Technologie ingérante|industrie nouvelle|8 janvier 2025
1. Présentation des bagues collectrices conductrices
1.1 Définition
Les bagues collectrices conductrices, également connues sous le nom d'anneaux collecteurs, d'interfaces électriques rotatives, de bagues collectrices, d'anneaux collecteurs, etc., sont des composants électromécaniques clés qui réalisent la transmission de l'énergie électrique et des signaux entre deux mécanismes relativement rotatifs. Dans de nombreux domaines, lorsque l'équipement a un mouvement de rotation et doit maintenir une transmission stable de la puissance et des signaux, les bagues collectrices conductrices deviennent un composant indispensable. Il brise les limites des connexions filaires traditionnelles dans les scénarios de rotation, permettant à l'équipement de tourner à 360 degrés sans restrictions, évitant ainsi des problèmes tels que l'enchevêtrement et la torsion des fils. Il est largement utilisé dans l'aérospatiale, l'automatisation industrielle, les équipements médicaux, la production d'énergie éolienne, la surveillance de la sécurité, les robots et d'autres industries, offrant une solide garantie à divers systèmes électromécaniques complexes pour obtenir un mouvement de rotation multifonctionnel, de haute précision et continu. On peut l'appeler le « centre nerveux » des équipements intelligents haut de gamme modernes.
1.2 Principe de fonctionnement
Le principe de fonctionnement de base de la bague collectrice conductrice est basé sur la technologie de transmission de courant et de connexion rotative. Il est principalement composé de deux parties : des brosses conductrices et des bagues collectrices. La partie bague collectrice est installée sur l'arbre rotatif et tourne avec l'arbre, tandis que la brosse conductrice est fixée dans la partie fixe et est en contact étroit avec la bague collectrice. Lorsqu'un courant ou un signal doit être transmis entre des pièces rotatives et des pièces fixes, une connexion électrique stable est formée grâce au contact glissant entre la brosse conductrice et la bague collectrice pour créer une boucle de courant. À mesure que l'équipement tourne, la bague collectrice continue de tourner et le point de contact entre la brosse conductrice et la bague collectrice ne cesse de changer. Cependant, en raison de la pression élastique de la brosse et de la conception structurelle raisonnable, les deux maintiennent toujours un bon contact, garantissant que l'énergie électrique, les signaux de commande, les signaux de données, etc. peuvent être transmis de manière continue et stable, obtenant ainsi une alimentation électrique et des informations ininterrompues. interaction du corps en rotation pendant le mouvement.
1.3 Composition structurelle
La structure de la bague collectrice conductrice couvre principalement les composants clés tels que les bagues collectrices, les brosses conductrices, les stators et les rotors. Les bagues collectrices sont généralement constituées de matériaux dotés d'excellentes propriétés conductrices, tels que des alliages de métaux précieux tels que le cuivre, l'argent et l'or, qui peuvent non seulement garantir une faible résistance et une transmission de courant à haut rendement, mais également avoir une bonne résistance à l'usure et à la corrosion pour y faire face. avec des frictions de rotation à long terme et des environnements de travail complexes. Les brosses conductrices sont principalement constituées d'alliages de métaux précieux ou de graphite et d'autres matériaux présentant une bonne conductivité et autolubrification. Ils ont une forme spécifique (telle que le type "II") et sont symétriquement en double contact avec la rainure annulaire de la bague collectrice. À l'aide de la pression élastique de la brosse, ils s'ajustent étroitement à la bague collectrice pour obtenir une transmission précise des signaux et des courants. Le stator est la partie fixe qui relie l'énergie structurelle fixe de l'équipement et fournit un support stable pour la brosse conductrice ; le rotor est la partie rotative, qui est reliée à la structure rotative de l'équipement et tourne de manière synchrone avec elle, entraînant la rotation de la bague collectrice. En outre, il comprend également des composants auxiliaires tels que des matériaux isolants, des matériaux adhésifs, des supports combinés, des roulements de précision et des cache-poussière. Des matériaux isolants sont utilisés pour isoler divers chemins conducteurs afin d'éviter les courts-circuits ; les matériaux adhésifs assurent une combinaison stable entre les composants ; les supports combinés portent divers composants pour assurer la résistance structurelle globale ; les roulements de précision réduisent la résistance au frottement de rotation et améliorent la précision et la douceur de la rotation ; Les cache-poussière empêchent la poussière, l'humidité et d'autres impuretés d'envahir et protègent les composants internes de précision. Chaque pièce se complète pour assurer le fonctionnement stable et fiable de la bague collectrice conductrice.
2. Avantages et caractéristiques des bagues collectrices conductrices
2.1 Fiabilité du transport de puissance
Dans des conditions de rotation continue de l'équipement, la bague collectrice conductrice présente une excellente stabilité de transmission de puissance. Par rapport à la méthode traditionnelle de connexion par fil, lorsque les pièces de l'équipement tournent, les fils ordinaires sont très faciles à s'emmêler et à se plier, ce qui entraînera des dommages aux lignes et des ruptures de circuit, interrompant la transmission de puissance et affectant sérieusement le fonctionnement de l'équipement. La bague collectrice conductrice crée un chemin de courant fiable grâce au contact coulissant précis entre la brosse et la bague collectrice, ce qui peut garantir une alimentation continue et stable en courant quelle que soit la rotation de l'équipement. Par exemple, dans une éolienne, les pales tournent à grande vitesse avec le vent, et la vitesse peut atteindre plus de dix tours par minute, voire plus. Le générateur doit continuellement convertir l’énergie éolienne en énergie électrique et la transmettre au réseau électrique. La bague collectrice conductrice installée dans la cabine a une capacité de transmission de puissance stable pour garantir que pendant la rotation à long terme et ininterrompue des pales, l'énergie électrique est transmise en douceur de l'extrémité rotative du rotor du générateur au stator stationnaire et au réseau électrique externe. , évitant les interruptions de production d'électricité causées par des problèmes de ligne, améliorant considérablement la fiabilité et l'efficacité de la production d'énergie du système de production d'énergie éolienne et jetant les bases d'un approvisionnement continu en énergie propre.
2.2 Conception compacte et installation pratique
La bague collectrice conductrice a une conception structurelle sophistiquée et compacte et présente des avantages significatifs en termes d'utilisation de l'espace. À mesure que les équipements modernes évoluent vers la miniaturisation et l’intégration, l’espace interne devient de plus en plus précieux. Les connexions de câblage complexes traditionnelles prennent beaucoup de place et peuvent également provoquer des problèmes d'interférence de ligne. Les bagues collectrices conductrices intègrent plusieurs voies conductrices dans une structure compacte, réduisant ainsi la complexité du câblage interne de l'équipement. Prenons l'exemple des caméras intelligentes. Ils doivent pivoter à 360 degrés pour capturer des images et transmettre simultanément des signaux vidéo, des signaux de contrôle et de l'alimentation. Si un câblage ordinaire est utilisé, les lignes sont en désordre et facilement bloquées au niveau des joints tournants. Les bagues collectrices microconductrices intégrées, qui ne mesurent généralement que quelques centimètres de diamètre, peuvent intégrer la transmission de signaux multicanaux. Lorsque la caméra tourne de manière flexible, les lignes sont régulières et faciles à installer. Il peut être facilement intégré dans le boîtier étroit de la caméra, ce qui non seulement répond aux exigences fonctionnelles, mais rend également l'appareil global simple en apparence et compact en taille. Il est facile à installer et à déployer dans divers scénarios de surveillance, tels que les caméras PTZ pour la surveillance de sécurité et les caméras panoramiques pour les maisons intelligentes. De même, dans le domaine des drones, afin de réaliser des fonctions telles que le réglage de l'attitude de vol, la transmission d'images et l'alimentation électrique des commandes de vol, des bagues collectrices conductrices compactes permettent aux drones de réaliser plusieurs transmissions de signaux et de puissance dans un espace limité, réduisant ainsi le poids tout en assurant les performances de vol et l'amélioration de la portabilité et de l'intégration fonctionnelle de l'équipement.
2.3 Résistance à l'usure, résistance à la corrosion et stabilité à haute température
Face à des environnements de travail complexes et difficiles, les bagues collectrices conductrices ont une excellente tolérance avec des matériaux spéciaux et un savoir-faire exquis. En termes de choix de matériaux, les bagues collectrices sont principalement constituées d'alliages de métaux précieux résistants à l'usure et à la corrosion, tels que l'or, l'argent, les alliages de platine ou les alliages de cuivre spécialement traités. Les brosses sont constituées de matériaux à base de graphite ou de brosses en métaux précieux avec une bonne autolubrification pour réduire le coefficient de frottement et réduire l'usure. Au niveau du processus de fabrication, un usinage de précision est utilisé pour garantir que les brosses et les bagues collectrices s'ajustent étroitement et entrent en contact uniformément, et la surface est traitée avec des revêtements ou un placage spéciaux pour améliorer les performances de protection. En prenant l'industrie de l'énergie éolienne comme exemple, les éoliennes offshore évoluent pendant longtemps dans un environnement marin à forte humidité et à brouillard salin élevé. La grande quantité de sel et d’humidité présente dans l’air est extrêmement corrosive. Dans le même temps, la température dans le moyeu du ventilateur et dans la cabine fluctue considérablement avec le fonctionnement, et les pièces rotatives sont en friction continue. Dans des conditions de travail aussi difficiles, la bague collectrice conductrice peut résister efficacement à la corrosion et maintenir des performances électriques stables avec des matériaux de haute qualité et une technologie de protection, garantissant une transmission stable et fiable de la puissance et du signal du ventilateur pendant son cycle de fonctionnement de plusieurs décennies, réduisant considérablement le fréquence de maintenance et réduction des coûts d’exploitation. Un autre exemple est l'équipement périphérique du four de fusion dans l'industrie métallurgique, qui est rempli de poussières à haute température et de gaz acides et alcalins forts. La résistance à haute température et la résistance à la corrosion de la bague collectrice conductrice lui permettent de fonctionner de manière stable dans les dispositifs rotatifs de distribution de matériaux, de mesure de température et de contrôle du four à haute température, garantissant un processus de production fluide et continu, améliorant la durabilité globale du Équipement et réduction des temps d'arrêt causés par des facteurs environnementaux, fournissant un soutien solide pour le fonctionnement efficace et stable de la production industrielle.
3. Analyse du champ d'application
3.1 Automatisation industrielle
3.1.1 Robots et bras robotisés
Dans le processus d'automatisation industrielle, l'application généralisée des robots et des bras robotisés est devenue un moteur clé pour améliorer l'efficacité de la production et optimiser les processus de production, et les bagues collectrices conductrices y jouent un rôle indispensable. Les articulations des robots et des bras robotiques sont les nœuds clés pour obtenir un mouvement flexible. Ces articulations doivent tourner et se plier continuellement pour accomplir des tâches d’action complexes et diverses, telles que la préhension, la manipulation et l’assemblage. Des bagues collectrices conductrices sont installées au niveau des joints et peuvent transmettre de manière stable des signaux de puissance et de contrôle aux moteurs, capteurs et divers composants de contrôle pendant que les joints tournent en continu. En prenant l'exemple de l'industrie automobile, dans la chaîne de production de soudage de carrosseries automobiles, le bras du robot doit souder et assembler avec précision et rapidité diverses pièces dans le châssis de la carrosserie. La rotation à haute fréquence de ses articulations nécessite une transmission ininterrompue de puissance et de signal. La bague collectrice conductrice assure l'exécution fluide du bras du robot dans des séquences d'action complexes, garantissant la stabilité et l'efficacité du processus de soudage, améliorant considérablement le degré d'automatisation et l'efficacité de la production automobile. De même, dans le secteur de la logistique et de l'entreposage, les robots utilisés pour le tri et la palettisation des marchandises utilisent des bagues collectrices conductrices pour obtenir un mouvement flexible des articulations, identifier et saisir avec précision les marchandises, s'adapter aux différents types de marchandises et configurations de stockage, accélérer le chiffre d'affaires logistique et réduire les coûts de main-d'œuvre.
3.1.2 Équipements de la chaîne de production
Sur les lignes de production industrielle, de nombreux appareils contiennent des pièces rotatives et des bagues collectrices conductrices constituent un support essentiel pour maintenir le fonctionnement continu de la ligne de production. En tant qu'équipement auxiliaire de transformation courant, la table rotative est largement utilisée dans les lignes de production telles que l'emballage alimentaire et la fabrication électronique. Il doit tourner en permanence pour réaliser un traitement, des tests ou un emballage de produits à multiples facettes. La bague collectrice conductrice assure l'alimentation continue pendant la rotation de la table tournante et transmet avec précision le signal de commande aux appareils, capteurs de détection et autres composants sur la table pour assurer la continuité et la précision du processus de production. Par exemple, sur la ligne d'emballage alimentaire, la table tournante entraîne le produit pour terminer en séquence les processus de remplissage, de scellage, d'étiquetage et autres. Les performances de transmission stables de la bague collectrice conductrice évitent les temps d'arrêt causés par l'enroulement de ligne ou l'interruption du signal, et améliorent l'efficacité de l'emballage et le taux de qualification des produits. Les pièces rotatives telles que les rouleaux et les pignons du convoyeur constituent également les scénarios d'application de la bague collectrice conductrice. Il assure la transmission stable de la force motrice du moteur, de sorte que les matériaux de la chaîne de production puissent être transmis en douceur, coopère avec les équipements en amont et en aval pour fonctionner, améliore le rythme global de production, fournit une garantie solide pour la production industrielle à grande échelle. , et constitue l'un des éléments essentiels de la fabrication moderne pour parvenir à une production efficace et stable.
3.2 Énergie et électricité
3.2.1 Éoliennes
Dans le domaine de la production d'énergie éolienne, les bagues collectrices conductrices sont la clé pour garantir le fonctionnement stable et la production d'énergie efficace des éoliennes. Les éoliennes sont généralement composées de rotors, de nacelles, de tours et d'autres pièces. Le rotor éolien capte l'énergie éolienne et entraîne le générateur dans la nacelle pour qu'il tourne et produise de l'électricité. Parmi eux, il existe un mouvement de rotation relatif entre le moyeu de l'éolienne et la nacelle, et la bague collectrice conductrice est installée ici pour entreprendre la tâche de transmission des signaux de puissance et de contrôle. D'une part, le courant alternatif généré par le générateur est transmis au convertisseur dans la nacelle à travers la bague collectrice, converti en énergie répondant aux exigences de connexion au réseau puis transmis au réseau électrique ; d'autre part, divers signaux de commande du système de contrôle, tels que le réglage du pas des pales, le contrôle du lacet de la nacelle et d'autres signaux, sont transmis avec précision à l'actionneur dans le moyeu pour garantir que l'éolienne ajuste son état de fonctionnement en temps réel en fonction de changements dans la vitesse et la direction du vent. Selon les données de l'industrie, la vitesse des pales d'une éolienne de classe mégawatt peut atteindre 10 à 20 tours par minute. Dans de telles conditions de rotation à grande vitesse, la bague collectrice conductrice, avec son excellente fiabilité, garantit que les heures d'utilisation annuelles du système éolien sont efficacement augmentées et réduit la perte de production d'énergie causée par les pannes de transmission, ce qui est d'une grande importance pour promouvoir la connexion au réseau à grande échelle d’énergie propre et aider à la transformation de la structure énergétique.
3.2.2 Production thermique et hydroélectrique
Dans les scénarios de production thermique et hydroélectrique, les bagues collectrices conductrices jouent également un rôle clé. La grande turbine à vapeur d'une centrale thermique produit de l'électricité en faisant tourner son rotor à grande vitesse. La bague collectrice conductrice est utilisée pour connecter l'enroulement du rotor du moteur au circuit statique externe afin d'obtenir une entrée stable du courant d'excitation, d'établir un champ magnétique rotatif et d'assurer la production d'énergie normale du générateur. En même temps, dans le système de contrôle des équipements auxiliaires tels que les alimentateurs à charbon, les soufflantes, les ventilateurs à tirage induit et autres machines tournantes, la bague collectrice conductrice transmet les signaux de commande, ajuste avec précision les paramètres de fonctionnement de l'équipement, assure un fonctionnement stable de l'alimentation en carburant, de la ventilation. et la dissipation thermique, et maintient une sortie efficace du groupe électrogène. En termes de production d'hydroélectricité, la roue de la turbine tourne à grande vitesse sous l'impact du débit d'eau, entraînant le générateur à produire de l'électricité. La bague collectrice conductrice est installée sur l'arbre principal du générateur pour assurer la transmission des signaux de commande tels que la puissance de sortie, la régulation et l'excitation de la vitesse. Différents types de centrales hydroélectriques, telles que les centrales hydroélectriques conventionnelles et les centrales de pompage-turbinage, sont équipées de bagues collectrices conductrices de différentes spécifications et performances en fonction de la vitesse de la turbine et des conditions de fonctionnement, répondant aux besoins de scénarios diversifiés de production d'hydroélectricité, depuis les basses chutes jusqu'aux grandes débit à hauteur de chute élevée et faible débit, assurant un approvisionnement stable en électricité et injectant un flux constant d'énergie dans le développement social et économique.
3.3 Sécurité et surveillance intelligentes
3.3.1 Caméras intelligentes
Dans le domaine de la surveillance de sécurité intelligente, les caméras intelligentes fournissent un support essentiel pour une surveillance complète et sans angle mort, et les bagues collectrices conductrices les aident à surmonter le goulot d'étranglement de l'alimentation électrique en rotation et de la transmission de données. Les caméras intelligentes doivent généralement pivoter à 360 degrés pour étendre le champ de surveillance et capturer des images dans toutes les directions. Cela nécessite que pendant le processus de rotation continue, l'alimentation électrique puisse être stable pour assurer le fonctionnement normal de la caméra, et que les signaux vidéo haute définition et les instructions de contrôle puissent être transmis en temps réel. Des bagues collectrices conductrices sont intégrées au niveau des joints du panoramique/inclinaison de la caméra pour obtenir une transmission synchrone de la puissance, des signaux vidéo et des signaux de contrôle, permettant à la caméra de se tourner de manière flexible vers la zone cible et d'améliorer la portée et la précision de surveillance. Dans le système de surveillance du trafic urbain, la caméra à bille intelligente à l'intersection utilise des bagues collectrices conductrices pour tourner rapidement afin de capturer le flux de circulation et les infractions, fournissant ainsi des images en temps réel pour le contrôle de la circulation et la gestion des accidents ; dans les scènes de surveillance de sécurité des parcs et des communautés, la caméra patrouille dans toutes les directions, détecte les situations anormales à temps et renvoie au centre de surveillance, améliore les capacités d'avertissement de sécurité et maintient efficacement la sécurité et l'ordre publics.
3.3.2 Système de surveillance radar
Le système de surveillance radar assume des tâches importantes dans les domaines de la défense militaire, des prévisions météorologiques, de l'aérospatiale, etc. La bague collectrice conductrice assure la rotation stable et continue de l'antenne radar pour obtenir une détection précise. Dans le domaine de la reconnaissance militaire, les radars de défense aérienne au sol, les radars embarqués, etc. doivent faire tourner en permanence l'antenne pour rechercher et suivre des cibles aériennes. La bague collectrice conductrice garantit que le radar est alimenté de manière stable en énergie à l'émetteur, au récepteur et aux autres composants principaux pendant le processus de balayage rotatif. Dans le même temps, le signal d'écho de cible détecté et le signal d'état de l'équipement sont transmis avec précision au centre de traitement du signal, fournissant des renseignements en temps réel pour le commandement de combat et aidant à défendre la sécurité de l'espace aérien. En termes de prévisions météorologiques, le radar météorologique transmet des ondes électromagnétiques à l'atmosphère grâce à la rotation de l'antenne, reçoit les échos réfléchis par des cibles météorologiques telles que les gouttes de pluie et les cristaux de glace et analyse les conditions météorologiques. La bague collectrice conductrice assure le fonctionnement continu du système radar, transmet les données collectées en temps réel et aide le service météorologique à prédire avec précision les changements météorologiques tels que les précipitations et les tempêtes, fournissant une base clé pour la prévention et l'atténuation des catastrophes, et pour escorter les humains. production et vie dans différents domaines.
3.4 Matériel médical
3.4.1 Équipement d'imagerie médicale
Dans le domaine du diagnostic médical, les équipements d'imagerie médicale constituent un assistant puissant permettant aux médecins de mieux comprendre les conditions internes du corps humain et de diagnostiquer avec précision les maladies. Les bagues collectrices conductrices offrent des garanties clés pour le fonctionnement efficace de ces appareils. En prenant comme exemple les équipements de tomodensitométrie (tomodensitométrie) et d'IRM (imagerie par résonance magnétique), il y a des pièces rotatives à l'intérieur. Le cadre de balayage de l'équipement CT doit tourner à grande vitesse pour faire tourner le tube à rayons X autour du patient afin de collecter des données d'image tomographique sous différents angles ; les aimants, les bobines de gradient et d'autres composants de l'équipement IRM tournent également pendant le processus d'imagerie pour produire des changements précis de gradient de champ magnétique. Des bagues collectrices conductrices sont installées au niveau des joints tournants pour transmettre de manière stable l'électricité afin de faire fonctionner les pièces rotatives. Dans le même temps, une grande quantité de données d'images collectées est transmise au système de traitement informatique en temps réel pour garantir des images claires et précises, fournissant ainsi aux médecins une base de diagnostic fiable. Selon les commentaires sur l'utilisation des équipements hospitaliers, les bagues collectrices conductrices de haute qualité réduisent efficacement les artefacts, les interruptions de signal et autres problèmes liés au fonctionnement de l'équipement d'imagerie, améliorent la précision du diagnostic, jouent un rôle important dans le dépistage précoce des maladies, l'évaluation de l'état et d'autres liens, et protéger la santé des patients.
3.4.2 Robots chirurgicaux
En tant que technologie de pointe représentative de la chirurgie moderne mini-invasive, les robots chirurgicaux modifient progressivement le modèle chirurgical traditionnel. Les bagues collectrices conductrices fournissent un support central pour une mise en œuvre chirurgicale précise et sûre. Les bras robotisés des robots chirurgicaux simulent les mouvements de la main du médecin et effectuent des opérations délicates dans un espace chirurgical étroit, telles que la suture, la coupe et la séparation des tissus. Ces bras robotiques doivent tourner de manière flexible avec plusieurs degrés de liberté. Des bagues collectrices conductrices sont installées au niveau des articulations pour assurer une alimentation continue, permettant au moteur d'entraîner les bras robotiques pour se déplacer avec précision, tout en transmettant des signaux de retour de capteur, permettant aux médecins de percevoir les informations de retour de force du site chirurgical en temps réel et de réaliser collaboration homme-machine.Opération. En neurochirurgie, les robots chirurgicaux utilisent les performances stables des bagues collectrices conductrices pour atteindre avec précision les minuscules lésions du cerveau et réduire le risque de traumatisme chirurgical ; dans le domaine de la chirurgie orthopédique, les bras robotisés aident à l'implantation de prothèses et à la fixation de sites de fracture, améliorent la précision et la stabilité chirurgicales et favorisent une chirurgie mini-invasive pour se développer dans une direction plus précise et plus intelligente, offrant aux patients une expérience de traitement chirurgical avec moins de traumatismes et plus rapide récupération.
IV. État du marché et tendances
4.1 Taille et croissance du marché
Ces dernières années, le marché mondial des bagues collectrices conductrices a montré une tendance à la croissance constante. Selon les données d’instituts d’études de marché faisant autorité, la taille du marché mondial des bagues collectrices conductrices atteindra environ 6,35 milliards de RMB en 2023, et on s’attend à ce que d’ici 2028, la taille du marché mondial grimpe à environ 8 milliards de RMB avec une croissance annuelle moyenne composée. taux d'environ 4,0%. En termes de répartition régionale, la région Asie-Pacifique occupe la plus grande part de marché mondial, représentant environ 48,4 % en 2023. Cela est principalement dû au développement vigoureux de la Chine, du Japon, de la Corée du Sud et d'autres pays dans les domaines de la fabrication, l'industrie de l'information électronique, les nouvelles énergies, etc., et la demande de bagues collectrices conductrices continue d'être forte. Parmi eux, la Chine, en tant que plus grande base manufacturière au monde, a insufflé une forte dynamique au marché des bagues collectrices conductrices avec le développement rapide d'industries telles que l'automatisation industrielle, la sécurité intelligente et les nouveaux équipements énergétiques. En 2023, la taille du marché chinois des bagues collectrices conductrices augmentera de 5,6 % sur un an et on s'attend à ce qu'il continue à maintenir un taux de croissance considérable à l'avenir. L'Europe et l'Amérique du Nord sont également des marchés importants. Avec leur base industrielle solide, leur demande haut de gamme dans le domaine aérospatial et la modernisation continue de l'industrie automobile, ils occupent une part de marché considérable d'environ 25 % et 20 % respectivement, et la taille du marché a augmenté régulièrement, ce qui est fondamentalement le identique au taux de croissance du marché mondial. Avec l'avancement accéléré de la construction d'infrastructures et de la modernisation industrielle dans les économies émergentes, comme l'Inde et le Brésil, le marché des bagues collectrices conductrices dans ces régions montrera également un énorme potentiel de croissance à l'avenir et devrait devenir un nouveau point de croissance du marché.
4.2 Paysage de la concurrence
À l’heure actuelle, le marché mondial des bagues collectrices conductrices est très concurrentiel et compte de nombreux participants. Les sociétés principales occupent une part de marché importante grâce à leur profonde accumulation technique, leurs capacités avancées de recherche et de développement de produits et leurs vastes canaux de marché. Des géants internationaux tels que Parker aux États-Unis, MOOG aux États-Unis, COBHAM en France et MORGAN en Allemagne, s'appuyant sur leurs efforts à long terme dans des domaines haut de gamme tels que l'aérospatiale, l'armée et la défense nationale, maîtrisent les technologies de base. , ont d'excellentes performances de produit et ont une grande influence sur la marque. Ils occupent une position de leader sur le marché des bagues collectrices conductrices haut de gamme. Leurs produits sont largement utilisés dans des équipements clés tels que les satellites, les missiles et les avions haut de gamme, et répondent aux normes industrielles les plus strictes dans des scénarios comportant des exigences extrêmement élevées en matière de précision, de fiabilité et de résistance aux environnements extrêmes. En comparaison, des entreprises nationales telles que Mofulon Technology, Kaizhong Precision, Quansheng Electromechanical et Jiachi Electronics se sont développées rapidement ces dernières années. En augmentant continuellement leurs investissements en R&D, ils ont réalisé des percées technologiques dans certains segments et les avantages de leurs produits en termes de rentabilité sont devenus importants. Ils ont progressivement conquis la part de marché des marchés bas et milieu de gamme et ont progressivement pénétré le marché haut de gamme. Par exemple, sur les marchés segmentés tels que les bagues collectrices de joints de robots dans le domaine de l'automatisation industrielle et les bagues collectrices de signaux vidéo haute définition dans le domaine de la surveillance de la sécurité, les entreprises nationales ont gagné la faveur de nombreux clients locaux grâce à leurs services localisés et à leur capacité à répondre rapidement à la demande du marché. Cependant, dans l'ensemble, les bagues collectrices conductrices haut de gamme de mon pays présentent encore un certain degré de dépendance aux importations, en particulier pour les produits haut de gamme de haute précision, ultra-haute vitesse et conditions de travail extrêmes. Les barrières techniques des géants internationaux sont relativement élevées et les entreprises nationales doivent encore continuer à rattraper leur retard afin d'améliorer leur compétitivité sur le marché mondial.
4.3 Tendances de l'innovation technologique
En regardant vers l’avenir, le rythme de l’innovation technologique des bagues collectrices conductrices s’accélère, montrant une tendance de développement multidimensionnelle. D'une part, la technologie des bagues collectrices à fibre optique a émergé. Avec la vulgarisation généralisée de la technologie de communication optique dans le domaine de la transmission de données, le nombre de scénarios de transmission de signaux nécessitant une bande passante plus élevée et des pertes moindres augmente, et des bagues collectrices à fibre optique sont apparues. Il utilise la transmission de signaux optiques pour remplacer la transmission de signaux électriques traditionnelle, évite efficacement les interférences électromagnétiques et améliore considérablement le taux et la capacité de transmission. Il est progressivement promu et appliqué dans des domaines tels que la connexion rotative de l'antenne de la station de base 5G, l'inclinaison panoramique de la vidéosurveillance haute définition et les équipements de télédétection optique aérospatiale qui ont des exigences strictes en matière de qualité du signal et de vitesse de transmission, et devrait inaugurer le ère de communication optique de la technologie des bagues collectrices conductrices. D’autre part, la demande de bagues collectrices à grande vitesse et haute fréquence augmente. Dans les domaines de fabrication avancés tels que la fabrication de semi-conducteurs et les tests de précision électronique, la vitesse des équipements augmente constamment et la demande de transmission de signaux haute fréquence est urgente. La recherche et le développement de bagues collectrices qui s'adaptent à la transmission stable des signaux à haute vitesse et haute fréquence sont devenus la clé. En optimisant les matériaux des brosses et des bagues collectrices et en améliorant la conception de la structure de contact, la résistance de contact, l'usure et l'atténuation du signal sous rotation à grande vitesse peuvent être réduites pour répondre à la transmission du signal haute fréquence au niveau GHz et assurer le fonctionnement efficace de l'équipement. . De plus, les bagues collectrices miniaturisées constituent également une direction de développement importante. Avec l'essor d'industries telles que l'Internet des objets, les appareils portables et les micro-appareils médicaux, la demande de bagues collectrices conductrices de petite taille, à faible consommation d'énergie et à intégration multifonctionnelle a augmenté. Grâce à la technologie de traitement micro-nano et à l'application de nouveaux matériaux, la taille de la bague collectrice est réduite au niveau millimétrique, voire micronique, et les fonctions d'alimentation électrique, de données et de transmission du signal de contrôle sont intégrées pour fournir la puissance de base et l'interaction du signal. la prise en charge des dispositifs micro-intelligents, encourage diverses industries à évoluer vers la miniaturisation et l'intelligence et continue d'élargir les limites d'application des bagues collectrices conductrices.
V. Considérations clés
5.1 Sélection des matériaux
Le choix du matériau des bagues collectrices conductrices est crucial et directement lié à leurs performances, leur durée de vie et leur fiabilité. Il doit être considéré de manière globale en fonction de plusieurs facteurs tels que les scénarios d'application et les exigences actuelles. En termes de matériaux conducteurs, les bagues collectrices utilisent généralement des alliages de métaux précieux tels que le cuivre, l'argent et l'or, ou des alliages de cuivre spécialement traités. Par exemple, dans les équipements électroniques et les équipements d'imagerie médicale ayant des exigences de haute précision et de faible résistance, les bagues collectrices en alliage d'or peuvent garantir la transmission précise des signaux électriques faibles et réduire l'atténuation du signal en raison de leur excellente conductivité et résistance à la corrosion. Pour les moteurs industriels et les équipements éoliens avec une transmission de courant importante, les bagues collectrices en alliage de cuivre de haute pureté peuvent non seulement répondre aux exigences de transport de courant, mais ont également des coûts relativement contrôlables. Les matériaux des brosses utilisent principalement des matériaux à base de graphite et des brosses en alliage de métaux précieux. Les brosses en graphite ont une bonne autolubrification, ce qui peut réduire le coefficient de frottement et l'usure. Ils conviennent aux équipements à faible vitesse et à haute sensibilité à la perte de balais. Les brosses en métaux précieux (telles que les brosses en palladium et en alliage d'or) ont une forte conductivité et une faible résistance de contact. Ils sont souvent utilisés dans des situations de qualité de signal exigeantes, à haute vitesse et de haute précision, telles que les pièces rotatives de navigation des équipements aérospatiaux et les mécanismes de transmission par tranches des équipements de fabrication de semi-conducteurs. Les matériaux isolants ne doivent pas non plus être ignorés. Les plus courants incluent le polytétrafluoroéthylène (PTFE) et la résine époxy. Le PTFE présente d'excellentes performances d'isolation, une résistance aux températures élevées et une forte stabilité chimique. Il est largement utilisé dans les bagues collectrices conductrices des joints tournants des dispositifs d'agitation de réacteur chimique et des équipements d'exploration en haute mer dans des environnements à haute température et acides et alcalins forts pour assurer une isolation fiable entre chaque chemin conducteur, éviter les pannes de court-circuit et assurer la stabilité. fonctionnement de l'équipement.
5.2 Entretien et remplacement des brosses conductrices
En tant que partie vulnérable clé de la bague collectrice conductrice, l'entretien régulier et le remplacement rapide de la brosse conductrice sont d'une grande importance pour garantir le fonctionnement normal de l'équipement. Étant donné que la brosse s'usera progressivement et produira de la poussière pendant le contact de friction continu avec la bague collectrice, la résistance de contact augmentera, affectant l'efficacité de la transmission actuelle et provoquant même des étincelles, des interruptions de signal et d'autres problèmes, un mécanisme de maintenance régulier doit donc être établi. D'une manière générale, selon l'intensité de fonctionnement de l'équipement et l'environnement de travail, le cycle de maintenance varie de plusieurs semaines à plusieurs mois. Par exemple, les bagues collectrices conductrices des équipements miniers et des équipements de traitement métallurgique présentant une grave pollution par la poussière peuvent devoir être inspectées et entretenues chaque semaine ; tandis que les bagues collectrices des équipements bureautiques avec environnement intérieur et fonctionnement stable peuvent être prolongées jusqu'à plusieurs mois. Pendant la maintenance, l'équipement doit d'abord être arrêté, le courant de la bague collectrice doit être coupé et des outils et réactifs de nettoyage spéciaux doivent être utilisés pour éliminer délicatement la poussière et l'huile de la brosse et de la surface de la bague collectrice afin d'éviter d'endommager la surface de contact ; en même temps, vérifiez la pression élastique de la brosse pour vous assurer qu'elle s'adapte parfaitement à la bague collectrice. Une pression excessive peut facilement augmenter l’usure, et une pression trop faible peut provoquer un mauvais contact. Lorsque la brosse est usée entre un tiers et la moitié de sa hauteur d'origine, elle doit être remplacée. Lors du remplacement de la brosse, veillez à utiliser des produits qui correspondent aux spécifications, modèles et matériaux d'origine pour garantir des performances de contact constantes. Après l'installation, la résistance de contact et la stabilité de fonctionnement doivent être vérifiées à nouveau pour éviter les pannes et les arrêts de l'équipement dus à des problèmes de brosses et pour garantir le bon déroulement des processus de production et de fonctionnement.
5.3 Essai de fiabilité
Afin de garantir que la bague collectrice conductrice fonctionne de manière stable et fiable dans des scénarios d'application complexes et critiques, des tests de fiabilité stricts sont essentiels. Les tests de résistance sont un projet de test de base. Grâce à des instruments de mesure de résistance de haute précision, la résistance de contact de chaque trajet de la bague collectrice est mesurée dans différentes conditions de travail de rotation statique et dynamique. La valeur de résistance doit être stable et répondre aux normes de conception, avec une très petite plage de fluctuation. Par exemple, dans les bagues collectrices utilisées dans les équipements de test de précision électroniques, des changements excessifs dans la résistance de contact entraîneront une augmentation des erreurs de données de test, affectant le contrôle qualité du produit. Le test de tension de tenue simule le choc haute tension que l'équipement peut rencontrer pendant son fonctionnement. Une tension d'essai plusieurs fois supérieure à la tension nominale est appliquée à la bague collectrice pendant une certaine période de temps pour tester si le matériau isolant et l'espace d'isolation peuvent y résister efficacement, empêcher les ruptures d'isolation et les défaillances de court-circuit causées par une surtension en utilisation réelle, et assurer la sécurité du personnel et du matériel. Ceci est particulièrement critique lors des tests de bagues collectrices conductrices supportant des systèmes électriques et des équipements électriques à haute tension. Dans le domaine de l'aérospatiale, les bagues collectrices conductrices des satellites et des engins spatiaux doivent subir des tests complets dans des environnements simulés de températures extrêmes, de vide et de rayonnement dans l'espace pour garantir un fonctionnement fiable dans des environnements cosmiques complexes et une transmission infaillible des signaux et de la puissance ; les bagues collectrices des lignes de production automatisées dans les industries manufacturières haut de gamme doivent subir des tests de fatigue à long terme et à haute intensité, simulant des dizaines de milliers, voire des centaines de milliers de cycles de rotation pour vérifier leur résistance à l'usure et leur stabilité, posant ainsi une base solide pour une production à grande échelle et ininterrompue. Tout risque subtil en matière de fiabilité peut entraîner des pertes de production élevées et des risques pour la sécurité. Des tests stricts constituent la ligne de défense clé pour l’assurance qualité.
VI. Conclusion et perspectives
En tant que composant clé indispensable des systèmes électromécaniques modernes, les bagues collectrices conductrices jouent un rôle essentiel dans de nombreux domaines tels que l'automatisation industrielle, l'énergie et l'électricité, la sécurité intelligente et les équipements médicaux. Grâce à sa conception structurelle unique et à ses excellents avantages en termes de performances, il a surmonté le goulot d'étranglement de la transmission de puissance et de signal des équipements rotatifs, assuré le fonctionnement stable de divers systèmes complexes et favorisé le progrès technologique et la modernisation industrielle dans l'industrie.
Au niveau du marché, le marché mondial des bagues collectrices conductrices a connu une croissance constante, la région Asie-Pacifique devenant la principale force de croissance. La Chine a insufflé une forte dynamique au développement de l’industrie grâce à son énorme base manufacturière et à la montée en puissance des industries émergentes. Malgré une concurrence féroce, les entreprises nationales et étrangères ont montré leurs prouesses dans différents segments de marché, mais les produits haut de gamme restent dominés par les géants internationaux. Les entreprises nationales vont de l'avant dans le processus de développement vers le haut de gamme et de réduction progressive de l'écart.
En regardant vers l’avenir, avec l’innovation continue de la science et de la technologie, la technologie des bagues collectrices conductrices ouvrira la voie à un monde plus vaste. D'une part, les technologies de pointe telles que les bagues collectrices à fibre optique, les bagues collectrices à haute vitesse et haute fréquence et les bagues collectrices miniaturisées brilleront, répondant aux exigences strictes de haute vitesse, de bande passante élevée et de miniaturisation dans des domaines émergents tels que comme les communications 5G, la fabrication de semi-conducteurs et l'Internet des objets, et élargir les limites des applications ; d'autre part, l'intégration et l'innovation inter-domaines deviendront une tendance, profondément liée à l'intelligence artificielle, au big data et à la nouvelle technologie des matériaux, donnant naissance à des produits plus intelligents, adaptatifs et adaptables aux environnements extrêmes, fournissant un soutien clé pour des explorations de pointe telles que l'aérospatiale, l'exploration des fonds marins et l'informatique quantique, et pour renforcer en permanence l'écosystème mondial de l'industrie scientifique et technologique, aidant ainsi l'humanité à évoluer vers une ère technologique supérieure.
Heure de publication : 08 janvier 2025