KR102414458B1 - 고전류 및 rpm 가능한 슬립 링 어셈블리 - Google Patents

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씨알 플라이트 엘.엘.씨.
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Abstract

외부 환경과 내부 환경 사이에 전력을 전달하기 위해 선택된 어플리케이션에서 사용하기 위한 고 전류 및 RPM-가능한 슬립 링 어셈블리로서, 고정된 외부 전기 연결 디스크와, 중심 개구를 갖는 비-전기 전도성 스핀들 주위에 장착된 회전하는 전기 연결 디스크를 갖는 다수의 전기 연결 어셈블리; 및 선택된 어플리케이션에 연결된 중심 액슬의 일 단부와 지지 구조 마운트에 연결된 중심 축의 타 단부를 가지며 스핀들의 중심을 통과하는 중심 액슬; 각각의 외부 전기 연결 디스크와 각각의 회전하는 내부 전기 연결 디스크 사이에서 회전을 쉽게 하도록 각각의 전도성 어셈블리의 내부 및 외부 전기 연결 디스크 사이에서 스핀들 주위로 샌드위치된 윤활된 다공성/소결 디스크를 포함한다.

Description

고전류 및 RPM 가능한 슬립 링 어셈블리
본 기술은 상대적으로 높은 RPM 값 및 낮은 작동 온도에서 높은 전류를 전달할 수 있고 반전 회전(counter-rotating, CR) 모터와 함께 종종 사용되는 슬립 링 어셈블리에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 기술은 CR 모터와 함께 사용되는 것과 같이, 전류가 정적 외부 환경 및 작동 시 회전하는 내부 환경 사이를 통과하는 공통 축을 중심으로 회전하는 일련의 정합되고 전기적으로 절연된 디스크 쌍을 포함한다.
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 참조에 의하여 여기에 통합된, 2016년 12월 8일에 출원된, 미국 가출원번호 62/697,937의 우선권을 주장한다.
연방 정부로부터 후원 받은 연구 또는 개발에 관한 선언서
해당 사항 없음
컴퓨터 프로그램 부록의 통합 참조
해당 사항 없음
서열 목록의 통합 참조
해당 사항 없음
저작권 보호를 수신하는 소재의 고시
특허 문서 또는 특허 공개는 미국 특허청에 공개적으로 사용 가능한 파일이나 기록으로 나타나기 때문에 저작권 권리의 소유자는 특허 문서 또는 특허 공개의 어느 것에 의한 복사본에 대해 이의를 제기하지 않으나, 저작권의 모든 권리를 보유한다. 저작권 소유자는 37 C.F.R. § 1.14. 에 따른 권리를 포함하며 이에 제한되지 않고 본 특허 문서의 기밀을 유지할 권리를 포기하지 않는다.
슬립 링은 수십 년 동안 존재해왔다. 그러나 기존의 슬립 링은 두 가지 심각한 제한이 있다: 1) 비교적 낮은 RPM 시스템에서 주로 사용되며, 2) 일반적으로 상대적으로 높은 전류를 전달할 수 없다. 제한된 팬케이크 또는 플랫 디스크 슬립 링 시스템이 알려져있다. 그러나, 이러한 플랫 디스크 슬립 링 구조는 얇은 접촉 부재가 본질적으로 전형적인 브러시 접촉 방법과 같이 마찰되는 디스크를 포함하며, 과도하게 극단적인 마모 문제로 알려져있다. 본 슬립 링 어셈블리는 CR 모터로 작동하도록 구성된 경우 특히 유용하다(예를 들어: 여기에서 모두 참조에 의해 통합된, 2015년 10월 2일에 출원된 가출원 번호 62/284,535 및 2016년 9월 6일에 출원된 원출원 번호 15/330,324에 개시된 바와 같은 CR 모터).
CR 모터는 전기자와 고정자가 반대 방향으로 회전하기 때문에 회전하는 계자 코일에 전류를 전달하는 것은 단순한 과정이 아니며, 본 슬립 링 어셈블리는 전기 접촉 부재상에 최소한 100 시간 이상의 마모 없이 이 기능을 달성한다.
본 기술의 목적은 높은 RPM 값으로 회전하면서 높은 전류 및 전압을 전달하고 상대적으로 낮은 온도에서 작동하는 슬립 링 어셈블리를 제조하는 것이다.
본 기술의 또 다른 목적은 원하는 전류의 크기에 따라 임의의 바람직한 암페어 및 전압으로 전류를 전달하는 크기의 슬립 링 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 기술의 또 다른 목적은 작동 중에 비교적 차가운 상태를 유지하면서 낮은 RPM 값에서 높은 RPM 값으로 높은 암페어 및 전압을 전달하는 슬립 링 어셈블리를 제조하는 것이다.
본 기술의 또 다른 목적은 작동 중에 비교적 차가운 상태를 유지하면서 높은 암페어 수, 주로 수십 암페어 이상 및 높은 RPM 값, 주로 12,000 RPM 이상으로 전류를 전달하는 슬립 링 어셈블리를 제조하는 것이다.
본 기술의 또 다른 목적은 대상 장치가 높은 RPM 값으로 회전하지만 비교적 차가운 상태를 유지하면서 두 위치 사이에 전류를 전달하기 위해 다양한 응용에 적용 가능한, 대량 생산 가능한 슬립 링 어셈블리를 개시하는 것이다.
외부 환경과 내부 환경 사이에서 전력을 전달하기 위해 선택된 어플리케이션, 주로 반전 회전(counter-rotating, CR) 모터 또는 등가물에서 사용하기 위한 고 RPM-가능한 슬립 링 어셈블리가 개시되며, 상기 슬립 링 어셈블리는: 어플리케이션 장착 플레이트(application mounting plate) 및 상기 어플리케이션 장착 플레이트로부터 연장되는 액슬을 포함하는 비-전기 전도성 스핀들 부재(non-electrically conducting spindle member)를 포함하며, 상기 액슬은 장착 플레이트에서의 제1 단부, 및 제1 단부와 제2 단부 사이에서 연장되는 중심축을 갖는 말단 제2 단부를 갖는다. 각 전도성 어셈블리와 함께 액슬에 장착된 복수의 전도성 어셈블리가 더 포함되며, 상기 전도성 어셈블리는: 액슬이 연장되는 중심 개구 및 내부 환경에 전기 연결을 위한 수단을 갖는 내부 도체-연결 디스크(interior conductor-connection disk); 액슬이 연장되는 중심 개구를 갖는 전기 전도성 스페이서 디스크; 및 액슬이 연장되는 중심 개구 및 외부 환경에 전기 연결을 위한 수단을 갖는 외부 도체-연결 디스크; 액슬이 연장되는 중심 개구를 갖지며 각각 인접한 전도성 어셈블리 사이에 배치되는, 복수의 전기 절연체 디스크; 액슬이 연장되는 중심 개구를 가지며 액슬 말단부 근처에 위치하는 비-전기 전도성 전도체 하우징; 및 상기 슬립 링 어셈블리의 작동 중에 전기 전달을 유지하기 위해 복수의 전도성 어셈블리에 압축을 가하는 탄성 수단을 포함한다. 또한, 전기 전도성 스페이서 디스크는 주로 Oilite™를 포함한다. 또한, 흔히 내부 도체 연결 디스크 및 전기 전도성 스페이서 디스크는 모두 Oilite ™를 포함한다. 또한, 내부 도체 연결 디스크와 전기 전도성 스페이서 디스크가 둘 다 Oilite ™를 포함할 때, Oilite ™ 전기 전도성 스페이서 디스크는 외부 도체 연결 디스크에 부착되고, 작동 중에 상기 외부 도체-연결 디스크와 함께 회전한다. 흔히, 탄성 수단은 상기 액슬 주위에 장착된 하나 이상의 스프링 또는 웨이브 와셔(wave washer)를 포함한다.
여기에 개시된 기술의 다른 양태는 본 명세서의 다음 부분에서 설명될 것이며, 상세한 설명은 제한을 두지 않고 기술의 바람직한 실시예를 완전히 개시하기 위한 것이다.
여기에 개시된 기술은 단지 예시적인 목적을 위한 하기의 도면을 참조함으로써 더욱 완전히 이해될 것이다:
도 1a는 플라잉 드론(flying drone)에 동력을 공급하는데 이용되는 CR 모터에 부착된 본 발명의 슬립 링 어셈블리를 도시하는 본 발명의 기술의 제1 실시예의 사시도이다.
도 1b는 본 발명의 슬립 링 어셈블리의 제1 실시예의 사시도이다.
도 1c는 본 발명의 슬립 링 어셈블리의 제1 실시예의 분해도이다.
도 2는 본 기술의 제2 실시예의 분해도이다.
도 3a는 본 기술의 제3 실시예의 측면 분해도이다.
도 3b는 본 기술의 제3 실시예의 분해 사시도이다.
도 3c는 대상 슬립 링 어셈블리가 3상 CR 모터에 부착되고 3개의 연결 와이어가 CR 모터와 대상 슬립 링 어셈블리 사이에 도시되는 본 기술의 제3 실시예의 사시도이다.
도 4는 각각의 내부 CR 모터 전기 연결 디스크가 2개의 부착된 전기 전도성 요소(그 중 하나는 윤활제로 다공성/소결됨)로 형성되고 각각의 외부 전기 연결 디스크가 2개의 부착된 전기 전도성 요소(그 중 하나는 윤활제로 다공성/소결됨)로 형성되며, 윤활된 다공성/소결 2개의 디스크는 CR 모터가 작동할 때 서로 회전하는, 본 기술의 제4 실시예의 분해도이다.
보다 구체적으로 설명을 목적으로 하는 도면을 참조하면, 본 기술은 도 1 내지 도 4에 일반적으로 도시된 시스템으로 구현된다. 본 발명의 슬립 링 어셈블리는 구성 및 구성 요소의 세부 사항에 대해 다양할 수 있으며 본 기술을 이용하는 방법은 본 명세서에 개시된 바와 같은 기본 개념을 벗어나지 않고 특정 단계 및 동작 순서에 대해 변경될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
일반적으로, 본 기술은 선택된 어플리케이션에서 사용하기 위한 고 RPM-가능한 슬립 링 어셈블리를 포함하며, 상기 선택된 어셈블리는 외부 환경과 내부 환경 사이에 전력을 전달하기 위해 CR 모터 또는 등가물을 사용하는 시스템이고, 본 발명의 슬립 링 어셈블리는: 어플리케이션 장착 플레이트 및 상기 어플리케이션 장착 플레이트로부터 연장된 액슬을 포함하는 비-전기 전도성 스핀들 부재를 포함하며, 상기 액슬은 상기 장착 플레이트에서 (드론 에어크래프트 아암과 같은 CR 모터-사용 장치에 근접한) 제1 단부와, 상기 제1 단부와 제2 단부 사이에서 연장된 중심축을 갖는 (본 발명의 슬립 링 어셈블리가 전력을 공급하는 CR 모터에 근접한) 제2 단부를 갖는다. 각각의 전도성 어셈블리와 함께 중심 액슬을 중심으로 장착된 복수의 전도성 어셈블리가 더 포함되며, 상기 전도성 어셈블리는: 액슬이 연장되는 중심 개구 및 내부 환경에 전기 연결을 위한 수단(예를 들어 CR 모터에 대한 와이어)을 갖는 (강철, 다양한 금속 합금 및 주로 황동으로 제조된) 내부 도체-연결 디스크(interior conductor-connection disk); 중심 액슬이 연장되는 중심 개구를 갖는, 적어도 하나, 주로 2개의 전기 전도성 스페이서 디스크; 및 액슬이 연장되는 중심 개구 및 외부 환경에 전기 연결을 위한 수단(예를 들어: 컨트롤러 및 전원 공급부에 대한 와이어)을 갖는 (강철, 다양한 금속 합금 및 주로 황동으로 제조된) 외부 도체-연결 디스크; 액슬이 연장되는 중심 개구를 갖지며 각각 인접한 전도성 어셈블리 사이에 배치되는, (3개의 인접한 전도 어셈블리에 대해 3개를 전기적으로 절연시키는 2개의 절연체 디스크가 있는) 복수의 전기 절연체 디스크; 액슬이 연장되는 중심 개구를 가지며 (드론 에어크래프트 아암과 같은 CR 모터-사용 장치에 근접한) 액슬 제1 단부 근처에 위치하는 비-전기 전도성 전도체 하우징; 및 상기 슬립 링 어셈블리의 작동 중에 전기 전달을 유지하기 위해 복수의 전도성 어셈블리에 압축을 가하는 탄성 수단을 포함한다. 또한, 전기 전도성 스페이서 디스크는 주로 원하는 점도의 윤활제를 함유하며 쉽고 상업적으로 이용 가능한 Oilite™ 재료로 예시되는 다공성/소결된 재료로 구성된다. 또한, 흔히 내부 도체 연결 디스크 및 전기 전도성 스페이서 디스크 둘 다 주로 원하는 점도의 윤활제를 함유하며 쉽고 상업적으로 이용 가능한 Oilite™ 재료로 예시되는 다공성/소결된 재료를 포함한다. 또한, 내부 도체 연결 디스크와 전기 전도성 스페이서 디스크가 둘 다 Oilite ™를 포함할 때, Oilite ™ 전기 전도성 스페이서 디스크는 외부 도체 연결 디스크에 부착되고, 작동 중에 상기 외부 도체-연결 디스크와 함께 회전한다. 흔히, 탄성 수단은 상기 액슬 주위에 장착된 하나 이상의 스프링, 웨이브 와셔(wave washer) 및 등가 메커니즘 를 포함한다.
보다 구체적으로, 본 기술(5)의 제1 실시예가 도 1a, 1b 및 1c에 도시되어 있다. 설명 목적으로만 제한하려는 것은 아니며, 본 발명의 슬립 링 어셈블리가 부착되는 어플리케이션은 드론 에어크래프트를 들어올리거나 동등한 환경에서 사용되는 CR 모터(CRM)이다. CRM에는 프로펠러가 연결되어 있다. 본 발명의 슬립 링 어셈블리에 연결된 예시적인 CR 모터의 상세한 설명은 2015년 10월 2일에 출원된 가출원 번호 62/284,535에 개시되어 있고, 그후 2016년 9월 6일에 출원된 최초 특허 출원 번호 15/330,324로 전환되었으며, 이들 모두는 그 전체가 본원에 참고로 인용된다.
도 1a는 반대 방향으로 회전하는 고정자 및 전기자 구성 요소에 부착된 반대 방향으로 회전하는 프로펠러가 본 발명의 슬립 링 어셈블리(5)에 부착된 CRM(반전 회전 모터)를 도시한다. 일반적으로, 효율적인 얇은 프로파일 CRM은 가스를 이동시키기 위해 에어크래프트 차량 또는 팬에 동력을 공급하는데 이용되며, 단지 하나의 프로펠러를 갖는 종래의 모터의 장착 공간과 크기가 유사한 공간에서 수평 비행 및 수직 리프트-오프 에어크래프트 또는 팬 하우징에 장착될 수 있는 2개의 반대 방향으로 회전하는 프로펠러를 포함한다.
보다 구체적으로, 본 발명의 슬립 링 어셈블리와 함께 사용되는 예시적인 CRM은: 제1 및 제2 단부를 갖는 중심 액슬; 제1 방향으로 회전하는 중심 액슬의 제1 단부에 고정되고 이에 근접하게 위치하는 제1 회전 부재; 제1 회전 부재에 고정된 제1 프로펠러; 제2 액슬 단부를 향하여 중심 액슬 둘레에 끼워 맞춰지는 제2 회전 부재; 중심 액슬 주위에 회전 가능하게 장착되고 제2 회전 부재에 고정되며 제1 회전 방향과 반대인 제2 회전 방향으로 회전하는 스핀들; 제2 회전 부재에 고정된 제2 프로펠러; 중심 샤프트를 중심으로 반대 방향으로 제1 및 제2 회전 부재를 회전시키기 위해 제1 및 제2 회전 부재에 연결된 전자기 수단(electro-magnetic means); 외부 전원으로부터 전자기 수단으로 전력을 전달하며, 제2 회전 부재와 중심 액슬의 제2 단부 사이의 중심 액슬과 스핀들 주위에 위치하는 본 발명의 슬립링 어셈블리; 및 반대 방향으로 회전하는 제1 및 제2 회전 부재 및 중심축을 지지 구조 장착 메커니즘에 장착하도록 구성된 메커니즘;을 포함하며, 상기 장착 메커니즘은 중심 액슬과 회전 가능하게 결합되고, 본 발명의 슬립 링 어셈블리 다음에 중심 액슬의 제2 단부에 인접하여 위치한다.
도 1b는 본 기술(5)의 제1 실시예의 확대도를 도시하며, 도 1c는 분해도를 도시한다. 델린(Delrin) 등과 같은 비-전기 전도성 재료로부터 제작된 회전 가능한 스핀들(110)은 볼트, 나사 등과 같은 표준 수단에 의해 CRM의 제2 회전 부재에 해제 가능하게 고정되는 CRM 페이싱 장착 플레이(CRM facing mounting plate)트 및 CRM 장착 플레이트로부터 멀리 연장되는 액슬 영역으로 이루어진다. 복수의 전기 전도성 어셈블리(130, 131, 132)는 액슬 주위에 장착된다(3상 CRM의 경우, CRM 내부에 필드 코일에 전력을 공급하기 위해 외부에서 CRM에 들어가는 3개의 전기 와이어가 필요하며, 3개의 전도성 어셈블리가 있지만 다른 개수의 전도성 어셈블리가 본 개시 내용의 범위 내에 있는 것으로 간주된다). 각각의 전도성 어셈블리(130, 131, 132)는: 1) (특히 도 2 및 3에 도시된) 중심 액슬이 CRM의 제1 회전 부재에 고정되고, 스핀들(110)이 CRM의 제 회전 부재에 고정되는 것을 기억해야 한다) 중심 액슬과 스핀들(110)이 연장되는 중심 개구를 갖는 내부 도체 연결 디스크(120, 121, 122) 및 전기 연결 메커니즘(일반적으로 CRM을 향하여 연장되고 CRM의 필드 코일의 내부 환경에 전기적으로 연결하기 위해 중심 액슬과 스핀들(110)에 평행한 각각의 연결 디스크(120,121,122)에 형성된 돌출 탭); 2) 중심 액슬과 스핀들(110)이 연장되는 중심 개구를 갖는 전기 전도성 스페이서 디스크(150, 155, 160); 및 3) 중심축과 스핀들(110)이 연장되는 중심 개구를 갖는 외부 도체-연결 디스크(125, 126, 127) 및 메커니즘(컨트롤러 및 전원 공급부의 외부 환경에 대한 전기 연결을 위해 스핀들(110)에 수직으로 연장되는 각각의 외부 연결 디스크(125, 126, 127)의 주위에 형성된 돌출 탭);을 포함한다.
또한, 본 발명의 슬립 링 어셈블리에는 복수의 전기 절연체 디스크(169, 170)가 포함되며, 각각의 절연체 디스크(169, 170)는 중심 액슬 및 스핀들(110)이 연장되는 중심 개구를 갖는다. 각각의 절연체 디스크(169, 170)는 각각 인접한 전도성 어셈블리 사이(130~131, 131~132)에 위치한다. 예시적인 3개의 전도성 어셈블리 슬립 링 어셈블리에 있어서, 3개의 전도성 어셈블리(130, 131, 132)를 서로 전기적으로 절연시키는데 필요한 2개의 절연체 디스크(169, 170)만이 존재한다. 또한, 본 발명의 슬립 링 어셈블리(5)는 중심 액슬 및 스핀들(110)이 연장되는 중심 개구를 가지며 말단부 근처에 위치하는 비-전기 전도성 하우징(108)을 포함한다. 하우징(108)은 대체로 델린(Delrin) 또는 이와 동등한 비-전기 전도성 재료로 제조되며, 각각의 외부 연결 디스크(125, 126, 127)상에 돌출 탭을 고정식으로 고정하기 위한 슬롯으로 구성된다. 중심 액슬은 지지 구조 마운트(115)에 회전 가능하게 고정된다(도 1b 참조).
또한, 본 발명의 슬립 링 어셈블리(5)는 본 발명의 슬립 링 어셈블리(5)의 작동 중에 전기 전달을 유지하기 위해 복수의 전도성 어셈블리(130, 131, 132)를 압축하도록 구성된 탄성 기구(109)를 포함한다. 탄성 기구는 스프링 세트(도 1c, 3a, 3b 및 4 참조), 웨이브 워셔 또는 이와 동등한 구성요소일 수 있다.
(요소(120)상에서 회전하는) 구성요소(125), (요소(121)상에서 회전하는) 구성요소(125) 및 (요소(122)상에서 회전하는) 구성 요소(127)가 모두 3개의 별도로 통합된 유닛으로 형성/제조될 수 있다는 것을 도 1b 및 1c에서 알아차리는 것이 중요하다: 즉 125/150; 126/155; 및 127/160은 단일 부품으로 제조될 수 있으며 별도의 부품으로 제조될 수 없다. 일체화(integration)는 리벳, 스폿 용접, 전기 전도성 점착제, 납땜을 비롯한 다른 등가 수단에 의해 달성된다. 하나의 특히 유용한 조합은 구성요소(125, 126, 127)에 황동을 사용하고 구성요소(150, 155 및 160)에 윤활제-함유 다공성/소결 재료(예를 들어, 쉽게 이용 가능한 Oilite™)를 사용한다. 이러한 접근법은 전체 어셈블리, 본 발명의 시스템을 조립하는 공정을 단순화한다. 동일한 일체화 제작법이 아래에 기술되고, 도 2, 3 및 4에 도시되어 있다. 도 4는 125/150; 126/155; 127/160쌍 뿐만 아니라, 동등한 구성 요소(120, 121, 122)에 적용된다(자세한 내용은 아래 참조).
전체 슬립 링 어셈블리(5)의 각각의 실시예는 중심 액슬(도 2의 (211) 및 도 3a 및 3b의 (311) 참조)이 연장됨에 따라 함께 고정되고, CRM의 제1 회전 부재에 부착되며, 스핀들(CRM의 제2 회전 부재에 고정된 (110, 210, 310))을 통해 구동되고, 베어링 어셈블리의 하우징(108)(도 2, 3a 및 3b의 (216, 217)) 및 고정 클립 링(동등한 클립링에 대하여 도 3c의 (312) 참조) 내에서 종결된다.
도 1a, 1b 및 1c에 도시된 제1 실시예에서, 내부 도체-연결 디스크(120, 121, 122)는 효육적인 전기 전도성을 위해 금속, 금속 합금, 등가물 및 바람직하게 황동의 CRM-페이싱 전기 전도성 부재로부터 제조되며, 제2 중심 액슬 단부 페이싱 부재는 바람직하게 다공성/소결 청동, 황동, 철 합금 또는 주로 이용 가능한 Oilite™ 재료와 같은 오일 윤활제가 함침된 기타 전기 전도성 재료 또는 비-금속 재료로 제조되며, 전기 전도성 스페이서 디스크(150, 155, 160)는 모두 Oilite™로부터 제조된다. 다시, Oilite™는 다공성/소결 청동, 황동, 철 합금, 또는 일반적으로 오일 윤활제가 함침되고 다수의 상업 공급 업체에서 쉽게 입수할 수 있는 기타 전기 전도성 금속 또는 비금속 재료임을 유의해야 한다. 흡수된 윤활제를 갖는 소결된 황동은 이들 구성 요소에 이용되는 바람직한 예시적인 재료이고 매우 효율적으로 전력을 전도한다. 오일 윤활제는 천연 또는 합성일 수 있다. (시중에서 판매하는 Oilite ™와 같은)다공성/소결 디스크는 분말 야금을 사용하여 형성되기 때문에 금속에 작은 기공이 존재한다. 그 후, 공극은 재료 함유 능력을 향상시키기 위해 오일로 진공 함침된다. 이 재료는 약 20%의 오일을 함유하고 있다. 일반적인 윤활유는 SAE 30 오일 또는 기타 등가물이다. Oilite ™와 동등한 기타 재료가 본 기술에 사용될 수 있다.
외부 도체-연결 디스크(125, 126, 127)는 일반적으로 각각의 인접한 전기 전도성 스페이서 디스크(150, 155, 160)에 접착(gluing), 스폿 브레이징(spot brazing), 스폿 용접(spot welding), 오븐에서의 솔더링 또는 유사한 방법으로 접착/고정된다. 내부 연결 대스크(120, 12, 122) 및 전기 전도성 스페이서 디스크(150, 155, 160) 모두에 사용되는 Oilite™에는 슬립 링(5)이 작동하는 동안 서로 슬라이딩하는 Oilite™ - Oilite™(윤활된 다공성/소결-윤활된 다공성/소결) 표면이 있을 것이다. 이러한 구성으로, 100시간 이상 동안 각각의 시험이 실행되는 다수의 완전 작동 시험에서 미끄럼면(sliding surfaces) 중 어느 하나에서 검출 가능한 마모가 관찰되지 않았다.
도 2는 본 기술의 제2 실시예의 분해도를 도시한다. CRM은 도 2의 가장 왼쪽에 중심 액슬(211)로 도시되어 있다. 도 2에 도시된 다양한 구성 요소는 도 1에 도시된 제1 실시예에서 표현된 구성 요소와 일반적으로 동등하지만(동등한 식별 구성 요소 번호는 이 실시예에서 200대에 있다), 그러나 몇 가지 차이점이 있다. 첫 번째로, 내부 연결 디스크(220, 221 및 222) 및 외부 연결 디스크(225, 226 및 227)는 모두 강철, 합금 및 등가물과 같은 전도성 금속으로부터 제조된다. 오직 전기 전도성 스페이서 디스크(250, 255 및 260)만이 Oilite™과 같은 윤활된 다공성/소결 재료로부터 제조된다. 외부 연결 디스크(225, 226, 227)는 전기 전도성 스페이서 디스크(150, 155 및 160)만 Oilite™과 같은 윤활된 다공성/소결 재료로 제조된다. 외부 연결 디스크(225, 226 및 227)는 전기 전도성 스페이서 디스크(150, 155) 및 160)에 인접하게 위치하지만 이들에 접착/고정되는 것은 아니다. 또한, 웨이브 워셔(209)는 전도성 어셈블리(230, 231 및 232)에 압축을 가하기 위해 탄성 기구에서 작용한다. 지지 구조 마운트(215)는 하우징(208)에 끼워지며, 중심 액슬(211)과 베어링 어셈블리(216, 217)를 둘러싼다.
도 3a, 3b, 및 3c는 본 기술의 제3 실시예를 도시한다. 도 3에 도시된 식별 요소 번호는 도 3의 요소가 300대에 있다는 것을 제외하고는 도 1a 및 도 2에 도시된 바와 동일하다. 도 3a 및 도 3b는 약간 다른 시야각에서의 제3 실시예의 분해도이다. 제3 실시예는 하나의 구성 요소가 변경된 전술한 제2 실시예를 포함한다. 제2 실시예와 도시된 제3 실시예 사이의 유일한 차이점은 제3 실시예에서 볼 수 있는 탄성 기구가 (제2 실시예에서와 같이 웨이브 와셔(209)가 아닌) 하우징(308) 내의 스프링(309)의 세트라는 점이다.
도 3c는 3가지 실시예 모두에 존재하는 외부-내부 전기 연결을 도시하는데 유용하다. CRM 내의 3상 계자 코일에 연결되고 연결되는 내부 전선(380, 381 및 382)는 커넥터(320, 321 및 322)에 의해 본 발명의 슬립 링 어셈블리(5)에 부착된다. 외부 커넥터(325, 326 및 327)는 전선(390, 392 및 391)을 통해 전류를 수용한다. 또한, 지지 구조 마운트(315)에 끼워지는 중심 액슬(311) 고정 기구 또는 클립 링(312)이 도 3c에 도시되어 있다. 도 4는 구성 요소 구성이 쉽고 신속한 조립에 특히 유용하다는 본 기술의 제4 실시예를 도시한다. 도 4에 도시된 식별 요소 번호는 도 4의 요소가 400대에 있는 것을 제외하고는 도 1, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 동일하다. 전체 구성은 제4 실시예에서 (주로 CRM에 대한) 내부 전기 커넥터 디스크(420, 421 및 422)(바람직하게 강철 등을 통해 추가된 전도성을 위해 황동 합금으로 제조됨)가 각각 윤활된/기름진 다공성/소결(Oilite™) 스페이서 디스크(490, 491 및 492)로 직접 열 솔더링되는 것을 제외하고, 도 1 내지 3에 도시된 실시예와 매우 유사하다. 또한, (컨트롤러/전원 공급부에 대한) 외부 전기 커넥터 디스크(425, 426 및 427)(바람직하게 강철 등을 통해 추가된 전도성을 위해 황동 합금으로 제조됨)은 각각 윤활된/기름진 다공성/소결(Oilite™) 스페이서 디스크(450, 455 및 460)로 직접 열 솔더링된다. 전기 절연 디스크(469 및 470)는 3개의 도시된 전도성 어셈블리(420/490과 425/250, 및 421/491과 426/455, 및 422/492와 427/460)를 분리한다.
내부 및/또는 외부 전도성 부재(예를 들어: 도 1에서 125, 126, 및 127 외부 전도성 부재; 도 2에서 220, 221, 및 222 내부 전도성 구성요소 및 225, 226, 및 227 외부 전도성 구성요소; 도 3에서 320, 321, 및 322 내부 전도성 구성요소 및 325, 326, 및 327 외부 전도성 구성요소; 및 도 4에서 420, 421, 및 422 내부 전도성 구성요소 및 425, 426, 및 427 외부 전도성 구성요소)의 외주부를 외측으로 연장하는 열 소산성 "핀"이 도 1 내지 도 4에 도시되어 있음을 주목해야 한다. 이러한 핀은 길거나 짧을 수 있으며, 본 발명의 슬립 링 어셈블리(5)의 작동 중에 열을 분산시키는 기능을 한다. 원하는 경우, 핀은 (내부 전기 커넥터 또는 외부 전기 커넥터에 연결하는데 사용되는 각각의 핀을 제외하고) 일부 구성에서 빠져있을 수 있지만, 열이 가능한 문제가 있는 대부분의 상황에서, 핀은 냉각을 위해 존재하며, 묘사된 바와 같은 다양한 형상을 취할 수 있으며, 예시적인 목적으로만 그리고 제한적인 것은 아니며 직사각형 구성을 취할 수도 있다.
실험 결과
고전류 값에 대한 참조는 몇십 amps의 암페어 수를 포함하며, 높은 RPM 값은 합쳐진(CRM에서 반대 방향으로 회전하는 회전 부재의 합) 15,000 RPM 이상의 값의 회전 속도를 포함한다.
광범위한 작동 테스트가 도 1a에 도시된 CRM과 관련된 본 발명의 슬립 링 어셈블리로 수행되었다. 테스트 조건(표 1 참조)에서 작동 중에 본 발명의 슬립 링 어셈블리는 50℃를 초과하지 않았다. 모든 테스트는 100시간 연속 작동되었다. 일정한 표준 전압/암페어 전원 공급 장치가 테스트에 사용되었다.
표준 모터 및 비 슬립 링 어셈블리와 비교된 CRM- 슬립 링 시스템의 작동 테스트 결과는 본 발명의 슬립 링 어셈블리가 높은 RPM 값(9,510~13,400의 전체 RPM), (본 슬립 링 어셈블리 및 CRM 아마추어 영역(armature region) 둘 다에 대해) 저온에서 CRM을 쉽게 작동시키고, CRM이 표준 모터에 비해 증가된 추력(thrust)을 갖도록 허용하는 것을 보여주었다.
본 발명의 슬립 링 어셈블리 기술의 다양한 실시예가 존재하며, 외부 환경과 내부 환경 사이에서 전력을 전달하기 위해 선택된 어플리케이션에 사용하기 위한 고 전류 및 RPM 가능한 슬립 링 어셈블리를 포함하며, 상기 슬립 링 어셈블리는: 중심 개구를 갖는 비-전기 전도성 스핀들 부재로서, 상기 스핀들은 어플리케이션 장착 표면을 포함하는, 비-전기 전도성 스핀들 부재; 제1 액슬 단부와 제2 액슬 단부를 구비하며, 상기 스핀들의 중심 개구 내에서 상기 어플리케이션 장착 표면에 근접한 상기 제1 액슬 단부로부터 상기 제2 액슬 단부에 근접한 지지 구조 마운트(supporting structure mount)까지 연장되는 중심 액슬; 상기 스핀들 주위에 장착된 복수의 전도성 어셈블리(conduction assemblies)로서, 각각의 전도성 어셈블리는: 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구와 상기 내부 환경에 전기적 연결을 위해 구성된 기구를 마련하는 내부 도체-연결 디스크(interior conductor-connection disk)와, 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구가 구비된 적어도 하나의 전기 전도성 스페이서 디스크(electrically conducting spacer disk)와, 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구와 상기 외부 환경에 전기적 연결을 위해 구성된 기구를 마련하는 외부 도체-연결 디스크(exterior conductor-connection disk)를 포함하는, 복수의 전도성 어셈블리; 복수의 전기 절연체 디스크로서, 상기 절연체 디스크 각각은 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구를 가지며 각각 인접한 전도성 어셈블리 사이에 배치되는, 복수의 전기 절연체 디스크; 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구를 가지며 상기 제1 액슬 단부 및 상기 상기 지지 구조 마운트에 근접하게 위치하는 비-전기 전도성 도체 하우징(non- electrically conducting conductor housing)으로서, 각각의 상기 외부 도체-연결 디스크는 상기 슬립 링 어셈블리의 작동 중에 회전을 방지하도록 고정되는, 비-전기 전도성 도체 하우징; 상기 슬립 링 어셈블리의 작동 중에 전기 전달을 유지하기 위해 상기 복수의 전도성 어셈블리에 압축을 가하도록 구성된 탄성 기구(resilient mechanism); 및 중심 액슬에 회전 가능하게 고정되며 하우징에 고정되는 지지 구조 마운트;를 포함한다. 이 실시예는 전기 전도성 및 윤활된 다공성/소결 디스크를 포함하는 각각의 전기 전도성 스페이서 디스크를 포함하며, 각각의 내부 도체-연결 디스크와 전기 전도성 스페이서 디스크 둘 다 전기 전도성 및 윤활된 다공성/소결 디스크를 포함한다. 또한, 내부 도체-연결 디스크와 전기 전도성 프레이서 둘 다 전기 전도성 및 윤활된 다공성/소결 디스크를 포함하며, 상기 전기 전도성 및 윤활된 다공성/소결 디스크는 내부 도체-연결 디스크에 부착되어, 작동 중에 상기 외부 도체-연결 디스크와 함께 회전한다. 또한, 슬립 링 어셈블리에 대하여, 탄성 기구는 스핀들 주위에 장착된 하나 이상의 스프링 또는 웨이브 워셔를 포함할 수 있다. 또한, 냉각 핀은 내부 도체-연결 디스크 및 외부 도체-연결 디스크로부터 연장될 수 있다.
본 기술의 다른 실시예는 외부 환경과 내부 환경 사이에 전력을 전달하기 위해 선택된 어플리케이션에 사용하기 위한 고 전류 및 RPM-가능한 슬립 링 어셉블리이며, 상기 슬립 링 어셈블리는: 중심 개구를 갖는 비-전기 전도성 스핀들 부재로서, 상기 스핀들은 어플리케이션 장착 표면을 포함하는, 비-전기 전도성 스핀들 부재; 제1 액슬 단부와 제2 액슬 단부를 구비하며, 상기 스핀들의 중심 개구 내에서 상기 어플리케이션 장착 표면에 근접한 상기 제1 액슬 단부로부터 상기 제2 액슬 단부에 근접한 지지 구조 마운트(supporting structure mount)까지 연장되는 중심 액슬; 상기 스핀들 주위에 장착된 복수의 전도성 어셈블리(conduction assemblies)로서, 각각의 전도성 어셈블리는: 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구와 상기 내부 환경에 전기적 연결을 위해 구성된 기구를 마련하는 내부 도체-연결 디스크(interior conductor-connection disk)와, 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구가 구비된 적어도 하나의 전기 전도성 스페이서 디스크(electrically conducting spacer disk)와, 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구와 상기 외부 환경에 전기적 연결을 위해 구성된 기구를 마련하는 외부 도체-연결 디스크(exterior conductor-connection disk)를 포함하는, 복수의 전도성 어셈블리; 복수의 전기 절연체 디스크로서, 상기 절연체 디스크 각각은 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구를 가지며 각각 인접한 전도성 어셈블리 사이에 배치되는, 복수의 전기 절연체 디스크; 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구를 가지며 상기 제1 액슬 단부 및 상기 상기 지지 구조 마운트에 근접하게 위치하는 비-전기 전도성 도체 하우징(non- electrically conducting conductor housing)으로서, 각각의 상기 외부 도체-연결 디스크는 상기 슬립 링 어셈블리의 작동 중에 회전을 방지하도록 고정되는, 비-전기 전도성 도체 하우징; 상기 슬립 링 어셈블리의 작동 중에 전기 전달을 유지하기 위해 상기 복수의 전도성 어셈블리에 압축을 가하도록 구성된 탄성 기구(resilient mechanism); 및 중심 액슬에 회전 가능하게 고정되며 하우징에 고정되는 지지 구조 마운트;를 포함한다. 또한, 내부 도체-연결 디스크 및 전기 전도성 스페이서 디스크 둘 다 전기 전도성 및 윤활된 다공성/소결 디스크를 포함하거나, 내부 도체-연결 디스크 및 전기 전도성 스페이서 디스크 둘 다는 전기 전도성 및 윤활된 다공성/소결 디스크를 포함하고, 전기 전도성 및 윤활된 다공성/소결된 디스크 스페이서 디스크는 외부 도체-연결 디스크에 부착되어 외부 도체-연결 디스크와 함께 작동 중에 회전한다. 또한, 본 기술은 스핀들 주위에 장착된 하나 이상의 스프링 또는 웨이브 워셔를 포함하는 탄성 기구를 구비할 수 있다. 또한, 본 발명의 어셈블리는 내부 도체-연결 디스크로부터 연장된 냉각 핀과, 외부 도체-연결 디스크로부터 연장된 냉각 핀을 포함할 수 있다.
본 기술의 다른 실시예는 외부 환경과 CRM 사이에 전력을 전달하기 위한 고 전류 및 RPM-가능한 슬립 링 어셈블리이며, 상기 슬립 링 어셈블리는: 중심 개구 및 CRM 장착 표면을 갖는 비-전기 전도성 스핀들; 제1 액슬 단부와 제2 액슬 단부를 구비하며, 상기 스핀들 내에서 상기 CRM 장착 표면 근방으로부터 상기 제2 액슬 단부 근처의 지지 구조 마운트까지 연장되는 중심 액슬; 상기 스핀들에 장착된 복수의 전도성 어셈블리로서, 각각의 전도성 어셈블리는: 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구와 상기 CRM에 전기적 연결을 위해 구성된 기구를 마련하는 내부 도체-연결 디스크(interior conductor-connection disk)와, 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구를 구비하며 상기 내부 도체-연결 디스크에 고정되는, 제1 전기 전도성 및 윤활된 다공성/소결 디스크 스페이서 디스크(electrically conducting and lubricated porous/sintered disk spacer disk)와, 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구와 상기 외부 환경에 전기적 연결을 위해 구성된 기구를 마련하는 외부 도체-연결 디스크(exterior conductor-connection disk)와, 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구를 구비하며 상기 외부 도체-연결 디스크에 고정되는 제2 전기 전도성 및 윤활된 다공성/소결 디스크 스페이서 디스크를 포함하고, 상기 슬립 링 어셈블리의 작동 시, 상기 제1 전기 전도성 및 윤활된 다공성/소결 디스크와 상기 제2 전기 전도성 및 윤활된 다공성/소결 디스크는 상기 외부 환경에서 상기 CRM까지 전류를 전달하도록 서로의 옆으로 회전하는, 복수의 전도성 어셈블리; 복수의 전기 절연체 디스크로서, 상기 절연체 디스크 각각은 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구를 가지며 각각 인접한 전도성 어셈블리 사이에 배치되는, 복수의 전기 절연체 디스크; 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구를 가지며 상기 제1 액슬 단부 및 상기 상기 지지 구조 마운트에 근접하게 위치하는 비-전기 전도성 도체 하우징으로서, 각각의 상기 외부 도체-연결 디스크는 상기 슬립 링 어셈블리의 작동 중에 회전을 방지하도록 고정되는, 비-전기 전도성 도체 하우징; 상기 슬립 링 어셈블리의 작동 중에 전기 전달을 유지하기 위해 상기 복수의 전도성 어셈블리에 압축을 가하도록 구성된 탄성 기구; 및 상기 중심 액슬에 회전 가능하게 고정되고 상기 하우징에 고정되는 상기 지지 구조 마운트;를 포함한다. 또한, 냉각 핀은 내부 도체-연결 디스크와 외부 도체-연결 디스크로부터 연장될 수 있다.
본 기술의 실시예들은 이 기술의 실시예들에 따른 방법 및 시스템의 흐름도 예시(flowchart illustrations), 그리고/또는 또한 컴퓨터 프로그램 제품으로 구현될 수도 있는 알고리즘, 공식(formulae), 또는 다른 계산적 묘사(computational depictions)를 참조하여 설명될 수도 있다. 이와 관련하여, 흐름도의 각 블럭 또는 단계, 그리고 흐름도 내의 블럭들(및/또는 단계들)의 조합, 알고리즘, 공식, 또는 계산적 묘사는 하드웨어, 펌웨어 및/또는 컴퓨터 판독 가능 프로그램 코드 로직에서 구현되는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 지시들을 포함하는 소프트웨어와 같은 다양한 수단에 의해 구현될 수 있다. 이해할 수 있는 바와 같이, 그와 같은 컴퓨터 프로그램 지시들은 컴퓨터 또는 다른 프로그램 가능한 처리 장치에서 실행하는 그 컴퓨터 프로그램 지시들이 흐름도(들)의 블럭(들)에서 지정된 기능들을 구현하기 위한 수단을 창출하도록 제한 없이 일반 목적의 컴퓨터 또는 특수 목적의 컴퓨터, 또는 하나의 기계를 만들기 위한 다른 프로그램 가능한 처리 장치를 포함하는 하나의 컴퓨터에서 로딩될 수도 있다.
따라서, 흐름도의 블럭, 알고리즘, 공식, 또는 계산적 묘사는 지정된 기능, 지정된 기능을 수행하기 위한 단계들의 조합, 그리고 지정된 기능을 수행하기 위해 컴퓨터 판독 가능한 프로그램 코드 로직 수단에서 구현되는 것과 같은 컴퓨터 프로그램 지시를 지원한다. 또한, 여기에 기재된 흐름도 예시의 각 블럭, 알고리즘, 공식, 또는 그것들의 조합은 지정된 기능 또는 단계, 또는 특수 목적의 하드웨어 및 컴퓨터 판독 가능한 프로그램 코드 로직 수단의 조합을 수행하는 특수 목적의 하드웨어 기반의 컴퓨터에 의해 구현될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
더욱, 컴퓨터 판독 가능한 프로그램 코드 로직에 구현되는 것과 같은 이 컴퓨터 프로그램 지시들은 또한 어떤 컴퓨터 또는 특별한 방식으로 기능하기 위한 다른 프로그래밍 가능한 처리 장치를 명령할 수 있는 컴퓨터 판독 가능한 메모리에 저장될 수도 있어서, 컴퓨터 판독 가능한 메모리에 저장된 상기 지시들이 흐름도(들)의 블럭(들)에 지정된 기능을 구현하는 지시 수단을 포함하는 제조품(an article of manufacture)을 만들도록 한다. 상기 컴퓨터 프로그램 지시들은 또한 어떤 컴퓨터 또는 다른 프로그램 가능한 처리 장치에서 실행하는 이 지시들이 흐름도(들)의 블럭(들)에 지정된 기능들, 알고리즘(들), 공식(들), 또는 계산적 묘사(들)을 구현하기 위한 단계들을 제공하도록 이 컴퓨터 또는 다른 프로그램 가능한 처리 장치에서 수행될 일련의 작동 단계들이 컴퓨터-구현 프로세스를 생성하게 하기 위해 이 컴퓨터 또는 다른 프로그램 가능한 처리 장치에 로딩될 수도 있다.
여기에서 사용된 바와 같은 "프로그래밍(programming)" 또는 "실행 가능한 프로그램(program executable)"은 여기에서 기재된 바와 같은 기능을 수행하기 위해 한 프로세서에 의해 실행될 수 있는 하나 이상의 지시를 언급한 것이라는 것이 더 이해될 것이다. 지시들(instructions)은 소프트웨어에서, 펌웨어에서, 또는 소프트웨어와 펌웨어의 조합에서 구현될 수 있다. 지시들은 비일시적 미디어(media) 내의 장치에 국부적으로 저장될 수 있거나, 또는 서버에서와 같이 원격으로 저장될 수 있거나, 또는 프로그래밍의 전부 또는 일부가 국부적 및 원격적으로 저장될 수 있다. 원격으로 저장된 지시들은 사용자 개시에 의해, 또는 자동적으로 하나 이상의 팩터(factor)에 기초하여 그 장치에 다운로드될(푸시될) 수 있다.
여기에서 사용되는 바와 같이, 프로세서, 컴퓨터 프로세서, 중앙 처리 유닛(CPU) 및 컴퓨터라는 용어는 지시들의 실행 및 입력/출력 인터페이스 및/또는 주변 기기와의 통신의 실행을 할 수 있는 장치를 의미한다는 것이 더 이해될 것이다.
여기에 기재된 것으로부터, 본 발명은 아래의 기재를 포함하지만 이에 제한되지 않는 다수의 실시예들을 포함한다는 것이 이해될 것이다:
1. 외부 환경과 내부 환경 사이에 전력을 전달하기 위해 선택된 어플리케이션에서 사용하기 위한 고 전류 및 RMP-가능한 슬립 링 어셈블리로서,
(a) 중심 개구를 갖는 비-전기 전도성 스핀들 부재로서, 상기 스핀들은 어플리케이션 장착 표면을 포함하는, 비-전기 전도성 스핀들 부재;
(b) 제1 단부 및 제2 단부를 가지며, 상기 스핀들의 중심 개구 내에서 어플리케이션 장착 표면에 근접한 제1 액슬 단부로부터 제2 액슬 단부에 근접한 지지 구조 마운트까지 연장되는 중심 액슬;
(c) 상기 스핀들 주위에 장착된 복수의 전도성 어셈블리로서, 각각의 전도성 어셈블리는:
(i) 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구와 상기 내부 환경에 전기적 연결을 위해 구성된 기구를 마련하는 내부 도체-연결 디스크(interior conductor-connection disk);
(ii) 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구가 구비된 적어도 하나의 전기 전도성 스페이서 디스크(electrically conducting spacer disk); 및
(iii) 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구와 상기 외부 환경에 전기적 연결을 위해 구성된 기구를 마련하는 외부 도체-연결 디스크(exterior conductor-connection disk);를 포함하는, 복수의 전도성 어셈블리;
(d) 복수의 전기 절연체 디스크로서, 상기 절연체 디스크 각각은 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구를 가지며 각각 인접한 전도성 어셈블리 사이에 배치되는, 복수의 전기 절연체 디스크;
(e) 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구를 가지며 상기 제1 액슬 단부 및 상기 상기 지지 구조 마운트에 근접하게 위치하는 비-전기 전도성 도체 하우징으로서, 각각의 상기 외부 도체-연결 디스크는 상기 슬립 링 어셈블리의 작동 중에 회전을 방지하도록 고정되는, 비-전기 전도성 도체 하우징;
(f) 상기 슬립 링 어셈블리의 작동 중에 전기 전달을 유지하기 위해 상기 복수의 전도성 어셈블리에 압축을 가하도록 구성된 탄성 기구; 및
(g) 상기 중심 액슬에 회전 가능하게 고정되고 상기 하우징에 고정되는 상기 지지 구조 마운트;를 포함하는, 고 전류 및 RPM-가능한 슬립 링 어셈블리.
2. 각각의 상기 전기 전도성 스페이서 디스크는 전기 전도성 및 윤활된 다공성/소결 디스크(electrically conducting and lubricated porous/sintered disk)를 포함하는, 선행 또는 후속하는 실시예에 따른 슬립 링 어셈블리.
3. 상기 내부 도체-연결 디스크 및 상기 전기 전도성 스페이서 디스크 모두는 전기 전도성 및 윤활된 다공성/소결 디스크를 포함하는, 선행 또는 후속하는 실시예에 따른 슬립 링 어셈블리.
4. 상기 내부 도체-연결 디스크 및 상기 전기 전도성 스페이서 디스크 모두는 전기 전도성 및 윤활된 다공성/소결 디스크를 포함하며,
상기 전기 전도성 및 윤활된 다공성/소결 디스크는 상기 외부 도체-연결 디스크에 부착되어, 작동 중에 상기 외부 도체-연결 디스크와 함께 회전하는, 선행 또는 후속하는 실시예에 따른 슬립 링 어셈블리.
5. 상기 탄성 기구는 하나 이상의 스프링을 포함하는, 선행 또는 후속하는 실시예에 따른 슬립 링 어셈블리.
6. 상기 탄성 기구는 상기 스핀들에 장착된 웨이브 워셔(wave washer)를 포함하는, 선행 또는 후속하는 실시예에 따른 슬립 링 어셈블리.
7. 상기 내부 도체-연결 디스크로부터 연장된 냉각 핀을 더 포함하는, 선행 또는 후속하는 실시예에 따른 슬립 링 어셈블리.
8. 상기 외부 도체-연결 디스크로부터 연장된 냉각 핀을 더 포함하는, 선행 또는 후속하는 실시예에 따른 슬립 링 어셈블리.
9. 외부 환경과 내부 환경 사이에 전력을 전달하기 위해 선택된 어플리케이션에 사용하기 위한 고 전류 및 RMP-가능한 슬립 링 어셈블리로서,
(a) 중심 개구를 갖는 비-전기 전도성 스핀들 부재로서, 상기 스핀들이 어플리케이션 장착 표면을 포함하는, 비-전기 전도성 스핀들 부재;
(b) 제1 단부와 제2 단부를 가지며, 상기 스핀들의 중심 개구 내에서 상기 어플리케이션 장착 표면에 근접한 제1 액슬 단부로부터 상기 제2 액슬 단부에 근접한 지지 구조 마운트까지 연장되는 중심 액슬;
(c) 상기 스핀들 주위에 장착된 복수의 전도성 어셈블리로서, 각각의 전도성 어셈블리는:
(i) 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구와 상기 내부 환경에 전기적 연결을 위해 구성된 기구를 마련하는 내부 도체-연결 디스크(interior conductor-connection disk);
(ii) 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구를 구비하는 적어도 하나의 전기 전도성 스페이서 디스크(electrically conducting spacer disk); 및
(iii) 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구와 상기 외부 환경에 전기적 연결을 위해 구성된 기구를 마련하는 외부 도체-연결 디스크(exterior conductor-connection disk);를 포함하는, 복수의 전도성 어셈블리;
(d) 복수의 전기 절연체 디스크로서, 상기 절연체 디스크 각각은 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구를 가지며 각각 인접한 전도성 어셈블리 사이에 배치되는, 복수의 전기 절연체 디스크;
(e) 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구를 가지며 상기 제1 액슬 단부 및 상기 상기 지지 구조 마운트에 근접하게 위치하는 비-전기 전도성 도체 하우징으로서, 각각의 상기 외부 도체-연결 디스크는 상기 슬립 링 어셈블리의 작동 중에 회전을 방지하도록 고정되는, 비-전기 전도성 도체 하우징;
(f) 상기 슬립 링 어셈블리의 작동 중에 전기 전달을 유지하기 위해 상기 복수의 전도성 어셈블리에 압축을 가하도록 구성된 탄성 기구; 및
(g) 상기 중심 액슬에 회전 가능하게 고정되고 상기 하우징에 고정되는 상기 지지 구조 마운트;를 포함하는, 고 전류 및 RPM-가능한 슬립 링 어셈블리.
10. 상기 내부 도체 연결 디스크 및 상기 전기 전도성 스페이서 디스크 모두는 전기 전도성 및 윤활된 다공성/소결 디스크를 포함하는, 선행 또는 후속하는 실시예에 따른 슬립 링 어셈블리.
11. 상기 내부 도체-연결 디스크 및 상기 전기 전도성 스페이서 디스크 모두는 전기 전도성 및 윤활된 다공성/소결 디스크를 포함하며,
상기 전기 전도성 및 윤활된 다공성/소결 디스크는 상기 외부 도체-연결 디스크에 부착되어, 작동 중에 상기 외부 도체-연결 디스크와 함께 회전하는, 선행 또는 후속하는 실시예에 따른 슬립 링 어셈블리.
12. 상기 탄성 기구는 하나 이상의 스프링을 포함하는, 선행 또는 후속하는 실시예에 따른 슬립 링 어셈블리.
13. 상기 탄성 기구는 상기 스핀들에 장착된 웨이브 워셔(wave washer)를 포함하는, 선행 또는 후속하는 실시예에 따른 슬립 링 어셈블리.
14. 상기 내부 도체-연결 디스크로부터 연장된 냉각 핀을 더 포함하는, 선행 또는 후속하는 실시예에 따른 슬립 링 어셈블리.
15. 상기 외부 도체-연결 디스크로부터 연장된 냉각 핀을 더 포함하는, 선행 또는 후속하는 실시예에 따른 슬립 링 어셈블리.
16. 외부 환경과 반전 회전(counter- rotating, CRM) 모터 사이에 전력을 전달하기 위한 고 전류 및 RPM-가능한 슬립 링 어셈블리로서,
(a) 중심 개구 및 CRM 장착 표면을 갖는 비-전기 전도성 스핀들;
(b) 제1 단부 및 제2 단부를 가지며, 상기 스핀들 내에서 상기 CRM 장착 표면 근방으로부터 제2 액슬 단부 근처의 지지 구조 마운트까지 연장되는 중심 액슬;
(c) 상기 스핀들에 장착된 복수의 전도성 어셈블리로서, 각각의 전도성 어셈블리는:
(i) 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구와 상기 CRM에 전기적 연결을 위해 구성된 기구를 마련하는 내부 도체-연결 디스크(interior conductor-connection disk);
(ii) 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구를 구비하며 상기 내부 도체-연결 디스크에 고정되는, 제1 전기 전도성 및 윤활된 다공성/소결 디스크 스페이서 디스크(electrically conducting and lubricated porous/sintered disk spacer disk);
(iii) 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구와 상기 외부 환경에 전기적 연결을 위해 구성된 기구를 마련하는 외부 도체-연결 디스크(exterior conductor-connection disk); 및
(iv) 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구를 구비하며 상기 외부 도체-연결 디스크에 고정되는 제2 전기 전도성 및 윤활된 다공성/소결 디스크 스페이서 디스크;를 포함하고,
상기 슬립 링 어셈블리의 작동 시, 상기 제1 전기 전도성 및 윤활된 다공성/소결 디스크와 상기 제2 전기 전도성 및 윤활된 다공성/소결 디스크는 상기 외부 환경에서 상기 CRM까지 전류를 전달하도록 서로의 옆으로 회전하는, 복수의 전도성 어셈블리;
(d) 복수의 전기 절연체 디스크로서, 상기 절연체 디스크 각각은 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구를 가지며 각각 인접한 전도성 어셈블리 사이에 배치되는, 복수의 전기 절연체 디스크;
(e) 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구를 가지며 상기 제1 액슬 단부 및 상기 상기 지지 구조 마운트에 근접하게 위치하는 비-전기 전도성 도체 하우징으로서, 각각의 상기 외부 도체-연결 디스크는 상기 슬립 링 어셈블리의 작동 중에 회전을 방지하도록 고정되는, 비-전기 전도성 도체 하우징;
(f) 상기 슬립 링 어셈블리의 작동 중에 전기 전달을 유지하기 위해 상기 복수의 전도성 어셈블리에 압축을 가하도록 구성된 탄성 기구; 및
(g) 상기 중심 액슬에 회전 가능하게 고정되고 상기 하우징에 고정되는 상기 지지 구조 마운트;를 포함하는, 고 전류 및 RPM-가능한 슬립 링 어셈블리.
17. 상기 내부 도체-연결 디스크로부터 연장된 냉각 핀을 더 포함하는, 선행 또는 후속하는 실시예에 따른 슬립 링 어셈블리.
18. 상기 외부 도체-연결 디스크로부터 연장된 냉각 핀을 더 포함하는, 선행 또는 후속하는 실시예에 따른 슬립 링 어셈블리.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 단수의 용어 "a", "an" 및 "the"는 문맥 상 명확하게 다르게 지시하지 않는 한 복수의 대상을 포함할 수 있다. 단수의 객체에 대한 참조는 명시적으로 언급하지 않는 한 "오직 하나만(one and only one)"을 의미하는 것이 아니라 오히려 "하나 이상(one or more)"을 의미한다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "세트(set)"는 하나 이상의 객체들의 집합을 지칭한다. 따라서, 예를 들어, 객체의 집합은 단일 객체 또는 다중 객체를 포함할 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "대체로(substantially)" 및 "약(about)"이라는 용어는 작은 변화를 설명하는데 사용된다. 사건이나 상황과 함께 사용될 때 이 용어들은 사건이나 상황이 정확하게 발생하는 경우 및 사건이나 상황이 가까운 근사치까지 발생하는 경우를 나타낼 수 있다. 수치와 관련하여 사용될 때, 상기 용어는 예를 들면 ± 5 % 이하, ± 4 이하 ± 1 % 이하, ± 3 % 이하, ± 2 % 이하, ± 1 % 이하, ± 0.5 % 이하, ± 0.1 % 이하 ± 0.05 %와 같이 그 수치의 ± 10 % 이하의 변동 범위를 나타낼 수 있다. 예를 들어, "대체로"는 ± 10 ° 이하, ± 5 ° 이하, ± 4 ° 이하, ± 3 ° 이하, ± 2 ° 이하, ± 1 ° 이하, ± 0.5 ° 이하, ± 0.1 ° 이하 또는 ± 0.05 ° 이하와 같은 각도 변화 범위를 나타낼 수 있다.
또한, 때로는 양, 비율 및 다른 수치 값이 범위 형식으로 제시될 수 있다. 이러한 범위 포맷은 편의상 및 간결성을 위해 사용되며, 범위의 한계로서 명시적으로 특정된 수치를 포함하도록 이해될 뿐만 아니라, 각 수치 및 하위 범위가 명시적으로 지정되는 경우와 같이 그 범위 내에 포함된 모든 개별 수치 또는 하위 범위를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 약 1 내지 약 200의 범위의 비율은 약 1 내지 약 200의 명시적으로 언급된 한계를 포함하는 것으로 이해되어야 하고, 또한 약 2, 약 3 및 약 4와 같은 개개의 비율, 약 10 내지 약 50, 약 20 내지 약 100 등과 같은 범위를 가질 수 있다.
여기서의 기재는 많은 세부 사항을 포함하고 있지만, 이러한 기재는 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아닌, 단지 현재의 바람직한 실시예들의 일부의 예시를 제공하는 것으로 유추해야 한다. 그러므로, 본 발명의 범위는 통상의 기술자에게 자명하게 될 수 있는 다른 실시예들을 충분히 포함한다는 것이 이해될 것이다.
청구범위에서, 단수의 한 요소에 대한 언급은 명백하게 그렇게 설명된 것이 아니라면 "하나 및 오직 하나"를 의미하는 것이 아닌, "하나 또는 그 이상"을 의미하는 것으로 의도된 것이다. 통상의 기술자에게 알려진 상기 개시된 실시예들의 요소들에 대한 모든 구조적, 화학적 및 기능적 등가물은 여기에 참조로 명백히 포함되며, 제시된 청구범위에 의해 포함되도록 의도된다. 더욱, 본 개시에서 요소, 구성 또는 방법 단계는 그 요소, 성분 또는 방법 단계가 청구항들에서 명시적으로 인용되어 있는지에 관계없이 공중에 전용되도록 의도된 것이 아니다. 여기서 청구항 요소는 그 요소가 분명하게 "위한 수단(means for)"이라는 문구를 사용하여 인용되지 않는다면 "수단 플러스 기능(means plus function)"의 요소로서 유추되어야 한다. 여기서 청구항 요소는 그 요소가 분명하게 "위한 단계(step for)"라는 문구를 사용하여 인용되지 않는다면 "단계 플러스 기능(step plus function)"의 요소로서 유추되어야 한다.

Claims (18)

  1. 외부 환경과 내부 환경 사이에 전력을 전달하기 위해 선택된 어플리케이션에서 사용하기 위한 고 전류 및 RMP-가능한 슬립 링 어셈블리로서,
    (a) 중심 개구를 갖는 비-전기 전도성 스핀들 부재로서, 상기 스핀들은 어플리케이션 장착 표면(application mounting surface)을 포함하는, 비-전기 전도성 스핀들 부재(non-electrically conducting spindle member);
    (b) 제1 액슬 단부와 제2 액슬 단부를 구비하며, 상기 스핀들의 중심 개구 내에서 상기 어플리케이션 장착 표면에 근접한 상기 제1 액슬 단부로부터 상기 제2 액슬 단부에 근접한 지지 구조 마운트(supporting structure mount)까지 연장되는 중심 액슬(central axle);
    (c) 상기 스핀들 주위에 장착된 복수의 전도성 어셈블리(conduction assemblies)로서, 각각의 전도성 어셈블리는:
    (i) 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구와 상기 내부 환경에 전기적 연결을 위해 구성된 기구를 마련하는 내부 도체-연결 디스크(interior conductor-connection disk);
    (ii) 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구가 구비된 적어도 하나의 전기 전도성 및 윤활된/기름진 다공성/소결 스페이서 디스크(electrically conducting lubricated/oiled porous/sintered spacer disk); 및
    (iii) 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구와 상기 외부 환경에 전기적 연결을 위해 구성된 기구를 마련하는 외부 도체-연결 디스크(exterior conductor-connection disk);를 포함하는, 복수의 전도성 어셈블리;
    (d) 복수의 전기 절연체 디스크(electrical insulator disks)로서, 상기 절연체 디스크 각각은 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구를 가지며 각각 인접한 전도성 어셈블리 사이에 배치되는, 복수의 전기 절연체 디스크;
    (e) 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구를 가지며 상기 제1 액슬 단부 및 상기 지지 구조 마운트에 근접하게 위치하는 비-전기 전도성 도체 하우징(non- electrically conducting conductor housing)으로서, 각각의 상기 외부 도체-연결 디스크는 상기 슬립 링 어셈블리의 작동 중에 회전을 방지하도록 고정되는, 비-전기 전도성 도체 하우징;
    (f) 상기 슬립 링 어셈블리의 작동 중에 전기 전달을 유지하기 위해 상기 복수의 전도성 어셈블리에 압축을 가하도록 구성된 탄성 기구(resilient mechanism); 및
    (g) 상기 중심 액슬에 회전 가능하게 고정되고 상기 하우징에 고정되는 상기 지지 구조 마운트;를 포함하는, 고 전류 및 RPM-가능한 슬립 링 어셈블리.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 내부 도체-연결 디스크는 전기 전도성 및 윤활된 다공성/소결 디스크를 포함하는, 고 전류 및 RPM-가능한 슬립 링 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 내부 도체-연결 디스크는 전기 전도성 및 윤활된 다공성/소결 디스크를 포함하며,
    상기 내부 도체-연결 디스크 및 상기 전기 전도성 스페이서 디스크 모두의 상기 전기 전도성 및 윤활된/기름진 다공성/소결 디스크는 상기 외부 도체-연결 디스크에 부착되어, 작동 중에 상기 외부 도체-연결 디스크와 함께 회전하는, 고 전류 및 RPM-가능한 슬립 링 어셈블리.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 탄성 기구는 하나 이상의 스프링을 포함하는, 고 전류 및 RPM-가능한 슬립 링 어셈블리.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 탄성 기구는 상기 스핀들에 장착된 웨이브 워셔(wave washer)를 포함하는, 고 전류 및 RPM-가능한 슬립 링 어셈블리.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 내부 도체-연결 디스크로부터 연장된 냉각 핀을 더 포함하는, 고 전류 및 RPM-가능한 슬립 링 어셈블리.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 외부 도체-연결 디스크로부터 연장된 냉각 핀을 더 포함하는, 고 전류 및 RPM-가능한 슬립 링 어셈블리.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 내부 도체-연결 디스크는 전기 전도성 및 윤활된 다공성/소결 디스크를 포함하며,
    상기 전기 전도성 및 윤활된/기름진 다공성/소결 디스크는 상기 외부 도체-연결 디스크에 부착되어, 작동 중에 상기 외부 도체-연결 디스크와 함께 회전하는, 고 전류 및 RPM-가능한 슬립 링 어셈블리.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 외부 환경과 반전 회전(counter- rotating, CRM) 모터 사이에 전력을 전달하기 위한 고 전류 및 RPM-가능한 슬립 링 어셈블리로서,
    (a) 중심 개구 및 CRM 장착 표면을 갖는 비-전기 전도성 스핀들;
    (b) 제1 액슬 단부와 제2 액슬 단부를 구비하며, 상기 스핀들 내에서 상기 CRM 장착 표면 근방으로부터 상기 제2 액슬 단부 근처의 지지 구조 마운트까지 연장되는 중심 액슬;
    (c) 상기 스핀들에 장착된 복수의 전도성 어셈블리로서, 각각의 전도성 어셈블리는:
    (i) 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구와 상기 CRM에 전기적 연결을 위해 구성된 기구를 마련하는 내부 도체-연결 디스크(interior conductor-connection disk);
    (ii) 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구를 구비하며 상기 내부 도체-연결 디스크에 고정되는, 제1 전기 전도성 및 윤활된/기름진 다공성/소결 디스크 스페이서 디스크(electrically conducting and lubricated porous/sintered disk spacer disk);
    (iii) 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구와 상기 외부 환경에 전기적 연결을 위해 구성된 기구를 마련하는 외부 도체-연결 디스크(exterior conductor-connection disk); 및
    (iv) 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구를 구비하며 상기 외부 도체-연결 디스크에 고정되는 제2 전기 전도성 및 윤활된/기름진 다공성/소결 디스크 스페이서 디스크;를 포함하고,
    상기 슬립 링 어셈블리의 작동 시, 상기 제1 전기 전도성 및 윤활된 다공성/소결 디스크와 상기 제2 전기 전도성 및 윤활된 다공성/소결 디스크는 상기 외부 환경에서 상기 CRM까지 전류를 전달하도록 서로의 옆으로 회전하는, 복수의 전도성 어셈블리;
    (d) 복수의 전기 절연체 디스크로서, 상기 절연체 디스크 각각은 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구를 가지며 각각 인접한 전도성 어셈블리 사이에 배치되는, 복수의 전기 절연체 디스크;
    (e) 상기 스핀들이 연장되는 중심 개구를 가지며 상기 제1 액슬 단부 및 상기 지지 구조 마운트에 근접하게 위치하는 비-전기 전도성 도체 하우징으로서, 각각의 상기 외부 도체-연결 디스크는 상기 슬립 링 어셈블리의 작동 중에 회전을 방지하도록 고정되는, 비-전기 전도성 도체 하우징;
    (f) 상기 슬립 링 어셈블리의 작동 중에 전기 전달을 유지하기 위해 상기 복수의 전도성 어셈블리에 압축을 가하도록 구성된 탄성 기구; 및
    (g) 상기 중심 액슬에 회전 가능하게 고정되고 상기 하우징에 고정되는 상기 지지 구조 마운트;를 포함하는, 고 전류 및 RPM-가능한 슬립 링 어셈블리.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 내부 도체-연결 디스크로부터 연장된 냉각 핀을 더 포함하는, 고 전류 및 RPM-가능한 슬립 링 어셈블리.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 외부 도체-연결 디스크로부터 연장된 냉각 핀을 더 포함하는, 고 전류 및 RPM-가능한 슬립 링 어셈블리.
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