JP2003164110A - 電動アシスト自転車の駆動モータ - Google Patents

電動アシスト自転車の駆動モータ

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JP2003164110A
JP2003164110A JP2001363189A JP2001363189A JP2003164110A JP 2003164110 A JP2003164110 A JP 2003164110A JP 2001363189 A JP2001363189 A JP 2001363189A JP 2001363189 A JP2001363189 A JP 2001363189A JP 2003164110 A JP2003164110 A JP 2003164110A
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casing
stator
motor
stator yoke
drive motor
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JP2001363189A
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Hiroaki Sagara
弘明 相良
Hisahiro Kazuhara
寿宏 数原
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Sanyo Electric Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータの小型化を図り、モータ特性を良好に
保ち、モータへの配線が簡単な構成となる電動アシスト
自転車の駆動モータを提供する。 【解決手段】 モータのステータヨーク20は、薄板の
鋼板22を積層して形成し、ステータヨーク20に形成
したマグネット挿入孔にはマグネット21が挿入され、
その内部にはロータ17が回動自在に配置されている。
ステータヨーク20を左右の固定側ケーシング19によ
りネジ18で挟持し、固定側ケーシング19の一部を形
成する場合、ケーシング取付用ネジ孔23を隣接するス
テータ磁極21,21の中央部に配置することにより、
磁束密度の高い磁路の途中に孔を開けることがないの
で、所定の磁路面積を確保できるため磁気抵抗の増加を
回避でき、モータ特性の低下を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、人力の駆動力をモ
ータの駆動力によって補助する電動アシスト自転車の駆
動モータに関する。
【0002】
【従来の技術】最近、人力による人力駆動部とモータに
よる電動駆動部との両方を兼ね備え、人力による駆動力
の大きさに応じてモータを駆動し、人力の駆動力をモー
タの駆動力によって補助する電動自転車、所謂、電動ア
シスト自転車が人気を呼んでいる。
【0003】このような電動アシスト自転車は、前輪駆
動タイプ及び後輪駆動タイプのものがあるが、以下、後
輪駆動タイプの電動アシスト自転車の例を図面に基づい
て説明する。図1はアシスト自転車の全体斜視図であ
り、アシスト自転車本体のフロントバスケット1の下に
バッテリ2が設置され、後輪ハブ3にモータ駆動部が内
蔵して設置される。人による踏力はペダル4、クランク
5、チエーン6を経て後輪駆動部の人力入力部へと伝達
される。
【0004】後輪部のハブに内蔵された駆動モータは、
ステータとローターから構成され、従来のステータとケ
ーシングは、内面にマグネットが固着された鋳鉄からな
る円筒状のヨークを、自転車本体に固定されるモータカ
バーにより両側から挟持して形成されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに構成された駆動モータは、ステータヨークが鋳鉄か
らなる円筒状のヨークであるため、容積が大きくなり、
後輪部のハブの小型化を図る上で不都合であった。ま
た、コストも高くなり、低コストを図る上でも不都合で
あった。そこで本発明は、車輪部のハブケーシング内に
駆動モータのステータヨークを配置し、該ステータヨー
クの左右にケーシングを配置して、ケーシング取付用ネ
ジ孔を介してネジ止め等によってステータとケーシング
を一体として駆動モータのステータを構成し、モータの
小型化を図り、モータ特性を良好に保ち、モータへの配
線が簡単な構成となる電動アシスト自転車の駆動モータ
を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の請求項1に係る電動アシスト自転車の駆
動モータは、車輪部のハブケーシング内に駆動モータの
ステータヨークを配置し、該ステータヨークの左右にケ
ーシングを配置して、ケーシング取付用ネジ孔を介して
ネジ止め等によってステータとケーシングを一体とする
電動アシスト自転車の駆動モータにおいて、ケーシング
取付用ネジ孔をステータ磁極の中央部に配置した構成と
した。
【0007】これにより、ケーシング取付用ネジ孔を隣
接するステータ磁極間の中央部に配置することにより、
磁束密度の高い磁路の途中に孔を開けることがないので
所定の磁路面積を確保できるため、磁気抵抗の増加を回
避でき、モータ特性の低下を防止できる。
【0008】この発明の請求項2に係る電動アシスト自
転車の駆動モータは、車輪部のハブケーシング内に駆動
モータのステータヨークを配置し、該ステータヨークの
左右にケーシングを配置して、ケーシング取付用ネジ孔
を介してネジ止め等によってステータとケーシングを一
体とする電動アシスト自転車の駆動モータにおいて、ケ
ーシング取付用ネジ孔を、ステータ磁極の中央で、且
つ、ステータ外径より内側のステータヨークに配置した
構成とした。
【0009】これにより、ケーシング取付用ネジ孔を、
ステータの中心を円の中心とする円弧でなるステータ外
径より内側のステータヨークに設ければ、ステータ外径
より外側に別にネジ孔部分を突出して設ける必要がない
ので、モータサイズが大きくならず、駆動部内への配置
を容易にすることができる。
【0010】この発明の請求項3に係る電動アシスト自
転車の駆動モータは、車輪部のハブケーシング内に駆動
モータのステータヨークを配置し、該ステータヨークの
左右にケーシングを配置して、ケーシング取付用ネジ孔
を介してネジ止め等によってステータとケーシングを一
体とする電動アシスト自転車の駆動モータにおいて、ケ
ーシング取付用ネジ孔とケーシング位置決め用孔を、ス
テータヨーク全周にわたってステータ磁極の中央部に交
互に配置した構成とした。
【0011】これにより、ケーシング取付用ネジ孔とケ
ーシング位置決め用孔を、ステータヨーク全周に旦って
ステータ磁極の中央部に交互に配置することにより、モ
ータ特性を低下することなく、複数のケーシング位置決
めにより確実に容易に位置決めが可能となり、ケーシン
グ取付けをしっかり行なうことができる。
【0012】この発明の請求項4に係る電動アシスト自
転車の駆動モータは、車輪部のハブケーシング内に駆動
モータのステータヨークを配置し、該ステータヨークの
左右にケーシングを配置して、ケーシング取付用ネジ孔
を介してネジ止め等によってステータとケーシングを一
体とする電動アシスト自転車の駆動モータにおいて、ス
テータヨークの外側にハーネスを通す切欠部を設けた構
成とした。
【0013】この発明の請求項5に係る電動アシスト自
転車の駆動モータは、車輪部のハブケーシング内に駆動
モータのステータヨークを配置し、該ステータヨークの
左右にケーシングを配置して、ケーシング取付用ネジ孔
を介してネジ止め等によってステータとケーシングを一
体とする電動アシスト自転車の駆動モータにおいて、ハ
ーネスを通す切欠部を、ステータヨークの外側で、且
つ、いずれかのステータ磁極の中央部に配置した構成と
した。
【0014】これにより、ステータヨークの外側にハー
ネスを通す切欠部を設けることにより、狭い空間を効率
良く利用し、しかも磁束密度が低いステータ磁極間の中
央部を利用して、ハーネスを通す切欠部を設けることに
したので、切欠部を設けることがモータ特性の低下とな
らないで、ハーネスを引き回すスペースを確保しなが
ら、駆動部のサイズを小さくすることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の電動アシスト自転
車の駆動モータを図面に基づいて説明する。本発明は前
輪駆動タイプ又は後輪駆動タイプのいずれにも適用でき
る。図2は後輪ハブケーシングに内蔵された駆動部の構
造の側面平面半断面図を示す。後輪駆動部の構成を大別
すると、後輪と連動されて回転する回転側ケーシングと
なるハブケーシング8とアシスト自転車本体に固定され
る固定側ケーシング19とを備え、ハブケーシング8の
周囲には自転車のスポークが取付けられている。
【0016】後輪のハブケーシング8には、車軸7に実
装されたスプロケットからなる人力入力部11と、キャ
ップケーシング10と、遊星ギヤ(図示なし)を内蔵し
た変速機12、トルクセンサ16、モータのステータヨ
ーク20とブラシ314が設けられ全体が車軸7に固定
された固定側ケーシング19、ステータヨーク20の内
側に配置されたモータ軸に固定されるロータ17、該ロ
ータ17の回転力をハブケーシング8に伝達する遊星ギ
ヤ13からなる減速機が内蔵されており、更に、固定側
ケーシング19にはモータの制御回路を収納する基板ケ
ース15が固定され、車軸7の他端の固定側ケーシング
19にはブレーキが配置されている。
【0017】モータのステータヨーク20はハブケーシ
ング8の中央に夫々車軸7と一体した左右の固定ケーシ
ング19によりネジ18で挟持して保持されている。モ
ータカバー14はネジにより右側の固定ケーシング19
に固定される。ステータヨーク20に形成したマグネッ
ト挿入孔にはマグネット21が挿入され、その内側には
ロータ17が回動自在に配置され、ブラシと整流子(図
示なし)を介してロータ17の電機子巻線に給電し、そ
の回転力を、遊星ギヤ装置からなる減速機を介してハブ
ケーシング19に伝達されるように構成されている。
【0018】減速機となる遊星ギヤ装置は、ハブケーシ
ング19内に外歯車と3個の遊星ギヤ13から構成され
ており、遊星ギヤ13の一方は遊星ギヤキャリアと兼用
したモータカバー14によって保持され、他方は遊星ギ
ヤプレートによって保持されており、ロータ17が固定
された回動自在のモータ軸の一端にはピニオンギヤが形
成され、遊星ギヤ13と係合され、更に遊星ギヤ13は
ハブケーシング8に固定された外歯車と係合して、ロー
タ17の回転力を減速してハブケーシング8に伝達す
る。
【0019】運転者がペダル4を踏むことでクランク5
が回転し、チェーン6を介して人力入力部8に伝達さ
れ、踏力に応じたトルクはトルクセンサ16により検出
され、固定側ケーシング19に固定されている基板ケー
ス15内のモータ制御回路に供給される。モータ制御回
路は人力による駆動力の大きさに応じて、プログラムに
従ってモータの駆動力を制御し、人力の駆動力をモータ
の駆動力によってアシストする。
【0020】モータのステータヨーク20は、図3に示
すように、薄板の鋼板22を積層して形成し、ステータ
ヨーク20に形成したマグネット挿入孔にはマグネット
21が挿入され、隣接する2つのマグネット21によっ
て一極を構成し、その内部にはロータ17が回動自在に
配置されている。ステータヨーク20は左右の固定側ケ
ーシング19によりネジ18で挟持して保持され、固定
側ケーシング19の一部を形成している。
【0021】これにより磁気特性に優れた形状をプレス
加工により容易に作成でき、軽量化、小型化にも最適な
形状のステータヨークが得られる。また、ステータヨー
クが固定側ケーシングを兼ねることにより組立性も向上
する。
【0022】このようなタイプのモータのステータヨー
ク20の磁束の状態は、図5に示すように、離間したマ
グネット21,21間に磁路を介して磁束線26が通
る。このため隣接するマグネット21,21の磁極中央
部では磁束密度が低くなり、一方、離間したマグネット
21,21の間では磁束密度が高くなる。
【0023】従って、ステータヨーク20を左右の固定
側ケーシング19によりネジ18で挟持して保持され、
固定側ケーシング19の一部を形成する場合、ケーシン
グ取付用ネジ孔23を磁束密度が高い場所に孔を設ける
と、磁路面積が小さくなり、この部分で磁気飽和を起こ
しモータ特性が低下する。
【0024】そこで、図3に示すように、ケーシング取
付用ネジ孔23を隣接するステータ磁極21,21の中
央部に配置することにより、磁束密度の高い磁路の途中
に孔を開けることがないので所定の磁路面積を確保でき
るため磁気抵抗の増加を回避でき、モータ特性の低下を
防止できる。
【0025】また、ケーシング取付用ネジ孔23を、ス
テータの中心を円の中心とする円弧でなるステータ外径
より内側のステータヨーク20に設ければ、ステータ外
径より外側に別にネジ孔部分を突出して設ける必要がな
いので、モータサイズが大きくならず、駆動部内に配置
することができる。
【0026】更に、ステータヨーク20の左右の固定側
ケーシング19に、ケーシング取付用ネジ孔23を介し
てネジ止め等によってステータとケーシングを一体とす
る前処理工程として、ステータヨーク20とのケーシン
グの位置合わせが必要である。そのためにケーシング位
置決め用孔24を、一極を構成するステータ磁極21,
21の磁束密度が低い中央部に配置することができる。
このことにより、磁路の途中に孔を開けることによる磁
気飽和を回避でき、モータ特性の低下を防止できる。
【0027】そして、ケーシング位置決め用孔24はい
ずれかの一極を構成するステータ磁極21,21の中央
部に設けれることができるが、ケーシング取付用ネジ孔
23とケーシング位置決め用孔24を、ステータヨーク
20全周にわたってステータ磁極21,21の中央部に
交互に配置することも可能であり、これによりモータ特
性を低下することなく、効率良くケーシング位置決めと
ケーシング取付を行なうことができる。
【0028】車輪部のハブケーシングを小型化する程、
ハブケーシング内は狭い空間となるため、駆動部を小さ
くすると共に電装品に対する電源線、制御線等の配線を
効率良く上手く配置する必要がある。そこで本発明で
は、図4に示すように、ステータヨーク20の外側にハ
ーネスを通す切欠部25を設けることにより、狭い空間
を効率良く利用する。
【0029】この場合も、切欠部25を設けることがモ
ータ特性の低下とならないように、磁束密度が低い一極
を構成するステータ磁極21,21の中央部を利用し
て、ハーネスを通す切欠部25を設けることにした。そ
して、切欠部25はいずれかのステータ磁極21,21
の中央部に配置することができる。これにより、ハーネ
スを引き回すスペースを確保しながら、駆動部のサイズ
を小さくすることができる。
【0030】
【発明の効果】以上のように、本発明の電動アシスト自
転車の駆動モータは、ケーシング取付用ネジ孔をステー
タ磁極間の中央部に配置することにより、磁束密度の高
い磁路の途中に孔を開けることがないので所定の磁路面
積を確保できるため磁気抵抗の増加を回避でき、モータ
特性の低下を防止できる。また、ケーシング取付用ネジ
孔を、ステータ外径より内側のステータヨークに設けれ
ば、ステータ外径より外側に別にネジ孔部分を突出して
設ける必要がないので、モータサイズが大きくならず、
駆動部内への配置を容易にすることができる。
【0031】また、ケーシング取付用ネジ孔とケーシン
グ位置決め用孔を、ステータヨーク全周にわたってステ
ータ磁極の中央部に交互に配置することにより、モータ
特性を低下することなく、複数のケーシング位置決めに
より確実に容易に位置決めが可能となり、ケーシング取
付けをしっかり行なうことができる。
【0032】更に、ステータヨークの外側にハーネスを
通す切欠部を設けることにより、狭い空間を効率良く利
用し、しかも磁束密度が低いステータ磁極の中央部を利
用して、ハーネスを通す切欠部を設けることにしたの
で、切欠部を設けることがモータ特性の低下とならない
で、ハーネスを引き回すスペースを確保しながら、駆動
部のサイズを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】電動アシスト自転車全体図。
【図2】本発明のハブケーシングの駆動部の側面平面半
断面図。
【図3】本発明のステータヨークの構成図。
【図4】本発明の他のステータヨークの構成図。
【図5】本発明のステータヨークの磁束線図。
【符号の説明】
1 フロントバスケット 2 バッテリ 3 後輪ハブ 7 車軸 8 ハブケーシング 9 ブレーキケース 10 キャップケーシング 11 人力入力部 12 変速機 13 遊星ギヤ 14 モータカバー 15 基板ケース 16 トルクセンサ 17 ロータ 18 取付ネジ 19 固定側ケーシング 20 ステータヨーク 21 マグネット 22 薄板の鋼板 23 取付用ネジ孔 24 位置合わせ用孔 25 切欠部 26 磁束線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H605 BB04 BB09 CC01 EB10 EB12 GG06 5H607 AA12 BB01 BB04 BB14 BB26 CC09 DD01 DD07 DD08 DD19 EE33 FF31 GG01 GG08 JJ05

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車輪部のハブケーシング内に駆動モータ
    のステータヨークを配置し、該ステータヨークの左右に
    ケーシングを配置して、ケーシング取付用ネジ孔を介し
    てネジ止め等によってステータとケーシングを一体とす
    る電動アシスト自転車の駆動モータにおいて、ケーシン
    グ取付用ネジ孔をステータ磁極の中央部に配置したこと
    を特徴とする電動アシスト自転車の駆動モータ。
  2. 【請求項2】 前記ケーシング取付用ネジ孔を、ステー
    タ磁極の中央で、且つ、ステータ外径より内側のステー
    タヨークに配置したことを特徴とする請求項1記載の電
    動アシスト自転車の駆動モータ。
  3. 【請求項3】 車輪部のハブケーシング内に駆動モータ
    のステータヨークを配置し、該ステータヨークの左右に
    ケーシングを配置して、ケーシング取付用ネジ孔を介し
    てネジ止め等によってステータとケーシングを一体とす
    る電動アシスト自転車の駆動モータにおいて、ケーシン
    グ取付用ネジ孔とケーシング位置決め用孔を、ステータ
    ヨーク全周にわたってステータ磁極の中央部に交互に配
    置したことを特徴とする電動アシスト自転車の駆動モー
    タ。
  4. 【請求項4】 車輪部のハブケーシング内に駆動モータ
    のステータヨークを配置し、該ステータヨークの左右に
    ケーシングを配置して、ケーシング取付用ネジ孔を介し
    てネジ止め等によってステータとケーシングを一体とす
    る電動アシスト自転車の駆動モータにおいて、ステータ
    ヨークの外側にハーネスを通す切欠部を設けたことを特
    徴とする電動アシスト自転車の駆動モータ。
  5. 【請求項5】 前記ハーネスを通す切欠部を、ステータ
    ヨークの外側で、且つ、いずれかのステータ磁極の中央
    部に配置したことを特徴とする請求項4記載の電動アシ
    スト自転車の駆動モータ。
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