JP2024163149A - 電動自転車用モータユニット - Google Patents

Abstract

【課題】放熱性向上を実現することのできる電動自転車用モータユニットを提供する。
【解決手段】電動自転車用モータユニット３は、ステータ５３、ロータ５４、及び回転軸５１を有するモータ５と、回転軸５１の一部が収容されるユニットケース４と、ユニットケース４に収容され、モータ５の回転を制御する制御基板３５と、制御基板３５およびユニットケース４に接することにより、制御基板３５の熱をユニットケース４に伝導する熱伝導性部材９と、を備える。熱伝導性部材９は、制御基板３５とステータ５３との間に設けられた第１熱伝導性部材９１を有する。
【選択図】図９

Description

本発明は、電動自転車用モータユニットとこれを備えた電動自転車に関する。

特許文献１には、モータユニットを備えた電動自転車（電動アシスト自転車）が記載されている。このモータユニットでは、外殻となるユニットケースに、モータが収納されている。ユニットケースは、モータを収容するモータケースを備えている。このモータケースは、モールド成形の手法を用いて、モータのステータと一体に樹脂成形されている。

国際公開第２０１４／１８４８２６号

上記した従来のモータユニットにおいては、モータの駆動により生じる熱の放熱性において改善の余地があった。

本発明は、放熱性向上を実現することのできる電動自転車用モータユニット及びこれを備えた電動自転車を提供することを、目的とする。

本発明の一態様に係る電動自転車用モータユニットは、モータと、前記モータが取り付けられるユニットケースを具備する。前記モータは、ステータと、前記ステータに囲まれて位置するロータと、前記ロータに固定された回転軸と、開口を有し、前記ステータと前記ロータの少なくとも一部が収容される金属カップを備える。前記金属カップの内周面は、前記ステータに圧接している。

本発明の一態様に係る電動自転車は、前記の一態様に係る電動自転車用モータユニットと、この電動自転車用モータユニットの前記モータの回転力が伝えられる車輪を具備する。

本発明の別態様に係る電動自転車用モータユニットは、回転軸を備えるモータと、前記回転軸の一部が収容されるユニットケースと、前記ユニットケースを貫通するように前記ユニットケースに配置され、軸線まわりに回転自在な入力軸と、前記入力軸の外周面に沿って配置され、前記入力軸と一体に回転する入力体と、前記入力軸の外周面に沿って配置され、前記入力体の回転力を受けて前記軸線まわりに回転する出力体と、前記ユニットケースに収容され、前記モータの回転を制御する制御基板を具備する。前記ユニットケースは、前記制御基板の第１面に接続される第１放熱部と、前記制御基板の前記第１面とは反対の第２面に接続される第２放熱部を有する。

本発明の別態様に係る電動自転車は、前記の別態様に係る電動自転車用モータユニットと、この電動自転車用モータユニットの前記モータの回転力が伝えられる車輪を具備する。

本発明は、放熱性向上を実現することのできる電動自転車用モータユニット及びこれを備えた電動自転車を提供することができるという効果を奏する。

図１は、一実施形態の電動自転車の側面図である。 図２Ａは、同上の電動自転車が備えるモータユニットの側面図であり、図２Ｂは、同上のモータユニットの斜視図である。 図３は、図２ＡのＡ－Ａ線断面図である。 図４は、同上のモータユニットの要部分解斜視図である。 図５は、同上のモータユニットの別の要部分解斜視図である。 図６は、同上のモータユニットの金属カップの側面図である。 図７は、同上のモータユニットの変形例１の断面図である。 図８は、同上のモータユニットの変形例２の断面図である。 図９は、同上のモータユニットの変形例３の断面図である。

（一実施形態）
一実施形態の電動自転車１は、電動アシスト自転車である。一実施形態の電動自転車１は、フレーム１０と、フレーム１０に固定された電動自転車用モータユニット３（以下、単に「モータユニット３」という。）と、フレーム１０に回転自在に連結された二つの車輪１１を具備する。二つの車輪１１は、前輪１１１と後輪１１２である。このうち後輪１１２が、モータユニット３から出力される駆動力によって回転駆動される。

本文において用いる前後左右の各方向は、電動自転車１の運転者を基準として定義される。つまり、運転者が電動自転車１に乗って進行する方向が前方、これの反対側が後方であり、運転者から視て左の方向が左方、運転者から視て右の方向が右方である。以下、各構成について詳しく説明する。

まず、フレーム１０について説明する。

図１に示すように、フレーム１０は、ヘッドパイプ１０１、上パイプ１０２、下パイプ１０３、立パイプ１０４、シートステー１０５、チェーンステー１０６及びブラケット２を有する。

フレーム１０（つまりフレーム１０を構成する上記の各部）は、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属で形成されるが、非金属を一部に含んでもよい。フレーム１０全体が非金属で形成されてもよく、フレーム１０の材質は特に限定されない。

ヘッドパイプ１０１には、ハンドルポスト１２が回転自在に挿通されている。ハンドルポスト１２の下端部には、フロントフォーク１２１が形成されている。フロントフォーク１２１には、前輪１１１が回転可能に取り付けられている。ハンドルポスト１２の上端部には、ハンドルバー１２２が固定されている。

ヘッドパイプ１０１には、上パイプ１０２の前端部が固定されている。上パイプ１０２の後端部は、立パイプ１０４に固定されている。立パイプ１０４の上端開口には、サドル１３から下方に延びるパイプ１３２が挿入されている。このパイプ１３２が立パイプ１０４に固定されることで、サドル１３が固定される。立パイプ１０４の下端部には、ブラケット２が固定されている。

ヘッドパイプ１０１には、下パイプ１０３の前端部が更に固定されている。下パイプ１０３の後端部は、ブラケット２に固定されている。

ブラケット２の下側には、モータユニット３が固定されている。ブラケット２の後端部には、チェーンステー１０６の前端部が固定されている。

上パイプ１０２の後端部には、シートステー１０５の前端部が固定されている。シートステー１０５の後端部は、チェーンステー１０６の後端部に連結されており、この連結部分に後輪１１２が回転自在に装着されている。下パイプ１０３には、モータユニット３に電力を供給するためのバッテリ１５が、着脱自在に装着される。

次に、モータユニット３について説明する。

図２Ａと図２Ｂに示すように、モータユニット３の外殻の大部分は、ユニットケース４で形成されている。図３に示すように、ユニットケース４には、車輪１１を回転駆動させるための駆動源であるモータ５が取り付けられている。ユニットケース４には、モータ５の回転力が伝達される減速機構３１と、モータ５の回転を制御する制御基板３５に加えて、入力軸６、入力体７、出力体８等が収容されている。

ユニットケース４の外面には、モータ５の主要部分を収容する有底筒状の金属カップ５７が、取り付けられている。金属カップ５７は開口を有し、金属カップ５７の開口縁部５７４が、ユニットケース４に結合されている。

モータ５のうち金属カップ５７に収容されない部分（例えば、後述の回転軸５１の一部）は、ユニットケース４に収容される。ユニットケース４の外面からは、ブラケット２に固定される複数の第１取付片４０１と、同じくブラケット２に固定される複数の第２取付片４０２が、突出している。

ユニットケース４は、ユニットケース４の左側半部を形成する第１分割体４１と、ユニットケース４の右側半部を構成する第２分割体４２を含む。複数の第１取付片４０１は第１分割体４１から突出し、複数の第２取付片４０２は第２分割体４２から突出している。第１分割体４１と第２分割体４２が組み合わさることで、中空のユニットケース４が構成される。

図３、図４等に示すように、第１分割体４１は、右方に開口された空間を有する。この空間が、ユニットケース４の収納空間の左半部を構成する。第１分割体４１は、モータ５と対向する部分に壁部４１５を有する。壁部４１５には、円形状の貫通孔４１２と、これと同心である円弧状の貫通孔４１３が、形成されている。貫通孔４１２には、モータ５の一部（後述の回転軸５１）が挿通される。貫通孔４１３には、モータ５への給電経路とこれをモールドした樹脂部分が、挿通される。

第２分割体４２は、左方に開放された空間を有する。この空間が、ユニットケース４の収納空間の右半部を構成する。第１分割体４１と第２分割体４２は、それぞれの空間が連通するように互いに固定される。

モータ５が備える金属カップ５７は、円形状の底壁５７２と、底壁５７２の周縁から延長された周壁５７３と、周壁５７３の先端部に形成されたフランジ状の開口縁部５７４を、一体に有する（図５、図６参照）。周壁５７３は、底壁５７２の厚み方向に沿って延長されている。

金属カップ５７は、アルミニウム（アルミダイカスト）製であるが、金属カップ５７の材質はこれに限定されず、例えば鉄、マグネシウム合金、チタン等でもよい。

円環状である開口縁部５７４には、周方向に距離をあけて位置する複数のねじ穴５７５と、同じく周方向に距離をあけて位置する複数の突起５７６と、円環状の溝５７７が形成されている（図６参照）。

複数のねじ穴５７５は、複数のねじ具５７１を一対一で締結するためのねじ穴である。
複数の突起５７６は、第１分割体４１の外面の凹みに嵌って金属カップ５７の位置決めを行う突起である。溝５７７は、Ｏリング４９を配置するための溝であり、開口縁部５７４の全周にわたって形成されている。

溝５７７は、複数のねじ穴５７５と複数の突起５７６よりも、径方向の内側（金属カップ５７の開口に近い側）に位置する。溝５７７の外形は真円ではなく、ねじ穴５７５と突起５７６が位置する部分では、径方向の内側に向けて屈曲している（図６参照）。これにより、一実施形態のモータユニット３では金属カップ５７の開口縁部５７４の外径寸法を抑えているが、溝５７７の外形を真円に形成することも可能である。

金属カップ５７を第１分割体４１の外面に固定するには、第１分割体４１の開口を通じて複数のねじ具５７１を挿し込み（図４参照）、第１分割体４１を通じて、各ねじ具５７１を対応するねじ穴５７５に締結させればよい。これにより、金属カップ５７の開口縁部５７４が、弾性を有するＯリング４９を介して、第１分割体４１の外面に気密に固定される。金属カップ５７とユニットケース４の間にＯリング４９が介在することで、振動の伝達抑制の効果も得られる。

図３に示すように、モータ５は、円柱状の回転軸５１と、回転軸５１と一体に回転するように回転軸５１に結合されたロータ５２と、ロータ５２を囲んで位置する円筒状のステータ５３を有する。

金属カップ５７には、モータ５のうち回転軸５１の軸方向の一部（回転軸５１の軸方向の半部）と、ロータ５２と、ステータ５３の一部（ステータ５３の大部分）が収容されている。金属カップ５７の開口からは、回転軸５１の残りの部分（回転軸５１の軸方向の残り半部）と、ステータ５３の残りの部分（ステータ５３のうち樹脂モールドされた部分）が、突出している。

金属カップ５７の底壁５７２の内面には、軸受５５２を配置するための凹部５７８が形成されている。軸受５５２は、回転軸５１の軸方向の端部を回転自在に支持する軸受である。回転軸５１の軸方向の別の端部は、第２分割体４２の内面の凹部４２８に配置された軸受５５１に、回転自在に支持される。

回転軸５１のうち金属カップ５７から突出した部分の外周面には、減速機構３１と噛み合うための歯部５４が形成されている。

一実施形態のモータユニット３において、金属カップ５７の内周面５７０（すなわち金属製の周壁５７３の内周面）は、ステータ５３の外周面５３０に対して、全周にわたって強固に圧接している。ここで、金属カップ５７の内周面５７０がステータ５３に圧接するとは、金属カップ５７の内周面５７０が圧力を伴ってステータ５３に接触することを意味する。金属カップ５７の内周面５７０と、ステータ５３の外周面５３０の間には、径方向において互いに押し合う向きの圧力が働いている。

より具体的には、金属カップ５７はステータ５３に対して焼き嵌めされている。つまり、加熱により膨張した金属カップ５７がステータ５３に嵌められ、その後に金属カップ５７が温度低下により収縮することで、金属カップ５７はステータ５３に対して強固に圧接している。金属カップ５７の内周面５７０は、環状につながる金属面である。金属カップ５７の内周面５７０は、その全周にわたって、ステータ５３の外周面５３０に対して圧力を伴って密着している。

ステータ５３の外周面５３０のうち樹脂モールドされていない部分が、金属面５３５である。ステータ５３は、全体が樹脂モールドされているのではなく、少なくとも金属面５３５が外周に露出するように、部分的に樹脂モールドされている。金属面５３５は、ステータ５３の鉄心５３３の外周面である。鉄心５３３に巻かれたコイル５３４は、樹脂モールドで覆われている。

このように、一実施形態のモータユニット３において、ステータ５３は、一部分を除いて樹脂モールド（部分モールド）されている。この一部分には、ステータ５３のうち金属カップ５７の内周面５７０に圧接する部分（つまりステータ５３の外周面５３０）が含まれている。

したがって、モータ５の内部で生じた発熱は、ステータ５３から金属カップ５７に直接的に伝わり、金属カップ５７を通じて効率よく外気に放熱される。金属カップ５７の表面には、走行風が当たることができる。なお、後述の変形例で示すように、ステータ５３における樹脂モールドは必須ではない。

図５に示すように、金属カップ５７とステータ５３の間には、回り止めのピン４８が配されている。ステータ５３の外周面５３０には、ピン４８の一部が嵌るように直線状の溝５３８が形成されている。金属カップ５７の内周面５７０には、ピン４８の別の部分が嵌るように直線状の溝５７９が形成されている（図６参照）。

ピン４８は、モータ５の軸方向（つまり回転軸５１の軸方向）と平行に配される。金属カップ５７とステータ５３の間にピン４８が嵌め込まれることで、金属カップ５７とステータ５３の相対的な回転が、より強固に抑えられる。

ところで、一実施形態のモータユニット３では、ステータ５３は、金属カップ５７の開口を通じて突出する部分５３１を含んでいる（図４参照）。モータ５の軸方向において、ステータ５３のこの部分５３１は、金属カップ５７の底壁５７２が位置する側とは反対側に向けて突出している。この部分５３１が、Ｏリング４９を装着するときにはガイドとしても機能する。

ここまで、モータ５の構造について主に説明した。次いで、ユニットケース４に収容される各種の機構について説明する。

図３に示すように、ユニットケース４には、入力軸６がその軸線６０まわりに回転可能に収納される。第１分割体４１には、入力軸６が挿し通される貫通孔４１１が形成されている。第２分割体４２には、入力軸６が挿通される貫通孔４２１が形成されている。

入力軸６の両端部には、クランクアーム１８が固定される。クランクアーム１８の先端部には、ペダル１８１が回転可能に取り付けられる（図１参照）。運転者は、ペダル１８１を漕ぐことにより、入力軸６に対して人力の回転力を加えることができる。

ユニットケース４内において、入力体７は、入力軸６の外周面に沿って配置されている。入力体７は筒状の部材であり、入力軸６と一体に回転する。

入力体７は、第１入力体７１と第２入力体７２に分割されている。第１入力体７１は、第１分割体４１内で入力軸６に連結されている。第２入力体７２は、第２分割体４２内で第１入力体７１に連結され、出力体８に回転力を伝達する。

出力体８は筒状の部材であり、入力軸６の外周面に沿って回転可能に配置されている。出力体８の一端部は、第２分割体４２の貫通孔４２１を通ってユニットケース４の外に突出している。

出力体８のうちユニットケース４から突出した部分には、前側のスプロケット１９１が固定されている。前側のスプロケット１９１は、出力体８と一体に回転する。後輪１１２のハブには、後側のスプロケット１９２が固定されている（図１参照）。前側のスプロケット１９１と後側のスプロケット１９２の間には、チェーン１９３が掛け回されている。

図３に示すように、ユニットケース４内には、入力体７と出力体８との間に位置するようにワンウェイクラッチ３２が配置されている。ワンウェイクラッチ３２は、入力体７に対して加速方向の回転力が掛かる場合には、この回転力を出力体８に伝達させ、入力体７に対して減速方向の回転力が掛かる場合には、この回転力の出力体８への伝達を遮断するように構成されている。ここでの加速方向は、電動自転車１を進行方向に加速させる方向を意味する。減速方向は、加速方向とは反対の方向である。

出力体８は、ウェブ８１とリム８２を一体に有する。ウェブ８１は、出力体８の径方向の外側に向けて突出する。リム８２は、ウェブ８１の径方向の外端部に連続する。リム８２の外周面に、減速機構３１に噛み合う歯部８３が形成されている。

ユニットケース４に収容された減速機構３１は、モータ５の回転を減速して出力体８に伝達するように構成されている。

減速機構３１は、回転軸３１０と、回転軸３１０に支持された第１伝達歯車３１１と第２伝達歯車３１２を有する。

第１伝達歯車３１１は、モータ５の回転軸５１から回転力を受ける筒状の部材である。第１伝達歯車３１１の外周面に、回転軸５１の歯部５４と噛み合う歯部３１３が形成されている。

回転軸３１０は、左右方向を軸方向とするように、ユニットケース４に回転自在に収容されている。回転軸３１０の一端部は、第２分割体４２に配置された軸受３１４に、回転自在に支持されている。

第１伝達歯車３１１は、ワンウェイクラッチ３１５を介して回転軸３１０に連結されている。

ワンウェイクラッチ３１５は、第１伝達歯車３１１に対して加速方向の回転力が掛かる場合には、この回転力を回転軸３１０に伝達し、第１伝達歯車３１１に対して減速方向の回転力が掛かる場合には、この回転力の回転軸３１０への伝達を遮断するように構成されている。

第２伝達歯車３１２は、回転軸３１０と一体に回転するように固定されている。第２伝達歯車３１２は、回転軸３１０を介して第１伝達歯車３１１から伝達された回転力を、出力体８の歯部８３に伝達する。第２伝達歯車３１２の外周面には、歯部８３に噛み合う歯部３１６が形成されている。

一実施形態のモータユニット３は上記の構成を備えるので、電動自転車１のペダル１８１を運転者が漕ぐことで入力軸６が加速方向に回転すると、第１入力体７１及び第２入力体７２は、入力軸６と一体に回転する。第２入力体７２の加速方向の回転力が、ワンウェイクラッチ３２を介して出力体８に伝達されると、出力体８及び前側のスプロケット１９１は加速方向に回転する。前側のスプロケット１９１が加速方向に回転すると、チェーン１９３を介して後側のスプロケット１９２が加速方向に回転し、後輪１１２が加速方向に回転駆動される。

また、一実施形態のモータユニット３では、以下に説明するように、モータ５から出力される回転力を出力体８に加えることが可能である。

モータ５の回転軸５１が加速方向に回転すると、回転軸５１と噛み合う第１伝達歯車３１１が加速方向に回転する。第１伝達歯車３１１の加速方向の回転力は、ワンウェイクラッチ３１５を介して回転軸３１０と第２伝達歯車３１２に伝達され、第２伝達歯車３１２は加速方向に回転する。第２伝達歯車３１２の加速方向の回転力は、出力体８に伝達される。出力体８には、モータ５からの回転力と、運転者がペダル１８１を漕いで発生させる回転力が、合わさって伝達される。

一実施形態の電動自転車１においては、入力軸６に掛かっているトルクと、入力軸６の単位時間当たりの回転数に応じて、制御基板３５が有する制御部が、モータ５の回転を制御する。入力軸６に掛かっているトルクは、ユニットケース４に収容されたトルク検出器３３で検出される。トルク検出器３３は、第１入力体７１の外周面に形成された磁歪発生部３３１と、磁歪発生部３３１から僅かな間隔をあけて位置するコイル３３２を備えた、磁歪式のトルク検出器である。

入力軸６の単位時間当たりの回転数は、回転検出器３４で検出される。回転検出器３４は、入力体７と一体に回転する回転体３４１と、回転体３４１から僅かな間隔をあけて位置する光センサ３４２を備えた、光学式の回転検出器である。

制御基板３５の制御部は、例えばマイクロコンピュータを有し、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶部に記憶されたプログラムを実行することで、各要素の動作を制御する。この制御部としては、公知のものを適宜に利用することができる。

一実施形態のモータユニット３は、上記の構成を備えるので、ステータ５３の熱が金属面５３５を通じて金属カップ５７に直接的に伝わり、金属カップ５７の外表面から効率的に放熱される。加えて、樹脂の使用量が抑えられるので、モータユニット３全体が軽量化される。

（変形例）
次に、一実施形態のモータユニット３及び電動自転車１の各種の変形例について説明する。なお、以下に説明する各種の変形例において、既に説明した構成と同様の構成については、同一符号を付して詳しい説明を省略する。

図７には、モータユニット３の変形例１の断面を示している。図３等に示したモータユニット３では、ステータ５３が部分的に樹脂モールドされているが、モータユニット３の変形例１では、ステータ５３が樹脂モールドされていない。

つまり、ステータ５３の鉄心５３３とこれに巻かれたコイル５３４は、いずれも樹脂モールドされていない。鉄心５３３の外周面で構成された金属面５３５と、金属カップ５７の内周面５７０が、互いに押し合う圧力を伴って密着している。

変形例１では、ステータ５３が樹脂モールドされていないので、モータ５全体が更に軽量化される。これに対して、ステータ５３が金属面５３５を除いて樹脂モールドされていると、樹脂部分の蓄熱性によってステータ５３の急激な温度上昇が抑えられるという利点と、樹脂部分が振動抑制、騒音抑制の機能を発揮するという利点と、樹脂部分によってコイル５３４と金属カップ５７の間の絶縁性が高められるという利点がある。

図８には、モータユニット３の変形例２の断面を示している。図３等に示したモータユニット３は、いわゆる一軸式のモータユニットであるのに対し、モータユニット３の変形例２は、二軸式のモータユニット３である。

変形例２において、モータユニット３は、出力体８とは異なる第２出力体３１０Ｂを備える。

第２出力体３１０Ｂの第１端部は、ユニットケース４内に位置している。第２出力体３１０Ｂは、第１分割体４１に配置された軸受３１９１Ｂと、第２分割体４２に配置された軸受３１９２Ｂに、回転可能に支持されている。

第２出力体３１０Ｂの第２端部は、ユニットケース４の外に突出している。第２出力体３１０Ｂの第２端部には、スプロケット１９４Ｂが固定されている。スプロケット１９４Ｂには、チェーン１９３が掛けられる。

第２出力体３１０Ｂの外周面には、ワンウェイクラッチ３１７Ｂを介して、大径の歯車３１８Ｂが取り付けられている。歯車３１８Ｂは、モータ５の回転軸５１の歯部５４と噛み合っている。

モータユニット３の変形例２を備える電動自転車１では、運転者がペダル１８１を漕いで進行している最中に、モータ５の回転軸５１が加速方向に回転すると、歯車３１８Ｂが加速方向に回転し、この回転力がワンウェイクラッチ３１７Ｂを介して第２出力体３１０Ｂに伝達され、更にチェーン１９３に伝達される。

次に、モータユニット３の変形例３について、図９に基づいて説明する。

変形例３において、金属製であるユニットケース４の第１分割体４１は、第１放熱部４１４を一体に有する。変形例３では、第１分割体４１の一部が周囲の部分よりも肉厚に形成されており、この肉厚の部分が、ユニットケース４の内側に張り出す金属製の第１放熱部４１４を構成している。

第１放熱部４１４は、制御基板３５の厚み方向の第１面３５１に対して、熱伝導性部材９である第１熱伝導性シート９１を介して接続されている。本文で用いる接続の概念は、他の部材を介さずに直接接する場合のほか、他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

制御基板３５の厚み方向は、制御基板３５が有するプリント基板３５４の厚み方向であり、変形例３においては左右方向である。制御基板３５の第１面３５１は、プリント基板３５４の厚み方向の一面で主体が構成されている。制御基板３５の第２面３５２は、プリント基板３５４の厚み方向のもう一面で主体が構成されている。

制御基板３５は、プリント基板３５４に実装された複数の電気部品３５３を更に有する。複数の電気部品３５３には、例えばコンデンサ３５３２、集積回路（ホールＩＣ）３５３３に加えて、特に発熱を生じやすい発熱素子３５３１が含まれる。発熱素子３５３１は、例えばモータ５に電力を供給するＦＥＴ等のスイッチング素子、ダイオード、コイル等である。その他、複数の電気部品３５３には各種の抵抗器、コネクタ等が含まれ得る。

ユニットケース４の第２分割体４２は、第２放熱部４２４を一体に有する。変形例３では、第２分割体４２の一部が周囲の部分よりも内側に凹むように形成されており、この凹んだ部分の底部が、ユニットケース４の内側に張り出す金属製の第２放熱部４２４を構成している。

第２放熱部４２４は、制御基板３５の第２面３５２に対して、熱伝導性部材９である第２熱伝導性シート９２を介して接続されている。第２面３５２は、第１面３５１とは反対側を向く面である。

第２熱伝導性シート９２には、複数の発熱素子３５３１が接触している。複数の発熱素子３５３１の発熱は、第２熱伝導性シート９１及び第２放熱部４２４を介して、ユニットケース４の外面から効率的に放熱される。

第２熱伝導性シート９１に接触する発熱素子３５３１の数は複数に限らず、一つでもよい。また、第１熱伝導性シート９１に対して一つ又は複数の発熱素子３５３１が接触してもよいし、第１熱伝導性シート９１と第２熱伝導性シート９２の両方に、それぞれ一つ又は複数の発熱素子３５３１が接触してもよい。

このように、変形例３においては、ユニットケース４と一体に形成された第１放熱部４１４が制御基板３５の第１面３５１に接続され、ユニットケース４と一体に形成された第２放熱部４２４が、制御基板３５の第２面３５２に接続されている。制御基板３５の熱（例えば発熱素子３５３１で生じた熱）は、厚み方向の両側から効率的に放熱されるので、電動自転車用モータユニット３の放熱性向上が実現される。

加えて、制御基板３５の放熱性が向上することから、プリント基板３５４に実装する複数の発熱素子３５３１の間隔を狭くすることができ、制御基板３５の小型化も実現される。

図９に示すように、変形例３では、制御基板３５の厚み方向（つまり左右方向）に視たときに、第１放熱部４１４と第２放熱部４２４は共に、発熱素子３５３１と重なる位置にある。そのため、発熱素子３５３１で生じた熱は、第１放熱部４１４と第２放熱部４２４を介して効率的に放熱される。第１放熱部４１４と第２放熱部４２４は、少なくとも一部が発熱素子３５３１と重なる位置にあればよい。

同じく図９に示すように、制御基板３５の厚み方向に視たときに、第１放熱部４１４は、第２放熱部４２４と重なる位置にある。変形例３では、制御基板３５の一部（詳しくは制御基板３５のうち入力軸６から離れた側の端縁部）が、第１放熱部４１４と第２放熱部４２４によって両側から挟み込まれるので、放熱性が向上することに加えて、制御基板３５の固定の信頼性が向上し、モータユニット３の耐振動性も向上する。第１放熱部４１４は、少なくとも一部が第２放熱部４２４と重なる位置にあればよい。

変形例３では、熱伝導性部材９が第１熱伝導性シート９１と第２熱伝導性シート９２を含んでいるが、熱伝導性部材９が第１熱伝導性シート９１と第２熱伝導性シート９２の一方を含まないことも有り得る。

熱伝導性部材９が第１熱伝導性シート９１を含まない場合、第１放熱部４１４は制御基板３５の第１面３５１に直接接する。熱伝導性部材９が第２熱伝導性シート９２を含まない場合、第２放熱部４２４は制御基板３５の第２面３５２に直接接する。

また、変形例３では、第１熱伝導性シート９１と第２熱伝導性シート９２が、互いに別のシート材で形成されているが、第１熱伝導性シート９１と第２熱伝導性シート９２が同一のシート材で形成されてもよい。つまり、熱伝導性部材９を構成するシート材の一部分が第１熱伝導性シート９１を構成し、該シート材の別部分が第２熱伝導性シート９２を構成してもよい。

上記した変形例１から３は、多様な変形例の一つに過ぎない。金属カップ５７には、ステータ５３とロータ５２の少なくとも一部が収納されればよい。一実施形態及びこれの変形例１から３では、ステータ５３の一部が金属カップ５７の開口から突出しているが、ステータ５３の全体が金属カップ５７に収容されてもよい。一実施形態及びこれの変形例１から３では、モータユニット３が搭載された電動自転車は、いわゆる電動アシスト自転車であるが、これに限定されず、モータ５の回転力だけで車輪１１を回転駆動させることのできる電動自転車でもよい。また、一実施形態及びこれの変形例１から３の電動自転車は、車輪１１を二つ備えているが、車輪１１の数は特に限定されず、例えば車輪１１を三つ備えてもよい。

また、実施形態及びこれの変形例１から３では、焼き嵌めの手法を利用して金属カップ５７とステータ５３を固定しているが、金属カップ５７とステータ５３の間（例えば、金属カップ５７の内周面５７０とステータ５３の外周面５３０の間）に、さらに接着剤が介在してもよい。つまり、金属カップ５７とステータ５３を固定するために、焼き嵌めによる固定に加えて、接着剤による固定を行ってもよい。また、焼き嵌め以外の手法（例えば圧入の手法）で金属カップ５７とステータ５３を圧接させてもよいし、これに加えて接着剤による固定を行ってもよい。

（態様）
上記した一実施形態及びこれの各種変形例の説明から明らかなように、第１の態様の電動自転車用モータユニット（３）は、モータ（５）と、モータ（５）が取り付けられるユニットケース（４）を具備する。モータ（５）は、ステータ（５３）と、ステータ（５３）に囲まれて位置するロータ（５２）と、ロータ（５２）に固定された回転軸（５１）と、ステータ（５３）とロータ（５２）の少なくとも一部が収容される金属カップ（５７）を備える。金属カップ（５７）は開口を有する。金属カップ（５７）の内周面（５７０）は、ステータ（５３）に圧接している。

第１の態様の電動自転車用モータユニット（３）では、ステータ（５３）の熱がこれに圧接した金属カップ（５７）に伝わり、金属カップ（５７）を通じて効率的に放熱される。したがって、電動自転車用モータユニット（３）の放熱性向上を実現することができる。加えて、第１の態様の動自転車用モータユニット（３）では、金属カップ（５７）の採用により一層の軽量化が実現される。

第２の態様の電動自転車用モータユニット（３）は、第１の態様との組み合わせにより実現される。第２の態様の電動自転車用モータユニット（３）では、ステータ（５３）の外周面（５３０）の少なくとも一部が、金属面（５３５）である。金属カップ（５７）の内周面（５７０）は、金属面（５３５）に圧接している。

第２の態様の電動自転車用モータユニット（３）では、金属カップ（５７）の内周面（５７０）が、精度を比較的出しやすくかつ熱を伝えやすい金属面（５３５）に対して圧接するので、金属カップ（５７）とステータ（５３）の間で熱が伝わりやすく、高い放熱性が得られる。

第３の態様の電動自転車用モータユニット（３）は、第１又は第２の態様との組み合わせにより実現される。第３の態様の電動自転車用モータユニット（３）では、ステータ（５３）は、一部分を除いて樹脂モールドされている。この一部分は、ステータ（５３）のうち金属カップ（５７）が圧接する部分を含む。

第３の態様の電動自転車用モータユニット（３）では、部分的な樹脂モールドによってステータ５３の急激な温度上昇が抑えられ、また、樹脂モールドによって振動が抑制される。更に、部分的な樹脂モールドによって、ステータ（５３）と金属カップ（５７）の間の絶縁性が高められる。

第４の態様の電動自転車用モータユニット（３）は、第１から第３のいずれか一つの態様との組み合わせにより実現される。第４の態様の電動自転車用モータユニット（３）では、モータ（５）の回転力が伝達される減速機構（３１）を更に具備し、ユニットケース（４）内に、減速機構（３１）が収容される。

第４の態様の電動自転車用モータユニット（３）では、モータ（５）とこれの回転力を伝達する減速機構（３１）がユニット化される。

第５の態様の電動自転車用モータユニット（３）は、第４の態様との組み合わせにより実現される。第５の態様の電動自転車用モータユニット（３）では、ユニットケース（４）と金属カップ（５７）の間に介在するＯリング（４９）を更に備える。金属カップ（５７）は、Ｏリング（４９）が押し当たる開口縁部（５７４）を有する。

第５の態様の電動自転車用モータユニット（３）では、Ｏリング（４９）によって、金属カップ（５７）とユニットケース（４）の間の密着性を高めることができ、また、振動の伝達を抑制することができる。

第６の態様の電動自転車用モータユニット（３）は、第５の態様との組み合わせにより実現される。第６の態様の電動自転車用モータユニット（３）では、ステータ（５３）は、開口を通じて金属カップ（５７）から突出する部分（５３１）を含む。

第６の態様の電動自転車用モータユニット（３）では、ステータ（５３）のうち金属カップ（５７）から突出する部分（５３１）が、Ｏリング（４９）を装着するときのガイドとして機能する。

第７の態様の電動自転車用モータユニット（３）は、第１から第６のいずれか一つの態様との組み合わせにより実現される。第６の態様の電動自転車用モータユニット（３）では、金属カップ（５７）は、ステータ（５３）に焼き嵌めされている。

第７の態様の電動自転車用モータユニット（３）では、金属カップ（５７）をステータ（５３）に対して強固に圧接させることができる。

第８の態様の電動自転車用モータユニット（３）は、第１から第７のいずれか一つの態様との組み合わせにより実現される。第８の態様の電動自転車用モータユニット（３）では、モータ（５）は、回転軸（５１）を回転自在に支持する軸受（５５２）を更に備える。金属カップ（５７）の一部に、軸受（５５２）を配置する凹部（５７８）が形成されている。

第８の態様の電動自転車用モータユニット（３）では、軸受（５５２）を配置する構造を金属カップ（５７）の一部で構成することができ、一層の軽量化を実現することができる。

第９の態様の電動自転車（１）は、第１から第８のいずれか一つの態様の電動自転車用モータユニット（３）と、電動自転車用モータユニット（３）のモータ（５）の回転力が伝えられる車輪（１１）を具備する。

第９の態様の電動自転車（１）では、電動自転車（１）において電動自転車用モータユニット（３）放熱性向上を実現することができる。加えて、第９の態様の電動自転車（１）では、軽量化を実現することができる。

また、上記した一実施形態及びこれの各種変形例（特に変形例３）の説明から明らかなように、第１０の態様の電動自転車用モータユニット（３）は、回転軸（５１）を備えるモータ（５）と、回転軸（５１）の一部が収容されるユニットケース（４）と、ユニットケース（４）を貫通するようにユニットケース（４）に配置され、軸線（６０）まわりに回転自在な入力軸（６）と、入力軸（６）の外周面に沿って配置され、入力軸（６）と一体に回転する入力体（７）と、入力軸（６）の外周面に沿って配置され、入力体（７）の回転力を受けて軸線（６０）まわりに回転する出力体（８）と、ユニットケース（４）に収容され、モータ（５）の回転を制御する制御基板（３５）を具備する。ユニットケース（４）は、制御基板（３５）の第１面（３５１）に接続される第１放熱部（４１４）と、制御基板（３５）の第１面（３５１）とは反対の第２面（３５２）に接続される第２放熱部（４２４）を有する。

第１０の態様の電動自転車用モータユニット（３）では、制御基板（３５）の熱が、第１放熱部（４１４）と第２放熱部（４２４）を介して両側から効率的に放熱される。したがって、電動自転車用モータユニット（３）の放熱性向上を実現することができる。

第１１の態様の電動自転車用モータユニット（３）は、第１０の態様との組み合わせにより実現される。第１１の態様の電動自転車用モータユニット（３）は、ユニットケース（４）内に配置される熱伝導性部材（９）を更に具備する。熱伝導性部材（９）は、第１放熱部（４１４）と制御基板（３５）の間と、第２放熱部（４２４）と制御基板（３５）の間の、少なくとも一方に配置される。

第１１の態様の電動自転車用モータユニット（３）では、制御基板（３５）の熱が、熱伝導性部材（９）を介してより効率的に放熱される。

第１２の態様の電動自転車用モータユニット（３）は、第１１の態様との組み合わせにより実現される。第１２の態様の電動自転車用モータユニット（３）では、制御基板（３５）は、電気部品（３５３）を含む。熱伝導性部材（９）は、電気部品（３５３）に接触する。

第１２の態様の電動自転車用モータユニット（３）では、電気部品（３５３）の熱が、熱伝導性部材（９）を介して効率的に放熱される。

第１３の態様の電動自転車用モータユニット（３）は、第１０から第１２のいずれか一つの態様との組み合わせにより実現される。第１３の態様の電動自転車用モータユニット（３）では、制御基板（３５）は、発熱素子（３５３１）を含む。第１放熱部（４１４）と第２放熱部（４２４）の少なくとも一方は、制御基板（３５）の厚み方向に視たときに、発熱素子（３５３１）と重なる位置にある。

第１３の態様の電動自転車用モータユニット（３）では、制御基板（３５）のなかでも特に高温になりやすい発熱素子（３５３１）の熱が、より効率的に放熱される。

第１４の態様の電動自転車用モータユニット（３）は、第１０から第１３のいずれか一つの態様との組み合わせにより実現される。第１４の態様の電動自転車用モータユニット（３）では、第１放熱部（４１４）は、制御基板（３５）の厚み方向に視たときに、第２放熱部（４２４）と重なる位置にある。

第１４の態様の電動自転車用モータユニット（３）では、制御基板（３５）が、第１放熱部（４１４）と第２放熱部（４２４）によって両側から挟み込まれることで、放熱性の向上に加えて、制御基板（３５）の固定の信頼性が向上し、ひいてはモータユニット（３）の耐振動性が向上する。

第１５の態様の電動自転車（１）は、第１０から第１４のいずれか一つの態様の電動自転車用モータユニット（３）と、電動自転車用モータユニット（３）のモータ（５）の回転力が伝えられる車輪（１１）を具備する。

第１５の態様の電動自転車（１）では、電動自転車（１）において電動自転車用モータユニット（３）放熱性向上を実現することができる。

１ 電動自転車
１１ 車輪
３ モータユニット
３１ 減速機構
３５ 制御基板
３５３ 電気部品
３５３１ 発熱素子
４ ユニットケース
４１４ 第１放熱部
４２４ 第２放熱部
４９ Ｏリング
５ モータ
５１ 回転軸
５２ ロータ
５３ ステータ
５３０ 外周面
５３５ 金属面
５５２ 軸受
５７ 金属カップ
５７０ 内周面
５７４ 開口縁部
５７８ 凹部
６ 入力軸
６０ 軸線
７ 入力体
８ 出力体
９ 熱伝導性部材

Claims (30)

1. ステータ、ロータ、及び回転軸を有するモータと、
   前記回転軸の一部が収容されるユニットケースと、
   前記ユニットケースに収容され、前記モータの回転を制御する制御基板と、
   前記制御基板および前記ユニットケースに接することにより、前記制御基板の熱を前記ユニットケースに伝導する熱伝導性部材と、を備え、
   前記熱伝導性部材は、前記制御基板と前記ステータとの間に設けられた第１熱伝導性部材を有する、
   電動自転車用モータユニット。
2. 前記制御基板は、第１面と前記第１面とは反対の第２面を有し、
   前記第１熱伝導性部材は、前記第１面と前記ユニットケースとの間に設けられ、
   前記熱伝導性部材は、前記第２面と前記ユニットケースとの間に設けられた第２熱伝導性部材をさらに有する、
   請求項１に記載の電動自転車用モータユニット。
3. 前記ユニットケースは、第１分割体と第２分割体とを有し、
   前記第１熱伝導性部材は、前記第１分割体に接触し、
   前記第２熱伝導性部材は、前記第２分割体に接触している、
   請求項２に記載の電動自転車用モータユニット。
4. 前記ユニットケースに収容され、前記モータの回転を減速して伝達する減速機構をさらに備え、
   前記第１分割体は、前記減速機構を軸支している、
   請求項３に記載の電動自転車用モータユニット。
5. 前記第２熱伝導性部材は、前記モータの前記回転軸の軸方向に視たとき、前記モータと重なる位置に設けられている、
   請求項２から４のいずれか一項に記載の電動自転車用モータユニット。
6. 前記モータは、
   開口を含み、前記ステータと前記ロータの少なくとも一部が収容される金属カップを有し、
   前記金属カップの内周面は、前記ステータに圧接している、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の電動自転車用モータユニット。
7. 回転軸を備えるモータと、
   前記回転軸の一部が収容されるユニットケースと、
   前記ユニットケースを貫通するように前記ユニットケースに配置され、軸線まわりに回転自在な入力軸と、
   前記入力軸の外周面に沿って配置され、前記入力軸と一体に回転する入力体と、
   前記入力軸の外周面に沿って配置され、前記入力体の回転力を受けて前記軸線まわりに回転する出力体と、
   前記入力体と前記出力体の間に配置されるワンウェイクラッチと、
   前記ユニットケースに収容され、前記モータの回転を制御する制御基板を具備し、
   前記ユニットケースは、
   前記制御基板の第１面に接続される第１放熱部と、
   前記制御基板の前記第１面とは反対の第２面に接続される第２放熱部を有し、
   前記入力体は、前記入力軸に連結された第１入力体と、前記出力体に回転力を伝達する第２入力体とを有し、
   前記第２入力体は、前記ワンウェイクラッチの半径方向の内側に配置され、
   前記出力体は、前記ワンウェイクラッチの半径方向の外側に配置される、
   電動自転車用モータユニット。
8. 前記ユニットケース内に配置される熱伝導性部材を更に具備し、
   前記熱伝導性部材は、前記第１放熱部と前記制御基板の間と、前記第２放熱部と前記制御基板の間の、少なくとも一方に配置される、
   請求項７に記載の電動自転車用モータユニット。
9. 前記制御基板は、発熱素子を含み、
   前記第１放熱部と前記第２放熱部の少なくとも一方は、前記制御基板の厚み方向に視たときに、前記発熱素子と重なる位置にある、
   請求項７に記載の電動自転車用モータユニット。
10. 前記第１放熱部は、前記制御基板の厚み方向に視たときに、前記第２放熱部と重なる位置にある、
    請求項７に記載の電動自転車用モータユニット。
11. 前記制御基板は、発熱素子を含み、
    前記第１放熱部と前記第２放熱部の少なくとも一方は、前記制御基板の厚み方向に視たときに、前記発熱素子と重なる位置にあり、
    前記熱伝導性部材は、前記第２放熱部と前記制御基板の間に配置される第２熱伝導性部材を有し、
    前記第２熱伝導性部材は、複数の前記発熱素子に接触する、
    請求項８に記載の電動自転車用モータユニット。
12. 前記熱伝導性部材は、前記第１放熱部と前記制御基板の間に配置される第１熱伝導性部材を有し、
    前記第１熱伝導性部材は、複数の前記発熱素子に接触する、
    請求項１１に記載の電動自転車用モータユニット。
13. 前記ユニットケースの第１分割体は、前記第1放熱部を一体に有し、
    前記第１分割体の一部は、周囲の部分よりも肉厚に形成され、
    前記第１放熱部は、前記肉厚の部分が、前記ユニットケースの内側に張り出すように構成される、
    請求項７に記載の電動自転車用モータユニット。
14. 前記ユニットケースの第２分割体は、前記第２放熱部を一体に有し、
    前記第２分割体の一部は、周囲の部分よりも内側に凹むように形成され、
    前記第２放熱部は、前記凹んだ部分の底部が、前記ユニットケースの内側に張り出すように構成される、
    請求項７に記載の電動自転車用モータユニット。
15. 前記制御基板のうち前記入力軸から離れた側の端縁部が、前記第１放熱部と前記第2放熱部によって挟み込まれる、
    請求項７に記載の電動自転車用モータユニット。
16. 前記出力体は、筒状の部材であり、前記入力軸の外周面に沿って回転可能に配置され、
    前記出力体の一端部は、前記第２分割体の貫通孔を通って、前記ユニットケースの外に突出している、
    請求項１４に記載の電動自転車用モータユニット。
17. 前記第１放熱部または前記第２放熱部は、前記モータの近傍に設けられる、
    請求項７に記載のモータユニット。
18. 前記第１放熱部または前記第２放熱部は、前記モータの前記回転軸の軸方向に視たとき前記モータと重なる位置に設けられる、
    請求項７に記載のモータユニット。
19. 前記第１放熱部および前記第２放熱部は、前記ユニットケースの内面に形成されている、
    請求項７に記載のモータユニット。
20. 前記制御基板は前記第１放熱部または前記第２放熱部に戴置されている、
    請求項７に記載のモータユニット。
21. 前記モータの回転力を伝達する減速機構を、更に備え、
    前記第１放熱部または前記第２放熱部は、前記減速機構よりも前記入力軸から離れて位置する、
    請求項７に記載のモータユニット。
22. 請求項７に記載の電動自転車用モータユニットと、
    前記電動自転車用モータユニットの前記モータの回転力が伝えられる車輪を具備する、
    電動自転車。
23. 回転軸を有するモータと、
    前記回転軸の一部が収容されるユニットケースと、
    前記ユニットケースを貫通し、軸線まわりに回転自在な入力軸と、
    前記入力軸の外周面に沿って配置され、前記入力軸と一体に回転する入力体と、
    前記入力軸の外周面に沿って配置され、前記入力体の回転力を受けて軸線まわりに回転する出力体と、
    前記入力体と前記出力体の間に配置されるワンウェイクラッチと、
    前記ユニットケースに収容され、第１面と前記第１面とは反対の第２面を有し、前記モータの回転を制御する制御基板と、を備える電動自転車用モータユニットであって、
    前記第１面に接触する第１熱伝導性部材と、
    前記第１熱伝導性部材に接触し、前記電動自転車用モータユニットの外殻に前記制御基板の熱を伝導する第１放熱部と、
    前記第２面に接触する第２熱伝導性部材と、
    前記第２熱伝導性部材に接触し、前記電動自転車用モータユニットの外殻に前記制御基板の熱を伝導する第２放熱部と、を備え、
    前記入力体は、前記入力軸に連結された第１入力体と、前記出力体に回転力を伝達する第２入力体とを有し、
    前記第２入力体は、前記ワンウェイクラッチの半径方向の内側に配置され、
    前記出力体は、前記ワンウェイクラッチの半径方向の外側に配置される、
    電動自転車用モータユニット。
24. 回転軸を有するモータと、
    前記回転軸の一部を収容し、第１分割体と第２分割体とを有するユニットケースと、
    前記ユニットケースを貫通し、軸線まわりに回転自在な入力軸と、
    前記入力軸の外周面に沿って配置され、前記入力軸と一体に回転する入力体と、
    前記入力軸の外周面に沿って配置され、前記入力体の回転力を受けて前記軸線まわりに回転する出力体と、
    前記入力体と前記出力体の間に配置されるワンウェイクラッチと、
    前記ユニットケースに収容され、前記モータの回転力を減速して伝達する減速機構と、
    前記入力体に伝達された人力と、前記減速機構により伝達された前記モータの回転力との合力が出力されるスプロケットと、
    前記ユニットケースに収容され、前記モータの回転を制御する制御基板と、
    前記ユニットケース内に配置される熱伝導性部材と、を備え、
    前記第２分割体は、周囲の部分よりも前記ユニットケースの内側に凹むように形成され、前記凹んだ部分の底部が前記制御基板に接続される放熱部を有し、
    前記放熱部は、前記熱伝導性部材を介して前記制御基板に接続され、
    前記入力体は、前記入力軸に連結された第１入力体と、前記出力体に回転力を伝達する第２入力体と、を有し、
    前記第２入力体は、前記ワンウェイクラッチの半径方向の内側に配置され、
    前記出力体は、前記ワンウェイクラッチの半径方向の外側に配置される、
    電動自転車用モータユニット。
25. 前記熱伝導性部材と前記制御基板との接触面は、前記第１分割体と前記第２分割体の合わせ面よりも前記第１分割体側にある、
    請求項２４に記載の電動自転車用モータユニット。
26. 前記制御基板は電気部品を含み、
    前記熱伝導性部材は、前記電気部品に接触する、
    請求項２４又は８に記載の電動自転車用モータユニット。
27. 前記放熱部は、前記モータの前記回転軸の軸方向に視たとき、前記モータと重なる位置に設けられる、
    請求項２４に記載の電動自転車用モータユニット。
28. 前記制御基板は、コンデンサを有し、
    前記コンデンサは、前記モータの前記回転軸の軸方向に視たとき、前記モータと重なる位置に設けられている、
    請求項２４又は７に記載の電動自転車用モータユニット。
29. 前記放熱部は、前記減速機構よりも前記入力軸から離れて位置する、
    請求項２４に記載の電動自転車用モータユニット。
30. 前記ユニットケースに収容され、前記入力軸に掛かるトルクを検出するトルク検出器を更に備え、
    前記制御基板は、前記モータの前記回転軸の軸方向に対して垂直な方向から視たとき、前記トルク検出器と重なる位置に設けられている、
    請求項２４に記載の電動自転車用モータユニット。

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