特許 7635750 インホイールモータの冷却構造

(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】2025-02-17

(45)【発行日】2025-02-26

(54)【発明の名称】インホイールモータの冷却構造

(51)【国際特許分類】

   H02K 9/19 20060101AFI20250218BHJP

   B60K 1/04 20190101ALI20250218BHJP

【ＦＩ】

H02K9/19 A

B60K1/04 Z

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2022063625

(22)【出願日】2022-04-06

(65)【公開番号】P2023154344

(43)【公開日】2023-10-19

【審査請求日】2023-12-19

(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】宮園 秀明

【審査官】津久井 道夫

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－１９２９９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１１／０９３２００（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００９／０００１６７８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－０５８４８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ ９／１９

Ｂ６０Ｋ １／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車輪のホイール内に設けられたインホイールモータの冷却構造であって、
前記ホイールが固定されるハブを回転させる回転電機と、
前記ハブを回転可能に支持するとともに、前記回転電機のステータと接触して設けられたナックルと、
を備え、
前記車輪の軸線方向に延在する冷却フィンを前記ナックルに１つ以上設けており、
前記ナックルの車両後方側の脚部における周方向の側面に、前記冷却フィンを配置したことを特徴とするインホイールモータの冷却構造。

【請求項2】

車輪のホイール内に設けられたインホイールモータの冷却構造であって、
前記ホイールが固定されるハブを回転させる回転電機と、
前記ハブを回転可能に支持するとともに、前記回転電機のステータと接触して設けられたナックルと、
を備え、
前記車輪の軸線方向に延在する冷却フィンを前記ナックルに１つ以上設けており、
前記ナックルの車両後方側のみに前記冷却フィンを配置したことを特徴とするインホイールモータの冷却構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、インホイールモータの冷却構造に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、インホイールモータの冷却装置において、ステータが固定されたハウジングの外周部であってインホイールモータの下部にモータ放熱フィンを配置し、インホイールモータの外部に空冷ファンを設けてモータ放熱フィンを空冷す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２０１０－１４８２７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に開示された技術においては、冷却性能の向上において改善の余地がある。

【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、冷却性能の向上を図ることができるインホイールモータの冷却構造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、本発明に係るインホイールモータの冷却構造は、車輪のホイール内に設けられたインホイールモータの冷却構造であって、前記ホイールが固定されるハブを回転させる回転電機と、前記ハブを回転可能に支持するとともに、前記回転電機のステータと接触して設けられたナックルと、を備え、前記車輪の軸線方向に延在する冷却フィンを前記ナックルに１つ以上設けたことを特徴とするものである。

【0007】

これにより、回転電機のステータから熱が伝わるナックルに、ホイール内での風の流れ方向を考慮して冷却フィンを設けて、冷却性能を向上させることができる。

【0008】

また、上記において、前記ナックルの車両後方側の脚部における周方向の側面に、前記冷却フィンを配置してもよい。

【0009】

これにより、風速の大きい部位に冷却フィンを配置して冷却性能を向上させることができる。

【0010】

また、上記において、前記ナックルの車両後方側のみに前記冷却フィンを配置してもよい。

【0011】

これにより、冷却フィンの数を減らして低コスト化を図りつつ、効率よく冷却性能を向上させることができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明に係るインホイールモータの冷却装置は、回転電機のステータから熱が伝わるナックルに、ホイール内での風の流れ方向を考慮して冷却フィンを設けて、冷却性能を向上させ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の概略構成を示した断面図である。

【図2】図２は、車両走行中におけるインホイールモータが搭載された車輪周りの風の流れを示した図である。

【図3】図３は、ナックルの車両後方側に位置する脚部に冷却フィンが配置されたインホイールモータを軸線方向で内側から見た図である。

【図4】図４は、車両後方側に位置する脚部に冷却フィンが配置されたナックルの斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に、本発明に係るインホイールモータの冷却構造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１の概略構成を示した断面図である。実施形態に係るインホイールモータ１は、ステータ１１とロータ１２とを有し、車輪のホイール内に設けられる。ステータ１１は、ステータコア１１１とステータコイル１１２とステータスピンドル１１３とを有している。また、略リング形状のステータ１１の周囲には、ステータコイル１１２が等間隔に配置されている。ステータコイル１１２は、バッテリからの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１１３は、サスペンションアームに固定されたナックル１３に、ボルト１４によって固定されている。このナックル１３は、アウターレース（外輪）１５１とインナーレース（内輪）１５２との間に複数のボールが配置されたハブベアリング１５を介して、ハブ１６を回転自在に支持している。

【0016】

ステータ１１の外側には、リム部１２１とディスク部１２２とを有するロータ１２が、ステータ１１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１においては、ロータ１２が、車輪のホイールを構成する構成要素としてのリム部１２１とディスク部１２２とを有している。リム部１２１は、ステータ１１の径方向外側に位置している。ディスク部１２２は、ステータ１１の軸線方向で外側に位置している。なお、本実施形態において「軸線方向」とは、特に断りが無い限り、後述する車軸１８の軸線ＡＸが延びる方向とする。リム部１２１の内周側には、ステータ１１のステータコア１１１と対向するように永久磁石などのマグネット１２３が配置されており、回転磁界の移動に伴いステータ１１に対しロータ１２が回転するようになっている。ロータ１２は、ハブボルト１７によってハブ１６に固定されているため、ロータ１２の回転によって車輪を所定速度で回転させることができる。

【0017】

車軸１８は、インホイールモータ１が搭載される車輪の回転軸に相当するものであって、軸線ＡＸを中心に回転可能であり、車両外方側の端部が係止リング１９によってハブ１６に固定されている。

【0018】

機械式のポンプ２０は、例えば、冷媒である冷却液（オイル）を圧送するオイルポンプなどであり、ポンプ２０を構成する固定部であるインナーレース２０１がハブベアリング１５のアウターレース１５１に取り付けられており、ポンプ２０を構成する回転部であるアウターレース２０２がハブ１６に取り付けられている。そして、ハブ１６の回転に伴ってアウターレース２０２が回転することにより、インナーレース２０１とアウターレース２０２との回転差によってポンプ２０が駆動する。なお、機械式のポンプ２０に代えて、電動式のポンプを用いてもよい。この際、電動式のポンプは、ハブベアリング１５のアウターレース１５１に設ければよい。

【0019】

ステータコア１１１の内部には、ステータ１１の周方向に延在して冷却液が流れる流路である第１冷却流路１１４と第２冷却流路１１５とが、軸線方向に並んで設けられている。第１冷却流路１１４と第２冷却流路１１５とは、ステータコア１１１内で互いの一部が連通している。

【0020】

ナックル１３の内部とステータ１１（ステータコア１１１及びステータスピンドル１１３）の内部とには、互いを連通するように、ステータコア１１１内の第１冷却流路１１４及び第２冷却流路１１５と、ポンプ２０との間で冷却液を循環させるための複数の流路である往路流路１３１及び復路流路１３２が設けられている。往路流路１３１及び復路流路１３２におけるナックル１３とステータ１１（ステータスピンドル１１３）との接続部分は、ステータ１１の周方向でナックル１３とステータスピンドル１１３とを締結するボルト１４が存在しない位置としている。また、往路流路１３１及び復路流路１３２におけるナックル１３とステータ１１（ステータスピンドル１１３）との接続部分には、不図示のガスケットが入れられており、前記接続部分でのシール性を確保している。

【0021】

往路流路１３１の流入側の端部はポンプ２０の吐出口と連通しており、往路流路１３１の流出側の端部はステータコア１１１内の第１冷却流路１１４と連通している。また、復路流路１３２の流入側の端部はステータコア１１１内の第２冷却流路１１５と連通しており、復路流路１３２の流出側の端部はポンプ２０の流入口と連通している。

【0022】

なお、ナックル１３は、強度などを考慮して、必要に応じて体格を大きくして往路流路１３１及び復路流路１３２などの冷却液を流すための流路を内部に設ければよい。ナックル１３内に往路流路１３１及び復路流路１３２を設ける方法としては、例えば、ドリル加工などによってナックル１３の壁面に往路流路１３１及び復路流路１３２に対応する溝を掘った後、その溝を蓋部材で覆ったり、鋳造によってナックル１３を作製する際に、往路流路１３１及び復路流路１３２に対応する部分に中子を設けたりすればよい。

【0023】

実施形態に係るインホイールモータ１においては、ハブ１６の回転に伴ってポンプ２０が駆動することにより、ポンプ２０から吐出された冷却液が、図１に示すように、往路流路１３１、第１冷却流路１１４、第２冷却流路１１５、復路流路１３２、の順で各流路を流れてポンプ２０に戻ってくるように循環する。

【0024】

実施形態に係るインホイールモータ１では、ポンプ２０によって冷却液を循環させて、第１冷却流路１１４及び第２冷却流路１１５を流れる冷却液がステータコア１１１から熱を奪うことにより、ステータコア１１１ひいてはステータ１１を冷却することができる。また、ステータコア１１１から熱を受けた冷却液が、第２冷却流路１１５から復路流路１３２に流出し、復路流路１３２、ポンプ２０、往路流路１３１、を順に流れて、再び、第１冷却流路１１４に流入するまでの間に、往路流路１３１及び復路流路１３２にて冷却液の熱がナックル１３に伝わり、ナックル１３の周囲を流れる空気に放熱される。

【0025】

このように、実施形態に係るインホイールモータ１では、ハブ１６の回転に伴ってポンプ２０を駆動させることにより、往路流路１３１及び復路流路１３２を介して、第１冷却流路１１４及び第２冷却流路１１５とポンプ２０との間で冷却液を循環させることによって、往路流路１３１及び復路流路１３２を冷却液が流れている間に冷却液の温度を下げつつ、冷却液によってステータコア１１１ひいてはステータ１１を冷却することができる。

【0026】

また、実施形態に係るインホイールモータ１においては、ステータ１１（ステータスピンドル１１３）とナックル１３とが接触しているため、ステータ１１の熱がナックル１３に伝わる。そして、このようにナックル１３に伝わった熱は、ナックル１３の周囲を流れる空気に放熱される。

【0027】

ここで、図２に示すように、車両走行中において、インホイールモータ１が搭載された車輪１００のホイール内の風の流れは、軸線方向で内側から外側へと流れ、その風速は車両後方側に行くほど大きくなる。

【0028】

そのため、実施形態に係るインホイールモータ１の冷却構造としては、図３及び図４に示すように、ホイール内の風の流れ方向を考慮して、その風の流れに沿うように、軸線方向に延在する冷却フィン３０を、ナックル１３の脚部１３０に１つ以上設けている。具体的に、実施形態に係るインホイールモータ１の冷却構造においては、車両走行中におけるホイール内での風速の大きい部位４０を考慮して、ナックル１３の車両後方側に位置する脚部１３０における周方向の側面に、冷却フィン３０が軸線方向へ延在するように複数（８つ）配置されている。これにより、実施形態に係るインホイールモータ１の冷却構造では、ナックル１３の熱を冷却フィン３０から効率よく放熱することができ、冷却フィン３０をナックル１３に設けない場合よりもナックル１３の冷却性能、ひいてはステータ１１の冷却性能を向上させることができる。

【0029】

なお、ナックル１３に対する冷却フィン３０の配置箇所としては、車両走行中におけるホイール内での風の流れ方向を考慮して、その風の流れに沿うように、冷却フィン３０が軸線方向へ延在するようにナックル１３へ設けられれば、ナックル１３の車両後方側のみに限らず、ナックル１３の他の箇所にも配置してもよい。例えば、ナックル１３の車両前方側に位置する脚部１３０における周方向の側面に、冷却フィン３０が軸線方向へ延在するように配置してもよい。一方で、ナックル１３の車両後方側のみに冷却フィン３０を配置することによって、冷却フィン３０の数を減らして低コスト化を図りつつ、効率よく冷却性能を向上させることができる。

【符号の説明】

【0030】

１ インホイールモータ
１１ ステータ
１２ ロータ
１３ ナックル
１４ ボルト
１５ ハブベアリング
１６ ハブ
１７ ハブボルト
１８ 車軸
１９ 係止リング
２０ ポンプ
１１１ ステータコア
１１２ ステータコイル
１１３ ステータスピンドル
１１４ 第１冷却流路
１１５ 第２冷却流路
１２１ リム部
１２２ ディスク部
１２３ マグネット
１３０ 脚部
１３１ 往路流路
１３２ 復路流路
１５１ アウターレース
１５２ インナーレース
２０１ インナーレース
２０２ アウターレース

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】