JPH11227668A - トルク補助自転車及びその製造方法 - Google Patents
トルク補助自転車及びその製造方法Info
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- JPH11227668A JPH11227668A JP10031878A JP3187898A JPH11227668A JP H11227668 A JPH11227668 A JP H11227668A JP 10031878 A JP10031878 A JP 10031878A JP 3187898 A JP3187898 A JP 3187898A JP H11227668 A JPH11227668 A JP H11227668A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】エネルギー消費効率に優れ、フレームの軽量化
を実現でき、配線、構成の格段の簡素化を実現したデザ
イン性に優れるトルク補助自転車及びその製造方法を提
供すること。 【解決手段】電池駆動のモータ３が車輪２に一体に結合
され、車輪２はこのモータ３と人力駆動機構５との両方
から交互または同時にトルクを付与され、モータ電流は
人力トルク検出手段６が検出した人力トルクの大きさに
基づいて制御される。本構成では特に、モータ３が車輪
直結型モータとされ、そのロータ８は、車輪２の内周側
に位置して車輪２と一体に形成され、そのステータ９は
車体に固定されて外周面がロータ８の内周面に対面す
る。すなわち、本発明のトルク補助自転車は、車輪２に
直結されたアウターロータ構造の車輪直結型モータ３に
より車輪を直接に駆動する。
を実現でき、配線、構成の格段の簡素化を実現したデザ
イン性に優れるトルク補助自転車及びその製造方法を提
供すること。 【解決手段】電池駆動のモータ３が車輪２に一体に結合
され、車輪２はこのモータ３と人力駆動機構５との両方
から交互または同時にトルクを付与され、モータ電流は
人力トルク検出手段６が検出した人力トルクの大きさに
基づいて制御される。本構成では特に、モータ３が車輪
直結型モータとされ、そのロータ８は、車輪２の内周側
に位置して車輪２と一体に形成され、そのステータ９は
車体に固定されて外周面がロータ８の内周面に対面す
る。すなわち、本発明のトルク補助自転車は、車輪２に
直結されたアウターロータ構造の車輪直結型モータ３に
より車輪を直接に駆動する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、トルク補助自転車
及びその製造方法に関する。
及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の電動自転車は、高速回転するモー
タ、モータの発生トルクを増大する減速装置、モータか
ら車輪へのトルクの伝達を断続するクラッチ機構、モー
タに給電する電池、モータへ給電する電流を制御するモ
ータ制御装置などの構成要素からなる電動トルクアシス
ト機構を既存の自転車構造に結合してなり、この電動ト
ルクアシスト機構の各構成要素は車体に分散配置され、
互いに力学的又は電気的に結合して構成されている。
タ、モータの発生トルクを増大する減速装置、モータか
ら車輪へのトルクの伝達を断続するクラッチ機構、モー
タに給電する電池、モータへ給電する電流を制御するモ
ータ制御装置などの構成要素からなる電動トルクアシス
ト機構を既存の自転車構造に結合してなり、この電動ト
ルクアシスト機構の各構成要素は車体に分散配置され、
互いに力学的又は電気的に結合して構成されている。
【０００３】特開昭５０ー１２５４３８号公報は、チェ
インの張力から駆動トルクすなわち負荷トルクが所定の
しきい値を超えることを検出した場合に、モータからク
ラッチを介してトルクを発生してアシストするトルク補
助式電動自転車を提案している。特開平４ー１００７９
０号公報は、人力による駆動トルクに対してモータート
ルクが所定の関数関係をもつように、モータからクラッ
チを介してトルクをアシストするトルク補助式電動自転
車を提案している。
インの張力から駆動トルクすなわち負荷トルクが所定の
しきい値を超えることを検出した場合に、モータからク
ラッチを介してトルクを発生してアシストするトルク補
助式電動自転車を提案している。特開平４ー１００７９
０号公報は、人力による駆動トルクに対してモータート
ルクが所定の関数関係をもつように、モータからクラッ
チを介してトルクをアシストするトルク補助式電動自転
車を提案している。
【０００４】特開平７ー１４９２８０号公報は、モータ
をクラッチを介して車輪に結合し、、人力による駆動ト
ルクの大きさに応じてモーターのトルクを制御してトル
クアシストを行うとともに、制動時にモータを回生発電
させてバッテリを充電するトルク補助式電動自転車を提
案している。
をクラッチを介して車輪に結合し、、人力による駆動ト
ルクの大きさに応じてモーターのトルクを制御してトル
クアシストを行うとともに、制動時にモータを回生発電
させてバッテリを充電するトルク補助式電動自転車を提
案している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の電動自
転車には解決を要する問題があった。まず、電動トルク
アシスト機構がこのような多くの構成要素の分散配置に
より構成されているということは、それらの間の電気的
結合又は機械的結合の複雑化を招き、更にこれらの電気
的結合及び機械的な結合において機械的または電気的な
伝達損失が大きいという問題を生じる。
転車には解決を要する問題があった。まず、電動トルク
アシスト機構がこのような多くの構成要素の分散配置に
より構成されているということは、それらの間の電気的
結合又は機械的結合の複雑化を招き、更にこれらの電気
的結合及び機械的な結合において機械的または電気的な
伝達損失が大きいという問題を生じる。
【０００６】また、モータから減速機構及びクラッチ機
構を通じて車輪へトルクを良好に伝達するためにはこれ
ら各構成要素を高剛性の支持フレームで支持する必要が
あるが、自転車のフレーム機構は軽量化のために剛性を
ある程度犠牲とする必要があるので、モータから車輪へ
のトルク伝達効率や耐久性が低下してしまうという問題
があった。
構を通じて車輪へトルクを良好に伝達するためにはこれ
ら各構成要素を高剛性の支持フレームで支持する必要が
あるが、自転車のフレーム機構は軽量化のために剛性を
ある程度犠牲とする必要があるので、モータから車輪へ
のトルク伝達効率や耐久性が低下してしまうという問題
があった。
【０００７】更に、自転車の操作信頼性及び取り扱い易
さを考えると、電動トルクアシスト機構全体が自転車使
用の障害とならないようにコンパクトに構成されている
ことが好ましいが、従来の構成では各構成要素をコンパ
クト化のために集中配置するとバランスが悪くなったり
出っ張ったりして走行や操作の邪魔となったり、美観を
低下させるという問題があった。
さを考えると、電動トルクアシスト機構全体が自転車使
用の障害とならないようにコンパクトに構成されている
ことが好ましいが、従来の構成では各構成要素をコンパ
クト化のために集中配置するとバランスが悪くなったり
出っ張ったりして走行や操作の邪魔となったり、美観を
低下させるという問題があった。
【０００８】本発明は上記問題に鑑みなされたものであ
り、エネルギー消費効率に優れ、フレームの軽量化を実
現でき、配線、構成の格段の簡素化を実現したデザイン
性に優れるトルク補助自転車及びその製造方法を提供す
ることを、その目的としている。
り、エネルギー消費効率に優れ、フレームの軽量化を実
現でき、配線、構成の格段の簡素化を実現したデザイン
性に優れるトルク補助自転車及びその製造方法を提供す
ることを、その目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１記載のトルク補
助自転車では、電池駆動のモータが車輪に一体に結合さ
れ、車輪はこのモータと人力駆動機構との両方から交互
または同時にトルクを付与され、モータ電流は人力トル
ク検出手段が検出した人力トルクの大きさに基づいて制
御される。
助自転車では、電池駆動のモータが車輪に一体に結合さ
れ、車輪はこのモータと人力駆動機構との両方から交互
または同時にトルクを付与され、モータ電流は人力トル
ク検出手段が検出した人力トルクの大きさに基づいて制
御される。
【００１０】本構成では特に、モータが車輪直結型モー
タとされ、そのロータは、車輪の内周側に位置して車輪
と一体に形成され、そのステータは車体に固定されて外
周面がロータの内周面に対面する。すなわち、本発明の
トルク補助自転車は、車輪に直結されたアウターロータ
構造の車輪直結型モータにより車輪を直接に駆動する。
タとされ、そのロータは、車輪の内周側に位置して車輪
と一体に形成され、そのステータは車体に固定されて外
周面がロータの内周面に対面する。すなわち、本発明の
トルク補助自転車は、車輪に直結されたアウターロータ
構造の車輪直結型モータにより車輪を直接に駆動する。
【００１１】このようにすれば、以下の作用効果を奏す
ることができる。第一に、本発明のアウターロータ構造
の車輪直結型モータは、従来の人力アシスト自転車に比
較して電動トルクアシスト機構を極めて簡素化とするこ
とができる。更に説明すると、従来の人力アシスト自転
車では、モータの小型軽量化のために減速機構が必須で
あるが、減速機構の設置は人力走行時における慣性回転
質量を増大させ、減速機構の摩擦ロスを増大させるの
で、人力走行時にクラッチ機構を作動させてこの減速機
構を車輪から分離する必要がある。このため、従来の電
動トルクアシスト機構は、モータ、減速機構及びクラッ
チ機構で構成する必要があり、更に、モータの発生トル
クをこの減速機構及びクラッチ機構を通じて車輪に伝達
するトルク伝達構造を必要とする。もちろん、クラッチ
機構の出力部をアウターロータ構造とすることにより上
記トルク伝達構造を簡素化することも考えられるが、ア
ウターロータ内部にステータとともにこのような減速機
構やクラッチ機構を収容することは、構造の複雑化を必
要とし、また電動トルクアシスト時にも減速機構などに
よるトルク伝達損失や発熱が生じてしまう。
ることができる。第一に、本発明のアウターロータ構造
の車輪直結型モータは、従来の人力アシスト自転車に比
較して電動トルクアシスト機構を極めて簡素化とするこ
とができる。更に説明すると、従来の人力アシスト自転
車では、モータの小型軽量化のために減速機構が必須で
あるが、減速機構の設置は人力走行時における慣性回転
質量を増大させ、減速機構の摩擦ロスを増大させるの
で、人力走行時にクラッチ機構を作動させてこの減速機
構を車輪から分離する必要がある。このため、従来の電
動トルクアシスト機構は、モータ、減速機構及びクラッ
チ機構で構成する必要があり、更に、モータの発生トル
クをこの減速機構及びクラッチ機構を通じて車輪に伝達
するトルク伝達構造を必要とする。もちろん、クラッチ
機構の出力部をアウターロータ構造とすることにより上
記トルク伝達構造を簡素化することも考えられるが、ア
ウターロータ内部にステータとともにこのような減速機
構やクラッチ機構を収容することは、構造の複雑化を必
要とし、また電動トルクアシスト時にも減速機構などに
よるトルク伝達損失や発熱が生じてしまう。
【００１２】これに対して、本発明によれば、モータを
アウターロータ構造の車輪直結型モータとすることによ
り減速機構を省略するので、それによる動力伝達損失や
発熱を排除することができ、その結果、人力走行時にお
ける減速機構のトルクロスを考慮する必要がなくなり、
そのために人力走行時に減速機構を車輪から切り離すク
ラッチ機構も省略することができ、構成が簡素となり、
信頼性、耐久性も向上し、エネルギー使用効率も向上す
る。
アウターロータ構造の車輪直結型モータとすることによ
り減速機構を省略するので、それによる動力伝達損失や
発熱を排除することができ、その結果、人力走行時にお
ける減速機構のトルクロスを考慮する必要がなくなり、
そのために人力走行時に減速機構を車輪から切り離すク
ラッチ機構も省略することができ、構成が簡素となり、
信頼性、耐久性も向上し、エネルギー使用効率も向上す
る。
【００１３】第二に、本発明のアウターロータ構造の車
輪直結型モータは、従来の人力アシスト自転車に比較し
て、上述したようにクラッチ機構を省略することができ
るので、人力走行時に減速が必要となった場合に、クラ
ッチをつなぐことなく直接、モータを用いた発電制動を
行うことができ、制動のレスポンスを向上することがで
き、更にクラッチの摩耗や減速機構の劣化などもないの
で、故障が少なく、維持管理も簡単であり、結局、発電
制動力を常に高い信頼性の状態で得ることができる。
輪直結型モータは、従来の人力アシスト自転車に比較し
て、上述したようにクラッチ機構を省略することができ
るので、人力走行時に減速が必要となった場合に、クラ
ッチをつなぐことなく直接、モータを用いた発電制動を
行うことができ、制動のレスポンスを向上することがで
き、更にクラッチの摩耗や減速機構の劣化などもないの
で、故障が少なく、維持管理も簡単であり、結局、発電
制動力を常に高い信頼性の状態で得ることができる。
【００１４】第三に、発電制動時に機械エネルギはクラ
ッチ機構や減速機構を経由することなくモータに伝達さ
れるので、少ない伝達ロスで機械エネルギを電池に回収
することができ、電池の消耗を減らすことができる。第
四に、モータのロータに生じたトルクはロータからなん
らトルク伝達機構を介することなく車輪に直接伝達さ
れ、かつ、ステータに作用する反トルクが直接車体に支
承されるので、従来のようにモータ、減速機構及びクラ
ッチ機構をもつ電動トルクアシスト機構のように自転車
のフレーム機構の剛性を高めて各軸間の距離の変化を低
減する必要がなく、トルク伝達効率や耐久性を低下する
ことなく、転車のフレーム機構を軽量化することができ
る。
ッチ機構や減速機構を経由することなくモータに伝達さ
れるので、少ない伝達ロスで機械エネルギを電池に回収
することができ、電池の消耗を減らすことができる。第
四に、モータのロータに生じたトルクはロータからなん
らトルク伝達機構を介することなく車輪に直接伝達さ
れ、かつ、ステータに作用する反トルクが直接車体に支
承されるので、従来のようにモータ、減速機構及びクラ
ッチ機構をもつ電動トルクアシスト機構のように自転車
のフレーム機構の剛性を高めて各軸間の距離の変化を低
減する必要がなく、トルク伝達効率や耐久性を低下する
ことなく、転車のフレーム機構を軽量化することができ
る。
【００１５】第五に、自転車の操作信頼性及び取り扱い
易さを考えると、電動トルクアシスト機構全体が自転車
使用の障害とならないようにコンパクトに構成されてい
ることが好ましいが、従来の構成では各構成要素を集中
配置するとバランスが悪くなったり出っ張ったりして走
行や操作の邪魔となったり、美観を低下させるという問
題があった。これに対し、本構成では、電動トルクアシ
スト機構は、極めて簡素な構造となるので、走行や操作
の邪魔となったり、美観を低下させるという問題が生じ
ない。
易さを考えると、電動トルクアシスト機構全体が自転車
使用の障害とならないようにコンパクトに構成されてい
ることが好ましいが、従来の構成では各構成要素を集中
配置するとバランスが悪くなったり出っ張ったりして走
行や操作の邪魔となったり、美観を低下させるという問
題があった。これに対し、本構成では、電動トルクアシ
スト機構は、極めて簡素な構造となるので、走行や操作
の邪魔となったり、美観を低下させるという問題が生じ
ない。
【００１６】結局、本発明によれば、エネルギー消費効
率に優れ、フレームの軽量化を実現でき、配線、構成の
格段の簡素化を実現したデザイン性に優れるトルク補助
自転車を実現することができる。請求項２記載の構成に
よれば請求項１記載のトルク補助自転車において更に、
車輪は、中空空間を有して静止車軸に回転自在に支承さ
れるドラム状の回転ドラム部と、回転ドラム部の外周に
設けられてゴムタイヤが装着される車輪部と、回転ドラ
ム部の外周と車輪部の内周とを結合する多数のスポーク
とからなり、ステータは回転ドラム部の内部に位置して
静止車軸に固定され、ロータのロータコアは回転ドラム
部の外周部に固定される。すなわち、本構成では、電動
トルクアシスト機構は、車輪の一部（径方向中央部）を
なすロータと、この車輪を支承する静止車軸に一体化さ
れるステータとで構成することができ、実質的に車輪の
中央ドラム部を兼ねる。
率に優れ、フレームの軽量化を実現でき、配線、構成の
格段の簡素化を実現したデザイン性に優れるトルク補助
自転車を実現することができる。請求項２記載の構成に
よれば請求項１記載のトルク補助自転車において更に、
車輪は、中空空間を有して静止車軸に回転自在に支承さ
れるドラム状の回転ドラム部と、回転ドラム部の外周に
設けられてゴムタイヤが装着される車輪部と、回転ドラ
ム部の外周と車輪部の内周とを結合する多数のスポーク
とからなり、ステータは回転ドラム部の内部に位置して
静止車軸に固定され、ロータのロータコアは回転ドラム
部の外周部に固定される。すなわち、本構成では、電動
トルクアシスト機構は、車輪の一部（径方向中央部）を
なすロータと、この車輪を支承する静止車軸に一体化さ
れるステータとで構成することができ、実質的に車輪の
中央ドラム部を兼ねる。
【００１７】このようにすれば、電動トルクアシスト機
構を極めてコンパクトとすることができ、上述した走行
や操作の邪魔となったり、美観を低下させるという問題
が生じない。請求項３記載の構成によれば請求項２記載
のトルク補助自転車において更に、回転ドラム部は、軸
方向へ互いに所定間隔を隔てて静止車軸に固定された一
対のディスク部と、両ディスク部の外周部を結合する円
筒部とを有し、スポークは両ディスク部とリムとを結合
する。そして、回転ドラム部の円筒部にロータのロータ
コアが固定される。
構を極めてコンパクトとすることができ、上述した走行
や操作の邪魔となったり、美観を低下させるという問題
が生じない。請求項３記載の構成によれば請求項２記載
のトルク補助自転車において更に、回転ドラム部は、軸
方向へ互いに所定間隔を隔てて静止車軸に固定された一
対のディスク部と、両ディスク部の外周部を結合する円
筒部とを有し、スポークは両ディスク部とリムとを結合
する。そして、回転ドラム部の円筒部にロータのロータ
コアが固定される。
【００１８】このようにすれば、リム及びスポークを通
じてかかる各種衝撃や重量は回転ドラム部の一対のディ
スク部を通じて静止車軸から車体により支承されるの
で、回転ドラム部の円筒部に設けられるロータの歪みを
低減することができ、ロータの軽量化を図ることができ
る。請求項４記載の構成によれば請求項３記載のトルク
補助自転車において更に、回転ドラム部の外周部はロー
タの円筒状のヨークを兼ねる。すなわち、車輪の中央部
の回転ドラム部の円筒部がロータのヨーク（継鉄）をな
すので、一層、車輪構造の簡素化を図ることができる。
じてかかる各種衝撃や重量は回転ドラム部の一対のディ
スク部を通じて静止車軸から車体により支承されるの
で、回転ドラム部の円筒部に設けられるロータの歪みを
低減することができ、ロータの軽量化を図ることができ
る。請求項４記載の構成によれば請求項３記載のトルク
補助自転車において更に、回転ドラム部の外周部はロー
タの円筒状のヨークを兼ねる。すなわち、車輪の中央部
の回転ドラム部の円筒部がロータのヨーク（継鉄）をな
すので、一層、車輪構造の簡素化を図ることができる。
【００１９】請求項５記載の構成によれば請求項２記載
のトルク補助自転車において更に、ステータは、中空空
間を有して静止車軸に固定されるドラム状の静止ドラム
部と、静止ドラム部の外周に固定されるステータコア
と、ステータコアに巻装されるステータコイルとを備え
る。このようにすれば、剛性を維持しつつステータの小
型軽量化を図ることができ、内部に種々の部品を収容す
ることもできる。
のトルク補助自転車において更に、ステータは、中空空
間を有して静止車軸に固定されるドラム状の静止ドラム
部と、静止ドラム部の外周に固定されるステータコア
と、ステータコアに巻装されるステータコイルとを備え
る。このようにすれば、剛性を維持しつつステータの小
型軽量化を図ることができ、内部に種々の部品を収容す
ることもできる。
【００２０】請求項６記載の構成によれば請求項５記載
のトルク補助自転車において更に、ステータコアは、静
止ドラム部の外周部を兼ねる円筒状のヨークと、ヨーク
の外周面に周方向所定ピッチで接合された多数のＴ字状
のティースとを有し、ステータコイルは、各ティースに
それぞれ個別に集中巻きされた単コイルを接続してな
る。このようにすれば、ステータの小型化と配線抵抗損
失の低減を図ることができる。
のトルク補助自転車において更に、ステータコアは、静
止ドラム部の外周部を兼ねる円筒状のヨークと、ヨーク
の外周面に周方向所定ピッチで接合された多数のＴ字状
のティースとを有し、ステータコイルは、各ティースに
それぞれ個別に集中巻きされた単コイルを接続してな
る。このようにすれば、ステータの小型化と配線抵抗損
失の低減を図ることができる。
【００２１】更に説明すれば、ステータコイルは、各テ
ィースに磁束を発生させるティース巻装部と、各ティー
ス巻装部同士を接続する渡り線部とからなるが、本構成
では、それぞれ各ティースにのみ巻装される多数の単コ
イルを順番に渡り線で接続してステータコイルを構成す
るので、渡り線を極小化することができ、その結果とし
て、この渡り線の部分での配線抵抗損失及びコイル体積
を最小化することができる。ただ、このように各ティー
スにそれぞれ集中巻きすることは、多数のティースをも
つ多極型の従来のステータコアでは容易ではなかった。
これに対し、本構成のステータコアはティースが径外側
に突出するので、巻装工程は、内周側にティースが突出
する従来のステータコアより格段に容易となるため経済
的に実現することができる。
ィースに磁束を発生させるティース巻装部と、各ティー
ス巻装部同士を接続する渡り線部とからなるが、本構成
では、それぞれ各ティースにのみ巻装される多数の単コ
イルを順番に渡り線で接続してステータコイルを構成す
るので、渡り線を極小化することができ、その結果とし
て、この渡り線の部分での配線抵抗損失及びコイル体積
を最小化することができる。ただ、このように各ティー
スにそれぞれ集中巻きすることは、多数のティースをも
つ多極型の従来のステータコアでは容易ではなかった。
これに対し、本構成のステータコアはティースが径外側
に突出するので、巻装工程は、内周側にティースが突出
する従来のステータコアより格段に容易となるため経済
的に実現することができる。
【００２２】請求項７記載の構成によれば請求項６記載
のトルク補助自転車の製造方法であって、ヨークの内周
面からのレーザー溶接により、リング状の単コイルをは
め込んだ各Ｔ字状のティースをヨークの外周面に連続溶
接する。このようにすれば、従来困難であった、多数の
ティースとヨークとの接合を極めて簡単に行うことがで
き、製造工程の簡素化とステータコイルの渡り線の極小
化とを同時に果たすことができ、低速トルク性能に優
れ、コイル抵抗損失が少ない多極型モータを低コストで
実現することができる。
のトルク補助自転車の製造方法であって、ヨークの内周
面からのレーザー溶接により、リング状の単コイルをは
め込んだ各Ｔ字状のティースをヨークの外周面に連続溶
接する。このようにすれば、従来困難であった、多数の
ティースとヨークとの接合を極めて簡単に行うことがで
き、製造工程の簡素化とステータコイルの渡り線の極小
化とを同時に果たすことができ、低速トルク性能に優
れ、コイル抵抗損失が少ない多極型モータを低コストで
実現することができる。
【００２３】請求項８記載の構成によれば請求項１記載
のトルク補助自転車において更に、電池はリング状のス
テータの内周側の空きスペースに配設される。このよう
にすれば、アウターロータ構造の車輪直結型モータに原
理的に生じるステータ内部の空きスペースに電池を収容
するので、必要スペースを増大することなく、電動トル
クアシスト機構のコンパクト化を図ることができ、か
つ、配線の引き回し長さを減らすことができるので、配
線作業の低減、配線損失の低減を実現でき、電池の防水
保護も容易となる。
のトルク補助自転車において更に、電池はリング状のス
テータの内周側の空きスペースに配設される。このよう
にすれば、アウターロータ構造の車輪直結型モータに原
理的に生じるステータ内部の空きスペースに電池を収容
するので、必要スペースを増大することなく、電動トル
クアシスト機構のコンパクト化を図ることができ、か
つ、配線の引き回し長さを減らすことができるので、配
線作業の低減、配線損失の低減を実現でき、電池の防水
保護も容易となる。
【００２４】請求項９記載の構成によれば請求項８記載
のトルク補助自転車において、電池は、車軸延長方向へ
正極端子及び負極端子を有して互いに隣接する多数の電
池セルからなる組み電池で構成される。このようにすれ
ば、各電池の配線（接続端子）は組み電池の両側に平面
延設することができるので構造を単純化することがで
き、かつ、ステータ内の空きスペースへの電池収容密度
を向上することができる。
のトルク補助自転車において、電池は、車軸延長方向へ
正極端子及び負極端子を有して互いに隣接する多数の電
池セルからなる組み電池で構成される。このようにすれ
ば、各電池の配線（接続端子）は組み電池の両側に平面
延設することができるので構造を単純化することがで
き、かつ、ステータ内の空きスペースへの電池収容密度
を向上することができる。
【００２５】更に説明すると、ステータ内部の空きスペ
ースは円筒形状となるので、通常は立方体形状に組まれ
ている従来の組み電池を収容すると、効率よく収容する
ことができない。本構成のごとくすれば、各電池セルを
全体として扇形、またはリング状をなすように配列する
ことができ、隣接する正極接続端子及び負極接続端子を
接続する配線金具も電池ケースの両内側面に沿って配置
できるので、大容量の組み電池をコンパクトかつ簡単に
組むことができ、組み電池内部の配線損失も低減するこ
とができる。
ースは円筒形状となるので、通常は立方体形状に組まれ
ている従来の組み電池を収容すると、効率よく収容する
ことができない。本構成のごとくすれば、各電池セルを
全体として扇形、またはリング状をなすように配列する
ことができ、隣接する正極接続端子及び負極接続端子を
接続する配線金具も電池ケースの両内側面に沿って配置
できるので、大容量の組み電池をコンパクトかつ簡単に
組むことができ、組み電池内部の配線損失も低減するこ
とができる。
【００２６】請求項１０記載の構成によれば請求項１記
載のトルク補助自転車において更に、電池は、ステータ
をなす静止ドラム部の円盤部（ディスク部）に固定され
る。このようにすれば、ステータコアを支える静止ドラ
ム部の円盤部が更に電池支持部材を兼ねるので、電動車
輪の小型軽量化を図ることができる。
載のトルク補助自転車において更に、電池は、ステータ
をなす静止ドラム部の円盤部（ディスク部）に固定され
る。このようにすれば、ステータコアを支える静止ドラ
ム部の円盤部が更に電池支持部材を兼ねるので、電動車
輪の小型軽量化を図ることができる。
【００２７】請求項１１記載の構成によれば請求項１記
載のトルク補助自転車において更に、モータ制御装置は
リング状のステータの内周側の空きスペースに配設され
る。このようにすれば、アウターロータ構造の車輪直結
型モータに原理的に生じるステータ内部の空きスペース
にモータ制御装置を収容するので、電動トルクアシスト
機構のコンパクト化を図ることができ、かつ、配線の引
き回し長さを減らすことができるので、配線作業の低
減、配線損失の低減を実現でき、モータ制御装置の防水
保護も容易となる。
載のトルク補助自転車において更に、モータ制御装置は
リング状のステータの内周側の空きスペースに配設され
る。このようにすれば、アウターロータ構造の車輪直結
型モータに原理的に生じるステータ内部の空きスペース
にモータ制御装置を収容するので、電動トルクアシスト
機構のコンパクト化を図ることができ、かつ、配線の引
き回し長さを減らすことができるので、配線作業の低
減、配線損失の低減を実現でき、モータ制御装置の防水
保護も容易となる。
【００２８】請求項１２記載の構成によれば請求項１記
載のトルク補助自転車において更に、電池及びモータ制
御装置はリング状のステータの内周側の空きスペースに
配設される。このようにすれば、アウターロータ構造の
車輪直結型モータに原理的に生じるステータ内部の空き
スペースに電池及びモータ制御装置を収容するので、電
動トルクアシスト機構のコンパクト化を図ることがで
き、かつ、電池とモータ制御装置との間の配線及びモー
タ制御装置とステータコイルとの間の配線の引き回し長
さを減らすことができるので、配線作業の格段の低減、
配線損失の格段の低減を実現でき、電池及びモータ制御
装置の防水保護も容易となる。
載のトルク補助自転車において更に、電池及びモータ制
御装置はリング状のステータの内周側の空きスペースに
配設される。このようにすれば、アウターロータ構造の
車輪直結型モータに原理的に生じるステータ内部の空き
スペースに電池及びモータ制御装置を収容するので、電
動トルクアシスト機構のコンパクト化を図ることがで
き、かつ、電池とモータ制御装置との間の配線及びモー
タ制御装置とステータコイルとの間の配線の引き回し長
さを減らすことができるので、配線作業の格段の低減、
配線損失の格段の低減を実現でき、電池及びモータ制御
装置の防水保護も容易となる。
【００２９】請求項１３記載の構成によれば請求項５記
載のトルク補助自転車において更に、電池及びモータ制
御装置は、車輪の回転ドラム部の密閉中空空間に収容さ
れたステータの静止ドラム部の密閉中空空間に収容され
る。このようにすれば、電池及びモータ制御装置は、車
輪（ロータ）の回転ドラム部の密閉中空空間に収容され
る上、更にステータの静止ドラム部の密閉中空空間に収
容されるので、この二重の遮蔽によりモータの防塵性、
防水性が一層向上する。
載のトルク補助自転車において更に、電池及びモータ制
御装置は、車輪の回転ドラム部の密閉中空空間に収容さ
れたステータの静止ドラム部の密閉中空空間に収容され
る。このようにすれば、電池及びモータ制御装置は、車
輪（ロータ）の回転ドラム部の密閉中空空間に収容され
る上、更にステータの静止ドラム部の密閉中空空間に収
容されるので、この二重の遮蔽によりモータの防塵性、
防水性が一層向上する。
【００３０】請求項１４記載の構成によれば請求項５記
載のトルク補助自転車において更に、モータ制御装置
は、ステータの静止ドラム部の円盤部に固定され、円盤
部はモータ制御装置のヒートシンクをなす。すなわち、
本構成では、ステータの静止ドラム部の円盤部が金属製
円盤としてモータ制御装置のヒートシンクを兼ねるの
で、構造の複雑化を回避しつつモータ制御装置の冷却性
能を向上することができる。
載のトルク補助自転車において更に、モータ制御装置
は、ステータの静止ドラム部の円盤部に固定され、円盤
部はモータ制御装置のヒートシンクをなす。すなわち、
本構成では、ステータの静止ドラム部の円盤部が金属製
円盤としてモータ制御装置のヒートシンクを兼ねるの
で、構造の複雑化を回避しつつモータ制御装置の冷却性
能を向上することができる。
【００３１】請求項１５記載の構成によれば請求項５記
載のトルク補助自転車において更に、モータ制御装置
は、車輪直結型モータへの電流をＰＷＭ制御するインバ
ータ回路装置と、インバータ回路装置に近接配置される
とともに入力情報に基づいてインバータ回路装置を断続
させる制御信号を発生する制御回路装置とを備え、この
制御回路装置は、静止ドラム部の円盤部と電磁シールド
ケースとで囲まれてインバータ回路装置から電磁遮蔽さ
れる。
載のトルク補助自転車において更に、モータ制御装置
は、車輪直結型モータへの電流をＰＷＭ制御するインバ
ータ回路装置と、インバータ回路装置に近接配置される
とともに入力情報に基づいてインバータ回路装置を断続
させる制御信号を発生する制御回路装置とを備え、この
制御回路装置は、静止ドラム部の円盤部と電磁シールド
ケースとで囲まれてインバータ回路装置から電磁遮蔽さ
れる。
【００３２】このようにすれば、ステータの静止ドラム
部が電磁シールドケースとともに制御回路装置の電磁遮
蔽板を兼ねるので、電磁シールド構造を簡素化しつつ制
御回路装置へのインバータ回路装置からの電磁スイッチ
ングノイズの侵入を低減することができる。請求項１６
記載の構成によれば請求項２記載のトルク補助自転車に
おいて更に、上述した車輪、車輪直結型モータ、電池、
モータ制御装置及びそれらを支承する静止車軸を含む電
動車輪が、自転車の後輪として用いられる。
部が電磁シールドケースとともに制御回路装置の電磁遮
蔽板を兼ねるので、電磁シールド構造を簡素化しつつ制
御回路装置へのインバータ回路装置からの電磁スイッチ
ングノイズの侵入を低減することができる。請求項１６
記載の構成によれば請求項２記載のトルク補助自転車に
おいて更に、上述した車輪、車輪直結型モータ、電池、
モータ制御装置及びそれらを支承する静止車軸を含む電
動車輪が、自転車の後輪として用いられる。
【００３３】このようにすれば、全体構成をコンパクト
としつつハンドル操作が軽いトルク補助自転車を実現す
ることができる。請求項１７記載の構成によれば請求項
１６記載のトルク補助自転車において更に、この電動車
輪は、人力のみで作動する市販の人力自転車の後輪と置
換可能な形状に形成される。
としつつハンドル操作が軽いトルク補助自転車を実現す
ることができる。請求項１７記載の構成によれば請求項
１６記載のトルク補助自転車において更に、この電動車
輪は、人力のみで作動する市販の人力自転車の後輪と置
換可能な形状に形成される。
【００３４】このようにすれば、莫大な数の既存の自転
車を人力アシスト自転車に転換することができ、大きな
コスト負担なく、トルクアシスト自転車を利用すること
ができ、資源節約効果も生じさせることができる。請求
項１８記載の構成によれば請求項１６記載のトルク補助
自転車において更に、この電動車輪は折り畳み式自転車
の後輪をなす。
車を人力アシスト自転車に転換することができ、大きな
コスト負担なく、トルクアシスト自転車を利用すること
ができ、資源節約効果も生じさせることができる。請求
項１８記載の構成によれば請求項１６記載のトルク補助
自転車において更に、この電動車輪は折り畳み式自転車
の後輪をなす。
【００３５】このようにすれば、簡素で軽量であること
が要求される折り畳み自転車を、重量、体格の大幅な増
大なしにトルクアシストすることができる。すなわち、
人力アシスト機構のほとんど全部が後輪内に収容される
ので、折り畳み操作が繁雑となることがない。請求項１
９記載の構成によれば請求項１記載のトルク補助自転車
において更に、人力トルク検出手段は、車輪直結型モー
タに一体に固定される。このようにすれば、装置構成の
一層のコンパクト化を実現することができる。
が要求される折り畳み自転車を、重量、体格の大幅な増
大なしにトルクアシストすることができる。すなわち、
人力アシスト機構のほとんど全部が後輪内に収容される
ので、折り畳み操作が繁雑となることがない。請求項１
９記載の構成によれば請求項１記載のトルク補助自転車
において更に、人力トルク検出手段は、車輪直結型モー
タに一体に固定される。このようにすれば、装置構成の
一層のコンパクト化を実現することができる。
【００３６】たとえば、車輪に対して回転面内で所定の
範囲を移動可能に保持されたスプロケットと車軸に対し
て回転することなくチェーンから加えられる力の方向に
所定の区間移動可能に車軸に保持されており、車輪を回
転自在に枢支している非回転体（この非回転体との回転
軸は一致していない）と、この非回転体と車軸との間に
作用する押圧力および引っ張り力のうちの一方を計測す
る力学センサとを設けることにより人力トルク検出を簡
素な構成で行うことができる。
範囲を移動可能に保持されたスプロケットと車軸に対し
て回転することなくチェーンから加えられる力の方向に
所定の区間移動可能に車軸に保持されており、車輪を回
転自在に枢支している非回転体（この非回転体との回転
軸は一致していない）と、この非回転体と車軸との間に
作用する押圧力および引っ張り力のうちの一方を計測す
る力学センサとを設けることにより人力トルク検出を簡
素な構成で行うことができる。
【００３７】これに対し、従来はチェーンから後静止車
軸にトルクが加わると伸縮するばねが回転軸回りに配置
されており、このバネの一端に固定されている。フェラ
イトの変位がその周辺に配置されているコイルによって
インダクタンスの変化として検出されている。しかし、
この様な構造では、フェライトおよびバネがチェーンス
プロケット及び後輪とともに回転する回転体であるので
バネの伸縮によるフェライトの変位を検出するためにコ
イルのインダクタンスの計測が必要である。それゆえ、
インダクタンス検出用の電子回路が必要とされる。また
バネを含んでトルクを伝達する機構が複雑であるので、
部品点数が多くかさばるばかりでなく、重量も多くな
る。このため従来方法ではトルクセンサを内蔵させるこ
とが、スペース上無理である。更に本構成では、力学セ
ンサをスプロケット内に配置すれば、トルクセンサ専用
スペースは必要ないことから容易にＤＤモータにトルク
センサを内蔵できる。
軸にトルクが加わると伸縮するばねが回転軸回りに配置
されており、このバネの一端に固定されている。フェラ
イトの変位がその周辺に配置されているコイルによって
インダクタンスの変化として検出されている。しかし、
この様な構造では、フェライトおよびバネがチェーンス
プロケット及び後輪とともに回転する回転体であるので
バネの伸縮によるフェライトの変位を検出するためにコ
イルのインダクタンスの計測が必要である。それゆえ、
インダクタンス検出用の電子回路が必要とされる。また
バネを含んでトルクを伝達する機構が複雑であるので、
部品点数が多くかさばるばかりでなく、重量も多くな
る。このため従来方法ではトルクセンサを内蔵させるこ
とが、スペース上無理である。更に本構成では、力学セ
ンサをスプロケット内に配置すれば、トルクセンサ専用
スペースは必要ないことから容易にＤＤモータにトルク
センサを内蔵できる。
【００３８】請求項２０記載の構成によれば請求項１記
載のトルク補助自転車において更に、モータ制御装置
は、人力トルク検出手段及び車速検出手段の出力に基づ
いて車輪直結型モータの出力を制御する。このようにす
れば、一層きめ細かな制御機能を有するトルクアシスト
自転車を実現することができる。請求項２１記載の構成
によれば請求項２０記載のトルク補助自転車において更
に、モータ制御装置は、車速検出手段として車輪直結型
モータの回転数を検出する。
載のトルク補助自転車において更に、モータ制御装置
は、人力トルク検出手段及び車速検出手段の出力に基づ
いて車輪直結型モータの出力を制御する。このようにす
れば、一層きめ細かな制御機能を有するトルクアシスト
自転車を実現することができる。請求項２１記載の構成
によれば請求項２０記載のトルク補助自転車において更
に、モータ制御装置は、車速検出手段として車輪直結型
モータの回転数を検出する。
【００３９】すなわち、本構成によれば、車輪とモータ
のロータが一体化されていることを利用して、ロータの
回転により車速を検出する。このようにすれば、高価な
車速センサを省略することができ、簡単かつ正確に車速
を検出することができる。なお、従来の電動トルクアシ
スト機構は、上述したように人力走行時の減速機構にお
ける摩擦損失負担を回避するためにクラッチ機構により
人力走行時にモータを車輪から分離するためにモータの
回転により車速を検出することができず、どうしても車
輪に車速センサを設ける必要があった。本構成によれば
人力走行時の減速機構における摩擦損失負担がないので
クラッチ機構を省略することができ、その結果としてモ
ータの回転により車速を検出することができるものであ
る。
のロータが一体化されていることを利用して、ロータの
回転により車速を検出する。このようにすれば、高価な
車速センサを省略することができ、簡単かつ正確に車速
を検出することができる。なお、従来の電動トルクアシ
スト機構は、上述したように人力走行時の減速機構にお
ける摩擦損失負担を回避するためにクラッチ機構により
人力走行時にモータを車輪から分離するためにモータの
回転により車速を検出することができず、どうしても車
輪に車速センサを設ける必要があった。本構成によれば
人力走行時の減速機構における摩擦損失負担がないので
クラッチ機構を省略することができ、その結果としてモ
ータの回転により車速を検出することができるものであ
る。
【００４０】なお、モータの回転数の検出は極めて周知
の技術事項であり、一般的にはモータ内蔵の磁気センサ
によりロータ回転によるその磁石の移動を検出すること
ができるが、ステータコイルの電圧又は電流を検出する
ことにより行うこともできる。請求項２２記載の構成に
よれば請求項２０記載のトルク補助自転車において更
に、モータ制御装置は、人力トルクが存在せず、かつ、
車速が減らない場合に車輪直結型モータを発電制動運転
する。
の技術事項であり、一般的にはモータ内蔵の磁気センサ
によりロータ回転によるその磁石の移動を検出すること
ができるが、ステータコイルの電圧又は電流を検出する
ことにより行うこともできる。請求項２２記載の構成に
よれば請求項２０記載のトルク補助自転車において更
に、モータ制御装置は、人力トルクが存在せず、かつ、
車速が減らない場合に車輪直結型モータを発電制動運転
する。
【００４１】更に説明すると、人力トルクがない場合、
自転車は空気抵抗、走行抵抗、自転車のメカニカルなロ
スにより、減速するはずである。にもかかわらず車速が
減速しない場合は、何らかの増速環境が存在しているも
のと推定される。この増速環境としてはたとえば下り道
や追い風等があり、走行に危険性が存在する。このた
め、本構成では、上記増速要因の存在を人力トルクが存
在しない慣性走行時に車速が増大する点により判定す
る。そして、この場合にはあらかじめ準備した減速パタ
ーンで自動的に減速する。
自転車は空気抵抗、走行抵抗、自転車のメカニカルなロ
スにより、減速するはずである。にもかかわらず車速が
減速しない場合は、何らかの増速環境が存在しているも
のと推定される。この増速環境としてはたとえば下り道
や追い風等があり、走行に危険性が存在する。このた
め、本構成では、上記増速要因の存在を人力トルクが存
在しない慣性走行時に車速が増大する点により判定す
る。そして、この場合にはあらかじめ準備した減速パタ
ーンで自動的に減速する。
【００４２】本構成では、以下の作用効果を実現するこ
とができる。まず、この制動を車輪直結型モータの発電
制動で行うので、速やかにかつ確実にそれを実現でき、
かつ、車速などに応じて各種の減速パターンを容易に実
現することができる。もちろん、従来のトルク補助自転
車でもこのような発電制動を実現することはできるが、
従来では、人力走行時には既述したようにクラッチ機構
によりモータを車輪から分離する必要があり、このた
め、発電制動を指令してからクラッチが作動してそれか
ら発電制動による制動力が発生することになり、クラッ
チ作動遅れの分だけどうしても制動レスポンスが遅れて
しまう。また、制動のたびにクラッチの断続が行われる
のでクラッチの耐久性の低下によりモータの発電制動に
よる制動力が車輪に伝達されない場合が生じ、制動性が
低下する危険がある。これに対し、この構成では、車輪
とモータのロータが一体に構成されているので、確実か
つレスポンスよく発電制動による制動力を得ることがで
きる。
とができる。まず、この制動を車輪直結型モータの発電
制動で行うので、速やかにかつ確実にそれを実現でき、
かつ、車速などに応じて各種の減速パターンを容易に実
現することができる。もちろん、従来のトルク補助自転
車でもこのような発電制動を実現することはできるが、
従来では、人力走行時には既述したようにクラッチ機構
によりモータを車輪から分離する必要があり、このた
め、発電制動を指令してからクラッチが作動してそれか
ら発電制動による制動力が発生することになり、クラッ
チ作動遅れの分だけどうしても制動レスポンスが遅れて
しまう。また、制動のたびにクラッチの断続が行われる
のでクラッチの耐久性の低下によりモータの発電制動に
よる制動力が車輪に伝達されない場合が生じ、制動性が
低下する危険がある。これに対し、この構成では、車輪
とモータのロータが一体に構成されているので、確実か
つレスポンスよく発電制動による制動力を得ることがで
きる。
【００４３】次に、本構成では、人力トルクが存在しな
い慣性走行時に車速が減速しない点により上記増速環境
の存在を検知する。すなわち、本構成ではこのような増
速環境下でも人力トルクが存在することは乗員の増速意
志が存在するわけであり、このような場合は制動は必要
ではない。しかし、人力トルクが０ということは、乗員
がもはやこれ以上の増速を望まないという意志を知るこ
とができ、速やかに減速することが安全性の点で好まし
い。このようにすれば、乗員がブレーキ操作する前に自
動的にかつレスポンス良く制動が行われるので、長い下
り道などでも長くブレーキを握りつづける必要がなく、
制動力を発生することができる。
い慣性走行時に車速が減速しない点により上記増速環境
の存在を検知する。すなわち、本構成ではこのような増
速環境下でも人力トルクが存在することは乗員の増速意
志が存在するわけであり、このような場合は制動は必要
ではない。しかし、人力トルクが０ということは、乗員
がもはやこれ以上の増速を望まないという意志を知るこ
とができ、速やかに減速することが安全性の点で好まし
い。このようにすれば、乗員がブレーキ操作する前に自
動的にかつレスポンス良く制動が行われるので、長い下
り道などでも長くブレーキを握りつづける必要がなく、
制動力を発生することができる。
【００４４】請求項２３記載の構成によれば請求項１記
載のトルク補助自転車において更に、手動レバーにより
ブレーキワイヤを通じてブレーキパッドを車輪に接触さ
せて機械制動力を発生する機械式ブレーキ装置と、機械
式ブレーキ装置の遊び領域の範囲内における前記ブレー
キワイヤの変位により断続される開閉スイッチとが設け
られる。
載のトルク補助自転車において更に、手動レバーにより
ブレーキワイヤを通じてブレーキパッドを車輪に接触さ
せて機械制動力を発生する機械式ブレーキ装置と、機械
式ブレーキ装置の遊び領域の範囲内における前記ブレー
キワイヤの変位により断続される開閉スイッチとが設け
られる。
【００４５】更に、モータ制御装置は、手動レバーの作
動による開閉スイッチの作動により車輪直結型モータを
発電制動させる。すなわち、本構成によれば、このスイ
ッチにより、機械制動力を増大できるとともに、手動レ
バーをわずかに作動させて機械式ブレーキ装置の機械制
動力を発生させることなく、発電制動だけを発生させる
こともできる。
動による開閉スイッチの作動により車輪直結型モータを
発電制動させる。すなわち、本構成によれば、このスイ
ッチにより、機械制動力を増大できるとともに、手動レ
バーをわずかに作動させて機械式ブレーキ装置の機械制
動力を発生させることなく、発電制動だけを発生させる
こともできる。
【００４６】これにより、人力により発電し、そのエネ
ルギを電池に回収することができる。また、弱く制動し
たい場合には機械式ブレーキ装置のパッドの消耗を防ぐ
ことができる。請求項２４記載の構成によれば請求項２
３記載のトルク補助自転車において更に、モータ制御装
置は、人力トルクが存在し、かつ、発電制動を行ってい
るにもかかわらず減速しない場合に、発電制動を強化し
て車速を所定値に保つ。
ルギを電池に回収することができる。また、弱く制動し
たい場合には機械式ブレーキ装置のパッドの消耗を防ぐ
ことができる。請求項２４記載の構成によれば請求項２
３記載のトルク補助自転車において更に、モータ制御装
置は、人力トルクが存在し、かつ、発電制動を行ってい
るにもかかわらず減速しない場合に、発電制動を強化し
て車速を所定値に保つ。
【００４７】すなわち、請求項２３の発電制動のみを行
う場合には、機械制動力を発生させないように手動レバ
ーは弱く握られる。ところが、下り道などでは回生制動
によるエネルギ消費より増速エネルギが上回って車速が
増大する場合がある。そこで、本構成では、このような
場合に、発電制動を強化して車速を所定値に保つので、
電池充電モードを選択しても車速が増大しすぎることが
ない。
う場合には、機械制動力を発生させないように手動レバ
ーは弱く握られる。ところが、下り道などでは回生制動
によるエネルギ消費より増速エネルギが上回って車速が
増大する場合がある。そこで、本構成では、このような
場合に、発電制動を強化して車速を所定値に保つので、
電池充電モードを選択しても車速が増大しすぎることが
ない。
【００４８】請求項２５記載の構成によれば請求項１、
２２〜２４のいずれか記載のトルク補助自転車において
更に、電池電圧を検出する手段を備え、電池電圧が所定
電圧以下の場合に回生制動を採用し、電池電圧が所定電
圧を超える場合に発熱発電制動を採用する。このように
すれば、電池の過充電を防止することができる。
２２〜２４のいずれか記載のトルク補助自転車において
更に、電池電圧を検出する手段を備え、電池電圧が所定
電圧以下の場合に回生制動を採用し、電池電圧が所定電
圧を超える場合に発熱発電制動を採用する。このように
すれば、電池の過充電を防止することができる。
【００４９】請求項２６記載の構成によれば請求項５記
載のトルク補助自転車において更に、車輪直結型モータ
は、直径が１００〜４００ｍｍ、直径／軸方向厚さが３
〜１３、ステータコアの軸方向長／ロータの永久磁石の
軸方向長が１．２〜１．５に設定されているアウターロ
ータ型ブラシレスＤＣモータとされる。このようにすれ
ば、モータ重量を低減できる。
載のトルク補助自転車において更に、車輪直結型モータ
は、直径が１００〜４００ｍｍ、直径／軸方向厚さが３
〜１３、ステータコアの軸方向長／ロータの永久磁石の
軸方向長が１．２〜１．５に設定されているアウターロ
ータ型ブラシレスＤＣモータとされる。このようにすれ
ば、モータ重量を低減できる。
【００５０】請求項２７記載の構成によれば請求項５記
載のトルク補助自転車において更に、車輪直結型モータ
は、直径Ｄ／ロータの永久磁石の極数Ｐの比率が３〜５
（ｍｍ／総極数）であるアウターロータ型ブラシレスＤ
Ｃモータとされる。このようにすれば、モータ重量を低
減できる。請求項２８記載の構成によれば請求項５記載
のトルク補助自転車において更に、ステータのステータ
コアは、頭部が径外方向へ突出するＴ字状のティースを
有し、ティースのロータ対向面は、頭部の周方向長の８
５〜９０％の周方向長をもつ円弧面部と、円弧面部の周
方向両端部に設けられてそれぞれ互いに設けられて、前
記円弧面部の両端から伸びる接線に対して４０〜５０度
の角度で斜設された一対の切り落とし面部とからなる。
載のトルク補助自転車において更に、車輪直結型モータ
は、直径Ｄ／ロータの永久磁石の極数Ｐの比率が３〜５
（ｍｍ／総極数）であるアウターロータ型ブラシレスＤ
Ｃモータとされる。このようにすれば、モータ重量を低
減できる。請求項２８記載の構成によれば請求項５記載
のトルク補助自転車において更に、ステータのステータ
コアは、頭部が径外方向へ突出するＴ字状のティースを
有し、ティースのロータ対向面は、頭部の周方向長の８
５〜９０％の周方向長をもつ円弧面部と、円弧面部の周
方向両端部に設けられてそれぞれ互いに設けられて、前
記円弧面部の両端から伸びる接線に対して４０〜５０度
の角度で斜設された一対の切り落とし面部とからなる。
【００５１】このようにすれば、コギングトルクを低減
することができる。請求項２９記載のトルク補助自転車
によれば、アウタロータ形式のモータ構造を有するダイ
レクトドライブ型電動車輪のロータ及びステータをロー
ターベース及びステータベースを介して静止車軸により
片持ち支持し、更にステータベースを車体フレームに固
定している。
することができる。請求項２９記載のトルク補助自転車
によれば、アウタロータ形式のモータ構造を有するダイ
レクトドライブ型電動車輪のロータ及びステータをロー
ターベース及びステータベースを介して静止車軸により
片持ち支持し、更にステータベースを車体フレームに固
定している。
【００５２】このようにすれば、ステータに作用する電
磁トルク、重量、振動などの諸力の大部分を静止車軸を
経由することなく車体フレームで直接負担させて静止車
軸の負担を軽減することができるので、信頼性を損なう
ことなし大径の静止車軸の採用回避を実現し、それによ
る軽量化及びコスト低減を実現することができ、更に、
従来の人力自転車や人力車椅子の車輪との交換を容易と
することができる。
磁トルク、重量、振動などの諸力の大部分を静止車軸を
経由することなく車体フレームで直接負担させて静止車
軸の負担を軽減することができるので、信頼性を損なう
ことなし大径の静止車軸の採用回避を実現し、それによ
る軽量化及びコスト低減を実現することができ、更に、
従来の人力自転車や人力車椅子の車輪との交換を容易と
することができる。
【００５３】請求項３０記載の構成によれば請求項２９
記載のトルク補助自転車において更に、スポーク取り付
け部はローターベースの円盤部に固定されるとともに、
ローターベースの筒部に対して径方向へ所定間隙を隔て
て配設されるので、車輪とモータとが軸方向に重なり、
電動車輪の軸方向幅を縮小して、その自転車への装着を
容易化することができる。更に、スポーク取り付け部に
掛かる径方向の力は、ローターベースの円盤部に掛か
り、ローターベースの筒部に直接掛かることがないの
で、この径方向の力によりローターベースが静止車軸の
軸心に対して傾くことがなく、それによるロータ／ステ
ータ間のギャップが縮小することが抑止できる。
記載のトルク補助自転車において更に、スポーク取り付
け部はローターベースの円盤部に固定されるとともに、
ローターベースの筒部に対して径方向へ所定間隙を隔て
て配設されるので、車輪とモータとが軸方向に重なり、
電動車輪の軸方向幅を縮小して、その自転車への装着を
容易化することができる。更に、スポーク取り付け部に
掛かる径方向の力は、ローターベースの円盤部に掛か
り、ローターベースの筒部に直接掛かることがないの
で、この径方向の力によりローターベースが静止車軸の
軸心に対して傾くことがなく、それによるロータ／ステ
ータ間のギャップが縮小することが抑止できる。
【００５４】更に説明すれば、本発明のアウタロータ形
式のダイレクトドライブ型電動車輪では、ステータとロ
ータとの間で電磁力が作用するギャップは狭小（例えば
１ｍｍ程度）とする必要があるが、本構成によればロー
ターベースや静止車軸の剛性を徒に強化することなし
に、上記ギャップを確実に保持することができる。請求
項３１記載の構成によれば請求項３０記載のトルク補助
自転車において更に、スポーク取り付け部がローターベ
ースの円盤部より高弾性をもつので、スポーク取り付け
部に掛かる外力はスポーク取り付け部の弾性変形により
吸収されてローターベースの変形が抑止されることにな
り、ローターベースに固定されるロータがステータに対
して変形して上記ギャップが縮小するのを抑止すること
ができる。
式のダイレクトドライブ型電動車輪では、ステータとロ
ータとの間で電磁力が作用するギャップは狭小（例えば
１ｍｍ程度）とする必要があるが、本構成によればロー
ターベースや静止車軸の剛性を徒に強化することなし
に、上記ギャップを確実に保持することができる。請求
項３１記載の構成によれば請求項３０記載のトルク補助
自転車において更に、スポーク取り付け部がローターベ
ースの円盤部より高弾性をもつので、スポーク取り付け
部に掛かる外力はスポーク取り付け部の弾性変形により
吸収されてローターベースの変形が抑止されることにな
り、ローターベースに固定されるロータがステータに対
して変形して上記ギャップが縮小するのを抑止すること
ができる。
【００５５】請求項３２記載の構成によれば請求項３０
記載のトルク補助自転車において更に、ロータの軸方向
両側に位置して静止車軸に軸受けを介して支承されるハ
ブにローターベースの円盤部を固定するので、電動車輪
の総軸方向幅を増大することなくローターベースが静止
車軸に対して傾くのを抑制することができる。請求項３
３記載の構成によれば請求項３２記載の構成において更
に、ステータベースが両軸受けの軸方向中間においてハ
ブを軸受けを通じて支承するので、ハブの軸方向中間部
すなわちモータの内径部においてハブを変位を抑止する
ことができ、この結果として静止車軸が細くてもハブの
変形、変位を良好に抑止して、それによるローターベー
スを通じてのロータの変位を抑止することができる。
記載のトルク補助自転車において更に、ロータの軸方向
両側に位置して静止車軸に軸受けを介して支承されるハ
ブにローターベースの円盤部を固定するので、電動車輪
の総軸方向幅を増大することなくローターベースが静止
車軸に対して傾くのを抑制することができる。請求項３
３記載の構成によれば請求項３２記載の構成において更
に、ステータベースが両軸受けの軸方向中間においてハ
ブを軸受けを通じて支承するので、ハブの軸方向中間部
すなわちモータの内径部においてハブを変位を抑止する
ことができ、この結果として静止車軸が細くてもハブの
変形、変位を良好に抑止して、それによるローターベー
スを通じてのロータの変位を抑止することができる。
【００５６】更に、ローターベースの変形、変位により
ハブが変形、変位し、それによりハブを軸受けを介して
支承するステータベースが変形、変位しても、このステ
ータベースの変形、変位はローターベース及びそれに固
定されるロータの変形、変位と同方向となるので、上記
ギャップの縮小を抑止することができる。請求項３４記
載のトルク補助自転車によれば、ロータがステータの外
周側に配置されるアウタロータ形式のモータが採用さ
れ、このロータがスポークなどの車輪部分に直結される
ダイレクトドライブ型電動車輪構造が採用される。特
に、ロータは略円盤状のローターベースの外周部に固定
され、ローターベースの内周部が筒体形状のハブに固定
され、更にローターベースから軸方向に所定距離離れて
スポークがローターベースに接することなくハブに固定
される。
ハブが変形、変位し、それによりハブを軸受けを介して
支承するステータベースが変形、変位しても、このステ
ータベースの変形、変位はローターベース及びそれに固
定されるロータの変形、変位と同方向となるので、上記
ギャップの縮小を抑止することができる。請求項３４記
載のトルク補助自転車によれば、ロータがステータの外
周側に配置されるアウタロータ形式のモータが採用さ
れ、このロータがスポークなどの車輪部分に直結される
ダイレクトドライブ型電動車輪構造が採用される。特
に、ロータは略円盤状のローターベースの外周部に固定
され、ローターベースの内周部が筒体形状のハブに固定
され、更にローターベースから軸方向に所定距離離れて
スポークがローターベースに接することなくハブに固定
される。
【００５７】すなわち、静止車軸に軸受けを介して回転
自在に支持される径小筒状のハブはスポークの径方向内
端部を支承するとともに、径大円盤形状又は径大底付円
筒形状のローターベースの径方向内端部を支承する。し
たがって、ロータが発生する駆動トルクはローターベー
ス及びハブを通じてホィールに伝達される。このように
すれば以下の作用効果を奏することができる。
自在に支持される径小筒状のハブはスポークの径方向内
端部を支承するとともに、径大円盤形状又は径大底付円
筒形状のローターベースの径方向内端部を支承する。し
たがって、ロータが発生する駆動トルクはローターベー
ス及びハブを通じてホィールに伝達される。このように
すれば以下の作用効果を奏することができる。
【００５８】ホィールのスポークは、タイヤやそれを支
承するリムを通じて地面の凹凸などの原因により静止車
軸の軸心に対して直角方向（すなわち径方向）への力を
受ける。この径方向に向かう外力は、スポークから、ハ
ブの軸方向外端部に伝達されるが、ハブは軸受けを通じ
て静止車軸に支承されているので、静止車軸により良好
に担持される。したがって、ハブの軸方向外端部に加え
られる上記径方向外力により、ハブの軸方向内端部が径
方向に変形することは殆どなく、このハブの軸方向内端
部の径方向の変形によりローターベースが径方向に変形
することはほとんどなく、このため、ロータの径方向変
形はほとんど生じない。
承するリムを通じて地面の凹凸などの原因により静止車
軸の軸心に対して直角方向（すなわち径方向）への力を
受ける。この径方向に向かう外力は、スポークから、ハ
ブの軸方向外端部に伝達されるが、ハブは軸受けを通じ
て静止車軸に支承されているので、静止車軸により良好
に担持される。したがって、ハブの軸方向外端部に加え
られる上記径方向外力により、ハブの軸方向内端部が径
方向に変形することは殆どなく、このハブの軸方向内端
部の径方向の変形によりローターベースが径方向に変形
することはほとんどなく、このため、ロータの径方向変
形はほとんど生じない。
【００５９】また、地面の凹凸その他の原因によりタイ
ヤに軸方向へ外力が掛かることにより、スポークはタイ
ヤの軸心が静止車軸の軸心に対して偏角する方向の力を
受ける。この力はスポークを通じてハブの軸方向外端部
に伝達されるが、ハブが軸受けを通じて静止車軸に支承
されているので、静止車軸により良好に担持される。し
たがって、ハブの軸方向外端部に加えられる上記外力に
より、ハブの軸心が静止車軸の軸心に対して偏角するこ
とは殆どなく、このハブの軸方向内端部の偏角によりロ
ーターベースが偏角することはほとんどなく、このた
め、ロータの偏角はほとんど生じない。
ヤに軸方向へ外力が掛かることにより、スポークはタイ
ヤの軸心が静止車軸の軸心に対して偏角する方向の力を
受ける。この力はスポークを通じてハブの軸方向外端部
に伝達されるが、ハブが軸受けを通じて静止車軸に支承
されているので、静止車軸により良好に担持される。し
たがって、ハブの軸方向外端部に加えられる上記外力に
より、ハブの軸心が静止車軸の軸心に対して偏角するこ
とは殆どなく、このハブの軸方向内端部の偏角によりロ
ーターベースが偏角することはほとんどなく、このた
め、ロータの偏角はほとんど生じない。
【００６０】更に説明すると、ロータとステータとの間
のギャップの縮小は、ロータが径方向に変位すること
（径方向変位）又はローターベースが径方向に対して偏
角（角度偏向）することによって生じる。本発明では、
スポークに加えられるこれら方向への外力を軸受けを介
して静止車軸に保持される筒状のハブにより支承する。
更に、アウタロータ形式のモータの径大なロータを支承
するローターベースをスポークに接することなく、スポ
ークから軸方向に充分離れて固定する。
のギャップの縮小は、ロータが径方向に変位すること
（径方向変位）又はローターベースが径方向に対して偏
角（角度偏向）することによって生じる。本発明では、
スポークに加えられるこれら方向への外力を軸受けを介
して静止車軸に保持される筒状のハブにより支承する。
更に、アウタロータ形式のモータの径大なロータを支承
するローターベースをスポークに接することなく、スポ
ークから軸方向に充分離れて固定する。
【００６１】一方、ハブの外周部にローターとスポーク
とを近接して固定する従来のアウタロータ形式のダイレ
クトドライブ型電動車輪では、スポークがハブの外周部
を各部の弾性変形などによりハブの内周端を支点として
径方向変位又は偏角させるので、ロータがハブの変位又
は偏角とほぼ等量だけ変位又は偏角するのに比べて、本
発明のアウタロータ形式のダイレクトドライブ型電動車
輪では、ロータの径方向変位又は偏角は格段に減少し、
これによりロータ／ステータ間のギャップの縮小又は拡
大を低減することができ、その結果として、ハブの大型
大重量化を回避し、モータ損失の低減を回避しつつ、ロ
ータとステータとの接触防止を実現することができる。
とを近接して固定する従来のアウタロータ形式のダイレ
クトドライブ型電動車輪では、スポークがハブの外周部
を各部の弾性変形などによりハブの内周端を支点として
径方向変位又は偏角させるので、ロータがハブの変位又
は偏角とほぼ等量だけ変位又は偏角するのに比べて、本
発明のアウタロータ形式のダイレクトドライブ型電動車
輪では、ロータの径方向変位又は偏角は格段に減少し、
これによりロータ／ステータ間のギャップの縮小又は拡
大を低減することができ、その結果として、ハブの大型
大重量化を回避し、モータ損失の低減を回避しつつ、ロ
ータとステータとの接触防止を実現することができる。
【００６２】更に、本実施例では、ギャップ変動を抑止
することができるので、それに起因するモータ出力の不
安定化を防止することもできる。なお、本構成におい
て、ローターベース及びハブは一体に形成されることが
でき、ローターベースも軸受けを通じて静止車軸に回転
自在に支持されることができる。すなわち、ローターベ
ース及びそれに固定されるハブは、ロータを静止車軸に
回転自在に保持するための部材であるが、本構成は、こ
の部材のロータ固定位置から径内方向かつ軸方向に離れ
る軸方向外端部にスポークの径方向内端部を固定するこ
とにより、上記効果を奏するものである。
することができるので、それに起因するモータ出力の不
安定化を防止することもできる。なお、本構成におい
て、ローターベース及びハブは一体に形成されることが
でき、ローターベースも軸受けを通じて静止車軸に回転
自在に支持されることができる。すなわち、ローターベ
ース及びそれに固定されるハブは、ロータを静止車軸に
回転自在に保持するための部材であるが、本構成は、こ
の部材のロータ固定位置から径内方向かつ軸方向に離れ
る軸方向外端部にスポークの径方向内端部を固定するこ
とにより、上記効果を奏するものである。
【００６３】請求項３５記載の構成では請求項３４記載
のトルク補助自転車において更に、アウタロータ形式の
モータ構造を有するダイレクトドライブ型電動車輪のロ
ータ及びステータをローターベース及びステータベース
を介して静止車軸により片持ち支持しているので、電動
車輪を軽量化することができる。また、両持ち形式に比
べて電動車輪の軸方向幅を縮小することができるので、
車輪の両側のスポーク間に、これらスポークに接触する
ことなく収容することが容易となるという優れた効果を
奏する。
のトルク補助自転車において更に、アウタロータ形式の
モータ構造を有するダイレクトドライブ型電動車輪のロ
ータ及びステータをローターベース及びステータベース
を介して静止車軸により片持ち支持しているので、電動
車輪を軽量化することができる。また、両持ち形式に比
べて電動車輪の軸方向幅を縮小することができるので、
車輪の両側のスポーク間に、これらスポークに接触する
ことなく収容することが容易となるという優れた効果を
奏する。
【００６４】請求項３６記載の構成では請求項３５記載
のトルク補助自転車において更に、ステータベースは車
体フレームに固定され、第２ハブは、ステータベースの
外周面に回転自在に支承される構造を採用しているの
で、ステータに作用する電磁トルク、重量、振動などの
諸力の大部分を静止車軸を経由することなく車体フレー
ムで直接負担させて静止車軸の負担を軽減することがで
きる。その結果、信頼性を損なうことなし大径の静止車
軸の採用回避を実現し、それによる軽量化及びコスト低
減を実現することができ、更に、従来の人力自転車や人
力車椅子の車輪との交換を容易とすることができる。
のトルク補助自転車において更に、ステータベースは車
体フレームに固定され、第２ハブは、ステータベースの
外周面に回転自在に支承される構造を採用しているの
で、ステータに作用する電磁トルク、重量、振動などの
諸力の大部分を静止車軸を経由することなく車体フレー
ムで直接負担させて静止車軸の負担を軽減することがで
きる。その結果、信頼性を損なうことなし大径の静止車
軸の採用回避を実現し、それによる軽量化及びコスト低
減を実現することができ、更に、従来の人力自転車や人
力車椅子の車輪との交換を容易とすることができる。
【００６５】請求項３７記載の構成によれば請求項３５
記載のトルク補助自転車において更に、ロータの軸方向
両側に位置して静止車軸に軸受けを介して支承される第
１ハブにローターベースの円盤部を固定するので、電動
車輪の総軸方向幅を増大することなくローターベースが
静止車軸に対して傾くのを抑制することができる。請求
項３８記載の構成によれば請求項３７記載のトルク補助
自転車において更に、ステータベースが上記両軸受けの
軸方向中間において第１ハブを軸受けを通じて支承する
ので、第１ハブの軸方向中間部すなわちモータの内径部
において第１ハブを変位を抑止することができ、この結
果として静止車軸が細くても第１ハブの変形、変位を良
好に抑止して、それによるローターベースを通じてのロ
ータの変位を抑止することができる。更に、ローターベ
ースの変形、変位により第１ハブが変形、変位し、それ
により第１ハブを軸受けを介して支承するステータベー
スが変形、変位しても、このステータベースの変形、変
位はローターベース及びそれに固定されるロータの変
形、変位と同方向となるので、上記ギャップの縮小を抑
止することができる。
記載のトルク補助自転車において更に、ロータの軸方向
両側に位置して静止車軸に軸受けを介して支承される第
１ハブにローターベースの円盤部を固定するので、電動
車輪の総軸方向幅を増大することなくローターベースが
静止車軸に対して傾くのを抑制することができる。請求
項３８記載の構成によれば請求項３７記載のトルク補助
自転車において更に、ステータベースが上記両軸受けの
軸方向中間において第１ハブを軸受けを通じて支承する
ので、第１ハブの軸方向中間部すなわちモータの内径部
において第１ハブを変位を抑止することができ、この結
果として静止車軸が細くても第１ハブの変形、変位を良
好に抑止して、それによるローターベースを通じてのロ
ータの変位を抑止することができる。更に、ローターベ
ースの変形、変位により第１ハブが変形、変位し、それ
により第１ハブを軸受けを介して支承するステータベー
スが変形、変位しても、このステータベースの変形、変
位はローターベース及びそれに固定されるロータの変
形、変位と同方向となるので、上記ギャップの縮小を抑
止することができる。
【００６６】
【発明を実施するための形態】上記説明した本発明の好
適な態様を以下の実施例に基づいて説明する。
適な態様を以下の実施例に基づいて説明する。
【００６７】
【実施例１】実施例１のトルク補助自転車を図１の要部
断面図及び図２のブロック回路図を参照して以下に説明
する。このトルク補助自転車は、市販の自転車の後輪を
この実施例特有の電動車輪１００（図１参照）に置換
し、更に、図２に示すようにトルクセンサ６、ブレーキ
スイッチ２００及び車速設定スイッチ２０１を設けたも
のである。
断面図及び図２のブロック回路図を参照して以下に説明
する。このトルク補助自転車は、市販の自転車の後輪を
この実施例特有の電動車輪１００（図１参照）に置換
し、更に、図２に示すようにトルクセンサ６、ブレーキ
スイッチ２００及び車速設定スイッチ２０１を設けたも
のである。
【００６８】電動車輪１００について以下に説明する。
この電動車輪１００は、図示しない車体（パイプフレー
ム）に支承される静止車軸１、静止車軸１に回転自在に
支承される車輪２、車輪と一体に設けられたモータ３、
モータ３に内蔵される電池４、車輪２を人力で駆動する
人力駆動機構（構成は周知であるのでここでは図１に単
にチェイン５として示す）５、及び、トルクセンサ６が
検出した人力トルクの大きさに基づいて電池４とモータ
３との電流の授受を制御するモータ制御装置７を有して
いる。
この電動車輪１００は、図示しない車体（パイプフレー
ム）に支承される静止車軸１、静止車軸１に回転自在に
支承される車輪２、車輪と一体に設けられたモータ３、
モータ３に内蔵される電池４、車輪２を人力で駆動する
人力駆動機構（構成は周知であるのでここでは図１に単
にチェイン５として示す）５、及び、トルクセンサ６が
検出した人力トルクの大きさに基づいて電池４とモータ
３との電流の授受を制御するモータ制御装置７を有して
いる。
【００６９】車輪２は、静止車軸１に回転自在に支承さ
れるとともにモータ３のロータを兼ねている回転ドラム
部（以下、ロータ８ともいう）８を有し、この回転ドラ
ム部８の外周端はスポーク３００によりリム４００に結
合されている。モータ３は、アウターロータ構造の車輪
直結型モータであり、三相ブラシレスＤＣモータからな
る。モータ３について更に詳しく説明する。
れるとともにモータ３のロータを兼ねている回転ドラム
部（以下、ロータ８ともいう）８を有し、この回転ドラ
ム部８の外周端はスポーク３００によりリム４００に結
合されている。モータ３は、アウターロータ構造の車輪
直結型モータであり、三相ブラシレスＤＣモータからな
る。モータ３について更に詳しく説明する。
【００７０】モータ３は、軸方向断面図を示す図１及び
部分側面図を示す図３から明らかなように、ロータ８
と、その内部において静止車軸１に固定されるステータ
９とからなり、更にモータ３に内蔵されて永久磁石磁極
８４の磁界を検出して位相信号として出力する磁気セン
サ１０（図２参照）を備えている。ロータ８は、軸方向
へ互いに所定間隔を隔てて静止車軸１に固定された一対
のディスク部８１と、両ディスク部８１の外周部にねじ
８２により結合されてロータコアのリング状のヨークを
兼ねる軟鉄製の円筒部８３と、円筒部８３の内周面に周
方向極***互に接着されてロータコアの残部をなす長方
形薄板状の多数の永久磁石磁極８４とからなる。図３に
おいて、８５はねじ８２が螺合するねじ穴であり、８６
はスポーク３００を係止する係止穴であり、スポーク３
００は、図略のゴムタイヤが装着されたリム４００に結
合されている。ただし、図３では、手前側のディスク部
８１は図示省略してある。
部分側面図を示す図３から明らかなように、ロータ８
と、その内部において静止車軸１に固定されるステータ
９とからなり、更にモータ３に内蔵されて永久磁石磁極
８４の磁界を検出して位相信号として出力する磁気セン
サ１０（図２参照）を備えている。ロータ８は、軸方向
へ互いに所定間隔を隔てて静止車軸１に固定された一対
のディスク部８１と、両ディスク部８１の外周部にねじ
８２により結合されてロータコアのリング状のヨークを
兼ねる軟鉄製の円筒部８３と、円筒部８３の内周面に周
方向極***互に接着されてロータコアの残部をなす長方
形薄板状の多数の永久磁石磁極８４とからなる。図３に
おいて、８５はねじ８２が螺合するねじ穴であり、８６
はスポーク３００を係止する係止穴であり、スポーク３
００は、図略のゴムタイヤが装着されたリム４００に結
合されている。ただし、図３では、手前側のディスク部
８１は図示省略してある。
【００７１】ステータ９は、ねじ９０により静止車軸１
に回転自在に支承される一対のディスク部９１と、両デ
ィスク部９１の外周部にねじ９２により結合されてステ
ータコアのリング状のヨークを兼ねる軟鉄製の円筒部９
３と、円筒部９３の外周面に周方向一定間隔で溶接され
て円筒部９３とともにステータコアをなす多数のＴ字状
のティース９４と、各ティース９４にそれぞれ個別に巻
装された単コイル９５とからなり、各単コイル９５は３
つごとにそれぞれ直列接続されて三相のステータコイル
９６を構成している。なお、各ティース９４は、永久磁
石磁極８４と同数配置され、ティース９４は微少な磁気
ギャップを隔てて永久磁石磁極８４に対面している。各
ティース９４は、それぞれ単コイル９５を巻装された後
で、ヨークすなわち円筒部９３の内周面からのレーザー
溶接により円筒部９３の外周面に溶接されている。この
溶接は、レーザービームを円筒部９３に対して回転させ
て行えばよく、極めて簡単に実施することができる。な
お、レーザービーム溶接のかわりに電子ビーム溶接、シ
ーム溶接、スポット溶接などをを採用してもよい。な
お、図３では、単コイル９３は一個だけを略示してい
る。
に回転自在に支承される一対のディスク部９１と、両デ
ィスク部９１の外周部にねじ９２により結合されてステ
ータコアのリング状のヨークを兼ねる軟鉄製の円筒部９
３と、円筒部９３の外周面に周方向一定間隔で溶接され
て円筒部９３とともにステータコアをなす多数のＴ字状
のティース９４と、各ティース９４にそれぞれ個別に巻
装された単コイル９５とからなり、各単コイル９５は３
つごとにそれぞれ直列接続されて三相のステータコイル
９６を構成している。なお、各ティース９４は、永久磁
石磁極８４と同数配置され、ティース９４は微少な磁気
ギャップを隔てて永久磁石磁極８４に対面している。各
ティース９４は、それぞれ単コイル９５を巻装された後
で、ヨークすなわち円筒部９３の内周面からのレーザー
溶接により円筒部９３の外周面に溶接されている。この
溶接は、レーザービームを円筒部９３に対して回転させ
て行えばよく、極めて簡単に実施することができる。な
お、レーザービーム溶接のかわりに電子ビーム溶接、シ
ーム溶接、スポット溶接などをを採用してもよい。な
お、図３では、単コイル９３は一個だけを略示してい
る。
【００７２】ステータ９内の電池４及びモータ制御装置
７の配置状態を図４に示す。電池４は、組み電池であっ
て、図示しない樹脂製の電池ケースのそれぞれの格納位
置に軸方向以外には変位不能に格納された多数の電池セ
ル４０をもつ。各電池セル４０は渦巻き電池であって、
その正極、負極は車輪２の軸方向に配列されている。隣
接する電池セル４０の正極端子、負極端子は接続ターミ
ナル４１により接続され、これにより電池４は電池セル
４０を直列接続してなる。これは抵抗損失の低減と後述
するインバータ回路装置７１の小型化のためである。上
述した電池ケースは全体として扇箱形状を有し、軸方向
一端側が開口する有底の箱部（図示せず）と、それを閉
鎖する蓋部（図示せず）とからなり、蓋部は図示しない
スルーボルトにより箱部を通じてステータ９の一方のデ
ィスク部９１に固定され、同時に箱部もディスク部９１
に押し付けてられて固定されている。
７の配置状態を図４に示す。電池４は、組み電池であっ
て、図示しない樹脂製の電池ケースのそれぞれの格納位
置に軸方向以外には変位不能に格納された多数の電池セ
ル４０をもつ。各電池セル４０は渦巻き電池であって、
その正極、負極は車輪２の軸方向に配列されている。隣
接する電池セル４０の正極端子、負極端子は接続ターミ
ナル４１により接続され、これにより電池４は電池セル
４０を直列接続してなる。これは抵抗損失の低減と後述
するインバータ回路装置７１の小型化のためである。上
述した電池ケースは全体として扇箱形状を有し、軸方向
一端側が開口する有底の箱部（図示せず）と、それを閉
鎖する蓋部（図示せず）とからなり、蓋部は図示しない
スルーボルトにより箱部を通じてステータ９の一方のデ
ィスク部９１に固定され、同時に箱部もディスク部９１
に押し付けてられて固定されている。
【００７３】電池ケースの上記箱部の内底面及び蓋部の
内表面には、上記接続ターミナル４１が各位置に固定さ
れており、上記スルーボルトによる締結によりこれら接
続ターミナル４１と電池セル４０の該当する正極端子、
負極端子に電気的に接続される構成となっている。な
お、上記樹脂製の電池ケースは多くの空気流通用の穴を
もつ。これは電池の発熱により過熱された空気を電池ケ
ース外に出して、軟鋼製のディスク部９１などを通じて
冷却するためである。この実施例では、ロータ８のディ
スク部８１がステータ９のディスク部９１に近接して回
転するので、ロータ８のディスク部８１が引き起こす旋
回空気流が良好にステータ９のディスク部９１を冷却
し、密閉状態にもかかわらず、電池４の冷却性は良好と
なる。更に、この実施例では、電池４及びモータ制御装
置７は、ステータ９のディスク部９１と円筒部９３とか
らなる静止ドラム部内の密閉空間に収容されたうえ更
に、ロータ８のディスク部８１と円筒部８３とからなる
回転ドラム部にの密閉空間に収容されているので、防
水、防塵性に優れている。
内表面には、上記接続ターミナル４１が各位置に固定さ
れており、上記スルーボルトによる締結によりこれら接
続ターミナル４１と電池セル４０の該当する正極端子、
負極端子に電気的に接続される構成となっている。な
お、上記樹脂製の電池ケースは多くの空気流通用の穴を
もつ。これは電池の発熱により過熱された空気を電池ケ
ース外に出して、軟鋼製のディスク部９１などを通じて
冷却するためである。この実施例では、ロータ８のディ
スク部８１がステータ９のディスク部９１に近接して回
転するので、ロータ８のディスク部８１が引き起こす旋
回空気流が良好にステータ９のディスク部９１を冷却
し、密閉状態にもかかわらず、電池４の冷却性は良好と
なる。更に、この実施例では、電池４及びモータ制御装
置７は、ステータ９のディスク部９１と円筒部９３とか
らなる静止ドラム部内の密閉空間に収容されたうえ更
に、ロータ８のディスク部８１と円筒部８３とからなる
回転ドラム部にの密閉空間に収容されているので、防
水、防塵性に優れている。
【００７４】トルクセンサ６は、本発明でいう人力トル
ク検出手段であって、後述する構成により人力トルクを
検出する。モータ制御装置７は、図２に示すように、入
力信号に基づいてモータ制御信号（ＰＷＭ制御信号）を
作成する制御回路装置７０と、電池４からモータ３への
電流を断続するインバータ回路装置７１と、制御回路装
置７０から受け取ったモータ制御信号からインバータ回
路装置７１のゲート電圧制御信号を作成してインバータ
回路装置７１に出力するゲートコントローラ７２と、互
いに直列接続されたＭＯＳＦＥＴ７３及び抵抗７４を備
える。
ク検出手段であって、後述する構成により人力トルクを
検出する。モータ制御装置７は、図２に示すように、入
力信号に基づいてモータ制御信号（ＰＷＭ制御信号）を
作成する制御回路装置７０と、電池４からモータ３への
電流を断続するインバータ回路装置７１と、制御回路装
置７０から受け取ったモータ制御信号からインバータ回
路装置７１のゲート電圧制御信号を作成してインバータ
回路装置７１に出力するゲートコントローラ７２と、互
いに直列接続されたＭＯＳＦＥＴ７３及び抵抗７４を備
える。
【００７５】制御回路装置７０は、マイコン装置からな
り、後述するように、トルクセンサ６、ブレーキスイッ
チ２００、磁気センサ(車速検出手段）１０から受け取
った情報に基づいてインバータ回路装置７１を制御す
る。インバータ回路装置７１は、ＩＧＢＴ及びそれと逆
並列に接続されたダイオードとのペアからなるスイッチ
ングユニット７１０を６対有する公知の三相インバータ
回路であるが、周知であるので説明は省略する。
り、後述するように、トルクセンサ６、ブレーキスイッ
チ２００、磁気センサ(車速検出手段）１０から受け取
った情報に基づいてインバータ回路装置７１を制御す
る。インバータ回路装置７１は、ＩＧＢＴ及びそれと逆
並列に接続されたダイオードとのペアからなるスイッチ
ングユニット７１０を６対有する公知の三相インバータ
回路であるが、周知であるので説明は省略する。
【００７６】制御回路装置７０、インバータ回路装置７
１及びゲートコントローラ７２、ＭＯＳＦＥＴ７３、抵
抗７４及びその他の定電圧回路などからなるモータ制御
装置７は、電池４より下方に位置して、ステータ９の内
部空間に収容され、電池４と同様にステータ９の一方の
ディスク部９１の内側主面に締結されている。更に説明
すると、インバータ回路装置７１の６個のスイッチング
ユニット７１０は、Ｌ字状のアルミブロックからなるヒ
ートシンク７１１の軸方向に伸びる壁部に固定されてお
り、各スイッチングユニット７１０の一対の入力主電極
(図示せず）はケーブルにて電池４から給電され、各ス
イッチングユニット７１０の一個のゲート電極端子はゲ
ートコントローラ７２の出力端子に個別にケーブル接続
され、各スイッチングユニット７１０の一個の出力電極
はモータ３の入力端子に接続されている。ヒートシンク
７１１は、上記壁部と直角に伸びるベース部をもち、こ
のベース部はステータ９のディスク部９１にボルト７１
２により固定されており、これにより、ディスク部９１
は発熱が大きいインバータ回路装置７１の熱を良好に吸
収するヒートシンクとしての機能を果たす。
１及びゲートコントローラ７２、ＭＯＳＦＥＴ７３、抵
抗７４及びその他の定電圧回路などからなるモータ制御
装置７は、電池４より下方に位置して、ステータ９の内
部空間に収容され、電池４と同様にステータ９の一方の
ディスク部９１の内側主面に締結されている。更に説明
すると、インバータ回路装置７１の６個のスイッチング
ユニット７１０は、Ｌ字状のアルミブロックからなるヒ
ートシンク７１１の軸方向に伸びる壁部に固定されてお
り、各スイッチングユニット７１０の一対の入力主電極
(図示せず）はケーブルにて電池４から給電され、各ス
イッチングユニット７１０の一個のゲート電極端子はゲ
ートコントローラ７２の出力端子に個別にケーブル接続
され、各スイッチングユニット７１０の一個の出力電極
はモータ３の入力端子に接続されている。ヒートシンク
７１１は、上記壁部と直角に伸びるベース部をもち、こ
のベース部はステータ９のディスク部９１にボルト７１
２により固定されており、これにより、ディスク部９１
は発熱が大きいインバータ回路装置７１の熱を良好に吸
収するヒートシンクとしての機能を果たす。
【００７７】制御回路装置７０、ゲートコントローラ７
２、ＭＯＳＦＥＴ７３、抵抗７４及びその他の定電圧回
路などからなる制御回路ユニット７３が、アルミケース
７３１に密閉されてインバータ回路装置７１の直下に配
設されている。アルミケース７３１は、インバータ回路
装置７１のスイッチングノイズや外部ノイズにより、制
御回路装置７０が誤動作するのを防止する電磁シールド
機能を奏するためのものであり、軸方向一方側に開口を
有する有底椀状のカバーであり、ステータ９の一方のデ
ィスク部９１にねじ７３２により固定されている。した
がって、アルミケース７３１及びステータ９のディスク
部９１はともにインバータ回路装置７１のスイッチング
ノイズから制御回路装置７０及びゲートコントローラ７
２を電磁遮蔽している。更に、これらアルミケース７３
１は、上述した静止ドラム部及び回転ドラム部ととも
に、外部電磁ノイズの遮蔽機能も奏する。
２、ＭＯＳＦＥＴ７３、抵抗７４及びその他の定電圧回
路などからなる制御回路ユニット７３が、アルミケース
７３１に密閉されてインバータ回路装置７１の直下に配
設されている。アルミケース７３１は、インバータ回路
装置７１のスイッチングノイズや外部ノイズにより、制
御回路装置７０が誤動作するのを防止する電磁シールド
機能を奏するためのものであり、軸方向一方側に開口を
有する有底椀状のカバーであり、ステータ９の一方のデ
ィスク部９１にねじ７３２により固定されている。した
がって、アルミケース７３１及びステータ９のディスク
部９１はともにインバータ回路装置７１のスイッチング
ノイズから制御回路装置７０及びゲートコントローラ７
２を電磁遮蔽している。更に、これらアルミケース７３
１は、上述した静止ドラム部及び回転ドラム部ととも
に、外部電磁ノイズの遮蔽機能も奏する。
【００７８】制御回路装置７０及びゲートコントローラ
７２は図示しない定電圧回路及び制御スイッチ（図示せ
ず）を通じて電池４から給電されており、この制御スイ
ッチは電池とインバータ回路装置７１との間に設けられ
るメインスイッチ７５と同期開閉される構成となってい
る。ＭＯＳＦＥＴ７３及び抵抗７４は直列接続されたイ
ンバータ回路装置７１の両入力端間に接続されている。
したがって、リレーであるメインスイッチ７５を遮断
し、ＭＯＳＦＥＴ７３をＰＷＭスイッチング制御するこ
とにより、モータ３の発電電流はインバータ回路装置７
１及びＭＯＳＦＥＴ７３を通じて抵抗７４により消費さ
れ、これにより、電池４への充電なしに発電制動（発熱
発電制動ともいう）を実行することができる。
７２は図示しない定電圧回路及び制御スイッチ（図示せ
ず）を通じて電池４から給電されており、この制御スイ
ッチは電池とインバータ回路装置７１との間に設けられ
るメインスイッチ７５と同期開閉される構成となってい
る。ＭＯＳＦＥＴ７３及び抵抗７４は直列接続されたイ
ンバータ回路装置７１の両入力端間に接続されている。
したがって、リレーであるメインスイッチ７５を遮断
し、ＭＯＳＦＥＴ７３をＰＷＭスイッチング制御するこ
とにより、モータ３の発電電流はインバータ回路装置７
１及びＭＯＳＦＥＴ７３を通じて抵抗７４により消費さ
れ、これにより、電池４への充電なしに発電制動（発熱
発電制動ともいう）を実行することができる。
【００７９】なお、ＭＯＳＦＥＴ７３及び抵抗７４を省
略し、その代わりにインバータ回路装置７１のＩＧＢＴ
を適当なタイミングでオンすることによっても発熱発電
制動を実行することができる。もちろん、この場合に
も、メインスイッチ７５は遮断される。磁気センサ１０
は、モータ３の三相ステータコイル９６に印加する三相
矩形波電圧のスイッチングのために界磁極の位置を検出
するものであるが、磁気センサ１０を用いない回転数検
出方式やモータ制御方式の採用も可能である。
略し、その代わりにインバータ回路装置７１のＩＧＢＴ
を適当なタイミングでオンすることによっても発熱発電
制動を実行することができる。もちろん、この場合に
も、メインスイッチ７５は遮断される。磁気センサ１０
は、モータ３の三相ステータコイル９６に印加する三相
矩形波電圧のスイッチングのために界磁極の位置を検出
するものであるが、磁気センサ１０を用いない回転数検
出方式やモータ制御方式の採用も可能である。
【００８０】次に、ブレーキスイッチ２００及び車速設
定スイッチ２０１について図２を参照して説明する。ハ
ンドル１１のグリップ１２近傍にはブレーキレバー１３
が設置されている。ブレーキレバー１３は、ハンドルに
固定された基部１３１と、基部１３１から前方に突出す
る支軸部１３２と、支軸部１３２に揺動自在に支持され
るレバー１３３とを備えており、レバー１３３の基端部
はスプリング（図示せず）により一方向に付勢されてい
るワイヤ１３４を通じて図示しないブレーキパッドに連
結され、レバー１３３を支軸部１３２を中心として回動
させることによりブレーキパッドを車輪に接触させて機
械制動力が発生される。この機械式ブレーキ装置は周知
の構造であるので、これ以上の説明は省略する。
定スイッチ２０１について図２を参照して説明する。ハ
ンドル１１のグリップ１２近傍にはブレーキレバー１３
が設置されている。ブレーキレバー１３は、ハンドルに
固定された基部１３１と、基部１３１から前方に突出す
る支軸部１３２と、支軸部１３２に揺動自在に支持され
るレバー１３３とを備えており、レバー１３３の基端部
はスプリング（図示せず）により一方向に付勢されてい
るワイヤ１３４を通じて図示しないブレーキパッドに連
結され、レバー１３３を支軸部１３２を中心として回動
させることによりブレーキパッドを車輪に接触させて機
械制動力が発生される。この機械式ブレーキ装置は周知
の構造であるので、これ以上の説明は省略する。
【００８１】支軸部１３２の上部には、ロータリースイ
ッチであるブレーキスイッチ２００が設けられ、ブレー
キスイッチ２００の回動軸は支軸部１３２の枢支軸に連
結されて一体に回転するようになっている。 したがっ
て、ブレーキレバー１３を絞ると、ワイヤ１３４が引か
れるとともに、ブレーキスイッチ２００が回動動作し、
ブレーキレバー１３の絞り量がある値となった段階でブ
レーキスイッチ２００が閉じる。この実施例では特に、
ブレーキスイッチ２００は、まだブレーキパッドが車輪
に接触しないいわゆる機械式ブレーキ装置の遊び領域の
範囲内において閉じる点に特徴がある。このブレーキス
イッチ２００は、モータ３に発電制動を行わせるスイッ
チであり、ブレーキレバー１３が絞られるとまずブレー
キスイッチ２００が作動してまずその車速に応じた発電
制動が行われ、更に制動力が必要な場合は機械制動がな
されるように、すなわち発電制動が機械制動より優先す
る構成となっている。このようにすれば、簡素な構成
で、たとえば平地や下り道にて機械制動なしに発電制動
のみ実施して電池の充電を行うことができる。
ッチであるブレーキスイッチ２００が設けられ、ブレー
キスイッチ２００の回動軸は支軸部１３２の枢支軸に連
結されて一体に回転するようになっている。 したがっ
て、ブレーキレバー１３を絞ると、ワイヤ１３４が引か
れるとともに、ブレーキスイッチ２００が回動動作し、
ブレーキレバー１３の絞り量がある値となった段階でブ
レーキスイッチ２００が閉じる。この実施例では特に、
ブレーキスイッチ２００は、まだブレーキパッドが車輪
に接触しないいわゆる機械式ブレーキ装置の遊び領域の
範囲内において閉じる点に特徴がある。このブレーキス
イッチ２００は、モータ３に発電制動を行わせるスイッ
チであり、ブレーキレバー１３が絞られるとまずブレー
キスイッチ２００が作動してまずその車速に応じた発電
制動が行われ、更に制動力が必要な場合は機械制動がな
されるように、すなわち発電制動が機械制動より優先す
る構成となっている。このようにすれば、簡素な構成
で、たとえば平地や下り道にて機械制動なしに発電制動
のみ実施して電池の充電を行うことができる。
【００８２】車速設定スイッチ２０１は、グリップ１２
に隣接して設けられたロータリー切り替えスイッチであ
り、目標車速を５段階に切り替えることができ、その信
号は、ブレーキスイッチ２００の信号とともに制御回路
装置７０に出力される。次に、制御回路装置７０の制御
動作を図５のフローチャートを参照して説明する。
に隣接して設けられたロータリー切り替えスイッチであ
り、目標車速を５段階に切り替えることができ、その信
号は、ブレーキスイッチ２００の信号とともに制御回路
装置７０に出力される。次に、制御回路装置７０の制御
動作を図５のフローチャートを参照して説明する。
【００８３】まず、互いに一体の二連スイッチであるメ
インスイッチ７５及び上記制御スイッチをオンすると、
制御回路装置７０がオンされて、初期設定が行われる
（Ｓ１００）。次に、ブレーキスイッチ２００、車速設
定スイッチ２０１、トルクセンサ６、磁気センサ１０か
らの入力信号が読み込まれ、また、図示しない電流セン
サからモータ３の電流及び電池４の電圧が読み込まれる
（Ｓ１０２）。
インスイッチ７５及び上記制御スイッチをオンすると、
制御回路装置７０がオンされて、初期設定が行われる
（Ｓ１００）。次に、ブレーキスイッチ２００、車速設
定スイッチ２０１、トルクセンサ６、磁気センサ１０か
らの入力信号が読み込まれ、また、図示しない電流セン
サからモータ３の電流及び電池４の電圧が読み込まれる
（Ｓ１０２）。
【００８４】次に、磁気センサ１０の信号から現在の車
速を算出し（Ｓ１０４）、その後、上記電圧と電流とそ
れらの間の位相関係からモータの出力Ｐが算出され、こ
のモータ３出力Ｐと車速とから正又は負のモータトルク
が算出され（Ｓ１０６）、次にトルクセンサ６の出力に
基づいて人力トルクが算出される（Ｓ１０８）。次に、
電池電圧が所定の満充電電圧Ｖｔｈを超えたかどうかを
調べ（Ｓ１１０）、超えていれば、メインスイッチ７５
を開いてＭＯＳＦＥＴ７３を両者の電圧差に応じたデュ
ーティ比での断続を指令し（Ｓ１１２）、超えていなけ
ればメインスイッチ７５を閉じてＭＯＳＦＥＴ７３を遮
断してＳ１１６へ進む。
速を算出し（Ｓ１０４）、その後、上記電圧と電流とそ
れらの間の位相関係からモータの出力Ｐが算出され、こ
のモータ３出力Ｐと車速とから正又は負のモータトルク
が算出され（Ｓ１０６）、次にトルクセンサ６の出力に
基づいて人力トルクが算出される（Ｓ１０８）。次に、
電池電圧が所定の満充電電圧Ｖｔｈを超えたかどうかを
調べ（Ｓ１１０）、超えていれば、メインスイッチ７５
を開いてＭＯＳＦＥＴ７３を両者の電圧差に応じたデュ
ーティ比での断続を指令し（Ｓ１１２）、超えていなけ
ればメインスイッチ７５を閉じてＭＯＳＦＥＴ７３を遮
断してＳ１１６へ進む。
【００８５】Ｓ１１６では、ブレーキスイッチ２００が
作動したかどうかを調べ、作動していれば、目標車速と
現在車速との車速差、または、現在車速のみに応じた発
電量となるようにインバータ回路装置７１をＰＷＭ制御
して発電制動を掛け（Ｓ１１８）、Ｓ１０２へリターン
する。Ｓ１１６にて、ブレーキスイッチ２００が作動し
ていなければ、人力トルクが存在するかどうかを調べ
（Ｓ１２０）、あれば、現在減速中かどうかを調べ（Ｓ
１２２）、減速中でなければ車速に応じた発電量で発電
制動を行う（Ｓ１２４）。更に説明すれば、車速が大き
いほど発電量が大きくなるように設定されたテーブルを
記憶装置に格納しておき、このテーブルに車速を代入し
て求めた発電量となるようにインバータ回路装置７１を
ＰＷＭ制御して発電制動を行う。これにより、人力トル
クが存在しないにもかかわらず減速していないという状
況下で、言い換えれば何らかの増速環境下で、自動的に
発電制動を掛けて減速を行うことができ、しかも車速大
時にこの発電制動量を大きくし、車速小時にこの発電制
動量を小さくするので、車速大時に減速率が小さすぎた
り、車速小時に減速率が大きすぎたりする不具合を防止
することができる。
作動したかどうかを調べ、作動していれば、目標車速と
現在車速との車速差、または、現在車速のみに応じた発
電量となるようにインバータ回路装置７１をＰＷＭ制御
して発電制動を掛け（Ｓ１１８）、Ｓ１０２へリターン
する。Ｓ１１６にて、ブレーキスイッチ２００が作動し
ていなければ、人力トルクが存在するかどうかを調べ
（Ｓ１２０）、あれば、現在減速中かどうかを調べ（Ｓ
１２２）、減速中でなければ車速に応じた発電量で発電
制動を行う（Ｓ１２４）。更に説明すれば、車速が大き
いほど発電量が大きくなるように設定されたテーブルを
記憶装置に格納しておき、このテーブルに車速を代入し
て求めた発電量となるようにインバータ回路装置７１を
ＰＷＭ制御して発電制動を行う。これにより、人力トル
クが存在しないにもかかわらず減速していないという状
況下で、言い換えれば何らかの増速環境下で、自動的に
発電制動を掛けて減速を行うことができ、しかも車速大
時にこの発電制動量を大きくし、車速小時にこの発電制
動量を小さくするので、車速大時に減速率が小さすぎた
り、車速小時に減速率が大きすぎたりする不具合を防止
することができる。
【００８６】一方、Ｓ１２０にて、人力トルクが存在す
る場合には、現在発電制動中かどうかを調べ（Ｓ１２
６）、発電制動中でなければ、車速が車速設定スイッチ
２０１で設定された設定車速Ｖｐより大きいかどうかを
調べ（Ｓ１２８）、大きければインバータ回路装置７１
のＰＷＭ運転のデューティ比を所定量だけ低下させて、
モータ３の発生トルクを減少し（Ｓ１３０）、小さけれ
ばモータトルクが人力トルクの５０％を超えない範囲で
インバータ回路装置７１のＰＷＭ運転のデューティ比を
所定量だけ増大して（Ｓ１３２）、Ｓ１０２にリターン
する。
る場合には、現在発電制動中かどうかを調べ（Ｓ１２
６）、発電制動中でなければ、車速が車速設定スイッチ
２０１で設定された設定車速Ｖｐより大きいかどうかを
調べ（Ｓ１２８）、大きければインバータ回路装置７１
のＰＷＭ運転のデューティ比を所定量だけ低下させて、
モータ３の発生トルクを減少し（Ｓ１３０）、小さけれ
ばモータトルクが人力トルクの５０％を超えない範囲で
インバータ回路装置７１のＰＷＭ運転のデューティ比を
所定量だけ増大して（Ｓ１３２）、Ｓ１０２にリターン
する。
【００８７】一方、Ｓ１２６にて、現在、発電制動中で
あれば、現在減速しているかどうかを調べ（Ｓ１３
４）、減速していればＳ１０２へリターンし、人力トル
クが存在せずしかも発電制動中にもかかわらず減速して
いなければ減速すべきであると判断して、車速が車速設
定スイッチ２０１で設定された設定車速Ｖｐより大きい
かどうかを調べ（Ｓ１３６）、大きければ発電制動量が
少ないと判定して、インバータ回路装置７１のＰＷＭ運
転のデューティ比を所定量だけ増加させ（Ｓ１３８）、
小さければインバータ回路装置７１のＰＷＭ運転のデュ
ーティ比を所定量だけ減少して（Ｓ１４０）、Ｓ１０２
にリターンする。
あれば、現在減速しているかどうかを調べ（Ｓ１３
４）、減速していればＳ１０２へリターンし、人力トル
クが存在せずしかも発電制動中にもかかわらず減速して
いなければ減速すべきであると判断して、車速が車速設
定スイッチ２０１で設定された設定車速Ｖｐより大きい
かどうかを調べ（Ｓ１３６）、大きければ発電制動量が
少ないと判定して、インバータ回路装置７１のＰＷＭ運
転のデューティ比を所定量だけ増加させ（Ｓ１３８）、
小さければインバータ回路装置７１のＰＷＭ運転のデュ
ーティ比を所定量だけ減少して（Ｓ１４０）、Ｓ１０２
にリターンする。
【００８８】上述した実施例１記載のトルク補助自転車
では、以下の作用効果を実現することができる。第一
に、この実施例のトルク補助自転車は、車輪に直結され
たアウターロータ構造の車輪直結型モータにより車輪を
直接に駆動するので、従来の人力アシスト自転車に比較
して減速機構を省略することができる。その結果、人力
走行時において、減速機構の摩擦損失及び減速機構によ
り増倍されるロータの慣性回転質量による負担がなく、
人力走行時に減速機構及びロータを車輪から分離する必
要がないので、クラッチ機構を省略することができ、電
動トルクアシスト機構の軽量化、簡素化、信頼性向上を
実現し、更に、単位電池電力当たりの走行距離の延長、
及び回生制動時の回生電力量の向上、電池寿命の延長と
いった効果も実現する。また、モータ３で発生したトル
クがなんら中継回転部材を介することなく直接車輪に伝
達されるので、自転車のフレーム機構の剛性を高める必
要がなくフレーム機構を軽量化することができる。更
に、電動トルクアシスト機構が、極めて簡素な構造とな
るので、走行や操作の邪魔となったり、美観を低下させ
るという問題が生じない。
では、以下の作用効果を実現することができる。第一
に、この実施例のトルク補助自転車は、車輪に直結され
たアウターロータ構造の車輪直結型モータにより車輪を
直接に駆動するので、従来の人力アシスト自転車に比較
して減速機構を省略することができる。その結果、人力
走行時において、減速機構の摩擦損失及び減速機構によ
り増倍されるロータの慣性回転質量による負担がなく、
人力走行時に減速機構及びロータを車輪から分離する必
要がないので、クラッチ機構を省略することができ、電
動トルクアシスト機構の軽量化、簡素化、信頼性向上を
実現し、更に、単位電池電力当たりの走行距離の延長、
及び回生制動時の回生電力量の向上、電池寿命の延長と
いった効果も実現する。また、モータ３で発生したトル
クがなんら中継回転部材を介することなく直接車輪に伝
達されるので、自転車のフレーム機構の剛性を高める必
要がなくフレーム機構を軽量化することができる。更
に、電動トルクアシスト機構が、極めて簡素な構造とな
るので、走行や操作の邪魔となったり、美観を低下させ
るという問題が生じない。
【００８９】第二に、回転ドラム部は、軸方向へ互いに
所定間隔を隔てて静止車軸に固定された一対のディスク
部と、両ディスク部の外周部を結合する円筒部とを有
し、スポークは両ディスク部とリムとを結合する。そし
て、回転ドラム部の円筒部にロータのロータコアが固定
されるので、リム及びスポークを通じてかかる各種衝撃
や重量は回転ドラム部の一対のディスク部を通じて静止
車軸から車体により支承されるので、回転ドラム部の円
筒部に設けられるロータの歪みを低減することができ、
ロータの剛性強化することなく、ロータ８とステータ９
との間の電磁ギャップを短縮してステータコイルの無負
荷電流を低減して走行可能距離を延長し、モータの小型
軽量化を図ることができる。
所定間隔を隔てて静止車軸に固定された一対のディスク
部と、両ディスク部の外周部を結合する円筒部とを有
し、スポークは両ディスク部とリムとを結合する。そし
て、回転ドラム部の円筒部にロータのロータコアが固定
されるので、リム及びスポークを通じてかかる各種衝撃
や重量は回転ドラム部の一対のディスク部を通じて静止
車軸から車体により支承されるので、回転ドラム部の円
筒部に設けられるロータの歪みを低減することができ、
ロータの剛性強化することなく、ロータ８とステータ９
との間の電磁ギャップを短縮してステータコイルの無負
荷電流を低減して走行可能距離を延長し、モータの小型
軽量化を図ることができる。
【００９０】第三に、車輪の中央部の回転ドラム部の円
筒部がロータのヨーク（継鉄）をなすので、車輪構造の
簡素化を図ることができる。第四に、ステータコアは、
静止ドラム部の外周部を兼ねる円筒状のヨークと、ヨー
クの外周面に周方向所定ピッチで接合された多数のＴ字
状のティースとを有し、ステータコイルは、各ティース
にそれぞれ個別に集中巻きされた単コイルを接続してな
るので、ステータの小型化と配線抵抗損失の低減を図る
ことができる。すなわち、ステータコイルは、各ティー
スに磁束を発生させるティース巻装部と、各ティース巻
装部同士を接続する渡り線部とからなるが、本構成で
は、それぞれ各ティースにのみ巻装される多数の単コイ
ルを順番に渡り線で接続してステータコイルを構成する
ので、渡り線を極小化することができ、その結果とし
て、この渡り線の部分での配線抵抗損失及びコイル体積
を最小化することができる。
筒部がロータのヨーク（継鉄）をなすので、車輪構造の
簡素化を図ることができる。第四に、ステータコアは、
静止ドラム部の外周部を兼ねる円筒状のヨークと、ヨー
クの外周面に周方向所定ピッチで接合された多数のＴ字
状のティースとを有し、ステータコイルは、各ティース
にそれぞれ個別に集中巻きされた単コイルを接続してな
るので、ステータの小型化と配線抵抗損失の低減を図る
ことができる。すなわち、ステータコイルは、各ティー
スに磁束を発生させるティース巻装部と、各ティース巻
装部同士を接続する渡り線部とからなるが、本構成で
は、それぞれ各ティースにのみ巻装される多数の単コイ
ルを順番に渡り線で接続してステータコイルを構成する
ので、渡り線を極小化することができ、その結果とし
て、この渡り線の部分での配線抵抗損失及びコイル体積
を最小化することができる。
【００９１】第五に、ステータコアは、ヨークの内周面
からのレーザー溶接により、リング状の単コイルをはめ
込んだ各Ｔ字状のティースをヨークの外周面に連続溶接
して形成されるので、多数のティースとヨークとの接合
を極めて簡単に行うことができ、製造工程の簡素化とス
テータコイルの渡り線の極小化とを同時に果たすことが
でき、低速トルク性能に優れ、コイル抵抗損失が少ない
多極型モータを低コストで実現することができる。
からのレーザー溶接により、リング状の単コイルをはめ
込んだ各Ｔ字状のティースをヨークの外周面に連続溶接
して形成されるので、多数のティースとヨークとの接合
を極めて簡単に行うことができ、製造工程の簡素化とス
テータコイルの渡り線の極小化とを同時に果たすことが
でき、低速トルク性能に優れ、コイル抵抗損失が少ない
多極型モータを低コストで実現することができる。
【００９２】第六に、電池及びモータ制御装置が車輪の
回転ドラム部の密閉中空空間に収容されたステータの静
止ドラム部の密閉中空空間に収容されるので、電動トル
クアシスト機構のコンパクト化、配線損失の低減、電気
部品の防水保護を実現することができる。第七に、電池
は車軸延長方向へ正極端子及び負極端子を有して互いに
隣接する多数の電池セルからなる組み電池からなるの
で、電池間の配線が平面配置することができ、配線が容
易となり、多くの電池セルをステータ内に収容すること
ができる。
回転ドラム部の密閉中空空間に収容されたステータの静
止ドラム部の密閉中空空間に収容されるので、電動トル
クアシスト機構のコンパクト化、配線損失の低減、電気
部品の防水保護を実現することができる。第七に、電池
は車軸延長方向へ正極端子及び負極端子を有して互いに
隣接する多数の電池セルからなる組み電池からなるの
で、電池間の配線が平面配置することができ、配線が容
易となり、多くの電池セルをステータ内に収容すること
ができる。
【００９３】第八に、ステータの静止ドラム部がモータ
制御装置のヒートシンクを兼ねるので、構造の複雑化を
回避しつつモータ制御装置の冷却性能を向上することが
できる。第九に、モータ制御装置の制御回路装置７０は
静止ドラム部の円盤部と電磁シールドケースとで囲まれ
てインバータ回路装置７１から電磁遮蔽されるので、誤
動作を低減することができる。
制御装置のヒートシンクを兼ねるので、構造の複雑化を
回避しつつモータ制御装置の冷却性能を向上することが
できる。第九に、モータ制御装置の制御回路装置７０は
静止ドラム部の円盤部と電磁シールドケースとで囲まれ
てインバータ回路装置７１から電磁遮蔽されるので、誤
動作を低減することができる。
【００９４】第十に、この電動車輪が人力のみで作動す
る市販の人力自転車の後輪と置換可能なサイズに形成さ
れるので、フレームとして市販の自転車のフレームを用
いることができ、経済的である。なお、従来のトルク補
助自転車では、電動トルクアシスト機構が複雑でかさば
るので、高剛性フレームの採用が必須であり、市販の自
転車フレームの採用は困難である。同じ理由で、この電
動車輪は折り畳み式自転車の後輪として用いることがで
きる。
る市販の人力自転車の後輪と置換可能なサイズに形成さ
れるので、フレームとして市販の自転車のフレームを用
いることができ、経済的である。なお、従来のトルク補
助自転車では、電動トルクアシスト機構が複雑でかさば
るので、高剛性フレームの採用が必須であり、市販の自
転車フレームの採用は困難である。同じ理由で、この電
動車輪は折り畳み式自転車の後輪として用いることがで
きる。
【００９５】第十一に、車速検出手段として車輪直結型
モータの回転数を検出することができ、車速センサを実
質的に省略することができる。なお、従来のトルク補助
自転車では上述したようにクラッチ機構が必須であるの
で、モータを車速センサとして用いることは困難であっ
た。第十二に、人力トルクが存在せず、かつ、車速が減
らない場合に車輪直結型モータを発電制動運転するの
で、クラッチ機構の作動遅れなしに速やかに発電制動を
行うことができる。また、乗員がブレーキ操作する前に
自動的にかつレスポンス良く制動を行うことができる。
モータの回転数を検出することができ、車速センサを実
質的に省略することができる。なお、従来のトルク補助
自転車では上述したようにクラッチ機構が必須であるの
で、モータを車速センサとして用いることは困難であっ
た。第十二に、人力トルクが存在せず、かつ、車速が減
らない場合に車輪直結型モータを発電制動運転するの
で、クラッチ機構の作動遅れなしに速やかに発電制動を
行うことができる。また、乗員がブレーキ操作する前に
自動的にかつレスポンス良く制動を行うことができる。
【００９６】第十三に、ブレーキスイッチ２００によ
り、機械制動力を増大できるとともに、手動レバーをわ
ずかに作動させて機械式ブレーキ装置の機械制動力を発
生させることなく発電制動だけを発生させることがで
き、簡素な構成で機械制動なしに運動エネルギを電池に
回収することができる。第十四に、電池電圧を検出する
手段を備え、電池電圧が所定電圧を超える場合に回生制
動を採用し、電池電圧が所定電圧以下の場合に発熱発電
制動を採用するので、電池の過充電を防止することがで
きる。
り、機械制動力を増大できるとともに、手動レバーをわ
ずかに作動させて機械式ブレーキ装置の機械制動力を発
生させることなく発電制動だけを発生させることがで
き、簡素な構成で機械制動なしに運動エネルギを電池に
回収することができる。第十四に、電池電圧を検出する
手段を備え、電池電圧が所定電圧を超える場合に回生制
動を採用し、電池電圧が所定電圧以下の場合に発熱発電
制動を採用するので、電池の過充電を防止することがで
きる。
【００９７】
【実施例２】実施例２のトルク補助自転車を以下に説明
する。この実施例のトルク補助自転車は、実施例１のト
ルク補助自転車の制御動作だけを変更したものであるの
で、その制御動作だけを図６のフローチャートを参照し
て以下に説明する。
する。この実施例のトルク補助自転車は、実施例１のト
ルク補助自転車の制御動作だけを変更したものであるの
で、その制御動作だけを図６のフローチャートを参照し
て以下に説明する。
【００９８】ただし、この実施例では、ブレーキスイッ
チ２００は、単なる開閉式のロータリースイッチではな
く、回動型スイッチ付抵抗器（スイッチ付ボリューム）
とされている。まず、メインスイッチ７５及びそれと連
動する制御スイッチが閉じられてモータ制御装置７に給
電されると、まず初期設定され（Ｓ２００）、その後、
磁気センサ１０からモータ３の回転数に対応する信号電
圧を、スイッチ付ボリュームであるブレーキスイッチ２
０００から制動信号を、車速設定用のロータリースイッ
チ２０１から設定車速を読み取る（Ｓ２０２）。なお、
スイッチ付ボリューム２０１の付属スイッチ（図示せ
ず）はレバー１３３を絞らない場合にはオフ（制動な
し）を出力し、レバー１３３を絞ると、まずこの付属ス
イッチがオンした後、その抵抗値が回動に応じて無段階
に変化する。また、ロータリースイッチ２０１は、１０
段階の切り換え信号を出力するものであって、各切り換
え信号はそれぞれ０、２、４、５、７、９．５、１２．
５、１６、２０、２５ｋｍ／ｈの目標車速にそれぞれ対
応している。
チ２００は、単なる開閉式のロータリースイッチではな
く、回動型スイッチ付抵抗器（スイッチ付ボリューム）
とされている。まず、メインスイッチ７５及びそれと連
動する制御スイッチが閉じられてモータ制御装置７に給
電されると、まず初期設定され（Ｓ２００）、その後、
磁気センサ１０からモータ３の回転数に対応する信号電
圧を、スイッチ付ボリュームであるブレーキスイッチ２
０００から制動信号を、車速設定用のロータリースイッ
チ２０１から設定車速を読み取る（Ｓ２０２）。なお、
スイッチ付ボリューム２０１の付属スイッチ（図示せ
ず）はレバー１３３を絞らない場合にはオフ（制動な
し）を出力し、レバー１３３を絞ると、まずこの付属ス
イッチがオンした後、その抵抗値が回動に応じて無段階
に変化する。また、ロータリースイッチ２０１は、１０
段階の切り換え信号を出力するものであって、各切り換
え信号はそれぞれ０、２、４、５、７、９．５、１２．
５、１６、２０、２５ｋｍ／ｈの目標車速にそれぞれ対
応している。
【００９９】次に、スイッチ付ボリューム２００の上記
付属スイッチがオフしているかどうかを調べ（Ｓ２０
４）、オフしていればブレーキを掛けていないものと判
断して、磁気センサ１０から読み取ったモータ３の回転
数に対応する現在の車速Ｖｄと、車速設定用のロータリ
ースイッチ２０１から読み取った設定車速Ｖｐとの差で
ある車速差ΔＶ＝Ｖｐ−Ｖｄを算出する（Ｓ２０６）。
付属スイッチがオフしているかどうかを調べ（Ｓ２０
４）、オフしていればブレーキを掛けていないものと判
断して、磁気センサ１０から読み取ったモータ３の回転
数に対応する現在の車速Ｖｄと、車速設定用のロータリ
ースイッチ２０１から読み取った設定車速Ｖｐとの差で
ある車速差ΔＶ＝Ｖｐ−Ｖｄを算出する（Ｓ２０６）。
【０１００】次に、この車速差ΔＶを内蔵のマップに入
力してそれに対応するモータートルクをサーチする（Ｓ
２０８）。この実施例では、車速差ΔＶとモータートル
クとは正の相関関係（略正比例関係）をもつが、車速差
ΔＶの絶対値が大きい範囲ではモータートルクは最大モ
ータートルク値に漸近する飽和傾向をもつように設定さ
れている。
力してそれに対応するモータートルクをサーチする（Ｓ
２０８）。この実施例では、車速差ΔＶとモータートル
クとは正の相関関係（略正比例関係）をもつが、車速差
ΔＶの絶対値が大きい範囲ではモータートルクは最大モ
ータートルク値に漸近する飽和傾向をもつように設定さ
れている。
【０１０１】一方、ステップＳ２０４でスイッチ付ボリ
ューム２００の上記付属スイッチがオフしていなけれ
ば、ブレーキが掛けられているもののと判断して、スイ
ッチ付ボリューム２００の抵抗値を読み込み、この抵抗
値すなわちレバー１３３の絞り量に応じた負のモーター
トルクを内蔵のマップからサーチする（Ｓ２１０）。次
のステップＳ２１２では、Ｓ２０８又はＳ２１０でサー
チされたモータートルク値を発生するようにゲートコン
トローラ７２に信号を送信し、モーターＭから正トルク
又は負トルクを発生する。
ューム２００の上記付属スイッチがオフしていなけれ
ば、ブレーキが掛けられているもののと判断して、スイ
ッチ付ボリューム２００の抵抗値を読み込み、この抵抗
値すなわちレバー１３３の絞り量に応じた負のモーター
トルクを内蔵のマップからサーチする（Ｓ２１０）。次
のステップＳ２１２では、Ｓ２０８又はＳ２１０でサー
チされたモータートルク値を発生するようにゲートコン
トローラ７２に信号を送信し、モーターＭから正トルク
又は負トルクを発生する。
【０１０２】なお、自転車の運転にあたっては、最初、
メインスイッチ７５のオンの前に、ロータリースイッチ
２０１は０ｋｍ／ｈに設定しておくが、万一、ロータリ
ースイッチ２０１が０ｋｍ／ｈに設定されていなくて
も、レバー１３３を絞っていればスイッチ付ボリューム
２００の上記付属スイッチがオンしており、モータ３か
らの正トルクの発生は防止できる。そして発進するに
は、ロータリースイッチ２０１の設定を徐々に増加して
いけばよい。
メインスイッチ７５のオンの前に、ロータリースイッチ
２０１は０ｋｍ／ｈに設定しておくが、万一、ロータリ
ースイッチ２０１が０ｋｍ／ｈに設定されていなくて
も、レバー１３３を絞っていればスイッチ付ボリューム
２００の上記付属スイッチがオンしており、モータ３か
らの正トルクの発生は防止できる。そして発進するに
は、ロータリースイッチ２０１の設定を徐々に増加して
いけばよい。
【０１０３】なお、本実施例では、目標車速の設定をロ
ータリースイッチ２０１により多段階に行ったが、レバ
ー１３３と同様のレバーをハンドル１１の反対側に設
け、このレバーにスイッチ付ボリューム２００と同じス
イッチ付ボリュームを設け、この出力により無段階に目
標車速を設定することもできる。なお、この場合、レバ
ーを絞らない場合には目標車速は０ｋｍ／ｈとすること
が安全上、好ましい。
ータリースイッチ２０１により多段階に行ったが、レバ
ー１３３と同様のレバーをハンドル１１の反対側に設
け、このレバーにスイッチ付ボリューム２００と同じス
イッチ付ボリュームを設け、この出力により無段階に目
標車速を設定することもできる。なお、この場合、レバ
ーを絞らない場合には目標車速は０ｋｍ／ｈとすること
が安全上、好ましい。
【０１０４】
【実施例３】他の実施例を図７のフローチャートを参照
して説明する。図７のフローチャートは図６のそれにス
テップＳ２１４、Ｓ２１６、Ｓ２１８を追加したもので
あるので、それらのみを説明する。トルクセンサ６は上
述の従来技術の如く、チェイン１０５の張り量に応じて
人力トルクを検出するもので、周知であるので説明を省
略する。
して説明する。図７のフローチャートは図６のそれにス
テップＳ２１４、Ｓ２１６、Ｓ２１８を追加したもので
あるので、それらのみを説明する。トルクセンサ６は上
述の従来技術の如く、チェイン１０５の張り量に応じて
人力トルクを検出するもので、周知であるので説明を省
略する。
【０１０５】まず、ステップＳ２０４でブレーキを掛け
ていないと判定した場合には、現在の車速が１５ｋｍ／
ｈ以下かどうかを調べ（Ｓ２１４）、そうであれば低速
モード（定速走行制御モード）であるとしてＳ２０６へ
進み、そうでなければ高速モード（トルク定率補助制御
モード）としてＳ２１６へ進む。Ｓ２１６ではトルクセ
ンサ６から人力トルクを推定し、この人力トルクの半分
の大きさの正のモータートルクの値を算出し（Ｓ２１
８）、Ｓ２１２へ進んでこの正のモータートルクを発生
するモーター制御信号を形成してゲートコントローラ７
２に出力する。
ていないと判定した場合には、現在の車速が１５ｋｍ／
ｈ以下かどうかを調べ（Ｓ２１４）、そうであれば低速
モード（定速走行制御モード）であるとしてＳ２０６へ
進み、そうでなければ高速モード（トルク定率補助制御
モード）としてＳ２１６へ進む。Ｓ２１６ではトルクセ
ンサ６から人力トルクを推定し、この人力トルクの半分
の大きさの正のモータートルクの値を算出し（Ｓ２１
８）、Ｓ２１２へ進んでこの正のモータートルクを発生
するモーター制御信号を形成してゲートコントローラ７
２に出力する。
【０１０６】なお、この実施例では、ロータリースイッ
チ２０１が出力する切り換え信号が示す目標車速の値は
当然、実施例１に対して変更される。このようにすれ
ば、高速モードでは、踏力トルクにより車速を自由に調
節することができる。
チ２０１が出力する切り換え信号が示す目標車速の値は
当然、実施例１に対して変更される。このようにすれ
ば、高速モードでは、踏力トルクにより車速を自由に調
節することができる。
【０１０７】
【実施例４】他の実施例を図８のフローチャートを参照
して説明する。この実施例は、図６のフローチャートに
ステップＳ３１０、Ｓ３１２を追加したものであるの
で、それらのみを説明する。Ｓ３１０では、図示省略の
走行モード切り換えスイッチがオンであるか（定速走行
制御モードであるか）、又はオフであるか（可変トルク
補助制御モードであるか）を判定し、オンであれば定速
走行制御モードであるとしてＳ２０６へ進み、そうでな
ければ可変トルク補助制御モードであるとしてＳ３１２
へ進む。
して説明する。この実施例は、図６のフローチャートに
ステップＳ３１０、Ｓ３１２を追加したものであるの
で、それらのみを説明する。Ｓ３１０では、図示省略の
走行モード切り換えスイッチがオンであるか（定速走行
制御モードであるか）、又はオフであるか（可変トルク
補助制御モードであるか）を判定し、オンであれば定速
走行制御モードであるとしてＳ２０６へ進み、そうでな
ければ可変トルク補助制御モードであるとしてＳ３１２
へ進む。
【０１０８】Ｓ３１２では、ロータリースイッチ２０１
の切り換え値に応じて発生すべき正のモータートルク値
を出力する。言い換えれば現在のロータリースイッチ２
０１の切り換え位置に応じたモータートルク値を内蔵の
マップから読み出す。その後、この読み出したモーター
トルク値を発生するモーター制御信号を形成してゲート
コントローラ７２に出力する。
の切り換え値に応じて発生すべき正のモータートルク値
を出力する。言い換えれば現在のロータリースイッチ２
０１の切り換え位置に応じたモータートルク値を内蔵の
マップから読み出す。その後、この読み出したモーター
トルク値を発生するモーター制御信号を形成してゲート
コントローラ７２に出力する。
【０１０９】
【実施例５】他の実施例を図９のフローチャートを参照
して説明する。このフローチャートは図７のフローチャ
ートにおいて、ステップＳ２０８の直後にＳ３００〜Ｓ
３０３を追加した点と、ステップＳ２１４における車速
しきい値を１５ｋｍ／ｈから２０ｋｍ／ｈに変更した点
をその特徴としている。
して説明する。このフローチャートは図７のフローチャ
ートにおいて、ステップＳ２０８の直後にＳ３００〜Ｓ
３０３を追加した点と、ステップＳ２１４における車速
しきい値を１５ｋｍ／ｈから２０ｋｍ／ｈに変更した点
をその特徴としている。
【０１１０】以下、上記追加ステップについて説明すれ
ば、まずＳ２０８でサーチした定速走行制御モードにお
けるモータートルクが正値であるかどうかを調べ（Ｓ３
００）、そうであれば人力トルクを検出し（Ｓ３０
１）、求めた正のモータートルクがこの人力トルク以下
かどうかを調べ（Ｓ３０２）、正のモータートルクが人
力トルクを超えていれば、正のモータートルクを人力ト
ルクに設定して（Ｓ３０３）、Ｓ２１２へ進む。
ば、まずＳ２０８でサーチした定速走行制御モードにお
けるモータートルクが正値であるかどうかを調べ（Ｓ３
００）、そうであれば人力トルクを検出し（Ｓ３０
１）、求めた正のモータートルクがこの人力トルク以下
かどうかを調べ（Ｓ３０２）、正のモータートルクが人
力トルクを超えていれば、正のモータートルクを人力ト
ルクに設定して（Ｓ３０３）、Ｓ２１２へ進む。
【０１１１】一方、Ｓ３００にて、発生すべきモーター
トルクが負である（回生発電モードである）場合、及
び、Ｓ３０２にて、正のモータートルクが人力トルク以
下である場合には、直接にＳ２１２へ進む。このように
すれば、道路状況によっては定速走行性が低下する場合
もあるが、過大なモータトルクが急激に生じることがな
く、安全性及び快適操縦性が向上する。
トルクが負である（回生発電モードである）場合、及
び、Ｓ３０２にて、正のモータートルクが人力トルク以
下である場合には、直接にＳ２１２へ進む。このように
すれば、道路状況によっては定速走行性が低下する場合
もあるが、過大なモータトルクが急激に生じることがな
く、安全性及び快適操縦性が向上する。
【０１１２】
【実施例６】他の実施例を図１０のフローチャートを参
照して説明する。このフローチャートは図９のフローチ
ャートにおいて、ステップＳ３０１とＳ３０２との間に
ステップＳ４００を追加し、ステップＳ３０２、Ｓ３０
３を変更したものである。以下、この変更点について説
明すれば、まずステップＳ３０１で検出した人力トルク
の直前５秒間の平均値を算出し（Ｓ４００）、求めた正
のモータートルクがこの人力トルクの平均値以下かどう
かを調べ（Ｓ３０２）、正のモータートルクが人力トル
クの平均値を超えていれば、正のモータートルクを人力
トルクの平均値に設定して（Ｓ３０３）、Ｓ２１２へ進
む。
照して説明する。このフローチャートは図９のフローチ
ャートにおいて、ステップＳ３０１とＳ３０２との間に
ステップＳ４００を追加し、ステップＳ３０２、Ｓ３０
３を変更したものである。以下、この変更点について説
明すれば、まずステップＳ３０１で検出した人力トルク
の直前５秒間の平均値を算出し（Ｓ４００）、求めた正
のモータートルクがこの人力トルクの平均値以下かどう
かを調べ（Ｓ３０２）、正のモータートルクが人力トル
クの平均値を超えていれば、正のモータートルクを人力
トルクの平均値に設定して（Ｓ３０３）、Ｓ２１２へ進
む。
【０１１３】このようにすれば、道路状況の急変などに
よりペダル踏力が急激に変化する場合でも安定した定速
走行性を維持することができる。上記説明した実施例２
〜６の作用効果を更に説明する。実施例２の定速走行制
御モードによれば、走行負荷の変動にも応じてモーター
トルクを一々調節しなくても、急な坂道や向かい風など
のように人力トルクが極めて大きい場合には大きなモー
タートルクを発生することができ、坂道のように人力ト
ルクが実質的に０である場合でも設定した車速で走行で
きるとともに発生した回生エネルギをバッテリに回収す
ることができる。すなわち、モータートルク制御に煩わ
されることなくサイクリングを楽しむことができ、しか
も過大な人力トルクを発生させることなく走行負荷の変
動に対して快適な走行を実現でき、バッテリ消耗も低減
することができ、多くの人々がサイクリングを楽しむこ
とができる。
よりペダル踏力が急激に変化する場合でも安定した定速
走行性を維持することができる。上記説明した実施例２
〜６の作用効果を更に説明する。実施例２の定速走行制
御モードによれば、走行負荷の変動にも応じてモーター
トルクを一々調節しなくても、急な坂道や向かい風など
のように人力トルクが極めて大きい場合には大きなモー
タートルクを発生することができ、坂道のように人力ト
ルクが実質的に０である場合でも設定した車速で走行で
きるとともに発生した回生エネルギをバッテリに回収す
ることができる。すなわち、モータートルク制御に煩わ
されることなくサイクリングを楽しむことができ、しか
も過大な人力トルクを発生させることなく走行負荷の変
動に対して快適な走行を実現でき、バッテリ消耗も低減
することができ、多くの人々がサイクリングを楽しむこ
とができる。
【０１１４】また、車速に無関係に足踏みトルクを自由
に加減することができるので、疲労した場合には電池４
からのモータートルクに頼って走行し、元気が回復すれ
ば足踏みトルクを増大してバッテリの消耗を防ぎ、更に
は例えば急坂の前には予め足踏みトルクを所定時間超過
発生してこの足踏みによるエネルギをバッテリに一時的
に蓄えておき、それを次の登攀時に用いるといったバラ
エティに富んだ好適なサイクリングが実現する。また、
下り坂の傾斜の程度に応じて回生発電量が追従変化する
ことになるので、最大限の回生発電が可能となる。ま
た、制動時には設定車速にかかわらずそれに優先して、
正のモータトルク発生を禁止するか又は負のモータトル
クを発生させるので、安全な制動、停止を行うことがで
きる。
に加減することができるので、疲労した場合には電池４
からのモータートルクに頼って走行し、元気が回復すれ
ば足踏みトルクを増大してバッテリの消耗を防ぎ、更に
は例えば急坂の前には予め足踏みトルクを所定時間超過
発生してこの足踏みによるエネルギをバッテリに一時的
に蓄えておき、それを次の登攀時に用いるといったバラ
エティに富んだ好適なサイクリングが実現する。また、
下り坂の傾斜の程度に応じて回生発電量が追従変化する
ことになるので、最大限の回生発電が可能となる。ま
た、制動時には設定車速にかかわらずそれに優先して、
正のモータトルク発生を禁止するか又は負のモータトル
クを発生させるので、安全な制動、停止を行うことがで
きる。
【０１１５】実施例３によれば、定速走行制御モードと
トルク定率補助制御モードとを切り換えるので、より多
様なサイクリング感覚を楽しむことができる。また、低
速時に定速走行制御を実施するので、モータートルク調
節を一々行わなくてもよいという利点を維持しつつ急坂
登攀などにおける大きなトルクアシストと高速走行時に
おける安全走行とを両立させることができる。
トルク定率補助制御モードとを切り換えるので、より多
様なサイクリング感覚を楽しむことができる。また、低
速時に定速走行制御を実施するので、モータートルク調
節を一々行わなくてもよいという利点を維持しつつ急坂
登攀などにおける大きなトルクアシストと高速走行時に
おける安全走行とを両立させることができる。
【０１１６】
【実施例７】トルクセンサ６の具体構成をなす回転トル
クセンサについて、以下に説明する。 （構成）この回転トルクセンサは、図１１に示すよう
に、チェーン５に駆動されて静止車軸１まわりに回転す
るスプロケット４２aを一部として、電動自転車の後輪
（図略）に組み込まれている。すなわち、本実施例の回
転トルクセンサは、静止車軸１、被駆動ロータ４a、駆
動ロータ２a、非回転体１２a、および押圧力センサ１３
a，１４aなどから構成され、チェーン５によって駆動ロ
ータ４aおよび被駆動ロータ２aが回転駆動される。
クセンサについて、以下に説明する。 （構成）この回転トルクセンサは、図１１に示すよう
に、チェーン５に駆動されて静止車軸１まわりに回転す
るスプロケット４２aを一部として、電動自転車の後輪
（図略）に組み込まれている。すなわち、本実施例の回
転トルクセンサは、静止車軸１、被駆動ロータ４a、駆
動ロータ２a、非回転体１２a、および押圧力センサ１３
a，１４aなどから構成され、チェーン５によって駆動ロ
ータ４aおよび被駆動ロータ２aが回転駆動される。
【０１１７】静止車軸１は、その回りに後輪中央部を形
成している被駆動ロータ２aを回転自在に軸支してい
る。すなわち静止車軸１は、中間部で玉軸受け６１aを
介して被駆動ロータ２aを回転自在に軸支しており、被
駆動ロータ２aの回転軸は静止車軸１の中心線と常に一
致している。図１２に示すように、静止車軸１の先端部
は角棒部１１aとなっており、前後方向に所定の範囲で
移動可能な非回転体１２aを保持している。非回転体１
２aの外周には玉軸受け６２aが固定されており、玉軸受
け６２aを介して駆動ロータ４aが回転自在に軸支されて
いる。したがって、駆動ロータ４aは、静止車軸１に対
して前後方向に所定範囲で移動可能であるとともに、静
止車軸１まわりに回転自在に軸支されている。ただし、
駆動ロータ４aの回転軸と静止車軸１の中心軸とは平行
ではあるが必ずしも一致せず、通常は前後方向にずれて
いる。
成している被駆動ロータ２aを回転自在に軸支してい
る。すなわち静止車軸１は、中間部で玉軸受け６１aを
介して被駆動ロータ２aを回転自在に軸支しており、被
駆動ロータ２aの回転軸は静止車軸１の中心線と常に一
致している。図１２に示すように、静止車軸１の先端部
は角棒部１１aとなっており、前後方向に所定の範囲で
移動可能な非回転体１２aを保持している。非回転体１
２aの外周には玉軸受け６２aが固定されており、玉軸受
け６２aを介して駆動ロータ４aが回転自在に軸支されて
いる。したがって、駆動ロータ４aは、静止車軸１に対
して前後方向に所定範囲で移動可能であるとともに、静
止車軸１まわりに回転自在に軸支されている。ただし、
駆動ロータ４aの回転軸と静止車軸１の中心軸とは平行
ではあるが必ずしも一致せず、通常は前後方向にずれて
いる。
【０１１８】駆動ロータ４aは、図１１に示すように、
被駆動ロータ２aに対しその回転面内で所定の範囲を移
動可能に保持されており、外周部に接線方向の力を受け
て回転駆動されることにより、被駆動ロータ２aを回転
駆動する。すなわち、駆動ロータ４aは、玉軸受け６２a
を介して非回転体１２aまわりに軸支されているフラン
ジ部材４１aと、フランジ部材４１aの外周に同軸で固定
されているスプロケット４２aとから構成されている。
スプロケット４２aの外周部にはチェーン５と噛み合う
歯４３aが形成されており、スプロケット４２aは、チェ
ーン５から歯４３aを介して接線方向（この場合は前
方）に引っ張り力（接線力）を受けて回転駆動される。
被駆動ロータ２aに対しその回転面内で所定の範囲を移
動可能に保持されており、外周部に接線方向の力を受け
て回転駆動されることにより、被駆動ロータ２aを回転
駆動する。すなわち、駆動ロータ４aは、玉軸受け６２a
を介して非回転体１２aまわりに軸支されているフラン
ジ部材４１aと、フランジ部材４１aの外周に同軸で固定
されているスプロケット４２aとから構成されている。
スプロケット４２aの外周部にはチェーン５と噛み合う
歯４３aが形成されており、スプロケット４２aは、チェ
ーン５から歯４３aを介して接線方向（この場合は前
方）に引っ張り力（接線力）を受けて回転駆動される。
【０１１９】駆動ロータ４aから被駆動ロータ２aへのト
ルクの伝達は、駆動ロータ４aの貫通孔４０aと被駆動ロ
ータ２aの貫通孔２０aをそれぞれ貫通している八本のジ
ョイントピン３aを介して行われる。図１１および図1３
に示すように、両貫通孔２０a，４０aの内径は、ジョイ
ントピン３aの外径よりも０．１ｍｍ程度大きく、被駆
動ロータ２aに対する駆動ロータ４aの所定範囲での移動
を可能にしている。
ルクの伝達は、駆動ロータ４aの貫通孔４０aと被駆動ロ
ータ２aの貫通孔２０aをそれぞれ貫通している八本のジ
ョイントピン３aを介して行われる。図１１および図1３
に示すように、両貫通孔２０a，４０aの内径は、ジョイ
ントピン３aの外径よりも０．１ｍｍ程度大きく、被駆
動ロータ２aに対する駆動ロータ４aの所定範囲での移動
を可能にしている。
【０１２０】非回転体１２aは、図１１および図１２に
示すように、静止車軸１の角棒部１１aに対して回転す
ることなく、上記接線方向（すなわち前後方向）に所定
区間の移動可能に静止車軸１の角棒部１１aに保持され
ている。非回転体１２aは、玉軸受け６２aを介して駆動
ロータ４aを回転自在に軸支している。また、図１１に
示すように、非回転体１２aの貫通孔４２０aからは適当
な隙間を持って静止車軸１の角棒部１１aが突出してお
り、自転車が右側に倒れた場合にスプロケット４２a等
を保護するようになっている。
示すように、静止車軸１の角棒部１１aに対して回転す
ることなく、上記接線方向（すなわち前後方向）に所定
区間の移動可能に静止車軸１の角棒部１１aに保持され
ている。非回転体１２aは、玉軸受け６２aを介して駆動
ロータ４aを回転自在に軸支している。また、図１１に
示すように、非回転体１２aの貫通孔４２０aからは適当
な隙間を持って静止車軸１の角棒部１１aが突出してお
り、自転車が右側に倒れた場合にスプロケット４２a等
を保護するようになっている。
【０１２１】押圧力センサ１３a，１４aは、図１１に示
すように、静止車軸１の角棒部１１aの後面に固定され
ており、非回転体１２aと静止車軸１との間に作用する
押圧力を計測するセンサである。このセンサは、図１４
（ａ）に示すように、コの字状の板バネ１３aおよび歪
みゲージ１４aからなる。板バネ１３aは、中間部を形成
している板バネ部１３１aと、板バネ部１３１aの左右両
側から前方に突出しており角棒部１１aに立脚して固定
されている一対の脚部１２aと、板バネ部１３１aの中央
部から後方に突出している突条部１３３aとからなる一
体部材である。突条部１３３aと背向している板バネ部
１３１aの中央部の前面には、左右方向の伸縮を検知す
る歪みゲージ１４aが固着している。
すように、静止車軸１の角棒部１１aの後面に固定され
ており、非回転体１２aと静止車軸１との間に作用する
押圧力を計測するセンサである。このセンサは、図１４
（ａ）に示すように、コの字状の板バネ１３aおよび歪
みゲージ１４aからなる。板バネ１３aは、中間部を形成
している板バネ部１３１aと、板バネ部１３１aの左右両
側から前方に突出しており角棒部１１aに立脚して固定
されている一対の脚部１２aと、板バネ部１３１aの中央
部から後方に突出している突条部１３３aとからなる一
体部材である。突条部１３３aと背向している板バネ部
１３１aの中央部の前面には、左右方向の伸縮を検知す
る歪みゲージ１４aが固着している。
【０１２２】図１４（ｂ）に示すように、突条部１３３
aと対向している非回転体１２a（一部のみ図示）から静
止車軸１の角棒部１１aに前方に向かう押圧力Ｆがかか
ると、板バネ１３aの突条部１３３aが押されて板バネ部
１３１aが曲がる。すると、歪みゲージ１４aは左右方向
に引き伸ばされ、押圧力Ｆにほぼ比例した抵抗値の変化
を生じるので、この変化を別途設けられている公知のブ
リッジ回路等（図略）で検出すれば、押圧力Ｆの測定を
することができる。
aと対向している非回転体１２a（一部のみ図示）から静
止車軸１の角棒部１１aに前方に向かう押圧力Ｆがかか
ると、板バネ１３aの突条部１３３aが押されて板バネ部
１３１aが曲がる。すると、歪みゲージ１４aは左右方向
に引き伸ばされ、押圧力Ｆにほぼ比例した抵抗値の変化
を生じるので、この変化を別途設けられている公知のブ
リッジ回路等（図略）で検出すれば、押圧力Ｆの測定を
することができる。
【０１２３】（作用効果）本実施例の回転トルクセンサ
は、以上のように構成されているので、次のような作用
を生じる。すなわち図１５（ａ）に示すように、スプロ
ケット４２aの外周部にチェーン５により接線力Ｆ１が
かかると、スプロケット４２aを含む駆動ロータ４aを軸
支している非回転体１２aは、板バネ１３aの変形に相当
する距離を前方に移動する。フランジ部材４１aを含む
駆動ロータ４aには、図中時計回りにトルクがかかるの
で、駆動ロータ４aは前方へ移動するだけではなく、被
駆動ロータ２aに対してジョイントピン３aの許容範囲で
時計回りに相対的に回転する。すると、最下部のジョイ
ントピン３aだけが前述の両貫通孔２０a，４０aの内周
面に挟持され、最下部のジョイントピン３aを介して駆
動ロータ４aから被駆動ロータ２aへとトルクが伝達され
る。その際、最下部のジョイントピン３aを介して駆動
ロータ４aには被駆動ロータ２aからの反力Ｆ２が生じ
る。
は、以上のように構成されているので、次のような作用
を生じる。すなわち図１５（ａ）に示すように、スプロ
ケット４２aの外周部にチェーン５により接線力Ｆ１が
かかると、スプロケット４２aを含む駆動ロータ４aを軸
支している非回転体１２aは、板バネ１３aの変形に相当
する距離を前方に移動する。フランジ部材４１aを含む
駆動ロータ４aには、図中時計回りにトルクがかかるの
で、駆動ロータ４aは前方へ移動するだけではなく、被
駆動ロータ２aに対してジョイントピン３aの許容範囲で
時計回りに相対的に回転する。すると、最下部のジョイ
ントピン３aだけが前述の両貫通孔２０a，４０aの内周
面に挟持され、最下部のジョイントピン３aを介して駆
動ロータ４aから被駆動ロータ２aへとトルクが伝達され
る。その際、最下部のジョイントピン３aを介して駆動
ロータ４aには被駆動ロータ２aからの反力Ｆ２が生じ
る。
【０１２４】その結果、図１５（ｂ）に示すように、チ
ェーン５からの接線力Ｆ１とジョイントピン３aからの
反力Ｆ２とが駆動ロータ４aにかかり、その合力Ｆ＝Ｆ
１＋Ｆ２が非回転体１２aを介して板バネ１３aにかか
る。換言すると、梃子４aの両端にかかる接線力Ｆ１お
よび反力Ｆ２を、板バネ１３aが支点として支え、その
合力Ｆ＝Ｆ１＋Ｆ２の反力を生じて梃子４aを支持して
いる。なお、接線力Ｆ１に対する反力Ｆ２の比率は、両
モーメントアームｒ１，ｒ２の比率で梃子の原理により
定まっている。したがって、設計上明らかな両モーメン
トアームｒ１，ｒ２と、板バネ１３aにかかる押圧力Ｆ
の計測値をもって、駆動ロータ４aにかかっているトル
クは容易に算出される。
ェーン５からの接線力Ｆ１とジョイントピン３aからの
反力Ｆ２とが駆動ロータ４aにかかり、その合力Ｆ＝Ｆ
１＋Ｆ２が非回転体１２aを介して板バネ１３aにかか
る。換言すると、梃子４aの両端にかかる接線力Ｆ１お
よび反力Ｆ２を、板バネ１３aが支点として支え、その
合力Ｆ＝Ｆ１＋Ｆ２の反力を生じて梃子４aを支持して
いる。なお、接線力Ｆ１に対する反力Ｆ２の比率は、両
モーメントアームｒ１，ｒ２の比率で梃子の原理により
定まっている。したがって、設計上明らかな両モーメン
トアームｒ１，ｒ２と、板バネ１３aにかかる押圧力Ｆ
の計測値をもって、駆動ロータ４aにかかっているトル
クは容易に算出される。
【０１２５】なお、図１５（ａ）に示す負荷Ｌは、上記
トルクに見合う分が出力されるものと考えられる。ここ
で、駆動ロータ４aおよび被駆動ロータ２aの回転に伴
い、最下部のジョイントピン３aから次のジョイントピ
ン３aへとトルク伝達を行うジョイントピン３aが次々に
交代するが、この際のトルクの伝達には不連続なジャン
プはなく、連続的にトルク伝達が行われる。ただし、セ
ンサ１４aが付いた板バネ１３aからジョイントピン３a
までのモーメントアームは、位相を少しずつ（ジョイン
トピン３の角度間隔だけ）ずらして隣り合う正弦波関数
の頂部が連続するので、わずかながらセンサ出力には脈
動が伴う。その脈動の幅は、本実施例のようにジョイン
トピン３aが八本、等間隔に配設されている場合には±
３％程度であり、おおむねスムースな出力が得られる。
脈動の量をさらに減らす要求がある場合には、ジョイン
トピン３aの数を増やしてその角度間隔を減らすことに
より、容易に脈動を低減することができる。
トルクに見合う分が出力されるものと考えられる。ここ
で、駆動ロータ４aおよび被駆動ロータ２aの回転に伴
い、最下部のジョイントピン３aから次のジョイントピ
ン３aへとトルク伝達を行うジョイントピン３aが次々に
交代するが、この際のトルクの伝達には不連続なジャン
プはなく、連続的にトルク伝達が行われる。ただし、セ
ンサ１４aが付いた板バネ１３aからジョイントピン３a
までのモーメントアームは、位相を少しずつ（ジョイン
トピン３の角度間隔だけ）ずらして隣り合う正弦波関数
の頂部が連続するので、わずかながらセンサ出力には脈
動が伴う。その脈動の幅は、本実施例のようにジョイン
トピン３aが八本、等間隔に配設されている場合には±
３％程度であり、おおむねスムースな出力が得られる。
脈動の量をさらに減らす要求がある場合には、ジョイン
トピン３aの数を増やしてその角度間隔を減らすことに
より、容易に脈動を低減することができる。
【０１２６】本実施例の回転トルクセンサは、以上のト
ルク計測機能を持ちながら、前述の構成で実施できるの
で、特殊な部品や重量や容積がかさばる部品を要せず、
その構成は極めて簡素である。したがって本実施例によ
れば、構成が簡素で軽量小型であり、信頼性も計測精度
も高いトルクセンサを安価に提供することができるとい
う効果がある。
ルク計測機能を持ちながら、前述の構成で実施できるの
で、特殊な部品や重量や容積がかさばる部品を要せず、
その構成は極めて簡素である。したがって本実施例によ
れば、構成が簡素で軽量小型であり、信頼性も計測精度
も高いトルクセンサを安価に提供することができるとい
う効果がある。
【０１２７】（変形態様）ジョイントピン３aの部分に
関し、やや異なる構成の変形態様が可能である。たとえ
ば変形態様１として、図１６（ａ）に示すように、ジョ
イントピン３aが被駆動ロータ２’aの貫通孔２０’aに
は締まりばめで挿入されており、駆動ロータ４aの貫通
孔２０aには極端な緩みばめで挿入されている構成が可
能である。本変形態様の回転トルクセンサの他の部分
は、実施例１と同様である。
関し、やや異なる構成の変形態様が可能である。たとえ
ば変形態様１として、図１６（ａ）に示すように、ジョ
イントピン３aが被駆動ロータ２’aの貫通孔２０’aに
は締まりばめで挿入されており、駆動ロータ４aの貫通
孔２０aには極端な緩みばめで挿入されている構成が可
能である。本変形態様の回転トルクセンサの他の部分
は、実施例１と同様である。
【０１２８】本変形態様によっても、実施例１と同様の
作用効果が得られるうえ、振動等が加わってもジョイン
トピン３aが暴れることがなくしっかりと被駆動ロータ
２’aに保持されており、騒音の発生が抑えられるとい
う効果がある。なお、貫通孔２０’aと貫通孔４０aとの
関係が逆の構成であっても、本変形態様と同様の作用効
果が得られる。
作用効果が得られるうえ、振動等が加わってもジョイン
トピン３aが暴れることがなくしっかりと被駆動ロータ
２’aに保持されており、騒音の発生が抑えられるとい
う効果がある。なお、貫通孔２０’aと貫通孔４０aとの
関係が逆の構成であっても、本変形態様と同様の作用効
果が得られる。
【０１２９】また変形態様２として、図１６（ｂ）に示
すように、ジョイントピン３aの代わりに先端部にのみ
雄ねじが形成されているボルト３’aを用い、被駆動ロ
ータ２”aに貫通孔２０aの代わりに形成されている雌ね
じ孔２０”aと螺合させる構成も可能である。本変形態
様でも、駆動ロータ４aの貫通孔４０aはバカ穴であるの
で前述の変形態様１と同様の作用効果が得られるうえ、
ボルト３’aの先端が被駆動ロータ２”aを貫通して反対
側に突出することがないので、よりコンパクトに構成で
きるという効果もある。
すように、ジョイントピン３aの代わりに先端部にのみ
雄ねじが形成されているボルト３’aを用い、被駆動ロ
ータ２”aに貫通孔２０aの代わりに形成されている雌ね
じ孔２０”aと螺合させる構成も可能である。本変形態
様でも、駆動ロータ４aの貫通孔４０aはバカ穴であるの
で前述の変形態様１と同様の作用効果が得られるうえ、
ボルト３’aの先端が被駆動ロータ２”aを貫通して反対
側に突出することがないので、よりコンパクトに構成で
きるという効果もある。
【０１３０】
【実施例８】実施例８に示す回転トルクセンサは、図１
７（ａ）〜図１７（ｂ）に示すように、実施例７のチェ
ーン駆動に代えて歯車駆動とした実施例である。本実施
例では、駆動ロータ４Ａは歯車であってこれと噛み合う
他の歯車５’Ａによって回転駆動され、複数のジョイン
トピン３Ａを介して被駆動ロータ２Ａを回転駆動する。
被駆動ロータ２Ａは静止車軸１Ａによって回転自在に軸
支されている。そして駆動ロータ４Ａの静止車軸を兼ね
る非回転体１２Ａは、図７（ｂ）に示すように、押圧力
センサとして首部の両側にそれぞれ歪みゲージ１４Ａを
備えている。
７（ａ）〜図１７（ｂ）に示すように、実施例７のチェ
ーン駆動に代えて歯車駆動とした実施例である。本実施
例では、駆動ロータ４Ａは歯車であってこれと噛み合う
他の歯車５’Ａによって回転駆動され、複数のジョイン
トピン３Ａを介して被駆動ロータ２Ａを回転駆動する。
被駆動ロータ２Ａは静止車軸１Ａによって回転自在に軸
支されている。そして駆動ロータ４Ａの静止車軸を兼ね
る非回転体１２Ａは、図７（ｂ）に示すように、押圧力
センサとして首部の両側にそれぞれ歪みゲージ１４Ａを
備えている。
【０１３１】それゆえ、両歪みゲージ１４Ａの抵抗値の
差分をとることにより、比較的精密に非回転体１２Ａに
かかる押圧力Ｆを計測することができる。図１７（ｃ）
に示すように、押圧力Ｆが計測されれば、実施例７と同
様の手法で駆動ロータ４Ａに作用しているトルクを算出
することができる。したがって、歯車駆動の本実施例に
よっても、実施例７と同様に、構成が簡素で軽量小型で
あり、信頼性も計測精度も高いトルクセンサを安価に提
供することができるという効果がある。
差分をとることにより、比較的精密に非回転体１２Ａに
かかる押圧力Ｆを計測することができる。図１７（ｃ）
に示すように、押圧力Ｆが計測されれば、実施例７と同
様の手法で駆動ロータ４Ａに作用しているトルクを算出
することができる。したがって、歯車駆動の本実施例に
よっても、実施例７と同様に、構成が簡素で軽量小型で
あり、信頼性も計測精度も高いトルクセンサを安価に提
供することができるという効果がある。
【０１３２】実施例７、８に示す回転トルクセンサの特
徴について、更に説明する。結局、この回転トルクセン
サは、静止車軸と、静止車軸まわりに回転自在に軸支さ
れている被駆動ロータと、被駆動ロータに対し回転面内
で所定の範囲を移動可能に保持され、外周部に接線方向
の力を受けて回転駆動されることにより被駆動ロータを
回転駆動する駆動ロータと、静止車軸に対して回転する
ことなく接線方向に所定区間の移動可能に静止車軸に保
持されており、駆動ロータを回転自在に軸支している非
回転体と、非回転体と静止車軸との間に作用する押圧力
および引っ張り力のうち一方を計測するセンサとを有す
ることを特徴としている。
徴について、更に説明する。結局、この回転トルクセン
サは、静止車軸と、静止車軸まわりに回転自在に軸支さ
れている被駆動ロータと、被駆動ロータに対し回転面内
で所定の範囲を移動可能に保持され、外周部に接線方向
の力を受けて回転駆動されることにより被駆動ロータを
回転駆動する駆動ロータと、静止車軸に対して回転する
ことなく接線方向に所定区間の移動可能に静止車軸に保
持されており、駆動ロータを回転自在に軸支している非
回転体と、非回転体と静止車軸との間に作用する押圧力
および引っ張り力のうち一方を計測するセンサとを有す
ることを特徴としている。
【０１３３】このように構成した回転トルクセンサによ
れば、駆動ロータが接線方向の力（以下、接線力と呼
ぶ）を受けると、その方向に所定の範囲で移動し、上記
接線方向の力が加わっている点の静止車軸を挟んで反対
側で被駆動ロータを駆動するとともに、被駆動ロータか
らの反力を受ける。すると、接線力と反力との合力が上
記接線方向に生じ、この合力は非回転体を静止車軸に押
しつけるので、非回転体と該静止車軸との間に押圧力な
いし（反対側に）引っ張り力が生じてセンサにより計測
される。同センサで計測されるこの力は上記接線力と比
例しているので、この力の計測により上記接線力を算出
することができ、ひいてはトルクを算出することができ
る。
れば、駆動ロータが接線方向の力（以下、接線力と呼
ぶ）を受けると、その方向に所定の範囲で移動し、上記
接線方向の力が加わっている点の静止車軸を挟んで反対
側で被駆動ロータを駆動するとともに、被駆動ロータか
らの反力を受ける。すると、接線力と反力との合力が上
記接線方向に生じ、この合力は非回転体を静止車軸に押
しつけるので、非回転体と該静止車軸との間に押圧力な
いし（反対側に）引っ張り力が生じてセンサにより計測
される。同センサで計測されるこの力は上記接線力と比
例しているので、この力の計測により上記接線力を算出
することができ、ひいてはトルクを算出することができ
る。
【０１３４】上記本手段では、回転トルクセンサの構成
要素が、大きく分けて、静止車軸、被駆動ロータ、駆動
ロータ、非回転体、およびセンサの五点であるので、部
品点数が少なく構成が極めて簡素である。また、特別に
かさばる構成要素や高価な部品はないので、回転トルク
センサが軽量小型かつ安価に構成できる。したがって本
手段によれば、構成が簡素で軽量小型かつ安価なトルク
センサを提供することができるという効果がある。
要素が、大きく分けて、静止車軸、被駆動ロータ、駆動
ロータ、非回転体、およびセンサの五点であるので、部
品点数が少なく構成が極めて簡素である。また、特別に
かさばる構成要素や高価な部品はないので、回転トルク
センサが軽量小型かつ安価に構成できる。したがって本
手段によれば、構成が簡素で軽量小型かつ安価なトルク
センサを提供することができるという効果がある。
【０１３５】この回転トルクセンサにおいて、駆動ロー
タは、チェーン、ベルト、ラックを含む歯車、および摩
擦面のうちいずれかにより接線方向に力を受けて回転駆
動される構成とすることができる。たとえば、駆動ロー
タがチェーン駆動のスプロケットであれば、引っ張り側
のチェーンによって生じる接線力がセンサで計測される
ことにより、容易かつ精密にトルクの計測ができる。ま
た、駆動ロータが歯車であり、ラックを含む歯車によっ
て接線力が生じる場合にも、この接線力がセンサで計測
されることにより、容易かつ精密にトルクの計測ができ
る。駆動ロータに接線力を及ぼす物が摩擦面である場合
にも、上記ラックと歯車との組み合わせの場合と同様
に、接線力がセンサで計測されることにより、容易かつ
精密にトルクの計測ができる。駆動ロータがベルト駆動
のプーリである場合には、トルクが加わっていない場合
のセンサの出力をゼロ点と見なすことにより、チェーン
駆動のスプロケットの場合と同様に、接線力がセンサで
計測されることによって容易にトルクの計測ができる。
タは、チェーン、ベルト、ラックを含む歯車、および摩
擦面のうちいずれかにより接線方向に力を受けて回転駆
動される構成とすることができる。たとえば、駆動ロー
タがチェーン駆動のスプロケットであれば、引っ張り側
のチェーンによって生じる接線力がセンサで計測される
ことにより、容易かつ精密にトルクの計測ができる。ま
た、駆動ロータが歯車であり、ラックを含む歯車によっ
て接線力が生じる場合にも、この接線力がセンサで計測
されることにより、容易かつ精密にトルクの計測ができ
る。駆動ロータに接線力を及ぼす物が摩擦面である場合
にも、上記ラックと歯車との組み合わせの場合と同様
に、接線力がセンサで計測されることにより、容易かつ
精密にトルクの計測ができる。駆動ロータがベルト駆動
のプーリである場合には、トルクが加わっていない場合
のセンサの出力をゼロ点と見なすことにより、チェーン
駆動のスプロケットの場合と同様に、接線力がセンサで
計測されることによって容易にトルクの計測ができる。
【０１３６】この回転トルクセンサにおいて、センサ
は、歪みゲージであって、前記非回転体および静止車軸
のうち一方に固定されており、両者の間に作用する力に
より変形する板バネに接合されている構成とすることが
できる。このようにすれば、センサの構成が極めて簡素
であり、軽量小型で安価なうえ精度も信頼性も高い。ま
た、センサ出力を取り出す回路も、簡素なブリッジ回路
で済み、同様に軽量小型で安価なうえ精度も信頼性も高
い。
は、歪みゲージであって、前記非回転体および静止車軸
のうち一方に固定されており、両者の間に作用する力に
より変形する板バネに接合されている構成とすることが
できる。このようにすれば、センサの構成が極めて簡素
であり、軽量小型で安価なうえ精度も信頼性も高い。ま
た、センサ出力を取り出す回路も、簡素なブリッジ回路
で済み、同様に軽量小型で安価なうえ精度も信頼性も高
い。
【０１３７】
【シミュレーション結果】次に、上記各実施例で用いら
れるロータ８及びステータ９の好適な形状についてのシ
ミュレーション結果について以下に説明する。シミュレ
ーション条件は以下のとおりである。永久磁石磁極８４
の最大ＢＨ積は３６ＭＧＯｅ、永久磁石磁極８４の厚さ
は１．５ｍｍ、ロータ８のヨーク厚さは３ｍｍ、ロータ
８とステータ９との間の電磁ギャップは０．３ｍｍ、磁
石軸長／ステータ軸長は１．５とし、回転数１８０ｒｐ
ｍ、全電流１４．１Ａにおいてトルクが１．４７５ｋｇ
ｆ−ｍであるとする。なお、トルクＴは原理的に軸長
Ｌ、モータ径Ｄ、電流Ｉ、αは定数とすると次式であら
わすことができる。 Ｔ＝α・（Ｄ／２）2・Ｌ・１ 上記条件におけるシミュレーション結果によれば、モー
タ３は、直径が１００〜４００ｍｍ、直径／軸方向厚さ
が３〜１３に設定されることが好ましいことがわかっ
た。このようにすれば、軸長Ｌを大きくすることよりも
モータ径Ｄを大きくするといった偏平形状とすることに
よりトルクを得ることが可能である。また、軸方向のコ
イル巻き線の長さが減少することによりコイル抵抗が低
減することができ、トルクが増加するという効果が生じ
る。さらに、モータ径が大きくなることにより、システ
ムを内蔵させるスペースも確保することができる。
れるロータ８及びステータ９の好適な形状についてのシ
ミュレーション結果について以下に説明する。シミュレ
ーション条件は以下のとおりである。永久磁石磁極８４
の最大ＢＨ積は３６ＭＧＯｅ、永久磁石磁極８４の厚さ
は１．５ｍｍ、ロータ８のヨーク厚さは３ｍｍ、ロータ
８とステータ９との間の電磁ギャップは０．３ｍｍ、磁
石軸長／ステータ軸長は１．５とし、回転数１８０ｒｐ
ｍ、全電流１４．１Ａにおいてトルクが１．４７５ｋｇ
ｆ−ｍであるとする。なお、トルクＴは原理的に軸長
Ｌ、モータ径Ｄ、電流Ｉ、αは定数とすると次式であら
わすことができる。 Ｔ＝α・（Ｄ／２）2・Ｌ・１ 上記条件におけるシミュレーション結果によれば、モー
タ３は、直径が１００〜４００ｍｍ、直径／軸方向厚さ
が３〜１３に設定されることが好ましいことがわかっ
た。このようにすれば、軸長Ｌを大きくすることよりも
モータ径Ｄを大きくするといった偏平形状とすることに
よりトルクを得ることが可能である。また、軸方向のコ
イル巻き線の長さが減少することによりコイル抵抗が低
減することができ、トルクが増加するという効果が生じ
る。さらに、モータ径が大きくなることにより、システ
ムを内蔵させるスペースも確保することができる。
【０１３８】図１８は同等のトルク性能としたときの磁
石内径Ｄと軸長Ｌの関係を示すシミュレーション結果を
示す。図１９にモータ径Ｄがモータ重量Ｗに及ぼす影響
を示す。図１９からモータ径Ｄが１００ｍｍ以上では重
量が急激に減少することがわかる。電池及びモータ制御
装置を車輪内に配置する限界サイズはモータの直径Ｄ＝
４００ｍｍであることから、１００≦モータ径Ｄ≦４０
０ｍｍとすることによりモータ重量を低減できる領域を
見つけ出した。
石内径Ｄと軸長Ｌの関係を示すシミュレーション結果を
示す。図１９にモータ径Ｄがモータ重量Ｗに及ぼす影響
を示す。図１９からモータ径Ｄが１００ｍｍ以上では重
量が急激に減少することがわかる。電池及びモータ制御
装置を車輪内に配置する限界サイズはモータの直径Ｄ＝
４００ｍｍであることから、１００≦モータ径Ｄ≦４０
０ｍｍとすることによりモータ重量を低減できる領域を
見つけ出した。
【０１３９】図２０にモータ径Ｄ／モータ軸長Ｌがモー
タ重量に及ぼす影響を示す。Ｄ／Ｌ≧３．０ではモータ
重量が急激に減少する。このため、Ｄ／Ｌ≧３．０とな
る偏平形状とすることにより重量増を防ぐ領域を見つけ
出した。また、モータ径Ｄの最大値４００ｍｍの場合に
は軸長が３０ｍｍとなることからＤ／Ｌの最大値は１３
となる。
タ重量に及ぼす影響を示す。Ｄ／Ｌ≧３．０ではモータ
重量が急激に減少する。このため、Ｄ／Ｌ≧３．０とな
る偏平形状とすることにより重量増を防ぐ領域を見つけ
出した。また、モータ径Ｄの最大値４００ｍｍの場合に
は軸長が３０ｍｍとなることからＤ／Ｌの最大値は１３
となる。
【０１４０】次に、上記各実施例で用いられるロータ８
及びステータ９の好適な形状についての他のシミュレー
ション結果について以下に説明する。このシミュレーシ
ョン条件は以下のとおりである。永久磁石磁極８４の最
大ＢＨ積は８ＭＧＯｅ、永久磁石磁極８４の厚さは２．
０ｍｍ、ロータ８のヨーク厚さは２．５ｍｍ、ロータ８
とステータ９との間の電磁ギャップは０．５ｍｍ、永久
磁石磁極８４の内径が８２．５ｍｍ、永久磁石磁極８４
の数は２４、ステータのティース９４は１８、ティース
９４１個当たりのターン数は５０ターン、ステータコイ
ルの直径は０．６ｍｍであるとする。
及びステータ９の好適な形状についての他のシミュレー
ション結果について以下に説明する。このシミュレーシ
ョン条件は以下のとおりである。永久磁石磁極８４の最
大ＢＨ積は８ＭＧＯｅ、永久磁石磁極８４の厚さは２．
０ｍｍ、ロータ８のヨーク厚さは２．５ｍｍ、ロータ８
とステータ９との間の電磁ギャップは０．５ｍｍ、永久
磁石磁極８４の内径が８２．５ｍｍ、永久磁石磁極８４
の数は２４、ステータのティース９４は１８、ティース
９４１個当たりのターン数は５０ターン、ステータコイ
ルの直径は０．６ｍｍであるとする。
【０１４１】上記条件におけるシミュレーション結果に
よれば、ロータの永久磁石（永久磁石磁極）８４の軸方
向長／ステータコア（ティース９４）の軸方向長が１．
２〜１．５に設定されることが好ましいことがわかっ
た。上記条件においてロータの永久磁石（永久磁石磁
極）８４の軸方向長／ステータコア（ティース９４）の
軸方向長を変更した場合の単位重量当たりのトルクの変
化を図２１に示す。図２１からわかるように、重量あた
りのトルク、つまり磁石の超磁力を効率良く取り出し、
実際のモータ重量を小さくする領域を見つけ出した。
よれば、ロータの永久磁石（永久磁石磁極）８４の軸方
向長／ステータコア（ティース９４）の軸方向長が１．
２〜１．５に設定されることが好ましいことがわかっ
た。上記条件においてロータの永久磁石（永久磁石磁
極）８４の軸方向長／ステータコア（ティース９４）の
軸方向長を変更した場合の単位重量当たりのトルクの変
化を図２１に示す。図２１からわかるように、重量あた
りのトルク、つまり磁石の超磁力を効率良く取り出し、
実際のモータ重量を小さくする領域を見つけ出した。
【０１４２】次に、上記各実施例で用いられるロータ８
及びステータ９の好適な形状についての他のシミュレー
ション結果について以下に説明する。このシミュレーシ
ョン条件は以下のとおりである。永久磁石磁極８４の最
大ＢＨ積は３６ＭＧＯｅ、永久磁石磁極８４の厚さは
１．５ｍｍ、ロータ８のヨーク厚さは３ｍｍ、ロータ８
とステータ９との間の電磁ギャップは０．３ｍｍ、ステ
ータコイルのＡＴは１相当たり２４００ＡＴとする。
及びステータ９の好適な形状についての他のシミュレー
ション結果について以下に説明する。このシミュレーシ
ョン条件は以下のとおりである。永久磁石磁極８４の最
大ＢＨ積は３６ＭＧＯｅ、永久磁石磁極８４の厚さは
１．５ｍｍ、ロータ８のヨーク厚さは３ｍｍ、ロータ８
とステータ９との間の電磁ギャップは０．３ｍｍ、ステ
ータコイルのＡＴは１相当たり２４００ＡＴとする。
【０１４３】上記条件におけるシミュレーション結果に
よれば、モータ３の直径Ｄ／ロータ８の永久磁石の極数
Ｐが３〜５（ｍｍ／総極数）であるアウターロータ型ブ
ラシレスＤＣモータとすることが好ましいことがわかっ
た。上記シミュレーション条件においてモータ３の直径
Ｄ／ロータ８の永久磁石の極数Ｐを変更した場合の単位
モータ重量当たりのトルクの変化並びにトルクの変化を
図２２に示す。つまり、図２２に示すようにモータ径Ｄ
／極数を３〜５（ｍｍ／総極数）とすれば、つまり、磁
石を多極化し、磁束の短いループを多く構成すること
で、磁気回路のヨーク厚を減らすことが可能となり、モ
ータ重量あたりのトルクを向上せさる領域を見つけ出し
た。なお、モータ径Ｄ／極数が３以下となると、トルク
自体が小さくなってしまうという不具合が生じる。
よれば、モータ３の直径Ｄ／ロータ８の永久磁石の極数
Ｐが３〜５（ｍｍ／総極数）であるアウターロータ型ブ
ラシレスＤＣモータとすることが好ましいことがわかっ
た。上記シミュレーション条件においてモータ３の直径
Ｄ／ロータ８の永久磁石の極数Ｐを変更した場合の単位
モータ重量当たりのトルクの変化並びにトルクの変化を
図２２に示す。つまり、図２２に示すようにモータ径Ｄ
／極数を３〜５（ｍｍ／総極数）とすれば、つまり、磁
石を多極化し、磁束の短いループを多く構成すること
で、磁気回路のヨーク厚を減らすことが可能となり、モ
ータ重量あたりのトルクを向上せさる領域を見つけ出し
た。なお、モータ径Ｄ／極数が３以下となると、トルク
自体が小さくなってしまうという不具合が生じる。
【０１４４】次に、上記各実施例で用いられるティース
９４の好適な形状についての他のシミュレーション結果
について以下に説明する。このシミュレーション条件は
以下のとおりである。永久磁石磁極８４の最大ＢＨ積は
３６ＭＧＯｅ、その軸長は２４ｍｍ、永久磁石磁極８４
の内径は２３０ｍｍ、永久磁石磁極８４の厚さは１．５
ｍｍ、ロータ８のヨーク厚さは３ｍｍ、ロータ８とステ
ータ９との間の電磁ギャップは０．３ｍｍとする。図２
３に、このティース９４の軸方向模式断面図を示す。
９４の好適な形状についての他のシミュレーション結果
について以下に説明する。このシミュレーション条件は
以下のとおりである。永久磁石磁極８４の最大ＢＨ積は
３６ＭＧＯｅ、その軸長は２４ｍｍ、永久磁石磁極８４
の内径は２３０ｍｍ、永久磁石磁極８４の厚さは１．５
ｍｍ、ロータ８のヨーク厚さは３ｍｍ、ロータ８とステ
ータ９との間の電磁ギャップは０．３ｍｍとする。図２
３に、このティース９４の軸方向模式断面図を示す。
【０１４５】ここで、ウェブ幅とはティース９４の最大
周方向長、ウェブ有効幅とはティース９４のロータ対向
面９４ａのうちの円弧面部９４ｂの周方向長、ウェブ切
り角度とは上記円弧面部９４ｂの周方向両側の斜面であ
る切り落とし面部９４ｃの角度である。上記シミュレー
ション条件においてウェブ切り角度を変更した場合のコ
ギングトルクの変化を図２４に示す。図２４からわかる
ように、円弧面部９４ｂの両端から伸びる接線に対して
４０〜５０度の角度で斜設された一対の切り落とし面部
９４ｃとからなるようにティース９４を形成することに
より、コギングトルクを最少とする領域を見つけ出すこ
とができた。
周方向長、ウェブ有効幅とはティース９４のロータ対向
面９４ａのうちの円弧面部９４ｂの周方向長、ウェブ切
り角度とは上記円弧面部９４ｂの周方向両側の斜面であ
る切り落とし面部９４ｃの角度である。上記シミュレー
ション条件においてウェブ切り角度を変更した場合のコ
ギングトルクの変化を図２４に示す。図２４からわかる
ように、円弧面部９４ｂの両端から伸びる接線に対して
４０〜５０度の角度で斜設された一対の切り落とし面部
９４ｃとからなるようにティース９４を形成することに
より、コギングトルクを最少とする領域を見つけ出すこ
とができた。
【０１４６】上記シミュレーション条件においてウェブ
有効幅を変更した場合のコギングトルクの変化を図２５
に示す。図２５からわかるように、ティース９４のロー
タ対向面９４ａは、ティース９４の周方向長の８５〜９
０％の周方向長をもつ円弧面部９４ｂと、円弧面部の９
４ｂの周方向両端部にそれぞれ設けられる一対の切り落
とし面部９４ｃとからなるように構成することが好まし
い。
有効幅を変更した場合のコギングトルクの変化を図２５
に示す。図２５からわかるように、ティース９４のロー
タ対向面９４ａは、ティース９４の周方向長の８５〜９
０％の周方向長をもつ円弧面部９４ｂと、円弧面部の９
４ｂの周方向両端部にそれぞれ設けられる一対の切り落
とし面部９４ｃとからなるように構成することが好まし
い。
【０１４７】
【実施例９】本発明のトルク補助自転車の他の態様を図
２６を参照して説明する。図示しない車体フレームに固
定されている静止車軸（静止車軸）１は、軸受け２c、
３cを介してアルミ合金からなる円筒ドラム形状のハブ
４cを回転自在に支持している。ハブ４cにはアルミ合金
からなる浅底円筒形状のローターベース５cが嵌着さ
れ、ローターベース５cは締結孔４０c、５０cに嵌めら
れた図示しないボルト（又はねじ）によりハブ４cの右
端部に固定されている。
２６を参照して説明する。図示しない車体フレームに固
定されている静止車軸（静止車軸）１は、軸受け２c、
３cを介してアルミ合金からなる円筒ドラム形状のハブ
４cを回転自在に支持している。ハブ４cにはアルミ合金
からなる浅底円筒形状のローターベース５cが嵌着さ
れ、ローターベース５cは締結孔４０c、５０cに嵌めら
れた図示しないボルト（又はねじ）によりハブ４cの右
端部に固定されている。
【０１４８】ローターベース５cは、円盤部５１c及びそ
の外周から軸方向左側へ延在する円筒部５２cとからな
り、円盤部５１cの外周部にはアルミ合金からなるスポ
ーク取り付け部６cが嵌着され、スポーク取り付け部６c
は締結孔５３c、６０cに嵌められた図示しないボルト
（又はねじ）によりローターベース５cの円盤部５１cに
固定されている。
の外周から軸方向左側へ延在する円筒部５２cとからな
り、円盤部５１cの外周部にはアルミ合金からなるスポ
ーク取り付け部６cが嵌着され、スポーク取り付け部６c
は締結孔５３c、６０cに嵌められた図示しないボルト
（又はねじ）によりローターベース５cの円盤部５１cに
固定されている。
【０１４９】スポーク取り付け部６cは、ローターベー
ス５cの円盤部５１cに固定される輪板部６１cと、その
外周から軸方向左側へ延在する円筒部６２cとからな
り、円盤部６２cの外周部にはスポーク取り付け用のリ
ブ６３cが一対形成されている。リブ６３cは、図示しな
いスポーク及び図示しないリムを介して図示しないタイ
ヤを支承している。
ス５cの円盤部５１cに固定される輪板部６１cと、その
外周から軸方向左側へ延在する円筒部６２cとからな
り、円盤部６２cの外周部にはスポーク取り付け用のリ
ブ６３cが一対形成されている。リブ６３cは、図示しな
いスポーク及び図示しないリムを介して図示しないタイ
ヤを支承している。
【０１５０】ローターベース５cの円筒部５２cの内周面
にはロータ７cが圧入、固定されており、ロータ７cは、
軟鋼からなる薄肉円筒形状のロータコア７１cと、ロー
タコア７１cの内周面にその全周にわたって貼着された
稀土類元素を含む永久磁石シート７２cとからなる。永
久磁石シート７２cの内周面は周方向に互いに所定間隔
を隔てて極***互に磁化されている。
にはロータ７cが圧入、固定されており、ロータ７cは、
軟鋼からなる薄肉円筒形状のロータコア７１cと、ロー
タコア７１cの内周面にその全周にわたって貼着された
稀土類元素を含む永久磁石シート７２cとからなる。永
久磁石シート７２cの内周面は周方向に互いに所定間隔
を隔てて極***互に磁化されている。
【０１５１】静止車軸１の図２６中、左端部には薄肉略
円盤形状のステータベース８cが嵌着されている。ステ
ータベース８cは、円盤部８１cと、円盤部８１cの内周
部から軸方向右側へ延在する径小な基筒部８２cと、円
盤部８１cの外周部から軸方向右側へ延在する径大リン
グ形状のステータ支持部８３cとを有している。基筒部
８２cの先端部は軸受け９cを通じてハブ４cの軸方向中
央部を回転自在に支承しており、ステータ支持部８３c
の右端面には、螺子穴８４cに締結される図示しない螺
子によりステータコア１０cが固定されている。更に、
ステータベース８cの円盤部８１cには取り付け穴８０c
が開口され、この取り付け穴８０cにＵ字形状の締結具
（図示せず）を嵌めることによりステータベース８cは
車体フレーム（図示せず）に固定されている。
円盤形状のステータベース８cが嵌着されている。ステ
ータベース８cは、円盤部８１cと、円盤部８１cの内周
部から軸方向右側へ延在する径小な基筒部８２cと、円
盤部８１cの外周部から軸方向右側へ延在する径大リン
グ形状のステータ支持部８３cとを有している。基筒部
８２cの先端部は軸受け９cを通じてハブ４cの軸方向中
央部を回転自在に支承しており、ステータ支持部８３c
の右端面には、螺子穴８４cに締結される図示しない螺
子によりステータコア１０cが固定されている。更に、
ステータベース８cの円盤部８１cには取り付け穴８０c
が開口され、この取り付け穴８０cにＵ字形状の締結具
（図示せず）を嵌めることによりステータベース８cは
車体フレーム（図示せず）に固定されている。
【０１５２】ステータコア１０cは電磁鋼板を積層して
なるリング形状を有しており、その外周側に形成されて
永久磁石シート７２cに対面する多数の極歯（ティー
ス）１１cにはそれぞれステータコイル１２cが巻装され
ている。周知のように、これらステータコア１０c及び
ステータコイル１２cにより構成されるステータはロー
タ７cとともにブラシレスＤＣモータを構成している。
このブラシレスＤＣモータは、ステータベース８cに固
定されてロータ７cの永久磁石シート７２cの極性変化を
検出する磁極センサ（図示せず）を有している。このブ
ラシレスＤＣモータ自体の動作原理自体は周知でありそ
の説明を省略する。
なるリング形状を有しており、その外周側に形成されて
永久磁石シート７２cに対面する多数の極歯（ティー
ス）１１cにはそれぞれステータコイル１２cが巻装され
ている。周知のように、これらステータコア１０c及び
ステータコイル１２cにより構成されるステータはロー
タ７cとともにブラシレスＤＣモータを構成している。
このブラシレスＤＣモータは、ステータベース８cに固
定されてロータ７cの永久磁石シート７２cの極性変化を
検出する磁極センサ（図示せず）を有している。このブ
ラシレスＤＣモータ自体の動作原理自体は周知でありそ
の説明を省略する。
【０１５３】以下、トルク補助自転車の電動車輪の特徴
を説明する。このアウタロータ形式のダイレクトドライ
ブ型電動車輪は、車輪の径内側にモータをもち、減速機
構やクラッチなどを介することなくスポーク取り付け部
６cを通じてタイヤを直接駆動するので、部品点数が少
なく、摩擦損失も小さく、車輪交換により従来の人力自
転車をトルク補助式電動自転車に変換することが簡単と
なる。
を説明する。このアウタロータ形式のダイレクトドライ
ブ型電動車輪は、車輪の径内側にモータをもち、減速機
構やクラッチなどを介することなくスポーク取り付け部
６cを通じてタイヤを直接駆動するので、部品点数が少
なく、摩擦損失も小さく、車輪交換により従来の人力自
転車をトルク補助式電動自転車に変換することが簡単と
なる。
【０１５４】また、ロータ７c及びステータをローター
ベース５c及びステータベース８cを介して静止車軸１に
よりそれぞれ片持ち支持し、更にステータベース８cを
車体フレーム（図示せず）に固定しているので、ステー
タに作用する電磁トルク、重量、振動などの諸力の大部
分を静止車軸１を経由することなく車体フレームで直接
負担させることができるので、信頼性を損なうことなし
静止車軸１を径小、軽量化することができ、従来の人力
自転車や人力車椅子の車輪との交換を容易とすることが
できる。
ベース５c及びステータベース８cを介して静止車軸１に
よりそれぞれ片持ち支持し、更にステータベース８cを
車体フレーム（図示せず）に固定しているので、ステー
タに作用する電磁トルク、重量、振動などの諸力の大部
分を静止車軸１を経由することなく車体フレームで直接
負担させることができるので、信頼性を損なうことなし
静止車軸１を径小、軽量化することができ、従来の人力
自転車や人力車椅子の車輪との交換を容易とすることが
できる。
【０１５５】また、スポーク取り付け部６cはローター
ベース５cの円盤部５１cに固定され、ローターベース５
cの円筒部５２cやそれに固定されたロータ７cに対して
径方向へ所定間隙を隔てて配設されるので、車輪とモー
タとを軸方向に重なるように配置することができ、これ
により電動車輪の軸方向幅を縮小して、その自転車への
装着を容易化することができる。更に、スポーク取り付
け部６cに掛かる径方向の力は、ローターベース５cの円
盤部５１cに掛かり、ローターベース５cの円筒部５２c
に直接掛かることがないので、この径方向の力によりロ
ーターベース５cが静止車軸１の軸心に対して傾くこと
がなく、それによるロータ／ステータ間のギャップが縮
小することが抑止できる。
ベース５cの円盤部５１cに固定され、ローターベース５
cの円筒部５２cやそれに固定されたロータ７cに対して
径方向へ所定間隙を隔てて配設されるので、車輪とモー
タとを軸方向に重なるように配置することができ、これ
により電動車輪の軸方向幅を縮小して、その自転車への
装着を容易化することができる。更に、スポーク取り付
け部６cに掛かる径方向の力は、ローターベース５cの円
盤部５１cに掛かり、ローターベース５cの円筒部５２c
に直接掛かることがないので、この径方向の力によりロ
ーターベース５cが静止車軸１の軸心に対して傾くこと
がなく、それによるロータ／ステータ間のギャップが縮
小することが抑止できる。
【０１５６】また、スポーク取り付け部６cがローター
ベース５cの円盤部５１cより高弾性をもつので（弾性変
形容易となっているので）、スポーク取り付け部６cに
掛かる外力はスポーク取り付け部６cの弾性変形により
吸収されてローターベース５cの変形が抑止されること
になり、ローターベース５cに固定されるロータ７がス
テータに対して変形して上記ギャップが縮小するのを抑
止することができる。
ベース５cの円盤部５１cより高弾性をもつので（弾性変
形容易となっているので）、スポーク取り付け部６cに
掛かる外力はスポーク取り付け部６cの弾性変形により
吸収されてローターベース５cの変形が抑止されること
になり、ローターベース５cに固定されるロータ７がス
テータに対して変形して上記ギャップが縮小するのを抑
止することができる。
【０１５７】また、ロータ７の軸方向両側に位置して静
止車軸１に軸受け２c、３cを介して両端支承されるハブ
４cにローターベース５cの円盤部５１cを固定するの
で、電動車輪の総軸方向幅を増大することなくローター
ベース５cが静止車軸１cに対して傾くのを良好に抑制す
ることができる。更に、ステータベース８cが両軸受け
２c、３cの軸方向中間においてハブ４cを軸受け９cを通
じて支承するので、ハブ４cの軸方向中間部すなわちモ
ータの内径部においてハブ４cの変位を抑止することが
でき、この結果として静止車軸１が細くてもハブ４cの
変形、変位を良好に抑止して、それによるローターベー
ス５cを通じてのロータ７cの変位を抑止することができ
る。
止車軸１に軸受け２c、３cを介して両端支承されるハブ
４cにローターベース５cの円盤部５１cを固定するの
で、電動車輪の総軸方向幅を増大することなくローター
ベース５cが静止車軸１cに対して傾くのを良好に抑制す
ることができる。更に、ステータベース８cが両軸受け
２c、３cの軸方向中間においてハブ４cを軸受け９cを通
じて支承するので、ハブ４cの軸方向中間部すなわちモ
ータの内径部においてハブ４cの変位を抑止することが
でき、この結果として静止車軸１が細くてもハブ４cの
変形、変位を良好に抑止して、それによるローターベー
ス５cを通じてのロータ７cの変位を抑止することができ
る。
【０１５８】更に、ローターベース５cの変形、変位に
よりハブ４cが変形、変位することにより、ハブ４cを軸
受け９cを介して支承するステータベース８cが変形、変
位しても、このステータベース８cの変形、変位はロー
ターベース５c及びそれに固定されるロータ７cの変形、
変位と同方向となるので、上記ギャップの縮小を抑止す
ることができる。
よりハブ４cが変形、変位することにより、ハブ４cを軸
受け９cを介して支承するステータベース８cが変形、変
位しても、このステータベース８cの変形、変位はロー
ターベース５c及びそれに固定されるロータ７cの変形、
変位と同方向となるので、上記ギャップの縮小を抑止す
ることができる。
【０１５９】
【実施例１０】本発明のトルク補助自転車の他の好適な
態様を図２７を参照して説明する。車体フレーム１００
dの孔に嵌入されている静止車軸１は、軸受け２d、３d
を介してアルミ合金からなる円筒ドラム形状の第１ハブ
４dを回転自在に支持している。第１ハブ４dの軸方向略
中央部にはアルミ合金からなる浅底円筒形状のローター
ベース５dが嵌着され、ローターベース５dは締結孔４０
d、５０dに嵌められた図示しないボルト（又はねじ）に
より第１ハブ４dに固定されている。
態様を図２７を参照して説明する。車体フレーム１００
dの孔に嵌入されている静止車軸１は、軸受け２d、３d
を介してアルミ合金からなる円筒ドラム形状の第１ハブ
４dを回転自在に支持している。第１ハブ４dの軸方向略
中央部にはアルミ合金からなる浅底円筒形状のローター
ベース５dが嵌着され、ローターベース５dは締結孔４０
d、５０dに嵌められた図示しないボルト（又はねじ）に
より第１ハブ４dに固定されている。
【０１６０】ローターベース５dは、円盤部５１d及びそ
の外周から軸方向左側へ延在する円筒部５２dとからな
り、円筒部５２dの内周面にはロータ７dが圧入、固定さ
れており、ロータ７dは、軟鋼からなる薄肉円筒形状の
ロータコア７１dと、ロータコア７１dの内周面にその全
周にわたって貼着された稀土類元素を含む永久磁石シー
ト７２dとからなる。永久磁石シート７２dの内周面は周
方向に互いに所定間隔を隔てて極***互に磁化されてい
る。
の外周から軸方向左側へ延在する円筒部５２dとからな
り、円筒部５２dの内周面にはロータ７dが圧入、固定さ
れており、ロータ７dは、軟鋼からなる薄肉円筒形状の
ロータコア７１dと、ロータコア７１dの内周面にその全
周にわたって貼着された稀土類元素を含む永久磁石シー
ト７２dとからなる。永久磁石シート７２dの内周面は周
方向に互いに所定間隔を隔てて極***互に磁化されてい
る。
【０１６１】静止車軸１の図２７中、左側には略フラン
ジ状のステータベース８dが嵌着されている。ステータ
ベース８dは、円盤部８１dと、円盤部８１dの内周部か
ら軸方向右側へ延在する径小な第１基筒部８２dと、円
盤部８１dの内周部から軸方向左側へ延在する径小な第
２基筒部８３dとを有している。第１基筒部８２dの先端
部は軸受け９dを通じて第１ハブ４dの軸方向中央部を回
転自在に支承しており、円盤部８１dの外周部の右端面
には、穴８４dに嵌入される図示しないボルト又はピン
によりステータコア１０dが固定されている。ステータ
ベース８dの第２基筒部８３dの左端面には軸方向に孔８
５dが形成されており、車体フレーム１００dの孔１０１
d及び孔８５dに図示しないピンを圧入することにより、
ステータベース８が車体フレーム１００dに固定されて
いる。
ジ状のステータベース８dが嵌着されている。ステータ
ベース８dは、円盤部８１dと、円盤部８１dの内周部か
ら軸方向右側へ延在する径小な第１基筒部８２dと、円
盤部８１dの内周部から軸方向左側へ延在する径小な第
２基筒部８３dとを有している。第１基筒部８２dの先端
部は軸受け９dを通じて第１ハブ４dの軸方向中央部を回
転自在に支承しており、円盤部８１dの外周部の右端面
には、穴８４dに嵌入される図示しないボルト又はピン
によりステータコア１０dが固定されている。ステータ
ベース８dの第２基筒部８３dの左端面には軸方向に孔８
５dが形成されており、車体フレーム１００dの孔１０１
d及び孔８５dに図示しないピンを圧入することにより、
ステータベース８が車体フレーム１００dに固定されて
いる。
【０１６２】ステータコア１０dは電磁鋼板を積層して
なるリング形状を有しており、その外周側に形成されて
永久磁石シート７２dに対面する多数の極歯（ティー
ス）１１dにはそれぞれステータコイル１２dが巻装され
ている。周知のように、これらステータコア１０d及び
ステータコイル１２dにより構成されるステータはロー
タ７dとともにブラシレスＤＣモータを構成している。
また、このブラシレスＤＣモータは、ステータベース８
dに固定されてロータ７の永久磁石シート７２dの極性変
化を検出する磁極センサ（図示せず）を有している。
なるリング形状を有しており、その外周側に形成されて
永久磁石シート７２dに対面する多数の極歯（ティー
ス）１１dにはそれぞれステータコイル１２dが巻装され
ている。周知のように、これらステータコア１０d及び
ステータコイル１２dにより構成されるステータはロー
タ７dとともにブラシレスＤＣモータを構成している。
また、このブラシレスＤＣモータは、ステータベース８
dに固定されてロータ７の永久磁石シート７２dの極性変
化を検出する磁極センサ（図示せず）を有している。
【０１６３】更に、ステータベース８dの第１基筒部８
３dの外周にはリング状の第２ハブ６dが軸受け１６dを
介して回転自在に支承されており、第２ハブ６dには小
円盤形状のスポーク取り付け部６１dが径方向に突設さ
れている。同様に、第１ハブ４dの軸方向右端部にも小
円盤形状のスポーク取り付け部４１dが径方向に突設さ
れている。これら両スポーク取り付け部４１d、６１dに
は、図示しないタイヤが装着された図示しないリムを支
持するスポーク２０１d、２０２dが取り付けられてお
り、これらスポーク２０１d、２０２dはローターベース
５dの筒部５２dに接触しないように、斜めかつ直線的に
狭幅のリム（図示せず）に向かって延在している。
３dの外周にはリング状の第２ハブ６dが軸受け１６dを
介して回転自在に支承されており、第２ハブ６dには小
円盤形状のスポーク取り付け部６１dが径方向に突設さ
れている。同様に、第１ハブ４dの軸方向右端部にも小
円盤形状のスポーク取り付け部４１dが径方向に突設さ
れている。これら両スポーク取り付け部４１d、６１dに
は、図示しないタイヤが装着された図示しないリムを支
持するスポーク２０１d、２０２dが取り付けられてお
り、これらスポーク２０１d、２０２dはローターベース
５dの筒部５２dに接触しないように、斜めかつ直線的に
狭幅のリム（図示せず）に向かって延在している。
【０１６４】その他、３００d、３０１dはそれぞれ静止
車軸１に螺着される止めリングであり、３０２dは第１
ハブ４dに螺着される軸受け３dのストッパリングであ
り、３０３dは軸受け２のストッパリングであり、８６d
はステータベースに設けた軽量化のための孔部である。
このブラシレスＤＣモータ自体の動作原理自体は周知で
ありその説明を省略する。ステータコイルへの通電を所
定タイミング切り換えることにより、ロータ７に駆動ト
ルクが生じて、ローターベース５dが第１ハブ４d、第２
ハブ６dとともに回転し、この回転トルクは第１ハブ４
d、スポーク２０２dを通じてリム（図示せず）に伝達さ
れ、タイヤが回転する。
車軸１に螺着される止めリングであり、３０２dは第１
ハブ４dに螺着される軸受け３dのストッパリングであ
り、３０３dは軸受け２のストッパリングであり、８６d
はステータベースに設けた軽量化のための孔部である。
このブラシレスＤＣモータ自体の動作原理自体は周知で
ありその説明を省略する。ステータコイルへの通電を所
定タイミング切り換えることにより、ロータ７に駆動ト
ルクが生じて、ローターベース５dが第１ハブ４d、第２
ハブ６dとともに回転し、この回転トルクは第１ハブ４
d、スポーク２０２dを通じてリム（図示せず）に伝達さ
れ、タイヤが回転する。
【０１６５】以下、電動車輪の特徴を説明する。このア
ウタロータ形式のダイレクトドライブ型電動車輪は、車
輪の径内側にモータをもち、減速機構やクラッチなどを
介することなくタイヤを直接駆動するので、部品点数が
少なく、摩擦損失も小さく、車輪交換により従来の人力
自転車をトルク補助式電動自転車に変換することが簡単
となる。
ウタロータ形式のダイレクトドライブ型電動車輪は、車
輪の径内側にモータをもち、減速機構やクラッチなどを
介することなくタイヤを直接駆動するので、部品点数が
少なく、摩擦損失も小さく、車輪交換により従来の人力
自転車をトルク補助式電動自転車に変換することが簡単
となる。
【０１６６】また、ロータ７d及びステータをローター
ベース５d及びステータベース８dを介して静止車軸（静
止車軸）１によりそれぞれ片持ち支持しているので軽量
化、構造の簡素化が実現し、更にステータベース８dを
車体フレーム１００dに固定しているので、ステータに
作用する電磁トルク、重量、振動などの諸力の大部分を
静止車軸１を経由することなく車体フレーム１００dで
直接負担させることができるので、信頼性を損なうこと
なし静止車軸１を径小、軽量化することができ、従来の
人力自転車や人力車椅子の車輪との交換を容易とするこ
とができる。
ベース５d及びステータベース８dを介して静止車軸（静
止車軸）１によりそれぞれ片持ち支持しているので軽量
化、構造の簡素化が実現し、更にステータベース８dを
車体フレーム１００dに固定しているので、ステータに
作用する電磁トルク、重量、振動などの諸力の大部分を
静止車軸１を経由することなく車体フレーム１００dで
直接負担させることができるので、信頼性を損なうこと
なし静止車軸１を径小、軽量化することができ、従来の
人力自転車や人力車椅子の車輪との交換を容易とするこ
とができる。
【０１６７】また、スポーク２０１d、２０２dをロータ
ーベース５dに接触しないように斜設するとともに、ト
ルク伝達用のスポーク２０２dの内端部をローターベー
ス５dの径方向内端部から軸方向に離れて径小な第１ハ
ブ４dに結合しているので、タイヤやリムからスポーク
２０２dを通じて第１ハブ４dに伝達される振動や衝撃が
ローターベース５dに直接、掛かることがなく、それに
よるローターベース５dの変形を抑止することができ
る。また、第２ハブ６dがステータベース８dの径小な第
２基筒部８３dに回転自在に保持されるので、上記と同
様、スポーク２０１dがステータベース８dに有害な変形
モーメントを加えるのを抑止することができる。これら
の結果、ロータ７dとステータコア１０dとが接触するこ
とを抑止できる。
ーベース５dに接触しないように斜設するとともに、ト
ルク伝達用のスポーク２０２dの内端部をローターベー
ス５dの径方向内端部から軸方向に離れて径小な第１ハ
ブ４dに結合しているので、タイヤやリムからスポーク
２０２dを通じて第１ハブ４dに伝達される振動や衝撃が
ローターベース５dに直接、掛かることがなく、それに
よるローターベース５dの変形を抑止することができ
る。また、第２ハブ６dがステータベース８dの径小な第
２基筒部８３dに回転自在に保持されるので、上記と同
様、スポーク２０１dがステータベース８dに有害な変形
モーメントを加えるのを抑止することができる。これら
の結果、ロータ７dとステータコア１０dとが接触するこ
とを抑止できる。
【０１６８】また、スポーク取り付け部４１dが軸方向
変形力に対して高弾性をもつので（弾性変形容易となっ
ているので）、スポーク取り付け部４１dに掛かる軸方
向外力成分はスポーク取り付け部４１dの弾性変形によ
り吸収されてローターベース５dの変形が抑止されるこ
とになり、ローターベース５dに固定されるロータ７dが
ステータに対して変形して上記ギャップが縮小するのを
抑止することができる。
変形力に対して高弾性をもつので（弾性変形容易となっ
ているので）、スポーク取り付け部４１dに掛かる軸方
向外力成分はスポーク取り付け部４１dの弾性変形によ
り吸収されてローターベース５dの変形が抑止されるこ
とになり、ローターベース５dに固定されるロータ７dが
ステータに対して変形して上記ギャップが縮小するのを
抑止することができる。
【０１６９】また、ロータ７dの軸方向両側に位置して
静止車軸１に軸受け２d、３dを介して両端支承される第
１ハブ４dにローターベース５dの円盤部５１dを固定す
るので、電動車輪の総軸方向幅を増大することなくロー
ターベース５dが静止車軸１に対して傾くのを良好に抑
制することができる。更に、ステータベース８dが両軸
受け２d、３dの軸方向中間において第１ハブ４dを軸受
け９dを通じて支承するので、第１ハブ４dの軸方向中間
部すなわちモータの内径部において第１ハブ４の変位を
抑止することができ、この結果として静止車軸１が細く
ても第１ハブ４dの変形、変位を良好に抑止して、それ
によるローターベース５を通じてのロータ７の変位を抑
止することができる。
静止車軸１に軸受け２d、３dを介して両端支承される第
１ハブ４dにローターベース５dの円盤部５１dを固定す
るので、電動車輪の総軸方向幅を増大することなくロー
ターベース５dが静止車軸１に対して傾くのを良好に抑
制することができる。更に、ステータベース８dが両軸
受け２d、３dの軸方向中間において第１ハブ４dを軸受
け９dを通じて支承するので、第１ハブ４dの軸方向中間
部すなわちモータの内径部において第１ハブ４の変位を
抑止することができ、この結果として静止車軸１が細く
ても第１ハブ４dの変形、変位を良好に抑止して、それ
によるローターベース５を通じてのロータ７の変位を抑
止することができる。
【図１】実施例１のトルク補助自転車の要部軸方向断面
図である。
図である。
【図２】実施例１のトルク補助自転車の回路図である。
【図３】図１のモータ３の部分拡大側面図である。
【図４】ステータ９の静止ドラム部の径方向断面図であ
る。
る。
【図５】図２の制御回路装置７０の動作を示すフローチ
ャートである。
ャートである。
【図６】実施例２における制御回路装置７０の動作を示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
【図７】実施例３における制御回路装置７０の動作を示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
【図８】実施例４における制御回路装置７０の動作を示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
【図９】実施例５における制御回路装置７０の動作を示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
【図１０】実施例６における制御回路装置７０の動作を
示すフローチャートである。
示すフローチャートである。
【図１１】実施例７における回転トルクセンサの水平断
面図である。
面図である。
【図１２】図１１に示す回転トルクセンサの径方向断面
図である。
図である。
【図１３】図１１に示す回転トルクセンサの摺動部の構
成を示す模式説明図である。
成を示す模式説明図である。
【図１４】図１１に示す回転トルクセンサのセンサの構
成および作用を示す組図であり、（ａ）は、無負荷時の
押圧力センサの形状を模式的に示す断面図、（ｂ）は、
押圧力下の押圧力センサの作用を模式的に示す断面図で
ある。
成および作用を示す組図であり、（ａ）は、無負荷時の
押圧力センサの形状を模式的に示す断面図、（ｂ）は、
押圧力下の押圧力センサの作用を模式的に示す断面図で
ある。
【図１５】図１１に示す回転トルクセンサの作用を示す
組図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は押圧力センサの
原理図である。
組図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は押圧力センサの
原理図である。
【図１６】図１１に示す回転トルクセンサの変形態様を
示す組図であり、（ａ）は変形態様１のジョイントピン
付近の構成を示す断面図、（ｂ）は変形態様２のジョイ
ントピン付近の構成を示す断面図である。
示す組図であり、（ａ）は変形態様１のジョイントピン
付近の構成を示す断面図、（ｂ）は変形態様２のジョイ
ントピン付近の構成を示す断面図である。
【図１７】実施例８における回転トルクセンサの構成お
よび作用を示す組図であり、（ａ）は実施例２の駆動ロ
ータの構成を示す側面図、（ｂ）は水平断面図、（ｃ）
は実施例２としての回転トルクセンサの作用を示す模式
図である。
よび作用を示す組図であり、（ａ）は実施例２の駆動ロ
ータの構成を示す側面図、（ｂ）は水平断面図、（ｃ）
は実施例２としての回転トルクセンサの作用を示す模式
図である。
【図１８】実施例１に用いるモータ３における、トルク
性能同じとしたときの磁石内径Ｄと軸長Ｌの関係を示す
シミュレーション結果を示す図である。
性能同じとしたときの磁石内径Ｄと軸長Ｌの関係を示す
シミュレーション結果を示す図である。
【図１９】実施例１に用いるモータ３における、モータ
径Ｄとモータ重量Ｗとの関係を示す図である。
径Ｄとモータ重量Ｗとの関係を示す図である。
【図２０】モータ径Ｄ／モータ軸長Ｌとモータ重量との
関係を示す図である。次に、上記各実施例で用いられる
ロータ８及びステータ９の好適な形状について
関係を示す図である。次に、上記各実施例で用いられる
ロータ８及びステータ９の好適な形状について
【図２１】ロータの永久磁石（永久磁石磁極）８４の軸
方向長／ステータコア（ティース９４）の軸方向長と単
位重量当たりのトルクとの関係を示す図である。
方向長／ステータコア（ティース９４）の軸方向長と単
位重量当たりのトルクとの関係を示す図である。
【図２２】モータ３の直径Ｄ／ロータ８の永久磁石の極
数Ｐと単位重量当たりのトルクとの関係を示す図であ
る。
数Ｐと単位重量当たりのトルクとの関係を示す図であ
る。
【図２３】モータ３のティース９４の軸方向模式断面図
である。
である。
【図２４】図２３のティース９４におけるウェブ切り角
度とコギングトルクとの関係を示す図である。
度とコギングトルクとの関係を示す図である。
【図２５】図２３のティース９４におけるウェブ有効幅
とコギングトルクとの関係を示す図である。
とコギングトルクとの関係を示す図である。
【図２６】実施例９のトルク補助自転車の電動車輪の軸
方向断面図である。
方向断面図である。
【図２７】実施例１０のトルク補助自転車の電動車輪の
軸方向断面図である。
軸方向断面図である。
実施例１〜８において、１は静止車軸、２は車輪、３は
モータ、４は電池、５はチェイン（人力駆動機構）、６
はトルクセンサ（人力トルク検出手段）、７はモータ制
御装置、８はモータ３のロータ（回転ドラム部）、９は
モータ３のステータ、８１は回転ドラム部（ロータ）８
のディスク部（円盤部）、８３はヨークを兼ねる回転ド
ラム部（ロータ）８の円筒部、９１はステータ９のディ
スク部、９３はヨークを兼ねるステータ９の円筒部、９
４はティース、９１、９３、９４は静止ドラム部、９
３、９４はステータコア、９５は単コイル、９６はステ
ータコイル、７０は制御回路装置、７１はインバータ回
路装置、２００はブレーキスイッチ（開閉スイッチ）。 実施例９において、１は静止車軸、２ｃ、３ｃは軸受
け、４ｃはハブ、５ｃはローターベース、６ｃはスポー
ク取り付け部、７ｃはロータ、８ｃはステータベース、
９ｃは軸受けである。 実施例１０において、１は静止車軸、２d、３dは軸受
け、４dは第１ハブ、５dはローターベース、６dは第２
ハブ、７dはロータ、８dはステータベース、９dは軸受
け、１００dは車体フレーム、２０１d、２０２dはスポ
ークである。
モータ、４は電池、５はチェイン（人力駆動機構）、６
はトルクセンサ（人力トルク検出手段）、７はモータ制
御装置、８はモータ３のロータ（回転ドラム部）、９は
モータ３のステータ、８１は回転ドラム部（ロータ）８
のディスク部（円盤部）、８３はヨークを兼ねる回転ド
ラム部（ロータ）８の円筒部、９１はステータ９のディ
スク部、９３はヨークを兼ねるステータ９の円筒部、９
４はティース、９１、９３、９４は静止ドラム部、９
３、９４はステータコア、９５は単コイル、９６はステ
ータコイル、７０は制御回路装置、７１はインバータ回
路装置、２００はブレーキスイッチ（開閉スイッチ）。 実施例９において、１は静止車軸、２ｃ、３ｃは軸受
け、４ｃはハブ、５ｃはローターベース、６ｃはスポー
ク取り付け部、７ｃはロータ、８ｃはステータベース、
９ｃは軸受けである。 実施例１０において、１は静止車軸、２d、３dは軸受
け、４dは第１ハブ、５dはローターベース、６dは第２
ハブ、７dはロータ、８dはステータベース、９dは軸受
け、１００dは車体フレーム、２０１d、２０２dはスポ
ークである。
フロントページの続き (72)発明者 藤井 秀樹 愛知県東海市荒尾町ワノ割１番地 愛知製 鋼株式会社内
Claims (38)
- 【請求項１】車体に回転自在に支承される車輪と、 前記車体に固定されて前記車輪を駆動するモータと、 前記モータに給電する電池と、 前記車輪を人力で駆動する人力駆動機構と、 前記人力駆動機構から前記車輪に与えられる人力トルク
を検出する人力トルク検出手段と、 前記人力トルク検出手段が検出した前記人力トルクの大
きさに基づいて前記電池と前記モータとの電流の授受を
制御するモータ制御装置と、 を備え、 前記モータは、前記車輪の内周側に位置して前記車輪と
一体に形成されるリング状のロータと、前記車体に固定
されて外周面が前記ロータの内周面に対面するリング状
のステータとを備えるアウターロータ構造の車輪直結型
モータからなることを特徴とするトルク補助自転車。 - 【請求項２】請求項１記載のトルク補助自転車におい
て、 前記車輪は、中空空間を有して静止車軸に回転自在に支
承されるドラム状の回転ドラム部と、前記回転ドラム部
の外周に設けられてゴムタイヤが装着されるリムと、前
記回転ドラム部の外周と前記リムの内周とを結合する多
数のスポークとからなり、 前記ステータは、前記回転ドラム部の内部に位置して前
記静止車軸に固定され、 前記ロータは、前記回転ドラム部をなすことを特徴とす
るトルク補助自転車。 - 【請求項３】請求項２記載のトルク補助自転車におい
て、 前記回転ドラム部は、軸方向へ互いに所定間隔を隔てて
前記静止車軸に固定された一対のディスク部と、前記両
ディスク部の外周部を結合する前記円筒部とを有し、 前記スポークは、前記両ディスク部と前記リムとを結合
し、 前記ロータのロータコアは前記回転ドラム部の円筒部に
固定されることを特徴とするトルク補助自転車。 - 【請求項４】請求項３記載のトルク補助自転車におい
て、 前記ロータの円筒状のヨークは、前記回転ドラム部の前
記円筒部を兼ねることを特徴とするトルク補助自転車。 - 【請求項５】請求項２記載のトルク補助自転車におい
て、 前記ステータは、中空空間を有して前記静止車軸に固定
されるドラム状の静止ドラム部と、前記静止ドラム部の
外周に固定されるステータコアと、前記ステータコアに
巻装されるステータコイルとを備えることを特徴とする
トルク補助自転車。 - 【請求項６】請求項５記載のトルク補助自転車におい
て、 前記ステータコアは、前記静止ドラム部の外周部を兼ね
る円筒状のヨークと、前記ヨークの外周面に周方向所定
ピッチで接合された多数のＴ字状のティースとからな
り、 前記ステータコイルは、前記各ティースにそれぞれ個別
に集中巻きされた単コイルを接続してなることを特徴と
するトルク補助自転車。 - 【請求項７】請求項５記載のトルク補助自転車の製造方
法において、 前記ヨークの内周面からのレーザー溶接により、前記各
Ｔ字状のティースを前記ヨークの外周面に連続溶接する
ことを特徴とするトルク補助自転車の製造方法。 - 【請求項８】請求項１記載のトルク補助自転車におい
て、 前記電池は、前記リング状のステータの内周側の空きス
ペースに配設されることを特徴とするトルク補助自転
車。 - 【請求項９】請求項８記載のトルク補助自転車におい
て、 前記電池は、車軸延長方向に正極端子及び負極端子を有
して互いに隣接する多数の電池セルを接続して構成した
組み電池からなることを特徴とするトルク補助自転車。 - 【請求項１０】請求項９記載のトルク補助自転車におい
て、 前記ステータは、中空空間を有して前記静止車軸に固定
されるドラム状の静止ドラム部と、前記静止ドラム部の
外周に固定されるステータコアと、前記ステータコアに
巻装されるステータコイルとを備え、 前記電池は、前記静止ドラム部の円盤部に固定されるこ
とを特徴とするトルク補助自転車。 - 【請求項１１】請求項１記載のトルク補助自転車におい
て、 前記モータ制御装置は、前記リング状のステータの内周
側の空きスペースに配設されることを特徴とするトルク
補助自転車。 - 【請求項１２】請求項１記載のトルク補助自転車におい
て、 前記電池及びモータ制御装置は、前記リング状のステー
タの内周側の空きスペースに配設されることを特徴とす
るトルク補助自転車。 - 【請求項１３】請求項５記載のトルク補助自転車におい
て、 前記電池及びモータ制御装置は、前記車輪の回転ドラム
部の中空空間に収容された前記ステータの静止ドラム部
の中空空間に収容されることを特徴とするトルク補助自
転車。 - 【請求項１４】請求項５記載のトルク補助自転車におい
て、 前記モータ制御装置は、前記ステータの静止ドラム部の
ディスク部に固定され、前記ステータの静止ドラム部の
ディスク部は、前記モータ制御装置の放熱板をなすこと
を特徴とするトルク補助自転車。 - 【請求項１５】請求項５記載のトルク補助自転車におい
て、 前記モータ制御装置は、前記車輪直結型モータへの電流
をＰＷＭ制御するインバータ回路装置と、前記インバー
タ回路装置に近接配置されるとともに入力情報に基づい
て前記インバータ回路装置を断続させる制御信号を発生
する制御回路装置とを備え、 前記制御回路装置は、金属製の前記静止ドラム部の円盤
部に固定された電磁シールドケースにより囲まれて前記
インバータ回路装置から電磁遮蔽されることを特徴とす
るトルク補助自転車。 - 【請求項１６】請求項２記載のトルク補助自転車におい
て、 前記車輪、車輪直結型モータ、電池、モータ制御装置及
びそれらを支承する静止車軸を全て含む電動車輪は、自
転車の後輪をなすことを特徴とするトルク補助自転車。 - 【請求項１７】請求項１６記載のトルク補助自転車にお
いて、 前記電動車輪は、人力のみで作動する市販の人力自転車
の後輪として取り付け可能な形状を有することを特徴と
するトルク補助自転車。 - 【請求項１８】請求項１６記載のトルク補助自転車にお
いて、 前記電動車輪は、折り畳み式自転車の後輪をなすことを
特徴とするトルク補助自転車。 - 【請求項１９】請求項１記載のトルク補助自転車におい
て、 前記人力トルク検出手段は、前記車輪直結型モータに一
体に固定されることを特徴とするトルク補助自転車。 - 【請求項２０】請求項１記載のトルク補助自転車におい
て、 車速を検出する車速検出手段を備え、 前記モータ制御装置は、前記人力トルク検出手段及び車
速検出手段の出力に基づいて前記車輪直結型モータの出
力を制御することを特徴とするトルク補助自転車。 - 【請求項２１】請求項２０記載のトルク補助自転車にお
いて、 前記モータ制御装置は、前記車速検出手段として前記車
輪直結型モータの回転数を検出する手段からなることを
特徴とするトルク補助自転車。 - 【請求項２２】請求項２０記載のトルク補助自転車にお
いて、 前記モータ制御装置は、人力トルクが存在せず、かつ、
減速しない場合に前記車輪直結型モータの発電制動によ
り減速することを特徴とするトルク補助自転車。 - 【請求項２３】請求項１記載のトルク補助自転車におい
て、 手動レバーによりブレーキワイヤを通じてブレーキパッ
ドを車輪に接触させて機械制動力を発生する機械式ブレ
ーキ装置と、 前記機械式ブレーキ装置の遊び領域の範囲内における前
記ブレーキワイヤの変位により断続される開閉スイッチ
とを備え、 前記モータ制御装置は、手動レバーの作動による前記開
閉スイッチの作動により前記車輪直結型モータを発電制
動させることを特徴とするトルク補助自転車。 - 【請求項２４】請求項２３記載のトルク補助自転車にお
いて、 前記モータ制御装置は、人力トルクが存在し、かつ、発
電制動を行っているにもかかわらず減速しない場合に、
前記発電制動を強化して前記車速を所定値に保つことを
特徴とするトルク補助自転車。 - 【請求項２５】請求項１、２２〜２４のいずれか記載の
トルク補助自転車において、 前記電池の電圧を検出する手段を備え、 前記モータ制御装置は、前記電池電圧が所定電圧以下の
場合に回生制動を指令し、前記電池電圧が所定電圧を超
える場合に発熱発電制動を指令することを特徴とするト
ルク補助自転車。 - 【請求項２６】請求項５記載のトルク補助自転車におい
て、 前記車輪直結型モータは、直径が１００〜４００ｍｍ、
直径／軸方向厚さが３〜１３、ロータの永久磁石の軸方
向長／ステータコアの軸方向長が１．２〜１．５に設定
されているアウターロータ型ブラシレスＤＣモータから
なることを特徴とするトルク補助自転車。 - 【請求項２７】請求項５記載のトルク補助自転車におい
て、 前記車輪直結型モータは、直径Ｄ／ロータの永久磁石の
極数Ｐの比率が３〜５（ｍｍ／総極数）であるアウター
ロータ型ブラシレスＤＣモータからなることを特徴とす
るトルク補助自転車。 - 【請求項２８】請求項５記載のトルク補助自転車におい
て、 前記ステータのステータコアは、頭部が径外方向へ突出
するＴ字状のティースを有し、 前記ティースのロータ対向面は、前記頭部の周方向長の
８５〜９０％の周方向長をもつ円弧面部と、前記円弧面
部の周方向両端部に設けられてそれぞれ互いに設けられ
て、前記円弧面部の両端から伸びる接線に対して４０〜
５０度の角度で斜設された一対の切り落とし面部とから
なることを特徴とするトルク補助自転車。 - 【請求項２９】車体フレームに固定される静止車軸と、 ステータコイルが巻装されたステータコアを有するステ
ータと、周方向極***互に複数の永久磁石を有して前記
ステータの外周側に配設されるロータとを備えるアウタ
ロータ構造のダイレクトドライブ式モータと、 前記静止車軸に回転自在に支承される円盤部と、前記円
盤部から前記ロータを囲包する向きに延設されて前記ロ
ータが固定される筒部とを有する底付円筒状のローター
ベースと、 前記静止車軸に嵌着、支承されるとともに前記車体フレ
ームに固定されて前記ステータコアの軸方向反ローター
ベース側の端部を固定するステータベースと、前記ロー
ターの径外側に位置して前記ローターベースに固定され
るスポーク取り付け部と、 を備えることを特徴とするトルク補助自転車。 - 【請求項３０】請求項２９記載のトルク補助自転車にお
いて、 前記スポーク取り付け部は、前記ローターベースの円盤
部に固定される輪板部と、前記輪板部から前記ローター
ベースの筒部を囲包する方向に延設されて車輪のスポー
クを固定する筒部とを有することを特徴とするトルク補
助自転車。 - 【請求項３１】請求項３０記載のトルク補助自転車にお
いて、 前記スポーク取り付け部は前記ローターベースの円盤部
より弾性変形容易に形成されていることを特徴とするト
ルク補助自転車。 - 【請求項３２】請求項３０記載のトルク補助自転車にお
いて、 前記ロータの軸方向両側に位置して軸受けを介して前記
静止車軸に回転自在に支承されるとともに、前記ロータ
の軸方向一端側にて前記ローターベースの円盤部に固定
されるハブを有することを特徴とするトルク補助自転
車。 - 【請求項３３】請求項３２記載のトルク補助自転車にお
いて、 前記ステータベースは、前記両軸受けの軸方向中間にお
いて前記ハブを軸受けを通じて回転自在に支承する基筒
部を有することを特徴とするトルク補助自転車。 - 【請求項３４】車体フレームに固定される静止車軸と、 ステータコイルが巻装されたステータコアを有するステ
ータと、周方向極***互に複数の永久磁石を有して前記
ステータの外周側に配設されるロータとを備えるアウタ
ロータ構造のダイレクトドライブ式モータと、 前記静止車軸に回転可能に嵌着される円盤部と、前記円
盤部から前記ロータを囲包する向きに延設されて前記ロ
ータが固定される筒部とを有するローターベースと、 前記静止車軸に嵌着、支承される筒部と、内周部が前記
筒部に固定されるとともに外周部が前記ステータコアに
固定される円盤部とを有するステータベースと、 前記
静止車軸に回転自在に嵌着されて前記ローターベースの
径方向内端部に固定される筒状の第１ハブと、 前記モータを挟んで前記第１ハブの軸方向反対側に位置
して前記静止車軸に回転自在に嵌着される第２ハブと、 タイヤが嵌着されるリムと前記両ハブを結合するスポー
クとを備え、 前記スポークの内端部は、前記ローターベースに接する
ことなくかつ、前記ローターベースの径方向内端部から
軸方向外側へ所定距離離れて前記第１ハブに係止される
ことを特徴とするトルク補助自転車。 - 【請求項３５】請求項３４記載のトルク補助自転車にお
いて、 前記ローターベースの前記円盤部は、前記ローターベー
スの前記筒部の軸方向一端側にのみ固定され、 前記ステータベースの円盤部は、内周部が前記筒部に固
定されるとともに外周部が前記ステータコアの軸方向反
ローターベース側の端部に固定されることを特徴とする
トルク補助自転車。 - 【請求項３６】請求項３４記載のトルク補助自転車にお
いて、 前記ステータベースは車体フレームに固定され、前記第
２ハブは、前記ステータベースの外周面に回転自在に支
承されることを特徴とするトルク補助自転車。 - 【請求項３７】請求項３４記載のトルク補助自転車にお
いて、 前記第１ハブは、前記モータの軸方向両側に位置する一
対の軸受けを介して前記静止車軸に回転自在に支承され
ることを特徴とするトルク補助自転車。 - 【請求項３８】請求項３７記載のトルク補助自転車にお
いて、 前記ステータベースは、前記両軸受けの軸方向中間にお
いて前記第１ハブを軸受けを通じて回転自在に支承する
基筒部を有することを特徴とするトルク補助自転車。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10031878A JPH11227668A (ja) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | トルク補助自転車及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10031878A JPH11227668A (ja) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | トルク補助自転車及びその製造方法 |
Publications (1)
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| JPH11227668A true JPH11227668A (ja) | 1999-08-24 |
Family
ID=12343306
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP10031878A Pending JPH11227668A (ja) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | トルク補助自転車及びその製造方法 |
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| JP (1) | JPH11227668A (ja) |
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