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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6862014
(24)【登録日】2021年4月2日
(45)【発行日】2021年4月21日
(54)【発明の名称】電力伝送システム及び電力伝送システムの製造方法
(51)【国際特許分類】
H02J 50/05 20160101AFI20210412BHJP
【ＦＩ】
H02J50/05
【請求項の数】4
【全頁数】26
(21)【出願番号】特願2019-539580(P2019-539580)
(86)(22)【出願日】2018年8月29日
(86)【国際出願番号】JP2018031937
(87)【国際公開番号】WO2019044900
(87)【国際公開日】20190307
【審査請求日】2020年2月19日
(31)【優先権主張番号】特願2017-164589(P2017-164589)
(32)【優先日】2017年8月29日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】514038443
【氏名又は名称】株式会社ＥｘＨ
(74)【代理人】
【識別番号】100126000
【弁理士】
【氏名又は名称】岩池 満
(74)【代理人】
【識別番号】100154748
【弁理士】
【氏名又は名称】菅沼 和弘
(72)【発明者】
【氏名】原川 健一
【審査官】
宮本 秀一
(56)【参考文献】
【文献】
米国特許出願公開第２０１３／０１０６３１７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
特開２０１７−０７３９０１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０２Ｊ５０／００−５０／９０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
電界結合電力伝送技術を適用した電力伝送システムであって、
１つ以上のロータ電極と１つ以上のロータスペーサとが交互に積層されたロータ電極ユニットと、１つ以上のステータ電極と１つ以上のステータスペーサとが交互に積層されたステータ電極ユニットと、からなる回転電極ユニットを備え、
前記回転電極ユニットは、
前記ロータ電極が送電電極である場合には、前記ステータ電極が受電電極であり、
前記ロータ電極が受電電極である場合には、前記ステータ電極が送電電極であり、
前記ロータ電極ユニットと前記ステータ電極ユニットとが入れ子状に組み合わせて相互に回転可能であり、
前記ロータ電極のうち少なくとも外周部は、磁性体からなる部材で構成され、
前記ステータスペーサは、前記ロータ電極の外周部を磁力で吸引する磁石を有する、
電力伝送システム。
１つ以上のロータ電極と１つ以上のロータスペーサとが交互に積層されたロータ電極ユニットと、１つ以上のステータ電極と１つ以上のステータスペーサとが交互に積層されたステータ電極ユニットと、からなる回転電極ユニットを備え、
前記回転電極ユニットは、
前記ロータ電極が送電電極である場合には、前記ステータ電極が受電電極であり、
前記ロータ電極が受電電極である場合には、前記ステータ電極が送電電極であり、
前記ロータ電極ユニットと前記ステータ電極ユニットとが入れ子状に組み合わせて相互に回転可能であり、
前記ロータ電極のうち少なくとも外周部は、磁性体からなる部材で構成され、
前記ステータスペーサは、前記ロータ電極の外周部を磁力で吸引する磁石を有する、
電力伝送システム。
【請求項2】
前記ロータスペーサは、前記ステータ電極の外周部を磁力で吸引する磁石を有する、
請求項１に記載の電力伝送システム。
請求項１に記載の電力伝送システム。
【請求項3】
前記ロータ電極と前記ステータ電極との間に形成された隙間に流体が存在し、
前記流体は封止されている、
請求項１又は２に記載の電力伝送システム。
前記流体は封止されている、
請求項１又は２に記載の電力伝送システム。
【請求項4】
１つ以上のロータ電極と１つ以上のロータスペーサとが交互に積層されたロータ電極ユニットと、１つ以上のステータ電極と１つ以上のステータスペーサとが交互に積層されたステータ電極ユニットと、からなる回転電極ユニットを備え、前記回転電極ユニットは、前記ロータ電極が送電電極である場合には、前記ステータ電極が受電電極であり、前記ロータ電極が受電電極である場合には、前記ステータ電極が送電電極であり、前記ロータ電極ユニットと前記ステータ電極ユニットとが入れ子状に組み合わせて相互に回転可能であり、前記ロータ電極のうち少なくとも外周部は、磁性体からなる部材で構成される、電界結合電力伝送技術を適用した電力伝送システムの製造方法であって、
前記ステータスペーサに磁石を配置して、前記ロータ電極の外周部を磁力で吸引する工程と、
前記ロータ電極と前記ステータ電極との間に形成された隙間に流体を封止する工程と、
前記ステータスペーサに配置された前記磁石を取り外す工程と、
を含む、
電力伝送システムの製造方法。
前記ステータスペーサに磁石を配置して、前記ロータ電極の外周部を磁力で吸引する工程と、
前記ロータ電極と前記ステータ電極との間に形成された隙間に流体を封止する工程と、
前記ステータスペーサに配置された前記磁石を取り外す工程と、
を含む、
電力伝送システムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電力伝送システム及び電力伝送システムの製造方法に関する。【背景技術】
【0002】
従来より、電界結合によって電力を伝送する際の接合容量を増大させる技術は公開されている（特許文献１乃至２参照）。【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１４−００７２００号公報
【特許文献2】特開２０１５−０９９８８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、機械要素として、回転系へ送電するニーズが存在しており、従来の技術に対し、高速で回転する電極によって接合容量を増大させたいとする要望がある。現在使用されているものは、スリップリングであり、接触により送電する手法が用いられている。接触式は、外部回路が不要であるため、容易に製作することができる。しかしながら、接触により送電するため、接点が摩耗したり、高速回転に伴い空気層が形成されて送電不能になったり、水分の混入に伴い水の膜が形成されて送電が遮られる等の問題が生じていた。特に、メンテナンスが必要となる点が問題となっていた。
【0005】
このような問題を解決する手法として、非接触による送電を可能とする電界結合方式がある。この電界結合方式の非接触電力伝送技術の分野では、従来より断片的なアイデアは提案されていたが、実用化には至らなかった。実用化に至らなかったのは、２つの大きな課題があったためである。その１つは、高周波動作をさせなければならないという課題であり、残りの１つは、電極間がショートしないように回転電極の接合容量を安定的に得るという課題である。ただし、高周波動作をさせなければならないという課題は、ＧａＮ（窒化ガリウム）、ＳｉＣ（炭化ケイ素）等の半導体が開発されたことにより解決された。これにより、残る課題は、電極間がショートしないように回転電極の接合容量を安定的に得るという課題である。
【0006】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、電極間がショートしないように回転電極の接合容量を安定的に得ることで接合容量を増大させる手法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】
【0007】
上記目的を達成するため、本発明の一態様の電力伝送システムは、１つ以上のロータ電極と１つ以上のロータスペーサとが交互に積層されたロータ電極ユニットと、１つ以上のステータ電極と１つ以上のステータスペーサとが交互に積層されたステータ電極ユニットと、からなる回転電極ユニットを備え、
前記回転電極ユニットは、
前記ロータ電極が送電電極である場合には、前記ステータ電極が受電電極であり、
前記ロータ電極が受電電極である場合には、前記ステータ電極が送電電極であり、
前記ロータ電極ユニットと前記ステータ電極ユニットとが入れ子状に組み合わせて相互に回転可能であり、
前記ロータ電極のうち少なくとも外周部は、磁性体からなる部材で構成され、
前記ステータスペーサは、前記ロータ電極の外周部を磁力で吸引する磁石を有する。
【0008】
また、前記ロータスペーサは、前記ステータ電極の外周部を磁力で吸引する磁石を有することができる。【0009】
また、前記ロータ電極と前記ステータ電極との間に形成された隙間に流体が存在し、前記流体は封止されるようにすることができる。
【0010】
また、本発明の一態様の電力伝送システムの製造方法は、１つ以上のロータ電極と１つ以上のロータスペーサとが交互に積層されたロータ電極ユニットと、１つ以上のステータ電極と１つ以上のステータスペーサとが交互に積層されたステータ電極ユニットと、からなる回転電極ユニットを備え、前記回転電極ユニットは、前記ロータ電極が送電電極である場合には、前記ステータ電極が受電電極であり、前記ロータ電極が受電電極である場合には、前記ステータ電極が送電電極であり、前記ロータ電極ユニットと前記ステータ電極ユニットとが入れ子状に組み合わせて相互に回転可能であり、前記ロータ電極のうち少なくとも外周部は、磁性体からなる部材で構成される、電界結合電力伝送技術を適用した電力伝送システムの製造方法であって、
前記ステータスペーサに磁石を配置して、前記ロータ電極の外周部を磁力で吸引する工程と、
前記ロータ電極と前記ステータ電極との間に形成された隙間に流体を封止する工程と、
前記ステータスペーサに配置された前記磁石を取り外す工程と、
を含む。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、電極間がショートしないように回転電極の接合容量を安定的に得ることで接合容量を増大させことができる。【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】従来型の回転型コンデンサとして、エアバリコンの外観を示す図である。
【図2】従来型の回転型コンデンサとして、ポリバリコンの外観を示す図である。
【図3A】回転体へ電力を送る手法として従来から用いられているものを示す図である。
【図3B】回転体へ電力を送る手法として従来から用いられているものを示す図である。
【図4】電界結合方式による非接触給電の基本的な回路図である。
【図5】ステータ電極ユニットと、ロータ電極ユニットとからなる回転電極ユニットの構造を示す平面図及び側面断面図である。
【図6A】ロータ電極ユニットを構成するロータスペーサとロータ電極とを結合させる前の状態を示す図である。
【図6B】ロータスペーサとロータ電極とを結合させた後の状態を示す図である。
【図7A】ロータ電極ユニットとステータスペーサとを組み合わせる前の状態を示す図である。
【図7B】ロータ電極ユニットとステータスペーサとを組み合わせた後の状態を示す図である。
【図8A】ロータ電極ユニットとステータスペーサとの組み合わせの上下に、ステータ電極を張り付けて結合させる前の状態を示す図である。
【図8B】ロータ電極ユニットとステータスペーサを組み合わせた物の上下に、ステータ電極を張り付けて結合させた後の状態を示す図である。
【図9】２つの回転電極ユニットを連結させて、回転体としてのシャフトに電力を伝送させる場合を示す斜視図である。
【図11A】ステータスペーサに配置した磁石の磁力を利用してロータ電極の端部を吸引するとともに、ロータスペーサに配置した磁石の磁力を利用してステータ電極の端部を吸引する、双方向吸引方式を示す図である。
【図11B】ステータスペーサに配置した磁石の磁力を利用してロータ電極の端部のみを吸引する片方向吸引方式を示す図である。
【図12A】ロータ電極と、ステータ電極とを極薄の強磁性体で構成させ、ロータスペーサ及びステータスペーサも強磁性体で構成させ、ステータ側とロータ側との間に磁路が形成されるように、極性を考慮して磁石を配置した場合を示す図である。
【図12B】ロータ側全体がオフセット（Ｏｆｆｓｅｔ）するような事態が生じた場合を示す図である。
【図13A】強磁性体からなるロータ電極の周囲に特異な形の強磁性体切片ＶＰを配置した場合を示す全体断面図である。
【図14】外周部のみが強磁性体で構成され、他の部分は非磁性体で構成されたロータ電極の周囲に、磁石を配置した場合を示す平面拡大図である。
【図15】多層電極に対応した薄い強磁性体切片をステータスペーサに差し込み、最後に磁石を取り付けた場合を示す平面拡大図である。
【図16】ステータスペーサに予め強磁性体切片を張り付け、それを積層してゆく手法を示す平面拡大図である。
【図17A】すべて非磁性体で構成させた場合を示す図である。
【図17B】すべて強磁性体で構成させた場合を示す図である。
【図17C】内側の端部のみが強磁性体で構成され、他の部分は非磁性体で構成させた場合を示す図である。
【図18A】磁化方向の異なる２つの磁石を対にして使用する吸引磁石ユニットと、その配列手法を示す図である。
【図18B】固定穴が設けられた吸引磁石ユニットを用いた配列手法を示す図である。
【図18C】吸引磁石ユニットと、その配列方法を示すイメージ図である。
【図19A】磁石ベルトの構成を示す平面図である。
【図19B】磁石ベルトを湾曲させた状態を示す平面図である。
【図19C】磁石ベルトを積層させて、ベルト押さえで固定させた状態を示す断面拡大図である。
【図19D】磁石ベルトを積層させて、ベルト押さえで固定させたときに、ベルト押さえがない部分の状態を示す断面拡大図である。
【図20A】磁石の端面形状を示す断面拡大図である。
【図20B】磁石の端面形状を示す断面拡大図である。
【図21A】電極間に流体を含侵させた状態を示す断面拡大図である。
【図21B】電極間に流体を含侵させた状態を示す断面拡大図である。
【図21C】電極間に流体を含侵させた状態を示す断面拡大図である。
【図22A】熱交換器の熱交換機能を持たせた回転電極ユニットの例を示す断面拡大図である。
【図22B】熱交換器の熱交換機能を持たせた回転電極ユニットの例を示す断面拡大図である。
【図22C】熱交換器の熱交換機能を持たせた回転電極ユニットの例を示す断面拡大図である。
【図23】シリンダー型電極の場合を示す断面図である。
【図24】リニア駆動系の場合を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。【0014】
図１は、従来型の回転型コンデンサとして、エアバリコンの外観を示す図である。図２は、従来型の回転型コンデンサとして、ポリバリコンの外観を示す図である。
図３Ａ及び図３Ｂは、回転体へ電力を送る手法として従来から用いられているものを示す図である。
【0015】
（基本構造）図１及び図２に示すこれら従来型の回転型コンデンサは、ラジオ等の共振回路の共振周波数を可変するために用いられている。このため、手動で回し、キャパシタンスを変化させることを目的としている。おおよその容量は、両者ともに、数百ｐＦの容量を有している。即ち、これら従来型の回転型コンデンサは、いずれも信号の同調等に用いられるものであり、電力の伝送を行うものではない。例えば、図１に示すエアバリコンは、機械的精度でステータ側とロータ側電極の隙間を維持しているため、隙間を狭くして大容量化するには限界がある。また、図２に示すポリバリコンは、フィルムを電極間に挟んで電極間隔を維持している。このため、小型に製作することが可能になる。ただし、高速回転用途には向かない。これは、フィルムと電極間の摩擦劣化により性能が維持できないからである。
また、回転体へ電力を送る手法として、１９００年代に発案された、ステータ側円盤電極とロータ側円盤電極とを多層に配置して回転可能な接合容量を形成する手法がある。しかしながら、この手法を実用化させるためには、実用的なキャパシタンスを完全非接触の状態で実現させなければならないという課題が伴う。この課題を解決するための手法としては、図３Ａ及び図３Ｂに示すウィスコンシン大学により提案されたものがある。ただし、図３Ａ及び図３Ｂに示す手法では、電極板間に空気を流して間隔を形成させる手法を採用しているため、外部にポンプを設けなければならないとともに、稼働するためのエネルギーを確保しなければならない。このため、実用化のために要するコストが増大してしまう。
【0016】
図４は、電界結合方式による非接触給電の基本的な回路図である。【0017】
図４に示すように、送電部１側の高周波電源Ｖｆから出力された電力を、２つの接合容量Ｃｃを介して、受電部２側の負荷Ｒに送電する。ここで、接合容量Ｃｃは、金属板の対であるため、一方の電極を他方の電極に対してスライドさせたり、回転させたりすることにより、リニア系または回転系への電力供給が可能になる。なお、本発明は、回転系への電力供給であるため、回転させることができる接合容量Ｃｃについて説明する。【0018】
図５は、ステータ電極ユニット１１と、ロータ電極ユニット２１とからなる回転電極ユニット１００の構造を示す平面図及び側面断面図である。【0019】
図５に示すように、回転電極ユニット１００は、１つの接合容量Ｃｃの一方をステータ電極ユニット１１とし、他方をロータ電極ユニット２１とするとともに、複数のステータ電極ユニット１１と複数のロータ電極ユニット２１とからなる多層構造の電極ユニットとなっている。多層構造とすることにより、大きな接合容量Ｃｃを確保することができる。具体的には、５層のドーナツ状のステータ電極ユニット１１の間に、４枚のロータ電極ユニット２１がそれぞれ挟み込まれた構造となっており、ステータ電極ユニット１１が固定され、ロータ電極ユニット２１が回転する。なお、図５には、説明を簡略化させるために軸受やカバー等は記載されておらず、電極のみが記載されている。【0021】
図６Ａは、ロータ電極ユニット２１を構成するロータスペーサ２１１とロータ電極２１２とを結合させる前の状態を示す図である。図６Ｂは、ロータスペーサ２１１とロータ電極２１２とを結合させた後の状態を示す図である。
即ち、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、ロータ電極２１２となるリング状の極薄金属板に対して、ロータスペーサ２１１となる金属リングを同心円状に固定することによりロータ電極ユニット２１となる。
【0023】
図７Ａは、ロータ電極ユニット２１とステータスペーサ１１１とを組み合わせる前の状態を示す図である。図７Ｂは、ロータ電極ユニット２１とステータスペーサ１１１とを組み合わせた後の状態を示す図である。
即ち、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、ロータ電極ユニット２１の周囲にステータスペーサ１１１を配置する。
【0024】
図８Ａ及び図８Ｂは、ロータ電極ユニット２１とステータスペーサ１１１との組み合わせの上下に、ステータ電極１１２を張り付けて結合させることにより、回転電極ユニット１００とした場合を示す斜視図である。【0025】
図８Ａは、ロータ電極ユニット２１とステータスペーサ１１１との組み合わせの上下に、ステータ電極１１２を張り付けて結合させる前の状態を示す図である。図８Ｂは、ロータ電極ユニット２１とステータスペーサ１１１を組み合わせた物の上下に、ステータ電極１１２を張り付けて結合させた後の状態を示す図である。即ち、図８Ｂに示すように、ロータ電極ユニット２１とステータスペーサ１１１との組み合わせの上下に、ステータ電極１１２を張り付けて結合させることにより、回転電極ユニット１００となる。
なお、図６Ａ乃至図８Ｂに示す例では、説明の都合上、ユニット毎に製作しているが、製造過程では、これら部品を積層し、上下方向に圧接した後にレーザー溶接等で端部を溶接することにより一体化させる。さらに、図８Ａ及び図８Ｂに示す例では、１枚のロータ電極ユニット２１を２枚のステータ電極で上下から挟む構造となっているが、これらを多層に積層したものが回転電極ユニット１００である。以上のような手法により軽量かつ薄型の回転電極ユニット１００を製造することができる。
【0026】
本実施形態における電力伝送システムは、上述した在来型の回転型コンデンサを根本的に改良したものであり、何回転でも高速回転可能な回転型電極によって接合容量Ｃｃを形成させる。また、電力伝送用の回転電極として接合容量Ｃｃを増大させることができる。接合容量Ｃｃを増大させることができると、所定の電力を送電するにあたり、インバータの周波数や送電電圧を低い値に設定することが可能になる。逆に言えば、大きな電力を送電することを目的としたとき、極めて高い周波数のインバータ等を必要とせず、現行の周波数のインバータを使用することができるため、コストを低減することができる。また、送電電圧を低く設定することもできる。以下、本実施形態の電力伝送システムの詳細について説明する。
【0027】
図９は、２つの回転電極ユニット１００を連結させて、回転体としてのシャフト２００に電力を伝送させる場合を示す斜視図である。【0028】
回転電極ユニット１００を用いて図４の回路を作成するためには、図９に示すように、回転電極ユニット１００を２セット用意する必要がある。２つの回転電極ユニット１００を平行かつ同心円状に配置し、絶縁性材料３００を用いて、回転電極ユニット１００を、回転体としてのシャフト２００に結合させる。個々の回転電極ユニット１００からシャフト２００上の負荷Ｒに対して配線する。その一方で、２つのステータ電極ユニット１１の間に、高周波電源Ｖｆによる高周波電圧を印可する。これにより、ステータ電極ユニット１１側からロータ電極ユニット２１側に対し送電することが可能となる。
これに対して、ロータ電極ユニット２１側で得られる電力をステータ電極ユニット１１側に送電するためには、高周波電源Ｖｆと負荷Ｒとの位置関係を逆にすればよい。
【0029】
（回転型電極の問題点）次に、図１０Ａ及び図１０Ｂを参照して、上述した手法により製造された回転電極ユニット１００における問題点について説明する。
図１０Ａ及び図１０Ｂは、図６Ａ乃至図８Ｂに示す手法により製造された回転電極ユニット１００の問題点を示す断面拡大図である。
【0030】
回転電極ユニット１００の接合容量Ｃｃを大きくするためには、電極対を形成しているステータ電極１１２とロータ電極２１２とのそれぞれの半径を長くしたり、ステータ電極１２２とロータ電極２１２との間の距離（以下、「電極間隔」と呼ぶ）が狭くなるように両者を接近させたりする手法がある。具体的には、図１０Ａに示すように、ステータ電極１１２とロータ電極２１２とが対向する部分の長さｒを長くしたり、ステータ電極１１２間の距離ｄを狭くしたりする手法が考えられる。
例えば、ステータ電極１１２間の距離ｄを０．５ｍｍ、ステータ電極１１２の半径を１５０ｍｍ、ロータスペーサ２１１の半径を５０ｍｍとすると、ステータ電極１１２とロータ電極２１２とが対向する部分の長さｒは、約１００ｍｍになる。この場合、ロータ電極２１２の厚さが０．１ｍｍとすると、ロータ電極２１２の上下の電極間隔は、それぞれ０．２ｍｍとなる。
【0031】
しかしながら、このような装置を製作するためには、機械的に高い精度が求められるため、多大なコストを要することになる。特に、ステータ電極１１２とロータ電極２１２とが対向している部分の長さｒを長くする場合には、狭い電極間距離の中央付近にロータ電極２１２を配置する必要があるため、技術的に極めて高い精度が要求されることとなる。このため、製造コストが上がり、維持管理も容易ではなくなる。さらに、使用時の経年変化、温度による金属板の湾曲等を考慮すると、非接触状態を維持することは困難である。なお、ステータ電極１１２とロータ電極２１２とが対向している部分の長さｒを長くした場合であっても、対向するステータ電極１１２間の距離ｄが大きくなってしまうのであれば、結果的に接合容量Ｃｃの増大は望めなくなる。
【0032】
さらに、図１０Ａに示すように、ロータ電極２１２は、中心部のみで保持されているため、重力Ｇの影響で外周部に垂れ下がりＤが生じてしまう。一方、ステータ電極１１２は、周囲が固定されているため、垂れ下がりＤの度合はロータ電極２１２よりは少ないが、重力Ｇの影響で僅かに外周部に垂れ下がりＤが生じてしまう。【0033】
この問題に対しては、これら電極（ロータ電極２１２及びステータ電極１１２）の厚さを厚くすることで、垂れ下がりの度合を小さくすることもできる。例えば、電極を剛体の厚板で製作することも可能である。しかしながら、重量が増してしまうし、コストもかかってしまう。また、砂粒が混入すれば、電極を傷つけることにもつながる。また、図１０Ａに示すように、電極同士が（即ち、ロータ電極２１２とステータ電極１１２とが）接触する部分Ｔがあると、ショートしてしまう。なお、ショートを防ぐために、電極に絶縁層をコーティングしたとしても、長い時間電極を回転させ続けていると、いずれはコーティングが剥がれてしまう。このため、電極同士が接触してショートしてしまう。ショートすれば、特定の部位に大電流が流れ、電極が破損してしまう。また、ショートする直前には放電して電極が解けることもあり得る。これにより、コンデンサとしての機能が果たせなくなる。
【0034】
このような問題を解消するための手法として、図１０Ｂに示すように、電極間に流体Ｆを流す手法が考えられる。流体Ｆには、水やオイルなどの液体、空気やガスなどの気体が含まれる。しかしながら、この手法を用いた場合、次の（１）乃至（４）の問題が生ずる。即ち、（１）流体Ｆを流すためにポンプが必要になるため、容積及びコストが増大してしまう。（２）流体を循環させるための帰還路を周辺に作る必要があるため、システムの容積が大きくなってしまう。（３）電極板の積層数が増大するに従い、流体を流す為の抵抗が増大するため、外部にポンプを用意する必要がある。しかし、ポンプ圧を高めると、その圧力でステータ電極１１２に膨らみＳが生じてしまう。膨らみＳを防ぐためには最外殻のステータ電極１１２を厚くして強度を上げる必要がある。つまり、装置が大型化してしまう。
（４）流体に粘性がある場合には、ロータの回転トルクが増大してしまう。
【0035】
（問題点を解決するための具体的手法）次に、図１１Ａ及び図１１Ｂを参照して、上述の問題を解決するための手法について説明する。
図１１Ａ及び図１１Ｂは、ステータ電極１１２及びロータ電極２１２のそれぞれの端部の先に、磁石Ｍを配置した状態を示す断面拡大図である。
【0036】
図１１Ａは、ステータスペーサ１１１に配置した磁石Ｍの磁力を利用してロータ電極２１２の端部を吸引するとともに、ロータスペーサ２１１に配置した磁石Ｍの磁力を利用してステータ電極１１２の端部を吸引する、双方向吸引方式を示す図である。図１１Ｂは、ステータスペーサ１１１に配置した磁石Ｍの磁力を利用してロータ電極２１２の端部のみを吸引する片方向吸引方式を示す図である。
図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、電極の端部を磁石Ｍで引っ張ることで、重力Ｇの影響による電極の垂れ下がりＤの問題を解決することができる。なお、電極全体を強磁性体で構成させてもよいし、電極の外周部のみを強磁性体で構成させて、他の部分は非磁性体で構成させてもよい。また、磁石Ｍは、永久磁石でもよいし、電気磁石でもよい。永久磁石と電気磁石とを組み合わせてもよい。なお、強磁性体として何を採用するかは特に限定されず、鉄、コバルト、ニッケル等を採用することができる。
【0038】
図１２Ａは、ロータ電極２１２と、ステータ電極１１２とを極薄の強磁性体で構成させ、ロータスペーサ２１１及びステータスペーサ１１１も強磁性体で構成させ、ステータ側とロータ側との間に磁路が形成されるように、極性を考慮して磁石Ｍを配置した場合を示す図である。ロータスペーサ２１１側に配置された磁石Ｍのうち、ステータ電極１１２に対向する面とは反対側の面に強磁性体Ｖが配置されている。また同様に、ステータスペーサ１１１側に配置された磁石Ｍのうち、ロータ電極２１２に対向する面とは反対側の面に強磁性体Ｖが配置されている。このように、電極を引っ張る磁石Ｍの面とは反対側の面に強磁性体Ｖを配置することは、磁気回路を構成する点で有効となる。この点については、後述する図１２Ｂに示す例においても同様である。【0039】
図１２Ｂは、ロータ側全体がオフセット（Ｏｆｆｓｅｔ）するような事態が生じた場合を示す図である。このような場合、ステータ電極１１２も極薄金属で構成されているため、電極同士が接触しないようにすることができる。ただし、ステータ電極１１２は、容易に変形しない構成となっているため、弾性変形の範囲を超える場合には、より大きな弾性変形が可能となるように、ステータ電極１１２に切れ目や折り目（図示なし）を予め入れておいてもよい。なお、図１２Ａ及び図１２Ｂに示す例の場合、ロータ電極２１２及びステータ電極１１２が強磁性体であることが必要となるが、電極に極めて薄い金属を用いる場合には、磁気抵抗が大きくなるため、磁路を考えることができない。このため、磁石Ｍの極性はステータ側とロータ側とで一致させる必要はない。さらに、ステータ内、ロータ内でも極性を考慮する必要はない。
【0040】
次に、図１３Ａ及び図１３Ｂを参照して、図１１Ａ及び図１１Ｂ並びに図１２Ａ及び図１２Ｂに示す例において採用されている構成とは異なる構成で磁石Ｍを配置する手法について説明する。図１３Ａ及び図１３Ｂは、図１１Ａ及び図１１Ｂ並びに図１２Ａ及び図１２Ｂに示す例において採用されている磁石Ｍとは異なる構成で磁石Ｍを配置する手法を示す断面図である。
【0041】
図１３Ａは、強磁性体からなるロータ電極２１２の周囲に特異な形の強磁性体切片ＶＰを配置した場合を示す全体断面図である。図１３Ｂは、図１３Ａに示す全体断面図の右半分を拡大した図である。
図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、強磁性体からなるステータ電極１１２及びロータ電極２１２のそれぞれの周囲に配置する磁石Ｍ自体を特異な形（ロータ電極２１２に対向する面の中央部に窪みを有する形）に加工し、さらに着磁させることも可能である。しかしながら、この場合、コストがかかるとともに、隣接する磁石Ｍとの間で反発力が生じ、磁石Ｍを配置することが困難になる。このため、図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、鉄等を用いて特異な形（ロータ電極２１２に対向する面の中央部に窪みを有する形）に製作した強磁性体切片ＶＰを、ロータ電極２１２の周辺に配置する。この場合、強磁性体切片ＶＰは、当初は磁化されていないため、配置作業が容易になる。また、電極を引っ張る磁石Ｍの面とは反対側の面に強磁性体Ｖが配置されているため、磁気回路を構成する点で有効となる。
【0042】
次に、図１４を参照して、ロータ電極２１２の周囲に磁石Ｍを配置する場合の具体例について説明する。図１４は、外周部２２２のみが強磁性体で構成され、他の部分は非磁性体で構成されたロータ電極２１２の周囲に、磁石Ｍを配置した場合を示す平面拡大図である。
【0043】
図１４に示すように、ステータスペーサ１１１には、強磁性体で構成されたサポート１２１が付けられており、このサポート１２１に磁石Ｍの一部が埋め込まれるようにして固定されている。また、磁石Ｍの向きは、隣接する磁石Ｍと逆極性となるように配置されており、ロータ電極２１２と磁石Ｍとは近接しているが接触はしていない。これにより、図１４に示すような磁束Ｍｆが形成された、強い吸引力が得られる磁気回路が構成される。即ち、磁石Ｍから出た磁界は、強磁性体で構成された外周部２２２を通って、隣接する磁石Ｍに入って行く。このようにして、短い磁路を形成させることで、吸引力を増大させることができる。なお、上述したように、ロータ電極２１２の厚さは薄く構成されているため（例えば０．１ｍｍ）、磁場を受けつつ回転するが、渦電流が極めて少ない構造になっているため、渦電流による負トルク発生は極めて小さい。【0044】
ここで、図１４の例において、ロータ電極２１２は、全体が強磁性体で構成されておらず、外周部２２２のみが強磁性体となっている。これは、以下の理由による。即ち、磁石Ｍにロータ電極２１２の端部を吸引してもらうためには、強磁性体である必要があるが、電極として動作する場合には、非磁性体である方が好ましいからである。具体的には、強磁性体は、スキンデプスが薄く、皮膜部しか電流が流れず、抵抗が増大してしまう。これを防止するためには、外周部２２２以外の部分を非磁性体とすることが好ましいからである。【0045】
図１５は、多層電極に対応した薄い強磁性体切片ＶＰをステータスペーサ１１１に差し込み、最後に磁石Ｍを取り付けた場合を示す平面拡大図である。【0046】
ロータ側は、点ＣＲを中心に矢印の方向に回転する。図１５に示すような構成とすることで、ロータ電極２１２を吸引する力を発揮させることができる。ここで、磁石Ｍの前（ロータ電極２１２側）に強磁性体切片ＶＰを配置した場合、磁石Ｍの吸引力が低下することがあるが、強磁性体切片ＶＰは磁石Ｍよりも加工がし易い。例えば、磁石Ｍを薄く加工するには限界があるが、強磁性体切片ＶＰであれば容易に薄く加工することができる。このように、磁石Ｍの前（ロータ電極２１２側）に強磁性体切片ＶＰを配置する場合と、配置しない場合とでは、吸引力の確保、加工のし易さといった面でそれぞれメリット、デメリットがある。このため、用途に応じていずれかを選択することができる。
【0047】
図１６は、ステータスペーサ１１１に予め強磁性体切片ＶＰを張り付け、それを積層してゆく手法を示す平面拡大図である。【0048】
図１６に示すように、強磁性体切片ＶＰを張り付けたステータスペーサ１１１を積層し、レーザー溶接機等で固めた後に磁石Ｍを取り付け、最後に、磁束Ｍｆが効率的に形成されるように強磁性体のブリッジＶＢを磁石Ｍに取り付ける。このように、電極を引っ張る磁石Ｍの面とは反対側の面に強磁性体のブリッジＶＢが配置されると、磁気回路を構成する点で有効となる。なお、磁石Ｍの内部に磁束Ｍｆを通すことで磁気経路を形成させるように磁石Ｍを配置した場合には、電極を引っ張る磁石Ｍの面とは反対側の面に強磁性体のブリッジＶＢを配置する必要はなくなる。【0050】
図１７Ａは、すべて非磁性体ＮＶで構成させた場合を示す図である。磁石Ｍで吸引される必要がない場合に採用することができる構成例である。図１７Ｂは、すべて強磁性体Ｖで構成させた場合を示す図である。この場合、磁石Ｍで吸引されるが、送電電力が大きいとスキンデプスの影響を受ける。このため、送電電力が大きくない場合に採用することができる構成例である。
図１７Ｃは、内側の端部のみが強磁性体Ｖで構成され、他の部分は非磁性体ＮＶで構成させた場合を示す図である。ロータスペーサ２１１側に配置された磁石Ｍを用いて、ステータ電極１１２を吸引する場合に採用される構成例である。
図１７Ｄは、図１３Ａ及び図１３Ｂの例と同様に、ロータ電極２１２の外周部２２２のみを強磁性体Ｖで構成させ、他の部分を非磁性体ＮＶで構成させた場合を示す図である。ステータスペーサ１１１側に配置された磁石Ｍを用いて、ロータ電極２１２を吸引する場合に採用される構成例である。
【0052】
図１４乃至図１６に示す例のように磁石Ｍを配列することもできるが、磁石Ｍをユニット化させた吸引磁石ユニットＭＵを配列させることもできる。図１８Ａは、磁化方向の異なる２つの磁石を対にして使用する吸引磁石ユニットＭＵと、その配列手法を示す図である。この配列手法は、図１８Ａに示すように、電極を吸引する側とは反対側に強磁性体Ｖを取り付け、さらに全体を非磁性体のカバーＣで覆う。これにより、回転電極ユニット１００を容易に製作することができる。
図１８Ｂは、固定穴Ｈが設けられた吸引磁石ユニットＭＵを用いた配列手法を示す図である。この配列手法は、図１８Ｂに示すように、１つの磁石Ｍの磁気の方向が、非吸引電極の端面と平行になるように配列させる。このようにしても、磁気回路を形成させることができる。また、吸引磁石ユニットＭＵとしては、１つの部品で済むため、回転電極ユニット１００をより容易に製作することができる。
なお、吸引磁石ユニットＭＵの配列は、隣接する吸引磁石ユニットＭＵ間に十分な間隔を設けることができれば極性を考慮する必要はない。これに対して、吸引磁石ユニットＵ同士を近接させる場合には、図１８Ｃに示すように、隣接する吸引磁石ユニットＭＵは、同極同士が隣り合うように配列させることで大きな吸引力を得ることができる。
【0054】
図１９Ａは、磁石ベルトＭＢの構成を示す平面図である。図１８Ａ乃至図１８Ｃに示すように吸引磁石ユニットＭＵを配列することもできるが、磁極の配列を考慮して配置した磁石Ｍをベルト状にした磁石ベルトＭＢを配列させることもできる。具体的には、図１９Ａに示すように、磁極の配列を考慮して配置した磁石Ｍを、やや硬質でありながらも湾曲可能な非磁性かつ絶縁性の材料Ｅでモールドすることで磁石ベルトＭＢを製作する。これにより、製作する回転電極ユニット１００の半径に変更が生じたとしても、変更に応じて磁石ベルトＭＢを曲げて対応することができるので、個別の部品を製作する必要がなくなる。また、図１８Ａ乃至図１８Ｃの吸引磁石ユニットＭＵの配列のように極性を確認しながら配列してゆくような手間を省くことができる。これにより、回転電極ユニット１００をさらに容易に製作することができる。
なお、磁石ベルトＭＢを製作するためにモールドする材料Ｅは特に限定されない。例えば、ナイロン系またはビニル系の材料Ｅを用いて磁石ベルトＭＢを製作することができる。また、具体的なモールドの手法も特に限定されない。例えば、磁石Ｍをアラミド又はケブラー等の強度のある繊維で編んだ網の中に入れて、ナイロン等の樹脂でモールドすることもできる。
【0055】
図１９Ｂは、磁石ベルトＭＢを湾曲させた状態を示す平面図である。なお、図１９Ｂに示す磁石ベルトＭＢは、ステータスペーサ１１１側に配列させる構成となっているが、曲げる方向を逆にすれば、ロータスペーサ２１１側に配列させる構成とすることができる。ここで、モールドする材料Ｅが比較的固いために、容易に湾曲させることができない場合があるが、図１９Ａ乃至図１９Ｄに示すようにスリットＪを設けることで容易に湾曲させることができる。ただし、スリットＪを設けるか否かは任意であり必須ではない。
【0056】
図１９Ｃは、磁石ベルトＭＢを積層させて、ベルト押さえＬで固定させた状態を示す断面拡大図である。図１９Ｃに示すように、溝Ｋにベルト押さえＬの一部分を食い込ませて、ステータスペーサ１１１を用いて、必要な段数だけ積層する。これにより、磁石Ｍの配置の機械的な精度を保持することができる。【0057】
図１９Ｄは、磁石ベルトＭＢを積層させて、ベルト押さえＬで固定させたときに、ベルト押さえがない部分の状態を示す断面拡大図である。図１９Ｄに示すように、ベルト押さえＬがない部分では、磁石ベルトＭＢの間に、非磁性のステータ電極１１２を差し込んで、ステータスペーサ１１１を用いて、必要な段数だけ積み重ねてネジＮで固定する。【0059】
磁石Ｍに強磁性体Ｖの電極（例えばロータ電極２１２）が近づくと、磁石吸引面に垂直に働く吸引力と、磁石Ｍの中心に強磁性体Ｖの電極（例えばロータ電極２１２）を位置させる向心力との２つの力が働く。この２つの力が大きく働くのは、図２０Ｂに示すような、凹面構造の場合である。これに対して、図２０Ａに示す平面構造の場合には、凹面構造のように上述の２つの力（吸引力及び向心力）が大きく働くことはないが、加工するための製作コストがかからないというメリットがある。なお、磁石Ｍの端面形状を凸面にした場合には、上述の２つの力（吸引力及び向心力）はいずれも低い値となった。【0061】
図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、電極間に流体Ｆを流す技術は既に存在する。しかしながら、流体Ｆを封止する技術は存在しない。なお、流体Ｆは特に限定されない。例えば、オイル、水等がある。オイルとしては、シリコンオイル等を採用することができる。また、水は、比誘電率が８０であり、極めて大きな接合容量Ｃｃを形成させることができる流体Ｆである。ただし、損失もあるため、送電電力を大きくしなければならない場合は注意が必要である。シリコンオイルは、比誘電率が２．８程度であるが、極寒から高温まで耐えることができ、誘電損失も小さいので、大電力を送電する場合に適した流体Ｆであるといえる。また、シリコンオイルは、絶縁破壊電圧が高く、潤滑性もあるため、回転系に適した流体Ｆである。さらに、低粘度のシリコンオイルを採用することで高速回転にも対応できる。これに対し、高粘度のシリコンオイルを採用することでダンパー機能を持たせることができる。【0062】
しかしながら、電極間に含侵させる流体Ｆに水又はオイルを採用する場合、漏洩の問題が生じるが、以下のように解決することができる。例えば、図２１Ａに示すように、金属表面を親水性または親油性にする。これにより、表面張力を大きくすることができるので、シールすることなくオイルを封止することができる。
【0063】
また、図２１Ｂに示すように、リング状のシールリングＩを用いる。これにより、流体Ｆの出入口となる電極間の隙間を封止することができる。なお、シールリングＩの材質は特に限定されず、例えばゴム製のシールを用いることができる。これらの解決手法の他に、次の３つの手法によって流体Ｆの漏洩を防ぐことができる。即ち、１つ目として、流体Ｆがオイルである場合には、フェルトのような絶縁性を有するメッシュ材にグリースを混ぜて、多層電極の上下端部にリング状に固定する。これによりオイル漏れを防ぐことができる。２つ目として、メッシュ材に、増ちょう剤を混合する方法である。また、メッシュ部分でオイルの粘度を自動的に上昇させてグリース化し、そのグリースをメッシュ材で保持する方法もある。３つ目は、流体Ｆがシリコンオイルである場合には、メッシュ素材に鉛、セレンまたはテルル等を混ぜて、メッシュ部分に浸透した状態にあるシリコンオイルをゲル化させる。ゲル化されたシリコンオイルは、メッシュ部に定位させられる。これにより、シリコンオイルの漏洩を防ぐことができる。
【0064】
また、図２１Ｃに示すように、リング磁石ＲＭをステータ電極１１２の外部に配置する。これにより、磁性流体ＭＦを用いて、ステータ電極１１２とロータ電極２１２間の磁束に沿って流体Ｆの漏洩を封止することができる。なお、磁性流体ＭＦとして何を採用するかについては特に限定されない。例えば水に混ざらない油をベースとしたものに混ぜることもできる。この場合、水を封止することもできる。さらに、フッ素油をベースとした磁性流体ＭＦは、フッ素油がシリコンオイルと混合しない性質を利用してシリコンオイルの封止にも使用することができる。ここで、フッ素油は、蒸気圧が極めて低いため、長期間使用しても磁性流体部が細ることがない。真空用途でも使用することができる。
【0065】
なお、図２１Ａ乃至図２１Ｃでは、磁性流体用の磁石リングＲＭを１つ（つまり上下で２つ）置いているが、同心円状に半径を違えた磁石リングＲＭを多段に配置することもできる。また、段数を増やすことで封止圧力を高めることもできる。図２１Ａ乃至図２１Ｃにおいて、ロータ電極２１２等を吸引している磁石Ｍは、常時設置してもよいし、製造時のオイル封入時のみに用い、以後はオイルによって電極間を離隔する方式を採用してもよい。この際、シリコンオイルには離型性があるため、電極同士が密着することを妨げることができる。さらに、オイル中に球状粒子（シリカ、フラーレン等）を混合させることで潤滑性を高めてもよい。【0067】
図２２Ａ乃至図２２Ｃは、いずれも図２１Ａ乃至図２１Ｃと同様に、電極間に流体ＦとしてのオイルＯを含侵させ、表面張力を利用したり（図２２Ａ）、必要に応じてシールリング（オイルシールリングＱ）を用いて封止したりする（図２２Ｂ）点は同じである。ただし、オイルとして、熱伝導性オイルを使用することにより、回転電極ユニット１００をヒートシンクとしても利用することもできる。【0068】
図２２Ｃは、ステータ電極１１２の外側に、冷却水Ｗで冷却可能な熱交換リング磁石ＲＭを配置した状態を示している。これにより、熱源Ｘからの熱エネルギーによりロータ内部が発熱したとしても、その熱を外部に逃がすことができる。逆に、外部から温水（図示せず）を用いてロータ内部を最適な温度に調節することもできる。【0069】
上述したように、電界結合用の回転電極で形成される接合容量Ｃｃを増大させるために、磁石Ｍで電極を吸引することにより、大面積の電極であっても、非接触性を維持することができる。このため、大型機械用または高速回転用の非接触電極を製造することができるようになる。特に、非接触性を維持させるために流体Ｆを流す必要がないため、ポンプ等の付属物を設置する必要がなくなり、信頼性の向上、低コスト化が実現される。これにより、回転電極ユニット１００の実用性がさらに高まり、スリップリングの代替を進めて行くための大きな技術的要素となる。【0070】
即ち、スリップリングは、接触式のため、メンテナンスが必要であり、定期的に交換する必要がある。しかし、数ｋＷまでならば、容易に送電できる手軽さもある。これに取って代わることができる大電力送電可能なものが登場していない。例えば、磁界式では、大電力送電時には、コイルをフェライトコアが囲んだものを対向させる構造を有するが、重く高価になるとともに、自身が発熱してしまう。
これに対して、電界結合方式は、装置自体に発熱源が無く軽量である利点はあるものの、大電力送電可能な、１ｎＦ程度の接合容量を有する回転円盤が実現できないでいた。産業で用いるためには、高信頼性が不可欠である。
本発明では、これを初めて可能とする磁石吸引電極を提案した。これにより、実用性が極めて高くなり、工業用途へ適用されてゆくと期待される。
さらに、液体含侵型、ヒートシンク型へと発展させている。これも、活用場面の拡大が期待できる。
【0071】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。【0072】
例えば、本実施形態では、ディスク型の電極について説明したが、図２３に示すように、シリンダー型の電極でも、磁石Ｍの力を利用して、回転に伴って生じ得るシリンダーの偏心を防ぐことができる。【0073】
図２３は、シリンダー型電極の場合を示す断面図である。【0074】
上述の例は、ディスク型の電極について説明したが、図２３に示すように、シリンダー型の電極でも、磁石Ｍの力を利用して、回転に伴って生じ得るシリンダーの偏心を防ぐことができる。この場合には、図２３に示すように、固定シャフト５０１側に多層のシリンダー型送電電極５１１を配設し、それらの電極に組み合わさるように回転シャフト５０２側に多層のシリンダー型受電電極５２１を配置させる。この際、回転シャフト５０２側の電極を強磁性体の極薄金属とし、固定シャフト５０１側の電極の底部に磁石Ｍを配置する。これにより、回転シャフト５０２側の電極の偏心を防ぐことができる。【0075】
また例えば、本実施形態では、ディスク型の電極について説明したが、図２４に示すように、磁石Ｍを用いて強磁性体の極薄金属膜を吸引する方法は、リニア駆動系についても適用することができる。【0076】
図２４は、リニア駆動系の場合を示す斜視図である。【0077】
図２４に示すように、リニア駆動系では、送電電極６０１として、コの字型の電極を用意する。具体的には、２枚の送電電極６０１の間に固定ブロックＢを配置し、コの字型になるようにネジＮで固定する。送電電極６０１としては、非磁性体であるアルミニウムが使用される。このコの字型の送電電極６０１の端部に磁石Ｍを周期的に取り付けて磁石列Ｍｒを形成させる。このような送電電極６０１内に、強磁性極薄金属の受電電極６０２を差し込んだ場合、最初は送電電極上を這って挿入されるが、受電電極６０２が磁石Ｍに近づくと、磁力によって吸引され、非接触状態になる。さらに、受電電極６０２の取り付け部（図示せず）と磁石Ｍの距離よりも、受電電極６０２の長さを僅かに短くすると、受電電極６０２は磁石Ｍにも接触しない。このようにして、極狭いコの字型の送電電極６０１内でも完全非接触を実現させることができる。このような状態で、線路方向Ｚに沿って稼働させれば、完全非接触の状態で接合容量Ｃｃの大きなリニア駆動系を実現させることができる。なお、図示はしないが、受電電極６０２の先端部に磁石Ｍを配列し、コの字型の固定ブロックＢの中央部に強磁性体Ｖを配置して対向させることで、磁石Ｍと強磁性体Ｖとを逆に取り付けることもできる。
【0078】
また例えば、上述の実施形態における磁石Ｍは、配置された状態のまま製品化され、磁力を用いて電極を永続的に吸引し続ける構成となっているが、この構成に限定されない。電力伝送システムの製造過程でのみ配置される構成とすることもできる。具体的には例えば、電界結合電力伝送技術を適用した電力伝送システムの製造方法として、ステータスペーサ１１１に磁石Ｍを配置して、ロータ電極２１２の外周部２２２を磁力で吸引する工程と、ロータ電極２１２とステータ電極１１２との間に形成された隙間に流体Ｆを封止する工程と、ステータスペーサ１１１に配置された磁石Ｍを取り外す工程とを含むこともできる。これにより、製造過程でのみ磁石Ｍを使用し、製品になった段階で磁石Ｍを存在させなくすることができるので、製品の軽量化、及びコスト削減を図ることができる。
【0079】
以上まとめると、本発明が適用される電力伝送システムは、次のような構成を取れば足り、各種各様な実施形態を取ることができる。即ち、本発明が適用される電力伝送システムは、
１つ以上のロータ電極（例えばロータ電極２１２）と１つ以上のロータスペーサ（例えばロータスペーサ２１１）とが交互に積層されたロータ電極ユニット（例えばロータ電極ユニット２１）と、１つ以上のステータ電極（例えばステータ電極１１２）と１つ以上のステータスペーサ（例えばステータスペーサ１１１）とが交互に積層されたステータ電極ユニット（例えばステータ電極ユニット１１）と、からなる回転電極ユニット（例えば回転電極ユニット１００）を備え、
前記回転電極ユニットは、
前記ロータ電極が送電電極（例えばステータ電極１１２）である場合には、前記ステータ電極が受電電極（例えばロータ電極２１２）であり、
前記ロータ電極が受電電極である場合には、前記ステータ電極が送電電極であり、
前記ロータ電極ユニットと前記ステータ電極ユニットとが入れ子状に組み合わせて相互に回転可能であり、
前記ロータ電極のうち少なくとも外周部（例えば外周部２２２）は、磁性体からなる部材で構成され、
前記ステータスペーサは、前記ロータ電極の外周部を磁力で吸引する磁石を有する。
これにより、ロータ電極の端部を磁石で引っ張ることで、重力の影響によるロータ電極の垂れ下がりの問題を解決することができるので、電極間がショートしないように回転電極の接合容量を安定的に得ることができる。その結果、接合容量を増大させることができる。
【0080】
また、前記ロータスペーサは、前記ステータ電極の外周部を磁力で吸引する磁石を有することができる。これにより、ロータ電極の端部を磁石で引っ張るとともに、ステータ電極の端部を磁石で引っ張ることで、重力の影響による電極の垂れ下がりの問題を解決することができる。このため、電極間がショートしないように回転電極の接合容量を安定的に得ることができる。その結果、接合容量をより増大させることができる。
【0081】
また、前記ロータ電極と前記ステータ電極との間に形成された隙間に流体（例えば流体Ｆ）が存在し、前記流体は封止されるようにすることができる。
これにより、電極間に流体を封止することができるので、電極間がショートしないように回転電極の接合容量を安定的に得ることができる。その結果、接合容量をさらに増大させることができる。
【0082】
また、本発明の一態様の電力伝送システムの製造方法は、１つ以上のロータ電極と１つ以上のロータスペーサとが交互に積層されたロータ電極ユニットと、１つ以上のステータ電極と１つ以上のステータスペーサとが交互に積層されたステータ電極ユニットと、からなる回転電極ユニットを備え、前記回転電極ユニットは、前記ロータ電極が送電電極である場合には、前記ステータ電極が受電電極であり、前記ロータ電極が受電電極である場合には、前記ステータ電極が送電電極であり、前記ロータ電極ユニットと前記ステータ電極ユニットとが入れ子状に組み合わせて相互に回転可能であり、前記ロータ電極のうち少なくとも外周部は、磁性体からなる部材で構成される、電界結合電力伝送技術を適用した電力伝送システムの製造方法であって、
前記ステータスペーサに磁石を配置して、前記ロータ電極の外周部を磁力で吸引する工程と、
前記ロータ電極と前記ステータ電極との間に形成された隙間に流体を封止する工程と、
前記ステータスペーサに配置された前記磁石を取り外す工程と、
を含む。
これにより、製造過程でのみ磁石を使用し、製品になった段階で磁石を存在させなくすることができるので、製品の軽量化、及びコスト削減を図ることができる。
【符号の説明】
【0083】
１：送電部、２：受電部、１１：ステータ電極ユニット、２１：ロータ電極ユニット、１００：回転電極ユニット、１１２：ステータ電極、１１１：ステータスペーサ、１２１：強磁性体で構成されたサポート、２００：シャフト、２１１：ロータスペーサ、２１２：ロータ電極、２２２：ロータ電極の外周部、３００：絶縁性材料、５０１：回転シャフト、５０２：固定シャフト、５１１：シリンダー型送電電極、５１２：シリンダー型受電電極、６０１：送電電極、６０２：受電電極、Ｂ：固定ブロック、Ｃ：非磁性体のカバー、Ｃｃ：接合容量、ＣＲ：点（回転中心）、Ｄ：電極の垂れ下がり、ｄ：ステータ電極間の距離、Ｅ：モールドする材料、Ｆ：流体、Ｇ：重力、Ｈ：固定穴、Ｉ：シールリング、ｉ：電流、Ｊ：スリット、Ｋ：溝、Ｌ：ベルト押さえ、Ｍ：磁石、ＭＦ：磁性流体、Ｍｆ：磁束、Ｍｒ：磁石列、ＭＵ：磁石ユニット、Ｎ：ネジ、ＮＶ：非磁性体、Ｏ：オイル、Ｐ：熱交換器、Ｑ：オイルシールリング、Ｒ：負荷、ＲＭ：リング磁石、ｒ：ステータ電極とロータ電極とが対向している部分の長さ、Ｓ：電極の膨らみ、Ｔ：接触する部分、Ｖ：強磁性体、ＶＢ：強磁性体のブリッジ、Ｖｆ：高周波電源、ＶＰ：強磁性体切片、Ｗ：冷却水、Ｘ：熱源、Ｙ：誘電体、Ｚ：線路方向（稼働方向）