công nghệ ingiant|công nghiệp mới|Tháng 1 8.2025
1. Tổng quan về vòng trượt dẫn điện
1.1 Định nghĩa
Vòng trượt dẫn, còn được gọi là vòng thu, giao diện điện quay, vòng trượt, vòng thu, v.v., là các thành phần cơ điện chính nhận ra việc truyền năng lượng điện và tín hiệu giữa hai cơ chế tương đối quay. Trong nhiều lĩnh vực, khi thiết bị có chuyển động quay và cần duy trì việc truyền năng lượng và tín hiệu ổn định, các vòng trượt dẫn điện trở thành một thành phần không thể thiếu. Nó phá vỡ những hạn chế của các kết nối dây truyền thống trong các kịch bản xoay, cho phép thiết bị xoay 360 độ mà không bị hạn chế, tránh các vấn đề như vướng víu và xoắn. Nó được sử dụng rộng rãi trong hàng không vũ trụ, tự động hóa công nghiệp, thiết bị y tế, phát điện gió, giám sát an ninh, robot và các ngành công nghiệp khác, cung cấp một sự đảm bảo vững chắc cho các hệ thống điện cơ phức tạp khác nhau để đạt được chuyển động quay đa chức năng, chính xác cao và liên tục. Nó có thể được gọi là "trung tâm thần kinh" của các thiết bị thông minh cao cấp hiện đại.
1.2 Nguyên tắc làm việc
Nguyên tắc làm việc cốt lõi của vòng trượt dẫn điện dựa trên công nghệ truyền và kết nối quay hiện tại. Nó chủ yếu bao gồm hai phần: bàn chải dẫn điện và vòng trượt. Phần vòng trượt được cài đặt trên trục quay và xoay với trục, trong khi bàn chải dẫn điện được cố định trong phần đứng yên và tiếp xúc gần với vòng trượt. Khi dòng điện hoặc tín hiệu cần được truyền giữa các bộ phận quay và các bộ phận cố định, kết nối điện ổn định được hình thành thông qua tiếp xúc trượt giữa bàn chải dẫn điện và vòng trượt để xây dựng một vòng lặp hiện tại. Khi thiết bị quay, vòng trượt tiếp tục quay và điểm tiếp xúc giữa bàn chải dẫn điện và vòng trượt tiếp tục thay đổi. Tuy nhiên, do áp suất đàn hồi của bàn chải và thiết kế kết cấu hợp lý, cả hai luôn duy trì tiếp xúc tốt, đảm bảo rằng năng lượng điện, tín hiệu điều khiển, tín hiệu dữ liệu, v.v. Tương tác của cơ thể quay trong quá trình di chuyển.
1.3 Thành phần cấu trúc
Cấu trúc của vòng trượt dẫn chủ yếu bao gồm các thành phần chính như vòng trượt, bàn chải dẫn điện, stator và cánh quạt. Các vòng trượt thường được làm bằng các vật liệu có tính chất dẫn tuyệt vời, chẳng hạn như các hợp kim kim loại quý như đồng, bạc và vàng, không chỉ đảm bảo khả năng điện trở thấp và dòng điện hiệu quả cao, mà còn có khả năng chống mài mòn và chống ăn mòn tốt với đối thủ với ma sát xoay dài hạn và môi trường làm việc phức tạp. Bàn chải dẫn điện chủ yếu được làm bằng hợp kim kim loại quý hoặc than chì và các vật liệu khác có độ dẫn tốt và tự bôi trơn. Chúng ở trong một hình dạng cụ thể (chẳng hạn như loại "II") và được tiếp xúc gấp đôi với rãnh vòng của vòng trượt. Với sự trợ giúp của áp suất đàn hồi của bàn chải, chúng phù hợp với vòng trượt chặt chẽ để đạt được sự truyền chính xác các tín hiệu và dòng điện. Stato là phần đứng yên, kết nối năng lượng cấu trúc cố định của thiết bị và cung cấp hỗ trợ ổn định cho bàn chải dẫn điện; Rôto là phần quay, được kết nối với cấu trúc xoay của thiết bị và xoay đồng bộ với nó, điều khiển vòng trượt để xoay. Ngoài ra, nó cũng bao gồm các thành phần phụ trợ như vật liệu cách điện, vật liệu dính, giá đỡ kết hợp, vòng bi chính xác và vỏ bụi. Vật liệu cách điện được sử dụng để cô lập các đường dẫn dẫn khác nhau để ngăn chặn các mạch ngắn; Vật liệu dính đảm bảo sự kết hợp ổn định giữa các thành phần; Giá đỡ kết hợp mang các thành phần khác nhau để đảm bảo sức mạnh cấu trúc tổng thể; Vòng bi chính xác làm giảm khả năng chống ma sát quay và cải thiện độ chính xác và độ mịn; Bụi bao gồm chặn bụi, độ ẩm và các tạp chất khác khỏi xâm chiếm và bảo vệ các thành phần chính xác bên trong. Mỗi phần bổ sung cho nhau để đảm bảo hoạt động ổn định và đáng tin cậy của vòng trượt dẫn điện.
2. Ưu điểm và đặc điểm của vòng trượt dẫn điện
2.1 Độ tin cậy truyền tải điện
Trong điều kiện quay liên tục của thiết bị, vòng trượt dẫn thể hiện sự ổn định truyền tải tuyệt vời. So với phương pháp kết nối dây truyền thống, khi các bộ phận thiết bị xoay, dây thông thường rất dễ bị vướng và bị xoắn, điều này sẽ gây ra thiệt hại đường dây và phá vỡ mạch, làm gián đoạn truyền điện và ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động của thiết bị. Vòng trượt dẫn điện xây dựng một đường dẫn dòng điện đáng tin cậy thông qua tiếp xúc trượt chính xác giữa bàn chải và vòng trượt, có thể đảm bảo nguồn cung cấp liên tục và ổn định của dòng điện cho dù thiết bị có quay như thế nào. Ví dụ, trong một tuabin gió, các lưỡi dao quay ở tốc độ cao với gió và tốc độ có thể đạt hơn mười vòng quay mỗi phút hoặc thậm chí cao hơn. Máy phát điện cần liên tục chuyển đổi năng lượng gió thành năng lượng điện và truyền nó đến lưới điện. Vòng trượt dẫn điện được lắp đặt trong cabin có khả năng truyền điện ổn định để đảm bảo rằng trong vòng quay dài hạn và không bị gián đoạn của lưỡi dao, năng lượng điện được truyền trơn tru từ đầu rôto máy phát xoay đến stator đứng yên và lưới điện bên ngoài , tránh các gián đoạn phát điện gây ra bởi các vấn đề về đường dây, cải thiện đáng kể độ tin cậy và hiệu quả phát điện của hệ thống phát điện gió và đặt nền tảng cho việc cung cấp năng lượng sạch liên tục.
2.2 Thiết kế nhỏ gọn và cài đặt thuận tiện
Vòng trượt dẫn có thiết kế cấu trúc tinh vi và nhỏ gọn, và có những lợi thế đáng kể trong việc sử dụng không gian. Khi thiết bị hiện đại phát triển hướng tới thu nhỏ và tích hợp, không gian bên trong ngày càng trở nên quý giá. Các kết nối dây phức tạp truyền thống chiếm rất nhiều không gian và cũng có thể gây ra các vấn đề nhiễu đường. Các vòng trượt dẫn điện tích hợp nhiều con đường dẫn điện vào một cấu trúc nhỏ gọn, làm giảm hiệu quả sự phức tạp của hệ thống dây điện bên trong của thiết bị. Lấy máy ảnh thông minh làm ví dụ. Họ cần xoay 360 độ để chụp ảnh và truyền tín hiệu video, kiểm soát tín hiệu và nguồn điện cùng một lúc. Nếu hệ thống dây thông thường được sử dụng, các đường sẽ lộn xộn và dễ dàng bị chặn ở các khớp xoay. Các vòng trượt dẫn vi mô tích hợp, thường chỉ có đường kính vài cm, có thể tích hợp truyền tín hiệu đa kênh. Khi camera xoay linh hoạt, các dòng đều đặn và dễ cài đặt. Nó có thể dễ dàng tích hợp vào vỏ máy ảnh hẹp, không chỉ đáp ứng các yêu cầu chức năng, mà còn làm cho thiết bị tổng thể trở nên đơn giản về ngoại hình và nhỏ gọn về kích thước. Thật dễ dàng để cài đặt và triển khai trong các kịch bản giám sát khác nhau, chẳng hạn như máy ảnh PTZ để giám sát bảo mật và camera toàn cảnh cho nhà thông minh. Tương tự, trong lĩnh vực máy bay không người lái, để đạt được các chức năng như điều chỉnh thái độ bay, truyền hình ảnh và cung cấp điện điều khiển chuyến bay, các vòng trượt dẫn điện Hiệu suất bay, và cải thiện tính di động và tích hợp chức năng của thiết bị.
2.3 Kháng hao mòn, khả năng chống ăn mòn và độ ổn định nhiệt độ cao
Đối mặt với môi trường làm việc phức tạp và khắc nghiệt, các vòng trượt dẫn điện có khả năng chịu đựng tuyệt vời với các vật liệu đặc biệt và sự khéo léo tinh tế. Về lựa chọn vật liệu, các vòng trượt chủ yếu được làm bằng hợp kim kim loại quý chống mài mòn và chống ăn mòn, như vàng, bạc, hợp kim bạch kim hoặc hợp kim đồng được xử lý đặc biệt. Các bàn chải được làm bằng vật liệu dựa trên than chì hoặc bàn chải kim loại quý với tự bôi trơn tốt để giảm hệ số ma sát và giảm hao mòn. Ở cấp độ quy trình sản xuất, gia công chính xác được sử dụng để đảm bảo rằng bàn chải và vòng trượt phù hợp chặt chẽ và tiếp xúc đều, và bề mặt được xử lý bằng lớp phủ đặc biệt hoặc mạ để tăng cường hiệu suất bảo vệ. Lấy ngành công nghiệp năng lượng gió làm ví dụ, tuabin gió ngoài khơi đang ở trong môi trường biển có sương mù cao, có độ ẩm cao trong một thời gian dài. Một lượng lớn muối và độ ẩm trong không khí là cực kỳ ăn mòn. Đồng thời, nhiệt độ trong trung tâm quạt và cabin dao động rất nhiều với hoạt động, và các bộ phận quay là trong ma sát liên tục. Trong các điều kiện làm việc khắc nghiệt như vậy, vòng trượt dẫn điện có thể chống lại sự ăn mòn và duy trì hiệu suất điện ổn định với vật liệu chất lượng cao và công nghệ bảo vệ, đảm bảo sức mạnh và tín hiệu ổn định và đáng tin cậy của quạt trong chu kỳ hoạt động kéo dài hàng thập kỷ, làm giảm đáng kể tần suất bảo trì và giảm chi phí vận hành. Một ví dụ khác là các thiết bị ngoại vi của lò luyện đá trong ngành luyện kim, chứa đầy nhiệt độ cao, bụi và khí axit và kiềm mạnh. Điện trở nhiệt độ cao và điện trở ăn mòn của vòng trượt dẫn cho phép nó hoạt động ổn định trong phân bố vật liệu quay, đo nhiệt độ và điều khiển các thiết bị của lò nhiệt độ cao, đảm bảo quá trình sản xuất trơn tru và liên tục, cải thiện độ bền chung của Thiết bị, và giảm thời gian ngừng hoạt động do các yếu tố môi trường, cung cấp hỗ trợ vững chắc cho hoạt động hiệu quả và ổn định của sản xuất công nghiệp.
3. Phân tích trường ứng dụng
3.1 Tự động hóa công nghiệp
3.1.1 robot và cánh tay robot
Trong quá trình tự động hóa công nghiệp, việc áp dụng rộng rãi robot và vũ khí robot đã trở thành động lực chính để cải thiện hiệu quả sản xuất và tối ưu hóa các quy trình sản xuất, và vòng trượt dẫn điện đóng vai trò không thể thiếu trong CNTT. Các khớp của robot và cánh tay robot là các nút chính để đạt được chuyển động linh hoạt. Các khớp này cần xoay và uốn cong liên tục để hoàn thành các nhiệm vụ hành động phức tạp và đa dạng, như nắm bắt, xử lý và lắp ráp. Vòng trượt dẫn được lắp đặt tại các khớp và có thể truyền công suất và tín hiệu điều khiển ổn định đến động cơ, cảm biến và các thành phần điều khiển khác nhau trong khi các khớp liên tục quay. Lấy ngành công nghiệp sản xuất ô tô làm ví dụ, trong dây chuyền sản xuất hàn ô tô, cánh tay robot cần phải hàn chính xác và nhanh chóng và lắp ráp các bộ phận khác nhau vào khung cơ thể. Vòng quay tần số cao của các khớp của nó đòi hỏi phải có sức mạnh và truyền tín hiệu không bị gián đoạn. Vòng trượt dẫn điện đảm bảo thực hiện trơn tru của cánh tay robot theo các chuỗi hành động phức tạp, đảm bảo tính ổn định và hiệu quả của quá trình hàn, cải thiện đáng kể mức độ tự động hóa và hiệu quả sản xuất sản xuất ô tô. Tương tự, trong ngành hậu cần và kho lưu trữ, robot được sử dụng để phân loại hàng hóa và sử dụng các vòng trượt dẫn điện để đạt được chuyển động khớp linh hoạt, xác định chính xác và lấy hàng hóa, thích ứng với các loại hàng hóa và bố cục lưu trữ khác nhau, tăng tốc doanh thu hậu cần và giảm chi phí lao động.
3.1.2 Thiết bị dây chuyền sản xuất
Trên các dây chuyền sản xuất công nghiệp, nhiều thiết bị chứa các bộ phận quay và các vòng trượt dẫn điện cung cấp hỗ trợ chính để duy trì hoạt động liên tục của dây chuyền sản xuất. Là một thiết bị phụ trợ xử lý phổ biến, bảng quay được sử dụng rộng rãi trong các dây chuyền sản xuất như đóng gói thực phẩm và sản xuất điện tử. Nó cần phải xoay liên tục để đạt được chế biến, thử nghiệm hoặc đóng gói nhiều mặt. Vòng trượt dẫn điện đảm bảo nguồn điện liên tục trong quá trình quay của bảng quay và truyền chính xác tín hiệu điều khiển đến đồ đạc, cảm biến phát hiện và các thành phần khác trên bảng để đảm bảo tính liên tục và độ chính xác của quy trình sản xuất. Ví dụ, trên dòng đóng gói thực phẩm, bảng xoay thúc đẩy sản phẩm hoàn thành việc làm đầy, niêm phong, ghi nhãn và các quy trình khác theo trình tự. Hiệu suất truyền ổn định của vòng trượt dẫn tránh thời gian ngừng hoạt động do cuộn dây hoặc gián đoạn tín hiệu, và cải thiện hiệu quả đóng gói và tỷ lệ trình độ sản phẩm. Các bộ phận xoay như con lăn và sprockets trong băng tải cũng là các kịch bản ứng dụng của vòng trượt dẫn. Nó đảm bảo việc truyền ổn định của động cơ lái, để các vật liệu của dây chuyền sản xuất có thể được truyền trơn tru, hợp tác với các thiết bị ngược dòng và hạ nguồn để vận hành, cải thiện nhịp điệu sản xuất tổng thể, cung cấp một sự đảm bảo vững chắc cho sản xuất công nghiệp quy mô lớn , và là một trong những thành phần cốt lõi để sản xuất hiện đại để đạt được sản xuất hiệu quả và ổn định.
3.2 Năng lượng và điện
3.2.1 Tua bin gió
Trong lĩnh vực phát điện gió, các vòng trượt dẫn điện là trung tâm chính để đảm bảo hoạt động ổn định và phát điện hiệu quả của các tuabin gió. Tua bin gió thường bao gồm các cánh quạt gió, nacelles, tháp và các bộ phận khác. Rôto gió thu được năng lượng gió và điều khiển máy phát điện trong Nacelle để quay và tạo ra điện. Trong số đó, có một chuyển động xoay tương đối giữa trung tâm tuabin gió và hộp, và vòng trượt dẫn được lắp đặt ở đây để thực hiện nhiệm vụ truyền tín hiệu và điều khiển tín hiệu. Một mặt, dòng điện xen kẽ được tạo bởi máy phát được truyền đến bộ chuyển đổi trong hộp thông qua vòng trượt, được chuyển đổi thành nguồn đáp ứng các yêu cầu kết nối lưới và sau đó được truyền đến lưới điện; Mặt khác, các tín hiệu lệnh khác nhau của hệ thống điều khiển, chẳng hạn như điều chỉnh độ bóng, điều khiển ngáp nacelle và các tín hiệu khác, được truyền chính xác đến bộ truyền động trong trung tâm để đảm bảo tuabin gió điều chỉnh trạng thái hoạt động của nó trong thời gian thực theo thời gian thực theo Thay đổi tốc độ gió và hướng gió. Theo dữ liệu của ngành, tốc độ lưỡi của một tuabin gió lớp Megawatt có thể đạt 10-20 vòng quay mỗi phút. Trong các điều kiện quay tốc độ cao như vậy, vòng trượt dẫn điện, với độ tin cậy tuyệt vời, đảm bảo rằng giờ sử dụng hàng năm của hệ thống năng lượng gió được tăng lên một cách hiệu quả và giảm tổn thất phát điện do sự cố truyền, có ý nghĩa lớn đối với Thúc đẩy kết nối lưới quy mô lớn của năng lượng sạch và hỗ trợ chuyển đổi cấu trúc năng lượng.
3.2.2 Tạo nhiệt và thủy điện
Trong các kịch bản tạo nhiệt và thủy điện, các vòng trượt dẫn điện cũng đóng một vai trò quan trọng. Máy tạo tuabin hơi nước lớn của một trạm điện nhiệt tạo ra điện bằng cách quay rôto của nó ở tốc độ cao. Vòng trượt dẫn được sử dụng để kết nối cuộn rôto động cơ với mạch tĩnh bên ngoài để đạt được đầu vào ổn định của dòng kích thích, thiết lập từ trường quay và đảm bảo phát điện bình thường của máy phát. Đồng thời, trong hệ thống điều khiển của các thiết bị phụ trợ như máy cấp than, máy thổi, quạt dự thảo và máy móc quay khác, vòng trượt dẫn truyền tín hiệu điều khiển, điều chỉnh chính xác các thông số vận hành thiết bị, đảm bảo hoạt động ổn định của việc cung cấp nhiên liệu, thông gió và tản nhiệt, và duy trì đầu ra hiệu quả của bộ máy phát. Về thế hệ thủy điện, người chạy tuabin quay ở tốc độ cao dưới tác động của dòng nước, thúc đẩy máy phát điện tạo ra điện. Vòng trượt dẫn được cài đặt trên trục chính của máy phát để đảm bảo truyền các tín hiệu điều khiển như đầu ra điện và điều chỉnh tốc độ và kích thích. Các loại trạm thủy điện, chẳng hạn như các trạm thủy điện thông thường và các trạm năng lượng lưu trữ được bơm, được trang bị các vòng trượt dẫn của các thông số kỹ thuật và hiệu suất khác nhau theo tốc độ tuabin và điều kiện vận hành, đáp ứng nhu cầu của các kịch bản tạo thủy điện đa dạng từ đầu thấp và lớn Dòng chảy đến đầu cao và dòng chảy nhỏ, đảm bảo nguồn cung cấp điện ổn định và tiêm một dòng năng lượng ổn định vào phát triển kinh tế và xã hội.
3.3 Bảo mật và giám sát thông minh
3.3.1 Máy ảnh thông minh
Trong lĩnh vực giám sát bảo mật thông minh, các máy ảnh thông minh cung cấp hỗ trợ cốt lõi cho việc giám sát toàn diện và không chết và các vòng trượt dẫn điện giúp họ vượt qua nguồn cung cấp nguồn quay và truyền dữ liệu. Máy ảnh thông minh thường cần xoay 360 độ để mở rộng trường giám sát và chụp ảnh theo mọi hướng. Điều này đòi hỏi trong quá trình xoay liên tục, nguồn cung cấp có thể ổn định để đảm bảo hoạt động bình thường của máy ảnh và các tín hiệu video độ phân giải cao và hướng dẫn điều khiển có thể được truyền trong thời gian thực. Các vòng trượt dẫn được tích hợp tại các khớp của chảo camera/độ nghiêng để đạt được truyền năng lượng, tín hiệu video và tín hiệu điều khiển đồng bộ, cho phép camera linh hoạt chuyển sang khu vực đích và cải thiện phạm vi giám sát và độ chính xác. Trong hệ thống giám sát giao thông đô thị, camera bóng thông minh tại ngã tư sử dụng các vòng trượt dẫn điện để nhanh chóng xoay để chụp lưu lượng giao thông và vi phạm, cung cấp hình ảnh thời gian thực để kiểm soát giao thông và xử lý tai nạn; Trong các cảnh giám sát an ninh của các công viên và cộng đồng, máy ảnh tuần tra môi trường xung quanh theo mọi hướng, phát hiện các tình huống bất thường kịp thời và đưa trở lại trung tâm giám sát, tăng cường khả năng cảnh báo bảo mật và duy trì hiệu quả an toàn và đặt hàng công cộng.
3.3.2 Hệ thống giám sát radar
Hệ thống giám sát radar vai các nhiệm vụ quan trọng trong các lĩnh vực phòng thủ quân sự, dự báo thời tiết, hàng không vũ trụ, v.v ... Vòng trượt dẫn điện đảm bảo sự xoay ăng ten của radar ổn định và liên tục để đạt được phát hiện chính xác. Trong lĩnh vực trinh sát quân sự, radar phòng không trên mặt đất, radar Shipborne, v.v ... cần liên tục xoay ăng-ten để tìm kiếm và theo dõi các mục tiêu trên không. Vòng trượt dẫn điện đảm bảo rằng radar được cung cấp ổn định với nguồn cho máy phát, máy thu và các thành phần lõi khác trong quá trình quét xoay. Đồng thời, tín hiệu tín hiệu và trạng thái thiết bị Echo Target được phát hiện được truyền chính xác đến Trung tâm xử lý tín hiệu, cung cấp trí thông minh thời gian thực cho lệnh chiến đấu và giúp bảo vệ bảo mật không phận. Về dự báo thời tiết, radar thời tiết truyền sóng điện từ đến khí quyển thông qua vòng quay của ăng -ten, nhận được tiếng vang phản xạ từ các mục tiêu khí tượng như hạt mưa và tinh thể băng và phân tích điều kiện thời tiết. Vòng trượt dẫn điện đảm bảo hoạt động liên tục của hệ thống radar, truyền dữ liệu được thu thập trong thời gian thực và hỗ trợ bộ phận khí tượng dự đoán chính xác sản xuất và cuộc sống trong các lĩnh vực khác nhau.
3.4 Thiết bị y tế
3.4.1 Thiết bị hình ảnh y tế
Trong lĩnh vực chẩn đoán y tế, thiết bị hình ảnh y tế là một trợ lý mạnh mẽ cho các bác sĩ để hiểu rõ hơn về các điều kiện nội bộ của cơ thể con người và chẩn đoán chính xác các bệnh. Các vòng trượt dẫn điện cung cấp các đảm bảo quan trọng cho hoạt động hiệu quả của các thiết bị này. Lấy CT (chụp cắt lớp vi tính) và thiết bị MRI (hình ảnh cộng hưởng từ) làm ví dụ, có các phần xoay bên trong. Khung quét của thiết bị CT cần xoay ở tốc độ cao để điều khiển ống tia X để xoay quanh bệnh nhân để thu thập dữ liệu hình ảnh chụp cắt lớp ở các góc khác nhau; Các nam châm, cuộn gradient và các thành phần khác của thiết bị MRI cũng xoay trong quá trình hình ảnh để tạo ra những thay đổi độ dốc từ trường chính xác. Các vòng trượt dẫn được lắp đặt tại các khớp quay để truyền điện ổn định để điều khiển các bộ phận quay để vận hành. Đồng thời, một lượng lớn dữ liệu hình ảnh được thu thập được truyền đến hệ thống xử lý máy tính trong thời gian thực để đảm bảo hình ảnh rõ ràng và chính xác, cung cấp cho bác sĩ cơ sở chẩn đoán đáng tin cậy. Theo phản hồi từ việc sử dụng thiết bị bệnh viện, các vòng trượt dẫn điện chất lượng cao làm giảm hiệu quả các tạo tác, gián đoạn tín hiệu và các vấn đề khác trong hoạt động của thiết bị hình ảnh, cải thiện độ chính xác chẩn đoán, đóng vai trò quan trọng trong sàng lọc bệnh sớm, đánh giá tình trạng và các liên kết khác và các liên kết khác và Bảo vệ sức khỏe của bệnh nhân.
3.4.2 Robot phẫu thuật
Là đại diện công nghệ tiên tiến của phẫu thuật xâm lấn tối thiểu hiện đại, robot phẫu thuật đang dần thay đổi mô hình phẫu thuật truyền thống. Nhẫn trượt dẫn cung cấp hỗ trợ cốt lõi cho việc thực hiện phẫu thuật chính xác và an toàn. Cánh tay robot của robot phẫu thuật mô phỏng các chuyển động của bác sĩ và thực hiện các hoạt động tinh tế trong một không gian phẫu thuật hẹp, như khâu vết thương, cắt và tách mô. Những cánh tay robot này cần phải xoay một cách linh hoạt với nhiều độ tự do. Các vòng trượt dẫn được lắp đặt tại các khớp để đảm bảo cung cấp điện liên tục, cho phép động cơ điều khiển cánh tay robot di chuyển chính xác, trong khi truyền tín hiệu phản hồi cảm biến, cho phép các bác sĩ nhận thức thông tin phản hồi lực của trang web phẫu thuật trong thời gian thực và nhận ra Hợp tác giữa người máy. Trong phẫu thuật thần kinh, robot phẫu thuật sử dụng hiệu suất ổn định của các vòng trượt dẫn điện để tiếp cận chính xác các tổn thương nhỏ trong não và giảm nguy cơ chấn thương phẫu thuật; Trong lĩnh vực phẫu thuật chỉnh hình, vũ khí robot hỗ trợ cấy ghép chân giả và sửa chữa các vị trí gãy xương, cải thiện độ chính xác và ổn định phẫu thuật, và thúc đẩy phẫu thuật xâm lấn tối thiểu để phát triển theo hướng chính xác và thông minh hơn sự hồi phục.
Iv. Tình trạng thị trường và xu hướng
4.1 Quy mô và tăng trưởng thị trường
Trong những năm gần đây, thị trường vòng trượt dẫn điện toàn cầu đã cho thấy một xu hướng tăng trưởng ổn định. Theo dữ liệu từ các tổ chức nghiên cứu thị trường có thẩm quyền, quy mô thị trường vòng trượt dẫn toàn cầu sẽ đạt khoảng 6,35 tỷ ru Tỷ lệ khoảng 4,0%. Về phân phối khu vực, khu vực châu Á-Thái Bình Dương chiếm thị phần lớn nhất toàn cầu, chiếm khoảng 48,4% vào năm 2023. Điều này chủ yếu là do sự phát triển mạnh mẽ của Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc và các quốc gia khác trong các lĩnh vực sản xuất, Ngành công nghiệp thông tin điện tử, năng lượng mới, v.v. và nhu cầu về vòng trượt dẫn điện tiếp tục mạnh. Trong số đó, Trung Quốc, với tư cách là cơ sở sản xuất lớn nhất thế giới, đã đưa động lực mạnh mẽ vào thị trường vòng trượt dẫn điện với sự phát triển nhanh chóng của các ngành công nghiệp như tự động hóa công nghiệp, an ninh thông minh và thiết bị năng lượng mới. Vào năm 2023, quy mô thị trường vòng trượt dẫn điện của Trung Quốc sẽ tăng 5,6% so với cùng kỳ và dự kiến họ sẽ tiếp tục duy trì tốc độ tăng trưởng đáng kể trong tương lai. Châu Âu và Bắc Mỹ cũng là những thị trường quan trọng. Với nền tảng công nghiệp sâu sắc, nhu cầu cao cấp trong lĩnh vực hàng không vũ trụ và nâng cấp liên tục của ngành công nghiệp ô tô, họ chiếm thị phần đáng kể tương ứng khoảng 25% và 20%, và quy mô thị trường đã tăng trưởng đều đặn, về cơ bản Giống như tốc độ tăng trưởng thị trường toàn cầu. Với sự tiến bộ tăng tốc của xây dựng cơ sở hạ tầng và hiện đại hóa công nghiệp ở các nền kinh tế mới nổi, như Ấn Độ và Brazil, thị trường vòng trượt dẫn điện ở các khu vực này cũng sẽ cho thấy tiềm năng tăng trưởng rất lớn trong tương lai và dự kiến sẽ trở thành điểm tăng trưởng thị trường mới.
4.2 Cảnh quan cạnh tranh
Hiện tại, thị trường vòng trượt dẫn toàn cầu có tính cạnh tranh cao và có nhiều người tham gia. Các công ty trưởng chiếm một thị phần lớn với sự tích lũy kỹ thuật sâu sắc, khả năng nghiên cứu và phát triển sản phẩm tiên tiến và các kênh thị trường rộng lớn. Những người khổng lồ quốc tế như Parker của Hoa Kỳ, Moog của Hoa Kỳ, Cobham của Pháp và Morgan của Đức, dựa vào những nỗ lực lâu dài của họ trong các lĩnh vực cao cấp như hàng không vũ trụ, quân sự và quốc gia, đã thành thạo các công nghệ cốt lõi , có hiệu suất sản phẩm tuyệt vời, và có ảnh hưởng thương hiệu rộng rãi. Họ đang ở một vị trí hàng đầu trong thị trường vòng trượt dẫn cao cấp. Các sản phẩm của họ được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị chính như vệ tinh, tên lửa và máy bay cao cấp và đáp ứng các tiêu chuẩn công nghiệp nghiêm ngặt nhất trong các kịch bản với các yêu cầu cực kỳ cao về độ chính xác, độ tin cậy và khả năng chống lại môi trường khắc nghiệt. So sánh, các công ty trong nước như MOFULON Technology, Kaizhong Precision, Quansheng cơ điện và Jiachi Electronics đã phát triển nhanh chóng trong những năm gần đây. Bằng cách liên tục tăng đầu tư R & D, họ đã đạt được những đột phá công nghệ trong một số phân khúc, và lợi thế hiệu quả chi phí sản phẩm của họ đã trở nên nổi bật. Họ đã dần dần nắm bắt thị phần của các thị trường cấp thấp và trung cấp, và dần dần thâm nhập vào thị trường cao cấp. Ví dụ, tại các thị trường được phân khúc như các vòng trượt khớp robot trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp và các vòng trượt tín hiệu video độ phân giải cao trong lĩnh vực giám sát an ninh, các công ty trong nước đã giành được sự ủng hộ của nhiều khách hàng địa phương với các dịch vụ địa phương của họ và Khả năng nhanh chóng đáp ứng nhu cầu thị trường. Tuy nhiên, nhìn chung, vòng trượt dẫn điện cao cấp của đất nước tôi vẫn có mức độ phụ thuộc nhập khẩu nhất định, đặc biệt là trong các sản phẩm cao cấp với độ chính xác cao, tốc độ cực cao và điều kiện làm việc cực cao. Các rào cản kỹ thuật của các đại gia quốc tế tương đối cao và các doanh nghiệp trong nước vẫn cần tiếp tục bắt kịp để tăng cường khả năng cạnh tranh của họ trên thị trường toàn cầu.
4.3 Xu hướng đổi mới công nghệ
Nhìn về tương lai, tốc độ đổi mới công nghệ của các vòng trượt dẫn điện đang tăng tốc, cho thấy xu hướng phát triển đa chiều. Một mặt, công nghệ vòng trượt sợi quang đã xuất hiện. Với việc phổ biến rộng rãi công nghệ truyền thông quang học trong lĩnh vực truyền dữ liệu, số lượng kịch bản truyền tín hiệu yêu cầu băng thông cao hơn và tổn thất thấp hơn đang tăng lên, và các vòng trượt sợi quang đã xuất hiện. Nó sử dụng truyền tín hiệu quang học để thay thế truyền tín hiệu điện truyền thống, tránh hiệu quả nhiễu điện từ và cải thiện đáng kể tốc độ truyền và công suất. Nó dần dần được thúc đẩy và áp dụng trong các trường như kết nối xoay ăng ten ăng-ten của trạm cơ sở 5G, giám sát video độ phân giải cao và thiết bị viễn thám quang học hàng không vũ trụ có yêu cầu nghiêm ngặt về chất lượng tín hiệu và tốc độ truyền ERA của giao tiếp quang học của công nghệ vòng trượt dẫn điện. Mặt khác, nhu cầu về các vòng trượt tốc độ cao và tần số cao đang tăng lên. Trong các lĩnh vực sản xuất tiên tiến như sản xuất chất bán dẫn và thử nghiệm độ chính xác điện tử, tốc độ của thiết bị không ngừng tăng lên và nhu cầu truyền tín hiệu tần số cao là cấp bách. Việc nghiên cứu và phát triển các vòng trượt thích ứng với truyền tín hiệu cao và tín hiệu tần số cao đã trở thành chìa khóa. Bằng cách tối ưu hóa vật liệu bàn chải và trượt vòng và cải thiện thiết kế cấu trúc tiếp xúc, độ suy giảm điện trở, độ mòn và tín hiệu tiếp xúc dưới vòng quay tốc độ cao có thể được giảm để đáp ứng truyền tín hiệu tần số cao GHZ và đảm bảo hoạt động hiệu quả của thiết bị . Ngoài ra, các vòng trượt thu nhỏ cũng là một hướng phát triển quan trọng. Với sự phát triển của các ngành công nghiệp như Internet vạn vật, thiết bị đeo và các thiết bị y tế vi mô, nhu cầu về các vòng trượt dẫn điện với kích thước nhỏ, mức tiêu thụ năng lượng thấp và tích hợp đa chức năng đã tăng lên. Thông qua công nghệ xử lý micro-nano và ứng dụng các vật liệu mới, kích thước của vòng trượt được giảm xuống mức milimet hoặc thậm chí micron, và các chức năng truyền tín hiệu điện, dữ liệu và điều khiển được tích hợp để cung cấp năng lượng và tương tác tín hiệu cốt lõi Hỗ trợ cho các thiết bị thông minh vi mô, thúc đẩy các ngành công nghiệp khác nhau hướng tới thu nhỏ và trí thông minh, và tiếp tục mở rộng ranh giới ứng dụng của các vòng trượt dẫn điện.
V. Cân nhắc chính
5.1 Lựa chọn vật liệu
Việc lựa chọn vật liệu của các vòng trượt dẫn điện là rất quan trọng và liên quan trực tiếp đến hiệu suất, cuộc sống và độ tin cậy của chúng. Nó cần được xem xét toàn diện dựa trên nhiều yếu tố như kịch bản ứng dụng và các yêu cầu hiện tại. Về vật liệu dẫn điện, vòng trượt thường sử dụng các hợp kim kim loại quý như đồng, bạc và vàng, hoặc hợp kim đồng được xử lý đặc biệt. Ví dụ, trong các thiết bị điện tử và thiết bị hình ảnh y tế với các yêu cầu có độ chính xác cao và điện trở thấp, vòng trượt hợp kim vàng có thể đảm bảo việc truyền tín hiệu điện yếu chính xác và giảm suy giảm tín hiệu do độ dẫn điện và khả năng chống ăn mòn tuyệt vời của chúng. Đối với các động cơ công nghiệp và thiết bị năng lượng gió với hộp số lớn hiện tại, các vòng trượt hợp kim đồng tinh khiết cao không chỉ có thể đáp ứng các yêu cầu mang hiện tại, mà còn có chi phí tương đối có thể kiểm soát được. Vật liệu bàn chải chủ yếu sử dụng vật liệu dựa trên than chì và bàn chải hợp kim kim loại quý. Bàn chải than chì có khả năng tự bôi trơn tốt, có thể làm giảm hệ số ma sát và giảm hao mòn. Chúng phù hợp cho các thiết bị có tốc độ thấp và độ nhạy cao đối với việc mất bàn chải. Bàn chải kim loại quý (như bàn chải hợp kim palladi và vàng) có độ dẫn mạnh và khả năng tiếp xúc thấp. Chúng thường được sử dụng trong các dịp chất lượng tín hiệu tốc độ cao, có độ chính xác cao và đòi hỏi, chẳng hạn như các bộ phận xoay của thiết bị hàng không vũ trụ và cơ chế truyền wafer của thiết bị sản xuất bán dẫn. Vật liệu cách điện cũng không nên bỏ qua. Những cái phổ biến bao gồm polytetrafluoroetylen (PTFE) và nhựa epoxy. PTFE có hiệu suất cách nhiệt tuyệt vời, khả năng chống nhiệt độ cao và độ ổn định hóa học mạnh. Được sử dụng rộng rãi trong các vòng trượt dẫn của các khớp quay của các thiết bị khuấy lò phản ứng hóa học và thiết bị thăm dò biển sâu trong nhiệt độ cao và môi trường axit và kiềm mạnh Hoạt động của thiết bị.
5.2 Bảo trì và thay thế bàn chải dẫn điện
Là một phần dễ bị tổn thương quan trọng của vòng trượt dẫn, bảo trì thường xuyên và thay thế kịp thời bàn chải dẫn điện có ý nghĩa lớn để đảm bảo hoạt động bình thường của thiết bị. Vì bàn chải sẽ dần dần đeo và tạo ra bụi trong quá trình tiếp xúc ma sát liên tục với vòng trượt, điện trở tiếp xúc sẽ tăng, ảnh hưởng đến hiệu quả truyền hiện tại và thậm chí gây ra tia lửa, gián đoạn tín hiệu và các vấn đề khác, do đó cần phải có cơ chế bảo trì thường xuyên thành lập. Nói chung, tùy thuộc vào cường độ vận hành thiết bị và môi trường làm việc, chu kỳ bảo trì dao động từ vài tuần đến vài tháng. Ví dụ, các vòng trượt dẫn điện trong thiết bị khai thác và thiết bị xử lý luyện kim với ô nhiễm bụi nghiêm trọng có thể cần được kiểm tra và duy trì mỗi tuần; Trong khi các vòng trượt của thiết bị tự động hóa văn phòng với môi trường trong nhà và hoạt động ổn định có thể được kéo dài đến vài tháng. Trong quá trình bảo trì, thiết bị phải được tắt trước, dòng nhẫn trượt phải được cắt, và các công cụ làm sạch và thuốc thử đặc biệt phải được sử dụng để loại bỏ bụi và dầu khỏi bàn chải và bề mặt vòng trượt để tránh làm hỏng bề mặt tiếp xúc; Đồng thời, kiểm tra áp suất đàn hồi của bàn chải để đảm bảo rằng nó phù hợp với vòng trượt. Áp lực quá mức có thể dễ dàng làm tăng hao mòn, và quá ít áp lực có thể gây ra tiếp xúc kém. Khi bàn chải được đeo đến một phần ba đến một nửa chiều cao ban đầu của nó, nó cần được thay thế. Khi thay thế bàn chải, hãy chắc chắn sử dụng các sản phẩm phù hợp với thông số kỹ thuật, mô hình và vật liệu ban đầu để đảm bảo hiệu suất liên lạc nhất quán. Sau khi cài đặt, điện trở liên hệ và độ ổn định vận hành phải được kiểm tra lại để ngăn chặn lỗi thiết bị và tắt máy do các vấn đề về bàn chải, và để đảm bảo các quy trình sản xuất và vận hành trơn tru.
5.3 Kiểm tra độ tin cậy
Để đảm bảo rằng vòng trượt dẫn hoạt động ổn định và đáng tin cậy trong các kịch bản ứng dụng phức tạp và quan trọng, kiểm tra độ tin cậy nghiêm ngặt là rất cần thiết. Thử nghiệm kháng thuốc là một dự án thử nghiệm cơ bản. Thông qua các dụng cụ đo điện trở có độ chính xác cao, điện trở tiếp xúc của từng đường dẫn của vòng trượt được đo trong các điều kiện làm việc khác nhau của xoay tĩnh và động. Giá trị điện trở được yêu cầu phải ổn định và đáp ứng các tiêu chuẩn thiết kế, với phạm vi biến động rất nhỏ. Ví dụ, trong các vòng trượt được sử dụng trong thiết bị thử nghiệm chính xác điện tử, những thay đổi quá mức về điện trở tiếp xúc sẽ gây ra sự gia tăng các lỗi dữ liệu thử nghiệm, ảnh hưởng đến kiểm soát chất lượng sản phẩm. Thử nghiệm điện áp chịu được mô phỏng sốc điện áp cao mà thiết bị có thể gặp phải trong quá trình hoạt động. Một điện áp thử nghiệm nhiều lần điện áp định mức được áp dụng cho vòng trượt trong một khoảng thời gian nhất định để kiểm tra xem liệu vật liệu cách điện và khoảng cách cách điện có thể chống lại nó một cách hiệu quả, ngăn chặn sự cố cách nhiệt và các lỗi ngắn mạch do quá điện áp trong sử dụng thực tế và Đảm bảo sự an toàn của nhân sự và thiết bị. Điều này đặc biệt quan trọng trong việc thử nghiệm các vòng trượt dẫn đến hệ thống điện hỗ trợ và thiết bị điện cao áp. Trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, các vòng trượt dẫn điện của các vệ tinh và tàu vũ trụ cần phải trải qua các thử nghiệm toàn diện dưới nhiệt độ cực trị, chân không và môi trường bức xạ trong không gian để đảm bảo hoạt động đáng tin cậy trong môi trường vũ trụ phức tạp và truyền tín hiệu và truyền năng lượng; Các vòng trượt của các dây chuyền sản xuất tự động trong các ngành sản xuất cao cấp cần phải trải qua các thử nghiệm mệt mỏi lâu dài, cường độ cao, mô phỏng hàng chục ngàn hoặc thậm chí hàng trăm ngàn chu kỳ xoay để xác minh khả năng chống mài mòn và ổn định của chúng, đặt nền tảng vững chắc cho sản xuất quy mô lớn, không bị gián đoạn. Bất kỳ rủi ro độ tin cậy tinh tế có thể gây ra tổn thất sản xuất cao và rủi ro an toàn. Thử nghiệm nghiêm ngặt là tuyến phòng thủ chính để đảm bảo chất lượng.
Vi. Kết luận và triển vọng
Là một thành phần quan trọng không thể thiếu trong các hệ thống cơ điện hiện đại, các vòng trượt dẫn điện đóng một vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực như tự động hóa công nghiệp, năng lượng và năng lượng, an ninh thông minh và thiết bị y tế. Với thiết kế kết cấu độc đáo và lợi thế hiệu suất tuyệt vời, nó đã phá vỡ sự truyền tải của thiết bị quay, đảm bảo hoạt động ổn định của các hệ thống phức tạp khác nhau, và thúc đẩy tiến bộ công nghệ và nâng cấp công nghiệp trong ngành.
Từ cấp thị trường, thị trường vòng trượt dẫn điện toàn cầu đã tăng trưởng đều đặn, với khu vực châu Á-Thái Bình Dương trở thành lực lượng tăng trưởng chính. Trung Quốc đã đưa ra động lực mạnh mẽ vào sự phát triển của ngành công nghiệp với cơ sở sản xuất khổng lồ và sự phát triển của các ngành công nghiệp mới nổi. Mặc dù cạnh tranh khốc liệt, các công ty trong và ngoài nước đã thể hiện năng lực của họ trong các phân khúc thị trường khác nhau, nhưng các sản phẩm cao cấp vẫn bị chi phối bởi những người khổng lồ quốc tế. Các công ty trong nước đang tiến lên phía trước trong quá trình tiến tới phát triển cao cấp và dần dần thu hẹp khoảng cách.
Nhìn về tương lai, với sự đổi mới liên tục của khoa học và công nghệ, công nghệ vòng trượt dẫn điện sẽ mở ra một thế giới rộng lớn hơn. Một mặt, các công nghệ tiên tiến như vòng trượt sợi quang, vòng trượt tốc độ cao và tần số cao và vòng trượt thu nhỏ sẽ tỏa sáng, đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt của tốc độ cao, băng thông cao và thu nhỏ trong các lĩnh vực mới nổi như vậy như truyền thông 5G, sản xuất chất bán dẫn và Internet vạn vật, và mở rộng ranh giới ứng dụng; Mặt khác, tích hợp và đổi mới từ miền chéo sẽ trở thành một xu hướng, đan xen sâu sắc với trí tuệ nhân tạo, dữ liệu lớn và công nghệ vật liệu mới, sinh ra các sản phẩm thông minh hơn, thích ứng và thích nghi với môi trường khắc nghiệt, cung cấp hỗ trợ chính Để khám phá tiên tiến như hàng không vũ trụ, thăm dò biển sâu và điện toán lượng tử, và liên tục trao quyền cho hệ sinh thái công nghiệp khoa học và công nghệ toàn cầu, giúp nhân loại tiến tới kỷ nguyên công nghệ cao hơn.
Thời gian đăng: Tháng 1-08-2025