[实用新型]滚珠电磁屏蔽汇流环

说明书

本实用新型公开的一种滚珠电磁屏蔽汇流环，包括：通过法兰盘边连接为一体的不动件支撑盘(9)、转动滑环盘(7)和耦合在转动滑环盘上的转动件外壳(6)，且在固定部分与转动部分之间有一个互不接触的空隙，电刷固定在外壳上的转动件外壳，不同直径的同心导电环同心装在不动件绝缘支撑盘(9)内腔中，环与环之间使用绝缘物质隔离，电刷在转动件外壳盘的上、下端面与导电环接触，电刷分布在同心圆环的顶部作为定子，中心导体通过电刷与导电环的滑动接触而导通；当电刷部分与滑环的环组件相对转动时，电刷始终与环的表面接触，实现旋转连接功能。本实用新型在机械上可以密封，不易污染，不需要经常维修，增强了电磁泄漏隔离效果。

技术领域

本实用新型涉及一种可用于机载雷达、机场安检扫描设备、医用CT、半导体制造设备领域及其它一些工业领域，对汇流环转动与不转动部分之间的缝隙进行电磁屏蔽的滚动汇流环结构。

背景技术

现有技术运行中的电子设备大多伴随着电磁能量的转换，高密度、宽频谱的电磁信号充满整个人类的生存空间，构成了极其复杂的电磁环境。可以这样说，现代电子系统与当今电磁环境构成一对难舍难分的孪生兄弟。电子系统越是现代化，其所造成的电磁环境就愈加复杂；反之，复杂的电磁环境又对电子系统提出更为严峻的要求。人们面临一个新问题，这就是如何提高现代电子设备或系统在复杂的电磁环境中的生存能力，以保证达到电子系统初始的设计目的。正是在这种背景下产生了电磁兼容性的概念，并且形成了一门新的学科——电磁兼容性。电磁兼容性技术是伴随着无线电、电子技术而出现并发展的，因此可以说凡是有无线电、电子及电气技术的领域都离不开电磁兼容性技术。

雷达作为一种复杂的无线电探测系统，在现今复杂电磁环境下要正常工作，就必须满足电磁兼容性相关要求。随着机载雷达系统的多样化发展,汇流环在机载雷达的应用也越来越频繁。汇流环是转动部分和固定部分的使用频率最高的电气连接装置。在地面雷达系统中,汇流环应用十分广泛。汇流环又称滑环，是雷达设备的关键部件，其作用是使雷达旋转部分与固定部分之间形成电能和(电和光)信号连续的连接。在雷达上常用的低频汇流环有柱式汇流环、盘式汇流环和差动汇流环。柱式汇流环的接触面是每个导电环的周围面，每一环形成一个信号通道，环与环之间用绝缘环隔开，以保证环与环之间的绝缘。一环一环叠加在一起构成环芯，可用一个或多个电刷，也可以用金属丝(如铜丝或金丝)固定在外壳上，每个导电环构成一组电接触副。盘式汇流环又称平面式汇流环，是为了减小汇流环的轴向尺寸而采用的一种汇流环结构式。不同直径的几个导电环同心装在绝缘支撑盘上，两个盘背靠背装在一起，电刷在盘的上、下端面与导电环接触。每个盘可以装多少个同心导电环，多个盘叠加构成环芯，电刷固定在外壳上。这种汇流环的主要优点是轴向尺寸小。但要保证各同心导电环在同一平面上较困难，加工成本高。电刷和导电环的磨屑在导电环上能加速磨损，导致相邻导电环之间绝缘电阻的降低，甚至短路。此缺点限制了盘式汇流环的应用范围，也是国内很少应用的而原因。差动汇流环是一种结构形式特殊的汇流环，它打破了传统汇流环的结构，即一层只构成一个信号通道的结构。在它的一层上装有多个电刷，可以形成多个信号通道。差动汇流环有端面接触式和径向(柱面)接触式两种结构形式。端面接触式差动汇流环轴向尺寸小，空间利用率高，结构比较紧凑。但是，端面接触磨下的粉末不易清洗，维修也不方便，已经很少采用。现在广泛采用的是径向(柱面)接触式。在现代雷达技术中，经常遇到再固定部分与转动部分之间需要传输频率在几十兆赫到上百兆赫范围中的中、高频信号。中频汇流环就是完成这一任务的转换装置。在雷达技术上常用的中频汇流环有接触式中频汇流环和耦合式中频汇流环。机载汇流环通常采用中频汇流环、信号汇流环、功率汇流环依次分布叠加组合为一个整体的柱式的结构形式。汇流环的组成及结构布局一般是根据不同的使用条件以及设计形式选择不同类型的环及功率环之间用隔离地环进行信号隔离的。功率汇流环是雷达系统中经常使用的一种汇流环,主要负责雷达转动部分与固定部分间的功率传输,传输功率有大有小,小的单环功率仅几十瓦,大的单环功率可达上百千瓦。雷达天线部分的供电要通过功率汇流环来进行传输,对功率汇流环的可靠性要求很高。功率汇流环因电路异常而烧毁的现象时有发生,对雷达系统的正常工作影响很大，一旦功率汇流环损坏,雷达就无法正常工作。造成失效的原因很多,归结起来主要有以下几个方面:(a)环间或环与地之间耐压不够,导致绝缘击穿后短路；(b)电刷或导电环承受电流能力不足,导致烧毁；(c)电刷与导电环接触不良,在转动中时断时续,在接触点处产生打火,造成接触点处的导电环和触点损毁,严重时可导致环间短路。功率汇流环是依靠电刷触点与导电环的滑动接触来实现电流的传递,而电路的其它部分在工作时均为固定连接,功率汇流环的这种结构形式决定了它在整个电路中是一个相对薄弱的部分。从微观来看,电刷触点与导电环间的接触实际是点接触,并且在工作过程中接触点还在不断的改变,这就使在电刷触点与导电环的接触点处的电流密度远大于电路中的其它部分,在同样的电路过电流情况下,功率汇流环接触点处所承受的实际过电流要大得多,这就使功率汇流环更容易受到伤害。当电路中产生过电流,超出了功率汇流环接触点处所能承受的电流密度,就会在接触点处产生局部熔化,造成永久损伤；有时可能会产生打火,打火会导致相邻环间电击穿,造成环间短路,使功率汇流环产生更大的损坏。由于汇流环各相邻环间绝缘强度取决于绝缘环部分的设计。在绝缘材料一定的条件下,其中频环隔离通道设计需要考虑的主要指标为两环间的电气间隙。隔离地环的内壁与汇流环中心轴的轴壁紧密连接，电气间隙是指相邻两环间绝缘介质的最短距离,隔离通俗讲即绝缘环的厚度。地环与外壳之间的缝隙应在保证转动灵活,易于装配。外绝缘表面及不同电位的带电间隙比较容易击穿,对电气间隙的影响较大。由于汇流环的环境要求较为苛刻，电气间隙倍增系数冲击震动较大。在对雷达系统进行电磁兼容性测试及整改过程中，发现汇流环转动及不转动部分之间的缝隙存在比较严重的电磁泄漏。为了解决这个问题，最开始提出的思路是采用圆形金属丝网屏蔽条，将此屏蔽条穿插在汇流环转动及不转动部分之间的缝隙处，在内外环圆周上形成若干个短路点，从而起到屏蔽电磁泄漏的作用。该方法经实践证明，虽有效果，但是造成内外环磨损严重，不适用于这种高速旋转的汇流环机构。鉴于此，急需一种行之有效的方法解决雷达系统的汇流环电磁泄漏问题。