(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周側にシャフトが挿通された円筒形状のコイル体と、電源からコイル体に通電するリード線と、シャフトに固定したコイル体支持部材と、コイル体の外周側に配置し且つホイールに固定した円筒形状のアウターヨークと、アウターヨークの内周面に固定してコイル体の外周面に対向配置したマグネットと、コイル体の内周側に配置してあり且つコイル体の内周面に対向配置した円筒形状のインナーヨークとを備え、ホイールがアウターヨークの外周側及び車体外側を覆うホイールインモータであって、
アウターヨークとインナーヨークとは、互いに固定してあると共にシャフトに対して回転自在であり、インナーヨークの内周側にインナーヨークに固定したブレーキディスクとブレーキディスクを制動するキャリパとを設けてあり、
ホイールにはシャフト端部に対向する位置に通気孔が形成されており、キャリパはシャフトに固定したキャリパ支持ディスクに装着してあり、キャリパ支持ディスクをホイールの通気孔に対向配置してあり且つキャリパ支持ディスクの外径をホイールの通気孔よりも大きくしてあることを特徴とするホイールインモータ。
【請求項２】
アウターヨークとインナーヨークとでコイル体の外周側面、内周側面及び一方側端を覆っていることを特徴とする請求項１に記載のホイールインモータ。
【請求項３】
コイル体に通電するリード線にはドライバーを介して電源が接続されており、ドライバーは、ホイールの駆動時には電源からコイル体に電流を流しており、ブレーキの作動時にはコイル体からの電流を電源に供給することを特徴とする請求項１又は２に記載のホイールインモータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のホイールインモータを備えることを特徴とする電動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用ホイール内に設けたモータにより車輪を駆動するホイールインモータに関し、特に、電気自動車、ハイブリッド自動車や電気自転車等の電動車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、シャフトに固定したアウターヨークの内周面にコイル体を設け、マグネットをシャフトに回転自在に設けて、コイル体に通電することによりホイールに固定したシャフトを回転駆動することが開示されている。この特許文献１の技術では、ホイールとアウターヨークとの間にシャフトに固定したブレーキディスクを設けた構成が開示されている。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２６２１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、アウターヨークとホイールとの間にブレーキディスクを設けているので、ホイール内にはホイールインモータのほかにブレーキ機構（ブレーキディスクやキャリパ）のスペースが必要になり、ホイール内の設置スペースが大きくなるという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、ブレーキ機構を有しながら設置スペースが少なくて済むホイールインモータ及び電動車両の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、内周側にシャフトが挿通された円筒形状のコイル体と、電源からコイル体に通電するリード線と、シャフトに固定したコイル体支持部材と、コイル体の外周側に配置し且つホイールに固定した円筒形状のアウターヨークと、アウターヨークの内周面に固定してコイル体の外周面に対向配置したマグネットと、コイル体の内周側に配置してあり且つコイル体の内周面に対向配置した円筒形状のインナーヨークとを備え、ホイールがアウターヨークの外周側及び車体外側を覆うホイールインモータであって、アウターヨークとインナーヨークとは、互いに固定してあると共にシャフトに対して回転自在であり、インナーヨークの内周側にインナーヨークに固定したブレーキディスクとブレーキディスクを制動するキャリパとを設けてあり、ホイールにはシャフト端部に対向する位置に通気孔が形成されており、キャリパはシャフトに固定したキャリパ支持ディスクに装着してあり、キャリパ支持ディスクをホイールの通気孔に対向配置してあり且つキャリパ支持ディスクの外径をホイールの通気孔よりも大きくしてあることを特徴とするホイールインモータである。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、アウターヨークとインナーヨークとでコイル体の外周側面、内周側面及び一方側端を覆っていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、コイル体に通電するリード線にはドライバーを介して電源が接続されており、ドライバは、ホイールの駆動時には電源からコイル体に電流を流しており、ブレーキの作動時にはコイル体からの電流を電源に供給することを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のホイールインモータを備えることを特徴とする電動車両である。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、インナーヨークの内周側にブレーキディスク及びキャリパを配置しているので、ホイールインモータの内部にブレーキ機構を設けることができると共にブレーキ機構を設けても設置スペースが少なくて済む。
【００１２】
コイル体の内周側にはインナーヨークを設けているので、アウターヨークとインナーヨークとでマグネットがコイル体に作用する磁束密度を高めることができるから、駆動トルクを高めることができる。
【００１３】
本発明のホイールインモータは、いわゆる鉄心を持たないコアレスタイプのモータであるから、特許文献１のような鉄心を有するコアタイプのモータに比較して軽量なホイールインモータを提供できる。
ホイールの通気孔から外気を取り込んでモータ内の冷却を図ることができる。キャリパ支持ディスクを通気孔に対向して且つ通気孔の外径よりも大きくしているので、通気孔からモータ内への水の浸入や異物の侵入を防止できる。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の作用効果を奏すると共に、アウターヨーク及びインナーヨークでコイル体を覆っているので、コイル体に対する防水や異物の付着防止を図ることができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の作用効果を奏すると共に、車輪にブレーキをかけたときに、ホイールインモータを発電機として働かせて、ドライバーにより回転エネルギーを電気に変換して電源に蓄電することで、ホイールインモータを回生ブレーキとして機能させることができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜３のいずれか一項に記載の作用効果を奏する電動車両を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施の形態にかかるホイールインモータをシャフトに対して片側半分を示す縦断面図である。
【図２】図１に示すホイールを車両の外側から見た正面図である。
【図３】本発明の第２実施の形態にかかるホイールインモータをシャフトに対して片側半分を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、図１及び図２を参照して本発明の第１実施の形態を詳細に説明する。第１実施の形態にかかるホイールインモータ１は、電動自動車の四輪の各車輪のホイール５内に設けており、ホイール５の外周にはタイヤ７が取り付けてあり、各車輪を電動駆動するものである。
ホイールインモータ１は、シャフト９に固定されたステータディスク１１と、ステータディスク１１に固定されたコイル体１３と、コイル体１３の外周側に配置したアウターヨーク１５と、コイル体１３の内側に配置されたインナーヨーク１７と、インナーヨーク１７の内周側に配置されたブレーキ機構１６とを備えている。
【００２０】
シャフト９には配線用の中空１９が形成してあり、コイル体１３に通電するリード線２１をシャフト９の中空１９からアウターヨーク１５の内部空間に通してコイル体１３に接続している。
【００２１】
ステータディスク（コイル体支持部材）１１は、円盤状であり円盤の中心部に形成した孔をシャフト９に通して、キー１２によりシャフト９に固定してある。
コイル体１３は、円筒形状であり、例えば銅板をエッチングにより線状に形成したものを絶縁処理して多層に重ねてある。コイル体１３の車体側端部１３ａはステータディスク１１の外周部に固定されている。
【００２２】
アウターヨーク１５は、円筒形状であり、円筒の車体側端部１５ａを蓋ディスク２９に固定してあり、車体外側端部１５ｂは内周側に屈曲してある。アウターヨーク１５の車体側端部１５ａは蓋ディスク２９の外周部２９ａにねじ２７で固定されており、蓋ディスク２９は、円盤状であり、中央部にはシャフト９の挿入孔が形成されており、挿入孔にシャフト９を挿入して軸受け２５にねじ３０で固定されている。
【００２３】
アウターヨーク１５の車体外側端部１５ｂは、スペーサ２６を介してホイール５の内側面に固定してある。また、アウターヨークの車体外側端部１５ｂは、屈曲した内周側端をインナーヨーク１７のホイール側端部１７ａに固定してある。
アウターヨーク１５の内周面にはマグネット３１が設けてあり、マグネット３１はコイル体１３に対面配置している。尚、マグネット３１は周囲方向に磁極が異なるように複数の磁極に着磁されている。
【００２４】
インナーヨーク１７は、円筒形状を成し、マグネット３１にコイル体１３を介して対向配置している。インナーヨーク１７は内周面を支持ディスク３３に固定してあり、支持ディスク３３はシャフト９の軸受け３５に固定されている。尚、軸受け３５にはオイルシール３４が設けてある。
【００２５】
アウターヨーク１５及びインナーヨーク１７は、共に磁性体でできており、磁束の通路を形成している。
また、本実施の形態では、アウターヨーク１５、インナーヨーク１７及びステータディスク１１とで、コイル体１３の外周側、内周及び両端を取り囲んで、コイル体１３の略全体を覆っている。
また、アウターヨーク１５、インナーヨーク１７、支持ディスク３３及び蓋ディスク２９でコイル体２９を密閉状態に保持している。
【００２６】
ブレーキ機構１６は、インナーヨーク１７の内周面に固定されたドーナツ状のブレーキディスク３７と、キャリパ３９とから構成されている。キャリパ３９は、円盤状のキャリパ支持ディスク４１にねじ４３で固定されており、キャリパ支持ディスク４１はシャフト９にスプライン４５で固定されている。
また、ホイール５にはシャフト９の車体外側端部９ａに対向する位置に通気孔４７が形成されており、キャリパ支持ディスク４１の外径はホイール５の通気孔４７よりも大きくしてある。
【００２７】
次に、第１実施の形態に係るホイールインモータ１の駆動、作用効果を説明する。
ホイールインモータ１の駆動は、リード線２１を介してコイル体１３に通電することで、マグネット３１とインナーヨーク１７との間の磁界に対して生じる電磁力により、コイル体１３を固定子としてマグネット３１、アウターヨーク１５及びインナーヨーク１７が回転子となって回転し、アウターヨーク１５に固定されているホイール５がシャフト９に対して回転する。
ホイール５の回転にブレーキをかけるときには、キャリパ３９の作動により、ブレーキディスク３７を摩擦により制動する。
【００２８】
第１実施の形態によれば、インナーヨーク１７とアウターヨーク１５とを一体にしており、マグネット３１を固定したアウターヨーク１５とインナーヨーク１７との間にコイル体１３を配置しているので、アウターヨーク１５とインナーヨーク１７とでマグネット３１がコイル体１３に作用する磁束密度を高めることができるから、駆動トルクを高めることができる。
【００２９】
アウターヨーク１５及びインナーヨーク１７でコイル体１３を覆っているので、コイル体１３に対する防水や異物の付着防止を図ることができる。
【００３０】
更に、本実施の形態では、アウターヨーク１５、インナーヨーク１７、支持ディスク３３及び蓋ディスク２９でコイル体１３を密閉状態に保持しているので、コイル体１３への水の付着や異物の付着防止を高めることができる。
【００３１】
インナーヨーク１７の内周側にブレーキディスク３７及びキャリパ３９を配置することで、ホイールインモータ１の内部にブレーキ機構１６を設けることができると共に、ブレーキ機構１６を設けてもホイールインモータ１の設置スペースを大きくとらないで済む。
【００３２】
ホイール５の通気孔４７から外気を取り込んでホイールインモータ１内の冷却を図ることができる。キャリパ支持ディスク４１を通気孔４７に対向して且つ通気孔４７の外径よりも大きくしているので通気孔４７からホイールインモータ１内への水の浸入や異物の侵入を防止できる。
第１実施の形態にかかるホイールインモータ１は、いわゆる鉄心を持たないコアレスタイプのモータであるから、特許文献１のような鉄心を有するコアタイプのモータに比較して軽量なホイールインモータを提供できる。
【００３３】
以下に本発明の他の実施の形態を説明するが、以下に説明する実施の形態において、上述の第１実施の形態と同一の作用効果を奏する部分には同一の符合を付することにより、その部分の説明を省略し、以下の説明では第１実施の形態と主に異なる点を説明する。
図３を参照して、本発明の第２実施の形態について説明する。この第２実施の形態では、上述の第１実施の形態において、リード線２１にはドライバー５１を介して電源５３が接続されており、ドライバー５１は、ブレーキペタル等のブレーキ操作部５７に連動して切換わり、ブレーキ操作がされたときにはコイル体１３からの電流を電源５３に蓄電するようにしてあり、ホイールインモータ１を発電機として働かせている。
即ち、この第２実施の形態によれば、車輪にブレーキをかけたときに、ホイールインモータ１を発電機として作用させ、回転エネルギーを電気に変換することで、回生ブレーキとして機能させることができる。
【００３４】
本発明は上述した実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、ホイール５の通気孔４７はなくても良い。また、通気孔４７を設ける場合には、シャフト９の車体外側端９ａに対向する位置に限らず、ホイール５の他の位置に設けても良い。
【符号の説明】
【００３５】
１      ホイールインモータ
５      ホイール
９      シャフト
１１    ステータディスク（コイル体支持部材）
１３    コイル体
１５    アウターヨーク
１６    ブレーキ機構
１７    インナーヨーク
２１    リード線
２７    本体部
２９    蓋部
３１    マグネット
３３    支持ディスク
３７    ブレーキディスク
３９    キャリパ
５１    ドライバー
５３    電源
【図１】
0005798815.tif 000002
【図２】
0005798815.tif 000003
【図３】
0005798815.tif 000004