JP2022109530A

JP2022109530A - 回転電機及び車両

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Publication number: JP2022109530A
Application number: JP2021004910A
Authority: JP
Inventors: 哲也須藤; Tetsuya Sudo; 暁史高橋; Akifumi Takahashi; 誠伊藤; Makoto Ito
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2021-01-15
Filing date: 2021-01-15
Publication date: 2022-07-28
Anticipated expiration: 2041-01-15
Also published as: JP7425005B2; WO2022153689A1

Abstract

【課題】インホイールモータに搭載される回転電機のオイルシールを長寿命化する。【解決手段】ロータコアを固定し、液状媒体が流れる流路が形成されるロータハウジングと、ロータコアの内周側に配置されるステータと、ロータハウジングと前記ステータとの間に配置されるオイルシールと、を備えるアウターロータ型の回転電機であって、ロータハウジングは、ステータの外周側に配置される外周部と、ステータの内周側に配置される内周部と、外周部と内周部とを接続する接続部と、を含み、オイルシールは、ステータの内周面に固定される固定部と、内周部に摺動接触する接触部と、を有するアウターロータ型の回転電機である。【選択図】図３

Description

本発明は、回転電機及び車両に関する。

一つのステータに対して、アウターロータとインナーロータを有し、軸受とインナーロータを冷却する油冷室が複数設けられた複軸多層型回転電機が知られている（特許文献１参照）。特許文献１では、ステータのコイルはステータ冷却水路によって冷却されている。また、ステータとインナーロータまたはアウターロータとの間のエアギャップはロータの回転に支障がないように大気圧に開放されている。

そして、ステータに組付けられた水路蓋部品に、インナーロータ側部材とアウターロータ側部材との相対回転位置まで延長した延長部が形成されている。その延長部の内周面と外周面との間の、モータ軸に近い位置に第１オイルシールと第２オイルシールが設置されている。二つのオイルシールは油冷室の冷却油とステータ空気室の空気との連通を遮断するためのものである。

特開2004-215393

特許文献１に記載のシステムは、インナーロータとアウターロータが共に回転した場合、オイルシールが封じ込めている冷却油は回転の影響を受けて内部圧力が高くなる。その結果、オイルシールの寿命が短くなってしまうおそれがある。

本発明は、回転電機のオイルシールを長寿命化することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様の回転電機は、ロータを固定し、液状媒体が流れる流路が形成されるロータハウジングと、前記ロータの内周側に配置されるステータと、前記ロータハウジングと前記ステータとの間に配置されるオイルシールと、を備えるアウターロータ型の回転電機であって、前記ロータハウジングは、前記ステータの外周側に配置される外周部と、前記ステータの内周側に配置される内周部と、前記外周部と前記内周部とを接続する接続部と、を含み、前記オイルシールは、前記ステータの内周面に固定される固定部と、前記内周部に摺動接触する接触部と、を有するアウターロータ型の回転電機である。

本発明によれば、回転電機のオイルシールを長寿命化させることができる。

第１実施形態に係る車両の構成を示す模式図。第１実施形態に係る電動ホイールの構成を示す分解斜視図。第１実施形態に係るインホイールモータの構成を示す模式的断面図。第１実施形態の部分拡大斜視図。本発明におけるロータ停止時の内部圧力の状態説明図。本発明におけるロータ回転時の内部圧力の状態説明図。本発明におけるロータ回転時の内部圧力変化の説明図。本発明における水圧と重力加速度の関係を示す説明図。本発明における接触部とロータ回転数との関係を示す説明図。本発明に用いる液状媒体路の環状流路の斜視図。本発明に用いる液状媒体路の第１コイルエンド部付近の環状流路入口を側面から見た部分断面斜視図。本発明に用いる液状媒体路の第１コイルエンド部付近の環状流路入口を上方から見た部分断面斜視図。第２実施形態の構成を示す部分断面図。軸受の運転隙間と疲れ寿命の関係を示すグラフ。軸受の内径と軸受隙間の関係を示すグラフ。第２実施形態に係るインホイールモータの構成を示す部分断面斜視図。第３実施形態（突起構造）の部分断面図。第４実施形態（凹部構造）の部分断面図。第５実施形態の部分断面斜視図。第６実施形態の部分断面斜視図。

［第１実施形態］
以下に図１～図３を参照しながら本発明の第１実施形態に係る車両１０００およびこの車両１０００に搭載されるインホイールモータ５１について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る車両１０００の構成を示す模式図である。図１に示すように、本実施形態の車両１０００は、車体フレーム１０１０と、車体フレーム１０１０の内側に配置されるバッテリ台１０２０と、バッテリ台１０２０の上に搭載されるバッテリ１０３０と、車輪（前輪及び後輪）とを備える。各車輪（左右の前輪及び左右の後輪）は、電動ホイール２００と電動ホイール２００の外周に取り付けられるタイヤ８００を有している。電動ホイール２００には、インバータ１５０が搭載される。

各電動ホイール２００は、バッテリ１０３０と電源ケーブルＰＬによって接続される。インバータ１５０は、バッテリ１０３０から供給される直流電力を交流電力に変換し、電動ホイール２００に搭載されるインホイールモータ５１に供給する。

本実施形態の電動ホイール２００に搭載されるインホイールモータ５１は、発生するトルク密度が高い。そのため、インホイールモータ５１は、車両１０００の車輪を直接駆動することができる。つまり、本実施形態では、車両１０００の駆動におけるギアレス化、すなわち車輪のダイレクトドライブが可能となっている。

本実施形態に係る車両１０００は、ガソリンエンジン搭載車と同等の走行性能を有している。例えば、車両１０００は市街地における５０ｋｍ／ｈの定速運転が可能である。また、加速性能に関しても、ガソリンエンジン搭載車と同等以上の性能を発揮する。

次に本実施形態の電動ホイール２００のサイズに関し説明する。現在、自動車に使用されるホイールのサイズは規格化されている。通常、ホイールのサイズはリム径で表される。リム径はインチで示される。電動ホイール２００は、例えば、リム径が１４インチ（３５５．６ｍｍ）、１５インチ（３８１ｍｍ）、１６インチ（４０６．４ｍｍ）、１７インチ（４３１．８ｍｍ）、１８インチ（４５７．２ｍｍ）、１９インチ（４８２．６ｍｍ）、または、２０インチ（５０８ｍｍ）のホイールに取り付けられる。

以下では、リム径が１９インチ（４８２．６ｍｍ）、リム幅が８．５インチ（２１．６ｍｍ）のホイールを有する電動ホイール２００について説明する。

図２に電動ホイール２００の分解斜視図を示す。図２に示すように、本実施形態の電動ホイール２００は、タイヤが取り付けられるホイール１００と、ホイール１００に取り付けられるインホイールモータ５１と、を備える。電動ホイール２００には、車輪を制動させる制動力を発生させるディスクブレーキ１０６が取り付けられる。電動ホイール２００は、サスペンション装置１１０を介して車体フレーム１０１０（図１参照）に取り付けられる。サスペンション装置１１０は、インホイールモータ５１に固定されるナックル１０７と、ナックル１０７に回転可能に取り付けられるロアアーム１０８を有する。さらに、サスペンション装置１１０は、ナックル１０７に回転可能に接続されるショックアブソーバ１０９ａと、ショックアブソーバ１０９ａと車体フレーム１０１０に設けられた支持部材との間に取り付けられるばね１０９ｂと、を備える。

ホイール１００の車輪軸ＡＸ付近に、車輪を支持するハブベアリングＨＵＢが配置される。ステータ２はハブベアリングＨＵＢを介してホイール１００と接合される。車体の重量の一部は、ホイール１００、ハブベアリングＨＵＢ、ステータ２を介して、ナックル１０７を含むサスペンション装置１１０によって支持される。ホイール１００の内部には、電動ホイール２００を駆動するための主要な部品、例えば、インバータ１５０等が収容されている。

電動ホイール２００に搭載されるインホイールモータ５１には、ステータ２に対して自在に回転できるように取り付けられたロータ４、第１オイルシール２０Ａ、第２オイルシール２０Ｂ、第１軸受１１Ａ、及び第２軸受１１Ｂが配置されている。また、ロータカバーでもある内側接続部４Ｂがナックル１０７の近くに配置されている。インホイールモータ５１を構成する各部品を冷却するための液状媒体は、電動ホイール２００の外部に設けられるポンプ（不図示）によって、インホイールモータ５１内に供給される。液状媒体が流れる配管は、電動ホイール２００の車体側側面から取り出され、車体前部に配置された熱交換器（不図示）に接続される。液状媒体は、空冷式または水冷式の熱交換器により冷却される。

図３にインホイールモータ５１の模式的断面図を示す。図３には、インホイールモータ５１の主要構造部、例えば、ステータコア２Ｘ、ロータコア４Ｘ、隙間７、第１軸受１１Ａ、第２軸受１１Ｂ、第１オイルシール２０Ａ及び第２オイルシール２０Ｂの配置関係を示している。インホイールモータ５１のハブベアリングＨＵＢの周辺構造などの図示は省略している。

図３に示すように、インホイールモータ５１は、ステータ２とロータ４を備える。ステータ２は、円筒状のステータコア２Ｘと、ステータコア２Ｘに巻回された複数のコイル２Ｚと、ステータコア２Ｘを支持するステータハウジング２Ｗと、を備える。ロータ４は、ステータコア２Ｘに対して隙間７を介して回転可能に配置されるロータコア４Ｘと、ロータコア４Ｘを支持するロータハウジング４Ｗと、を備える。

ステータコア２Ｘの外周部には、ステータコア２Ｘの中心軸方向に平行な複数のスロット（不図示）が形成される。複数のスロットは、ステータコア２Ｘの円周方向に等間隔で形成される。スロットには、コイル２Ｚが収容される。スロット間にはティース２Ｔが形成される(図１１、１２参照)。本実施形態では、複数のティース２Ｔが、環状のコアバック２Ｑ（図１１参照）と一体となっている。つまり、ステータコア２Ｘは、複数のティース２Ｔとコアバック２Ｑとが一体成形されたコアである。周方向については、分割型のコアを用いている。ティース２Ｔは、コイル２Ｚによって発生した回転磁界をロータコア４Ｘに導き、ロータコア４Ｘに回転トルクを発生させる。

コイル２Ｚは、複数の導体片が接続されることにより形成される。導体片は、銅などの低抵抗導電体の板を打ち抜くことにより形成される。なお、コイル２Ｚは、断面が矩形状の平角線により形成してもよい。コイル２Ｚは、ステータコア２Ｘのスロットに、径方向に層状に収容される。本実施形態において、径方向とは円筒形状の回転電機の半径方向をさす。軸方向とは回転電機のロータ４が回転する回転軸をさす。周方向とは円筒形状を有するステータ２またはロータ４の円周方向をさす。以下の実施形態において、回転電機とはホイール１００内に組み込むことができるインホイールモータをさす。

コイル２Ｚは、ステータコア２Ｘのスロット内に配置されるスロット内導体と、ステータコア２Ｘの両端からスロット外に突出するコイルエンド部と、を有する。ステータコア２Ｘの一端側（車外側）に配置されるコイルエンド部を第１コイルエンド部２ＺＡと記し、ステータコア２Ｘの他端側（車体側）に配置されるコイルエンド部を第２コイルエンド部２ＺＢと記す。第１コイルエンド部２ＺＡおよび第２コイルエンド部２ＺＢは、インホイールモータ５１の動作時に発熱し、高温になる。後述するように、第１コイルエンド部２ＺＡおよび第２コイルエンド部２ＺＢは、液状媒体が収容されている液状媒体路１５内に配置され、液状媒体によって冷却される。

ステータハウジング２Ｗは、円筒状の本体２Ｃと、本体２Ｃの一端側の開口部に固定される第１エンドブラケット２Ａと、本体２Ｃの他端側の開口部に固定される第２エンドブラケット２Ｂと、を備える。本体２Ｃの外周部には、ステータコア２Ｘが焼嵌め、圧入等により嵌合固定される。

本体２Ｃは、例えば、アルミニウム、マグネシウム合金などの軽金属を用いたダイキャスト法により形成される。なお、本体２Ｃは、３Ｄプリンタ成型法などの積層造形法によって形成してもよい。積層造形法を採用することによって、本体２Ｃの形状の自由度が向上する。本体２Ｃの内側は空間になっており、インバータ１５０が収容される（図２参照）。これにより、インホイールモータ５１とインバータ１５０（電力変換装置）とが一体化された機電一体構造のモータユニットが形成される。

ロータコア４Ｘには、複数の永久磁石が固定される。永久磁石は、ロータ４の界磁極を形成する。ロータ４は、コイル２Ｚによって発生した回転磁界が導かれることにより、車輪軸ＡＸを中心に回転する。

ロータハウジング４Ｗは、内側蓋４ＢＥ、外周部４Ｃ、及び外側蓋４ＡＥを備えている。内側蓋４ＢＥは、内側内周部４ＳＢ、及び内側接続部４Ｂを含む。外側蓋４ＡＥは、外側内周部４ＳＡ、及び外側接続部４Ａを含む。外周部４Ｃと外側蓋４ＡＥは一体成型で形成されることが多く、その場合は有底円筒状の形態となる。但し、許容できる寸法精度や剛性、用いる部品相互の組立性等との関係で、ロータハウジング４Ｗの外周部４Ｃと外側蓋４ＡＥとは分割してもよい。分割されている外周部４Ｃと外側蓋４ＡＥは、両者を一体として、ハウジング本体４ＣＥという。同様に、一体成型で形成された外周部４Ｃと外側蓋４ＡＥの場合も、ハウジング本体４ＣＥという。ハウジング本体４ＣＥのステータコア２Ｘに対向する中央内周部には、ロータコア４Ｘが焼嵌め、圧入等により嵌合固定される。つまり、ハウジング本体４ＣＥを含むロータハウジング４Ｗは、ロータコア４Ｘと共に回転する。

ハウジング本体４ＣＥは、例えば、アルミダイキャストなどの軽金属、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）などの軽量構造材により形成される。なお、ロータコア４Ｘとステータコア２Ｘとの間に狭小の隙間７を形成するために、ハウジング本体４ＣＥは、桶型形状のダイキャスト法等の加工精度が高い一体成型法によって、一つの部品として形成することが好ましい。または、ハウジング本体４ＣＥは、一つの材料から削り出して製作してもよい。

第１軸受１１Ａ用の第１外輪固定部４ＭＡから第２軸受１１Ｂ用の第２外輪固定部４ＭＢまでを一体成型することで、組立品に比べて第１軸受１１Ａと第２軸受１１Ｂに対する二つの外輪軸受固定部同士の寸法精度を確保しやすい。これにより狭小な隙間７を実現できる。

本体２Ｃの外周部とハウジング本体４ＣＥの中央内周部との間には、本体２Ｃの外周部とハウジング本体４ＣＥとを接続する第１軸受１１Ａ及び第２軸受１１Ｂが配置されている。第１軸受１１Ａ及び第２軸受１１Ｂは、口径サイズは異なるが構成は同じであるため、以下では、第１軸受１１Ａ及び第２軸受１１Ｂを総称して軸受１１とも記す。また、第１軸受１１Ａの第１転動体１０Ａと第２軸受１１Ｂの第２転動体１０Ｂを総称して、転動体１０とも記す。

第１軸受１１Ａは、ステータコア２Ｘの軸方向一端側（図示右側）に配置され、第２軸受１１Ｂは、ステータコア２Ｘの軸方向他端側（図示左側）に配置される。

図３に示すように、本体２Ｃの軸方向一端側には、第１軸受１１Ａの第１内輪が隙間嵌めされる第１内輪固定部２ＬＡが形成され、本体２Ｃの外周部の軸方他端側には、第２軸受１１Ｂの第２内輪が隙間嵌めされる第２内輪固定部２ＬＢが形成される。

ハウジング本体４ＣＥの軸方向一端側には、第１軸受１１Ａの第１外輪が圧入固定される第１外輪固定部４ＭＡが形成され、ハウジング本体４ＣＥの軸方向他端側には、第２軸受１１Ｂの第２外輪が圧入固定される第２外輪固定部４ＭＢが形成される。

このため、ロータ４自身に車重はかからない。上記したように、車体の重量はハブベアリングＨＵＢを介して車輪軸ＡＸに伝わり、最終的にサスペンション装置１１０によって支持されているからである。

したがって、ロータ４は、回転トルクによって変形しない剛性を有していればよい。

本実施形態に係るインホイールモータ５１は、例えば、次のようにして組み立てられる。先ず、ロータハウジング４Ｗのハウジング本体４ＣＥの第１外輪固定部４ＭＡに第１軸受１１Ａが圧入固定される。その後、ステータ２がハウジング本体４ＣＥ内に挿入され、本体２Ｃの外周部の第１内輪固定部２ＬＡが第１軸受１１Ａの第１内輪に嵌め合わされる。

次に、第２軸受１１Ｂがハウジング本体４ＣＥの第２外輪固定部４ＭＢと本体２Ｃの第２内輪固定部２ＬＢとの間に嵌め合わされる。内側蓋４ＢＥをハウジング本体４ＣＥの車体側の開口端部に固定することにより、ハウジング本体４ＣＥ内にステータ２が配置されたインホイールモータ５１が組付けられる。

－液状媒体路－
本実施形態の液状媒体路１５について説明する。ステータ２と、アウターロータ型のロータ４とを嵌め合わせると、ステータ２とロータ４との間に、液状媒体路１５が形成される。液状媒体路１５は、ステータコア２Ｘとロータコア４Ｘとの間の隙間７と、ロータハウジング４Ｗのハウジング本体４ＣＥの外側接続部４Ａと、ステータハウジング２Ｗの軸方向端部との間に形成される外側内部流路１５Ａを有する。さらに、液状媒体路１５は、ロータハウジング４Ｗの内側接続部４Ｂと、ステータハウジング２Ｗとの間に形成される内側内部流路１５Ｂと、第１軸受１１Ａの軸受内部１１ＡＳ、第２軸受１１Ｂの軸受内部１１ＢＳと、を有する。以下、液状媒体路１５を流路１５ともいう。

ロータハウジング４Ｗが軸受１１を介して、ステータ２の外側を覆うように配置され、両者の間に空間が設けられるからである。第１軸受１１Ａ及び第２軸受１１Ｂの転動体１０並びにコイル２Ｚのコイルエンド部は、液状媒体が収容される流路１５内に配置される。外側内部流路１５Ａと内側内部流路１５Ｂの内部を液状媒体がロータ４の回転に伴って流動する。

（１）隙間
ステータコア２Ｘとロータコア４Ｘとが対向する狭小な空間が隙間７である。ステータコア２Ｘが発生する回転磁界が隙間７を介して、ロータコア４Ｘに電磁的に作用し、ロータ４にトルクを発生させる。本実施形態では、空気ではなく、液状媒体がインホイールモータ５１の隙間７に収容され、隙間７の周辺を冷却する。

液状媒体が隙間７に収容されると、ロータ４の回転軸または車輪軸ＡＸの回りを回転するロータコア４Ｘの少なくとも一部が液状媒体に直接接することになる。また、液状媒体が隙間７に収容されるため、ロータコア４Ｘ、ステータコア２Ｘおよびコイル２Ｚの一部が液状媒体に接する。

ロータハウジング４Ｗが回転すると、それに伴って、外側接続部４Ａ、内側接続部４Ｂに接している液状媒体の少なくとも一部がインホイールモータ５１の内部を周方向に回転する。本実施形態では、液状媒体は外部から圧力を受けているので、液状媒体入口１４Ａから液状媒体出口１４Ｂに向けて、インホイールモータ５１の軸方向に向かう液状媒体の流れが生ずる。そして、インホイールモータ５１の内部に、隙間７を軸方向流路とする液状媒体流１５Ｒが形成される。

（２）外側内部流路と内側内部流路
外側内部流路１５Ａは、ハウジング本体４ＣＥの外側（車外側）の外側蓋４ＡＥと第１エンドブラケット２Ａとの間に配置される。外側蓋４ＡＥと第１エンドブラケット２Ａとの間に第１オイルシール２０Ａが配置されている。内側内部流路１５Ｂは、ロータハウジング４Ｗの内側（車体側）に位置する内側蓋４ＢＥとステータハウジング２Ｗとの間の空間である。内側蓋４ＢＥと第２エンドブラケット２Ｂとの間に第２オイルシール２０Ｂが配置されている。外側内部流路１５Ａと内側内部流路１５Ｂは、インホイールモータ５１の車輪軸ＡＸを中心とした、薄いドーナツ状構造になっている。外側内部流路１５Ａと内側内部流路１５Ｂの内部に液状媒体が収容される。次に、オイルシールについて説明する。

（３）オイルシール
第１オイルシール２０Ａの位置と固定方法は以下の通りである。外側蓋４ＡＥの車外側の外側内周部４ＳＡは、外側接続部４Ａの内径側末端部が車外側の表面から内径側に折り返されたかのように形成されている。この外側内周部４ＳＡは外側接続部４Ａと一体連続的に繋がり、かつ車輪軸ＡＸを中心とした中空円筒軸として形成される。

そして、被接触面に対して接触部が摺動接触する軸回転タイプの第１オイルシール２０Ａの第１固定部２０ＡＴが、第１エンドブラケット２Ａの第１シール取付部２ＡＫに固定され、その第１接触部２０ＡＳが外側内周部４ＳＡの表面に摺動接触される。第１オイルシール２０Ａは、第１軸受１１Ａよりも内周側に配置されている。

第２オイルシール２０Ｂの位置と固定方法は以下の通りである。内側蓋４ＢＥの車体側の内側内周部４ＳＢは、内側接続部４Ｂの内径側末端部が車体側の表面から内径側に折り返されたかのように形成されている。この内側内周部４ＳＢは内側接続部４Ｂと一体連続的に繋がり、かつ車輪軸ＡＸを中心とした中空円筒軸として形成される。

そして、被接触面に対して接触部が摺動接触する軸回転タイプの第２オイルシール２０Ｂの第２固定部２０ＢＴが、第２エンドブラケット２Ｂの第２シール取付部２ＢＫに固定され、その第２接触部２０ＢＳが内側内周部４ＳＢの表面に摺動接触される。第２オイルシール２０Ｂも、第１オイルシール２０Ａと同様に、第２軸受１１Ｂより内周側に配置されている。

また、オイルシールの型式は、日本工業規格（ＪＩＳＢ２４０２）、日本自動車技術会規格（ＪＡＳＯＦ４０１）、若しくは国際標準化機構規格（ＩＳＯ６１９４）に規定されている。例えば、軸回転タイプのオイルシールとして、ＩＳＯのＴｙｐｅ１からＴｙｐｅ６の６種類が知られている。また、軸受メーカから、形態の異なる軸回転タイプの製品が販売されており、本発明に適用することができる。

なお、外側内周部４ＳＡの第１オイルシール２０Ａと接触する回転摺動部、または内側内周部４ＳＢの第２オイルシール２０Ｂと接触する回転摺動部には、硬質アルマイトや硬質クロムメッキ等の表面処理を施すことが好ましい。

この第１オイルシール２０Ａによって、外気からインホイールモータ（回転電機）５１の流路１５が遮断され、外側接続部４Ａと第１エンドブラケット２Ａとの間に密閉された外側内部流路１５Ａが形成される。

図４に、第１オイルシール２０Ａ付近の構造の部分拡大図を示す。第１オイルシール２０Ａは、車輪軸ＡＸの近傍の内周側の、第１エンドブラケット２Ａの第１シール取付部２ＡＫに第１オイルシール２０Ａの第１固定部２０ＡＴが取り付けられている。

第１オイルシール２０Ａは、外周部４Ｃ（不図示）、外側接続部４Ａ及び外側内周部４ＳＡに囲まれた外側内部流路１５Ａ内の液状媒体の圧力で第１接触部２０ＡＳが外側内周部４ＳＡの内表面に押し付けられることによってシール耐圧が高くなる構造のものである。つまり、周辺の液状媒体が低圧であれば第１接触部２０ＡＳでの押付力は小さくなり、周辺の液状媒体が高圧であれば押付力は相対的に大きくなる。また、車輪軸ＡＸの回りを、外側内周部４ＳＡや外側接続部４Ａを含むロータ４（図３参照）が回転すると、外側内部流路１５Ａの液状媒体に遠心力１５ＣＦが発生する。

図５は、ロータ４が停止した場合の、外側内部流路１５Ａにおける内部圧力分布を示す模式図である。外側内部流路１５Ａを含む流路１５は、ハブベアリングＨＵＢと固定されているステータハウジング２Ｗを内側にして、外周部４Ｃ、外側接続部４Ａ及び外側内周部４ＳＡに囲まれている。車輪軸ＡＸの回りを回転するロータ４（図３参照）が停止している場合にも、流路１５の液状媒体入口１４Ａに対して、外部から所定の圧力で液状媒体が流路１５に供給されている。そのため、外側内部流路１５Ａは流路１５の上流側に位置しているので、流路圧損分だけの内圧が、外側内部流路１５Ａの内表面に対して、ほぼ均等に発生する。つまり、第１オイルシール２０Ａの近傍の内圧と、外側内部流路１５Ａの外周側の内圧は同一となる。

これに対して、図６は、ロータ４がハブベアリングＨＵＢを通る車輪軸ＡＸの回りに回転した場合の、外側内部流路１５Ａにおける内部圧力分布を示す模式図である。外周部４Ｃ、外側接続部４Ａ及び外側内周部４ＳＡを含むロータ４（図３参照）が回転すると、液状媒体に対して遠心力１５ＣＦが発生する。

この場合、外側内部流路１５Ａの内表面の各部において、流路圧損分の内圧と遠心力１５ＣＦによる圧力とが合算されることになる。従って、外側内部流路１５Ａにおいて、相対的に内周側は低圧になり、外周側は高圧となる。

その結果、図５に示す模式図のように、ロータ４の回転停止時においては、第１オイルシール２０Ａの第１接触部２０ＡＳでの押付力２０ＲＺＦは高くなる。そして、図６に示す模式図のように、ロータ４の回転時においては、第１オイルシール２０Ａの第１接触部２０ＡＳでの押付力２０ＲＺＦは低くなる。

図７は、ロータ４（図３参照）が、ハブベアリングＨＵＢを通る車輪軸ＡＸの回りを回転することによって、外側内部流路１５Ａに発生する内圧の変化の様子を示す模式図である。

外側内部流路１５Ａに収容されている液状媒体は、ハウジング本体４ＣＥとステータハウジング２Ｗの表面に接している。液状媒体は、ステータハウジング２Ｗよりも、ハウジング本体４ＣＥに接する表面積の方が大きいので、結果として、液状媒体はハウジング本体４ＣＥの動きに連動し、最終的に液状媒体はロータ４と同じ方向に回転する（図３参照）。

図７のグラフの破線は、上側の分図の車輪軸ＡＸから外周方向に向かう破線部の平均圧力を示している。液状媒体の平均圧力は、車輪軸ＡＸから径方向に離れるにしたがって大きくなっている。その作用は以下の通りである。

液状媒体にかかる遠心力１５ＣＦ（図４、図６参照）は、次の式（１）で定められる。以下の式における変数の表記と単位は以下の通りである。Ｆ: 遠心力（Ｎ）、ｍ：質量（ｋｇ）、ｒ：回転半径（ｍ）、ω：回転角速度（ｒａｄ／ｓ）、Ｎ：回転数（ｍｉｎ^－１）、ａ：遠心加速度（ｍ／ｓ^２）、g：重力加速度（ｍ／ｓ²）。

この式（１）と、運動方程式から、次式（２）のように、遠心加速度を算出する。

次に、相対遠心加速度ＲＣＦ（Relative Centrifugal Force）を、式（２）の遠心加速度ａを次式（３）のように、重力加速度ｇで除算して算出する。

水圧差は、水の比重と水深差から、次式（４）により、算出することができる（静水圧の関係を示す図８参照、本式の算出にあたり、液状媒体の比重を水とほぼ同程度と仮定している。）。ここで、Ｐ：圧力（Ｐａ）、ρ：水の密度（ｋｇ／ｍ^３）である。

本実施形態において、外側接続部４Ａを含むロータ４が車輪軸ＡＸを中心に回転すると、外側内部流路１５Ａに封入されている液状媒体はロータ４に含まれる外側蓋４ＡＥの内側表面との摩擦力によって連動し、最終的にロータ４の回転方向と同じ方向に回転する。

すると、液状媒体は遠心力１５ＣＦにより外周側に押される。そのため、外側内部流路１５Ａの内周側に配置された第１オイルシール２０Ａの第１接触部２０ＡＳ付近の内圧は低くなり、その押付力が低減される。図７のグラフの斜めの破線はロータ４の回転時における平均圧力の変化を示している。

つまり、ロータ４の回転数の上昇に伴って発生する遠心加速度によって圧力勾配が発生する。そして、その破線の内周側（半径Ｒが小さい方向）の位置では、ロータ４の回転に伴って、外側内部流路１５Ａにおける平均圧力が、停止時における一定した平均圧力よりも減少する。

このように、外側内部流路１５Ａの最内周部は内圧が低下し、第１オイルシール２０Ａの第１接触部２０ＡＳの押付力は低下する。

本実施形態において、第１オイルシール２０Ａの材質・形態はゴム一体型のものでもよいし、内部圧力が高い場合には金属環のものでもよい。第１オイルシール２０Ａの第１接触部２０ＡＳの材質はゴム、ＰＴＦＥ等を用いることができる。第１オイルシール２０Ａは、外側内部流路１５Ａ側に、その開口側を向けて装着されている。この第１オイルシール２０Ａは、内部に封入される液状媒体の飛散防止や、ダストをシールするだけの機能のものではなく、第１オイルシール２０Ａ付近で液状媒体を流すことができ、かつ内部圧力によって第１接触部２０ＡＳの押付力が上がる構造のものを用いることが好ましい。

但し、外側内部流路１５Ａにおいて、液状媒体が循環する必要はなく、第１オイルシール２０Ａの付近で液状媒体が滞留していてもよい。但し、液状媒体が循環すれば、第１接触部２０ＡＳの冷却効率が向上することは言うまでもない。

車輪軸ＡＸに対して、ほぼ同じ径方向位置に設けられた第２オイルシール２０Ｂと内側内部流路１５Ｂとの関係も同様であり、ロータ４の回転に伴って第２オイルシール２０Ｂの第２接触部２０ＢＳ付近の内圧が低下する傾向を示す。但し、第２オイルシール２０Ｂが接する内側内部流路１５Ｂにおける圧力は、内部の圧損の関係から外側内部流路１５Ａよりも相対的に低い状態となっている。

図９は、第１オイルシール２０Ａの第１接触部２０ＡＳにおける押付力と、ハウジング本体４ＣＥを含むロータ４（図３参照）の回転数との関係を示す模式図である。第１オイルシール２０Ａの第１接触部２０ＡＳにおける押付力は、円環バネによる機械的な緊縛力と液状媒体による内圧による押付力との和となる(図９の式（５）を参照)。

上述したように、ロータハウジング４Ｗ（外側蓋４ＡＥ、外周部４Ｃ、内側蓋４ＢＥ）がハブベアリングＨＵＢを通る車輪軸ＡＸの回りを回転することにより、液状媒体に遠心力１５ＣＦが発生し（図４、図６参照）、第１オイルシール２０Ａ付近の内圧が下がる。

上記の式（３）、式（４）、及び式（５）から、第１接触部２０ＡＳにおける圧力は、ロータ４の回転数の二乗で低下するので、第１接触部２０ＡＳにかかる全体の圧力Ｐはロータ４の回転数の上昇に伴って、低下する傾向を示す（図９の下側の分図のグラフを参照）。

（４）軸受内部
上述したように、ステータ２とハウジング本体４ＣＥとの間に軸受１１が配置される。軸受内部１１ＡＳ、１１ＢＳは、軸受の内輪と外輪との間に形成される空間である（図３、図１３参照）。転動体１０は、軸受内部１１ＡＳ、１１ＢＳの中に配置される。第１軸受１１Ａの軸受内部１１ＡＳ、隙間７、及び外側内部流路１５Ａとは相互に連通されている。第２軸受１１Ｂの軸受内部１１ＢＳ、隙間７、及び内側内部流路１５Ｂとは相互に連通されている。

このように、軸受１１の軸受内部１１ＡＳ、１１ＢＳを通して、外側内部流路１５Ａ、隙間７及び内側内部流路１５Ｂが全て連通されている。

また、軸受１１の転動体１０と外輪１０Ａ_ＯＲ、１０Ｂ_ＯＲは、ハウジング本体４ＣＥの回転に伴って、車体フレーム１０１０に固定されたステータ２に対して回転する（図１、図２、図１３参照）。軸受１１の軸受内部１１ＡＳ、１１ＢＳは流路１５の一部であるので、軸受内部１１ＡＳ、１１ＢＳの転動体１０は液状媒体に接している。そのため、液状媒体によって転動体１０は直接冷却される。一部の液状媒体は、軸受１１の回転動作に伴って周方向に回転する。このように軸受内部１１ＡＳ、１１ＢＳは流路１５の一部として構成される。このようにして、上記の複数の空間、即ち、隙間７、外側内部流路１５Ａ、内側内部流路１５Ｂ、軸受内部１１ＡＳ、１１ＢＳを含む流路１５に液状媒体が収容される。

上述したように、液状媒体入口１４Ａ、隙間７、液状媒体出口１４Ｂ、及び外部のポンプ等との間で定常的な循環流が形成される。しかし、軸受１１の軸受内部１１ＡＳ、１１ＢＳと転動体１０は流路１５の液状媒体に接する状態にあり、液状媒体の軸方向流路の中に配置されていない。そのため二つの軸受１１の軸方向の内部空間においては軸方向の液状媒体の流れが余り発生しない。このように、第１軸受１１Ａ、第２軸受１１Ｂが流路１５の循環流の外に設置されることで、軸受内部１１ＡＳ、１１ＢＳを軸方向に通過する液状媒体が少なくなる。つまり、軸受内部１１ＡＳ、１１ＢＳが液状媒体で満たされているだけである。しかし、液状媒体は少なくとも、転動体１０の潤滑と冷却を行う。同時に、液状媒体の流れが少ないので、異物混入の可能性が低くなるので好ましい。

（５）液状媒体入口と液状媒体出口
図３に示すように、本実施形態において、液状媒体をインホイールモータ５１の内部に供給するための供給貫通孔が、第１コイルエンド部２ＺＡの直下に一か所設けられている。その供給貫通孔の外側が外部取入口１３Ａであり、内側が流路１５の液状媒体入口１４Ａである。液状媒体入口１４Ａは流路１５の第１コイルエンド部２ＺＡ付近に配置されている。

また、液状媒体入口１４Ａからインホイールモータ５１の内部に供給された液状媒体を外部に排出するための排出貫通孔が、第２コイルエンド部２ＺＢの直下に一か所設けられている。その排出貫通孔の外側が外部取出口１３Ｂであり、内側が流路１５の液状媒体出口１４Ｂである。

本実施形態では、第１軸受１１Ａと第１コイルエンド部２ＺＡ間の距離が、液状媒体入口１４Ａと第１コイルエンド部２ＺＡ間の距離よりも長く、第２軸受１１Ｂと第２コイルエンド部２ＺＢ間の距離が、液状媒体出口１４Ｂと第２コイルエンド部２ＺＢ間の距離よりも長くなるように設定されている。本実施形態の構成の場合、液状媒体に接する軸受１１に、外部から不要な異物が混入する可能性が低くなるので好ましい。

また、本実施形態において、外部取入口１３Ａと外部取出口１３Ｂは、周方向で約１８０度ずれた位置に設けられている。コイル２Ｚ付近の液状媒体の流れの状態によっては、周方向に液状媒体の入口と出口がそれぞれ複数箇所あってもよい。液状媒体出口１４Ｂと液状媒体入口１４Ａの位置関係は周方向で略同一位置（約０度）とするか、または略反対位置（約１８０度）にするなど、配置構成の変形例が考えられる（図１３参照）。

－液状媒体の注入－
インホイールモータ５１を組立てた後、その内部で連通している隙間７、軸受内部１１ＡＳ、１１ＢＳ（図８参照）、外側内部流路１５Ａ、及び内側内部流路１５Ｂ等に液状媒体が収容される。

外側内部流路１５Ａの内部に、第１オイルシール２０Ａが配置されている。また、内側内部流路１５Ｂの内部に、第２オイルシール２０Ｂが配置されている。

液状媒体を流路１５に収容するには、外部取入口１３Ａに配管を接続し、外部取出口１３Ｂを開放し、液状媒体が内部に充満するまで供給すればよい。その後、外部取出口１３Ｂに配管またはホースを接続し、熱交換器等との循環路を形成する。ポンプによって液状媒体に圧力が印加され、流路１５に供給される。このことにより、液状媒体は流路１５の中を流れ、さらに液状媒体出口１４Ｂ、外部取出口１３Ｂから外部に出て、外部の熱交換器との間を循環する。液状媒体入口１４Ａからインホイールモータ５１の内部に供給された液状媒体は、第１コイルエンド部２ＺＡから第２コイルエンド部２ＺＢに向かって液状媒体流１５Ｒとなって隙間７の内部を流れる。液状媒体が軸方向に向かって流れる隙間７の空間は流路１５の一部となっている。

本実施形態において、流路１５に対して、外部取入口１３Ａと外部取出口１３Ｂは、それぞれ第１コイルエンド部２ＺＡと第２コイルエンド部２ＺＢの直下付近に設けられている。つまり、本体２Ｃの内周側の空間に、外部取入口１３Ａと外部取出口１３Ｂとが設けられている。外部の熱交換器（不図示）と外部接続口１３とを配管またはホースで接続する。

－液状媒体の循環－
本実施形態では、ステータ２とロータハウジング４Ｗとの間に配置される二つの軸受１１の各転動体（ボール）１０が液状媒体に接するように、流路１５が形成されている。軸受１１の転動体１０は、ハウジング本体４ＣＥの回転に伴って、その回転方向に沿って、軸受内部１１ＡＳ、１１ＢＳで回転しながら周方向に移動する。そのため軸受内部１１ＡＳ、１１ＢＳで転動体１０の付近にある液状媒体は、転動体１０と同様に周方向に移動する。軸受内部１１ＡＳ、１１ＢＳにある液状媒体は、転動体１０自身による摩擦熱などを吸収する。

本実施形態において、外側内部流路１５Ａと内側内部流路１５Ｂに収容された液状媒体はインホイールモータ５１の内部で軸方向に大きく移動することがほとんどない。但し、インホイールモータ５１の回転動作に伴い、液状媒体は、液状媒体が接している内側接続部４Ｂまたは外側接続部４Ａに引き連られる。そのことによって、外側内部流路１５Ａと内側内部流路１５Ｂに収容された液状媒体は、周方向にある程度回転する。その場合、外側接続部４Ａと内側接続部４Ｂを介して、液状媒体から外部への放熱がおこる。このように、流路１５は、高出力化されたインホイールモータ５１の冷却を効率良く行う機能を有している。

また、本実施形態では、第１コイルエンド部２ＺＡから第２コイルエンド部２ＺＢに向かって、液状媒体が薄い円筒状の隙間７を一定方向に流れる。液状媒体がステータコア２Ｘとロータコア４Ｘ等を冷却する。本実施形態のインホイールモータ５１は、コイル２Ｚに大きな電流を流すことで高トルクを出力する。そのため、コイル２Ｚはジュール損によって発熱するので、コイル２Ｚとステータコア２Ｘは、ロータコア４Ｘに比べて温度が上昇しやすい。本実施形態では、ステータコア２Ｘとロータコア４Ｘとの間の隙間７に、液状媒体を定常的に流し続ける。液状媒体は、外部取入口１３Ａから取り入れられ、液状媒体入口１４Ａから流路１５の内部に供給される。液状媒体は外部に置かれたポンプで送液されるので、液状媒体入口１４Ａの位置においては、液状媒体出口１４Ｂ側よりも、相対的に高い圧力を有している。

そのため円筒状の隙間７には、軸方向に液状媒体が連続的に流れることになる。このような構成をとることによって、上記のステータコア２Ｘやコイル２Ｚ付近で発生する熱を液状媒体が連続的に吸収し、外部に排熱することができる。本実施形態では、液状媒体が第１コイルエンド部２ＺＡから第２コイルエンド部２ＺＢに向けて、円筒状の隙間７を流れる。この液状媒体の流れによって、液状媒体がステータコア２Ｘ等の発熱を吸収し、液状媒体の温度が上昇し、第２軸受１１Ｂ付近の液状媒体の温度が上昇し、それによって第２軸受１１Ｂの温度が第１軸受１１Ａの温度よりも高くなる。

例えば、第２軸受１１Ｂの口径が第１軸受１１Ａの口径と同一である場合には、第２軸受１１Ｂの内部隙間が熱膨張によって、第１軸受１１Ａの内部隙間より相対的に小さくなる。

そうすると、第２軸受１１Ｂの内部隙間が熱膨張で狭くなることに起因して、第２軸受１１Ｂの寿命が第１軸受１１Ａの寿命に比べて短くなってしまうおそれがある。本実施形態では、第２軸受１１Ｂの口径は第１軸受１１Ａの口径よりも大きく設定されている。その結果、第２軸受１１Ｂの寿命の向上を図っている。このように、本実施形態において隙間７は、液状媒体が軸方向に流れる第１軸方向流路とされている。

第１軸受１１Ａは、この第１軸方向流路の液状媒体入口１４Ａ側に配置され、第２軸受１１Ｂは、この第１軸方向流路の液状媒体出口１４Ｂ側に配置され、第２軸受１１Ｂの内径は、第１軸受１１Ａの内径よりも大きく設定されている。

－軸受－
本実施形態において、ハウジング本体４ＣＥと本体２Ｃとの間に配置される第１軸受１１Ａと第２軸受１１Ｂには、ラジアル型の軸受を用いることが好ましい。上述した第１オイルシール２０Ａよりも第１軸受１１Ａの口径が大きくなるので周速が速くなり、発熱が大きくなる傾向となる。そのため、第１軸受１１Ａは液状媒体で潤滑し、かつ冷却を行うようにする。第２オイルシール２０Ｂと第２軸受１１Ｂについても同様のである。そのため、第１軸受１１Ａと第２軸受１１Ｂには大口径・薄型の軸受を用いることが好ましい。薄型軸受は、一般的な軸受に比べて、軸受の幅が小さく軽量になるなどのメリットがある。一般的に軸受は口径が大きくなるほど、転動体１０の断面も大きくなる。

しかし、薄型軸受は転動体の断面積が小さい状態を保持したまま、軸受の口径を大きくした設計となっている。そのため、薄型軸受は転動体の断面が、その口径に比べて小さいので、許容荷重及び許容周速も一般的な軸受に比べて小さくなる。しかし、薄型軸受は、軸受の全体が小さく軽量になるなどのメリットがある。本実施形態に適用し得る薄型軸受は、およそ軸受の内径が２０ｃｍ以上で、転動体の直径が数ｍｍ程度のものである。

本実施形態において、車体の重量は別途ハブベアリングＨＵＢ（図２、図３参照）が支持する。つまり、本実施形態に用いる第１軸受１１Ａと第２軸受１１Ｂには車重が直接かかることがない。これらの二つの軸受１１は、軸受１１が接続されるロータ４の自重を支持する。軸方向の荷重が第１軸受１１Ａと第２軸受１１Ｂに掛からないことを前提として、本実施形態の軸受として深溝玉軸受を選定することが好ましい。深溝玉軸受は、スラスト荷重を受けることができないが、摩擦係数が小さく、回転トルクが低いので、低損失のインホイールモータを構成することができる。軸受１１の構造と特性については後述する。

また、軸受１１にラジアル荷重やスラスト荷重が掛からなければ、または、ラジアル荷重やスラスト荷重が掛ったとしても、その荷重が小さい範囲であれば、転動体１０の断面積が小さい軸受１１を選定し用いることができる。本実施形態のインホイールモータ５１では、小型化と軽量化が重要な技術要素であるため、転動体１０の最小断面積ができるだけ小さい軸受１１を選定することが重要となる。

ここで、軸受の隙間に関する定義を説明する。ラジアル軸受の内部隙間とは、内輪または外輪の一方を固定し、他方を動かした場合の移動量を指す。半径方向に内輪または外輪を動かした場合の移動量をラジアル内部隙間という。また、軸受の有効隙間とは、軸受を取り付ける前の隙間（真の隙間）から、軸受を嵌め合いしたことによる隙間の減少量、さらに、内輪と外輪の温度差による隙間の減少量を減算したものである。その有効隙間に対して、荷重が軸受にかかることによる隙間の増加量を加えたものが運転隙間である。

本実施形態の第１軸受１１Ａは、第２軸受１１Ｂよりも、液状媒体入口１４Ａに近い位置に配置される。第１軸受１１Ａの第１転動体１０Ａのおおよそのサイズは、断面が１．２７ｃｍ（１／２インチ）角、内径３５．６ｃｍ（１４インチ）である。そして、軸受１１の転動体１０などを含む軸受内部１１ＡＳ、１１ＢＳは、液状媒体によって冷却される（図１３参照）。二つの軸受１１の転動体１０は流路１５の液状媒体に接するように配置されている。軸受１１の軸方向に対して液状媒体を通過させる強制的な液状媒体潤滑方式については後述する。

本実施形態において、第１軸受１１Ａと第２軸受１１Ｂは、冷却油シール部をそれぞれ別に設けているが、シールタイプの軸受でもよい。また、ステータ２とロータ４との間の隙間７の狭小化のために、第１軸受１１Ａと第２軸受１１Ｂは、ステータコア２Ｘとロータコア４Ｘになるべく近い位置に配置することが好ましい。シールタイプの軸受を採用すると、軸受の他にシールを別途設置する必要がなくなるので部品点数を削減することができる。

しかし、シールタイプの軸受は、軸受の軸長が長くなり、その耐圧力はシール別置型の軸受より低くなる。また、軸受１１の転動体１０の回転による発熱と、シール部の摩擦による発熱が同一箇所で発生するので、全体を比較した場合、シール別置型の軸受とシールを組み合わせて構成した方が好ましい。軸受１１の冷却方法としてグリス潤滑もあるが、本実施形態において、グリス潤滑を積極的に用いることはない。

本実施形態で用いる軸受の材質は、軸受鋼ＳＵＪ２を使用することが好ましい。ＳＵＪ２の代わりにＳＵＳでもよい。転動体１０にはＳＵＳなどの金属を用いる。セラミックの転動体であると、金属の場合よりも熱膨張係数が小さいので、温度上昇の影響を受けにくいが、適用できないわけではない。

第１軸受１１Ａは、アウターロータ型インホイールモータのホイールの近くに配置されるので、第１軸受１１Ａの径はホイールのリム径に近いサイズとなる。軸受１１の組立前のラジアル内部の真の隙間は、８０～１３０μｍ程度の範囲から選定することができる。しかし、本体２Ｃの材質や、液状媒体の温度設定によっては、内径のサイズが異なる別シリーズの軸受を選定することもできる。

インホイールモータ５１を連続的に使用すると、転動体１０に接している液状媒体の温度上昇、及び転動体１０自身による発熱により、転動体１０が熱膨張を起こして内部隙間が小さくなる。本実施形態で採用する第２軸受１１Ｂは、大口径であり軸受隙間（取付前の真の隙間）が予め大きく設定されている。そのため、第２軸受１１Ｂで発生する局部的な熱発生に基づく第２軸受１１Ｂの第２転動体１０Ｂなどの熱膨張を吸収しやすい。

図１４を参照して運転隙間の設定について説明する。一般的には、図１４に示す疲れ寿命－運転隙間曲線のように、疲れ寿命曲線がピークとなる条件は運転隙間がマイナスの場合である。即ち、運転隙間を０よりやや狭くした条件に設定して用いられることが多い。図１４の曲線（ａ）と曲線（ｂ）は、同一の軸受に対する荷重条件が約６倍異なる場合のものであるが、寿命は運転隙間が－３～－８μｍ程度で最大値を示している。

しかし、軸受の長寿命化を狙って、運転隙間を０以下の領域であって疲れ寿命曲線の極大値に合わせて設定しようとすると、部品の寸法ばらつきや組立精度等によって、疲れ寿命曲線の極大値より、実際の運転隙間がマイナス側にシフトしてしまう場合がある。そうすると軸受の寿命は急激に悪化する。本実施形態においては、第２軸受１１Ｂは、（ｃ）の矢印の範囲のように、あらかじめ運転隙間が０以上となるように設定されている。

次に図１５を参照して軸受の公差について説明する。図１５に示すように、軸受の外径・内径のサイズが大きいものほど公差幅が大きくなる。本実施形態では、軸受の運転隙間の設定は、プラスマイナス公差ではなく、運転隙間の設定の下限を０に設定している。用いる軸受の公差を考慮し運転隙間を設定する。その結果、軸受の運転隙間の設定の狙い値は一般的な数値よりも大きくなっている。

また、本実施形態では、二つの軸受１１の転動体１０を含む軸受内部１１ＡＳ、１１ＢＳは流路１５の中に配置され、液状媒体に接している。液状媒体は、インホイールモータ５１の内部で温度上昇が顕著なステータコア２Ｘ付近の発熱を吸収し液状媒体出口１４Ｂを通り、外部取出口１３Ｂから外部に出る。その際、ステータコア２Ｘ付近で発生した熱を吸収する液状媒体は、隙間７を通過するにしたがって、入口側よりも出口側に進行するに従って相対的に高温になっていく。

相対的に液状媒体入口１４Ａ側よりも高温になった液状媒体に接する第２軸受１１Ｂは、第２軸受１１Ｂ自身の回転動作による発熱以外に、第２軸受１１Ｂが接する液状媒体の温度に曝されることになる。つまり、本実施形態では、運転中に第１軸受１１Ａよりも第２軸受１１Ｂの温度が高くなる傾向にある。

図１３に示すように、第２軸受１１Ｂは本体２Ｃに隙間嵌めされているので、第２軸受１１Ｂの第２内輪１０Ｂ_ＩＲは本体２Ｃに直接接している。つまり、第２軸受１１Ｂの第２内輪１０Ｂ_ＩＲは本体２Ｃからの熱伝導の影響を直接受けやすい。その結果、第２軸受１１Ｂの内径は、インホイールモータ５１の運転時に、第１軸受１１Ａの内径よりも、温度上昇によって相対的に大口径化する。

本実施形態では、ステータ２の本体２Ｃからの熱伝導の影響を遮断するために、第２エンドブラケット２Ｂの円周方向に、穴２Ｈを同心円状に数個から３０個設けて、ステータコア２Ｘからの熱伝導を受けにくくしている（図１６参照）。この穴２Ｈは、ステータコア２Ｘと第２軸受１１Ｂとの径方向の間に位置している。穴２Ｈは、部品の強度、剛性に影響の出ない範囲で、第２エンドブラケット２Ｂの側面に軸方向に貫通する穴として設けられている。

穴２Ｈにより、本体２Ｃの熱伝導面積が小さくなるので、コイル２Ｚの熱が第２軸受１１Ｂに伝わりにくくなる。また、穴２Ｈが複数設けられることにより、内側内部流路１５Ｂと隙間７側とが連通され、内部で液状媒体の対流が起こる。この対流によって第２軸受１１Ｂに液状媒体がより接するので、第２軸受１１Ｂが冷却されやすくなる。このように穴２Ｈの内部は流路１５の一部となる。穴２Ｈの形状は丸穴でもよいし、長穴でもよい。また、隙間７が見える位置に穴を設ければ、ステータ・ロータの組立時に隙間７に保護板を差し込む穴として利用することもできる。

本実施形態において、第２軸受１１Ｂに関し、運転状態における温度上昇を予測し、第２軸受１１Ｂの軸受隙間は予め大きく設定されている。第２軸受１１Ｂには、第１軸受１１Ａと同シリーズ（転動体の断面積が同一サイズ）の製品であって、口径が少なくとも一回り大きいものが用いられている。例えば、内径が３５．６ｃｍ（１４インチ）の第１軸受１１Ａに対して、内径が４０．６ｃｍ（１６インチ）の部品が第２軸受１１Ｂとして用いられている。

第２軸受１１Ｂの組立前のラジアル軸受の内部隙間は９０～１４０μｍ程度に設定されるので、この内部隙間の数値に見合う寸法を有する軸受が市販品の品番の中から選定され用いられる。本実施形態に用いる軸受は特注品ではなく、一般的な標準品として生産され、市場に供給されている部品から選定されることが好ましい。つまり、ラジアル軸受の内部隙間がカタログ値として推奨されている数値範囲から選定されることが好ましい。

そうすると、一般市販品の軸受の同シリーズの中の口径違いの部品を、第１軸受１１Ａと第２軸受１１Ｂとして組み合わせて選定されることが好ましい。一般的に市場で入手できる軸受の寸法値の事例を表１に示す。

このように、本実施形態のインホイールモータ（回転電機）５１において、第１軸受１１Ａ及び第２軸受１１Ｂの転動体１０並びにコイル２Ｚのコイルエンド部、即ち、第１コイルエンド部２ＺＡ及び第２コイルエンド部２ＺＢは、液状媒体が収容される流路１５内に配置される。

隙間７は、液状媒体が軸方向に流れる第１軸方向流路とされ、第１軸受１１Ａは、第１軸方向流路の液状媒体入口１４Ａ側に配置され、第２軸受１１Ｂは、第１軸方向流路の液状媒体出口１４Ｂ側に配置されている。また、第２軸受１１Ｂの内径は、第１軸受１１Ａの内径よりも大きい、という構成を備えたものである。

最小限の構成であっても、軸受１１、転動体１０、ステータコア２Ｘ等の構成部材を効率よく冷却することができる。本実施形態は、軸受１１に外来の異物が混入する可能性が低く、これらのことにより、軸受１１をも長寿命化させることができる。

上述したように、本実施形態は、ロータコア４Ｘを固定し、液状媒体が流れる流路１５が形成されるロータハウジング４Ｗと、ロータコア４Ｘの内周側に配置されるステータ２と、ロータハウジング４Ｗとステータ２との間に配置される第１オイルシール２０Ａ、及び第２オイルシール２０Ｂと、を備えるアウターロータ型のインホイールモータ５１である。

そして、ロータハウジング４Ｗは、ステータ２の外周側に配置される外周部４Ｃと、ステータ２の内周側に配置される外側内周部４ＳＡと内側内周部４ＳＢと、外周部４Ｃと外側内周部４ＳＡとを接続する外側接続部４Ａ、外周部４Ｃと内側内周部４ＳＢとを接続する内側接続部４Ｂと、を含む。さらに、第１オイルシール２０Ａは、ステータ２の内周面（第１シール取付部２ＡＫ）に固定される第１固定部２０ＡＴと、外側内周部４ＳＡに摺動接触する第１接触部２０ＡＳを有する。また、第２オイルシール２０Ｂは、ステータ２の内周面（第２シール取付部２ＢＫ）に固定される第２固定部２０ＢＴと内側内周部４ＳＢに摺動接触する第２接触部２０ＢＳと、を有する。

そのため、本実施形態において、ロータ４の回転に伴って、第１オイルシール２０Ａ及び第２オイルシール２０Ｂ付近の液状媒体の内圧が下がるので、第１オイルシール２０Ａ及び第２オイルシール２０Ｂの摺動抵抗が緩和され、寿命が長くなる。また、遠心力によって、第１オイルシール２０Ａ、第２オイルシール２０Ｂ付近から異物が離れて外周側に流されるので、異物に起因するシール故障の発生を抑止することができる。

上述したように、本実施形態のインホイールモータ５１は、ロータハウジング４Ｗの外周部４Ｃとステータ２の間に軸受１１を有し、軸受１１は第１オイルシール２０Ａ及び第２オイルシール２０Ｂで密封された流路１５内に設置されている。また、軸受１１の径が第１オイルシール２０Ａの第１固定部２０ＡＴの径よりも大きいものである。

これによって、第１オイルシール２０Ａの第１接触部２０ＡＳが流路の最内周になることで、軸受１１の摩耗粉等が遠心力で外側に飛ばされ、第１接触部２０ＡＳに混入しにくく、第１オイルシール２０Ａの長寿命化を図ることができる。また、相対的にオイルシール径を小さくすることで、摺動周速を下げて、第１オイルシール２０Ａの回転抵抗を低減することができる。

［第２実施形態］
本実施形態においては、外側内部流路１５Ａ、液状媒体流１５Ｒ、内側内部流路１５Ｂ以外に、ステータコア２Ｘの内周側に環状流路１８が設けられることによって、全体の冷却効率の向上が図られている。また、本実施形態においては、第１軸受１１Ａと第２軸受１１Ｂに、異径サイズであって扁平薄型の軸受が用いられる。また、第１実施形態と同様に、第１軸受１１Ａは第１オイルシール２０Ａよりも大きく、第２軸受１１Ｂは第２オイルシール２０Ｂよりも口径が大きいものが用いられている。図１３、１６に本実施形態に係るインホイールモータ５２の部分断面斜視図を示す。
－軸方向の循環流路－
液状媒体流１５Ｒと環状流路１８は、外部で冷却された液状媒体が供給される液状媒体入口１４Ａから、液状媒体出口１４Ｂに向かって、専ら軸方向に流れることによって、内部で発生する熱を吸収し排熱する働きを有している。

外側内部流路１５Ａと内側内部流路１５Ｂに収容されている液状媒体は、上述したように、ロータ４の回転に伴ってオイルシール付近の内圧を下げる働きがある。また、液状媒体は第１オイルシール２０Ａと第２オイルシール２０Ｂに対する潤滑と冷却の機能を有している。

図１０～１２に本実施形態における環状流路１８の構造を示す。まず、図１０に示すように、液状媒体流１５Ｒ以外に、ステータコア２Ｘの内周側表面と本体２Ｃの外周側表面との間の円筒状空間によって取り囲まれた環状流路１８が設けられている。ステータコア２Ｘの外周側の隙間７に液状媒体流１５Ｒが配置され、ステータコア２Ｘの下側に環状流路１８が配置されている。

図１０に示すように、環状流路１８は、軸方向に３段配置された周方向通路１７ａ、１７ｂ、１７ｃと、各周方向通路を直列に接続する斜交通路１７ａｂ、１７ｂｃと、により構成される。環状流路１８は、本体２Ｃの表面に、径方向に高さを有する複数の壁によって流路が区分けされることによって形成されている。環状流路１８の１段目の周方向通路１７ａの上流側端は、環状流路入口１６Ａに接続され、下流側端は斜交通路１７ａｂに接続される。斜交通路１７ａｂは中段の周方向通路１７ｂ、２段目の斜交通路１７ｂｃ、３段目の周方向通路１７ｃ、及び環状流路出口１６Ｂへと連続的につながっている。

本実施形態における環状流路１８は、環状流路入口１６Ａから環状流路出口１６Ｂに至る途中に一つ以上の斜交通路１７ａｂ、１７ｂｃを含んでいる。液状媒体が周方向通路１７ａ、１７ｂ、１７ｃと斜交通路１７ａｂ、１７ｂｃを通過する際、通過損失を低減するために、それぞれの通路の進行方向の通過断面積はほぼ同一に設定されている。また、液状媒体の通過抵抗を低減するために、斜交通路と周方向通路との交差角度は余り大きくならないことが好ましい。

このような構造の環状流路１８を液状媒体が進行するので、液状媒体はステータコア２Ｘの内表面に接しながら、周方向に複数回流れる。そのため液状媒体は環状流路１８を通過する際、ステータコア２Ｘとの接触時間が長くなり、ステータコア２Ｘ付近の熱を吸収しやすくなる。この環状流路１８を通過する液状媒体による熱の吸収効率が上がると、液状媒体入口１４Ａ付近の液状媒体の温度と、液状媒体出口１４Ｂ付近における液状媒体の温度の差がより大きくなる。この環状流路１８が、隙間７を通る第１軸方向流路となる液状媒体流１５Ｒに対して、併存することができる第２軸方向流路に相当する。

本実施形態における液状媒体の通過経路は以下の通りである。熱交換器（不図示）に接続された配管は本体２Ｃの内周側に位置する外部取入口１３Ａに取り付けられる。液状媒体は外部取入口１３Ａからインホイールモータ５２の内部に供給される。液状媒体は、液状媒体入口１４Ａから流路１５の第１コイルエンド部２ＺＡの直下付近の空間にはいる。その際、液状媒体はポンプによって送液されているので、液状媒体入口１４Ａに供給された時点の液状媒体は、流路１５の他の部分に比べて高い圧力を有している。

その後、本実施形態において、インホイールモータ５２の内部に供給された液状媒体は大きく分けて二つの流路に分流する。まず、第１の流路は、第１実施形態の場合と同様に液状媒体流１５Ｒである。液状媒体は第１コイルエンド部２ＺＡ付近の液状媒体入口１４Ａから第１コイルエンド空間９Ａにはいる。第１コイルエンド空間９Ａの最外周側は隙間７に直接つながっているので、液状媒体は第１コイルエンド空間９Ａを周方向に流れると共に、円筒状空間である隙間７を横断するように第２コイルエンド部２ＺＢに向かって流れる。

次に、図１１、１２に第１コイルエンド空間９Ａ付近の構造と液状媒体の流れる様子を模式的に示す。液状媒体は、第１コイルエンド部２ＺＡの付近から第１コイルエンド空間９Ａに入り、さらに周方向に対して左右二つの方向に分流される。その一方は第１コイルエンド空間９Ａを第１の方向に流れる第１回転流９Ｆ１である。他方は、第１コイルエンド空間９Ａを反対方向に流れる第２回転流９Ｆ２である。液状媒体入口１４Ａ付近で分流した第１回転流９Ｆ１と第２回転流９Ｆ２とが、それぞれ第１コイルエンド空間９Ａを半周し、液状媒体入口１４Ａと１８０度対向する位置で、合流する様子を示している。

その合流地点の近くに、環状流路入口１６Ａが設けられている。この環状流路入口１６Ａはステータコア２Ｘの一部が凹状に加工されたものである。第１コイルエンド空間９Ａから、ステータコア２Ｘの背面側の環状流路１８に連通している。そのため、液状媒体は環状流路入口１６Ａから環状流路１８に進入することができる。

第１回転流９Ｆ１と第２回転流９Ｆ２は、周方向をそれぞれ半周した後、合流して下方流９Ｆ３となる。この下方流９Ｆ３は、環状流路入口１６Ａの入口底部で、流れる方向が下向きから軸方向に方向転換され、環状流路１８へ向かう導入流９Ｆ４となる。

導入流９Ｆ４となった液状媒体は環状流路１８にはいると、１段目の周方向通路１７ａに進入する。図１０に環状流路１８における液状媒体の通路の構成を示す。液状媒体は１段目の周方向通路１７ａに進入した後、約一周した後に斜交通路１７ａｂに進入する。さらに液状媒体は周方向通路１７ｂ、斜交通路１７ｂｃ、周方向通路１７ｃの順に通過して、環状流路出口１６Ｂに到達する。

液状媒体は環状流路出口１６Ｂの付近で、周方向の流れから軸方向に向かう導出流９Ｆ５となる。導出流９Ｆ５は環状流路出口１６Ｂの内部で上方流９Ｆ６になる。最後に、液状媒体は、第２コイルエンド部２ＺＢ付近の第２コイルエンド空間９Ｂにはいる。液状媒体は、第２コイルエンド空間９Ｂで再び二つの方向に分流される。上述した第１コイルエンド空間９Ａの場合における最初の分流と同様であり、第２コイルエンド空間９Ｂを流れる、第３回転流９Ｆ７と第４回転流９Ｆ８とに分流される。

これらの第３回転流９Ｆ７と第４回転流９Ｆ８は、第２コイルエンド空間９Ｂの周方向をそれぞれ逆向きに約半周流れた後、１８０度対向する位置で再び合流する。液状媒体は、その合流地点付近に置かれた液状媒体出口１４Ｂを通り、外部取出口１３Ｂからインホイールモータ５１の外部に出て液状媒体槽に戻る。

本実施形態において、液状媒体のごく一部は軸受１１の転動体１０を軸方向に横切るように通過する場合もある。さらに、軸受１１の軸受内部１１ＡＳ、１１ＢＳ（図８参照）を横切った液状媒体の一部は、第１エンドブラケット２Ａとハウジング本体４ＣＥとの隙間空間である外側内部流路１５Ａに到達することがある。または、液状媒体は、ステータハウジング２Ｗと内側接続部４Ｂとの隙間空間である内側内部流路１５Ｂに到達する場合もある。

外側内部流路１５Ａと内側内部流路１５Ｂの内部空間において、液状媒体はオイルシールを潤滑し冷却する。インホイールモータ５１のロータ４の回転に伴って、オイルシール付近の内部圧力は低減されている。

このように本実施形態のインホイールモータ５２は、ステータハウジング２Ｗとロータハウジング４Ｗとの隙間空間に、外側内部流路１５Ａ、内側内部流路１５Ｂ、液状媒体流１５Ｒ、及び環状流路１８が設けられている。液状媒体は対象となる部品を冷却し潤滑すると共に、液状媒体が軸方向に多く流れることによって、全体として排熱の機能が高められている。

本実施形態においては、ステータコア２Ｘに巻回されたコイル２Ｚ、第１コイルエンド部２ＺＡ、第２コイルエンド部２ＺＢの何れも液状媒体で覆われることになる。本実施形態では、液状媒体流１５Ｒ以外に、液状媒体が第１コイルエンド空間９Ａを通る第１コイルエンド流、及び第２コイルエンド空間９Ｂを通る第２コイルエンド流が設けられている。さらに、ステータコア２Ｘの背面に、液状媒体が周方向に流れ、かつ軸方向にも進む環状流路１８が設けられている。そのためインホイールモータ５１の冷却効率がさらに向上する。

－内部圧力損失－
本実施形態では、軸方向に液状媒体が流れる液状媒体流１５Ｒと環状流路１８の二つが存在する。インホイールモータ５２の隙間７は、ステータコア２Ｘとロータコア４Ｘとの間の狭小な空間である。この狭小な空間を液状媒体が通過する。そのため、環状流路１８に対して相対的に圧損が小さいと、液状媒体は、環状流路１８に流れずに隙間７の方を流れてしまう。多くの液状媒体が隙間７を流れると、インホイールモータ全体としての冷却効率が落ちる。隙間７を狭くすることは、インホイールモータとしてのトルクの向上にも繋がる。従って、隙間７を狭小化すると、液状媒体路における圧損が十分に小さくなり、且つ必要なトルクを発生できる。例えば、隙間７の設計値の一例として０．５ｍｍがあげられる。

ここで本実施形態における第１軸受１１Ａと第２軸受１１Ｂの構成について説明する。図１３に、インホイールモータ５１の軸受１１の部分拡大図を示す。第１軸受１１Ａと第２軸受１１Ｂは同系統の薄型扁平の軸受である。第２軸受１１Ｂに、第１軸受１１Ａよりも口径が少なくとも一回り大きいものが用いられている。

第１軸受１１Ａは、第１外輪１０Ａ_ＯＲと第１内輪１０Ａ_ＩＲを有している。第１外輪１０Ａ_ＯＲと第１内輪１０Ａ_ＩＲとの間の空間が軸受内部１１ＡＳである。第１外輪１０Ａ_ＯＲと第１転動体１０Ａとの隙間が１０Ａ_ＧＰＨである。第１内輪１０Ａ_ＩＲと第１転動体１０Ａとの隙間が１０Ａ_ＧＰＬである。

第１外輪１０Ａ_ＯＲの外径がＤ_１－１、内径がＬ_１－２である。第１内輪１０Ａ_ＩＲの外径がＬ_１－１、内径がｄ_１である。第１外輪１０Ａ_ＯＲの幅がＷ_１である。

第２軸受１１Ｂは、第２外輪１０Ｂ_ＯＲと第２内輪１０Ｂ_ＩＲを有している。第２外輪１０Ｂ_ＯＲと第２内輪１０Ｂ_ＩＲとの間の空間が軸受内部１１ＢＳである。第２外輪１０Ｂ_ＯＲと第２転動体１０Ｂとの隙間が１０Ｂ_ＧＰＨである。第２内輪１０Ｂ_ＩＲと第２転動体１０Ｂとの隙間が１０Ｂ_ＧＰＬである。

第２外輪１０Ｂ_ＯＲの外径がＤ_２－１、内径がＬ_２－２である。第２内輪１０Ｂ_ＩＲの外径がＬ_２－１、内径がｄ_２である。第２外輪１０Ｂ_ＯＲとの幅がＷ_２である
上記の各部の寸法は軸受メーカによって規格化されており、所望のサイズの品番を選定できることが多い。インチ系とメートル系の部品が用意されていることもある。

第２軸受１１Ｂは、第１軸受１１Ａよりも一回り大きな口径の薄型扁平軸受から選定される。上述した第１実施形態と同様に、本実施形態においても、第２軸受１１Ｂに第１軸受１１Ａよりも大口径の軸受を用いることによって、第２軸受１１Ｂの長寿命化を図っている。そのため、第２軸受１１Ｂの設定では、その運転隙間が０以上となるように条件が設定されている。

本実施形態のインホイールモータ５２は、環状流路１８を備えていることにより、内部の冷却効率が優れている。また、液状媒体入口１４Ａと液状媒体出口１４Ｂがそれぞれ第１コイルエンド部２ＺＡ、第２コイルエンド部２ＺＢの直下にあることから、第１軸受１１Ａと第２軸受１１Ｂへの異物の混入を抑止することができる。

また、本実施形態のインホイールモータ５２は、ロータハウジング４Ｗの外周部４Ｃと本体２Ｃとの間に第１軸受１１Ａ及び第２軸受１１Ｂを有し、第１軸受１１Ａ及び第２軸受１１Ｂは、第１オイルシール２０Ａと第２オイルシール２０Ｂで密封された流路１５内に設置され、第１軸受１１Ａの径が第１オイルシール２０Ａの第１固定部２０ＡＴの径よりも大きく、第２軸受１１Ｂの径が第２オイルシール２０Ｂの第２固定部２０ＢＴの径よりも大きく設けられている。

そのため、第１オイルシール２０Ａと第２オイルシール２０Ｂの長寿命化を図ることができると共に、第１軸受１１Ａと第２軸受１１Ｂについても、その安定した動作と長寿命化を図ることができる。

［第３実施形態］
図１７に第３実施形態に係るインホイールモータ５３の部分断面図を示す。ステータハウジング２Ｗに第１オイルシール２０Ａの第１固定部２０ＡＴが固定されている。また、外側内部流路１５Ａを含む流路１５は、外周部４Ｃ、外側接続部４Ａ、及び外側内周部４ＳＡに囲まれている。外側内周部４ＳＡの近傍に、第１エンドブラケット２Ａから、突起２ＣＮが車体外側に向かって設けられている。外側内周部４ＳＡとわずかな隙間を介して、径方向に隣接している。

このように、本実施形態は、ステータハウジング２Ｗに含まれる第１エンドブラケット２Ａに外側内周部４ＳＡと径方向に隣接する円筒状の突起２ＣＮを備えたものである。外側内周部４ＳＡと突起２ＣＮによって、ラビリンスを構成することで第１オイルシール２０Ａの第１接触部２０ＡＳ付近に異物が進入することを防止するものである。

この突起２ＣＮも、ハブベアリングＨＵＢを通る車輪軸ＡＸの回転方向に連続して設けられている。突起２ＣＮの全体は中空の円筒状の形態を有している。突起２ＣＮと外側内周部４ＳＡとの隙間が小さいほど、かつ重なりが長いほど、外部から異物が混入することを抑止する効果が大きい。

図１７では、ロータ４（ハウジング本体４ＣＥ）に含まれる外側内周部４ＳＡの内周側（外側内周部４ＳＡとハブベアリングＨＵＢとの間の位置）に、突起２ＣＮが設けられている。これとは逆側の位置として、外側内周部４ＳＡの僅か外周側に設けてもよい。さらに、外側内周部４ＳＡを両側から挟むように、内周側と外周側の両方に突起２ＣＮがあってもよい。

従って、本実施形態のインホイールモータ５３において、外側内周部４ＳＡ付近から異物が外側内部流路１５Ａを含む流路１５の内部に進入することが抑止される。

［第４実施形態］
図１８に第４実施形態に係るインホイールモータ５４の部分断面図を示す。本実施形態における第１オイルシール２０Ａ等の構成は上述した第３実施形態と同様である。本実施形態では、外側内周部４ＳＡに対向する、第１エンドブラケット２Ａの表面に円筒状の凹部２ＣＶが、車体外側に向かって設けられている。外側内周部４ＳＡの先端の一部が、この凹部２ＣＶの中にはいるように配置されている。

本実施形態は、ステータハウジング２Ｗに含まれる第１エンドブラケット２Ａに外側内周部４ＳＡと径方向に隣接する円筒状の凹部２ＣＶを備えたものである。外側内周部４ＳＡと凹部２ＣＶによって、ラビリンスを構成することで第１オイルシール２０Ａの第１接触部２０ＡＳ付近に異物が進入することを防止するものである。

この凹部２ＣＶは、回転方向に連続して設けられているので、全体としては円形溝部の形態を有している。凹部２ＣＶと外側内周部４ＳＡとの隙間が小さいほど、かつ重なりが長いほど、外部から異物が混入することを抑止する効果が大きい。

従って、本実施形態のインホイールモータ５４において、外側内周部４ＳＡ付近から異物が外側内部流路１５Ａを含む流路１５の内部に進入することが抑止される。

［第５実施形態］
図１９に本実施形態のインホイールモータ５５の部分断面斜視図を示す。液状媒体入口１４Ａが第１オイルシール２０Ａと第１軸受１１Ａの間の流路１５内に配置されている。また、液状媒体出口１４Ｂが第２オイルシール２０Ｂと第２軸受１１Ｂの間の流路１５内に配置されている。

従って、本実施形態のインホイールモータ５５において、この構成によって、液状媒体が第１軸受１１Ａと第２軸受１１Ｂの内部を必ず通過する。また、外側内部流路１５Ａと内側内部流路１５Ｂの内部に、圧力が掛かった液状媒体が流れこむことになる。そのため、第１軸受１１Ａと第２軸受１１Ｂの冷却効率と潤滑効率がそれぞれ向上する。

［第６実施形態］
図２０に本実施形態に係るインホイールモータ５６の部分断面斜視図を示す。液状媒体入口１４Ａ側の第１オイルシール２０Ａの径よりも、液状媒体出口１４Ｂ側の第２オイルシール２０Ｂの径の方が大きく設けられている。そのため、第２オイルシール２０Ｂは、本体２Ｃの第２シール取付部２ＣＫに取り付けられている。

従って、本実施形態のインホイールモータ５６において、この構成をとることによって、インホイールモータ５６の内部に接続すべき配線や冷却配管（ホース）などの引き出し、ステータ２をホイール１００のフレームに固定すること等、インホイールモータ５６の組立や調整、検査、維持等の作業が容易となる。

現在、利用することができる軸回転タイプのオイルシールの周速度の上限とインホイールモータ５６の回転数とを考慮して、第２オイルシール２０Ｂの直径は、例えば、１０～２５ｃｍ、好ましくは１０～２０ｃｍ程度の範囲に設定することができる。

［変形例１］
上記の第１実施形態において、インホイールモータ５１の径方向から見た時に第１オイルシール２０Ａまたは第２オイルシール２０Ｂが軸受１１と重なる位置に配置されることが好ましい。少なくとも、第１軸受１１Ａと第１オイルシール２０Ａが重なっていることが好ましい。

この構成をとることにより、インホイールモータ５１の軸受１１と第１オイルシール２０Ａまたは第２オイルシール２０Ｂを軸方向の同じ位置に配置することで、モータの軸長を短くすることができる。

［変形例２］
上記の実施形態において、液状媒体入口１４Ａ側の第１オイルシール２０Ａに対して、液状媒体出口１４Ｂ側の第２オイルシール２０Ｂに、インホイールモータ内部の圧損による圧力降下分に応じた低耐圧タイプを選定することが好ましい。

つまり、第１オイルシール２０Ａの耐圧力よりも、第２オイルシール２０Ｂの耐圧力を低く設定することが好ましい。第２オイルシール２０Ｂに低耐圧タイプのオイルシールを用いるので、その回転接触部の緊縛力（押付力）が弱く設定されることになり、さらに第２オイルシール２０Ｂの第２接触部２０ＢＳにおける回転抵抗が小さくなり、第２オイルシール２０Ｂの寿命が長くなる。

［変形例３］
上記の実施形態において、車輪軸ＡＸから液状媒体出口１４Ｂまでの距離が、車輪軸ＡＸから液状媒体入口１４Ａまでの距離以上であることが好ましい。

ロータ４が回転することによって、液状媒体に遠心力１５ＣＦが掛かった際に（図４参照）、流路１５における内周側より外周側の圧力が相対的に高くなるので、液状媒体を液状媒体出口１４Ｂから排出しやすくなるので好ましい。

以上、本発明の幾つかの実施形態や変形例を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではなく、さらなる変形が考えられる。例えば、オイルシールの位置は第１軸受１１Ａの内周側から車輪軸ＡＸとの間の空間内に、他の部材との関係を考慮した上で配置を変更することができる。

また、上記の環状流路１８の周回数を変形することができ、また、液状媒体入口１４Ａと液状媒体出口１４Ｂの位置を、冷却効率の向上や部品寸法、内部容積の低減等との関係で自由に組み合わせて構成することができる。上記の実施形態や例示した部品を使用する以外に種々の態様が考えられる。

２…ステータ、２Ｘ…ステータコア、２Ｚ…コイル、２ＺＡ…第１コイルエンド部、２ＺＢ…第２コイルエンド部、２Ｗ…ステータハウジング、２Ａ…第１エンドブラケット、２Ｂ…第２エンドブラケット、２ＣＮ…突起、２ＣＶ…凹部、４…ロータ、４Ｘ…ロータコア、４Ａ…外側接続部、４Ｂ…内側接続部、４ＡＥ…外側蓋、４ＢＥ…内側蓋、４ＣＥ…ハウジング本体、４Ｃ…外周部、４ＳＡ…外側内周部、４ＳＢ…内側内周部、４Ｗ…ロータハウジング、７…隙間、９Ａ…第１コイルエンド空間、９Ｂ…第２コイルエンド空間、１０…転動体、１１Ａ…第１軸受、１１Ｂ…第２軸受、１３Ａ…外部取入口、１３Ｂ…外部取出口、１４Ａ…液状媒体入口、１４Ｂ…液状媒体出口、１５…液状媒体路（流路）、１５Ａ…外側内部流路、１５Ｂ…内側内部流路、１５Ｒ…液状媒体流、１６Ａ…環状流路入口、１６Ｂ…環状流路出口、１８…環状流路、２０Ａ…第１オイルシール、２０ＡＳ…第１接触部、２０ＡＴ…第１固定部、２０Ｂ…第２オイルシール、２０ＢＳ…第２接触部、２０ＢＴ…第２固定部、５１、５２、５３、５４、５５、５６…インホイールモータ（回転電機）、１００…ホイール、１５０…インバータ（電力変換装置）、２００…電動ホイール、１０００…車両、バッテリ…１０３０、ＡＸ…車輪軸

Claims

ロータコアを固定し、液状媒体が流れる流路が形成されるロータハウジングと、
前記ロータコアの内周側に配置されるステータと、
前記ロータハウジングと前記ステータとの間に配置されるオイルシールと、を備えるアウターロータ型の回転電機であって、
前記ロータハウジングは、前記ステータの外周側に配置される外周部と、
前記ステータの内周側に配置される内周部と、
前記外周部と前記内周部とを接続する接続部と、を含み、
前記オイルシールは、前記ステータの内周面に固定される固定部と、前記内周部に摺動接触する接触部と、を有するアウターロータ型の回転電機。
請求項１に記載の回転電機において、
前記ロータハウジングの外周部と前記ステータの間に軸受を有し、
前記軸受は前記オイルシールで密封された流路内に設置され、
前記軸受の径が前記オイルシールの前記固定部の径よりも大きい回転電機。
請求項２に記載の回転電機において、
前記ロータコアの径方向から見た時に、前記オイルシールが前記軸受と重なる位置に配置される回転電機。
請求項１に記載の回転電機において、
前記ステータに前記内周部と径方向に隣接する円筒状の突起を備えた回転電機。
請求項１に記載の回転電機において、
前記ステータに前記内周部と径方向に隣接する円筒状の凹部を備えた回転電機。
請求項１に記載の回転電機において、
前記流路の液状媒体入口側の第１オイルシールの耐圧力よりも、前記流路の液状媒体出口側の第２オイルシールの耐圧力の方が低い回転電機。
請求項１に記載の回転電機において、
前記ロータコアを軸方向に挟み込むように、前記ロータハウジングの外周部と前記ステータの間に第１軸受及び第２軸受が配置され、
前記第１軸受よりも内周側に第１オイルシールが配置され、
前記第２軸受よりも内周側に第２オイルシールが配置され、
前記第１軸受の軸受内部と前記第２軸受の軸受内部は、前記第１オイルシールと前記第２オイルシールによって密封された前記流路の一部とされ、
前記流路の液状媒体入口が前記第１オイルシールと前記第１軸受の間の前記流路に配置され、
前記流路の液状媒体出口が前記第２オイルシールと前記第２軸受の間の前記流路に配置される回転電機。
請求項７に記載の回転電機において、
前記第１オイルシールの径よりも、前記第２オイルシールの径の方が大きい回転電機。
請求項７に記載の回転電機において、
回転軸から前記液状媒体出口までの距離が、前記回転軸から前記液状媒体入口までの距離以上である回転電機。
請求項１に記載の回転電機において、
前記ロータコアを軸方向に挟み込むように、前記ロータハウジングの外周部と前記ステータの間に第１軸受及び第２軸受が配置され、
前記第１軸受よりも内周側に第１オイルシールが配置され、
前記第２軸受よりも内周側に第２オイルシールが配置され、
前記第１軸受の軸受内部と前記第２軸受の軸受内部は、前記第１オイルシールと前記第２オイルシールで密封された前記流路の一部とされ、前記流路の液状媒体入口と前記流路の液状媒体出口の何れか一方、または両方が前記第１軸受と前記第２軸受の間の前記流路に配置された回転電機。
請求項１に記載の回転電機を備えた車両であって、
さらに、バッテリと、前記バッテリの直流電力を交流電力に変換して、前記交流電力を前記回転電機に供給する電力変換装置と、を備え、前記回転電機のトルクが車輪に直接伝達される車両。