JPH0746620Y2

JPH0746620Y2 - ダイレクトドライブ式ホイールモータを用いた電気二輪車

Info

Publication number: JPH0746620Y2
Application number: JP1988141360U
Authority: JP
Inventors: 浩桜井; 昌朗小野; 篤間宮
Original assignee: Tokyo R&D Co Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: Tokyo R&D Co Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 1988-10-28
Filing date: 1988-10-28
Publication date: 1995-10-25
Anticipated expiration: 2003-10-28
Also published as: JPH0260694U

Description

【考案の詳細な説明】［考案の目的］（産業上の利用分野）本考案は、車輪をモータにより直接回転するダイレクト
ドライブ式ホイールモータを用いた電気二輪車に関す
る。

（従来の技術）近年では、低公害、低騒音、制御容易性等のメリットか
ら、バッテリ電力を動力源とし、モータを駆動源とした
電気自動車か注目を浴びている。

この種、電気自動車は、車輪の駆動に当り２つの方式が
ある。その１つは、モータと車輪とを別体に設け、この
両者を減速機、差動装置、ドライブシャフト等の動力伝
達装置を介して連結したものである。また、他の方式の
ものは、車輪のホイールディスクにモータを直接組込ん
だ、いわゆるホイールモータと称されるものである。

前者は、モータの動力が動力伝達装置により減殺され、
エネルギー損失があるのみでなく、車両の重量が増大
し、バッテリー一充電当りの走行距離（以下単にレンジ
と称す）が短くなるという欠点がある。

これに対し、後者のものは、車軸方向の寸法が小さく、
動力伝達装置が不要で、車両全体の重量が比較的に小さ
くできる。電気自動車の駆動方式としては後者の方が優
れていることは明らかである。

したがって、最近では、この後者を採用した電気二輪車
が提案されている（例えば、実開昭53-136,736号公報参
照）。

この電気二輪車は、第３図に示すように、ハブ100に、
ブレーキ101用のホイールディスク102と、モータ103用
のホイールディスク104とを設け、これらホイールディ
スク102,104をそれぞれ軸受105,106により支持したもの
である。

なお、図中「107」は車輪、「108」はフォークである。

（考案が解決しようとする課題）しかし、この電気二輪車は、車両全体の重量の軽減及び
車軸方向寸法の短縮化がまだ不十分である。つまり、２
つのホイールディスク102,104を有することから、車両
の重量が重く、また、２つのホイールディスク102,104
をそれぞれ軸受105,106により支持すれば、いわゆる両
端支持となり、前記ハブ100の軸方向の寸法Ｌが肥大化
する。

この結果、前記レンジ値は短くなり、特に、大きなバッ
テリを搭載することができない電気二輪車では、このレ
ンジ値が短いことが、汎用化を妨げる一大要因となって
いる。

しかも、大きな動力性能の電気二輪車を設計しようとす
ると、モータ103を大きな構造のものとしなければなら
ないが、このようにすると車輪が肥大化し、電気二輪車
の特徴である小形で取扱い易いという点が著じるしく減
殺されることになる。また、前記軸方向寸法が肥大化す
れば意匠的にも好ましくなくしかも、両端支持構造であ
るために、組付作業時において作業能率が低下するとい
う問題もある。

本考案は、上述した従来技術に伴う課題を解決するため
になされたもので、第１の目的は、車両の全体重量の軽
量化を図り、レンジ値を大きくすることにある。

また、本考案の第２の目的は、モータ部分の寸法が小さ
く、実用上問題のない電動の電気二輪車を提供すること
にある。

さらに、本考案の第３の目的は、構造が簡単で組立て作
業性にも優れたダイレクトドライブ式ホイールモータを
用いた電気二輪車を提供することを目的とする。

［考案の構成］（課題を解決するための手段）上記目的を達成するための本考案に係るダイレクトドラ
イブ式ホイールモータを用いた電気二輪車は、フォーク
に両端が支持された中空ハブの外周に、１枚のホイール
ディスクを軸受を介して回転可能に取付け、このホイー
ルディスクの一側端面側には制動部を、外周には車輪
を、さらにこのホイールディスクの他側端面側には前記
中空ハブに取付けられたステータ部と小許の間隙を介し
て対設されたロータ部を、それぞれボルトにより締付固
定し、前記ステータ部とロータ部とからなるモータをカ
バーにより覆ったことを特徴とする。

前記中空ハブは、前記軸受側の外径とモータ側の外径が
相違した段付中空ハブとしたことを特徴とする。

前記軸受は、モータ支持用の軸受単体と制動部支持用の
軸受単体とを相互に近接配置し、前記ホイールディスク
を片持的に支持したことを特徴とする。

前記中空ハブは、内部の連通路内に前記ステータ部に給
電する動力線を挿通したことを特徴とする。

前記制動部は、シュードラム式としたことを特徴とす
る。

（作用）このように、中空ハブに軸受を介して設けられた１枚の
ホイールディスクの両側にモータと制動部を振分けて配
置すれば、ホイールディスクの一側からモータを他側か
ら制動部を取付けることができるので、構造が簡素化
し、組立て作業性が向上し、車両全体の重量が軽量化
し、レンジ値を大きくでき、しかも、前記ホイールディ
スクを中空ハブに片持的に支持することができるので、
軸方向の寸法が大幅に低減できる。

しかも、中空ハブを、軸受側の外径とモータ側の外径が
相違する段付中空ハブとすれば、モータと制動部とをそ
れぞれ独立して積み重ね方式で組付ることができ、組立
て作業性がさらに向上する。

前記軸受をモータ支持用の軸受単体と制動部支持用の軸
受単体とを相互に近接配置すれば、軸方向の寸法がさら
に低減できる。

前記中空ハブの内部に形成された連通路に、ステータ部
に給電する動力線を挿通すると、動力線の配線が容易と
なり、内部を流通する空気により動力線及びモータの冷
却効果が向上する。

前記制動部は、シュードラム式とすれば、この点でも軸
方向の寸法がさらに低減できる。

そして、これらにより実用上問題のない電動の電気二輪
車が得られることになる。

（実施例）以下、図面を参照して本考案の一実施例を説明する。

第１図は、本考案の一実施例に係る電気二輪車の概略側
面図、第２図は、同電気二輪車の電動輪部分の断面図で
ある。

この電気二輪車は、第１図に示すように、底部フレーム
１上に載置された複数個のバッテリ２の電力を動力源と
し、この電力によりホイールモータ３のモータＭを駆動
するものである。

なお、図中「４」はハンドル、「５」は座席シート、
「６」はサスペンションである。

このホイールモータ３は、後部フレーム７に一端が回動
可能に支持されたフォーク８の他端に取付けられ、その
詳細は、第２図に示している。

このホイールモータ３は、前記フォーク８により支持さ
れているが、このフォーク８の先端は、中空ハブ９の両
端部にボルト10により取付られた支持プレート11に溶接
等により固着されている。

前記中空ハブ９の外周には、アルミニウム等の軽量な金
属よりなる１枚のホイールディスク12が軸受13を介して
回転可能に取付けられている。

なお、この中空ハブ９はモータＭの回転軸と車軸とを兼
用するものである。

前記ホイールディスク12は、ボス部14の内周に、相互に
近接配置してなる一対の軸受単体13a,13bからなる前記
軸受13と、ダストシール15が設けられている。この軸受
単体の内、一方の軸受単体13aは、主としてモータ支承
用であり、他方の軸受単体11bは、主としてブレーキ支
承用として機能するものである。この２個の軸受単体13
a,13bを相互に近接配置したのは、ホイールモータの軸
方向寸法を小さくするためであるが、このホイールモー
タ３ではホイールディスク12を片持的に支持しているこ
とからも軸方向寸法の短縮化を図っている。

また、前記ホイールディスク12の一側面、つまり、前記
ボス部14の端部には制動部16がボルト16aにより取付け
られている。この制動部16は、シュードラム式のもので
あり、このシュードラム式のブレーキは、公知に属する
ため詳述は避けるが、ブレーキカム17を図示しないブレ
ーキペダル等により回動すれば、ブレーキドラム18内で
ブレーキシュー19が拡開し、前記ブレーキドラム18の内
周面に摺接するようになっている。特に、このシュード
ラム式ブレーキは、ディスクブレーキに比較して前記軸
方向寸法が小さくでき、電気二輪車にとっては好ましい
ものである。

一方、前記ホイールディスク12の他側面には、モータＭ
が取付けられている。このモータＭは、前記中空ハブ９
に取付けられたステータ部20と、該ステータ部20と小許
の間隙Ｇを介して対設されたロータ部21とからなり、こ
のロータ部21をホイールディスク12にボルト22により締
付固定し、ホイールディスク12をモータＭにより直接回
転させるダイレクトドライブ方式としている。

さらに、前記ホイールディスク12の外周には、車輪23が
取付けられているが、この車輪23は、ハブボルト24によ
りホイールディスク12に固着されたリム25と、タイヤ26
とから構成されている。

この場合、中空ハブ９は、フランジ部9aを境として軸受
13側あるいは制動部側の外径よりもモータ側の外径の方
を大きくした、いわゆる段付ハブとしてあり、これによ
りモータ側はモータ側で、制動部側は制動部側で、それ
ぞれ積み重ね状に各部材を組み付けることができ、ホイ
ールモータ３の大部分を組立てることができ、組付作業
上の向上及び保守点検等の整備作業上から極めて便利な
ものとなる。

前記ロータ部21は、環状のヨーク27と、このヨーク27の
内周面に接着剤若しくはボルト等により固着された薄肉
で強力な磁界を発生する希土類の永久磁石28とから構成
されている。

この希土類の永久磁石28は、大きな磁束密度を有するの
みでなく、室温で大きな結晶磁気異方性を示すことから
大きな保磁力を発揮し、これをモータ用の永久磁石とし
て用いれば、永久磁石を薄肉化することができ、コンパ
クトなモータとなり、大きな出力を出すことができる。

例えば、通常の永久磁石であるアルニコ系、又はフェラ
イト系のものは、50〜270kA/m程度の保磁力を有するも
のであるのに対し、希土類コバルト系（RCo₅）のもの
は、その保磁力が680〜800kA/mにもなることからも前記
希土類磁石が有効なものであることは明らかである。

また、前記ホイールディスク12は、アルミニウム合金等
のような軽量金属よりなり、モータＭの放熱性を向上す
るために、外周面に放熱フィンｆを突出してある。

前記ステータ部20は、コイルＣが巻回された電機子コア
29の内周部位をボルト30により中空ハブ９のフランジ部
9aにスペーサ31を介して取付けられている。

また、前記コイルＣと動力線32とは、連結ボルト33と板
状の端子34とを介して接続されているが、この連結ボル
ト33は、動力線32に螺合する場合に前記板状の端子34を
介在して行なったものである。前記動力線32は、中空ハ
ブ９内の大きな連通路35を挿通させているので、この動
力線32の配線は極めて容易になるのみでなく、この連通
路35を通過する空気により動力線32及びモータＭのジュ
ール熱を除去することもでき、冷却効果が向上すること
になる。

なお、図中「36」は中空の電機絶縁用ブロックである。

また、このモータＭの外側は、前記ボルト22により前記
ヨーク27と共締めされたカバー37により覆われている。
このカバー37の内面には、モータの回転状態を検知する
ためのタイミング用グリッド38が設けられている。この
タイミング用グリッド38は、ロータ部21に取付けられた
永久磁石の磁極に対応して設けられており、前記中空ハ
ブ９に取付けられたフォトセンサ39からの光信号を図示
しない受光素子に向って反射するものである。

ホイールモータ３の回転トルク等を制御する制御装置40
は、第１図に示すように座席シート５の下部に設けられ
ている。この制御装置40には、電気二輪車用ホイールモ
ータ一１を運転するに当っての制御信号、例えば、アク
セルあるいはブレーキの操作量、走行トルク、バッテリ
の充電量、ホイールモータの発熱量等から演算された制
御信号が入力されるようになっている。

次に作用を説明する。

まず、ホイールモータ３を組み立てるには、中空ハブ９
にホイールディスク12を取付ける。そして、この中空ハ
ブ９にステータ20をボルト30により締付けた後に、動力
線32と、前記ステータ部20のコイルＣとを接続する。

次に、ホイールディスク12の一側にロータ部21をボルト
22により取付けるとともにカバー37も共締めする。この
ホイールディスク12の他側には制動部16を取付ければ、
ホイールモータ３を組み立てることができる。

そして、最後にこのホイールモータ３をフォーク８に取
付られた支持プレート11にボルト10により固着すればよ
い。

このホイールモータ３を組み立てる作業を行なう場合に
は、左側方からホイールディスク12、ステータ部20、ロ
ータ部21を、また右側方から制動部16を、次々といわば
積み重ね方式で取付ければよいことになり、組み立て手
順よく、簡単に行なうことができる。したがって、これ
を分解する保守点検時にもその作業が容易となり、整備
性も向上することになる。

次に、図示しない始動スイッチをオンすると、バッテリ
２からの所定の電流が制御装置40を介して動力線32に導
かれ、この動力線32より連結ボルト33と板状の端子34を
介してコイルＣに導かれる。この電流は、タイミング用
グリッド38による反射光を受光素子が検知することによ
って制御する。

これによりロータ部21側の希土類磁石28により形成され
ている磁界を電流が横切ることによりロータ部21が回転
する。この回転はボルト22を介してホイールディスク12
に伝達され車輪23が回転する。

つまり、このホイールモータ３では、ステータ部20によ
り直接ロータ部21を回転させるダイレクトドライブ方式
としているので、減速機、差動装置、ドライブシャフト
等の動力伝達装置を必要とすることなく、ホイールモー
タ３に所望の動作をさせることができ、これにより車軸
部分の構造が簡素となる。しかも、これにより車両全体
の軽量化、コンパクト化を達成することができ、バッテ
リ一充電当りの走行距離、つまり、レンジ値も伸びるこ
とになる。

また、車両が走行することにより、モータＭ及び動力線
32を加熱したジュール熱は、ホイールディスク12の放熱
フィンｆを介して除去されるのみでなく、中空ハブ９の
連通路35を流通する空気により除去されることになる。

［考案の効果］以上述べたように、本考案によれば、中空ハブに軸受を
介して設けられた１枚のホイールディスクの両側にモー
タと制動部を振分けて配置しているので、構造が簡素化
し、組立て作業性が向上し、車両全体の重量が軽量化
し、レンジ値を大きくでき、しかも、前記ホイールディ
スクを中空ハブに片持的に支持することができるので、
軸方向の寸法が大幅に低減できる。

また、ホイールディスクを１枚のみとしているので、モ
ータ部分の寸法を実用上問題のない小さいものとするこ
とができ、構造が簡単で組立て作業性にも優れたダイレ
クトドライブ式ホイールモータを用いた電気二輪車を提
供することができることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の一実施例に係る電気二輪車の概略側
面図、第２図は、同電気二輪車のホイールモータ部分の
断面図、第３図は、従来の電気電気二輪車のホイールモ
ータ部分の断面図である。８……フォーク、９……中空ハブ、12……ホイールディ
スク、13……軸受、13a,13b……軸受単体、16……制動
部、20……ステータ部、21……ロータ部、22……ボル
ト、23……車輪、32……動力線、35……連通路、37……
カバー、Ｇ……間隙、Ｍ……モータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者間宮篤神奈川県横浜市港北区新吉田町4428番地株式会社東京アールアンドデー開発研究所内 (56)参考文献特開昭63−275427（ＪＰ，Ａ)

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】フォーク（８）に両端が支持された中空ハ
ブ（９）の外周に、１枚のホイールディスク（12）を軸
受（13）を介して回動可能に取付け、このホイールディ
スク（12）の一側端面側には制動部（16）を、外周には
車輪（23）を、さらにこのホイールディスク（12）の他
側端面側には前記中空ハブ（９）に取付けられたステー
タ部（20）と小許の間隙（Ｇ）を介して対設されたロー
タ部（21）を、それぞれボルト（16a,22,24）により締
付固定し、前記ステータ部（20）とロータ部（21）とか
らなるモータ（Ｍ）をカバー（37）により覆ったことを
特徴とするダイレクトドライブ式ホイールモータを用い
た電気二輪車。
【請求項２】前記中空ハブ（９）は、前記軸受（13）側
の外径とモータ（Ｍ）側の外径が相違した段付中空ハブ
としたことを特徴とする請求項１に記載のダイレクトド
ライブ式ホイールモータを用いた電気二輪車。
【請求項３】前記軸受（13）は、モータ支持用の軸受単
体（13a）と制動部（16）支持用の軸受単体（13b）とを
相互に近接配置し、前記ホイールディスク（12）を片持
的に支持してなる請求項１又は２に記載のダイレクトド
ライブ式ホイールモータを用いた電気二輪車。
【請求項４】前記中空ハブ（９）は、内部の連通路（3
5）内に前記ステータ部（20）に給電する動力線（32）
を挿通してなる請求項１又は２に記載のダイレクトドラ
イブ式ホイールモータを用いた電気二輪車。
【請求項５】前記制動部（16）は、シュードラム式とし
た請求項１に記載のダイレクトドライブ式ホイールモー
タを用いた電気二輪車。