Raport de cercetare privind inelele colectoare conductive: principiu, aplicații și perspective de piață

Tehnologie ingenioasă|industrie noua|8 ianuarie 2025

1. Prezentare generală a inelelor colectoare conductive

1.1 Definiție

Inelele colectoare conductive, cunoscute și sub numele de inele colectoare, interfețele electrice rotative, inelele colectoare, inelele colectoare etc., sunt componente electromecanice cheie care realizează transmiterea energiei electrice și a semnalelor între două mecanisme relativ rotative. În multe domenii, atunci când echipamentul are mișcare de rotație și trebuie să mențină o transmisie stabilă a puterii și a semnalelor, inelele colectoare conductoare devin o componentă indispensabilă. Încalcă limitările conexiunilor tradiționale ale cablurilor în scenariile de rotație, permițând echipamentului să se rotească la 360 de grade fără restricții, evitând probleme precum încurcarea și răsucirea firelor. Este utilizat pe scară largă în industria aerospațială, automatizare industrială, echipamente medicale, generarea de energie eoliană, monitorizarea securității, roboți și alte industrii, oferind o garanție solidă pentru diferite sisteme electromecanice complexe pentru a obține o mișcare de rotație multifuncțională, de înaltă precizie și continuă. Poate fi numit „centrul nervos” al echipamentelor inteligente moderne de ultimă generație.

1.2 Principiul de funcționare

Principiul de bază al inelului colector conductor se bazează pe transmisia curentului și tehnologia de conectare rotativă. Este compus în principal din două părți: perii conductoare și inele colectoare. Partea inelului colector este instalată pe arborele rotativ și se rotește cu arborele, în timp ce peria conductoare este fixată în partea staționară și este în contact strâns cu inelul colector. Atunci când curentul sau semnalul trebuie transmis între părțile rotative și părțile fixe, se formează o conexiune electrică stabilă prin contactul de alunecare dintre peria conducătoare și inelul colector pentru a construi o buclă de curent. Pe măsură ce echipamentul se rotește, inelul colector continuă să se rotească, iar punctul de contact dintre peria conducătoare și inelul colector continuă să se schimbe. Cu toate acestea, datorită presiunii elastice a periei și a designului structural rezonabil, cei doi mențin întotdeauna un contact bun, asigurându-se că energia electrică, semnalele de control, semnalele de date etc. pot fi transmise continuu și stabil, obținând astfel o alimentare neîntreruptă și informații. interacțiunea corpului în rotație în timpul mișcării.

1.3 Compoziția structurală

Structura inelului colector conductor acoperă în principal componente cheie, cum ar fi inele colectoare, perii conductoare, statoare și rotoare. Inelele colectoare sunt de obicei realizate din materiale cu proprietăți conductoare excelente, cum ar fi aliajele de metale prețioase, cum ar fi cuprul, argintul și aurul, care nu numai că pot asigura o rezistență scăzută și o eficiență ridicată a transmisiei curentului, dar au și o bună rezistență la uzură și rezistență la coroziune pentru a face față. cu frecare de rotație pe termen lung și medii de lucru complexe. Periile conductoare sunt fabricate în cea mai mare parte din aliaje de metale prețioase sau grafit și alte materiale cu conductivitate bună și auto-lubrificare. Acestea au o formă specifică (cum ar fi tipul „II”) și sunt dublu contact simetric cu canelura inelului inelului colector. Cu ajutorul presiunii elastice a periei, acestea se potrivesc strâns pe inelul colector pentru a realiza transmisia precisă a semnalelor și curenților. Statorul este partea staționară, care conectează energia structurală fixă ​​a echipamentului și oferă un suport stabil pentru peria conducătoare; rotorul este partea rotativă, care este conectată la structura rotativă a echipamentului și se rotește sincron cu aceasta, conducând inelul colector să se rotească. În plus, include și componente auxiliare, cum ar fi materiale izolatoare, materiale adezive, suporturi combinate, rulmenți de precizie și capace de praf. Materialele izolante sunt folosite pentru a izola diverse căi conductoare pentru a preveni scurtcircuitele; materialele adezive asigură o combinație stabilă între componente; consolele combinate poartă diverse componente pentru a asigura rezistența structurală generală; rulmenții de precizie reduc rezistența la frecare la rotație și îmbunătățesc precizia și netezimea rotației; husele de praf blochează praful, umezeala și alte impurități de la invadare și protejează componentele interne de precizie. Fiecare parte se completează reciproc pentru a asigura funcționarea stabilă și fiabilă a inelului colector conductor.

2. Avantajele și caracteristicile inelelor colectoare conductoare

2.1 Fiabilitatea transmisiei de putere

În condiția de rotație continuă a echipamentului, inelul colector conductor prezintă o stabilitate excelentă de transmisie a puterii. În comparație cu metoda tradițională de conectare a firului, atunci când piesele echipamentului se rotesc, firele obișnuite sunt foarte ușor de încurcat și îndoit, ceea ce va cauza deteriorarea liniei și ruperea circuitului, întrerupând transmisia de putere și afectând grav funcționarea echipamentului. Inelul de alunecare conductiv construiește o cale de curent fiabilă prin contactul de alunecare precis dintre perie și inelul de alunecare, ceea ce poate asigura alimentarea continuă și stabilă a curentului, indiferent de modul în care echipamentul se rotește. De exemplu, într-o turbină eoliană, palele se rotesc cu viteză mare odată cu vântul, iar viteza poate atinge mai mult de zece rotații pe minut sau chiar mai mare. Generatorul trebuie să transforme continuu energia eoliană în energie electrică și să o transmită rețelei electrice. Inelul colector conductor instalat în cabină are o capacitate stabilă de transmisie a puterii pentru a se asigura că în timpul rotației pe termen lung și neîntreruptă a palelor, energia electrică este transmisă fără probleme de la capătul rotativ al rotorului generatorului către statorul staționar și rețeaua de alimentare externă. , evitând întreruperile de generare a energiei cauzate de probleme de linie, îmbunătățind considerabil fiabilitatea și eficiența generării de energie a sistemului de generare a energiei eoliene și punând bazele furnizării continue de energie curată.

2.2 Design compact și instalare convenabilă

Inelul colector conductor are un design structural sofisticat și compact și are avantaje semnificative în utilizarea spațiului. Pe măsură ce echipamentele moderne se dezvoltă spre miniaturizare și integrare, spațiul interior devine din ce în ce mai prețios. Conexiunile de cablare complexe tradiționale ocupă mult spațiu și pot cauza, de asemenea, probleme de interferență în linie. Inelele colectoare conductive integrează mai multe căi conductoare într-o structură compactă, reducând eficient complexitatea cablajului intern al echipamentului. Luați ca exemplu camerele inteligente. Ei trebuie să se rotească la 360 de grade pentru a captura imagini și a transmite semnale video, semnale de control și putere în același timp. Dacă se utilizează cabluri obișnuite, liniile sunt dezordonate și ușor blocate la îmbinările rotative. Inelele de alunecare microconductoare încorporate, care au de obicei doar câțiva centimetri în diametru, pot integra transmisia de semnal multicanal. Când camera se rotește flexibil, liniile sunt regulate și ușor de instalat. Poate fi integrat cu ușurință în carcasa îngustă a camerei, care nu numai că îndeplinește cerințele funcționale, dar și face ca dispozitivul să fie simplu ca aspect și compact ca dimensiune. Este ușor de instalat și implementat în diferite scenarii de monitorizare, cum ar fi camerele PTZ pentru monitorizarea securității și camerele panoramice pentru casele inteligente. În mod similar, în domeniul dronelor, pentru a realiza funcții precum reglarea atitudinii de zbor, transmisia imaginii și alimentarea cu energie pentru controlul zborului, inelele colectoare compacte conductoare permit dronelor să realizeze transmisii multiple de semnal și putere într-un spațiu limitat, reducând greutatea în același timp asigurând performanța zborului și îmbunătățirea portabilității și integrării funcționale a echipamentului.

2.3 Rezistență la uzură, rezistență la coroziune și stabilitate la temperaturi ridicate

În fața unor medii de lucru complexe și dure, inelele colectoare conductoare au o toleranță excelentă cu materiale speciale și măiestrie rafinată. În ceea ce privește selecția materialului, inelele colectoare sunt fabricate în mare parte din aliaje de metale prețioase rezistente la uzură și coroziune, cum ar fi aliajele de aur, argint, platină sau aliaje de cupru tratate special. Periile sunt realizate din materiale pe baza de grafit sau perii din metale pretioase cu o buna auto-ungere pentru a reduce coeficientul de frecare si a reduce uzura. La nivelul procesului de fabricație, prelucrarea de precizie este utilizată pentru a se asigura că periile și inelele colectoare se potrivesc strâns și contactează uniform, iar suprafața este tratată cu acoperiri speciale sau placare pentru a îmbunătăți performanța de protecție. Luând ca exemplu industria energiei eoliene, turbinele eoliene offshore se află mult timp într-un mediu marin cu umiditate ridicată și ceață de sare. Cantitatea mare de sare și umiditate din aer este extrem de corozivă. În același timp, temperatura din butucul ventilatorului și din cabină fluctuează foarte mult cu funcționarea, iar piesele rotative sunt în frecare continuă. În astfel de condiții dure de lucru, inelul de alunecare conductiv poate rezista eficient la coroziune și poate menține performanța electrică stabilă cu materiale de înaltă calitate și tehnologie de protecție, asigurând puterea stabilă și fiabilă și transmisia semnalului ventilatorului în timpul ciclului său de funcționare de zeci de ani, reducând foarte mult frecvența de întreținere și reducerea costurilor de operare. Un alt exemplu este echipamentul periferic al cuptorului de topire din industria metalurgică, care este umplut cu temperaturi ridicate, praf și gaze puternice acide și alcaline. Rezistența la temperatură ridicată și rezistența la coroziune a inelului colector conductiv îi permit să funcționeze stabil în distribuția materialului rotativ, măsurarea temperaturii și dispozitivele de control ale cuptorului de înaltă temperatură, asigurând procesul de producție neted și continuu, îmbunătățind durabilitatea generală a cuptorului. echipamentelor și reducerea timpului de nefuncționare cauzat de factorii de mediu, oferind un suport solid pentru funcționarea eficientă și stabilă a producției industriale.

3. Analiza domeniului de aplicare

3.1 Automatizări industriale

3.1.1 Roboți și brațe robotizate

În procesul de automatizare industrială, aplicarea pe scară largă a roboților și a brațelor robotizate a devenit o forță motrice cheie pentru îmbunătățirea eficienței producției și optimizarea proceselor de producție, iar inelele colectoare conductoare joacă un rol indispensabil în aceasta. Articulațiile roboților și brațele robotizate sunt nodurile cheie pentru realizarea mișcării flexibile. Aceste îmbinări trebuie să se rotească și să se îndoaie continuu pentru a finaliza sarcini complexe și diverse, cum ar fi prinderea, manipularea și asamblarea. Inelele colectoare conductive sunt instalate la îmbinări și pot transmite în mod stabil puterea și semnalele de control către motoare, senzori și diferite componente de control în timp ce îmbinările se rotesc continuu. Luând ca exemplu industria de producție de automobile, în linia de producție de sudare a caroseriei auto, brațul robotului trebuie să sude și să asambleze cu precizie și rapiditate diverse piese în cadrul caroseriei. Rotirea de înaltă frecvență a articulațiilor sale necesită putere neîntreruptă și transmisie de semnal. Inelul de alunecare conductiv asigură execuția lină a brațului robotului sub secvențe complexe de acțiune, asigurând stabilitatea și eficiența procesului de sudare, îmbunătățind considerabil gradul de automatizare și eficiența producției de producție de automobile. În mod similar, în industria de logistică și depozitare, roboții utilizați pentru sortarea și paletizarea mărfurilor folosesc inele colectoare conductoare pentru a obține o mișcare flexibilă a articulațiilor, pentru a identifica și prelua cu precizie încărcătura, se adaptează la diferite tipuri de mărfuri și structuri de depozitare, accelerează cifra de afaceri logistică și reduce costurile forței de muncă.

3.1.2 Echipamente de linie de producție

Pe liniile de producție industrială, multe dispozitive conțin piese rotative, iar inelele colectoare conductoare oferă suport cheie pentru menținerea funcționării continue a liniei de producție. Ca un echipament auxiliar de procesare obișnuit, masa rotativă este utilizată pe scară largă în liniile de producție, cum ar fi ambalarea alimentelor și fabricarea electronică. Trebuie să se rotească continuu pentru a realiza procesarea, testarea sau ambalarea produselor cu mai multe fațete. Inelul de alunecare conductiv asigură alimentarea continuă a energiei în timpul rotației mesei rotative și transmite cu precizie semnalul de control dispozitivelor, senzorilor de detectare și altor componente de pe masă pentru a asigura continuitatea și acuratețea procesului de producție. De exemplu, pe linia de ambalare a alimentelor, masa rotativă conduce produsul pentru a finaliza umplerea, sigilarea, etichetarea și alte procese în secvență. Performanța de transmisie stabilă a inelului colector conductor evită timpul de nefuncționare cauzat de înfășurarea liniei sau întreruperea semnalului și îmbunătățește eficiența ambalajului și rata de calificare a produsului. Piesele rotative, cum ar fi rolele și pinioanele din transportor, sunt, de asemenea, scenariile de aplicare ale inelului colector conductor. Asigură transmiterea stabilă a forței motrice a motorului, astfel încât materialele liniei de producție să poată fi transmise fără probleme, cooperează cu echipamentele din amonte și din aval pentru a funcționa, îmbunătățește ritmul general de producție, oferă o garanție solidă pentru producția industrială la scară largă. și este una dintre componentele de bază pentru producția modernă pentru a obține o producție eficientă și stabilă.

3.2 Energie și electricitate

3.2.1 Turbine eoliene

În domeniul generării de energie eoliană, inelele colectoare conductive sunt hub-ul cheie pentru a asigura funcționarea stabilă și generarea eficientă de energie a turbinelor eoliene. Turbinele eoliene sunt de obicei compuse din rotoare eoliene, nacele, turnuri și alte părți. Rotorul eolian captează energia eoliană și antrenează generatorul din nacelă să se rotească și să genereze electricitate. Printre acestea, există o mișcare de rotație relativă între butucul turbinei eoliene și nacelă, iar inelul colector conductor este instalat aici pentru a-și îndeplini sarcina de transmitere a puterii și a semnalelor de control. Pe de o parte, curentul alternativ generat de generator este transmis către convertorul din nacelă prin inelul colector, transformat în putere care îndeplinește cerințele de conectare la rețea și apoi transmis rețelei electrice; pe de altă parte, diferite semnale de comandă ale sistemului de comandă, cum ar fi reglarea pasului paletei, controlul înclinării nacelei și alte semnale, sunt transmise cu precizie la actuatorul din butuc pentru a se asigura că turbina eoliană își reglează starea de funcționare în timp real, în conformitate cu modificări ale vitezei și direcției vântului. Potrivit datelor din industrie, viteza lamei unei turbine eoliene de clasa megawați poate atinge 10-20 de rotații pe minut. În astfel de condiții de rotație de mare viteză, inelul colector conductor, cu fiabilitatea sa excelentă, asigură creșterea efectivă a orelor de utilizare anuale a sistemului de energie eoliană și reduce pierderea generată de energie cauzată de defecțiunile transmisiei, ceea ce este de mare importanță pentru promovarea conexiunii la scară largă la rețea de energie curată și asistarea transformării structurii energetice.

3.2.2 Generarea termică și hidroenergetică

În scenariile de generare a energiei termice și hidroenergetice, inelele colectoare conductoare joacă, de asemenea, un rol cheie. Generatorul mare de turbină cu abur al unei centrale termice generează energie electrică prin rotirea rotorului său la viteză mare. Inelul colector conductor este utilizat pentru a conecta înfășurarea rotorului motorului cu circuitul static extern pentru a obține o intrare stabilă a curentului de excitație, pentru a stabili un câmp magnetic rotativ și pentru a asigura generarea normală de energie a generatorului. În același timp, în sistemul de control al echipamentelor auxiliare, cum ar fi alimentatoare cu cărbune, suflante, ventilatoare cu tiraj indus și alte mașini rotative, inelul colector conductor transmite semnale de control, ajustează cu precizie parametrii de funcționare a echipamentului, asigură funcționarea stabilă a alimentării cu combustibil, ventilație. și disiparea căldurii și menține puterea eficientă a grupului generator. În ceea ce privește generarea de hidroenergie, turbina se rotește cu viteză mare sub impactul debitului de apă, conducând generatorul să genereze electricitate. Inelul colector conductor este instalat pe arborele principal al generatorului pentru a asigura transmiterea semnalelor de control, cum ar fi puterea de ieșire și reglarea și excitația vitezei. Diferite tipuri de hidrocentrale, cum ar fi hidrocentrale convenționale și centrale cu acumulare prin pompare, sunt echipate cu inele colectoare conductoare de diferite specificații și performanțe în funcție de turația turbinei și condițiile de funcționare, răspunzând nevoilor scenariilor diversificate de generare a hidroenergiei de la înălțime mică și mare. flux la înălțime mare și debit mic, asigurând o furnizare stabilă de energie electrică și injectând un flux constant de energie în dezvoltarea socială și economică.

3.3 Securitate și monitorizare inteligente

3.3.1 Camere inteligente

În domeniul monitorizării inteligente a securității, camerele inteligente oferă suport de bază pentru monitorizarea integrală și fără unghi mort, iar inelele colectoare conductive îi ajută să depășească blocajul de alimentare cu energie de rotație și transmisie de date. Camerele inteligente trebuie de obicei să se rotească la 360 de grade pentru a extinde câmpul de monitorizare și a captura imagini în toate direcțiile. Acest lucru necesită ca în timpul procesului de rotație continuă, sursa de alimentare să poată fi stabilă pentru a asigura funcționarea normală a camerei, iar semnalele video de înaltă definiție și instrucțiunile de control pot fi transmise în timp real. Inelele de alunecare conductoare sunt integrate la articulațiile pan/tilt ale camerei pentru a obține transmisia sincronă a puterii, a semnalelor video și a semnalelor de control, permițând camerei să se întoarcă în mod flexibil către zona țintă și să îmbunătățească intervalul de monitorizare și precizia. În sistemul de monitorizare a traficului urban, camera inteligentă cu bile de la intersecție folosește inele de alunecare conductoare pentru a se roti rapid pentru a surprinde fluxul de trafic și încălcările, oferind imagini în timp real pentru controlul traficului și gestionarea accidentelor; în scenele de monitorizare a securității parcurilor și comunităților, camera patrulează mediul înconjurător în toate direcțiile, detectează situații anormale la timp și transmite înapoi la centrul de monitorizare, îmbunătățește capacitățile de avertizare de securitate și menține în mod eficient siguranța și ordinea publică.

3.3.2 Sistem de monitorizare radar

Sistemul de monitorizare radar îndeplinește sarcini importante în domeniile apărării militare, prognozei meteo, aerospațiale etc. Inelul de alunecare conductiv asigură rotația stabilă și continuă a antenei radar pentru a obține o detecție precisă. În domeniul recunoașterii militare, radarele de apărare aeriană de la sol, radarele de bord etc. trebuie să rotească continuu antena pentru a căuta și urmări ținte aeriene. Inelul de alunecare conductiv asigură că radarul este alimentat stabil cu energie la emițător, receptor și alte componente de bază în timpul procesului de scanare prin rotație. În același timp, semnalul de eco țintă detectat și semnalul de stare a echipamentului sunt transmise cu precizie către centrul de procesare a semnalului, oferind informații în timp real pentru comanda de luptă și ajutând la apărarea securității spațiului aerian. În ceea ce privește prognoza meteo, radarul meteo transmite unde electromagnetice în atmosferă prin rotația antenei, primește ecouri reflectate de la ținte meteorologice precum picăturile de ploaie și cristalele de gheață și analizează condițiile meteorologice. Inelul colector conductiv asigură funcționarea continuă a sistemului radar, transmite datele colectate în timp real și ajută departamentul de meteorologie să prezică cu precizie schimbările meteorologice, cum ar fi precipitațiile și furtunile, oferind o bază cheie pentru prevenirea și atenuarea dezastrelor și escortarea oamenilor. producție și viață în diferite domenii.

3.4 Echipament medical

3.4.1 Echipamente de imagistică medicală

În domeniul diagnosticului medical, echipamentul de imagistică medicală este un asistent puternic pentru medici pentru a obține o perspectivă asupra condițiilor interne ale corpului uman și pentru a diagnostica cu exactitate bolile. Inelele colectoare conductive oferă garanții cheie pentru funcționarea eficientă a acestor dispozitive. Luând ca exemple echipamente CT (tomografie computerizată) și RMN (imagini prin rezonanță magnetică), există piese rotative în interior. Cadrul de scanare al echipamentului CT trebuie să se rotească cu viteză mare pentru a conduce tubul cu raze X să se rotească în jurul pacientului pentru a colecta date de imagine tomografică în unghiuri diferite; magneții, bobinele de gradient și alte componente ale echipamentului RMN se rotesc și ele în timpul procesului de imagistică pentru a produce modificări precise ale gradientului câmpului magnetic. Inelele colectoare conductive sunt instalate la articulațiile rotative pentru a transmite în mod stabil electricitatea pentru a conduce piesele rotative să funcționeze. În același timp, o cantitate mare de date de imagine colectate este transmisă sistemului de procesare computerizat în timp real pentru a asigura imagini clare și precise, oferind medicilor o bază de diagnostic fiabilă. Conform feedback-ului de la utilizarea echipamentului spitalicesc, inelele colectoare conductoare de înaltă calitate reduc efectiv artefactele, întreruperile semnalului și alte probleme în funcționarea echipamentelor de imagistică, îmbunătățesc acuratețea diagnosticului, joacă un rol important în depistarea precoce a bolii, evaluarea stării și alte legături și protejează sănătatea pacienților.

3.4.2 Roboți chirurgicali

Fiind tehnologia de ultimă oră reprezentativă a chirurgiei moderne minim invazive, roboții chirurgicali schimbă treptat modelul chirurgical tradițional. Inelele colectoare conductive oferă suport de bază pentru implementarea chirurgicală precisă și sigură. Brațele robotizate ale roboților chirurgicali simulează mișcările mâinii medicului și efectuează operații delicate într-un spațiu chirurgical îngust, cum ar fi sutura, tăierea și separarea țesuturilor. Aceste brațe robotizate trebuie să se rotească flexibil, cu mai multe grade de libertate. Inelele colectoare conductive sunt instalate la articulații pentru a asigura alimentarea continuă cu energie, permițând motorului să conducă brațele robotice să se miște cu precizie, în timp ce transmit semnale de feedback ale senzorului, permițând medicilor să perceapă informațiile de feedback al forței locului chirurgical în timp real și să realizeze colaborare om-maşină.Operare. În neurochirurgie, roboții chirurgicali folosesc performanța stabilă a inelelor colectoare conductoare pentru a ajunge cu precizie la leziunile minuscule din creier și pentru a reduce riscul de traume chirurgicale; în domeniul chirurgiei ortopedice, brațele robotizate ajută la implantarea protezelor și la fixarea locurilor de fractură, îmbunătățesc acuratețea și stabilitatea chirurgicală și promovează intervenția chirurgicală minim invazivă pentru a se dezvolta într-o direcție mai precisă și inteligentă, oferind pacienților o experiență de tratament chirurgical cu mai puține traume și mai rapid. recuperare.

IV. Starea și tendințele pieței

4.1 Dimensiunea și creșterea pieței

În ultimii ani, piața globală a inelelor colectoare conductoare a arătat o tendință de creștere constantă. Conform datelor de la instituții de cercetare de piață autorizate, dimensiunea pieței globale a inelelor colectoare conductoare va ajunge la aproximativ 6,35 miliarde RMB în 2023 și este de așteptat ca până în 2028, dimensiunea pieței globale să crească la aproximativ 8 miliarde RMB la o creștere medie anuală compusă. rata de aproximativ 4,0%. În ceea ce privește distribuția regională, regiunea Asia-Pacific ocupă cea mai mare cotă de piață globală, reprezentând aproximativ 48,4% în 2023. Acest lucru se datorează în principal dezvoltării viguroase a Chinei, Japoniei, Coreei de Sud și a altor țări în domeniile producției, industria informatică electronică, energie nouă etc., iar cererea de inele colectoare conductoare continuă să fie puternică. Printre acestea, China, ca cea mai mare bază de producție din lume, a injectat un impuls puternic pe piața inelelor colectoare conductoare odată cu dezvoltarea rapidă a industriilor precum automatizarea industrială, securitatea inteligentă și echipamentele energetice noi. În 2023, dimensiunea pieței inelelor colectoare conductoare din China va crește cu 5,6% de la an la an și este de așteptat ca aceasta să continue să mențină o rată de creștere considerabilă în viitor. Europa și America de Nord sunt, de asemenea, piețe importante. Cu fundația lor industrială profundă, cererea de vârf în domeniul aerospațial și modernizarea continuă a industriei auto, ei ocupă o cotă de piață considerabilă de aproximativ 25% și, respectiv, 20%, iar dimensiunea pieței a crescut constant, ceea ce este practic la fel ca rata de creștere a pieței globale. Odată cu avansarea accelerată a construcției infrastructurii și a modernizării industriale în economiile emergente, cum ar fi India și Brazilia, piața inelelor colectoare conductoare din aceste regiuni va prezenta, de asemenea, un potențial de creștere uriaș în viitor și este de așteptat să devină un nou punct de creștere a pieței.

4.2 Peisajul competiției

În prezent, piața globală a inelelor colectoare conductoare este foarte competitivă și există mulți participanți. Companiile principale ocupă o cotă mare de piață cu acumularea lor tehnică profundă, capabilitățile avansate de cercetare și dezvoltare a produselor și canalele de piață extinse. Giganți internaționali precum Parker din Statele Unite, MOOG din Statele Unite, COBHAM din Franța și MORGAN din Germania, bazându-se pe eforturile lor pe termen lung în domenii de ultimă generație, cum ar fi aerospațial, militar și apărarea națională, au stăpânit tehnologiile de bază , au performanțe excelente ale produsului și au o influență extinsă a mărcii. Ele se află într-o poziție de lider pe piața inelelor colectoare conductive de vârf. Produsele lor sunt utilizate pe scară largă în echipamente cheie, cum ar fi sateliți, rachete și avioane de ultimă generație și îndeplinesc cele mai stricte standarde din industrie în scenarii cu cerințe extrem de ridicate pentru precizie, fiabilitate și rezistență la medii extreme. În comparație, companiile autohtone precum Mofulon Technology, Kaizhong Precision, Quansheng Electromechanical și Jiachi Electronics s-au dezvoltat rapid în ultimii ani. Prin creșterea continuă a investițiilor în cercetare și dezvoltare, aceștia au obținut progrese tehnologice în unele segmente, iar avantajele lor legate de rentabilitatea produselor au devenit proeminente. Au ocupat treptat cota de piață a piețelor low-end și mid-end și au pătruns treptat pe piața high-end. De exemplu, pe piețele segmentate precum inelele colectoare pentru roboți în domeniul automatizării industriale și inelele colectoare pentru semnal video de înaltă definiție în domeniul monitorizării securității, companiile autohtone au câștigat favoarea multor clienți locali cu serviciile lor localizate și capacitatea de a răspunde rapid la cererea pieței. Cu toate acestea, în general, inelele colectoare conductoare de vârf ale țării mele au încă un anumit grad de dependență de import, în special în produsele de înaltă calitate, cu precizie ridicată, viteză ultra-înaltă și condiții de lucru extreme. Barierele tehnice ale giganților internaționali sunt relativ mari, iar întreprinderile naționale trebuie să continue să recupereze din urmă pentru a-și spori competitivitatea pe piața globală.

4.3 Tendințele de inovare tehnologică

Privind spre viitor, ritmul inovației tehnologice a inelelor colectoare conductoare se accelerează, arătând o tendință de dezvoltare multidimensională. Pe de o parte, a apărut tehnologia inelelor colectoare cu fibră optică. Odată cu popularizarea pe scară largă a tehnologiei de comunicații optice în domeniul transmisiei de date, numărul de scenarii de transmisie a semnalului care necesită lățime de bandă mai mare și pierderi mai mici este în creștere și au apărut inelele colectoare de fibră optică. Utilizează transmisia de semnal optic pentru a înlocui transmisia tradițională a semnalului electric, evită în mod eficient interferențele electromagnetice și îmbunătățește considerabil rata și capacitatea de transmisie. Este promovat și aplicat treptat în domenii precum conexiunea de rotație a antenei la stația de bază 5G, înclinarea panoului de supraveghere video de înaltă definiție și echipamentele de teledetecție optică aerospațială care au cerințe stricte privind calitatea semnalului și viteza de transmisie și se așteaptă să introducă era comunicării optice a tehnologiei inelelor colectoare conductive. Pe de altă parte, cererea pentru inele colectoare de mare viteză și de înaltă frecvență este în creștere. În domeniile de producție avansate, cum ar fi producția de semiconductori și testarea electronică de precizie, viteza echipamentelor este în continuă creștere, iar cererea de transmitere a semnalului de înaltă frecvență este urgentă. Cercetarea și dezvoltarea inelelor colectoare care se adaptează la transmisia stabilă a semnalului de mare viteză și de înaltă frecvență a devenit cheia. Prin optimizarea materialelor periei și inelului colector și îmbunătățirea designului structurii de contact, rezistența la contact, uzura și atenuarea semnalului la rotație de mare viteză pot fi reduse pentru a îndeplini transmisia semnalului de înaltă frecvență la nivel de GHz și pentru a asigura funcționarea eficientă a echipamentului. . În plus, inelele colectoare miniaturizate reprezintă, de asemenea, o direcție importantă de dezvoltare. Odată cu creșterea industriilor precum internetul obiectelor, dispozitivele portabile și microdispozitivele medicale, cererea de inele colectoare conductoare cu dimensiuni mici, consum redus de energie și integrare multifuncțională a crescut. Prin tehnologia de procesare micro-nano și aplicarea de noi materiale, dimensiunea inelului colector este redusă la nivelul milimetrilor sau chiar micronilor, iar funcțiile de alimentare cu energie, date și transmisie a semnalului de control sunt integrate pentru a oferi puterea de bază și interacțiunea semnalului. sprijin pentru dispozitive micro-inteligente, promovează diverse industrii pentru a se îndrepta către miniaturizare și inteligență și continuă să extindă limitele de aplicare ale inelelor colectoare conductoare.

V. Considerații cheie

5.1 Selectarea materialului

Alegerea materialului inelelor colectoare conductoare este crucială și este direct legată de performanța, durata de viață și fiabilitatea acestora. Trebuie luat în considerare în mod cuprinzător pe baza mai multor factori, cum ar fi scenariile de aplicare și cerințele actuale. În ceea ce privește materialele conductoare, inelele colectoare folosesc de obicei aliaje de metale prețioase, cum ar fi cuprul, argintul și aurul, sau aliajele de cupru tratate special. De exemplu, în echipamentele electronice și echipamentele de imagistică medicală cu cerințe de înaltă precizie și rezistență scăzută, inelele colectoare din aliaj de aur pot asigura transmiterea precisă a semnalelor electrice slabe și pot reduce atenuarea semnalului datorită conductibilității excelente și rezistenței la coroziune. Pentru motoarele industriale și echipamentele eoliene cu transmisie de curent mare, inelele colectoare din aliaj de cupru de înaltă puritate nu numai că pot îndeplini cerințele de transport de curent, dar au și costuri relativ controlabile. Materialele pentru perii folosesc în mare parte materiale pe bază de grafit și perii din aliaj de metale prețioase. Periile de grafit au o auto-ungere bună, ceea ce poate reduce coeficientul de frecare și poate reduce uzura. Sunt potrivite pentru echipamente cu viteză mică și sensibilitate ridicată la pierderea periei. Periile din metale prețioase (cum ar fi periile de paladiu și aliaj de aur) au o conductivitate puternică și o rezistență scăzută la contact. Ele sunt adesea folosite în ocazii de mare viteză, de înaltă precizie și de calitate a semnalului solicitant, cum ar fi părțile rotative de navigație ale echipamentelor aerospațiale și mecanismele de transmisie a plachetelor echipamentelor de fabricare a semiconductoarelor. Nici materialele izolante nu trebuie ignorate. Cele comune includ politetrafluoretilena (PTFE) și rășina epoxidica. PTFE are performanțe excelente de izolare, rezistență la temperaturi ridicate și stabilitate chimică puternică. Este utilizat pe scară largă în inelele colectoare conductoare ale îmbinărilor rotative ale dispozitivelor de agitare a reactoarelor chimice și echipamentelor de explorare de adâncime în medii cu temperatură ridicată și medii puternice acide și alcaline pentru a asigura izolarea fiabilă între fiecare cale conductivă, pentru a preveni defecțiunile de scurtcircuit și pentru a asigura stabilitatea. funcţionarea echipamentului.

5.2 Întreținerea și înlocuirea periilor conductoare

Fiind o parte esențială vulnerabilă a inelului de alunecare conductor, întreținerea regulată și înlocuirea la timp a periei conductoare sunt de mare importanță pentru a asigura funcționarea normală a echipamentului. Deoarece peria se va uza treptat și va produce praf în timpul contactului de frecare continuă cu inelul colector, rezistența de contact va crește, afectând eficiența transmisiei curente și chiar provocând scântei, întreruperi ale semnalului și alte probleme, așa că trebuie să fie un mecanism de întreținere regulat. stabilit. În general, în funcție de intensitatea funcționării echipamentului și de mediul de lucru, ciclul de întreținere variază de la câteva săptămâni la câteva luni. De exemplu, inelele colectoare conductoare din echipamentele miniere și echipamentele de prelucrare metalurgică cu poluare severă cu praf ar putea trebui să fie inspectate și întreținute în fiecare săptămână; în timp ce inelele colectoare ale echipamentelor de automatizare de birou cu mediu interior și funcționare stabilă pot fi extinse la câteva luni. În timpul întreținerii, echipamentul trebuie oprit mai întâi, curentul inelului colector trebuie întrerupt și trebuie folosite instrumente speciale de curățare și reactivi pentru a îndepărta ușor praful și uleiul de pe suprafața periei și a inelului colector pentru a evita deteriorarea suprafeței de contact; în același timp, verificați presiunea elastică a periei pentru a vă asigura că se potrivește strâns cu inelul colector. Presiunea excesivă poate crește cu ușurință uzura, iar presiunea prea mică poate cauza un contact slab. Când peria este uzată la o treime până la jumătate din înălțimea inițială, trebuie înlocuită. Când înlocuiți peria, asigurați-vă că utilizați produse care se potrivesc cu specificațiile, modelele și materialele originale, pentru a asigura performanța constantă a contactului. După instalare, rezistența la contact și stabilitatea de funcționare trebuie verificate din nou pentru a preveni defecțiunile și opririle echipamentelor din cauza problemelor cu periile și pentru a asigura procese de producție și operare fără probleme.

5.3 Test de fiabilitate

Pentru a ne asigura că inelul colector conductiv funcționează stabil și fiabil în scenarii de aplicații complexe și critice, este esențială testarea strictă a fiabilității. Testarea rezistenței este un proiect de testare de bază. Prin instrumente de măsurare a rezistenței de înaltă precizie, rezistența de contact a fiecărei căi a inelului colector este măsurată în diferite condiții de lucru de rotație statică și dinamică. Valoarea rezistenței trebuie să fie stabilă și să îndeplinească standardele de proiectare, cu un interval de fluctuație foarte mic. De exemplu, în inelele colectoare utilizate în echipamentele electronice de testare de precizie, modificările excesive ale rezistenței de contact vor cauza o creștere a erorilor datelor de testare, afectând controlul calității produsului. Testul de tensiune de rezistență simulează șocul de înaltă tensiune pe care echipamentul îl poate întâmpina în timpul funcționării. O tensiune de testare de câteva ori mai mare decât tensiunea nominală este aplicată inelului colector pentru o anumită perioadă de timp pentru a testa dacă materialul izolator și golul de izolație îi pot rezista în mod eficient, pentru a preveni defecțiunile izolației și defecțiunile de scurtcircuit cauzate de supratensiune în utilizare reală și asigura securitatea personalului si a echipamentului. Acest lucru este deosebit de critic în testarea inelelor colectoare conductoare care susțin sistemele de alimentare și echipamentele electrice de înaltă tensiune. În domeniul aerospațial, inelele colectoare conductoare ale sateliților și navelor spațiale trebuie să fie supuse unor teste cuprinzătoare în medii simulate de temperatură extremă, vid și radiații în spațiu pentru a asigura funcționarea fiabilă în medii cosmice complexe și transmisia de semnal și putere fără greșeală; inelele colectoare ale liniilor automate de producție din industriile de producție de ultimă generație trebuie să fie supuse unor teste de oboseală de mare intensitate, pe termen lung, simulând zeci de mii sau chiar sute de mii de cicluri de rotație pentru a le verifica rezistența la uzură și stabilitatea, punând o bază solidă pentru producție pe scară largă, neîntreruptă. Orice risc subtil de fiabilitate poate cauza pierderi mari de producție și riscuri de siguranță. Testarea strictă este linia cheie de apărare pentru asigurarea calității.

VI. Concluzie și perspective

Fiind o componentă cheie indispensabilă în sistemele electromecanice moderne, inelele colectoare conductoare joacă un rol vital în multe domenii, cum ar fi automatizarea industrială, energia și puterea, securitatea inteligentă și echipamentele medicale. Cu designul său structural unic și avantajele de performanță excelente, a depășit blocajul transmisiei de putere și semnal a echipamentelor rotative, a asigurat funcționarea stabilă a diferitelor sisteme complexe și a promovat progresul tehnologic și modernizarea industrială în industrie.

De la nivelul pieței, piața globală a inelelor colectoare conductoare a crescut constant, regiunea Asia-Pacific devenind principala forță de creștere. China a injectat un impuls puternic în dezvoltarea industriei cu baza sa uriașă de producție și creșterea industriilor emergente. În ciuda concurenței acerbe, companiile autohtone și străine și-au arătat priceperea pe diferite segmente de piață, dar produsele de ultimă generație sunt încă dominate de giganți internaționali. Companiile autohtone merg înainte în procesul de a se îndrepta către dezvoltarea de vârf și reduc treptat decalajul.

Privind spre viitor, cu inovarea continuă a științei și tehnologiei, tehnologia inelelor colectoare conductoare va introduce o lume mai largă. Pe de o parte, tehnologiile de ultimă oră, cum ar fi inelele colectoare din fibră optică, inelele colectoare de mare viteză și de înaltă frecvență și inelele colectoare miniaturizate vor străluci, îndeplinind cerințele stricte de viteză mare, lățime de bandă mare și miniaturizare în domenii emergente precum precum comunicațiile 5G, producția de semiconductori și Internetul obiectelor și extinderea limitelor aplicațiilor; pe de altă parte, integrarea și inovarea între domenii vor deveni o tendință, profund împletită cu inteligența artificială, big data și tehnologia materialelor noi, dând naștere unor produse mai inteligente, mai adaptabile și mai adaptabile la medii extreme, oferind suport cheie. pentru explorări de ultimă oră, cum ar fi explorarea aerospațială, explorarea de adâncime și calculul cuantic, și abilitarea continuă a ecosistemului industriei științei și tehnologiei la nivel mondial, ajutând omenirea să se îndrepte către un nivel superior era tehnologică.