CN204577809U - 一种通用串行总线usb 3.0通信滑环 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种通用串行总线USB 3.0通信滑环，包括定子和转子，定子上设置有电刷组，电刷组包括第一电刷至第十二电刷共计12个电刷且每个电刷均包括左右分别对称布置的左侧电刷和右侧电刷，每个电刷的左侧电刷与右侧电刷之间均设置有连接线缆，电刷组的电刷上交错连接有与USB 3.0相匹配的导线，所述转子上设置有与所述电刷组相对应的导电环组，导电环组包括12个导电环且与所述电刷组的12个电刷一一对应，导电环上设置有与上述电刷上连接导线相匹配的输出线。该通信滑环能与USB 3.0稳定配合，可以有效提高传输速率，减少人力物力时间成本；同时，可以进一步保证传输的准确性和稳定性。

Description

一种通用串行总线USB 3.0通信滑环

技术领域

本实用新型涉及一种旋转连通装置，更具体地说，特别涉及一种通用串行总线USB 3.0通信滑环。

背景技术

随着近代工业的发展，在一些高端领域，常常需要在一些诸如公转、自转等多元相对运动的同时进行信号、能量等的传输，即在机械设备360°连续旋转运动的过程中，一方面，运动需要能源提供，如电能源、流体压力能源等；另一方面，运动也需要控制信号源，如光纤信号、高频信号等。所以，在一些连续旋转360°的电气部件之间传输功能电源、弱电信号、光信号、气压、水压、油压等不同能源介质时，还必须提供一些旋转连通装置。滑环便是一种专门为旋转体连通、输送能源与信号等的电气部件。根据传输介质来区分，滑环一般可以分为电滑环、流体滑环、光滑环等，也可通俗的统称为“旋转连通”或“旋通”。滑环通常安装在设备的旋转中心，主要由旋转与静止两大部分组成，旋转部分连接设备的旋转结构并随之旋转运动，称为“转子”，静止部分连接设备的固定结构，称为“定子”。滑环整体依靠弹力搭接原理、滚动搭接原理或密封原理，通过对其运动结构与密封结构进行设计以及精密的零件制作配合、合理的选材等，构成稳定可靠的旋转连通***。只要将滑环附着于无限旋转的设备上，就可以给设备旋转体提供动力能源，使旋转体在无限旋转运动的同时，还能进行其它运动或检测旋转状态下的工作状况。随着现代科技的告诉发展，高清视频、TB(Trillionbyte，万亿字节)级存储设备等产品的创新对滑环传输过程中所能提供的带宽和传输速率提出了更高的挑战。目前而言，USB 2.0通信滑环可以为某些设备提供一定的带宽和传输速率，USB2.0通信滑环在导电滑环通信上也得到了一定程度的应用，但是，随着科技产品的进一步更新换代，USB 2.0仅仅480Mbps的传输速率已经严重制约了高速通信发展的需求，目前，新一代的USB3.0可以提供5Gbps的传输速率，然而，由于传统的通信滑环不 能和USB3.0传输相匹配，当一些旋转平台与静止平台旋转体之间需进行大容量、高速率数据与信号的传输时，却还是不得不通过传统的USB 2.0通信滑环的配合进行传输，这对数据与信号的传输速率造成了极大影响，也严重造成了时间的浪费和人力物力成本的增加。

综上所述，如何提供一种能与USB 3.0稳定配合，可以有效提高传输速率，减少人力物力时间成本的通信滑环成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题为提供一种通用串行总线USB 3.0通信滑环，该通用串行总线USB 3.0通信滑环通过其结构设计，能与USB 3.0稳定配合，可以有效提高传输速率，减少人力物力时间成本。

一种通用串行总线USB 3.0通信滑环，包括定子和转子，所述定子上设置有电刷组，所述电刷组包括第一电刷至第十二电刷共计12个电刷且每个电刷均包括左右分别对称布置的左侧电刷和右侧电刷，所述每个电刷的左侧电刷与右侧电刷之间均设置有连接线缆，其中，

所述电刷组第一电刷与第二电刷的左侧电刷上连接有双绞线，用来与USB3.0的非屏蔽的双绞线UTP信号对连接；

所述电刷组第三电刷的右侧电刷上连接有单导线，用来与USB3.0的电源线连接；

所述电刷组第四电刷的右侧电刷上连接有单导线，用来与USB3.0的地线连接；

所述电刷组第五电刷与第六电刷的左侧电刷上连接有双绞线且第七电刷的左侧电刷上连接有单导线，用来与USB3.0的第一有遮蔽的信号对SDP信号对连接；

所述电刷组第八电刷与第九电刷的右侧电刷上连接有双绞线且第十电刷的左侧电刷上连接有单导线，用来与USB3.0的第二SDP信号对连接；

所述电刷组第十一电刷的左侧电刷连接有单导线，用来与USB3.0屏蔽部分连接；

所述电刷组第十二电刷的右侧电刷连接有单导线，用来与USB3.0屏蔽部分连接；

所述转子上设置有与所述电刷组相对应的导电环组，所述导电环组包括12个导电环且与所述电刷组的12个电刷一一对应，所述导电环上设置有与上述电刷上连接导线相匹配的输出线。

考虑到USB 3.0的不同线对颜色各不相同，因此，为了更方便该通信滑环与USB 3.0的连接，也为方便接线人员操作接线，优选的，所述电刷组第一电刷至第十二电刷上连接的导线依次为黑色导线、褐色导线、红色导线、橙色导线、黄色导线、绿色导线、蓝色导线、紫色导线、灰色导线、白色导线、粉红色导线及浅蓝色导线且分别与USB3.0上同颜色的导线相对应。

为进一步减小相邻导电环与导电环之间的干涉影响，优选的，所述导电环与导电环之间设置有绝缘板，所述绝缘板为套设在转子上的空心圆板且所述绝缘板均与转子轴线相垂直。

优选的，所述连接在滑环定子电刷与相对应转子导电环上的双绞线特性阻抗共为80-120欧姆。

优选的，所述连接在滑环定子电刷与相对应转子导电环上的双绞线特性阻抗共为100欧姆。

为进一步保证该通信滑环与USB3.0相匹配和减少相互之间的干涉影响，优选的，所述滑环定子电刷与第一SDP信号对和第二SDP信号对连接的导线组之间相互屏蔽，所述滑环转子导电环上相对应的导线组之间也相互屏蔽。

本实用新型的有益效果是：该通用串行总线USB 3.0通信滑环在内部布线时共采用12根导向与USB 3.0出线进行一一对应匹配，在滑环内部的导线布局上，对一些线对尤其是容易受干涉影响的线对在滑环定子电刷处分两侧对称布置，使该通用串行总线USB 3.0通信滑环与USB 3.0稳定配合，可以有效提高传输速率，减少人力物力时间成本；同时，使用该种通信滑环进行信号等传输时，相互之间的干涉影响较小，进一步保证了传输的准确性和稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型通用串行总线USB 3.0通信滑环定子结构示意图；

图2为本实用新型通用串行总线USB 3.0通信滑环转子结构示意图；

图3为本实用新型USB 3.0线缆布局结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

参见附图，附图提供了一种通用串行总线USB 3.0通信滑环，包括定子1和转子2，所述定子1上设置有电刷组3，其中，该电刷组3包括第一电刷301、第二电刷302、第三电刷303、第四电刷304、第五电刷305、第六电刷306、第七电刷307、第八电刷308、第九电刷309、第十电刷310、第十一电刷311、第十二电刷312共计12个电刷且每个电刷均包括左右分别对称布置的左侧电刷和右侧电刷，所述电刷的左侧电刷与右侧电刷之间设置有连接线缆4，其中，

电刷组第一电刷301与第二电刷302的左侧电刷上连接有双绞线5，用来与USB3.0的UTP信号对01连接(UTP，Unshielded Twisted Paired，非屏蔽的双绞线)，双绞线是由一对相互绝缘的金属导线绞合而成，不仅可以抵御一部分来自外界的电磁波干扰,也可以降低多对 绞线之间的相互干扰。把两根绝缘的导线互相绞在一起，干扰信号作用在这两根相互绞缠在一起的导线上是一致的(这个干扰信号叫做共模信号)，在接收信号的差分电路中可以将共模信号消除，从而提取出有用信号(差模信号)。

电刷组第三电刷303的右侧电刷上连接有单导线6，用来与USB3.0的电源线02连接。

电刷组第四电刷304的右侧电刷上连接有单导线6，用来与USB3.0的地线03连接。

如此，第一电刷301、第二电刷302导线连在左侧，第三电刷303、第四电刷304导线连在右侧，第一电刷301、第二电刷302的双绞线5与第三电刷303、第四电刷304的2根单导线6接线呈180°对称，极大减小了第一电刷301至第四电刷的导线与导线之间的信号干扰。

电刷组第五电刷305与第六电刷306的左侧电刷上连接有双绞线5且第七电刷307的左侧电刷上连接有单导线6，用来与USB3.0的第一SDP信号对04连接(SDP，Shielded Differential Pair，有遮蔽的信号对)。

电刷组第八电刷308与第九电刷309的右侧电刷上连接有双绞线5且第十电刷310的左侧电刷上连接有单导线6，用来与USB3.0的第二SDP信号对05连接。

USB3.0的两个SDP信号对的增加是USB3.0相比USB2.0传输速率大幅度增加的重要原因，本方案中将滑环中与第一SDP信号对04连接的导线布置左侧，将与第二SDP信号对05连接的导线布置在右侧，通过左右对称布置，极大降低了这两组相邻导线之间的干涉影响。

考虑到USB3.0的第一SDP信号对04与第二SDP信号对05本身布线上包括一个双绞线和1个单线，本方案在USB3.0通信滑环的第五电刷305与第六电刷306连接双绞线，第七电刷307上连接有单导线6与USB3.0的第一SDP信号对04进行匹配，第八电刷308与第九电刷309上连接双绞线5且第十电刷310上连接单导线6与USB3.0的第二SDP信号对05进行匹配，进一步增强了信号传递的准确性与 稳定性。

电刷组第十一电刷311的左侧电刷连接有单导线6，用来与USB3.0屏蔽部分连接。

电刷组第十二电刷312的右侧电刷连接有单导线6，用来与USB3.0屏蔽部分连接。

如上可知，本实施例中，对用来与USB3.0屏蔽部分连接的导线，本方案中也采用了对称布置，进一步减小两线之间的干涉。

本实施例中，转子2上设置有与所述电刷组3相对应的导电环组7，所述导电环组7包括12个导电环且，电环组7的12个导电环与电刷组3的12个电刷一一对应，所述导电环上设置有与上述电刷连接导线相匹配的输出线。

如附图2可知，该转子2上的导电环组7也共包括12个导电环，与12个电刷呈一一对应关系，而且对于导线结构(双绞线或单导线)也都一样，如此，保证了信号在定子与转子之间的稳定传输。，

整体来说，该USB 3.0通信滑环通过其12个电刷与导电环的匹配设置，以及在12个电刷与导电环上相对应的连接与USB 3.0相匹配的导线，这样，即可以保持USB 3.0通信滑环出线时线路比较整齐，也不会因某些同功能导线之间长度差异太大造成相互之间的干涉影响，在与USB 3.0相连接时，也能呈一一对应关系，使两者之间的连接更加稳定。

考虑到USB 3.0的不同线对颜色各不相同，因此，为了更方便该通信滑环与USB 3.0的连接，也为方便接线人员操作，本实施例中，电刷组3的第一电刷301至第十二电刷312上连接的导线依次为黑色导线、褐色导线、红色导线、橙色导线、黄色导线、绿色导线、蓝色导线、紫色导线、灰色导线、白色导线、粉红色导线及浅蓝色导线且分别与USB 3.0上同颜色的导线相对应。

为进一步减小相邻导电环与导电环之间的干涉影响，本实施例中，导电环与导电环之间设置有绝缘板8，绝缘板8为套设在转子2上的空心圆板且所述绝缘板8均与转子2轴线相垂直。

本实施例中，通过两块相邻的绝缘板8，可以在转子2的圆柱表面形成一个个环形槽，导电环即设置在该环形槽内，进一步减小了相邻导电环与导电环之间的干涉影响。

具体实施时，考虑到滑环本身的电阻和信号传递过程的损耗，经过一系列实验表明，当滑环定子电刷与相对应转子导电环上连接的双绞线特性阻抗共为80-120欧姆时信号的传输效果比较好。

优选的，当滑环定子电刷与相对应转子导电环上连接的双绞线特性阻抗共为100欧姆时信号的传输效果最好。

为进一步保证该USB3.0通信滑环与USB3.0相匹配和减少相互之间的干涉影响，本实施例中，滑环定子电刷与第一SDP信号对和第二SDP信号对连接的导线组之间相互屏蔽，所述滑环转子导电环上相对应的导线组之间也相互屏蔽。

如此，该USB3.0通信滑环整体出线，出线方式完全遵循USB3.0线缆规范，2对SDP信号对线分别屏蔽，具体连接匹配上时电刷组第十一电刷311和第十二电刷312上的单导线6与USB3.0接头的金属外壳连接。该USB3.0通信滑环整体的出线方式进一步确保了滑环使用过程中的可靠性。

以上对本实用新型所提供的一种通用串行总线USB 3.0通信滑环进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种通用串行总线USB 3.0通信滑环，应用于USB 3.0通信标准，包括定子和转子，其特征在于，所述定子上设置有电刷组，所述电刷组包括第一电刷至第十二电刷共计12个电刷且每个电刷均包括左右分别对称布置的左侧电刷和右侧电刷，所述每个电刷的左侧电刷与右侧电刷之间均设置有连接线缆，其中，

所述电刷组第一电刷与第二电刷的左侧电刷上连接有双绞线，用来与USB3.0的非屏蔽的双绞线UTP信号对连接；

所述电刷组第三电刷的右侧电刷上连接有单导线，用来与USB3.0的电源线连接；

所述电刷组第四电刷的右侧电刷上连接有单导线，用来与USB3.0的地线连接；

所述电刷组第五电刷与第六电刷的左侧电刷上连接有双绞线且第七电刷的左侧电刷上连接有单导线，用来与USB3.0的第一有遮蔽的信号对SDP信号对连接；

所述电刷组第八电刷与第九电刷的右侧电刷上连接有双绞线且第十电刷的左侧电刷上连接有单导线，用来与USB3.0的第二SDP信号对连接；

所述电刷组第十一电刷的左侧电刷连接有单导线，用来与USB3.0屏蔽部分连接；

所述电刷组第十二电刷的右侧电刷连接有单导线，用来与USB3.0屏蔽部分连接；

所述转子上设置有与所述电刷组相对应的导电环组，所述导电环组包括12个导电环且与所述电刷组的12个电刷一一对应，所述导电环上设置有与上述电刷上连接导线相匹配的输出线。

2.根据权利要求1所述的通用串行总线USB 3.0通信滑环，其特征在于，所述电刷组第一电刷至第十二电刷上连接的导线依次为黑色导线、褐色导线、红色导线、橙色导线、黄色导线、绿色导线、蓝色导线、紫色导线、灰色导线、白色导线、粉红色导线及浅蓝色导线且分别与USB 3.0上同颜色的导线相对应。

3.根据权利要求1所述的通用串行总线USB 3.0通信滑环，其特征在于，所述导电环与导电环之间设置有绝缘板，所述绝缘板为套设在转子上的空心圆板且所述绝缘板均与转子轴线相垂直。

4.根据权利要求1所述的通用串行总线USB 3.0通信滑环，其特征在于，所述连接在滑环定子电刷与相对应转子导电环上的双绞线特性阻抗共为80-120欧姆。

5.根据权利要求4所述的通用串行总线USB 3.0通信滑环，其特征在于，所述连接在滑环定子电刷与相对应转子导电环上的双绞线特性阻抗共为100欧姆。

6.根据权利要求1所述的通用串行总线USB 3.0通信滑环，其特征在于，所述滑环定子电刷与第一SDP信号对和第二SDP信号对连接的导线组之间相互屏蔽，所述滑环转子导电环上相对应的导线组之间也相互屏蔽。