JP7426030B2 - 地面を転がるように適合された転動装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動ホイールを含む電動装置の分野に関する。本発明はまた、任意の転動装置、より具体的には、電動ホイールを備えた車椅子に関する。

より一般的には、本発明は、自転車、オートバイ、原動機付き自転車、スクーター、三輪車、セグウェイ、自動車、飛行機、ロボットなど、地面を転がるように適合された任意のタイプの転動装置に関する。

電動ホイールの設計が長い間知られている。電動ホイールは、一般に電動ホイールから離れた場所にあるモータによって動かされる。電動ホイールは、円形を有し、ハブに取り付けられている。

その後、電動ホイールは改良されている。最初は、ホイールの外側に配置されモータがホイールに組み込まれていた。

電動ホイールは、後者を可動にするために、異なる支持体に組み立てられることができる。このようにして、例えば自転車や車椅子など、異なる支持体に適応可能な電動ホイールが登場した。

現在の電動ホイールは、電気モータを備えている。このモータは、一連のコイルを備えた固定子と、固定子に対して可動式の回転子とを備えている。回転子は、固定子のコイルによって誘導される磁場の影響下で回転する。この動きは、ホイールが回転するのを可能にする。

電動ホイールは、大きな負荷を支持し且つ変位させることができる。したがって、それらは、かなりの低速トルクを生成する必要がある。

特定の電動ホイールは、大きなトルクを発生するが、欠点は、これらが依然として高いエネルギ消費物であるということである。したがって、それらの効率は、特に低く、バッテリの寿命は、大きく影響を受ける。

別の欠点は、ホイールの寸法にある。大きなトルクを発生させることを目的とした電動ホイールは、エンジンを中央のスペースに挿入することができるように厚い。これらの印象的な寸法により、自転車や車椅子などの用途向けの高出力に対して、これらの電動ホイールは不適格である。

電動ホイールの別の欠点は、電動ホイールの質量と製造コストを大幅に増加させ、これらのギア減速機を構成する部品の数が多いためにそれらの信頼性を低下させ、さらに使用時の騒音を増加させる、ギア減速機が装備されていることである。

これらの電動ホイールの別の欠点は、使用される磁気要素にある。これらの磁気要素は、一般に、希土類ベースで作られた永久磁石である。これらの希土類磁石は、いくつかの欠点を有する。希土類の採掘と利用は、環境に悪影響を及ぼす。さらに、希土類永久磁石の使用には問題がある。なぜなら、１．５テスラに到達する可能性のあるこれらの磁石の残留磁気誘導に起因して、電流の不存在下で希土類永久磁石が磁力を発生させるからである。手動でホイールを回転させる必要がある場合、これは望ましくない。実際、回転子は、このように体系的に磁気的平衡の位置に戻る傾向がある。希土類磁石を使用しているにもかかわらず、この磁気戻り力を減らすことができるが、これは、磁気要素の複雑な配置を必要とし、電動ホイールが大幅に複雑になり、製造がより困難になり、コストが増加する。

電動ホイールの別の欠点は、これらの高さが固定されているという事実にある。実際、例えば、車椅子などの支持体へのホイールの固定は、実質的に、電動ホイールの中心に位置するゾーンの近くで行われる。電動ホイールを支持体に移動不能に固定すると、不快になる可能性がある。

本発明は、転動装置に関する上記の欠点の少なくとも１つを解消することを目的としている。この目的のために、地面上を転がるように適合された転動装置であって、転動装置は、少なくとも１つの電動ホイールと、少なくとも１つの電動ホイール（１）を制御するためのケーシング（５１）とを備え、
少なくとも１つの電動ホイールは、
－円形スロットを画定する本体と、少なくとも２つの電磁コイルが互いに向き合って配置されるように円形スロットに配置された複数の電磁コイルと、を備える円形固定子と、
－内周上に、側壁および側壁（３４）と接続された自由端縁を有する円形ストリップを備える円形回転子であって、円形回転子が地面との接触面を備え、接触面が外周上に延在し、円形ストリップが、その側壁に配置された磁気要素を備える、円形回転子と、を備え、円形回転子および円形固定子は、円形固定子に設けられた組み立て手段によって組み立てられ、円形回転子の円形ストリップは、円形ストリップの磁気要素が円形固定子の電磁コイルの間に配置されるように円形固定子の円形スロットに配置されている、転動装置が提案される。

様々な追加的特徴が個別にまたは組み合わせて提供されることができ、
－円形固定子の本体は、円形スロットが連続するように互いに固定された２つの半固定子を備え、
－各半固定子は、半固定子を互いに固定することができる固定パッドを備え、これらの固定パッドは、半固定子の内周に配置されており、
－以下では回転支持体と呼ばれる組み立て手段は、円形固定子の内周に配置されており、
－回転支持体は、固定パッドに配置されており、
－回転支持体は、
－軸と、
－軸に取り付けられた２つの転がり軸受と、
－転がり軸受に取り付けられたローラと、
を備え、
－ローラは、円形回転子の円形ストリップを受け入れることを意図とした溝を備え、溝は、断面において、少なくとも部分的に、自由端縁と相補的形状であり、
－円形回転子の磁気要素は、鉄とシリコンの合金または強磁性合金、または希土類を含まない永久磁石を備え、
－円形ストリップ（４５）の側壁（３４）は、磁気要素（２８）を受け入れる複数の開口（３５）を含み、
－転動装置は、円形回転子を円形固定子から分離する距離を調整するように、回転支持体の軸の傾斜を変更することができる調整手段を備え、
－回転支持体の軸の傾斜を変更することができる調整手段は、軸と固定パッドとの間のインターフェースを形成する２つの偏心軸受であり、各偏心軸受は、軸の両側に取り付けられており、
－装置は、前記少なくとも１つの電動ホイールを固定するための点の位置を調整する装置を備え、調整装置は、接続軸に固定するための手段を備え、
－電動ホイールの位置を調整する装置は、
－円形固定子に固定された略平行な複数の案内ロッドと、
－電気モータと、
－電気モータと結合されたウォームねじと、
－接続軸に固定するための手段を備える固定ランナーであって、ウォームねじの回転により、案内ロッドに沿った固定ランナーの変位が可能になるように、固定ランナーがウォームねじおよび案内ロッドと機械的に結合されている、固定ランナーと、
を備え、
－転動装置は、
－マイクロコントローラと、
－マイクロコントローラに接続されたパワーカードと、
－パワーカードに接続されたバッテリと、
－バッテリを充電することができるバッテリ充電器と、を備え、
コンピュータプログラムが、マイクロコントローラに実装されており、マイクロコントローラは、円形固定子の電磁コイルに連続的に供給して、円形回転子の回転を可能にすることができる。

好ましくは、パワーカードは、電子電力変換器とすることができる。

特に、２つの電動ホイールと、電動ホイールを制御するためのケーシングとを備える、例えば車椅子などの転動装置が提案される。

様々な追加的特徴が個別にまたは組み合わせて提供されることができる：
制御ケーシングは、マイクロコントローラに接続された傾斜センサを備え、傾斜センサは、転動装置のベースを測定し、マイクロコントローラにこの測定値を提供することができ、その結果、マイクロコントローラは、電動ホイールの高さを調整する装置の電気モータを作動させることによって電動ホイールを固定する点の位置を変更する。

より一般的には、本発明は、地上でサ－ビスを実行するために１人以上の人、動物、または財産もしくは機器を輸送することが意図された車両など、地面を転がるように適合された任意のタイプの転動装置を対象としている。

本発明の範囲において、地面は、装置が転がることを意図されている転動面として定義される。例えば、道路や通り、小道や歩道、舗装、または被覆物によって覆われていない自然の地形とすることができる。

本発明は、特に、自転車、スクーター、セグウェイ、小型自動車、原動機付き自転車、オートバイ、ロボットなどの電気自動車を対象としている。もちろん、本発明は、例示として与えられたこれらのいくつかの例に限定されるものではなく、より一般的には、電動化でき、地面を転がることによって移動することが意図された任意のタイプの車両を対象とする。

本発明は、航空学の分野、特に飛行機の着陸帯、またはより一般的には、特にプロペラによって地上を移動するように適合され、後退することができないが後方に引っ張られることができる任意のタイプの車両に好ましい用途を有する。

本発明の他の特殊性および利点は、非限定的な例として与えられる以下の添付の図面に関連して以下の説明に現れるであろう。

本発明にかかる電動ホイールの斜視図である。 電動ホイールの固定子の斜視図である。 電動ホイールの回転支持体の斜視図である。 図３の回転支持体の分解斜視図である。 電動ホイールに取り付けられた図３および図４の回転支持体の拡大斜視図である。 本発明にかかる固定子の分解斜視図である。 本発明にかかる固定子の斜視図である。 本発明にかかる電動ホイールの別の斜視図である。 図１の平面ＩＸ－ＩＸに沿った電動ホイールの断面図である。 本発明にかかる回転子の分解斜視図である。 図１０の回転子の斜視図である。 複数の前図の電動ホイールを備える車椅子の斜視図である。 バッテリおよび追加の電子要素を備えた、複数の前図の電動ホイールの斜視図である。 偏心軸受の実施形態の例を示している。 斜視図として、偏心軸受の作動による回転子と固定子との接触を表している。 特定の実施形態にかかる回転子の一部を斜視図として且つ断面図で示している。 斜視図として、特定の実施形態にしたがう分離された回転子および固定子を示している。 斜視図として、特定の実施形態にしたがって組み立てられた回転子および固定子を示している。

図１には、電動ホイール１が示されている。電動ホイール１は、円形固定子２および円形回転子３を備える。円形固定子２は、本体４を備える。本体４は、２つの半固定子５のアセンブリによって作られている。半固定子は、複数の固定手段により、互いに一体になっている。各半固定子５は、固定パッド７を備える。固定パッド７は、半固定子５の内周８上に配置され、固定パッド７は、固定オリフィス９を備えている。固定パッド７の内側に、固定パッド７は、固定オリフィス９と略同心で固定された環状ハウジング１０を備える。固定手段は、円筒形ロッド６の形態で提示される。円筒形ロッド６は、半固定子５の間に配置され、より具体的には、互いに向かい合って配置された固定パッド７の間に配置されている。固定ロッドの端部は、固定パッド７の環状ハウジングに収容されている。

円筒形ロッド６は、ねじ付き内部オリフィス１１を備える。ねじロッドの両側で、ねじ１２が、円筒形ロッド６の内側オリフィス１１内に固定オリフィス９を通して挿入される。こうして、半固定子５は、互いに一体になる。

有利には、円筒形ロッド６は、固定オリフィス９よりも大きい直径を有する。これは、２つの半固定子５を一体にすることに加えて、ねじ付きロッドが追加の機能を果たすことを可能にする。この追加の機能は、半固定子５を互いに離隔して維持することからなる。２つの半固定子５は、決して直接接触しない。

したがって、本体４は、円形スロット１３を画定する。円形スロット１３は、円形固定子２の全周にわたって連続している。換言すれば、円形スロット１３は、いかなる障害物もない３６０°の円形経路を画定する。これは、特に、固定子２の本体４を得るために２つの半固定子５を使用することにより可能になる。

各半固定子５は、複数の歯１４を備える。歯１４は、半固定子５の内面１５に配置され、内面１５から突出している。歯１４は、立方体または直方体の形状を有する。歯１４は、異なる形状を有することができる。したがって、固定子は、本体４の周囲に分布する複数対の歯１４を備える。各対は、互いに向き合って配置された２つの歯１４を備える。換言すれば、各対において、一方の半固定子５の一方の歯１４は、他方の半固定子５の他方の歯１４と対向している。

円形固定子２は、電磁コイル１６を備える。コイル１６は、歯１４に取り付けられている。したがって、固定子は、歯１４と同じ数のコイル１６を備える。歯１４と同様に、一方の半固定子５のコイル１６は、他方の半固定子５のコイル１６と対向して配置されている。

図に示される実施形態では、円形固定子は、３６対の電磁コイル、すなわち７２個の電磁コイルを備える。

変形例によれば、電磁コイル１６は、半固定子５（図示せず）の円周全体に分布するのではなく、１つ以上のコイル状のセグメントを形成するように固定子２の円周の１つ以上の部分にのみ分布している。

例えば、コイルは、いわゆる「アーチ型」分布を形成するように、半固定子の円周の半分または４分の１のみに分布している。コイルのそのような分布は、有利には、重量に関して構造を軽量化することを可能にする。

特定の実施形態によれば、コイルは、アクティブアーチと呼ばれるアクティブセグメントと非アクティブアーチと呼ばれる使用されていないセグメントとの交互を形成するように分布することができる。

図２に示される実施形態によれば、７対のコイル１６は、各対のコイルが互いに向き合うように１つの単一セグメントを形成することによって、２つの半固定子５に連続的に取り付けられる。

図７に示される実施形態によれば、２つの半固定子は、一方の半固定子５の各歯１４が他方の半固定子５の歯１４と向かい合うように互いに鏡像関係で組み立てられる。

図２、図６、図７に示される実施形態によれば、２つの半固定子５は、１つの同じ数の歯を有する。別の特定の実施形態によれば、２つの半固定子５は、それらが２つの鏡像関係の対になった半固定子を形成しないように、異なる数の歯を有する。２つの半固定子およびこれから生じる回転子のこの実施形態は、２つの半固定子の作用によって回転子にかかる軸方向の引力を低減し、また電磁起源の潜在的な振動を低減することを可能にする。

別の特定の実施形態によれば、２つの半固定子５は、各半固定子によって加えられるトルクが反対になるように互いにオフセットして取り付けられる。

代替の実施形態（図示せず）によれば、２つの半固定子は、互いに鏡像関係で組み立てられるが、コイル１６は、一方の半固定子の各コイルが他方の半固定子に固定されたコイルと向かい合わないように、互いにオフセットして取り付けられることができる。この実施形態は、空隙（エアギャップ）の導磁率の変動に起因して回転子に加えられるギアトルクを低減することを可能にする。より具体的には、この方法は、回転子のいずれかの面のギアトルクに対抗することを可能にし、したがって、総ギアトルクを低減することを可能にする。

固定子は、図３～図５に示される、以下では回転支持体１７と呼ばれる組み立て手段を備える。回転支持体１７は、固定パッド７に適用されて取り付けられる。この目的のために、各固定パッド７は、回転支持体１７の端部１９を受け入れることが意図される支持オリフィス１８を備える。固定パッド７は、支持オリフィス１８の周りに作られた複数の調整オリフィス２０を備える。各回転支持体は、図４に見られる複数の要素、すなわち、
－支持体の軸２１と、
－支持体の軸２１に取り付けられた２つの転がり軸受２２と、
－転がり軸受２２に取り付けられたローラ２３と、
－支持体の軸２１と固定パッド７との間のインターフェースを形成する２つの偏心軸受２４と、
を備える。

転がり軸受の内輪２５は、支持体の軸２１に取り付けられ、外輪２６は、ローラ２３に取り付けられている。したがって、ローラ２３は、支持体の軸２１に対して回転することができる。ローラ２３は、ほぼＵ字形の案内溝２７を備える。回転支持体は、図５に示されているように、互いに向かい合って配置された２つの固定パッド７に適用されて取り付けられている。

偏心軸受２４の実施形態の例を図１４に示す。軸受は、中心から外れたハウジング２４０を有するまたは軸受Ａ２４の回転軸に対して偏心を有するという意味で「偏心」であり、このハウジングは、支持軸２１の端部を受け入れることが意図されている。したがって、ハウジングＡ２４０の対称軸を通過する偏心ハウジング２４０の中心は、軸受Ａ２４の回転軸を通過する軸受２４の中心と一致しない。それは、ローラ２３の回転軸が、符号「ｅ」によって表されるような偏心値にしたがって、軸受２４の回転軸に対して偏心していることを確実にする。例えば、偏心の実際の値は、５／１０ｍｍであり、これは、＋／－１ｍｍのずれである。

支持体の軸２１の端部は、それぞれ、固定パッド７の支持オリフィス１８に挿入される。次に、偏心軸受２４は、固定パッド７の外側に適用され、支持オリフィス１８に挿入される。したがって、支持体の軸２１は、固定パッド７の調整オリフィス２０の偏心軸受２４を通して挿入された、複数のねじによって、それ自体が固定パッド７に固定されている偏心軸受２４に挿入される。ローラ２３は、偏心軸受２４に対して自由に回転する。図に示される実施形態では、電動ホイール１は、互いから約１２０°で配置された３つの回転支持体１７を備える。

上記のように、電動ホイール１は、円形回転子３を備える。円形回転子３は、
－外縁３０上に延在するリム２９と、
－内縁３１上に延在する円形ストリップ４５と、
を備える。

円形回転子は、地面（図には示されていない）との接触面として機能するタイヤ３２をさらに備える。例えば、図９、図１７ａおよび図１７ｂに示されるこのタイヤ３２は、道路、小道、トレイル、またはタイヤが転がることができる任意のタイプの転動地形または面上を転がることが意図されている。

変形例（図示せず）によれば、タイヤ３２は、地面上を転がるように回転子３の外周、より具体的には地面との接触面上に分布するローラのセットによって置き換えることができる。例えば、ローラは、一般に「オムニホイール」または「全方向ホイール」と呼ばれるタイヤのない全方向ホイールのローラである。

したがって、回転子３は、電動ホイールが「ホイールモータ」、すなわち、回転子がホイールとして機能するモータと見なすことができるように、リム２９と、リム上のタイヤ３２または地面で転がるように適合されたタイヤに代わる任意の代替物とを直接担持する。

その結果、現在のホイールの全部または一部を、本発明にかかる少なくとも１つの電動ホイールまたは「ホイールモータ」に単に置き換えることによって、転動車両を電動化することが可能である。

円形ストリップ４５は、例えば、溶接または接着によってリム２９に固定されている。円形ストリップ４５は、自由端縁３３および側壁３４を備える。自由端縁３３は、少なくとも部分的に、ローラ２３の溝２７とほぼ相補的である。円形ストリップ４５は、薄いリング状のプレ－トである。円形ストリップ４５の側壁３４は、磁気要素を受け入れることが意図される複数の開口３５を備える。

回転子３および固定子は、回転子３のストリップがスロット１３に配置されるように組み立てられる。したがって、回転子３の磁気要素は、固定子の電磁コイル１６の間に配置されている。図に示される実施形態では、回転子３は、２４個の磁気要素２８を備える。円形ストリップ４５の自由端縁３３は、固定子が３つの回転支持体１７を支えるように、溝２７内に収容されている。したがって、溝２７は、円形ストリップ４５の回転を案内することを可能にし、その結果、円形回転子３の回転を案内することを可能にする。

溝２７が少なくとも部分的に溝２７とほぼ相補的であるという事実は、自由端縁３３が溝２７内で変位することができないことを防ぐことを可能にする。したがって、ホイールは、より適切に案内され、これは、さらに、回転子の脱線を回避することを可能にする。

固定子７を半固定子の内周８に配置することにより、半固定子５間に十分に大きなスペースを空けて、固定子内での回転子の可能な限りコンパクトな組み立てを可能にする一方で空隙の低減に貢献することができる。

回転支持体１７を内周、より具体的には固定パッド７上に配置することにより、回転子および固定子のアセンブリは、よりコンパクトで、機械的強度がより向上される。

円形回転子３が回転されると、回転支持体１７に支持されている円形ストリップ４５は、問題なく回転することができる。

電磁コイル１６は、ホイール軸Ｘに沿って配向されている。これは、コイル１６の中心を通過する軸がほぼ軸Ｘに沿って配向されていることを意味する。これは、異なる配向に反して、ホイールの厚みを減らすことを可能にする。

有利には、回転子３の磁気要素２８は、鉄とシリコンの合金などの磁極質量体を備える。

好ましくは、磁極質量体は、強磁性合金を含む。

回転子３への磁極質量体の挿入は、回転子が電磁源を含まないという意味で、回転子を電磁的に受動的にするために特に有利である。実際、半固定子５上に配置された電磁コイル１６のみが電流源によって供給される。

好ましくは、磁極質量体は、図１６に示されるように、回転子３の側壁内に配置される。円形ストリップ４５は、案内サークリップ３３をリム２９に接続する。例えば、円形ストリップ４５は、磁極質量体２８などの磁気要素を固定することが意図されるスロットまたはノッチなどの固定手段３５を備える。有利には、これらの固定手段は、磁極質量体を等距離に固定または取り付けるように、円形ストリップの円周の全部または一部にわたって一定の間隔で分布している。

円形ストリップの回転子３の側壁は、ガラス繊維などの非導電性材料から構成されている。

図１６の例では、磁極質量体２８を含む回転子３の２つの側壁は、回転子３を補強または剛性化するように適合された機械的特性を有する材料を含むカバ－によって少なくとも部分的に覆われている。例えば、この材料は、場合によりエポキシタイプの樹脂が添加されている炭素繊維である。例えば、この材料は、図１６の符号３Ａおよび３Ｂによって示されるように、円形ストリップ４５の周辺ゾ－ンに提供される。

したがって、磁気要素２８は、希土類元素を有さず、固定子２に対する回転子３の手動変位を妨げない。

変形例では、希土類を含まない永久磁石を使用することは全て同じように可能であるが、この選択は、手動使用のための残留破壊を伴うので、好ましい実施形態を構成しないことに留意されたい。

空隙は、回転子３を固定子から分離する距離である。この距離の調整は、偏心軸受２４を使用して行われる。偏心軸受２４を上向きまたは下向きに変位させることにより、支持体の軸２１が傾斜し、自由端縁３３上のローラ２３の溝２７の作用により、円形ストリップ４５の軌道を変更することが可能になる。したがって、空隙は、電動ホイール１の性能を向上させるために、特に停止時のトルクを改善するために、したがって軸Ｘに沿ったその薄い厚さにもかかわらず大きな負荷を変位させるために調整されることができる。

図１５は、斜視図として、２つの半固定子５の間の回転支持体１７のローラ２３の溝２７に対する回転子３の自由端３３（すなわち、転動サークリップ）の配置を示している。偏心軸受２４の位置は、それらが半固定子５の開口１８に係合しているとき、回転によって調整することができる。この目的のため、偏心軸受を回転させるために、軸受２４の外面にスロット２４２が設けられている。

したがって、各半固定子５上の２つの軸受２４の同時回転は、偏心軸受２４のそれぞれに設けられた偏心ハウジング２４０によって、案内ローラ２３を回転子３の転動サークリップ３３に近付けたり遠ざけたりすることを可能にする。２つの軸受２４を接続する支持体２１の位置は、軸受２４の回転によって調整される。

図１５ａに示されるような「遠隔」位置では、回転子３は、固定子２と接触していない。偏心軸受２４は、いわゆる遠隔位置にある。例えば、この位置は、スロット２４２の斜めの向きによって実現される。

図１５ｂに示されるような「接触」位置では、回転子３は、固定子２と接触している。この位置は、図１４に定義されているように、偏心軸受２４をそれらの回転軸Ａ２４の周りで回転させることによって得られる。例えば、このいわゆる「接触」位置は、スロット２４２の水平方向によって実現される。ハウジング２４０の偏心に起因して、軸受２４の回転は、案内サークリップの自由端３３がローラ２３のスロットと接触するように、軸２１を変位させる効果を有する。

したがって、偏心軸受２４の回転は、回転子３の動作クリアランスを半径方向および軸方向に調整することを可能にする。

図１７ａは、回転子３と固定子５を並べて示している。回転子３は、円形ストリップ４５と、上述したように開口３５に固定することによって円形ストリップ４５上に一定の間隔で分布する磁極質量体２８とを備える。説明を明確にするために、磁極質量体２８は、自由に見える、すなわち、ストリップ４５のいずれの側も覆われていない。

固定子２は、コイル１６が周りに巻かれた歯の間に画定されたスロットを有する。この実施形態では、コイル１６は、スロットの中心に向かって延在する歯の端部を超えないように、歯の周りに巻かれている。したがって、互いに向き合う２つの歯の上部を分離する距離に等しい幅の連続スロットが形成される。

図１７ｂは、図１７ａの回転子３および固定子２のアセンブリを示しており、より具体的には、回転子３の案内サークリップ３３は、固定子２の軸受２３と接触している場合である。

したがって、電動ホイールは、電動ホイール１の様々な動作および制御要素を収容するために使用されることができる中央ゾ－ンを備える。

電動ホイール１は、
－マイクロコントローラ４６と、
－例えばマイクロコントローラ４６に接続されたパワーカード４７などのパワーエレクトロニクスと、
－パワーカード４７に接続されたバッテリ４８と、
－パワーカード４７に接続されたバッテリ充電器（表示されていない）と、
を備える。

好ましくは、上記カードは、モータに電力供給し、バッテリ充電器を制御するように適合された電子電力変換器４７である。これらの２つの機能は、同じ電子基板内に実装されることができる。

電動ホイール１は、電圧および交流を生成するための、例えば４８Ｖおよび５００Ｗのインバータをさらに備える。

マイクロコントローラは、ユーザによって表現される希望に応じた移動方向、回転速度などの情報を提供することができる制御ケーシング５１に接続されている。制御ケーシング５１は、適切なケーブル接続または無線の方法を使用してマイクロコントローラに接続されることができ、後者の場合、マイクロコントローラは、データ送信／受信手段を備えている。

ここで、電動ホイール１の動作原理について説明する。

ユーザによって表現される希望に応じて、マイクロコントローラは、電磁コイル１６の供給を管理する。

電動ホイール１は、バッテリからの電流のおかげで、電磁コイル１６に供給することによって移動する。マイクロコントローラは、電磁コイル１６（対）に交互に供給する。この交互作用は、磁場の回転を引き起こし、したがって、回転子３の動きをもたらし、電動ホイール１を前進させる。

以下に、電動ホイールの用途例について説明する。一例として、２つの電動ホイールが車椅子の接続軸に取り付けられている。以下の表は、電動ホイールに接続された制御ケーシング５１における、ユーザによって表現される希望に応じた電動ホイールの動作を要約したものである。

一般に、制御ケーシングは、制御信号を電動ホイールに送信して、電動ホイール１が取り付けられている転動装置をユーザが制御することを可能にすることが意図されるマン－マシンインターフェースを備える。例示的な例として、制御ケーシング５１は、ステアリングホイールおよび／またはジョイスティックを備える。それは、転動装置が移動する環境に関連する情報を提供することが意図される、ジャイロスコ－プ、加速度計などの１つ以上のセンサに接続されることができる。

有利には、電動ホイール１は、図１および図８に示されるように、ホイールの位置を調整するための装置３７を備える。より具体的には、装置３７は、地面の構成（例えば、転動面の傾斜または傾きの程度）に応じて転動装置の地面での最適な保持を維持するように、転動装置上の電動ホイール１の取付点または固定点４２の位置をリアルタイムに調整することを可能にする。したがって、転動装置の安定性は、特に装置が地面を転がっているとき、各瞬間において、地面での保持が改善されることによって保証される。

調整装置３７は、固定子に固定された２本の案内ロッド３９が設けられたレール３８を備える。案内ロッド３９は、固定子の直径に沿って配向され、この直径の両側に配置される。２本の案内ロッド３９は、略平行である。この装置は、ウォームねじ４１に機械的に結合された電気モータ４０を備える。ウォームねじ４１は、案内ロッド３９の間に配置されている。この装置は、固定ランナー４２をさらに備える。固定ランナー４２は、接続軸への機械的結合インターフェースを備える。

接続軸を使用すると、図１３を参照して説明するように、ホイール内のスペースを空けて、バッテリおよび１つ以上の電子基板、例えば、非接触充電用の誘導バッテリ充電器をそこに設置することが有利に可能になる。

さらに、ランナー４２は、案内ロッド３９を受け入れることが意図される案内オリフィス４３と、ねじ付きウォームねじ４１を受け入れることが意図されるタップ加工されたオリフィス４４とを備える。ウォームねじ４１が回転すると、ランナーは、案内ロッドに沿って変位する。適合されたウォームねじ４１は、例えば、ボールねじである。

有利には、ケーシング５１は、マイクロコントローラに接続された傾斜センサを備える。傾斜センサは、車椅子５０のベースを判定することを可能にし、それにより、ベースの測定値または車椅子の傾斜の程度などの必要な情報をマイクロコントローラに提供することを可能にし、その結果、あらゆる状況において、車椅子に座っているユーザに対して水平位置を確保するために、マイクロコントローラは、電動ホイール１のウォームねじ４１に沿って固定ランナー４２の位置に作用することができる。例えば、車椅子が傾斜した傾斜道路に係合されている場合、マイクロコントローラは、固定ランナーを持ち上げ、車椅子の座席を水平位置に保持するために、電気モータ４０をトリガーする。

電動ホイールには、障害物検出器、距離検出器、およびＧＰＳチップが有利に装備されている。マイクロコントローラに接続されたこれらの要素は、電動ホイールがアパートなどの限られた場所で自律的にバッテリ充電ステーションに行くことを可能にする。

上述した電動ホイールは、多くの利点を有する、すなわち：
－それは、特に円形スロット内の円形ストリップ４５の配置により、多くのエネルギを消費することなく、かなりの低速トルクを発生させ、
－厚みが薄く、車椅子や自転車での使用に適しており、
－ギア減速機を使用する必要がないため、使用中の騒音を低減しながら、質量、製造コストを大幅に削減し、信頼性を向上させ、
－希土類永久磁石を使用していないため、困難なく手動でホイールを回転させることができ、例えば、車椅子や自転車などに最適である。

本発明は、車椅子の範囲で詳細に説明されてきたが、もちろん、この用途に限定されるものではない。それは、より一般的には、地面上を転がることを意図し、上述したような少なくとも１つの電動ホイールを備える装置を目的としている。

特に、転動装置は、自転車または電動自転車、電動スクーター、セグウェイ、小型電気自動車、原動機付き自転車または電動オートバイ、ロボットなどの任意のタイプの電動車両とすることができる。このリストは、説明の目的で提供されており、いかなる場合でも、限定的な方法で解釈してはならない。

Claims (17)

1. 地面上を転がるように適合された転動装置であって、少なくとも１つの電動ホイール（１）と、前記少なくとも１つの電動ホイール（１）を制御するためのケーシング（５１）と、を備え、
   前記少なくとも１つの電動ホイールは、
   －円形スロット（１３）を画定する本体（４）と、少なくとも２つの電磁コイル（１６）が互いに向き合って配置されるように前記円形スロット（１３）に配置された複数の電磁コイル（１６）と、を備える円形固定子（２）と、
   －内周（８）上に、側壁（３４）および前記側壁（３４）に接続された自由端縁（３３）を有する円形ストリップ（４５）を備える円形回転子（３）であって、前記円形回転子（３）が地面との接触面を備え、前記接触面が外周上に延在し、前記円形ストリップ（４５）が、その側壁（３４）に配置された磁気要素（２８）を備える、円形回転子（３）と、
   を備え、
   －前記円形回転子（３）の前記円形ストリップ（４５）は、前記円形ストリップ（４５）の前記磁気要素（２８）が前記円形固定子（２）の前記電磁コイル（１６）の間に配置されるように、前記円形固定子（２）の前記円形スロット（１３）に配置されており、前記円形回転子（３）および前記円形固定子（２）は、前記円形固定子（２）に設けられた組み立て手段（１７）によって組み立てられており、回転支持体（１７）と呼ばれる前記組み立て手段（１７）は、前記円形固定子（２）の前記内周（８）に配置されており、前記回転支持体（１７）は、
   －軸（２１）と、
   －前記軸（２１）に取り付けられた２つの転がり軸受（２２）と、
   －前記転がり軸受（２２）に取り付けられたローラ（２３）と、
   を備える転動装置。
2. 前記円形固定子（２）の前記本体（４）は、前記円形スロット（１３）が連続するように互いに固定された２つの半固定子（５）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の転動装置。
3. 各半固定子（５）は、前記半固定子（５）を互いに固定することができる固定パッド（７）を備え、これらの固定パッド（７）は、前記半固定子（５）の前記内周（８）に配置されていることを特徴とする、請求項２に記載の転動装置。
4. 前記回転支持体（１７）は、前記固定パッド（７）に配置されていることを特徴とする、請求項３に記載の転動装置。
5. 前記ローラ（２３）は、前記円形回転子（３）の前記円形ストリップ（１３）を受け入れることが意図される溝（２７）を備え、前記溝（２７）は、断面において、少なくとも部分的に前記自由端縁（３３）と相補的形状であること特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の転動装置。
6. 前記円形回転子（３）の前記磁気要素（２８）は、鉄とシリコン合金または強磁性合金を含むことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の転動装置。
7. 前記円形回転子（３）の前記磁気要素（２８）は、希土類を含まない永久磁石を含むことを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の転動装置。
8. 前記円形ストリップ（４５）の前記側壁（３４）は、前記磁気要素（２８）を受け入れる１つ以上の開口（３５）を備えることを特徴とする、請求項６に記載の転動装置。
9. 前記円形固定子（２）から前記円形回転子（３）を分離する距離を調整するように前記回転支持体（１７）の前記軸（２１）の傾斜を変更することができる調整手段（２４）を備えることを特徴とする、請求項３または４に記載の転動装置。
10. 前記回転支持体（１７）の前記軸（２１）の傾斜を変更することができる前記調整手段（２４）は、前記軸（２１）と前記固定パッド（７）との間のインターフェースを形成する２つの偏心軸受（２４）であり、各偏心軸受（２４）は、前記軸（２１）の両側に取り付けられていることを特徴とする、請求項９に記載の転動装置。
11. 前記少なくとも１つの電動ホイール（１）を前記転動装置に固定するための点（４２）の位置を調整する調整装置（３７）を備え、前記調整装置（３７）は接続軸に固定するための手段を備えることを特徴とする、請求項１から１０に記載の転動装置。
12. 前記少なくとも１つの電動ホイール（１）の固定点（４２）の位置を調整する前記調整装置（３７）は、
    －前記円形固定子（２）に固定された略平行な複数の案内ロッド（３９）と、
    －電気モータ（４０）と、
    －前記電気モータ（４０）に結合されたウォームねじ（４１）と、
    －前記接続軸に固定するための手段を備える固定ランナー（４２）であって、前記ウォームねじ（４１）の回転によって前記案内ロッド（３９）に沿った前記固定ランナー（４２）の変位が可能になるように、前記固定ランナー（４２）が、前記ウォームねじ（４１）および前記案内ロッド（３９）と機械的に結合されている、固定ランナー（４２）と、
    を備えることを特徴とする、請求項１１に記載の転動装置。
13. 前記転動装置は、
    －マイクロコントローラ（４６）と、
    －前記マイクロコントローラ（４６）に接続されたパワーカード（４７）と、
    －前記パワーカード（４７）に接続されたバッテリ（４８）と、
    －前記バッテリ（４８）を充電することができるバッテリ充電器と、
    を備え、
    コンピュータプログラムが前記マイクロコントローラ（４６）に実装され、前記マイクロコントローラ（４６）は、前記円形固定子（２）の前記電磁コイル（１６）に電流を連続的に供給して、前記円形回転子（３）の回転を可能にすることができることを特徴とする、請求項１２に記載の転動装置。
14. 前記円形回転子（３）は、前記地面との接触面として機能する、前記円形回転子（３）の外周に分布したタイヤ（３２）またはローラのセットをさらに備えることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか一項に記載の転動装置。
15. 前記制御ケーシング（５１）は、前記マイクロコントローラに接続された傾斜センサを備え、前記傾斜センサは、前記転動装置（５０）のベースを測定し、この測定値を前記マイクロコントローラ（４６）に提供することができ、その結果、前記マイクロコントローラ（４６）は、前記少なくとも１つの電動ホイール（１）の前記固定点の位置を調整するための前記調整装置（３７）の前記電気モータ（４０）を作動させることによって前記少なくとも１つの電動ホイール（１）の前記固定点の位置を変更することを特徴とする、請求項１３に記載の転動装置。
16. 前記円形回転子（３）は、外縁（３０）上に延在するリム（２９）を備え、前記円形ストリップ（４５）は前記自由端縁（３３）を前記リム（２９）に接続することを特徴とする、請求項１から１５のいずれか一項に記載の転動装置。
17. 前記ストリップ（４５）の壁は、エポキシタイプの樹脂を含む炭素繊維カバーによって少なくともその端部（３Ａ、３Ｂ）のレベルで補強されることを特徴とする、請求項１から１６のいずれか一項に記載の転動装置。

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