JP2011160506A - モールドモータ及びこれを搭載した電動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動時に発生する熱を効率よく放熱することにより、長寿命化、長時間駆動を実現でき、信頼性の高いモールドモータを提供する。
【解決手段】モールドモータ２０は板状の支持部材であるスイングアーム５に重ねた状態で取り付けられた電動車両１用のモータであって、モールド樹脂２１によって被覆されたステータコア２４と、モールド樹脂２１を内包するとともにモールド樹脂２１の一部が露出する開口部５４〜５７が設けられたモータケース５０と、開口部５４〜５７の少なくとも一部をスイングアーム５より外部に露出させてモータケース５０をスイングアーム５に対して結合させる結合部５８ａ〜５８ｄと、を備える。これにより、モールドモータ２０の周囲をカバーする形のスイングアーム５とモールドモータ２０とを結合部５８ａ〜５８ｄで結合したとしても、モールド樹脂２１が直接外気に触れるようになる。
【選択図】図２

Description

本発明は、コイル部を有するステータコアの外周全体を、絶縁モールド樹脂の一体成型によって被覆したモールドモータに関するものであって、特に電動車両用のモールドモータに関する。また、このモールドモータを搭載した電動車両に関する。

従来、自動車や自動二輪車は、ガソリンや軽油を燃料として駆動力を得るエンジンを駆動源とするのが一般的であった。しかしながら昨今、環境保護の対策として、電力をエネルギーとして駆動力を得るモータを駆動源とする車両の開発に注目が集まっている。

モータを駆動源とした電動車両である電動二輪車のパワーユニットの一例を、特許文献１に見ることができる。特許文献１に記載された電動式スクータ型車両のパワーユニットは後輪と同軸上に駆動用の電動モータが設置されたダイレクトドライブ方式のパワーユニットであって、ケース本体とケースカバーからなる左右二つ割り構造のケースに電動モータが内包されている。

特開平６−２４７３７４号公報（第４頁、図２）

ここで、モータを利用する場合、そのコイル部などにおける発熱の問題がある。これに対して、特許文献１に記載された電動二輪車ではモータ全体がケースにすっぽりと覆われた状態になっている。これにより、モータが効率よく放熱することができない虞がある。その結果、熱によりグリスが劣化してモータ軸のベアリング破損の虞があるなど、モータに悪影響が生じ、モータの寿命が短くなる可能性がある。さらに、寿命低下の防止のためモータの出力を制限する必要があり、最大出力による駆動を継続したい場合であっても、例えば最大出力駆動と５０％出力駆動とを交互に行う制御などをする必要があるといった問題が発生する。電動車両を開発するにあたってはモータから発生する熱を効率よく放熱することを考慮に入れ、設計に工夫を凝らす必要がある。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、駆動時に発生する熱を効率よく放熱することにより、長寿命化、長時間駆動を実現させることができ、信頼性の高いモールドモータを提供することを目的とする。また、このようなモールドモータを備えた信頼性の高い電動車両を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明は、板状の支持部材に重ねた状態で取り付けられるモールドモータであって、モールド樹脂によって被覆されたステータコアと、前記モールド樹脂を内包するとともに前記モールド樹脂の一部が露出する開口部が設けられたモータケースと、前記開口部の少なくとも一部を前記支持部材より外部に露出させて前記モータケースを前記支持部材に対して結合させる結合部と、を備えることとした。

この構成によれば、モールドモータの周囲に重ねてカバーする形の支持部材をモールドモータに取り付けることになっても、モータケースの開口部の少なくとも一部を支持部材より外部に露出させてモータケースを支持部材に対して結合させる結合部を構成することにより、モールド樹脂が直接外気に触れるようになる。したがって、開口部にて外部に露出したモールド樹脂から直接モータの熱が放熱される。

また、上記構成のモールドモータにおいて、回転軸を略水平にして構成され、前記開口部の少なくとも一部は回転軸より下方に配置されていることとした。

電動車両用のモールドモータの場合、上下方向の略中央部で支持部材であるスイングアーム等に支持され、上方から懸架装置であるサスペンションで吊り下げられることが多いので、この構成によれば、モータケースの下側に比較的広い領域の開口部が形成される。

また、上記構成のモールドモータにおいて、前記結合部は複数備えられ、前記モータケースの上部であって、モールドモータを吊り下げる懸架装置の下側端を接続する接続部近傍に前記結合部の少なくとも１つを備えることとした。

この構成によれば、モータケースの下側に比較的広い領域の開口部が形成される。

また本発明では、上記モールドモータを電動車両に搭載することとした。

この構成によれば、電動車両において、モータケースの開口部にて外部に露出したモールド樹脂から直接モータの熱が放熱される。

また、車輪を駆動するための前記モールドモータと、前記モールドモータを支持するスイングアームとを備えた電動車両であって、前記スイングアームは、前記モールドモータの周囲の少なくとも一部に重ねられてカバーしながらモールドモータを支持するとともにモールドモータに対応する箇所に切り欠き部を備え、前記モールドモータは、前記切り欠き部から前記モールド樹脂の一部を外部に露出させる前記開口部を備えることとした。なお、モールド樹脂としては、絶縁性のものが好ましい。

特に自動二輪のような小型の電動車両の場合、車輪、モータ、及び制動機構を同軸上に配置することによりそれらが近接してモータの放熱作用が低下する傾向にあるが、この構成によれば、開口部を利用することで放熱作用が高められる。

また、上記構成の電動車両において、前記モールドモータを吊り下げ支持する懸架装置の下側端を接続する接続部を前記スイングアームの後部に形成することとした。

この構成によれば、電動車両のモータケースの下側に比較的広い領域の開口部が形成される。

本発明の構成によれば、駆動時に発生する熱を効率よく放熱することにより、長寿命化、長時間駆動を実現させることができ、信頼性の高いモールドモータを提供することができる。

また、このようなモールドモータを電動車両に搭載することにより、車両寿命及び走行距離が延び、信頼性の高い電動車両を提供することができる。

本発明の実施形態に係るモールドモータを搭載した電動車両の一例を示す左側面図である。 図１の電動車両の後輪周辺を示す左側面図である。 図２に示す後輪周辺の上面図である。 図２に示すモールドモータ及びスイングアームの左側面図である。 図４に示すモールドモータ及びスイングアームの上面図である。 図４に示すモールドモータ及びスイングアームの底面図である。 図４に示すモールドモータ及びスイングアームの右側面図である。 図１に示す電動車両の後輪部の垂直断面正面図である。 図８のモールドモータ及び制動機構の一部を分解した状態を示す斜視図である。 図８に示すモールドモータ部の左側面図である。 図１０に示すモールドモータのモールド樹脂の垂直断面正面図である。 図１０に示すモールドモータの外側ケースの斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図１〜図１２に基づき説明する。なお、説明における前後、左右の方向や位置はシートに座った使用者を基準とする。

最初に、本発明の実施形態に係るモールドモータを搭載した電動車両について、図１を用いてその構造を説明する。図１はモールドモータを搭載した電動車両の一例を示す左側面図である。

電動車両１は、図１に示すように、前輪２、及び後輪３を備えた自動二輪車である。電動車両１はメインフレーム４、及びスイングアーム５が主たる骨組みとして構成されている。

メインフレーム４は前端部が上方に向かって屈曲しており、その前端部で前輪２及びハンドル６を操舵可能に支持している。メインフレーム４の後端側であって、電動車両１の前後方向の略中央部には使用者が腰を掛けるシート７と、バッテリ収容部８とが備えられている。バッテリ収容部８はシート７の下方に設けられ、内部にバッテリ（図示せず）を収容することができる。シート７はバッテリ収容部８の蓋の役目も果たし、バッテリ収容部８に対して開閉可能にして取り付けられている。メインフレーム４のシート７の後方であって、後輪３の上方の箇所には荷物台９が備えられている。

スイングアーム５はメインフレーム４後部の、シート７及びバッテリ収容部８の箇所の下方から後方に向かって延びている。後輪３はスイングアーム５の後端に支持されている。なお、スイングアーム５は後輪３の左側のみに設けられ、片持ち状態で後輪３を支持している（図３参照）。また、後輪３は駆動輪であり、スイングアーム５との間に後輪３を駆動させるモールドモータ２０が備えられている。すなわち、スイングアーム５はモールドモータ２０及び後輪３の回転軸を水平にして支持する支持部材である。また、スイングアーム５のモールドモータ２０の箇所の上部から上方の荷物台９に向かって、モールドモータ２０及び後輪３を吊り下げる懸架装置であるサスペンションユニット１０が設けられている。

続いて、電動車両１のスイングアーム５について、図１に加えて、図２〜図７を用いてその構造を説明する。図２は電動車両の後輪周辺を示す左側面図、図３は図２に示す後輪周辺の上面図、図４は図２に示すモールドモータ及びスイングアームの左側面図、図５はモールドモータ及びスイングアームの上面図、図６はモールドモータ及びスイングアームの底面図、図７はモールドモータ及びスイングアームの右側面図である。

スイングアーム５は、図１に示すように、シート７及びバッテリ収容部８の箇所の下方でメインフレーム４に取り付けられている。スイングアーム５は、図１及び図２に示すように、その前端部に水平に延びる支軸部５ａを備え、この支軸部５ａの軸線を中心として後方の後輪３側を自由端とし、後輪３側を上下方向に揺動自在である。なお、スイングアーム５の後部はサスペンションユニット１０により位置決めされている。

また、スイングアーム５は、図２〜図７に示すように、アーム部５ｂとカバー部５ｃとを備えている。アーム部５ｂは中空の略角管形状をなし、支軸部５ａの箇所から後輪３の箇所まで延びている。アーム部５ｂの内部にはモールドモータ２０の信号線２５や動力線２６（図１０参照）などが配線されている。

スイングアーム５のカバー部５ｃはモールドモータ２０に対応する箇所に設けられている。カバー部５ｃはモールドモータ２０の後輪３側に対して反対側の面（電動車両１の左側面側）及び外周面が板状にして形成され、モールドモータ２０のそれらの面に重ねた状態でカバーしている。また、カバー部５ｃはその下部及び後部の一部を切り欠いてモールドモータ２０を外部に露出させた切り欠き部５ｄを備えている。

スイングアーム５は、図２、図４、及び図７に示すようにカバー部５ｃの周囲において、モールドモータ２０の周囲に設けられた４箇所の結合部５８ａ〜５８ｄでモールドモータ２０と結合されている。図７に示すように、前側結合部５８ａ、５８ｂでは後輪３側から（スイングアーム５の右方から）、スイングアーム５にモールドモータ２０がネジ止めされている。外側結合部５８ｃ及び上部結合部５８ｄでは後輪３側に対して反対側から（スイングアーム５の左方から）、スイングアーム５にモールドモータ２０がネジ止めされている。なお、サスペンションユニット１０はその下端が上部結合部５８ｄのすぐ上方の接続部５ｅでスイングアーム５のカバー部５ｃに接続されている。

また、図６及び図７に示すように、スイングアーム５のカバー部５ｃとモールドモータ２０とは密着しているわけではなく、それらの間に隙間Ｓが設けられている。これにより、隙間Ｓに走行時の空気流を取り込むことができ、モールドモータ２０のスイングアーム５でカバーされている領域の放熱作用が損なわれないようにしている。

続いて、電動車両１の後輪３の箇所について、図１に加えて、図８及び図９を用いてその構造を説明する。図８は電動車両の後輪部の垂直断面正面図、図９は図８のモールドモータ及び制動機構の一部を分解した状態を示す斜視図である。なお、図９では、モールドモータ内部のロータや減速機構の描画を省略している。

図８に示すように、電動車両１の後輪３の箇所には後輪３の左側、すなわち図８において右側から順に、スイングアーム５、モールドモータ２０、減速機構３０、制動機構４０、及び後輪３が備えられている。なお、モールドモータ２０、制動機構４０、及び後輪３は、互いに同軸上となるように配置されている。

モールドモータ２０は、図１及び図９に示すように、環状をなす、後述するステータコア２４（図１１参照）を絶縁性のモールド樹脂２１によって被覆した電動車両用のモータである。モールドモータ２０はステータコア２４の軸線が後輪３の車軸３ａに一致し、後輪３に近接して配置されている。

図８に示すように、モールド樹脂２１の内側にはモータの回転子であるロータ２２が備えられている。ロータ２２はその軸線をステータコア２４の軸線に合わせて配置され、回転可能に設けられたモータシャフト２３に固定されている。したがって、モールドモータ２０の駆動によりロータ２２が回転し、その動力がモータシャフト２３に伝達される。

減速機構３０はモータシャフト２３と車軸３ａとの間の箇所に配置されている。減速機構３０は例えば遊星歯車機構などで構成されている。

制動機構４０は後輪３のホイール３ｂ近傍に配置された、所謂ドラム型ブレーキであり、図２及び図９に示すように、ブレーキシュー４１、バネ４２、ブレーキアーム４３、及びブレーキカバー４４を備えている。ブレーキシュー４１はホイール３ｂの内側に配置されている。制動機構４０を使用していないとき、ブレーキシュー４１はバネ４２の作用により、ホイール３ｂに対して径方向内側に離間している。ブレーキシュー４１はブレーキアーム４３の回転により、バネ４２の弾性力に抗して車軸３ａに対して径方向外側に押し広げられる。そして、ブレーキシュー４１はホイール３ａと一体的に回転する図示しないドラムとの間に摩擦抵抗を発生させ、ホイール３ａ、すなわち後輪３の回転を制動する。

なお、ブレーキシュー４１が配置されたホイール３ｂの箇所は蓋としてブレーキカバー４４が取り付けられ、塵埃などが内部に入らないようカバーされている（図８参照）。ブレーキカバー４４は制動機構４０内に対する防塵機能のほか、ブレーキシュー４１、バネ４２、及びブレーキアーム４３といったブレーキ部材を保持する機能も有する。

続いて、モールドモータ２０の詳細な構成について、図２、図４、及び図７〜図９に加えて、図１０〜図１２を用いて説明する。図１０はモールドモータ部の左側面図、図１１はモールドモータのモールド樹脂の垂直断面正面図、図１２はモールドモータの外側ケースの斜視図である。

モールドモータ２０は先に説明したモールド樹脂２１、ロータ２２、及びモータシャフト２３に加えて、ステータコア２４、モータケース５０、信号線２５、及び動力線２６を備えている。

ステータコア２４は環状をなし、図１１に示すように、その径方向内側にコイル部２４ａが配置されている。ステータコア２４はそのコイル部２４ａの箇所を含めた周囲が、絶縁性のモールド樹脂２１によって被覆されている。なお、モールド樹脂２１は例えばガラス繊維などを含有する熱硬化性樹脂で構成されている。ステータコア２４のコイル部２４ａより径方向内側の箇所には、モールド樹脂２１に、後輪３側から窪んだ凹部２１ａが形成されている。凹部２１ａは円柱形状をなし、ここにロータ２２が配置されている（図８参照）。

モータケース５０はアルミ合金などの金属で構成され、モールド樹脂２１を内包して保持する形で設けられている。モータケース５０はモールド樹脂２１を内側に挟む形で配置された２個の板状のケース部材、すなわち図９に示す内側ケース５１と、図１２に示す外側ケース５２とで構成されている。図８に示すように、内側ケース５１は後輪３側に、外側ケース５２は後輪３側と反対側のスイングアーム５のカバー部５ｃ側に各々配置されている。

図９に示すように、内側ケース５１はその端部に舌片状の前側連結片５１ａ及び後側連結片５１ｂを、外側ケース５２はその端部に舌片状の前側連結片５２ａ及び後側連結片５２ｂを、各々備えている。前側連結片５１ａと後側連結片５１ｂ、そして前側連結片５２ａと後側連結片５２ｂとは、図１０に示すように、互いにモールドモータ２０の軸中心を通り径方向に延びる直線Ｌ１を挟んで略対向する箇所、すなわちモールドモータ２０の前側及び後側に各々に配置されている。内側ケース５１と外側ケース５２とは、図９に示すように、各々の対応し合う連結片どうし、すなわち前側連結片５１ａと前側連結片５２ａとで、そして後側連結片５１ｂと後側連結片５２ｂとで互いの端部を連結し、モールド樹脂２１を間に挟んで、３箇所のボルト５３によって結合されている。

また、モータケース５０は、図８及び図１０〜図１２に示すように、互いに独立した４箇所の開口部である、第１開口部５４、第２開口部５５、第３開口部５６、及び第４開口部５７を備えている（以下の説明で、まとめて「開口部５４〜５７」と称することがある）。第１開口部５４と第２開口部５５、そして第３開口部５６と第４開口部５７とは、図１０に示すように、互いにモールドモータ２０の軸中心を通り径方向に延びる直線Ｌ２を挟んで略対向する箇所、すなわちモールドモータ２０の上側及び下側に各々に配置されている。これら４箇所の開口部５４〜５７はそれぞれ、モータケース５０外部に対してモールド樹脂２１の一部を露出している。

第１開口部５４は外側ケース５２の上側に、第２開口部５５は外側ケース５２の下側に各々配置され、それら開口部が外側ケース５２自体の内側と外側との間を貫通させた窓の形で形成されている。外側ケース５２の、第１開口部５４の径方向外側には枠部５２ｃが、第２開口部５５の径方向外側には枠部５２ｄが、各々設けられている。

第３開口部５６はモータケース５０の上側に配置され、内側ケース５１の上側外縁部に設けた切り欠きと、外側ケース５２の枠部５２ｃより内側ケース５１側の上側外縁部に設けた切り欠きとを合わせ、モータケース５０の内側と外側との間を貫通させた窓の形で形成されている。同様に、第４開口部５７はモータケース５０の下側に配置され、内側ケース５１の下側外縁部に設けた切り欠きと、外側ケース５２の枠部５２ｄより内側ケース５１側の下側外縁部に設けた切り欠きとを合わせ、モータケース５０の内側と外側との間を貫通させた窓の形で形成されている。

開口部５４〜５７の構成により、モータケース５０は前側連結片５１ａ及び前側連結片５２ａが後側連結片５１ｂ及び後側連結片５２ｂより周方向に関して長くなっている。なお、先に説明した、内側ケース５１と外側ケース５２とを結合する３本のボルト５３に関して、周方向に長い方の前側連結片５１ａ及び前側連結片５２ａの箇所ではその周方向両端に２本が、周方向に短い方の後側連結片５１ｂ及び後側連結片５２ｂの箇所では後端部に１本が備えられている（図９及び図１０参照）。

さらに、開口部５４〜５７を設けて残った外側ケース５２の前部の領域からスイングアーム５に沿って前方に、モールドモータ２０の信号線２５及び動力線２６が延びている。

また、モータケース５０には、図７、図９、及び図１０に示すように、その周囲に４箇所の結合部５８ａ〜５８ｄが設けられている。図７及び図９に示すように、モータケース５０の前側には前側結合部５８ａ、５８ｂが、図７及び図１０に示すように、モータケース５０の後輪３側に対して反対側の側面には外側結合部５８ｃが、上部には上部結合部５８ｄが配置されている。各結合部５８ａ〜５８ｄはボルト及びめねじ部を用いてネジ止めするためのネジ止め孔５９が設けられ、図２、図４、及び図７に示すように、スイングアーム５がネジ止めにより取り付けられてモールドモータ２０全体を支持している。

なお、結合部５８ａ〜５８ｄは開口部５４〜５７の一部がスイングアーム５のカバー部５ｃの切り欠き部５ｄより外部に露出するように設けられている。すなわち、図４に示すように、切り欠き部５ｄはカバー部５ｃにおける下側の前側結合部５８ｂに対応する箇所から外側結合部５８ｃを経て上部結合部５８ｄに至るまでの経路の下方及び後方が取り除かれている。これにより、図１０を参考として図４に示すように、モールドモータ２０の第２開口部５５及び第４開口部５７のほぼ全域と、第１開口部５４及び第３開口部５６の一部とが、スイングアーム５より外部に露出している。

このようにして、モールドモータ２０の周囲に重ねてカバーする形のスイングアーム５をモールドモータ２０に取り付けることになっても、モータケース５０の開口部５４〜５７の少なくとも一部をスイングアーム５より外部に露出させてモータケース５０をスイングアーム５に対して結合させる結合部５８ａ〜５８ｄを構成することにより、モールド樹脂２１が直接外気に触れるようになる。したがって、開口部５４〜５７にて外部に露出したモールド樹脂２１から直接モータの熱が放熱される。

また、モールドモータ２０が回転軸であるモータシャフト２３を略水平にして構成され、開口部５４〜５７の少なくとも一部はモータシャフト２３より下方に配置されているので、モータケース５０の下側に比較的広い領域の第２開口部５５が形成される。同様に、モールドモータ２０とスイングアーム５との結合部が複数備えられ、モータケース５０の上部であって、サスペンションユニット１０の下側端を接続する接続部５ｅの近傍に上部結合部５８ｄが備えられているので、モータケース５０の下側に比較的広い領域の第２開口部５５が形成される。

上記構成によれば、駆動時に発生する熱を効率よく放熱することにより、長寿命化、長時間駆動を実現させることができ、信頼性の高いモールドモータ２０を提供することができる。

また、後輪、モータ、及び制動機構を同軸上に配置することによりそれらが近接してモータの放熱効果が低くなる傾向にあるが、上記のようなモールドモータ２０を電動車両１に搭載することにより、開口部５４〜５７を利用して放熱効果を高めることが可能である。その結果、車両寿命及び走行距離が延び、信頼性の高い電動車両１を提供することができる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

例えば、本発明の実施形態では、モールドモータを搭載した電動車両１に、図１に示す自動二輪車を一例として掲げて説明したが、搭載対象となる電動車両は自動二輪車に限定されるわけではなく、自動三輪車や自動四輪車であっても構わない。

また、モールドモータ２０の開口部５４〜５７及び結合部５８ａ〜５８ｄや、スイングアーム５の切り欠き部５ｄの形状、個数、配置は上記実施形態で説明した構成に限定されるわけではなく、異なる形状、個数、配置としても構わない。例えば、切り欠き部５ｄに関して、スイングアーム５のカバー部５ｃに切り欠き部を２つ設けることにして、カバー部５ｃの下部のほか、上部にも設けることにしても構わない。

本発明は、モールドモータ全般において利用可能である。

１ 電動車両
２ 前輪
３ 後輪
３ａ 車軸
５ スイングアーム（支持部材）
１０ サスペンションユニット（懸架装置）
５ｃ カバー部
５ｄ 切り欠き部
２０ モールドモータ
２１ モールド樹脂
２３ モータシャフト（回転軸）
２４ ステータコア
４０ 制動機構
５０ モータケース
５１ 内側ケース
５２ 外側ケース
５４ 第１開口部
５５ 第２開口部
５６ 第３開口部
５７ 第４開口部
５８ａ、５８ｂ 前側結合部
５８ｃ 外側結合部
５８ｄ 上側結合部

Claims (6)

1. 板状の支持部材に重ねた状態で取り付けられるモールドモータであって、
   モールド樹脂によって被覆されたステータコアと、
   前記モールド樹脂を内包するとともに前記モールド樹脂の一部が露出する開口部が設けられたモータケースと、
   前記開口部の少なくとも一部を前記支持部材より外部に露出させて前記モータケースを前記支持部材に対して結合させる結合部と、
   を備えることを特徴とするモールドモータ。
2. 回転軸を略水平にして構成され、前記開口部の少なくとも一部は回転軸より下方に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のモールドモータ。
3. 前記結合部は複数備えられ、前記モータケースの上部であって、モールドモータを吊り下げる懸架装置の下側端を接続する接続部近傍に前記結合部の少なくとも１つを備えることを特徴とする請求項２に記載のモールドモータ。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のモールドモータを搭載したことを特徴とする電動車両。
5. 車輪を駆動するための前記モールドモータと、前記モールドモータを支持するスイングアームとを備えた電動車両であって、
   前記スイングアームは、前記モールドモータの周囲の少なくとも一部に重ねられてカバーしながらモールドモータを支持するとともにモールドモータに対応する箇所に切り欠き部を備え、
   前記モールドモータは、前記切り欠き部から前記モールド樹脂の一部を外部に露出させる前記開口部を備えることを特徴とする請求項４に記載の電動車両。
6. 前記モールドモータを吊り下げ支持する懸架装置の下側端を接続する接続部を前記スイングアームの後部に形成したことを特徴とする請求項５に記載の電動車両。

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