JP5461580B2 - 電動モータホイール構造体 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、自動車等の乗用車に用いられる電動モータホイール構造体に関する。

近年、環境問題に対する市場の関心が高まり、自動車メーカは、ハイブリット自動車や車輪を駆動する電動エンジンを備える電気自動車の開発に努力を費やしている。

電動エンジンの動力密度は高いので、自動車の全ての車輪又はいくつかの車輪のリムの内部にモータを放射状に配置することが可能である。このようにして、それぞれのモータホイール構造体が定められる。

キャリパーブレーキとシューブレーキのいずれであっても、通常、ブレーキ装置はリムの放射状の範囲に収まるように設置される。従って、新型乗用車のために、どのようにして電動モータとブレーキ装置を構成するかという設計上の問題が生じる。

この問題に対する既知の解決方法では、電動モータがリムの内部に放射状に収容され、ブレーキ要素は電動モータと同軸のシューブレーキとされる。このような解決方法は、ブレーキ要素を削除するような設計が必要とされ、既存の乗用車に取付けるのには適していない。乗用車を再設計する場合、ブレーキ要素の再設計が生じると、新たな公認手続きが必要とされるのでコスト高となる。

他の解決方法では、ブレーキ要素が削除され、電動モータが乗用車を制動するために用いられる。この場合でも、ブレーキングシステムが再設計され、乗用車が再び公認される必要がある。

本発明に係るモータホイール構造体は、乗用車に用いられるモータホイール構造体であって、円周経路に沿って配置された複数のステータ磁石を備えるラジアル磁気ブラシレスモータと、ホイールと、トルクが伝達されるように、前記ラジアル磁気ブラシレスモータを前記ホイールに接続する第１接続手段と、前記ラジアル磁気ブラシレスモータを前記乗用車に接続する第２接続手段を備え、前記モータホイール構造体は、前記円周経路に沿って配列された前記複数のステータ磁石の配列の連続性を妨げるシートであって、前記乗用車のブレーキングシステムのキャリパーを収納するシートを定め、前記モータは、連続壁とともに前記シートを定めるステータボディを備え、前記連続壁は、円周方向及び軸方向に沿って前記複数のステータ磁石を前記シートに対して密閉し、前記モータのロータは、複数の永久磁石を支持する支持部を備え、前記第１接続手段は、前記支持部と前記モータの間に配置され、前記ステータボディ及び前記支持部は、前記複数のステータ磁石および前記複数の永久磁石の周囲を閉じる空間を定め、前記連続壁は、円周方向の１対の側壁と、曲率を持った上部の壁と、前記支持部に対向するウェブを備え、前記ステータボディおよび前記ロータは取り外し不能なユニットを形成するよう恒久的に接続されており、前記第１接続手段は取り外し不能であり、前記空間のシーリングをするために、前記ロータは、円柱壁に固定されるとともに前記ステータボディ方向へ延在するリングプレートと、前記ステータボディと前記リングプレートの間に配置されたスライディングシール手段とを有し、前記ステータボディは、円周方向に前記ロータを支持するベアリングのシートを定める貫通穴を備え、前記スライディングシール手段は、前記ベアリングに組み込まれており、前記ステータボディと前記支持部の間に配置されて前記空間の汚染を防止する。

本発明に係る乗用車は、内燃機関を内部に備える乗用車であって、少なくとも１つの第２ホイールと、モータホイール構造体と、を備え、前記内燃機関は、前記少なくとも１つの第２ホイールを駆動する一方で、前記モータホイール構造体を駆動しない。

本発明に係るモータホイールの斜視図である。 図１の半径方向の断面図である。 より明確に理解するためにその一部が削除された図２の前方方向の斜視図である。 図３の後方斜視図である。

図１において、１として全体が示されるのは、自動車や他の２輪／３輪の乗用車に用いられるモータホイールである。

モータホイール１（図示）は、ラジアル磁気リバースブラシレスモータ２と、リム４とタイヤ５を備えるホイール３と、モータ２を乗用車のサスペンションシステムに接続する接続手段６を有する。

特に、（図２）サスペンションシステムは、ショックアブソーバ（不図示）に接続されるハブ保持体７と、ハブ保持体７に回転可能に取り付けられたハブ８と、ブレーキ装置を有する。ブレーキ装置は、ハブ８に固着されたディスク９と、ハブ保持体７に固着されるとともにディスク９と協働するキャリパー１０を有しているのが好ましい。

モータ２は、接続手段６の１対のアーム１２を介してハブ保持体７に接続されたステータ１１と、ねじ山のあるジョイント１３を介してハブ８に接続されたロータ１２を有する。特に、１対のアーム１２は、一定の間隔で配置されるとともに、ステータ１１に作用するトルクにより相当な荷重がかかる。ねじ山のあるジョイント１３は、ロータ１２とハブ８を固着させる。このようにして、接続手段６は、ステータ１１とロータ１２のそれぞれのために設けられた、２つの拘束ユニットを有するものとなる。本発明の他の実施形態によれば、ステータ１１はキャリパー１０又はハブ保持体７に固定された他の要素に接続される。

ステータ１１は、円周経路に沿った複数の磁気パック１５を支持するボディ１４と、複数の電磁石１６を有する。ボディ１４は、ロータ１２を回転方向に支持するベアリング１８のシートを定める貫通穴１７を有する。

ロータ１２は、貫通穴１７内のベアリング１８により支持される管状部２０を定める支持要素１９と、管状部２０に対して垂直なウェブ２１と、ウェブ２１の外縁部から軸方向に延在する円柱壁２２を有する。

円柱壁２２は、ボディ１４を囲む内側表面を有する。内側表面は、強磁性素材により製造されたリング２３、及びリング２３上で支持され電磁石１６に対向する複数の永久磁石２４を支持する。

ボディ１４と支持要素１９は、外部環境に対して密閉され、電磁石１６と永久磁石２４を汚染物質から保護する空間２５を定める。空間を密閉するために、ロータ１２は、好ましくは、円柱壁２２に固定されるとともに、ボディ１４方向へ延在するリングプレート２６と、ボディ１４とリングプレート２６の間に配置されたスライディングシールと、ベアリング１８に適切に組み込まれたスライディングシールを有する。

リングプレート２６の軸方向の反対側で、ロータ１２のウェブ２１は、ホイール３のリム４に取り外し可能とする接続手段２７を定める。接続手段２７は、リムの対応する穴に連結するボルトまたはスタッドを収納する貫通穴を備えるものであってよい。

本発明の好ましい実施形態によれば、支持要素１９は２つのパーツ、つまり管状部２０を定めるボディ１４と管状部２０の端部から延在するフランジ２８を有し、ボディはフランジ２８に固着されたウェブ２１と円柱壁２２を有する。このようにすることで、２つのボディの形状は、達成するのが容易で製造がしやすいものとなる。

図３は、電動モータ３の斜視図であるが、ウェブ２１と円柱壁２２は図から除かれている。

ボディ１４は、ウェブ２１に対向する円形ウェブ２９と、ウェブ２９に取り付けられスロット３１を定める周辺部３０を有する。スロット３１は、電磁石１６を収納するのに適した放射形状であり、ウェブ２１に対して軸方向に開口しており、永久磁石２４に対して円周方向に開口している。スロット１は、円柱壁３２と円柱壁３２からプレートリング２６に向かって延在する肩部３３により定められる。前述したスライディングシールはプレートリング２６と肩部３３の間に配置される。スロット３１は、更に、円周方向に沿って実質的に等間隔の複数の間隙３４を定める。

本発明によれば、ボディ１４は、円周方向に沿って隣接した２つの電磁石１６の間に配置されるシート３５を定め、モータホイール１がサスペンションシステムに設置される場合に、キャリパー１０をその周囲と側面に沿って収納するように設計される。

特に、シート３５は、円周方向はボディ１４の一対の側壁３６、３７に、上部は曲率を持った壁３８に、ロータ１２方向はウェブ２０により定められる。空間２５の密閉を保障するために、側壁３６、３７及び壁３８は、円周方向に沿って連続的に配置される。更に、壁３８は、外周の直径が肩部３３のそれと同じであり、スライディングシール手段は円周方向に連続しており、スライディングシール手段はリングプレート２６と壁３８の間に配置されている。

使用時に、モータ２は制御ユニットにより制御され、充電可能なバッテリー（不図示）により電力が供給される。シート３５は、 電子制御ユニットにより出力トルクへの影響が制御され得る、等間隔に配列された電磁石１６の妨害物となる。例えば、電磁石１６の各々は制御ユニットに接続されるそれぞれの電力端子（不図示）を有する。このようにすることで、各々の電磁石が、独立して制御されることが可能となる。

乗用車を前進方向および後進方向に走行させる際に、モータ２はホイール３を駆動し、キャリパー１０は減速するためにディスク９にブレーキをかける。電磁石１６と永久磁石２４は空間２５内に密閉されているので、ブレーキがかかっている間にディスク９上で移動する摩擦要素の粉塵がモータ２の内部に侵入することが防止される。

本発明に係るモータホイール１は、以下の点で有利である。

モータホイール１がサスペンションシステムに設置される場合、キャリパー１０はシート３５の内部に収納されるので、ブレーキングシステムを実際に改修する必要がない。更に、リムを適切に再設計することのみで、軸方向の大きさがコンパクトになる。

シート３５により引き起こされる不安は、エンジン制御ユニットにより制御可能となり、改善される。これは、標準的なＤＣブラシレスモータの電力端子、つまり３以上の電力端子とは異なる場合に顕著である。

空間２５は密閉されているので、モータホイール１のメンテナンスの負荷が軽減する。

ラジアル磁気ブラシレスモータを採用することで、軸方向の大きさがコンパクトになる。

添付された請求項により定められた範囲を逸脱しない限り、前述した実施形態に対して、種々の改変や変形が可能であることはいうまでもない。

モータホイール構造体１は電気乗用車又はハイブリッド乗用車に使用可能である。後者の場合、モータホイール構造体１は、添付された図面に示されるものと同様の構成を備えるとともに、内部の燃焼機関が他のホイールを駆動する。２つのフロントステアリングホイールを備える３輪乗用車の例では、後輪は、内部の内燃機関のみで駆動され、２つのフロントホイールは内部の内燃機関には接続されない。しかしながら、適切な変更を加えることで、モータホイール構造体１もディファレンシャルに接続された駆動軸から駆動を受けることが可能である。

Claims (4)

1. 乗用車に用いられるモータホイール構造体であって、
   円周経路に沿って配置された複数のステータ磁石を備えるラジアル磁気ブラシレスモータと、
   ホイールと、
   トルクが伝達されるように、前記ラジアル磁気ブラシレスモータを前記ホイールに取り外し可能に接続する第１接続手段と、
   前記ラジアル磁気ブラシレスモータを前記乗用車に接続する第２接続手段を備え、
   前記モータホイール構造体は、前記円周経路に沿って配列された前記複数のステータ磁石の配列の連続性を妨げるシートであって、前記乗用車のブレーキングシステムのキャリパーを収納するシートを定め、
   前記モータは、連続壁とともに前記シートを定めるステータボディを備え、
   前記連続壁は、円周方向及び軸方向に沿って前記複数のステータ磁石を前記シートに対して密閉し、
   前記モータのロータは、複数の永久磁石を支持する支持部を備え、
   前記第１接続手段は、前記支持部と前記モータの間に配置され、
   前記ステータボディ及び前記支持部は、前記複数のステータ磁石および前記複数の永久磁石の周囲を閉じる空間を定め、
   前記連続壁は、円周方向の１対の側壁と、曲率を持った上部の壁と、前記支持部に対向するウェブを備え、
   前記ステータボディおよび前記ロータは取り外し不能なユニットを形成するよう恒久的に接続されており、
   前記第１接続手段は取り外し不能であり、
   前記空間のシーリングをするために、前記ロータは、円柱壁に固定されるとともに前記ステータボディ方向へ延在するリングプレートと、前記ステータボディと前記リングプレートの間に配置されたスライディングシール手段とを有し、前記ステータボディは、円周方向に前記ロータを支持するベアリングのシートを定める貫通穴を備え、
   前記スライディングシール手段は、前記ベアリングに組み込まれており、前記ステータボディと前記支持部の間に配置されて前記空間の汚染を防止するモータホイール構造体。
2. 前記複数のステータ磁石に電力を供給する３以上の電力端子を備える請求項１に記載のモータホイール構造体。
3. 前記ステータボディは前記複数のステータ磁石を収納するスロットを定め、
   前記空間は前記スロットを備える請求項１または請求項２に記載のモータホイール構造体。
4. 内燃機関を内部に備える乗用車であって、
   少なくとも１つの第２ホイールと、
   請求項１乃至３のいずれかに記載のモータホイール構造体と、を備え、
   前記内燃機関は、前記少なくとも１つの第２ホイールを駆動する一方で、前記モータホイール構造体を駆動しない乗用車。

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