JP2008178225A - 回転電機 - Google Patents

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Abstract

【課題】より良好な冷却性能を確保し、ハウジングとステータとの干渉も防止することができる回転電機を提供すること。
【解決手段】本発明による回転電機２は、回転子１３と固定子１１とそれらを外包する外包部材１０とを備える回転電機であって、固定子１３と外包部材１０との間の隙間に回転電機２を冷却する冷却液を案内する案内手段３１を備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、乗用車、バス、トラック等の自動車に適用されて好適な、回転電機に関する。
従来から、車両内部の駆動源であるモータを車両内部から車輪を構成するホイールの内周側に配置転換して、車両内部のスペースの有効活用、ホイールの内周側の余剰スペースの有効活用、車両の低床化やドライブシャフトやデファレンシャルギヤ等の駆動力伝達装置の省略や車輪毎の回転数やトルクのきめ細かい制御あるいは車両姿勢の制御等を目的として、特許文献１に記載されているように、車輪毎のモータ及び減速機構を備えたインホイールモータが提案されている。
特開２００６−１６６５５４号公報
ところが、このようなインホイールモータに適用されるモータつまり、回転電機においては、インホイールモータが通常のサスペンション装置を構成する、車輪を回転自在に支持するナックルに相当し、サスペンション装置を構成するスプリングやショックアブソーバに対して車輪側に位置しているため、車両の走行時において、車輪を構成するタイヤに、駆動時、制動時、旋回走行時、あるいは路面凹凸乗り越え時等において地面から入力される力が、スプリングやショックアブソーバを介さずに伝達されるため、回転電機に作用する力は、車両内部に設置される回転電機においてよりも、相対的に大きくなる。
ところで、回転電機を構成するステータとハウジングとの間の隙間には潤滑液を兼ねた冷却液が流されて、回転電機の冷却が行われているが、上述したように、インホイールモータに適用される回転電機においては、回転電機に作用する力が大きくなるため、ハウジングの変形とハウジングに対するステータの相対移動により、ステータとハウジングとの間の隙間が一定とならず、冷却液を隙間全体に均等に流すことが困難となって良好な冷却性能を確保できなくなり、ハウジングとステータとの間の干渉によるモータ性能への悪影響も懸念されるという問題が生じる。
本発明は、上記問題に鑑み、より良好な冷却性能を確保し、ハウジングとステータとの干渉も防止することができる回転電機を提供することを目的とする。
上記の問題を解決するため、本発明による回転電機は、
回転子と固定子とそれらを外包する外包部材とを備える回転電機であって、
前記固定子と前記外包部材との間の隙間に当該回転電機を冷却する冷却液を案内する案内手段を備えることを特徴とする。
なお、回転電機とは回転子と固定子及びそれらを外包する外包部材を備えるものであれば、モータに限らず、発電機、速度発電機をも含む概念である。なお、前記回転子はロータのことであり、前記固定子はステータを指し、前記外包部材はハウジングを指す。
ここで、
前記回転電機において、
前記案内手段を弾性多孔体により構成することを特徴としてもよい。なお弾性多孔体とは、典型的にはスポンジ材である。
これによれば、前記回転電機に大きな力が作用する環境下において、前記外包部材が大きく変形して、前記固定子と前記外包部材との隙間が一定とならない条件においても、当該弾性多孔体により、冷却液を前記固定子と前記外包部材との間の隙間に均等に案内して流し込むことができ、前記回転電機を均等に冷却することを可能にして、良好な冷却性能を確保することができる。なお、前記固定子と前記外包部材との間の隙間とは、軸方向及び径方向のいずれか一方又は双方の隙間を指すものとする。
また、当該弾性多孔体が前記冷却液を一時的に保持する機能を有することに起因して、前記固定子と前記外包部材との間の隙間に案内された冷却液を一時的に保持して、当該冷却液が重力及び回転電機に作用する力により瞬時に前記外包部材の下部に流れ落ちてしまうことを防止することができる。これにより、前記冷却液が前記外包部材及び前記固定子から効果的に熱を奪うことを可能にして、冷却性能を高めることができる。
また、前記外包部材及び前記固定子の有する寸法公差により、前記外包部材と前記固定子との間の隙間が一定とならない場合でも、当該弾性多孔体の有する弾性によりこの隙間の不均一を吸収して、この隙間に当該弾性多孔体を介在させることができる。このため、冷却液を前記固定子と前記外包部材との間の隙間に均等に案内して流し込むことができ、前記回転電機を均等に冷却することを可能にして、良好な冷却性能を確保することができる。
さらに、前記弾性多孔体の有する弾性により、前記回転電機に大きな力が作用する条件においても、前記外包部材が変形、あるいは、前記固定子が前記外包部材に対して相対移動することを抑制し、前記外包部材と前記固定子との干渉を防止することができるので、特には前記外包部材に要求される変形強度を下げて、前記外包部材ひいては前記回転電機全体の軽量化を図ることができる。
また、前記外包部材と前記固定子との干渉により、前記固定子に損傷が発生して、前記回転電機の性能低下を招くことを防止することができる。さらに、前記固定子に要求される強度を低下させることができるので、前記固定子の小型化、軽量化、製造コストの低減を図ることができる。
加えて、前記弾性多孔体の有する弾性により、前記外包部材及び前記固定子の有する寸法公差を吸収することができるので、前記外包部材及び前記固定子に許容される寸法公差を緩和して、前記外包部材及び前記固定子の生産性を高め、製造コストを低減することができる。
あるいは、
前記回転電機において、
前記案内手段を植毛部材により構成することを特徴としてもよい。なお当該植毛部材は、典型的には、合成樹脂よりなるシートにブラシ状にこれも合成樹脂よりなる毛を植毛して構成されるものである。
これによれば、前記回転電機に大きな力が作用する環境下において、前記外包部材が大きく変形して、前記固定子と前記外包部材との隙間が一定とならない条件においても、当該植毛部材の備える複数の毛により、冷却液を前記固定子と前記外包部材との間の隙間に均等に案内して流し込むことができ、前記回転電機を均等に冷却することを可能にして、良好な冷却性能を確保することができる。
また、当該植毛部材も前記冷却液を一時的に保持する機能を有することに起因して、前記固定子と前記外包部材との間の隙間に案内された冷却液を一時的に保持して、当該冷却液が重力及び回転電機に作用する力により瞬時に前記外包部材の下部に流れ落ちてしまうことを防止することができる。これにより、前記冷却液が前記外包部材及び前記固定子から効果的に熱を奪うことを可能にして、冷却性能を高めることができる。
また、前記外包部材及び前記固定子の有する寸法公差により、前記外包部材と前記固定子との間の隙間が一定とならない場合でも、当該植毛部材の有する弾性によりこの隙間の不均一を吸収して、この隙間に当該植毛部材を介在させることができる。このため、冷却液を前記固定子と前記外包部材との間の隙間に均等に案内して流し込むことができ、前記回転電機を均等に冷却することを可能にして、良好な冷却性能を確保することができる。
さらに、前記植毛部材の有する弾性により、前記回転電機に大きな力が作用する条件においても、前記外包部材が変形、あるいは、前記固定子が前記外包部材に対して相対移動することを抑制し、前記外包部材と前記固定子との干渉を防止することができるので、特には前記外包部材に要求される変形強度を下げて、前記外包部材ひいては前記回転電機全体の軽量化を図ることができる。
また、前記外包部材と前記固定子との干渉により、前記固定子に損傷が発生して、前記回転電機の性能低下を招くことを防止することができる。さらに、前記固定子に要求される強度を低下させることができるので、前記固定子の小型化、軽量化、製造コストの低減を図ることができる。
加えて、前記植毛部材の有する弾性により、前記外包部材及び前記固定子の有する寸法公差を吸収することができるので、前記外包部材及び前記固定子に許容される寸法公差を緩和して、前記外包部材及び前記固定子の生産性を高め、製造コストを低減することができる。
なお、前記案内手段を前記植毛部材とすることにより、前記弾性多孔体とすることに比べて、前記外包部材に対してのみ前記植毛部材を設置することができるので、生産性を向上することができる。また、前記弾性多孔体に比べて、前記植毛部材によれば、前記冷却液中に含まれる異物や摩耗粉による目詰まりの発生を抑制することができる。
あるいは、
前記回転電機において、
前記案内手段を、溝部を有する合成樹脂により構成することを特徴としてもよい。なお、当該案内手段は前記固定子側にモールド成型により一体的に形成して、当該合成樹脂の前記外包部材に対向する面に冷却液を案内する溝部及びその溝部を画成する壁部を設けて、前記外包部材に当該合成樹脂と前記固定子とを挿入することにより構成される。
これによっても、前記回転電機に大きな力が作用する環境下において、前記外包部材が大きく変形して、前記固定子と前記外包部材との隙間が一定とならない条件においても、当該合成樹脂により構成された前記案内手段により、冷却液を前記固定子と前記外包部材との間の隙間に均等に案内して流し込むことができ、前記回転電機を均等に冷却することを可能にして、良好な冷却性能を確保することができる。なお、前記固定子と前記外包部材との間の隙間とは、軸方向及び径方向のいずれか一方又は双方の隙間を指すものとする。
また、当該合成樹脂の溝部及び壁部がその形状効果により、前記冷却液を一時的に保持する機能を有することに起因して、前記固定子と前記外包部材との間の隙間に案内された冷却液を一時的に保持して、当該冷却液が重力及び回転電機に作用する力により瞬時に前記外包部材の下部に流れ落ちてしまうことを防止することができる。これにより、前記冷却液が前記外包部材及び前記固定子から効果的に熱を奪うことを可能にして、冷却性能を高めることができる。
また、前記外包部材及び前記固定子の有する寸法公差により、前記外包部材と前記固定子との間の隙間が一定とならない場合でも、当該合成樹脂の有する弾性によりこの隙間の不均一を吸収して、この隙間に当該合成樹脂を介在させることができる。このため、冷却液を前記固定子と前記外包部材との間の隙間に均等に案内して流し込むことができ、前記回転電機を均等に冷却することを可能にして、良好な冷却性能を確保することができる。
さらに、前記合成樹脂の有する弾性により、前記回転電機に大きな力が作用する条件においても、前記外包部材が変形、あるいは、前記固定子が前記外包部材に対して相対移動することを抑制し、前記外包部材と前記固定子との干渉を防止することができるので、特には前記外包部材に要求される変形強度を下げて、前記外包部材ひいては前記回転電機全体の軽量化を図ることができる。
また、前記外包部材と前記固定子との干渉により、前記固定子に損傷が発生して、前記回転電機の性能低下を招くことを防止することができる。さらに、前記固定子に要求される強度を低下させることができるので、前記固定子の小型化、軽量化、製造コストの低減を図ることができる。
加えて、前記合成樹脂の有する弾性により、前記外包部材及び前記固定子の有する寸法公差を吸収することができるので、前記外包部材及び前記固定子に許容される寸法公差を緩和して、前記外包部材及び前記固定子の生産性を高め、製造コストを低減することができる。
前記案内手段を前記合成樹脂により構成することによれば、前記弾性多孔体や前記植毛部材により構成することに比べて、前記案内手段を前記固定子側にモールド成型により一体的に成型することができるので、生産性を高めることができる。また、冷却液を案内する方向を前記溝部の設定により、自由に設定することができるので、シミュレーション又は実測により温度条件が厳しい部位を予め求めておき、当該部位に重点的に冷却液を案内することもできる。
さらに、
前記回転電機において、
前記回転電機が前記冷却液を貯留する貯留手段を備えるとともに、当該貯留手段の内部に前記弾性多孔体の一部を延長して延在させることを特徴としてもよい。なお、前記貯留手段とは、典型的には前記外包部材に備えられるリザーバーである。
これによれば、前記回転電機に大きな力が作用する環境下においても、前記回転電機全体が振動することにより、前記貯留手段内の冷却液が急激に偏る、あるいは、液はねにより音が発生することを前記弾性多孔体の冷却液を一時的に保持する機能により防止して、冷却液に空気が混入して、前記回転電機の冷却系統を構成するポンプ内に空気が吸い込まれることをも防止することができる。
本発明によれば、より良好な冷却性能を確保し、ハウジングとステータとの干渉も防止することができる回転電機を提供することができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。
図１及び図２は、本発明に係るモータが適用されるインホイールモータの一実施形態をモータの中心軸線を含む断面において示す模式図である。
インホイールモータ１は、モータ２と、減速機構３と、出力軸４と、ホイール５と、アッパーアーム６、ロアアーム７と、ブレーキディスクロータ８と、キャリパブレーキ９とから構成される。モータ２、減速機構３は円筒状のホイール５の内周側に位置するように設けられている。
モータ２は、ハウジング１０と、ステータ１１と、コイル１２と、ロータ１３とから構成される同期電動機つまり回転電機であり、ここでは図示しないインバータにより駆動されるものである。ハウジング１０はアルミ合金により構成されており、ステータ１１の外周面を保持するととともに、ステータ１１、コイル１２、ロータ１３、減速機構３を外包する外包部材を構成する。
アッパーアーム６は車幅方向に延びるＡアームであり、その車幅方向外側は、ボールジョイントを介してハウジング１０の上部に連結されており、その車幅方向内側は、ここでは図示しない車体側のサスペンションメンバに連結されている。
ロアアーム７は車幅方向に延びるＡアームであり、その車幅方向外側は、ボールジョイントを介してハウジング１０の下部に連結されており、その車幅方向内側は、ここでは図示しない車体側のサスペンションメンバに連結されている。
ロアアーム７の車幅方向中間部分にはここでは図示しないショックアブソーバのシリンダの下端部が連結され、このショックアブソーバのロッドはブッシュを介して車体側に連結されている。ショックアブソーバのロッドの外周側には図示しないコイルスプリングが設けられる。
ステータ１１は、電磁鋼板を積層して構成されるステータコアの、内周側に形成される複数のティースにそれぞれコイル１２を巻装して構成されて固定子を構成するものであり、ロータ１３は、電磁鋼板を積層して構成されるロータコアに、図示しない永久磁石を埋設して構成されて回転子を構成するものである。
このように構成されるモータ２において、ステータ１１に設けられたコイル１２にインバータにより三相交流が供給されると回転磁界が形成されて、永久磁石を備えたロータ１３が回転磁界に吸引されて回転されるものである。
減速機構３は、サンギヤ１４、キャリア１５、ピニオン１６、リングギヤ１７から構成される周知の遊星歯車機構であり、サンギヤ１４の内周側部分は車幅方向外側に円筒状に延長されて、その車幅方向外側端部は、ロータ１３の内周側部分に接合されており、キャリア１５の内周側部は車幅方向内側に円筒状に延長されて、その車幅方向内側端部の内周面はハウジング１０に接合されている。
キャリア１５の車幅方向内側はキャリアインベアリング１８により、ハウジング１０に対して回転自在に支持される。キャリア１５の車幅方向外側はキャリアアウトベアリング１９により、ハウジング１０に対して回転自在に支持される。キャリア１５の車幅方向外側と、サンギヤ１４との間にはサンギヤベアリング２０が介装され、キャリア１５をサンギヤ１４に対して相対回転自在に支持している。
ロータ１３は、ロータベアリング２１によりハウジング１０に対して回転自在に支持され、出力軸４は、出力軸ベアリング２２によりハウジング１０に対して回転自在に支持される。出力軸４とハウジング１０との間には、出力軸ベアリング２２の車幅方向内側に隣接してオイルシール２３が設けられている。
出力軸４の車幅方向外側部分はハウジング１０よりも径が大きい円板状に形成されており、その円板状の部分の外周側部分が、ホイール５の内周側部分にボルト締結により接合されている。また、出力軸４の円板状の部分の外周側部の車幅方向内側には、ブレーキディスクロータ８がボルト締結により接合されている。
ホイール５のビードシート部には図示しないタイヤのビード部が装着されて、ホイール５の外周面とタイヤの内周面とにより画成される空間には所定の空気圧の空気が充填される。
キャリパブレーキ９は、その基部がハウジング１０に固定され、そのブレーキパッドがブレーキディスクロータ８の両面に対向するように配置される。
これらのことにより、モータ２が図示しないインバータにより駆動されると、モータ２の駆動力は、減速機構３の所定の減速比の下にロータ１３、サンギヤ１４、ピニオン１６、キャリア１５、出力軸４、ホイール５の順番に伝達されて、図示しないタイヤにより地面に駆動力が伝達されて、車両は駆動される。
出力軸４のサンギヤ１４の内周側に位置する部分には、軸方向に延びる軸心通路２４が穿設され、軸心通路２４の車幅方向外側端部から、出力軸４の外周面に向けて延びて開口し、ハウジング１０とステータ１１の車幅方向内側との間に画成される空間に潤滑液を兼ねる冷却液を供給する供給通路２５が穿設されている。さらに、ロータ１３の内周側部とサンギヤ１４の接合部分には、供給通路２５から供給される冷却液を、ハウジング１０とステータ１１の車幅方向内側との間に画成される空間に冷却液を供給する供給通路２６が設けられる。
加えて、軸心通路２４のサンギヤベアリング２０の車幅方向内側に位置する部分には、出力軸４の外周面に向けて延びて開口し、減速機構３に冷却液を供給する供給通路２７が穿設されている。また、ロータベアリング２１はオイルシールを設けないシールレスタイプのものとし、このロータベアリング２１は、供給通路２５から供給された冷却液はハウジング１０とステータ１１の車幅方向外側との間に画成される空間に供給する供給通路を構成する。
ハウジング１０の下部には、冷却液を貯留するリザーバー２８が設けられ、出力軸４の車幅方向内側端には内接ギヤタイプのポンプ２９が設けられ、さらに、ハウジング１０にはリザーバー２８とポンプ２９の入力側を連通する連絡通路３０が設けられる。
このような構成のもとで、モータ２が図示しないインバータにより駆動されると、出力軸４が減速機構３の所定の減速比のもとに回転されて、その回転力に基づいて、ポンプ２９が駆動され、リザーバー２８内の冷却液は連絡通路３０を通って、軸心通路２４に供給され、軸心通路２４に供給された冷却液は、出力軸４の遠心力に基づいて、供給通路２５、供給通路２６を介してまず、ハウジング１０とステータ１１の車幅方向内側との間に画成される空間に供給され、さらにハウジング１０とステータ１１の径方向の隙間に供給されてステータ１１を主に冷却し、さらに、ステータ１１とロータ１３の径方向の隙間に供給されてステータ１１及びロータ１３を主に冷却する。
さらに、軸心通路２４に供給された冷却液は、出力軸４の遠心力に基づいて、供給通路２５、ロータベアリング２１を介して、ハウジング１０とステータ１１の車幅方向外側との間に画成される空間に供給される。さらにこの冷却液は、ハウジング１０とステータ１１の径方向の隙間に供給されてステータ１１を主に冷却し、さらに、ステータ１１とロータ１３の径方向の隙間に供給されてステータ１１及びロータ１３を主に冷却する。
加えて、軸心通路２４に供給された冷却液は、出力軸４の遠心力に基づいて、供給通路２７を介して、減速機構３を構成するサンギヤ１４、キャリア１５、ピニオン１６、リングギヤ１７に供給されて、これらのギヤを冷却するとともに、ギヤ間相互の摩擦の発生を抑制する潤滑液としても作用する。
このように、ハウジング１０とステータ１１との間の隙間、ロータ１３とステータ１１との間、及び、減速機構３に供給された冷却液は重力により再びリザーバー２８に戻り、ポンプ２９の作用に基づいて再び、軸心通路２４に供給される。このように冷却液をハウジング１０の内部に循環させることにより、冷却液がモータ２の各部や減速機構３の発生する熱を吸収して、その吸収された熱がハウジング１０に伝達されて、ハウジング１０の外周面及び外周面に設けられた図示しない冷却フィンから外気に放出されることにより、インホイールモータ１全体の冷却がなされる。
ここで、本実施例１においては、ステータ１１とハウジング１０との間の隙間に冷却液を案内する案内手段として、弾性多孔体を構成するスポンジ材３１を、図１又は図２に示す領域に備える。
この本実施例１の構成によれば、モータ２に大きな力が作用する場合においても、ハウジング１０が大きく変形して、ステータ１１とハウジング１０との隙間が一定とならない条件においても、スポンジ材３１により、冷却液をステータ１１とハウジング１０との間の隙間に均等に案内して流し込むことができ、モータ２を均等に冷却することを可能にして、良好な冷却性能を確保することができる。
なお、ステータ１１とハウジング１０との間の隙間とは、軸方向及び径方向のいずれか一方又は双方の隙間を指すものとする。つまり、図１に示すように、軸方向の隙間にのみ設けても良いし、図２に示すように、軸方向の隙間と径方向の隙間の双方に設けても良い。これらはモータ２のどの部分の温度上昇が大きいかによって適宜選択することが好ましい。
また、スポンジ材３１の有する多数の孔が冷却液を一時的に保持する機能を有することに起因して、ステータ１１とハウジング１０との間の隙間に案内された冷却液を一時的に保持して、冷却液が重力及びモータ２に作用する力により瞬時にハウジング１０の下部のリザーバー２８に流れ落ちてしまうことを防止することができる。これにより、冷却液がハウジング１０及びステータ１１から効果的に熱を奪うことを可能にして、モータ２の冷却性能を高めることができる。
また、ハウジング１０及びステータ１１の有する寸法公差により、ハウジング１０とステータ１１との間の隙間が一定とならない場合でも、スポンジ材３１の有する弾性によりこの隙間の不均一を吸収して、この隙間にスポンジ材３１を介在させることができる。このように隙間に介在させたスポンジ材３１の冷却液の案内作用に基づき、冷却液をステータ１１とハウジング１０との間の隙間に均等に案内して流し込むことができ、モータ２を均等に冷却することを可能にして、良好な冷却性能を確保することができる。
さらに、スポンジ材３１の有する弾性により、モータ２に大きな力が作用する条件においても、ハウジング１０が変形、あるいは、ステータ１１がハウジング１０に対して相対移動することを抑制することができる。このため、ハウジング１０とステータ１１との干渉を防止することができるので、ハウジング１０に要求される変形強度を下げて、ハウジング１０の軽量化を図り、モータ２全体としての軽量化を図ることもできる。
また、ハウジング１０とステータ１１との干渉により、ステータ１１特にはコイル１２に損傷が発生して、モータ２の性能低下を招くことを防止することができる。さらに、ステータ１１特にはコイル１２に要求される強度を低下させることができるので、ステータ１１の小型化、軽量化、製造コストの低減を図ることができる。
加えて、スポンジ材３１の有する弾性により、ハウジング１０及びステータ１１の有する寸法公差を吸収することができるので、ハウジング１０及びステータ１１に許容される寸法公差を緩和して、ハウジング１０及びステータ１１の生産性を高め、製造コストを低減することができる。
なお実施例１に示した構成に以下のような構成を付加することにより、リザーバー２８内の冷却液の挙動を安定化することができる。以下これについての構成を、実施例２として述べる。図３は、本発明に係るモータが適用されるインホイールモータの他の実施形態をモータの中心軸線を含む断面において示す模式図である。
なお、インホイールモータ１およびモータ２の基本的な構成は、図２に示したものと同様であるため、共通する構成要素については同一の符号を付し、重複する説明は割愛する。
図３に示すように、本実施例２に係わるモータ２においては、スポンジ材３１の車幅方向内側の一部をリザーバー２８の内部まで延長して延在させる延長部分３１ａを備えている。
このような構成によれば、実施例１に示した作用効果に加えて、モータ２に大きな力が作用する環境下においても、モータ２全体が振動することにより、リザーバー２８内の冷却液が急激に偏る、あるいは、液はねにより音が発生することをスポンジ材３１の延長部分３１ａの有する孔が冷却液を一時的に保持する機能により防止することができる。加えて、冷却液に空気が混入して、インホイールモータ１の冷却系統を構成するポンプ２９内に空気が吸い込まれることをも防止することができる。
上述した実施例１及び実施例２においては、ステータ１１とハウジング１０との間の隙間に冷却液を案内する案内手段として、スポンジ材３１を用いたが、これ以外にも以下のような形態のものとすることもできる。以下にそれについての実施例３について述べる。
図４は、本発明に係るモータが適用されるインホイールモータの他の実施形態をモータの中心軸線を含む断面において示す模式図である。
なお、インホイールモータ１およびモータ２の基本的な構成は、ここでも、図１及び２に示したものと同様であるため、共通する構成要素については同一の符号を付し、重複する説明は割愛する。
図４に示すように、本実施例３のモータ２においては、案内手段を構成する植毛部材として、植毛シート４１を、ハウジング１０の内周面に設けている。植毛シート４１は、合成樹脂よりなるシート４１ａに合成樹脂よりなる短尺の毛４１ｂをブラシ状に植毛したものである。
これによれば、モータ２に大きな力が作用する環境下において、ハウジング１０が大きく変形して、ステータ１１とハウジング１０との隙間が一定とならない条件においても、植毛シート４１の備える複数の毛４１ｂにより、冷却液をステータ１１とハウジング１０との間の隙間に均等に案内して流し込むことができる。これにより、モータ２を均等に冷却することを可能にして、良好な冷却性能を確保することができる。
また、植毛シート４１もその複数の毛４１ｂによりスポンジ材３１と同様に、冷却液を一時的に保持する機能を有することに起因して、ステータ１１とハウジング１０との間の隙間に案内された冷却液を一時的に保持して、冷却液が重力及びモータ２に作用する力により瞬時にハウジング１０の下部のリザーバー２８に流れ落ちてしまうことを防止することができる。これにより、冷却液がハウジング１０及びステータ１１から効果的に熱を奪うことを可能にして、冷却性能を高めることができる。
また、ハウジング１０及びステータ１１の有する寸法公差により、ハウジング１０とステータ１１との間の隙間が一定とならない場合でも、植毛シート４１の有する弾性によりこの隙間の不均一を吸収して、この隙間に植毛シート４１を介在させることができる。このため、冷却液をステータ１１とハウジング１０との間の隙間に均等に案内して流し込むことができ、モータ２を均等に冷却することを可能にしている。これによりモータ２は良好な冷却性能を確保することができる。
さらに、植毛シート４１の有する弾性により、モータ２に大きな力が作用する条件においても、ハウジング１０が変形、あるいは、ステータ１１がハウジング１０に対して相対移動することを抑制し、ハウジング１０とステータ１１との干渉を防止することができる。これにより、特にはハウジング１０に要求される変形強度を下げて、ハウジング１０の軽量化を図り、モータ２全体の軽量化を図ることができる。
また、ハウジング１０とステータ１１の特にはコイル１２との干渉により、ステータ１１に損傷が発生して、モータ２の性能低下を招くことを防止することができる。さらに、ステータ１１に要求される強度を低下させることができるので、ステータ１１の小型化、軽量化、製造コストの低減を図ることができる。
加えて、植毛シート４１の有する弾性により、ハウジング１０及びステータ１１の有する寸法公差を吸収することができるので、ハウジング１０及びステータ１１に許容される寸法公差を緩和して、ハウジング１０及びステータ１１の生産性を高め、モータ２全体としての製造コストを低減することができる。
なお、本実施例３のように案内手段を植毛シート４１とすることにより、実施例１及び実施例２において示した案内手段をスポンジ材３１とすることに比べて以下の作用効果を得ることができる。
すなわち、植毛シート４１をハウジング１０の内周面に対してのみ設置することができるので、実施例１及び実施例２に示した構成に比べて、ハウジング１０にステータ１１を組み付ける工数を減らして、モータ２の生産性を向上することができる。また、スポンジ材３１に比べて、植毛シート４１によれば、冷却液中に含まれる異物や摩耗粉による目詰まりの発生を抑制することができる。また、万一目詰まりした場合でも、異物や摩耗粉を除去することを容易なものとすることができる。
上述した実施例３においては、ステータ１１とハウジング１０との間の隙間に冷却液を案内する案内手段として、植毛シート４１を用いたが、これ以外にも以下のような形態のものとすることもできる。以下にそれについての実施例４について述べる。
図５は、本発明に係るモータが適用されるインホイールモータの他の実施形態をモータの中心軸線を含む断面において示す模式図である。図６は、本発明に係るモータの一部を拡大して示す模式図である。
なお、インホイールモータ１およびモータ２の基本的な構成は、ここでも、図１及び図２に示したものと同様であるため、共通する構成要素については同一の符号を付し、重複する説明は割愛する。
図５に示すように、本実施例４においては、ステータ１１とハウジング１０との間の隙間に冷却液を案内する案内手段を、円筒状の合成樹脂５１により構成する。なお、この合成樹脂５１は、図６に示すように、ステータ１１の外周面側にモールド成型により一体的に形成して、ハウジング１０に対向する外周面の上部に、冷却液を案内する軸方向に延びる溝部５１ａを備え、その溝部５１ａを起点として周方向両側に延びる複数条の壁部５１ｂと、壁部５１ｂの間に画成される周方向に延びる溝部５１ｃを設ける。
さらに、壁部５１ｂの外径をハウジング１０の内径よりも大きく形成し、ハウジング１０に合成樹脂５１とステータ１１とを挿入することにより、本実施例４のモータ２は構成される。なお、本実施例４においては、図５に示すように、供給通路２７から供給されてハウジング１０の車幅方向内側の内壁を伝って外周側に供給される冷却液を、溝部５１ａに集約的に供給するための配管５２が設けられる。
これによっても、モータ２に大きな力が作用する環境下において、ハウジング１０が大きく変形して、ステータ１１とハウジング１０との隙間が一定とならない条件においても、合成樹脂５１の溝部５１ａ及び溝部５１ｃにより構成された案内手段により、冷却液をステータ１１とハウジング１０との間の隙間に均等に案内して流し込むことができ、モータ２を均等に冷却することを可能にして、良好な冷却性能を確保することができる。なお、ステータ１１とハウジング１０との間の隙間とは、ここでは特に、径方向の隙間を指している。
また、合成樹脂５１が溝部５１ｃを複数条有しており、その表面積を大きい形状効果により、冷却液を一時的に保持する機能を有することに起因して、ステータ１１とハウジング１０との間の隙間に案内された冷却液を一時的に保持して、冷却液が重力及びモータ２に作用する力により瞬時にハウジング１０の下部のリザーバー２８に流れ落ちてしまうことを防止することができる。これにより、冷却液がハウジング１０及びステータ１１から効果的に熱を奪うことを可能にして、冷却性能を高めることができる。
また、ハウジング１０及びステータ１１の有する寸法公差により、ハウジング１０とステータ１１との間の隙間が一定とならない場合でも、円環状の合成樹脂５１の特には壁部５１ｂの有する弾性により隙間の不均一を吸収して、この隙間に合成樹脂５１を介在させることができる。このため、冷却液をステータ１１とハウジング１０との間の隙間に均等に案内して流し込むことができ、モータ２を均等に冷却することを可能にして、良好な冷却性能を確保することができる。
さらに、合成樹脂５１の有する弾性により、モータ２に大きな力が作用する条件においても、ハウジング１０が変形、あるいは、ステータ１１がハウジング１０に対して相対移動することを抑制し、ハウジング１０とステータ１１との干渉を防止することができるので、特にはハウジング１０に要求される変形強度を下げて、ハウジング１０の軽量化を図ることができる。
また、ハウジング１０とステータ１１との干渉により、ステータ１１の特にはコイル１２に損傷が発生して、モータ２の性能低下を招くことを防止することができる。さらに、ステータ１１に要求される強度を低下させることができるので、ステータ１１の小型化、軽量化、製造コストの低減を図ることができる。
加えて、合成樹脂５１の有する弾性により、ハウジング１０及びステータ１１の有する寸法公差を吸収することができるので、ハウジング１０及びステータ１１に許容される寸法公差を緩和して、ハウジング１０及びステータ１１の生産性を高め、製造コストを低減することができる。
なお本実施例４のように、案内手段を合成樹脂５１により構成することによれば、実施例１及び２のスポンジ材３１や、実施例３の植毛シート４１により構成することに比べて、案内手段をステータ１１にモールド成型により一体的に成型することができるので、生産性を高めることができる。
また、冷却液を案内する方向を、合成樹脂５１の外周面に設ける溝部５１ａ、溝部５１ｃの方向と数を適宜選択することにより、自由に設定することができるので、シミュレーション又は実測により温度条件が厳しい部位を予め求めておいて、その部位に重点的に冷却液を案内することができる。
以上本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明は上述した実施例に制限されることなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形および置換を加えることができる。
本発明は、車輪毎のモータと減速機構を備えるインホイールモータに適用して好適な回転電機に関するものであり、より良好な冷却性能を確保し、ハウジングとステータとの干渉も防止することができるので、インホイールモータを使用した乗用車、トラック、バス等の様々な車両に適用して有益なものである。又その他、外部からの入力が大きい場所、部位に設けられる回転電機に適用して好適なものである。
本発明に係るモータが適用されるインホイールモータの一実施形態を示す模式図である。 本発明に係るモータが適用されるインホイールモータの一実施形態を示す模式図である。 本発明に係るモータが適用されるインホイールモータの一実施形態を示す模式図である。 本発明に係るモータが適用されるインホイールモータの一実施形態を示す模式図である。 本発明に係るモータが適用されるインホイールモータの一実施形態を示す模式図である。 本発明に係るモータが適用されるインホイールモータの一実施形態を示す模式図である。
符号の説明
１ インホイールモータ
２ モータ
３ 減速機構
４ 出力軸
５ ホイール
６ アッパーアーム
７ ロアアーム
８ ブレーキディスクロータ
９ キャリパブレーキ
１０ ハウジング
１１ ステータ
１２ コイル
１３ ロータ
１４ サンギヤ
１５ キャリア
１６ ピニオン
１７ リングギヤ
１８ キャリアインベアリング
１９ キャリアアウトベアリング
２０ サンギヤベアリング
２１ ロータベアリング
２２ 出力軸ベアリング
２３ オイルシール
２４ 軸心通路
２５ 供給通路
２６ 供給通路
２７ 供給通路
２８ リザーバー
２９ ポンプ
３０ 連絡通路
３１ スポンジ材
４１ 植毛シート
４１ａ シート
４１ｂ 毛
５１ 合成樹脂
５１ａ 溝部
５１ｂ 壁部
５１ｃ 溝部
５２ 配管

Claims (5)

  1. 回転子と固定子とそれらを外包する外包部材とを備える回転電機であって、
    前記固定子と前記外包部材との間の隙間に当該回転電機を冷却する冷却液を案内する案内手段を備えることを特徴とする回転電機。
  2. 前記案内手段を弾性多孔体により構成することを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
  3. 前記案内手段を植毛部材により構成することを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
  4. 前記案内手段を、溝部を有する合成樹脂により構成することを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
  5. 前記回転電機が前記冷却液を貯留する貯留手段を備えるとともに、当該貯留手段の内部に前記弾性多孔体の一部を延長して延在させることを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
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