JP2011176976A - モータ装置用冷却機構 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、モータ装置用冷却機構に関し、モータ及びギアの冷却を効果的に行うことにある。
【解決手段】ケース２０内に設けられたモータ室２２に収納されるインホイールモータ１４、及び、ケース２０内に設けられたギア室３４に収納されてインホイールモータ１４に連結するギア１６を、オイル循環により冷却するモータ装置用冷却機構１０は、モータ室２２の下部とギア室３４の下部とを連通する連通路５２に設けられ、該連通路５２を流れるオイルの熱をモータ外部へ放出するヒートパイプ５４ｂを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータ装置用冷却機構に係り、特に、ケース内に設けられたモータ室に収納されるモータ、及び、ケース内に設けられたギア室内に収納されてモータに連結するギアを、オイル循環により冷却するうえで好適なモータ装置用冷却機構に関する。

従来、車両に搭載されるインホイールモータを冷却する冷却機構が知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。この冷却機構は、オイルを循環させる循環経路を有している。この循環経路にオイルが流れると、モータとオイルとの間で熱交換が行われることで、モータが冷却される。また、オイルは、モータとの間で熱交換を行った後に空冷され、再びモータとの間の熱交換に利用される。従って、上記の冷却機構によれば、オイルとモータとの間の熱交換の際に、冷却されたオイルを導くことができるので、モータからの熱を効果的に外部へ放出することが可能であり、モータの冷却を効率よく行うことが可能である。

特開２００７−２９４７２６号公報

ところで、モータにはギアが連結されることがあるが、そのギアを冷却するためには、そのギアにオイルを吐出することが必要である。しかしながら、上記した冷却機構では、モータに連結されるギアをオイル供給により冷却することが考慮されておらず、更には、ギアを冷却して高温となったオイルを冷却することが考慮されていない。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、モータ及びギアの冷却を効果的に行うことが可能なモータ装置用冷却機構を提供することを目的とする。

上記の目的は、ケース内に設けられたモータ室に収納されるモータ、及び、ケース内に設けられたギア室に収納されて前記モータに連結するギアを、オイル循環により冷却するモータ装置用冷却機構であって、前記モータ室の下部と前記ギア室の下部とを連通する連通路に設けられ、該連通路を流れるオイルの熱をモータ外部へ放出するヒートパイプを備えるモータ装置用冷却機構により達成される。

この態様の発明において、モータ室の下部とギア室の下部とを連通する連通路には、その連通路を流れるオイルの熱をモータ外部へ放出するヒートパイプが設けられている。モータ室の下部やギア室の下部には、モータやギアを冷却して温められたオイルが流れるが、上記の構成によれば、その高温となったオイルの熱は連通路の通過中にヒートパイプによりモータ外部へ放出され、そして、その冷却されたオイルは再びモータやギアを冷却するためにモータ室やギア室へ送られる。従って、本発明によれば、モータやギアへ常に冷却された循環オイルを導くことができるので、モータ及びギアの冷却を効果的に行うことができる。

尚、上記したモータ装置用冷却機構において、前記ヒートパイプは、前記モータ室の下部又は前記ギア室の下部に設けられたオイルタンクに溜まるオイルに漬かるように配置されることとしてもよい。

この態様の発明によれば、ヒートパイプによりオイルタンク内のオイルを常時冷却することができ、モータ及びギアの冷却を効果的に行うことができる。

本発明によれば、モータ及びギアの冷却を効果的に行うことができる。

本発明の一実施例であるモータ装置用冷却機構を備えるモータ装置の断面図である。 本実施例のモータ装置用冷却機構が備えるオイル通路をモータ斜め上方から見た際の斜視図である。 本実施例のモータ装置用冷却機構とモータ装置との構造を表した図である。

以下、図面を用いて、本発明の具体的な実施の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施例であるモータ装置用冷却機構１０を備えるモータ装置１２の断面図を示す。図２は、本実施例のモータ装置用冷却機構１０が備えるオイル通路をモータ装置１２の斜め上方から見た際の斜視図を示す。また、図３は、本実施例のモータ装置用冷却機構１０とモータ装置１２との構造を表した図を示す。

本実施例において、モータ装置１２は、車輪を駆動させる駆動力を発生する装置である。モータ装置１２は、インホイールモータ１４及びギア１６を備えている。インホイールモータ１４は、車輪ホイール内に配置されている。また、ギア１６は、インホイールモータ１４と車輪ホイールとの間に介在しており、インホイールモータ１４及び車輪ホイールの中心軸１８の双方に連結している。

インホイールモータ１４は、電力供給により駆動力を発生する電動機である。尚、インホイールモータ１４は、車輪で発生する力を用いて電力を発生する発電機として機能することとしてもよい。インホイールモータ１４は、車輪バネ下に回転不能に取り付けられたケース２０内に設けられた円筒状のモータ室２２に収納されている。インホイールモータ１４は、ステータ２４及びロータ２６を有している。

ステータ２４は、ケース２０の内周面に取り付け固定されている。また、ロータ２６は、インホイールモータ１４の有する回転軸２８の外周面に取り付け固定されている。回転軸２８は、ケース２０に軸受３０，３２を介して回転可能に支持されている。ロータ２６と回転軸２８とは一体で回転する。ステータ２４は径方向外側に配置されかつロータ２６は径方向内側に配置されており、ステータ２４とロータ２６とは径方向に所定の隙間を隔てて離間するように配置されている。

ステータ２４は、ステータコアと、そのステータコアに巻回されるコイルと、を有している。このコイルは、エナメル被覆線により構成され或いは樹脂により樹脂モールドされてステータコアに固定支持されている。このコイルへの通電が制御ユニットにより制御されると、ステータ２４とロータ２６との間にロータ２６をステータ２４に対して回転駆動させる電磁力（駆動力）が発生することで、回転軸２８が回転駆動されて車輪ホイールの中心軸１８が回転される。

また、ギア１６は、ケース２０内に設けられた円筒状のギア室３４に収納されている。ケース２０内において、ギア室３４は、上記のモータ室２２と軸方向に隣接している。ケース２０には、モータ室２２とギア室３４とを隔てた仕切板３６を軸方向に向けて連通する貫通穴３８が設けられている。貫通穴３８には、インホイールモータ１４の回転軸２８が貫通している。ギア１６は、ギア室３４に臨んだ回転軸２８の軸方向先端に連結されて係合していると共に、車輪ホイールの中心軸１８に連結されて係合している。ギア１６は、回転軸２８の回転を所定の比で減速して車輪ホイールの中心軸に伝達する減速機である。従って、回転軸２８の回転は、ギア１６の作用により、所定の比で減速されて車輪ホイールの中心軸１８に伝達される。

また、本実施例において、モータ装置用冷却機構（以下、単に冷却機構と称す）１０は、上記のモータ装置１２をオイルの供給により冷却する装置である。冷却機構１０は、オイルが溜まるオイルタンク４０を備えている。オイルタンク４０は、モータ室２２の下部に設けられている。すなわち、モータ室２２は、その下部にオイルを溜めるオイルタンク４０が設けられるように形成されている。

オイルタンク４０には、ストレーナ４２及びサクションポート４４を介してポンプ４６が連通されている。ポンプ４６は、オイルタンク４０からオイルを汲み上げる機能を有している。ポンプ４６は、例えば車輪ホイールの中心軸１８近傍に設けられており、中心軸１８の回転などによりオイルタンク４０からオイルを汲み上げる。

ポンプ４６には、インホイールモータ１４の各所（特に、作動時に発熱するステータ２４のコイルなど）にオイルを導くオイル通路４８が連通されている。ポンプ４６は、その作動によりオイルタンク４０から汲み上げたオイルを高圧でオイル通路４８へ供給する。オイル通路４８は、ケース２０内に形成されてポンプ４６と接続する下端側から上方へ向けて延びる上下通路４８ａと、モータ室２２内に設けられて回転軸２８に対して平行に延びる筒状の筒状通路４８ｂと、モータ室２２内に設けられて上下通路４８ａの上端側及び筒状通路４８ｂに接続する円環状の円環通路４８ｃと、からなる。尚、図２に示す如く、筒状通路４８ｂは周方向に複数並ぶように設けられていてもよく、また、円環通路４８ｃは軸方向に複数並ぶように設けられていてもよい。円環通路４８ｃの下端は上記したオイルタンク４０に連通している。

上記した冷却機構１０において、オイルタンク４０に溜まったオイルは、ポンプ４６によりストレーナ４２及びサクションポート４４を介して汲み上げられ、ポンプ４６下流側のオイル通路４８に高圧で吐出される。オイル通路４８に吐出されたオイルは、モータ室２２の上部まで持ち上げられ、インホイールモータ１４の各所に導かれる。インホイールモータ１４の各所に導かれたオイルは、その各所との間で熱交換を行うことで、その各所で発生する熱を奪って吸収する。そして、オイルは、インホイールモータ１４の各所を通過した後、重力により落下して円環通路４８ｃの下端にある出口に達することで、オイル通路４８から排出されて、モータ室２２の下部のオイルタンク４０に戻される。

従って、冷却機構１０においては、オイルタンク４０内のオイルがポンプ４６の作動により汲み上げられた後にオイル通路４８を通過して再びオイルタンク４０に戻されて循環される。このオイルの循環過程で、そのオイルとインホイールモータ１４との間で熱交換が行われることで、インホイールモータ１４で発生する熱が吸収され、インホイールモータ１４が冷却される。

また、本実施例において、オイル通路４８（具体的にはその一部）には、分岐路５０が連通されている。分岐路５０は、その上端にある入口側がオイル通路４８に連通すると共に、その下端にある出口側が軸受３２に向けて開口するように形成されている。分岐路５０には、オイルタンク４０からポンプ４６により汲み上げられたオイルの一部がオイル通路４８側から供給される（図１中の矢印）。

オイル通路４８側から分岐路５０に供給されたオイルは、軸受３２に向けて吐出されることで、その軸受３２を冷却・潤滑する。この場合には、オイル吐出により、軸受３２が冷却されると共に、回転軸２８の回転が滑らかにされる。また、軸受３２を潤滑したオイルは、ギア室３４の上部に導かれてギア１６に向けて吐出されることで、そのギア１６を冷却・潤滑する。この場合には、オイル吐出により、ギア１６が冷却されると共に、ギア１６の回転が滑らかにされる。そして、オイルは、ギア１６を通過した後、重力によりギア室３４の下部まで落下する。

従って、冷却機構１０においては、ポンプ４６の作動によりオイル通路４８に汲み上げられたオイルの一部が分岐路５０に供給された後に軸受３２及びギア室３４内のギア１６を通過してギア室３４の下部に溜まる。このオイルの流通過程で、オイル吐出により軸受３２及びギア１６が潤滑されると共に、そのオイルと軸受３２又はギア１６との間の熱交換により軸受３２及びギア１６が冷却される。

本実施例の冷却機構１０において、ギア室３４の下端は、モータ室２２の下端（すなわちオイルタンク４０の下端）よりも高く位置している。ギア室３４の下部とモータ室２２の下部とは、連通路５２により連通されている。連通路５２は、仕切板３６を略軸方向に向けて（具体的には、ギア室３４からモータ室２２にかけて下るように）貫通しており、ギア室３４の下部に溜まるオイルがモータ室２２すなわちオイルタンク４０へ流れるように形成されている。かかる構成において、ギア室３４の下部に溜まったオイルは、連通路５２を通過してオイルタンク４０へ導かれる。このため、分岐路５０に導かれたオイルは、インホイールモータ１４の各所を通過してその発生する熱を吸収したオイルと同様に、モータ室２２の下部のオイルタンク４０に戻されて循環される。

更に、冷却機構１０は、伝熱体であるヒートパイプ５４を備えている。ヒートパイプ５４は、パイプ状に成形された部材であり、モータ回転軸２８に対して平行に延びている。ヒートパイプ５４は、ケース２０に空けられた孔に圧入されている。ヒートパイプ５４は、ケース２０内においてステータ２４の外周側に配設されている。

ヒートパイプ５４は、その外周面が上記したオイル通路４８の筒状通路４８ｂに臨むように配置された第１ヒートパイプ５４ａと、オイルタンク４０に漬かるように配置された第２ヒートパイプ５４ｂと、である。第１ヒートパイプ５４ａは複数設けられており、また、第２ヒートパイプ５４ｂは少なくとも一つ設けられている。ヒートパイプ５４の外周面には、筒状通路４８ｂを流れるオイル又はオイルタンク４０内のオイルが接触する。尚、ヒートパイプ５４の外周面には、発熱源であるインホイールモータ１４のステータ２４のコイルが直接に接触することとしてもよい。

また特に、第２ヒートパイプ５４ｂは、上記の如くモータ室２２の下部のオイルタンク４０に漬かっているが、その先端は、図３に示す如く、モータ室２２とギア室３４とを繋ぐ連通路５２に臨むように配置されている。ギア室３４の下部に溜まったオイルは、連通路５２を通過する際、或いは、その通過後にモータ室２２のオイルタンク４０に流入する際に、第２ヒートパイプ５４ｂの外周面に接触する。

ヒートパイプ５４は、熱伝導性が比較的高い一方、耐腐食性、強度、及び耐久性が比較的劣る材料である例えば銅により構成されている。ヒートパイプ５４の先端（図１及び図３において左側）は、ケース２０に空けられた貫通孔を通してケース外に突出している。すなわち、ヒートパイプ５４は、その一部が少なくともオイルに接触するようにケース２０内に収容されるが、モータ外に突出する突出部を有している。

ヒートパイプ５４の突出部の外周側には、筒状のキャップ５６が設けられている。キャップ５６は、ヒートパイプ５４の突出部全体を覆っており、ケース２０に取り付け固定されている。キャップ５６は、ヒートパイプ５４の材料（例えば銅）に比べて耐腐食性、強度、及び耐久性が高い材料である例えばアルミニウムにより構成されており、ケース２０と同様の金属により構成されている。

ヒートパイプ５４の先端には、放熱フィン５８が接触している。放熱フィン５８は、軸方向に並んだ複数の板からなるものであり、キャップ５６の外周に取り付け固定されている。放熱フィン５８は、ヒートパイプ５４から外部への放熱を促進する機能を有している。尚、放熱フィン５８は、ケース２０に接触していてもよく、この場合は、ケース２０に伝達された熱の外部への放出を促進することができる。

上記した冷却機構１０において、オイルは、オイルタンク４０→ポンプ４６→オイル通路４８（分岐路５０）→オイルタンク４０の順に循環する過程において、筒状通路４８ｂを通過する際、及び、オイル通路４８の通過後にオイルタンク４０に戻された際に、ヒートパイプ５４の外周面に接触する。オイルは、上記の循環過程で、モータ室２２内のインホイールモータ１４で発生する熱、或いは、ギア室３４内のギア１６で発生する熱を奪うことで、そのインホイールモータ１４及びギア１６を冷却しつつ高温となる。高温となったオイルがヒートパイプ５４の外周面に接触すると、そのヒートパイプ５４がオイルの発する熱を受熱し、その熱をケース２０外の先端側に伝達する。ヒートパイプ５４の先端に熱が伝達されると、その熱は、放熱フィン５８に伝達されて、ケース２０の外部へ放出される。

従って、本実施例の冷却機構１０によれば、ケース２０内でインホイールモータ１４の発した熱を吸収して高温となったオイルを、その熱をヒートパイプ５４を用いて外気へ放出することで冷却することが可能である。

特に、モータ室２２内でオイル通路４８を流通したオイルは、インホイールモータ１４を冷却した後、モータ室２２下部のオイルタンク４０へ導かれるが、その際、オイルタンク４０に漬かる第２ヒートパイプ５４ｂの外周面に接触する。かかる接触がなされると、インホイールモータ１４を冷却したオイルは、その熱が第２ヒートパイプ５４ｂによりケース２０外へ放出されることで冷却される。すなわち、モータ室２２内でオイル通路４８を流通したオイルは、モータ室２２内でのインホイールモータ１４の冷却に伴って温められた直後、オイルタンク４０に戻る際に直ちに冷却される。

また、モータ室２２から分岐路５０を経由してギア室３４内に流入したオイルは、ギア１６を冷却・潤滑した後、ギア室３４の下部から連通路５２を通ってモータ室２２の下部（オイルタンク４０）へ導かれるが、その際、先端がその連通路５２に臨んだ第２ヒートパイプ５４ｂの外周面に接触する。かかる接触がなされると、そのギア室３４側からのオイルは、モータ室２２のオイルタンク４０に戻る際に、その熱が第２ヒートパイプ５４ｂによりケース２０外へ放出されることで冷却される。すなわち、モータ室２２から分岐路５０を経由してギア室３４に導かれたオイルは、ギア室３４内でのギア１６の冷却に伴って温められた直後、連通路５２を介してモータ室２２のオイルタンク４０に戻る際に直ちに冷却される。

そして、その第２ヒートパイプ５４ｂの作用により冷却されたオイルは、オイルタンク４０に戻った後に、再びインホイールモータ１４やギア１６を冷却すべくポンプ４６により汲み上げられてモータ室２２上部やギア室３４へ送られる。すなわち、第２ヒートパイプ５４ｂは、モータ室２２やギア室３４内の高温のオイルがオイルタンク４０に戻る際にそのオイルを冷却する。

従って、本実施例の冷却機構１０によれば、モータ室２２及びギア室３４を循環するオイルを、インホイールモータ１４やギア１６との間の熱交換により高温となった直後に直ちにかつ確実に冷却することができるので、高温のオイルがインホイールモータ１４やギア１６へ導かれることは無く、インホイールモータ１４及びギア１６を冷却するうえでそのインホイールモータ１４及びギア１６へ常に冷却されたオイルを導くことができる。このため、インホイールモータ１４及びギア１６の冷却を効果的に行うことができ、その冷却効率を向上させることができる。

また、本実施例において、第２ヒートパイプ５４ｂは、上記の如く、モータ室２２やギア室３４内の高温のオイルがモータ室２２下部のオイルタンク４０に戻る際にそのオイルを冷却して、受熱した熱をケース２０外の先端側に伝達して放熱フィン５８により外部へ放出する。この第２ヒートパイプ５４ｂの先端は、ケース２０の下部において外部へ突出する。かかる構造においては、ケース２０の上部において先端が突出するヒートパイプ５４に比べて、冷却機構１０を搭載する車両の走行時に、その第２ヒートパイプ５４ｂの先端が走行風に晒され易くなるので、その第２ヒートパイプ５４ｂの放熱性能が高く維持される。

尚、ケース２０外に突出するヒートパイプ５４の突出部全体は、ヒートパイプ５４自体の材料に比べて耐腐食性、強度、及び耐久性が高い例えばアルミニウムなどの材料により構成されたキャップ５６により覆われている。かかる構造において、ヒートパイプ５４の突出部は、直接外気に晒されることはなく、耐腐食性、強度、及び耐久性を有するキャップ５６により保護されるので、その突出部が腐食したり或いは破損するのを防止することが可能である。

ところで、上記の実施例においては、第２ヒートパイプ５４ｂをモータ室２２のオイルタンク４０に配置することとして、モータ室２２内で落下してインホイールモータ１４を冷却したオイルとギア室３４から連通路５２を介してオイルタンク４０へ流入してギア１６を冷却・潤滑したオイルとの双方を含む高温のオイルを冷却することとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ギア室３４の下部にヒートパイプ５４を配置することとして、ギア室３４内で落下してギア１６を冷却・潤滑した高温のオイルを冷却することとしてもよい。

また、上記の実施例においては、オイルを貯留するオイルタンク４０を、モータ室２２の下部に設けることとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ギア室３４の下部に設けることとし、モータ室２２の下部に溜まるオイルをギア室３４側へ流す連通路を設けることとしてもよい。また、モータ室２２及びギア室３４の外部に設けることとしてもよい。

また、上記の実施例においては、オイルによる冷却対象のモータを、インナーロータ型のインホイールモータ１４としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、アウターロータ型のモータに適用することとしてもよい。

更に、上記の実施例においては、オイルによる冷却対象のモータを、車両のホイール内に搭載されたインホイールモータ１４としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、インホイールモータ以外の車載モータや、車両以外に搭載されたモータとしてもよい。

１０ モータ装置用冷却機構
１２ モータ装置
１４ インホイールモータ
１６ ギア
２０ ケース
２２ モータ室
３４ ギア室
４０ オイルタンク
４６ ポンプ
５２ 連通路
５４ ヒートパイプ
５４ｂ 第２ヒートパイプ

Claims (2)

1. ケース内に設けられたモータ室に収納されるモータ、及び、ケース内に設けられたギア室に収納されて前記モータに連結するギアを、オイル循環により冷却するモータ装置用冷却機構であって、
   前記モータ室の下部と前記ギア室の下部とを連通する連通路に設けられ、該連通路を流れるオイルの熱をモータ外部へ放出するヒートパイプを備えることを特徴とするモータ装置用冷却機構。
2. 前記ヒートパイプは、前記モータ室の下部又は前記ギア室の下部に設けられたオイルタンクに溜まるオイルに漬かるように配置されることを特徴とする請求項１記載のモータ装置用冷却機構。

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