JPH10175581A - モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータを有する電気自転車の外観上の価値を
向上することができる電気自転車を提供すること。 【解決手段】 固定軸５１に対して設定されるステータ
ＳＴと、このステータＳＴに対して回転するロータＲＴ
を備え、ステータＳＴは、通電することでロータＲＴを
回転させるための駆動コイルＣ１，Ｃ２，Ｃ３を有し、
固定軸５１に固定されているベース６７と、このベース
６７の外面を覆うための第１化粧部材６６と、を有し、
ロータＲＴは、通電された駆動コイルＣ１，Ｃ２，Ｃ３
による磁気の発生によりロータＲＴを固定軸５１を中心
として回転させるための駆動用のマグネット５６を有
し、移動装置の車輪と一体になっているロータハウジン
グ５５と、ロータハウジング５５に設定されて、ロータ
ハウジング５５の外面を覆うための第２化粧部材３２
と、を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自転車のような移
動装置を用いる際に操作者が与える移動するための力の
一部を補助するモータの改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】移動装置として、たとえば自転車を例に
挙げると、操作者は自転車のサドルに座り、操作者の踏
力を用いて、ペダル、クランク、チェーン等の駆動伝達
部を介して後輪を駆動することで走行できる。

【０００３】このように操作者が踏力を与えて自転車で
走行する場合に、平坦な道であれば苦労はしないが、登
り坂に差しかかると、操作者の踏力だけではなかなか登
り切れず、特に登り坂が急で長いと途中で自転車を降り
なければならない。そこで操作者の踏力を補助するため
のモータを備えた自転車が提案されている。従来のこの
ような自転車は、電気自転車とも呼ばれている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような電気自転車
のモータは後輪の回転中心軸を中心として配置されてい
る場合があるが、金属製のモータの外面がそのまま後輪
において露出されているので、電気自転車においてはこ
の金属製のモータの存在が目立ってしまい、電気自転車
の外観上の価値が薄れてしまう。また、金属製のモータ
の外面がそのまま後輪において露出されるので、金属製
のモータの外面の仕上げ状態を良好にしなくてはならな
い。そこで、本発明は上記課題を解消して、モータを有
する電気自転車の外観上の価値を向上することができる
電気自転車を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明にあ
っては、移動装置を用いて操作者の操作により移動する
際に、移動装置に配置されて移動するための力の一部を
補助するモータにおいて、固定軸に対して設定されるス
テータと、このステータに対して回転するロータを備
え、ステータは、通電することでロータを回転させるた
めの駆動コイルを有し、固定軸に固定されているベース
と、このベースの外面を覆うための第１化粧部材と、を
有し、ロータは、通電された駆動コイルによる磁気の発
生によりロータを固定軸を中心として回転させるための
駆動用のマグネットを有し、移動装置の車輪と一体にな
っているロータハウジングと、ロータハウジングに設定
されて、ロータハウジングの外面を覆うための第２化粧
部材と、を有するモータにより、達成される。

【０００６】本発明では、第１化粧部材がステータのベ
ースの外面を覆い、第２化粧部材がロータハウジングの
外面を覆うので、モータの外面の仕上げを特に考慮しな
くてもよいのでモータのコトスダウンが図れるととも
に、電気自転車の外観上の価値を向上することができ
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明
の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨
の記載がない限り、これらの形態に限られるものではな
い。

【０００８】図１は、本発明のモータの好ましい実施の
形態が適用された移動装置として、電気自転車を示して
いる。図１の電気自転車１０００は、フレーム１１、ハ
ンドル１２、握り１３、クランク１４、サドル１５、前
輪１６、後輪１７、ギヤ１８ａ、ギヤ１８ｂ、走行情報
把握手段である制御手段１００、動力補助手段３０等を
備えている。制御手段１００は、フレーム１１およびク
ランク１４の付近に配置されている。動力補助手段３０
は、図１の実施の形態では後輪１７に配置されている。
クランク１４、前輪１６、後輪１７、ギヤ１８ａ，１８
ｂは、走行時の回転部である。制御手段１００は、動力
補助手段３０に内蔵したり、あるいは取付プレート２１
に配置することができるが、図示例では制御手段１００
は動力補助手段３０に内蔵されている。フレーム１１の
三角形の空間部分の空間には、取付プレート２１が設け
られている。この取付プレート２１は、バッテリ４０、
制御手段１００および傾斜センサ９０等が配置されてい
る。

【０００９】大径のギヤ１８ａと小径の１８ｂには、動
力を伝達するためのチェーン１８ｃが設けられている。
図１の電気自転車１０００のバッテリ４０は取付プレー
ト２１から取外し可能になっている。このバッテリ４０
は家庭用の商用電源１００Ｖで充電可能である。バッテ
リ４０は、一例として約４時間で満充電可能であり、こ
のバッテリ容量はたとえば２８．８Ｖ−５Ａｈ（１４４
Ｗｈ）程度である。そのバッテリ４０の重さは、たとえ
ば１．３ｋｇと軽いものである。

【００１０】図２は、図１の動力補助手段３０およびそ
れに内蔵されている制御手段（走行情報把握手段）１０
０、傾斜センサ９０等を含んだ電気自転車１０００の統
合制御部２０００の一例を示している。図３は図２の統
合制御部２０００における電気自転車１０００の制御イ
メージを示している。図３を参照すると、速度センサ１
１０、傾斜センサ９０、クランク回転センサ１２０、前
ブレーキセンサ１３０、後ブレーキセンサ１４０からの
それぞれの信号に基づいて、制御手段１００が、電気自
転車の走行状態を把握し、そして制御手段１００が速度
センサ１１０からの速度信号ＶＳに基づいて速度変化情
報（加速度情報）を合成し、これにより、制御手段１０
０は動力補助手段３０に対して、操作者（ライダー）の
意思に忠実なパワーアシストを実現させるようになって
いる。

【００１１】図２において、制御手段（走行情報把握手
段）１００の中央演算処理装置１０１は、バスを介して
デジタル入出力部１０２、カウンタ１０３、アナログ入
力部（アナログ／デジタル変換部）１０４、ＰＷＭ信号
生成ロジック部１０９のＰＷＭ（パルス幅変調）データ
部１０５に接続されている。クロック発生部１０６はカ
ウンタ１０３と中央演算処理装置１０１にシステム動作
の基準用のシステムクロックを与える。アナログ入力部
１０４は、傾斜センサ９０、電流センサ１５０、温度セ
ンサ１６０からのアナログ信号を受けてデジタル変換す
る。

【００１２】カウンタ１０３は、クロック発生部１０６
からのシステムクロックに基づいて、ＰＷＭデータ部１
０５に対してＰＷＭクロックφ（１／１２８キャリア）
を与える。ＰＷＭデータ部１０５は、チャンネルｃｈ０
〜チャンネルｃｈ３のカウンタユニット１０５ａ〜１０
５ｋを有し、チャンネルｃｈ３はチャンネルｃｈ０〜チ
ャンネルｃｈ２の値をクリアするためのカウンタリセッ
トを備えている。ＰＷＭデータ部１０５のチャンネルｃ
ｈ０〜チャンネルｃｈ２のカウンタユニット１０５ａ〜
１０５ｃは、カウンタユニット１０５ｄ，１０５ｅ，１
０５ｆおよびアイソレーション用のフォトカプラ１０５
ｇ，１０５ｈ，１０５ｉを介して、動力補助手段３０の
３相モータ３１のドライバパワー段１７０に接続されて
いる。このパワー段１７０は、３相モータ３１のＵ相，
Ｖ相，Ｗ相をそれぞれＰＷＭ制御して、モータ３１に適
宜通電する。デジタル入出力部１０２には、アシストボ
タン１８０、前ブレーキセンサ１３０，１４０、クラン
ク回転センサ１２０、温度センサ１６０等が、アイソレ
ーション用のフォトカプラ１８０ａを介して接続されて
いる。３相モータ３１の速度センサ１１０が、アイソレ
ーション用のフォトカプラ１１０ａを介してデジタル入
出力部１０２に接続されている。

【００１３】図４の回路ブロック図では、図２の回路ブ
ロック図に対して更にバッテリ４０を含めた図であり、
バッテリ４０、制御手段１００、モータ基板３２等を示
している。制御手段１００は、中央演算処理装置１０１
とメイン基板１０８を有している。中央演算処理装置１
０１に対しては、速度センサ１１０、傾斜センサ９０、
クランク回転センサ（クランク軸速度センサともいう）
１２０、前ブレーキセンサ１３０、後ブレーキセンサ１
４０が関連している。傾斜センサ９０はメイン基板１０
８に配置されており、ＤＣ−ＤＣ変換器１０８ａは、バ
ッテリ４０からの電圧を５Ｖに設定して中央演算処理装
置１０１に与える。またメイン基板１０８のＤＣ−ＤＣ
変換器１０８ｂは、バッテリ４０からの電圧を１２Ｖに
設定してモータ基板３２側に送ることができる。

【００１４】図４の３つの速度センサ１１０は、モータ
基板３２に設けられており、モータ回転角信号ＣＳを、
中央演算処理装置１０１側に送ることができる。中央演
算処理装置１０１は、このモータ回転角信号ＣＳに基づ
いて、モータのロータの速度信号ＶＳを生成でき、かつ
この速度信号ＶＳから加速度情報（速度変化情報）ＡＳ
を合成することができる。モータ基板３２は、上述した
速度センサ１１０、温度センサ１６０、誘起電圧検出部
３２ａおよび３つの駆動用コイルＣ１〜Ｃ３を有してい
る。メイン基板１０８のパワー段１７０は、これら３つ
のコイルＣ１，Ｃ２，Ｃ３（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相に相当）
に対して駆動電圧を供給する。

【００１５】図２のパワー段１７０はエラー信号１７０
ｅをアイソレーション用のフォトカプラ１７０ｆを介し
てデジタル入出力部１０２に送ることができる。中央演
算処理装置１０１は、パワー段１７０に異常が生じると
このエラー信号１７０ｅを受けて、直ちに３相モータ３
１を停止させる。図２のアシストボタン１８０は、操作
者がオン／オフ操作するプッシュスイッチであり、たと
えば図１の電気自転車１０００を操作者が押して歩く際
に、段差等を乗り越えるとき等の必要時に３相モータ３
１を作動して、図１の後輪１７に対して補助動力を与え
てアシストさせる。たとえば操作者が電気自転車１００
０を押して歩く際に、その車速が２．５ｋｍ／ｈ以下の
時のみにモータ３１を動作させることができる。このよ
うにすることで、操作者は電気自転車１０００を押して
歩く際に、段差等の障害が生じて電気自転車１０００を
押しにくくなっても必要に応じて軽く押して行くことが
できる。

【００１６】次に、図２の前ブレーキセンサ１３０と後
ブレーキセンサ１４０について説明する。図５は図１の
電気自転車１０００の平面図であり、ハンドル１２には
前ブレーキレバー１２ａと後ブレーキレバー１２ｂを有
している。前ブレーキレバー１２ａは、前輪１６の回転
を停止する前ブレーキ１２ｃを操作する。後ブレーキ１
２ｂは後輪１７の後ブレーキ１２ｄを操作する。図６に
示すように、たとえば後ブレーキレバー１２ｂにはマイ
クロスイッチのような後ブレーキセンサ１４０が設けら
れている。操作者がレバー１２ｂを矢印Ｈ方向に操作す
ることで、後ブレーキセンサ１４０がオンする。そして
操作者が後ブレーキレバー１２ｂを離すと後ブレーキセ
ンサ１４０はオフする。同様にして操作者が前ブレーキ
１２ａを操作すると、前ブレーキセンサ１３０はオン
し、前ブレーキレバー１２ａを離すと、前ブレーキセン
サ１３０はオフする。このように、前ブレーキレバー１
２ａあるいは後ブレーキレバー１２ｂを用いて前ブレー
キ１２ｃあるいは後ブレーキ１２ｄを操作したかどうか
は、この前ブレーキセンサ１３０あるいは後ブレーキセ
ンサ１４０のブレーキ信号に基づいて図２の中央演算処
理装置１０１が判断する。つまりこれらのセンサ１３
０，１４０のオン信号を検出することで、操作者が電気
自転車１０００を止めたい意思があるかどうかを中央演
算処理装置１０１が判断することができる。

【００１７】なお図７は、前ブレーキセンサおよび後ブ
レーキセンサの別の実施の形態を示しており、図７の実
施の形態では、マイクロスイッチに代えてポテンショメ
ータ１３０ａあるいは１４０ａを用いている。ポテンシ
ョメータ１３０ａ，１４０ａは、レバーの角度θに応じ
た大きさのブレーキ信号を出す。

【００１８】次に、図２の傾斜センサ９０について説明
する。傾斜センサ９０は、図１の取付プレート２１に設
定されているが、この傾斜センサ９０は、図８と図９に
示すような構造である。傾斜センサ９０は鉄基板９１に
対して軸受９２を介して、振り子９９が回転可能に支持
されている。軸受９２は焼結メタルもしくは樹脂の軸受
であり、鉄基板９１には磁界検出用のホール素子９４が
取付けられている。

【００１９】振り子９９は、ヨーク９８とボス９６およ
び軸９７を有している。軸９７はボス９６にはめ込まれ
ており、ボス９６はヨーク９８を保持している。軸９７
はＥリング９３により軸受９２に取付けられている。ヨ
ーク９８はマグネット９５を備えておりこのヨーク９８
は透磁性材料で作られている。マグネット９５は図１０
に示すように、Ｎ極９５ａとＳ極９５ｂを有している。
図９のホール素子９４は、マグネット９５のＮ極９５ａ
とＳ極９５ｂの磁界の変化を、振り子９９がＲ方向に移
動することで検出する。この振り子９９がＲ方向に傾斜
する角度はプラスマイナスθで図８に示しているが、こ
の振り子９９の傾斜角度θは、図１の電気自転車１００
０の前輪１６と後輪１７を結ぶ線に対して垂直方向の線
ＶＬに対する傾斜角度である。たとえば登り坂の場合に
は振り子９９が＋θ方向に傾斜し、下り坂の場合には振
り子９９は−θ方向に傾斜する。つまり、図１１に示す
ように、ホール素子９５の出力は＋θ方向の傾斜に対し
て直線的に減少し、−θ方向の傾斜に対して直線的に上
昇していくように設定されている。ホール素子９４の出
力は傾斜信号ＩＮＳとして制御手段１００側に送られ
る。

【００２０】次に、図１２と図１３および図１４を参照
して、図１と図２のクランク回転センサ１２０について
説明する。クランク回転センサ１２０は、図１の自転車
のクランク軸１４ａに対応して配置されている。図１２
に示すようにクランク軸１４ａは２つのペダル１４ｂ，
１４ｂを有している。クランク軸１４ａのギヤ１８ａに
対しては、反射板１２１が固定されている。この反射板
１２１は、図１３に示すようにミラー部分１２２と無反
射部分１２３を交互に円周方向に配置している。この反
射板１２１は円板状の反射板であるが、この反射板１２
１のミラー部分１２２および無反射部分１２３は各々２
４個あり、反射板１２１に対応するようにして、受発光
部１２４が設けられている。

【００２１】この受発光部１２４は、たとえば図１４に
示すように、発光部１２４ａと受光部１２４ｂを備えて
おり、発光部１２４ａはたとえば発光ダイオードで受光
部１２４ｂはフォトトランジスタである。発光部１２４
ａが発光する光Ｌは、ミラー部分１２２で反射して戻り
光ＬＲとなり、戻り光ＬＲは受光部１２４ｂで受光でき
る。つまり光Ｌはミラー部分１２２が受光部１２４ｂに
対面した場合に、戻り光ＬＲを受光部１２４ｂに送るこ
とができる。これにより、クランク回転センサ１２０
は、クランク軸１４ａに一体となった反射板１２１の回
転数に対応するクランク回転信号ＣＲＳを制御手段１０
０に出力することができる。

【００２２】なお、検出距離の長い図１４の受発光部を
用いると、反射板１２１が反っていた場合であっても、
距離変動の影響を避けることができる。また外乱となる
光も多いことから、必要に応じて受発光部１２４からの
クランク回転信号ＣＲＳを受ける制御手段１００の電気
回路部分において、大きめのヒステリシスを持たせるこ
とが望ましい。

【００２３】図９の傾斜センサ９０から制御手段１００
側に送られる傾斜信号ＩＮＳは、電気自転車１０００の
走行路面における傾きを検出するために、振り子９９の
傾きを利用しているが、その傾斜信号ＩＮＳはアナログ
値であり、図２のようにデジタル入出力部１０２でデジ
タル変換を行う必要がある。

【００２４】また図１３の反射板１２１は、クランク用
のギヤ１８ａに対して貼付けて設けることができる。受
発光部１２４の受光部１２４ｂから得られるクランク回
転信号ＣＲＳは、図２のカウンタ１０３でカウントして
計測する。具体的には、図１３のミラー部分１２２は、
一周について２４個備えているので、図１４の受光部１
２４ｂはクランク用のギヤ１８ａの一回転に伴い２４の
クランク回転信号ＣＲＳを出力する。図１の動力補助手
段３０のモータ３１がクランク１４と同期して回転して
いる場合には、図１のクランク用のギヤ１８ａと後輪１
７のギヤ１８ｂのギヤ比はたとえば４４：１６なので、
モータ３１の方が２．７５倍速く回転することになる。
なおモータ３１のアシストは、通常操作者がペダルをこ
いでモータ３１とクランク１４が同期している場合に働
く。

【００２５】図１５は、図２のモータ３１および各種セ
ンサの付近とバッテリー４０をより詳しく示している。
中央演算処理装置１０１は、傾斜センサ９０から傾斜信
号ＩＮＳを受け、前ブレーキセンサ１３０から前ブレー
キ信号ＦＢＳを受け、後ブレーキセンサ１４０からは後
ブレーキ信号ＢＢＳを受け、クランク回転センサ１２０
からクランク回転信号ＣＲＳを受け、そしてモータ３１
の速度センサ１１０から速度信号ＶＳを得ることができ
る。この速度センサ１１０の他に、モータ３１は、温度
センサ１６０とロータ位置センサ１９９を有している。
更に、モータ３１と中央演算処理装置１０１の間には電
流センサ１５０が設けられている。温度センサ１６０は
モータ３１の温度を測定して温度信号ＴＳを中央演算処
理装置１０１に与える。充電回路用リレー部２５０は、
モータ３１が発電機として作用する時に、その発電した
電気をバッテリー４０に充電するためにオンする。この
充電時にはコイルカットリレー部２００はオフとなり、
パワー段１７０からモータ３１へのパワー供給は中断す
る。モータ３１が発電機として作用するのは、たとえば
電気自転車１０００が坂道や平坦路で空走している時な
どである。

【００２６】図１５と図２の電流センサ１５０は、ＧＮ
Ｄ側のセンス抵抗（たとえば０．５オーム）に生じる両
端の電圧を、図２のアナログ入力部１０４に取り込んで
アナログ／デジタル変換することで、電流に変換する。
このように電流センサが必要なのは、次の理由からであ
る。 （１）突入電流に制限をかけることで、バッテリーや駆
動回路素子の拡大電流定格を低く押えられる。特にリチ
ウムイオンバッテリーの信頼性向上に有効である。また
瞬間的な制限であるのでアシスト効果の低下は影響な
い。 （２）モータの異常検出ができる。

【００２７】図１６と図１７は、図１の動力補助手段３
０に設けられているモータ３１を示す断面図である。図
１７は図１６と基本的には同じ図であるが、図１７のハ
ッチング部分はモータ３１の回転部分の領域を示してい
る。図１６と図１７において、このモータ３１はロータ
ＲＴとステータＳＴを有している。このモータ３１の構
造は、外側のロータＲＴが回転して内側のステータＳＴ
が停止しているアウターロータ型の３相のブラシレスモ
ータである。このモータ３１は、図１に示すように後輪
１７のシャフトとも言う固定軸５１に対して設けられて
いる。従って、図１の電気自転車１０００は後輪駆動型
の自転車である。図１７の駆動軸５１のおねじは、図１
のフレーム１１に対してネジ１１ａを用いて着脱可能に
固定されている。

【００２８】モータ３１のステータＳＴについて説明す
る。モータ３１のステータＳＴは、ベース６７と、鉄芯
５３と、駆動用のコイルＣ１，Ｃ２，Ｃ３、駆動制御用
の制御手段（制御回路）１００等を有している。ベース
６７は、鉄芯５３と駆動用のコイルＣ１，Ｃ２，Ｃ３を
固定している。しかも、駆動用の回路５８がやはりベー
ス６７に固定されている。鉄芯５３には駆動用のコイル
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３が巻かれている。このコイルＣ１，Ｃ
２，Ｃ３は、たとえば鉄芯歯部に所定のパターンで巻か
れている。駆動用の回路５８は、たとえばリング状であ
り、駆動用のコイルＣ１，Ｃ２，Ｃ３に対して所定の通
電パターンで通電する回路である。この制御手段１００
は、たとえば図２に示すパワー段１７０等を含む回路で
ある。この駆動用の回路５８に対する給電線３２ｊは、
ベース６７の途中の穴を通ってモータ３１の外部に導き
出されている。ベース６７は円盤状の部材であるが、そ
の中央部分６７ａには、固定軸５１が圧入もしくは接着
により固定されている。このベース６７は、放熱性のよ
い金属製であり、たとえばアルミニウム等で作られてい
る。

【００２９】次に、図１６〜図１８を参照してロータＲ
Ｔについて説明する。ロータＲＴは、ステータＳＴの固
定軸５１に回転可能に保持されて、図１の後輪１７と一
体となって回転する部分である。ロータＲＴは、ロータ
ハウジング５５、駆動用のマグネット５６、付加部材と
も言う第１化粧部材６６、第２化粧部材３２、軸受５
２，５２、スペーサ５２ａ、予圧ネジ５２ｂ等を有して
いる。

【００３０】ロータハウジング５５は、円盤状の側面部
５５ａとリング状の外周部５５ｂからなるケース状の部
材であり、たとえば放熱性のよい金属、たとえばアルミ
ニウムにより作られている。ロータハウジング５５の中
心部分にはスリーブ５５ｃが設けられており、スリーブ
５５ｃは２つの軸受５２の外輪を支持している。軸受５
２の内輪には、固定軸５１が挿入される。そして予圧ネ
ジ５２ｂは、スペーサ５２ａを用いてスリーブ５５ｃ内
の軸受５２，５２に対して予圧をかけている。ロータハ
ウジング５５の外周部５５ｂは、図１にも示す後輪１７
のスポーク１７ｐの内端部を固定している。スポーク１
７ｂの外端部は、図１の後輪１７のリング状の金属部分
に固定されている。これにより、ロータハウジング５５
と後輪１７のタイヤを支えるリング状の金属部分は、ス
ポーク１７ｐにより一体化されている。ロータハウジン
グ５５は、ステータＳＴのベース６７、鉄芯５３、コイ
ルＣ１，Ｃ２，Ｃ３および回路５８を覆うようになって
いる。回路５８はリング状になっており、複数組のコイ
ルＣ１，Ｃ２，Ｃ３はやはり図２４に示すようにリング
状に形成されている。

【００３１】駆動用のマグネット５６は、その円周方向
に沿ってＮ極とＳ極が交互に多極着磁されたたとえばプ
ラスチックマグネットを用いることができる。マグネッ
ト５６は、マグネットヨーク５６ａを用いて、ロータハ
ウジング５５の外周部５５ｂの内周面に固定されてい
る。これにより、マグネット５６の内周面はステータＳ
Ｔ側のコイルＣ１，Ｃ２，Ｃ３と対面している。

【００３２】次に、図１８のロータＲＴ側に属する第１
化粧部材６６と第２化粧部材３２について説明する。図
１９は、第１化粧部材６６の内面６６ａと、ステータＳ
Ｔのベース６７の外面６７ａを示している。図１９にお
ける中央部分の断面を示す図は、第１化粧部材６６およ
びベース６７の断面構造を示している。図２０は第１化
粧部材６６と第２化粧部材３２の外面６６ａ，３２ａの
例を示している。

【００３３】図１９の放熱装置６４を参照すると、第１
化粧部材６６の内面側には、たとえば２本の凸部６６ｂ
が同心円状に形成されている。第１化粧部材６６は中央
に穴６６ｃを有する円盤状のものであり、たとえばプラ
スチックや金属により作られている。これに対して、図
１９に示すベース６７の外面６７ａには、多くの本数の
凹部６７ｂが同心円状に形成されている。このベース６
７は、中央部の穴６７ｈを有する円盤状のものである。
この第１化粧部材６６の凸部６６ｂとベース６７の凹部
６７ｂは、放熱作用と防水作用を発揮するラビリンスＬ
Ａを構成している。このラビリンスＬＡ（ｌａｂｙｒｉ
ｎｔｈ）は、図１９と図２１に示すように、所定の隙間
を以て噛み合うようにして配置されている。このような
凸部６６ｂと凹部６７ｂを用いたラビリンスＬＡの構造
を採用するのは、次の理由からである。

【００３４】図１６〜図１８に示すステータＳＴのコイ
ルＣ１，Ｃ２，Ｃ３に対して回路５８から通電すること
により、ロータＲＴが回転するのであるが、この際にコ
イル及び制御手段１００付近から発熱を生じる。この熱
は、モータ３１の寿命を伸ばすためにはモータ３１の外
部に放出する必要がある。そこで、ラビリンスＬＡは、
たとえばアルミニウムで作られているベース６７、第１
化粧部材６６を用いて、その熱を外部に放出する場合
に、より放熱特性を上げるために、ベース６７と第１化
粧部材６６の表面積を拡大しているのである。しかも、
第１化粧部材６６とベース６７の間に雨水のような水分
が浸入してしまうのを防ぐためにも、ラビリンスＬＡの
構造が必要となる。このようにすることで、図１８に示
すように、雨水のような水分やほこりが矢印ＡＲ方向に
浸入するのを、このラビリンスＬＡで防ぐとともに、コ
イルから発する熱を効率よくラビリンスＬＡでベース６
７側から第１化粧部材６６を介して外部に放出する。

【００３５】図２０を参照すると、図１７の第１化粧部
材６６と第２化粧部材３２の外面６６ａと３２ａには、
たとえば６つの意匠図ＤＤが描かれている。この意匠図
ＤＤは、第１化粧部材６６および第２化粧部材３２の外
面を飾るためのデザイン上のものであり、モータ３１が
図１のように後輪１７の中心部分に位置していたとして
も、そのモータ３１の存在を意匠的に美しく見せようと
するために形成されている。つまり第１化粧部材６６と
第２化粧部材３２は、モータのステータＳＴとロータＲ
Ｔを外部から見えないように覆うことができる。しか
も、その第１化粧部材６６と第２化粧部材３２の意匠図
ＤＤを好みのデザインのものに変えることにより、ユー
ザーの趣向に合わせて商品としての外観上の価値を上げ
ることができる。

【００３６】このように２つの化粧部材６６，３２でモ
ータ３１自体を外観的にほぼ隠すことができるので、図
１８のステータＳＴとロータＲＴのベース６７とロータ
ハウジング５５の外面の表面仕上げはそれ程注意しなく
ても済み、モータ部品の低コスト化が図れる。上述した
図１９の凸部６６ｂは放熱フィンとして働き、凹部６７
ｂを形成しているベース６７の凸部６７ｄはやはり放熱
フィンである。このようにラビリンスＬＡはモータ３１
における放熱を積極的に行うことができるとともに、第
１化粧部材６６、第２化粧部材３２は、モータ３１の外
観上の価値を上げることができる。

【００３７】図２２および図２３は、図１７における部
分ＢＮの取付例を示している。すなわち、図２２，２３
は一例として第１化粧部材６６をロータＲＴのロータハ
ウジング５５に対して固定する例を示している。図２２
では、第１化粧部材６６は取付部材６６ｆに対して突起
６６ｅをはめ込むことで着脱可能にワンタッチで止める
ことができる。この取付部材６６ｆはロータハウジング
５５に設定されている。図２３の取付例では、第１化粧
部材６６がネジ６６ｇによりロータハウジング５５に対
して固定されている。図２２と図２３は第１化粧部材６
６がロータハウジング５５に対して固定されている例を
示しているが、第２化粧部材３２がロータハウジング５
５に対して取付る場合においても、図２２と図２３の方
式を採用することができる。

【００３８】図２４は、上述したモータ３１の分解斜視
図を示している。図２５はそのモータ３１の組立図であ
る。図２６は、図１９に示した放熱装置６４とは異なる
放熱装置８６４の例を示している。図２６の放熱装置８
６４におけるベース６７の構造は、図１９の放熱装置６
４におけるベース６７の構造と同じである。しかし、図
２６の第１化粧部材６６の放熱用のフィンである凸部６
６６ｂは、図１９の放熱フィンである凸部６６ｂと異な
り、ＲＤ方向に沿ってスパイラル状に形成されている。
このようにすることで、図１７のロータＲＴの第１化粧
部材６６がＲＤ方向に回転する時に、そのスパイラル状
の放熱用のフィン６６６ｂが回転して、それにより空気
を中心部側に巻き込むことができる。このようにする
と、モータ３１の放熱作用を促進できる。この場合に
は、放熱フィンである凸部６７ｄと放熱用のフィン６６
６ｂは、噛み合っておらず、間隔をおいて対面した状態
になっている。

【００３９】次に、上述したモータ３１の組立作業につ
いて説明する。図１６〜図１８を参照すると、まずステ
ータＳＴのベース６７の中央部分６７ａの穴に対して固
定軸５１を圧入する。この固定軸５１に対してロータハ
ウジング５５のスリーブ５５ｃ内に軸受５２，５２を圧
入によりはめ込んで取付ける。そして予圧ネジ５２ｂを
固定軸５１のネジ部５１ａに対してスペーサ５２ａを用
いてねじ込むことで、軸受５２，５２に予圧をかける。
この状態ではステータＳＴの回路５８，複数組のコイル
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３、鉄芯５３等がロータハウジング５５
により覆われている。そしてコイルＣ１，Ｃ２，Ｃ３
は、駆動用のマグネット５６の内周面に対面することに
なる。

【００４０】次に、第１化粧部材６６は、ステータＳＴ
のベース６７に対して対面するように、第１化粧部材６
６の外周縁付近はロータハウジング５５に対して固定さ
れる。同様にしてロータハウジング５５には第２化粧部
材３２が固定される。これらの化粧部材６６，３２が固
定されると、モータ３１のロータハウジング５５の外面
とベース６７の外面が覆い隠されるので、モータ３１の
外観上の価値を上げることができる。

【００４１】このようにモータ３１を組立てると、図２
１のように第１化粧部材６６とベース６７の間にはラビ
リンスＬＡの構造が存在するので、コイルＣ１，Ｃ２，
Ｃ３の発生する熱はこのラビリンスＬＡの構造を介し
て、第１化粧部材６６の外部に放出できるとともに、図
１８のように矢印ＡＲ方向に水が浸入して、ベース６
７、外周縁部６７ｅとロータハウジング５５の間からモ
ータ３１の内部に水やゴミ等の浸入を防ぐことができ
る。第１化粧部材６６と第２化粧部材３２をモータ３１
に対して配置することにより、モータ３１が図１のよう
に後輪１７に設定されている外観上の価値を向上でき
る。また第１化粧部材６６をステータＳＴのベース６７
に設定することにより、特に図１６と図１７のロータハ
ウジング５５とベース６７の接続部分ＣＰにおける水や
埃等の浸入を防ぐことができる。

【００４２】モータ３１では、固定軸５１の外径寸法を
基準寸法として、ステータＳＴのベース６７に対してロ
ータＲＴを挿入して組立てる構造である。このために、
ステータＳＴ側では回路５８に対して外部から給電線３
２ｊを簡単に接続することができる。２つの軸受５２
は、比較的小径のベアリングで済むので、安価である。
ロータおよびステータの組立が簡単であるので組立工数
が少なく、コスト削減を図ることができるとともに、構
造が簡単なことから部品点数を少なくしコストダウンが
図れる。駆動用の各コイルＣ１，Ｃ２，Ｃ３に対して、
図２のパワー段１７０から通電することで、コイルＣ
１，Ｃ２，Ｃ３に生ずる磁界が、駆動用マグネット５６
の磁力との相互作用によりロータＲＴとともに図１の後
輪１７に所定のアシストが与えられて、使用者がペダル
を用いて加える踏力の一部を補助する。

【００４３】図１に示すバッテリ４０について説明す
る。繰り返して充電の可能な２次電池として、たとえば
最も好ましくはリチウムイオン電池を採用している。こ
のリチウムイオン電池は、リチウムをドープ・脱ドープ
できる炭素質材料を負極として、リチウムと遷移金属の
複合酸化物を正極とし、非水溶媒に電解質を加えた非水
電解液を用いている２次電池である。リチウムイオン電
池は充電が可能な電池でありニッケル−カドミウム電池
に代わる有力な電池である。リチウムイオン電池の放電
特性は、特に電池容量が少くなると時間の経過とともに
比較的大きな傾斜をもって低下していく。そしてリチウ
ムイオン電池の初期の電圧は４Ｖ以上であり電圧が高
く、電圧が低下していっても３Ｖ程度までである。

【００４４】図１のモータ３１は、後輪１７に対して直
結式のダイレクトモータを用いている。つまりモータ３
１のロータステータＳＴが直接電気自転車１０００の固
定軸５１に一体に設けられている。従って、従来用いら
れている電気自転車ではモータの動力はギヤボックスを
介して後輪に伝えられており、ギヤによる動力伝達ロス
が生じたり、大型であり重量のかさむという問題があっ
たが、本発明の実施の形態のモータ３１はこれらの点を
すべて解消している。モータ３１のロータＲＴは、ステ
ータＳＴに対して外側に位置しており、モータ３１はア
ウターロータ型のモータである。このアウターロータ型
のモータを使用することにより、ロータＲＴは後輪１７
のスポーク１７ｐに対して直接接続できるので、構造が
簡単であり軽量化できる。

【００４５】本発明の実施の形態ではバッテリとして高
電圧で使い勝手のよいリチウムイオン２次電池を用いて
いるが、Ｎｉ−ＭＨ（ニッケル−メタルハライド）電池
などの他の種類の２次電池を使用しても勿論構わない。
図２０の実施の形態では、第１化粧部材６６と第２化粧
部材３２のいずれにも同じ人形の意匠図ＤＤを複数個同
じ角度をおいて配置している。しかし、本発明のモータ
はこれに限らずロータＲＴが回転することで第１化粧部
材６６と第２化粧部材３２に設けられた意匠図が所望と
する絵柄を表すことができるようにしてもよい。第１化
粧部材６６と第２化粧部材３２はロータＲＴに対して着
脱可能であってもよい。

【００４６】本発明の実施の形態で例示した移動装置と
しては、電気自転車に限らず、電動車椅子や電動貨物運
搬台車あるいは電動遊具等他の種類の移動装置にも採用
できる。また、操作者が移動装置に力を与える際に、脚
による踏力の他に手による力の供給やその他の方式も採
用できる。本発明の実施の形態では、モータが後輪の車
軸に対応して配置されているが、これに限らずモータは
クランク軸に直接あるいは前輪の車軸に直接配置するよ
うにしても勿論構わない。図示例では制御手段１００が
動力補助手段３０に内蔵しているが、たとえば図１の取
付プレート２１に配置するようにしてもよい。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
モータを有する電気自転車の価値を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のモータの好ましい実施の形態を有する
移動装置として電気自転車を示す側面図。

【図２】図１の電気自転車の走行情報把握手段（制御手
段）とモータを示す図。

【図３】図２の各種センサと走行情報把握手段等を示す
図。

【図４】図２の回路において中央演算処理装置、メイン
基板およびモータ基板を示す図。

【図５】電気自転車の平面図。

【図６】電気自転車のブレーキ部分を示す図。

【図７】電気自転車のブレーキ部分の他の例を示す図。

【図８】傾斜センサの一例を示す正面図。

【図９】傾斜センサの断面図。

【図１０】傾斜センサの振り子を示す図。

【図１１】傾斜センサの特性を示す図。

【図１２】図１の電気自転車のクランクおよびクランク
回転センサを示す平面図。

【図１３】図１２のクランクおよびクランク回転センサ
を示す側面図。

【図１４】図１３のクランク回転センサの原理を示す
図。

【図１５】図２の回路図を別の形態で示したモータの駆
動型を示す図。

【図１６】本発明のモータの好ましい実施の形態を示す
断面図。

【図１７】図１６のモータにおいて回転部分を斜線を施
して示す断面図。

【図１８】図１６と図１７のモータの分解図。

【図１９】モータの放熱装置の一例を示す図。

【図２０】モータに設けられた第１化粧部材と第２化粧
部材の意匠図の例を示す図。

【図２１】放熱装置が防水装置をも兼ねているラビリン
スの構造例を示す図。

【図２２】第１化粧部材や第２化粧部材がロータハウジ
ングに取付けられている例を示す図。

【図２３】第１化粧部材や第２化粧部材がロータハウジ
ングに取付けられている別の例を示す図。

【図２４】モータの分解斜視図。

【図２５】モータの組立図。

【図２６】モータの放熱装置の別の例を示す図。

【符号の説明】

１１・・・フレーム、１４・・・クランク（回転部）、
１６・・・前輪（回転部）、１７・・・後輪（回転
部）、３１・・・モータ、３２・・・第２化粧部材、５
１・・・固定軸、５２・・・軸受、５３・・・鉄芯、５
５・・・ロータハウジング、５６・・・駆動用のマグネ
ット、５８・・・駆動用の回路、６６・・・第１化粧部
材（付加部材）、６６ｂ・・・凸部（放熱フィン）、６
７・・・ベース、６７ｄ・・・凸部（放熱フィン）、Ｒ
Ｔ・・・ロータ、ＳＴ・・・ステータ、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ
３・・・駆動用のコイル、ＤＤ・・・化粧部材に表示さ
れた意匠図、ＬＡ・・・ラビリンス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渋谷 一男 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動装置を用いて操作者の操作により移
   動する際に、移動装置に配置されて移動するための力の
   一部を補助するモータにおいて、 固定軸に対して設定されるステータと、このステータに
   対して回転するロータを備え、 ステータは、 通電することでロータを回転させるための駆動コイルを
   有し、固定軸に固定されているベースと、 このベースの外面を覆うための第１化粧部材と、を有
   し、 ロータは、 通電された駆動コイルによる磁気の発生によりロータを
   固定軸を中心として回転させるための駆動用のマグネッ
   トを有し、移動装置の車輪と一体になっているロータハ
   ウジングと、 ロータハウジングに設定されて、ロータハウジングの外
   面を覆うための第２化粧部材と、を有することを特徴と
   するモータ。
2. 【請求項２】 移動装置は自転車であり、固定軸は自転
   車の車輪の回転中心軸であって、第１化粧部材は円形状
   でありロータハウジングに固定された状態でステータの
   ベースの外面を覆っており、第２化粧部材は円形状であ
   りロータハウジングの外面に固定されている請求項１に
   記載のモータ。
3. 【請求項３】 第１化粧部材と第２化粧部材は、ロータ
   の回転方向に関して同じ形状の意匠図が所定角度毎に描
   かれている請求項２に記載のモータ。