JP4396227B2 - インホイールモータ - Google Patents

Description

本発明は、ホイールにモータを搭載したインホイールモータに関する。

ホイールにモータを搭載した従来例が特開平７−３０５７４３号公報（特許文献１）に開示されている。特許文献１においては、ロータがホイールのリム部より内側の位置にてホイールに固定されており、ステータがロータより内側の位置にてブレーキキャリパーに固定されている。

また、その他の背景技術として、特許文献２のインホイールモータが開示されている。

特開平７−３０５７４３号公報 特開２００３−９４９５７号公報

特許文献１においては、ロータがホイールのリム部より内側の位置にてホイールに固定されているため、ステータからの磁束が鎖交するロータコアの回転半径が小さくなる。したがって、ホイールに作用させるトルクが小さくなってしまうという問題点がある。

本発明は、ホイールに作用させるトルクを大きくすることができるインホイールモータを提供することを目的とする。

本発明に係るインホイールモータは、ホイールのリム部に固定されたロータコアと、該ロータコアより内側に配設されたステータと、を含むインホイールモータであって、前記リム部には開口部が設けられており、前記ロータコアは、該開口部に挿入されるとともに前記リム部の外周面と当接した状態で前記リム部に固定されていることを要旨とする。

本発明においては、ホイールのリム部には開口部が設けられており、ロータコアがこの開口部に挿入された状態でホイールのリム部に固定されていることにより、ステータからの磁束が鎖交するロータコアの回転半径を大きくすることができる。したがって、本発明によれば、ホイールに作用させるトルクを大きくすることができる。

さらに、本発明に係るインホイールモータでは、前記ロータコアは、前記開口部に挿入されるとともに前記リム部の外周面と当接した状態で該リム部に固定されている。こうすれば、ロータコアに作用するステータからの吸引力をリム部の外周面で受けることができるので、ロータコアを確実にホイールのリム部に固定することができる。

この態様の本発明に係るインホイールモータにおいて、前記ロータコアにおける前記リム部の外周面と当接する面は平坦面であり、前記リム部の外周面には前記開口部が設けられた平坦面が形成されており、前記ロータコアの平坦面と前記リム部の平坦面とが当接した状態で、前記ロータコアが該リム部に固定されているものとすることもできる。こうすれば、ロータコアにおけるリム部の外周面と当接する面に作用する面圧を減少させることができるので、ロータコアをより確実にホイールのリム部に固定することができる。

本発明に係るインホイールモータにおいて、前記ロータコアが挿入された後の開口部の隙間を塞ぐためのシール手段が設けられているものとすることもできる。こうすれば、ホイールのリム部に装着されるタイヤの内部における密閉性を確実に確保することができる。

以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。

図１〜４は、本発明の実施形態に係るインホイールモータの構成の概略を示す図である。図１はホイールの回転軸方向から見た内部構成の概略図を示し、図２は回転軸と垂直方向から見た内部構成の概略図を示し、図３はホイール及びロータコアの分解斜視図を示し、図４はホイールに固定されたロータコアを回転軸方向から見た図を示す。本実施形態に係るインホイールモータは、アウターロータ型のインホイールモータであり、ホイール１０、複数のロータコア１２、及びステータ１４を備えている。また、図１〜４は、本発明をスイッチトリラクタンスモータに適用した例を示し、ステータ６極かつロータ４極の例を示す。

ホイール１０は、回転軸３０まわりに回転可能である。ホイール１０は、例えばアルミニウムやマグネシウムのような非磁性材料によって構成される。ホイール１０のリム部２０には、タイヤ１６が装着されている。

ロータコア１２の各々は、ホイール１０の周方向に間隔をおいた状態で、ホイール１０のリム部２０に固定されている。図２，３に示すように、ロータコア１２の各々には、互いに回転軸３０方向に間隔をおいて配置されホイール１０の半径方向内側に突出したティース１２−１〜１２−３が形成されており、ホイール１０の接線方向におけるロータコア１２の断面形状が略Ｅ字形状である。この断面形状のロータコア１２については、例えば以下のようにして成形することができる。まず磁性板材を軸（図示せず）まわりに巻回することで積層する。次に、積層後の積層体を軸方向に２分割することで断面形状が略コ字形状の２つのコアを成形する。そして、図３に示すように、この２つのコアを並べて付けることで断面形状が略Ｅ字形状のロータコア１２を成形する。

ステータ１４は、中心部２６と、中心部２６の半径方向周囲に配設された複数のステータコア２４と、によって構成されている。ステータ１４は、ロータコア１２より半径方向内側に配設されており、例えばブレーキキャリパーが固定されるナックル（図示せず）に固定されている。図２に示すように、ステータコア２４の各々には、互いに回転軸３０方向に間隔をおいて配置されホイール１０の半径方向外側に突出したティース２４−１〜２４−３が形成されている。そして、回転軸３０方向に関して中央に配置されているティース１４−２には、導体が巻回されることでコイル１８が形成されており、コイル１８の発生する磁束がロータコア１２に鎖交可能である。なお、ティース２４−１〜２４−３を含むステータコア２４は磁性材料によって構成され、中心部２６は非磁性材料によって構成される。

ロータコア１２におけるステータコア２４との対向部分が増大するとともに、ティース２４−２〜ティース１２−２〜ティース１２−１（またはティース１２−３）〜ティース２４−１（またはティース２４−３）〜ティース２４−２により形成される磁路の磁気抵抗が小さくなる。コイル１８に電流を流したときにこの磁気抵抗が小さくなるようにロータコア１２が回転しようとするため、ロータコア１２とステータコア２４との相対位置関係に応じて各コイル１８に流す電流を制御することにより、ロータコア１２が固定されたホイール１０を回転軸３０まわりに回転駆動させることができる。さらに、ホイール１０の回転エネルギーを利用してコイル１８に逆起電力を発生させることもできる。この場合、モータは発電機として機能する。

本実施形態においては、図３に示すように、ホイール１０のリム部２０の外周面には、平坦面２２が形成されている。そして、ホイール１０のリム部２０における平坦面２２が形成されている位置には、開口部３４−１〜３４−３が設けられている。ここで、平坦面２２に設けられた開口部３４−１〜３４−３は、互いに回転軸３０方向に間隔をおいて配置されている。

そして、本実施形態においては、図２，３に示すように、ロータコア１２のティース１２−１〜１２−３がリム部２０の外周面側から開口部３４−１〜３４−３にそれぞれ挿入されているとともにロータコア１２がリム部２０の外周面と当接している状態で、ロータコア１２がリム部２０に固定されている。ここで、ロータコア１２におけるリム部２０の外周面と当接する面１２−４，１２−５の形状は平坦面形状であり、ロータコア１２の平坦面１２−４，１２−５とリム部２０の平坦面２２とが当接した状態で、ロータコア１２がリム部２０に固定される。なお、ロータコア１２をリム部２０に固定する方法としては、例えば接着剤による固定が用いられる。また、図３では図示を省略しているが、リム部２０におけるロータコア１２の固定位置の各々に平坦面２２及び開口部３４−１〜３４−３が形成されている。

ロータコア１２のティース１２−１〜１２−３が挿入された後における開口部３４−１〜３４−３の隙間については、ゴムやシーラ等のシール手段によって塞がれることで、ホイール１０のリム部２０のシールが行われる。これによって、タイヤ１６の内部における密閉性が確実に確保され、タイヤ１６の内部における空気漏れが防止される。

以上説明したように、本実施形態においては、ホイール１０のリム部２０に開口部３４−１〜３４−３が設けられている。そして、ロータコア１２のティース１２−１〜１２−３が開口部３４−１〜３４−３にそれぞれ挿入された状態でロータコア１２がリム部２０に固定されていることにより、ステータコア２４からの磁束が鎖交するロータコア１２の回転半径を大きくすることができる。したがって、ホイール１０に作用させるトルクを増大させることができる。一方、モータが発電機として機能する場合は、コイル１８の発生電力を増大させることができる。

そして、ロータコア１２がリム部２０の外周面と当接した状態でリム部２０に固定されていることにより、ロータコア１２に作用するステータコア２４からの半径方向内側への吸引力をリム部２０の外周面で受けることができる。したがって、ロータコア１２を確実にホイール１０のリム部２０に固定することができ、ステータコア２４の吸引力に起因するロータコア１２の振動を確実に抑止することができる。

さらに、ロータコア１２の平坦面１２−４，１２−５とリム部２０の平坦面２２とが当接することにより、リム部２０の外周面と当接するロータコア１２の平坦面１２−４，１２−５における面圧を減少させることができる。したがって、ロータコア１２をより確実にホイール１０のリム部２０に固定することができ、ステータコア２４の吸引力に起因するロータコア１２の振動をより確実に抑止することができる。

本実施形態におけるロータコア１２については、ティース１２−１〜１２−３が形成されている略Ｅ字形状断面のコアに限定されるものではなく、他の形状のロータコア１２についても本発明の適用が可能である。一例を挙げると、ロータコア１２がティース１２−１〜１２−２が形成されている略コ字形状断面のコアであってもよい。

以上の説明においては、本発明をスイッチトリラクタンスモータに適用した場合について説明した。ただし、本発明は、例えば永久磁石を用いたモータ等、他の種類のモータについても適用可能である。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明の実施形態に係るインホイールモータの内部構成の概略を示す図である。 本発明の実施形態に係るインホイールモータの内部構成の概略を示す図である。 ホイール及びロータコアの構成の概略を示す分解斜視図である。 ホイールに固定されたロータコアをホイールの回転軸方向から見た図である。

符号の説明

１０ ホイール、１２ ロータコア、１４ ステータ、１６ タイヤ、１８ コイル、２０ リム部、２２ 平坦面、２４ ステータコア、３０ 回転軸、３４−１〜３４−３ 開口部。

Claims (3)

1. ホイールのリム部に固定されたロータコアと、該ロータコアより内側に配設されたステータと、を含むインホイールモータであって、
   前記リム部には開口部が設けられており、
   前記ロータコアは、該開口部に挿入されるとともに前記リム部の外周面と当接した状態で該リム部に固定されていることを特徴とするインホイールモータ。
2. 請求項１に記載のインホイールモータであって、
   前記ロータコアにおける前記リム部の外周面と当接する面は平坦面であり、
   前記リム部の外周面には前記開口部が設けられた平坦面が形成されており、
   前記ロータコアの平坦面と前記リム部の平坦面とが当接した状態で、前記ロータコアが該リム部に固定されていることを特徴とするインホイールモータ。
3. 請求項１または２に記載のインホイールモータであって、
   前記ロータコアが挿入された後の開口部の隙間を塞ぐためのシール手段が設けられていることを特徴とするインホイールモータ。

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