WO2021199603A1

WO2021199603A1 - インホイルモータ

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Publication number: WO2021199603A1
Application number: PCT/JP2021/002075
Authority: WO
Inventors: 石川　淳; 成田　裕司; 三宅川　徹
Original assignee: 本田技研工業株式会社
Priority date: 2020-03-30
Filing date: 2021-01-21
Publication date: 2021-10-07
Also published as: CN218783668U; TW202143610A; JPWO2021199603A1; TWI776381B; JP7345054B2

Abstract

固定子の大型化を避けながら電力線用の貫通孔に加えて流体が通る連通孔を設けることができるインホイールモータを提供する。　車体側に固定される固定軸（１２）と該固定軸（１２）の外周部に固定される円筒状の固定子（３０）と固定子（３０）に対して回転可能に支持されるロータハウジング（２１）と該ロータハウジング（２１）の径方向内側で固定軸（１２）に固定されるステータ（Ｓ）とステータ（Ｓ）に電力を供給する電力線（４１，４２，４３）と、電力線（４１，４２，４３）をロータハウジング（２１）の内外に挿通させる電力線用孔（３１ａ）とを含み、電力線用孔（３１ａ）が固定子（３０）に設けられるインホイルモータ（Ｍ）において、固定子（３０）に、ロータハウジング（２１）の内外に流体を出入りさせるための連通孔（３３ａ）を形成する。連通孔（３３ａ）を電力線用孔（３１ａ）に対して径方向で重ならない位置に設ける。

Description

インホイルモータ

　本発明は、インホイルモータに係り、特に、車両の駆動輪のホイール内に駆動用のモータを収納してなるインホイルモータに関する。

　従来から、車両の駆動輪のホイール内に駆動用のモータを収納してなるインホイルモータが知られている。

　特許文献１には、車体側に固定される車軸にステータを固定支持すると共に、車軸に対して回動自在なアウタロータを有するインホイルモータにおいて、車軸の外周に固定される固定子に貫通孔を設け、ステータに電力を供給する電力線をこの貫通孔から引き出すようにした構成が開示されている。

特表２０１３－５３１４６５号公報

　ところで、インホイルモータ内の気圧調整や冷却等のために、インホイルモータの所定箇所に連通孔を設ける必要性が考えられるが、電力線用の貫通孔と同様に固定子に連通孔を設ける場合には、固定子の大型化を避けるための工夫が必要となる。特許文献１では、このような連通孔の態様に関しては検討されていなかった。

　本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、固定子の大型化を避けながら電力線用の貫通孔に加えて流体が通る連通孔を設けることができるインホイールモータを提供することにある。

　前記目的を達成するために、本発明は、車体側に固定される固定軸（１２）と、該固定軸（１２）の外周部に固定される円筒状の固定子（３０）と、前記固定子（３０）に対して回転可能に支持されるロータハウジング（２１）と、該ロータハウジング（２１）の径方向内側で前記固定軸（１２）に固定されるステータ（Ｓ）と、前記ステータ（Ｓ）に電力を供給する電力線（４１，４２，４３）と、前記電力線（４１，４２，４３）を前記ロータハウジング（２１）の内外に挿通させる電力線用孔（３１ａ）とを含み、前記電力線用孔（３１ａ）が前記固定子（３０）に設けられるインホイルモータ（Ｍ）において、前記固定子（３０）に、前記ロータハウジング（２１）の内外に流体を出入りさせるための連通孔（３３ａ）が形成されており、前記連通孔（３３ａ）が、前記電力線用孔（３１ａ）に対して、径方向で重ならない位置に設けられる点に第１の特徴がある。

　また、前記電力線用孔（３１ａ）に、センサ信号を伝達する信号線（６０，６１）も挿通されており、前記連通孔（３３ａ）が、前記信号線（６０，６１）に対して、径方向に重ならない位置に設けられる点に第２の特徴がある。

　また、前記固定子（３０）は、前記固定軸（１２）に対してキー（５０）とキー溝（５１，５２）とからなるキー構造によって回転方向の回り止めがなされており、前記キー構造が、前記電力線用孔（３１ａ）および前記連通孔（３３ａ）に対して、径方向で重ならない位置に設けられる点に第３の特徴がある。

　また、前記インホイルモータ（Ｍ）が、駆動輪である後輪（ＷＲ）をスイングアーム（１０）によって支持する車両に適用されており、前記連通孔（３３ａ）および電力線用孔（３１ａ）は、前記固定子（３０）に対して軸方向に貫通する貫通孔であり、前記連通孔（３３ａ）および電力線用孔（３１ａ）が、車体側面視で、前記スイングアーム（１０）と重なる位置に配設される点に第４の特徴がある。

　また、前記連通孔（３３ａ）にパイプ部（３３，３４）が連結されており、前記パイプ部（３３，３４）の先端が、前記スイングアーム（１０）に挿入される点に第５の特徴がある。

　また、前記パイプ部（３３，３４）の少なくとも一部が金属パイプ（３３）とされ、前記金属パイプ（３３）は、前記連通孔（３３ａ）に差し込まれると共に、前記スイングアーム（１０）が延びる方向に屈曲する屈曲部（３３ｂ）を備える点に第６の特徴がある。

　また、前記パイプ部（３３，３４）が、前記スイングアーム（１０）の中空部（１０ｂ）に挿通される点に第７の特徴がある。

　さらに、前記連通孔（３３ａ）は、前記ロータハウジング（２１）の内部を大気圧に保持するためのブリーザ孔であり、前記中空部（１０ｂ）に連通する開口（１０ａ）に、前記パイプ部（３３，３４）の先端が挿入される点に第８の特徴がある。

　第１の特徴によれば、車体側に固定される固定軸（１２）と、該固定軸（１２）の外周部に固定される円筒状の固定子（３０）と、前記固定子（３０）に対して回転可能に支持されるロータハウジング（２１）と、該ロータハウジング（２１）の径方向内側で前記固定軸（１２）に固定されるステータ（Ｓ）と、前記ステータ（Ｓ）に電力を供給する電力線（４１，４２，４３）と、前記電力線（４１，４２，４３）を前記ロータハウジング（２１）の内外に挿通させる電力線用孔（３１ａ）とを含み、前記電力線用孔（３１ａ）が前記固定子（３０）に設けられるインホイルモータ（Ｍ）において、前記固定子（３０）に、前記ロータハウジング（２１）の内外に流体を出入りさせるための連通孔（３３ａ）が形成されており、前記連通孔（３３ａ）が、前記電力線用孔（３１ａ）に対して、径方向で重ならない位置に設けられるので、連通孔の開口面積を確保しつつ、固定子の径方向への大型化を抑えることが可能となる。

　第２の特徴によれば、前記電力線用孔（３１ａ）に、センサ信号を伝達する信号線（６０，６１）も挿通されており、前記連通孔（３３ａ）が、前記信号線（６０，６１）に対して、径方向に重ならない位置に設けられるので、固定子の大型化を抑制することができる。

　第３の特徴によれば、前記固定子（３０）は、前記固定軸（１２）に対してキー（５０）とキー溝（５１，５２）とからなるキー構造によって回転方向の回り止めがなされており、前記キー構造が、前記電力線用孔（３１ａ）および前記連通孔（３３ａ）に対して、径方向で重ならない位置に設けられるので、固定子の径方向への大型化を抑えながら、簡単な構造で固定子を固定軸に固定することができる。

　第４の特徴によれば、前記インホイルモータ（Ｍ）が、駆動輪である後輪（ＷＲ）をスイングアーム（１０）によって支持する車両に適用されており、前記連通孔（３３ａ）および電力線用孔（３１ａ）は、前記固定子（３０）に対して軸方向に貫通する貫通孔であり、前記連通孔（３３ａ）および電力線用孔（３１ａ）が、車体側面視で、前記スイングアーム（１０）と重なる位置に配設されるので、連通孔および電力線用孔を軸方向に通る貫通孔とすることで径方向の寸法を抑えると共に加工費を低減することが可能となる。また、スイングアームによって連通孔および電力線用孔を外方から隠して車両の外観性を高めることができる。

　第５の特徴によれば、前記連通孔（３３ａ）にパイプ部（３３，３４）が連結されており、前記パイプ部（３３，３４）の先端が、前記スイングアーム（１０）に挿入されるので、パイプ部を支持する部材を車体側から伸ばす必要がなく、構造の簡略化が可能となる。また、パイプ部の先端をスイングアームによって隠すことができる。

　第６の特徴によれば、前記パイプ部（３３，３４）の少なくとも一部が金属パイプ（３３）とされ、前記金属パイプ（３３）は、前記連通孔（３３ａ）に差し込まれると共に、前記スイングアーム（１０）が延びる方向に屈曲する屈曲部（３３ｂ）を備えるので、連通孔に差し込まれる金属パイプをスイングアームが延びる方向に屈曲させることで、パイプ部をスイングアームに支持させることが容易となる。

　第７の特徴によれば、前記パイプ部（３３，３４）が、前記スイングアーム（１０）の中空部（１０ｂ）に挿通されるので、パイプ部をスイングアームによって保護することが可能となる。また、パイプ部に水や埃等の異物が侵入することを防ぐことができる。

　第８の特徴によれば、前記連通孔（３３ａ）は、前記ロータハウジング（２１）の内部を大気圧に保持するためのブリーザ孔であり、前記中空部（１０ｂ）に連通する開口（１０ａ）に、前記パイプ部（３３，３４）の先端が挿入されるので、インホイルモータの内部を大気圧に保つことができる。

本発明の実施形態に係る電動二輪車の右側面図である。インホイルモータの正面図である。図２の一部拡大図である。図２のIV－IV断面を部分的に示したホイールの背面図である。図４の一部拡大断面図である。図２のVI－VI線断面図である。図２のVII－VII線断面図である。ハーネスの構造説明図である。

　以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る電動二輪車１の右側面図である。電動二輪車１は、操向ハンドル２とシート７との間に低床フロア６が設けられたスクータ型の鞍乗型電動車両である。電動二輪車１の車体フレームＦは、ステアリングステム３を回動自在に軸支するヘッドパイプＦ１と、該ヘッドパイプＦ１から後下方に伸びるメインフレームＦ２と、該メインフレームＦ２の下端部で湾曲して後方に延びるアンダフレームＦ３と、アンダフレームＦ３から後上方に延びるリヤフレームＦ４とを有する。ステアリングステム３の上部には操向ハンドル２が取り付けられており、ステアリングステム３の下部には、左右一対のフロントフォーク５を支持するボトムブリッジ４が固定されている。フロントフォーク５の下端部には、前輪ＷＦが回転自在に軸支されている。

　アンダフレームＦ３の下部には、前後２つのバッテリＢが吊り下げられている。アンダフレームＦ３とリヤフレームＦ４との間の位置から下方に伸びるピボットフレーム９には、スイングアーム１０を揺動可能に軸支するピボット８が設けられる。スイングアーム１０の後端はリヤクッション１１によってリヤフレームＦ４に吊り下げられている。操向ハンドル２の車幅方向中央はハンドルカバー１４で覆われており、ヘッドパイプＦ１の前方はフロントカウル１３で覆われている。また、シート７の下方は、シート下カウル１５で支持されている。

　本実施形態では、駆動輪としての後輪ＷＲにインホイルモータＭを適用しており、バッテリＢの電力は、ハーネスを介して後輪ＷＲの車軸としての固定軸１２の近傍からホイール内部に供給される。

　図２は、インホイルモータＭの正面図である。また、図３は図２の一部拡大図である。図２，３では、車幅方向右側から見た状態を示している。インホイールモータＭは、スイングアーム１０に固定される固定軸１２の外周部に円筒状の固定子３０を固定し、固定子３０の外周に、ホイール２０と一体に回転するロータハウジング２１を回転可能に取り付けた構成を有する。外部から電力が供給されるステータ（図４参照）は固定軸１２に固定されており、ロータハウジング２１の裏面側にアウタロータを構成する永久磁石（図４参照）が取り付けられる。

　本実施形態では、固定軸１２の下方に電力線用孔が設けられ、この電力線用孔にゴム製のグロメット３１（図３の点描ハッチング部）が係合している。グロメット３１には、Ｕ相電力線４１、Ｖ相電力線４２、Ｗ相電力線４３のほか、角度センサ用の配線５本を束ねた第１信号線６０と、３相のコイルの温度を計測するための配線６本からなる第２信号線６１とが挿通している。

　一方、固定軸１２の上方、換言すれば、電力線用孔と径方向で重ならない位置には、金属パイプ３３が取り付けられる連通孔が設けられる。この連通孔は、ロータハウジング２１の内部を大気圧に保つほか、ロータハウジング２１の内部で生じた熱を外部に放出するブリーザ孔として機能する。本実施形態では、連通孔を電力線用孔と径方向で重ならない位置に設けることで、固定子３０の大型化を防ぐことを可能としている。

　さらに、グロメット３１が係合する電力線用孔と、金属パイプ３３が取り付けられる連通孔との間の位置には、固定軸１２と固定子３０との回り止めを行うキー構造を構成するキー５０が配設されている。キー５０に関しても、連通孔および電力線用孔と径方向で重ならない位置に設けることで、固定子３０の大型化を防ぐことを可能としている。

　図４は、図２のIV－IV断面を部分的に示したホイール２０の背面図である。固定軸１２は、スイングアーム１０に対してナット２２によって固定されている。固定子３０は、固定軸１２の車幅方向右寄りの位置に固定されており、固定軸１２の外周側に軸受２４を介してロータハウジング２１が回転可能に軸支されている。軸受２４の車幅方向外側には、ダストシール２３が配設されている。一方、固定軸１２の車幅方向左寄りの位置には、軸受２４およびダストシール２３が直接係合している。

　固定軸１２に支持されると共に外部から電力を供給されるステータＳは、ロータハウジング２１と一体に回転するホイール２０の裏面側に配設される永久磁石Ｇに近接配置される。グロメット３１に係合するＵ相電力線４１、Ｖ相電力線４２、Ｗ相電力線４３、第１信号線６０および第２信号線６１（図３参照）は、１本のハーネス４０に束ねられると共に、スイングアーム１０に沿って車体側に導かれる。

　図５は、図４の一部拡大断面図である。前記したように、固定子３０には、金属パイプ３３が挿入固定される連通孔３３ａと、グロメット３１が挿入固定される電力線用孔３１ａとが設けられている。連通孔３３ａが円形断面の貫通孔とされる一方、電力線用孔３１ａは、グロメット３１の軸方向の位置を規制するための段差が設けられた湾曲断面の孔とされる。本実施形態では、この連通孔３３ａと電力線用孔３１ａとを径方向で重ならない位置に設けることにより、連通孔３３ａの開口面積を確保しつつ、固定子３０が径方向に大型化することを防いでいる。

　図６は、図２のVI－VI線断面図である（VI－VI線は金属パイプ中心を通る断面を表している。）。固定軸１２と固定子３０とを固定するキー構造は、固定軸側キー溝５１と、固定子側キー溝５２と、両溝に係合するキー５０によって構成される。このキー構造も、連通孔３３ａと電力線用孔３１ａとを径方向で重ならない位置に設けることにより、連通孔３３ａの開口面積を確保しつつ、固定子３０が径方向に大型化することを防いでいる。

　図７は、図２のVII－VII線断面図である。連通孔３３ａに挿入固定される金属パイプ３３には、車体前方に屈曲する屈曲部３３ｂが形成されている。そして、金属パイプ３３の前端部には、ゴム等からなるホース３４が連結されている。金属パイプ３３およびホース３４は、両者を連結することで長尺のパイプ部３３，３４を構成する。

　スイングアーム１０は、中空部１０ｂを有する中空構造とされ、車幅方向左側の側面に開口１０ａが形成されている。ホース３４の先端は、開口１０ａを通して中空部１０ｂに挿通される。これにより、パイプ部をスイングアーム１０によって保護することが可能となると共に、パイプ部に水や埃等の異物が侵入することを防ぐことができる。また、パイプ部を支持する部材を車体側から伸ばす必要がなく、構造の簡略化が可能となる。さらに、連通孔３３ａに差し込まれる金属パイプ３３をスイングアーム１０が延びる方向に屈曲させることで、パイプ部をスイングアーム１０に支持させることが容易となる。

　図８は、ハーネス４０の構造説明図である。ハーネス４０は、車体側の端部において、Ｕ相電力線４１、Ｖ相電力線４２、Ｗ相電力線４３およびコネクタ付きのセンサ線４４の計４本に分割されて、ＰＣＵ（パワーコントロールユニット）等の制御装置に接続される。

　上記したように、本発明に係るインホイルモータによれば、固定子３０に設けられる連通孔３３ａを、電力線用孔３１ａに対して径方向で重ならない位置に設けることで、連通孔３１ａの開口面積を確保しつつ、固定子３０の径方向への大型化を抑えることが可能となり、インホイルモータの大型化を防ぐと共に設計自由度を高めることができる。

　なお、電動二輪車の形態、スイングアームや固定軸の形状や構造、ロータハウジングやホイールの形状や構造、固定子の形状や構造、グロメットや金属パイプの形状や構造等は、上記実施形態に限られず、種々の変更が可能である。例えば、連通孔は、上記実施形態では空気を通す通路として説明したが、インホイルモータを冷却するための冷却液を通す通路としてもよい。この場合、固定子に冷却液の吸入孔および吐出孔を設けることができ、それぞれが互いに、又、電力線用孔に半径方向で重ならないように配置されるのがのぞましい。本発明に係るインホイルモータ構造は、鞍乗型の三輪車や四輪車を含めた種々の電動車両に適用することが可能である。

　１…電動二輪車、１０…スイングアーム、１０ａ…開口、１０ｂ…中空部、１２…固定軸、２１…ロータハウジング、３０…固定子、３１ａ…電力線用孔、３３ａ…連通孔、３３…金属パイプ（パイプ部）、３４…ホース（パイプ部）、３３ｂ…屈曲部、４１，４２，４３…電力線、５０…キー、５１…固定軸側キー溝、５２…固定子側キー溝、６０…第１信号線、６１…第２信号線、Ｍ…インホイルモータ、Ｓ…ステータ、ＷＲ…後輪

Claims

　車体側に固定される固定軸（１２）と、該固定軸（１２）の外周部に固定される円筒状の固定子（３０）と、前記固定子（３０）に対して回転可能に支持されるロータハウジング（２１）と、該ロータハウジング（２１）の径方向内側で前記固定軸（１２）に固定されるステータ（Ｓ）と、前記ステータ（Ｓ）に電力を供給する電力線（４１，４２，４３）と、前記電力線（４１，４２，４３）を前記ロータハウジング（２１）の内外に挿通させる電力線用孔（３１ａ）とを含み、前記電力線用孔（３１ａ）が前記固定子（３０）に設けられるインホイルモータ（Ｍ）において、
　前記固定子（３０）に、前記ロータハウジング（２１）の内外に流体を出入りさせるための連通孔（３３ａ）が形成されており、
　前記連通孔（３３ａ）が、前記電力線用孔（３１ａ）に対して、径方向で重ならない位置に設けられることを特徴とするインホイルモータ。
　前記電力線用孔（３１ａ）に、センサ信号を伝達する信号線（６０，６１）も挿通されており、
　前記連通孔（３３ａ）が、前記信号線（６０，６１）に対して、径方向に重ならない位置に設けられることを特徴とする請求項１に記載のインホイルモータ。
　前記固定子（３０）は、前記固定軸（１２）に対してキー（５０）とキー溝（５１，５２）とからなるキー構造によって回転方向の回り止めがなされており、
　前記キー構造が、前記電力線用孔（３１ａ）および前記連通孔（３３ａ）に対して、径方向で重ならない位置に設けられることを特徴とする請求項１または２に記載のインホイルモータ。
　前記インホイルモータ（Ｍ）が、駆動輪である後輪（ＷＲ）をスイングアーム（１０）によって支持する車両に適用されており、
　前記連通孔（３３ａ）および電力線用孔（３１ａ）は、前記固定子（３０）に対して軸方向に貫通する貫通孔であり、
　前記連通孔（３３ａ）および電力線用孔（３１ａ）が、車体側面視で、前記スイングアーム（１０）と重なる位置に配設されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のインホイルモータ。
　前記連通孔（３３ａ）にパイプ部（３３，３４）が連結されており、
　前記パイプ部（３３，３４）の先端が、前記スイングアーム（１０）に挿入されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のインホイルモータ。
　前記パイプ部（３３，３４）の少なくとも一部が金属パイプ（３３）とされ、
　前記金属パイプ（３３）は、前記連通孔（３３ａ）に差し込まれると共に、前記スイングアーム（１０）が延びる方向に屈曲する屈曲部（３３ｂ）を備えることを特徴とする請求項５に記載のインホイルモータ。
　前記パイプ部（３３，３４）が、前記スイングアーム（１０）の中空部（１０ｂ）に挿通されることを特徴とする請求項５または６に記載のインホイルモータ。
　前記連通孔（３３ａ）は、前記ロータハウジング（２１）の内部を大気圧に保持するためのブリーザ孔であり、
　前記中空部（１０ｂ）に連通する開口（１０ａ）に、前記パイプ部（３３，３４）の先端が挿入されることを特徴とする請求項７に記載のインホイルモータ。