JPH01247218A - 電気自動車のモータ冷却装置 - Google Patents

電気自動車のモータ冷却装置

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JPH01247218A
JPH01247218A JP63073181A JP7318188A JPH01247218A JP H01247218 A JPH01247218 A JP H01247218A JP 63073181 A JP63073181 A JP 63073181A JP 7318188 A JP7318188 A JP 7318188A JP H01247218 A JPH01247218 A JP H01247218A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、モータにより直接車輪を回転するダイレクト
ドライブ方式の電気自動車、特に前記モータをホイール
ディスクの外側に設けたアウターロータ式の電動輪にお
けるモータ冷却装置に関する。
（従来の技術〉 最近の電気自動車は、前記減速機、差動装置、ドライブ
シャフト等の動力伝達装置を廃止して車体重量を軽減す
るとともに電動輪をダイレクトドライブ方式として動力
伝達効率の向上を図っている。
このダイレクトドライブ方式の電動輪は、モータと車輪
とを直接又は間接に連結したもの（例えば実開昭５４−
２１．３１２号公報、ＵＳＰ３．９３７．２９３号等参
照）と、車輪のホイールディスクにモータを直接取付け
たものがある（特開昭５４−２２．２１４号公報、υＳ
Ｐ４．０２１．１３９０号等参照）。
（発明が解決しようとする課Ｍ） 前者のモータと車輪とを連結した方式のものは、電動輪
の軸方向寸法が肥大化するのみでなく太い中実のモータ
回転軸が車輪の軸として設けられているため、この回転
軸を支持する機構あるいはモータに給電するケーブル等
が入り組み、電動輪の全体構造が複雑となり、このモー
タの冷却が難しく、この電動輪を組み立てる作業性、及
び保守点検等の整備性に問題がある。
また、後者のホイールディスクにモータを取付けた方式
のものも、太い中実のモータ回転軸が車軸となっている
ため、電動輪の構造が複雑化し、前者と同様の問題を有
し、さらにこれに加えて、車輪の内方にモータが設けら
れているなめ、モータ冷却を行うと、モータ内部に埃等
が侵入し易く、この埃等により電動輪の耐久性が低下す
るという問題がある。
本発明は、上述した従来技術に伴う欠点、問題点を解決
し、ダイレクトドライブ方式でアウターロータ形式の電
動輪のモータを容易に冷却できるようにし、しかも電動
輪全体の軽量化、コンパクト化を図り、さらに分解、組
立て等の作業性及び保守点検等の整備性に優れたものを
提供することにある。
（課題を解決するための手段） 本発明は、ナックルと同軸的に連結されたハブの外周に
ホイールディスクを回動可能に取付け、このホイールデ
ィスクの外周に車輪を装着するとともにこのホイールデ
ィスクの外側にモータのステータ部を固着し、前記ステ
ータ部と小許の間隙を介して対設したロータ部を前記ハ
ブ側に固着してなるアウターロータ式電気自動車の電動
輪であって、前記ナックル及びハブを中空として内部に
連通路を形成し、この連通路の外端開口部を前記車輪の
外側となるように構成するとともにこの外端開口部に少
なくとも前記連通路内に大気を導入する空気流入口が開
設された整流カバーを取付け、この空気流入口より流入
した大気により前記電動輪の高温部を冷却する空冷手段
を形成することによって上記目的を達成したものである
。
（作用） 本発明は、上述のように構成し、ナックル及びハブの内
部呻形成した連通路をモータ等の熱を除去する冷却用の
連通路としなので、ケーブルあるいはモータ自体が発す
る熱は、この連通路を流通する空気により速やかに除去
され、またこの連通路の外端に設けた整流カバーの空気
導入口より、冷却空気をスムーズに前記連通路内に取り
込むことができ、−１冷却効果を高めることができる。
しかもこの整流カバーを走行方向に長尺にして電動輪の
外側を覆えば、電動輪の空気抵抗を低減できる。さらに
、この電動輪では、ダイレクトドライブ方式の電動輪を
アウターロータ式としたので、減速機、差動装置、ドラ
イブシャフト等の動力伝達装置が不要となり、車軸部分
の構造が簡素になり、車体の軽量化、コンパクト化を達
成することができ、バッテリー充電当りの走行距離も伸
び、電動輪の組立性、整備性も向上することになる。
（実施例） 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。
第１図は本発明の一実施例を示す断面概略図、第２図は
第１図に示す電動輪の要部拡大断面図、第３図は同電動
輪の分解斜視図、第４図は第２図の要部をさらに拡大し
た断面図である。
第１図では、右方側の電動輪部分を概略的に示し、左方
側の電動輪部分はスケルトン的に示している。
この電気自動車１は、前輪である操舵輪に対応して後輪
の舵角が制御される簡便な、いわゆる４輪操舵方式（４
ＷＳ＞となっており、この車体２の前後左右に設けられ
た各電動輪３．３・・・はそれぞれが略同様の構造であ
る。
これら各電動輪３は、ホイールディスク５の外周に車輪
１０が装着され、外部側方にモータＭ１が取付けられた
もので、このモータＭ１によりホイールディスク５を回
転させるダイレクトドライブ方式としたものである。
さらに、詳述すれば、前記各電動輪３は、中心にナック
ル６を有し、サスペンション７を介して前記車体２に対
し上下動可能に、また舵角を調節し得るように取付けて
いる。
そして、このナックル６は、第２図に示すように中空で
あり、ボルト７ａによりハブ８と同軸的に連結され、こ
のハブ８の外周には前記ホイールディスク５が軸受９を
介して回転可能に取付けられている。このハブ８はモー
タＭ１の回転軸と車軸とを兼用するものである。
なお、前記ホイールディスク５の外周に取付けられた車
輪１０は、ハブボルト１１及びハブナツト１２により固
着されたリム１３と、タイヤ４とから構成されている。
また、このホイールディスク５の外周端部位には、前記
モータＭ１のロータ部１４と、このモータＭ１の外側を
覆うカバー１５とが複数本のボルト１６により外部側方
から共締め固定されているが、このロータ部１４は、さ
らに第２図の下部に示すように、内方から外方に向けて
締付けるボルト１６ａにより前記ホイールディスク５に
取付けられている。
このようにすれば、前記カバー１５を外部側方から着脱
できるので、組付性、整備性が向上するとともにボルト
１６及び１６ａにより内外の双方から締付けることにな
るので、締付は力が強固になり、緩みがなくなる。
前記ロータ部１４は、環状のヨーク１７と、このヨーク
１７の内周面に接着剤若しくはボルト等により固着され
た薄肉で強力な磁界を発生する希土類の永久磁石１８と
から構成されている。
この希土類の永久磁石１８は、大きな磁束密度を有する
のみでなく、室温で大きな結晶磁気異方性を示すことか
ら大きな保磁力を発揮し、これをモータ用の永久磁石と
して用いれば、永久磁石を薄肉化することができ、コン
パクトなモータとなり、大きな出力を出すことができる
。
例えば、通常の永久磁石であるアルニコ系、又はフェラ
イト系のものは、５０〜２７０ｋＡ／ｍ程度の保磁力を
有するものであるのに対し、希土顕コバルト系（ＲｅＯ
２）のものは、その保磁力が６８０〜８００ｋＡ／ｍに
もなることからも前記希土類磁石が有効なものであるこ
とは明らかである。
また、前記カバー１５は、アルミニウム合金等のような
軽量金属よりなり、モータＭ１の放熱性を向上するため
に、内周面及び外周面に外部放熱フィンｆ、、ｆ、を突
出してあり、その中心孔部分はメカニカルシール２０に
より後述のダストシール部材２４との間がシールされて
いる。
このロータ部１４と手許の間隙Ｇを介して対設されたス
テータ部２１は、コイルＣが巻回された電機子コア２２
の内周部位をボルト２３によりハブ８のフランジ部８ａ
に固着されているが、この固着に当り、ダストシール部
材２４及びトルクリング２５も共締めされている。
このトルクリング２５は、第３図より明らかなように半
断面り字状をしたもので、リング状突部２５ａには歯部
が形成され、この歯部と前記ハブ８の端部に形成された
歯部が噛合するようになっている。
また、前記コイルＣとハブ６内を挿通するケーブル２７
とは、板状の端子２６を介して接続されているが、この
接続は、第４図に詳示するようにケーブル２７の端部に
筒状のコネクタ２８をカシメ固定するとともにこのコネ
クタ２８をケーブルホルダー２９中に挿通し、このコネ
クタ２８の端部にスタッドボルト３０を螺着する場合に
前記端子２６を介在して行なったものである。
前記ホイールディスク５の内方側端面には、第２図に示
すようにブレーキディスク３１がボルト３２により取付
けられている。このブレーキディスク３１は、第３図に
示すような一対のキャリパ３３によって挟圧されて制動
をかけるようになっているが、このキャリパ３３は、周
知のようにシリンダ装置３４（図上ではピストン３４ａ
とシリンダボディ３４ｂのみを示す）により作動される
ようになっている。
特に、本実施例では、前記ホイールディスク５を回動可
能に支持するナックル６及びハブＳ内に、第２．３図に
示すような比較的大きな連通路３６を形成し、この連通
８３６を利用して、前記モータＭ１へ給電するケーブル
２７を挿通したり、モータ冷却用空気を流通することが
できるようにしている。つまり、大きな連通路３６を中
心に形成しているので、ケーブル２７を挿通する場合に
はケーブル２７の配線が極めて容易になり、′まな、こ
の連通路３６は、単に前記ケーブル２７が挿通されるの
みでなく、内部に空気を流通させることもできるので、
その外端部を単に開放したままであってもモータＭ１を
冷却する効果がある。
さらに本実施例では、空気の自然流通による冷却効果の
みでは、この連通路３６に外気を導入する空冷手段Ｋを
設け、−層の冷却性能の向上を図っている。
この空冷手段には、第２図に示すように、前記連通路３
６内に設けた冷却ファン６０と、前記連通路３６の外端
開口部に取付けた整流カバー６１とからなっている。
まず、前記冷却ファン６０は、小型モータＭ２により回
転させるようにした軸流ファン装置であり、これにより
外気を連通路３６内に導入するようにしなものである。
ただし、車両の走行中は前記冷却ファン６０は必ずしも
作動させる必要はなく、前記整流カバー６１のみによっ
ても冷却効果を発揮することもできる。ここに、整流カ
バー６１は、第２．３図に示すように、電動輪３の中央
部分のみを略全長にわたり覆うように設けられ、その略
中央位置には空気流入口６２と空気流出口６３が開設さ
れ、冷却空気を空気流入口６２より取込み、前記連通路
３６内に導きモータＭ１を冷却するものである。
なお、この整流カバー６１の取付けに当っては、図示し
ないビス等により前記カバー１５に直接取付けてもよく
、また場合によっては前記連通路３６の端部に嵌着して
もよい。。
また、前記空気流出口６３には流入した空気を円滑に流
出させるための整流フィン６５を設けてもよい。
前記整流カバー６１は、電動輪３に直接取付けることが
望ましい。このようにすると、整流カバー６１を車体に
取付けた場合に、ステアリング４８を回動し、各電動輪
３を変位させたときに、この電動輪３と整流カバー６１
との衝突を防止するためのデッドスペースを設ける必要
がなくなり、また整流カバー６１のみを独立に作動させ
る場合に必要とする複雑なリンク機構の使用を回避する
ためである。
前述したナックル６の頂部と下部には、第５゜６図に示
すように、ブラケット３８．３９が突出され、このブラ
ケット３８．３９に、アッパアーム４０と、ロアーアー
ム４１とがボール軸受４２ａ、４２ｂにより揺動自在に
取付けてあり、このアッパアーム４０及びロアーアーム
４１の他端は車体２に回動可能に取付けられ、このロア
ーアーム４１と車体２との間にはショックアブソーバ４
３が設けられている。
この電動輪３のナックル６には、第７図に示すようにナ
ックルアーム４４が突出され、このナックルアーム４４
は、リンク４５を介して送りねじ４６に連結されている
。そしてこの送りねじ４６ニハヒニオン４７が噛合し、
ステアリング４８を回動すれば、シャフト４９及び自在
継手５ｏを介して前記ピニオン４７が回動し、前記電動
輪３の内、前輪側に舵角を与えるようになっている。こ
の場合、前輪側が操作されると、その舵角がポテンショ
メータ５１により検出され、このポテンショメータ５１
からの信号はコントロールボックス５２に入力されるよ
うになっている。
このコントロールボックス５２では、前記ステアリング
４８の舵角に基づいて後輪に与えられる舵角が演算され
、この演算信号により舵角モータＭ３を作動し、後輪側
の送りねじ５３を回動するようになっている。この送り
ねじ５３には送り駒５４が噛合され、この送りねじ５３
の回動に伴ない送り駒５４が往動又は復動し、タイロッ
ド５５及び両後方電動輪３のナックルアーム４４を介し
て、後方側電動輪３に所定の舵角を与えるようにしてい
る。
次に作用を説明する。
まず、電動輪３を組み立てるには、ナックル６にハブ８
、ブレーキディスク３１、ホイールディスフ５を取付け
る。そして、このハブ８にステータ２１を外方からボル
ト２３により締付けた後に、ケーブル２７と、前記ステ
ータ部２１のコイルＣとを接続する。最後にロータ部１
４をボルト１６により外方から前記ホイールディスク５
に取付けるが、この場合カバー１５も共締めする。
このように電動輪３を組み立てる作業を行なう場合には
、外方からハブ８、ブレーキディスク３１、ホイールデ
ィスク５、ステータ部２１、ロータ部１４等と、次々と
いわば積み重ね方式で取付ければよいことになり、組み
立て手順よく、簡単に行なうことができる。したがって
、これを分解する保守点検時にもその作業が容易となり
、整備性も向上することになる。
次に、図示しない始動スイッチをオンすると、バッテリ
からの電流がコントロールボックス５２を介してケーブ
ル２７に導かれ、このケーブル２７よりコネクタ、スタ
ッドボルト３０、端子２６を介してコイルＣに導かれる
。
これによりロータ部１４側の希土類磁石１８により形成
されている磁界を電流が横切ることによりロータ部１４
が回転する。この回転はボルト１６を介してホイールデ
ィスク５に伝達され車輪１０が回転する。
この通電を行なっても電動輪３が回転しない場合は、モ
ータＭ１及びケーブル２７がジュール熱を発することに
なるが、この熱は冷却ファン６０を回転することにより
連通路３６内に導入される空気により直接あるいは放熱
フィンｆ２を介して除去されることになる。
また、車両走行が開始されると、ラム圧が整流カバー６
１から連通路３６内に流入することとになるので、電動
輪３の冷却は一層向上することになる。つまり、車両の
走行中は、ラム圧が外部放熱フィンｆ１に当り、モータ
Ｍ１自体は外部から冷却されるとともに、このラム圧が
、整流カバー６１の空気導入口６２より、冷却空気をス
ムーズに前記連通路３６内に取り込むことができ、この
空気流により前記モータＭ１はその中心部分においても
冷却されることになる。
したがって、モータ等の熱は、ナックル６及びハブ８の
内部に形成した連通路３６を流通する空気により速やか
に除去されることになる。
特に、この整流カバー６１は、電動輪３の外側を覆いつ
つ、走行方向に長尺になっているので、電動輪３の空気
抵抗を低減することになる。
さらに、この電動輪では、ダイレクトドライブ方式の電
動輪をアウターロータ式としたので、減速機、差動装置
、ドライブシャフト等の動力伝達装置が不要となり、車
軸部分の構造が簡素になり、車体の軽量化、コンバク１
へ化を達成することができ、バッテリー充電当りの走行
距離も伸び、電動輪の組立性、整備性も向上することに
なる。
なお、上述した実施例は、連通路３６中を冷却空気が流
れるようにしたものであるが、モータＭ１の冷却のみを
考慮すれば、必ずしも冷却空気を連通路３６に沿って流
す必要もないことから、第８．９図に示すようにナック
ル８内の連通路３６を閉塞する仕切壁６４を設け、前記
空気流入口６２から流入した冷却空気を連通路３６全域
に通すことなく空気流出口６３に向って流すようにして
もよい。このようにすれば前記走行方向の空気の流れが
円滑になり、走行抵抗が低減することになる。
この場合、前記連通路３６内に、内方に向けて突出する
アルミ製の内部放熱フィンｆ２を形成し、この内部放熱
フィンｆ２により前記モータＭ１の冷却効率を高めても
よいが、この内部放熱フィンｆ２の一部を利用して前記
小型モータＭ２を前記連通路３６内に支持してもよい。
（発明の効果） 以上述べたように、本発明によれば、ナックル、ハブの
内部に連通路を形成し、モータの熱を除去する冷却空気
を流通するようにしたので、この連通路に挿通されたケ
ーブルあるいはモータ自体が発する熱を、速やかに除去
することができ、しかもケーブルの配線も容易となる。
またこの整流カバーを走行方向に長尺にして電動輪の外
側を覆うようにしたので、走行時における電動輪の空気
抵抗を低減でき、整流カバーのためのデッドスベースを
とる必要もない。また、この整流カバーに空気導入口を
形成したので、冷却空気をよりスムーズに収り込むこと
ができる。さらに、この電動輪では、ダイレクトドライ
ブ方式の電動輪をアウターロータ式としたので、減速機
、差動装置、ドライブシャフト等の動力伝達装置が不要
となり、車軸部分の構造が簡素になり、車体の軽量化、
コンバク１へ化を達成することができ、バッテリー充電
当りの走行距離も伸び、電動輪の組立性、整備性も向上
することになる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の一実施例を示す断面概略図、第２図
は、第１図の要部拡大断面図、第３図は、同実施例の分
解斜視図、第４図は、第２図の要部拡大断面図、第５図
は、同実施例のサスペンションの分解斜視図、第６図は
、同実施例のサスペンション部分の断面図、第７図は、
各電動輪の制御系を示す説明図、第８図は、本発明の他
の実施例を示す断面図、第９図は、第８図の一部破断側
面図である。 ３・・・電動輪、　　　　５・・・ホイールディスク、
６・・・中空ナックル、　８・・・中空ハブ、１０・・
・車輪、　　　　　１４・・・ロータ部、１６．２３・
・・ボルト、２１・・・ステータ部、２７・・・ケーブ
ル、　　３６・・・連通路、６０・・・冷却ファン、　
６１・・・整流カバー、６２・・・空気流入口、　６２
・・・空気流入口、Ｋ・・・空冷手段、　　　Ｍｌ　、
Ｍ２・・・モータ、Ｇ・・・間隙、　　　　　ｆ、、ｆ
２・・・放熱フィン。 特許出願人　　　　新日本製鐵株式會社４　同　　　　
　　　株式会社　東京アールアンド　デー 代理人　弁理士　　八　１）幹　雄（ほか１名）第１図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １）ナックル（６）と同軸的に連結されたハブ（８）の
    外周にホィールディスク（５）を回動可能に取付け、こ
    のホィールディスク（５）の外周に車輪（１０）を装着
    するとともにこのホィールディスク（５）の外側にモー
    タ（Ｍ＿１）のステータ部（２１）を固着し、前記ステ
    ータ部（２１）と小許の間隙（Ｇ）を介して対設したロ
    ータ部（１４）を前記ハブ（８）側に固着してなるアウ
    ターロータ式電気自動車の電動輪であって、前記ナック
    ル（６）及びハブ（８）を中空として内部に連通路（３
    ６）を形成し、この連通路（３６）の外端開口部を前記
    車輪（１０）の外側となるように構成するとともにこの
    外端開口部に少なくとも前記連通路（３６）内に大気を
    導入する空気流入口（６２）が開設された整流カバー（
    ６１）を取付け、この空気流入口（６２）より流入した
    大気により前記電動輪の高温部を冷却する空冷手段（Ｋ
    ）を形成したことを特徴とする電気自動車のモータ冷却
    装置。
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