CN106464013A - 电力供给系统 - Google Patents

Abstract

提供一种比以往更优异的电力供给系统。电力供给系统经由通过第1轴承和第2轴承支承的轴来从交流电源对规定的负载供给电力，经由通过第1轴承的滑动轴承外圈(11)、滑动界面(13)、及旋转轴(2)的外导体所构成的第1耦合电容器能够实现主体(15)与旋转轴(2)的外导体彼此之间的输电，并且经由通过第2轴承的滑动轴承外圈(11)、滑动界面(13)、及滑动轴承内圈(12)所构成的第2耦合电容器能够实现连接导线(14)与旋转轴(2)的内导体(9)彼此之间的输电。

Description

电力供给系统

技术领域

本发明涉及用于对各种负载进行电力供给的电力供给系统。

背景技术

对设置在旋转体上的负载进行电力供给的电力供给系统一般能够大致区分为：接触式电力供给系统，其从外部使电极与以露出的方式设于旋转体上的电极相接触来进行电力供给；以及非接触式电力供给系统，其无需与以非露出状设于旋转体内部的电极接触而进行电力供给。

其中，以往的接触式电力供给系统例如由专利文献1公开。该系统中，在旋转体上设置被称为滑环的电极，并在旋转体的外部设置被称为电刷的电极，通过使这些滑环(slipring)与电刷相接触、…动作来进行电力传输。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平6-282801号公报

然而，在上述的以往的系统中存在如下问题。

1)由于使导电性的集电环与导电性的电刷等相接触，所以会产生导电性的磨损粉末。由此，需要频繁地进行维护保养(垃圾的去除)。

2)集电环、电刷均为导电材料，通过使它们相接触，能够实现电力的传输。由此，当被水沾湿时、尤其是高速旋转时，水膜会进入至集电环与电刷之间，导致输电效率降低。

3)由于集电环和电刷露出，所以若在酸性或碱性环境下使用滑环的话，当酸性或碱性的液体或气体接触到集电环或电刷时，有发生腐蚀之虞。

4)集电环与电刷的接触点为一个点。虽然可以配置很多电刷，并使其分散在集电环的圆周上，但也只是分成数个点。即，由于以数个接触点进行电力传输，所以若在非旋转状态下使用的话，则有特定部位被加热，且集电环及电刷本身劣化之虞，而在固定状态下难以使用。另外，为了在固定状态下使用，就必须使用以沿着旋转体的长度方向较长的形状形成的滑环。

5)若采用不使水或气体导入滑环内的结构的话，则要谋求很高的机械精度且制造成本增加。然而，即使给旋转轴承部套上高级的橡胶衬垫，也无法完全隔绝。进一步地，还会产生相对于旋转的摩擦力增大的问题。

发明内容

鉴于这些问题，本发明以提供一种比以往更优异的电力供给系统为目的。

为了解决上述的课题并实现目的，技术方案1记载的电力供给系统经由通过第1轴承和第2轴承支承的轴来从交流电源对规定的负载供给电力，其中，所述轴具备：沿着轴心方向配置的内部轴导体；以沿着轴心方向覆盖所述内部轴导体的方式配置的外部轴导体；和配置在所述内部轴导体与所述外部轴导体彼此之间的轴绝缘体，

所述第1轴承具备：支承所述轴的载荷的第1轴承主体；固定在所述第1轴承主体中的与所述外部轴导体的外周面相对的位置上的第1外轴承；和配置在所述第1外轴承与所述外部轴导体彼此之间的第1滑动绝缘层，

所述第2轴承具备：固定在所述外部轴导体的外周面上的第2绝缘层；固定在所述第2绝缘层的外周面上的第2内轴承；配置在与所述第2内轴承相对的位置上的第2外轴承；配置在所述第2内轴承与所述第2外轴承彼此之间的第2滑动绝缘层；与第2外轴承连接的第1内布线；和经由形成在所述外部轴导体上的布线孔将所述第2内轴承与所述内部轴导体电连接的第2内布线，

经由通过所述第1外轴承、所述第1滑动绝缘层、及所述外部轴导体所构成的第1耦合电容器能够实现所述第1轴承主体与所述外部轴导体彼此之间的输电，并且，经由通过所述第2外轴承、所述第2滑动绝缘层、及所述第2内轴承所构成的第2耦合电容器能够实现所述第1内布线与所述内部轴导体彼此之间的输电。

发明效果

根据技术方案1所述的电力供给系统，经由通过第1外轴承、第1滑动绝缘层、及外部轴导体所构成的第1耦合电容器能够实现第1轴承主体与外部轴导体彼此之间的输电，并且，经由通过第2外轴承、第2滑动绝缘层、及第2内轴承所构成的第2耦合电容器能够实现第1内布线与内部轴导体彼此之间的输电，因此，由于不使导电性材料彼此接触，所以不需要维护保养，或者能够大幅延长维护保养的间隔。另外，即使水侵入至基于电场耦合的输电轴承内也没问题。尤其是，由于水是介电常数为80的强介电材料，所以能够增强基于电场的内聚力。另外，即使使轴高速旋转也不会产生问题。另外，由于可以用绝缘层来覆盖第1轴承内及第2轴承内的所有要素，所以只要绝缘层具有耐酸性、耐碱性，则即使酸或碱侵入至这些轴承内也不会导致劣化，因此，能够实现容许水、酸、碱的侵入的设计，并且还能降低制造成本。另外，由于在内部轴导体及外部轴导体的整个圆周上进行电场耦合，所以不管轴是固定时还是旋转时都能实现输电。

附图说明

图1是表示固定旋转轴的轴承的剖视图。

图2是表示在旋转轴上安装有多个轴承的状态的剖视图。

图3是表示传输电力的情况下的电力供给系统的剖视图。

图4是表示电力供给系统的结构的剖视图。

图5是表示电力供给系统的结构的剖视图。

图6是表示电力供给系统的结构的剖视图。

图7是表示电力供给系统的结构的剖视图。

图8是表示电力供给系统的结构的剖视图。

图9是表示电力供给系统的结构的剖视图。

图10是表示电力供给系统的结构的剖视图。

图11是表示可动式滑动轴承的结构的剖视图。

图12是表示可动式滑动轴承的结构的剖视图。

图13是表示电力供给系统的结构的剖视图。

图14是电力供给系统用的电路图。

图15是电力供给系统用的电路图。

图16是电力供给系统用的电路图。

图17是表示在隔离壁内存在剧毒气体的情况下使用的电力供给系统的结构的图。

图18是表示在隔离壁内为真空状态的情况下使用的电力供给系统的结构的图。

图19是表示在隔离壁内为高压状态的情况下使用的电力供给系统的结构的图。

图20是表示在防止隔离壁内的电磁波泄漏的情况下使用的电力供给系统的结构的图。

图21是表示安装有滑环的增设单元的电力供给系统的结构的图。

图22是表示安装有电动机的电力供给系统的结构的图。

图23A是表示进行电力传输及通信的旋转轴的结构的剖视图。

图23B是表示进行电力传输及通信的旋转轴的结构的剖视图。

图24是表示进行电力传输及通信的旋转轴的结构的剖视图。

图25是表示进行电力传输及通信的旋转轴的结构的剖视图。

图26是表示进行电力传输及通信的旋转轴的结构的剖视图。

图27是表示进行电力传输及通信的旋转轴的结构的剖视图。

图28是进行电力传输及通信的旋转轴的剖面结构以及能够实现电力传输和通信的电路图。

图29是表示将进行电力传输及通信的旋转轴适用于门的铰链部的示例的概要图。

图30是图29所示的门铰链部的立体图。

图31是表示将两个旋转轴彼此固定的结构的剖视图。

图32是表示将两个旋转轴彼此固定的结构的剖视图。

图33是表示将三个旋转轴彼此固定的结构的剖视图。

图34是表示将两个旋转轴彼此固定的结构的剖视图。

图35是表示将两个旋转轴彼此固定并且安装有电动机的结构的剖视图。

图36是表示将两个旋转轴彼此固定的结构的剖视图。

图37是表示将两个旋转轴彼此固定的结构的剖视图。

图38是表示将两个旋转轴彼此固定的结构的剖视图。

图39是表示将图38所示的旋转轴适用于电动辅助自行车的示例的概要图。

图40是表示进行电力传输及通信的伸缩轴的结构的剖视图。

图41是表示进行电力传输及通信的伸缩轴的结构的剖视图。

图42是表示进行电力传输及通信的伸缩轴的结构的剖视图。

图43是进行电力传输及通信的伸缩轴的结构的剖视图以及能够实现电力传输和通信的电路图。

图44是表示进行电力传输及通信的双排活塞的结构的剖视图。

图45是表示滑环的立体图。

图46是表示布线的结构的图。

图47是表示布线的结构的图。

图48是表示布线的结构的图。

图49是表示布线的结构的图。

图50是表示使用了滚动轴承的电力供给系统的结构的剖视图。

图51是表示对普通的滚动轴承流通高频后的一个轴承滚珠周围的电流和电场的流动以及等效电路的图。

图52是表示由绝缘层涂覆后的轴承滚珠或轴承滚子和滚子周围的电场以及等效电路的图。

图53是表示设有保持架及护罩的轴承滚珠或轴承滚子的图。

图54表示对滚动轴承直接流通高频电流来输电的情况下的结构图。

图55是经由谐振电路对滚动轴承传输电力的结构图。

图56是表示滚动轴承变更为电场耦合式之后的结构的图。

图57是表示组合了滚动轴承与滑动轴承的示例的图。

具体实施方式

以下，参照附图来具体说明本发明的电力供给系统的实施方式。首先说明〔1〕电力供给系统的基本概念，然后说明〔2〕电力供给系统的结构、〔3〕电力供给系统中使用的电路的结构、〔4〕考虑了设置环境应对性的电力供给系统的结构、〔5〕进行电力传输及通信的旋转轴的结构、〔6〕进行电力传输及通信的伸缩系统的轴的结构、〔7〕布线的结构、〔8〕使用了滚动轴承的电力供给系统的结构，最后说明〔9〕变形例。但是，本发明并不被该实施方式限定。

〔1〕电力供给系统的基本概念

首先，对本发明的实施方式的电力供给系统的基本概念进行说明。本实施方式的电力供给系统是用于对设置在相对于电源旋转的旋转体(或者相对于电源移动的移动体等)上的规定的负载供给电力的电力供给系统。该电力供给系统的适用对象是任意的，例如能够在对工业用机器人的机械臂进行电力供给的情况下、对进行摆头动作的监控摄像机进行电力供给的情况下、或者对塔式起重机的旋转部进行电力供给的情况下等，为了经由由轴和轴承构成的旋转连接部分对旋转体进行电力供给而适用。

(电力供给系统的原理)

其次，对本申请发明人发现的、本实施方式的电力供给系统的原理进行说明。

图1是表示固定旋转轴的轴承的剖视图。图2是表示在旋转轴上安装有多个轴承的状态的剖视图。图3是表示传输电力的情况下的电力供给系统的剖视图。

如图1的(a)所示，电力供给系统以具备旋转轴2和两个轴承1的方式构成。在此，旋转轴2例如为了确保强度而使用金属材料(具体为导电性材料)构成。另外，两个轴承1例如使用滑动轴承、滚动轴承等众所周知的轴承来构成，并由能够牢固地固定的轴承安装部3来固定。

另外，如图1的(b)所示，在经由旋转轴2及两个导电性轴承4从电源(具体为交流电源)对规定的负载供给电力的情况下，优选为两个导电性轴承4中的传输电力的一侧的导电性轴承4以靠近流通正极及负极电力的一侧的导电性轴承4的方式来配置。作为其理由，是因为能够抑制从电源引出多余的布线，并能降低辐射电磁场。

另外，如图2的(a)所示的电力供给系统那样，在两个轴承1彼此之间的距离较长的情况下，会产生如下问题。具体地，当对旋转轴2中的与两个轴承1的彼此之间对应的部分作用各种载荷时，例如旋转轴2会挠曲，或者旋转轴2因热而发生膨胀。另外，在该情况下，对于轴承1不仅作用径向(相对于旋转轴2的轴向大致正交的方向)上的力，还作用轴向(旋转轴2的轴向)上的力。因此，例如图2的(b)所示，在两个轴承1彼此之间追加设有支承旋转轴2的轴承1，且该追加设置的轴承1由轴承安装部3固定，该情况下，由该追加设置的轴承1所承担的应力与由其他轴承1所承担的应力相比变得极大，因此，该追加设置的轴承1有损坏之虞。

作为能够解决这种问题的结构，可以考虑图3的(a)、(b)所示的结构。具体地，如图3的(a)所示，在旋转轴2上安装三个轴承1。另外，这三个轴承1中的位于侧部的两个轴承1均由轴承安装部3固定，而这三个轴承1中的位于中间的轴承1由与轴承安装部3相比能够柔性固定的轴承安装部5来固定。通过这种结构，能够将传输电力的一侧的轴承1以靠近流通正极及负极电力的一侧的轴承1的方式来配置。此外，在该情况下，该轴承1不是支承径向载荷、轴向载荷等轴载荷的轴承，而是作为传输电力的轴承来使用。

另外，如图3的(b)所示，在旋转轴2上安装有三个轴承1，这三个轴承1均由轴承安装部3固定。另外，在旋转轴2中的与上述追加设置的轴承1和左侧的轴承1的彼此之间对应的部分上，设置作为铰链发挥作用的联轴器(coupling)6。通过这种结构，与未在旋转轴2上设置联轴器6的情况相比，能够降低由这三个轴承1中的位于中间的轴承1所承担的应力。另外，在联轴器6由绝缘性材料形成的情况下，能够不会短路地对负载供给电力。

根据以上所述的结构，构成本实施方式的电力供给系统。

〔2〕电力供给系统的结构

接着，对电力供给系统的结构进行说明。图4～图10、图13是表示电力供给系统的结构的剖视图。图11、12是表示后述的可动式滑动轴承的结构的剖视图。

图4、图5所示的电力供给系统与图3所示的电力供给系统不同，是能够由一处供电端对旋转轴2传输电力的系统。在这些系统中，于旋转轴2右端部设有普通的轴承及轴承块。而且，这些轴承及轴承块支承着径向载荷及轴向载荷。

首先，在图4所示的电力供给系统中，作为旋转轴2(轴)的结构而使用同轴线路结构。具体地，该同轴线路结构的旋转轴2具备：形成为长条状的内导体9(内部轴导体)；形成为长条状，且在内导体9的外部相对于该内部体呈同心状配置的外导体(外部轴导体)；以及配置在内导体9与外导体彼此之间，且使这些内导体9与外导体彼此绝缘的绝缘体10(轴绝缘体)。

另外，在旋转轴2的左端部设有供电轴承块。该供电轴承块在主体15的内部具备滑动轴承，在主体15的外部与电源连接。在此，滑动轴承具备滑动轴承内圈12和滑动轴承外圈11。滑动轴承内圈12以与旋转轴2绝缘的状态配置，且经由连接导线14与旋转轴2的内导体9电连接。滑动轴承外圈11以覆盖滑动轴承内圈12的方式配置，且经由绝缘性的低摩擦材料(例如特氟龙(Teflon、注册商标)等)与滑动轴承内圈12相连接。另外，电源从将主体15作为地线的同轴输入端子19向滑动轴承供给电力。该电力通过经由滑动轴承与内导体9的路径、和经由形成在主体15与旋转轴2彼此之间的间隙41与负载连接的路径而被传输至负载。

在此，作为图4所示的电力供给系统的问题，可以列举：虽然通过缩短主体15与旋转轴2彼此之间的间隙41的长度、增长主体15中的覆盖旋转轴2的套筒部能够获取结电容(junction capacitance)，但在该情况下，对主体15的套筒的加工精度有要求。另外，还可以列举在旋转轴2发生了挠曲等的情况下套筒部与旋转轴2有相接触之虞这点。进一步地，还可以列举：由于滑动轴承经由绝缘体10与主体15及旋转轴2固定在一起，所以与仅使用金属材料构成的轴承的耐久性相比，该滑动轴承的耐久性较差。

另外，在图5所示的电力供给系统中，虽然与图4所示的电力供给系统大致相同地构成，但在主体15的内部设有两个滑动轴承。在这种结构中，如图2的(b)所示的系统那样，因旋转轴2的挠曲等而对两个滑动轴承中的右侧的滑动轴承负担很大的应力，由此，该右侧的滑动轴承有损坏之虞。于是，为了避免这种损坏，两个滑动轴承经由具有弹性特性的绝缘体10与主体15及旋转轴2固定在一起。通过这种结构，即使在旋转轴2发生了挠曲等的情况下，也能通过绝缘体10来降低由两个滑动轴承所负担的应力，因此能够避免滑动轴承的损坏。

在此，作为图5所示的电力供给系统的问题，可以列举由于使用绝缘体10而降低了作为供电轴承块的刚性这点。另外，还可以列举主体15与旋转轴2有相接触之虞这点。另外，在套筒部与旋转轴2彼此之间的间隙加大了的情况下，有辐射电磁场增大之虞。

于是，作为能够解决图4、5所示的电力供给系统的问题的结构，可以列举如下。

图6所示的电力供给系统是在仅于旋转轴2的一个端部上设置供电轴承块的情况下使用的系统。在该供电轴承块的主体15(第1轴承主体)上，经由形成在主体15上的布线孔安装有同轴输入端子19。该同轴输入端子19的地线部与设于主体15内左侧的滑动轴承(第1轴承)、即直接安装在主体15上的滑动轴承(具体为滑动轴承外圈11(第1外轴承))结合。该滑动轴承由于与主体15直接接触，所以能够直接支承旋转轴2，并获得与普通的滑动轴承相同的强度。另外，在该滑动轴承与旋转轴2彼此之间设有滑动界面13(第1滑动绝缘层。例如具有绝缘性的滑动材料等)。由此，经由通过滑动轴承外圈11、滑动界面13、及主体15构成的第1耦合电容器能够实现主体15与旋转轴2的外导体彼此之间的输电。

另外，同轴输入端子19的连接导线(第2外布线)与设于主体15内右侧的滑动轴承(第2轴承)的滑动轴承外圈11(第2外轴承)连接。该滑动轴承外圈11经由绝缘体10固定在主体15上。此外，如上所述，由于仅在旋转轴2的一个端部上设有供电轴承块，所以该主体15中的与两个滑动轴承对应的部分需要通过轴承安装部3来固定。另外，该滑动轴承外圈11经由滑动界面13(第2滑动绝缘层)与滑动轴承内圈12(第2内轴承)接触，该滑动轴承内圈12经由绝缘体10(第2绝缘层)固定在旋转轴2上。另外，在滑动轴承内圈12与旋转轴2的内导体9彼此之间，经由形成在旋转轴2的外导体上的布线孔而设有用于将滑动轴承内圈12与旋转轴2的内导体9电连接的导线(第2内布线)。由此，经由通过滑动轴承外圈11、滑动界面13、及滑动轴承内圈12所构成的第2耦合电容器能够实现连接导线14与旋转轴2的内导体9彼此之间的输电。

通过电磁场模拟实验确认了以上所述的电力的流动，即，在主体15内包围有滑动轴承的情况下，表面电流几乎不流向外部，而是使电力从主体15内的空间部经过并流向旋转轴2内的内导体9。

另外，图7所示的电力供给系统是在旋转轴2的两端部设有供电轴承块的情况下使用的系统。该电力供给系统虽然与图6所示的电力供给系统大致相同地构成，但是在旋转轴2的左端部配置有供电轴承块。而且，配置在该供电轴承块的主体15内右侧的滑动轴承并不经由绝缘体10固定在主体15上，而是在该绝缘体10与主体15彼此之间形成有间隙。此外，如上所述，由于在旋转轴2的两端部设有供电轴承块，所以仅该主体15中的与左侧的滑动轴承(具体为滑动轴承外圈11)对应的部分通过轴承安装部3来固定。通过这种结构，能够使同轴输入端子19的连接导线14随着上述左侧的滑动轴承的动作而动。

另外，图8所示的电力供给系统虽然与图7所示的电力供给系统大致相同地构成，但配置在该供电轴承块的主体15内左侧的滑动轴承(具体为滑动轴承外圈11)经由万向支架(gimbal)51而固定在主体15上。通过这种结构，能够具有自动调心功能。

另外，图9所示的电力供给系统虽然与图7所示的电力供给系统大致相同地构成，但在旋转轴2中的与两个滑动轴承的彼此之间对应的部分上设有联轴器6。作为该联轴器6的结构，具体采用盘式、螺旋切缝式、或波纹管式的联轴器，即能够通电的联轴器。但是，由于根据联轴器6的方式而具有特有的电常数(例如电阻R、线圈L、电容器C等)，所以需要根据该电常数进行电力传输接收电路的调整。

另外，在将旋转轴2内的同轴线路(具体为由内导体9、绝缘体10、及外导体所构成的部分)进一步朝向旋转轴2的左侧延长的情况下，能够通过使用同轴式的联轴器6来应对。该同轴式的联轴器6例如能够使用波纹管式的联轴器或像膨胀合金那样层叠的圆盘、或者网状线的管等来构成。

另外，图10所示的电力供给系统是图4所示的电力供给系统的改良版，虽然与图6所示的电力供给系统大致相同地构成，但在供电轴承块的主体15内部配置有三个滑动轴承。这三个滑动轴承中的分别配置在主体15的两端部的滑动轴承(具体为滑动轴承外圈11)是相对于该主体15能够移动的轴承，这些滑动轴承与主体15彼此之间电容耦合(或者也可以通过电线来结合)。这些滑动轴承作为相对于旋转轴2的电场耦合电极以及电磁波防泄漏护罩来发挥作用。

另外，这三个滑动轴承中的配置在中间的滑动轴承经由绝缘体10而固定在主体15上，并且具备滑动轴承外圈11、和经由滑动界面13与滑动轴承外圈11接触的滑动轴承内圈12。在此，关于绝缘体10的材质，具体设想为工程塑料，虽然达不到金属材料的程度但也可以获得较高的机械强度。该滑动轴承作为支承来自旋转轴2的轴载荷的部件发挥作用。此外，图10所示的电力供给系统的结构是任意的，例如可以采用如下结构：由主体15的两端部的滑动轴承支承载荷，中间的滑动轴承可动，并且在旋转轴2中的端部的滑动轴承与中间的滑动轴承彼此之间设有联轴器，或者也可以采用如下结构：使两端部的滑动轴承的一方固定，并使两端部的滑动轴承的另一方以及中间的滑动轴承可动。

在此，对图10所示的电力供给系统中使用的可动式滑动轴承进行具体说明。如图11的(a)、(b)所示，在滑动轴承即位移滑动轴承外圈18上固定有金属制的导板38。另外，在主体15中的与位移滑动轴承外圈18相对的侧面上，形成有收纳导板38的导槽39。另外，在该导槽39与导板38彼此之间，设有用于使导板38能够沿着上下方向移动、并使导板38与主体15能够电容耦合的间隙。此外，为了减少电磁波泄漏，还可以通过电磁波吸收材料等来涂覆导板38的表面或主体15中的与导槽39对应的侧面。

另外，图12所示的电力供给系统虽然与图10所示的电力供给系统大致相同地构成，但是代替主体15的两端部的滑动轴承而设有轴接触旋转圆盘20。在该轴接触旋转圆盘20的上表面连接有轴。另外，如图13的(a)、(b)所示，在主体15中的与轴接触旋转圆盘20对应的侧面形成有旋转槽40，并以在该旋转槽40内收容轴的方式配置了轴接触旋转圆盘20。另外，在轴与旋转槽40彼此之间，设有在轴因温度等发生了伸缩的情况下，用于能够使轴接触旋转圆盘20沿着左右方向移动的间隙。通过这种结构，能够使轴接触旋转圆盘20随着轴的旋转而旋转。此外，为了减少电磁波泄漏，还可以通过电磁波吸收材料等来涂覆主体15中的与旋转槽40对应的侧面或者轴接触旋转圆盘20的表面。

〔3〕电力供给系统中使用的电路的结构

接着，对电力供给系统中使用的电路的结构进行说明。图14～图16是电力供给系统用的电路图。

图14～图16所示的电路例如安装在图6所示的电力供给系统中，具备电力传输及通信电路16和电力接收及通信电路17。在这些电路中，由于使用的是上述具备同轴线路的旋转轴，所以电力传输及通信电路16用两个电极来输电，这两个电极通过将设于主体15内右侧的滑动轴承的滑动轴承内圈12与旋转轴内的内导体9连接，并将旋转轴本身作为滑动轴承内圈12使用而形成。关于该电力的传输，具体为，在获得直流电源的逆变器使规定的频率产生之后，用变压器使电力升压，然后经由并联谐振电路进行输电。在传输该电力的期间，收发器(transceiver)经由扼流圈(choke coil)及电容耦合部58产生了比输电量高出2～3位以上的频率的通信信号。此外，关于该扼流圈的大小，例如可以设定为适于串联谐振的大小。另外，电力接收及通信电路17的负荷从该旋转轴内的内导体9和旋转轴本身接收电力。在图14～图16中，对于该负荷仅写了电阻信号，但例如在该负荷中还可以根据需要而包含整流电路、平滑电路、充电电路、电池、负载、控制电路等。

另外，图14所示的电路是在旋转轴的中途设置贯穿孔，并从旋转轴的同轴线路获取电力的结构。另外，图15所示的电路是从旋转轴的端部获取电力的结构。

另外，图16所示的电路是除了通信电路系统之外，在电力传输电路及电力接收电路中不使用变压器或并联谐振部，而是仅使用串联谐振用电感(inductance)来构成的结构。关于该串联谐振用电感的配置，以在与滑动轴承的结电容之间满足谐振条件的方式配置，具体为，在以来自通信电路的输出不流向逆变器电源或负载的方式作为扼流圈发挥作用的位置上，向电力传输电路侧和电力接收电路侧分散着配置。通过这种结构，只要传输线路中的结电容变动不大，就能比图14、15所示的电路的结构更简单地构成。

〔4〕考虑了设置环境应对性的结构

接着，对考虑了设置环境应对性的电力供给系统的结构进行说明。在实际使用上述的电力供给系统时，需要以能够顺应各种环境的结构来使用。在此，由于以往系统中的滑动轴承部是相对于气体、液体、电磁波等的密封极其困难的部位，所以无法完全遮护上述的滑动轴承部。与此相对地，在本实施方式的电力供给系统的滑动轴承中，由于能够用保护膜将构成该滑动轴承的滑动轴承外圈11、滑动轴承内圈12、及连接导线14全部覆盖，所以与滑环相比有很大的优势。此外，该保护膜例如由特氟龙(注册商标)、耐酸铝、DLC(DiamondLike Carbon、类金刚石碳)膜等各种树脂膜等绝缘性材料形成，因此，能够作为介电部件或滑动部件发挥作用。

另一方面，在本实施方式的电力供给系统的供电轴承块中，容许经由滑动轴承而透过气体、液体、电磁波等。作为其理由，是因为在该电力供给系统中使用了并联谐振电路的情况下，即使由于设置在滑动轴承内圈12与滑动轴承外圈11彼此之间的介电材料使滑动轴承的结电容发生了变化，但对电力传输的影响也很小；另外，即使在该电力供给系统中使用了串联谐振电路的情况下，若设置在滑动轴承内圈12与滑动轴承外圈11彼此之间的介电材料由除水之外的具有低介电常数的材料形成的话，则对电力传输的影响也很小。

这样，由于以滑动轴承透过气体等为前提，所以需要能够获得针对于此的对策的结构。因此，关于能够获得该对策的结构说明如下。

图17是表示在隔离壁内存在剧毒气体的情况下使用的电力供给系统的结构的图。图17所示的电力供给系统是在隔离壁22内存在剧毒气体的情况下使用的。在该隔离壁22内侧(图中隔离壁22的左侧)存在剧毒气体，且气压与常压相比设定为高压状态。另一方面，在该隔离壁22外侧(图中隔离壁22的右侧)仅存在健康的空气，且气压设定为常压状态。

另外，该电力供给系统虽然与图16所示的电力供给系统大致相同地构成，但关于供电轴承块及旋转轴构成如下。具体地，供电轴承块以该供电轴承块的一部分插入至形成在隔离壁22上的贯穿孔的方式配置，该供电轴承块的另一部分经由接头部件等安装在隔离壁22上。另外，旋转轴用于隔离壁22内的剧毒气体的搅拌等，并且还作为对进行温度调节、紫外线照射、传感等的设备进行供电或通信的路径来使用。该旋转轴以经由隔离壁22的贯穿孔从隔离壁22内到达隔离壁22外的方式配置。另外，该旋转轴具备同轴线路，该同轴线路以从旋转轴的长度方向的端部的一方到达旋转轴的长度方向的端部的另一方的方式形成。

另外，在供电轴承块内部的与隔离壁22侧相反的一侧的位置上设有三级的增设模块24，在该三级的增设模块24的每一级内部都以能够旋转的方式固定有搅拌翅片25。另外，在三级的增设模块24中的离隔离壁22最近的增设模块24上形成有用于注入中和剂26的注入口，另外，在离隔离壁22最远的增设模块24上，形成有将通过三级的增设模块24无害化的后述的混合物排出的排出口。关于该中和剂26的性质虽然是任意的，但例如在中和剂26流入至供电轴承块的滑动轴承的情况下，优选为能够避免安装在滑动轴承上的保护膜腐蚀的性质。另外，在增设模块24彼此之间，安装有用于防止剧毒气体泄漏的旋转用密封件23。通过这种结构，在供电轴承块的滑动轴承中透过了剧毒气体的情况下，能够由离隔离壁22最近的增设模块24将中和剂26与剧毒气体混合，由中央的增设模块24促进基于中和剂26的与剧毒气体的中和反应，并由离隔离壁22最远的增设模块24将无害化后的混合物排出。因此，即使在剧毒的气体或液体流到了供电轴承块的情况下，也能将剧毒的气体或液体无害化并排出到隔离壁22的外部。

图18是表示在隔离壁22内为真空状态的情况下使用的电力供给系统的结构的图。图18所示的电力供给系统是在隔离壁22内为真空状态(或低压状态)的情况下使用的。在该隔离壁22内侧，气压设定为真空状态，另外，在该隔离壁22外侧，气压设定为常压状态。另外，该电力供给系统虽然与图17所示的电力供给系统大致相同地构成，但是代替三级的增设模块24而具备四级的增设模块24。

具体地，在四级的增设模块24的每一级上都形成有排出内部空气的排气口。另外，在各增设模块24中的与主体15及旋转轴相对的部分(或者与相邻设置的模块相对的部分)上，安装有用于防止空气从隔离壁22外侧向隔离壁22内侧流入的旋转用密封件23。各增设模块24的内部设定为空气被抽出了的状态(此外，在抽出空气时，使用规定的配管等对每个增设模块24单独地进行)。通过这种结构，能够进行旋转轴的工作排气29，因此，能够防止空气从隔离壁22外侧向隔离壁22内侧流入。此外，关于图18所示的增设模块24的级数，例如还可以根据隔离壁22内的真空状态的程度来设定级数。

图19是表示在隔离壁22内为高压状态的情况下使用的电力供给系统的结构的图。图19所示的电力供给系统是在隔离壁22内为高压状态的情况下使用的。在该隔离壁22内侧，气压与常压相比设定为高压状态，另外，在该隔离壁22外侧，气压设定为常压状态。另外，该电力供给系统虽然与图18所示的电力供给系统大致相同地构成，但各增设模块24的内部气压设定如下。

具体地，在隔离壁22内的气压为P的情况下，离隔离壁22最近的增设模块24的内部气压设定为近似P的气压即P1。另外，离隔离壁22次近的增设模块24的内部气压以旋转用密封件23不会因该增设模块24的内部气压与离隔离壁22最近的增设模块24的内部气压之间的压力差而剥离的方式，设定为比P1小的气压即P2。另外，再下一个离隔离壁22近的增设模块24的内部气压设定为P1，离隔离壁22最远的增设模块24的内部气压设定为P2。

通过这种结构，能够在四级的增设模块24中设置压力差，因此，即使隔离壁22内的气压为高压状态，也能防止隔离壁22内侧的空气向隔离壁22外侧泄漏。

图20是表示在防止隔离壁22内的电磁波泄漏的情况下使用的电力供给系统的结构的图。图20所示的电力供给系统是在防止隔离壁22内的电磁波泄漏的情况下使用的。在该隔离壁22内进行了各种电磁测量，并通过旋转轴来进行设于隔离壁22内的天线的操作或转台的转动等。该电力供给系统虽然与图19所示的电力供给系统大致相同地构成，但是代替四级的增设模块24而具备两个二级的增设模块24。

具体地，两个二级的增设模块24的一个配置在隔离壁22内侧，并相对于供电轴承块的隔离壁22侧的端部而安装。另外，这两个二级的增设模块24的另一个配置在隔离壁22外侧，并相对于供电轴承块的与隔离壁22侧相反的一侧的端部而安装。另外，在各增设模块24的内部设有电波吸收体31。

通过这种结构，能够防止电磁波从隔离壁22内侧向隔离壁22外侧泄漏。另外，即使在供电轴承块本身进行着逆变器输出的情况下，也能防止该输出向隔离壁22内侧或隔离壁22外侧泄漏。

图21是表示安装有滑环的增设单元的电力供给系统的结构的图。图21所示的电力供给系统是在安装有滑环的增设单元的情况下使用的。该隔离壁22内侧设定为以能够实现非接触供电的方式蓄积有电荷的供电区，另外，在该隔离壁22外侧，设定为健康状态。该电力供给系统虽然与图17所示的电力供给系统大致相同地构成，但是代替三级的增设模块24而具备滑环的增设模块24。

滑环的增设模块24用于将蓄积在隔离壁22内的电荷释放到隔离壁22外侧(此外，虽然可以认为旋转轴也具有与滑环的增设模块24相同的作用，但由于旋转轴本身进行非接触供电，所以可以说无法将蓄积在隔离壁22内的电荷释放到隔离壁22外侧)。在该滑环的增设模块24的内部设有接触电极。该接触电极与旋转轴连接，并经由形成在该滑环的增设模块24上的开口与设于该滑环的增设模块24上的地线36连接。另外，隔离壁22也与地线36连接。

通过这种结构，在该隔离壁22内蓄积了规定量的电荷的情况下，能够经由滑环的增设模块24朝向地线36释放电荷，因此，能够避免在隔离壁22内发生火花放电。

图22是表示安装有电动机的电力供给系统的结构的图。图22所示的电力供给系统是在安装有电动机的情况下使用的。该电力供给系统虽然与图21所示的电力供给系统大致相同地构成，但是代替滑环的增设模块24而具备电动机。电动机例如能够使用发电机等电力系统、或旋转编码器等传感器类设备来构成，但在图22中构成为，使用在固定部49侧安装有永磁体44，并在旋转部50侧安装有驱动线圈45，且接收来自旋转轴的电力并进行控制的电动机。

〔5〕进行电力传输及通信的旋转轴的结构

接着，对进行电力传输及通信的旋转轴的结构进行说明。如上所述，说明了经由滑动轴承对旋转轴进行电力传输的结构，但也能够在同轴状的旋转轴彼此之间进行电力传输及通信，因此，以下对这种旋转轴的结构进行说明。

图23～图28是表示进行电力传输及通信的旋转轴的结构的剖视图。另外，图29是表示将进行电力传输及通信的旋转轴适用于门的铰链部的示例的概要图。图30是图29所示的门的立体图。

首先，图23所示的两个旋转轴以使各自的外导体59彼此以及内导体9彼此接触，且绝缘体10彼此不接触而分离的方式接合。在此，关于这些外导体59及内导体9的接触面的形状，设定为以能够将外导体59彼此以及内导体9彼此进行电容耦合的方式使接触面积增大，并从旋转轴的长度方向施加适当压力的形状，具体设定为齿形等。此外，这些外导体59及内导体9的接触面通过……滑动材料(例如特氟龙(注册商标)、fulamu(フラム)、DLC等)涂覆。进一步地，还可以在两个旋转轴的外导体59彼此之间、以及外导体59的接触面的外周部上配置电波吸收体31。

通过这种结构，能够通过两个旋转轴的接合部相互旋转。另外，能够从两个旋转轴中的任一个输出高频电流，并且不限于电力传输，还能进行通信传输。

进一步地，根据这种结构，可以将两个旋转轴以其接合部为界相互装拆或插拔，或者将两个以上的任意数量的旋转轴呈钓竿式仅连接多级。作为这种装拆的具体结构，例如能够采用：呈钓竿式插拔并分别将中心导体及外部导体彼此嵌合的结构；在外部导体的外侧设置固定器具，将外部导体及内部导体的相互的端面设为平面或较浅的凹凸并对接的结构；以及，从横向使两个旋转轴在相互靠近的方向上滑动并嵌合的滑动式结构。在滑动式的情况下，外部导体及内部导体的嵌合设为不妨碍滑动方向的移动的结构。另外，根据这种结构，通过在接合部的外部安装上铰链，能够将两个同轴状传输路径设为经由该铰链可相互折叠，例如，能够适用于折叠式自行车的折叠车架。进一步地，对于能够很容易地从外部进行接合状况的确认的外部导体，为了弥补内部导体无法很容易地确认接合状况的问题，而附加一种方法，即，相对于外部导体安装内部导体运转的机构，并使用弹簧或磁铁来补充压紧力。

另外，图24所示的两个旋转轴虽然与图23所示的两个旋转轴大致相同地构成，但还具备电容耦合部58。电容耦合部58由管状的良导体形成，且配置在槽部内，该槽部形成在两个旋转轴的外导体59各自中的接触面的绝缘体10侧的缘端部分上。具体地，该电容耦合部58以与两个旋转轴的外导体59中的至少任一方接触的方式配置。此外，还可以在不接触外导体59的电容耦合部58与外导体59彼此之间配置电波吸收体31。

另外，图25所示的两个旋转轴虽然与图24所示的两个旋转轴大致相同地构成，但两个旋转轴的外导体59及内导体9构成如下。具体地，两个旋转轴的外导体59各自的接触面的槽部形成在该接触面的中央部分。另外，还可以在电容耦合部58的两个面以及外导体59的与槽部对应的部分上配置电波吸收体31。由此，能够使电容耦合部58的接触面积倍增。另外，作为其效果，通常可以通过模拟实验确认：若仅在外导体59上形成槽部的话，电荷不会在槽部内蓄积，但是通过在该槽部内设置电容耦合部58，并使该电容耦合部58的接触面积以正反面倍增，电荷变得容易在槽部内蓄积。

进一步地，在两个旋转轴各自的内导体9上，形成有沿着该内导体9的长度方向贯穿的贯穿孔，并以穿过这些贯穿孔的方式设有导电性的轴(shaft)2。由此，能够使这些内导体9彼此的电容耦合增大，并且还能使机械强度增大从而实现稳定的旋转。

另外，图26所示的两个旋转轴是图24及图25所示的结构的组合。由此，能够根据状况来选择各种结构。

另外，从图27所示的图24的C-C剖视图可明确得知，电容耦合部58与两个旋转轴之一(图中为左侧的旋转轴)的外导体59一体化。

另外，图28所示的两个旋转轴虽然与图23所示的两个旋转轴大致相同地构成，但还具备电力传输及通信电路16和电力接收及通信电路17。具体地，两个旋转轴中的电力传输侧的旋转轴被设为固定部49，电力接收侧的旋转轴被设为旋转部50。另外，电力传输及通信电路16具备并联谐振电路8、和安装在并联谐振电路8上的通信用扼流圈77。此外，该电力传输及通信电路16还可以将扼流圈77作为串联谐振用电感，或者仅由串联谐振电源及负载80构成(在该情况下，根据需要还附加通信电路)。

另外，通过使用将上述的两个旋转轴彼此接合的结构，能够实现微弱的向旋转体的电力传输。如图29、图30所示，图23所示的两个旋转轴被组装至门的铰链部75。

具体地，该门的铰链部75具备安装在支柱侧的固定部49、和安装在门侧的旋转部50。该固定部49通过经由形成在该固定部49上的安装螺丝孔73插入螺丝而安装在支柱上，该旋转部50通过经由形成在该旋转部50上的安装孔插入螺丝而安装在门上。另外，在这些固定部49与旋转部50的接合部上，从该接合部整体通过并贯穿的轴2、与轴2相互套在一起的内导体9、和局部贯穿了该接合部的外导体59以作为铰链部75的轴的方式构成。另外，在固定部49上组装有谐振电路8、逆变器7、通信电路72，在旋转部50内也埋入有谐振电路8、通信电路72、整流/充电电路。另外，在固定部49上设有用于覆盖谐振电路8、通信电路72、整流/充电电路的保护层74。

通过这种结构，能够在门的铰链部75上进行基于电场耦合的电力传输和通信传达。因此，例如在开闭次数多的门的情况下，由于与用导线进行电力传输的情况相比不再需要考虑因导线断开造成的影响，所以能够使可用性提高。

另外，为了将上述的两个旋转轴彼此固定，可以采用以下的结构。

图31～图38是表示将两个旋转轴彼此固定的结构的剖视图。图39是表示将图38所示的旋转轴适用于自行车的示例的概要图。

图31所示的两个旋转轴虽然与图23所示的两个旋转轴大致相同地构成，但具备弹簧式固定销54。弹簧式固定销54用于连接两个旋转轴各自的外导体。该弹簧式固定销54是大致呈L字形的板状体，由例如弹簧材料等弹性材料形成。另外，该弹簧式固定销54配置在卡挂槽55内，该卡挂槽55形成在两个旋转轴的外导体各自中的接触面的与绝缘体10侧相反的一侧的缘端部分上。具体地，以使弹簧式固定销54的突起部嵌入至以如下形状形成的槽部内，并且使弹簧式固定销54的除了突起部之外的部分与两个旋转轴的外导体相接触的方式配置该弹簧式固定销54，其中，上述形状为，该卡挂槽55中的与弹簧式固定销54的突起部相对的部分的深度比其他部分的深度深。此外，还可以在弹簧式固定销54的突起部与卡挂槽55彼此之间设置介电材料。

通过这种结构，能够使弹簧式固定销54与外导体贴紧来获得结电容，并且无需沿着两个旋转轴面对面的方向施加贴紧力，就能获得充分的结电容。

另外，图32所示的两个旋转轴虽然与图31所示的两个旋转轴大致相同地构成，但具备轴承套(bearing housing)57和轴承滚珠56。轴承套57由在内缘部分具有凹部的圆环状体形成，并且通过使该轴承套57的凹部与形成在两个旋转轴的外导体59各自中的接触面侧的端部上的突起部、即朝着与旋转轴的长度方向大致正交的方向突起的突起部的前端部分接触，而安装在外导体59上。轴承滚珠56在外导体59的突起部与轴承套57彼此之间以该轴承滚珠56施加规定量的压力且能够旋转的方式安装。在该情况下，两个旋转轴的外导体59各自中的接触面通过……滑动材料(例如特氟龙(注册商标)、フラム、DLC等)或油性焊膏等涂覆。

通过这种结构，能够使两个旋转轴平滑地旋转，并且还能使两个旋转轴的静电电容稳定。

另外，图33所示的三个旋转轴是在考虑了图32所示的两个旋转轴的结构的基础上构成的。这三个旋转轴具备：作为固定部49发挥作用的大致T字形的旋转轴；和与该T字形的旋转轴中的横杆部分的两端部连接的两个旋转轴、即作为旋转部50发挥作用的两个旋转轴。

根据这种结构，通过对固定部49传输电力，能够对两个旋转部50传输电力。

本图中省略了保持架或护罩的记载，但根据需要可以追加。

另外，图34所示的两个旋转轴是在考虑了图32所示的两个旋转轴的结构的基础上构成的。这两个旋转轴具备：作为固定部49发挥作用的大致T字形的旋转轴、和与该T字形的旋转轴中的横杆部分的端部的一方连接的旋转轴。

根据这种结构，通过对固定部49传输电力，能够仅朝着从固定部49朝向旋转部50的方向传输电力。

另外，图35所示的两个旋转轴虽然与图32所示的两个旋转轴大致相同地构成，但具备电动机。电动机具备：转子外壳46、定子外壳48、永磁体44、驱动线圈45、和电动机控制部47。转子外壳46以覆盖轴承套57的方式配置在旋转部50侧。定子外壳48以覆盖轴承套57的方式配置在固定部49侧。另外，永磁体44配置在定子外壳48的内部，驱动线圈45配置在转子外壳46的内部。另外，电动机控制部47配置在转子外壳46附近的位置、即旋转部50侧，且以与旋转轴接触的方式配置。

通过这种结构，能够将电力输送至固定部49侧，并对旋转部50侧和固定部49侧传输电力。另外，能够将所传输的电力的一部分用于电动机驱动。另外，还能将旋转部50侧作为发电机，并将由发电机产生的电力输送至固定部49侧，因此，能够适用于例如风力发电机等。

另外，图36所示的两个旋转轴虽然与图23所示的两个旋转轴大致相同地构成，但是两个旋转轴的内导体9构成如下。具体地，在两个旋转轴各自的内导体9上，形成有沿着该内导体9的长度方向贯穿的贯穿孔。另外，以穿过这些贯穿孔的方式设有导电性的轴2，在该轴的两端部设有轴承套57。另外，根据需要，在轴承套57与旋转轴彼此之间、或者两个旋转轴彼此之间设置轴承滚珠56或……滑动材料等。

根据这种结构，通过由这些轴承套57夹着两个旋转轴，能够将两个旋转轴固定。

另外，图37所示的两个旋转轴虽然与图33所示的两个旋转轴大致相同地构成，但将两个旋转轴的内导体9设为与图36所示的两个旋转轴的内导体9相同的构成。

另外，图38所示的两个旋转轴以能够将图37所示的两个旋转轴适用于电动辅助自行车的头管的方式构成。现有的电动辅助自行车由于只是在自行车上安装了电气设备，所以除了刹车线之外，各种布线都不美观地配置在自行车周围，设计性受损。于是，通过将图38所示的两个旋转轴适用于自行车的管，能够防止设计性受损。

〔6〕进行电力传输及通信的伸缩系统的轴的结构

接着，对进行电力传输及通信的伸缩系统的轴的结构进行说明。如上所述，如果同轴状的旋转轴彼此之间能够进行电力传输及通信的话，则同轴状的相互伸缩的轴彼此之间也能进行电力传输及通信，因此，以下对这种轴的结构进行说明。

图40～图44是表示进行电力传输及通信的轴的结构的剖视图。

首先，如图40所示，两个轴中的汽缸侧的轴具备：长条状的汽缸侧内导体64；形成为长条状，且在汽缸侧内导体64的外部相对于该汽缸侧内导体64呈同心状配置的汽缸侧外导体63；以及，配置在汽缸侧内导体64与汽缸侧外导体63彼此之间(具体为配置在不与活塞侧接触的位置上)，并使这些汽缸侧内导体64与汽缸侧外导体63相互绝缘的绝缘/支承固定部10。

两个轴中的活塞侧的轴具备：长条状的活塞侧内导体66；形成为长条状，且在活塞侧内导体66的外部相对于该活塞侧内导体66呈同心状配置的活塞侧外导体65；以及，配置在活塞侧内导体66与活塞侧外导体65彼此之间(具体为配置在不与汽缸侧的轴接触的位置上)，并使这些活塞侧内导体66与活塞侧外导体65相互绝缘的绝缘/支承固定部10。另外，关于活塞侧的轴的形状，以能够使活塞侧的轴与汽缸侧的轴嵌合的方式设定，具体地，活塞侧内导体66的外径设定为比汽缸侧内导体64的内径小，且活塞侧外导体65的外径设定为比汽缸侧外导体63的内径小。另外，汽缸侧内导体64的内缘部分以及活塞侧内导体66的外缘部分分别通过……滑动材料涂覆。同样地，汽缸侧外导体63的内缘部分以及活塞侧外导体65的外缘部分分别通过……滑动材料涂覆。

通过这种结构，汽缸侧的轴及活塞侧的轴能够具有很大的静电电容，能够作为活塞、悬架、伸缩电力传输线来使用，并且还能同时进行通信传达。

图中虽未记载，但还可以在64与66的接触面、63与65的接触面上设置沿着长度方向的一条或多条相互嵌合的沟(槽)和脊(在长度方向上延伸的突起)，从而使接触面积增大，并且防止旋转。

另外，图41所示的两个轴虽然与图40所示的两个轴大致相同地构成，但是将汽缸侧内导体64包含在了活塞侧内导体66内。在这种结构的情况下，与图40所示的两个轴相比，特性阻抗的变化小。(或者，并不限于此，还可以在汽缸侧内导体64内包含活塞侧内导体66。在这种结构的情况下，与图40所示的两个轴相比，特性阻抗变动大。由此，通过监视电波透过来判断活塞与汽缸的相互位置关系。)

另外，图42所示的两个轴虽然与图40所示的两个轴大致相同地构成，但在两个轴各自中的绝缘/支承固定部10的内部，形成有多个大致沿着轴的长度方向的贯穿孔。关于这些贯穿孔的长度方向的形状，设定为直线状(或者，还可以设定为大致圆弧状)。

通过这种结构，例如，能够不将绝缘/支承固定部10的贯穿孔封堵而作为伸缩接头来使用，或者，将绝缘/支承固定部10的贯穿孔封堵，若封住了空气的话则作为空气悬架来使用。另外，还能在绝缘/支承固定部10的贯穿孔的内部填满油等，以作为使两个轴伸缩的活塞来使用。

另外，图43所示的两个轴虽然与图40所示的两个轴大致相同地构成，但还具备电力传输及通信电路16和电力接收及通信电路17(此外，图中省略了绝缘/支承固定部10)。在此，电力传输及通信电路16具备并联谐振电路。作为其理由，是因为结电容因缸体部81的轴与活塞部82的轴彼此之间的位置而变动很大，所以无法将串联谐振电路作为驱动电路来使用。但是，若仅在活塞部82的轴与缸体部81的轴彼此之间的位置变成规定位置的情况下传输电力的话，则与并联谐振电路相比串联谐振电路更适合。

另外，如图43所示，可以考虑将非同轴式的活塞部82的轴及缸体部81的轴并行使用的结构。在图40～图43所示的同轴式的情况下，即使通电，电流也会流到外导体与内导体9之间，因此人用手触摸也是安全的，但在图43所示的结构的情况下，由于是作为并行双线式线路发挥作用，所以电流在活塞部82的轴(具体为导体)与缸体部81的轴(具体为导体)的表面上流通。因此，当人同时触摸两根线时才会触电。

作为其对策，适用于人不会用手触摸的位置，或者，在活塞部82及缸体部81的轴表面上涂覆绝缘层。另外，在活塞部82的轴的外表面以及缸体部81的轴的内表面上进行了涂覆的情况下，会导致结电容降低，但通过使用并联谐振电路，能够维持传输效率。

〔7〕布线的结构

接着，对布线的结构进行说明。图45是表示滑环的立体图。如图45所示，现有的滑环具备滑环固定部86、滑环旋转部87、和输入输出线缆88。另外，在现有的滑环中，由于组装有多组集电环和电刷，所以分别相应地引出有布线。该布线取决于滑环的结构。作为这种决定的主要原因，可以列举如下等原因：在一组集电环与电刷的组合中，由于输电能力有限，所以需要组合多组来传输需要用的电力。然而，在对旋转轴及安装在旋转轴上的负载传输电力的情况下，若有很多这种布线的话，则处理会变得麻烦，并且将难以组装高速通信系统。

于是，以下对用于解决现有滑环的问题的布线的结构进行说明。

图46～图49是表示布线的结构的图。

首先，在图46所示的布线的结构，是上述的旋转轴中所使用的，即，旋转轴由同轴线路结构形成。具体地，该旋转轴具备：获得作为旋转轴承的机械强度的部分、即作为外导体发挥作用的部分；作为内导体9发挥作用的部分；以及，支承内导体9并且使外导体59与内导体9绝缘，完成传播电磁波的任务的绝缘体10。另外，为了输入输出电力或通信，在该旋转轴中的电力传输处及多个电力接收处，设有经由形成在外导体59上的贯穿孔与内导体9连接的连接导线14、和用于封闭该贯穿孔的内部的绝缘体10。在该情况下，若由于负载的位置变更而无法从已设的电力接收处对负载传输电力的话，则会产生重新形成贯穿孔或者设置连接导线14的劳力和时间。

于是，在图47所示的布线的结构中，在形成于旋转轴的外导体59的表面上的槽部内埋入有同轴线路。另外，同轴线路的一部分以从旋转轴露出到外部的方式配置。在此，作为同轴线路的形成方法，例如可以采用在旋转轴的表面上开挖了袋状的槽之后(使用特殊工具)埋入乙烯树脂包覆导线的方法、和埋入无包覆的同轴线路的方法等。另外，关于槽部的深度，如图47的右图所示，设定为在将该旋转轴设置到轴承上后，同轴线路的绝缘部不会削减的深度。根据这种结构，通过将销经由同轴线路的露出部分穿入至同轴线路的内导体9，并使其与外导体59接触，能够实现电力的输入输出，因此，能够自由地进行电力接收位置的追加或变更。

另外，在图48所示的布线的结构中，虽然与图47所示的布线的结构大致相同地构成，但是同轴线路以由外导体59覆盖的方式配置(即，以成为非露出状态的方式配置)。在此，作为该同轴线路的深度，具体设定为外导体59的接近表面的位置(更具体地，设定为各同轴线路的内导体9与外导体59彼此之间的长度左右等)。另外，关于该同轴线路的形成方法，例如可以采用在旋转轴的表面上开了孔之后插入乙烯树脂包覆导线的方法、和插入无包覆的同轴线路的方法等。

通过这种结构，若将旋转轴的外导体59的一部分用钻孔机等开了孔的话，则能够很容易地实现电力的输入输出。由此，能够自由地进行电力接收位置的追加或变更。另外，还能像普通的金属旋转轴那样使用。

另外，在图49所示的布线的结构中，在旋转轴的外缘部分上形成有绝缘性保护膜85，在该绝缘性保护膜85的内部平行配置有多条导线84。根据这种结构，通过在绝缘性保护膜85的任意位置开孔并与导线84接触，能够在任意位置进行电力的输入输出。

〔8〕使用了滚动轴承的电力供给系统的结构

接着，对使用了滚动轴承的电力供给系统的结构进行说明。如上所述，在电力供给系统中使用的是滑动轴承，但也可以代替滑动轴承而使用滚动轴承，因此，以下对使用了滚动轴承的结构进行说明。

图50是表示使用了滚动轴承的电力供给系统的结构的剖视图。图50的(a)、(b)所示的电力供给系统是使用滚动轴承中的滚珠轴承的。该滚动轴承具备：圆环状的滚动轴承内圈90；在滚动轴承内圈90的外部相对于该滚动轴承内圈90呈同心状配置的滚动轴承外圈89；以及，设置在滚动轴承内圈90与滚动轴承外圈89之间的轴承滚珠56(或者圆柱体的滚子等)。另外，在轴承滚珠56的周围，安装有用于防止轴承滚珠56彼此摩擦的保持架91。进一步地，在轴承滚珠56的外侧，安装有用于防止注入至轴承滚珠56与保持架91彼此之间的润滑油脂泄漏的护罩92。

在此，在这种滚动轴承中通常不会考虑通电。作为其理由之一，是因为当电流(直流或商用频率)流通于轴承部时，滚动轴承内圈90及滚动轴承外圈89的与轴承滚珠56相接触的部分会受到电腐蚀损伤，并已经提出了该问题的报告。然而，滚珠轴承本身多以导电性的金属形成，应该可流通微弱电流或高频。尤其在流通高频电流的情况下，由于极性高速地互换，所以可以认为不会引起电腐蚀现象。因此，只要是高频的话就有可能直接流通电流。

图51是表示对普通的滚动轴承流通高频后的一个轴承滚珠56周围的电流和电场的流动以及等效电路的图。如图51所示，轴承滚珠56与滚动轴承内圈90和滚动轴承外圈89点接触。另外，在这些接触附近，分别形成有电极间的距离很近的电容器。而且，形成在轴承滚珠56与滚动轴承外圈89彼此之间的电容器与轴承滚珠56和滚动轴承外圈89串联连接。另外，形成在轴承滚珠56与滚动轴承内圈90彼此之间的电容器与轴承滚珠56和滚动轴承内圈90串联连接。总之，构成该图中的等效电路。

在此，与轴承滚珠56相比，轴承滚子的接触部为线状，并且电容器容量也变大。即，可以说与滚珠轴承相比滚子轴承更易传输电力。然而，在滚动轴承的滑动面上涂覆有润滑油，也存在游隙。另外，当轴(具体为轴承滚珠56或轴承滚子)的转速增大时，由于在轴与滚动轴承内圈90、滚动轴承外圈89之间存在油膜，所以导电电流减少且位移电流变大。进一步地，根据游隙，游隙的位置与轴的旋转一起变化。由此，可以考虑到等效电路根据轴的转速而变化，还根据轴载荷的大小而变化。

图52是表示由绝缘层96涂覆后的轴承滚珠56或轴承滚子的图。如图52所示，该绝缘层96还能作为DLC等绝缘膜而形成，并在轴承滚珠56或轴承滚子等上涂覆该绝缘层96。根据这种结构，会失去通过轴的旋转而变动的传导电流，能够仅通过位移电流来进行电力传输。另外，等效电路将各处的电容归纳总结并设为电容器。当然，虽然根据轴的转速而夹有油膜，且各处的电容会变化，但在一方的电容增大了的情况下，由于滚动轴承内圈90(或滚动轴承外圈89)中的与轴接触的部分的电容减少的关系，所以不会变化太大。

图53的(a)、(b)是表示设有保持架91及护罩92的轴承滚珠56或轴承滚子的图。图53的(a)所示的轴承滚珠56或轴承滚子虽然具备保持架91及护罩92，但考虑到基于电场耦合的电力传输的有利性而并未安装这些保持架91及护罩92。

另一方面，在图53的(b)所示的轴承滚珠56或轴承滚子中，保持架91及护罩92的形状设定如下。具体地，关于保持架91的形状，设定为在滚动轴承内圈90与滚动轴承外圈89双方或一方中静电电容变得比较大的形状，另外，还设定为保持架91中的与轴承滚珠56或轴承滚子的接触部分的面积变得比较大的形状。另外，关于护罩92的形状，设定为如下形状：使护罩92的一端与滚动轴承内圈90或滚动轴承外圈89接触，使护罩92的另一端虽不与滚动轴承内圈90或滚动轴承外圈89接触但靠近，且与滚动轴承内圈90或滚动轴承外圈89的相对面的面积变得比较大。此外，护罩92的另一端中的与滚动轴承内圈90或滚动轴承外圈89的靠近面通过……滑动材料涂覆，由此，该靠近面与滚动轴承内圈90或滚动轴承外圈89还可以相接触。在该情况下，通过使……滑动材料由介电常数高的材料形成，能够增大耦合电容。

图54表示对滚动轴承直接流通高频电流来输电的情况下的结构图。如图54所示，逆变器输出未经由谐振电路等而直接对滚动轴承94进行。

图55是经由谐振电路对滚动轴承94传输电力的结构图。即使能够对滚动轴承94直接流通高频电流，但由于在轴旋转时油膜存在于滚珠(或滚子)与滚动轴承94或滚动轴承94之间，所以导电电流减少且位移电流增大。通过针对这种接合部阻抗的变化设置并联谐振电路，能够实现稳定的电力传输。

图56是表示滚动轴承99变更为电场耦合式之后的结构的图。如图56所示，通过使滚动轴承99变更为电场耦合式，能够实现更稳定的输电。

图57是表示使滚动轴承99与滑动轴承93组合的示例的图。滚动轴承99具有与滑动轴承93相比摩擦(尤其是启动时的摩擦)小的优点。由此，使用滚动轴承94有意义，但是轴承的厚度变大。另外，对旋转轴的内导体9供给电力的轴承必须在其与旋转轴之间设置绝缘层。因此，如图56所示，若该绝缘层厚的话，则供电轴承块会变大。

于是，如图57所示，通过将对旋转轴的内导体9供给电力的一侧的轴承设为滑动轴承93，能够使轴承的厚度变薄。由此，能够获得很大的滑动轴承内圈12与旋转轴之间的距离，并缩小寄生电容，因此，也能提高传输效率。

〔与实施方式相对的变形例〕

以上说明了本发明的实施方式，但本发明的具体结构及方式能够在权利要求书记载的各技术方案的技术思想的范围内任意改变及改良。以下，对这种变形例进行说明。

(关于所要解决的课题和发明效果)

首先，技术方案所要解决的课题和发明效果并不限定于上述内容，有可能根据技术方案的实施环境或结构的细节而不同，有时仅解决上述课题的一部分，或者仅发挥上述效果的一部分。即使在与以往的系统相比使输电效率降低的情况下，若本申请发明的方式与以往系统的方式不同，就可以解决本申请发明的课题。

(关于形状、数值、结构、时序)

关于在实施方式和附图中例示的构成要素，能够在本发明的技术思想的范围内，对形状、数值、或多个构成要素的结构或者时序的相互关系进行任意地改变及改良。

(关于旋转轴)

在上述的实施方式中，以同轴线路结构为基本对旋转轴进行了展开说明，但在上述除了特别记载的部分之外，也能任意变更而无需保持原样地沿用同轴线路结构，关于外导体或内导体9的形状和材质，还可以设为与众所周知的同轴线路不同的形状和材质。另外，在上述说明的各种旋转轴的结构中，还可以省略一部分。也就是说，旋转轴能够在仅需要供电功能的情况下构成为省略了通信功能的供电结构，还能在仅需要通信功能的情况下构成为省略了供电功能的通信结构。

附图标记说明

1 轴承

2 旋转轴、轴

3 轴承安装部

4 导电性轴承

5 轴承安装部

6 联轴器

7 逆变器

8 谐振电路、并联谐振电路

9 内导体

10 绝缘体、绝缘/支承固定部

11 滑动轴承外圈

12 滑动轴承内圈

13 滑动界面

14 连接导线

15 主体

16 电力传输及通信电路

17 电力接收及通信电路

18 位移滑动轴承外圈

19 同轴输入端子

20 轴接触旋转圆盘

21 衬垫/垫圈

22 隔离壁

23 旋转用密封件

24 增设模块

25 搅拌翅片

26 中和剂

27 无害化物质

28 毒物泄漏防止单元

29 排气

30 差动排气单元

31 电波吸收体

32 电磁波泄漏防止单元

33 集电环

34 接触电极

35 滑环单元

36 地线

37 差动高压气体泄漏防止单元

38 导板

39 导槽

40 旋转槽

41 主体与旋转轴的间隙

42 密封板

43 输出部

44 永磁体

45 驱动线圈

46 转子外壳

47 电动机控制部

48 定子外壳

49 固定部

50 旋转部

51 万向支架

52 供电轴承块

53 止动螺丝

54 弹簧式固定销

55 卡挂槽

56 轴承滚珠

57 轴承套

58 电容耦合部

59 外导体

60 输入

61 输出

62 头管

63 汽缸侧外导体

64 汽缸侧内导体

65 活塞侧外导体

66 活塞侧内导体

67 绝缘汽缸头

68 汽缸侧外部绝缘性支承固定

69 汽缸侧内部绝缘性支承固定

70 活塞侧外部绝缘性支承固定

71 活塞侧内部绝缘性支承固定

72 通信电路

73 安装螺丝孔

74 保护层

75 铰链部

76 变压器

77 扼流圈

78 耦合电容器

79 直流电源

80 负载

81 缸体部

82 活塞部

83 油

84 导线

85 绝缘性保护膜

86 滑环固定部

87 滑环旋转部

88 输入输出线缆

89 滚动轴承外圈

90 滚动轴承内圈

91 保持架

92 护罩

93 滑动轴承

94 滚动轴承

95 轴承滚珠或滚子的金属部

96 轴承滚珠或滚子的外皮绝缘层

97 电力

98 信号

99 滚动轴承

Claims (1)

1.一种电力供给系统，其经由通过第1轴承和第2轴承支承的轴来从交流电源对规定的负载供给电力，其特征在于，

所述轴具备：

沿着轴心方向配置的内部轴导体；

以沿着轴心方向覆盖所述内部轴导体的方式配置的外部轴导体；和

配置在所述内部轴导体与所述外部轴导体彼此之间的轴绝缘体，

所述第1轴承具备：

支承所述轴的载荷的第1轴承主体；

固定在所述第1轴承主体中的与所述外部轴导体的外周面相对的位置的第1外轴承；和

配置在所述第1外轴承与所述外部轴导体彼此之间的第1滑动绝缘层，

所述第2轴承具备：

固定在所述外部轴导体的外周面的第2绝缘层；

固定在所述第2绝缘层的外周面的第2内轴承；

配置在与所述第2内轴承相对的位置的第2外轴承；

配置在所述第2内轴承与所述第2外轴承彼此之间的第2滑动绝缘层；

与第2外轴承连接的第2外布线；和

经由形成在所述外部轴导体上的布线孔将所述第2内轴承与所述内部轴导体电连接的第2内布线，

经由通过所述第1外轴承、所述第1滑动绝缘层、及所述外部轴导体所构成的第1耦合电容器能够实现所述第1轴承主体与所述外部轴导体彼此之间的输电，并且，

经由通过所述第2外轴承、所述第2滑动绝缘层、及所述第2内轴承所构成的第2耦合电容器能够实现所述第2外布线与所述内部轴导体彼此之间的输电。