(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコアおよび中空のステータコイルを有し、車のホイールの内側に配置されて電気的に磁力を発生するステータと、
前記ホイールと接続された永久磁石を有し、前記ステータの磁力によって前記ホイールに回転力を与えるロータと、
前記ステータコイルの中空部位に流れる冷却媒体と、
前記冷却媒体の放熱を行う第１のラジエータ部と、
を具備し、
前記ホイールを回転可能に支持するとともに前記ステータコアを非回転に支持する管状の車軸を、さらに具備し、
前記永久磁石は前記ホイールの内周面に固定され、
前記ステータコアは前記ホイールの前記永久磁石より中心よりに配置され、
前記ステータコイルの配線は前記車軸の中空部を通されて前記ステータコアに巻回されている、
車両用駆動装置。
【請求項２】
前記ステータコイルの配線の横断面における前記ステータコアに接触する側が直線状である
請求項１記載の車両用駆動装置。
【請求項３】
前記ステータコイルの配線の横断面における前記中空部位の前記ステータコア側が前記ステータコアの接触面に沿って直線状である
請求項２記載の車両用駆動装置。
【請求項４】
前記ステータコイルの前記中空部位が、前記ステータコア側に偏心している
請求項１記載の車両用駆動装置。
【請求項５】
前記ステータコイルの前記中空部位が、前記ステータコア側が前記ステータコアの逆側よりも広く形成されている
請求項１記載の車両用駆動装置。
【請求項６】
前記ステータコアの内部に通じるとともに冷却媒体が流れる冷却管と、
前記冷却管に流れる冷却媒体の放熱を行う第２のラジエータ部と、
をさらに具備する請求項１記載の車両用駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車のホイールを駆動する車両用駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車のホイール内に電動モータを設けたインホイールモータおよびその冷却構造について幾つかの提案がなされている。例えば、特許文献１では、インホイールモータのステータコイルを囲うケース内にオイルを入れてステータコイルを冷却する構成が提案されている。
【０００３】
また、本願発明に関連する技術として、特許文献２には、電磁コイルの中空部に流体を流すことで、電磁コイルの冷却を行う構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−０８６８９４号公報
【特許文献２】特開平１０−０２２０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
インホイールモータを冷却するために、ステータコイルをオイルに浸漬して冷却する構成を採用した場合、ステータコイルの周囲をシールされたケースで覆う必要が生じる。回転体を含む部分をシールされたケースで覆う構成を採用した場合、ケースに高い剛性および加工精度が要求されて、インホイールモータの製造コストが増大するという課題が生じる。
【０００６】
また、特許文献２に開示の電磁コイルの冷却技術は、電磁コイルのみの冷却に主眼が置かれたものであり、インホイールモータのようにステータコイルおよびステータコアの両方を冷却する必要のある構成とは異なる。インホイールモータでは、強力な振動磁界によってステータコアが大きく発熱するため、ステータコイルの大きな冷却が必要であった。
【０００７】
本発明の目的は、車のホイールの内側にステータとロータとを設けてホイールを駆動する車両用駆動装置において、製造コストを増大させずに、ステータ全体を大きく冷却できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係る車両用駆動装置は、ステータコアおよび中空のステータコイルを有し、車のホイールの内側に配置されて電気的に磁力を発生するステータと、前記ホイールと接続された永久磁石を有し、前記ステータの磁力によって前記ホイールに回転力を与えるロータと、前記ステータコイルの中空部位に流れる冷却媒体と、前記冷却媒体の放熱を行う第１のラジエータ部と、を具備し、前記ホイールを回転可能に支持するとともに前記ステータコアを非回転に支持する管状の車軸を、さらに具備し、前記永久磁石は前記ホイールの内周面に固定され、前記ステータコアは前記ホイールの前記永久磁石より中心よりに配置され、前記ステータコイルの配線は前記車軸の中空部を通されて前記ステータコアに巻回されている構成を採る。
【０００９】
本発明の一態様に係る車両用駆動装置は、前記ステータコイルの配線の横断面における前記ステータコアに接触する側が直線状である構成を採る。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、製造コストを増大させずに、ステータを強力に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１の車両用駆動装置を示す構成図
【図２】本発明の実施の形態１の車両用駆動装置のホイールとステータの支持構造を示す斜視図
【図３】本発明の実施の形態１の車両用駆動装置のステータコイルの構造を示す一部破断の斜視図
【図４】本発明の実施の形態２の車両用駆動装置のステータコイルの構造を示す一部破断の斜視図
【図５】本発明の実施の形態３の車両用駆動装置のステータコイルの構造を示す一部破断の斜視図
【図６】本発明の実施の形態４の車両用駆動装置における追加構成を示す構成図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の各実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の車両用駆動装置を示す構成図、図２は、車輪用駆動装置のホイールとステータの支持構造を示す斜視図である。
【００１４】
実施の形態１の車両用駆動装置は、図１に示すように、ホイール１０と、永久磁石１１と、ステータコア２０と、ステータコイル３０Ａと、ステータコイル３０Ａと一連にされた管体３０と、モータ駆動装置４０と、ラジエータ５０と、から主に構成される。
【００１５】
これらの構成のうち、永久磁石１１、ステータコア２０およびステータコイル３０Ａが電磁モータ（インホイールモータと呼ばれる）を構成する。また、ホイール１０と永久磁石１１が電磁モータのロータを構成し、ステータコア２０とステータコイル３０Ａが電磁モータのステータを構成する。
【００１６】
ホイール１０は、例えば電気自動車の車輪であり、外周にタイヤがはめ込まれ、内周側にステータコア２０を配置する空間が設けられている。図２に示すように、ホイール１０は、フレーム１３と、リング状のベアリング１５とを介して車軸１８に回転可能に支持されている。車軸１８は、車体に対して非回転状態に固定される。
【００１７】
永久磁石１１は、ホイール１０の内周面に固定され、所定角度ごとにＳ極とＮ極とが現われるように配置される。
【００１８】
ステータコア２０は、磁性体から構成される。ステータコア２０は、端面が永久磁石１１に対向して磁束を放出する複数の磁極部２１を有し、ボディ部分にステータコイル３０Ａが巻回されている。ステータコイル３０Ａはステータコア２０に強固に巻回され、それによりステータコア２０とステータコイル３０Ａとの間の熱伝導性が高く維持される。ステータコア２０は、磁極部２１の端面が永久磁石１１と僅かな隙間を開けて、図２に示すように、非回転の車軸１８に非回転の状態で保持される。
【００１９】
図３は、ステータコイル３０Ａの構造を示す一部破断の斜視図である。この図３は、ステータコイル３０Ａの配線を長手方向に沿った方向と長手方向に垂直な方向とに切断した状態を表わしている。
【００２０】
ステータコイル３０Ａは、電流が流されてステータコア２０に磁界を発生させるコイルである。また、ステータコイル３０Ａの配線は、図３に示すように、内部に空洞部３３を有する管状の形態であり、この空洞部３３に冷却媒体が流されてステータを冷却する。冷却媒体は、例えば冷却用オイルなどである。
【００２１】
ステータコイル３０Ａの配線は、単純な導線と比較して配線一本の太さが大きくなるため、ステータコア２０に巻きつける回数は多くできない。しかしながら、ステータコイル３０Ａに大電流を流すことでステータに必要量の磁束を発生させることができる。
【００２２】
ステータコイル３０Ａの配線は、図３に示すように、外周を覆う例えば樹脂などの絶縁被膜３１と、電気を流す金属管３２と、金属管３２の中空部分である空洞部３３と、から主に構成される。金属管３２は、例えば銅など高い熱伝導を有する材料により構成される。絶縁被膜３１は、絶縁体であり且つ熱伝導の高い材料により構成される。
【００２３】
管体３０は、ステータコイル３０Ａの配線と同一の構成である。この管体３０は、モータ駆動装置４０とステータコイル３０Ａとを電気的に接続する配線として機能するとともに、ステータコイル３０Ａとラジエータ５０とを接続して冷却媒体を送る配管として機能する。管体３０は、図２に示すように、車軸１８の中空部を介してホイール１０の内側まで通される。
【００２４】
モータ駆動装置４０は、運転の操作に基づいてステータコイル３０Ａに電流を流してホイール１０を回転駆動する。モータ駆動装置４０の電極４１ａ，４１ｂは、導線によって管体３０の金属管３２に電気的に接続されている。この導線は、管体３０の絶縁被膜３１を破って内部の金属管３２に接続される。
【００２５】
なお、図１では、モータ駆動装置４０からステータコイル３０Ａには２つの配線が接続されている。しかし、電磁モータを多相モータとする場合には、ステータコア２０に複数のステータコイル３０Ａを巻回して、これら複数のステータコイル３０Ａにつながる３つ以上の管体３０に、モータ駆動装置４０から３つ以上の配線を接続する構成とすればよい。また、ステータコア２０は、３つ以上の磁極部２１を有する構成とすればよい。がそして、モータ駆動装置４０が複数のステータコイル３０Ａの電流制御を行うことで、多相モータを駆動することができる。
【００２６】
ラジエータ５０は、ステータコイル３０Ａに流れる冷却媒体と外気との間で熱交換を行って冷却媒体の放熱を行う。ラジエータ５０と管体３０とは、両者間に電流が流れないように電気的に絶縁されて互いに接続される。このラジエータ５０には、ポンプが設けられ、冷却媒体をステータコイル３０Ａとラジエータ５０との間で循環させる。なお、ポンプは、ラジエータ５０の外部に設けられていてもよい。
【００２７】
実施の形態１の車両用駆動装置においては、モータ駆動装置４０が運転操作に応じてステータコイル３０Ａに電流を流す。この電流により、ステータコイル３０Ａおよびステータコア２０に磁束が発生して、永久磁石１１およびホイール１０に電磁力が及ぼされる。そして、この電磁力によってホイール１０が回転する。ホイール１０は、非回転の車軸１８に支持されつつベアリング１５を介して回転する。
【００２８】
また、実施の形態１の車両用駆動装置においては、ラジエータ５０で冷却された冷却媒体が管体３０を介してステータコイル３０Ａの内部を流れる。従って、モータ駆動に伴ってステータコア２０とステータコイル３０Ａとが発熱するが、ステータコイル３０Ａは冷却媒体により直接的に冷却される。さらに、ステータコア２０にはステータコイル３０Ａが熱伝導の高い状態で接触しているので、ステータコア２０はステータコイル３０Ａによって大きく冷却される。
【００２９】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２の車両用駆動装置のステータコイルの構造を示す一部破断の斜視図である。
【００３０】
実施の形態２の車両用駆動装置は、ステータコイル３０Ａを構成する管体３０を、一方の面３５を平たい形状としたものである。そして、この平たい面３５がステータコア２０に接するようにステータコア２０に巻回されている。言い換えれば、管体３０の横断面（長手方向に垂直な断面）において、ステータコア２０に接する側（面３５）が直線状にされている。
【００３１】
このような構成により、ステータコア２０とステータコイル３０Ａとの接触密度が増して、ステータコア２０とステータコイル３０Ａとの熱伝導性をより高くすることができる。
【００３２】
さらに、実施の形態２のステータコイル３０Ａを構成する管体３０は、空洞部３３のステータコア２０側の内周面３６が平たい形状にされている。言い換えれば、管体３０の横断面における空洞部３３のステータコア２０側が直線状にされ、且つ、ステータコイル３０Ａの逆側よりもステータコイル３０Ａ側が広くされている。
【００３３】
このような構成により、空洞部３３を流れる冷却媒体は、ステータコア２０に近い側で流量が大きくなり、ステータコア２０の方をより集中的に冷却することができる。
【００３４】
従って、実施の形態２の車両用駆動装置によれば、ステータコア２０をより強力に冷却することができて、ステータ全体をより均等に冷却することができる。
【００３５】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３の車両用駆動装置のステータコイルの構造を示す一部破断の斜視図である。
【００３６】
実施の形態３の車両用駆動装置は、実施の形態２と同様に、ステータコイル３０Ｂを構成する管体３０の一方の面３５が平たい形状にされている。さらに、この実施の形態３では、ステータコイル３０Ｂを構成する管体３０の空洞部３３が断面矩形状にされて、ステータコア２０側に偏心した配置にされている。
【００３７】
このような構成により、空洞部３３を流れる冷却媒体は、ステータコア２０に近い側でより多く熱を吸収するので、ステータコア２０の方をより集中的に冷却することができる。
【００３８】
従って、実施の形態３の車両用駆動装置によれば、ステータコア２０をより強力に冷却することができて、ステータ全体をより均等に冷却することができる。
【００３９】
（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４の車両用駆動装置における追加構成を示した構成図である。図６においては、図１の管体３０、ステータコイル３０Ａ、モータ駆動装置４０およびラジエータ５０が省略され、実施の形態４の追加構成が主に示されている。
【００４０】
実施の形態４の車両用駆動装置は、実施の形態１と同様に、管体３０、ステータコイル３０Ａ、モータ駆動装置４０およびラジエータ（第１のラジエータ）５０を備えている。さらに、実施の形態４の車両用駆動装置は、図６に示すように、管体６０および第２のラジエータ７０を備えている。
【００４１】
管体６０は、内部に冷却媒体（例えば冷却用オイル）を流すとともに、一部がステータコア２０の内部に埋め込まれている。管体６０とステータコア２０とは高い熱伝導性を有して接触している。或いは、ステータコア２０の内部にステータコア２０内の多くの範囲に及ぶ経路で設けられた貫通孔に管体６０が接続される構成としてもよい。
【００４２】
第２のラジエータ７０は、管体６０に流れる冷却媒体と外気との間で熱交換を行って冷却媒体の放熱を行う。第２のラジエータ７０には、ポンプが設けられ、冷却媒体を管体６０と第２のラジエータ７０との間で循環させる。なお、ポンプは、第２のラジエータ７０の外部に設けられていてもよい。
【００４３】
実施の形態４の車両用駆動装置によれば、ステータコイル３０Ａによるステータコア２０の冷却に加えて、管体６０によるステータコア２０の直接的な冷却が行われて、ステータコア２０の発熱をより抑えることができる。それにより、ステータ全体がより均等に冷却される。
【００４４】
以上、本発明の各実施の形態について説明した。
【００４５】
なお、各実施の形態では、ステータコイル３０Ａの配線とステータの外に伸びる管体３０とが同一の構成であると説明した。しかしながら、両者の構造を異ならせて、ステータコイル３０Ａの部分は熱伝導性の高い構成とし、ステータの外に伸びる管体３０の部分は熱伝導性の低い構成としてもよい。
【００４６】
また、ステータコイル３０Ａの絶縁被膜３１の材質および／または金属管３２の材質は、ステータコア２０に接する側とその逆側とで異ならせてもよい。具体的には、ステータコア２０に接する側は熱伝導性の高い材質とし、その逆側は熱伝導性の低い材質としてもよい。
【００４７】
また、各実施の形態では、車軸を管状にして、管体３０が車軸の中を通されてステータコア２０まで導かれる構成としたが、車軸に貫通孔を設けてこの貫通孔とステータコイル２０とが接続されて冷却媒体が導かれる構成としてもよい。この場合、車軸内に導線を設け、モータ駆動装置はこの導線を介してステータコイル２０へ電流を流す構成とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、電気自動車の駆動装置等に適用できる。
【符号の説明】
【００４９】
１０  ホイール
１１  永久磁石
２０  ステータコア
２１  磁極部
３０  管体
３０Ａ  ステータコイル
３１  絶縁被膜
３２  金属管
３３  空洞部
４０  モータ駆動装置
５０  第１のラジエータ
６０  管体
７０  第２のラジエータ
【図１】
0005945813.tif 000002
【図２】
0005945813.tif 000003
【図３】
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【図４】
0005945813.tif 000005
【図５】
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【図６】
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