 16 жестко закреплен в нижней части неподвижного корпуса 1 и выполнен в виде вала 20, на котором установлены внешние плоские контактные кольца 21, изолированные друг от друга изоляционными кольцами 23 и 35.

Токосъемное устройство работает следующим образом.

Сначала осуществляется механическое соединение, через поводок 5, вращающейся части с подвижным корпусом 2, а неподвижной части с неподвижным корпусом 1 и электрическое соединение токосъемника через пары разъемов 6/3 и 7/4.

Слаботочные электрические сигналы через разъем 7 по контактным кольцам 21 статора слаботочного контактного устройства 16 переходят на контактирующие с ними лепестки контактных колец 19 ротора слаботочного контактного устройства 15, откуда по проводам поступают на разъем 4 и далее на вращающуюся часть объекта.

Сильноточные электрические сигналы через разъем 6 по группам контактных колец 12, объединенных токопроводящими шайбами 24, статора сильноточного контактного устройства 8, по их лепесткам, переходят на контактирующие с ними группы контактных колец 14, объединенных токопроводящими шайбами 25, ротора сильноточного контактного устройства 9, откуда по проводам поступают на разъем 3 и далее на вращающуюся часть объекта.

Для экранирования слаботочных проводников 28 и 29 от сильноточных проводников 30 и 31 служат: в подвижном корпусе экраны 32 и 33, в неподвижном - экран 34.

Наличие экрана позволяет расширить эксплуатационные возможности предлагаемой конструкции токосъемника, так как позволяет передавать наряду с энергией питания цифровые и видеосигналы без помех.

Преимуществом предлагаемой конструкции является то, что в ней для передачи сильных токов различной величины используются контактные кольца одних типоразмеров, объединенных в группы токопроводящими шайбами. При этом количество колец и шайб в группе зависит от величины пропускаемого тока.

Такая унификация контактных колец обеспечивает равномерное натяжение контактов, следовательно, повышается надежность и долговечность изделия, и предполагает высокую технологичность устройства, т.е. не требует изготовления контактных колец различных типоразмеров для пропускания малых и больших токов.

Данное токосъемное устройство по сравнению с прототипом и другими известными конструктивными решениями позволяет значительно расширить диапазон одновременно передаваемых электрических сигналов в токосъемных устройствах, предназначенных для передачи по большому количеству токосъемных цепей электрических сигналов различной частоты и мощности.

Изобретение относится к области электротехники, точнее к многоканальным токосъемным устройствам, используемым в электронной технике для передачи электрических сигналов управления и напряжений питания постоянного и переменного токов с неподвижной части изделия на подвижную и обратно. Устройство может быть использовано в телескопах, роботах, военной технике, башенных кранах и т.п. Между сильноточными и слаботочными парами ротор-статор. Установлен по меньшей мере один экран, а также запараллеливания токопроводящими шайбами контактных колец, пропускающих большие токи. Изоляционные прокладки установлены между группами плоских и лепестковых контактных колец различных цепей. Токосъемное устройство позволяет передавать одновременно с энергией питания, цифровые и видеосигналы без помех. Данное токосъемное устройство позволяет значительно расширить диапазон одновременно передаваемых электрических сигналов в токосъемных устройствах, предназначенных для передачи по большому количеству токосъемных цепей электрических сигналов различной частоты и мощности. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Токосъемное устройство, содержащее две и более пар ротор-статор, взаимодействующих между собой посредством плоских и лепестковых колец, разделенных между собой изоляционными кольцами, отличающееся тем, что оно снабжено, по крайней мере, одним экраном, разделяющим сильноточные и слаботочные цепи и исключающие электромагнитное влияние электрических цепей одной пары ротор-статор на другую, причем в сильноточных цепях в пределах одной цепи между плоскими и лепестковыми контактными кольцами установлены токопроводящие шайбы, а изоляционные прокладки установлены между группами плоских и лепестковых контактных колец различных цепей.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что экран одновременно является элементом конструкции для размещения контактных, изоляционных колец и токопроводящих шайб.