特開 2024-132467 モーターの冷却構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024132467

(43)【公開日】2024-10-01

(54)【発明の名称】モーターの冷却構造

(51)【国際特許分類】

   H02K 9/22 20060101AFI20240920BHJP

【ＦＩ】

H02K9/22 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023043236

(22)【出願日】2023-03-17

(71)【出願人】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001081

【氏名又は名称】弁理士法人クシブチ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】久保 克博

(72)【発明者】

【氏名】成田 識

【テーマコード（参考）】

5H609

【Ｆターム（参考）】

5H609PP02

5H609PP10

5H609QQ04

5H609RR01

5H609RR60

5H609RR62

(57)【要約】

【課題】効率的な冷却が可能なモーターの冷却構造を提供する。
【解決手段】モーターの冷却構造は、内部に冷媒を封入した第１ジャケット部（２３）を有するモーター軸（２０）と、モーター軸（２０）に対して取り付けられ、第１ジャケット部（２３）と連通する第２ジャケット部（４３、１４３）を有する放熱部（４０、１４０）とを備え、第１ジャケット部（２３）には、第２ジャケット部（４３、１４３）に向けて冷媒を流す第１通路（２５）と、第２ジャケット部（４３、１４３）から流れ出た冷媒が戻る第２通路（２７）と、を含む複数の通路が形成され、第２ジャケット部（４３、１４３）内に、モーター軸（２０）の回転変動を利用した差圧発生機構（４７、１４７）が配置され、第２通路（２７）へ冷媒を環流する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部に冷媒を封入した第１ジャケット部（２３）を有するモーター軸（２０）と、
前記モーター軸（２０）に対して取り付けられ、前記第１ジャケット部（２３）と連通する第２ジャケット部（４３、１４３）を有する放熱部（４０、１４０）とを備え、
前記第１ジャケット部（２３）には、前記第２ジャケット部（４３、１４３）に向けて前記冷媒を流す第１通路（２５）と、前記第２ジャケット部（４３、１４３）から流れ出た前記冷媒が戻る第２通路（２７）と、を含む複数の通路が形成され、
前記第２ジャケット部（４３、１４３）内に、前記モーター軸（２０）の回転変動を利用した差圧発生機構（４７、１４７）が配置され、前記第２通路（２７）へ前記冷媒を環流する、
モーターの冷却構造。

【請求項2】

前記モーター軸（２０）に支持されるローター（３０）を備え、
前記ローター（３０）には、前記第１通路（２５）と前記第２通路（２７）とを連通させる第３ジャケット部（３１）が形成される、
請求項１に記載のモーターの冷却構造。

【請求項3】

前記第２ジャケット部（４３、１４３）の前記冷媒の流量を規制する規制機構（２２）を有し、
前記規制機構（２２）は、前記冷媒の温度が所定の温度以下のときに前記規制をおこなう、
請求項１または２に記載のモーターの冷却構造。

【請求項4】

前記放熱部（１４０）は、前記モーター軸（２０）とともに回転する回転部（１４０ａ）と、
前記回転部（１４０ａ）の内部に配置され、前記放熱部（１４０）の外部の固定部（１６０）に固定されて静止する自由回転部（１４０ｂ）と、を有し、
前記第２ジャケット部（１４３）は、前記自由回転部（１４０ｂ）に形成された静止通路（１４３ｂ、１４３ｃ）を有する、
請求項１に記載のモーターの冷却構造。

【請求項5】

前記固定部（１６０）は、前記自由回転部（１４０ｂ）の固定と固定の解除とを切り替え可能であり、前記冷媒が第２の所定の温度以下のときに、前記自由回転部（１４０ｂ）の固定を解除する、
請求項４に記載のモーターの冷却構造。

【請求項6】

前記第２ジャケット部（１４３）は、前記自由回転部（１４０ｂ）と前記回転部（１４０ａ）との間に形成された環状通路（１４３ｄ）を有し、
前記回転部（１４０ａ）には、前記環状通路（１４３ｄ）に向けて突出する突起（１４７）が形成され、
前記突起（１４７）と対向する位置には、前記環状通路（１４３ｄ）と前記第２通路（２７）とをつなぐ流出口（１４３ｅ）が形成されている、
請求項４または５に記載のモーターの冷却構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モーターの冷却構造に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、熱を効率的に除去できる回転電機の構造を開示する。この回転電機の構造は、出力軸内に蒸発性液体を封入したヒートパイプを配置し、ローターで発生した熱をヒートパイプによってモーター軸に接するプーリや冷却ファンに移動させ、放熱を行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】実開昭６０－０１８６６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１のようにモーターの出力軸内にヒートパイプを設ける場合、がたつきの防止や効率的な放熱のためには、ヒートパイプの側面が出力軸に接触している必要がある。このため、ヒートパイプの外径と、出力軸に形成するヒートパイプを挿入するための孔の内径との管理が難しい。また、ヒートパイプを採用する場合、ヒートパイプが高価であるためコストがかかり、ヒートパイプの内部の冷媒によってはリサイクルが難しいことがある。
本発明は上述した事情を鑑みてなされたものであり、効率的な冷却が可能なモーターの冷却構造を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

モーターの冷却構造は、内部に冷媒を封入した第１ジャケット部を有するモーター軸と、前記モーター軸に対して取り付けられ、前記第１ジャケット部と連通する第２ジャケット部を有する放熱部とを備え、前記第１ジャケット部には、前記第２ジャケット部に向けて前記冷媒を流す第１通路と、前記第２ジャケット部から流れ出た前記冷媒が戻る第２通路と、を含む複数の通路が形成され、前記第２ジャケット部内に、前記モーター軸の回転変動を利用した差圧発生機構が配置され、前記第２通路へ前記冷媒を環流する。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、効率的な冷却が可能なモーターの冷却構造を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施の形態１に係るモーターユニットの断面図。

【図2】ローター側から見たモーターにおける回転部分の斜視図。

【図3】放熱部側から見たモーターにおける回転部分の斜視図。

【図4】実施の形態１に係るモーターの断面図。

【図5】図４のＶ－Ｖ断面に対応する断面図。

【図6】図５のＶＩ－ＶＩ断面に対応する断面図。

【図7】図４のＶＩＩ－ＶＩＩ断面を示す斜視図。

【図8】実施の形態２に係るモーターの断面図。

【図9】図８のＩＸ－ＩＸ断面に対応する断面図。

【図10】図９のＸ－Ｘ断面に対応する断面図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

［実施の形態１］
図１は、実施の形態１の電動の四輪車両のモーターユニット１の断面図であり、車両前後方向に対して垂直な断面を示す。なお、図１は四輪車両の右側の車輪のホイール３に取り付けられたモーターユニット１を車両前方から見た断面である。図１中の符号ＬＨは車幅方向左側を示す。以降の説明は、右側の車輪のホイール３に取り付けられたモーターユニット１の配置に準拠する。また、以後の説明中、前後左右および上下といった方向の記載は、特に記載がなければ車体に対する方向と同一とする。なお、モーターユニット１は、二輪車両または三輪車両に対して取り付けられていてもよい。

【0009】

モーターユニット１は、ケーシング２の内部に格納したモーター１０による駆動力によって駆動軸８を回転させ、駆動軸８に固定されたホイール３を回転させる、いわゆるインホイールモーターである。モーターユニット１は、モーター１０のモーター軸２０の回転を所定の減速比で駆動軸８に伝達する減速装置５を有している。減速装置５は、モーター軸２０の右端部に固定された歯車２１から動力を伝達される２つの二段歯車７、９を有している。二段歯車９には、右方向に延びてケーシング２の外部に突出する駆動軸８が固定されている。減速装置５における減速比は、歯車２１、二段歯車７、９の歯数比に相当する値となる。

【0010】

モーター１０は、ステータ１１と、ステータ１１の内周側に対向したローター３０と、ローター３０を支持して左右方向に延びるモーター軸２０と、を有する。ステータ１１は、内部に導体の巻き線を有しており、ケーシング２に対して固定されている。モーター１０は、外部からステータ１１に供給される電力により、左右方向を軸としてローター３０を回転させる。モーター軸２０は、ケーシング２に軸受を介して左右方向を軸に回動可能に支持され、ローター３０の回転とともに回転する。

【0011】

図２は、モーター１０の回転部分を右側から見た斜視図である。図３は、モーター１０の回転部分を左側から見た斜視図である。図２および図３に示すように、ローター３０が支持するモーター軸２０の左端には、円盤状の放熱部４０が固定されている。

【0012】

放熱部４０は、ローター３０およびモーター軸２０において生じる熱を放出する。放熱部４０は、ローター３０およびモーター軸２０を冷却する円盤状の構造体であり、モーター軸２０と同軸に配置されている。放熱部４０は、アルミダイカストによって形成された３枚の円盤状の部材と、２枚の円形のガスケットと、を有する。放熱部４０は、円盤状の部材とガスケットとが左右方向に交互に重ねられ、４つのボルトで締結されて一体化されて形成される。また放熱部４０は、中心に挿入された左右方向に延びるボルトにより、モーター軸２０に対して固定されている。

【0013】

図３に示すように、放熱部４０には複数の通風孔４１が形成されている。通風孔４１は、放熱部４０を左右方向に貫通する孔であり、放熱部４０を構成する各円盤状の部材およびガスケットにそれぞれ形成された孔が左右方向に繋がって形成される。

【0014】

放熱部４０には、モーター軸２０と同軸のクーリングファン５０が固定されている。クーリングファン５０は、いわゆる軸流式の送風機の羽根車に相当する部材であり、放熱部４０の回転とともに回転し、空気を左右方向に送風する。なお、クーリングファン５０は、四輪車両が前進するときに、放熱部４０に向けて左方向に送風する向きに取り付けられている。

【0015】

図４は、図１の拡大図であり、モーター１０の断面図を示す。図４に示すように、ケーシング２には、左右方向においてクーリングファン５０および放熱部４０を挟んで両側に、それぞれケーシング２の内外を連通させる開口である吸込口２ａおよび吹出口２ｂが形成されている。吸込口２ａは、クーリングファン５０の右側に配置されており、右側（車体外側）に向けて開口している。吹出口２ｂは、放熱部４０の左側に配置されており、左側（車体内側）に向けて開口している。四輪車両の前進時、クーリングファン５０が回転することにより、外部の空気は吸込口２ａからケーシング２の内部に吸い込まれ、放熱部４０を通過して吹出口２ｂから外部に吹き出す。このとき、クーリングファン５０による送風を受けることにより、放熱部４０は熱を空気に放出して冷却され易くなる。また、放熱部４０には左右に貫通する通風孔４１が形成されているため、クーリングファン５０による左方向に向けた送風は通風孔４１を通る。このため、放熱部４０の熱は空気に対して効率的に放出される。

【0016】

図４に示すように、モーター軸２０の内部には、軸ジャケット部（第１ジャケット部）２３が形成されている。軸ジャケット部２３は、内部に冷媒としての水を封入した空間であり、それぞれモーター軸２０に沿って左右方向に延びる第１通路２５および第２通路２７を有している。第１通路２５および第２通路２７は、それぞれモーター軸２０の左端（軸方向内端）２９に至るまで延びており、左端２９において開口している。

【0017】

放熱部４０は、モーター軸２０の左端２９に対して取り付けられ、モーター軸２０と一体に回転する。放熱部４０は、軸ジャケット部２３の各通路２５、２７と連通する放熱ジャケット部（第２ジャケット部）４３を有している。放熱ジャケット部４３は、放熱部４０の内部において水が流れる空間であり、軸ジャケット部２３の各通路２５、２７どうしを連通させる。また、放熱ジャケット部４３には、放熱部４０の組み立ての際に放熱ジャケット部４３内の空気を抜くためのジグルピン４５が設けられている。

【0018】

図５は、図４のＶ－Ｖ断面に対応する断面図であり、放熱部４０の断面を示す。なお、図５には、四輪車両が前進する際の放熱部４０の回転方向である方向Ｂ、および、四輪車両が後進する際の放熱部４０の回転方向である方向Ａを示している。

【0019】

放熱ジャケット部４３は、放熱部４０の径方向内側において環状に形成された内側環状通路４３ｂと、内側環状通路４３ｂから径方向外側に向けて放射状に延びる複数の放射状通路４３ｃと、各放射状通路４３ｃの径方向外側の端部と接続する外側環状通路４３ｄと、を有する。

【0020】

内側環状通路４３ｂは、軸ジャケット部２３の第１通路２５に接続される流入口４３ａと接続されている。流入口４３ａは、第１通路２５の左端から左側に延びている。放射状通路４３ｃは、放熱部４０の回転方向において等間隔に設けられている。また、外側環状通路４３ｄは、流出口４３ｅと接続されている。流出口４３ｅは、外側環状通路４３ｄから右側に延びた後、放熱部４０の径方向内側に向かって延び、第２通路２７に対して接続される。このように、放熱ジャケット部４３は、順次接続された流入口４３ａ、内側環状通路４３ｂ、放射状通路４３ｃ、外側環状通路４３ｄ、流出口４３ｅにより、第１通路２５と第２通路２７とを連通している。

【0021】

放熱部４０内の放射状通路４３ｃは、モーター１０の駆動で放熱部４０が回転することによりモーター軸２０の軸回りに回転する。放射状通路４３ｃ内の水には外側に向けた遠心力が作用し、放射状通路４３ｃの外側に向けた水の流れが生じる。これにより、放射状通路４３ｃから外側環状通路４３ｄに向けた水の流れが生じ、外側環状通路４３ｄから水が押し出されて流出口４３ｅを介して第２通路２７流出する。流出した水は循環して第１通路２５の水を放熱ジャケット部４３に向けて押し出す。このため、第１通路２５の水は、順次に流入口４３ａ、内側環状通路４３ｂ、放射状通路４３ｃ、外側環状通路４３ｄ、および流出口４３ｅを流れ、第２通路２７に流入する。すなわち、第１通路２５は放熱ジャケット部４３に向けて水を流す通路であり、第２通路２７は放熱ジャケット部４３から流れ出た水が戻る通路である。

【0022】

また、図５に示すように、外側環状通路４３ｄは、位置によって通路の幅が異なる形状に形成されている。具体的には、外側環状通路４３ｄは、流出口４３ｅとの接続部分において最大の幅を有し、方向Ｂに向けて幅が徐々に小さくなる。このため、車両の加速等によって放熱部４０の方向Ｂに向けた回転の速度が増加した場合、外側環状通路４３ｄにおいて、慣性で動く水に対して通路の幅が広くなるため、水は放射状通路４３ｃから外側環状通路４３ｄに対して流入し易くなる。

【0023】

図６は、図５のＶＩ－ＶＩ断面に対応する断面図である。図５および図６に示すように、放熱ジャケット部４３には、突起（差圧発生機構）４７が設けられている。突起４７は、放熱部４０において、外側環状通路４３ｄの内部に突出する形状に形成された略円錐形状の突起である。より具体的には、突起４７は、流出口４３ｅに対向する位置に形成されており、先端が流出口４３ｅに向けられている。

【0024】

外側環状通路４３ｄ内の水が放熱部４０に対して、方向Ａまたは方向Ｂに向けて相対回転するように流れている場合、図６に示すように、水は突起４７の側面４７ａに案内されて、第２通路２７に連通する流出口４３ｅに押し込まれる。これは、次のように説明することもできる。突起４７は、側面４７ａに当たった水の外側環状通路４３ｄに沿った方向の相対速度を低下させて圧力を高める。側面４７ａに当たって圧力を高められた外側環状通路４３ｄ内の水は、流出口４３ｅ内の水よりも圧力が高い、すなわち、両者の間には差圧が発生している。このため、高圧側の外側環状通路４３ｄ内の水は、低圧側の流出口４３ｅに流入する。このように、突起４７は、外側環状通路４３ｄ内の水と流出口４３ｅ内の水との間で差圧を発生させることにより、水を第２通路２７に還流することができる。

【0025】

上述のように、車両の加速時には、放熱部４０の方向Ｂに向けた回転の速度が増加するため、慣性によって流れる外側環状通路４３ｄ内の水は、放熱部４０に対して方向Ａに向けて相対回転する。また、車両の減速時には、放熱部４０の方向Ｂに向けた回転の速度が低下するため、慣性によって流れる外側環状通路４３ｄ内の水は、放熱部４０に対して方向Ｂに向けて相対回転する。このように、車両の加減速のためにモーター軸２０の回転変動が生じると、外側環状通路４３ｄ内の水は、放熱部４０に対して方向Ａまたは方向Ｂに相対回転する。これに対し、突起４７は、外側環状通路４３ｄ内の水が放熱部４０に対して方向Ａまたは方向Ｂのどちらに向けて相対回転するように流れている場合でも、水を第２通路２７に還流することができる。このため、突起４７は、車両の加速時または減速時のどちらの状況であるかにかかわらず、モーター軸２０の回転変動によって、放熱ジャケット部４３内の水を第２通路２７に還流することができる。

【0026】

図７は、図４のＶＩＩ－ＶＩＩ断面の斜視図であり、左右方向に垂直なローター３０の断面を示す。図４および図７に示すように、モーター軸２０とローター３０との間には、モーター軸２０の軸回りに環状の第２接続通路２８が設けられている。第２接続通路２８は、モーター軸２０の外周およびローター３０の内周がそれぞれ全周に亘って凹んで形成されている。詳細には、モーター軸２０の外周部には、外周部が狭まるようにして形成された凹溝状の軸側半路が形成される。また、ローター３０の内周部には、軸側半路に対向して、径方向外側に凹んだ凹溝状のローター側半路が形成される。軸側半路と、ローター側半路とが互いに対向して一体となることで、軸回りに環状の第２接続通路２８が形成される。第２接続通路２８は、ローター３０内における左側に設けられている。また、モーター軸２０には、第２通路２７の右端部からモーター軸２０の側面に向けて延び、第２通路２７と第２接続通路２８とを連通させる第２通路接続口２７ａが形成されている。

【0027】

ローター３０は、モーターコアとなる部分において、内部に水が流れるコアジャケット部（第３ジャケット部）３１を有している。コアジャケット部３１は、第２接続通路２８に連通する複数の戻り通路３７を有している。戻り通路３７は、第２接続通路２８からローター３０内を径方向外側に向けて延び、中途部において分岐した形状に形成されている。また、戻り通路３７は、分岐した部分が右側に向けて延びている。

【0028】

図４に示すように、第２接続通路２８よりも右側には、モーター軸２０とローター３０との間には、モーター軸２０の軸回りに環状の第１接続通路２６が設けられている。第１接続通路２６は、第２接続通路２８と同様に、モーター軸２０の外周およびローター３０の内周がそれぞれ全周に亘って凹んで形成された環状の通路である。また、モーター軸２０には、第１通路２５からモーター軸２０の側面に向けて延び、第１通路２５と第１接続通路２６とを連通させる第１通路接続口２５ａが形成されている。

【0029】

コアジャケット部３１は、第１接続通路２６に連通する複数の複数の供給通路３５を有している。供給通路３５は、第１接続通路２６からローター３０内を外周側に向けて延び、戻り通路３７と同様に分岐している。分岐した供給通路３５は、左側向けて延び、戻り通路３７と接続される。

【0030】

このように、第２通路２７は、順次接続された第２通路接続口２７ａ、第２接続通路２８、コアジャケット部３１、第１接続通路２６、第１通路接続口２５ａを介して、第１通路２５と接続されている。このため、第１通路２５、放熱ジャケット部４３、第２通路２７、コアジャケット部３１は順次接続されて水の回路を形成している。上述したように、モーター１０の駆動により、第１通路２５から放熱ジャケット部４３に流入し、放熱ジャケット部４３から第２通路２７に流入する水の流れが生じるため、各ジャケット部２３、３１、４３により形成された回路内を水が循環する。このため、この回路を循環する水はモーター軸２０およびローター３０の内部において熱を受け取り、放熱部４０の内部において放熱する。従って、モーター軸２０およびローター３０を効率的に冷却できる。

【0031】

ここまで、モーター１０は、各ジャケット部２３、３１、４３による回路内に水を循環させることにより、モーター軸２０およびローター３０の熱を効率的に放熱部４０に移動させ、放熱できると説明した。しかし、水の循環のためにはモーター１０の駆動力を利用するため、冷却が不要な状態においては水の循環を規制することが望ましい。以下では、水の温度に応じて、水の循環の規制を行う機構について説明する。

【0032】

図４に示すように、モーター軸２０および放熱部４０は、規制機構２２を有している。規制機構２２は、モーター軸２０および放熱部４０の内側に配置された水温感応サーモ２２ａと、放熱部４０に形成され流入口４３ａおよび流出口４３ｅを連通させるバイパス通路２２ｂと、を有する。水温感応サーモ２２ａは、例えばバイメタル式の自動復帰型サーモスタットであり、水温感応部２２ａ１と、バルブノーズ２２ａ２とを有している。水温感応部２２ａ１は、モーター軸２０において第１通路２５から分岐する形状に形成された水温感応用通路２２ｃに接続される。水温感応部２２ａ１の温度は、水温感応用通路２２ｃ内の水からの熱伝導により、水温感応用通路２２ｃ内の水温に近付く。

【0033】

バルブノーズ２２ａ２は、水温感応サーモ２２ａのうち左端部に設けられている。バルブノーズ２２ａ２は、水温感応部２２ａ１の温度が所定の温度よりも高くなれば左側に向けて移動し、水温感応部２２ａ１の温度が所定の温度よりも低くなれば、右側に向けて移動する。所定の温度は、例えば、モーター１０に使用される絶縁物の許容最高温度よりも低い温度に設定される。

【0034】

バイパス通路２２ｂは、バルブノーズ２２ａ２によって開閉される。バイパス通路２２ｂは、バルブノーズ２２ａ２が左側に向けて移動したときに閉状態とされ、右側に向けて移動した時に開状態とされる。

【0035】

バイパス通路２２ｂが開状態であるときには、流入口４３ａおよび流出口４３ｅとは、バイパス通路２２ｂによって連通される。このため、水温が所定の水温以下の場合には、流入口４３ａ内の水は、内側環状通路４３ｂ、放射状通路４３ｃ、および外側環状通路４３ｄ、を経由せずに、バイパス通路２２ｂを介して流出口４３ｅに戻され易くなる。これにより、水温が所定の水温以下の場合にはコアジャケット部３１、軸ジャケット部２３、およびバイパス通路２２ｂにおいて水が循環し易く、放熱ジャケット部４３の内側環状通路４３ｂ、放射状通路４３ｃ、および外側環状通路４３ｄにおける水は流れにくくなり流量が規制される。このように、規制機構２２により、モーター軸２０およびローター３０の冷却が不要なときに、モーター１０の駆動力が放熱ジャケット部４３の水を流すために使われることを抑制でき、モーター１０の消費電力を低減できる。

【0036】

以上説明したように、本実施の形態において、モーター１０は、内部に水を封入した軸ジャケット部２３を有するモーター軸２０と、モーター軸２０に対して取り付けられ、軸ジャケット部２３と連通する放熱ジャケット部４３を有する放熱部４０とを備え、軸ジャケット部２３には、放熱ジャケット部４３に向けて水を流す第１通路２５と、前記放熱ジャケット部４３から流れ出た水が戻る第２通路２７と、を含む複数の通路が形成され、放熱ジャケット部４３内に、モーター軸２０の回転変動を利用した差圧発生機構としての突起４７が配置され、第２通路２７へ水を環流する。
この構成によれば、水がモーター軸２０および放熱部４０の内部を通して循環するため、モーター軸２０の熱を受け取った水は、放熱部４０において放熱する。また、差圧発生機構としての突起４７によって放熱ジャケット部４３内の水を第２通路２７に還流できるため、水の循環を促進できる。このため、モーター軸２０の熱を放熱部４０に移動させやすくなり、モーター１０の効率的な冷却が可能となる。

【0037】

本実施の形態では、モーター軸２０に支持されるローター３０を備え、ローター３０には、第１通路２５と第２通路２７とを連通させるコアジャケット部３１が形成される。
この構成によれば、水がローター３０、モーター軸２０、および放熱部４０の内部を通して循環するため、ローター３０の内部の熱を受け取った水は、放熱部４０において放熱する。このため、ローター３０内部で発生した熱を積極的に放熱部４０に移動させることが可能となり、モーター１０の効率的な冷却が可能となる。

【0038】

本実施の形態では、モーター１０は、２ジャケット部４３の水の流量を規制する規制機構２２を有し、規制機構２２は、水の温度が所定の温度以下のときに規制をおこなう。
この構成によれば、冷却が不要な状態において、放熱部４０内の水の流量を規制できるため、モーター１０を必要以上に冷却することを抑制でき、軸受やケーシング２の温度を適切な範囲に収めることが可能となる。このため、低温環境においては、軸受の温度上昇を促進し、早期に軸受のクリアランスを適正値にすることができ、長時間運転時などにおいては、モーター１０からの発熱を速やかに放熱することができ、モーター１０の駆動時の消費エネルギーを抑制できる。

【0039】

［実施の形態２］
次に、実施の形態２について、以下に説明する。なお、以下では、実施の形態１と異なる点についてのみ説明し、実施の形態１と同じ点については、説明を省略する。実施の形態２のモーター１０は、規制機構２２を有しておらず、主に放熱部１４０の構成が実施の形態１と異なる。具体的には、実施の形態１では、放熱部４０は、その全体がモーター軸２０と一体となって回転する構成であった。一方で、実施の形態２では、放熱部１４０は、モーター軸２０と一体となって回転する回転部１４０ａと、モーター軸２０に対して相対回転可能な自由回転部１４０ｂと、を有するという点で、実施の形態１の放熱部４０と異なる。

【0040】

図８は、実施の形態２におけるモーター１０の断面図である。図８に示すように、実施の形態２の放熱部１４０は、モーター軸２０の左端２９に対して固定される円盤状の回転部１４０ａと、回転部１４０ａの内側の空間に設けられた円盤状の自由回転部１４０ｂとを有する。

【0041】

自由回転部１４０ｂは、ベアリング１４１を介して、回転部１４０ａに対して左右方向を軸として、回転部１４０ａと同軸で回転可能に取り付けられている。自由回転部１４０ｂは、回転部１４０ａから左側に向けて露出した第１クランク爪１４２を有している。第１クランク爪１４２は、自由回転部１４０ｂに対して固定されており、左側に向けた歯状の凹凸を有している。

【0042】

実施の形態２のケーシング２には、自由回転部１４０ｂをケーシング２に対して固定する固定部１６０が設けられている。固定部１６０は、歯状の凹凸を有する第２クランク爪１６１を有している。第２クランク爪１６１の凹凸は右側に向けて設けられており、第１クランク爪１４２に設けられた凹凸と噛み合う。また、第２クランク爪１６１は、ケーシング２に対して左右方向を中心とした回転が不能であり、左右方向に沿って進退が可能である。このため、第２クランク爪１６１が右方向に移動し、第１クランク爪１４２と第２クランク爪１６１とが噛み合っているとき、自由回転部１４０ｂはケーシング２に対して回転せず静止する。また、ケーシング２は車体に対して回転しないため、第１クランク爪１４２と第２クランク爪１６１とが噛み合っているとき、自由回転部１４０ｂは車両に対して回転せずに静止する。すなわち、固定部１６０による固定により、自由回転部１４０ｂは、モーター軸２０に対して相対的に回転する。

【0043】

また、固定部１６０は、車両のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）によって制御されるソレノイドアクチュエータ１６３を有している。ソレノイドアクチュエータ１６３は、ケーシング２の内部に挿入されて左右方向に進退する可動鉄芯１６３ａを有しており、可動鉄芯１６３ａによって第２クランク爪１６１を押し引きすることにより、第２クランク爪１６１を左右方向に進退させる。従って、ソレノイドアクチュエータ１６３の駆動により、第１クランク爪１４２と第２クランク爪１６１とが噛み合った状態と、噛み合っていない状態と、を切り替えることができる。換言すれば、固定部１６０は、ソレノイドアクチュエータ１６３の動作により、自由回転部１４０ｂがケーシング２および車両に対して回転可能な状態と、回転できない状態と、を切り替えることができる。

【0044】

図９は、図８のＩＸ－ＩＸ断面図であり、実施の形態２の放熱部１４０の断面を示す。図９に示すように、放熱部１４０は、軸ジャケット部２３の各通路２５、２７を連通する放熱ジャケット部１４３を有している。放熱ジャケット部１４３は、第１通路２５に連通する流入口１４３ａと、第２通路２７に連通する流出口１４３ｅと、を有している。流入口１４３ａおよび流出口１４３ｅは、それぞれ回転部１４０ａに形成されている。

【0045】

また、放熱ジャケット部１４３は、それぞれ自由回転部１４０ｂに形成された内側環状通路（静止通路）１４３ｂ、放射状通路（静止通路）１４３ｃと、回転部１４０ａと自由回転部１４０ｂとの間に形成された外側環状通路（環状通路）１４３ｄと、を有する。

【0046】

内側環状通路１４３ｂは環状の通路であり、自由回転部１４０ｂが固定部１６０に固定されて回転部１４０ａと自由回転部１４０ｂとが相対回転した場合でも、回転部１４０ａの流入口１４３ａと常に連通される。放射状通路１４３ｃは、自由回転部１４０ｂ内において内側環状通路１４３ｂから外側に延び、外側環状通路１４３ｄに連通する。

【0047】

自由回転部１４０ｂが固定部１６０に固定されている場合、自由回転部１４０ｂに形成された内側環状通路１４３ｂおよび放射状通路１４３ｃは、ローター３０のコアジャケット部３１およびモーター軸２０の軸ジャケット部２３に対して相対回転する。このため、各ジャケット部２３、３１、１４３における冷媒の循環が促進される。

【0048】

外側環状通路１４３ｄは、放射状通路１４３ｃの外径側の端部と接続する環状の通路であり、流出口１４３ｅに連通している。外側環状通路１４３ｄは、回転部１４０ａに形成された回転部側通路１４３ｄ１と、自由回転部１４０ｂに形成された自由回転部側通路１４３ｄ２と、によって構成される。

【0049】

回転部側通路１４３ｄ１は、回転部１４０ａ内の自由回転部１４０ｂが設けられる空間において、円盤状の自由回転部１４０ｂの外径よりも径方向の外側に拡がった部分である。回転部側通路１４３ｄ１は、流出口１４３ｅとの接続部分において最大の幅を有しており、流出口１４３ｅから方向Ｂに移動するにつれて幅が徐々に小さくなる。また、回転部側通路１４３ｄ１と流出口１４３ｅとの接続部分から方向Ｂに向けて１８０度程度回転した地点において、自由回転部１４０ｂの外径と回転部１４０ａの形成する空間の内径とが略一致する。

【0050】

自由回転部側通路１４３ｄ２は、円盤状の自由回転部１４０ｂの側面の全周に亘って形成された溝であり、放射状通路１４３ｃの外径側の端部と連通している。

【0051】

このように外側環状通路１４３ｄは、回転部側通路１４３ｄ１と自由回転部側通路１４３ｄ２とにより、回転部１４０ａと自由回転部１４０ｂとの間において、自由回転部１４０ｂの全周に亘って形成されている。このため、固定部１６０が自由回転部１４０ｂを固定しているとき、回転部１４０ａと自由回転部１４０ｂとの相対回転により、外側環状通路１４３ｄ内の水は、壁面との摩擦によって回転部１４０ａおよび自由回転部１４０ｂに対して相対運動する。従って、放熱ジャケット部１４３において、軸ジャケット部２３およびコアジャケット部３１に対する相対的な水の流れが生じ易く、各ジャケット部２３、３１，１４３における水の循環が促進される。

【0052】

図１０は、図９のＸ－Ｘ断面に対応する断面図である。図１０に示すように、外側環状通路１４３ｄにおいて、回転部１４０ａには、外側環状通路１４３ｄの内部に向けて突出する突起（差圧発生機構）１４７が形成されている。突起１４７は、流出口１４３ｅに対向する位置に設けられ、先端は流出口１４３ｅに向けられている。突起１４７は外側環状通路１４３ｄに沿った断面において三角形状の断面を有する。突起１４７は、外側環状通路１４３ｄに沿った方向における外側から中央に向かう方向側が流出口１４３ｅ側（右側）に向かって傾斜した２つの案内面１４７ａを有する。

【0053】

上述したように、外側環状通路１４３ｄ内の水は、回転部１４０ａと自由回転部１４０ｂとの相対回転により、回転部１４０ａおよび自由回転部１４０ｂに対して相対運動する。このため、外側環状通路１４３ｄ内の水は突起１４７の案内面１４７ａに遮られ、流出口１４３ｅに向けて押し出される。換言すれば、突起１４７は、外側環状通路１４３ｄ内の水の圧力を流出口１４３ｅ内の水の圧力よりも高めて差圧を発生させ、外側環状通路１４３ｄ内の水を、第２通路２７に連通する流出口１４３ｅに流入させる。このように、外側環状通路１４３ｄを流れる水を突起１４７によって流出口１４３ｅに排出し、第２通路２７に還流できるため、各ジャケット部２３、３１、１４３における水の循環が促進される。

【0054】

また、回転部１４０ａに対する外側環状通路１４３ｄ内の水の相対的な流れの方向は、車両の加速時および減速時においてそれぞれ逆方向となる。本実施の形態では、外側環状通路１４３ｄ内の水の回転部１４０ａに対する相対的な流れの方向にかかわらず、突起１４７の２つの案内面１４７ａによって、外側環状通路１４３ｄ内の水を流出口１４３ｅに押し込むことができる。このため、車両の加速および減速にかかわらず、モーター軸２０の回転変動によって一方向に水を流し易くなり、各ジャケット部２３、３１、１４３における水の循環が促進される。

【0055】

このように、本実施の形態では、固定部１６０が自由回転部１４０ｂを固定することにより、各ジャケット部２３、３１、１４３における水の循環を促進することができる。一方で、例えばモーター１０の冷却が不要な状態においてジャケット部２３、３１、１４３内の水を循環させることは、モーター１０の駆動力の損失につながる。本実施の形態では、水が低温の場合には水の循環を抑制してモーター１０の消費電力を抑制し、水が高温の場合には水の循環を促進してモーター１０の冷却を効率的に行う。

【0056】

具体的には、本実施の形態では、モーター１０は第１通路２５内の水温を検知する温度センサ１６５（図８参照）を有しており、四輪車両のＥＣＵに対して温度の検知信号を送信している。ＥＣＵは、温度センサ１６５による水温の検出値が第２の所定の温度よりも低温であるときに、固定部１６０のソレノイドアクチュエータ１６３を制御し、可動鉄芯１６３ａによって第２クランク爪１６１と第１クランク爪１４２とを離間させる。これにより、固定部１６０は自由回転部１４０ｂを固定しなくなり、自由回転部１４０ｂはローター３０の回転に伴って回転する状態となる。すなわち、外側環状通路１４３ｄ内の水が回転部１４０ａの回転に追従しようとすると、外側環状通路１４３ｄ内の水から自由回転部１４０ｂに摩擦力が作用し、自由回転部１４０ｂは摩擦力によって回転部１４０ａとともに回転することになる。従って、温度センサ１６５による水温の検出値が第２の所定の温度よりも低温であるときには各ジャケット部２３、３１、１４３における水の循環を抑制でき、モーター１０の消費電力を抑制できる。なお、第２の所定の温度は、例えば、モーター１０に使用される絶縁物の許容最高温度よりも低い温度に設定される。

【0057】

また、ＥＣＵは、温度センサ１６５による水温の検出値が第２の所定の温度よりも高温であるときに、固定部１６０のソレノイドアクチュエータ１６３を制御し、可動鉄芯１６３ａによって第２クランク爪１６１と第１クランク爪１４２とを噛み合わせる。これにより、固定部１６０は自由回転部１４０ｂを固定する状態となり、自由回転部１４０ｂは回転しない状態となる。従って、温度センサ１６５による水温の検出値が第２の所定の温度よりも高温であるときには各ジャケット部２３、３１、１４３における水の循環が促進され、モーター１０の冷却を効率的に行うことができる。

【0058】

以上説明したように、本実施の形態において、放熱部１４０は、モーター軸２０とともに回転する回転部１４０ａと、回転部１４０ａの内部に配置され、放熱部１４０の外部の固定部１６０に固定されて静止する自由回転部１４０ｂと、を有し、放熱ジャケット部１４３は、自由回転部１４０ｂに形成された内側環状通路１４３ｂ、放射状通路１４３ｃを有する。
この構成によれば、自由回転部１４０ｂと回転部１４０ａとの相対的な回転により、水の循環を促進し易くなる。このため、モーター１０の効率的な冷却が可能となる。

【0059】

本実施の形態では、固定部１６０は、自由回転部１４０ｂの固定と固定の解除とを切り替え可能であり、水が第２の所定の温度以下のときに、自由回転部１４０ｂの固定を解除する。
この構成によれば、冷却が不要な状態では自由回転部１４０ｂの固定を解除できるため、水の循環の促進を停止でき、モーター１０の駆動時の消費電力を抑制できる。

【0060】

本実施の形態では、放熱ジャケット部１４３は、自由回転部１４０ｂと回転部１４０ａとの間に形成された外側環状通路１４３ｄを有し、回転部１４０ａには、外側環状通路１４３ｄに向けて突出する突起１４７が形成され、突起１４７と対向する位置には、外側環状通路と第２通路２７とをつなぐ流出口１４３ｅが形成されている。
この構成によれば、外側環状通路１４３ｄ内の水が回転部１４０ａに対してどちらの回転方向に相対回転していても、水を突起によって流出口１４３ｅに向けて押し出すことができる。このため、水の循環を促進でき、モーターの効率的な冷却が可能となる。

【0061】

［他の実施の形態］
上述した実施の形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の主旨を逸脱しない範囲で任意に変形及び応用が可能である。

【0062】

上記実施の形態において、モーター１０は、四輪車両のモーターユニット１に設けられていると説明したが、これは一例である。モーター１０が設けられるモーターユニット１は、鞍乗り型車両などの、四輪車両以外の車両に設けられていてもよい。また、上記実施の形態では、モーターユニット１の駆動軸８にはホイール３が接続されるインホイールモーターであると説明したが、これは一例である。例えば、駆動軸８にはホイール３の代わりにスプロケットが接続されており、スプロケットに巻き掛けられたチェーンを介してホイールに動力を伝達する構成としてもよい。

【0063】

上記実施の形態では、軸ジャケット部２３には、第１通路２５および第２通路２７が形成されると説明したが、これは一例である。軸ジャケット部２３には、放熱部４０に向けて冷媒が流れる通路と、放熱部４０から流出した冷媒が戻る流路が形成されていればよい。このため、例えば、モーター軸２０に沿って延びる一つ以上の冷媒の通路が各通路２５、２７に加えて形成されていてもよい。

【0064】

上記実施の形態では、冷媒は、軸ジャケット部２３、放熱ジャケット部４３、１４３、および、コアジャケット部３１を循環すると説明したが、これは一例である。例えば、冷媒は、軸ジャケット部２３と放熱ジャケット部４３、１４３とにおいて循環し、コアジャケット部３１は形成されていない構成としてもよい。この場合、第１通路２５と第２通路２７とは、モーター軸２０の内部において直接的に連通する。この場合であっても、モーター軸２０の熱を放熱部４０に対して効率的に移動させることができ、モーター軸２０の効率的な冷却が可能である。

【0065】

上記実施の形態では、冷媒は水であると説明したが、これは一例である。冷媒は、ＬＬＣ（Ｌｏｎｇ Ｌｉｆｅ Ｃｏｏｌａｎｔ）等の、各ジャケット部２３、４３、３１を液体として循環できるものであればよい。

【0066】

実施の形態１では、水温感応サーモ２２ａの水温感応部２２ａ１は、第１通路２５にから分岐した水温感応用通路２２ｃの水温と等しい温度になると説明した。また、実施の形態２では、温度センサ１６５は、第１通路２５の水温を検知すると説明したが、これらは一例である。水温感応サーモ２２ａ、固定部１６０は、ジャケット部２３、３１、４３のいずれの箇所に設けられていてもよい。また、水温感応サーモ２２ａ、温度センサ１６５は、冷媒の温度ではなく、モーター軸２０、ローター３０等の構造体の温度によって動作する構成であってもよい。

【0067】

上記実施の形態で説明した放熱部４０、１４０に形成された放熱ジャケット部４３、１４３の構成は一例であり、上記実施の形態と異なる構成であってもよい。例えば、実施の形態２の放熱ジャケット部１４３を、内側環状通路１４３ｂおよび放射状通路１４３ｃが形成されていない構成に変更してもよい。この場合、例えば、流入口１４３ａは放熱部１４０内を径方向外側に延びて直接的に外側環状通路１４３ｄに連通する。この場合であっても、外側環状通路１４３ｄ内の水は回転部１４０ａおよび自由回転部１４０ｂと相対回転するように流れる。このため、回転部１４０ａの突起１４７により外側環状通路１４３ｄ内の水を流出口１４３ｅに押し込むことができ、各ジャケット部２３、３１、１４３での水の循環を促進できる。

【0068】

［上記実施の形態によりサポートされる構成］
上記実施の形態は、以下の構成をサポートする。

【0069】

（構成１）内部に冷媒を封入した第１ジャケット部を有するモーター軸と、前記モーター軸に対して取り付けられ、前記第１ジャケット部と連通する第２ジャケット部を有する放熱部とを備え、前記第１ジャケット部には、前記第２ジャケット部に向けて前記冷媒を流す第１通路と、前記第２ジャケット部から流れ出た前記冷媒が戻る第２通路と、を含む複数の通路が形成され、前記第２ジャケット部内に、前記モーター軸の回転変動を利用した差圧発生機構が配置され、前記第２通路へ前記冷媒を環流する、モーターの冷却構造。
この構成によれば、冷媒がモーター軸および放熱部の内部を通して循環するため、モーター軸の熱を受け取った冷媒は、放熱部において放熱する。また、差圧発生機構によって第２ジャケット部内の冷媒を第２通路に還流できるため、冷媒の循環を促進できる。このため、モーター軸の熱を放熱部に移動させやすくなり、モーターの効率的な冷却が可能となる。

【0070】

（構成２）前記モーター軸に支持されるローターを備え、前記ローターには、前記第１通路と前記第２通路とを連通させる第３ジャケット部が形成される、構成１に記載のモーターの冷却構造。
この構成によれば、冷媒がローター、モーター軸、および放熱部の内部を通して循環するため、ローターの内部の熱を受け取った冷媒は、放熱部において放熱する。このため、ローター内部で発生した熱を積極的に放熱部に移動させることが可能となり、モーターの効率的な冷却が可能となる。

【0071】

（構成３）前記第２ジャケット部の前記冷媒の流量を規制する規制機構を有し、前記規制機構は、前記冷媒の温度が所定の温度以下のときに前記規制をおこなう、構成１または２に記載のモーターの冷却構造。
この構成によれば、冷却が不要な状態において、放熱部内の冷媒の流量を規制できるため、モーターを必要以上に冷却することを抑制でき、軸受やケーシングの温度を適切な範囲に収めることが可能となる。このため、低温環境においては、軸受けの温度上昇を促進し、早期に軸受のクリアランスを適正値にすることができ、長時間運転時などにおいては、モーターからの発熱を速やかに放熱することができ、モーターの駆動時の消費エネルギーを抑制することができる。

【0072】

（構成４）前記放熱部は、前記モーター軸とともに回転する回転部と、前記回転部の内部に配置され、前記放熱部の外部の固定部に固定されて静止する自由回転部と、を有し、前記第２ジャケット部は、前記自由回転部に形成された静止通路を有する、構成１から３のいずれかに記載のモーターの冷却構造。
この構成によれば、自由回転部と回転部との相対的な回転により、冷媒の循環を促進し易くなる。このため、モーターの効率的な冷却が可能となる。

【0073】

（構成５）前記固定部は、前記自由回転部の固定と固定の解除とを切り替え可能であり、前記冷媒が第２の所定の温度以下のときに、前記自由回転部の固定を解除する、構成４に記載のモーターの冷却構造。
この構成によれば、冷却が不要な状態では自由回転部の固定を解除できるため、冷媒の循環の促進を停止でき、モーターの駆動時の消費エネルギーを抑制できる。

【0074】

（構成６）前記第２ジャケット部は、前記自由回転部と前記回転部との間に形成された環状通路を有し、前記回転部には、前記環状通路に向けて突出する突起が形成され、前記突起と対向する位置には、前記環状通路と前記第２通路とをつなぐ流出口が形成されている、構成４または５に記載のモーターの冷却構造。
この構成によれば、環状通路内の冷媒が回転部に対してどちらの回転方向に相対回転していても、冷媒を突起によって流出口に向けて押し出すことができる。このため、冷媒の循環を促進でき、モーターの効率的な冷却が可能となる。

【符号の説明】

【0075】

１ モーターユニット
１０ モーター
１１ ステータ
２０ モーター軸
２２ 規制機構
２３ 軸ジャケット部（第１ジャケット部）
２５ 第１通路
２７ 第２通路
３０ ローター
３１ コアジャケット部（第３ジャケット部）
４０ 放熱部
４３ 放熱ジャケット部（第２ジャケット部）
４７ 突起（差圧発生機構）
５０ クーリングファン
１４０ 放熱部
１４０ａ 回転部
１４０ｂ 自由回転部
１４１ ベアリング
１４２ 第１クランク爪
１４３ 放熱ジャケット部（第２ジャケット部）
１４３ａ 流入口
１４３ｂ 内側環状通路（静止通路）
１４３ｃ 放射状通路（静止通路）
１４３ｄ 外側環状通路（環状通路）
１４３ｅ 流出口
１４７ 突起（差圧発生機構）
１６０ 固定部
１６１ 第２クランク爪
１６３ ソレノイドアクチュエータ
１６３ａ 可動鉄芯
１６５ 温度センサ
Ａ 方向
Ｂ 方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】