集电器的种类及结构

集电器的种类及结构

        类型
        集电器的种类很多，测试中常用的有：拉线式、刷式和感应式等，前两种为接触式集电器，后者为非接触式集电器。
        拉线收集器
        拉线集电器的结构原理
        胶木内圈2固定在圆轴1上，其凹槽内镶嵌有集电环3，轴上装有应变片相连接；这样，电信号从集电环3、拉线4、绝缘板5、端子6输出到测量仪。拉线4由弹簧7拉紧，保证与被测件接触良好。集电环。
        这种收集器适用于低线速度（≤4m/s）和短运行时间。其优点是结构简单，工艺要求低，接触可靠，但磨损大，寿命低。
        刷式集电器
        刷式集电器可分为径向刷式和端刷式。径向刷式利用集电环的圆周面与电刷接触，而端刷式则利用集电环的侧面与电刷接触。结构原理如右图所示。集电器内圈1固定在待测转轴上。其上有三个（适用于半桥测量）或四个（适用于全桥测量）集电环3，它们与内环之间相互绝缘并与附在轴上的应变片相连一条电线。外壳上固定有相互绝缘的电刷2，电刷用弹簧4压在集电环上，同时每根电刷上都有引出线。这样，转轴上的电信号通过集电环与电刷的接触传递到测量仪表上。
        径向刷式集电器结构简单，使用方便，但接触电阻不稳定，只适用于低速和精度要求不高的场合。端面刷式集电器采用侧面接触，接触电阻比较稳定，适用于高速、高精度要求的场合。
        设计集电器时要注意以下几点：
         ①集电环和电刷的材料要选择合适，保证接触电阻小，摩擦系数小。对于一般集电器，集电环可用铜制成，电刷可用石墨铜合金制成。对于测量精度高的集电器，集电环*好使用纯银或蒙乃尔合金，电刷*好使用石墨银合金。
         ②各收藏环上电刷的数量会影响接触电阻的大小和稳定性。电刷太少，工作不可靠，电刷太多，集电器结构复杂。一般以2～4支刷子对称排列为宜。
         ③电刷与集电环的接触压力也影响接触电阻的大小和稳定性。压力过小，接触电阻大，不稳定。如果压力过小，会引起磨损和发热，降低使用寿命。一般压力在60～80之间为宜。
         ④同一集电环上各电刷的压缩弹簧应具有不同的固有频率，以保证多个电刷不会同时弹起，并在强烈振动时保持良好的接触。
        感应集电器
        电感式集电器又称旋转变压器或非接触式集电器。其工作原理是利用电磁感应将旋转部分的被测电信号传输到固定部分，消除各种接触点，因此不存在接触电阻等问题。该集电器的电气原理图和结构如右图所示。安装在被测轴上的四个应变片连接全桥电路；应变片的电桥电压通过输入变压器接到电桥的输入端A、C，电桥的输出信号通过输出端B、D输出变压器输出。变压器的次级绕组和变压器的初级绕组固定在集电器的内套l上与被测轴一起转动。变压器的初级绕组和变压器的次级绕组固定在不旋转的外壳2上。变压器线圈的绕组放置在由工业纯铁制成的磁路环5、6、7和8中，线圈由漆包线绕制。两台变压器之间有非磁性材料制成的屏蔽环3、4，其作用是防止两台变压器相互干扰。套筒1和外壳2也由非磁性材料制成。
        产品结构
        集热器是调心机、旋转变压器等产品的关键部件之一。按结构分为一体式集热器和组装式集热器两种。 1960年代以前，由于引线耐热性不足（塑压工艺应在150-200℃以上）等原因，主要采用组装式集电器。这种结构的集电器是由绝缘套、绝缘片、银合金环与导电片焊接而成。各部分单独加工和塑压，然后用乙缩醛干胶或电木漆组装粘合。绝缘垫片通常由布层压橡胶木冲压而成，绝缘套管通常由酚醛压制塑料制成。
        近年来，随着新型绝缘材料的不断涌现，新的塑压工艺和新技术的不断采用，塑压过程中耐高温的引线也得到了解决，如聚四氟乙烯绝缘线的使用。这样就可以直接用塑料将导电环和引线压成一个整体，形成一个整体或集电器结构。右图为20基旋转变压器的集电器。
        这种结构零件少，一次性塑料压缩成型，生产效率高。预制集电器在新产品中已不多见。
        下面简单介绍一下积分收集器。
        对于整体式集电器，使用一段时间的热固性塑料成型结构和塑料压制方法。问题是容易产生断线、相间或对地短路，合格率不高，生产效率低。现在多采用热塑性增强聚酯材料，采用注塑工艺方法，应用效果良好。
        一体式集电器的主要技术要求包括：
         (1)具有足够的机械强度，在塑料绝缘层较薄的情况下，可以保证在加工和组装过程中不会断裂。
         (2)具有较高的电绝缘性能。它在正常条件下或潮湿的热带条件下可以具有更高的绝缘电阻。
         (3) 集电器内有许多嵌件和引线，因此设计的整体结构和尺寸应适合注塑工艺。压塑后不允许脱焊和断线。
         (4)选用的塑料具有良好的耐热性，保证集电器在所需高温条件下的尺寸稳定性。
        可以看出，集电器是一种体积小、引线和插件（导电环）较多、电气和机械性能要求较高的元件。