(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコアの外形が径の大きい部分と小さい部分があり、ステータコアがケースに圧入セットされるマグネットモータにおいて、ステータコアのケースへの圧入部をステータコア外径のうちで最小の部分であってマグネット磁極の中心となる位置に形成したことを特徴とするマグネットモータのステータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マグネットモータのステータの構造に特徴を有し、特に人力の駆動力をモータの駆動力によって補助する、所謂、アシスト型自転車とも呼ばれる電動自転車に用いるに適したマグネットモータのステータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、人力による人力駆動部とモータによる電動駆動部との両方を兼ね備え、人力による駆動力の大きさに応じてモータを駆動し、人力の駆動力をモータの駆動力によって補助する電動自転車が人気を呼んでいる。
【０００３】
従来、このような電動自転車は、特開平４−３５８９８７号公報（Ｂ６２Ｍ  ２３／０２）に示す如く、人力による駆動系と電動モータによる駆動系とを並列に設け、前記人力による駆動系の駆動力を検出して電動モータの出力を制御するようにしたものが知られている。
【０００４】
しかしながら、このような構成では駆動部分が後輪と離れた場所にあるため、駆動力が後輪に伝わるまでに力の損失が大きかったり、後輪に動力を伝えるために、ペダル及び電動モータの縦方向の回転をドライブ軸の横方向の回転に変換し、更に後輪を回転させるために縦方向の回転に変換しなければならず、構成が複雑になるほか、大型化し、更には故障が起こりやすいといった問題点が生じていた。
【０００５】
そこでこの問題点を解決するために、本出願人は電動モータで後輪を直接回転させるタイプの電動自転車を提供してきた。
以下、後輪直接駆動タイプの電動自転車の例を図面に基づいて説明する。
【０００６】
図３は後輪直接駆動タイプの電動自転車の全体斜視図であり、図中、１は電動自転車本体である。電動自転車本体１には後述するモータ８が備えられており、人力によるトルクの大きさに応じてモータ８の駆動力を変化させ、人力による力をモータ８の力によって補助して走行させるようになっている。
【０００７】
電動自転車本体１のフレーム４には前輪２、後輪３、ハンドル１３及びサドル２１が取付けてあり、前輪２はハンドル１３によって操舵されるようになっている。後輪３の回転軸の部分には盤状ケーシング５が設けられている。
【０００８】
盤状ケーシング５は回転側ケーシング６と電動自転車本体１に固定される固定側ケーシング７とを備えており、回転側ケーシング６が後輪３と一体になって回転するようになっている。
【０００９】
また、盤状ケーシング５にはモータ８が内蔵されており、電動駆動が必要なときに駆動して、後述する人力駆動部１０と共に前記回転側ケーシング６を回転させる。この盤状ケーシング５を備える駆動部分が電動駆動部９である。
【００１０】
人力駆動部１０はペダル１１及びチェーン１２を備えており、使用者がペダル１１を踏むことで、チェーン１２を介して前記後輪３を回転させる。この例ではチェーン１２を人力の伝達部材としたが、これに限らずチェーン１２の代わりにベルト、回転軸等によるものでも構わない。
【００１１】
前輪２の操舵をするハンドル１３の左右両端にはブレーキレバ１４，１５が取付けてあり、また前輪２及び後輪３にはブレーキ装置１８，１９が設けてあり、ブレーキレバ１４，１５とブレーキ装置１８，１９とはワイヤ１６，１７によって連結されている。
【００１２】
そして、ブレーキレバ１４，１５を引くことでワイヤ１６，１７が引っ張られ、このワイヤ１６，１７によってそれぞれ前後のブレーキ装置１８，１９が動作するようになっている。また、ワイヤ１６，１７の途中にはブレーキスイッチ２０が設けてあり、ブレーキレバ１４，１５を操作したときにモータ８への通電が停止する機構になっている。
【００１３】
後輪３上のフレーム４にはモータ８の電源となるバッテリ部２２が取付けてある。このバッテリ部２２は、フレーム４にスライド着脱可能に取付けられるバッテリケース２３と、該バッテリケース２３に収納した単一型充電式電池によって構成されており、電源電圧は略２４ボルトである。
【００１４】
次に、図４、図５に基づき、前記盤状ケーシング５について説明する。
図４は、図３に示した盤状ケーシング５の構成を示す正面図であり、図中、７は電動自転車本体に固定される固定側ケーシングである。
【００１５】
固定側ケーシング７には制御基板、放熱板からなる制御部（図示せず）、モータ８、モータ８の出力軸２４の出力を伝達する第１プーリ、第２プーリのプーリ組２５と最終段プーリ２８の３つのプーリ群からなる減速機構２６、該減速機構２６の各プーリ間及び最終段プーリ２８とを連結する伝達ベルト２７が配置されている。
【００１６】
前記最終段プーリ２８は回転側ケーシング６に固定されており、前記モータ８が回転するとモータ８の出力軸２４から最終段プーリ２８までが伝達ベルト２７によって回転し、減速されて最終段プーリ２８と共に回転側ケーシング６が回転する。
【００１７】
また、最終段プーリ２８に連結される第２プーリの小さいほうのプーリには、一方向クラッチ（図示せず）が介入されており、ペダルからの力がかかったときにモータ８を回さないように、即ちペダルが軽いようにしてある。２９は後輪の車軸である。
【００１８】
図５は前記盤状ケーシング５内のモータ８の配置状態を示す正面図であり、３０はステータ、４０はマグネット、６０は電機子である。
【００１９】
しかしながら、この盤状ケーシング５を備える電動駆動部９はサイズ、重量共にかなりのものであり、自転車に用いるものとしてはその軽量、小サイズ化が望まれていた。そして軽量、小サイズ化のために駆動モータの小型化も一つの課題であった。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
永久磁石を界磁とするモータの小型化のためにはＢＨ積の大きい磁石を用い、磁束を大きくとることが有効である。ＢＨ積の大きい磁石としては、近年、ネオジウム、鉄、ボロンからなるネオジウム磁石やサマリウムコバルト系磁石などの希土類磁石が知られている。
【００２１】
例えば、ネオジウム磁石はＢＨ積では３０ＭＧＯｅあり、フェライトの磁石の約１０倍であるが、価格は単位重量当たり約３０倍程度になり高価なものである。それでネオジウム磁石は、一般に、モータではブラシレスモータの回転子の界磁に使用されている。
【００２２】
従って、モータの小型化のためにネオジウム磁石などの希土類磁石を用いるブラシレスモータを採用することが一つの選択ではあるが、その回路構成の複雑さと価格の面から難があった。
【００２３】
そこで希土類磁石をステータに用いて小型化を図りながら、機械的なブラシを有するが、回路構成が簡単な直流モータであるマグネットモータを採用する方が有用である。本発明は、電動自転車等に用いるマグネットモータの小型軽量化を図るものである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明のマグネットモータのステータは、ステータコアの外形が径の大きい部分と小さい部分があり、ステータコアがケースに圧入セットされるマグネットモータにおいて、ステータコアのケースへの圧入部をステータコア外径のうちで最小の部分であってマグネット磁極の中心となる位置に形成したことを特徴とする。
【００２６】
また、モータ特性上必要でない部分を削ることによってモータの小型化と軽量化が可能となる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の請求項１に係るマグネットモータのステータの構成図を示す。図１は、マグネットモータのステータの正面図である。
【００２８】
図において、３０はマグネットモータのステータ、３１は鉄板（珪素鋼板）を積層して形成したマグネットモータのステータコア、４０ａ，４０ｂ、４１ａ，４１ｂ、４２ａ，４２ｂ、４３ａ，４３ｂは平板のマグネットであり、ステータコア３１に形成されたマグネット挿入孔に挿入保持される。マグネットはネオジウム磁石等、希土類磁石の強磁石タイプのものであって、２枚のマグネットで１磁極を形成している。この例では４極のステータを構成している。
【００２９】
ステータコア３１は、外形が径の大きい部分３２と小さい部分３３を有し、ステータコア３１はケース５０へ圧入してステータ３０を構成する。
【００３０】
本発明の請求項１に係るマグネットモータのステータでは、ステータコア３１のケース５０への圧入部がステータコア外径のうちで最小の部分３３とした。
この実施例の場合、ステータコア外径のうちで最小の部分３３は４個所あるので、ステータコア３１のケース５０への圧入個所も４個所となる。
【００３１】
このような構成をとることにより、ステータコア３１をケース５０に圧入する圧入強度を確保するためのケースの肉厚をステータ外径最大値の部分の肉厚よりも厚くできるため、圧入強度を十分にとれる。また、ステータ外径最大値の部分３２はケースに圧入しないので、ケースの肉厚を薄くすることができるためセット全体としてステータ３０の小型化が可能となる。
【００３２】
図２は本発明の請求項２に係るマグネットモータのステータの構成図を示す。図２（Ａ）はマグネットモータのステータの正面図であり、図２（Ｂ）はステータの側面図である。
【００３３】
図において、図１のものと同一のものについては同一の符号を付している。
３０はマグネットモータのステータ、３１は鉄板（珪素鋼板）を積層して形成したマグネットモータのステータコア、４０ａ，４０ｂ、４１ａ，４１ｂ、４２ａ，４２ｂ、４３ａ，４３ｂは平板のマグネットであり、ステータコア３１の内面側に接着保持される。マグネットはネオジウム磁石等、希土類磁石の強磁石タイプのものであって、２枚のマグネットで１磁極を形成している。この例では４極のステータを構成している。
【００３４】
ステータコア３１は、外形が径の大きい部分３２と小さい部分３３を有し、ステータコア３１はケース５０へ圧入してステータ３０を構成する。
【００３５】
本発明の請求項２に係るマグネットモータのステータでは、ステータコア３１のケース５０への圧入部がステータコア外径のうちで最小の部分とし、ケースへの圧入部がマグネット磁極４０ａ，４０ｂ、４１ａ，４１ｂ、４２ａ，４２ｂ、４３ａ，４３ｂの中心、例えば磁極４０ａ，４０ｂとの中心点４０ｐになるように構成する。
【００３６】
この実施例の場合、ステータコア外径のうちで最小の部分でマグネット磁極の中心は４個所あるので、ステータコア３１のケース５０への圧入個所も４個所となる。
【００３７】
これにより、マグネット磁極の磁束はマグネットの磁極中心より左右方向に分かれていき、極の中心部分では磁束密度が低くなるため、マグネット磁極の中心はモータ特性上薄くしても問題のない部分になる。従って、ステータのモータ特性上必要でない部分を削り、その部分をケース５０への圧入部としているため、ステータ３０が小型化でき、セット全体として小型化が可能となり、モータの小型化と軽量化が図られる。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、ステータコアをケースに圧入する圧入強度を確保するためのケースの肉厚をステータ外径最大値の部分の肉厚よりも厚くできるため、圧入強度を十分にとれる。また、モータ特性上必要でないケースの肉厚部分を削ることによって、ケースの肉厚を薄くすることができるためセット全体としてステータの小型化が可能となり、モータの小型化と軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の請求項１に係るマグネットモータのステータの構成図。
【図２】本発明の請求項２に係るマグネットモータのステータの構成図。
【図３】電動自転車の全体斜視図。
【図４】盤状ケーシングの構成を示す正面図および側面図。
【図５】盤状ケーシング上でのモータの配置図。
【符号の説明】
１          電動自転車本体
２          前輪３
３          後輪
４          フレーム
５          盤状ケーシング
６          回転側ケーシング
７          固定側ケーシング
８          モータ
９          電動駆動部
１０        人力駆動部
１１        ペダル
１２        チェーン
１３        ハンドル
１４，１５  ブレーキレバ
１６，１７  ワイヤ
１８，１９  ブレーキ装置
２０        ブレーキスイッチ
２１        サドル
２２        バッテリ部
２３        バッテリケース
２４        モータ出力軸
２５        プーリ組
２６        減速機構
２７        伝達ベルト
２８        最終段プーリ
２９        後輪の車軸
３０        ステータ
３１        ステータコア
３２        ステータコア外径最大部分
３３        ステータコア外径最小部分
４０〜４３  マグネット
５０〜５３  マグネット挿入孔
６０        ケース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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