JPH026223A - 超電導体を用いたホイールモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、ステータ側に超電導体を用いてロータを浮上
させベアリングをなくしたホイールモータに関する。

〔従来の技術〕

日常生活において、自動車への依存度はますます高まっ
ている。このような状況を反映して自動車の種類も多様
化し、また要求も多様化してきている。従来より主流の
エンジン駆動自動車では、特に交通量が多くなると騒音
や排気ガス等が問題となるが、その点、電気自動車は、
騒音が少なくまた排気ガスもないため、あらゆる環境条
件にも適合でき、また、コンピュータの導入により制御
ｎにも柔軟性をもてる等有利な点が多い。しかし、電気
自動車は、将来に向けて注目されてはいるものの実用化
に当たっては駆動電源その他にまだ多くの課題を有し、
電気自動車に関する研究開発、提案も活発に行われてい
る。

電気自動車の駆動方式としては、ホイールモータを採用
して各車輪を独立に駆動する方式があり、このホイール
モータに関して既に種々の提案がなされている。

例えば特開昭６２−２２１８５３号公報では、アウタロ
ータ型モータをホイール内に装着し、セグメント型磁石
とヨーク部とをバネまたはネジにより押し付は固定する
ことによって、長期耐震性の改善、軽量、小型化等を図
った提案がなされている。また、特開昭６２−２９５７
２２号公報では、カゴ型コイルを設けたロータを車輪ブ
レーキドラムに取り付けると共に、そのロータに対応す
る多相巻線を設けたステータを車体側に取り付け、ホイ
ール内で駆動力を得るようにした提案がなされている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記の如き従来のホイールモータは、車
体側と車輪側との間に必ずベアリング等の接触部材が介
在している。そのため、このベアリング等により接触抵
抗が存在し、損失が大きくなり、余分に電力が消費され
ることになる。また、ヘアリング等の接触部材を通して
車輪側から車体側へ振動が伝達されるので、乗り心地を
よくするためには、その振動の吸収対策も必要になると
いう問題がある。

従来の電気自動車では、上記の如き電力の無駄な消費が
あり消費電力量が多くなるため、搭載する蓄電池を含む
？ｉｔ源装置も大容量のものが必要になる。その結果、
自動車全体としての重量も大きくなり、エネルギーの利
用効率を悪くするという悪循環が生じる。

本発明は、上記の課題を解決するものであって、ベアリ
ング等の接触部材をなくし、駆動力の伝達効率の向上、
振動の吸収が可能な超電導体を用いたホイールモータを
提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

そのために本発明の超電導体を用いたホイールモータは
、ロータを車輪側に取り付け、ステークを車体側に取り
付けると共に、ステータは、ロータコイルの外周側から
側方にかけて超電導体で覆うように構成したことを特徴
とする。

〔作用および発明の効果〕

本発明の超電導体を用いたホイールモータでは、ロータ
を車輪側に取り付け、ステータを車体側に取り付けると
共にロータの外周側から側面にかけてロータコイルを超
電導体で覆うように構成するので、ロータコイルと超電
導体との間で浮力が得られる。従って、ベアリング等の
ない非接触のホイールモータが実現できる。また、浮力
を利用するため、低抵抗でかつ車輪側からの振動が車体
側に伝達せず、乗り心地の良好な電気自動車を提供する
ことができる。

〔実施例］ 以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。

第１図は本発明に係る超電導体を用いたホイールモータ
の１実施例構成を示す図、第２図はコイル部分の拡大図
、第３図は超電導体の作用を説明するための図である。

図中、■はタイヤ、２はホイール、３は超電導体、４は
ロータコイル、５はステータコイル、６はロータ、７は
ステータ、８はボルト、９はナツトを示す。

第１図において、ロータ６は、ポルト８とナツト９によ
り車輪のホイール２に取り付け、外周にロークコイル４
を持っている。ステータ７は、ロータ６の外周側から側
面にかけてロータコイル４を覆う超電導体３を有し、そ
の内側にステータコイル５を取り付けている。そして、
ステータ７は、車体側（図示省略）に取り付け、超電導
体３の冷却用に例えば液体ヘリウムを流し込むスペース
を有している。このようにロータ６とステータ７との間
は非接触にして、ロータコイル４に通電することによっ
てロータ６とステータ７との間で浮力を発生させて一定
のギャップを保持し、ステータコイル５を推進用のコイ
ルとして通電制御することによってモータを駆動する。

従って、図示しないが、超電導体３の冷却のためには、
液体ヘリウムの冷凍器を車体側に搭載して冷却器とステ
ータ７との間を冷却用配管で接続し、また、ロータコイ
ル４の給電のためには、スリップリングを設け、車体側
のバッテリを源装置との間を電気的に接続する。

超電導体３及びロータコイル４とステータコイル５の配
置部分を拡大して示したのが第２図である。第１図及び
第２図に示すようにロークコイル４の外周側から側面に
かけてロータコイル４を包む高さまで超電導体３を使用
すると、ロークコイル４の垂直方向及び半径方向が超電
導体３により閉ざされるので、マイスナー効果によりロ
ータ６とステータ７との間に浮力が発生しギャップを作
り出す。その結果、非接触によりロータ６を回転自在に
支持し、同時にサスペンションの作用を併せ持たせるこ
とができる。

すなわち、このマイスナー効果によると、ロータコイル
４の発生した磁力線は、第３図（ａ）に示すように超電
導体３′の内部に入り込めない。そのため、同図５）に
示すようにロータコイル４の垂直方向及び半径方向を覆
うように超電導体３を設けると、漏れることなく全磁束
は、図示上方へ向きを変え、ロータに大きな浮力を与え
る。このようにしてロータを浮上させた上で、同図（Ｃ
）に示すようにこの磁束と結合するステータコイル５を
推進用のコイルとしてステータに取り付けることにより
高い効率で推進力を発生させることができる。

なお、ロータコイル４が通電していない場合には、浮力
が得られないので、このような状態での支持手段をロー
タ６とステータ７との間に設けることは適宜自由である
。

第４図は第１図の超電導体を用いたホイールモータの分
解図であり、１１はタイヤ、１２はホイール、１３は超
電導体、１４はロータコイル、１５はステータコイル、
１６はロータ、＋６’　は芯材、１７と１７′はステー
ク、１８はボルトを示す。

第４図において、ステータ１７と１７′は、縦に２分割
したものであり、ホイール取り付は側のステータ１７’
には、ロータ１６とホイール１２との連結用の孔が設け
られている。そして、超電導体１３とステークコイル１
５との間にロータコイル１４を入れるようにしてロータ
１６の両側からステータ１７と１７′で挾み込んで組み
立てる。

この状態でステータ１７′の側面の孔からロータ１６の
芯材１６′とボルト１８がのぞくので、ボルト１８をホ
イール１２の取り付は孔にセットしナツト（図示省略）
により締め付は固定することによって、ロータ１６がホ
イール１２に連結される。なお、図示しないがステータ
１７は先に述べたように車体側に固定される。

第５図は超電導体及びロータコイルとステータコイルの
配置変形例を示す図であり、２１はステータコイル、２
２はロータコイル、２３は超電導体を示す。

第５図（ａ）に示す例は、ステータコイル２１とロータ
コイル２２を並べた構成例であり、同図（ｂ）はロータ
コイル２２をさらに中心よりへ引っ込めた構成例である
。これらの構成は、上記の実施例と同様、磁束のループ
がつくりやすく、特に両者井筒１図に示す構造よりロー
タの形状がシンプルになるので、製作しやすくコンパク
トな構造で大きい浮力を得ることができる。さらに、同
図ら）の例ではギャップを大きくすることができるので
、サスペンション効果が大きい。

また、同（Ｃ）に示す例は、第１図に示す実施例のロー
タコイルを９０＠変えて横にした構成例であり、同図（
ｄ）はステータコイルも９０°変えた例である。このよ
うに構成すると、大きな推進力を得ることができる。

なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではな
く、種々の変形が可能である。例えば上記の実施例では
、通常の銅線によるロータコイルを採用したが、永久磁
石を使用してもよいし、ステータコイルと共に超電導コ
イルを使用してもよい。このような超電導コイルによる
構成は、例えばコイル部分に、液体ヘリウムを吹付け、
シールするようにして準密封構造にすることによって可
能であり、しかも、ロークコイルでは、運転開始時にこ
の超電導コイルに電流を供給すると、特に先に述べたよ
うな電流供給用のスリップリングも不要になる。また、
常温に近い温度で超電導状態が得られる材料を使用すれ
ば、冷却も強力でなく筒便なものでよい。従って、冷却
媒体も液体ヘリウムでなく、冷却の程度に応じて適宜他
のものを使用してもよい。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ロー
タコイルの外周側から側面を覆う超電導体をステータ側
に配置し、マイスナー効果により浮力を発生させるので
、非接触でロータを強力に浮上させることができる。し
かも、充分なギャップを持たせることによって、サスペ
ンションの効果も得ることができる。従って、車輪の振
動を吸収し、ステータとロータとの間の接触抵抗をなく
すことができる。また、超電導のコイルを用いることに
より、少ない消費電力で大きい磁力を発生させ、運転効
率を高めることができる。さらには、ステータ例の超電
導体とロータコイルとの間におけるマイスナー効果によ
り浮力を発生させベアリングのない構成を実現できるの
で、モータを小型化することができ、コンパクトなホイ
ールモータを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る超電導体を用いたホイールモータ
の１実施例構成を示す図、第２図はコイル部分の拡大図
、第３図は超電導体の作用を説明するための図、第４図
は第１図の超電導体を用いたホイールモータの分解図、
第５図は超電導体及びロータコイルとステータコイルの
配ｒｒ１変形例を示す図である。 ｌ・・・タイヤ、２・・・ホイール、３・・・超電導体
、４・・・ロータコイル、５・・・ステータコイル、６
・・・ロータ、７・・・ステーク、８・・・ボルト、９
・・・ナツト。 出願人　アイシン・エイ・ダブリュ株式会社代理人　弁
理士　阿　部　龍　吉（外４名）Ｂ面の浄書 第 （ａ） （Ｃ） （ｄ） 手 続 ネ甫 正 書 （方式） 事件の表示 昭和６３年特許願第１５５ １５７号 ２゜ 発明の名称 超電導体を用いたホイールモータ ３゜ 補正をする者 事件との関係 住　　　所 名　　　称

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロータを車輪側に取り付け、ステータを車体側に
   取り付けると共に、ステータは、ロータコイルの外周側
   から側方にかけて超電導体で覆うように構成したことを
   特徴とする超電導体を用いたホィールモータ。
2. （２）ステータ内及び又はステータとロータとの膜厚に
   超電導体の冷却用媒体を循環させるようにしたことを特
   徴とする請求項１記載の超電導体を用いたホィールモー
   タ。
3. （３）ロータコイルとステータコイルに超電導コイルを
   使用したことを特徴とする請求項１記載の超電導体を用
   いたホィールモータ。