JP2004273406A - スリップの無い集電の方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】摺動ブラシを用いない、スリップ部のない集電
【解決手段】同心円の導電体の内輪および外輪の間隙に、間隙よりも大きな直径の弾性を持たせた導電性の遊星リングを挿入し、外輪または内輪の回転（または、両輪回転時の場合はその相対回転）で、楕円形に圧縮された遊星リングが軸の周りを、楕円形に圧縮されたことによる、その反発力で、常に両リング間を圧接しながら転がり遊星運動する機構を用い、両導電体のリングと遊星リングの圧接する部分を電気の接点とし、スリップ部のない通電を行う集電の方法
【選択図】 図１
【解決手段】同心円の導電体の内輪および外輪の間隙に、間隙よりも大きな直径の弾性を持たせた導電性の遊星リングを挿入し、外輪または内輪の回転（または、両輪回転時の場合はその相対回転）で、楕円形に圧縮された遊星リングが軸の周りを、楕円形に圧縮されたことによる、その反発力で、常に両リング間を圧接しながら転がり遊星運動する機構を用い、両導電体のリングと遊星リングの圧接する部分を電気の接点とし、スリップ部のない通電を行う集電の方法
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
ノイズを極力嫌う電子装置の集電装置、産業機械の集電装置、発電など大電流を扱う部署における集電装置、交通関係における集電装置、宇宙産業における微小電流の集電など、あらゆる方面の利用、
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術は、いずれの方法もブラシ等による回転体とのすべり接触によって通電が行われてきた。そのために磨耗によって、接触面が粗くなり、電気的ノイズの原因や、カーボンなどの磨耗によって、寿命の短いのが難点であった。
また、２つのリング間にボールを装着して両リング間にボールを介して電気を通す方法が提案されているが、磨耗した場合に間隙が出来、通電を保証されていない（特願平１０−１１１６９）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
摺動ブラシを用いない確実な集電法の開発
【０００４】
【課題を解決するための手段】
同心円の導電体の内輪および外輪の間隙に、間隙よりも大きな直径の弾性を持たせた導電性の遊星リングを挿入し、外輪または内輪の回転（または、両輪回転時の場合はその相対回転）で、楕円形に圧縮された遊星リングが軸の周りを、楕円形に圧縮されたことによる、その反発力で、常に両導電体間を強く圧接しながら遊星運動する機構を用い、両導電体と遊星リングの圧接する部分を電気の接点とし、スリップのない通電を行うことで問題の解決をはかるものである
【０００５】
１ブロックで、電気容量を大きくする必要が生じた場合は、遊星リングが内側導電体の外径、外側導電体の穴の内径の間隙に、複数個存在させるとき、遊星リング同士が回転中に位置ズレを起こして接触しないために、内側導電体の外面、外側導電体の穴の内面、遊星リング外面に歯車やピン・穴などを形成して相互にかみ合い、複数個の遊星リングの相対位置のずれないようにすることで、接点を多くしてブロックとしての接点容量を大きくすることができる
【０００６】
また、遊星リングが遊星運動中に系から脱落しないために溝や、遮蔽板を設けて遊星リングの脱落を防止する
【０００７】
【発明の実施の形態】
発明実施の形態を、実施例にもとづき図面を参照して説明する。
【図１】において、軸（６）に固定された絶縁体（１０）の外側に固定された内側導電体（４）と外側導電体（２）そして導電体の遊星リング（３）からなり、遊星リング（３）が、軸（６）側の内側導電体（４）外面径と外側導電体（２）の穴の内面径とによって発生する間隙よりも直径を大きくしてその間隙に挿入し、遊星リング（３）が楕円形に圧縮されることで発生する反発力によって、軸側の内側導電体（４）と外側導電体（２）に強く圧接、軸の回転と外側伝導体の回転とに差が出ると、圧接する遊星リング（３）が軸の周りを転がり、遊星運動しながら常に一定圧力で両導電体を電気的に接続し、ブラシ接点のようにお互いがスリップして磨耗することなく、常に転がり接触を維持し、電気的接続をスムーズに行う
【０００８】
外側導電体（２）は、導線（１）と接続され、また、内側導電体（４）は、
【図２】に示すように、導線（１２）に接続され軸（６）の中心にあけられた穴（８）を通って軸側装置（１４）に導かれる
【０００９】
また、
【図１】のように、外側伝導体（２）、遊星リング（３）、内側導電体（４）を１ブロックとして、絶縁材を間に挟んで、幾層にも重ね合わせることで、多極の集電が行える
【００１０】
１ブロックにおいて、電気容量を大きくする必要が生じた場合は、
【図３】にあるように、内側導電体（２４）の外径、外側導電体（２２）の穴の内径の間隙に、遊星リング（２３）を複数個存在させることで解決するが、遊星リング（２３）同士が回転中に位置ズレを起こして接触しないために、内側導電体（２４）の外面、外側導電体（２２）の穴の内径面、遊星リング（２３）外径面に
【図４〜６】のように、歯車やピン・穴などを形成して相互にかみ合い、複数個の遊星リングが相対位置のずれないようにして、接点の多いブロックを形成し接点容量を大きくすることができる。
【００１１】
【図４】について、説明すると、外側導電体（４２）、遊星リング（４３）、内側導電体（４４）として、外側導電体（４２）の内径面、内側導電体（４４）の外径面に一定ピッチでピン（４５）、（４７）を植え込み、遊星リング（４３）に、ピンの入る穴（４６）をピンと同ピッチで開け、遊星リング（４３）と外側導電体（４２）の内径面、内側導電体（４４）の外径面の接点がピン（４５，４７）と穴（４６）でスリップしないようにかみ合うことで、複数個の遊星リングの相対関係を維持させ接点の多いブロックを形成し接点容量を大きくすることができる。
【００１２】
【図５】について、説明すると、外側導電体（５２）、遊星リング（５３）、内側導電体（５４）として、外側導電体（５２）の内径面、内側導電体（５４）の外径面に一定ピッチで歯車（５５）、（５７）を切り、また、遊星リング（５３）も同ピッチで歯車を切って、遊星リング（５３）と外側導電体（５２）の内径面、内側導電体（５４）の外径面の接点がスリップしないようにかみ合うことで、複数個の遊星リングの相対関係を維持させ、接点の多いブロックを形成し接点容量を大きくすることができる。
【００１３】
前記遊星リングが遊星運動中に系から脱落しないために、
【図６，７】にあるように、両導電体の遊星リングと接触する部分に溝を彫ったり、各間を絶縁物にて遮蔽し、遮蔽板にてリングの脱落を防止することができる
【００１４】
【図６】について、説明すると、外側導電体（６２）、遊星リング（６３）、内側導電体（６４）として、外側導電体（６２）の内径面、内側導電体（６４）の外径面に溝（６５，６６）を彫り、その溝に遊星リング（６３）がはまり込み、溝のレール上を遊星リングが走るごとく、転がることで、遊星リング（６３）の脱落を防止する
【００１５】
【図７】について、説明すると外側導電体（７２）、遊星リング（７３）、内側導電体（７４）として、外側導電体（７２）、内側導電体（７４）の両側面に絶縁体（７５，７６）をもって、溝を形成し、遊星リング（７３）が、外側導電体（７２）の内径面、内側導電体（７４）の外径面からの脱落を防止する
【００１６】
また、遊星リングに弾性を持たせる方法として、導電性の金属のリングの厚みを薄くする方法による
【図１】のような遊星リング（３）や
【００１７】
【図８】のように、リングの外側に導電性の薄い膜を形成、その内側に弾性の
ある樹脂などで補強して剛性を出す方法、
【図９】のようにリングの外側に導電性の薄い膜を形成、その内側に弾性のある樹脂などを詰めて剛性を出す方法などもある。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成されているので、以下に記載されているような効果を奏する。
【００１９】
まず、ころがり接触で、接点のスリップが無いこと、そしてまた、常に一定の強い圧力をかけられるので、スリップなどによる電気抵抗の変動が少ない
【００２０】
小電流から大電流まで応用可能
【００２１】
積層による多極が可能
【００２２】
転がり接触だから、回転抵抗が少ない
【００２３】
以上から、今までの集電装置の利用分野は勿論、宇宙分野への期待もある
【図面の簡単な説明】
【図１】スリップのない集電法の断面図
【図２】スリップのない集電法の側断面図
【図３】通電容量を多くしたときのスリップのない集電法の断面図
【図４】多遊星リング使用時のピン等による相対位置保持断面図
【図５】多遊星リング使用時の歯車等による相対位置保持断面図
【図６】溝による脱落防止断面図
【図７】絶縁板による脱落防止断面図
【図８】遊星リング断面図
【図９】遊星リング断面図
【符号の説明】
Ａ、Ｂ、……電気的接点
１，２１……導線
２、２２，４２，５２，６２，７２，‥…外側導電体
３、２３、４３，５３，６３，７３，８３，９３……遊星リング
４、２４，４４，５４，６４，７４……内側導電体
５、２５、……内側導電体との導線接続部
６、２６，……軸
７、２７ ……キー
８、２８、……軸中空（導線通過穴）
１０、３０、６７，７７、……絶縁リング
１１、３１、絶縁体
１２、……導線
１３、……軸受
１４、……軸側装置
４５，４７、……ピン
４６、……穴
５５，５６，５７……歯車
６５，６６、……溝
７５，７６、……絶縁板
８３，９３、……薄い導電性リング
８９，９９、……弾性体のリング構成体
【産業上の利用分野】
ノイズを極力嫌う電子装置の集電装置、産業機械の集電装置、発電など大電流を扱う部署における集電装置、交通関係における集電装置、宇宙産業における微小電流の集電など、あらゆる方面の利用、
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術は、いずれの方法もブラシ等による回転体とのすべり接触によって通電が行われてきた。そのために磨耗によって、接触面が粗くなり、電気的ノイズの原因や、カーボンなどの磨耗によって、寿命の短いのが難点であった。
また、２つのリング間にボールを装着して両リング間にボールを介して電気を通す方法が提案されているが、磨耗した場合に間隙が出来、通電を保証されていない（特願平１０−１１１６９）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
摺動ブラシを用いない確実な集電法の開発
【０００４】
【課題を解決するための手段】
同心円の導電体の内輪および外輪の間隙に、間隙よりも大きな直径の弾性を持たせた導電性の遊星リングを挿入し、外輪または内輪の回転（または、両輪回転時の場合はその相対回転）で、楕円形に圧縮された遊星リングが軸の周りを、楕円形に圧縮されたことによる、その反発力で、常に両導電体間を強く圧接しながら遊星運動する機構を用い、両導電体と遊星リングの圧接する部分を電気の接点とし、スリップのない通電を行うことで問題の解決をはかるものである
【０００５】
１ブロックで、電気容量を大きくする必要が生じた場合は、遊星リングが内側導電体の外径、外側導電体の穴の内径の間隙に、複数個存在させるとき、遊星リング同士が回転中に位置ズレを起こして接触しないために、内側導電体の外面、外側導電体の穴の内面、遊星リング外面に歯車やピン・穴などを形成して相互にかみ合い、複数個の遊星リングの相対位置のずれないようにすることで、接点を多くしてブロックとしての接点容量を大きくすることができる
【０００６】
また、遊星リングが遊星運動中に系から脱落しないために溝や、遮蔽板を設けて遊星リングの脱落を防止する
【０００７】
【発明の実施の形態】
発明実施の形態を、実施例にもとづき図面を参照して説明する。
【図１】において、軸（６）に固定された絶縁体（１０）の外側に固定された内側導電体（４）と外側導電体（２）そして導電体の遊星リング（３）からなり、遊星リング（３）が、軸（６）側の内側導電体（４）外面径と外側導電体（２）の穴の内面径とによって発生する間隙よりも直径を大きくしてその間隙に挿入し、遊星リング（３）が楕円形に圧縮されることで発生する反発力によって、軸側の内側導電体（４）と外側導電体（２）に強く圧接、軸の回転と外側伝導体の回転とに差が出ると、圧接する遊星リング（３）が軸の周りを転がり、遊星運動しながら常に一定圧力で両導電体を電気的に接続し、ブラシ接点のようにお互いがスリップして磨耗することなく、常に転がり接触を維持し、電気的接続をスムーズに行う
【０００８】
外側導電体（２）は、導線（１）と接続され、また、内側導電体（４）は、
【図２】に示すように、導線（１２）に接続され軸（６）の中心にあけられた穴（８）を通って軸側装置（１４）に導かれる
【０００９】
また、
【図１】のように、外側伝導体（２）、遊星リング（３）、内側導電体（４）を１ブロックとして、絶縁材を間に挟んで、幾層にも重ね合わせることで、多極の集電が行える
【００１０】
１ブロックにおいて、電気容量を大きくする必要が生じた場合は、
【図３】にあるように、内側導電体（２４）の外径、外側導電体（２２）の穴の内径の間隙に、遊星リング（２３）を複数個存在させることで解決するが、遊星リング（２３）同士が回転中に位置ズレを起こして接触しないために、内側導電体（２４）の外面、外側導電体（２２）の穴の内径面、遊星リング（２３）外径面に
【図４〜６】のように、歯車やピン・穴などを形成して相互にかみ合い、複数個の遊星リングが相対位置のずれないようにして、接点の多いブロックを形成し接点容量を大きくすることができる。
【００１１】
【図４】について、説明すると、外側導電体（４２）、遊星リング（４３）、内側導電体（４４）として、外側導電体（４２）の内径面、内側導電体（４４）の外径面に一定ピッチでピン（４５）、（４７）を植え込み、遊星リング（４３）に、ピンの入る穴（４６）をピンと同ピッチで開け、遊星リング（４３）と外側導電体（４２）の内径面、内側導電体（４４）の外径面の接点がピン（４５，４７）と穴（４６）でスリップしないようにかみ合うことで、複数個の遊星リングの相対関係を維持させ接点の多いブロックを形成し接点容量を大きくすることができる。
【００１２】
【図５】について、説明すると、外側導電体（５２）、遊星リング（５３）、内側導電体（５４）として、外側導電体（５２）の内径面、内側導電体（５４）の外径面に一定ピッチで歯車（５５）、（５７）を切り、また、遊星リング（５３）も同ピッチで歯車を切って、遊星リング（５３）と外側導電体（５２）の内径面、内側導電体（５４）の外径面の接点がスリップしないようにかみ合うことで、複数個の遊星リングの相対関係を維持させ、接点の多いブロックを形成し接点容量を大きくすることができる。
【００１３】
前記遊星リングが遊星運動中に系から脱落しないために、
【図６，７】にあるように、両導電体の遊星リングと接触する部分に溝を彫ったり、各間を絶縁物にて遮蔽し、遮蔽板にてリングの脱落を防止することができる
【００１４】
【図６】について、説明すると、外側導電体（６２）、遊星リング（６３）、内側導電体（６４）として、外側導電体（６２）の内径面、内側導電体（６４）の外径面に溝（６５，６６）を彫り、その溝に遊星リング（６３）がはまり込み、溝のレール上を遊星リングが走るごとく、転がることで、遊星リング（６３）の脱落を防止する
【００１５】
【図７】について、説明すると外側導電体（７２）、遊星リング（７３）、内側導電体（７４）として、外側導電体（７２）、内側導電体（７４）の両側面に絶縁体（７５，７６）をもって、溝を形成し、遊星リング（７３）が、外側導電体（７２）の内径面、内側導電体（７４）の外径面からの脱落を防止する
【００１６】
また、遊星リングに弾性を持たせる方法として、導電性の金属のリングの厚みを薄くする方法による
【図１】のような遊星リング（３）や
【００１７】
【図８】のように、リングの外側に導電性の薄い膜を形成、その内側に弾性の
ある樹脂などで補強して剛性を出す方法、
【図９】のようにリングの外側に導電性の薄い膜を形成、その内側に弾性のある樹脂などを詰めて剛性を出す方法などもある。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成されているので、以下に記載されているような効果を奏する。
【００１９】
まず、ころがり接触で、接点のスリップが無いこと、そしてまた、常に一定の強い圧力をかけられるので、スリップなどによる電気抵抗の変動が少ない
【００２０】
小電流から大電流まで応用可能
【００２１】
積層による多極が可能
【００２２】
転がり接触だから、回転抵抗が少ない
【００２３】
以上から、今までの集電装置の利用分野は勿論、宇宙分野への期待もある
【図面の簡単な説明】
【図１】スリップのない集電法の断面図
【図２】スリップのない集電法の側断面図
【図３】通電容量を多くしたときのスリップのない集電法の断面図
【図４】多遊星リング使用時のピン等による相対位置保持断面図
【図５】多遊星リング使用時の歯車等による相対位置保持断面図
【図６】溝による脱落防止断面図
【図７】絶縁板による脱落防止断面図
【図８】遊星リング断面図
【図９】遊星リング断面図
【符号の説明】
Ａ、Ｂ、……電気的接点
１，２１……導線
２、２２，４２，５２，６２，７２，‥…外側導電体
３、２３、４３，５３，６３，７３，８３，９３……遊星リング
４、２４，４４，５４，６４，７４……内側導電体
５、２５、……内側導電体との導線接続部
６、２６，……軸
７、２７ ……キー
８、２８、……軸中空（導線通過穴）
１０、３０、６７，７７、……絶縁リング
１１、３１、絶縁体
１２、……導線
１３、……軸受
１４、……軸側装置
４５，４７、……ピン
４６、……穴
５５，５６，５７……歯車
６５，６６、……溝
７５，７６、……絶縁板
８３，９３、……薄い導電性リング
８９，９９、……弾性体のリング構成体
Claims (3)
- 回転体と非回転体または回転速度の異なる回転体の間で互いに通電する方法に関し、軸（６）と同心外径を持ち、軸（６）に固定された内側導電体（４）と、軸（６）と同心内径を持つ外側導電体（２）と、遊星円板またはリング（３）（以下遊星リングという）を基本構成とし、遊星リング（３）が、内側に位置する内側導電体（４）の外径と外側導電体（２）の穴の内径との間隙よりも外径が大きく、しかも導電性があって、弾性を持たせたリングであって、内側導電体（４）と、外側導電体（２）の間隙に、その弾性を利用して圧入、遊星リング（３）が楕円形に変形することで発生する反発力によって、内側導電体（４）の外径面と外側導電体（２）の内径面に圧接、内側導電体（４）と外側導電体（２）の回転の差で、遊星リング（３）が内側導電体（４）の外径面と外側導電体（２）の内径面で圧接され、すべることなく、軸の周りを転がり遊星運動しながら常に一定圧力で両導電体を電気的に接続することを特徴とする集電の方法
- 遊星リング（３）が内側導電体（４）の外径、外側導電体（２）の穴の内径の間隙に、複数個存在させるとき、遊星リング（３）同士が回転中に位置ズレを起こして接触しないために、内側導電体（４）の外面、外側導電体（２）の穴の内面、遊星リング（３）外面に歯車やピン・穴などを形成して相互にかみ合い、複数個の遊星リングの相対位置がずれないことを特徴とする請求項１に記載の集電方法
- 遊星リング（３）が遊星運動中に系から脱落しないために溝や、遮蔽板を設けて遊星リングの脱落を防止するようにした請求項１〜２に記載の集電方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003108406A JP2004273406A (ja) | 2003-03-07 | 2003-03-07 | スリップの無い集電の方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003108406A JP2004273406A (ja) | 2003-03-07 | 2003-03-07 | スリップの無い集電の方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004273406A true JP2004273406A (ja) | 2004-09-30 |
Family
ID=33128035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003108406A Pending JP2004273406A (ja) | 2003-03-07 | 2003-03-07 | スリップの無い集電の方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004273406A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009022022A1 (de) * | 2009-05-15 | 2010-11-25 | Takata-Petri Ag | Verbindungsvorrichtung |
| DE102010014758A1 (de) * | 2010-04-13 | 2011-10-13 | Katrin Kau | Vorrichtung zum Übertragen von Strom, Daten oder Signalen von einem feststehenden Gegenstand auf einen drehenden Gegenstand oder umgekehrt |
| US20120235536A1 (en) * | 2011-03-14 | 2012-09-20 | Tong-Lung Chang | Conductive Device For a Brush Motor |
| CN103151669A (zh) * | 2013-04-03 | 2013-06-12 | 上海航天测控通信研究所 | 一种高可靠的功率汇流环 |
| JP2014229601A (ja) * | 2013-05-24 | 2014-12-08 | 株式会社ヒサワ技研 | 異径形状型ローラ集電子を用いたロータリーコネクタ |
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-
2003
- 2003-03-07 JP JP2003108406A patent/JP2004273406A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| EP3770947A4 (en) * | 2018-03-19 | 2021-12-22 | Beijing NAURA Microelectronics Equipment Co., Ltd. | POWER SUPPLY MECHANISM, BASE ROTATING DEVICE AND SEMICONDUCTOR PROCESSING DEVICE |
| KR102437306B1 (ko) * | 2018-03-19 | 2022-08-29 | 베이징 나우라 마이크로일렉트로닉스 이큅먼트 씨오., 엘티디. | 전력 급전 기구, 회전 베이스 장치 및 반도체 가공 장비 |
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