JPH0213246A - 電動機の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用骨』〕 本発明は、ケース内に車輪駆動用モータが収容されてい
る電動機において、その車輪駆動用モータを冷却するた
めの電動機の冷却装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、フォークリフトやゴルフカート等の電動車両の駆
動手段として、ホイールモータと呼ばれている電動機を
各車輪毎に配設して用いていることが多い。

ところで、電動車両においては、走行中に車輪が路面の
凹凸等によって上下動をしたり、走行時に車輪が左右に
回動したりする。このため、各車輪毎に電動機を配設し
ようとする場合、車輪のこれらの運動時に車輪と干渉す
ることのないようにしなければならないので、その設置
スペースが制限される。したがって、このような制限さ
れた設置スペース内にこのような電動機を配設するため
には、？ＩＥ動機をできるだけ小形にすることが求めら
れる。

一方、電動車両においては、比較的重量の大きな車体を
動かさなければならないので、？４′Ｍ機の出力トルク
は相当高くなるようにしなければならない。

しかしながら、電動機を小形で高出力トルクのものとし
ようとすると、電動機の車輪駆動用モータのコイルに多
大の電流を流さなければならなくなるが、コイルに多く
の電流を流すとコイルは発熱して焼損してしまう。この
ため、車輪駆動用モータを冷却することが必要となる。

従来、このような冷却を行う冷却装置が電動機とは別体
に設けられており、その冷媒として油または空気が用い
られている。

このような冷却装置は電動機の駆動に伴って駆動されて
いた。

〔本発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このように冷却装置を電動機の駆動に伴
って一義的に駆動するようにしたのでは、コイルがそれ
ほど発熱していないにもかかわらず車輪駆動用モータを
冷却するようになる。したがって、エネルギを無駄に消
費するばかりで、電動モータを効率よく冷却することが
できない。

また、ポンプをいたずらに駆動するようになるので、ポ
ンプの寿命が短くなってしまうという問題もある。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって
、その目的は工、ネルギをできるだけ節約できるように
しながら車輪駆動用モータを効率よく冷却することがで
き、しかもポンプの寿命を長くすることができる電動機
の冷却装置を得ることである。

【課題を解決するための手段〕

前述の課題を解決するために、本発明は、回転軸がケー
スに回転可能に支持されてそのケース内に収納された車
輪駆動用モータを備えた電動機において、前記ケース内
に形成された油溜めと、前記ケース内に設けられたオイ
ルポンプと、このオイルポンプと前記油溜めとを連通ず
る油路と、前記オイルポンプに連通され、前記車輪駆動
用モータのコイルに油を供給する連通手段と、前記オイ
ルポンプを駆動するポンプ駆動用モータと、車両走行状
態を検出するセンサと、該センサからの信号を入力し、
前記ポンプ駆動用モータを制御するモータ制御装置とか
ら構成されていることを特徴としている。

〔作用および発明の効果〕

このように構成された本発明による電動機の冷却装置は
、そのポンプ駆動用モータが車両走行状態を検出するセ
ンサからの検出信号に基づいてモータ制ｍ装置によって
駆動制御されるようになる。

これにより、オイルポンプは車両走行状態に応じて最適
な条件で駆動されるようになる。この結果、車輪駆動用
モータのコイルは冷却装置によって必夏なときに必要な
だけ効率よく冷却されるようになる。

従って、消費エネルギは極めて削減されるようになる。

また、オイルポンプは常時駆動されるようなことはない
ので、その寿命が長くなる。

〔実施例〕

以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１〜５図は本発明による電動機の冷却装置を電動車両
のホイールモータに適用した一実施例を示し、第１図は
この実施例の垂直断面図、第２図は第１図における■−
■線に沿う垂直断面図、第３図は第２図における■−■
線に沿う断面図、第４図は第１図におけるＩＶ−ＩＶ線
に沿う垂直断面図、第５図は冷却装置のオイルポンプの
駆動制御ブロック図である。

第１〜２図は示されているように、ケーシング１は本体
２と左右の側壁部３．４とが多数のボルト５によって一
体に連結されて構成されている。

本体２の内部には断面がほぼ円形の空間２ａと下方に位
置しこの空間２ａに連通した油溜め２ｂとが設けられて
いる。本体２の外面には多数の冷却用のフィン２ｃｑ２
ｃ・・・が設けられている。左側壁部３の内部には空間
２ａの円形断面よりも小さな円形断面の空間３ａが設け
られている。左側壁部３の外面にも多数の冷却用のフィ
ン３ｂ、３ｂ・・・が設けられている。右側壁部４の内
部には空間２ａとほぼ同径の円形断面の空間４ａが設け
られている。

本体２の空間２ａ内には車輪駆動用モータ６が収容され
ている。車輪駆動用モータ８の回転軸６ａは本体２の側
壁２ｄに軸受７によって回転可能に支持されている。そ
して、車輪駆動用モータ６のロータ６ｂが回転軸６ａに
固定されているとともに、車輪駆動用モータ６のステー
タ６ｃが空間２ａの内壁に固定されている。

左側壁部３の空間３ａ内には本発明の車両走行状態を検
出するセンサであるモータ回転数センサ８が収容されて
いて、そのモータ回転数センサ８の可動部側が回転軸６
ａの左端部に固定されているとともに固定部側が本体２
の側壁２ｄに固定されている。

右側壁部４の空間４ａ内には出力回転軸８が収容されて
おり、この出力回転軸８にはホイールハブ１０がスプラ
イン嵌合され、ナツト１１によって軸方向に移動不能に
固定されている。この出力回転軸９とホイールハブ１０
とは側壁４ｂに軸受１２によって回転可能に支持されて
いる。ホイールハブ１０には、タイヤ１３を支持したホ
イール１４がポルト・ナツト１５によって取り付けられ
ている。

出力回転軸９の左端にはその軸心と同心状の円形断面の
凹部９ａが形成されているとともに放射状に広がるフラ
ンジ部９ａが形成されている。

出力回転軸９ａ内に車輪駆動軸モータ６の回転軸６ａの
右端部が嵌挿されていて、この右端部は出力回転軸９に
軸受１６によってラジアル方向にまた軸受１７によって
スラスト方向にそれぞれ支持されている。すなわち、回
転軸６ａと出力回転軸９とは同一軸線上に配設されてい
るとともに互いに相対回転可能となっている。

フランジ部９ｂの根元近傍にはキャリヤ１８が取り付け
られている。フランジ部９ｂとキャリヤ１８との間には
所要数の軸１９．１９、・・・が周方向に等間隔に架設
され、これら各々の軸１９．１９、−にプラネタリギヤ
２０．２０．　　・・・がそれぞれ回転不能に支持され
ている。プラネタリギヤ２０は回転軸６ａに形成されて
いるサンギヤ２１と右側壁部４の内壁に固定されている
リングギヤ２２との間に配役されていて、これら両ギヤ
２１．２２に常時噛み合うようになっている。そして、
キャリヤ１８、軸１９、プラネタリギヤ２０、サンギヤ
２１、およびりングギャ２２によって、回転軸６ａと出
力回転軸９とを連結する遊星歯車減速装置が構成されて
いる。

更に、フランジ部９ｂの周端には２枚のブレーキディス
ク２３．２３が軸方向にのみ摺動可能にスプライン嵌合
されている。右側壁部４の内壁にはフランジ部９ｂの周
端に対向した位置に３枚の摩擦ディスク２４．２４．２
４が軸方向にのみ摺動可能にスプライン嵌合されている
。その場合、最も左側の摩擦ディスク２４はリング状の
キー２５によってそれ以上の左方への移動が阻止される
ようになっている。ブレーキディスク２３と摩擦ディス
ク２４とは部分的に重合するようにして交互に配置され
ている。そして、右側壁部４の側壁の数箇所に設けられ
たブレーキシリンダ２６．２６、・・・のピストン２８
ａの端面が最も右側の摩擦ディスク２４の側面に対向す
るようにされている。

このプレーキンリンダ２８は図示されない例えばマスク
シリンダ等のブレーキ力発生装置に接続されている。こ
れらブレーキディスク２３、摩擦ディスク２４、および
ブレーキシリンダ２θによってブレーキ装置が構成され
ている。

このようにして、車輪駆動用モータ６、遊星１車装置、
出力回転軸９、およびブレーキ装置が一つのケーシング
１内に収容されている。

一方、本体２の下部に設けられている油溜め２ｂは右側
壁部４に形成された油路４ｃに連通されている。第２図
に示されているように、この通路４ｃは本体２に形成さ
れたポンプ室２ｅに連通されている。第３図から明らか
なように、ポンプ室２ｅには遠心ポンプからなるオイル
ポンプ２７のブレード２７ａが配設されていて、このブ
レード２７ａは本体２に固設したオイルポンプ２７の駆
動用モータ２７ｂによって回転されるようになっている
。更に、ポンプ室２ｅは本体２と左側壁部３とにわたっ
て形成された油冷却室２８に連通されている。第４図か
ら明らかなように、油冷却室２８は環状に形成されてい
る。この油冷却室２８の上部は本体２に形成された通路
２「によって本体２の空間２ａの上部に連通ずるように
されている。即ち、ポンプ室２ｅに連通ずる油冷却室２
８および油路２ｆとにより本発明の連通手段が構成され
ている。このようにして、油溜め２ｂから空間２ａの上
部に連通ずる長い油通路が本体２と左側壁部３とに形成
されている。この長い油通路、空間２ａｓ　　および油
溜め２ｂ内には、油が充慎されている。

第５図に示されているように、オイルポンプ２７の駆動
用モータ２７ｂはオイルポンプ駆動用モータ制御装置２
９にコイル接続されている。このモータ制御装置２９に
はスロットルセンサ３０、モータ回転数センサ８、およ
びステータ６Ｃのコイル６ｄに埋め込まれて設けられた
コイル温度センサ３１がそれぞれ接続されている。これ
らのスロットルセンサ３０およびコイル温［セフ１３１
も本発明の車両走行状態を検出するセンサを構成する。

そして、油溜め２ｂ、　　オイルポンプ２７、油路４Ｃ
Ｎ　　モータ制御装置２９、油冷却室２８、油路２ｆお
よび各種センサ８，３０．３１によって冷却装置が構成
されている。

次に、本実施例の作用について説明する。

図示されないアクセルペダルを踏み込むと、図示されな
いスロットルがアクセルペダル踏込みに量に応じて開き
、車輪駆動用モータ６のコイル６ｄにスロットルの開度
の応じた量の電流が流れる。

これによって、車輪駆動用モータ６が駆動して回転軸６
ａが回転する。その場合、コイル８ｄに流れる電流が図
示されない制御装置によりアクセルの踏込み信号、モー
タ回転数センサ８からの出力信号、および図示されない
前、後進設定部からの前進信号に基づいて制御されるの
で、回転軸６ａは設定回転数で前進方向に回転する。

回転軸６ａの回転はサンギヤ２１を介してプラネタリギ
ヤ２０に伝えられ、プラネタリギヤ２０が軸１９を中心
として回転する。このため、プラネタリギヤ２０はリン
グギヤ２２の歯に噛み合いながら回転輪６ａの軸心を中
心として回動する。

このプラネタリギヤ２０の回動によりキャリヤ１８およ
びフランジ部９ｂを介して出力回転軸９が回転する。そ
の場合、遊星国軍減速装置により、出力回転軸９の回転
速度は回転軸６ａの回転速度に対し所定の減速率で減速
される。また、回転軸６ａと出力回転軸９とが同方向に
回転するので相対回転速度が小さく、シたがって、軸受
１６の負荷は小さい。

出力回転軸９が回転すると、ホイールハブ１０およびホ
イール１４を介してタイヤ１３が回転する。したがって
、車両が前方へ発進する。アクセルペダルを更に踏み込
むと、車輪駆動用モータ６の回転速度が増大するのでｉ
両速度が増大する。

制動するために図示されないブレーキペダルを踏み込む
と、ブレーキシリンダ２６に制動油圧が導入される。こ
の制動油圧でピストン２６ａが左動し、摩擦プレート２
４を押圧する。このため、摩擦プレート２４はブレーキ
ディスク２３を挟圧するようになり、車両が制動される
。

車両を後進させる場合には、前、後進設定部を後進に設
定することにより車両を後進させることができる。

ところで、コイル６ｄに電流が流れると、コイル６ｄは
発熱する。この発熱に対処するため、オイルポンプ２７
が駆動される。このため、油溜め２ｂ内の油が油路４ｃ
ｓ　　ポンプ室２ｅ、　　油冷却室２８、油路２ｆ１　
および空間２ａを通って再び油溜め２ｂ内へと循環流動
する。このとき、油はコイル８ｄやロータ６ｂ等にかか
ってこれらを冷却する。その場合、油は熱を吸収して熱
くなるが、この油の熱は前述のように長い油通路を循環
流動する際ケーシング１を通して外の放散する。特に、
油溜め２ｂおよび油冷却室２８内においては熱が冷却フ
ィン２ｃｓ３ｂによって効果的に放散されるようになる
。そして、温度の下がった油が再び車輪駆動用モータ６
を冷却することになる。

第５図に示されているように、オイルポンプ２７は所定
の制御パラメータ、すなわちモータ回転数センサ８、ス
ロットルセンサ３０、およびコイル温度センサ３１から
の各出力信号に基づいてモータ制ｒＢ装！２９によって
制御される。

次に、このようなオイルポンプ２７の制御方法について
説明する。

第６Ａ〜６Ｂ図は制御パラメータとして車輪駆動用モー
タ６の回転数を用いてオイルポンプ２７を制御する方法
を示す。

第６Ａ図に示されているように、オイルポンプ２７は車
輪駆動用モータ６の回転駆動とともに駆動される。この
場合、ポンプ回転出力Ｐｐは車輪駆動用モータ６の回転
数Ｎｕが一定回転数ａより小さいときには比較的大きな
一定の値Ｐｐ＝ａに設定される。車輪駆動用モータ６の
回転数Ｎｕが一定回転数ａ以上になると、ポンプ回転出
力Ｐｐは値ａよりも小さな値Ｐｐ＝ｂに設定される。こ
のように、オイルポンプ２７はその出力が二段階に変化
するように制御される。

ところで、車輪駆動用モータ８の回転数が高くなると油
が強く攪拌されるが、この油の撹拌によって車輪駆動用
モータ６が冷却される。したがって、このように、オイ
ルポンプ２７を制御することにより、車輪駆動用モータ
θが低回転数で油の撹拌による冷却効果が小さいときに
は油の発給量が大きくなり、車輪駆動用モータ６の回転
数が大きくなって油の撹拌による冷却効果が大きくなっ
たときには油の送給量が小さくなるので、エネルギを無
駄に消費することなく車輪駆動用モータ６を効率よく冷
却することができるようになる。このオイルポンプ２７
の制御のフローチャートは第６Ｂ図に示されているよう
に表わされる。

なお、ポンプ回転出力を三段階以上に変化するように制
御することもでき、このように制御することにより、よ
りきめ細かい制御が可能となる。

更に、第７Ａ図に示されているように、車輪駆動用モー
タ８の回転数Ｎｕが一定回転数βより大きくなったとき
ポンプ回転出力ｐｐが車輪駆動」モータ６の回転数Ｎｕ
の増大とともに漸減するような関数、すなわちＰｐ　＝
ｆ　＋（Ｎｕ　）に従うように設定することもできる。

このようにオイルポンプ２７を制御することにより、エ
ネルギをより節約でき、しかも車輪駆動用モータ６をよ
り効果的に冷却することができる。この場合の制御フロ
ーチャートは第７Ｂ図に示されているように表わされる
。

第８Ａ〜８Ｂ図は他の車両走行状態を検出するセンサと
してスロットル開度を検出するスロットルセンサ３０を
用いてオイルポンプ２７を制御する方法を示す。

第８Ａ図に示されているように、ポンプ回転出力Ｐｐが
スロットル開度γの関数、すなわちＰｐ＝ｆγ）に従う
ように設定されている。この関数によれば、ポンプ回転
出力Ｐｐはスロットル開度γの増加とともに増大するよ
うになっており、その増大割合はスロットル開度γが小
さい間では比較的小さ（なるように設定されている。こ
のようにオイルポンプ２７を制御するためには、モータ
２７ｂに供給する電流１ｐを第８Ａ図に示されているＩ
ｐ＝ｇ（γ）で表わさせる関数にしたがって制御するよ
うにすればよい。

したがって、この制御方法によれば、スロットル開度γ
が小さいときには車輪駆動用モータθに対する負荷も小
さいと考えられるのでオイルポンプ２７を効率よく駆動
制御することができる。この場合の制御フローチャート
は第８Ｂ図に示されているように表わされる。

ところで、アクセルペダル踏込み１に対して目標回転数
ＮＯは一義的に決まるが、実際の車輪駆動用モータ８の
回転数Ｎｕは車輪駆動用モータ６に負荷が加えられてい
るのでこの目標回転数Ｎ。

とはならない場合が多い。このため、削述のように単に
ポンプ回転出力をスロットル開度の関数として制御した
のでは効果的でない場合が生じる。

そこで、第９Ａ図に示されているように、実回転数Ｎｕ
と目標回転数Ｎｏとの偏差ΔＮ＝ＮＯ−Ｎｕを車輪駆動
用モータ６の負荷とみなし、この偏差ΔＮの関数Ｐｐ＝
ｆ３（ΔＮ）としてオイルポンプ２７を制御するように
することもできる。

このようにすることにより、オイルポンプ２７の制御が
更に効果的に行われる。この場合の制御フローチャート
は第９Ｂ図に示されているようになる。

これまでに説明したオイルポンプ２７の制御はいずれも
車輪駆動用モータ６の発熱を予測して制御するもの、い
わば車輪駆動用モータ６の発熱を予防するものである。

一方、車輪駆動用モータ６が実際に発熱したことを検知
してオイルポンプ２７を制御するようにすることもでき
る。

第１０Ａ〜ＩＯＢ図はこのような制御方法として車輪駆
動用モータ６のコイル６ｄの温度を検出するコイル温度
センサ３１を用いてオイルポンプ２７を制御する方法を
示す。

第１０Ａ図に示されているように、コイル６ｄの温度θ
が一定の温度００以上になったときオイルポンプ２７が
駆動するようにされるとともに、その駆動制御はポンプ
回転出力Ｐｐがコイル温度θの上昇に伴って大きくなる
ような関数Ｐｐ＝ｆ４（θ　）に基づいて行われる。こ
の場合の制御フローチャートは第１０Ｂ図に示されてい
るようになる。このようにオイルポンプ２７を制御する
ことにより、車輪駆動用モータ６の冷却をより確実に行
うことができるようになる。

また、車輪駆動用モータ６を冷却する油は軸受７．１２
．１６．１７やギヤ２０．２１．２２等に流入してこれ
らの潤滑をも行うようになっている。このように油を冷
却と潤滑とに兼用することにより、空間２ａと空間４ａ
との間にオイルシールを設ける必要がなくなるので、電
動機は更にコンパクトになる。

なお、前述の実施例においては、車両走行状態を検出す
るセンサとしてモータ回転数センサ、スロットル開度セ
ンサ、およびモータ温度センサをそれぞれ単独に用いて
オイルポンプの駆動用モータを制御するものとしている
が、本発明はこれに限定されるものではなく、これらセ
ンサを少なくとも二つ以上組み合わせて用いるようにす
ることもできる。このようにすれば、更に適確な冷却を
行うことができる。

以上の説明から明らかなように、本発明による電動機の
冷却装置は、オイルポンプを駆動するモータを、走行状
態を検出するセンサからの出力信号に基づいて駆動制御
するようにしているので、オイルポンプは必要なときに
最適な条件で駆動されるようになる。したがって、エネ
ルギを無駄に消費することなく、効率よく車輪駆動用モ
ータを冷却することができるようなる。

また、オイルポンプはいたずらに駆動されることがなく
なるので、ポンプの寿命が伸びて耐久性が向上する。

更に、冷却装置によってコイルが確実に冷却されるよう
になるので、コイルに大きな電流を流すことが可能とな
る。したがって、電動機を小形でＦＭ量にすることがで
きるとともに、高出力トルクを発生することが可能とな
るという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電動機の冷却装置を電動車両のホ
イールモータに適用した一実施例の垂直断面図、第２図
は第１図における■−■線に沿う垂直断面図、第３図は
第２図におけるｍ−■線に沿う断面図、第４図は第１図
におけるＩＶ−ＩＶ線に沿う垂直断面図、第５図は冷却
装置のオイルポンプの駆動制御ブロック図、第６Ａ〜６
Ｂ図はオイルポンプの駆動制御方法を説明する説明図、
第７Ａ〜７Ｂ図はオイルポンプの他の駆動制御方法を説
明する説明図、第８Ａ〜８Ｂ図はオイルポンプの更に他
の駆動制御方法を説明する説明図、第９Ａ〜９Ｂ図はオ
イルポンプの更に他の駆動制御方法を説明する説明図、
第１０Ａ〜ＩＯＢ図はオイルポンプの更に他の駆動制御
方法を説明する説明図である。 １−ケース ２ｂ−泊溜め ６−車輪駆動用モータ ４ｃ−油路 ６ａ−回転軸 ６ｄ−コイル ２７−オイルポンプ ２７ｂ−ポンプ駆動用モータ ２ｆ−油路 ２８−油冷却室 ２９−モータ制御装置 ８−モータ回転数センサ ３０−スロットルセンサ ３１−コイル温度センサ 出 願 人 アイシン・エイ・ダブリュ株式会社 代 理 人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転軸がケースに回転可能に支持されてそのケー
   ス内に収納された車輪駆動用モータを備えた電動機にお
   いて、前記ケース内に形成された油溜めと、前記ケース
   内に設けられたオイルポンプと、このオイルポンプと前
   記油溜めとを連通する油路と、前記オイルポンプに連通
   され、前記車輪駆動用モータのコイルに油を供給する連
   通手段と、前記オイルポンプを駆動するポンプ駆動用モ
   ータと、車両走行状態を検出するセンサと、該センサか
   らの信号を入力し、前記ポンプ駆動用モータを制御する
   モータ制御装置とから構成されていることを特徴とする
   電動機の冷却装置。