JP2004357458A - Dynamo electric motor cooling system for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用電動機冷却システムに係り、特に、電動機の内部をオイルで冷却し、温度が上昇したオイルを冷却する車両用電動機冷却システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
車両用電動機の冷却、特に電動機内部の固定子のコイルエンド等を冷却するために潤滑油を用いることが行われる。例えば、特許文献1においては、空冷放熱フィンが外周に設けられたハウジングを備える電動機について、潤滑油を冷媒として電動機の回転軸内部に導入し、回転子の回転により回転軸に設けられた冷媒噴出ノズルから潤滑油を噴出させることが開示される。この場合、冷媒噴出ノズルから噴出された潤滑油は霧状となり、ハウジングの内気にふれて冷却され、固定子を冷却する。
【0003】
また、特許文献2には、モータケースを二重壁としてケース上方の油路室、下方にオイル溜めを設け、オイル溜めの開口部をふさぐようにフィン付プレートとその外側のカバーを取り付け、プレートとカバーの間に水冷室が設けられるモータが開示される。この場合には、オイルポンプによりオイルが油路室からステータコイルに流下しオイル溜めに至り、オイル冷却専用の水冷室により冷却される。オイルの一部は減速装置等にも供給される。
【0004】
特許文献3には、ロータの永久磁石を冷却するとともに永久磁石の発熱により潤滑油を早期昇温させて動力伝達装置のフリクションロスを低減するために、永久磁石に近接してロータヨーク内部に冷却用油路を設け、オイルポンプで動力伝達装置用潤滑油を循環させることが開示される。この場合、モータハウジングに水冷ジャケットが設けられてステータをモータハウジング外部から冷却する構成が示されているが、ロータ冷却用の潤滑油はむしろその昇温が積極的に利用されている。
【0005】
なお、単なる車両用のオイルの冷却手段としては、特許文献4においてオイルパン下面に空冷フィンを設ける構成が、特許文献5においてシリンダブロック冷却用ウオータジャケットの中にオイル循環パイプの外壁の一部を露出させる構成が、特許文献6においてオイルを通す管路と自動車のエアコンディショナの低圧側配管の一部との間で熱交換可能なオイルクーラーの構成が、それぞれ開示されているが、これらは、直接的には電動機の冷却に用いられるものではない。
【0006】
【特許文献1】
特開平7−288950号公報
【特許文献2】
特開2001−251814号公報
【特許文献3】
特開2001−190047号公報
【特許文献4】
実開昭63−186914号公報
【特許文献5】
実開平1−88009号公報
【特許文献6】
実開平5−8250号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
車両用電動機の冷却に動力伝達装置用のオイルを用いる場合には、冷却用のオイルが少ない場合にはステータあるいはロータからの受熱によりオイル自身の温度が上昇し、冷却性能が低下する恐れがある。また、動力伝達装置が高速回転している場合にはギヤ損失、すなわちギヤ発熱が増大し、オイル温度が上昇して冷却性能がさらに低下する可能性がある。このため車両用電動機の所定の性能を発揮するためには、車両用電動機が大型化し、高速化が妨げられる。
【0008】
そこで、車両用電動機の冷却性能を向上させるために、オイルの十分な冷却が望まれるが、オイルは水に比べ熱伝達率が低く、その冷却を効率よく行う観点からみると、従来技術のオイルの冷却方法又は冷却手段にはなお課題が残されている。例えば特許文献1におけるオイルの冷却は、モータハウジングに設けられた空冷放熱フィンに依存するため冷却性能が十分とはいえず、車両用電動機の小型化、高速化が図れない。また、特許文献2におけるオイルの冷却は専用の水冷室を設けて行われるため、オイル溜めやフィン付プレートとその外側のカバー等のモータごとに個別のモータハウジング構造を要し、コストアップの要因となり、車両用電動機の小型化を阻害する。またこの場合、モータハウジングにも冷却機構があるとすれば、モータに複数の冷却機構を備えることになり、冷却システム全体として効率が必ずしもよくない。
【0009】
なお、特許文献3にはオイルの冷却方法が開示されていず、特許文献4−6に開示されているオイル冷却方法には、電動機の冷却、特に電動機内部のコイルエンド等の冷却との関係が開示されていない。
【0010】
本発明の目的は、従来技術の課題を解決し、車両用電動機の冷却性能の向上を可能とする車両用電動機冷却システムを提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る車両用電動機冷却システムは、ロータ及びステータを有するモータ部と、モータ部を収容するモータケースとを含む車両用電動機と、モータケース内においてモータ部を冷却するオイルを、モータケース内とオイルを冷却する熱交換部との間で循環させるオイル循環路と、を備える車両用電動機冷却システムであって、オイル循環路は、モータ部に接続される車両用動力伝達装置内において回転部分により掻き揚げられ速度が与えられたオイルを循環させるオイル循環路であり、熱交換部は、オイル掻き揚げ部分に対応する車両用動力伝達装置の外周に設けられる熱交換部であり、掻き揚げられたオイルが熱交換部により冷却されることを特徴とする。
【0012】
上記構成により、車両用動力伝達装置内において回転部分により掻き揚げられ速度が与えられたオイルを循環させる。そして、車両用動力伝達装置の外周には、内部のオイル掻き揚げ部分に対応し熱交換部、例えば空冷フィンあるいは水冷ジャケットが設けられる。オイルの熱伝達率は水等に比較して低いが、オイル掻き揚げ部分においてはオイルが車両用動力伝達装置のケースの内壁伝いに速度をもって勢い良く流れており、一般に流速が速ければ熱伝達率は高くなるので、オイルと内壁との間の熱伝達率が高い。したがって、この部分に熱交換部を設けることで、効率的なオイル冷却を行うことができ、車両用電動機の冷却性能を向上させることができる。
【0013】
また、本発明に係る車両用電動機冷却システムは、ロータ及びステータを有するモータ部と、モータ部を収容するモータケースとを含む車両用電動機と、モータケース内においてモータ部を冷却するオイルを、モータケース内とオイルを冷却する熱交換部との間で循環させるオイル循環路と、を備える車両用電動機冷却システムであって、オイル循環路は、オイルポンプにより循環されるオイルをモータケース内に導くオイル循環路であり、熱交換部は、モータケースの外周に設けられ、モータケースを冷却するとともに、その内部をオイル循環路の一部が通る熱交換部であり、熱交換部を通過することでオイルが冷却することを特徴とする。また、熱交換部は、モータケースの外周に設けられた水冷ジャケットであり、熱交換部の内部を通るオイル循環路の一部は、熱交換表面積を増やす仕切りを有するフィンチューブであることが好ましい。
【0014】
上記構成により、オイルポンプを用いてオイルを循環させ、モータケースの外周等に設けられているモータケース冷却用の熱交換部、例えば水冷ジャケットを用いてオイルをも冷却する。このように、モータケースに設けられる熱交換部を、モータケース冷却用ばかりでなくオイル冷却のためにも用いることで、車両用電動機の冷却システムとして水冷ジャケット等の熱交換部をコンパクトにまとめることができ、冷却システム全体として効率的なものとできる。
【0015】
また、本発明に係る車両用電動機冷却システムは、ロータ及びステータを有するモータ部と、モータ部を収容するモータケースとを含む車両用電動機と、モータケース内においてモータ部を冷却するオイルを、モータケース内とオイルを冷却する熱交換部との間で循環させるオイル循環路と、を備える車両用電動機冷却システムであって、オイル循環路は、オイルポンプにより循環されるオイルをモータケース内に導くオイル循環路であり、熱交換部は、車両用エアコンディショナの圧縮機により加圧された高温高圧の気化冷媒を凝縮機により液化した高圧側液体冷媒を分流して流す容器であって、その内部をオイル循環路の一部が通るオイル冷却器であることを特徴とする。
【0016】
車両用エアコンディショナの冷媒を用いてオイルを冷却する場合、気化して低温(例えば0℃)の低圧側冷媒を用いる考えもあるが、この場合は、再び液化するための圧縮機の負荷が大きくなる。上記構成により、オイルポンプを用いてオイルを循環させ、オイル冷却器においてオイルを冷却する際、オイル冷却器に車両用エアコンディショナの高圧側液体冷媒を通す。すなわち、高圧側液体冷媒はオイル(例えば100℃の温度)を冷却するにはなお十分な温度(例えば30−45℃)であり、圧縮機を通さないので、直接圧縮機に負荷をかけることなく、エアコンディショナの冷媒循環路に冷媒を戻すことができる。したがって、車両用電動機の冷却システム全体として、効率のよいものとできる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。なお、以下において車両用電動機は、誘導電動機として説明するが、それ以外の永久磁石を用いたロータを有する車両用電動機であってもよい。車両用電動機は、車両を駆動するために用いるものであってもよく、それ以外の用途のものであってもよい。
【0018】
図1は、車両用電動機冷却システム10の構成を示す図で、この車両用電動機冷却システム10は、車両用電動機20と、冷却用オイルを循環するオイル循環路40と、車両用電動機20に接続される車両用動力伝達装置60と、車両用動力伝達装置60の外周の一部に設けられたオイル冷却用の水冷ジャケット70を含んで構成される。
【0019】
図1において断面図で示される車両用電動機20は、図示されていない制御部により動作が制御されるかご型誘導電動機で、その出力する回転エネルギを車両用動力伝達装置60に供給する機能を有する。車両用電動機20は、円筒形の筐体であるモータケース22と、モータケース22の内部に設けられた軸受24と、軸受24に軸支されモータケース22の一端の開口部から外部に突き出る回転軸26と、回転軸26に固定され回転軸26と一体となって回転するロータ28と、ロータ28の外周と隙間をあけて配置されモータケース22に取り付けられるステータ30とを含む。ステータ30は、ステータコアに設けられたスロットにコイルが配設され、その端部はコイルエンド32としてステータコアの外側に突き出る。モータケース22には、モータケース22内部、特にコイルエンド32を冷却するためのオイルを循環するためのモータケースオイル供給口52とモータケースオイル排出口44とが設けられる。モータケースオイル供給口52は、例えばモータケース22の上方位置に設けて、供給されるオイル54が自然落下によりコイルエンド32を伝って流下するようにすることができる。
【0020】
車両用動力伝達装置60は、歯車等の動力伝達要素を内蔵する装置で、車両用電動機20等から供給された回転エネルギを、車両の走行に適した回転数とトルクに変換する機能を有する。図2は、車両用動力伝達装置60の一部断面図である。ケース62の内部にはギヤ等の回転部分64があり、その潤滑のためにオイル50が用いられる。このオイルは、回転部分64により掻き揚げられて速度が与えられ、ケース62の内側壁伝いに勢いよく流れる。オイルの循環のために、ケース62には、動力伝達装置オイル供給口46と動力伝達装置オイル排出口48を備える。
【0021】
車両用動力伝達装置60のケース62の外側には水冷ジャケット70が取り付けられる。水冷ジャケット70は、熱伝導性のよい材料、例えばアルミで形成され、内部に循環水を通す部材で、循環水により熱を外部に運び出す熱交換部としての機能を有する。水冷ジャケット70は、循環する冷却水を保持する筐体72と、筐体72に設けられ、図示されていない冷却水循環ポンプに接続される冷却水供給口74と冷却水排出口76からなる。筐体72の内部には、図1に一部を示すように、冷却水の接触面積を大きくする複数の冷却フィン又は仕切り壁78が設けられる。その取り付け位置は、ケース62の内側壁においてオイルが掻き揚げられる部分に対応する位置で、筐体72の形状は、ケース62のその部分の外周に倣うように形成される。また、筐体72が取り付けられるケース62の外周面には、筐体72とケース62との密着取り付けのために必要な加工が施される。
【0022】
オイル循環路40は、車両用電動機20の内部と車両用動力伝達装置60の内部を結ぶオイル流路で、内部を車両用電動機20の冷却と車両用動力伝達装置60の潤滑に用いられるオイルを循環させる機能を有する。図1に示すように、オイル循環路40は、「−モータケース22の底部におけるオイル42の保持部分−モータケースオイル排出口44−動力伝達装置オイル供給口46−車両用動力伝達装置60内部の回転部分64を経由してその底部のオイル50の保持部分−動力伝達装置オイル排出口48−モータケースオイル供給口−コイルエンド32等を流下するオイル54−モータケースの底部におけるオイル42の保持部分−」の経路を有する。オイルは、車両用動力伝達装置60の回転部分64により掻き揚げられ速度が与えられるので、オイル循環路40に特別のオイルポンプを設けなくてもよい。もちろん必要に応じオイルポンプを設けることもできる。
【0023】
上記のように、オイル循環路40において、車両用伝達装置60のケース62に、その内部のオイル掻き揚げ部分に対応して水冷ジャケット70が設けられるので、そこでオイルと冷却水との間で熱交換が行われ、オイルが冷却される。オイルの熱伝達率は水の約1/10と小さいが、図2に示すように、オイルは回転部分64により掻き揚げられて速度が与えられ、ケース62伝いに勢いよく流れるので、その部分に熱交換部を設けることで、オイルを効率よく冷却することができる。熱交換部としては水冷ジャケット以外のものでもよい。例えば、水冷ジャケットの代わりに空冷フィン80をケース62の外側に設けた様子を図3に示す。
【0024】
車両用電動機がモータケース冷却用の水冷ジャケット等を備えている場合には、その水冷ジャケット等の熱交換部を効果的に用いてオイルを冷却することができる。図4は、水冷ジャケットを備える車両用電動機についての車両用電動機冷却システム110を示す図である。図1と同様の要素については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。車両用電動機20は、図1に説明したものと同様のモータであって、モータケース22の上方位置にモータケースオイル供給口52が設けられ、その底部にモータケースオイル排出口44とが設けられる。
【0025】
モータケース22には、モータケース22を冷却するための水冷ジャケット170が備えられる。水冷ジャケット170は、熱伝導性のよい材料、例えばアルミで形成され、内部に循環水を通す部材で、循環水により熱を外部に運び出す熱交換部としての機能を有する。水冷ジャケット170は、循環する冷却水を保持する筐体172と、筐体172に設けられ、図示されていない冷却水循環ポンプに接続される冷却水供給口174と冷却水排出口176からなる。
【0026】
車両用電動機20を冷却するためのオイルを循環させるオイル循環路140には、オイルを循環させるためのオイルポンプ180が設けられる。車両用電動機を冷却するためのオイルは、車両用機器に用いられる潤滑オイルの全体あるいはその一部を用いることができる。オイル循環路140は、図4に示すように、「−モータケース22の底部におけるオイル42の保持部分−モータケースオイル排出口44−オイルポンプ180−モータケースオイル供給口−コイルエンド32等を流下するオイル54−モータケース22の底部におけるオイル42の保持部分−」の経路を有する。
【0027】
オイル循環路140は、その一部が水冷ジャケット170の内部を通る。図5及び図6は、水冷ジャケット170の側面断面図と平面断面図である。水冷ジャケット170の内部は、冷却水と筐体172との接触面積を増大させるための水冷フィンあるいは仕切り壁178が例えば5mm程度の間隔で平行に設けられ、冷却水は、この仕切り壁178により案内されて筐体172内を蛇行して流れる。オイル循環路140は、この仕切り壁178の間の冷却水流路179、上記の例では5mmの幅を有する流路の中に配置される。より詳しくは、図5に示すように、オイル循環路140は、冷却入口142から筐体172の内部に入り、2方向に分岐した冷却部分循環路144が筐体172内部の冷却水流路179を通り、冷却出口144において筐体172の外部に出て、2箇所のモータケースオイル供給口52に至る。冷却部分循環路144の分岐数は、モータケースオイル供給口52の数に応じて増減することができる。
【0028】
冷却部分循環路144には、熱交換表面積を増やす仕切りを有するフィンチューブが用いられる。フィンチューブは、車両の例えばラジエータに用いられている扁平フィンチューブを用いることができる。図6に示すように、扁平フィンチューブは、あたかも複数本の扁平パイプを積み重ねた構成を有するので、その内側を流れるオイルとの接触面積、及びその外側を流れる冷却水との接触面積を増大させ、熱伝達率の低いオイルを効率的に冷却することができる。このように、モータケースの冷却と、オイルの冷却とを、1つの水冷ジャケットにより構成できるので、車両用電動機の冷却システムを効率よくコンパクトにすることができる。
【0029】
オイルの冷却を、車両用エアコンディショナ用の冷媒を用いて行うこともできる。図7は、車両用エアコンディショナの冷媒循環サイクルから冷媒の一部を分流し、その冷媒をオイル冷却に用いる車両用電動機冷却システム210を示す図である。図1と同様の要素については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。車両用電動機20は、図1に説明したものと同様のモータであって、モータケース22の上方位置にモータケースオイル供給口52が設けられ、その底部にモータケースオイル排出口44とが設けられる。
【0030】
車両用電動機20を冷却するためのオイルを循環させるオイル循環路240には、オイルを循環させるためのオイルポンプ280と、オイルを冷却するためのオイル冷却器270が設けられる。車両用電動機を冷却するためのオイルは、車両用機器に用いられる潤滑オイルの全体あるいはその一部を用いることができる。オイル循環路240は、図7に示すように、「−モータケース22の底部におけるオイル42の保持部分−モータケースオイル排出口44−オイルポンプ280−オイル冷却器270−モータケースオイル供給口−コイルエンド32等を流下するオイル54−モータケース22の底部におけるオイル42の保持部分−」の経路を有する。
【0031】
オイル冷却器270は、車両用エアコンディショナの冷媒を内部に流す容器であって、その内部にオイル循環路240の一部を通すことで、冷媒によりオイルの熱を外部に運び出す熱交換部としての機能を有する。オイル冷却器270は、車両用エアコンディショナの冷媒循環サイクルから分流した冷媒を保持する冷却ケース272と、冷却ケース272に設けられる冷媒供給口274と冷媒排出口276からなる。オイル循環路240の一部で、オイル冷却器270の中を通る冷却部分循環路244は、図7に示す蛇行配置により、冷媒との接触面積を大きくする。
【0032】
図7において、車両用エアコンディショナの冷媒循環サイクルは、液体冷媒を収容するレシーバ220と、電磁弁222、膨張弁224、蒸発器226等からなる冷媒気化部と、気化冷媒を高温高圧に圧縮する圧縮機228と、高温高圧の気化冷媒を液化する凝縮器230を含む。凝縮器230には、冷却用のファン232が備えられる。冷媒は、冷媒循環路234によりこれらの機器の間を循環し、液化冷媒が電磁弁222及び膨張弁224の開放により一部気化し、蒸発器226によってほぼ100%気化して約0℃の気化冷媒となる。これを用いて車両の各部のエアコンディショニングを行うことができる。低温の気化冷媒は、圧縮機により高温高圧の気体とされ、凝縮器230において再び液体に戻され、約30−45℃の液化冷媒となってレシーバ220に収容される。
【0033】
オイルの冷却のために、冷媒循環路234が分流され、オイル冷却路235としてオイル冷却器270の中を流れ、その後再び冷媒循環路234に戻されて合流する。この冷媒循環路234からのオイル冷却路235の分岐は、レシーバ220と電磁弁222の間の冷媒循環路234で行われ、オイル冷却路235の合流は、圧縮機228と凝縮器230との間の冷媒循環路234でなされる。すなわち、オイル冷却路235に分流される冷媒は、上記の例では約30−45℃の温度を有する。オイル冷却路235には、液化冷媒を流すために小容量の液ポンプ236と、逆流防止弁238が設けられる。
【0034】
このように、オイル冷却器に車両用エアコンディショナの高圧側液体冷媒を通すことで次のような利点がある。すなわち、高圧側液体冷媒はオイル(例えば100℃の温度)を冷却するにはなお十分な温度(例えば30−45℃)を有しており、沸騰熱伝達なので熱伝達率が高い。オイル冷却路235の気化された冷媒は、車両用エアコンディショナの圧縮機に入らないので、直接的に負荷をかけないですむ。仮に、車両用エアコンディショナの低圧側の冷媒(膨張弁を通して冷えた冷媒)を用いると、その分圧縮機の負荷が大きくなり、より大型の圧縮機が必要となる。例えば、液ポンプの仕事は、オイル冷却路の配管の圧力損失程度の数Wの仕事で済むのに対し、液化するための圧縮機の仕事は、およそ数100Wを要する。このように、車両用エアコンディショナに対してあまり負荷をかけることなく、オイルを効果的に冷却でき、車両用電動機の冷却システム全体として、効率のよいものとできる。
【0035】
【発明の効果】
本発明に係る車両用電動機冷却システムによれば、車両用電動機を冷却するオイルを効率よく冷却することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る実施の形態における車両用電動機冷却システムの構成を示す図である。
【図2】本発明に係る実施の形態の車両用電動機冷却システムにおける車両用動力伝達装置の一部断面図である。
【図3】図2の水冷ジャケットの代わりに空冷フィンを用いる例を示す図である。
【図4】他の実施の形態に係る車両用電動機冷却システムの構成を示す図である。
【図5】他の実施の形態に係る車両用電動機冷却システムにおける水冷ジャケットの側面断面図である。
【図6】他の実施の形態に係る車両用電動機冷却システムにおける水冷ジャケットの平面断面図である。
【図7】さらなる他の実施の形態に係る車両用電動機冷却システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
10,110,210 車両用電動機冷却システム、20 車両用電動機、22 モータケース、28 ロータ、30 ステータ、32 コイルエンド、40,140,240 オイル循環路、42,50,54 オイル、60 車両用動力伝達装置、62 ケース、64 回転部分、70,170 水冷ジャケット、80 空冷フィン、144,244 冷却部分循環路、180,280 オイルポンプ、226 蒸発器、228 圧縮機、230 凝縮器、234 冷媒循環路、235 オイル冷却路、270 オイル冷却器。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor cooling system for a vehicle, and more particularly to a motor cooling system for a vehicle that cools the inside of the motor with oil and cools oil whose temperature has increased.
[0002]
[Prior art]
Lubricating oil is used for cooling a motor for a vehicle, particularly for cooling a coil end of a stator inside the motor. For example, in Patent Document 1, with respect to an electric motor including a housing provided with air-cooling radiating fins on the outer periphery, lubricating oil is introduced as a refrigerant into a rotating shaft of the electric motor, and refrigerant is ejected from the rotating shaft by rotating the rotor. Discharging lubricating oil from a nozzle is disclosed. In this case, the lubricating oil jetted from the refrigerant jet nozzle becomes a mist, is cooled by touching the inside air of the housing, and cools the stator.
[0003]
Further, in Patent Document 2, a motor case is formed as a double wall, an oil passage chamber is provided above the case, an oil reservoir is provided below, and a finned plate and an outer cover are attached so as to cover an opening of the oil reservoir. A motor is disclosed in which a water cooling chamber is provided between the motor and the cover. In this case, oil flows down from the oil passage chamber to the stator coil by the oil pump, reaches an oil reservoir, and is cooled by a water cooling chamber dedicated to oil cooling. Part of the oil is also supplied to a reduction gear.
[0004]
Patent Literature 3 discloses a method of cooling a rotor inside a rotor yoke close to a permanent magnet in order to cool a permanent magnet of a rotor and to quickly raise a temperature of lubricating oil by heat generation of the permanent magnet to reduce friction loss of a power transmission device. It is disclosed that an oil passage is provided and lubricating oil for a power transmission device is circulated by an oil pump. In this case, a configuration is shown in which a water cooling jacket is provided on the motor housing to cool the stator from outside the motor housing, but the lubricating oil for cooling the rotor is rather actively used to increase its temperature.
[0005]
As a simple oil cooling means for a vehicle, a configuration in which an air-cooling fin is provided on the lower surface of an oil pan in Patent Literature 4 is described. In Patent Literature 5, a part of an outer wall of an oil circulation pipe is provided in a cylinder block cooling water jacket. Patent Literature 6 discloses an oil cooler in which heat can be exchanged between a pipe through which oil passes and a part of a low-pressure side pipe of an air conditioner of an automobile. However, it is not directly used for cooling an electric motor.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-7-288950 [Patent Document 2]
JP 2001-251814 A [Patent Document 3]
JP 2001-190047 [Patent Document 4]
JP-A-63-186914 [Patent Document 5]
Japanese Utility Model Laid-Open No. 1-88009 [Patent Document 6]
Japanese Utility Model Laid-Open No. 5-8250
[Problems to be solved by the invention]
When oil for a power transmission device is used for cooling an electric motor for a vehicle, if the oil for cooling is small, the temperature of the oil itself increases due to heat received from a stator or a rotor, and the cooling performance may be reduced. . Further, when the power transmission device is rotating at high speed, gear loss, that is, gear heat generation increases, and the oil temperature increases, and the cooling performance may further decrease. Therefore, in order to exhibit the predetermined performance of the vehicle electric motor, the size of the vehicle electric motor is increased, which hinders speeding up.
[0008]
Therefore, in order to improve the cooling performance of a motor for a vehicle, it is desired to sufficiently cool the oil. However, the oil has a lower heat transfer coefficient than water, and from the viewpoint of efficiently cooling the oil, the oil of the related art is used. Problems still remain in the cooling method or cooling means. For example, the cooling of oil in Patent Document 1 depends on air-cooling radiating fins provided in a motor housing, so that the cooling performance cannot be said to be sufficient, and the size and speed of a motor for a vehicle cannot be reduced. In addition, since cooling of oil in Patent Document 2 is performed by providing a dedicated water cooling chamber, a separate motor housing structure is required for each motor such as an oil reservoir, a finned plate and a cover on the outside thereof, which increases the cost. This hinders downsizing of the motor for vehicles. In this case, if the motor housing also has a cooling mechanism, the motor is provided with a plurality of cooling mechanisms, and the efficiency of the cooling system as a whole is not necessarily good.
[0009]
Patent Literature 3 does not disclose a method for cooling oil, and the oil cooling method disclosed in Patent Literatures 4 to 6 has a relationship with cooling of an electric motor, particularly cooling of a coil end and the like inside the electric motor. Not disclosed.
[0010]
An object of the present invention is to provide a vehicle motor cooling system that solves the problems of the prior art and that can improve the cooling performance of a vehicle motor.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, a vehicular motor cooling system according to the present invention provides a vehicular motor including a motor unit having a rotor and a stator, a motor case accommodating the motor unit, and cooling the motor unit in the motor case. An oil circulation path that circulates oil between the motor case and a heat exchange section that cools the oil, the oil circulation path for the vehicle connected to the motor section. An oil circulation path that circulates oil that has been scooped up and given a speed by a rotating portion in the power transmission device, and a heat exchange portion is provided on the outer periphery of the vehicle power transmission device corresponding to the oil scooping portion. And wherein the scooped oil is cooled by the heat exchange unit.
[0012]
According to the above configuration, the oil that has been scooped up by the rotating portion and given a speed is circulated in the vehicle power transmission device. Further, a heat exchange unit, for example, an air-cooled fin or a water-cooled jacket is provided on the outer periphery of the vehicle power transmission device in correspondence with the internal oil scraping portion. Although the heat transfer coefficient of oil is lower than that of water, oil flows vigorously along the inner wall of the case of the power transmission device for vehicles in the oil-raising portion. Therefore, the heat transfer coefficient between the oil and the inner wall is high. Therefore, by providing the heat exchange section in this portion, efficient oil cooling can be performed, and the cooling performance of the vehicle electric motor can be improved.
[0013]
Further, a motor cooling system for a vehicle according to the present invention includes a motor for a vehicle including a motor unit having a rotor and a stator, and a motor case accommodating the motor unit, and an oil for cooling the motor unit in the motor case. An oil circulation path that circulates between the inside of the case and a heat exchange unit that cools the oil, wherein the oil circulation path guides oil circulated by an oil pump into the motor case. An oil circulation path, wherein the heat exchange section is provided on the outer periphery of the motor case, cools the motor case, and is a heat exchange section in which a part of the oil circulation path passes through the inside, and passes through the heat exchange section. And the oil is cooled. Further, the heat exchange part is a water cooling jacket provided on the outer periphery of the motor case, and a part of an oil circulation path passing through the inside of the heat exchange part is preferably a fin tube having a partition for increasing a heat exchange surface area. .
[0014]
With the above configuration, the oil is circulated using the oil pump, and the oil is also cooled using a heat exchange unit for cooling the motor case, for example, a water cooling jacket provided on the outer periphery of the motor case. In this way, the heat exchange unit provided in the motor case is used not only for cooling the motor case but also for cooling the oil, so that the heat exchange unit such as a water-cooled jacket can be compactly combined as a cooling system for the vehicle electric motor. And the cooling system as a whole can be efficient.
[0015]
Further, a motor cooling system for a vehicle according to the present invention includes a motor for a vehicle including a motor unit having a rotor and a stator, and a motor case accommodating the motor unit, and an oil for cooling the motor unit in the motor case. An oil circulation path that circulates between the inside of the case and a heat exchange unit that cools the oil, wherein the oil circulation path guides oil circulated by an oil pump into the motor case. The oil circulation path, the heat exchange unit is a container that divides and flows the high-pressure side liquid refrigerant liquefied by the condenser to the high-temperature high-pressure vaporized refrigerant pressurized by the compressor of the vehicle air conditioner. It is an oil cooler through which a part of an oil circulation path passes.
[0016]
When oil is cooled by using a refrigerant of an air conditioner for a vehicle, it is possible to vaporize and use a low-pressure side refrigerant having a low temperature (for example, 0 ° C.). growing. With the above configuration, when the oil is circulated using the oil pump and the oil cooler cools the oil, the high-pressure side liquid refrigerant of the vehicle air conditioner is passed through the oil cooler. That is, the high-pressure side liquid refrigerant is still at a temperature (for example, 30-45 ° C.) sufficient to cool oil (for example, at a temperature of 100 ° C.), and does not pass through the compressor. The refrigerant can be returned to the refrigerant circulation path of the air conditioner. Therefore, the whole cooling system of the motor for vehicles can be made efficient.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following, the vehicle electric motor will be described as an induction motor, but may be a vehicle electric motor having a rotor using other permanent magnets. The vehicle electric motor may be used for driving a vehicle, or may be used for other purposes.
[0018]
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a
[0019]
The
[0020]
The vehicle
[0021]
A
[0022]
The
[0023]
As described above, in the
[0024]
When the motor for a vehicle is provided with a water cooling jacket or the like for cooling the motor case, the oil can be cooled by effectively using a heat exchange unit such as the water cooling jacket. FIG. 4 is a diagram illustrating a vehicle
[0025]
The
[0026]
An
[0027]
A part of the
[0028]
As the cooling
[0029]
Cooling of the oil can also be performed using a refrigerant for a vehicle air conditioner. FIG. 7 is a diagram showing a motor cooling system 210 for a vehicle that divides a part of the refrigerant from a refrigerant circulation cycle of an air conditioner for a vehicle and uses the refrigerant for oil cooling. The same elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description will be omitted. The vehicle
[0030]
An
[0031]
The
[0032]
In FIG. 7, the refrigerant circulation cycle of the vehicle air conditioner includes a
[0033]
For cooling the oil, the
[0034]
As described above, the passage of the high-pressure side liquid refrigerant of the vehicle air conditioner through the oil cooler has the following advantages. That is, the high-pressure side liquid refrigerant still has a sufficient temperature (for example, 30-45 ° C.) for cooling oil (for example, a temperature of 100 ° C.), and has a high heat transfer rate due to boiling heat transfer. The vaporized refrigerant in the
[0035]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the motor cooling system for vehicles which concerns on this invention, it becomes possible to cool the oil which cools a motor for vehicles efficiently.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a vehicle electric motor cooling system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a vehicle power transmission device in the vehicle electric motor cooling system according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing an example in which air-cooled fins are used instead of the water-cooled jacket of FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a vehicle electric motor cooling system according to another embodiment.
FIG. 5 is a side sectional view of a water cooling jacket in a motor cooling system for a vehicle according to another embodiment.
FIG. 6 is a plan sectional view of a water cooling jacket in a vehicle electric motor cooling system according to another embodiment.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a vehicle electric motor cooling system according to still another embodiment.
[Explanation of symbols]
10, 110, 210 Vehicle electric motor cooling system, 20 Vehicle electric motor, 22 Motor case, 28 Rotor, 30 Stator, 32 Coil end, 40, 140, 240 Oil circulation path, 42, 50, 54 Oil, 60 Vehicle power Transmission device, 62 cases, 64 rotating parts, 70,170 water cooling jacket, 80 air cooling fins, 144,244 cooling partial circuit, 180,280 oil pump, 226 evaporator, 228 compressor, 230 condenser, 234 refrigerant circuit , 235 oil cooling path, 270 oil cooler.
Claims (4)
モータケース内においてモータ部を冷却するオイルを、モータケース内とオイルを冷却する熱交換部との間で循環させるオイル循環路と、
を備える車両用電動機冷却システムであって、
オイル循環路は、モータ部に接続される車両用動力伝達装置内において回転部分により掻き揚げられ速度が与えられたオイルを循環させるオイル循環路であり、
熱交換部は、オイル掻き揚げ部分に対応する車両用動力伝達装置の外周に設けられる熱交換部であり、掻き揚げられたオイルが熱交換部により冷却されることを特徴とする車両用電動機冷却システム。A motor for a vehicle including a motor unit having a rotor and a stator, and a motor case accommodating the motor unit,
An oil circulation path for circulating oil for cooling the motor unit in the motor case between the inside of the motor case and a heat exchange unit for cooling the oil,
A motor cooling system for a vehicle comprising:
The oil circulation path is an oil circulation path that circulates oil that has been lifted and given a speed by a rotating part in a vehicle power transmission device connected to the motor unit,
The heat exchanging section is a heat exchanging section provided on the outer periphery of the vehicle power transmission device corresponding to the oil scooping section, wherein the scooped oil is cooled by the heat exchanging section. system.
モータケース内においてモータ部を冷却するオイルを、モータケース内とオイルを冷却する熱交換部との間で循環させるオイル循環路と、
を備える車両用電動機冷却システムであって、
オイル循環路は、オイルポンプにより循環されるオイルをモータケース内に導くオイル循環路であり、
熱交換部は、モータケースの外周に設けられ、モータケースを冷却するとともに、その内部をオイル循環路の一部が通る熱交換部であり、熱交換部を通過することでオイルが冷却することを特徴とする車両用電動機冷却システム。A motor for a vehicle including a motor unit having a rotor and a stator, and a motor case accommodating the motor unit,
An oil circulation path for circulating oil for cooling the motor unit in the motor case between the inside of the motor case and a heat exchange unit for cooling the oil,
A motor cooling system for a vehicle comprising:
The oil circulation path is an oil circulation path that guides oil circulated by the oil pump into the motor case,
The heat exchange part is provided on the outer periphery of the motor case, and is a heat exchange part that cools the motor case and through which a part of the oil circulation path passes.The oil is cooled by passing through the heat exchange part. A motor cooling system for a vehicle, comprising:
熱交換部は、モータケースの外周に設けられた水冷ジャケットであり、
熱交換部の内部を通るオイル循環路の一部は、熱交換表面積を増やす仕切りを有するフィンチューブであることを特徴とする車両用電動機冷却システム。The motor cooling system for a vehicle according to claim 2,
The heat exchange section is a water cooling jacket provided on the outer periphery of the motor case,
A motor cooling system for a vehicle, wherein a part of an oil circulation passage passing through the inside of the heat exchange part is a fin tube having a partition for increasing a heat exchange surface area.
モータケース内においてモータ部を冷却するオイルを、モータケース内とオイルを冷却する熱交換部との間で循環させるオイル循環路と、
を備える車両用電動機冷却システムであって、
オイル循環路は、オイルポンプにより循環されるオイルをモータケース内に導くオイル循環路であり、
熱交換部は、車両用エアコンディショナの圧縮機により加圧された高温高圧の気化冷媒を凝縮機により液化した高圧側液体冷媒を分流して流す容器であって、その内部をオイル循環路の一部が通るオイル冷却器であることを特徴とする車両用電動機冷却システム。A motor for a vehicle including a motor unit having a rotor and a stator, and a motor case accommodating the motor unit,
An oil circulation path for circulating oil for cooling the motor unit in the motor case between the inside of the motor case and a heat exchange unit for cooling the oil,
A motor cooling system for a vehicle comprising:
The oil circulation path is an oil circulation path that guides oil circulated by the oil pump into the motor case,
The heat exchange section is a container that circulates a high-pressure side liquid refrigerant that is liquefied by a condenser and flows a high-temperature and high-pressure vaporized refrigerant that is pressurized by a compressor of a vehicle air conditioner, and the inside thereof is an oil circulation path. An electric motor cooling system for a vehicle, which is an oil cooler partially passing through.
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