Qu'est-ce qu'une bague collectrice ?
Une bague collectrice est un dispositif électromécanique qui, en combinaison avec des balais, permet la transmission de puissance et de signaux électriques d'une structure fixe à une structure tournante. Également appelée joint électrique rotatif, collecteur ou pivot électrique, une bague collectrice peut être utilisée dans tout système électromécanique qui nécessite une rotation sans restriction, intermittente ou continue tout en transmettant des signaux et/ou des données de puissance, analogiques, numériques ou RF. Il peut améliorer les performances mécaniques, simplifier le fonctionnement du système et éliminer les fils sujets aux dommages qui pendent des articulations mobiles.
Alors que l'objectif principal de la bague collectrice est de transmettre la puissance et les signaux électriques, les dimensions physiques, l'environnement de fonctionnement, les vitesses de rotation et les contraintes économiques affectent souvent le type d'emballage qui doit être utilisé.
Les exigences du client et les objectifs de coût sont des éléments critiques dans la conduite des décisions qui conduisent au développement d'une conception de bague collectrice réussie. Les quatre éléments clés sont :
■ spécifications électriques
■ conditionnement mécanique
■ environnement d'exploitation
■ coût
Spécifications électriques
Les bagues collectrices sont utilisées pour transmettre la puissance, les signaux analogiques, RF et les données via une unité rotative. Le nombre de circuits, les types de signaux et les exigences d'immunité au bruit électrique du système jouent un rôle important dans la détermination des contraintes de conception physiques imposées à la conception des bagues collectrices. Les circuits à haute puissance, par exemple, nécessitent des chemins conducteurs plus grands et un espacement plus important entre les chemins pour augmenter la rigidité diélectrique. Les circuits analogiques et de données, bien que physiquement plus étroits que les circuits d'alimentation, doivent également être conçus avec soin pour minimiser les effets de diaphonie ou d'interférence entre les chemins de signaux. Pour les applications à faible vitesse et à faible courant, un système de contact brosse/bague or sur or peut être utilisé. Cette combinaison produit les configurations d'emballage les plus petites, comme le montrent les bagues collectrices pour capsules compactes AOOD. Pour des besoins de vitesse et de courant plus élevés, l'incorporation de brosses en graphite d'argent composite et d'anneaux en argent est utilisée. Ces assemblages nécessitent normalement des tailles d'emballage plus grandes et sont illustrés sous les bagues collectrices à alésage traversant. En utilisant l'une ou l'autre méthode, la plupart des circuits à bague collectrice présentent des changements de résistance de contact dynamique d'environ 10 milliohms.
Emballage mécanique
Les considérations d'emballage dans la conception d'une bague collectrice ne sont souvent pas aussi simples que les exigences électriques. De nombreuses conceptions de bagues collectrices nécessitent un câblage et un arbre d'installation ou des supports pour passer à travers la bague collectrice. Ces exigences dictent souvent les dimensions du diamètre intérieur de l'unité. AOOD propose une variété d'assemblages de bagues collectrices à alésage traversant. D'autres conceptions nécessitent qu'une bague collectrice soit extrêmement petite du point de vue du diamètre ou du point de vue de la hauteur. Dans d'autres cas, l'espace disponible pour la bague collectrice est limité, ce qui nécessite que les composants de la bague collectrice soient fournis séparément, ou que la bague collectrice soit intégrée à un moteur, un capteur de position, un joint rotatif à fibre optique ou un joint rotatif RF dans un boîtier intégré . Basé sur des technologies de bague collectrice sophistiquées, AOOD permet de répondre à toutes ces exigences complexes dans un système de bague collectrice compact et complet.
Environnement d'exploitation
L'environnement dans lequel la bague collectrice doit fonctionner a une influence sur la conception de la bague collectrice de plusieurs manières. La vitesse de rotation, la température, la pression, l'humidité, les chocs et les vibrations et l'exposition à des matériaux corrosifs ont un impact sur la sélection des roulements, la sélection des matériaux extérieurs, les supports de bride et même les choix de câblage. Comme pratique standard, AOOD utilise un boîtier en aluminium léger pour sa bague collectrice emballée. Le boîtier en acier inoxydable est plus lourd, mais il est nécessaire pour les environnements marins, sous-marins, corrosifs et autres environnements difficiles.
Comment spécifier une bague collectrice
Les bagues collectrices font toujours partie d'un mécanisme plus large nécessitant de faire passer des circuits d'alimentation électrique et de signal spécifiques à travers une surface rotative. Le mécanisme dont fait partie la bague collectrice fonctionne dans un environnement tel qu'un avion ou un système d'antenne radar. Par conséquent, pour créer une conception de bague collectrice qui réussira dans son application, trois critères doivent être satisfaits :
1. Dimensions physiques, y compris la disposition des fixations et les dispositifs de déviation
2. Description des circuits requis, y compris le courant et la tension maximum
3. Environnement d'exploitation, y compris la température, l'humidité, les exigences en matière de brouillard salin, les chocs, les vibrations
Les exigences plus détaillées concernant les bagues collectrices comprennent :
■ Résistance maximale entre rotor et stator
■ Isolement entre circuits
■ Isolation des sources EMI à l'extérieur du boîtier de bague collectrice
■ Couple de démarrage et de fonctionnement
■ Poids
■ Descriptions des circuits de données
Les caractéristiques supplémentaires communes qui peuvent être incorporées dans un ensemble de bague collectrice comprennent :
■ Connecteurs
■ Résolveur
■ Encodeur
■ Raccords tournants fluides
■ Raccords tournants coaxiaux
■ Joints rotatifs à fibre optique
AOOD vous aidera à spécifier vos besoins en bague collectrice et à sélectionner le modèle optimal pour vos exigences de conception.