JP3186553B2 - 電動ホイールモータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動ホイールモー
タに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の電動ホイールモータでは
小型軽量化を図りつつ高出力トルクが要求されており、
この要求に応えるために電動ホイールモータの冷却能力
を高めることが重要であった。例えば、特開平２−１１
４１９号公報、特開平３−１５５３４９号公報などには
冷却用オイルを用いた冷却装置が示されている。

【０００３】また、特開平１−２４７２１８号公報に
は、電動ホイールモータを冷却するために強制空冷方式
を採用することが示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
場合、冷却装置は電動ホイールモータの構造を複雑にし
てしまうので、小型軽量化に向かず、部品点数が増加し
てコストアップとなってしまう。

【０００５】また、後者の場合、車両などに使用される
電動ホイールモータは常に塵埃、雨、泥水にさらされた
悪環境で使用されることが多く、また、電動ホイールモ
ータ内部を通風させるためには構造を複雑にしなければ
ならなかった。

【０００６】そこで、本発明は、構造を複雑にすること
なく冷却能力を高めることができる電動ホイールモータ
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に係る電動ホイールモータは、ホ
イールに取り付けられ、固定子の内周側に設けられた回
転子の回転出力を歯車減速機を介して前記ホイールに接
続された出力軸に伝達する電動ホイールモータにおい
て、前記固定子および前記回転子からなる電動機を収容
する第１ケース、前記歯車減速機を収容する第２ケー
ス、および前記第１ケースと第２ケースを仕切る仕切ケ
ースに３分割され、該第１、第２および仕切ケースはア
ルミダイカストにより成形されるハウジングを有し、前
記仕切ケースに前記電動機の固定子および該電動機の制
御回路の放熱部を密接して取り付けると共に、前記第１
ケースおよび前記第２ケースと前記仕切ケースとのそれ
ぞれの接合面に液体パッキングを塗布し、前記第１ケー
スあるいは前記第２ケースの少なくとも一方の外側に被
取付体の取付部を形成したことを特徴とする。

【０００８】請求項２に係る電動ホイールモータは、請
求項１に係る電動ホイールモータにおいて車両に設けら
れた前記ホイールの前記車両本体側空間部に前記ハウジ
ングを収容し、前記取付部を前記車両本体側の前記第１
ケースに形成したことを特徴とする。

【０００９】請求項３に係る電動ホイールモータは、請
求項１に係る電動ホイールモータにおいて、前記固定子
の取付部を前記第１のケースに向けて膨出するように前
記仕切ケースの前記第１のケースの対向面に形成し、前
記固定子の巻線のそれぞれを相互に接続するバスプレー
トを前記取付部の半径方向内側に配置すると共に、外部
から供給される電力を前記巻線の駆動電力に変換する前
記制御回路の電力制御素子を前記バスプレートに配線
し、この電力制御素子をその放熱面が前記仕切ケースに
密接するように前記バスプレートと前記仕切ケースとの
間に挟持して固定するように構成したことを特徴とす
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の電動ホイールモータの実
施の形態について図を参照しながら説明する。

【００１１】図１は実施の形態においてホイールに取り
付けられた電動ホイールモータの構造を示す縦断面図で
ある。図示するように、電動ホイールモータ１は、タイ
ヤ（車輪）２を装着したホイール３の内側に配置された
ハウジング６０を備え、ハウジング６０内には電動機４
と電動機４の回転出力を減速して出力する歯車減速機５
とが内蔵されている。電動機４の回転出力は歯車減速機
５を介してホイール３に伝達され、この伝達された回転
力によってホイール３は回転駆動される。

【００１２】ハウジング６０は、略椀形の外側ケース６
１（第２ケース）と内側ケース６２（第１ケース）との
間に仕切ケース６３を介挿した構成からなる。内側ケー
ス６２、仕切ケース６３および外側ケース６１は図示し
ないボルトにより一体的に締結されて固定される。ま
た、外側ケース６１、内側ケース６２および仕切ケース
６３はアルミダイカストによって鋳造される。

【００１３】また、ハウジング６０は車両本体側（図１
の右方向）のホイール内側空間部に収納されており、そ
の外側ケース６１および内側ケース６２の外側には電動
ホイールモータ１を被取付体に取り付けるためのねじ孔
６１ｅ、６２ｅがそれぞれ形成されている。本実施の形
態では、ねじ孔６２ｅを用いて電動ホイールモータ１は
車両本体に取り付けられる。

【００１４】図２は外側ケース６１および内側ケース６
２と仕切ケース６３との接合箇所を示す縦断面図であ
る。図において、矢印Ａ１、Ａ２、Ａ３は外側ケース６
１と仕切ケース６３との接合箇所を示しており、これら
の接合面には熱伝導性に優れた液体パッキングが５μｍ
程度の厚さに塗布されている。図３は外側ケース６１側
から視た仕切ケース６３の端面を示す説明図である。図
においてメッシュで示される接合面に液体パッキング６
３ｄが塗布されている。

【００１５】同様に、図２において矢印Ｂ１、Ｂ２、Ｂ
３は仕切ケース６１と内側ケース６２との接合箇所を示
しており、これらの接合面にも液体パッキングが５μｍ
程度の厚さに塗布されている。液体パッキングとして、
本実施の形態ではシリコーン接着シール剤（商品名「ス
リーボンド１２２０シリーズ」、株式会社スリーボン
ド）が用いられている。

【００１６】また、外側ケース６１の中央には軸挿通孔
６１ａが形成されると共に、外側ケース６１の内側（ハ
ウジング６０の内部）には、歯車減速機５から隔離され
た軸方向に対して直角断面が馬蹄形の空間Ｓを形成する
ための仕切壁部６１ｂが形成されている。内側ケース６
２の側部には、仕切ケース６３側から外側の端面に向け
て伸びる３つの孔６２ａが形成されている。仕切ケース
６３の側部には、内側ケース６２に向けて膨出する固定
子取付部６３ａが形成され、固定子取付部６３ａには仕
切ケース６３の厚さ方向に孔６２ａに連なるように伸び
る３つの孔６３ｂが形成されている。仕切ケース６３の
中央部には、回転子本体８ｂの軸長部を非接触状態で挿
通（貫通）するための貫通孔６３ｃが形成されている。

【００１７】電動機４は、内側ケース６２内に収納さ
れ、閉スロット鉄心から構成される固定子（ステータ）
７と、この固定子７の内側に回転自在に設けられている
回転子（ロータ）８と、この回転子８の回転出力を歯車
減速機５を介して出力する出力軸９とを有する。

【００１８】固定子７は、磁極部鉄心と磁極部鉄心の外
方を囲むように配置されているヨーク部鉄心とを有す
る。磁極部鉄心は、回転子８が挿通されるリング状の連
結部から外方に向けて放射状に伸びる複数の磁極歯形成
用突起が形成されている磁性薄板（電磁鋼板）を多数枚
積層することによって構成されている。各磁極歯は連結
部の周方向に等間隔に配列され、各磁極歯間には連結部
によって閉スロットが形成される。

【００１９】各磁極歯には、コイルボビン７ｃを介して
３相の界磁コイル７ｄが巻回され、この界磁コイル７ｄ
によって固定子巻線が形成される。

【００２０】ヨーク部鉄心は、内周部に複数の切欠が形
成されたリング状の磁性薄板を多数枚積層することによ
って構成されている。この内周部の各切欠は嵌合溝を形
成し、各嵌合溝には対応する磁極部鉄心の磁極歯の先端
が嵌合されている。

【００２１】ヨーク部鉄心の外周部は、仕切ケース６３
の固定子取付部６３ａと押さえ板３０との間に挟まれ、
ボルト１３によって固定子取付部６３ａに固定されてい
る。

【００２２】回転子８は、その軸長全体に亘って回転中
心孔である軸挿通孔８ａが設けられている回転子本体８
ｂを有する。回転子本体８ｂの外周部には、その周方向
に等間隔に配列されている複数の着磁マグネット８ｃが
装着されていると共に、回転子８の仕切ケース６３側の
側面にはマグネット８ｃが周方向に等間隔に設けられて
いる。

【００２３】回転子本体８ｂの内周部の軸長は外周部の
軸長よりも長く、その先端部分には、歯車減速機５の第
１歯車５ａが形成されている。回転子本体８ｂの軸長の
短い外周部は、固定子７の内周部に回転自在に対向配置
され、回転子本体８ｂの内周部の両端に圧入されたボー
ルベアリング等の軸受１４ａ，１４ｂを介して出力軸９
を中心として回転するように構成されている。

【００２４】出力軸９の一端部には、出力被伝達部材を
取り付けるためのキー９ａおよびねじ孔９ｂが形成され
ている。出力軸９の中間部は外側ケース６１の軸挿通孔
６１ａにボールベアリング等の軸受１８を介して、ま
た、出力軸９の他端部は内側ケース６２の中央凹部にボ
ールベアリング等の軸受１９を介してそれぞれ回転自在
に支承されている。出力軸９の中間部と外側ケース６１
の軸挿通孔６１ａとの空隙は、シール部材２７によって
シールされている。出力軸９は、回転子８の軸挿通孔８
ａ内で軸受１４ａ，１４ｂに支承された状態で回転す
る。

【００２５】固定子７と回転子８とを主構成要素とする
電動機４は、その軸方向の長さが短いフラット型のブラ
シレス電動機からなり、電動ホイールモータ１全体とし
ての出力軸９方向寸法が短くなるように構成されてい
る。

【００２６】歯車減速機５は、複数（本実施の形態では
４個）の歯車５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを備えた２段減速
機からなる。すなわち、第１歯車５ａは、上述したよう
に回転子８の他端側（図１において左端側）に同軸状に
一体形成されている。第２および第３歯車５ｂ，５ｃ
は、互いに一体的に回転するように同一の回転軸（支持
軸）２０に固定され、第２歯車５ｂは第１歯車５ａに噛
み合されている。

【００２７】回転軸２０は、出力軸９と偏心して出力軸
９の下方に配置されている。回転軸２０の一端部は仕切
ケース６３の凹部にボールベアリング等の軸受２１を介
して、また、回転軸２０の他端部は外側ケース６１の凹
部にボールベアリング等の軸受２２を介してそれぞれ回
転自在に支承されている。

【００２８】第４（最終段）歯車５ｄは、出力軸９と一
体的に回転するように出力軸９に固定されている。この
第４歯車５ｄには第３歯車５ｃが噛み合わされている。
従って、固定子７の回転磁界の作用により回転子８が回
転すると、回転子８に一体形成された第１歯車５ａが回
転子８と同一の回転数で回転する。第１歯車５ａの回転
出力は、第２および第３歯車５ｂ，５ｃで減速された後
に第４歯車５ｄに伝達され、第４歯車５ｄの減速回転に
伴い出力軸９は第４歯車５ｄと同一の回転数で回転子８
と同方向に回転する。

【００２９】例えば、回転子８が７５０ｒｐｍで正回転
すると、出力軸９は、歯車減速機５により減速されて１
５０ｒｐｍで正回転し、その減速比は１／５である。

【００３０】また、仕切ケース６３と外側ケース６１の
馬蹄形の仕切壁部６１ｂとで形成される歯車減速機５と
隔離された軸方向に対して直角断面が馬蹄形となる空間
Ｓには、この馬蹄形に合わせて形成した電動機４を駆動
するための制御回路形成用第１基板２３が配置され、図
３に示すようにビス２４で仕切ケース６３に取り付けら
れている。馬蹄形の第１基板２３には、電動機４を駆動
するための制御回路を構成する各種の回路素子（例えば
制御用半導体）が取り付けられている。このように、制
御回路設置用空間をハウジング６０内に形成することに
よって、ハウジング外部に制御回路用設置スペースを設
ける必要がなくなり、またこの空間を馬蹄形とすること
によって、限られたハウジング６０内の空間において、
制御回路の収容空間を広く採ることが可能になる。

【００３１】仕切ケース６３と電動機４との間の空間に
は、第１基板２３に形成された制御回路からの信号で駆
動され、電動機４に駆動電流を供給する駆動回路形成用
第２基板２５が配置されている。図４は各種の回路素子
を搭載する第２基板を平面から視た説明図である。第２
基板２５は、外形寸法が内側ケース６２の固定子取付部
６３ａの内径寸法より小さいドーナッツ形状のバスプレ
ートからなり、そのバスプレートはビス２５ｂで仕切ケ
ース６３に取り付けられている。ビス２５ｂによる第２
基板２５の固定位置は、回転子８の出力軸９方向への投
影範囲に含まれるように設定されている。第１基板２３
と第２基板２５とは、ケーブルコネクタタ（図示せず）
により配線されて接続されている。

【００３２】第２基板２５の各面には複数の配線路（図
示せず）およびそれに接続されるスルーホールが形成さ
れている。各スルーホールは第２基板２５の外周部の円
周方向に沿って等間隔に配列され、各スルーホールには
対応する界磁コイル７ｄの端部７ｅが貫通して接続され
ている。各スルーホールとそれぞれに対応する界磁コイ
ル７ｄの端部７ｅとを接続して固定することによって各
界磁コイル７ｄは相互に接続される。

【００３３】第２基板２５の仕切ケース６３の対向面に
は、界磁コイル７ｄにその端部７ｅを介して電流を供給
するための複数のパワートランジスタ（パワーＭＯＳＦ
ＥＴ）２５ａやその他の回路素子が取り付けられ、各パ
ワートランジスタ２５ａおよび回路素子は対応する印刷
配線路にはんだ付けによって接続されている。各パワー
トランジスタ２５ａは、第２基板２５の中心（出力軸９
の中心）に対し放射状に配設されると共に、各パワート
ランジスタ２５ａの放熱面（仕切ケース６３に対向する
面）が仕切ケース６３の内側ケース６２側対向面に放熱
用のシリコン材を介して密接するようにかつその仕切ケ
ース６３への近接部分の少なくとも一部が回転子８の出
力軸９方向への投影範囲に含まれるように第２基板２５
に取り付けられている。

【００３４】第１基板２３には、外部から制御信号を供
給するための制御線３２が接続され、制御線３２は仕切
ケース６３の固定子取付部６３ａの孔６３ｂの一つおよ
びそれに連なる内側ケース６２の孔６２ａを介してハウ
ジング６０の外部に導かれている。制御線３２の孔６２
ａに位置する部位には、抜け止め部材３３が取り付けら
れ、外部から引き抜き力が作用したときにこの力が第１
基板２３側へ及ばないように構成されている。

【００３５】同様に、第２基板２５には、外部から電動
機４の直流駆動電流を供給するための一対の電力線３１
が接続され、各電力線３１は対応する固定子取付部６３
ａの孔６３ｂおよびそれに連なる内側ケース６２の孔６
２ａを介してハウジング６０の外部に導かれている。各
電力線３１の孔６３ｂに位置する部位には、制御線３２
と同様に、抜け止め部材（図示せず）が取り付けられ、
外部から引き抜き力が作用したときにこの力が第２基板
２５側へ及ばないように構成されている。

【００３６】また、第２基板２５には、電動機４の回転
子８の位置を検出するために正転用に３つ、逆転用に３
つの計６つの磁気検出素子が取り付けられている。本実
施の形態では、磁気検出素子としてホール素子２６が使
用されている。

【００３７】各ホール素子２６は、回転子８の側面に取
り付けられたマグネット８ｄに半径方向に対向するよう
に第２基板２５の上に所定角度間隔で配置されており、
回転子８の回転位置は各ホール素子２６からの検出信号
に基づいて検出される。ホール素子２６は３本のピンを
有し、３本のピンは第２基板２５の孔に挿通されてハン
ダ付けされている。

【００３８】さらに、仕切ケース６３の貫通孔６３ｃに
は、ホール素子２６を保持するリング状のセンサホルダ
２９が嵌合されており、センサホルダ２９は貫通孔６３
ｃの周縁部と第２基板２５とで挟持される。また、セン
サホルダ２９にはホール素子２６および後述するシール
リング２８を収容する切り欠き２９ａが形成されてい
る。シールリング２８には、ホール素子２６の形状に合
わせて切り欠き孔２８ａが形成されており、ホール素子
２６の頭部がシールリング２８の切り欠き孔２８ａに挿
通されセンサホルダ２９の切り欠き２９ａに収納された
状態で、シールリング２８はセンサホルダ２９と第２基
板２５との間に挟持される。

【００３９】第２基板２５はビス２５ｂを締め付けるこ
とにより仕切ケース６３内側に固定され、同時にセンサ
ホルダ２９と第２基板２５との間に挟持されていたシー
ルリング２８も固定される。また、このとき各パワート
ランジスタ２５ａはその放熱面を仕切ケース６３に密接
した状態で挟持され固定される。

【００４０】以上示したように、本実施の形態における
電動ホイールモータでは、仕切ケース６３に固定子７を
取り付け、仕切ケース６３内側の対向面に第２基板２５
のパワートランジスタ２５ａの放熱面を密接させること
により、ハウジング６０の中央部に位置するアルミダイ
カストの仕切ケース６３部分で集中的に熱は発生する。
発生した熱は熱伝導性に優れた液体パッキングを通して
同じくアルミダイカストの外側ケース６１および内側ケ
ース６２へ良好に伝わり、ハウジング外面全体から放熱
する。さらに、ねじ孔６２ｅ部で構成される取付部から
ここに密着して締結される車両本体側へも放熱する。し
たがって、冷却装置を用いたりや強制空冷を行わなくて
も、簡単な構造のままで十分に自然冷却できる。

【００４１】自然冷却させる場合において、仕切ケース
６３両側の接合面（図１のＡ１、Ａ２、Ａ３、Ｂ１、Ｂ
２、Ｂ３）に厚さ１ｍｍの紙などの繊維質を設けた場合
と、本実施の形態のように液体パッキングを塗布した場
合とで測温した結果、熱源である固定子巻線の温度がそ
れぞれ１１３°、１０７°Ｃとなり、繊維質の代わりに
液体パッキングにしたことで温度を約６°Ｃ下げること
ができた。

【００４２】

【発明の効果】本発明の請求項１に係る電動ホイールモ
ータによれば、仕切ケース部分で集中的に発生する熱は
仕切ケースから液体パッキングを介して第１ケースおよ
び第２ケースに良好に伝達されて、ハウジング外面全体
から放熱され、さらに取付部に取り付けられた被取付体
側へも放熱されるので、冷却装置を用いたりや強制空冷
を行わなくても自然冷却のままで十分に冷却能力を高め
ることができる。

【００４３】請求項２に係る電動ホイールモータによれ
ば、車両に設けられた前記ホイールの前記車両本体側空
間部に前記ハウジングを収容し、前記取付部を前記ホイ
ールとは反対側となる前記車両本体側の前記第１ケース
に形成したので、場所をとらず空間部分を有効に活用で
き、しかも熱容量の大きい車両本体への取り付けが簡単
となり、取り付け面を大きくとることにより効率よく熱
を逃がすことができる。

【００４４】請求項３に係る電動ホイールモータによれ
ば、前記固定子の取付部を前記第１のケースに向けて膨
出するように前記仕切ケースの前記第１のケースの対向
面に形成し、前記固定子の巻線のそれぞれを相互に接続
するバスプレートを前記取付部の半径方向内側に配置す
ると共に、外部から供給される電力を前記巻線の駆動電
力に変換する前記制御回路の電力制御素子を前記バスプ
レートに配線し、この電力制御素子をその放熱面が前記
仕切ケースに密接するように前記バスプレートと前記仕
切ケースとの間に挟持して固定するように構成したの
で、電動機内部に収容される高温発熱部分をユニット的
にまとめて仕切ケースに一体にできることから、内部の
熱管理および対処が簡単になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態においてホイールに取り付けられた
電動ホイールモータの構造を示す縦断面図である。

【図２】外側ケース６１および内側ケース６２と仕切ケ
ース６３との接合箇所を示す縦断面図である。

【図３】外側ケース６１側から視た仕切ケース６３の端
面を示す説明図である。

【図４】各種の回路素子を搭載する第２基板を平面から
視た説明図である。

【符号の説明】

１ 電動ホイールモータ ２ 車輪 ３ ホイール ７ 固定子 ２５ａ パワートランジスタ ６１ 外側ケース ６１ｅ、６２ｅ ねじ孔 ６２ 内側ケース ６３ 仕切ケース ６３ｄ 液体パッキング

フロントページの続き (72)発明者 小谷 善明 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式 会社本田技術研究所内 (56)参考文献 特開 平３−155349（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−11419（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−247218（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−156361（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−185207（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−75271（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−52737（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−95606（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−129542（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−22531（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−17325（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 5/06 H02K 7/116 H02K 9/02

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ホイールに取り付けられ、固定子の内周
   側に設けられた回転子の回転出力を歯車減速機を介して
   前記ホイールに接続された出力軸に伝達する電動ホイー
   ルモータにおいて、 前記固定子および前記回転子からなる電動機を収容する
   第１ケース、前記歯車減速機を収容する第２ケース、お
   よび前記第１ケースと第２ケースを仕切る仕切ケースに
   ３分割され、該第１、第２および仕切ケースはアルミダ
   イカストにより成形されるハウジングを有し、 前記仕切ケースに前記電動機の固定子および該電動機の
   制御回路の放熱部を密接して取り付けると共に、 前記第１ケースおよび前記第２ケースと前記仕切ケース
   とのそれぞれの接合面に液体パッキングを塗布し、 前記第１ケースあるいは前記第２ケースの少なくとも一
   方の外側に被取付体の取付部を形成したことを特徴とす
   る電動ホイールモータ。
2. 【請求項２】 車両に設けられた前記ホイールの前記車
   両本体側空間部に前記ハウジングを収容し、 前記取付部を前記車両本体側の前記第１ケースに形成し
   たことを特徴とする請求項１記載の電動ホイールモー
   タ。
3. 【請求項３】 前記固定子の取付部を前記第１のケース
   に向けて膨出するように前記仕切ケースの前記第１のケ
   ースの対向面に形成し、前記固定子の巻線のそれぞれを
   相互に接続するバスプレートを前記取付部の半径方向内
   側に配置すると共に、 外部から供給される電力を前記巻線の駆動電力に変換す
   る前記制御回路の電力制御素子を前記バスプレートに配
   線し、この電力制御素子をその放熱面が前記仕切ケース
   に密接するように前記バスプレートと前記仕切ケースと
   の間に挟持して固定するように構成したことを特徴とす
   る請求項１または２記載の電動ホイールモータ。