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電気自動車用インホイールモーター コモンズ 実績あり

国内特許コード P03A002011
整理番号 A071P81
掲載日 2003年10月1日
出願番号 特願2001-041698
公開番号 特開2002-247713
登録番号 特許第3440082号
出願日 平成13年2月19日(2001.2.19)
公開日 平成14年8月30日(2002.8.30)
登録日 平成15年6月13日(2003.6.13)
発明者
  • 清水 浩
出願人
  • 独立行政法人科学技術振興機構
発明の名称 電気自動車用インホイールモーター コモンズ 実績あり
発明の概要 駆動用モーターの形状、構造と特性に関わりなく、車体に対し任意に駆動用モーターの取り付けができ、駆動用モーターを変えず減速歯車機構のギア比を選択できる電気自動車用インホイールモーターを提供する。駆動用モーター1200と、減速歯車機構1300と、ホイールベアリングと、機械式ブレーキを組み合わせ電気自動車の駆動装置を構成するインホイールモーターは駆動用モーター1200は回転子1240と固定子1220を収容したケーシング1210を有し、減速歯車機構1300は遊星歯車機構で、遊星歯車機構の出力側に連結されるホイール軸1410を収容するハウジング1410は端部外周にホイールベアリングを固定し、ケーシング1210の上下外側に固着手段を有する台座が設け台座はサスペンション機構に可動自在に固定されるジョイント機構に結合するアタッチメントを取り付ける。
従来技術、競合技術の概要 従来、このような分野の先行技術としては、以下に示すようなものがあった。図3はかかる従来の電気自動車用インホイールモーターの構成断面図である。この図に、駆動機構を構成するモーターのケーシングに取付手段を適用したインホイールモーターが示されている。この電気自動車では、駆動輪に駆動機構100を一体的に組み込んだ構成(インホイールモーター方式)となっている。この駆動機構100は、駆動用モーター200と、減速歯車機構300とブレーキ400を組み合わせて一体のユニット機構としたものであり、タイヤ500が装着される。駆動用モーター200は永久磁石式交流モーターである。この駆動用モーター200のケーシング210は、アウターフレーム211とインナーフレーム212と端板214とで構成されている。アウターフレーム211は円筒状となっており図中右側部にブラケット部211aを有している。インナーフレーム212はアウターフレーム211の内側に同心状に配置された円筒状部材であり図中右側部にブラケット部212aを有している。そしてブラケット部211aとブラケット部212aがボルト結合されることにより、アウターフレーム211とインナーフレーム212が連結されている。アウターフレーム211の左端面には端板214がボルト付されている。アウターフレーム211の内周面には、固定子鉄心221及びコイル222で形成した固定子220が取り付けられている。また、インナーフレーム212の外周面にはモーターベアリング230を介して円筒状の回転子240が回転自在に取り付けられている。回転子240は回転子鉄心241及び永久磁石242により形成されている。回転子鉄心241には回転ブロック250がボルト付され、回転ブロック250の左端には回転速度検出器260が取り付けられ、回転ブロック250の右部にはシャフト270がセレーション結合されている。駆動用モーター200のコイル222にはケーブル280を通じて交流電流が供給され、回転速度検出器260で検出した回転速度信号はケーブル281を介して出力される。なお、アウターフレーム211に形成した支持リング290,291がサスペンション機構の支点に連結されて、この駆動機構100が電気自動車のシャーシへ取り付けられる。また、減速歯車機構300は遊星歯車機構で構成されており、シャフト270の回転を減速してホイール軸410に伝える。この場合、減速歯車機構300のキャリア301は、ホイール軸410にセレーション結合しており、ホイール軸410の軸方向移動を許容しつつ回転力を伝えるようにしている。また、ホイール軸410が貫通しているホイール軸管411は、ブラケット部211a,212aに固定されている。そして、インナーフレーム212のブラケット部212aとホイール軸管411とで囲むスペースに、前記減速歯車機構300を配置するようにしており、遊星歯車のリングギア302はインナーフレーム212の内面に形成されている。さらに、シャフト270の端面とホイール軸410の端面は、ピボット412によりピボット支持されている。ブレーキ400はドラムを用いた液圧ブレーキである。ホイール軸410にはホイールハブ420がボルト付され、このホイールハブ420にはブレーキドラム430及び車輪のディスクホイール505がボルト付されている。また、ホイール軸管411とホイールハブ420との間にはホイールベアリングを構成するハブベアリング440が介装されている。このブレーキ400はそのバックプレートがホイール軸管411のフランジ部に固定されており、ブレーキペダルが踏まれて液圧が高くなると、ホイールシリンダ401の作用によりブレーキシュー402が押し広げられてブレーキドラム430に接触し、ブレーキが作用する。タイヤ500はディスクホイール505のリム510に取り付けられている。上記構成となっている駆動機構100では、モーター200が駆動して回転子240が回転すると、この回転は回転ブロック250及びシャフト270に伝わり、減速歯車機構300で減速されてホイール軸410に伝わる。このためホイール軸410に連結されたタイヤ500が回転し、これにより、電気自動車が走行する。図4は図3に示した駆動機構100の変形例を示す。この例は、小径のタイヤ500に適用するため、軸方向寸法は長いが径方向寸法が短い駆動用モーター200を用いている。このような駆動用モーター200は、径方向寸法が短く、回転子240の遠心力が小さいので高速モーターを用いることができる。そのため、減速歯車機構300では、大きな減速比が得られるようにしており、減速歯車機構300の外径の寸法は、固定子220の内周径よりも大きくなっている。なお、この実施例においても減速歯車機構300のリングギア302はモーターのインナーフレーム212内に形成されている。他の例として、図5に示す米国特許第5087229号明細書に開示された技術がある。この例は駆動用モーター、減速機、ブレーキ、タイヤ及びこれらモーターホイールを支持するために一体に設けられたステアリングナックルとボールジョイント機構等から構成されている。図5において、10はモーターホイール、12はステアリングナックル、14はボールジョイント機構、16はモーターホイールサポートエレメント、18はシホックタワー、20はフレーム部材、22はボルト、24はマウンティングクランプ、26はマクファーソンアセンブリー、28はプレート、30はナット、32はローアコントロールアーム、34はスウェイバー、36はボールジョイント機構、38はリンク、40はハブ、42はボルト、44はモーターハウジング、46はボルト、48は遊星歯車機構のハウジング、49はギアセット、50はボルト、51はステアリングナックル12に連結しているステアリング用のタイロッド、52はハブベアリングエレメント、53,54はベアリング、58はディスクローター、60はディスクホイール、62はラグナット、64はタイヤ、66はバルブ、68はキャリパー、72はバット、76は冷却フィン、80は固定子、82はコイル、84はリード線、86はコネクタ、88はケーブル、90は駆動軸、91はワッシャ、92はハブナット、93はローター、94は回転子、95は磁石、96は回転検出器である。
産業上の利用分野 電気自動車に搭載されるインホイールモーターに、特にその駆動用モーターの形状、構造および特性にかかわらず、搭載を自由に行えるように工夫した電気自動車用インホイールモーター
特許請求の範囲 【請求項1】 駆動用モーターと、減速歯車機構と、ホイールベアリングと、機械式ブレーキとを組み合わせて電気自動車の駆動装置を構成するインホイールモーターにおいて、前記駆動用モーターは回転子と固定子を収容したケーシングを有し、前記減速歯車機構は遊星歯車機構からなり、該遊星歯車機構の出力側に連結されるホイール軸を収容するハウジングは端部外周にホイールベアリングを固定しており、前記ケーシングの上下外側に固着手段を有する台座が設けられ、該台座にはサスペンション機構に可動自在に固定されるジョイント機構に結合するアタッチメントを取り付けることを特徴とする電気自動車用インホイールモーター。
【請求項2】 請求項1記載の電気自動車用インホイールモーターにおいて、前記アタッチメントは、それに固定されるジョイント機構の回転中心を結ぶ線が車輪の中心軸との間でキングピン角を形成することを特徴とする電気自動車用インホイールモーター。
【請求項3】 請求項1記載の電気自動車用インホイールモーターにおいて、前記アタッチメントのいずれかに、ステアリングのためのタイロッドが取り付けられることを特徴とする電気自動車用インホイールモーター。
【請求項4】 請求項1記載の電気自動車用インホイールモーターにおいて、前記ジョイント機構はボールジョイント機構又はスフェリカルジョイント機構であることを特徴とする電気自動車用インホイールモーター。
産業区分
  • 自動車
  • その他運輸
  • 発電、電動
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中
ライセンス状況 通常実施権[C02-08]
参考情報 (研究プロジェクト等) CREST 環境低負荷型の社会システム 領域
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