(57)【要約】  本発明は、回転子（４２）および固定子（４０）間の電気接触を行うスリップ・リング（３６）の改善を提供する。一側面において、ブラシ・チューブ（３９）は、その中に挿入された複数の個別ファイバの上部余白端部の周囲にクリンプされる。もう１つの側面において、コリメータ・チューブ（４１）は、ブラシ・チューブの端を越えて下向きに延び、回転子は、回転する時に束内のファイバの横方向の動きを制限する。さらにもう１つの構成では、スリップ・リング（５５，５６）は、電流搬送導体にもたれて、ファイバの下端を回転子に向けて移動させる力を調節可能に変えられる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
ファイバ束であって、その個別のファイバの直径は、およそ３ミルよりも小さく、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・チューブの上部余白は、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その中に保持し、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、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ファイバ束と、
ブラシ・チューブの一部を取り囲み、およびこれを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、回転子が回転する時に前記束内のファイバ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２】
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３】
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４】
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５】
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６】
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７】
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８】
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９】
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１０】
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１１】
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１２】
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１３】
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。
【請求項１４】
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１５】
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１６】
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、
前記固定子に搭載された電流搬送導体と、
前記導体に搭載されたブラシ・チューブと、
ファイバ束であって、その個別のファイバの直径は、およそ３ミルよりも小さく、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・チューブの上部余白は、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その中に保持し、前記束内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し、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ファイバ束と、
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と、
を含むスリップ・リング。
【請求項１７】
請求項１６記載のスリップ・リングであって、前記スプリングにより前記導体に加えられる力は、調節可能であるスリップ・リング。
【請求項１８】
請求項１７記載のスリップ・リングであって、前記スプリングにより前記導体に加えられる力は、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１９】
請求項１６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２０】
請求項１６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２１】
請求項２０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２２】
請求項２０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２３】
請求項２０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、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２４】
請求項２１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２５】
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、
前記固定子に搭載された電流搬送導体と、
前記導体に搭載されたブラシ・チューブと、
ファイバ束であって、その個別のファイバの直径は、およそ３ミルよりも小さく、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・チューブの上部余白は、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その中に保持し、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、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ファイバ束と、
を含むスリップ・リング。
【請求項２６】
請求項２５記載のスリップ・リングであって、前記導体は、ブラシ・チューブの上部余白の通過を調整する開口が設けられているスリップ・リング。
【請求項２７】
請求項２５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されるスリップ・リング。
【請求項２８】
請求項２５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２９】
請求項２８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３０】
請求項２９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３１】
請求項２９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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（技術分野）
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。
【背景技術】
【０００２】
（背景技術）
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。
【０００３】
電気的および機械的接触物理学の最も効率的な管理により、最も必要な要求条件がみたされる。たとえば、ＣＡＴＳＣＡＮガントリのＸ線管を患者の身体の周囲を回転できるようにするオフ・アクシス・スリップ・リングの応用では、電気接点は、およそ１００から２００アンペア（数百分の１アンペアのサージ付）を通し、１２．７メートル（５００インチ）／秒程度の表面速度で動作し、１億回転続き、ガントリで最小体積を占有するように設計しなければならない。直径およそ１．８３メートル（６フィート）の装置に対する１億回転の要求条件を満たすには、ブラシ力を低くして摩擦加熱を最小限に抑え、ブラシおよびリング間の多数の接触点が所要電流密度を達成するよう維持するようにしなければならない。
【０００４】
回転子および固定子間の４種の電気接触は、（１）カンチレバ・スプリングの複合固体材料ブラシ、（２）回転子と接線方向に係合するモノ・フィラメント・メタル合金ブラシ、（３）束が回転子と接線方向に係合する複数の個別のファイバを有するファイバ・ブラシ、（４）ブラシおよび回転子間のチップ・オブ・ファイバ接点を含んでいる。各接触タイプに対する接触力、表面速度および潤滑タイプが表Ｉに要約されている。表Ｉは、ブラシ力が１グラムを超える場合の接触摩擦加熱を低減するのに必要な潤滑タイプも示している。
【表１】
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＊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。
【０００５】
電気接触の摩擦学的性質および応用の要求条件を満たす潤滑剤の正しい選択は、極端に重要である。たとえば、接触が宇宙応用で使用される場合、潤滑剤は、地上ベース応用の全要求条件を満たし、かつ、蒸気圧が低くなければならない。接触が長寿命要求条件を有する場合、磨耗屑その他の汚染物質が接触圏内に累積して寿命および信号伝達の問題を生じることがある。しかしながら、電気接触部材がおよそ１グラム以下の力で一緒にできれば、潤滑剤および関連する複雑化は、解消される。
【０００６】
数年間、リングに対して接線方位のファイバ・ブラシは、潤滑剤を使わずに高い表面速度を満たすようにうまく使用されてきている。
【０００７】
直径１．２２から１．８３メートル（４から６フィート）の範囲内でスリップ・リングが製作される時、リングをサポートする誘電材料を鋳造するのに使用される装置に関連するコスト、支持構造を加工するのに必要な装置のコストおよびリング上に貴金属を電気メッキするのに使用される装置のコストだけでなく、リング材料のコストが連続リング方法を使用すると劇的に上昇する。大径リングは、通常、適切なサイズのプレート・ストックまたはチュービングから加工される。もう１つのオプションは、所要断面のメタル・ストリップを形成し、それを環またはリングに曲げ、対向端を一緒に溶接することである。この場合、リングＩ．Ｄ．およびＯ．Ｄ．に対して保持しなければならない寸法公差により連続リングは、手が出ないほど高価なものとなる。さらに、１．８３メートル（６フィート）径リングに金属を電着させるのに必要な浴槽は、同じ径のセグメント化されたスリップ・リングを作るのに必要な１２０°弧長に対して必要なものよりも５から６倍高価である。
【０００８】
図１２から図１４は、大径スリップ・リングを作るのに使用できる概念を示す。図１２は、リングを形成するのに使用される３つの１２０°セグメントを有する連続リングを示す。図１３および図１４は、より少ないリング材料と、より多くのブラシを使用して回転子の全角位置において回転子および固定子間に連続性を維持するオプションを示す。これらのセグメントに対する支持構造は、代表的に米国特許第６，６６４，６９７Ｂ２号明細書に示され、かつ、説明されており、その全体の開示が本開示の一部としてここに組み入れられている。
【０００９】
その全体の開示が本開示の一部として、ここに組み入れられている米国特許第５，０５４，１８９号明細書は、外周に形成された多数の電気リングを有する電気スリップ・リング・アセンブリの環状誘電ベース部の製作方法を教示している。リングは、適切な断面形状および構成の導電性金属ストリップから形成される。各リングがベース周辺の周囲に巻き付けられると、対向端は、互いに突き合うようにされる。しかしながら、ベースＯ．Ｄ．の寸法変動および連続リングの形成に使用されるストリップの長さ変動により、対向リング端は、適切に突き合わないことがある。実際上、リング長は、対向するリング端間に常に間隙が存在するように制御される。この間隙は、およそ０．５１から１．０２ミリメートル（０．０２から０．０４インチ）で変動することがある。このリング構造で使用されるブラシ技術は、接線ファイバ・ブラシであり、それは機械的および／または電気的干渉無しに、その間隙上を容易に移動することができる（たとえば、図４参照）。１０年の経験から、スリップ・リングが回転すると、ブラシおよびリング磨耗屑その他の粒子汚染物質が間隙内に累積することが判っている。ブラシが間隙上を移動し続けると、細分割された粒子がリング表面上に引きずられて、電気絶縁膜を生成する。したがって、電気信号送信に問題が生じる。これらの問題が生じるためリングの数百万回転が生じることがある。
【００１０】
ここに開示される改善されたスリップ・リング設計および製作方法の意図は、リング端間の間隙幅を低減することである。これは、さまざまな影響を受けた間隙の幅が最小限に抑えられるように少なくとも１つのセグメントの長さを調節するプロセスにより遂行される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
より長い寿命、より高い電流密度およびより高い回転子表面速度を現在のスリップ・リング技術によるよりも低コストで達成できる改善されたスリップ・リングを提供することが一般的に望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
（発明の開示）
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。
【００１３】
一側面において、本発明は、固定子４８および回転子４７間の電気接触を行うようにされたスリップ・リング４３の第１の改善を提供する。この改善は、全体的に固定子に搭載された電流搬送導体４８、導体に搭載されたブラシ・チューブ４５、ファイバ束４４を含み、束の個別のファイバは、直径がおよそ３ミルよりも少なく、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・チューブの上部余白は、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その中に保持するようにされ、束内のファイバの下端は、ブラシ・チューブを超えて延び回転子と係合するようにされ、ファイバは、およそ８から１０ミリメートルの平均自由長を有し、コリメータ・チューブ４６がブラシ・チューブの一部を取り囲み、それを超えて延びて、コリメータ・チューブの下端は、回転子が回転する時に束内のファイバの横方向の移動を制限するようにされている。
【００１４】
コリメータ・チューブは、ブラシ・チューブに調節可能および／または同心的に搭載することができる。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ことができる。導体は固定子にカンチ・レバとして搭載することができる。ブラシ・チューブは、導体にハンダ付けまたは溶接することができる（４９で示すように）。
【００１５】
回転子は、少なくとも１つの導電性セグメントを有することができ、ファイバの下端は、およそ０．１から０．２グラム程度の力で回転子セグメントに向かって動くように付勢することができる。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ことができる。１つの形式では、隣接するセグメントは、近接していないが互いに電気的に接触している。もう１つの形式では、隣接するセグメントは、近接しており、その間のジョイントに近接配置される部分およびファイバ束に対向する面は、実質的に同一平面をなす。特定の一形式では、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°の弧距離を占める。スリップ・リングは、さらに、導体にもたれてファイバの下端を付勢して回転子に向けて移動するようにされたスプリング（５５，５６）を含むことができる。スプリングにより導体上に加えられる力は、ねじ切り接続等により調節することができる。
【００１６】
もう１つの側面において（たとえば、図１０に示すように）、本発明は、固定子５４および回転子５８間の電気接触を行うようにされたスリップ・リング５１における第２の改善を提供する。この改善は、一般的に固定子に搭載された電流搬送導体５４、導体に搭載されたブラシ・チューブ５３、ファイバ束５２を含み、束の個別のファイバは、直径がおよそ３ミルよりも少なく、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・チューブの上部余白は、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その中に保持し、束内のファイバの下端は、ブラシ・チューブを超えて延び回転子と係合するようにされ、ファイバは、およそ８から１０ミリメートルの平均自由長を有し、スプリング５５，５６は、導体にもたれてファイバの下端を付勢して回転子に向けて移動するようにされている。
【００１７】
スプリングにより導体に加えられる力は、ねじ切り接続等により調節することができる。
【００１８】
回転子は、少なくとも１つの導電性セグメントを有することができ、ファイバの下端は、およそ０．１から０．２グラム程度の力で回転子セグメントに向かって動くように付勢することができる。回転子は、その周囲で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ことができる。１つの形式では、隣接するセグメントは、近接していないが、互いに電気的に接触している。もう１つの形式では、隣接するセグメントは、近接しており、その間のジョイントに近接配置される部分およびファイバ束に向かう面は、実質的に同一平面をなす。特定の一形式では、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°の弧距離を占める。
【００１９】
さらにもう１つの側面において、本発明は、スリップ・リング４３における第３の改善を提供する。この改善は、全体的に固定子上に搭載された電流搬送導体４８、導体に搭載されたブラシ・チューブ４５、ファイバ束４４を含み、束の個別のファイバは、直径がおよそ３ミルよりも少なく、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・チューブの上部余白は、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その中に保持するようにされ、束内のファイバの下端は、ブラシ・チューブを超えて延び回転子と係合するようにされ、ファイバは、およそ８から１０ミリメートルの平均自由長を有する。
【００２０】
導体は、ブラシ・チューブの上部余白の通過を調整する開口を設けることができる。ブラシ・チューブは、導体にハンダ付けまたは溶接することができる。
【００２１】
回転子は、少なくとも１つの導電性セグメントを有することができ、ファイバの下端は、およそ０．１から０．２グラム程度の力で回転子セグメントに向かって動くように付勢することができる。一形式では、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このようなセグメントを有する。もう１つの形式では、隣接するセグメントは、近接していないが、互いに電気的に接触している。特定の一形式では、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°の弧距離を占める。
【００２２】
したがって、本発明の一般的な目的は、高速スリップ・リングにおいて改善を行うことである。
【００２３】
もう１つの目的は、高電流密度、長寿命、高速スリップ・リングにおける第１の改善を行うことであり、この改善は、ブラシ・チューブの一部にオーバラップし、そこから下向きに延びて、回転子が回転する時にブラシ束の横方向の移動を制限するコリメータ・チューブを含んでいる。
【００２４】
もう１つの目的は、高速スリップ・リングにおける第２の改善を行うことであり、スプリングが導体にもたれてブラシ・ファイバの下端を付勢して回転子に向けて移動するようにされている。
【００２５】
さらにもう１つの目的は、スリップ・リングにおける第３の改善を行うことであり、ファイバ束の上部余白端は、ブラシ・チューブに受け入れられ、ブラシ・チューブは、クリンプまたはスェージされてファイバ束およびブラシ・チューブを一緒に保持するようにされる。
【００２６】
これらおよびその他の目的および利点は、前記および後記の明細書、図面および添付の特許請求の範囲から自明である。
【実施例】
【００２７】
（好ましい実施例の説明）
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。
【００２８】
次に、図面について、スリップ・リングの一連の展開が図１から図６に比較例示される。
【００２９】
図１は、黒鉛または金属／黒鉛複合固体部材２１がカンチレバ電流搬送導体２２の先端に搭載される既知の従来技術のスリップ・リングを略示している。複合物の下端は、回転子２３の外面と係合するようにされている。この形式では、複合物内の黒鉛は、それ自体の潤滑剤として作用する。より高い電流搬送能力とするために、黒鉛は、銅または銀と合金される。回転子は、典型的にはコイン銀、電着銀、場合によっては、黄銅である。この構成は、幾分、ミルキング・スツールに似た３つの主要な接触点を有する。典型的な最大電流密度は、およそ１５．５から３１．０アンペア／ｃｍ２（１００から２００アンペア／平方インチ）である。
【００３０】
図１に示す従来技術の複合物構成に付随する問題点を解決するために、図２および図３に示すようなモノ・フィラメント・メタル合金ブラシ２４が開発された。この構成では、通常は、金または白金であるモノ・フィラメント・メタル合金２５は、４から６グラム程度の力で回転子２６の外面に接線方向にもたれるようにされた。しかしながら、従来技術で電流搬送能力を高めようとすると、接触抵抗が問題となった。
【００３１】
図２に示すモノ・フィラメント・メタル合金ブラシに付随する問題点を解決するために、次に、従来技術により図４に示すようなファイバ・ブラシ２８が開発された。ここでは、複数の個別のモノ・フィラメント・メタル合金ファイバ２９が中空チューブから出されて回転子３０と接線方向に係合する。
【００３２】
その後、従来技術により図６の３１で全体的に示すファイバ・オン・チップ構成が開発された。この構成では、複数の個別のファイバ（個別に３２で示す）は、それらの上端が電流搬送導体３４の先端に搭載された円筒ブラシ・チューブ３３に受け入れられる。これらのファイバの余白下端は、回転子３５と係合する。
【００３３】
本発明は、図６に示す構成を改善する。図７および図８について、全体的に３６で示す改善されたスリップ・リングは、複数のファイバ３８を有し、それらの上部余白端部は、ブラシ・チューブ３９に受け入れられる。ブラシ・チューブは、やはり電流搬送導体４０の先端に搭載される。コリメータ・チューブ４１がブラシ・チューブの一部にオーバラップし、それを超えて下向きに延びている。このコリメータ・チューブの機能は、回転子が回転する時に束内の個別のファイバの横方向の動きを制限することである。図７において、回転子４２は、時計回りに回転するように示されている。図８において、回転子は、反時計回りに回転するように示されており、ブラシ・スィープ方向は、図７に示すものとは反対とされている。
【００３４】
図９は、さらにもう１つの改善されたスリップ・リングを４３で全体的に示している。この形式では、個別に４４で示す複数の個別ファイバは、それらの上部余白端部がブラシ・チューブ４５に受け入れられる。その後、ブラシ・チューブの上部余白がスェージまたはクリンプされて、その中の個別ファイバの上部余白を圧縮するようにされる。コリメータ・チューブ４６は、ブラシ・チューブの下部余白から垂れ下がるように示されている。この形式では、電流搬送導体４８は、クリンプされたブラシ・チューブおよびファイバのサブ・コンビネーションの上部余白端部の通過を受け入れる開口を有して示されている。ブラシ・チューブは、全体的に４９で示す、環状ハンダまたは溶接ビードにより電流搬送導体に接続されている。
【００３５】
図１０は、全体的に５１で、さらにもう１つの高電流密度、長寿命、高速スリップ・リングを示している。この形式では、複数の個別ファイバ５２は、それらの上部余白端部がカンチレバ電流搬送導体５４の先端に搭載され、そこから垂れ下がる円筒ブラシ・チューブ５３に受け入れられる。補助スプリング５５がカンチ・レバサポートから生じる。ねじ付部材５６が補助スプリング５５を介して開口と噛合係合する。この部材の下端は、電流搬送導体５４にもたれかかっている。したがって、ねじ付部材５６は、適切な方向に回転して電流搬送導体の補助スプリングにより加えられる力を変え、個別ファイバの先端が付勢されて回転子５８に向けて移動される力を変えることができる。
【００３６】
図１１は、スタッド６１により回転子に搭載されるようにされる２つのセグメントを個別に６０で示している。この特定の形式では、２つの隣接する電流搬送セグメントは、互いに突き合う端面を有する。端面は、セグメントの対向端が接近するにつれ幾分、直径が減少するが、２つの突合せ面は、互いに実質的に同一平面をなす（すなわち、回転子の中心から等半径である）ことに注目される。言い換えると、それらは対向面付近で実質的に同じ半径で配置され、いずれの回転方向でも半径方向高さにステップ変化が無いようにされる。２つのセグメントは、半径方向内向きコネクタ６３により電気接触を維持される。
【００３７】
図１２は、回転子に搭載された３つのセグメントを有する改良型大径スリップ・リングの略図である。この形式では、セグメントはおよそ１２０°の弧距離を占め、対向端は互いに突き合っている。回転子は、全体的に６５で示され、個別セグメントは、６６で個別に示されている。ブラシ６８は、回転子に搭載されセグメントの外面と係合する。複数のセグメントを一緒に組み立てて大径回転子を製作できる点において、これは、改善を表す。これにより大径回転子自体を取り扱うことが回避される。さまざまな個別セグメントを製作し、その後一緒に組み立てて大径回転子を形成することができる。
【００３８】
図１３は、もう１つの構成の略図であり、全体的に７０で示されている。この形式では、回転子７１は、個別に７２で示す３つのセグメントを有するように示されている。しかしながら、図１２に示す構成と違って、この形式では、セグメントは、互いに物理的に中断されているが、ブラシ・ワイヤ７３により電気的に接触している。この形式では、２つのブラシは、セグメントの表面と通じるようにされている。ブラシは、少なくとも１つが回転子の各角位置においてセグメントとするようにされている。
【００３９】
さらにもう１つの構成が図１４において全体的に７５で示されている。この形式では、回転子７６は、単一の弧状セグメント７８を有する。個別に７９で示す複数のブラシが固定子に搭載され、回転子の周囲に円周方向に間隔がとられて少なくとも１つのブラシは、回転子の任意の角位置において電流搬送セグメント７８の外面と物理的に接触するようにされている。
【００４０】
したがって、本発明は、固定子および回転子間の電気接触を行うようにされるスリップ・リング内のさまざまな改善を広範囲に提供する。典型的に、このようなスリップ・リングは、固定子に搭載された電流搬送導体を有する。ブラシ・チューブが導体に搭載される。ファイバ束は、およそ３ミルよりも小さい個別のファイバを有する。これらの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る。ブラシチューブの上部余白は、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その中に保持する。束内のファイバの下端は、ブラシ・チューブを越えて下向きに伸び回転子と係合するようにされる。これらのファイバは、およそ８から１０ミリメートルの自由長を有する。
【００４１】
一形式では、改善は、ブラシ・チューブの一部を取り囲み、それを超えて延びるコリメータ・チューブを含んでいる。コリメータ・チューブの下端は、回転子が回転する時にファイバの横方向の動きを制限するようにされている。
【００４２】
もう１つの側面において、本発明は、このようなスリップ・リングにおける改善を行う。この形式では、改善は、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ようにされたスプリングを含んでいる。
【００４３】
さらにもう１つの側面において、本発明は、ファイバ束を作って移動させる改善された方法を提供するものである。この構成では、個別ファイバは、ブラシ・チューブ内に受け入れられる。次に、ブラシ・チューブは、ファイバの周囲にクリンプまたはスェージされて昔のヒゲ剃りブラシに幾分似たサブ・アセンブリを形成する。
【００４４】
（修正）
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。
【００４５】
図１２−図１４で述べたように、さまざまな弧状セグメントを使用して非常に大きな回転子を作ることができる。これらのセグメントは、連続的とすることができ、あるいは電気的に接続されながら物理的に中断することができる。ここでも、このような回転子および回転子セグメントのサイズおよび形状は、所望により変更または修正することができる。
【００４６】
したがって、さまざまな改善のいくつかの形式を示して説明し、それらのいくつかの修正を検討してきたが、当業者ならば特許請求の範囲に明記され区別される本発明の精神から逸脱することなく、さまざまな追加変更および修正を行えることが容易に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】カンチレバ・スプリングに搭載された固体複合ブラシ材料を有する従来技術のスリップ・リングの略図である。
【図２】モノ・フィラメント・メタル合金ブラシが回転子の一部と接線方向で係合するようにされた従来技術のスリップ・リングの略図である。
【図３】図２に示すモノ・フィラメント・ブラシの係合された右端図である。
【図４】ファイバ・ブラシが回転子の一部と接線方向で係合するようにされた従来技術のスリップ・リングの略図である。
【図５】図４に示すブラシの係合された右端図である。
【図６】ファイバ・オン・チップ・ブラシが回転子と垂直に係合するようにされたさらにもう１つの従来技術のスリップ・リングの略図である。
【図７】第１の形式の発明の改善を内蔵する改善された高速スリップ・リングの略図であり、ブラシ・チューブを超えて下向きに延びるコリメータ・チューブを示しており、回転子は、時計回りに回転するものとして示されている。
【図８】回転子は、反時計回りに回転する図７と全体的に同様な略図である。
【図９】コリメータ・チューブを有する改善された高速スリップ・リングの略図であり、ファイバの上部余白端部は、ブラシ・チューブ内に配置され、ブラシ・チューブは、クリンプまたはスェージされ、その中にファイバを保持するようにされ、ブラシ・チューブは、ハンダ付けされ、それを電流搬送導体に保持するように示されている。
【図１０】補助スプリングが電流搬送導体にもたれて、個別ブラシ・ファイバの下部余白端を付勢し回転子へ向けて移動させる改善された高速スリップ・リングのさらにもう１つの略図である。
【図１１】回転子上に搭載されるようにされた２つの導電性セグメントの略図であり、端部は、互いに突き合い、対向する余白端部は、実質的に同一平面をなす。
【図１２】互いに突きあうように配置された３つの電流搬送セグメントを有する改善された大径スリップ・リングの略図であり、単一スリップ・リングが回転子の外面と係合する。
【図１３】セグメントは、互いに物理的に分離されているが電気的に接続されている３つの電流搬送セグメントを有する代替スリップ・リング形式の略図である。
【図１４】単一電流搬送セグメントを有する改善されたスリップ・リングのさらにもう１つの形式の略図であり、周囲に複数のブラシがあり、少なくとも１つのブラシは、回転子の全動作角位置において、これらの電流搬送セグメントと常に通じている。
【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】
2008503855.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2008503855.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年1月12日(2007.1.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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２】
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３】
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４】
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５】
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６】
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７】
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８】
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９】
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１０】
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１１】
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１２】
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１３】
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。
【請求項１４】
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１５】
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１６】
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１７】
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。
【国際調査報告】
2008503855.tif 000017