集电环

滑环是一种机电设备，可以将电力和电信号从静止结构传输到旋转结构。滑环可用于任何需要在传输电力或信号时旋转的机电系统。它可以提高机械性能，简化系统操作，并消除从活动接头悬垂的容易损坏的电线。

也称为旋转电气接口、旋转电气连接器、收集器、转环或电气旋转接头，这些环通常用于滑环电机、交流 (AC) 系统和交流发电机的发电机以及包装机械、电缆卷筒和风能涡轮机。它们可用于任何旋转物体，以传输电力、控制电路或模拟或数字信号，包括机场信标、旋转坦克、电铲、射电望远镜、遥测系统、定日镜或摩天轮上的数据。

滑环（在电气工程术语中）是一种通过旋转组件进行电气连接的方法。形式上，它是一种允许能量在两个电气旋转部件（例如电动机）之间流动的电气传动装置。

通常，滑环由固定的石墨或金属触点（电刷）组成，它在旋转金属环的外径上摩擦。当金属环转动时，电流或信号通过固定电刷传导至金属环，从而建立连接。如果需要一个以上的电路，则可沿旋转轴堆叠额外的环/电刷组件。电刷或环是静止的，而另一个组件是旋转的。几十年来，这种简单的设计一直被用作将电流传递到旋转设备的基本方法。

用于滑环的其他一些名称是集电环、旋转电触点和电滑环。有些人也使用术语换向器；但是，换向器有些不同，专门用于直流电动机和发电机。换向器是分段的，而滑环是连续的，这两个术语不可互换。 在高速或低摩擦环境中，通常使用旋转变压器代替滑环。

滑环可用于旋转接头内，与通常称为旋转接头的设备同时发挥作用。集电环对电力和信号的作用与旋转接头对流体介质的作用相同。 它们通常集成到旋转接头中，以结合旋转接头提供的媒体向旋转机械发送电力和数据，或从旋转机械接收数据。

集电器有各种类型和尺寸；例如，一种用于剧院舞台照明的设备有 100 个导体。滑环允许连接的物体无限旋转，而松弛的电缆在缠绕和限制旋转之前只能扭曲几次。

以低电阻和稳定连接着称的水银滑环使用不同的原理，用分子结合到触点上的液态金属池代替滑动电刷触点。 在旋转过程中，液态金属保持固定触点和旋转触点之间的电连接。 但是，如果处理不当，汞的使用会带来安全隐患，因为它是一种有毒物质。 滑环装置也受温度限制，因为水银在大约 -40 °C 时会凝固。

薄饼式滑环的导体排列在扁平圆盘上，作为以旋转轴为中心的同心环。 这种配置对于相同的电路具有更大的重量和体积、更大的电容和串扰、更大的电刷磨损并且更容易在其垂直轴上收集磨损碎片。 然而，薄饼状结构减少了电路数量的轴向长度，因此在某些应用中可能是合适的。

无线滑环不依赖于滑环自发明以来一直采用的典型的基于摩擦的金属和碳刷接触方法，例如上面探讨的方法。 相反，它们通过磁场无线传输电力和数据，磁场由放置在旋转接收器和固定发射器中的线圈产生。 无线滑环被认为是传统滑环的升级或替代品，因为它们没有标准的机械旋转部件，这意味着它们通常在恶劣的操作环境中更具弹性，并且需要更少的维护。 但是，线圈之间可以传输的功率是有限的； 通常，传统的接触式滑环可以在相同体积内传输多几个数量级的功率。