JP2014213622A - インホイールモータユニット - Google Patents

Abstract

【課題】回転機と共にインバータ装置を好適に内蔵することができるインホイールモータユニットを提供する。
【解決手段】車体に取り付けられるインホイールモータユニット１１であって、回転対象であるホイール部（リム１３及びホイールディスク１４）と、ホイール部内に設けられ、ステータ４０とロータ５０とを有する回転機２０と、車体側から供給される電力を直流から交流に変換し、その変換された電力を回転機２０に供給するインバータモジュール３０と、を備える。更に、ステータ４０とロータ５０とは円環状をなし、その内側に形成された空間部にインバータモジュール３０が設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、ホイール内部に設けられた回転機を備えるインホイールモータユニットに関するものである。

近年、回転機（電動モータ）により駆動される電気自動車が実用化されている。そして、自動車のホイール部内に回転機を内蔵したインホイールモータユニットが提案されている。電気自動車において車体に設けた回転機の代わりにインホイールタイプの回転機を用いることで、車体の体格を小さくすることができる（特許文献１）。

特開２０１２−２４９４６９号公報

一般的に、電気自動車に用いられる回転機として、交流電力により駆動する交流回転機が用いられる。ここで、電気自動車に搭載されるバッテリは、リチウムイオン蓄電池などの直流電力を出力する蓄電池である。このため、車載バッテリから出力される直流電力をインバータ装置によって交流電力に変換し、その変換後の電力によって交流回転機を駆動することが行われている。このインバータ装置は車体に搭載されており、車体においてインバータ装置を設置するためのスペースが必要になっている。この場合、電池搭載スペースの確保を優先すると、インバータ装置の設置が困難になる。こうした問題は、例えば小型モビリティにおいて顕著になる。

また、回転機の回転速度は、回転機に供給される交流電力の周波数及び電圧によって変化する。つまり、回転機の回転速度は、インバータ装置の出力によって制御される。従来、インホイールタイプの回転機に電力を供給するインバータ装置は、車載バッテリ近くに設けられており、回転機とインバータ装置との間における通信に遅延が生じるおそれがある。以上により、インホイールモータユニットの構成として改善の余地があると考えられる。

本発明は、回転機と共にインバータ装置を好適に内蔵することができるインホイールモータユニットを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、車体（１０１）に取り付けられるインホイールモータユニット（１１）であって、回転対象であるホイール部（１３，１４）と、前記ホイール部内に設けられ、ステータ（４０）とロータ（５０）とを有する回転機（２０）と、前記車体側から供給される電力を直流から交流に変換し、その変換された電力を前記回転機に供給するインバータ装置（３０）と、を備え、前記ステータと前記ロータとは円環状をなし、その内側に形成された空間部に前記インバータ装置が設けられていることを特徴とする。

ステータとロータとは円環状をなすため、その内側に空間部が形成される。インバータ装置をこの空間部に収納することで、インバータ装置をインホイールモータユニットのホイール部に内蔵することができ、インバータ装置を搭載するためのスペースを車体に設ける必要が無くなる。更に、車体にインバータ装置を搭載した場合と比較して、回転機とインバータ装置とが近くに設けられる構成となるため、インホイールモータユニットを制御する上でより好適な構成が実現できる。

車両の概略図。 インホイールモータユニットを制御するための電気的構成図。 車輪の軸方向の断面図。 ステータ及びステータホルダの構造図。 インバータモジュールの横断面を示す断面図。 インバータモジュールにおけるデバイスパッケージの配置を示す正面図。 インバータモジュールの構成を示す断面図。 インバータモジュールの構成を示す断面図。 インバータモジュールの構成を示す断面図。

（第１実施形態）
本実施形態における車両は、２輪の電気自動車であり、前後２つの車輪いずれもがインホイールモータユニットを備えている。

図１に本実施形態におけるインホイールモータユニット１１を搭載した車両１００の概略構成を示す。車両１００は、車体１０１と、車体１０１に取り付けられた前後２つの車輪１０とを備えている。車体１０１には、車載の各種電気負荷に対して電力を供給するバッテリ１１０と、各種電気負荷の駆動を制御するＥＣＵ１２０とが搭載されている。また、前後の各車輪１０にはインホイールモータユニット１１が一体的に設けられている。インホイールモータユニット１１は、回転機２０とインバータモジュール３０とを備えている。インバータモジュール３０は、電力線Ｌ１を介してバッテリ１１０に接続されるとともに、信号線Ｌ２を介してＥＣＵ１２０に接続されている。回転機２０は三相交流式の回転機であり、インバータモジュール３０は、バッテリ１１０から供給される電力を直流から交流へと変換して回転機２０への電力供給を行うインバータ装置である。

ＥＣＵ１２０は、アクセル操作などのユーザ操作情報や、車速などの車両１００の走行状態情報に基づいてインホイールモータユニット１１の駆動を制御し、車両１００の走行状態を適正に制御する。

図２にインホイールモータユニット１１を制御するための電気的な構成を示す。回転機２０は、Ｕ相コイル２１ａ、Ｖ相コイル２１ｂ及びＷ相コイル２１ｃからなる三相のコイル２１を有している。また、インバータモジュール３０は、コントローラ３１と、ドライバ３２と、電力変換回路３３とを備えている。

電力変換回路３３は、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ等のパワー素子よりなる６個のスイッチング素子３３ａを備えており、これらスイッチング素子３３ａの２個ずつを一組として、そのスイッチング素子同士の接続点が、回転機２０の各コイル２１ａ〜２１ｃにそれぞれ接続されている。電力変換回路３３は、交流と直流との双方向の電力変換が可能であり、回転機２０の駆動時には直流→交流の電力変換を行って回転機２０を駆動させ、回転機２０による回生発電時には交流→直流の電力変換を行ってバッテリ１１０の充電を実施する。

ドライバ３２は、各スイッチング素子３３ａにおける制御端子（例えば、ＭＯＳＦＥＴのゲート、ＩＧＢＴのベース）に接続されていて、コントローラ３１の制御下にて各スイッチング素子３３ａに対して駆動信号を適宜のタイミングで出力することで、電力変換回路３３の位相制御を行うようになっている。

回転機２０には、その回転機２０の回転状態に対応した信号を発生する回転角センサ３４と、各コイル２１ａ〜２１ｃに流れる電流に対応した信号を発生する電流センサ３５とが設けられており、これら各センサ３４，３５の検出信号がコントローラ３１に入力されるようになっている。

コントローラ３１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたマイクロコンピュータであって、ＲＯＭに予め格納されたルーチン（プログラム）を実行することで各スイッチング素子３３ａの動作を制御し、ひいては回転機２０の動作を制御するようになっている。この場合、コントローラ３１は、ＥＣＵ１２０から出力される制御信号と回転角センサ３４の検出信号とに応じて回転機２０の制御を実施する。これにより、車両１００の走行状態等を監視しかつ回転機２０の実際の回転状態を考慮しつつ、回転機２０を適正に制御できる。また、コントローラ３１は、電流センサ３５の検出信号に基づいて各コイル２１ａ〜２１ｃに過電流が生じているか否かを判定し、過電流が生じていると判定される場合にはその過電流が発生しているコイルに対して電流の制限を実施する。

次に、インホイールモータユニット１１の構成について詳しく説明する。図３に車輪１０の軸方向の断面図を示す。

車輪１０は、車体１０１に対して固定されているシャフト１０２に取り付けられており、そのシャフト１０２を回転中心として回転可能になっている。シャフト１０２は、車輪１０を車体１０１に取り付けるためのユニット取り付け部材である。シャフト１０２の軸線をＸＡとしている。車輪１０は、タイヤ１２と、シャフト１０２の軸周り方向にタイヤ１２を固定するためのリム１３と、リム１３を固定しシャフト１０２によって回転可能に支持されているホイールディスク１４とを備えている。リム１３とホイールディスク１４とでホイール部を構成している。シャフト１０２は金属製であり、電力線Ｌ１や信号線Ｌ２を挿通させるための中空部を有している。なお、シャフト１０２は、サスペンション機構などを介して車体１０１に固定されていてもよい。

シャフト１０２には、軸線ＸＡの方向に互いに離間して一対のホイールディスク１４が取り付けられている。ホイールディスク１４は円板状に形成されており、その中心部に設けられたベアリング１５によりシャフト１０２に対して回転可能となっている。リム１３は、円筒状に形成されており、一対のホイールディスク１４の外周部にそれら両ホイールディスク１４に架け渡すようにして設けられている。リム１３の外側にタイヤ１２が取り付けられている。

リム１３と一対のホイールディスク１４との内部に収納空間Ｓが形成されており、その収納空間Ｓに回転機２０が収納されている。回転機２０は、ステータ４０（固定子）と、そのステータ４０と対向するように設けられたロータ５０（回転子）とを備える。これらステータ４０とロータ５０とはいずれも円環状をなしている。

ステータ４０は、シャフト１０２に固定された円板状のステータホルダ４１により支持されており、シャフト１０２と同軸となるようにして設けられている。また、ロータ５０は、ホイールディスク１４の外周部付近においてそのホイール内側面に固定されている。これらステータ４０とロータ５０とは、収納空間Ｓにおいてシャフト１０２から最も離れた外端位置に、すなわちリム１３の内側であってリム１３の間近位置に、シャフト１０２の軸線ＸＡの方向に並ぶようにして設けられている。この場合、ステータ４０及びロータ５０の内側、すなわち回転機２０の内側には、シャフト１０２の周りに環状空間が形成されている。

ステータホルダ４１は、アルミニウム、鉄、又は合金などの金属製であり、円板状に形成されている。ステータホルダ４１の中心には貫通孔４３が設けられており、その貫通孔４３にシャフト１０２が挿通されている。ステータホルダ４１はシャフト１０２に対してねじの締結によって固定されている。なお、ステータホルダ４１とシャフト１０２との固定は、ねじやボルトなどによる締結に代えて、溶接による接合、接着剤による接着などでもよい。

また、ステータホルダ４１は、一対のホイールディスク１４の間においてその中央となる位置に設けられており、両側面がそれぞれホイールディスク１４に対向している。そのため、回転機２０の内側の環状空間はホイールディスク１４により二分され、２つの扁平空間となっている。

ステータ４０及びステータホルダ４１の詳細な構造を図４に示す。ステータ４０及びステータホルダ４１の正面図を図４（ａ）に示し、図４（ａ）の４ｂ−４ｂ線断面図を図４（ｂ）に示す。なお、図４（ｂ）では上側にコイル巻回状態を示し、下側にステータコア４２の断面形状を示している。

ステータホルダ４１には、その外周部に複数のステータコア４２が所定間隔で並べて取り付けられている。ステータコア４２は、磁性体を材料とする台形の板状部材であり、軸線ＸＡの方向に延びる向きで設けられている。この場合、ステータコア４２は、ステータホルダ４１の一面側及び他面側の両方に突き出ており、その両側の部分にそれぞれ巻線２２が巻回されることで、第１コイル部４５と第２コイル部４６とがそれぞれ形成されている。ここで、第１コイル部４５及び第２コイル部４６は、それぞれＵ相、Ｖ相及びＷ相の各コイルを有するものであり、両コイル部４５，４６のＵ相コイル同士、Ｖ相コイル同士、Ｗ相コイル同士がそれぞれ直列に接続されることで、三相のコイル２１が形成されている。そして、これらステータコア４２とコイル２１とによりステータ４０が構成されている。両コイル部４５，４６の巻線２２の端部は、ステータ４０の内側に引き出されている。

ステータホルダ４１には、両コイル部４５，４６の巻線２２のいずれか一方を他方側に案内する貫通孔４４が形成されている。そして、この貫通孔４４を通じて、両コイル部４５，４６の巻線２２がステータホルダ４１の片面側に集約されて結線されるようになっている。

図３の説明に戻ると、ロータ５０は、第１コイル部４５及び第２コイル部４６の外側、すなわちステータコア４２の台形傾斜部分に対向するようにして、一対のホイールディスク１４にそれぞれ設けられている。ロータ５０は、ステータコア４２を介して磁束が通じる磁路を形成させるため、ステータコア４２の傾斜面に対向する位置に複数の磁石を備えている。ステータコア４２の傾斜面と磁石とは接触しておらず、軸線ＸＡの方向に磁路を形成可能な所要のギャップが設けられている。なお、ギャップが小さくなるほど強い磁路を形成できる反面、外部からの衝撃などによって、ステータコア４２と磁石が接触して損傷しやすくなる。そこで、強い磁路を形成でき、且つ、損傷を受けにくいような距離のギャップが設けられている。

リム１３とホイールディスク１４とによって形成される収納空間Ｓには、上記の回転機２０に加えて、直流と交流との電力変換を行うインバータモジュール３０が設けられている。この場合特に、ステータ４０及びロータ５０の内側（回転機２０の内側）にはシャフト１０２の周りに環状空間が形成されており、その環状空間を利用して、インバータモジュール３０が設けられている。インバータモジュール３０は、インバータ基板に対して、図２の回路に示すコントローラ３１、ドライバ３２、電力変換回路３３を構成する各種素子が実装されて構成される。インバータモジュール３０は、ステータホルダ４１に対して固定されている。

インバータモジュール３０は、直流電力用の入出力端子と交流電力用の入出力端子とを備えており、直流電力用の入出力端子には電力線Ｌ１（正電力線Ｖ＋及びグラウンド線ＧＮＤ）が接続されている。また、交流電力用の入出力端子にはステータ４０のコイル２１が接続されている。インバータモジュール３０からコイル２１に対して交流電力が供給されると、ステータ４０とロータ５０との間に磁力が発生する。この磁力によって、ロータ５０が回転し、ロータ５０の回転に伴ってホイールディスク１４が回転し、ひいては、ステータ４０を除く車輪１０全体が回転する。

次に、インバータモジュール３０の具体的な構成を説明する。図５は、インバータモジュール３０の横断面を示す断面図であり、図６は、インバータモジュール３０におけるデバイスパッケージ３７の配置を示す正面図である。なお、図６では、コントローラ３１やドライバ３２の図示を省略している。

インバータモジュール３０は、各種素子の配線を行うプリント基板であるインバータ基板３６と、スイッチング素子３３ａを樹脂モールドによって一つずつパッケージ化した６個のデバイスパッケージ３７と、デバイスパッケージ３７中のスイッチング素子３３ａにて生じた熱を放出する放熱板３８とを備えている。本実施形態では、デバイスパッケージ３７がインバータ素子に相当する。

インバータ基板３６は、円環状をなすプリント基板であり、基板中央にはシャフト１０２を挿通させるための貫通孔３６ａが形成されている。インバータ基板３６の外径寸法は、円環状のステータ４０に干渉しない寸法であればよい。ただし本実施形態では、ステータホルダ４１に貫通孔４４が設けられており、インバータ基板３６の外径寸法は、貫通孔４４に干渉しない大きさとなっている。

インバータ基板３６はステータホルダ４１に対して、互いに対向し、かつ所定の隙間を隔てた状態で固定されている。具体的には、図５に示すように、インバータ基板３６とステータホルダ４１との間には筒状のスペーサ６１が設けられており、ステータホルダ４１とインバータ基板３６とスペーサ６１とにボルト６２が挿通された状態で、ボルト６２とナット６３とが締結されている。ボルト６２は一端がステータホルダ４１にねじ入れられたスタッドボルトでもよい。これらスペーサ６１、ボルト６２及びナット６３は、ステータホルダ４１に対してインバータ基板３６を所定位置で保持する基板保持部材である。なお、ステータホルダ４１に対するインバータ基板３６の固定位置及び個数は任意でよいが、２カ所以上で固定がなされているとよい。インバータ基板３６とステータホルダ４１との固定手段として、ボルト締結ではなく、接着剤などの接着手段を用いてもよい。

放熱板３８は、金属製であって矩形平板状をなしており、デバイスパッケージ３７においてインバータ基板３６とは反対側の面に固定されている。放熱板３８は、デバイスパッケージ３７中の素子から吸熱を行い、デバイスパッケージ３７の外部に放熱する。なお、放熱板３８とデバイスパッケージ３７とは、熱伝導率の高いシリコングリスなどを用いて接触する構成とされていてもよい。

インバータモジュール３０は、インバータ基板３６にデバイスパッケージ３７と放熱板３８とが積層状態で固定されることで構成されており、放熱板３８がステータホルダ４１に直接当接するか、又は中間材を介してステータホルダ４１に対向するようになっている。この場合、放熱板３８とステータホルダ４１とは面同士が接触又は近接対向しており、各々の対向面を通じて熱の伝達がなされるようになっている。なお、放熱板３８とステータホルダ４１との間の中間材としては、熱伝導率の高い接着剤などが用いられるとよい。なお、接着剤などを用いる場合においても、放熱板３８とステータホルダ４１とが接触する構成とされているとよい。

図６に示すように、デバイスパッケージ３７はインバータ基板３６上に等間隔で配置されている。具体的には、インバータ基板３６上において、デバイスパッケージ３７はインバータ基板３６の貫通孔３６ａ（すなわちシャフト１０２）を中心とした円周上に配置され、それぞれ６０度間隔となるように配置されている。

以下、本実施形態の奏する効果を述べる。

ステータ４０とロータ５０とは円環状をなすため、その内側に空間部が形成される。インバータモジュール３０をこの空間部に収納することで、インバータモジュール３０をインホイールモータユニット１１のホイール部に内蔵することができ、インバータモジュール３０を搭載するためのスペースを車体１０１に設ける必要が無くなる。更に、車体１０１にインバータモジュール３０を搭載した場合と比較して、回転機２０とインバータモジュール３０とが近くに設けられる構成となるため、インホイールモータユニット１１を制御する上でより好適な構成が実現できる。

アキシャルギャップ型の回転機２０においては、軸線ＸＡの方向にステータ４０及びロータ５０が対向して設けられる。この場合、ステータ４０とロータ５０との内側に形成された空間部は、ステータ４０の厚みとロータ５０厚みとを合わせた厚みを有することとなる。このため、インバータモジュール３０を内蔵するための空間を確保するのに好適である。

円環状に形成されているステータ４０は、その内側からステータホルダ４１によって保持されている。また、インバータモジュール３０は、円環状のステータ４０の内側において、ステータホルダ４１に固定されている。即ち、ステータホルダ４１は、ステータ４０を保持する機能に加えて、インバータモジュール３０を固定する機能を兼ね備える。

インバータ基板３６は、ステータホルダ４１と離間し対向させて設けられている。また、インバータ基板３６とステータホルダ４１との間の空間にデバイスパッケージ３７が設けられている。更に、デバイスパッケージ３７に放熱板３８を取り付けてステータホルダ４１への放熱を可能にしている。これにより、デバイスパッケージ３７中のスイッチング素子３３ａで生じた熱をステータホルダ４１へと好適に放熱することが可能になる。ここで、ステータホルダ４１はユニット取り付け部材としてのシャフト１０２を介して車体１０１に固定されている。このため、ステータホルダ４１へと放熱された熱は、シャフト１０２を介して車体１０１に好適に放熱される。

放熱板３８は、その一方の板面がデバイスパッケージ３７に接触し、また、他方の板面がステータホルダ４１に接触するように設けられている。このため、デバイスパッケージ中のデバイスパッケージ３７中のスイッチング素子３３ａで生じた熱を効率よくステータホルダ４１へ放熱し、ひいては車体１０１に好適に放熱することができる。特に、放熱板３８とステータホルダ４１とを面接触させることで、より効率的に熱を放熱できる。

デバイスパッケージ３７がインバータ基板３６上に等間隔に配置されている。このため、デバイスパッケージ３７同士を密集させて配置する場合に比べて、デバイスパッケージ３７からステータホルダ４１への放熱を効率的に行うことができる。

インバータモジュール３０には、電力変換の指令を行うコントローラ３１が搭載されている。コントローラ３１は、回転機２０に流れる電流が過電流であることを検出し、過電流であるとの検出がなされた場合に、回転機２０への通電を停止する。この構成により、インホイールモータユニット１１の安全性を向上させることができる。

更に、コントローラ３１と、回転機２０のコイル２１における過電流を検出する電流センサ３５とが、ともにインホイールモータユニット１１の内部に設けられている。つまり、コントローラ３１と電流センサ３５とが近くに設けられている。このため、過電流が生じた場合に、コントローラ３１は、過電流が生じたことを素早く判定し回転機２０への通電を停止することができるため、より安全性を向上させることができる。

ステータホルダ４１は金属製であるため熱伝導率が高く、インバータモジュール３０において発生した熱はステータホルダ４１へ効率よく伝達される。更に、金属製のステータホルダ４１と金属製のシャフト１０２とが固定されているため、ステータホルダ４１に伝達された熱は、シャフト１０２を介して効率よく車体１０１に伝達される。

車体１０１にインバータモジュール３０を内蔵し、そのインバータモジュール３０によって変換された三相交流電力を回転機２０に対して供給する場合、少なくとも三本の配線を車体１０１から車輪１０に対して接続する必要性がある。本実施形態においては、車両から車輪に対して直流電力を供給するため、接続する配線は電力線Ｖ＋とグラウンド線ＧＮＤとの二本であり、配線の数を削減することを可能にする。

（他の実施形態）
・インバータ基板３６において、互いに表裏となる両基板面にそれぞれスイッチング素子３３ａを設ける構成としてもよい。
例えば図７に示すように、インバータ基板３６の両面にデバイスパッケージ３７を実装する構造とし、そのインバータモジュール３０をステータホルダ４１に固定する。この場合、インバータ基板３６の両面のうち、一方の面側の放熱板３８をステータホルダ４１に固定する。

円環状であるステータ４０の内径寸法が小さい場合や、回転機２０の内側空間においてインバータ基板３６を設けるスペースに制約がある場合には、インバータ基板３６の大きさが制限され、インバータ基板３６において複数のデバイスパッケージ３７を分散配置することが困難になると考えられる。かかる場合に、デバイスパッケージ３７をインバータ基板３６の両面に実装する構成とする。これにより、インバータ基板３６の大きさに制限があっても、インバータ基板３６に好適にデバイスパッケージ３７を分散配置できる。

また、複数のデバイスパッケージ３７から出力される電流量がそれぞれ異なるように設計されている場合、デバイスパッケージ３７の発熱量がそれぞれ異なることが想定される。この場合に、出力する電流量の大きい、つまり、発熱量の大きなデバイスパッケージ３７をステータホルダ４１側に実装することで、効率的に冷却を行うことができる。

ここで、例えば、インバータモジュール３０が１２個のデバイスパッケージ３７を備える構成とすると、デバイスパッケージ３７が、インバータ基板３６の両面に、それぞれ６個ずつ配置されるとよい。具体的には、それぞれの面で、デバイスパッケージ３７はインバータ基板３６の貫通孔３６ａ（すなわちシャフト１０２）を中心とした円周上に、それぞれ６０度間隔となるように配置されている。この場合、基板両面でデバイスパッケージ３７が互いにずらして配置されるとよい。具体的には、異なる面に配置されているデバイスパッケージ３７同士が３０度間隔となるように配置されるとよい。このように、発熱体であるデバイスパッケージ３７を互いに離間させて等間隔で設けることで、デバイスパッケージ３７からの放熱を効率よく行うことができる。

又は、図８に示すように、ステータホルダ４１を２枚設け、その２枚のステータホルダ４１に対してインバータ基板３６の両面の放熱板３８をそれぞれ固定する。例えば、２つのステータ４０を有する構成において、ステータ４０ごとにステータホルダ４１を設け、それらを互いに離間させた状態で配置する。そして、それらステータホルダ４１の間にインバータモジュール３０を配置する。

上記構成によれば、両面に実装されたデバイスパッケージ３７において発生した熱を放熱板３８及びステータホルダ４１を介してシャフト１０２に伝達することができる。また、インバータモジュール３０の両面が、２枚のステータホルダ４１によって挟まれることになるため、インバータモジュール３０を安定して支持することができる。

なお、上記実施形態では、回転機として三相交流式の回転機を用いたが、これに代えて、六相式の回転機等を用いてもよい。回転機の相数が増えることで、インバータモジュール３０においてスイッチング素子３３ａの数が増える。かかる場合、図７や図８に示したように、デバイスパッケージ３７に封止されたスイッチング素子３３ａをインバータ基板３６の両面に分散配置する構成を採用することで、回転機の相数を増やしつつ、インバータモジュール３０全体の体格を小さくすることができる。

・図９に示すように、ステータホルダ４１に側方に開放される収容凹部４１ａを設け、その収容凹部４１ａ内にインバータモジュール３０を収容する構成としてもよい。この場合、インバータモジュール３０においては、インバータ基板３６の両面にスイッチング素子３３ａが実装され、そのスイッチング素子３３ａに当接させて放熱板３８が配置されている。そして、収容凹部４１ａ内に樹脂が充填されることで、インバータ基板３６やスイッチング素子３３ａを含むモジュール全体を封止するように樹脂モールド部３９が形成されている。収容凹部４１ａの開口部側には、ステータホルダ４１と同じ金属製の蓋体４１ｂが取り付けられている。

スイッチング素子３３ａが放熱板３８に当接されることで、スイッチング素子３３ａにおいて発生した熱が放熱板３８を介してステータホルダ４１に好適に伝達される。加えて、スイッチング素子３３ａにおいて発生した熱が樹脂を介してステータホルダ４１に伝達される。そして、ステータホルダ４１に伝達された熱は、シャフト１０２を介して車体１０１に放熱される。このため、デバイスパッケージ３７の冷却をより効率的に行うことができる。

また、車体１０１にインバータモジュール３０を搭載する構成に比べて、車輪１０にインバータモジュール３０を内蔵する構成では、車輪１０の内部に水が浸入するおそれが高く、インバータモジュール３０の防水性が問題となる。この点、樹脂モールド部３９及びステータホルダ４１によってインバータモジュール３０が封止されるため、インバータモジュール３０の防水性を向上させることができる。

・樹脂によって封止されていないスイッチング素子３３ａをインバータ基板３６に実装し、その実装されたスイッチング素子３３ａとインバータ基板３６とをともに樹脂で封止する構成としてもよい。スイッチング素子３３aとインバータ基板３６とをともに樹脂で封止し樹脂モールド部３９を形成することで、インバータモジュール３０の防水性を向上させることができる。

・インホイールモータとして、軸方向にステータ・ロータ間のギャップを設けるアキシャルギャップ型の回転機に代えて、動径方向にステータ・ロータ間のギャップを設けるラジアルギャップ型の回転機を用いてもよい。

・放熱板を省略した構成としてもよい。即ち、デバイスパッケージ３７とステータホルダ４１とを面接触させることで、デバイスパッケージ３７において発生した熱をステータホルダ４１へと直接放熱させる構成としてもよい。

・２輪の電気自動車以外への適用も可能であり、本発明を４輪の電気自動車に適用してもよい。４輪車両の車輪では、２輪車両の車輪とは異なり軸線ＸＡの方向に非対称な構造になることが考えられる。この場合、車輪において車体側にユニット取り付け部材としての円板状の固定部（例えばナックル）が設けられるとともに、その反対側に固定部に対向してホイールディスクが設けられ、それら固定部とホイールディスクとの間の空間部に円環状の回転機が設けられる。そして、その回転機の内側の空間部にインバータモジュールが設けられている。これにより、上記実施形態における効果と同等の効果を得ることができる。

１１…インホイールモータユニット、１３…リム（ホイール部）、１４…ホイールディスク（ホイール部）、２０…回転機、３０…インバータモジュール、４０…ステータ、５０…ロータ、１０１…車体。

Claims (10)

1. 車体（１０１）に取り付けられるインホイールモータユニット（１１）であって、
   回転対象であるホイール部（１３，１４）と、
   前記ホイール部内に設けられ、ステータ（４０）とロータ（５０）とを有する回転機（２０）と、
   前記車体側から供給される電力を直流から交流に変換し、その変換された電力を前記回転機に供給するインバータ装置（３０）と、
   を備え、
   前記ステータと前記ロータとは円環状をなし、その内側に形成された空間部に前記インバータ装置が設けられていることを特徴とするインホイールモータユニット。
2. 前記ステータと前記ロータとが前記ホイール部の回転軸の軸線方向に対向させて設けられていることを特徴とする請求項１に記載のインホイールモータユニット。
3. 前記ステータの内側に設けられ、該ステータを前記ホイール部と同軸に保持するステータ保持部材（４１）を備え、
   前記インバータ装置は、前記ステータ保持部材に固定されていることを特徴とする請求項２に記載のインホイールモータユニット。
4. ユニット取り付け部材（１０２）を介して前記車体に取り付けられるインホイールモータユニットであって、
   前記ステータ保持部材は円板状をなし、その周囲に前記ステータが取り付けられ、
   前記ユニット取り付け部材に前記ステータ保持部材が固定され、
   前記インバータ装置は、配線基板（３６）と、その配線基板上に設けられ電力変換を行う複数のインバータ素子（３３ａ，３７）とを備え、
   前記配線基板は、前記ステータ保持部材と離間した状態で対向配置されており、
   前記配線基板において前記ステータ保持部材側の基板面に前記インバータ素子が設けられており、該インバータ素子には前記ステータ保持部材への放熱を可能とする放熱手段（３８）が取り付けられていることを特徴とする請求項３に記載のインホイールモータユニット。
5. 前記放熱手段として平板状の放熱板（３８）を用い、
   前記配線基板と前記ステータ保持部材との間に、前記インバータ素子と前記放熱板とが積層状態で設けられており、前記放熱板の一方の板面が前記インバータ素子に接触し、他方の板面が前記ステータ保持部材に接触していることを特徴とする請求項４に記載のインホイールモータユニット。
6. 前記配線基板には、互いに表裏となる両基板面にそれぞれ前記インバータ素子が設けられており、
   前記配線基板には両基板面の少なくともいずれかに前記ステータ保持部材が対向しており、その対向面において前記インバータ素子と前記放熱板とが積層状態で設けられ、前記放熱板の一方の板面が前記インバータ素子に接触し、他方の板面が前記ステータ保持部材に接触していることを特徴とする請求項５に記載のインホイールモータユニット。
7. 前記ホイール部内を貫通するように設けられ、前記ホイール部を回転可能に支持する軸部材（１０２）を備え、
   前記ステータ保持部材と前記配線基板とはそれぞれ円環状をなし、それらに形成された貫通孔（３６ａ，４３）に前記軸部材が挿通されており、
   前記配線基板には、前記複数のインバータ素子が、前記軸部材を中心とする円周上に等間隔で配置されていることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載のインホイールモータユニット。
8. 前記配線基板には、前記インバータ素子を被覆するようにして樹脂モールド部（３９）が形成されていることを特徴とする請求項４乃至７のいずれか1項に記載のインホイールモータユニット。
9. 前記ステータ保持部材の側面部に収納凹部（４１ａ）が形成されており、
   前記インバータ装置は前記収納凹部に収納され、
   前記樹脂モールド部は、前記収納凹部において前記インバータ装置を封止するように形成されていることを特徴とする請求項８に記載のインホイールモータユニット。
10. 前記インバータ装置は、前記回転機に供給する電力量を制御するコントローラ（３１）を有し、
    前記コントローラは、前記回転機に流れる電流が過電流であることを検出する過電流検出機能と、前記過電流であるとの検出がなされた場合に前記回転機への通電を停止する電流停止機能と、を備えることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか1項に記載のインホイールモータユニット。

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