CN114502419A - 无线受电系统、移动体以及车轮 - Google Patents

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Abstract

无线受电系统(1)具备：受电装置(5)，其具有接受从设置于路面的送电装置(4)的送电线圈(41)以无线的方式供给的电力的受电线圈(51)，并且受电线圈(51)的至少一部分收纳于移动体(2)的车轮(3)；以及车载装置(6)，其设置于移动体(2)，并且与受电装置(5)以能够通电的方式连接，受电装置(5)能够将接受到的电力向车载装置(6)送出，受电线圈(51)具有层叠的多个螺旋线圈层(52a、52b)。

Description

无线受电系统、移动体以及车轮
技术领域
本发明涉及无线受电系统、移动体以及车轮。
背景技术
以往，已知有设于道路或停车场等的路面的送电装置以无线的方式向设置于车辆的受电装置供给电力的无线供电技术。例如，在专利文献1中，公开了通过在车辆的下侧具备受电装置，而能够接受来自设于路面的送电装置的电力的车辆。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018-068077号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在上述的以往的无线供电技术中，在设于道路等的路面的送电装置与设置于在路面上行驶的车辆的受电装置的距离较远的情况下，存在如下担忧，即，小动物或金属等障碍物进入送电装置与受电装置之间的空间，在障碍物的周围产生涡流，导致受电效率降低。另外，存在如下担忧，即，进入送电装置与受电装置之间的小动物或金属等被加热，发生起火。
鉴于该情况而完成的本发明的目的在于，提供一种能够提高无线供电中的受电效率的无线受电系统、移动体以及车轮。
用于解决问题的方案
本发明的无线受电系统具备：
受电装置，其具有接受从设置于路面的送电装置的送电线圈以无线的方式供给的电力的受电线圈，并且所述受电线圈的至少一部分收纳于移动体的车轮；以及
车载装置，其设置于所述移动体，并且与所述受电装置以能够通电的方式连接，
所述受电装置能够将接受到的所述电力向所述车载装置送出，
所述受电线圈具有层叠的多个螺旋线圈层。
本发明的移动体具备：
车轮；
受电装置，其具有接受从设置于路面的送电装置的送电线圈以无线的方式供给的电力的受电线圈，并且所述受电线圈的至少一部分收纳于所述车轮；以及
车载装置，其与所述受电装置以能够通电的方式连接，
所述受电装置能够将接受到的所述电力向所述车载装置送出，
所述受电线圈具有层叠的多个螺旋线圈层。
本发明的车轮是移动体的车轮，该车轮具备：
受电装置，其具有接受从设置于路面的送电装置的送电线圈以无线的方式供给的电力的受电线圈，
该车轮在内部收纳所述受电线圈的至少一部分，
所述受电线圈具有层叠的多个螺旋线圈层。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种能够提高无线供电的受电效率的无线受电系统、移动体以及车轮。
附图说明
图1是使用车轮的宽度方向截面来概略地表示本发明的一个实施方式的无线受电系统的概略图。
图2是从轴线方向观察受电线圈的一个例子的俯视图。
图3是受电线圈的沿图2的A-A线的剖视图。
图4是受电线圈的沿图3的B-B线的剖视图。
图5是受电线圈的沿图3的C-C线的剖视图。
图6是示意性地表示图3的受电线圈的线材的卷绕构造的立体图。
图7是使用车轮的宽度方向截面来概略地表示作为本发明的一个实施方式的无线受电系统中的车轮的一个例子的轮胎/轮组装体的概略图。
图8是概略地表示收纳于图7的车轮的受电装置的转换器和逆变器的概略图。
图9是概略地表示设置于车轮的受电线圈的一个例子的概略图。
图10是概略地表示设置于车轮的受电线圈的另一个例子的概略图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的一个实施方式的无线受电系统、移动体以及车轮进行说明。在各图中，对共通的部件/部位标注相同的附图标记。在本说明书中，车轮的宽度方向是指与车轮的旋转轴线平行的方向。车轮的径向是指与车轮的旋转轴线正交的方向。
(无线受电系统的结构)
在图1中，示出了使用车轮的宽度方向截面来概略地表示本发明的一个实施方式的无线受电系统1的概略图。无线受电系统1用于具备车轮3的移动体2从设置于路面的送电装置4接受电力。在无线受电系统1中，包括受电装置5和车载装置6。受电装置5的至少一部分收纳于移动体2的车轮3，接受从设置于路面的送电装置4以无线的方式供给的电力。车载装置6设置于移动体2，并且与受电装置5以能够通电的方式连接。当移动体2在设置有送电装置4的路面上行驶或停止时，受电装置5以无线的方式从送电装置4接受电力。受电装置5将接受到的电力向车载装置6送出。
在无线受电系统1中，也可以还包括控制装置7。控制装置7经由CAN(ControllerArea Network：控制器局域网络)等车载网络，以能够通信的方式与受电装置5和车载装置6连接。控制装置7控制受电装置5和车载装置6，能够将受电装置5以无线的方式接受到的电力向车载装置6送出。图1所示的移动体2的车轮3、受电装置5、车载装置6以及控制装置7的位置和数量是一个例子，能够根据它们的用途等分别任意地确定。
移动体2能够利用车轮3在道路等的路面行驶。移动体2例如是汽车，但不限定于此。对于移动体2，除了乘用车、卡车、公共汽车以及两轮车等汽车以外，也能够包括拖拉机等农业用车辆、翻斗车等施工用或建设用车辆、飞机、自行车以及轮椅等能够利用车轮3在路面行驶的任意的车辆。
车轮3用于移动体2的移动。车轮3在安装于移动体2的状态下，具有与道路等的路面相接的接地面。在本实施方式中，车轮3是将轮胎31安装于轮32的轮胎/轮组装体，但不限定于此，也可以是能够安装于上述的移动体2的任意的车轮。车轮3的“接地面”是指，在车轮3是轮胎/轮组装体的情况下，轮胎31的接地面，即将轮胎31安装于适用轮辋，并填充规定内压，在负载了最大载荷的状态下，与路面相接的轮胎31的表面。
在本说明书中，“适用轮辋”是指在制造和使用充气轮胎的地区中有效的工业标准(日本的JATMA(日本汽车轮胎制造商协会)的JATMA年鉴(JATMA YEAR BOOK)、欧洲的ETRTO(The European Tyre and Rim Technical Organisation：欧洲轮胎和轮辋技术组织)的标准手册(STANDARDS MANUAL)、美国的TRA(The Tire and Rim Association,Inc.：轮胎和轮辋协会)的年鉴(YEAR BOOK)等)中记载或者未来将记载的适用尺寸的标准轮辋(欧洲的ETRTO的标准手册中的测量轮辋(Measuring Rim)、美国的TRA年鉴中的设计轮辋(DesignRim))，在未记载于上述工业标准中的尺寸的情况下，“适用轮辋”是指宽度对应于充气轮胎的胎圈宽度的轮辋。“适用轮辋”除了当前尺寸以外，还包括未来能够包含在前述工业标准中的尺寸。作为“未来将记载的尺寸”的例子，能够列举出在ETRTO 2013年度版中记载为“未来发展(FUTURE DEVELOPEMENTS)”的尺寸。
在本说明书中，“规定内压”是指与前述JATMA年鉴等工业标准中记载的适用尺寸/层级的单个车轮的最大负载能力相对应的气压(最大气压)，在未记载于前述工业标准中的尺寸的情况下，“规定内压”是指与针对安装轮胎的各车辆规定的最大负载能力相对应的气压(最大气压)。另外，在本说明书中，“最大载荷”是指与前述工业标准中记载的适用尺寸的轮胎的最大负载能力相对应的载荷，或者，在未记载于前述工业标准中的尺寸的情况下，“最大载荷”是指与针对安装轮胎的各车辆规定的最大负载能力相对应的载荷。
在图1中，示出了使用车轮3的宽度方向截面来概略地表示作为本发明的一个实施方式的无线受电系统1中的车轮3的一个例子的轮胎/轮组装体的概略图。
如图1所示，轮胎31具有一对胎圈部311、一对胎侧部312以及胎面部313。胎圈部311构成为，在将轮胎31安装于轮32的轮辋部321时，胎圈部311的径向内侧和宽度方向外侧与轮辋部321相接。胎侧部312在胎面部313与胎圈部311之间延伸。胎侧部312位于比胎圈部311靠径向外侧的位置。胎面部313位于比胎侧部312靠径向外侧的位置，并且能够包括轮胎31的接地面。
轮胎31由天然橡胶和合成橡胶等橡胶形成，能够包括胎体、带束以及胎圈钢丝等由钢等金属形成的部件。例如，也可以是，胎体、带束以及胎圈钢丝等部件的至少一部分由非磁性材料形成。由此，通过维持轮胎31的强度，并且在送电装置4与受电装置5之间存在金属，轮胎31像后述那样，在通过电磁感应方式从送电装置4向受电装置5进行无线供电时，能够减轻送电装置4所产生的磁场在到达受电装置5之前衰减的情况，进而能够提高受电装置5的受电效率。不过，也可以是，胎体、带束以及胎圈钢丝等部件的至少一部分不由非磁性材料形成。
非磁性材料能够包括磁导率较小的顺磁性体和反磁性体。作为非磁性材料，例如能够使用包括聚酯和尼龙等热塑性树脂、乙烯基酯树脂和不饱和聚酯树脂等热固性树脂以及其他合成树脂的树脂材料。树脂材料还能够包括玻璃纤维、碳纤维、石墨纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维、陶瓷纤维等作为增强纤维。作为非磁性材料，不限定于树脂，能够使用包括橡胶、玻璃、碳、石墨、芳族聚酰胺、聚乙烯和陶瓷等的任意的非金属材料。而且，作为非磁性材料，能够使用包括铝等顺磁性体或铜等反磁性体的金属材料。
轮32具有：圆筒状的轮辋部321，其用于安装轮胎31；以及轮盘部322，其设于轮辋部321的径向内侧，并且支承固定于移动体2的轮毂支承配件(日文：ハブ)21。
轮32能够由钢等金属形成，但不限定于此。也可以是，轮32的轮辋部321的至少一部分由上述的非磁性材料形成。由此，通过维持轮32的强度，并且在送电装置4与受电装置5之间存在钢等金属，能够减轻送电装置4所产生的磁场在到达受电装置5之前衰减的情况，进而能够提高受电装置5的受电效率。不过，也可以是，轮32的轮辋部321的至少一部分不由非磁性材料形成。
参照图1，送电装置4具备送电线圈(1次线圈)41。送电装置4设置于道路和停车场等的路面。在本实施方式中，送电装置4埋设于道路等，但也可以以至少一部分在路面露出的方式设置。在图中，为了简化说明，示意性地表示送电线圈41。
送电线圈41基于从电力源供给的交流电流而产生交流磁场。在本实施方式中，送电线圈41整体构成为环状。在本说明书中，也将被环状的送电线圈41包围的平面称为送电线圈41的线圈面。送电线圈41以送电线圈41的线圈面与路面大致水平的方式(即，以送电线圈41的轴线方向与路面大致垂直的方式)配置，以朝向路面的上方产生交流磁场。送电装置4所具备的送电线圈41例如卷绕于铁氧体芯等芯上，并且整体构成为环状，但不限定于此，也可以是线圈弹簧、空芯线圈等能够产生交流磁场的任意的线圈。由此，当在移动体2的行驶中等，车轮3从送电装置4的上方经过时，通过电磁感应方式能够从送电线圈41向受电线圈51进行无线供电。
受电装置5具备受电线圈(2次线圈)51。受电线圈51接受从送电装置4的送电线圈41以无线的方式供给的电力。在本实施方式中，受电线圈51整体构成为环状。在本说明书中，将被环状的受电线圈51包围的平面称为受电线圈51的线圈面。受电线圈51以受电线圈51的线圈面与车轮3的接地面大致水平的方式(即，以送电线圈41的轴线方向与路面大致垂直的方式)配置。由此，在受电线圈51中，基于送电线圈41所产生的交流磁场，产生通过电磁感应而产生的电动势，从而流有电流。在图中，为了简化说明，示意性地表示受电线圈51。
受电线圈51的至少一部分收纳于移动体2的车轮3。在本实施方式中，受电线圈51的线圈面的至少一部分(优选为全部)与车轮3的接地面相对。由此，在包括受电线圈51的线圈面未与车轮3的接地面大致平行地延伸的情况在内车轮3的接地面位于送电线圈41的上方的情况下，受电线圈51的线圈面的至少一部分能够夹着车轮3的接地面地与送电线圈41的线圈面的至少一部分相对。因此，能够降低障碍物进入送电线圈41与受电线圈51之间的可能性，并且受电线圈51能够适当地接收从送电线圈41发出的磁力线。因此，能够进一步提高无线供电的受电效率。
在此，在本说明书中，例如，面A(的至少一部分)与面B“相对”是指，面A(的至少一部分)与在面B延伸的范围内相对于面B沿垂直方向延伸的区域内(换言之，将面B作为截面的柱状的区域内)重叠。
在本实施方式中，车轮3的接地面的至少一部分(优选为全部)与受电线圈51的线圈面相对。从进一步提高受电效率的观点出发，优选为，像本实施方式那样，受电线圈51的线圈面的至少一部分(优选为全部)与车轮3的接地面相对，且/或车轮3的接地面的至少一部分(优选为全部)与受电线圈51的线圈面相对。
受电装置5的受电线圈51以不与车轮3一起旋转的方式收纳于移动体2的车轮3。例如，如图1所示，受电线圈51也可以在移动体2中设置于轮毂支承配件21的盖21a等从车轮3的径向内侧安装于车轮3的部分。由此，在车轮3的轮32安装于移动体2的轮毂支承配件21的状态下，受电线圈51的至少一部分收纳于轮32的径向内侧。
受电装置5除了受电线圈51以外，也可以还具备电力转换部、蓄电部以及测量部等。
电力转换部具备将交流电力转换为直流电力的转换器和将直流电力转换为交流电力的逆变器等。
蓄电部蓄积在受电线圈51中产生的电力。蓄电部例如能够设为电容器。在蓄电部是电容器的情况下，与蓄电池等相比能够在短时间内进行充放电，在要求较高的响应性的状况下是有利的。
测量部测量受电装置5所接受的电力的强度。测量部例如是电压计或电流计，但不限定于此。利用测量部测量的电力的强度例如可以包括电力、电力量、电压、电流、磁通或磁通密度等任意的数值信息。
以下，参照图2～6，更具体地对受电装置5的一个例子进行说明。受电装置5具备受电线圈51和线圈壳体55。图2是从与线圈面正交的方向观察受电线圈51的俯视图。图3是图2的受电线圈51和线圈壳体55的沿A-A线的剖视图。
图4是受电线圈51和线圈壳体55的沿图3的B-B线的剖视图，图5是电线圈51和线圈壳体55的沿图3的C-C线的剖视图。图6是示意性地表示构成受电线圈51的线材53的卷绕构造的立体图。此外，对于图4、图5，为了易于理解漩涡状槽55g、55h的形状而省略线材53地进行表示。对于图6，用虚线表示第1螺旋线圈层52a，用实线表示第2螺旋线圈层52b。
受电线圈51能够设为具有层叠的多个螺旋线圈层52a、52b的多层构造。图2～6所示的受电线圈51是具有层叠的第1螺旋线圈层52a和第2螺旋线圈层52b的双层构造。受电线圈51以第1螺旋线圈层52a与送电线圈41相对的方式配置。在设置于移动体2的受电线圈51中，第1螺旋线圈层52a位于比第2螺旋线圈层52b靠铅直方向下方的位置。此外，受电线圈51也可以具有层叠的三层以上的螺旋线圈层。
如图2所示，第1螺旋线圈层52a与第2螺旋线圈层52b以彼此的中心轴线位于同一直线上的方式重叠地配置。
各螺旋线圈层52a、52b通过将线材53在同一面上(在本例中为同一平面上)卷绕为漩涡状(螺旋状)而形成。将卷绕有线材53的各螺旋线圈层52a、52b的中心轴线延伸的方向作为受电线圈51的轴线方向。
构成各螺旋线圈层52a、52b的线材53的整体连续。构成第1螺旋线圈层52a的线材53与构成第2螺旋线圈层52b的线材53在各螺旋线圈层52a、52b各自的内周缘部连续。也就是说，第1螺旋线圈层52a与第2螺旋线圈层52b的连结部54位于受电线圈51的内周缘部(螺旋线圈层52a、52b各自的内周缘部)。此外，构成第1螺旋线圈层52a的线材53与构成第2螺旋线圈层52b的线材53也可以不在各螺旋线圈层52a、52b的内周缘部连续。另外，连结部54的位置不限定于受电线圈51的内周缘部，例如也可以设于受电线圈51的外周缘部。构成第1螺旋线圈层52a的线材53与构成第2螺旋线圈层52b的线材53可以在连结部54通过焊接或压接等来结合，也可以像后述那样，包括连结部54在内由连续的一根线材53卷绕而构成第1螺旋线圈层52a和第2螺旋线圈层52b。
连结部54优选为相对于受电线圈51的轴线方向倾斜，但也可以与受电线圈51的轴线方向平行(相对于受电线圈51的线圈面垂直)。在本例中，连结部54在受电线圈51的厚度方向上缓缓地倾斜。具体来说，连结部54以相对于构成第1螺旋线圈层52a的线材53和构成第2螺旋线圈层52b的线材53均以钝角(超过90°且不足180°的角度)相交的方式倾斜。
第1螺旋线圈层52a与第2螺旋线圈层52b通过卷绕连续的一根线材53而构成。也就是说，包括连结部54在内，第1螺旋线圈层52a和第2螺旋线圈层52b由连续的一根线材53构成。此外，“连续的一根线材53”是指作为整体一体地形成的线材，例如包括由捻合的多根漆包线等构成的利兹线。另外，线材53优选为利兹线，但不限定于此，例如也可以是单线。
如图6所示，构成受电线圈51的线材53从位于第1螺旋线圈层52a的外周缘部侧的开始卷绕的端部(线材53的一端部53a)，以作为整体构成大致四边形(更具体来说为大致正方形)的线圈面的方式朝向径向内侧呈漩涡状延伸，并在内周缘部与相对于线圈面倾斜的连结部54连接，该连结部54与第2螺旋线圈层52b的内周缘部平滑地连接。并且，线材53从第2螺旋线圈层52b的内周缘部朝向径向外侧与第1螺旋线圈层52a同样地呈漩涡状延伸，结束卷绕的端部(线材53的另一端部53b)位于外周缘部侧。线材53的一端部53a和另一端部53b配置于后述的四边形板状的线圈壳体55的同一侧面55f。另外，线材53的一端部53a和另一端部53b分别位于该侧面55f的长度方向上的两端部附近。通过设为这样的结构，能够将一端部53a和另一端部53b配置于进一步远离的位置。
受电装置5具备支承线材53的线圈壳体55。线圈壳体55具有由绝缘材料构成的树脂制的壳体主体55a(线材支承部)、覆盖壳体主体55a的表面的第1盖55b以及覆盖壳体主体55a的背面的第2盖55c。第1盖55b和第2盖55c是由绝缘材料构成的树脂制。本例的线圈壳体55具有设于第2盖55c的外侧(背侧)的第3盖55d。第3盖55d可以是树脂制也可以是铝等金属制。
第1螺旋线圈层52a保持于壳体主体55a与第1盖55b之间，第2螺旋线圈层52b保持于壳体主体55a与第2盖55c之间。由此，构成受电线圈51的线材53除了两侧的端部53a、53b以外收纳于线圈壳体55内。由此，能够抑制尘埃等向线材53附着。
构成线圈壳体55的壳体主体55a、第1盖55b、第2盖55c以及第3盖55d通过由螺钉等紧固构件进行的紧固、或粘接或者焊接等来相互固定。
线圈壳体55在第2盖55c与第3盖55d之间，具有能够配置板状的磁性体(铁氧体构件)等的空间55e。通过在该空间55e设置磁性体，也就是说，通过在第2螺旋线圈层52b的背侧设置磁性体，能够提高受电线圈51的受电效率。
此外，也可以在比受电线圈51的内周缘部靠内侧(中心轴线侧)的位置设置铁氧体芯等磁性体。在该情况下，例如能够在壳体主体55a的中心部设置用于配置磁性体的空间。
线圈壳体55作为整体形成为平坦的板状。另外，线圈壳体55在从受电线圈51的轴线方向观察的俯视时是四边形状，更具体来说是大致正方形形状。不过，在该俯视时也可以是其他形状。另外，构成线圈壳体55的壳体主体55a、第1盖55b、第2盖55c以及第3盖55d也同样地在俯视时是四边形的板状，在线圈壳体55的厚度方向上重叠地配置。此外，线圈壳体55不限定于像本例那样是平坦的，也可以弯曲，也可以弯折，也可以具有凹部或凸部。
在壳体主体55a的表面和背面分别形成有漩涡状槽55g、55h，沿着该漩涡状槽55g、55h配置有线材53。沿着壳体主体55a的表面的漩涡状槽55g配置的线材53构成第1螺旋线圈层52a，沿着壳体主体55a的背面的漩涡状槽55h配置的线材53构成第2螺旋线圈层52b。在壳体主体55a的表面的漩涡状槽55g与背面的漩涡状槽55h之间设有分隔壁55j。
壳体主体55a的表面的漩涡状槽55g与背面的漩涡状槽55h利用分隔壁55j在壳体主体55a的厚度方向(受电线圈51的轴线方向)上分开预定的距离(至少分隔壁55j的厚度以上)。另外，表面的漩涡状槽55g与背面的漩涡状槽55h经由形成于分隔壁55j的贯通孔55k而连通。贯通孔55k从表面的漩涡状槽55g的槽底(分隔壁55j的表面)贯通至背面的漩涡状槽55h的槽底(分隔壁55j的背面)。
贯通孔55k形成于与受电线圈51的连结部54对应的位置。因此，能够与受电线圈51的连结部54的位置对应地适当变更贯通孔55k的位置。在本例中，贯通孔55k位于壳体主体55a的中央部，更具体来说，位于与受电线圈51的内周缘部对应的位置。由此，能够将受电线圈51的连结部54配置于贯通孔55k。
再次参照图1，车载装置6设置于移动体2，并且与受电装置5以能够通电的方式连接。受电装置5与车载装置6也可以以有线的方式以能够通电的方式连接。在该情况下，与以无线的方式连接的情况相比，从受电装置5向车载装置6的送电效率提高。另外，受电装置5与车载装置6也可以以无线的方式以能够通电的方式连接。在该情况下，例如，不需要用于从受电装置5向设置于与车轮3分离的移动体2的主体的车载装置6送电的送电线的布线，因此降低送电线伴随着车轮3的旋转而断线的可能性。
在车载装置6中，例如，也可以包括利用电力驱动车轮3的驱动装置61。在该情况下，驱动装置61消耗从受电装置5供给的电力来驱动车轮3。在本实施方式中，驱动装置61是至少一部分收纳于车轮3的轮内马达，但不限定于此。驱动装置61也可以是搭载于移动体2的主体，并且通过驱动移动体2的轴22来驱动车轮3的车载马达。
另外，例如，在车载装置6中，也可以包括蓄积电力的蓄电装置62。蓄电装置62蓄积从受电装置5供给的电力，并且能够相对于其他车载装置6供给电力。蓄电装置62例如也可以是铅蓄电池、镍氢蓄电池、锂离子电池、钠硫电池或它们的组合等任意的蓄电池。
对于车载装置6，不限定于上述的例子，也可以包括移动体2的通信装置、车辆导航系统、媒体播放器以及车载传感器等设置于移动体2的任意的电子装置。车载装置6可以与移动体2作为一体而设置，或者也可以以能够装卸的方式设置。
控制装置7控制受电装置5和车载装置6中的至少一者。控制装置7例如是控制装置(ECU：Electronic Control Unit)，但不限定于此，也可以是任意的电子设备。控制装置7也可以作为上述的车载装置6之一而与受电装置5以能够通电的方式连接。
控制装置7例如能够设为具备控制部、存储部、通信部、输出部以及输入部等的装置。控制装置7例如能够基于预定的条件，使受电装置5将受电装置5以无线的方式接受到的电力向例如包括驱动装置61和蓄电装置62的多个车载装置6中的至少一者送出。
像以上叙述那样，本发明的一个实施方式的无线受电系统1具备：受电装置5，其具有接受从设置于路面的送电装置4的送电线圈41以无线的方式供给的电力的受电线圈51，并且受电线圈51的至少一部分收纳于移动体2的车轮3；以及车载装置6，其设置于移动体2，并且与受电装置5以能够通电的方式连接，受电装置5能够将接受到的电力向车载装置6送出，受电线圈51具有层叠的多个螺旋线圈层52a、52b。根据该结构，通过将受电线圈51的至少一部分收纳于与路面直接接触的车轮3，能够降低障碍物进入受电线圈51与设于路面的送电线圈41之间的空间的可能性。因此，无线受电系统1能够提高无线供电的受电效率。
另外，根据本发明的一个实施方式的无线受电系统1，通过受电线圈51具有层叠的多个螺旋线圈层52a、52b，与具有相同的受电性能的单层构造的受电线圈(仅由一层螺旋线圈层构成的受电线圈)相比，能够减小线圈面的面积。即，能够利用多个螺旋线圈层52a、52b确保作为受电线圈51整体的卷绕数从而确保受电性能，并且能够抑制受电线圈51的线圈面的面积。因此，能够提高受电线圈51的设置范围的自由度，能够收纳于车轮3的较大的范围内。另外，能够减小线圈面的面积，因此容易设置于靠近送电线圈41的位置。因此，能够进一步提高受电装置5的受电效率。
在本发明的一个实施方式的无线受电系统1中，受电线圈51是具有第1螺旋线圈层52a和第2螺旋线圈层52b的双层构造。根据该结构，与设置三层以上的螺旋线圈层的情况相比，线材的卷绕构造难以变得复杂，因此受电线圈51的制造变得容易。
在本发明的一个实施方式的无线受电系统1中，构成第1螺旋线圈层52a的线材53与构成第2螺旋线圈层52b的线材53在受电线圈51的内周缘部连续。根据该结构，同第1螺旋线圈层52a与所述第2螺旋线圈层52b分别独立的情况相比，能够防止受电装置5的结构复杂化，能够使受电装置5整体成为简单的结构。另外，通过连结部54设于受电线圈51的内周缘部，容易使受电线圈51的线材53的两端部53a、53b分离地配置。因此，能够适当地确保线材53间的距离，因此能够降低由于邻近效应而引起的损失。其结果为，能够进一步提高受电装置5的受电效率。
在本发明的一个实施方式的无线受电系统1中，构成第1螺旋线圈层52a的线材53和构成第2螺旋线圈层52b的线材53由连续的一根线材53构成。根据该结构，与将多个线材53连结起来形成受电线圈51的情况相比，能够降低送电损失。另外，不需要将多个线材53连结，因此受电线圈51的制造也变得容易。
在本发明的一个实施方式的无线受电系统1中，受电线圈51具备由绝缘材料构成的板状的壳体主体55a(线材支承部)，沿着形成于壳体主体55a的漩涡状槽55g、55h配置有线材53。根据该结构，能够以稳定的状态保持构成受电线圈51的线材53。另外，能够适当地确保构成受电线圈51的线材53间的距离，因此能够降低由于邻近效应而引起的损失。其结果为，能够进一步提高受电装置5的受电效率。
在本发明的一个实施方式的无线受电系统1中，在壳体主体55a的表面和背面分别形成有漩涡状槽55g、55h，形成于表面的漩涡状槽55g与形成于背面的漩涡状槽55h利用形成于壳体主体55a的贯通孔55k而连通。根据该结构，通过沿着壳体主体55a的表面的漩涡状槽55g和背面的漩涡状槽55h配置线材53，能够容易地形成层叠的多个螺旋线圈层52a、52b。另外，通过使线材53穿过贯通孔55k，能够容易地使壳体主体55a的表面侧的第1螺旋线圈层52a与背面侧的第2螺旋线圈层52b连续。
本发明的一个实施方式的移动体2具备：车轮3；受电装置5，其具有接受从设置于路面的送电装置4的送电线圈41以无线的方式供给的电力的受电线圈51，并且受电线圈51的至少一部分收纳于车轮3；以及车载装置6，其与受电装置5以能够通电的方式连接，受电装置5能够将接受到的电力向车载装置6送出，受电线圈51具有层叠的多个螺旋线圈层52a、52b。根据该结构，通过将受电线圈51的至少一部分收纳于与路面直接接触的车轮3，能够降低障碍物进入受电线圈51与设于路面的送电线圈41之间的空间的可能性。因此，移动体2能够提高无线供电的受电效率。另外，通过受电线圈51具有层叠的多个螺旋线圈层52a、52b，与具有相同的受电性能的单层构造的受电线圈相比，能够减小从受电线圈51的轴线方向观察时的线圈面的面积。因此，能够提高受电线圈51的设置范围的自由度，能够收纳于车轮3的较大的范围内。另外，容易设置于靠近送电线圈41的位置，因此能够进一步提高受电装置5的受电效率。
本发明的一个实施方式的车轮3是移动体2的车轮3，该车轮3具备受电装置5，该受电装置5具有接受从设置于路面的送电装置4的送电线圈41以无线的方式供给的电力的受电线圈51，该车轮3在内部收纳受电线圈51的至少一部分，受电线圈51具有层叠的多个螺旋线圈层52a、52b。根据该结构，通过将受电线圈51的至少一部分收纳于与路面直接接触的车轮3，能够降低障碍物进入受电线圈51与设于路面的送电线圈41之间的空间的可能性。因此，车轮3能够提高无线供电的受电效率。另外，通过受电线圈51具有层叠的多个螺旋线圈层52a、52b，与具有相同的受电性能的单层构造的受电线圈相比，能够减小从受电线圈51的轴线方向观察时的线圈面的面积。因此，能够提高受电线圈51的设置范围的自由度，能够收纳于车轮3的较大的范围内。另外，容易设置于靠近送电线圈41的位置，因此能够进一步提高受电装置5的受电效率。
以下，参照图7、图8，对受电装置5和驱动装置61的一个例子具体地进行说明。图7是使用车轮3的宽度方向截面来概略地表示作为无线受电系统1中的车轮3的一个例子的轮胎/轮组装体的概略图。图8是概略地表示收纳于图7的车轮3的受电装置5的转换器56a和逆变器56b的概略图。在本例中，驱动装置61是设置于车轮3的轮内马达，其至少一部分收纳于车轮3。
如图7、8所示，受电装置5具备作为电力转换部的转换器56a和逆变器56b。转换器56a与受电线圈51和逆变器56b连接。转换器56a能够将产生于受电线圈51的交流电力转换为直流电力，并且向逆变器56b送出。逆变器56b与转换器56a和驱动装置61连接。逆变器56b能够将来自转换器56a的直流电力转换为交流电力并且向驱动装置61送出。
转换器56a位于比受电线圈51靠铅直方向上方的位置，逆变器56b位于比转换器56a靠铅直方向上方的位置。在本例中，转换器56a的整体和逆变器56b的整体收纳于车轮3。此外，转换器56a和逆变器56b只要至少一部分收纳于车轮3即可。
转换器56a和逆变器56b设于与车轮3同轴配置的圆环状的基板56c上。受电线圈51位于基板56c的下侧。此外，受电线圈51也可以位于与基板56c在铅直方向上重叠的位置。
如图8所示，转换器56a和逆变器56b配置于圆环状的基板56c上的不同的周向位置。转换器56a和逆变器56b在基板56c上配置于同心圆上。转换器56a位于基板56c的下部，逆变器56b位于基板56c的上部。
驱动装置61是与车轮3同轴配置的直接驱动马达63。直接驱动马达63与车轮3同轴配置。另外，直接驱动马达63的整体收纳于车轮3。此外，直接驱动马达63只要至少一部分收纳于车轮3即可。
受电装置5具有收纳受电线圈51的线圈壳体55。线圈壳体55与收纳转换器56a的壳体56d一体地设置。此外，线圈壳体55也可以与壳体56d连结。另外，线圈壳体55也可以相对于收纳转换器56a的壳体56d独立地设置。壳体56d的整体收纳于车轮3。壳体56d从外侧包围基板56c、转换器56a、逆变器56b以及直接驱动马达63。此外，收纳转换器56a的壳体56d不是必需的结构。
像以上叙述那样，具有图7、图8所示的方式的无线受电系统1具备：受电装置5，其具有接受从设置于路面的送电装置4的送电线圈41以无线的方式供给的电力的受电线圈51，并且受电线圈51的至少一部分收纳于移动体2的车轮3；驱动装置61，其设置于车轮3，利用受电装置5接受到的电力驱动车轮3，受电装置5具备：转换器56a，其将产生于受电线圈51的交流电力转换为直流电力；以及逆变器56b，其能够将来自转换器56a的直流电力转换为交流电力并且向驱动装置61送出，转换器56a的至少一部分和逆变器56b的至少一部分收纳于车轮3，转换器56a位于比受电线圈51靠铅直方向上方的位置，逆变器56b位于比转换器56a靠铅直方向上方的位置。根据该结构，通过将受电线圈51的至少一部分收纳于与路面直接接触的车轮3，能够降低障碍物进入受电线圈51与设于路面的送电线圈41之间的空间的可能性。因此，无线受电系统1能够提高无线供电的受电效率。
另外，根据具有图7、图8所示的方式的无线受电系统1，通过转换器56a位于比受电线圈51靠铅直方向上方的位置，逆变器56b位于比转换器56a靠铅直方向上方的位置，容易将受电线圈51接近送电线圈41地配置，且从送电线圈41向受电线圈51的供电不易被逆变器56b和转换器56a阻碍。因此，能够提高受电效率。另外，容易将受电线圈51与转换器56a接近地配置，因此能够降低从受电线圈51向转换器56a送电时的送电损失。另外，容易缩短从受电线圈51经由转换器56a和逆变器56b到达驱动装置61的送电路径。因此，能够降低送电损失，另外，容易有效地利用车轮3内的空间。
在具有图7、图8所示的方式的无线受电系统1中，转换器56a和逆变器56b设于与车轮3同轴配置的圆环状的基板56c上。根据该结构，能够高效地将转换器56a和逆变器56b设置于车轮3的轴部的周围，能够有效地利用车轮3内的空间。
在具有图7、图8所示的方式的无线受电系统1中，驱动装置61是与车轮3同轴配置的直接驱动马达63。根据该结构，能够不经由间接机构(齿轮箱等)而直接将直接驱动马达63的旋转力向车轮3传递，因此能够降低动力的损失从而高效地驱动车轮3。
在具有图7、图8所示的方式的无线受电系统1中，受电装置5具有收纳受电线圈51的线圈壳体55，线圈壳体55与收纳转换器56a的壳体56d一体或与壳体56d连结。根据该结构，容易使受电线圈51与转换器56a的位置关系稳定。另外，通过使线圈壳体55和收纳转换器56a的壳体56d一体化，容易使受电装置5小型化。
具有图7、图8所示的方式的移动体2具备：车轮3；受电装置5，其具有接受从设置于路面的送电装置4的送电线圈41以无线的方式供给的电力的受电线圈51，并且受电线圈51的至少一部分收纳于车轮3；以及驱动装置61，其设置于车轮3，并且利用受电装置5接受到的电力驱动车轮3，受电装置5具备：转换器56a，其将产生于受电线圈51的交流电力转换为直流电力；以及逆变器56b，其能够将来自转换器56a的直流电力转换为交流电力并且向驱动装置61送出，转换器56a的至少一部分和逆变器56b的至少一部分收纳于车轮3，转换器56a位于比受电线圈51靠铅直方向上方的位置，逆变器56b位于比转换器56a靠铅直方向上方的位置。根据该结构，通过将受电线圈51的至少一部分收纳于与路面直接接触的车轮3，能够降低障碍物进入受电线圈51与设于路面的送电线圈41之间的空间的可能性。因此，无线受电系统1能够提高无线供电的受电效率。另外，通过转换器56a位于比受电线圈51靠铅直方向上方的位置，逆变器56b位于比转换器56a靠铅直方向上方的位置，容易将受电线圈51接近送电线圈41地配置，且从送电线圈41向受电线圈51的供电不易被逆变器56b和转换器56a阻碍。因此，能够提高受电效率。另外，容易将受电线圈51与转换器56a接近地配置，因此能够降低从受电线圈51向转换器56a送电时的送电损失。另外，容易缩短从受电线圈51经由转换器56a和逆变器56b到达驱动装置61的送电路径。因此，能够降低送电损失，另外，容易有效地利用车轮3内的空间。
具有图7、图8所示的方式的车轮3是移动体2的车轮3，该车轮3具备：受电装置5，其具有接受从设置于路面的送电装置4的送电线圈41以无线的方式供给的电力的受电线圈51；以及驱动装置61，其利用受电装置5接受到的电力驱动车轮3，受电装置5具备：转换器56a，其将产生于受电线圈51的交流电力转换为直流电力；以及逆变器56b，其能够将来自转换器56a的直流电力转换为交流电力并且向驱动装置61送出，车轮3在内部收纳转换器56a的至少一部分和逆变器56b的至少一部分，转换器56a位于比受电线圈51靠铅直方向上方的位置，逆变器56b位于比转换器56a靠铅直方向上方的位置。根据该结构，通过将受电线圈51的至少一部分收纳于与路面直接接触的车轮3，能够降低障碍物进入受电线圈51与设于路面的送电线圈41之间的空间的可能性。因此，无线受电系统1能够提高无线供电的受电效率。另外，通过转换器56a位于比受电线圈51靠铅直方向上方的位置，逆变器56b位于比转换器56a靠铅直方向上方的位置，容易将受电线圈51接近送电线圈41地配置，且从送电线圈41向受电线圈51的供电不易被逆变器56b和转换器56a阻碍。因此，能够提高受电效率。另外，容易将受电线圈51与转换器56a接近地配置，因此能够降低从受电线圈51向转换器56a送电时的送电损失。另外，容易缩短从受电线圈51经由转换器56a和逆变器56b到达驱动装置61的送电路径。因此，能够降低送电损失，另外，容易有效地利用车轮3内的空间。
以下，参照图9、图10，对受电线圈51的另一个例子具体地进行说明。图9所示的受电线圈51在从车轮3的轴线方向观察的侧视时呈向下凸的形状。在图9中，仅概略地示出车轮3和受电线圈51。另外，在图9中，为了比较，用双点划线表示在从车轮3的轴线方向观察的侧视时沿水平方向延伸的平坦的形状的受电线圈51a。另外，在图9中，为了比较，用双点划线表示在侧视时呈向下凸的弯折形状的受电线圈51b。受电线圈51b在侧视时与受电线圈51是相同宽度且相同高度。此外，图9所示的受电线圈51是由一层螺旋线圈层构成的单层构造，但不限定于此。
图9所示的受电线圈51在侧视时整体呈圆弧状弯曲。受电线圈51不限定于呈圆弧状弯曲的形状，只要至少作为整体是向下成为凸状的非平坦形状即可，例如，也可以设为像受电线圈51b那样向下以字母V型弯折的结构。另外，受电装置5也可以具有与受电线圈51的形状对应的弯曲形状的线圈壳体，不过对此省略图示。
在图9所示的受电线圈51中，受电线圈51的侧视时的曲率中心P位于车轮3的中心轴线上。由此，能够将受电线圈51沿着车轮3的内周面3a配置。此外，车轮3的内周面3a例如能够设为轮辋部321的内周面，但不限定于此。
图10所示的受电线圈51具有层叠的多个螺旋线圈层52c、52d。在图10中，仅概略地示出车轮3和受电线圈51。另外，在图10中，为了比较，用双点划线表示由一层螺旋线圈层构成的单层构造的受电线圈51c。在像受电线圈51c那样，车轮周向上的长度较大的情况下，该受电线圈51c在车轮周向上的两端部距送电线圈41的距离容易变大。因此，通过将受电线圈51设为具有多个螺旋线圈层52c、52d的层叠构造，减小车轮周向上的长度，如图10所示，能够减小受电线圈51与设置于路面的送电线圈41的平均距离。此外，在图10所示的受电线圈51中，受电线圈51的侧视时的曲率中心P也位于车轮3的中心轴线上，但不限定于此。另外，图10的受电线圈51由双层的螺旋线圈层52c、52d构成，但也可以具有三层以上的螺旋线圈层。
图10所示的受电线圈51除了在侧视时弯曲以外，能够设为与参照图2～6说明的层叠构造的受电线圈51相同的结构。例如，双层的螺旋线圈层52c、52d也可以由连续的一根线材53卷绕来构成。另外，受电装置5能够具备与受电线圈51对应地弯曲的形状的线圈壳体55。在该情况下，该线圈壳体55能够具备与受电线圈51的形状对应的弯曲形状的壳体主体55a(线材支承部)、第1盖55b、第2盖55c以及第3盖55d等。另外，也可以通过沿着设于该壳体主体55a的表面和背面的漩涡状槽配置线材53，来形成双层的螺旋线圈层52c、52d。
像以上叙述那样，具有图9、10所示的方式的无线受电系统1具备：受电装置5，其具有接受从设置于路面的送电装置4的送电线圈41以无线的方式供给的电力的受电线圈51，并且受电线圈51的至少一部分收纳于移动体2的车轮3；以及车载装置6，其设置于移动体2，并且与受电装置5以能够通电的方式连接，受电装置5能够将接受到的电力向车载装置6送出，受电线圈51在从车轮3的轴线方向观察的侧视时呈向下凸的形状。根据该结构，通过将受电线圈51的至少一部分收纳于与路面直接接触的车轮3，能够降低障碍物进入受电线圈51与设于路面的送电线圈41之间的空间的可能性。因此，无线受电系统1能够提高无线供电的受电效率。
另外，根据具有图9、10所示的方式的无线受电系统1，通过受电线圈51在从车轮3的轴线方向观察的侧视时呈向下凸的形状，与侧视时沿水平方向延伸的平坦的形状的受电线圈51a相比，能够减小受电线圈51与设置于路面的送电线圈41的平均距离。其结果为，能够提高具有受电线圈51的无线受电系统1的供电效率。
在具有图9、图10所示的方式的无线受电系统1中，在侧视时受电线圈51呈圆弧状弯曲。根据该结构，例如与在侧视时为相同宽度且相同高度的字母V型的弯折形状的受电线圈51b相比，能够进一步减小送电线圈41与受电线圈51的平均距离，能够进一步提高无线受电系统1的供电效率。
在具有图9、图10所示的方式的无线受电系统1中，受电线圈51的侧视时的曲率中心P位于车轮3的中心轴线上。根据该结构，能够将受电线圈51沿着车轮3的内周面3a配置，因此能够进一步减小送电线圈41与受电线圈51的平均距离，能够进一步提高无线受电系统1的供电效率。另外，通过将受电线圈51沿着车轮3的内周面3a配置，能够有效地利用车轮3内的空间。
在具有图10所示的方式的无线受电系统1中，受电线圈51具有层叠的多个螺旋线圈层52c、52d。根据该结构，与由一层螺旋线圈层构成的单层构造的受电线圈51c相比，能够减小在侧视时的受电线圈51在车轮3的周向上的长度。因此，能够进一步减小受电线圈51与设置于路面的送电线圈41的平均距离，能够进一步提高供电效率。
具有图9、10所示的方式的移动体2具备：车轮3；受电装置5，其具有接受从设置于路面的送电装置4的送电线圈41以无线的方式供给的电力的受电线圈51，并且受电线圈51的至少一部分收纳于车轮3；以及车载装置6，其与受电装置5以能够通电的方式连接，受电装置5能够将接受到的电力向车载装置6送出，受电线圈51在从车轮3的轴线方向观察的侧视时呈向下凸的形状。根据该结构，通过将受电线圈51的至少一部分收纳于与路面直接接触的车轮3，能够降低障碍物进入受电线圈51与设于路面的送电线圈41之间的空间的可能性。因此，移动体2能够提高无线供电的受电效率。另外，通过受电线圈51在从车轮3的轴线方向观察的侧视时呈向下凸的形状，与侧视时沿水平方向延伸的平坦的形状的受电线圈51a相比，能够减小受电线圈51与设置于路面的送电线圈41的平均距离。其结果为，能够提高具有受电线圈51的无线受电系统1的供电效率。
具有图9、10所示的方式的车轮3是移动体2的车轮3，该车轮3具备受电装置5，该受电装置5具有接受从设置于路面的送电装置4的送电线圈41以无线的方式供给的电力的受电线圈51，该车轮3在内部收纳受电线圈51的至少一部分，受电线圈51在从车轮3的轴线方向观察的侧视时呈向下凸的形状。根据该结构，通过将受电线圈51的至少一部分收纳于与路面直接接触的车轮3，能够降低障碍物进入受电线圈51与设于路面的送电线圈41之间的空间的可能性。因此，车轮3能够提高无线供电的受电效率。另外，通过受电线圈51在从车轮3的轴线方向观察的侧视时呈向下凸的形状，与侧视时沿水平方向延伸的平坦的形状的受电线圈51a相比，能够减小受电线圈51与设置于路面的送电线圈41的平均距离。其结果为，能够提高具有受电线圈51的无线受电系统1的供电效率。
基于各附图和实施方式对本发明进行了说明，但应当注意的是，只要是本领域技术人员，就能够基于本发明进行各种变形和修正。因此，应当留意这些变形和修正包含在本发明的范围内。例如，包含于各实施方式或各实施例的结构或功能等能够以逻辑上不矛盾的方式进行再配置。另外，包含于各实施方式的结构或功能等能够与其他实施方式或其他实施例组合地使用，能够将多个结构或功能等组合为一个，或分割，或省略一部分。
例如，在上述的实施方式中，作为控制装置7的功能或处理来说明的功能或处理的全部或一部分也可以作为受电装置5或车载装置6的功能或处理来实现。例如，也可以将记述了实现实施方式的控制装置7的各功能的处理内容的程序存储于受电装置5或车载装置6所具备的存储器等，利用受电装置5或车载装置6的处理器等读出并执行该程序。
另外，例如，在上述的实施方式中，受电线圈51的线圈面作为以与车轮3的接地面大致平行的方式配置的线圈面而进行了说明，但不限定于此。受电线圈51的线圈面也可以与车轮3的接地面以0度到90度的任意的角度配置。受电线圈51的线圈面与车轮3的接地面的角度也可以根据受电装置5的用途和应当接受的电力量等来任意地确定。
另外，例如，在上述的实施方式中，轮胎31作为填充空气的轮胎而进行了说明，但不限定于此。例如，在轮胎31中能够填充氮气等气体。另外，例如，在轮胎31中，代替气体或除了气体以外，能够填充包括液体、凝胶状物质或粉粒体等的任意的流体。
附图标记说明
1、无线受电系统；2、移动体；21、轮毂支承配件；22、轴；3、车轮；31、轮胎；311、胎圈部；312、胎侧部；13、胎面部；32、轮；321、轮辋部；322、轮辐部；4、送电装置；41、送电线圈；5、受电装置；51、受电线圈；52a、第1螺旋线圈层；52b、第2螺旋线圈层；56a、转换器；56b、逆变器；6、车载装置；61、驱动装置；62、蓄电装置；7、控制装置；71、控制部；72、存储部；73、通信部；74、输出部；75、输入部。

Claims (8)

1.一种无线受电系统，其中，该无线受电系统具备：
受电装置，其具有接受从设置于路面的送电装置的送电线圈以无线的方式供给的电力的受电线圈，并且所述受电线圈的至少一部分收纳于移动体的车轮；以及
车载装置，其设置于所述移动体，并且与所述受电装置以能够通电的方式连接，
所述受电装置能够将接受到的所述电力向所述车载装置送出，
所述受电线圈具有层叠的多个螺旋线圈层。
2.根据权利要求1所述的无线受电系统，其中，
所述受电线圈是具有构成所述多个螺旋线圈层的第1螺旋线圈层和第2螺旋线圈层的双层构造。
3.根据权利要求2所述的无线受电系统，其中，
构成所述第1螺旋线圈层的线材与构成所述第2螺旋线圈层的线材在所述受电线圈的内周缘部连续。
4.根据权利要求2或3所述的无线受电系统，其中，
所述第1螺旋线圈层和所述第2螺旋线圈层通过卷绕连续的一根线材而构成。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的无线受电系统，其中，
所述受电装置具备板状的线材支承部，
沿着形成于所述线材支承部的漩涡状槽配置有构成所述受电线圈的线材。
6.根据权利要求5所述的无线受电系统，其中，
在所述线材支承部的表面和背面分别形成有所述漩涡状槽，
形成于所述表面的所述漩涡状槽与形成于所述背面的所述漩涡状槽利用形成于所述线材支承部的贯通孔而连通。
7.一种移动体，其中，该移动体具备：
车轮；
受电装置，其具有接受从设置于路面的送电装置的送电线圈以无线的方式供给的电力的受电线圈，并且所述受电线圈的至少一部分收纳于所述车轮；以及
车载装置，其与所述受电装置以能够通电的方式连接，
所述受电装置能够将接受到的所述电力向所述车载装置送出，
所述受电线圈具有层叠的多个螺旋线圈层。
8.一种车轮，该车轮是移动体的车轮，其中，该车轮具备：
受电装置，其具有接受从设置于路面的送电装置的送电线圈以无线的方式供给的电力的受电线圈，
该车轮在内部收纳所述受电线圈的至少一部分，
所述受电线圈具有层叠的多个螺旋线圈层。
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