JP2011148331A

JP2011148331A - インホイールモータ

Info

Publication number: JP2011148331A
Application number: JP2010009140A
Authority: JP
Inventors: Takashi Shimazu; 孝志満津; Masatoshi Suzuki; 正利鈴木; Koichi Kurazono; 功一藏薗; Masashi Sakuma; 昌史佐久間; Yasuaki Tawara; 安晃田原; Shigetaka Isotani; 成孝磯谷; Xiaoou Ma; 暁鴎馬
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc; Aisin Corp
Priority date: 2010-01-19
Filing date: 2010-01-19
Publication date: 2011-08-04
Anticipated expiration: 2030-01-19
Also published as: JP5480642B2

Abstract

【課題】インホイールモータの冷却性を向上させる。
【解決手段】内部にロータ１２及びステータ１０を収納した円筒形のハウジング１２６と、ハウジング１２６の外方からハウジング１２６の周面に向けて外気を取り込む通風口１２４ａと、通風口１２４ａから取り込まれた外気をハウジング１２６の周面をハウジング１２６の軸方向に向けて流す冷却風通路１２４ｂと、冷却風通路１２４ｂを形成する外部壁１２４ｃ内に構成された冷媒通路１２４ｄと、を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、インホイールモータに関し、特に、効率的な冷却構造を有するインホイールモータに関する。

車両の駆動装置としてのインホイールモータが従来から知られている。インホイールモータの少なくとも一部はホイール内に配置されるため、ホイール内に配置されたインホイールモータの冷却を十分に行うことが難しい。例えば、インホイールモータの冷却構造について特許文献１等に開示されている。

インホイールモータ１００は、図６の構成図に示すように、モータ１０２、減速機１０４、シャフト１０６、ハブ１０８、ブレーキディスク１１０、ブレーキキャリパ１１２、冷媒ポンプ１１４及び冷媒配管１１６を含んで構成される。モータ１０２は、ステータ１０、ロータ１２、モータシャフト１４及びベアリング１６を含んで構成され、ステータ１０のコイルに電流を流すことにより界磁を発生させ、これに伴ってロータ１２に固定されたモータシャフト１４を回転させる。モータシャフト１４は、ベアリング１６によって回転自在に配置されている。モータシャフト１４は、減速機１０４を介して、シャフト１０６に接続される。シャフト１０６にはハブ１０８が取り付けられ、ハブ１０８にはホイール１２０がボルト等で固定される。ホイール１２０にタイヤ（図示しない）が取り付けられる。これにより、モータシャフト１４，減速機１０４、シャフト１０６及びハブ１０８を介して、モータ１０２の回転力はホイール１２０及びタイヤに駆動力として伝達される。また、ハブ１０８にはブレーキディスク１１０が固定される。ブレーキキャリパ１１２によってブレーキディスク１１０を挟み込むことによってハブ１０８の回転が制限され、これに伴ってホイール１２０及びタイヤの回転が制動される。

ここで、インホイールモータ１００には、冷媒ポンプ１１４と冷媒配管１１６が設けられる。冷媒ポンプ１１４は、モータ１０２のケーシング内に溜まった冷媒（潤滑兼冷却用オイル等）を加圧吐出させ、冷媒配管１１６に流し込む。冷媒配管１１６は、モータ１０２のケーシング、ベアリング１６、減速機１０４に配設され、冷媒配管１１６を流れる冷媒によってインホイールモータ１００の各部が冷却される。冷却に使用された冷媒はモータ１０２のケーシング内に再度戻される。

また、インホイールモータ１００は、車両が進行することに伴って生ずる冷却風に曝されることによっても冷却される。ただし、インホイールモータ１００の一部はホイール１２０内に挿入された状態で配置されているため、ホイール１２０内には冷却風が入り込み難く、冷却能力は小さい。

また、図７の構成図に示すように、冷媒の温度をより低く保つために、インホイールモータ２００の冷媒配管１１６に熱交換器１１８を設けた構成にすることによって、冷却風による冷媒に対する冷却効率を高める構造も考えられている。

さらに、図８の構成図に示すように、インホイールモータ３００のケーシング外部に冷却風をホイール１２０内に導く通風ダクト１２２を設ける構成も考えられている。

特開２００６−３０４５４３号公報

しかしながら、上記のようなインホイールモータ１００，２００，３００において、冷媒によりモータ内部を冷却した熱すべてを大気に放出することは難しい。外部に熱交換器１１８を設けた場合であっても、車両の進行に伴って発生する冷却風を有効に利用できておらず、モータ１０２の出力をより大きくするためには熱交換器１１８も大型化する必要がある。また、通風ダクト１２２を設けた場合でも、冷却風の導入口に向いている側のモータ１０２のケーシング壁は冷却されるものの、反対側のケーシング壁は冷却され難く、冷却風を有効に利用することは難しい。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、冷却効率を高めたインホイールモータを提供することにある。

本発明の１つの態様は、内部にロータ及びステータを収納した円筒形のモータハウジングと、前記モータハウジングの外方から前記モータハウジングの周面に向けて外気を取り込む通風口と、前記通風口から取り込まれた外気を前記モータハウジングの周面を前記モータハウジングの軸方向に向けて流す冷却風通路と、前記冷却風通路を形成する外部壁内に構成された冷媒通路と、を備えるインホイールモータである。

ここで、前記冷媒通路は、前記冷却風通路の前記モータハウジング側に形成されていることが好適である。

また、前記通風路は、前記軸方向に配置される複数の仕切り壁によって、複数の通路に分割されていることが好適である。

また、前記冷媒通路は、前記仕切り壁内に形成されていることが好適である。

また、前記モータハウジングの下部に前記モータハウジングと繋がった冷媒用タンクを備えることが好適である。

本発明によれば、インホイールモータの冷却効率を向上させることができる。

本発明の実施の形態におけるインホイールモータの構成を示す構造図である。本発明の実施の形態におけるインホイールモータの構成を示す斜視図である。本発明の実施の形態におけるインホイールモータの構成を示す構造図である。本発明の実施の形態におけるインホイールモータの構成を示す拡大構造図である。本発明の実施の形態におけるインホイールモータの構成を示す斜視図である。従来のインホイールモータの構成を示す構造図である。従来のインホイールモータの構成を示す構造図である。従来のインホイールモータの構成を示す構造図である。

本発明の実施の形態におけるインホイールモータ４００は、図１の構造図に示すように、モータ１０２、減速機１０４、シャフト１０６、ハブ１０８、ブレーキディスク１１０、ブレーキキャリパ１１２、冷媒ポンプ１１４、冷媒配管１１６及び通風ダクト１２４を含んで構成される。また、インホイールモータ４００において、モータ１０２、減速機１０４及び冷媒ポンプ１１４は、ハウジング１２６に格納される。なお、図１の構成図は、インホイールモータ４００の断面を模式的に示したものである。

モータ１０２は、従来技術と同様に、ステータ１０、ロータ１２、モータシャフト１４及びベアリング１６を含んで構成される。ステータ１０は、ステータコイル及びステータコアを含んで構成され、ステータコイルに電流を流すことによってハウジング１２６内に界磁を発生させる。例えば、モータ１０２が三相モータである場合、ステータ１０からはＵ相、Ｖ相及びＷ相の３相の磁界が発生する。ロータ１２は、ステータ１０によって周囲を囲まれるように配置され、ステータ１０によって形成された界磁の影響によりロータ１２に回転力が発生する。ロータ１２は、ベアリング１６によって回転可能に設けられたモータシャフト１４に固定されており、ロータ１２に発生した回転力によってモータシャフト１４も回転させられる。モータシャフト１４の回転は、減速機１０４に伝達される。

減速機１０４は、プラネタリギヤ、サンギヤ、ピニオンギヤ、リングギヤ及びプラネタリキャリア（図示しない）を含む。サンギヤ軸は、回転自在に支持され、モータ１０２のモータシャフト１４に連結される。サンギヤは、サンギヤ軸に連結される。ピニオンギヤは、サンギヤと噛合い、回転自在に支持される。リングギヤは、ハウジング１２６に固定される。プラネタリキャリアは、ピニオンギヤに連結され、シャフト１０６にスプライン嵌合される。また、プラネタリキャリアは、回転自在に支持される。

ロータ１２が回転すると、モータシャフト１４も回転する。モータシャフト１４の回転は、サンギヤ軸を介してプラネタリギヤへ伝達される。プラネタリギヤは、サンギヤ軸から受けた回転をサンギヤおよびピニオンギヤによって変速（減速）してプラネタリキャリアへ伝達する。プラネタリキャリアは、プラネタリギヤに伝達された回転をシャフト１０６に伝達する。

シャフト１０６の先端部にはハブ１０８が固定される。さらに、ハブ１０８にはホイール１２０がボルト等により固定される。そして、ホイール１２０の外周部にタイヤ（図示しない）が取り付けられる。これにより、モータ１０２のモータシャフト１４の回転力が、減速機１０４、シャフト１０６、ハブ１０８を介して、ホイール１２０及びタイヤに伝達される。

ホイール１２０は、ハブ１０８からモータ１０２又は減速機１０４の外周の少なくとも一部を覆うようなカップ型形状を有する。ホイール１２０は、ディスク部１２０ａとリム部１２０ｂとから構成される。リム部１２０ｂの外縁にタイヤ（図示せず）が取り付けられる。

なお、ハウジング１２６は、モータ１０２のモータシャフト１４の軸方向に沿った略円筒形に形成される。

ブレーキディスク１１０は、ハブ１０８の外周から突出するようにハブ１０８に固定されたドーナツ板状の部材である。ブレーキディスク１１０の外周端には、ブレーキディスク１１０の外周端を挟み込むようにブレーキキャリパ１１２が配置される。ブレーキキャリパ１１２によってブレーキディスク１１０の外周端を挟み込むことによって、ホイール１２０及びタイヤの回転を制動することができる。

また、インホイールモータ４００には冷却構造が設けられる。冷却構造の１つとして、冷媒による冷却系統が設けられている。冷媒ポンプ１１４は、モータ１０２を収納するハウジング１２６の底部に溜まった冷媒（潤滑兼冷却用オイル等）に圧力を加えて冷媒配管１１６へ送り込む。冷媒は、冷媒配管１１６を通って、モータ１０２のベアリング１６及び減速機１０４等へ供給され、インホイールモータ４００の各部を冷却し、モータ１０２の底部に戻される。なお、図１に、冷媒の流れを黒矢印で示している。

また、インホイールモータ４００にはさらに冷却風による冷却系統も設けられる。図２は、インホイールモータ４００の外観構造を示す斜視図である。図２では、冷却風による冷却系統を明確に示すために、インホイールモータ４００の一部（図中、右上部分）を切り取ってハウジング１２６が露出した内部構造を示すように記載している。

インホイールモータ４００の冷却風による冷却系統は通風ダクト１２４を有する。通風ダクト１２４は、通風口１２４ａ及び冷却風通路１２４ｂを含んで構成される。通風口１２４ａは、インホイールモータ４００が取り付けられる車両の進行方向、すなわちハウジング１２６の半径方向に向けて配置され、車両の進行に伴って発生する冷却風を外部から冷却風通路１２４ｂに取り込む。冷却風通路１２４ｂは、モータ１０２及び減速機１０４を収納するハウジング１２６の周面との間の隙間として、ハウジング１２６の外面を取り囲むように外部壁１２４ｃを設けることによって形成される。すなわち、冷却風通路１２４ｂは、外部壁１２４ｃの内部の空間、又は、外部壁１２４ｃの内面とハウジング１２６の外面との間の空間として形成される。冷却風通路１２４ｂは、通風口１２４ａに繋げられる。また、冷却風通路１２４ｂは、減速機１０４近傍においてハブ１０８又はブレーキディスク１１０に向けて開放されている。また、ホイール１２０に冷却風を通すための空気穴１２０ｃを設けてもよい。なお、図１に、冷却風の流れを白抜きの矢印で示している。

さらに、インホイールモータ４００において、外部壁１２４ｃにも冷媒が循環するための冷媒配管１１６の一部を構成する冷媒通路１２４ｄが設けられる。すなわち、外部壁１２４ｃには、図２に示すように、外周壁１２４ｅ及び内周壁１２４ｆが設けられ、その間の空間である冷媒通路１２４ｄに冷媒ポンプ１１４から供給された冷媒の少なくとも一部が通される。そして、冷媒通路１２４ｄを通った冷媒の少なくとも一部がモータ１０２のベアリング１６及び減速機１０４等へ供給され、インホイールモータ４００の各部を冷却する。

このように、通風ダクト１２４の構成要素である外部壁１２４ｃに形成された冷媒通路１２４ｄに冷媒を循環させることによって、通風ダクト１２４に取り込まれた冷却風によって冷媒が冷却され、より高い冷却効率でインホイールモータ４００を冷却することができる。

なお、ハウジング１２６と冷却風通路１２４ｂとの位置を決め、機械的な強度を増すために、図２に示すように、外部壁１２４ｃに冷却風通路１２４ｂを間仕切りする仕切り壁１２４ｇを設けてもよい。このように、冷却風通路１２４ｂを間仕切りする仕切り壁１２４ｇを設けることによって、冷却風通路１２４ｂの機械的な強度を高めることができると共に、冷却フィンとして冷却風による冷媒の冷却効率をより高めることができる。

さらに、仕切り壁１２４ｇの内部に冷媒通路１２４ｄを設けてもよい。冷却フィンとして機能する仕切り壁１２４ｇ内に冷媒を通すことによって、冷却風による冷媒の冷却効率をより高めることができる。

また、図３の構造図に示すように、冷却風通路１２４ｂを構成する外部壁１２４ｃのハウジング１２６に近い側に冷媒通路１２４ｄを設けたインホイールモータ４０２としてもよい。これにより、冷媒通路１２４ｄを通過する際の冷媒によるハウジング１２６の冷却がより効率的に行われるという利点がある。

また、図４の拡大構造図に示すように、上記インホイールモータ４００，４０２において冷媒通路１２４ｄ内を複数の通路に間仕切りするための冷媒通路仕切り壁１２４ｈを設けてもよい。これにより、冷媒通路１２４ｄの機械的な強度を増すことができると共に、冷媒による冷却効率を高めることができる。

また、図５の斜視図に示すように、通風ダクト１２４の下部を冷媒用タンク１２４ｉとしたインホイールモータ４０４として構成してもよい。すなわち、通風ダクト１２４の一部を冷却風通路１２４ｂとは独立した空間として形成し、その空間を冷媒用タンク１２４ｉとして使用する。すなわち、形成した空間とモータ１０２のハウジング１２６とを冷媒用の通路で繋ぎ、インホイールモータ４０４の各部を循環してハウジング１２６に戻された冷媒が、ハウジング１２６から冷媒用タンク１２４ｉへ収納され、そこから冷媒ポンプ１１４によって再びインホイールモータ４０４の各部へ供給される構造とする。これにより、冷媒と空気との分離を行うことができ、冷媒の循環をより円滑に行うことができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、上述した各実施の形態の特徴部分を適宜組み合わせてもよい。

１０ステータ、１２ロータ、１４モータシャフト、１６ベアリング、１００，２００，３００，４００，４０２，４０４インホイールモータ、１０２モータ、１０４減速機、１０６シャフト、１０８ハブ、１１０ブレーキディスク、１１２ブレーキキャリパ、１１４冷媒ポンプ、１１６冷媒配管、１１８熱交換器、１２０ホイール、１２０ａディスク部、１２０ｂリム部、１２０ｃ空気穴、１２２通風ダクト、１２４通風ダクト、１２４ａ通風口、１２４ｂ冷却風通路、１２４ｃ外部壁、１２４ｄ冷媒通路、１２４ｅ外周壁、１２４ｆ内周壁、１２４ｇ仕切り壁、１２４ｈ冷媒通路仕切り壁、１２４ｉ冷媒用タンク、１２６ハウジング。

Claims

内部にロータ及びステータを収納した円筒形のモータハウジングと、
前記モータハウジングの外方から前記モータハウジングの周面に向けて外気を取り込む通風口と、
前記通風口から取り込まれた外気を前記モータハウジングの周面を前記モータハウジングの軸方向に向けて流す冷却風通路と、
前記冷却風通路を形成する外部壁内に構成された冷媒通路と、
を備えるインホイールモータ。
請求項１に記載のインホイールモータであって、
前記冷媒通路は、前記冷却風通路の前記モータハウジング側に形成されていることを特徴とするインホイールモータ。
請求項１又は２に記載のインホイールモータであって、
前記通風路は、前記軸方向に配置される複数の仕切り壁によって、複数の通路に分割されていることを特徴とするインホイールモータ。
請求項３に記載のインホイールモータであって、
前記冷媒通路は、前記仕切り壁内に形成されていることを特徴とするインホイールモータ。
請求項１〜４のいずれか１つに記載のインホイールモータであって、
前記モータハウジングの下部に前記モータハウジングと繋がった冷媒用タンクを備えることを特徴とするインホイールモータ。