JP4788088B2

JP4788088B2 - 電気自動車のモータユニット

Info

Publication number: JP4788088B2
Application number: JP2001276522A
Authority: JP
Inventors: 昌三井上; 基生原田; 真人有元; 陽三光盛; 正男児島
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-09-12
Filing date: 2001-09-12
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2021-09-12
Also published as: JP2003087908A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車のモータユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車において車軸駆動にモータ（電動機）が用いられる。この電気自動車用のモータの冷却方法として、例えば特開平７−１１１７５８号公報、特開平７−１１７５９号公報においてそれぞれ筒状の冷却ジャケット、らせん状パイプを用いた冷却が開示され、また特開平９−４６９７２号公報において、モータ駆動制御用スイッチング素子の冷却水路とモータのステータ冷却水路とを連絡水路で直接連通させる冷却構造が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来技術において、電気自動車のモータあるいはスイッチング素子を含めた周辺を含めて、モータ一台の冷却については考慮されている。
【０００４】
ところで、さまざまな種類の電気自動車が開発されてくると、大きなモータを一台搭載するより、複数の小型モータを一つのモータユニットにまとめて車両に搭載することの方が有利なことがある。例えば、車両のシャーシ上のスペースに制限があるとき、モータを車両のシャーシ上でなく車体のバネ下で、車軸またはタイヤ等に直接取り付けることも考えられるが、この場合路面からの振動を直接受けるため、シャーシ上に搭載する場合より信頼性上条件的に厳しくなる。そこで車両のシャーシ上のスペースを有効に使える小型の複数台のモータで一つのモータユニットとして、大きなモータ一台と同等の駆動源とする方が有利なことがある。
【０００５】
一例をあげると、燃料電池によりモータを駆動し運行するバス、いわゆる燃料電池バス等で、ノンステップバスのような低床性が要求される場合である。この場合、モータを車体のシャーシ上に搭載するときのスペースに制限があるので、大きな一台のモータを搭載するより、例えば二台の小型モータからの各出力軸を動力伝達機構により一つの駆動出力とした低背性の駆動源を設計し、かかる低背性の駆動源をシャーシ上に搭載し、その駆動出力をプロペラシャフトを介してリアアクスルに入力することで低床性の燃料電池バスが実現できる。このように、モータユニットを用いることで、燃料電池バスに限らず、低床車両等で搭載スペース上で有利になる。
【０００６】
かかるモータユニットにおいては、複数のモータのいずれをも所定の環境温度以下に冷却する必要があるが、従来技術はこの問題について考慮していない。
【０００７】
例えば、車両に搭載できる冷却装置の大きさには限度があるので、複数のモータを冷却するための、例えば冷却水等の冷媒の流量も制限される。そこで冷却装置からの冷媒流量を目いっぱい各複数のモータに供給するため、例えば第一のモータの冷媒排出口を第二のモータの冷媒供給口に直列に接続することが考えられる。しかし、この場合、冷却装置から冷媒が先に供給される第一のモータと、第一のモータの冷媒排出口から冷媒が供給される第二のモータとを比較すると、第二のモータ側には、同じ冷媒流量であっても、より温度の高い冷媒が供給される。そこで第一のモータと第二のモータの間で冷却温度の差が生じ、第二のモータは第一のモータに比べ十分には冷却されない。第二のモータをも十分に冷却するには、例えば冷媒流量を増加する等、冷却装置の冷却能力を大きくする必要があり、冷却装置が大型、高価となる問題点が生ずる。
【０００８】
本発明の目的は、従来技術が考慮していない上記問題点、課題を解決し、冷却装置を大型、高価にすることなく、モータユニットの個々のモータを効率よく冷却し、冷却温度を同じとする、電気自動車のモータユニットを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る電気自動車のモータユニットは、電気自動車に備えられ、複数の電動機を有するモータユニットであって、全体として低背性となるように、近接して平面的に配置され、各々が冷却ジャケットを有し、同時に駆動される複数の電動機と、前記複数の電動機に対応して設けられる冷却ジャケットは、各々が冷媒供給口と冷媒排出口とを有し、少なくとも前記冷媒供給口の各々は、相互に近接するように前記複数の電動機が相互に近接する側に配置され、先端に設けられた分岐部に、前記相互に近接する各冷媒供給口を各々接続する冷媒供給パイプと、先端に設けられた分岐部に前記冷媒排出口を各々接続する冷媒排出パイプと、を有し、冷媒を各冷却ジャケットに並列に供給することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る電気自動車のモータユニットは、複数の電動機を近接して配置し、冷却装置に接続される冷媒供給パイプ、冷媒排出パイプにこれら複数の電動機の冷却路を並列に接続した。従って、個々の電動機に冷媒は並列に供給され、並列に排出されるので、個々の電動機は同じように冷却され、複数の電動機が、例えば同一性能同一大きさ等の同等の電動機等であるときは、冷却温度を同じにできる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、モータユニットのモータ周りについての上面図である。モータユニット１は、二台のモータ１１，２１を有し、これら二台のモータの電気配線端子はそれぞれ、図示されていない駆動制御装置に接続される。また二台のモータの出力軸は、図示されていない動力伝達機構に接続される。図示されていない動力伝達機構は一つの出力軸を持ち、プロペラシャフトに接続される。
【００１２】
個々のモータ１１，２１は、例えばステータからの発熱等を除去するため冷却ジャケット１３，２３をステータの外側に備えている。冷却ジャケット１３，２３は、それぞれ冷媒供給口１５，２５と、冷媒排出口１９，２９を有し、冷却ジャケット１３，２３の内部で、冷媒供給口１５と冷媒排出口１９との間、冷媒供給口２５と冷媒排出口２９との間には、それぞれ冷媒の流れるパイプ１７，２７が接続され、そのパイプ１７，２７は、モータ１１，２１のステータの外側に沿ってらせん状に回されて配置される。図示されていない冷却装置に接続された冷媒供給パイプ３１が延びて、その先端に設けられた分岐部３３に先ほどの冷媒供給口１５，２５が接続される。また、図示されていない冷却装置へ接続された冷媒排出パイプ３５の先端に設けられた分岐部３７に先ほどの冷媒排出口１９，２９が接続される。
【００１３】
かかる構造のモータユニットの作用について説明する。モータユニット１の二個のモータ１１，２１は、図示されていない駆動制御装置により必要な駆動制御信号が供給されて、回転運動し、出力軸より所定の駆動力を発生する。個々のモータ１１，２１の出力軸からの出力は、図示されていない動力伝達機構により一つの出力軸より一つの駆動出力として出力され、その出力はプロペラシャフトを介して、車両のリアアクスルに伝えられる。
【００１４】
個々のモータ１１，２１の回転運動により、モータ１１，２１は例えばステータ巻線の部分等で発熱する。そこで図示されていない冷却装置から例えば冷却水等の冷媒が、冷媒供給パイプ３１を通り、その先端の分岐部３３から二股に分岐して、それぞれのモータ１１，２１の冷媒供給口１５，２５から冷却ジャケット１３，２３の内部に供給される。冷媒は、冷媒供給口１５，２５から、ステータの周囲を回るらせんパイプ１７，２７の中を流れ、発熱したステータからの熱を奪い、モータ１１，２１を冷却する。モータ１１，２１の熱を奪って熱くなった冷媒は、らせんパイプの冷媒排出口１９，２９から冷却ジャケットの外に出て、冷媒排出パイプ３５の先端の分岐部３７を通り、集められ再び図示されていない冷却装置にもどる。
【００１５】
従って、モータ１１，２１用の冷媒は冷媒供給パイプ３１の先端の分岐部３３まで一緒に流れるのでその温度は同じである。また、二台のモータ１１，２１は近接して配置されるので、それぞれの冷媒供給口１５，２５における冷媒の温度はほぼ同じである。さらに、二台のモータ１１，２１は、例えば同一性能、同じ大きさ等の同等のモータであるときは、発熱の状態も同じであり、また冷却ジャケット１３，２３の構造も同じである。従って、モータ１１，２１は同じように冷却される。このように、二台のモータ１１，２１を同じように冷却でき、二台のモータが例えば同一性能、同じ大きさ等の同等のモータであるときは、同じ冷却温度となる。
【００１６】
上記実施の形態においては、二台のモータについて説明したが、三台以上の複数においても、それら複数のモータを近接して配置し、冷却装置に接続する冷媒供給パイプ、冷媒排出パイプに並列に各モータの冷媒供給口、冷媒排出口を接続することで、本発明を実施できる。
【００１７】
また、上記実施の形態で、冷却ジャケットの構造をらせん状の冷却パイプで説明したが、それ以外の構造、例えば筒状空洞の冷却路構造等でも本発明は実施できる。
【００１８】
さらに、冷媒は、冷却水のみならず、その他の例えば冷却ガス等でも本発明は実施できる。
【００１９】
【発明の効果】
冷却装置を大型、高価にすることなく、電気自動車のモータユニットにおける個々のモータを効率よく冷却し、個々のモータの冷却温度を同じとすることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るモータユニットのうちモータ周りについての上面図である。
【符号の説明】
１モータユニット、１１，２１モータ、１３，２３冷却ジャケット、１５，２５冷媒供給口、１７，２７らせんパイプ、１９，２９冷媒排出口、３１冷媒供給パイプ、３３，３７分岐部、３５冷媒排出パイプ。

Claims

電気自動車に備えられ、複数の電動機を有するモータユニットであって、
全体として低背性となるように、近接して平面的に配置され、各々が冷却ジャケットを有し、同時に駆動される複数の電動機と、
前記複数の電動機に対応して設けられる冷却ジャケットは、各々が冷媒供給口と冷媒排出口とを有し、少なくとも前記冷媒供給口の各々は、相互に近接するように前記複数の電動機が相互に近接する側に配置され、
先端に設けられた分岐部に、前記相互に近接する各冷媒供給口を各々接続する冷媒供給パイプと、
先端に設けられた分岐部に前記冷媒排出口を各々接続する冷媒排出パイプと、
を有し、
冷媒を各冷却ジャケットに並列に供給することを特徴とする電気自動車のモータユニット。