(57)【要約】  ケーブル供給システムは複数の平行な絶縁ディスクによって離間された可撓性非絶縁ケーブルの複数の平行なコイルを含んでいる。絶縁ディスクはコイルの内部が固定して連結されたハブを備えている。絶縁ディスクとコイルとはハウジング内に配置され、ハウジングは複数の平行な絶縁ディスクに回転可能に連結され、且つ複数のコイルの各々の外部に固定して連結されている。コイルを具備したケーブルはトンネルを通って延び、トンネルは平行な絶縁ディスクの軸に平行な経路において絶縁ディスクを通って延びている。ハウジングに取り付けられたコード延ばされたとき、コイルは巻き取られ、隣接したスパイラルコイルのループ間の電気的短絡を生じる。より短い導電性経路は損失熱となるエネルギの量を減少する。
2013504991.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに固定して取り付けられた複数の平行な絶縁ディスクを具備したステータと、
可撓性非絶縁ケーブルの複数の平行なコイルであって、各々の平行なコイルは前記絶縁ディスクによって隣接したコイルから離間されたコイルと、
少なくとも部分的に前記ステータおよび前記平行なコイルを収容したハウジングであって、該ハウジングと前記ステータとは互いに相対回転するように構成されたハウジングと、
を具備していることを特徴とするケーブル供給システム。
【請求項２】
少なくともいくつかの前記絶縁ディスクは、中心に配置されたハブを含んでいることを特徴とする請求項１に記載のケーブル供給システム。
【請求項３】
各々の前記コイルは個々の１つの前記絶縁ディスクのハブに連結された内部と、前記ハウジングアセンブリに固定して連結された外部と、を備えていることを特徴とする請求項２に記載のケーブル供給システム。
【請求項４】
各々の前記ハブは、
第１面および該第１面に略平行な反対側の第２面と、
前記第１面から第２面へと延びた複数のトンネルセグメントと、
を具備していることを特徴とする請求項３に記載のケーブル供給システム。
【請求項５】
隣接したハブの前記トンネルセグメントは整列されて、前記絶縁ディスクを通るトンネルを形成することを特徴とする請求項４に記載のケーブル供給システム。
【請求項６】
各々の前記コイルの前記非絶縁ケーブルは個々の前記トンネルの１つを通っていることを特徴とする請求項５に記載のケーブル供給システム。
【請求項７】
各々が個々の前記トンネルの１つを通って延びた複数の軸ケーブルをさらに具備し、各々の前記コイルの各々の前記内部は個々の前記軸ケーブルの１つと電気的に接続されていることを特徴とする請求項５に記載のケーブル供給システム。
【請求項８】
前記ステータは軸方向に最外の絶縁ディスクに連結された端部キャップをさらに具備していることを特徴とする請求項１に記載のケーブル供給システム。
【請求項９】
前記ハウジングとステータとの間に配置されたベアリングをさらに具備していることを特徴とする請求項１に記載のケーブル供給システム。
【請求項１０】
前記ハウジングアセンブリの軸長さの方向に沿って配置された複数の電気端子をさらに具備し、各々の前記コイルは個々の前記端子の１つに接続されていることを特徴とする請求項１に記載のケーブル供給システム。
【請求項１１】
各々が個々の前記コイルの１つに電気的に連結され、且つ前記ハウジングアセンブリの外周の周りに巻かれた複数の絶縁ケーブルをさらに具備していることを特徴とする請求項１に記載のケーブル供給システム。
【請求項１２】
各々の前記コイルは複数のスパイラルを介して外部に接続された内部を具備し、少なくとも部分的に巻き取られた状態において、電気的経路が、少なくとも部分的に前記内部と外部との間の径方向経路に沿って、前記内部と外部との間に形成されることを特徴とする請求項１に記載のケーブル供給システム。
【請求項１３】
前記可撓性の非絶縁ケーブルは可撓性の非絶縁フラットベアケーブルを含んでいることを特徴とする請求項１に記載のケーブル供給システム。
【請求項１４】
１つの前記絶縁ディスクによって隣接したコイルから離間された絶縁データケーブルの１つまたは複数のコイルを少なくとも１つさらに具備し、該絶縁データケーブルの１つまたは複数のコイルの少なくとも１つは前記ハウジング内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のケーブル供給システム。
【請求項１５】
ハウジングを回転させて任意の供給されたケーブルを巻き取るための付勢機構をさらに具備していることを特徴とする請求項１に記載のケーブル供給システム。
【請求項１６】
非シールドケーブルの複数の平行なコイルと、
該複数の平行なコイルと整列された１つまたは複数の絶縁ディスクと、
前記平行なコイルと絶縁ディスクとを収容したハウジングアセンブリと、
を具備し、
前記複数のコイルの隣接したコイルは前記平行な絶縁ディスクの１つによって互いに離間され、
前記ハウジングアセンブリは前記絶縁ディスクに回転可能に連結されていることを特徴とするケーブル供給システム。
【請求項１７】
複数の絶縁ケーブルをさらに具備し、該絶縁ケーブルは各々が個々の前記平行なコイルの１つに連結されており、前記絶縁ケーブルは前記ハウジングアセンブリに周りに巻き取られていることを特徴とする請求項１６に記載のケーブル供給システム。
【請求項１８】
中心軸を備えたハウジングアセンブリと、
互いに固定して連結された、前記軸に整列された複数の平行なハブであって、各々の該ハブは第１面と、該第１面に略平行な第２面と、を備えているハブと、
可撓性ケーブルの複数の平行な一次コイルであって、各々の該一次コイルは前記ハブに連結された内部と、前記ハウジングアセンブリに固定して連結された外部と、を備えている一次コイルと、
可撓性のデータ通信絶縁ケーブルの複数の平行な二次コイルであって、各々の該二次コイルは前記ハブに連結された内部と、前記ハウジングアセンブリに固定して連結された外部と、を備えている二次コイルと、
を具備し、
該二次コイルは前記絶縁ディスクによって隣接した各々の前記一次コイルから離間されており、前記ハウジングアセンブリは前記ハブに回転可能に連結されていることを特徴とするケーブル供給システム。
【請求項１９】
各々の前記ハブは複数のトンネルセグメントを含み、該トンネルセグメントは個々の前記ハブの前記第１面に直交して前記ハブの前記第１面から前記ハブの前記第２面まで延びており、隣接した前記ハブの前記トンネルセグメントは整列されて前記ハブを通るトンネルを形成していることを特徴とする請求項１８に記載のケーブル供給システム。
【請求項２０】
各々の前記一次コイルのケーブルは異なったトンネルを通って前記内部から延びていることを特徴とする請求項１９に記載のケーブル供給システム。
【請求項２１】
個々の前記二次コイルのデータ通信ケーブルは前記一次コイルを含んでいない前記トンネルを通ってさらに延びていることを特徴とする請求項２０に記載のケーブル供給システム。
【請求項２２】
複数の前記データ通信ケーブルが１つの前記トンネルを通って延びていることを特徴とする請求項２１に記載のケーブル供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示された実施形態は、全体的にケーブル供給システムに関する。特に、開示された実施形態は、電気自動車のバッテリを再充電するために使用される電気ケーブル供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車はより一般的になっている。残念ながら、現行のバッテリ技術は電気自動車のバッテリが周期的に再充電される必要がある。したがって、素早く且つ効果的に電気自動車を充電ステーションに連結し、自動車のバッテリを再充電するシステムが必要である。
【０００３】
一般的に世界中で入手可能な１２０Ｖ〜２４０Ｖの電気出力は、自動車用バッテリを再充電することに関し、いくつかの欠点を有する。第１に、比較的低電圧の電源のために、充電はかなりの時間を必要とする。第２に、バッテリの充電のために必要とされる高電流はしばしば非効率的であり、熱となるエネルギ損失を含んでいる。したがって、エネルギ損失を減少し、自動車用バッテリの再充電がより素早く、便利な引き込み可能なケーブル供給システムの必要性が存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、既存の引き込み可能なケーブル供給システムに関連した上述のおよび他の問題を解決する。本発明の実施形態は高圧において操作されてもよく、このことは電流および関連したエネルギ損失を減少する。タッチブラシを使用する従来のスリップリングの替わりに、本発明の実施形態はスパイラルを使用している。さらに、コイルを通る電気的経路は、コイルが使用の間堅く巻かれたときに、スパイラルループの間に電気的短絡を生じることによって減少される。これは以下により詳細に説明されている。
【０００５】
いくつかの実施形態は電気自動車のための充電ステーションにおいて使用される。充電ステーションにおいて、電気ケーブルのグループは自動車に接続されてバッテリを充電してもよい。長い固定長のケーブルは絡み、一般的に不便である。引き込み可能なケーブル供給システムは乱雑で縺れることを減少するが、電気抵抗を大きく増大させる。ここに記載された実施形態は、電気抵抗を減少したケーブル供給システムを提供する。
【０００６】
いくつかの実施形態において、充電ステーションはサービスステーション等の公共の場所に配置されている。他の実施形態において、充電ステーションはガレージのような私有地またはビジネスキャンパス等の半私有地に配置されている。いくつかの実施形態において、充電ステーションは引き込み可能なケーブル供給システムを使用して、電源を自動車に接続し、自動車内のバッテリを充電してもよい。他の実施形態において、自動車はバッテリ交換ステーションにおいてバッテリを交換し、引き込み可能なケーブル供給システムは電源をバッテリまたはバッテリユニットに直接接続する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
いくつかの実施形態によれば、ケーブル供給システムはステータを収容したハウジングアセンブリを具備している。ハウジングアセンブリは非回転ステータの中心を通る中心軸に関して回転可能である。ステータは複数の平行な絶縁ディスクを含み、それらは中心軸と軸的に整列されている。各絶縁ディスクは中心に配置されたハブを備え、ハブは軸に沿って外向きに絶縁ディスクの面から延びている。絶縁ディスクは積重ねられた配列においてすべて互いに取り付けられている。ステータは可撓性非絶縁ケーブルの複数のコイルも含んでいる。隣接したコイルの各組は１つの絶縁ディスクによって離間されている。各コイルは隣接した絶縁ディスクのハブに連結された内部と、ハウジングアセンブリに連結された外部と、を備えている。ハウジングアセンブリは絶縁ディスクを含んだステータを収容している。
【０００８】
いくつかの実施形態によれば、ケーブル供給システムはステータを収容したハウジングを具備している。ハウジングアセンブリは中心軸の周りに回転する。ステータは中心軸に整列された複数の平行なハブを含んでいる。ハブは互いに固定して連結されている。各ハブは第１面と、この第１面に略平行な反対側の第２面と、を備えている。ステータは可撓性ケーブルの複数の平行な一次コイルも含んでいる。各一次コイルはハブに連結された内部と、ハウジングアセンブリに連結された外部と、を備えている。ステータは可撓性データ通信絶縁ケーブルの複数の平行な二次コイルも含んでいる。各二次コイルはハブに連結された内部と、ハウジングアセンブリに連結された外部と、を備えている。二次コイルは隣接した各一次コイルから絶縁ディスクによって離間されている。ハウジングアセンブリはステータを収容し、且つハウジングに回転可能に連結されている。
【０００９】
いくつかの実施形態において、引き込み可能なケーブル供給システムは絶縁ディスクとともに個別のコイルを離間し、これによってコイルを横断するアークを発生することなくコイルを通る高電圧を可能にしている。いくつかの実施形態において、複数の電気コイルが存在し、これによって一度に伝達されることが可能な電気エネルギの量を増加している。いくつかの実施形態において、個別のコイルは非シールドであり、コイルが巻き取られるか、または部分的に巻き取られた（すなわち完全に巻きだされていない）場合、所望の電気的短絡（より短い電気的経路）を生じる。ケーブル供給システムが使用されるとき、コイルは一般的に少なくとも部分的に巻き取られているので、非シールドコイルはコイルを通じた全体の抵抗を減少し、これによって熱となるエネルギ損失の量を減少している。いくつかの実施形態において、データ制御コイルも含まれており、電力ケーブルを通じた電気の流れを変更することが可能である。
【００１０】
開示された実施形態は障害となる鍵を除去し、電気自動車のより広い採用を補助する。ここに記載された引き込み可能なケーブル供給システムの実施形態は、高圧接続および再充電を最適化するためのデータ通信チャネルを使用することによって、再充電時間を減少している。開示された実施形態はコスト効果があり、廃熱を生じるエネルギ損失の量を減少することによって環境にもやさしい。高圧およびより短い内部電気的経路は、各コイルのループ間の短さによって電気エネルギ損失を低下している。
【００１１】
上述の本発明の実施形態およびその追加の実施形態のより良好な理解のために、以下の添付図とあわせて実施形態の詳細が参照されるべきである。これは図において同様の参照符号は図を通して対応した部品を参照している。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】いくつかの実施形態による引き込み可能なコードリールケーブル供給システムの斜視図を示している。
【図２】ハウジングアセンブリの上半分を除去した、図１と同一の視点の図を示している。
【図３】図１および２に示された引き込み可能なコードリールケーブル供給システムを部分的に分解した斜視図を示している。
【図４】図１〜３に示されたステータの斜視図を示している。
【図５】図１〜４に示された引き込み可能なコードリールケーブル供給システムの端部キャップの正面を示した図である。
【図６】図１〜５に示された引き込み可能なコードリールケーブル供給システムのステータおよび端部キャップの部分分解図を示している。
【図７】図１〜６に示された引き込み可能なコードリールケーブル供給システムのコイルおよび絶縁ディスクの斜視図を示している。
【図８】図１〜７に示された引き込み可能なコードリールケーブル供給システムの代替のコイルおよび絶縁ディスクの斜視図を示しており、ここではコイルが絶縁ディスクから離間されて示されている。
【図９】いくつかの実施形態による引き込み可能なコードリールケーブル供給システムの斜視図を示しており、電気端子を見るために切り取られたハウジングアセンブリを備えている。
【図１０】いくつかの実施形態による引き込み可能なコードリールケーブル供給システムの斜視図を示しており、電気端子を見るために切り取られたハウジングアセンブリを備えている。
【図１１】例示的なドラムシステムの斜視図を示しており、いくつかの実施形態による引き込み可能なコードリールケーブル供給システムを取り囲んでいる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
ここでは、添付図に図示された様々な実施形態、実施例の詳細について参照される。以下の詳細な記述において、本発明の完全な理解を提供するために、多くの固有の詳細が説明されている。しかしながら、本発明がこれらの固有の詳細を抜きにして実施され得ることは、一般の当業者には明らかだろう。他の場合において、周知の構成部品および要素は、実施形態の範囲を不必要に不明確にしないために、記載されていない。
【００１４】
第１、第２等、または一次、二次等の用語は、ここでは様々な要素を記載するために使用されており、これらの要素はこれらの用語によって限定されるべきではない。これらの用語は１つの要素を別の要素から特定するためのみに使用されている。例えば、一次コイルは二次コイルと表現されることが可能であり、同様に、本発明の範囲から逸脱することなく、二次コイルは一次コイルと表現されることが可能である。一次コイルと二次コイルとは、両方ともコイルであるが、同一のコイルではない。
【００１５】
ここに記載された実施形態は私的住居、公的供給所、私的商業施設、または自動車が駐車されるであろうあらゆる場所において使用され得る。
【００１６】
ここに記載されたいくつかの実施形態は、自動車に組み込まれたバッテリを再充電する。他の実施形態は自動車に組み込まれていないバッテリを再充電し、一方で、さらに他の実施形態は電気自動車に使用されていないバッテリを充電するために使用される。より一般的には、本発明に実施形態は、電光板またはロボットアーム、延長コード、電気クレーン、および他の類似の配置のような回転可能な電気デバイスに使用されてもよい。
【００１７】
図１および２は、いくつかの実施形態による引き込み可能ケーブル供給システムを図示している。いくつかの実施形態において、ハウジングアセンブリ１４８は上側ハウジングユニット１０２と下側ハウジングユニット１０４とを含んでいる。他の実施形態において、ハウジングアセンブリ１４８はより少ない構成部品を含んでいる。図２において、上側ハウジングユニット１０２は図示されておらず、ステータ１４０のより良好な外観を提供している。
【００１８】
本発明の異なった実施形態は、異なったサイズである。例えば、図１に示されたハウジングアセンブリ１４８は１ｃｍの幅しかなくてもよく、または２５ｃｍの幅もしくはそれより大きくてもよい。いくつかの実施形態において、ハウジングアセンブリ１４８は、ハウジングアセンブリの中心を通るように形成された軸１７６に沿って見た場合、全体的に円形断面である。図１に示されたような他の実施形態において、ハウジングアセンブリ１４８は円形断面形状から逸脱していてもよい。実際に引き込まれる図示されたケーブルは、いくつかの方法においてハウジングアセンブリの周囲に巻き付けられる。図１１（以下に詳細に示されている）は、ハウジングアセンブリ１４８がドラム１８８によって囲まれてドラムの周囲に外部ケーブルを巻き付けた実施形態を示している。
【００１９】
いくつかの実施形態において、ハウジングアセンブリ１４８はプラスチックまたはセラミック等の絶縁材料から形成されている。他の絶縁材料がハウジングアセンブリに使用されてもよい。いくつかの実施形態において、ハウジングアセンブリまたはハウジングアセンブリの一部分は射出成型によって形成されている。他の実施形態において、ハウジングアセンブリは熱可塑性モールド成型、熱硬化性モールド成型、ＣＮＣ機械加工、低圧射出成型（ＲＩＭ）またはエポキシ樹脂の一体成型によって形成されてもよい。
【００２０】
図１および２は、非絶縁もしくは非シールドケーブル１０６とデータ通信シールドケーブル１０８とが端部キャップ１１２から外側に延びた実施形態を示している。いくつかの実施形態において、非シールドケーブル１０６はフラットベアケーブルである。いくつかの実施形態において、非シールドケーブル１０６は円形または楕円形ベアケーブルである。いくつかの実施形態において、非シールドケーブル１０６は銅またはスズメッキした銅材料から形成されている。いくつかの実施形態において、非シールドケーブル１０６は他の導電性材料を含んでいる。いくつかの実施形態において、データ通信シールドもしくは絶縁ケーブル１０８は図１および２に示されたようなフラットベアケーブルである。他の実施形態において、データ通信シールドケーブル１０８の導体部は楕円形もしくは円形断面である。いくつかの実施形態において、データ通信シールドケーブル１０８の導体部は材料の単体を含んでおり、他の実施形態において、この導体部は複数の導体の束を含んでおり、それらは編まれているか、または捩られていてもよい。
【００２１】
回転ベアリング１１０は端部キャップ１１２とハウジングアセンブリ１４８との間に配置され、ハウジングアセンブリ１４８が回転する一方で、端部キャップ１１２、ディスクおよびハブが停止したまま（もしくはその逆）とすることを可能にしている。端部キャップ１１２は以下の図５においてより詳細に図示されている。
【００２２】
いくつかの実施形態において、上側ハウジングユニット１０２はボルトまたはネジによって下側ハウジングユニット１０４に取り付けられている。図１は、穴１６６を備えた実施形態を示しており、この穴を通してボルトが配置され、上側ハウジングユニット１０２が下側ハウジングユニット１０４に固定される。穴１６６近傍の切欠き１６４は、ボルト、ネジ、もしくはそのようなものを扱うドライバ等の工具のための空間を提供している。
【００２３】
図２は平行積層コイル１１６および絶縁ディスク１１４を示している。図示されたように、各コイル１１６は絶縁ディスク１１４によって隣接したコイル１１６から離間されている。いくつかの実施形態において、端部キャップ１１２はディスクおよびコイルの積層の一側の最外の絶縁ディスク１１４に連結されている。いくつかの実施形態において、端部キャップ１１２は積層の端部の絶縁ディスクの一体部分である。絶縁ディスク１１４とコイル１１６とは以下の図７および８においてより詳細に図示されている。
【００２４】
図１および２は、電気端子１３２の列を備えた実施形態を示している。図２の実施形態において、端子１３２は、端子の列の一部が下側ハウジングユニット１０４の内部にあるので、部分的にのみ示されている（図９参照）。いくつかの実施形態において、ケーブル開口部１６０の一列は、絶縁ケーブル１３６を電気端子１３２に接続することを可能にしている（図９参照）。いくつかの実施形態において、電気端子１３２は各コイル１１６の外部１１８をハウジングアセンブリ１４８に固定している（図７）。これは図９により詳細に示されている。図２の実施形態において、ケーブル開口部１６０と電気端子１３２とは下側ハウジングユニット１０４内に配置されている。端子またはケーブル開口部の列は、同様に上側ハウジングユニット１０２内に一体化されている。いくつかの実施形態においてケーブル開口部１６０の列または電気端子１３２の列は下側ハウジングユニット１０４の軸長方向に沿って配置されている。いくつかの実施形態において、ケーブル開口部１６０を通じて接続するケーブル１３６はネジ１８２によって締め付けられており、これは図９に示されている。いくつかの実施形態において、電気端子１３２内のネジ１３０はコイル１１６の外部１１８を所定の位置に保持している。ケーブル１３６をハウジングアセンブリ１４８に取り付ける他の多くの方法、またはコイル１１６の外側１１８を個々の絶縁ケーブル１３６に電気的に接続する他の多くの方法、が存在することを、当業者は理解するだろう。いくつかの実施形態において、上側ハウジングユニット１０２と下側ハウジングユニット１０４とは、同じモールド型または同じ製造工程から製造される。この場合、開口部１５８もしくは他の非機能的特徴が、下側ハウジングユニット１０４の対応する機能性のために、上側ハウジングユニット１０２に存在していてもよい（またはその逆でもよい）。
【００２５】
図３に示されたように、ステータ１４０は絶縁ディスク１１４と、端部キャップ１１２と、を含んでいる。いくつかの実施形態において、ステータ１４０は静止したままであり、一方でハウジングアセンブリ１４８はその周囲を回転する。ハウジングアセンブリ１４８、絶縁ディスク１１４、コイル１１６および端部キャップ１１２のすべてはそれらの中心を通る一の長手軸１７６を共有している。
【００２６】
図３に示された部分分解図は、いくつかの実施形態において、どのようにしてハウジングアセンブリ１４８がコイル１１６とステータ１４０とを収容するかを示している。ハウジングアセンブリ１４８の回転を可能にするために、ベアリング１１０の内輪は端部キャップ１１２の外周に連結されており、ベアリング１１０の外輪はハウジングアセンブリ１４８の上部切欠き１６８（１）および下部切欠き１７０（１）の内周に連結されている。いくつかの実施形態において、ベアリングの内輪はプレス嵌めを通じて端部キャップ１１２の外周に連結されている。他の実施形態において、ベアリングの内輪は接着剤によって端部キャップ１１２の外周に接着されている。同様に、ベアリング１１０の外輪は、（一旦上側ハウジングユニット１０２と下側ハウジングユニット１０４とが一体に固定される）摩擦嵌合、接着もしくは当業者の知る他の技術を通じて、上部切欠き１６８（１）および下部切欠き１７０（１）に連結されていてもよい。
【００２７】
一般的に、第２ベアリングは最外のディスクから第２端部キャップまたはハブ（図示略）に取り付けられており、それらはステータの反対側の端部（図３において端部キャップ１１２が示された反対側端部）に配置されている。いくつかの実施形態において、第２ベアリング１１０は上述の第１ベアリング１１０に類似した方法でハウジングアセンブリ１４８に連結されている。第２ベアリングはシステムバランスを維持することを補助している。
【００２８】
多くの異なった材料から形成された多くの異なったタイプのベアリングが、ステータ１４０とハウジングアセンブリ１４８との間の固有の界面に設けられ、ハウジングアセンブリがステータの周囲に回転することを可能にすることを、当業者は認識するだろう。例えばいくつかの実施形態において、ベアリング１１０はアンギュラコンタクトボールベアリングである。いくつかの実施形態において、ボールおよびベアリングの輪はセラミックから形成されている。いくつかの実施形態は球状ローラスラストベアリングを使用している。他の実施形態は円筒ローラベアリングを使用している。いくつかの実施形態において、高精密ベアリングが使用されている。いくつかの実施形態において、セラミックのような非金属材料がベアリング１１０に使用され、電気的短絡またはアーク発生の危険性を減少している。いくつかの実施形態において、スライドベアリングが使用されている。他の実施形態において、ステータ１４０とハウジングアセンブリ１４８との間の面はベアリングを使用することなくスライドする。
【００２９】
いくつかの実施形態において、シャフト１７４はステータ１４０の中央を通じて延びた軸１７６に沿って配置されている。シャフトが使用されるいくつかの実施形態において、シャフト１７４は絶縁ディスク１１４と端部キャップ１１２とに固定的に連結されている。いくつかの実施形態において、シャフトはステータ１４０の中心軸に沿って形成された通路内に配置されている。特に、図５は端部キャップシャフト開口部１５２を示し、図６はハブシャフト開口部１５４を示している。これらすべてのシャフト開口部は整列され、シャフト１７４はこれらの開口部内に配置されている。
【００３０】
図４はステータ１４０の詳細を示した図である。いくつかの実施形態において、ステータ１４０は平行に積層された絶縁ディスク１１４と最外の絶縁ディスク１１４に連結された１つ以上の端部キャップ１１２とを含んでいる。コイル１１６は絶縁ディスクの間に挿入されており、各々が軸１７６から径方向に離れるように延びた外部１１８を備えている（図３）。図９および１０は、各コイル１１６の外部１１８がどのようにハウジング１４８に連結され、且つ各絶縁ケーブル１３６の内側端１７８に電気的に連結されるかをより詳細に示している。
【００３１】
いくつかの実施形態において、絶縁ディスク１１４はセラミック材料から形成されており、隣接したコイルの間のアークの発生を防止する程度に十分厚い。絶縁ディスクの固有の厚さは、絶縁材料の誘電率と絶縁ディスクによって離間されるコイル内の意図された電圧および電流との両方に依存するということを、当業者は認識するだろう。例えば、コイルを流れる電圧が４００Ｖの場合、絶縁ディスクは３または４ｍｍの厚さである。いくつかの実施形態において、絶縁ディスクは円形であるが、電気コイルが互いに離間される限りは、他の形状が同じ機能を提供することが可能である。
【００３２】
いくつかの実施形態において、端部キャップ１１２の外周は円形である。円形が要求されるものではないが、円形は市販のベアリング１１０の使用を容易にする。いくつかの実施形態において、端部キャップ１１２はセラミックまたはプラスチックから成る。他の実施形態において、他の剛体絶縁材料が端部キャップ１１２に使用されている。
【００３３】
図５は図１〜４に示された端部キャップ１１２の正面を示した図である。この実施形態において、８つのキャップトンネルセグメント１２６および端部キャップ１１２をステータ１４０の他の要素に連結するための２つの開口部１４２が存在している。端部キャップ１１２内のトンネルセグメント１２６は、絶縁ディスク１１４内のトンネルセグメント１２０と結合して（図７参照）、ステータ１４０を通るトンネルを形成している。いくつかの実施形態において、１つ以上のボルトもしくはピンが、開口部１４２および絶縁ディスク内の対応した開口部１５６（図７参照）を貫通して配置され、ステータ１４０の要素を一体に連結している。いくつかの実施形態において、各キャップ端部トンネルセグメント１２６は単一の非シールドケーブル１０６、もしくは複数のデータ通信シールドケーブル１０８をその中に受け入れる。複数のデータシールドケーブルは、データケーブルのシールドおよび低電圧の性質がアークの発生もしくは短絡の原因とならないために、単一のトンネルを占有してもよい。以下の図７および８に示されたように、端部キャップトンネルセグメント１２６はハブトンネルセグメント１２０と結合して、ステータ１４０を通るトンネルを形成している。いくつかの実施形態において、各端部キャップトンネルセグメントから端部キャップ１１２の外周まで延びた切欠き１８４が存在している。いくつかの実施形態において、切欠き１８４は非シールドケーブル１０６もしくはデータ通信シールドケーブル１０８を曲げるための空間を提供している。
【００３４】
図６はステータ１４０の部分分解図を示している。この図において、端部キャップ１１２は最も近い絶縁ディスク１１４およびコイル１１６から離間して示されている。いくつかの実施形態において、図６に示されたように、端部キャップ１１２は最外の絶縁ディスク１１４と一体に形成されており、分離した要素ではない。この図において、平行コイル１１６の１つおよび平行絶縁ディスク１１４の１つはステータ１４０の残りの部分から離間して示されている。図６は、コイル１１６、絶縁ディスク１１４、および端部キャップ１１２のすべてが軸上に整列されていることをさらに示している。いくつかの実施形態において、絶縁ディスク内の開口部１５６は上述の通りピンまたはボルトを受け入れる。他の実施形態において、絶縁ディスク内の開口部１５６はコネクタ１２２のロックコネクタピン１８６を保持している（図７および８においてより詳細に記載されている）。いくつかの実施形態において、開口部１５６がロックコネクタピン１８６を保持し、隣接した絶縁ディスク１１４は互いに対して１８０°回転される。いくつかの実施形態において、絶縁ディスクの回転方向は互いに隣接した２つの開口部１５６の配置によって認識されてもよい。
【００３５】
図７および８は１つのコイル１１６およびコイルが連結される隣接した絶縁ディスク１１４を示している。上記の図１および下記の図９に示されたように、いくつかの実施形態において、各コイル１１６の外部１１８は整列され、外部１１８がハウジングアセンブリ１４８と連結することを可能にしている。いくつかの実施形態において、絶縁ディスク１１４の中央部はハブ１２４を含んでいる。図８は、ハブが絶縁ディスク１１４から軸方向外側に延び、コイル１１６がハブ１２４の周囲に螺旋状となっている実施形態を示している。他の実施形態において、ハブ１２４は絶縁ディスク１１４の残りの部分と同一平面となっている。いくつかの実施形態において、各ハブ１２４は絶縁ディスク１１４と（例えば一体成型されて）一体に形成されており、一方で、他の実施形態においては、各ハブは絶縁ディスク１１４に連結された異なった部品である。いくつかの実施形態において、各ハブ１２４は、大きい絶縁ディスク１１４の中央部と大きいディスクの中心に連結された部品とを含んでいる。各ハブ１２４は、ハブ１２４を通って延びた複数のハブトンネルセグメント１２０を含んでいる。したがって、ハブトンネルセグメント１２０は、（図７および８のように個別の絶縁ディスク１１４を見た場合）見られている。ハブトンネルセグメント１２０は隣接したハブのハブトンネルセグメント１２０と整列され、且つ端部キャップトンネルセグメント１２６と整列されて、軸１７６に平行なステータ１４０の中央を通ったトンネルを形成している。いくつかの実施形態において、各ハブ１２４の表面は略平坦であり、各ハブ１２４の１つまたは両方の表面は絶縁ディスク１１４の残りの表面と一致している。
【００３６】
図８に示されたように、各コイル１１６の内部１２８はコイル１１６と非シールドケーブル１０６（図１〜３）との間の界面を形成しており、非シールドケーブルは個々のトンネルを通り且つ端部キャップ１１２を通って出ている。いくつかの実施形態において、コイル１１６と非シールドケーブル１０６とは１つの連続した導体ケーブルから成る。他の実施形態において、コイル１１６と非シールドケーブル１０６とは、コイル１１６の内部１２８において互いに電気的に連結された異なった導体部品である。
【００３７】
いくつかの実施形態において、データ通信シールドケーブル１０８は非シールドケーブルに似た規則において（図１〜４）異なったトンネルを通っている。データ通信ケーブル１０８がトンネルを通る場合、複数のデータ通信ケーブル１０８が同一のトンネルを通ってもよい。大抵の実施形態において、データ通信ケーブル１０８は非シールドケーブル１０６とトンネルを共有しておらず、これは、非シールドケーブル１０６内の高電圧によって発生する電界がデータ通信を妨害するためである。各データ通信ケーブル１０８は同様にコイル１１６に接続されているか、またはコイル１１６と連続している。データ通信ケーブル１０８の低電圧および低電流のために、対応するコイル１１６内のスパイラルまたはループを横断する「短絡」は、顕著な利点を提供しない。したがって、データ通信ケーブルに接続されたコイル１１６は、シールドされていてもされていなくてもよい。いくつかの実施形態はシールドされた通信ケーブル１０８を使用していない。
【００３８】
いくつかの実施形態において、各コイル１１６の内部１２８はロックコネクタ１２２を使用して機械的にハブ１２４に連結されている。ロックコネクタは、コイル１１６の内部１２８がハブ１２４に対して移動することを防止するような形状である。いくつかの実施形態において、ハブ１２４はロックコネクタ１２２をしっかりと受け入れるように形成された穴１４４を備えている（図８）。ロックコネクタ１２２とコイル１１６の内部１２８とが穴１４４内に挿入されると、堅固な機械的連結を形成し、コイル１１６が巻き取られた場合および巻き取られていない場合に内部１２８がハブ１２４に対して移動することを防止している。いくつかの実施形態において、ロックコネクタ１２２は１つもしくは２つのロックコネクタピン１８６を備え、このピンは絶縁ディスク１１４の開口部１５６内に挿入されている。ロックコネクタ１２２が２つのロックコネクタピン１８６を備えている場合、ピンは隣接した２つの絶縁ディスク１１４の内に挿入される。いくつかの実施形態において、ロックコネクタが１つもしくは２つのピン１８６を備えた位置において、ピン１８６はコネクタ１２２を所定の位置に堅固に保持し、ロックコネクタ１２２は穴１４４内にきつくはめ込まれる必要がない。いくつかの実施形態において、ロックコネクタ１２２は２つのピン１８６を備え、ロックコネクタ１２２は隣接した絶縁ディスク１１４が互いに相対移動することを防止し、これによって機械的安定性をステータ１４０に与えている。
【００３９】
図８も、コイルが完全にまたは部分的に巻き取られた（すなわち完全に巻き取られていないかもしくは延びていない）場合、どのようにコイル１１６を通る電気的経路が短絡されるということを示す補助となっている。図８において、複数の個別のスパイラルまたはループ１５０が存在している。巻き取られていない状態において、スパイラルまたはループ１５０は互いに接触しておらず、電気的経路は巻き取られていないコイルの全長である。コイル１１６がきつく巻き取られた場合、スパイラルリング１５０は一体に近寄り、最終的には互いに接触してもよい。コイルがシールドされていない（絶縁シースが無い）ので、互いに接触したスパイラルまたはループ１５０は径方向に１つのスパイラルリング１５０から次のリングまで「短絡回路」を形成している。巻き取られた状態または部分的に巻き取られた状態において、各スパイラルリング１５０は隣接したスパイラルリング１５０に短絡し、（スパイラルの電気的経路のみでなく）コイル１１６を通る径方向の電気的経路もしくは部分的な径方向の電気的経路を形成しているので、外部１１８から内部１２８までの電気的経路は最外のスパイラルリング１５０の半径と同程度に小さくてよい。これとは逆に、巻き取られていないコイル１１６の電気的経路は巻き取られていないコイルの全長であり、はるかに長くなる。
【００４０】
一例において、１２のスパイラルループを備えたコイルは、６ｍｍの半径の最内のスパイラルループ１５０と１６ｍｍの半径の最外のスパイラルループ１５０とを備えている。巻き取られた状態において、全体の電気的経路は中心から半径に沿って外部１１８まで１６ｍｍと同程度に短くてもよい。しかし、巻き取られていない状態において、電気的経路は１２の周長の積算に近似しており、８３ｃｍとなる。この例において、巻き取られた状態の電気的経路は巻き取られていない状態の電気的経路の長さよりもはるかに短い。これはコイル抵抗からエネルギ損失において顕著な差を生じ、システムの動作温度を低減する。特に、抵抗が電気経路の長さに直接比例し、エネルギ損失が抵抗に直接比例し、したがって電気的経路の長さのあらゆる減少が直接エネルギ損失の減少に変換される。実験は、コイルのために非シールドケーブルを使用することで最大５℃の減少を示している。
【００４１】
図９および１０は、コイル１１６の外部１１８をハウジングアセンブリ１４８に連結するための例示的な構造を示している。ハウジングアセンブリ１４８の一部がこの図において切り取られており、他の部品を見ることが可能である。図９は、外部１１８がどのように端子１３２内に挿入されているかを示している。図１０において、電気端子１３２の一部は切り取られており、さらに外部１１８と絶縁ケーブル１３６とがどのように電気端子１３２内に挿入されているかを示している。各外部１１８は（図２に示された）締め付けネジ１３０によって開口部１８０内の所定の位置に保持されている。各端子１３２は絶縁ケーブル１３６も接続し、絶縁ケーブルはケーブル開口部１６０を通じて挿入され、ネジ１８２によって締め付けられている。図１１に示されたように、各絶縁ケーブル１３６は、個別にまたは１つの格納ケーブル１９２内のグループで一体に、ハウジングアセンブリ１４８に巻き付けられている。ケーブル１３６はシールドされて、隣接したケーブルをわたった短絡を防止している。図９および１０において、１つのみの絶縁ケーブルが示されているが、ステータ１４０内の各コイル１１６に対応した１つの絶縁ケーブルが存在している。絶縁ケーブル１３６の小さい部分はこれらの図に示されている。各々のコイル１１６の外部１１８は異なった端子１３２に連結され、異なった締め付けネジ１３０とともに所定の位置に保持されている。したがって、図９および１０はハウジングアセンブリ１４８の軸方向の長さに沿った端子１３２の配列を示している。外部１１８を端子１３２に連結するための多くの代替の構造が存在することが当業者は認識するだろう。いくつかの実施形態において、ネジ１６２は端子１３２を所定の位置に保持し、端子はハウジングアセンブリ１４８に対して移動しない。
【００４２】
電気端子１３２はいくつかの異なった手段によって所定の位置に保持されている。いくつかの実施形態において、インサートモールド成型が使用され、射出に先立って端子を目的の位置に配置する。他の実施形態においては、超音波挿入が使用されている。他の実施形態においては、ハウジングアセンブリ内の電気端子のための空間は、電気端子が挿入される場合にぴったりと適合するように形成されている。他の実施形態においては、端子１３２は、上側ハウジングユニット１０２および下側ハウジングユニット１０４が一体に積重ねられる（この時点においてぴったりと適合する）まで、すき間はめとなっている。いくつかの実施形態においては、ネジ（例えばネジ１６２）またはボルトが使用されて電気端子１３２を所定の位置に保持し、これらのネジまたはボルトは、ユニットが完全に組み立てられたときに隠れるようにされてもよい。
【００４３】
図１〜１０は例示的なケーブル供給システムの内部構造を示している。これらの図はハウジングアセンブリ１４８に取り付けられた引き込み可能なケーブルを示していない。図１１はドラムシステムの例示的な実施形態を示しており、ドラムシステムはハウジングアセンブリを引き込まれる外部ケーブルに接続している。２つ以上のシールドケーブル１３６はハウジングアセンブリ１４８の電気端子に接続されている。図１１に示された実施形態において、シールドケーブル１３６は引き込みケーブル１９２内にさらに包まれている。シールドケーブル１３６が引き込みケーブル１９２にさらに包まれる必要は無いが、１つの引き込みケーブル１９２の使用は、個別のシールドケーブル１３６が絡む、曲げられる、または他の損傷を受けることを防止する補助となる。１つの引き込みケーブル１９２の使用は、多くのシールドケーブル１３６がある場合に、特に役に立つ。
【００４４】
引き込みケーブル１９２は、図１１の実施形態に示されたように、略円形とされたドラム１８８の周りに巻き付けられている。いくつかの実施形態において、停止ブロック１９４は引き込みケーブル１９２に接続されている。使用される場合、停止ブロック１９４は引き込みケーブル１９２が過剰に引きだされることを防止している。特に、停止部ロック１９４はローラ１９０を通り抜けることが不可能である。引き込みケーブル１９２が過剰に引き出されることを防止するための多くの代替の手段が存在することを当業者は認識しているだろう。停止ブロック１９４とともに作動することに加えて、ローラ１９０はケーブル供給システムの操作を円滑にすることが可能である。
【００４５】
引き込みケーブル１９２の外側端１４６は原則的に（図１１には示されていない）プラグ、ソケット、または外部デバイスに接続するための適切な他の機構に接続される。
【００４６】
いくつかの実施形態において、１つまたは複数のコイル１１６はバネ用金属から形成されており、使用後にハウジングアセンブリ１４８の周りに引き込みケーブルを巻き取る。他の実施形態において、引き込みケーブル１９２はモータによってハウジングアセンブリ１４８の周りに巻き取られ、モータはハウジングユニットの外側に配置されてもよい。いくつかの実施形態において、機械的外部バネシステムがハウジングユニット１４８に接続され、引き込みケーブル１９２を巻き取っている。
【００４７】
一旦組み立てられると、充電ステーションまたは電気自動車等においては、電力ケーブルの端部は電源に接続され、他端は充電されるバッテリのような負荷に接続される。少なくとも２つの非シールドケーブル１０６があるが、いくつかの実施形態においては、それよりも多くの非シールおケーブル１０６がある。図１および２の実施形態は７つの非シールドケーブルを備えている。いくつかの実施形態は非シールドケーブル１０６のみを備え、一方で他の実施形態は非シールドケーブル１０６に加えて２つ以上のデータ通信ケーブル１０８を備えている。
【００４８】
先の記載は、例示の目的のために、特別な実施形態を参照して記載された。しかしながら、示された上述の議論は発明を網羅するものではなく、または発明を開示された詳細な形態に限定するものでもない。多くの改良および変形が上述の教示の観点において可能である。実施形態は、本発明およびその実行の応用の原理を最もよく説明するために選択および記載されており、これによって当業者は、特に使用予定に適切な本発明および多様な改良を伴った多様な実施形態を最良に使用することが可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１０２  ・・・上側ハウジングユニット、      １０４  ・・・下側ハウジングユニット、      １０６  ・・・非シールドケーブル、      １０８  ・・・データ通信シールドケーブル、      １１０  ・・・回転ベアリング、      １１２  ・・・端部キャップ、      １１４  ・・・絶縁ディスク、      １１６  ・・・コイル、      １２０・・・ハブトンネルセグメント、      １２２  ・・・コネクタ、      １２４  ・・・ハブ、      １２６  ・・・端部キャップトンネルセグメント、      １３２  ・・・電気端子、      １３６  ・・・絶縁ケーブル、      １４０  ・・・ステータ、      １４８  ・・・ハウジングアセンブリ、      １６０  ・・・ケーブル開口部、      １６４，１８４  ・・・切欠き、      １６６  ・・・穴、      １７４  ・・・シャフト、      １８６  ・・・ロックコネクタピン、      １８８  ・・・ドラム、      １９０  ・・・ローラ、      １９２  ・・・引き込みケーブル、      １９４  ・・・停止部ロック
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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