JP5157604B2 - インホイールモータ - Google Patents

Description

本発明は、インホイールモータに関し、より詳細には、ホイールを回転させるモータ本体を効率的に冷却するインホイールモータに関する。

従来、ホイールを回転させるモータ本体でオイルポンプを駆動することにより当該オイルポンプから吐出されたオイルを当該モータ本体に供給して、当該モータ本体を冷却するインホイールモータは公知となっている。
例えば、特許文献１に記載のインホイールモータの如くである。

特許文献１に記載のインホイールモータは、モータ本体でオイルポンプを駆動することにより当該オイルポンプから吐出されたオイルを当該モータ本体のステータコアの外周に供給するものである。
特許文献１に記載のインホイールモータは、ホイールが回転して車両が走行しているときに当該モータ本体の回転により当該オイルポンプが駆動してオイルを吐出し、この吐出されたオイルが当該モータ本体のステータコアの外周に供給され、この供給されたオイルが当該モータ本体の熱を吸収して当該モータ本体を冷却しようとするものである。

しかし、車両が停止しているときはモータ本体が回転せずオイルポンプが駆動しないので、オイルが当該モータ本体のステータコアの外周に供給されず、当該モータ本体は冷却されない。

一般的にモータ本体で駆動する車両を制動するとき回生ブレーキが用いられる。
車両の回生ブレーキ時にはモータ本体が発電機として機能し回生電流を発生して発熱する。

一般的に車両が停止しているときにこの回生ブレーキにより発熱したモータ本体が冷却されないとすると、当該モータ本体はこの発熱により過熱状態になることが知られており、回生量を制限する必要がある。

また、一般的に車両が停止しているときにこの回生ブレーキにより発熱したモータ本体が冷却されないとすると、停車後すぐ発進したとき当該モータ本体が昇温して過熱状態になることが知られており、加速力を制限する必要がある。
特開２００５−７３３６４号公報

本発明は以上の如き状況に鑑み、モータ本体を効率的に冷却することができるインホイールモータの提供をするものである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

第１発明のインホイールモータは、ホイールを回転させるモータ本体と、前記ホイールに伝達される前記モータ本体の回転を減速する減速機と、オイルが貯留されるオイルリザーバと、を具備するインホイールモータであって、前記モータ本体の回転により駆動され、前記オイルリザーバに貯留されるオイルを吸入して吐出するオイルポンプと、前記オイルポンプと前記モータ本体とを連通し、前記オイルポンプにより吐出されたオイルを前記モータ本体に供給する第一油路と、前記オイルポンプにより吐出されたオイルを前記減速機に供給する第二油路と、前記第一油路の途中に接続されるアキュムレータと、前記第一油路における前記アキュムレータの接続部と前記オイルポンプとの間に設けられ、前記オイルポンプから前記アキュムレータへオイルが流れることを許容するがその逆流を防止する一方向バルブと、前記第一油路における前記アキュムレータの接続部と前記モータ本体との間に設けられる第一絞りと、前記第二油路の途中に設けられる第二絞りと、を備え、前記一方向バルブは、前記第一油路において、前記第一絞りよりも前記オイルポンプ側に配置される。

第２発明のインホイールモータは、請求項１に記載の発明において、前記モータ本体の回転が伝達されて回転するシャフトを具備し、前記モータ本体の回転は、前記シャフトを介して前記減速機に伝達されるとともに、前記シャフトを介して前記オイルポンプに伝達される。

本発明は、モータ本体を効率的に冷却することができる、という効果を奏する。

以下では、図１および図２を用いて本発明に係るインホイールモータの実施の一形態であるインホイールモータ１０について説明する。
なお、図中同一または相当部分には同一の符号を付してその説明は繰り返さないものとする。

インホイールモータ１０は、ホイール２０の駆動源である。
図１に示す如く、インホイールモータ１０は、ホイール２０の内部に設けられる。
ホイール２０の内部はホイール２０のリム内周面で囲まれる空間を指す。
なお、インホイールモータ１０の全体がホイール２０の内部に設けられる必要はなく、インホイールモータ１０の一部がホイール２０の内部からはみ出す構成でもよい。

インホイールモータ１０は、ハウジング１００、駆動装置およびオイル供給装置を具備する。
ハウジング１００は、インホイールモータ１０の主たる構造体をなす部材である。
ハウジング１００の内部には前記駆動装置およびオイル供給装置が設けられる。

以下では、前記駆動装置について説明する。

前記駆動装置は、ホイール２０を回転駆動するものであり、モータ本体２１０、シャフト２２０および減速機２３０を具備する。

モータ本体２１０は、インホイールモータ１０のうちホイール２０の駆動源としての機能を果たす主たる部分である。
モータ本体２１０は、モータケース２１１、ステータコア２１２、ステータコイル２１３、ロータ２１４および冷却ジャケット２１５を具備する。
モータケース２１１は、モータ本体２１０の主たる構造体をなす部材である。
モータケース２１１の内部にはステータコア２１２、ステータコイル２１３およびロータ２１４が設けられる。
冷却ジャケット２１５は、モータケース２１１の外周を覆うように設けられる。
モータ本体２１０は、インバータ（不図示）により回転する（詳細には、インバータによりステータコイル２１３に三相交流が供給されて回転磁界が形成され、永久磁石を有するロータ２１４が回転磁界に吸引されて回転する）同期電動機である。

シャフト２２０はロータ２１４と連結され、モータ本体２１０の回転（ロータ２１４の回転）が伝達されて回転する。

減速機２３０は入力された駆動力を減速して出力する。
減速機２３０は駆動力が入力されるギア群（複数のギアの集合体）および前記ギア群の出力側に接続されるドライブシャフト２３１を具備する。
シャフト２２０は、前記ギア群の入力側に接続される。つまり、シャフト２２０は前記ギア群を介してドライブシャフト２３１に連結されている。
ドライブシャフト２３１はハブ（不図示）に取り付けられ、当該ハブはホイール２０に取り付けられる。

モータ本体２１０の回転は、シャフト２２０を介して減速機２３０に伝達されて、減速機２３０のギア群で所定の減速比にて減速される。
前記ギア群で減速されたモータ本体２１０の回転はドライブシャフト２３１から出力されて、前記ハブを介してホイール２０に伝達される。これにより、ホイール２０が回転する。

なお、本発明はモータ本体の構成や減速機の構成について特に限定するものではない。

以下では、前記オイル供給装置について説明する。

前記オイル供給装置は、駆動装置（モータ本体２１０および減速機２３０）にオイルを供給する。
前記オイル供給装置は、オイルリザーバ３１０、オイルポンプ３２０、第一油路３３０、第二油路３４０、第三油路３５０および第四油路３６０を具備する。

オイルリザーバ３１０には、モータ本体２１０、減速機２３０等の潤滑・冷却等に用いるオイルが貯留される。

オイルポンプ３２０はオイルリザーバ３１０に貯留されるオイルを吸入して吐出する。
オイルポンプ３２０の入力軸（回転軸）はシャフト２２０に回転不能に接続される。
モータ本体２１０の回転は、シャフト２２０を介してオイルポンプ３２０に伝達されてオイルポンプ３２０を駆動させる。
オイルポンプ３２０はオイルリザーバ３１０と連通され、モータ本体２１０が回転してオイルポンプ３２０が駆動するとオイルリザーバ３１０に貯留されるオイルを吸入して吐出する。

なお、オイルポンプ３２０の入力軸はシャフト２２０と一体でもよい。

また、本発明はオイルポンプの構成について、モータ本体の回転を利用して駆動するものであれば特に限定するものではない。

第一油路３３０はオイルポンプ３２０と冷却ジャケット２１５とを連通し、オイルポンプ３２０から吐出されたオイルの一部は第一油路３３０の内部を搬送されて冷却ジャケット２１５に供給される。

第二油路３４０はシャフト２２０に形成され、オイルポンプ３２０から吐出されたオイルの残部は第二油路３４０の内部を搬送されて減速機２３０に供給される。
第二油路３４０の一端はシャフト２２０の外周面において、オイルポンプ３２０から吐出されたオイルが第二油路３４０の内部に流入可能な位置に開口し流入口を成す。
第二油路３４０の他端はシャフト２２０の外周面において、第二油路３４０の内部のオイルがモータ本体２１０により回転するシャフト２２０の遠心力により減速機２３０（減速機２３０のギア群）に向けて吐出可能な位置に開口し吐出口を成す。
オイルポンプ３２０から吐出されたオイルの残部は前記流入口を介して第二油路３４０の内部に流入し、その後モータ本体２１０により回転するシャフト２２０の遠心力により前記吐出口から吐出されて減速機２３０に供給される。
これにより減速機２３０が潤滑される。

第三油路３５０は冷却ジャケット２１５とオイルリザーバ３１０とを連通し、冷却ジャケット２１５に供給されたオイルは第三油路３５０の内部を搬送されてオイルリザーバ３１０に排出される。

第四油路３６０は減速機２３０とオイルリザーバ３１０とを連通し、減速機２３０に供給されたオイルは第四油路３６０の内部を搬送されてオイルリザーバ３１０に排出される。

以下では、車両が走行しているときの前記オイル供給装置におけるオイルの循環経路について説明する。

図２に示す如く、車両が走行しているとき（モータ本体２１０が回転しているとき）、オイルポンプ３２０が駆動してオイルリザーバ３１０に貯留されるオイルは、オイルポンプ３２０により吸入されて吐出される。
オイルポンプ３２０により吐出されたオイルの一部は、第一油路３３０を介して冷却ジャケット２１５に供給され、その後第三油路３５０を介してオイルリザーバ３１０に排出される。
オイルポンプ３２０により吐出されたオイルの残部は、第二油路３４０を介して減速機２３０に供給され、その後第四油路３６０を介してオイルリザーバ３１０に排出される。
第三油路３５０および第四油路３６０を介してオイルリザーバ３１０に排出されたオイルは、再度オイルポンプ３２０により吸入されて吐出される。
以上の如く、車両が走行しているときにオイルは循環される。
車両が走行しているときは、このオイルの循環が繰り返される。

以下では、車両が走行しているときに行われるモータ本体２１０の冷却について説明する。

図１に示す如く、モータ本体２１０の主要な発熱源はステータコイル２１３であり、ステータコイル２１３は通電されて発熱し、この熱はステータコイル２１３からモータケース２１１に伝達される。
前述の如く第一油路３３０を介して冷却ジャケット２１５に供給されたオイルは、モータ本体２１０（モータケース２１１）の熱を吸収する。
モータ本体２１０の熱を吸収して昇温したオイルは、循環されて再び冷却ジャケット２１５に供給されるまでの間に熱を放散して冷却（循環冷却）される。
前述の如く車両が走行しているときはオイルリザーバ３１０、冷却ジャケット２１５等の間でオイルの循環が繰り返されており、このときに前述したオイルによるモータ本体２１０の熱の吸収とオイルの循環冷却とが繰り返し行われる。これにより車両が走行しているときにモータ本体２１０が冷却される。

なお、モータ本体にオイルを供給するときのオイルを供給する場所について、本実施形態は冷却ジャケット２１５に供給したが、本発明はこれに限定されず、モータ本体の熱を吸収可能な場所であればよい。例えばモータケースの内部（ステータコイル等）にオイルを供給してもよい。

図１に示す如く、第一油路３３０の途中にはアキュムレータ３３１が接続される。

第一油路３３０においてオイルポンプ３２０とアキュムレータ３３１とで挟まれる位置には一方向バルブ３３２が設けられる。
一方向バルブ３３２は、オイルポンプ３２０からアキュムレータ３３１へオイルが流れることを許容するがその逆流を防止する。

第一油路３３０においてアキュムレータ３３１とモータ本体２１０（冷却ジャケット２１５）とで挟まれる位置に第一絞り３３３が設けられる。

第二油路３４０の途中には第二絞り３４１が設けられる。

以下では、車両が停止しているときに行われるモータ本体２１０の冷却について、（１）〜（５）の順序に従い説明する。

（１）モータ本体２１０がインバータにより回転すると、ホイール２０が回転して車両が走行する。
また、モータ本体２１０が回転することによりオイルポンプ３２０が駆動する。

（２）次に、オイルポンプ３２０から吐出されたオイルは前述の如く冷却ジャケット２１５、減速機２３０、オイルリザーバ３１０等の間を循環していく（図２参照）。
このとき、第一絞り３３３の抵抗により、第一油路３３０においてオイルポンプ３２０と第一絞り３３３との間を搬送されているオイルの圧力である第一圧力が上昇していく。
また、第二絞り３４１の抵抗により、第二油路３４０においてオイルポンプ３２０と第二絞り３４１との間を搬送されているオイルの圧力である第二圧力が上昇していく。

（３）次に、第一圧力の上昇により、アキュムレータ３３１に昇圧されたオイルが蓄えられる。
第二絞り３４１を設けることにより、第一絞り３３３のみを設けるときに比べて、第一圧力の上昇の程度が高くなり、アキュムレータ３３１に蓄えられるオイル量が多くなる。

（４）次に、モータ本体２１０の回転が停止すると、車両が停止する。
同時にオイルポンプ３２０の駆動も停止し、オイルポンプ３２０から第一油路３３０および第二油路３４０へのオイルの供給が停止する。

（５）次に、車両が停止したときに第一油路３３０の内部にあったオイルは第一油路３３０の内部を搬送されて冷却ジャケット２１５に供給されていき、第一圧力が低下していく。第一圧力が低下していくと、アキュムレータ３３１に蓄えられていたオイルも第一油路３３０の内部を搬送されて冷却ジャケット２１５に供給されていく。
また、一方向バルブ３３２によりオイルがオイルポンプ３２０側に流れることは防止される。これにより、車両が停止したときに一方向バルブ３３２よりオイルポンプ３２０側にあるオイルが、冷却ジャケット２１５に供給される。
また、オイルが第一絞り３３３を介して冷却ジャケット２１５に供給されるので第一絞り３３３が抵抗になり、冷却ジャケット２１５に供給されるオイルの流量が制限される。これにより、車両が停止しているときにおいて、オイルが第一絞り３３３がないときに比べて時間をかけて冷却ジャケット２１５に供給されていく。
冷却ジャケット２１５に供給されたオイルはモータ本体２１０の熱を吸収し、モータ本体２１０が冷却される。
以上の如く、車両が停止しているときにモータ本体２１０が冷却される。

以上の如く、インホイールモータ１０は、ホイール２０を回転させるモータ本体２１０と、前記ホイール２０に伝達される前記モータ本体２１０の回転を減速する減速機２３０と、オイルが貯留されるオイルリザーバ３１０と、を具備するインホイールモータ１０であって、モータ本体２１０の回転により駆動され、オイルリザーバ３１０に貯留されるオイルを吸入して吐出するオイルポンプ３２０と、オイルポンプ３２０により吐出されたオイルをモータ本体２１０に供給する第一油路３３０と、オイルポンプ３２０により吐出されたオイルを減速機２３０に供給する第二油路３４０と、第一油路３３０の途中に接続されるアキュムレータ３３１と、第一油路３３０においてオイルポンプ３２０とアキュムレータ３３１とで挟まれる位置に設けられ、オイルポンプ３２０からアキュムレータ３３１へオイルが流れることを許容するがその逆流を防止する一方向バルブ３３２と、第一油路３３０において前記アキュムレータ３３１とモータ本体２１０とで挟まれる位置に設けられる第一絞り３３３と、第二油路３４０の途中に設けられる第二絞り３４１と、を備える。
これによれば、車両が停止したときに第一油路３３０の内部にあったオイルのみならずアキュムレータ３３１に蓄えられていたオイルも、車両が停止しているときにおいてモータ本体２１０の冷却に用いることができる。また、第二絞り３４１を設けたことにより、第一絞り３３３のみを設けたときに比べて、アキュムレータ３３１に蓄えられるオイル量が増加するので、車両が停止しているときにおいてより多くのオイルをモータ本体２１０の冷却に用いることができる。また、一方向バルブ３３２を設けたので車両が停止したときに一方向バルブ３３２よりオイルポンプ３２０側にあるオイルを、車両が停止しているときにおいてモータ本体２１０の冷却に用いることができる。したがって、車両が停止しているときにおいてモータ本体２１０の冷却に用いることができるオイル量を増加させることができ、効率的にモータ本体２１０を冷却することができる。
また、車両が停止しているときにおいて、第一絞り３３３が抵抗になり冷却ジャケット２１５に供給されるオイルの流量が制限される。したがって、車両が停止しているときにおいてオイルが時間をかけて冷却ジャケット２１５に供給されるので当該オイルによりモータ本体２１０が冷却されている時間が長くなり、効率的にモータ本体２１０を冷却することができる。

また、インホイールモータ１０は、モータ本体２１０の回転が伝達されて回転するシャフト２２０を具備し、モータ本体２１０の回転は、シャフト２２０を介して減速機２３０に伝達されて減速機２３０により減速されるとともに、シャフト２２０を介してオイルポンプ３２０に伝達されてオイルポンプ３２０を駆動させる。
つまり、モータ本体２１０の回転が、シャフト２２０により減速機２３０に伝達されるとともに、オイルポンプ３２０に伝達される。
これによれば、一のシャフト２２０でモータ本体２１０の回転を減速機２３０およびオイルポンプ３２０に伝達することができる。したがって、合理的にオイルポンプ３２０を駆動させることができ、オイルポンプ３２０が吐出するオイルを車両が停止しているときにおけるモータ本体２１０の冷却用オイルとして合理的にアキュムレータ３３１に蓄えることができる。

本発明に係るインホイールモータの実施の一形態を示す概略構成図。 図１に示すインホイールモータにおけるオイルの循環経路を示すブロック図。

１０ インホイールモータ
２０ ホイール
２１０ モータ本体
２２０ シャフト
２３０ 減速機
３１０ オイルリザーバ
３２０ オイルポンプ
３３０ 第一油路
３３１ アキュムレータ
３３２ 一方向バルブ
３３３ 第一絞り
３４０ 第二油路
３４１ 第二絞り

Claims (2)

1. ホイールを回転させるモータ本体と、
   前記ホイールに伝達される前記モータ本体の回転を減速する減速機と、
   オイルが貯留されるオイルリザーバと、
   を具備するインホイールモータであって、
   前記モータ本体の回転により駆動され、前記オイルリザーバに貯留されるオイルを吸入して吐出するオイルポンプと、
   前記オイルポンプと前記モータ本体とを連通し、前記オイルポンプにより吐出されたオイルを前記モータ本体に供給する第一油路と、
   前記オイルポンプにより吐出されたオイルを前記減速機に供給する第二油路と、
   前記第一油路の途中に接続されるアキュムレータと、
   前記第一油路における前記アキュムレータの接続部と前記オイルポンプとの間に設けられ、前記オイルポンプから前記アキュムレータへオイルが流れることを許容するがその逆流を防止する一方向バルブと、
   前記第一油路における前記アキュムレータの接続部と前記モータ本体との間に設けられる第一絞りと、
   前記第二油路の途中に設けられる第二絞りと、
   を備え、
   前記一方向バルブは、前記第一油路において、前記第一絞りよりも前記オイルポンプ側に配置される、
   インホイールモータ。
2. 前記モータ本体の回転が伝達されて回転するシャフトを具備し、
   前記モータ本体の回転は、
   前記シャフトを介して前記減速機に伝達されるとともに、
   前記シャフトを介して前記オイルポンプに伝達される請求項１に記載のインホイールモータ。