(57)【要約】【課題】車輪を適切に回転させつつ、車体側と車輪との間において多自由度の振動制御を行うことにある。【解決手段】車輪１２を回転させる駆動トルクを発生するインホイルモータ１０を、車体側の中間部材２６に固定されたステータ２２と、車体側の中間部材２６に対して回転可能にかつ回転軸に直交する面内の並進方向への相対移動可能に支持されたホイル１６に固定されたロータ２４と、により構成する。そして、ステータ２２とロータ２４との間に電磁力を作用させることで、ホイル１６を車体側に対して回転させつつ並進方向へ相対移動させることを可能とする。【選択図】図１
2007160973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪を回転させる駆動トルクを発生するインホイルモータであって、
車体側に固定されたステータと、
前記車体側に対して回転可能にかつ回転軸に直交する面内の並進方向への相対移動可能に支持されたホイルに固定されたロータと、
により構成されることを特徴とするインホイルモータ。
【請求項２】
前記車体側と前記ホイルとの間に設けられた、回転軸に直交する方向に向けて弾性を有する弾性体を備えることを特徴とする請求項１記載のインホイルモータ。
【請求項３】
前記ステータ及び前記ロータはそれぞれ、互いに車幅方向で対向するように配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載のインホイルモータ。
【請求項４】
前記ステータと前記ロータとの間に電磁力を作用させることで、前記ホイルを前記車体側に対して回転させつつ前記並進方向へ相対移動させることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項記載のインホイルモータ。
【請求項５】
前記車体側が、ボディ本体と、前記ステータが固定された中間部材と、該ボディ本体と該中間部材との間の減衰力を制御するアクチュエータと、により構成されると共に、
前記アクチュエータの制御と協調して前記ホイルの前記中間部材に対する前記並進方向への相対移動を制御すべく、前記ステータと前記ロータとの間に電磁力を作用させることを特徴とする請求項４記載のインホイルモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インホイルモータに係り、特に、ホイルを有する車輪を回転させる駆動トルクを発生するインホイルモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車輪の有するホイル内に配設されて車輪を回転駆動させるインホイルモータが知られている（例えば、特許文献１参照）。このインホイルモータは、車輪に対して相対移動可能にすなわちバネとダンパとにより弾性的に支持されている。このため、かかるインホイルモータによれば、自身のモータ質量を利用して車輪への路面入力に対してダンナミックダンパ効果を得ることができ、これにより、乗員の乗り心地を向上させることが可能となり、また、タイヤの路面への接地性を向上させることが可能となる。
【特許文献１】特開２００５−８８６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記した特許文献１記載のインホイルモータでは、ダイナミックダンパがメカニカルに構成されるものとなるため、そのダイナミックダンパ効果（制振効果）が機構の配置によって定まる特定の方向にしか得られないこととなる。この点、かかるインホイルモータでは、様々な方向に対する多自由度の振動制御を行うことは困難であり、振動制御をアクティブに行うことは不可能である。
【０００４】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、車輪を適切に回転させつつ、車体側と車輪との間において多自由度の振動制御を行うことが可能なインホイルモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的は、車輪を回転させる駆動トルクを発生するインホイルモータであって、車体側に固定されたステータと、前記車体側に対して回転可能にかつ回転軸に直交する面内の並進方向への相対移動可能に支持されたホイルに固定されたロータと、により構成されるインホイルモータにより達成される。
【０００６】
この態様の発明において、インホイルモータのステータは車体側に固定され、また、そのロータはホイルに固定される。そして、ホイルは、車体側に対して回転可能であると共に、その回転軸に直交する面内の並進方向へ相対移動可能である。かかる構成においては、ステータとロータとの間に適当な電磁力を作用させることで、ホイルに回転軸回りのトルクだけでなく、上記面内の並進方向への駆動力を付与することとすれば、車輪を適切に回転させつつ、車体側と車輪との間において多自由度の振動制御を行うことが可能となる。
【０００７】
この場合、上記したインホイルモータにおいて、前記車体側と前記ホイルとの間に設けられた、回転軸に直交する方向に向けて弾性を有する弾性体を備えることとしてもよい。
【０００８】
また、上記したインホイルモータにおいて、前記ステータ及び前記ロータはそれぞれ、互いに車幅方向で対向するように配置されていることとしてもよい。
【０００９】
また、上記したインホイルモータにおいて、前記ステータと前記ロータとの間に電磁力を作用させることで、前記ホイルを前記車体側に対して回転させつつ前記並進方向へ相対移動させることとすればよい。
【００１０】
更に、上記したインホイルモータにおいて、前記車体側が、ボディ本体と、前記ステータが固定された中間部材と、該ボディ本体と該中間部材との間の減衰力を制御するアクチュエータと、により構成されると共に、前記アクチュエータの制御と協調して前記ホイルの前記中間部材に対する前記並進方向への相対移動を制御すべく、前記ステータと前記ロータとの間に電磁力を作用させることとすれば、アクチュエータによる減衰力制御とインホイルモータによる並進方向への移動制御との協調によってダイナミックダンパ効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、車輪を適切に回転させつつ、車体側と車輪との間において多自由度の振動制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を用いて、本発明の具体的な実施の形態について説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施例であるインホイルモータを備える車輪構造１０の垂直断面図を示す。本実施例において、車両の有する車輪構造１０は、車輪１２を備えている。車輪１２は、路面に接触する弾性を有するゴム製のタイヤ１４と、該タイヤ１４を装着する円筒状のスチール製或いはアルミ製のホイル１６とにより構成されている。タイヤ１４とホイル１６との間には、空気室１８が形成されている。
【００１４】
本実施例の車輪構造１０は、また、車輪１２を回転させる駆動トルクを発生してその車輪１２に伝達する電動モータ２０を備えている。電動モータ２０は、円筒状のホイル１６の内側に配設されている。以下、この電動モータ２０をインホイルモータ２０と称す。インホイルモータ２０は、車体側に固定されたステータ２２と、車輪１２側に固定されたロータ２４と、により構成されており、車載バッテリやオルタネータからステータ２２に電力が供給されることによりステータ２２とロータ２４との間に電磁力を作用させて回転駆動する。
【００１５】
ステータ２２は、車輪１２側から見て車体側の部材として機能する、インホイルモータ２０の本体側を主な構成とする中間部材２６に固定されている。ステータ２２は、中間部材２６すなわちインホイルモータ２０の本体側の、ホイル１６のディスク部１６ａに面する車幅方向端においてインホイルモータ２０の出力回転軸の軸回りに環状に配設されており、ホイル１６のディスク部１６ａに車幅方向で面している。
【００１６】
中間部材２６は、サスペンションリンク２８を介してボディ本体３０に支持されている。サスペンションリンク２８には、ボディ本体３０と中間部材２６との間に介在されるばね要素としてのスプリング３２及び減衰要素としてのショックアブソーバ３４が並列に取り付けられている。スプリング３２は、ほぼ車体上下方向に向いた弾性を有している。また、ショックアブソーバ３４は、ほぼ車体上下方向における振動を減衰させる特性を有しており、発生する減衰力の減衰特性を可変にすることが可能となっている。従って、中間部材２６は、ボディ本体３０に対してスプリング３２及びショックアブソーバ３４の軸線に沿って所定の減衰力特性で相対変位することが可能である。
【００１７】
中間部材２６としてのインホイルモータ２０の出力回転軸には、ベアリング３６及び軸受３８を介してホイル１６の回転軸が連結されている。インホイルモータ２０の回転軸とホイル１６の回転軸との間のハブには、その回転軸に直交する方向（径方向）に向けて弾性を有するゴムや樹脂等の弾性体４０が配設されている。弾性体４０は、径方向について肉厚に、かつ、軸回りに筒状に或いは環状に或いはＣ字状に成形されており、車両の静止荷重が作用した際に径方向の厚さがほぼ均一になるように構成されている。
【００１８】
従って、ホイル１６すなわち車輪１２は、車体側の中間部材２６に弾性体４０により弾性支持されており、車体側の中間部材２６に対して回転することが可能であると共に、その回転軸に直交する面内の並進方向へ相対移動することが可能である。インホイルモータ２０は、弾性体４０の存在によりその出力軸中心がホイル１６の軸中心からずれることすなわち両者の軸中心が偏心することが許容されたものとなっており、かかる偏心状態においてもホイル１６に車輪１２を回転させる駆動力を伝達することが可能である。
【００１９】
また、ロータ２４は、ホイル１６のディスク部１６ａに固定されている。ロータ２４は、ホイル１６のディスク部１６ａの、中間部材２６すなわちインホイルモータ２０の本体に面する側においてホイル１６の回転軸の軸回りに環状に配設されており、インホイルモータ２０の本体部に車幅方向で面している。ロータ２４とステータ２２とはそれぞれ、互いに車幅方向で予め定められた所定間隔を空けて対向するように配置されている。
【００２０】
このように本実施例の車輪構造１０においては、ベアリング３６及び軸受３８の存在によりインホイルモータ２０の本体側（中間部材２６）に対する車輪１２の回転が許容されると共に、弾性体４０の弾性変形によりインホイルモータ２０の本体側に対する車輪１２の、ディスク部１６ａ面内の何れの方向（並進方向）への移動も許容される。インホイルモータ２０は、ステータ２２とロータ２４との間に電磁力を作用させることで、ホイル１６にその回転軸回りの駆動トルクを伝達し付与することが可能であると共に、また、そのホイル１６に上記何れの並進方向へも駆動力を伝達し付与することが可能である。従って、本実施例のインホイルモータ２０によれば、車輪１２を適切に回転させつつ、車体側（すなわち、中間部材２６及びボディ本体３０）と車輪１２との間において並進方向への多自由度の振動制御を行うことが可能となっている。
【００２１】
また、本実施例のインホイルモータ２０においては、上記の如く、ロータ２４とステータ２２とがそれぞれ、互いに車幅方向で予め定められた所定間隔を空けて対向するように配置されている。かかる構成においては、ロータ２４がステータ２２に対して所定間隔を維持したまま回転すると共に並進移動することができるので、両者がタイヤ径方向で対向するように配置されている構成と異なり、車輪１２と車体側（中間部材２６）との径方向の相対変位（並進移動）を許容するだけの大きな隙間を空ける必要はない。従って、本実施例のインホイルモータ２０によれば、軸回りの駆動トルクや並進方向への駆動力を得るうえで効率化を図ることが可能となっている。
【００２２】
更に、本実施例のインホイルモータ２０においては、ステータ２２側からロータ２４側へ非接触でロータ２４を回転させる力と並進方向へ移動させる力とが伝達されると共に、ロータ２４の回転がベアリング３６及び軸受３８により許容され、また、ロータ２４の並進移動が弾性部材４０の弾性により許容される。従って、本実施例のインホイルモータ２０によれば、オルダムカップリング等のフレキシブルカップリング（自在軸継手）などによりロータ２４の回転運動と並進運動とを機構的に結合させることは不要であり、動力伝達軸の機構が複雑になるのを回避することが可能となっている。この点、車輪１２を回転駆動する駆動モータとしての信頼性を向上させることができ、また、コストの低減を図ることが可能である。
【００２３】
図２乃至図６はそれぞれ、本実施例のインホイルモータ２０においてロータ２４すなわちホイル１６を軸回りに回転運動させる原理及び回転軸に垂直な方向へ並進運動させる原理の一例を説明するための図を示す。本実施例のインホイルモータ２０は、回転モータの原理を用いることによりロータ２４を回転運動させることが可能であり、また、リニアモータの原理を用いることによりロータ２４を並進運動させることが可能であって、ロータ２４の回転運動及び並進運動を共に実現することが可能である。
【００２４】
［リニアモータ使用］
例えば、インホイルモータ２０に誘導式のリニアモータを用いるものとし、中間部材２６における軸回りの各所（少なくとも軸中心を挟んだ車体前後の２箇所及び車体上下の２箇所の計４箇所）それぞれにインホイルモータ２０としてのリニアモータのステータ２２を配置固定し、かつ、ホイル１６のディスク部１６ａにおける軸回りにインホイルモータ２０としてのリニアモータのロータ２４を配置固定する。
【００２５】
かかる構成においては、軸中心を挟んだ２箇所のリニアモータ（車体前後や車体上下の何れでもよい。）のステータ２２にそれぞれ、ロータ２４を互いに逆位相方向にかつ均等に変位させる力を発生させるための電流が流通されると、ロータ２４に軸回り（θ方向）に回転駆動させる電磁力が作用することで、ホイル１６が軸回りに回転する（図２（Ａ））。また、軸中心を挟んで車体前後２箇所に配置されたリニアモータのステータ２２にそれぞれ、ロータ２４を互いに車体上下の同位相方向に均等に変位させる力を発生させるための電流が流通されると、ロータ２４に車体上下方向（車体上向き又は車体下向き；Ｙ方向）へ変位駆動させる並進磁界に伴う電磁力が作用することで、弾性体４０が弾性変形しつつホイル１６が軸に直交する車体上下方向へ並進移動する（図２（Ｂ））。また同様に、軸中心を挟んで車体上下２箇所に配置されたリニアモータのステータ２２にそれぞれ、ロータ２４を互いに車体前後の同位相方向に均等に変位させる力を発生させるための電流が流通されると、ロータ２４に車体前後方向（車体前方向又は車体後方向）へ変位駆動させる並進磁界に伴う電磁力が作用することで、弾性体４０が弾性変形しつつホイル１６が軸に直交する車体前後方向へ並進移動する。
【００２６】
この場合、軸中心を挟んで車体前後２箇所に配置された一対のリニアモータのステータ２２に適当なバランスで電流を流通させることとすれば、ロータ２４に所望の軸回りの電磁力を作用させつつ所望の車体上下方向の電磁力を作用させることが可能となると共に、軸中心を挟んで車体上下２箇所に配置された一対のリニアモータのステータ２２に適当なバランスで電流を流通させることとすれば、ロータ２４に所望の軸回りの電磁力を作用させつつ所望の車体前後方向の電磁力を作用させることが可能となる。
【００２７】
例えば、ロータ２４を回転させつつ下方へ並進移動させるときには、車体前後一対のリニアモータのうちの一方のステータ２２にロータ２４を回転させるための車体下向きの力とロータ２４を下方へ並進移動させるための車体下向きの力との合力を発生させる電流を流通させ、かつ、他方のステータ２２にロータ２４を回転させるための車体上向きの力とロータ２４を下方へ並進移動させるための車体下向きの力との合力を発生させる電流を流通させる（図２（Ｃ））。
【００２８】
また、ロータ２４を左回転させつつ右斜め下方へ並進移動させるときには、車体前後一対のリニアモータのうちの左側のリニアモータのステータ２２にロータ２４を回転させるための車体下向きの力とロータ２４を下方へ並進移動させるための車体下向きの力との合力を発生させる電流を流通させ、かつ、右側のリニアモータのステータ２２にロータ２４を回転させるための車体上向きの力とロータ２４を下方へ並進移動させるための車体下向きの力との合力を発生させる電流を流通させると共に、また、車体上下一対のリニアモータのうちの上側のリニアモータのステータ２２にロータ２４を回転させるための左向きの力とロータ２４を右方へ並進移動させるための右向きの力との合力を発生させる電流を流通させ、かつ、下側のリニアモータのステータ２２にロータ２４を回転させるための右向きの力とロータ２４を右方へ並進移動させるための右向きの力との合力を発生させる電流を流通させる（図２（Ｄ））。
【００２９】
従って、かかる構成を有するインホイルモータ２０によれば、軸中心を挟んで各所に配置されたステータ２２に適当なバランスでモータ電流を流通させることで、車輪１２に軸回りの回転駆動トルクを付与すると共にその回転軸に直交する何れの並進方向へも駆動力を付与することが可能である。このため、車輪１２を適切に回転させつつ、車体側（具体的には、中間部材２６）と車輪１２との間において並進方向への多自由度の振動制御を行うことが可能である。
【００３０】
［ステータ配置（１）］
また例えば、インホイルモータ２０のステータ２２として、回転軸に直交する面内において車体前後方向及び車体上下方向にそれぞれ等間隔となる格子状位置に鉄心及び巻線を設けることとしてもよい（図３（Ａ））。かかる構成では、車体前後方向及び車体上下方向については巻線が均等間隔に配置される一方、軸回りについては巻線が不等ピッチ間隔に配置されることとなる。
【００３１】
図３（Ａ）に示す如き構成においては、Ａ１点−Ｂ１点−Ｃ１点−Ｄ１点−Ｅ１点−Ｆ１点−Ｇ１点、又は、Ａ２点−Ｂ２点−Ｃ２点−Ｄ２点−Ｅ２点−Ｆ２点の巻線を組み合わせて順にその巻線の軸中心からの距離及びロータ２４の位置に応じた不等の位相差でその距離及び位置に応じた不等の電流が流通されると、ロータ２４に軸回りθに回転駆動させる電磁力が作用することで、ホイル１６が軸回りに回転する。また、Ａ１点−Ｂ１点、Ａ２点−Ｂ２点−Ｃ１点、Ｃ２点−Ｄ１点、Ｄ２−Ｅ１点、Ｅ２点−Ｆ１点、又はＦ２点−Ｇ１点の巻線を組み合わせて通電が行われると、ロータ２４に車体前後方向（車体前方向又は車体後方向）へ変位駆動させる並進磁界に伴う電磁力が作用することで、弾性体４０が弾性変形しつつホイル１６が軸に直交する車体前後方向へ並進移動する。更に、Ｇ１点−Ｆ１点、Ｆ２点−Ｅ２点−Ｅ１点、Ｄ２点−Ｄ１点、Ｃ２−Ｃ１点、Ｂ２点−Ｂ１点、又はＡ２点−Ａ１点の巻線を組み合わせて通電が行われると、ロータ２４に車体上下方向（車体上向き又は車体下向き；Ｙ方向）へ変位駆動させる並進磁界に伴う電磁力が作用することで、弾性体４０が弾性変形しつつホイル１６が軸に直交する車体上下方向へ並進移動する。
【００３２】
この場合にも、組み合わされた各位置のステータ２２に適当な電流を流通させることとすれば、ロータ２４に所望の軸回りの電磁力を作用させつつ、所望の車体上下方向の電磁力を作用させると共に、所望の車体前後方向の電磁力を作用させることが可能となる。従って、かかる構成を有するインホイルモータ２０によれば、均等格子状に配置されたステータ巻線に適当なモータ電流を流通させることで、車輪１２に軸回りの回転駆動トルクを付与すると共にその回転軸に直交する何れの並進方向へも駆動力を付与することが可能である。このため、車輪１２を適切に回転させつつ、車体側（具体的には、中間部材２６）と車輪１２との間において並進方向への多自由度の振動制御を行うことが可能である。
【００３３】
［ステータ配置（２）］
また同様に、インホイルモータ２０のステータ２２として、回転軸に直交する面内において軸回り方向に等間隔ピッチとなる位置にコイル及び巻線を径方向に複数並べて設けることとしてもよい（図３（Ｂ））。かかる構成では、車体前後方向及び車体上下方向については巻線が不等間隔に配置される一方、軸回りについては巻線が均等ピッチ間隔に配置されることとなる。
【００３４】
図３（Ｂ）に示す如き構成においては、同一径の軸回りの巻線を組み合わせて順に均等位相差で均等の電流が流通されると、ロータ２４に軸回りθに回転駆動させる電磁力が作用することで、ホイル１６が軸回りに回転する。また、車体前後方向にある巻線を車体上下位置に関係なく組み合わせて車体前向き又は車体後向きの順にその巻線の軸上下中心からの距離及びロータ２４の位置に応じた不等の位相差でその距離及び位置に応じた不等の電流が流通されると、ロータ２４に車体前後方向（車体前方向又は車体後方向）へ変位駆動させる並進磁界に伴う電磁力が作用することで、弾性体４０が弾性変形しつつホイル１６が軸に直交する車体前後方向へ並進移動する。また同様に、車体上下方向にある巻線を車体前後位置に関係なく組み合わせて車体上向き又は車体下向きの順にその巻線の軸左右中心からの距離及びロータ２４の位置に応じた不等の位相差でその距離及び位置に応じた不等の電流が流通されると、ロータ２４に車体上下方向（車体上向き又は車体下向き）へ変位駆動させる並進磁界に伴う電磁力が作用することで、弾性体４０が弾性変形しつつホイル１６が軸に直交する車体上下方向へ並進移動する。
【００３５】
この場合にも、組み合わされた各位置のステータ２２に適当な電流を流通させることとすれば、ロータ２４に所望の軸回りの電磁力を作用させつつ、所望の車体上下方向の電磁力を作用させると共に、所望の車体前後方向の電磁力を作用させることが可能となる。従って、かかる構成を有するインホイルモータ２０によれば、非均等格子状に配置されたステータ巻線に適当なモータ電流を流通させることで、車輪１２に軸回りの回転駆動トルクを付与すると共にその回転軸に直交する何れの並進方向へも駆動力を付与することが可能である。このため、車輪１２を適切に回転させつつ、車体側（具体的には、中間部材２６）と車輪１２との間において並進方向への多自由度の振動制御を行うことが可能である。
【００３６】
［複列ステータ］
また、インホイルモータ２０のステータ２２として同期式の複列ステータを用いることとしてもよい。すなわち、中間部材２６における軸回りに等ピッチ間隔（図４（Ａ）においてはＡ点〜Ｈ点の８箇所）でかつ径方向に等間隔で２列並べてステータ２２のコイル及び巻線を設ける。そして、ホイル１６のディスク部１６における軸回りにロータ２４の永久磁石を設け、その軸中心からの径を上記した径方向に並んだ２つのステータ２２の各径のほぼ中央値とする（図４（Ａ））。
【００３７】
かかる構成においては、径方向に並んだ外輪側巻線及び内輪側巻線の何れか一方に、かつ、軸回りにおいて同一の巻線に電流が流通されると、ロータ２４に軸回りθに回転駆動させる電磁力が作用することで、ホイル１６が軸回りに回転する。また、径方向に並んだ外輪側巻線及び内輪側巻線の何れか一方に、かつ、中間部材２６の上側に配置された巻線（図４（Ａ）においてＡ点、Ｂ点、及びＨ点の３つの巻線）については軸回りにおいて外輪側巻線又は内輪側巻線に電流が流通され、また、中間部材２６の下側に配置された巻線（図４（Ａ）においてＤ点、Ｅ点、及びＦ点の３つの巻線）については軸回りにおいて内輪側巻線又は外輪側巻線に電流が流通されると、ロータ２４に車体上下方向（車体上向き又は車体下向き）へ変位駆動させる並進磁界に伴う電磁力が作用することで、弾性体４０が弾性変形しつつホイル１６が軸に直交する車体上下方向へ並進移動し、ホイル１６の回転軸が偏心する。また更に、径方向に並んだ外輪側巻線及び内輪側巻線の何れか一方に、かつ、中間部材２６の右側に配置された巻線（図４（Ａ）においてＢ点、Ｃ点、及びＤ点の３つの巻線）については軸回りにおいて外輪側巻線又は内輪側巻線に電流が流通され、また、中間部材２６の左側に配置された巻線（図４（Ａ）においてＦ点、Ｇ点、及びＨ点の３つの巻線）については軸回りにおいて内輪側巻線又は外輪側巻線に電流が流通されると、ロータ２４に車体前後方向（右向き又は左向き）へ変位駆動させる並進磁界に伴う電磁力が作用することで、弾性体４０が弾性変形しつつホイル１６が軸に直交する車体前後方向へ並進移動し、ホイル１６の回転軸が偏心する。
【００３８】
この場合、複列のステータ２２の何れか一方にオン・オフ的に電流を流通させつつ、軸回りに適当なバランスで電流を流通させることとすれば、ロータ２４に所望の軸回りの電磁力を作用させつつ、所望の車体上下方向の電磁力を作用させると共に、所望の車体前後方向の電磁力を作用させることが可能となる。従って、かかる構成を有するインホイルモータ２０によれば、複列のステータ２２に適当なモータ電流を流通させることで、車輪１２に軸回りの回転駆動トルクを付与すると共にその回転軸に直交する何れの並進方向へも駆動力を付与することが可能である。このため、車輪１２を適切に回転させつつ、車体側（具体的には、中間部材２６）と車輪１２との間において並進方向への多自由度の振動制御を行うことが可能である。
【００３９】
尚、かかる構成においては、径方向に並んだ内輪側巻線に流通させる電流ｉ１と外輪側巻線に流通させる電流ｉ２とを適当なバランスに設定することとしてもよい（図５）。例えば、ロータ２４を単に回転させるときには、内輪側巻線の電流ｉ１と外輪側巻線の電流ｉ２とを１対１の割合に設定することで、ロータ２４に作用させる内輪側巻線による電磁力ｆ１と外輪側巻線による電磁力ｆ２とを均等にする。また、ロータ２４の軸中心を基準（ステータ２２側の軸中心）から偏心させるときには、偏心方向側の外輪側巻線の電流ｉ２を内輪側巻線の電流ｉ１に比して大きくし、或いは、その偏心方向とは反対側の外輪側巻線の電流ｉ２を内輪側巻線の電流ｉ１に比して小さく設定する。更に、ロータ２４の偏心量を大きくしたいときほど、偏心方向側の外輪側巻線の電流ｉ２を大きくし、或いは、その偏心方向とは反対側の外輪側巻線の電流ｉ２を小さく設定する。
【００４０】
この場合には、複列のステータ２２に適当なバランスで電流を流通させつつ、軸回りに適当なバランスで電流を流通させることとすれば、ロータ２４に所望の軸回りの電磁力を作用させつつ、所望の車体上下方向の電磁力を作用させると共に、所望の車体前後方向の電磁力を作用させることが可能となる。従って、かかる構成を有するインホイルモータ２０においても、複列のステータ２２に適当なモータ電流を流通させることで、車輪１２に軸回りの回転駆動トルクを付与すると共にその回転軸に直交する何れの並進方向へも駆動力を付与することが可能である。このため、車輪１２を適切に回転させつつ、車体側（具体的には、中間部材２６）と車輪１２との間において並進方向への多自由度の振動制御を行うことが可能である。
【００４１】
［吸引反発切替］
更に、インホイルモータ２０のステータ２２として、中間部材２６における軸回りに等ピッチ間隔でコイル及び巻線を設けた同期式モータを用いることとしてもよい（図６（Ａ））。そして、かかる構成においては、軸回りの巻線にロータ２４の回転と同期してそのロータ２４を常に吸引させる力を発生させる電流が流通される（図６（Ｂ）におけるパターン１）と、ロータ２４に軸回りθに回転駆動させる電磁吸引力による推進力が作用することで、ホイル１６が軸回りに回転する。また、軸回りの巻線にロータ２４の回転と同期してそのロータ２４を吸引させる力を発生させる電流と反発させる力を発生させる電流とが所定比率で流通される（図６（Ｂ）におけるパターン２及びパターン３）と、ロータ２４に軸回りθに回転駆動させる電磁吸引力及び電磁反発力による推進力が作用することで、ホイル１６が軸回りに回転する。
【００４２】
しかし、かかる構成においては、一周期当たりに電磁吸引力による推進力が作用する期間と電磁反発力による推進力が作用する期間との比率が変化すると、ロータ２４すなわちホイル１６の並進方向への剛性が変化する。この場合には、ホイル１６に外力が作用した際における車体側（具体的には、中間部材２６）に対するホイル１６の並進方向への変位し易さが変動する。従って、かかる構成を有するインホイルモータ２０によれば、ステータ２２に適当な吸引・反発パターンでモータ電流を流通させることで、車輪１２に軸回りの回転駆動トルクを付与しつつ、その回転軸に直交する並進方向への剛性を制御することが可能である。このため、車輪１２を適切に回転させつつ、車体側（具体的には、中間部材２６）と車輪１２との間において並進方向への多自由度の振動制御を行うことが可能である。
【００４３】
図７は、本実施例の車輪構造１０の振動モデルを表した図を示す。また、図８は、本実施例の車輪構造１０のサスペンションを制御するアクチュエータ制御装置５０を備えるシステムの構成図を示す。
【００４４】
本実施例のインホイルモータ２０を備える車輪構造１０においては、図７に示す如く、車輪１２が、バネ要素を有するタイヤ１４と並進機能を有するインホイルモータ２０とを並列に介して中間部材２６に支持されていると共に、その中間部材２６が、バネ要素であるスプリング３２と減衰要素であるショックアブソーバ３４とを並列に介してボディ本体３０に支持されている。従って、この車輪構造１０のサスペンションにおいては、次式（１）の運動方程式が成立する。
【００４５】
【数１】
2007160973.tif 000003
尚、ｘ０、ｘ１、ｘ２、及びｘ３はそれぞれ、路面変位、車輪１２の変位、中間部材２６の変位、及びボディ本体３０の変位であり、ｍ１、ｍ２、及びｍ３はそれぞれ、車輪１２の質量、中間部材２６の質量、及びボディ本体３０の質量であり、ｋ１、ｋ２、及びｋ３はそれぞれ、主にタイヤ１４のバネ定数、弾性体４０のバネ定数、及びスプリング３２のバネ定数であり、ｃ１、ｃ２、及びｃ３はそれぞれ、主にタイヤ１４による減衰係数、インホイルモータ２０による減衰係数、及びショックアブソーバ３４による減衰係数である。また、ｆ１及びｆ２はそれぞれ、インホイルモータ２０によりほぼ車体上下の並進方向に発生される力、及び、ショックアブソーバ３４によりほぼ車体上下方向に発生される力である。
【００４６】
本実施例の車輪構造１０のサスペンションにおいて、インホイルモータ２０の本体側を構成とする中間部材２６はボディ本体３０側から見て車輪１２側に設けられるため、仮にインホイルモータ２０による発生力とショックアブソーバ３４による発生力とがそれぞれ独立に制御されるものとすると、その中間部材２６の質量分だけいわゆる車両のバネ下質量が増加し、乗員の車両乗り心地が悪化し、タイヤ１４の路面接地性が損なわれる事態が生じ得る。
【００４７】
これに対して、本実施例においては、車輪構造１０のサスペンションを制御するコンピュータを主体に構成されたアクチュエータ制御装置５０が設けられている。アクチュエータ制御装置５０は、インホイルモータ２０のステータ２２とロータ２４との間に発生させる電磁力であるほぼ車体上下の並進方向への力ｆ１を制御するモータ制御装置５２と、ショックアブソーバ３４により発生させるほぼ車体上下方向への力ｆ２を制御するショックアブソーバ制御装置５４と、を備えている。
【００４８】
モータ制御装置５２には、センサ５６が接続されている。センサ５６には、車輪１２の変位ｘ１とボディ本体３０の変位ｘ３とが入力されており、センサ５６は、車輪１２とボディ本体３０との相対変位及び相対速度を検出し、それらの情報をモータ制御装置５２に供給する。モータ制御装置５２は、センサ５６からの入力信号に基づいて車輪１２とボディ本体３０との相対変位及び相対速度を検出する。そして、次式（２）の如きその相対変位及び相対速度に応じた力ｆ１が発生するようにインホイルモータ２０の並進制御を行う。
【００４９】
【数２】
2007160973.tif 000004
また、ショックアブソーバ制御装置５４には、センサ５８が接続されている。センサ５８には、車輪１２の変位ｘ１と中間部材２６の変位ｘ２とが入力されており、センサ５８は、車輪１２と中間部材２６との相対変位及び相対速度を検出し、それらの情報をショックアブソーバ制御装置５４に供給する。ショックアブソーバ制御装置５４は、センサ５８からの入力信号に基づいて車輪１２と中間部材２６との相対変位及び相対速度を検出する。そして、次式（３）の如きその相対変位及び相対速度に応じた力ｆ２が発生するようにショックアブソーバ３４の制御を行う。
【００５０】
【数３】
2007160973.tif 000005
このように車輪構造１０のサスペンションの制御によれば、ショックアブソーバ３４による制御とインホイルモータ２０によるホイル１６の中間部材２６に対する並進方向への相対移動の制御とが協調して行われることとなり、その運動方程式は、次式（４）の如く、インホイルモータ２０自体をダイナミックダンパとして構成したシステム（例えば、特開２００５−８８６０５号公報に記載されたもの）と同様の運動方程式になる。
【００５１】
【数４】
2007160973.tif 000006
すなわち、本実施例のインホイルモータ２０を有する車輪構造１０のサスペンションシステムにおいては、ハブに弾性体４０を設け、車両をボディ本体３０とインホイルモータ２０の本体側を主要部とする中間部材２６と車輪１２とに３分割構成にすると共に、ボディ本体３０と中間部材２６との間及び中間部材２６と車輪１２との間にそれぞれ発生力を可変できるアクチュエータ（具体的には、減衰力制御を行うショックアブソーバ３４及び並進方向への力を制御可能なインホイルモータ２０）を介在させ、また、それら両アクチュエータを同一方向について協調して加振制御することにより、路面から車体上下方向への入力に対してダイナミックダンパ効果を得ることが可能である。
【００５２】
このため、本実施例の車輪構造１０によれば、車輪１２に路面入力が加わるときにも、車体に作用する振動を効果的に抑制することができるので、車両乗員の乗り心地を向上させることができると共に、タイヤ１４の路面接地性を向上させ車両の運動性能を向上させることができる。従って、本実施例の車輪構造１０によれば、ボディ本体３０側から見て車輪１２側にインホイルモータ２０が配置されるものであっても、そのインホイルモータ２０の存在に伴う車両のバネ下質量の増加による悪影響をできる限り回避させることが可能となっている。
【００５３】
尚、上記の実施例においては、ショックアブソーバ３４が特許請求の範囲に記載した「アクチュエータ」に相当している。
【００５４】
ところで、上記の実施例は、ダブルウィッシュボーン式やストラット式，その他の形式のサスペンションに適用することとすればよい。
【００５５】
また、上記の実施例においては、中間部材２６に対するインホイルモータ２０のロータ２４の並進方向への相対移動に関し、ショックアブソーバ３４により減衰力が可変される車体上下方向の協調制御を行うこととしているが、他の方向（例えば車体前後方向）の振動制御を行うこととしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施例であるインホイルモータを備える車輪構造の垂直断面図である。
【図２】本実施例のインホイルモータにおいてホイルを軸回りに回転運動させる原理及び軸に垂直な方向へ並進運動させる原理の一例を説明するための図である。
【図３】本実施例のインホイルモータにおいてホイルを軸回りに回転運動させる原理及び軸に垂直な方向へ並進運動させる原理の一例を説明するための図である。
【図４】本実施例のインホイルモータにおいてホイルを軸回りに回転運動させる原理及び軸に垂直な方向へ並進運動させる原理の一例を説明するための図である。
【図５】本実施例のインホイルモータにおいてホイルを軸回りに回転運動させる原理及び軸に垂直な方向へ並進運動させる原理の一例を説明するための図である。
【図６】本実施例のインホイルモータにおいてホイルを軸回りに回転運動させる原理及び軸に垂直な方向へ並進運動させる原理の一例を説明するための図である。
【図７】本実施例の車輪構造の振動モデルを表した図である。
【図８】本実施例の車輪構造のサスペンションを制御する制御装置を備えるシステムの構成図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０  車輪構造
１２  車輪
１６  ホイル
２０  インホイルモータ（電動モータ）
２２  ステータ
２４  ロータ
２６  中間部材
３０  ボディ本体
【図１】
2007160973.tif 000007
【図２】
2007160973.tif 000008
【図３】
2007160973.tif 000009
【図４】
2007160973.tif 000010
【図５】
2007160973.tif 000011
【図６】
2007160973.tif 000012
【図７】
2007160973.tif 000013
【図８】
2007160973.tif 000014