(57)【要約】【課題】磁場共鳴法を電動車両に適用するにあたり、電動車両の重量増およびコスト増を抑えることができる電動車両用の電動モータを提供する。【解決手段】電動モータ１１０は、車両外部に配置されている送電装置３００に備えられている一次自己共振コイル３４０と磁場の共鳴により磁気的に結合され、一次自己共振コイル３４０から電力を受電可能に構成された二次自己共振コイル１１１と、電磁誘導によって二次自己共振コイル１１１から受電可能に構成された複数の二次コイル１１２とを備え、ロータに回転磁界を付与するモータコイルは、少なくとも二次コイル１１２から構成されている。【選択図】図１
2011182506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
《電動モータ》
ステータと、前記ステータに対し回転自在に配置されたロータと、ステータに装着され、前記ロータを回転させる磁界を形成するモータコイルと、を備える電動モータにおいて、
前記電動モータは、車両外部に配置されている給電装置に備えられている一次自己共振コイルと磁場の共鳴により磁気的に結合され、前記一次自己共振コイルから電力を受電可能に構成された二次自己共振コイルと、電磁誘導によって前記二次自己共振コイルから受電可能に構成された複数の二次コイルとを備え、
前記モータコイルは、少なくとも前記二次コイルから構成されていることを特徴とする電動モータ。
【請求項２】
《モータ装置》
ステータと、前記ステータに対し回転自在に配置されたロータと、ステータに装着され、前記ロータを回転させる磁界を形成するモータコイルと有する電動モータと、
複数の半導体スイッチ素子を備え、電動車両に備えられている蓄電装置からの直流電力を交流電力に変換し、前記電動モータに供給するインバータと、
前記インバータに備わる前記半導体スイッチ素子のオンオフを制御する制御装置と、を備えるモータ装置において、
前記電動モータは、車両外部に配置されている給電装置に備えられている一次自己共振コイルと磁場の共鳴により磁気的に結合され、前記一次自己共振コイルから電力を受電可能に構成された二次自己共振コイルと、電磁誘導によって前記二次自己共振コイルから受電可能に構成された複数の二次コイルとを備えるとともに、前記モータコイルは、少なくとも前記二次コイルから構成され、
前記インバータは、前記二次コイルで受電された前記二次自己共振コイルからの電力を整流して前記蓄電装置に給電することが可能であることを特徴とするモータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動モータおよびモータ装置に関し、特に、車両外部の電源により電動車両に搭載された蓄電装置をワイヤレスで充電するための技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
二酸化炭素の排出量を削減し、環境に配慮した車両として、電気自動車やハイブリッド自動車などの電動車両の普及が進められている。これらの電動車両は、車両が走行するための走行駆動力を発生する電動モータ、およびその電動モータに供給される電力を蓄える充電可能な蓄電装置（例えば、リチウムイオン２次電池など）が搭載されている。
【０００３】
このような電動車両においては、車両外部の電源から車載の蓄電装置に送電し、蓄電装置を充電することが可能な構成を備えている車両が知られている。例えば、家屋に設けられた電源コンセントと、車両に設けられ、蓄電装置に接続されている充電口とを充電ケーブルで接続することにより、一般家庭の電源から蓄電装置を充電することができるいわゆる「プラグイン・電気自動車」や「プラグイン・ハイブリッド自動車」が知られている。
【０００４】
蓄電装置への送電方法として、上記のような有線方式である充電ケーブルを用いるものの他、ワイヤレス方式の送電方法に関する技術がいくつか知られている。これらのワイヤレス方式の送電方法として、近年、磁場共鳴法による送電方法が注目されている。
【０００５】
この磁場共鳴法は、電力を送電する送電装置と、送電装置から送電された電力を受電する受電装置を備え、送電装置の一次自己共振コイルと、受電装置に二次自己共振コイル間に電磁場の共鳴を形成し、この電磁場の共鳴を利用して送電する方法である。この送電方法では、例えば、数ｍ程度離れた一次自己共振コイルと二次自己共振コイルとの間に、数ｋＷの電力を送電することが可能であり、比較的離れた送受電間において大電力の送電が可能である（非特許文献１）。
【０００６】
そして、上記のように、比較的離れた送受電間において大電力の送電が可能である磁場共鳴法による送電方法を、電気自動車等の車両外部の電源から車載の蓄電装置の充電に適用する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１０６１３６号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】アンドレ・クルス（Ａｎｄｒｅ  Ｋｕｒｓ）、他５名、“ワイヤレス  パワー  トランスファー  バイア  ストロングリィ  カップルド  マグネティック  レゾナンス（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｖｉａ  Ｓｔｒｏｎｇｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）”、［ｏｎｌｉｎｅ］、２００７年７月６日、サイエンス（ＳＣＩＥＮＣＥ）、第３１７巻、ｐ．８３−８６、［平成２００７年９月１２日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｃｉｅｎｃｅｍａｇ．ｏｒｇ／ｃｇｉ／ｒｅｐｒｉｎｔ／３１７／５８３４／８３．ｐｄｆ＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述の従来技術にあっては、非特許文献１などで提案されている磁場共
鳴法を単に電動車両に用いただけである。そのため、磁場共鳴法に用いられる受電装置等を単に車両本体の床上に配置した構成となっており、受電装置等により部品点数が増加している。従って、電動車両の重量が大幅に増えるとともに、コストも大幅に高くなってしまう。
【００１０】
そこで、この発明の目的は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、磁場共鳴法を電動車両に適用するにあたり、電動車両の重量増およびコスト増を抑えることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明の電動モータは、ステータと、前記ステータに対し回転自在に配置されたロータと、ステータに装着され、前記ロータを回転させる磁界を形成するモータコイルと、を備える電動モータにおいて、前記電動モータは、車両外部に配置されている給電装置に備えられている一次自己共振コイルと磁場の共鳴により磁気的に結合され、前記一次自己共振コイルから電力を受電可能に構成された二次自己共振コイルと、電磁誘導によって前記二次自己共振コイルから受電可能に構成された複数の二次コイルとを備え、前記モータコイルは、少なくとも前記二次コイルから構成されていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のモータ装置は、ステータと、前記ステータに対し回転自在に配置されたロータと、ステータに装着され、前記ロータを回転させる磁界を形成するモータコイルとを有する電動モータと、複数の半導体スイッチ素子を備え、電動車両に備えられている蓄電装置からの直流電力を交流電力に変換し、前記電動モータに供給するインバータと、前記インバータに備わる前記半導体スイッチ素子のオンオフを制御する制御装置と、を備えるモータ装置において、前記電動モータは、車両外部に配置されている給電装置に備えられている一次自己共振コイルと磁場の共鳴により磁気的に結合され、前記一次自己共振コイルから電力を受電可能に構成された二次自己共振コイルと、電磁誘導によって前記二次自己共振コイルから受電可能に構成された複数の二次コイルとを備えるとともに、前記モータコイルは、少なくとも前記二次コイルから構成され、前記インバータは、前記二次コイルで受電された前記二次自己共振コイルからの電力を整流して前記蓄電装置に給電することが可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、磁場共鳴法を電動車両に適用するにあたり、電動車両の重量増およびコスト増を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態における電動車両である。
【図２】本発明の第１実施形態における電動モータの断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態におけるモータ装置のブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態において電動モータが駆動するときのモータ装置を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態において送電装置から受電するときのモータ装置を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態におけるモータ装置のブロック図である。
【図７】本発明の第３の実施形態におけるモータ装置のブロック図である。
【図８】本発明の第３の実施形態において電動モータが駆動するときのモータ装置を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施形態において送電装置から受電するときのモータ装置を示す図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態における電動モータのブロック図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態における電動モータのブロック図である。
【図１２】本発明の第６の実施形態における電動モータのブロック図である。
【図１３】図１２においてＡ−Ａ断面にて示すステータの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
《第１の実施形態》
次に、この発明の第１の実施形態を図１から図３に基づき説明する。図１は、第１の実施形態におけるモータ装置が搭載されている本発明の電動車両の全体構成図であり、同図においては、電動車両に電力を供給する送電装置も示されている。また、同図において、送電装置は、電動車両に電力を供給することが可能な位置に配置されている。図２は、第１の実施形態における電動モータの断面図である。図３は、第１の実施形態におけるモータ装置のシステムブロック図である。
【００１６】
図１に示すように、送電装置３００は、交流電源３１０と、高周波電力ドライバ３２０と、一次コイル３３０と、一次自己共振コイル３４０とを備える。
【００１７】
交流電源３１０は、車両外部の電源であり、例えば、一般家庭に設置されている商用電源である。高周波電力ドライバ３２０は、交流電源３１０から受ける電力を高周波の電力に変換する。一次コイル３３０は、高周波電力ドライバ３２０に接続されており、高周波電力ドライバ３２０からの高周波の電力を電磁誘導によって一次自己共振コイル３４０へ送電可能に構成され、好ましくは一次自己共振コイル３４０と同軸上に配設される。そして、一次コイル３３０は、高周波電力ドライバ３２０から受電した電力を一次自己共振コイル３４０へ出力する。
【００１８】
一次自己共振コイル３４０は、地面近傍に配置される。また、この一次自己共振コイル３４０は、両端がオープンのＬＣ共振コイルであり、コイル３４０の共振周波数は、所定の値に設定されている。そして、電磁誘導によって一次コイル３３０から高周波の電力を受電する。
【００１９】
電動車両１は、車両本体２、モータ装置１００、モータ装置１００が電気的に接続されている蓄電装置２００、蓄電装置２００に電気的に接続されている発電機５００、発電機５００が機械的に接続されている液体燃料エンジン４００を備える。液体燃料エンジン４００は、動力伝達機構３ａにより前輪３に機械的に接続されており、液体燃料エンジン４００の回転出力により、前輪３を回転動作させる。また、液体燃料エンジン４００にベルト５０１で接続されている発電機５００は、液体燃料エンジン４００が回転動作しているときに発電動作を行うことができ、発電された電力が蓄電装置２００に供給される。
【００２０】
蓄電装置２００は、充放電可能な直流電源であり、例えば、リチウムイオンやニッケル水素などの二次電池からなる。また、蓄電装置２００は、容量のキャパシタであってもよく、電力を一時的に蓄え、その蓄えた電力をインバータ１２０へ供給可能な電力バッファであれば如何なるものでもよい。
【００２１】
モータ装置１００は、車体本体２の下部に配置される電動モータ１１０、電動モータ１１０および蓄電装置２００に接続され、蓄電装置２００から供給される電力を調整して電動モータ１１０に供給するインバータ１２０と、インバータ１２０に接続され、インバータ１２０に備わる半導体スイッチ素子のオンオフを制御する制御装置１３０と、を備える。そして、電動モータ１１０は、チェーン等の動力伝達機構４ａにより後輪４に機械的に接続されており、蓄電装置２００からの電力により作動する電動モータ１１０の回転出力により、後輪４を回転動作させる。
【００２２】
次に、図２に基づき電動モータ１１０について説明する。本実施の形態においては、電動モータとしてブラシレスモータ１１０が用いられている。ブラシレスモータ１１０は、円環形状のステータ１１３と、ステータ１１３の内側にてステータ１１３に対し回転自在に配置されたロータ１１５と、を備えている。ステータ１１３には径方向内側に向けて、６個のステータ突極１１４が一体的に形成されており、ステータ１１３の各ステータ突極１１４には、それぞれ集中巻きにてモータコイル１１８が巻装されている。また、ロータ１１５には、外周に複数の磁極の磁石１１６が取り付けられている。
【００２３】
モータコイル１１８は、ロータ１１５を回転させる磁界を形成するとともに、送電装置３００から供給される電力を受電する二次コイル（１１２Ｕ，１１２Ｖ，１１２Ｗ）を構成する。また、なお、二次コイル（１１２Ｕ，１１２Ｖ，１１２Ｗ）の作用については、後に詳述する。モータコイル１１８と同様に複数の二次自己共振コイル（１１１Ｕ，１１１Ｖ，１１１Ｗ）は、ステータ突極１１４にモータコイル１１８と同様に集中巻きにて巻装されている。すなわち、各二次自己共振コイル（１１１Ｕ，１１１Ｖ，１１１Ｗ）は、各二次コイル（１１２Ｕ，１１２Ｖ，１１２Ｗ）と同軸上に配置されている。二次自己共振コイル（１１１Ｕ，１１１Ｖ，１１１Ｗ）は、両端がオープンのＬＣ共振コイルであり、コイル（１１１Ｕ，１１１Ｖ，１１１Ｗ）の共振周波数は、所定の値に設定されている。
【００２４】
以下、一次自己共振コイル３４０および二次自己共振コイル（１１１Ｕ，１１１Ｖ，１１１Ｗ）のインダクタンスＬおよび浮遊容量Ｃ等の物理定数について説明する。二次自己共振コイル（１１１Ｕ，１１１Ｖ，１１１Ｗ）および一次自己共振コイル３４０は、磁場の共鳴により磁気的に結合され、一次自己共振コイル３４０から二次自己共振コイル（１１１Ｕ，１１１Ｖ，１１１Ｗ）へ電力が送電される。そのため、二次自己共振コイル（１１１Ｕ，１１１Ｖ，１１１Ｗ）および一次自己共振コイル３４０の共振周波数は略同一となるようにそれぞれのインダクタンスＬおよび浮遊容量Ｃ等は設定されている。また、磁場の共鳴におけるＱ値および結合度κ等が大きくなるように、それぞれのインダクタンスＬおよび浮遊容量Ｃの他に、相互インダクタンスＭの値も調整されている。
【００２５】
上記のように、電動モータ１１０に備わるモータコイル１１８を二次コイル（１１２Ｕ，１１２Ｖ，１１２Ｗ）と兼用することにより、別途、二次コイル（１１２Ｕ，１１２Ｖ，１１２Ｗ）を電動車両１に設ける必要がない。そのため、磁場共鳴法を電動車両１に適用するにあたり、電動車両１の重量増およびコスト増を抑えることができる。
【００２６】
次に、図３に基づき本実施の形態のモータ装置１００のシステムについて説明する。インバータ１２０は、蓄電装置２００にそれぞれ並列接続されているＨブリッジ回路（１２１Ｕ，１２１Ｖ，１２１Ｗ）を含み、Ｈブリッジ回路（１２１Ｕ，１２１Ｖ，１２１Ｗ）はそれぞれ二次コイル（１１２Ｕ，１１２Ｖ，１１２Ｗ）に接続され、蓄電装置２００と二次コイル（１１２Ｕ，１１２Ｖ，１１２Ｗ）との間の電力の送受電を制御する。また、蓄電装置２００には、電力を平滑化するためのコンデンサ１４０が並列に接続されている。なお、Ｈブリッジ回路（１２１Ｖ，１２１Ｗ）は、Ｈブリッジ１２１Ｕと構成が略同一であるため、以下、Ｈブリッジ１２１Ｕおよびそれに関連する部分についてのみ説明し、Ｈブリッジ回路（１２１Ｖ，１２１Ｗ）およびそれに関連する部分については、説明を省略する。
【００２７】
Ｈブリッジ回路１２１Ｕは、半導体スイッチ素子として４つのダイオード内蔵型ＦＥＴ（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４）を備え、ＦＥＴ（Ｓ１）とＦＥＴ（Ｓ２）およびＦＥＴ（Ｓ３）とＦＥＴ（Ｓ４）がそれぞれ直列に接続されているとともに、直列に接続されたＦＥＴ（Ｓ１，Ｓ２）およびＦＥＴ（Ｓ３，Ｓ４）とが並列に接続されて構成されている。そして、ＦＥＴ（Ｓ１）とＦＥＴ（Ｓ２）との接続点Ｐ１およびＦＥＴ（Ｓ１）とＦＥＴ（
Ｓ２）との接続点Ｐ２に、モータコイル１１８を構成する二次コイル１１２Ｕの端部がそれぞれ接続されている。
【００２８】
次に、図４および図５に基づき本実施の形態のモータ装置１００の作用について説明する。図４は、蓄電装置２００からインバータ１２０を介して電動モータ１１０に制御電力が供給され、電動モータ１１０を駆動動作させるときのモータ装置１００を示す図である。図４に示すように、電動モータ１１０を駆動動作させるときは、制御装置１３０からの信号により半導体スイッチ素子であるＦＥＴ（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４）をオンオフ動作させ、モータコイル１１８に駆動電流Ｉｄを供給する。そして、モータコイル１１８に供給された駆動電流Ｉｄにより電動モータ１１０を駆動動作する。
【００２９】
図５は、送電装置３００の一次自己共振コイル３４０から供給される電力が、順に、電動モータ１１０、インバータ１２０を介して蓄電装置２００に送電されるときのモータ装置１００を示す図である。電動モータ１１０に備わる二次自己共振コイル（１１１Ｕ，１１１Ｖ，１１１Ｗ）と送電装置３００の一次自己共振コイル３４０とは、磁場の共鳴により互いに磁気的に結合され、高周波の電力が二次自己共振コイル（１１１Ｕ，１１１Ｖ，１１１Ｗ）に送電される。そして、二次自己共振コイル（１１１Ｕ，１１１Ｖ，１１１Ｗ）に送電された高周波の電力は、電磁誘導により二次コイル（１１２Ｕ，１１２Ｖ，１１２Ｗ）にさらに送電される。
【００３０】
そして、二次コイル（１１２Ｕ，１１２Ｖ，１１２Ｗ）に送電された高周波の電力は、整流器として機能するインバータ１２０により全波整流されるとともに、蓄電装置２００へ供給され、この蓄電装置２００へ供給された電力により蓄電装置２００は充電される。以下、インバータ１２０で行われる全波整流について簡単に説明する。二次コイル（１１２Ｕ，１１２Ｖ，１１２Ｗ）には、電磁誘導により交流の誘導電流が形成される。
【００３１】
この交流の誘導電流は、図５に示されるように２方向の誘導電流（Ｉ１，Ｉ２）の合成波として捉えることができる。そして、誘導電流Ｉ１は、Ｈブリッジ回路（１２１Ｕ，１２１Ｖ，１２１Ｗ）において、順に、ＦＥＴ（Ｓ２）に内蔵されているダイオードＤ２、二次コイル（１１２Ｕ，１１２Ｖ，１１２Ｗ）、ＦＥＴ（Ｓ３）に内蔵されているダイオードＤ３を経て蓄電装置２００に供給される。同様に、誘導電流Ｉ２は、Ｈブリッジ回路（１２１Ｕ，１２１Ｖ，１２１Ｗ）において、順に、ＦＥＴ（Ｓ４）に内蔵されているダイオードＤ４、二次コイル（１１２Ｕ，１１２Ｖ，１１２Ｗ）、ＦＥＴ（Ｓ１）に内蔵されているダイオードＤ１を経て蓄電装置２００に供給される。
【００３２】
上記のように、送電装置３００から蓄電装置２００に電力が供給されるときは、モータ装置１００に備わるインバータ１２０が、整流器として機能するため、別途、整流器を設ける必要がないため、磁場共鳴法を電動車両１に適用するにあたり、電動車両１の重量増およびコスト増を抑えることができる。また、二次自己共振コイル（１１１Ｕ，１１１Ｖ，１１１Ｗ）をモータ１１０の内部に配置することにより、電動車両１内に二次自己共振コイル（１１１Ｕ，１１１Ｖ，１１Ｗ）を別途配置する必要がなくなり、電動車両１内の車内空間を有効に活用することができる。
【００３３】
《第２の実施形態》
次に、図６に基づき本発明の第２の実施形態におけるモータ装置１００Ａについて説明する。図６はモータ装置のシステムブロック図であり、図６に示されるモータ装置１００Ａは図３に示される第１の実施形態におけるモータ装置１００に対して、電圧センサ１５０、電流センサ１６０および容量可変装置１７０をさらに含んだ点、ならびに制御装置１３０Ａの構成が若干異なる点のみが異なり、その他の点においては同様である。よって、以下、電圧センサ１５０、電流センサ１６０、容量可変装置１７０、および制御装置１３
０Ａについてのみ説明し、その他の点に同一の符合を付し説明を省略する。
【００３４】
電圧センサ１５０は、二次コイル（１１２Ｕ，１１２Ｖ，１１２Ｗ）に生ずる電圧を検出すべく設置され、電流センサ１６０は、二次コイル（１１２Ｕ，１１２Ｖ，１１２Ｗ）を流れる電流を検出すべく設置されている。そして、電圧センサ１５０からは電圧値信号が、電流センサ１６０からは電流値信号が制御装置１３０Ａに供給される。容量可変装置１７０は、両端がオープンの二次自己共振コイル（１１１Ｕ，１１１Ｖ，１１１Ｗ）の所定箇所に接続配置されている。
【００３５】
制御装置１３０Ａは、上記の電圧値信号および電流値信号に基づき二次コイル（１１２Ｕ，１１２Ｖ，１１２Ｗ）の電力値が最大値となるように、容量可変装置１７０の容量を演算し、上記の電力値が最大値となるべく容量信号を容量可変装置１７０に供給する。このように、容量可変装置１７０により二次自己共振コイル（１１１Ｕ，１１１Ｖ，１１１Ｗ）の容量を調整することにより、送電装置３００から多くの電力を受電することが可能となる。
【００３６】
《第３の実施形態》
次に、図７に基づき本発明の第３の実施形態におけるモータ装置１００Ｂについて説明する。図７はモータ装置のシステムブロック図であり、図７に示されるモータ装置１００Ｂは図３に示される第１の実施形態におけるモータ装置１００に対して、リレー１８０をさらに含むとともに二次コイル（１１２Ｕ，１１２Ｖ，１１２Ｗ）および二次自己共振コイル（１１１Ｕ，１１１Ｖ，１１１Ｗ）のリレー１８０との配線構造を調整した点、ならびに制御装置１３０Bの構成が若干異なる点のみが異なり、その他の点においては同様である。よって、以下、リレー１８０をさらに含むとともに二次コイル（１１２Ｕ，１１２Ｖ，１１２Ｗ）および二次自己共振コイル（１１１Ｕ，１１１Ｖ，１１１Ｗ）のリレー１８０との配線構造および制御装置１３０Bについてのみ説明し、その他の点については同一の符号を付し説明を省略する。
【００３７】
リレー１８０は、第１から第３スイッチ（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）を含んでいる。また、二次コイル（１１２Ｕ，１１２Ｖ，１１２Ｗ）と二次自己共振コイル（１１１Ｕ，１１１Ｖ，１１１Ｗ）とは、リレー１８０の第１から第３スイッチ（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）の所定箇所に接続される配線構造となっている。
【００３８】
そして、制御装置１３０Ｂからの信号により、第１スイッチＬ１は、Ｈブリッジ回路（１２１Ｕ，１２１Ｖ，１２１Ｗ）と二次コイル（１１２Ｕ，１１２Ｖ，１１２Ｗ）との開放または短絡を制御し、第２スイッチＬ２は、Ｈブリッジ回路（１２１Ｕ，１２１Ｖ，１２１Ｗ）と二次自己共振コイル（１１１Ｕ，１１１Ｖ，１１１Ｗ）との開放または短絡を制御する。また、第３スイッチＬ３は、二次コイル（１１２Ｕ，１１２Ｖ，１１２Ｗ）と二次自己共振コイル（１１１Ｕ，１１１Ｖ，１１１Ｗ）との開放または短絡を制御する。
【００３９】
次に、図８に基づき電動モータ１１０がインバータ１２０から制御電力が供給され駆動動作するときのモータ装置１００Ｂの作動について説明する。電動モータ１１０が駆動動作するときは、制御装置１３０Ｂからリレー１８０に対し、第１スイッチＬ１を開放、第２および第３スイッチ（Ｌ２，Ｌ３）を短絡する指令信号が供給される。この指令信号によるリレー１８０のスイッチ動作により、二次コイル（１１２Ｕ，１１２Ｖ，１１２Ｗ）および二次自己共振コイル（１１１Ｕ，１１１Ｖ，１１１Ｗ）は電気的直列に接続され、Ｈブリッジ回路（１１２Ｕ，１１２Ｖ，１１２Ｗ）の接続点Ｐ１から二次コイル（１１２Ｕ，１１２Ｖ，１１２Ｗ）および二次自己共振コイル（１１１Ｕ，１１１Ｖ，１１１Ｗ）を経て、Ｈブリッジ回路（１１２Ｕ，１１２Ｖ，１１２Ｗ）の接続点Ｐ２へと繋がる電気回路が形成される。
【００４０】
以上のように、電気回路が形成されることにより、二次コイル（１１２Ｕ，１１２Ｖ，１１２Ｗ）のみならず二次自己共振コイル（１１１Ｕ，１１１Ｖ，１１１Ｗ）も、ロータ１１５に回転磁界を作用させるモータコイル１１８Ａとして機能する。そのため、二次コイル（１１２Ｕ，１１２Ｖ，１１２Ｗ）のみならず二次自己共振コイル（１１１Ｕ，１１１Ｖ，１１１Ｗ）から生じる磁界により、ロータ１１５に回転力を作用させることができ、二次自己共振コイル（１１１Ｕ，１１１Ｖ，１１１Ｗ）を有効に活用することができる。
【００４１】
次に、図９に基づき送電装置３００から送電される電力を電動モータ１１０に備わる二次コイル（１１２Ｕ，１１２Ｖ，１１２Ｗ）および二次自己共振コイル（１１１Ｕ，１１１Ｖ，１１１Ｗ）が受電するときのモータ装置１１０Ｂの作動について説明する。電動モータ１１０が送電装置３００から受電するときは、制御装置１３０Ｂからリレー１８０に対し、第１スイッチＬ１を短絡、第２および第３スイッチ（Ｌ２，Ｌ３）を開放する指令信号が供給される。この指令信号によるリレー１８０のスイッチ動作により、二次自己共振コイル（１１１Ｕ，１１１Ｖ，１１１Ｗ）は両端がオープンとなるとともに、二次コイル（１１２Ｕ，１１２Ｖ，１１２Ｗ）は両端がそれぞれＨブリッジ回路（１１２Ｕ，１１２Ｖ，１１２Ｗ）の接続点Ｐ１および接続点Ｐ２に接続される。
【００４２】
二次自己共振コイル（１１１Ｕ，１１１Ｖ，１１１Ｗ）および二次コイル（１１２Ｕ，１１２Ｖ，１１２Ｗ）が上記のような接続構成となることにより、電動モータ１１０に備わる二次自己共振コイル（１１１Ｕ，１１１Ｖ，１１１Ｗ）と送電装置３００の一次自己共振コイル３４０とは、磁場の共鳴により互いに磁気的に結合され、高周波の電力が二次自己共振コイル（１１１Ｕ，１１１Ｖ，１１１Ｗ）に送電される。そして、電磁誘導により二次自己共振コイル（１１１Ｕ，１１１Ｖ，１１１Ｗ）に送電された高周波の電力は、二次コイル（１１２Ｕ，１１２Ｖ，１１２Ｗ）にさらに送電され、二次コイル（１１２Ｕ，１１２Ｖ，１１２Ｗ）に送電された電力は、インバータ１２０により整流され蓄電装置２００へと供給される。
【００４３】
《第４の実施形態》
次に、図１０に基づき本発明の第４の実施形態における電動モータ１１０Aについて説明する。本実施の形態においては、電動モータとしてスイッチトリラクタンスモータ（以下、「ＳＲモータ」という）１１０Ａが用いられている。図１０はＳＲモータの断面図であり、図１０に示されるＳＲモータ１１０Aは図２に示される第１の実施形態におけるブラシレスモータ１１０に対して、主にロータの構造のみが異なり、その他の点においてはほぼ同様である。なお、第４の実施形態におけるＳＲモータ１１０Aは、図２に示されるブラシレスモータ１１０の代わりとして、図３に示されるモータ装置１００、図６に示されるモータ装置１００Ａ、および図７に示されるモータ装置１００Ｂに用いられてもよい。また、図２に示されるブラシレスモータ１１０と同様に、ＳＲモータ１１０A車両本体２の下側に配置される。
【００４４】
ＳＲモータ１１０Ａは、円環形状のステータ１１３ａと、ステータ１１３ａの内側にてステータ１１３ａに対し回転自在に配置されたロータ１１５ａと、を備えている。ステータ１１３ａには径方向内側に向けて、６個のステータ突極１１４ａが一体的に形成されており、ステータ１１３ａの各ステータ突極１１４ａには、それぞれ集中巻きにてモータコイル１１８ａが巻装されている。また、ロータ１１５ａは、径方向外側に向けて、４個のロータ突極１２２ａが一体的に形成されている。なお、ＳＲモータは、ブラシレスモータと異なりロータに磁石が装着されていない点が特徴である。
【００４５】
モータコイル１１８ａは、ロータ１１５ａを回転させる磁界を形成するとともに、送電
装置３００から供給される電力を受電する二次コイル（１１２ａＵ，１１２ａＶ，１１２ａＷ）を構成する。また、なお、二次コイル（１１２ａＵ，１１２ａＶ，１１２ａＷ）の作用については、後に詳述する。モータコイル１１８ａと同様に複数の二次自己共振コイル（１１１ａＵ，１１１ａＶ，１１１ａＷ）が、ステータ突極１１４ａにモータコイル１１８ａと同様に集中巻きにて巻装されている。すなわち、各二次自己共振コイル（１１１ａＵ，１１１ａＶ，１１１ａＷ）は、各二次コイル（１１２ａＵ，１１２ａＶ，１１２ａＷ）と同軸上に配置されている。二次自己共振コイル（１１１ａＵ，１１１ａＶ，１１１ａＷ）は、両端がオープンのＬＣ共振コイルであり、コイル（１１１ａＵ，１１１ａＶ，１１１ａＷ）の共振周波数は、所定の値に設定されている。
【００４６】
以下、一次自己共振コイル３４０および二次自己共振コイル（１１１ａＵ，１１１ａＶ，１１１ａＷ）のインダクタンスＬおよび浮遊容量Ｃ等の物理定数について説明する。二次自己共振コイル（１１１ａＵ，１１１ａＶ，１１１ａＷ）および一次自己共振コイル３４０は、磁場の共鳴により磁気的に結合され、一次自己共振コイル３４０から二次自己共振コイル（１１１ａＵ，１１１ａＶ，１１１ａＷ）へ電力が送電される。そのため、二次自己共振コイル（１１１ａＵ，１１１ａＶ，１１１ａＷ）および一次自己共振コイル３４０の共振周波数は略同一となるようにそれぞれのインダクタンスＬおよび浮遊容量Ｃ等は設定されている。そして、二次自己共振コイル（１１１ａＵ，１１１ａＶ，１１１ａＷ）に送電された高周波の電力は、電磁誘導により二次コイル（１１２ａＵ，１１２ａＶ，１１２ａＷ）にさらに送電される。また、磁場の共鳴におけるＱ値および結合度κ等が大きくなるように、それぞれのインダクタンスＬおよび浮遊容量Ｃの他に、相互インダクタンスＭの値も調整されている。
【００４７】
上記のように、電動モータ１１０Ａに備わるモータコイル１１８ａを二次コイル（１１２ａＵ，１１２ａＶ，１１２ａＷ）と兼用することにより、別途、二次コイル（１１２ａＵ，１１２ａＶ，１１２ａＷ）を電動車両１に設ける必要がない。また、そのため、磁場共鳴法を電動車両１に適用するにあたり、電動車両１の重量増およびコスト増を抑えることができる。また、二次自己共振コイル（１１１ａＵ，１１１ａＶ，１１１ａＷ）をモータ１１０Ａの内部に配置することにより、電動車両１内に二次自己共振コイル（１１１ａＵ，１１１ａＶ，１１１ａＷ）を別途配置する必要がなくなり、電動車両１内の車内空間を有効に活用することができる。なお、ＳＲモータ１１０Ａを、図７に示されるモータ装置１００Ｂに組み入れることにより、二次コイル（１１２ａＵ，１１２ａＶ，１１２ａＷ）のみならず二次自己共振コイル（１１１ａＵ，１１１ａＶ，１１１ａＷ）もロータ１１５ａに回転磁界を作用させるモータコイル１１８ａとして機能させることができる。
【００４８】
また、上記のようにＳＲモータ１１０Ａは、モータ１１０Ａ内に磁石が用いられていない構成であるため、一次自己共振コイル３４０と二次自己共振コイル（１１１ａＵ，１１１ａＶ，１１１ａＷ）との間の磁場の共鳴を乱すことがないとともに、二次自己共振コイル（１１１ａＵ，１１１ａＶ，１１１ａＷ）と二次コイル（１１２ａＵ，１１２ａＶ，１１２ａＷ）との間の電磁誘導による電磁気エネルギの伝達を乱すことがない。
【００４９】
《第５の実施形態》
次に、図１１に基づき本発明の第５の実施形態における電動モータ１１０Ｂについて説明する。本実施の形態においては、電動モータとしてスイッチトリラクタンスモータ１１０Ｂが用いられている。図１１はＳＲモータの断面図であり、図１１に示されるＳＲモータ１１０Ｂは図１０に示される第４の実施形態におけるＳＲモータ１１０Ａに対して、主に二次自己共振コイルの構成のみが異なり、その他の点においてはほぼ同様である。なお、第５の実施形態におけるＳＲモータ１００Ｂは、図２に示されるブラシレスモータ１１０の代わりとして、図３に示されるモータ装置１００、および図６に示されるモータ装置１００Ａに用いられてもよい。また、図２に示されるブラシレスモータ１１０と同様に、
ＳＲモータ１１０Ｂは、車両本体２の下側に配置される。
【００５０】
ＳＲモータ１１０Ｂ、円環形状のステータ１１３ｂと、ステータ１１３ｂの内側にてステータ１１３ｂに対し回転自在に配置されたロータ１１５ｂと、を備えている。ステータ１１３ｂには径方向内側に向けて、６個のステータ突極１１４ｂが一体的に形成されており、ステータ１１３ｂの各ステータ突極１１４ｂには、それぞれ集中巻きにてモータコイル１１８ｂが巻装されている。また、ロータ１１５ｂは、径方向外側に向けて、４個のロータ突極１２２ｂが一体的に形成されている。なお、ＳＲモータは、ブラシレスモータと異なりロータに磁石が装着されていない点が特徴である。
【００５１】
モータコイル１１８ｂは、ロータ１１５ｂを回転させる磁界を形成するとともに、送電装置３００から供給される電力を受電する二次コイル（１１２ｂＵ，１１２ｂＶ，１１２ｂＷ）を構成する。また、なお、二次コイル（１１２ｂＵ，１１２ｂＶ，１１２ｂＷ）の作用については、後に詳述する。また、二次自己共振コイル（１１１ｂ１，１１１ｂ２）は、2つのロータ突極１２２ｂに集中巻きにて巻装されている。このような構成とすることにより、各二次自己共振コイル（１１１ｂ１，１１１ｂ２）は、各二次コイル（１１２ｂＵ，１１２ｂＶ，１１２ｂＷ）のいずれかとほぼ同軸上に配置されることとなる。二次自己共振コイル（１１１ｂ１，１１１ｂ２）は、両端がオープンのＬＣ共振コイルであり、コイル（１１１ｂ１，１１１ｂ２）の共振周波数は、所定の値に設定されている。
【００５２】
以下、一次自己共振コイル３４０および二次自己共振コイル（１１１ｂ１，１１１ｂ２）のインダクタンスＬおよび浮遊容量Ｃ等の物理定数について説明する。二次自己共振コイル（１１１ｂ１，１１１ｂ２）および一次自己共振コイル３４０は、磁場の共鳴により磁気的に結合され、一次自己共振コイル３４０から二次自己共振コイル（１１１ｂ１，１１１ｂ２）へ電力が送電される。そして、二次自己共振コイル（１１１ｂ１，１１１ｂ２）に送電された高周波の電力は、電磁誘導により二次コイル（１１２ｂＵ，１１２ｂＶ，１１２ｂＷ）のいずれかにさらに送電される。そのため、二次自己共振コイル（１１１ｂ１，１１１ｂ２）および一次自己共振コイル３４０の共振周波数は略同一となるようにそれぞれのインダクタンスＬおよび浮遊容量Ｃ等は設定されている。また、磁場の共鳴におけるＱ値および結合度κ等が大きくなるように、それぞれのインダクタンスＬおよび浮遊容量Ｃの他に、相互インダクタンスＭの値も調整されている。
【００５３】
上記のように、電動モータ１１０Ｂに備わるモータコイル１１８ｂを二次コイル（１１２ｂＵ，１１２ｂＶ，１１２ｂＷ）と兼用することにより、別途、二次コイル（１１２ｂＵ，１１２ｂＶ，１１２ｂＷ）を電動車両１に設ける必要がない。また、そのため、磁場共鳴法を電動車両１に適用するにあたり、電動車両１の重量増およびコスト増を抑えることができる。また、二次自己共振コイル（１１１ｂ１，１１１ｂ２）をモータ１１０Ｂの内部に配置することにより、電動車両１内に二次自己共振コイル（１１１ｂ１，１１１ｂ２）を別途配置する必要がなくなり、電動車両１内の車内空間を有効に活用することができる。
【００５４】
また、上記のようにＳＲモータ１１０Ｂは、モータ１１０Ｂ内に磁石が用いられていない構成であるため、一次自己共振コイル３４０と二次自己共振コイル（１１１ｂ１，１１１ｂ２）との間の磁場の共鳴を乱すことがないとともに、二次自己共振コイル（１１１ｂ１，１１１ｂ２）と二次コイル（１１２ａＵ，１１２ａＶ，１１２ａＷ）との間の電磁誘導による電磁気エネルギの伝達を乱すことがない。
【００５５】
《第６の実施形態》
次に、図１２および図１３に基づき本発明の第６の実施形態における電動モータ１１０Ｃについて説明する。本実施の形態においては、電動モータとしてスイッチトリラクタン
スモータ１１０Ｃが用いられている。図１２はＳＲモータの断面図であり、いわゆるアキシャルギャップ形式のＳＲモータである。なお、第６の実施形態におけるＳＲモータ１１０Ｃは、図２に示されるブラシレスモータ１１０の代わりとして、図３に示されるモータ装置１００、図６に示されるモータ装置１００Ａ、および図７に示されるモータ装置１００Ｂに用いられてもよい。また、図２に示されるブラシレスモータ１１０と同様に、ＳＲモータ１１０Ｃは、車両本体２の下側に配置される。
【００５６】
ＳＲモータ１１０Ｃ、アーチ形状のステータ１１３ｃと、ステータ１１３ｃの内側にてステータ１１３ｃに対し回転自在に配置されたロータ１１５ｃと、を備えている。ステータ１１３ｃには径方向内側に向けて、３個のステータ突極１１４ｃが一体的に形成されている。ステータ突極１１４ｃは、図１３に示されるように「コの字形状」をしており、本体部１１４ｃ１の両端からそれぞれ突極部（１１４ｃ２，１１４ｃ３）が互いに平行に突出形成されている。
【００５７】
ステータ１１３ｃの各ステータ突極１１４ｃの突極部１１４ｃ２には、それぞれ集中巻きにてモータコイル１１８ｃが巻装されている。また、ロータ１１５ｃは、径方向外側に向けて、４個のロータ突極１２２ｃが一体的に形成されている。なお、ＳＲモータは、ブラシレスモータと異なりロータに磁石が装着されていない点が特徴である。
【００５８】
モータコイル１１８ｃは、ロータ１１５ｃを回転させる磁界を形成するとともに、送電装置３００から供給される電力を受電する二次コイル（１１２ｃＵ，１１２ｃＶ，１１２ｃＷ）を構成する。なお、二次コイル（１１２ｃＵ，１１２ｃＶ，１１２ｃＷ）の作用については、後に詳述する。同様に、二次自己共振コイル（１１１ｃＵ，１１１ｃＶ，１１１ｃＷ）も各ステータ突極１１４ｃの突極部１１４ｃ３に、それぞれ集中巻きにて巻装されている。このような構成とすることにより、各二次自己共振コイル（１１１ｃＵ，１１１ｃＶ，１１１ｃＷ）は、各ステータ突極１１４ｃを介して各二次コイル（１１２ｃＵ，１１２ｃＶ，１１２ｃＷ）と電磁気的に結合されることとなる。二次自己共振コイル（１１１ｃＵ，１１１ｃＶ，１１１ｃＷ）は、両端がオープンのＬＣ共振コイルであり、コイル（１１１ａＵ，１１１ａＶ，１１１ａＷ）の共振周波数は、所定の値に設定されている。
【００５９】
以下、一次自己共振コイル３４０および二次自己共振コイル（１１１ｃＵ，１１１ｃＶ，１１１ｃＷ）のインダクタンスＬおよび浮遊容量Ｃ等の物理定数について説明する。二次自己共振コイル（１１１ｃＵ，１１１ｃＶ，１１１ｃＷ）および一次自己共振コイル３４０は、磁場の共鳴により磁気的に結合され、一次自己共振コイル３４０から二次自己共振コイル（１１１ｃＵ，１１１ｃＶ，１１１ｃＷ）へ電力が送電される。そして、二次自己共振コイル（１１１ｃＵ，１１１ｃＶ，１１１ｃＷ）に送電された高周波の電力は、電磁誘導により二次コイル（１１２ｃＵ，１１２ｃＶ，１１２ｃＷ）のいずれかにさらに送電される。そのため、二次自己共振コイル（１１１ｃＵ，１１１ｃＶ，１１１ｃＷ）および一次自己共振コイル３４０の共振周波数は略同一となるようにそれぞれのインダクタンスＬおよび浮遊容量Ｃ等は設定されている。また、磁場の共鳴におけるＱ値および結合度κ等が大きくなるように、それぞれのインダクタンスＬおよび浮遊容量Ｃの他に、相互インダクタンスＭの値も調整されている。
【００６０】
上記のように、電動モータ１１０Ｃに備わるモータコイル１１８ｃを二次コイル（１１２ｃＵ，１１２ｃＶ，１１２ｃＷ）と兼用することにより、別途、二次コイル（１１２ｃＵ，１１２ｃＶ，１１２ｃＷ）を電動車両１に設ける必要がない。また、そのため、磁場共鳴法を電動車両１に適用するにあたり、電動車両１の重量増およびコスト増を抑えることができる。また、二次自己共振コイル（１１１ｃＵ，１１１ｃＶ，１１１ｃＷ）をモータ１１０Ｂの内部に配置することにより、電動車両１内に二次自己共振コイル（１１１ｃ
Ｕ，１１１ｃＶ，１１１ｃＷ）を別途配置する必要がなくなり、電動車両１内の車内空間を有効に活用することができる。
【００６１】
また、上記のようにＳＲモータ１１０Ｃは、モータ１１０Ｃ内に磁石が用いられていない構成であるため、一次自己共振コイル３４０と二次自己共振コイル（１１１ｃＵ，１１１ｃＶ，１１１ｃＷ）との間の磁場の共鳴を乱すことがないとともに、二次自己共振コイル（１１１ｃＵ，１１１ｃＶ，１１１ｃＷ）と二次コイル（１１２ｃＵ，１１２ｃＶ，１１２ｃＷ）との間の電磁誘導による電磁気エネルギの伝達を乱すことがない。
【符号の説明】
【００６２】
１  電動車両
２  車両本体
１００、１００Ａ、１００Ｂ  モータ装置
１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ  電動モータ
１１１  二次自己共振コイル
１１２  二次コイル
１１３  ステータ
１１４  ステータ突極
１１５  ロータ
１１８  モータコイル
１２０  インバータ
１２１  Ｈブリッジ回路
１２２ａ  ロータ突極
１３０  制御装置
２００  蓄電装置
３００  送電装置
３１０  交流電源
３２０  高周波電力ドライバ
３３０  一次コイル
３４０  一次自己共振コイル
１５０  電圧センサ
１６０  電流センサ
１７０  容量可変装置
１８０  リレー
【図１】
2011182506.tif 000003
【図２】
2011182506.tif 000004
【図３】
2011182506.tif 000005
【図４】
2011182506.tif 000006
【図５】
2011182506.tif 000007
【図６】
2011182506.tif 000008
【図７】
2011182506.tif 000009
【図８】
2011182506.tif 000010
【図９】
2011182506.tif 000011
【図１０】
2011182506.tif 000012
【図１１】
2011182506.tif 000013
【図１２】
2011182506.tif 000014
【図１３】
2011182506.tif 000015