JP3369673B2 - ホイールモータ - Google Patents

ホイールモータ

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば電気自動車とか
フォークリフトやゴルフカート等の電動車輌に用いられ
るホイールモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の減速機付ホイールモータでは車
輪の上下動や旋回時に車輌本体とモータや減速機とが互
いに干渉することがないように、取り付けにあたって特
に工夫する必要があり、これに対してホイールの内側空
間部分に電動機と遊星歯車減速機を配設し、この電動機
の回転出力を前記遊星歯車減速機を介して前記ホイール
に伝達することにより、このホイールを回転駆動するよ
うに構成したホイールモータも既に提案されている（例
えば特開平２−１１４１９号公報及び特開平４−１８５
２０７号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これら従来の
ものは、電動機を駆動するための駆動回路は、ホイール
モータが取り付けられる車体フレーム側に装着されてい
るため、車体フレーム側に駆動回路を装着するためのス
ペースを確保する必要があり、しかも車体フレームとホ
イールモータとの間に、駆動回路と電動機とを接続する
通電線や信号線を多く介装しなければならないと共に、
各通電線や信号線の長さが長くなると言う問題点があっ
た。
【０００４】また、この各通電線や信号先はホイール部
と車体フレーム部との間の環境の悪い足廻り部分周辺に
位置するため、対策が大変難しいという問題点があっ
た。
【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、車体フレーム側に駆動回路を装着する
ためのスペース確保を不要にすると共に、車体フレーム
とホイールモータとの間の配線数を少なくすることによ
り、取り付け対象車体への制約をできるだけ少なくして
汎用性を高めたホイールモータを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、ホイールの内側空間部分に電動機と歯車減
速機を配設し、この電動機の回転出力により前記ホイー
ルを回転駆動するように構成したホイールモータにおい
て、前記電動機は、車輌本体側へ固定される前記電動機
のケース側に固定される固定子と、この固定子の内側に
回転自在に設けられる回転子と、この回転子の回転出力
を前記歯車減速機を介して前記ホイールに伝達する出力
軸とを備え、前記出力軸は、前記回転子を貫通し、且つ
前記歯車減速機の最終段の歯車の回転中心孔を貫通固着
した状態で前記ケースの両端部分で回転自在に支承され
ると共に、前記出力軸とは偏心配置された少なくとも１
つの減速段を設け、前記出力軸を中心とし、且つ前記固
定子で外形が制限された同心円状の空間の内であって前
記減速段が配置されない空間内に前記電動機を駆動する
駆動回路を配設するように構成したことを特徴とするも
のである。
【０００７】
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。
【０００９】（第１実施例）まず、本発明の第１実施例
を図１及び図２に基づき説明する。図１は、本実施例に
係わるホイールモータの構成を示す縦断面図であり、同
図中、１はホイールモータで、このホイールモータ１
は、タイヤ（車輪）２を装着したホイール３の内側に電
動機４と歯車減速機５とを内蔵してなり、電動機４の回
転出力によりホイール３を回転駆動するように構成され
ている。
【００１０】電動機４は、ホイール３の内側に配設され
たケース６側に固定される固定子（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
してホイール３に伝達する出力軸９とを備えている。
【００１１】ケース６は、略椀形をなし、その底部６ａ
の中央に軸挿通孔６ｂを有し、適宜の固定手段により図
示しない車輌本体側へ固定されている。
【００１２】固定子７は、図２に示すように環状部の内
周縁部に周方向に等間隔を存して多数の磁極子用の突起
部を一体に突設してなる磁性薄板を多数枚積層してなる
固定子本体７ａの各磁極子７ｂに３相の界磁コイル７ｃ
を装着してなる。固定子７は、その両側をカバー１０及
び１１により挟持した状態にして、ケース６の反底部側
内部に配設されている。カバー１０及び１１は、ケース
６の反底部側に固定されており、このカバー１０及び１
１に固定子７の外周部位の複数箇所が固定ピン１２によ
り固定されている。
【００１３】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（回転中心孔，中空部）８ａを有す
る回転子本体８ｂの外周部に周方向に等間隔を存して複
数の磁石８ｃを装着してなる。回転子８は、固定子７の
内周部に回転自在に対向配置され、その両端外周がカバ
ー１０及び１１の中央孔部１０ａ，１１ａにボールベア
リング等の軸受１３ａ及び１３ｂを介して回転自在に支
承されている。
【００１４】従って、固定子７と回転子８は、カバー１
０及び１１に挟持された状態で、ケース６側へ固定され
た電動機４を構成している。
【００１５】出力軸９は、その一端部９ａに一体形成さ
れた取り付けフランジ１４がボルト１５及びナット１６
を介してホイール３のハブ３ａに固定されている。出力
軸９の一端部９ａはケース６の軸挿通孔６ｂにボールベ
アリング等の軸受１７を介して且つ他端部９ｂは外側カ
バー１０の中央凹部１０ｂにボールベアリング等の軸受
１８を介してそれぞれ回転自在に支承されている。出力
軸９は、回転子８の軸挿通孔８ａ内を非接触状態で挿通
（貫通）されている。
【００１６】歯車減速機５は、複数（本実施例では４
個）の歯車５ａ、５ｂ、５ｃ及び５ｄを備えている。第
１の歯車５ａは、回転子８の他端側（図１において左端
側）に同心状にして一体形成されている。第２及び第３
歯車５ｂ、５ｃは、同一の支持軸１９に固定されて互い
に一体的に回転するもので、第２歯車５ｂと第１歯車５
ａとが互いに噛合している。支持軸１９は出力軸９の下
側に位置して該出力軸９と偏心して配設されている。支
持軸１９の一端部１９ａは内側カバー１１の凹部１１ｂ
にボールベアリング等の軸受２０を介して且つ他端部１
９ｂはケース６の凹部６ｃにボールベアリング等の軸受
２１を介してそれぞれ回転自在に支承されている。第４
（最終段）歯車５ｄは、出力軸９に固定されて該出力軸
９と一体的に回転するものである。この第４歯車５ｄと
第３歯車５ｃとが互いに噛合している。ケース６は内部
に第１乃至第４歯車５ａ乃至５ｄが収容されて、この各
歯車収容の部分が外側へ膨出した椀状に形成されてお
り、このケース６とホイール３との間の第１乃至第４歯
車５ａ乃至５ｄが配置されない部分の空間（図２におい
て２点鎖線で示す略Ｕ字状部分）Ｓ内に、電動機４を駆
動するための駆動回路２２が配設されている。
【００１７】電動機４は永久磁石回転子８および３相の
固定子巻線（界磁コイル７ｃ）を有するブラシレス電動
機で構成されており、この回転子８の位置を検出する複
数（本実施例では３個）の磁極センサー２３は、回転子
８に近傍させて内側カバー１１に図２に示すように周方
向に所定角度（１２０度）間隔を存して取り付けられて
いる。
【００１８】なお、この磁極センサー２３は、ホール素
子等の磁気センサー、あるいは光センサーによる位置検
出等の種々の公知手段を使用して構成することが可能で
ある。
【００１９】次に、上記構成のホイールモータ１の動作
を説明する。電動機４の固定子７に通電すると、回転子
８が例えば７５０ｒｐｍで回転し、この回転子８の回転
出力は、歯車減速機５の第１乃至第４歯車５ａ乃至５ｄ
を介して回転出力軸９に伝達され、この回転出力軸９と
一体にホイール３が例えば１５０ｒｐｍで回転する。
【００２０】本実施例によれば、電動機４の出力軸９
を、歯車減速機５の最終段である第４歯車５ｄの回転中
心孔及び回転子８の軸挿通孔８ａを貫通した状態でケー
ス６の両端部分で回転自在に支承したことにより、ホイ
ール３の内側空間部分に電動機４と歯車減速機５とを配
設するにも拘らず、構成が簡単となる。また、出力軸９
を基準として、歯車減速機５の構成部品、内側カバー１
１、電動機４の構成部品、外側カバー１０を順次嵌合し
て組み立てることができるので、組み立てが容易とな
り、また、ホイールモータ１全体としての出力軸９方向
寸法が短いにも拘らず、出力軸９の支持スパンを最大限
長くとれるので、タイヤ２を含むホイール３の倒れに対
する十分な支持強度を得ることが可能となる。また、ケ
ース６とホイール３との間であって第１乃至第４歯車５
ａ乃至５ｄが配置されない部分の空間Ｓ内に、電動機４
を駆動するための駆動回路２２を配設したので、ホイー
ルモータ１を取り付ける車両本体のフレーム側に駆動回
路２２を装着するためのスペースが不要になると共に、
駆動回路２２はホイール３によって、雨水、泥等から保
護され、しかも車体フレームとホイールモータ１との間
の電力系の配線数が少なくて済むため（電動機４が３相
ならば、電力線は３本を２本に、ボディアースならば１
本にできる）、ホイールモータ１として、車両本体へ取
り付けるにあたっての汎用性を高めることが可能とな
る。更に、電動機４を、永久磁石回転子８を有するブラ
シレス電動機で構成し、回転子８の位置を検出する複数
の磁極センサー２３を駆動回路２２側に設けたので、磁
極センサー２３を駆動回路２２に近接配置することがで
き、配線が簡単になると共に、ノイズの乗りやすいセン
サー信号線を短くすることができる。
【００２１】（第２実施例）次に、本発明の第２実施例
を図３に基づき説明する。図３は、本実施例に係わるホ
イールモータ１′の構成を示す断面図であり、同図にお
いて、上述した第１実施例における図１と同一部分に
は、同一符号を付してある。本実施例のホイールモータ
１′において図１と異なる点は、ケース６′の断面形状
と、駆動回路２２を配設するための空間Ｓ′の位置であ
る。即ち、図１のケース６の断面形状は、その周側壁の
軸方向略中間部に略垂直の段部６ｄを有し、該段部６ｄ
を介して反底部側周側壁が底部６ａ側周側壁より大径と
なっている、すなわち、ケース６を内部に収容する歯車
減速機５に合わせて一部分が膨出する形状として、この
膨出していないケース６の外側とホイール３の内側との
空間内に駆動回路２２を配設しているのに対して、本実
施例のケース６′の断面形状は、図３に示すようにその
周側壁の軸方向略中間部と底部６′ａとの間に底部６′
ａに向かうに従い漸次小径となるテーパ部６′ｅを有し
ている。すなわち、ケース６′の歯車減速機５を収容す
る側全体を、出力軸９を中心として同心円状に膨出さ
せ、このケース６′の内部のうちの歯車減速機５が配設
されていない空間部分であるケース６′と内側カバー１
１との間に図１と同様の空間Ｓ′を設け、該空間Ｓ′内
に駆動回路２２を配設したものである。
【００２２】尚、本実施例におけるその他の構成、動
作、及び作用効果は、第１実施例とほぼ同様であるか
ら、その説明を省略する。
【００２３】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明のホイール
モータによれば、ホイールの内側空間部分に、電動機を
駆動する駆動回路を該電動機と一体にして設け、特に、
前記出力軸は、前記回転子を貫通し、且つ前記歯車減速
機の最終段の歯車の回転中心孔を貫通固着した状態で前
記ケースの両端部分で回転自在に支承されると共に、前
記出力軸とは偏心配置された少なくとも１つの減速段を
設け、前記出力軸を中心とし、且つ前記固定子で外形が
制限された同心円状の空間の内であって前記減速段が配
置されない空間内に前記電動機を駆動する駆動回路を配
設するように構成したので、全体がコンパクトになり、
ホイールモータを取り付ける車両本体の車体フレーム側
に駆動回路を装着するためのスペースが不要になり、タ
イヤの中にも収めることが可能となると共に、駆動回路
はホイールによって、雨水、泥等から保護され、しかも
車体フレームとホイールモータとの間の配線数が少なく
て済むため、取り付け対象となる車体フレーム側での構
造等の制約を少なくして汎用性を高めることが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係わるホイールモータの
構成を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】本発明の第２実施例に係わるホイールモータの
構成を示す断面図である。
【符号の説明】 １ ホイールモータ １′ ホイールモータ ３ ホイール ４ 電動機 ５ 歯車減速機 ５ａ 第１歯車 ５ｂ 第２歯車 ５ｃ 第３歯車 ５ｄ 第４歯車（最終段歯車） ６ ケース ６′ ケース ７ 固定子 ８ 回転子 ８ａ 軸挿通孔（回転中心孔） ９ 出力軸 ２２ 駆動回路 ２３ センサー Ｓ 空間 Ｓ′ 空間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥田 純司 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 (72)発明者 廣瀬 好寿 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４−185207（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−116538（ＪＰ，Ａ) 欧州特許出願公開561268（ＥＰ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60K 7/00 H02K 7/10

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ホイールの内側空間部分に電動機と歯車
    減速機を配設し、この電動機の回転出力により前記ホイ
    ールを回転駆動するように構成したホイールモータにお
    いて、 前記電動機は、車輌本体側へ固定される前記電動機のケ
    ース側に固定される固定子と、 この固定子の内側に回転自在に設けられる回転子と、 この回転子の回転出力を前記歯車減速機を介して前記ホ
    イールに伝達する出力軸とを備え、前記出力軸は、前記回転子を貫通し、且つ前記歯車減速
    機の最終段の歯車の回転中心孔を貫通固着した状態で前
    記ケースの両端部分で回転自在に支承されると共に、 前記出力軸とは偏心配置された少なくとも１つの減速段
    を設け、 前記出力軸を中心とし、且つ前記固定子で外形が制限さ
    れた同心円状の空間の内であって前記減速段が配置され
    ない空間内に 前記電動機を駆動する駆動回路を配設する
    ように構成したことを特徴とするホイールモータ。
  2. 【請求項２】 前記第１項記載のホイールモータにおい
    て、前記電動機は、永久磁石回転子を有するブラシレス
    電動機で構成すると共に、前記回転子の位置を検出する
    センサーを前記ホイールの内側空間部分のうちの前記駆
    動回路側に設けたことを特徴とするホイールモータ。
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