JPS6217969A - 回転電力伝達装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （１）　　発明の分野 本発明は、回転高パワー伝達装置に関するものでおり、
更に詳細に述べれば、低い動作温度による伝達効率の増
大と、および外部インターフェイス接続装置のより広範
な利用とに関して改良された前記回転高パワー伝達装置
に関するものである。

（２；　　従来の技術 真空状態においても回転するインターフェイスに電力を
伝達する手段としてロールリングが既に提案されている
が、該ロールリングについては１９７８年７月４日発行
の米国特許第４，０９８，５４６号および１９８３年２
月８日発行の米国特許第４．３７２，６５３号とにおい
てその概念が説明されている。前記特許はいずれも本出
願人に譲渡されたものである。特許第４．Ｄ　９８，５
４６号では、二つのリング内の浅い溝に捕捉された可撓
性フープ（たわみリング）手段によって回転するインタ
ーフェイスに電気的信号およびパワーを伝導させるロー
ルリングの基本的な概念が説明されており、特許第４，
３７２，６３５号では、前記二つのリング間にある一組
の多数のたわみリングと、該たわみリングを隔絶する一
組の遊び歯車と、および該歯車を導く１組の案内とを利
用して前記アセンブリを介して多数の経路を与えると共
に、電流搬送能力の増大をもたらすロールリング構成が
説明されている。

前記特許第４，３７２，６３３号のロールリング構成に
よシ与えられる伝達効率で回転インターフェイスに高電
圧レベルの大電流を伝達する既知手段としては外に何ら
提案されてない。しかしながら、前記ロールリング構成
は、熱伝達、端子／端子電気抵抗、および外部パワーケ
ーブルへの接続に関し設計ならびにその利用に種々の問
題を生じている。

本発明は、端子／端子抵抗を低減し、回転リングモジュ
ールの内部から該モジュール外部への熱伝達全改善する
ものである。高電流および高電圧を搬送する構成要素を
電気絶縁するのに必要な高絶縁耐力を有する物質は、一
般に不完全な熱伝導体である。端子／端子抵抗を低減す
ることができたとしても、伝達効率が増大し、熱に変換
されるパワーが低減する。いずれの相互接続も所与の回
路の外部端子間に直列の抵抗を呈する。部品間の製造公
差も１＋この抵抗の変化を助長する。外部端子それ自体
が全抵抗に加えられると共に、接続が行なわれる度に変
わ夛うる全抵抗に対する変化も生ずる。

更に、種々の用途に応じて種々の端子に接続する際使用
されるパワーケーブルは竪固でめ）、接続抵抗に変化を
もたらすばか夛でなく、接続部に対して十分な動作空間
を必要とする。ある適用例に対ｌ〜て所与の軸方向で面
する端子が、他の適用例に対しても最適でらるとは限ら
ない。

（３）発明の概要 本発明は、端子／端子伝達抵抗を低減し、高パワー回転
ロールリングモジュールにおける熱の伝達を改良する装
置を提供するものである。

接続はめ輪は、その一方の端部において怒固なパワーケ
ーブルを収容する。その反対側端部には、前記ロールリ
ングモジュールの外側リングタブに接続され次光細円錐
台状端子を収容する先細円錐台状部が設けられている。

前記先細円錐台状端子は締めボルトで補強されてお夛、
ねじ込みはめ輪の止めナツトによって接続はめ輪にしつ
か）固定されている。熱伝達は、外側リングの外側周囲
およびロールリングモジュールの外側ハウジングに接す
る電気絶縁体の内側周囲間に波状バネを位置決めするこ
とによって増大される。前記外側リングおよびハウジン
グ間の熱伝達を最適化するよう選択された厚さを有する
シムが前記波状バネおよび電気絶縁体間に位置決めされ
ている。球状のはめ込み杯状窩を有する内側リングによ
って、たわみリングを介して外側リングから伝達された
パワーが受取られる。前記はめ込み球状杯状窩によって
、ネクタイ状コネクタの球状端部が収容される。前記ネ
クタイ状コネクタの反対側端部は、接続はめ輪の先細円
錐台状部に挿入するため先細円錐台状に形成されている
が、前記接続はめ輪には接続ケーブルが取り付けられる
。

（４）好適な実施例 本発明は、一般に、回転接続部に多量のパワーを伝達す
る必要のある用途、特に１考までにここに組み込まれた
特許第４，５７２，６５３号に開示されているロールリ
ング構成を利用した人工衛星ならびに宇宙船への利用に
有用である。

第１図および第２図を参照しながら本発明の構成につい
て説明してゆく。伝達効率の増大は、端子／端子回路抵
抗を低減することによって得られる。第２図には、端子
／端子回路１０が図示されている。接続はめ輪１１は、
該はめ輪１１の一端にある通常のはんだボット１２によ
ってケーブル２３に取り付けられている。前記はめ輪１
１には、インターフェイス１５の円錐台状端子１４と係
合すると共にねじインターフェイス１７によって、はめ
輪止め１６と共に適所にしつかり固定された先細円錐台
形１５も備え付けられている。前記円錐台状端子１４は
、外側リング１９の一体の部分である一体のリングタブ
１８としつかシ係合している。締めボルト２０は、裏当
て輪２２によって円錐台状端子１４およびリングタブイ
ンターフェイス２１間のしつかりした接触を保証する０
前記締めボルト２０と裏当て輪２２とは、外部ケーブル
２３が外部接続部の機械的負荷応力によって一体のリン
グタブ１８をねじ曲げようとした場合にも十分な接触を
保証する。前記負荷型式は、バネ負荷のビンやプラグ、
およびパワーケーブルに通常使用されるスペード状ラグ
に利用されているボルト止め接続部等通常の既設接続手
段に対して共通の抵抗変化の源である。

外側リング１９は、たわみリング２４を介して電流を伝
達する（第１図に図示の如く、また特許第４，３７２，
６５３号に記載の如く、典型的なロールリング構成は電
流搬送能力を増分する多数のたわみリング回路を備えて
いる）。円錐台状端子１４に対する内側リング２５の接
続は、ネクタイ状の接続部２６によって行なわれる。該
ネクタイ状接続部２６は、球状のインターフェイス５０
ｆｉ−有しているが、該インターフェイス３゜は、内側
リング２５内の同様のインターフェイスと係合している
。前記球状インターフェイス３０の半径の中心は、接続
案内部２７に位置しておシ、該接続案内部は前記ネクタ
イ状接続部２６の外側先端にある。止めナツト２Ｂが前
記ネクタイ状接続部２６と半径中心部にある前記接続案
内２７で係合しており、よって止めナツト２８が前記接
続部２６をクランプした場合、球状インターフェイス３
０内での、いずれの運動も回避している。前記止めナツ
ト２８は、内側リング２５０円錐台状端子１４がアセン
ブリの台の所定の位置にしつかり取り付けられてから取
り付けられる。このことによって、何らの機械的応力が
電流伝達部で発生されないようにしているが一般的に線
前記電流伝達部は装置が稼動し良後で変化する可能性が
あシ、インターフェイス抵抗が変化する。更に、球状イ
ンターフェイス３０の自動調心という特徴によって、製
造およびアセンブリ変更により生じうる影響が除去され
る。端子止めねじ２９は、接続部２６に対するリング２
５内の止めナツト２８の保合と同じ態様で前記円錐台状
端子１４を前記接続部２６にしつかシ固定するのに利用
される。この予備負荷調整によって、使用に際しモジュ
ールが位置決めされた後、温度が変化したシ、回路構成
要素に機械的負荷が加えられたりしても、事前負荷ルー
プが短かいため、これらインターフェイスのいずれにも
抵抗の変化を生じないようになる。予備負荷２１Ｍは、
第２図に点線で図示されている。

回路伝導構成要素からの熱伝達の増又は、下記の如く行
なわれる。第１図のモジュール４０の入力から出力への
パワー損失は全て熱に変換される。この熱は、主に、内
側リング２５および外側リング１９に伝達される。内側
ハウジング３１および外側ハウジング３２は、夫々、熱
シンクとなっているが、望ましくは宇宙船または他の集
収点に伝達するための熱が前記タンクに伝達される。

第３図には、外側リング１９から外側ハウジング３２へ
の伝導によｐ熱を伝達する手段が好適な実施例をもって
示しである。同じ構成によって、内側リング２５から内
側ハウジング３１へも熱が伝達される。波状ばね５０が
外側リング１９および絶縁体５１間の円周上の溝に挿入
されている。前記絶縁体５１に＃′１ＩｉＪｊ５１ｊｔ
５２が設けられているが、該間隙によって絶縁体５１の
壁を前記波状はね５０の作用で前記ハウジングの壁３２
と密着させることができる。接触点５４を介して最大熱
伝達が達成されるまで種々厚さを最適化させることので
きるシム５５　ｆハネ５０およびハウジング３２間に挿
入することができる。リング１９の所与の熱源に対して
リング１９およびハウジング３２間に最小の温度差を生
ずるシム５３の厚さが最適熱伝達効率をもたらす厚さで
おる。

前記最適熱伝達効率を得る点が第４図に図示されている
。クランプされた二つの部材間の熱伝達は前記インター
フェイスの実効熱抵抗率と関係している。第４図では、
熱抵抗率ＲＴおよびクランプ圧Ｐとの間の質的な関係が
示されている。残念ながら、均一な共通の物質に対する
量的な関係はめったに得れない。したがって、特定の材
料を使用した所与の設計に対しては、熱伝達特性を経験
的に判定しなければならない。

種々のシム５５の厚さＴに対する外側リング１９および
ハウジング３２間の定常状態の温度差に関してデータが
集取される。第４図を参照するに、シム５３の厚さが変
わると、波状ばね５０の偏向が変化し、絶縁体５１およ
び／％ウジング３２の内側壁の正規の接触力Ｆも図示の
如く変化する。更に、外側リング６２および絶縁体５１
における波状はね５０の接触面積大もシム５３の種々の
厚さによって影響される前記正規の力Ｆおよび前記面積
Ａはいずれも等しくはないが共に影響を受けるので、二
つの比率でおる正規の圧力Ｐもシム５３の厚さによって
変化する。

熱伝達は、熱抵抗率ＲＴおよび接触面積Ａによって行な
われる。第４図の最適点で始まり、シム５３の厚さＴが
増大すると、接触力Ｆおよび接触面積Ａが増大し、接触
圧Ｐは低下し、かつ抵抗率ＲＴは増大する。抵抗率は接
触面積Ａよりも迅速に増大するので、熱伝達Ｑは低下す
る。反対に、シム５３の厚さＴが低減すると、接触力Ｆ
および接触面積Ａが低減し、接触圧Ｐは増大し、かつ抵
抗率ＲＴは低減する。面積Ａは抵抗率よりも迅速に低減
するので、熱伝達Ｑは低減する。従って、最適熱伝達は
、特定のシム５３の厚さを選択することによって実現さ
れることが判る。本発明の好適な実施例では、最適シム
５３の厚さが０．０４０インチ（但し、１インチは２．
５４センチメートル）となっている。

外部端子インターフェイスの広範な利用も可能である。

第１図は外側ハウジング３２上の端子の螺旋構成を示し
たものであるが、前記ハウジング３２にはケーブル２３
が取シ付けられている。第１図には、また、前記端子を
軸方向に反転できることによってもたらされる利点も図
示されている。これらの端子は、いずれの選択された回
路接続部の締めボルト２０、裏当て輪２２ならびに円錐
台状端子１４も除去および再アセンブリすることによ〕
、磁界内においても反転することができる。はめ輪止め
１６によって、しつかりした円錐台状インターフェイス
１５が得られ、はめ輪１１の作用をクランプする。

短かい事前負荷ループによって、外部ケーブルの偏向な
らびに移動による曲はモーメントの影１ｆｉ＝受けても
低い正インターフェイス抵抗率が保証される。

本発明はその好適な実施例で説明されてきたが、使用し
た用語は説明のための用語であって制限するものではな
く、その広い観点において、本発明の真の範囲および精
神から逸脱せずに変更が成されうろことが判る。

【図面の簡単な説明】

第１図＃−ｉ８回路ロールリングパワー伝達装置の部分
的断面図であり、第２図は本発明の端子／端子回路の経
路を図示したものであり、第３図は熱伝達を改良するア
センブリの断面を図示したものであり、かつ第４図は熱
伝達の最適化を図に表わしたものである。 図中、１０は端子／端子回路、１１は接続はめ輪、１２
ははんだポット、１３は先細円錐台形、１４は円錐台状
端子、１５はインターフェイス、１６ははめ輪止め、１
７はねじインターフェイス、１８はリングタブ、１９は
外側リング、２０は締めボルト、２１はリングタブイン
ターフェイス、２２は裏当て輪、２３は外部ケーブル、
２４はたわみリング、２５は内側リング、２６はネクタ
イ状接続部、２７は接続案内部２８は止めナツト、２９
は止めねじ、６０は球状インターフェイス、３１は内側
ハウジング、３２は外側ハウジング、５０は波状ばね、
５１は絶縁体、５２は間隙、５５はシム、５４は接触点
、を夫々示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内側リングおよび外側リング間にパワーを伝達す
   る複数のたわみリングを有する型式から成る回転パワー
   伝達装置において、前記装置はその一方の端部が第１の
   外部パワーケーブルと結合すると共にそのもう一方の端
   部にはめ込み座部を有する第１の接続はめ輪と、その一
   端において前記外側リングと一体化していると共にその
   反対側端部においては前記接続はめ輪のはめ込み座部内
   に嵌合するよう成形された第１の端子を取り囲んでいる
   タブと、前記第１の接続はめ輪と前記第１の端子とを密
   着させる第１のクランプ手段と、前記第１の端子を前記
   タブと密着させておく締めボルトならびに裏当て輪と、
   前記内側リングの球状窩内に嵌合する球状端部を有し、
   その反対側端部は第２の成形された端子と結合している
   ネクタイ状接続部と、前記ネクタイ状接続部の球状端部
   を前記内側リングの球状窩の半径の中心に位置決めさせ
   ておくロック手段と、その一方の端部に前記第２の端子
   を収容するはめ込み座部を有すると共にそのもう一方の
   端部では第２の外部パワーケーブルと結合している第２
   の接続はめ輪と、および前記第２の接続はめ輪と前記第
   ２の端子とを密着させる第２のクランプ手段とによつて
   構成されていることを特徴とする上記回転高パワー伝達
   装置。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記
   装置は前記外側リングの外側周囲ならびに前記シムの内
   側周囲間にそれらと接して位置決めされた波状ばねと、
   前記シムの外側周囲ならびに前記回転パワー伝達装置の
   外側ハウジング間に位置決めされた電気絶縁分割リング
   と、および前記外側リングから前記外側ハウジングへの
   最適な熱伝達に対する前記波状ばねの圧力が得られるよ
   うその厚さが選択されているシムによつて更に構成され
   ていることを特徴とする上記回転高パワー伝達装置。