監修:コアレスモータ株式会社
インホイールモータとは
インホイールモータとは、各駆動輪のホイールの内側で独立して駆動するモーターのことです。
乗り物等で使われている一般的な駆動方式は、モータを本体をシャーシに据え付け、そこからシャフトやベルト、それにギアなどを介して、車輪を回転させます。それに対してインホイールモータはハブの内部に設置され、ホイールを直接回転させます。
そして、モーター本体の外側がハブと直接つながって車輪を回転させたり、あるいはモーターから短い車軸が出ていて、それが車輪を回転させます。さらに、モーターと車輪の間に減速ギアを介在させて車輪を回すタイプもあります。
インホイールモータの使用用途
インホイールモータは、バッテリーを電源としてモーターで移動する乗り物で広く利用されています。
インホイールモータはシャフトやベルト、ギアなどを介さずに直接ホイールを回転させます。それゆえ部品の点数を削減でき、乗り物全体の重量の削減とシステム全体の高効率化を図ることができます。バッテリーで駆動する乗り物は、重量の削減が運搬の容易さと走行距離の増大 (システムの高効率化) につながるため、電動アシスト車椅子、電動アシスト自転車、電動キックボード、電動バイク、工場や倉庫内の自動運搬車などで広く利用され、EV (電気自動車) にも採用検討されています。
また、車輪の内側にコンパクトに収納できることから車輪の操舵輪の設計の自由度が高くなり、小回りが利く四輪自動車や、平行移動やその場で回転が可能な自動車を作ることも容易になります。
現在の市販の電動自動車の駆動用モーターは前部のボンネット内や後輪のシャフトの上部付近に設置されているのが一般的です、しかし、インホイールモータを組み込んだ電気自動車は、ガソリン自動車が全盛となる以前のかなり昔から存在しました。
二酸化炭素排出削減の動きから世界的に電気自動車の需要が大きくなってきた今日では、再びインホイールモータで走る4輪自動車の研究開発が進められています。
インホイールモータの原理
インホイールモータは駆動輪のハブ内部に設置されていて、モーター1つが、その車輪のみに回転力を与えます。
電動アシスト自転車や電動バイクなどでは、前輪または後輪に1つのモーターが使われます。また、後輪を回して前進する電動車椅子および電動アシスト車椅子の場合では、左右の後輪にそれぞれモーターが装着されます。
4輪駆動の自動車にインホイールモータを使用する場合には、4輪全てにモーターが組み込まれます。そして、従来の自動車に有るコーナーを曲がる際のデファレンシャルギアの役割は、左右のモーターの回転速度の調整により行います。
インホイールモータの種類
インホイールモータはモーターの回転を車輪に伝える仕組みとして、ギアを介さずに直接車輪を回転させるダイレクトドライブ方式と、減速ギアを介して車輪を回転させる方式に分けられます。
ダイレクトドライブ方式は、減速ギアを使う方式と比較して車輪内部の構造をシンプルにできることと、ギアの介在によるエネルギーロスや重量の増加が無いのが利点です。また、ギアやシャフトの介在による僅かな伝達時間も無くなるので、機敏なトルクの制御ができるのも利点です。
しかし、モーターの出力トルクがそのまま車輪に伝わるため、重量のある乗り物の動輪を動かすためにはトルクのモーターが必要となり、モーターのサイズが大きくなります。また、低回転で車輪を回転させるときには、モーターの電力損失が大きくなることが欠点です。
減速ギアを介して車輪を回転させる方式は、小さな出力のモーターでも大きなトルクが得られるのが最大の利点です。電動アシスト車椅子や電動アシスト自転車など、比較的低速度で車輪を回す乗り物であれば、小型のインホイールモータと減速ギアの組み合わせにより、効率的な電気エネルギーの利用が可能になります。
減速ギアを介したインホイールモータの場合には、減速ギアの設置場所と重量増が欠点となります。それに対しては、モーター本体の内部に減速ギアも組み込んだ一体型のインホイールモータも開発されており、車輪全体の軽量化に貢献しています。
インホイールモータの選び方
インホイールモータはモーターそのものに様々な種類と特性が有るのに加え、ダイレクトドライブ方式と減速ギアを使う方式の違いがあります。
一方、インホイールモータを組み込む車両も、それぞれ必要とするモーターの特徴が異なります。人手による運搬もあり得る、電動アシスト自転車や電動アシスト車椅子の場合には、車輪の重量が軽く収まるモーターが向いています。高速で走行する四輪自動車には小型で高出力が出せるモーターが有利です。
このように、モーターそれ自体の性能・特性と、それを搭載する車両の特性が一致したインホイールモータを選択する必要があります。
本記事はインホイールモータを製造・販売するコアレスモータ株式会社様に監修を頂きました。
コアレスモータ株式会社の会社概要はこちら