(57)【要約】【課題】サスペンションが大きく変位しても、安定した給電を行うことができる車輪への給電構造を提供する。【解決手段】車体１と、サスペンションアーム３と、車体に固定された第１のコイル１２と、サスペンションアームに固定された第２のコイル１６と、第１および第２のコイルで発生した磁束を第１のコイルから第２のコイル又は第２のコイルから第１のコイルへと案内する第１の磁性体１１および第２の磁性体１３とからなり、第１および第２の磁性体は、サスペンションアームが車体に対して変位しても磁束を案内する磁路の長さが変化しないように設置される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体と、サスペンションアームと、車体に固定された第１のコイルと、サスペンションアームに固定された第２のコイルと、前記第１および第２のコイルで発生した磁束を第１のコイルから第２のコイル又は第２のコイルから第１のコイルへと案内する第１および第２の磁性体とからなり、前記第１および第２の磁性体は、前記サスペンションアームが車体に対して変位しても磁束を案内する磁路の長さが変化しないように設置されることを特徴とする車輪への給電構造。
【請求項２】
前記第１のコイルと前記第２のコイルの両方が、前記サスペンションアームと車体を接続する継手の軸を中心に巻かれるとともに、前記サスペンションアームに内包されていることを特徴とする請求項１に記載の車輪への給電構造。
【請求項３】
前記第１のコイルと前記第２のコイルのうち一方が、前記サスペンションアームと車体を接続する継手の軸を中心に巻かれるとともに、前記サスペンションアームに内包されていることを特徴とする請求項１に記載の車輪への給電構造。
【請求項４】
前記サスペンションアームは、非磁性体である金属で構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車輪への給電構造。
【請求項５】
前記第１および第２の磁性体には、冷却フィンが接続されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車輪への給電構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体と車輪とをサスペンションアームで接続する構造を有し、車体から車輪の中に挿入されたモータへ電力を供給するための車輪への給電構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車の駆動方式の一つとして、車輪の中にモータを挿入するインホイールドライブ方式が提案されている。このインホイールドライブ方式は車室内の有効利用空間が拡大することや、各輪独立駆動による従来の自動車と異なる運転感覚が得られるという特徴がある。インホイールドライブ方式を実現するには、車体から車輪の中に挿入されたモータへ電力を供給するための手段が必要となるが、単純に電線を使用して配線するとサスペンションの変位により電線が曲げられるので、長期の使用で電線が疲労し、切れてしまう可能性ある。
【０００３】
これに対応する手段として、電磁誘導現象を利用して非接触で車体からサスペンションに取り付けられた機器へ電力供給を行う方法が考えられている（例えば、特許文献１参照）。この方法では、車体側とサスペンション側にそれぞれ取り付けられたコイルの間で磁気結合により電力供給をしているが、サスペンションが変位しても互いのコイルが接触しないように両コイル間に隙間が設けてある。
【特許文献１】特開平１１−１８２１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、２つのコイル間でエネルギーを効率よく伝えるには、一方のコイルで発生した磁束がもう一方のコイルにもれなく鎖交する必要がある。しかしながら、上述した電力の供給方法では、両コイル間の相互インダクタンスは、両コイル間の位置関係によって決まるが、両コイル間の隙間が比較的大きく、サスペンションの変位によって両コイルの位置関係が大きく変化し、その変化に伴い磁路の長さが変化するため、安定した給電が行えないという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は上述した問題点を解消して、サスペンションが大きく変位しても、安定した給電を行うことができる車輪への給電構造を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の車輪への給電構造は、車体と、サスペンションアームと、車体に固定された第１のコイルと、サスペンションアームに固定された第２のコイルと、前記第１および第２のコイルで発生した磁束を第１のコイルから第２のコイル又は第２のコイルから第１のコイルへと案内する第１および第２の磁性体とからなり、前記第１および第２の磁性体は、前記サスペンションアームが車体に対して変位しても磁束を案内する磁路の長さが変化しないように設置されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の車輪への給電構造では、第１および第２の磁性体は、サスペンションアームが車体に対して変位しても磁束を案内する磁路の長さが変化しないように設置されるので、サスペンションと車体の位置が変位しても２つのコイル間の相互インダクタンスが減少して磁束が減少することがないので、サスペンションの動きによって第１コイルと第２コイル間の電力変換効率が変化せず、安定的に高い電力変換効率を得る事ができるという効果を得ることができる。
【０００８】
なお、本発明の車輪への給電構造では、第１のコイルと第２のコイルの両方が、サスペンションアームと車体を接続する継手の軸を中心に巻かれるとともに、サスペンションアームに内包されるよう構成することができる。このように構成することで、磁路長を短くすることができ、コンパクトで効率の良い電力変換を行うことができるという効果を得ることができる。
【０００９】
また、本発明の車輪への給電構造では、第１のコイルと第２のコイルのうち一方が、サスペンションアームと車体を接続する継手の軸を中心に巻かれるとともに、サスペンションアームに内包されるよう構成することができる。このように構成することで、この軸に磁性体を沿わせれば、継手の軸を磁路として利用できる。たとえばサスペンションアームが継手とゴムブッシュを介して接続されるような場合は、サスペンションアームは継手の軸を中心に回転するのみならず、軸をこじるような動きもする。このようにサスペンションアームが複雑な動きをしても、コイルにより発生した磁束は継手の軸に沿った磁性体に通るため、安定的に電力変換を行うことができるという効果を得ることができる。
【００１０】
さらに、本発明の車輪への給電構造では、サスペンションアームを、非磁性体である金属で構成することができる。このように構成することで、第１のコイルもしくは第２のコイルと鎖交せずにサスペンションアームを通るような漏れ磁束を低減し、電力変換効率を上げる事ができるという効果を得ることができる。
【００１１】
さらにまた、本発明の車輪への給電構造では、第１および第２の磁性体に、冷却フィンを接続することができる。このように構成することで、電力変換時に磁性体に発生する熱を効率よく空気に放熱することができるという効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
［第１の実施例］
本発明による第１の実施例を説明する。はじめに機械的な構造について説明する。図１は本発明の車輪への給電構造の一例を示す図である。さらに、図２は図１の給電構造の周辺を拡大した図である。図１および図２に示す例において、本発明の車輪への給電構造は、車体１と車輪２とをサスペンションアーム３で接続する構造を有し、車体１から車輪２の中に挿入されたモータ４へ電力を供給するため用いられている。そして、サスペンションアーム３は、車体１にブラケット５を介して固定された継手の軸６に、ベアリング等の手段により屈曲可能に取り付けられている。ここで、７が継手の軸６の周囲に設けられた給電構造である。
【００１３】
次に、上述した本発明の給電構造のコイルおよび磁性体の具体的な固定方法について説明する。図３はブラケット、磁性体およびコイルの断面構造を示した図である。図３において、第１の磁性体１１は、継手の軸６と嵌め合う構造の円盤形状物の円周上に配置され、ブラケット５を介して車体１に固定されている。第１のコイル１２は、第１の磁性体１１の外周面に継手の軸６を中心にして巻回されている。また、第２の磁性体１３は、ベアリング１４を介し継手の軸６と接続されるとともに、サスペンションアーム３に取り付けられたハウジング１５の内部に内包され設置されている。なお、第２の磁性体１３の断面はＣの字の形状をしており、第２のコイル１６は、第２の磁性体１３の内部に継手の軸６を中心にして巻回されている。第１の磁性体１１および第２の磁性体１３は、ベアリング１４により互いに回転可能に設置されている。図３に示す例では、第１の磁性体１１および第２の磁性体１３を通って、図中矢印の方向に案内されている。
【００１４】
次に電気的な動作について説明する。図４は本発明による給電構造と他の電気機器との接続の一例を示す図である。図４に示す例において、バッテリ２１から供給される電力は、ＤＣ／ＡＣ変換器２２により交流に変換され、第１のコイル１２に入力する。第１のコイル１２で発生した磁束は、第１の磁性体１１および第２の磁性体１２を介して、第２のコイル１６に鎖交する。磁束の変化により第２のコイル１６に起電力が発生し、ＡＣ／ＤＣ変換器２３に入力する。この電力を使って、モータ駆動装置２４によりモータ４が回転する。また、ＤＣ／ＡＣ変換器２２およびＡＣ／ＤＣ変換器２３が双方向に通電可能であれば、モータ４の発生した回生電力をバッテリ２１に蓄えることもできる。
【００１５】
上述した本発明の給電構造では、サスペンションアーム３は路面の状態によって常に変位しているが、サスペンションアーム３が変位しても、第１の磁性体１１および第２の磁性体１３は互いに回転移動する位置関係にあり、磁路長が変化しない。すなわち、図３に示すように、サスペンションアーム３が変位しても、磁束の磁路は常に変化しない。したがって、第１のコイル１２および第２のコイル１６間の相互インダクタンスが変化せず、安定した給電が可能となる。なお、長期間にわたってコイルに通電すると、磁性体の損失により磁性体自身が熱を持つようになる。その場合には、図５のように、磁性体に空気に放熱するためのフィン１７を給電構造７の周囲に設けることができる。これにより磁性体の温度上昇を低減することができる。
【００１６】
以上本発明の第１の実施例によれば、車体１と車輪２とを接続するサスペンションアーム３と、車体１に固定された第１のコイル１２と、サスペンションアーム３に固定された第２のコイル１６と、第１のコイル１２および第２のコイル１６で発生した磁束を通す第１の磁性体１１および第２の磁性体１３がある車輪への給電構造において、第１の磁性体１１および第２の磁性体１３は、サスペンションアーム３が変位しても磁路長が変化しないように設置されるので、磁性体により互いのコイル間にもれなく磁束が鎖交するのみならず、サスペンションアーム３と車体１との位置が変位しても、２つのコイル間の相互インダクタンスが減少して磁束が減少することがなくなる。
【００１７】
また、第１のコイル１２と第２のコイル１６の両方が、サスペンションアーム３と車体１を接続する継手の軸６を中心に巻かれるとともに、サスペンションアーム３のハウジング１５に内包されているため、磁路長を短くすることができ、コンパクトで効率の良い電力変換を行うことができるという効果が得られる。さらに、図５に示すように冷却フィン１７を給電構造７に接続した場合は、上述した効果に加えて、電力変換時に磁性体に発生する熱を効率よく空気に放熱することができるという効果が得られる。
【００１８】
［第２の実施例］
本発明による第２の実施例を説明する。はじめに機械的な構造について説明する。図６は本発明の車輪への給電構造の他の例を示す図である。図６に示す例において、図２に示す例と同一の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。図６に示す例では、サスペンションアーム３は、車体１に固定されたブラケット５の軸６にゴムブッシュを介して屈曲可能に取り付けられている。
【００１９】
次に、コイルおよび磁性体の具体的な固定方法について説明する。図７はブラケット、磁性体およびコイルの断面構造を示した図である。図７に示す例において、第１のコイル１２は、ブラケット５を介して車体１に固定されている。また、第１の磁性体１１は、ブラケット５に内包される形で車体１に固定されている。第１のコイル１２は、第１の磁性体１１を巻回している。さらに、第２の磁性体１３は、継手の軸６に沿って配置されており、第１の磁性体１１との組み合わせで、ブラケット５および継手の軸６と平行する閉じた磁路を形成している。また、第２のコイル１６は、非磁性体材料でできたサスペンションアーム３の継ぎ手部分３１にモールド材などで固定され、さらに継手の軸を中心に巻いて設置されている。なお、３２はサスペンションアーム３を継手の軸６に固定するためのゴムブッシュである。
【００２０】
図６および図７に示す第２の実施例において、電気的な接続については第１の実施例と同じである。
【００２１】
次に、本発明の第２の実施例に係る給電構造の動作について説明する。サスペンションアーム３は路面の状態によって常に変位しているが、サスペンションアーム３が変位しても第１の磁性体１１は常に第１のコイル１２に内包され、第２の磁性体１３は第２のコイル１６によって内包される位置関係を保っている。さらに、図６に示したように、第２のコイル１６の外側が非磁性体からなる継手部分３１で囲われているため、サスペンションアーム３の継手部分３１に通る磁束はほとんどなくなる。
【００２２】
また、第２の実施例では、サスペンションアーム３が継手の軸６とゴムブッシュ３２を介して接続されているので、サスペンションアーム３は継手の軸６を中心に回転するのみならず、軸６をこじるような動きもする。この時、サスペンションアーム３に取り付けられた第２のコイル１６と継手の軸６は平行しないが、両者が平行しない場合でも磁束は常に第２の磁性体１６を通るから、安定的に電力変換を行うことができるという効果が得られる。
【００２３】
以上、本発明の第２の実施例によれば、第１のコイル１２と第２のコイル１６のうち一方が、ここでは第２のコイル１６が、サスペンションアーム３と車体１を接続する継手の軸６を中心に巻かれるとともに、サスペンションアーム３に内包されているので、継手の軸６に第２の磁性体１３を沿わせれば、継手の軸６を磁路として利用できる。すなわち、図７に示すように、サスペンションアーム３の位置が変位しても、磁束の磁路は常に変化しない。これにより、サスペンションアーム３が複雑な動きをしても、第２のコイル１６により発生した磁束は継手の軸６に沿った第２の磁性体１３を通るため、安定的に電力変換を行うことができるという効果が得られる。さらに、サスペンションアーム３は、非磁性体である金属で構成されるので、第１のコイル１２もしくは第２のコイル１６と鎖交せずにサスペンションアーム３を通るような漏れ磁束を低減し、電力変換効率を上げる事ができるという効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明の車輪への給電構造は、例えば、車体と車輪とをサスペンションアームで接続する構造を有し、車体から車輪の中に挿入されたモータへ電力を供給するための車輪への給電構造において、サスペンションが大きく変位しても、安定した給電を行う用途に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の車輪への給電構造における第１実施例の一例を示す図である。
【図２】第１実施例の継手部分の一例を拡大して示す図である。
【図３】第１実施例の継手部分の一例の断面を示す図である。
【図４】第１実施例の電気的な接続を示すブロック図である。
【図５】第１実施例の変形例を示す図である。
【図６】本発明の車輪への給電構造における第２実施例の継手部分の一例を拡大して示す図である。
【図７】第２実施例の継手部分の一例の断面を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  車体
２  車輪
３  サスペンションアーム
４  モータ
５  ブラケット
６  継手の軸
７  給電構造
１１  第１の磁性体
１２  第１のコイル
１３  第２の磁性体
１４  ベアリング
１５  ハウジング
１６  第２のコイル
１７  冷却フィン
２１  バッテリ
２２  ＤＣ／ＡＣ変換器
２３  ＡＣ／ＤＣ変換器
２４  モータ駆動装置
３１  継手部分
３２  ゴムブッシュ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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