(57)【要約】【課題】従来と比較して軸構造を単純化でき、ユーザが容易に活用できる、電界結合方式の電力電送回転体を実現化すること。【解決手段】電界結合方式の電力伝送回転体は、所定の軸を中心に回転する回転体と、固定体とを備える。回転体と固定体のうち内部に存在する一方は、軸の中心から順番に、軸体と、第１絶縁層と、第１電極とを積層して構成される。外部に存在する他方は、軸の中心から順番に、第１電極と対になり接合容量を形成する第２電極と、２絶縁層と、外囲体とを積層して構成される。第１電極と第２電極のうち、一方は２以上の分割数で分割されて交流電源が接続され、他方は分割数よりも細かく分割されると共に電流の流れを制御する制御部を介して負荷が接続される。第１電極と第２電極の相互に対向する電極表面には絶縁層が形成されて接触して摺動するか又は流体層が挟まれて摺動する。【選択図】図９
2018107840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の軸を中心に回転する回転体と、固定体とを備え、
前記回転体と前記固定体のうち軸の法線と略垂直な面において一方が他方を覆うように前記軸の方向に夫々延在し、
前記回転体と前記固定体のうち中心に存在する方は、軸体がさらに中心にあって構造体として機能し、
前記回転体と前記固定体のうち覆う方が、外囲体が最外部にあって構造体として機能する、
電界結合方式の電力伝送回転体であって、
前記回転体と前記固定体のうち内部に存在する一方は、前記軸の中心から順番に、
導電体又は絶縁体を主体として構成される軸体と、
前記軸体が導電性を有する場合に挟まれる第１絶縁層と、
第１電極と、
を積層して構成され、
前記回転体と前記固定体のうち外部に存在する他方は、前記軸の中心から順番に、
前記第１電極と対になり接合容量を形成する第２電極と、
前記外囲体が導電性を有する場合に挟まれる第２絶縁層と、
導電体又は絶縁体を主体として構成される前記外囲体と、
を積層して構成され、
前記第１電極と前記第２電極のうち、一方は２以上の分割数で分割されて交流電源が接続され、他方は前記分割数よりも細かく分割されると共に電流の流れを制御する制御部を介して負荷が接続され、前記第１電極と前記第２電極の相互に対向する電極表面には絶縁層が形成されて接触して摺動するか又は流体層が挟まれて摺動する、
電力伝送回転体。
【請求項２】
所定の軸を中心に回転する回転体と、固定体とを備え、
前記回転体と固定体には、構造体として機能する支持体が備えられ、
前記回転体と前記固定体とは、前記軸を法線とする所定平面に略平行に夫々配置されている、
電界結合方式の電力伝送回転体であって、
前記回転体と前記固定体のうち一方は、所定視点から前記軸の方向にみて、
導電体又は絶縁体を主体として構成される第１支持体と、
前記第１支持体が導電性を有する場合に挟まれる第１絶縁層と、
第１電極と、
を積層して構成され、
前記回転体と前記固定体のうち他方は、前記所定視点から前記軸の方向にみて、
前記第１電極と対になり接合容量を形成する第２電極と、
第２支持体が導電性を有する場合に挟まれる第２絶縁層と、
導電体又は絶縁体を主体として構成される前記第２支持体と、
を積層して構成され、
前記第１電極と前記第２電極のうち、一方は２以上の分割数で分割されて交流電源が接続され、他方は前記分割数よりも細かく分割されると共に電流の流れを制御する制御部を介して負荷が接続され、前記第１電極と前記第２電極の相互に対向する電極表面には絶縁層が形成されて接触して摺動するか又は流体層が挟まれて摺動する、
電力伝送回転体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電界結合方式を用いた電力伝送回転体に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転体に設置された負荷に対して電力の供給を行う電力伝送回転体（以下、「電力伝送回転体」と呼ぶ）は、一般に、露出するように回転体に設けられた電極に外部から電極を接触させて電力供給を行う接触式の電力伝送回転体と、回転体の内部に非露出状に設けられた電極に接触することなく電力供給を行う非接触式の電力伝送回転体とに大別できる。
ここで、本願発明者らは、非接触式の電力供給を行う新たな方式として「電界結合方式」を発明し、さらに、当該新たな方式を実現する新しい回路の技術について発明した（特許文献１参照）。
電界方式は、コンデンサを介して電界で電力伝送する方式であり、磁界方式のようにコイルを用いて磁界的に結びつく方法とは異なる。
【０００３】
このような非接触の電界結合方式を用いた電力伝送回転体として、本願発明者らは、第１軸受けと第２軸受けとによって支持された軸を介して、交流電源から所定の負荷に対して電力を供給する電力伝送回転体を発明し、特願２０１４−０２５９７１として既に特許出願をしている。
図１は、このような電界結合方式の電力伝送回転体の基本回路図である。
電界結合方式の電力伝送回転体の基本回路は、図１に示すように、４枚の金属板(２ペア構造)を用い、２つの接合容量を介して高周波電流を電源から負荷に電力伝送するものである。接合容量は、２枚の金属板を対向させた容量であるため、図１に示すように、２枚の金属板を物理的にずらして使用することが可能になる。
なお、以下、２枚のペアの金属板から形成される接合容量を１つ有する電界結合方式を、「１ペア式の電界結合方式」と呼ぶ。一方、図１に示すように、２枚のペアの金属板から形成される接合容量を２つ有する電界結合方式を、「２ペア式の電界結合方式」と呼ぶ。
電力伝送回転体のように回転系に適用するときには、一方の電極を固定子とし、他方の電極を回転子として用いる。電極間隔が狭く、接触面積が大きいほど接合容量が増大する。
さらに、周波数が高く、電圧が高い程送電電力を大きくすることが出来る。
【０００４】
図２は、２個のすべり軸受を用いた、電界結合方式の電力伝送回転体を示す図である。
図２に示すように、従来の電力電送回転体は、２個のすべり軸受を用いて、５０Ｗの電力を極めてスムーズに伝送することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−３８３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図２に示す電力伝送回転体は、軸受構造は単純化できるが、シャフト側の構造が複雑化する問題点を有している。
図２に示すシャフト及び軸受台は、ともに樹脂製であり、現実の機械へ応用することは困難である。
【０００７】
図３は、すべり軸受を用いた２ペア式の、電界結合方式の電力伝送回転体の軸受構造を示す図である。
図３に示す電力伝送回転体は、シャフトの途中から電力伝送可能で、軸受固定台が金属で構成され、実用的な強度に耐えられるのを示している。さらに、ジンバル機構も付けられている。
しかしながら、図３に示す構造では、軸側には同軸状の構造で、或いは中空構造で配線できなければならない。さらに、軸受自体が１つの電極として機能すると共に、軸受内部電極が軸受と絶縁されて用意されなければならない。この構造が複雑であり、利用可能性を低減している。
【０００８】
図４は、２ペア式の電界結合方式の電力伝送回転体の機械端部からの給電イメージを示す図である。
即ち、図４の例では、軸端部から、軸内に電力が送電される。この場合にも、２つの接合容量を作り込むために、第１中心軸、第２中心軸がシリコーン等の樹脂で半固定されており、それらの軸にすべり軸受が付けられて２つの接合容量が形成されている。さらに、大きさもやや大きくなっている。
【０００９】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、従来と比較して軸構造を単純化でき、ユーザが容易に活用できる、電界結合方式の電力電送回転体を実現化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、電界結合方式の電力伝送回転体は、図５に示すように、外見的には１つの軸受のみで電力を伝送できる電力伝送回転体であって、円筒型と円盤型があり、円筒型は、軸体(シャフト)から給電する場合と、外囲体から給電する場合があり、さらに、軸体がローター（回転体）として機能する場合とステーター（固定体）として機能する場合がある。円盤型は、内側及び外側の区別がなく、送電部及び受電部が、夫々ローター（回転体）として機能する場合と、ステーター（固定体）として機能する場合がある。
【００１１】
また、図６に示すように、２ペア式ではあるが、１ペア式とあまり変わらない構造で単純化を図ることもできる。
【発明の効果】
【００１２】
電力伝送回転体を用いる場合には、軸側に２つの電極を絶縁して付けなければならない。これにより、電力伝送回転体を用いる際の障害になるという問題が生ずる。そこで、本発明が適用される電力電送軸受は、１ペア式の電力伝送回転体の構造、即ち軸側に１つの電極を付けるだけで済む構造を取ることによって、この問題を解決することができる。
さらに、電力伝送回転体の設置も容易になる。
【００１３】
さらに、２ペア式ではあるものの、１ペア式の構造の簡易さに近い平板多重リング構造及び多重円筒構造とすることにより、機器への容易な組込を可能にする。
【００１４】
また、回転軸に紙等が巻き付く現象については、単に空気を用いただけでは、その力は弱いため、液体を用いたり、吸引したり、外部から圧力を加える方法をとることにより、極近接するもののトライボロジーの問題の無いものを作ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】電界結合方式の電力伝送の基本回路を示す図である。
【図２】２個のすべり軸受を用いた電力伝送回転体を示す図である。
【図３】すべり軸受を用いた２ペア式の電力伝送回転体の軸受構造を示す図である。
【図４】２ペア式の電力伝送回転体による機械端部からの給電イメージを示す図である。
【図５】１ペア式の電力伝送回転体による機械端部からの給電イメージを示す図である。
【図６】１ペア式に近い単純構造化した２ペア式の電力伝送回転体の構造を示す図である。
【図７】電力伝送回転体の円筒型電力伝送体の取り得るタイプを示す図である。
【図８】電力伝送回転体の円盤型電力伝送体のタイプを示す図である。
【図９】図７に示すＴｙｐｅ-Ａ又はＢであって、円筒型かつダイオード式の電力伝送回転体の断面構造と回路を示す図である。
【図１０】図７に示すＴｙｐｅ-Ｃ又はＤであって、円筒型かつダイオード式の電力伝送回転体の断面構造と回路を示す図である。
【図１１】図７に示すＴｙｐｅ-Ｃ又はＤであって、円筒型かつスイッチ式であり、スイッチの切り替え方式として磁気センサーを用いる方式の電力伝送回転体の断面構造と回路を示す図である。
【図１２】図７に示すＴｙｐｅ-Ｃ又はＤであって、円筒型かつスイッチ式であり、スイッチの切り替え方式として光センサーを用いる方式の電力伝送回転体の断面構造と回路を示す図である。
【図１３】図７に示すＴｙｐｅ-Ｃ又はＤであって、円筒型かつスイッチ式であり、スイッチの切り替え方式として外部から同期信号が得られる方式の電力伝送回転体の断面構造と回路を示す図である。
【図１４】図８に示すＴｙｐｅ-Ｘ又はＹであって、円盤型かつダイオード式の電力伝送回転体の断面構造と回路を示す図である。
【図１５】図８に示すＴｙｐｅ-Ｘ又はＹであって、円盤型かつスイッチ式であり、スイッチの切り替え方式としてセンサー情報を用いる方式の電力伝送回転体の断面構造と回路を示す図である。
【図１６】図８に示すＴｙｐｅ-Ｘ又はＹであって、円盤型かつスイッチ式であり、スイッチの切り替え方式として外部から同期信号が得られる方式の電力伝送回転体の断面構造と回路を示す図である。
【図１７】円盤方式の電力伝送回転体における受電電極と送電電極の距離確保を示す図である。
【図１８】円盤方式の電力伝送回転体における直列共振インダクタの付与を示す図である。
【図１９】電力伝送回転体の多重リング構造を示す図である。
【図２０】電力伝送回転体の多重リング構造を用いた時の回路図を示す図である。
【図２１】電力伝送回転体の多重円筒構造を示す図である。
【図２２】電力伝送回転体の多重円筒構造を用いた時の回路図を示す図である。
【図２３】巻付電極の回転電極への流体的巻き付けを示す図である。
【図２４】巻付電極の外側に流体を流入した、巻付電極の回転電極への流体的巻き付けを示す図である。
【図２５】弾性体により回転電極に押し付けられた巻付電極と、流体との回転電極への巻き込みを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図７及び図８は、本発明が適用される電界結合方式の電力伝送回転体を、構造の点で分類した結果を示す図である。
なお、以下、本発明が適用される電界結合方式の電力伝送回転体である場合、単に「電力伝送回転体」と略記する。換言すると、特に断りの無い限り、下記に示す電力伝送回転体とは、電界結合方式であるものとする。
【００１７】
図７には、円筒型の電力伝送回転体の各種タイプが記載されている。
円筒型の電力伝送回転体は、
所定の軸を中心に回転する回転体と、固定体とを備え、
前記回転体と前記固定体のうち軸の法線と略垂直な面において一方が他方を覆うように前記軸の方向に夫々延在し、
前記回転体と前記固定体のうち中心に存在する方は、軸体がさらに中心にあって構造体として機能し、
前記回転体と前記固定体のうち覆う方が、外囲体が最外部にあって構造体として機能する、
電界結合方式の電力伝送回転体であって、
前記回転体と前記固定体のうち内部に存在する一方は、前記軸の中心から順番に、
導電体又は絶縁体を主体として構成される軸体と、
前記軸体が導電性を有する場合に挟まれる第１絶縁層と、
第１電極と、
を積層して構成され、
前記回転体と前記固定体のうち外部に存在する他方は、前記軸の中心から順番に、
前記第１電極と対になり接合容量を形成する第２電極と、
前記外囲体が導電性を有する場合に挟まれる第２絶縁層と、
導電体又は絶縁体を主体として構成される前記外囲体と、
を積層して構成され、
前記第１電極と前記第２電極のうち、一方は２以上の分割数で分割されて交流電源が接続され、他方は前記分割数よりも細かく分割されると共に電流の流れを制御する制御部を介して負荷が接続され、前記第１電極と前記第２電極の相互に対向する電極表面には絶縁層が形成されて接触して摺動するか又は流体層が挟まれて摺動する、
電力伝送回転体である。
【００１８】
つまり、円筒型の電力伝送回転体では、軸体とセットになる第１電極に交流電源が接続される方式（以下、「軸体給電」と呼ぶ）と、外囲体とセットになる第２電極に交流電源が接続される方式（以下、「外囲体給電」と呼ぶ）とが存在する。
また、円筒型の電力伝送回転体では、送電部（交流電源が接続される電極を有する部）が回転体となり受電部（負荷が接続される電極を有する部）が固定体となる場合と、送電部が固定体となり受電部が回転体となる場合とが存在する。
従って、これらを組み合わせることにより、図７に示すように４通りのＴｙｐｅ−Ａ乃至Ｔｙｐｅ−Ｄが存在することになる。
【００１９】
即ち、図７に示すように、Ｔｙｐｅ−Ａの電力伝送回転体とは、円筒型かつ軸体給電であり、送電部が回転体で、受電部が固定体のものである。
Ｔｙｐｅ−Ｂの電力伝送回転体とは、円筒型かつ軸体給電であり、送電部が固定体で、受電部が回転体のものである。
Ｔｙｐｅ−Ｃの電力伝送回転体とは、円筒型かつ外囲体給電であり、送電部が回転体で、受電部が固定体のものである。
Ｔｙｐｅ−Ｄの電力伝送回転体とは、円筒型かつ外囲体給電であり、送電部が固定体で、受電部が回転体のものである。
【００２０】
なお、第１電極又は第２電極と負荷との間に接続される制御部は、電流の流れを制御可能なものであれば足り、後述するように、ダイオード対、切替スイッチ（スイッチング素子含む）等任意のものを採用することができる。この点は、後述する円盤型についても同様に当てはまる。
【００２１】
図８には、円盤型の電力伝送回転体の各種タイプが記載されている。
円盤型の電力伝送回転体は、
所定の軸を中心に回転する回転体と、固定体とを備え、
前記回転体と固定体には、構造体として機能する支持体が備えられ、
前記回転体と前記固定体とは、前記軸を法線とする所定平面に略平行に夫々配置されている、
電界結合方式の電力伝送回転体であって、
前記回転体と前記固定体のうち一方は、所定視点から前記軸の方向にみて、
導電体又は絶縁体を主体として構成される第１支持体と、
前記第１支持体が導電性を有する場合に挟まれる第１絶縁層と、
第１電極と、
を積層して構成され、
前記回転体と前記固定体のうち他方は、前記所定視点から前記軸の方向にみて、
前記第１電極と対になり接合容量を形成する第２電極と、
第２支持体が導電性を有する場合に挟まれる第２絶縁層と、
導電体又は絶縁体を主体として構成される前記第２支持体と、
を積層して構成され、
前記第１電極と前記第２電極のうち、一方は２以上の分割数で分割されて交流電源が接続され、他方は前記分割数よりも細かく分割されると共に電流の流れを制御する制御部を介して負荷が接続され、前記第１電極と前記第２電極の相互に対向する電極表面には絶縁層が形成されて接触して摺動するか又は流体層が挟まれて摺動する、
電力伝送回転体である。
【００２２】
つまり、円盤型の電力伝送回転体では、送電部（交流電源が接続される電極を有する部）が回転体となり受電部（負荷が接続される電極を有する部）が固定体となる場合と、送電部が固定体となり受電部が回転体となる場合とが存在する。
従って、図８に示すように２通りのＴｙｐｅ−Ｘ及びＴｙｐｅ−Ｙが存在することになる。
即ち、Ｔｙｐｅ−Ｘの電力伝送回転体とは、円盤型であり、送電部が回転体で、受電部が固定体のものである。
図８に示すように、Ｔｙｐｅ−Ｙの電力伝送回転体とは、円盤型であり、送電部が固定体で、受電部が回転体のものである。
（１）円筒型
【００２３】
図９は、Ｔｙｐｅ−Ａ又はＴｙｐｅ−Ｂ型でダイオードを用いた場合の電力伝送回転体の断面図と回路図である。
図９に示す電力伝送回転体は、送電側が内側に存在し、受電側が外側に存在する。
Ｔｙｐｅ−Ａの電力伝送回転体は、送電シャフトが回転して、受電シャフトが軸受のように機能する。Ｔｙｐｅ−Ｂの電力伝送回転体は、逆に送電シャフトの周りに受電シャフトが回転する形態である。
【００２４】
送電シャフトが金属で導電性を有している場合には、送電側絶縁層を介して２枚の半円筒の送電電極が有り、高周波電源に接続されている。送電シャフトが絶縁性の場合には、送電シャフトと送電側絶縁層は一体化しても良い。受電シャフトが金属で導電性を有している場合には、受電側絶縁層を挟んで、分割された円筒状の電極が夫々絶縁されて内面に貼り付けられている。受電シャフトが絶縁性である場合には、受電側絶縁層と一体化しても良い。各受電電極には、方向の異なるダイオード対が付けられており、ダイオードの他端は極性別に配線で結ばれている。これにより、送電電極が正の場合又は負の場合でも自動的に極性に応じて電流が流せる。その配線には、平滑コンデンサと負荷が繋がれている。負荷は単純に抵抗で示しているが、ＤＣ／ＤＣ変換器、電池等が接続され、さらにＣＰＵやセンサー、アクチュエータ、トランシーバ、発熱体、発光体等が接続されているものとする。
【００２５】
図１０は、Ｔｙｐｅ−Ｃ又はＴｙｐｅ−Ｄ型でダイオードを用いた場合の電力伝送回転体の断面図と回路図を示す。図９の電力伝送回転体とは逆で、受電側が内側に存在し、送電側が外側に存在する。
【００２６】
図１１には、Ｔｙｐｅ−Ｃ又はＴｙｐｅ−Ｄ型でダイオードの代わりに切替スイッチを用い、スイッチの切替方式として磁気センサーを用いた場合の電力伝送回転体の断面図と回路図を示す。この場合には、切替スイッチドライバと磁気センサーを駆動するためのＤＣ電源からの線が追加されている。図中では１本線で示しているが、最低２本の線が含まれているものとする。
【００２７】
切替スイッチは、磁気センサーが磁気を感知すると、スイッチドライバを動作させる。磁気の変化を感じる度に、トグルスイッチ的に切り替え
るものとする。又は、Ｎ極を検知した時には一定方向に切り替え、Ｓ極を検知した時には反対側に切り替えるものとしても良い。この場合には、送電シャフト利取付けられた磁石の極性が上下で逆になる。
【００２８】
磁気センサーは、非磁性の受電電極（例えば、ＳＵＳ３０４やアルミニウム）の裏や近傍にあって送電側に取付けられた磁石の磁気を感じられるようにしている。
【００２９】
図１１で、受電側が送電側の周りで回転しているＴｙｐｅ−Ｄの電力伝送回転体の場合には、受電体が送電体の周りで回転して磁気センサーが磁石の上を通過する度に、切替スイッチが入れ替わり、送電電極の極性に応じて共振回路側に電力が伝送される。
【００３０】
図１２には、Ｔｙｐｅ−Ｃ又はＴｙｐｅ−Ｄ型でダイオードの代わりに切替スイッチを用い、スイッチの切替方式として光センサーを用いた場合の電力伝送回転体の断面図と回路図を示す。
【００３１】
この場合には、磁石の代わりにLED等の光源が送電側に配置され、光を受ける度に切替スイッチが切り替わる点が異なる。さらに、受電側電極は、メッシュ材等の光が透過する導電材を使用する点が異なる。ただし、受電電極の隙間に光源が置かれた場合には、透光性を求める必要は無い。他の動作は、図１１の電力伝送回転体と同じである。
【００３２】
図１１及び図１２で磁石及び光による方法を示したが、これに限定されることなく、音波、温度(低速回転時には利用可能)、振動等を用いても良い。
【００３３】
図１３には、Ｔｙｐｅ−Ｃ又はＴｙｐｅ−Ｄ型でダイオードの代わりに切替スイッチを用い、スイッチの切替方式として外部から同期信号が得られる場合の電力伝送回転体の断面図と回路図を示す。
【００３４】
この場合には、センサーは必要なく、図には記していないが、送電部又は受電部が回転する場合に、同期信号が得られ、それに基づいてスイッチ切替が出来る場合を記している。
【００３５】
同期信号は、回転側に光チョッパが付けられていてそれが光を遮断する毎に信号として取り出される方式、回転体にマークが付けられ画像認識してマークの位置に応じて同期信号が出される方式、回転体に磁石が付けられ磁気センサーが感知する度に同期信号が出力される方式等、いろいろな方法が選択できる。
【００３６】
（２）円盤型
図１４には、Ｔｙｐｅ−Ｘ又はＴｙｐｅ−Ｙ型でダイオードを用いた場合の電力伝送回転体の実態的分解図と回路図を示す。使用する場合には、軸心を合わせて送電電極と受電電極を近接させ、接合容量を発生させて使用する。
【００３７】
送電電極は、円弧状の二つの電極からなり高周波電源が接続されている。受電電極は細かく分割された複数個の円弧状電極から構成され、夫々は離れている。各受電電極には、方向の異なるダイオード対が接続され、各ダイオードの他端は極性別に配線されている。さらに、各配線には平滑回路及び負荷が接続されている。ダイオード及び配線は図中では外側に記載されているが、実際の使用に当たっては、受電電極の上に回路が構成されても良い。説明の都合で外側に記載している。
【００３８】
この方法では、送電電極の極性に応じて受電電極のダイオードが電流の流れを作り、負荷に電力を伝送する。
【００３９】
図１５には、Ｔｙｐｅ−Ｘ又はＴｙｐｅ−Ｙ型で切替スイッチをセンサー情報を用いて切り替える場合の電力伝送回転体の実態的分解図と回路図を示す。
【００４０】
送電側には、アクチュエータとして、磁石やＬＥＤ光源が置かれ、各受電電極には、切替スイッチ、スイッチドライバ、センサーが接続されている。回転角度に応じてセンサーがアクチュエータからの場を検知して切替スイッチをトグル的に切り替える。これにより、送電電極の極性に対応して受電電極の配線が切り替わって電力を共振回路及び負荷側に送電する。
【００４１】
図１６には、Ｔｙｐｅ−Ｘ又はＴｙｐｅ−Ｙ型でダイオードの代わりに切替スイッチを用い、スイッチの切替方式として外部から同期信号が得られる場合の電力伝送回転体の実態的分解図と回路図を示す。
【００４２】
スイッチ方式の場合には、高周波出力が出力されるので、共振回路を用いることができ、ダイオード方式よりも伝送効率が少し上げられる。
【００４３】
図１７には、円盤タイプの場合に送電電極と受電電極間のギャップをどのように保持するかについて記している。接触させただけの場合には、トライボロジーを考慮しなければならない。この場合には、送電電極及び受電電極に面精度が出ていると共に、軽量な極薄金属を用い、表面にＤＬＣをコーティングしている。
【００４４】
低速回転時には、ＤＬＣ膜同士がソフトに接触しているか、高速回転になると空気が間に入り込んでギャップ間隔を開ける。これにより、接触が無くなるため、ＤＬＣ膜を長時間使用することが可能になる。
【００４５】
この様な場合には、接合容量が変化するが、直列共振でなく並列共振回路を用いているため、共振がずれてインダクタがチョークコイルのように働いてしまうことはない。
【００４６】
ただし、図１８に示すように、空気膜厚が大きくなってキャパシタンスが最低になる辺りを狙って直列共振用インダクタンスを組み合わせることも有り得る（図１４〜１６に対して）。
【００４７】
（３）多重リング構造
図１９は、多重リング構造を示す。絶縁性電極基板に、第一電極及び第二電極を付けたものを二枚用意する。一方を回転側、他方を固定体側とし、電極部を対向させて近接させる。
【００４８】
電極部にＤＬＣ等の摺動性の有る絶縁層をコーティングしてソフトに接触させるか、薄いワッシャを挟んだりして極微小間隔を開けて設置する。
【００４９】
空気を送ったり、磁気的方法で電極板間に反発力を得ても良い。油や水を間に介在させても良い。
【００５０】
図１９では、機械本体（固定体）から機械シャフト（回転体）に電力を送る方法を示している。
【００５１】
図２０は、平板多重リング構造の回路図を示している。主として用いる接合容量は、電極Ａと電極Ｃ間及び電極Ｂと電極Ｄ間の接合容量である。
【００５２】
しかしながら、平板多重リングの構造から寄生容量Ｃｘ及びＣｙが付随的に発生して伝送効率を低下させる。この問題に対しては、並列共振回路を用い、共振コンデンサＣ１及びＣ２から寄生容量Ｃｘ及びＣｙを夫々差し引くことで解決できる。
【００５３】
（４）多重円筒構造
図２１には、多重円筒構造を示す。これは、固定電極（内輪）と回転電極（外輪）間の接合容量を利用して電力送電を行うものである。固定電極が外輪で、回転電極が内輪の場合もあり得る。
【００５４】
図２２には、多重円筒構造を用いた時の回路図を示す。図２０の場合と同様に、筒間には、寄生容量Ｃｘ及びＣｙが発生するため、並列共振回路を用いた時には、その共振容量Ｃ１及びＣ２から夫々Ｃｘ及びＣｙを差し引いて共振させる。
【００５５】
（５）流体的巻きつけ現象を用いた巻きつけ電極と回転電極
図２３は、流体中において回転電極が回転していて、その脇に巻きつけ電極が有る。巻きつけ電極としては、極薄金属膜やＦＰＣ電極等を用いる。ＦＰＣ内に、前述のダイオード構造やスイッチ等を組込んでも良い。これらが十分に巻き付き方向の柔軟性があるときには、単に電極を高速回転するだけで巻き付きが起きるが、電極に弾性力がある時には、巻き付きが起きない。
【００５６】
原理は、回転電極が回転することにより、流体の粘性によって巻き付き電極と回転電極間に流体膜が残りかつ回転電極の回転する方向に流れる。これにより、その外部の静止した流体からの押付圧力が発生して巻き付くものである。流体が残るため、巻付電極と回転電極間にはわずかな空間が残り、トライボロジーの問題から解放される。
【００５７】
このため、その力をさらに大きくする方法として、巻き付き部の流体を吸引して流体量を減少させる方法（ａ）と軸自体に流体吸引効果を持たせるもの（ｂ）がある。ただし、これらの場合には、吸引量を大きくすると、巻きつけ電極と回転電極の摩擦が発生し、電極の寿命を縮める可能性がある。このため、吸引量には注意する必要がある。
【００５８】
これに対し、図２４は、巻き付き力を大きくするために、巻き付き電極の外側に流体を導入すると共に、その速度を落とすために流体の流れに対する抵抗体を配設する方法を示している。流体の抵抗体の一例として、ポーラス材料を記している。この場合には、巻付電極と回転電極間の流体を除去していないため、接触摩擦は軽減できる。
【００５９】
図２５は、巻付電極の外部からの流体流入の代わりに、発泡ゴム等の弾性体で巻付電極を回転電極に押し付け、回転電極と流体との粘着性による巻き込みのみを利用したものである。流体又は温度を選択することにより、巻き込まれる厚さ等が決められる。
【００６０】
特に、流体として水を用いた場合には、水の比誘電率が約８０であるため、大きな接合容量が形成できる。さらに、流体を密閉容器の中で循環させることにより、外部からの埃の侵入盗を防ぐことが出来る。流体は、回転電極の隙間から漏れ出るため、逐次補充したり、漏れ出た流体をフィルター等できれいにしてから、循環させることもできる。なお、図９〜図１６及び図１９に対して、エアベアリング又はオイレスベアリングを用いて電極間を離隔することも有効な方法である。
【符号の説明】
【００６１】
Ｔｙｐｅ・・・電力伝送回転体のタイプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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