インホイールモータ
【課題】インホイールモータの冷却性を向上させる。
【解決手段】内部にロータ１２及びステータ１０を収納した円筒形のハウジング１２６と、ハウジング１２６の外方からハウジング１２６の周面に向けて外気を取り込む通風口１２４ａと、通風口１２４ａから取り込まれた外気をハウジング１２６の周面をハウジング１２６の軸方向に向けて流す冷却風通路１２４ｂと、冷却風通路１２４ｂの通風口１２４ａとは反対側に配置された排気口１２４ｇ又は１２４ｈと、を設ける。
【解決手段】内部にロータ１２及びステータ１０を収納した円筒形のハウジング１２６と、ハウジング１２６の外方からハウジング１２６の周面に向けて外気を取り込む通風口１２４ａと、通風口１２４ａから取り込まれた外気をハウジング１２６の周面をハウジング１２６の軸方向に向けて流す冷却風通路１２４ｂと、冷却風通路１２４ｂの通風口１２４ａとは反対側に配置された排気口１２４ｇ又は１２４ｈと、を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インホイールモータに関し、特に、効率的な冷却構造を有するインホイールモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の駆動装置としてのインホイールモータが従来から知られている。インホイールモータの少なくとも一部はホイール内に配置されるため、ホイール内に配置されたインホイールモータの冷却を十分に行うことが難しい。例えば、インホイールモータの冷却構造について特許文献１等に開示されている。
【０００３】
インホイールモータ１００は、図１０の構成図に示すように、モータ１０２、減速機１０４、シャフト１０６、ハブ１０８、ブレーキディスク１１０、ブレーキキャリパ１１２、冷媒ポンプ１１４及び冷媒配管１１６を含んで構成される。モータ１０２は、ステータ１０、ロータ１２、モータシャフト１４及びベアリング１６を含んで構成され、ステータ１０のコイルに電流を流すことにより界磁を発生させ、これに伴ってロータ１２に固定されたモータシャフト１４を回転させる。モータシャフト１４は、ベアリング１６によって回転自在に配置されている。モータシャフト１４は、減速機１０４を介して、シャフト１０６に接続される。シャフト１０６にはハブ１０８が取り付けられ、ハブ１０８にはホイール１２０がボルト等で固定される。ホイール１２０にタイヤ（図示しない）が取り付けられる。これにより、モータシャフト１４，減速機１０４、シャフト１０６及びハブ１０８を介して、モータ１０２の回転力はホイール１２０及びタイヤに駆動力として伝達される。また、ハブ１０８にはブレーキディスク１１０が固定される。ブレーキキャリパ１１２によってブレーキディスク１１０を挟み込むことによってハブ１０８の回転が制限され、これに伴ってホイール１２０及びタイヤの回転が制動される。
【０００４】
ここで、インホイールモータ１００には、冷媒ポンプ１１４と冷媒配管１１６が設けられる。冷媒ポンプ１１４は、モータ１０２のケーシング内に溜まった冷媒（潤滑兼冷却用オイル等）を加圧吐出させ、冷媒配管１１６に流し込む。冷媒配管１１６は、モータ１０２のケーシング、ベアリング１６、減速機１０４に配設され、冷媒配管１１６を流れる冷媒によってインホイールモータ１００の各部が冷却される。冷却に使用された冷媒はモータ１０２のケーシング内に再度戻される。
【０００５】
また、インホイールモータ１００は、車両が進行することに伴って生ずる冷却風に曝されることによっても冷却される。ただし、インホイールモータ１００の一部はホイール１２０内に挿入された状態で配置されているため、ホイール１２０内には冷却風が入り込み難く、冷却能力は小さい。
【０００６】
また、図１１の構成図に示すように、冷媒の温度をより低く保つために、インホイールモータ２００の冷媒配管１１６に熱交換器１１８を設けた構成にすることによって、冷却風による冷媒に対する冷却効率を高める構造も考えられている。
【０００７】
さらに、図１２の構成図に示すように、インホイールモータ３００のケーシング外部に冷却風をホイール１２０内に導く通風ダクト１２２を設ける構成も考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−３０４５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記のようなインホイールモータ１００，２００，３００において、冷媒によりモータ内部を冷却した熱すべてを大気に放出することは難しい。外部に熱交換器１１８を設けた場合でも、車両の進行に伴って発生する冷却風を有効に利用することは難しく、モータ１０２の出力をより大きくするためには熱交換器１１８も大型化する必要がある。
【００１０】
また、通風ダクト１２２を設けた場合であっても、冷却風の導入口に向いている側のモータ１０２のケーシング壁は冷却されるものの、通風ダクト１２２の内圧が高まるために冷却風はホイール１２０内には入り難く、導入口の反対側のケーシング壁やホイール１２０内は冷却され難く、冷却風を有効に利用できていない。
【００１１】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、冷却効率を高めたインホイールモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の１つの態様は、内部にロータ及びステータを収納した円筒形のモータハウジングと、前記モータハウジングの外方から前記モータハウジングの周面に向けて外気を取り込む通風口と、前記モータハウジングの周面を前記モータハウジングの軸方向に向けて前記通風口から取り込まれた外気を流す冷却風通路と、前記冷却風通路の前記通風口とは反対側に配置された排気口と、を備えるインホイールモータである。
【００１３】
ここで、前記通風口の総開口面積に対する前記排気口の総開口面積の面積比は５％以下であることが好適である。
【００１４】
また、前記通風路は、複数の仕切り壁によって、複数の通路に分割されていることが好適である。
【００１５】
また、前記仕切り壁は、モータシャフトに対して放射状又は前記冷却風通路を流れる冷却風の方向に交差する方向に配置されていることが好適である。
【００１６】
また、前記仕切り壁は、前記モータシャフトの軸方向に対して１０°以上２０°以下の捻れ角θを有して配置されていることが好適である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、インホイールモータの冷却効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態におけるインホイールモータの構成を示す構造図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるインホイールモータの構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態における通風口及び排気口の面積比と流量増加率との関係を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態における仕切り壁の配置の一例を示す平面図及び側面図である。
【図５】本発明の実施の形態における仕切り壁の配置の別例を示す平面図及び側面図である。
【図６】本発明の実施の形態における仕切り壁の配置の別例を示す平面図及び側面図である。
【図７】本発明の実施の形態におけるインホイールモータの構成を示す構造図である。
【図８】本発明の実施の形態におけるインホイールモータの構成を示す拡大構造図である。
【図９】本発明の実施の形態におけるインホイールモータの構成を示す斜視図である。
【図１０】従来のインホイールモータの構成を示す構造図である。
【図１１】従来のインホイールモータの構成を示す構造図である。
【図１２】従来のインホイールモータの構成を示す構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施の形態におけるインホイールモータ４００は、図１の構造図に示すように、モータ１０２、減速機１０４、シャフト１０６、ハブ１０８、ブレーキディスク１１０、ブレーキキャリパ１１２、冷媒ポンプ１１４、冷媒配管１１６及び通風ダクト１２４を含んで構成される。また、インホイールモータ４００において、モータ１０２、減速機１０４及び冷媒ポンプ１１４は、ハウジング１２６に格納される。なお、図１の構成図は、インホイールモータ４００の断面を模式的に示したものである。
【００２０】
モータ１０２は、従来技術と同様に、ステータ１０、ロータ１２、モータシャフト１４及びベアリング１６を含んで構成される。ステータ１０は、ステータコイル及びステータコアを含んで構成され、ステータコイルに電流を流すことによってハウジング１２６内に界磁を発生させる。例えば、モータ１０２が三相モータである場合、ステータ１０からはＵ相、Ｖ相及びＷ相の３相の磁界が発生する。ロータ１２は、ステータ１０によって周囲を囲まれるように配置され、ステータ１０によって形成された界磁の影響によりロータ１２に回転力が発生する。ロータ１２は、ベアリング１６によって回転可能に設けられたモータシャフト１４に固定されており、ロータ１２に発生した回転力によってモータシャフト１４も回転させられる。モータシャフト１４の回転は、減速機１０４に伝達される。
【００２１】
減速機１０４は、プラネタリギヤ、サンギヤ、ピニオンギヤ、リングギヤ及びプラネタリキャリア（図示しない）を含む。サンギヤ軸は、回転自在に支持され、モータ１０２のモータシャフト１４に連結される。サンギヤは、サンギヤ軸に連結される。ピニオンギヤは、サンギヤと噛合い、回転自在に支持される。リングギヤは、ハウジング１２６に固定される。プラネタリキャリアは、ピニオンギヤに連結され、シャフト１０６にスプライン嵌合される。また、プラネタリキャリアは、回転自在に支持される。
【００２２】
ロータ１２が回転すると、モータシャフト１４も回転する。モータシャフト１４の回転は、サンギヤ軸を介してプラネタリギヤへ伝達される。プラネタリギヤは、サンギヤ軸から受けた回転をサンギヤおよびピニオンギヤによって変速（減速）してプラネタリキャリアへ伝達する。プラネタリキャリアは、プラネタリギヤに伝達された回転をシャフト１０６に伝達する。
【００２３】
シャフト１０６の先端部にはハブ１０８が固定される。さらに、ハブ１０８にはホイール１２０がボルト等により固定される。そして、ホイール１２０の外周部にタイヤ（図示しない）が取り付けられる。これにより、モータ１０２のモータシャフト１４の回転力が、減速機１０４、シャフト１０６、ハブ１０８を介して、ホイール１２０及びタイヤに伝達される。
【００２４】
ホイール１２０は、ハブ１０８からモータ１０２又は減速機１０４の外周の少なくとも一部を覆うようなカップ型形状を有する。ホイール１２０は、ディスク部１２０ａとリム部１２０ｂとから構成される。リム部１２０ｂの外縁にタイヤ（図示せず）が取り付けられる。
【００２５】
なお、ハウジング１２６は、モータ１０２のモータシャフト１４の軸方向に沿った略円筒形に形成される。
【００２６】
ブレーキディスク１１０は、ハブ１０８の外周から突出するようにハブ１０８に固定されたドーナツ板状の部材である。ブレーキディスク１１０の外周端には、ブレーキディスク１１０の外周端を挟み込むようにブレーキキャリパ１１２が配置される。ブレーキキャリパ１１２によってブレーキディスク１１０の外周端を挟み込むことによって、ホイール１２０及びタイヤの回転を制動することができる。
【００２７】
また、インホイールモータ４００には冷却構造が設けられる。冷却構造の１つとして、冷媒による冷却系統が設けられている。冷媒ポンプ１１４は、モータ１０２を収納するハウジング１２６の底部に溜まった冷媒（潤滑兼冷却用オイル等）に圧力を加えて冷媒配管１１６へ送り込む。冷媒は、冷媒配管１１６を通って、モータ１０２のベアリング１６及び減速機１０４等へ供給され、インホイールモータ４００の各部を冷却し、モータ１０２の底部に戻される。なお、図１に、冷媒の流れを黒矢印で示している。
【００２８】
また、インホイールモータ４００にはさらに冷却風による冷却系統も設けられる。図２は、インホイールモータ４００の外観構造を示す斜視図である。図２では、冷却風による冷却系統を明確に示すために、インホイールモータ４００の一部（図中、右上部分）を切り取ってハウジング１２６が露出した内部構造を示すように記載している。なお、図１に、冷却風の流れを白抜きの矢印で示している。
【００２９】
インホイールモータ４００の冷却風による冷却系統は通風ダクト１２４を有する。通風ダクト１２４は、通風口１２４ａ及び冷却風通路１２４ｂを含んで構成される。通風口１２４ａは、インホイールモータ４００が取り付けられる車両の進行方向、すなわちハウジング１２６の半径方向に向けて配置され、車両の進行に伴って発生する冷却風を外部から冷却風通路１２４ｂに取り込む。冷却風通路１２４ｂは、モータ１０２及び減速機１０４を収納するハウジング１２６の周面との間の隙間として、ハウジング１２６の外面を取り囲むように外部壁１２４ｃを設けることによって形成される。すなわち、冷却風通路１２４ｂは、外部壁１２４ｃの内部の空間、又は、外部壁１２４ｃの内面とハウジング１２６の外面との間の空間として形成される。冷却風通路１２４ｂは、通風口１２４ａに繋げられる。また、冷却風通路１２４ｂは、減速機１０４近傍においてハブ１０８又はブレーキディスク１１０に向けて開放されている。また、ホイール１２０に冷却風を通すための空気穴１２０ｃを設けてもよい。
【００３０】
インホイールモータ４００において、外部壁１２４ｃにも冷媒が循環するための冷媒配管１１６の一部を構成する冷媒通路１２４ｄが設けられる。すなわち、外部壁１２４ｃには、図２に示すように、外周壁１２４ｅ及び内周壁１２４ｆが設けられ、その間の空間である冷媒通路１２４ｄに冷媒ポンプ１１４から供給された冷媒の少なくとも一部が通される。そして、冷媒通路１２４ｄを通った冷媒の少なくとも一部がモータ１０２のベアリング１６及び減速機１０４等へ供給され、インホイールモータ４００の各部を冷却する。
【００３１】
さらに、モータシャフト１４の軸に対して通風口１２４ａの反対側の外部壁１２４ｃに排気口１２４ｇを設けることが好適である。この場合、通風口１２４ａは車両の進行方向に向けて配置されるので、排気口１２４ｇは車両の進行の反対方向に向けて設けられることになる。また、ハブ１０８又はブレーキディスク１１０に向けて開放されている冷却風通路１２４ｂの開口部付近に排気口１２４ｈを設けることも好適である。排気口１２４ｈも通風口１２４ａの反対側の外部壁１２４ｃに設けることが好適である。なお、排気口１２４ｇ及び１２４ｈは少なくとも一方を設ければよい。
【００３２】
これにより、通風口１２４ａから取り込まれた冷却風を排気口１２４ｇ又は排気口１２４ｈから排気することができ、通風ダクト１２４の内圧を適度に保つことができる。したがって、通風口１２４ａからの冷却風の取り込みをより効果的に行うことが可能となる。また、排気口１２４ｇ及び１２４ｈを冷却風の下流側に設けることによって、水や泥等がインホイールモータ４００内に入り難くすることができる。
【００３３】
特に、排気口１２４ｇ及び排気口１２４ｈの総開口面積は、通風口１２４ａの総開口面積の５％以下とすることが好適である。
【００３４】
図３に、通風口１２４ａの総開口面積に対する排気口１２４ｇ及び排気口１２４ｈの総開口面積の面積比と、通風口１２４ａから流入する冷却風の流量増加率との関係を示す。面積比が０の場合（すなわち、排気口１２４ｇ及び排気口１２４ｈを設けない場合）に比べて、面積比を５％以下とした場合に流量が１０％以上の増加を示した。一方、排気口１２４ｇ又は排気口１２４ｈを設けた効果がないわけではないが、面積比を５％より大きくした場合には流量の増加は１０％未満となった。
【００３５】
このように、通風ダクト１２４の構成要素である外部壁１２４ｃに形成された冷媒通路１２４ｄに冷媒を循環させることによって、通風ダクト１２４に取り込まれた冷却風によって冷媒が冷却され、より高い冷却効率でインホイールモータ４００を冷却することができる。特に、排気口１２４ｇ又は排気口１２４ｈを設けることによって、通風口１２４ａから取り込まれる冷却風の流量を増すことができ、さらに高い冷却効率でインホイールモータ４００を冷却することができる。
【００３６】
また、ハウジング１２６と冷却風通路１２４ｂとの位置を決め、機械的な強度を増すために、図２の斜視図に示すように、外部壁１２４ｃに冷却風通路１２４ｂをモータシャフト１４から放射状に間仕切りする仕切り壁１２４ｉを設けてもよい。このように、冷却風通路１２４ｂを間仕切りする仕切り壁１２４ｉを設けることによって、冷却風通路１２４ｂの機械的な強度を高めることができると共に、冷却フィンとして冷却風による冷媒の冷却効率をより高めることができる。
【００３７】
図４は、仕切り壁１２４ｉの配置について示す平面図及び内部構成図である。図４（ａ）は、インホイールモータ４００を上部からみた平面図であり、図４（ｂ）は、インホイールモータ４００の内部に設けられた通風ダクト１２４の構造を簡略に示す側面図である。なお、図４では、冷却風の流れを黒矢印で示している。図４に示すように、この例では、仕切り壁１２４ｉは、モータシャフト１４（及びシャフト１０６）の軸方向に沿って平行に配置される。
【００３８】
図５は、仕切り壁１２４ｉの別例の配置について示す平面図及び内部構成図である。図５（ａ）は、インホイールモータ４００を上部からみた平面図であり、図５（ｂ）は、インホイールモータ４００の内部に設けられた通風ダクト１２４の構造を簡略に示す側面図である。なお、図５では、冷却風の流れを黒矢印で示している。図５に示すように、この例では、仕切り壁１２４ｉは、通風ダクト１２４内における冷却風の流れに沿うようにモータシャフト１４（及びシャフト１０６）の軸方向に対して捻れた状態に配置される。このとき、捻れの角度θをモータシャフト１４（及びシャフト１０６）の軸方向に対して１０°以上２０°以下とすることが好適である。特に、捻れの角度θを約１５°とすることが好適である。
【００３９】
さらに、仕切り壁１２４ｉの内部に冷媒通路１２４ｄを設けてもよい。冷却フィンとして機能する仕切り壁１２４ｉ内に冷媒を通すことによって、冷却風による冷媒の冷却効率をより高めることができる。
【００４０】
図６は、仕切り壁１２４ｉの別例の配置について示す平面図及び内部構成図である。図６（ａ）は、インホイールモータ４００を上部からみた平面図であり、図６（ｂ）は、インホイールモータ４００の内部に設けられた通風ダクト１２４の構造を簡略に示す側面図である。なお、図６では、冷却風の流れを黒矢印で示している。図４及び図５の例では、仕切り壁１２４ｉをモータシャフト１４（及びシャフト１０６）から放射状に配置したが、この例では、通風ダクト１２４内における冷却風の流れに対して交差する方向に沿って仕切り壁１２４ｉを配置する。通風口１２４ａから取り入れられた冷却風は車両の進行方向に沿って流れようとするので、車両の進行方向に対して交差する方向に沿って仕切り壁１２４ｉを配置することになる。このとき、通風ダクト１２４内における冷却風の流れに対して略垂直な方向に沿って仕切り壁１２４ｉを配置することがより好ましい。
【００４１】
さらに、この例では、仕切り壁１２４ｉは、通風ダクト１２４内における冷却風の流れに沿うようにモータシャフト１４（及びシャフト１０６）の軸方向に対して捻れた状態に配置することが好適である。この場合も、捻れの角度θをモータシャフト１４（及びシャフト１０６）の軸方向に対して１０°以上２０°以下とすることが好適である。特に、捻れの角度θを約１５°とすることが好適である。
【００４２】
以上のように、仕切り壁１２４ｉを配置することによって、通風ダクト１２４内に冷却風をより効率的に流すことができ、インホイールモータ４００の冷却効率を高めることができる。特に、仕切り壁１２４ｉを捻れた状態となるように角度θを付けて配置することによって、通風ダクト１２４内の冷却風の流動抵抗を低減できると共に、冷媒との熱交換のための適切な風の流れの形成及び金属の伝熱を利用した冷却の効率を向上させることができる。
【００４３】
さらに、仕切り壁１２４ｉの内部に冷媒通路１２４ｄを設けてもよい。冷却フィンとして機能する仕切り壁１２４ｉ内に冷媒を通すことによって、冷却風による冷媒の冷却効率をより高めることができる。
【００４４】
また、図７の構造図に示すように、冷却風通路１２４ｂを構成する外部壁１２４ｃのハウジング１２６に近い側に冷媒通路１２４ｄを設けたインホイールモータ４０２としてもよい。これにより、冷媒通路１２４ｄを通過する際の冷媒によるハウジング１２６の冷却がより効率的に行われるという利点がある。
【００４５】
また、図８の拡大構造図に示すように、上記インホイールモータ４００，４０２において冷媒通路１２４ｄ内を複数の通路に間仕切りするための冷媒通路仕切り壁１２４ｊを設けてもよい。これにより、冷媒通路１２４ｄの機械的な強度を増すことができると共に、冷媒による冷却効率を高めることができる。
【００４６】
また、図９の斜視図に示すように、通風ダクト１２４の下部を冷媒用タンク１２４ｋとしたインホイールモータ４０４として構成してもよい。すなわち、通風ダクト１２４の一部を冷却風通路１２４ｂとは独立した空間として形成し、その空間を冷媒用タンク１２４ｋとして使用する。すなわち、形成した空間とモータ１０２のハウジング１２６とを冷媒用の通路で繋ぎ、インホイールモータ４０４の各部を循環してハウジング１２６に戻された冷媒が、ハウジング１２６から冷媒用タンク１２４ｋへ収納され、そこから冷媒ポンプ１１４によって再びインホイールモータ４０４の各部へ供給される構造とする。これにより、冷媒と空気との分離を行うことができ、冷媒の循環をより円滑に行うことができる。
【００４７】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、上述した各実施の形態の特徴部分を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１０ ステータ、１２ ロータ、１４ モータシャフト、１６ ベアリング、１００，２００，３００，４００，４０２，４０４ インホイールモータ、１０２ モータ、１０４ 減速機、１０６ シャフト、１０８ ハブ、１１０ ブレーキディスク、１１２ ブレーキキャリパ、１１４ 冷媒ポンプ、１１６ 冷媒配管、１１８ 熱交換器、１２０ ホイール、１２０ａ ディスク部、１２０ｂ リム部、１２０ｃ 空気穴、１２２ 通風ダクト、１２４ 通風ダクト、１２４ａ 通風口、１２４ｂ 冷却風通路、１２４ｃ 外部壁、１２４ｄ 冷媒通路、１２４ｅ 外周壁、１２４ｆ 内周壁、１２４ｇ，１２４ｈ排気口、１２４ｉ 仕切り壁、１２４ｊ 冷媒通路仕切り壁、１２４ｋ 冷媒用タンク、１２６ ハウジング。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インホイールモータに関し、特に、効率的な冷却構造を有するインホイールモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の駆動装置としてのインホイールモータが従来から知られている。インホイールモータの少なくとも一部はホイール内に配置されるため、ホイール内に配置されたインホイールモータの冷却を十分に行うことが難しい。例えば、インホイールモータの冷却構造について特許文献１等に開示されている。
【０００３】
インホイールモータ１００は、図１０の構成図に示すように、モータ１０２、減速機１０４、シャフト１０６、ハブ１０８、ブレーキディスク１１０、ブレーキキャリパ１１２、冷媒ポンプ１１４及び冷媒配管１１６を含んで構成される。モータ１０２は、ステータ１０、ロータ１２、モータシャフト１４及びベアリング１６を含んで構成され、ステータ１０のコイルに電流を流すことにより界磁を発生させ、これに伴ってロータ１２に固定されたモータシャフト１４を回転させる。モータシャフト１４は、ベアリング１６によって回転自在に配置されている。モータシャフト１４は、減速機１０４を介して、シャフト１０６に接続される。シャフト１０６にはハブ１０８が取り付けられ、ハブ１０８にはホイール１２０がボルト等で固定される。ホイール１２０にタイヤ（図示しない）が取り付けられる。これにより、モータシャフト１４，減速機１０４、シャフト１０６及びハブ１０８を介して、モータ１０２の回転力はホイール１２０及びタイヤに駆動力として伝達される。また、ハブ１０８にはブレーキディスク１１０が固定される。ブレーキキャリパ１１２によってブレーキディスク１１０を挟み込むことによってハブ１０８の回転が制限され、これに伴ってホイール１２０及びタイヤの回転が制動される。
【０００４】
ここで、インホイールモータ１００には、冷媒ポンプ１１４と冷媒配管１１６が設けられる。冷媒ポンプ１１４は、モータ１０２のケーシング内に溜まった冷媒（潤滑兼冷却用オイル等）を加圧吐出させ、冷媒配管１１６に流し込む。冷媒配管１１６は、モータ１０２のケーシング、ベアリング１６、減速機１０４に配設され、冷媒配管１１６を流れる冷媒によってインホイールモータ１００の各部が冷却される。冷却に使用された冷媒はモータ１０２のケーシング内に再度戻される。
【０００５】
また、インホイールモータ１００は、車両が進行することに伴って生ずる冷却風に曝されることによっても冷却される。ただし、インホイールモータ１００の一部はホイール１２０内に挿入された状態で配置されているため、ホイール１２０内には冷却風が入り込み難く、冷却能力は小さい。
【０００６】
また、図１１の構成図に示すように、冷媒の温度をより低く保つために、インホイールモータ２００の冷媒配管１１６に熱交換器１１８を設けた構成にすることによって、冷却風による冷媒に対する冷却効率を高める構造も考えられている。
【０００７】
さらに、図１２の構成図に示すように、インホイールモータ３００のケーシング外部に冷却風をホイール１２０内に導く通風ダクト１２２を設ける構成も考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−３０４５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記のようなインホイールモータ１００，２００，３００において、冷媒によりモータ内部を冷却した熱すべてを大気に放出することは難しい。外部に熱交換器１１８を設けた場合でも、車両の進行に伴って発生する冷却風を有効に利用することは難しく、モータ１０２の出力をより大きくするためには熱交換器１１８も大型化する必要がある。
【００１０】
また、通風ダクト１２２を設けた場合であっても、冷却風の導入口に向いている側のモータ１０２のケーシング壁は冷却されるものの、通風ダクト１２２の内圧が高まるために冷却風はホイール１２０内には入り難く、導入口の反対側のケーシング壁やホイール１２０内は冷却され難く、冷却風を有効に利用できていない。
【００１１】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、冷却効率を高めたインホイールモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の１つの態様は、内部にロータ及びステータを収納した円筒形のモータハウジングと、前記モータハウジングの外方から前記モータハウジングの周面に向けて外気を取り込む通風口と、前記モータハウジングの周面を前記モータハウジングの軸方向に向けて前記通風口から取り込まれた外気を流す冷却風通路と、前記冷却風通路の前記通風口とは反対側に配置された排気口と、を備えるインホイールモータである。
【００１３】
ここで、前記通風口の総開口面積に対する前記排気口の総開口面積の面積比は５％以下であることが好適である。
【００１４】
また、前記通風路は、複数の仕切り壁によって、複数の通路に分割されていることが好適である。
【００１５】
また、前記仕切り壁は、モータシャフトに対して放射状又は前記冷却風通路を流れる冷却風の方向に交差する方向に配置されていることが好適である。
【００１６】
また、前記仕切り壁は、前記モータシャフトの軸方向に対して１０°以上２０°以下の捻れ角θを有して配置されていることが好適である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、インホイールモータの冷却効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態におけるインホイールモータの構成を示す構造図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるインホイールモータの構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態における通風口及び排気口の面積比と流量増加率との関係を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態における仕切り壁の配置の一例を示す平面図及び側面図である。
【図５】本発明の実施の形態における仕切り壁の配置の別例を示す平面図及び側面図である。
【図６】本発明の実施の形態における仕切り壁の配置の別例を示す平面図及び側面図である。
【図７】本発明の実施の形態におけるインホイールモータの構成を示す構造図である。
【図８】本発明の実施の形態におけるインホイールモータの構成を示す拡大構造図である。
【図９】本発明の実施の形態におけるインホイールモータの構成を示す斜視図である。
【図１０】従来のインホイールモータの構成を示す構造図である。
【図１１】従来のインホイールモータの構成を示す構造図である。
【図１２】従来のインホイールモータの構成を示す構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施の形態におけるインホイールモータ４００は、図１の構造図に示すように、モータ１０２、減速機１０４、シャフト１０６、ハブ１０８、ブレーキディスク１１０、ブレーキキャリパ１１２、冷媒ポンプ１１４、冷媒配管１１６及び通風ダクト１２４を含んで構成される。また、インホイールモータ４００において、モータ１０２、減速機１０４及び冷媒ポンプ１１４は、ハウジング１２６に格納される。なお、図１の構成図は、インホイールモータ４００の断面を模式的に示したものである。
【００２０】
モータ１０２は、従来技術と同様に、ステータ１０、ロータ１２、モータシャフト１４及びベアリング１６を含んで構成される。ステータ１０は、ステータコイル及びステータコアを含んで構成され、ステータコイルに電流を流すことによってハウジング１２６内に界磁を発生させる。例えば、モータ１０２が三相モータである場合、ステータ１０からはＵ相、Ｖ相及びＷ相の３相の磁界が発生する。ロータ１２は、ステータ１０によって周囲を囲まれるように配置され、ステータ１０によって形成された界磁の影響によりロータ１２に回転力が発生する。ロータ１２は、ベアリング１６によって回転可能に設けられたモータシャフト１４に固定されており、ロータ１２に発生した回転力によってモータシャフト１４も回転させられる。モータシャフト１４の回転は、減速機１０４に伝達される。
【００２１】
減速機１０４は、プラネタリギヤ、サンギヤ、ピニオンギヤ、リングギヤ及びプラネタリキャリア（図示しない）を含む。サンギヤ軸は、回転自在に支持され、モータ１０２のモータシャフト１４に連結される。サンギヤは、サンギヤ軸に連結される。ピニオンギヤは、サンギヤと噛合い、回転自在に支持される。リングギヤは、ハウジング１２６に固定される。プラネタリキャリアは、ピニオンギヤに連結され、シャフト１０６にスプライン嵌合される。また、プラネタリキャリアは、回転自在に支持される。
【００２２】
ロータ１２が回転すると、モータシャフト１４も回転する。モータシャフト１４の回転は、サンギヤ軸を介してプラネタリギヤへ伝達される。プラネタリギヤは、サンギヤ軸から受けた回転をサンギヤおよびピニオンギヤによって変速（減速）してプラネタリキャリアへ伝達する。プラネタリキャリアは、プラネタリギヤに伝達された回転をシャフト１０６に伝達する。
【００２３】
シャフト１０６の先端部にはハブ１０８が固定される。さらに、ハブ１０８にはホイール１２０がボルト等により固定される。そして、ホイール１２０の外周部にタイヤ（図示しない）が取り付けられる。これにより、モータ１０２のモータシャフト１４の回転力が、減速機１０４、シャフト１０６、ハブ１０８を介して、ホイール１２０及びタイヤに伝達される。
【００２４】
ホイール１２０は、ハブ１０８からモータ１０２又は減速機１０４の外周の少なくとも一部を覆うようなカップ型形状を有する。ホイール１２０は、ディスク部１２０ａとリム部１２０ｂとから構成される。リム部１２０ｂの外縁にタイヤ（図示せず）が取り付けられる。
【００２５】
なお、ハウジング１２６は、モータ１０２のモータシャフト１４の軸方向に沿った略円筒形に形成される。
【００２６】
ブレーキディスク１１０は、ハブ１０８の外周から突出するようにハブ１０８に固定されたドーナツ板状の部材である。ブレーキディスク１１０の外周端には、ブレーキディスク１１０の外周端を挟み込むようにブレーキキャリパ１１２が配置される。ブレーキキャリパ１１２によってブレーキディスク１１０の外周端を挟み込むことによって、ホイール１２０及びタイヤの回転を制動することができる。
【００２７】
また、インホイールモータ４００には冷却構造が設けられる。冷却構造の１つとして、冷媒による冷却系統が設けられている。冷媒ポンプ１１４は、モータ１０２を収納するハウジング１２６の底部に溜まった冷媒（潤滑兼冷却用オイル等）に圧力を加えて冷媒配管１１６へ送り込む。冷媒は、冷媒配管１１６を通って、モータ１０２のベアリング１６及び減速機１０４等へ供給され、インホイールモータ４００の各部を冷却し、モータ１０２の底部に戻される。なお、図１に、冷媒の流れを黒矢印で示している。
【００２８】
また、インホイールモータ４００にはさらに冷却風による冷却系統も設けられる。図２は、インホイールモータ４００の外観構造を示す斜視図である。図２では、冷却風による冷却系統を明確に示すために、インホイールモータ４００の一部（図中、右上部分）を切り取ってハウジング１２６が露出した内部構造を示すように記載している。なお、図１に、冷却風の流れを白抜きの矢印で示している。
【００２９】
インホイールモータ４００の冷却風による冷却系統は通風ダクト１２４を有する。通風ダクト１２４は、通風口１２４ａ及び冷却風通路１２４ｂを含んで構成される。通風口１２４ａは、インホイールモータ４００が取り付けられる車両の進行方向、すなわちハウジング１２６の半径方向に向けて配置され、車両の進行に伴って発生する冷却風を外部から冷却風通路１２４ｂに取り込む。冷却風通路１２４ｂは、モータ１０２及び減速機１０４を収納するハウジング１２６の周面との間の隙間として、ハウジング１２６の外面を取り囲むように外部壁１２４ｃを設けることによって形成される。すなわち、冷却風通路１２４ｂは、外部壁１２４ｃの内部の空間、又は、外部壁１２４ｃの内面とハウジング１２６の外面との間の空間として形成される。冷却風通路１２４ｂは、通風口１２４ａに繋げられる。また、冷却風通路１２４ｂは、減速機１０４近傍においてハブ１０８又はブレーキディスク１１０に向けて開放されている。また、ホイール１２０に冷却風を通すための空気穴１２０ｃを設けてもよい。
【００３０】
インホイールモータ４００において、外部壁１２４ｃにも冷媒が循環するための冷媒配管１１６の一部を構成する冷媒通路１２４ｄが設けられる。すなわち、外部壁１２４ｃには、図２に示すように、外周壁１２４ｅ及び内周壁１２４ｆが設けられ、その間の空間である冷媒通路１２４ｄに冷媒ポンプ１１４から供給された冷媒の少なくとも一部が通される。そして、冷媒通路１２４ｄを通った冷媒の少なくとも一部がモータ１０２のベアリング１６及び減速機１０４等へ供給され、インホイールモータ４００の各部を冷却する。
【００３１】
さらに、モータシャフト１４の軸に対して通風口１２４ａの反対側の外部壁１２４ｃに排気口１２４ｇを設けることが好適である。この場合、通風口１２４ａは車両の進行方向に向けて配置されるので、排気口１２４ｇは車両の進行の反対方向に向けて設けられることになる。また、ハブ１０８又はブレーキディスク１１０に向けて開放されている冷却風通路１２４ｂの開口部付近に排気口１２４ｈを設けることも好適である。排気口１２４ｈも通風口１２４ａの反対側の外部壁１２４ｃに設けることが好適である。なお、排気口１２４ｇ及び１２４ｈは少なくとも一方を設ければよい。
【００３２】
これにより、通風口１２４ａから取り込まれた冷却風を排気口１２４ｇ又は排気口１２４ｈから排気することができ、通風ダクト１２４の内圧を適度に保つことができる。したがって、通風口１２４ａからの冷却風の取り込みをより効果的に行うことが可能となる。また、排気口１２４ｇ及び１２４ｈを冷却風の下流側に設けることによって、水や泥等がインホイールモータ４００内に入り難くすることができる。
【００３３】
特に、排気口１２４ｇ及び排気口１２４ｈの総開口面積は、通風口１２４ａの総開口面積の５％以下とすることが好適である。
【００３４】
図３に、通風口１２４ａの総開口面積に対する排気口１２４ｇ及び排気口１２４ｈの総開口面積の面積比と、通風口１２４ａから流入する冷却風の流量増加率との関係を示す。面積比が０の場合（すなわち、排気口１２４ｇ及び排気口１２４ｈを設けない場合）に比べて、面積比を５％以下とした場合に流量が１０％以上の増加を示した。一方、排気口１２４ｇ又は排気口１２４ｈを設けた効果がないわけではないが、面積比を５％より大きくした場合には流量の増加は１０％未満となった。
【００３５】
このように、通風ダクト１２４の構成要素である外部壁１２４ｃに形成された冷媒通路１２４ｄに冷媒を循環させることによって、通風ダクト１２４に取り込まれた冷却風によって冷媒が冷却され、より高い冷却効率でインホイールモータ４００を冷却することができる。特に、排気口１２４ｇ又は排気口１２４ｈを設けることによって、通風口１２４ａから取り込まれる冷却風の流量を増すことができ、さらに高い冷却効率でインホイールモータ４００を冷却することができる。
【００３６】
また、ハウジング１２６と冷却風通路１２４ｂとの位置を決め、機械的な強度を増すために、図２の斜視図に示すように、外部壁１２４ｃに冷却風通路１２４ｂをモータシャフト１４から放射状に間仕切りする仕切り壁１２４ｉを設けてもよい。このように、冷却風通路１２４ｂを間仕切りする仕切り壁１２４ｉを設けることによって、冷却風通路１２４ｂの機械的な強度を高めることができると共に、冷却フィンとして冷却風による冷媒の冷却効率をより高めることができる。
【００３７】
図４は、仕切り壁１２４ｉの配置について示す平面図及び内部構成図である。図４（ａ）は、インホイールモータ４００を上部からみた平面図であり、図４（ｂ）は、インホイールモータ４００の内部に設けられた通風ダクト１２４の構造を簡略に示す側面図である。なお、図４では、冷却風の流れを黒矢印で示している。図４に示すように、この例では、仕切り壁１２４ｉは、モータシャフト１４（及びシャフト１０６）の軸方向に沿って平行に配置される。
【００３８】
図５は、仕切り壁１２４ｉの別例の配置について示す平面図及び内部構成図である。図５（ａ）は、インホイールモータ４００を上部からみた平面図であり、図５（ｂ）は、インホイールモータ４００の内部に設けられた通風ダクト１２４の構造を簡略に示す側面図である。なお、図５では、冷却風の流れを黒矢印で示している。図５に示すように、この例では、仕切り壁１２４ｉは、通風ダクト１２４内における冷却風の流れに沿うようにモータシャフト１４（及びシャフト１０６）の軸方向に対して捻れた状態に配置される。このとき、捻れの角度θをモータシャフト１４（及びシャフト１０６）の軸方向に対して１０°以上２０°以下とすることが好適である。特に、捻れの角度θを約１５°とすることが好適である。
【００３９】
さらに、仕切り壁１２４ｉの内部に冷媒通路１２４ｄを設けてもよい。冷却フィンとして機能する仕切り壁１２４ｉ内に冷媒を通すことによって、冷却風による冷媒の冷却効率をより高めることができる。
【００４０】
図６は、仕切り壁１２４ｉの別例の配置について示す平面図及び内部構成図である。図６（ａ）は、インホイールモータ４００を上部からみた平面図であり、図６（ｂ）は、インホイールモータ４００の内部に設けられた通風ダクト１２４の構造を簡略に示す側面図である。なお、図６では、冷却風の流れを黒矢印で示している。図４及び図５の例では、仕切り壁１２４ｉをモータシャフト１４（及びシャフト１０６）から放射状に配置したが、この例では、通風ダクト１２４内における冷却風の流れに対して交差する方向に沿って仕切り壁１２４ｉを配置する。通風口１２４ａから取り入れられた冷却風は車両の進行方向に沿って流れようとするので、車両の進行方向に対して交差する方向に沿って仕切り壁１２４ｉを配置することになる。このとき、通風ダクト１２４内における冷却風の流れに対して略垂直な方向に沿って仕切り壁１２４ｉを配置することがより好ましい。
【００４１】
さらに、この例では、仕切り壁１２４ｉは、通風ダクト１２４内における冷却風の流れに沿うようにモータシャフト１４（及びシャフト１０６）の軸方向に対して捻れた状態に配置することが好適である。この場合も、捻れの角度θをモータシャフト１４（及びシャフト１０６）の軸方向に対して１０°以上２０°以下とすることが好適である。特に、捻れの角度θを約１５°とすることが好適である。
【００４２】
以上のように、仕切り壁１２４ｉを配置することによって、通風ダクト１２４内に冷却風をより効率的に流すことができ、インホイールモータ４００の冷却効率を高めることができる。特に、仕切り壁１２４ｉを捻れた状態となるように角度θを付けて配置することによって、通風ダクト１２４内の冷却風の流動抵抗を低減できると共に、冷媒との熱交換のための適切な風の流れの形成及び金属の伝熱を利用した冷却の効率を向上させることができる。
【００４３】
さらに、仕切り壁１２４ｉの内部に冷媒通路１２４ｄを設けてもよい。冷却フィンとして機能する仕切り壁１２４ｉ内に冷媒を通すことによって、冷却風による冷媒の冷却効率をより高めることができる。
【００４４】
また、図７の構造図に示すように、冷却風通路１２４ｂを構成する外部壁１２４ｃのハウジング１２６に近い側に冷媒通路１２４ｄを設けたインホイールモータ４０２としてもよい。これにより、冷媒通路１２４ｄを通過する際の冷媒によるハウジング１２６の冷却がより効率的に行われるという利点がある。
【００４５】
また、図８の拡大構造図に示すように、上記インホイールモータ４００，４０２において冷媒通路１２４ｄ内を複数の通路に間仕切りするための冷媒通路仕切り壁１２４ｊを設けてもよい。これにより、冷媒通路１２４ｄの機械的な強度を増すことができると共に、冷媒による冷却効率を高めることができる。
【００４６】
また、図９の斜視図に示すように、通風ダクト１２４の下部を冷媒用タンク１２４ｋとしたインホイールモータ４０４として構成してもよい。すなわち、通風ダクト１２４の一部を冷却風通路１２４ｂとは独立した空間として形成し、その空間を冷媒用タンク１２４ｋとして使用する。すなわち、形成した空間とモータ１０２のハウジング１２６とを冷媒用の通路で繋ぎ、インホイールモータ４０４の各部を循環してハウジング１２６に戻された冷媒が、ハウジング１２６から冷媒用タンク１２４ｋへ収納され、そこから冷媒ポンプ１１４によって再びインホイールモータ４０４の各部へ供給される構造とする。これにより、冷媒と空気との分離を行うことができ、冷媒の循環をより円滑に行うことができる。
【００４７】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、上述した各実施の形態の特徴部分を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１０ ステータ、１２ ロータ、１４ モータシャフト、１６ ベアリング、１００，２００，３００，４００，４０２，４０４ インホイールモータ、１０２ モータ、１０４ 減速機、１０６ シャフト、１０８ ハブ、１１０ ブレーキディスク、１１２ ブレーキキャリパ、１１４ 冷媒ポンプ、１１６ 冷媒配管、１１８ 熱交換器、１２０ ホイール、１２０ａ ディスク部、１２０ｂ リム部、１２０ｃ 空気穴、１２２ 通風ダクト、１２４ 通風ダクト、１２４ａ 通風口、１２４ｂ 冷却風通路、１２４ｃ 外部壁、１２４ｄ 冷媒通路、１２４ｅ 外周壁、１２４ｆ 内周壁、１２４ｇ，１２４ｈ排気口、１２４ｉ 仕切り壁、１２４ｊ 冷媒通路仕切り壁、１２４ｋ 冷媒用タンク、１２６ ハウジング。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にロータ及びステータを収納した円筒形のモータハウジングと、
前記モータハウジングの外方から前記モータハウジングの周面に向けて外気を取り込む通風口と、
前記モータハウジングの周面を前記モータハウジングの軸方向に向けて前記通風口から取り込まれた外気を流す冷却風通路と、
前記冷却風通路の前記通風口とは反対側に配置された排気口と、
を備えるインホイールモータ。
【請求項２】
請求項１に記載のインホイールモータであって、
前記通風口の総開口面積に対する前記排気口の総開口面積の面積比は５％以下であることを特徴とするインホイールモータ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のインホイールモータであって、
前記通風路は、複数の仕切り壁によって、複数の通路に分割されていることを特徴とするインホイールモータ。
【請求項４】
請求項３に記載のインホイールモータであって、
前記仕切り壁は、モータシャフトに対して放射状又は前記冷却風通路を流れる冷却風の方向に交差する方向に配置されていることを特徴とするインホイールモータ。
【請求項５】
請求項４に記載のインホイールモータであって、
前記仕切り壁は、前記モータシャフトの軸方向に対して１０°以上２０°以下の捻れ角θを有して配置されていることを特徴とするインホイールモータ。
【請求項１】
内部にロータ及びステータを収納した円筒形のモータハウジングと、
前記モータハウジングの外方から前記モータハウジングの周面に向けて外気を取り込む通風口と、
前記モータハウジングの周面を前記モータハウジングの軸方向に向けて前記通風口から取り込まれた外気を流す冷却風通路と、
前記冷却風通路の前記通風口とは反対側に配置された排気口と、
を備えるインホイールモータ。
【請求項２】
請求項１に記載のインホイールモータであって、
前記通風口の総開口面積に対する前記排気口の総開口面積の面積比は５％以下であることを特徴とするインホイールモータ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のインホイールモータであって、
前記通風路は、複数の仕切り壁によって、複数の通路に分割されていることを特徴とするインホイールモータ。
【請求項４】
請求項３に記載のインホイールモータであって、
前記仕切り壁は、モータシャフトに対して放射状又は前記冷却風通路を流れる冷却風の方向に交差する方向に配置されていることを特徴とするインホイールモータ。
【請求項５】
請求項４に記載のインホイールモータであって、
前記仕切り壁は、前記モータシャフトの軸方向に対して１０°以上２０°以下の捻れ角θを有して配置されていることを特徴とするインホイールモータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１５１８８６（Ｐ２０１１−１５１８８６Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９１４１（Ｐ２０１０−９１４１）
【出願日】平成２２年１月１９日（２０１０．１．１９）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月１９日（２０１０．１．１９）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]