2023-127999 モータ及びそれを備える電動バイク

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023127999

(43)【公開日】2023-09-14

(54)【発明の名称】モータ及びそれを備える電動バイク

(51)【国際特許分類】

   H02K 9/02 20060101AFI20230907BHJP

   H02K 1/22 20060101ALI20230907BHJP

【ＦＩ】

H02K9/02 Z

H02K1/22 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022032020

(22)【出願日】2022-03-02

(71)【出願人】

【識別番号】000232302

【氏名又は名称】ニデック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001933

【氏名又は名称】弁理士法人 佐野特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】志直 卓典

(72)【発明者】

【氏名】米田 朋広

【テーマコード（参考）】

5H601

5H609

【Ｆターム（参考）】

5H601AA16

5H601CC01

5H601DD01

5H601DD11

5H601GE10

5H609PP02

5H609PP07

5H609PP08

5H609QQ02

5H609RR61

(57)【要約】      （修正有）

【課題】冷却性能を向上できるモータを提供する。
【解決手段】モータ１０は、ロータと、ステータ３０と、を備える。ロータは、中心軸Ｊを中心として回転する。ステータ３０は、ロータと径方向に対向して配置される。ロータは、シャフト２１と、ロータコア２２と、マグネット２３と、バランスウェイト２４と、放熱部材２５と、を有する。シャフト２１は、中心軸Ｊに沿って延びる。ロータコア２２は、シャフト２１を径方向外側から囲み、筒状に形成される。マグネット２３は、ロータコア２２に配置される。バランスウェイト２４は、ロータコア２２の少なくとも軸方向の一方の端面に配置される。放熱部材２５は、バランスウェイト２４とロータコア２２との間に配置される。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

中心軸を中心として回転するロータと、
前記ロータの径方向外側に配置されるステータと、を備え、
前記ロータは、
前記中心軸に沿って延びるシャフトと、
前記シャフトを径方向外側から囲む筒状のロータコアと、
前記ロータコアに配置されたマグネットと、
前記ロータコアの少なくとも軸方向の一方の端面に配置されたバランスウェイトと、
前記バランスウェイトと前記ロータコアとの間に配置された放熱部材と、を有する、モータ。

【請求項2】

前記放熱部材は、前記マグネットと軸方向に対向する、請求項１に記載のモータ。

【請求項3】

前記放熱部材は、前記バランスウェイトと前記ロータコアとの間において、前記シャフトの外周面と接触する、請求項１又は請求項２に記載のモータ。

【請求項4】

前記放熱部材は、前記バランスウェイトと前記ロータコアとの間において、前記シャフトの外周面と前記放熱部材の径方向内端との間に隙間を空けて配置される、請求項１又は請求項２に記載のモータ。

【請求項5】

前記放熱部材は、前記シャフトの外周面と前記ロータコアの内周面との間に配置される、請求項１～請求項４のいずれかに記載のモータ。

【請求項6】

前記放熱部材は、前記シャフトの外周面と前記ロータコアの内周面との間から前記バランスウェイトと前記ロータコアとの間に連続して延びる、請求項１～請求項５のいずれかに記載のモータ。

【請求項7】

前記バランスウェイトは、径方向に広がる板状に形成され、
前記シャフトが配置される貫通孔と、
軸方向における前記ロータコア側の端面から前記ロータコアから離れる方向に凹む凹部と、を有し、
前記放熱部材が、前記凹部の内部に配置される、請求項１～請求項６のいずれかに記載のモータ。

【請求項8】

前記放熱部材が、放熱グリスである、請求項１～請求項７のいずれかに記載のモータ。

【請求項9】

前記放熱部材が、放熱シートである、請求項１～請求項７のいずれかに記載のモータ。

【請求項10】

請求項１～請求項９のいずれかに記載のモータを備える電動バイク。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータ及びそれを備える電動バイクに関する。

【背景技術】

【0002】

従来のモータは、中心軸を中心として回転するロータを備える。ロータは、シャフトを径方向外側から囲む筒状のロータコアと、ロータコアの軸方向の端面に配置されたバランスウェイトと、を備える。回転時に発熱したロータコアの熱は、シャフトに移動して放熱される。（例えば、特許文献１参照）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０００―１２５５２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来のモータでは、ロータの回転時にロータコアの温度が上昇し、放熱が十分に行われない可能性があった。

【0005】

そこで、本発明は、冷却性能を向上できるモータを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の例示的なモータは、ロータと、ステータと、を備える。ロータは、中心軸を中心として回転する。ステータは、ロータと径方向に対向して配置される。ロータは、シャフトと、ロータコアと、マグネットと、バランスウェイトと、放熱部材と、を有する。シャフトは、中心軸に沿って延びる。ロータコアは、シャフトを径方向外側から囲み、筒状に形成される。マグネットは、ロータコアに配置される。バランスウェイトは、ロータコアの少なくとも軸方向の一方の端面に配置される。放熱部材は、バランスウェイトとロータコアとの間に配置される。

【発明の効果】

【0007】

例示的な本発明によれば、冷却性能を向上できるモータを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本発明の第１実施形態に係るバイクの模式図である。

【図2】図２は、本発明の第１実施形態に係るモータの縦断面斜視図である。

【図3】図３は、本発明の第２実施形態に係るモータの縦断面斜視図である。

【図4】図４は、本発明の第２実施形態に係るモータの変形例を示す縦断面斜視図である。

【図5】図５は、本発明の第３実施形態に係るモータの縦断面斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図１に示すモータ１０の中心軸Ｊの延びる方向を単に「軸方向」と呼び、モータ１０の中心軸Ｊを中心とする径方向及び周方向を単に「径方向」及び「周方向」と呼ぶ。なお、「軸方向」、「径方向」、「周方向」は単に説明のために用いられる名称であって、実際の位置関係や方向を限定しない。

【0010】

また、本願において「平行な方向」とは、略平行な方向も含む。また、本願において「直交する方向」とは、略直交する方向も含む。

【0011】

＜第１実施形態＞
（１．電動バイクの構成）
本発明の例示的な実施形態の電動バイク１について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る電動バイク１の模式図である。

【0012】

電動バイク１は、前輪２と、後輪３と、車体４と、ハンドル５と、ＥＣＵ（electronic control unit）６と、スロットル７と、モータ１０と、バッテリ１１と、を備える。

【0013】

前輪２及び後輪３は、一対の車輪である。車体４には、前輪２及び後輪３が取り付けられる。車体４の前部には、ハンドル５が取り付けられる。

【0014】

ＥＣＵ６は、車体４の内部に配置される。ＥＣＵ６は、制御装置である。ＥＣＵ６には、スロットル７が接続される。スロットル７は、ハンドル５に取付けられた速度調整機構である。

【0015】

バッテリ１１は、車体４の内部に配置される。バッテリ１１は、ＥＣＵ６に接続される。バッテリは、外部から接続される充電器（不図示）により充電される。

【0016】

モータ１０は、減速機（不図示）を介して後輪３に駆動力を伝える。電動バイク１において、運転者は、スロットル７の操作に応じて、モータ１０の駆動を制御する。

【0017】

なお、本実施形態では、モータ１００により後輪２０３を駆動する構成としたが、前輪２０２をモータ１００により駆動する構成としてもよい。また、本開示のモータは、電動バイクに限らず、他の移動体に適用されてもよい。移動体には、例えば、自動車、二輪車、船舶、航空機が含まれてよい。また、本開示のモータは、移動体に限らず、家電に適用されてもよい。

【0018】

なお、本実施形態では、モータ１０により後輪３を駆動する構成としたが、前輪２をモータ１０により駆動する構成としてもよい。また、本開示のモータ１０は、電動バイクに限らず、他の移動体に適用されてもよい。移動体には、例えば、自動車、二輪車、船舶、航空機が含まれてよい。また、本開示のモータは、移動体に限らず、家電に適用されてもよい。

【0019】

（２．モータの構成）
図２は、モータ１０の縦断面斜視図である。モータ１０は、インナーロータ型である。モータ１０は、ハウジング４０の内部に収容され、ロータ２０と、ステータ３０と、を備える。ロータ２０は、中心軸Ｊを中心として回転する。ハウジング４０は、円筒状に形成され、軸方向の一端面にハウジング貫通孔４１を有する。

【0020】

（３．ステータの構成）
ステータ３０は、ロータ２０と隙間を介して径方向外側に対向して配置される。ステータ３０は、ハウジング４０に固定される。ステータ３０は、ステータコア３１と、複数のコイル３２と、を有する。ステータコア３１は、ロータ２０を径方向外側から囲む。ステータコア３１は、軸方向に延びる円筒状のコアバック３１１と、コアバック３１１から径方向内側に延びる複数のティース３１２と、を有する。コアバック３１１は、、電磁鋼板等の磁性体を軸方向に複数積層して形成される。複数のティース３１２は、周方向に沿って一周に亘って等間隔に配置される。

【0021】

複数のコイル３２は、インシュレータ３３を介してステータコア３１の各ティース３１２にそれぞれ装着される。複数のコイル３２は、周方向に複数配置される。

【0022】

（４．ロータの構成）
ロータ２０は、シャフト２１と、ロータコア２２と、マグネット２３と、一対のバランスウェイト２４と、放熱部材２５と、を有する。

【0023】

シャフト２１は、中心軸Ｊに沿って延び、中心軸Ｊを中心として回転する。シャフト２１は、円柱状に形成される。シャフト２１は、一対のベアリング５１、５２により回転可能に支持される。ベアリング５１、５２は、例えば、ボールベアリングである。ベアリングは、ハウジング４０に保持されている。シャフト２１の軸方向一端部は、ハウジング貫通孔４１を介してハウジング４０の外部に突出する。

【0024】

ロータコア２２は、シャフト２１を径方向外側から囲み、筒状に形成されている。ロータコア２２は、環状の電磁鋼板等の磁性体を軸方向に複数積層して形成される。ロータコア２２は、挿通孔２２ａ及びマグネット挿入孔２２ｂを有する。

【0025】

挿通孔２２ａは、中心軸Ｊに沿って延びるとともに、ロータコア２２を軸方向に貫通する。シャフト２１は、挿通孔２２ａに挿入される。

【0026】

マグネット挿入孔２２ｂは、ロータコア２２の径方向外端部に配置され、ロータコア２２を軸方向に貫通する。マグネット挿入孔２２ｂの内部には、マグネット２３が挿入される。これにより、マグネット２３が、ロータコア２２に配置される。なお、マグネット２３は、ロータコア２２の外周面に固定してもよい。

【0027】

バランスウェイト２４は、径方向に広がる円板状に形成され、ロータコア２２の軸方向の両端面にそれぞれ配置される。なお、バランスウェイト２４は、ロータコア２２の軸方向の一方の端面のみに配置されていてもよい。すなわち、バランスウェイト２４は、ロータコア２２の少なくとも軸方向の一方の端面に配置される。

【0028】

バランスウェイト２４は、ウェイト貫通孔（貫通孔）２４１を有する。ウェイト貫通孔２４１は、中心軸Ｊ上に配置され、軸方向に貫通する。シャフト２１は、ウェイト貫通孔２４１に圧入され、シャフト２１とバランスウェイト２４とは、固定されている。このとき、ウェイト貫通孔２４１内において、バランスウェイト２４とシャフト２１とは接触している。

【0029】

放熱部材２５は、バランスウェイト２４とロータコア２２との間に配置される。放熱部材２５は、熱伝導性材料を含む放熱グリスから成る。これにより、放熱部材２５は、バランスウェイト２４及びロータコア２２に接触するとともに、バランスウェイト２４とロータコア２２との間の空隙は、放熱部材２５により充填される。従って、ロータコア２２及びマグネット２３の熱が、放熱部材２５を介してバランスウェイト２４に効率よく伝わる。これにより、ロータコア２２及びマグネット２３の熱は、バランスウェイト２４を経由してシャフト２１からハウジング４０の外部に効率よく放熱される。従って、冷却性能を向上できるモータ１０を提供できる。

【0030】

また、放熱部材２５は、バランスウェイト２４の軸方向の端面上において、径方向に広がって形成され、マグネット２３と軸方向に対向して接触する。これにより、マグネット２３の熱が、放熱部材２５を介してバランスウェイト２４に効率よく伝わる。

【0031】

また、放熱部材２５は、シャフト２１の外周面と接触する。これにより、ロータコア２２の熱が、放熱部材２５を介してシャフト２１に効率よく伝わる。なお、シャフト２１の外周面と放熱部材２５の径方向内端との間に隙間を空けて配置してもよい。これにより、放熱部材２５とシャフト２１とが、非接触になる。この場合でも、ロータコア２２の熱が、放熱部材２５を介してバランスウェイト２４、シャフト２１の順に伝えられる。

【0032】

放熱部材２５は、放熱グリスが塗布されたバランスウェイト２４にシャフト２１を圧入することにより、バランスウェイト２４とロータコア２２との間に容易に配置できる。これにより、モータ１０の組立て作業性が向上する。なお、放熱部材２５として放熱グリスの代わりに伝熱シートも用いてもよい。このとき、放熱シートが貼り付けられたバランスウェイト２４にシャフト２１を圧入することにより、放熱部材２５を、バランスウェイト２４とロータコア２２との間に容易に配置できる。

【0033】

＜第２実施形態＞
次に、本発明の例示的な第２実施形態について説明する。図３は、第２実施形態のモータ１０の断面斜視図である。説明の便宜上、前述の図１及び図２に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付し、説明を省略する。

【0034】

第２実施形態では、放熱部材２５は、シャフト２１の外周面とロータコア２２の内周面との間に配置される。また、放熱部材２５は、シャフト２１の外周面とロータコア２２の内周面との間からバランスウェイト２４とロータコア２２との間に連続して延びる。

【0035】

これにより、放熱部材２５は、シャフト２１の外周面及びロータコア２２の内周面に接触するとともに、シャフト２１の外周面とロータコア２２の内周面との間の空隙は、放熱部材２５により充填される。従って、ロータコア２２及びマグネット２３の熱が、放熱部材２５を介してシャフト２１に効率よく伝わる。これにより、ロータコア２２及びマグネット２３の熱は、シャフト２１からハウジング４０の外部により効率よく放熱される。

【0036】

また、放熱部材２５は、シャフト２１の外周面とロータコア２２の内周面との間からバランスウェイト２４とロータコア２２との間に連続して延びることにより、ロータコア２２及びマグネット２３の熱が、放熱部材２５及びバランスウェイト２４を介してシャフト２１により効率よく伝わる。

【0037】

放熱部材２５は、放熱グリスが塗布されたロータコア２２の挿通孔２２ａにシャフト２１を圧入することにより、シャフト２１の外周面とロータコア２２の内周面との間に容易に配置できる。これにより、モータ１０の組立て作業性が向上する。

【0038】

図４は、第２実施形態のモータ１０の変形例を示す断面斜視図である。シャフト２１の外周面とロータコア２２の内周面との間に配置される放熱部材２５と、バランスウェイト２４とロータコア２２との間に配置される放熱部材２５とは、分離して配置されていてもよい。

【0039】

＜第３実施形態＞
次に、本発明の例示的な第３実施形態について説明する。図５は、第３実施形態のモータ１０の断面斜視図である。説明の便宜上、前述の図１及び図２に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付し、説明を省略する。

【0040】

第３実施形態では、バランスウェイト２４は、凹部２４２を有する。凹部２４２は、バランスウェイト２４の軸方向におけるロータコア２２側の端面からロータコア２２から離れる方向に凹む。放熱部材２５は、凹部２４２の内部に充填されて配置される。これにより、凹部２４２を介してロータコア２２とバランスウェイト２４との間に、より多くの放熱部材２５を介在させることができる。従って、ロータコア２２の熱が、放熱部材２５を介してバランスウェイト２４により効率よく伝わる。

【0041】

＜５．その他＞
以上、本発明の実施形態について説明した。なお、本発明の範囲は上述の実施形態に限定されない。本発明は、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。また、上述の実施形態は適宜任意に組み合わせることができる。

【0042】

例えば、第２実施形態のモータ１０のバランスウェイト２４に凹部２４２を設けてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0043】

本発明のモータは、例えば電動バイク等の動力源として利用することができる。

【符号の説明】

【0044】

１ 電動バイク
２ 前輪
３ 後輪
４ 車体
５ ハンドル
６ ＥＣＵ（electronic control unit）
７ スロットル
１０ モータ
１１ バッテリ
２０ ロータ
２１ シャフト
２２ ロータコア
２２ａ 挿通孔
２２ｂ マグネット挿入孔
２３ マグネット
２４ バランスウェイト
２５ 放熱部材
３０ ステータ
３１ ステータコア
３２ コイル
３３ インシュレータ
４０ ハウジング
４１ ハウジング貫通孔
５１、５２ ベアリング
２４１ ウェイト貫通孔
２４２ 凹部
３１１ コアバック
３１２ ティース
Ｊ 中心軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】