ACOPLAMIENTO ROTATORIO DE HF CON LINEA LAMBDA/4 ENTRE ESTATOR Y ROTOR.

Acoplamiento rotatorio de HF con un estator (1; 51) que está en conexión de HF con al menos un rotor (2;

52) a través de al menos una línea ?/4 y que rodea dicho rotor (2; 52) al menos parcialmente, caracterizado porque el rotor (2; 52) está alojado en el estator (1; 51) sin contacto a través de al menos un cojinete neumático radial (20) que consiste en una superficie lateral (1.1) de una sección cilíndrica hueca del estator (1) provista de orificios de salida de aire radiales (4.1, 4.2) y una superficie periférica (2.23) de una sección cilíndrica (2.2) del rotor (2), y al menos un cojinete neumático axial (31, 32) que incluye una superficie con forma de corona circular (1.3) del estator (1) provista de orificios de salida de aire axiales y una superficie frontal anular (2.22) de una cara frontal del rotor (2)

Acoplamiento rotatorio de HF con línea ?/4 entre estator y rotor.

La invención se refiere a un acoplamiento rotatorio de HF con un estator que está en conexión de HF con al menos un rotor a través de al menos una línea ?/4 y que rodea dicho rotor al menos parcialmente. Los acoplamientos rotatorios de HF de este tipo pueden estar realizados con uno o más canales tanto en técnica coaxial como en técnica de guía de ondas.

El documento DE-A-100 37 747, da a conocer una disposición para la transmisión eléctrica de señales de banda ancha a través de superficies de acoplamiento de dos componentes dispuestos de forma giratoria entre sí. El espacio entre las superficies de acoplamiento está cargado con un material dieléctrico, que puede consistir en una película gaseosa, lo que permite mantener las superficies de acoplamiento a una distancia muy pequeña entre sí.

El documento EP-B-0 951 110, da a conocer una construcción coaxial de varios canales de un acoplamiento rotatorio. El rotor o los rotores de un acoplamiento rotatorio están alojados en el estator mediante rodamientos, con frecuencia cojinetes radiales delgados por motivos de espacio y peso. Estos cojinetes son el componente más problemático de todo acoplamiento rotatorio desde el punto de vista tanto mecánico como eléctrico o de técnica de HF. Como el rotor y los rodamientos están hechos de materiales diferentes (en la mayoría de los casos aluminio y acero), debido a los diferentes coeficientes de dilatación térmica se produce un incremento del rozamiento o un aumento de la holgura en función de la temperatura. Un incremento del rozamiento conduce normalmente a daños en el cojinete, y un aumento de la holgura conduce normalmente a fluctuaciones en las propiedades de transmisión eléctrica. Otras desventajas consisten en la salida del lubricante en caso de altas temperaturas, en una baja resistencia a la corrosión de los rodamientos y en una obturación deficiente con respecto al espacio de HF que se mantiene a una presión interior elevada, frecuentemente mediante aire previamente secado, para mejorar la resistencia dieléctrica. Por ello, los acoplamientos rotatorios de HF requieren cada poco tiempo unos trabajos de mantenimiento costosos y duraderos, incluyendo un nuevo ajuste de las propiedades eléctricas después de cada mantenimiento. Entre tanto, todo el sistema de HF al que pertenece el acoplamiento rotatorio, es decir, por ejemplo un sistema de radar civil o militar, está fuera de servicio.

El documento US-A-5 748 156, da a conocer un acoplamiento rotatorio de HF con las características mencionadas en la introducción y en el preámbulo de la reivindicación 1. El rotor consiste en una antena dipolo accionada en el extremo de una parte de línea que entra en el estator y que está rodeada por una camisa de un material dieléctrico. La camisa constituye el cojinete mecánico del rotor y está accionada a través de un servomotor.

La invención tiene por objetivo crear un acoplamiento rotatorio duradero y exento, al menos en gran medida, de mantenimiento.

Este objetivo se resuelve según la invención mediante las características indicadas en la reivindicación 1.

Los cojinetes neumáticos son conocidos en principio. Para el acoplamiento rotatorio de HF aquí propuesto son especialmente adecuados los cojinetes neumáticos en los que el aire se introduce a presión en el intersticio entre las partes móviles entre sí a través de numerosos microagujeros, tal como se dan a conocer en el documento DE-A-44 03 340 y el documento DE-C-44 36 156.

Con la eliminación de los rodamientos se suprimen también las desventajas asociadas con éstos, es decir, el comportamiento problemático frente a la temperatura, las fluctuaciones de viscosidad del lubricante en función de la temperatura, una marcha concéntrica inexacta y fluctuaciones del lubricante, una marcha concéntrica inexacta y fluctuaciones del par motor. Si se utiliza el mismo material para el estator y el rotor, por regla general un metal ligero, también se elimina el problema de las diferentes dilataciones térmicas de este material y el material de los cojinetes, normalmente acero, de modo que el intersticio de cojinete neumático entre el estator y el rotor, y por consiguiente también las propiedades técnicas de transmisión de HF, se mantienen constantes en la mayor medida posible. Si el espacio de HF se mantiene bajo sobrepresión, el intersticio de cojinete neumático, generalmente muy estrecho, puede servir como intersticio de obturación. El par motor del rotor es pequeño y sobre todo constante dentro de un amplio intervalo de temperaturas. Por todos estos motivos, el acoplamiento rotatorio de HF está prácticamente exento de mantenimiento.

La transmisión de señales sin contacto entre el rotor o los rotores y el estator puede tener lugar a través de líneas ?/4 estiradas o plegadas.

Los cojinetes neumáticos pueden estar dispuestos fuera del espacio de HF. En este caso, una construcción ya existente del acoplamiento técnico de HF entre estator y rotor se puede mantener al menos en gran parte inalterada.

No obstante, el intersticio de cojinete neumático estrecho y constante, de aproximadamente 30 µm, preferiblemente menos de 15 µm, también permite disponer los cojinetes neumáticos dentro del espacio de HF. En este caso, el aire de cojinete que atraviesa los cojinetes neumáticos actúa al mismo tiempo como aire de refrigeración para los componentes acoplados en HF que se calientan considerablemente dependiendo de la potencia transmitida. La anchura de intersticio pequeña y constante también mejora considerablemente la relación de ondas estacionarias (VSWR) en toda la anchura de banda de frecuencias útiles del acoplamiento.

El cojinete neumático radial consiste en una superficie interior de una sección cilíndrica hueca del estator, provista de orificios de salida de aire radiales, y una superficie periférica de una sección cilíndrica del rotor. Preferiblemente, estos orificios de salida de aire radiales están distribuidos tanto por la periferia como a lo largo de la dirección axial de la sección cilíndrica hueca del estator.

Los orificios de salida de aire radiales pueden presentar un diámetro de 10 µm a 100 µm y tener una longitud axial muy pequeña. Para lograr un colchón de aire estable, estos orificios de salida de aire comunican con un canal anular en el estator que está conectado con al menos una fuente de aire comprimido.

Análogamente, el cojinete neumático axial incluye una superficie con forma de corona circular del estator, provista de orificios de salida de aire axiales, y una superficie con forma de corona circular en una cara frontal del rotor. El rotor puede estar alojado mediante dos cojinetes neumáticos axiales de este tipo separados entre sí en la dirección axial, en particular en caso de un acoplamiento rotatorio largo. Las superficies con forma de corona circular correspondientes del rotor pueden consistir en las respectivas superficies frontales de éste.

Los orificios de salida de aire axiales de la superficie con forma de corona circular del estator también pueden estar distribuidos tanto por el perímetro como por el radio de la superficie con forma de corona circular.

Al igual que los orificios de salida de aire radiales, los orificios de salida de aire axiales pueden comunicar con un canal anular en el estator que está conectado con al menos una fuente de aire comprimido. La misma fuente de aire comprimido puede alimentar tanto los orificios de salida de aire radiales como los axiales.

En una forma especialmente preferente, sobre todo para acoplamientos rotatorios de HF cortos, el rotor tiene al menos una sección anular de un material magnético suave y el estator incluye en la zona del cojinete neumático axial medios para atraer magnéticamente al rotor. Esta forma de realización sólo requiere un cojinete neumático axial, ya que en el intersticio de cojinete neumático radial se establece un equilibrio de fuerzas entre el colchón de aire y las fuerzas de atracción magnéticas entre el estator y el rotor.

En un perfeccionamiento de esta forma de realización, la sección del rotor hecha de un material magnético suave puede consistir en un anillo magnético suave y el resto del rotor puede ser de un metal ligero. Sobre todo en esta forma de realización resulta ventajoso que el estator también sea de un metal ligero, ya que de este modo se logra en conjunto un considerable ahorro de peso.

Para tener en cuenta los diferentes coeficientes de dilatación del material del rotor...

1. Acoplamiento rotatorio de HF con un estator (1; 51) que está en conexión de HF con al menos un rotor (2; 52) a través de al menos una línea ?/4 y que rodea dicho rotor (2; 52) al menos parcialmente, caracterizado porque el rotor (2; 52) está alojado en el estator (1; 51) sin contacto a través de al menos un cojinete neumático radial (20) que consiste en una superficie lateral (1.1) de una sección cilíndrica hueca del estator (1) provista de orificios de salida de aire radiales (4.1, 4.2) y una superficie periférica (2.23) de una sección cilíndrica (2.2) del rotor (2), y al menos un cojinete neumático axial (31, 32) que incluye una superficie con forma de corona circular (1.3) del estator (1) provista de orificios de salida de aire axiales y una superficie frontal anular (2.22) de una cara frontal del rotor (2).

2. Acoplamiento rotatorio de HF según la reivindicación 1, caracterizado porque los cojinetes neumáticos (20, 31, 32) están dispuestos fuera del espacio de HF.

3. Acoplamiento rotatorio de HF según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque los orificios de salida de aire radiales (4.1, 4.2) de la superficie lateral (1.1) de la sección cilíndrica hueca del estator (1) están distribuidos tanto por el perímetro como a lo largo de la dirección axial de la sección cilíndrica hueca.

4. Acoplamiento rotatorio de HF según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los orificios de salida de aire radiales (4.1, 4.2) comunican con al menos un canal anular (5.1, 5.2) del estator (1) que está conectado con una fuente de aire comprimido.

5. Acoplamiento rotatorio de HF según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los orificios de salida de aire axiales (8.1) de la superficie con forma de corona circular (1.3) del estator (1) están distribuidos tanto por el perímetro como por el radio de la superficie con forma de corona circu- lar (1.3).

6. Acoplamiento rotatorio de HF según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque los orificios de salida de aire axiales (8.1) comunican con al menos un canal anular (9) del estator (1) que está conectado con una fuente de aire comprimido.

7. Acoplamiento rotatorio de HF según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el rotor (2) tiene al menos una sección anular (11) de un material magnético suave y porque el estator (1) incluye en la zona del cojinete neumático axial medios (10) para atraer magnéticamente al rotor.

8. Acoplamiento rotatorio de HF según la reivindicación 7, caracterizado porque la sección del rotor (2) hecha de un material magnético suave consiste en un anillo magnético suave (11) y el resto del rotor (2) es de un metal ligero.

9. Acoplamiento rotatorio de HF según la reivindicación 8, caracterizado porque el anillo magnético suave (11) está dividido en dirección radial al menos en un lugar de su perímetro y está unido con el rotor (2) de forma deslizante en la dirección periférica.

10. Acoplamiento rotatorio de HF según la reivindicación 8 ó 9, caracterizado porque los medios para la atracción magnética consisten en imanes permanentes (10) empotrados en el estator (1), polarizados axialmente y distribuidos uniformemente por el perímetro del estator (1).

11. Acoplamiento rotatorio de HF según la reivindicación 10, caracterizado porque al menos las superficies polares de los imanes permanentes (10) orientadas hacia el rotor (2) están conectadas magnéticamente a través de un anillo distribuidor de campo.

12. Acoplamiento rotatorio de HF según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la línea ?/4 que conecta el estator (1) en HF con el rotor (2) está plegada en dirección radial o en dirección axial.