(57)【要約】【課題】標高の高いところを走行しても放電の生じないモータ内圧に調整しモータの絶縁劣化を防止する。【解決手段】モータ絶縁保護装置２００は、モータ室１４の室内圧を検出する圧力計５０と、圧力計５０からの出力に応じてモータ室１４の室内圧を調整する圧力調整手段と、を有し、記圧力調整手段は、エア導入機であるコンプレッサ７０と、圧力計５０からの出力に応じてモータ室１４内に導入するコンプレッサ７０からの圧縮エア量を制御する制御部６０と、コンプレッサ７０とモータ室１４とを連結する配管７２に設けられ制御部６０の出力に応じて開閉する圧力弁である電磁弁８０と、モータ室１４と外気とを結ぶ配管７２に設けられ制御部６０の出力に応じて開閉する圧力調整弁である電磁弁８２と、を有する。モータ室１４の室内圧を圧力計５０において監視しながらモータ室１４の室内圧を圧力調整を行うことができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータが密閉構造のモータ室内に組み付けられていることを特徴とするモータ絶縁保護装置。
【請求項２】
密閉構造のモータ室内にモータを組み付ける際に、前記モータ室が組み付け温度時の大気圧より加圧されていることを特徴とするモータ絶縁保護装置。
【請求項３】
閉構造のモータ室内にモータを組み付ける際に、前記モータ室が組み付け温度時の大気圧より減圧されていることを特徴とするモータ絶縁保護装置。
【請求項４】
請求項３に記載のモータ絶縁保護装置において、
前記モータ室は、さらにモータ駆動極限低温時のモータ室内圧がモータ放電閾値気圧より高くなるように減圧されていることを特徴とするモータ絶縁保護装置。
【請求項５】
モータが設置され密閉構造のモータ室と、
前記モータ室の室内圧を検出する圧力計と、
前記圧力計からの出力に応じて前記モータ室の室内圧を調整する圧力調整手段と、を有することを特徴とするモータ絶縁保護装置。
【請求項６】
請求項５に記載のモータ絶縁保護装置において、
前記圧力調整手段は、エア導入機と、前記圧力計からの出力に応じて前記モータ室内に導入する前記エア導入機からのエア量を制御する制御部と、前記エア導入機と前記モータ室とを連結する連結配管に設けられ前記制御部の出力に応じて開閉する圧力弁と、を有することを特徴とするモータ絶縁保護装置。
【請求項７】
請求項６に記載のモータ絶縁保護装置において、
さらに、前記圧力調整手段は、前記モータ室と外気とを結ぶ配管に設けられ前記制御部の出力に応じて開閉する圧力調整弁を有することを特徴とするモータ絶縁保護装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７に記載のモータ絶縁保護装置を有する車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ絶縁保護装置およびこれを有する車両、特に大気圧より低い条件におけるモータ放電に起因するモータの絶縁劣化を防止するモータ絶縁保護装置およびこれを有する車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンによる駆動や回生により発電を行う発電機と、バッテリからの電力により作動し駆動輪を駆動するモータとを有するハイブリッド電気自動車やこのハイブリッド自動車を含む電気自動車において、一般に、搭載されるモータには絶縁処理がなされている。
【０００３】
しかしながら、上述したハイブリッド電気自動車や電気自動車において、駆動しているモータは一般的なモータに比べ高電圧、例えば５００Ｖであるため、上記ハイブリッド電気自動車や電気自動車が、例えば標高の高いところを走行する場合、モータ付近の圧力が低下し、その結果、空気中で電子的に放電が生じ易くなり、モータに施された絶縁処理膜が劣化し、絶縁不良になるおそれがある。
【０００４】
なお、従来、電気自動車において、ホイールモータの内圧が外気圧より低くなることによる水や塵の進入を防止するために、車両に搭載されている空気タンクより圧縮空気をホイールモータ内に供給し、ホイールモータ内圧を外気圧より０．０２ＭＰａ以上高くすることが提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】特開平４−１８５５３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ホイールモータ内圧を外気圧より０．０２ＭＰａ以上高くしたとしても、標高の高いところを走行する場合に、ホイールモータ内圧が、１気圧（０．１ＭＰａ）以下になる場合もあり、かかる場合には、やはり放電が生じ、モータの絶縁処理膜が劣化するおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、標高の高いところを走行しても放電の生じないモータ内圧に調整しモータの絶縁劣化を防止するモータ絶縁保護装置およびこれを有する車両を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明のモータ絶縁保護装置およびこれを有する車両は以下の特徴を有する。
【０００９】
（１）モータが密閉構造のモータ室内に組み付けられているモータ絶縁保護装置である。
【００１０】
モータが密閉構造のモータ室内に組み付けられているので、モータ室内圧は外気圧に影響されにくい。したがって、標高の高いところで気圧が下がっても、モータ室内圧が放電する圧力まで低下することなく、モータの絶縁不良を防止できる。
【００１１】
（２）密閉構造のモータ室内にモータを組み付ける際に、前記モータ室が組み付け温度時の大気圧より加圧されているモータ絶縁保護装置である。
【００１２】
モータが密閉構造のモータ室内に組み付けられているので、モータ室内圧は外気圧に影響されにくい。さらに、モータ室内は加圧されているため、標高の高いところで気圧が下がっても、モータ室内圧が放電する圧力まで低下することなく、モータの絶縁不良を防止できる。
【００１３】
（３）閉構造のモータ室内にモータを組み付ける際に、前記モータ室が組み付け温度時の大気圧より減圧されているモータ絶縁保護装置である。
【００１４】
モータが密閉構造のモータ室内に組み付けられているので、モータ室内圧は外気圧に影響されにくい。さらに、モータ室内は、組み付け時に予め放電し難い内圧に減圧されているので、標高の高いところで気圧が下がっても、モータ室内圧が放電する圧力まで低下することなく、モータの絶縁不良を防止できる。
【００１５】
（４）上記（３）に記載のモータ絶縁保護装置において、前記モータ室は、さらにモータ駆動極限低温時のモータ室内圧がモータ放電閾値気圧より高くなるように減圧されているモータ絶縁保護装置である。
【００１６】
モータ駆動極限低温時のモータ室内圧がモータ放電閾値気圧より高くなるように減圧されているので、標高が高く、外気温が低くても、モータ室にて放電が生じるおそれがなく絶縁不良を防止することができる。
【００１７】
（５）モータが設置され密閉構造のモータ室と、前記モータ室の室内圧を検出する圧力計と、前記圧力計からの出力に応じて前記モータ室の室内圧を調整する圧力調整手段と、を有するモータ絶縁保護装置である。
【００１８】
モータ室内圧を圧力計において監視しながらモータ室内圧を圧力調整手段により調整するため、標高の高いところで気圧が下がっても、モータ室内圧が放電する圧力まで低下することなく、モータの絶縁不良を防止できる。
【００１９】
（６）上記（５）に記載のモータ絶縁保護装置において、前記圧力調整手段は、エア導入機と、前記圧力計からの出力に応じて前記モータ室内に導入する前記エア導入機からのエア量を制御する制御部と、前記エア導入機と前記モータ室とを連結する連結配管に設けられ前記制御部の出力に応じて開閉する圧力弁と、を有するモータ絶縁保護装置である。
【００２０】
モータ室内圧に応じて、エア導入機から圧力弁を介してモータ室内にエアが供給され、モータ室内圧をモータ放電が生じる室内圧より高く保つことができる。これにより、標高の高いところで気圧が下がっても、モータ室内圧が放電する圧力まで低下することなく、モータの絶縁不良を防止できる。
【００２１】
（７）上記（６）に記載のモータ絶縁保護装置において、さらに、前記圧力調整手段は、前記モータ室と外気とを結ぶ配管に設けられ前記制御部の出力に応じて開閉する圧力調整弁を有するモータ絶縁保護装置である。
【００２２】
仮にモータ室内圧がモータ室のシール強度より高くなった場合には、圧力調整弁を開けてモータ室内圧を、放電の生じない適正な室内圧に調整することができる。
【００２３】
（８）上記（１）から（７）に記載のモータ絶縁保護装置を有する車両である。
【００２４】
モータの絶縁劣化が抑制され、耐久性に優れたモータを搭載した車両を提供することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、モータの絶縁劣化を防止し、耐久性に優れたモータとそのモータを搭載する車両を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００２７】
本実施の形態におけるハイブリッド電気自動車や電気自動車の構造の一例を図１に示す。図１に示すように、ハイブリッド電気自動車や電気自動車の車体１００には、複数の走行用車輪１０と、各走行用車輪１０をそれぞれ回転駆動させるモータが組み付けられている複数のモータ室１４と、この複数のモータ室１４内のモータに電力を供給する発電機１８と、発電機１８を駆動させるエンジン２０と、発電機１８からの交流電力の周波数を変更して各モータ室１４内のモータへ供給するインバータ１６とが設けられている。さらに、モータ室１４内のモータの軸の一部にブレーキ付減速機１２が接続され、モータの軸の回転はブレーキ付減速機１２がによって減速されて走行用車輪１０へ伝達される。
【００２８】
ハイブリッド電気自動車や電気自動車に搭載される本実施の形態のモータ絶縁保護装置について、図２から図７を用いて以下に説明する。
【００２９】
本実施の形態のモータ絶縁保護装置は、モータが密閉構造のモータ室内に組み付けられている。ここで、図２に示すように、本実施の形態のモータ絶縁保護装置はまず３つの態様がある。
【００３０】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態では、実線Ａで示すように、モータをモータ室に組み付けるときの外気温Ｔ0において、外気圧Ｐ0（例えば１気圧（０．１ＭＰａ））として、モータ室内を密閉する。すなわち、モータ室１４の室内圧基準点３０ａは、Ｔ0時の圧力Ｐ0時のときである。第１の実施の形態のモータ絶縁保護装置であれば、モータ室は密閉されているため、図２の実線Ａに示すように、例えば標高の高いところの走行時におけるモータ駆動極限低温Ｔｃ時であっても、モータ室内圧がモータ放電閾値気圧Ｐｃより高く保つことができ、その結果、モータ室内の空気中の電気的な放電を防止することができ、モータの絶縁処理膜の劣化等を抑制することができる。
【００３１】
ここで、図１に示すモータ室１４のモータ４０には、図３，図６に示す走行用車輪１０を駆動させる車軸４８が貫通されて設けられ、車軸４８にはロータ４６が固定され、一方ロータ４６に対峙するように、後述する図３，図６に示すステータ４２とコイル４４とが形成されている。ここで、モータ室１４の密閉シールについては、例えば、モータ４０のロータ４６やモータ４０の車軸４８と軸受けとの隙間にオイルシールがされている。オイルシールは、合成ゴム、金属環、スプリングの３つの部分で構成されている。
【００３２】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態のモータ絶縁保護装置は、図２の実線Ｂに示すように、モータをモータ室に組み付けるときに、モータ室１４をモータ室極限高温Ｔｈに設定し、このモータ室極限高温Ｔｈにてモータ室１４の加圧限界圧力Ｐｈ以下の室内圧になるように、モータ室１４内を加圧し、モータ室内を密閉する。すなわち、モータ室１４の室内圧基準点３０ｂは、Ｔｈ時におけるモータ室１４の室内圧である。そののち、モータ室１４をモータ室極限高温Ｔｈから外気温まで冷却しても、モータ室１４の室内圧は、大気圧より加圧された状態であり、さらに、例えば標高の高いところの走行時におけるモータ駆動極限低温Ｔｃ時であっても、図２の実線Ｂに示すように、モータ室内圧がモータ放電閾値気圧Ｐｃより高く保つことができ、その結果、モータ室内の空気中の電気的な放電を防止することができ、モータの絶縁処理膜の劣化等を抑制することができる。なお、第２の実施の形態においてもモータ室内の構造並びに密閉シール構造は同一であるため、ここではその説明は省略する。
【００３３】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態のモータ絶縁保護装置は、図２の実線Ｃに示すように、モータをモータ室に組み付けるときに、モータ室１４をモータ室極限低温Ｔｃに設定し、このモータ室極限低温Ｔｃにてモータ室１４の室内圧をモータ放電閾値気圧Ｐｃより高めであって大気圧（例えば１気圧）より低くなるように、モータ室１４内を減圧し、モータ室内を密閉する。すなわち、モータ室１４の室内圧基準点３０ｃは、Ｔｃ時におけるモータ室１４の室内圧である。したがって、例えば標高の高いところの走行時におけるモータ駆動極限低温Ｔｃ時であっても、図２の実線Ｃに示すように、モータ室内圧がモータ放電閾値気圧Ｐｃより高く保つことができ、その結果、モータ室内の空気中の電気的な放電を防止することができ、モータの絶縁処理膜の劣化等を抑制することができる。なお、第３の実施の形態においてもモータ室内の構造並びに密閉シール構造は同一であるため、ここではその説明は省略する。
【００３４】
上記第２の実施の形態および第３の実施の形態におけるモータ室内圧は、モータ室の内容積を一定と仮定して、室内圧基準点における温度設定に応じて、ファン・デル・ワールスの状態方程式：ｐＶ＝ＲＴより設定温度から圧力を求めることができる。
【００３５】
（第４の実施の形態）
図３に示すように、本実施の形態のモータ絶縁保護装置２００は、密閉構造のモータ室１４のモータ４０には、図１の走行用車輪１０を駆動させる車軸４８が貫通されて設けられ、車軸４８にはロータ４６が固定され、一方ロータ４６に対峙するように、ステータ４２とコイル４４とが形成されている。ここで、モータ室１４の密閉シールについては、例えば、モータ４０のロータ４６やモータ４０の車軸４８と軸受けとの隙間にオイルシールがされている。オイルシールは、合成ゴム、金属環、スプリングの３つの部分で構成されている。
【００３６】
さらに、本実施の形態のモータ絶縁保護装置２００は、モータ室１４の室内圧を検出する圧力計５０と、圧力計５０からの出力に応じてモータ室１４の室内圧を調整する圧力調整手段と、を有する。
【００３７】
モータ室１４の室内圧を圧力計５０において監視しながらモータ室１４の室内圧を圧力調整手段により調整するため、標高の高いところで気圧が下がっても、モータ室内圧が放電する圧力まで低下することなく、モータの絶縁不良を防止できる。
【００３８】
さらに、図３に示すように、上記圧力調整手段は、エア導入機であるコンプレッサ７０と、圧力計５０からの出力に応じてモータ室１４内に導入するコンプレッサ７０からの圧縮エア量を制御する制御部６０と、コンプレッサ７０とモータ室１４とを連結する配管７２に設けられ制御部６０の出力に応じて開閉する圧力弁である電磁弁８０と、を有する。
【００３９】
さらに、図３に示すように、上記圧力調整手段は、モータ室１４と外気とを結ぶ配管７２に設けられ制御部６０の出力に応じて開閉する圧力調整弁である電磁弁８２を有する。
【００４０】
したがって、図４に示すように、制御部６０は、入力された圧力計５０によって測定された測定圧力Ｐが設定モータ室内圧より低い場合には（Ｓ１１０）、制御部６０は、電磁弁８２を閉状態とし電磁弁８０を開けて（Ｓ１１２）、コンプレッサ７０を駆動させてモータ室１４内に圧縮空気を供給する（Ｓ１１４）。次いで、制御部６０は、入力された圧力計５０によって測定された測定圧力Ｐが設定モータ室内圧以上になった場合には（Ｓ１１６）、コンプレッサ７０の駆動を停止させ、電磁弁８０を閉じる（Ｓ１１８）。これにより、モータ室１４内を放電が生じないモータ室内圧に保つことができる。
【００４１】
一方、仮にモータ室１４の室内圧がモータ室のシール強度より高くなった場合には、図５に示すように、制御部６０は、入力された圧力計５０によって測定された測定圧力Ｐが設定上限モータ室内圧以上になった場合には（Ｓ１２０）、制御部６０は、電磁弁８０を閉状態とし電磁弁８２を開けて（Ｓ１２２）、モータ室１４の内部気体の一部を外部に放出させる。次いで、制御部６０は、入力された圧力計５０によって測定された測定圧力Ｐが、設定上限モータ室内圧未満であって設定モータ室内圧以上になった時点で（Ｓ１２４）、電磁弁８２を閉じる（Ｓ１２６）。これにより、モータ室内圧を、放電の生じない適正な室内圧に調整することができる。
【００４２】
（第５の実施の形態）
図６に示すように、本実施の形態のモータ絶縁保護装置３００は、密閉構造のモータ室１４のモータ４０には、図１の走行用車輪１０を駆動させる車軸４８が貫通されて設けられ、車軸４８にはロータ４６が固定され、一方ロータ４６に対峙するように、ステータ４２とコイル４４とが形成されている。ここで、モータ室１４の密閉シールについては、例えば、モータ４０のロータ４６やモータ４０の車軸４８と軸受けとの隙間にオイルシールがされている。オイルシールは、合成ゴム、金属環、スプリングの３つの部分で構成されている。
【００４３】
さらに、本実施の形態のモータ絶縁保護装置３００は、モータ室１４の室内圧を検出する圧力計５０と、圧力計５０からの出力に応じてモータ室１４の室内圧を調整する圧力調整手段と、を有し、上記圧力調整手段は、図６に示すように、ハイブリッド電気自動車の排気管９０と、圧力計５０からの出力に応じてモータ室１４内に導入する排気管９０からのエア量を制御するための制御部６０と、排気管９０とモータ室１４とを連結する配管７２に設けられ制御部６０の出力に応じて開閉する圧力弁である電磁弁８４と、を有する。
【００４４】
したがって、図７に示すように、制御部６０は、入力された圧力計５０によって測定された測定圧力Ｐが設定モータ室内圧より低い場合には（Ｓ１３０）、制御部６０は、電磁弁８４を開けて（Ｓ１３２）、排気管９０からの排気をモータ室１４内に導入させる（Ｓ１３４）。次いで、制御部６０は、入力された圧力計５０によって測定された測定圧力Ｐが設定モータ室内圧以上になった場合には（Ｓ１３６）、電磁弁８４を閉じ（Ｓ１３８）、排気の導入を停止させる。これにより、モータ室１４内を放電が生じないモータ室内圧に保つことができる。なお、本実施の形態では、制御部６０により電磁弁８４の開閉を行ったが、圧力計５０にＣＰＵが搭載されている場合には、制御部６０を介さず、圧力計５０からの出力に応じて電磁弁８４の開閉を行ってもよい。
【００４５】
なお、上記第４，第５の実施の形態においてモータ室の密閉度合いは、上記第１，第２，第３の実施の形態のモータ室の密閉度合いより低くても、室内圧調整可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明のモータ絶縁保護装置は、ハイブリッド電気自動車や電気自動車に搭載されるモータに有効であるが、高電圧で低圧環境下で使用されるモータの用途にも好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明のモータ絶縁保護装置が搭載される車両の概略構成の一例を説明する構成図である。
【図２】本発明の実施の形態のモータ絶縁保護装置内のモータ室内圧を説明する図である。
【図３】本発明の第４の実施の形態のモータ絶縁保護装置の概略構成を示す構成図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態のモータ絶縁保護装置の加圧制御の動作を説明するフローチャートである。
【図５】本発明の第４の実施の形態のモータ絶縁保護装置の圧力調整動作を説明するフローチャートである。
【図６】本発明の第５の実施の形態のモータ絶縁保護装置の概略構成を示す構成図である。
【図７】本発明の第５の実施の形態のモータ絶縁保護装置の加圧制御の動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００４８】
１０  走行用車輪、１２  ブレーキ付減速機、１４  モータ室、１６  インバータ、１８  発電機、２０  エンジン、４０  モータ、４２  ステータ、４４  コイル、４６  ロータ、４８  車軸、５０  圧力計、６０  制御部、７０  コンプレッサ、７２  配管、８０，８２，８４  電磁弁、９０  排気管、１００  車体、２００，３００  モータ絶縁保護装置。
【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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【図７】
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