インホイールモーター欠点とバネ下重量や耐久性の課題

インホイールモーター欠点

バイクではインホイールモーターの故障率は四輪より低い。

インホイールモーターのバネ下重量増加とは

インホイールモーターの最大の欠点は、バネ下重量の増加です。モーターをホイール内部に配置することで、サスペンションより下の部分の重量が大幅に増えてしまいます。

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バネ下重量が増えると、路面の凹凸に対するサスペンションの反応が遅くなり、乗り心地が悪化します。つまり段差を乗り越えたときの衝撃が車体に伝わりやすくなるということですね。

参考）インホイールモーターのバネ下重量問題とその解決策

また、ハンドリング性能にも悪影響を及ぼします。バネ下重量が軽いほど慣性が小さくなり、運動状態が変化しやすくなるため、重量増加は操縦安定性を損なう要因となります。バイクのような二輪車では、四輪車以上にこの影響が顕著に現れます。

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インホイールモーターの冷却性能の問題点

ホイール内は空間が限られており、熱がこもりやすいという構造的な弱点があります。長時間・高負荷の使用で発熱による性能低下が懸念されるため、冷却対策は必須です。

モーターとブレーキが隣接することで、ブレーキの熱もモーターに影響を与えます。これは通常のモーター配置では起こらない問題です。

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電気自動車用インホイールモータ開発では、油冷技術の採用が研究されています。しかしバイクの場合、さらに小型化が求められるため、冷却システムの実装は一層困難になります。限られた空間で大きな出力を発揮しながら適切に冷却する技術が、実用化の鍵を握っています。

インホイールモーターの耐久性と故障リスク

インホイールモーターは路面からの衝撃をタイヤを介してダイレクトに受けるため、耐久性に課題があります。車輪には時に10G以上の加速度が発生し、この振動に耐える設計が必要です。

参考）インホイールモーター - Wikipedia

モーターや減速機には高い耐久性が求められ、各部を補強したり電機子巻線が振動で断線しないよう樹脂で固める対策が必要です。結果的にこれがさらなる重量増加につながります。

浸水や異物の影響も受けやすい位置にあります。モーターはタイヤとほぼ同じ高さに設置されるため、路上の水たまりやゴミなどから保護する必要があります。耐腐食素材や高強度シーリング技術の採用が解決策として提案されています。

現状では壊れやすいのが実情です。

インホイールモーターの設計制約とコスト

ホイール内の限られた空間と許容できる重量によって、モーターの設計が大きく制約されます。この制約の中で高出力・高効率を実現しなくてはならないため、開発難易度が高くなります。

高強度のベアリングで軸を支える必要がありますが、通常の自動車よりもベアリング数が多く複雑になります。低回転域のトルクを補償するために減速ギア機構を搭載すると、ベアリング数はさらに増え、信頼性の確保が課題となります。

BEVはバッテリーの価格が高いため車両価格も高くなりがちで、さらにコストがかさむインホイールモーターの採用は難しい状況です。技術的課題を克服した上で、価格競争力を保つことが実用化への道のりを険しくしています。バネ下重量など技術的にも超えなければいけない課題があります。

参考）そういえばさ……[インホイールモーター]ってなんで無くなった…

インホイールモーターのバイクでの実用化状況

四輪車ではまだ正式採用された実績がほとんどありませんが、バイクではすでにインホイールモーター搭載モデルが多数存在します。ヤマハのPES2やホンダのEM1eなど、実際に製品化された事例があります。

参考）PES2 - Yamaha Motor Design

電動バイクの普及価格帯では、インホイールモーターが主流になりつつあるという報告もあります。バイクは四輪車に比べて車体が軽く、求められる出力も小さいため、技術的ハードルが低いのが理由です。

参考）電動バイク分解、インホイールモーターが台頭

ただし、メンテナンスの複雑さは残ります。インホイールモーター内部のナイロンギアやクラッチ部分が劣化するケースも報告されており、定期的な点検と交換が必要です。スマートセンサーによる状態監視で故障を未然に防止する技術も開発されています。

参考）電動バイクの、インホイールモーターの中を開けてみると、ボロボ…

参考リンク（インホイールモーター搭載の電動バイクEM1eの詳細仕様）。
Honda EM1e 公式サイト
参考リンク（日産のインホイールモーター技術解説）。
日産自動車 インホイールモーター技術

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