JP2020527931A - 冷却システムを備えたインホイール電動モータ - Google Patents

Abstract

インホイール電動モータが、車両側の細長いコネクタと、当該コネクタに連結された円筒状ステータ本体と、を備え、当該ステータ本体の外面上にステータ巻線が設けられている。インホイール電動モータは、さらに、前記ステータを取り囲む円筒状ロータ本体と、前記ステータ巻線に電力供給するためのパワーエレクトロニクス装置を備えている。前記コネクタには、冷却剤のためのフィードチャネルの第１開口部と、冷却剤のためのリターンチャネルの第２開口部とが設けられており、前記フィードチャネル及び前記リターンチャネルの各々が、前記コネクタの軸方向に対して平行である。前記電動モータは、冷却剤のためのフィードコネクタ及びリターンコネクタを有する冷却回路を含み、この冷却回路は冷却剤供給チャネルを含む。この冷却剤供給チャネルは、前記フィードコネクタから最初に前記パワーエレクトロニクス装置を通り、次いで、前記円筒状ステータ本体の周囲に配置された冷却ジャケットを通り、そこから前記リターンコネクタまで延在している。【選択図】 図３

Description

本発明は、冷却システムを備えたインホイール電動モータに関する。また、本発明は、このようなインホイール電動モータの製造方法に関する。さらに、本発明は、このような電動モータを備えた車両のホイールのための駆動組立体に関する。

特許文献１は、電動ホイールモータ用のトラクション／ブレーキ装置を開示している。この装置は、ステータ組立体と、ロータと、ロータと共に回転するブレーキディスクを有するブレーキシステムとを備えている。ステータ組立体は、スタブアクスル支持体と、ステータ本体と、ステータ冷却チャンバの境界を定めるカバーとを含み、スタブアクスル支持体は、トラクション／ブレーキ装置を車両に接続するための取り付けベースを含む。スタブアクスル支持体は３つの軸方向通路を含み、これらのうち２つが流体パイプのためのものであり、１つがケーブルの通路のためにある。これらの３つの通路は、取り付けベースの中央ゾーンへと開放されている。

スタブアクスル支持体はステータ本体に固定され、ステータ本体の内部を通ってモータの車両側からモータの道路側まで延在し、その結果、ステータ本体の内周面の中空空間はスタブアクスル支持体によりほぼ完全に満たされている。インホイールモータに電力供給するためのコントロールエレクトロニクス（制御電子機器）はステータ本体内に設けられていない。その代わりに、ステータに取り付けられた複数のコイルが、ホイールの外側に収容されたコンピュータにより制御される。コンピュータは、ステータ及びロータ組立体により形成された電動モータにより発生されるトルクを制御するためのものである。

制御電子機器がステータ内に配置されたインホイール電動モータが、特許文献２から公知である。この特許文献は、インホイール電動モータを有する電気車両を開示しており、この車両において、ロータは１以上のタイヤを支持しているホイールのリムに接続されている。ステータは車両のフレーム上にホイールサスペンションシステムを介して取り付けられている。公知のインホイールモータは、モータの電磁石がリム及びタイヤを直接、いずれの中間ギアも有さずに駆動させるダイレクト駆動ホイールの一部であり、このようにして重量及びスペースが節減され、また、駆動組立体の部品の個数も最小限にされる。

インホイールモータにより発生されるトルクは、ロータとステータとの間の磁束移送面に依存し、ロータ半径の二次関数である。ロータ磁石は、最大可能ロータ半径が得られるようにステータの周囲の可能な限り遠方に配置され、また、モータ設計は、最大パワー及びトルクをタイヤに伝達するためにロータとステータとの間の間隙を最小化するように最適化される。一方で、ロータとステータとの間の間隙幅は、駆動状態中にホイールに与える機械的衝撃を吸収するように十分に大きく設計される。

ステータの巻線は、ステータ内に配置されたパワーエレクトロニクスにより電力供給される。このパワーエレクトロニクスは、車両の電力供給システム、例えばバッテリーパック及び／又は発電機からの電気エネルギーを、電動モータによる使用に適したＡＣ電流に変換する。このようなパワーエレクトロニクスは、一般的に、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）電流モジュール、及び電流調整器などのパワーエレクトロニクス（電力供給電子機器）を含み、これらは、例えば、特許文献３に記載されている。ステータの巻線に供給される電流及び／又は電圧を制御するためにパワーエレクトロニクスを使用することにより、ステータにより発生される磁界ベクトル束が制御されて、電動モータが所望のトルク及び／又は回転速度で動作される。パワーエレクトロニクスをステータ内に組み込むことにより、パワーエレクトロニクスから電磁石まで延在するバスバーの長さを短く保つことができ、これは、このような電動モータの動作に一般的に必要な高電流及び高電圧（例えば７００Ｖ以上で３００Ａ）の損失を最小化する観点から、非常に望ましい。

インホイール駆動組立体は、ほぼ内蔵型のモジュールとして具現化されることができ、車両の可動部品のいずれも、ロータに取り付け又はロータ内に延在させる必要がない。ロータによる画成されている内部空間は、車両のブレーキシステム及び／又は道路により放出される塵及び／又は摩耗粒子などの異物が前記内部に侵入するのを防ぐために、実質的に閉鎖されることが好ましい。

駆動組立体の車両側を車両フレームに接続することにより、インホイール駆動組立体を車両の様々な位置に取り付け可能である。タイヤを取り付けるためのリムがロータに、好ましくはロータのほぼ円筒状の外面に取り付けられ得る。

電動モータ及び／又はパワーエレクトロニクスを冷却するために、公知の駆動組立体に、蛇行冷却チャネルを有する冷却システムが設けられ、この蛇行冷却チャネルは、円筒状のシェル上のステータ巻線の内面付近に配置されている。液体冷却剤が冷却チャネルを通って流れて駆動組立体に出入りする。冷却システムの円筒状シェルは、さらに円形の端面を有し、この端面上にパワーエレクトロニクスが取り付けられている。蛇行冷却チャネルは円筒状面に沿って延在し、その途中で円形の端面を通過する。

しかし、先行技術のインホイール電動モータにおいては、パワーエレクトロニクスの効率的な冷却が妨げられ、これにより、使用中のパワーエレクトロニクスが比較的高温まで上昇し、また、ステータ巻線に供給され得る電力が制限される。蛇行冷却チャネルによる冷却は効率的でない。

米国特許出願公開第２０１７−０１１０９３３号明細書 国際公開第２０１３／０２５０９６号パンフレット 欧州特許第１２５２０３４号明細書

本発明の目的は、先行技術による１以上の欠点を克服又は軽減することである。詳細には、本発明の目的は、容易に組立て及び分解され得る、効率的に冷却されるパワーエレクトロニクスを有するインホイール電動モータを提供することである。

本発明の目的は、インホイール電動モータであって、車両側のコネクタスタブを有するステータと；前記コネクタスタブに連結された円筒状中空ステータ本体であって、その外面上にステータ巻線が設けられている中空ステータ本体と；前記ステータを同軸状に取り囲み、且つ電動モータ回転軸を中心に回転可能な円筒状ロータ本体と；前記円筒状中空ステータ本体の周囲に位置し、且つ、前記ステータ巻線を冷却するために配置された冷却ジャケットと；前記中空ステータ本体内に配置され、且つ、前記ステータ巻線に電力供給するように適合されたパワーエレクトロニクス装置と、を備えた前記インホイール電動モータにより達成される。前記コネクタスタブに、液体冷却剤のためのフィードチャネルの第１開口部と、液体冷却剤のためのリターンチャネルの第２開口部とが設けられており、前記フィードチャネル及び前記リターンチャネルの各々が、前記コネクタスタブの軸方向に対してほぼ平行である。前記電動モータは内部冷却回路を含み、当該内部冷却回路は、液体冷却剤のためのフィードコネクタ及びリターンコネクタを有する。前記フィードコネクタは、前記フィードチャネルの前記第１開口部への液密な接続のために配置され、前記リターンコネクタは、前記リターンチャネルの前記第２開口部への液密な接続のために配置されている。前記内部冷却回路は冷却剤供給チャネルを含み、当該冷却剤供給チャネルは、前記フィードコネクタから最初に前記パワーエレクトロニクス装置を通って延在し、次いで、前記円筒状中空ステータ本体内の冷却ジャケットを通って前記リターンコネクタに到達している。

好ましくは、前記フィードコネクタは、前記パワーエレクトロニクス装置への前記冷却剤供給チャネルの入口に配置され、前記リターンコネクタは、前記冷却ジャケットからの前記冷却剤供給チャネルの出口に配置されている。本発明によれば、液体冷却剤は、前記車両の冷却ユニット又は熱交換器を通過した後に前記インホイールモータに入り、最初に、前記パワーエレクトロニクス装置の電子部品に熱交換接触し、その後、前記ステータ本体の前記冷却チャネルを通過する。このようにして、前記電子部品（動作中に前記ステータ巻線よりも高温になり得る）が、比較的低温の液体冷却剤（先行技術の冷却回路と比較して、相対的に高い熱伝達をもたらす）により冷却され、前記電子部品が、前記ステータ巻線の冷却のために使用される前記液体冷却剤により冷却される。前記フィードコネクタ及びリターンコネクタは、好ましくは、前記パワーエレクトロニクス装置が前記回転軸に対して平行に、前記コネクタ部材に近づけ及び遠ざけるようにスライドされるときに、それぞれ、軸方向の連結及び連結解除を可能にする。

一実施形態において、前記内部冷却チャネルは第１ループを含み、当該第１ループは、前記フィードコネクタから、前記パワーエレクトロニクス装置を通って延在し、前記リターンコネクタに戻る。前記第１ループは前記冷却ジャケットよりも完全に上流に配置されている。こうして、冷却液が、前記コネクタ部材から前記パワーエレクトロニクス装置を通って前記道路側の端部に向って流れ、次いで、前記コネクタ部材へと戻り、このようにして前記第１ループを形成している。

一実施形態において、前記内部冷却チャネルは、前記第１ループよりも完全に下流に配置され且つ前記第１ループに接続された第２ループを含み、前記第２ループは、前記コネクタ部材から延在し、前記冷却ジャケットを通って前記コネクタ部材内に戻る。こうして前記第１ループを通過した冷却液は、次いで、前記コネクタ部材から、前記冷却ジャケットを通り、前記道路側に向かって流れ、そして、前記コネクタ部材へと戻ることができ、このようにして前記第２ループを形成している。好ましくは、前記フランジは、前記リターンコネクタの下流に接続されたチャネルを含み、このチャネルが前記第１ループを前記第２ループに接続している。

一実施形態において、前記内部冷却回路の第１部分が前記フィードチャネルを含み、前記内部冷却回路の第２部分が、前記パワーコントロール装置内の冷却ダクトを含む。前記内部冷却回路は、さらに、前記冷却ジャケット内のチャネルを含み、前記第２部分は前記冷却ジャケット内の前記チャネルよりも完全に上流にあり、且つ、前記チャネルが架渡されている(spanned)容積の半径方向内部に配置されている。従って、前記第２部分は、前記冷却ジャケットのチャネルよりも上流に配置され、且つ、前記チャネルの内側にある。

一実施形態において、前記第２部分が架渡されている容積は、前記冷却ジャケットの前記チャネルが架渡されている前記容積内に完全に配置されている。追加的に又は代替的に、前記第２ループにより架渡されている容積は、前記第１ループにより架渡されている前記容積内に完全に配置されている。このようにして、前記内部冷却回路の前記第２部分を前記冷却ジャケットの前記チャネルから離隔することにより、前記冷却液が最初に前記パワーエレクトロニクス装置を冷却し、次いで、前記パワーエレクトロニクス装置により電力供給されている前記電磁石を冷却することが保証され得る。

一実施形態において、前記第２部分が、前記冷却液のためのループを前記パワーエレクトロニクス装置内に形成し、且つ／又は、前記冷却ジャケットが、前記冷却液のためのループを形成している。このようにして、前記第２部分が第１ループを形成し、そして前記冷却ジャケットの前記チャネルが第２ループを、前記第１ループよりも下流に形成する。

一実施形態において、前記コネクタ部材は、前記ロータ内に延在するフランジを含み、当該フランジに、前記冷却ジャケットのための入口チャネルが設けられ、当該入口チャネルは前記リターンコネクタよりも下流に配置されており、且つ、前記フランジに、前記冷却ジャケットからの冷却液のための出口チャネルが設けられている。このようにして、前記パワーエレクトロニクス装置を通過した冷却液が、前記入口チャネルを通して前記冷却ジャケットに供給されることができる。冷却液は、前記冷却ジャケットを循環した後、前記出口チャネルを通って前記冷却ジャケットから出ていくことができる。前記出口チャネルは、一般的に、前記インホイールモータの外側の、且つ車両内にある冷却装置、例えば、ラジエータに接続されている。

一実施形態において、前記コネクタ部材は、前記ロータ内に延在するフランジを含み、前記フィードコネクタ及び前記リターンコネクタが前記回転軸に対してほぼ平行に延在し、且つ、少なくとも部分的に、前記パワーエレクトロニクス装置と、前記フランジの、前記パワーエレクトロニクス装置に面した側部との間にある。前記パワーエレクトロニクス装置を前記中空ステータ本体内に取り付けている間、前記パワーエレクトロニクス装置は、前記回転軸に対して平行に、前記フランジの、前記パワーエレクトロニクス装置に面した側部に向かってスライドされることができ、これにより、前記フィードコネクタ及び前記リターンコネクタが、前記フランジ及び前記パワーエレクトロニクス装置との流体接続をもたらすことを可能にする。

一実施形態において、前記冷却剤供給チャネルは前記パワーエレクトロニクス装置の電子部品に熱交換接触している。例えば、前記冷却剤供給チャネルは、ＩＧＢＴ及び／若しくはコンデンサ又は前記パワーエレクトロニクスのその他の部品（これらの部品は、前記パワーエレクトロニクス装置が車両からのＡＣ電力を、前記インホイール電動モータでの使用に適した電力に変換するときに熱を生成する）の付近を通過し得る。

一実施形態において、前記パワーエレクトロニクス装置内の前記冷却剤供給チャネルに、前記電子部品の１以上に取り付けられた１以上の熱交換器が設けられている。このような熱交換器は、例えば、前記電子部品にその外面が取り付けられている金属管を含み得、前記冷却液が、前記管内を流れる。前記冷却剤供給チャネル及び前記パワーエレクトロニクス装置の両方に熱接触している場合に使用され得るその他の公知のタイプの熱交換器は、ヒートパイプ及び冷却フィンを含む。

一実施形態において、第１シールが前記フィードチャネルの前記第１開口部と前記フィードコネクタとの間に配置されており、且つ、第２シールが前記リターンチャネルの前記第２開口部と前記リターンコネクタとの間に配置されている。前記シールは、好ましくは、一方では前記フィードコネクタ及び前記リターンコネクタと、他方では前記パワーエレクトロニクス及び／又は前記フランジの、前記パワーエレクトロニクスに面した側部との液密な接続を提供するように適合されている。前記シールは、一般的に、その内部に前記フィードコネクタ及び前記リターンコネクタを挿入させるように適合されている。この挿入は、例えば前記パワーエレクトロニクス装置を前記中空ステータ本体内に取り付けているときに、前記回転軸に平行な方向に沿って行われる。

一実施形態において、前記フィードコネクタ及び前記リターンコネクタが、前記フランジ上の、前記パワーエレクトロニクス装置に面した側部に配置されており；又は、前記フィードコネクタが、前記フランジ上の、前記パワーエレクトロニクス装置に面した側部に配置されており；且つ、前記リターンコネクタが、前記パワーエレクトロニクス装置上の、前記フランジに面した側部に配置されており；又は、前記フィードコネクタが、前記パワーエレクトロニクス装置上の、前記フランジに面した側部に配置されており、且つ、前記リターンコネクタが、前記フランジ上の、前記パワーエレクトロニクス装置に面した側部に配置されており；又は、前記フィードコネクタ及び前記リターンコネクタが、前記パワーエレクトロニクス装置上の、前記フランジに面した側部に配置されている。これらの場合の全てにおいて、前記フィードコネクタ及び前記リターンコネクタは、開口部（好ましくはシールが設けられている）の内部にスライドさせることができる。これは、前記パワーエレクトロニクス装置を前記回転軸に沿って前記フランジに向かってスライドさせることにより行われる。

一実施形態において、相互接続ダクトが、前記パワーエレクトロニクス装置内の前記冷却剤供給チャネルと、前記冷却ジャケット内の前記冷却剤供給チャネルとの間に配置されている。好ましくは、前記相互接続ダクトは、前記リターンコネクタから前記フランジを通り、そして、前記フランジが前記冷却ジャケットに接続されている前記フランジの周縁まで延在する。

一実施形態において、前記コネクタ部材は、前記ロータ内に延在するフランジを含み、且つ、前記パワーエレクトロニクス装置に面した側部を有する。前記フランジ及び／又は前記中空ステータ本体の内周面に、１以上の支持体が設けられており、これらの支持体は前記回転軸に対して平行に延在し、且つ、前記パワーエレクトロニクス装置の、前記回転軸に沿った前記中空ステータ本体への出入りのスライド移動を支持するように適合されている。前記支持体は、前記パワーエレクトロニクス装置の、前記中空ステータ本体内への位置決め及びスライド移動を容易にする。前記支持体は、前記フランジの、前記パワーエレクトロニクス装置に面した側部から延在でき、且つ／又は、前記中空ステータ本体の内周上に、前記パワーエレクトロニクス装置を支持する縁部を含み得る。

一態様によれば、本発明は、インホイール電動モータを組み立てる方法を提供する。前記電動モータはステータを備え、当該ステータは、車両側のコネクタスタブと、当該コネクタスタブに連結された円筒状中空ステータ本体とを含み、当該ステータ本体の外面上にステータ巻線が設けられている。前記電動モータは、さらに、円筒状ロータ本体を備え、当該円筒状ロータ本体は、前記ステータを同軸状に取り囲み、且つ、電動モータ回転軸を中心に回転可能である。前記電動モータは、さらに、前記ステータ巻線に電力供給するためのパワーエレクトロニクス装置を備えている。前記コネクタ部材は、液体冷却剤のためのフィードチャネルの第１開口部と、液体冷却剤のためのリターンチャネル開口部の第２開口部とを含み、前記フィードチャネル及び前記リターンチャネルの各々が、前記コネクタスタブの軸方向に対してほぼ平行である。前記方法は、コントロールエレクトロニクスを含むハウジングを設けるステップを含む。前記ハウジングは、第１雄型コネクタを有する送出冷却チャネル及びリターン冷却チャネルを有し、第２雄型コネクタが前記第１コネクタの付近に配置されている。また、前記方法は、前記ハウジングの前記第１雄型コネクタ及び前記第２雄型コネクタをスライドさせて前記１開口部及び前記第２開口部内に入れるステップを含む。

前記方法は、さらに、前記インホイール電動モータ内に、液体冷却剤のためのフィードコネクタ及びリターンコネクタを有する内部冷却回路を設けるステップを含み、前記フィードコネクタは、前記フィードチャネルの前記第１開口部への液密な接続のために配置され、前記リターンコネクタは、前記リターンチャネルの前記第２開口部への液密な接続のために配置されており、前記方法は、さらに、前記パワーエレクトロニクス装置を前記フィードチャネルに接続して、冷却剤供給チャネルを前記冷却回路内に設けるステップを含み、前記冷却剤供給チャネルが前記フィードコネクタから延在し、最初に前記パワーエレクトロニクス装置を通り、次いで、前記円筒状中空ステータ本体内の前記冷却ジャケットを通って前記リターンコネクタに到達する。

さらに、本発明は、上述のインホイール電動モータ、又は、上述の方法により製造されるインホイール電動モータを含む、車両のホイールのための駆動組立体に関し、前記ロータ部及び前記ステータ部は、両方共、少なくとも部分的に前記ホイール内に配置されるように適合されている。

さらに、有利な実施形態を従属クレームにより定義する。

本発明を、以下に、本発明の例示的実施形態を示した図面を参照しつつ、より詳細に説明する。図面は、単に例示を目的とするものであり、本発明の概念を制限するものではない。

本発明で使用するための駆動組立体の断面図である。 本発明で使用するための駆動組立体の切り取り等角図である。 本発明で使用するための駆動組立体の断面図である。 本発明の実施形態によるコネクタスタブの詳細図である。 本発明の実施形態による冷却回路の概略的なレイアウトを示す図である。 図３の詳細を示す図である。

図１Ａは、本発明で使用するための駆動組立体１の断面図を示す。この駆動組立体は、中空ステータ本体３１を有するステータ３０を備えている。中空ステータ本体３１は外面３２を有し、外面３２の周囲にロータ６０が配置されている。駆動組立体は、さらに、コネクタスタブ３３を備え、コネクタスタブ３３は、駆動組立体を車両のアクスルに取り付けるために組立体１の車両側２に配置されている。コネクタスタブ３３はステータ本体３４に、フランジ３５を介して固定的に接続されている。フランジ３５はロータ６０内に延在し、スタブ３３の部分３６（ロータ６０の周方向外面６３の外側に延在する）よりも大きい直径を有する。ロータ６０の、回転軸Ｒを中心とした回転運動を支持するために、車両側ベアリング５２が設けられており、車両側ベアリング５２を介してロータが車両側にてスタブ３３上に支持されている。ロータは道路側３にて、ステータ本体３１上に、道路側ベアリング５４を介して回転可能に支持されている。

複数の永久磁石６１がロータ６０の内周面６２上に取り付けられて、ステータ３０の電磁石４１の周囲で回転できる。電磁石４１は、ステータ本体３１上に固定されており、永久磁石６１と電磁石４１により発生される磁気磁束との相互作用によりロータを回転駆動させる。ステータ３０及びロータ６０は、回転軸Ｒを中心にホイールを直接回転駆動させるように適合された電動モータを形成している。

ロータ６０は、ほぼ円筒状のロータ本体７１を含み、ロータ本体７１は、横方向端部７２，７３（それぞれ、ロータ本体７１の車両側２及び道路側３にある）を有する。両方の横方向端部７２，７３が、車両のブレーキシステム及び／又は道路により放出される塵及び／又は摩耗粒子などの異物が中空ロータ６０の内部に侵入することを防ぐために、ほぼ閉鎖されている。ロータの車両側は、回転軸Ｒに対して横方向に延在するサイドプレート７４及びカバープレート７５により実質的に閉鎖されている。サイドプレート７４及びカバープレート７５には、それぞれ、コネクタスタブ３３の部分３４を貫通させる開口部が設けられている。サイドプレート７４は車両側ベアリング５２を支持し、一方、カバープレート７５はサイドプレート７４に取り付けられて、ベアリング５１を、その横方向車両側２にて覆い、そして、部分３４を貫通させる開口部７７を備えている。カバープレート７５は、開口部７７の内周縁７９とシャフト３４の外周との間に配置されたシャフトシール７８と共に、異物粒子が車両側ベアリング５２を損傷することを防止する。また、カバープレート７５及びシャフトシール７８は、このような粒子が車両側２からロータの内部５に入って電磁石４１に干渉する可能性を実質的に防止する。

ステータ本体３１の内側に配置された道路側ベアリング５４は、道路側３にて着脱可能な第２カバープレート８０により覆われている。レゾルバ８１が、ステータ３０を第２サイドプレート８０に回転可能に接続し、且つ、ステータ３０に対するロータ６０の角度位置を検出するように適合されている。円形の開口部が第２カバープレート８０に設けられており、この開口部においてレゾルバ８１が第２カバープレート８０に、ロータ部分への回転接続のために取り付けられている。

電磁石４１に制御及び給電を提供するために、パワーエレクトロニクス４２を保持しているハウジング又はケーシング１００が中空ステータ本体３１内に配置されている。パワーエレクトロニクス４２は、車両の電力供給システム（例えばバッテリーパック及び／又は発電機）からの電気エネルギーを、電気モータによる使用に適したＡＣ形態に変換するための部品、例えばＩＧＢＴを含む。レゾルバ８１が、ロータの角度位置を示す角度位置信号をパワーエレクトロニクスに、交流電流がロータの磁場と同位相で供給されるように提供する。

パワーエレクトロニクス４２に電力を供給するための電力供給ライン４３ａ，４３ｂが、ロータ６０の外部から、コネクタスタブ３３のスルーホールを含む通路４４を通ってパワーエレクトロニクスまで延在している。

パワーエレクトロニクス４２のハウジング又はケーシング１００はヘッド、すなわち、コネクタスタブ３３のフランジ３５に取り付けられている。円筒状ロータ本体７１における道路側の開口部９０の直径は、パワーエレクトロニクス４２のケーシングの断面よりも大きい。円筒状ロータ本体７１における道路側の開口部を閉鎖している着脱可能な第２カバープレート８０がパワーエレクトロニクス４２の取り付けを可能にしており、これは、ケーシングを円筒状ロータ本体７１における道路側３の開口部を通して挿入することにより行われる。また、着脱可能な第２カバープレート８０は、パワーエレクトロニクス装置のケーシングを所定位置にロックすることも可能にし、また、必要に応じてパワーエレクトロニクス４２に比較的容易にアクセスすることも可能にしている。

電動モータの動作中にパワーエレクトロニクスが過熱することを防止するために、冷却ポンプ（図示せず）及び冷却回路を含む冷却システムが設けられている。冷却回路は、冷却剤供給チャネル４５を含み、冷却剤供給チャネル４５は、冷却ポンプからコネクタスタブ３３内のフィードチャネル４５Ａを通って延在し、パワーエレクトロニクス装置４２内のチャネル４５Ｂ，４５Ｃ，４５Ｄを通り、次いで、ステータ本体３０の外面３２上に設けられた冷却ジャケット３７を通り、最後に、コネクタスタブ３３内のリターンチャネル４５Ｅを通って冷却ポンプに戻る。

フィードチャネル及びリターンチャネルは、コネクタスタブ３３内のそれぞれのスルーホールを通って、それぞれ、車両内の熱交換器又は冷却ユニット（図示せず）の出口及び入口に向かって延在する。さらに、冷却回路は、一般的に、冷却剤供給チャネル４５内に、冷却剤供給チャネル４５を通る液体冷却剤の流れを生成するための循環ポンプ（図示せず）を含む。

冷却回路は、液体冷却剤の流れをもたらすように構成されており、この流れは、最初に、パワーエレクトロニクス装置の電子部品を冷却するためにパワーエレクトロニクス装置４２のケーシングを通り、リターン導管がケーシングのフロアプレート内に配置されている。リターン導管はコネクタスタブ内に入り、コネクタスタブにて、冷却ジャケット３７に接続された導管に接続されており、これにより液体冷却剤をステータ本体の外面上で冷却ジャケット３７に流通させ、リターンチャネルに戻らせ、そして最後にリターンチャネルを通して循環ポンプに戻らせる。

有利なことに、上述の冷却ダクトのレイアウトを有する冷却剤供給チャネルの構成により、最も高温の内部部品が最も低温の冷却剤流体により最初に冷却される。冷却剤流体は、パワーエレクトロニクス装置４２の電子部品を冷却した後、電磁石を冷却するために、周辺の冷却チャネルを通って流れる。

ステータ本体３２の内部にあるパワーエレクトロニクス４２のケーシング１００に、１以上の内部冷却ダクト４５Ｂ，４５Ｃ（図３参照）が設けられている。これらのダクトは、パワーエレクトロニクス装置の電子部品に熱接触している。冷却剤が内部冷却ダクトの入口導管４５Ａ（図３参照）に冷却剤供給チャネル４５を介して供給される。内部冷却ダクト４５Ｂ，４５Ｃの出口が冷却ジャケット３７の入口に、相互接続冷却ダクト４５Ｄを介して接続されている。一実施形態において、内部冷却ダクトは、ケーシング１００のフロアに配置されている。フロア上に、比較的散逸性が高い電子部品が配置されており、これにより、これらの電子部品の十分な冷却が達成される。

冷却剤流体は、パワーエレクトロニクス４２を通過した後、ステータ本体３０の外面３２上に設けられた冷却ジャケット３７に流れる。冷却ジャケット３７にはチャネル３８が設けられており、これらのチャネルは、中空円筒状本体３１に沿って延在する回路を形成しており、この回路は、冷却ジャケット３７の外側４０に配置された電磁石４１（又はステータ巻線）を冷却するために液体冷却剤の流れを通過させる通路を提供している。冷却ジャケット３７の出口は、コネクタスタブ３３内のリターンチャネル開口部に接続されている。

比較的低温の冷却剤を冷却剤供給チャネル４５を通して供給でき、冷却剤は、冷却ダクトを通過する間にパワーエレクトロニクス４２から熱を吸収して昇温し、次いで、チャネル３８を通過して電磁石４１から熱を吸収し、その後、車両の車体内のポンプに戻る。昇温された冷却剤は、好ましくは、車両の熱交換器／冷却ユニットにて冷却される。その後、冷却剤は、冷却剤供給チャネル４５Ａ−４５Ｅを通して再循環される（図３を参照）。

図２を参照しつつさらに詳細に説明するが、パワーエレクトロニクスのケーシング及びコネクタスタブ３３はプラグ及びソケット構成を有して配置されており、これは、パワーエレクトロニクスを、機械的、電気的及び熱的に、それぞれ取付、電力供給及び冷却をもたらすために接続するためのものである。

図１Ｂは、図１Ａの駆動組立体の部分切り取り等角図を示しているが、この図において第２カバープレート８０及び道路側ベアリング５４は、中空ステータ本体３１及びレゾルバ８１がより良好に見えるようにするために、図示されていない。

図１Ｃは、本発明で使用するためのホイール駆動組立体の断面図を示している。ホイール駆動組立体は、インホイール電動モータ４、リム８２、及び、１以上のタイヤ８４を含む。

インホイール電動モータ４は、ステータ部分６０及びロータ部分３０を備えている。ステータ部分６０は、車両の車体の一部であるコネクタスタブ３３に連結されている。

リム８２は、ロータ部分６０の外周に配置されている。リム８２はロータ部分に、先行技術にて公知のようにボルト締め接続により取り付けられ得る。

リム８２上に、１以上のタイヤ８４が取り付けられている。ロータ部分６０及びステータ部３０は両方共、少なくとも部分的にホイール内に配置されている。

図２は、コネクタスタブ３３の分解図を示している。コネクタスタブ３３は、車両に面して取り付けられる第１の側部３３−１を有し、また、第２の側部３３−２を有する。第２の側部３３−２は回転軸Ｒに対してほぼ垂直であり、且つ、中空ステータ本体３１により画成された開口部に面している。組み立てられるときに、中空ステータ本体はフランジ３５の周縁に対して固定され、冷却ジャケット３７用の冷却液のための入口チャネル（図示せず）と、冷却ジャケットからの冷却液のための出口チャネルとが、コネクタスタブ３３及びそのフランジ３５を通ってコネクタジャケットまで延在する。こうして、冷却液は車両から、フランジ３５を介して冷却ジャケット３７のチャネル３８内に流れることができ、そして、電磁石４１を冷却した後、フランジ３５を介して、次いでスタブ３３を通って再び車両に戻ることができる。パワーエレクトロニクス装置４２を適切に冷却することが重要であるため、車両からの液体冷却剤は、パワーエレクトロニクス装置を通して循環され、その後、冷却ジャケットのチャネル３８に入る。冷却ジャケットの冷却チャネル３８は、パワーエレクトロニクス装置内の冷却チャネルよりも完全に下流に配置され、冷却ジャケットは、パワーエレクトロニクス装置をほぼ半径方向に取り囲んでいる。

中空ステータ本体内にパワーエレクトロニクス装置を容易に取り付けるために、フランジの第２の側部３３−２に２つの支持体９１が設けられており、これらの支持体は、回転軸Ｒに対して平行に突出して、パワーエレクトロニクス装置４２を少なくとも部分的に支持する。また、２つの支持体９１は、パワーエレクトロニクス装置がフランジの第２の側部３３−２に取り付けられたときに、回転軸を中心として回転可能に位置合わせされることを保証し、これにより、パワーエレクトロニクス装置４２のコネクタは、フランジの第２の側部３３−２上に設けられた対応する開口部に軸方向に挿入され得る。図示されていないが、さらなる支持体を中空のステータ本体の内側に、エッジ又はリッジの形態で設けることもでき、これらの支持体は、内面に沿って回転軸に平行に延在して、パワーエレクトロニクス装置を支持するように配置される。

図３は、本発明の実施形態による冷却回路のレイアウトの概略図であり、コネクタスタブ３３、電力制御装置４２を通り、次いで冷却ジャケット３７を通る冷却液体の流れが概略的に示されている。

冷却回路は、モータ組立体内に、冷却剤供給チャネルを有して配置されている。冷却剤供給チャネルは、コネクタスタブ３３内の供給チャネル４５Ａを通り、パワーエレクトロニクス装置４２内のチャネル４５Ｂ，４５Ｃを、パワーエレクトロニクス装置の場合、電子部品に沿って通り、そして、パワーエレクトロニクス装置のフロアにおけるリターンチャネル４５Ｄを通って、コネクタスタブ３３内のさらなるチャネル４５Ｄに至り、そして、ステータ本体３０の外面３２に設けられた冷却ジャケット３７内に入っている。冷却ジャケット３７から、第２のリターンチャネル４５Ｅがコネクタスタブ３３を通って延在している。

本発明を、好ましい実施形態に関して説明してきた。出願人以外の人々が上記の詳細な説明を読んで理解すれば、明らかな改変及び変更が考えられよう。本発明は、そのような改変及び変更の全てを、それらが添付の特許請求の範囲内にある限りにおいて含むものとみなされるものとする。

図４は、図３の断面図の一部の図であり、フィードコネクタ１０２、リターンコネクタ１０３、及びシール１０７，１０８がより詳細に示されている。フィードコネクタ及びリターンコネクタは、ケーシング１００上の、フィードチャネル及びリターンチャネル９２，９３の開口部に面した側部に設けられており、従って、フィードコネクタ及びリターンコネクタの開口部への挿入及び開口部からの取り出しが、パワーエレクトロニクス４２を有するケーシング１００を回転軸Ｒに沿って軸方向にフランジ３５に近づけ又は遠ざけてスライドさせることにより行われ得る。フィードチャネル及びリターンチャネル９２，９３の開口部にはシール１０７，１０８が設けられており、シール１０７，１０８は、コネクタが開口部に挿入されたときに、それぞれのコネクタ１０２，１０３を取り囲む。こうして、コネクタとシールとは協働して、パワーコントロールエレクトロニクスのためのケーシング内の冷却チャネルとステータのフランジ３５との液密な接続を提供する。

図４は、コネクタスタブ３３のフランジ３５に取り付けられたパワーエレクトロニクス装置４２のケーシングの冷却剤コネクタを示している。この断面図において、フィードチャネルとフィード流体コネクタとの接続、及び、リターンチャネルとリターン流体コネクタとの接続のそれぞれが示されている。また、端子の一方４３ａが、コネクタスタブ３３における対応するスルーホール内に示されている。フィードチャネルとフィード流体コネクタとの接続、及び、リターンチャネルとリターン流体コネクタとの接続に、各々、漏れ防止のためのシール１０７，１０８が設けられている。

一実施形態において、フィードチャネルの開口部９２及びリターンチャネルの開口部９３に、シール１０７，１０８及び逆止弁（図示せず）が設けられる。有利なことに、逆止弁は、パワーエレクトロニクス装置４２をコネクタスタブ３３のフランジから取り出すときにコネクタスタブ３３のフランジ３５の接続が開いた場合に、車両側２の冷却回路を閉鎖する。

１ 駆動組立体
２ 車両側
３ 道路側
４ インホイール電動モータ
３０ ステータ
３１ 中空ステータ本体
３２ 中空ステータ外面
３３ コネクタスタブ
３３−２フランジの、前記パワーエレクトロニクス装置に面した側部
３５ フランジ
４１ 電磁石
４２パワーエレクトロニクス装置
４３ａ 電力供給ライン
４３ｂ 電力供給ライン
４４ 通路
４５Ａ−４５Ｅ 冷却剤供給チャネル（フィードチャネル）
５２ 車両側ベアリング
５４ 道路側ベアリング
６０ ロータ
６１ 永久磁石
６２ ロータの内周面
７１ ロータ本体
７４ サイドプレート
７５ カバープレート
９１ 支持体
Ｒ 回転軸

Claims (16)

1. 車両用のインホイール電動モータ（４）であって、
   ステータ（３０）を備え、当該ステータ（３０）が、車両側（２）の細長いコネクタ部材（３３）と、当該コネクタ部材（３３）に連結された、中心軸（Ｒ）を有する円筒状中空ステータ本体（３１）とを含み、当該ステータ本体の外面上にステータ巻線が設けられており、前記電動モータ（４）が、さらに、
   前記ステータ（３０）を同軸状に取り囲み且つ電動モータ回転軸を中心に回転可能な円筒状ロータ本体（６０）と、
   前記円筒状中空ステータ本体の周囲に位置し、且つ、前記ステータ巻線を冷却するために配置された冷却ジャケット（３７）と、
   前記中空ステータ本体内に配置され、且つ、前記ステータ巻線に電力供給するように適合されたパワーエレクトロニクス装置と、を備え、
   前記コネクタ部材（３３）に、液体冷却剤のためのフィードチャネルの第１開口部（９２）と、液体冷却剤のためのリターンチャネルの第２開口部（９３）とが設けられており、前記フィードチャネル及びリターンチャネルの各々が、前記コネクタ部材（３３）の軸方向（Ａ）に対してほぼ平行であり、
   前記電動モータが内部冷却回路を有し、当該内部冷却回路が、液体冷却剤のためのフィードコネクタ（１０２）及びリターンコネクタ（１０３）を有し、前記フィードコネクタが、前記フィードチャネルの前記第１開口部（９２）への液密な接続のために配置され、前記リターンコネクタが、前記リターンチャネルの前記第２開口部（９３）への液密な接続のために配置されており、
   前記内部冷却回路が冷却剤供給チャネル（４５Ａ−４５Ｅ）を含み、当該冷却剤供給チャネル（４５Ａ−４５Ｅ）が、前記フィードコネクタ（１０２）から最初に前記パワーエレクトロニクス装置（４２）を通り、次いで、前記冷却ジャケット（３７）に到達し、そして、前記冷却ジャケット（３７）から前記リターンコネクタ（１０３）に到達し、
   前記フィードコネクタ（１０２）が、前記パワーエレクトロニクス装置への前記冷却剤供給チャネル（４５Ａ）の入口に配置されており、前記リターンコネクタが、前記冷却ジャケット（３７）からの前記冷却剤供給チャネルの出口に配置されている、前記インホイール電動モータ。
2. 前記内部冷却チャネルが第１ループ（４５Ｂ，４５Ｃ）を含み、当該第１ループ（４５Ｂ，４５Ｃ）が、前記フィードコネクタ（１０２）から、前記パワーエレクトロニクス装置（４２）を通って延在し、前記リターンコネクタ（１０３）に戻り、前記第１ループが前記冷却ジャケット（３７）よりも完全に上流に配置されている、請求項１に記載のインホイール電動モータ。
3. 前記内部冷却チャネルが、前記第１ループよりも完全に下流に配置され且つ前記第１ループに接続された第２ループ（４５Ｄ，４５Ｅ）を含み、前記第２ループが、前記コネクタ部材（３３）から延在し、前記冷却ジャケット（３７）を通って前記コネクタ部材内に戻る、請求項１に記載のインホイール電動モータ。
4. 前記内部冷却回路の第１部分（４５Ａ）が前記フィードチャネル（９２）を含み、前記内部冷却回路の第２部分（４５Ｂ，４５Ｃ）が前記パワーエレクトロニクス装置（４２）内の冷却ダクト（４５Ｂ、４５Ｃ）を含み、前記内部冷却回路が、さらに、前記冷却ジャケット（３７）内のチャネル（３８）を含み、前記第２部分（４５Ｂ，４５Ｃ）が、前記冷却ジャケット内の前記チャネル（３８）よりも完全に上流にあり、且つ、前記チャネル（３８）が架渡されている容積の半径方向内部に配置されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のインホイールモータ。
5. 前記第２部分により架渡されている容積が、前記冷却ジャケットの前記チャネルが架渡されている前記容積内に完全に配置されている、請求項４に記載のインホイール電動モータ。
6. 前記第２部分が、前記冷却液のためのループを前記パワーエレクトロニクス装置内に形成し、且つ／又は、前記冷却ジャケットが前記冷却液のためのループを形成している、請求項４又は５に記載のインホイール電動モータ。
7. 前記コネクタ部材（３３）が、前記ロータ内に延在するフランジ（３５）を含み、当該フランジに前記冷却ジャケットのための入口チャネルが設けられ、当該入口チャネルが前記リターンコネクタ（１０３）の下流に配置されており、且つ、前記フランジに、前記冷却ジャケットからの冷却液のための出口チャネルが設けられている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のインホイール電動モータ。
8. 前記コネクタ部材が、前記ロータ内に延在するフランジ（３７）を含み、前記フィードコネクタ及び前記リターンコネクタが前記回転軸に対してほぼ平行に延在し、且つ、少なくとも部分的に、前記パワーエレクトロニクス装置と、前記フランジの、前記パワーエレクトロニクス装置に面した側部（３３−２）との間にある、請求項１〜７のいずれか一項に記載のインホイール電動モータ。
9. 前記冷却剤供給チャネル（４５Ａ−４５Ｅ）が前記パワーエレクトロニクス装置（４２）の電子部品に熱交換接触している、請求項１〜８のいずれか一項に記載のインホイール電動モータ（４）。
10. 前記パワーエレクトロニクス装置内の前記冷却剤供給チャネル（４５Ａ−４５Ｅ）に、前記電子部品の１以上に取り付けられた１以上の熱交換器が設けられている、請求項９に記載のインホイール電動（４）。
11. 第１シール（１０７）が前記フィードチャネルの前記第１開口部と前記フィードコネクタとの間に配置されており、且つ、第２シール（１０８）が前記リターンチャネルの前記第２開口部と前記リターンコネクタとの間に配置されている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のインホイール電動モータ（４）。
12. 前記フィードコネクタ及び前記リターンコネクタが、前記フランジ上の、前記パワーエレクトロニクス装置に面した側部に配置されており、
    前記フィードコネクタが、前記フランジ上の、前記パワーエレクトロニクス装置に面した側部に配置されており、且つ、前記リターンコネクタが、前記パワーエレクトロニクス装置上の、前記フランジに面した側部に配置されており、
    前記フィードコネクタが、前記パワーエレクトロニクス装置上の、前記フランジに面した側部に配置されており、且つ、前記リターンコネクタが、前記フランジ上の、前記パワーエレクトロニクス装置に面した側部に配置されており、又は、
    前記フィードコネクタ及び前記リターンコネクタが、前記パワーエレクトロニクス装置上の、前記フランジに面した側部に配置されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のインホイール電動モータ（４）。
13. 相互接続ダクト（４５Ｄ）が、前記パワーエレクトロニクス装置（４２）内の前記冷却剤供給チャネル（４５Ｂ，４５Ｃ）と、前記冷却ジャケット（３７）内の前記冷却剤供給チャネルとの間に配置されている、請求項１２に記載のインホイール電動モータ（４）。
14. 前記コネクタ部材が、前記ロータ内に延在するフランジ（３７）を含み、且つ、前記パワーエレクトロニクス装置に面した側部（３３−２）を有し、前記フランジ及び／又は前記中空ステータ本体の内周面に、１以上の支持体（９１）が設けられており、当該支持体（９１）が前記回転軸に対して平行に延在し、且つ、前記パワーエレクトロニクス装置の、前記回転軸に沿った前記中空ステータ本体（３１）への出入りのスライド移動を支持するように適合されている、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のインホイール電動モータ。
15. インホイール電動モータを組み立てる方法であって、前記電動モータ（４）がステータ（３０）を備え、当該ステータ（３０）が、車両側（２）の細長いコネクタ部材（３３）と、当該コネクタ部材（３３）に連結された、中心軸（Ｒ）を有する円筒状中空ステータ本体（３１）とを含み、当該ステータ本体の外面上にステータ巻線が設けられており、前記電動モータ（４）が、さらに、前記ステータ（３０）を同軸状に取り囲む円筒状ロータ本体（６０）を備え、前記電動モータ（４）が、さらに、前記ステータ巻線に電力供給するためのパワーエレクトロニクス装置を備え、
    前記コネクタ部材が、液体冷却剤のためのフィードチャネルの第１開口部（９２）と、液体冷却剤のためのリターンチャネル開口部の第２開口部（９３）とを含み、前記フィードチャネル及び前記リターンチャネルの各々が、前記コネクタ部材（３３）の軸方向（Ａ）に対してほぼ平行であり、
    前記方法が、コントロールエレクトロニクスを含むハウジング（１００）を設けるステップを含み、前記ハウジングが、第１雄型コネクタを有する送出冷却チャネル及びリターン冷却チャネルを有し、第２雄型コネクタが前記第１コネクタの付近に配置されており、前記方法が、さらに、前記ハウジングの前記第１雄型コネクタ及び前記第２雄型コネクタをスライドさせて前記１開口部及び前記第２開口部（９２，９３）内に入れるステップを含む、方法。
16. さらに、前記方法が、
    前記インホイール電動モータ（４）内に、液体冷却剤のためのフィードコネクタ（１０２）及びリターンコネクタ（１０３）を有する内部冷却回路（４５Ａ−４５Ｅ）を設けるステップを含み、前記フィードコネクタが、前記フィードチャネルの前記第１開口部（９２）への液密な接続のために配置され、且つ、前記リターンコネクタが、前記リターンチャネルの前記第２開口部（９３）への液密な接続のために配置されており、前記方法が、さらに、
    前記パワーエレクトロニクス装置を前記フィードコネクタに接続して、冷却剤供給チャネル（４５Ａ−４５Ｅ）を前記冷却回路内に設けるステップを含み、前記冷却剤供給チャネル（４５Ａ−４５Ｅ）が前記フィードコネクタ（１０２）から延在し、最初に前記パワーエレクトロニクス装置（４２）を通り、次いで、前記リターンコネクタ（１０３）に接続されている前記円筒状中空ステータ本体の前記冷却ジャケット（３７）に到達する、請求項１５に記載の方法。

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