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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023099964
(43)【公開日】2023-07-14
(54)【発明の名称】モータ駆動システム
(51)【国際特許分類】
H02P 27/06 20060101AFI20230707BHJP
【ＦＩ】
H02P27/06
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022000275
(22)【出願日】2022-01-04
(71)【出願人】
【識別番号】000003115
【氏名又は名称】東洋電機製造株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100161148
【弁理士】
【氏名又は名称】福尾 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100220663
【弁理士】
【氏名又は名称】佐々田 洋一
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 基
【テーマコード（参考）】
5H505
【Ｆターム（参考）】
5H505AA16
5H505BB06
5H505CC04
5H505DD03
5H505HA05
5H505HA16
5H505HB01
5H505KK05
(57)【要約】
【課題】電子回路基板に能動的な電子回路部品を搭載することなく、交流モータに、モータ駆動用の交流電力を非接触給電する。
【解決手段】モータ駆動システム（１）は、交流電圧指令を出力する上位コントローラ（１０）と、直流電圧を高周波交流電圧に変換して出力する第一及び第二の高周波インバータと、高周波交流電力を非接触給電する第一及び第二の送電用コイルと、を有する第一の送電装置（２ａ）と、高周波交流電流が誘起される第一及び第二の受電用コイルと、第一の受電用コイルに誘起された高周波交流電流を正の電流に整流する第一の整流ダイオードと、第二の受電用コイルに誘起された高周波交流電流を負の電流に整流する第二の整流ダイオードと、を有する第一の受電装置（３ａ）と、正の電流と負の電流とが合成された交流電流が流れると磁界の発生により、ロータを回転させる第一のステータコイルを有する交流モータ（９）と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】モータ駆動システム（１）は、交流電圧指令を出力する上位コントローラ（１０）と、直流電圧を高周波交流電圧に変換して出力する第一及び第二の高周波インバータと、高周波交流電力を非接触給電する第一及び第二の送電用コイルと、を有する第一の送電装置（２ａ）と、高周波交流電流が誘起される第一及び第二の受電用コイルと、第一の受電用コイルに誘起された高周波交流電流を正の電流に整流する第一の整流ダイオードと、第二の受電用コイルに誘起された高周波交流電流を負の電流に整流する第二の整流ダイオードと、を有する第一の受電装置（３ａ）と、正の電流と負の電流とが合成された交流電流が流れると磁界の発生により、ロータを回転させる第一のステータコイルを有する交流モータ（９）と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
交流モータにモータ駆動用の交流電力を非接触給電するモータ駆動システムであって、
第一及び第二の高周波インバータのそれぞれに交流電圧指令を出力する上位コントローラと、
直流電圧を前記交流電圧指令に基づく高周波交流電圧に変換して出力する前記第一及び第二の高周波インバータと、前記第一及び第二の高周波インバータから供給される高周波交流電流により発生する磁束をそれぞれ第一及び第二の受電用コイルに結合させることにより、高周波交流電力を前記第一及び第二の受電用コイルに非接触給電する、第一及び第二の送電用コイルと、を有する第一の送電装置と、
前記第一及び第二の送電用コイルからの非接触給電により、高周波交流電流が誘起される前記第一及び第二の受電用コイルと、前記第一の受電用コイルに誘起された高周波交流電流を、正の電流に整流する第一の整流ダイオードと、前記第二の受電用コイルに誘起された高周波交流電流を、負の電流に整流する第二の整流ダイオードと、を有する第一の受電装置と、
前記正の電流と、前記負の電流とが合成された交流電流が流れると磁界を発生させることにより、ロータを回転させる第一のステータコイルを有する交流モータと、を備えるモータ駆動システム。
第一及び第二の高周波インバータのそれぞれに交流電圧指令を出力する上位コントローラと、
直流電圧を前記交流電圧指令に基づく高周波交流電圧に変換して出力する前記第一及び第二の高周波インバータと、前記第一及び第二の高周波インバータから供給される高周波交流電流により発生する磁束をそれぞれ第一及び第二の受電用コイルに結合させることにより、高周波交流電力を前記第一及び第二の受電用コイルに非接触給電する、第一及び第二の送電用コイルと、を有する第一の送電装置と、
前記第一及び第二の送電用コイルからの非接触給電により、高周波交流電流が誘起される前記第一及び第二の受電用コイルと、前記第一の受電用コイルに誘起された高周波交流電流を、正の電流に整流する第一の整流ダイオードと、前記第二の受電用コイルに誘起された高周波交流電流を、負の電流に整流する第二の整流ダイオードと、を有する第一の受電装置と、
前記正の電流と、前記負の電流とが合成された交流電流が流れると磁界を発生させることにより、ロータを回転させる第一のステータコイルを有する交流モータと、を備えるモータ駆動システム。
【請求項2】
前記第一の高周波インバータは、直列接続されている第一の送信用コイル及び第一の共振コンデンサによって決定される共振周波数に近似する周波数の高周波交流電圧を出力し、
前記第二の高周波インバータは、直列接続されている第二の送信用コイル及び第二の共振コンデンサによって決定される共振周波数に近似する周波数の高周波交流電圧を出力する、
請求項1に記載のモータ駆動システム。
前記第二の高周波インバータは、直列接続されている第二の送信用コイル及び第二の共振コンデンサによって決定される共振周波数に近似する周波数の高周波交流電圧を出力する、
請求項1に記載のモータ駆動システム。
【請求項3】
前記第一の高周波インバータは、前記上位コントローラが出力する前記交流電圧指令により、前記交流モータの駆動周波数の半周期ごとに前記高周波交流電圧と０電圧とを出力し、
前記第二の高周波インバータは、前記上位コントローラが出力する前記交流電圧指令により、前記第一の高周波インバータの出力電圧と相補の関係になるように前記交流モータの駆動周波数の半周期ごとに前記高周波交流電圧と０電圧とを出力する、請求項２に記載のモータ駆動システム。
前記第二の高周波インバータは、前記上位コントローラが出力する前記交流電圧指令により、前記第一の高周波インバータの出力電圧と相補の関係になるように前記交流モータの駆動周波数の半周期ごとに前記高周波交流電圧と０電圧とを出力する、請求項２に記載のモータ駆動システム。
【請求項4】
前記交流モータは、
第一及び第二のコイル巻き線がそれぞれ巻かれているインナーステータ及びアウターステータを有する前記第一のステータコイルと、
前記インナーステータと前記アウターステータとの間に設置される、かご型構造を有するロータと、を備え、
前記第一のステータコイルは、前記インナーステータ及びアウターステータのそれぞれに巻かれたコイル巻き線の一端が前記交流モータの外部で接続され、前記交流モータの入力の中性点として引きだされている、請求項１から３のいずれか一項に記載のモータ駆動システム。
第一及び第二のコイル巻き線がそれぞれ巻かれているインナーステータ及びアウターステータを有する前記第一のステータコイルと、
前記インナーステータと前記アウターステータとの間に設置される、かご型構造を有するロータと、を備え、
前記第一のステータコイルは、前記インナーステータ及びアウターステータのそれぞれに巻かれたコイル巻き線の一端が前記交流モータの外部で接続され、前記交流モータの入力の中性点として引きだされている、請求項１から３のいずれか一項に記載のモータ駆動システム。
【請求項5】
前記第一のステータコイルは、前記中性点が第一及び第二の整流用ダイオードのアノードと接続されており、
前記第一の整流ダイオードにより整流された前記正の電流は、前記第一のステータコイルの一端に供給され、
前記第二の整流ダイオードにより整流された前記負の電流は、前記第一のステータコイルの他端に供給され、
前記正の電流及び前記負の電流は、前記中性点を介してそれぞれ前記第一の受電用コイル及び前記第二の受電用コイルに環流する、請求項４に記載のモータ駆動システム。
前記第一の整流ダイオードにより整流された前記正の電流は、前記第一のステータコイルの一端に供給され、
前記第二の整流ダイオードにより整流された前記負の電流は、前記第一のステータコイルの他端に供給され、
前記正の電流及び前記負の電流は、前記中性点を介してそれぞれ前記第一の受電用コイル及び前記第二の受電用コイルに環流する、請求項４に記載のモータ駆動システム。
【請求項6】
前記第一の送電装置と同一の構成を有する第二の送電装置及び第三の送電装置と、
前記第一の受電装置と同一の構成を有する第二の受電装置及び第三の受電装置と、を更に備え、
前記交流モータは、
前記第一のステータコイルと同一の構成を有する第二及び第三のステータコイルを更に有し、
前記第一から第三のステータコイルは、三相デルタ結線される、請求項１から５のいずれか一項に記載のモータ駆動システム。
前記第一の受電装置と同一の構成を有する第二の受電装置及び第三の受電装置と、を更に備え、
前記交流モータは、
前記第一のステータコイルと同一の構成を有する第二及び第三のステータコイルを更に有し、
前記第一から第三のステータコイルは、三相デルタ結線される、請求項１から５のいずれか一項に記載のモータ駆動システム。
【請求項7】
前記上位コントローラは、前記第一の送電装置が有する第一及び第二の高周波インバータと、前記第二の送電装置が有する第三及び第四の高周波インバータと、前記第三の送電装置が有する第五及び第六の高周波インバータのそれぞれに前記交流電圧指令を出力する、請求項６に記載のモータ駆動システム。
【請求項8】
三相デルタ結線される前記第一から第三のステータコイルの中性点は、それぞれ前記第一及び第二の整流ダイオードのアノード、第三及び第四の整流ダイオードのアノード、及び第五及び第六の整流ダイオードのアノード、と接続されており、
前記第一から第三のステータコイルを三相デルタ結線する三端子のそれぞれの端子には、前記第一の整流ダイオードによって整流された正の電流及び前記第六の整流ダイオードによって整流された負の電流と、前記第三の整流ダイオードによって整流された正の電流及び前記第二の整流ダイオードによって整流された負の電流と、前記第五の整流ダイオードによって整流された正の電流及び前記第四の整流ダイオードによって整流された負の電流と、がそれぞれ供給され、
前記第一、第三及び第五の整流ダイオードによって整流された正の電流は、それぞれが供給されるステータコイルの中性点を介して、第一、第三及び第五の受電用コイルに環流し、
前記第二、第四及び第六の整流ダイオードによって整流された負の電流は、それぞれが供給されるステータコイルの中性点を介して、第二、第四及び第六の受電用コイルに環流する、請求項６又は７に記載のモータ駆動システム。
前記第一から第三のステータコイルを三相デルタ結線する三端子のそれぞれの端子には、前記第一の整流ダイオードによって整流された正の電流及び前記第六の整流ダイオードによって整流された負の電流と、前記第三の整流ダイオードによって整流された正の電流及び前記第二の整流ダイオードによって整流された負の電流と、前記第五の整流ダイオードによって整流された正の電流及び前記第四の整流ダイオードによって整流された負の電流と、がそれぞれ供給され、
前記第一、第三及び第五の整流ダイオードによって整流された正の電流は、それぞれが供給されるステータコイルの中性点を介して、第一、第三及び第五の受電用コイルに環流し、
前記第二、第四及び第六の整流ダイオードによって整流された負の電流は、それぞれが供給されるステータコイルの中性点を介して、第二、第四及び第六の受電用コイルに環流する、請求項６又は７に記載のモータ駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、交流モータにモータ駆動用の交流電力を非接触給電するモータ駆動システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、インホイールモータによって駆動される電気自動車において、インホイールモータに非接触給電することにより、電気自動車を走行制御する技術がある。インホイールモータとは、電気自動車（EV）等の車輪（ホイール）内部に装着されたモータのことをいう。例えば、特許文献１には、電気自動車等のホイール内部に駆動源を配置したインホイールモータに非接触給電しつつ、インホイールモータを安定して駆動制御する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開第２０１５／１３３３０１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に記載された技術によりインホイールモータに非接触給電する場合、受電側に電子回路基板が必要である。しかし、電子回路基板に搭載される電解コンデンサの寿命、車輪に加わる荷重、振動等により電子回路基板が歪むことによる能動的な電子回路部品、コネクタ等の半田接続部の信頼性、堅牢な防塵防滴の必要性等の、電子回路基板の信頼性上の課題があった。
【0005】
かかる事情に鑑みてなされた本開示の目的は、車輪に搭載される電子回路基板に能動的な電子回路部品を搭載することなく、車輪に搭載された交流モータに、モータ駆動用の交流電力を非接触給電するモータ駆動システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するため、一実施形態に係るモータ駆動システムは、交流モータにモータ駆動用の交流電力を非接触給電するモータ駆動システムであって、第一及び第二の高周波インバータのそれぞれに交流電圧指令を出力する上位コントローラと、直流電圧を前記交流電圧指令に基づく高周波交流電圧に変換して出力する前記第一及び第二の高周波インバータと、前記第一及び第二の高周波インバータから供給される高周波交流電流により発生する磁束をそれぞれ第一及び第二の受電用コイルに結合させることにより、高周波交流電力を前記第一及び第二の受電用コイルに非接触給電する、第一及び第二の送電用コイルと、を有する第一の送電装置と、前記第一及び第二の送電用コイルからの非接触給電により、高周波交流電流が誘起される前記第一及び第二の受電用コイルと、前記第一の受電用コイルに誘起された高周波交流電流を、正の電流に整流する第一の整流ダイオードと、前記第二の受電用コイルに誘起された高周波交流電流を、負の電流に整流する第二の整流ダイオードと、を有する第一の受電装置と、前記正の電流と、前記負の電流とが合成された交流電流が流れると磁界を発生させることにより、ロータを回転させる第一のステータコイルを有する交流モータと、を備える。
【0007】
さらに、一実施形態において、前記第一の高周波インバータは、直列接続されている第一の送信用コイル及び第一の共振コンデンサによって決定される共振周波数に近似する周波数の高周波交流電圧を出力し、前記第二の高周波インバータは、直列接続されている第二の送信用コイル及び第二の共振コンデンサによって決定される共振周波数に近似する周波数の高周波交流電圧を出力してもよい。
【0008】
さらに、一実施形態において、前記第一の高周波インバータは、前記上位コントローラが出力する前記交流電圧指令により、前記交流モータの駆動周波数の半周期ごとに前記高周波交流電圧と０電圧とを出力し、前記第二の高周波インバータは、前記上位コントローラが出力する前記交流電圧指令により、前記第一の高周波インバータの出力電圧と相補の関係になるように前記交流モータの駆動周波数の半周期ごとに前記高周波交流電圧と０電圧とを出力してもよい。
【0009】
さらに、一実施形態において、前記交流モータは、コイル巻き線がそれぞれ巻かれているインナーステータ及びアウターステータを有する前記第一のステータコイルと、前記インナーステータと前記アウターステータとの間に設置される、かご型構造を有する前記ロータと、を備え、前記第一のステータコイルは、前記インナーステータ及びアウターステータのそれぞれに巻かれたコイル巻き線の一端が前記交流モータの外部で接続され、前記交流モータの入力の中性点として引きだされていてもよい。
【0010】
さらに、一実施形態において、前記第一のステータコイルは、前記中性点が第一及び第二の整流用ダイオードのアノードと接続されており、前記第一の整流ダイオードにより整流された前記正の電流は、前記第一のステータコイルの一端に供給され、前記第二の整流ダイオードにより整流された前記負の電流は、前記第一のステータコイルの他端に供給され、前記正の電流及び前記負の電流は、前記中性点を介してそれぞれ前記第一の受電用コイル及び前記第二の受電用コイルに環流してもよい。
【0011】
さらに、一実施形態において、前記第一の送電装置と同一の構成を有する第二の送電装置及び第三の送電装置と、前記第一の受電装置と同一の構成を有する第二の受電装置及び第三の受電装置と、を更に備え、前記交流モータは、前記第一のステータコイルと同一の構成を有する第二及び第三のステータコイルを更に有し、前記第一から第三のステータコイルは、三相デルタ結線されてもよい。
【0012】
さらに、一実施形態において、前記上位コントローラは、前記第一の送電装置が有する第一及び第二の高周波インバータと、前記第二の送電装置が有する第三及び第四の高周波インバータと、前記第三の送電装置が有する第五及び第六の高周波インバータのそれぞれに前記交流電圧指令を出力してもよい。
【0013】
さらに、一実施形態において、三相デルタ結線される前記第一から第三のステータコイルの中性点は、それぞれ前記第一及び第二の整流ダイオードのアノード、第三及び第四の整流ダイオードのアノード、及び第五及び第六の整流ダイオードのアノード、と接続されており、前記第一から第三のステータコイルを三相デルタ結線する三端子のそれぞれの端子には、前記第一の整流ダイオードによって整流された正の電流及び前記第六の整流ダイオードによって整流された負の電流と、前記第三の整流ダイオードによって整流された正の電流及び前記第二の整流ダイオードによって整流された負の電流と、前記第五の整流ダイオードによって整流された正の電流及び前記第四の整流ダイオードによって整流された負の電流と、がそれぞれ供給され、前記第一、第三及び第五の整流ダイオードによって整流された正の電流は、それぞれが供給されるステータコイルの中性点を介して、第一、第三及び第五の受電用コイルに環流し、前記第二、第四及び第六の整流ダイオードによって整流された負の電流は、それぞれが供給されるステータコイルの中性点を介して、第二、第四及び第六の受電用コイルに環流してもよい。
【発明の効果】
【0014】
本開示によれば、車輪に搭載される受電装置の電子回路基板に高信頼性を要求される能動的な電子回路部品を搭載することなく、車輪に搭載された交流モータに、モータ駆動用の交流電力を非接触給電することが可能となる。
【0015】
たとえば、送電装置に搭載される共振コイルと共振コンデンサとによって決定される共振周波数が８５ｋＨｚであった場合、送電装置は、８５ｋＨｚの高周波交流電力を受電装置に非接触給電する。該高周波交流電力の振幅は任意に制御することができるため、５０Ｈｚの正弦波状に高周波交流電力の波高値を変調することも可能である。受電装置は、非接触給電を受けた８５ｋＨｚの高周波交流電力から、交流モータを駆動し得る５０Ｈｚの正弦波状の交流電力を合成して交流モータを駆動する。このようにして、本開示に係るモータ駆動システムは、モータ駆動用の交流電力を交流モータに非接触給電することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】第一の実施形態に係るモータ駆動システムの構成例を示す回路図である。
【図2】第二の実施形態に係るモータ駆動システムの構成例を示す回路図である。
【図3】高周波インバータにより出力される高周波交流電圧の例を示す図である。
【図4】ステータコイルの両端に印加される電圧を示す図である。
【図5】本開示に係る交流モータの構造を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明を実施するための形態が、図面を参照しながら詳細に説明される。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
【0018】
（第一の実施形態）
図１は、第一の実施形態に係るモータ駆動システムの構成例を示す回路図である。図１に示すように、本実施形態に係るモータ駆動システム１は、上位コントローラ１０と、第一及び第二の高周波インバータ１１ａ，１２ａと、第一及び第二の共振コンデンサ２１ａ，２２ａと、第一及び第二の送電用コイル４１ａ，４２ａと、を有する第一の送電装置２ａと、第一及び第二の受電用コイル５１ａ，５２ａと、第一及び第二の受電用共振コンデンサ３１ａ，３２ａと、第一及び第二の整流ダイオード８１ａ，８２ａと、第一及び第二の平滑コンデンサ７１ａ，７２ａと、を有する第一の受電装置３ａと、第一のステータコイル６ａを有する交流モータ９と、を備える。上位コントローラ１０及び第一の送電装置２ａは、電気自動車等の車体４に搭載される。第一の受電装置３ａ及び交流モータ９は、電気自動車等の車輪５に搭載される。モータ駆動システム１は、交流モータ９にモータ駆動用の交流電力を非接触給電する。
図１は、第一の実施形態に係るモータ駆動システムの構成例を示す回路図である。図１に示すように、本実施形態に係るモータ駆動システム１は、上位コントローラ１０と、第一及び第二の高周波インバータ１１ａ，１２ａと、第一及び第二の共振コンデンサ２１ａ，２２ａと、第一及び第二の送電用コイル４１ａ，４２ａと、を有する第一の送電装置２ａと、第一及び第二の受電用コイル５１ａ，５２ａと、第一及び第二の受電用共振コンデンサ３１ａ，３２ａと、第一及び第二の整流ダイオード８１ａ，８２ａと、第一及び第二の平滑コンデンサ７１ａ，７２ａと、を有する第一の受電装置３ａと、第一のステータコイル６ａを有する交流モータ９と、を備える。上位コントローラ１０及び第一の送電装置２ａは、電気自動車等の車体４に搭載される。第一の受電装置３ａ及び交流モータ９は、電気自動車等の車輪５に搭載される。モータ駆動システム１は、交流モータ９にモータ駆動用の交流電力を非接触給電する。
【0019】
＜上位コントローラ＞
上位コントローラ１０は、車体４に搭載されており、第一及び第二の高周波インバータ１１ａ，１２ａのそれぞれに交流電圧指令を出力する。上位コントローラ１０は、たとえば第一及び第二の高周波インバータ１１ａ，１２ａと通信可能なＰＣ、マイコン、コンピュータ等の専用のハードウェアであって、上位コントローラ１０は、それぞれの高周波インバータが出力する電圧を決定する交流電圧指令を出力する。交流電圧指令とは、周波数、振幅、位相、タイミング等の出力させる交流電圧の電圧仕様の指令をいう。
上位コントローラ１０は、車体４に搭載されており、第一及び第二の高周波インバータ１１ａ，１２ａのそれぞれに交流電圧指令を出力する。上位コントローラ１０は、たとえば第一及び第二の高周波インバータ１１ａ，１２ａと通信可能なＰＣ、マイコン、コンピュータ等の専用のハードウェアであって、上位コントローラ１０は、それぞれの高周波インバータが出力する電圧を決定する交流電圧指令を出力する。交流電圧指令とは、周波数、振幅、位相、タイミング等の出力させる交流電圧の電圧仕様の指令をいう。
【0020】
＜第一の送電装置＞
図１において、第一の送電装置２ａは、第一及び第二の高周波インバータ１１ａ，１２ａと、第一及び第二の共振コンデンサ２１ａ，２２ａと、第一及び第二の送電用コイル４１ａ，４２ａと、を備える。第一の送電装置２ａは、車体４に搭載されており、車輪５に搭載される第一の受電装置３ａに非接触給電を行う。
図１において、第一の送電装置２ａは、第一及び第二の高周波インバータ１１ａ，１２ａと、第一及び第二の共振コンデンサ２１ａ，２２ａと、第一及び第二の送電用コイル４１ａ，４２ａと、を備える。第一の送電装置２ａは、車体４に搭載されており、車輪５に搭載される第一の受電装置３ａに非接触給電を行う。
【0021】
第一及び第二の高周波インバータ１１ａ，１２ａは、車体４に搭載されており、直流電圧を上位コントローラ１０が出力した交流電圧指令に基づく高周波交流電圧に変換して出力する。たとえば、第一及び第二の高周波インバータ１１ａ，１２ａは、バッテリー等の直流電圧源を備え、該直流電圧源が出力する直流電圧を交流電圧指令により任意の高周波交流電圧に変換して出力する。第一及び第二の高周波インバータ１１ａ，１２ａは、前述のように、個別に直流電圧源を備えてもよいし、第一及び第二の高周波インバータ１１ａ，１２ａと並列に接続される外部バッテリー等の直流電圧源から直流電圧の供給を受けてもよい。ここで、高周波交流電圧とは、モータ駆動用の交流電力の周波数と比較し、たとえば数倍程度高い周波数の交流電圧であることをいう。
【0022】
たとえば、第一及び第二の高周波インバータ１１ａ，１２ａは、単相電圧源インバータで構成されてもよい。
【0023】
第一及び第二の高周波インバータ１１ａ，１２ａは、それぞれ第一及び第二の共振コンデンサ２１ａ，２２ａを介して、第一及び第二の送電用コイル４１ａ，４２ａと接続される。第一及び第二の共振コンデンサ２１ａ，２２ａの一端と第一及び第二の送電用コイル４１ａ，４２ａの一端とは、接続されており、直列接続回路を構成する。第一及び第二の共振コンデンサ２１ａ，２２ａの他端と第一及び第二の送電用コイル４１ａ，４２ａの他端とは、それぞれの第一又は第二の高周波インバータ１１ａ，１２ａの出力端に接続される。第一の高周波インバータ１１ａは、直列接続されている第一の送電用コイル４１ａ及び第一の共振コンデンサ２１ａによって決定される共振周波数に近似する周波数の高周波交流電圧を出力する。第二の高周波インバータ１２ａは、直列接続されている第二の送電用コイル４２ａ及び第二の共振コンデンサ２２ａによって決定される共振周波数に近似する周波数の高周波交流電圧を出力する。出力された高周波交流電圧は、第一及び第二の送電用コイル４１ａ，４２ａと第一及び第二の共振コンデンサ２１ａ，２２ａとを直列接続するそれぞれの直列接続回路に印加される。
【0024】
たとえば、直列接続されている第一の送電用コイル４１ａ及び第一の共振コンデンサ２１ａによって決定される共振周波数が８５ｋＨｚであった場合、第一の高周波インバータ１１ａは、８５ｋＨｚの高周波交流電圧を出力する。
【0025】
第一の高周波インバータ１１ａは、上位コントローラ１０が出力する交流電圧指令により、交流モータ９の駆動周波数の半周期ごとに、高周波交流電圧（上述の直列接続されている第一の送電用コイル４１ａと、第一の共振コンデンサ２１ａとによって決定される共振周波数に近似する周波数の高周波交流電圧）と０電圧とを出力する。第二の高周波インバータ１２ａは、上位コントローラ１０が出力する交流電圧指令により、第一の高周波インバータ１１ａの出力電圧と相補の関係になるように交流モータ９の駆動周波数の半周期ごとに該高周波交流電圧と０電圧とを出力する。
【0026】
また、第一及び第二の高周波インバータ１１ａ，１２ａは、高周波交流電力の振幅を交流電圧指令により、任意に制御することができるため、たとえば、５０Ｈｚの正弦波状に高周波交流電圧の波高値を変調することも可能である。
【0027】
図３は、高周波インバータにより出力される高周波交流電圧の例を示す図である。図３に示す高周波交流電圧Ｖａ，Ｖｂは、それぞれ第一及び第二の送電用コイル４１ａ，４２ａと、第一及び第二の共振コンデンサ２１ａ，２２ａと、によって決定される共振周波数に近似する周波数の高周波交流電圧を、上位コントローラ１０が出力する交流電圧指令により、変調された高周波交流電圧が、特許文献１に開示された技術によって非接触給電された電圧の例である。図３に示すように、第一の高周波インバータ１１ａ及び第二の高周波インバータ１２ａは、それぞれが非接触給電し得る高周波交流電圧と、交流モータ９を駆動し得る正弦波状のより低い周波数の交流電圧成分とを含有する高周波交流電圧を出力している。また、第一の高周波インバータ１１ａ及び第二の高周波インバータ１２ａは、それぞれ周期的に運転と停止とを交互に繰り返している。運転とは、図３に示すように、一定期間、矩形波の高周波交流電圧をその振幅を制御しながら出力し、その後の一定期間、０電圧を出力する、という間欠的なサイクルを周期的に繰り返すことをいう。
【0028】
第一の高周波インバータ１１ａの出力電圧の波形は、負荷となる交流モータ９の第一のステータコイル６ａの入力電圧の半周期の間、第一の送電用コイル４１ａと第一の共振コンデンサ２１ａとによって決定される共振周波数に近似する周波数の高周波交流電圧であって、かつ、第一のステータコイル６ａの入力電圧の半周期の電圧の包絡線が正弦波の半周期となる形状の電圧波形となる。そして、第一の高周波インバータ１１ａは、第一のステータコイル６ａの入力電圧の残りの半周期には、０電圧を出力する。第二の高周波インバータ１２ａは、第一の高周波インバータ１１ａが高周波交流電圧を出力している期間は０電圧を出力し、第一の高周波インバータ１１ａが０電圧を出力している期間は該高周波交流電圧と等しい波形の電圧を出力する。
【0029】
第一及び第二の送電用コイル４１ａ，４２ａは、車体４に搭載されており、車輪５に搭載される第一及び第二の受電用コイル５１ａ，５２ａとそれぞれ物理的に離間された状態で、相互に対向する位置に配置される送電用コイルである。第一及び第二の高周波インバータ１１ａ，１２ａと第一及び第二の共振コンデンサ２１ａ，２２ａとは、それぞれ直列接続回路を構成する。第一及び第二の送電用コイル４１ａ，４２ａは、第一及び第二の高周波インバータ１１ａ，１２ａから供給される高周波交流電流により発生する磁束をそれぞれ第一及び第二の受電用コイル５１ａ，５２ａに結合させることにより、高周波交流電力を、第一及び第二の受電用コイル５１ａ，５２ａに非接触給電する。ここで、高周波交流電流とは、モータ駆動用の交流電力の周波数と比較し、たとえば数倍程度高い周波数の交流電流であることをいう。また、高周波交流電力とは、モータ駆動用の交流電力の周波数と比較し、たとえば数倍程度高い周波数の交流電力であることをいう。
【0030】
＜第一の受電装置＞
図１において、第一の受電装置３ａは、第一及び第二の受電用コイル５１ａ，５２ａと、第一及び第二の受電用共振コンデンサ３１ａ，３２ａと、第一及び第二の整流ダイオード８１ａ，８２ａと、第一及び第二の平滑コンデンサ７１ａ，７２ａと、を備える。第一の受電装置３ａは、車輪５に搭載されており、第一の送電装置２ａから非接触給電により誘起される高周波交流電流を整流する。第一の受電装置３ａは、車輪５に搭載された電子回路部品を搭載した電子回路基板上に実現される。
図１において、第一の受電装置３ａは、第一及び第二の受電用コイル５１ａ，５２ａと、第一及び第二の受電用共振コンデンサ３１ａ，３２ａと、第一及び第二の整流ダイオード８１ａ，８２ａと、第一及び第二の平滑コンデンサ７１ａ，７２ａと、を備える。第一の受電装置３ａは、車輪５に搭載されており、第一の送電装置２ａから非接触給電により誘起される高周波交流電流を整流する。第一の受電装置３ａは、車輪５に搭載された電子回路部品を搭載した電子回路基板上に実現される。
【0031】
第一及び第二の受電用コイル５１ａ，５２ａは、車輪５に搭載されており、第一及び第二の送電用コイル４１ａ，４２ａからの非接触給電により、それぞれ高周波交流電流が誘起される。
【0032】
第一及び第二の受電用コイル５１ａ，５２ａは、第一及び第二の送電用コイル４１ａ，４２ａとほぼ同等の形状を有する。第一及び第二の受電用コイル５１ａ，５２ａの数は、第一及び第二の送電用コイル４１ａ，４２ａの数と同数である。第一及び第二の送電用コイル４１ａ，４２ａと第一及び第二の受電用コイル５１ａ，５２ａとは、たとえば、それぞれ数ｃｍから数１０ｃｍほど物理的に離間された状態で、かつほぼ相互に対向する位置に配置される。第一及び第二の受電用コイル５１ａ，５２ａには、それぞれ第一及び第二の受電用共振コンデンサ３１ａ，３２ａが直列接続される。
【0033】
第一及び第二の整流ダイオード８１ａ，８２ａは、車輪５に搭載されている。第一の整流ダイオード８１ａのカソードは、一端が第一の受電用コイル５１ａの出力端子に接続される第一の受電用共振コンデンサ３１ａの他端と接続されており、第一の整流ダイオード８１ａのアノードは、一端が第一の受電用共振コンデンサ３１ａと接続されていない側の第一の受電用コイル５１ａの他端と接続される。また、第二の整流ダイオード８２ａのアノードは、一端が第二の受電用コイル５２ａの出力端子に接続される第二の受電用共振コンデンサ３２ａの他端と接続されており、第二の整流ダイオード８２ａのカソードは、一端が第二の受電用共振コンデンサ３２ａと接続されていない側の第二の受電用コイル５２ａの他端と接続される。また、第一の整流ダイオード８１ａのアノードと第二の整流ダイオード８２ａのアノードは接続される。
【0034】
第一の整流ダイオード８１ａは、第一の受電用コイル５１ａに誘起された高周波交流電流を、正の電流に整流する。第二の整流ダイオード８２ａは、第二の受電用コイル５２ａに誘起された高周波交流電流を、負の電流に整流する。
【0035】
第一の受電装置３ａは、特許文献１に開示された非接触給電技術により、第一及び第二の整流ダイオード８１ａ，８２ａの両端に、第一及び第二の受電用コイル５１ａ，５２ａと、第一及び第二の受電用共振コンデンサ３１ａ，３２ａとによって決定されるそれぞれの共振周波数と等しい周波数の高周波交流電圧を発生させる。ここで、第一の整流ダイオード８１ａ及び第二の整流ダイオード８２ａの両端に発生する電圧Ｖａ，Ｖｂは、図３に示すように、交流モータ９を駆動し得る正弦波状のより低い周波数の交流電圧成分を含有する、間欠的な高周波交流電圧である。第一の整流ダイオード８１ａは、第一の整流ダイオード８１ａの両端に発生する高周波交流電圧Ｖａを正の電圧に整流する。また、第二の整流ダイオード８２ａは、第二の整流ダイオード８２ａの両端に発生する高周波交流電圧Ｖｂを負の電圧に整流する。
【0036】
第一の整流ダイオード８１ａと並列に第一の平滑コンデンサ７１ａが接続される。さらに第二の整流ダイオード８２ａと並列に第二の平滑コンデンサ７２ａが接続される。第一の平滑コンデンサ７１ａは、第一の整流ダイオード８１ａにより整流された段階では変動のある正の直流電圧を、一定の大きさの安定した直流電圧に変換する。第二の平滑コンデンサ７２ａは、第二の整流ダイオード８２ａにより整流された段階では変動のある負の直流電圧を、一定の大きさの安定した直流電圧に変換する。
【0037】
以上のとおり、より低い周波数の交流電圧成分を含有する、間欠的な高周波交流電圧は、第一の受電装置３ａが有する第一及び第二の整流ダイオード８１ａ，８２ａ、第一及び第二の平滑コンデンサ７１ａ，７２ａ等により構成される受動素子回路を介することにより、交流モータ９を駆動し得るより低い周波数のモータ駆動用の交流電圧に合成され、該モータ駆動用の交流電圧が交流モータ９の第一のステータコイル６ａに印加される。
【0038】
たとえば、第一の受電装置３ａは、８５ｋＨｚの高周波交流電力の非接触給電を受けたとする。かかる場合、該８５ｋＨｚの高周波交流電力の波高値が５０Ｈｚの正弦波状に変調されていたとすると、第一の受電装置３ａは、上述の受動素子回路を介することにより、該８５ｋＨｚの高周波交流電力から、交流モータ９を駆動し得る５０Ｈｚの正弦波状の交流電力を合成する。そして、合成された５０Ｈｚの正弦波状のモータ駆動用の交流電力は、交流モータ９へ供給される。
【0039】
＜交流モータ＞
図１の符号９を付して示す破線で囲まれた回路は、モータ駆動システム１の負荷となる交流モータ９の有する第一のステータコイル６ａの等価回路を示している。交流モータ９の有する第一のステータコイル６ａは中性点９６ａを有し、中性点９６ａは交流モータ９の入力線として交流モータ９の外部にその入力端子が引き出されている。
図１の符号９を付して示す破線で囲まれた回路は、モータ駆動システム１の負荷となる交流モータ９の有する第一のステータコイル６ａの等価回路を示している。交流モータ９の有する第一のステータコイル６ａは中性点９６ａを有し、中性点９６ａは交流モータ９の入力線として交流モータ９の外部にその入力端子が引き出されている。
【0040】
第一のステータコイル６ａは、車輪５に搭載されており、一方の入力端子が第一の整流ダイオード８１ａのカソードに接続され、中性点９６ａが第一の整流ダイオード８１ａのアノード及び第二の整流ダイオード８２ａのアノードに接続され、他方の入力端子が第二の整流ダイオード８２ａのカソードにそれぞれ接続される。第一のステータコイル６ａは、第一の整流ダイオード８１ａにより整流された正の電流と、第二の整流ダイオード８２ａにより整流された負の電流とが合成された交流電流が流れると磁界を発生させることにより、後述する図５に示す、交流モータ９を構成する回転子であるロータ９３を回転させる。図４は、ステータコイルの両端の電圧を示す図である。第一のステータコイル６ａの両端の電圧Ｖｃは、図４に示すように、正の電圧と負の電圧とが合成された正弦波交流電圧となる。かかる正弦波交流電圧は、交流モータ９を駆動し得る周波数の交流電圧である。
【0041】
第一のステータコイル６ａは、中性点９６ａが第一の整流ダイオード８１ａのアノード及び第二の整流ダイオード８２ａのアノードと接続されている。第一の整流ダイオード８１ａにより整流された正弦波交流電流を構成する正の電流は、第一のステータコイル６ａの一端に供給される。第二の整流ダイオード８２ａにより整流された正弦波交流電流を構成する負の電流は、第一のステータコイル６ａの他端に供給される。正の電流及び負の電流は、中性点９６ａを介してそれぞれ第一の受電用コイル５１ａ及び第二の受電用コイル５２ａに環流する電流経路をとる。
【0042】
図５は、本開示に係る交流モータの構造を説明する図である。図５は、交流モータ９の１／２モデルを２Ｄモデルとして示している。交流モータ９は、インナーステータ９２及びアウターステータ９１と定義される二つのステータを有する誘導機である。誘導機とは、固定子（ステータ）及び回転子（ロータ）に互いに独立した電機子巻線を施し、一方の巻線電流による電磁誘導作用により他方の巻線がエネルギーを受けて動作する仕組みの交流機をいう。交流モータ９は、第一及び第二のコイル巻き線９４，９５がそれぞれ巻かれているインナーステータ９２及びアウターステータ９１を有する第一のステータコイル６ａと、インナーステータ９２とアウターステータ９１の間に設置される、かご型構造を有するロータ９３と、を備える。図５に示すように、インナーステータ９２は、交流モータ９の最も内側に設けられ、アウターステータ９１は、交流モータ９の最も外側に設けられる。図５において、第一のコイル巻き線９４は、アウターステータ９１のコイル巻線を示している。また、第二のコイル巻き線９５は、インナーステータ９２のコイル巻線を示しており、第一及び第二のコイル巻き線９４，９５は、それぞれアウターステータ９１及びインナーステータ９２それぞれのスロットを通して巻き線として設けられる。第一のステータコイル６ａは、インナーステータ９２及びアウターステータ９１のそれぞれに巻かれた第一及び第二のコイル巻き線９４，９５の一端が交流モータ９の外部で接続され、交流モータ９の入力の中性点として引きだされている。
【0043】
本開示に係るモータ駆動システム１は、第一及び第二の高周波インバータ１１ａ，１２ａが、それぞれが非接触給電し得る高周波交流電圧と、交流モータ９を駆動し得る正弦波状のより低い周波数の交流電圧成分を含有する高周波交流電圧を間欠的に出力し、かかる間欠的な高周波交流電圧が、第一の受電装置３ａが有する受動素子回路を介することにより、交流モータ９を駆動し得る正弦波状のより低い周波数のモータ駆動用の交流電圧に合成する。該モータ駆動用の交流電圧により、交流モータ９の駆動が可能となることを特徴とする。
【0044】
本開示に係るモータ駆動システム１によれば、車輪５に高信頼性を要求される能動的な電子回路部品を搭載した電子回路基板を搭載することなく、車輪５に搭載された交流モータ９にモータ駆動用の交流電力を非接触給電することが可能となり、車輪５に搭載される電子回路の信頼性上の課題を解決することが可能となる。信頼性上の課題とは、電子回路基板に搭載される電解コンデンサの長寿命化の課題、車輪に加わる荷重、振動等により電子回路基板が歪むことによる能動的な電子回路部品、コネクタ等の半田接続部の信頼性の課題、堅牢な防塵防滴の必要性の課題等である。
【0045】
（第二の実施形態）
図２は、第二の実施形態に係るモータ駆動システムの構成例を示す回路図である。図２に示すように、本実施形態に係るモータ駆動システム１′は、上位コントローラ１０と、第一及び第二の高周波インバータ１１ａ，１２ａと、第一及び第二の共振コンデンサ２１ａ，２２ａと、第一及び第二の送電用コイル４１ａ，４２ａと、を有する第一の送電装置２ａと、第三及び第四の高周波インバータ１１ｂ，１２ｂと、第三及び第四の共振コンデンサ２１ｂ，２２ｂと、第三及び第四の送電用コイル４１ｂ，４２ｂと、を有する第二の送電装置２ｂと、第五及び第六の高周波インバータ１１ｃ，１２ｃと、第五及び第六の共振コンデンサ２１ｃ，２２ｃと、第五及び第六の送電用コイル４１ｃ，４２ｃと、を有する第三の送電装置２ｃと、第一及び第二の受電用コイル５１ａ，５２ａと、第一及び第二の受電用共振コンデンサ３１ａ，３２ａと、第一及び第二の整流ダイオード８１ａ，８２ａと、第一及び第二の平滑コンデンサ７１ａ，７２ａと、を有する第一の受電装置３ａと、第三及び第四の受電用コイル５１ｂ，５２ｂと、第三及び第四の受電用共振コンデンサ３１ｂ，３２ｂと、第三及び第四の整流ダイオード８１ｂ，８２ｂと、第三及び第四の平滑コンデンサ７１ｂ，７２ｂと、を有する第二の受電装置３ｂと、第五及び第六の受電用コイル５１ｃ，５２ｃと、第五及び第六の受電用共振コンデンサ３１ｃ，３２ｃと、第五及び第六の整流ダイオード８１ｃ，８２ｃと、第五及び第六の平滑コンデンサ７１ｃ，７２ｃと、を有する第三の受電装置３ｃと、第一のステータコイル６ａと、第二のステータコイル６ｂと、第三のステータコイル６ｃと、を有する交流モータ９′と、を備える。第一から第三のステータコイル６ａ，６ｂ，６ｃは、三相デルタ結線される。三相デルタ結線された交流モータ９′は、以下三相交流モータ９′とも称する。モータ駆動システム１′は、三相交流モータ９′に三相交流モータ９′を駆動するモータ駆動用の交流電力を非接触給電する。モータ駆動システム１′は、第一の実施形態に係るモータ駆動システム１と比較して、第一の送電装置２ａと同一の構成を有する第二の送電装置２ｂ及び第三の送電装置２ｃと、第一の受電装置３ａと同一の構成を有する第二の受電装置３ｂ及び第三の受電装置３ｃと、を更に備え、交流モータ９′は、第一のステータコイル６ａと同一の構成を有する第二のステータコイル６ｂ及び第三のステータコイル６ｃと、を更に有する点が相違する。第一の実施形態と同一の構成については、第一の実施形態と同一の参照番号を付して適宜説明を省略する。また、第一の実施形態と同一の構成の説明は、適宜重複する説明を省略する。
図２は、第二の実施形態に係るモータ駆動システムの構成例を示す回路図である。図２に示すように、本実施形態に係るモータ駆動システム１′は、上位コントローラ１０と、第一及び第二の高周波インバータ１１ａ，１２ａと、第一及び第二の共振コンデンサ２１ａ，２２ａと、第一及び第二の送電用コイル４１ａ，４２ａと、を有する第一の送電装置２ａと、第三及び第四の高周波インバータ１１ｂ，１２ｂと、第三及び第四の共振コンデンサ２１ｂ，２２ｂと、第三及び第四の送電用コイル４１ｂ，４２ｂと、を有する第二の送電装置２ｂと、第五及び第六の高周波インバータ１１ｃ，１２ｃと、第五及び第六の共振コンデンサ２１ｃ，２２ｃと、第五及び第六の送電用コイル４１ｃ，４２ｃと、を有する第三の送電装置２ｃと、第一及び第二の受電用コイル５１ａ，５２ａと、第一及び第二の受電用共振コンデンサ３１ａ，３２ａと、第一及び第二の整流ダイオード８１ａ，８２ａと、第一及び第二の平滑コンデンサ７１ａ，７２ａと、を有する第一の受電装置３ａと、第三及び第四の受電用コイル５１ｂ，５２ｂと、第三及び第四の受電用共振コンデンサ３１ｂ，３２ｂと、第三及び第四の整流ダイオード８１ｂ，８２ｂと、第三及び第四の平滑コンデンサ７１ｂ，７２ｂと、を有する第二の受電装置３ｂと、第五及び第六の受電用コイル５１ｃ，５２ｃと、第五及び第六の受電用共振コンデンサ３１ｃ，３２ｃと、第五及び第六の整流ダイオード８１ｃ，８２ｃと、第五及び第六の平滑コンデンサ７１ｃ，７２ｃと、を有する第三の受電装置３ｃと、第一のステータコイル６ａと、第二のステータコイル６ｂと、第三のステータコイル６ｃと、を有する交流モータ９′と、を備える。第一から第三のステータコイル６ａ，６ｂ，６ｃは、三相デルタ結線される。三相デルタ結線された交流モータ９′は、以下三相交流モータ９′とも称する。モータ駆動システム１′は、三相交流モータ９′に三相交流モータ９′を駆動するモータ駆動用の交流電力を非接触給電する。モータ駆動システム１′は、第一の実施形態に係るモータ駆動システム１と比較して、第一の送電装置２ａと同一の構成を有する第二の送電装置２ｂ及び第三の送電装置２ｃと、第一の受電装置３ａと同一の構成を有する第二の受電装置３ｂ及び第三の受電装置３ｃと、を更に備え、交流モータ９′は、第一のステータコイル６ａと同一の構成を有する第二のステータコイル６ｂ及び第三のステータコイル６ｃと、を更に有する点が相違する。第一の実施形態と同一の構成については、第一の実施形態と同一の参照番号を付して適宜説明を省略する。また、第一の実施形態と同一の構成の説明は、適宜重複する説明を省略する。
【0046】
＜上位コントローラ＞
上位コントローラ１０は、車体４に搭載されており、第一の送電装置２ａが有する第一及び第二の高周波インバータ１１ａ，１２ａと、第二の送電装置２ｂが有する第三及び第四の高周波インバータ１１ｂ，１２ｂと、第三の送電装置２ｃが有する第五及び第六の高周波インバータ１１ｃ，１２ｃのそれぞれに交流電圧指令を出力する。上位コントローラ１０は、たとえば第一から第六の高周波インバータ１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂ，１１ｃ，１２ｃと通信可能なＰＣ、マイコン、コンピュータ等の専用のハードウェアであって、上位コントローラ１０は、それぞれの高周波インバータが出力する電圧を決定する交流電圧指令を出力する。交流電圧指令とは、周波数、振幅、位相、タイミング等の出力させる交流電圧の電圧仕様の指令をいう。
上位コントローラ１０は、車体４に搭載されており、第一の送電装置２ａが有する第一及び第二の高周波インバータ１１ａ，１２ａと、第二の送電装置２ｂが有する第三及び第四の高周波インバータ１１ｂ，１２ｂと、第三の送電装置２ｃが有する第五及び第六の高周波インバータ１１ｃ，１２ｃのそれぞれに交流電圧指令を出力する。上位コントローラ１０は、たとえば第一から第六の高周波インバータ１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂ，１１ｃ，１２ｃと通信可能なＰＣ、マイコン、コンピュータ等の専用のハードウェアであって、上位コントローラ１０は、それぞれの高周波インバータが出力する電圧を決定する交流電圧指令を出力する。交流電圧指令とは、周波数、振幅、位相、タイミング等の出力させる交流電圧の電圧仕様の指令をいう。
【0047】
＜第二の送電装置＞
図２において、第二の送電装置２ｂは、第三及び第四の高周波インバータ１１ｂ，１２ｂと、第三及び第四の共振コンデンサ２１ｂ，２２ｂと、第三及び第四の送電用コイル４１ｂ，４２ｂと、を備える。第二の送電装置２ｂは、車体４に搭載されており、車輪５に搭載される第二の受電装置３ｂに非接触給電を行う。
図２において、第二の送電装置２ｂは、第三及び第四の高周波インバータ１１ｂ，１２ｂと、第三及び第四の共振コンデンサ２１ｂ，２２ｂと、第三及び第四の送電用コイル４１ｂ，４２ｂと、を備える。第二の送電装置２ｂは、車体４に搭載されており、車輪５に搭載される第二の受電装置３ｂに非接触給電を行う。
【0048】
第三及び第四の高周波インバータ１１ｂ，１２ｂは、車体４に搭載されており、交流電圧指令に基づいて、直流電圧を上位コントローラ１０が出力した交流電圧指令に基づく高周波交流電圧に変換して出力する。たとえば、第三及び第四の高周波インバータ１１ｂ，１２ｂは、バッテリー等の直流電圧源を備え、該直流電圧源が出力する直流電圧を交流電圧指令により任意の高周波交流電圧に変換して出力する。第三及び第四の高周波インバータ１１ｂ，１２ｂは、前述のように、個別に直流電圧源を備えてもよいし、第三及び第四の高周波インバータ１１ｂ，１２ｂと並列に接続される外部バッテリー等の直流電圧源から直流電圧の供給を受けてもよい。
【0049】
また、第一から第三の送電装置２a，２b，２ｃの有する第一から第六の高周波インバータ１１a，１２a，１１b，１２b，１１ｃ，１２ｃは、ひとつの直流電圧源と並列に接続されていてもよい。この場合、第一から第六の高周波インバータ１１a，１２a、１１b，１２b、１１ｃ，１２ｃは、それぞれ該直流電圧源から直流電圧の供給を受ける。
【0050】
第一及び第二の高周波インバータ１１ａ，１２ａと同様に、第二の送電装置２ｂの有する第三及び第四の高周波インバータ１１ｂ，１２ｂは、単相電圧源インバータで構成されていてもよい。
【0051】
第二の送電装置２ｂの有する第三及び第四の高周波インバータ１１ｂ，１２ｂは、それぞれ第三及び第四の共振コンデンサ２１ｂ，２２ｂを介して、第三及び第四の送電用コイル４１ｂ，４２ｂと接続される。第三及び第四の共振コンデンサ２１ｂ，２２ｂの一端と第三及び第四の送電用コイル４１ｂ，４２ｂの一端とは、それぞれ接続されており、直列接続回路を構成する。第三及び第四の共振コンデンサ２１ｂ，２２ｂの他端と第三及び第四の送電用コイル４１ｂ，４２ｂの他端とは、それぞれの第三及び第四の高周波インバータ１１ｂ，１２ｂの出力端に接続される。第三及び第四の高周波インバータ１１ｂ，１２ｂは、第三及び第四の送電用コイル４１ｂ，４２ｂと第三及び第四の共振コンデンサ２１ｂ，２２ｂとによって決定されるそれぞれの共振周波数に近似する周波数の高周波交流電圧を出力する。出力された高周波交流電圧は、第三及び第四の送電用コイル４１ｂ，４２ｂと第三及び第四の共振コンデンサ２１ｂ，２２ｂとを直列接続するそれぞれの直列接続回路に印加される。
【0052】
第三の高周波インバータ１１ｂは、上位コントローラ１０が出力する交流電圧指令により、三相交流モータ９′の駆動周波数の半周期ごとに高周波交流電圧と０電圧とを出力する。第四の高周波インバータ１２ｂは、上位コントローラ１０が出力する交流電圧指令により、第三の高周波インバータ１１ｂの出力電圧と相補の関係になるように三相交流モータ９′の駆動周波数の半周期ごとに該高周波交流電圧と０電圧を出力する。
【0053】
図３に示すように、第三の高周波インバータ１１ｂ及び第四の高周波インバータ１２ｂは、それぞれが非接触給電し得る高周波交流電圧と、三相交流モータ９′を駆動し得る正弦波状のより低い周波数の交流電圧成分とを含有する高周波交流電圧を出力している。また、第三の高周波インバータ１１ｂ及び第四の高周波インバータ１２ｂは、それぞれ周期的に運転と停止とを交互に繰り返している。運転とは、図３に示すように、一定期間、矩形波の高周波交流電圧をその振幅を制御しながら出力し、その後の一定期間、０電圧を出力する、という間欠的なサイクルを周期的に繰り返すことをいう。
【0054】
第三の高周波インバータ１１ｂの出力電圧の波形は、負荷となる三相交流モータ９′の第二のステータコイル６ｂの入力電圧の半周期の間、第三の送電用コイル４１ｂと第三の共振コンデンサ２１ｂとの共振周波数に近似する周波数の高周波交流電圧であって、かつ、第二のステータコイル６ｂの入力電圧の半周期の包絡線が正弦波の半周期となるような形状の電圧波形となる。そして、第三の高周波インバータ１１ｂは、第二のステータコイル６ｂの入力電圧の残りの半周期には、０電圧を出力する。第四の高周波インバータ１２ｂは、第三の高周波インバータ１１ｂが高周波交流電圧を出力している期間は０電圧を出力し、第三の高周波インバータ１１ｂが０電圧を出力している期間は該高周波交流電圧と等しい波形の電圧を出力する。
【0055】
第三及び第四の送電用コイル４１ｂ、４２ｂは、車体４に搭載されており、車輪５に搭載される第三及び第四の受電用コイル５１ｂ，５２ｂとそれぞれ物理的に離間された状態で、相互に対向する位置に配置される送信用コイルである。第三及び第四の高周波インバータ１１ｂ，１２ｂと第三及び第四の共振コンデンサ２１ｂ，２２ｂとは、それぞれ直列接続回路を構成する。第三及び第四の送電用コイル４１ｂ，４２ｂは、第三及び第四の高周波インバータ１１ｂ，１２ｂから供給される高周波交流電流により発生する磁束をそれぞれ第三及び第四の受電用コイル５１ｂ，５２ｂに結合させることにより、高周波交流電力を、第三及び第四の受電用コイル５１ｂ，５２ｂに非接触給電する。
【0056】
＜第三の送電装置＞
図２において、第三の送電装置２ｃは、第五及び第六の高周波インバータ１１ｃ，１２ｃと、第五及び第六の共振コンデンサ２１ｃ，２２ｃと、第五及び第六の送電用コイル４１ｃ，４２ｃと、を備える。第三の送電装置２ｃは、車体４に搭載されており、車輪５に搭載される第三の受電装置３ｃに非接触給電を行う。
図２において、第三の送電装置２ｃは、第五及び第六の高周波インバータ１１ｃ，１２ｃと、第五及び第六の共振コンデンサ２１ｃ，２２ｃと、第五及び第六の送電用コイル４１ｃ，４２ｃと、を備える。第三の送電装置２ｃは、車体４に搭載されており、車輪５に搭載される第三の受電装置３ｃに非接触給電を行う。
【0057】
第五及び第六の高周波インバータ１１ｃ，１２ｃは、車体４に搭載されており、直流電圧を上位コントローラ１０が出力した交流電圧指令に基づく高周波交流電圧に変換して出力する。たとえば、第五及び第六の高周波インバータ１１ｃ，１２ｃは、バッテリー等の直流電圧源を備え、該直流電圧源が出力する直流電圧を交流電圧指令により任意の高周波交流電圧に変換して出力する。第五及び第六の高周波インバータ１１ｃ，１２ｃは、前述のように、個別に直流電圧源を備えてもよいし、第五及び第六の高周波インバータ１１ｃ，１２ｃと並列に接続される外部バッテリー等の直流電圧源から直流電圧の供給を受けてもよい。
【0058】
また、第一から第三の送電装置２a，２b，２ｃの有する第一から第六の高周波インバータ１１a，１２a，１１b，１２b，１１ｃ，１２ｃは、ひとつの直流電圧源と並列に接続されていてもよい。この場合、第一から第六の高周波インバータ１１a，１２a、１１b，１２b、１１ｃ，１２ｃは、それぞれ該直流電圧源から直流電圧の供給を受ける。
【0059】
第一から第四の高周波インバータ１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂと同様に、第三の送電装置２ｃの有する第五及び第六の高周波インバータ１１ｃ，１２ｃは、単相電圧源インバータで構成されていてもよい。
【0060】
第三の送電装置２ｃの有する第五及び第六の高周波インバータ１１ｃ，１２ｃは、それぞれ第五及び第六の共振コンデンサ２１ｃ，２２ｃを介して、第五及び第六の送電用コイル４１ｃ，４２ｃと接続される。第五及び第六の共振コンデンサ２１ｃ，２２ｃの一端と第五及び第六の送電用コイル４１ｃ，４２ｃの一端とは、それぞれ接続されており、直列接続回路を構成する。第五及び第六の共振コンデンサ２１ｃ，２２ｃの他端と第五及び第六の送電用コイル４１ｃ，４２ｃの他端とは、それぞれの第五及び第六の高周波インバータ１１ｃ，１２ｃの出力端に接続される。第五及び第六の高周波インバータ１１ｃ，１２ｃは、第五及び第六の送電用コイル４１ｃ，４２ｃと第五及び第六の共振コンデンサ２１ｃ，２２ｃとによって決定されるそれぞれの共振周波数に近似する周波数の高周波交流電圧を出力する。出力された高周波交流電圧は、第五及び第六の送電用コイル４１ｃ，４２ｃと第五及び第六の共振コンデンサ２１ｃ，２２ｃとを直列接続するそれぞれの直列接続回路に印加される。
【0061】
第五の高周波インバータ１１ｃは、上位コントローラ１０が出力する交流電圧指令により、三相交流モータ９′の駆動周波数の半周期ごとに高周波交流電圧と０電圧とを出力する。第六の高周波インバータ１２ｃは、上位コントローラ１０が出力する交流電圧指令により、第五の高周波インバータ１１ｃの出力電圧と相補の関係になるように三相交流モータ９′の駆動周波数の半周期ごとに該高周波交流電圧と０電圧を出力する。
【0062】
図３に示すように、第五の高周波インバータ１１ｃ及び第六の高周波インバータ１２ｃは、それぞれが非接触給電し得る高周波交流電圧と、三相交流モータ９′を駆動し得る正弦波状のより低い周波数の交流電圧成分とを含有する高周波交流電圧を出力している。また、第五の高周波インバータ１１ｃ及び第六の高周波インバータ１２ｃは、それぞれ周期的に運転と停止とを交互に繰り返している。運転とは、図３に示すように、一定期間、矩形波の高周波交流電圧をその振幅を制御しながら出力し、その後の一定期間、０電圧を出力する、という間欠的なサイクルを周期的に繰り返すことをいう。
【0063】
第五の高周波インバータ１１ｃの出力電圧の波形は、負荷となる三相交流モータ９′の第三のステータコイル６ｃの入力電圧の半周期の間、第五の送電用コイル４１ｃと第五の共振コンデンサ２１ｃとの共振周波数に近似する周波数の高周波交流電圧であって、かつ、第三のステータコイル６ｃの入力電圧の半周期の包絡線が正弦波の半周期となるような形状の電圧波形となる。そして、第五の高周波インバータ１１ｃは、第三のステータコイル６ｃの入力電圧の残りの半周期には、０電圧を出力する。第六の高周波インバータ１２ｃは、第五の高周波インバータ１１ｃが高周波交流電圧を出力している期間は０電圧を出力し、第五の高周波インバータ１１ｃが０電圧を出力している期間は該高周波交流電圧と等しい波形の電圧を出力する。
【0064】
第五及び第六の送電用コイル４１ｃ，４２ｃは、車体４に搭載されており、車輪５に搭載される第五及び第六の受電用コイル５１ｃ，５２ｃとそれぞれ物理的に離間された状態で、相互に対向する位置に配置される送信用コイルである。第五及び第六の高周波インバータ１１ｃ，１２ｃと第五及び第六の共振コンデンサ２１ｃ，２２ｃとは、それぞれ直列接続回路を構成する。第五及び第六の送電用コイル４１ｃ，４２ｃは、第五及び第六の高周波インバータ１１ｃ，１２ｃから供給される高周波交流電流により発生する磁束をそれぞれ第五及び第六の受電用コイル５１ｃ，５２ｃに結合させることにより、高周波交流電力を、第五及び第六の受電用コイル５１ｃ，５２ｃに非接触給電する。
【0065】
＜第二の受電装置＞
図２において、第二の受電装置３ｂは、第三及び第四の受電用コイル５１ｂ，５２ｂと、第三及び第四の受電用共振コンデンサ３１ｂ，３２ｂと、第三及び第四の整流ダイオード８１ｂ，８２ｂと、第三及び第四の平滑コンデンサ７１ｂ，７２ｂと、を備える。第二の受電装置３ｂは、車輪５に搭載されており、第二の送電装置２ｂからの非接触給電により誘起された高周波交流電流を整流する。第二の受電装置３ｂは、車輪５に搭載された電子回路部品を搭載した電子回路基板上に実現される。
図２において、第二の受電装置３ｂは、第三及び第四の受電用コイル５１ｂ，５２ｂと、第三及び第四の受電用共振コンデンサ３１ｂ，３２ｂと、第三及び第四の整流ダイオード８１ｂ，８２ｂと、第三及び第四の平滑コンデンサ７１ｂ，７２ｂと、を備える。第二の受電装置３ｂは、車輪５に搭載されており、第二の送電装置２ｂからの非接触給電により誘起された高周波交流電流を整流する。第二の受電装置３ｂは、車輪５に搭載された電子回路部品を搭載した電子回路基板上に実現される。
【0066】
第三及び第四の受電用コイル５１ｂ，５２ｂは、車輪５に搭載されており、第三及び第四の送電用コイル４１ｂ，４２ｂからの非接触給電により、それぞれ高周波交流電流が誘起される。
【0067】
第三及び第四の受電用コイル５１ｂ，５２ｂは、第三及び第四の送電用コイル４１ｂ，４２ｂとほぼ同等の形状を有する。第三及び第四の受電用コイル５１ｂ，５２ｂの数は、第三及び第四の送電用コイル４１ｂ，４２ｂの数と同数である。第三及び第四の送電用コイル４１ｂ，４２ｂと第三及び第四の受電用コイル５１ｂ，５２ｂとは、たとえば、それぞれ数ｃｍから数１０ｃｍほど物理的に離間された状態で、かつほぼ相互に対向する位置に配置される。第三及び第四の受電用コイル５１ｂ，５２ｂには、それぞれ第三及び第四の受電用共振コンデンサ３１ｂ，３２ｂが直列接続される。
【0068】
第三及び第四の整流ダイオード８１ｂ，８２ｂは、車輪５に搭載されている。第三の整流ダイオード８１ｂのカソードは、一端が第三の受電用コイル５１ｂの出力端子に接続される第三の受電用共振コンデンサ３１ｂの他端、と接続されており、第三の整流ダイオード８１ｂのアノードは、一端が第三の受電用共振コンデンサ３１ｂと接続されていない側の第三の受電用コイル５１ｂの他端と接続される。また、第四の整流ダイオード８２ｂのアノードは、一端が第四の受電用コイル５２ｂの出力端子に接続される第四の受電用共振コンデンサ３２ｂの他端、と接続されており、第四の整流ダイオード８２ｂのカソードは、一端が第四の受電用共振コンデンサ３２ｂと接続されていない側の第四の受電用コイル５２ｂの他端と接続される。また、第三の整流ダイオード８１ｂのアノードと第四の整流ダイオード８２ｂのアノードは接続される。
【0069】
第三の整流ダイオード８１ｂは、第三の受電用コイル５１ｂに誘起された高周波交流電流を、正の電流に整流する。第四の整流ダイオード８２ｂは、第四の受電用コイル５２ｂに誘起された高周波交流電流を、負の電流に整流する。
【0070】
第二の受電装置３ｂは、特許文献１に開示された非接触給電技術により、第三及び第四の整流ダイオード８１ｂ，８２ｂの両端に、第三及び第四の受電用コイル５１ｂ，５２ｂと、第三及び第四の受電用共振コンデンサ３１ｂ，３２ｂとによって決定されるそれぞれの共振周波数と等しい周波数の高周波交流電圧を発生させる。ここで、第三の整流ダイオード８１ｂ及び第四の整流ダイオード８２ｂの両端に発生する電圧Ｖａ，Ｖｂは、図３に示すように、三相交流モータ９′を駆動し得る正弦波状のより低い周波数の交流電圧成分を含有する、間欠的な高周波交流電圧である。第三の整流ダイオード８１ｂは、第三の整流ダイオード８１ｂの両端に発生する高周波交流電圧Ｖａを正の電圧に整流する。また、第四の整流ダイオード８２ｂは、第四の整流ダイオード８２ｂの両端に発生する高周波交流電圧Ｖｂを負の電圧に整流する。
【0071】
第三の整流ダイオード８１ｂと並列に第三の平滑コンデンサ７１ｂが接続される。さらに第四の整流ダイオード８２ｂと並列に第四の平滑コンデンサ７２ｂが接続される。第三の平滑コンデンサ７１ｂは、第三の整流ダイオード８１ｂにより整流された段階では変動のある正の直流電圧を、一定の大きさの安定した直流電圧に変換する。第四の平滑コンデンサ７２ｂは、第四の整流ダイオード８２ｂにより整流された段階では変動のある負の直流電圧を、一定の大きさの安定した直流電圧に変換する。
【0072】
以上のとおり、正弦波状のより低い周波数の交流電圧成分を含有する、間欠的な高周波交流電圧は、第二の受電装置３ｂが有する第三及び第四の整流ダイオード８１ｂ，８２ｂ、第三及び第四の平滑コンデンサ７１ｂ，７２ｂ等により構成される受動素子回路を介することにより、三相交流モータ９′を駆動し得る正弦波状のより低い周波数のモータ駆動用の交流電圧に合成され、これが三相交流モータ９′の第二のステータコイル６ｂに印加される。
【0073】
＜第三の受電装置＞
図２において、第三の受電装置３ｃは、第五及び第六の受電用コイル５１ｃ，５２ｃと、第五及び第六の受電用共振コンデンサ３１ｃ，３２ｃと、第五及び第六の整流ダイオード８１ｃ，８２ｃと、第五及び第六の平滑コンデンサ７１ｃ，７２ｃと、を備える。第三の受電装置３ｃは、車輪５に搭載されており、第三の送電装置２ｃから非接触給電により誘起された高周波交流電流を整流する。第三の受電装置３ｃは、車輪５に搭載された電子回路部品を搭載した電子回路基板により実現される。
図２において、第三の受電装置３ｃは、第五及び第六の受電用コイル５１ｃ，５２ｃと、第五及び第六の受電用共振コンデンサ３１ｃ，３２ｃと、第五及び第六の整流ダイオード８１ｃ，８２ｃと、第五及び第六の平滑コンデンサ７１ｃ，７２ｃと、を備える。第三の受電装置３ｃは、車輪５に搭載されており、第三の送電装置２ｃから非接触給電により誘起された高周波交流電流を整流する。第三の受電装置３ｃは、車輪５に搭載された電子回路部品を搭載した電子回路基板により実現される。
【0074】
第五及び第六の受電用コイル５１ｃ，５２ｃは、車輪５に搭載されており、第五及び第六の送電用コイル４１ｃ，４２ｃからの非接触給電により、それぞれ高周波交流電流が誘起される。
【0075】
第五及び第六の受電用コイル５１ｃ，５２ｃは、第五及び第六の送電用コイル４１ｃ，４２ｃとほぼ同等の形状を有する。第五及び第六の受電用コイル５１ｃ，５２ｃの数は、第五及び第六の送電用コイル４１ｃ，４２ｃの数と同数である。第五及び第六の送電用コイル４１ｃ，４２ｃと第五及び第六の受電用コイル５１ｃ，５２ｃとは、たとえば、それぞれ数ｃｍから数１０ｃｍほど物理的に離間された状態で、かつほぼ相互に対向する位置に配置される。第五及び第六の受電用コイル５１ｃ，５２ｃには、それぞれ第五及び第六の受電用共振コンデンサ３１ｃ，３２ｃが直列接続される。
【0076】
第五及び第六の整流ダイオード８１ｃ，８２ｃは、車輪５に搭載されている。第五の整流ダイオード８１ｃのカソードは、一端が第五の受電用コイル５１ｃの出力端子に接続される第五の受電用共振コンデンサ３１ｃの他端、と接続されており、第五の整流ダイオード８１ｃのアノードは、一端が第五の受電用共振コンデンサ３１ｃと接続されていない側の第五の受電用コイル５１ｃの他端と接続される。また、第六の整流ダイオード８２ｃのアノードは、一端が第六の受電用コイル５２ｃの出力端子に接続される第六の受電用共振コンデンサ３２ｃの他端、と接続されており、第六の整流ダイオード８２ｃのカソードは、一端が第六の受電用共振コンデンサ３２ｃと接続されていない側の第六の受電用コイル５２ｃの他端と接続される。また、第五の整流ダイオード８１ｃのアノードと第六の整流ダイオード８２ｃのアノードは接続される。
【0077】
第五の整流ダイオード８１ｃは、第五の受電用コイル５１ｃに誘起された高周波交流電流を、正の電流に整流する。第六の整流ダイオード８２ｃは、第六の受電用コイル５２ｃに誘起された高周波交流電流を、負の電流に整流する。
【0078】
第三の受電装置３ｃは、特許文献１に開示された非接触給電技術により、第五及び第六の整流ダイオード８１ｃ，８２ｃの両端に、第五及び第六の受電用コイル５１ｃ，５２ｃと、第五及び第六の受電用共振コンデンサ３１ｃ，３２ｃとによって決定されるそれぞれの共振周波数と等しい周波数の高周波交流電圧を発生させる。ここで、第五の整流ダイオード８１ｃ及び第六の整流ダイオード８２ｃの両端に発生する電圧Ｖａ，Ｖｂは、図３に示すように、三相交流モータ９′を駆動し得る正弦波状のより低い周波数の交流電圧成分を含有する、間欠的な高周波交流電圧である。第五の整流ダイオード８１ｃは、第五の整流ダイオード８１ｃの両端に発生する高周波交流電圧Ｖａを正の電圧に整流する。また、第六の整流ダイオード８２ｃは、第六の整流ダイオード８２ｃの両端に発生する高周波交流電圧Ｖｂを負の電圧に整流する。
【0079】
第五の整流ダイオード８１ｃと並列に第五の平滑コンデンサ７１ｃが接続される。さらに第六の整流ダイオード８２ｃと並列に第六の平滑コンデンサ７２ｃが接続される。第五の平滑コンデンサ７１ｃは、第五の整流ダイオード８１ｃにより整流された段階では変動のある正の直流電圧を、一定の大きさの安定した直流電圧に変換する。第六の平滑コンデンサ７２ｃは、第六の整流ダイオード８２ｃにより整流された段階では変動のある負の直流電圧を、一定の大きさの安定した直流電圧に変換する。
【0080】
以上のとおり、正弦波状のより低い周波数の交流電圧成分を含有する、間欠的な高周波交流電圧は、第三の受電装置３ｃが有する第五及び第六の整流ダイオード８１ｃ，８２ｃ、第五及び第六の平滑コンデンサ７１ｃ，７２ｃ等により構成される受動素子回路を介することにより、三相交流モータ９′を駆動し得る正弦波状のより低い周波数のモータ駆動用の交流電圧に合成され、これが三相交流モータ９′の第三のステータコイル６ｃに印加される。
【0081】
＜三相交流モータ＞
本実施形態に係る三相交流モータ９′は、第一のステータコイル６ａと同一の構成を有する第二及び第三のステータコイル６ｂ，６ｃを更に有し、第一から第三のステータコイル６ａ，６ｂ，６ｃは、三相デルタ結線される。図２の符号９′を付して示す破線で囲まれた回路は、モータ駆動システム１′の負荷となる三相交流モータ９′の第一から第三のステータコイル６ａ，６ｂ，６ｃの等価回路を示している。三相交流モータ９′の有する第一、第二及び第三のステータコイル６ａ，６ｂ，６ｃは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相と定義された３相のコイルであり、Ｕ相のステータコイルが符号６ａ、Ｖ相のステータコイルが符号６ｂ、Ｗ相のステータコイルが符号６ｃで表記されている。第一、第二及び第三のステータコイル６ａ，６ｂ，６ｃはそれぞれ中性点９６ａ，９６ｂ，９６ｃを有し、該中性点は三相交流モータ９′の入力線として三相交流モータ９′の外部にその入力端子が引き出されている。
本実施形態に係る三相交流モータ９′は、第一のステータコイル６ａと同一の構成を有する第二及び第三のステータコイル６ｂ，６ｃを更に有し、第一から第三のステータコイル６ａ，６ｂ，６ｃは、三相デルタ結線される。図２の符号９′を付して示す破線で囲まれた回路は、モータ駆動システム１′の負荷となる三相交流モータ９′の第一から第三のステータコイル６ａ，６ｂ，６ｃの等価回路を示している。三相交流モータ９′の有する第一、第二及び第三のステータコイル６ａ，６ｂ，６ｃは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相と定義された３相のコイルであり、Ｕ相のステータコイルが符号６ａ、Ｖ相のステータコイルが符号６ｂ、Ｗ相のステータコイルが符号６ｃで表記されている。第一、第二及び第三のステータコイル６ａ，６ｂ，６ｃはそれぞれ中性点９６ａ，９６ｂ，９６ｃを有し、該中性点は三相交流モータ９′の入力線として三相交流モータ９′の外部にその入力端子が引き出されている。
【0082】
ここで、三相交流モータ９′の巻線の結線方法は三相デルタ結線としている。たとえば、図２に示すように、三相交流モータ９′のＵ相の一方の入力端子は、第一の整流ダイオード８１ａのカソードに接続され、三相交流モータ９′のＵ相の中性点（９６ａ）は、第一の整流ダイオード８１ａのアノード及び第二の整流ダイオード８２ａのアノードに接続され、三相交流モータ９′のもう一方のＵ相入力端子は、第二の整流ダイオード８２ａのカソードに接続される。のこりのＶ相、Ｗ相の入力端子についても同様に結線される。
【0083】
すなわち、三相デルタ結線される第一から第三のステータコイル６ａ，６ｂ，６ｃの中性点９６ａ，９６ｂ，９６ｃは、それぞれ第一及び第二の整流ダイオード８１ａ，８２ａのアノード、第三及び第四の整流ダイオード８１ｂ，８２ｂのアノード、及び第五及び第六の整流ダイオード８１ｃ，８２ｃのアノード、と接続されている。
【0084】
上述のとおり、第一及び第二の高周波インバータ１１ａ，１２ａ、第三及び第四の高周波インバータ１１ｂ，１２ｂ、及び第五及び第六の高周波インバータ１１ｃ，１２ｃは、上位コントローラ１０が出力した交流電圧指令により、それぞれ周期的に運転と停止とを交互に繰り返している。運転とは、たとえば図３に示すように、一定期間、矩形波の高周波交流電圧をその振幅を制御しながら出力し、その後の一定期間、０電圧を出力する、というサイクルを周期的に繰り返すことをいう。
【0085】
そして、第一及び第二の送電用コイル４１ａ，４２ａ、第三及び第四の送電用コイル４１ｂ，４２ｂ、及び第五及び第六の送電用コイル４１ｃ，４２ｃからの非接触給電を受けた、第一及び第二の受電用コイル５１ａ，５２ａ、第三及び第四の受電用コイル５１ｂ，５２ｂ、及び第五及び第六の受電用コイル５１ｃ，５２ｃには、それぞれ高周波交流電流が誘起される。さらに、第一から第六の受電用コイル５１ａ，５２ａ，５１ｂ，５２ｂ，５１ｃ，５２ｃに誘起されたそれぞれの高周波交流電流は、第一から第六の整流ダイオード８１ａ，８２ａ，８１ｂ，８２ｂ，８１ｃ，８２ｃのそれぞれに供給される。
【0086】
第一から第三のステータコイル６ａ，６ｂ，６ｃを三相デルタ結線する三端子のそれぞれの端子には、第一の整流ダイオード８１ａによって整流された正の電流及び第六の整流ダイオード８２ｃによって整流された負の電流と、第三の整流ダイオード８１ｂによって整流された正の電流及び第二の整流ダイオード８２ａによって整流された負の電流と、第五の整流ダイオード８１ｃによって整流された正の電流及び第四の整流ダイオード８２ｂによって整流された負の電流と、がそれぞれ供給される。第一から第三のステータコイル６ａ，６ｂ，６ｃを三相デルタ結線する三端子のそれぞれの端子に印加される電圧は、図４に示す電圧Ｖｃように、正の電圧と負の電圧とが合成された正弦波交流電圧となる。
【0087】
上位コントローラ１０は、第一から第六の高周波インバータ１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂ，１１ｃ，１２ｃのそれぞれに交流電圧指令を出力することにより、三相交流モータ９′に供給する三相の正弦波交流電流（正の電流と負の電流が合成されている交流電流）を生成させ、三相交流モータ９′を制御する。上位コントローラ１０の制御に基づいて生成された三相の正弦波交流電流は、三相デルタ結線された第一から第三のステータコイル６ａ，６ｂ，６ｃに供給される。第一から第三のステータコイル６ａ，６ｂ，６ｃは、三相の正弦波交流電流が流れると磁界を発生させることにより、ロータ９３を回転させる。三相交流モータ９′は、フレミングの右手の法則に従って回転する。
【0088】
第一、第三及び第五の整流ダイオード８１ａ，８１ｂ，８１ｃによって整流された三相の正弦波交流電流を構成する正の電流は、それぞれが供給されるステータコイルの中性点９６ａ，９６ｂ，９６ｃを介して、第一、第三及び第五の受電用コイル５１ａ，５１ｂ，５１ｃに環流し、第二、第四及び第六の整流ダイオード８２ａ，８２ｂ，８２ｃによって整流された三相の正弦波交流電流を構成する負の電流は、それぞれが供給されるステータコイルの中性点９６ａ，９６ｂ，９６ｃを介して、第二、第四及び第六の受電用コイル５２ａ，５２ｂ，５２ｃに環流する電流経路をとる。
【0089】
従来、第一から第三のステータコイル６ａ，６ｂ，６ｃのインダクタンスが磁気飽和により低下すると、過電流が流れることにより、三相交流モータ９′が焼損するという問題があった。しかし、各相の電流の直流成分が三相デルタ結線された第一から第三のステータコイル６ａ，６ｂ，６ｃ間を環流する本実施形態によれば、かかる三相交流モータ９′の焼損の発生を防止することができる。
【0090】
本開示に係るモータ駆動システム１′は、第一から第六の高周波インバータ１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂ，１１ｃ，１２ｃが、それぞれが非接触給電し得る高周波交流電圧と、三相交流モータ９′を駆動し得る正弦波状のより低い周波数の交流電圧成分を含有する高周波交流電圧を間欠的に出力し、かかる間欠的な高周波交流電圧が、第一から第三の受電装置３ａ，３ｂ，３ｃが有する受動素子回路を介することにより、三相交流モータ９′を駆動し得る正弦波状のより低い周波数のモータ駆動用の交流電圧に合成する。該モータ駆動用の交流電圧により、三相交流モータ９′の駆動が可能となることを特徴とする。
【0091】
本実施形態に係るモータ駆動システム１′によれば、車輪５に搭載する電子回路基板に高信頼性を要求される能動的な電子回路部品を搭載することなく、三相交流モータ９′にモータ駆動用の交流電力を非接触給電することが可能となる。
【0092】
本実施形態に係るモータ駆動システム１′によれば、車輪５側に搭載する電子回路基板に能動的な電子回路部品を搭載しないため、車輪５側に搭載される該電子回路基板を小型化することが可能であり、高い安全性が要求される電気自動車（EV）等の車輪を４輪独立に制御することが容易となる。
【0093】
本実施形態に係るモータ駆動システム１′によれば、各相の電流の直流成分が三相デルタ結線されたステータコイル間を環流するため、ステータコイルの磁気飽和によるインダクタンス低下を防止することが可能となる。これにより、インダクタンス低下に伴う過電流に起因する三相交流モータ９′の焼損を防止することが可能となる。
【0094】
上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本開示の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形又は変更が可能である。たとえば、実施形態の構成図に記載の複数の構成ブロックを１つに組み合わせたり、あるいは１つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。
【符号の説明】
【0095】
１，１′ モータ駆動システム
２ａ 第一の送電装置
２ｂ 第二の送電装置
２ｃ 第三の送電装置
３ａ 第一の受電装置
３ｂ 第二の受電装置
３ｃ 第三の受電装置
４ 車体
５ 車輪
６ａ 第一のステータコイル（Ｕ相のステータコイル）
６ｂ 第二のステータコイル（Ｖ相のステータコイル）
６ｃ 第三のステータコイル（Ｗ相のステータコイル）
９ 交流モータ
９′ 交流モータ（三相交流モータ）
１０ 上位コントローラ
１１ａ 第一の高周波インバータ
１２ａ 第二の高周波インバータ
１１ｂ 第三の高周波インバータ
１２ｂ 第四の高周波インバータ
１１ｃ 第五の高周波インバータ
１２ｃ 第六の高周波インバータ
２１ａ 第一の共振コンデンサ
２２ａ 第二の共振コンデンサ
２１ｂ 第三の共振コンデンサ
２２ｂ 第四の共振コンデンサ
２１ｃ 第五の共振コンデンサ
２２ｃ 第六の共振コンデンサ
３１ａ 第一の受電用共振コンデンサ
３２ａ 第二の受電用共振コンデンサ
３１ｂ 第三の受電用共振コンデンサ
３２ｂ 第四の受電用共振コンデンサ
３１ｃ 第五の受電用共振コンデンサ
３２ｃ 第六の受電用共振コンデンサ
４１ａ 第一の送電用コイル
４２ａ 第二の送電用コイル
４１ｂ 第三の送電用コイル
４２ｂ 第四の送電用コイル
４１ｃ 第五の送電用コイル
４２ｃ 第六の送電用コイル
５１ａ 第一の受電用コイル
５２ａ 第二の受電用コイル
５１ｂ 第三の受電用コイル
５２ｂ 第四の受電用コイル
５１ｃ 第五の受電用コイル
５２ｃ 第六の受電用コイル
７１ａ 第一の平滑コンデンサ
７２ａ 第二の平滑コンデンサ
７１ｂ 第三の平滑コンデンサ
７２ｂ 第四の平滑コンデンサ
７１ｃ 第五の平滑コンデンサ
７２ｃ 第六の平滑コンデンサ
８１ａ 第一の整流ダイオード
８２ａ 第二の整流ダイオード
８１ｂ 第三の整流ダイオード
８２ｂ 第四の整流ダイオード
８１ｃ 第五の整流ダイオード
８２ｃ 第六の整流ダイオード
９１ アウターステータ
９２ インナーステータ
９３ ロータ
９４ 第一のコイル巻線
９５ 第二のコイル巻線
９６,９６ａ,９６ｂ,９６ｃ 中性点
２ａ 第一の送電装置
２ｂ 第二の送電装置
２ｃ 第三の送電装置
３ａ 第一の受電装置
３ｂ 第二の受電装置
３ｃ 第三の受電装置
４ 車体
５ 車輪
６ａ 第一のステータコイル（Ｕ相のステータコイル）
６ｂ 第二のステータコイル（Ｖ相のステータコイル）
６ｃ 第三のステータコイル（Ｗ相のステータコイル）
９ 交流モータ
９′ 交流モータ（三相交流モータ）
１０ 上位コントローラ
１１ａ 第一の高周波インバータ
１２ａ 第二の高周波インバータ
１１ｂ 第三の高周波インバータ
１２ｂ 第四の高周波インバータ
１１ｃ 第五の高周波インバータ
１２ｃ 第六の高周波インバータ
２１ａ 第一の共振コンデンサ
２２ａ 第二の共振コンデンサ
２１ｂ 第三の共振コンデンサ
２２ｂ 第四の共振コンデンサ
２１ｃ 第五の共振コンデンサ
２２ｃ 第六の共振コンデンサ
３１ａ 第一の受電用共振コンデンサ
３２ａ 第二の受電用共振コンデンサ
３１ｂ 第三の受電用共振コンデンサ
３２ｂ 第四の受電用共振コンデンサ
３１ｃ 第五の受電用共振コンデンサ
３２ｃ 第六の受電用共振コンデンサ
４１ａ 第一の送電用コイル
４２ａ 第二の送電用コイル
４１ｂ 第三の送電用コイル
４２ｂ 第四の送電用コイル
４１ｃ 第五の送電用コイル
４２ｃ 第六の送電用コイル
５１ａ 第一の受電用コイル
５２ａ 第二の受電用コイル
５１ｂ 第三の受電用コイル
５２ｂ 第四の受電用コイル
５１ｃ 第五の受電用コイル
５２ｃ 第六の受電用コイル
７１ａ 第一の平滑コンデンサ
７２ａ 第二の平滑コンデンサ
７１ｂ 第三の平滑コンデンサ
７２ｂ 第四の平滑コンデンサ
７１ｃ 第五の平滑コンデンサ
７２ｃ 第六の平滑コンデンサ
８１ａ 第一の整流ダイオード
８２ａ 第二の整流ダイオード
８１ｂ 第三の整流ダイオード
８２ｂ 第四の整流ダイオード
８１ｃ 第五の整流ダイオード
８２ｃ 第六の整流ダイオード
９１ アウターステータ
９２ インナーステータ
９３ ロータ
９４ 第一のコイル巻線
９５ 第二のコイル巻線
９６,９６ａ,９６ｂ,９６ｃ 中性点
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】