JP5261210B2 - モールドモータ及び電動車両 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂によってモールドされたロータを備えるモールドモータ及び当該モールドモータを備える電動車両に関する。

従来、電動車両や洗濯機などの駆動原として、軽量かつコンパクトなモールドモータが広く用いられている。

モールドモータは、円環状のステータと、ステータの内側において回転するロータとを備える。ステータは、樹脂材料によってモールドされた複数のティースを含む。ロータは、樹脂材料によってモールドされた複数のマグネットを含み、ステータの軸心を中心として回転する。このようなモールドモータによれば、複数の構成部材を１つにまとめることができるので、生産性を向上させることができる。

ここで、ロータの回転位置を正確に検知することを目的として、ロータに位置検出用マグネットを取り付ける手法が提案されている（特許文献１参照）。具体的には、筒状の支持部材を用いて、ロータと同径の位置検出用マグネットをロータに連結する。

特開２００６−３２０１４１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の手法では、位置検出用マグネットの寸法が大きいのに加えて、筒状の支持部材が用いられるので、モールドモータの小型軽量化を図ることが困難であった。

本発明は、上述した状況に鑑みてなされたものであり、小型軽量化を可能とするモールドモータ及び電動車両を提供することを目的とする。

本発明の特徴に係るモールドモータは、環状のステータと、複数のロータマグネットを有するロータコアと、ロータコアの側面に配置されるロータプレートとを有し、ステータの内側において回転するロータと、ロータに取り付けられ、複数のロータマグネットの位置検出に用いられる位置検出用マグネットとを備え、複数のロータコア及びロータプレートは、樹脂によって一体的にモールドされ、ロータプレートは、樹脂から露出する第１領域を有しており、位置検出用マグネットは、第１領域に取り付けられることを要旨とする。

本発明の特徴に係るモールドモータによれば、第１領域を樹脂から露出させることによって、位置検出用マグネットをロータに簡便に取り付けることができる。従って、位置検出用マグネットをロータに取り付けるための支持部材などが不要であるので、モールドモータの小型軽量化を図ることができる。

本発明の特徴に係るモールドモータにおいて、ロータプレートは、ロータコアが配置される第１主面と、第１主面の反対側に設けられる第２主面とを有し、第１領域は、第２主面に形成されていてもよい。

本発明の特徴に係るモールドモータにおいて、第２主面は、第１領域と、第１領域を取囲み、樹脂によって被覆される第２領域とを有しており、第１領域は、第２領域よりも第１主面の反対側に向かって張り出していてもよい。

本発明の特徴に係るモールドモータにおいて、複数のロータマグネットは、第１主面上において環状に配置されており、ロータの軸心に略垂直な投影面上において、位置検出用マグネットは、複数のロータマグネットの内側に配置されていてもよい。

本発明の特徴に係る電動車両は、回転駆動自在な車輪と、車輪を駆動させるモールドモータとを備える電動車両であって、モールドモータは、環状のステータと、複数のロータマグネットを有するロータコアと、ロータコアの側面に配置されるロータプレートとを有し、ステータの内側において回転するロータと、ロータに取り付けられ、複数のロータマグネットの位置検出に用いられる位置検出用マグネットとを備え、複数のロータコア及びロータプレートは、樹脂によって一体的にモールドされ、ロータプレートは、樹脂から露出する第１領域を有しており、位置検出用マグネットは、第１領域に取り付けられることを要旨とする。

本発明によれば、小型軽量化を可能とするモールドモータ及び電動車両を提供することができる。

本発明の実施形態に係る電動二輪車１の右側面図である。 本発明の実施形態に係るモールドモータ５の斜視図である。 図２のＡ−Ａ線における断面図である。 図３のＢ部分の拡大図である。 本発明の実施形態に係るロータ９０に取り付けられた位置検出用マグネット１００を反出力側から見た斜視図である。 本発明の実施形態に係る位置検出用マグネット１００をロータ９０から取外した状態を示す図である。 本発明の実施形態に係るロータプレート９２を第２主面９２Ｂ側から見た斜視図である。 本発明の実施形態に係る複数のロータマグネット９１と位置検出用マグネット１００とを軸心Ｓに略垂直な投影面上において投影させた図である。 本発明の実施形態に係るロータ９０の製造方法を説明するための図である。

次に、図面を用いて、本発明の実施形態について説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

（電動車両の概略構成）
以下において、本発明の第１実施形態に係るモールドモータを適用した電動車両である電動二輪車１について、図面を参照しながら説明する。図１は、電動二輪車１の右側面図である。

図１に示すように、電動二輪車１は、車体フレームが下方に配設された、いわゆるアンダーボーン型の電動二輪車である。電動二輪車１は、前輪２、後輪３、スイングアーム４及びモールドモータ５を備える。

前輪２は、フロントフォークによって回転自在に支持される。後輪３は、スイングアーム４によって回転自在に支持される。スイングアーム４は、車体フレームに揺動可能に取り付けられる。

モールドモータ５は、スイングアーム４に固定される。モールドモータ５が発生する駆動力は、モールドモータ５の略中心に設けられるモータシャフト５０（図２参照）を介して、後輪３に伝達される。モールドモータ５は、減速機を内蔵するギヤードモーターであってもよい。モールドモータ５の構成については後述する。

（モールドモータの構成）
以下において、本実施形態に係るモールドモータの構成について、図面を参照しながら説明する。なお、以下において、「出力側」とは、モールドモータ５のうちモータシャフト５０が後輪３に接続される側であり、「反出力側」とは、モールドモータ５のうち出力側の反対側である。

図２は、モールドモータ５の斜視図である。図２に示すように、モールドモータ５は、モータシャフト５０、ステータ５１、第１モータケース５２及び第２モータケース５３を備える。

モータシャフト５０は、モールドモータ５の略中央に設けられる。モータシャフト５０は、第１モータケース５２に挿通される。モータシャフト５０が軸心Ｓを中心として回転することによって、後輪３は駆動される。

ステータ５１は、軸心Sを中心とした環状に形成される。ステータ５１は、軸心Ｓを中心とする円上に配列された複数のティースと、複数のティースそれぞれに巻かれたコイルとを樹脂モールド部でモールドすることによって形成される（不図示）。環状のステータ５１の内側には、円柱状の内側空間Ｐが形成される。モールドモータ５の内部構造については後述する。

第１モータケース５２は、ステータ５１（内側空間Ｐ）の出力側を覆う。第１モータケース５２には、モータシャフト５０が挿通される。第１モータケース５２は、スイングアーム４にネジ留めされる。

第２モータケース５３は、ステータ５１（内側空間Ｐ）の反出力側を覆う。第１モータケース５２と第２モータケース５３とが互いにネジ留めされることによって、内側空間Ｐは密閉される。

（モールドモータの内部構造）
以下において、モールドモータ５の内部構造について、図面を参照しながら説明する。図３は、図２のＡ−Ａ線における断面図である。

図３に示すように、モールドモータ５は、内部空間Ｐにおいて、ギヤケース７０、減速機８０、ロータ９０、位置検出用マグネット１００及び位置検出素子マウントPCB１１０（Printed Circuit Board）を備える。

ギヤケース７０は、ドーム状に形成されており、第１モータケース５２に接続される。ギヤケース７０と第１モータケース５２との間には、減速機８０が格納される。

減速機８０は、ギヤシャフト５４を介してロータ９０から伝達される回転を、所定の減速比で減速してモータシャフト５０に伝達する。

ロータ９０は、ギヤケース７０と第２モータケース５３との間に配置される。ロータ９０は、環状に形成されており、軸心Ｓを中心として回転する。ロータ９０の回転は、ロータ９０の中心に挿通されるギヤシャフト５４を介して減速機８０に伝達される。

ここで、ロータ９０は、複数のロータマグネット９１と、ロータプレート９２と、モールド部９３と、複数のロータマグネット９１を有するロータコア９４とによって構成される。複数のロータマグネット９１それぞれは、ロータコア９４の内部に挿入されている。複数のロータマグネット９１は、軸心Ｓを中心とする円周上に沿って配列されるとともに、ステータ５１と対向するように配置される。ロータコア９４は、ロータプレート９２の側面（後述する第１主面９２Ａ）に配置される。同様に、複数のロータマグネット９１は、ロータプレート９２の側面に配置される。モールド部９３は、複数のロータマグネット９１、ロータプレート９２及びロータコア９４をモールドする。

ステータ５１は、軸心Ｓを中心とする円上に配列された複数のティースと、絶縁部材を介して各ティースに巻かれたコイルとを樹脂材料によってモールドすることによって形成される。

位置検出用マグネット１００は、複数のロータマグネット９１の位置検出に用いられる磁性部材である。位置検出用マグネット１００は、ロータ９０の反出力側に取り付けられる。位置検出用マグネット１００の取り付け状態については後述する。なお、位置検出用マグネット１００として、プラスチックマグネットを用いる場合には、焼結型マグネットを用いる場合に比べて、寸法精度を向上させることができる。

位置検出素子マウントＰＣＢ１１０は、位置検出用マグネット１００の位置を検出する機能を有する。位置検出素子マウントPCB１１０は、ステータ５１の反出力側に取り付けられる。

（位置検出用マグネットの取り付け状態）
以下において、位置検出用マグネット１００の取り付け状態について、図面を参照しながら説明する。図４は、図３のＢ部分の拡大図である。図５は、ロータ９０に取り付けられた位置検出用マグネット１００を反出力側から見た斜視図である。図６は、位置検出用マグネット１００をロータ９０から取外した状態を示す図である。

図４に示すように、ロータプレート９２は、出力側に設けられる第１主面９２Ａと、第１主面９２Ａの反対側に設けられる第２主面９２Ｂとを有する。第１主面９２Ａは、減速機８０と対向する。第１主面９２Ａには、ロータコア９４及び複数のロータマグネット９１が配置される。

図５及び図６に示すように、位置検出用マグネット１００は、ロータプレート９２の第２主面９２Ｂに取り付けられる。具体的には、位置検出用マグネット１００の第２主面９２Ｂと対向する面に形成された係止部Ｔａを、ロータプレート９２の第２主面９２Ｂに形成された係止孔Ｔｂに係止する。また、位置検出用マグネット１００に形成された取り付け孔Ｓａを、ロータプレート９２の第２主面９２Ｂに形成された取り付け孔Ｓｂにネジ留めする。

なお、位置検出用マグネット１００は、磁性材と樹脂との混練材を金型で成形することによって形成されている。従って、図６に示すように、位置検出用マグネット１００の表面には、直接的に磁極（Ｎ極及びＳ極）が着磁されている。位置検出用マグネット１００の極数は、複数のロータマグネット９１の極数と同じになる。

図７は、ロータプレート９２を第２主面９２Ｂ側から見た斜視図である。図７に示すように、第２主面９２Ｂは、第１領域９２Ｂ_１と第２領域９２Ｂ_２とを含む。

第１領域９２Ｂ_１は、第２主面９２Ｂのうちモールド部９３から露出する領域である。位置検出用マグネット１００は、第１領域９２Ｂ_１に取り付けられる。第２領域９２Ｂ_２は、第１領域９２Ｂ_１を取囲む。第２領域９２Ｂ_２は、第２主面９２Ｂのうちモールド部９３によって被覆される。図４及び図７に示すように、第１領域９２Ｂ_１は、第２領域９２Ｂ_２よりも第１主面９２Ａの反対側に向かって張り出すように形成されている。換言すれば、第１領域９２Ｂ_１は、第２領域９２Ｂ_２よりも反出力側に向かって張り出すように形成されている。

図８は、複数のロータマグネット９１と位置検出用マグネット１００とを、ステータ５１の軸心Ｓに略垂直な投影面上に投影させた図である。

図８に示すように、複数のロータマグネット９１は、軸心Ｓを中心とする円周方向に沿って、環状に配列されている。位置検出用マグネット１００は、複数のロータマグネット９１の内側に配置されている。

（作用及び効果）
実施形態に係るモールドモータ５において、位置検出用マグネット１００は、ロータプレート９２の第２主面９２Ｂのうちモールド部９３から露出する第１領域９２Ｂ_１に取り付けられる。

このように、第１領域９２Ｂ_１をモールド部９３から露出させることによって、位置検出用マグネット１００をロータ９０に簡便に取り付けることができる。そのため、位置検出用マグネット１００をロータ９０に取り付けるための支持部材などが不要であるので、モールドモータの小型軽量化を図ることができる。

また、ロータプレート９２に位置検出用マグネット１００を直接取り付けることができるので、位置検出用マグネット１００をモールド部９３に取り付ける場合に比べて、位置検出用マグネット１００の取り付け強度を向上させることができる。そのため、モールドモータ５の使用環境下における位置検出誤差を小さくすることができる。

ここで、通常、複数のロータマグネット９１の内側は、減速機８０などを配置するスペースとして用いられている。そのため、位置検出素子マウントＰＣＢ１１０をロータプレート９２の第１主面９２Ａ側に配置するのは困難である。一方で、位置検出素子マウントＰＣＢ１１０をロータプレート９２の第２主面９２Ｂ側に配置するとともに、位置検出用マグネット１００を第１主面９２Ａ側に配置すると、鉄などで構成されるギヤケース７０と位置検出用マグネット１００との間に磁気回路が形成されるので、位置検出誤差が大きくなるおそれがある。そこで、本実施形態では、位置検出用マグネット１００を、ロータプレート９２の第２主面９２Ｂに取り付けることとしている。そのため、位置検出素子マウントＰＣＢ１１０による位置検出誤差を小さくすることができる。

また、位置検出用マグネット１００が取り付けられる第１領域９２Ｂ_１は、モールド部９３によって被覆される第２領域９２Ｂ_２よりも張り出している。ここで、複数のロータマグネット９１とロータプレート９２とは、図９に示すように、下金型１２０Ａ上にロータプレート９２と複数のロータマグネット９１とを順次配置した後に、下金型１２０Ａと上金型１２０Ｂとの間に樹脂材料を注入することによってモールドされる。従って、第１領域９２Ｂ_１を第２領域９２Ｂ_２よりも張り出させることによって、上記モールド工程で樹脂材料によって被覆されない第１領域９２Ｂ_１を簡易に形成することができる。

また、軸心Ｓに略垂直な投影面上において、位置検出用マグネット１００は、複数のロータマグネット９１の内側に配置されている。このように、位置検出用マグネット１００は小型化されているので、モールドモータ５の製造コストを低減することができる。

また、位置検出用マグネット１００は、ロータプレート９２側に突出する係止部Ｔａを有しており、ロータプレート９２は、係止部Ｔａを係止する係止穴Ｔｂを有する。従って、位置検出用マグネット１００の取り付け時における位置精度の向上や、位置検出用マグネット１００の使用環境における位置ずれの抑制を図ることができる。

（その他の実施形態）
本発明は上記実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、上記実施形態では、モールドモータ５を電動二輪車１に適用する場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、モールドモータ５は、送風機や洗濯機などに適用することができる。

また、上記実施形態では、位置検出用マグネット１００をロータプレート９２にネジ留めすることとしたが、これに限られるものではない。例えば、位置検出用マグネット１００、ロータプレート９２及び複数のロータマグネット９１が、全体的に樹脂材料でモールドされていてもよい。

このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。

１…電動二輪車、２…前輪、３…後輪、４…スイングアーム、５…モールドモータ、５０…モータシャフト、５１…ステータ、５２…第１モータケース、５３…第２モータケース、５４…ギヤシャフト、７０…ギヤケース、８０…減速機、９０…ロータ、９１…ロータマグネット、９２…ロータプレート、９２Ａ…第１主面、９２Ｂ…第２主面、９２Ｂ１…第１領域、９２Ｂ２…第２領域、９３…モールド部、９４・・・ロータコア、１００…位置検出用マグネット、１１０…位置検出素子マウントＰＣＢ、１２０Ａ…下金型、１２０Ｂ…上金型

Claims (5)

1. 環状のステータと、
   複数のロータマグネットを有するロータコアと、前記ロータコアの側面に配置されるロータプレートとを有し、前記ステータの内側において回転するロータと、
   前記ロータに取り付けられ、前記複数のロータマグネットの位置検出に用いられる位置検出用マグネットと
   を備え、
   前記複数のロータコア及び前記ロータプレートは、樹脂によって一体的にモールドされ、
   前記ロータプレートは、前記樹脂から露出する第１領域を有しており、
   前記位置検出用マグネットは、前記第１領域に取り付けられる
   ことを特徴とするモールドモータ。
2. 前記ロータプレートは、前記ロータコアが配置される第１主面と、前記第１主面の反対側に設けられる第２主面とを有し、
   前記第１領域は、前記第２主面に形成される
   ことを特徴とする請求項１に記載のモールドモータ。
3. 前記第２主面は、前記第１領域と、前記第１領域を取囲み、前記樹脂によって被覆される第２領域とを有しており、
   前記第１領域は、前記第２領域よりも前記第１主面の反対側に向かって張り出している
   ことを特徴とする請求項２に記載のモールドモータ。
4. 前記複数のロータマグネットは、前記第１主面上において環状に配置されており、
   前記ロータの軸心に略垂直な投影面上において、前記位置検出用マグネットは、前記複数のロータマグネットの内側に配置される
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載のモールドモータ。
5. 回転駆動自在な車輪と、
   前記車輪を駆動させるモールドモータと
   を備える電動車両であって、
   前記モールドモータは、
   環状のステータと、
   複数のロータマグネットを有するロータコアと、前記ロータコアの側面に配置されるロータプレートとを有し、前記ステータの内側において回転するロータと、
   前記ロータに取り付けられ、前記複数のロータマグネットの位置検出に用いられる位置検出用マグネットと
   を備え、
   前記複数のロータコア及び前記ロータプレートは、樹脂によって一体的にモールドされ、
   前記ロータプレートは、前記樹脂から露出する第１領域を有しており、
   前記位置検出用マグネットは、前記第１領域に取り付けられる
   ことを特徴とする電動車両。

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