JP2023021693A - 電動キャスタ - Google Patents
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- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Abstract
【課題】回転位置検出装置における検出精度の悪化を抑制できる電動キャスタを提供する。【解決手段】車体101に取り付けられる取付板2と、取付板2に回転自在に支持される操舵軸9を有する駆動輪ユニット11,12と、操舵軸9に設けられるセンサマグネット32を有し、操舵軸9の回転位置を検出する回転位置検出装置4と、車体101に設けられた電源の電力を駆動輪ユニット11,12に非接触で供給する無線給電装置5と、を備える。回転位置検出装置4と無線給電装置5との間に、取付板2の少なくとも一部が介在されている。【選択図】図2
Description
本発明は、電動キャスタに関する。
例えば、搬送車や車いす等の車体に取り付け、搬送車や車いすを自走可能とする電動キャスタが知られている。この種の電動キャスタの中には、差動式キャスタがある。差動式キャスタは、車体に鉛直軸を中心に回転可能に支持された操舵軸と、操舵軸の下端に設けられ、水平軸を中心に回転可能に支持された一対の駆動輪と、を備える。
駆動軸の上端には、回転位置検出装置が設けられている。回転位置検出装置としては、例えば磁気式が用いられる。磁気式の回転位置検出装置は、操舵軸に設けられたセンサマグネットと、車体に設けられセンサマグネットの磁束の変化を検出するセンサ基板と、を備える。このような回転位置検出装置の検出結果に基づいて、各駆動輪に内蔵された電動モータの駆動制御が行われる。各駆動輪は、独立して駆動される。
また、差動式キャスタの電動モータには、車体等に設けられた電源(バッテリ)から電力を供給する必要がある。この際、電源と、電動モータとを電力供給線により接続すると、操舵軸の同一方向への連続回転により電力供給線が捩じれたり、操舵軸に絡まったりする可能性がある。このような電力供給線の捩じれや絡まりを防止するために、さまざまな技術が提案されている。
例えば、操舵軸に回転端子を設けるとともに、車体に回転端子の外周面に摺接される摺接端子を設けた技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。回転端子は、操舵軸と一体となって回転される。回転端子に、電動モータが電気的に接続されている。一方、摺接端子は、電源に電気的に接続されている。このように構成することで、電源の電力が、摺接端子及び回転端子を介して電動モータに供給される。電源から電動モータに至るまで一本の電力供給線で接続されないので、電力供給線の捩じれや絡まりを防止できる。
ここで、上述の構造では、回転端子に摺接端子を摺接させる分、回転端子や摺接端子の摩耗によって製品寿命を延命化できない。また、回転端子に対する摺接端子の摺接抵抗により、微弱電流による通電が困難である。さらに、回転端子や摺接端子を設ける分、装置全体として大型化してしまう可能性があった。
このため、回転端子や摺接端子に代えて、無線給電装置を採用することが考えられる。無線給電装置としては、例えば送電コイルと、送電コイルに対向配置された受電コイルと、を備えるものがある。このような構成もと、送電コイルと受電コイルとの間で発生する誘導電流を利用することにより、これら送電コイルと受電コイルとの間で電力伝送が行われる。
このため、回転端子や摺接端子に代えて、無線給電装置を採用することが考えられる。無線給電装置としては、例えば送電コイルと、送電コイルに対向配置された受電コイルと、を備えるものがある。このような構成もと、送電コイルと受電コイルとの間で発生する誘導電流を利用することにより、これら送電コイルと受電コイルとの間で電力伝送が行われる。
しかしながら、単純に無線給電装置を用いて電力伝送を行おうとすると、送電コイルや受電コイルに発生する磁界の影響を受け、回転位置検出装置の検出精度が悪化する可能性があった。
そこで、本発明は、回転位置検出装置における検出精度の悪化を抑制できる電動キャスタを提供する。
上記の課題を解決するために、本発明に係る電動キャスタは、車体に取り付けられる取付板と、前記取付板に回転自在に支持される操舵軸を有する駆動輪ユニットと、前記操舵軸に設けられるセンサを有し、前記操舵軸の回転位置を検出する回転位置検出装置と、前記車体に設けられた電源の電力を前記駆動輪ユニットに非接触で供給する無線給電装置と、を備え、前記回転位置検出装置と前記無線給電装置との間に、前記取付板の少なくとも一部が介在されていることを特徴とする。
本発明によれば、取付板によって、無線給電装置で発生する磁界の影響が回転位置検出装置に影響してしまうことを抑制できる。
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
[第1実施形態]
<差動式キャスタ>
図1は、差動式キャスタ1の斜視図である。図2は、差動式キャスタ1の縦断面図である。
差動式キャスタ1(請求項における「電動キャスタ」の一例)は、例えば電動車いすや搬送車として用いられる。
図1、図2に示すように、差動式キャスタ1は、車体101に取り付けられる取付板2と、取付板2に回転自在に支持される駆動輪ユニット3と、駆動輪ユニット3の方向を検出する回転位置検出装置4と、駆動輪ユニット3に給電を行うための無線給電装置5と、を備える。
<差動式キャスタ>
図1は、差動式キャスタ1の斜視図である。図2は、差動式キャスタ1の縦断面図である。
差動式キャスタ1(請求項における「電動キャスタ」の一例)は、例えば電動車いすや搬送車として用いられる。
図1、図2に示すように、差動式キャスタ1は、車体101に取り付けられる取付板2と、取付板2に回転自在に支持される駆動輪ユニット3と、駆動輪ユニット3の方向を検出する回転位置検出装置4と、駆動輪ユニット3に給電を行うための無線給電装置5と、を備える。
<取付板>
取付板2はアルミ等の非磁性体からなり、円板状に形成されている。取付板2の一面2aには、外周部よりも径方向でやや内側に、取付板2の厚さ方向からみて円環状の凹部6が形成されている。取付板2の一面2aには、凹部6よりも外周側に、複数のボルト挿通孔7が形成されている。ボルト挿通孔7は、取付板2の厚さ方向に貫通している。ボルト挿通孔7には、図示しないボルトが挿通される。取付板2の外周部には、一面2aに車体101が重ね合わされる。そして、ボルト挿通孔7に挿通されたボルトが車体101に形成された図示しない雌ネジ部に螺合される。これにより、車体101に取付板2が取り付けられる。
取付板2はアルミ等の非磁性体からなり、円板状に形成されている。取付板2の一面2aには、外周部よりも径方向でやや内側に、取付板2の厚さ方向からみて円環状の凹部6が形成されている。取付板2の一面2aには、凹部6よりも外周側に、複数のボルト挿通孔7が形成されている。ボルト挿通孔7は、取付板2の厚さ方向に貫通している。ボルト挿通孔7には、図示しないボルトが挿通される。取付板2の外周部には、一面2aに車体101が重ね合わされる。そして、ボルト挿通孔7に挿通されたボルトが車体101に形成された図示しない雌ネジ部に螺合される。これにより、車体101に取付板2が取り付けられる。
電動車いすや搬送車の使用状態において、取付板2は、車体101から下方に突出するように取り付けられる。取付板2の厚さ方向は、上下方向と一致する。
取付板2の径方向中央には、厚さ方向に貫通する貫通孔2bが形成されている。この貫通孔2bの内周面には、2つの軸受8a,8bの外周面が嵌合固定されている。2つの軸受8a,8bは、軸方向が取付板2の厚さ方向と一致するように、かつ取付板2の厚さ方向に並んで配置されている。2つの軸受8a,8bのうち、上方に配置された軸受8aの外輪は、貫通孔2bの上部に形成された内フランジ部2cの段差面2dに当接されている。
取付板2の径方向中央には、厚さ方向に貫通する貫通孔2bが形成されている。この貫通孔2bの内周面には、2つの軸受8a,8bの外周面が嵌合固定されている。2つの軸受8a,8bは、軸方向が取付板2の厚さ方向と一致するように、かつ取付板2の厚さ方向に並んで配置されている。2つの軸受8a,8bのうち、上方に配置された軸受8aの外輪は、貫通孔2bの上部に形成された内フランジ部2cの段差面2dに当接されている。
<駆動輪ユニット>
取付板2には、軸受8a,8bを介して駆動輪ユニット3を構成する操舵軸9が回転自在に支持されている。操舵軸9の軸方向は、上下方向に一致している。
操舵軸9は、例えば鉄等により形成されている。操舵軸9は、上端部に設けられた軸受部9aと、軸受部9aの下部に段差面9bを介して拡径形成された拡径部9cと、拡径部9cの下部に一体成形され、拡径部9cより縮径された本体部9dと、本体部9dの下部に一体成形された直方体状の角軸部9eと、からなる。軸受部9aが、軸受8a,8bを介して取付板2に回転自在に支持されている。軸受部9aの上端は、軸受8a,8bよりも僅かに上方に突出し、さらに取付板2から僅かに上方に突出している。
取付板2には、軸受8a,8bを介して駆動輪ユニット3を構成する操舵軸9が回転自在に支持されている。操舵軸9の軸方向は、上下方向に一致している。
操舵軸9は、例えば鉄等により形成されている。操舵軸9は、上端部に設けられた軸受部9aと、軸受部9aの下部に段差面9bを介して拡径形成された拡径部9cと、拡径部9cの下部に一体成形され、拡径部9cより縮径された本体部9dと、本体部9dの下部に一体成形された直方体状の角軸部9eと、からなる。軸受部9aが、軸受8a,8bを介して取付板2に回転自在に支持されている。軸受部9aの上端は、軸受8a,8bよりも僅かに上方に突出し、さらに取付板2から僅かに上方に突出している。
また、2つの軸受8a,8bのうち、下方に配置された軸受8bの内輪に、段差面9bが当接されている。すなわち、2つの軸受8a,8bは、取付板2の段差面2dと、操舵軸9の段差面9bとにより上下方向で挟持されている。これにより、2つの軸受8a,8bを介して取付板2と操舵軸9との位置決めが行われる。
駆動輪ユニット3は、操舵軸9の他に、操舵軸9の角軸部9eに設けられた筒部14と、角軸部9eに筒部14を介して支持された第1駆動輪ユニット11及び第2駆動輪ユニット12と、を備える。
角軸部9eには、操舵軸9の軸方向に直交する軸側貫通孔15が形成されている。軸側貫通孔15には、図示しない支持ピンが挿通される。支持ピンは、筒部14の角軸部9e側の端部に設けられた図示しないブラケット部に取り付けられている。これにより、角軸部9eに、筒部14が支持ピンを中心にして回動可能に取り付けられる。
角軸部9eには、操舵軸9の軸方向に直交する軸側貫通孔15が形成されている。軸側貫通孔15には、図示しない支持ピンが挿通される。支持ピンは、筒部14の角軸部9e側の端部に設けられた図示しないブラケット部に取り付けられている。これにより、角軸部9eに、筒部14が支持ピンを中心にして回動可能に取り付けられる。
筒部14の内周面には、2つの軸受20a,20bの外周面が嵌合固定されている。これら軸受20a,20bは、駆動輪ユニット11,12の後述するロータ21を回転自在に支持するためのものである。
このような筒部14の角軸部9eとは反対側端には、それぞれステータホルダ17が図示しないボルトによって締結固定されている。ステータホルダ17は、筒部14の軸方向と同軸上に配置された円板状に形成されている。これらステータホルダ17に、それぞれ駆動輪ユニット11,12が取り付けられる。
このような筒部14の角軸部9eとは反対側端には、それぞれステータホルダ17が図示しないボルトによって締結固定されている。ステータホルダ17は、筒部14の軸方向と同軸上に配置された円板状に形成されている。これらステータホルダ17に、それぞれ駆動輪ユニット11,12が取り付けられる。
2つの駆動輪ユニット11,12は、操舵軸9を挟んで線対称となるように対向配置されている。各駆動輪ユニット11,12は、モータ装置13と、モータ装置13によって駆動されるタイヤ50と、を備える。
なお、2つの駆動輪ユニット11,12は、大半が同一構造になっているので、以下の説明においては、第1駆動輪ユニット11のみについて説明し、第2駆動輪ユニット12についての説明を省略する。第2駆動輪ユニット12を必要に応じて説明する場合、第1駆動輪ユニット11を構成する各部と同一名称で説明する。
なお、2つの駆動輪ユニット11,12は、大半が同一構造になっているので、以下の説明においては、第1駆動輪ユニット11のみについて説明し、第2駆動輪ユニット12についての説明を省略する。第2駆動輪ユニット12を必要に応じて説明する場合、第1駆動輪ユニット11を構成する各部と同一名称で説明する。
<モータ装置>
モータ装置13は、いわゆるアウターロータ型のブラシレスモータ18を備える。ブラシレスモータ18は、ステータホルダ17に固定されたステータ19と、筒部14に軸受20a,20bを介して回転自在に支持されるロータ21と、を備える。
以下の説明では、駆動輪ユニット11,12(モータ装置13)の説明において、ロータ21の回転軸線方向(筒部14の軸方向)を単に「軸方向」、筒部14の径方向を単に「径方向」、ロータ21の回転方向(筒部14の周方向)を「周方向」と称して説明する。
モータ装置13は、いわゆるアウターロータ型のブラシレスモータ18を備える。ブラシレスモータ18は、ステータホルダ17に固定されたステータ19と、筒部14に軸受20a,20bを介して回転自在に支持されるロータ21と、を備える。
以下の説明では、駆動輪ユニット11,12(モータ装置13)の説明において、ロータ21の回転軸線方向(筒部14の軸方向)を単に「軸方向」、筒部14の径方向を単に「径方向」、ロータ21の回転方向(筒部14の周方向)を「周方向」と称して説明する。
ステータ19は、円環状に形成されたステータコア22と、このステータコア22の外周面から放射状に突出された複数のティース23と、が一体成形されている。ステータコア22が、ステータホルダ17にボルト24によって締結固定されている。
ティース23には、インシュレータ25が装着されている。ティース23には、インシュレータ25の上から界磁コイル26が巻回されている。界磁コイル26の端末部は、ステータ19の操舵軸9側に配置された給電部27を介し、無線給電装置5に電気的に接続されている。
ティース23には、インシュレータ25が装着されている。ティース23には、インシュレータ25の上から界磁コイル26が巻回されている。界磁コイル26の端末部は、ステータ19の操舵軸9側に配置された給電部27を介し、無線給電装置5に電気的に接続されている。
ロータ21は、筒部14に軸受20a,20bを介して回転自在に支持される回転軸28と、回転軸28にアタッチメント29を介して固定されたフライホイール30と、を備える。
回転軸28は、軸受20a,20bに回転自在に支持されている軸本体28aと、軸本体28aから操舵軸9とは反対側に突出され軸本体28aよりも段差を介して拡径形成された拡径部28bと、からなる。拡径部28bに、アタッチメント29が取り付けられている。
回転軸28は、軸受20a,20bに回転自在に支持されている軸本体28aと、軸本体28aから操舵軸9とは反対側に突出され軸本体28aよりも段差を介して拡径形成された拡径部28bと、からなる。拡径部28bに、アタッチメント29が取り付けられている。
アタッチメント29は、円筒部29aと、円筒部29aの軸方向一端に一体成形され、径方向外側に張り出す外フランジ部29bと、からなる。アタッチメント29は、外フランジ部29bを操舵軸9とは反対側に向けた状態で、回転軸28の拡径部28bに円筒部29aの内周面が嵌合固定されている。外フランジ部29bに、フライホイール30が取り付けられている。
フライホイール30は、ステータ19を操舵軸9とは反対側から覆うように有底円筒状に形成されている。すなわち、フライホイール30は、ステータ19を挟んで操舵軸9とは反対側に配置された円板状の底部30aと、底部30aの外周縁から操舵軸9側に向かって屈曲延出されステータ19の外周面を覆う円筒部30bと、からなる。底部30aの径方向中央には、アタッチメント29の円筒部29aを挿通可能な開口部30cが形成されている。
この開口部30cに、アタッチメント29の円筒部29aを向けてアタッチメント29を挿入する。そして、フライホイール30における開口部30cの周囲に、アタッチメント29の外フランジ部29bを固定する。これにより、回転軸28にアタッチメント29を介してフライホイール30が固定される。
フライホイール30の円筒部30bには、内周面に複数の永久磁石31が設けられている。各永久磁石31は、周方向に沿って磁極が交互となるように並んで配置されている。
また、フライホイール30における円筒部30bの外周面に、タイヤ50が取り付けられる。
また、フライホイール30における円筒部30bの外周面に、タイヤ50が取り付けられる。
<回転位置検出装置>
駆動輪ユニット3の方向を検出する回転位置検出装置4は、いわゆる磁気式のエンコーダである。回転位置検出装置4は、操舵軸9における軸受部9aの上端に設けられたセンサマグネット32と、センサマグネット32と上下方向で対向配置されたセンサ基板33と、を備える。
駆動輪ユニット3の方向を検出する回転位置検出装置4は、いわゆる磁気式のエンコーダである。回転位置検出装置4は、操舵軸9における軸受部9aの上端に設けられたセンサマグネット32と、センサマグネット32と上下方向で対向配置されたセンサ基板33と、を備える。
軸受部9aの上端には凹部9fが形成されており、この凹部9fに、樹脂製のセンサホルダ34を介してセンサマグネット32が配置されている。センサホルダ34は、凹部9fの形状に対応するように上方が開口された箱状に形成されている。このため、センサマグネット32と軸受部9aとの間には、全体に渡ってセンサホルダ34が介在される。
センサ基板33は、例えば取付板2に支持されている。センサ基板33のセンサマグネット32との対向面には、センサマグネット32の磁束の変化を検出する図示しないホールIC等が実装されている。
センサ基板33は、例えば取付板2に支持されている。センサ基板33のセンサマグネット32との対向面には、センサマグネット32の磁束の変化を検出する図示しないホールIC等が実装されている。
このような構成もと、操舵軸9と一体となってセンサマグネット32が回転される。センサマグネット32が回転されることによる磁束の変化を、センサ基板33によって検出する。このセンサ基板33の検出結果に基づいて、操舵軸9の回転位置が検出される。操舵軸9の回転位置が検出されることにより、駆動輪ユニット3の方向が検出される。
回転位置検出装置4の上方は、カバー35によって覆われている。カバー35は、有底円筒状に形成されている。カバー35は開口部35aを下方に向け、この開口部35aが取付板2の凹部6に収納されるように配置されている。カバー35により、外部の塵埃等が回転位置検出装置4に付着等してしまうことを防止できる。
<無線給電装置>
駆動輪ユニット3(11,12)に給電を行うための無線給電装置5は、取付板2と駆動輪ユニット3(11,12)のステータホルダ17との間に設けられている。無線給電装置5は、送電部36と、送電部36の下方に配置された受電部37と、を備える。無線給電装置5と回転位置検出装置4とは、取付板2を挟んで両側に配置されている。
駆動輪ユニット3(11,12)に給電を行うための無線給電装置5は、取付板2と駆動輪ユニット3(11,12)のステータホルダ17との間に設けられている。無線給電装置5は、送電部36と、送電部36の下方に配置された受電部37と、を備える。無線給電装置5と回転位置検出装置4とは、取付板2を挟んで両側に配置されている。
送電部36は、操舵軸9の周囲を取り囲むように円環状に形成された送電プレート38と、送電プレート38の上面38aに配置された送電コイル39と、を備える。送電プレート38は、取付板2に図示しない支柱を介して支持されている。また、送電プレート38は、操舵軸9から僅かに離間して設けられており、操舵軸9に対して回転可能に支持されている。
送電コイル39は、送電プレート38の上面38a上で操舵軸9の周囲を取り囲むように渦巻き状に巻かれている。送電コイル39は、操舵軸9の軸方向からみて円環状に形成された平面コイルである。送電コイル39の端末部は、取付板2を介して車体101内に引き込まれている。送電コイル39の端末部は、車体101内に設けられた図示しない電源(バッテリ)に接続されている。
送電コイル39は、送電プレート38の上面38a上で操舵軸9の周囲を取り囲むように渦巻き状に巻かれている。送電コイル39は、操舵軸9の軸方向からみて円環状に形成された平面コイルである。送電コイル39の端末部は、取付板2を介して車体101内に引き込まれている。送電コイル39の端末部は、車体101内に設けられた図示しない電源(バッテリ)に接続されている。
受電部37は、操舵軸9の周囲を取り囲むように円環状に形成された受電プレート40と、受電プレート40の下面40aに配置された受電コイル41と、を備える。受電プレート40は操舵軸9に固定されており、操舵軸9と一体となって回転する。
受電コイル41は、受電プレート40下面40a上で操舵軸9の周囲を取り囲むように渦巻き状に巻かれている。受電コイル41は、操舵軸9の軸方向からみて円環状に形成された平面コイルである。受電コイル41の端末部は、給電部27に接続されている。これにより、受電コイル41とブラシレスモータ18の界磁コイル26とが、給電部27を介して電気的に接続される。
受電コイル41は、受電プレート40下面40a上で操舵軸9の周囲を取り囲むように渦巻き状に巻かれている。受電コイル41は、操舵軸9の軸方向からみて円環状に形成された平面コイルである。受電コイル41の端末部は、給電部27に接続されている。これにより、受電コイル41とブラシレスモータ18の界磁コイル26とが、給電部27を介して電気的に接続される。
<差動式キャスタの動作>
まず、車体101内に設けられた図示しない電源の電力が送電コイル39に供給される。そして、送電コイル39と受電コイル41との間で発生する誘導電流を利用することにより、これら送電コイル39と受電コイル41との間で電力伝送が行われる。受電コイル41に伝送された電力は、給電部27を介してブラシレスモータ18の界磁コイル26に供給される。ここで、給電部27には、図示しないスイッチング素子等が設けられている。このため、給電部27によって、車体101に設けられた図示しない操作部の操作信号に基づいて、各ティース23に巻回された各界磁コイル26に選択的に電力が供給される。
まず、車体101内に設けられた図示しない電源の電力が送電コイル39に供給される。そして、送電コイル39と受電コイル41との間で発生する誘導電流を利用することにより、これら送電コイル39と受電コイル41との間で電力伝送が行われる。受電コイル41に伝送された電力は、給電部27を介してブラシレスモータ18の界磁コイル26に供給される。ここで、給電部27には、図示しないスイッチング素子等が設けられている。このため、給電部27によって、車体101に設けられた図示しない操作部の操作信号に基づいて、各ティース23に巻回された各界磁コイル26に選択的に電力が供給される。
各界磁コイル26に選択的に電力が供給されると、各ティース23に磁界が発生し、フライホイール30に設けられた永久磁石31との間で磁気的な吸引力や反発力が生じる。これにより、フライホイール30(タイヤ50)が回転し、差動式キャスタ1が走行する。
差動式キャスタ1の走行方向を変える方法としては、第1駆動輪ユニット11のフライホイール30(タイヤ50)の回転速度と、第2駆動輪ユニット12のタイヤ45フライホイール30(タイヤ50)の回転速度と、を変える方法がある。また、第1駆動輪ユニット11のフライホイール30(タイヤ50)と第2駆動輪ユニット12のフライホイール30(タイヤ50)との回転方向を逆方向とする方法がある。
差動式キャスタ1の走行方向を変えると、取付板2に対して操舵軸9が回転される。操舵軸9が回転されても各モータ装置13(ブラシレスモータ18)と図示しない電源とは一本の例えば電力供給線で接続されていないので、電力供給線等が捩じれたり絡まったりしてしまうことがない。
ここで、無線給電装置5は、送電コイル39と受電コイル41との間で発生する誘導電流を利用することにより、これら送電コイル39と受電コイル41との間で電力伝送が行われる。このため、送電コイル39と受電コイル41との間で電力伝送が行われると、磁界が発生する。一方、回転位置検出装置4は、いわゆる磁気式のエンコーダであるため、無線給電装置5で発生する磁界の影響を受ける可能性がある。しかしながら、無線給電装置5と回転位置検出装置4とは、非磁性体の取付板2を挟んで両側に配置されている。
したがって、取付板2によって無線給電装置5で発生する磁界の影響が回転位置検出装置4に影響してしまうことを確実に抑制できる。取付板2が非磁性である分、無線給電装置5で発生する磁界の影響が回転位置検出装置4に影響してしまうことをより確実に抑制できる。
したがって、取付板2によって無線給電装置5で発生する磁界の影響が回転位置検出装置4に影響してしまうことを確実に抑制できる。取付板2が非磁性である分、無線給電装置5で発生する磁界の影響が回転位置検出装置4に影響してしまうことをより確実に抑制できる。
回転位置検出装置4の検出精度を向上することで、差動式キャスタ1における効率的運用に寄与することができる。このため、国連が主導する持続可能な開発目標(SDGs)の目標7「全ての人々の、安価かつ信頼できる持続可能な近代的エネルギーへのアクセスを確保する」、及び目標9「強靭(レジリエント)なインフラ構築、包摂的かつ持続可能な産業化の促進及びイノベーションの促進を図る」に貢献することが可能となる。
また、操舵軸9における軸受部9aの上端には、凹部9fが形成されている。この凹部9fに、樹脂製のセンサホルダ34を介してセンサマグネット32が配置されている。センサマグネット32と軸受部9aとの間には、全体に渡ってセンサホルダ34が介在される。このように、操舵軸9にセンサマグネット32を埋設する分、差動式キャスタ1全体の軸長を短くできる。さらに、操舵軸9にセンサマグネット32を埋設する分、回転位置検出装置4と無線給電装置5との間の距離が短くなっても、非磁性(樹脂製)のセンサホルダ34によって無線給電装置5で発生する磁界の影響が回転位置検出装置4に影響してしまうことを抑制できる。
このように、上述の差動式キャスタ1の構成は、いわゆる磁気式のエンコーダである回転位置検出装置4を好適に用いることができる。
[第2実施形態]
次に、図3に基づいて、第2実施形態について説明する。
図3は、第2実施形態における差動式キャスタ201の縦断面図である。図3は、前述の図2に対応している。なお、第1実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明を省略する。
図3に示すように、第2実施形態における差動式キャスタ201において、車体101に取り付けられる取付板202と、取付板202に回転自在に支持される駆動輪ユニット3と、駆動輪ユニット3の方向を検出する回転位置検出装置4と、駆動輪ユニット3に給電を行うための無線給電装置205と、を備える点は、前述の第1実施形態と同様である。
次に、図3に基づいて、第2実施形態について説明する。
図3は、第2実施形態における差動式キャスタ201の縦断面図である。図3は、前述の図2に対応している。なお、第1実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明を省略する。
図3に示すように、第2実施形態における差動式キャスタ201において、車体101に取り付けられる取付板202と、取付板202に回転自在に支持される駆動輪ユニット3と、駆動輪ユニット3の方向を検出する回転位置検出装置4と、駆動輪ユニット3に給電を行うための無線給電装置205と、を備える点は、前述の第1実施形態と同様である。
第1実施形態と第2実施形態との相違点は、第1実施形態における取付板2の形状と、第2実施形態における取付板202の形状とが異なる点にある。また、これに伴い、第1実施形態における無線給電装置5のレイアウトと第2実施形態における無線給電装置205のレイアウトとが異なる。
<取付板>
より詳しくは、取付板202の径方向中央には、下方に突出する円筒状の軸受ハウジング61が一体成形されている。この軸受ハウジング61に、2つの軸受8a,8bが設けられている。
操舵軸9における軸受部9aの上端は、軸受8a,8bよりも僅かに上方に突出している程度である。このため、軸受部9aの上端は、軸受ハウジング61が設けられた分、取付板202よりも上方には突出せず、取付板202の内フランジ部2c内に収納された形になる。
より詳しくは、取付板202の径方向中央には、下方に突出する円筒状の軸受ハウジング61が一体成形されている。この軸受ハウジング61に、2つの軸受8a,8bが設けられている。
操舵軸9における軸受部9aの上端は、軸受8a,8bよりも僅かに上方に突出している程度である。このため、軸受部9aの上端は、軸受ハウジング61が設けられた分、取付板202よりも上方には突出せず、取付板202の内フランジ部2c内に収納された形になる。
取付板202の一面2aには、径方向中央に基板配置凹部62が形成されている。基板配置凹部62に、回転位置検出装置4のセンサ基板233が配置されている。センサ基板233の上面233aと、取付板202の一面2aとは、ほぼ同一面上に位置される。このような取付板202の一面2a及びセンサ基板233の上面233aと重なるように、車体101が配置される。
<無線給電装置>
無線給電装置205の基本的構成は、前述の第1実施形態における無線給電装置5と同一である。すなわち、無線給電装置205は、送電部236と、送電部236の下方に配置された受電部237と、を備える。
ここで、送電部236は、前述の第1実施形態における操舵軸9の周囲ではなく、軸受ハウジング61の周囲を取り囲むように円環状に形成された送電プレート238を有する。この送電プレート238の上面238aに、軸受ハウジング61の周囲を取り囲むように渦巻き状に巻かれた送電コイル239が配置されている。
無線給電装置205の基本的構成は、前述の第1実施形態における無線給電装置5と同一である。すなわち、無線給電装置205は、送電部236と、送電部236の下方に配置された受電部237と、を備える。
ここで、送電部236は、前述の第1実施形態における操舵軸9の周囲ではなく、軸受ハウジング61の周囲を取り囲むように円環状に形成された送電プレート238を有する。この送電プレート238の上面238aに、軸受ハウジング61の周囲を取り囲むように渦巻き状に巻かれた送電コイル239が配置されている。
受電部237は、軸受ハウジング61の周囲を取り囲むように円環状に形成された受電プレート240と、受電プレート240の下面240aに配置された受電コイル241と、を備える。受電プレート240は、ステータホルダ17の外周面に固定されている。
受電コイル241は、受電プレート240下面240a上で軸受ハウジング61の周囲を取り囲むように渦巻き状に巻かれている。
受電コイル241は、受電プレート240下面240a上で軸受ハウジング61の周囲を取り囲むように渦巻き状に巻かれている。
このように、上述の第2実施形態では、回転位置検出装置4と無線給電装置205との間に、取付板202の軸受ハウジング61が介在されている。この軸受ハウジング61によって、無線給電装置205で発生する磁界の影響が回転位置検出装置4に影響してしまうことを確実に抑制できる。このため、上述の第1実施形態と同様の効果を奏する。
これに加え、送電部236(送電プレート238、送電コイル239)は、軸受ハウジング61の周囲を取り囲むように形成されている。この分、差動式キャスタ1全体の軸長を短くできる。
これに加え、送電部236(送電プレート238、送電コイル239)は、軸受ハウジング61の周囲を取り囲むように形成されている。この分、差動式キャスタ1全体の軸長を短くできる。
本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば上述の実施形態では、電動車いすや搬送車に用いられる電動キャスタの一例として、2つの駆動輪ユニット11,12を備えた差動式キャスタ1,201について説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、2つの駆動輪ユニット11,12のうち、いずれか1つを備える電動キャスタでもよい。電動キャスタの駆動輪ユニットの個数は、適宜変更可能である。電動キャスタは、電動車いすや搬送車に限られず、さまざまな装置に適用可能である。
例えば上述の実施形態では、電動車いすや搬送車に用いられる電動キャスタの一例として、2つの駆動輪ユニット11,12を備えた差動式キャスタ1,201について説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、2つの駆動輪ユニット11,12のうち、いずれか1つを備える電動キャスタでもよい。電動キャスタの駆動輪ユニットの個数は、適宜変更可能である。電動キャスタは、電動車いすや搬送車に限られず、さまざまな装置に適用可能である。
上述の実施形態では、取付板2はアルミ等の非磁性体からなる場合について説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、取付板2を非磁性としなくてもよい。回転位置検出装置4と無線給電装置5,205との間に取付板2の少なくとも一部を介在させる分、回転位置検出装置4と無線給電装置5,205との間の距離を確保でき、不要なスペースが形成されてしまうことも防止できる。このため、上述の作用、効果を奏するとともに効率よく差動式キャスタ1,201を小型化できる。
上述の実施形態では、回転位置検出装置4は、いわゆる磁気式のエンコーダである場合について説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、駆動輪ユニット3の方向(操舵軸9の回転位置)を検出できればよい。例えば磁気式のエンコーダに代わって光学式のエンコーダを用いてもよい。
上述の実施形態では、モータ装置13はブラシレスモータ18を備える場合について説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、ブラシレスモータ18に代わってブラシ付きモータを使用することもできる。
上述の実施形態では、モータ装置13はブラシレスモータ18を備える場合について説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、ブラシレスモータ18に代わってブラシ付きモータを使用することもできる。
1,201…差動式キャスタ(電動キャスタ)、2,202…取付板、2a…一面、2b…貫通孔、2c…内フランジ部、2d…段差面、3…駆動輪ユニット、4…回転位置検出装置、5,205…無線給電装置、6…凹部、7…ボルト挿通孔、8a,8b…軸受、9…操舵軸、9a…軸受部、9b…段差面、9c…拡径部、9d…本体部、9e…角軸部、9f…凹部、11…第1駆動輪ユニット、12…第2駆動輪ユニット、13…モータ装置、14…筒部、15…軸側貫通孔、17…ステータホルダ、18…ブラシレスモータ、19…ステータ、20a,20b…軸受、21…ロータ、22…ステータコア、23…ティース、24…ボルト、25…インシュレータ、26…界磁コイル、27…給電部、28…回転軸、28a…軸本体、28b…拡径部、29…アタッチメント、29a…円筒部、29b…外フランジ部、30…フライホイール、30a…底部、30b…円筒部、30c…開口部、31…永久磁石、32…センサマグネット、33,233…センサ基板、33a,233a…上面、34…センサホルダ、35…カバー、35a…開口部、36,236…送電部、37,237…受電部、38,238…送電プレート、38a,238a…上面、39,239…送電コイル、40,240…受電プレート、40a,240a…下面、41,241…受電コイル、50…タイヤ、61…軸受ハウジング、62…基板配置凹部、101…車体
Claims (6)
- 車体に取り付けられる取付板と、
前記取付板に回転自在に支持される操舵軸を有する駆動輪ユニットと、
前記操舵軸に設けられるセンサを有し、前記操舵軸の回転位置を検出する回転位置検出装置と、
前記車体に設けられた電源の電力を前記駆動輪ユニットに非接触で供給する無線給電装置と、
を備え、
前記回転位置検出装置と前記無線給電装置との間に、前記取付板の少なくとも一部が介在されている
ことを特徴とする電動キャスタ。 - 前記回転位置検出装置と前記無線給電装置とは、前記取付板を挟んで両側に配置されている
ことを特徴とする請求項1に記載の電動キャスタ。 - 請求項1又は請求項2に記載の電動キャスタにおいて、
前記操舵軸の前記駆動輪ユニットとは反対側端に、前記センサが埋設されており、
前記センサと前記操舵軸との間に設けられた非磁性のセンサホルダを有する
ことを特徴とする電動キャスタ。 - 前記取付板に、前記駆動輪ユニット側に向かって突出され前記操舵軸を回転自在に支持するための軸受が保持される軸受ハウジングが設けられており、
前記無線給電装置は、送電コイル、及び前記送電コイルと対向配置される受電コイルを有し、
前記軸受ハウジングの外周を取り囲むように、前記送電コイルが配置されている
ことを特徴とする請求項3に記載の電動キャスタ。 - 前記取付板は、非磁性体である
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の電動キャスタ。 - 前記回転位置検出装置は磁気式のエンコーダであり、
前記センサは、センサマグネットである
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の電動キャスタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021126730A JP2023021693A (ja) | 2021-08-02 | 2021-08-02 | 電動キャスタ |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023021693A true JP2023021693A (ja) | 2023-02-14 |
Family
ID=85201328
Family Applications (1)
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JP2021126730A Pending JP2023021693A (ja) | 2021-08-02 | 2021-08-02 | 電動キャスタ |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2023021693A (ja) |
-
2021
- 2021-08-02 JP JP2021126730A patent/JP2023021693A/ja active Pending
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