アウターローターモーター
【課題】専用設計されたモーターでは、それぞれの用途に応じて最適な仕様となっている為、モーターとしての効率は良いものの、用途別に多数の種類を開発しなければならず、その結果、１種類毎の生産数量が少なくなってしまい、量産効果が望めず、コストを下げる事ができい。
【解決手段】アウターローターモーターの外周に、ワンウェイクラッチ、又は電磁クラッチを介して第２のアウターローターモーターを装置し、使用状況や要求特性に応じて第２のモーターの運転・停止を切り替える事で、最適な動力特性や回生制動特性を得る。
【解決手段】アウターローターモーターの外周に、ワンウェイクラッチ、又は電磁クラッチを介して第２のアウターローターモーターを装置し、使用状況や要求特性に応じて第２のモーターの運転・停止を切り替える事で、最適な動力特性や回生制動特性を得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として乗り物・輸送機器・産業機械・家電製品に使用されるモーターで、固定されたステータの外周を、ローターが回転する、アウターローターモーターに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車用のインホイールモーターとしてアウターローターモーターが主力になりつつあるが、まだ研究段階の域を脱しておらず、モーターは個別に、専用設計されたものが使用されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
専用設計されたモーターでは、それぞれの用途に応じて最適な仕様となっている為、モーターとしての効率は良いものの、用途別に多数の種類を開発しなければならず、その結果、１種類毎の生産数量が少なくなってしまい、量産効果が望めず、コストを下げる事ができい。
コストが下がらない事で普及が遅れ、普及が遅れればさらにコストが上がってしまうとの悪循環を起こしている。
また、使用状況に応じて容量を切り替え、最適なモーターや回生制動装置として使用する事ができなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
アウターローターモーターの外周に、ワンウェイクラッチ、又は電磁クラッチを介して第２のアウターローターモーターを装置し、使用状況や要求特性に応じて第２のモーターの運転・停止を切り替える事で、最適な動力特性や回生制動特性を得る。
具体的には、請求項１から請求項８のいずれかに記載された通りに構成する。
【発明の効果】
【０００５】
本発明品によれば、モーターの軸方向長さを増加させずにコイルやマグネットの容量を増やす事が可能で、薄型高出力モーターを得る事ができる。
また、用途に応じて、内側の第１のモーターだけでの運転と、第１のモーターと第２のモーターを両方共使用する運転とを切り替える事が可能で、出力制御の幅が格段に広がる。
さらに、小型モーターと大型モーターと、２種類の開発・生産を行う場合に比べ、開発費用を格段に減らす事が可能で、物流や在庫管理上も、大きな効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
アウターローターモーターの外周に、ワンウェイクラッチ、又は電磁クラッチを介して第２のアウターローターモーターを装置する。
【実施例】
【０００７】
本発明の実施例は、請求項１から８で詳述された通りである。その一例を次に示す。
【０００８】
図１は、本発明品のアウターローターモーターである。回転軸、即ち、被駆動軸２の端部にはスプライン３が設けられ、ローター６のスプラインと嵌合している。ローター６は、ワッシャ４とボルト５で、回転軸２に固定されている。ステータ７は、モーターを取り付ける機器１１に固定されている。尚、図１は、軸心１に対して対称なので、下半分は省略してある。
９は、ローター６の外周にワンウェイクラッチ８を介して装置されたローターであり、１０はローター９を回転させる為のステータである。ここで、６と７の組合せを第１のモーターと呼び、９と１０の組合せを第２のモーターと呼ぶ。
通常は、第１のモーターだけで回転軸２を駆動する。その際、ワンウェイクラッチ８が滑っているので、第２のモーターは何も作用していない。高出力が必要な場合には、第２のモーターにも通電する。その結果、ワンウェイクラッチ８が接続され、第１と第２の２つのモーターにより、高出力を得る事ができる。
以上が、請求項１及び請求項２に記載の本発明の実施例である。
【０００９】
図２は、本発明品のアウターローターモーターであり、請求項３から５に記載された構成を表す。
軸１２は各種装置や自動車の車体などの固定部１１に固定され、ベアリング４を介して第１のモーターのローター１５が軸上を回転自在に保持される。この場合、軸とベアリング、及びベアリングとローターを圧入により組付ければ、回転自在に保持できる。
このモーターを電気自動車のインホイールモーターとして利用し、ホイールを直接駆動する場合は、ローター１５にホイール取り付けボルト１４を回転対称に装置し、ホイールを取り付ける。第２のモーターのローター９と、第１のモーターのローター１５との間には電磁クラッチ１３を装置し、接続と切断をコントロール自在に構成する。
以上の構成により、第１のモーターだけで運転する事も、第１のモーターと第２のモーターと両方で運転する事も可能となり、色々な走行制御が可能となる。また、第１のモーターで運転中に、第２のモーターを発電機として使用する方法や、第１のモーターで運転中に第２のモーターで制動する方法など、既存のモーターでは不可能な制御も可能となる。
【００１０】
図２において、ステータ７とステータ７は、独立して固定部１１に取り付ける。また、振動を防止する為、取り付け部は弾性部材を介在させた弾性結合とし、モーターからの反トルクを受ける為、トルクロッドで固定部１１と連結しても良い。
尚、薄型高出力モーターである本発明の特徴を生かし、車両の床下の狭い隙間にモーターを配置し、ベベルギアを介して左右両輪を駆動する電気自動車を作る事も可能となる上、車両の大きさに合せ、第２のモーターの有無や大きさを選定する事で、設計の自由度が飛躍的に向上する。
また、第２のローターに、直接ホイールを取り付ければ、電気自動車用のインホイールモーターとしても活用で、ローターを遠心式ポンプとして活用すれば、モーターの空冷も可能である。
以上が、請求項５から請求８に記載の本発明の実施例である。
【産業上の利用可能性】
【００１１】
本発明によれば、低コストで薄型高出力モーターを得る事ができる。また、第１のモーターと第２のモーターへの通電や、回生制動を自在に制御する事で、既存技術では到底不可能だった制御が可能となり、特に電気自動車に活用すれば、利便性が飛躍的に向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明品の請求項１及び請求項２に記載の本発明品の断面図を表す。
【図２】本発明品の請求項３から請求項５に記載の本発明品の断面図を表す。
【符号の説明】
【００１３】
１、軸心
２、回転軸（出力取り出し軸）
３、スプライン嵌合部
４、ワッシャ
５、ボルト
６、第１のローター（スプライン嵌合用）
７、第１のステータ
８、ワンウェイクラッチ
９、第２のローター
１０、第２のステータ
１１、固定部（自動車においては、車体構成部品に相当する）
１２、固定軸
１３、電磁クラッチ
１４、ホイール取り付けボルト
１５、第１のローター（ベアリング保持用）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として乗り物・輸送機器・産業機械・家電製品に使用されるモーターで、固定されたステータの外周を、ローターが回転する、アウターローターモーターに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車用のインホイールモーターとしてアウターローターモーターが主力になりつつあるが、まだ研究段階の域を脱しておらず、モーターは個別に、専用設計されたものが使用されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
専用設計されたモーターでは、それぞれの用途に応じて最適な仕様となっている為、モーターとしての効率は良いものの、用途別に多数の種類を開発しなければならず、その結果、１種類毎の生産数量が少なくなってしまい、量産効果が望めず、コストを下げる事ができい。
コストが下がらない事で普及が遅れ、普及が遅れればさらにコストが上がってしまうとの悪循環を起こしている。
また、使用状況に応じて容量を切り替え、最適なモーターや回生制動装置として使用する事ができなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
アウターローターモーターの外周に、ワンウェイクラッチ、又は電磁クラッチを介して第２のアウターローターモーターを装置し、使用状況や要求特性に応じて第２のモーターの運転・停止を切り替える事で、最適な動力特性や回生制動特性を得る。
具体的には、請求項１から請求項８のいずれかに記載された通りに構成する。
【発明の効果】
【０００５】
本発明品によれば、モーターの軸方向長さを増加させずにコイルやマグネットの容量を増やす事が可能で、薄型高出力モーターを得る事ができる。
また、用途に応じて、内側の第１のモーターだけでの運転と、第１のモーターと第２のモーターを両方共使用する運転とを切り替える事が可能で、出力制御の幅が格段に広がる。
さらに、小型モーターと大型モーターと、２種類の開発・生産を行う場合に比べ、開発費用を格段に減らす事が可能で、物流や在庫管理上も、大きな効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
アウターローターモーターの外周に、ワンウェイクラッチ、又は電磁クラッチを介して第２のアウターローターモーターを装置する。
【実施例】
【０００７】
本発明の実施例は、請求項１から８で詳述された通りである。その一例を次に示す。
【０００８】
図１は、本発明品のアウターローターモーターである。回転軸、即ち、被駆動軸２の端部にはスプライン３が設けられ、ローター６のスプラインと嵌合している。ローター６は、ワッシャ４とボルト５で、回転軸２に固定されている。ステータ７は、モーターを取り付ける機器１１に固定されている。尚、図１は、軸心１に対して対称なので、下半分は省略してある。
９は、ローター６の外周にワンウェイクラッチ８を介して装置されたローターであり、１０はローター９を回転させる為のステータである。ここで、６と７の組合せを第１のモーターと呼び、９と１０の組合せを第２のモーターと呼ぶ。
通常は、第１のモーターだけで回転軸２を駆動する。その際、ワンウェイクラッチ８が滑っているので、第２のモーターは何も作用していない。高出力が必要な場合には、第２のモーターにも通電する。その結果、ワンウェイクラッチ８が接続され、第１と第２の２つのモーターにより、高出力を得る事ができる。
以上が、請求項１及び請求項２に記載の本発明の実施例である。
【０００９】
図２は、本発明品のアウターローターモーターであり、請求項３から５に記載された構成を表す。
軸１２は各種装置や自動車の車体などの固定部１１に固定され、ベアリング４を介して第１のモーターのローター１５が軸上を回転自在に保持される。この場合、軸とベアリング、及びベアリングとローターを圧入により組付ければ、回転自在に保持できる。
このモーターを電気自動車のインホイールモーターとして利用し、ホイールを直接駆動する場合は、ローター１５にホイール取り付けボルト１４を回転対称に装置し、ホイールを取り付ける。第２のモーターのローター９と、第１のモーターのローター１５との間には電磁クラッチ１３を装置し、接続と切断をコントロール自在に構成する。
以上の構成により、第１のモーターだけで運転する事も、第１のモーターと第２のモーターと両方で運転する事も可能となり、色々な走行制御が可能となる。また、第１のモーターで運転中に、第２のモーターを発電機として使用する方法や、第１のモーターで運転中に第２のモーターで制動する方法など、既存のモーターでは不可能な制御も可能となる。
【００１０】
図２において、ステータ７とステータ７は、独立して固定部１１に取り付ける。また、振動を防止する為、取り付け部は弾性部材を介在させた弾性結合とし、モーターからの反トルクを受ける為、トルクロッドで固定部１１と連結しても良い。
尚、薄型高出力モーターである本発明の特徴を生かし、車両の床下の狭い隙間にモーターを配置し、ベベルギアを介して左右両輪を駆動する電気自動車を作る事も可能となる上、車両の大きさに合せ、第２のモーターの有無や大きさを選定する事で、設計の自由度が飛躍的に向上する。
また、第２のローターに、直接ホイールを取り付ければ、電気自動車用のインホイールモーターとしても活用で、ローターを遠心式ポンプとして活用すれば、モーターの空冷も可能である。
以上が、請求項５から請求８に記載の本発明の実施例である。
【産業上の利用可能性】
【００１１】
本発明によれば、低コストで薄型高出力モーターを得る事ができる。また、第１のモーターと第２のモーターへの通電や、回生制動を自在に制御する事で、既存技術では到底不可能だった制御が可能となり、特に電気自動車に活用すれば、利便性が飛躍的に向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明品の請求項１及び請求項２に記載の本発明品の断面図を表す。
【図２】本発明品の請求項３から請求項５に記載の本発明品の断面図を表す。
【符号の説明】
【００１３】
１、軸心
２、回転軸（出力取り出し軸）
３、スプライン嵌合部
４、ワッシャ
５、ボルト
６、第１のローター（スプライン嵌合用）
７、第１のステータ
８、ワンウェイクラッチ
９、第２のローター
１０、第２のステータ
１１、固定部（自動車においては、車体構成部品に相当する）
１２、固定軸
１３、電磁クラッチ
１４、ホイール取り付けボルト
１５、第１のローター（ベアリング保持用）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アウターローターモーターにおいて、第１のモーターの第１ローターの外周側に、直径の大きな第２ステータと第２ローターで構成される第２のモーターを装置し、第１ローターと第２ローターとを接続すると伴に、モーターの駆動力を被回転物に伝達する為の取り付け装置を、第１ローターに設けた事を特徴とする、アウターローターモーター。
尚、駆動力を伝達する取り付け装置とは、スプライン嵌合部、又はベアリング圧入部、又は被駆動物取付け用のボルト、又は被駆動物取付け用貫通孔を指す。
【請求項２】
第１ローターと第２ローターの間に、機械式ワンウェイクラッチを装置し、第２ステータに通電しない時は接続が切断され、第１ローターのみで駆動可能に構成した事を特徴とする、請求項１に記載のアウターローターモーター。
【請求項３】
第１ローターと、第２ローターの間に電磁クラッチを装置し、駆動力の接続と切断を自在に制御可能に構成した事を特徴とする、請求項１に記載のアウターローターモーター。
【請求項４】
電気自動車用のアウターローターモーターであって、通常運転時は第１のモーターのみが稼動し、加速時と回生ブレーキ時のみ、第２のモーターが稼動する様に装置した事を特徴とする、請求項３に記載のアウターローターモーター。
【請求項５】
第１ステータと、第２ステータは、それぞれ独立して固定部品に弾性結合した事を特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載のアウターローターモーター。尚、弾性結合とは、結合部にゴム又は樹脂を介在させ、ステータが微動可能にボルト止めした構成を指し、微動可能に装置された部分と、車体や装置の固定部とを、トルクロッドで結合し、可動範囲を規制した構成も含む。
【請求項６】
電気自動車用のアウターローターモーターであって、車両の中央部近傍を前後方向に切断する切断面に平行に、モーターの回転軸を配置し、ベベルギアを介して左右の両輪に回転力を伝達可能に構成した事を特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載のアウターローターモーター。
車両の中央部近傍を前後方向に切断する切断面に平行に、モーターの回転軸を配置するとは、モーターを床下に吊り下げ、略垂直の回転軸でベベルギアを駆動し、略水平のアクスルシャフトを介して左右両輪を駆動する構成などの回転軸配置方向を指す。
【請求項７】
以下のいずれかの構成により、第２のローターに、車輪のホイールを取り付けた事を特徴とする、請求項４から６のいずれかに記載のアウターローターモーター。
１，ローターの端面に取り付けたボルトをホイールの貫通孔に挿入し、ナットで固定する。
２，ローターの端面設けたメネジにホイールの貫通孔を合わせ、ボルトで固定する。
３，ローターの外周に、ホイールを圧入、又はネジ止めする。
４，ローターとホイールを一体成形する。
５，ローターの外周にフランジを設け、フランジに開けた貫通孔にホイールの貫通孔を合わせ、ボルト及びナットで固定する。
６，ローターの外周にフランジを設け、フランジに取り付けたボルトにホイールの貫通孔を合わせ、ナットで固定する。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかの構成において、ステータ又はステータが取り付けられた固定部に密封用シールを取り付け、そのリップ部をローターの内周面、又は端面に接触させ、ゴミや水がローターの内側に入らない様に、即ち、ステータにゴミや水が触れない様に装置するとともに、以下のいずれかの構成とした事を特徴とする、アウターローターモーター。
１，ステータ取り付け部近傍に貫通孔を設け、ローターの内側の空間と外気とを連通させた。
尚、外気と連通させる構成は、貫通孔にパイプを取り付け、パイプの解放端を回転軸よりも上部、又は下部に装置した構成や、外気と連通する部分に弁を設けた構成も含む。
２，ステータ取り付け部近傍に貫通孔を設け、ローターの内側の空間と外気とを連通させると共に、ローターの外周に遠心力で開く弁を設け、ローターの回転によるポンプ作用で、ローター内の空気を吐出する様に構成した。
尚、外気と連通させる構成は、貫通孔にパイプを取り付け、パイプの解放端を回転軸よりも上部、又は下部に装置した構成や、外気と連通する部分に弁を設けた構成も含む。
【請求項１】
アウターローターモーターにおいて、第１のモーターの第１ローターの外周側に、直径の大きな第２ステータと第２ローターで構成される第２のモーターを装置し、第１ローターと第２ローターとを接続すると伴に、モーターの駆動力を被回転物に伝達する為の取り付け装置を、第１ローターに設けた事を特徴とする、アウターローターモーター。
尚、駆動力を伝達する取り付け装置とは、スプライン嵌合部、又はベアリング圧入部、又は被駆動物取付け用のボルト、又は被駆動物取付け用貫通孔を指す。
【請求項２】
第１ローターと第２ローターの間に、機械式ワンウェイクラッチを装置し、第２ステータに通電しない時は接続が切断され、第１ローターのみで駆動可能に構成した事を特徴とする、請求項１に記載のアウターローターモーター。
【請求項３】
第１ローターと、第２ローターの間に電磁クラッチを装置し、駆動力の接続と切断を自在に制御可能に構成した事を特徴とする、請求項１に記載のアウターローターモーター。
【請求項４】
電気自動車用のアウターローターモーターであって、通常運転時は第１のモーターのみが稼動し、加速時と回生ブレーキ時のみ、第２のモーターが稼動する様に装置した事を特徴とする、請求項３に記載のアウターローターモーター。
【請求項５】
第１ステータと、第２ステータは、それぞれ独立して固定部品に弾性結合した事を特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載のアウターローターモーター。尚、弾性結合とは、結合部にゴム又は樹脂を介在させ、ステータが微動可能にボルト止めした構成を指し、微動可能に装置された部分と、車体や装置の固定部とを、トルクロッドで結合し、可動範囲を規制した構成も含む。
【請求項６】
電気自動車用のアウターローターモーターであって、車両の中央部近傍を前後方向に切断する切断面に平行に、モーターの回転軸を配置し、ベベルギアを介して左右の両輪に回転力を伝達可能に構成した事を特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載のアウターローターモーター。
車両の中央部近傍を前後方向に切断する切断面に平行に、モーターの回転軸を配置するとは、モーターを床下に吊り下げ、略垂直の回転軸でベベルギアを駆動し、略水平のアクスルシャフトを介して左右両輪を駆動する構成などの回転軸配置方向を指す。
【請求項７】
以下のいずれかの構成により、第２のローターに、車輪のホイールを取り付けた事を特徴とする、請求項４から６のいずれかに記載のアウターローターモーター。
１，ローターの端面に取り付けたボルトをホイールの貫通孔に挿入し、ナットで固定する。
２，ローターの端面設けたメネジにホイールの貫通孔を合わせ、ボルトで固定する。
３，ローターの外周に、ホイールを圧入、又はネジ止めする。
４，ローターとホイールを一体成形する。
５，ローターの外周にフランジを設け、フランジに開けた貫通孔にホイールの貫通孔を合わせ、ボルト及びナットで固定する。
６，ローターの外周にフランジを設け、フランジに取り付けたボルトにホイールの貫通孔を合わせ、ナットで固定する。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかの構成において、ステータ又はステータが取り付けられた固定部に密封用シールを取り付け、そのリップ部をローターの内周面、又は端面に接触させ、ゴミや水がローターの内側に入らない様に、即ち、ステータにゴミや水が触れない様に装置するとともに、以下のいずれかの構成とした事を特徴とする、アウターローターモーター。
１，ステータ取り付け部近傍に貫通孔を設け、ローターの内側の空間と外気とを連通させた。
尚、外気と連通させる構成は、貫通孔にパイプを取り付け、パイプの解放端を回転軸よりも上部、又は下部に装置した構成や、外気と連通する部分に弁を設けた構成も含む。
２，ステータ取り付け部近傍に貫通孔を設け、ローターの内側の空間と外気とを連通させると共に、ローターの外周に遠心力で開く弁を設け、ローターの回転によるポンプ作用で、ローター内の空気を吐出する様に構成した。
尚、外気と連通させる構成は、貫通孔にパイプを取り付け、パイプの解放端を回転軸よりも上部、又は下部に装置した構成や、外気と連通する部分に弁を設けた構成も含む。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１３−１７３７０（Ｐ２０１３−１７３７０Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５９３７５（Ｐ２０１１−１５９３７５）
【出願日】平成２３年７月２日（２０１１．７．２）
【出願人】（５１２１９７０３２）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２日（２０１１．７．２）
【出願人】（５１２１９７０３２）
【Ｆターム（参考）】
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