JP2023035125A - モータ及びそれを備える電動バイク - Google Patents

Abstract

【課題】振動や騒音の発生を低減できるモータを提供する。【解決手段】固定部と、回転部３０と、を備える。固定部は、中心軸に沿って延びるシャフトを含む。回転部３０は、固定部に対し相対回転する。回転部３０は、筒状のリム３１３と、マグネット３１１と、複数のスペーサ３１２と、を有する。マグネット３１１は、リム３１３の内周面において、周方向に複数配置される。スペーサ３１２は、マグネット３１１の周方向間に配置される。スペーサ３１２の径方向外端が、リム３１３の内周面に対して離れる。【選択図】図４

Description

本発明は、モータ及びそれを備える電動バイクに関する。

従来のモータは、例えば、ロータ（回転部）は、筒状のロータ外筒と、マグネットと、ホルダリングと、を有する。マグネットは、ロータ外筒の内周面において、周方向に複数配置される。ホルダリングは、マグネットを保持し、ロータ外筒に嵌合する環状に形成される。ホルダリングは、ロータ外筒の内側に嵌め込まれて一体化する。ホルダリングは、上面から軸方向に突出する複数の仕切片を有し、隣合う仕切片の間にマグネットが配置される（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３－３０４６６０号公報

しかしながら、従来のモータでは、ロータ外筒とホルダリングとが一体化して仕切片間の寸法が決まるため、マグネットの寸法誤差により、マグネットと仕切片との間に隙間が生じる可能性があった。これにより、ロータの回転時に振動や騒音が発生する可能性があった。

本発明は、振動や騒音の発生を低減できるモータを提供することを目的とする。

本発明の例示的なモータは、固定部と、回転部と、を備える。固定部は、中心軸に沿って延びるシャフトを含む。回転部は、固定部に対し相対回転する。回転部は、筒状のリムと、マグネットと、複数のスペーサと、を有する。マグネットは、リムの内周面において、周方向に複数配置される。スペーサは、マグネットの周方向間に配置される。スペーサの径方向外端が、リムの内周面に対して離れる。

例示的な本発明によれば、振動や騒音の発生を低減できるモータを提供することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る電動バイクの模式図である。 図２は、図１のＡ－Ａ線断面図である。 図３は、本発明の実施形態に係るモータの回転部の斜視図である。 図４は、本発明の実施形態に係るモータの回転部の一部を拡大して示す斜視図である。 図５は、本発明の実施形態に係るモータの回転部の一部を内面側から見た拡大図である。 図６は、本発明の実施形態に係るモータの回転部の一部を拡大して軸方向に垂直な断面で切断した斜視図である。 図７は、本発明の実施形態に係るモータの変形例に係る回転部の一部を内面側から見た拡大図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本明細書では、モータの中心軸と平行な方向を「軸方向」、モータの中心軸に直交する方向を「径方向」、モータの中心軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。車両に搭載されたモータの中心軸Ｊは、車両の左右方向に延びる。

また、本願において「平行な方向」とは、略平行な方向も含む。また、本願において「直交する方向」とは、略直交する方向も含む。

（１．電動バイクの構成）
本発明の例示的な一実施形態の電動バイク１について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る電動バイク１の模式図である。

電動バイク１は、前輪２と、後輪３と、車体４と、ハンドル５と、ＥＣＵ（electronic control unit）６と、スロットル７と、バッテリ８と、モータ１０と、を備える。

前輪２及び後輪３は、一対の車輪である。車体４には、前輪２及び後輪３が取り付けられる。車体４の前部には、ハンドル５が取り付けられる。

ＥＣＵ６は、車体４の内部に配置される。ＥＣＵ６は、制御装置である。ＥＣＵ６には、スロットル７が接続される。スロットル７は、速度調整機構である。

バッテリ８は、車体４の内部に配置される。バッテリ８は、ＥＣＵ６に接続される。バッテリ８は、充電器９により充電される。

モータ１０は、後輪３に取り付けられる。モータ１０は、ＥＣＵ６に接続される。

（２．モータの構成）
図２は、図１中のＡ－Ａ線断面図である。モータ１０は、固定部２０と、回転部３０と、カバー４０と、一対の軸受部５０と、を備える。

（２－１．固定部）
固定部２０は、シャフト２１と、ステータ２２と、ホルダ２３と、を含む。シャフト２１は、中心軸Ｊに沿って延びる。シャフト２１は、例えば金属製である。シャフト２１には、一対の軸受部５０の内輪と接触している。

ステータ２２は、円環状である。ステータ２２の中心は、モータ１０の中心軸Ｊと一致する。ステータ２２は、ステータコア２２１と、インシュレータ（不図示）と、コイル２２３と、を有する。

ステータコア２２１は、例えば磁性鋼板を軸方向に積層して構成される。ステータコア２２１は、コアバック２２１ａとティース２２１ｂとを有する。コアバック２２１ａとティース２２１ｂとは、一体に形成されている。コアバック２２１ａは、中心軸Ｊを囲み、環状に形成される。ティース２２１ｂは、コアバック２２１ａの径方向外面から径方向外側に延びて周方向に複数等間隔に配置される。

インシュレータ（不図示）は、ステータコア２２１の少なくとも一部を覆う。インシュレータは、ステータコア２２１とコイル２２３とを電気的に絶縁する絶縁性部材である。インシュレータは、各ティース２２１ｂに取り付けられる。

コイル２２３は、ステータコア２２１を励磁する。コイル２２３は、インシュレータを介して各ティース２２１ｂに導線（不図示）を巻き回して形成される。コイル２２３は、周方向に複数配置される。

ホルダ２３は、円板状のプレス品であり、ホルダ２３の外周部にステータ２２が固定される。ホルダ２３は、中心軸Ｊに沿って貫通するホルダ貫通孔２３ａを有する。例えば、ホルダ貫通孔２３ａにはシャフト２１が圧入され、ホルダ２３とシャフト２１とが固定される。これにより、ステータ２２が、ホルダ２３を介してシャフト２１に固定される。

（２－２．回転部）
回転部３０は、固定部２０に対し相対回転する。回転部３０は、中心軸Ｊを中心に回転する。回転部３０は、筒状のリム３１３と、スペーサ３１２と、マグネット３１１と、を有する。スペーサ３１２については、後で詳細に説明する。

リム３１３は、筒状の鋳造品である。リム３１３は、リム本体部３１３ａと、リムフランジ部３１３ｂと、を有する。リム本体部３１３ａは、円筒状に形成され、内周面にマグネット３１１が配置される。リム本体部３１３ａは、外周面にタイヤ３ａが配置される。リムフランジ部３１３ｂは、リム本体部３１３ａの周面上から軸方向に分岐して径方向外側に延びる。リムフランジ部３１３ｂは、タイヤ３ａを軸方向から挟持して保持する。

マグネット３１１は、ステータ２２の径方向外側に隙間を介して複数配置される。マグネット３１１は、リム３１３の内周面において、周方向にＮ極とＳ極とが交互に並ぶように複数配置される。マグネット３１１は、例えば、直方体状の永久磁石によって構成される。

（３．カバー）
カバー４０は、リム３１３の軸方向の少なくとも一方に配置される。本実施形態のカバー４０は、リム３１３の軸方向の両側に配置される。カバー４０は、例えばホイールカバーである。

カバー４０は、円板状であり、中心軸Ｊを囲む筒部４１を有する。筒部４１の内部は、カバー４０を軸方向に貫通し、軸受部５０を保持する。カバー４０は、軸受部５０を介してシャフト２１に対して回転可能に支持される。

（４．リムとマグネットの取付構造）
図３は、回転部３０の斜視図であり、図４は、回転部３０の一部を拡大して示す斜視図である。なお、図３及び図４では、接着剤３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃ、３１４ｄを図示しない。図５は、回転部３０の内周面の一部を内面側から見た拡大図であり、図６は、回転部３０の一部を拡大して軸方向に垂直な断面で切断した斜視図である。

スペーサ３１２は、マグネット３１１の周方向間にそれぞれ配置され、リム３１３と別部材である。また、各スペーサ３１２が、別部材により形成される。本実施形態では、スペーサ３１２は、樹脂から成る。スペーサ３１２を介してマグネット３１１を周方向に配置することにより、マグネット３１１を周方向に小型化でき、コストを削減できる。また、マグネット３１１の寸法誤差にかかわらず、隣合うマグネット３１１間の距離が、スペーサ３１２の寸法によって所定幅に均一に決まる。これにより、回転部３０の回転時に振動や騒音が発生することを抑制できる。

本実施形態では、スペーサ３１２は、第１スペーサ３１２ａと、第２スペーサ３１２ｂと、を有する。第１スペーサ３１２ａは、マグネット３１１の軸方向中央よりも軸方向の一方側に接触する。第２スペーサ３１２ｂは、マグネット３１１の軸方向中央よりも軸方向下側に接触する。これにより、マグネット３１１は、第１スペーサ３１２ａと第２スペーサ３１２ｂとで支持され、軸方向に対して傾いて配置されることを抑制できる。

第１スペーサ３１２ａと第２スペーサ３１２ｂとの間には、接着剤（第１接着剤）３１４ａが配置される。接着剤３１４ａによって周方向に隣合うマグネット３１１同士を強固に固定できる。

スペーサ３１２の径方向外端は、リム３１３の内周面に対して離れ、マグネット３１１の径方向外面よりも径方向内側に配置される。リム３１３の内周面とスペーサ３１２の径方向外端との間には、接着剤（第２接着剤）３１４ｂが配置される。また、スペーサ３１２の径方向内端は、マグネット３１１の径方向内面よりも径方向外側に配置される（図６参照）。

本実施形態では、第１スペーサ３１２ａ及び第２スペーサ３１２ｂの径方向外端は、マグネット３１１の径方向外面よりも径方向内側に配置される。リム３１３の内周面と第１スペーサ３１２ａの径方向外面との間には、接着剤（第２接着剤）３１４ｂが配置される。また、リム３１３の内周面と第２スペーサ３１２ｂの径方向外端との間には、接着剤（第２接着剤）３１４ｂが配置される。接着剤３１４ｂによって周方向に隣合うマグネット３１１同士をより強固に固定できる。このとき、第１スペーサ３１２ａ及び第２スペーサ３１２ｂは、接着剤３１４ｂがマグネット３１１の径方向内面側にはみ出すことを抑制する。

また、リム３１３の内周面とマグネット３１１の径方向外面との間には、接着剤（第３接着剤）３１４ｃが配置され、マグネット３１１とリム３１３とが接着剤３１４ｃを介して固定される。

また、隣り合うマグネット３１１の軸方向の一端面には、接着剤３１４ｄ（第４接着剤）が、跨って拡がる。これにより、接着剤３１４ｂによって周方向に隣合うマグネット３１１同士をよりより強固に固定できる。

マグネット３１１のリム３１３への取付方法は、例えば、マグネット３１１をリム３１３の内周面に周方向に並べた後に、マグネット３１１の周方向間に第１スペーサ３１２ａ及び第２スペーサ３１２ｂを軸方向からそれぞれ挿入する。最後に、リム３１３の内周面と第１スペーサ３１２ａの径方向外面との間に接着剤を注入する。これにより、接着剤が、第１スペーサ３１２ａと第２スペーサ３１２ｂとの隙間、リム３１３の内周面とマグネット３１１の径方向外面との隙間に流入する。また、接着剤の一部は、隣り合うマグネット３１１の軸方向一端面に跨って拡がる。

従って、接着剤（第１接着剤）３１４ａと、接着剤（第２接着剤）３１４ｂと、接着剤（第３接着剤）３１４ｃと、接着剤（第４接着剤）３１４ｄとが、一体に形成される。すなわち、接着剤（第１接着剤）３１４ａと接着剤（第３接着剤）３１４ｃとが、一体に形成される。また、接着剤（第２接着剤）３１４ｂと接着剤（第３接着剤）３１４ｃとが、一体に形成される。これにより、周方向に隣り合うマグネット３１１同士及びマグネット３１１とリム３１３とが接着剤３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃ、３１４ｄを介してより強固に固定される。

図７は、変形例に係る回転部３０の内周面の一部を内面側から見た拡大図であり、周方向に配置される複数のスペーサ３１２は、軸方向の一端が連結部３１２ｃを介して連結されている。連結部３１２ｃはマグネットの軸方向の一方側に配され、リム３１３の内周面と隙間を有した環状に形成される。これにより、マグネット３１１の周方向間にスペーサ３１２を挿入する際の作業性が向上する。本実施形態では、複数の第１スペーサ３１２ａの軸方向の一端が、連結部３１２ｃを介して連結されている。なお、複数の第２スペーサ３１２ｂの軸方向の他端が、連結部３１２ｃを介して連結されてもよい。また、連結部３１２ｃは、環状でなくてもよい。

（５．その他）
上記実施形態は、本発明の例示にすぎない。実施形態の構成は、本発明の技術的思想を超えない範囲で適宜変更されてもよい。また、実施形態は、可能な範囲で組み合わせて実施されてよい。

本発明のモータは、例えば、電動バイクに利用することができる。

１ 電動バイク
２ 前輪
３ 後輪
３ａ タイヤ
４ 車体
５ ハンドル
６ ＥＣＰ
７ スロットル
８ バッテリ
９ 充電器
１０ モータ
２０ 固定部
２１ シャフト
２２ ステータ
２３ ホルダ
２３ａ ホルダ貫通孔
３０ 回転部
４０ カバー
４１ 筒部
５０ 軸受部
２２１ ステータコア
２２１ａ コアバック
２２１ｂ ティース
２２３ コイル
３１１ マグネット
３１２ スペーサ
３１２ａ 第１スペーサ
３１２ａ 上スペーサ
３１２ｂ 第２スペーサ
３１２ｃ 連結部
３１３ リム
３１３ａ リム本体部
３１３ｂ リムフランジ部
３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃ、３１４ｄ 接着剤
Ｊ 中心軸

Claims (10)

1. 中心軸に沿って延びるシャフトを含む固定部と、
   前記固定部に対し相対回転する回転部と、を備え、
   前記回転部は、
   筒状のリムと、
   前記リムの内周面において、周方向に複数配置されるマグネットと、
   前記マグネットの周方向間に配置される複数のスペーサと、を有し、
   前記スペーサの径方向外端が前記リムの内周面に対して離れる、モータ。
2. 周方向に配置される複数の前記スペーサは、軸方向の一端が連結部を介して連結されている、請求項１に記載のモータ。
3. 前記スペーサは、前記マグネットの軸方向中央よりも軸方向の一方側に接触する複数の第１スペーサと、前記マグネットの軸方向中央よりも軸方向の他方側に接触する複数の第２スペーサと、を有する、請求項１又は請求項２に記載のモータ。
4. 前記第１スペーサと前記第２スペーサとの間には、第１接着剤が配置される、請求項３に記載のモータ。
5. 前記スペーサの径方向外端は、前記マグネットの径方向外面よりも径方向内側に配置され、
   前記リムの内周面と前記スペーサの径方向外端との間には、第２接着剤が配置される、請求項１～請求項４のいずれかに記載のモータ。
6. 前記リムの内周面と前記マグネットの径方向外面との間に第３接着剤が配置され、
   前記第１接着剤と前記第３接着剤とが、一体に形成される、請求項４に記載のモータ。
7. 前記リムの内周面と前記マグネットの径方向外面との間に第３接着剤が配置され、
   前記第２接着剤と前記第３接着剤とが、一体に形成される、請求項５に記載のモータ。
8. 隣り合う前記マグネットの軸方向端面に跨って拡がる第４接着剤が配置される、請求項１～請求項７のいずれかに記載のモータ。
9. 前記スペーサは、樹脂から成る、請求項１～請求項８のいずれかに記載のモータ。
10. 請求項１～請求項９のいずれかに記載のモータを有する電動バイク。

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