特許 7537447 電動機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-13

(45)【発行日】2024-08-21

(54)【発明の名称】電動機

(51)【国際特許分類】

   H02K 9/04 20060101AFI20240814BHJP

【ＦＩ】

H02K9/04 Z

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2022012238

(22)【出願日】2022-01-28

(65)【公開番号】P2023110655

(43)【公開日】2023-08-09

【審査請求日】2023-11-23

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小川 裕之

【審査官】三澤 哲也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０８３６４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３１８６８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０４４３１９３１（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ ９／０４

Ｂ６０Ｋ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ステータコイルを有するステータと、
前記ステータの外側に配置されたロータと、
を備えた電動機であって、
前記ロータは、車輪のホイールを構成するリム部とディスク部とを有しており、
前記ロータの内面における前記ステータコイルと空隙を介して対向する位置であって前記リム部と前記ディスク部とでなす角部分に、複数のフィンが前記ロータの周方向で所定間隔をあけて並んで設けられており、
前記角部分における前記ロータの内面は、前記ロータの径方向に対して前記ロータの軸線方向で外側から内側に向かって傾いた斜面であり、
前記ロータの径方向で前記斜面の内側の端から外側の端にわたって前記フィンが立設していることを特徴とする電動機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動機に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、インホイールモータおいて、モータ軸及びロータの回転によって空気の流れを発生させる空気循環翼を設ける技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－１７１２５２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では、インホイールモータにおける発熱部であるステータコイルの近傍で、空気の流れを積極的に作ることができる構造に関しては言及されていない。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、ステータコイルの近傍で空気の流れを積極的に作ることのできる電動機を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電動機は、ステータコイルを有するステータと、前記ステータの外側に配置されたロータと、を備えた電動機であって、前記ロータの内面には、前記ステータコイルと対向する位置に複数のフィンが設けられていることを特徴とするものである。

【0007】

これにより、ロータの回転に伴って複数のフィンにより、ステータコイルの近傍で空気の流れを積極的に作ることができる。

【0008】

また、上記において、前記ロータは、車輪のホイールを構成するリム部とディスク部とを有しており、前記複数のフィンは、前記ロータの内面における前記リム部と前記ディスク部とでなす角部分に、前記ロータの周方向で所定間隔をあけて並んで設けられているようにしてもよい。

【0009】

これにより、ロータ内におけるデッドスペースを有効活用して、ロータの大型化、ひいては、電動機の大型化を抑制することができる。

【0010】

また、上記において、前記ロータは、車輪のホイールを構成するリム部とディスク部とを有しており、前記複数のフィンは、前記ロータの内面における前記リム部または前記ディスク部に、前記ロータの周方向で所定間隔をあけて並んで設けられているようにしてもよい。

【0011】

これにより、複数のフィンをステータコイルに、より近づけて設けることが可能となる。

【発明の効果】

【0012】

本発明に係る電動機は、ステータコイルの近傍で空気の流れを積極的に作ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、実施形態に係るインホイールモータを備える車両の概略構成を示した図である。

【図2】図２は、インホイールモータの概略構成を示した断面図である。

【図3】図３は、モータロータを内側から見た斜視図である。

【図4】図４は、モータロータを軸線方向で内側から見た図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に、本発明に係る電動機であるインホイールモータの実施形態について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。

【0015】

図１は、実施形態に係るインホイールモータ３を備える車両１の概略構成を示した図である。なお、図１は、実施形態に係るインホイールモータ３を動作させる構成以外の構成は図示を省略している。

【0016】

実施形態に係る車両１は、４つの車輪２の全てに電動機としてインホイールモータ３を装着している。インホイールモータ３の回転構造は周知のものを利用可能である。また、インホイールモータ３の車両１の内側には、摩擦ブレーキとして、例えば、ディスクブレーキ４が配置されている。ディスクブレーキ４の制動構造に関しては、従来のディスクブレーキと同じ構造を採用可能である。

【0017】

また、インホイールモータ３には、インホイールモータ３の温度、望ましくは、最も発熱量の多い後述するステータコイル３１２周辺のステータ３１の温度を検出するモータ温度センサ５が設けられている。モータ温度センサ５からの信号線は、ＥＣＵ６に接続されている。ＥＣＵ６は、ＣＰＵを含むマイクロプロセッサとして構成されており、マイクロコンピュータによる演算を行う演算ユニット、各種の処理プログラムを記憶するＲＯＭ、一時的にデータやプログラムを記憶してデータ格納やプログラム実行のためのワークエリアとして利用されるＲＡＭ、及び、各種信号の送受信を行うための入出力ポート等を有する。また、ＥＣＵ６には、車輪２の車輪速を検出するための回転角センサ７、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルストロークセンサ８、及び、ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキストロークセンサ９からの信号も供給される。

【0018】

図２は、インホイールモータ３の概略構成を示した断面図である。なお、インホイールモータ３の一部にディスクブレーキ４のディスクロータ４１及びキャリパ４２が併せて図示されている。

【0019】

インホイールモータ３は、ステータ３１とモータロータ３２とを有している。ステータ３１は、ステータコア３１１とステータコイル３１２とステータスピンドル３１３とを有している。また、略リング形状のステータ３１の周囲には、ステータコイル３１２が等間隔に配置されている。ステータコイル３１２は、ＥＣＵ６からの指令にしたがってバッテリから所定のタイミングで電力供給を受けることにより、所定速度の回転磁界を発生させることができる。ステータスピンドル３１３は、サスペンションアームに固定されたナックル３３に、ボルト３４によって固定されている。このナックル３３には、ステータスピンドル３１３を介してボルト３４によりハブベアリング３５が固定され、ハブスピンドル３６を回転自在に支持している。また、ステータスピンドル３１３には、ステータ３１からの放熱を促してステータ３１を冷却するための冷却ピン３１４が設けられている。また、ステータスピンドル３１３には、モータロータ３２（後述するリム部３２１）との間の隙間をシールするシール材３１５が設けられている。

【0020】

ステータ３１の外側には、リム部３２１とディスク部３２２とを有するモータロータ３２が、ステータ３１と所定間隔をあけて回転自在に配置されている。なお、実施形態に係るインホイールモータ３においては、モータロータ３２が、車輪２のホイールを構成する構成要素としてのリム部３２１とディスク部３２２とを有している。リム部３２１は、ステータ３１の径方向外側に位置している。ディスク部３２２は、ステータ３１の軸線方向外側に位置している。リム部３２１の内周側には、ステータ３１のステータコア（ステータヨーク）３１１と対向するように永久磁石などのマグネット３２３が配置されており、回転磁界の移動に伴いステータ３１に対しモータロータ３２が回転するようになっている。モータロータ３２は、ハブボルト３７によってハブスピンドル３６に固定されているため、モータロータ３２の回転によって車輪２を所定速度で回転させることができる。

【0021】

また、実施形態に係るインホイールモータ３においては、インホイールモータ３内でステータ３１とモータロータ３２とにより形成される空間には、潤滑油や冷却油などの液体は充填されておらず、インホイールモータ３（前記空間）内外で空気（気体）の入れ替えが可能となっている。これにより、例えば、ステータ３１に設けられたステータコイル３１２から前記空間内の空気に放熱することによって、ステータコイル３１２の温度を低下させることができる。

【0022】

なお、図２に示す構造では、モータロータ３２がハブスピンドル３６に直接固定されたモータ直結型のインホイールモータ３を示しているが、例えば、モータロータ３２とハブスピンドル３６との間に減速装置を配置し、高効率で高速回転するモータロータ３２の回転速度を減速装置により所望の回転速度に減速したり、所望のトルクを発生するようにしたりしてもよい。

【0023】

インホイールモータ３の場合、回生制御を行うことにより、制動力を発生することができるが、それだけでは車両全体としての制動力を十分にカバーできない場合がある。そのため、本実施形態では、摩擦ブレーキであるディスクブレーキ４が設けられている。インホイールモータ３にディスクブレーキ４を適用する場合には、モータロータ３２にディスクブレーキ４のディスクロータ４１を固定する。ディスクブレーキ４の制動構造も周知のものを利用可能であり、例えば、図２に示すように、ディスクロータ４１の一部を跨ぐように配置されたキャリパ４２に内蔵されたブレーキパッドを油圧などを利用してディスクロータ４１の摺動面に押圧することにより、ディスクロータ４１の回転制動を効率的に行うことができる。なお、車両１の制動を行う場合、インホイールモータ３の回生制動のみで行う場合と、ディスクブレーキ４の摩擦制動のみで行う場合と、両者の協調制御により行う場合とがある。

【0024】

図３は、モータロータ３２を内側から見た斜視図である。図４は、モータロータ３２を軸線方向で内側から見た図である。

【0025】

図２、図３及び図４に示すように、実施形態に係るインホイールモータ３においては、モータロータ３２の内面におけるステータコイル３１２と空隙を介して対向する位置であってステータコイル３１２の近傍に、複数のフィン３２４が設けられている。具体的には、モータロータ３２の内面におけるリム部３２１とディスク部３２２とでなす角部分に、モータロータ３２の周方向に所定間隔をあけて並んで複数のフィン３２４が設けられている。これにより、モータロータ３２内におけるデッドスペースを有効活用して、モータロータ３２の大型化、ひいては、インホイールモータ３の大型化を抑制することができる。

【0026】

なお、複数のフィン３２４を設ける位置としては、前記角部分に限定されるものではなく、例えば、モータロータ３２の内面におけるリム部３２１またはディスク部３２２のステータコイル３１２と空隙を介して対向する位置に、モータロータ３２の周方向に所定間隔をあけて並んで設けてもよい。これにより、複数のフィン３２４をステータコイル３１２に、より近づけて設けることが可能となる。

【0027】

実施形態に係るインホイールモータ３においては、モータロータ３２の回転に伴って複数のフィン３２４により、通電することによって発熱する発熱部であるステータコイル３１２の近傍で空気の流れを積極的に作ることのできるため、その空気の流れによってステータコイル３１２の近傍の空気の入れ替えが促される。これにより、ステータコイル３１２から空気への熱伝達の効率が上昇し、ステータコイル３１２からの放熱量が増加して、その結果、複数のフィン３２４を設けない場合よりもステータコイル３１２の温度を低下させることができる。

【符号の説明】

【0028】

１ 車両
２ 車輪
３ インホイールモータ
４ ディスクブレーキ
５ モータ温度センサ
６ ＥＣＵ
７ 回転角センサ
８ アクセルストロークセンサ
９ ブレーキストロークセンサ
３１ ステータ
３２ モータロータ
３３ ナックル
３５ ハブベアリング
３６ ハブスピンドル
３７ ハブボルト
４１ ディスクロータ
４２ キャリパ
３１１ ステータコア
３１２ ステータコイル
３１３ ステータスピンドル
３１４ 冷却ピン
３１５ シール材
３２１ リム部
３２２ ディスク部
３２３ マグネット
３２４ フィン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】