阅读说明：本技术 一种带高精度测角功能的电传输装置及其制备方法 (Electric transmission device with high-precision angle measurement function and manufacturing method thereof ) 是由 吕斌 李道权 薄夫森 周平涛 吴志亮 徐星星 于 2019-10-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种带高精度测角功能的电传输装置及其制备方法,它是将圆感应同步器定子与导电滑环定子相连接,圆感应同步器转子与导电滑环转子相连接,圆感应同步器定子的激磁信号线与导电滑环定子引线相连接,圆感应同步器转子的激磁信号线与导电滑环转子引线相连接,通过轴承支撑带高精度测角功能的电传输装置。本发明是将圆感应同步器集成在导电滑环的内部,利用导电滑环的相对旋转实现圆感应同步器的相对旋转,实现普通功率、电信号的传输和高精度角度测量,本发明解决了常规导电滑环和圆感应同步器占用的安装空间大、且圆感应同步器容易与导电滑环的出线相干涉的问题。(The invention discloses an electric transmission device with a high-precision angle measurement function and a preparation method thereof. The invention integrates the circular induction synchronizer in the conductive slip ring, realizes the relative rotation of the circular induction synchronizer by utilizing the relative rotation of the conductive slip ring, realizes the transmission of common power and electric signals and high-precision angle measurement, and solves the problems that the conventional conductive slip ring and the circular induction synchronizer occupy large installation space and the circular induction synchronizer is easy to interfere with the outgoing line of the conductive slip ring.)

一种带高精度测角功能的电传输装置及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种电传输装置，尤其是涉及一种带高精度测角功能的电传输装置及其制备方法。

背景技术

导电滑环是一种电功率和电信号的传输装置，其工作原理是通过导电滑环的定子部分和转子部分的相对旋转来实现两部分之间的信号的精确传输和联结。

圆感应同步器是利用电磁原理将线位移和角位移转换成电信号的一种高精度测角装置。

圆感应同步器和导电滑环均广泛应用于高精度伺服转台、雷达天线、火炮和无线电望远镜的定位跟踪、精密数控机床以及高精度位置检测系统中。在使用过程中，往往需要圆感应同步器和导电滑环配合使用，圆感应同步器和导电滑环作为两个单独的单位分别安装在旋转机构上，占用的安装空间较大，且圆感应同步器的定子和转子出线容易与导电滑环的定子和转子出线相干涉。因此，如何解决圆感应同步器和导电滑环的安装显得尤为重要。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种能降低圆感应同步器的安装难度、安装简便、出线简单、激磁信号之间相互干扰较小的带测角功能的电传输装置，它是将圆感应同步器集成在导电滑环的内部，利用导电滑环的相对旋转来实现圆感应同步器的相对旋转，从而实现普通功率、电信号的传输和高精度的角度测量。

本发明的第一个目的在于提供一种带测角功能的电传输装置的制备方法。

本发明的第一个目的是这样实现的：

一种带高精度测角功能的电传输装置，包括导电滑环转子、导电滑环定子、导电滑环左轴承、导电滑环右轴承、电刷组件和环片，在导电滑环转子和导电滑环定子之间套有导电滑环左轴承和导电滑环右轴承，使得套在导电滑环定子中的导电滑环转子能相对于导电滑环定子进行转动，在导电滑环转子的外侧壁上设有若干片呈均匀排列的环片，带电刷丝的电刷组件通过电刷组件螺钉安装在导电滑环定子的外侧壁上，电刷组件中的电刷丝与环片滑动接触，特征是：还包括圆感应同步器定子和圆感应同步器转子，平板状的圆感应同步器转子通过转子螺钉安装在导电滑环转子左端的转子翼板上，使得圆感应同步器转子与导电滑环转子固定在一起，圆感应同步器转子能与导电滑环转子一起转动；在导电滑环定子左端的定子翼板中间设有定子凹槽，平板状的圆感应同步器定子嵌入到定子凹槽中，并通过定子螺钉安装在导电滑环定子的定子翼板上，使得圆感应同步器定子与导电滑环定子固定在一起；圆感应同步器定子的激磁信号线与导电滑环定子引线相连接，圆感应同步器转子的激磁信号线与导电滑环转子引线相连接。

圆感应同步器定子的外端面与定子翼板的外端面平齐。

本发明的第二个目的是这样实现的：

一种带测角功能的电传输装置的制备方法，特征是：具体步骤如下：

A、圆感应同步器转子的制备：

圆感应同步器转子的基材为铝材，通过车加工和铣加工完成圆感应同步器转子的外形加工，在圆感应同步器转子的基板的外圆、内孔和两端面均留半精加工余量，经过尺寸稳定性处理之后进行圆感应同步器转子的浇注和铜皮粘结；

铜皮粘结完成后，进行圆感应同步器转子的刻线，外通道刻线时，将圆感应同步器转子放置在高精度的齿盘上进行分度，用锯片铣刀铣出，内通道刻线则通过加工中心铣出；

为保证圆感应同步器转子的安装和信号传输的可靠性，通过研磨的方式研磨圆感应同步器转子的两个端面，使得两个端面之间的平行度不大于0.005mm，同时设计铜皮粘结工装，使得铜皮与圆感应同步器转子的端面之间的平行度不大于0.005mm；

B、圆感应同步器定子的制备

圆感应同步器定子的基材为铝材，通过车加工和铣加工完成圆感应同步器定子的外形加工，在圆感应同步器定子的基板的外圆、内孔和两端面均留半精加工余量，经过尺寸稳定性处理之后进行圆感应同步器定子的浇注和铜皮粘结；

铜皮粘结完成后，进行圆感应同步器定子的刻线，外通道刻线时，将圆感应同步器定子放置在高精度的齿盘上进行分度，用锯片铣刀铣出，内通道刻线则通过加工中心铣出；

为保证圆感应同步器定子的安装和信号传输的可靠性，通过研磨方式研磨圆感应同步器定子的两个端面，使得两个端面之间的平行度不大于0.005mm，同时设计铜皮粘结工装，使得铜皮与圆感应同步器定子的端面之间的平行度不大于0.005mm；

C、导电滑环转子的制备：

导电滑环转子由基材为铝的中心轴、基材为黄铜的环片和环氧树脂胶组成，将环片按照顺序套在中心轴上，在中心轴的中心灌入环氧树脂胶，待环氧树脂胶固定后在环片的表面加工“V”型槽；

为了保证与圆感应同步器的安装精度，在导电滑环转子制备完成后，精加工导电滑环转子的配合面，使得配合面与圆周面的垂直度不大于0.005mm，表面光洁度不大于0.04；

D、导电滑环定子的制备

导电滑环定子的基材为铝，通过车加工和铣加工完成导电滑环定子的外形加工，为保证导电滑环定子的耐腐蚀性，在导电滑环定子的表面进行本色导电氧化处理；

为了保证与圆感应同步器的安装精度，在导电滑环定子的本色导电氧化处理完成后，精加工导电滑环定子的配合面，使得配合面与圆周面的垂直度不大于0.005mm，表面光洁度不大于0.04；

E、电刷组件的制备：

将电刷组件的电刷丝按常规方法安装在电刷定位板上，进行电刷丝的压力角度调试，调试完成后，在电刷丝在电刷定位板出丝的位置点胶固定电刷丝，同时，将导电滑环定子引线的一线端焊接在电刷丝上，在电刷定位板的顶部涂胶，进行高温时效，消除电刷丝应力；

F、环片的制备

在环片的圆周面上加工1个75°的“V”形槽，槽深为0.5mm，“V”形槽的表面粗糙度为小于0.2；然后电镀，在环片的表面一次电镀钯镍Pd-Ni，厚度为7μm，硬度为360Hv，电镀后，对“V”形槽的表面进行抛光处理，提高环槽表面的粗糙度小于0.2；

G、带高精度测角功能的电传输装置的制备：

先将圆感应同步器定子嵌入到定子凹槽中，再通过定子螺钉与导电滑环定子相连接，圆感应同步器转子通过转子螺钉与导电滑环转子相连接，圆感应同步器定子的激磁信号线与导电滑环定子引线相连接，圆感应同步器转子的激磁信号线与导电滑环转子引线相连接，通过导电滑环左轴承和导电滑环右轴承支撑的带高精度测角功能的电传输装置便能实现激磁信号、普通功率和电信号的传输。

本发明是将圆感应同步器集成在导电滑环的内部，利用导电滑环的相对旋转来实现圆感应同步器的相对旋转，从而实现普通功率、电信号的传输和高精度角度测量。本发明具有如下优点：

1、将圆感应同步器安装在导电滑环的内部，使圆感应同步器与导电滑环有机地结合在一起，圆感应同步器在装配时不再需要单独的装配空间，可以节省整机的安装空间，圆感应同步器安装也很简便；

2、将圆感应同步器安装在导电滑环的内部，可以提高圆感应同步器定子和圆感应同步器转子的安装精度，提高测角信号传输的可靠性；

3、将圆感应同步器安装在导电滑环的内部，圆感应同步器装配时不再需要单独装配，可以降低圆感应同步器的安装难度；

4、将圆感应同步器定子的激磁信号线与导电滑环定子引线相连、圆感应同步器转子的激磁信号线与导电滑环转子引线相连，圆感应同步器转子和圆感应同步器定子的激磁信号线不再单独引线，出线变简单了，因而能有效地防止圆感应同步器的激磁信号线与整机结构干涉，激磁信号之间相互干扰较小。

在目前国内尚无带测角功能的电传输装置的情况下，申请人在进行了大量工艺试验摸索和研究的基础上，首创了将圆感应同步器嵌套在导电滑环内部，发明了带测角功能的导电滑环，成功地实现了在导电滑环中测角功能实现，从而填补了国内空白。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

其中：101－圆感应同步器定子；102－圆感应同步器转子；103－导电滑环左轴承；104－导电滑环转子；105－导电滑环定子；106－导电滑环右轴承；107－定子螺钉；108－转子螺钉；109－电刷组件；110－环片；111－电刷组件螺钉；112－转子翼板；113－定子凹槽；114－定子翼板。

具体实施方式

下面结合实例并对照附图对本发明作进一步详细说明。

一种带高精度测角功能的电传输装置，包括圆感应同步器定子101、圆感应同步器转子102、导电滑环左轴承103、导电滑环转子104、导电滑环定子105、导电滑环右轴承106、电刷组件109和环片110，在导电滑环转子104和导电滑环定子105之间套有导电滑环左轴承103和导电滑环右轴承106，使得套在导电滑环定子105中的导电滑环转子104能相对于导电滑环定子105进行转动，在导电滑环转子104的外侧壁上设有若干片呈均匀排列的环片110，带电刷丝的电刷组件109通过电刷组件螺钉111安装在导电滑环定子105的外侧壁上，电刷组件109中的电刷丝与环片110滑动接触，平板状的圆感应同步器转子102通过转子螺钉108安装在导电滑环转子104左端的转子翼板112上，使得圆感应同步器转子102与导电滑环转子104固定在一起，圆感应同步器转子102能与导电滑环转子104一起转动；在导电滑环定子105左端的定子翼板114中间设有定子凹槽113，平板状的圆感应同步器定子101嵌入到定子凹槽113中，并通过定子螺钉107安装在导电滑环定子105的定子翼板114上，使得圆感应同步器定子101与导电滑环定子105固定在一起；圆感应同步器定子101的激磁信号线与导电滑环定子105上的电刷组件109的定子引线相连接，圆感应同步器转子102的激磁信号线与导电滑环转子104上的环片110的转子引线相连接。

圆感应同步器定子101的外端面与定子翼板114的外端面平齐。

客户整机使用时，机械接口上，只需要将导电滑环定子105与客户整机的定子相固定，导线滑环转子104与客户整机的转子相固定；电性能接口上，圆感应同步器转子和圆感应同步器定子的激磁信号线不再单独出线，而是分别与导电滑环定子引线、转子引线相连接，只需要将相对应的电气接口与客户整机电气接口相连接，便能实现激磁信号及普通功率和电信号的传输。

启动客户整机后，带测角功能的电传输装置通过导电滑环左轴承103和导电滑环右轴承106，实现相对旋转运动。

一种带测角功能的电传输装置的制备方法，特征是：具体步骤如下：

A、圆感应同步器转子102的制备：

圆感应同步器转子102的基材为铝材，通过车加工和铣加工完成圆感应同步器转子102的外形加工，在圆感应同步器转子102的基板的外圆、内孔和两端面均留半精加工余量，经过尺寸稳定性处理之后进行圆感应同步器转子的浇注和铜皮粘结；

铜皮粘结完成后，进行圆感应同步器转子102的刻线，外通道刻线时，将圆感应同步器转子放置在高精度的齿盘上进行分度，用锯片铣刀铣出，内通道刻线则通过加工中心铣出；

为保证圆感应同步器转子102的安装和信号传输的可靠性，通过研磨的方式研磨圆感应同步器转子102的两个端面，使得两个端面之间的平行度不大于0.005mm，同时设计铜皮粘结工装，使得铜皮与圆感应同步器转子102的端面之间的平行度不大于0.005mm；

B、圆感应同步器定子101的制备

圆感应同步器定子101的基材为铝材，通过车加工和铣加工完成圆感应同步器定子101的外形加工，在圆感应同步器定子101的基板的外圆、内孔和两端面均留半精加工余量，经过尺寸稳定性处理之后进行圆感应同步器定子101的浇注和铜皮粘结；

铜皮粘结完成后，进行圆感应同步器定子101的刻线，外通道刻线时，将圆感应同步器定子放置在高精度的齿盘上进行分度，用锯片铣刀铣出，内通道刻线则通过加工中心铣出；

为保证圆感应同步器定子101的安装和信号传输的可靠性，通过研磨方式研磨圆感应同步器定子101的两个端面，使得两个端面之间的平行度不大于0.005mm，同时设计铜皮粘结工装，使得铜皮与圆感应同步器定子101的端面之间的平行度不大于0.005mm；

C、导电滑环转子104的制备：

导电滑环转子104由基材为铝的中心轴、基材为黄铜的环片110和环氧树脂胶组成，将环片110按照顺序套在中心轴上，在中心轴的中心灌入环氧树脂胶，待环氧树脂胶固定后在环片110的表面加工“V”型槽；

为了保证与圆感应同步器的安装精度，在导电滑环转子104制备完成后，精加工导电滑环转子104的配合面，使得配合面与圆周面的垂直度不大于0.005mm，表面光洁度不大于0.04；

D、导电滑环定子105的制备

导电滑环定子105的基材为铝，通过车加工和铣加工完成导电滑环定子105的外形加工，为保证导电滑环定子105的耐腐蚀性，在导电滑环定子105的表面进行本色导电氧化处理；

为了保证与圆感应同步器的安装精度，在导电滑环定子105的本色导电氧化处理完成后，精加工导电滑环定子105的配合面，使得配合面与圆周面的垂直度不大于0.005mm，表面光洁度不大于0.04；

E、电刷组件109的制备：

将电刷组件109的电刷丝按常规方法安装在电刷定位板上，进行电刷丝的压力角度调试，调试完成后，在电刷丝在电刷定位板出丝的位置点胶固定电刷丝，同时，将导电滑环定子引线的一线端焊接在电刷丝上，在电刷定位板的顶部涂胶，进行高温时效，消除电刷丝应力；

F、环片110的制备

在环片110的圆周面上加工1个75°的“V”形槽，槽深为0.5mm，“V”形槽的表面粗糙度为小于0.2；然后电镀，在环片110的表面一次电镀钯镍Pd-Ni，厚度为7μm，硬度为360Hv，电镀后，对“V”形槽的表面进行抛光处理，提高环槽表面的粗糙度小于0.2；

G、带高精度测角功能的电传输装置的制备：

先将圆感应同步器定子101嵌入到定子凹槽113中，再通过定子螺钉107与导电滑环定子105相连接，圆感应同步器转子102通过转子螺钉108与导电滑环转子104相连接，圆感应同步器定子101的激磁信号线与导电滑环定子105上的电刷组件109的定子引线相连接，圆感应同步器转子102的激磁信号线与导电滑环转子104上的环片110的转子引线相连接，通过导电滑环左轴承103和导电滑环右轴承106支撑的带高精度测角功能的电传输装置便能实现激磁信号、普通功率和电信号的传输。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。