(57)【要約】【課題】ダイレクトドライブインホイールモーターを用いた車両では、車体の自重や走行時の方向転換等による車軸への荷重が機械損の発生源になるという問題がある。【解決手段】ダイレクトドライブインホイールモーターのステータを車体前方側の半周部分に偏在させて配置する。走行中に車軸へかかる荷重と相反する回転トルクの反作用を発生するステータの端子を優先的に作動させる。【選択図】図１
2020096505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイレクトドライブ方式のインホイールモーターを用いた電気自動車において、当該インホイールモーターのステータを車体前方側の半周部分に偏在させて配置するレイアウトの方法、および、車体の自重や車両の方向転換に起因して走行中に車軸へかかる荷重に対して相反する回転トルクの反作用を発生するステータの端子を優先的に作動させるインホイールモーターの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、車両の推進に用いるインホイールモーターのレイアウト及び駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】従来の自動車のインホイールモーターは、非特許文献１のようなロータおよびステータを全周囲に配置した構造が用いられる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】清水修著「電気自動車用ダイレクトドライブインホイールモータの高性能化に関する研究」慶應義塾大学大学院政策・メディア研究科、２０１５年３月発行、Ｐ．１５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】ダイレクトドライブ方式のインホイールモーターを用いた車両では、モーターの回転軸が車軸を兼ねるため、車体の自重や走行時の方向転換などによる車軸への荷重がモーター回転時の機械損の発生源になるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】ダイレクトドライブ方式のインホイールモーターを用いた車両において、車体の自重や車両の方向転換に起因して走行中に車軸へかかる荷重に対して相反する回転トルクの反作用を発生するステータの端子を優先的に作動させる。【０００６】当該インホイールモーターのステータを車体前方側の半周部分に偏在させて配置する。
【発明の効果】
【０００７】ダイレクトドライブ方式のインホイールモーターを用いた車両においては、モーターの回転トルクの反作用がステータを介して車軸及び車体にも伝達される。そのため、車両走行中の車軸へかかる荷重に対して相反する回転トルクの反作用を発生するステータの端子を優先的に作動させ相殺することで、機械損の原因となる車軸への荷重を低減できる。【０００８】非特許文献１に開示されているモーター等の従来のインホイールモーターはローターの全周囲にステータが配置された構造であるのに対して、本願発明は、車輪に搭載するダイレクトドライブ方式のインホイールモーターのステータを車両前方側の半周部分に集中的に配置することにより、前進走行時の回転トルクがステータ側に上向きの反作用を発生させる一方、車体後方側の半周部分では回転トルクが発生せず下向きの反作用が生じないため、当該の作用によって車両の自重を相殺し車軸への荷重を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】車体左側の車輪構造の側面図および背面図。
【図２】図１の車輪に搭載するモーター構造の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】図１のように、回転軸を共有する２枚のロータ（１）と（２）を、ヒンジ（３）を介してＵ字型のアーム（４）で連結する。車輪の円周に沿ったアーチ型の板バネ（５）の変形によって当該アームの中央部で屈曲する。当該板バネはトレッドの形状を保持する役割を兼ねており、外側表面にゴム製のトレッド（６）を貼る。
【００１１】複数の板バネおよびトレッドが螺旋状に並んで車輪の全周囲を取り囲むようにアームを２枚のロータの外周に等間隔で接続する。図１は説明上、アーム、板バネ、トレッドが１対のみ装着された状態を図示している。
【００１２】車体の左右の車輪の形状はそれぞれ左右対称となる。図１は車体左側の車輪の例示である。
【００１３】動作原理上、ロータ（１）と（２）は回転面が並行かつ回転軸の中心線が一致していれば取り付ける車軸は同一でなくても良い。
【００１４】図１のように、アームの中央が車軸の直下にあるときのヒンジの水平位置が、車輪に標準的な荷重がかかった状態において車軸よりやや上となる形状が望ましい。板バネの屈曲によって車輪収縮時の外形をより円形に近い形状に保てるためである。ヒンジと車軸の水平位置が近いほど、トレッドの上下方向の移動距離に対する板バネの変形率を小さく留めることができる。
【００１５】図１の構造を用いた車輪の回転時、モーターもしくは制動装置を用いて、ロータ（１）の回転を減速するかロータ（２）を加速すると車輪の外径が収縮し、ロータ（１）の回転を加速するかロータ（２）を減速すると車輪の外径が伸長する。
【００１６】図２は、２基のモーターを図１のロータ（１）と（２）の両方に取り付ける場合のレイアウトの実施例を示す断面図である。図２の左側が車両の前方、右側が後方である。ステータのコイルを車体前方側の半周部分のみ設置する。
【００１７】図２の２基のモーターは、いずれか一方を省いても良い。
【００１８】車体の左右の車輪の形状はそれぞれ左右対称となる。図２は車体左側の車輪の例示である。
【００１９】図２のモーターにスイッチトリラクタンスモーターを用いる場合、車両の前進左旋回時および後進右旋回時には旋回角度に比例して右側ステータ（８）の出力を下げ、左側ステータ（９）の出力を上げる。同様に前進右旋回時および後進左旋回時は左側ステータの出力を下げ、右側ステータの出力を上げる。当該の駆動方法によってモーターの回転力を車軸に対して垂直から左右に傾けることで、車体旋回時に車輪が吸収しきれない車軸への水平方向のねじれの荷重を相殺、緩和する。
【符号の説明】
【００２０】１  外側ロータ、２  内側ロータ、３  ヒンジ、４  アーム、５  板バネ、６  トレッド、７  車軸、８  左側ステータ、９  右側ステータ
【図１】
2020096505.tif 000003
【図２】
2020096505.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】令和1年11月13日(2019.11.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイレクトドライブインホイールモーター、すなわち動力モーターのローターが車輪のホイールに直結されたインホイールモーターを用いた電気自動車において、当該インホイールモーターのステータを車体前方側の半周部分に偏在させて配置するレイアウトの方法。
【請求項２】
ダイレクトドライブインホイールモーターを用いた電気自動車において、車体の自重や車両の方向転換に起因して走行中に車軸へかかる荷重と相反する回転トルクの反作用を発生するステータの端子を優先的に作動させるインホイールモーターの駆動方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、車両の推進に用いるインホイールモーターのレイアウト及び駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】従来の自動車のインホイールモーターは、非特許文献１のようなロータおよびステータを全周囲に配置した構造が用いられる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】清水修著「電気自動車用ダイレクトドライブインホイールモータの高性能化に関する研究」慶應義塾大学大学院政策・メディア研究科、２０１５年３月発行、Ｐ．１５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】ダイレクトドライブインホイールモーター、すなわち動力モーターのローターが車輪のホイールに直結されたインホイールモーターを用いた車両では、当該動力モーターの回転軸が車軸を兼ねるため、車体の自重や走行時の方向転換などによる車軸への荷重がモーター回転時の機械損の発生源になるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】ダイレクトドライブインホイールモーターを用いた車両において、車体の自重や車両の方向転換に起因して走行中に車軸へかかる荷重と相反する回転トルクの反作用を発生するステータの端子を優先的に作動させる。【０００６】当該インホイールモーターのステータを車体前方側の半周部分に偏在させて配置する。
【発明の効果】
【０００７】ダイレクトドライブインホイールモーターを用いた車両においては、モーターの回転トルクの反作用がステータを介して車軸及び車体にも伝達される。そのため、車両走行中の車軸へかかる荷重に対して相反する回転トルクの反作用を発生するステータの端子を優先的に作動させ相殺することで、機械損の原因となる車軸への荷重を低減できる。【０００８】非特許文献１に開示されているモーター等の従来のインホイールモーターはローターの全周囲にステータが配置された構造であるのに対して、本願発明は、車輪に搭載するダイレクトドライブインホイールモーターのステータを車両前方側の半周部分に集中的に配置することにより、前進走行時の回転トルクがステータ側に上向きの反作用を発生させる一方、車体後方側の半周部分では回転トルクが発生せず下向きの反作用が生じないため、当該の作用によって車両の自重を相殺し車軸への荷重を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ステータを車両前方側に偏在させたモーター構造の断面図。
【図２】ロータの外周部に緩衝装置の機構を内蔵した車輪構造の側面図および背面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】図１は、２基のモーターを並列して車輪に取り付ける場合のレイアウトの実施例を示す断面図である。図１の左側が車両の前方、右側が後方である。ロータ（１）と（２）の両側面に配した左右２対のステータ（３）と（４）のコイルを車体前方側の半周部分のみ設置する。
【００１１】図１の２基のモーターは、いずれか一方を省いても良い。
【００１２】図１のモーターにスイッチトリラクタンスモーターを用いる場合、車両の前進右旋回時および後進左旋回時には旋回角度に比例して左側ステータ（３）の出力を下げ、右側ステータ（４）の出力を上げる。同様に前進左旋回時および後進右旋回時は右側ステータの出力を下げ、左側ステータの出力を上げる。当該の駆動方法によってロータが受ける回転トルクのベクトルを回転面から左右の進行方向に傾けることで、車体旋回時に車輪が吸収しきれない車軸への水平方向のねじれの荷重を相殺、緩和する。
【００１３】図２は、板バネの変形と２枚のロータの回転による伸縮機構をロータの外周部に内蔵した車輪の実施例である。回転軸を共有する２枚のロータ（１）と（２）を、ヒンジ（６）を介してＵ字型のアーム（７）で連結する。車輪の円周に沿ったアーチ型の板バネ（８）の変形によって当該アームの中央部で屈曲する。当該板バネはトレッドの形状を保持する役割を兼ねており、外側表面にゴム製のトレッド（９）を貼る。複数の板バネおよびトレッドが螺旋状に並んで車輪の全周囲を取り囲むようにアームを２枚のロータの外周に等間隔で接続する。図２は説明上、２枚のロータにアーム、板バネ、トレッドが１対のみ装着された状態を図示している。
【符号の説明】
【００１４】１  外側ロータ、２  内側ロータ、３  左側ステータ、４  右側ステータ、５  車軸、６ヒンジ、７  アーム、８  板バネ、９  トレッド
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2020096505.tif 000005
【図２】
2020096505.tif 000006