電動自転車やスクーターは、従来の乗り物に代わる、効率的で環境に優しく、手頃な価格の代替手段として、都市に革命をもたらします。これらの乗り物の心臓部には、加速、効率、重量配分、さらにはメンテナンスの必要性までも決定するモーター（多くの場合、ブラシレスDCモーター）が搭載されています。
BLDCモーターのアーキテクチャとして、インランナー型とアウトランナー型の2種類が市場を席巻しています。アウトランナー型は高トルクで低速動作で知られていますが、インランナー型は高回転性能とコンパクトなフォームファクターに優れています。
電動自転車やスクーターにおいて、インランナー型とアウトランナー型のどちらを選ぶべきかは必ずしも明確ではありません。この記事では、技術データ、アプリケーションの洞察、そしてメーカー、フリートオペレーター、ライダーにとっての現実的な考慮事項に基づき、アウトランナー型よりもインランナー型BLDCモーターを優先すべきケースを考察します。
インランナーとアウトランナーBLDCモーターの基礎
電動自転車とスクーターにおける役割を比較する前に、主な機械的な違いを理解しておくことが重要です。
インランナーBLDCモーター
- 磁石を備えたローターは、ステーター巻線内で回転します。
- ローターは固定された外側のケース内で回転します。
- 通常、高速・低トルク出力に最適化されています。
- ホイールのトルク要求を満たすために、ギア減速が必要となる場合が多くあります。
アウトランナーBLDCモーター
- ローターはステーター巻線の外側に配置されます。
- 外殻は固定された内核の周りを回転します。
- 低回転数でも高いトルクを自然に発生します。
- ギアを使用しないダイレクトドライブ用途でよく使用されます。
電動自転車とスクーターにとってモーターの選択が重要な理由
モーターの選択は次のような点に影響します。
- 加速性能と登坂性能 – トルク出力は登坂性能と積載性能に影響します。
- 最高速度 – 回転数とギア比に依存します。
- エネルギー効率 – バッテリーの航続距離に影響します。
- モーターのサイズと重量 – ハンドリングと可搬性に影響します。
- 耐久性とメンテナンス – フリートユースにおいて重要です。
EバイクとスクーターにおけるインランナーBLDCモーターの技術的利点
アウトランナーモーターは、一部の低価格帯および中価格帯のスクーター/Eバイクで主流ですが、以下の状況ではインランナーBLDCモーターがより適した選択肢となることがよくあります。
高速通勤およびスポーツモデル
インランナーモーターは高速回転するように設計されており、ハイエンドモデルでは最大50,000 RPMに達することもあります。適切なギア比を使用することで、過熱することなくより高い最高速度を維持できます。
例：時速40km以上の速度を目指す高性能Eバイクでは、内歯車減速機構を備えたインランナーモーターが選ばれることが多いです。
スペースが限られている場合や空力設計の場合
インランナーBLDCモーターは、一般的にアウトランナーモーターに比べて直径が小さく、長さが長くなります。この形状は、以下の用途に適しています。
- コンパクトなスクーターデッキ
- 一体型ミッドドライブユニット
- 流線型のeバイクフレーム
優れた熱管理
インランナーではステーター（発熱部品）が外側にあるため、放熱効率が向上します。これは以下の点で重要です。
- ハイパワーヒルクライム
- ライダーの重い荷物
- 継続的な長距離通勤
精密制御と滑らかさ
インランナーはトルクリップルが低く、磁界方向制御（FOC）との互換性に優れているため、以下の用途に最適です。
- プレミアムeバイクのアダプティブクルーズコントロール
- シェアスクーターのスムーズな加速プロファイル
パフォーマンスデータ：電動自転車とスクーターの使用におけるインランナーとアウトランナー
| パラメータ | インランナーBLDCモーター（ミッドドライブ） | アウトランナーBLDCモーター（ハブドライブ） |
| 一般的な回転数範囲 | 5,000 – 50,000 RPM | 200 – 2,000 RPM |
| モーターシャフトでのトルク | 低い（ギアが必要） | 高い（ダイレクトドライブ可能） |
| 高速時の効率 | 90–94% | 80–88% |
| 重量対出力比 | 0.5–1.0 kg/kW | 0.8–1.5 kg/kW |
| モーター直径 | 小型（一般的に40–80 mm） | 大型（一般的に80–200 mm） |
| 放熱性 | 優れている（ステータが外側） | 制限あり（ステータが内側） |
| メンテナンス性 | 低い（密閉ギアシステム） | 低い（ダイレクトドライブ） |
| 理想的な用途 | 高速・コンパクト・高級モデル | 低価格・高トルクの通勤モデル |
インランナーBLDCモーターが実際の電動自転車/スクーターのシナリオで優れたパフォーマンスを発揮するとき
高性能通勤用Eバイク
スピードと効率性を両立させたい場合、ギア付きインランナーは、加速性能と高速走行の持続性においてアウトランナーを上回る性能を発揮します。
事例：
- モーター：1.5kW インランナー、ギア付きミッドドライブ
- 最高速度：48 km/h
- 効率：35 km/h巡航時平均92%
- 使用例：平坦から中程度の地形での長距離通勤者
高温地域におけるシェアリング電動スクーター
Inrunner BLDCは熱ストレスへの耐性に優れ、夏季の都市部での使用におけるシャットダウン事故を削減します。フリートオペレーターはダウンタイムの削減というメリットを享受できます。
事例：
- モーター：500W インランナーハブ（密閉冷却チャネル）
- 周囲温度：35℃以上
- ヒートソークテスト：1時間連続使用後、コア温度75℃未満を維持
坂を登る配達用電動バイク
適切なギア比により、インランナーは過熱することなく持続的なトルクを供給できます。これは、貨物用電動バイクや配達車両にとって非常に重要です。
事例：
- モーター：2.0kW インランナーミッドドライブ（遊星ギア付き）
- 積載量：120kgの貨物＋ライダー
- 登坂テスト：熱によるロールバックなしで10%の勾配を3km走行
コストに関する考慮事項
インランナーBLDCモーターは、アウトランナーモーターよりも高価になる傾向がありますが（高精度な加工とギアリングの内蔵により）、ライフサイクルコスト全体は低くなります。
- 冷却性能の向上による長寿命化
- 高速走行時のバッテリー消費量の低減
- 車両メンテナンスによるダウンタイムの削減
Eバイク/スクーターにおけるインランナーBLDCの欠点
低い固有トルク – ギアまたはベルト減速が必要。
高い初期コスト – 製造コストと制御電子機器のコストが高い。
より複雑な設置 – 特にギアを内蔵したミッドドライブ設計の場合。
メーカーとライダーのための選定ガイドライン
| 要件 | インランナーBLDCを選ぶべき場合 |
| 最高速度 > 40 km/h | はい |
| 長時間の連続走行 | はい – 放熱性に優れる |
| コンパクトなフレーム設計 | はい – 小径が有利 |
| 低速での高トルク | いいえ – アウトランナーまたはギア付きインランナーが適する |
| 予算制約 | いいえ – アウトランナーの方がコスト効率が高い |
| プレミアムな走行体験 | はい – スムーズさと制御性に優れる |
軽量EVにおけるインランナーBLDCの市場動向
業界データ（2024年）によると、高級電動自転車やスクーターにおけるインランナーBLDCの採用は増加傾向にあります。
- 世界の軽量EV向けBLDCモーター市場：2024年には95億ドル、2028年には132億ドルに達すると予測されています。
- プレミアムセグメントにおけるインランナーシェア：2024年には38%、2028年には50%を超えると予測されています。
- 主な成長要因：熱性能、コンパクト設計、高速モデルにおける効率性。
アウトランナー BLDC モーターは、そのシンプルさと高トルク特性により、手頃な価格の通勤用電動自転車およびスクーター市場で依然として優位に立っていますが、インランナー BLDC モーターは、次のような要求が厳しいシナリオで優れています。
- より高い持続速度
- 高温時の冷却性能向上
- コンパクトまたはエアロダイナミックフレームとの統合
- 優れた乗り心地とコントロール性
特に都市部や車両群向けの高性能、信頼性、効率性に優れた軽量 EV の製造を目指すメーカーにとっては、インランナー BLDC がより賢明な選択となることがよくあります。