KR20230018388A

KR20230018388A - 선호되는 윤활제를 갖는 로터리 전기 변환기

Info

Publication number: KR20230018388A
Application number: KR1020227041951A
Authority: KR
Inventors: 조나단 에마이; 란델 제이. 위셔트; 제이슨 에마이; 레이 포터
Original assignee: 씨알 플라이트 엘.엘.씨.
Priority date: 2020-06-01
Filing date: 2021-05-26
Publication date: 2023-02-07
Also published as: CN115699231B; EP4158668A1; EP4158668A4; CA3184623A1; AU2021284218A1; IL298461A; US20230102299A1; US11776741B2; CN115699231A; WO2021247316A1

Abstract

정지 위치와 회전 위치 간에 전류를 전송하는 로터리 변환기는 하나는 정지이고 하나는 회전하는 쌍을 이룬 도전성 소결 디스크들을 사용하는데, 여기서 회전 소결 디스크는 정지 소결 디스크 상에서 회전하며, 트라이글리세라이드인 경계층 도체로 윤활된다.

Description

선호되는 윤활제를 갖는 로터리 전기 변환기

관련 출원들과의 상호참조

본원은 2020년 6월 1일자로 출원된 미국특허가출원 제63/032,840호에 대한 우선권 및 효익등을 주장하는 바, 이는 그 전체로서 이 명세서에 참고로 포함되어 있다.

미국 연방 후원 연구 개발에 대한 진술

해당 없음.

저작권 보호를 받는 내용의 통지

이 특허 문헌의 내용(material)의 일부는 미국 및 다른 국가들의 저작권법 하의 저작권 보호를 받을 수 있다. 저작권 소유자는 미국특허청에서 공적으로 입수 가능한 파일 또는 기록들이라면 누구라도 복사(facsimile reproduction)하는 것에 반대하지 않지만, 그 외에는 모든 저작권을 유보한다. 저작권 소유자는 이 명세서에 의해, 37 C.F.R. § 1.14에 따른 그 권리를 제한 없이 포함하여 이 특허 문헌을 비밀로 유지할 권리의 어느 것도 포기하지 않는다.

기술분야

본 발명의 기술은 일반적으로 "로터리 변환기(rotary transformer)", 즉 정지 또는 고정(stationary or fixed) 환경과 회전 환경 간에 전기의 통과를 허용하는 슬립링 조립체(slip ring assembly)에 관련된다. 일반적으로, 본 발명에는 전력 생성 및/또는 전력 사용에 이 기술을 사용하는 전원 및/또는 전기 부하 소비 장치(electrical load consumption device)가 접속된다. 바람직한 윤활제 또는 경계층 도체(boundary layer conductor; BLC)가 본 발명 로터리 변환기에 사용되는데, 일반적으로 거의 순수한 트라이글리세라이드(triacylglyceride) 또는 트라이글리세라이드와 천연 또는 인공 오일 소재의 혼합물로, 고정 소결(sintered) 도전면(conductive surface)과 회전 소결 도전면 간의 전기의 통과를 촉진하고 회전 동안 접촉하는 도전면들 간의 마모를 최소화하도록 사용된다. 비제한적인 사용의 예들은: 1) 전력망(power grid)(전력 사용)에 대한 풍력(wind) 또는 흐르는 유체(flowing liquid) 발전기; 2) 전원에 대한, 회전 자계 코일을 갖는 표준 모터(전기 부하 소비 장치); 3) 전원에 대한 2중반전(counter rotating; CR) 전기 모터 조립체(전기 부하 소비 장치); 및 4) 전력 사용 조립체에 대한 등가 전원(equivalent power) 공급 등이다. 장치의 적어도 일부가 고정이고 장치의 다른 일부가 회전하며 회전 작동 동안 전기의 계속적 흐름을 요구하는 장치가 응용분야에 포함된다. "로터리 변환기(rotary transformer)"라는 문구는 본 발명이 정지 환경과 회전 환경 감에 전기를 통과시키고 전통적으로 슬립링 조립체로 지칭됨을 나타낸다.

더 구체적으로 본 발명은 접촉면을 갖는 정지 기판(stationary substrate)과, 정지 기판 상을 2개의 접촉면들을 서로 밀접시키는 방식으로 미끄러짐으로써 이들 사이에 전기의 통과를 허용하고 경계층 도체로 윤활되는, 접촉면을 갖는 가동 기판(moving substrate)을 구비한다.

미국특허 번호: 8,198,773; 8,253,294; and 8,531,072(본원인에게 특허 발부)들은 여러 가지 2중반전 모터/발전기 응용들을 위한 것이다.

관련 있는 것은 박형 2중반전 차동 전기 모터 조립체(Thin-Profile Counter-Rotating Differential Electric Motor Assembly)에 대한 미국특허 번호: 10,116,187 (본원인에게 특허 발부되었고 특허 '187로 지칭한다)이다. 특히 이 CR 모터 조립체는 구체적으로, 일반적으로 약 10 lbs 미만의 추력(thrust)을 갖는 비교적 작은 전기 모터이다. 특허 '187에 기재된 바와 같이 CR 모터 조립체는; (고정이건 회전이건) 제1 및 제2 단부를 갖는 중심 중실 축(central solid shaft); 이 중심 중실 축 둘레를 반대 방향으로 회전하는 제1 및 제2 회전 부재들; 각각 제1 및 제2 회전 부재에 고정된 제1 및 제2 프로펠러들; 제1 및 제2 회전 부재들과 연계된 회전에 전력을 공급하는(power) 전자기 수단(electromagnetic means); 및 반대로 회전하는 회전 부재들과 장착 수단(mounting means) 간에 위치하여 중심 중실 축의 제2단에 고정되는, 외부 전원으로부터 전자기 수단으로 전기를 전송하는 수단을 구비한다. 이 특정한 설계는 CR 모터의 질량(주로 제1 및 제2 회전 부재들과 전자기 수단)이 비교적 작은(약 <10 lbs의 추력) 소형 CR 모터에 이상적이다.

또한 국제 공보 WO 2018/106611(역시 본원인에게 특허 발부되었고 WIPO '611로 지칭한다)는 특허 '187에 개시된 CR 모터와 사용될 수 있는 전기 전송 수단 또는 고 전류 및 고 RPM이 가능한 슬립링 조립체(High Current and RPM-Capable Slip Ring Assembly)를 기재하고 있다. 그러나 전기 배선이 전원으로부터 슬립링 조립 외부까지 연장되므로 이 슬립링 조립체는 특허 '187에서와 같이 제1 및 제2 회전 부재(및 전자기 수단)와 장착 수단 사이에 사용되어야 한다. 중심 축(shaft) 또는 차축(axel)은 슬립링 조립을 위해 중실이다. (제1 및 제2 회전 부재와 전자기 수단이 장착 수단에 근접하도록) 이 슬립링 조립체를 제1 및 제2 회전 부재 내부 또는 위에 위치시키는 것은 반대로 회전하는 회전 프로펠러들이 전기 배선과 걸리므로 불가능하다.

이 명세서에 기재된 기술의 목적은 정지 또는 고정 환경과 회전 환경 간에 전기를 전송하는 로터리 변환기를 제공하는 것이다.

이 명세서에 기재된 기술의 추가적 목적은 정지 또는 고정 환경과 회전 환경 간에 상당한 전력을 전송하는 로터리 변환기를 제공하는 것이다.

이 명세서에 기재된 기술의 다른 목적은 하나는 정지 또는 고정되고 다른 하나는 회전하는 쌍을 이루는(paired) 윤활 디스크들의 적어도 하나의 세트(set)를 구비하는 로터리 변환기를 제공하는 것이다.

이 명세서에 기재된 기술의 추가적 목적은 각 세트에 정지 또는 고정 디스크 하나와 회전 디스크 다른 하나를 갖는 쌍을 이루는 윤활 디스크들의 복수의 세트들을 구비하는 로터리 변환기를 제공하는 것이다.

이 명세서에 기재된 기술의 또 다른 목적은 모든 세트들이 경계층 도체로 윤활되어 회전마찰의 저감을 촉진(facilitate)하고 전기의 전송을 촉진(promote)하는, 각 세트에 하나의 정지 또는 고정 디스크와 하나의 회전 디스크가 쌍을 이룬 소결 디스크들의 단일한 쌍 또는 복수의 세트를 구비하는 로터리 변환기를 개시하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 모든 세트들이 트라이글리세라이드 또는 트라이글리세라이드/오일 혼합물로 윤활되어 회전마찰의 저감을 촉진하고 전기의 전송을 촉진하는, 하나의 정지 또는 고정 디스크와 하나의 회전 디스크가 쌍을 이룬 소결 디스크들의 복수의 세트를 구비하는 로터리 변환기를 개시하는 것이다.

본 발명 기술의 또 다른 목적은 모든 세트들이 피마자유(castor oil) 또는 피마자유/오일 혼합물을 함유한 윤활제로 윤활되어 회전마찰의 저감을 촉진하고 전기의 전송을 촉짐하는, 각 세트에 하나의 정지 또는 고정 디스크와 하나의 회전 디스크가 쌍을 이룬 소결 디스크들의 복수 또는 세트들을 구비하는 로터리 변환기를 논의하는 것이다.

정지 외부 환경과 회전 내부 환경 간에 전력을 전송하는 선택된 용도에 사용될 로터리 변환기(rotary transformer) 또는 슬립링 조립체(slip ring assembly)가 개시되는데: 제1 소결 금속 접촉면과 비회전 전기 도체를 정지 외부 부재에 접속하는 제1 전기 연결을 포함하는 비회전 전기 도체와; 제2 소결 금속 접촉면과 회전 전기 도체를 회전 내부 부재에 접속하는 제1 전기 연결을 포함하는 회전 전기 도체와; 및 제1 및 제2 소결 금속 접촉면들 양자에 도포(apply)되어 비회전 및 회전 전기 도체 간에 전류의 흐름을 허용하면서, 회전 동안 제1 소결 금속 접촉면 상의 제2 소결 금속 접촉면의 운동을 촉진하는 경계층 도체(boundary layer conductor)를 구비한다. 또한 경계층 도체는 트라이글리세라이드이다. 추가적으로, 경계층 도체는 수산화(hydroxylated) 및 불포화(unsaturated) 트라이글리세라이드이다. 다시 또한 경계층 도체는 피마자유이다.

제1 정지 위치와 제2 회전 위치 간에 전기를 전송하는 로터리 변환기 또는 슬립링 조립체가 더 개시되는데: 각 디스크가 중앙 구멍(central aperture)을 갖는 한 쌍의 도전성 디스크들로: 내공변(inner aperture edge)과 외주변(outer perimeter edge)을 갖는 제1 정지 소결 디스크와 내공변과 외주변을 갖는 제2 회전 소결 디스크를 포함하는 한 쌍의 도전성 디스크들과; 제1 정지 소결 디스크의 외주변에 부착된 제1 정지 위치 전기 연결과; 제2 회전 소결 디스크의 내주변(inner perimeter edge)에 부착된 제2 회전 위치 전기 연결과; 한 쌍의 도전성 디스크들을 둘러싸는 스핀들 하우징(spindle housing)으로 한 쌍의 도전성 디스크들이 서로 회전할 수 있게 해주는 스핀들 하우징과; 및 제1 정지 및 제2 회전 소결 디스크들 양자에 도포되어 정지 및 회전 도전성 디스크들 간에 전류의 흐름을 허용하면서 회전 동안 제1 및 제2 디스크의 운동을 촉진하는 경계층 도체를 구비한다.

이 명세서에 기재된 기술의 추가적인 국면(aspect)들은 명세서의 다음 부분들에서 명확해질 것인데, 이 상세한 설명은 본 발명의 바람직한 실시예들을 여기에 제한을 가하지 않고 완전히 개시하고자 하는 목적을 위한 것이다.

이 명세서에 기재된 기술은 단지 설명의 목적만인 다음 도면들을 참조하면 더 완전히 이해될 것인데:
도 1은 본 발명에 따른. 중심축에 대해 회전 가능하게 장착된 쌍을 이룬 소결 디스크들의 단일한 세트를 보이는 측면도.
도 2는 본 발명에 따른, 중심축 상에 회전하는 회전 부하 또는 전원을 보이는 상면도.
도 3은 본 발명에 따른, 중심축에 대해 회전 가능하게 장착된 쌍을 이룬 소결 디스크들의 단일한 세트를 보이는 단면도.
도 4는 중심축에 대해 회전 가능하게 장착된 쌍을 이룬 소결 디스크들의 3개의 세트들을 보이는 측면도.
도 5는 중심축에 대해 회전 가능하게 장착된 쌍을 이룬 소결 디스크들의 3개의 세트들을 보이는 측단면도.

더 구체적으로 도면들을 참조하면, 설명의 목적으로 본 발명 기술이 대략 도면들에 보인 시스템으로 구현되었다.

도 1 내지 5의 전체에 걸쳐, 이 명세서에 개시된 기본적 개념들을 벗어나지 않고도 본 발명 시스템의 회전 전기 커넥터는 구성과 컴포넌트들의 상세에 있어 변경될 수 있고, 방법은 구체적 단계들과 작동의 시퀀스(sequence)에 있어 변경될 수 있음을 이해해야 할 것이다.

본 발명 또는 기술은 정지 또는 고정 환경과 회전 환경 간에 하나 이상의 회로들의 전기 또는 전기 신호를 전송하는 데 사용되는 로터리 변환기(rotary transformer)(5)(조 1 및 3의 쌍을 이룬(paired) 디스크들의 단일한 세트) 및 (5')(도 4 및 5의 쌍을 이룬 디스크들의 3개의 세트들)를 구비한다. 한정의 수단이 아닌 예시적 목적만으로, 본 발명 장치(5, 5')는 전기 생산 소스(sorce)와 전기 소비 부하(load) 간에 전기를 전송하도록 설계된다. (예를 들어 발전기, 배터리 등의) 소스 또는 (예를 들어 모터 또는 유사한 장치 등의) 부하의 어느 하나는 고정 또는 회전이 될 수 있다. 한정의 수단이 아닌 일반적 설명의 목적으로, 도 1-5는 부하(30)(예시적 목적으로 전기 모터)가 고정 마운트(fixed mount; 10)에 장착된 중심축(central axle; 12) 둘레를 회전하는 것으로 표현하고 있다. 고정 마운트(10)와 중심축(12)은 일반적으로 경질의 금속 또는 금속 합금 소재로 제작되지만, 적절한 폴리머 소재 역시 본 발명의 영역 내에 고려될 수 있다. 도 1-5로부터 명확한 바와 같이, 도 1 및 3은 도전성 디스크(20, 25)들의 하나의 쌍을 이룬 세트를 갖는 단일한 회로를 도시하고, 도 4 및 5는 도전성 디스크(20 및 25, 20' 및 25', 20" 및 25")들의 3개의 쌍을 이룬 세트들을 갖는 회로들의 3개의 세트들을 도시한다.

이 둘의 구조적 차이는 상면도에서는 보이지 않으므로 도 2는 단일한 쌍을 이룬 세트 또는 3개의 쌍을 이룬 세트들 중의 어느 하나의 상면도를 보인다. 부하(30)는 본 발명 조립체(5)의 작동 동안 중심축(12) 둘레를 회전하는 것으로 도시되어 있다. 정지 배선 입력 커플러(stationary wiring input coupler; 55)가 배선(wire; 60)에 리드(lead)를 갖는 것으로 도면의 좌측에 도시되어 있다. 커플러(55)는 도전성 고정 디스크(20)에 고정되어 커플러(55)와 고정 디스크(20) 간에 전기의 통과를 허용한다. 커플러(55)는 고정 마운트(10)와 기부 스핀들(base spindle; 15)로 연장되는 커플러 브래킷(coupler bracket; 65)에 의해 고정 위치에 유지된다.

구체적으로, 도 1 및 2는 본 발명 로터리 변환기(5)를 보인다. 구체적으로, 도 1은 고정 마운트(10)와 기부 스핀들(15)을 갖는 본 발명(로터리 변환기)(5)을 도시한다. 기부 스핀들(15)은 일반적으로 Delrin^R, PEEK 등의 폴리머, 여러 가지 나일론, 및 다른 유사한 소재 등의 비도전성 경질 소재로 제작된다. 전기 절연성 디스크(35)는 스핀들(15) 위 및 중심축(12) 둘레에 위치한다. 도전성 고정 디스크(20)는 절연 디스크(35) 바로 옆, 중심축(12) 둘레에 위치한다. 일반적으로, 도전성 디스크(20)는 급속 또는 금속 합금으로 제작된 윤활제 함유 소결/다공성(sintered/porous) 디스크이다(용이하게 상업적으로 입수 가능한 이러한 소결/다공성 소재의 하나는 Oilite™으로 지칭된다). 청동, 황동, 강 등이 소결/다공성 디스크의 산출에 흔히 사용된다. 소결/다공성 디스크는 도포된 윤활제(경계층 도체; boundary layer conductor; BLC)를 포착하는 미세 통로를 내부에 포함하여 작동 동안 BLC를 서서히 방출한다.

윤활제/BLC(경계층 도체)(45, 50)는 점도가 더 낮은(lighter) SAE 10-50이 선호되는 천연 또는 합성 오일이 될 수 있지만, 다른 점도 역시 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 밝혀졌다. 다른 동등한 유사 천연 및 합성 제품들이 그렇듯 합성 윤활제 Valvoline 0-20 SAE가 잘 기능한다. 그러나 특히 액체 트라이글리세라이드(triacylglyceride; TAG)가 수명과 바람직한 열 특성들에 관한 한 그리고 놀랍도록 양호한 방식으로 훨씬 우수한 형태로 수행된다는 것이 파악되었다. 대표적 TAG들은 아보카도 오일, 올리브 오일, 땅콩기름, 피마자유 등이다. 구체적으로, 본 발명 로터리 변환기의 목적을 위해 피마자유는 극히 양호한 BLC 또는 TAG 윤활제 및 전기 도체일 것이다. 피마자유는 높은 비율의 수산화(hydroxylated) 및 불포화(unsaturated) 측쇄(side chain)들을 갖는 TAG이다. 본 발명 로터리 변환기의 광범위한 시험은 정상적 전류 통과 조건 하에서 약 1,300시간의 회전 작동에 추가적 윤활제가 필요 없는 반면, 최선의 합성 윤활제, Valvoline 0-20 SAE는 겨우 700 시간 지속한다. 1,300시간 후 피마자유 한 방울을 더하면 구조적 손상 없이 수백 시간 더 작동할 수 있다.

피마자유는 일반적으로 높은 비율의, 수산기 불포화 지방산인 리시놀산(ricinoleic acid)(lUPAC 명칭: (9Z,12R)-12- hydroxyoctadec-9-enoic acid)으로부터 추출된 리시놀 치환기(ricinoyl substituents)(85-95%의 지방산 측쇄들이 리시놀 기(group)들이다)를 함유하는 TAG이다. 탄소-탄소 이중 결합들이 모두 cis 구조 내에 있음을 주목해야 한다, 피마자유는 아주까리 나무(피마자; Ricinus communis)로부터 추출된다.

구조 I - 리시놀 측쇄들을 갖는 피마자유(TAG)

수십 년 동안 피마자유가 기계 장치에 대한 윤활유로 사용되어 왔지만, TAG들은 전기의 불량한 도체로 간주되어 왔다. 피마자유의 유전상수는 약 4.5 F/m인데, 이는 표준 조건 하에서 이것이 절연체임을 나타낸다. 명확히, 본 발명의 상황에 사용되는 피마자유 윤활제는 전기 절연체로 작용하지 않고 특별히 우수한 도체 또는 BLC이다. 분명히, 종래기술은 피마자유가 어떤 목적으로 우수한 도체와는 거리가 멀다고 교시했다. 또한 피마자유의 점도는 자연적으로 발생한 많은 지방 및 오일보다 10 폴드(10-fold) 이상 더 높으므로 우수한 윤활제이다. 20°C에서 피마자유의 점도는 약 1000h이고 50°C에서 약 128h로 저하된다. 표준 윤활제(합성 및 자연발생)들의 혼합물 및 TAG가 본 발명 로터리 변환기의 작동에 사용될 수 있다는 것은 본 발명의 범위 내이지만 피마자유 자체 또는 중간 내지 높은 비율의 혼합물이 선호된다.

고정 소결 디스크의 표면 상에 작동 동안의 마찰 마모를 최소화하는 BLC 또는 윤활제(45)의 층이 있지만, 전력의 통과를 허용할 필요가 있어서 이는 전기 절연층이 아니다.

도 3은 본 발명의 단일 회로 실시예의 측면도이다. 명확히, 마운트(10)는 그 위에서 부하(30)가 회전하는 중심축(12)에 고정된다. 기부 스핀들(15)은 탄성 수단(resilient means; 17)을 지지하는데, 이는 구멍(16) 내부 또는 중심축(12)을 둘러싸는 여러 가지 종류의 스프링들이다. 절연 디스크(35)는 탄성 수단(17) 위에 설치되어(ride) 로터리 변환기 또는 슬립링 조립체를 압축하도록 편향됨으로써(urged) 2개의 도전성 디스크(20, 25)들 간에 전기적 접촉을 유지한다. 양 도전성 디스크(20, 25)들의 표면은 각각 BLC/윤활제(45)가 피복된다. 작동 동안, 가동 디스크(15)는 중심축(12) 둘레를 회전한다. 2개의 도전성 디스크들의 표면은 서로 미끄러짐으로써 외부 정지 환경으로부터 회전 부하로 전기가 흐르도록 한다.

도 3에 보인 바와 같이, 각 도전성 디스크(20, 25)들의 내부 상에는 중심축(12) 둘레의 자유 회전(free rotation)을 허용하는 개방 영역((open region; 70, 75)들이 존재한다. 회전 도전성 디스크(25) 위에는 다른 전기 절연 디스크(40)가 위치한다. 도시된 바와 같이, 전기 리드(electrical lead; 60)는 스핀들(15) 및 마운트(10)에 고정된 정지 브래킷(stationary bracket; 65)에 장착된 제1 커플러(55)에 의해 정지 도전 디스크(20)로 인입된다. 제2 커플러(56)는 제2 및 내부 배선(61)이 회전 도전성 디스크로부터 회전 부하/모터(30)로 리드되도록 한다. 베어링(80, 81)은 부하가 중심축(12) 상에서 회전할 수 있게 한다.

도 4 및 5는 (예를 들어 삼상 모터(three-phase motor)를 작동시키도록 접속된) 삼상 전기 시스템의 각 입력에 대해 하나의 회로인 3개의 회로들(3개의 별도의 인입 배선들)이 존재하는 본 발명 로터리 변환기를 보인다. 부하의 필요에 따른 해당(of interest) 시스템의 실제 요건들에 따라 하나 이상의 회로가 항상 본 발명에 가능함을 강조한다. 도시된 바와 같이, 쌍을 이룬(paired) 고정/회전 도전선 디스크들의 3개의 세트(20 및 25, 20' 및 25', 20" 및 25")들이 존재한다. 도 1 및 3에 보인 도전성 디스크들의 단일한 쌍에서와 같이, 비도전성 디스크들이 3개의 쌍을 이룬 세트들의 아래(35)와 위(40)에 위치하고, 다른 2개의 쌍을 이룬 도전성 디스크들은 추가적인 비도전성 디스크(35', 35")들로 분리된다. 외부 전기 배선(60, 60', 및 60")들은 각각 전기 커플러(55, 55', 및 55")에 의해 고정 도전성 디스크(20, 20', 및 20")들의 각각에 부착된다.

도 5에 보이는 바와 같이, 각 고정/정지 도전성 디스크(20, 20', 및 20")들은 정지 브래킷(65)에 고정되는 반면, 회전 도전성 디스크(25, 25', 및 25")들은 전기 배선(61, 61', 및 61")과 전기 커플러(56, 56'. 및 56")에 의해 회전 부하(30)에 연계/고정된다.

실험적 시험(Experimental Testing)

로터리 변환기가 조립되고 적절한 전기 모터로 구동되어 수명과 열 특성에 대한 여러 가지 경계층 도체 소재의 유효성을 시험했다. 10 암페어의 일정한 부하가 각 로터리 변환기를 통과했고 각각은 구동 모터에 ml해 2500 RPM으로 작동했다.

시험된 피마자유들(Castor Oils Tested):

다음을 포함하는 여러 가지 피마자유들이 시험되었는데, 모두 약 78°C의 동일한 온도 범위에서 작동(run)되었고:

1) Klotz Benol, 피마자유 브랜드, 손상 전에 약 650 시간 작동.

2) Nature's Mace, 100% 피마자유, 손상 전에 약 950 시간 작동.

3) Barr, 100% 피마자유, 손상 전에 약 650 시간 작동.

4) Fine Vine, 100% 피마자유, 손상 전에 약 1300 시간 작동. 이 오일을 한 방울 추가하면 로터리 변환기가 수백 시간 더 작동됨에 주목해야 한다. 또한 4000 RPM 및 10 암페어에서 1000 시간 이상 작동했다.

시험된 여러 가지 비 피마자유들(Various Non-Castor Oils Tested):

1) Chosen Foods 아보카도 오일, 손상 전에 약 240 시간 작동, 약 104°C에서 과열(run hot).

2) Signature Select 땅콩기름, 손상 전에 약 50 시간 작동, 약 105°C에서 과열.

3) Signature Select 올리브 오일, 손상 전에 약 240 시간 작동, 약 95°C에서 과열.

4) Signature Select 포도씨유, 손상 전에 약 270 시간 작동, 약 100°C에서 과열.

5) Valvoline Synth 15-50W, 수백 시간 후 손상, 약 124°C에서 과열.

6) Mobil 1 Synth 15-50W, 수백 시간 후 손상, 약 122 내지 160°C에서 과열.

7) Super Tech Synth 75-140W, 수백 시간 후 손상, 약 1116 내지 151°C에서 과열.

8) Valvoline Synth 0-20W, 수백 시간 후 손상, 약 80 내지 129°C에서 과열.

본 발명 기술의 제1 실시예는 선택된 용도에 사용되어 정지 외부 환경과 회전 내부 환경 간에 전력을 전송하는 로터리 변환기를 포함하는데, 이는: 제1 소결 금속 접촉면과 비회전 전기 도체를 정지 외부 부재에 접속하는 제1 전기 연결을 포함하는 비회전 전기 도체와; 제2 소결 금속 접촉면과 회전 전기 도체를 회전 내부 부재에 접속하는 제2 전기 연결을 포함하는 회전 전기 도체와; 및 제1 및 제2 소결 금속 접촉면들 양자에 도포되어 비회전 및 회전 도체들 간에 전류가 흐르도록 허용하면서, 회전 동안 제1 소결 금속 접촉면 상의 제2 소결 금속 접촉면의 운동을 촉진하는 경계층 도체를 구비한다. 추가적 실시예들은 경계층 도체가 트라이글리세라이드, 수산화 및 불포화 트라이글리세라이드, 및 피마자유인 것을 포함한다.

본 발명 기술의 제2 실시예는 선택된 용도에 사용되어 정지 외부 환경과 회전 내부 환경 간에 전력을 전송하는 로터리 변환기를 포함하는데, 이는: 복수의 쌍을 이룬 비회전 및 회전 전기 도체들로, 여기서 각 쌍은 다른 쌍과 전기 절연 부재로 격리되고 여기서 비회전 전기 도체는 제1 소결 금속 접촉면과 비회전 전기 도체를 정지 외부 부재에 접속하는 제1 전기 연결을 포함하고, 회전 전기 도체는 제2 소결 금속 접촉면과 회전 전기 도체를 회전 내부 부재에 접속하는 제1 전기 연결을 포함하는 복수의 쌍을 이룬 비회전 및 회전 전기 도체들과; 및 제1 및 제2 소결 금속 접촉면들 양자에 도포되어 비회전 및 회전 도체들 간에 전류가 흐르도록 허용하면서, 회전 동안 제1 소결 금속 접촉면 상의 제2 소결 금속 접촉면의 운동을 촉진하는 경계층 도체를 구비한다. 추가적 실시예들은 경계층 도체가 트라이글리세라이드, 수산화 및 불포화 트라이글리세라이드, 및 피마자유인 것을 포함한다.

본 발명 기술의 제3 실시예는 제1 정지 위치와 제2 회전 위치 간에 전기를 전송하는 로터리 변환기를 포함하는데, 이는: 내공변(inner aperture edge)과 외주변(outer perimeter edge)을 갖는 제1 정지 소결 디스크와 내공변과 외주변을 갖는 제2 정지 소결 디스크를 포함하는 각각 중앙 구멍이 있는 디스크를 갖는 한 쌍의 도전성 디스크들과; 제1 정지 소결 디스크의 외공변(outer aperture edge)에 부착된 제1 정지 위치 전기 연결과; 제2 회전 소결 디스크의 내주변에 부착된 제2 회전 위치 전기 연결과; 한 쌍의 도전성 디스크들을 둘러싸는 스핀들 하우징으로, 한 쌍의 도전성 디스크들이 서로 상에서 회전하도록 허용하는 스핀들 하우징과; 및 제1 정지 및 제2 회전 소결 디스크들 양자에 도포되어 정지 및 회전 도전성 디스크들 간에 전류가 흐르도록 허용하면서, 회전 동안 제1 및 제2 디스크들의 운동을 촉진하는 경계층 도체를 구비한다. 실시예들은 경계층 도체가 트라이글리세라이드, 수산화 및 불포화 트라이글리세라이드, 및 피마자유인 것을 포함한다.

이하의 설명에서, 본 발명은 다음을 제한 없이 포함하는 본 발명 기술의 복수의 구현예들을 포괄하는 것을 이해해야 할 것이다:

선택된 용도에 사용되어 정지 외부 환경과 회전 내부 환경 간에 전력을 전송하는 로터리 변환기로: i. 제1 소결 금속 접촉면과 ii. 비회전 전기 도체를 정지 외부 부재에 접속하는 제1 전기 연결을 포함하는 a. 비회전 전기 도체와; i. 제2 소결 금속 접촉면과 ii. 회전 전기 도체를 회전 내부 부재에 접속하는 제2 전기 연결을 포함하는 b. 회전 전기 도체와; 및 c. 제1 및 제2 소결 금속 접촉면들 양자에 도포되어 비회전 및 회전 도체들 간에 전류가 흐르도록 허용하면서, 회전 동안 제1 소결 금속 접촉면 상의 제2 소결 금속 접촉면의 운동을 촉진하는 경계층 도체를 구비한다. 추가적 실시예들은 경계층 도체가 트라이글리세라이드, 수산화 및 불포화 트라이글리세라이드, 및 피마자유인 것을 포함하는 로터리 변환기.

선택된 용도에 사용되어 정지 외부 환경과 회전 내부 환경 간에 전력을 전송하는 로터리 변환기로: a. 복수의 쌍을 이룬 비회전 및 회전 전기 도체들로, 여기서 각 쌍은 다른 쌍과 전기 절연 부재로 격리되고 여기서 비회전 전기 도체는 i. 제1 소결 금속 접촉면과 ii. 비회전 전기 도체를 정지 외부 부재에 접속하는 제1 전기 연결을 포함하고; 회전 전기 도체는 i. 제2 소결 금속 접촉면과 ii. 회전 전기 도체를 회전 내부 부재에 접속하는 제1 전기 연결을 포함하는 복수의 쌍을 이룬 비회전 및 회전 전기 도체들과; 및 b. 제1 및 제2 소결 금속 접촉면들 양자에 도포되어 비회전 및 회전 도체들 간에 전류가 흐르도록 허용하면서, 회전 동안 제1 소결 금속 접촉면 상의 제2 소결 금속 접촉면의 운동을 촉진하는 경계층 도체를 구비한다. 추가적 실시예들은 경계층 도체가 트라이글리세라이드, 수산화 및 불포화 트라이글리세라이드, 및 피마자유인 것을 포함하는 로터리 변환기.

제1 정지 위치와 제2 회전 위치 간에 전력을 전송하는 로터리 변환기로: i. 내공변(inner aperture edge)과 외주변(outer perimeter edge)을 갖는 제1 정지 소결 디스크와 ii. 내공변과 외주변을 갖는 제2 정지 소결 디스크를 포함하는 a. 각각 중앙 구멍이 있는 디스크를 갖는 한 쌍의 도전성 디스크들과; b. 제1 정지 소결 디스크의 외공변(outer aperture edge)에 부착된 제1 정지 위치 전기 연결과; c. 제2 회전 소결 디스크의 내주변에 부착된 제2 회전 위치 전기 연결과; d. 한 쌍의 도전성 디스크들을 둘러싸는 스핀들 하우징으로, 한 쌍의 도전성 디스크들이 서로 상에서 회전하도록 허용하는 스핀들 하우징과; 및 e. 제1 정지 및 제2 회전 소결 디스크들 양자에 도포되어 정지 및 회전 도전성 디스크들 간에 전류가 흐르도록 허용하면서, 회전 동안 제1 및 제2 디스크들의 운동을 촉진하는 경계층 도체를 구비하는 로터리 변환기.

선행하는 어떤 구현예에 따른 로터리 변환기에서, 경계층 도체는 트라이글리세라이드이다.

선행하는 어떤 구현예에 따른 로터리 변환기에서, 경계층 도체는 수산화 및 불포화 트라이글리세라이드이다.

선행하는 어떤 구현예에 따른 로터리 변환기에서, 경계층 도체는 피마자유이다.

이 명세서에 사용된 용어 "구현(implementation)"은 실시예, 예, 또는 이 명세서에 기재된 기술을 실현하는 다른 형태를 제한 없이 포함하고자 의도한 것이다.

이 명세서에 사용된 단수 용어 "a," "an," 및 "the" 는 문맥이 명확히 달리 지시하지 않는 한 복수 대상도 포함할 수 있다. 단수인 객체의 언급은 명시적으로 그렇게 기술되지 않는 한. "단지 하나(one and only one)"가 아니라 "하나 이상(one or more)"을 의미하고자 의도한 것이다.

이 명세서 내에서 "A, B 및/또는 C" 등의 문구 구성은 A, B, 또는 C가 존재할 수 있거나, 또는 항목 A, B 및 C들의 어떤 조합이 존재할 수 있음을 기술한다. 요소들의 그룹이 후속되어 열거되는"적어도 하나의(at least one of)" 등의 문구 구성은 이 그룹 요소들 중의 적어도 하나가 존재함을 가리키는데, 이는 경우에 따라 열거된 요소들의 어떤 가능한 조합을 포함한다.

이 명세서에서"하나의 실시예(an embodiment)", "적어도 하나의 실시예(at least one embodiment)" 또는 유사한 실시예 문구의 언급은 설명된 실시예에 연계되어 기술된 특정한 특징(feature), 구조, 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되는 것을 가리킨다. 이에 따라, 이 여러 가지 실시예 문구들이 반드시 모두 동일한 실시예를 지칭하거나 설명된 모든 다른 실시예들과 다른 특정한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 실시예 문구는 특정한(given) 실시예의 특정한(specific) 특징, 구조, 특성들은 본 발명 장치, 시스템, 또는 방법의 하나 이상의 실시예들에 어떤 적절한 방식으로 조합될 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

이명세서에 사용된 "세트(set)"은 하나 이상의 객체들의 집합을 지칭한다. 이에 따라 예를 들어 객체들의 세트는 단일한 객체 또는 복수의 객체들을 포함할 수 있다.

제1 및 제2, 위 및 밑 등의 관계 용어들은 반드시 이러한 독립체(entity)들 또는 행위들 간에 어떤 실제의 이러한 관계 또는 순서를 요구하거나 의미하는 것이 아니라 순전히 하나의 독립체 또는 행위를 다른 독립체 또는 행위와 구분하는 데 사용될 수 있다.

"구비하다(comprises)", "구비하는(comprising)", "갖다(has)", "갖는(having)", "포함하다(includes)", "포함하는(including)", "함유하다(contains)", "함유하는(containing)"라는 용어들 또는 그 다른 변형은 배타적이 아닌 포함(non-exclusiveinclusion)을 포괄하고자 의도한 것으로, 요소들의 목록을 구비하고, 갖고, 포함하고, 함유하는 공정, 방법, 물품, 또는 장치는 이 요들만을 포함하는 것이 아니라 명시적으로 열거되지 않은 다른 요소들 또는 이러한 공정, 방법, 물품, 또는 장치에 고유한 요소들을 포함할 수 있다. "...를 구비하다(comprises ... a)", "...를 갖다(has ... a)", "...를 포함하다(includes ... a)", "...를 함유하다(contains ... a)" 가 선행되는 요소는 더 많은 제약조건이 없는 한, 이 요소를 구비하고, 갖고, 포함하고, 함유하는 공정, 방법, 물품, 또는 장치에서의 추가적인 동일한 요소들을 배제하지 않는다.

이 명세서에 사용된 "대략(approximately)", "약(approximate)", "거의(substantially)", "근본적으로(essentially)", 및 "약(about)", 또는 그 다른 변형들은 작은 변형들을 기술하고 처리하는 데 사용된다. 사건 또는 상황에 연계들과 연계하여 사용되면, 이 용어들은 이 사건과 상황이 정확히 발생된 경우와 함께 이 사건과 상황이 밀접한 근사치(close approximation)로 발생되는 경우도 지칭한다. 수치 값과 연계하여 사용되면, 이 용어들은 ± 5% 이하, ± 4% 이하, ± 3% 이하, ± 2% 이하, ± 1% 이하, ± 0.5% 이하, ± 0.1 % 이하, 또는 ± 0.05% 이하 등 수치 값의 ± 10% 이하의 변화의 범위를 지칭할 수 있다. 예를 들어, "거의(substantially)" 정렬은 ± 5° 이하, ± 4° 이하, ± 3° 이하, ± 2° 이하, ± 1 ° 이하, ± 0.5° 이하, ± 0.1° 이하, 또는 ± 0.05° 이하 등 ± 10° 이하의 각 변화의 범위를 지칭할 수 있다.

또한 양, 비율, 및 다른 수치 값들을 이 명세서에서 때로 범위 형식으로 표현될 수 있다. 이러한 범위 형식은 편의와 간결성을 위해 사용된 것으로 이해되어야 하고, 범위의 한도들로 명시적으로 규정된 수치 값들을 포함할 뿐 아니라 각 수치 값과 부분범위가 명시적으로 규정된 것처럼 이 범위 내의 모든 수치 값 또는 부분범위를 포함하는 것으로 융통성 있게 이해되어야 한다. 예를 들어 약 1 내지 약 200의 범위의 비율은 명시적으로 기재된 한도들 약 1 및 약 200뿐 아니라, 약 2, 약 3, 약 4 등의 개별적 비율들과 약 10 내지 약 50, 약 20 내지 약 100, 등등의 부분범위 역시 포함한다.

이 명세서에 사용된 "접속된(coupled)"이라는 용어는 반드시 직접 및 반드시 기계적은 아니더라도 연결된 것으로 정의된다. 어떤 방식으로 "구성된(configured)" 장치 또는 구조는 적어도 그 방식으로 구성되지만 열거되지 않은 방식으로도 구성될 수 있다.

효익, 이점, 문제의 해법들과, 어떤 효익, 이점 또는 해법을 발생시키거나 더 증진시키도록 유발할 수 있는 어떤 요소(들)는 이 명세서에 기재된 기술 또는 모든(any and all) 청구항들의 결정적, 필수적 또는 기본적 특징 또는 요소들로 해석되어서는 안 된다.

또한, 이상의 설명에서는 여러 가지 특징들이 여러 가지 실시예들에서 이 명세서를 간결화할 목적으로 그룹을 이룰(grouped) 수 있다. 이 개시 방법은 청구된 실시예들이 각 청구항에 명시적으로 기재된 것보다 더 많은 특징을 요구할 의도를 반영하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 주제는 단일하게 개시된 실시예의 모든 특징들보다 적게도 존재할 수 있다.

이 명세서의 요약서는 독자가 기술적 개시의 성질을 신속히 확인할 수 있도록 제공된다. 이는 청구항들의 범위와 의미를 해석 또는 한정하는 데 사용되지 않을 것이라는 전제로 제출된다.

일부 국가(jurisdiction)들의 실무는 그 출원의 제출 이후 명세서의 하나 이상의 부분들의 삭제를 요구할 수 있음을 이해해야 할 것이다. 이에 따라, 독자는 이 명세서의 원래의 내용에 대해서는 제출된 대로의 출원을 참고해야 한다. 이 명세서의 내용의 어떤 삭제는 원래 제출된 출원의 어떤 주제의 포기(disclaimer), 상실(forfeiture) 또는 공중에의 기부로 해석되어서는 안 된다.

이하의 청구항들은 이 명세서에 포함되고, 각 청구항은 별도로 청구된 주제로서 스스로 자립한다.

이 명세서의 설명이 많은 상세들을 포함하지만, 이들은 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니라 단순히 본 발명의 바람직한 실시예들의 일부의 설명들을 제공하는 것으로 해석되어야 한다. 이에 따라, 본 발명의 범위는 당업계에 통상을 기술을 가진 자에게 자명해질 다른 실시예들을 완전히 포괄하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

당업계에 통상의 기술을 가진 자들에게 알려진, 개시된 실시예들의 요소들의 모든 구조적 및 기능적 등가물들은 명시적으로 이 명세서에 참고로 포함되고 본 발명의 청구항들로 포괄되고자 의도한 것이다. 뿐만 아니라, 그 요소, 컴포넌트, 또는 방법 단계가 청구항들에 명시적으로 기재되었는지 여부와 무관하게 이 명세서의 어느 요소, 컴포넌트, 또는 방법 단계도 공중에게 기부하고자 의도한 것이 아니다. 그 요소가 명시적으로 "(~를 위한) 수단(means for)"이라는 문구를 사용하여 기재되지 않은 한 이 명세서의 어떤 청구항 요소를 "기능식(means plus function)" (청구항) 요소로 해석해서는 안 된다. 그 요소가 명시적으로 "(~를 위한) 단계(step for)"라는 문구를 사용하여 기재되지 않은 한 이 명세서의 어떤 청구항 요소를 "기능식(step plus function)" (방법 청구항) 요소로 해석해서는 안 된다.

Claims

선택된 용도에 사용되어 정지 외부 환경과 회전 내부 환경 간에 전력을 전송하는 로터리 변환기로:
i. 제1 소결 금속 접촉면과
ii. 비회전 전기 도체를 상기 정지 외부 부재에 접속하는 제1 전기 연결을 포함하는
a. 상기 비회전 전기 도체와;
i. 제2 소결 금속 접촉면과
ii. 회전 전기 도체를 상기 회전 내부 부재에 접속하는 제2 전기 연결을 포함하는
b. 상기 회전 전기 도체와; 및
c. 상기 제1 및 제2 소결 금속 접촉면들 양자에 도포되어 상기 비회전 및 회전 도체들 간에 전류가 흐르도록 허용하면서, 회전 동안 상기 제1 소결 금속 접촉면 상의 제2 소결 금속 접촉면의 운동을 촉진하는 경계층 도체를 구비하는 로터리 변환기.
제1항에 있어서,
상기 경계층 도체가 트라이글리세라이드인 로터리 변환기.
제1항에 있어서,
상기 경계층 도체가 수산화 및 불포화 트라이글리세라이드인 로터리 변환기.
제1항에 있어서,
상기 경계층 도체가 피마자유인 로터리 변환기.
선택된 용도에 사용되어 정지 외부 환경과 회전 내부 환경 간에 전력을 전송하는 로터리 변환기로:
a. 복수의 쌍을 이룬 비회전 및 회전 전기 도체들로, 여기서 상기 각 쌍은 다른 쌍과 전기 절연 부재로 격리되고,
여기서 상기 비회전 전기 도체는
i. 제1 소결 금속 접촉면과
ii. 상기 비회전 전기 도체를 상기 정지 외부 부재에 접속하는 제1 전기 연결을 포함하고;
상기 회전 전기 도체는
i. 제2 소결 금속 접촉면과
ii. 상기 회전 전기 도체를 상기 회전 내부 부재에 접속하는 제1 전기 연결을 포함하는
복수의 쌍을 이룬 상기 비회전 및 회전 전기 도체들과; 및
b. 상기 제1 및 제2 소결 금속 접촉면들 양자에 도포되어 상기 비회전 및 회전 도체들 간에 전류가 흐르도록 허용하면서, 회전 동안 상기 제1 소결 금속 접촉면 상의 상기 제2 소결 금속 접촉면의 운동을 촉진하는 경계층 도체를
구비하는 로터리 변환기.
제5항에 있어서,
상기 경계층 도체가 트라이글리세라이드인 로터리 변환기.
제5항에 있어서,
상기 경계층 도체가 수산화 및 불포화 트라이글리세라이드인 로터리 변환기.
제5항에 있어서,
상기 경계층 도체가 피마자유인 로터리 변환기.
제1 정지 위치와 제2 회전 위치 간에 전기를 전송하는 로터리 변환기로:
i. 내공변과 외주변을 갖는 제1 정지 소결 디스크와
ii. 내공변과 외주변을 갖는 제2 정지 소결 디스크를 포함하는
a. 각각 중앙 구멍이 있는 디스크를 갖는 한 쌍의 도전성 디스크들과;
b. 상기 제1 정지 소결 디스크의 외공변에 부착된 제1 정지 위치 전기 연결과;
c. 상기 제2 회전 소결 디스크의 내주변에 부착된 제2 회전 위치 전기 연결과;
d. 상기 한 쌍의 도전성 디스크들을 둘러싸는 스핀들 하우징으로, 상기 한 쌍의 도전성 디스크들이 서로 상에서 회전하도록 허용하는 상기 스핀들 하우징과; 및
e. 상기 제1 정지 및 제2 회전 소결 디스크들 양자에 도포되어 상기 정지 및 회전 도전성 디스크들 간에 전류가 흐르도록 허용하면서, 회전 동안 상기 제1 및 제2 디스크들의 운동을 촉진하는 경계층 도체를
구비하는 로터리 변환기.
제9항에 있어서,
상기 경계층 도체가 트라이글리세라이드인 로터리 변환기.
제9항에 있어서,
상기 경계층 도체가 수산화 및 불포화 트라이글리세라이드인 로터리 변환기.
제9항에 있어서,
상기 경계층 도체가 피마자유인 로터리 변환기.