JP4366424B2 - 大径電気スリップ・リングを製作する電気接触技術および方法 - Google Patents
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Description
本発明は、一般的に回転子および固定子間で電力および/または信号を伝達するスリップ・リングに関し、特に、より高い電流密度、より長寿命およびより高い回転子表面速度を現在のスリップ・リング技術よりも低コストで達成する改善に関係している。
電気スリップ・リングは、回転子および固定子間で電力および/または信号を伝達するために使用される。これらの装置は、ソーラ・アレイ駆動機構、航空機およびミサイル誘導プラットホーム、海底ロボット、CATSCANシステム等の多くの軍事および商業応用で使用される。これらの応用のいくつかにおいて、スリップ・リングは、トルク・モータ、リボルバおよびエンコーダ等の他の回転コンポーネントと共に使用される。電気スリップ・リングは、プラットホーム回転軸に配置されるように、または電気接触オフ・アクシスを捜すオープン・ボアを有するように設計しなければならない。したがって、それぞれ、「オン・アクシス」および「オフ・アクシス」スリップ・リングの名称がある。スリップ・リング・モータの直径は、数分の一インチから数フィートにわたり、角速度は、1回転/日から20,000回転/分にわたる。これら全ての応用において、回転子および固定子間の電気接触は、(1)高い表面速度において中断することなく電力および/または信号を伝達し、(2)長い磨耗寿命を有し、(3)低電気ノイズを維持し、(4)多数の回路を最小体積で実装できる物理的サイズでなければならない。
*犠性黒鉛膜により、ブラシおよびリング界面は、ブラシからリングへ移される黒鉛膜により潤滑される。磨耗する材料は、ブラシからの黒鉛により置換される。
**境界潤滑により、境界潤滑剤膜は、接触部材間の負荷の一部をサポートする。金属接触点が接触部材間の残りの負荷をサポートして電流運搬能力を与える。
***軽負荷接触部材間の摩擦係数を低減できる材料の非常に薄い膜である偶発膜を有する。
限定はしない単なる例示の目的で、開示した実施例の対応する部品、部分または表面を説明的に参照して、本発明は、これまで可能と思われたものよりもより高い電流密度で、より長く、より静かに、かつ、より高い回転子表面速度で動作できるスリップ・リングのいくつかの改善を提供する。
始めに、同じ参照番号は、数枚の図面全体を通して同じ構造要素、部分または表面を表すものとし、このような要素、部分または表面は、この詳細な説明が一体部である全体明細書によりさらに説明することができる。特記なき限り、図面は、明細書と一緒に参照されるものであり(たとえば、断面、部品配置、比率、程度等)、本発明の全体明細書の一部と見なされる。下記の説明で使用される用語「水平」、「垂直」、「左」、「右」、「アップ」、「ダウン」およびそれらの形容詞的および副詞的派生語(たとえば、「水平に」、「右方向に」、「上向きに」等)は、特定の図面が読者と対向する時に例示される構造の方位を指すにすぎない。同様に、用語「内向きに」および「外向きに」は、一般的にその伸張軸または、適切ならば、回転軸に対する表面の方位を指す。
本発明は、多くの変更および修正を行えるものと考えられる。たとえば、ブラシ・チューブおよびコリメータ・チューブの形状および構成は、所望により変更することができる。構造の材料は、特に重要とは思われず、当業者ならば容易に変更または修正することができる。
Claims (17)
- 固定子および回転子間の電気接触を行うスリップ・リングであって、
固定子に搭載された電流搬送導体と、
導体に搭載されたブラシ・チューブと、
複数の個々のファイバからなるファイバ束であって、ファイバの上部余白端部は、ブラシ・チューブに受け入れられ、ブラシ・チューブの一部は、クリンプまたはスェージされてファイバの上部余白端部を保持し、前記束のファイバの下端は、ブラシ・チューブを越えて延びて回転子と係合するようにされるファイバ束と、
ブラシ・チューブの一部を取り囲みおよび超えて延びるコリメータ・チューブであって、コリメータ・チューブの下端は、回転子が固定子に対して回転する時に前記束のファイバの下部余白端部の横方向の動きを制限するコリメータ・チューブと、
を含むスリップ・リング。 - 請求項1記載のスリップ・リングであって、前記コリメータ・チューブは、ブラシ・チューブに調節可能に搭載されるスリップ・リング。
- 請求項2記載のスリップ・リングであって、前記コリメータ・チューブは、ブラシ・チューブと同心であるスリップ・リング。
- 請求項3記載のスリップ・リングであって、前記コリメータ・チューブおよびブラシ・チューブのオーバ・ラップ長さは、調節可能であるスリップ・リング。
- 請求項1記載のスリップ・リングであって、前記ファイバは、少なくとも100対1の平均長さ対直径比を有するスリップ・リング。
- 請求項1記載のスリップ・リングであって、前記導体は、カンチレバとして固定子に搭載されるスリップ・リング。
- 請求項1記載のスリップ・リングであって、前記ブラシ・チューブは、前記導体にハンダ付けまたは溶接されるスリップ・リング。
- 請求項1記載のスリップ・リングであって、前記回転子は、少なくとも1つの導電性セグメントを有し、ファイバの下端は、およそ0.1から0.2グラムの力で回転子セグメントに向けて移動するようにされるスリップ・リング。
- 請求項8記載のスリップ・リングであって、前記回転子は、その周囲で円周方向に間隔をとった位置に配置された複数のセグメントを有するスリップ・リング。
- 請求項9記載のスリップ・リングであって、隣接セグメントは、近接していないが互いに電気的に接触しているスリップ・リング。
- 請求項9記載のスリップ・リングであって、隣接セグメントは、近接しており、その間のジョイントに近接配置され、かつ、ファイバ束に対向する部分は、実質的に同一平面をなすスリップ・リング。
- 請求項9記載のスリップ・リングであって、前記回転子は、3つのセグメントを有し、各セグメントは、およそ120度の弧距離を占めるスリップ・リング。
- 請求項1記載のスリップ・リングであって、さらに、前記導体にもたれてファイバの下端を回転子に向けて移動させるスプリングを含むスリップ・リング。
- 請求項13記載のスリップ・リングであって、スプリングにより導体上に加えられる力は、調節可能であるスリップ・リング。
- 請求項14記載のスリップ・リングであって、前記スプリングにより導体上に加えられる力は、ねじ付接続により調節可能であるスリップ・リング。
- 請求項1記載のスリップ・リングであって、前記束の個別のファイバの直径は、およそ3ミル以下であるスリップ・リング。
- 請求項1記載のスリップ・リングであって、前記束の個々のファイバの平均自由長は、およそ8から10ミリメートルであるスリップ・リング。
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