JP4127935B2 - 信号及び電源伝送装置並びにロータリージョイント - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号と電源を非接触で伝送する信号及び電源伝送装置、及びこの電源伝送装置を備えたロータリージョイントの技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、回転体に対して電源を供給するために、静止側のブラシを回転側のリングに接触させた構成のスリップリングが用いられている。
【０００３】
しかし、このスリップリングはブラシのリングに対する摩擦抵抗が大きいために、回転体を高速に回転させる際の妨げとなり、また、ブラシとリングの接触部が摩耗するために、ブラシまたはリングを定期的に交換する必要があった。
【０００４】
そこで、このような問題を解決するために、電磁誘導を利用して非接触で電源の伝送を行う方法が考えられた。この方法によれば、摩擦抵抗の問題、あるいは接触部の摩耗の問題がなく、回転体に対して電源を良好に供給可能となる。
【０００５】
また、電源だけでなく、制御信号あるいはセンサーの出力信号等を、回転側と静止側との間で伝送する方式についても、従来から様々なものが実用化されている。例えば、高周波回路のプリント基板等において高周波信号の伝送線路として用いられるマイクロストリップラインによりアンテナを構成し、このマイクロストリップアンテナを高周波信号の非接触の伝送線路として用いる装置が実用化されている。この装置によれば、高周波信号を用いることにより、多くの情報を高速に伝送することができる。
【０００６】
さらに、前記電源の伝送部と信号の伝送部とを一つの筐体内に収納し、前記電源の伝送と信号の伝送とを同時に行う装置が実用化されている。このような装置は、例えば印刷機等のように、ソレノイドのオン・オフ用の電源と、モーターのスイッチング等に用いる制御系の信号とを必要する機器に用いられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の装置によれば、電源の伝送のために用いられる磁束の影響を、前記マイクロストリップアンテナにおける円板状またはリング状のマイクロストリップラインが受けると、当該円板状またはリング状のマイクロストリップラインに、誘導起電力に基づく電流が流れる。このような場合には磁束の損失が生じることになり、電源及び信号の伝送を行うことができなくなってしまうという問題があった。また、電流による熱の発生のために、マイクロストリップラインが設けられたプリント基板が変形、破損してしまうという問題があった。
【０００８】
従って、従来の装置においては、前記電源の伝送のために用いられる磁束の影響を受けない位置に前記マイクロストリップアンテナを配置せざるを得ず、装置が大型化してしまうという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、前記問題点を解決し、マイクロストリップラインにおける誘導起電力に基づく電流の発生を防止しつつ、効率の良い電源伝送及び信号伝送が可能で、且つ装置の大型化を防ぐことのできる信号及び電源伝送装置、及びこの装置を備えたロータリージョイントを提供することを課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の信号及び電源伝送装置は、前記課題を解決するために、空芯コイルを収納するための凹部が循環経路を形成するフェライトコアと、前記凹部にて前記循環経路を辿るように巻かれて収納された空芯コイルと、前記空芯コイルを覆うように設けられ、接地パターンと信号伝送パターンが形成された信号伝送基板と、をそれぞれ備えた一対のフェライトコアコイルユニットが、互いの前記信号伝送基板を非接触状態とするように対向配置され、前記接地パターンと信号伝送パターンは、それぞれ少なくとも一箇所に、前記空芯コイルの磁束変化による誘導起電力に基づく電流の、前記パターン上における伝達経路、または前記パターンに接続される給電線と前記パターンとにより形成される伝達経路を切断する間隙が形成されており、当該間隙を介して隣接するパターン同士は、コンデンサにより結合されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項１記載の信号及び電源伝送装置によれば、一次側のフェライトコアの凹部に収納された空芯コイルにパルス状の電流を流すことにより、この電流に応じて変化する磁束が発生し、殆どの磁束は、フェライトコアの内部を通ることになる。また、この一次側の空芯コイルの収納されたフェライトコアには、所定の間隙を有して二次側の空芯コイルを凹部に収納したフェライトコアが対向しているため、前記一次側のフェライトコアの内部を通って発生する磁束は、二次側のフェライトコアの内部を通る。従って、一次側で発生し変化する磁束は、二次側の凹部内に収納された空芯コイルを貫き、この二次側の空芯コイルには磁束の変化を妨げようとする誘導起電力が生じる。このように、本発明によれば、殆どの磁束は一次側と二次側のフェライトコアの内部を通るので、磁束の漏洩が殆ど無い状態で効率良く一次側から二次側への非接触での電源の伝送が行われる。
【００１２】
一方、空芯コイルを覆うように設けられ接地パターンと信号伝送パターンが形成された信号伝送基板における特性インピーダンスは、信号伝送パターンのパターン幅、及び信号伝送パターンと接地パターンとの間隔等により決定される。従って、互いに対向配置する信号伝送基板として、これらのパターン幅及び間隔等が等しいものを用いることにより、インピーダンス整合された状態で、一方の信号伝送基板の信号伝送パターンから、他方の信号伝送基板の信号伝送パターンへと、信号の伝送が行われることになる。また、前記一方の信号伝送基板の信号伝送パターンと、前記他方の信号伝送基板の信号伝送パターンとからなる信号伝送経路は、所定の間隔で対向配置されており、空気層を介して容量結合されることになる。そして、この容量は、信号伝送基板の比誘電率、信号伝送基板間の対向配置間隔、及び信号伝送パターンの幅と長さによって決定される。従って、この容量を所定の値に設定することにより、所望の周波数の信号を伝送することができる。
【００１３】
但し、このような信号の伝送を行うための信号伝送基板は、上述したように電源の伝送を行う空芯コイルを覆うように設けられているので、空芯コイルの周りの磁束が、信号伝送基板上の信号伝送パターン及び接地パターンを横切ることにより、当該信号伝送パターン及び接地パターンには、誘導起電力に基づく電流が流れることになる。
【００１４】
しかしながら、本発明においては、前記接地パターンと信号伝送パターンは、それぞれ少なくとも一箇所に、前記電流の、前記パターン上における伝達経路、または前記パターンに接続される給電線と前記パターンとにより形成される伝達経路前記電流の流路を切断するように、間隙が形成されているので、前記電流の発生を確実に抑える。
【００１５】
しかも、前記間隙を介して隣接するパターン同士は、コンデンサにより結合されているので、信号伝送パターンに供給される所定周波数の信号の伝送が妨げられることがない。
【００１６】
以上のように、本発明によれば、空芯コイル上に信号伝送基板を配置した場合でも、電源の伝送と信号の伝送の双方が良好に行われることになる。
【００１７】
請求項２記載の信号及び電源伝送装置は、前記課題を解決するために、請求項１記載の信号及び電源伝送装置において、前記信号伝送基板は、前記フェライトコアの凹部に収納可能な中抜き形状の基板であることを特徴とする。
【００１８】
請求項２記載の信号及び電源伝送装置によれば、中抜き形状の信号伝送基板を、フェライトコアの凹部に収納することにより、信号伝送基板を、当該凹部に収納された空芯コイルの押さえ部材として機能させることができる。また、空芯コイルの前記凹部底面からの高さは、この信号伝送基板により一定に保たれることになるため、対向する空芯コイル間の間隙は、空芯コイルの循環経路の何れにおいても均等になり、安定した電源の伝送が行われることになる。更に、本発明の信号及び電源伝送装置を非回転の構成とする場合には、前記信号伝送基板を前記フェライトコアの凹部に設けることにより、対向するフェライトコア同士を密着させることができ、磁束の洩れをより一層減少させて、より一層効率の良い電源伝送及び信号伝送が行われることになる。
【００１９】
請求項３記載の信号及び電源伝送装置は、前記課題を解決するために、請求項１記載の信号及び電源伝送装置において、前記フェライトコアの凹部は、リング形状の循環経路を形成しており、前記信号伝送基板は、前記フェライトコアの凹部に収納可能なリング形状の基板であり、前記接地パターンと信号伝送パターンは、それぞれ前記間隔を介してリング形状に配置される円弧形状のパターンであると共に、前記接地パターンを外側とし、前記信号伝送パターンを内側とする、二重リング状構造を有していることを特徴とする。
【００２０】
請求項３記載の信号及び電源伝送装置によれば、フェライトコアの凹部は、リング形状の循環経路を形成しているので、空芯コイルは、このリング形状の循環経路に沿って、リング形状に巻かれて収納される。そして、前記リング形状の凹部には、同じくリング形状の信号伝送基板が収納され、当該信号伝送基板上には、リング形状に配置される円弧形状の信号伝送パターン及び接地パターンが形成されている。従って、対向配置されることになる空芯コイル、信号伝送パターン及び接地パターンの何れもがリング形状であるため、これらが相対的に回転したとしても、これらは常に対向することになる。つまり、本発明によれば、静止側と回転側との間においても安定して電源の伝送と信号の伝送が行われることになる。しかも、前記接地パターンと信号伝送パターンは、円弧形状のパターンであり、上述した磁束の影響による電流の流路を切断する間隙が設けられているので、当該電流を発生させ、電源の伝送によって信号の伝送を妨げることがない。また、各円弧形状のパターン間は、コンデンサにより結合されているので、所定周波数の信号伝送は良好に行われることになる。更に、前記接地パターンと信号伝送パターンは、前記接地パターンを外側とし、前記信号伝送パターンを内側とする、二重リング状構造を有していおり、一般的に高周波信号の伝送路として用いられる同軸ケーブルを輪切りにした構造となっている。また、互いに対向する接地パターン同士、及び信号伝送パターン同士は、空気層を介して容量結合された構成となっているので、結局、本発明の信号伝送経路は、同軸ケーブル内の信号伝送路を容量結合したものと等価である。その結果、本発明においては、アンテナによる特定帯域の信号伝送ではなく、同軸ケーブルのような広帯域の信号伝送が行われることになる。
【００２１】
請求項４記載の信号及び電源伝送装置は、前記課題を解決するために、請求項１ないし３のいずれか１記載の信号及び電源伝送装置において、接地パターンと信号伝送パターン上には、複数の給電点が設けられており、前記間隙は、少なくとも各給電点の間の位置に形成されていることを特徴とする。
【００２２】
請求項４記載の信号及び電源伝送装置によれば、接地パターンと信号伝送パターン上には、複数の給電点が設けられているので、信号伝送の際の指向性が単一となることを防ぐことができ、静止側と回転側との間においても安定して電源の伝送と信号の伝送が行われることになる。また、信号伝送パターンと接地パターンのそれぞれに形成される前記間隙は、少なくとも各給電点の間の位置に形成されているので、磁束の影響による電流の流路を、各パターンと給電線からなる経路においても確実に切断し、前記電流の発生を確実に抑える。
【００２３】
請求項５記載の信号及び電源伝送装置は、前記課題を解決するために、請求項４に記載の信号及び電源伝送装置において、一方の信号伝送基板における給電点の個数をＮとすると、当該信号伝送基板と対向する他方の信号伝送基板における給電点の個数はＮ−１に設定されていることを特徴とする。
【００２４】
請求項５記載の信号及び電源伝送装置によれば、一方の信号伝送基板においてはＮ個の給電点を設けた場合には、当該信号伝送基板と対向する他方の信号伝送基板においては、Ｎ−１個の給電点を設ける。従って、これらの信号伝送基板を相対的に回転させた場合であっても、互いの回転状態によることなく、対向する信号伝送基板同士の給電点が全ての点において重なることがない。その結果、信号伝送特性上のレベルが局所的に落ち込むディップ点を無くし、安定した信号伝送が行われることになる。
【００２５】
請求項６記載の信号及び電源伝送装置は、前記課題を解決するために、請求項１ないし５のいずれか１記載の信号及び電源伝送装置において、前記フェライトコアは、溝状のコイル収容部が形成されたポット型フェライトコアであることを特徴とする。
【００２６】
請求項６記載の信号及び電源伝送装置によれば、ポット型フェライトコアの溝状のコイル収容部に、空芯コイルを収容すると共に、当該空芯コイルを覆うように、前記信号伝送パターン及び接地パターンが形成された信号伝送基板を設けるので、小型で安定した信号の伝送と電源の伝送を行う装置が提供されることになる。
【００２７】
請求項７に記載の信号及び電源伝送装置は、前記課題を解決するために、請求項１ないし５のいずれか１記載の信号及び電源伝送装置において、前記フェライトコアは、一端面から他端面までを貫通する凹部が形成された複数の分割型フェライトコアからなり、当該複数の分割型フェライトコアを、前記凹部により形成される循環経路がリング形状となるように支持部材に取り付けたことを特徴とする。
【００２８】
請求項７に記載の信号及び電源伝送装置によれば、複数の分割型フェライトコアにより、空芯コイルを収納するフェライトコアを構成するので、空芯コイルの循環経路の大型化を容易に行うことができる。従って、中央部分に液体または気体の供給路を設け、その周囲において電源の伝送と信号の伝送を行う必要がある場合でも、専用のフェライトコアを製造することなく、低コストで信号及び電源伝送装置を実現できる。
【００２９】
請求項８記載の信号及び電源伝送装置は、前記課題を解決するために、請求項７記載の信号及び電源伝送装置において、前記支持部材の表面から、前記分割型フェライトコアの前記凹部が形成された表面壁までの高さは略一定であることを特徴とする。
【００３０】
請求項８記載の信号及び電源伝送装置によれば、前記分割型フェライトコア群の表面の前記支持部材の表面に対する高さが略一定なので、分割型フェライトコア群を所定の間隙を有して対向させた場合には、当該間隙は環状に配置された分割型フェライトコア群の到る所で所定の値に保たれ、電源伝送の特性にばらつきを生じさせない。また、前記間隙は、互いの分割型フェライトコア群を相対的に回転させても、到る所で所定の値に保たれるので、前記所定の間隙の微小化が可能である。従って、電源伝送の効率を向上させる。
【００３１】
請求項９記載の信号及び電源伝送装置は、前記課題を解決するために、請求項７または８記載の信号及び電源伝送装置において、前記支持部材は非磁性の部材から形成されていることを特徴とする。
【００３２】
請求項９記載の信号及び電源伝送装置によれば、前記フェライトコアコイルユニットを支持する支持部材が非磁性の部材から形成されているので、磁束が支持部材を通ることがなく、磁束の変化による発熱を確実に防ぐ。
【００３３】
請求項１０記載の信号及び電源伝送装置は、前記課題を解決するために、請求項７ないし９のいずれか１記載の信号及び電源伝送装置において、前記分割型フェライトコアは、半円筒形状のフェライトコアであることを特徴とする。
【００３４】
請求項１０記載の信号及び電源伝送装置によれば、半円筒形状の分割型フェライトコアにより、前記分割型フェライトコア群が形成されるので、各分割型フェライトコアは容易に環状または連鎖状に配置され、大径の分割型フェライトコア群が形成される。
【００３５】
請求項１１記載の信号及び電源伝送装置は、前記課題を解決するために、請求項７ないし９のいずれか１記載の信号及び電源伝送装置において、前記分割型フェライトコアは、Ｕ字形状のフェライトコアであることを特徴とする。
【００３６】
請求項１１記載の信号及び電源伝送装置によれば、Ｕ字形状の分割型フェライトコアにより、前記分割型フェライトコア群が形成されるので、各分割型フェライトコアは容易に環状または連鎖状に配置され、大径の分割型フェライトコア群が形成される。
【００３７】
請求項１２記載の信号電源伝送装置は、前記課題を解決するために、請求項７ないし９のいずれか１記載の信号及び電源伝送装置において、前記分割型フェライトコアは、Ｅ字形状のフェライトコアであることを特徴とする。
【００３８】
請求項１２記載の信号及び電源伝送装置によれば、Ｅ字形状の分割型フェライトコアにより、前記分割型フェライトコア群が形成されるので、各分割型フェライトコアは容易に環状または連鎖状に配置され、大径の分割型フェライトコア群が形成される。
【００３９】
請求項１３記載のロータリージョイントは、前記課題を解決するために、中空軸に取り付けられ、あるいは中空軸と一体に形成された第１のハウジング部材と、前記第１のハウジング部材に軸受けにより回転可能に取り付けられた第２のハウジング部材とを備え、請求項１ないし１２のいずれか１項記載の記載の信号及び電源伝送装置における前記一対のフェライトコアコイルユニットの一方を前記第１のハウジング部材に設け、他方を前記第２のハウジング部材に設け、互いの前記信号伝送基板が同軸上で所定の間隙を有するように対向させたことを特徴とする。
【００４０】
請求項１３記載のロータリージョイントによれば、第１のハウジング部材に形成されたフェライトコアコイルユニットと、第２のハウジング部材に形成されたフェライトコアコイルユニットとの間で、上述したように電源の伝送が行われ、互いに回転する第１のハウジング部材と第２のハウジング部材の間においても、磁束の漏洩が殆ど無い状態で効率良く非接触での電源の伝送が行われる。また、第１のハウジング部材に形成されたフェライトコアコイルユニットに設けた信号伝送基板と、第２のハウジング部材に形成されたフェライトコアコイルユニットに設けた信号伝送基板とを、同軸上で所定の間隙を有するように対向させたので、これらの信号伝送基板間で、上述したように信号の伝送が行われ、互いに回転する第１のハウジング部材と第２のハウジング部材の間においても、磁束による電流の影響を受けることなく、安定して効率の良い非接触の信号伝送が行われる。更に、本発明ではフェライトコアコイルユニットにおける空芯コイルを覆うように、信号伝送基板を設けた構成となっているので、ロータリージョイントの回転軸方向及び半径方向における余分なスペースを省略することができ、ロータリージョイントの小型化を図ることができる。
【００５３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００５４】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態を添付図面の図１乃至図２５に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態としての測定信号及び電源伝送用ロータリージョイントが用いられる押し出し型ラミネート加工機の概略構成を示す図である。
【００５５】
図１に示すように、本実施形態の押し出し型ラミネート加工機には、基材としてのＰＥＴを供給するためのシート供給部２０が設けられている。シート供給部２０から供給されるＰＥＴ２１は、搬送経路２２を介してラミネート加工部に至り、ラミネート加工部においてＴダイ２３と対向するように構成されている。Ｔダイ２３には、上部のホッパー２４から、溶融されたポリエチレンが供給され、Ｔダイ２３から供給されたポリエチレンは、ＰＥＴ２１上に塗布される。そして、ＰＥＴ２１上に塗布されたポリエチレンは、直ちに冷却ロール２５にて冷却されてＰＥＴ２１上に固着する。このようなラミネート加工により２層に形成されたシートは、搬送部２６を介して巻き取り部２７へ搬送され、巻き取り部２７において巻き取られる。
【００５６】
このようなラミネート加工機において良好なラミネート加工を行うためには、冷却ロール２５における表面温度を所定の適正温度に維持することが重要であり、次のような冷却用ロール２５が用いられる。
【００５７】
図２は、本実施形態における冷却ロール２５の概略構成を示す一部破断斜視図である。図２に示すように、ロール内部には、冷却水供給用の複数のパイプ３０が配置されており、また、これらのパイプ３０とロール表面３１の中間には、作動液の蒸気相が設けられた構成となっており、ロール表面端部の温度は中間部と比較して５〜８℃低いだけである。例えば、ロール中間部の表面温度が３６℃ならば端部が２９〜３１℃となる。従って、この温度を周囲の空気の露点以上となるように設定することにより、この冷却ロール２５による結露を完全に防ぐことができる。なお、本実施形態では、この冷却用ロール２５の直径を６００ｍｍ、長さを２０００ｍｍとし、後述するロータリージョイントと連結される回転軸の直径を１５ｍｍとした。また、冷却水温度は１５℃とした。
【００５８】
更に、冷却ロール２５の表面３１は温度が均一なだけでなく、鏡面加工されているため、ラミネート加工するシートの透明度を全幅に亘って均一にしている。
【００５９】
そして、この冷却ロール２５においては、表面温度を所定の適正温度に維持するために、図３（Ａ）に示すように、冷却ロール２５の表面層に白金からなる測温抵抗体１１を埋め込み、測定信号及び電源伝送用ロータリージョイント１を用いて測温抵抗体１１の測定信号を回転側から静止側に伝送し、当該測定信号に基づいて冷却水の流量を制御することにより、前記表面温度を所望の一定温度に維持している。なお、冷却水は、図３（Ａ）に示す冷却水供給用ロータリージョイント３３を介して供給され、測定信号及び電源伝送用ロータリージョイント１内に設けられた中空軸を通り、更に冷却ロール２５の回転軸３２を通って前記パイプ３０に至る。
【００６０】
以下、本実施形態における測定信号及び電源伝送用ロータリージョイント１の構成について図３乃至図５を用いて詳しく説明する。
【００６１】
［ロータリージョイント］
図３（Ａ）は本発明の一実施形態における測定信号及び電源伝送用ロータリージョイント１及び冷却水供給用ロータリージョイント３３を取り付けた冷却ロールユニットの全体を示す平面図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の冷却ロールユニットと対比される比較例を示す平面図である。図４は本実施形態の測定信号及び電源伝送用ロータリージョイント１を回転中心軸線から半分を断面図で、他の半分を平面図で示したものである。図５は本実施形態の測定信号及び電源伝送用ロータリージョイント１における各回路、信号伝送基板、及び電源伝送カプラの電気的接続関係を示すブロック図である。なお、図４に示す回転中心軸線Ｌは図３（Ａ），（Ｂ）に示す回転中心軸線Ｌと一致している。
【００６２】
図４に示すように、本実施形態の測定信号及び電源伝送用ロータリージョイント１は、冷却ロール２５側の軸端２ａと冷却水供給用ロータリージョイント３３側の軸端２ｂを有する中空軸２と、該中空軸２の外周に嵌合されるリング３ａ，３ｂと、該リング３ａ，３ｂに嵌合されフランジ部４ａと胴部４ｂを有する第１ハウジング部材４と、軸受け５ａ，５ｂと、該軸受け５ａ，５ｂを介して前記第１ハウジング部材４に支持されリング６ａとフランジ部６ｂと円筒壁６ｃを有する第２ハウジング部材６と、前記第１ハウジング部材４の胴部４ｂに取り付けられる支持板１５ａと、前記第２ハウジング部材６のフランジ部６ｂに取り付けられる支持板１５ｂと、第１ハウジング部材４の胴部４ｂに支持される電気回路ユニット１２と、支持板１５ｂに支持される第１フェライトコアコイルユニット１８と、支持板１５ｂに支持される第２フェライトコアコイルユニット１９とを備えている。
【００６３】
中空軸２は、冷却水の供給路としての中空孔２ｃが形成された鉄製の軸であり、最大で３０ｍｍ程度の肉厚を有して７ｋｇ／ｃｍ²程度の水圧に耐えられるように構成されている。中空軸２の冷却ロール２５側の軸端２ａは、冷却ロール２５の回転軸３２に嵌合され、中空軸２に設けられた図示しないボルト孔に挿通される図示しないボルトにより前記回転軸３２に堅固に取り付けられる。従って、冷却ロール２５が回転駆動されることにより、中空軸２も回転駆動されることになる。また、もう一方の軸端２ｂには前記冷却水供給用ロータリージョイント３３が、前記軸端２ｂにネジ止め等により取り付けられる。
【００６４】
中空軸２の前記軸端２ａ，２ｂに近接した外周には、ステンレス鋼で形成されたリング３ａ，３ｂが嵌合して取り付けられる。そして、このリング３ａ，３ｂに第１ハウジング部材４が嵌合して取り付けられることにより、第１ハウジング部材４と中空軸２との間には、空気層３ｃが形成される。中空軸２の中空孔２ｃに上述した温度の冷却水を供給すると、中空軸２の外表面に結露が生じるが、この空気層３ｃによって結露の電気回路等に対する影響を防止している。
【００６５】
第１ハウジング部材４は、表面がアルマイト加工されたアルミニウムで形成されており、フランジ部４ａと、胴部４ｂとを備えている。フランジ部４ａには、ベアリング軸受け５ａの内輪が嵌合され、胴部４ｂにはベアリング軸受け５ｂの内輪が嵌合されている。
【００６６】
また、第２ハウジング部材６もアルミニウムで形成されており、円筒壁６ｃの表面はアルマイト加工されている。第２ハウジング部材のリング６ａはベアリング軸受け５ａの外輪に嵌合され、第２ハウジング部材６のフランジ部６ｂはベアリング軸受け５ｂの外輪に嵌合されている。従って、冷却ロール２５の回転駆動に伴って中空軸２が回転すると、第１フランジ部材４は第２フランジ部材６に対して回転することになる。
【００６７】
このように回転する第１フランジ部材４の胴部４ｂには、電気回路ユニット１２が取り付けられている。電気回路ユニット１２は、図５に示す電源変換器７、抵抗温度変換器８、アナログ信号をパルス信号に変換するＡ／Ｆ変換器９及びパルス信号を変調して送信するＦ信号送信器１０から構成され、冷却ロール２５に取り付けた測温抵抗体１１は、図示しないケーブル及びコネクタを介してこの電気回路ユニット１２内の抵抗温度変換器８と電気的に接続されている。更に、抵抗温度変換器８はＡ／Ｆ変換器９に、Ａ／Ｆ変換器９はＦ信号送信器１０に電気的に接続されており、このＦ信号送信器１０は後述する第１信号伝送基板１３と電気的に接続されている。
【００６８】
また、再び図４に戻り、前記第１フランジ部材４の胴部４ｂには、回転中心軸線Ｌに略垂直に設けられた中空円板状のステンレス鋼製の支持板１５ａが設けられており、当該支持板１５ａには、第１フェライトコアコイルユニット１８が支持されていている。第１フェライトコアコイルユニット１８は、後述するようにフェライトコア内にコイルを有しており、このコイルが図５に示す前記電気回路ユニット１２内の電源変換器７と電気的に接続されている。第１フェライトコアコイルユニット１８のコイルには、後述するように相互誘導の作用により誘導起電力が発生し、電源変換器７にこの誘導起電力を供給する。これにより、電気回路ユニット１２を構成する抵抗温度変換器８、Ａ／Ｆ変換器９、及びＦ信号送信器１０に対して安定した電源が供給されることになる。また、第１フェライトコアコイルユニット１８には、図４に示す通り、前記コイルを覆うように、第１信号伝送基板１３が取り付けられている。
【００６９】
一方、第２ハウジング部材６のフランジ部６ｂにも、ステンレス鋼で形成された中空円板状の支持板１５ｂが取り付けられており、該支持板１５ｂには、第２フェライトコアコイルユニット１９が支持されている。第２フェライトコアコイルユニット１９は、第１フェライトコアコイルユニット１８と同様に、後述するようにフェライトコア内にコイルを有しており、このコイルが図５に示すように静止側の電源変換器４２と電気的に接続されている。また、第２フェライトコアコイルユニット１９には、前記コイルを覆うように、前記第１信号伝送基板１３と同様の構成の第２信号伝送基板１４が取り付けられている。
【００７０】
以上のような第１フェライトコアコイルユニット１８と第２フェライトコアコイルユニット１９は、０．５ｍｍ〜１ｍｍの間隙を有して対向配置されており、電源変換器４２により前記コイルに電流が流されると、第２フェライトコアコイルユニット１９において磁場を発生させ、相互誘導の作用により上述した第１フェライトコアコイルユニット１８に誘導起電力を発生させる。
【００７１】
また、前記第１フェライトコアコイルユニット１８と第２フェライトコアコイルユニット１９が前記のように対向配置される結果、これらに取り付けられた第１信号伝送基板１３及び第２信号伝送基板１４についても、前記間隙を有して対向配置されることになり、第１信号伝送基板１３上に形成された信号伝送パターン及び接地パターンは、第２信号伝送基板１４上の信号伝送パターン及び接地パターンとの間で、前記間隙に存在する空気層を介して容量結合されており、信号の伝送が行われる。つまり、回転側のＦ信号送信器１０から出力された信号は、第１信号伝送基板１３及び第２信号伝送基板１４を介して静止側の受信器４０にて入力されることになる。
【００７２】
以上のように、第１フェライトコアコイルユニット１８及び第２フェライトコアコイルユニット１９は、相互誘導（電磁誘導）による起電力で電源の伝送を行う電源伝送用カプラ部として機能すると共に、第１信号伝送基板１３と第２信号伝送基板１４とにより信号伝送部として機能する。
【００７３】
以下、本実施形態における電源伝送用カプラ部と、信号伝送部の構成を詳しく説明する。
【００７４】
［電源伝送用カプラ部］
まず、電源伝送用カプラ部については、本実施形態では、図６（Ｂ）に示すように半円筒形状の分割型フェライトコア５０を、図７に示すように環状に１５個配置し、分割型フェライトコア５０の中心凹部５０ａに空芯コイル５１を装着して構成する。
【００７５】
本実施形態で用いた半円筒形状の分割型フェライトコア５０は、一般にケーブルのシールドに用いられるクランプフィルタとして使用されているものであり、クランプフィルタに用いる場合には、図６（Ａ）に示すように二つの半円筒形状の分割型フェライトコア５０を組み合わせて使用する。このようなクランプフィルタに用いられる半円筒形状の分割型フェライトコア５０は、図６（Ａ）に示すように合わせた際に磁束の漏洩を確実に防止する必要があるため、表面の加工精度が高く、寸法精度も高い。従って、図７に示すように、それぞれの分割型フェライトコア５０を支持板１５ａ，１５ｂ上に環状に配置した場合でも、支持板１５ａ，１５ｂからの高さを均一に揃えることができる。その結果、第２フェライトコアコイルユニット１９を一次側とし、第１フェライトコアコイルユニット１８を二次側として、図４に示すように同軸上に対向させ、相対的に回転させた場合でも、両者の間隙を一定に保つことが可能である。
【００７６】
分割型フェライトコア５０の支持板１５ａ，１５ｂへの取り付けには、低温で接着可能な２液性のエポキシ系接着剤を使用した。高温で接着を行う接着剤を用いた場合には、冷却時において焼成物である分割型フェライトコア５０にクラック等を生じさせる場合があるが、本実施形態では低温で接着可能であるため、このようなクラック等を生じさせることがない。
【００７７】
また、支持板１５ａ，１５ｂは、上述したように非磁性体のステンレス鋼で形成されているため、磁束の変化が生じても発熱することがなく、分割型フェライトコア５０を支持板１５ａ，１５ｂから離脱させることがない。
【００７８】
以上のように支持板１５ａ，１５ｂ上に環状配置される分割型フェライトコア５０には、図６（Ａ）に示すように、分割型フェライトコア５０の一端面５０ｂから他端面５０ｃまでを貫通する中心凹部５０ａが形成されている。分割型フェライトコア５０を図７のように環状に配置することで、中心凹部５０ａからなるコイルの収納路は環状に形成されており、当該収納路にはコイル５１が装着される。本実施形態では、静止側の第２フェライトコアコイルユニット１９を１次側とし、第２フェライトコアコイルユニット１９を構成する分割型フェライトコア５０の中心凹部５０ａには、バイフェラル巻きの空芯コイル５１を装着する。また、２次側である回転側の第２フェライトコアコイルユニット１８を構成する分割型フェライトコア５０の中心凹部５０ａには、ノーマル巻きの空芯コイル５１を装着する。
【００７９】
電源の伝送は、相互誘導（電磁誘導）の原理により非接触で行うが、静止側からはパルス状の波形を基準とし、変形された高周波信号を送信するように構成する。これに対して回転側では、リップル状の電源変動を整流し、ＤＣ／ＤＣコンバータ等により、所定の電源電圧に調整する。
【００８０】
この場合、図８（Ａ）に示すように、一次側と二次側のコイルをノーマル巻きとすると、一次側の信号をオン／オフし、図８（Ｂ）に示すように１６ｋＨｚ前後の周波数として、電源の伝送を行うことになるが、これでは停止時間の比率が高く、伝送効率が悪くなってしまう。
【００８１】
そこで、本実施形態においては、図９（Ａ）に示すように、一次側をバイフェラル巻きとし、二次側をノーマル巻きとすることにより、一次側のオン／オフを交互に繰り返し、図９（Ｂ）に示すように３０ｋＨｚ前後の周波数として、二次側でこれを合成して効率を高めている。
【００８２】
本実施形態では、分割型フェライトコア５０の中心凹部５０ａに３０ターン程度巻いた空芯コイル５１を装着することにより、上述のような相互誘導の原理による電源の伝送を可能にしている。空芯コイル５１には、銅線で形成されたコイルの表面に、メチルアルコールで溶融する樹脂がコーティングされた、所謂アルコール融着線を用いている。本実施形態では、このアルコール融着線を巻き上げ装置により３０ターン程度巻き上げた後、メチルアルコールに浸している。これにより、コイルの表面にコーティングされた樹脂が溶融し、空芯コイル５１全体が固められる。そして、図６（Ｃ）に示す通り、このように固められた空芯コイル５１をエポキシ系接着剤により前記中心凹部５０ａに接着している。従って、空芯コイル５１は図７に示すように分割型フェライトコア５０の全体を押さえ付け、分割型フェライトコア５０を支持板１５ａ，１５ｂから離脱させないという働きも有している。
【００８３】
以上説明したように、本実施形態においては、半円筒形状の分割型フェライトコア５０を１５個用いて環状に配置し、分割型フェライトコア５０の中心凹部５０ａに３０ターン程度の空芯コイル５１を装着することにより、一対のフェライトコアコイルユニットを構成したので、ポット型フェライトコアを用いた場合と同様に磁束の漏洩が極めて少ない電源伝送カプラを構成でき、しかも、直径を２００ｍｍという大きな径に形成することができる。従って、図４に示すように、冷却水用に直径９０ｍｍもの中空軸２を形成した場合でも、この中空軸２の外周上に第１フェライトコアコイルユニット１８及び第２フェライトコアコイルユニット１９を配置することができ、冷却ロール２５の回転軸方向における配置スペースに余裕を持たせることができる。
【００８４】
［信号伝送部］
次に、信号伝送部を構成する第１信号伝送基板１３及び第２信号伝送基板１４は、それぞれ図１０と図１１に示すように、プリント基板６０上に、円弧形状の信号伝送パターン６１と接地パターン６２を備えて構成されている。
【００８５】
プリント基板６０は、ガラスエポキシ製の基板をリング形状に形成したもので、 リング形状のプリント基板６０の幅Ｗ１は、分割型フェライトコア５０の中心凹部５０ａの幅よりも若干狭い幅となっている。従って、第１信号伝送基板１３及び第２信号伝送基板１４は、分割型フェライトコア５０の中心凹部５０ａに嵌合可能であり、本実施形態では、図１２に示すように、第１信号伝送基板１３及び第２信号伝送基板１４を、分割型フェライトコア５０の中心凹部５０ａに嵌合させ、前記フェライトコアコイルユニットのコイル５１を覆うように取り付けている。図１２におけるＡ−Ａ’線縦断面図を図６（Ｄ）に示す。このような構成を採ることにより、第１信号伝送基板１３及び第２信号伝送基板１４の配置スペースを、前記フェライトコアコイルユニットの半径方向に別個に確保する必要がなく、ロータリージョイント１を小型化することができる。また、図６（Ｄ）に示すように、第１信号伝送基板１３及び第２信号伝送基板１４によりコイル５１を押さえ、コイル５１の脱落を確実に防ぐことができる。
【００８６】
なお、プリント基板６０の形状及び大きさは、第１信号伝送基板１３と第２信号伝送基板１４の双方において同じである。
【００８７】
信号伝送パターン６１と接地パターン６２は、抵抗率が低い金属で形成されたパターンであり、プリント基板６０の片面に設けられている。使用可能な金属としては、例えば、高価ではあるが、銀が挙げられる。また、銅やアルミニウムは、抵抗率が低く、しかも低価格なので、このようなパターンに使用する金属として適している。本実施形態では、一例として、銅箔で形成されたパターンを用いている。
【００８８】
信号伝送パターン６１と接地パターン６２の形状は、リング形状に形成したパターンを、複数箇所に設けた幅ｄの間隙により分割した円弧形状である。図１０に示すように、第１信号伝送基板１３においては、幅ｄの間隙は４箇所に設けられており、信号伝送パターン６１と接地パターン６２のそれぞれは４個の円弧形状パターンに分割されている。また、図１１に示すように、第２信号伝送基板１４においては、幅ｄの間隙は３箇所に設けられており、信号伝送パターン６１と接地パターン６２のそれぞれは３個の円弧形状パターンに分割されている。
【００８９】
それぞれの円弧形状パターンの端部には、図１０及び図１１に示すように、プリント基板６０の裏面側のランドと導通するスルーホール６７が設けられている。また、裏面側のランドには、図１３に点線で示すように、チップコンデンサ６６が接続されている。従って、それぞれの円弧形状パターンは、チップコンデンサ６６を介して接続されており、所定周波数の信号に対しては、リング形状のパターンとして機能する。
【００９０】
つまり、本実施形態においては、第１信号伝送基板１３及び第２信号伝送基板１４は、接地パターン６２を外側のリングとし、信号伝送パターン６１を内側のリングとした、二重リング状構造のパターンを備えた伝送基板となっている。
【００９１】
また、それぞれの円弧形状パターンには、図１０及び図１１に示すように、給電点６３が設けられており、各給電点６３には、図１４に示すように、同軸ケーブル６４から取り出された給電線６５が接続されている。そして、送信側の第１信号伝送基板１３における信号伝送パターン６１上の各給電点６３には、給電線６５を介して所定周波数の信号が同時に供給されるように構成されている。各給電線６５の長さは等しく、各給電点６３に供給される信号の位相は揃えられている。また、第１伝送基板１３と第２伝送基板１４は、図４に示すように、０．５〜１．０ｍｍの間隔で対向配置されており、信号伝送パターン６１同士、及び接地パターン６２同士が空気層を介して容量結合された構成となっている。
【００９２】
以上のように、本実施形態の信号伝送部は、同軸ケーブルを中心軸線に垂直な縦断面で切断し、それぞれを容量結合させたものと等価である。従って、信号伝送パターン６１に対して直交して接地パターン６２方向に発生する電界と、これに直交し、信号伝送パターン６１を取り巻くように発生する磁界との、両方に直交する方向、即ち第１伝送基板１３から第２伝送基板１４へ向かう方向に、電磁エネルギが移動することにより、信号の伝送が行われる構成となっている。つまり、本実施形態においては、アンテナ対による信号の伝送ではなく、パターンの二重リング状構造、及び多点同時給電、並びに容量結合により、同軸ケーブルと同等な方式により信号伝送を行っている。
【００９３】
伝送対象の信号の周波数が本実施形態のようにＶＨＦ帯以上の周波数になる場合には、信号は表面効果により同軸ケーブルの中心導体の表面部分において伝送される。一方、同軸ケーブルを中心軸線に垂直な縦断面で切断したものと等価な本実施形態の信号伝送基板における特性インピーダンスは、図１０及び図１１に示すように、リング状の接地パターン６２の内側とリング状の信号伝送パターン６１の外側との間の間隙Ｗ２によって決定される。従って、送信側と受信側で、当該間隔Ｗ２の等しい信号伝送基板を用いることにより、送信側と受信側のインピーダンスが整合された状態で信号の伝送を行うことができ、定在波の発生を実用上全く問題のない程度に抑えて、広帯域の信号伝送を行うことができる。
【００９４】
また、容量結合における容量値ｘ［ｐＦ］は、第１信号伝送基板１３と第２信号伝送基板１４の間隔をＧ［ｍｍ］、信号伝送パターン６１または接地パターン６２の面積をａ［(幅[mm]×長さ[mm]/1000)］、プリント基板６０の比誘電率をｙ、とすると、
【００９５】
【数１】
ｘ ＝ （ｙ×８．８５４×ａ）／Ｇ
という式により求められる。従って、この容量値ｘが適宜の値となるように、間隔Ｇ、各パターンの幅及び長さ等の値を定めることにより、所望の帯域における信号を伝送することが可能になる。
【００９６】
なお、本実施形態においては、信号伝送パターン６１と接地パターン６２のそれぞれの幅、全長、及び信号伝送パターン６１と接地パターン６２との間隔Ｗ２は、第１信号伝送基板１３及び第２信号伝送基板１４の何れにおいても同じ値に設定されている。
【００９７】
また、給電点６３の個数は、第１信号伝送基板１３のパターン上においてＮの時、第２信号伝送基板１４のパターン上においてはＮ−１となるように構成している。本実施形態においては、一例として、第１信号伝送基板１３のパターン上においては４個、第２信号伝送基板１４のパターン上においては３個の給電点６３を設けている。このように構成することで、本実施形態のように、第１信号伝送基板１３と第２信号伝送基板１４とが互いに相対的に回転する場合でも、第１信号伝送基板１３と第２信号伝送基板１４とにおいて、全ての給電点６３が同時に対向する位置関係になることがなく、広い帯域において略フラットな信号伝送特性を得ることができる。
【００９８】
以下、本実施形態の信号伝送部について、信号伝送特性を調べた実験結果について説明する。この実験は、図１５に示すように、静止側と回転側のそれぞれにおいて、複数の給電点６３のうちの一つの給電点６３に着目し、回転側において着目した給電点６３が、静止側において着目した給電点６３に対して、それぞれ０゜、９０゜、１８０゜、２７０゜の角度を有する時の信号の損失を調べたものである。また、測定には、アドバンテスト社製のスペクトラムアナライザを用い、信号の周波数を３００ＭＨｚから５５０ＭＨｚまで変化させた。実験の結果を、図１６〜図１９に示す。
【００９９】
図１６は回転側の給電点６３の角度が静止側の給電点６３に対して０゜の時、図１７は９０゜、図１８は１８０゜、及び図１９は２７０゜の時の結果を示す。図１６〜図１９の結果から判るように、本実施形態によれば、３００ＭＨｚから５５０ＭＨｚまでの広い帯域に亘って、略フラットな特性が得られた。一例として、４９０ＭＨｚの結果を見ると、何れの角度においても、−８ｄＢｍ程度の損失であった。一方、同軸ケーブルを用いて同様の条件の下で測定を行ったところ、図２０に示すように、３００ＭＨｚから５５０ＭＨｚまでの広い帯域に亘って、−２ｄＢｍ程度の損失であった。
【０１００】
ここで、比較のために、給電点６３を第１信号伝送基板１３と第２信号伝送基板１４のそれぞれにおいて１個として測定した結果を、図２１及び図２２に示す。図２１は静止側と回転側の給電点６３の角度が０゜の場合、図２２は１８０゜の場合の結果を示す。
【０１０１】
給電点が１個で、しかも当該給電点の位置が静止側と回転側とで一致する場合には、図２１から判るように、固有周波数ｆ及びその倍の周波数２ｆにおいて、極めて大きなディップ点が生じる。また、図２１及び図２２から判るように、平均的に信号の損失が大きくなっている。
【０１０２】
以上のように、給電点が１個の場合には、ループアンテナと同様な特性を示し、広い帯域に亘ってフラットな特性を得ることができず、本実施形態のように周波数変調された信号をキャリア周波数に重畳して、回転側から静止側に伝送する構成には適していない。
【０１０３】
これに対し、給電点を複数個設ける場合には、たとえ静止側における１個の給電点と回転側における１個の給電点との位置が一致する場合でも、他の給電点の位置は一致していないので、全体として平均化され、図１６〜図１９に示すようなフラットな特性が得られたものと思われる。そして、このような特性は、本実施形態のように周波数変調された信号をキャリア周波数に重畳して、回転側から静止側に伝送する構成には好適である。
【０１０４】
また、給電点を複数設けた場合のメリットとして、指向性を改善できるという点が挙げられる。図２３と図２４に、円板状のマイクロスリップアンテナを用いて給電点と指向性の関係を調べた結果を示す。まず、図２３（Ａ）に示すようにプリント基板６０’の表面に円板状の信号伝送パターン６１’を形成し、裏面に接地パターン６２’を形成し、図２３（Ｂ）に示すように円板状の信号伝送パターン６１’に４個の給電点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを設け、図２３（Ｃ）、（Ｄ）に示すように円板状の信号伝送パターン６１’の直径をλ／２とした場合の電波の指向性パターンを図２３（Ｅ）に示す。図２３（Ｅ）から判るように、給電点を複数箇所に設けることにより、略無指向性のようなパターンを実現できる。
【０１０５】
これに対し、図２４に示すようにプリント基板６０’の表面に円板状の信号伝送パターン６１’を形成し、裏面に接地パターン６２’を形成し、図２４（Ｂ）に示すように円板状の信号伝送パターン６１’に１個の給電点Ａを設け、図２３（Ｃ）に示すように円板状の信号伝送パターン６１’の直径をλ／２とした場合の電波の指向性パターンを図２４（Ｄ）に示す。図２４（Ｄ）から判るように、給電点が１箇所の場合には、８の字状の指向性を示すようになり、特に本実施形態によう回転側から静止側に信号を伝送する構成には適していない。
【０１０６】
以上のように、本実施形態の信号伝送部においては、二重リング状構造の信号伝送パターンと接地パターンを容量結合させると共に、一方がＮ個、他方がＮ−１個となる多点の給電を行うようにしたので、同軸ケーブルのように広い帯域においてフラットな特性を得ることができる。
【０１０７】
しかも、本実施形態においては、以上のような第１信号伝送基板１３と第２信号伝送基板１４とを、フェライトコアコイルユニットにおける分割型フェライトコア５０の中心凹部５０ａに嵌合させる構成としたので、ロータリージョイント１の小型化を図ることができる。このように電源伝送用カプラ部と信号伝送部とを重ね合わせる構成とした場合でも、信号伝送基板１３，１４による信号の伝送周波数が３４０ＭＨｚであるのに対し、電源伝送用カプラ部による電源の伝送周波数は２０ｋＨｚ〜３０ｋＨｚであるため、互いに干渉することがない。
【０１０８】
但し、このような位置に第１信号伝送基板１３と第２信号伝送基板１４を配置した場合には、第１信号伝送基板１３と第２信号伝送基板１４における信号伝送パターン６１と接地パターン６２は、フェライトコアコイルユニットのコイル５１による磁束の影響を直接受けることになる。この磁束は、プリント基板６０に垂直な方向で、裏面から表面、あるいは表面から裏面を貫くように錯交する。従って、導体である信号伝送パターン６１及び接地パターン６２が、物理的に連続したリングとして形成されている場合には、上述のように錯交する磁束の変化に応じて、信号伝送パターン６１及び接地パターン６２の周方向に循環電流が流れることになる。
【０１０９】
しかしながら、本実施形態においては、図１０及び図１１に示すように、信号伝送パターン６１及び接地パターン６２を、連続した一つのリングとするのではなく、連続した一つのリングから、長さｄの微小円弧領域を複数箇所に亘って取り除き、複数の円弧形状パターンに分割したので、円弧形状パターンのそれぞれは直流的に絶縁状態となっている。
【０１１０】
従って、信号伝送パターン６１及び接地パターン６２上には、上述のような循環電流の流れる閉回路が形成されないので、信号伝送パターン６１及び接地パターン６２が前記磁束の影響を直接受けたとしても、前記循環電流の発生を確実に防止することができる。
【０１１１】
また、本実施形態においては、各給電点６３の間の位置に前記長さｄの間隙を設けることにより、一つの給電線６５と、この給電線６５に接続される給電点６３が形成された円弧形状の信号伝送パターン６１または接地パターン６２と、当該給電点６３に隣接する給電点６３と、当該隣接する給電点６３に接続される他の給電線６５とによって、閉回路が形成されることを防止している。従って、給電線６５とパターンとの間においても、磁束の変化による循環電流の発生を防止することができる。
【０１１２】
同軸ケーブルの中心軸に垂直な縦断面における内部導体を信号伝送パターンとし、当該縦断面における外部導体を接地パターンとする技術的思想を最も簡単に具体化するには、それぞれのパターンを一つの連続したリングとすれば良いが、本実施形態においては、上述したような磁束の影響による循環電流を防止するために、複数の円弧形状パターンを、円弧の長さ方向に長さｄの間隔を設けてリング状に配置した構成としたのである。
【０１１３】
そして、このような複数の円弧形状パターンを用いて、同軸ケーブルの中心軸に垂直な縦断面における内部導体を信号伝送パターンとし、当該縦断面における外部導体を接地パターンとする技術的思想を具体化するために、隣接する円弧形状パターン同士を、図１３に示すようにチップコンデンサ６６によって接続し、交流的には導通状態を保つ構成としたのである。
【０１１４】
本実施形態においては、以上のような構成により、前記磁束の影響による循環電流を発生させないので、電源伝送用カプラ部からの磁束の損失を防止して、良好に電源伝送を行うことができる。また、信号伝送パターン６１及び接地パターン６２により伝送される信号の損失を防ぐことができ、効率良く信号の伝送を行うことができる。更には、前記循環電流の発生を防止できることにより、ジュール熱によるプリント基板６０の変形、破損等を確実に防止することができる。
【０１１５】
更に、単に各パターンを円弧形状パターンとして分離するだけでは、上述したような信号伝送を行うことができなくなってしまうが、本実施形態においては、上述したように、各円弧形状パターンの間に、チップコンデンサを実装する構成となっているので、交流的には各円弧形状パターンが導通した状態であり、良好に信号の伝送を行うことができる。
【０１１６】
また、以上のように循環電流の発生を防止できるので、第１信号伝送基板１３と第２信号伝送基板１４を、フェライトコアコイルユニットにおける分割型フェライトコア５０の中心凹部５０ａに嵌合させる構成を採ることができ、ロータリージョイント１の小型化を実現することができる。
【０１１７】
このような構成を採ることができない場合には、例えばフェライトコアコイルユニットと、第１信号伝送基板１３及び第２信号伝送基板１４との径に差異を設け、フェライトコアコイルユニットと、第１信号伝送基板１３及び第２信号伝送基板１４とをロータリージョイント１の半径方向に並べて配置する必要がある。あるいは、フェライトコアコイルユニットと、第１信号伝送基板１３及び第２信号伝送基板１４とを、ロータリージョイント１の軸方向の異なる位置に配置する必要がある。
【０１１８】
しかしながら、本実施形態の構成によれば、これらのようにフェライトコアコイルユニットと、第１信号伝送基板１３及び第２信号伝送基板１４とを、異なる位置に配置する必要がないので、ロータリージョイント１が半径方向あるいは軸方向に大型化することを確実に防止することができるのである。
【０１１９】
次に、図５のブロック図を用いて、本実施形態の測定信号及び電源伝送用ロータリージョイント１における電源及び信号の伝送動作について説明する。
【０１２０】
図示しない回転側コネクタ部を介して抵抗温度変換器８に接続された測温抵抗体１１の抵抗値変化は、抵抗温度変換器８において電流に変換され、この電流は、Ａ／Ｆ変換器９において、その値に応じて所定の周波数パルス信号に変換される。なお、本実施形態では、測温抵抗体１１として、１０００Ωのものを用いており、抵抗温度変換器８によって電流に変換された際の出力信号は、０℃〜１００℃の温度に対して４〜２０ｍＡとなっている。また、キャリア周波数には３４０ＭＨｚを用いている。そして、この周波数パルス信号は、Ｆ信号送信器１０において周波数変調され、第１信号伝送基板１３から第２信号伝送基板１４へと伝送される。本実施形態においては、伝送レートを２Ｍｂｐｓに設定している。一方、このように伝送された信号は、第２信号伝送基板１４を介して静止側の受信器４０に受信され、Ｆ／Ａ変換器４１において電流に変換される。従って、静止側において冷却ロール２５の表面温度を検知することができる。このように、信号伝送は非接触の第１信号伝送基板１３及び第２信号伝送基板１４を介して行われるため、測温抵抗体１１の抵抗値変化に影響を与えることがなく、正確な温度検知を行うことができる。また、本実施形態では、冷却ロール２５が１０００ｒｐｍで回転した場合、測定信号及び電源伝送用ロータリージョイント１の回転部も１０００ｒｐｍで回転することになるが、この場合でも伝送部が非接触であるため、磨耗による劣化等がなく、長期に亘って良好な温度検知を可能にしている。
【０１２１】
また、電源は、静止側の電源変換器４２において、ＡＣ１００ＶがＤＣ２８Ｖに変換され、１次側である第２フェライトコアコイルユニット１９におけるバイフェラル巻きのコイル５１に３０ｋＨｚの周波数で供給される。これにより、第２フェライトコアコイルユニット１９のコイル５１にパルス状の電流が流れ、電流の変化に応じて変化する磁束が第２フェライトコアコイルユニット１９のコイル５１を貫く。そして、この磁束の変化が２次側である第１フェライトコアコイルユニット１８のコイル５１に誘導起電力を生じさせ、電源変換器７に供給される。電源変換器７においては、ＤＣ２４ＶとＤＣ±１５Ｖの電圧に変換され、前記電気回路ユニット１２における各回路に供給される。本実施形態では、測定信号及び電源伝送用ロータリージョイント１の回転部が最大１０００ｒｐｍで回転することになるが、電源の供給も非接触で行われるため、スリップリングのような火花の発生がなく、溶剤の雰囲気下でも爆発を生じさせることがない。また、非接触であるため、磨耗による劣化等がなく、長期に亘って良好な電源供給を可能にしている。
【０１２２】
また、上述した軸受け５ａ、図示しないコネクタ等は全て耐水性のものが使用され、また、第１ハウジング部材４と第２ハウジング部材６は、電気回路ユニット１２及び電源伝送カプラ並びに信号伝送基板を略密封状態に覆っているので、冷却水を用いる冷却ローラ２５に本実施形態のロータリージョイント１を用いても、水による電気回路等の故障及び漏電事故の恐れがない。
【０１２３】
このように、本実施形態においては、長期に亘って安定して電源の供給を行いつつ、測温抵抗体１１の測定信号、即ち抵抗値変化が、非接触により静止側に伝送されることになるので、長期に亘って正確な温度検知が行われることになる。
【０１２４】
以上のような本実施形態における電源伝送用カプラを備えたロータリージョイント１の優れた効果は、従来の電源供給手段との比較を行うことで、より一層明確になる。例えば、回転体に対して電源を供給する手段の最も一般的な例としてはスリップリングを挙げることができるが、スリップリングは摩擦抵抗が大きいために、本実施形態のロータリージョイントのような最高で１０００ｒｐｍもの回転数が要求される装置においては、回転数を上昇させる際の妨げとなり適していない。更に、スリップリングは、長期間の使用によって接触部が摩耗するため、定期的な交換作業が必要となる。
【０１２５】
これに対し、本実施形態の電源伝送用カプラは、非接触方式であるために摩擦抵抗がなく、ベアリングの許容範囲まで回転数を容易に上昇させることが可能である。また、電気的には非接触方式であるために摩耗はないが、回転はベアリングの耐久性に依存するため、長期間使用可能であ。
【０１２６】
また、回転体の内部に電池を備える構成も考えられるが、このような構成においては定期的な電池交換や充電が必要となってしまう。
【０１２７】
これに対し、本実施形態の電源伝送用カプラは、電磁誘導を用いて非接触で電源の供給を行うため、構成部品の交換は不要である。
【０１２８】
本実施形態の電源伝送用カプラは、元来、ケーブルのシールド用にクランプフィルタに用いられている半円筒形状の分割型フェライトコアを環状に配置することによって、ポット型形状に類似した大型のフェライトコア形成することができるので、冷却水用の中空軸の外周部に、電源伝送用カプラを配置することができる。その結果、図３（Ａ）と図３（Ｂ）の比較から明らかなように、ロータリージョイントを含めた冷却ロールユニット全体の長さを長さＷ（図３（Ｂ）の例では３００ｍｍ程度）の分だけ短くすることができる。また、本実施形態の冷却ロールユニット全体の長さは、測定信号伝送用のロータリージョイント１の分だけ従来の冷却ロールユニットよりも長くなるが、上述したようにロータリージョイント１は回転軸方向の長さを短くするように構成されているため、従来に比べてわずか１００ｍｍ程度長くなるだけである。従って、クレーン等を用いて冷却ロールユニットをラックに格納し、またラックから搬送することによって冷却ロールユニットを交換するシステムにおいては、従来と同じ大きさのラックを用いることができ、既存のシステムを有効に利用することができる。
【０１２９】
また、上述した実施形態においては、冷却ロール用のロータリージョイントに本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、中空軸に冷却水以外の流体や、ガス等の気体を供給したり、あるいは中空軸内に太いケーブル等を通すロータリージョイントにも適用可能である。この場合には、状況に応じて前記空気層３ｃの位置に断熱材を設けても良い。但し、特に冷却水を用いた冷却用ロールに本発明の測定信号及び電源伝送用ロータリージョイントを適用した場合には、上述したような耐水処理が施されているため、特に優れた効果を発揮するものである。
【０１３０】
なお、上述した実施形態においては、分割型フェライトコアの個数を一例として１５個としたが、本発明はこれに限られるものではなく、使用する分割型フェライトコアの大きさ、あるいは電源伝送用カプラの径の大きさに応じて適宜の個数とすれば良い。また、コイルのターン数も一例として３０ターン程度としたが、本発明はこれに限られるものではなく、適宜変更が可能である。
【０１３１】
また、本発明に適用できる分割型フェライトコアは、半円筒形状のものに限定されず、図２５（Ａ）に示すようなＥ型形状、あるいは図２５（Ｂ）に示すようなＵ型形状の既存の分割型フェライトコアを用いることもできる。また、分割型フェライトコアを環状配置した際に隙間ができなくなるような形状のフェライトコアを新たに製造しても良い。このようにすれば、伝送効率をより一層高めることができる。
【０１３２】
更には、分割型フェライトコアを用いるのではなく、大型のポット型フェライトを新たに製造して用いるようにしても良い。このようにすれば、磁束の漏洩をより一層確実に防止することができる。
【０１３３】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を図２６乃至図２９に基づいて説明する。なお、第１の実施形態との共通箇所には同一符号を付して説明を省略する。
【０１３４】
第１の実施形態においては、信号伝送パターンと接地パターンを二重リング状構造とした例について説明したが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、図２６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、プリント基板６０の表面側にリング状の信号伝送パターン６１を設け、プリント基板６０の裏面側に接地パターン６２を設ける構成としても良い。但し、この場合においても、パターン上に循環電流が流れることを防ぐために、所定箇所に長さｄの間隔を設け、当該間隔によって分割されたパターン同士をチップコンデンサ６６で接続する。また、給電点６３は分割された各パターンに一つだけ設けるようにする。
【０１３５】
このように構成すると、信号伝送パターンからの磁束が接地パターン側に回り込むため、二重リング状に構成した場合よりは損失が大きくなる。しかしながら、実際上問題無く信号を伝送することができ、更にパターン上または給電経路に循環電流が流れることを防止しすることができる。
【０１３６】
なお、長さｄの間隔は必ずしも複数である必要はない。例えば、図２７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、一箇所だけに長さｄの間隔を設け、当該間隔によって分離したパターンをチップコンデンサ６６で接続する。この場合、給電点６３は信号伝送パターン６１及び接地パターン６２のそれぞれにおいて１箇所とするので、上述したようにフラットな特性は得られなくなる。しかしながら、伝送しようとする信号の周波数を特定の周波数に限定しても良い場合には、このような構成を採ることも可能であり、このように構成においてもパターン上または給電経路に循環電流が流れることを防止することができる。
【０１３７】
更に、信号伝送パターン６１と接地パターン６２の形状は、必ずしもリング状に限定されるものではない。第１の実施形態のように、信号及び電源の伝送と共に、冷却水やガス等を供給する場合には、基板を中空形状に形成する必要があるが、冷却水やガス等の供給が不要であり、信号及び電源の伝送のみで良い場合には、図２８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、信号伝送パターン６１と接地パターン６２の形状を円板状に形成しても良い。但し、この場合においては、パターン上に循環電流が流れることを防止するために、円板状のパターンを複数個に分割する必要がある。図２８（Ａ）、（Ｂ）に点線で示した円は、コイルの位置を示しており、円板状のパターンを分割しない場合には、循環電流はこの点線で示した円のように流れることになる。そこで、この循環電流の流れを阻止するように円板状のパターンを分割する。そして、分割した各パターン同士は、図２８（Ａ）、（Ｂ）に示すようにチップコンデンサ６６で接続する。このように構成した場合でも、パターン上または給電経路に循環電流が流れることを防止しつつ、広帯域でフラットな特性の信号伝送を行うことが可能である。
【０１３８】
また、パターンを円板状に形成した場合には、分割数は４個に限定されるものではなく、図２９（Ａ）、（Ｂ）に示すように２個であっても良い。つまり、２個以上であれば良い。図２９（Ａ）、（Ｂ）のように２分割した場合には、中央部にチップコンデンサ６６を設ける。このように構成した場合には、給電点が一つになり、フラットな特性は得られなくなるが、上述したように伝送しようとする信号の周波数を限定できる場合にはこのような構成を採ることができる。そして、このような構成においてもパターン上または給電経路に循環電流が流れることを防止することができる。
【０１３９】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態を図３０乃至図３４に基づいて説明する。なお、第１の実施形態との共通箇所には同一符号を付して説明を省略する。
【０１４０】
第１の実施形態では、第１フェライトコアコイルユニット１８と第２フェライトコアコイルユニット１９とを回転系に用いた例について説明したが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、信号及び電源を非接触で伝送する構成であれば、静止系にも適用可能である。
【０１４１】
例えば、図３０に示すように、第１フェライトコアコイルユニット１８と第２フェライトコアコイルユニット１９を密着させて構成しても良い。この一対のフェライトコアコイルユニットは、第１フェライトコアコイルユニット１８のそれぞれの分割型フェライトコア５０と、対になる第２フェライトコアコイルユニット１９のそれぞれの分割型フェライトコア５０とが組み合わされて円筒形状のフェライトコアを構成するように密着させる。
【０１４２】
第１フェライトコアコイルユニット１８と第２フェライトコアコイルユニット１９は、第１の実施形態と同様に、低温で接着可能な２液性のエポキシ系接着剤により、それぞれ支持板１５ｄ，１５ｅに接着されており、該支持板１５ｄ，１５ｅは、前記一対のフェライトコアコイルユニットを密着させる押さえ金具として用いられる。本実施形態では第１フェライトコアコイルユニット１８と第２フェライトコアコイルユニット１９を相対的に回転させず、固定的に用いる。図３１に外観を示す。
【０１４３】
以上のように本実施形態は、従来のポット型フェライトコアを用いた変圧器と同様の構成の変圧器を、分割型フェライトコア５０を用いて大径の変圧器として構成すると共に、信号を広い帯域に亘ってフラットな特性で伝送可能な装置を提供することができる。従って、配置スペースに制約があり、従来のような変圧器や同軸ケーブルを取り付けることが困難な場合でも、良好に電源と信号の伝送を行うことができる。
【０１４４】
また、本実施形態の構成では、第１フェライトコアコイルユニット１８と第２フェライトコアコイル１９を回転させないので、互いに同じ大きさと形状を有し、中心凹部５０ａによる空芯コイル５１の収納路が無端の循環路形状に形成できれば、第１の実施形態のように環状に形成する必要はない。例えば、分割型フェライトコア５０を、楕円形状となるように連鎖状に配置しても良し、図３２に示すように楕円形状のフェライトコア５０ａを作製しても良い。この場合には、プリント基板６０も同様に楕円形状にすれば良い。また、図３３に示すように四角形状のフェライトコア５０ｂや、三角形状のフェライトコア５０ｃと、それぞれの形のプリント基板６０を用いても良い。
【０１４５】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態を図３５乃至図３７に基づいて説明する。なお、第１の実施形態との共通箇所には同一符号を付して説明を省略する。
【０１４６】
本実施形態は、図３５に示すように、ポット型フェライトコアとコイルからなる変圧器の内部に信号伝送基板を取り付けたものである。
【０１４７】
ポット型のフェライトコア５７、５８の中空部には、図３５に示すように一時側と二次側の巻き線部が一体に形成されたボビン５２が収納されるようになっている。このボビン５２のそれぞれの巻き線部には、所定の回数分、ホルマル線が巻き付けられ、コイルを形成する。
【０１４８】
また、ポット型のフェライトコア５７、５８に収納されたボビン５２上には、第１信号伝送基板１３と第２信号伝送基板１４が互いに所定の間隔を有するように載置される。第１信号伝送基板１３と第２信号伝送基板１４のそれぞれのプリント基板６０上には、第１の実施形態と同様に、信号伝送パターン６１及び接地パターン６２が設けられている。このように、本発明においては、信号伝送パターン６１と接地パターン６２の間隔、及び第１信号伝送基板１３と第２信号伝送基板１４の間隔等が上述したように所定の関係を満たしていれば、径の大小に拘わらず、広い帯域においてフラットな特性の信号伝送ユニットを構成することができる。
【０１４９】
コイル及び第１信号伝送基板１３と第２信号伝送基板１４を収納したフェライトコア５７、５８は図３８のように重ね合わされた後、エポキシ系接着剤５６により２点で接着され、外観上は円柱形状としてコイル及び信号伝送基板が露出しないように使用される。このように使用することにより、漏洩磁束を少なくすることができ、各種の用途に適用することができる。
【０１５０】
そして、以上のようにコイル及び第１信号伝送基板１３と第２信号伝送基板１４を収納したフェライトコア５７、５８をハウジング等に取り付ける際には、図３６に示すような押え金具５４、５５を用いる。押え金具５４、５５は、例えば洋白等の非磁性材料から形成されており、上側の押え金具５４には側方開口部５４ａが、また下側の押え金具５５には該押さえ金具５５には該押さえ金具５４の側方開口部５４ａに対応する突起部５５ａが形成されている。これらの押さえ金具５４、５５は互いにバネ性を有しており、図３７のようにこれらの押さえ金具５４、５５を、フェライトコア５７、５８の上下から嵌め合わせることにより、フェライトコア５７、５８をホールドすることができる。また、下側の押さえ金具５５に形成された底部突起５５ｂを、ハウジング等の凹部に差し込むことにより、フェライトコア５７、５８及びコイルから構成される変圧器をハウジング等に取り付けることができる。
【０１５１】
以上のような本実施形態によれば、小型でありながら、効率の良い電源の伝送と、広帯域に亘ってフラットな特性の良好な信号の伝送とを、同時に行うことのできる装置を提供することができる。
【０１５２】
【発明の効果】
請求項１記載の信号及び電源伝送装置によれば、一対のフェライトコアコイルユニットを、互いの信号伝送基板が非接触状態となるように対向配置し、信号伝送基板上の接地パターンと信号伝送パターンのそれぞれ少なくとも一箇所に、前記空芯コイルの磁束変化による誘導起電力に基づく電流の、前記パターン上における伝達経路、または前記パターンに接続される給電線と前記パターンとにより形成される伝達経路を切断する間隙を形成し、当該間隙を介して隣接するパターン同士をコンデンサにより結合したので、電磁誘導による効率の良い電源伝送と、容量結合による広帯域にフラットな特性での信号伝送の双方を良好に行うことができる。
【０１５３】
請求項２記載の信号及び電源伝送装置によれば、前記信号伝送基板を前記フェライトコアの凹部に収納可能な中抜き形状の基板としたので、フェライトコアの凹部に収納することができ、信号伝送基板を当該凹部に収納された空芯コイルの押さえ部材として機能させることができる。また、空芯コイルの前記凹部底面からの高さを一定に保たれることになるため、対向する空芯コイル間の間隙は、空芯コイルの循環経路の何れにおいても均等になり、安定した電源の伝送を行うことができる。更に、前記信号伝送基板を中抜き形状とし、前記フェライトコアの支持板も中抜き形状とすることにより、液体あるいは気体の配送管上に信号及び電源伝送装置を配置できる等、配置上の自由度を高めることができる。
【０１５４】
請求項３記載の信号及び電源伝送装置によれば、前記フェライトコアの凹部を、リング形状の循環経路となるように形成し、前記信号伝送基板を、前記フェライトコアの凹部に収納可能なリング形状の基板とし、前記接地パターンと信号伝送パターンを、それぞれ前記間隔を介してリング形状に配置される円弧形状のパターンとすると共に、前記接地パターンを外側とし、前記信号伝送パターンを内側として二重リング状構造を有するようにしたので、静止側と回転側との間においても安定して電源の伝送と信号の伝送を行うことができる。また、磁束の影響による電流を発生させることがないので、電源の伝送によって信号の伝送を妨げることを防止できる。更に、所定周波数の信号伝送を良好に行うことができる。また、前記接地パターンと信号伝送パターンは、同軸ケーブルを輪切りにした構造なので、アンテナによる特定帯域の信号伝送ではなく、同軸ケーブルのような広帯域の信号伝送を行うことができる。
【０１５５】
請求項４記載の信号及び電源伝送装置によれば、接地パターンと信号伝送パターン上に、複数の給電点を設けたので、信号伝送の際の指向性が単一となることを防ぐことができ、静止側と回転側との間においても安定して電源の伝送と信号の伝送を行うことができる。また、信号伝送パターンと接地パターンのそれぞれに形成される前記間隙を、少なくとも各給電点の間の位置に形成したので、磁束の影響による電流の流路を、各パターンと給電線からなる経路においても確実に切断し、前記電流の発生を確実に抑えることができる。
【０１５６】
請求項５記載の信号及び電源伝送装置によれば、一方の信号伝送基板においてはＮ個の給電点を設けた場合には、当該信号伝送基板と対向する他方の信号伝送基板においては、Ｎ−１個の給電点を設けるようにしたので、これらの信号伝送基板を相対的に回転させた場合であっても、互いの回転状態によることなく、対向する信号伝送基板同士の給電点が全ての点において重なることを防止することができる。その結果、信号伝送特性上のレベルが局所的に落ち込むディップ点を無くし、安定した信号伝送を行うことができる。
【０１５７】
請求項６記載の信号及び電源伝送装置によれば、ポット型フェライトコアの溝状のコイル収容部に、空芯コイルを収容すると共に、当該空芯コイルを覆うように、前記信号伝送パターン及び接地パターンが形成された信号伝送基板を設けるので、小型で安定した信号の伝送と電源の伝送を行う装置を提供することができる。
【０１５８】
請求項７に記載の信号及び電源伝送装置によれば、複数の分割型フェライトコアにより、空芯コイルを収納するフェライトコアを構成したので、空芯コイルの循環経路の大型化を容易に行うことができる。従って、中央部分に液体またき気体の供給路を設け、その周囲において電源の伝送と信号の伝送を行う必要がある場合でも、専用のフェライトコアを製造することなく、低コストで信号及び電源伝送装置を実現できる。
【０１５９】
請求項８記載の信号及び電源伝送装置によれば、前記分割型フェライトコア群の表面の前記支持部材の表面に対する高さを略一定としたので、分割型フェライトコア群を所定の間隙を有して対向させた場合には、当該間隙は環状に配置された分割型フェライトコア群の到る所で所定の値に保つことができ、電源伝送の特性にばらつきが生じることを防止することができる。また、前記間隙は、互いの分割型フェライトコア群を相対的に回転させても、到る所で所定の値に保たれるので、前記所定の間隙の微小化が可能である。従って、電源伝送の効率を向上させることができる。
【０１６０】
請求項９記載の信号及び電源伝送装置によれば、前記フェライトコアコイルユニットを支持する支持部材を非磁性の部材から形成したので、磁束が支持部材を通ることがなく、磁束の変化による発熱を確実に防ぐことができる。
【０１６１】
請求項１０記載の信号及び電源伝送装置によれば、半円筒形状の分割型フェライトコアにより、前記分割型フェライトコア群を形成したので、各分割型フェライトコアを容易に環状または連鎖状に配置することができ、大径の分割型フェライトコア群を形成することができる。
【０１６２】
請求項１１記載の信号及び電源伝送装置によれば、Ｕ字形状の分割型フェライトコアにより、前記分割型フェライトコア群を形成したので、各分割型フェライトコアを容易に環状または連鎖状に配置することができ、大径の分割型フェライトコア群を形成することができる。
【０１６３】
請求項１２記載の信号及び電源伝送装置によれば、Ｅ字形状の分割型フェライトコアにより、前記分割型フェライトコア群を形成したので、各分割型フェライトコアを容易に環状または連鎖状に配置することができ、大径の分割型フェライトコア群を形成することができる。
【０１６４】
請求項１３記載のロータリージョイントによれば、第１のハウジング部材に形成されたフェライトコアコイルユニットと、第２のハウジング部材に形成されたフェライトコアコイルユニットとの間で、上述したように電源の伝送が行われ、互いに回転する第１のハウジング部材と第２のハウジング部材の間においても、磁束の漏洩が殆ど無い状態で効率良く非接触での電源の伝送を行うことができる。第１のハウジング部材に形成されたフェライトコアコイルユニットに設けた信号伝送基板と、第２のハウジング部材に形成されたフェライトコアコイルユニットに設けた信号伝送基板とを、同軸上で所定の間隙を有するように対向させたので、これらの信号伝送基板間で、上述したように信号の伝送が行われ、互いに回転する第１のハウジング部材と第２のハウジング部材の間においても、磁束による電流の影響を受けることなく、安定して効率の良い非接触の信号伝送を行うことができる。更に、本発明ではフェライトコアコイルユニットにおける空芯コイルを覆うように、信号伝送基板を設けた構成となっているので、ロータリージョイントの回転軸方向及び半径方向における余分なスペースを省略することができ、ロータリージョイントの小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における押し出しラミネート加工機の概略構成を示す側面図である。
【図２】図１のラミネート加工機に用いられる冷却ローラの概略構成を示す斜視図である。
【図３】図２の冷却ローラにロータリージョイントを接続した状態を示す側面図であり、（Ａ）は第１の実施形態におけるロータリージョイントを備えた場合、（Ｂ）は比較例のロータリージョイントを備えた場合を示す図である。
【図４】図３（Ａ）に示す第１の実施形態のロータリージョイントの一部を断面視した側面図である。
【図５】第１の実施形態におけるロータリジョイントの電気的接続関係を示すブロック図である。
【図６】第１の実施形態における分割型フェライトコアを示す図であり、（Ａ）は当該分割型フェライトコアを示す斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の分割型フェライトコアを一端面５０ａ側から見た側面図、（Ｃ）は（Ａ）の分割型フェライトコアの中心凹部５０ａに空芯コイル５１を装着した状態を示す側面図、（Ｄ）は（Ｃ）の空芯コイル５１を覆うように信号伝送基板を装着した状態を示す側面図である。
【図７】第１の実施形態におけるフェライトコアコイルユニットの構成を示す平面図である。
【図８】（Ａ）は比較例としての電磁誘導を用いた変圧器におけるコイル構成の一例を示す図、（Ｂ）は（Ａ）のコイル構成における電流波形を示す図である。
【図９】（Ａ）は第１の実施形態における電源伝送カプラのコイル構成の一例を示す図、（Ｂ）は（Ａ）のコイル構成における電流波形を示す図である。
【図１０】第１の実施形態における一方の信号伝送基板を示す平面図である。
【図１１】第１の実施形態における他方の信号伝送基板を示す平面図である。
【図１２】第１の実施形態におけるフェライトコアコイルユニット示す平面図である。
【図１３】信号伝送パターン及び接地パターンの間にチップコンデンサを取り付けた第１の実施形態における一方の信号伝送基板を示す平面図である。
【図１４】第１の実施形態における信号伝送基板と給電線との接続状態を示す図である。
【図１５】第１の実施形態において行った実験の信号伝送特性の検査方法を説明する図である。
【図１６】第１の実施形態の実験結果を示す図であり、回転側の給電点と静止側の給電点を複数設けた場合に回転側の給電点の角度と静止側の給電点の角度が相対的に０゜の時の信号伝送特性を示す図である。
【図１７】第１の実施形態の実験結果を示す図であり、回転側の給電点と静止側の給電点を複数設けた場合に回転側の給電点の角度と静止側の給電点の角度が相対的に９０゜の時の信号伝送特性を示す図である。
【図１８】第１の実施形態の実験結果を示す図であり、回転側の給電点と静止側の給電点を複数設けた場合に回転側の給電点の角度と静止側の給電点の角度が相対的に１８０゜の時の信号伝送特性を示す図である。
【図１９】第１の実施形態の実験結果を示す図であり、回転側の給電点と静止側の給電点を複数設けた場合に回転側の給電点の角度と静止側の給電点の角度が相対的に２７０゜の時の信号伝送特性を示す図である。
【図２０】第１の実施形態において比較のために行った実験結果を示す図であり、同軸ケーブルの信号伝送特性を示す図である。
【図２１】第１の実施形態において比較のために行った実験結果を示す図であり、回転側の給電点と静止側の給電点を１個のみ設けた場合に回転側の給電点の角度と静止側の給電点の角度が相対的に０゜の時の信号伝送特性を示す図である。
【図２２】第１の実施形態において比較のために行った実験結果を示す図であり、回転側の給電点と静止側の給電点を１個のみ設けた場合に回転側の給電点の角度と静止側の給電点の角度が相対的に１８０゜の時の信号伝送特性を示す図である。
【図２３】給電点を複数個設けた円板状のマイクロストリップアンテナの構成及び当該アンテナにおける給電点と指向性の関係を示す図であり、（Ａ）は円板状のマイクロストリップアンテナの外観を示す斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の円板状のマイクロストリップアンテナにおける給電点の個数と位置を示す平面図、（Ｃ）は（Ａ）の円板状のマイクロストリップアンテナ直径を示す断面図（Ｘ方向）、（Ｄ）は（Ａ）の円板状のマイクロストリップアンテナの直径を示す断面図（Ｙ方向）、（Ｅ）は（Ａ）の円板状のマイクロストリップアンテナの指向性を示す図である。
【図２４】給電点を１個のみ設けた円板状のマイクロストリップアンテナの構成及び当該アンテナにおける給電点と指向性の関係を示す図であり、（Ａ）は円板状のマイクロストリップアンテナの外観を示す斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の円板状のマイクロストリップアンテナにおける給電点の個数と位置を示す平面図、（Ｃ）は（Ａ）の円板状のマイクロストリップアンテナ直径を示す断面図（Ｘ方向）、（Ｄ）は（Ａ）の円板状のマイクロストリップアンテナの指向性を示す図である。
【図２５】本発明に適用可能な分割型フェライトコアの他の例を示す図であり、（Ａ）はＥ型形状、（Ｂ）はＵ型形状の分割型フェライトコアを示す図である。
【図２６】本発明の第２の実施形態における信号伝送基板を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である（その１）。
【図２７】本発明の第２の実施形態における信号伝送基板を示すであり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である（その２）。
【図２８】本発明の第２の実施形態における信号伝送基板を示すであり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である（その３）。
【図２９】本発明の第２の実施形態における信号伝送基板を示すであり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である（その４）。
【図３０】本発明の第３の実施形態におけるフェライトコアコイルユニット対の構成を示す断面図である。
【図３１】図３０のフェライトコアコイルユニット対の外観を示す斜視図である。
【図３２】本発明の第３の実施形態におけるフェライトコアコイルユニット対に使用可能な楕円形状のフェライトコアを示す平面図である。
【図３３】本発明の第３の実施形態におけるフェライトコアコイルユニット対に使用可能な四角形状のフェライトコアを示す平面図である。
【図３４】本発明の第３の実施形態におけるフェライトコアコイルユニット対に使用可能な三角形状のフェライトコアを示す平面図である。
【図３５】本発明の第４の実施形態におけるポット型フェライトコアを用いたフェライトコアコイルユニット対の構成を示す分解斜視図である。
【図３６】本発明の第４の実施形態におけるポット型フェライトコアを用いたフェライトコアコイルユニット対の外観を示す斜視図である。
【図３７】本発明の第４の実施形態におけるポット型フェライトコアを用いたフェライトコアコイルユニット対の取り付け方法を説明する断面図である。
【符号の説明】
１…ロータリージョイント
２…中空軸
４…第１ハウジング部材
５ａ，５ｂ…ベアリング軸受け
６…第２ハウジング部材
１３…第１信号伝送基板
１４…第２信号伝送基板
１５ａ，１５ｂ…支持板
１８…第１フェライトコアコイルユニット
１９…第２フェライトコアコイルユニット
５０…円筒形状の分割型フェライトコア
５０ａ…楕円形状のフェライトコア
５０ｂ…四角形状のフェライトコア
５０ｃ…三角形状のフェライトコア
５１…空芯コイル
５２…Ｅ字形状の分割型フェライトコア
５３…Ｕ字形状の分割型フェライトコア
５７，５８…ポット型フェライトコア
６０…プリント基板
６１…信号伝送パターン
６２…接地パターン
６３…給電点
６４…同軸ケーブル
６５…給電線
６６…チップコンデンサ

Claims (13)

1. 空芯コイルを収納するための凹部が循環経路を形成するフェライトコアと、
   前記凹部にて前記循環経路を辿るように巻かれて収納された空芯コイルと、
   前記空芯コイルを覆うように設けられ、接地パターンと信号伝送パターンが形成された信号伝送基板と、をそれぞれ備えた一対のフェライトコアコイルユニットが、互いの前記信号伝送基板を非接触状態とするように対向配置され、
   前記接地パターンと信号伝送パターンは、それぞれ少なくとも一箇所に、前記空芯コイルの磁束変化による誘導起電力に基づく電流の、前記パターン上における伝達経路、または前記パターンに接続される給電線と前記パターンとにより形成される伝達経路を切断する間隙が形成されており、当該間隙を介して隣接するパターン同士は、コンデンサにより結合されている、
   ことを特徴とする信号及び電源伝送装置。
2. 前記信号伝送基板は、前記フェライトコアの凹部に収納可能な中抜き形状の基板であることを特徴とする請求項１記載の信号及び電源伝送装置。
3. 前記フェライトコアの凹部は、リング形状の循環経路を形成しており、前記信号伝送基板は、前記フェライトコアの凹部に収納可能なリング形状の基板であり、前記接地パターンと信号伝送パターンは、それぞれ前記間隔を介してリング形状に配置される円弧形状のパターンであると共に、前記接地パターンを外側とし、前記信号伝送パターンを内側とする、二重リング状構造を有していることを特徴とする請求項１記載の信号及び電源伝送装置。
4. 接地パターンと信号伝送パターン上には、複数の給電点が設けられており、前記間隙は、少なくとも各給電点の間の位置に形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１記載の信号及び電源伝送装置。
5. 一方の信号伝送基板における給電点の個数をＮとすると、当該信号伝送基板と対向する他方の信号伝送基板における給電点の個数はＮ−１に設定されていることを特徴とする請求項４に記載の信号及び電源伝送装置。
6. 前記フェライトコアは、溝状のコイル収容部が形成されたポット型フェライトコアであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１記載の信号及び電源伝送装置。
7. 前記フェライトコアは、一端面から他端面までを貫通する凹部が形成された複数の分割型フェライトコアからなり、当該複数の分割型フェライトコアを、前記凹部により形成される循環経路がリング形状となるように支持部材に取り付けたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１記載の信号及び電源伝送装置。
8. 前記支持部材の表面から、前記分割型フェライトコアの前記凹部が形成された表面壁までの高さは略一定であることを特徴とする請求項７記載の信号及び電源伝送装置。
9. 前記支持部材は非磁性の部材から形成されていることを特徴とする請求項７または８記載の信号及び電源伝送装置。
10. 前記分割型フェライトコアは、半円筒形状のフェライトコアであることを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１記載の信号及び電源伝送装置。
11. 前記分割型フェライトコアは、Ｕ字形状のフェライトコアであることを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１記載の信号及び電源伝送装置。
12. 前記分割型フェライトコアは、Ｅ字形状のフェライトコアであることを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１記載の信号及び電源伝送装置。
13. 中空軸に取り付けられ、あるいは中空軸と一体に形成された第１のハウジング部材と、
    前記第１のハウジング部材に軸受けにより回転可能に取り付けられた第２のハウジング部材とを備え、
    請求項１ないし１２のいずれか１項記載の信号及び電源伝送装置における前記一対のフェライトコアコイルユニットの一方を前記第１のハウジング部材に設け、他方を前記第２のハウジング部材に設け、互いの前記信号伝送基板が同軸上で所定の間隙を有するように対向させた、
    ことを特徴とするロータリージョイント。

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