(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を有する直動−回動変換手段と、
前記回転軸に対して径方向に向けられた軸を有して長手方向に延びるコアであって、磁界を生成する１つ以上の磁石を含むコアを有する磁性固定子アセンブリと、
２つの電磁アクチュエータであって、各電磁アクチュエータが、前記コアの前記１つ以上の磁石の少なくとも一部および前記コアを取り囲み、前記磁性固定子アセンブリに対して往復動するように配置された往復動コイルをそれぞれ有する、２つの電磁アクチュエータとを備えた回転装置であって、
前記往復動コイルは前記長手方向に延びたコアに沿って前記回転軸に対して互いに対向し、
前記コイルは、いずれも前記直動−回動変換手段に接続され、当該直動−回動変換手段を駆動する、回転装置。
【請求項２】
請求項１において、前記磁性固定子アセンブリが、複数の前記往復動コイルに対応する磁性固定子を有する、回転装置。
【請求項３】
請求項１において、前記磁性固定子アセンブリが複数の磁性固定子を有し、当該磁性固定子は、それぞれ、１つの往復動コイルに対応する、回転装置。
【請求項４】
請求項１において、前記磁性固定子アセンブリが複数の内方磁石を有し、前記往復動コイルが当該複数の内方磁石を取り囲む、回転装置。
【請求項５】
請求項１において、前記磁性固定子アセンブリが、さらに、前記往復動コイルの外側において前記コアの前記磁石に対して平行に配置された、複数の外方磁石を有する、回転装置。
【請求項６】
請求項５において、前記往復動コイルの前記外方磁石に覆われていない箇所に、フォロワが連結されている、回転装置。
【請求項７】
請求項１において、さらに、
前記磁性固定子アセンブリに連結され、当該回転装置を車両に取り付けるマウント構造体と、
前記磁性固定子アセンブリの長手軸心に対して平行に配置された複数のシャフトとを備え、
前記コイルは、前記シャフトを摺動することで前記磁性固定子アセンブリに沿って往復動するように配置されている、回転装置。
【請求項８】
請求項７において、さらに、
直動軸受を備え、前記コイルが、この直動軸受を用いて前記シャフトを摺動する、回転装置。
【請求項９】
請求項７において、さらに、
支持構造体および回転軸受を備え、
前記直動−回動変換手段がディスクを備え、このディスクが、前記回転軸受を用いて前記支持構造体に回転可能に接続される、回転装置。
【請求項１０】
請求項９において、さらに、
車輪のリムを備え、
（i）前記ディスクが前記車輪のリムの内部に配置されてこのリムに接続され、（ii）前記ディスクが回転運動することによって前記車輪のリムの回転運動が生じる、回転装置。
【請求項１１】
請求項１において、前記直動−回動変換手段がカムを備える、回転装置。
【請求項１２】
請求項１１において、（i）前記カムが内表面および外表面を有し、（ii）複数の前記コイルの各コイルが一対のフォロワを用いて前記カムに連結され、前記フォロワの対のうちの第１のフォロワは前記内表面と相互作用し、前記フォロワの対のうちの第２のフォロワは前記外表面と相互作用する、回転装置。
【請求項１３】
請求項１２において、前記カムが前記内表面および前記外表面を含む突出体で構成され、当該内表面が内方に面し、当該外表面が外方に面する、回転装置。
【請求項１４】
請求項１２において、（i）前記カムが前記内表面および前記外表面を含む溝で構成され、当該内表面が外方に面し、当該外表面が内方に面し、（ii）前記フォロワの各対が前記溝の内部に配置される、回転装置。
【請求項１５】
請求項１１において、前記直動−回動変換手段はディスクを備え、（i）前記カムが前記ディスクの一方の側に位置し、（ii）前記磁性固定子アセンブリが前記ディスクの平面に対して平行に配置され、（iii）前記コイルはフォロワを用いて前記カムに連結され、（iv）前記カムが回転運動することによって前記ディスクの回転運動が生じる、回転装置。
【請求項１６】
請求項１５において、さらに、
前記ディスクの一方の側に位置する前記第１のカムに加えて、前記ディスクの反対側に位置する第２のカムと、
前記ディスクの前記反対側における第２の磁性固定子アセンブリと、
前記第２の磁性固定子アセンブリに対して往復動するさらなるコイルをそれぞれ有する、複数のさらなる電磁アクチュエータとを備え、
前記さらなるコイルは、さらなるフォロワを用いて前記第２のカムに連結され、前記さらなるコイルの往復動は前記ディスクの前記回転運動に寄与する、回転装置。
【請求項１７】
請求項１１において、前記電磁アクチュエータが、一方では発電機として機能するように構成されている、回転装置。
【請求項１８】
請求項１において、さらに、
前記コイルが通過する際に、当該コイルに液体を吹き付けて冷却する液体噴射手段を備えた、回転装置。
【請求項１９】
請求項１８において、前記液体噴射手段が、前記磁性固定子アセンブリに取り付けられ、当該磁性固定子アセンブリの磁石に設けられた開口を通して前記コイルに液体を吹き付ける、回転装置。
【請求項２０】
回転軸に対して径方向に向けられた軸を有する磁性固定子コア部を含む磁性固定子アセンブリであって、前記磁性固定子コア部は磁界を生成する１つ以上の磁石を含む、磁性固定子アセンブリと、
前記磁性固定子コア部の１つ以上の磁石の少なくとも一部および前記磁性固定子コア部を取り囲み、前記磁性固定子コア部によって生成された前記磁界内で往復動するように配置されたコイルを備えたアクチュエータと、
タイヤを支持する、車輪のリムと、
前記アクチュエータおよび前記車輪のリムが連結され、動作中に、前記磁性固定子コア部の前記軸に沿った前記アクチュエータの直線状の往復動を、前記回転軸の回りの前記車輪のリムの回転運動に変換する、直動−回動変換手段とを備えた、回転駆動器。
【請求項２１】
請求項２０において、前記磁性固定子アセンブリは、さらに、前記回転軸に対して径方向に向けられた軸を有する第２の磁性固定子コア部を備え、前記第２の磁性固定子コア部は１つ以上の磁石を含み、
当該回転駆動器は、さらに、前記第２の磁性固定子コア部の１つ以上の磁石の少なくとも一部および前記第２の磁性固定子コア部を取り囲み、前記第２の磁性固定子コア部によって生成された前記磁界内で往復動するように配置された第２のコイルを備えた第２のアクチュエータであって、前記直動−回動変換手段に連結された第２のアクチュエータを備え、
前記直動−回動変換手段は、動作中に、前記回転軸に対して径方向における、前記第２の磁性固定子コア部の前記軸に沿った前記第２のアクチュエータの直線状の往復動を、前記回転軸の回りの前記車輪のリムの回転運動に変換する、回転駆動器。
【請求項２２】
請求項２１において、さらに、
前記磁性固定子アセンブリが取り付けられた支持構造体を備え、
前記直動−回動変換手段が、
前記回転軸を画定し、前記車輪のリムが取り付けられた回転部材、ならびに
前記回転部材を支持する軸受アセンブリであって、前記回転軸に直交する方向において、前記支持構造体および前記磁性固定子アセンブリに相対的に前記回転部材および前記回転軸が動くことを可能する軸受アセンブリを備えた、回転駆動器。
【請求項２３】
請求項２２において、前記アクチュエータおよび前記第２のアクチュエータが、前記回転軸に対して互いに対向する、回転駆動器。
【請求項２４】
請求項２３において、前記アクチュエータおよび前記第２のアクチュエータの同一方向における動きによって、前記回転軸が、前記回転軸に直交する方向に、前記支持構造体と相対的に動く、回転駆動器。
【請求項２５】
請求項２３において、前記アクチュエータおよび前記第２のアクチュエータの反対方向における動きによって、前記回転部材が前記回転軸の回りを回転する、回転駆動器。
【請求項２６】
請求項２０において、さらに、
動作中に磁界内で前記コイルが往復動する際に、前記コイルに冷却液を流すように配置された液体噴射ポートを備えた、回転駆動器。
【請求項２７】
請求項２６において、前記液体噴射ポートが前記磁性固定子アセンブリに配置された、回転駆動器。
【請求項２８】
請求項２７において、前記液体噴射ポートが、前記磁性固定子アセンブリの磁石に設けられた開口である、回転駆動器。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本願は、2009年11月9日付出願の米国特許出願第12/590,495号の一部継続出願である。米国特許出願第12/590,495号の全教示内容は、参照をもって本明細書に取り入れたものとする。
【技術分野】
【０００２】
車両におけるモータの典型的な位置は、例えば車両の乗員区画の前方などの車両中央付近である。中央付近に位置したモータは、ドライブシャフトや自在継手などの部品を介して車両の車輪を駆動する。このようなモータは、例えば燃料駆動または電動駆動である。また、モータの位置を車両の車輪近傍、さらには、車両の車輪内部としたものさえある。このようなモータはハブモータとして知られ、典型的に電動モータである。４つの車輪を備えた車両であれば、例えば各車輪の内部にハブモータを１つずつ、合計で４つのモータを備える。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ハイブリッド車両も含め、電動車両全般に大きな関心が集まる中、ハブモータに対する関心も高まっている。しかし、車両に適したハブモータは未だ利用可能ではない。ハブモータに関する典型的な問題点として、モータ質量の大部分が車両サスペンション部品による浮動支持の対象でないために、車両のばね下質量（非弾性質量）に寄与する点が挙げられる。往復動するコイルモータによって車輪をハブ回りに駆動させることができれば、モータのなかでも特に重い部品を車両のばね上質量（弾性質量）として支持することができるので、乗り心地や取扱い性の向上につながる。実際に、コイル自体をサスペンションの一構成品として機能させることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明にかかる回転装置は、磁性固定子（磁気ステータ）アセンブリと、複数の互いに対向する電磁アクチュエータと、直動−回動（直線から回転への）変換手段とを備える。前記複数の電磁アクチュエータは、それぞれ、前記磁性固定子アセンブリに対して往復動（往復運動）するコイルを有する。前記電磁アクチュエータは、前記直動−回動変換手段に接続されており、前記往復動の結果として、前記直動−回動変換手段を駆動して当該直動−回動変換手段を回転運動させる。前記直動−回動変換手段は、例えば、カム、スコッチヨーク、およびクランクなどの、直線運動を回転運動に変換する機械装置であってもよい。複数の前記コイルは、また、前記磁性固定子アセンブリに対して互いに同一の方向に直線状に並進することにより、前記直動−回動変換手段を駆動して当該直動−回動変換手段を直線運動させるものでもよい。このような直線運動は、回転運動と共に、あるいは、回転運動を伴わずに生じ得る。
【０００５】
本発明にかかる車両は、シャーシと、前記シャーシに接続された磁性固定子アセンブリと、前記シャーシに浮動支持されたカムと、前記シャーシに浮動支持された複数の互いに対向するコイルとを備えるものでもよい。前記複数のコイルは、前記磁性固定子アセンブリに対して互いに反対方向に往復動し、カムフォロワを介して前記カムを駆動して当該カムを回転運動させる。前記カムに連結された前記車両の車輪は、前記カムによって駆動され、回転軸受を中心として回転運動する。
【０００６】
前記磁性固定子アセンブリは、前記複数のコイルに対応する単一の磁性固定子を含むものでもよく、１つのコイルにつき１つの磁性固定子が対応するように複数の磁性固定子を含んでもよい。本発明にかかる磁性固定子は、単一の磁石または複数の磁石を有してもよく、前記コイルが、当該単一の磁石または複数の磁石を取り囲んでもよい。後者の場合、前記コイルによって取り囲まれる複数の磁石は、前記コイルの内側に配置された内方磁石である。前記磁性固定子は、さらに、前記コイルの外側において第１の磁石である前記内方磁石に対して平行に配置された複数のさらなる磁石を有してもよい。この場合、前記複数のさらなる磁石は、前記コイルの外側に配置された外方磁石である。この構成において、前記外方磁石に覆われていない箇所のコイルにフォロワ（追随体）が連結されてもよい。例えば、前記コイルを直方形状とし、前記コイルの外側において当該コイルの４つの側面に沿って４つの外方磁石アセンブリを配置し、前記コイルのコーナー（角部）は当該外方磁石アセンブリによって覆われないようにしてもよい。この場合、前記フォロワを、前記コイルの前記コーナーに、介在構造体（例えば、前記コイルを覆うハウジング）を介して連結してもよい。前記直方形状のコイルは、複数のコイルセグメント（例えばＵ字形状のコイルセグメント）を型押しまたはエッチングした後に折り曲げて、当該複数のコイルセグメントをコイルに組み立てることによって製造されたものでもよい。
【０００７】
カムを使用する場合、カムは、ディスクの一方の主面に配設されてもよい。このディスクの平面に対して、前記磁気固定子アセンブリは平行である。また、前記電磁アクチュエータがフォロワを用いて前記カムに連結されてもよく、前記カムが回転運動することによって前記ディスクの回転運動が生じるものでもよい。前記ディスクが回転運動することにより、当該ディスクに連結された車輪が回転する。前記対向するコイルは、互いの振動を打ち消すために、位相が互いに１８０°ずれて往復動するように配置されてもよい。前記回転装置の前記カムは内表面および外表面を有してもよい。前記複数のコイルの各コイルは、一対のフォロワを用いて前記カムに連結してもよく、各フォロワ対のうちの第１のフォロワが前記内表面と接触（相互作用）し、各フォロワ対のうちの第２のフォロワが前記外表面と接触（相互作用）してもよい。一構成において、前記カムは、内表面および外表面を含む突出体を有し、当該内表面が内方に面し当該外表面が外方に面してもよい。あるいは、前記カムは、内表面および外表面を含む溝を有し、当該内表面が外方に面し当該外表面が内方に面してもよい。この場合、カムの各フォロワ対は前記溝内部に配置される。前記カムの形態は多様であってよい。例えば、前記カムのカム山は偶数であってもよく、この場合、各カム山を、一様螺旋の一部をなす形状としてもよい。
【０００８】
前記回転装置は、さらに、前記磁性固定子アセンブリに連結されたマウント部材を備えてもよい。前記マウント部材は、例えば、前記回転装置を車両の前記シャーシに接続するのに使用することができる。前記回転装置は、前記マウント部材および前記磁性固定子アセンブリに複数のシャフトを介して接続された支持構造体を備えてもよい。前記複数のシャフトは、前記支持構造体に連結され、前記磁性固定子アセンブリの長手軸心に対して平行に配置される。この場合、前記コイルは、直動軸受のような部品を用いて前記シャフトを摺動することにより、前記磁性固定子アセンブリに沿って（前記磁性固定子アセンブリの長手方向に）往復動してもよい。前記支持構造体は、また、回転軸受を用いて前記カムおよびディスクに接続されてもよい。車両に適用する場合、前記支持構造体は、前記車両のシャーシに接続されてもよく、前記ディスクは前記車両の車輪内部に配置されてもよい。これにより、前記ディスクが回転運動することによって前記車輪の回転運動が生じる。
【０００９】
前記電磁アクチュエータは、前記直動−回動変換手段を駆動して当該直動−回動変換手段を回転運動または直線運動させるのに加えて、前記直動−回動変換手段が回転または並進する際に前記コイルから電流を取り出すことによって発電機として機能してもよい。発電機として機能する際の前記電磁アクチュエータは、前記直動−回動変換手段の回転運動または直線運動からエネルギを吸収することにより、当該直動−回動変換手段の回転運動または直線運動を減少させ、例えば、回生制動やアクティブな回生サスペンションの機能をもたらす。
【００１０】
前記回転装置は、また、ディスクの一方の主面に配設された第１のカムと、前記ディスクの他方の主面に配設された第２のカムとを備えてもよい。前記回転装置は、さらに、前記第１の磁性固定子アセンブリに対して平行に、前記ディスクの前記他方の主面に配置された第２の磁性固定子アセンブリを備えてもよい。前記回転装置は、さらに、さらなるコイルをそれぞれ有する、複数のさらなる電磁アクチュエータを備えてもよい。この場合、複数の前記さらなるコイルは、さらなるフォロワを用いて前記第２のカムに連結され、前記第２の磁性固定子アセンブリの長手軸心に沿って互いに反対方向に往復動するものでもよい。前記さらなるコイルの往復動は前記ディスクの前記回転運動に寄与する。２つのカムを備えるこの回転装置の場合、第１のカムの回転と第２のカムの回転とが互いにずれてもよく、例えば、互いに４５°ずれてもよい。
【００１１】
前記回転装置は、さらに、前記コイルが通過する際に当該コイルに液体を吹き付けて冷却する液体噴射手段を備えてもよい。前記液体噴射手段は、前記磁性固定子アセンブリに取り付けられてもよく、当該磁性固定子アセンブリの磁石に設けられた開口を介して前記コイルに液体を吹き付けてもよい。また、前記吹き付けられた液体は、気体に変化して前記回転装置から排出されてもよい。
【００１２】
車両（例えば、１つ以上の車輪を備える車両）に適用する場合、前記磁性固定子アセンブリ、前記カム、前記回転軸受、前記支持構造体、前記シャフト、および前記コイルは、車輪の境界の内側に配置されてもよい。この場合、前記磁性固定子アセンブリを、前記車両の前記シャーシからみて垂直方向に向くものとし、これにより、垂直方向への前記車両の並進運動が当該車両のサスペンションとして機能してもよい。このようなサスペンションにより、前記車輪、前記カムおよび前記コイルがばね下質量（非弾性質量）となり、前記シャーシ、前記磁性固定子アセンブリ、前記支持構造体および前記シャフトがばね上質量（弾性質量）となる。
【００１３】
前記回転装置は、さらに、前記シャーシに浮動支持されて前記コイルに電力を供給するのに使用される電気ユニットを備えてもよい。前記回転装置は、さらに、前記電気ユニットと前記車両との間を通り、前記電気ユニットを制御するのに使用される光ファイバケーブルを備えてもよい。一部の構成において、前記電気ユニットは、前記コイルとバッテリとを結ぶ双方向給電手段を備えてもよい。この場合、前記バッテリは、前記車両の前記車輪内部または前記車両の前記シャーシに取り付けられてもよい。また、前記電気ユニットは、前記複数のコイルを互いに同一の方向に駆動させる電気成分を当該複数のコイルに供給することにより、垂直方向への前記車輪の並進運動を引き起こすように構成されてもよい。また、前記電気ユニットは、前記回転装置によって引き起こされたものであるかそうでないかに関わらず、前記車輪の並進運動を感知するものでもよい。一部の構成において、前記電気ユニットは、前記コイルを発電機およびダンパとして機能させることで、前記車輪の並進運動からエネルギを吸収するように構成されてもよい。
【００１４】
前記回転装置は、車輪の支持構造体と、前記支持構造体を前記車両の前記シャーシに接続する流体ダンパとを備えてもよい。この場合、前記支持構造体は、一次サスペンションとして機能し得る。例えば、前記支持構造体は、当該支持構造体と前記マウント部材とを接続する前記シャフトに沿って摺動し、この摺動を前記流体ダンパが減衰する。前記流体ダンパは、前記支持構造体と前記シャーシとの間に設けられた空気式サスペンションであってもよく、相対する（反対の）空気圧がその両面に印加されるピストンを有してもよい。空気圧を調節することにより、サスペンションの剛性を変化させることができる。前記コイルによって高振動数域の振動を減衰し、前記空気式サスペンションによって低振動数域の振動を減衰してもよい。前記回転装置は、さらに、前記コイルに電気を供給するのに使用される複数の可撓性部材を備えてもよく、前記複数の可撓性部材のうち、第１のセットの可撓性部材が前記シャーシと前記支持構造体との間に接続され、第２のセットの可撓性部材が前記支持構造体と前記コイルとの間に接続される。
【００１５】
車両に適用する場合、磁性固定子アセンブリ、複数の互いに対向するコイル、カム、回転軸受、および車輪を含む回転装置を、車両に２つ備えてもよい。この構成において、双方の前記回転装置は、互いに同一の方向に回転することによって、前記車両の推進力を生成してもよい。前記双方の回転装置は、それぞれの車輪を互いに異なる速度または互いに異なる方向に回転させることによって、当該回転装置および車輪を、前記車両に対してターンさせるものでもよい。このような車両は、運転中に前記それぞれの車輪の回転速度を互いに異ならせることによって操舵するものでもよい。前記車両は、前記それぞれの車輪を互いに同一の垂直方向に運動させることによって、垂直方向への運動を生じるものであってもよく、例えば、前記それぞれの車輪を互いに同一の垂直方向に十分な力で運動させることにより、当該車両をジャンプさせる（飛び上がらせる）ことができる。また、前記２つの回転装置は、前記それぞれの車輪を互いに相対する（反対の）垂直方向に運動させることによって、当該車輪を傾動させてもよい。また、前記２つの回転装置は、前記それぞれの車輪のうちの一方を垂直方向に高速で上昇・振動させることによって、当該振動された車輪の表面から液体を取り除いてもよい。一部の構成において、前記車両は、４つのコーナーを有し、各コーナーに回転装置を２つずつ備えてもよい。この場合、各回転装置対は、それぞれの垂直軸心を中心として、回転（自転）可能であってもよい。４つの前記回転装置対は、それぞれの車輪をターンさせることにより、前記車両の向きを変更させるか、さらには、前記車両を自転させるものでもよい。前記４対の回転装置は、それぞれの車輪の向きを前記車両の内方に向けることにより、当該車両を駐車するものでもよい。
【００１６】
本発明にかかる発電装置は、回動−直動変換手段と、磁性固定子アセンブリと、複数の互いに対向するコイルとを備える。各コイルは、前記磁性固定子アセンブリに対して往復動するように配置され、前記回動−直動変換手段に接続されている。前記回動−直動変換手段は、例えば、カム、スコッチヨーク、クランク、または回転運動を直線運動に変換するその他の機械装置であってもよい。前記回動−直動変換手段は、回転によって、前記複数のコイルを駆動して当該複数のコイルを互いに相対する方向に往復動させることによって当該コイルに電流を流す。この電流は、前記コイルから取り出して収集することができる。前記複数のコイルは、前記回動−直動変換手段とともに前記磁性固定子アセンブリに対して互いに共通の方向に直線状に並進することによっても、コイル自体に電流を流すことができる。このような直線状の運動（直動）は、回転運動と同時に、あるいは、回転運動を伴わずに生じ得る。
【００１７】
本発明にかかる電気コイルは、単一の途切れのない材料片からなるものでもよいが、複数の平坦なコイルセグメントを一体的に積層して互いに直列に電気接続したものでもよい。この場合、各コイルセグメントは、積層体において隣接するコイルセグメントに対して回転方向にずれている。例えば、各コイルセグメントをＵ字形状とし、積層体において隣接するコイルセグメントに対して２７０°回転方向にずらしてもよい。本発明にかかるこのような電気コイルを製造する方法は、複数の平坦なコイルセグメントを作製する工程と、前記複数のコイルセグメントを、隣接するコイルセグメントに対して各コイルセグメントが回転方向にずれるように、一体的に積層して互いに直列に電気接続する工程と、前記複数のコイルセグメントを一体的に締結して電気コイルを形成する工程とを含む。
【００１８】
前記コイルセグメントは、例えば金属製の平坦な板材に、型押しまたはエッチングを施したものを折り曲げることにより、安価に作製することができる。コイルセグメントは、全ての側部の長さを同一としてもよい。代わりに、コイルセグメントは、隣り合う側部の長さは異ならせて互いに反対側に位置する側部の長さは同一としてもよい。前記コイルは、さらに、コイルセグメントの一部に絶縁材料を設けてもよい。例えば、コイルセグメントの積層体において、下側のコイルセグメントの終端部の上面および当該下側のコイルセグメントのすぐ上に位置するコイルセグメントの始端部の下面を除き、コイルセグメントの全ての表面を絶縁材料層で被覆してもよい。複数の前記コイルセグメントは、例えば当該コイルセグメントのコーナーに挿通可能なボルトを用いて、一体的に締結してもよい。また、前記ボルトも絶縁材料層で覆ってもよい。組立後に前記複数のコイルセグメント間に隙間が生じる場合には、当該隙間に絶縁スペーサを配設してもよい。
【００１９】
本発明にかかる調節可能な空気式サスペンションは、ピストンと、相対する（相反する）空気圧を前記ピストンの両面に印加する、複数の互いに対向したチャンバとを備えてもよい。前記空気式サスペンションは、さらに、それぞれの前記チャンバの空気圧を互いに独立して制御する空気圧コントローラを備えてもよい。前記各チャンバの空気圧を互いに異なるように調節して、前記ピストンと前記チャンバとの相対位置を変化させてもよい。また、前記各チャンバの空気圧を調節して当該各チャンバに同量の圧力を追加するか、または当該各チャンバから同量の圧力を取り除くことにより、前記空気式サスペンションの剛性を変化させてもよい。双方のチャンバに同量の圧力を追加することによって前記空気式サスペンションの剛性は増加し、双方のチャンバから同量の圧力を取り除くことによって前記空気式サスペンションの剛性は減少する。前記空気式サスペンションが車両の一部である場合、前記ピストンと前記チャンバとの相対位置を変化させることによって当該車両の車高を変更することができ、前記空気式サスペンションの剛性を変化させることによって当該車両の硬さによる乗り心地を変化させることができる。
【００２０】
本願は、発明者：Ian W. Hunterによる米国特許出願「ELECTRIC GENERATOR（発電機）」（代理人管理番号：4489.1002-000）、発明者：Ian W. Hunter及びTimothy A. Fofonoffによる米国特許出願「ELECTRIC COIL AND METHOD OF MANUFACTURE（電気コイルおよびその製造方法）」（代理人管理番号：4489.1003-000）、ならびに発明者：Ian W. Hunterによる米国特許出願「TUNABLE PNEUMATIC SUSPENSION（調節可能な空気圧サスペンション）」（代理人管理番号：4489.1004-000）に関連する。これらの米国特許出願は本願と同時に出願されたものであり、その全内容は参照をもって本明細書に取り入れたものとする。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】例示的な回転装置の図である。
【図１Ｂ】例示的な回転装置の他の図である。
【図１Ｃ】例示的な磁性固定子アセンブリの図である。
【図１Ｄ】例示的な回転装置の断面図である。
【図１Ｅ】他の例示的な回転装置の断面図である。
【図１Ｆ】他の例示的な回転装置の他の断面図である。
【図２Ａ】例示的な回転装置の構成品が動作する様子を示す断面図である。
【図２Ｂ】例示的な回転装置の構成品が動作する様子を示す他の断面図である。
【図２Ｃ】例示的な回転装置の構成品が動作する様子を示すさらに他の断面図である。
【図２Ｄ】カムの例示的な形状を示す図である。
【図２Ｅ】車輪に接続された例示的な回転装置が動作する様子を示す図である。
【図２Ｆ】車輪に接続された例示的な回転装置が動作する様子を示す他の図である。
【図２Ｇ】車輪に接続された例示的な回転装置が動作する様子を示すさらに他の図である。
【図２Ｈ】車輪に接続された例示的な回転装置が動作する様子を示すさらに他の図である。
【図３Ａ】さらなるカムおよびさらなる磁性固定子部品を備えた、例示的な回転装置を示す図である。
【図３Ｂ】さらなるカムおよびさらなる磁性固定子部品を備えた、他の例示的な回転装置を示す図である。
【図４Ａ】例示的な回転装置の磁性固定子アセンブリが取り付けられたマウント部材を示す図である。
【図４Ｂ】車両のシャーシに取り付けられた他の例示的な回転装置を示す概略断面図である。
【図５Ａ】例示的な回転装置において、複数のシャフトを有しこれらのシャフトにより、磁性固定子アセンブリおよびマウント部材と電磁アクチュエータおよびコイルとを接続する支持構造体を示す図である。
【図５Ｂ】例示的な回転装置において、複数のシャフトを有しこれらのシャフトにより、磁性固定子アセンブリおよびマウント部材と電磁アクチュエータおよびコイルとを接続する支持構造体を示す他の図である。
【図５Ｃ】他の例示的な回転装置において、複数のシャフトを有しこれらのシャフトにより、磁性固定子アセンブリおよびマウント部材と電磁アクチュエータおよびコイルとを接続する支持構造体を示す図である。
【図５Ｄ】さらなる他の例示的な回転装置において、複数のシャフトを有しこれらのシャフトにより、磁性固定子アセンブリおよびマウント部材と電磁アクチュエータおよびコイルとを接続する支持構造体を示す図である。
【図６Ａ】例示的な回転装置の支持構造体とカムとを接続する回転軸受を示す図である。
【図６Ｂ】例示的な回転装置のカムと車両の車輪とを接続する車両構造体を示す図である。
【図７】例示的な回転装置の横方向の断面を示す図である。
【図８】例示的な回転装置の横方向の断面を示す平面図である。
【図９】例示的な回転装置における磁性固定子アセンブリの内方構造体を示す図である。
【図１０】例示的な回転装置の横断面を示す図である。
【図１１】例示的な回転装置の横断面を示す図である。
【図１２Ａ】支持構造体の一配置構成例を示す、例示的な回転装置の縦断面を示す図である。
【図１２Ｂ】調節可能な空気式サスペンションの一例を示す図である。
【図１２Ｃ】調節可能な空気式サスペンションの一例を示す他の図である。
【図１２Ｄ】調節可能な空気式サスペンションの一例を示すさらに他の図である。
【図１３Ａ】例示的な回転装置を示す図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａの例示的な回転装置が、図１３Ａとは異なる垂直方向の位置に位置決めされている様子を示す図である。
【図１４Ａ】電磁アクチュエータに含まれる例示的なコイルの構造を示す図である。
【図１４Ｂ】電磁アクチュエータに含まれる例示的なコイルの構造を示す他の図である。
【図１４Ｃ】電磁アクチュエータに含まれる例示的なコイルの構造を示すさらに他の図である。
【図１５】例示的な回転装置を備える車輪を示す図である。
【図１６Ａ】例示的な回転装置を示す図である。
【図１６Ｂ】図１６Ａの回転装置を示す他の図である。
【図１６Ｃ】２つの互いに回転方向にずれたカムを示す図である。
【図１６Ｄ】２つの互いに回転方向にずれたカムを示す他の図である。
【図１６Ｅ】カムの例示的な形状を示す図である。
【図１７Ａ】車輪のリムに連結された、例示的な回転装置のディスクを示す図である。
【図１７Ｂ】車輪のリムに連結された、例示的な回転装置のディスクを示す他の図である。
【図１８】複数のシャフトおよび流体ダンパによって、磁性固定子アセンブリと電磁アクチュエータとを接続する、２つの支持構造体を示す図である。
【図１９Ａ】磁性固定子の例示的な配置構成を示す図である。
【図１９Ｂ】磁性固定子の他の例示的な配置構成を示す図である。
【図１９Ｃ】磁性固定子のさらに他の例示的な配置構成を示す図である。
【図２０Ａ】電磁アクチュエータに含まれる例示的なコイルの構造を示す図である。
【図２０Ｂ】電磁アクチュエータに含まれる例示的なコイルの構造を示す他の図である。
【図２０Ｃ】電磁アクチュエータに含まれる例示的なコイルの構造を示すさらに他の図である。
【図２０Ｄ】電磁アクチュエータに含まれる例示的なコイルの構造を示すさらに他の図である。
【図２０Ｅ】電磁アクチュエータに含まれる例示的なコイルの構造を示すさらに他の図である。
【図２０Ｆ】電磁アクチュエータに含まれる例示的なコイルの構造を示すさらに他の図である。
【図２０Ｇ】電磁アクチュエータに含まれる例示的なコイルの構造を示すさらに他の図である。
【図２１Ａ】対応する車輪にそれぞれ１つずつ設けられた、合計２つの回転装置の側面図である。
【図２１Ｂ】対応する車輪にそれぞれ１つずつ設けられた、合計２つの回転装置の平面図である。
【図２２Ａ】車輪の一回転例を示す図である。
【図２２Ｂ】車輪の他の回転例を示す図である。
【図２２Ｃ】車輪のさらに他の回転例を示す図である。
【図２３Ａ】車輪の垂直方向への動きの一例を示す図である。
【図２３Ｂ】車輪の垂直方向への動きの他の例を示す図である。
【図２４Ａ】４対の回転装置を車輪にそれぞれ設けた車両を示す平面図である。
【図２４Ｂ】４対の回転装置を車輪にそれぞれ設けた車両を示す他の平面図である。
【図２４Ｃ】４対の回転装置を車輪にそれぞれ設けた車両を示すさらに他の平面図である。
【図２４Ｄ】４対の回転装置を車輪にそれぞれ設けた車両を示すさらに他の平面図である。
【図２４Ｅ】４対の回転装置を車輪にそれぞれ設けた車両を示すさらに他の平面図である。
【図２４Ｆ】４対の回転装置を車輪にそれぞれ設けた車両を示すさらに他の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
前述の内容は、添付の図面に示す本発明の例示的な実施形態についての以下の詳細な説明から明らかになる。なお、異なる図をとおして同じ符号は同じ構成または構成要素を表すものとする。図面は必ずしも縮尺どおりではなく、むしろ、本発明の実施形態を表すことに重点を置いている。
【００２３】
以下で、本発明の例示的な実施形態について説明する。
【００２４】
図１Ａに、車輪内部に配置される例示的な回転装置１００を示す。回転装置１００は、磁性固定子（磁気ステータ）アセンブリ１２０と、互いに対向する電磁アクチュエータ１１０ａ，１１０ｂと、直動−回動（直線から回転への）変換手段（例えば、カム）１０５とを備える。回転装置１００は、例えば車輪（図示せず）の裏側で、車両のシャーシに取り付けるようにしてもよい。図１Ａに示す車輪内部の回転装置１００は、例えば円形状のプレート（図１Ａでは車輪内部を見せるために取り除いてある）を用いたカム１０５を介して車輪に取り付けることができる。このようなプレートは、締結具（例えば、ボルト）を用いて、車輪のリムおよびカム１０５に取り付けることができる。このようなカムを支持するプレートおよび車輪は、軸受１５０を中心として、ハブ１４５に対して回転する。なお、図中のカム１０５は長円形であるが、例えば複数のカム山を有するカムのような他の形状であってもよいことに留意されたい。
【００２５】
図１Ｂは、図１Ａの例示的な回転装置１００を車輪１４０の側方からみた図であり、車輪１４０のタイヤおよびその他の一部の部品は省略している。回転装置１００の中心部には、カム１０５、２つの互いに対向した電磁アクチュエータ１１０ａ，１１０ｂ、および磁性固定子アセンブリ１２０が、設けられている。電磁アクチュエータ１１０ａ，１１０ｂは、それぞれ、磁性固定子アセンブリ１２０に対して往復動するように配置されたコイル１１５ａ，１１５ｂを有する。図１Ｂでは、一方の電磁アクチュエータ１１０ａについて、コイル１１５ａを取り囲むハウジング１５５ａを示しているが、他方の電磁アクチュエータ１１０ｂについては、コイル１１５ｂが見えるようにハウジングを取り除いて示す。
【００２６】
図１Ｂに示す磁性固定子アセンブリ１２０は垂直方向に配置されている。磁性固定子アセンブリ１２０は複数の磁性固定子１２５ａ，１２５ｂを含み得る。磁性固定子１２５ａ，１２５ｂは、それぞれ、単一の磁石または複数の磁石であってもよい。電磁アクチュエータ１１０ａ，１１０ｂの各コイル１１５ａ，１１５ｂに電流（例えば、交流電流）が流れると、電磁力が発生し、電磁アクチュエータ１１０ａ，１１０ｂが磁性固定子アセンブリ１２０に沿って垂直方向に往復動する。当該技術分野の常識であるが、電流が流れるコイルを磁場に置くと、電流内を移動する各電荷がローレンツ力として知られる力に曝されることによって、コイルに力が発生する。図示のように、回転装置１００は複数のシャフト１３０ａ，１３０ｂを備えてもよい。これらシャフト１３０ａ，１３０ｂは軸を支承する支持構造体（軸受支持構造体）１６５に連結される。電磁アクチュエータ１１０ａ，１１０ｂは、例えば直動軸受（リニア軸受）を用いて、シャフト１３０ａ，１３０ｂに沿って摺動するものでもよい。他に利用可能な軸受には、空気軸受、窒化珪素軸受、グラファイト軸受、玉循環型の直動軸受などが含まれる。電磁アクチュエータ１１０ａ，１１０ｂには、それぞれ、カム１０５と接触する一対のフォロワ１３５ａ〜１３５ｄが取り付けられてもよい。フォロワ１３５ａ〜１３５ｄは、摩擦を軽減するために、回転してカム１０５の表面で転動するものでもよい。フォロワ１３５ａ〜１３５ｄは、電磁アクチュエータ１１０ａ，１１０ｂに、例えば当該電磁アクチュエータ１１０ａ，１１０ｂのハウジングを介して取り付けられてもよい。電磁アクチュエータ１１０ａ，１１０ｂが往復動すると、フォロワ１３５ａ〜１３５ｄによってカム１０５に力が加えられ、この力によってカム１０５が駆動されて当該カム１０５が回転運動する。
【００２７】
図１Ｃに例示的な磁性固定子アセンブリ１２０を示す。この磁性固定子アセンブリ１２０は２つの磁性固定子１２５ａ，１２５ｂを含む。これらの磁性固定子１２５ａ，１２５ｂは、それぞれ、複数の磁石を有する。例えば、磁性固定子１２５ａは、表面に８個の磁石１６０ａ〜１６０ｈを有する。
【００２８】
図１Ｄ〜図１Ｆは、例示的な回転装置の概略断面図である。図１Ｄの回転装置は、車両の車輪１４０内部に配置されており、磁性固定子アセンブリ１２０に連結したハブ（つまり、マウント部材）１４５を備える。この磁性固定子アセンブリ１２０は２つの磁性固定子１２５ａ，１２５ｂを含む。図１Ｄ〜図１Ｆには、さらに、磁性固定子アセンブリ１２０に対してシャフト１３０ａ，１３０ｂ（破線で示す）に沿って往復動する２つの電磁アクチュエータ１１０ａ，１１０ｂが示されている。電磁アクチュエータ１１０ａ，１１０ｂは、それぞれ、コイルを有する。シャフト１３０ａ，１３０ｂは軸受支持構造体１６５に連結されており、回転装置の構成品が垂直方向に並んだ状態を保持し、さらに、回転装置から車輪１４０が外れないようにする。車輪１４０に連結したカムプレート１７０は、軸受１５０を介して、回転可能に軸受支持構造体１６５に接続されている。カムプレート１７０にはカム１０５が固定されており、カム１０５によってカムプレート１７０、したがって、車輪１４０が駆動され、当該カムプレート１７０および車輪１４０が回転運動する。電磁アクチュエータ１１０ａ，１１０ｂが往復動すると、当該電磁アクチュエータ１１０ａ，１１０ｂに連結されてカム１０５へのインタフェースとなるフォロワ１３５ａ〜１３５ｄにより、カム１０５が駆動される。図１Ｄに示す例示的な回転装置は、さらに、軸受支持構造体１６５とマウント部材１４５とを接続する流体ダンパ１７５ａを備える。流体ダンパ１７５ａは、マウント部材１４５を地面よりも上方で浮動支持する。当該流体ダンパ１７５ａの抵抗量に応じて、軸受支持構造体１６５とマウント部材１４５との間で、ある程度の可動（遊び）が許容される。例えば、流体ダンパ１７５ａが空気式ダンパである場合、当該流体ダンパ１７５ａのチャンバ内部の空気圧が高いほど、低い空気圧に比べて、可動（遊び）が小さくなる。
【００２９】
図１Ｅには、流体ダンパ１７５ａを備えない回転装置が示されている。この場合、電磁アクチュエータ１１０ａ，１１０ｂおよび磁性固定子１２５ａ，１２５ｂによって発生する電磁力で、マウント部材１４５を地面よりも上方に浮動支持することができる。ただし、電磁アクチュエータ１１０ａ，１１０ｂから電流を取り除くと、図１Ｆに示すように、電磁力が失われることにより、マウント部材１４５が地面に向かって磁性固定子アセンブリ１２０および車両のシャーシと共に降下する。
【００３０】
図２Ａ〜図２Ｃに回転装置１００の構成品が動作する様子を示す。図示の構成品には、電磁アクチュエータ１１０ａ，１１０ｂ（およびこれらに連結または接続されたコイル１１５ａ，１１５ｂとフォロワ１３５ａ〜１３５ｄ）、ならびに（磁性固定子１２５ａ，１２５ｂを含む）磁性固定子アセンブリ１２０に対して運動する（動く）カム１０５が含まれる。なお、図２Ａ〜図２Ｃには、フォロワをコイルに取り付ける役割も果たすハウジングは示していない。コイル１１５ａ，１１５ｂの互いに反対方向への往復動によってカム１０５が回転し、このカム１０５の回転により、当該カム１０５に取り付けられた車輪が回転する。図２Ａでは、コイル１１５ａとコイル１１５ｂとの離間距離がほぼ最大となっている。図２Ｂには、コイル１１５ａ，１１５ｂが互いに近づきながら、コイル１１５ａ，１１５ｂがカム１０５を駆動して時計回りに回転させる様子が示されている。このようにカム１０５が時計回りに回転することにより、当該カム１０５に取り付けられた車輪も時計回りに回転する。図２Ａおよび図２Ｂに示す例示的な回転装置１００の様子では、外側のフォロワ１３５ａ，１３５ｃがカム１０５を押し付けることにより、カム１０５に力が加えられている。図２Ｃには、図２Ａおよび図２Ｂよりもコイル１１５ａ，１１５ｂが互いにさらに近づき、カム１０５をさらに時計回りに運動させる様子が示されている。
【００３１】
コイル１１５ａとコイル１１５ｂとの離間距離が最短となり、カム１０５が９０°回転した位置に達すると、コイル１１５ａ，１１５ｂは互いに遠ざかるように運動し始めてカム１０５を駆動し、当該カム１０５を引き続き時計回りに回転させる。コイル１１５ａ，１１５ｂが互いに遠ざかるように運動する際には、内側のフォロワ１３５ｂ、１３５ｄがカム１０５を外方に押圧することにより、カム１０５に力が加えられる。図２Ａ〜図２Ｃに示されたカム１０５は長円形であるが、先に述べたとおり、図２Ｄに示すような例えば偶数のカム山を有する形状など、より複雑なパターンの形状のカム１０５であってもよい。例えば、各カム山の辺の形状は、正弦波状であってもよく、一様螺旋（アルキメデススパイラル）の一部をなす形状であってもよい。カム山の数によって、カム１０５が一周回転するのに必要なコイル１１５ａ，１１５ｂの運動周期の回数が決まる。２つのカム山を有するカムであれば、２回のコイルの運動周期により、カムが一周回転する。４つのカム山を有するカムであれば、４回のコイルの運動周期により、カムが一周回転する。さらに、カム山の数が多いほど、高いトルク量が得られる。電磁アクチュエータは、カムを駆動して当該カムを回転運動させるのに加えて、カムが回転する際にコイルから電流を取り出すことによって発電機として機能し得る。これには、カムの回転運動からエネルギを吸収することによってカムの回転運動を減少する効果もある。回転装置を車両に適用する場合、コイルから電流を取り出すことは、車両の回生制動機構の役割を果たし得る。回転装置が発電機として機能する場合、外力によって車輪を回転させることで、車両のバッテリを充電してもよい。例えば、少なくとも１つの車輪が充電装置の上に位置するように車両を位置決めし、この充電装置によって当該車輪を回転させてもよい。このような充電装置は、車両の床に設けられるダイナモメータに似ている。しかし、ダイナモメータの場合は車両がダイナモメータを回転させるのに対し、前記充電装置の場合、この充電装置が回転することによって車両の車輪が回転し、電磁アクチュエータを発電機として機能させて車両のバッテリを充電する。充電装置は、例えば、電気または燃料を動力源とし得る。
【００３２】
回転装置は、液体冷媒（例えば、水）をコイル１１５ａ，１１５ｂに吹き付けて、コイル１１５ａ，１１５ｂの往復動によって発生する熱を減少させるものでもよい。これは、コイル１１５ａ，１１５ｂが、磁性固定子１２５ａ，１２５ｂの磁石に設けられた開口１４６を通過する際に、液体を当該開口１４６を介してコイル１１５ａ，１１５ｂに吹き付けることによって達成することができる。液体冷媒は、磁性固定子アセンブリ１２０に設けられた流路によって開口１４６に供給するようにしてもよい。吹き付けられた後の液体は、再利用のために回収してもよく、あるいは、気体に変換させて回転装置から排出するようにしてもよい。
【００３３】
図２Ａ〜図２Ｃと同じく、図２Ｅ〜図２Ｈにも、例示的な回転装置の構成品が動作する様子を示す。図２Ｅ〜図２Ｈには、カム１０５にプレートのような構造体（図示せず）を介して取り付けた車輪１４０も示されている。電磁アクチュエータ１１０ａ，１１０ｂが往復動する間に車輪１４０が様々な位置を取ることを示すために、図中の車輪１４０に白い丸印を付けた。図２Ｅ〜図２Ｈのこの白い丸印の位置から分かるように、車輪１４０は、カム１０５の回転に伴って回転する。
【００３４】
図３Ａに、図２Ａ〜図２Ｃの回転装置と同様の回転装置を示すが、磁性固定子アセンブリ１２０の反対側にさらなるカム１０６を備える点で、図２Ａ〜図２Ｃの回転装置とは異なる。コイル１１５ａ，１１５ｂが往復動すると、第１のカム１０５と同じく第２のカム１０６も駆動されて回転運動する。第２のカム１０６は、例えば円形状のさらなるプレートを用いて、車輪の第１のカム１０５とは反対側に取り付けるようにしてもよい。図３Ａには、さらに、磁性固定子アセンブリ１２０を、一方向に長く延びた箱状の透磁性材料からなるコアとし、その両端に磁性固定子１２５ａ，１２５ｂを設けた構成が示されている。この回転装置では、磁性固定子１２５ａ，１２５ｂが、それぞれ、磁性固定子アセンブリ１２０の４つの側面全てに磁石を有する。また、この回転装置では、磁性固定子１２５ａ，１２５ｂが固定される前記箱状のコアが、磁性固定子１２５ａ，１２５ｂの磁束の帰磁路として機能し得る。電磁アクチュエータのコイル１１５ａ，１１５は、直方形状の断面を有するものであり、磁性固定子１２５ａ，１２５ｂを取り囲むように配置されている。このような配置により、コイル１１５ａ，１１５ｂと磁性固定子１２５ａ，１２５ｂとの間に生じる電磁力を有効活用することができる。
【００３５】
図３Ｂは、図３Ａの回転装置において、コイル１１５ａ，１１５ｂの外側にさらなる磁石３２５ａ，３２５ｂをそれぞれ配置した図である。この例示的な回転装置では、磁性固定子アセンブリ１２０が、両端のそれぞれにおいて、さらなる４つの磁石アレイを含む。これらさらなる４つの磁石アレイは、直方形状の断面を有するコイル１１５ａ，１１５ｂの１つの側面につき１つのさらなる磁石アレイが対応するように設けられている。さらなる磁石３２５ａ，３２５ｂにより、より大きい電磁力を生成することができる。図３Ｂには、さらに、さらなる磁石３２５ａ，３２５ｂに対するさらなる帰磁路３２０が示されている。
【００３６】
図４Ａに、磁石および帰磁路を含む磁性固定子アセンブリ１２０を取り付けることのできる、マウント部材１４５を示す。マウント部材は、例えば、車両のシャーシ（図示せず）の一部であってもよく、車両のシャーシに取り付けられたものでもよい。具体的には、マウント部材１４５は、アウトボード側のハブプレート４４５ａおよびインボード側のハブプレート４４５ｂを有するものであり、インボード側のハブプレート４４５ｂは車両のシャーシにボルト接続されてもよい。コイル１１５ａ，１１５ｂに対する電流の供給は、マウント部材１４５からコイル１１５ａ，１１５ｂに延びる導電性の可撓性部材（図４Ａには示さず）を用いて行ってもよい。当該可撓性部材により、コイルが磁性固定子アセンブリ１２０に沿って往復動する間も、コイル１１５ａ，１１５ｂに電流を供給することができる。つまり、可撓性部材は、電源（図４Ａには示さず）に電気的に接続することができ、当該電源からコイル１１５ａ，１１５ｂに電流が供給される。このような電源としては、マウント部材に接続されたバッテリであってもよく、あるいは、車両のシャーシに設けられたバッテリであってもよい。
【００３７】
図４Ｂは、車両のシャーシ４０５に取り付けられた例示的な回転装置を示す、概略断面図である。図４Ｂは図１Ｄ〜図１Ｆに類似しているが、分かり易くするために一部の部品を省略している。図４Ｂには、車両のシャーシ４０５および磁性固定子アセンブリ１２０に連結または接続された、マウント部材１４５が示されている。図４Ｂには、さらに、カム１０５、カムプレート１７０、車輪１４０、軸受１５０、および電磁アクチュエータ１１０ａ，１１０ｂが示されている。マウント部材１４５には、電気ユニット４１０が接続されており、電気ユニット４１０は、一対の可撓性部材４１５ａ，４１５ｂを介して電磁アクチュエータ１１０ａ，１１０ｂにそれぞれ電気を供給するのに使用される。マウント部材１４５には、さらに、電気エネルギを貯蓄するバッテリ４２０が接続されている。図４Ｂではマウント部材１４５に電気ユニット４１０およびバッテリ４２０を接続しているが、支持構造体１６５（図１Ｄ）に電気ユニット４１０とバッテリ４２０の少なくとも一方または両方を接続してもよい。
【００３８】
この例示的な回転装置では、電気ユニット４１０を、車両のシャーシ４０５に設けられたコントローラ４３０により、当該電気ユニット４１０とコントローラ４３０との間に延設された光ファイバケーブル４３５を介して制御するようにしてもよい。この例示的な回転装置は、さらに、電気ユニット４１０とバッテリ４２０とを結ぶ双方向給電線４４０を備える。モータとして機能する際には、バッテリ４２０から電気ユニット４１０に電力が供給され、そこから電磁アクチュエータ１１０ａ，１１０ｂに電力が供給される。発電機として機能する際には、電磁アクチュエータ１１０ａ，１１０ｂから電気ユニット４１０に電力が供給され、そこからバッテリ４２０に電力が供給される。車両は、さらに、電気コンセントやガソリンエンジン（ハイブリッド車両の場合）などの外部動力源（図示せず）を用いてバッテリ４２０を充電する、充電手段４２５を備えてもよい。当該充電手段４２５による充電中に、外部動力源から充電手段４２５に動力または電力が供給され、そこからライン４２７、電気ユニット４１０および双方向給電線４４０を介して、バッテリ４２０に電力が供給される。つまり、バッテリ４２０は、外部動力源によって充電することもできるし、発電機として機能する回転装置によっても充電することができる。
【００３９】
電気ユニット４１０は、電磁アクチュエータ１１０ａ，１１０ｂに対する電気の供給により、コイルの往復動を制御することができる。例えば、スピードが出ている際には、電気ユニット４１０は、コイルの途切れのない（一定の）往復動を制御する。車両に適用する実施形態では、コントローラ４３０は、車両の運転者（図示せず）によって操作されるものでもよい。コントローラ４３０は、運転者の操作に基づいて電気ユニット４１０に指令を送り、例えば、回転装置を加速、減速または当該回転装置の回転方向を変化させるものでもよい。また、電気ユニット４１０は、電磁アクチュエータ１１０ａ，１１０ｂに、当該電磁アクチュエータ１１０ａ，１１０ｂのコイルを互いに同一の方向に駆動させる電気成分を供給することによって、垂直方向への車輪１４０の並進運動を引き起こすように構成されてもよい。また、電気ユニット４１０は、回転装置によって引き起こされたものであるかそうでないかに関わらず、車輪１４０の任意の並進運動を感知するものでもよい。電気ユニット４１０は、電磁アクチュエータ１１０ａ，１１０ｂを発電機およびダンパとして機能させることで、車輪の並進運動からエネルギを吸収するように構成されてもよい。また、このエネルギは、バッテリ４２０に移されて貯蓄されてもよい。
【００４０】
コントローラ４３０は、操作者（すなわち、運転者）の指令およびセンサのデータを、電磁アクチュエータ１１０ａ，１１０ｂに印加される駆動電流に変換することができる。以下では、このような変換方法の例について説明する。本発明にかかる回転装置の静的サブシステムが出力する動力（原動力）は、静的（「直流」）応答と動的（「交流」）応答とで構成されると見なすことができる。直流または低周波数によって生じる力により、サスペンション機能（例えば、荷重の関数としての地上高）、およびその他の緩やかな変化を伴う機能が実行され得る。他方で、動的な力により、推進、地形変化への適応、操舵などが実行され得る。また、回転装置という設計概念からみて当然ながら、本発明にかかる回転装置は、「同相モード」と「差動モード」の異なるモードを有する。例えば、一対の車輪のそれぞれに、互いに独立して制御される回転装置を設けた場合、両方の車輪を「同相モード」で駆動することによって直流成分を確立し、両方の車輪を「差動モード」で駆動することによって、操作者からの可変入力（例えば、操舵、制動、「ガスペダル」アクセルなど）およびセンサのフィードバック（例えば、位置、地上高（クリアランス）など）に対応することができる。
【００４１】
コントローラ４３０は、根底となる記号・数学的システムモデル（symbolic mathematical system model）に基づく統合デザインにより、各種設定、各種設計、トレードオフ、システム境界、境界条件などを、シミュレート、変更および評価することが可能なものでもよい。このモデルは、車両制御（運転者の運転体験）を向上させるために、仮想環境に埋め込まれたものでもよい。回転装置（あるいは、車両全体）は、高次的な記述を用いると、以下の連立方程式（状態方程式）によって近似可能である：
【００４２】
【数１】
0006007104.tif 000002
【００４３】
（式中、ｘ（ｔ）は車両の状態ベクトルであり、
【００４４】
【数２】
0006007104.tif 000003
【００４５】
は、その時間微分であり、Ａは特性行列であり、Ｂは制御行列であり、ｕ（ｔ）は制御関数である。）
【００４６】
状態「ｘ」、行列「Ａ」および行列「Ｂ」には、車両の全パラメータ（例えば、３次元位置、速度、姿勢など）および環境の全パラメータ（例えば、質量、空気抵抗、エネルギ貯蓄量など）が含まれ得る。最も単純な表現形態において、行列「Ａ」および行列「Ｂ」は、時間によって変化しないものとされる（すなわち、車両および車両の環境を、定数係数を有するｎ階連立常微分方程式によって記述することができる）。このモデルは長きにわたって研究されてきたモデルであり、簡単に解くことができ、実際に起こり得る数多くの状況に対して優れた近似である。非線形時変モデルへの拡張、および確率過程への拡張も、今日の手法によって可能である。根底をなすコントローラを状態空間で構成する場合、例えば、ウィーナ−コルモゴロフフィルター理論、カルマンフィルタリング、それらの今日の非線形拡張など、種々の強力な数学的制御アルゴリズムを利用することができる。
【００４７】
制御関数ｕ（ｔ）には、従来のハンドルに相当する属性、従来のアクセルに相当する属性、従来のブレーキペダルに相当する属性などを含む、車両の運転者が所望する全ての属性が包含され得る。制御関数ｕ（ｔ）には、また、本発明にかかる新規の回転モータおよび本発明にかかる新規の車両において複数の当該回転モータを組み合わせることによって可能となる、例えば、ジャンピング（飛び上がり）、車輪のシェイク、摩擦制御またはディザ制御（高振動を印加することで減振を行う制御）、サスペンション運動の調節などといった新しい機能も含まれ得る。これらの制御機能は、例えば、コントローラ４３０内の制御コンピュータによって実施されてもよい。このコンピュータにおいて制御プログラムを実行することにより、状態方程式（ならびに、その非線形時変拡張および／または確率拡張）を展開し、前記制御関数を電気的な駆動信号に変換するようにしてもよい。この駆動信号は、直流電流、パルス幅変調パルス列、合成波形、および多相交流などの、モータ駆動コイルおよび当該コイルに接続された機械負荷のインピーダンスに適応した信号であってもよい。このようにして、前記制御コンピュータは、運転者の入力、車両の全運動（全動作）、センサのフィードバック、およびエラー表示を考慮に入れて、必要な駆動信号をリアルタイムで算出することができる。また、コントローラ４３０は、駆動コイルの位相、および角度位置に関するカムの位相、すなわち、位相が一致しているか、位相が９０°ずれているか、位相が１８０°ずれて互いに相対しているか、またはその他の位置（位相）であるかなどを、考慮に入れるものでもよい。
【００４８】
アクチュエータのコイルにパルス幅変調の駆動（「バンバン駆動」）を適用し、すなわち、供給電圧を高速で順次オン／オフ切り替えすることにより、所望の時間関数的応答を得る構成は、直線増幅器による比例制御に比べて効率面で重大な利点がある。その理由は、通常で最大５０％の効率しかない直線増幅に比べて、（オン／オフ）スイッチングパワードライバは損失が少ないからである。パルス幅変調波形は、前記制御コンピュータまたはその周辺インタフェース回路で合成されたものでもよい。
【００４９】
図５Ａに、軸受支持構造体１６５を示す。カムプレートを支持する回転軸受（図示せず）がフランジ５８５に取り付けられ、これにより、車輪がフランジ５８５に取り付けられる。軸受支持構造体１６５と、コイル１１５ａ，１１５ｂをそれぞれ有する電磁アクチュエータ１１０ａ，１１０ｂとは、複数のシャフト１３０ａ〜１３０ｄを用いて垂直方向に並んで配置されている。回転装置を車両の車輪に適用する場合、支持構造体１６５により、電力がなくとも、磁性固定子アセンブリ１２０、マウント部材１４５、および車両のシャーシ（図示せず）を地面よりも上方に浮動支持することができる。支持構造体１６５がない場合、コイル１１５ａ，１１５ｂに電流が印加されないと、磁性固定子アセンブリ１２０、マウント部材１４５、および車両のシャーシは地面方向に降下する。つまり、支持構造体１６５および電磁アクチュエータ１１０ａ，１１０ｂは、いずれも、車両に対してサスペンションを行うことができる（浮動支持の状態を保つことができる）が、磁性固定子アセンブリ１２０、マウント部材１４５、および車両のシャーシを地面よりも上方に持上げるには、当該電磁アクチュエータ１１０ａ，１１０ｂに電力が必要となる。他方、支持構造体１６５は、流体ダンパ（図示せず）を用いてサスペンションを行い得る。
【００５０】
また、支持構造体１６５を設けることにより、コイルに電気を供給するにあたって、複数の直列の可撓性部材を使用することができる。例えば、１組の可撓性部材をマウント部材１４５と支持構造体１６５との間に通し、別の組の可撓性部材を支持構造体１６５とコイル１１５ａ，１１５ｂとの間に通すことができる。複数の可撓性部材を使用することは、軸受支持構造体１６５が垂直方向に運動する際に有利となる。軸受支持構造体１６５がそのような垂直方向への運動をする際や、コイル１１５ａ，１１５ｂが往復動する際に、１組の可撓性部材が軸受支持構造体１６５の垂直方向への運動に対して撓み、他方の組の可撓性部材がコイル１１５ａ，１１５ｂの往復動に対して撓むようにしてもよい。もし１組の可撓性部材（例えば、マウント部材１４５とコイル１１５ａ，１１５ｂとに直接接続された可撓性部材）のみを使用した場合、軸受支持構造体１６５が垂直方向への運動をする際や、コイル１１５ａ，１１５ｂが往復動する際に、撓みが大きくなるので、当該可撓性部材に対する応力や摩耗が増加する可能性がある。
【００５１】
図５Ｂに、磁性固定子アセンブリ１２０、マウント部材１４５、および車両のシャーシの高さを、回転装置の他の構成品に対して上昇させた様子を示す。これは、両方のコイル１１５ａ，１１５ｂを互いに同一の方向に運動させる電気成分を当該コイル１１５ａ，１１５ｂに印加するか、あるいは、前述した支持構造体１６５の流体ダンパ（図示せず）を使用することによって達成することができる。コイル１１５ａ，１１５ｂの垂直方向への運動（動き）は、コイルの相対する往復動と同時にまたは別々に生じ得る。このような垂直方向への運動により、車両には、例えば、車高の増減の効果や、（凸凹をガタガタと走行する際に）ショックアブゾーバとして機能する効果が生じる。車高を上げるには、流体ダンパまたはコイル１１５ａ，１１５ｂを用いて、車両のシャーシの高さを、車輪に対して上昇させ、その状態を維持すればよく、ョックアブゾーバとして機能するには、流体ダンパまたはコイル１１５ａ，１１５ｂを用いて、車輪の高さを車両のシャーシに対して高速で上昇させて通常の位置に戻すことにより、道路の凸凹に対応すればよい。また、車両の４つ全ての車輪を、車両のシャーシに対して急速に下方に押し出す（突き出す）ことにより、車両を地面からジャンプさせる（飛び上がらせる）ことができる。つまり、本発明にかかる回転装置は、少なくとも２種類の運動（コイルの相対する往復動による回転運動、およびコイルの同一方向の運動による直線運動）を行うことができる。これらの少なくとも２種類の運動は、同時にまたは別々に実行することができる。
【００５２】
図５Ｃは、回転装置の横方向断面図である。この装置では、支持構造体１６５がマウント部材１４５を取り囲んでいるが、マウント部材１４５には接続されていない。図５Ｃには、さらに、支持構造体に連結され、回転装置の構成品同士が並んだ状態を維持する複数のシャフト１３０ａ〜１３０ｄが示されている。図５Ｃには、さらに、前述の複数の流体ダンパ１７５ａ〜１７５ｄが示されている。
【００５３】
図５Ｄは、例示的な回転装置の側断面を示す図である。同図の回転装置は、マウント部材１４５の部品５４５ａ，５４５ｂと支持構造体１６５との間をそれぞれ通る一対の可撓性部材５０５ａ，５０５ｂと、支持構造体１６５と電磁アクチュエータ１１０ａ，１１０ｂとの間をそれぞれ通る別の対の可撓性部材５１０ａ，５１０ｂとを備える。
【００５４】
図６Ａに、軸受支持構造体１６５と複数のカムのうちの１つのカム１０５とを連結するのに使用される、回転軸受１５０を示す。内輪６５０ａは軸受支持構造体１６５に連結され、外輪６５０ｂはカムプレートなどの車輪構造体（図示せず）に接続されており、これにより、外輪６５０ｂはカム１０５および車輪のアウターリムに接続または連結される。前記車両構造体は、プレート、複数のスポーク、格子体（lattice）、または当該技術分野において知られたその他の適切な構造体であってもよい。この例示的な回転装置における回転軸受１５０は、マウント部材１４５に直接接続されずに、むしろ、例えば流体ダンパを介して、マウント部材１４５に間接的に接続される。また、回転装置の反対側において支持構造体１６５ともう１つのカム１０５とを接続するにあたって、別の回転軸受（図示せず）を使用してもよい。回転軸受１５０により、軸受支持構造体１６５と車輪のアウターリムとが互いに回転可能に接続される。これにより、支持構造体１６５と車輪との垂直方向の相対位置が同一となる。支持構造体１６５が車輪に対して垂直方向に一定の位置を維持するので、当該支持構造体１６５にシャフト１３０ａ〜１３０ｄを固定することにより、当該シャフトが車輪に接触しないようにすることができる。
【００５５】
図６Ｂに、例示的な回転装置のカム１０５と車両の車輪のリム１４０とを連結する、車両構造体６０５を示す。図示のように、カム１０５は車両構造体６０５に固定され、車両構造体６０５は車輪のリム１４０に（例えば、ボルトを用いて）固定される。したがって、カム１０５が回転することにより、車両構造体６０５および車輪が回転する。
【００５６】
図７に、例示的な回転装置の横方向の断面を示す。この図は、２つの電磁アクチュエータのうちの一方の電磁アクチュエータ１５５を断面で切り取ったものである。電磁アクチュエータ１５５の内部には、コイル１１５ａおよび磁性固定子アセンブリ１２０の各種構成品が示されている。この回転装置では、磁性固定子アセンブリ１２０が、内方の磁性固定子部品１２５ａおよび外方の磁性固定子部品３２５ａを含む。内方の磁性固定子部品１２５ａおよび外方の磁性固定子部品３２５ａには、それぞれ、複数の磁石が含まれる。磁性固定子アセンブリ１２０は、さらに、内方の磁性固定子部品１２５ａ用の磁束の帰磁路７２５ａ、および外方の磁性固定子部品３２５ａ用の磁束の帰磁路７３５ａを含む。既述のように、内方の磁性固定子部品１２５ａおよび内方の磁束の帰磁路７２５ａはコイル１１５ａの内側に位置し、外方の磁性固定子部品３２５ａおよび外方の磁束の帰磁路７３５ａはコイル１１５ａの外側に位置する。図の電磁アクチュエータ１５５ａの断面には、さらに、コイル１１５ａおよび磁性固定子アセンブリ１２０を取り囲む、電磁アクチュエータ１５５のハウジングが示されている。このハウジングは、複数のシャフト１３０ａ〜１３０ｄに沿って摺動することで磁性固定子アセンブリ１２０の長手軸心に沿って摺動する。電磁アクチュエータ１５５のハウジングは、例えば直方形状のコイル１１５ａのコーナーを挿通する４本のボルトを用いて、コイル１１５ａを保持することができる。
【００５７】
図８は、例示的な回転装置の別の断面を上方からみた平面図である。図７と同様に、断面には、コイル１１５ａ、内方の磁性固定子部品１２５ａ、外方の磁性固定子部品３２５ａ、内方の磁束の帰磁路７２５ａ、外方の磁束の帰磁路７３５ａ、電磁アクチュエータ用のハウジング１５５ａ、およびシャフト１３０ａ〜１３０ｄが示されている。内方の磁性固定子部品１２５ａおよび内方の磁束の帰磁路７２５ａは、例示的な磁性固定子アセンブリの内方構造体８２０に取り付けられている。図８に示すように、ボルトを、コイル１１５ａのコーナーに設けられたボルト孔８１５に挿通することにより、コイル１１５ａをハウジング１５５ａに固定してもよい。
【００５８】
図９に、例示的な磁性固定子アセンブリの内方構造体８２０を示す。マウント部材１４５（図４Ａ）を部分９１０に取り付けることにより、例えば、内方構造体８２０を車両のシャーシに接続することができる。冷却用の液体を磁性固定子アセンブリ内部に送り込むのに、流路９０５ａ〜９０５ｄを使用してもよい。この冷却用の液体は、磁石を介してコイルに吹き付けられる。
【００５９】
図１０は、例示的な回転装置の断面を示す。この図は、回転装置の中間部分を断面で切り取ったものであり、磁性固定子アセンブリの内方構造体８２０、マウント部材１４５、内方の磁束の帰磁路７２５ａ、および外方の磁束の帰磁路７３５ａが示されている。この図には、さらに、磁性固定子アセンブリの内側部分に通じる溝１００５が示されている。溝１００５は、例えば、配線を通したり、冷却用の液体を流したりするのに使用することができる。
【００６０】
図１１は、図１０の回転装置において、図１０の断面よりも少し高い位置の断面を示す図である。この図には、配線の敷設用または冷却用ライン用の溝１００５に加えて、ねじなどの締結具を挿入するための溝１１０５ａ〜１１０５ｄが示されている。
【００６１】
図１２Ａは、例示的な回転装置の縦断面を示す。この図には、図５Ａおよび図５Ｂに示す支持構造体が、さらなるシャフト１２３０ａ，１２３０ｂおよび流体ダンパ１７５ａ，１７５ｂを用いて摺動可能に磁性固定子アセンブリおよびマウント部材１４５に接続されている様子が示されている。図１２Ａに示すように、支持構造体１６５は、流体ダンパ１７５ａの下方のロッドに連結してもよい。詳細には、箇所１２２５ａでロッド１２２０ａの下端部にピン止めされる連結アーム１２１５ａを、箇所１２０５において支持構造体に連結してもよい。流体ダンパ１７５ａの上方のロッドは、回転装置のマウント部材１４５に接続してもよい。回転装置のマウント部材１４５は、車両のシャーシの一部であってもよい。マウント部材１４５は、箇所１２１０においてサスペンションアーム１２４０ａに連結している。支持構造体１６５に固定されたシャフト１２３０ａは、サスペンションアーム１２４０ａの両端部を貫通して摺動する。流体ダンパ１７５ａの上方のロッドは、箇所１２３５ａにおいてサスペンションアーム１２４０ａにピン止めされている。
【００６２】
流体ダンパ１７５ａ，１７５ｂは、空気式サスペンション、例えば、ピストンと、複数の互いに対向したガスチャンバとを有する空気式サスペンションであってもよい。ピストン上方のチャンバに含まれるガスの圧力と、ピストン下方のチャンバに含まれるガスの圧力とを動的に調節することにより、磁性固定子アセンブリおよびマウント部材１４５の位置の変更（例えば、これら構成品の上昇または降下）や、流体ダンパ１７５ａ，１７５ｂの剛性の変化を達成することができる。磁性固定子アセンブリおよびマウント部材１４５の位置を変更するには、前記複数のガスチャンバの圧力が互いに異なるように、当該ガスチャンバの圧力を調節すればよい。例えば、流体ダンパ１７５ａ，１７５ｂのいずれもが上方のチャンバおよび下方のチャンバを有するダンパである場合には、上方のチャンバにより多くの圧力を印加することにより、磁性固定子アセンブリおよびマウント部材１４５を上方に移動させることができ、下方のチャンバにより多くの圧力を印加することにより、磁性固定子アセンブリおよびマウント部材１４５を下方に移動させることができる。流体ダンパ１７５ａ，１７５ｂの剛性を変化させるには、上方のチャンバおよび下方のチャンバの両方に同量の圧力を追加するか、あるいは上方のチャンバおよび下方のチャンバから同量の圧力を取り除けばよい。回転装置を車両の車輪に適用する場合、磁性固定子アセンブリおよびマウント部材１４５の位置を変更することで車両の車高を変化させることができ、流体ダンパ１７５ａ，１７５ｂの剛性を変化させることで車両のサスペンションの剛性を変化させることができる。
【００６３】
図１２Ａには、さらに、磁性固定子アセンブリの内側が示されている。この図には、電磁アクチュエータのコイル１１５ｂ、内方の磁性固定子部品１２５ｂ、および外方の磁性固定子部品３２５ｂの一配置例が示されている。この断面図には、さらに、外方の磁性固定子部品３２５ｂに対する磁束の帰磁路７３５ｂが示されている。
【００６４】
図１２Ｂ〜図１２Ｄに、調節可能な空気式サスペンションの一例を示す。図１２Ｂには、ピストン１２７６と、ピストン１２７６の背向する面１２７８ａ，１２７８ｂに相反する空気圧を印加する、互いに対向するチャンバとを有するサスペンション１７５ａが示されている。この例示的なサスペンション１７５ａは、上方のチャンバ１２７７ａおよび下方のチャンバ１２７７ｂを有する。図１２Ｂ〜図１２Ｄには、さらに、チャンバ１２７７ａ内の空気圧とチャンバ１２７７ｂ内の空気圧とを互いに独立して制御する空気圧コントローラ１２７９が示されている。
【００６５】
チャンバ１２７７ａの圧力とチャンバ１２７７ｂの圧力とを調節して、互いに異ならせることにより、ピストン１２７６とチャンバ１２７７ａ，１２７７ｂとの各相対位置を変更することができる。例えば、図１２Ｃに示すように、サスペンション１７５ａにおいて、上方のチャンバ１２７７ａの圧力よりも下方のチャンバ１２７７ｂの圧力を高くすることにより、ピストン１２７６の下面１２７８ｂに加わる力が大きくなり、ピストン１２７６と下方のチャンバ１２７７ｂとが互いに遠ざかる。また、図１２Ｄに示すように、下方のチャンバ１２７７ｂの圧力よりも上方のチャンバ１２７７ａの圧力を高くすることにより、ピストン１２７６の上面１２７８ａに加わる力が大きくなり、ピストン１２７６と上方のチャンバ１２７７ａとが互いに遠ざかる。サスペンション１７５ａが車両の一部をなす場合、これらのような動きは、チャンバ１２７７ａ、チャンバ１２７７ｂとピストン１２７６のうちのいずれが車両のシャーシに接続されているかに応じて、車両の車高、および車両の動く方向を変化させることができる。チャンバ１２７７ａ，１２７７ｂとピストン１２７６のいずれか一方を固定位置として、他方を車両のシャーシに接続するようにしてもよい。
【００６６】
ピストン１２７６の位置を変化させるのに加えて、チャンバ１２７７ａの圧力とチャンバ１２７７ｂの圧力とを調節して当該チャンバ１２７７ａおよびチャンバ１２７７ｂに同量の圧力を追加するか、または当該チャンバ１２７７ａおよびチャンバ１２７７ｂから同量の圧力を取り除くことにより、サスペンション１７５ａの剛性を変化させることができる。双方のチャンバ１２７７ａ、１２７７ｂに同量の圧力を追加することによってサスペンション１７５ａの剛性は増加し、双方のチャンバ１２７７ａ，１２７７ｂから同量の圧力を取り除くことによってサスペンション１７５ａの剛性は減少する。サスペンション１７５ａが車両の一部である場合、当該サスペンション１７５ａの剛性を変化させることにより、車両の乗り心地の硬さを変化させることができる。
【００６７】
図１３Ａに、前述した構成を数多く組み込んだ例示的な回転装置を示す。この回転装置は、例えば、カム１０５と、（例示的なハウジング１５５ａおよびコイル１１５ｂを有する）２つの互いに対向した電磁アクチュエータと、（例示的な内方の磁性固定子部品１２５ｂ、外方の磁性固定子部品３２５ｂ、および外方の磁性固定子部品３２５ｂに対応する外方の磁束の帰磁路７３５ｂを含む）磁性固定子アセンブリと、マウント部材１４５と、サスペンションアーム１２４０ａ，１２４０ｂと、フォロワ１３５ａ〜１３５ｄと、支持構造体１６５と、回転軸受１５０と、シャフト１３０ａ，１３０ｂ，１２３０ａ，１２３０ｂと、流体ダンパ１７５ａ，１７５ｂとを備える。
【００６８】
図１３Ｂに、図１３Ａの回転装置において、流体ダンパ１７５ａ，１７５ｂを用いて磁性固定子アセンブリおよびマウント部材１４５を上昇させた様子を示す。これは、例えば、各流体ダンパ１７５ａ，１７５ｂにおいて上方のチャンバの圧力の方を大きくすることによって達成することができる。図１３Ｂにおいて、流体ダンパ１７５ａ，１７５ｂ、サスペンションアーム１２４０ａ，１２４０ｂ、磁性固定子アセンブリ、およびマウント部材１４５は、図１３Ａに比べて垂直方向に高い位置にある。
【００６９】
図１４Ａ〜図１４Ｃに、複数の電磁アクチュエータのうちの１つの電磁アクチュエータに含まれる、例示的なコイルの構造を示す。コイルは、単一の途切れのない材料片からなるものでもよいが、この代わりに、複数の平坦なコイルセグメントを組合わせて積層して互いに直列に電気接続したものでもよい。図１４Ａに、４つのコイルセグメントを組み合わせてなる１つのコイル１４００を示す。所与の電磁アクチュエータにおけるコイルは、このようなコイルを複数有してもよい。図１４Ｂに、１つのコイルセグメント１４０１を示す。図１４Ｃは、図１４Ａのコイルの分解図１４０５である。例示的なコイルにおける各コイルセグメント１４１０ａ〜１４１０ｄは、平坦なＵ字形状の金属片であってもよい。このようなコイルセグメントは、例えば、型押し工程またはエッチング工程で形成することができる。コイルセグメント１４１０ａ〜１４１０ｄを図１４Ｃに示す形態に組み立てることにより、完全なコイルとなり得る。
【００７０】
図１４Ｃに、互いに交互に積層される４つのＵ字形状のコイルセグメント１４１０ａ〜１４１０ｄを示す。各コイルセグメントは、積層体において隣接するコイルセグメントに対して２７０°回転方向にずれている（回転方向によっては、９０°ずれているとも言える）。コイルセグメント１４１０ａ〜１４１０ｄを互いに回転方向にずらして積層するにあたって、あるコイルセグメント１４１０ｂの始端部１４２５が積層体において真下に隣接するコイルセグメント１４１０ａの終端部１４２０と接触するように、コイルセグメント１４１０ａ〜１４１０ｄを位置決めしてもよい。４つのＵ字形状のコイルセグメント１４１０ａ〜１４１０ｄを有するコイルの場合、例えば、始端箇所と終端箇所（例えば、端部１４１５と端部１４５０）とが互いに同一の相対位置に来るまでに３回ループする。
【００７１】
コイルを流れる電流を、例えば、積層体において一番下に位置するコイルセグメントの始端部から、積層体において一番上に位置するコイルセグメントの終端部に流れるようにしてもよい。例示的なコイルにおいて、組立後の状態のコイルに流れる電流１４５５は、例えば、開始箇所１４１５から終了箇所１４５０に流れるようにしてもよい。電流１４１５を、コイルセグメント１４１０ａにおいて箇所１４１５から半時計回りに箇所１４２０に向かって流れるようにしてもよい。組立後の状態（例えば、図１４Ａの状態）で箇所１４２０と箇所１４２５とは互いに電気的に接触するため、箇所１４２０に達した電流は、箇所１４２５に引き続き流れる。電流１４１５は、コイルセグメント１４１０ｂにおいて箇所１４２５から反時計回りに箇所１４３０に向かって流れた後、上述したのと同様に、箇所１４３５に引き続き流れる。電流１４１５は、コイルセグメント１４１０ｃにおいて箇所１４３５から反時計回りに箇所１４４０に向かって流れた後、箇所１４４５に引き続き流れて、さらに、コイルセグメント１４１０ｄにおいて反時計回りに箇所１４５０に向かって流れる。なお、コイルセグメントをさらに組み合せることによってコイルを長くし、各コイルセグメントを通過する電流が、長いコイルを流れるようにしてもよい。以上より、このような電気コイルを製造する方法は、複数の平坦なコイルセグメントを作製する工程と、前記複数のコイルセグメントを、隣接するコイルセグメントに対して各コイルセグメントが回転方向にずれるように積層する工程と、前記複数のコイルセグメントを互いに締結して電気コイルを形成する工程とを含む。
【００７２】
上記の経路から電流が漏れないように、各コイルセグメントを、箇所１４２０の上面および箇所１４２５の下面などの電流を伝導させる表面を除き、電気絶縁材料層で被覆してもよい。コイルセグメントを電気絶縁材料層で被覆する代わりに、コイルセグメント間に電気絶縁材料層を挿入してもよい。コイルセグメント１４１０ａ〜１４１０ｄを図１４Ａに示す形態に組み立てると、ボルトなどの締結具を、箇所１４１５，１４２０，１４２５，１４３０，１４３５，１４４０，１４４５，１４５０に設けられた開口に挿通させてもよい。締結具で機械・電気接続部に予圧を付与するのに加えて、あるいは、それに代えて、コイルセグメント１４１０ａ〜１４１０ｄを半田付けまたはろう付けによって互いに接合してもよい。コイルセグメント１４１０ａ〜１４１０ｄを組み立てると、上記の箇所によっては隙間が生じる場合がある。締結具によってコイルセグメント１４１０ａ〜１４１０ｄを互いに緊密に固定できるように、上記箇所の間に電気絶縁スペーサを挿入することによって隙間を埋めるようにしてもよい。例えば、コイルセグメント１４１０ａ〜１４１０ｄを組み立てると、箇所１４１５と箇所１４５０との間に隙間が生じる場合があり、そのような隙間を埋めるために、箇所１４１５と箇所１４５０との間に１つ以上のスペーサを挿入してもよい。他方、箇所１４２０と箇所１４２５との間には隙間は生じないはずである。締結具も、例えば熱収縮性チューブなどを用いて、絶縁してもよい。
【００７３】
コイルセグメント１４１０ａ〜１４１０ｄにおいて、コイル経路の外側に位置する開口を挿通するボルトを用いて、コイルセグメント１４１０ａ〜１４１０ｄを互いに機械的かつ電気的に接続してもよい。これにより、連続した螺旋状の平坦なコイルを形成することができる。コイルセグメントを一定の厚さに作製することは簡単かつ安価であるが、その場合、コイルセグメントとコイルセグメントとを接続するための接続部を、他のコイルセグメントと重なり合わないようにコイル経路の外側に設けてもよい。接続箇所１４１５，１４２０，１４２５，１４３０，１４３５，１４４０，１４４５，１４５０の形状は、良好な機械的接続部を形成するのに十分な接触面積が得られて、かつ、コイルセグメント間の接触抵抗が許容可能な範囲内となるように選択してもよい。また、コイルセグメントは、接触抵抗をさらに減少させるために、例えば金めっき、銀めっきなどのめっきが施されてもよい。
【００７４】
接続箇所１４１５，１４２０，１４２５，１４３０，１４３５，１４４０，１４４５，１４５０は、突然の出っ張りや応力点がなく、コイル経路が滑らかに続くように、かつ、接続面に接続部分の高さ方向の中心があるように、上方または下方に位置してもよい。例えば、コイルセグメント１４１０ａとコイルセグメント１４１０ｂとの間の接続部の場合、図１４Ｃに示すように、箇所１４２０を下方に位置させ、箇所１４２５を上方に位置させてもよい。各箇所の上方または下方へのずれは、コイルセグメント１４１０ａ〜１４１０ｄの厚みの１／２としてもよい。螺旋状の全体の経路は、コイル用の支持構造においてコイルの真上および真下に形成された複数の緩やかな傾斜または単一の連続した傾斜によって決定（画定）され得る。コイル用の支持構造体は、ボルトを締めたときにコイルに押し付けられるものでもよい。また、支持構造体は、ボルトを締めたときにコイルのコイルセグメント１４１０ａ〜１４１０ｄが互いに滑らかに遷移してコイルセグメント１４１０ａ〜１４１０ｄの変形が最小限になるように、４本のボルトに対する開始レベル（開始高さ位置）を有するものでもよい。同様のアプローチが、３本のボルトを使用することによってコイルセグメントの繰り返し頻度が増加し、例えば、三角形状のコイルが形成される場合にも適用可能である。また、より多くの本数のボルトを使用してもよい。また、コイルセグメントは、直方形状のコイル経路ではなく円形状のコイル経路が形成されるように作製してもよい。
【００７５】
コイルセグメント１４１０ａ〜１４１０ｄの接続部を上方または下方に位置させる代わりに、接続箇所１４１５，１４２０，１４２５，１４３０，１４３５，１４４０，１４４５，１４５０の厚みを１／２とし、これら接続箇所では、２つのコイルセグメントを互いに合体させた際コイル経路の厚みをもたらしてもよい。これにより、コイル経路が滑らかに続く。この種の接続部を用いることにより、中間部分（接続部以外の部分）のセグメントと大部分重なり合うことができる。また、回転装置によっては、コイルセグメント１４１０ａ〜１４１０ｄにおける接続箇所１４１５，１４２０，１４２５，１４３０，１４３５，１４４０，１４４５，１４５０を上方または下方に位置させないことで生じる応力または変形の増加は許容可能であり、そのような場合、ボルトの締め付けによってコイルセグメント１４１０ａ〜１４１０ｄを最終的な形状に仕上げるようにしてもよい。
【００７６】
図１５に、車輪内部に配置された他の例示的な回転装置１５００を示す。前述した回転装置と同様に、回転装置１５００は、車両のシャーシに取り付けられてもよい。この回転装置１５００は、カム１５０５と、２つの互いに対向する電磁アクチュエータ１５１０ａ，１５１０ｂと、（磁性固定子１５１５ａ，１５１５ｂを含む）磁性固定子アセンブリ１５２０と、支持構造体１５２５と、流体ダンパ１５３０ａ，１５３０ｂとを備える。前述した構成と同じく、車輪内部に配置された回転装置は、カム１５０５を介して車輪に取り付けられてもよい。
【００７７】
図１６Ａに、例示的な回転装置１５００を、車輪のタイヤおよびその他の一部の部品を省略して示す。回転装置１５００は、２対の電磁アクチュエータ１５１０ａ，１５１０ｂ，１６１０ａ，１６１０ｂ（電磁アクチュエータ対１５１０ａ，１５１０ｂ、および電磁アクチュエータ対１６１０ａ，１６１０ｂ）の間、および２つの磁性固定子アセンブリ１５２０，１６２０の間に挟まれた中央のディスク１６３５を備える点で、前述した回転装置と異なる。磁性固定子アセンブリ１５２０，１６２０は、それぞれ、２つの磁性固定子１５１５ａ，１５１５ｂ；１６１５ａ，１６１５ｂを含む。磁性固定子１５１５ａ，１５１５ｂ，１６１５ａ，１６１５ｂは、それぞれ、磁束の帰磁路１６４０ａ〜１６４０ｄおよび磁石（例えば、磁石１６３０ａ，１６３０ｂ）を有する。なお、図１６Ａには、電磁アクチュエータ１５１０ａ，１５１０ｂ，１６１０ａ，１６１０ｂのコイルを取り囲むハウジングを示していない。各コイルは、４つの磁石アレイに沿って往復動する。磁石アレイは、既述の構成と同じく、複数の磁石を有するものでもよい。複数の磁石アレイのうちの２つの磁石アレイ（例えば、内方の磁性固定子部品１６３０ｂ）はコイルの内側に位置し、別の２つの磁石アレイ（例えば、外方の磁性固定子部品１６３０ａ）はコイルの外側に位置する。磁石のセットのそれぞれは、磁束の帰磁路１６４０ａ〜１６４０ｄに取り付けられる。
【００７８】
ディスク１６３５は２つのカムを有し、これらカムは、それぞれ、各主面側に対応する。例示的な回転装置の各カムは、内表面１６０５ａおよび外表面１６０５ｂを有する溝の形態である。電磁アクチュエータ１５１０ａ，１５１０ｂには、２対のフォロワ１６２５ａ，１６２５ｂ（フォロワ対１６２５ａおよびフォロワ対１６２５ｂ）が連結されており、各フォロワ対のうちの別々のフォロワが、カムの別々の表面１６０５ａ，１６０５ｂにそれぞれ接触している。電磁アクチュエータ１６１０ａ，１６１０ｂにも同じくフォロワが連結されている。２つのコイルが互いに近付くように移動すると、各電磁アクチュエータ１５１０ａ，１５１０ｂの複数のフォロワのうちの一方のフォロワが、カムの内表面１６０５ａに力を加える。これに対して、２つのコイルが互いに遠ざかるように移動すると、他方のフォロワがカムの外表面１６０５ｂに力を加える。
【００７９】
図１６Ｂは、例示的な回転装置１５００の他の図である。各対の電磁アクチュエータ（対１５１０ａ，１５１０ｂおよび対１６１０ａ，１６１０ｂ）の往復動が、互いに異なる位相であることが、図１６Ｂから明らかである。これは、当該回転装置では、ディスク１６３５の主面の両側に配設されたカムが互いに回転方向に（例えば、４５°）ずれているからである。これにより、カムの再稼動の困難な箇所でアクチュエータが停止するのを防ぐことができる。すなわち、もし一方の対のアクチュエータがカムの「死点（デッドスポット）」で停止しても、他方のアクチュエータは「死点」以外の箇所に位置しているはずである。この代わりに、複数のカムを互いにずれていない場合、またはカムを１つだけ使用する場合には、アクチュエータが「死点」で停止しないように、コントローラによってカムの回転を制御してもよい。図１６Ｂには、さらに、コイルおよび磁性固定子部品の一配置構成例が示されている。例えば、磁性固定子部品１６３０ｂ，１６３０ｃは、アクチュエータ１６１０ａのコイルの内側に位置し、磁性固定子部品１６３０ａ，１６３０ｄは、コイルの外側に位置する。
【００８０】
図１６Ｃに、２つの互いに回転方向にずれたカム１５０５，１６０６を示す。カム１５０５，１６０６は、ディスク１６３５の一部であってもよく、ディスク１６３５に取り付けられたものでもよい。一方のカム１５０５をディスク１６３５の一方の側に配設して、破線で示すように他方のカム１６０６を他方の側に配設するようにしてもよい。回転装置によっては、カムを、例えば互いに４５°ずらしてもよい。カム１５０５，１６０６のカム山の数を偶数としてもよい。例えば、複数のカムがそれぞれ２つのカム山を有する場合、当該複数のカムを互いに４５°ずらしてもよい。例えば、複数のカムがそれぞれ４つのカム山を有する場合、当該複数のカムを互いに２２．５°ずらしてもよい。
【００８１】
図１６Ｄは、２つの互いに回転方向にずれたカムを有するディスク１６３５の垂直方向の断面を示す。２つのカムは、それぞれ、内表面１６０５ａ．１６０５ｃおよび外表面１６０５ｂ，１６０５ｄを有する。上記のずれにより、内表面１６０５ａと内表面１６０５ｃとは互いに揃っていない。同様に、外表面１６０５ｂと外表面１６０５ｄとは互いに揃っていない。
【００８２】
図１６Ｅには、カムの内表面１６０５ａおよび外表面１６０５ｂを複雑なパターンの形状（例えば、カム山の数が偶数である形状）としたものが示されている。既述したように、各カム山の辺（側面）の形状は、例えば、正弦波状であってもよく、一様螺旋の一部をなす形状であってもよい。図１６Ｅに示す内表面１６０５ａおよび外表面１６０５ｂは、それぞれ、４つのカム山を有する。
【００８３】
図１７Ａに、例示的な回転装置のディスク１６３５を車輪のリム１７０５に連結する様子を示す。リム１７０５は一体品からなるものであってもよく、この場合、ディスク１６３５は、ボルトなどの締結具を用いてインナーリング１７１５に沿って固定することができる。あるいは、リム１７０５は、リング１７１５に沿って互いにボルト連結される２つの部位１７１０ａ，１７１０ｂを有するものでもよい。これら２つの部位１７１０ａ，１７１０ｂは、互いに締結されることで、インナーリング１７１５を有する完全なリム１７０５を形成する。その後、タイヤをリム１７０５に取り付けるようにしてもよい。図１７Ｂに、ディスク１６３５がインナーリング１７１５に締結される様子を示す。
【００８４】
図１８に、複数のシャフトおよび流体ダンパ１５３０ａ，１５３０ｂ，１８３０ａによって、磁性固定子アセンブリ１５２０および磁性固定子アセンブリ１６２０に、電磁アクチュエータ１５１０ａ，１５１０ｂおよび電磁アクチュエータ１６１０ａ，１６１０ｂをそれぞれ接続する、２つの支持構造体１５２５，１８２５を示す。支持構造体１５２５は、流体ダンパ１５３０ａ，１５３０ｂを用いて、摺動可能に磁性固定子アセンブリ１５２０に接続されている。流体ダンパ１５３０ａは、例えば箇所１８１０で、支持構造体１５２５に接続されており、例えば箇所１８０５で、磁性固定子アセンブリ１８２０ａに接続されている。同様に、支持構造体１８２５は、流体ダンパ１８３０ａと当該流体ダンパ１８３０ａに対応するように回転装置の遠位側に設けられた流体ダンパ（図示せず）とを用いて、摺動可能に磁性固定子アセンブリ１６２０に接続されている。
【００８５】
図１９Ａ〜図１９Ｃに、磁性固定子アセンブリの構成品の例示的な配置構成を示す。図１９Ａにおいて、磁石アレイ１９１０ａは外方の磁石アレイであり、磁石アレイ１９１０ｂは内方の磁石アレイである。磁束の全体用帰磁路１６４０ａにより、これらの磁石アレイがサポートされている。図示のように、例示的な帰磁路１６４０ａは、優れた費用対効果を有する押出成形法によって形成可能な形状としてもよい。詳細には、４つの帰磁路を、１つの中央の合流部および２つの端部の合流部で合体させるようにしてもよく、また、このような合流構造は、単一の押出成形品から切削によって得ることができる。図１９Ａには、さらに、磁性固定子部品を取り付けることのできるベース構造体１９２０ａが示されている。
【００８６】
図１９Ｂに、液体冷媒を磁石に供給するのに使用される部材１９０５を示す。この液体冷媒は、コイルが磁石を通過する際に当該コイルに吹き付けられるようにしてもよい。液体冷媒は、帰磁路１６４０ａの縁部に沿って締結された部材１９０５を介して、ベース構造体１９２０ａから磁石アレイ１９１０ａ，１９１０ｂに給送するようにしてもよい。液体は、ベース構造体１９２０ａに設けられた開口１９１５を通り、部材１９０５の流路１９１７を通過して、帰磁路１６４０ａの部品によって形成された隙間内に位置するチャンバ１９２５に送り込むようにしてもよい。磁石アレイ１９１０ａ，１９１０ｂに設けられた開口（例えば、孔など）をコイルが往復動で通過すると、チャンバ１９２５内からの液体冷媒が、その開口を介してコイルに吹き付けられるようにしてもよい。
【００８７】
図１９Ｃに、中央のマウント部材１９４５に連結された４つの磁性固定子を示す。回転装置を車両の車輪に適用する場合、マウント部材１９４５を車両のシャーシに接続してもよい。
【００８８】
図２０Ａ〜図２０Ｇに、複数の電磁アクチュエータのうちの１つの電磁アクチュエータに含まれる、例示的なコイルの構造を示す。図２０Ａには、電磁アクチュエータにおける完全なコイル（全体コイル）２０００が示されている。コイル２０００は、複数のより小さいコイルで構成されたものでもよい。図２０Ｂには、４つのコイルセグメントを組み合わせて１つのコイル２００５としたものが示されている。このようなコイルセグメントを複数組み合わせることにより、図２０Ａに示す大きいコイル２０００を形成することができる。図２０Ｃは、図２０Ｂのコイル２００５の分解図２０１０である。例示的なコイルの各コイルセグメント２０１５，２０２０，２０２５，２０３０は、例えば型押し工程またはエッチング工程によって形成された、平坦な金属片であってもよい。コイルセグメント２０１５，２０２０，２０２５，２０３０を図２０Ｃに示す形態に組み合せることにより、完全なコイルを形成することができる。組立後の状態のコイルに流れる電流２０７５は、例えば、開始箇所２０３５から終了箇所２０７０に流れるようにしてもよい。例えば、電流２０７５を、コイルセグメント２０１５において箇所２０３５から半時計回りに箇所２０４０に向かって流れるようにしてもよい。組立後の状態で箇所２０４０と箇所２０４５とは互いに電気的に接触しているので、箇所２０４０に達した電流は、箇所２０４５に引き続き流れる。電流２０７５は、コイルセグメント２０２０において箇所２０４５から反時計回りに箇所２０５０に向かって流れた後、上述したように、箇所２０５５に引き続き流れる。電流２０７５は、コイルセグメント２０２５において箇所２０５５から反時計回りに箇所２０６０に向かって流れた後、箇所２０６５に引き続き流れて、さらに、コイルセグメント２０３０において反時計回りに箇所２０７０に向かって流れる。
【００８９】
既述したように、上記の経路から電流が漏れないように、各コイルセグメントを、箇所２０４０の上面および箇所２０４５の下面などの電流を伝導させる表面を除き、電気絶縁材料層で被覆してもよい。コイルセグメントを図２０Ｂに示す形態に組み立てた後、ボルトなどの締結具を、当該コイルセグメントの開口に挿通させてもよい。コイルセグメントを組み立てた際に、上記の箇所の一部では隙間が残る場合がある。締結具によってコイルセグメントを互いに緊密に固定できるように、上記箇所の間に絶縁スペーサを挿入することによって隙間を埋めるようにしてもよい。
【００９０】
図２０Ｄには、１つのコイルセグメント２０１５が示されている。図２０Ｅには、コイルセグメント２０１５の上に積層された第２のコイルセグメント２０２０が示されている。図２０Ｆには、コイルセグメント２０１５，２０２０の上に積層された第３のコイルセグメント２０２５が示されている。図２０Ｇには、コイルセグメント２０１５，２０２０，２０２５の上に積層された第４のコイルセグメント２０３０が示されており、これにより、図２０Ｂに示す完全なコイルが得られる。
【００９１】
図２１Ａは、車輪２１０５ａ，２１０５ｂにそれぞれ１つずつ設けられた、合計２つの回転装置の側面図である。図２１Ｂは、これらの２つの回転装置および車輪２１０５ａ，２１０５ｂの平面図である。２つの回転装置はタンデム状（縦列状）に並べられており、このような構成は、車両に適用することができる。例えば、車両は、各コーナーに１対の回転装置が対応するように合計４対の回転装置を備えるものでもよい。各回転装置は、磁性固定子アセンブリと、複数の互いに対向したコイルと、直動−回動変換手段とを備える。ただし、これらの構成要素は、図２１Ａおよび図２１Ｂでは隠れており、示されていない。車輪２１０５ａ，２１０５ｂのそれぞれに回転装置が連結されており、かつ、これらの回転装置は中央のマウント構造１４５によって共に保持されている。マウント構造１４５は、車両のシャーシに接続するための垂直方向のシャフト２１１０を含むか、あるいは、そのようなシャフト２１１０に連結されている。２つの車輪２１０５ａ，２１０５ｂは、シャフト２１１０を回転軸として車両のシャーシに対して回転することができる。
【００９２】
図２２Ａ〜図２２Ｃに、車輪２１０５ａ，２１０５ｂの回転例を示す。図２２Ａには、双方の車輪２１０５ａ，２１０５ｂを互いに同一の方向に回転させることによって、回転装置が車両の推進力を生成する様子が示されている。図２２Ｂには、双方の車輪２１０５ａ，２１０５ｂを互いに異なる速度で回転させることによって、回転装置がこれら２つの車輪を車両に対してターンさせる様子が示されている。車輪の回転速度を異ならせることにより、車両の推進力を生成するとともに、車両を曲線経路（カーブ）に沿って移動させることができる。図２２Ｃには、車両が運転中でない（動いていない）ときに、車輪２１０５ａ，２１０５ｂを互いに相対する方向に回転させることによって、これら２つの車輪を車両に対してターンさせる様子が示されている。
【００９３】
図２３Ａおよび図２３Ｂに、車輪２１０５ａ，２１０５ｂの垂直方向への運動例を示す。図２３Ａには、複数の回転装置のうちの１つの回転装置により、それに対応する車輪２１０５ｂが、地面から離れて垂直方向に上昇する様子が示されている。また、車輪２１０５ｂは、高速で垂直方向に振動することができ、これにより、当該車輪２１０５ｂの表面から液体を取り除くようにしてもよい。また、両方の車輪２１０５ａ，２１０５ｂを一緒に上方または下方に運動（移動）させることにより、車両の車高を高くまたは低くさせてもよい。さらに、これら２つの車輪２１０５ａ，２１０５ｂを十分な力で下方に押すことにより、車両をジャンプさせ（飛び上がらせ）てもよい。図２３Ｂには、シャフト２１１０を車両のシャーシに接続し、例えば、シャフト２１１０とシャーシとを接続するのにピボット２３０５のような部品を用いることにより、シャーシに対するシャフト２１１０の角度方向への運動を可能とする様子が示されている。この構成において、２つの車輪２１０５ａ，２１０５ｂの垂直方向への運動を互いに異ならせることにより、これら車輪２１０５ａ，２１０５ｂを傾動（傾斜）させるか、またはこれら車輪２１０５ａ，２１０５ｂにキャンバーをつけることができる。例えば、一方の車輪２１０５ａを下方に運動させ、他方の車輪２１０５ｂを上方に運動させることにより、当該車輪２１０５ａ，２１０５ｂ、マウント部材１４５、およびシャフト２１１０を傾動させることができる。代わりに、ピボットのような部品を使用してシャフト２１１０とマウント部材１４５とを接続することにより、車輪２１０５ａ，２１０５ｂおよびマウント部材１４５は傾動させて、シャフト２１１０は傾動させないようにしてもよい。
【００９４】
図２４Ａ〜図２４Ｆは、１対の回転装置が１対の車輪に対応するように、合計４対の回転装置を車輪対２４１０ａ〜２４１０ｄに設けた車両２４０５の平面図である。図２４Ａには、各コーナーに１対の回転装置が対応した、合計４対の回転装置および車輪対２４１０ａ〜２４１０ｄを備える車両２４０５が示されている。車両の車輪配置形態は、車両前方の各コーナーに１対の回転装置が対応した、合計２対の回転装置および車輪を備える配置形態など、別のものでもよい。そのような配置形態では、車両後方のコーナーに設けられる車輪を、従来の車両用の車輪としてもよい。図２４Ａに示すように、全ての車輪対２４１０ａ〜２４１０ｄは、車両の前方への推進力を生成するために、前方に向けられてもよい。図２４Ｂには、前方の２つの車輪対２４１０ａ，２４１０ｂを、例えば右方向にターンさせることにより、移動中の車両２４０５を右方向に旋回させる様子が示されている。図２４Ｃには、後方の車輪対２４１０ｃ、２４１０ｄを、相補的な方向、例えば、左方向にターンさせることにより、車両２４０５の旋回半径を改善する様子が示されている。図２４Ｄには、各車輪対２４１０ａ〜２４１０ｄの向きを、１つの円形路に正接する方向にそれぞれ向けることにより、車両２４０５を自転させる様子が示されている。図２４Ｅには、各車輪対２４１０ａ〜２４１０ｄの向きを、前進方向以外の同じ方向に向けることにより、車両２４０５を、例えば、斜め方向（対角線方向）または横方向に移動させる様子が示されている。図２４Ｆには、各対の車輪２４１０ａ〜２４１０ｄの向きを、車両の中心に向かう方向または車両の中心から遠ざかる方向に向けることにより、車両が移動しないようにする様子が示されている。これにより、パーキングブレーキが不要となる。各車輪の運動を、各車輪の電気ユニット４１０（図４Ｂ）によって互いに独立して制御し、これら全ての運動を、各電気ユニットと通信する中央コントローラ４３０（図４Ｂ）によって連係させるようにしてもよい。
【００９５】
本発明を、例示的な実施形態を参照しながら詳細に図示・説明したが、当業者であれば、添付の特許請求の範囲に包含される本発明の範囲を逸脱しない程度に、形態および細部に様々な変更を施すことができる。例えば、本明細書で開示した回転装置は、自動車に適用可能なだけでなく、電車、航空機、ロボット、および力逆送型のヒューマンインタフェースにも適用可能である。
なお、本発明は、実施の態様として以下の内容を含む。
〔態様１〕
直動−回動変換手段と、
磁性固定子アセンブリと、
互いに対向する複数の電磁アクチュエータであって、前記磁性固定子アセンブリに対して往復動する往復動コイルをそれぞれ有する、電磁アクチュエータとを備えた回転装置であって、
前記コイルは、いずれも前記直動−回動変換手段に接続され、当該直動−回動変換手段を駆動する、回転装置。
〔態様２〕
態様１において、前記磁性固定子アセンブリが、複数の前記往復動コイルに対応する磁性固定子を有する、回転装置。
〔態様３〕
態様１において、前記磁性固定子アセンブリが複数の磁性固定子を有し、当該磁性固定子は、それぞれ、１つの往復動コイルに対応する、回転装置。
〔態様４〕
態様１において、複数の前記往復動コイルが、位相が互いに１８０°ずれて往復動するように配置される、回転装置。
〔態様５〕
態様１において、前記磁性固定子アセンブリが複数の内方磁石を有し、前記往復動コイルが当該複数の内方磁石を取り囲む、回転装置。
〔態様６〕
態様５において、前記磁性固定子アセンブリが、さらに、前記往復動コイルの外側において前記内方磁石に対して平行に配置された、複数の外方磁石を有する、回転装置。
〔態様７〕
態様６において、前記往復動コイルの前記外方磁石に覆われていない箇所に、フォロワが連結されている、回転装置。
〔態様８〕
態様７において、（i）前記コイルが直方形状であり、（ii）前記外方磁石が、前記コイルの外側において当該コイルの４つの側面に沿って配置された４つの磁石を有し、（iii）前記フォロワが前記コイルの角部に連結される、回転装置。
〔態様９〕
態様１において、さらに、
前記磁性固定子アセンブリに連結された支持構造体を備え、
前記支持構造体は、前記磁性固定子アセンブリの長手軸心に対して平行に配置された複数のシャフトを有し、前記コイルは、前記シャフトを摺動することで前記磁性固定子アセンブリに沿って往復動するように配置されている、回転装置。
〔態様１０〕
態様９において、前記コイルが、直動軸受を用いて前記シャフトを摺動する、回転装置。
〔態様１１〕
態様９において、前記支持構造体が、回転軸受を用いて回転可能にディスクに接続される、回転装置。
〔態様１２〕
態様１１において、（i）前記支持構造体が車両のシャーシに接続され、（ii）前記ディスクが前記車両の車輪内部に配置され、（iii）前記ディスクが回転運動することによって前記車輪の回転運動が生じる、回転装置。
〔態様１３〕
態様１において、前記直動−回動変換手段がカムである、回転装置。
〔態様１４〕
態様１３において、（i）前記カムが内表面および外表面を有し、（ii）複数の前記コイルの各コイルが一対のフォロワを用いて前記カムに連結され、前記フォロワの対のうちの第１のフォロワは前記内表面と相互作用し、前記フォロワの対のうちの第２のフォロワは前記外表面と相互作用する、回転装置。
〔態様１５〕
態様１４において、前記カムが、前記内表面および前記外表面を含む突出体であって、当該内表面が内方に面し、当該外表面が外方に面する突出体を有する、回転装置。
〔態様１６〕
態様１４において、（i）前記カムが、前記内表面および前記外表面を含む溝であって、当該内表面が外方に面し、当該外表面が内方に面する溝を有し、（ii）前記フォロワの各対が前記溝の内部に配置される、回転装置。
〔態様１７〕
態様１３において、前記カムのカム山の数が偶数である、回転装置。
〔態様１８〕
態様１７において、前記カム山が、一様螺旋の一部をなす、回転装置。
〔態様１９〕
態様１３において、（i）前記カムがディスクの一方の側に位置し、（ii）前記磁性固定子アセンブリが前記ディスクの平面に対して平行に配置され、（iii）前記コイルはフォロワを用いて前記カムに連結され、（iv）前記カムが回転運動することによって前記ディスクの回転運動が生じる、回転装置。
〔態様２０〕
態様１９において、前記ディスクの一方の側に位置する前記第１のカムに加えて、前記ディスクの反対側に位置する第２のカムを備え、さらに、
前記ディスクの前記反対側において前記第１の磁性固定子アセンブリに対して平行に配置された第２の磁性固定子アセンブリと、
前記第２の磁性固定子アセンブリに対して往復動するさらなるコイルをそれぞれ有する、複数のさらなる電磁アクチュエータとを備え、
前記さらなるコイルは、さらなるフォロワを用いて前記第２のカムに連結され、前記さらなるコイルの往復動は前記ディスクの前記回転運動に寄与する、回転装置。
〔態様２１〕
態様２０において、前記第１のカムの回転と前記第２のカムの回転とは互いにずれている、回転装置。
〔態様２２〕
態様２１において、前記第１のカムの回転と前記第２のカムの回転とが互いに４５°ずれている、回転装置。
〔態様２３〕
態様１において、前記電磁アクチュエータが、前記コイルから電流を取り出すことによって発電機として機能する、回転装置。
〔態様２４〕
態様２３において、前記電磁アクチュエータを発電機として機能させることで、前記直動−回動変換手段の回転運動からエネルギを吸収して、前記カムの回転運動を減少させる、回転装置。
〔態様２５〕
態様２３において、前記電磁アクチュエータを発電機として機能させることで、前記直動−回動変換手段の垂直方向運動からエネルギを吸収して、前記カムの垂直方向運動を減少させる、回転装置。
〔態様２６〕
態様１において、さらに、
前記コイルが通過する際に、当該コイルに液体を吹き付けて冷却する液体噴射手段を備えた、回転装置。
〔態様２７〕
態様２６において、前記液体噴射手段が、前記磁性固定子アセンブリに取り付けられ、当該磁性固定子アセンブリの磁石に設けられた開口を通して前記コイルに液体を吹き付ける、回転装置。
〔態様２８〕
態様２６において、前記吹き付けられた液体は、気体に変化して当該回転装置から排出される、回転装置。
〔態様２９〕
シャーシと、
前記シャーシに接続された磁性固定子アセンブリと、
前記シャーシに浮動支持されたカムと、
互いに対向する複数のコイルであって、前記シャーシに浮動支持され、前記磁性固定子アセンブリに対して互いに反対方向に往復動して前記カムを駆動し、当該カムを回転軸受を中心として回転運動させる、コイルと、
前記カムによって駆動される車輪とを備えた、車両。
〔態様３０〕
態様２９において、さらに、
前記シャーシに浮動支持された電気ユニットであって、当該車両の前記シャーシから前記コイルに電気を供給するのに使用される電気ユニットを備えた、車両。
〔態様３１〕
態様３０において、さらに、
前記電気ユニットと当該車両の前記シャーシとの間を通る光ファイバケーブルであって、前記電気ユニットを制御するのに使用される光ファイバケーブルを備えた、車両。
〔態様３２〕
態様３０において、前記電気ユニットが、前記コイルとバッテリとを接続する双方向給電手段を有する、車両。
〔態様３３〕
態様３２において、前記バッテリが前記車輪内部に装備される、車両。
〔態様３４〕
態様３０において、前記電気ユニットが、複数の前記コイルを互いに同一の方向に駆動させるように電気成分を当該複数のコイルに供給し、これにより、前記車輪の並進運動を引き起こす、車両。
〔態様３５〕
態様３４において、前記電気ユニットが、さらに、前記車輪の並進運動を感知する、車両。
〔態様３６〕
態様３５において、さらに、前記コイルをそれぞれ発電機として機能させることで、前記電気ユニットが、前記車輪の前記並進運動からエネルギを吸収する、車両。
〔態様３７〕
態様３４において、前記磁性固定子アセンブリが、当該車両の前記シャーシに対して垂直方向を向き、当該垂直方向への前記車輪の並進運動が、当該車両のサスペンションとして機能する、車両。
〔態様３８〕
態様３７において、前記車輪、前記カムおよび前記コイルがばね下質量であり、前記シャーシおよび前記磁性固定子アセンブリがばね上質量である、車両。
〔態様３９〕
態様２９において、（i）摺動可能に前記シャーシに接続された支持構造体であって、前記磁性固定子アセンブリの長手軸心に対して平行に配置された複数のシャフトを有する支持構造体を用いて、前記カムおよび前記対向するコイルが前記シャーシに接続され、（ii）前記対向するコイルは、前記シャフトを介して摺動可能に前記支持構造体に接続され、かつ、前記シャフトに沿って摺動することで前記磁性固定子アセンブリに対して往復動し、（iii）前記カムが、前記回転軸受を介して回転可能に前記支持構造体に接続される、車両。
〔態様４０〕
態様３９において、前記磁性固定子アセンブリ、前記カム、前記回転軸受、前記支持構造体、前記シャフト、および前記コイルが、前記車輪内に配置される、車両。
〔態様４１〕
態様３９において、前記支持構造体が、流体ダンパを介して摺動可能に当該車両のシャーシに接続され、かつ、当該流体ダンパによって摺動を減衰するサスペンションとして機能する、車両。
〔態様４２〕
態様４１において、前記流体ダンパが、前記支持構造体と前記シャーシとの間に設けられた空気式サスペンションである、車両。
〔態様４３〕
態様４２において、前記空気式サスペンションが、背向する面を含むピストンであって、相対する空気圧が前記背向する面に印加されるピストンを有する、車両。
〔態様４４〕
態様４１において、さらに、
前記コイルに電気を供給するのに使用される複数の可撓性部材を備え、前記複数の可撓性部材のうちの第１のセットは前記シャーシおよび前記支持構造体に接続され、前記複数の可撓性部材のうちの第２のセットは前記支持構造体および前記コイルに接続される、車両。
〔態様４５〕
態様２９において、
前記磁性固定子アセンブリ、前記対向するコイル、前記カム、前記回転軸受、および前記車輪を有する第１の回転装置と、
第２の磁性固定子アセンブリ、第２の対向するコイル、第２のカム、第２の回転軸受、および第２の車輪を有する第２の回転装置とを備えた、車両。
〔態様４６〕
態様４５において、前記第１の回転装置および第２の回転装置が、両方の車輪を互いに同一の方向に回転させることによって、当該車両の推進力を生成する、車両。
〔態様４７〕
態様４５において、前記第１の回転装置および第２の回転装置が、両方の車輪を互いに異なる速度または互いに異なる方向に回転させることによって、当該車両に対して当該回転装置をターンさせる、車両。
〔態様４８〕
態様４７において、前記第１の回転装置および第２の回転装置が、当該車両の運転中に前記第１の車輪の回転速度および前記第２の車輪の回転速度を互いに異ならせることによって、当該車両を操舵する、車両。
〔態様４９〕
態様４５において、前記第１の回転装置および第２の回転装置が、前記第１の車輪および前記第２の車輪を互いに同一の垂直方向に動かすことによって、当該車両を垂直方向に運動させる、車両。
〔態様５０〕
態様４５において、前記第１の回転装置および第２の回転装置が、前記第１の車輪および前記第２の車輪を互いに相対する垂直方向に動かすことによって、前記第１の車輪および前記第２の車輪を傾動させる、車両。
〔態様５１〕
態様５０において、前記第１の回転装置および第２の回転装置が、前記第１の車輪および前記第２の車輪のうちの一方を垂直方向に高速で上昇および振動させて、当該振動する車輪の表面から液体を取り除く、車両。
〔態様５２〕
態様４５において、４つの角部を有し、各角部に回転装置を２つずつ備える、車両。
〔態様５３〕
態様５２において、前記回転装置の４対が対応する車輪をターンさせて、当該車両を自転させる、車両。
〔態様５４〕
態様５２において、前記回転装置の４対が対応する車輪を当該車両において内向きにターンさせて、当該車両を駐車する、車両。
〔態様５５〕
直動−回動変換手段と、
磁性固定子アセンブリと、
互いに対向する複数の電磁アクチュエータであって、前記磁性固定子アセンブリに対して互いに共通の方向に直線状に並進するコイルをそれぞれ有する、電磁アクチュエータとを備えた直動装置であって、
前記コイルは、いずれも前記直動−回動変換手段に接続され、当該直動−回動変換手段を駆動して当該直動−回動変換手段を直線運動させる、直動装置。
〔態様５６〕
直動−回動変換手段と、
磁性固定子アセンブリと、
互いに対向する電磁アクチュエータであって、前記磁性固定子アセンブリに対して往復動し、かつ、前記磁性固定子アセンブリに対して互いに共通の方向に直線状に並進する、コイルをそれぞれ有する、電磁アクチュエータとを備えた、直動・回動装置であって、
前記コイルは、いずれも前記直動−回動変換手段に接続され、当該直動−回動変換手段を駆動して当該直動−回動変換手段を回転運動および直線運動させる、直動・回動装置。
〔態様５７〕
回転装置を実現する方法であって、
互いに対向する複数のコイルを、磁性固定子に対して往復動させる過程と、
前記コイルの往復動によって直動−回動変換手段を駆動して当該直動−回動変換手段を回転運動させる過程とを備えた、回転装置の実現方法。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
0006007104.tif 000006
【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図２Ａ】
0006007104.tif 000010
【図２Ｂ】
0006007104.tif 000011
【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
0006007104.tif 000014
【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
0006007104.tif 000016
【図２Ｈ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0006007104.tif 000031
【図１１】
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【図１２Ａ】
0006007104.tif 000033
【図１２Ｂ】
0006007104.tif 000034
【図１２Ｃ】
0006007104.tif 000035
【図１２Ｄ】
0006007104.tif 000036
【図１３Ａ】
0006007104.tif 000037
【図１３Ｂ】
0006007104.tif 000038
【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
0006007104.tif 000040
【図１４Ｃ】
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【図１５】
0006007104.tif 000042
【図１６Ａ】
0006007104.tif 000043
【図１６Ｂ】
0006007104.tif 000044
【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１６Ｅ】
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【図１７Ａ】
0006007104.tif 000048
【図１７Ｂ】
0006007104.tif 000049
【図１８】
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【図１９Ａ】
0006007104.tif 000051
【図１９Ｂ】
0006007104.tif 000052
【図１９Ｃ】
0006007104.tif 000053
【図２０Ａ】
0006007104.tif 000054
【図２０Ｂ】
0006007104.tif 000055
【図２０Ｃ】
0006007104.tif 000056
【図２０Ｄ】
0006007104.tif 000057
【図２０Ｅ】
0006007104.tif 000058
【図２０Ｆ】
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【図２０Ｇ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
0006007104.tif 000062
【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
0006007104.tif 000064
【図２２Ｃ】
0006007104.tif 000065
【図２３Ａ】
0006007104.tif 000066
【図２３Ｂ】
0006007104.tif 000067
【図２４Ａ】
0006007104.tif 000068
【図２４Ｂ】
0006007104.tif 000069
【図２４Ｃ】
0006007104.tif 000070
【図２４Ｄ】
0006007104.tif 000071
【図２４Ｅ】
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【図２４Ｆ】
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