(57)【要約】【課題】ファンとモータとを備えるモータユニットにおいて、よりモータの冷却効率を高める。【解決手段】モータ２と、モータ２のシャフト２ｄに接続されたファン４と、ファン４を囲うファンカバー５とを備えると共に、走行可能な小型二輪自動車に搭載されるモータユニットであって、ファンカバー５が、ファン４により圧送された空気をモータ２が備えるモータハウジング２ａの外壁面に沿うように案内する周壁部５ｃと、小型二輪自動車の走行により生じる走行風を案内して走行風を周壁部５ｃに案内された空気に合流させる走行風案内部５ｄとを有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、前記モータのシャフトに接続されたファンと、前記ファンを囲うファンカバーとを備えると共に、走行可能な車両に搭載されるモータユニットであって、
前記ファンカバーは、
前記ファンにより圧送された空気を前記モータが備えるモータハウジングの外壁面に沿うように案内する周壁部と、
前記車両の走行により生じる走行風を案内して前記走行風を前記周壁部に案内された空気に合流させる走行風案内部と
を有することを特徴とするモータユニット。
【請求項２】
前記モータが備えるシャフトの延伸方向が前記車両の走行方向に交差する水平方向となる姿勢が前記モータユニットの車両への取付姿勢とされ、
前記走行風案内部の少なくとも一部は、前記取付姿勢における前記モータユニットの上部に配置されている
ことを特徴とする請求項１記載のモータユニット。
【請求項３】
前記モータハウジングが前記車両に固定される固定部を有し、
前記シャフトの延伸方向から見て、前記走行風案内部が前記固定部の少なくとも一部と重ねて配置されている
ことを特徴とする請求項２記載のモータユニット。
【請求項４】
前記固定部は、シャフトの延伸方向に貫通する通気孔を備えることを特徴とする請求項３記載のモータユニット。
【請求項５】
前記走行風案内部に前記走行風を前記車両の走行方向から前記シャフトの延伸方向に沿った方向に案内する湾曲面が設けられ、
前記走行風案内部は、前記湾曲面に前記走行風の案内方向に沿って立設された整流リブを有する
ことを特徴とする請求項２〜４いずれか一項に記載のモータユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、モータとファンとが一体化されたモータユニットを小型二輪自動車等の車両に搭載することが提案されている。例えば、特許文献１には、モータのシャフトにファンが設置されたモータユニットが開示されている。特許文献１に開示されたモータユニットは、ファンからの送風をインバータに当てることによりインバータの冷却を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１４７９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、モータユニットにおいては、インバータに限らずモータも発熱するため、モータも冷却することが好ましい。このような場合、上述のファンによる送風をインバータのみでなく、モータハウジングに沿って流すことが考えられる。ただし、ファンの送風によるモータの冷却効果は十分ではなく、よりモータを冷却可能とする提案が望まれている。
【０００５】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、ファンとモータとを備えるモータユニットにおいて、よりモータの冷却効率を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。
【０００７】
第１の発明は、モータと、上記モータのシャフトに接続されたファンと、上記ファンを囲うファンカバーとを備えると共に、走行可能な車両に搭載されるモータユニットであって、上記ファンカバーが、上記ファンにより圧送された空気を上記モータが備えるモータハウジングの外壁面に沿うように案内する周壁部と、上記車両の走行により生じる走行風を案内して上記走行風を上記周壁部に案内された空気に合流させる走行風案内部とを有するという構成を採用する。
【０００８】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記モータが備えるシャフトの延伸方向が上記車両の走行方向に交差する水平方向となる姿勢が上記モータユニットの車両への取付姿勢とされ、上記走行風案内部の少なくとも一部が、上記取付姿勢における上記モータユニットの上部に配置されているという構成を採用する。
【０００９】
第３の発明は、上記第２の発明において、上記モータハウジングが上記車両に固定される固定部を有し、上記シャフトの延伸方向から見て、上記走行風案内部が上記固定部の少なくとも一部と重ねて配置されているという構成を採用する。
【００１０】
第４の発明は、上記第３の発明において、上記固定部が、シャフトの延伸方向に貫通する通気孔を備えるという構成を採用する。
【００１１】
第５の発明は、上記第２〜第４いずれかの発明において、上記走行風案内部に上記走行風を上記車両の走行方向から上記シャフトの延伸方向に沿った方向に案内する湾曲面が設けられ、上記走行風案内部が、上記湾曲面に上記走行風の案内方向に沿って立設された整流リブを有するという構成を採用する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、周壁部によってファンにより圧送された空気がモータハウジングに沿って流され、走行風案内部によって走行風がモータハウジングに沿って流される。本発明によれば、周壁部によって案内された空気と走行風案内部によって案内された走行風とが合流してモータハウジングを冷却するため、モータの冷却効率を向上させることができる。したがって、本発明によれば、ファンとモータとを備えるモータユニットにおいて、よりモータの冷却効率を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態であるモータユニットが設置される小型二輪自動車の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態であるモータユニットの外観斜視図である。
【図３】（ａ）が本発明の一実施形態であるモータユニットを左方向から見た側面図であり、（ｂ）が本発明の一実施形態であるモータユニットを右方向から見た側面図である。
【図４】本発明の一実施形態であるモータユニットの模式的な断面図であり、図３（ｂ）に示すＡ−Ａ断面図である。
【図５】本発明の一実施形態であるモータユニットの模式的な断面図であり、図３（ｂ）に示すＢ−Ｂ断面図である。
【図６】本発明の一実施形態であるモータユニットの変形例の模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明に係るモータユニットの一実施形態について説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態のモータユニット１が搭載される小型二輪自動車５０（車両）の概略構成図である。この図に示すように、小型二輪自動車５０は、モータユニット１等が固定される車体フレーム５１、モータユニット１で生成された回転動力により回転される車輪５２、モータユニット１に給電する電力を蓄えるバッテリ５３等を有している。なお、モータユニット１を除く小型二輪自動車５０の構成については説明を省略する。
【００１６】
このような小型二輪自動車５０は、本実施形態のモータユニット１によって生成された回転動力によって、図１に示す前方向（車両走行方向）に向けて走行可能とされている。なお、以下の説明においては、車両走行方向と反対側の後方向、鉛直方向における上側を上方向、鉛直方向における下側を下方向、小型二輪自動車５０の運転者の左手側を左方向、小型二輪自動車５０の運転者の右手側を右方向と称する。
【００１７】
図２は、本実施形態のモータユニット１の外観斜視図である。また、図３（ａ）は、本実施形態のモータユニット１を左方向から見た側面図である。また、図３（ｂ）は、本実施形態のモータユニット１を右方向から見た側面図である。また、図４は、本実施形態のモータユニット１の模式的な断面図であり、図３（ｂ）に示すＡ−Ａ断面図である。図５は、本実施形態のモータユニット１の模式的な断面図であり、図３（ｂ）に示すＢ−Ｂ断面図である。
【００１８】
本実施形態のモータユニット１は、図１に示すように、モータ２が備えるシャフト２ｄ（図４あるいは図５参照）の延伸方向が左右方向と平行となる姿勢が小型二輪自動車５０への取付姿勢とされている。つまり、本実施形態のモータユニット１は、モータ２が備えるシャフト２ｄの延伸方向が小型二輪自動車５０の走行方向に交差する水平方向となる姿勢が取付姿勢とされている。
【００１９】
このような本実施形態のモータユニット１は、図４及び図５に示すように、モータ２と、インバータ３と、ファン４と、ファンカバー５と、ギアユニット６とを備えている。
【００２０】
モータ２は、モータハウジング２ａと、ステータコア２ｂと、ロータコア２ｃと、シャフト２ｄとを備えている。モータハウジング２ａは、ステータコア２ｂ、ロータコア２ｃ及びシャフト２ｄを収容するハウジングである。モータハウジング２ａの外壁部には、左右方向に沿って延伸するモータ放熱リブ２ｅがシャフト２ｄを中心とする周方向に配列されて複数設けられている。また、モータハウジング２ａの外壁部には、図２及び図３に示すように、本実施形態のモータユニット１を車体フレーム５１に固定するためのフレーム固定部２ｆ（固定部）と、後述するインバータハウジング３ａを固定するためのインバータ固定部２ｇとを有している。これらのフレーム固定部２ｆ及びインバータ固定部２ｇは、左右方向に沿って延伸されている。
【００２１】
また、フレーム固定部２ｆには、図３（ａ）に示すように、左右方向に貫通する通気孔２ｆ１が２つ設けられている。これらの通気孔２ｆ１は、シャフト２ｄの延伸方向から見て、シャフト２ｄを中心とする周方向に並んで配列されている。また、本実施形態において、フレーム固定部２ｆは、シャフト２ｄの延伸方向から見て、モータハウジング２ａの外壁面から前方に向けて突出して設けられている。このため、上述の通気孔２ｆ１は、本実施形態において、図３（ａ）に示すように、上下方向に配列されている。これらの通気孔２ｆ１には、ファン４から圧送された空気が流される。
【００２２】
なお、フレーム固定部２ｆの強度の関係から通気孔２ｆ１のいずれかを削減する場合には、下部の通気孔２ｆ１を削減し、上部の通気孔２ｆ１を残すようにすることが好ましい。モータユニット１の下部は、上部と比較して走行風が当たりやすく、冷却されやすい。このため、走行風によって冷却され難い上部の通気孔２ｆ１を残すことによって、フレーム固定部２ｆの冷却効率の低下を抑制しつつフレーム固定部２ｆの強度を向上させることができる。
【００２３】
図４及び図５に戻り、ステータコア２ｂは、モータハウジング２ａの内壁に対して固定されており、ロータコア２ｃを囲うように環状に設けられている。このステータコア２ｂは、給電されることによりロータコア２ｃを回転させる磁力を発生させる。ロータコア２ｃは、ステータコア２ｂの内側に配置されており、シャフト２ｄと固定されている。このロータコア２ｃは、ステータコア２ｂで発生された磁力によって回転可能とされている。
【００２４】
シャフト２ｄは、ロータコア２ｃに対して固定されており、ロータコア２ｃの回転に伴って回転される。本実施形態においては、シャフト２ｄは、モータハウジング２ａに対して固定された軸受により軸支されており、インバータ３を貫通して先端部がファン４に固定され、後端部が不図示のギアに固定されている。このようなシャフト２ｄは、ステータコア２ｂとロータコア２ｃとによって発生された回転動力をファン及びギアユニット６に対して伝達する。
【００２５】
このようなモータ２は、インバータ３によって３相交流に変換された電力が供給され、供給された電力から回転動力を生成すると共に、生成した回転動力をシャフト２ｄによってファン４及びギアユニット６に伝達する。
【００２６】
インバータ３は、インバータハウジング３ａと、コアユニット３ｂとを有している。インバータハウジング３ａは、コアユニット３ｂを覆うカバー部材であると共にコアユニット３ｂの熱を吸収かつ外部に放出するヒートシンクとして機能する。つまり、本実施形態においては、コアユニット３ｂと覆うカバー部材と、コアユニット３ｂの熱を吸収かつ外部に放出するヒートシンクとがインバータハウジング３ａとして一体化されている。
【００２７】
コアユニット３ｂは、インバータハウジング３ａに対して固定された状態で、インバータハウジング３ａの内部に収容されている。このコアユニット３ｂは、不図示のバッテリから供給される直流電力を３相交流に変換してモータ２のステータコア２ｂに供給する。このようなコアユニット３ｂは、スイッチング素子や、コンデンサ等が実装される不図示の基板等を備えている。インバータハウジング３ａは、熱伝導性の高い金属（例えばアルミニウム）によって一体的に成形されており、囲壁３ｃと、放熱部３ｄと、側壁放熱フィン３ｅとを有している。
【００２８】
囲壁３ｃは、コアユニット３ｂを収容する椀型の部位であり、ファン４と正対する天壁部と、天壁部から左方向に延出する側壁部を有している。放熱部３ｄは、ファン４から圧送される空気流を受け、空気流に対して放熱する。側壁放熱フィン３ｅは、囲壁３ｃの側壁部の外壁面に立設されており、左右方向に沿って延びる板状の部位である。この側壁放熱フィン３ｅは、シャフト２ｄを中心とした周方向に略等間隔で配列されている。
【００２９】
ファン４は、放熱部３ｄに対して一定の隙間を空けて正対した状態で配置されており、モータ２のシャフト２ｄに対して接続されている。このファン４は、シャフト２ｄを介して回転されることによって、放熱部３ｄと反対側から空気を取り込んで放熱部３ｄ側に向けて空気を圧送する。つまり、ファン４は、モータ２から回転動力が伝達されて回転されることによって、放熱部３ｄに向かう空気流を形成する。
【００３０】
ファンカバー５は、例えば樹脂によって形成されており、インバータハウジング３ａに対して固定されている。このファンカバー５は、吸入開口５ａが設けられた天壁部５ｂと、天壁部５ｂの周縁部より延出された周壁部５ｃと、周壁部５ｃから前方に向けて突出された走行風案内部５ｄとを有している。
【００３１】
天壁部５ｂは、ファン４を空気の流入側から覆う部位であり、ファン４の右側に配置されている。なお、吸入開口５ａには、必要に応じて、異物の侵入を防止するための網状部等が設けられる。周壁部５ｃは、ファン４を径方向外側から囲う部位である。シャフト２ｄの延伸方向から見て、周壁部５ｃがインバータハウジング３ａの囲壁を一定の隙間を空けて径方向外側から覆うように配置されている。つまり、この周壁部５ｃは、インバータハウジング３ａの囲壁に対して一定の隙間を空けて配置されている。このような周壁部５ｃは、上記隙間を介して、ファン４により圧送された空気をモータハウジング２ａの外壁面に沿うように案内する。
【００３２】
走行風案内部５ｄは、小型二輪自動車５０の走行により生じる走行風を案内して走行風を周壁部５ｃに案内された空気に合流させる部位である。つまり、走行風案内部５ｄは、ファン４によって圧送された後に周壁部５ｃに案内されてファンカバー５からモータハウジング２ａの外壁部に沿って吐出された空気に対して、走行風を合流させる部位である。
【００３３】
この走行風案内部５ｄは、図４に示すように、湾曲面５ｅ１が設けられた基部５ｅと、湾曲面５ｅ１を上下方向から挟むように配置された立壁部５ｆとを有している。湾曲面５ｅ１は、前方から見て露出されるように配置されており、受けた前方から流れ込んだ走行風を小型二輪自動車５０の走行方向からシャフト２ｄの延伸方向（左右方向）に沿った方向に案内する。立壁部５ｆは、湾曲面５ｅ１で案内する走行風が上下方向に離散することを抑止する。
【００３４】
なお、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、シャフト２ｄの延伸方向（左右方向）から見て、走行風案内部５ｄは、フレーム固定部２ｆの上部と重なるように配置されている。つまり、シャフト２ｄの延伸方向から見て、走行風案内部５ｄがフレーム固定部２ｆの一部と重ねて配置されている。このため、走行風案内部５ｄに案内された走行風は、フレーム固定部２ｆに対して直接噴き付けられることになる。
【００３５】
ギアユニット６は、モータ２の左側に配置されており、モータ２から伝達される回転動力の回転数を調整して出力する。このようなギアユニット６は、図４及び図５に示すように、モータ２と同一径とされている。ギアユニット６をモータ２と同一径あるいは小径とすることによって、モータハウジング２ａに沿って流れる空気の流れがギアユニット６に阻害されることがなくなり、モータハウジング２ａに沿って空気を円滑に流すことが可能となる。例えば、ギアユニット６をモータ２と同一径あるいは小径とするために、ギアユニット６は、遊星歯車機構を用いた構造とされている。
【００３６】
このような構成を有する本実施形態のモータユニット１では、インバータ３を介してモータ２に給電がされると、モータ２によって回転動力が生成され、モータ２からギアユニット６等を介して車輪５２に動力が伝達される。また、モータ２によって生成された回転動力の一部はシャフト２ｄを通じてファン４に伝達され、ファン４が回転駆動される。
【００３７】
ファン４が回転駆動されると、ファンカバー５の吸入開口５ａからファンカバー５の内部に空気が取り込まれ、インバータハウジング３ａの放熱部３ｄに向かう空気流が形成される。ファン４によって形成された空気流は、放熱部３ｄに当たった後にシャフト２ｄを中心とする径方向に広がり、その後、インバータハウジング３ａとファンカバー５との間の隙間を通じてファンカバー５の外部に排出される。このとき、ファンカバー５の周壁部５ｃによって、排出される空気がモータハウジング２ａの外壁面にシャフト２ｄの延伸方向に沿って流れるように案内される。
【００３８】
さらに、本実施形態のモータユニット１においては、小型二輪自動車５０の走行によって生じた走行風が走行風案内部５ｄによって案内され、周壁部５ｃに案内された空気と合流される。つまり、本実施形態のモータユニット１によれば、周壁部５ｃに案内された空気に加えて、走行風案内部５ｄによって案内された走行風によってもモータ２が冷却される。
【００３９】
以上のような本実施形態のモータユニット１においては、ファンカバー５が、ファン４により圧送された空気をモータ２が備えるモータハウジング２ａの外壁面に沿うように案内する周壁部５ｃと、小型二輪自動車５０の走行により生じる走行風を案内して走行風を周壁部５ｃに案内された空気に合流させる走行風案内部５ｄとを有している。
【００４０】
このような本実施形態のモータユニット１によれば、周壁部５ｃによってファン４により圧送された空気がモータハウジング２ａに沿って流され、走行風案内部５ｄによって走行風がモータハウジング２ａに沿って流される。このため、本実施形態のモータユニット１によれば、周壁部５ｃによって案内された空気と走行風案内部５ｄによって案内された走行風とが合流してモータハウジング２ａを冷却するため、モータ２の冷却効率を向上させることができる。したがって、本実施形態のモータユニット１によれば、ファン４とモータ２とを備えるモータユニット１において、よりモータ２の冷却効率を高めることが可能となる。
【００４１】
また、本実施形態のモータユニット１においては、モータ２が備えるシャフト２ｄの延伸方向が小型二輪自動車５０の走行方向に直交（交差）する水平方向となる姿勢がモータユニット１の小型二輪自動車５０への取付姿勢とされ、走行風案内部５ｄが、取付姿勢におけるモータユニット１の上部に配置されている。モータユニット１の下部は、上部と比較して走行風が当たりやすく、冷却されやすい。反対に、モータユニット１の上部は、熱が籠り、温度が高くなりやすい。このため、相対的に温度が高くなりやすいモータユニット１の上部に走行風案内部５ｄによって走行風を当てることによって、効率的にモータ２の冷却を行うことが可能となる。
【００４２】
また、本実施形態のモータユニット１においては、モータハウジング２ａが小型二輪自動車５０に固定されるフレーム固定部２ｆを有し、シャフト２ｄの延伸方向から見て、走行風案内部５ｄがフレーム固定部２ｆの少なくとも一部と重ねて配置されている。フレーム固定部２ｆは、周囲の部位と比較して熱容量が大きい部位であり、冷却され難い部位である。本実施形態のモータユニット１によれば、このようなフレーム固定部２ｆに走行風案内部５ｄによって案内された走行風が直接当たり、効率的にモータ２を冷却することが可能となる。
【００４３】
また、本実施形態のモータユニット１においては、フレーム固定部２ｆが、シャフト２ｄの延伸方向に貫通する通気孔２ｆ１を備えている。このため、フレーム固定部２ｆの内部に空気を通して冷却することができ、効率的にモータ２を冷却することが可能となる。
【００４４】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００４５】
例えば、図６の断面図に示すように、走行風案内部５ｄが、湾曲面５ｅ１に走行風の案内方向に沿って立設された整流リブ５ｇを有する構成を採用することも可能である。このような整流リブ５ｇは、１枚であっても良いし、上下方向に配列されて複数枚設けられていても良い。このような整流リブ５ｇによって、走行風案内部５ｄに案内される走行風が整流されて直進性が高まり、走行風案内部５ｄから見て奥側の部位までモータ２を冷却することができ、よりモータ２の冷却効率を高めることが可能となる。また、整流リブ５ｇによって、周壁部５ｃによって案内された空気の流れ方向と、走行風案内部５ｄにより案内する走行風の流れ方向とを容易に合わせることができ、合流により流れが乱れることを抑制することができる。
【００４６】
また、上記実施形態においては、走行風案内部５ｄが１つのみ設けられた構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、２つ以上の走行風案内部５ｄを設置するようにしても良い。
【００４７】
また、上記実施形態においては、走行風案内部５ｄがモータユニット１の上部に配置された構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、モータユニット１の下部に走行風案内部５ｄを配置する構成を採用することも可能である。
【００４８】
また、上記実施形態においては、走行風案内部５ｄが、シャフト２ｄの延伸方向から見てフレーム固定部２ｆと一部が重なるように配置された。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、シャフト２ｄの延伸方向から見てフレーム固定部２ｆの全部が走行風案内部５ｄに重なる構成や、シャフト２ｄの延伸方向から見てフレーム固定部２ｆの全部が走行風案内部５ｄに重ならない構成を採用することも可能である。なお、走行風案内部５ｄは、シャフト２ｄの延伸方向から見てフレーム固定部２ｆの上部と重なるようにすることが好ましい。フレーム固定部２ｆの上方は熱が籠りやすいため、シャフト２ｄの延伸方向から見てフレーム固定部２ｆの上部と重なるように走行風案内部５ｄを配置することで、効率的にモータ２を冷却することができる。
【００４９】
また、上記実施形態においては、フレーム固定部２ｆに通気孔２ｆ１が設けられた構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、フレーム固定部２ｆに通気孔２ｆ１を設けない構成を採用することも可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１……モータユニット、２……モータ、２ａ……モータハウジング、２ｂ……ステータコア、２ｃ……ロータコア、２ｄ……シャフト、２ｅ……モータ放熱リブ、２ｆ……フレーム固定部（固定部）、２ｆ１……通気孔、２ｇ……インバータ固定部、３……インバータ、３ａ……インバータハウジング、３ｂ……コアユニット、３ｃ……囲壁、３ｄ……放熱部、３ｅ……側壁放熱フィン、４……ファン、５……ファンカバー、５ａ……吸入開口、５ｂ……天壁部、５ｃ……周壁部、５ｄ……走行風案内部、５ｅ……基部、５ｅ１……湾曲面、５ｆ……立壁部、５ｇ……整流リブ、６……ギアユニット、５０……小型二輪自動車（車両）、５１……車体フレーム、５２……車輪、５３……バッテリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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