(57)【要約】【課題】従来よりも装置の冷却効率を向上させることが可能なスリップリング装置を提供する。【解決手段】回転軸１に設けられたスリップリング１１と、スリップリング１１の表面に押し付けられるブラシ１２とを備えたスリップリング装置１０Ａにおいて、回転軸１にスリップリング１１が軸線Ａｘ方向に並べて複数設けられるとともに、それら複数のスリップリング１１は互いに接触しないように軸線Ａｘ方向に離して配置され、隣り合うスリップリング１１の間には、絶縁リング１３が回転軸１と同軸に設けられ、絶縁リング１３は、軸線Ａｘ方向と直交する方向から見た場合に断面形状が軸線Ａｘ方向に関して非対称に形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性のリング部材と、前記リング部材の表面に押し付けられる導電性のブラシ部材と、を備え、前記リング部材及び前記ブラシ部材のうちの一方の部材が軸線回りに回転する回転体に設けられるとともに他方の部材が回転不能に固定された固定部に設けられ、前記リング部材と前記ブラシ部材との間で電気のやり取りを行うスリップリング装置において、
前記回転体に前記一方の部材が前記軸線方向に並べて複数設けられるとともに、それら複数の一方の部材は互いに接触しないように前記軸線方向に離して配置され、
隣り合う前記一方の部材の間には、リング状の絶縁部材が前記回転体と同軸に設けられ、
前記絶縁部材は、前記軸線方向と直交する方向から見た場合に断面形状が前記軸線方向に関して非対称に形成されているスリップリング装置。
【請求項２】
前記絶縁部材は、外径が前記一方の部材の径方向の大きさよりも大きい請求項１に記載のスリップリング装置。
【請求項３】
前記回転体には、前記一方の部材が３個以上設けられるとともに前記一方の部材間に前記絶縁部材がそれぞれ設けられ、
各絶縁部材は、隣り合う２つの絶縁部材のうちの一方の絶縁部材の前記軸線方向の一方の面が前記軸線方向の一方の側を向き、他方の絶縁部材の前記一方の面が前記軸線方向の他方の側を向くように設けられている請求項１又は２に記載のスリップリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性のリング部材と、そのリング部材の表面に押し付けられる導電性のブラシ部材とを備え、リング部材及びブラシ部材のうちの一方が回転体に設けられるとともに他方が固定部に設けられるスリップリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スリップリング及びブラシのうちのいずれか一方が回転体に設けられるとともに他方が固定体に設けられ、ブラシをスリップリングに押し付けてこれらの間で電力又は電気信号等の電気のやり取りを行うスリップリング装置が知られている。このようなスリップリング装置として、周壁に複数の放熱用通風孔が設けられたカバー部材内にスリップリング及びブラシを収容した装置が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１６６９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の装置では、カバー部材内の温度が上昇すると内部の空気と熱量とが通風孔から外部に排出されるとともに他の通風孔から外部空気が流入する。このようにこの装置では、カバー部材内の温度の上昇を利用して空気の流れを生じさせ、これにより装置を冷却している。しかしながら、この装置ではカバー部材内の温度が上昇するまで空気の流れが生じないため、冷却効率が悪い。
【０００５】
そこで、本発明は、従来よりも装置の冷却効率を向上させることが可能なスリップリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のスリップリング装置は、導電性のリング部材と、前記リング部材の表面に押し付けられる導電性のブラシ部材と、を備え、前記リング部材及び前記ブラシ部材のうちの一方の部材が軸線回りに回転する回転体に設けられるとともに他方の部材が回転不能に固定された固定部に設けられ、前記リング部材と前記ブラシ部材との間で電気のやり取りを行うスリップリング装置において、前記回転体に前記一方の部材が前記軸線方向に並べて複数設けられるとともに、それら複数の一方の部材は互いに接触しないように前記軸線方向に離して配置され、隣り合う前記一方の部材の間には、リング状の絶縁部材が前記回転体と同軸に設けられ、前記絶縁部材は、前記軸線方向と直交する方向から見た場合に断面形状が前記軸線方向に関して非対称に形成されている（請求項１）。
【０００７】
本発明のスリップリング装置では、回転体の回転時に周囲の気体や液体がリング部材や絶縁部材からせん断を受けるので、回転体の回転方向に回転する渦が形成される。絶縁部材は断面形状が軸線方向に関して非対称に形成されている。そのため、回転体の回転時に絶縁部材の周囲において軸線方向の一方の側と他方の側との間で圧力差が生じ、これにより絶縁部材の周囲に軸線方向の流れが発生する。そして、この軸線方向の流れは他方の部材に衝突することにより径方向外側に向かう流れを形成する。そして、これらの流れにより低回転域から上述した渦の乱れを発生させることができるので、リング部材及びブラシ部材とそれらの周囲の気体や液体との熱伝達率を向上させることができる。これによりリング部材及びブラシ部材から気体や液体への熱の移動を促進させることができるので、装置の冷却効率を向上させることができる。
【０００８】
本発明のスリップリング装置の一形態において、前記絶縁部材は、外径が前記一方の部材の径方向の大きさよりも大きくてもよい（請求項２）。この場合、回転体の回転時に絶縁部材の周囲に生じる圧力差を大きくできる。そのため、絶縁部材の周囲に発生する軸線方向の流れを強くできる。これにより渦の乱れを大きくすることができるので、熱伝達率をさらに向上させることができる。従って、装置の冷却効率をさらに向上させることができる。
【０００９】
本発明のスリップリング装置の一形態において、前記回転体には、前記一方の部材が３個以上設けられるとともに前記一方の部材間に前記絶縁部材がそれぞれ設けられ、各絶縁部材は、隣り合う２つの絶縁部材のうちの一方の絶縁部材の前記軸線方向の一方の面が前記軸線方向の一方の側を向き、他方の絶縁部材の前記一方の面が前記軸線方向の他方の側を向くように設けられていてもよい（請求項３）。この形態によれば、軸線方向の一方の側から他方の側に向かう流れと、その逆の他方の側から一方の側に向かう流れとを発生させることができる。これにより渦の乱れをさらに大きくすることができるので、熱伝達率をさらに向上させることができる。従って、装置の冷却効率をさらに向上させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上に説明したように、本発明のスリップリング装置によれば、絶縁部材により軸線方向の流れを発生させることができるので、低回転域から回転体の周囲に発生する渦を乱すことができる。これによりリング部材及びブラシ部材とそれらの周囲の気体や液体との熱伝達率を向上させることができるので、装置の冷却効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一形態に係るスリップリング装置を概略的に示す図。
【図２】図１の破線で囲んだ部分を拡大して示す図。
【図３】絶縁リングの変形例を示す図。
【図４】本発明が適用される他のスリップリング装置を概略的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明の一形態に係るスリップリング装置を概略的に示している。スリップリング装置１０Ａは、リング部材としての複数（図１では３個）のスリップリング１１と、ブラシ部材としてのブラシ１２とを備えている。スリップリング１１は、金属などの導電性を有する材料で構成されている。スリップリング１１は、リング状に形成されている。スリップリング１１は、軸線Ａｘ回りに回転可能な回転体としての回転軸１に同軸に固定されている。そのため、スリップリング１１が本発明の一方の部材に相当する。この図に示すようにスリップリング１１は、互いに接触しないように軸線Ａｘ方向に離して配置されている。
【００１３】
ブラシ１２は、黒鉛（カーボン）を含みかつ導電性を有する材料をブロック状にしたものである。ブラシ１２は、１個のスリップリング１１に対して複数、例えば３個設けられている。なお、この図では１個のみを示す。ブラシ１２は固定部としての不図示のケースに回転不能かつ径方向に移動可能に支持されている。そのため、ブラシ１２が本発明の他方の部材に相当する。また、ブラシ１２は不図示のスプリングによりスリップリング１１に押し付けられるように径方向内側に付勢されている。なお、これらスリップリング１１及びブラシ１２は、周知のスリップリング装置と同じものであるため詳細な説明は省略する。
【００１４】
スリップリング装置１０Ａは、絶縁部材としての絶縁リング１３を備えている。絶縁リング１３は、樹脂等の絶縁性を有する材料で構成されている。絶縁リング１３はリング状に形成されている。この図に示すように絶縁リング１３は、外径がスリップリング１１の外径よりも大きくなるように形成されている。絶縁リング１３は、隣り合うスリップリング１１の間にそれぞれ配置されている。絶縁リング１３は、回転軸１と一体回転するように回転軸１に固定されている。
【００１５】
図２は、図１の破線で囲んだ部分Ｐ１を拡大して示している。この図に示すように絶縁リング１３の軸線Ａｘ方向の一方の面１３ａは、内周から外周まで径方向に真っ直ぐ延びるように形成されている。一方、絶縁リング１３の軸線Ａｘ方向の他方の面１３ｂは、内周から外周に向かうに従って一方の面１３ａ側に近付くように斜めに形成されている。このように絶縁リング１３は、軸線Ａｘ方向と直交する方向から見た場合に断面形状が軸線Ａｘ方向に関して非対称になるように形成されている。また、絶縁リング１３の形状は、隣り合うスリップリング１１間で十分な絶縁距離が確保できるように設定されている。これにより隣り合うスリップリング１１間で短絡が発生することを防止できる。図１に示すように各絶縁リング１３は、軸線Ａｘ方向の向きが交互に反対になるように設けられている。すなわち、隣り合う絶縁リング１３のうちの一方の絶縁リング１３は一方の面１３ａが軸線Ａｘ方向の一方の側（例えば図１の右側）を向くように設けられ、他方の絶縁リング１３は一方の面１３ａが軸線Ａｘ方向の他方の側（例えば図１の左側）を向くように設けられている。
【００１６】
このスリップリング装置１０Ａでは、回転軸１が回転すると周囲の空気がスリップリング１１や絶縁リング１３からせん断を受けるので、回転軸１の回転方向に回転する空気の渦が形成される。絶縁リング１３は、断面形状が軸線Ａｘ方向に関して非対称に形成されているため、回転軸１が回転した場合に一方の面１３ａと他方の面１３ｂとで圧力差が生じる。そのため、図２に示すように絶縁リング１３の周囲に軸線Ａｘ方向の空気の流れＦが発生する。図１に示すように各絶縁リング１３は、軸線Ａｘ方向の向きが交互に反対になるように設けられている。そのため、スリップリング装置１０Ａの周囲には図１の右方向の空気の流れＦｒ及び左方向の空気の流れＦｌが発生する。また、これらの空気の流れＦｒ、Ｆｌがブラシ１２に衝突することにより、径方向外側に向かう空気の流れＦｏｕｔが形成される。
【００１７】
以上に説明したように、本発明のスリップリング装置１０Ａによれば、回転軸１の回転時に絶縁リング１３により軸線Ａｘ方向の空気の流れＦｒ、Ｆｌを形成することができる。また、これにより径方向外側に向かう空気の流れＦｏｕｔを形成できる。また、本発明のスリップリング装置１０Ａでは、絶縁リング１３の外径をスリップリング１１の外径よりも大きくしたので、絶縁リング１３の一方の面１３ａと他方の面１３ｂとの間の圧力差を大きくできる。そのため、それら空気の流れＦｒ、Ｆｌ、Ｆｏｕｔを強くすることができる。そして、これらの空気の流れＦｒ、Ｆｌ、Ｆｏｕｔにより低回転域から渦の乱れを発生させることができるので、スリップリング１１及びブラシ１２と周囲の空気との間の熱伝達率を向上させることができる。そのため、スリップリング１１及びブラシ１２から空気への熱の移動を促進させることができる。従って、スリップリング装置１０Ａの冷却効率を向上できる。また、これによりブラシ１２の磨耗量を低減できる。さらに径方向外側に向かう空気の流れＦｏｕｔによりブラシ１２から発生した磨耗粉が特定の場所に蓄積されることを防止できる。そのため、磨耗粉に起因する故障の発生を抑制できる。
【００１８】
なお、本発明のスリップリング装置１０Ａに設けられる絶縁リング１３の断面形状は上述した形状に限定されない。例えば、図３に示すような形状であってもよい。なお、図３は図２に対応する図である、この図に示すようにこの変形例では、絶縁リング１３は径方向外側に延びる垂直部２０と、垂直部２０の先端から軸線Ａｘ方向に延びる水平部２１とを備えている。水平部２１は、垂直部２０の軸線Ａｘ方向の一方の側のみに設けられている。そして、これにより絶縁リング１３の断面形状が軸線Ａｘ方向に関して非対称に形成されている。この変形例においても回転軸１の回転時に絶縁リング１３の一方の側と他方の側とで圧力差が生じるため、絶縁リング１３の周囲に軸線Ａｘ方向の空気の流れＦを発生させることができる。そのため、上述した形態と同様に低回転域から渦の乱れを発生させる。従って、スリップリング装置１０Ａの冷却効率を向上できる。
【００１９】
本発明が適用されるスリップリング装置は上述した空冷式のものに限定されない。例えば、図４に示すようにスリップリング１１及びブラシ１２が密閉構造の収容ケース３０内に収容され、その収容ケース３０内にフッ素系液体ＦＬが封入されたスリップリング装置１０Ｂに本発明を適用してもよい。なお、この図において図１又は図２と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。フッ素系液体ＦＬとしては、沸点がスリップリング１１の最大使用温度、例えば１５０°Ｃ以上の溶剤が使用される。なお、このようなフッ素系液体は、冷媒用、洗浄用又は潤滑用として市販されている。本発明でもこのような周知のフッ素系液体を使用すればよい。そのため、フッ素系液体に関する詳細な説明は省略する。この図に示すように封入されるフッ素系液体ＦＬの量は、回転軸１が停止した場合に液面が回転軸１の軸線Ａｘ程度になるように調整される。これにより収容ケース３０内にヘッドスペース３１が設けられる。なお、収容ケース３０には、ケース３０と回転軸１との間の隙間からフッ素系液体ＦＬが漏れ出すことを抑制するためにオイルシール３２が設けられている。
【００２０】
このスリップリング装置１０Ｂにおいても上述した形態と同様に、回転軸１の回転時に空気やフッ素系液体ＦＬの流れＦｒ、Ｆｌを形成できる。また、径方向外側に向かう空気やフッ素系液体ＦＬの流れＦｏｕｔを形成することもできる。そのため、スリップリング１１及びブラシ１２と周囲の空気やフッ素系液体ＦＬとの間の熱伝達率を向上させることができる。従って、スリップリング装置１０Ｂの冷却効率を向上できる。また、これによりブラシ１２の磨耗量を低減できる。なお、このスリップリング装置１０Ｂにおいてフッ素系液体ＦＬが封入される量は図４に示した量に限定されない。例えば、スリップリング１１及びブラシ１２の全体がフッ素系液体ＦＬに浸かるようにフッ素系液体ＦＬを収容ケース３０内に封入してもよい。
【００２１】
本発明は、上述した各形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明が適用されるスリップリング装置は、回転体にスリップリングが設けられ、固定側にブラシが設けられた装置に限定されない。本発明は、回転体にブラシが設けられ、固定側にスリップリングが設けられたスリップリング装置に適用してもよい。
【００２２】
本発明が適用されるスリップリング装置は、スリップリングが３個のものに限定されない。本発明は、スリップリングが２個以上設けられているスリップリング装置に適用できる。また、本発明のスリップリング装置におけるブラシの数は、１個のスリップリングに対して３個に限定されない。１個のスリップリングに対して設けるブラシの数は１個であってもよいし２個であってもよい。また、１個のスリップリングに対して４個以上のブラシを設けてもよい。
【符号の説明】
【００２３】
１  回転軸（回転体）
１０Ａ、１０Ｂ  スリップリング装置
１１  スリップリング（リング部材、一方の部材）
１２  ブラシ（ブラシ部材、他方の部材）
１３  絶縁リング（絶縁部材）
１３ａ  一方の面
Ａｘ  軸線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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