JPH11227668A - Torque assist bicycle and its manufacture - Google Patents

Torque assist bicycle and its manufacture

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JPH11227668A
JPH11227668A JP10031878A JP3187898A JPH11227668A JP H11227668 A JPH11227668 A JP H11227668A JP 10031878 A JP10031878 A JP 10031878A JP 3187898 A JP3187898 A JP 3187898A JP H11227668 A JPH11227668 A JP H11227668A
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torque
rotor
assisted bicycle
stator
motor
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Japanese (ja)
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Yoshinobu Motokura
義信 本蔵
Michiharu Yamamoto
道治 山本
Aki Watarai
亜起 度會
Hideki Fujii
秀樹 藤井
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Original Assignee
Aichi Steel Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a torque assist bicycle and its manufacturing method, which is excellent in the energy consuming efficiency, can actualize a lightweight frame, and excels in the design through simplification of the wirings and the configuration. SOLUTION: A battery-driven motor 3 is coupled with a wheel 2 integrally, which is given torque both from the motor 3 and a human power driving mechanism 5 either alternately or simultaneously, and the motor current is controlled on the basis of the size of the human torque sensed by a human torque sensing means 6. The motor 3 should be of direct coupled type with wheel, and its rotor 8 is formed in a single piece with the wheel 2 positioned on the inside of the wheel 2 while stator 9 is fixed to the body so that the peripheral surface confronts the inside surface of the rotor 8. In this torque assist bicycle, the wheel is driven directly by the motor 3 of outer rotor structure coupled directly to the wheel 2.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、トルク補助自転車
及びその製造方法に関する。
[0001] The present invention relates to a torque assisted bicycle and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の電動自転車は、高速回転するモー
タ、モータの発生トルクを増大する減速装置、モータか
ら車輪へのトルクの伝達を断続するクラッチ機構、モー
タに給電する電池、モータへ給電する電流を制御するモ
ータ制御装置などの構成要素からなる電動トルクアシス
ト機構を既存の自転車構造に結合してなり、この電動ト
ルクアシスト機構の各構成要素は車体に分散配置され、
互いに力学的又は電気的に結合して構成されている。
2. Description of the Related Art A conventional electric bicycle includes a motor that rotates at a high speed, a reduction gear that increases the torque generated by the motor, a clutch mechanism that interrupts transmission of torque from the motor to wheels, a battery that supplies power to the motor, and power to the motor. An electric torque assist mechanism composed of components such as a motor control device for controlling current is connected to the existing bicycle structure, and each component of the electric torque assist mechanism is dispersedly arranged on the vehicle body,
They are configured to be mechanically or electrically coupled to each other.

【0003】特開昭50ー125438号公報は、チェ
インの張力から駆動トルクすなわち負荷トルクが所定の
しきい値を超えることを検出した場合に、モータからク
ラッチを介してトルクを発生してアシストするトルク補
助式電動自転車を提案している。特開平4ー10079
0号公報は、人力による駆動トルクに対してモータート
ルクが所定の関数関係をもつように、モータからクラッ
チを介してトルクをアシストするトルク補助式電動自転
車を提案している。
Japanese Patent Laid-Open Publication No. 50-125438 discloses that when a drive torque, that is, a load torque exceeds a predetermined threshold value from the tension of a chain, a motor generates a torque via a clutch to assist. A torque assisted electric bicycle has been proposed. JP-A-4-10079
No. 0 proposes a torque assisted electric bicycle that assists torque from a motor via a clutch such that motor torque has a predetermined functional relationship with respect to driving torque by human power.

【0004】特開平7ー149280号公報は、モータ
をクラッチを介して車輪に結合し、、人力による駆動ト
ルクの大きさに応じてモーターのトルクを制御してトル
クアシストを行うとともに、制動時にモータを回生発電
させてバッテリを充電するトルク補助式電動自転車を提
案している。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-149280 discloses that a motor is connected to wheels via a clutch, torque of the motor is controlled in accordance with the magnitude of driving torque by human power, and torque assist is provided. Has proposed a torque assisted electric bicycle that charges the battery by regenerative power generation.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の電動自
転車には解決を要する問題があった。まず、電動トルク
アシスト機構がこのような多くの構成要素の分散配置に
より構成されているということは、それらの間の電気的
結合又は機械的結合の複雑化を招き、更にこれらの電気
的結合及び機械的な結合において機械的または電気的な
伝達損失が大きいという問題を生じる。
The above-described conventional electric bicycle has a problem that needs to be solved. First, the fact that the electric torque assist mechanism is constituted by such a dispersive arrangement of many components leads to complicated electric or mechanical coupling between them, and furthermore, these electric coupling and A problem arises in that mechanical or electrical transmission loss is large in mechanical coupling.

【0006】また、モータから減速機構及びクラッチ機
構を通じて車輪へトルクを良好に伝達するためにはこれ
ら各構成要素を高剛性の支持フレームで支持する必要が
あるが、自転車のフレーム機構は軽量化のために剛性を
ある程度犠牲とする必要があるので、モータから車輪へ
のトルク伝達効率や耐久性が低下してしまうという問題
があった。
In order to transmit the torque from the motor to the wheels through the speed reduction mechanism and the clutch mechanism, it is necessary to support each of these components with a highly rigid support frame. Therefore, it is necessary to sacrifice the rigidity to some extent, so that there is a problem that the efficiency of torque transmission from the motor to the wheels and the durability are reduced.

【0007】更に、自転車の操作信頼性及び取り扱い易
さを考えると、電動トルクアシスト機構全体が自転車使
用の障害とならないようにコンパクトに構成されている
ことが好ましいが、従来の構成では各構成要素をコンパ
クト化のために集中配置するとバランスが悪くなったり
出っ張ったりして走行や操作の邪魔となったり、美観を
低下させるという問題があった。
Further, in consideration of the operation reliability and ease of handling of the bicycle, it is preferable that the entire electric torque assist mechanism be compact so as not to hinder the use of the bicycle. When they are concentratedly arranged for compactness, there is a problem that the balance becomes poor or protrudes, which hinders running and operation, and deteriorates aesthetic appearance.

【0008】本発明は上記問題に鑑みなされたものであ
り、エネルギー消費効率に優れ、フレームの軽量化を実
現でき、配線、構成の格段の簡素化を実現したデザイン
性に優れるトルク補助自転車及びその製造方法を提供す
ることを、その目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has excellent energy consumption efficiency, can realize a lightweight frame, and has a much simpler wiring and configuration. Its purpose is to provide a manufacturing method.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1記載のトルク補
助自転車では、電池駆動のモータが車輪に一体に結合さ
れ、車輪はこのモータと人力駆動機構との両方から交互
または同時にトルクを付与され、モータ電流は人力トル
ク検出手段が検出した人力トルクの大きさに基づいて制
御される。
SUMMARY OF THE INVENTION In a torque assisted bicycle according to the present invention, a battery-powered motor is integrally connected to wheels, and the wheels are alternately or simultaneously torqued by both the motor and a manual drive mechanism. The motor current is controlled based on the magnitude of the manual torque detected by the manual torque detecting means.

【0010】本構成では特に、モータが車輪直結型モー
タとされ、そのロータは、車輪の内周側に位置して車輪
と一体に形成され、そのステータは車体に固定されて外
周面がロータの内周面に対面する。すなわち、本発明の
トルク補助自転車は、車輪に直結されたアウターロータ
構造の車輪直結型モータにより車輪を直接に駆動する。
[0010] In this construction, the motor is a wheel-directed motor, the rotor of which is located on the inner peripheral side of the wheel and is formed integrally with the wheel, the stator of which is fixed to the vehicle body and the outer peripheral surface of which is the rotor. Facing the inner peripheral surface. That is, in the torque assisted bicycle of the present invention, the wheels are directly driven by the wheel-directed motor having the outer rotor structure directly connected to the wheels.

【0011】このようにすれば、以下の作用効果を奏す
ることができる。第一に、本発明のアウターロータ構造
の車輪直結型モータは、従来の人力アシスト自転車に比
較して電動トルクアシスト機構を極めて簡素化とするこ
とができる。更に説明すると、従来の人力アシスト自転
車では、モータの小型軽量化のために減速機構が必須で
あるが、減速機構の設置は人力走行時における慣性回転
質量を増大させ、減速機構の摩擦ロスを増大させるの
で、人力走行時にクラッチ機構を作動させてこの減速機
構を車輪から分離する必要がある。このため、従来の電
動トルクアシスト機構は、モータ、減速機構及びクラッ
チ機構で構成する必要があり、更に、モータの発生トル
クをこの減速機構及びクラッチ機構を通じて車輪に伝達
するトルク伝達構造を必要とする。もちろん、クラッチ
機構の出力部をアウターロータ構造とすることにより上
記トルク伝達構造を簡素化することも考えられるが、ア
ウターロータ内部にステータとともにこのような減速機
構やクラッチ機構を収容することは、構造の複雑化を必
要とし、また電動トルクアシスト時にも減速機構などに
よるトルク伝達損失や発熱が生じてしまう。
According to this configuration, the following operation and effect can be obtained. First, the wheel-directed motor having the outer rotor structure of the present invention can greatly simplify the electric torque assist mechanism as compared with a conventional human assist bicycle. More specifically, in a conventional human assisted bicycle, a speed reduction mechanism is indispensable in order to reduce the size and weight of the motor, but the installation of the speed reduction mechanism increases the inertial rotating mass during manual driving and increases the friction loss of the speed reduction mechanism. Therefore, it is necessary to separate the speed reduction mechanism from the wheels by operating the clutch mechanism during manual driving. For this reason, the conventional electric torque assist mechanism needs to be constituted by a motor, a speed reduction mechanism and a clutch mechanism, and further requires a torque transmission structure for transmitting the generated torque of the motor to the wheels through the speed reduction mechanism and the clutch mechanism. . Of course, it is conceivable to simplify the torque transmission structure by making the output portion of the clutch mechanism an outer rotor structure. However, accommodating such a deceleration mechanism and a clutch mechanism together with a stator inside the outer rotor requires a structure. In addition, torque transmission loss and heat generation due to a speed reduction mechanism and the like are generated even during electric torque assist.

【0012】これに対して、本発明によれば、モータを
アウターロータ構造の車輪直結型モータとすることによ
り減速機構を省略するので、それによる動力伝達損失や
発熱を排除することができ、その結果、人力走行時にお
ける減速機構のトルクロスを考慮する必要がなくなり、
そのために人力走行時に減速機構を車輪から切り離すク
ラッチ機構も省略することができ、構成が簡素となり、
信頼性、耐久性も向上し、エネルギー使用効率も向上す
る。
On the other hand, according to the present invention, since the motor is a wheel-directed motor having an outer rotor structure, the speed reduction mechanism is omitted, thereby making it possible to eliminate power transmission loss and heat generation. As a result, there is no need to consider the torque loss of the reduction mechanism during manual driving,
Therefore, the clutch mechanism for separating the speed reduction mechanism from the wheels during manual driving can be omitted, and the configuration becomes simple,
Reliability and durability are improved, and energy use efficiency is also improved.

【0013】第二に、本発明のアウターロータ構造の車
輪直結型モータは、従来の人力アシスト自転車に比較し
て、上述したようにクラッチ機構を省略することができ
るので、人力走行時に減速が必要となった場合に、クラ
ッチをつなぐことなく直接、モータを用いた発電制動を
行うことができ、制動のレスポンスを向上することがで
き、更にクラッチの摩耗や減速機構の劣化などもないの
で、故障が少なく、維持管理も簡単であり、結局、発電
制動力を常に高い信頼性の状態で得ることができる。
Second, the wheel-directed motor having the outer rotor structure of the present invention can omit the clutch mechanism as described above as compared with a conventional human-power assisted bicycle, so that it is necessary to decelerate during manual driving. In this case, it is possible to perform dynamic braking using the motor directly without connecting the clutch, improve the braking response, and further, because there is no wear of the clutch or deterioration of the deceleration mechanism. And the maintenance is simple, and as a result, the dynamic braking force can always be obtained with high reliability.

【0014】第三に、発電制動時に機械エネルギはクラ
ッチ機構や減速機構を経由することなくモータに伝達さ
れるので、少ない伝達ロスで機械エネルギを電池に回収
することができ、電池の消耗を減らすことができる。第
四に、モータのロータに生じたトルクはロータからなん
らトルク伝達機構を介することなく車輪に直接伝達さ
れ、かつ、ステータに作用する反トルクが直接車体に支
承されるので、従来のようにモータ、減速機構及びクラ
ッチ機構をもつ電動トルクアシスト機構のように自転車
のフレーム機構の剛性を高めて各軸間の距離の変化を低
減する必要がなく、トルク伝達効率や耐久性を低下する
ことなく、転車のフレーム機構を軽量化することができ
る。
Third, at the time of dynamic braking, mechanical energy is transmitted to the motor without passing through the clutch mechanism or the deceleration mechanism. Therefore, mechanical energy can be recovered to the battery with a small transmission loss, thereby reducing battery consumption. be able to. Fourth, the torque generated by the motor rotor is directly transmitted from the rotor to the wheels without any torque transmission mechanism, and the anti-torque acting on the stator is directly supported on the vehicle body. There is no need to increase the rigidity of the bicycle frame mechanism to reduce the change in the distance between the axes as in the electric torque assist mechanism having a speed reduction mechanism and a clutch mechanism, without reducing the torque transmission efficiency and durability. The weight of the frame mechanism of the turning vehicle can be reduced.

【0015】第五に、自転車の操作信頼性及び取り扱い
易さを考えると、電動トルクアシスト機構全体が自転車
使用の障害とならないようにコンパクトに構成されてい
ることが好ましいが、従来の構成では各構成要素を集中
配置するとバランスが悪くなったり出っ張ったりして走
行や操作の邪魔となったり、美観を低下させるという問
題があった。これに対し、本構成では、電動トルクアシ
スト機構は、極めて簡素な構造となるので、走行や操作
の邪魔となったり、美観を低下させるという問題が生じ
ない。
Fifth, in consideration of the operation reliability and ease of handling of the bicycle, it is preferable that the entire electric torque assist mechanism is configured to be compact so as not to hinder the use of the bicycle. When the components are arranged in a concentrated manner, there is a problem that the balance becomes poor or protrudes, which hinders running and operation, and deteriorates aesthetic appearance. On the other hand, in the present configuration, the electric torque assist mechanism has a very simple structure, and thus does not cause a problem of hindering traveling or operation or deteriorating aesthetic appearance.

【0016】結局、本発明によれば、エネルギー消費効
率に優れ、フレームの軽量化を実現でき、配線、構成の
格段の簡素化を実現したデザイン性に優れるトルク補助
自転車を実現することができる。請求項2記載の構成に
よれば請求項1記載のトルク補助自転車において更に、
車輪は、中空空間を有して静止車軸に回転自在に支承さ
れるドラム状の回転ドラム部と、回転ドラム部の外周に
設けられてゴムタイヤが装着される車輪部と、回転ドラ
ム部の外周と車輪部の内周とを結合する多数のスポーク
とからなり、ステータは回転ドラム部の内部に位置して
静止車軸に固定され、ロータのロータコアは回転ドラム
部の外周部に固定される。すなわち、本構成では、電動
トルクアシスト機構は、車輪の一部(径方向中央部)を
なすロータと、この車輪を支承する静止車軸に一体化さ
れるステータとで構成することができ、実質的に車輪の
中央ドラム部を兼ねる。
After all, according to the present invention, it is possible to realize a torque assisted bicycle which is excellent in energy consumption efficiency, can realize weight reduction of a frame, and has excellent simplicity in wiring and configuration and excellent in design. According to the configuration of claim 2, the torque assisted bicycle according to claim 1 further includes:
The wheel has a hollow space and a drum-shaped rotating drum portion rotatably supported on a stationary axle, a wheel portion provided on the outer periphery of the rotating drum portion and having a rubber tire mounted thereon, and an outer periphery of the rotating drum portion. The stator comprises a number of spokes connecting the inner periphery of the wheel portion, the stator is located inside the rotating drum portion and fixed to the stationary axle, and the rotor core of the rotor is fixed to the outer peripheral portion of the rotating drum portion. That is, in the present configuration, the electric torque assist mechanism can be constituted by a rotor forming a part (central portion in the radial direction) of a wheel and a stator integrated with a stationary axle supporting the wheel. Also serves as the central drum part of the wheel.

【0017】このようにすれば、電動トルクアシスト機
構を極めてコンパクトとすることができ、上述した走行
や操作の邪魔となったり、美観を低下させるという問題
が生じない。請求項3記載の構成によれば請求項2記載
のトルク補助自転車において更に、回転ドラム部は、軸
方向へ互いに所定間隔を隔てて静止車軸に固定された一
対のディスク部と、両ディスク部の外周部を結合する円
筒部とを有し、スポークは両ディスク部とリムとを結合
する。そして、回転ドラム部の円筒部にロータのロータ
コアが固定される。
With this configuration, the electric torque assist mechanism can be made extremely compact, and the problems of obstructing running and operation and deteriorating the aesthetic appearance do not occur. According to a third aspect of the present invention, in the torque assisted bicycle according to the second aspect, the rotating drum portion further includes a pair of disk portions fixed to the stationary axle at predetermined intervals in the axial direction, and a pair of the two disk portions. A cylindrical portion connecting the outer peripheral portions, and the spokes connect the two disk portions and the rim. Then, the rotor core of the rotor is fixed to the cylindrical portion of the rotating drum portion.

【0018】このようにすれば、リム及びスポークを通
じてかかる各種衝撃や重量は回転ドラム部の一対のディ
スク部を通じて静止車軸から車体により支承されるの
で、回転ドラム部の円筒部に設けられるロータの歪みを
低減することができ、ロータの軽量化を図ることができ
る。請求項4記載の構成によれば請求項3記載のトルク
補助自転車において更に、回転ドラム部の外周部はロー
タの円筒状のヨークを兼ねる。すなわち、車輪の中央部
の回転ドラム部の円筒部がロータのヨーク(継鉄)をな
すので、一層、車輪構造の簡素化を図ることができる。
According to this structure, since various impacts and weights applied through the rim and the spokes are supported by the vehicle body from the stationary axle through the pair of disks of the rotating drum, the distortion of the rotor provided on the cylindrical portion of the rotating drum is improved. Can be reduced, and the weight of the rotor can be reduced. According to a fourth aspect of the present invention, in the torque assisted bicycle according to the third aspect, the outer peripheral portion of the rotary drum portion also serves as a cylindrical yoke of the rotor. That is, since the cylindrical portion of the rotary drum portion at the center of the wheel forms the yoke (yoke) of the rotor, the wheel structure can be further simplified.

【0019】請求項5記載の構成によれば請求項2記載
のトルク補助自転車において更に、ステータは、中空空
間を有して静止車軸に固定されるドラム状の静止ドラム
部と、静止ドラム部の外周に固定されるステータコア
と、ステータコアに巻装されるステータコイルとを備え
る。このようにすれば、剛性を維持しつつステータの小
型軽量化を図ることができ、内部に種々の部品を収容す
ることもできる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the torque assisted bicycle according to the second aspect, the stator further includes a drum-shaped stationary drum portion having a hollow space and fixed to a stationary axle; The stator includes a stator core fixed to an outer periphery and a stator coil wound around the stator core. In this way, the stator can be reduced in size and weight while maintaining rigidity, and various components can be accommodated inside.

【0020】請求項6記載の構成によれば請求項5記載
のトルク補助自転車において更に、ステータコアは、静
止ドラム部の外周部を兼ねる円筒状のヨークと、ヨーク
の外周面に周方向所定ピッチで接合された多数のT字状
のティースとを有し、ステータコイルは、各ティースに
それぞれ個別に集中巻きされた単コイルを接続してな
る。このようにすれば、ステータの小型化と配線抵抗損
失の低減を図ることができる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the torque assisted bicycle according to the fifth aspect, the stator core further includes a cylindrical yoke serving also as an outer peripheral portion of the stationary drum portion, and a predetermined pitch in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the yoke. The stator coil has a large number of T-shaped teeth joined to each other, and the stator coil is formed by connecting a single coil individually concentratedly wound to each tooth. By doing so, it is possible to reduce the size of the stator and reduce the wiring resistance loss.

【0021】更に説明すれば、ステータコイルは、各テ
ィースに磁束を発生させるティース巻装部と、各ティー
ス巻装部同士を接続する渡り線部とからなるが、本構成
では、それぞれ各ティースにのみ巻装される多数の単コ
イルを順番に渡り線で接続してステータコイルを構成す
るので、渡り線を極小化することができ、その結果とし
て、この渡り線の部分での配線抵抗損失及びコイル体積
を最小化することができる。ただ、このように各ティー
スにそれぞれ集中巻きすることは、多数のティースをも
つ多極型の従来のステータコアでは容易ではなかった。
これに対し、本構成のステータコアはティースが径外側
に突出するので、巻装工程は、内周側にティースが突出
する従来のステータコアより格段に容易となるため経済
的に実現することができる。
More specifically, the stator coil includes a teeth winding portion for generating a magnetic flux in each tooth and a crossover portion connecting the teeth winding portions to each other. Since the stator coil is formed by connecting a large number of single coils wound only in turn with a connecting wire, the connecting wire can be minimized. As a result, the wiring resistance loss and the wiring resistance loss at the connecting wire portion can be reduced. The coil volume can be minimized. However, such concentrated winding on each tooth has not been easy with a conventional multi-pole stator core having a large number of teeth.
On the other hand, since the teeth of the stator core of the present configuration protrude radially outward, the winding process is much easier than the conventional stator core in which the teeth protrude to the inner peripheral side, and thus can be economically realized.

【0022】請求項7記載の構成によれば請求項6記載
のトルク補助自転車の製造方法であって、ヨークの内周
面からのレーザー溶接により、リング状の単コイルをは
め込んだ各T字状のティースをヨークの外周面に連続溶
接する。このようにすれば、従来困難であった、多数の
ティースとヨークとの接合を極めて簡単に行うことがで
き、製造工程の簡素化とステータコイルの渡り線の極小
化とを同時に果たすことができ、低速トルク性能に優
れ、コイル抵抗損失が少ない多極型モータを低コストで
実現することができる。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the method of manufacturing a torque assisted bicycle according to the sixth aspect, wherein each of the T-shapes is fitted with a ring-shaped single coil by laser welding from the inner peripheral surface of the yoke. Are continuously welded to the outer peripheral surface of the yoke. In this way, the joining of a large number of teeth and the yoke, which has been difficult in the past, can be extremely easily performed, and the manufacturing process can be simplified and the crossover of the stator coil can be minimized at the same time. A multi-pole motor having excellent low-speed torque performance and low coil resistance loss can be realized at low cost.

【0023】請求項8記載の構成によれば請求項1記載
のトルク補助自転車において更に、電池はリング状のス
テータの内周側の空きスペースに配設される。このよう
にすれば、アウターロータ構造の車輪直結型モータに原
理的に生じるステータ内部の空きスペースに電池を収容
するので、必要スペースを増大することなく、電動トル
クアシスト機構のコンパクト化を図ることができ、か
つ、配線の引き回し長さを減らすことができるので、配
線作業の低減、配線損失の低減を実現でき、電池の防水
保護も容易となる。
According to an eighth aspect of the present invention, in the torque assisted bicycle according to the first aspect, the battery is further disposed in an empty space on the inner peripheral side of the ring-shaped stator. With this configuration, the battery is accommodated in the empty space inside the stator which is generated in the wheel-directed motor having the outer rotor structure in principle, so that the electric torque assist mechanism can be made compact without increasing the required space. Since the length of the wiring can be reduced and the wiring work can be reduced, the wiring loss can be reduced, and the waterproof protection of the battery is also facilitated.

【0024】請求項9記載の構成によれば請求項8記載
のトルク補助自転車において、電池は、車軸延長方向へ
正極端子及び負極端子を有して互いに隣接する多数の電
池セルからなる組み電池で構成される。このようにすれ
ば、各電池の配線(接続端子)は組み電池の両側に平面
延設することができるので構造を単純化することがで
き、かつ、ステータ内の空きスペースへの電池収容密度
を向上することができる。
According to a ninth aspect of the present invention, in the torque assisted bicycle according to the eighth aspect, the battery is an assembled battery including a plurality of battery cells adjacent to each other and having a positive terminal and a negative terminal in the axle extension direction. Be composed. With this configuration, the wiring (connection terminal) of each battery can be extended in a plane on both sides of the assembled battery, so that the structure can be simplified, and the density of battery accommodation in an empty space in the stator can be reduced. Can be improved.

【0025】更に説明すると、ステータ内部の空きスペ
ースは円筒形状となるので、通常は立方体形状に組まれ
ている従来の組み電池を収容すると、効率よく収容する
ことができない。本構成のごとくすれば、各電池セルを
全体として扇形、またはリング状をなすように配列する
ことができ、隣接する正極接続端子及び負極接続端子を
接続する配線金具も電池ケースの両内側面に沿って配置
できるので、大容量の組み電池をコンパクトかつ簡単に
組むことができ、組み電池内部の配線損失も低減するこ
とができる。
More specifically, since the empty space inside the stator has a cylindrical shape, it cannot be efficiently accommodated if a conventional assembled battery which is usually assembled in a cubic shape is accommodated. With this configuration, each battery cell can be arranged as a whole in a fan shape or a ring shape, and wiring fittings for connecting adjacent positive and negative connection terminals are also provided on both inner side surfaces of the battery case. Therefore, a large-capacity assembled battery can be assembled compactly and easily, and wiring loss inside the assembled battery can be reduced.

【0026】請求項10記載の構成によれば請求項1記
載のトルク補助自転車において更に、電池は、ステータ
をなす静止ドラム部の円盤部(ディスク部)に固定され
る。このようにすれば、ステータコアを支える静止ドラ
ム部の円盤部が更に電池支持部材を兼ねるので、電動車
輪の小型軽量化を図ることができる。
According to a tenth aspect, in the torque assisted bicycle according to the first aspect, the battery is further fixed to a disk portion (disk portion) of a stationary drum portion forming a stator. With this configuration, the disk portion of the stationary drum portion supporting the stator core also serves as a battery support member, so that the size and weight of the electric wheel can be reduced.

【0027】請求項11記載の構成によれば請求項1記
載のトルク補助自転車において更に、モータ制御装置は
リング状のステータの内周側の空きスペースに配設され
る。このようにすれば、アウターロータ構造の車輪直結
型モータに原理的に生じるステータ内部の空きスペース
にモータ制御装置を収容するので、電動トルクアシスト
機構のコンパクト化を図ることができ、かつ、配線の引
き回し長さを減らすことができるので、配線作業の低
減、配線損失の低減を実現でき、モータ制御装置の防水
保護も容易となる。
According to the eleventh aspect, in the torque assisted bicycle according to the first aspect, the motor control device is further disposed in an empty space on the inner peripheral side of the ring-shaped stator. With this configuration, the motor control device is housed in an empty space inside the stator that is generated in the wheel-directed motor having the outer rotor structure in principle, so that the electric torque assist mechanism can be made compact and the wiring can be reduced. Since the length of the wiring can be reduced, the wiring work and the wiring loss can be reduced, and the waterproof protection of the motor control device is also facilitated.

【0028】請求項12記載の構成によれば請求項1記
載のトルク補助自転車において更に、電池及びモータ制
御装置はリング状のステータの内周側の空きスペースに
配設される。このようにすれば、アウターロータ構造の
車輪直結型モータに原理的に生じるステータ内部の空き
スペースに電池及びモータ制御装置を収容するので、電
動トルクアシスト機構のコンパクト化を図ることがで
き、かつ、電池とモータ制御装置との間の配線及びモー
タ制御装置とステータコイルとの間の配線の引き回し長
さを減らすことができるので、配線作業の格段の低減、
配線損失の格段の低減を実現でき、電池及びモータ制御
装置の防水保護も容易となる。
According to a twelfth aspect of the invention, in the torque assisted bicycle according to the first aspect, the battery and the motor control device are further disposed in an empty space on the inner peripheral side of the ring-shaped stator. With this configuration, the battery and the motor control device are housed in the empty space inside the stator that is generated in the wheel-directed motor having the outer rotor structure in principle, so that the electric torque assist mechanism can be downsized, and Since the length of the wiring between the battery and the motor control device and the wiring between the motor control device and the stator coil can be reduced, the wiring work is significantly reduced,
The wiring loss can be remarkably reduced, and the waterproof protection of the battery and the motor control device is also facilitated.

【0029】請求項13記載の構成によれば請求項5記
載のトルク補助自転車において更に、電池及びモータ制
御装置は、車輪の回転ドラム部の密閉中空空間に収容さ
れたステータの静止ドラム部の密閉中空空間に収容され
る。このようにすれば、電池及びモータ制御装置は、車
輪(ロータ)の回転ドラム部の密閉中空空間に収容され
る上、更にステータの静止ドラム部の密閉中空空間に収
容されるので、この二重の遮蔽によりモータの防塵性、
防水性が一層向上する。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the torque assisted bicycle according to the fifth aspect, the battery and the motor control device further include a sealing member for sealing the stationary drum portion of the stator housed in the sealed hollow space of the rotating drum portion of the wheel. It is housed in a hollow space. With this configuration, the battery and the motor control device are housed in the closed hollow space of the rotating drum portion of the wheel (rotor) and further housed in the closed hollow space of the stationary drum portion of the stator. Dust proof of motor by shielding
Waterproofness is further improved.

【0030】請求項14記載の構成によれば請求項5記
載のトルク補助自転車において更に、モータ制御装置
は、ステータの静止ドラム部の円盤部に固定され、円盤
部はモータ制御装置のヒートシンクをなす。すなわち、
本構成では、ステータの静止ドラム部の円盤部が金属製
円盤としてモータ制御装置のヒートシンクを兼ねるの
で、構造の複雑化を回避しつつモータ制御装置の冷却性
能を向上することができる。
According to a fourteenth aspect of the invention, in the torque assisted bicycle according to the fifth aspect, the motor control device is further fixed to a disk portion of a stationary drum portion of the stator, and the disk portion forms a heat sink of the motor control device. . That is,
In this configuration, since the disk portion of the stationary drum portion of the stator also serves as a heat sink of the motor control device as a metal disk, it is possible to improve the cooling performance of the motor control device while avoiding a complicated structure.

【0031】請求項15記載の構成によれば請求項5記
載のトルク補助自転車において更に、モータ制御装置
は、車輪直結型モータへの電流をPWM制御するインバ
ータ回路装置と、インバータ回路装置に近接配置される
とともに入力情報に基づいてインバータ回路装置を断続
させる制御信号を発生する制御回路装置とを備え、この
制御回路装置は、静止ドラム部の円盤部と電磁シールド
ケースとで囲まれてインバータ回路装置から電磁遮蔽さ
れる。
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the torque assisted bicycle according to the fifth aspect, the motor control device further includes an inverter circuit device for performing PWM control of a current to the wheel-directed motor, and a motor control device disposed in close proximity to the inverter circuit device. And a control circuit device for generating a control signal for switching the inverter circuit device on and off based on the input information, the control circuit device being surrounded by a disk portion of the stationary drum portion and an electromagnetic shield case. From the electromagnetic shield.

【0032】このようにすれば、ステータの静止ドラム
部が電磁シールドケースとともに制御回路装置の電磁遮
蔽板を兼ねるので、電磁シールド構造を簡素化しつつ制
御回路装置へのインバータ回路装置からの電磁スイッチ
ングノイズの侵入を低減することができる。請求項16
記載の構成によれば請求項2記載のトルク補助自転車に
おいて更に、上述した車輪、車輪直結型モータ、電池、
モータ制御装置及びそれらを支承する静止車軸を含む電
動車輪が、自転車の後輪として用いられる。
According to this configuration, the stationary drum portion of the stator also functions as the electromagnetic shield plate of the control circuit device together with the electromagnetic shield case, so that the electromagnetic switching noise from the inverter circuit device to the control circuit device can be simplified while simplifying the electromagnetic shield structure. Can be reduced. Claim 16
According to the configuration described above, the torque assisted bicycle according to claim 2, further comprising: the above-described wheel, a wheel-directed motor, a battery,
Motorized wheels, including motor controllers and stationary axles that support them, are used as rear wheels of the bicycle.

【0033】このようにすれば、全体構成をコンパクト
としつつハンドル操作が軽いトルク補助自転車を実現す
ることができる。請求項17記載の構成によれば請求項
16記載のトルク補助自転車において更に、この電動車
輪は、人力のみで作動する市販の人力自転車の後輪と置
換可能な形状に形成される。
In this way, it is possible to realize a torque assisted bicycle in which the steering wheel operation is light while the overall configuration is compact. According to the configuration of claim 17, in the torque assisted bicycle according to claim 16, the electric wheel is further formed in a shape that can be replaced with a rear wheel of a commercially available rickshaw that operates only manually.

【0034】このようにすれば、莫大な数の既存の自転
車を人力アシスト自転車に転換することができ、大きな
コスト負担なく、トルクアシスト自転車を利用すること
ができ、資源節約効果も生じさせることができる。請求
項18記載の構成によれば請求項16記載のトルク補助
自転車において更に、この電動車輪は折り畳み式自転車
の後輪をなす。
In this way, an enormous number of existing bicycles can be converted to manually assisted bicycles, torque assisted bicycles can be used without a large cost burden, and a resource saving effect can be produced. it can. According to the configuration of claim 18, in the torque assisted bicycle according to claim 16, the electric wheel further serves as a rear wheel of the foldable bicycle.

【0035】このようにすれば、簡素で軽量であること
が要求される折り畳み自転車を、重量、体格の大幅な増
大なしにトルクアシストすることができる。すなわち、
人力アシスト機構のほとんど全部が後輪内に収容される
ので、折り畳み操作が繁雑となることがない。請求項1
9記載の構成によれば請求項1記載のトルク補助自転車
において更に、人力トルク検出手段は、車輪直結型モー
タに一体に固定される。このようにすれば、装置構成の
一層のコンパクト化を実現することができる。
[0035] In this manner, a folding bicycle, which is required to be simple and lightweight, can be torque assisted without a large increase in weight and physique. That is,
Almost all of the human assist mechanism is housed in the rear wheel, so that the folding operation does not become complicated. Claim 1
According to a ninth aspect, in the torque assisted bicycle according to the first aspect, the human-powered torque detecting means is further integrally fixed to the wheel-directed motor. This makes it possible to further reduce the size of the device configuration.

【0036】たとえば、車輪に対して回転面内で所定の
範囲を移動可能に保持されたスプロケットと車軸に対し
て回転することなくチェーンから加えられる力の方向に
所定の区間移動可能に車軸に保持されており、車輪を回
転自在に枢支している非回転体(この非回転体との回転
軸は一致していない)と、この非回転体と車軸との間に
作用する押圧力および引っ張り力のうちの一方を計測す
る力学センサとを設けることにより人力トルク検出を簡
素な構成で行うことができる。
For example, a sprocket held movably in a predetermined range within a rotation plane with respect to a wheel, and a sprocket held movably in a predetermined section in a direction of a force applied from a chain without rotating with respect to the axle. A non-rotating body that rotatably supports the wheels (the rotation axis of the non-rotating body does not coincide with the non-rotating body), and a pressing force and a pulling force acting between the non-rotating body and the axle. By providing a dynamic sensor for measuring one of the forces, a human-powered torque can be detected with a simple configuration.

【0037】これに対し、従来はチェーンから後静止車
軸にトルクが加わると伸縮するばねが回転軸回りに配置
されており、このバネの一端に固定されている。フェラ
イトの変位がその周辺に配置されているコイルによって
インダクタンスの変化として検出されている。しかし、
この様な構造では、フェライトおよびバネがチェーンス
プロケット及び後輪とともに回転する回転体であるので
バネの伸縮によるフェライトの変位を検出するためにコ
イルのインダクタンスの計測が必要である。それゆえ、
インダクタンス検出用の電子回路が必要とされる。また
バネを含んでトルクを伝達する機構が複雑であるので、
部品点数が多くかさばるばかりでなく、重量も多くな
る。このため従来方法ではトルクセンサを内蔵させるこ
とが、スペース上無理である。更に本構成では、力学セ
ンサをスプロケット内に配置すれば、トルクセンサ専用
スペースは必要ないことから容易にDDモータにトルク
センサを内蔵できる。
On the other hand, conventionally, a spring that expands and contracts when torque is applied from the chain to the rear stationary axle is arranged around the rotation axis, and is fixed to one end of the spring. The displacement of the ferrite is detected as a change in inductance by a coil disposed around the ferrite. But,
In such a structure, since the ferrite and the spring are rotating bodies that rotate together with the chain sprocket and the rear wheel, it is necessary to measure the inductance of the coil in order to detect the displacement of the ferrite due to the expansion and contraction of the spring. therefore,
Electronic circuits for inductance detection are required. Also, since the mechanism for transmitting torque including the spring is complicated,
Not only the number of parts is large, but also the weight is increased. For this reason, it is impossible to incorporate a torque sensor in the conventional method in terms of space. Further, in this configuration, if the dynamic sensor is arranged in the sprocket, the torque sensor can be easily incorporated in the DD motor because a space dedicated to the torque sensor is not required.

【0038】請求項20記載の構成によれば請求項1記
載のトルク補助自転車において更に、モータ制御装置
は、人力トルク検出手段及び車速検出手段の出力に基づ
いて車輪直結型モータの出力を制御する。このようにす
れば、一層きめ細かな制御機能を有するトルクアシスト
自転車を実現することができる。請求項21記載の構成
によれば請求項20記載のトルク補助自転車において更
に、モータ制御装置は、車速検出手段として車輪直結型
モータの回転数を検出する。
According to a twentieth aspect of the present invention, in the torque assisted bicycle according to the first aspect, the motor control device further controls the output of the wheel-directed motor based on the outputs of the human-powered torque detecting means and the vehicle speed detecting means. . This makes it possible to realize a torque assisted bicycle having a finer control function. According to the structure described in claim 21, in the torque assisted bicycle described in claim 20, the motor control device further detects the number of rotations of the wheel directly-coupled motor as vehicle speed detection means.

【0039】すなわち、本構成によれば、車輪とモータ
のロータが一体化されていることを利用して、ロータの
回転により車速を検出する。このようにすれば、高価な
車速センサを省略することができ、簡単かつ正確に車速
を検出することができる。なお、従来の電動トルクアシ
スト機構は、上述したように人力走行時の減速機構にお
ける摩擦損失負担を回避するためにクラッチ機構により
人力走行時にモータを車輪から分離するためにモータの
回転により車速を検出することができず、どうしても車
輪に車速センサを設ける必要があった。本構成によれば
人力走行時の減速機構における摩擦損失負担がないので
クラッチ機構を省略することができ、その結果としてモ
ータの回転により車速を検出することができるものであ
る。
That is, according to this configuration, the vehicle speed is detected by the rotation of the rotor by utilizing the fact that the wheel and the rotor of the motor are integrated. In this case, an expensive vehicle speed sensor can be omitted, and the vehicle speed can be detected simply and accurately. As described above, the conventional electric torque assist mechanism detects the vehicle speed by rotating the motor to separate the motor from the wheels during manual driving by a clutch mechanism in order to avoid the friction loss burden on the speed reduction mechanism during manual driving as described above. It was necessary to provide a vehicle speed sensor on the wheels. According to this configuration, the clutch mechanism can be omitted because there is no friction loss burden on the speed reduction mechanism during manual driving, and as a result, the vehicle speed can be detected by the rotation of the motor.

【0040】なお、モータの回転数の検出は極めて周知
の技術事項であり、一般的にはモータ内蔵の磁気センサ
によりロータ回転によるその磁石の移動を検出すること
ができるが、ステータコイルの電圧又は電流を検出する
ことにより行うこともできる。請求項22記載の構成に
よれば請求項20記載のトルク補助自転車において更
に、モータ制御装置は、人力トルクが存在せず、かつ、
車速が減らない場合に車輪直結型モータを発電制動運転
する。
The detection of the number of rotations of the motor is a very well-known technical matter. In general, the movement of the magnet due to the rotation of the rotor can be detected by a magnetic sensor built in the motor. It can also be performed by detecting a current. According to the configuration of claim 22, in the torque assisted bicycle according to claim 20, the motor control device further has no human-powered torque, and
If the vehicle speed does not decrease, the direct-wheel motor is subjected to dynamic braking operation.

【0041】更に説明すると、人力トルクがない場合、
自転車は空気抵抗、走行抵抗、自転車のメカニカルなロ
スにより、減速するはずである。にもかかわらず車速が
減速しない場合は、何らかの増速環境が存在しているも
のと推定される。この増速環境としてはたとえば下り道
や追い風等があり、走行に危険性が存在する。このた
め、本構成では、上記増速要因の存在を人力トルクが存
在しない慣性走行時に車速が増大する点により判定す
る。そして、この場合にはあらかじめ準備した減速パタ
ーンで自動的に減速する。
To further explain, when there is no manual torque,
The bicycle should slow down due to air resistance, running resistance, and mechanical loss of the bicycle. However, if the vehicle speed does not decelerate, it is estimated that some kind of speed-up environment exists. The speed increasing environment includes, for example, a down road and a tailwind, and there is a danger in traveling. For this reason, in the present configuration, the existence of the above-mentioned speed increase factor is determined based on the point at which the vehicle speed increases during inertial running in which no human torque exists. In this case, the vehicle automatically decelerates according to a previously prepared deceleration pattern.

【0042】本構成では、以下の作用効果を実現するこ
とができる。まず、この制動を車輪直結型モータの発電
制動で行うので、速やかにかつ確実にそれを実現でき、
かつ、車速などに応じて各種の減速パターンを容易に実
現することができる。もちろん、従来のトルク補助自転
車でもこのような発電制動を実現することはできるが、
従来では、人力走行時には既述したようにクラッチ機構
によりモータを車輪から分離する必要があり、このた
め、発電制動を指令してからクラッチが作動してそれか
ら発電制動による制動力が発生することになり、クラッ
チ作動遅れの分だけどうしても制動レスポンスが遅れて
しまう。また、制動のたびにクラッチの断続が行われる
のでクラッチの耐久性の低下によりモータの発電制動に
よる制動力が車輪に伝達されない場合が生じ、制動性が
低下する危険がある。これに対し、この構成では、車輪
とモータのロータが一体に構成されているので、確実か
つレスポンスよく発電制動による制動力を得ることがで
きる。
With this configuration, the following functions and effects can be realized. First of all, since this braking is performed by dynamic braking of the wheel-directed motor, it can be realized quickly and reliably.
In addition, various deceleration patterns can be easily realized according to the vehicle speed and the like. Of course, a conventional torque assisted bicycle can also achieve such dynamic braking,
Conventionally, when driving manually, it is necessary to separate the motor from the wheels by the clutch mechanism as described above.Therefore, the clutch is actuated after commanding the power generation braking, and then the braking force due to the power generation braking is generated. In other words, the braking response is delayed by the clutch operation delay. Further, since the clutch is switched on and off every time braking is performed, there is a case where the braking force due to the power generation braking of the motor is not transmitted to the wheels due to a decrease in the durability of the clutch, and there is a risk that the braking performance is reduced. On the other hand, in this configuration, since the wheel and the rotor of the motor are integrally formed, the braking force by the dynamic braking can be obtained reliably and responsively.

【0043】次に、本構成では、人力トルクが存在しな
い慣性走行時に車速が減速しない点により上記増速環境
の存在を検知する。すなわち、本構成ではこのような増
速環境下でも人力トルクが存在することは乗員の増速意
志が存在するわけであり、このような場合は制動は必要
ではない。しかし、人力トルクが0ということは、乗員
がもはやこれ以上の増速を望まないという意志を知るこ
とができ、速やかに減速することが安全性の点で好まし
い。このようにすれば、乗員がブレーキ操作する前に自
動的にかつレスポンス良く制動が行われるので、長い下
り道などでも長くブレーキを握りつづける必要がなく、
制動力を発生することができる。
Next, in the present configuration, the existence of the above-mentioned speed-up environment is detected by the point that the vehicle speed does not decrease during the inertial running when there is no human torque. That is, in the present configuration, the existence of the human-powered torque even in such a speed-up environment means that the occupant intends to speed-up, and in such a case, the braking is not necessary. However, if the manual torque is 0, the occupant can know that he or she no longer wants to further increase the speed, and it is preferable in terms of safety to reduce the speed quickly. In this way, the occupant performs braking automatically and responsively before the brakes are operated, so there is no need to hold the brakes for a long time even on a long down road,
A braking force can be generated.

【0044】請求項23記載の構成によれば請求項1記
載のトルク補助自転車において更に、手動レバーにより
ブレーキワイヤを通じてブレーキパッドを車輪に接触さ
せて機械制動力を発生する機械式ブレーキ装置と、機械
式ブレーキ装置の遊び領域の範囲内における前記ブレー
キワイヤの変位により断続される開閉スイッチとが設け
られる。
According to a twenty-third aspect of the invention, there is provided the torque assisted bicycle according to the first aspect, further comprising: a mechanical brake device for generating a mechanical braking force by bringing a brake pad into contact with a wheel through a brake wire by a manual lever; An open / close switch that is turned on and off by a displacement of the brake wire within a play area of the brake device.

【0045】更に、モータ制御装置は、手動レバーの作
動による開閉スイッチの作動により車輪直結型モータを
発電制動させる。すなわち、本構成によれば、このスイ
ッチにより、機械制動力を増大できるとともに、手動レ
バーをわずかに作動させて機械式ブレーキ装置の機械制
動力を発生させることなく、発電制動だけを発生させる
こともできる。
Further, the motor control device generates and brakes the wheel-directed motor by operating the open / close switch by operating the manual lever. That is, according to the present configuration, the mechanical braking force can be increased by this switch, and it is also possible to generate only the dynamic braking without generating the mechanical braking force of the mechanical brake device by slightly operating the manual lever. it can.

【0046】これにより、人力により発電し、そのエネ
ルギを電池に回収することができる。また、弱く制動し
たい場合には機械式ブレーキ装置のパッドの消耗を防ぐ
ことができる。請求項24記載の構成によれば請求項2
3記載のトルク補助自転車において更に、モータ制御装
置は、人力トルクが存在し、かつ、発電制動を行ってい
るにもかかわらず減速しない場合に、発電制動を強化し
て車速を所定値に保つ。
As a result, power can be generated manually and the energy can be recovered in the battery. Further, when it is desired to brake lightly, it is possible to prevent the wear of the pad of the mechanical brake device. According to the configuration of claim 24, claim 2
Further, in the torque assisted bicycle described in 3, the motor control device strengthens the dynamic braking and keeps the vehicle speed at a predetermined value when there is a human torque and the vehicle does not decelerate despite performing the dynamic braking.

【0047】すなわち、請求項23の発電制動のみを行
う場合には、機械制動力を発生させないように手動レバ
ーは弱く握られる。ところが、下り道などでは回生制動
によるエネルギ消費より増速エネルギが上回って車速が
増大する場合がある。そこで、本構成では、このような
場合に、発電制動を強化して車速を所定値に保つので、
電池充電モードを選択しても車速が増大しすぎることが
ない。
In other words, when only the dynamic braking is performed, the manual lever is weakly gripped so as not to generate a mechanical braking force. However, on a down road or the like, the speed-up energy may exceed the energy consumption due to the regenerative braking and the vehicle speed may increase. Therefore, in this configuration, in such a case, the dynamic braking is strengthened to maintain the vehicle speed at a predetermined value.
Even if the battery charging mode is selected, the vehicle speed does not increase too much.

【0048】請求項25記載の構成によれば請求項1、
22〜24のいずれか記載のトルク補助自転車において
更に、電池電圧を検出する手段を備え、電池電圧が所定
電圧以下の場合に回生制動を採用し、電池電圧が所定電
圧を超える場合に発熱発電制動を採用する。このように
すれば、電池の過充電を防止することができる。
According to the construction of claim 25, claim 1,
22. The torque assisted bicycle according to any one of 22 to 24, further comprising means for detecting a battery voltage, employing regenerative braking when the battery voltage is equal to or lower than a predetermined voltage, and generating heat braking when the battery voltage exceeds the predetermined voltage. Is adopted. In this way, overcharging of the battery can be prevented.

【0049】請求項26記載の構成によれば請求項5記
載のトルク補助自転車において更に、車輪直結型モータ
は、直径が100〜400mm、直径/軸方向厚さが3
〜13、ステータコアの軸方向長/ロータの永久磁石の
軸方向長が1.2〜1.5に設定されているアウターロ
ータ型ブラシレスDCモータとされる。このようにすれ
ば、モータ重量を低減できる。
According to a twenty-sixth aspect of the present invention, in the torque assisted bicycle according to the fifth aspect, the wheel-directed motor further has a diameter of 100 to 400 mm and a diameter / axial thickness of 3 mm.
13. An outer rotor type brushless DC motor in which the axial length of the stator core / the axial length of the permanent magnet of the rotor is set to 1.2 to 1.5. By doing so, the motor weight can be reduced.

【0050】請求項27記載の構成によれば請求項5記
載のトルク補助自転車において更に、車輪直結型モータ
は、直径D/ロータの永久磁石の極数Pの比率が3〜5
(mm/総極数)であるアウターロータ型ブラシレスD
Cモータとされる。このようにすれば、モータ重量を低
減できる。請求項28記載の構成によれば請求項5記載
のトルク補助自転車において更に、ステータのステータ
コアは、頭部が径外方向へ突出するT字状のティースを
有し、ティースのロータ対向面は、頭部の周方向長の8
5〜90%の周方向長をもつ円弧面部と、円弧面部の周
方向両端部に設けられてそれぞれ互いに設けられて、前
記円弧面部の両端から伸びる接線に対して40〜50度
の角度で斜設された一対の切り落とし面部とからなる。
According to a twenty-seventh aspect of the present invention, in the torque assisted bicycle according to the fifth aspect, the wheel direct-coupled motor further has a ratio of diameter D / pole number P of the permanent magnet of the rotor of 3 to 5.
(Mm / total number of poles) outer rotor type brushless D
C motor. By doing so, the motor weight can be reduced. According to the configuration described in claim 28, in the torque assisted bicycle according to claim 5, the stator core of the stator further has a T-shaped tooth whose head protrudes in a radially outward direction. 8 of circumferential length of head
An arcuate surface portion having a circumferential length of 5 to 90%, provided at both ends in the circumferential direction of the arcuate surface portion and provided at an angle of 40 to 50 degrees with respect to a tangent line extending from both ends of the arcuate surface portion. And a pair of cut-off surfaces provided.

【0051】このようにすれば、コギングトルクを低減
することができる。請求項29記載のトルク補助自転車
によれば、アウタロータ形式のモータ構造を有するダイ
レクトドライブ型電動車輪のロータ及びステータをロー
ターベース及びステータベースを介して静止車軸により
片持ち支持し、更にステータベースを車体フレームに固
定している。
In this way, the cogging torque can be reduced. According to the torque assisted bicycle of claim 29, the rotor and the stator of the direct drive electric wheel having the motor structure of the outer rotor type are cantilevered by the stationary axle via the rotor base and the stator base, and the stator base is further mounted on the vehicle body. It is fixed to the frame.

【0052】このようにすれば、ステータに作用する電
磁トルク、重量、振動などの諸力の大部分を静止車軸を
経由することなく車体フレームで直接負担させて静止車
軸の負担を軽減することができるので、信頼性を損なう
ことなし大径の静止車軸の採用回避を実現し、それによ
る軽量化及びコスト低減を実現することができ、更に、
従来の人力自転車や人力車椅子の車輪との交換を容易と
することができる。
In this manner, most of the various forces such as electromagnetic torque, weight, and vibration acting on the stator can be directly borne by the body frame without passing through the stationary axle, thereby reducing the burden on the stationary axle. As a result, it is possible to avoid the use of a large-diameter stationary axle without impairing reliability, thereby realizing weight reduction and cost reduction.
Exchange with the wheel of a conventional man-powered bicycle or a man-powered wheelchair can be facilitated.

【0053】請求項30記載の構成によれば請求項29
記載のトルク補助自転車において更に、スポーク取り付
け部はローターベースの円盤部に固定されるとともに、
ローターベースの筒部に対して径方向へ所定間隙を隔て
て配設されるので、車輪とモータとが軸方向に重なり、
電動車輪の軸方向幅を縮小して、その自転車への装着を
容易化することができる。更に、スポーク取り付け部に
掛かる径方向の力は、ローターベースの円盤部に掛か
り、ローターベースの筒部に直接掛かることがないの
で、この径方向の力によりローターベースが静止車軸の
軸心に対して傾くことがなく、それによるロータ/ステ
ータ間のギャップが縮小することが抑止できる。
According to the structure of claim 30, according to claim 29,
Further, in the torque assisted bicycle described, the spoke attachment portion is fixed to the disk portion of the rotor base,
Since it is arranged with a predetermined gap in the radial direction with respect to the cylindrical portion of the rotor base, the wheel and the motor overlap in the axial direction,
The width of the electric wheel in the axial direction can be reduced, so that the electric wheel can be easily mounted on the bicycle. Furthermore, since the radial force applied to the spoke attachment portion is applied to the disk portion of the rotor base and does not directly apply to the cylindrical portion of the rotor base, the rotor force is applied to the stationary axle axis by this radial force. Therefore, it is possible to prevent the gap between the rotor and the stator from being reduced.

【0054】更に説明すれば、本発明のアウタロータ形
式のダイレクトドライブ型電動車輪では、ステータとロ
ータとの間で電磁力が作用するギャップは狭小(例えば
1mm程度)とする必要があるが、本構成によればロー
ターベースや静止車軸の剛性を徒に強化することなし
に、上記ギャップを確実に保持することができる。請求
項31記載の構成によれば請求項30記載のトルク補助
自転車において更に、スポーク取り付け部がローターベ
ースの円盤部より高弾性をもつので、スポーク取り付け
部に掛かる外力はスポーク取り付け部の弾性変形により
吸収されてローターベースの変形が抑止されることにな
り、ローターベースに固定されるロータがステータに対
して変形して上記ギャップが縮小するのを抑止すること
ができる。
More specifically, in the outer drive type direct drive type electric wheel of the present invention, the gap where the electromagnetic force acts between the stator and the rotor needs to be narrow (for example, about 1 mm). According to this, the gap can be reliably held without unnecessarily increasing the rigidity of the rotor base or the stationary axle. According to the configuration of claim 31, in the torque assisted bicycle according to claim 30, the spoke attachment portion has higher elasticity than the disk portion of the rotor base, so that the external force applied to the spoke attachment portion is caused by the elastic deformation of the spoke attachment portion. As a result, the deformation of the rotor base is suppressed and the rotor fixed to the rotor base is prevented from being deformed with respect to the stator and the gap can be prevented from being reduced.

【0055】請求項32記載の構成によれば請求項30
記載のトルク補助自転車において更に、ロータの軸方向
両側に位置して静止車軸に軸受けを介して支承されるハ
ブにローターベースの円盤部を固定するので、電動車輪
の総軸方向幅を増大することなくローターベースが静止
車軸に対して傾くのを抑制することができる。請求項3
3記載の構成によれば請求項32記載の構成において更
に、ステータベースが両軸受けの軸方向中間においてハ
ブを軸受けを通じて支承するので、ハブの軸方向中間部
すなわちモータの内径部においてハブを変位を抑止する
ことができ、この結果として静止車軸が細くてもハブの
変形、変位を良好に抑止して、それによるローターベー
スを通じてのロータの変位を抑止することができる。
According to the construction of claim 32, claim 30 is
In the torque assisted bicycle described above, further, the total axial width of the electric wheels is increased because the disk portion of the rotor base is fixed to the hub located on both axial sides of the rotor and supported on the stationary axle via bearings. Therefore, it is possible to suppress the rotor base from tilting with respect to the stationary axle. Claim 3
According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the thirty-second aspect, the stator base supports the hub through the bearing at the axial middle of the two bearings, so that the hub is displaced at the axial middle of the hub, that is, at the inner diameter of the motor. As a result, even if the stationary axle is thin, the deformation and displacement of the hub can be favorably suppressed, and thereby the displacement of the rotor through the rotor base can be suppressed.

【0056】更に、ローターベースの変形、変位により
ハブが変形、変位し、それによりハブを軸受けを介して
支承するステータベースが変形、変位しても、このステ
ータベースの変形、変位はローターベース及びそれに固
定されるロータの変形、変位と同方向となるので、上記
ギャップの縮小を抑止することができる。請求項34記
載のトルク補助自転車によれば、ロータがステータの外
周側に配置されるアウタロータ形式のモータが採用さ
れ、このロータがスポークなどの車輪部分に直結される
ダイレクトドライブ型電動車輪構造が採用される。特
に、ロータは略円盤状のローターベースの外周部に固定
され、ローターベースの内周部が筒体形状のハブに固定
され、更にローターベースから軸方向に所定距離離れて
スポークがローターベースに接することなくハブに固定
される。
Further, even if the hub is deformed and displaced by the deformation and displacement of the rotor base, thereby deforming and displacing the stator base that supports the hub via the bearing, the deformation and displacement of the stator base are not affected by the deformation and displacement of the rotor base. Since the direction is the same as the deformation and displacement of the rotor fixed thereto, the reduction of the gap can be suppressed. According to the torque assisted bicycle of the thirty-fourth aspect, an outer rotor type motor in which the rotor is disposed on the outer peripheral side of the stator is employed, and a direct drive type electric wheel structure in which the rotor is directly connected to a wheel portion such as a spoke is employed. Is done. In particular, the rotor is fixed to the outer periphery of the substantially disk-shaped rotor base, the inner periphery of the rotor base is fixed to the cylindrical hub, and the spokes contact the rotor base at a predetermined distance in the axial direction from the rotor base. It is fixed to the hub without any.

【0057】すなわち、静止車軸に軸受けを介して回転
自在に支持される径小筒状のハブはスポークの径方向内
端部を支承するとともに、径大円盤形状又は径大底付円
筒形状のローターベースの径方向内端部を支承する。し
たがって、ロータが発生する駆動トルクはローターベー
ス及びハブを通じてホィールに伝達される。このように
すれば以下の作用効果を奏することができる。
That is, the small-diameter cylindrical hub rotatably supported on the stationary axle via a bearing supports the radially inner end of the spoke and has a large-diameter disk-shaped or large-diameter bottomed cylindrical rotor. Supports the radially inner end of the base. Therefore, the driving torque generated by the rotor is transmitted to the wheel through the rotor base and the hub. By doing so, the following functions and effects can be obtained.

【0058】ホィールのスポークは、タイヤやそれを支
承するリムを通じて地面の凹凸などの原因により静止車
軸の軸心に対して直角方向(すなわち径方向)への力を
受ける。この径方向に向かう外力は、スポークから、ハ
ブの軸方向外端部に伝達されるが、ハブは軸受けを通じ
て静止車軸に支承されているので、静止車軸により良好
に担持される。したがって、ハブの軸方向外端部に加え
られる上記径方向外力により、ハブの軸方向内端部が径
方向に変形することは殆どなく、このハブの軸方向内端
部の径方向の変形によりローターベースが径方向に変形
することはほとんどなく、このため、ロータの径方向変
形はほとんど生じない。
The spokes of the wheel are subjected to a force in a direction perpendicular to the axis of the stationary axle (ie, in the radial direction) due to unevenness of the ground through the tire and the rim that supports the tire. This radially directed external force is transmitted from the spokes to the axially outer end of the hub, but is better carried by the stationary axle because the hub is supported on the stationary axle through the bearings. Therefore, the axial inner end of the hub hardly deforms in the radial direction due to the radial external force applied to the axial outer end of the hub. The rotor base hardly deforms in the radial direction, so that the rotor hardly deforms in the radial direction.

【0059】また、地面の凹凸その他の原因によりタイ
ヤに軸方向へ外力が掛かることにより、スポークはタイ
ヤの軸心が静止車軸の軸心に対して偏角する方向の力を
受ける。この力はスポークを通じてハブの軸方向外端部
に伝達されるが、ハブが軸受けを通じて静止車軸に支承
されているので、静止車軸により良好に担持される。し
たがって、ハブの軸方向外端部に加えられる上記外力に
より、ハブの軸心が静止車軸の軸心に対して偏角するこ
とは殆どなく、このハブの軸方向内端部の偏角によりロ
ーターベースが偏角することはほとんどなく、このた
め、ロータの偏角はほとんど生じない。
When an external force is applied to the tire in the axial direction due to unevenness of the ground or other causes, the spoke receives a force in a direction in which the axis of the tire is deviated from the axis of the stationary axle. This force is transmitted through the spokes to the axially outer end of the hub, but is better carried by the stationary axle because the hub is supported on the stationary axle through the bearings. Therefore, due to the external force applied to the axially outer end of the hub, the axis of the hub is hardly deviated with respect to the axis of the stationary axle. The base is hardly deflected, and thus the rotor is hardly deflected.

【0060】更に説明すると、ロータとステータとの間
のギャップの縮小は、ロータが径方向に変位すること
(径方向変位)又はローターベースが径方向に対して偏
角(角度偏向)することによって生じる。本発明では、
スポークに加えられるこれら方向への外力を軸受けを介
して静止車軸に保持される筒状のハブにより支承する。
更に、アウタロータ形式のモータの径大なロータを支承
するローターベースをスポークに接することなく、スポ
ークから軸方向に充分離れて固定する。
More specifically, the reduction of the gap between the rotor and the stator can be achieved by displacing the rotor in the radial direction (radial displacement) or by deviating the rotor base with respect to the radial direction (angular deflection). Occurs. In the present invention,
External forces in these directions applied to the spokes are supported by a cylindrical hub held on a stationary axle via bearings.
Further, the rotor base supporting the large-diameter rotor of the outer rotor type motor is fixed sufficiently away from the spokes in the axial direction without contacting the spokes.

【0061】一方、ハブの外周部にローターとスポーク
とを近接して固定する従来のアウタロータ形式のダイレ
クトドライブ型電動車輪では、スポークがハブの外周部
を各部の弾性変形などによりハブの内周端を支点として
径方向変位又は偏角させるので、ロータがハブの変位又
は偏角とほぼ等量だけ変位又は偏角するのに比べて、本
発明のアウタロータ形式のダイレクトドライブ型電動車
輪では、ロータの径方向変位又は偏角は格段に減少し、
これによりロータ/ステータ間のギャップの縮小又は拡
大を低減することができ、その結果として、ハブの大型
大重量化を回避し、モータ損失の低減を回避しつつ、ロ
ータとステータとの接触防止を実現することができる。
On the other hand, in a conventional outer rotor type direct drive type electric wheel in which the rotor and the spoke are fixed to the outer peripheral portion of the hub close to each other, the spoke forms the outer peripheral portion of the hub at the inner peripheral end of the hub by elastic deformation of each portion. In the outer rotor type direct drive electric wheel according to the present invention, the rotor is displaced or deviated in the radial direction with the fulcrum as a fulcrum. Radial displacement or declination is significantly reduced,
As a result, the reduction or enlargement of the gap between the rotor and the stator can be reduced, and as a result, the contact between the rotor and the stator can be prevented while avoiding an increase in the size and weight of the hub and a reduction in motor loss. Can be realized.

【0062】更に、本実施例では、ギャップ変動を抑止
することができるので、それに起因するモータ出力の不
安定化を防止することもできる。なお、本構成におい
て、ローターベース及びハブは一体に形成されることが
でき、ローターベースも軸受けを通じて静止車軸に回転
自在に支持されることができる。すなわち、ローターベ
ース及びそれに固定されるハブは、ロータを静止車軸に
回転自在に保持するための部材であるが、本構成は、こ
の部材のロータ固定位置から径内方向かつ軸方向に離れ
る軸方向外端部にスポークの径方向内端部を固定するこ
とにより、上記効果を奏するものである。
Further, in this embodiment, since the gap fluctuation can be suppressed, it is possible to prevent the motor output from becoming unstable due to the fluctuation. In this configuration, the rotor base and the hub can be integrally formed, and the rotor base can also be rotatably supported on the stationary axle through the bearing. That is, the rotor base and the hub fixed thereto are members for rotatably holding the rotor on the stationary axle, but this configuration is such that the axial direction away from the rotor fixing position of this member in the radial direction and the axial direction. The above-mentioned effect is obtained by fixing the radial inner end of the spoke to the outer end.

【0063】請求項35記載の構成では請求項34記載
のトルク補助自転車において更に、アウタロータ形式の
モータ構造を有するダイレクトドライブ型電動車輪のロ
ータ及びステータをローターベース及びステータベース
を介して静止車軸により片持ち支持しているので、電動
車輪を軽量化することができる。また、両持ち形式に比
べて電動車輪の軸方向幅を縮小することができるので、
車輪の両側のスポーク間に、これらスポークに接触する
ことなく収容することが容易となるという優れた効果を
奏する。
According to a thirty-fifth aspect, in the torque assisted bicycle according to the thirty-fourth aspect, the rotor and the stator of the direct drive type electric wheel having an outer rotor type motor structure are separated by a stationary axle via a rotor base and a stator base. Since it is held and supported, the weight of the electric wheel can be reduced. Also, the width of the electric wheel in the axial direction can be reduced compared to the double-supported type,
There is an excellent effect that it is easy to accommodate between the spokes on both sides of the wheel without contacting these spokes.

【0064】請求項36記載の構成では請求項35記載
のトルク補助自転車において更に、ステータベースは車
体フレームに固定され、第2ハブは、ステータベースの
外周面に回転自在に支承される構造を採用しているの
で、ステータに作用する電磁トルク、重量、振動などの
諸力の大部分を静止車軸を経由することなく車体フレー
ムで直接負担させて静止車軸の負担を軽減することがで
きる。その結果、信頼性を損なうことなし大径の静止車
軸の採用回避を実現し、それによる軽量化及びコスト低
減を実現することができ、更に、従来の人力自転車や人
力車椅子の車輪との交換を容易とすることができる。
According to a thirty-sixth aspect, in the torque assisted bicycle according to the thirty-fifth aspect, the stator base is further fixed to the vehicle body frame, and the second hub is rotatably supported on the outer peripheral surface of the stator base. Therefore, most of various forces such as electromagnetic torque, weight, and vibration acting on the stator can be directly borne by the vehicle body frame without passing through the stationary axle, so that the burden on the stationary axle can be reduced. As a result, it is possible to avoid the use of a large-diameter stationary axle without impairing the reliability, thereby realizing a reduction in weight and cost, and further, replacing the wheel with the wheel of a conventional rickshaw or a rickshaw chair. Can be easy.

【0065】請求項37記載の構成によれば請求項35
記載のトルク補助自転車において更に、ロータの軸方向
両側に位置して静止車軸に軸受けを介して支承される第
1ハブにローターベースの円盤部を固定するので、電動
車輪の総軸方向幅を増大することなくローターベースが
静止車軸に対して傾くのを抑制することができる。請求
項38記載の構成によれば請求項37記載のトルク補助
自転車において更に、ステータベースが上記両軸受けの
軸方向中間において第1ハブを軸受けを通じて支承する
ので、第1ハブの軸方向中間部すなわちモータの内径部
において第1ハブを変位を抑止することができ、この結
果として静止車軸が細くても第1ハブの変形、変位を良
好に抑止して、それによるローターベースを通じてのロ
ータの変位を抑止することができる。更に、ローターベ
ースの変形、変位により第1ハブが変形、変位し、それ
により第1ハブを軸受けを介して支承するステータベー
スが変形、変位しても、このステータベースの変形、変
位はローターベース及びそれに固定されるロータの変
形、変位と同方向となるので、上記ギャップの縮小を抑
止することができる。
According to the structure of claim 37, claim 35.
In the torque assisted bicycle described above, the disk portion of the rotor base is fixed to the first hub located on both axial sides of the rotor and supported on the stationary axle via bearings, so that the total axial width of the electric wheels is increased. The inclination of the rotor base with respect to the stationary axle can be suppressed without performing. According to the configuration of claim 38, further, in the torque assisted bicycle according to claim 37, the stator base supports the first hub through the bearing at the axial middle of the both bearings, so that the axially intermediate portion of the first hub, The displacement of the first hub can be suppressed at the inner diameter portion of the motor. As a result, even if the stationary axle is thin, the deformation and displacement of the first hub can be suppressed well, and the displacement of the rotor through the rotor base due to the displacement can be suppressed. Can be deterred. Furthermore, even if the first hub is deformed and displaced by the deformation and displacement of the rotor base, thereby deforming and displacing the stator base that supports the first hub via a bearing, the deformation and displacement of the stator base are not affected. And the same direction as the deformation and displacement of the rotor fixed thereto, so that the reduction of the gap can be suppressed.

【0066】[0066]

【発明を実施するための形態】上記説明した本発明の好
適な態様を以下の実施例に基づいて説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of the present invention described above will be described based on the following examples.

【0067】[0067]

【実施例1】実施例1のトルク補助自転車を図1の要部
断面図及び図2のブロック回路図を参照して以下に説明
する。このトルク補助自転車は、市販の自転車の後輪を
この実施例特有の電動車輪100(図1参照)に置換
し、更に、図2に示すようにトルクセンサ6、ブレーキ
スイッチ200及び車速設定スイッチ201を設けたも
のである。
First Embodiment A torque assisted bicycle according to a first embodiment will be described below with reference to a sectional view of a main part in FIG. 1 and a block circuit diagram in FIG. In this torque assisted bicycle, the rear wheel of a commercially available bicycle is replaced with an electric wheel 100 (see FIG. 1) unique to this embodiment. Further, as shown in FIG. 2, a torque sensor 6, a brake switch 200 and a vehicle speed setting switch 201 are provided. Is provided.

【0068】電動車輪100について以下に説明する。
この電動車輪100は、図示しない車体(パイプフレー
ム)に支承される静止車軸1、静止車軸1に回転自在に
支承される車輪2、車輪と一体に設けられたモータ3、
モータ3に内蔵される電池4、車輪2を人力で駆動する
人力駆動機構(構成は周知であるのでここでは図1に単
にチェイン5として示す)5、及び、トルクセンサ6が
検出した人力トルクの大きさに基づいて電池4とモータ
3との電流の授受を制御するモータ制御装置7を有して
いる。
The electric wheel 100 will be described below.
The electric wheel 100 includes a stationary axle 1 supported on a vehicle body (pipe frame) not shown, a wheel 2 rotatably supported on the stationary axle 1, a motor 3 provided integrally with the wheel,
A battery 4 incorporated in the motor 3, a human-powered driving mechanism (the structure is well-known, here simply shown as a chain 5 in FIG. 1) 5 for driving the wheels 2, and a human-powered torque detected by a torque sensor 6. It has a motor control device 7 that controls the transfer of current between the battery 4 and the motor 3 based on the size.

【0069】車輪2は、静止車軸1に回転自在に支承さ
れるとともにモータ3のロータを兼ねている回転ドラム
部(以下、ロータ8ともいう)8を有し、この回転ドラ
ム部8の外周端はスポーク300によりリム400に結
合されている。モータ3は、アウターロータ構造の車輪
直結型モータであり、三相ブラシレスDCモータからな
る。モータ3について更に詳しく説明する。
The wheel 2 has a rotating drum portion (hereinafter also referred to as a rotor 8) 8 rotatably supported by the stationary axle 1 and also serving as a rotor of the motor 3. Are connected to the rim 400 by spokes 300. The motor 3 is a wheel-directed motor having an outer rotor structure, and is a three-phase brushless DC motor. The motor 3 will be described in more detail.

【0070】モータ3は、軸方向断面図を示す図1及び
部分側面図を示す図3から明らかなように、ロータ8
と、その内部において静止車軸1に固定されるステータ
9とからなり、更にモータ3に内蔵されて永久磁石磁極
84の磁界を検出して位相信号として出力する磁気セン
サ10(図2参照)を備えている。ロータ8は、軸方向
へ互いに所定間隔を隔てて静止車軸1に固定された一対
のディスク部81と、両ディスク部81の外周部にねじ
82により結合されてロータコアのリング状のヨークを
兼ねる軟鉄製の円筒部83と、円筒部83の内周面に周
方向極性交互に接着されてロータコアの残部をなす長方
形薄板状の多数の永久磁石磁極84とからなる。図3に
おいて、85はねじ82が螺合するねじ穴であり、86
はスポーク300を係止する係止穴であり、スポーク3
00は、図略のゴムタイヤが装着されたリム400に結
合されている。ただし、図3では、手前側のディスク部
81は図示省略してある。
The motor 3 has a rotor 8 as shown in FIG. 1 showing an axial sectional view and FIG.
And a stator 9 fixed to the stationary axle 1 inside thereof, and further provided with a magnetic sensor 10 (see FIG. 2) built in the motor 3 for detecting the magnetic field of the permanent magnet magnetic pole 84 and outputting it as a phase signal. ing. The rotor 8 is composed of a pair of disk portions 81 fixed to the stationary axle 1 at predetermined intervals in the axial direction and a pair of soft irons which are joined to the outer peripheral portions of both disk portions 81 by screws 82 and also serve as a ring-shaped yoke of the rotor core. And a large number of rectangular thin plate-shaped permanent magnet magnetic poles 84 that are alternately bonded to the inner peripheral surface of the cylindrical portion 83 in the circumferential direction to form the remainder of the rotor core. In FIG. 3, reference numeral 85 denotes a screw hole into which the screw 82 is screwed;
Is a locking hole for locking the spoke 300;
00 is coupled to a rim 400 on which a rubber tire (not shown) is mounted. However, in FIG. 3, the disk section 81 on the near side is not shown.

【0071】ステータ9は、ねじ90により静止車軸1
に回転自在に支承される一対のディスク部91と、両デ
ィスク部91の外周部にねじ92により結合されてステ
ータコアのリング状のヨークを兼ねる軟鉄製の円筒部9
3と、円筒部93の外周面に周方向一定間隔で溶接され
て円筒部93とともにステータコアをなす多数のT字状
のティース94と、各ティース94にそれぞれ個別に巻
装された単コイル95とからなり、各単コイル95は3
つごとにそれぞれ直列接続されて三相のステータコイル
96を構成している。なお、各ティース94は、永久磁
石磁極84と同数配置され、ティース94は微少な磁気
ギャップを隔てて永久磁石磁極84に対面している。各
ティース94は、それぞれ単コイル95を巻装された後
で、ヨークすなわち円筒部93の内周面からのレーザー
溶接により円筒部93の外周面に溶接されている。この
溶接は、レーザービームを円筒部93に対して回転させ
て行えばよく、極めて簡単に実施することができる。な
お、レーザービーム溶接のかわりに電子ビーム溶接、シ
ーム溶接、スポット溶接などをを採用してもよい。な
お、図3では、単コイル93は一個だけを略示してい
る。
The stationary axle 1 is fixed to the stator 9 by screws 90.
A pair of disk portions 91 rotatably supported on the disk portion, and a soft iron cylindrical portion 9 joined to the outer peripheral portions of both disk portions 91 by screws 92 and also serving as a ring-shaped yoke of the stator core.
3, a number of T-shaped teeth 94 which are welded to the outer peripheral surface of the cylindrical portion 93 at regular intervals in the circumferential direction to form a stator core together with the cylindrical portion 93, and single coils 95 individually wound around the respective teeth 94. And each single coil 95 has 3
Each of them is connected in series to form a three-phase stator coil 96. The teeth 94 are arranged in the same number as the permanent magnet magnetic poles 84, and the teeth 94 face the permanent magnet magnetic poles 84 with a small magnetic gap. Each of the teeth 94 is welded to the outer peripheral surface of the cylindrical portion 93 by laser welding from the yoke, that is, the inner peripheral surface of the cylindrical portion 93, after the single coil 95 is wound thereon. This welding may be performed by rotating the laser beam with respect to the cylindrical portion 93, and can be performed extremely easily. Note that electron beam welding, seam welding, spot welding, or the like may be employed instead of laser beam welding. In FIG. 3, only one single coil 93 is schematically shown.

【0072】ステータ9内の電池4及びモータ制御装置
7の配置状態を図4に示す。電池4は、組み電池であっ
て、図示しない樹脂製の電池ケースのそれぞれの格納位
置に軸方向以外には変位不能に格納された多数の電池セ
ル40をもつ。各電池セル40は渦巻き電池であって、
その正極、負極は車輪2の軸方向に配列されている。隣
接する電池セル40の正極端子、負極端子は接続ターミ
ナル41により接続され、これにより電池4は電池セル
40を直列接続してなる。これは抵抗損失の低減と後述
するインバータ回路装置71の小型化のためである。上
述した電池ケースは全体として扇箱形状を有し、軸方向
一端側が開口する有底の箱部(図示せず)と、それを閉
鎖する蓋部(図示せず)とからなり、蓋部は図示しない
スルーボルトにより箱部を通じてステータ9の一方のデ
ィスク部91に固定され、同時に箱部もディスク部91
に押し付けてられて固定されている。
FIG. 4 shows the arrangement of the battery 4 and the motor control device 7 in the stator 9. The battery 4 is an assembled battery, and has a large number of battery cells 40 which are stored at respective storage positions of a resin battery case (not shown) so as to be non-displaceable except in the axial direction. Each battery cell 40 is a spiral battery,
The positive electrode and the negative electrode are arranged in the axial direction of the wheel 2. The positive terminal and the negative terminal of the adjacent battery cells 40 are connected by the connection terminal 41, whereby the battery 4 is formed by connecting the battery cells 40 in series. This is for the purpose of reducing the resistance loss and downsizing the inverter circuit device 71 described later. The above-described battery case has a fan-box shape as a whole, and includes a bottomed box portion (not shown) that is open at one end in the axial direction, and a lid portion (not shown) that closes the box portion. The box portion is fixed to one disk portion 91 of the stator 9 through a box portion by a through bolt (not shown).
It is pressed against and fixed.

【0073】電池ケースの上記箱部の内底面及び蓋部の
内表面には、上記接続ターミナル41が各位置に固定さ
れており、上記スルーボルトによる締結によりこれら接
続ターミナル41と電池セル40の該当する正極端子、
負極端子に電気的に接続される構成となっている。な
お、上記樹脂製の電池ケースは多くの空気流通用の穴を
もつ。これは電池の発熱により過熱された空気を電池ケ
ース外に出して、軟鋼製のディスク部91などを通じて
冷却するためである。この実施例では、ロータ8のディ
スク部81がステータ9のディスク部91に近接して回
転するので、ロータ8のディスク部81が引き起こす旋
回空気流が良好にステータ9のディスク部91を冷却
し、密閉状態にもかかわらず、電池4の冷却性は良好と
なる。更に、この実施例では、電池4及びモータ制御装
置7は、ステータ9のディスク部91と円筒部93とか
らなる静止ドラム部内の密閉空間に収容されたうえ更
に、ロータ8のディスク部81と円筒部83とからなる
回転ドラム部にの密閉空間に収容されているので、防
水、防塵性に優れている。
The connection terminals 41 are fixed at respective positions on the inner bottom surface of the box portion and the inner surface of the lid portion of the battery case. The connection terminals 41 and the battery cells 40 are fixed by the through bolts. Positive terminal,
It is configured to be electrically connected to the negative electrode terminal. The resin battery case has many holes for air circulation. This is because the air heated by the heat generated by the battery is taken out of the battery case and cooled through the mild steel disk unit 91 and the like. In this embodiment, since the disk portion 81 of the rotor 8 rotates in the vicinity of the disk portion 91 of the stator 9, the swirling airflow caused by the disk portion 81 of the rotor 8 cools the disk portion 91 of the stator 9 satisfactorily. Despite the sealed state, the cooling performance of the battery 4 is improved. Further, in this embodiment, the battery 4 and the motor control device 7 are accommodated in a closed space in a stationary drum portion including a disk portion 91 of the stator 9 and a cylindrical portion 93, and furthermore, the disk portion 81 of the rotor 8 and the cylindrical portion Since it is housed in a closed space in the rotating drum portion including the portion 83, it is excellent in waterproofness and dustproofness.

【0074】トルクセンサ6は、本発明でいう人力トル
ク検出手段であって、後述する構成により人力トルクを
検出する。モータ制御装置7は、図2に示すように、入
力信号に基づいてモータ制御信号(PWM制御信号)を
作成する制御回路装置70と、電池4からモータ3への
電流を断続するインバータ回路装置71と、制御回路装
置70から受け取ったモータ制御信号からインバータ回
路装置71のゲート電圧制御信号を作成してインバータ
回路装置71に出力するゲートコントローラ72と、互
いに直列接続されたMOSFET73及び抵抗74を備
える。
The torque sensor 6 is a human-powered torque detecting means according to the present invention, and detects a human-powered torque by a configuration described later. As shown in FIG. 2, the motor control device 7 includes a control circuit device 70 that generates a motor control signal (PWM control signal) based on an input signal, and an inverter circuit device 71 that interrupts the current from the battery 4 to the motor 3. A gate controller 72 for generating a gate voltage control signal for the inverter circuit device 71 from the motor control signal received from the control circuit device 70 and outputting the signal to the inverter circuit device 71; and a MOSFET 73 and a resistor 74 connected in series to each other.

【0075】制御回路装置70は、マイコン装置からな
り、後述するように、トルクセンサ6、ブレーキスイッ
チ200、磁気センサ(車速検出手段)10から受け取
った情報に基づいてインバータ回路装置71を制御す
る。インバータ回路装置71は、IGBT及びそれと逆
並列に接続されたダイオードとのペアからなるスイッチ
ングユニット710を6対有する公知の三相インバータ
回路であるが、周知であるので説明は省略する。
The control circuit device 70 comprises a microcomputer device, and controls the inverter circuit device 71 based on information received from the torque sensor 6, the brake switch 200, and the magnetic sensor (vehicle speed detecting means) 10, as described later. The inverter circuit device 71 is a known three-phase inverter circuit having six pairs of switching units 710 each including a pair of an IGBT and a diode connected in anti-parallel to the IGBT.

【0076】制御回路装置70、インバータ回路装置7
1及びゲートコントローラ72、MOSFET73、抵
抗74及びその他の定電圧回路などからなるモータ制御
装置7は、電池4より下方に位置して、ステータ9の内
部空間に収容され、電池4と同様にステータ9の一方の
ディスク部91の内側主面に締結されている。更に説明
すると、インバータ回路装置71の6個のスイッチング
ユニット710は、L字状のアルミブロックからなるヒ
ートシンク711の軸方向に伸びる壁部に固定されてお
り、各スイッチングユニット710の一対の入力主電極
(図示せず)はケーブルにて電池4から給電され、各ス
イッチングユニット710の一個のゲート電極端子はゲ
ートコントローラ72の出力端子に個別にケーブル接続
され、各スイッチングユニット710の一個の出力電極
はモータ3の入力端子に接続されている。ヒートシンク
711は、上記壁部と直角に伸びるベース部をもち、こ
のベース部はステータ9のディスク部91にボルト71
2により固定されており、これにより、ディスク部91
は発熱が大きいインバータ回路装置71の熱を良好に吸
収するヒートシンクとしての機能を果たす。
Control circuit device 70, inverter circuit device 7
1 and a motor control device 7 including a gate controller 72, a MOSFET 73, a resistor 74, and other constant voltage circuits are located below the battery 4 and housed in the internal space of the stator 9; Is fastened to the inner main surface of one of the disk portions 91. More specifically, the six switching units 710 of the inverter circuit device 71 are fixed to an axially extending wall of a heat sink 711 made of an L-shaped aluminum block, and a pair of input main electrodes of each switching unit 710 are provided.
(Not shown) is supplied from the battery 4 by a cable, one gate electrode terminal of each switching unit 710 is individually cable-connected to an output terminal of the gate controller 72, and one output electrode of each switching unit 710 is a motor. 3 input terminal. The heat sink 711 has a base portion extending at right angles to the wall portion, and the base portion is attached to the disk portion 91 of the stator 9 by bolts 71.
2 so that the disk unit 91
Functions as a heat sink that favorably absorbs the heat of the inverter circuit device 71 that generates a large amount of heat.

【0077】制御回路装置70、ゲートコントローラ7
2、MOSFET73、抵抗74及びその他の定電圧回
路などからなる制御回路ユニット73が、アルミケース
731に密閉されてインバータ回路装置71の直下に配
設されている。アルミケース731は、インバータ回路
装置71のスイッチングノイズや外部ノイズにより、制
御回路装置70が誤動作するのを防止する電磁シールド
機能を奏するためのものであり、軸方向一方側に開口を
有する有底椀状のカバーであり、ステータ9の一方のデ
ィスク部91にねじ732により固定されている。した
がって、アルミケース731及びステータ9のディスク
部91はともにインバータ回路装置71のスイッチング
ノイズから制御回路装置70及びゲートコントローラ7
2を電磁遮蔽している。更に、これらアルミケース73
1は、上述した静止ドラム部及び回転ドラム部ととも
に、外部電磁ノイズの遮蔽機能も奏する。
Control circuit device 70, gate controller 7
2. A control circuit unit 73 including a MOSFET 73, a resistor 74, and other constant voltage circuits is hermetically sealed in an aluminum case 731 and disposed immediately below the inverter circuit device 71. The aluminum case 731 has an electromagnetic shielding function for preventing the control circuit device 70 from malfunctioning due to switching noise or external noise of the inverter circuit device 71, and has a bottomed bowl having an opening on one side in the axial direction. And is fixed to one disk portion 91 of the stator 9 with screws 732. Therefore, both the aluminum case 731 and the disk portion 91 of the stator 9 are controlled by the control circuit device 70 and the gate controller 7
2 is electromagnetically shielded. Furthermore, these aluminum cases 73
1 has a function of shielding external electromagnetic noise together with the stationary drum unit and the rotating drum unit described above.

【0078】制御回路装置70及びゲートコントローラ
72は図示しない定電圧回路及び制御スイッチ(図示せ
ず)を通じて電池4から給電されており、この制御スイ
ッチは電池とインバータ回路装置71との間に設けられ
るメインスイッチ75と同期開閉される構成となってい
る。MOSFET73及び抵抗74は直列接続されたイ
ンバータ回路装置71の両入力端間に接続されている。
したがって、リレーであるメインスイッチ75を遮断
し、MOSFET73をPWMスイッチング制御するこ
とにより、モータ3の発電電流はインバータ回路装置7
1及びMOSFET73を通じて抵抗74により消費さ
れ、これにより、電池4への充電なしに発電制動(発熱
発電制動ともいう)を実行することができる。
The control circuit device 70 and the gate controller 72 are supplied with power from the battery 4 through a not-shown constant voltage circuit and a control switch (not shown). The control switch is provided between the battery and the inverter circuit device 71. It is configured to be opened and closed in synchronization with the main switch 75. The MOSFET 73 and the resistor 74 are connected between both input terminals of the inverter circuit device 71 connected in series.
Therefore, by shutting off the main switch 75 as a relay and performing PWM switching control on the MOSFET 73, the generated current of the motor 3 is reduced by the inverter circuit device 7.
1 and the resistor 74 is consumed by the resistor 74 through the MOSFET 73, whereby power generation braking (also referred to as heat generation braking) can be executed without charging the battery 4.

【0079】なお、MOSFET73及び抵抗74を省
略し、その代わりにインバータ回路装置71のIGBT
を適当なタイミングでオンすることによっても発熱発電
制動を実行することができる。もちろん、この場合に
も、メインスイッチ75は遮断される。磁気センサ10
は、モータ3の三相ステータコイル96に印加する三相
矩形波電圧のスイッチングのために界磁極の位置を検出
するものであるが、磁気センサ10を用いない回転数検
出方式やモータ制御方式の採用も可能である。
It is to be noted that the MOSFET 73 and the resistor 74 are omitted, and the IGBT of the inverter circuit device 71 is used instead.
Is turned on at an appropriate timing, heat generation braking can also be executed. Of course, also in this case, the main switch 75 is shut off. Magnetic sensor 10
Detects the position of the field pole for switching the three-phase rectangular wave voltage applied to the three-phase stator coil 96 of the motor 3. However, the rotation speed detection method without using the magnetic sensor 10 and the motor control method are used. Recruitment is also possible.

【0080】次に、ブレーキスイッチ200及び車速設
定スイッチ201について図2を参照して説明する。ハ
ンドル11のグリップ12近傍にはブレーキレバー13
が設置されている。ブレーキレバー13は、ハンドルに
固定された基部131と、基部131から前方に突出す
る支軸部132と、支軸部132に揺動自在に支持され
るレバー133とを備えており、レバー133の基端部
はスプリング(図示せず)により一方向に付勢されてい
るワイヤ134を通じて図示しないブレーキパッドに連
結され、レバー133を支軸部132を中心として回動
させることによりブレーキパッドを車輪に接触させて機
械制動力が発生される。この機械式ブレーキ装置は周知
の構造であるので、これ以上の説明は省略する。
Next, the brake switch 200 and the vehicle speed setting switch 201 will be described with reference to FIG. A brake lever 13 is provided near the grip 12 of the handle 11.
Is installed. The brake lever 13 includes a base 131 fixed to a handle, a support shaft 132 protruding forward from the base 131, and a lever 133 swingably supported by the support shaft 132. The base end is connected to a brake pad (not shown) through a wire 134 urged in one direction by a spring (not shown), and the brake pad is attached to the wheel by rotating the lever 133 about the support shaft 132. A mechanical braking force is generated upon contact. Since the mechanical brake device has a known structure, further description will be omitted.

【0081】支軸部132の上部には、ロータリースイ
ッチであるブレーキスイッチ200が設けられ、ブレー
キスイッチ200の回動軸は支軸部132の枢支軸に連
結されて一体に回転するようになっている。 したがっ
て、ブレーキレバー13を絞ると、ワイヤ134が引か
れるとともに、ブレーキスイッチ200が回動動作し、
ブレーキレバー13の絞り量がある値となった段階でブ
レーキスイッチ200が閉じる。この実施例では特に、
ブレーキスイッチ200は、まだブレーキパッドが車輪
に接触しないいわゆる機械式ブレーキ装置の遊び領域の
範囲内において閉じる点に特徴がある。このブレーキス
イッチ200は、モータ3に発電制動を行わせるスイッ
チであり、ブレーキレバー13が絞られるとまずブレー
キスイッチ200が作動してまずその車速に応じた発電
制動が行われ、更に制動力が必要な場合は機械制動がな
されるように、すなわち発電制動が機械制動より優先す
る構成となっている。このようにすれば、簡素な構成
で、たとえば平地や下り道にて機械制動なしに発電制動
のみ実施して電池の充電を行うことができる。
A brake switch 200, which is a rotary switch, is provided above the support shaft 132. The rotation shaft of the brake switch 200 is connected to the support shaft of the support shaft 132 and rotates integrally. ing. Accordingly, when the brake lever 13 is squeezed, the wire 134 is pulled, and the brake switch 200 rotates.
When the throttle amount of the brake lever 13 reaches a certain value, the brake switch 200 is closed. In this embodiment, in particular,
The brake switch 200 is characterized in that it closes within a play area of a so-called mechanical brake device in which the brake pads do not yet contact the wheels. The brake switch 200 is a switch for causing the motor 3 to perform power generation braking. When the brake lever 13 is squeezed, the brake switch 200 is operated first, and power generation braking is performed first according to the vehicle speed, and further braking force is required. In such a case, the mechanical braking is performed, that is, the dynamic braking is given priority over the mechanical braking. With this configuration, it is possible to charge the battery with a simple configuration, for example, on a flat ground or on a down road without performing mechanical braking and performing only dynamic braking.

【0082】車速設定スイッチ201は、グリップ12
に隣接して設けられたロータリー切り替えスイッチであ
り、目標車速を5段階に切り替えることができ、その信
号は、ブレーキスイッチ200の信号とともに制御回路
装置70に出力される。次に、制御回路装置70の制御
動作を図5のフローチャートを参照して説明する。
The vehicle speed setting switch 201 is connected to the grip 12
The switch is provided adjacent to the rotary switch, and can switch the target vehicle speed in five stages. The signal is output to the control circuit device 70 together with the signal of the brake switch 200. Next, the control operation of the control circuit device 70 will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0083】まず、互いに一体の二連スイッチであるメ
インスイッチ75及び上記制御スイッチをオンすると、
制御回路装置70がオンされて、初期設定が行われる
(S100)。次に、ブレーキスイッチ200、車速設
定スイッチ201、トルクセンサ6、磁気センサ10か
らの入力信号が読み込まれ、また、図示しない電流セン
サからモータ3の電流及び電池4の電圧が読み込まれる
(S102)。
First, when the main switch 75 and the control switch, which are two switches integrated with each other, are turned on,
The control circuit device 70 is turned on, and initialization is performed (S100). Next, input signals from the brake switch 200, the vehicle speed setting switch 201, the torque sensor 6, and the magnetic sensor 10 are read, and the current of the motor 3 and the voltage of the battery 4 are read from a current sensor (not shown) (S102).

【0084】次に、磁気センサ10の信号から現在の車
速を算出し(S104)、その後、上記電圧と電流とそ
れらの間の位相関係からモータの出力Pが算出され、こ
のモータ3出力Pと車速とから正又は負のモータトルク
が算出され(S106)、次にトルクセンサ6の出力に
基づいて人力トルクが算出される(S108)。次に、
電池電圧が所定の満充電電圧Vthを超えたかどうかを
調べ(S110)、超えていれば、メインスイッチ75
を開いてMOSFET73を両者の電圧差に応じたデュ
ーティ比での断続を指令し(S112)、超えていなけ
ればメインスイッチ75を閉じてMOSFET73を遮
断してS116へ進む。
Next, the current vehicle speed is calculated from the signal of the magnetic sensor 10 (S104), and then the output P of the motor is calculated from the voltage and current and the phase relationship between them. A positive or negative motor torque is calculated from the vehicle speed (S106), and then a human-powered torque is calculated based on the output of the torque sensor 6 (S108). next,
It is determined whether or not the battery voltage has exceeded a predetermined full charge voltage Vth (S110).
To open and close the MOSFET 73 at a duty ratio corresponding to the voltage difference between them (S112), and if not, close the main switch 75 to shut off the MOSFET 73 and proceed to S116.

【0085】S116では、ブレーキスイッチ200が
作動したかどうかを調べ、作動していれば、目標車速と
現在車速との車速差、または、現在車速のみに応じた発
電量となるようにインバータ回路装置71をPWM制御
して発電制動を掛け(S118)、S102へリターン
する。S116にて、ブレーキスイッチ200が作動し
ていなければ、人力トルクが存在するかどうかを調べ
(S120)、あれば、現在減速中かどうかを調べ(S
122)、減速中でなければ車速に応じた発電量で発電
制動を行う(S124)。更に説明すれば、車速が大き
いほど発電量が大きくなるように設定されたテーブルを
記憶装置に格納しておき、このテーブルに車速を代入し
て求めた発電量となるようにインバータ回路装置71を
PWM制御して発電制動を行う。これにより、人力トル
クが存在しないにもかかわらず減速していないという状
況下で、言い換えれば何らかの増速環境下で、自動的に
発電制動を掛けて減速を行うことができ、しかも車速大
時にこの発電制動量を大きくし、車速小時にこの発電制
動量を小さくするので、車速大時に減速率が小さすぎた
り、車速小時に減速率が大きすぎたりする不具合を防止
することができる。
In step S116, it is determined whether or not the brake switch 200 has been operated. If the brake switch 200 has been operated, an inverter circuit device is provided so that the amount of power generation corresponds to the vehicle speed difference between the target vehicle speed and the current vehicle speed or only the current vehicle speed. 71 is subjected to PWM control to apply power generation braking (S118), and the process returns to S102. In S116, if brake switch 200 is not operated, it is checked whether or not human torque is present (S120), and if so, it is checked whether the vehicle is currently decelerating (S120).
122) If not decelerating, power generation braking is performed with the power generation amount according to the vehicle speed (S124). More specifically, a table set so that the power generation amount increases as the vehicle speed increases is stored in the storage device, and the inverter circuit device 71 is set so that the power generation amount obtained by substituting the vehicle speed into this table is obtained. Power generation braking is performed by PWM control. As a result, in a situation where there is no deceleration despite the absence of human-powered torque, in other words, under some kind of speed-up environment, it is possible to automatically apply power generation braking and perform deceleration. Since the amount of power generation braking is increased and the amount of power generation braking is reduced when the vehicle speed is low, it is possible to prevent a problem that the deceleration rate is too small when the vehicle speed is high or too large when the vehicle speed is low.

【0086】一方、S120にて、人力トルクが存在す
る場合には、現在発電制動中かどうかを調べ(S12
6)、発電制動中でなければ、車速が車速設定スイッチ
201で設定された設定車速Vpより大きいかどうかを
調べ(S128)、大きければインバータ回路装置71
のPWM運転のデューティ比を所定量だけ低下させて、
モータ3の発生トルクを減少し(S130)、小さけれ
ばモータトルクが人力トルクの50%を超えない範囲で
インバータ回路装置71のPWM運転のデューティ比を
所定量だけ増大して(S132)、S102にリターン
する。
On the other hand, if a manual torque is present in S120, it is checked whether or not power generation braking is currently being performed (S12).
6) If it is not during dynamic braking, it is checked whether the vehicle speed is higher than the vehicle speed Vp set by the vehicle speed setting switch 201 (S128).
By reducing the duty ratio of the PWM operation by a predetermined amount,
The torque generated by the motor 3 is reduced (S130), and if it is smaller, the duty ratio of the PWM operation of the inverter circuit device 71 is increased by a predetermined amount within a range where the motor torque does not exceed 50% of the manual torque (S132). To return.

【0087】一方、S126にて、現在、発電制動中で
あれば、現在減速しているかどうかを調べ(S13
4)、減速していればS102へリターンし、人力トル
クが存在せずしかも発電制動中にもかかわらず減速して
いなければ減速すべきであると判断して、車速が車速設
定スイッチ201で設定された設定車速Vpより大きい
かどうかを調べ(S136)、大きければ発電制動量が
少ないと判定して、インバータ回路装置71のPWM運
転のデューティ比を所定量だけ増加させ(S138)、
小さければインバータ回路装置71のPWM運転のデュ
ーティ比を所定量だけ減少して(S140)、S102
にリターンする。
On the other hand, if it is determined in step S126 that the dynamic braking is currently being performed, it is checked whether the vehicle is currently decelerating (S13).
4) If the vehicle is decelerating, the process returns to S102. If there is no human torque and the vehicle is not decelerating even during power generation braking, it is determined that the vehicle should be decelerated, and the vehicle speed is set by the vehicle speed setting switch 201. It is determined whether the vehicle speed is greater than the set vehicle speed Vp (S136). If it is higher, it is determined that the power generation braking amount is small, and the duty ratio of the PWM operation of the inverter circuit device 71 is increased by a predetermined amount (S138).
If it is smaller, the duty ratio of the PWM operation of the inverter circuit device 71 is reduced by a predetermined amount (S140), and S102
Return to

【0088】上述した実施例1記載のトルク補助自転車
では、以下の作用効果を実現することができる。第一
に、この実施例のトルク補助自転車は、車輪に直結され
たアウターロータ構造の車輪直結型モータにより車輪を
直接に駆動するので、従来の人力アシスト自転車に比較
して減速機構を省略することができる。その結果、人力
走行時において、減速機構の摩擦損失及び減速機構によ
り増倍されるロータの慣性回転質量による負担がなく、
人力走行時に減速機構及びロータを車輪から分離する必
要がないので、クラッチ機構を省略することができ、電
動トルクアシスト機構の軽量化、簡素化、信頼性向上を
実現し、更に、単位電池電力当たりの走行距離の延長、
及び回生制動時の回生電力量の向上、電池寿命の延長と
いった効果も実現する。また、モータ3で発生したトル
クがなんら中継回転部材を介することなく直接車輪に伝
達されるので、自転車のフレーム機構の剛性を高める必
要がなくフレーム機構を軽量化することができる。更
に、電動トルクアシスト機構が、極めて簡素な構造とな
るので、走行や操作の邪魔となったり、美観を低下させ
るという問題が生じない。
The torque assisted bicycle described in the first embodiment can achieve the following effects. First, in the torque assisted bicycle of this embodiment, the wheels are directly driven by a wheel directly-coupled motor having an outer rotor structure directly connected to the wheels, so that the speed reduction mechanism is omitted as compared with a conventional human assist bicycle. Can be. As a result, during manual driving, there is no burden due to the frictional loss of the speed reduction mechanism and the inertial rotational mass of the rotor multiplied by the speed reduction mechanism,
Since there is no need to separate the speed reduction mechanism and the rotor from the wheels during manual driving, the clutch mechanism can be omitted, and the electric torque assist mechanism is reduced in weight, simplified, and improved in reliability. Mileage extension,
In addition, effects such as improvement of regenerative electric energy during regenerative braking and extension of battery life are also realized. Further, since the torque generated by the motor 3 is directly transmitted to the wheels without any intervention of the relay rotating member, it is not necessary to increase the rigidity of the bicycle frame mechanism, and the weight of the frame mechanism can be reduced. Furthermore, since the electric torque assist mechanism has a very simple structure, there is no problem of hindering traveling or operation, or deteriorating aesthetic appearance.

【0089】第二に、回転ドラム部は、軸方向へ互いに
所定間隔を隔てて静止車軸に固定された一対のディスク
部と、両ディスク部の外周部を結合する円筒部とを有
し、スポークは両ディスク部とリムとを結合する。そし
て、回転ドラム部の円筒部にロータのロータコアが固定
されるので、リム及びスポークを通じてかかる各種衝撃
や重量は回転ドラム部の一対のディスク部を通じて静止
車軸から車体により支承されるので、回転ドラム部の円
筒部に設けられるロータの歪みを低減することができ、
ロータの剛性強化することなく、ロータ8とステータ9
との間の電磁ギャップを短縮してステータコイルの無負
荷電流を低減して走行可能距離を延長し、モータの小型
軽量化を図ることができる。
Secondly, the rotating drum portion has a pair of disc portions fixed to the stationary axle at predetermined intervals in the axial direction and a cylindrical portion connecting the outer peripheral portions of both disc portions. Connects the two disc parts and the rim. Since the rotor core of the rotor is fixed to the cylindrical portion of the rotating drum portion, various impacts and weights applied through the rim and spokes are supported by the vehicle body from the stationary axle through the pair of disc portions of the rotating drum portion. Can reduce the distortion of the rotor provided in the cylindrical portion of
Without increasing the rigidity of the rotor, the rotor 8 and the stator 9
, The no-load current of the stator coil is reduced, the travelable distance is extended, and the size and weight of the motor can be reduced.

【0090】第三に、車輪の中央部の回転ドラム部の円
筒部がロータのヨーク(継鉄)をなすので、車輪構造の
簡素化を図ることができる。第四に、ステータコアは、
静止ドラム部の外周部を兼ねる円筒状のヨークと、ヨー
クの外周面に周方向所定ピッチで接合された多数のT字
状のティースとを有し、ステータコイルは、各ティース
にそれぞれ個別に集中巻きされた単コイルを接続してな
るので、ステータの小型化と配線抵抗損失の低減を図る
ことができる。すなわち、ステータコイルは、各ティー
スに磁束を発生させるティース巻装部と、各ティース巻
装部同士を接続する渡り線部とからなるが、本構成で
は、それぞれ各ティースにのみ巻装される多数の単コイ
ルを順番に渡り線で接続してステータコイルを構成する
ので、渡り線を極小化することができ、その結果とし
て、この渡り線の部分での配線抵抗損失及びコイル体積
を最小化することができる。
Third, since the cylindrical portion of the rotating drum portion at the center of the wheel forms the yoke (yoke) of the rotor, the wheel structure can be simplified. Fourth, the stator core
It has a cylindrical yoke also serving as the outer peripheral portion of the stationary drum portion, and a number of T-shaped teeth joined to the outer peripheral surface of the yoke at a predetermined pitch in the circumferential direction, and the stator coils are individually concentrated on each tooth. Since the wound single coil is connected, it is possible to reduce the size of the stator and reduce the wiring resistance loss. That is, the stator coil is composed of a teeth winding portion that generates a magnetic flux in each tooth and a crossover portion that connects the teeth winding portions. In this configuration, a large number of windings are wound only on each tooth. Since the single coils are sequentially connected by the connecting wires to form the stator coil, the connecting wires can be minimized, and as a result, the wiring resistance loss and the coil volume at the connecting wires can be minimized. be able to.

【0091】第五に、ステータコアは、ヨークの内周面
からのレーザー溶接により、リング状の単コイルをはめ
込んだ各T字状のティースをヨークの外周面に連続溶接
して形成されるので、多数のティースとヨークとの接合
を極めて簡単に行うことができ、製造工程の簡素化とス
テータコイルの渡り線の極小化とを同時に果たすことが
でき、低速トルク性能に優れ、コイル抵抗損失が少ない
多極型モータを低コストで実現することができる。
Fifth, the stator core is formed by continuously welding each T-shaped tooth into which a ring-shaped single coil is fitted to the outer peripheral surface of the yoke by laser welding from the inner peripheral surface of the yoke. A large number of teeth and yokes can be joined very easily, simplifying the manufacturing process and minimizing the crossover of the stator coil at the same time, having excellent low-speed torque performance and low coil resistance loss. A multi-pole motor can be realized at low cost.

【0092】第六に、電池及びモータ制御装置が車輪の
回転ドラム部の密閉中空空間に収容されたステータの静
止ドラム部の密閉中空空間に収容されるので、電動トル
クアシスト機構のコンパクト化、配線損失の低減、電気
部品の防水保護を実現することができる。第七に、電池
は車軸延長方向へ正極端子及び負極端子を有して互いに
隣接する多数の電池セルからなる組み電池からなるの
で、電池間の配線が平面配置することができ、配線が容
易となり、多くの電池セルをステータ内に収容すること
ができる。
Sixth, since the battery and the motor control device are housed in the closed hollow space of the stationary drum portion of the stator housed in the closed hollow space of the rotating drum portion of the wheel, the electric torque assist mechanism can be made compact and the wiring can be reduced. Reduction of loss and waterproof protection of electric components can be realized. Seventh, since the battery has a positive electrode terminal and a negative electrode terminal in the axle extension direction and is composed of an assembled battery composed of a number of battery cells adjacent to each other, wiring between the batteries can be arranged in a plane, and wiring becomes easy. Many battery cells can be accommodated in the stator.

【0093】第八に、ステータの静止ドラム部がモータ
制御装置のヒートシンクを兼ねるので、構造の複雑化を
回避しつつモータ制御装置の冷却性能を向上することが
できる。第九に、モータ制御装置の制御回路装置70は
静止ドラム部の円盤部と電磁シールドケースとで囲まれ
てインバータ回路装置71から電磁遮蔽されるので、誤
動作を低減することができる。
Eighth, since the stationary drum portion of the stator also functions as a heat sink of the motor control device, the cooling performance of the motor control device can be improved while the structure is not complicated. Ninth, since the control circuit device 70 of the motor control device is surrounded by the disk portion of the stationary drum portion and the electromagnetic shield case and is electromagnetically shielded from the inverter circuit device 71, malfunction can be reduced.

【0094】第十に、この電動車輪が人力のみで作動す
る市販の人力自転車の後輪と置換可能なサイズに形成さ
れるので、フレームとして市販の自転車のフレームを用
いることができ、経済的である。なお、従来のトルク補
助自転車では、電動トルクアシスト機構が複雑でかさば
るので、高剛性フレームの採用が必須であり、市販の自
転車フレームの採用は困難である。同じ理由で、この電
動車輪は折り畳み式自転車の後輪として用いることがで
きる。
Tenthly, since the electric wheels are formed in a size that can be replaced with the rear wheels of a commercially available rickshaw that operates only by human power, a commercially available bicycle frame can be used as the frame, which is economical and economical. is there. In the conventional torque assisted bicycle, since the electric torque assist mechanism is complicated and bulky, it is necessary to employ a highly rigid frame, and it is difficult to employ a commercially available bicycle frame. For the same reason, this electric wheel can be used as a rear wheel of a folding bicycle.

【0095】第十一に、車速検出手段として車輪直結型
モータの回転数を検出することができ、車速センサを実
質的に省略することができる。なお、従来のトルク補助
自転車では上述したようにクラッチ機構が必須であるの
で、モータを車速センサとして用いることは困難であっ
た。第十二に、人力トルクが存在せず、かつ、車速が減
らない場合に車輪直結型モータを発電制動運転するの
で、クラッチ機構の作動遅れなしに速やかに発電制動を
行うことができる。また、乗員がブレーキ操作する前に
自動的にかつレスポンス良く制動を行うことができる。
Eleventh, as the vehicle speed detecting means, it is possible to detect the number of revolutions of the wheel-directed motor, and the vehicle speed sensor can be substantially omitted. In the conventional torque assisted bicycle, the clutch mechanism is essential as described above, so that it has been difficult to use the motor as a vehicle speed sensor. Twelfth, when there is no human torque and the vehicle speed does not decrease, the wheel-directed motor is subjected to the dynamic braking operation, so that the dynamic braking can be promptly performed without the operation delay of the clutch mechanism. Further, braking can be performed automatically and with good response before the occupant performs the braking operation.

【0096】第十三に、ブレーキスイッチ200によ
り、機械制動力を増大できるとともに、手動レバーをわ
ずかに作動させて機械式ブレーキ装置の機械制動力を発
生させることなく発電制動だけを発生させることがで
き、簡素な構成で機械制動なしに運動エネルギを電池に
回収することができる。第十四に、電池電圧を検出する
手段を備え、電池電圧が所定電圧を超える場合に回生制
動を採用し、電池電圧が所定電圧以下の場合に発熱発電
制動を採用するので、電池の過充電を防止することがで
きる。
Thirteenth, it is possible to increase the mechanical braking force by the brake switch 200 and to operate only the manual lever slightly to generate only the mechanical braking force without generating the mechanical braking force of the mechanical brake device. Thus, kinetic energy can be recovered to the battery with a simple configuration without mechanical braking. Fourteenth, the battery is provided with a means for detecting the battery voltage, and regenerative braking is employed when the battery voltage exceeds a predetermined voltage, and exothermic power generation braking is employed when the battery voltage is equal to or less than the predetermined voltage. Can be prevented.

【0097】[0097]

【実施例2】実施例2のトルク補助自転車を以下に説明
する。この実施例のトルク補助自転車は、実施例1のト
ルク補助自転車の制御動作だけを変更したものであるの
で、その制御動作だけを図6のフローチャートを参照し
て以下に説明する。
Second Embodiment A torque assisted bicycle according to a second embodiment will be described below. Since the torque assisted bicycle of this embodiment is obtained by changing only the control operation of the torque assisted bicycle of the first embodiment, only the control operation will be described below with reference to the flowchart of FIG.

【0098】ただし、この実施例では、ブレーキスイッ
チ200は、単なる開閉式のロータリースイッチではな
く、回動型スイッチ付抵抗器(スイッチ付ボリューム)
とされている。まず、メインスイッチ75及びそれと連
動する制御スイッチが閉じられてモータ制御装置7に給
電されると、まず初期設定され(S200)、その後、
磁気センサ10からモータ3の回転数に対応する信号電
圧を、スイッチ付ボリュームであるブレーキスイッチ2
000から制動信号を、車速設定用のロータリースイッ
チ201から設定車速を読み取る(S202)。なお、
スイッチ付ボリューム201の付属スイッチ(図示せ
ず)はレバー133を絞らない場合にはオフ(制動な
し)を出力し、レバー133を絞ると、まずこの付属ス
イッチがオンした後、その抵抗値が回動に応じて無段階
に変化する。また、ロータリースイッチ201は、10
段階の切り換え信号を出力するものであって、各切り換
え信号はそれぞれ0、2、4、5、7、9.5、12.
5、16、20、25km/hの目標車速にそれぞれ対
応している。
However, in this embodiment, the brake switch 200 is not a simple open / close type rotary switch but a rotary type resistor with switch (volume with switch).
It has been. First, when the main switch 75 and the control switch associated therewith are closed and power is supplied to the motor control device 7, the motor switch 7 is first initialized (S200).
A signal voltage corresponding to the number of rotations of the motor 3 is transmitted from the magnetic sensor 10 to the brake switch 2 which is a switch-equipped volume.
000 and a set vehicle speed from the vehicle speed setting rotary switch 201 (S202). In addition,
An attached switch (not shown) of the switch-equipped volume 201 outputs OFF (no braking) when the lever 133 is not turned down, and when the lever 133 is turned down, first, the attached switch is turned on and then the resistance value is turned. It changes steplessly according to the movement. In addition, the rotary switch 201
The switching signals are output in stages, and the switching signals are 0, 2, 4, 5, 7, 9.5, 12.
They correspond to target vehicle speeds of 5, 16, 20, and 25 km / h, respectively.

【0099】次に、スイッチ付ボリューム200の上記
付属スイッチがオフしているかどうかを調べ(S20
4)、オフしていればブレーキを掛けていないものと判
断して、磁気センサ10から読み取ったモータ3の回転
数に対応する現在の車速Vdと、車速設定用のロータリ
ースイッチ201から読み取った設定車速Vpとの差で
ある車速差ΔV=Vp−Vdを算出する(S206)。
Next, it is checked whether or not the accessory switch of the switch-equipped volume 200 is off (S20).
4) If it is off, it is determined that the brake is not applied, and the current vehicle speed Vd corresponding to the rotation speed of the motor 3 read from the magnetic sensor 10 and the setting read from the rotary switch 201 for setting the vehicle speed. A vehicle speed difference ΔV = Vp−Vd, which is a difference from the vehicle speed Vp, is calculated (S206).

【0100】次に、この車速差ΔVを内蔵のマップに入
力してそれに対応するモータートルクをサーチする(S
208)。この実施例では、車速差ΔVとモータートル
クとは正の相関関係(略正比例関係)をもつが、車速差
ΔVの絶対値が大きい範囲ではモータートルクは最大モ
ータートルク値に漸近する飽和傾向をもつように設定さ
れている。
Next, the vehicle speed difference ΔV is input to a built-in map to search for a corresponding motor torque (S
208). In this embodiment, the vehicle speed difference ΔV and the motor torque have a positive correlation (substantially directly proportional), but in a range where the absolute value of the vehicle speed difference ΔV is large, the motor torque has a saturation tendency to approach the maximum motor torque value. It is set as follows.

【0101】一方、ステップS204でスイッチ付ボリ
ューム200の上記付属スイッチがオフしていなけれ
ば、ブレーキが掛けられているもののと判断して、スイ
ッチ付ボリューム200の抵抗値を読み込み、この抵抗
値すなわちレバー133の絞り量に応じた負のモーター
トルクを内蔵のマップからサーチする(S210)。次
のステップS212では、S208又はS210でサー
チされたモータートルク値を発生するようにゲートコン
トローラ72に信号を送信し、モーターMから正トルク
又は負トルクを発生する。
On the other hand, if the accessory switch of the switch-equipped volume 200 is not turned off in step S204, it is determined that the brake is applied, and the resistance value of the switch-equipped volume 200 is read. A negative motor torque corresponding to the throttle amount of 133 is searched from a built-in map (S210). In the next step S212, a signal is transmitted to the gate controller 72 to generate the motor torque value searched in S208 or S210, and a positive torque or a negative torque is generated from the motor M.

【0102】なお、自転車の運転にあたっては、最初、
メインスイッチ75のオンの前に、ロータリースイッチ
201は0km/hに設定しておくが、万一、ロータリ
ースイッチ201が0km/hに設定されていなくて
も、レバー133を絞っていればスイッチ付ボリューム
200の上記付属スイッチがオンしており、モータ3か
らの正トルクの発生は防止できる。そして発進するに
は、ロータリースイッチ201の設定を徐々に増加して
いけばよい。
When driving a bicycle, first,
Before turning on the main switch 75, the rotary switch 201 is set to 0 km / h. However, even if the rotary switch 201 is not set to 0 km / h, the switch is provided if the lever 133 is turned down. Since the accessory switch of the volume 200 is turned on, generation of positive torque from the motor 3 can be prevented. To start the vehicle, the setting of the rotary switch 201 may be gradually increased.

【0103】なお、本実施例では、目標車速の設定をロ
ータリースイッチ201により多段階に行ったが、レバ
ー133と同様のレバーをハンドル11の反対側に設
け、このレバーにスイッチ付ボリューム200と同じス
イッチ付ボリュームを設け、この出力により無段階に目
標車速を設定することもできる。なお、この場合、レバ
ーを絞らない場合には目標車速は0km/hとすること
が安全上、好ましい。
In the present embodiment, the target vehicle speed is set in multiple stages by the rotary switch 201. However, a lever similar to the lever 133 is provided on the opposite side of the handle 11, and this lever is the same as the switch-equipped volume 200. A switch-equipped volume can be provided, and the output can be used to set the target vehicle speed steplessly. In this case, if the lever is not turned down, the target vehicle speed is preferably set to 0 km / h from the viewpoint of safety.

【0104】[0104]

【実施例3】他の実施例を図7のフローチャートを参照
して説明する。図7のフローチャートは図6のそれにス
テップS214、S216、S218を追加したもので
あるので、それらのみを説明する。トルクセンサ6は上
述の従来技術の如く、チェイン105の張り量に応じて
人力トルクを検出するもので、周知であるので説明を省
略する。
Embodiment 3 Another embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. Since the flowchart of FIG. 7 is obtained by adding steps S214, S216, and S218 to FIG. 6, only those steps will be described. The torque sensor 6 detects human-powered torque according to the tension of the chain 105 as in the above-described related art, and is well known, and thus description thereof is omitted.

【0105】まず、ステップS204でブレーキを掛け
ていないと判定した場合には、現在の車速が15km/
h以下かどうかを調べ(S214)、そうであれば低速
モード(定速走行制御モード)であるとしてS206へ
進み、そうでなければ高速モード(トルク定率補助制御
モード)としてS216へ進む。S216ではトルクセ
ンサ6から人力トルクを推定し、この人力トルクの半分
の大きさの正のモータートルクの値を算出し(S21
8)、S212へ進んでこの正のモータートルクを発生
するモーター制御信号を形成してゲートコントローラ7
2に出力する。
First, when it is determined in step S204 that the brake is not applied, the current vehicle speed is 15 km / km.
h (S214). If so, the process proceeds to S206 as the low-speed mode (constant-speed running control mode). Otherwise, the process proceeds to S216 as the high-speed mode (constant torque constant control mode). In S216, the manpower torque is estimated from the torque sensor 6, and a positive motor torque value that is half the manpower torque is calculated (S21).
8) Proceeding to S212, a motor control signal for generating this positive motor torque is formed, and the gate controller 7
Output to 2.

【0106】なお、この実施例では、ロータリースイッ
チ201が出力する切り換え信号が示す目標車速の値は
当然、実施例1に対して変更される。このようにすれ
ば、高速モードでは、踏力トルクにより車速を自由に調
節することができる。
In this embodiment, the value of the target vehicle speed indicated by the switching signal output from the rotary switch 201 is naturally changed from that of the first embodiment. In this way, in the high-speed mode, the vehicle speed can be freely adjusted by the pedaling torque.

【0107】[0107]

【実施例4】他の実施例を図8のフローチャートを参照
して説明する。この実施例は、図6のフローチャートに
ステップS310、S312を追加したものであるの
で、それらのみを説明する。S310では、図示省略の
走行モード切り換えスイッチがオンであるか(定速走行
制御モードであるか)、又はオフであるか(可変トルク
補助制御モードであるか)を判定し、オンであれば定速
走行制御モードであるとしてS206へ進み、そうでな
ければ可変トルク補助制御モードであるとしてS312
へ進む。
Embodiment 4 Another embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. In this embodiment, steps S310 and S312 are added to the flowchart of FIG. 6, and only those steps will be described. In S310, it is determined whether a traveling mode changeover switch (not shown) is on (constant speed traveling control mode) or off (variable torque assist control mode). The process proceeds to S206 assuming that the vehicle is in the high-speed running control mode.
Proceed to.

【0108】S312では、ロータリースイッチ201
の切り換え値に応じて発生すべき正のモータートルク値
を出力する。言い換えれば現在のロータリースイッチ2
01の切り換え位置に応じたモータートルク値を内蔵の
マップから読み出す。その後、この読み出したモーター
トルク値を発生するモーター制御信号を形成してゲート
コントローラ72に出力する。
In S312, the rotary switch 201
A positive motor torque value to be generated in accordance with the switching value is output. In other words, the current rotary switch 2
The motor torque value corresponding to the switching position of 01 is read from the built-in map. Thereafter, a motor control signal for generating the read motor torque value is formed and output to the gate controller 72.

【0109】[0109]

【実施例5】他の実施例を図9のフローチャートを参照
して説明する。このフローチャートは図7のフローチャ
ートにおいて、ステップS208の直後にS300〜S
303を追加した点と、ステップS214における車速
しきい値を15km/hから20km/hに変更した点
をその特徴としている。
Embodiment 5 Another embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. This flowchart is different from the flowchart of FIG. 7 in that S300 to S300 are executed immediately after step S208.
It is characterized by adding 303 and changing the vehicle speed threshold value in step S214 from 15 km / h to 20 km / h.

【0110】以下、上記追加ステップについて説明すれ
ば、まずS208でサーチした定速走行制御モードにお
けるモータートルクが正値であるかどうかを調べ(S3
00)、そうであれば人力トルクを検出し(S30
1)、求めた正のモータートルクがこの人力トルク以下
かどうかを調べ(S302)、正のモータートルクが人
力トルクを超えていれば、正のモータートルクを人力ト
ルクに設定して(S303)、S212へ進む。
The additional step will be described below. First, it is checked whether the motor torque in the constant speed traveling control mode searched in S208 is a positive value (S3).
00), and if so, a human torque is detected (S30).
1) It is checked whether or not the obtained positive motor torque is equal to or less than the human torque (S302). If the positive motor torque exceeds the human torque, the positive motor torque is set to the human torque (S303), Proceed to S212.

【0111】一方、S300にて、発生すべきモーター
トルクが負である(回生発電モードである)場合、及
び、S302にて、正のモータートルクが人力トルク以
下である場合には、直接にS212へ進む。このように
すれば、道路状況によっては定速走行性が低下する場合
もあるが、過大なモータトルクが急激に生じることがな
く、安全性及び快適操縦性が向上する。
On the other hand, if the motor torque to be generated is negative in S300 (the regenerative power generation mode), and if the positive motor torque is less than the manual torque in S302, the process proceeds directly to S212. Proceed to. In this way, although the constant-speed traveling performance may be reduced depending on the road conditions, excessive motor torque is not suddenly generated, and safety and comfortable maneuverability are improved.

【0112】[0112]

【実施例6】他の実施例を図10のフローチャートを参
照して説明する。このフローチャートは図9のフローチ
ャートにおいて、ステップS301とS302との間に
ステップS400を追加し、ステップS302、S30
3を変更したものである。以下、この変更点について説
明すれば、まずステップS301で検出した人力トルク
の直前5秒間の平均値を算出し(S400)、求めた正
のモータートルクがこの人力トルクの平均値以下かどう
かを調べ(S302)、正のモータートルクが人力トル
クの平均値を超えていれば、正のモータートルクを人力
トルクの平均値に設定して(S303)、S212へ進
む。
Embodiment 6 Another embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. This flowchart is different from the flowchart of FIG. 9 in that step S400 is added between steps S301 and S302, and steps S302 and S30 are added.
3 is changed. In the following, this change will be described. First, the average value of the human torque detected in step S301 for the immediately preceding 5 seconds is calculated (S400), and it is checked whether the obtained positive motor torque is equal to or less than the average value of the human torque. (S302) If the positive motor torque exceeds the average value of the manual torque, the positive motor torque is set to the average value of the manual torque (S303), and the process proceeds to S212.

【0113】このようにすれば、道路状況の急変などに
よりペダル踏力が急激に変化する場合でも安定した定速
走行性を維持することができる。上記説明した実施例2
〜6の作用効果を更に説明する。実施例2の定速走行制
御モードによれば、走行負荷の変動にも応じてモーター
トルクを一々調節しなくても、急な坂道や向かい風など
のように人力トルクが極めて大きい場合には大きなモー
タートルクを発生することができ、坂道のように人力ト
ルクが実質的に0である場合でも設定した車速で走行で
きるとともに発生した回生エネルギをバッテリに回収す
ることができる。すなわち、モータートルク制御に煩わ
されることなくサイクリングを楽しむことができ、しか
も過大な人力トルクを発生させることなく走行負荷の変
動に対して快適な走行を実現でき、バッテリ消耗も低減
することができ、多くの人々がサイクリングを楽しむこ
とができる。
In this way, stable constant-speed running can be maintained even when the pedal effort changes abruptly due to sudden changes in road conditions or the like. Example 2 described above
Operations and effects of Nos. To 6 will be further described. According to the constant-speed traveling control mode of the second embodiment, a large motor can be used when manpower torque is extremely large, such as on a steep hill or a headwind, without adjusting the motor torque one by one in accordance with the variation of the traveling load. A torque can be generated, and even when the human-powered torque is substantially zero as on a slope, the vehicle can run at the set vehicle speed and the generated regenerative energy can be collected in the battery. In other words, it is possible to enjoy cycling without being bothered by motor torque control, and to realize comfortable running against running load fluctuations without generating excessive human torque, and to reduce battery consumption. Many people can enjoy cycling.

【0114】また、車速に無関係に足踏みトルクを自由
に加減することができるので、疲労した場合には電池4
からのモータートルクに頼って走行し、元気が回復すれ
ば足踏みトルクを増大してバッテリの消耗を防ぎ、更に
は例えば急坂の前には予め足踏みトルクを所定時間超過
発生してこの足踏みによるエネルギをバッテリに一時的
に蓄えておき、それを次の登攀時に用いるといったバラ
エティに富んだ好適なサイクリングが実現する。また、
下り坂の傾斜の程度に応じて回生発電量が追従変化する
ことになるので、最大限の回生発電が可能となる。ま
た、制動時には設定車速にかかわらずそれに優先して、
正のモータトルク発生を禁止するか又は負のモータトル
クを発生させるので、安全な制動、停止を行うことがで
きる。
Further, the stepping torque can be freely adjusted regardless of the vehicle speed.
The vehicle relies on the motor torque from the vehicle, and if the energy is restored, the stepping torque is increased to prevent the battery from being exhausted.Furthermore, for example, before a steep slope, the stepping torque exceeds the predetermined time in advance and the energy due to the stepping is generated. A variety of suitable cycling, such as storing the battery temporarily in the battery and using it for the next climb, is realized. Also,
Since the amount of regenerative power generation changes according to the degree of inclination of the downhill, the maximum amount of regenerative power generation is possible. Also, during braking, regardless of the set vehicle speed,
Since the generation of the positive motor torque is prohibited or the negative motor torque is generated, safe braking and stopping can be performed.

【0115】実施例3によれば、定速走行制御モードと
トルク定率補助制御モードとを切り換えるので、より多
様なサイクリング感覚を楽しむことができる。また、低
速時に定速走行制御を実施するので、モータートルク調
節を一々行わなくてもよいという利点を維持しつつ急坂
登攀などにおける大きなトルクアシストと高速走行時に
おける安全走行とを両立させることができる。
According to the third embodiment, the mode is switched between the constant speed traveling control mode and the constant torque assist control mode, so that more diverse cycling feelings can be enjoyed. In addition, since the constant-speed running control is performed at low speed, it is possible to achieve both large torque assist when climbing a steep slope and safe running at high speed while maintaining the advantage that motor torque adjustment does not have to be performed one by one. .

【0116】[0116]

【実施例7】トルクセンサ6の具体構成をなす回転トル
クセンサについて、以下に説明する。 (構成)この回転トルクセンサは、図11に示すよう
に、チェーン5に駆動されて静止車軸1まわりに回転す
るスプロケット42aを一部として、電動自転車の後輪
(図略)に組み込まれている。すなわち、本実施例の回
転トルクセンサは、静止車軸1、被駆動ロータ4a、駆
動ロータ2a、非回転体12a、および押圧力センサ13
a,14aなどから構成され、チェーン5によって駆動ロ
ータ4aおよび被駆動ロータ2aが回転駆動される。
[Embodiment 7] A rotation torque sensor which is a specific configuration of the torque sensor 6 will be described below. (Construction) As shown in FIG. 11, the rotational torque sensor is incorporated in a rear wheel (not shown) of the electric bicycle, with a sprocket 42a which is driven by a chain 5 and rotates around the stationary axle 1 as a part. . That is, the rotational torque sensor of the present embodiment includes the stationary axle 1, the driven rotor 4a, the driving rotor 2a, the non-rotating body 12a, and the pressing force sensor 13
The drive rotor 4a and the driven rotor 2a are rotationally driven by the chain 5.

【0117】静止車軸1は、その回りに後輪中央部を形
成している被駆動ロータ2aを回転自在に軸支してい
る。すなわち静止車軸1は、中間部で玉軸受け61aを
介して被駆動ロータ2aを回転自在に軸支しており、被
駆動ロータ2aの回転軸は静止車軸1の中心線と常に一
致している。図12に示すように、静止車軸1の先端部
は角棒部11aとなっており、前後方向に所定の範囲で
移動可能な非回転体12aを保持している。非回転体1
2aの外周には玉軸受け62aが固定されており、玉軸受
け62aを介して駆動ロータ4aが回転自在に軸支されて
いる。したがって、駆動ロータ4aは、静止車軸1に対
して前後方向に所定範囲で移動可能であるとともに、静
止車軸1まわりに回転自在に軸支されている。ただし、
駆動ロータ4aの回転軸と静止車軸1の中心軸とは平行
ではあるが必ずしも一致せず、通常は前後方向にずれて
いる。
The stationary axle 1 rotatably supports a driven rotor 2a around which a rear wheel central portion is formed. That is, the stationary axle 1 rotatably supports the driven rotor 2a via the ball bearing 61a at the intermediate portion, and the rotation axis of the driven rotor 2a always coincides with the center line of the stationary axle 1. As shown in FIG. 12, the tip of the stationary axle 1 is a square rod portion 11a, which holds a non-rotating body 12a movable in a predetermined range in the front-rear direction. Non-rotating body 1
A ball bearing 62a is fixed to the outer periphery of 2a, and the drive rotor 4a is rotatably supported via the ball bearing 62a. Therefore, the drive rotor 4a is movable in the front-rear direction within a predetermined range with respect to the stationary axle 1, and is rotatably supported around the stationary axle 1. However,
The rotation axis of the drive rotor 4a and the center axis of the stationary axle 1 are parallel but not necessarily coincident, and are usually shifted in the front-rear direction.

【0118】駆動ロータ4aは、図11に示すように、
被駆動ロータ2aに対しその回転面内で所定の範囲を移
動可能に保持されており、外周部に接線方向の力を受け
て回転駆動されることにより、被駆動ロータ2aを回転
駆動する。すなわち、駆動ロータ4aは、玉軸受け62a
を介して非回転体12aまわりに軸支されているフラン
ジ部材41aと、フランジ部材41aの外周に同軸で固定
されているスプロケット42aとから構成されている。
スプロケット42aの外周部にはチェーン5と噛み合う
歯43aが形成されており、スプロケット42aは、チェ
ーン5から歯43aを介して接線方向(この場合は前
方)に引っ張り力(接線力)を受けて回転駆動される。
The driving rotor 4a is, as shown in FIG.
The driven rotor 2a is movably held in a predetermined range within a rotation plane of the driven rotor 2a, and is driven to rotate by receiving a tangential force on the outer peripheral portion, thereby rotating the driven rotor 2a. That is, the drive rotor 4a is provided with the ball bearing 62a.
And a sprocket 42a coaxially fixed to the outer periphery of the flange member 41a.
Teeth 43a meshing with the chain 5 are formed on the outer periphery of the sprocket 42a, and the sprocket 42a receives a pulling force (tangential force) in a tangential direction (in this case, forward) from the chain 5 via the teeth 43a and rotates. Driven.

【0119】駆動ロータ4aから被駆動ロータ2aへのト
ルクの伝達は、駆動ロータ4aの貫通孔40aと被駆動ロ
ータ2aの貫通孔20aをそれぞれ貫通している八本のジ
ョイントピン3aを介して行われる。図11および図13
に示すように、両貫通孔20a,40aの内径は、ジョイ
ントピン3aの外径よりも0.1mm程度大きく、被駆
動ロータ2aに対する駆動ロータ4aの所定範囲での移動
を可能にしている。
Transmission of torque from the driving rotor 4a to the driven rotor 2a is performed via eight joint pins 3a penetrating through the through hole 40a of the driving rotor 4a and the through hole 20a of the driven rotor 2a, respectively. Will be 11 and 13
As shown in the figure, the inner diameter of both through holes 20a and 40a is larger than the outer diameter of the joint pin 3a by about 0.1 mm, thereby enabling the drive rotor 4a to move within a predetermined range with respect to the driven rotor 2a.

【0120】非回転体12aは、図11および図12に
示すように、静止車軸1の角棒部11aに対して回転す
ることなく、上記接線方向(すなわち前後方向)に所定
区間の移動可能に静止車軸1の角棒部11aに保持され
ている。非回転体12aは、玉軸受け62aを介して駆動
ロータ4aを回転自在に軸支している。また、図11に
示すように、非回転体12aの貫通孔420aからは適当
な隙間を持って静止車軸1の角棒部11aが突出してお
り、自転車が右側に倒れた場合にスプロケット42a等
を保護するようになっている。
As shown in FIGS. 11 and 12, the non-rotating body 12a can move in a predetermined section in the tangential direction (that is, the front-rear direction) without rotating with respect to the square rod portion 11a of the stationary axle 1. It is held by the square rod portion 11a of the stationary axle 1. The non-rotating body 12a rotatably supports the drive rotor 4a via a ball bearing 62a. As shown in FIG. 11, the square rod portion 11a of the stationary axle 1 protrudes from the through hole 420a of the non-rotating body 12a with an appropriate gap, and the sprocket 42a and the like when the bicycle falls down to the right. It is designed to protect.

【0121】押圧力センサ13a,14aは、図11に示
すように、静止車軸1の角棒部11aの後面に固定され
ており、非回転体12aと静止車軸1との間に作用する
押圧力を計測するセンサである。このセンサは、図14
(a)に示すように、コの字状の板バネ13aおよび歪
みゲージ14aからなる。板バネ13aは、中間部を形成
している板バネ部131aと、板バネ部131aの左右両
側から前方に突出しており角棒部11aに立脚して固定
されている一対の脚部12aと、板バネ部131aの中央
部から後方に突出している突条部133aとからなる一
体部材である。突条部133aと背向している板バネ部
131aの中央部の前面には、左右方向の伸縮を検知す
る歪みゲージ14aが固着している。
As shown in FIG. 11, the pressing force sensors 13a and 14a are fixed to the rear surface of the square rod portion 11a of the stationary axle 1, and the pressing force acting between the non-rotating body 12a and the stationary axle 1. Is a sensor that measures This sensor is shown in FIG.
As shown in FIG. 3A, a U-shaped leaf spring 13a and a strain gauge 14a are provided. The leaf spring 13a includes a leaf spring portion 131a forming an intermediate portion, a pair of leg portions 12a protruding forward from both left and right sides of the leaf spring portion 131a, and fixed on the square rod portion 11a. It is an integral member comprising a ridge 133a projecting rearward from the center of the leaf spring 131a. A strain gauge 14a that detects expansion and contraction in the left-right direction is fixed to the front surface of the central portion of the leaf spring portion 131a that faces away from the ridge 133a.

【0122】図14(b)に示すように、突条部133
aと対向している非回転体12a(一部のみ図示)から静
止車軸1の角棒部11aに前方に向かう押圧力Fがかか
ると、板バネ13aの突条部133aが押されて板バネ部
131aが曲がる。すると、歪みゲージ14aは左右方向
に引き伸ばされ、押圧力Fにほぼ比例した抵抗値の変化
を生じるので、この変化を別途設けられている公知のブ
リッジ回路等(図略)で検出すれば、押圧力Fの測定を
することができる。
As shown in FIG. 14B, the ridge 133
When a forward pressing force F is applied to the square bar portion 11a of the stationary axle 1 from the non-rotating body 12a (only a part of which is shown) facing the a, the protruding ridge 133a of the leaf spring 13a is pushed, and the leaf spring 13a is pressed. The part 131a bends. Then, the strain gauge 14a is stretched in the left-right direction, causing a change in the resistance value substantially in proportion to the pressing force F. If this change is detected by a separately provided well-known bridge circuit or the like (not shown), The pressure F can be measured.

【0123】(作用効果)本実施例の回転トルクセンサ
は、以上のように構成されているので、次のような作用
を生じる。すなわち図15(a)に示すように、スプロ
ケット42aの外周部にチェーン5により接線力F1が
かかると、スプロケット42aを含む駆動ロータ4aを軸
支している非回転体12aは、板バネ13aの変形に相当
する距離を前方に移動する。フランジ部材41aを含む
駆動ロータ4aには、図中時計回りにトルクがかかるの
で、駆動ロータ4aは前方へ移動するだけではなく、被
駆動ロータ2aに対してジョイントピン3aの許容範囲で
時計回りに相対的に回転する。すると、最下部のジョイ
ントピン3aだけが前述の両貫通孔20a,40aの内周
面に挟持され、最下部のジョイントピン3aを介して駆
動ロータ4aから被駆動ロータ2aへとトルクが伝達され
る。その際、最下部のジョイントピン3aを介して駆動
ロータ4aには被駆動ロータ2aからの反力F2が生じ
る。
(Function and Effect) Since the rotation torque sensor of this embodiment is configured as described above, the following function is provided. That is, as shown in FIG. 15A, when a tangential force F1 is applied to the outer peripheral portion of the sprocket 42a by the chain 5, the non-rotating body 12a which supports the driving rotor 4a including the sprocket 42a is moved by the leaf spring 13a. Move forward a distance equivalent to the deformation. Since torque is applied to the driving rotor 4a including the flange member 41a in the clockwise direction in the drawing, the driving rotor 4a not only moves forward but also rotates clockwise within the allowable range of the joint pin 3a with respect to the driven rotor 2a. Rotate relatively. Then, only the lowermost joint pin 3a is sandwiched between the inner peripheral surfaces of both the through holes 20a and 40a, and torque is transmitted from the driving rotor 4a to the driven rotor 2a via the lowermost joint pin 3a. . At that time, a reaction force F2 from the driven rotor 2a is generated in the driving rotor 4a via the lowermost joint pin 3a.

【0124】その結果、図15(b)に示すように、チ
ェーン5からの接線力F1とジョイントピン3aからの
反力F2とが駆動ロータ4aにかかり、その合力F=F
1+F2が非回転体12aを介して板バネ13aにかか
る。換言すると、梃子4aの両端にかかる接線力F1お
よび反力F2を、板バネ13aが支点として支え、その
合力F=F1+F2の反力を生じて梃子4aを支持して
いる。なお、接線力F1に対する反力F2の比率は、両
モーメントアームr1,r2の比率で梃子の原理により
定まっている。したがって、設計上明らかな両モーメン
トアームr1,r2と、板バネ13aにかかる押圧力F
の計測値をもって、駆動ロータ4aにかかっているトル
クは容易に算出される。
As a result, as shown in FIG. 15B, the tangential force F1 from the chain 5 and the reaction force F2 from the joint pin 3a are applied to the drive rotor 4a, and the resultant force F = F
1 + F2 is applied to the leaf spring 13a via the non-rotating body 12a. In other words, the plate spring 13a supports the tangential force F1 and the reaction force F2 applied to both ends of the lever 4a as fulcrums, and the reaction force F = F1 + F2 is generated to support the lever 4a. The ratio of the reaction force F2 to the tangential force F1 is determined by the principle of leverage by the ratio of the two moment arms r1 and r2. Therefore, the two moment arms r1 and r2, which are apparent from the design, and the pressing force F applied to the leaf spring 13a
The torque applied to the drive rotor 4a can be easily calculated using the measured values of.

【0125】なお、図15(a)に示す負荷Lは、上記
トルクに見合う分が出力されるものと考えられる。ここ
で、駆動ロータ4aおよび被駆動ロータ2aの回転に伴
い、最下部のジョイントピン3aから次のジョイントピ
ン3aへとトルク伝達を行うジョイントピン3aが次々に
交代するが、この際のトルクの伝達には不連続なジャン
プはなく、連続的にトルク伝達が行われる。ただし、セ
ンサ14aが付いた板バネ13aからジョイントピン3a
までのモーメントアームは、位相を少しずつ(ジョイン
トピン3の角度間隔だけ)ずらして隣り合う正弦波関数
の頂部が連続するので、わずかながらセンサ出力には脈
動が伴う。その脈動の幅は、本実施例のようにジョイン
トピン3aが八本、等間隔に配設されている場合には±
3%程度であり、おおむねスムースな出力が得られる。
脈動の量をさらに減らす要求がある場合には、ジョイン
トピン3aの数を増やしてその角度間隔を減らすことに
より、容易に脈動を低減することができる。
The load L shown in FIG. 15 (a) is considered to output an amount corresponding to the torque. Here, with the rotation of the driving rotor 4a and the driven rotor 2a, the joint pins 3a for transmitting torque from the lowermost joint pin 3a to the next joint pin 3a are alternately changed. Has no discontinuous jump, and torque is continuously transmitted. However, from the leaf spring 13a with the sensor 14a to the joint pin 3a
In the moment arm up to, the phases of the sine wave functions adjacent to each other are slightly shifted (by the angle interval of the joint pin 3) and the tops of the adjacent sine wave functions are continuous, so that the sensor output is slightly accompanied by pulsation. The width of the pulsation is ±± when eight joint pins 3a are arranged at equal intervals as in this embodiment.
This is about 3%, and a substantially smooth output can be obtained.
When there is a demand for further reducing the amount of pulsation, pulsation can be easily reduced by increasing the number of joint pins 3a and reducing the angular interval.

【0126】本実施例の回転トルクセンサは、以上のト
ルク計測機能を持ちながら、前述の構成で実施できるの
で、特殊な部品や重量や容積がかさばる部品を要せず、
その構成は極めて簡素である。したがって本実施例によ
れば、構成が簡素で軽量小型であり、信頼性も計測精度
も高いトルクセンサを安価に提供することができるとい
う効果がある。
The rotational torque sensor of this embodiment can be implemented with the above-described configuration while having the above-described torque measuring function, so that there is no need for special parts or parts having a large weight or volume.
Its configuration is extremely simple. Therefore, according to the present embodiment, there is an effect that a torque sensor having a simple configuration, light weight and small size, and having high reliability and high measurement accuracy can be provided at low cost.

【0127】(変形態様)ジョイントピン3aの部分に
関し、やや異なる構成の変形態様が可能である。たとえ
ば変形態様1として、図16(a)に示すように、ジョ
イントピン3aが被駆動ロータ2’aの貫通孔20’aに
は締まりばめで挿入されており、駆動ロータ4aの貫通
孔20aには極端な緩みばめで挿入されている構成が可
能である。本変形態様の回転トルクセンサの他の部分
は、実施例1と同様である。
(Modification) With respect to the joint pin 3a, a modification having a slightly different configuration is possible. For example, as a first modification, as shown in FIG. 16A, the joint pin 3a is inserted into the through hole 20'a of the driven rotor 2'a by an interference fit, and is inserted into the through hole 20a of the driving rotor 4a. Can be inserted with an extremely loose fit. Other parts of the rotation torque sensor according to the present modification are the same as those in the first embodiment.

【0128】本変形態様によっても、実施例1と同様の
作用効果が得られるうえ、振動等が加わってもジョイン
トピン3aが暴れることがなくしっかりと被駆動ロータ
2’aに保持されており、騒音の発生が抑えられるとい
う効果がある。なお、貫通孔20’aと貫通孔40aとの
関係が逆の構成であっても、本変形態様と同様の作用効
果が得られる。
According to this modification, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained, and the joint pin 3a is securely held by the driven rotor 2'a without violating even if vibrations or the like are applied. There is an effect that generation of noise is suppressed. In addition, even if the relationship between the through-hole 20′a and the through-hole 40a is reversed, the same operation and effect as in the present modified embodiment can be obtained.

【0129】また変形態様2として、図16(b)に示
すように、ジョイントピン3aの代わりに先端部にのみ
雄ねじが形成されているボルト3’aを用い、被駆動ロ
ータ2”aに貫通孔20aの代わりに形成されている雌ね
じ孔20”aと螺合させる構成も可能である。本変形態
様でも、駆動ロータ4aの貫通孔40aはバカ穴であるの
で前述の変形態様1と同様の作用効果が得られるうえ、
ボルト3’aの先端が被駆動ロータ2”aを貫通して反対
側に突出することがないので、よりコンパクトに構成で
きるという効果もある。
As a second modification, as shown in FIG. 16 (b), a bolt 3'a having a male screw only at its tip is used instead of the joint pin 3a, and penetrates the driven rotor 2 "a. It is also possible to adopt a configuration in which a female screw hole 20 ″ a formed instead of the hole 20a is screwed. Also in this modification, the through-hole 40a of the drive rotor 4a is a stupid hole, so that the same operation and effect as those of the above-described modification 1 can be obtained, and
Since the tip of the bolt 3'a does not penetrate the driven rotor 2 "a and protrude to the opposite side, there is also an effect that the structure can be made more compact.

【0130】[0130]

【実施例8】実施例8に示す回転トルクセンサは、図1
7(a)〜図17(b)に示すように、実施例7のチェ
ーン駆動に代えて歯車駆動とした実施例である。本実施
例では、駆動ロータ4Aは歯車であってこれと噛み合う
他の歯車5’Aによって回転駆動され、複数のジョイン
トピン3Aを介して被駆動ロータ2Aを回転駆動する。
被駆動ロータ2Aは静止車軸1Aによって回転自在に軸
支されている。そして駆動ロータ4Aの静止車軸を兼ね
る非回転体12Aは、図7(b)に示すように、押圧力
センサとして首部の両側にそれぞれ歪みゲージ14Aを
備えている。
Eighth Embodiment A rotational torque sensor shown in an eighth embodiment is similar to that shown in FIG.
As shown in FIGS. 7 (a) to 17 (b), this embodiment is an embodiment in which a gear drive is used instead of the chain drive of the seventh embodiment. In the present embodiment, the driving rotor 4A is a gear, and is rotationally driven by another gear 5'A meshing with the gear, and rotationally drives the driven rotor 2A via a plurality of joint pins 3A.
The driven rotor 2A is rotatably supported by a stationary axle 1A. As shown in FIG. 7B, the non-rotating body 12A also serving as a stationary axle of the driving rotor 4A has strain gauges 14A on both sides of the neck as pressing force sensors.

【0131】それゆえ、両歪みゲージ14Aの抵抗値の
差分をとることにより、比較的精密に非回転体12Aに
かかる押圧力Fを計測することができる。図17(c)
に示すように、押圧力Fが計測されれば、実施例7と同
様の手法で駆動ロータ4Aに作用しているトルクを算出
することができる。したがって、歯車駆動の本実施例に
よっても、実施例7と同様に、構成が簡素で軽量小型で
あり、信頼性も計測精度も高いトルクセンサを安価に提
供することができるという効果がある。
Therefore, by taking the difference between the resistance values of the two strain gauges 14A, the pressing force F applied to the non-rotating body 12A can be measured relatively accurately. FIG. 17 (c)
As shown in (5), if the pressing force F is measured, the torque acting on the drive rotor 4A can be calculated in the same manner as in the seventh embodiment. Therefore, according to the present embodiment of the gear drive, similarly to the seventh embodiment, there is an effect that a torque sensor having a simple configuration, light weight and small size, and having high reliability and high measurement accuracy can be provided at low cost.

【0132】実施例7、8に示す回転トルクセンサの特
徴について、更に説明する。結局、この回転トルクセン
サは、静止車軸と、静止車軸まわりに回転自在に軸支さ
れている被駆動ロータと、被駆動ロータに対し回転面内
で所定の範囲を移動可能に保持され、外周部に接線方向
の力を受けて回転駆動されることにより被駆動ロータを
回転駆動する駆動ロータと、静止車軸に対して回転する
ことなく接線方向に所定区間の移動可能に静止車軸に保
持されており、駆動ロータを回転自在に軸支している非
回転体と、非回転体と静止車軸との間に作用する押圧力
および引っ張り力のうち一方を計測するセンサとを有す
ることを特徴としている。
The characteristics of the rotational torque sensors shown in the seventh and eighth embodiments will be further described. As a result, the rotational torque sensor is held by a stationary axle, a driven rotor rotatably supported around the stationary axle, and movably in a predetermined range within a rotation plane with respect to the driven rotor. A driving rotor that rotates the driven rotor by being rotationally driven by receiving a tangential force, and a stationary axle that is movable tangentially in a predetermined section without rotating with respect to the stationary axle. And a sensor for measuring one of a pressing force and a pulling force acting between the non-rotating body and the stationary axle.

【0133】このように構成した回転トルクセンサによ
れば、駆動ロータが接線方向の力(以下、接線力と呼
ぶ)を受けると、その方向に所定の範囲で移動し、上記
接線方向の力が加わっている点の静止車軸を挟んで反対
側で被駆動ロータを駆動するとともに、被駆動ロータか
らの反力を受ける。すると、接線力と反力との合力が上
記接線方向に生じ、この合力は非回転体を静止車軸に押
しつけるので、非回転体と該静止車軸との間に押圧力な
いし(反対側に)引っ張り力が生じてセンサにより計測
される。同センサで計測されるこの力は上記接線力と比
例しているので、この力の計測により上記接線力を算出
することができ、ひいてはトルクを算出することができ
る。
According to the rotational torque sensor configured as described above, when the drive rotor receives a tangential force (hereinafter, referred to as a tangential force), the drive rotor moves in a predetermined range in that direction, and the tangential force is reduced. The driven rotor is driven on the opposite side of the applied axle with respect to the stationary axle, and receives a reaction force from the driven rotor. Then, a resultant force of the tangential force and the reaction force is generated in the tangential direction, and the resultant force presses the non-rotating body against the stationary axle, so that a pressing force or a pulling force (to the opposite side) is applied between the non-rotating body and the stationary axle. A force is generated and measured by the sensor. Since this force measured by the sensor is proportional to the tangential force, the tangential force can be calculated by measuring the force, and thus the torque can be calculated.

【0134】上記本手段では、回転トルクセンサの構成
要素が、大きく分けて、静止車軸、被駆動ロータ、駆動
ロータ、非回転体、およびセンサの五点であるので、部
品点数が少なく構成が極めて簡素である。また、特別に
かさばる構成要素や高価な部品はないので、回転トルク
センサが軽量小型かつ安価に構成できる。したがって本
手段によれば、構成が簡素で軽量小型かつ安価なトルク
センサを提供することができるという効果がある。
In the present means, the components of the rotational torque sensor are roughly divided into five points: a stationary axle, a driven rotor, a driving rotor, a non-rotating body, and a sensor. It is simple. Further, since there are no special bulky components and expensive parts, the rotation torque sensor can be configured to be lightweight, compact and inexpensive. Therefore, according to the present means, there is an effect that it is possible to provide a lightweight, compact, and inexpensive torque sensor having a simple configuration.

【0135】この回転トルクセンサにおいて、駆動ロー
タは、チェーン、ベルト、ラックを含む歯車、および摩
擦面のうちいずれかにより接線方向に力を受けて回転駆
動される構成とすることができる。たとえば、駆動ロー
タがチェーン駆動のスプロケットであれば、引っ張り側
のチェーンによって生じる接線力がセンサで計測される
ことにより、容易かつ精密にトルクの計測ができる。ま
た、駆動ロータが歯車であり、ラックを含む歯車によっ
て接線力が生じる場合にも、この接線力がセンサで計測
されることにより、容易かつ精密にトルクの計測ができ
る。駆動ロータに接線力を及ぼす物が摩擦面である場合
にも、上記ラックと歯車との組み合わせの場合と同様
に、接線力がセンサで計測されることにより、容易かつ
精密にトルクの計測ができる。駆動ロータがベルト駆動
のプーリである場合には、トルクが加わっていない場合
のセンサの出力をゼロ点と見なすことにより、チェーン
駆動のスプロケットの場合と同様に、接線力がセンサで
計測されることによって容易にトルクの計測ができる。
In this rotational torque sensor, the drive rotor can be configured to be rotationally driven by receiving a tangential force from any one of a gear including a chain, a belt, and a rack, and a friction surface. For example, if the drive rotor is a chain driven sprocket, the torque can be easily and precisely measured by measuring the tangential force generated by the pulling side chain with a sensor. Even when the drive rotor is a gear and a tangential force is generated by a gear including a rack, the torque can be easily and precisely measured by measuring the tangential force with a sensor. Even when the object that exerts a tangential force on the drive rotor is a friction surface, the tangential force is measured by a sensor, as in the case of the combination of the rack and the gear, so that the torque can be measured easily and precisely. . If the drive rotor is a belt-driven pulley, the sensor output when no torque is applied is assumed to be zero, and the tangential force is measured by the sensor as in the case of a chain-driven sprocket. Thus, the torque can be easily measured.

【0136】この回転トルクセンサにおいて、センサ
は、歪みゲージであって、前記非回転体および静止車軸
のうち一方に固定されており、両者の間に作用する力に
より変形する板バネに接合されている構成とすることが
できる。このようにすれば、センサの構成が極めて簡素
であり、軽量小型で安価なうえ精度も信頼性も高い。ま
た、センサ出力を取り出す回路も、簡素なブリッジ回路
で済み、同様に軽量小型で安価なうえ精度も信頼性も高
い。
In this rotary torque sensor, the sensor is a strain gauge, which is fixed to one of the non-rotating body and the stationary axle, and is connected to a leaf spring which is deformed by a force acting between the two. Configuration. In this case, the configuration of the sensor is extremely simple, lightweight, small, inexpensive, and high in accuracy and reliability. Also, a circuit for extracting the sensor output is a simple bridge circuit, and is similarly lightweight, compact, inexpensive, and has high accuracy and reliability.

【0137】[0137]

【シミュレーション結果】次に、上記各実施例で用いら
れるロータ8及びステータ9の好適な形状についてのシ
ミュレーション結果について以下に説明する。シミュレ
ーション条件は以下のとおりである。永久磁石磁極84
の最大BH積は36MGOe、永久磁石磁極84の厚さ
は1.5mm、ロータ8のヨーク厚さは3mm、ロータ
8とステータ9との間の電磁ギャップは0.3mm、磁
石軸長/ステータ軸長は1.5とし、回転数180rp
m、全電流14.1Aにおいてトルクが1.475kg
f−mであるとする。なお、トルクTは原理的に軸長
L、モータ径D、電流I、αは定数とすると次式であら
わすことができる。 T=α・(D/2)2・L・1 上記条件におけるシミュレーション結果によれば、モー
タ3は、直径が100〜400mm、直径/軸方向厚さ
が3〜13に設定されることが好ましいことがわかっ
た。このようにすれば、軸長Lを大きくすることよりも
モータ径Dを大きくするといった偏平形状とすることに
よりトルクを得ることが可能である。また、軸方向のコ
イル巻き線の長さが減少することによりコイル抵抗が低
減することができ、トルクが増加するという効果が生じ
る。さらに、モータ径が大きくなることにより、システ
ムを内蔵させるスペースも確保することができる。
[Simulation Result] Next, a simulation result of a preferred shape of the rotor 8 and the stator 9 used in each of the above embodiments will be described below. The simulation conditions are as follows. Permanent magnet magnetic pole 84
Is 36 MGOe, the thickness of the permanent magnet magnetic pole 84 is 1.5 mm, the thickness of the yoke of the rotor 8 is 3 mm, the electromagnetic gap between the rotor 8 and the stator 9 is 0.3 mm, and the magnet shaft length / stator shaft Length is 1.5 and rotation speed is 180rpm
m, torque is 1.475 kg at a total current of 14.1 A
fm. In principle, the torque T can be expressed by the following equation, where the shaft length L, the motor diameter D, the current I, and α are constants. T = α · (D / 2) 2 · L · 1 According to the simulation result under the above conditions, the motor 3 is preferably set to have a diameter of 100 to 400 mm and a diameter / axial thickness of 3 to 13. I understand. In this way, it is possible to obtain torque by making the motor diameter D larger than increasing the shaft length L and having a flat shape. In addition, the reduction in the length of the coil winding in the axial direction can reduce the coil resistance, thereby producing an effect of increasing the torque. Further, the increase in the diameter of the motor makes it possible to secure a space for incorporating the system.

【0138】図18は同等のトルク性能としたときの磁
石内径Dと軸長Lの関係を示すシミュレーション結果を
示す。図19にモータ径Dがモータ重量Wに及ぼす影響
を示す。図19からモータ径Dが100mm以上では重
量が急激に減少することがわかる。電池及びモータ制御
装置を車輪内に配置する限界サイズはモータの直径D=
400mmであることから、100≦モータ径D≦40
0mmとすることによりモータ重量を低減できる領域を
見つけ出した。
FIG. 18 shows simulation results showing the relationship between the magnet inner diameter D and the shaft length L when the torque performance is the same. FIG. 19 shows the effect of the motor diameter D on the motor weight W. From FIG. 19, it can be seen that the weight sharply decreases when the motor diameter D is 100 mm or more. The limit size for arranging the battery and the motor control device in the wheel is the motor diameter D =
Since 400 mm, 100 ≦ motor diameter D ≦ 40
An area where the motor weight can be reduced by setting it to 0 mm was found.

【0139】図20にモータ径D/モータ軸長Lがモー
タ重量に及ぼす影響を示す。D/L≧3.0ではモータ
重量が急激に減少する。このため、D/L≧3.0とな
る偏平形状とすることにより重量増を防ぐ領域を見つけ
出した。また、モータ径Dの最大値400mmの場合に
は軸長が30mmとなることからD/Lの最大値は13
となる。
FIG. 20 shows the effect of the motor diameter D / motor shaft length L on the motor weight. When D / L ≧ 3.0, the motor weight sharply decreases. For this reason, an area for preventing weight increase by finding a flat shape where D / L ≧ 3.0 was found. When the maximum value of the motor diameter D is 400 mm, the shaft length becomes 30 mm.
Becomes

【0140】次に、上記各実施例で用いられるロータ8
及びステータ9の好適な形状についての他のシミュレー
ション結果について以下に説明する。このシミュレーシ
ョン条件は以下のとおりである。永久磁石磁極84の最
大BH積は8MGOe、永久磁石磁極84の厚さは2.
0mm、ロータ8のヨーク厚さは2.5mm、ロータ8
とステータ9との間の電磁ギャップは0.5mm、永久
磁石磁極84の内径が82.5mm、永久磁石磁極84
の数は24、ステータのティース94は18、ティース
941個当たりのターン数は50ターン、ステータコイ
ルの直径は0.6mmであるとする。
Next, the rotor 8 used in each of the above embodiments will be described.
Other simulation results on the preferable shape of the stator 9 will be described below. The simulation conditions are as follows. The maximum BH product of the permanent magnet magnetic pole 84 is 8MGOe, and the thickness of the permanent magnet magnetic pole 84 is 2.
0 mm, the yoke thickness of the rotor 8 is 2.5 mm, and the rotor 8
The electromagnetic gap between the stator and the stator 9 is 0.5 mm, the inner diameter of the permanent magnet magnetic pole 84 is 82.5 mm,
Is 24, the number of teeth 94 of the stator is 18, the number of turns per tooth 941 is 50, and the diameter of the stator coil is 0.6 mm.

【0141】上記条件におけるシミュレーション結果に
よれば、ロータの永久磁石(永久磁石磁極)84の軸方
向長/ステータコア(ティース94)の軸方向長が1.
2〜1.5に設定されることが好ましいことがわかっ
た。上記条件においてロータの永久磁石(永久磁石磁
極)84の軸方向長/ステータコア(ティース94)の
軸方向長を変更した場合の単位重量当たりのトルクの変
化を図21に示す。図21からわかるように、重量あた
りのトルク、つまり磁石の超磁力を効率良く取り出し、
実際のモータ重量を小さくする領域を見つけ出した。
According to the simulation result under the above conditions, the axial length of the permanent magnet (permanent magnetic pole) 84 of the rotor / the axial length of the stator core (teeth 94) is 1.
It turned out that it is preferable to set to 2 to 1.5. FIG. 21 shows a change in torque per unit weight when the axial length of the permanent magnet (permanent magnetic pole) 84 of the rotor / axial length of the stator core (teeth 94) is changed under the above conditions. As can be seen from FIG. 21, the torque per weight, that is, the supermagnetic force of the magnet is efficiently extracted,
We have found an area where the actual motor weight can be reduced.

【0142】次に、上記各実施例で用いられるロータ8
及びステータ9の好適な形状についての他のシミュレー
ション結果について以下に説明する。このシミュレーシ
ョン条件は以下のとおりである。永久磁石磁極84の最
大BH積は36MGOe、永久磁石磁極84の厚さは
1.5mm、ロータ8のヨーク厚さは3mm、ロータ8
とステータ9との間の電磁ギャップは0.3mm、ステ
ータコイルのATは1相当たり2400ATとする。
Next, the rotor 8 used in each of the above embodiments will be described.
Other simulation results on the preferable shape of the stator 9 will be described below. The simulation conditions are as follows. The maximum BH product of the permanent magnet pole 84 is 36 MGOe, the thickness of the permanent magnet pole 84 is 1.5 mm, the yoke thickness of the rotor 8 is 3 mm, and the rotor 8
The electromagnetic gap between the stator coil and the stator 9 is 0.3 mm, and the AT of the stator coil is 2400 AT per phase.

【0143】上記条件におけるシミュレーション結果に
よれば、モータ3の直径D/ロータ8の永久磁石の極数
Pが3〜5(mm/総極数)であるアウターロータ型ブ
ラシレスDCモータとすることが好ましいことがわかっ
た。上記シミュレーション条件においてモータ3の直径
D/ロータ8の永久磁石の極数Pを変更した場合の単位
モータ重量当たりのトルクの変化並びにトルクの変化を
図22に示す。つまり、図22に示すようにモータ径D
/極数を3〜5(mm/総極数)とすれば、つまり、磁
石を多極化し、磁束の短いループを多く構成すること
で、磁気回路のヨーク厚を減らすことが可能となり、モ
ータ重量あたりのトルクを向上せさる領域を見つけ出し
た。なお、モータ径D/極数が3以下となると、トルク
自体が小さくなってしまうという不具合が生じる。
According to the simulation results under the above conditions, an outer rotor type brushless DC motor in which the diameter D of the motor 3 / the number P of permanent magnets of the rotor 8 is 3 to 5 (mm / total number of poles) is obtained. It turned out to be favorable. FIG. 22 shows a change in torque per unit motor weight and a change in torque when the diameter D of the motor 3 / the number P of permanent magnet poles of the rotor 8 are changed under the above simulation conditions. That is, as shown in FIG.
By setting the number of poles to 3 to 5 (mm / total number of poles), that is, by increasing the number of poles of the magnet and configuring many loops with a short magnetic flux, the yoke thickness of the magnetic circuit can be reduced, and the motor weight is reduced We have found an area that can improve the torque per unit. If the motor diameter D / the number of poles is 3 or less, a problem occurs that the torque itself is reduced.

【0144】次に、上記各実施例で用いられるティース
94の好適な形状についての他のシミュレーション結果
について以下に説明する。このシミュレーション条件は
以下のとおりである。永久磁石磁極84の最大BH積は
36MGOe、その軸長は24mm、永久磁石磁極84
の内径は230mm、永久磁石磁極84の厚さは1.5
mm、ロータ8のヨーク厚さは3mm、ロータ8とステ
ータ9との間の電磁ギャップは0.3mmとする。図2
3に、このティース94の軸方向模式断面図を示す。
Next, other simulation results of the preferred shape of the teeth 94 used in each of the above embodiments will be described below. The simulation conditions are as follows. The maximum BH product of the permanent magnet magnetic pole 84 is 36 MGOe, its axial length is 24 mm, and the permanent magnet magnetic pole 84
Has an inner diameter of 230 mm, and the thickness of the permanent magnet magnetic pole 84 is 1.5
mm, the yoke thickness of the rotor 8 is 3 mm, and the electromagnetic gap between the rotor 8 and the stator 9 is 0.3 mm. FIG.
FIG. 3 shows a schematic sectional view of the teeth 94 in the axial direction.

【0145】ここで、ウェブ幅とはティース94の最大
周方向長、ウェブ有効幅とはティース94のロータ対向
面94aのうちの円弧面部94bの周方向長、ウェブ切
り角度とは上記円弧面部94bの周方向両側の斜面であ
る切り落とし面部94cの角度である。上記シミュレー
ション条件においてウェブ切り角度を変更した場合のコ
ギングトルクの変化を図24に示す。図24からわかる
ように、円弧面部94bの両端から伸びる接線に対して
40〜50度の角度で斜設された一対の切り落とし面部
94cとからなるようにティース94を形成することに
より、コギングトルクを最少とする領域を見つけ出すこ
とができた。
Here, the web width is the maximum circumferential length of the teeth 94, the effective web width is the circumferential length of the arc surface portion 94b of the rotor facing surface 94a of the teeth 94, and the web cutting angle is the arc surface portion 94b. Is the angle of the cut-off surface portion 94c, which is the slope on both sides in the circumferential direction. FIG. 24 shows a change in cogging torque when the web cutting angle is changed under the above simulation conditions. As can be seen from FIG. 24, the cogging torque is reduced by forming the teeth 94 so as to include a pair of cut-off surfaces 94c obliquely inclined at an angle of 40 to 50 degrees with respect to a tangent line extending from both ends of the arc surface 94b. The area to be minimized was found.

【0146】上記シミュレーション条件においてウェブ
有効幅を変更した場合のコギングトルクの変化を図25
に示す。図25からわかるように、ティース94のロー
タ対向面94aは、ティース94の周方向長の85〜9
0%の周方向長をもつ円弧面部94bと、円弧面部の9
4bの周方向両端部にそれぞれ設けられる一対の切り落
とし面部94cとからなるように構成することが好まし
い。
FIG. 25 shows the change in cogging torque when the effective web width is changed under the above simulation conditions.
Shown in As can be seen from FIG. 25, the rotor facing surface 94 a of the teeth 94 is 85 to 9 of the circumferential length of the teeth 94.
An arc surface portion 94b having a circumferential length of 0% and 9 of the arc surface portion;
It is preferable to configure the pair of cut-out portions 94c provided at both ends in the circumferential direction of the pair 4b.

【0147】[0147]

【実施例9】本発明のトルク補助自転車の他の態様を図
26を参照して説明する。図示しない車体フレームに固
定されている静止車軸(静止車軸)1は、軸受け2c、
3cを介してアルミ合金からなる円筒ドラム形状のハブ
4cを回転自在に支持している。ハブ4cにはアルミ合金
からなる浅底円筒形状のローターベース5cが嵌着さ
れ、ローターベース5cは締結孔40c、50cに嵌めら
れた図示しないボルト(又はねじ)によりハブ4cの右
端部に固定されている。
Embodiment 9 Another embodiment of the torque assisted bicycle according to the present invention will be described with reference to FIG. A stationary axle (stationary axle) 1 fixed to a body frame (not shown) includes a bearing 2c,
A cylindrical drum-shaped hub 4c made of an aluminum alloy is rotatably supported via 3c. A shallow cylindrical rotor base 5c made of an aluminum alloy is fitted to the hub 4c, and the rotor base 5c is fixed to the right end of the hub 4c by bolts (or screws) (not shown) fitted in the fastening holes 40c and 50c. ing.

【0148】ローターベース5cは、円盤部51c及びそ
の外周から軸方向左側へ延在する円筒部52cとからな
り、円盤部51cの外周部にはアルミ合金からなるスポ
ーク取り付け部6cが嵌着され、スポーク取り付け部6c
は締結孔53c、60cに嵌められた図示しないボルト
(又はねじ)によりローターベース5cの円盤部51cに
固定されている。
The rotor base 5c comprises a disk portion 51c and a cylindrical portion 52c extending leftward in the axial direction from the outer periphery of the disk portion 51c. A spoke attachment portion 6c made of an aluminum alloy is fitted on the outer circumference of the disk portion 51c. Spoke attachment 6c
Are fixed to the disk portion 51c of the rotor base 5c by bolts (or screws) (not shown) fitted in the fastening holes 53c and 60c.

【0149】スポーク取り付け部6cは、ローターベー
ス5cの円盤部51cに固定される輪板部61cと、その
外周から軸方向左側へ延在する円筒部62cとからな
り、円盤部62cの外周部にはスポーク取り付け用のリ
ブ63cが一対形成されている。リブ63cは、図示しな
いスポーク及び図示しないリムを介して図示しないタイ
ヤを支承している。
The spoke attachment portion 6c includes a wheel plate portion 61c fixed to the disk portion 51c of the rotor base 5c, and a cylindrical portion 62c extending leftward in the axial direction from the outer periphery thereof. Is formed with a pair of spoke attachment ribs 63c. The rib 63c supports a tire (not shown) via a spoke (not shown) and a rim (not shown).

【0150】ローターベース5cの円筒部52cの内周面
にはロータ7cが圧入、固定されており、ロータ7cは、
軟鋼からなる薄肉円筒形状のロータコア71cと、ロー
タコア71cの内周面にその全周にわたって貼着された
稀土類元素を含む永久磁石シート72cとからなる。永
久磁石シート72cの内周面は周方向に互いに所定間隔
を隔てて極性交互に磁化されている。
A rotor 7c is press-fitted and fixed to the inner peripheral surface of the cylindrical portion 52c of the rotor base 5c.
The rotor core 71c is made of mild steel and has a thin cylindrical shape, and a permanent magnet sheet 72c containing a rare earth element adhered to the inner peripheral surface of the rotor core 71c over the entire circumference. The inner circumferential surface of the permanent magnet sheet 72c is magnetized alternately at predetermined intervals in the circumferential direction.

【0151】静止車軸1の図26中、左端部には薄肉略
円盤形状のステータベース8cが嵌着されている。ステ
ータベース8cは、円盤部81cと、円盤部81cの内周
部から軸方向右側へ延在する径小な基筒部82cと、円
盤部81cの外周部から軸方向右側へ延在する径大リン
グ形状のステータ支持部83cとを有している。基筒部
82cの先端部は軸受け9cを通じてハブ4cの軸方向中
央部を回転自在に支承しており、ステータ支持部83c
の右端面には、螺子穴84cに締結される図示しない螺
子によりステータコア10cが固定されている。更に、
ステータベース8cの円盤部81cには取り付け穴80c
が開口され、この取り付け穴80cにU字形状の締結具
(図示せず)を嵌めることによりステータベース8cは
車体フレーム(図示せず)に固定されている。
In FIG. 26, the stationary axle 1 has a thin disk-shaped stator base 8c fitted to the left end thereof. The stator base 8c includes a disk portion 81c, a small-diameter base cylinder portion 82c extending rightward in the axial direction from the inner peripheral portion of the disk portion 81c, and a large diameter extending rightward in the axial direction from the outer peripheral portion of the disk portion 81c. And a ring-shaped stator support portion 83c. The distal end of the base cylinder portion 82c rotatably supports the central portion of the hub 4c in the axial direction through a bearing 9c.
The stator core 10c is fixed to a right end surface of the stator core 10 by screws (not shown) fastened to the screw holes 84c. Furthermore,
A mounting hole 80c is formed in the disk portion 81c of the stator base 8c.
The stator base 8c is fixed to a vehicle body frame (not shown) by fitting a U-shaped fastener (not shown) into the mounting hole 80c.

【0152】ステータコア10cは電磁鋼板を積層して
なるリング形状を有しており、その外周側に形成されて
永久磁石シート72cに対面する多数の極歯(ティー
ス)11cにはそれぞれステータコイル12cが巻装され
ている。周知のように、これらステータコア10c及び
ステータコイル12cにより構成されるステータはロー
タ7cとともにブラシレスDCモータを構成している。
このブラシレスDCモータは、ステータベース8cに固
定されてロータ7cの永久磁石シート72cの極性変化を
検出する磁極センサ(図示せず)を有している。このブ
ラシレスDCモータ自体の動作原理自体は周知でありそ
の説明を省略する。
The stator core 10c has a ring shape formed by laminating electromagnetic steel sheets. A plurality of pole teeth (teeth) 11c formed on the outer peripheral side and facing the permanent magnet sheet 72c are provided with a stator coil 12c. It is wound. As is well known, the stator constituted by the stator core 10c and the stator coil 12c constitutes a brushless DC motor together with the rotor 7c.
This brushless DC motor has a magnetic pole sensor (not shown) fixed to the stator base 8c and detecting a change in polarity of the permanent magnet sheet 72c of the rotor 7c. The principle of operation of the brushless DC motor itself is well known, and a description thereof will be omitted.

【0153】以下、トルク補助自転車の電動車輪の特徴
を説明する。このアウタロータ形式のダイレクトドライ
ブ型電動車輪は、車輪の径内側にモータをもち、減速機
構やクラッチなどを介することなくスポーク取り付け部
6cを通じてタイヤを直接駆動するので、部品点数が少
なく、摩擦損失も小さく、車輪交換により従来の人力自
転車をトルク補助式電動自転車に変換することが簡単と
なる。
Hereinafter, the features of the electric wheels of the torque assisted bicycle will be described. This outer rotor type direct drive type electric wheel has a motor inside the wheel and drives the tire directly through the spoke attachment part 6c without going through a speed reduction mechanism or a clutch, so that the number of parts is small and the friction loss is small. In addition, it is easy to convert a conventional man-powered bicycle into a torque assisted electric bicycle by exchanging wheels.

【0154】また、ロータ7c及びステータをローター
ベース5c及びステータベース8cを介して静止車軸1に
よりそれぞれ片持ち支持し、更にステータベース8cを
車体フレーム(図示せず)に固定しているので、ステー
タに作用する電磁トルク、重量、振動などの諸力の大部
分を静止車軸1を経由することなく車体フレームで直接
負担させることができるので、信頼性を損なうことなし
静止車軸1を径小、軽量化することができ、従来の人力
自転車や人力車椅子の車輪との交換を容易とすることが
できる。
Further, the rotor 7c and the stator are cantilevered by the stationary axle 1 via the rotor base 5c and the stator base 8c, respectively, and the stator base 8c is fixed to the body frame (not shown). Most of the various forces such as electromagnetic torque, weight and vibration acting on the vehicle can be directly borne by the body frame without passing through the stationary axle 1, so that the stationary axle 1 is small in diameter and lightweight without reducing reliability. It can be easily replaced with wheels of a conventional rickshaw or rickshaw.

【0155】また、スポーク取り付け部6cはローター
ベース5cの円盤部51cに固定され、ローターベース5
cの円筒部52cやそれに固定されたロータ7cに対して
径方向へ所定間隙を隔てて配設されるので、車輪とモー
タとを軸方向に重なるように配置することができ、これ
により電動車輪の軸方向幅を縮小して、その自転車への
装着を容易化することができる。更に、スポーク取り付
け部6cに掛かる径方向の力は、ローターベース5cの円
盤部51cに掛かり、ローターベース5cの円筒部52c
に直接掛かることがないので、この径方向の力によりロ
ーターベース5cが静止車軸1の軸心に対して傾くこと
がなく、それによるロータ/ステータ間のギャップが縮
小することが抑止できる。
The spoke attachment portion 6c is fixed to the disk portion 51c of the rotor base 5c.
The wheel and the motor can be arranged so as to be overlapped in the axial direction because the cylindrical portion 52c and the rotor 7c fixed thereto are arranged at a predetermined gap in the radial direction. Can be reduced in the axial direction to facilitate mounting on the bicycle. Further, the radial force applied to the spoke attachment portion 6c is applied to the disk portion 51c of the rotor base 5c, and the cylindrical portion 52c of the rotor base 5c.
Therefore, the rotor base 5c does not tilt with respect to the axis of the stationary axle 1 due to this radial force, and it is possible to prevent the gap between the rotor and the stator from being reduced.

【0156】また、スポーク取り付け部6cがローター
ベース5cの円盤部51cより高弾性をもつので(弾性変
形容易となっているので)、スポーク取り付け部6cに
掛かる外力はスポーク取り付け部6cの弾性変形により
吸収されてローターベース5cの変形が抑止されること
になり、ローターベース5cに固定されるロータ7がス
テータに対して変形して上記ギャップが縮小するのを抑
止することができる。
Since the spoke attachment portion 6c has a higher elasticity than the disk portion 51c of the rotor base 5c (because the elastic deformation is easy), the external force applied to the spoke attachment portion 6c is increased by the elastic deformation of the spoke attachment portion 6c. As a result, the deformation of the rotor base 5c is suppressed, so that it is possible to prevent the rotor 7 fixed to the rotor base 5c from being deformed with respect to the stator and reducing the gap.

【0157】また、ロータ7の軸方向両側に位置して静
止車軸1に軸受け2c、3cを介して両端支承されるハブ
4cにローターベース5cの円盤部51cを固定するの
で、電動車輪の総軸方向幅を増大することなくローター
ベース5cが静止車軸1cに対して傾くのを良好に抑制す
ることができる。更に、ステータベース8cが両軸受け
2c、3cの軸方向中間においてハブ4cを軸受け9cを通
じて支承するので、ハブ4cの軸方向中間部すなわちモ
ータの内径部においてハブ4cの変位を抑止することが
でき、この結果として静止車軸1が細くてもハブ4cの
変形、変位を良好に抑止して、それによるローターベー
ス5cを通じてのロータ7cの変位を抑止することができ
る。
Further, the disk portion 51c of the rotor base 5c is fixed to the hub 4c which is located on both axial sides of the rotor 7 and supported on both ends of the stationary axle 1 via the bearings 2c, 3c. The inclination of the rotor base 5c with respect to the stationary axle 1c can be favorably suppressed without increasing the direction width. Further, since the stator base 8c supports the hub 4c through the bearing 9c at the axial middle of the two bearings 2c, 3c, the displacement of the hub 4c can be suppressed at the axial middle of the hub 4c, that is, at the inner diameter of the motor. As a result, even if the stationary axle 1 is thin, the deformation and displacement of the hub 4c can be suppressed well, and the displacement of the rotor 7c through the rotor base 5c can be suppressed.

【0158】更に、ローターベース5cの変形、変位に
よりハブ4cが変形、変位することにより、ハブ4cを軸
受け9cを介して支承するステータベース8cが変形、変
位しても、このステータベース8cの変形、変位はロー
ターベース5c及びそれに固定されるロータ7cの変形、
変位と同方向となるので、上記ギャップの縮小を抑止す
ることができる。
Further, when the hub 4c is deformed and displaced by the deformation and displacement of the rotor base 5c, the stator base 8c that supports the hub 4c via the bearing 9c is deformed and displaced. The displacement is the deformation of the rotor base 5c and the rotor 7c fixed thereto,
Since the displacement is in the same direction as the displacement, the reduction of the gap can be suppressed.

【0159】[0159]

【実施例10】本発明のトルク補助自転車の他の好適な
態様を図27を参照して説明する。車体フレーム100
dの孔に嵌入されている静止車軸1は、軸受け2d、3d
を介してアルミ合金からなる円筒ドラム形状の第1ハブ
4dを回転自在に支持している。第1ハブ4dの軸方向略
中央部にはアルミ合金からなる浅底円筒形状のローター
ベース5dが嵌着され、ローターベース5dは締結孔40
d、50dに嵌められた図示しないボルト(又はねじ)に
より第1ハブ4dに固定されている。
Embodiment 10 Another preferred embodiment of the torque assisted bicycle according to the present invention will be described with reference to FIG. Body frame 100
The stationary axle 1 fitted in the hole d is bearings 2d, 3d
A cylindrical drum-shaped first hub 4d made of an aluminum alloy is rotatably supported through the first hub 4d. At the substantially central portion in the axial direction of the first hub 4d, a shallow-bottom cylindrical rotor base 5d made of an aluminum alloy is fitted.
d, 50d are fixed to the first hub 4d by bolts (or screws) (not shown) fitted to the first hub 4d.

【0160】ローターベース5dは、円盤部51d及びそ
の外周から軸方向左側へ延在する円筒部52dとからな
り、円筒部52dの内周面にはロータ7dが圧入、固定さ
れており、ロータ7dは、軟鋼からなる薄肉円筒形状の
ロータコア71dと、ロータコア71dの内周面にその全
周にわたって貼着された稀土類元素を含む永久磁石シー
ト72dとからなる。永久磁石シート72dの内周面は周
方向に互いに所定間隔を隔てて極性交互に磁化されてい
る。
The rotor base 5d includes a disk portion 51d and a cylindrical portion 52d extending axially leftward from the outer periphery of the disk portion 51d. A rotor 7d is press-fitted and fixed to the inner peripheral surface of the cylindrical portion 52d. Consists of a thin cylindrical rotor core 71d made of mild steel, and a permanent magnet sheet 72d containing a rare earth element adhered to the entire inner circumference of the rotor core 71d. The inner peripheral surface of the permanent magnet sheet 72d is magnetized alternately in the circumferential direction at predetermined intervals.

【0161】静止車軸1の図27中、左側には略フラン
ジ状のステータベース8dが嵌着されている。ステータ
ベース8dは、円盤部81dと、円盤部81dの内周部か
ら軸方向右側へ延在する径小な第1基筒部82dと、円
盤部81dの内周部から軸方向左側へ延在する径小な第
2基筒部83dとを有している。第1基筒部82dの先端
部は軸受け9dを通じて第1ハブ4dの軸方向中央部を回
転自在に支承しており、円盤部81dの外周部の右端面
には、穴84dに嵌入される図示しないボルト又はピン
によりステータコア10dが固定されている。ステータ
ベース8dの第2基筒部83dの左端面には軸方向に孔8
5dが形成されており、車体フレーム100dの孔101
d及び孔85dに図示しないピンを圧入することにより、
ステータベース8が車体フレーム100dに固定されて
いる。
In FIG. 27, the stationary axle 1 has a substantially flange-shaped stator base 8d fitted on the left side thereof. The stator base 8d includes a disk portion 81d, a small-diameter first base portion 82d extending rightward in the axial direction from the inner peripheral portion of the disk portion 81d, and an axially leftward portion extending from the inner peripheral portion of the disk portion 81d. And a second base cylinder portion 83d having a small diameter. The distal end of the first base cylinder portion 82d rotatably supports the central portion in the axial direction of the first hub 4d through a bearing 9d. The right end surface of the outer peripheral portion of the disk portion 81d is fitted into a hole 84d in the drawing. The stator core 10d is fixed by bolts or pins that are not used. A hole 8 is formed in the left end face of the second base cylinder portion 83d of the stator base 8d in the axial direction.
5d are formed, and holes 101 of the body frame 100d are formed.
By pressing a pin (not shown) into the hole d and the hole 85d,
Stator base 8 is fixed to body frame 100d.

【0162】ステータコア10dは電磁鋼板を積層して
なるリング形状を有しており、その外周側に形成されて
永久磁石シート72dに対面する多数の極歯(ティー
ス)11dにはそれぞれステータコイル12dが巻装され
ている。周知のように、これらステータコア10d及び
ステータコイル12dにより構成されるステータはロー
タ7dとともにブラシレスDCモータを構成している。
また、このブラシレスDCモータは、ステータベース8
dに固定されてロータ7の永久磁石シート72dの極性変
化を検出する磁極センサ(図示せず)を有している。
The stator core 10d has a ring shape formed by laminating electromagnetic steel sheets, and a plurality of pole teeth (teeth) 11d formed on the outer peripheral side thereof and facing the permanent magnet sheet 72d are provided with stator coils 12d, respectively. It is wound. As is well known, the stator constituted by the stator core 10d and the stator coil 12d constitutes a brushless DC motor together with the rotor 7d.
Also, this brushless DC motor has a stator base 8
A magnetic pole sensor (not shown) that is fixed to d and detects a change in polarity of the permanent magnet sheet 72d of the rotor 7 is provided.

【0163】更に、ステータベース8dの第1基筒部8
3dの外周にはリング状の第2ハブ6dが軸受け16dを
介して回転自在に支承されており、第2ハブ6dには小
円盤形状のスポーク取り付け部61dが径方向に突設さ
れている。同様に、第1ハブ4dの軸方向右端部にも小
円盤形状のスポーク取り付け部41dが径方向に突設さ
れている。これら両スポーク取り付け部41d、61dに
は、図示しないタイヤが装着された図示しないリムを支
持するスポーク201d、202dが取り付けられてお
り、これらスポーク201d、202dはローターベース
5dの筒部52dに接触しないように、斜めかつ直線的に
狭幅のリム(図示せず)に向かって延在している。
Further, the first base cylinder portion 8 of the stator base 8d
A ring-shaped second hub 6d is rotatably supported on the outer periphery of 3d via a bearing 16d, and a small disk-shaped spoke attachment portion 61d is provided on the second hub 6d in a radial direction. Similarly, a small disk-shaped spoke attachment portion 41d is also provided at the right end in the axial direction of the first hub 4d so as to protrude in the radial direction. Spokes 201d and 202d for supporting a rim (not shown) on which tires (not shown) are mounted are attached to the spoke attachment portions 41d and 61d, respectively. The spokes 201d and 202d do not contact the cylindrical portion 52d of the rotor base 5d. Thus, it extends diagonally and linearly toward a narrow rim (not shown).

【0164】その他、300d、301dはそれぞれ静止
車軸1に螺着される止めリングであり、302dは第1
ハブ4dに螺着される軸受け3dのストッパリングであ
り、303dは軸受け2のストッパリングであり、86d
はステータベースに設けた軽量化のための孔部である。
このブラシレスDCモータ自体の動作原理自体は周知で
ありその説明を省略する。ステータコイルへの通電を所
定タイミング切り換えることにより、ロータ7に駆動ト
ルクが生じて、ローターベース5dが第1ハブ4d、第2
ハブ6dとともに回転し、この回転トルクは第1ハブ4
d、スポーク202dを通じてリム(図示せず)に伝達さ
れ、タイヤが回転する。
In addition, 300d and 301d are stop rings screwed to the stationary axle 1, respectively, and 302d is a first stop ring.
Reference numeral 303d denotes a stopper ring of the bearing 3d screwed to the hub 4d, and reference numeral 303d denotes a stopper ring of the bearing 2;
Is a hole for reducing the weight provided in the stator base.
The principle of operation of the brushless DC motor itself is well known, and a description thereof will be omitted. By switching the energization of the stator coil at a predetermined timing, a driving torque is generated in the rotor 7, and the rotor base 5d is connected to the first hub 4d and the second hub 4d.
It rotates with the hub 6d, and the rotation torque is applied to the first hub 4d.
d, transmitted to the rim (not shown) through the spokes 202d, and the tire rotates.

【0165】以下、電動車輪の特徴を説明する。このア
ウタロータ形式のダイレクトドライブ型電動車輪は、車
輪の径内側にモータをもち、減速機構やクラッチなどを
介することなくタイヤを直接駆動するので、部品点数が
少なく、摩擦損失も小さく、車輪交換により従来の人力
自転車をトルク補助式電動自転車に変換することが簡単
となる。
Hereinafter, features of the electric wheel will be described. This outer rotor type direct drive type electric wheel has a motor inside the diameter of the wheel and drives the tire directly without going through a reduction mechanism or clutch, so the number of parts is small, friction loss is small, and conventional It is easy to convert the human-powered bicycle into a torque assisted electric bicycle.

【0166】また、ロータ7d及びステータをローター
ベース5d及びステータベース8dを介して静止車軸(静
止車軸)1によりそれぞれ片持ち支持しているので軽量
化、構造の簡素化が実現し、更にステータベース8dを
車体フレーム100dに固定しているので、ステータに
作用する電磁トルク、重量、振動などの諸力の大部分を
静止車軸1を経由することなく車体フレーム100dで
直接負担させることができるので、信頼性を損なうこと
なし静止車軸1を径小、軽量化することができ、従来の
人力自転車や人力車椅子の車輪との交換を容易とするこ
とができる。
Further, since the rotor 7d and the stator are cantilevered by the stationary axle (stationary axle) 1 via the rotor base 5d and the stator base 8d, the weight can be reduced and the structure can be simplified. Since 8d is fixed to the body frame 100d, most of various forces such as electromagnetic torque, weight, and vibration acting on the stator can be directly borne by the body frame 100d without passing through the stationary axle 1. The diameter of the stationary axle 1 can be reduced and its weight can be reduced without deteriorating the reliability, and it can be easily replaced with wheels of a conventional rickshaw or a rickshaw.

【0167】また、スポーク201d、202dをロータ
ーベース5dに接触しないように斜設するとともに、ト
ルク伝達用のスポーク202dの内端部をローターベー
ス5dの径方向内端部から軸方向に離れて径小な第1ハ
ブ4dに結合しているので、タイヤやリムからスポーク
202dを通じて第1ハブ4dに伝達される振動や衝撃が
ローターベース5dに直接、掛かることがなく、それに
よるローターベース5dの変形を抑止することができ
る。また、第2ハブ6dがステータベース8dの径小な第
2基筒部83dに回転自在に保持されるので、上記と同
様、スポーク201dがステータベース8dに有害な変形
モーメントを加えるのを抑止することができる。これら
の結果、ロータ7dとステータコア10dとが接触するこ
とを抑止できる。
The spokes 201d and 202d are inclined so as not to contact the rotor base 5d, and the inner end of the torque transmitting spoke 202d is separated from the radial inner end of the rotor base 5d in the axial direction. Since it is connected to the small first hub 4d, vibration and impact transmitted from the tire or rim to the first hub 4d through the spokes 202d are not directly applied to the rotor base 5d, thereby deforming the rotor base 5d. Can be suppressed. In addition, since the second hub 6d is rotatably held by the second base portion 83d having a small diameter of the stator base 8d, the spoke 201d is prevented from applying a harmful deformation moment to the stator base 8d as described above. be able to. As a result, contact between the rotor 7d and the stator core 10d can be suppressed.

【0168】また、スポーク取り付け部41dが軸方向
変形力に対して高弾性をもつので(弾性変形容易となっ
ているので)、スポーク取り付け部41dに掛かる軸方
向外力成分はスポーク取り付け部41dの弾性変形によ
り吸収されてローターベース5dの変形が抑止されるこ
とになり、ローターベース5dに固定されるロータ7dが
ステータに対して変形して上記ギャップが縮小するのを
抑止することができる。
Further, since the spoke attachment portion 41d has high elasticity with respect to the axial deformation force (since elastic deformation is easy), the axial external force component applied to the spoke attachment portion 41d is the elasticity of the spoke attachment portion 41d. The deformation is absorbed by the deformation and the deformation of the rotor base 5d is suppressed, so that it is possible to prevent the rotor 7d fixed to the rotor base 5d from being deformed with respect to the stator and reducing the gap.

【0169】また、ロータ7dの軸方向両側に位置して
静止車軸1に軸受け2d、3dを介して両端支承される第
1ハブ4dにローターベース5dの円盤部51dを固定す
るので、電動車輪の総軸方向幅を増大することなくロー
ターベース5dが静止車軸1に対して傾くのを良好に抑
制することができる。更に、ステータベース8dが両軸
受け2d、3dの軸方向中間において第1ハブ4dを軸受
け9dを通じて支承するので、第1ハブ4dの軸方向中間
部すなわちモータの内径部において第1ハブ4の変位を
抑止することができ、この結果として静止車軸1が細く
ても第1ハブ4dの変形、変位を良好に抑止して、それ
によるローターベース5を通じてのロータ7の変位を抑
止することができる。
Further, since the disk portion 51d of the rotor base 5d is fixed to the first hub 4d which is located on both axial sides of the rotor 7d and supported on both ends of the stationary axle 1 via bearings 2d, 3d, the electric wheel The inclination of the rotor base 5d with respect to the stationary axle 1 can be satisfactorily suppressed without increasing the total axial width. Further, since the stator base 8d supports the first hub 4d through the bearing 9d at the axial middle of the two bearings 2d, 3d, the displacement of the first hub 4 is reduced at the axial middle of the first hub 4d, that is, at the inner diameter of the motor. As a result, even if the stationary axle 1 is thin, the deformation and displacement of the first hub 4d can be suppressed well, and the displacement of the rotor 7 through the rotor base 5 can be suppressed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例1のトルク補助自転車の要部軸方向断面
図である。
FIG. 1 is an axial sectional view of a main part of a torque assisted bicycle according to a first embodiment.

【図2】実施例1のトルク補助自転車の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of the torque assisted bicycle according to the first embodiment.

【図3】図1のモータ3の部分拡大側面図である。FIG. 3 is a partially enlarged side view of the motor 3 of FIG.

【図4】ステータ9の静止ドラム部の径方向断面図であ
る。
FIG. 4 is a radial sectional view of a stationary drum portion of the stator 9.

【図5】図2の制御回路装置70の動作を示すフローチ
ャートである。
FIG. 5 is a flowchart showing an operation of the control circuit device 70 of FIG. 2;

【図6】実施例2における制御回路装置70の動作を示
すフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart illustrating an operation of a control circuit device 70 according to the second embodiment.

【図7】実施例3における制御回路装置70の動作を示
すフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart illustrating an operation of a control circuit device 70 according to the third embodiment.

【図8】実施例4における制御回路装置70の動作を示
すフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart illustrating an operation of a control circuit device according to a fourth embodiment.

【図9】実施例5における制御回路装置70の動作を示
すフローチャートである。
FIG. 9 is a flowchart illustrating an operation of a control circuit device 70 according to the fifth embodiment.

【図10】実施例6における制御回路装置70の動作を
示すフローチャートである。
FIG. 10 is a flowchart illustrating an operation of a control circuit device 70 according to the sixth embodiment.

【図11】実施例7における回転トルクセンサの水平断
面図である。
FIG. 11 is a horizontal sectional view of a rotational torque sensor according to a seventh embodiment.

【図12】図11に示す回転トルクセンサの径方向断面
図である。
FIG. 12 is a radial sectional view of the rotational torque sensor shown in FIG. 11;

【図13】図11に示す回転トルクセンサの摺動部の構
成を示す模式説明図である。
FIG. 13 is a schematic explanatory view showing a configuration of a sliding portion of the rotational torque sensor shown in FIG.

【図14】図11に示す回転トルクセンサのセンサの構
成および作用を示す組図であり、(a)は、無負荷時の
押圧力センサの形状を模式的に示す断面図、(b)は、
押圧力下の押圧力センサの作用を模式的に示す断面図で
ある。
14A and 14B are assembly diagrams showing the configuration and operation of the rotational torque sensor shown in FIG. 11; FIG. 14A is a cross-sectional view schematically showing the shape of the pressing force sensor when no load is applied; ,
It is sectional drawing which shows the effect | action of the pressing force sensor under a pressing force typically.

【図15】図11に示す回転トルクセンサの作用を示す
組図であり、(a)は側面図、(b)は押圧力センサの
原理図である。
15 (a) is a side view, and FIG. 15 (b) is a principle diagram of the pressing force sensor, showing the operation of the rotation torque sensor shown in FIG.

【図16】図11に示す回転トルクセンサの変形態様を
示す組図であり、(a)は変形態様1のジョイントピン
付近の構成を示す断面図、(b)は変形態様2のジョイ
ントピン付近の構成を示す断面図である。
16A and 16B are sectional views showing a modification of the rotation torque sensor shown in FIG. 11, in which FIG. 16A is a cross-sectional view showing a configuration near a joint pin of Modification 1, and FIG. It is sectional drawing which shows a structure of.

【図17】実施例8における回転トルクセンサの構成お
よび作用を示す組図であり、(a)は実施例2の駆動ロ
ータの構成を示す側面図、(b)は水平断面図、(c)
は実施例2としての回転トルクセンサの作用を示す模式
図である。
17A and 17B are set diagrams showing the configuration and operation of a rotational torque sensor according to an eighth embodiment, where FIG. 17A is a side view showing the configuration of a drive rotor according to the second embodiment, FIG.
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating the operation of the rotation torque sensor as the second embodiment.

【図18】実施例1に用いるモータ3における、トルク
性能同じとしたときの磁石内径Dと軸長Lの関係を示す
シミュレーション結果を示す図である。
FIG. 18 is a diagram illustrating a simulation result showing a relationship between a magnet inner diameter D and a shaft length L when the torque performance is the same in the motor 3 used in the first embodiment.

【図19】実施例1に用いるモータ3における、モータ
径Dとモータ重量Wとの関係を示す図である。
FIG. 19 is a diagram illustrating a relationship between a motor diameter D and a motor weight W in the motor 3 used in the first embodiment.

【図20】モータ径D/モータ軸長Lとモータ重量との
関係を示す図である。次に、上記各実施例で用いられる
ロータ8及びステータ9の好適な形状について
FIG. 20 is a diagram showing a relationship between motor diameter D / motor shaft length L and motor weight. Next, preferred shapes of the rotor 8 and the stator 9 used in each of the above embodiments are described.

【図21】ロータの永久磁石(永久磁石磁極)84の軸
方向長/ステータコア(ティース94)の軸方向長と単
位重量当たりのトルクとの関係を示す図である。
FIG. 21 is a diagram showing the relationship between the axial length of a permanent magnet (permanent magnetic pole) 84 of the rotor / the axial length of the stator core (teeth 94) and the torque per unit weight.

【図22】モータ3の直径D/ロータ8の永久磁石の極
数Pと単位重量当たりのトルクとの関係を示す図であ
る。
FIG. 22 is a diagram showing the relationship between the diameter D of the motor 3 / the number P of permanent magnet poles of the rotor 8 and the torque per unit weight.

【図23】モータ3のティース94の軸方向模式断面図
である。
FIG. 23 is a schematic sectional view of the teeth 94 of the motor 3 in the axial direction.

【図24】図23のティース94におけるウェブ切り角
度とコギングトルクとの関係を示す図である。
24 is a diagram showing a relationship between a web cutting angle and cogging torque in the teeth 94 of FIG. 23.

【図25】図23のティース94におけるウェブ有効幅
とコギングトルクとの関係を示す図である。
FIG. 25 is a diagram showing a relationship between a web effective width and a cogging torque in the teeth 94 of FIG. 23;

【図26】実施例9のトルク補助自転車の電動車輪の軸
方向断面図である。
FIG. 26 is an axial sectional view of an electric wheel of the torque assisted bicycle according to the ninth embodiment.

【図27】実施例10のトルク補助自転車の電動車輪の
軸方向断面図である。
FIG. 27 is an axial sectional view of an electric wheel of the torque assisted bicycle according to the tenth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

実施例1〜8において、1は静止車軸、2は車輪、3は
モータ、4は電池、5はチェイン(人力駆動機構)、6
はトルクセンサ(人力トルク検出手段)、7はモータ制
御装置、8はモータ3のロータ(回転ドラム部)、9は
モータ3のステータ、81は回転ドラム部(ロータ)8
のディスク部(円盤部)、83はヨークを兼ねる回転ド
ラム部(ロータ)8の円筒部、91はステータ9のディ
スク部、93はヨークを兼ねるステータ9の円筒部、9
4はティース、91、93、94は静止ドラム部、9
3、94はステータコア、95は単コイル、96はステ
ータコイル、70は制御回路装置、71はインバータ回
路装置、200はブレーキスイッチ(開閉スイッチ)。 実施例9において、1は静止車軸、2c、3cは軸受
け、4cはハブ、5cはローターベース、6cはスポー
ク取り付け部、7cはロータ、8cはステータベース、
9cは軸受けである。 実施例10において、1は静止車軸、2d、3dは軸受
け、4dは第1ハブ、5dはローターベース、6dは第2
ハブ、7dはロータ、8dはステータベース、9dは軸受
け、100dは車体フレーム、201d、202dはスポ
ークである。
In the first to eighth embodiments, 1 is a stationary axle, 2 is a wheel, 3 is a motor, 4 is a battery, 5 is a chain (manual drive mechanism), 6
Is a torque sensor (manual torque detecting means), 7 is a motor control device, 8 is a rotor (rotary drum portion) of the motor 3, 9 is a stator of the motor 3, 81 is a rotary drum portion (rotor) 8
83, a cylindrical portion of a rotary drum portion (rotor) 8 also serving as a yoke, 91 a disk portion of the stator 9, 93 a cylindrical portion of the stator 9 also serving as a yoke, 9
4 is a tooth, 91, 93 and 94 are stationary drum parts, 9
Reference numerals 3 and 94 are a stator core, 95 is a single coil, 96 is a stator coil, 70 is a control circuit device, 71 is an inverter circuit device, and 200 is a brake switch (open / close switch). In Example 9, 1 is a stationary axle, 2c and 3c are bearings, 4c is a hub, 5c is a rotor base, 6c is a spoke attachment portion, 7c is a rotor, 8c is a stator base,
9c is a bearing. In Embodiment 10, 1 is a stationary axle, 2d and 3d are bearings, 4d is a first hub, 5d is a rotor base, and 6d is a second hub.
A hub, 7d is a rotor, 8d is a stator base, 9d is a bearing, 100d is a vehicle body frame, and 201d and 202d are spokes.

フロントページの続き (72)発明者 藤井 秀樹 愛知県東海市荒尾町ワノ割1番地 愛知製 鋼株式会社内Continuing from the front page (72) Inventor Hideki Fujii No. 1 Wanowari, Arao-cho, Tokai City, Aichi Prefecture Inside Aichi Steel Corporation

Claims (38)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】車体に回転自在に支承される車輪と、 前記車体に固定されて前記車輪を駆動するモータと、 前記モータに給電する電池と、 前記車輪を人力で駆動する人力駆動機構と、 前記人力駆動機構から前記車輪に与えられる人力トルク
を検出する人力トルク検出手段と、 前記人力トルク検出手段が検出した前記人力トルクの大
きさに基づいて前記電池と前記モータとの電流の授受を
制御するモータ制御装置と、 を備え、 前記モータは、前記車輪の内周側に位置して前記車輪と
一体に形成されるリング状のロータと、前記車体に固定
されて外周面が前記ロータの内周面に対面するリング状
のステータとを備えるアウターロータ構造の車輪直結型
モータからなることを特徴とするトルク補助自転車。
1. A wheel rotatably supported on a vehicle body, a motor fixed to the vehicle body to drive the wheels, a battery for supplying power to the motor, and a human power drive mechanism for driving the wheels manually. A human-power torque detecting means for detecting a human-power torque applied to the wheels from the human-power driving mechanism, and controlling the transfer of current between the battery and the motor based on the magnitude of the human-power torque detected by the human-power torque detecting means. A motor control device, wherein the motor is located on the inner peripheral side of the wheel and is formed integrally with the wheel, and a ring-shaped rotor, and the outer peripheral surface is fixed to the vehicle body and has an outer peripheral surface defined by the inside of the rotor. A torque assisted bicycle comprising a wheel-directed motor having an outer rotor structure comprising a ring-shaped stator facing a peripheral surface.
【請求項2】請求項1記載のトルク補助自転車におい
て、 前記車輪は、中空空間を有して静止車軸に回転自在に支
承されるドラム状の回転ドラム部と、前記回転ドラム部
の外周に設けられてゴムタイヤが装着されるリムと、前
記回転ドラム部の外周と前記リムの内周とを結合する多
数のスポークとからなり、 前記ステータは、前記回転ドラム部の内部に位置して前
記静止車軸に固定され、 前記ロータは、前記回転ドラム部をなすことを特徴とす
るトルク補助自転車。
2. The torque assisted bicycle according to claim 1, wherein the wheel is provided on a drum-shaped rotary drum portion having a hollow space and rotatably supported on a stationary axle, and provided on an outer periphery of the rotary drum portion. A rim on which a rubber tire is mounted, and a number of spokes connecting an outer periphery of the rotary drum portion and an inner periphery of the rim, wherein the stator is located inside the rotary drum portion and the stationary axle. Wherein the rotor forms the rotating drum portion.
【請求項3】請求項2記載のトルク補助自転車におい
て、 前記回転ドラム部は、軸方向へ互いに所定間隔を隔てて
前記静止車軸に固定された一対のディスク部と、前記両
ディスク部の外周部を結合する前記円筒部とを有し、 前記スポークは、前記両ディスク部と前記リムとを結合
し、 前記ロータのロータコアは前記回転ドラム部の円筒部に
固定されることを特徴とするトルク補助自転車。
3. The torque assisted bicycle according to claim 2, wherein the rotating drum portion is a pair of disc portions fixed to the stationary axle at predetermined intervals in an axial direction, and outer peripheral portions of both disc portions. The spokes connect the two disc portions and the rim, and the rotor core of the rotor is fixed to the cylindrical portion of the rotating drum portion. bicycle.
【請求項4】請求項3記載のトルク補助自転車におい
て、 前記ロータの円筒状のヨークは、前記回転ドラム部の前
記円筒部を兼ねることを特徴とするトルク補助自転車。
4. The torque assisted bicycle according to claim 3, wherein the cylindrical yoke of the rotor also serves as the cylindrical portion of the rotating drum portion.
【請求項5】請求項2記載のトルク補助自転車におい
て、 前記ステータは、中空空間を有して前記静止車軸に固定
されるドラム状の静止ドラム部と、前記静止ドラム部の
外周に固定されるステータコアと、前記ステータコアに
巻装されるステータコイルとを備えることを特徴とする
トルク補助自転車。
5. The torque assisted bicycle according to claim 2, wherein the stator has a drum-shaped stationary drum portion having a hollow space and fixed to the stationary axle, and is fixed to an outer periphery of the stationary drum portion. A torque assisted bicycle comprising: a stator core; and a stator coil wound around the stator core.
【請求項6】請求項5記載のトルク補助自転車におい
て、 前記ステータコアは、前記静止ドラム部の外周部を兼ね
る円筒状のヨークと、前記ヨークの外周面に周方向所定
ピッチで接合された多数のT字状のティースとからな
り、 前記ステータコイルは、前記各ティースにそれぞれ個別
に集中巻きされた単コイルを接続してなることを特徴と
するトルク補助自転車。
6. The torque assisted bicycle according to claim 5, wherein the stator core is joined to a cylindrical yoke also serving as an outer peripheral portion of the stationary drum portion, and a plurality of stator cores are joined to the outer peripheral surface of the yoke at a predetermined pitch in a circumferential direction. A torque assisted bicycle comprising a T-shaped tooth, wherein the stator coil is formed by connecting a single coil individually and concentratedly wound to each of the teeth.
【請求項7】請求項5記載のトルク補助自転車の製造方
法において、 前記ヨークの内周面からのレーザー溶接により、前記各
T字状のティースを前記ヨークの外周面に連続溶接する
ことを特徴とするトルク補助自転車の製造方法。
7. The method of manufacturing a torque assisted bicycle according to claim 5, wherein each of said T-shaped teeth is continuously welded to an outer peripheral surface of said yoke by laser welding from an inner peripheral surface of said yoke. Method of manufacturing a torque assisted bicycle.
【請求項8】請求項1記載のトルク補助自転車におい
て、 前記電池は、前記リング状のステータの内周側の空きス
ペースに配設されることを特徴とするトルク補助自転
車。
8. The torque assisted bicycle according to claim 1, wherein the battery is disposed in an empty space on an inner peripheral side of the ring-shaped stator.
【請求項9】請求項8記載のトルク補助自転車におい
て、 前記電池は、車軸延長方向に正極端子及び負極端子を有
して互いに隣接する多数の電池セルを接続して構成した
組み電池からなることを特徴とするトルク補助自転車。
9. The torque assisted bicycle according to claim 8, wherein the battery has a positive electrode terminal and a negative electrode terminal in an axle extension direction, and is formed by connecting a number of adjacent battery cells to each other. A torque assisted bicycle characterized by the following.
【請求項10】請求項9記載のトルク補助自転車におい
て、 前記ステータは、中空空間を有して前記静止車軸に固定
されるドラム状の静止ドラム部と、前記静止ドラム部の
外周に固定されるステータコアと、前記ステータコアに
巻装されるステータコイルとを備え、 前記電池は、前記静止ドラム部の円盤部に固定されるこ
とを特徴とするトルク補助自転車。
10. The torque assisted bicycle according to claim 9, wherein the stator has a drum-shaped stationary drum portion having a hollow space and fixed to the stationary axle, and is fixed to an outer periphery of the stationary drum portion. A torque assisted bicycle comprising: a stator core; and a stator coil wound around the stator core, wherein the battery is fixed to a disk portion of the stationary drum portion.
【請求項11】請求項1記載のトルク補助自転車におい
て、 前記モータ制御装置は、前記リング状のステータの内周
側の空きスペースに配設されることを特徴とするトルク
補助自転車。
11. The torque assisted bicycle according to claim 1, wherein the motor control device is disposed in an empty space on an inner peripheral side of the ring-shaped stator.
【請求項12】請求項1記載のトルク補助自転車におい
て、 前記電池及びモータ制御装置は、前記リング状のステー
タの内周側の空きスペースに配設されることを特徴とす
るトルク補助自転車。
12. The torque assisted bicycle according to claim 1, wherein the battery and the motor control device are disposed in an empty space on an inner peripheral side of the ring-shaped stator.
【請求項13】請求項5記載のトルク補助自転車におい
て、 前記電池及びモータ制御装置は、前記車輪の回転ドラム
部の中空空間に収容された前記ステータの静止ドラム部
の中空空間に収容されることを特徴とするトルク補助自
転車。
13. The torque assisted bicycle according to claim 5, wherein the battery and the motor control device are housed in a hollow space of a stationary drum portion of the stator housed in a hollow space of a rotating drum portion of the wheel. A torque assisted bicycle characterized by the following.
【請求項14】請求項5記載のトルク補助自転車におい
て、 前記モータ制御装置は、前記ステータの静止ドラム部の
ディスク部に固定され、前記ステータの静止ドラム部の
ディスク部は、前記モータ制御装置の放熱板をなすこと
を特徴とするトルク補助自転車。
14. The torque assisted bicycle according to claim 5, wherein the motor control device is fixed to a disk portion of the stationary drum portion of the stator, and a disk portion of the stationary drum portion of the stator is A torque assisted bicycle characterized by forming a heat sink.
【請求項15】請求項5記載のトルク補助自転車におい
て、 前記モータ制御装置は、前記車輪直結型モータへの電流
をPWM制御するインバータ回路装置と、前記インバー
タ回路装置に近接配置されるとともに入力情報に基づい
て前記インバータ回路装置を断続させる制御信号を発生
する制御回路装置とを備え、 前記制御回路装置は、金属製の前記静止ドラム部の円盤
部に固定された電磁シールドケースにより囲まれて前記
インバータ回路装置から電磁遮蔽されることを特徴とす
るトルク補助自転車。
15. The torque assisted bicycle according to claim 5, wherein the motor control device is an inverter circuit device that performs PWM control of a current to the wheel-direct-coupled motor, and is arranged near the inverter circuit device and receives input information. A control circuit device for generating a control signal for intermittently switching the inverter circuit device based on the control circuit device, wherein the control circuit device is surrounded by an electromagnetic shield case fixed to a disk portion of the stationary drum portion made of metal. A torque assisted bicycle characterized by being electromagnetically shielded from an inverter circuit device.
【請求項16】請求項2記載のトルク補助自転車におい
て、 前記車輪、車輪直結型モータ、電池、モータ制御装置及
びそれらを支承する静止車軸を全て含む電動車輪は、自
転車の後輪をなすことを特徴とするトルク補助自転車。
16. The torque assisted bicycle according to claim 2, wherein the electric wheels including all of the wheels, the wheel-directed motor, the battery, the motor control device, and the stationary axle supporting them constitute the rear wheel of the bicycle. Characteristic torque assisted bicycle.
【請求項17】請求項16記載のトルク補助自転車にお
いて、 前記電動車輪は、人力のみで作動する市販の人力自転車
の後輪として取り付け可能な形状を有することを特徴と
するトルク補助自転車。
17. The torque assisted bicycle according to claim 16, wherein the electric wheel has a shape attachable as a rear wheel of a commercially available manual powered bicycle that operates only by human power.
【請求項18】請求項16記載のトルク補助自転車にお
いて、 前記電動車輪は、折り畳み式自転車の後輪をなすことを
特徴とするトルク補助自転車。
18. The torque assisted bicycle according to claim 16, wherein the electric wheel forms a rear wheel of a foldable bicycle.
【請求項19】請求項1記載のトルク補助自転車におい
て、 前記人力トルク検出手段は、前記車輪直結型モータに一
体に固定されることを特徴とするトルク補助自転車。
19. The torque assisted bicycle according to claim 1, wherein said human-powered torque detecting means is integrally fixed to said wheel-directed motor.
【請求項20】請求項1記載のトルク補助自転車におい
て、 車速を検出する車速検出手段を備え、 前記モータ制御装置は、前記人力トルク検出手段及び車
速検出手段の出力に基づいて前記車輪直結型モータの出
力を制御することを特徴とするトルク補助自転車。
20. The torque assisted bicycle according to claim 1, further comprising a vehicle speed detecting means for detecting a vehicle speed, wherein the motor control device is configured to output the motor directly connected to the wheel based on outputs from the human torque detecting means and the vehicle speed detecting means. A torque assisted bicycle characterized by controlling the output of the bicycle.
【請求項21】請求項20記載のトルク補助自転車にお
いて、 前記モータ制御装置は、前記車速検出手段として前記車
輪直結型モータの回転数を検出する手段からなることを
特徴とするトルク補助自転車。
21. A torque assisted bicycle according to claim 20, wherein said motor control device comprises means for detecting a rotation speed of said wheel-directed motor as said vehicle speed detecting means.
【請求項22】請求項20記載のトルク補助自転車にお
いて、 前記モータ制御装置は、人力トルクが存在せず、かつ、
減速しない場合に前記車輪直結型モータの発電制動によ
り減速することを特徴とするトルク補助自転車。
22. The torque assisted bicycle according to claim 20, wherein the motor control device has no manual torque, and
A torque assisted bicycle characterized in that if the vehicle does not decelerate, the vehicle is decelerated by dynamic braking of the wheel-directed motor.
【請求項23】請求項1記載のトルク補助自転車におい
て、 手動レバーによりブレーキワイヤを通じてブレーキパッ
ドを車輪に接触させて機械制動力を発生する機械式ブレ
ーキ装置と、 前記機械式ブレーキ装置の遊び領域の範囲内における前
記ブレーキワイヤの変位により断続される開閉スイッチ
とを備え、 前記モータ制御装置は、手動レバーの作動による前記開
閉スイッチの作動により前記車輪直結型モータを発電制
動させることを特徴とするトルク補助自転車。
23. The torque assisted bicycle according to claim 1, wherein the mechanical brake device generates a mechanical braking force by bringing a brake pad into contact with a wheel through a brake wire by a manual lever, and a play area of the mechanical brake device. An open / close switch that is turned on and off by a displacement of the brake wire within a range, wherein the motor control device performs power generation braking of the wheel-directed motor by operating the open / close switch by operating a manual lever. Assistive bicycle.
【請求項24】請求項23記載のトルク補助自転車にお
いて、 前記モータ制御装置は、人力トルクが存在し、かつ、発
電制動を行っているにもかかわらず減速しない場合に、
前記発電制動を強化して前記車速を所定値に保つことを
特徴とするトルク補助自転車。
24. The torque assisted bicycle according to claim 23, wherein the motor control device is configured to:
A torque assisted bicycle, wherein the vehicle speed is maintained at a predetermined value by strengthening the dynamic braking.
【請求項25】請求項1、22〜24のいずれか記載の
トルク補助自転車において、 前記電池の電圧を検出する手段を備え、 前記モータ制御装置は、前記電池電圧が所定電圧以下の
場合に回生制動を指令し、前記電池電圧が所定電圧を超
える場合に発熱発電制動を指令することを特徴とするト
ルク補助自転車。
25. The torque assisted bicycle according to claim 1, further comprising: means for detecting a voltage of the battery, wherein the motor control device regenerates when the battery voltage is lower than a predetermined voltage. A torque assisted bicycle, wherein braking is commanded, and heat generation braking is commanded when the battery voltage exceeds a predetermined voltage.
【請求項26】請求項5記載のトルク補助自転車におい
て、 前記車輪直結型モータは、直径が100〜400mm、
直径/軸方向厚さが3〜13、ロータの永久磁石の軸方
向長/ステータコアの軸方向長が1.2〜1.5に設定
されているアウターロータ型ブラシレスDCモータから
なることを特徴とするトルク補助自転車。
26. The torque assisted bicycle according to claim 5, wherein the wheel-directed motor has a diameter of 100 to 400 mm,
An outer rotor type brushless DC motor having a diameter / axial thickness of 3 to 13 and a rotor permanent magnet axial length / stator core axial length of 1.2 to 1.5 is provided. Torque assisted bicycle.
【請求項27】請求項5記載のトルク補助自転車におい
て、 前記車輪直結型モータは、直径D/ロータの永久磁石の
極数Pの比率が3〜5(mm/総極数)であるアウター
ロータ型ブラシレスDCモータからなることを特徴とす
るトルク補助自転車。
27. The torque assisted bicycle according to claim 5, wherein the wheel direct-coupled motor has an outer rotor in which a ratio of a diameter D / pole number P of a permanent magnet of the rotor is 3 to 5 (mm / total pole number). A torque assisted bicycle comprising a brushless DC motor.
【請求項28】請求項5記載のトルク補助自転車におい
て、 前記ステータのステータコアは、頭部が径外方向へ突出
するT字状のティースを有し、 前記ティースのロータ対向面は、前記頭部の周方向長の
85〜90%の周方向長をもつ円弧面部と、前記円弧面
部の周方向両端部に設けられてそれぞれ互いに設けられ
て、前記円弧面部の両端から伸びる接線に対して40〜
50度の角度で斜設された一対の切り落とし面部とから
なることを特徴とするトルク補助自転車。
28. The torque assisted bicycle according to claim 5, wherein the stator core of the stator has a T-shaped tooth whose head protrudes outward in a radial direction, and the rotor facing surface of the tooth includes the head. And arcuate surface portions having a circumferential length of 85 to 90% of the circumferential length of the circular arc surface portions, and provided at both ends in the circumferential direction of the arcuate surface portions and provided with each other.
A torque assisted bicycle comprising a pair of cut-off surfaces inclined at an angle of 50 degrees.
【請求項29】車体フレームに固定される静止車軸と、 ステータコイルが巻装されたステータコアを有するステ
ータと、周方向極性交互に複数の永久磁石を有して前記
ステータの外周側に配設されるロータとを備えるアウタ
ロータ構造のダイレクトドライブ式モータと、 前記静止車軸に回転自在に支承される円盤部と、前記円
盤部から前記ロータを囲包する向きに延設されて前記ロ
ータが固定される筒部とを有する底付円筒状のローター
ベースと、 前記静止車軸に嵌着、支承されるとともに前記車体フレ
ームに固定されて前記ステータコアの軸方向反ローター
ベース側の端部を固定するステータベースと、前記ロー
ターの径外側に位置して前記ローターベースに固定され
るスポーク取り付け部と、 を備えることを特徴とするトルク補助自転車。
29. A stationary axle fixed to a vehicle body frame, a stator having a stator core on which a stator coil is wound, and a plurality of permanent magnets alternately arranged in a circumferential direction and arranged on an outer peripheral side of the stator. A direct drive motor having an outer rotor structure including a rotor, a disk portion rotatably supported on the stationary axle, and a rotor extending from the disk portion in a direction surrounding the rotor to fix the rotor. A bottomed cylindrical rotor base having a cylindrical portion; and a stator base fitted and supported on the stationary axle, fixed to the vehicle body frame, and fixing an end of the stator core on the side opposite to the rotor base in the axial direction. And a spoke mounting portion fixed to the rotor base at a position radially outside the rotor. car.
【請求項30】請求項29記載のトルク補助自転車にお
いて、 前記スポーク取り付け部は、前記ローターベースの円盤
部に固定される輪板部と、前記輪板部から前記ローター
ベースの筒部を囲包する方向に延設されて車輪のスポー
クを固定する筒部とを有することを特徴とするトルク補
助自転車。
30. The torque assisted bicycle according to claim 29, wherein the spoke attachment portion surrounds a wheel plate fixed to the disk portion of the rotor base and a tubular portion of the rotor base from the wheel plate. And a tubular portion extending in a direction in which the spokes of the wheels are fixed.
【請求項31】請求項30記載のトルク補助自転車にお
いて、 前記スポーク取り付け部は前記ローターベースの円盤部
より弾性変形容易に形成されていることを特徴とするト
ルク補助自転車。
31. The torque assisted bicycle according to claim 30, wherein the spoke attachment portion is formed to be more elastically deformable than the disk portion of the rotor base.
【請求項32】請求項30記載のトルク補助自転車にお
いて、 前記ロータの軸方向両側に位置して軸受けを介して前記
静止車軸に回転自在に支承されるとともに、前記ロータ
の軸方向一端側にて前記ローターベースの円盤部に固定
されるハブを有することを特徴とするトルク補助自転
車。
32. The torque assisted bicycle according to claim 30, wherein the torque assisted bicycle is rotatably supported on the stationary axle via a bearing located on both axial sides of the rotor, and at one axial end of the rotor. A torque assisted bicycle comprising a hub fixed to a disk portion of the rotor base.
【請求項33】請求項32記載のトルク補助自転車にお
いて、 前記ステータベースは、前記両軸受けの軸方向中間にお
いて前記ハブを軸受けを通じて回転自在に支承する基筒
部を有することを特徴とするトルク補助自転車。
33. The torque assisting bicycle according to claim 32, wherein the stator base has a base cylinder portion rotatably supporting the hub through a bearing at an axial middle of the two bearings. bicycle.
【請求項34】車体フレームに固定される静止車軸と、 ステータコイルが巻装されたステータコアを有するステ
ータと、周方向極性交互に複数の永久磁石を有して前記
ステータの外周側に配設されるロータとを備えるアウタ
ロータ構造のダイレクトドライブ式モータと、 前記静止車軸に回転可能に嵌着される円盤部と、前記円
盤部から前記ロータを囲包する向きに延設されて前記ロ
ータが固定される筒部とを有するローターベースと、 前記静止車軸に嵌着、支承される筒部と、内周部が前記
筒部に固定されるとともに外周部が前記ステータコアに
固定される円盤部とを有するステータベースと、 前記
静止車軸に回転自在に嵌着されて前記ローターベースの
径方向内端部に固定される筒状の第1ハブと、 前記モータを挟んで前記第1ハブの軸方向反対側に位置
して前記静止車軸に回転自在に嵌着される第2ハブと、 タイヤが嵌着されるリムと前記両ハブを結合するスポー
クとを備え、 前記スポークの内端部は、前記ローターベースに接する
ことなくかつ、前記ローターベースの径方向内端部から
軸方向外側へ所定距離離れて前記第1ハブに係止される
ことを特徴とするトルク補助自転車。
34. A stator having a stationary axle fixed to a vehicle body frame, a stator having a stator core on which a stator coil is wound, and a plurality of permanent magnets alternately arranged in a circumferential direction on the outer peripheral side of the stator. A direct-drive motor having an outer rotor structure including a rotor, a disk portion rotatably fitted to the stationary axle, and a rotor extending from the disk portion in a direction surrounding the rotor to fix the rotor. A rotor base having a cylindrical portion having a cylindrical portion fitted and supported on the stationary axle; and a disk portion having an inner peripheral portion fixed to the cylindrical portion and an outer peripheral portion fixed to the stator core. A stator base, a cylindrical first hub rotatably fitted to the stationary axle and fixed to a radially inner end of the rotor base; and a first hub with the motor interposed therebetween. A second hub that is rotatably fitted to the stationary axle and is located on the opposite side to the direction, a rim to which a tire is fitted, and a spoke that connects the two hubs, and an inner end of the spoke is A torque assisted bicycle which is engaged with the first hub without being in contact with the rotor base and at a predetermined distance axially outward from a radially inner end of the rotor base.
【請求項35】請求項34記載のトルク補助自転車にお
いて、 前記ローターベースの前記円盤部は、前記ローターベー
スの前記筒部の軸方向一端側にのみ固定され、 前記ステータベースの円盤部は、内周部が前記筒部に固
定されるとともに外周部が前記ステータコアの軸方向反
ローターベース側の端部に固定されることを特徴とする
トルク補助自転車。
35. The torque assisted bicycle according to claim 34, wherein the disk portion of the rotor base is fixed only to one axial end of the cylindrical portion of the rotor base, and the disk portion of the stator base is A torque assisted bicycle wherein a peripheral portion is fixed to the cylindrical portion and an outer peripheral portion is fixed to an end of the stator core on the side opposite to the rotor base in the axial direction.
【請求項36】請求項34記載のトルク補助自転車にお
いて、 前記ステータベースは車体フレームに固定され、前記第
2ハブは、前記ステータベースの外周面に回転自在に支
承されることを特徴とするトルク補助自転車。
36. A torque assisted bicycle according to claim 34, wherein said stator base is fixed to a vehicle body frame, and said second hub is rotatably supported on an outer peripheral surface of said stator base. Assistive bicycle.
【請求項37】請求項34記載のトルク補助自転車にお
いて、 前記第1ハブは、前記モータの軸方向両側に位置する一
対の軸受けを介して前記静止車軸に回転自在に支承され
ることを特徴とするトルク補助自転車。
37. The torque assisted bicycle according to claim 34, wherein the first hub is rotatably supported on the stationary axle via a pair of bearings located on both axial sides of the motor. Torque assisted bicycle.
【請求項38】請求項37記載のトルク補助自転車にお
いて、 前記ステータベースは、前記両軸受けの軸方向中間にお
いて前記第1ハブを軸受けを通じて回転自在に支承する
基筒部を有することを特徴とするトルク補助自転車。
38. The torque assisted bicycle according to claim 37, wherein the stator base has a base cylinder portion rotatably supporting the first hub through a bearing at an axial middle of the two bearings. Torque assisted bicycle.
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