JP2014075879A

JP2014075879A - アウターロータ式インホイールモータ

Info

Publication number: JP2014075879A
Application number: JP2012221206A
Authority: JP
Inventors: Takushi Matto; 卓志松任; Suzuo Yamamoto; 寿々男山本; Osamu Shimizu; 修清水; Kenji Endo; 研二遠藤; Naotake Kumagai; 直武熊谷
Original assignee: SIM DRIVE CO Ltd; SIM-DRIVE CO Ltd
Current assignee: SIM DRIVE CO Ltd; SIM-DRIVE CO Ltd
Priority date: 2012-10-03
Filing date: 2012-10-03
Publication date: 2014-04-24

Abstract

【課題】駆動性能及び制動性能に優れ、且つ耐久性にも優れたアウターロータ式インホイールモータを構成する。
【解決手段】モータ回転子７のモータ軸１０の外周に沿って複列アンギュラ玉軸受８と回転角センサ９を直列に配置して固定し、モータ１の外部に突出したモータ軸１０の端部にブレーキ機構を構成するディスクブレーキのロータ１１を取り付けてモータ１を構成する。モータ１の車体側端面は第１のモータカバー１２と第２のモータカバーを同軸上に配置して閉鎖し、第１のモータカバー１２に設けたオイルシール１４の複数のリップ部１４ａ，１４ｂで両モータカバー間の隙間を閉鎖する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気自動車に装備されるアウターロータ式インホイールモータ（以下、「インホイールモータ」或いは単に「モータ」ともいう）の構造に関する。

電気自動車用のインホイールモータとして、例えば予め筒状に巻線されたコイルをティース外周に装着してステータを形成し、このステータとアウターロータ（モータ回転子）が対向する部分を含む空間をオイルシールにより密閉するとともに、モータの制動手段である小型のブレーキをホイール内に装備した構成のものが知られている（例えば特許文献１参照）。

また、他の例として、図１０に示されるように、ホイール取り付け面とは反対側にアウターロータのモータ軸１０１を突出させてインホイールモータ１００を形成し、インホイールモータ１００を支持する車輪支持体１０２に前記モータ軸１０１を挿通するとともに、このモータ軸１０１にディスクブレーキ１０３を取り付けて車輪支持体１０２よりも車体側に制動手段であるブレーキ機構を設けた構成のものが知られている（例えば特許文献２参照）。

特開平１０−２８５８９１号公報特開２００９−２８６２９６号公報

インホイールモータを装備した電気自動車の走行性能及び実用性を高めるには、ホイールを駆動するインホイールモータ自体の性能、つまり駆動性能と制動性能の向上を図ることが不可欠であり、また、走行中にモータに加わる外的負荷、例えば路面から飛散した砂利などの異物の衝突や水滴の付着などによっても故障することのないように十分な耐久性の確保が不可欠である。

前記従来のインホイールモータの内、前者ではステータコア及びロータコアが小さく、大きなモータ出力が得られず、また、ホイール内に装備されたブレーキが小さいため十分な制動力を得ることができない。また、後者ではホイールの外側に設けたブレーキ機構により十分な制動力が得られるものの、モータへの異物などの侵入防止などの耐候性を確保するための構造については明らかではない。

インホイールモータは、そのステータ及びアウターロータを大型化すれば大きなトルクを出力できて駆動性能は向上するが、一般的な自動車のタイヤやホイールの大きさはその上限が１７インチ程度であり、かかる寸法上の制約の範囲内でモータをできる限り大型に設けて、その性能と耐久性の向上を図る必要がある。

本発明は従来技術の有するこのような問題点に鑑み、駆動性能及び制動性能に優れ、且つ耐久性にも優れたインホイールモータを構成し、これを装備した電気自動車の走行性能及び実用性を高めることを課題とする。

前記課題を解決するため本発明は、車輪支持体２にモータ固定部品である固定スタッド３を介して固定された軸受箱４の外周部に回転磁界を生成するステータコア５が固定され、軸受箱４の内周部にはモータ回転子７のモータ軸１０が貫通設置され、軸受箱４とモータ軸１０との間には複列アンギュラ玉軸受８とモータ回転子７の回転角を検出する回転角センサ９が軸方向に直列に配置して固定され、ステータコア５と対向配置されたモータ回転子７の外側内周部には多数の永久磁石が列設されたロータコア６が設置されているとともに、モータ軸１０の端部にブレーキ機構を構成するブレーキの回転部材であるディスクブレーキのロータ１１が取り付けられた構成を有するアウターロータ式インホイールモータ１において、
モータ回転子７の外周部に車輪支持体２側でモータ回転子７の外側縁部から軸受箱４に向けて延びた第１のモータカバー１２と、軸受箱４を含むモータ軸１０の周辺部を覆う第２のモータカバー１３を備えるとともに、
第１のモータカバー１２はモータ固定部品３よりも外周側で、第１のシール部１４を介して第２のモータカバー１３に隙間なく接触して当該第２のモータカバー１３の表面に摺動可能に設けられ、
第２のモータカバー１３は第２のシール部１５を介してモータ軸１０に隙間なく接触して当該モータ軸１０の表面に摺動可能に設けられた構成を有することを特徴とする。

また、本発明は前記構成において、第１のシール部１４はゴムなどの弾性体により形成された第１のリップ部１４ａを備え、第２のモータカバー１３には第１のリップ部１４ａとシール係合可能なシール当接面１３ｂが設けられており、
前記第１のリップ部１４ａは、
モータ回転子７の回転停止時は自身の弾性復元力によってそのリップ先端がシール当接面１３ｂに弾性圧接して第２のモータカバー１３との間の隙間を閉鎖せしめ、モータ回転子７の回転中には当該回転に伴って受ける遠心力により弾性変形して、そのリップ先端とシール当接面１３ｂとの接触圧を低下させ或いはリップ先端がシール当接面１３ｂから離間するように設けられた構成を有することを特徴とする。

また、本発明は前記構成において、第１のシール部１４はゴムなどの弾性体により形成された第２のリップ部１４ｂを備え、車輪支持体２には第２のリップ部１４ｂとシール係合可能なシール当接面２ａが設けられており、
前記第２のリップ部１４ｂは、
モータ回転子７の回転停止時は自身の弾性復元力によってそのリップ先端がシール当接面２ａに弾性圧接して車輪支持体２との間の隙間を閉鎖せしめ、モータ回転子７の回転中には当該回転に伴って受ける遠心力により弾性変形して、そのリップ先端とシール当接面２ａとの接触圧を低下させ或いはリップ先端がシール当接面２ａから離間するように設けられた構成を有することを特徴とする。

また、本発明は前記構成において、第２のモータカバー１３は、軸受箱４とともに車輪支持体２に固定されるとともに、その外周にステータコア５に係合して位置決めをするステータコア固定部１３ｃを備えた構成を有することを特徴とする。

さらに本発明は前記構成において、複列アンギュラ玉軸受８はその玉軸受外輪部８ｆが軸受箱４の内周部に嵌め込まれて固定されるとともに、玉軸受内輪部８ｅの両端部と軸受箱４の固定部位４ａ，４ｂとの間に狭隘な隙間４ｃ，４ｃを設けた構成を有することを特徴とする。

またさらに本発明は前記構成において、モータ軸１０の外周面に段差部１０ａを設け、この段差部１０ａに回転角センサ９の回転角検出用ロータ９ａが嵌合されるとともに、回転軸１０の外周に装着されたゴムなどの弾性体により形成された輪状部品９ｅを介して回転角検出用ロータ９ａを段差部１０ａに押圧固定した構成を有することを特徴とする。

本発明によれば、駆動性能及び制動性能に優れ、且つ耐久性にも優れたインホイールモータが構成され、これを装備した電気自動車の走行性能及び実用性を高めることが可能となる。
すなわち、本発明のインホイールモータによれば、複列アンギュラ玉軸受と回転角センサが、大型のモータステータにより設置スペース上の制限を受ける、軸受箱とモータ軸の間の小さな隙間に設置され、その結果、大きさの上限が１７インチ程度の汎用の自動車のホイールに大きなトルクを出力する小型のモータを組み込むことが可能となる。
また、軸受箱とモータ回転子の間にシール部を備えた第１のモータカバーを設けてあるため、ステータコアとモータ回転子の対向設置領域を含む空間部の密閉性が保たれ、さらに軸受箱を含むモータ軸の周辺を閉鎖するようにシール部を備えた第２のモータカバーを設けてあるため、複列アンギュラ玉軸受と回転角センサの設置領域を含む空間部の密閉性が保たれ、これら両モータカバーによってモータの端面を確実に閉鎖し、モータ軸がモータの外部に露出していても、異物がモータ内部に侵入することを確実に防止してモータの耐久性を高めることができる。

また、第１のモータカバーに設けたシール部の第１のリップ部を、第２のモータカバーに設けたシール当接面に当接するように配置することで、モータ内部への水や塵埃などの侵入を確実に防止することができる。この場合、モータの回転速度の上昇に伴ってシール当接面に対する第１のリップ部のリップ先端の接触圧は弱くなるが、高速回転領域においても、摩擦低減を図りつつリップ先端がシール当接面に接触してシール性が保持されるように、第１のリップ部の弾性値を適宜に選定することで、モータ内部への水などの侵入を確実に防止することが可能である。
さらに、第１のモータカバーに設けたシール部の第２のリップ部を、車輪支持体に設けたシール当接面に当接するように配置することで、走行中に飛散する小石や砂などの比較的大きな異物がモータ内に侵入を確実に防止することができる。この場合、モータが高速で回転しているときは異物は遠心力でモータの外側に飛散してモータ内部に侵入する危険性が極めて小さくなるので、モータ停止時時にはシール当接面に確実に接触し、高速回転時にはシール当接面に非接触となるように、第２のリップ部の弾性値を適宜に選定することができる。

また、単一の部材である第２のモータカバーに、モータ軸の周辺を含むモータ端面の密閉機能、ステータコアの位置決め機能などの複数の機能を装備させることで部品コストの低減化及び組み立て作業の容易化が実現され、モータの生産性を向上させることが可能となる。
さらに、複列アンギュラ玉軸受と軸受箱との固定部位に狭隘な隙間を設けることで、特別な部材を用いることなく、グリースの飛散を抑えることができ、モータの性能維持の機能実現に対してコストダウン及び生産性の向上に貢献することができる。
またさらに、モータ軸の外周面に設けた段差部に回転角センサの回転角検出用ロータを嵌合し、輪状部品を介して回転角検出用ロータを段差部に押圧固定することで、所定の取り付け位置に容易且つ高精度に取り付けることが可能となる。

本発明を適用した一実施形態のアウターロータ式インホイールモータの概略断面図である。図１のモータを構成する複列アンギュラ玉軸受の一例の断面図である。図１のモータを構成する第１のモータカバーの横断面図である。第２のモータカバーの上側の半面図とその断面図である。第１のモータカバーの第１のシール部における拡大断面図である。第１、第２のリップの接触圧と車速の関係を概略的に示した図である。図１のモータにおける複列アンギュラ玉軸受の取り付け構造を示す拡大図である。他の複列アンギュラ玉軸受の取り付け構造を示す拡大図である。図１のモータにおける回転角センサが設置された周辺部分の拡大図である。従来のアウターロータ式インホイールモータの一例の外観図である。

本発明の好適な一実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態のアウターロータ式インホイールモータの概略断面を示しており、このモータ１は、そのインナー部が、車体（図示せず）の車輪支持体２にモータ固定部品である固定スタッド３で固定される軸受箱４の外周部に回転磁界を生成するステータコア５を固定して構成し、アウターロータ部を、内周部に多数の永久磁石が列設したロータコア６を設けてなるモータ回転子７により構成してある。
前記ステータコア５の外周にはモータ回転子７のロータコア６を対向配置して当該ステータコア５の外側にモータ回転子７を配置してあるとともに、軸受箱４の内周部には複列アンギュラ玉軸受８とモータ回転子７の回転角を検出する回転角センサ９を軸方向に直列に配置して固定し、軸受箱４の内周部に貫通設置したモータ回転子７のモータ軸１０を、複列アンギュラ玉軸受８を介して回転自在に支持させてある。
そして、車輪支持体２を貫通して車体側へ突出したモータ軸１０の端部にブレーキ機構（図示せず）を構成するディスクブレーキのロータ１１を固定して構成してある。

より詳しくは、軸受箱４は概略円筒形をなし、その外周部に、同様に円筒形の孔部を備えたステータコア５を嵌合固定してある。ステータコア５の外周部には、その周方向に沿って多数のティース（図示せず）が列設され、各ティースには励磁コイル（図示せず）を巻き付けてある。
ロータコア６は、モータ回転子７の概略円筒形の外枠内周面に固定されており、その周方向に沿って多数の永久磁石を列設して形成してある。
そして、ステータコア５の外周面とロータコア６の内周面とは、僅かな隙間を挟んで対向するように配置してある。
なお、図示されない車輪のホイールは、モータ回転子７の外側に面したモータ軸１０の側面に締結される。

また、軸受箱４の内周部は概略円筒状の孔部となっており、この孔部の周面部に複列アンギュラ玉軸受８と回転角センサ９を収納してある。
ここで複列アンギュラ玉軸受８は、例えば図２に示されるように、外輪８ａと内輪８ｂの間に複数個の転動体である玉８ｃを所定の間隔を開けて２列に並置し、それぞれの列の玉８ｃが接触しないように、保持器８ｄによって一定の間隔に保持した構成のものを用いることができる。
前記玉軸受の玉８ｃの材質をセラミックにしてもよく、それにより、電気腐食の発生を抑え、高温環境下での軸受性能の向上を図ることができる。

このように、軸受箱４の外周部にステータコア５、内周部に複列アンギュラ玉軸受８をそれぞれ設けた構造とすることにより、磁気力で発生した力と機械的に伝えられる力を一つの部材で受け止めることができ、さらにタイヤの回転軸方向中心面と複列アンギュラ玉軸受８の回転軸方向中心面を近接させた構造とすることにより、モータ１の機械的歪みを低減させることが可能となる。
すなわち、モータ１の駆動時及び回生制動時にはモータ回転子７のロータコア６に、磁気力によって回転力以外に吸引力や反発力などが加わり、ステータコア５との位置関係を変化させようとするが、本形態のモータ１は前記の構造を採用しているため、ロータコア６とステータコア５の位置関係の変化は最小限に抑えられる。また、タイヤにロール方向（進行方向を軸とした軸廻りの回転方向）の力がかかったときに、モータ軸１０及び軸受箱４を介してロータコア６とステータコア５の両方に略同じ動きが伝わり、これによっても、ロータコア６とステータコア５の位置関係の変化を最小限に抑えることができる。

また、回転角センサ９は、前記軸受箱４の孔部の周面部に、その軸方向に沿って複列アンギュラ玉軸受８に直列に配置して固定されており、モータ回転子１０の回転角を検出して、図示されないモータコントローラへと信号出力するように設けてある。
回転角センサ９は、例えば後述する図９に示されるように、モータ軸１０の外周面に面して取り付けられる回転角検出用ロータ９ａと、取り付けネジ９ｃによって軸受箱４に固定される回転角検出用ステータ９ｂを備えて構成される。
図１に示されるように、回転検出用ステータ９ｂを複列アンギュラ玉軸受８と同じ部材に固定することで、高い同軸度が得られやすく、良好な回転角の検出精度を得ることができる。
さらに、本形態では、図１に示されるように、複列アンギュラ玉軸受８と回転角センサ９を、ステータコア５の励磁コイルを含む当該ステータコア５の厚み方向の両端を通り、モータ軸１０と直交する線分で仕切られる平面内（同図中の破線Ｘ−Ｘ間の幅Ｗの中）に、ほぼ納まるように配置してある。これにより、ステータコア５と軸受箱４の側面に面した部分に空き空間が形成され、ここに必要な部品を配置するように設けてある。図１には、モータ端子１６に接続した電気回路部品を配置してある。

また、モータ回転子７の外周部であって車輪支持体２に面した端面には、中央に開口部を有する円盤形の第１のモータカバー１２を取り付けてあり、この第１のモータカバー１２の開口部内側には、モータ軸１０が貫通する孔部を備えたドーナツ形の第２のモータカバー１３を、第１のモータカバー１２と同軸上に配置して取り付けてあり、両モータカバーでモータ１の車体側の端面を閉鎖してある。

第１のモータカバー１２は、図３に示されるように、中央が円形に開口した円盤状を呈し、その中央開口部１２ａの内周部に、ゴムのなどの弾性材料を用いてリング状に形成されていて第１と第２の二つのリップ部１４ａ、１４ｂを有する第１のシール部であるオイルシール１４を一体に固定して形成されており、外周部を前記モータ回転子７の端面に固定して取り付けてある。

また、第２のモータカバー１３は、図４に示されるように、中央にモータ軸１０が貫通する円形の孔部１３ａを備えたドーナツ形の枠状を呈し、その内周部にゴムのなどの弾性材料を用いてリング状に形成された第２のシール部であるオイルシール１５を一体に装着し、その外周面に前記オイルシール１４が当接するシール当接面１３ｂと後述するステータコア固定部１３ｃを設けるとともに、固定スタッド３が貫通する孔部１３ｄを複数設けて形成されており、前記中央の孔部にモータ軸１０を通してモータ軸１０の周辺を第２のモータカバー１３で覆い、軸受箱４から突出した固定スタッド３の一端を前記各孔部１３ｄに挿通し、他端を車輪支持体２の図示されない孔部に通してナットで締結することにより、軸受箱４と一体に取り付けて固定してある。

前記第１のモータカバー１２と第２のモータカバー１３を取り付けてモータ１の端面を閉鎖した状態で、第１のモータカバー１２は固定スタッド３よりも外周側でオイルシール１４を介して第２のモータカバー１３に隙間なく接触し、且つ第２のモータカバー１３の表面に摺動可能に取り付けてある。

より詳しくは、図５に示されるように、第１のモータカバー１２に装着されたオイルシール１４の第１のリップ部１４ａは、第２のモータカバー１３のシール当接面１３ｂに隙間なく接触する配置に設けられ、また、第２のリップ部１４ｂは、車輪支持体２の側面に設けられたシール当接面２ａに隙間なく接触する配置に設けてある。
すなわち、第１のリップ部１４ａはいわゆるラジアルリップ、第２のリップ部１４ｂはいわゆるアキシャルリップであり、第１のリップ部１４ａはモータ内部への水や塵埃など異物の侵入を防止する機能、第２のリップ部１４ｂはモータ外部から第１のリップ１４ａ周囲に飛散する砂粒程度以上の比較的大きな異物のモータ内部への侵入を防止する機能をそれぞれ奏し、両リップ部１４ａ，１４ｂにより第１，第２のモータカバー１２，１３の重なり部の密閉性が維持されるように設けてある。

両リップ部１４ａ，１４ｂは、モータ１の停止時は、それぞれ自身の弾性復元力によって、それぞれのリップ先端がシール当接面１３ｂ，２ａに弾性圧接して、第１のモータカバー１２と、第２のモータカバー１３との間及び車輪支持体２との間の隙間を閉鎖せしめる。
一方、モータ１を駆動して回転数が上がると、両リップ部１４ａ，１４ｂには、図４中の矢符Ａで示す方向に遠心力が働き、それにより、第１のリップ部１４ａは第２のモータカバー１３のシール当接面１３ｂから離れる向き（矢符ａ方向）に力がかかり、第２のリップ部１４ｂは車輪支持体２のシール当接面２ａから離れる向き（矢符ｂ方向）に力がかかる。
ここで、遠心力の作用により加わる力によって、第１のリップ部１４ａのリップ先端のシール当接面１３ｂへの接触圧はモータ１の回転速度の上昇に伴い弱くなることから、モータ１の最高回転速度まで、リップ先端がシール当接面１３ｂに非接触とならず、摩擦低減を図りつつもシール性が保持されるように、第１のリップ部１４ａの変形度合い考慮しつつその形状を選定することが好ましい。
一方、同様にモータ１の回転速度の上昇に伴い、第２のリップ部１４ｂのリップ先端のシール当接面２ａへの接触圧も弱くなり、一定の回転速度以上でリップ先端はシール当接面２ａから離間して非接触となるようにしてもよい。すなわち、高速回転中はモータ周辺の異物が遠心力でモータ周方向に飛ばされてモータ内部への異物の侵入が極端に少なくなることから、回転中のリップ先端の摩擦が略０（ゼロ）となるように第２のリップ部１４ｂの変形度合いを選定してもよい。
なお、両リップ部１４ａ，１４ｂのモータ１の回転速度に対する変形度合いは、オイルシール１４の成形材料や全体の厚さ、各リップ部１４ａ，１４ｂの厚さなど成形寸法を適宜に設定して変化させることができる。

図６は第１のリップ部１４ａ及び第２のリップ部１４ｂのリップ先端におけるシール当接面１３ｂ，２ａに対する接触圧と車速との関係を概略的に示した図である。
両リップ部１４ａ，１４ｂの接触圧は、いずれも車両停止時に最大であり、自動車の走行速度の上昇に伴って低下する。これにより、走行時のオイルシール１４の摺動摩擦が低下し、走行におけるエネルギー効率が向上する。
第１のリップ部１４ａは、自動車が性能的な最高速度に達したとときに、その接触圧が略０になる弾性復元力を有するように設けることが好ましく、この最高速度は例えば自動車をテストコースで走行させたときの速度（例えば１８０ｋｍ／ｈ）に設定することができる。これにより実用上、第１のリップ部１４ａが第２のモータカバー１３のシール当接面１３ｂから離間することなく、車両走行中のモータ１内への異物の侵入を確実に防ぐことが可能となる。

また、第２のリップ部１４ｂのリップ先端は、車両支持枠２のシール当接面２ａ上であってモータ軸１０を中心とする円周上に沿って接触しており、モータ軸１０から所定の距離離れた位置でシール当接面２ａに接触していることから、この付近で異物はモータ軸１０の回転による遠心力でそれよりも外側に遠ざけられる。また、通常、走行によって石や砂などの異物が撥ね上がるような未舗装路などでは低速走行が行われ、舗装された一般道路では例えば５０ｋｍ／ｈから６０ｋｍ／ｈの巡航速度で走行が行われ、未舗装路などで第２のリップ部１４ｂの近辺に異物が付着したとしても、未舗装路などを抜けてある程度走行速度が上がれば、異物は遠心力により第２のリップに１４ｂの外側に飛散させることができる。
従って、第２のリップ部１４ｂは、低速走行時にはそのリップ先端がシール当接面２ａに確実に当接し、巡航速度よりも走行速度が上がったならば、シール当接面２ａに対する接触圧が略０となって、車輪支持体２の表面に対して非接触となる程度の弾性復元力を有するように設けることが好ましい。
なお、前記最高速度と巡航速度は、本形態のモータ１を適用する自動車の種類によって異なる設定にしてもよい。例えば電動スクータなどの車両にモータ１を適用したときは、最高速度を６０ｋｍ／ｈ、巡航速度を３０ｋｍ／ｈとに設定することができ、かかる設定の範囲内で第１，第２のリップ部１４ａ，１４ｂを備えたオイルシール１４を設計することができる。

以上の説明では、第１のリップ部１４ａと第２のリップ部１４ｂは、単一のオイルシール１４の一部として形成したが、これらを分離し、別々の部材のオイルシールとしてもよい。第１のリップ部１４ａと第２のリップ部１４ｂの何れか一方を省略してオイルシール１４を形成してもよい。

また、前記第２のモータカバー１３は、その中央に設けた孔部１３ａにモータ軸１０を挿通し、モータ軸１０の周面と孔部１３ａの内周部をオイルシール１５で密閉して取り付けることにより、モータ軸１０がモータ１の外部に露出していてもモータ外部の異物の侵入を防止する機能を奏し、これにより異物侵入によるモータ１の故障発生を抑え、モータ内部の清掃などのメンテナンスを長期間不要とすることができる。
また、第２のモータカバー１３は、その外周部から外方へ突出したステータコア固定部１３ｃを備えており、このステータコア固定部１３ｃが軸受箱４の外周部に嵌合固定されたステータコア５の外面に係合して取り付け位置を固定するとともに、その孔部１３ｄに軸受箱４から突出した固定スタッド３を貫通させて軸受箱４に面接触させて固定されることで、軸受箱４と車輪支持体２との間隔を規定して一定間隔に保持するように設けてある。また、第２のモータカバー１３は、ステータコア５に巻き付けた励磁コイルから引き出されるモータ端子１６の電気配線や回転角センサ９から引き出される電気配線の引き出し経路を備えて形成してある。
このように、単一の部品である第２のモータカバー１３に多くの機能を装備させることで、部品コストの削減と組み立て作業の容易化を実現している。

図７は複列アンギュラ玉軸受８が取り付けられた部分の断面構造を示している。
同図に示されるように、モータ軸１０の外周に面する複列アンギュラ玉軸受８の玉軸受内輪部８ｅに向けて、軸受箱４から玉軸受設置突起４ａを突出させて設け、複列アンギュラ玉軸受８は、モータ１のホイール取り付け側から軸受箱４の内周部の突き当たり位置まで挿入されて、玉軸受外輪部８ｆが軸受箱４の内周部に嵌め込まれ、突き当たり位置で玉軸受固定体４ｂにより固定してある。複列アンギュラ玉軸受８が軸受箱４に固定された後、複列アンギュラ玉軸受８の孔部にモータ軸１０が挿入され、ナット１７で固定される。
そして、玉軸受内輪部８ｅの両端部と、玉軸受設置突起４ａの先端及び玉軸受固定体４ｂの先端との間には狭隘な隙間４ｃ，４ｃを設けてあり、この狭隘な隙間４ｃ，４ｃにより複列アンギュラ玉軸受８の内部に充填されるグリースの軸受外部への飛散を抑制するようになっている。
狭隘な隙間４ｃ，４ｃは、図８に示されるように、玉軸受設置突起４ａの先端及び玉軸受固定体４ｂの先端と向き合う玉軸受内輪部８ｅの両端部に切り欠きを形成して、隙間４ｃ，４ｃの空間を長く設けたラビリンス構造とすれば、グリース飛散の抑制効果がより高くなる。

図９は回転角センサ９が取り付けられた部分の断面構造を示している。
同図に示されるように、モータ軸１０はその外径が変化する段差部１０ａを備え、回転角検出用ロータ９ａの内周面が前記段差部１０ａの外周に嵌合させて取り付けてある。段差部１０ａの周面の段差付近には溝１０ｂが設けてあり、この溝１０ｂに止め輪９ｄを装着してある。そして、回転検出用ロータ９ａと止め輪９ｄの間にはＯリング９ｅを配置し、回転検出用ロータ９ａをワッシャ９ｆを介して前記段差１０ａに押圧固定してある。このような構成により、回転角センサ９の回転角検出用ロータ９ａを高精度且つ容易にモータ軸１０に取り付けることができ、組み立て作業の容易化が実現される。

このように、複列アンギュラ玉軸受８と回転角センサ９は、ともにモータ軸１０の外周に直接取り付けされ、しかも軸方向に接近させて直列に配置して取り付けてある。これにより、モータ１を構成する軸受部分と回転角センサ９が、モータ軸１０に沿って半径方向及び軸方向の長さを最小限の空間に納めて配置され、大型のステータコア５を具備するモータ１であっても、その外形寸法が小さくなり、同じ外形寸法のモータ１の駆動出力をより大きくすることが可能となる。

このように構成された本形態のモータ１は、車輪支持体２で軸受箱４を支持し、モータ軸１０にホイールを締結して車体に取付けるとともに、車体に設置されるバッテリ、モータコントローラ、インバータなどの回路装置と電気的に接続される。そして、前記回路装置によりモータ１を作動させ、軸受箱４の内周部に設置された回転角センサ９でモータ回転子７の回転角を検出し、この回転角センサ９からモータコントローラへと回転情報を出力し、受信した回転情報に応じてインバータからステータコア５の各励磁コイルに必要電力を供給して、駆動輪が目標回転数及び駆動トルクとなるようにモータ１が制御される。

なお、図示したモータ１は本発明を適用した形態の一例を示すものであり、本発明のモータ１及びこれを構成する各部の構造は図示した形態に限定されない。また、前述の通り、電気自動車には電動スクータなどの二輪車が含まれる。

１モータ、２車輪支持体、３固定スタッド、４軸受箱、５ステータコア、６ロータコア、７モータ回転子、８複列アンギュラ玉軸受、９回転角センサ、１０モータ軸、１１ディスクブレーキのロータ、１２第１のモータカバー、１３第２のモータカバー、１４オイルシール、１４ａ第１のリップ部、１４ｂ第２のリップ部、１５オイルシール、１６モータ端子

Claims

車輪支持体にモータ固定部品を介して固定された軸受箱の外周部に回転磁界を生成するステータコアが固定され、軸受箱の内周部にはモータ回転子のモータ軸が貫通設置され、軸受箱とモータ軸との間には複列アンギュラ玉軸受とモータ回転子の回転角を検出する回転角センサが軸方向に直列に配置して固定され、ステータコアと対向配置されたモータ回転子の外側内周部には多数の永久磁石が列設されたロータコアが設置されているとともに、モータ軸の端部にブレーキ機構を構成するブレーキの回転部材が取り付けられた構成を有するアウターロータ式インホイールモータにおいて、
モータ回転子の外周部に車輪支持体側でモータ回転子の外側縁部から軸受箱に向けて延びた第１のモータカバーと、軸受箱を含むモータ軸の周辺部を覆う第２のモータカバーを備えるとともに、
第１のモータカバーはモータ固定部品よりも外周側で、第１のシール部を介して第２のモータカバーに隙間なく接触して当該第２のモータカバーの表面に摺動可能に設けられ、
第２のモータカバーは第２のシール部を介してモータ軸に隙間なく接触して当該モータ軸の表面に摺動可能に設けられた構成を有することを特徴とするアウターロータ式インホイールモータ。
第１のシール部はゴムなどの弾性体により形成された第１のリップ部を備え、第２のモータカバーには第１のリップ部とシール係合可能なシール当接面が設けられており、
前記第１のリップ部は、
モータ回転子の回転停止時は自身の弾性復元力によってそのリップ先端がシール当接面に弾性圧接して第２のモータカバーとの間の隙間を閉鎖せしめ、モータ回転子の回転中には当該回転に伴って受ける遠心力により弾性変形して、そのリップ先端とシール当接面との接触圧を低下させ或いはリップ先端がシール当接面から離間するように設けられた構成を有することを特徴とする請求項１に記載のアウターロータ式インホイールモータ。
第１のシール部はゴムなどの弾性体により形成された第２のリップ部を備え、車輪支持体には第２のリップ部とシール係合可能なシール当接面が設けられており、
前記第２のリップ部は、
モータ回転子の回転停止時は自身の弾性復元力によってそのリップ先端がシール当接面に弾性圧接して車輪支持体との間の隙間を閉鎖せしめ、モータ回転子の回転中には当該回転に伴って受ける遠心力により弾性変形して、そのリップ先端とシール当接面との接触圧を低下させ或いはリップ先端がシール当接面から離間するように設けられた構成を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のアウターロータ式インホイールモータ。
第２のモータカバーは、軸受箱とともに車輪支持体に固定されるとともに、その外周にステータコアに係合して位置決めをするステータコア固定部を備えた構成を有することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のアウターロータ式インホイールモータ。
複列アンギュラ玉軸受はその玉軸受外輪部が軸受箱の内周部に嵌め込まれて固定されるとともに、玉軸受内輪部の両端部と軸受箱の固定部位との間に狭隘な隙間を設けた構成を有することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のアウターロータ式インホイールモータ。
モータ軸の外周面に段差部を設け、この段差部に回転角センサの回転角検出用ロータが嵌合されるとともに、回転軸の外周に装着されたゴムなどの弾性体により形成された輪状部品を介して回転角検出用ロータを段差部に押圧固定した構成を有することを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のアウターロータ式インホイールモータ。