水銀滑環的工作原理及優缺點

現代是高速發展的工業社會，各個行業的都大量運用機械化來提高生產率的。機械化的應用，也促進了滑環的發展。那么，機械跟滑環有什么重大的聯系呢?機械部分360度無限制連續旋轉時，導線需連接到旋轉部件上去，電氣工程師就會遇到導線纏繞問題，這個時候，他需要一個電旋轉連接器，俗稱導電滑環來傳輸動力和信號的旋轉連接。導電滑環又稱集電環，屬于電接觸滑動連接應用范疇，它是實現兩個相對轉動機構的圖像、數據信號及動力傳遞的精密輸電裝置。特別適合應用于無限制的連續旋轉，同時又需要從位置到旋轉位置傳送功率或數據的場所。

一、滑環的工作原理是怎樣的？

　　滑環，就是負責為旋轉體連通、輸送能源與信號的電氣部件。根據傳輸介質來區分，滑環分為電滑環、流體滑環、光滑環，也可通俗的統稱為“旋轉連通”或“旋通”。滑環通常安裝在設備的旋轉中心，主要由旋轉與靜止兩大部分組成。旋轉部分連接設備的旋轉結構并隨之旋轉運動，稱為“轉子”，靜止部分連接設備的固定結構的能源，稱為“定子”。

　　滑環可用于任何360°旋轉連續傳輸電源和數據信號的機電系統領域，常被稱為導電滑環、電刷、轉接器、集電環、集電器、旋轉關節、集流環、回流環、換向器等，其原理是實現兩個相對轉動機構的電流、數據信號或圖像及動力傳輸的精密傳輸裝置。常被使用于360°無限制的連續旋轉，要求從固定位置到旋轉位置傳送電信號、數據信號的領域。

　　其結構主要是由彈性材料(電刷)、滑動觸點表面材料（導電環、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"形與導電環的"V" “凹”形槽對稱雙接觸，利用電刷的彈性壓力與導電環環槽滑動接觸來傳輸信號及電流。是各行業機電設備的關鍵器件，如精密旋轉臺、線纜設備、風力發電、單晶爐、灌裝及包裝機械、自動旋轉門等。

　　滑環的*優勢：

　　1）360°流暢無限制旋轉*圖像、電流、信號及數據傳輸。

　　2）采用貴金屬絲材料；耐磨保證超長工作壽命—億轉，免維護。

　　3）應用纖刷技術；金對金多點接觸保證信號、電流、數據穩定。

　　4）結構緊湊無干擾、高性能、低力矩、低噪音、運轉平滑可靠。

　　5）產品系列完整，按客戶需求定制所需要的產品，的質量，的服務。

二、 傳統滑環存在的問題

1、傳統繞線型異步機的滑環為“機載”滑環,即滑環裝置安裝在電機轉子軸的尾端,滑環實際是單端支撐的懸臂梁結構，故電機在運行過程中，由于離心力和徑向不平衡力矩的作用，滑環將不可避免地產生徑向抖動,尤其是在啟動和調速運行時，現象更為明顯。

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

2、滑環的線速度高造成電刷磨損大，壽命短

“機載”滑環結構的滑環必然要安裝在電機轉子的軸上，由于轉子繞組的電纜要通過軸心引出，因此須要采用大直徑、空心型的軸結構，滑環的直徑受轉子軸的限制必然增大。電刷的磨損和滑環相對運動的線速度密切相關，具有關資料介紹，電刷的壽命和滑環的線速度的平方成反比，故機載滑環的傳統結構電刷的壽命較低，標準規定只有3500——4500小時，實際的壽命還遠低于標準值。

3、傳統機載結構的滑環、電刷結構在散熱方面也存在困難，通常，滑環表面的溫升多超過80C，加劇了磨損，使 滑環電刷可靠性進一步降低。同時，電刷磨損產生很多的碳粉,散落在絕緣的各相滑環之間，極容易產生滑環相間短路和造成接地，滑環系統將*損壞。

三、水銀滑環的優點

水銀滑環，又稱為水銀導電環或者是水銀導電滑環，就是以水銀為流體介質的一種導電旋轉接頭，是一種工業零部件。萬旋科技水銀滑環采用特殊密封、絕緣及導電技術制成，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，轉速高，信號不失真等特點。
以水銀為流體介質的導電旋轉接頭，叫水銀導電滑環，簡稱水銀滑環。它是是一種工業零部件。與傳統碳刷滑環相比，水銀滑環大的不同點，在于它主要以液態水銀為導電介質，將固定端與旋轉端集成在一起，旋轉的時候不需要使用碳刷來進行導電傳遞，而直接使用水銀來進行導電傳遞。由于轉動部分無復雜的物理機械結構使得產品更可靠免維護，無雜訊，無噪音，轉速高，價格低信號不失真，接觸電阻小，傳遞更大電流。
   水銀滑環與傳統碳刷滑環大的不同點在于它主要以液態水銀為導電介質，將固定端與旋轉端集成在一起，旋轉的時候不需要使用碳刷來進行導電傳遞，而直接使用水銀來進行導電傳遞。滑環主要是指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，它實現了2個相對旋轉部件之間的電流，功率，溫度信號的傳遞，水銀滑環主要是指傳輸介質主要以水銀為主的滑環。它和傳統的集電環有著很大的區別，優點是使用可靠，精度高，支持高環道，高電流。
    相比較其他滑環而言，由于介質是流體，造就了其結構緊湊，尺寸小的特性，這個特點，在特殊的微小精密儀器領域的主要角色非水銀滑環莫屬。正是由于水銀的特性，滑環轉動的時候無磨損，壽命比一般的要長很多倍，在需要頻繁轉動的導電旋轉接頭，它是非常合適的。由于轉動部分無復雜的物理機械結構使得產品更可靠免維護，無雜訊，無噪音，轉速高，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，水銀滑環的優點使得其產品非常具有吸引力和競爭力。雖然價格昂貴，但在很多領域都占有一席之地。
水銀滑環的優點主要有壽命長耐磨損--水銀滑環的疲勞壽命可望比電滑環長10－50倍，混合水銀滑環，壽命也比電滑環的壽命高3-5倍左右；耐高溫--水銀滑環能在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大15-20％；扭矩低--根據結構，水銀滑環的扭矩約減小1/3；轉速和加速能力高--可在dn值超過300萬的條件下運轉，且打滑、磨損和發熱均可降低；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低，采用油潤滑的水銀滑環，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常用的傳統潤滑劑；正是有了上面這些特性，水銀滑環的優點使得其產品非常具有吸引力和競爭力。水銀滑環的工作原理是利用水銀導電，水銀代替電刷，具有無磨損的優點。各有優缺點，不同的場合使用不同的滑環，有些可以用水銀滑環，有些則需要使用電刷滑。

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