JP2012016218A - ホイールインモータ及び電動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】インナーヨークを設けてコイル体に作用する磁束密度を高めることができると共に組み立てが容易なホイールインモータ及び電動車両を提供する。
【解決手段】本発明のホイールインモータ１は、円筒形状のコイル体１３と、シャフト９に固定したコイル体支持部材１１と、コイル体１３の外周側に配置しホイール５に固定したアウターヨーク１５と、アウターヨーク１５の内周面に固定したマグネット１５と、インナーヨーク１７とを備えている。アウターヨーク１５とインナーヨーク１７とは、各々シャフト９に回転自在に設けてあると共に互いに分離してある。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用ホイール内に設けたモータにより車輪を駆動するホイールインモータに関し、特に、電気自動車、ハイブリッド自動車や電気自転車等の電動車両に関する。

特許文献１及び特許文献２には、シャフトに固定したコイル体支持部材に円筒状のコイル体を固定して、内周にマグネットを固定した円筒形状のアウターヨークをコイル体の外周側に設け、アウターヨークをホイールに固定してなるホイールインモータにおいて、コイル体に通電することによりホイールを回転駆動することが開示されている。

一方、コイル体に作用するマグネットの磁束密度を高める為に、筒状のコイル体の内周側に筒状のインナーヨークを設けることが考えられている。インナーヨークを設ける場合には、マグネットの磁束を循環させる為にアウターヨークに一体に設けることが一般的である。

実開平５−２２１３３号公報 特開２００６−２４６６７８号公報

しかし、コイル体の内周側にアウターヨークと一体にインナーヨークを設けると、コイル体支持部材やコイル体の組み付けが困難になるという問題があった。

そこで、本発明は、インナーヨークを設けてコイル体に作用する磁束密度を高めることができると共に組み立てが容易なホイールインモータ及び電動車両の提供を目的とする。

請求項１に記載の発明は、内周側にシャフトが挿通された円筒形状のコイル体と、シャフトに固定してコイル体を支持するコイル体支持部材と、コイル体の外周側に配置し且つホイールに固定した円筒形状のアウターヨークと、アウターヨークの内周面に固定してコイル体の外周面に対向配置したマグネットと、コイル体の内周側に配置してあり且つコイル体の内周面に対向配置した円筒形状のインナーヨークとを備えるホイールインモータであって、アウターヨークとインナーヨークとは、各々シャフトに回転自在に設けてあると共に互いに分離してあることを特徴とするホイールインモータである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、アウターヨークは、筒状部と筒状部の一端部に設けた底面部とを有する本体部と、筒状部の他端部に設けた蓋部とを備え、底面部と蓋部とに各々シャフトの挿入孔が形成されており、本体部と蓋部とを固定してアウターヨークの内部を密閉していることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のホイールインモータを備えることを特徴とする電動車両である。

請求項１に記載の発明によれば、コイル体の内周側にはインナーヨークを設けているので、アウターヨークとインナーヨークとでマグネットがコイル体に作用する磁束密度を高めることができ、駆動トルクを高めることができる。

ホイールインモータの組み立ては、例えば、シャフトにコイル体支持部材を固定し、シャフトにインナーヨークを回転自在に取り付けた後、コイル体をインナーヨークの外周に配置してコイル体支持部材に固定する。次に、コイル体の外周にマグネットを固定したアウターヨークをシャフトに回転自在に取り付け、アウターヨークをホイールに固定する。
これにより、コイル体やコイル体支持部材が邪魔にならずに、インナーヨークやアウターヨークの取り付けができ、ホイールインモータの組み立てが容易にできる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の作用効果を奏すると共に、アウターヨークの内部の防水を図ることができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の作用効果を奏する電動車両を提供することができる。

本発明の実施の形態にかかるホイールインモータをシャフトに対して片側半分を示す縦断面図である。

以下に、図１を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。本実施の形態にかかるホイールインモータ１は、電動自動車の四輪の各車輪３のホイール５内に設けており、ホイール５の外周にはタイヤ７が取り付けてあり、各車輪３を電動駆動するものである。
ホイールインモータ１は、シャフト９に固定されたステータディスク１１と、ステータディス１１に固定されたコイル体１３と、コイル体１３の外周側に配置したアウターヨーク１５と、コイル体１３の内側に配置されたインナーヨーク１７とを備えている。

シャフト９には配線用の中空１９が形成してあり、コイル体１３に通電するリード線２１をシャフト９の中空１９からアウターヨーク１５の内部空間に通してコイル体１３に接続している。

ステータディスク１１は、円盤状であり円盤の中心部に形成した孔をシャフト９に通して、キー１２によりシャフト９に固定してある。
コイル体１３は、円筒形状であり、例えば銅板をエッチングにより線状に形成したものを絶縁処理して多層に重ねてある。コイル体１３一端部はステータディスク１１の外周部に固定されている。

アウターヨーク１５は、本体部２７と、本体部２７にねじ固定された蓋部２９とから構成されている。本体部２７はコイル体１３の外周に設け円筒形状の筒状部２７ａと底面部２７ｂとで構成されている。筒状部２７ａはコイル体１３の外周にコイル体１３との間に間隔をあけて配置されている。筒状部２７ａの内周側面にはマグネット３１が設けてあり、マグネット３１はコイル体１３に対面配置している。尚、マグネット３１は周囲方向に磁極が異なるように複数の磁極に着磁されている。

底面部２７ｂには、中央にシャフト９の挿入孔が形成されており、挿入孔にシャフト９を挿入して、底面部２７ｂを軸受け３５にねじ３７により固定されている。また、底面部２７ｂはホイール５の内側面に配置してホイール５の外側から止めるねじ３３でホイール５に固定されている。

蓋部２９は、円盤状であり、中央部にはシャフト９の挿入孔が形成されており、挿入孔にシャフト９を挿入して軸受け４１にねじ４３で固定されている。また、蓋部２９の外周部は本体部２７ａにねじ４５により固定されている。

インナーヨーク１７は、マグネット３１にコイル体１３を介して対向配置した円筒形状のヨーク本体１７ａと、支持部１７ｂとから構成されており、支持部１７ｂは基端部１８から放射状に複数設けてあり、基端部１８はシャフト９の軸受け４７にねじ４９により固定されている。
アウターヨーク１５、インナーヨーク１７及びシャフト９は、共に磁性体でできており、磁束の通路を形成している。

次に、本発明の実施の形態に係るホイールインモータ１のホイール５内への組み付け及び作用効果を説明する。
ホイールインモータ１の組み付けは、アウターヨーク１５の蓋部２９をシャフトに挿入してシャフト９の軸受け４１にねじ４３で固定し、次にコイル体１３を固定したステータディスク１１をキー１２によりシャフト９に固定し、インナーヨーク１７のヨーク本体支持体１７ｂをねじ４９により軸受け４７に固定する。その後、アウターヨーク１５の本体部２７を組み付けるが、本体部２７の組み付けは、筒状部２７ａをコイル体１３の外周側に配置して、底面部２７ｂの孔にシャフトを通して、シャフト９に固定した軸受け３５にねじ３７で固定する。

次に、アウターヨーク１５の本体部２７を蓋部２９にねじ４５で固定した後、アウターヨーク１５の底面部２７ｂをホイール５にねじ３３で固定する。

ホイールインモータ１の駆動は、リード線２１を介してコイル体１３に通電することにで、マグネット３１とインナーヨーク１７との間の磁界に対して生じる電磁力により、コイル１３に対してマグネット３１がアウターヨーク１５と共に回転し、アウターヨーク１５に固定されているホイール５がシャフト９に対して回転駆動する。同時にインナーヨーク１７もアウターヨーク１５に同期するように回転する。

マグネット３１の磁束の通路は、対向するインナーヨーク１７からシャフト９及びアウターヨークを通るループとなる。

本実施の形態によれば、インナーヨーク１７とアウターヨーク１５とを別体にしているので、それぞれシャフト９に個別に取り付けることにより、コイル体１３の内側にインナーヨーク１７を設ける構造でも組み付けが容易にできる。

本実施の形態では、マグネット３１がコイル体１３に作用する磁束は、インナーヨーク１７、シャフト９及びアウターヨーク１５で形成される通路を流れるループとなるので、コイル体１３に作用する磁束密度を高めることができる。これにより、ホイール５に作用するトルクをインナーヨーク１７がない場合に比較して高めることができる。
本実施の形態では、アウターヨーク１５は、蓋部２９と本体部２７とにより内部を水密にしているから、アウターヨーク１５内への異物の混入を防止できると共に防水に優れる。

インナーヨーク１７はアウターヨーク１５と別体であり、各々シャフト９に対して回転自在に設けているから、コイル体１３への通電を停止後にコイル体１３にバッテリー等の負荷を繋ぐことにより発電電流が流れ回生ブレーキが掛かる。ホイール５が回転しているときには、インナーヨーク１７にはマグネット３１を引き戻そうとする磁力が作用するので、アウターヨーク１５の回転を抑制し、そのためブレーキの補助として作用させることができる。

本発明は上述した実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、アウターヨーク１５は、密閉構造をとることなく、通気用の孔を形成して内部冷却を図るものであっても良い。
アウターヨークの本体部２７は、筒状部２７ａと、底面部２７ｂとを別体にしてねじ等で固定するものであっても良い。
ねじ３７、４３、４５は、各々ボルトであってもよい。

１ ホイールインモータ
５ ホイール
９ シャフト
１３ コイル体
１１ ステータディスク（コイル体支持部材）
１５ アウターヨーク
１７ インナーヨーク
２７ 本体部
２９ 蓋部

Claims (3)

1. 内周側にシャフトが挿通された円筒形状のコイル体と、シャフトに固定してコイル体を支持するコイル体支持部材と、コイル体の外周側に配置し且つホイールに固定した円筒形状のアウターヨークと、アウターヨークの内周面に固定してコイル体の外周面に対向配置したマグネットと、コイル体の内周側に配置してあり且つコイル体の内周面に対向配置した円筒形状のインナーヨークとを備えるホイールインモータであって、
   アウターヨークとインナーヨークとは、各々シャフトに回転自在に設けてあると共に互いに分離してあることを特徴とするホイールインモータ。
2. アウターヨークは、筒状部と筒状部の一端部に設けた底面部とを有する本体部と、筒状部の他端部に設けた蓋部とを備え、底面部と蓋部とに各々シャフトの挿入孔が形成されており、本体部と蓋部とを固定してアウターヨークの内部を密閉していることを特徴とする請求項１に記載のホイールインモータ。
3. 請求項１又は２に記載のホイールインモータを備えることを特徴とする電動車両。

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