スリップリング

スリップリングは、静止構造から回転構造に電力と電気信号を伝送できる電気機械装置です。スリップ リングは、電力や信号を伝送しながら回転を必要とするあらゆる電気機械システムで使用できます。スリップ リングにより、機械性能が向上し、システム操作が簡素化され、可動ジョイントからぶら下がっている損傷しやすいワイヤがなくなります。

回転電気インターフェース、回転電気コネクタ、コレクター、スイベル、または電気回転ジョイントとも呼ばれるこれらのリングは、スリップリングモーター、交流(AC) システムおよびオルタネーターの発電機、包装機械、ケーブルリール、および風力タービンでよく見られます。これらは、飛行場のビーコン、回転タンク、パワーショベル、電波望遠鏡、遠隔測定システム、ヘリオスタット、または観覧車などで見られるような、電力、制御回路、またはデータを含むアナログまたはデジタル信号を転送するために、あらゆる回転物体で使用できます。

スリップ リング (電気工学用語) は、回転アセンブリを介して電気接続を行う方法です。正式には、モーターなどの 2 つの電気回転部品間でエネルギーを流す電気伝送デバイスです。

通常、スリップリングは、回転する金属リングの外径にこすりつけられる固定グラファイトまたは金属接点（ブラシ）で構成されています。金属リングが回転すると、電流または信号が固定ブラシを介して接続する金属リングに伝導されます。複数の電気回路が必要な場合は、追加のリング/ブラシアセンブリを回転軸に沿って積み重ねます。ブラシまたはリングのいずれかが固定され、もう一方のコンポーネントが回転します。^{[1] [2]} この単純な設計は、回転装置に電流を流す基本的な方法として何十年も使用されてきました。

スリップリングの別名には、コレクターリング、回転電気接点、電気スリップリングなどがあります。整流子という用語を使用する人もいますが、整流子は多少異なり、DCモーターと発電機での使用に特化しています。整流子はセグメント化されていますが、スリップリングは連続しており、用語は互換性がありません。高速または低摩擦環境では、スリップリングの代わりに回転トランスフォーマーがよく使用されます。 ^[3]

スリップリングは、ロータリーユニオン内でデバイスと同時に機能するために使用することができ、一般的にロータリージョイントと呼ばれます。スリップリングは、ロータリーユニオンが流体媒体に対して行うのと同じことを電力と信号に対して行います。スリップリングは、ロータリーユニオンが提供する媒体と組み合わせて、回転機械との間で電力とデータを送信するために、ロータリーユニオンに組み込まれることがよくあります。^[4]

スリップリングの基本原理は、19世紀後半に遡ります。当時、スリップリングは初期の電気実験や発電機、モーターの開発に使用されていました。産業革命の到来と電力需要の増加に伴い、スリップリングの技術は進化し始めました。スリップリングは、タービンや発電機などの大型電気機械に不可欠な部品となり、機械の一部が連続的に回転する必要がある機械で電力と信号を伝送できるようになりました。^[5]

スリップリングには様々なタイプとサイズがあり、例えば劇場の舞台照明用に作られたある装置には100本の導体がありました。^[6]スリップリングは接続された物体を無制限に回転させることができますが、たるんだケーブルは数回ねじっただけで絡まって回転が制限されてしまいます。

水銀湿式スリップリングは、低抵抗と安定した接続で知られていますが、異なる原理を使用しており、摺動ブラシ接点を接点に分子結合した液体金属のプールに置き換えています。^[7]回転中、液体金属は固定接点と回転接点間の電気的接続を維持します。ただし、水銀は有毒物質であるため、適切に取り扱われないと安全上の懸念が生じる可能性があります。また、スリップリングデバイスは温度によって制限され、水銀は約-40°Cで凝固します。^[8]

パンケーキ型スリップリング^[9]は、回転軸を中心に同心円状のリングとして平らなディスク上に導体を配置しています。この構成では、同じ回路でも重量と体積が大きくなり、静電容量とクロストークが大きくなり、ブラシの摩耗が大きくなり、垂直軸に摩耗片が集まりやすくなります。ただし、パンケーキ型は回路数に対して軸長が短いため、用途によっては適している場合があります。

ワイヤレススリップリングは、上記で説明したような、発明以来スリップリングで採用されてきた典型的な摩擦ベースの金属およびカーボンブラシ接触方法に依存していません。代わりに、回転する受信機に配置されたコイルと固定された送信機によって生成される磁場を介して、電力とデータの両方をワイヤレスで転送します。 ^[10]ワイヤレススリップリングは、標準的な機械的な回転部品がないため、通常、過酷な動作環境でもより耐性があり、メンテナンスの必要性が少ないため、従来のスリップリングのアップグレード、または代替品と見なされています。ただし、コイル間で伝送できる電力の量には制限があり、通常、従来の接触型スリップリングは同じ体積で桁違いに多くの電力を伝送できます。

• スリップリング内部の動きを映したビデオ