(57)【要約】【課題】  モータがタイヤホイールから突出した部分の空気抵抗を減少し、かつ、モータの放熱効率を高めることができる電気自動車のモータ冷却装置の提供を図る。【解決手段】  車輪アクスルに設けたモータ３を動力とし、モータ３は少なくとも一部がタイヤホイール５の中心凹部５ａの内方に挿入配置されており、モータ３がタイヤホイール５の中心凹部５ａから突出した部分３ｂに、車両進行方向に向かって流線形状となり、その前縁１０ａから車両床下走行風を上面に積極的に導入する冷却フェアリング１０を設けることにより、冷却フェアリング１０の下面のみならず上面にあっても積極的に熱交換し、冷却フェアリング１０の表面積が増大することと相俟ってモータ３の冷却効果を高めるとともに、モータ３の突出部分３ｂの空気抵抗を低減できる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪アクスルに設けたモータを動力とし、該モータは少なくとも一部がタイヤホイールの中心凹部の内方に挿入配置された電気自動車において、
前記モータがタイヤホイールの中心凹部から突出した車幅方向内側の部分に、車両進行方向に向かって流線形状となり、その前縁から上面側に車両床下走行風を積極的に導入する冷却フェアリングを設けたことを特徴とする電気自動車のモータ冷却装置。
【請求項２】
冷却フェアリングの後縁の地面からの高さを、タイヤハウスの後側下部近傍に配置したことを特徴とする請求項１に記載の電気自動車のモータ冷却装置。
【請求項３】
冷却フェアリングは、その内部に熱伝導性の高い充填材を充填してなることを特徴とする請求項１または２に記載の電気自動車のモータ冷却装置。
【請求項４】
冷却フェアリングの内部に、モータを駆動制御するための電気回路基板を収納したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の電気自動車のモータ冷却装置。
【請求項５】
冷却フェアリング外表面には、モータと最接近する部位および電気回路基板の配置部位にそれぞれフィンを設けたことを特徴とする請求項４に記載の電気自動車のモータ冷却装置。
【請求項６】
冷却フェアリングの前後方向略中央部から車両前方に配置したフィンは、空気流をタイヤホイールの中心凹部方向に案内させることを特徴とする請求項５に記載の電気自動車のモータ冷却装置。
【請求項７】
冷却フェアリングの後方部分に配置したフィンは、空気流を車両後方に案内させることを特徴とする請求項５または６に記載の電気自動車のモータ冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪アクスルに設けたモータで駆動される電気自動車のモータ冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車の駆動方式の１つとして、タイヤホイールの中にモータを挿入配置するインホイールドライブ方式が提案されており、このインホイールドライブ方式は車室内の有効利用空間が拡大することや各輪独立駆動により従来の自動車と異なる運転感覚が得られるという特徴がある。
【０００３】
このようなドライブシステムを実現するにはモータの小型化が必須であるが、モータ体積を小さくすると損失により発生する熱を放熱する面積も減るため、温度の上昇が顕著になり、ひいては、モータの冷却が大きな問題となる。
【０００４】
この冷却には水冷方式や空冷方式等が知られるが、水冷方式では高い冷却効率が期待できるタイヤホイールに取り付けられたモータに水を循環するための循環装置や配管部品が必要となり、特に配管に付いてはサスペンションの振動に対する耐久性が要求される。
【０００５】
一方、空冷方式では走行による風を利用して冷却することが可能となるため、特に大型の冷却部品を追加する必要がなくコスト的にも有効になる。
【０００６】
このような空冷方式を用いた場合、放熱面積を増大するためにフィンが用いられるが、モータハウジング（ステータホルダ）にフィンを設ける場合には、フィンをモータの回転軸に対して対称に配置することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−８９１６５号公報（第２頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、かかる従来のモータ冷却方式をインホイールドライブ方式の電気自動車に適用した場合、モータハウジングの下側が地面に面し、上側が車体フロアに面することになる。
【０００８】
このため、モータの地面に面した下側には走行風があたって熱交換が促進されるが、モータの上側やタイヤホイール内に挿入された部分には走行風が十分に供給されないため、空気への熱伝達が不十分となって、放熱しにくいという問題を生じる。
【０００９】
また、モータハウジングが単に円筒形であるため、タイヤホイールから突出した部分に走行風があたることにより空気抵抗が増大し、車両の走行抵抗が増加してしまう。
【００１０】
そこで、本発明はモータがタイヤホイールから突出した部分の空気抵抗を減少し、かつ、モータの放熱効率を高めることができる電気自動車のモータ冷却装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明にあっては、車輪アクスルに設けたモータを動力とし、該モータは少なくとも一部がタイヤホイールの中心凹部の内方に挿入配置された電気自動車において、
前記モータがタイヤホイールの中心凹部から突出した車幅方向内側の部分に、車両進行方向に向かって流線形状となり、その前縁から上面側に車両床下走行風を積極的に導入する冷却フェアリングを設けたことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、モータの発生熱はこのモータがタイヤホイールの中心凹部から突出した部分に設けた冷却フェアリングに伝達されるが、この冷却フェアリングは車両床下走行風を上面に積極的に導入するように流線形状となっているので、走行風は冷却フェアリングの下面のみならず上面にあっても積極的に熱交換し、かつ、冷却フェアリングの表面積が増大することと相俟ってモータの冷却効果を高めることができる。
【００１３】
また、モータのタイヤホイール中心凹部から突出した部分が流線形状の冷却フェアリングによって覆われるため、この突出部分の空気抵抗を低減し、ひいては、車両の走行抵抗を減少することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。
【００１５】
図１〜図９は本発明にかかる電気自動車のモータ冷却装置の第１実施形態を示し、図１はモータを組み込んだ後輪部分の側面図、図２は片側の後輪を車両内方から見た斜視図、図３はモータおよび冷却フェアリングの斜視図、図４は図１中Ａ−Ａ線に沿った断面図、図５は図１中Ｂ−Ｂ線に沿った断面図、図６は冷却フェアリング周りの走行風の流れを示す側面図、図７は冷却フェアリングを装着しないモータ周りの流速の計測点位置を示す（ａ）の断面平面図および（ｂ）の断面正面図、図８は図７に示した各計測点での車速に対する流速計測値を示す説明図、図９は冷却フェアリングを装着しないモータ周りの走行風の流れを示す側面図である。
【００１６】
この第１実施形態の電気自動車１は、図１，図２に示すように後輪（以下車輪と称する）２にインホイールドライブ方式を適用した場合を例にとって示し、車輪アクスルに設けたモータ３を動力とし、このモータ３はタイヤハウス４の内方部分に配置されて、このモータ３の駆動軸が配置される車幅方向外方部分３ａ（図３参照）がタイヤホイール５の中心凹部５ａの内方に挿入されている。
【００１７】
本実施形態では、前記車輪２は図２に示すように、アッパ，ロアリンク６ａ，６ｂおよびショックアブソーバ６ｃを備えたダブルウイッシュボーン方式のサスペンション装置６によって車体７（図１参照）に支持されているが、特にサスペンションはこのダブルウイッシュボーンに限定するものではない。
【００１８】
ここで、本実施形態では図１〜図３に示すように、前記モータ３がタイヤホイール５の中心凹部５ａから突出した部分３ｂに、車両進行方向に向かって流線形状となり、その前縁１０ａから車両の床下走行風を上面に積極的に導入する冷却フェアリング１０を設けてある。
【００１９】
前記冷却フェアリング１０は、図３に示すようにモータ３の前端部３ｆから車両前方に所定距離Ｌ１をおいて鋭角状に先細りとなる前縁１０ａを有し、この前縁１０ａからモータ３の上，下部３ｕ，３ｌに接して緩やかに外方に湾曲する曲面１０ｓ１，１０ｓ２を設けるとともに、モータ３の後端部３ｒから車両後方に所定距離Ｌ２をおいて鋭角状に先細りとなる後縁１０ｂを有し、この後縁１０ｂから前記モータ３の上，下部３ｕ，３ｌに接して緩やかに外方に湾曲する曲面１０ｓ３，１０ｓ４を形成してある。
【００２０】
そして、前記冷却フェアリング１０の前縁１０ａから後縁１０ｂに至る全長Ｌは前記タイヤホイール５の中心凹部５ａの内径よりも長く、図４に示すように冷却フェアリング１０は車輪２のタイヤ２ａの車両内側から所定間隔Ｓをおいて配置してある。
【００２１】
また、図５に示すように前記冷却フェアリング１０の前縁１０ａは後縁１０ｂよりもｈ１だけ下方に配置するとともに、図１に示すように車体フロアの床下を流れる走行風Ｗの通過領域に配置して、その前縁１０ａに突き当たった走行風を効率良く冷却フェアリング１０の上面、つまり曲面１０ｓ１および１０ｓ３からなる上面１０ｕｐに導入するようになっている。尚、冷却フェアリング１０の下面は曲面１０ｓ２，１０ｓ４からなる下面１０ｌｗとなっている。
【００２２】
更に、前記冷却フェアリング１０の後縁１０ｂの地面からの高さｈ２を、タイヤハウス４の後側下部４ａ近傍に配置してある。
【００２３】
前記冷却フェアリング１０は、図３に示すようにこれの内部、つまり前記曲面１０ｓ１〜１０ｓ４によって覆われた内部に熱伝導性の高い充填材としての樹脂材１１を充填してある。
【００２４】
以上の構成により本実施形態によれば、モータ３の発生熱は充填した熱伝導性の高い樹脂材１１を介して冷却フェアリング１０の表面となる上面１０ｕｐおよび下面１０ｌｗに伝達される。
【００２５】
このとき、図６に示すように車体フロアの床下には走行風Ｗが流れており、この走行風Ｗは冷却フェアリング１０の下面１０ｌｗに沿って流れる一方、この冷却フェアリング１０は床下走行風Ｗを上面１０ｕｐに積極的に導入するように流線形状となっているので、走行風Ｗは冷却フェアリング１０の下面１０ｌｗのみならず上面１０ｕｐにも積極的に流れて熱交換し、冷却効果を高めることができる。
【００２６】
例えば、冷却フェアリング１０を装着しない場合を図７〜図９によって本実施形態と比較してみると、図７のモータ３周りの流速の計測点Ｓ１〜Ｓ４位置による流速計測結果は図８に示すようになり、タイヤホイール５の中心凹部５ａの外側でモータ３の下方に位置するセンサＳ１では、走行風と略同じ流速が得られているが、タイヤホイール５の中心凹部５ａの内側でモータ３の下方および上方に位置するセンサＳ３，Ｓ４にあっては、センサＳ１における流速の１／５以下の風速しか得られていない。
【００２７】
また、タイヤホイール５の中心凹部５ａの外側でモータ３の上方に位置するセンサＳ２にあっても、センサＳ１における流速の１／３以下しか得られていない。
【００２８】
このため、図９に示すようにモータ３がタイヤホイール５の中心凹部５ａから突出した部分周りの空気流れは、モータ３の下部には略車速と等しい走行風の流れが存在するが、モータ３の上部には床下走行風ほどの際だった流れは発生していない。
【００２９】
これに対し、本実施形態の冷却フェアリング１０を装着したモータ３では、冷却フェアリング１０の前縁１０ａを床下走行風Ｗの通過領域に配置するとともに、後縁１０ｂをタイヤハウス４の後側下部４ａの近傍に配置し、かつ、冷却フェアリング１０を流線形状に形成してあるので、図６に示したように床下部分を流れる車速に略等しい走行風Ｗは、冷却フェアリング１０の前縁１０ａで分岐して冷却フェアリング１０の上面１０ｕｐおよび下面１０ｌｗに沿って剥離することなく流れ、そして、後縁１０ｂで合流した後にタイヤハウス４の外方へと排出される。
【００３０】
この結果、モータ３による空気抵抗が軽減されるとともに、冷却フェアリング１０の表面、特にモータ３の上部領域まで空気流が剥離することなく流れるようになるので、冷却フェアリング１０の内部から空気流への熱交換率が向上する。
【００３１】
また、冷却フェアリング１０は上，下面１０ｕｐ，１０ｌｗが曲面１０ｓ１〜１０ｓ４で形成されることにより、その表面積がモータ３の表面積に比較して増大することができ、この表面積の増大によってもモータ３の冷却効果を更に高めることができる。
【００３２】
更に、モータ３はタイヤホイール５の中心凹部５ａから突出した部分３ｂが流線形状の冷却フェアリング１０によって覆われるため、この突出部分３ｂの空気抵抗を低減し、ひいては、車両の走行抵抗を減少することができる。
【００３３】
更にまた、冷却フェアリング１０の表面、特に上面１０ｕｐに空気流が存在することにより、タイヤホイール５面の車両外側の負圧に引かれてホイール穴５ｂを通り車外に向かう流量が増加することにより、例えば上述の計測点Ｓ３，Ｓ４位置等のタイヤホイール５の中心凹部５ａの内部に位置するモータ３の挿入部分３ａ周りの流速も大きくなり、当該挿入部分３ａからの熱伝達も促進されることになる。
【００３４】
更に、前記冷却フェアリング１０の後縁１０ｂの地面からの高さｈ２を、タイヤハウス４の後側下部４ａ近傍に配置したので、冷却フェアリング１０の後縁１０ｂから流出する空気流をタイヤハウス４からスムーズに排出させることができるので、ホイールインモータによる車両の空気抵抗の増加を抑えることができる。
【００３５】
更にまた、冷却フェアリング１０はモータ３に比べて内部容積が増大し、この容積が増大した冷却フェアリング１０の内部に樹脂材１１を充填したことにより、冷却フェアリング１０の熱容量を大きくすることができるため、モータ３の最高トルク時に発生する高熱を一時的に樹脂材１１に蓄積できるようになり、最高トルク状態での運転持続時間を延ばすことができる。
【００３６】
図１０〜図１２は本発明の第２実施形態を示し、前記第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図１０は冷却フェアリングの断面図、図１１は図１０中Ｃ部の拡大断面図、図１２はモータおよび冷却フェアリングの三角図法で（ａ）は車両内方から見た正面図であり（ｂ），（ｃ），（ｄ）はその平面図，右側面図および左側面図である。
【００３７】
この第２実施形態の電気自動車のモータ冷却装置は、図１０に示すように冷却フェアリング１０の内部に、モータ３を駆動制御するための電気回路基板１２Ａ〜１２Ｄを収納してある。
【００３８】
本実施形態ではモータ３を駆動制御する電気回路基板を４枚に分割して構成し、それぞれの電気回路基板１２Ａ〜１２Ｄを図１２に示すように冷却フェアリング１０内の前縁１０ａ近傍および後縁１０ｂ近傍で各表面近傍に埋設してある。
【００３９】
即ち、冷却フェアリング１０の前縁１０ａ近傍には、上面１０ｕｐに沿って電気回路基板１２Ａを埋設するとともに、下面１０ｌｗに沿って電気回路基板１２Ｂを埋設し、かつ、冷却フェアリング１０の後縁１０ｂ近傍には、上面１０ｕｐに沿って電気回路基板１２Ｃを埋設するとともに、下面１０ｌｗに沿って電気回路基板１２Ｄを埋設してある。
【００４０】
前記各電気回路基板１２Ａ〜１２Ｄは、例えば図１１に電気回路基板１２Ｄに例を取って示すように、電気回路基板１２Ｄの冷却フェアリング１０内方側、つまりモータ３側を所定間隔をもって断熱壁１３で覆い、この断熱壁１３の内方に、冷却フェアリング１０の内部に充填したのと同様の熱伝導性の高い樹脂材１１を充填してある。
【００４１】
従って、この第２実施形態によれば、モータ３および電気回路基板１２Ａ〜１２Ｄからの発熱は樹脂材１１を伝導して冷却フェアリング１０の表面から空気流と熱交換されて外気に排出される。
【００４２】
このとき、モータ３からの熱は、断熱壁１３により遮断されて電気回路基板１２Ａ〜１２Ｄに影響するのを防止する。
【００４３】
ところで、本実施形態ではモータ３を駆動制御するための電気回路基板１２Ａ〜１２Ｄを冷却フェアリング１０の内部に埋設したので、これら電気回路基板１２Ａ〜１２Ｄの占める車両内空間を削減することができるとともに、上述したように電気回路基板１２Ａ〜１２Ｄから発生する熱を冷却フェアリング１０の表面から効率的に排出できるので、電気回路の耐熱性を確保することができる。
【００４４】
図１３，図１４は本発明の第３実施形態を示し、前記第１，第２実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図１３はモータおよび冷却フェアリングの車両内方から見た正面図、図１４はその平面図である。
【００４５】
この第３実施形態の電気自動車のモータ冷却装置は、図１３，図１４に示すように基本的には第１，第２実施形態と同様に、冷却フェアリング１０は、前縁１０ａからモータ３の上，下部３ｕ，３ｌに接して緩やかに外方に湾曲する曲面１０ｓ１，１０ｓ２を設けるとともに、後縁１０ｂから前記モータ３の上，下部３ｕ，３ｌに接して緩やかに外方に湾曲する曲面１０ｓ３，１０ｓ４を形成してある。
【００４６】
また、冷却フェアリング１０の前縁１０ａ近傍の上面１０ｕｐに沿って電気回路基板１２Ａを埋設するとともに、下面１０ｌｗに沿って電気回路基板１２Ｂを埋設し、かつ、冷却フェアリング１０の後縁１０ｂ近傍の上面１０ｕｐに沿って電気回路基板１２Ｃを埋設するとともに、下面１０ｌｗに沿って電気回路基板１２Ｄを埋設してある。
【００４７】
そして、本実施形態では冷却フェアリング１０の外表面のモータ３と最接近する部位および電気回路基板１２Ａ〜１２Ｄの配置部位にそれぞれフィン１４Ａ〜１４Ｆを設けてある。
【００４８】
また、冷却フェアリング１０の前後方向略中央部から車両前方に配置したフィン１４Ａ〜１４Ｄは、空気流をタイヤホイール５の中心凹部５ａ（図２参照）方向に案内させるように湾曲している。
【００４９】
即ち、冷却フェアリング１０外表面のモータ３と最接近する部位は、上面１０ｕｐおよび下面１０ｌｗがモータ３と接する上，下部３ｕ，３ｌであり、一方の上部３ｕに対応する冷却フェアリング１０の上面１０ｕｐにフィン１４Ａを設置し、また、下部３ｌに対応する下面１０ｌｗにフィン１４Ｂを設置してある。
【００５０】
また、冷却フェアリング１０の前縁１０ａ近傍に設けた電気回路基板１２Ａに対応する上面１０ｕｐにフィン１４Ｃを設置するとともに、電気回路基板１２Ｂに対応する下面１０ｌｗにフィン１４Ｄを設置し、かつ、冷却フェアリング１０の後縁１０ｂ近傍に設けた電気回路基板１２Ｃに対応する上面１０ｕｐにフィン１４Ｅを設置するとともに、電気回路基板１２Ｄに対応する下面１０ｌｗにフィン１４Ｆを設置してある。
【００５１】
前記フィン１４Ａ〜１４Ｆは、それぞれ３条のフィン単体１４ｕの集合により構成され、各フィン単体１４ｕの車両前方側は車両前方を指向するが、冷却フェアリング１０の前後方向略中央部から車両前方に配置したフィン１４Ａ〜１４Ｄは、それぞれのフィン単体１４ｕの車両後方側を車両外方に向けて湾曲させて、これらフィン１４Ａ〜１４Ｄによって案内される空気流を前記タイヤホイール５の中心凹部５ａ方向に流すようになっている。
【００５２】
また、冷却フェアリング１０の後方部分に配置したフィン１４Ｅ，１４Ｆは、フィン単体１４ｕを全体的に車両前後方向に直線状に配置して、これらフィン１４Ｅ，１４Ｆで案内される空気流を車両後方に流すようになっている。
【００５３】
尚、それぞれのフィン１４Ａ〜１４Ｆはフィン単体１４ｕを３条設けたが、１条以上設けることにより目的とする機能を達成することができる。
【００５４】
従って、この第３実施形態によれば、冷却フェアリング１０の外表面のモータ３と最接近する部位および電気回路基板１２Ａ〜１２Ｄの配置部位にそれぞれフィン１４Ａ〜１４Ｆを設けたので、モータ３および電気回路基板１２Ａ〜１２Ｄからの発生熱を各フィン１４Ａ〜１４Ｆによって効率良く空気流と熱交換できるため、冷却効果をより高めることができる。
【００５５】
また、冷却フェアリング１０の前後方向略中央部から車両前方に配置したフィン１４Ａ〜１４Ｄは、空気流をタイヤホイール５の中心凹部５ａ（図２参照）方向に案内させるようにしたので、モータ３がタイヤホイール５の中心凹部５ａの内方に挿入された部分３ａ周りの流速が早くなり、当該部分３ａでの熱交換効率が高められてモータ３の冷却効果を更に高めることができる。
【００５６】
更に、冷却フェアリング１０の後方部分に配置したフィン１４Ｅ，１４Ｆは、空気流を車両後方に案内させるようにしたので、上流からの空気流を車両後部のトランクフロアを構成する部材に効率良く流すことができるとともに、ホイールインモータに加わる空気抵抗を低減させることができる。
【００５７】
ところで、本発明の電気自動車のモータ冷却装置は前記第１〜第３実施形態に例をとって説明したが、これら実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採用することができ、例えば後輪に限ることなく前輪、更には６輪以上の車輪を備えた車両では前，後輪間の中間輪にあっても本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１実施形態におけるモータを組み込んだ後輪部分の側面図である。
【図２】本発明の第１実施形態における片側の後輪を車両内方から見た斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態におけるモータおよび冷却フェアリングの斜視図である。
【図４】図１中Ａ−Ａ線に沿った断面図である。
【図５】図１中Ｂ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態における冷却フェアリング周りの走行風の流れを示す側面図である。
【図７】冷却フェアリングを装着しないモータ周りの流速の計測点位置を示す（ａ）の断面平面図および（ｂ）の断面正面図である。
【図８】図７に示した各計測点での車速に対する流速計測値を示す説明図である。
【図９】冷却フェアリングを装着しないモータ周りの走行風の流れを示す側面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態における冷却フェアリングの断面図である。
【図１１】図１０中Ｃ部の拡大断面図である。
【図１２】本発明の第２実施形態におけるモータおよび冷却フェアリングの三角図法で（ａ）は車両内方から見た正面図であり（ｂ），（ｃ），（ｄ）はその平面図，右側面図および左側面図である。
【図１３】本発明の第３実施形態におけるモータおよび冷却フェアリングの車両内方から見た正面図である。
【図１４】本発明の第３実施形態における、図１４はモータおよび冷却フェアリングの平面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  電気自動車
２  後輪（車輪）
３  モータ
４  タイヤハウス
５  タイヤホイール
５ａ  タイヤホイールの中心凹部
７  車体
１０  冷却フェアリング
１０ａ  冷却フェアリングの前縁
１０ｂ  冷却フェアリングの後縁
１１  樹脂材（充填材）
１２Ａ〜１２Ｄ  電気回路基板
１４Ａ〜１４Ｆ  フィン
【図１】
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【図２】
2005312258.tif 000004
【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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【図８】
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【図９】
2005312258.tif 000011
【図１０】
2005312258.tif 000012
【図１１】
2005312258.tif 000013
【図１２】
2005312258.tif 000014
【図１３】
2005312258.tif 000015
【図１４】
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