JP2002356190A - Power-assisted bicycle - Google Patents

Power-assisted bicycle

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JP2002356190A
JP2002356190A JP2001164280A JP2001164280A JP2002356190A JP 2002356190 A JP2002356190 A JP 2002356190A JP 2001164280 A JP2001164280 A JP 2001164280A JP 2001164280 A JP2001164280 A JP 2001164280A JP 2002356190 A JP2002356190 A JP 2002356190A
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magnet
wheel
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和己 柴田
Kunihiko Tanaka
邦彦 田中
Kaoru Hatanaka
薫 畑中
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Honda Motor Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain large output torque without a speed reducer by a motor incorporated in a rear wheel and to reduce magnetic friction at the time of non-energization. SOLUTION: A motor of a brush-less structure incorporated in the rear wheel has the following structure. The motor is provided with a rotor core 321 made of magnetic substance and integrated with a hub of the rear wheel and a stator 38 disposed opposite to the rotor core. The rotor core 321 is provided with a plurality of openings arranged in the circumferential direction of the rear wheel In the openings, magnets 351 (N, S) are symmetrically arranged with a void 322D in the central area. In the magnet, voids 322E, 322F are formed in a part on the stator 38 side. A commutating pole part 323 is formed between the opening, respectively, by the rotor core 321. Among the magnetic fluxes of the magnets, the magnetic flux passing a bridge-like part 322BR between the voids 322D and 322E is contributed to the generation of torque, thereby reducing magnetic friction. Increase of torque can be obtained by action of the commutating pole.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電動補助自転車に
関し、特に、補助駆動源としてのモータをコンパクト化
するとともに、モータの磁気フリクションを小さくする
ことにより軽快な運転を可能にすることができる電動補
助自転車に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric assisted bicycle, and more particularly, to an electric assisted bicycle capable of minimizing a motor as an auxiliary driving source and reducing magnetic friction of the motor to enable light driving. About assistive bicycle.

【0002】[0002]

【従来の技術】人力でペダルに加えられた力つまり踏力
を後輪に伝達するための人力駆動系と、踏力に応じて人
力駆動系に補助動力を付加させることができるモータ駆
動系とを備えた電動補助自転車が知られている。特許掲
載公報2829808号には、モータ駆動系の補助駆動
源であるモータを後輪のハブ内に組み込んだ電動補助自
転車が開示されている。この電動補助自転車では、下り
坂などモータによる補助を行わない時には、磁極の回転
が停止する一方、電機子は後輪の回転に伴ってその回転
が維持されるので、モータは発電機として作用し、回生
動作によりバッテリに電流が供給される。
2. Description of the Related Art A manual drive system for transmitting a force applied to a pedal by human power, that is, a treading force to a rear wheel, and a motor drive system capable of adding auxiliary power to the human drive system in accordance with the treading force are provided. Electric assisted bicycles are known. Patent Publication 2829808 discloses an electric assist bicycle in which a motor, which is an auxiliary drive source of a motor drive system, is incorporated in a hub of a rear wheel. In this electrically assisted bicycle, when the motor does not assist, such as on a downhill, the rotation of the magnetic poles is stopped, while the rotation of the armature is maintained with the rotation of the rear wheel, so the motor acts as a generator. The current is supplied to the battery by the regenerative operation.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上述の電動補助自転車
では、高速走行時等、回生動作をしていないときでも、
電機子は後輪と一緒に回転しているため、磁気フリクシ
ョンを生じさせることになる。一般にモータのトルクを
増大させると磁気フリクションは大きくなる。したがっ
て、単に磁気フリクションを小さくしようとするとモー
タのトルクを所望のように大きくできない。そこで、上
記公報の電動補助自転車では、減速機構を設けてトルク
向上を図っているが、構造が複雑化・大型化を避けられ
ないので、改善策が望まれている。
In the above-described electric assisted bicycle, even when the vehicle is not performing a regenerative operation, such as during high-speed running,
Since the armature rotates together with the rear wheel, magnetic friction is generated. Generally, when the torque of the motor is increased, the magnetic friction increases. Therefore, simply trying to reduce the magnetic friction cannot increase the motor torque as desired. Therefore, in the electric assisted bicycle disclosed in the above publication, a torque reduction is provided by providing a speed reduction mechanism. However, since the structure is inevitably complicated and large, an improvement measure is desired.

【0004】本発明の目的は、上記課題に鑑み、大きい
トルクを損なうことなく磁気フリクションを小さくしつ
つ、構造を簡単化・小型化することができる電動補助自
転車を提供することにある。
An object of the present invention, in view of the above problems, is to provide a motor-assisted bicycle which can reduce the magnetic friction without losing a large torque and can simplify and reduce the structure.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、人力による駆動力を補助するためのモー
タが車輪内に組み込まれた電動補助自転車において、前
記モータが、ブラシレス構造であって、前記車輪のハブ
と一体をなす磁性体のロータコアおよび該ロータコアに
対向配置されたステータを具備し、前記ロータコアに
は、前記車輪の軸方向に開口し、該車輪の周方向に予定
間隔で配置された複数の開口部が形成され、前記開口部
には、前記車輪の周方向両端に空隙を有して永久磁石が
収容されていて、前記各開口部間に前記ロータコアで補
極が形成されているとともに、前記永久磁石の極性が、
隣接する開口部間で異なっている点に第1の特徴があ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides an electric assisted bicycle in which a motor for assisting human-powered driving force is incorporated in wheels, wherein the motor has a brushless structure. A rotor core made of a magnetic material integral with a hub of the wheel; and a stator disposed opposite to the rotor core, the rotor core having an opening in an axial direction of the wheel, and a predetermined interval in a circumferential direction of the wheel. Are formed, a plurality of openings are formed, a permanent magnet is accommodated in the opening with a gap at both ends in the circumferential direction of the wheel, and a complementary pole is provided between the openings by the rotor core. And the polarity of the permanent magnet is
The first feature is that the difference is made between adjacent openings.

【0006】また、本発明は、前記開口部に収容された
永久磁石が、該開口部内で中央部に空隙を有して前記車
輪の周方向に振り分け配置されていて、前記永久磁石と
前記開口部内周との間には前記ステータ側の一部にも空
隙が形成されている点に第2の特徴がある。
Further, the present invention is characterized in that the permanent magnets accommodated in the opening are distributed in the circumferential direction of the wheel with an air gap at the center in the opening, and the permanent magnet and the opening A second feature resides in that a gap is also formed in a part of the stator side between the inner circumference and the inner circumference.

【0007】第1の特徴によれば、永久磁石両端に形成
された空隙によって、前記補極への漏れ磁束を低減する
ことができるとともに、ロータコアとステータとの間の
エアギャップに直交する磁束を増加させることができ
る。したがって、モータの発生トルクを増大させること
ができる。
[0007] According to the first feature, the air gap formed at both ends of the permanent magnet can reduce the leakage flux to the auxiliary pole and reduce the magnetic flux orthogonal to the air gap between the rotor core and the stator. Can be increased. Therefore, the generated torque of the motor can be increased.

【0008】また、第2の特徴によれば、補極によって
磁束を増大させつつ、永久磁石の、ステータ側に設けた
一部の空隙により、永久磁石からステータ側に向かう磁
路が狭められて強力な磁力を弱められ、高速走行時の過
大な磁気フリクションが低減される。
According to the second feature, while the magnetic flux is increased by the auxiliary pole, the magnetic path from the permanent magnet toward the stator is narrowed by the partial gap of the permanent magnet provided on the stator side. Strong magnetic force is weakened, and excessive magnetic friction during high-speed running is reduced.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態を説明する。図2は、本発明の一実施形態に係
る制御装置を有する電動補助自転車の側面図である。電
動補助自転車の車体フレーム1は、車体前方に位置する
ヘッドパイプ2と、ヘッドパイプ2から後下がりに延び
るダウンパイプ3と、ダウンパイプ3に連結されて後方
に延びるリヤフォーク4と、ダウンパイプ3の最下端か
ら上方に立ち上がるシートポスト5とを備える。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a side view of the electric assist bicycle including the control device according to the embodiment of the present invention. A body frame 1 of the electric assist bicycle includes a head pipe 2 located in front of the vehicle body, a down pipe 3 extending rearward and downward from the head pipe 2, a rear fork 4 connected to the down pipe 3 and extending rearward, and a down pipe 3 And a seat post 5 that rises upward from the lowermost end of the seat post.

【0010】ヘッドパイプ2にはフロントフォーク6が
回動自在に支持される。フロントフォーク6の下端には
前輪7が軸支され、フロントフォーク6の上端には操向
ハンドル8が取り付けられる。操向ハンドル8には、ブ
レーキレバー9が設けられ、ブレーキレバー9から引き
出されるケーブル10は、フロントフォーク6に固定さ
れた前輪ブレーキ11に連結される。同様に後輪ブレー
キ用のブレーキレバーも操向ハンドル8に設けられる
が、図示は省略している。また、ブレーキレバー9に
は、このブレーキレバー9が操作されたことを感知する
ブレーキセンサ(図示せず)が設けられる。
A front fork 6 is rotatably supported by the head pipe 2. A front wheel 7 is pivotally supported at a lower end of the front fork 6, and a steering handle 8 is attached to an upper end of the front fork 6. The steering handle 8 is provided with a brake lever 9, and a cable 10 drawn from the brake lever 9 is connected to a front wheel brake 11 fixed to the front fork 6. Similarly, a brake lever for a rear wheel brake is also provided on the steering handle 8, but is not shown. The brake lever 9 is provided with a brake sensor (not shown) for detecting that the brake lever 9 has been operated.

【0011】シートポスト5の上端に連結される左右一
対のステー12は後下がりに延び、下端近傍でリヤフォ
ーク4と結合される。リヤフォーク4とステー12とが
結合されてなる部材には後輪13が支持され、さらに前
記部材に支持されて後輪13のハブと同軸上に補助動力
源としてのモータ14が設けられる。モータ14として
は、高トルクかつ低フリクションである三相ブラシレス
モータが好ましい。このモータ14の具体的な構造や制
御に関しては後述する。
A pair of left and right stays 12 connected to the upper end of the seat post 5 extend rearward and downward, and are connected to the rear fork 4 near the lower end. A rear wheel 13 is supported by a member formed by connecting the rear fork 4 and the stay 12, and a motor 14 is supported by the member and coaxial with a hub of the rear wheel 13 as an auxiliary power source. As the motor 14, a three-phase brushless motor having high torque and low friction is preferable. The specific structure and control of the motor 14 will be described later.

【0012】シートポスト5には、上端にシート15を
備えた支持軸16が、シート15の高さを調整可能に装
着される。シート15の下方でシートポスト5と後輪1
3との間にはモータ14に電力を供給するバッテリ17
が設けられる。バッテリ17は、シートポスト5に固着
されるブラケット18に保持される。ブラケット18に
は給電部19が設けられ、この給電部19は、図示しな
い電線でモータ14に結合されるとともに、バッテリ1
7の電極に接続される。バッテリ17の上部は、バンド
20とバックル金具21とからなる締結具でシートポス
ト5に支持される。
A support shaft 16 having a seat 15 at the upper end is mounted on the seat post 5 so that the height of the seat 15 can be adjusted. Seat post 5 and rear wheel 1 below seat 15
3 and a battery 17 for supplying electric power to the motor 14.
Is provided. The battery 17 is held by a bracket 18 fixed to the seat post 5. A power supply 19 is provided on the bracket 18. The power supply 19 is connected to the motor 14 by an electric wire (not shown), and is connected to the battery 1.
7 electrodes. The upper part of the battery 17 is supported by the seat post 5 with a fastener consisting of a band 20 and a buckle fitting 21.

【0013】前記ダウンパイプ3とシートポスト5との
交差部には、車体の左右に延びるクランク軸22が支持
され、クランク軸22には、クランク23を介してペダ
ル24が結合される。クランク軸22には図示しない踏
力センサを介して駆動スプロケット25が連結され、ペ
ダル24に加えられた踏力は踏力センサを介して駆動ス
プロケット25に伝達される。 駆動スプロケット25
と後輪13のハブに設けられた従動スプロケット26間
にはチェーン27が掛け渡される。チェーン27の張り
側および駆動スプロケット25はチェーンカバー28で
覆われる。クランク軸22には、クランク軸22の回転
センサが設けられる(図示せず)。回転センサとして
は、自動車用エンジンのクランク軸回転検出に用いられ
るセンサ等、公知のものを使用できる。
At the intersection of the down pipe 3 and the seat post 5, a crankshaft 22 extending to the left and right of the vehicle body is supported, and a pedal 24 is connected to the crankshaft 22 via a crank 23. A drive sprocket 25 is connected to the crankshaft 22 via a pedal force sensor (not shown), and the pedal force applied to the pedal 24 is transmitted to the drive sprocket 25 via the pedal force sensor. Drive sprocket 25
A chain 27 is stretched between the driven sprocket 26 and the driven sprocket 26 provided on the hub of the rear wheel 13. The tight side of the chain 27 and the drive sprocket 25 are covered with a chain cover 28. The crankshaft 22 is provided with a rotation sensor for the crankshaft 22 (not shown). As the rotation sensor, a known sensor such as a sensor used for detecting crankshaft rotation of an automobile engine can be used.

【0014】続いて、クランク軸22に装着された踏力
検出装置を説明する。図3はクランク軸22周辺の断面
図であり、図4は図3のA−A矢視図である。ダウンパ
イプ3に固着された支持パイプ100の両端に螺挿され
たキャップ101L,101Rとクランク軸22に形成
された段差との間にはボールベアリング102L,10
2Rがそれぞれ嵌挿され、クランク軸22を回転自在に
支承する。
Next, a description will be given of a pedaling force detecting device mounted on the crankshaft 22. FIG. 3 is a cross-sectional view of the vicinity of the crankshaft 22, and FIG. 4 is a view taken in the direction of arrows AA in FIG. Ball bearings 102L, 10R are provided between caps 101L, 101R screwed into both ends of the support pipe 100 fixed to the down pipe 3 and a step formed on the crankshaft 22.
2R are respectively inserted and rotatably support the crankshaft 22.

【0015】クランク軸22の左右端には、ボルト10
3Bに適合するナット103Cでクランク23がそれぞ
れ固定される(右側のみ図示)。クランク23と支持パ
イプ100との間にはワンウェイクラッチ104の内輪
105が固定される。内輪105の外周には駆動スプロ
ケット25がブッシュ105Aを介して回動自在に支承
されている。駆動スプロケット25のスラスト方向の位
置はナット106Aとプレート106Bとによって規制
されている。
At the left and right ends of the crankshaft 22, bolts 10
The cranks 23 are respectively fixed by nuts 103C conforming to 3B (only the right side is shown). The inner ring 105 of the one-way clutch 104 is fixed between the crank 23 and the support pipe 100. A drive sprocket 25 is rotatably supported on the outer periphery of the inner ring 105 via a bush 105A. The position of the drive sprocket 25 in the thrust direction is regulated by the nut 106A and the plate 106B.

【0016】駆動スプロケット25には蓋体107が一
体的に設けられていて、これら駆動スプロケット25と
蓋体107で囲繞された空間には、伝達プレート108
が配設されている。伝達プレート108は駆動スプロケ
ット25に対して同軸で、かつクランク軸22を軸とし
た回転方向では互いに予定量のずれが許容されるよう支
持されている。
A cover 107 is provided integrally with the drive sprocket 25, and a transmission plate 108 is provided in a space surrounded by the drive sprocket 25 and the cover 107.
Are arranged. The transmission plate 108 is coaxial with the drive sprocket 25 and is supported so that a predetermined amount of displacement is allowed in the rotation direction about the crankshaft 22.

【0017】駆動スプロケット25および伝達プレー1
08にまたがって、複数(ここでは6個)の窓109が
穿設されており、この窓109の内側には圧縮コイルば
ね110がそれぞれ収容されている。圧縮コイルばね1
10は駆動スプロケット25および伝達プレート108
間で、互いに回転方向のずれが生じたときに、ずれに対
する抗力を生ずるように作用する。
Drive sprocket 25 and transmission play 1
A plurality of (here, six) windows 109 are formed so as to straddle 08, and compression coil springs 110 are housed inside the windows 109, respectively. Compression coil spring 1
10 is a drive sprocket 25 and a transmission plate 108
In the case where there is a shift in the rotational direction between them, they act to generate a drag against the shift.

【0018】伝達プレート108のハブの内周にはワン
ウェイクラッチ104の外輪としてのラチェット歯11
1が形成されていて、このラチェット歯111は前記内
輪105に支持されて放射方向にばね112で付勢され
ているラチェット爪113と係合する。ワンウェイクラ
ッチ104には防塵のためのカバー114が設けられ
る。
A ratchet tooth 11 as an outer ring of the one-way clutch 104 is provided on the inner periphery of the hub of the transmission plate 108.
The ratchet teeth 111 are engaged with a ratchet pawl 113 supported by the inner ring 105 and radially urged by a spring 112. The one-way clutch 104 is provided with a cover 114 for dust prevention.

【0019】伝達プレート108には、踏力伝達リング
124に固着された踏力伝達用の突起部115が係合す
る係止孔116が設けられる。駆動用スプロケット25
には、突起部115を係止孔116に係合可能にするた
めの窓117が設けられていて、突起部115はこの窓
117を貫通して、係止孔116に嵌合される。
The transmission plate 108 is provided with a locking hole 116 with which a treading force transmitting projection 115 fixed to a treading force transmitting ring 124 is engaged. Drive sprocket 25
Is provided with a window 117 through which the projection 115 can be engaged with the locking hole 116, and the projection 115 penetrates the window 117 and is fitted into the locking hole 116.

【0020】駆動スプロケット25および伝達プレート
108にまたがって、前記窓109とは別の小窓が複数
(ここでは3個)穿設されており、この小窓の内側には
圧縮コイルばね118がそれぞれ収容される。圧縮コイ
ルばね118は伝達プレート108をその回転方向11
9側に付勢するように配置されている。すなわち、駆動
スプロケット25と伝達プレート108との結合部のガ
タを吸収する方向に作用しており、伝達プレート108
の変位が駆動スプロケット25へ良好な応答性で伝達さ
れるように機能する。
A plurality (three in this case) of small windows other than the window 109 are formed over the drive sprocket 25 and the transmission plate 108, and a compression coil spring 118 is provided inside each of the small windows. Will be accommodated. The compression coil spring 118 moves the transmission plate 108 in its rotation direction 11.
It is arranged so as to urge to the 9 side. That is, the transmission plate 108 acts in a direction to absorb backlash at the connection portion between the drive sprocket 25 and the transmission plate 108.
Functions to be transmitted to the drive sprocket 25 with good responsiveness.

【0021】駆動スプロケット25の、車体寄りつまり
ダウンパイプ3側には、踏力検知装置のセンサ部分(踏
力センサ)47が装着されている。踏力センサ47は駆
動スプロケット25に固定された外側リング120と、
この外側リング120に対して回転自在に設けられ、磁
気回路を形成するためのセンサ本体121とを有する。
A sensor portion (pedal force sensor) 47 of a pedal force detecting device is mounted on the drive sprocket 25 near the vehicle body, that is, on the down pipe 3 side. The pedal force sensor 47 includes an outer ring 120 fixed to the drive sprocket 25,
A sensor main body 121 is provided rotatably with respect to the outer ring 120 and forms a magnetic circuit.

【0022】外側リング120は電気絶縁性を有する材
料で形成されており、図示しないボルトで駆動スプロケ
ット25に固定される。外側リング120の、駆動スプ
ロケット25側にはカバー122が設けられ、止めねじ
123で外側リング120に固定されている。
The outer ring 120 is formed of a material having electrical insulation, and is fixed to the drive sprocket 25 with bolts (not shown). A cover 122 is provided on the outer ring 120 on the drive sprocket 25 side, and is fixed to the outer ring 120 with a set screw 123.

【0023】図5は、センサ本体121の拡大断面図で
ある。前記クランク軸22と同心にコイル125が設け
られ、このコイル125の軸方向両側に配置されて、コ
イル125の外周方向に張り出した一対のコア126
A,126Bが設けられる。また、前記コア126A,
126B間には、環状の第1誘導体127と第2誘導体
128が設けられる。第1誘導体127と第2誘導体1
28とは、踏力伝達リング124から伝達される踏力に
応じて互いに円周方向で変位可能であり、この変位によ
って、コア126A,126B間における部分での互い
の重なり量が変化するように構成される。その結果、コ
イル125に通電したとき、コア126A,126Bお
よびコアカラー129、ならびに第1誘導体127およ
び第2誘導体128を含む磁気回路の磁束は踏力に応じ
て変化する。そこで、この磁束の関数であるコイル12
5のインダクタンス変化を検出して踏力検出することが
できる。なお、図5において、符号130,131はセ
ンサ本体121の支持部材、符号132はベアリング、
符号133はコイル125から引き出されるリード線で
ある。
FIG. 5 is an enlarged sectional view of the sensor main body 121. A coil 125 is provided concentrically with the crankshaft 22, and a pair of cores 126 disposed on both axial sides of the coil 125 and projecting in the outer circumferential direction of the coil 125.
A, 126B are provided. Further, the cores 126A,
Between the 126B, a cyclic first derivative 127 and a second derivative 128 are provided. First derivative 127 and second derivative 1
28 is configured to be displaceable in the circumferential direction with respect to each other in accordance with the treading force transmitted from the treading force transmission ring 124, and the displacement is configured to change the amount of overlap between the cores 126A and 126B. You. As a result, when the coil 125 is energized, the magnetic flux of the magnetic circuit including the cores 126A and 126B and the core collar 129, and the first and second inductors 127 and 128 changes according to the pedaling force. Thus, the coil 12 which is a function of this magnetic flux
5, the pedaling force can be detected. In FIG. 5, reference numerals 130 and 131 denote support members for the sensor main body 121, reference numeral 132 denotes a bearing,
Reference numeral 133 denotes a lead wire drawn from the coil 125.

【0024】上記踏力センサは、本出願人による先願
(特願平11−251870号)の明細書にさらに詳細
に説明されている。なお、踏力センサは上記構造を有す
るものに限らず、公知のものを使用することもできる。
The above-described pedal force sensor is described in further detail in the specification of a prior application (Japanese Patent Application No. 11-251870) filed by the present applicant. The treading force sensor is not limited to the one having the above-mentioned structure, and a known sensor may be used.

【0025】図1は、モータ14の断面図である。リヤ
フォーク4の後端およびステー12の下端の接合部から
後方に張り出したプレート29には、変速機を組み込ん
だシリンダ30が軸31で支持される。シリンダ30の
外周にはホイールハブ32が嵌合される。ホイールハブ
32は内筒および外筒を有する環状体であり、内筒の内
周面がシリンダ30の外周に当接する。ホイールハブ3
2の側面には、シリンダ30から張り出した連結板33
がボルト34によって固定される。ホイールハブ32の
外筒の内周にはモータ14のロータ側磁極を構成するネ
オジウム磁石35が所定間隔をおいて配置される。すな
わち外筒は磁石35を保持したロータコアを構成する。
FIG. 1 is a sectional view of the motor 14. A cylinder 30 incorporating a transmission is supported by a shaft 31 on a plate 29 projecting rearward from a joint between the rear end of the rear fork 4 and the lower end of the stay 12. A wheel hub 32 is fitted on the outer periphery of the cylinder 30. The wheel hub 32 is an annular body having an inner cylinder and an outer cylinder, and the inner peripheral surface of the inner cylinder abuts the outer periphery of the cylinder 30. Wheel hub 3
2 has a connecting plate 33 projecting from the cylinder 30.
Are fixed by bolts 34. Neodymium magnets 35 constituting the rotor-side magnetic poles of the motor 14 are arranged at predetermined intervals on the inner periphery of the outer cylinder of the wheel hub 32. That is, the outer cylinder forms a rotor core holding the magnet 35.

【0026】ホイールハブ32の内筒の外周には軸受3
6が嵌合し、この軸受36の外周にはステータ支持板3
7が嵌合する。ステータ支持板37の外周にはステータ
38が配置され、ボルト40によって取り付けられる。
ステータ38はロータコアつまりホイールハブ32の外
筒と所定の細隙を有するように配置され、このステータ
38には、三相コイル39が巻装される。
A bearing 3 is provided on the outer periphery of the inner cylinder of the wheel hub 32.
6 are fitted, and the stator support plate 3
7 are fitted. A stator 38 is arranged on the outer periphery of the stator support plate 37 and is attached by bolts 40.
The stator 38 is arranged so as to have a predetermined gap with the rotor core, that is, the outer cylinder of the wheel hub 32, and a three-phase coil 39 is wound around the stator 38.

【0027】ステータ支持板37の側面には、光センサ
41が設けられる。光センサ41はホイールハブ32が
回転したときに、このホイールハブ32に設けられるリ
ング状部材42によって光路が断続的に遮断され、その
結果、パルス波形信号を出力する。リング状部材42は
回転時に光センサ41の光路を断続的に遮断できるよ
う、規則的な矩形歯形状を有する。前記パルス波形信号
に基づいてロータとしてのホイールハブ32の位置信号
が検出される。光センサ41はモータ14の各相に対応
して3カ所に設けられ、モータ14の磁極センサおよび
回転センサとして機能する。
An optical sensor 41 is provided on a side surface of the stator support plate 37. When the wheel hub 32 rotates, the optical path of the optical sensor 41 is intermittently interrupted by the ring-shaped member 42 provided on the wheel hub 32, and as a result, a pulse waveform signal is output. The ring-shaped member 42 has a regular rectangular tooth shape so that the optical path of the optical sensor 41 can be intermittently interrupted during rotation. A position signal of the wheel hub 32 as a rotor is detected based on the pulse waveform signal. The optical sensors 41 are provided at three places corresponding to each phase of the motor 14 and function as a magnetic pole sensor and a rotation sensor of the motor 14.

【0028】また、ステータ支持板37の側面には、制
御基板43が設けられ、磁極センサとしての光センサ4
1からの位置信号に従って前記三相コイル39への通電
制御を行う。この制御基板43上にはCPUやFET等
の制御素子が装着される。なお、制御基板43は光セン
サ41用の取り付け基板と一体化できる。
A control board 43 is provided on a side surface of the stator support plate 37, and the optical sensor 4 as a magnetic pole sensor is provided.
The energization control to the three-phase coil 39 is performed in accordance with the position signal from 1. On the control board 43, control elements such as a CPU and an FET are mounted. The control board 43 can be integrated with the mounting board for the optical sensor 41.

【0029】ホイールハブ32の外周には図示しない後
輪のリムと連結されるスポーク44が固着される。さら
に、ステータ支持板37の、前記制御基板43等が装着
された側とは反対側には、ボルト45によってブラケッ
ト46が固定され、ブラケット46は前記車体フレーム
のプレート29に図示しないボルトで結合される。
A spoke 44 connected to a rim of a rear wheel (not shown) is fixed to the outer periphery of the wheel hub 32. Further, a bracket 46 is fixed to the stator support plate 37 on a side opposite to the side on which the control board 43 and the like are mounted by bolts 45, and the bracket 46 is connected to the plate 29 of the vehicle body frame by bolts (not shown). You.

【0030】ホイールハブ32には、透明樹脂(クリア
レンズ)32Aがはめ込まれた窓が設けられ、ステータ
支持板37に固定された固定カバー37Aにも同様にク
リアレンズ37Bがはめ込まれた窓が設けられる。これ
らのクリアレンズ32Aや37Bにより、外側からモー
タ14内部を見透かせるので、格別な美観上の効果が得
られるとともに、ホイールハブ32や固定カバー37A
を部分的に樹脂で形成することによる重量の軽減効果を
得ることもできる。
The wheel hub 32 is provided with a window in which a transparent resin (clear lens) 32A is fitted, and the fixed cover 37A fixed to the stator support plate 37 is also provided with a window in which the clear lens 37B is fitted. Can be The clear lenses 32A and 37B allow the inside of the motor 14 to be seen from the outside, so that a special aesthetic effect can be obtained, and the wheel hub 32 and the fixed cover 37A can be obtained.
Can be obtained by reducing the weight by partially forming the resin.

【0031】このように、後輪13の軸31と同軸上に
配置したステータとロータとからなる三相ブラシレスモ
ータ14が設けられ、チェーン17と従動スプロケット
26とによって伝達される人力に付加される補助動力を
発生する。なお、モータ14は、前輪に設けても良いこ
とは言うまでもない。
As described above, the three-phase brushless motor 14 including the stator and the rotor arranged coaxially with the shaft 31 of the rear wheel 13 is provided, and adds to the human power transmitted by the chain 17 and the driven sprocket 26. Generates auxiliary power. Needless to say, the motor 14 may be provided on the front wheels.

【0032】図6はモータ14の軸31に直交する面で
の要部断面図、図7は磁石35を保持するロータコアの
正面図、図8はロータコアの要部拡大図、図9は磁石を
保持した状態のロータコアの要部拡大図である。本実施
形態のモータ14は、上述のように、ステータ38と、
このステータ38の外周を回転するアウタロータとして
のホイールハブ32とから構成されている。
FIG. 6 is a sectional view of a main part of the motor 14 taken along a plane perpendicular to the shaft 31, FIG. 7 is a front view of a rotor core holding the magnet 35, FIG. 8 is an enlarged view of the main part of the rotor core, and FIG. It is a principal part enlarged view of the rotor core of the state hold | maintained. As described above, the motor 14 of the present embodiment includes the stator 38,
And a wheel hub 32 as an outer rotor that rotates on the outer periphery of the stator 38.

【0033】前記磁石35を保持するロータコア321
は環状をなし、アウタロータ32の外筒部の内周に嵌挿
される。ロータコア321は、ケイ素鋼の薄板を積層し
てなり、その円周方向に30°間隔で合計12箇所の開
口部(スロット)322が設けられる。開口部322に
嵌挿された磁石35は、フェライトで構成され、N極
(35N)とS極(35S)とが交互に配置される。隣
接する各開口部322の間は補極部323として機能す
る。磁石35は、図6、図9に示すように、中央部が厚
肉(中凸)の太鼓状断面形状をなしている。
Rotor core 321 holding magnet 35
Has an annular shape, and is inserted into the inner periphery of the outer cylindrical portion of the outer rotor 32. The rotor core 321 is formed by laminating silicon steel thin plates, and is provided with a total of 12 openings (slots) 322 at intervals of 30 ° in the circumferential direction. The magnet 35 inserted into the opening 322 is made of ferrite, and N poles (35N) and S poles (35S) are alternately arranged. The space between the adjacent openings 322 functions as the auxiliary pole 323. As shown in FIGS. 6 and 9, the magnet 35 has a thick (middle convex) drum-shaped cross section at the center.

【0034】また、ステータ38は、ロータコア321
と同様、ケイ素鋼の薄板を積層して構成され、ステータ
コア381およびステータ突極382を含む。各ステー
タ突極382にはステータ巻線383(三相コイル39
に対応)が単極集中方式で巻回される。
The stator 38 includes a rotor core 321.
Similarly to the above, it is configured by laminating silicon steel thin plates, and includes a stator core 381 and stator salient poles 382. Each stator salient pole 382 has a stator winding 383 (a three-phase coil 39).
) Is wound in a monopolar centralized manner.

【0035】開口部322の形状と磁石35の断面形状
とは同一ではなく、開口部322に磁石35が挿入され
た状態では、各磁石35の円周方向に沿った両側部に第
1空隙322Aが形成され、さらに、各磁石35の両端
部におけるステータ38側には第2空隙322Bが形成
される(図6,図9参照)。
The shape of the opening 322 is not the same as the cross-sectional shape of the magnet 35. When the magnet 35 is inserted into the opening 322, the first gap 322A is formed on both sides along the circumferential direction of each magnet 35. Are formed, and a second gap 322B is formed on both ends of each magnet 35 on the side of the stator 38 (see FIGS. 6 and 9).

【0036】次いで、磁石35との間に形成される開口
部322の各空隙部322A,322Bの作用につい
て、図10,図11を参照して説明する。図10は、モ
ータ14にバッテリ17から給電したときの磁束密度分
布を示した図であり、図11は、モータ14を回生動作
させた際の磁束密度分布を示した図である。
Next, the operation of the gaps 322A and 322B of the opening 322 formed between the magnet 35 and the magnet 35 will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a diagram illustrating a magnetic flux density distribution when power is supplied from the battery 17 to the motor 14, and FIG. 11 is a diagram illustrating a magnetic flux density distribution when the motor 14 is operated to perform regenerative operation.

【0037】前記制御基板43を通じてバッテリ17か
ら各ステータ巻線383へ励磁電流を供給すると、図1
0に示したように、N極に励磁されたステータ突極38
2Nから放射方向に発生した磁力線がS極磁石35Sの
ステータ側表面から裏面つまり外周方向へ通り抜け、そ
の多くはホイールハブ(アウタロータ)32の外筒部3
2Bおよび補極部323を経由し、隣接するS極に励磁
されたステータ突極382S、ステータコア381を経
由して前記N極に励磁されたステータ突極382Nへ戻
る。
When an exciting current is supplied from the battery 17 to each stator winding 383 through the control board 43,
As shown in FIG. 0, the stator salient pole 38 excited to the N pole
The magnetic lines of force generated in the radial direction from 2N pass through the stator-side surface of the S-pole magnet 35S toward the back surface, that is, in the outer circumferential direction, and most of the outer lines 3 of the wheel hub (outer rotor) 32.
The stator salient pole 382S excited to the adjacent S pole via the 2B and the auxiliary pole portion 323, and returns to the stator salient pole 382N excited to the N pole via the stator core 381.

【0038】このとき、磁石35の円周方向に沿った両
側部に第1空隙322Aが形成されているので、各磁石
35の側部から補極部323への漏れ磁束が減少させら
れて、磁力線の大部分は磁石35からアウタロータ32
の外筒部32Bへ抜け、さらに補極部323を経由して
ステータ38側へ達する。この結果、ロータコア321
とステータ突極382との間のエアギャップを通過する
磁束の垂直成分が増えるので、第1空隙322Aを設け
ない場合に比べて発生トルクを増加させることが可能に
なる。さらに、第2空隙322Bによってロータコア3
21の内周側に沿った磁路が制限されるので、ロータコ
ア321の内周側を通過する漏れ磁束も減少する。
At this time, since the first gaps 322A are formed on both sides along the circumferential direction of the magnet 35, the magnetic flux leaking from the side of each magnet 35 to the auxiliary pole 323 is reduced. Most of the lines of magnetic force are transmitted from the magnet 35 to the outer rotor 32.
And reaches the stator 38 via the auxiliary pole portion 323. As a result, the rotor core 321
Since the vertical component of the magnetic flux passing through the air gap between the motor and the stator salient pole 382 increases, the generated torque can be increased as compared with the case where the first air gap 322A is not provided. Furthermore, the rotor core 3 is formed by the second gap 322B.
Since the magnetic path along the inner circumference of the rotor 21 is restricted, the leakage magnetic flux passing through the inner circumference of the rotor core 321 also decreases.

【0039】図10における磁力線の模式図を図12に
拡大して示す。図12において、補極部323からステ
ータ突極382S方向に向かう磁束B1は、第2空隙3
22Bの一方3220Bによって、ロータコア321の
内周324に沿って漏れる分(点線の分)が低減され、
磁束B1は効率良くステータ突極382Sへ導かれる。
また、第2空隙322Bの他方(3221B)は、磁石
35Nからロータコア321の内周324を通過する磁
束B2が補極部323側へ漏れるのを防止して、磁束B
2をステータ突極382Sへ効率良く導くように作用す
る。この結果、ロータコア321とステータ38との間
のエアギャップを通過する磁束の垂直成分が更に増え、
モータとしての駆動トルクを更に増加させることが可能
になる。
FIG. 12 is an enlarged schematic view of the magnetic field lines in FIG. In FIG. 12, the magnetic flux B1 from the auxiliary pole 323 toward the stator salient pole 382S is
Due to one of the 22Bs 3220B, the leakage along the inner circumference 324 of the rotor core 321 (the portion indicated by the dotted line) is reduced,
The magnetic flux B1 is efficiently guided to the stator salient pole 382S.
Further, the other (3221B) of the second gap 322B prevents the magnetic flux B2 passing from the magnet 35N through the inner circumference 324 of the rotor core 321 from leaking to the auxiliary pole portion 323 side.
2 acts to efficiently lead to the stator salient pole 382S. As a result, the vertical component of the magnetic flux passing through the air gap between the rotor core 321 and the stator 38 further increases,
It is possible to further increase the driving torque as a motor.

【0040】一方、モータ14が回生動作をする際は、
図11に示したように、各磁石35から発生する磁束が
ステータ突極およびステータコアと共に閉磁路を形成す
るので、ロータの回転数に応じた発電電流をステータ巻
線383に発生させることができる。
On the other hand, when the motor 14 performs a regenerative operation,
As shown in FIG. 11, the magnetic flux generated from each magnet 35 forms a closed magnetic path together with the salient stator poles and the stator core, so that a generated current corresponding to the rotation speed of the rotor can be generated in stator winding 383.

【0041】なお、モータ14の回生電圧を予定値に制
限するレギュレータを設け、回生電圧がこのレギュレー
タのレギュレート電圧(例えば、14.5V)に達する
と、モータ14の出力制御回路(後述する)のパワーF
ETのうち、接地側のものを短絡させることができる。
これにより、各ステータ巻線383にショート電流が遅
れ位相で流れ、ステータ38内を通過する磁力線が減少
し、隣接する磁石35間を結ぶ漏れ磁束が増加するの
で、モータ14の磁気フリクションが減少する。
A regulator for limiting the regenerative voltage of the motor 14 to a predetermined value is provided. When the regenerative voltage reaches a regulated voltage (for example, 14.5 V) of the regulator, an output control circuit (described later) of the motor 14 is provided. Power F
Of the ETs, the one on the ground side can be short-circuited.
As a result, a short-circuit current flows through each stator winding 383 in a delayed phase, the lines of magnetic force passing through the stator 38 decrease, and the leakage magnetic flux connecting the adjacent magnets 35 increases, so that the magnetic friction of the motor 14 decreases. .

【0042】図11における磁力線の模式図を図13に
拡大して示す。図13において、隣接する磁石35S,
35N間には、ロータコア321の外側円周部325を
経由する磁束B3と、ロータコア321の補極部323
を経由する磁束B4と、ロータコア321の内周部32
4を通過する磁束B5と、ロータコア321の内側円周
部324、エアギャップおよびステータ突極382Nを
経由する磁束B6とが発生する。
FIG. 13 is an enlarged schematic view of the magnetic field lines in FIG. In FIG. 13, adjacent magnets 35S,
35N, the magnetic flux B3 passing through the outer circumferential portion 325 of the rotor core 321 and the auxiliary pole portion 323 of the rotor core 321
And the inner peripheral portion 32 of the rotor core 321
4 and a magnetic flux B6 passing through the inner circumferential portion 324 of the rotor core 321, the air gap, and the stator salient pole 382N.

【0043】上述のように、本実施形態によれば、ロー
タコア321に保持される磁石35間に補極部323を
有するモータ14において、磁石35とロータコア32
1との間に空隙322A,322Bを設けたので、隣接
する磁石35間での漏れ磁束が減少し、ロータコア32
1とステータ38との間のエアギャップ部に直交する磁
束が増える。したがって、モータ14の発生トルクを増
大させることができるし、モータ14によって回生を行
わせる際に磁気フリクションが増大するのも防止するこ
とができる。
As described above, according to the present embodiment, in the motor 14 having the auxiliary pole portion 323 between the magnets 35 held by the rotor core 321,
1, the air gaps 322A and 322B are provided, so that the leakage magnetic flux between the adjacent magnets 35 decreases, and the rotor core 32
The magnetic flux perpendicular to the air gap between the stator 1 and the stator 38 increases. Therefore, the torque generated by the motor 14 can be increased, and the increase in magnetic friction when the motor 14 performs regeneration can be prevented.

【0044】図14は、本発明の第2実施形態に係るロ
ータコアの正面図、図15は、磁石を保持したロータコ
アの要部拡大図であり、図7,図9と同符号は同一また
は同等部分である。第2実施形態では、ロータコア32
1の開口部322が略台形状であり、開口部322内
に、断面が長方形状の磁石35が嵌挿されている。長方
形断面を有する磁石35の短辺側には、隣接する磁石3
5間での漏れ磁束を防止するための第1空隙322Aが
形成される。また、磁石35のステータ側角部には、ロ
ータコア321の内周側に沿った磁路を制限するため、
第2空隙322Bが形成される。
FIG. 14 is a front view of a rotor core according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 15 is an enlarged view of a main part of the rotor core holding a magnet. The same reference numerals as those in FIGS. Part. In the second embodiment, the rotor core 32
One opening 322 has a substantially trapezoidal shape, and a magnet 35 having a rectangular cross section is inserted into the opening 322. On the short side of the magnet 35 having a rectangular cross section, an adjacent magnet 3
A first gap 322A for preventing magnetic flux leakage between the five gaps is formed. In addition, in order to limit the magnetic path along the inner peripheral side of the rotor core 321 at the corner of the magnet 35 on the stator side,
The second gap 322B is formed.

【0045】図16は、本発明の第3実施形態に係るロ
ータコアの正面図、図17は、磁石を保持したロータコ
アの要部拡大図であり、図7,図9と同符号は同一また
は同等部分である。第3実施形態では、ロータコア32
1の開口部322が異形の太鼓状であり、開口部322
内に断面が太鼓状(中突状)の磁石35が嵌挿されてい
る。ロータコア321の円周方向での磁石35の両側部
には、隣接する磁石35間での漏れ磁束を防止するため
の、上述の各実施形態のものよりは大きい第1空隙32
2Aが形成される。また、磁石35のステータ側角部に
は、ロータコア321の内周側に沿った磁路を制限する
ため、第2空隙322Bが形成される。
FIG. 16 is a front view of a rotor core according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 17 is an enlarged view of a main part of the rotor core holding a magnet. The same reference numerals as those in FIGS. Part. In the third embodiment, the rotor core 32
One opening 322 is shaped like a drum, and the opening 322
A magnet 35 having a drum-shaped (middle protruding) cross section is fitted therein. On both sides of the magnet 35 in the circumferential direction of the rotor core 321, first air gaps 32 larger than those of the above-described embodiments for preventing magnetic flux leakage between adjacent magnets 35.
2A is formed. Further, a second gap 322B is formed at a corner of the magnet 35 on the stator side to limit a magnetic path along the inner peripheral side of the rotor core 321.

【0046】図18は、本発明の第4実施形態に係るロ
ータコアの正面図、図19は、磁石を保持したロータコ
アの要部拡大図であり、図7,図9と同符号は同一また
は同等部分である。第4実施形態では、ロータコア32
1の開口部322が太鼓状部の両側に切欠を設けた異形
状であり、開口部321内に断面が太鼓状の磁石35が
嵌挿されている。ロータコア321の円周方向での磁石
35の両側部には、隣接する磁石35間での漏れ磁束を
防止するための第1空隙322Aが形成される。また、
磁石35のステータ側角部には、ロータコア321の内
周側に沿った磁路を制限するため、第2空隙322Bが
形成される。この第4実施形態では、第1空隙322A
と第2空隙322Bとは一体につながり、第2空隙32
2Bは比較的サイズが大きく設定されている。
FIG. 18 is a front view of a rotor core according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 19 is an enlarged view of a main part of the rotor core holding a magnet. The same reference numerals as those in FIGS. Part. In the fourth embodiment, the rotor core 32
One opening 322 has an irregular shape in which notches are provided on both sides of the drum-shaped portion, and a magnet 35 having a drum-shaped cross section is inserted into the opening 321. On both sides of the magnet 35 in the circumferential direction of the rotor core 321, first gaps 322 </ b> A for preventing leakage magnetic flux between adjacent magnets 35 are formed. Also,
A second gap 322 </ b> B is formed at the stator side corner of the magnet 35 in order to restrict a magnetic path along the inner peripheral side of the rotor core 321. In the fourth embodiment, the first gap 322A
And the second gap 322B are integrally connected, and the second gap 32
2B has a relatively large size.

【0047】図20は、本発明の第5実施形態に係るロ
ータコアの正面図、図21は、磁石を保持したロータコ
ア321の要部拡大図であり、図7,図9と同符号は同
一または同等部分である。第5実施形態では、ロータコ
ア321の開口部322が異形の太鼓状であり、開口部
322内に断面が太鼓状の磁石35が嵌挿されている。
ロータコア321の円周方向での磁石35の両側部に
は、隣接する磁石35間での漏れ磁束を防止するための
第1空隙322Aが形成される。
FIG. 20 is a front view of a rotor core according to a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 21 is an enlarged view of a main part of a rotor core 321 holding magnets. It is an equivalent part. In the fifth embodiment, the opening 322 of the rotor core 321 has an irregular drum shape, and the magnet 35 having a drum-shaped cross section is inserted into the opening 322.
On both sides of the magnet 35 in the circumferential direction of the rotor core 321, first gaps 322 </ b> A for preventing leakage magnetic flux between adjacent magnets 35 are formed.

【0048】さらに、この第5実施形態では、第2空隙
322Bに代えて、ロータコア321の内周側から、磁
石35の両角部に向けて延びる切り欠き322Cが形成
される。この切り欠き322Cは、ロータコア321の
内周側に沿った磁路を制限することができるもので、第
2空隙322Bと同様の機能を果たす。
Further, in the fifth embodiment, a notch 322C extending toward both corners of the magnet 35 from the inner peripheral side of the rotor core 321 is formed instead of the second gap 322B. The notch 322C can limit the magnetic path along the inner peripheral side of the rotor core 321 and has the same function as the second gap 322B.

【0049】図22は、本発明の第6実施形態に係るロ
ータコアの正面図、図23は、磁石を保持したロータコ
アの要部拡大図であり、図7,図9と同符号は同一また
は同等部分である。第6実施形態では、ロータコア32
1の開口部322が異形の太鼓状であり、開口部322
内に断面が太鼓状の磁石35が嵌挿されている。ロータ
コア321の円周方向での磁石35の両側部には、隣接
する磁石35間での漏れ磁束を防止するための第1空隙
322Aが形成される。また、磁石35のステータ側角
部には、ロータコア321の内周側に沿った磁路を制限
するための第2空隙322Bが形成される。
FIG. 22 is a front view of a rotor core according to a sixth embodiment of the present invention, and FIG. 23 is an enlarged view of a main part of a rotor core holding a magnet. The same reference numerals as those in FIGS. Part. In the sixth embodiment, the rotor core 32
One opening 322 is shaped like a drum, and the opening 322
A drum-shaped magnet 35 having a cross section is fitted therein. On both sides of the magnet 35 in the circumferential direction of the rotor core 321, first gaps 322 </ b> A for preventing leakage magnetic flux between adjacent magnets 35 are formed. Further, a second gap 322B for limiting a magnetic path along the inner peripheral side of the rotor core 321 is formed at a corner of the magnet 35 on the stator side.

【0050】図24は、本発明の第7実施形態に係るモ
ータ14の要部正面断面図であり、図6と同符号は同一
または同等部分である。この第7実施形態では、ロータ
コア321に保持される磁石を2つに分離して配置し
た。つまり、同極の磁石2個を1組として、ロータコア
321の円周方向に沿って45°間隔で複数組(8組)
配置される。例えば、図24において、磁石351S,
352Sに着目する。断面形状が長方形である2個の磁
石351S、352Sは互いに同極(S極)であり、い
ずれもネオジウム磁石である。両磁石351Sおよび3
52S間には第3空隙322Dが設けられるとともに、
両磁石351Sおよび352Sのステータ38側には、
それぞれ第4空隙322E、322Fが形成される。磁
石351Sおよび磁石352Sは、第3空隙322D側
がロータコア321の外周寄りに偏倚している。なお、
複数組の各磁石間に補極部323が設けられるのは、上
述の各実施形態と同様である。
FIG. 24 is a front sectional view of a main part of a motor 14 according to a seventh embodiment of the present invention. The same reference numerals as in FIG. 6 denote the same or equivalent parts. In the seventh embodiment, the magnet held by the rotor core 321 is separated into two parts. In other words, a plurality of sets (8 sets) are formed at intervals of 45 ° along the circumferential direction of the rotor core 321 as two sets of magnets having the same polarity.
Be placed. For example, in FIG. 24, the magnets 351S,
Attention is paid to 352S. The two magnets 351S and 352S having a rectangular cross-section have the same polarity (S-pole), and both are neodymium magnets. Both magnets 351S and 3
A third gap 322D is provided between 52S,
On the stator 38 side of both magnets 351S and 352S,
Fourth gaps 322E and 322F are formed respectively. The third gap 322D of the magnet 351S and the magnet 352S is biased toward the outer periphery of the rotor core 321. In addition,
The provision of the auxiliary pole portion 323 between a plurality of sets of magnets is the same as in each of the above-described embodiments.

【0051】上記構成による磁束の形成の態様を説明す
る。ネオジウム磁石は非常に強力であるので、磁気フリ
クションの低減を図るため、各磁石からの磁束のうち、
第3空隙322Dおよび第4空隙322E間のブリッジ
状部分322BRを通過するものをトルク発生に寄与さ
せる。例えば、N極磁石351Nおよび352Nからの
磁束B10は、ブリッジ部分322BRを通り、ロータ
コア321とステータ38とのエアギャップを通ってス
テータ突極382Sa、382Sbに至る。そして、ス
テータ突極382Nを経て、ブリッジ部分322BRか
らS極磁石351S、352Sに至る。さらにS極磁石
351S、352Sを貫通して裏面(ロータコア321
の外周側)に抜ける磁束B11は、補極部323を経て
ステータ突極382Sbに至る。なお、S極磁石351
S、352Sを貫通して裏面に抜ける磁束B11のうち
一部は、隣接するN極磁石351Nへの漏れ磁束(点線
で示す)となる。
The manner of forming the magnetic flux by the above configuration will be described. Since neodymium magnets are very powerful, in order to reduce magnetic friction, of the magnetic flux from each magnet,
What passes through the bridge-like portion 322BR between the third gap 322D and the fourth gap 322E contributes to torque generation. For example, the magnetic flux B10 from the N-pole magnets 351N and 352N passes through the bridge portion 322BR, passes through the air gap between the rotor core 321 and the stator 38, and reaches the salient stator poles 382Sa and 382Sb. Then, through the salient stator poles 382N, the bridge portions 322BR reach the S pole magnets 351S, 352S. Further, through the S pole magnets 351S and 352S, the back surface (rotor core 321
The magnetic flux B <b> 11 passing through the auxiliary pole portion 323 reaches the stator salient pole 382 </ b> Sb. The S pole magnet 351
Part of the magnetic flux B11 penetrating to the back surface through the S and 352S becomes a leakage magnetic flux (shown by a dotted line) to the adjacent N-pole magnet 351N.

【0052】このように、N極磁石351N,352N
からエアギャップを通過してステータ38側に流入する
磁力線は両側を空隙で囲まれたブリッジ部分322BR
を通過するので磁束が少ない。そのために、モータ14
が付勢もされず回生作用もしない高速走行時に、磁気フ
リクションを小さくすることができる。一方、モータ1
4に通電したときは、磁束(補極磁束)B11により、
トルク増大が図られる。
As described above, the N pole magnets 351N, 352N
The lines of magnetic force flowing from the air through the air gap to the stator 38 side are bridge portions 322BR surrounded on both sides by air gaps.
, So there is little magnetic flux. Therefore, the motor 14
However, at the time of high-speed running in which the motor is not energized and has no regenerative action, the magnetic friction can be reduced. On the other hand, motor 1
4, when a current is applied to the magnetic flux (complementary magnetic flux) B11,
The torque is increased.

【0053】また、回生出力時には、上述のように、各
磁石から発生する磁束がステータ突極およびステータコ
アと共に閉磁路を形成するので、ロータの回転数に応じ
た発電電流をステータ巻線383に発生させることがで
きるのは、先の各実施形態と同様である。
At the time of regenerative output, as described above, the magnetic flux generated from each magnet forms a closed magnetic path together with the stator salient poles and the stator core, so that a generated current corresponding to the number of rotations of the rotor is generated in the stator winding 383. What can be done is the same as in the previous embodiments.

【0054】図25は、モータ14の出力制御回路図で
あり、図26は通電タイミングと通電デューティを示す
図である。図25において、全波整流器71は3相のス
テータコイル39に接続されたFET(一般的には個体
スイッチング素子)71a,71b,71c,71d,
7e,71fを有し、このFET71a〜71fはドラ
イバ72によって通電制御される。通電デューティはモ
ータトルク算出部64から供給される指示に基づいてデ
ューティ設定部73で設定され、ドライバ72に入力さ
れる。モータトルク算出部64は、例えば、車両の実走
行抵抗に応じた駆動力を発生できるよう、車速ならびに
踏力センサ47の出力およびモータ14の回転数等に基
づいて、モータ14に要求するトルクを算出する。な
お、モータトルク算出部64による要求モータトルクの
算出手法の一例は、本出願人が先に提案した電動補助自
転車の制御装置に係る特許出願(特願2001−553
99号)の明細書に記載されている。
FIG. 25 is an output control circuit diagram of the motor 14, and FIG. 26 is a diagram showing energization timing and energization duty. In FIG. 25, a full-wave rectifier 71 includes FETs (generally, individual switching elements) 71a, 71b, 71c, 71d, connected to a three-phase stator coil 39.
The FETs 71a to 71f are energized and controlled by a driver 72. The energization duty is set by the duty setting unit 73 based on an instruction supplied from the motor torque calculation unit 64, and is input to the driver 72. The motor torque calculation unit 64 calculates a torque required for the motor 14 based on the vehicle speed, the output of the treading force sensor 47, the number of rotations of the motor 14, and the like, for example, so as to generate a driving force according to the actual running resistance of the vehicle. I do. An example of a method of calculating the required motor torque by the motor torque calculation unit 64 is described in the patent application (Japanese Patent Application No. 2001-553) relating to the control device for the electric assist bicycle previously proposed by the present applicant.
No. 99).

【0055】補助動力を付与する駆動タイミングにおい
ては、デューティ設定部73からドライバ72に通電デ
ューティが供給され、ドライバ72はこの通電デューテ
ィに従い、FET71a〜71fを付勢し、バッテリ1
7から電流を供給する。一方、回生電流を発生させる場
合は、前記駆動タイミングから電気角で180度ずれた
回生タイミングにおいて、デューティ設定部73からド
ライバ72に通電デューティが供給され、ドライバ72
はこの通電デューティに従い、FET71a〜71fを
付勢する。回生タイミングでFET71a〜71fが付
勢されると、ステータコイル39に発生した電流はFE
T71a〜71fで整流され、バッテリ17に給電され
る。
At the drive timing for applying the auxiliary power, an energization duty is supplied from the duty setting section 73 to the driver 72, and the driver 72 energizes the FETs 71a to 71f in accordance with the energization duty, and
7 to supply current. On the other hand, when the regenerative current is generated, the energizing duty is supplied from the duty setting unit 73 to the driver 72 at the regenerative timing shifted by 180 electrical degrees from the drive timing.
Energizes the FETs 71a to 71f in accordance with the energization duty. When the FETs 71a to 71f are energized at the regenerative timing, the current generated in the stator coil 39 becomes FE
The current is rectified at T71a to 71f and supplied to the battery 17.

【0056】なお、駆動タイミングか回生タイミングで
あるかは、モータトルク算出部64から供給される要求
モータトルクTをもとにトルク判断部74で判断され
る。モータトルクの要求値Tが正であるときは駆動タイ
ミングに通電タイミングを設定し、モータトルクの要求
値Tが負であるときは回生タイミングに通電タイミング
を設定する。
The drive timing or the regenerative timing is determined by the torque determining section 74 based on the required motor torque T supplied from the motor torque calculating section 64. When the required value T of the motor torque is positive, the energizing timing is set to the drive timing, and when the required value T of the motor torque is negative, the energizing timing is set to the regenerative timing.

【0057】図26において、FET71a〜71fは
通電角を電気角120度に設定して付勢される。同図
は、駆動タイミングでの通電タイミングを示し、回生タ
イミングでは、ハイ側のFET71a,71c,71e
をこの駆動タイミングから電気角で180度ずらせる。
In FIG. 26, the FETs 71a to 71f are energized by setting the conduction angle to an electrical angle of 120 degrees. This figure shows the energization timing at the drive timing, and the high-side FETs 71a, 71c, 71e at the regeneration timing.
Is shifted by 180 electrical degrees from this drive timing.

【0058】なお、上記の各実施形態では、モータ14
をアウタロータ型すなわち外転型とした場合について説
明したが、本発明はこれのみに限定されるものではな
く、ステータの内側でロータが回転する内転型のモータ
にも同様に適用できる。
In each of the above embodiments, the motor 14
Is described as an outer rotor type, that is, an external rotation type. However, the present invention is not limited to this case, and is similarly applicable to an internal rotation type motor in which a rotor rotates inside a stator.

【0059】図27は、モータ14を内転型に変形した
例を示す正面図であり、要部のみを図示する。モータ1
4は略円筒形状のステータ90と、該ステータ90の内
側で回転する略円柱形状のロータ80とから構成され
る。ロータ80およびステータ90はいずれも、ケイ素
鋼の薄板を積層して構成される。
FIG. 27 is a front view showing an example in which the motor 14 is transformed into an adduction type, and only the main parts are shown. Motor 1
4 includes a substantially cylindrical stator 90 and a substantially cylindrical rotor 80 rotating inside the stator 90. Both the rotor 80 and the stator 90 are formed by laminating silicon steel thin plates.

【0060】前記ステータ90のステータ突極91に
は、それぞれステータ巻線92が巻回される。 前記ロ
ータ80には、断面が略円弧状であって、ネオジウム系
材料で構成された永久磁石85を軸方向に挿入される開
口部811が、円周方向に30度間隔で12個形成され
る。磁石85は、ロータ80の回転中心に膨出側が位置
するように配置される。隣接する各開口部811の間は
補極部813として機能する。
A stator winding 92 is wound around each of the stator salient poles 91 of the stator 90. The rotor 80 has twelve openings 811 having a substantially arc-shaped cross section and having a permanent magnet 85 made of neodymium-based material inserted in the axial direction at intervals of 30 degrees in the circumferential direction. . The magnet 85 is arranged such that the swelling side is located at the rotation center of the rotor 80. The space between the adjacent openings 811 functions as an auxiliary pole 813.

【0061】この変形例でも、前記開口部811の形状
と磁石85の断面形状とが同一ではなく、開口部811
に磁石85が挿入された状態では、各磁石85の円周方
向に沿った両側部に空隙812が形成されている。
Also in this modification, the shape of the opening 811 and the sectional shape of the magnet 85 are not the same, and the opening 811
When the magnets 85 are inserted into the magnets 85, air gaps 812 are formed on both sides along the circumferential direction of each magnet 85.

【0062】この構成によれば、バッテリ17から各ス
テータ巻線92へ励磁電流を供給すると、図28に拡大
して示したように、N極に励磁されたステータ突極91
(N)から発生した磁力線がS極磁石85Sのステータ
側表面から裏面(外周側)へ抜け、その多くは補極部8
13を経由し、隣接するS極に励磁されたステータ突極
91(S)を経由して、前記N極に励磁されたステータ
突極91(N)へ戻る。
According to this configuration, when an exciting current is supplied from the battery 17 to each of the stator windings 92, as shown in an enlarged view in FIG.
The magnetic field lines generated from (N) escape from the stator side surface of the S pole magnet 85S to the back surface (outer peripheral side), and most of the
Then, the motor returns to the stator salient pole 91 (N) excited by the N-pole via the stator salient pole 91 (S) excited by the adjacent S-pole via S13.

【0063】この変形例では各磁石85の円周方向に沿
った両側部に空隙812が形成されており、各磁石85
の側部から補極部813への漏れ磁束が減ぜられるの
で、磁力線の大部分は各磁石85から補極部813を経
由してステータ90側へ達する。この結果、ロータ80
とステータ90との間のエアギャップを通過する磁束の
垂直成分が増えるので、前記空隙812を設けない場合
に比べて駆動トルクを増加させることが可能になる。
In this modification, air gaps 812 are formed on both sides of each magnet 85 along the circumferential direction.
Of the magnetic flux from each magnet 85 to the stator 90 via the auxiliary pole portion 813. As a result, the rotor 80
Since the vertical component of the magnetic flux passing through the air gap between the motor and the stator 90 increases, the driving torque can be increased as compared with the case where the air gap 812 is not provided.

【0064】一方、モータ14を回生動作させる際は、
各磁石85から発生する磁束がステータ突極91および
ステータ90のコア部と共に閉磁路を形成するので、ロ
ータ80の回転数に応じた発電電流をステータ巻線に発
生させることができる。
On the other hand, when the motor 14 is regenerated,
Since the magnetic flux generated from each magnet 85 forms a closed magnetic path together with the stator salient poles 91 and the core of the stator 90, it is possible to generate a generated current in the stator winding according to the rotation speed of the rotor 80.

【0065】さらに、磁石85として磁力の強いネオジ
ウム系の磁石を採用し、かつ円弧状の磁石85を回転中
心に向かって凸となるように配置することにより、磁石
85の外側表面からステータ90へ直接向かう磁力を減
少させたので、ジェネレータとして機能させる際のフリ
クションを大幅に低減することができる。
Further, a neodymium-based magnet having a strong magnetic force is adopted as the magnet 85, and the arc-shaped magnet 85 is disposed so as to be convex toward the center of rotation, so that the outer surface of the magnet 85 is transferred to the stator 90. Since the direct magnetic force is reduced, the friction when functioning as a generator can be significantly reduced.

【0066】[0066]

【発明の効果】以上の説明から明らかなとおり、請求項
1または2の発明によれば、後輪のハブの一部をモータ
のロータコアにしたので、モータで直接後輪を駆動させ
ることができるし、車両減速時には回生作用によってモ
ータの電源を充電することができる。しかも、モータは
ブラシレス構造であり、ロータコア内に収容された永久
磁石間に形成された補極と、永久磁石およびこれを保持
するロータコアとの間の空隙との作用により、十分なト
ルクを発生させることができる。したがって、減速機構
など複雑な構造を用いずに後輪をモータ駆動することが
できる。
As is clear from the above description, according to the first or second aspect of the present invention, since a part of the hub of the rear wheel is used as the rotor core of the motor, the rear wheel can be directly driven by the motor. When the vehicle decelerates, the power of the motor can be charged by the regenerative action. Moreover, the motor has a brushless structure, and generates a sufficient torque by the action of the auxiliary pole formed between the permanent magnets accommodated in the rotor core and the gap between the permanent magnets and the rotor core holding the permanent magnets. be able to. Therefore, the rear wheels can be driven by a motor without using a complicated structure such as a speed reduction mechanism.

【0067】特に、請求項2の発明によれば、モータ付
勢も回生作用も行わない高速運転時には、ロータコア間
を通過する漏れ磁束により、磁気フリクションを低減で
きるので、ブラシレスモータによる大トルク特性を利用
しつつ、高速運転時つまりモータの非付勢時のフリクシ
ョン低減も図ることができる。
In particular, according to the second aspect of the present invention, at the time of high-speed operation in which neither motor energization nor regenerative action is performed, magnetic flux can be reduced by leakage magnetic flux passing between the rotor cores. The friction can be reduced at the time of high-speed operation, that is, at the time of non-energization of the motor.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の一実施形態に係る電動補助自転車に
使用されるモータの断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a motor used in a battery-assisted bicycle according to one embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の一実施形態に係る電動補助自転車の
側面図である。
FIG. 2 is a side view of the electric assisted bicycle according to one embodiment of the present invention.

【図3】 踏力検出装置を含む人力駆動部の要部断面図
である。
FIG. 3 is a sectional view of a main part of a human-powered driving unit including a treading force detection device.

【図4】 図3のA−A矢視図である。FIG. 4 is a view as viewed in the direction of arrows AA in FIG. 3;

【図5】 図3の要部拡大断面図である。FIG. 5 is an enlarged sectional view of a main part of FIG. 3;

【図6】 モータの軸に直交する面での要部断面図であ
る。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part in a plane orthogonal to the axis of the motor.

【図7】 永久磁石を保持するロータコアの正面図であ
る。
FIG. 7 is a front view of a rotor core holding a permanent magnet.

【図8】 ロータコアの要部拡大図である。FIG. 8 is an enlarged view of a main part of a rotor core.

【図9】 永久磁石を保持した状態のロータコアの要部
拡大図である。
FIG. 9 is an enlarged view of a main part of a rotor core holding a permanent magnet.

【図10】 ロータコアに設けた空隙部の機能(電動
時)を説明するための図である。
FIG. 10 is a view for explaining the function (at the time of electric power) of a gap provided in the rotor core.

【図11】 ロータコアに設けた空隙部の機能(回生
時)を説明するための図である。
FIG. 11 is a diagram for explaining a function (at the time of regeneration) of a gap provided in the rotor core.

【図12】 図10の要部拡大図である。FIG. 12 is an enlarged view of a main part of FIG. 10;

【図13】 図11の要部拡大図である。FIG. 13 is an enlarged view of a main part of FIG. 11;

【図14】 第2実施形態に係るモータのロータコアの
正面図である。
FIG. 14 is a front view of a rotor core of the motor according to the second embodiment.

【図15】 図14の開口部に永久磁石が嵌挿された状
態での要部拡大図である。
15 is an enlarged view of a main part in a state where a permanent magnet is fitted into the opening of FIG. 14;

【図16】 第3実施形態に係るモータのロータコアの
正面図である。
FIG. 16 is a front view of a rotor core of a motor according to a third embodiment.

【図17】 図16の開口部に永久磁石が嵌挿された状
態での要部拡大図である。
FIG. 17 is an enlarged view of a main part in a state where a permanent magnet is fitted into the opening of FIG. 16;

【図18】 第4実施形態に係るモータのロータコアの
正面図である。
FIG. 18 is a front view of a rotor core of a motor according to a fourth embodiment.

【図19】 図18の開口部に永久磁石が嵌挿された状
態での要部拡大図である。
19 is an enlarged view of a main part in a state where a permanent magnet is fitted into the opening of FIG. 18;

【図20】 第5実施形態に係るモータのロータコアの
正面図である。
FIG. 20 is a front view of a rotor core of a motor according to a fifth embodiment.

【図21】 図20の開口部に永久磁石が嵌挿された状
態での要部拡大図である。
FIG. 21 is an enlarged view of a main part in a state where a permanent magnet is fitted into the opening of FIG. 20;

【図22】 第6実施形態に係るモータのロータコアの
正面図である。
FIG. 22 is a front view of a rotor core of a motor according to a sixth embodiment.

【図23】 図22の開口部に永久磁石が嵌挿された状
態での要部拡大図である。
FIG. 23 is an enlarged view of a main part in a state where a permanent magnet is fitted into the opening of FIG. 22;

【図24】 第7実施形態に係るモータの軸に直交する
面での要部断面図である。
FIG. 24 is an essential part cross-sectional view in a plane orthogonal to the axis of the motor according to the seventh embodiment.

【図25】 モータの制御回路図である。FIG. 25 is a control circuit diagram of a motor.

【図26】 モータの制御タイミングを示すタイミング
チャートである。
FIG. 26 is a timing chart showing motor control timing.

【図27】 変形例に係るモータの正面図である。FIG. 27 is a front view of a motor according to a modification.

【図28】 図27の要部拡大図である。FIG. 28 is an enlarged view of a main part of FIG. 27.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…車体フレーム、 5…シートポスト、 8…操向ハ
ンドル、 9…ブレーキレバー、 14…モータ、 1
7…バッテリ、 22…クランク軸、 24…ペダル、
27…チェーン、 32…ホイールハブ(アウタロー
タ)、 35…永久磁石、 37…ステータ支持板、
38…ステータコア、 39…ステータコイル、 41
…光センサ、 43…基板、 47…踏力センサ、 8
0…ロータ、 90…ステータ、 321…ロータコ
ア、 322…開口部、 322A…第1空隙、 32
2B…第2空隙、 323…補極部、 382…ステー
タ突極、 383…ステータ巻線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Body frame, 5 ... Seat post, 8 ... Steering handle, 9 ... Brake lever, 14 ... Motor, 1
7 ... battery, 22 ... crankshaft, 24 ... pedal,
27: chain, 32: wheel hub (outer rotor), 35: permanent magnet, 37: stator support plate,
38: stator core, 39: stator coil, 41
... Light sensor, 43 ... Substrate, 47 ... Tread force sensor, 8
0: rotor, 90: stator, 321: rotor core, 322: opening, 322A: first gap, 32
2B: second gap, 323: auxiliary pole portion, 382: stator salient pole, 383: stator winding

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H02K 29/06 H02K 29/06 Z (72)発明者 畑中 薫 埼玉県和光市中央一丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 Fターム(参考) 5H002 AA02 AA05 AB07 AE08 5H019 AA04 BB03 BB08 BB12 BB27 CC04 CC06 CC09 DD01 EE01 EE14 FF01 5H621 BB07 BB10 GA01 GA04 HH01 JK13 JK14 PP10 5H622 CA02 CA05 CA10 CB03 CB04 DD01 DD02 PP03 PP11 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H02K 29/06 H02K 29/06 Z (72) Inventor Kaoru Hatanaka 1-4-1, Chuo, Wako-shi, Saitama F-term in Honda R & D Co., Ltd. (reference)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 人力による駆動力を補助するためのモー
タが車輪内に組み込まれた電動補助自転車において、 前記モータが、ブラシレス構造であって、前記車輪のハ
ブと一体をなす磁性体のロータコアおよび該ロータコア
に対向配置されたステータを具備し、 前記ロータコアには、前記車輪の軸方向に開口し、該車
輪の周方向に予定間隔で配置された複数の開口部が形成
され、 前記開口部には、前記車輪の周方向両端に空隙を有して
永久磁石が収容されていて、 前記各開口部間に前記ロータコアで補極が形成されてい
るとともに、 前記永久磁石の極性が、隣接する開口部間で異なってい
ることを特徴とする電動補助自転車。
1. A motor-assisted bicycle in which a motor for assisting human-powered driving force is incorporated in a wheel, wherein the motor has a brushless structure, and a magnetic rotor core integrated with a hub of the wheel. The rotor core includes a stator disposed opposite to the rotor core. The rotor core is formed with a plurality of openings that are open in the axial direction of the wheel and are arranged at predetermined intervals in a circumferential direction of the wheel. A permanent magnet is accommodated with a gap at both ends in the circumferential direction of the wheel, and a supplementary pole is formed in the rotor core between the openings, and the polarity of the permanent magnet is adjacent to the opening. A battery-assisted bicycle characterized by being different between clubs.
【請求項2】 人力による駆動力を補助するためのモー
タが車輪内に組み込まれた電動補助自転車において、 前記モータが、ブラシレス構造であって、前記車輪のハ
ブと一体をなす磁性体のロータコアおよび該ロータコア
に対向配置されたステータを具備し、 前記ロータコアには、前記車輪の軸方向に開口し、該車
輪の周方向に予定間隔で配置された複数の開口部が形成
され、 前記開口部には、中央部に空隙を有して前記車輪の周方
向に振り分け配置された永久磁石が、前記ステータ側の
一部にも空隙を有して収容されていて、 前記各開口部間に前記ロータコアで補極が形成されてい
るとともに、 前記永久磁石の極性が、隣接する開口部間で異なってい
ることを特徴とする電動補助自転車。
2. A motor-assisted bicycle in which a motor for assisting a driving force by human power is incorporated in a wheel, wherein the motor has a brushless structure, and a magnetic rotor core formed integrally with a hub of the wheel. The rotor core includes a stator disposed opposite to the rotor core. The rotor core is formed with a plurality of openings that are open in the axial direction of the wheel and are arranged at predetermined intervals in a circumferential direction of the wheel. The permanent magnets arranged in the circumferential direction of the wheel with a gap in the center are accommodated with a gap also in a part of the stator side, and the rotor core is provided between the openings. And a polarity of the permanent magnet is different between adjacent openings.
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