WO2022270290A1 - インホイールモータ - Google Patents

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WO2022270290A1
WO2022270290A1 PCT/JP2022/022818 JP2022022818W WO2022270290A1 WO 2022270290 A1 WO2022270290 A1 WO 2022270290A1 JP 2022022818 W JP2022022818 W JP 2022022818W WO 2022270290 A1 WO2022270290 A1 WO 2022270290A1
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WO
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power transmission
rotor
transmission plate
wheel motor
wheel
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/022818
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English (en)
French (fr)
Inventor
哲也 須藤
暁史 高橋
Original Assignee
株式会社日立製作所
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K11/00Arrangement in connection with cooling of propulsion units
    • B60K11/02Arrangement in connection with cooling of propulsion units with liquid cooling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K7/00Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/28Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/28Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures
    • H02K1/30Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures using intermediate parts, e.g. spiders

Definitions

  • the present invention relates to in-wheel motors.
  • a stator case for fixing the stator of the in-wheel motor is coupled to the knuckle via a first elastic body, and a rotor case for fixing a rotor rotatably supported by the stator case via a bearing is connected to a second elastic body.
  • a system is known in which the wheel is coupled through the body (see US Pat.
  • Patent Document 1 discloses a configuration in which an in-wheel motor is mounted in a floating manner with respect to each part of the undercarriage, and the rotating shaft of the in-wheel motor and the rotating shaft of the wheel are separately oscillated in the radial direction. It is possible.
  • Patent Document 1 "As shown in FIG. 11(a), a plurality of substantially plate-like members arranged parallel to the tangential direction of the wheel 2 and at equal intervals between the wheel 2 and the rotating side case 3b" By connecting them with the elastic bodies 13a to 13d, it is possible to reduce the rigidity in the vertical direction and increase the rigidity in the rotational direction.” Further, in Patent Document 1, "As shown in FIG. 11(b), a rotary joint mechanism 13z whose axis is the tangential direction of the motor is attached to both end surfaces 13w, 13w in the width direction of the plate-like elastic bodies 13a to 13d. , 13z are provided, and the plate-like elastic bodies 13a to 13d are attached to the wheel 2 via the rotary joint mechanisms 13z, 13z. It is possible to reduce the rigidity.”
  • An object of the present invention is to provide an in-wheel motor that has a simple structure and is capable of suppressing external impact from being transmitted to the rotor.
  • An in-wheel motor is an in-wheel motor comprising a rotor rotatably supported by a stator and a power transmission plate for transmitting driving force of the rotor to a wheel, wherein the power transmission A plate has a first connection connected to the rotor and a second connection connected to at least one of the wheel, hub and shaft, wherein the first connection and the A projection projecting in one axial direction of the rotor and a projection projecting in the other axial direction are formed continuously in the radial direction between the second connecting portion.
  • an in-wheel motor with a simple structure that is capable of suppressing transmission of external impact to the rotor.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a vehicle equipped with an in-wheel motor according to a first embodiment
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of an electric wheel having an in-wheel motor according to the first embodiment
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of the action of the power transmission plate according to the first embodiment
  • FIG. 5 is a diagram showing the result of numerical simulation showing the deformation amount (displacement amount) of each part when the in-wheel motor according to the first embodiment runs under maximum load;
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a vehicle equipped with an in-wheel motor according to a first embodiment
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of an electric wheel having an in-wheel motor according to the first embodiment
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of the action of
  • FIG. 5 is a diagram showing the result of numerical simulation showing the stress (Mises stress) generated in the power transmission plate when the in-wheel motor according to the first embodiment runs under maximum load;
  • FIG. 5 is a diagram showing the result of numerical simulation showing the stress (Mises stress) generated in the power transmission plate when a vertical impact acts on the in-wheel motor according to the first embodiment;
  • FIG. 10 is a partially enlarged perspective view of a flow path through which liquid refrigerant flows in the in-wheel motor according to the second embodiment;
  • the schematic diagram which shows the structure of the vehicle which mounts the in-wheel motor which concerns on 3rd Embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram showing the result of numerical simulation showing the stress (Mises stress) generated in the power transmission plate when the in-wheel motor according to the third embodiment runs under maximum load;
  • FIG. 10 is a diagram for explaining modified examples 1-1 to 1-6 of the power transmission plate; The figure explaining the modification 2 of a power transmission board.
  • FIG. 1 An in-wheel motor 51 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7.
  • FIG. 1 An in-wheel motor 51 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7.
  • FIG. 1 An in-wheel motor 51 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7.
  • FIG. 1 An in-wheel motor 51 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a vehicle 1000 equipped with an in-wheel motor 51 according to the first embodiment of the invention.
  • a vehicle 1000 of this embodiment includes a body frame 1010, a battery stand 1020 arranged inside the body frame 1010, a battery 1030 and an inverter 150a mounted on the battery stand 1020, It is a car equipped with
  • the four wheels of the vehicle 1000 are supported by independent suspension systems 110 respectively. Two of the four wheels are driving wheels and the other two are driven wheels.
  • the driving wheels include an electric wheel 201 in which the in-wheel motor 51 is mounted, and a tire 800 attached to the outer periphery of the electric wheel 201 .
  • the drive type of vehicle 1000 shown in FIG. 1 is two-wheel drive, the drive type of vehicle 1000 may be four-wheel drive.
  • the in-wheel motor 51 of the present embodiment is a flat-shaped motor with a larger number of poles and slots than a general motor, and generates high output and high torque density. Therefore, the in-wheel motor 51 can directly drive the wheels. That is, in this embodiment, gearless driving of the vehicle 1000, that is, direct driving of the wheels is possible.
  • the inverter 150a converts the DC power supplied from the battery 1030 through the power supply line PL into three-phase AC power, and supplies power to the in-wheel motor 51 via the AC power cable ACL.
  • the in-wheel motor 51 rotates the rotor by being supplied with a three-phase alternating current.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the electric wheel 201 having the in-wheel motor 51 according to the first embodiment.
  • the electric wheel 201 has a wheel 100 and an in-wheel motor 51 arranged inside the wheel 100 and serving as a drive source for the wheel 100 .
  • a wheel made of aluminum or steel can be used for the wheel 100 .
  • the wheel 100 may be a wheel for next-generation tires such as airless tires.
  • the in-wheel motor 51 includes a stator 2 , a rotor 4 rotatably supported by the stator 2 , and a power transmission plate 1 that transmits the driving force of the rotor 4 to the wheel 100 .
  • the power transmission plate 1 has a first connection portion 1A connected to the rotor 4 and a second connection portion 1B connected to the shaft 80.
  • Shaft 80 is connected to wheel 100 via hub HU. Therefore, the rotational force of the rotor 4 is transmitted to the wheel 100 via the power transmission plate 1 , the shaft 80 and the hub HU, and the wheel 100 rotates together with the rotor 4 .
  • first convex portion CN1 which is a convex portion CN which protrudes in one axial direction of the rotor 4 and a second convex portion CN which is a convex portion CN which protrudes in the other axial direction.
  • CN2 is formed continuously in the radial direction of the rotor 4.
  • the power transmission plate 1 absorbs the impact by elastically deforming the first convex portion CN1 and the second convex portion CN2 when a shock is applied to the wheels from the outside of the vehicle 1000 . Details of the shape of the power transmission plate 1, the connection structure between the power transmission plate 1 and the rotor 4, the connection structure between the power transmission plate 1 and the shaft 80, and how the power transmission plate 1 absorbs the impact will be described later. do.
  • the in-wheel motor 51 of this embodiment is an inner rotor type motor.
  • the structure and positional relationship between the rotor 4 and the stator 2 will be described with reference to FIG.
  • the stator 2 includes a cylindrical stator core 2X, a plurality of coils 2Z attached to the stator core 2X, and a stator housing 2W that supports the stator core 2X.
  • the rotor 4 includes a cylindrical rotor core 4X, a plurality of permanent magnets (not shown) attached to the rotor core 4X, and a rotor housing 4W that supports the rotor core 4X.
  • the rotor core 4X is arranged with a gap 7 with respect to the stator core 2X.
  • the rotor core 4X is arranged inside the stator core 2X, and the inner peripheral surface of the stator core 2X and the outer peripheral surface of the rotor core 4X face each other.
  • a plurality of permanent magnets attached to the rotor core 4X form field poles of the rotor 4 .
  • the rotor 4 is guided by the rotating magnetic field generated by the coil 2Z and rotates around the rotation axis AX.
  • the radial direction refers to the radial direction of the cylindrical rotor 4
  • the axial direction refers to the direction along the rotation axis AX of the rotor 4
  • the circumferential direction refers to the circumference of the cylindrical rotor 4.
  • a plurality of slots parallel to the central axis direction of the stator core 2X are formed in the inner peripheral portion of the stator core 2X.
  • a plurality of slots are formed at regular intervals in the circumferential direction of the stator core 2X.
  • a coil 2Z is accommodated in the slot. Teeth are provided between the slots. The teeth guide the rotating magnetic field generated by the coil 2Z to the rotor core 4X, causing the rotor core 4X to generate rotating torque.
  • the stator housing 2W includes a cylindrical stator core holding portion 2C that holds the stator core 2X, a first end bracket 2A fixed to the opposite side (right side in the figure) of the stator core holding portion 2C from the vehicle body side, and the stator core holding portion 2C. and a second end bracket 2B fixed to the vehicle body side (left side in the drawing).
  • the first end bracket 2A and the stator core holding portion 2C are integrally formed.
  • the first end bracket 2A is fixed to the outer ring portion H2 of the hub HU.
  • the second end bracket 2B is connected to a body frame 1010 (see FIG. 1) via a suspension device 110 (see FIG. 1).
  • the stator housing 2W receives the weight of the vehicle through the suspension device 110 and the impact from the road surface during running through the hub HU.
  • the impact during running is, for example, a vertical load that occurs when the vehicle 1000 runs over a curb, the wheels drop into a groove on the road surface, or the vehicle passes over a step.
  • the material of the stator housing 2W is required to have high strength and toughness.
  • the stator housing 2W is preferably made of a material with high thermal conductivity.
  • the stator housing 2W is preferably made of a lightweight material.
  • a light alloy such as aluminum or magnesium alloy, or a carbon fiber resin composite material such as carbon fiber reinforced plastic (CFRP) can be used.
  • a first seal 20A is arranged between the first end bracket 2A and the shaft 80, and a second seal 20B is arranged between the second end bracket 2B and the shaft 80.
  • the first seal 20A and the second seal 20B are oil seals or mechanical seals.
  • the first seal 20A and the second seal 20B seal between the stator housing 2W and the shaft 80 to seal the inside of the stator housing 2W.
  • the rotor housing 4W includes a cylindrical rotor core holding portion 4C that holds the rotor core 4X, and an annular rotor rib 4S that protrudes radially inward from the inner peripheral surface of the rotor core holding portion 4C.
  • the rotor core holding portion 4C and the rotor rib 4S are preferably integrally formed.
  • a rotor core 4X is fixed to the outer peripheral side of the rotor core holding portion 4C. Therefore, the rotor housing 4W rotates together with the rotor core 4X.
  • the rotor housing 4W is manufactured by die-casting a light alloy such as aluminum or magnesium alloy.
  • the rotor housing 4W may be manufactured by drawing a steel-based material, or may be manufactured from carbon fiber reinforced plastic (CFRP) or the like.
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • a first bearing 11A and a second bearing 11B as motor bearings 11 that rotatably support the rotor 4 with respect to the stator 2 are provided between the rotor housing 4W and the stator housing 2W.
  • the motor bearing 11 is arranged axially outside the rotor core 4X.
  • the first bearing 11A is arranged on the side opposite to the vehicle body side, and the second bearing 11B is arranged on the vehicle body side.
  • the motor bearing 11 is a large diameter bearing (large bearing) and has rolling elements between an outer ring portion and an inner ring portion.
  • the motor bearing 11 is preferably installed in the vicinity of the rotor core 4X and the stator core 2X in terms of dimension control of the gap 7.
  • the two motor bearings 11 may have different diameters. Also, the number of motor bearings 11 may be one. That is, the in-wheel motor 51 only needs to have at least one motor bearing 11 .
  • a deep groove ball bearing is preferably used for the motor bearing 11 in order to reduce mechanical loss.
  • an angular ball bearing or a four-point contact ball bearing that is stabilized by applying preload may be employed as the motor bearing 11 .
  • the internal space surrounded by the stator housing 2W contains a liquid refrigerant for cooling.
  • the liquid refrigerant is in contact with the stator core 2X, the coil 2Z attached to the stator core 2X, the inner surface of the stator housing 2W, the rotor core 4X, the permanent magnets attached to the rotor core 4X and the rotor housing 4W, and the power transmission plate 1.
  • the liquid refrigerant lubricates the motor bearing 11 and cools the motor bearing 11 .
  • Liquid refrigerants have properties such as insulation, low viscosity, high temperature resistance, and lubricity.
  • low-viscosity ATF automated transmission fluid
  • the power transmission plate 1 is provided with a plurality of projections CN (in this embodiment, two projections CN1 and CN2).
  • the contact area (cooling area) with the liquid refrigerant is larger than that.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the shape of the power transmission plate 1 according to the first embodiment.
  • the power transmission plate 1 is arranged between the rotor housing 4W and the shaft 80 in the radial direction. Further, the power transmission plate 1 is arranged axially between the first end bracket 2A and the second end bracket 2B of the stator housing 2W.
  • the power transmission plate 1 is a thin disc-shaped member.
  • the thickness (plate thickness) t of the power transmission plate 1 is, for example, approximately 1.5 mm to 2 mm.
  • a shaft hole through which the shaft 80 is inserted is formed in the central portion of the power transmission plate 1 .
  • a first connection portion 1A is formed on the outer peripheral portion of the power transmission plate 1 to be connected to the rotor rib 4S of the rotor housing 4W.
  • a second connecting portion 1B connected to the flange 80a of the shaft 80 is formed on the inner peripheral portion of the power transmission plate 1, that is, the peripheral portion of the shaft hole.
  • a spring portion 1V is formed that elastically deforms and absorbs the impact when the wheel 100 receives an impact.
  • the first connecting portion 1A of the power transmission plate 1 is connected by bolts 31 to the rotary rib 4S of the rotor 4 to which it is connected.
  • the second connecting portion 1B of the power transmission plate 1 is connected by bolts 32 to the flange 80a of the shaft 80 to which it is connected.
  • the flange 80a has an annular shape and is formed to protrude from the outer circumference of the shaft 80 in the radial direction.
  • the first connection portion 1A and the second connection portion 1B of the power transmission plate 1 are flat plate-shaped, and are arranged parallel to a virtual plane orthogonal to the rotation axis AX (hereinafter referred to as a rotation plane). placed.
  • a rotation plane orthogonal to the rotation axis AX
  • the spring portion 1V absorbs the impact by deforming when the vehicle 1000 receives an impact from the outside. This suppresses the impact from being transmitted to the rotor 4 .
  • the first connection portion 1A and the second connection portion 1B have higher rigidity than the spring portion 1V and are relatively difficult to deform.
  • a plurality of bolt holes 1HO and a plurality of outer periphery fitting recesses 1MO recessed radially inward from the outer periphery are formed in the first connecting portion 1A.
  • the outer peripheral fitting recess 1MO is a fitting portion that is fitted to the rotary rib 4S, and is formed between adjacent predetermined bolt holes 1HO.
  • the second connection portion 1B is formed with a plurality of bolt holes 1HI and a plurality of inner circumference fitting recesses 1MI that are recessed radially outward from the inner circumference.
  • the inner circumference fitting recess 1MI is a fitting portion fitted to the flange 80a of the shaft 80, and is formed between the adjacent bolt holes 1HI.
  • the rotary rib 4S is formed with a plurality of screw holes 4SH and a fitting convex portion 4SK which is a fitting portion projecting axially from the surface in which the screw holes 4SH are formed.
  • the first connecting portion 1A and the rotary rib 4S are fastened by fitting the fitting protrusion 4SK into the outer periphery fitting recess 1MO and mounting the bolt 31 in the bolt hole 1HO and the screw hole 4SH.
  • the fitting convex portion 4SK is formed to have a size to be press-fitted into the outer peripheral fitting concave portion 1MO.
  • the flange 80a of the shaft 80 is formed with a plurality of screw holes and a fitting convex portion, which is a fitting portion projecting axially from the surface in which the screw holes are formed, in the same manner as the rotary rib 4S.
  • the second connecting portion 1B and the flange 80a of the shaft 80 are connected by fitting the fitting convex portion of the flange 80a into the inner periphery fitting recess 1MI and mounting the bolt 32 to the bolt hole 1HI and the screw hole of the flange 80a.
  • the fitting projection of the flange 80a is preferably formed to have a size that is press-fitted into the inner peripheral fitting recess 1MI.
  • the engagement portion between the power transmission plate 1 and the rotary rib 4S may reverse the relationship between the concave portion and the convex portion.
  • the fitting portion between the power transmission plate 1 and the flange 80a of the shaft 80 the relationship between the concave portion and the convex portion may be reversed. If the driving force of the rotor 4 can be properly transmitted to the wheel 100, the fitting portion between the power transmission plate 1 and the rotor rib 4S and the fitting portion between the power transmission plate 1 and the flange 80a of the shaft 80 are omitted. good too.
  • connection method may be a connection method using rivets.
  • the connecting method may be adhesive, press fitting, or the like. Only one of the first connection portion 1A and the second connection portion 1B is provided with a bolt hole through which a bolt for connecting to the connection target is inserted, and one of the first connection portion 1A and the second connection portion 1B has a bolt hole. The other may be connected to the connection target by a connection method other than bolts without providing a bolt hole.
  • the first connection portion 1A of the power transmission plate 1 has a bolt hole 1HO through which the bolt 31 for connecting to the connection object (rotor 4) is inserted, and a bolt hole 1HO to be fitted to the connection object (rotor 4).
  • a fitting portion (peripheral fitting concave portion 1MO) is provided.
  • a bolt hole 1HI through which a bolt 32 for connecting to the connection object (shaft 80) is inserted, and the connection object (shaft 80) are fitted.
  • a fitting portion inner circumferential fitting recess 1MI
  • the bolt hole 1HO of the power transmission plate 1 and the screw hole 4SH of the rotary rib 4S can be aligned. Since the bolt hole 1HI of the power transmission plate 1 and the screw hole of the flange 80a can be aligned, the work of connecting the bolts 31 and 32 is facilitated.
  • the rotor 4, the power transmission plate 1 and the shaft 80 are rotating bodies that rotate around the rotation axis AX. Therefore, as shown in FIG. 3, the bolt holes 1HO and 1HI are preferably formed at rotationally symmetrical positions about the rotation axis AX. In this embodiment, the bolt holes 1HO and 1HI are formed at 10-fold symmetrical positions. Note that n-fold symmetry means the property of overlapping with itself when rotated (360/n)° around the rotation axis AX. It is preferable that the bolt holes 1HO and 1HI are divisors or multiples of the number of magnetic poles of the rotor 4 in order to balance the weight of the rotating body. For example, if the number of magnetic poles is 20, it is preferable to set the number of bolt holes 1HI to 10 and the number of bolt holes 1HO to 20.
  • the first connection portion 1A and the second connection portion 1B of the power transmission plate 1 are provided at different positions in the axial direction.
  • the difference in axial position between the first connection portion 1A and the second connection portion 1B is referred to as a step 1div.
  • the step 1div is the axial distance from one surface (left side in the drawing) of the first connection portion 1A to one surface (left side in the drawing) of the second connection portion 1B.
  • the degree of freedom in designing the connection position between the power transmission plate 1 and the rotor 4 and the connection position between the power transmission plate 1 and the shaft 80 can be increased.
  • the first connection portion 1A is connected to the rotor 4 at a position outside the vehicle body relative to the second connection portion 1B, so that the rotor core 4X and the stator core 2X are connected to the spokes 100SP of the wheel 100.
  • the wheel 100 includes a hub fixing portion 100A to which the hub HU is fixed, and spokes 100SP connecting the hub fixing portion 100A and the rim 100B. Between the hub fixing portion 100A and the spokes 100SP, the hub fixing portion 100A is located inside the vehicle body.
  • the rotor core 4X and the stator core 2X are arranged near the spokes 100SP by arranging the first connection portion 1A outside the vehicle body relative to the second connection portion 1B, so that the internal space of the in-wheel motor 51 is reduced. can be effectively utilized.
  • the outer diameter of the motor bearing 11 is larger than the mounting portion diameter 1-AR of the first connecting portion 1A of the power transmission plate 1.
  • the mounting portion diameter 1-AR corresponds to the pitch diameter of the bolt hole 1HO. That is, the mounting portion diameter 1-AR corresponds to the distance from the central axis of the power transmission plate 1 to the center of the bolt hole 1HO.
  • the motor bearing 11 supports the rotor core 4X at a position closer to the rotor core 4X and the stator core 2X than the power transmission plate 1 is. This makes it difficult for distortion of the rotor housing 4W to propagate to the gap 7 between the rotor core 4X and the stator core 2X, so that the gap 7 can be narrowed and the weight of the rotor housing 4W can be reduced.
  • the outer diameter of the motor bearing 11 is larger than the inner diameter of the rotor core 4X.
  • the gap 7 is narrowed, resulting in high torque at low rotation (up to about 1200 rpm). and weight reduction of the rotor housing 4W can be realized.
  • the hub HU has an inner ring portion H1, an outer ring portion H2, and hub rolling elements H-BA provided between the inner ring portion H1 and the outer ring portion H2.
  • the inner ring portion H1 is spline-connected to the shaft 80.
  • the inner ring portion H1 has a disk-shaped hub flange HF and hub bolts HB that protrude from the hub flange HF in the axial direction.
  • the hub bolt HB is, for example, press-fitted into the hub flange HF.
  • the wheel 100 is connected to the hub HU by fastening the hub fixing portion 100A of the wheel 100 to the hub flange HF with hub bolts HB and nuts.
  • the outer ring portion H2 is fixed to the stator housing 2W.
  • the shaft 80 to which the inner ring portion H1 is fixed is rotatable with respect to the stator housing 2W to which the outer ring portion H2 is fixed by means of the hub rolling elements H-BA.
  • the illustrated hub HU is a so-called third generation driving wheel type hub, but the type is not limited to this, and it may be a so-called first or second generation hub.
  • the vehicle weight is transmitted from the suspension device 110 to the stator housing 2W, transmitted from the stator housing 2W to the hub HU, and transmitted from the hub HU to the wheel 100. Therefore, the weight of the vehicle does not apply to the rotor 4 itself. Also, impact from the road surface during running, such as when the vehicle runs over a step, is transmitted from the wheel 100 to the stator housing 2W via the hub HU.
  • the shaft 80 and the rotor 4 were connected by a high-rigidity member, the impact from the road surface during running would be transmitted to the rotor 4 without being absorbed, and a large load would be applied to the motor bearing 11 . and the motor bearing 11 may be damaged.
  • the power transmission plate 1 connecting the shaft 80 and the rotor 4 is formed with a spring portion 1V for absorbing the impact from the road surface.
  • the power transmission plate 1 absorbs the impact from the road surface.
  • the rotor 4 and the power transmission plate 1 only need to have sufficient rigidity to properly transmit the rotational torque to the shaft 80 . Therefore, the rotor 4 can be made thinner and lighter.
  • the configuration and function of the spring portion 1V will be described in detail below.
  • the spring portion 1V is an elastically deformable portion having an S-shaped cross section, and includes a curved first convex portion CN1 that protrudes toward the vehicle body and a curved first convex portion CN1 that projects toward the vehicle body. and a protruding curved second convex portion CN2.
  • the power transmission plate 1 is a plate-like member having a constant thickness t. Therefore, the convex portion CN has a convex surface that protrudes to one side and a concave surface that is recessed to one side.
  • the surface of the first convex portion CN1 on the vehicle body side is convex, and the surface of the first convex portion CN1 on the side opposite to the vehicle body side is concave. Further, the surface of the second convex portion CN2 on the side opposite to the vehicle body side is a convex surface, and the surface on the vehicle body side is a concave surface.
  • the first convex portion CN1 and the second convex portion CN2 are formed continuously in the radial direction. Further, the first convex portion CN1 and the second convex portion CN2 are formed concentrically as a whole with the rotation axis AX as the center.
  • the first protrusion CN1 on the outer peripheral side protrudes toward the vehicle body
  • the second protrusion CN2 on the inner peripheral side protrudes on the side opposite to the vehicle body.
  • the projecting direction of the two convex portions CN2 may be reversed. That is, the first convex portion CN1 on the outer peripheral side may protrude to the side opposite to the vehicle body side, and the second convex portion CN2 on the inner peripheral side may protrude toward the vehicle body side.
  • the first convex portion CN1 includes a bent portion CN13 bent from the first connection portion 1A toward the vehicle body, a side portion CN12 connected to the bent portion CN13, and a curved portion CN11 connected to the side portion CN12. have.
  • the second convex portion CN2 includes a bent portion CN23 bent from the second connection portion 1B toward the side opposite to the vehicle body side, a side portion CN22 connected to the bent portion CN23, and a curved portion connected to the side portion CN22. and CN21.
  • the bending portion CN11 and the bending portion CN21 are connected by a connecting portion CN0 extending along the axial direction.
  • the connecting portion CN0 forms part of the first convex portion CN1 and part of the second convex portion CN2.
  • the curved portions CN11 and CN21 are semicircular in cross section, the side portions CN12 and 22 and the connecting portion CN0 are linear in cross section, and the bent portions CN13 and 23 are arcuate in cross section.
  • the bending radii of the curved portions CN11 and CN21 are set so as to satisfy desired driving force transmission efficiency and allowable deformation amount. It is preferable that the bending radius of the curved portions CN11 and CN21 is at least twice the plate thickness t. For example, the bending radius of the curved portions CN11 and CN21 is preferably about 2 mm to 10 mm.
  • the first convex portion CN1 is formed so that its vertex is in contact with the same plane of rotation as the second connecting portion 1B.
  • the second convex portion CN2 is formed so that its vertex contacts the same plane of rotation as the first connecting portion 1A.
  • the projection height Hcn1 of the first projection CN1 and the projection height Hcn2 of the second projection CN2 correspond to the step 1div between the first connection portion 1A and the second connection portion 1B.
  • the radial distance Pt from the vertex of the first protrusion CN1 to the vertex of the second protrusion CN2 is equal to the sum of the radius of the curved portion CN11 of the first protrusion CN1 and the radius of the curved portion CN21 of the second protrusion CN2. Almost equal.
  • the rising angle ⁇ 1 of the first convex portion CN1 rising from the first connecting portion 1A with respect to the first connecting portion 1A is preferably 90 degrees or more.
  • the rising angle ⁇ 1 corresponds to the angle formed between the first connecting portion 1A parallel to the plane of rotation and the side surface of the first convex portion CN1 (the side surface of the side portion CN12).
  • the rising angle ⁇ 2 of the second convex portion CN2 rising from the second connecting portion 1B with respect to the second connecting portion 1B is preferably 90 degrees or more.
  • the rising angle ⁇ 2 corresponds to the angle formed between the second connecting portion 1B parallel to the plane of rotation and the side surface of the second convex portion CN2 (the side surface of the side portion CN22).
  • the power transmission plate 1 is made of metal or an elastic material such as carbon fiber reinforced plastic (CFRP).
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • the torque for transmitting the driving force of the in-wheel motor 51 to the wheel 100 is constantly applied to the power transmission plate 1 while the vehicle is running. Further, when a strong impact is applied to the tire 800 from the road surface while the vehicle is running, the power transmission plate 1 may be deformed in the radial direction, resulting in axial misalignment. When the regenerative braking is operating, the power transmission plate 1 must also transmit braking torque.
  • 215/55R16, 215/50/R17, 215/45/R18, 235/40/R18, and 235/35/R19 are known as tire sizes with an outer diameter ⁇ of about 640 to 650 mm.
  • This display indicates a general tire size, and means "tire width (mm), aspect ratio (%), R for radial structure, and rim diameter (inch)."
  • the traveling distance per rotation of the tire 800 is approximately 2.0 [m/rotation]. Therefore, the total number of revolutions of tires 800 after vehicle 1000 starts running until the total running distance reaches 200,000 km is approximately 10 8 revolutions. Therefore, the power transmission plate 1 must withstand this number of repeated stresses in its rotational direction.
  • the in-wheel motor 51 of the present embodiment is designed so as to be able to withstand the unsprung random vibration specified by ISO or the like.
  • JIS:SUS304 which is one of the materials applicable to the power transmission plate 1, has a fatigue limit of approximately 300 MPa.
  • metal When using metal as the material for the power transmission plate 1, it is preferable to use a steel-based material rather than a light metal such as aluminum.
  • Light metals have lower tensile strength than steel-based materials.
  • JIS: A5052H32 which is an aluminum-magnesium alloy
  • JIS:SUS304CSP which is stainless spring steel
  • the material of the power transmission plate 1 preferably has a tensile strength of 400 MPa or more in order to transmit the driving force of the in-wheel motor 51 to the wheel 100 and appropriately absorb external impacts. .
  • the power transmission plate 1 When the power transmission plate 1 is formed by mechanical cutting from a block of material, the continuity of the structure is lost, making it vulnerable to repeated bending fatigue. For this reason, it is preferable to manufacture the power transmission plate 1 from a single plate material by pressing, drawing, or the like.
  • a carbon fiber composite resin such as CFRP can be used as a material for the power transmission plate 1 because it has high tensile strength and light weight.
  • CFRP may have a tensile strength of 1000 MPa or more depending on the orientation of its fibers.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of the action of the power transmission plate 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 4 shows a change in shape of the power transmission plate 1 incorporated in the in-wheel motor 51 when a large vertical load P is temporarily applied to the vehicle 1000 from the outside, that is, when an impact is applied.
  • the X-axis, Y-axis, and Z-axis that are orthogonal to each other are set as shown in the figure.
  • the X-axis direction and the Y-axis direction are parallel to the horizontal direction.
  • the Z-axis direction is a direction parallel to the vertical direction (the direction of gravity) and corresponds to the vertical direction of vehicle 1000 .
  • the rotation axis (motor axis) AX of the rotor 4 and the rotation center axis (axle) AX-X of the shaft 80 are radially displaced. Radial displacement of the rotation center axis (axle) AX-X of the shaft 80 due to an external impact is absorbed by the deformation of the spring portion 1V.
  • the spring portion 1V is formed along the entire circumference of the power transmission plate 1. As shown in FIG. Therefore, the spring portion 1V located in the Z-axis direction of the rotation axis AX (directly above the rotation axis AX) bends and deforms (see arrow Ar1 in the figure), thereby absorbing the displacement.
  • the spring portion 1V located in the X-axis direction of the rotation axis AX (just beside the rotation axis AX) is deformed so as to extend in the shear direction and the tensile direction (see arrow Ar2 in the figure), thereby absorbing the displacement.
  • the amount of deformation of the spring portion 1V located in the X-axis direction of the rotation axis AX (just beside the rotation axis AX) is modeled as follows, with the first convex portion CN1 of the spring portion 1V as a thin circular beam Dsh. and consider it.
  • a portion corresponding to the length h (mm) in the Z-axis direction is cut out along the X-axis direction and modeled as a beam Dsh.
  • This beam Dsh is a rod-like object having a thickness t of the power transmission plate 1, a height h, and a length L from the fixed end to the point of application of the vertical load P.
  • the radius R corresponds to the bending radius of the curved portion CN11 of the first convex portion CN1.
  • the strain ⁇ c is represented by the following formula (1).
  • ⁇ c ⁇ (PR 3 /EI) ⁇ (3EI+C)/2C (1)
  • P is the magnitude of the vertical load
  • R is the radius of the beam Dsh (that is, the bending radius of the curved portion CN11 of the first convex portion CN1)
  • E is the modulus of longitudinal elasticity
  • C is the torsional strength.
  • Equation (1) can be transformed into Equation (3) below.
  • Equation (3) Equation (3)
  • the ratio of the strain ⁇ c when modeling the power transmission plate 1 having the spring portion 1V and the strain ⁇ s when modeling the power transmission plate without the spring portion 1V is 2 ⁇ : (8/3). From this, it can be seen that the power transmission plate 1 having the spring portion 1V always undergoes greater strain. This means that the power transmission plate 1 having the spring portion 1V is more likely to deform when the vertical load P is applied.
  • the power transmission plate 1 according to the present embodiment since the power transmission plate 1 according to the present embodiment is provided with the spring portion 1V along the entire circumference, it deforms in the vertical and horizontal directions as compared with the case where the spring portion 1V is not provided. It has an easy structure. Therefore, when the vertical load P is applied, the portion right above the rotation axis AX bends so as to contract in the vertical direction (Z-axis direction), and the portion right next to the rotation axis AX expands. By stretching, the load acting on the rotor 4 can be reduced.
  • FIG. 5 is a diagram showing the results of a numerical simulation showing the deformation amount (displacement amount) of each part when the in-wheel motor 51 is traveling under maximum load.
  • FIG. 5 shows the degree of displacement of each part when the rotor housing 4W, the power transmission plate 1 and the flange 80a of the shaft 80 are integrally rotating about the rotation axis AX.
  • the maximum load traveling is specifically a state in which the vehicle 1000 with full passengers is traveling uphill, and the maximum AC power is supplied to the in-wheel motors 51.
  • a state is assumed in which the rotor 4 generates high torque and the wheel 100 rotates continuously.
  • the bars labeled 50 mm and 100 mm at the bottom of FIG. 5 are scales for comparing the dimensions of each part of the motor.
  • the radius of the rotor core holding portion 4C, which is the target of the numerical simulation, is approximately 190 mm, and the thickness t of the power transmission plate 1 is 2 mm.
  • the flange 80a of the shaft 80 hardly deforms.
  • the amount of deformation of the power transmission plate 1 gradually increases from the radially inner side toward the outer side.
  • the amount of deformation shown in FIG. 5 corresponds to the amount of displacement from the initial position.
  • deformation of 0.02 to 0.05 mm occurs at the second connection portion 1B connected to the shaft 80.
  • Deformation of 0.05 to 0.10 mm occurs in the spring portion 1V.
  • the first connecting portion 1A a portion deformed by 0.10 to 0.12 mm and a portion deformed by about 0.12 to 0.14 mm from the inner peripheral side to the outer peripheral side. There is.
  • a deformation of 0.14 to 0.17 mm occurs at the connecting portion of the rotary rib 4S with the power transmission plate 1.
  • Deformation of 0.17 to 0.2 mm occurs in the outer peripheral region of the rotor rib 4S near the rotor core holding portion 4C.
  • Deformation of about 0.2 mm occurs in the rotor core holding portion 4C.
  • FIG. 6 is a diagram showing the results of a numerical simulation showing the stress (Mises stress) generated in the power transmission plate 1 when the in-wheel motor 51 is running with the maximum load. From the results of this numerical simulation, it was found that the stress generated in the power transmission plate 1 provided with the spring portion 1V during maximum load running is within the allowable range, and that the power transmission plate 1 appropriately distributes the driving force of the rotor 4. It was confirmed that the power could be transmitted to the shaft 80 immediately.
  • FIG. 7 is a diagram showing the result of numerical simulation showing the stress (Mises stress) generated in the power transmission plate 1 when the in-wheel motor 51 receives a vertical impact. From the results of this numerical simulation, it was confirmed that the stress generated in the power transmission plate 1 provided with the spring portion 1V was within the allowable range when an impact was applied in the vertical direction.
  • a bush 1R (see FIG. 3), which is an elastic body, may be provided between the bolt hole 1HO and the bolt 31 and between the bolt hole 1HI and the bolt 32.
  • the bushing 1R has a tubular portion 1Ra and an annular collar portion 1Rb projecting outward from one end of the tubular portion 1Ra.
  • the bushing 1R which is an elastic body, between the bolt holes 1HO, 1HI and the bolts 31, 32 in this way, the occurrence of high stress around the bolt holes 1HI, 1HO of the power transmission plate 1 can be prevented. can be suppressed. Further, by providing the bush 1R, wear of the bolt holes 1HO and 1HI of the power transmission plate 1 can be reduced. Further, by providing the bush 1R, it is possible to improve the riding comfort of the passengers of the vehicle 1000. FIG.
  • Rubber, resin, and metal can be used as materials for the bushing 1R.
  • a material that can effectively exhibit the function of transmitting driving force and the function of absorbing impact is preferentially selected. Therefore, it is difficult to select a high-hardness material with a small amount of wear as the material for the power transmission plate 1 . Therefore, it is preferable to insert a bushing 1R made of a material different from that of the power transmission plate 1 into the bolt holes 1HO and 1HI so that the bushing 1R has functions of relaxing stress and reducing wear.
  • the bush 1R is preferably press-fitted into the bolt holes 1HO and 1HI. As a result, the backlash between the bolt holes 1HO, 1HI and the bush 1R can be reduced, thereby suppressing a decrease in driving force transmission efficiency and wear of the bolt holes 1HO, 1HI.
  • the bushing 1R is preferably made of high-hardness metal in order to reduce wear. Alternatively, it is preferable that the bush 1R is subjected to surface treatment with high hardness. Examples of high-hardness surface treatment include hard chrome plating (hardness 750 HV) and electroless nickel plating (hardness 500 HV).
  • the in-wheel motor 51 includes a rotor 4 rotatably supported by the stator 2 and a power transmission plate 1 that transmits the driving force of the rotor 4 to the wheel 100 .
  • the power transmission plate 1 has a first connection portion 1A connected to the rotor 4 and a second connection portion 1B connected to the shaft 80 . Between the first connecting portion 1A and the second connecting portion 1B of the power transmission plate 1, there are provided a first convex portion CN1 that protrudes in one axial direction of the rotor 4 and a convex portion CN that protrudes in the other axial direction. is formed continuously in the radial direction.
  • the spring portion 1V in which a plurality of convex portions CN are formed continuously in the radial direction, is bendable in the Z-axis direction (vertical direction), as well as in the X-axis direction (forward or backward direction of the vehicle), the Y-axis direction ( It is also elastically deformable in the direction of the rotation axis AX). Therefore, radial displacement and bending of the shaft 80 due to the impact from the road surface are absorbed, and transmission of the impact to the rotor 4 is effectively prevented.
  • the spring portion 1V of the power transmission plate 1 is continuously provided in the circumferential direction over the entire circumference, it is difficult to deform in the circumferential direction. Therefore, the power transmission plate 1 can appropriately transmit the driving force of the rotor 4 to the wheel 100 .
  • the first connection portion 1A and the second connection portion 1B can be easily connected to their connection objects with bolts or the like. Further, in the present embodiment, by providing a plurality of convex portions CN between the first connection portion 1A and the second connection portion 1B, a spring portion 1V that can be elastically deformed in the radial direction or the like is formed. It is not necessary to individually attach a plurality of elastic members to the transmission plate 1. - ⁇
  • the power transmission plate 1 according to the present embodiment has a function of absorbing impact in addition to a function of transmitting the driving force of the rotor 4 to the wheel 100, so an increase in the number of parts can be suppressed. As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide the in-wheel motor 51 that can suppress transmission of an external impact to the rotor 4 with a simple structure.
  • the rigidity of the rotor 4 can be designed to be low. As a result, the thickness and weight of the rotor 4 can be reduced. Moreover, since the amount of deformation (the amount of displacement) of the rotor 4 is suppressed, the gap 7 between the rotor 4 and the stator 2 can be designed to be narrower. As a result, the torque of the in-wheel motor 51 can be increased and the power density can be improved. Furthermore, since the power transmission plate 1 can be easily manufactured from a single plate material by pressing, drawing, or the like, the manufacturing man-hours and manufacturing cost of the in-wheel motor 51 can be reduced.
  • FIG. 8 is a partially enlarged perspective view of the flow path 15 through which the liquid refrigerant flows of the in-wheel motor according to the second embodiment.
  • the in-wheel motor according to the second embodiment has a structure in which the liquid refrigerant contained in the internal space surrounded by the stator housing 2W circulates in a cooling system including a pump and a heat exchanger (not shown). It differs from the first embodiment.
  • a liquid refrigerant is supplied to the internal space surrounded by the stator housing 2W from a refrigerant inlet (not shown), and the liquid refrigerant is discharged from a refrigerant outlet (not shown).
  • the liquid refrigerant discharged from the in-wheel motor is cooled by a heat exchanger (not shown) and supplied to the in-wheel motor again by a pump (not shown).
  • the flow path 15 includes an inner flow path 15A on the inner side of the vehicle body than the power transmission plate 1 and an outer flow path 15B on the outer side of the vehicle body than the power transmission plate 1 .
  • the liquid refrigerant flows radially outward from the rotation axis AX side in the flow path 15 (see arrow Ar3 in the figure).
  • the power transmission plate 1Eb may be provided with a through hole 1th so that the liquid refrigerant flows from the inner flow path 15A to the outer flow path 15B through the through hole 1th (see arrow Ar4 in the drawing).
  • a part of the rotating parts such as the power transmission plate 1Eb may be provided with a structure for scooping up the liquid refrigerant.
  • the power transmission plate 1Eb is arranged in the channel 15 through which the cooling liquid refrigerant flows.
  • FIG. 9 to 11 An in-wheel motor 53 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 to 11.
  • FIG. The same reference numerals are given to the same or corresponding configurations as those described in the first embodiment, and the differences will be mainly described.
  • the in-wheel motor 51 according to the first embodiment is an inner rotor type motor, but the in-wheel motor 53 according to the third embodiment is an outer rotor type motor.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing the configuration of a vehicle 2000 equipped with the in-wheel motor 53 according to the third embodiment.
  • Vehicle 2000 includes in-wheel motors 53 for all wheels.
  • the vehicle 2000 of this embodiment can run in four-wheel drive with the electric wheels 203 .
  • An inverter 150 b is provided in each wheel 100 .
  • a battery 1030 is mounted on a battery stand 1020 arranged inside the body frame 1010 . Battery 1030 supplies DC power to each inverter 150b via power supply line PL.
  • FIG. 10 is a partially enlarged perspective view of the in-wheel motor 53 according to the third embodiment.
  • an in-wheel motor 53 according to the third embodiment includes a stator 2, a rotor 4 rotatably supported by the stator 2, and a driving force of the rotor 4, which is driven by a wheel, as in the first embodiment. and a power transmission plate 1Ec for transmitting power to 100.
  • the in-wheel motor 53 according to the third embodiment is an outer rotor type motor. Therefore, the rotor core 4X is arranged outside the stator core 2X, and the outer peripheral surface of the stator core 2X faces the inner peripheral surface of the rotor core 4X.
  • the rotor housing 4W includes a cylindrical rotor core holding portion 4C that holds the rotor core 4X, and a side plate 4D that extends radially inward from the end of the rotor core holding portion 4C on the opposite side (right side in the drawing) of the rotor core holding portion 4C. , provided.
  • the side plate 4D is provided with a mounting portion 4E that protrudes to the side opposite to the vehicle body side (the right side in the drawing).
  • the first connecting portion 1A of the power transmission plate 1Ec is fixed to the mounting portion 4E by bolts 31.
  • the protrusion height of the attachment portion 4E that is, the axial distance from the side plate 4D to the contact surface of the attachment portion 4E with the first connection portion 1A is the difference in level between the first connection portion 1A and the second connection portion 1B of the power transmission plate 1. Greater than 1div.
  • the second connecting portion 1B of the power transmission plate 1Ec, the hub fixing portion 100A of the wheel 100 and the hub flange HF of the hub HU are fastened together by hub bolts HB. As shown, the second connecting portion 1B is sandwiched between the hub flange HF and the hub fixing portion 100A.
  • the second connection portion 1B of the power transmission plate 1Ec may be configured to connect only to the hub HU or to connect only to the wheel 100. FIG. However, in this case, it is necessary to form a connection portion with the power transmission plate 1 in the hub HU or the wheel 100 separately from the portion connecting the hub HU and the wheel 100 .
  • the power transmission plate 1Ec is connected to the hub HU and the wheel 100 by the hub bolt HB that connects the hub HU and the wheel 100 together. Therefore, it is not necessary to newly provide the hub HU or the wheel 100 with a portion to be connected to the power transmission plate 1Ec. Thereby, the number of fastening members such as bolts used for the in-wheel motor 53 can be reduced.
  • the wheel 100 and the rotor 4 are not directly connected, so the wheel 100 can be easily attached and detached from the hub HU. That is, compared to the case where the wheel 100 and the rotor 4 are directly connected, the maintainability of the vehicle 2000 is better.
  • the outer diameter of the motor bearing 11 is larger than the mounting portion diameter 1-AR of the first connection portion 1A of the power transmission plate 1. Furthermore, the outer diameter of at least one of the multiple motor bearings 11 is larger than the inner diameter of the stator core 2X.
  • the motor bearing 11 supports the rotor core 4X at a position closer to the rotor core 4X than the power transmission plate 1 is. This makes it difficult for the distortion of the rotor housing 4W to propagate to the gap 7 between the rotor core 4X and the stator core 2X. Therefore, it is possible to achieve high torque by narrowing the gap 7 and reduce the weight of the rotor housing 4W.
  • the first connection portion 1A and the second connection portion 1B of the power transmission plate 1Ec are provided at different positions in the axial direction, as in the first embodiment. With this configuration, it is possible to increase the degree of freedom in designing the connection position between the power transmission plate 1Ec and its connection target. For example, as shown in the figure, the rotor core 4X and the stator core 2X are brought closer to the spokes 100SP of the wheel 100 by configuring the first connection portion 1A to be connected to the rotor 4 at a position outside the vehicle body relative to the second connection portion 1B. be able to. As a result, the internal space of the in-wheel motor 53 can be effectively utilized.
  • FIG. 11 is a diagram showing the result of numerical simulation showing the stress (Mises stress) generated in the power transmission plate 1Ec when the in-wheel motor 53 according to the third embodiment runs under maximum load. From the results of this numerical simulation, it was found that the stress generated in the power transmission plate 1Ec provided with the spring portion 1V during maximum load running falls within an allowable range, and that the power transmission plate 1Ec appropriately distributes the driving force of the rotor 4. It was possible to confirm that it was possible to transmit to the wheel 100 immediately.
  • an elastic bush 1R (see FIG. 3) may be provided between the bolt hole 1HI and the hub bolt HB. As a result, stress around the bolt hole 1HI can be relaxed, and wear of the bolt hole 1HI can be reduced.
  • the third embodiment like the first embodiment, it is possible to provide the in-wheel motor 53 that can suppress transmission of external impact to the rotor 4 with a simple structure.
  • the second connection portion 1B of the power transmission plate 1Ec, the hub fixing portion 100A of the wheel 100, and the hub flange HF of the hub HU are fastened together by hub bolts HB. Therefore, the bolt 32 (see FIG. 2) connecting the shaft 80 and the power transmission plate 1 described in the first embodiment can be omitted.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining modified examples 1-1 to 1-6 of the power transmission plate, showing a cross section taken along a plane including the rotation axis AX.
  • the projection height Hcn1 of the first projection CN1 and the projection height Hcn2 of the second projection CN2 are the same as the first connection portion 1A and the second connection portion. It was formed to be the same as the step 1div from 1B.
  • a power transmission plate 1Ma according to Modification 1-1 as shown in FIG. 12(a), the side portion CN12a of the first convex portion CN1a longer than the portion CN12 (see FIG. 3).
  • the step 1diva between the first connection portion 1A and the second connection portion 1B of the power transmission plate 1Ma according to Modification 1-1 is the same as the first connection portion 1A and the second connection portion 1B of the power transmission plate 1 according to the first embodiment. It is larger than the step 1div of the connecting portion 1B.
  • the first convex portion CN1 connects the semicircular curved portion CN11, the curved portion CN13, and the curved portion CN11 and the curved portion CN13.
  • the second convex portion CN2 has a straight side portion CN12 that is linear in a cross-sectional view, and the second convex portion CN2 is a straight line in a cross-sectional view that connects the semi-arc curved portion CN21, the curved portion CN23, and the curved portion CN21 and the curved portion CN23.
  • An example having curved sides CN22 has been described.
  • FIG. 3 shows an example having curved sides CN22 .
  • a power transmission plate 1Mb according to Modification 1-2 is not provided with side portions CN12 and CN22 that are linear in cross section.
  • a curved portion CN11b of the first convex portion CN1b and a curved portion CN21b of the second convex portion CN2b of the power transmission plate 1Mb are formed in an arc shape with a central angle of less than 180°. Further, the bending portion CN11b and the bending portion CN21b are directly connected.
  • the power transmission plate 1 (see FIG. 3) described in the first embodiment has a step 1div between the first connection portion 1A and the second connection portion 1B.
  • a power transmission plate 1Mc according to Modification 1-3 is configured such that the first connection portion 1A and the second connection portion 1B are positioned within the same plane of rotation. , and does not have a step of 1 div.
  • the first convex portion CN1c of the power transmission plate 1Mc has a bent portion CN13c that bends from the first connecting portion 1A toward the vehicle body, and a semi-arc curved portion CN11c connected to the bent portion CN13c.
  • the second convex portion CN2c of the power transmission plate 1Mc has a bent portion CN23c that bends from the second connection portion 1B to the side opposite to the vehicle body side, and a semicircular curved portion CN21c that is connected to the bent portion CN23c. .
  • the bending portion CN11c and the bending portion CN21c are connected by a connecting portion CN0c.
  • the connecting portion CN0c forms part of the first convex portion CN1c and part of the second convex portion CN2c.
  • a semi-arc curved portion CN11c is provided on the first convex portion CN1c
  • a semi-arc curved portion CN11c is provided on the second convex portion CN2c.
  • a curved portion CN21c was provided.
  • the power transmission plate 1Md according to Modification 1-4 is not provided with the semi-arc curved portions CN11c and CN21c as shown in FIG. 12(d).
  • the first convex portion CN1d and the second convex portion CN2d of the power transmission plate 1Md are formed in a trapezoidal shape.
  • the first convex portion CN1d of the power transmission plate 1Md includes a bent portion CN13d that bends about 45 degrees toward the vehicle body from the first connection portion 1A, a slope portion CN12d connected to the bent portion CN13d, and an inner diameter side from the slope portion CN12d. It has a bent portion CN111d that bends about 45 degrees, a flat portion CN110d connected to the bent portion CN111d, and a bent portion CN112d that bends about 45 degrees from the flat portion CN110d to the side opposite to the vehicle body.
  • the second convex portion CN2d of the power transmission plate 1Md includes a bent portion CN23d that bends about 45 degrees from the second connection portion 1B to the side opposite to the vehicle body, a slope portion CN22d that is connected to the bent portion CN23d, and a slope portion CN22d.
  • a bent portion CN211d that bends about 45 degrees toward the outer diameter side
  • a flat portion CN210d that is connected to the bent portion CN211d
  • a bent portion CN212d that bends about 45 degrees toward the vehicle body from the flat portion CN210d.
  • the bending portion CN112d and the bending portion 212d are connected by a connecting portion CN0d.
  • the connecting portion CN0d forms part of the first convex portion CN1d and part of the second convex portion CN2d.
  • the planar portions CN110d and CN210d, the connecting portion CN0d, and the slope portions CN12d and CN22d are linear in cross section.
  • flat portions CN110d and CN210d are provided at the tops of the first convex portion CN1d and the second convex portion CN2d.
  • a power transmission plate 1Me according to Modification 1-5 as shown in FIG. is provided, which is different from the power transmission plate 1Md according to Modification 1-4.
  • a semi-arc curved portion CN11c is provided on the first convex portion CN1c, and a semi-arc curved portion CN11c is provided on the second convex portion CN2c.
  • a curved portion CN21c was provided.
  • a power transmission plate 1Mf according to Modification 1-6 as shown in FIG. 12(f), elliptical arc-shaped curved portions CN11f, CN21f is provided.
  • the arc-shaped curved portions CN11f and CN21f of the ellipse are formed so that the major axis thereof extends along the radial direction.
  • the curved portions CN11f and CN21f may be formed such that their long axes extend along the axial direction. In this case, rigidity in the vertical direction (vertical direction) can be reduced.
  • the power transmission plate can have various shapes. By adjusting the dimensions such as the length and radius of each part, the rigidity in the vertical direction (vertical direction) of the spring part of the power transmission plate is adjusted.
  • the power transmission plate may have a structure in which a plurality of plates are laminated.
  • the thickness of the power transmission plate is preferably about 1 to 6 mm, and is determined according to the weight of the vehicle. If the thickness of the single-plate power transmission plate is increased in order to ensure strength against the driving force, the power transmission plate is less likely to bend. In addition, as the plate thickness increases, the tensile stress on the surface increases, shortening the service life. Therefore, when the weight of the vehicle is large, it is preferable to secure the plate thickness of the power transmission plate by stacking a plurality of plates. For example, as shown in FIG. 13, in a power transmission plate 1Mg according to Modification 2, a first plate-like member 1X and a second plate-like member 1Y are overlapped in the axial direction. The first plate-like member 1X and the second plate-like member 1Y have the same configuration as the power transmission plate 1 described in the first embodiment.
  • the first protrusion CN1g of the power transmission plate 1Mg is formed.
  • the curved portion CN11g of the first convex portion 1CNg is formed such that the inner diameter of the curved portion CN11x of the first convex portion CN1x is equal to the outer diameter of the curved portion CN11y of the first convex portion CN1y.
  • the second protrusion CN2g of the power transmission plate 1Mg is formed by stacking the second protrusion CN2x of the first plate member 1X and the second protrusion CN2y of the second plate member 1Y.
  • the curved portion CN21g of the second convex portion CN2g is formed such that the outer diameter of the curved portion CN21x of the second convex portion CN2x is equal to the inner diameter of the curved portion CN21y of the second convex portion CN2y.
  • a power transmission plate 1Mg according to this modification is a laminated plate in which a plurality of plate-like members 1X and 1Y are laminated. Therefore, in a heavy vehicle, it is possible to absorb the impact from the road surface while ensuring the strength against the driving force. If the power transmission plate 1Mg has a thickness of 1.5 to 2 mm or more, it is preferable to form the power transmission plate 1Mg by stacking a plurality of plate members. For example, a power transmission plate 1Mg with a thickness of 6 mm can be formed by stacking three plates with a thickness of 2 mm.
  • the power transmission plates 1, 1Eb, and 1Ec are provided with two protrusions CN, but the present invention is not limited to this. Three or more protrusions CN may be provided. A plurality of convex portions CN that are continuously formed in the radial direction are arranged so that their projecting directions change alternately. The greater the number of projections CN, the easier it is to bend, but the efficiency of transmission of driving force in the power transmission plate decreases. Therefore, it is preferable that the number of protrusions CN is five or less. As described above, the smaller the bending radius of the convex portion CN, the greater the transmission efficiency of the driving force in the power transmission plate. Therefore, it is preferable to adjust the transmission efficiency of the driving force and the allowable amount of deformation according to the bending radius of the projections CN and the number of the projections CN.
  • both the first connection portion 1A and the second connection portion 1B are provided with bolt holes 1HO and 1HI through which bolts 31 and 32 are inserted for connection to the connection target.
  • An example has been described in which both the 1A and the second connection portion 1B are provided with fitting portions (the outer periphery fitting recess 1MO and the inner periphery fitting recess 1MI) that are fitted to the connection target. It is not limited to this.
  • One of the bolt hole 1HO of the first connecting portion 1A and the bolt hole 1HI of the second connecting portion 1B may be omitted.
  • one of the fitting portion (outer peripheral fitting recess 1MO) of the first connecting portion 1A and the fitting portion (inner peripheral fitting recess 1MI) of the second connecting portion 1B may be omitted.
  • At least one of the first connection portion 1A and the second connection portion 1B is provided with a bolt hole through which a bolt for connecting to the connection target is inserted, and at least one of the first connection portion 1A and the second connection portion 1B is provided with a bolt hole.
  • the bolt connection work can be easily performed as in the first embodiment, and the bolt hole can be easily bent. It is possible to reduce the stress to be applied.
  • the present invention is not limited to this.
  • the present invention may be applied to an electric bicycle, an electric kick scooter, or something lighter in mass than an automobile.
  • rubber or plastic may be used as the material of the power transmission plate.
  • the first connection portion 1A and the second connection portion 1B of the power transmission plates 1, 1Eb, 1Ec are flat plates parallel to the plane of rotation, but the present invention is not limited to this.
  • the first connecting portion 1A and the second connecting portion 1B may have a shape orthogonal to the plane of rotation, that is, a cylindrical portion, and the bolts 31 and 32 may be attached to this portion.
  • the first connection portion 1A and the second connection portion 1B have a shape that is inclined with respect to the plane of rotation, that is, a portion corresponding to the slope of a truncated cone, and bolts 31 and 32 are attached to this portion. There may be.
  • the in-wheel motors 51 and 53 are permanent magnet motors provided with permanent magnets in the above embodiment, the present invention is not limited to this.
  • the in-wheel motors 51 and 53 may be induction motors, and any motor type may be used.
  • ⁇ Modification 8> In the above embodiment, an example in which the rotor housing 4W and the power transmission plates 1, 1Eb, 1Ec are separately formed and connected by the bolts 31 has been described, but the present invention is not limited to this.
  • the rotor housing 4W and the power transmission plates 1, 1Eb, 1Ec may be configured as a single component that is integrally connected without using connecting members such as bolts.
  • the number of bolt holes 1HO and 1HI is not limited to the example described in the above embodiment. By increasing the number of bolt holes 1HO and 1HI, the stress around the bolt holes 1HO and 1HI can be reduced.
  • rotor housing 7... gap, 11... motor bearing, 15... flow path, 15A... inner flow path, 15B... outer flow path, 51, 53... in-wheel motor, 80... shaft (second connection 100...Wheel (connection target of second connection part), 100SP...Spoke, AX...Rotating shaft, CN...Convex part, CN1...First convex part, CN2...Second convex part, HU...Hub (connection object of the second connection part), HB ... hub bolt (bolt)

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Abstract

インホイールモータ(51)は、ステータ(2)に回転可能に支持されたロータ(4)と、ロータ(4)の駆動力をホイール(100)に伝達する動力伝達板(1)と、を備える。動力伝達板(1)は、ロータ(4)に接続される第1接続部(1A)と、ホイール(100)、ハブ(HU)、及び、シャフト(80)のうちの少なくとも1つに接続される第2接続部(1B)と、を有し、第1接続部(1A)と第2接続部(1B)との間に、ロータ(4)の軸方向の一方に突出する凸部(CN)と他方に突出する凸部(CN)とが径方向に連続して形成される。

Description

インホイールモータ
 本発明は、インホイールモータに関する。
 インホイールモータのステータを固定するステータケースを、第1の弾性体を介してナックルに結合し、ステータケースに軸受を介して回転可能に支持されたロータを固定するロータケースを、第2の弾性体を介してホイールに結合したシステムが知られている(特許文献1参照)。特許文献1には、インホイールモータを足回り部の各部品に対してフローティングマウントする構成が開示されており、インホイールモータの回転軸とホイールの回転軸とは別々に、径方向に揺動可能となっている。
 特許文献1には、「第11図(a)に示すように、ホイール2と回転側ケース3bとを、ホイール2の接線方向と平行に等間隔で配置された、複数個の略板状の弾性体13a~l3dにより連結することにより、上下方向の剛性を低く、回転方向剛性を高くすることができる。」と記載されている。また、特許文献1には、「第11図(b)に示すように、板状弾性体13a~l3dの幅方向の両端面13w,13wに、モータの接線方向を軸とした回転継ぎ手機構13z,13zを設け、この回転継ぎ手機構13z,13zを介して、上記板状弾性体13a~l3dをホイール2に取付けるようすれば、回転方向剛性を下げることなく、ラジアル方向剛性をなくして上下方向の剛性を低減させることが可能となる。」と記載されている。
WO02/083446A1
 特許文献1に記載のシステムでは、回転方向剛性を下げることなく上下方向の剛性を低減させるために、複数の弾性体、回転継ぎ手機構を設けることにより、部品点数が増加し、構造が複雑化するおそれがある。
 本発明は、簡易な構造で、外部からの衝撃がロータに伝わることを抑制可能なインホイールモータを提供することを目的とする。
 本発明の一態様によるインホイールモータは、ステータに回転可能に支持されたロータと、前記ロータの駆動力をホイールに伝達する動力伝達板と、を備えたインホイールモータであって、前記動力伝達板は、前記ロータに接続される第1接続部と、前記ホイール、ハブ、及び、シャフトのうちの少なくとも1つに接続される第2接続部と、を有し、前記第1接続部と前記第2接続部との間に、前記ロータの軸方向の一方に突出する凸部と他方に突出する凸部とが径方向に連続して形成される。
 本発明によれば、簡易な構造で、外部からの衝撃がロータに伝わることを抑制可能なインホイールモータを提供することができる。
第1実施形態に係るインホイールモータを搭載した車両の構成を示す模式図。 第1実施形態に係るインホイールモータを有する電動ホイールの構成を示す模式的断面図。 第1実施形態に係る動力伝達板の形状について説明する図。 第1実施形態に係る動力伝達板の作用の説明図。 第1実施形態に係るインホイールモータの最大負荷走行時における各部の変形量(変位量)を示す数値シミュレーションの結果を示す図。 第1実施形態に係るインホイールモータの最大負荷走行時に動力伝達板に発生する応力(ミーゼス応力)を示す数値シミュレーションの結果を示す図。 第1実施形態に係るインホイールモータに鉛直方向の衝撃が作用したときの動力伝達板に発生する応力(ミーゼス応力)を示す数値シミュレーションの結果を示す図。 第2実施形態に係るインホイールモータの液状冷媒が流れる流路の部分拡大斜視図。 第3実施形態に係るインホイールモータを搭載した車両の構成を示す模式図。 第3実施形態に係るインホイールモータの部分拡大斜視図。 第3実施形態に係るインホイールモータの最大負荷走行時に動力伝達板に発生する応力(ミーゼス応力)を示す数値シミュレーションの結果を示す図。 動力伝達板の変形例1-1~1-6について説明する図。 動力伝達板の変形例2について説明する図。
 <第1実施形態>
 図1~図7を参照して、本発明の第1実施形態に係るインホイールモータ51について説明する。
 先ず、図1を参照して、インホイールモータ51を搭載した車両1000の構成について説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係るインホイールモータ51を搭載した車両1000の構成を示す模式図である。図1に示すように、本実施形態の車両1000は、車体フレーム1010と、車体フレーム1010の内側に配置されるバッテリ台1020と、バッテリ台1020の上に搭載されるバッテリ1030及びインバータ150aと、を備えた自動車である。
 車両1000の四つの車輪は、独立懸架方式のサスペンション装置110によってそれぞれ支持される。四つの車輪のうちの二つは駆動用車輪であり、残りの二つは従動用車輪である。駆動用車輪は、インホイールモータ51が内部に装着された電動ホイール201と、電動ホイール201の外周に取り付けられるタイヤ800と、を備えている。なお、図1に示す車両1000の駆動形式は二輪駆動であるが、車両1000の駆動形式は四輪駆動であってもよい。
 本実施形態のインホイールモータ51は、一般的なモータに比べて極数及びスロットの数が多い扁平形状のモータであり、高出力を発生しトルク密度が高い。そのため、インホイールモータ51は、車輪を直接駆動することができる。つまり、本実施形態では、車両1000の駆動におけるギアレス化、すなわち車輪のダイレクトドライブが可能となっている。
 インバータ150aは、バッテリ1030から電源ラインPLによって供給される直流電力を3相の交流電力に変換し、交流電源ケーブルACLを介してインホイールモータ51に給電する。インホイールモータ51は、3相交流電流が供給されることにより、ロータを回転させる。
 次に、図2を参照して、インホイールモータ51の構成について説明する。図2は、第1実施形態に係るインホイールモータ51を有する電動ホイール201の構成を示す模式的断面図である。図2に示すように、電動ホイール201は、ホイール100と、ホイール100の内側に配置されホイール100の駆動源となるインホイールモータ51と、を有する。ホイール100には、アルミニウム製やスチール製のホイールを用いることができる。なお、ホイール100は、エアレスタイヤなど次世代のタイヤ用のホイールでもよい。
 インホイールモータ51は、ステータ2と、ステータ2に回転可能に支持されたロータ4と、ロータ4の駆動力をホイール100に伝達する動力伝達板1と、を備えている。
 動力伝達板1は、ロータ4に接続される第1接続部1Aと、シャフト80に接続される第2接続部1Bと、を有している。シャフト80は、ハブHUを介してホイール100に接続されている。このため、ロータ4の回転力は、動力伝達板1、シャフト80及びハブHUを介してホイール100に伝達され、ホイール100がロータ4とともに回転する。
 第1接続部1Aと第2接続部1Bとの間には、ロータ4の軸方向の一方に突出する凸部CNである第1凸部CN1と他方に突出する凸部CNである第2凸部CN2とがロータ4の径方向に連続して形成されている。動力伝達板1は、車両1000の外部から車輪に衝撃が加わった場合に、第1凸部CN1と第2凸部CN2が弾性変形することにより、衝撃を吸収する。動力伝達板1の形状、動力伝達板1とロータ4との接続構造、動力伝達板1とシャフト80との接続構造、及び、動力伝達板1により衝撃が吸収されることの詳細については、後述する。
 本実施形態のインホイールモータ51はインナーロータ型のモータである。図2を参照して、ロータ4とステータ2の構造及び配置関係について説明する。
 ステータ2は、円筒状のステータコア2Xと、ステータコア2Xに装着される複数のコイル2Zと、ステータコア2Xを支持するステータハウジング2Wと、を備えている。ロータ4は、円筒状のロータコア4Xと、ロータコア4Xに装着される複数の永久磁石(不図示)と、ロータコア4Xを支持するロータハウジング4Wと、を備えている。ロータコア4Xは、ステータコア2Xに対して隙間7を介して配置されている。本実施形態では、ステータコア2Xの内側にロータコア4Xが配置され、ステータコア2Xの内周面とロータコア4Xの外周面とが対向している。ロータコア4Xに装着される複数の永久磁石は、ロータ4の界磁極を形成する。ロータ4は、コイル2Zによって発生した回転磁界が導かれることにより、回転軸AXを中心に回転する。
 本明細書において、径方向とは円筒状のロータ4の半径方向をさし、軸方向とはロータ4の回転軸AXに沿う方向をさし、周方向とは円筒状のロータ4の円周方向をさす。
 ステータコア2Xの内周部には、ステータコア2Xの中心軸方向に平行な複数のスロット(不図示)が形成される。複数のスロットは、ステータコア2Xの円周方向に等間隔で形成される。スロットには、コイル2Zが収容される。スロット間にはティースが設けられる。ティースは、コイル2Zによって発生した回転磁界をロータコア4Xに導き、ロータコア4Xに回転トルクを発生させる。
 ステータハウジング2Wは、ステータコア2Xを保持する円筒状のステータコア保持部2Cと、ステータコア保持部2Cの車体側とは反対側(図示右側)に固定される第1エンドブラケット2Aと、ステータコア保持部2Cの車体側(図示左側)に固定される第2エンドブラケット2Bと、を備えている。なお、本実施形態では、第1エンドブラケット2Aとステータコア保持部2Cは一体成形されている。第1エンドブラケット2AはハブHUの外輪部H2に固定されている。第2エンドブラケット2Bはサスペンション装置110(図1参照)を介して車体フレーム1010(図1参照)に接続されている。したがって、ステータハウジング2Wは、サスペンション装置110を介して車重を受けるとともに、ハブHUを介して走行時の路面からの衝撃を受ける。走行時の衝撃としては、例えば、車両1000が縁石に乗り上げたり、路面の溝などに車輪が落ち込んだり、段差を通過したりする場合などに発生する鉛直荷重である。
 そのため、ステータハウジング2Wの材料には、高強度性・高靭性が求められる。また、コイル2Zの発熱を効果的に放熱するために、ステータハウジング2Wは、熱伝導率が高い材料で製作することが好ましい。また、電動ホイール201の軽量化のため、ステータハウジング2Wは、軽量の材料で製作することが好ましい。例えば、ステータハウジング2Wの材料には、アルミニウム、マグネシウム合金などの軽合金、あるいは、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)などの炭素繊維系の樹脂複合材を採用することができる。
 第1エンドブラケット2Aとシャフト80との間には第1シール20Aが配置され、第2エンドブラケット2Bとシャフト80との間には第2シール20Bが配置されている。第1シール20A及び第2シール20Bは、オイルシールまたはメカニカルシールからなる。第1シール20A及び第2シール20Bによって、ステータハウジング2Wとシャフト80との間がシールされ、ステータハウジング2Wの内部が密閉される。
 ロータハウジング4Wは、ロータコア4Xを保持する円筒状のロータコア保持部4Cと、ロータコア保持部4Cの内周面から径方向内側に向かって突出する円環状のロータリブ4Sとを備えている。ロータコア保持部4Cとロータリブ4Sは一体成形されることが好ましい。ロータコア保持部4Cの外周側にはロータコア4Xが固定される。したがって、ロータハウジング4Wは、ロータコア4Xと共に回転する。
 ロータハウジング4Wは、例えば、アルミニウム、マグネシウム合金などの軽合金のダイキャストにより製作される。なお、ロータハウジング4Wは、鋼系材料の絞り加工により製作してもよいし、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)などにより製作してもよい。
 ロータハウジング4Wとステータハウジング2Wとの間には、ステータ2に対してロータ4を回転可能に支持するモータ軸受11としての第1軸受11A及び第2軸受11Bが設けられている。モータ軸受11は、ロータコア4Xの軸方向外側に配置される。第1軸受11Aは車体側とは反対側に配置され、第2軸受11Bは車体側に配置される。モータ軸受11は、大口径軸受(大形軸受)であり、外輪部と内輪部の間に転動体を有している。モータ軸受11は、ロータコア4Xとステータコア2Xの近辺に設置した方が隙間7を寸法管理する点で有利となる。
 なお、本実施形態では、同じ口径のモータ軸受11が2つ設けられているが、2つのモータ軸受11の口径は異なっていてもよい。また、モータ軸受11は1つでもよい。つまり、インホイールモータ51は、少なくとも1つのモータ軸受11を備えていればよい。
 モータ軸受11には、構造的にスラスト荷重がほとんどかからない。車両1000がカーブを走行する際に、ロータ4自身の水平方向遠心力がモータ軸受11に作用する程度である。モータ軸受11には、機械損を少なくするために深溝玉軸受を採用することが好ましい。モータ軸受11の回転速度によっては、予圧をかけることにより安定するアンギュラ玉軸受、あるいは4点接触玉軸受をモータ軸受11として採用してもよい。
 路面からの衝撃が車輪に作用した場合の動力伝達板1の径方向変形に対する反力は、ラジアル荷重としてモータ軸受11に作用する。このため、このときの荷重を短期荷重として耐えることができる軸受を、モータ軸受11として選定することが好ましい。
 通電時のコイル2Zの発熱により、ロータコア4Xに装着される永久磁石が高温になると減磁するので、冷却が重要である。本実施形態では、ステータハウジング2Wで囲まれる内部空間に、冷却用の液状冷媒が収容されている。液状冷媒は、ステータコア2X、ステータコア2Xに装着されるコイル2Z及びステータハウジング2Wの内面、ロータコア4X、ロータコア4Xに装着される永久磁石及びロータハウジング4W、並びに、動力伝達板1に接しており、各部材を直接冷却する。また、液状冷媒は、モータ軸受11を潤滑するとともに、モータ軸受11を冷却する。液状冷媒は、絶縁性、低粘度、耐高温、潤滑性などの特性を有する。例えば、液状冷媒には、低粘度のATF(オートマチックトランスミッションフルード)を採用することができる。
 本実施形態では、動力伝達板1に複数の凸部CN(本実施形態では、第1凸部CN1及び第2凸部CN2の2つ)が設けられており、凸部CNを設けない場合に比べて液状冷媒との接触面積(冷却面積)が大きい。この構成では、永久磁石からロータコア4X及びロータハウジング4Wを介して動力伝達板1に伝わった熱を効果的に液状冷媒に放熱することができる。
 次に、図2及び図3を参照して、動力伝達板1の形状、配置及び接続構造について説明する。図3は、第1実施形態に係る動力伝達板1の形状について説明する図である。図2に示すように、動力伝達板1は、径方向において、ロータハウジング4Wとシャフト80の間に配置される。また、動力伝達板1は、軸方向において、ステータハウジング2Wの第1エンドブラケット2Aと第2エンドブラケット2Bの間に配置される。
 図2及び図3に示すように、動力伝達板1は、厚みの薄い円板状の部材である。動力伝達板1の厚み(板厚)tは、例えば、1.5mm~2mm程度である。動力伝達板1の中心部には、シャフト80が挿通されるシャフト孔が形成されている。動力伝達板1の外周部には、ロータハウジング4Wのロータリブ4Sに接続される第1接続部1Aが形成されている。動力伝達板1の内周部、すなわちシャフト孔の周縁部には、シャフト80のフランジ80aに接続される第2接続部1Bが形成されている。動力伝達板1における第1接続部1Aと第2接続部1Bとの間には、ホイール100が衝撃を受けた場合に弾性変形して衝撃を吸収するばね部1Vが形成されている。
 動力伝達板1の第1接続部1Aは、その接続対象であるロータ4のロータリブ4Sにボルト31により接続される。動力伝達板1の第2接続部1Bは、その接続対象であるシャフト80のフランジ80aにボルト32により接続される。フランジ80aは、円環状であり、シャフト80の外周から径方向に突出するように形成されている。
 動力伝達板1の第1接続部1A及び第2接続部1Bは、それぞれ平板状であり、回転軸AXに直交する仮想的な面(以下、回転面と記す)に対して平行となるように配置される。インホイールモータ51の回転軸AXが水平方向に平行である場合、第1接続部1Aと第2接続部1Bは、鉛直面と平行になる。
 ばね部1Vは、車両1000に外部から衝撃が加わった場合に変形することにより、衝撃を吸収する。これにより、衝撃がロータ4に伝わることが抑制される。これに対して、第1接続部1A及び第2接続部1Bは、ばね部1Vに比べて剛性が高く相対的に変形しにくい。
 第1接続部1Aには、複数のボルト孔1HOと、外周から径方向内側に向かって窪む複数の外周嵌合凹部1MOが形成されている。外周嵌合凹部1MOは、ロータリブ4Sに嵌合される嵌合部であり、隣接する所定のボルト孔1HO間に形成される。第2接続部1Bには、複数のボルト孔1HIと、内周から径方向外側に向かって窪む複数の内周嵌合凹部1MIが形成されている。内周嵌合凹部1MIは、シャフト80のフランジ80aに嵌合される嵌合部であり、隣接するボルト孔1HI間に形成される。
 図2に示すように、ロータリブ4Sには、複数のねじ穴4SHと、ねじ穴4SHが形成される面から軸方向に突出する嵌合部である嵌合凸部4SKとが形成されている。第1接続部1Aとロータリブ4Sは、外周嵌合凹部1MOに嵌合凸部4SKが嵌合し、ボルト孔1HOとねじ穴4SHにボルト31が装着されることにより締結される。なお、嵌合凸部4SKは、外周嵌合凹部1MOに圧入される大きさに形成されることが好ましい。
 図示しないが、シャフト80のフランジ80aには、ロータリブ4Sと同様、複数のねじ穴と、ねじ穴が形成される面から軸方向に突出する嵌合部である嵌合凸部とが形成されている。第2接続部1Bとシャフト80のフランジ80aは、内周嵌合凹部1MIにフランジ80aの嵌合凸部が嵌合し、ボルト孔1HIとフランジ80aのねじ穴にボルト32が装着されることにより締結される。なお、フランジ80aの嵌合凸部は、内周嵌合凹部1MIに圧入される大きさに形成されることが好ましい。
 動力伝達板1とロータリブ4Sの嵌合部は、その凹部と凸部の関係を逆にしてもよい。同様に、動力伝達板1とシャフト80のフランジ80aの嵌合部は、その凹部と凸部の関係を逆にしてもよい。ロータ4の駆動力をホイール100に適切に伝達することができれば、動力伝達板1とロータリブ4Sの嵌合部、及び、動力伝達板1とシャフト80のフランジ80aの嵌合部は、省略してもよい。
 なお、本実施形態では、動力伝達板1の第1接続部1A及び第2接続部1Bの双方が、ボルト31,32によって、その接続対象に接続される例について説明するが、接続方法はこれに限定されない。例えば、接続方法は、リベットによる接続方法であってもよい。また、動力伝達板1の接続箇所に求められる強度が担保され、ロータ4の駆動力をホイール100に適切に伝達することができれば、接続方法として、接着剤や圧入などを採用してもよい。第1接続部1A及び第2接続部1Bのうちの一方にのみ、その接続対象に接続するためのボルトが挿通されるボルト孔を設け、第1接続部1A及び第2接続部1Bのうちのもう一方にはボルト孔を設けずにボルト以外の接続方法により、その接続対象に接続してもよい。
 このように、動力伝達板1の第1接続部1Aには、その接続対象(ロータ4)に接続するためのボルト31が挿通されるボルト孔1HOと、その接続対象(ロータ4)に嵌合される嵌合部(外周嵌合凹部1MO)とが設けられている。また、動力伝達板1の第2接続部1Bには、その接続対象(シャフト80)に接続するためのボルト32が挿通されるボルト孔1HIと、その接続対象(シャフト80)に嵌合される嵌合部(内周嵌合凹部1MI)とが設けられる。これにより、動力伝達板1とその接続対象との接続が強固になり、ボルト孔1HO,1HIの周囲に発生する応力を低減することができる。また、動力伝達板1の嵌合部と、動力伝達板1の接続対象の嵌合部とを嵌合させることにより、動力伝達板1のボルト孔1HOとロータリブ4Sのねじ穴4SHの位置合わせと、動力伝達板1のボルト孔1HIとフランジ80aのねじ穴の位置合わせをすることができるので、ボルト31,32の接続作業が容易となる。
 ロータ4、動力伝達板1及びシャフト80は、回転軸AXを中心に回転する回転体である。このため、図3に示すように、ボルト孔1HO,1HIは、回転軸AXを中心とした回転対称位置に形成することが好ましい。本実施形態では、ボルト孔1HO,1HIは、それぞれ10回対称の位置に形成されている。なお、n回対称とは、回転軸AXの周りを(360/n)°回転させると自らと重なる性質のことをいう。なお、回転体としての重量バランスをとるために、ボルト孔1HO,1HIは、ロータ4の磁極数の約数または倍数になっていることが好ましい。例えば、磁極数が20であれば、ボルト孔1HIの数を10に設定し、ボルト孔1HOを20に設定することが好ましい。
 図2及び図3に示すように、動力伝達板1の第1接続部1Aと第2接続部1Bは、軸方向で異なる位置に設けられている。以下では、第1接続部1Aと第2接続部1Bの軸方向の位置の差を段差1divと記す。具体的には、段差1divは、第1接続部1Aの一方(図示左方)の表面から第2接続部1Bの一方(図示左方)の表面までの軸方向の距離である。
 この構成により、動力伝達板1とロータ4との接続位置、及び動力伝達板1とシャフト80との接続位置の設計自由度を高めることができる。例えば、図2に示すように、第1接続部1Aが第2接続部1Bよりも車体外側の位置でロータ4に接続される構成とすることにより、ロータコア4X及びステータコア2Xをホイール100のスポーク100SPに近づけることができる。ホイール100は、ハブHUが固定されるハブ固定部100Aと、ハブ固定部100Aとリム100Bとを接続するスポーク100SPと、を備えている。ハブ固定部100Aとスポーク100SPとでは、ハブ固定部100Aの方が車体内側に入り込んでいる。このため、スポーク100SPの軸方向内側には、空間が形成される。したがって、第1接続部1Aが、第2接続部1Bよりも車体外側の位置に配置されることにより、スポーク100SPの近くにロータコア4X及びステータコア2Xが配置されるため、インホイールモータ51の内部空間を有効活用することができる。
 モータ軸受11の外径は、動力伝達板1の第1接続部1Aの取付部径1-ARよりも大きい。取付部径1-ARは、ボルト孔1HOのピッチ円直径に相当する。つまり、取付部径1-ARは、動力伝達板1の中心軸からボルト孔1HOの中心までの距離に相当する。
 この構成では、モータ軸受11が、動力伝達板1よりもロータコア4X及びステータコア2Xに近い位置でロータコア4Xを支持する。これにより、ロータハウジング4Wの歪みがロータコア4Xとステータコア2Xの隙間7に伝播しにくくなるため、隙間7を狭小化することができるとともにロータハウジング4Wを軽量化することができる。
 さらに、本実施形態では、モータ軸受11の外径は、ロータコア4Xの内径よりも大きい。この構成では、インナーロータ型のインホイールモータ51において、ステータコア2Xに対して、より近い位置にモータ軸受11を配置することで、隙間7の狭小化により低回転(最大1200rpm程度)での高トルク化と、ロータハウジング4Wの軽量化を実現できる。
 上述したように、動力伝達板1が接続されるシャフト80は、ハブHUを介してホイール100に装着されている。ハブHUは、内輪部H1と、外輪部H2と、内輪部H1と外輪部H2との間に設けられるハブ転動体H-BAと、を有する。
 内輪部H1は、シャフト80にスプライン結合されている。内輪部H1は、円板状のハブフランジHFと、ハブフランジHFから軸方向に突出するように設けられたハブボルトHBと、を有する。ハブボルトHBは、例えば、ハブフランジHFに圧入固定される。ホイール100のハブ固定部100AがハブボルトHBとナットによりハブフランジHFに締結されることで、ハブHUにホイール100が接続される。
 外輪部H2は、ステータハウジング2Wに固定されている。内輪部H1が固定されるシャフト80は、ハブ転動体H-BAによって、外輪部H2が固定されるステータハウジング2Wに対して回転可能である。図示するハブHUは、いわゆる第3世代の駆動輪型のハブであるが、型式はこれに限定されず、いわゆる第1世代または第2世代のハブであってもよい。
 この構成により、車重は、サスペンション装置110からステータハウジング2Wに伝達され、ステータハウジング2WからハブHUに伝達され、ハブHUからホイール100に伝達される。このため、ロータ4自身に車重はかからない。また、段差に乗り上げるときなどの走行中の路面からの衝撃は、ホイール100からハブHUを介してステータハウジング2Wに伝達される。ここで、仮に、シャフト80とロータ4とが高剛性部材で接続されている場合、走行中の路面からの衝撃が、吸収されることなくロータ4に伝わってしまい、モータ軸受11に大きな荷重が作用し、モータ軸受11が破損してしまうおそれがある。
 そこで、本実施形態では、シャフト80とロータ4とを接続する動力伝達板1に、路面からの衝撃を吸収するためのばね部1Vが形成されている。この構成によれば、路面からの衝撃が、動力伝達板1によって吸収される。つまり、ロータ4及び動力伝達板1は、回転トルクをシャフト80に適切に伝達できる程度の剛性を有していればよい。このため、ロータ4の薄肉化、軽量化を図ることができる。以下、ばね部1Vの構成及び機能について詳しく説明する。
 図3に示すように、ばね部1Vは、断面がS字状の弾性変形可能な部位であり、車体側に向かって突出する湾曲状の第1凸部CN1と、車体側とは反対側に突出する湾曲状の第2凸部CN2とを有する。動力伝達板1は、一定の厚みtを有する板状の部材である。このため、凸部CNは、一方側に突出する凸面と一方側に窪む凹面とを有する。第1凸部CN1の車体側の面は凸面であり、第1凸部CN1の車体側とは反対側の面は凹面である。また、第2凸部CN2の車体側とは反対側の面は凸面であり、車体側の面は凹面である。第1凸部CN1と第2凸部CN2は、径方向に連続して形成される。また、第1凸部CN1と第2凸部CN2は、回転軸AXを中心として、全体が同心円状に形成されている。なお、図示する例では、外周側の第1凸部CN1が車体側に突出し、内周側の第2凸部CN2が車体側とは反対側に突出しているが、第1凸部CN1及び第2凸部CN2の突出方向は逆であってもよい。つまり、外周側の第1凸部CN1が車体側とは反対側に突出し、内周側の第2凸部CN2が車体側に突出していてもよい。
 第1凸部CN1は、第1接続部1Aから車体側に向かって屈曲する屈曲部CN13と、屈曲部CN13に接続される側部CN12と、側部CN12に接続される湾曲部CN11と、を有する。第2凸部CN2は、第2接続部1Bから車体側とは反対側に向かって屈曲する屈曲部CN23と、屈曲部CN23に接続される側部CN22と、側部CN22に接続される湾曲部CN21と、を有する。湾曲部CN11と湾曲部CN21とは、軸方向に沿って延在する連結部CN0によって連結される。連結部CN0は、第1凸部CN1の一部及び第2凸部CN2の一部を構成する。湾曲部CN11,CN21は、断面視で半円弧状であり、側部CN12,22及び連結部CN0は断面視で直線状であり、屈曲部CN13,23は断面視で円弧状である。
 湾曲部CN11,CN21の曲げ半径は、大きいほど変形しやすくなり、小さいほど駆動力の伝達効率が増加する。湾曲部CN11,CN21の曲げ半径は、所望の駆動力の伝達効率と許容変形量を満足するように設定される。湾曲部CN11,CN21の曲げ半径は、板厚tの2倍以上とすることが好ましい。例えば、湾曲部CN11,CN21の曲げ半径は、2mm~10mm程度とすることが好ましい。
 第1凸部CN1は、その頂点が第2接続部1Bと同じ回転面に接するように形成されている。同様に、第2凸部CN2は、その頂点が第1接続部1Aと同じ回転面に接するように形成されている。第1凸部CN1の突出高さHcn1と第2凸部CN2の突出高さHcn2は、第1接続部1Aと第2接続部1Bの段差1divに相当する。
 第1凸部CN1の頂点から第2凸部CN2の頂点までの径方向の距離Ptは、第1凸部CN1の湾曲部CN11の半径と第2凸部CN2の湾曲部CN21の半径の和に略等しい。
 第1接続部1Aから立ち上がる第1凸部CN1の第1接続部1Aに対する立ち上がり角度θ1は90度以上であることが好ましい。立ち上がり角度θ1は、回転面に平行な第1接続部1Aと第1凸部CN1の側面(側部CN12の側面)とのなす角度に相当する。同様に、第2接続部1Bから立ち上がる第2凸部CN2の第2接続部1Bに対する立ち上がり角度θ2は90度以上であることが好ましい。立ち上がり角度θ2は、回転面に平行な第2接続部1Bと第2凸部CN2の側面(側部CN22の側面)とのなす角度に相当する。これにより、軸方向からのプレス加工や絞り加工が可能になり、生産性を向上することができる。
 動力伝達板1は、金属あるいは炭素繊維強化プラスチック(CFRP)などの弾性材料により製作される。動力伝達板1の材料には、引張強さが高く、繰り返し疲労に強い材料を選定することが好ましい。
 走行中、インホイールモータ51の駆動力をホイール100に伝達するためのトルクは、動力伝達板1に常時かかり続ける。また、走行中、路面からタイヤ800に強い衝撃が作用すると、動力伝達板1が径方向に変形する軸ズレが生じることがある。回生ブレーキが作動しているときには、動力伝達板1は、ブレーキのトルクも伝達する必要がある。
 一例として、外径Φが640~650mm程度のタイヤサイズとして、215/55R16、215/50/R17、215/45/R18、235/40/R18、235/35/R19が知られている。この表示は一般的なタイヤサイズを示すものであり、「タイヤ幅(mm)、扁平率(%)、Rはラジアル構造、リム径(インチ)」を意味している。
 タイヤ800の外径Φが640~650mm程度である場合、タイヤ800の1回転当たりの走行距離は約2.0[m/回転]となる。このため、車両1000が走行を開始してから、その総走行距離が20万kmに達するまでのタイヤ800の総回転数は約10回転となる。したがって、動力伝達板1は、その回転方向において、この回数の繰り返し応力に耐える必要がある。
 これに対して、走行する車両1000が路面から強い衝撃を受けたときに引き起こされる径方向の変形に関しては、その繰り返し数は少ないが、一回当たりの応力は、走行中に常時かかり続ける応力に比べて大きくなる。このため、本実施形態のインホイールモータ51は、ISOなどで規定されているバネ下ランダム振動に耐えることができるように設計される。例えば、動力伝達板1に適用できる材料の1つであるJIS:SUS304の場合、その疲労限度は約300MPaである。
 動力伝達板1の材料として金属を採用する場合には、アルミニウムなどの軽金属よりも鋼系の材料を採用するのが好ましい。軽金属は引張強さが鋼系の材料に比べて低い。軽金属の一例として、アルミニウム-マグネシウム系合金であるJIS:A5052H32の引張強さは230MPaである。これに対して、ステンレスバネ鋼であるJIS:SUS304CSPの引張強さは780MPaである。
 引張強さの低い材料を動力伝達板1の材料として採用する場合には、ロータ4の回転力をホイール100に適切に伝達するために、動力伝達板1の板厚を増加させる必要がある。しかしながら、動力伝達板1は、その板厚が大きくなるほど断面係数が大きくなり、曲がりにくくなる。このため、引張強さの低い材料は、動力伝達板1の材料として好ましくない。
 換言すれば、動力伝達板1の材料は、インホイールモータ51の駆動力をホイール100に伝達し、且つ外部からの衝撃を適切に吸収するために、400MPa以上の引張強さを有することが好ましい。
 材料のブロックから機械切削により動力伝達板1を形成した場合、組織の連続性が失われて繰り返し曲げ疲労に弱くなる。このため、動力伝達板1は、1枚の板材からプレス加工、絞り加工等で製作することが好ましい。
 CFRPなどの炭素繊維複合樹脂は、引張強さが高く、且つ軽量であるため、動力伝達板1の材料として用いることができる。CFRPの場合、その繊維の配置方向によっては、1000MPa以上の引張強さを有することもある。
 図4を参照して、動力伝達板1に鉛直荷重が作用したときの変形について説明する。図4は、第1実施形態に係る動力伝達板1の作用の説明図である。図4では、車両1000に外部から大きな鉛直荷重Pが一時的に加わった場合、即ち、衝撃が印加された場合における、インホイールモータ51に組み込まれた動力伝達板1の形状の変化を示している。なお、以下では、図示するように、互いに直交するX軸、Y軸及びZ軸を設定する。X軸方向及びY軸方向は、水平方向に平行な方向であり、X軸方向は車両1000の前後方向に相当し、Y軸方向は車両1000の左右方向に相当する。Z軸方向は、鉛直方向(重力の方向)に平行な方向であり、車両1000の上下方向に相当する。
 図4に示すように、外部から車両1000に対してZ軸方向に鉛直荷重が作用すると、その荷重はシャフト80を介して動力伝達板1に伝達される。動力伝達板1にZ軸方向の鉛直荷重Pが作用すると、ばね部1Vが変形するとともに、図4の上図において模式的に示すように、シャフト80及び第2接続部1Bが上方に移動する。図中、移動後の第2接続部1B-Xは、ドットのハッチングで示される。なお、第1接続部1A(斜め格子のハッチング参照)は、ステータ2にモータ軸受11を介して支持されるロータ4に接続されているため、第2接続部1Bのような移動は行われない。
 したがって、ロータ4の回転軸(モータ軸)AXとシャフト80の回転中心軸(車軸)AX-Xとが径方向にずれる。外部からの衝撃によるシャフト80の回転中心軸(車軸)AX-Xの径方向の変位は、ばね部1Vの変形により吸収される。ばね部1Vは、動力伝達板1の全周に亘って形成されている。このため、回転軸AXのZ軸方向(回転軸AXの真上)に位置するばね部1Vが、曲げ変形することにより(図中、矢印Ar1参照)、変位が吸収される。
 また、回転軸AXのX軸方向(回転軸AXの真横)に位置するばね部1Vが、せん断方向及び引張方向に伸びるように変形することにより(図中、矢印Ar2参照)、変位が吸収される。以下、回転軸AXのX軸方向(回転軸AXの真横)に位置するばね部1Vの変形量について、ばね部1Vの第1凸部CN1を以下のように、円弧状の細い梁Dshとしてモデル化して検討する。
 図4に示すように、動力伝達板1において、Z軸方向に長さh(mm)分をX軸方向に沿って切り取った部分を梁Dshとしてモデル化する。この梁Dshは、動力伝達板1の厚みt、高さh、固定端から鉛直荷重Pの作用点までの長さLの棒状物体であり、Z軸方向から見たときに半径Rの半円弧状を呈する。半径Rは、第1凸部CN1の湾曲部CN11の曲げ半径に相当する。梁Dshの第1接続部1Aの端部が固定され、梁Dshの第2接続部1Bの端部(先端部とも記す)に鉛直方向上向きの鉛直荷重P(Z軸方向の荷重)が作用すると、梁Dshの先端部において歪みδcが生じる。
 歪みδcは、以下の式(1)により表される。
  δc=π(PR/EI)×(3EI+C)/2C ・・・(1)
  ここで、Pは鉛直荷重の大きさ、Rは梁Dshの半径(すなわち、第1凸部CN1の湾曲部CN11の曲げ半径)、Eは縦弾性係数、Cはねじり強さである。
 Iは、断面二次モーメントであり、以下の式(2)により表される。
  I=th/12 ・・・(2)
  ここで、tは、梁Dshの厚みであり、hは梁Dshの高さである。
 ねじり強さCは、断面により定まる。ここで、C=E・Iと仮定すると、式(1)は、以下の式(3)のように変形できる。
  δc=2π×(PR)/(EI) ・・・(3)
 次に、比較のため、ばね部1Vを備えていない動力伝達板をモデル化した長さL、厚みt、高さhの直線状の梁の歪みδsについて検討する。歪みδsは、以下の式(4)で表される。
  δs=PL/(3EI) ・・・(4)
  ここで、L=2Rであるから、式(4)は、以下の式(5)のように変形できる。
  δs=(8/3)×PR/(EI) ・・・(5)
 ばね部1Vを有している動力伝達板1をモデル化した場合の歪みδcと、ばね部1Vを有していない動力伝達板をモデル化した場合の歪みδsの大きさの比は、2π:(8/3)となる。このことから、ばね部1Vを有している動力伝達板1の方が、常に歪みが大きくなることが分かる。これは、ばね部1Vを有している動力伝達板1の方が、鉛直荷重Pを受けた場合に変形しやすいことを意味している。
 つまり、本実施形態に係る動力伝達板1は、その全周に亘ってばね部1Vが設けられているため、ばね部1Vが設けられていない場合に比べて、鉛直方向及び水平方向に変形しやすい構造となっている。このため、鉛直荷重Pが作用したときに、回転軸AXの真上の部位が、鉛直方向(Z軸方向)に収縮するように曲がるとともに、回転軸AXの真横の部位が、伸長するように伸びることにより、ロータ4に作用する荷重を低減することができる。
 本発明者らは、動力伝達板1の成立性を確認するために、有限要素法による数値解析によるシミュレーションを行った。図5~図7を参照して、動力伝達板1に対する数値シミュレーションの結果の一例について説明する。図5は、インホイールモータ51の最大負荷走行時における各部の変形量(変位量)を示す数値シミュレーションの結果を示す図である。図5では、ロータハウジング4W、動力伝達板1及びシャフト80のフランジ80aが一体となって回転軸AXを中心に回転している状態において、各部がどの程度の位置ずれを起こすかが示されている。
 なお、最大負荷走行時とは、具体的には、満員の搭乗者を乗せた車両1000が、上り坂を走行している状態であって、インホイールモータ51に最大の交流電力が投入され、ロータ4が高トルクを発生しホイール100が連続的に回転している状態を想定している。
 図5の下部に、50mm、100mmと付記されている棒線は、モータ各部の寸法を対比するためのスケールである。数値シミュレーションの対象としたロータコア保持部4Cの半径は約190mmであり、動力伝達板1の厚みtは2mmである。
 図5に示すように、シャフト80のフランジ80aには変形がほとんど発生していない。動力伝達板1は、その径方向内側から外側に向かって変形量が徐々に大きくなっている。なお、図5に示す変形量とは、初期位置からの変位量に相当する。シャフト80に接続されている第2接続部1Bでは、0.02~0.05mmの変形が発生している。ばね部1Vでは、0.05~0.10mmの変形が発生している。第1接続部1Aでは、内周側から外周側に向かって、0.10~0.12mmの変形が発生している部位と、0.12~0.14mm程度の変形が発生している部位とがある。
 ロータリブ4Sにおける動力伝達板1との接続部分では、0.14~0.17mmの変形が発生している。ロータリブ4Sにおけるロータコア保持部4Cに近い外周側領域では、0.17~0.2mmの変形が発生している。ロータコア保持部4Cでは、約0.2mmの変形が発生している。
 本数値シミュレーションの結果から、本実施形態で説明したばね部1Vを設けた動力伝達板1によりロータ4の駆動力をホイール100に伝達する構成において、最大負荷走行時に各部位の変形量が許容範囲内に収まることを確認することができた。
 図6は、インホイールモータ51の最大負荷走行時に動力伝達板1に発生する応力(ミーゼス応力)を示す数値シミュレーションの結果を示す図である。本数値シミュレーションの結果から、最大負荷走行時に、ばね部1Vを設けた動力伝達板1に発生する応力は、許容範囲内に収まること、及び、動力伝達板1により、ロータ4の駆動力を適切にシャフト80に伝達可能であることを確認することができた。
 図7は、インホイールモータ51に鉛直方向の衝撃が作用したときの動力伝達板1に発生する応力(ミーゼス応力)を示す数値シミュレーションの結果を示す図である。本数値シミュレーションの結果から、鉛直方向に衝撃が作用したときに、ばね部1Vを設けた動力伝達板1に発生する応力は、許容範囲内に収まることを確認することができた。
 以上のとおり、数値シミュレーションの結果(図5~図7参照)から、ばね部1Vを有する薄肉の動力伝達板1によってロータ4からホイール100に駆動力を伝達する本実施形態の構成において、各部の応力、変形量が許容範囲内に収まることを確認できた。
 また、数値シミュレーションの結果(図6、図7参照)から、動力伝達板1のボルト孔1HO,1HIの周囲は、他の部位に比べて高い応力が発生することを確認できた。このため、ボルト孔1HOとボルト31の間、及び、ボルト孔1HIとボルト32の間のそれぞれに、弾性体であるブッシュ1R(図3参照)を設けてもよい。図3に示すように、ブッシュ1Rは、筒状の筒部1Raと、筒部1Raの一端から外側に張り出す環状の鍔部1Rbと、を有する。ブッシュ1Rの筒部1Raがボルト孔1HO,1HIに挿入された後、ボルト31,32がボルト孔1HO,1HIに挿入され、ボルト31,32の頭部と動力伝達板1との間に鍔部1Rbが挟まれる。
 このように、ボルト孔1HO,1HIとボルト31,32の間に、弾性体であるブッシュ1Rが設けられることにより、動力伝達板1のボルト孔1HI,1HOの周囲に高い応力が発生することを抑制できる。また、ブッシュ1Rが設けられることにより、動力伝達板1のボルト孔1HO,1HIの摩耗を低減することができる。さらに、ブッシュ1Rが設けられることにより、車両1000の搭乗者の乗り心地の改善を図ることができる。
 ブッシュ1Rの材料には、ゴム、樹脂、金属を採用することができる。動力伝達板1の材料は、駆動力を伝達する機能と衝撃を吸収する機能を効果的に発揮できる材料が優先的に選定される。そのため、摩耗量の小さい高硬度材料は、動力伝達板1の材料として選定されにくい。したがって、ボルト孔1HO,1HIに、動力伝達板1の材料とは別の材料からなるブッシュ1Rを挿入し、ブッシュ1Rに応力緩和や摩耗低減の機能を持たせることが好ましい。
 ボルト孔1HO,1HIとブッシュ1Rとの間のガタが大きいと、駆動力の伝達効率の低下、及びボルト孔1HO,1HIの摩耗の要因になる。したがって、ブッシュ1Rは、圧入によりボルト孔1HO,1HIに装着されることが好ましい。これにより、ボルト孔1HO,1HIとブッシュ1Rの間のガタが小さくなるため、駆動力の伝達効率の低下、及びボルト孔1HO,1HIの摩耗を抑制できる。
 ブッシュ1Rは、摩耗を低減するために、高硬度の金属により製作することが好ましい。あるいは、ブッシュ1Rには、高硬度の表面処理が施されていることが好ましい。高硬度の表面処理としては、例えば、硬質クロムメッキ(硬度750HV)、無電解ニッケルメッキ(硬度500HV)などがあげられる。
 上述した実施形態によれば、次の作用効果を奏する。
 インホイールモータ51は、ステータ2に回転可能に支持されたロータ4と、ロータ4の駆動力をホイール100に伝達する動力伝達板1と、を備える。動力伝達板1は、ロータ4に接続される第1接続部1Aと、シャフト80に接続される第2接続部1Bと、を有している。動力伝達板1における第1接続部1Aと第2接続部1Bとの間には、ロータ4の軸方向の一方に突出する凸部CNである第1凸部CN1と他方に突出する凸部CNである第2凸部CN2とが径方向に連続して形成される。
 複数の凸部CNが径方向に連続して形成されたばね部1Vは、Z軸方向(鉛直方向)に屈曲可能であると共に、X軸方向(車両の前進方向または後進方向)、Y軸方向(回転軸AXの方向)にも弾性変形可能となっている。このため、路面からの衝撃に起因したシャフト80の径方向の変位及び曲がりを吸収し、衝撃がロータ4に伝わることが効果的に防止される。なお、動力伝達板1のばね部1Vは、全周に亘って周方向に連続して設けられているため、周方向には変形しにくい。したがって、動力伝達板1は、ロータ4の駆動力をホイール100に適切に伝えることができる。
 第1接続部1A及び第2接続部1Bは、その接続対象にボルト等により容易に接続が可能である。また、本実施形態では、第1接続部1Aと第2接続部1Bの間に、複数の凸部CNを設けることにより、径方向等に弾性変形可能なばね部1Vが形成されるため、動力伝達板1に複数の弾性部材を個別に取り付ける必要がない。本実施形態に係る動力伝達板1は、ロータ4の駆動力をホイール100に伝達する機能に加え、衝撃を吸収する機能を備えているため、部品点数の増加を抑制することができる。このように、本実施形態によれば、簡易な構造で、外部からの衝撃がロータ4に伝わることを抑制可能なインホイールモータ51を提供することができる。
 ロータ4に作用する荷重を低く抑えることができるので、ロータ4の剛性を低く設計することができる。その結果、ロータ4の薄肉化及び軽量化を図ることができる。また、ロータ4の変形量(変位量)も抑えられるので、ロータ4とステータ2との隙間7を、より狭く設計することができる。その結果、インホイールモータ51の大トルク化及び出力密度の向上を図ることができる。さらに、動力伝達板1は、1枚の板材からプレス加工、絞り加工等により容易に製造することができるので、インホイールモータ51の製造工数及び製造コストの低減を図ることができる。
 <第2実施形態>
 図8を参照して、本発明の第2実施形態に係るインホイールモータについて説明する。なお、第1実施形態で説明した構成と同一もしくは相当する構成には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。図8は、第2実施形態に係るインホイールモータの液状冷媒が流れる流路15の部分拡大斜視図である。
 第2実施形態に係るインホイールモータは、ステータハウジング2Wで囲まれる内部空間に収容されている液状冷媒が、図示しないポンプ、熱交換器を含む冷却システム内で循環する構成となっている点が第1実施形態と異なっている。ステータハウジング2Wで囲まれる内部空間には、図示しない冷媒入口部から液状冷媒が供給され、図示しない冷媒出口部から液状冷媒が排出される。インホイールモータから排出された液状冷媒は、熱交換器(不図示)で冷却され、ポンプ(不図示)によって再びインホイールモータに供給される。
 このため、ステータハウジング2Wで囲まれる内部空間は、液状冷媒が流れる流路15となる。流路15には、動力伝達板1よりも車体内側の内側流路15Aと、動力伝達板1よりも車体外側の外側流路15Bとが含まれる。液状冷媒は、例えば、流路15内において、回転軸AX側から径方向外側に向かって流れる(図中、矢印Ar3参照)。なお、図示するように、動力伝達板1Ebに貫通孔1thを設けて、液状冷媒が内側流路15Aから貫通孔1thを通じて外側流路15Bに流れるようにしてもよい(図中、矢印Ar4参照)。また、動力伝達板1Eb等の回転部品の一部に、液状冷媒をかき上げるような構造を設けてもよい。
 このように、本第2実施形態では、動力伝達板1Ebが、冷却用の液状冷媒が流れる流路15内に配置される。これにより、第1実施形態に比べて、ロータ4及びステータ2の冷却効果を高めることができる。
 <第3実施形態>
 図9~図11を参照して、本発明の第3実施形態に係るインホイールモータ53について説明する。なお、第1実施形態で説明した構成と同一もしくは相当する構成には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。第1実施形態に係るインホイールモータ51は、インナーロータ型のモータであったが、本第3実施形態に係るインホイールモータ53はアウターロータ型のモータである。
 図9は、第3実施形態に係るインホイールモータ53を搭載した車両2000の構成を示す模式図である。車両2000は、全輪にインホイールモータ53を備えている。つまり、本実施形態の車両2000は、電動ホイール203によって四輪駆動で走行することができる。インバータ150bは各ホイール100の中に備えられている。車体フレーム1010の内側に配置されるバッテリ台1020には、バッテリ1030が搭載されている。バッテリ1030は、各インバータ150bに対して、電源ラインPLを介して直流電力を供給する。
 図10は、第3実施形態に係るインホイールモータ53の部分拡大斜視図である。図10に示すように、第3実施形態に係るインホイールモータ53は、第1実施形態と同様、ステータ2と、ステータ2に回転可能に支持されたロータ4と、ロータ4の駆動力をホイール100に伝達する動力伝達板1Ecと、を備える。なお、上述したように、第3実施形態に係るインホイールモータ53は、アウターロータ型のモータである。このため、ステータコア2Xの外側にロータコア4Xが配置され、ステータコア2Xの外周面とロータコア4Xの内周面とが対向している。
 ロータハウジング4Wは、ロータコア4Xを保持する円筒状のロータコア保持部4Cと、ロータコア保持部4Cの車体側とは反対側(図示右側)の端部から径方向内側に向かって延在する側板4Dと、を備える。側板4Dには、車体側とは反対側(図示右側)に突出する取付部4Eが設けられている。
 動力伝達板1Ecの第1接続部1Aは、ボルト31によって取付部4Eに固定される。取付部4Eの突出高さ、すなわち側板4Dから取付部4Eにおける第1接続部1Aとの当接面まで軸方向距離は、動力伝達板1の第1接続部1Aと第2接続部1Bの段差1divよりも大きい。
 動力伝達板1Ecの第2接続部1B、ホイール100のハブ固定部100A及びハブHUのハブフランジHFは、ハブボルトHBによって共締めされている。図示するように、第2接続部1Bは、ハブフランジHFとハブ固定部100Aとによって挟持されている。なお、動力伝達板1Ecの第2接続部1Bは、ハブHUにのみ接続する構成、あるいは、ホイール100にのみ接続する構成としてもよい。しかしながら、この場合、ハブHUとホイール100とを接続する部位とは別に、ハブHUまたはホイール100に動力伝達板1との接続部を形成する必要がある。
 これに対して、本実施形態では、ハブHUとホイール100とを接続するハブボルトHBによって動力伝達板1EcがハブHU及びホイール100に接続されている。このため、動力伝達板1Ecと接続する部位を、ハブHUまたはホイール100に新たに設ける必要がない。これにより、インホイールモータ53に用いられるボルト等の締結部材の数を低減することができる。
 なお、本第3実施形態では、第1実施形態と同様、ホイール100とロータ4とが直接接続されていないため、ハブHUからホイール100を容易に脱着することができる。つまり、ホイール100とロータ4とが直接接続されている場合に比べて、車両2000のメンテナンス性が良い。
 本第3実施形態では、第1実施形態と同様、モータ軸受11の外径が、動力伝達板1の第1接続部1Aの取付部径1-ARよりも大きい。さらに、複数のモータ軸受11のうちの少なくとも1つの外径がステータコア2Xの内径よりも大きい。この構成では、モータ軸受11が、動力伝達板1よりもロータコア4Xに近い位置でロータコア4Xを支持する。これにより、ロータハウジング4Wの歪みがロータコア4Xとステータコア2Xの隙間7に伝播しにくくなる。このため、隙間7の狭小化による高トルク化と、ロータハウジング4Wの軽量化を実現できる。
 動力伝達板1Ecの第1接続部1Aと第2接続部1Bは、第1実施形態と同様、軸方向で異なる位置に設けられている。この構成により、動力伝達板1Ecと、その接続対象との接続位置の設計自由度を高めることができる。例えば、図示するように、第1接続部1Aが第2接続部1Bよりも車体外側の位置でロータ4に接続される構成とすることにより、ロータコア4X及びステータコア2Xをホイール100のスポーク100SPに近づけることができる。その結果、インホイールモータ53の内部空間を有効活用できるようになる。
 図11は、第3実施形態に係るインホイールモータ53の最大負荷走行時に動力伝達板1Ecに発生する応力(ミーゼス応力)を示す数値シミュレーションの結果を示す図である。本数値シミュレーションの結果から、最大負荷走行時に、ばね部1Vを設けた動力伝達板1Ecに発生する応力は、許容範囲内に収まること、及び、動力伝達板1Ecにより、ロータ4の駆動力を適切にホイール100に伝達可能であることを確認することができた。
 なお、図示するように、内周側のボルト孔1HIの周囲では、ボルト孔1HIに近づくほど高い応力が発生し、84~190MPaの応力が発生する。このため、ボルト孔1HIとハブボルトHBの間に、弾性体であるブッシュ1R(図3参照)を設けてもよい。これにより、ボルト孔1HIの周囲の応力を緩和することができるとともに、ボルト孔1HIの摩耗を低減することができる。
 このような第3実施形態によれば、第1実施形態と同様、簡易な構造で、外部からの衝撃がロータ4に伝わることを抑制可能なインホイールモータ53を提供することができる。なお、本第3実施形態では、動力伝達板1Ecの第2接続部1B、ホイール100のハブ固定部100A及びハブHUのハブフランジHFが、ハブボルトHBによって共締めされている。このため、第1実施形態で説明したシャフト80と動力伝達板1とを接続するボルト32(図2参照)を省略することができる。また、第1実施形態で説明したシャフト80に動力伝達板1を接続するためのフランジ80a(図2参照)を設ける必要もない。
 次のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、上述の異なる実施形態で説明した構成同士を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせることも可能である。
 <変形例1>
 ロータ4の駆動力をホイール100に伝達する動力伝達板の構成は、第1~第3実施形態で説明した構成に限定されない。図12を参照して、動力伝達板の変形例について説明する。図12は、動力伝達板の変形例1-1~1-6について説明する図であり、回転軸AXを含む平面により切断した断面を示す。
 <変形例1-1>
 第1実施形態で説明した動力伝達板1(図3参照)は、第1凸部CN1の突出高さHcn1及び第2凸部CN2の突出高さHcn2が第1接続部1Aと第2接続部1Bとの段差1divと同じになるように形成されていた。これに対して、変形例1-1に係る動力伝達板1Maは、図12(a)に示すように、第1凸部CN1aの側部CN12aが、第1実施形態の動力伝達板1の側部CN12(図3参照)よりも長い。つまり、本変形例1-1に係る動力伝達板1Maの第1接続部1Aと第2接続部1Bの段差1divaは、第1実施形態に係る動力伝達板1の第1接続部1Aと第2接続部1Bの段差1divよりも大きい。
 <変形例1-2>
 第1実施形態で説明した動力伝達板1(図3参照)は、第1凸部CN1が、半円弧状の湾曲部CN11と、屈曲部CN13と、湾曲部CN11と屈曲部CN13とを接続する断面視で直線状の側部CN12とを有し、第2凸部CN2が、半円弧状の湾曲部CN21と、屈曲部CN23と、湾曲部CN21と屈曲部CN23とを接続する断面視で直線状の側部CN22とを有している例について説明した。これに対して、変形例1-2に係る動力伝達板1Mbは、図12(b)に示すように、断面視で直線状の側部CN12,CN22が設けられていない。動力伝達板1Mbの第1凸部CN1bの湾曲部CN11b及び第2凸部CN2bの湾曲部CN21bは、中心角180°未満の円弧状に形成されている。また、湾曲部CN11bと湾曲部CN21bとは直接接続されている。
 <変形例1―3>
 第1実施形態で説明した動力伝達板1(図3参照)は、第1接続部1Aと第2接続部1Bとの間に段差1divを有していた。これに対して、変形例1-3に係る動力伝達板1Mcは、図12(c)に示すように、第1接続部1Aと第2接続部1Bとが同一の回転面内に位置するように形成されており、段差1divを有していない。動力伝達板1Mcの第1凸部CN1cは、第1接続部1Aから車体側に屈曲する屈曲部CN13cと、屈曲部CN13cに接続される半円弧状の湾曲部CN11cと、を有する。動力伝達板1Mcの第2凸部CN2cは、第2接続部1Bから車体側とは反対側に屈曲する屈曲部CN23cと、屈曲部CN23cに接続される半円弧状の湾曲部CN21cと、を有する。湾曲部CN11cと湾曲部CN21cとは、連結部CN0cによって連結される。連結部CN0cは、第1凸部CN1cの一部及び第2凸部CN2cの一部を構成する。
 <変形例1―4>
 上記変形例1-3で説明した動力伝達板1Mc(図12(c)参照)は、第1凸部CN1cに半円弧状の湾曲部CN11cが設けられ、第2凸部CN2cに半円弧状の湾曲部CN21cが設けられていた。これに対して、変形例1-4に係る動力伝達板1Mdには、図12(d)に示すように、半円弧状の湾曲部CN11c,CN21cが設けられていない。動力伝達板1Mdの第1凸部CN1d及び第2凸部CN2dは、台形状に形成されている。
 動力伝達板1Mdの第1凸部CN1dは、第1接続部1Aから車体側に略45度屈曲する屈曲部CN13dと、屈曲部CN13dに接続される斜面部CN12dと、斜面部CN12dから内径側に向かって略45度屈曲する屈曲部CN111dと、屈曲部CN111dに接続される平面部CN110dと、平面部CN110dから車体側とは反対側に略45度屈曲する屈曲部CN112dとを有している。
 動力伝達板1Mdの第2凸部CN2dは、第2接続部1Bから車体側とは反対側に略45度屈曲する屈曲部CN23dと、屈曲部CN23dに接続される斜面部CN22dと、斜面部CN22dから外径側に向かって略45度屈曲する屈曲部CN211dと、屈曲部CN211dに接続される平面部CN210dと、平面部CN210dから車体側に略45度屈曲する屈曲部CN212dとを有している。
 屈曲部CN112dと屈曲部212dとは連結部CN0dによって連結される。連結部CN0dは、第1凸部CN1dの一部及び第2凸部CN2dの一部を構成する。平面部CN110d,CN210d、連結部CN0d及び斜面部CN12d,CN22dは、断面視で直線状である。
 <変形例1-5>
 上記変形例1-4で説明した動力伝達板1Md(図12(d)参照)は、第1凸部CN1d及び第2凸部CN2dの頂部に平面部CN110d,CN210dが設けられていた。これに対して、変形例1―5に係る動力伝達板1Meは、図12(e)に示すように、第1凸部CN1e及び第2凸部CN2eの頂部に円弧状の湾曲部CN11e,CN21eが設けられている点が変形例1-4に係る動力伝達板1Mdと異なっている。
 <変形例1-6>
 上記変形例1-3で説明した動力伝達板1Mc(図12(c)参照)は、第1凸部CN1cに半円弧状の湾曲部CN11cが設けられ、第2凸部CN2cに半円弧状の湾曲部CN21cが設けられていた。これに対して、変形例1―6に係る動力伝達板1Mfは、図12(f)に示すように、第1凸部CN1f及び第2凸部CN2fに、楕円の円弧状の湾曲部CN11f,CN21fが設けられている。楕円の円弧状の湾曲部CN11f,CN21fは、その長軸が径方向に沿うように形成されている。なお、図示しないが、湾曲部CN11f,CN21fは、その長軸が軸方向に沿うように形成されていてもよい。この場合、鉛直方向(上下方向)の剛性を小さくすることができる。
 図12(a)~(f)に示すように、動力伝達板は、種々の形状とすることができる。各部の長さ、半径等の寸法が調整されることにより、動力伝達板のばね部の鉛直方向(上下方向)の剛性が調整される。
 <変形例2>
 上記実施形態では、ロータ4の駆動力をホイール100に伝達する動力伝達板の枚数が1枚である例について説明したが、本発明はこれに限定されない。動力伝達板は、複数枚の板を積層した構造であってもよい。
 動力伝達板の板厚は、1~6mm程度であることが好ましく、車両の重量に応じて定められる。駆動力に対する強度を確保するために単板構成の動力伝達板の板厚を大きくした場合、動力伝達板が曲がりにくくなる。また、板厚が大きくなるほど表面の引張応力が大きくなるため寿命が短くなる。このため、車両の重量が大きい場合には、複数の板を重ねることにより、動力伝達板の板厚を確保することが好ましい。例えば、図13に示すように、本変形例2に係る動力伝達板1Mgは、第1板状部材1Xと第2板状部材1Yとが軸方向に重ね合わせられている。第1板状部材1X及び第2板状部材1Yは、それぞれ第1実施形態で説明した動力伝達板1と同様の構成である。
 第1板状部材1Xの第1凸部CN1xと第2板状部材1Yの第1凸部CN1yとが積層されることにより、動力伝達板1Mgの第1凸部CN1gが形成される。第1凸部1CNgの湾曲部CN11gは、第1凸部CN1xの湾曲部CN11xの内径が第1凸部CN1yの湾曲部CN11yの外径と等しくなるように形成される。第1板状部材1Xの第2凸部CN2xと第2板状部材1Yの第2凸部CN2yとが積層されることにより、動力伝達板1Mgの第2凸部CN2gが形成される。第2凸部CN2gの湾曲部CN21gは、第2凸部CN2xの湾曲部CN21xの外径が第2凸部CN2yの湾曲部CN21yの内径と等しくなるように形成される。
 本変形例に係る動力伝達板1Mgは、複数の板状部材1X,1Yが積層された積層板である。このため、重量が大きい車両において、駆動力に対する強度を確保しつつ路面からの衝撃を吸収することができる。なお、動力伝達板1Mgの板厚が1.5~2mm以上になる場合には、複数の板状部材を重ねて動力伝達板1Mgを形成することが好ましい。例えば、板厚2mmの板を3枚重ねることにより板厚6mmの動力伝達板1Mgを形成することができる。
 <変形例3>
 上記実施形態では、動力伝達板1,1Eb,1Ecにおいて、凸部CNが2個設けられる例について説明したが、本発明はこれに限定されない。凸部CNは、3個以上設けられていてもよい。径方向に連続して形成される複数の凸部CNは、その突出方向が交互に変わるように配置される。凸部CNの数が多いほど曲がりやすくなるが、動力伝達板における駆動力の伝達効率は低下する。このため、凸部CNの数は5個以下とすることが好ましい。なお、上述したように、凸部CNの曲げ半径は、小さいほど動力伝達板における駆動力の伝達効率が増加する。したがって、凸部CNの曲げ半径の大きさと凸部CNの数により、駆動力の伝達効率と許容変形量を調整することが好ましい。
 <変形例4>
 第1実施形態では、第1接続部1A及び第2接続部1Bの双方に、その接続対象に接続するためのボルト31,32が挿通されるボルト孔1HO,1HIが設けられ、第1接続部1A及び第2接続部1Bの双方に、その接続対象に嵌合される嵌合部(外周嵌合凹部1MO,内周嵌合凹部1MI)が設けられている例について説明したが、本発明はこれに限定されない。第1接続部1Aのボルト孔1HO及び第2接続部1Bのボルト孔1HIの一方を省略してもよい。また、第1接続部1Aの嵌合部(外周嵌合凹部1MO)及び第2接続部1Bの嵌合部(内周嵌合凹部1MI)の一方を省略してもよい。第1接続部1A及び第2接続部1Bの少なくとも一方には、その接続対象に接続するためのボルトが挿通されるボルト孔が設けられ、第1接続部1A及び第2接続部1Bの少なくとも一方には、その接続対象に嵌合される嵌合部が設けられている構成とすることで、上記第1実施形態と同様、ボルトの接続作業を容易に行うことができるとともに、ボルト孔に発生する応力を低減することができる。
 <変形例5>
 上記実施形態では、四輪の自動車に搭載されるインホイールモータ51,53について説明したが、本発明はこれに限定されない。電動自転車、電動キックスクーターなど、自動車に比べて質量が軽いものに本発明を適用してもよい。この場合、動力伝達板の材料として、ゴム、あるいはプラスチックを採用してもよい。
 <変形例6>
 上記実施形態では、動力伝達板1,1Eb,1Ecの第1接続部1A及び第2接続部1Bが、回転面に平行な平板状である例について説明したが、本発明はこれに限定されない。第1接続部1A及び第2接続部1Bは、回転面に対して直交する形状、すなわち円筒状の部位を有し、この部位にボルト31,32が装着される構成であってもよい。また、第1接続部1A及び第2接続部1Bは、回転面に対して傾斜する形状、すなわち円錐台の斜面に相当する部位を有し、この部位にボルト31,32が装着される構成であってもよい。
 <変形例7>
 上記実施形態では、インホイールモータ51,53が、永久磁石を備えた永久磁石モータである例について説明したが、本発明はこれに限定されない。インホイールモータ51,53は、誘導モータでもよく、モータの形式は問わない。
 <変形例8>
 上記実施形態では、ロータハウジング4Wと動力伝達板1,1Eb,1Ecとが個別に形成され、ボルト31によって接続される例について説明したが、本発明はこれに限定されない。ロータハウジング4Wと動力伝達板1,1Eb,1Ecとはボルト等の接続部材を用いることなく、一体的に接続された一部品として構成してもよい。
 <変形例9>
 ボルト孔1HO,1HIの数は、上記実施形態で説明した例に限定されない。ボルト孔1HO,1HIの数を増やすことにより、ボルト孔1HO,1HIの周囲の応力を低減することができる。
 以上、本発明の実施形態及びその変形例について説明したが、上記実施形態及びその変形例は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態及びその変形例で説明した具体的構成に限定する趣旨ではない。
 1,1Eb,1Ec,1Ma,1Mb,1Mc,1Md,1Me,1Mf…動力伝達板、1A…第1接続部、1-AR…取付部径、1B…第2接続部、1div…段差、1HO…ボルト孔、1HI…ボルト孔、1MI…内周嵌合凹部(嵌合部)、1MO…外周嵌合凹部(嵌合部)、1R…ブッシュ、1V…ばね部、1X…第1板状部材、1Y…第2板状部材、2…ステータ、2X…ステータコア、2W…ステータハウジング、4…ロータ(第1接続部の接続対象)、4S…ロータリブ、4SK…嵌合凸部、4SH…ねじ穴、4X…ロータコア、4W…ロータハウジング、7…隙間、11…モータ軸受、15…流路、15A…内側流路、15B…外側流路、51,53…インホイールモータ、80…シャフト(第2接続部の接続対象)、100…ホイール(第2接続部の接続対象)、100SP…スポーク、AX…回転軸、CN…凸部、CN1…第1凸部、CN2…第2凸部、HU…ハブ(第2接続部の接続対象)、HB…ハブボルト(ボルト)

Claims (12)

  1.  ステータに回転可能に支持されたロータと、
     前記ロータの駆動力をホイールに伝達する動力伝達板と、を備えたインホイールモータであって、
     前記動力伝達板は、前記ロータに接続される第1接続部と、
     前記ホイール、ハブ、及び、シャフトのうちの少なくとも1つに接続される第2接続部と、を有し、
     前記第1接続部と前記第2接続部との間に、前記ロータの軸方向の一方に突出する凸部と他方に突出する凸部とが径方向に連続して形成されるインホイールモータ。
  2.  請求項1に記載のインホイールモータにおいて、
     前記第1接続部と前記第2接続部は、前記軸方向で異なる位置に設けられるインホイールモータ。
  3.  請求項1に記載のインホイールモータにおいて、
     前記ステータに対して前記ロータを回転可能に支持する少なくとも1つのモータ軸受を備え、
     前記モータ軸受の少なくとも1つの外径は、前記動力伝達板の前記第1接続部の取付部径よりも大きいインホイールモータ。
  4.  請求項1に記載のインホイールモータにおいて、
     前記ステータに対して前記ロータを回転可能に支持する少なくとも1つのモータ軸受を備え、
     前記ステータはステータコアを有し、
     前記モータ軸受の少なくとも1つの外径は、前記ステータコアの内径よりも大きいアウターロータ型のインホイールモータ。
  5.  請求項1に記載のインホイールモータにおいて、
     前記ステータに対して前記ロータを回転可能に支持する少なくとも1つのモータ軸受を備え、
     前記ロータはロータコアを有し、
     前記モータ軸受の少なくとも1つの外径は、前記ロータコアの内径よりも大きいインナーロータ型のインホイールモータ。
  6.  請求項1に記載のインホイールモータにおいて、
     前記第2接続部、前記ホイール及び前記ハブが、ボルトによって共締めされるインホイールモータ。
  7.  請求項1に記載のインホイールモータにおいて、
     前記ロータ及び前記動力伝達板は冷却用の液状冷媒と接するインホイールモータ。
  8.  請求項7に記載のインホイールモータにおいて、
     前記動力伝達板は冷却用の液状冷媒が流れる流路内に配置されるインホイールモータ。
  9.  請求項1に記載のインホイールモータにおいて、
     前記第1接続部及び前記第2接続部の少なくとも一方には、その接続対象に接続するためのボルトが挿通されるボルト孔が設けられ、
     前記第1接続部及び前記第2接続部の少なくとも一方には、その接続対象に嵌合される嵌合部が設けられているインホイールモータ。
  10.  請求項1に記載のインホイールモータにおいて、
     前記第1接続部及び前記第2接続部の少なくとも一方には、その接続対象に接続するためのボルトが挿通されるボルト孔が設けられ、
     前記ボルト孔と前記ボルトの間に弾性体のブッシュが設けられているインホイールモータ。
  11.  請求項1に記載のインホイールモータにおいて、
     前記第1接続部から立ち上がる前記凸部の立ち上がり角度、及び、前記第2接続部から立ち上がる前記凸部の立ち上がり角度が90度以上であるインホイールモータ。
  12.  請求項1に記載のインホイールモータにおいて、
     前記動力伝達板は、複数の板状部材が積層された積層板であるインホイールモータ。
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