JPH04185263A - ホイールモータの冷却装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気自動車に用いられるホイールモータの冷却
装置に関する。

〔従来の技術〕

近年、環境問題の観点から電気自動車の開発が盛んに行
われている。このうち、各車輪毎に減速機を介して直接
モータを連結するというホイールモータを用いる方式が
知られている。

ところで、各車輪毎に減速機を介して直接モータを連結
しようとする場合、車輪の上下動や旋回時に車体本体と
モータや減速機とが互いに干渉することのないようにし
なければならず、これらの設置スペースが制限される。

そこで、このように制約されたスペース内にモータや減
速機を配設するためにこれらをできるだけ小型にするこ
とが求められる。一方、電気自動車においては、車体重
量に対して高出力を得るためには、モータを小型軽量化
してモータの出力トルクを相当高くしなければならない
。

しかしながら、モータを小型Ｕ量で高出力トルクにしよ
うとすると、モータのコイルに多大の電流を流さなけれ
ばならないため、コイルの発熱量が増大し、コイルが焼
損してしまう恐れが生じる。

このため、モータの目標性能を得るためには、過負荷時
のコイルの発熱を抑えて冷却することが重要となる。

第４図は本出願人が既に提案したホイールモータの冷却
装置の例を示す図である。

ケース本体８１にはコイル８４が巻回されたステータ８
３が固定され、その内部には回転軸を駆動するロータ８
２がベアリング支持されており、ロータの回転は減速機
９６を通して出力軸９７へ伝達されるようになっている
。また、ロータの回転はレゾルバ９５で検出されるよう
になっている。

ケース本体の下部にはオイルポンプ８６が設けられ、ケ
ース側壁にはプレート８７とフィン付油路カバー８８と
により油路８９が形成され、その下端には入力ボート９
０が、上端には出力ポート９１が設けられており、出力
ポート９１はケース上端に設けられた油路９２に開口し
ており、油路９２には吐出口９３が設けられている。

冷却用のオイルは、オイルポンプ８６により、オイル溜
８５から入力ボート９０を通して油路８９に供給され、
油路８９を上昇する間に冷却される。冷却されたオイル
は、出力ポート９１から油路９２に導かれ、吐出口９３
よりステータコイル８４に直接吹きつけてコイルを冷却
する。コイルの熱を受けとったオイルはオイルガイド９
４に沿ってコイルエンドに接触させながら、オイル溜に
還元する。

このように、ケース本体の側壁に油路を形成し、ポンプ
モータを用いてオイルを循環させ、ケース本体上部の油
路より発熱体であるコイルにオイルを噴出させて熱を奪
い、オイルガイドに沿ってオイルを還元させ、奪った熱
を油路カバーより外気へ放出させるという強制対流方式
によりホイールモータの冷却を行っていた。

〔発明が解決すべき課題〕

ところで、電気自動車の動力性能向上を図るためには、
コイルに多大の電流を流さなければならず、そのためコ
イルの発熱量が増大し、コイルが損傷する可能性が生ず
る。

そこでモータをより高出力にしようとすると、冷却能力
の容量をアップすることが必要となり、そのためには放
熱面積の拡大、また熱通過率の向上、オイルの冷却等が
重要となってくる。このような機能を満足させようとす
るとどうしても冷却装置は大掛かりとなる。一方、設置
スペースは制限されており、無理にこのような冷却装置
を設置しようとすると、車輪の上下、左右の旋回によっ
て冷却装置と車体とが互いに干渉してしまう恐れが生じ
、コンパクトでかつ高い放熱性能が得られる冷却装置が
望まれているが、従来、その実現は困難であった。

本発明は上記課題を解決するためのもので、コンパクト
であり、かつ高い放熱性能が得られるホイールモータの
冷却装置を提供することを目的とする。

〔作用および発明の効果〕

本発明においては、ケース下部のオイルポンプモータに
よりオイル溜からケース側壁の油路を通してケース上部
へオイルを供給し、この間にフィン付き油路カバーでオ
イルを冷却するとともに、さらにヒートパイプでオイル
を冷却し、冷却したオイルをケース上部油路からステー
タコイルへ吐出してコイルを冷却する。ヒートパイプは
油路カバー内の流速ある部分に入熱部を配置し、油路カ
バー外のあきスペース部に放熱部を配置することにより
、効果的にオイルの冷却を行うことができる。このよう
な構成とすることにより、冷却装置の軸方向長さを押さ
え、コンパクトで高い放熱性能を得ることが可能となる
。また、ヒートパイプは、オイルポンプのオイル送出後
からコイルへ向かってのオイル噴出までの油路カバー内
部に配置しており、この位置はオイルの温度が高いため
、効率よく放熱することができる。また、油路カバー内
の入熱部であるヒートパイプにオイルが全体的に接触し
ながら流れるようにオイルガイドを設けたので効率よく
オイルを冷却することができる。

〔実施例〕

以下、実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明のホイールモータの冷却装置の断面図で
ある。

ケース本体１０は、円筒状のサポート側ハウジング１１
とホイール側ハウジング１２からなる２分割構造となっ
ており、両者は図示しないボルトで固定されている。さ
らに、サポート側ハウジング１１は、ホイール側ハウジ
ング１２とは反対側にプレート１３、カバー１４が図示
しないボルトで固定され、図示しないサポートにボルト
で固定されている。また、底部にはオイルポンプモータ
１６が設けられ、プレート１３とカバー１４との間で構
成する油路１を通して底部のオイル溜１８からオイルが
供給されるように構成されており、オイルポンプモータ
１６の入口側にはオイルシール１９が設けられている。

カバー１４の外周面には、多数の冷却用フィン１５とヒ
ートパイプ１７が設けられている。油路１の上端には出
口１ａが形成され、ケース上端に設けられた油路２に連
通しており、油路２にはオイル吐出口２ａが設けられて
いる。そして、このケース本体ｌＯの内部には、偏平、
中空にしたロータ２３を育する電動モータ２０が収容さ
れ、そのロータ２３の中空部に遊星歯車減速装置３０が
収容されている。

電動モータ２０のステータ２１にはコイル２２が巻回さ
れている。電動モータ２０のロータ２３は、中空の鉄心
で構成され外周に永久磁石２４が保持バンドで固定され
ると共に、その−万端に永久磁石２４から突き出た薄肉
部２６が設けられ、この薄肉部２６及びその反対側の両
端で回転自在に支持されている。図示の例では、その一
端がハウジング１１側でボールベアリング４１により支
持され、他端が遊星歯車減速装置３０のリングギヤ３１
側でボールベアリング４２により支持されており、遊星
歯車減速装置３０のリングギヤ３１がハウジング１２に
圧入、ボルトにより固定されている。また、遊星歯車減
速装置３０のサンギヤ３３は、ハウジング１１側にボー
ルベアリング４３により支持されると共に、ロータ２３
の中空内側にスプライン嵌合されている。サンギヤに挿
入固定されたレゾルバシャフト３７の回転はレゾルバ３
６により検出されるようになっている。また、サンギヤ
は中空になっており、この中空部分には油路２から連通
して潤滑用油路３が設けられ、油路３を通して直接潤滑
油が供給されるようになっており、油路３からサンギヤ
中空部へ連通する部分はシールリング３８により密閉さ
れている。ピニオンシャフト３４は、出力回転軸となる
アウトプットキャリア５１に連結され、ピニオンギヤ３
２は、ビニオンシャフト３４にニードルベアリング４５
で回転可能に支持され、リングギヤ３１とサンギヤ３３
に常時噛み合うように配設されている。

アウトプットフランジ５２は、アウトプットキャリア５
１の外周にスプライン嵌合されてナツト５３により軸方
向に移動不能に固定され、リングギヤ３１のピニオンギ
ヤ３２と噛み合う外側で複列アンギュラベアリング４４
によって支持されている。複列アンギュラベアリング４
４のところへは油路４を通して潤滑油が供給されるよう
になっており、オイルシール３９でシールされている。

そして、アウトプットフランジ５２には、ブレーキのデ
ィスク板５６がスプライン嵌合される共に、タイヤ５５
を保持したホイール５４がボルト・ナツトにより取り付
けられる。このようにロータ２３の中空部を利用して遊
星歯車減速装置３０を配置したので、軸方向の長さを短
縮して偏平、小型化、高速回転を可能にして加減速性能
を良好にすることができ、しかもロータを偏平にして径
を大きくしてもロータの横に薄肉部を設けその両端のロ
ータ外周に近い方で両側から挟み込むように２点支持す
るので問題は生ぜず、さらに同窓性を高め、ロータの傾
き、ステータとの間隙の変動を少なくすることができる
。

次に、オイルの冷却と、オイルの強制循涌について説明
する。

オイルポンプモータ１６によりオイル溜１８から送り出
されたオイルは油路１に供給される。油路１を形成して
いる油路カバー１４には冷却用フイン１５が設けられて
おり、オイルが油路１を上昇する過程で冷却用フィン１
５を通して放熱され、冷却される。さらに、油路カバー
１５にはヒートパイプ１７が設けられている。

第１図に示すホイールモータ冷却装置の正面図である第
２図に示すように、ヒートパイプ１７は、油路カバー１
４の左右に設けられ、放熱部が油路カバーの開いたスペ
ース部に設置され、フィン１７ａが取り付けられて放熱
が効率的に行われるようにしている。

第１図の冷却装置の内側から油路カバー内を見た第３図
に示すように、ヒートパイプ１７０入熱部は油路カバー
内の流速のあるところで、熱を奪うように配置されてい
る。すなわち、油路カバー１４へは入カポ−）１４ａを
通してオイルが流入するが、その近傍は油路が狭く、流
速が大きいので、この部分にヒートパイプ１７０入熱部
を配置して効率よく熱を奪えるようにしてあり、また左
右のヒートパイプにオイルが均等に流れ、オイルがヒー
トパイプに全体的に接触しながら流れるようにオイルガ
イド１４ｂが設けられており、その結果、確実にオイル
の熱を奪って冷却することができ、冷却効果を高めるこ
とができる。

こうして冷却されたオイルは油路１の上端に設けられた
出口１ａからケース１０の上部に設けられた油路２へ導
かれる。そして、油路２の突出口２ａよりコイル２２に
向かって噴出されてコイルを冷却し、オイルガイドに沿
ってコイルエンドに接触しながら、オイル溜１８に還元
される。また、突出口２ａより噴出されたオイルは油路
４を通ってリングギヤ３１側の軸受部の冷却を行う。

また、油路２へ送出されたオイルは、油路３を通してサ
ンギヤ３３の中空回転部分に供給される。

サンギヤ３３の中空回転部分に供給されたオイルは遠心
力によりサンギヤ３３に形成された油路６ａ、Ｅｉｂを
通してピニオンシャフト３４、ニードルベアリング４５
へ圧送され、これらの潤滑を行う。このようにして回転
部分の遠心力で、摩擦面である減速機の歯面、軸受部に
オイルを噴出させて確実に給油されるので、これらの寿
命の延長を図ることができる。。

以上のように、ケース下部のオイルポンプモータにより
オイル溜からケース側壁の油路を通してケース上部へオ
イルを供給し、この間にフィン付き油路カバーと、油路
カバーに配設したヒートパイプとでオイルを冷却するよ
うにしたので、効果的にオイルを冷却し、コイルの冷却
を行うことができ、冷却装置の軸方向長さを押さえ、コ
ンパクトで高い放熱性能を得ることが可能となる。また
、ヒートパイプは油路カバー内の流速ある部分に入熱部
を配置し、油路カバー外のあきスペース部に放熱部を配
置することにより、省スペースの制約のもとで配置する
ことができ、また、ヒートパイプはオイルの温度が高い
部分に配置しているので効率よく放熱することができる
。また、油路カバー内の入熱部であるヒートパイプにオ
イルが全体に接触しながら流れるようにオイルガイドを
設けたので、効率よく冷却を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のホイールモータの冷却装置の断面図、
第２図は油路カバー正面図、第３図は油路カバー内のオ
イルの流れを説明するための図、第４図は従来のホイー
ルモータの冷却装置の断面図である。 １．２．４・・・油路、２ａ・・・吐出口、３・・・潤
滑用油路、６ａ、６ｂ・・・油路、１０・・・ケース、
１４・・・油路カバー、１４ａ・・・人力ポート、１４
ｂ・・・オイルガイド、１６・・・オイルポンプモータ
、１７・・・ヒートパイプ、１７ａ・・・フィン、１８
・・・オイル溜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）コイルが巻回され、ケース側に固定されるステー
   タと、ケース側にベアリング支持され、ステータ内に配
   置される中空円筒状のロータと、ケース側にベアリング
   支持されホィールが取り付けられるアウトプットフラン
   ジと、ロータ側に入力ギヤが支持され、アウトプットフ
   ランジ側に出力ギヤが支持され、ロータの中空部に配設
   される減速機構と、ケース下部に設けられたオイルポン
   プモータと、前記コイルに対向して吐出口が設けられ、
   ケース上部に形成された上部油路と、ケース側壁に設け
   られたプレートと、ケース側壁に設けられ、プレートと
   の間で側部油路を形成する冷却用フィン付き油路カバー
   と、入熱部がオイルガイドを配置した油路カバー内に設
   けられ、放熱部が油路カバー外に設けられたヒートパイ
   プとを備えたホィールモータの冷却装置。