JP2021061728A - 無線受電システム、移動体、及び車輪 - Google Patents

無線受電システム、移動体、及び車輪 Download PDF

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Abstract

【課題】無線給電における受電効率を向上させることができる、無線受電システム、移動体、及び車輪を提供する。【解決手段】無線受電システム１は、路面に設置された送電装置４の送電コイル４１から無線により供給される電力を受電する受電コイル５１を有し、受電コイル５１の少なくとも一部が移動体２の車輪３に収容された、受電装置５と、移動体２に設置され、受電装置５と通電可能に接続された、車載装置６と、を備え、受電装置５は、受電した電力を車載装置６に送電可能であり、受電コイル５１は、積層された複数のスパイラルコイル層５２ａ、５２ｂを有する。【選択図】図１

Description

本発明は無線受電システム、移動体、及び車輪に関する。
従来、道路又は駐車場等の路面に設けられた送電装置が、車両に設置された受電装置に、無線で電力を供給する無線給電技術が知られている。例えば、特許文献１には、車両の下側に受電装置を備えることによって、路面に設けられた送電装置からの電力を受電可能な車両が開示されている。
特開２０１８−０６８０７７号公報
しかしながら、上述した従来の無線給電技術において、道路等の路面に設けられた送電装置と、路面の上を走行する車両に設置された受電装置との距離が離れている場合、送電装置と受電装置との間の空間に、小動物又は金属等の障害物が入り込み、障害物の周囲に渦電流が発生して、受電効率が低下するおそれがあった。また、送電装置と受電装置との間に入り込んだ小動物又は金属等が加熱され、発火するおそれがあった。
かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、無線給電における受電効率を向上させることができる、無線受電システム、移動体、及び車輪を提供することにある。
本発明に係る無線受電システムは、
路面に設置された送電装置の送電コイルから無線により供給される電力を受電する受電コイルを有し、前記受電コイルの少なくとも一部が移動体の車輪に収容された、受電装置と、
前記移動体に設置され、前記受電装置と通電可能に接続された、車載装置と、を備え、
前記受電装置は、受電した前記電力を前記車載装置に送電可能であり、
前記受電コイルは、積層された複数のスパイラルコイル層を有する。
本発明に係る無線受電システムによれば、路面と直接接触する車輪に、受電コイルの少なくとも一部が収容されることで、路面に設けられた送電コイルと受電コイルとの間の空間に障害物が入り込むおそれを低減させることができる。このため、本発明に係る無線受電システムによれば、無線給電における受電効率を向上させることができる。
また、受電コイルが、積層された複数のスパイラルコイル層を有することにより、１層のスパイラルコイル層からなる単層構造の受電コイルに比べて、受電コイルの軸方向から見たコイル面の面積を小さくすることができる。このため、受電コイルの設置範囲の自由度が向上し、車輪にも収容し易くなる。
本発明に係る無線受電システムの一実施形態としては、前記受電コイルは、前記複数のスパイラルコイル層を構成する第１スパイラルコイル層及び第２スパイラルコイル層を有する２層構造であることが好ましい。
かかる構成によれば、３層以上のスパイラルコイル層を設ける場合よりも受電コイルの製造が容易となる。
本発明に係る無線受電システムの一実施形態としては、前記第１スパイラルコイル層を構成する線材と前記第２スパイラルコイル層を構成する線材とは、前記受電コイルの内周縁部で連続していることが好ましい。
かかる構成によれば、第１スパイラルコイル層と前記第２スパイラルコイル層とがそれぞれ独立している場合に比べて、受電装置の構成が複雑化することを防ぎ、簡素な構成とすることができる。
本発明に係る無線受電システムの一実施形態としては、前記第１スパイラルコイル層及び前記第２スパイラルコイル層は、連続する１本の線材が巻き回されて構成されることが好ましい。
かかる構成によれば、複数の線材を連結する場合に比べて送電損失を低減させることができる。
本発明に係る無線受電システムの一実施形態としては、前記受電装置は、板状の線材支持部を備え、
前記線材支持部に形成された渦巻き状溝に沿って前記受電コイルを構成する線材が配置されていることが好ましい。
かかる構成によれば、受電コイルを構成する線材を安定した状態で保持することができる。また、受電コイルを構成する線材間の距離を適切に確保することができるので、近接効果に起因する損失を低減することができる。
本発明に係る無線受電システムの一実施形態としては、前記線材支持部の表面及び裏面にそれぞれ前記渦巻き状溝が形成されており、
前記表面に形成された前記渦巻き状溝と、前記裏面に形成された前記渦巻き状溝とが、前記線材支持部に形成された貫通孔によって連通していることが好ましい。
かかる構成によれば、積層された複数のスパイラルコイル層を表面の渦巻き状溝と裏面の渦巻き状溝に沿って線材を配置することで構成することができる。また、貫通孔に線材を通すことで、線材支持部の表面側のスパイラルコイル層と、裏面側のスパイラルコイル層とを、容易に連続させることができる。
本発明に係る移動体は、
車輪と、
路面に設置された送電装置の送電コイルから無線により供給される電力を受電する受電コイルを有し、前記受電コイルの少なくとも一部が前記車輪に収容された、受電装置と、
前記受電装置と通電可能に接続された、車載装置と、を備え、
前記受電装置は、受電した前記電力を前記車載装置に送電可能であり、
前記受電コイルは、積層された複数のスパイラルコイル層を有する。
本発明に係る移動体によれば、路面と直接接触する車輪に、受電コイルの少なくとも一部が収容されることで、路面に設けられた送電コイルと受電コイルとの間の空間に障害物が入り込むおそれを低減させることができる。このため、本発明に係る移動体によれば、無線給電における受電効率を向上させることができる。
また、受電コイルが、積層された複数のスパイラルコイル層を有することにより、１層のスパイラルコイル層からなる単層構造の受電コイルに比べて、受電コイルの軸方向から見たコイル面の面積を小さくすることができる。このため、受電コイルの設置範囲の自由度が向上し、車輪にも収容し易くなる。
本発明に係る車輪は、
移動体の車輪であって、
路面に設置された送電装置の送電コイルから無線により供給される電力を受電する受電コイルを有する受電装置を備え、
前記受電コイルの少なくとも一部を内部に収容しており、
前記受電コイルは、積層された複数のスパイラルコイル層を有する。
本発明に係る車輪によれば、路面と直接接触する車輪に、受電コイルの少なくとも一部が収容されることで、路面に設けられた送電コイルと受電コイルとの間の空間に障害物が入り込むおそれを低減させることができる。このため、本発明に係る車輪によれば、無線給電における受電効率を向上させることができる。
また、受電コイルが、積層された複数のスパイラルコイル層を有することにより、１層のスパイラルコイル層からなる単層構造の受電コイルに比べて、受電コイルの軸方向から見たコイル面の面積を小さくすることができる。このため、受電コイルの設置範囲の自由度が向上し、車輪にも収容し易くなる。
本発明によれば、無線給電における受電効率を向上させることができる、無線受電システム、移動体、及び車輪を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る無線受電システムを、車輪の幅方向断面を用いて概略的に示す、概略図である。 受電コイルの一例を軸方向から見た平面図である。 図２のＡ−Ａ線における受電コイルの断面図である。 図３のＢ−Ｂ線における受電コイルの断面図である。 図３のＣ−Ｃ線における受電コイルの断面図である。 図３の受電コイルの線材の巻回構造を模式的に示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る無線受電システムにおける車輪の一例としてのタイヤ・ホイール組立体を、車輪の幅方向断面を用いて概略的に示す、概略図である。 図７の車輪に収容される受電装置のコンバータ及びインバータ概略的に示す、概略図である。 車輪に設置された受電コイルの一例を概略的に示す、概略図である。 車輪に設置された受電コイルの他の例を概略的に示す、概略図である。
以下、本発明の一実施形態に係る無線受電システム、移動体、及び車輪について、図面を参照して説明する。各図において共通する部品・部位には同一の符号を付している。本明細書において、車輪の幅方向とは、車輪の回転軸と平行な方向をいう。車輪の径方向とは、車輪の回転軸と直交する方向をいう。
（無線受電システムの構成）
図１には、本発明の一実施形態に係る無線受電システム１を、車輪の幅方向断面を用いて概略的に示す、概略図が示されている。無線受電システム１は、車輪３を備える移動体２が、路面に設置された送電装置４から、電力を受電するために用いられる。無線受電システム１には、受電装置５と、車載装置６と、が含まれる。受電装置５は、少なくとも一部が移動体２の車輪３に収容され、路面に設置された送電装置４から無線により供給される電力を受電する。車載装置６は、移動体２に設置され、受電装置５と通電可能に接続されている。受電装置５は、送電装置４が設置された路面上を、移動体２が走行又は停止する際に、送電装置４から無線により電力を受電する。受電装置５は、受電した電力を車載装置６に送電する。
無線受電システム１には、更に制御装置７が含まれていてもよい。制御装置７は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の車載ネットワークを介して、受電装置５及び車載装置６と通信可能に接続されている。制御装置７は、受電装置５及び車載装置６を制御して、受電装置５が無線により受電した電力を車載装置６に送電させることができる。図１に示される、移動体２における、車輪３、受電装置５、車載装置６、及び制御装置７の位置及び数は一例であって、それらの用途等に応じて、それぞれ任意に定めることができる。
移動体２は、車輪３により道路等の路面を走行可能である。移動体２は、例えば自動車であるが、これに限られない。移動体２には、乗用車、トラック、バス、及び二輪車等の自動車に加え、トラクター等の農業用車両、ダンプカー等の工事用又は建設用車両、飛行機、自転車、並びに車いす等の、車輪３によって路面を走行可能な任意の車両が含まれ得る。
車輪３は、移動体２の移動に用いられる。車輪３は、移動体２に取り付けられた状態で、道路等の路面と接する接地面を有している。本実施形態において、車輪３は、タイヤ３１をホイール３２に装着させたタイヤ・ホイール組立体であるが、これに限られず、上述した移動体２に取り付け可能な任意の車輪であってもよい。車輪３の「接地面」とは、車輪３がタイヤ・ホイール組立体である場合、タイヤ３１の接地面、即ち、タイヤ３１を適用リムに装着し、規定内圧を充填し、最大荷重を負荷した状態で、路面と接する、タイヤ３１の表面をいう。
本明細書において、「適用リム」とは、空気入りタイヤが生産され、使用される地域に有効な産業規格であって、日本ではＪＡＴＭＡ（日本自動車タイヤ協会）のＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ、欧州ではＥＴＲＴＯ（Ｔｈｅ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｔｙｒｅ ａｎｄ Ｒｉｍ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｏｒｇａｎｉｓａｔｉｏｎ）のＳＴＡＮＤＡＲＤＳ ＭＡＮＵＡＬ、米国ではＴＲＡ（Ｔｈｅ Ｔｉｒｅ ａｎｄ Ｒｉｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ，Ｉｎｃ．）のＹＥＡＲ ＢＯＯＫ等に記載されているまたは将来的に記載される、適用サイズにおける標準リム（ＥＴＲＴＯのＳＴＡＮＤＡＲＤＳ ＭＡＮＵＡＬではＭｅａｓｕｒｉｎｇ Ｒｉｍ、ＴＲＡのＹＥＡＲ ＢＯＯＫではＤｅｓｉｇｎ Ｒｉｍ）を指すが、これらの産業規格に記載のないサイズの場合は、空気入りタイヤのビード幅に対応した幅のリムをいう。「適用リム」には、現行サイズに加えて将来的に前述の産業規格に含まれ得るサイズも含まれる。「将来的に記載されるサイズ」の例として、ＥＴＲＴＯ ２０１３年度版において「ＦＵＴＵＲＥ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴＳ」として記載されているサイズが挙げられ得る。
本明細書において、「規定内圧」とは、前述したＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ等の産業規格に記載されている、適用サイズ・プライレーティングにおける単輪の最大負荷能力に対応する空気圧（最高空気圧）をいい、前述した産業規格に記載のないサイズの場合は、タイヤを装着する車両ごとに規定される最大負荷能力に対応する空気圧（最高空気圧）をいうものとする。また、本明細書において、「最大荷重」とは、前述した産業規格に記載されている適用サイズのタイヤにおける最大負荷能力に対応する荷重、又は、前述した産業規格に記載のないサイズの場合には、タイヤを装着する車両ごとに規定される最大負荷能力に対応する荷重を意味する。
図１には、本発明の一実施形態に係る無線受電システム１における車輪３の一例としてのタイヤ・ホイール組立体を、車輪３の幅方向断面を用いて概略的に示す、概略図が示されている。
図１に示すように、タイヤ３１は、一対のビード部３１１と、一対のサイドウォール部３１２と、トレッド部３１３とを有している。ビード部３１１は、タイヤ３１をホイール３２のリム部３２１に装着させたときに、その径方向内側及び幅方向外側がリム部３２１に接するように構成されている。サイドウォール部３１２は、トレッド部３１３とビード部３１１との間に延在している。サイドウォール部３１２は、ビード部３１１よりも、径方向外側に位置している。トレッド部３１３は、サイドウォール部３１２よりも径方向外側に位置し、タイヤ３１の接地面を含むことができる。
タイヤ３１は、天然ゴム及び合成ゴム等のゴムで形成されており、カーカス、ベルト及びビードワイヤ等、スチール等の金属で形成されている部品を含み得る。例えば、カーカス、ベルト及びビードワイヤ等の部品の少なくとも一部は、非磁性材料で形成されていてもよい。これによって、タイヤ３１は、タイヤ３１の強度を維持しつつ、送電装置４と受電装置５との間に金属が存在することで、後述するように、送電装置４から受電装置５に電磁誘導方式によって無線給電が行われる際に、送電装置４が発生させた磁界が受電装置５に到達するまでに減衰することを軽減し、ひいては、受電装置５の受電効率を向上させることができる。但し、カーカス、ベルト及びビードワイヤ等の部品の少なくとも一部は、非磁性材料で形成されていなくてもよい。
非磁性材料には、透磁率が小さい、常磁性体及び反磁性体が含まれ得る。非磁性材料として、例えば、ポリエステル及びナイロン等の熱可塑性樹脂、ビニルエステル樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂、並びにその他の合成樹脂を含む、樹脂材料を用いることができる。樹脂材料には、更に、補強繊維として、ガラス、カーボン、グラファイト、アラミド、ポリエチレン、及びセラミック等の繊維を含ませることができる。非磁性材料として、樹脂に限らず、ゴム、ガラス、カーボン、グラファイト、アラミド、ポリエチレン、及びセラミック等を含む、任意の非金属材料を用いることができる。さらに、非磁性材料として、アルミ等の常磁性体、又は銅等の反磁性体を含む、金属材料を用いることができる。
ホイール３２は、タイヤ３１を装着するための円筒状のリム部３２１と、リム部３２１の径方向内側に設けられ、移動体２のハブ２１に支持固定されるディスク部３２２と、を有している。
ホイール３２は、スチール等の金属で形成され得るが、これに限られない。ホイール３２のリム部３２１の少なくとも一部は、上述した非磁性材料で形成されていてもよい。これによって、ホイール３２の強度を維持しつつ、送電装置４と受電装置５との間にスチール等の金属が存在することで、送電装置４が発生させた磁界が受電装置５に到達するまでに減衰することを軽減し、ひいては、受電装置５の受電効率を向上させることができる。但し、ホイール３２のリム部３２１の少なくとも一部は、非磁性材料で形成されていなくてもよい。
図１を参照して、送電装置４は、送電コイル（１次コイル）４１を備えている。送電装置４は、道路及び駐車場等の路面に設置されている。本実施形態では、送電装置４は、道路等に埋設されているが、少なくとも一部が路面に露出するように設置されていてもよい。図において、送電コイル４１は、説明の簡略のため、模式化して示している。
送電コイル４１は、電力源から供給された交流電流に基づき、交流磁界を発生させる。本実施形態では、送電コイル４１は、全体を環状に構成されている。本明細書において、環状の送電コイル４１によって囲まれている平面を、送電コイル４１のコイル面ともいう。送電コイル４１は、路面の上方に向けて交流磁界を発生するように、送電コイル４１のコイル面が路面と略水平となるように（即ち、送電コイル４１の軸方向が路面と略垂直となるように）配置されている。送電装置４が備える送電コイル４１は、例えば、フェライトコア等のコアに巻き回され、全体を環状に構成されるが、これに限られず、コイルばね、空芯コイル等、交流磁界を発生可能な任意のコイルとされてもよい。これによって、移動体２の走行中等に、車輪３が送電装置４の上を通過する際に、送電コイル４１から受電コイル５１に、電磁誘導方式によって、無線給電が行われ得る。
受電装置５は、受電コイル（２次コイル）５１を備えている。受電コイル５１は、送電装置４の送電コイル４１から無線により供給される電力を受電する。本実施形態では、受電コイル５１は、全体を環状に構成されている。本明細書において、環状の受電コイル５１によって囲まれている平面を、受電コイル５１のコイル面ともいう。受電コイル５１は、受電コイル５１のコイル面が車輪３の接地面と略水平となるように（即ち、送電コイル４１の軸方向が路面と略垂直となるように）配置されている。これによって、受電コイル５１には、送電コイル４１が発生した交流磁界に基づいて、電磁誘導による起電力が発生し、電流が流れる。図において、受電コイル５１は、説明の簡略のため、模式化して示している。
受電コイル５１の少なくとも一部は、移動体２の車輪３に収容されている。本実施形態では、受電コイル５１のコイル面の少なくとも一部（好ましくは、全部）は、車輪３の接地面と対向している。これによって、受電コイル５１のコイル面が車輪３の接地面と略平行に延在していない場合を含め、車輪３の接地面が送電コイル４１の上に位置する場合に、受電コイル５１のコイル面の少なくとも一部は、車輪３の接地面を挟んで、送電コイル４１のコイル面の少なくとも一部と対向することができる。このため、送電コイル４１と受電コイル５１との間に障害物が入り込むおそれが低減し得るとともに、送電コイル４１から発せられる磁力線を受電コイル５１が適切に受けることができる。したがって、無線給電における受電効率がさらに向上し得る。
ここで、本明細書において、例えば、面Ａ（の少なくとも一部）が面Ｂと「対向している」とは、面Ｂが延在する範囲において面Ｂに対し垂直方向に延びる領域内（換言すれば、面Ｂを断面とする、柱状の領域内）に、面Ａ（の少なくとも一部）が重なることをいう。
本実施形態では、車輪３の接地面の少なくとも一部（好ましくは、全部）は、受電コイル５１のコイル面と対向している。受電効率をより高める観点から、本実施形態のように、受電コイル５１のコイル面の少なくとも一部（好ましくは、全部）が、車輪３の接地面と対向しており、かつ／又は、車輪３の接地面の少なくとも一部（好ましくは、全部）が、受電コイル５１のコイル面と対向していることが好ましい。
受電装置５の受電コイル５１は、車輪３と共に回転しないように、移動体２の車輪３に収容される。例えば、受電コイル５１は、図１に示すように、移動体２においてハブ２１のカバー２１ａ等の、車輪３の径方向内側から車輪３に取り付けられる部分に設置されてもよい。これによって、移動体２のハブ２１に車輪３のホイール３２が取り付けられた状態において、受電コイル５１の少なくとも一部は、ホイール３２の径方向内側に収容されている。
受電装置５は、受電コイル５１に加えて、電力変換部、蓄電部、及び計測部等を更に備えていてもよい。
蓄電部は、受電コイル５１に生じた電力を蓄える。蓄電部は、例えば、キャパシタとすることができる。蓄電部がキャパシタである場合、蓄電池等に比べて短時間で充放電を行うことができ、高い即応性を求められる状況において、有利である。
計測部は、受電装置５が受電する電力の強度を計測する。計測部は、例えば、電圧計又は電流計であるが、これに限られない。計測部によって計測される電力の強度には、例えば電力、電力量、電圧、電流、磁束、又は磁束密度等の、任意の数値情報が含まれてよい。
以下に、受電装置５の一例についてより具体的に説明する。受電装置５は、受電コイル５１とコイルケース５５とを備える。図２は、受電コイル５１をコイル面に直交する方向から見た平面図である。図３は、図２の受電コイル５１及びコイルケース５５におけるＡ−Ａ線での断面図である。図４は、図３のＢ−Ｂ線における受電コイル５１及びコイルケース５５の断面図であり、図５は図３のＣ−Ｃ線における受電コイル５１及びコイルケース５５の断面図である。図６は、受電コイル５１を構成する線材５３の巻回構造を模式的に示す斜視図である。なお、図４、５については、渦巻き状溝５５ｇ、５５ｈの形状を理解し易いように線材５３を省略して示す。図６については、第１スパイラルコイル層５２ａを破線で示し、第２スパイラルコイル層５２ｂを実線で示す。
受電コイル５１は、積層された複数のスパイラルコイル層５２ａ、５２ｂを有する多層構造とすることができる。図２〜６に示す受電コイル５１は、積層された第１スパイラルコイル層５２ａ及び第２スパイラルコイル層５２ｂを有する２層構造である。受電コイル５１は、第１スパイラルコイル層５２ａが送電コイル４１に対向するように配置される。すなわち、移動体２に設置された受電コイル５１において、第２スパイラルコイル層５２ｂよりも第１スパイラルコイル層５２ａが鉛直方向下方に位置する。なお、受電コイル５１は、積層された３層以上のスパイラルコイル層を有していてもよい。
図２に示すように、第１スパイラルコイル層５２ａと第２スパイラルコイル層５２ｂとは、互いの中心軸が同一直線上に位置するように重ねて配置されている。
各スパイラルコイル層５２ａ、５２ｂは、線材５３を同一面上（本例では同一平面上）で渦巻状（スパイラル状）に巻き回して形成される。線材５３が巻き回された各スパイラルコイル層５２ａ、５２ｂの中心軸が延在する方向を受電コイル５１の軸方向とする。
各スパイラルコイル層５２ａ、５２ｂを構成する線材５３は全体が連続している。第１スパイラルコイル層５２ａを構成する線材５３と、第２スパイラルコイル層５２ｂを構成する線材５３とは、各スパイラルコイル層５２ａ、５２ｂのそれぞれの内周縁部で連続している。つまり、第１スパイラルコイル層５２ａと、第２スパイラルコイル層５２ｂとの連結部５４は、受電コイル５１の内周縁部（スパイラルコイル層５２ａ、５２ｂのそれぞれの内周縁部）に位置する。なお、第１スパイラルコイル層５２ａを構成する線材５３と、第２スパイラルコイル層５２ｂを構成する線材５３とは、各スパイラルコイル層５２ａ、５２ｂの内周縁部で連続していなくてもよい。また、連結部５４の位置は、受電コイル５１の内周縁部に限定されず、例えば受電コイル５１の外周縁部に設けてもよい。第１スパイラルコイル層５２ａを構成する線材５３と、第２スパイラルコイル層５２ｂを構成する線材５３とは、連結部５４において溶接または圧接等により結合されていてもよいし、後述するように連結部５４を含めて第１スパイラルコイル層５２ａと、第２スパイラルコイル層５２ｂとを連続する１本の線材５３で巻き回されて構成されてもよい。
連結部５４は、受電コイル５１の軸方向に対して傾斜していることが好ましいが、受電コイル５１の軸方向に平行（受電コイル５１のコイル面に対して垂直）であってもよい。本例では、連結部５４は、受電コイル５１の厚さ方向に緩やかに傾斜している。具体的に、連結部５４は、第１スパイラルコイル層５２ａを構成する線材５３及び第２スパイラルコイル層５２ｂを構成する線材５３に対して共に鈍角（９０°超、１８０°未満の角度）で交わるように傾斜している。
第１スパイラルコイル層５２ａと、第２スパイラルコイル層５２ｂとは、連続する１本の線材５３が巻き回されて構成される。つまり、連結部５４を含めて、第１スパイラルコイル層５２ａ及び第２スパイラルコイル層５２ｂは連続する１本の線材５３で構成されている。なお、「連続する１本の線材５３」とは、全体として一体に形成された線材であることを意味し、例えば撚り合わされた複数のエナメル線等からなるリッツ線を含む。また、線材５３は、リッツ線であることが好ましいが、これに限定されず、例えば単線でもよい。
図６に示すように、受電コイル５１を構成する線材５３は、第１スパイラルコイル層５２ａの外周縁部側に位置する巻き始めの端部（線材５３の一端部５３ａ）から、全体として略四角形（より具体的には略正方形）のコイル面を構成するように径方向内側に向けて渦巻き状に延在し、内周縁部において、コイル面に対して傾斜する連結部５４に連なり、当該連結部５４は第２スパイラルコイル層５２ｂの内周縁部に滑らかに連なる。そして線材５３は、第２スパイラルコイル層５２ｂの内周縁部から径方向外側に向けて第１スパイラルコイル層５２ａと同様に渦巻き状に延在し、外周縁部側に巻き終わりの端部（線材５３の他端部５３ｂ）が位置する。線材５３の一端部５３ａ及び他端部５３ｂは、後述する四角形板状のコイルケース５５における同一の側面５５ｆに配置されている。また、線材５３の一端部５３ａ及び他端部５３ｂは、当該側面５５ｆの長手方向の両端部付近にそれぞれ位置している。このような構成とすることにより、一端部５３ａと他端部５３ｂとをより離れた位置に配置することができる。
受電装置５は、線材５３を支持するコイルケース５５を備える。コイルケース５５は、絶縁材料からなる樹脂製のケース本体５５ａ（線材支持部）と、ケース本体５５ａの表面を覆う第１カバー５５ｂと、ケース本体５５ａの裏面を覆う第２カバー５５ｃと、を有する。第１カバー５５ｂ及び第２カバー５５ｃは、絶縁材料からなる樹脂製である。本例のコイルケース５５は、第２カバー５５ｃの外側（裏側）に設けられた第３カバー５５ｄを有する。第３カバー５５ｄは樹脂製でもアルミ等の金属製でもよい。
第１スパイラルコイル層５２ａは、ケース本体５５ａと第１カバー５５ｂの間に保持され、第２スパイラルコイル層５２ｂは、ケース本体５５ａと第２カバー５５ｃの間に保持される。これにより、受電コイル５１を構成する線材５３は、両側の端部５３ａ、５３ｂを除いてコイルケース５５内に収容される。これにより、線材５３への埃等の付着を抑制することができる。
コイルケース５５を構成するケース本体５５ａ、第１カバー５５ｂ、第２カバー５５ｃ、及び第３カバー５５ｄは、ねじ等の締結部材による締結、又は接着もしくは溶着等によって相互に固定されている。
コイルケース５５は、第２カバー５５ｃと第３カバー５５ｄとの間に、板状の磁性体（フェライト部材）等を配置可能な空間５５ｅを有する。この空間５５ｅに磁性体を設置することで、つまり、第２スパイラルコイル層５２ｂの裏側に磁性体を設けることで、受電コイル５１の受電効率を高めることができる。
なお、受電コイル５１の内周縁部よりも内側（中心軸側）には、フェライトコア等の磁性体を設けてもよい。その場合、例えばケース本体５５ａの中心部に、磁性体を配置するための空間を設けることができる。
コイルケース５５は、全体として平坦な板状に形成されている。また、コイルケース５５は、受電コイル５１の軸方向から見た平面視で四角形状、より具体的には略正方形状である。但し、同平面視で別の形状であってもよい。また、コイルケース５５を構成するケース本体５５ａ、第１カバー５５ｂ、第２カバー５５ｃ、及び第３カバー５５ｄも同様に平面視で四角形の板状であり、コイルケース５５の厚さ方向に重ねて配置されている。なお、コイルケース５５は本例のように平坦であるものに限らず、湾曲していても、屈曲していてもよいし、凹部または凸部を有していてもよい。
ケース本体５５ａの表面と裏面には、それぞれ渦巻き状溝５５ｇ、５５ｈが形成されており、この渦巻き状溝５５ｇ、５５ｈに沿って線材５３が配置されている。ケース本体５５ａの表面の渦巻き状溝５５ｇに沿って配置された線材５３が第１スパイラルコイル層５２ａを構成し、ケース本体５５ａの裏面の渦巻き状溝５５ｈに沿って配置された線材５３が第２スパイラルコイル層５２ｂを構成する。ケース本体５５ａの表面の渦巻き状溝５５ｇと裏面の渦巻き状溝５５ｈとの間には、隔壁５５ｊが設けられている。
ケース本体５５ａの表面の渦巻き状溝５５ｇと裏面の渦巻き状溝５５ｈとは、隔壁５５ｊによってケース本体５５ａの厚さ方向（受電コイル５１の軸方向）に所定の距離（少なくとも隔壁５５ｊの厚さ以上）だけ離間している。また、表面の渦巻き状溝５５ｇと裏面の渦巻き状溝５５ｈとは、隔壁５５ｊに形成された貫通孔５５ｋを通して連通している。貫通孔５５ｋは、表面の渦巻き状溝５５ｇの溝底（隔壁５５ｊの表面）から裏面の渦巻き状溝５５ｈの溝底（隔壁５５ｊの裏面）まで貫通している。
貫通孔５５ｋは、受電コイル５１の連結部５４に対応する位置に形成される。したがって、受電コイル５１の連結部５４の位置に対応して貫通孔５５ｋの位置は適宜変更可能である。本例では、貫通孔５５ｋは、ケース本体５５ａの中央部に位置しており、より具体的には、受電コイル５１の内周縁部と対応する位置にある。これにより、受電コイル５１の連結部５４を貫通孔５５ｋに配置することができる。
再び図１を参照して、車載装置６は、移動体２に設置され、受電装置５と通電可能に接続されている。受電装置５と車載装置６とは、有線により通電可能に接続されていてもよい。かかる場合、無線により接続されている場合に比べて、受電装置５から車載装置６への送電効率が向上する。また、受電装置５と車載装置６とは、無線により通電可能に接続されていてもよい。かかる場合、例えば、車輪３と離れた移動体２の本体に設置された車載装置６に、受電装置５から送電するための送電線の配線が不要になるため、車輪３の回転に伴い送電線が断線する恐れが低減する。
車載装置６には、例えば、電力により車輪３を駆動させる駆動装置６１が含まれていてもよい。かかる場合、駆動装置６１は、受電装置５から供給された電力を消費して、車輪３を駆動させる。本実施形態では、駆動装置６１は、少なくとも一部が車輪３に収容されている、インホイールモータであるが、これに限られない。駆動装置６１は、移動体２の本体に搭載され、移動体２のシャフト２２を駆動させることで、車輪３を駆動させる、オンボードモータであってもよい。
また例えば、車載装置６には、電力を蓄電する蓄電装置６２が含まれていてもよい。蓄電装置６２は、受電装置５から供給された電力を蓄電し、他の車載装置６に対して電力を供給することができる。蓄電装置６２は、例えば、鉛蓄電池、ニッケル水素蓄電池、リチウムイオン電池、ナトリウム硫黄電池、又はこれらの組み合わせ等の任意の蓄電池であってもよい。
車載装置６には、上述した例に限られず、移動体２の通信装置、カーナビゲーションシステム、メディアプレイヤ、及び車載センサ等の、移動体２に設置された任意の電子装置が含まれていてもよい。車載装置６は、移動体２に一体として設置されていてもよく、或いは着脱可能に設置されていてもよい。
制御装置７は、受電装置５及び車載装置６の少なくとも一方を制御する。制御装置７は、例えば、制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）であるが、これに限られず、任意の電子機器であってもよい。制御装置７は、上述した車載装置６の１つとして、受電装置５と通電可能に接続されていてもよい。
制御装置７は、例えば、制御部、記憶部、通信部、出力部、及び入力部等を備えるものとすることができる。制御装置７は、例えば、所定の条件に基づいて、受電装置５に、受電装置５が無線により受電した電力を、例えば駆動装置６１及び蓄電装置６２を含む、複数の車載装置６の少なくとも１つに送電させることができる。
以上述べたように、本発明の一実施形態に係る無線受電システム１は、路面に設置された送電装置４の送電コイル４１から無線により供給される電力を受電する受電コイル５１を有し、受電コイル５１の少なくとも一部が移動体２の車輪３に収容された、受電装置５と、移動体２に設置され、受電装置５と通電可能に接続された、車載装置６と、を備え、受電装置５は、受電した電力を車載装置６に送電可能であり、受電コイル５１は、積層された複数のスパイラルコイル層５２ａ、５２ｂを有する。かかる構成によれば、路面と直接接触する車輪３に、受電コイル５１の少なくとも一部が収容されることで、路面に設けられた送電コイル４１と受電コイル５１との間の空間に障害物が入り込むおそれを低減させることができる。このため、無線受電システム１は、無線給電における受電効率を向上させることができる。
また、本発明の一実施形態に係る無線受電システム１によれば、受電コイル５１が、積層された複数のスパイラルコイル層５２ａ、５２ｂを有することにより、同様の受電性能を有する単層構造の受電コイル（１層のスパイラルコイル層のみからなる受電コイル）に比べて、コイル面の面積を小さくすることができる。すなわち、複数のスパイラルコイル層５２ａ、５２ｂによって受電コイル５１全体としての巻き数を確保して受電性能を確保しつつ、受電コイル５１のコイル面の面積を抑制することができる。このため、受電コイル５１の設置範囲の自由度が向上し、車輪３の広い範囲に収容可能となる。また、コイル面の面積を小さくできるので、送電コイル４１に近い位置に設置し易くなる。このため、受電装置５の受電効率を更に向上させることができる。
本発明の一実施形態に係る無線受電システム１では、受電コイル５１は、第１スパイラルコイル層５２ａ、及び第２スパイラルコイル層５２ｂを有する２層構造である。かかる構成によれば、３層以上のスパイラルコイル層を設ける場合よりも線材の巻回構造が複雑になり難いため、受電コイル５１の製造が容易となる。
本発明の一実施形態に係る無線受電システム１では、第１スパイラルコイル層５２ａを構成する線材５３と第２スパイラルコイル層５２ｂを構成する線材５３とは、受電コイル５１の内周縁部で連続している。かかる構成によれば、第１スパイラルコイル層５２ａと前記第２スパイラルコイル層５２ｂとがそれぞれ独立している場合に比べて、受電装置５の構成が複雑化することを防ぎ、受電装置５全体を簡素な構成とすることができる。また、連結部５４が受電コイル５１の内周縁部に設けられていることにより、受電コイル５１の線材５３の両端部５３ａ、５３ｂを離間させて配置し易くなる。このため、線材５３間の距離を適切に確保することができるので、近接効果に起因する損失を低減することができる。その結果、受電装置５の受電効率を更に向上させることができる。
本発明の一実施形態に係る無線受電システム１では、第１スパイラルコイル層５２ａを構成する線材５３及び第２スパイラルコイル層５２ｂを構成する線材５３は、連続する１本の線材５３で構成されている。かかる構成によれば、複数の線材５３を連結して受電コイル５１を形成する場合に比べて送電損失を低減させることができる。また、複数の線材５３連結する必要がないので、受電コイル５１の製造も容易となる。
本発明の一実施形態に係る無線受電システム１では、受電コイル５１は、絶縁材料からなる板状のケース本体５５ａ（線材支持部）を備え、ケース本体５５ａに形成された渦巻き状溝５５ｇ、５５ｈに沿って線材５３が配置されている。かかる構成によれば、受電コイル５１を構成する線材５３を安定した状態で保持することができる。また、受電コイル５１を構成する線材５３間の距離を適切に確保することができるので、近接効果に起因する損失を低減することができる。その結果、受電装置５の受電効率を更に向上させることができる。
本発明の一実施形態に係る無線受電システム１では、ケース本体５５ａの表面及び裏面にそれぞれ渦巻き状溝５５ｇ、５５ｈが形成されており、表面に形成された渦巻き状溝５５ｇと、裏面に形成された渦巻き状溝５５ｈとが、ケース本体５５ａに形成された貫通孔５５ｋによって連通している。かかる構成によれば、ケース本体５５ａの表面の渦巻き状溝５５ｇと裏面の渦巻き状溝５５ｈに沿って線材５３を配置することで積層された複数のスパイラルコイル層５２ａ、５２ｂを容易に形成することができる。また、貫通孔５５ｋに線材５３を通すことで、ケース本体５５ａの表面側の第１スパイラルコイル層５２ａと、裏面側の第２スパイラルコイル層５２ｂとを、容易に連続させることができる。
本発明の一実施形態に係る移動体２は、車輪３と、路面に設置された送電装置４の送電コイル４１から無線により供給される電力を受電する受電コイル５１を有し、受電コイル５１の少なくとも一部が車輪３に収容された、受電装置５と、受電装置５と通電可能に接続された、車載装置６と、を備え、受電装置５は、受電した電力を車載装置６に送電可能であり、受電コイル５１は、積層された複数のスパイラルコイル層５２ａ、５２ｂを有する。かかる構成によれば、路面と直接接触する車輪３に、受電コイル５１の少なくとも一部が収容されることで、路面に設けられた送電コイル４１と受電コイル５１との間の空間に障害物が入り込むおそれを低減させることができる。このため、移動体２は、無線給電における受電効率を向上させることができる。また、受電コイル５１が、積層された複数のスパイラルコイル層５２ａ、５２ｂを有することにより、同様の受電性能を有する単層構造の受電コイルに比べて、受電コイル５１の軸方向から見たコイル面の面積を小さくすることができる。このため、受電コイル５１の設置範囲の自由度が向上し、車輪３の広い範囲に収容可能となる。また、送電コイル４１に近い位置に設置し易くなるため、受電装置５の受電効率を更に向上させることができる。
本発明の一実施形態に係る車輪３は、移動体２の車輪３であって、路面に設置された送電装置４の送電コイル４１から無線により供給される電力を受電する受電コイル５１を有する受電装置５を備え、受電コイル５１の少なくとも一部を内部に収容しており、受電コイル５１は、積層された複数のスパイラルコイル層５２ａ、５２ｂを有する。かかる構成によれば、路面と直接接触する車輪３に、受電コイル５１の少なくとも一部が収容されることで、路面に設けられた送電コイル４１と受電コイル５１との間の空間に障害物が入り込むおそれを低減させることができる。このため、車輪３は、無線給電における受電効率を向上させることができる。また、受電コイル５１が、積層された複数のスパイラルコイル層５２ａ、５２ｂを有することにより、同様の受電性能を有する単層構造の受電コイルに比べて、受電コイル５１の軸方向から見たコイル面の面積を小さくすることができる。このため、受電コイル５１の設置範囲の自由度が向上し、車輪３の広い範囲に収容可能となる。また、送電コイル４１に近い位置に設置し易くなるため、受電装置５の受電効率を更に向上させることができる。
以下に、図７、８を参照しつつ、受電装置５及び駆動装置６１の一例について具体的に説明する。図７は、無線受電システム１における車輪３の一例としてのタイヤ・ホイール組立体を、車輪３の幅方向断面を用いて概略的に示す、概略図である。図８は、図７の車輪３に収容される受電装置５のコンバータ５６ａ及びインバータ５６ｂを概略的に示す、概略図である。本例において、駆動装置６１は、車輪３に設置されるインホイールモータであり、その少なくとも一部が車輪３に収容されている。
図７、８に示すように、受電装置５は、電力変換部としてのコンバータ５６ａ及びインバータ５６ｂを備える。コンバータ５６ａは、受電コイル５１と、インバータ５６ｂに接続されている。コンバータ５６ａは、受電コイル５１に生じた交流電力を直流電力に変換し、インバータ５６ｂに送電することができる。インバータ５６ｂは、コンバータ５６ａ及び駆動装置６１に接続されている。インバータ５６ｂは、コンバータ５６ａからの直流電力を交流電力に変換して駆動装置６１に送電することができる。
コンバータ５６ａは、受電コイル５１よりも鉛直方向上方に位置し、インバータ５６ｂは、コンバータ５６ａよりも鉛直方向上方に位置する。本例では、コンバータ５６ａの全体及びインバータ５６ｂの全体が車輪３に収容されている。なお、コンバータ５６ａ及びインバータ５６ｂは、少なくとも一部が車輪３に収容されていればよい。
コンバータ５６ａ及びインバータ５６ｂは、車輪３と同軸配置される円環状の基板５６ｃ上に設けられている。受電コイル５１は、基板５６ｃの下側に位置する。なお、受電コイル５１は、基板５６ｃと鉛直方向に重なる位置にあってもよい。
図８に示すように、コンバータ５６ａ及びインバータ５６ｂは、円環状の基板５６ｃにおける異なる周方向位置に配置されている。コンバータ５６ａ及びインバータ５６ｂは、基板５６ｃにおいて同心円上に配置される。コンバータ５６ａは基板５６ｃの下部に位置し、インバータ５６ｂは基板５６ｃの上部に位置する。
駆動装置６１は、車輪３と同軸配置されるダイレクトドライブモータ６３である。ダイレクトドライブモータ６３は、車輪３と同軸配置されている。また、ダイレクトドライブモータ６３は、その全体が車輪３に収容されている。なお、ダイレクトドライブモータ６３はその少なくとも一部が車輪３に収容されていればよい。
受電装置５は、受電コイルを５１収容するコイルケース５５を有する。コイルケース５５は、コンバータ５６ａを収容するケース５６ｄと一体に設けられている。なお、コイルケース５５は、ケース５６ｄに連結されていてもよい。また、コイルケース５５はコンバータ５６ａを収容するケース５６ｄから独立して設置されてもよい。ケース５６ｄは、その全体が車輪３に収容される。ケース５６ｄは、基板５６ｃ、コンバータ５６ａ、インバータ５６ｂ、及びダイレクトドライブモータ６３を外側から取り囲む。なお、コンバータ５６ａを収容するケース５６ｄは必須の構成ではない。
以上述べたように、図７、８に示す形態を有する無線受電システム１は、路面に設置された送電装置４の送電コイル４１から無線により供給される電力を受電する受電コイル５１を有し、受電コイル５１の少なくとも一部が移動体２の車輪３に収容された、受電装置５と、車輪３に設置され、受電装置５が受電した電力により車輪３を駆動させる駆動装置６１と、を備え、受電装置５は、受電コイル５１に生じた交流電力を直流電力に変換するコンバータ５６ａと、コンバータ５６ａからの直流電力を交流電力に変換して駆動装置６１に送電可能なインバータ５６ｂとを備え、コンバータ５６ａの少なくとも一部及びインバータ５６ｂの少なくとも一部は、車輪３に収容されており、コンバータ５６ａは、受電コイル５１よりも鉛直方向上方に位置し、インバータ５６ｂは、コンバータ５６ａよりも鉛直方向上方に位置する。かかる構成によれば、路面と直接接触する車輪３に、受電コイル５１の少なくとも一部が収容されることで、路面に設けられた送電コイル４１と受電コイル５１との間の空間に障害物が入り込むおそれを低減させることができる。このため、無線受電システム１は、無線給電における受電効率を向上させることができる。
また、図７、８に示す形態を有する無線受電システム１によれば、コンバータ５６ａが受電コイル５１よりも鉛直方向上方に位置し、インバータ５６ｂがコンバータ５６ａよりも鉛直方向上方に位置することにより、受電コイル５１を送電コイル４１に近接して配置し易く、且つ、送電コイル４１から受電コイル５１への給電がインバータ５６ｂ及びコンバータ５６ａによって阻害され難くなる。よって、受電効率を高めることができる。また、受電コイル５１とコンバータ５６ａとを近接して配置し易いため、受電コイル５１からコンバータ５６ａに送電する際の送電損失を低減することができる。また、受電コイル５１からコンバータ５６ａ及びインバータ５６ｂを介して駆動装置６１に達するまでの送電経路を短くし易い。そのため、送電損失を低減することができ、また、車輪３内の空間を有効に活用し易くなる。
図７、８に示す形態を有する無線受電システム１では、コンバータ５６ａ及びインバータ５６ｂが、車輪３に同軸配置される円環状の基板５６ｃ上に設けられている。かかる構成によれば、コンバータ５６ａ及びインバータ５６ｂを車輪３の軸部の周囲に効率よく設置することができ、車輪３内の空間を有効に活用することができる。
図７、８に示す形態を有する無線受電システム１では、駆動装置６１は、車輪３と同軸配置されるダイレクトドライブモータ６３である。かかる構成によれば、ダイレクトドライブモータ６３の回転力を、間接的機構（ギアボックスなど）を介さずに直接、車輪３に伝達することができるので、動力の損失を低減して効率的に車輪３を駆動することができる。
図７、８に示す形態を有する無線受電システム１では、受電装置５は、受電コイル５１を収容するコイルケース５５を有し、コイルケース５５は、コンバータ５６ａを収容するケース５６ｄと一体、またはケース５６ｄに連結されている。かかる構成によれば、受電コイル５１とコンバータ５６ａとの位置関係が安定し易くなる。また、コイルケース５５とコンバータ５６ａを収容するケース５６ｄとを一体化することで受電装置５を小型化し易い。
図７、８に示す形態を有する移動体２は、車輪３と、路面に設置された送電装置４の送電コイル４１から無線により供給される電力を受電する受電コイル５１を有し、受電コイル５１の少なくとも一部が車輪３に収容された、受電装置５と、車輪３に設置され、受電装置５が受電した電力により車輪３を駆動させる駆動装置６１と、を備え、受電装置５は、受電コイル５１に生じた交流電力を直流電力に変換するコンバータ５６ａと、コンバータ５６ａからの直流電力を交流電力に変換して駆動装置６１に送電可能なインバータ５６ｂとを備え、コンバータ５６ａの少なくとも一部及びインバータ５６ｂの少なくとも一部は、車輪３に収容されており、コンバータ５６ａは、受電コイル５１よりも鉛直方向上方に位置し、インバータ５６ｂは、コンバータ５６ａよりも鉛直方向上方に位置する。かかる構成によれば、路面と直接接触する車輪３に、受電コイル５１の少なくとも一部が収容されることで、路面に設けられた送電コイル４１と受電コイル５１との間の空間に障害物が入り込むおそれを低減させることができる。このため、無線受電システム１は、無線給電における受電効率を向上させることができる。また、コンバータ５６ａが受電コイル５１よりも鉛直方向上方に位置し、インバータ５６ｂがコンバータ５６ａよりも鉛直方向上方に位置することにより、受電コイル５１を送電コイル４１に近接して配置し易く、且つ、送電コイル４１から受電コイル５１への給電がインバータ５６ｂ及びコンバータ５６ａによって阻害され難くなる。よって、受電効率を高めることができる。また、受電コイル５１とコンバータ５６ａとを近接して配置し易いため、受電コイル５１からコンバータ５６ａに送電する際の送電損失を低減することができる。また、受電コイル５１からコンバータ５６ａ及びインバータ５６ｂを介して駆動装置６１に達するまでの送電経路を短くし易い。そのため、送電損失を低減することができ、また、車輪３内の空間を有効に活用し易くなる。
図７、８に示す形態を有する車輪３は、移動体２の車輪３であって、路面に設置された送電装置４の送電コイル４１から無線により供給される電力を受電する受電コイル５１を有する受電装置５と、受電装置５が受電した電力により車輪３を駆動させる駆動装置６１と、を備え、受電装置５は、受電コイル５１に生じた交流電力を直流電力に変換するコンバータ５６ａと、コンバータ５６ａからの直流電力を交流電力に変換して駆動装置６１に送電可能なインバータ５６ｂとを備え、車輪３はコンバータ５６ａの少なくとも一部及びインバータ５６ｂの少なくとも一部を内部に収容しており、コンバータ５６ａは、受電コイル５１よりも鉛直方向上方に位置し、インバータ５６ｂは、コンバータ５６ａよりも鉛直方向上方に位置する。かかる構成によれば、路面と直接接触する車輪３に、受電コイル５１の少なくとも一部が収容されることで、路面に設けられた送電コイル４１と受電コイル５１との間の空間に障害物が入り込むおそれを低減させることができる。このため、無線受電システム１は、無線給電における受電効率を向上させることができる。また、コンバータ５６ａが受電コイル５１よりも鉛直方向上方に位置し、インバータ５６ｂがコンバータ５６ａよりも鉛直方向上方に位置することにより、受電コイル５１を送電コイル４１に近接して配置し易く、且つ、送電コイル４１から受電コイル５１への給電がインバータ５６ｂ及びコンバータ５６ａによって阻害され難くなる。よって、受電効率を高めることができる。また、受電コイル５１とコンバータ５６ａとを近接して配置し易いため、受電コイル５１からコンバータ５６ａに送電する際の送電損失を低減することができる。また、受電コイル５１からコンバータ５６ａ及びインバータ５６ｂを介して駆動装置６１に達するまでの送電経路を短くし易い。そのため、送電損失を低減することができ、また、車輪３内の空間を有効に活用し易くなる。
以下に、図９、１０を参照しつつ、受電コイル５１の他の例について具体的に説明する。図９に示す受電コイル５１は、車輪３の軸方向から見た側面視で下向きに凸形状である。図９では、車輪３及び受電コイル５１のみを概略的に示している。また、図９には、比較のために、車輪３の軸方向から見た側面視で水平方向に延在する平坦な形状の受電コイル５１ａを二点鎖線で示している。また、図９には、比較のために、側面視で下向きに凸の屈曲形状である受電コイル５１ｂを二点鎖線で示している。受電コイル５１ｂは、側面視で受電コイル５１と同一幅且つ同一高さである。なお、図９に示す受電コイル５１は、１層のスパイラルコイル層からなる単層構造であるが、これに限られない。
図９に示す受電コイル５１は、側面視で全体が円弧状に湾曲している。受電コイル５１は、円弧状に湾曲する形状に限られず、少なくとも全体として下向きに凸となる非平坦形状であればよく、例えば、受電コイル５１ｂのように下向きにＶ字型に屈曲する構成としてもよい。また、図示は省略するが、受電装置５は、受電コイル５１の形状に対応した湾曲形状のコイルケースを有していてもよい。
図９に示す受電コイル５１は、受電コイル５１の側面視での曲率中心Ｐが、車輪３の中心軸上に位置している。これにより、受電コイル５１を車輪３の内周面３ａに沿って配置することができる。なお、車輪３の内周面３ａとは、例えばリム部３２１の内周面とすることができるが、これに限られない。
図１０に示す受電コイル５１は、積層された複数のスパイラルコイル層５２ｃ、５２ｄを有する。図１０では、車輪３及び受電コイル５１のみを概略的に示している。また、図１０には、比較のために、１層のスパイラルコイル層からなる単層構造の受電コイル５１ｂを二点鎖線で示している。受電コイル５１ｂのように、車輪周方向の長さが大きい場合、当該車輪周方向における受電コイル５１ｂの両端部は、送電コイル４１からの距離が大きくなり易い。このため、受電コイル５１を複数のスパイラルコイル層５２ｃ、５２ｄを有する積層構造として、車輪周方向の長さを小さくすることで、図１０に示すように、路面に設置された送電コイル４１と受電コイル５１との平均距離を小さくすることができる。なお、図１０に示す受電コイル５１も、受電コイル５１の側面視での曲率中心Ｐが、車輪３の中心軸上に位置しているが、これに限られない。また、図１０の受電コイル５１は、２層のスパイラルコイル層５２ｃ、５２ｄで構成されているが、３層以上のスパイラルコイル層を有していてもよい。
図１０に示す受電コイル５１は、側面視で湾曲すること以外は、図２〜６を参照して説明した積層構造の受電コイル５１と同様の構成とすることができる。例えば、２層のスパイラルコイル層５２ｃ、５２ｄは、連続する１本の線材５３で巻き回されて構成されてもよい。また、受電装置５は、受電コイル５１に対応して湾曲した形状のコイルケース５５を備えることができる。その場合、当該コイルケース５５は、受電コイル５１の形状に対応する湾曲形状のケース本体５５ａ（線材支持部）、第１カバー５５ｂ、第２カバー５５ｃ、及び第３カバー５５ｄ等を備えることができる。また、当該ケース本体５５ａの表面及び裏面に設けた渦巻き状溝に沿って線材５３を配置することで、２層のスパイラルコイル層５２ｃ、５２ｄを形成してもよい。
以上述べたように、図９、１０に示す形態を有する無線受電システム１は、路面に設置された送電装置４の送電コイル４１から無線により供給される電力を受電する受電コイル５１を有し、受電コイル５１の少なくとも一部が移動体２の車輪３に収容された、受電装置５と、移動体２に設置され、受電装置５と通電可能に接続された、車載装置６と、を備え、受電装置５は、受電した電力を車載装置６に送電可能であり、受電コイル５１は、車輪３の軸方向から見た側面視で下向きに凸形状である。かかる構成によれば、路面と直接接触する車輪３に、受電コイル５１の少なくとも一部が収容されることで、路面に設けられた送電コイル４１と受電コイル５１との間の空間に障害物が入り込むおそれを低減させることができる。このため、無線受電システム１は、無線給電における受電効率を向上させることができる。
また、図９、１０に示す形態を有する無線受電システム１によれば、受電コイル５１が、車輪３の軸方向から見た側面視で下向きに凸形状であることにより、側面視で水平方向に延在する平坦な形状の受電コイル５１ａと比べて、路面に設置された送電コイル４１と受電コイル５１との平均距離を小さくすることができる。その結果、受電コイル５１を有する無線受電システム１の給電効率を高めることができる。
図９、１０に示す形態を有する無線受電システム１では、受電コイル５１が、側面視で円弧状に湾曲している。かかる構成によれば、例えば側面視で同一幅且つ同一高さのＶ字型の屈曲形状の受電コイル５１ｂに比べて、送電コイル４１と受電コイル５１との平均距離をさらに小さくすることができ、無線受電システム１の給電効率をより高めることができる。
図９、１０に示す形態を有する無線受電システム１では、受電コイル５１の側面視での曲率中心Ｐが、車輪３の中心軸上に位置する。かかる構成によれば、受電コイル５１を車輪３の内周面３ａに沿って配置することができるので、送電コイル４１と受電コイル５１との平均距離をさらに小さくすることができ、無線受電システム１の給電効率をより高めることができる。また、受電コイル５１を車輪３の内周面３ａに沿って配置することで、車輪３内の空間を有効に活用することができる。
図１０に示す形態を有する無線受電システム１では、受電コイル５１は、積層された複数のスパイラルコイル層５２ｃ、５２ｄを有する。かかる構成によれば、１層のスパイラルコイル層からなる単層構造の受電コイル５１ｃに比べて、側面視での受電コイル５１の車輪３の周方向の長さを小さくすることができる。このため、路面に設置された送電コイル４１と受電コイル５１との平均距離をさらに小さくすることができ、給電効率をさらに高めることができる。
図９、１０に示す形態を有する移動体２は、車輪３と、路面に設置された送電装置４の送電コイル４１から無線により供給される電力を受電する受電コイル５１を有し、受電コイル５１の少なくとも一部が車輪３に収容された、受電装置５と、受電装置５と通電可能に接続された、車載装置６と、を備え、受電装置５は、受電した電力を車載装置６に送電可能であり、受電コイル５１は、車輪３の軸方向から見た側面視で下向きに凸形状である。かかる構成によれば、路面と直接接触する車輪３に、受電コイル５１の少なくとも一部が収容されることで、路面に設けられた送電コイル４１と受電コイル５１との間の空間に障害物が入り込むおそれを低減させることができる。このため、移動体２は、無線給電における受電効率を向上させることができる。また、受電コイル５１が、車輪３の軸方向から見た側面視で下向きに凸形状であることにより、側面視で水平方向に延在する平坦な形状の受電コイル５１ａと比べて、路面に設置された送電コイル４１と受電コイル５１との平均距離を小さくすることができる。その結果、受電コイル５１を有する無線受電システム１の給電効率を高めることができる。
図９、１０に示す形態を有する車輪３は、移動体２の車輪３であって、路面に設置された送電装置４の送電コイル４１から無線により供給される電力を受電する受電コイル５１を有する受電装置５を備え、受電コイル５１の少なくとも一部を内部に収容しており、受電コイル５１は、車輪３の軸方向から見た側面視で下向きに凸形状である。かかる構成によれば、路面と直接接触する車輪３に、受電コイル５１の少なくとも一部が収容されることで、路面に設けられた送電コイル４１と受電コイル５１との間の空間に障害物が入り込むおそれを低減させることができる。このため、車輪３は、無線給電における受電効率を向上させることができる。また、受電コイル５１が、車輪３の軸方向から見た側面視で下向きに凸形状であることにより、側面視で水平方向に延在する平坦な形状の受電コイル５１ａと比べて、路面に設置された送電コイル４１と受電コイル５１との平均距離を小さくすることができる。その結果、受電コイル５１を有する無線受電システム１の給電効率を高めることができる。
本発明を諸図面及び実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本発明に基づき種々の変形及び修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形及び修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各実施形態又は各実施例に含まれる構成又は機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能である。また、各実施形態に含まれる構成又は機能等は、他の実施形態又は他の実施例に組み合わせて用いることができ、複数の構成又は機能等を１つに組み合わせたり、分割したり、或いは一部を省略したりすることが可能である。
例えば、上述した実施形態において、制御装置７の機能又は処理として説明された機能又は処理の全部又は一部が、受電装置５又は車載装置６の機能又は処理として実現されてもよい。例えば、実施形態に係る制御装置７の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを、受電装置５又は車載装置６が備えるメモリ等に記憶させ、受電装置５又は車載装置６のプロセッサ等によって当該プログラムを読み出して実行させてもよい。
また例えば、上述した実施形態において、受電コイル５１のコイル面は、車輪３の接地面と略平行となるように配置されているものとして説明したが、この限りではない。受電コイル５１のコイル面は、車輪３の接地面と０度から９０度の任意の角度で配置されていてもよい。受電コイル５１のコイル面と車輪３の接地面との角度は、受電装置５の用途、及び受電すべき電力量等に応じて、任意に定められてもよい。
また例えば、上述した実施形態において、タイヤ３１は、空気を充填されるものとして説明したが、この限りではない。例えば、タイヤ３１には、窒素等の気体を充填することができる。また、例えば、タイヤ３１には、気体に代えて又は加えて、液体、ゲル状物質、又は粉粒体等を含む、任意の流体を充填することができる。
１：無線受電システム、 ２：移動体、 ２１：ハブ、 ２２：シャフト、 ３：車輪、 ３１：タイヤ、 ３１１：ビード部、 ３１２：サイドウォール部、 ３１３：トレッド部、 ３２：ホイール、 ３２１：リム部、 ３２２：ディスク部、 ４：送電装置、 ４１：送電コイル、 ５：受電装置、 ５１：受電コイル、 ５２ａ：第１スパイラルコイル層 ５２ｂ：第２スパイラルコイル層 ６：車載装置、 ６１：駆動装置 ６２：蓄電装置、 ７：制御装置、 ７１：制御部、 ７２：記憶部、 ７３：通信部、 ７４：出力部、 ７５：入力部

Claims (8)

  1. 路面に設置された送電装置の送電コイルから無線により供給される電力を受電する受電コイルを有し、前記受電コイルの少なくとも一部が移動体の車輪に収容された、受電装置と、
    前記移動体に設置され、前記受電装置と通電可能に接続された、車載装置と、を備え、
    前記受電装置は、受電した前記電力を前記車載装置に送電可能であり、
    前記受電コイルは、積層された複数のスパイラルコイル層を有する、無線受電システム。
  2. 前記受電コイルは、前記複数のスパイラルコイル層を構成する第１スパイラルコイル層及び第２スパイラルコイル層を有する２層構造である、請求項１に記載の無線受電システム。
  3. 前記第１スパイラルコイル層を構成する線材と前記第２スパイラルコイル層を構成する線材とは、前記受電コイルの内周縁部で連続している、請求項２に記載の無線受電システム。
  4. 前記第１スパイラルコイル層及び前記第２スパイラルコイル層は、連続する１本の線材が巻き回されて構成される、請求項２又は３に記載の無線受電システム。
  5. 前記受電装置は、板状の線材支持部を備え、
    前記線材支持部に形成された渦巻き状溝に沿って前記受電コイルを構成する線材が配置されている、請求項１〜４の何れか一項に記載の無線受電システム。
  6. 前記線材支持部の表面及び裏面にそれぞれ前記渦巻き状溝が形成されており、
    前記表面に形成された前記渦巻き状溝と、前記裏面に形成された前記渦巻き状溝とが、前記線材支持部に形成された貫通孔によって連通している、請求項５に記載の無線受電システム。
  7. 車輪と、
    路面に設置された送電装置の送電コイルから無線により供給される電力を受電する受電コイルを有し、前記受電コイルの少なくとも一部が前記車輪に収容された、受電装置と、
    前記受電装置と通電可能に接続された、車載装置と、を備え、
    前記受電装置は、受電した前記電力を前記車載装置に送電可能であり、
    前記受電コイルは、積層された複数のスパイラルコイル層を有する、移動体。
  8. 移動体の車輪であって、
    路面に設置された送電装置の送電コイルから無線により供給される電力を受電する受電コイルを有する受電装置を備え、
    前記受電コイルの少なくとも一部を内部に収容しており、
    前記受電コイルは、積層された複数のスパイラルコイル層を有する、車輪。
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