JPH05300712A - トルク定数可変型ホイールモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】より小型・簡素な構成を有するトルク定数可変
型モータを実現する。 【構成】ロータ本体２０と回転と共に回転し、半径方向
に摺動可能なウエイト４６を設け、このウエイト４６に
加わる遠心力によりロータ外周部に設けられた永久磁石
３０を移動させる。これにより、ロータの回転数が大き
い場合、すなわち車両速度が高い場合にはステータ３２
と永久磁石３０の対向面積を減少させる。したがって、
鎖交磁束数が減り、モータ１０のトルク定数（＝逆起電
圧定数）が小さくなり、逆起電圧の上昇が抑えられて高
速回転が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気自動車に用いられ
るホイールに内蔵されたモータの改良に関し、特にトル
ク定数を可変する構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、静粛性や排気ガスが無いという特
性から電気自動車の開発が活発であり、限定的使用では
あるが一部ではすでに実用化されている。

【０００３】この電気自動車の駆動方式として、各ホイ
ールごとにモータを内蔵し、駆動するという方式があ
る。この方式は単一のモータの出力を各ホイールに分配
する方式に比べて、伝達系の部品およびスペースを省略
でき、その伝達損失も無くすことができるという特徴が
ある。

【０００４】しかし、ホイールに内蔵するために、さら
にはバネ下荷重の軽減や、良好なハンドリング特性を得
るためにモータ部分は軽量かつ小型に設計される必要が
ある。このため、このホイールモータにはモータ形式と
して永久磁石式モータが用いられることが多い。また、
この形式のモータは励磁電流が不要であるため、励磁コ
イルで発生する銅損がなく、よって効率は良い。しかし
ながら、永久磁石により発生する磁束は常に一定である
ため、大きなトルクを必要とする低速回転（低速走行
時）から、比較的小さなトルクでよい高速回転（高速走
行時）まで、カバーするモータにすることは困難であっ
た。本出願人の先の提案である、特願平４−５５９７号
によれば、ロータに設けられた磁性体を油圧アクチュエ
ータによりロータ軸方向に摺動移動させ、この磁性体と
ステータとの間の鎖交する磁束を変化させ、トルク定数
を制御する構成が示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
装置においては磁性体を摺動させるために油圧シリンダ
や油圧ポンプからなる油圧アクチュエータを設け、また
この油圧アクチュエータの作動量を算出し制御する制御
部を設ける必要があり、このため部品点数および重量が
増加するという問題があった。さらには、制御量の算出
に要する時間と油圧アクチュエータの作動遅れとにより
制御遅れが生じるという問題があった。

【０００６】本発明は前述の問題点を解決するためにな
されたものであり、摺動移動可能なロータ磁性体の移動
量を簡易な構成により走行速度に応じて変化させ、トル
ク定数を可変とすることを特徴とするトルク定数可変型
ホイールモータを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明にかかるトルク定数可変型ホイールモータ
は、ハウジングに固着され磁束を発生するステータと、
前記ステータの内側で回動可能に車軸に支持されホイー
ルと一体となって回動するロータと、前記ロータの外周
部に配置され当該ロータの回動軸に平行に摺動可能な磁
性体と、ロータと一体となって回動し半径方向に摺動す
るウエイトと、前記磁性体と前記ウエイトを連結する連
結部材と、ホイールが回転した際に前記ウエイトに加わ
る遠心力に対向する方向に作用する付勢力を前記磁性体
に与えるリターンスプリングと、を有している。

【０００８】

【作用】本発明は以上のような構成を有しており、車両
速度すなわちホイールの回転速度に応じてロータ外周に
配置された磁性体を摺動移動させ、ステータとロータ磁
性体の発生する各々の磁束の鎖交数を変化させ、トルク
定数を可変とする。前述の磁性体の摺動移動は、ウエイ
トに加わる遠心力により、リターンスプリングの付勢力
に抗して行われる。

【０００９】

【実施例】以下、図面にしたがって本発明の好適な実施
例の説明を行う。図１は本発明にかかるトルク定数可変
型ホイールモータの実施例の構成が示されている。トル
ク定数可変型モータ１０はホイール１２の内部に設けら
れ、トルク定数可変型モータ１０のロータ本体２０はホ
イールフランジ１４を介して、ボルト１６，１８により
ホイール１２に固着されている。したがって、モータ１
０の回転によりホイール１２も回転する。

【００１０】ロータ本体２０は略円筒形状を有し、モー
タ１０の軸部２２に二つのベアリング２４に回動可能に
支持される。さらにロータ本体２０にセレーション２６
が設けられ、このセレーション２６に嵌合するセレーシ
ョン２８ａを有するマグネットベース２８がホイール軸
方向に摺動可能に配置されている。このマグネットベー
ス２８にはその外周部に永久磁石３０が配置されてい
る。

【００１１】モータ１０のステータ３２はハウジング３
４に固定配置され、そのケイ素綱板などの磁性体板を積
層形成したコア３６は前記永久磁石３０に対向してい
る。コア３６にはコイル３８が巻回されており、コイル
３８への電力供給により磁束が発生し、この磁束が永久
磁石３０と鎖交する。

【００１２】本実施例の特徴は、前述のロータ本体２０
にはロータフランジ４０が固定され、これにウエイトが
半径方向に摺動可能に設けられている点である。ロータ
フランジ４０はボルト４２によりロータ本体２０に固定
され、ロータ本体２０と一体となって回転する。このロ
ータフランジ４０にウエイトガイド４４が設けられてい
る。このウエイトガイド４４は、筒形状を有しその内部
にウエイト４６が納められ、このウエイト４６はウエイ
トガイド４４によりホイール周方向には拘束され、半径
方向には所定量摺動可能となっている。このウエイト４
６と前述のマグネットベース２８はケーブル４８により
連結され、互いの摺動方向が異なることを是正するため
にロータフランジ４０に滑車５０が固定配設されてい
る。また、マグネットベース２８がセレーション２６の
左端に位置するときにウエイト４６はその可動範囲にお
ける最も内側に位置するよう関係付けられている。さら
に、マグネットベース２８に図中左方向に付勢力を与え
るように、ロータフランジ４０との間にリターンスプリ
ング５２が配置されている。

【００１３】次に動作について説明する。車両が静止し
ている状態ではホイールは回転せず、マグネットベース
２８の位置はリターンスプリング５２によりセレーショ
ン２６の左端、つまり図１に示される位置にあり、この
とき対向面積が最大になり磁束鎖交数も最大となる。し
たがって、モータのトルク定数は最大となり、高トルク
が必要な車両発進時などの低速走行時に適した状態にな
る。

【００１４】コイル３８に電流が流れロータ本体２０が
回転すると、ホイール１２が回転し車両が走行する。前
述のようにウエイト４６はロータ本体２０の回転に連れ
て回転するために遠心力が発生し、この遠心力はケーブ
ル４８により連結されるマグネットベース２８をリター
ンスプリング５２の付勢力に抗して、図中右方向に移動
させる。そして、遠心力とリターンスプリング５２の付
勢力が均衡する位置でマグネットベース２８は停止す
る。図２は可動範囲右端まで移動した状態を示した図で
ある。この状態では鎖交磁束数が減少し、トルク定数も
小さくなり、高速回転に適した状態となる。すなわち、
鎖交磁束数が減少することによりトルク定数（＝逆起電
圧定数）が小さくなり逆起電圧も減少し、マグネット固
定型のモータに比して、より高速の運転が可能となる。

【００１５】また、リターンスプリング５２のばね特性
を非線形特性とすることや、ばねに初期負荷、つまりマ
グネットベース２８が左端にあるときでも付勢力が残っ
ているように設定することにより、回転数に対する出力
トルク特性を変更することができる。

【００１６】図３にはその他の実施例が示されており、
リターンスプリング５２に加えて、油圧ダンパ６０が設
けられている。これによって、急ブレーキ時の車輪ロッ
クが生じたときに急激にウエイト４６が戻り、ウエイト
ガイド４４に衝突することを防止している。

【００１７】以上、二つの実施例においてウエイト４６
は複数個、周方向に等間隔で配置されていることが好ま
しく、またリターンスプリング５２やダンパ６０につい
ても同様である。例えば、ウエイト４６とリターンスプ
リング５２を各々３個ずつを６０°ごとに交互に配置す
るなどが考えられる。

【００１８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、簡素な構
成により、つまりウエイトを設けこれに加わる遠心力に
より、磁性体を移動させることができ、この磁性体とス
テータとの位置関係を変化させることができる。これに
より、低速回転高トルクから高速回転低トルクまで運転
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるトルク定数可変型モータの好適
な実施例の構成を示す断面図である。

【図２】実施例の作用を説明する要部断面図である。

【図３】本発明のその他の実施例の構成を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１０ トルク定数可変型モータ ２０ ロータ本体 ２８ マグネットベース ３０ 永久磁石 ３２ ステータ ４６ ウエイト ４８ ケーブル ５２ リターンスプリング

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハウジングに固着され磁束を発生するステ
   ータと、 前記ステータの内側で回動可能に車軸に支持され、ホイ
   ールと一体となって回動するロータと、 前記ロータの外周部に配置され、当該ロータの回動軸に
   平行に摺動可能な磁性体と、 ロータと一体となって回動し、半径方向に摺動するウエ
   イトと、 前記磁性体と前記ウエイトを連結する連結部材と、 ホイールが回転した際に前記ウエイトに加わる遠心力に
   対向する方向に作用する付勢力を前記磁性体に与えるリ
   ターンスプリングと、 を有し、ホイール回転数に応じて発生するウエイトに加
   わる遠心力により前記磁性体を摺動移動させ、当該磁性
   体と前記ステータとが発生する磁束の鎖交数を変えるこ
   とによりトルク定数を可変とすることを特徴とするトル
   ク定数可変型ホイールモータ。