¿Qué es un anillo colector?
Un anillo colector es un dispositivo electromecánico que, en combinación con cepillos, permite la transmisión de señales eléctricas y de potencia de una estructura estacionaria a una giratoria. También llamado junta eléctrica rotativa, colector o eslabón giratorio eléctrico, un anillo deslizante se puede utilizar en cualquier sistema electromecánico que requiera una rotación continua, intermitente o sin restricciones mientras transmite señales y / o datos de potencia, analógicos, digitales o RF. Puede mejorar el rendimiento mecánico, simplificar el funcionamiento del sistema y eliminar los cables propensos a daños que cuelgan de las juntas móviles.
Si bien el objetivo principal del anillo deslizante es transmitir energía y señales eléctricas, las dimensiones físicas, el entorno operativo, las velocidades de rotación y las limitaciones económicas a menudo afectan el tipo de embalaje que debe emplearse.
Los requisitos del cliente y los objetivos de costos son elementos críticos para impulsar las decisiones que conducen al desarrollo de un diseño de anillo colector exitoso. Los cuatro elementos clave son:
■ especificaciones eléctricas
■ embalaje mecánico
■ entorno operativo
■ costo
especificaciones electricas
Los anillos colectores se utilizan para transmitir energía, señales analógicas, RF y datos a través de una unidad giratoria. El número de circuitos, los tipos de señales y los requisitos de inmunidad al ruido eléctrico del sistema juegan un papel importante en la determinación de las restricciones de diseño físico impuestas sobre el diseño del anillo deslizante. Los circuitos de alta potencia, por ejemplo, requieren trayectorias conductoras más grandes y un mayor espacio entre las trayectorias para aumentar la rigidez dieléctrica. Los circuitos analógicos y de datos, aunque físicamente son más estrechos que los circuitos de potencia, también requieren cuidado en su diseño para minimizar los efectos de la interferencia o la interferencia entre las rutas de las señales. Para aplicaciones de baja velocidad y baja corriente, se puede emplear un sistema de contacto de cepillo / anillo de oro sobre oro. Esta combinación produce las configuraciones de empaque más pequeñas como se muestra en los anillos colectores de cápsulas compactas AOOD. Para necesidades de mayor velocidad y corriente se utiliza la incorporación de cepillos de grafito plateado compuesto y anillos de plata. Estos conjuntos normalmente requieren tamaños de paquete más grandes y se muestran debajo de los anillos deslizantes de orificio pasante. Al utilizar cualquiera de los métodos, la mayoría de los circuitos de anillos deslizantes presentan cambios en la resistencia de contacto dinámica de aproximadamente 10 miliohmios.
Embalaje Mecánico
Las consideraciones de empaque al diseñar un anillo colector a menudo no son tan sencillas como los requisitos eléctricos. Muchos diseños de anillos deslizantes requieren que el cableado y el eje o los medios de instalación pasen a través del anillo deslizante. Estos requisitos suelen dictar las dimensiones del diámetro interior de la unidad. AOOD ofrece una variedad de conjuntos de anillos colectores de orificio pasante. Otros diseños requieren que un anillo colector sea extremadamente pequeño desde el punto de vista del diámetro o desde el punto de vista de la altura. En otros casos, el espacio disponible para el anillo deslizante es limitado, lo que requiere que los componentes del anillo deslizante se proporcionen por separado, o que el anillo deslizante esté integrado con un motor, sensor de posición, junta rotativa de fibra óptica o junta rotativa de RF en un paquete integrado. . Basado en tecnologías sofisticadas de anillos colectores, AOOD permite que todos estos requisitos complejos puedan cumplirse en un sistema completo de anillos colectores compacto.
Entorno operativo
El entorno en el que se requiere que opere el anillo colector tiene una influencia en el diseño del anillo colector de muchas formas. La velocidad de rotación, la temperatura, la presión, la humedad, los golpes y vibraciones y la exposición a materiales corrosivos afectan la selección del rodamiento, la selección del material exterior, los montajes de brida e incluso las opciones de cableado. Como práctica estándar, AOOD utiliza una carcasa de aluminio liviana para su anillo colector empaquetado. La carcasa de acero inoxidable es más pesada, pero es necesaria para entornos marinos, subacuáticos, corrosivos y otros entornos hostiles.
Cómo especificar un anillo colector
Los anillos deslizantes son siempre parte de un mecanismo más grande con la necesidad de pasar energía eléctrica específica y circuitos de señal a través de una superficie giratoria. El mecanismo del que forma parte el anillo deslizante funciona en un entorno como un avión o un sistema de antena de radar. Por lo tanto, para crear un diseño de anillo colector que tenga éxito en su aplicación, se deben cumplir tres criterios:
1. Dimensiones físicas, incluida la disposición de los accesorios y las características de rotación
2. Descripción de los circuitos necesarios, incluida la corriente y el voltaje máximos
3. Entorno operativo, incluida la temperatura, la humedad, los requisitos de niebla salina, los golpes y las vibraciones.
Los requisitos de anillos colectores más detallados incluyen:
■ Máxima resistencia entre rotor y estator
■ Aislamiento entre circuitos
■ Aislamiento de fuentes EMI fuera de la carcasa del anillo deslizante
■ Par de arranque y funcionamiento
■ Peso
■ Descripciones de circuitos de datos
Las características adicionales comunes que se pueden incorporar en un conjunto de anillo deslizante incluyen:
■ Conectores
■ Resolver
■ Codificador
■ Uniones rotativas fluidas
■ Uniones rotativas coaxiales
■ Juntas rotativas de fibra óptica
AOOD lo ayudará a especificar su necesidad de anillos colectores y seleccionar el modelo óptimo para sus requisitos de diseño.