目前高速滑環(huán)引電器主要應用在航空航天領域,但是在使用過程中,仍然存在很多的問題,例如轉速高、溫度高、信號通路多等。由于其復雜惡劣的環(huán)境要求,需要產品在機電匹配設計、信號傳輸、抗干擾、適用性和壽命方面具有更好的性能,這就對高速滑環(huán)引電器的結構設計提出了更高的要求,具體如下:
一、對引電器的接觸線速度的要求。由于高速滑環(huán)的轉動部分與發(fā)動機的轉子同步旋轉,所以引電器的接觸線速度為轉子的較大工作轉速與導電環(huán)半徑的乘積。然而當前所測量的發(fā)動機轉子轉可以達到每分鐘幾萬轉,這使得高速滑環(huán)引電器的接觸線速度超高,但是當接觸線速度過大時,會加速導電環(huán)刷的磨損,增加摩擦熱值。因此,為了減少導電環(huán)刷線的摩擦損失和發(fā)熱,就必須盡量降低接觸線速度。例如通過在轉子旋轉速度不變的前提下,盡量減小導電環(huán)的徑向尺寸和接觸面積。同時,提供高效的冷卻系統,以對高速滑環(huán)導電環(huán)形刷子的接觸摩擦部分進行有效的冷卻。
二、對高速滑環(huán)信息傳輸的質量要求。在滑環(huán)引電器工作期間,導電環(huán)與電刷線之間有著高速的摩擦,為了保證高速滑環(huán)引電器的正常運行,其電刷材料必須滿足較高的導電性、導熱性以及耐磨性等要求。而導電環(huán)的材料作為滑環(huán)摩擦的配合材料,在選擇時,要考慮到兩者 材料的綜合性能,從而使其接觸電阻較小以及傳輸信號的信噪比較低。另外,由于高速滑環(huán)的導電環(huán)與電刷需要使用冷卻液冷卻,所以,兩者配合材料必須具有抗氧化和耐腐蝕的特性,并且冷卻液的選擇必須具有足夠發(fā)電絕緣特性,來防止傳輸的信號產生干擾。
三、轉動轉子動力學的要求。高速滑環(huán)的轉動轉子處于高轉速運行的狀態(tài),為了避免轉子的動態(tài)機械振動,提高轉子的剛性,可以采用足夠多的制定,減少支點的跨度,從而使得設計的轉子為剛性轉子。由于高速滑環(huán)的線速度受到不能過高的現在,所以,我們在設計時,需要將轉子的徑向直徑盡可能的小。另外,為了提高轉子的剛性,其軸向尺寸也要盡量縮短。在高速滑環(huán)引電器需要達到足夠多傳輸路徑數目的條件條件下,必須盡可能的減小導電環(huán)的厚度,以滿足在有限的軸向空間內,安裝足夠多數目的導電環(huán)。