JP2013115851A - 電動機ユニットにおける冷媒の液面高さ調整機構および液面高さ調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電動機ユニットの高回転領域の冷媒の液面高さを中回転領域および小回転領域よりも高くし、高回転領域での冷却効果を高める電動機ユニットにおける冷媒の液面高さ調整機構および液面高さ調整方法を得る。
【解決手段】電動機ユニット１の下部にオイル溜り部（冷媒溜り部）５を設け、該オイル溜り部５の上側にオイル貯留部（冷媒貯留部）６を設ける。また、オイル溜り部５のオイル（冷媒）Ｒをオイル貯留部６に供給するオイル供給通路（冷媒供給通路）７を設け、オイル貯留部６に溜めたオイルＲをオイル溜り部５に還流可能にする。オイル供給通路７に、第１の弁１００およびバイパス通路９を設けて、電動機２の高回転領域におけるオイル溜り部５のオイルレベル（液面高さ）Ｌを、電動機２の中回転領域および小回転領域におけるオイルレベルＬよりも高く調整する。
【選択図】図３

Description

本発明は、電動機ユニットにおける冷媒の液面高さ調整機構および液面高さ調整方法に関する。

ギアユニットの内部を油浴潤滑させる際に、例えば、特許文献１では、回転軸で駆動する機械式のオイルポンプによって、ユニット下部に溜めた冷媒としてのオイルをユニット上部のオイルタンクに一時的に溜めるようになっている。そして、オイルタンクの貯留量が所定量以上で、溜めたオイルをユニット下部に戻すことでオイルレベル（冷媒の液面高さ）を調整するようにしてある。

特開２００８−６９９６２号公報

しかしながら、かかる従来のオイルレベル調整機構では、オイルポンプが回転軸で駆動されるため、回転軸の回転数が上昇した場合、オイルポンプの吐出量が増大し、オイルタンクに蓄溜されるオイル量が増え、ユニット下部のオイルレベルは低下する。

このため、冷却効果を特に必要とする高回転領域では、撹拌抵抗が小さいにもかかわらずオイルレベルが低くなってステータやロータの冷却性能が不足するおそれがある。

そこで、本発明は、高回転領域の冷媒の液面高さを中回転領域および小回転領域よりも高く維持し、高回転領域での冷却効果を高めるようにした電動機ユニットにおける冷媒の液面高さ調整機構および液面高さ調整方法を提供するものである。

本発明は、電動機のロータとステータを冷却する冷媒の液面高さを調整する電動機ユニットにおける冷媒の液面高さ調整機構である。電動機ユニットの下部に設けられた冷媒溜り部の冷媒の一部を溜め、かつ、溜めた冷媒を前記冷媒溜り部に還流可能な冷媒貯留部と、前記冷媒溜り部の冷媒を前記冷媒貯留部に供給する冷媒供給通路と、該冷媒供給通路に設けられ電動機の高回転領域における前記冷媒溜り部の液面高さを電動機の中回転領域における液面高さよりも高く調整する液面高さ調整部と、を備えたことを主要な特徴とする。

本発明によれば、液面高さ調整部によって、冷媒溜り部における液面高さを、電動機の高回転領域で中回転領域および小回転領域よりも高く調整できるので、高回転領域での冷却効果を高めることができる。

図１は、本発明にかかるオイルレベル調整機構（液面高さ調整機構）を備えた電動機ユニットの第１の実施形態を示す側断面図である。 図２は、図１に示す電動機ユニットのケーシングを半断面した斜視図である。 図３は、図１中I−I線に沿った断面図である。 図４は、図２中II−II線に沿った断面図である。 図５は、図１に示す電動機ユニットのオイル供給通路に設けられる第１の弁の外観斜視図である。 図６は、図５に示す第１の弁の分解斜視図である。 図７は、図５に示す第１の弁の作動状態を示し、（ａ）は開弁状態の断面図、（ｂ）は閉弁状態の断面図である。 図８は、図１に示す電動機ユニットのオイル循環経路を概略的に示す断面図である。 図９は、第１の実施形態のオイルレベル調整機構で達成される特性の全体的な傾向を示し、（ａ）は回転数と圧力損失との関係のグラフ、（ｂ）は回転数と流量との関係のグラフ、（ｃ）は回転数とオイルレベルとの関係のグラフである。 図１０は、第１の実施形態のオイルレベル調整機構で達成される回転数と撹拌抵抗との関係のグラフである。 図１１は、従来のオイルレベル調整機構の回転数と撹拌抵抗との関係のグラフである。 図１２は、本発明にかかるオイルレベル調整機構を備えた電動機ユニットの第２の実施形態を示す図８に対応した概略的な断面図である。 図１３は、第２の実施形態のオイルレベル調整機構で達成される特性の全体的な傾向を示し、（ａ）は回転数と圧力損失との関係のグラフ、（ｂ）は回転数と流量との関係のグラフ、（ｃ）は回転数とオイルレベルとの関係のグラフである。 図１４は、本発明にかかるオイルレベル調整機構を備えた電動機ユニットの第３の実施形態を示す図８に対応した概略的な断面図である。 図１５は、第３の実施形態のオイルレベル調整機構で達成される特性の全体的な傾向を示し、（ａ）は回転数と圧力損失との関係のグラフ、（ｂ）は回転数と流量との関係のグラフ、（ｃ）は回転数とオイルレベルとの関係のグラフである。 図１６は、第３の実施形態のオイルレベル調整機構で達成される時間とオイルレベルとの関係のグラフである。 図１７は、本発明にかかるオイルレベル調整機構を備えた電動機ユニットの第４の実施形態を示す図８に対応した概略的な断面図である。 図１８は、第４の実施形態のオイルレベル調整機構で達成される特性の全体的な傾向を示し、（ａ）は回転数と圧力損失との関係のグラフ、（ｂ）は回転数と流量との関係のグラフ、（ｃ）は回転数とオイルレベルとの関係のグラフである。 図１９は、第４の実施形態のオイルレベル調整機構で達成される時間とオイルレベルとの関係のグラフである。 図２０は、本発明にかかるオイルレベル調整機構を備えた電動機ユニットの第５の実施形態を示す図８に対応した概略的な断面図である。 図２１は、第５の実施形態のオイルレベル調整機構で達成される特性の全体的な傾向を示し、（ａ）は回転数と圧力損失との関係のグラフ、（ｂ）は回転数と流量との関係のグラフ、（ｃ）は回転数とオイルレベルとの関係のグラフである。 図２２は、第５の実施形態のオイルレベル調整機構で達成される時間とオイルレベルとの関係のグラフである。 図２３は、本発明にかかるオイルレベル調整機構を備えた電動機ユニットの第６の実施形態を示す図８に対応した概略的な断面図である。 図２４は、第６の実施形態のオイルレベル調整機構で達成される回転数とオイルレベルとの関係のグラフである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
[第１の実施形態]

図１〜図１１は、本発明にかかるオイルレベル調整機構（冷媒の液面高さ調整機構）１０を備えた電動機ユニット１の第１の実施形態を示す。電動機ユニット１は、図１に示すように、電動機２と、この電動機２を収納するケーシング３とを備えている。

電動機２は、外周に永久磁石２１を設けた円盤状のロータ２２と、このロータ２２の外周に所定の隙間をもって配置されると共にコイル２３を各磁極毎に巻回した環状のステータ２４と、ロータ２２の回転を外部に伝える回転軸２５と、を備えている。回転軸２５にはフランジ部２５ａが形成されており、このフランジ部２５ａにロータ２２が一体に結合されることにより、ロータ２２と回転軸２５とは一体に回転するようになっている。

ケーシング３は、内周にステータ２４を固定した筒状の外周壁３１と、この外周壁３１の一端側の開口を閉止する第１の閉塞壁３２と、外周壁３１の他端側の開口を閉止する第２の閉塞壁３３とで構成されている。このとき、第１の閉塞壁３２は、互いに重ね合わせて結合される外側壁３４と厚肉の内側壁３５とで構成されている。

第１の閉塞壁３２における径方向中心部には外側壁３４側にベアリング４１が設けられ、このベアリング４１によって回転軸２５の一端部（図中左端部）が回転支持される。また、第１の閉塞壁３２と回転軸２５との間は、内側壁３５側に設けたオイルシール４２によって密封される。

他方、第２の閉塞壁３３の径方向中心部にはボス部３６が一体に結合され、このボス部３６に設けたベアリング４３によって回転軸２５の他端部（図中右端部）が回転支持される。また、ボス部３６と回転軸２５との間はオイルシール４４によって密封される。

ケーシング３の内側の下部はオイル溜り部（冷媒溜り部）５となっており、このオイル溜り部５に所定量のオイル（冷媒）Ｒが溜められている。この溜められたオイルＲは電動機２のロータ２２やステータ２４を冷却する冷媒として用いられる。つまり、オイル溜り部５には、少なくともロータ２２の下端部が浸漬される高さ程度にオイルＲが溜められており、そのオイルＲがロータ２２の回転によって撹拌されることでロータ２２やステータ２４が冷却されるようになっている。

第１の閉塞壁３２には、オイル溜り部５のオイルＲの一部を溜めることができるオイル貯留部（冷媒貯留部）６が設けられている。このオイル貯留部６は、内側壁３５の外側面の略上半部に第１の閉塞壁３２と同心状となる円弧状の溝として形成され、その溝の外側が外側壁３４で閉止されることで、図２に示すように、アーチ状の密閉空間となっている。

このとき、アーチ状のオイル貯留部６は、図３に示すように、頂部６ｃを境にして両端部６ｅ１、６ｅ２が下方に下がった形状となる。ここで、頂部６ｃは、オイル貯留部６における最も高い部位であり、かつ、左右方向の中心でもある。従って、オイル貯留部６にオイルＲが溜められる際に、両端部６ｅ１、６ｅ２に振り分けて溜められることになり、それら両端部６ｅ１、６ｅ２の弧状空間部はそれぞれ小貯留部６１、６２となっている。これら２つの小貯留部６１、６２は、それぞれの上部に位置する頂部６ｃで互いに連通される。

小貯留部６１、６２のそれぞれの下端部にはオイル還流通路（冷媒還流通路）６３、６４が設けられ、これらオイル還流通路６３、６４は、オイル溜り部５の上方において内側壁３５の内面に開口（開口部６３ａ、６４ａ）している。従って、それぞれの小貯留部６１、６２に溜められたオイルＲは、オイル還流通路６３、６４を介してオイル溜り部５に戻されることになる。

このとき、オイル還流通路６３、６４の断面積は、小貯留部６１、６２の断面積、つまり、オイル貯留部６の断面積よりも十分に小さくなっている。これにより、オイル貯留部６に供給されるオイルＲの量が、オイル還流通路６３、６４から排出されるオイル量を超えたときに、オイルＲはオイル貯留部６に溜められていくことになる。尚、小貯留部は２つに限ることなく３つ以上設けることもできる。

オイル溜り部５の下部とオイル貯留部６の頂部となる頂部６ｃとがオイル供給通路（冷媒供給通路）７によって連通され、このオイル供給通路７を介してオイル溜り部５のオイルＲの一部がオイル貯留部６に供給される。なお、オイル供給通路７は、上流側（図２，３の下側）から下流側（図２，３の上側）に向けて、細径部７Ｃ，細径部７Ｂおよび太径部７Ａから一体に形成されている。

オイル供給通路７の途中（細径部７Ｂと細径部７Ｃとの間）には、電動機２の回転軸２５によって駆動される機械式のオイルポンプ８が設けられ、電動機２の稼働によってオイル溜り部５のオイルＲがオイルポンプ８によってオイル貯留部６へと供給される。オイルポンプ８は、図１に示すように、ベアリング４１とオイルシール４２との間に位置して内側壁３５に組み込まれている。

オイルポンプ８としては、例えば歯車ポンプを用いることができるが、これに限ることなく回転軸２５の回転によって駆動される機械式のポンプであればよい。従って、機械式のオイルポンプ８を用いたことにより、電動機２の回転数が上昇するとオイルポンプ８の吐出量が増大するため、オイル供給通路７を介してオイル貯留部６に供給されるオイルＲの量が増す。すると、オイル貯留部６に溜まるオイルＲの量が増量する反面、オイル溜り部５のオイルＲの量が減少してオイルレベルＬが低くなる。

一方、これとは逆に電動機２の回転数が低い場合は、オイルポンプ８の吐出量が少ないためオイル貯留部６に溜まるオイルＲの量が減少し、オイル溜り部５のオイルレベル（液面高さ）Ｌが高くなる。従って、オイルレベルＬは高回転領域で最も低くなり、それよりも回転数が低い中回転領域や低回転領域でオイルレベルＬは高回転領域に比較して高くなる。このようにオイルレベルＬが変化すると、ロータ２２の下部がオイルＲに浸漬される深さが変化してロータ２２によるオイルＲの撹拌量が変化する。尚、高回転能力を有する電動機２は、それの高回転領域ではオイルＲの引きずりトルクが低下する傾向となる。

従って、高回転領域よりもオイルレベルＬが高くなる中回転領域では、ロータ２２がオイルＲ内に浸漬される深さが深くなり、かつ、ロータ２２の引きずりトルクが高回転領域に比べて大きくなる。このため、従来では図１１中の特性線Ｓ１に示すように、中回転領域で撹拌抵抗が顕著に大きくなってしまう。

一方、高回転領域で冷却効果を確保するためには、高回転領域でのオイルレベルＬをある程度高くする必要がある。ところが、このように、高回転領域でオイルレベルＬを高くしようとすると、中回転領域でのオイルレベルＬを更に高く設定する必要があり、その中回転領域の撹拌抵抗が更に増大してしまう。このため、高回転領域でのオイルレベルＬを高く維持した状態で、中回転領域および小回転領域のオイルレベルＬをより低くして撹拌抵抗を小さくすることが望まれる。

ここで、本実施形態では、図１および図２に示すように、オイル供給通路７がオイル貯留部６に連通するオイル流入口（冷媒流入口）７ａに、オイル貯留部６に流入するオイル流量に応じて開口面積（弁開度）が変化する第１の弁１００を設ける。また、本実施形態では、オイル供給通路７の第１の弁１００とオイルポンプ８との間をオイル溜り部５に連通するバイパス通路９を設ける。

そして、オイル溜り部５のオイルＲの一部をオイル供給通路７を介してオイル貯留部６に供給する工程と、このオイル溜り部５からオイル貯留部６へ送るオイル供給量およびオイル貯留部６からオイル溜り部５に戻すオイル量を調整する工程とを設ける。そして、電動機２の高回転領域におけるオイル溜り部５のオイルレベルＬを、電動機２の中回転領域および小回転領域におけるオイルレベルＬよりも高くするようになっている。

第１の弁１００の開度が変化すると、オイル溜り部５からオイル貯留部６に供給されるオイルＲの量が変化して、オイル溜り部５のオイルレベルＬを調整できるようになる。このとき、第１の弁１００は、高回転領域のオイルレベルＬが中回転領域および小回転領域のオイルレベルＬよりも高くなるように調整する機能を有する。

バイパス通路９は、オイル供給通路７が形成された内側壁３５の内部に形成される。このとき、バイパス通路９の断面積は、オイル供給通路７の細径部７Ｂの断面積よりも十分に大きく形成されており、また、太径部７Ａは、このバイパス通路９と略同じ断面積となっている。

従って、オイル供給通路７のオイル流入口７ａはバイパス通路９と略同じ大径となっている。そして、図２に示すように、このオイル流入口７ａの内周に形成された雌ねじ部に、後述する弁ハウジング１０１の雄ねじ部１０１ａがねじ込まれて第１の弁１００が取り付けられる。

また、図２から図４に示すように、バイパス通路９の下端部はオイル溜り部５のオイルレベルＬよりも上方に位置しており、そのバイパス通路９の下端部はオリフィス９ａとなってケーシング３内に開口されている。

そして、第１の弁１００とバイパス通路９とによってオイルレベル調整部（液面高さ調整部）が構成されている。また、本実施形態のオイルレベル調整機構１０は、オイル貯留部６、オイル供給通路７、オイルポンプ８および上記オイルレベル調整部によって構成されている。

第１の弁１００は、連続的に開度変化する弁であってもよいし、ＯＮ・ＯＦＦ式の開閉弁であってもよい。本実施形態では、図５から図７に示すように、後者のＯＮ・ＯＦＦ式の開閉弁によって第１の弁１００が構成される。この第１の弁１００は常開式の開閉弁となっている。

即ち、第１の弁１００は、外周に雄ねじ部１０１ａを切った有底筒状の弁ハウジング１０１と、この弁ハウジング１０１内に収容される弁体１０２と、この弁体１０２を開弁方向に付勢する圧縮スプリング１０３とによって構成されている。

弁ハウジング１０１は、それの内側に弁体１０２が軸方向の移動を許容して収納され、一端（図６中下方）にオイル導入口１０１ｂと他端（図６中上方）に弁座１０１ｃを設けた弁室１０１ｄが形成されている。弁座１０１ｃは、一定の傾斜角をもったコーン形状に形成される。また、弁ハウジング１０１のオイル導入口１０１ｂとは反対側の端壁１０１ｅには、弁室１０１ｄと連通する吐出口１０１ｆが形成されている。更に、弁ハウジング１０１の端壁１０１ｅの内側には、吐出口１０１ｆと同心状に形成された座面１０１ｇが設けられている。

弁体１０２は、全体的に弁室１０１ｄの内径よりも僅かに小さい外径となる略円盤状に形成され、弁座１０１ｃに対向する端面側に、この弁座１０１ｃのコーン面に沿ったテーパ部１０２ａが形成されている。また、弁体１０２の外周部には、周方向に略等間隔をもってオイルＲを通過させるための複数の溝部１０２ｂがギア状に形成されている。更に、テーパ部１０２ａの先端中心部にはスプリング受け面１０２ｃが形成されている。

圧縮スプリング１０３は、弁ハウジング１０１の座面１０１ｇと弁体１０２のスプリング受面１０２ｃとの間に圧縮状態で介装される。従って、弁体１０２は、圧縮スプリング１０３によりテーパ部１０２ａが弁座１０１ｃから離れる方向、つまり開弁方向に常時付勢される。尚、弁室１０１ｄに収納された弁体１０２は、オイル導入口１０１ｂの内周部に設けられた内向きフランジ１０１ｈによって抜止めされる。

第１の弁１００は、オイルポンプ８が稼働しない時、また、電動機２の回転数が低くてオイルポンプ８の吐出量が所定量よりも少ない時は、図７（ａ）に示すように、弁体１０２は圧縮スプリング１０３の付勢力で開弁された状態となる。この開弁状態では、オイル導入口１０１ｂから流入したオイルＲが弁体１０２の溝部１０２ｂを通過した後、テーパ部１０２ａと弁座１０１ｃとの間を経由して吐出口１０１ｆから流出される。

他方、電動機２の回転数が高くなってオイルポンプ８の吐出量が所定量以上になると、図７（ｂ）に示すように、弁体１０２は圧縮スプリング１０３の付勢力に抗して移動して閉弁状態となる。この閉弁状態では、弁体１０２のテーパ部１０２ａが弁座１０１ｃに密接してオイルＲの通過が遮断される。

以上の構成になる電動機ユニット１は、図８に示すように簡素化して示すことができる。このような電動機ユニット１では、電動機２の回転数が上昇するとオイルポンプ８の吐出量も増大されるため、バイパス通路９およびオイル貯留部６への通路の圧力損失が高まる。このとき、バイパス通路９の圧力損失が大きくなるように予めオリフィス９ａの径が決定されている。

そして、電動機２の回転数が所定の回転数に達すると、オイルポンプ８の吐出圧力によって第１の弁１００が閉弁して圧力損失は無限大（図９（ａ）参照）となり、オイル貯留部６に供給されるオイルＲの流量はゼロとなる。これにより、オイルポンプ８から吐出されたオイルＲは全てバイパス通路９を経由してオイル溜り部５へと戻される（図９（ｂ）参照）。これにより、オイルレベルＬは高回転領域で上昇される（図９（ｃ）参照）。尚、図９（ａ）の圧力損失特性を示すグラフおよび図９（ｂ）の流量を示すブラフ中、破線はオイル貯留部６に関する特性、実線はバイパス通路９に関する特性である。このことは以下の実施形態で述べる図１３、図１５、図１８および図２１の（ａ）、（ｂ）で同様とする。

勿論、電動機２が所定の回転数に達するまでは、その回転数に比例してオイルポンプ８の吐出量は増大するため、オイルレベルＬは徐々に低下していくことになる。そして、所定の回転数を超えた場合、つまり、高回転領域では第１の弁１００が閉弁して高いオイルレベルＬを確保できるため、中回転領域ではオイルレベルＬを従来に比較して予め低く設定しておくことが可能となる。

従って、図１０に示すように、中回転領域のオイルレベルＬを低く設定しておくことにより、引きずりトルクの大きな中回転領域では同図中実線に示すように撹拌抵抗を大幅に低下させることができる。尚、図１０中の破線は、図１１に示した特性線Ｓ１である。

以上説明したように、第１の実施形態のオイルレベル調整機構１０によれば、第１の弁１００とバイパス通路９とからなるオイルレベル調整部を設けたので、オイル溜り部６のオイルレベルＬを、電動機２の高回転領域で中回転領域よりも高くできる。これにより、高回転領域での冷却効果を高めることができる。また、高回転領域のオイルレベルＬを高くできるので、中回転領域のオイルレベルＬを予め低く設定しておくことができる。これにより、中回転領域での撹拌抵抗を小さく維持できる。従って、本実施形態では、電動機２の高回転領域での冷却効果を高めつつ、中回転領域の撹拌抵抗を小さく維持できる。

また、本実施形態によれば、オイルレベル調整部を第１の弁１００とバイパス通路９とによって構成したので、機械式のオイルポンプ８の吐出圧力の変化を利用してオイルレベルＬを調整できるため、構造の簡素化およびコスト削減を図ることができる。

また、本実施形態のオイルレベル調整方法によれば、オイル溜り部５のオイルＲの一部をオイル貯留部６に供給する工程と、このオイル貯留部６へのオイル供給量およびオイル貯留部６からオイル溜り部５に戻すオイル量を調整する工程とを設けてある。従って、高回転領域におけるオイル溜り部５のオイルレベルＬを、中回転領域におけるオイルレベルＬよりも高くする際に、オイル貯留部６に供給するオイルＲの量を制御すればよいので、制御がより簡単となりかつ精度を高めることができる。
[第２の実施形態]

図１２および図１３は、本発明の第２の実施形態を示し、第１の実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとする。
本実施形態のオイルレベル調整機構１０Ａが第１の実施形態と主に異なる点は、図１２に示すように、バイパス通路９に、オイル溜り部５に流入するオイル流量に応じて開口面積が変化する第２の弁１１０を設けたことにある。勿論、本実施形態にあっても第１の実施形態で述べたように、オイル供給通路７には第１の弁１００が設けられている。

第２の弁１１０は、第１の弁１００（図５から図７参照）と同様の構造になっている。

第２の弁１１０は、図１２に示すように、弁ハウジング１１１と弁体１１２との間には引張りスプリング１１３が介装され、この引張りスプリング１１３によって弁体１１２を閉弁方向に付勢する常閉式の開閉弁として構成される。つまり、第２の弁１１０は、バイパス通路９にオイルＲが流入していないとき、または、流入するオイルＲの量が少ないときは閉弁状態となっている。そして、バイパス通路９に流入するオイルＲの量が所定量以上となったとき、つまり、第１の弁１００が閉弁したときに第２の弁１１０が開弁するようになっている。つまり、第１の弁１００と第２の弁１１０とは、それぞれの開閉タイミングが逆となる関係にある。

従って、本実施形態では、電動機２の回転数が所定の回転数に達すると、オイルポンプ８の吐出圧力によって第１の弁１００が閉弁して圧力損失は無限大となり、オイル貯留部６に供給されるオイルＲの流量はゼロとなる（図１３（ａ）参照）。また、これと略同時に第２の弁１１０が開弁して、オイルポンプ８から吐出されたオイルＲは全てバイパス通路９を経由してオイル溜り部５へと流入する（図１３（ｂ）参照）。これにより、オイルレベルＬは高回転領域で上昇する（図１３（ｃ）参照）。

以上説明したように、第２の実施形態のオイルレベル調整機構１０Ａによれば、オイル溜り部６のオイルレベルＬを、電動機２の高回転領域で中回転領域および低回転領域よりも高くできるので、第１の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

また、これに加えて本実施形態では、バイパス通路９に第２の弁１１０を設けたので、第１の弁１００が閉弁してはじめて第２の弁１１０が開弁し、バイパス通路９にオイルＲの通過が許容される。従って、バイパス通路９に第１の実施形態で述べたオリフィス９ａを設ける必要が無くなるため、圧力損失を低減してオイルポンプ８の機械損失を抑制することができる。
[第３の実施形態]

図１４から図１６は、本発明の第３の実施形態を示し、第２の実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとする。
本実施形態のオイルレベル調整機構１０Ｂが第２の実施形態と主に異なる点は、図１４に示すように、オイル還流通路６３、６４に、第２の弁１１０と連動して開口面積が変化する第３の弁１２０を設けたことにある。この第３の弁１２０の構造は、第２の弁１１０と同じである。

第３の弁１２０はＯＮ・ＯＦＦ式の開閉弁として構成され、第２の弁１１０とは開閉タイミングが同期するように連動している。つまり、第２の弁１１０が閉弁状態にあるときは第３の弁１２０も閉弁状態にあり、第２の弁１１０が開弁されたときに第３の弁１２０も開弁される。第２の弁１１０と第３の弁１２０とを連動させる連動手段１２１は、機械式であってもよく、また、電気式であってもよく、更には、流体圧式等であってもよい。

従って、本実施形態のオイルレベル調整機構１０Ｂでは、電動機２の回転数が所定の回転数に達するまでは第２の弁１１０および第３の弁１２０が共に閉弁状態にあるため、バイパス通路９およびオイル還流通路６３、６４は遮断状態となる。そして、電動機２の回転数が所定の回転数を超えて高回転領域になると、第２の弁１１０および第３の弁１２０が共に開弁して、バイパス通路９およびオイル還流通路６３、６４が開放状態となる。これにより、バイパス通路９からオイル供給通路７のオイルＲがオイル溜め部５に流出するとともに、オイル還流通路６３、６４からオイル貯留部６のオイルＲがオイル溜め部５に流出する。

従って、本実施形態では、電動機２の回転数が所定の回転数に達すると、オイルポンプ８の吐出圧力によって第１の弁１００が閉弁して圧力損失は無限大となり、オイル貯留部６に供給されるオイルＲの流量はゼロとなる（図１５（ａ）参照）。これにより、オイルポンプ８から吐出されたオイルＲは全てバイパス通路９を経由してオイル溜り部５へと流入し、かつ、オイル貯留部６のオイルＲはオイル還流通路６３、６４からオイル溜り部５へと流入する（図１５（ｂ）参照）。このため、オイルレベルＬは高回転領域で破線状態から実線状態へと大きく上昇される（図１５（ｃ）参照）。

以上説明したように、第３の実施形態のオイルレベル調整機構１０Ｂによれば、バイパス通路９に第２の弁１１０を設けてあるので、第２の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。勿論、第１の実施形態と同様にオイル溜り部６のオイルレベルＬを、電動機２の高回転領域で中回転領域および小回転領域よりも高くできる。

また、これに加えて本実施形態では、オイル還流通路６３、６４に、第２の弁１１０と連動して開口面積が変化する第３の弁１２０を設けてある。これにより、電動機２の高回転領域ではバイパス通路７およびオイル貯留部６のオイルＲを全てオイル溜り部５に迅速に戻すことができる。従って、中回転領域から高回転領域へと電動機２の回転数が遷移したときに、図１６に示すように、その過渡的なオイルレベルＬの上昇の応答性を破線状態から実線状態へと向上させることができる。
[第４の実施形態]

図１７から図１９は、本発明の第４の実施形態を示し、第２の実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとする。
本実施形態のオイルレベル調整機構１０Ｃが第２の実施形態と主に異なる点は、図１７に示すように、オイル流入口７ａを、２つの小貯留部６１、６２のうち一方の小貯留部６２に優先的にオイル供給される位置に配置したことにある。

また、優先的にオイル供給される小貯留部６２のオイル還流通路６４の断面積よりも他方の小貯留部６１のオイル還流通路６３の断面積を大きくしたことにある。

即ち、本実施形態では、アーチ状に形成されたオイル貯留部６の両端部６ｅ１、６ｅ２に２つの小貯留部６１、６２が配置されている。このため、一方の小貯留部６２に優先的にオイル供給するために、オイル流入口７ａを、オイル貯留部６の頂部６ｃから小貯留部６２側に所定距離だけ移動した位置に形成してある。よって、オイル流入口７ａは、頂部６ｃよりも下側に配置されている。

従って、オイル供給通路７を介して供給されるオイルＲは、まず、一方の小貯留部６２に流入し、この小貯留部６２が充満たされた後に連通部となる頂部６ｃからオーバーフローして他方の小貯留部６１に流入される。このとき、他方側のオイル還流通路６３の断面積を、一方側のオイル還流通路６４よりも大きく形成してあるので、一方の小貯留部６２がオーバーフローした後は、他方の小貯留部６１のオイルＲが迅速にオイル溜り部５に流出されることになる。

従って、本実施形態では、電動機２の回転数が所定の回転数に達すると、オイルポンプ８の吐出圧力によって第１の弁１００が閉弁して圧力損失は無限大となり、オイル貯留部６に供給されるオイルＲの流量はゼロとなる（図１８（ａ）参照）。これにより、オイルポンプ８から吐出されたオイルＲは全てバイパス通路９を経由してオイル溜り部５へと流入する（図１８（ｂ）参照）。また、これに加えて、オイル貯留部６にオイル供給される際、一方の小貯留部６２が充満した後は他方の小貯留部６１からオイルＲが多量に溜り部５に戻される。これにより、オイルレベルＬは、バイパス通路９からの還流と相俟って高回転領域で破線状態から実線状態へと大きく上昇される（図１８（ｃ）参照）。

以上説明したように第４の実施形態のオイルレベル調整機構１０Ｃによれば、バイパス通路９に第２の弁１１０を設けてあるので、オイルレベルＬを高回転領域で中回転領域および小回転領域よりも高くしつつ、第２の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

また、これに加えて本実施形態では、オイル貯留部６へのオイル流入口７ａを、２つの小貯留部６１、６２のうち一方の小貯留部６２側に移動させ、この小貯留部６２に優先的にオイル供給させてある。これにより、最初は一方の小貯留部６２からオイル溜り部５にオイルＲを戻すのであるが、その小貯留部６２がオーバーフローした後は、２つの小貯留部６１、６２からオイルＲをオイル溜り部５に迅速に還流させることができる。

また、本実施形態によれば、優先的にオイル供給される小貯留部６２のオイル還流通路６４の断面積よりも他方の小貯留部６１のオイル還流通路６３の断面積を大きくしてある。これにより、優先的にオイル供給される一方の小貯留部６２がオーバーフローした後は、オイル貯留部６のオイルＲを更に迅速にオイル溜り部５に戻すことができる。従って、中回転領域から高回転領域へと電動機２の回転数が遷移したときに、図１９に示すように、その過渡的なオイルレベルＬの上昇の応答性を破線状態から実線状態へと向上させることができる。

尚、本実施形態では、一方の小貯留部６２に優先的にオイルＲを供給する場合を述べたが、オイル流入口７ａを他方の小貯留部６１側に移動して、この小貯留部６１に優先的にオイルＲを供給するようにしてもよい。また、小貯留部を３つ以上設けた場合は、それら複数の小貯留部のうちの一部を優先的にオイル供給される小貯留部としておけばよい。
[第５の実施形態]

図２０から図２２は、本発明の第５の実施形態を示し、第２の実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとする。
本実施形態のオイルレベル調整機構１０Ｄが第２の実施形態と主に異なる点は、図２０に示すように、２つの小貯留部６１、６２の側面にそれぞれオイル排出口（冷媒排出口）６１ａ、６２ａを設けたことにある。

また、２つの小貯留部６１、６２に設けたオイル排出口６１ａ、６２ａの高さを互いに異ならせ、高位置のオイル排出口の開口面積を低位置のオイル排出口の開口面積よりも大きくしたことにある。

即ち、オイル排出口６１ａ、６２ａは、小貯留部６１、６２のオイル溜り部５に対向する内側面の頂部近傍にそれぞれ形成されており、一方の小貯留部６１のオイル排出口６１ａよりも他方の小貯留部６２のオイル排出口６２ａを高位置に形成してある。

尚、本実施形態では、それぞれのオイル排出口６１ａ、６２ａは上下方向に２つずつ形成されているが、各オイル排出口６１ａ、６２ａは１つ或いは３つ以上であってもよい。

このようにオイル排出口６１ａ、６２ａを設けたことにより、それぞれの小貯留部６１、６２にオイルＲが充満状態近くまで溜められると、それぞれのオイル排出口６１ａ、６２ａからオイルＲがオイル溜り部５へと排出される。このとき、低位置に形成したオイル排出口６１ａからオイルＲが排出され、その後、高位置に形成したオイル排出口６２ａからオイルＲが排出されることになる。勿論、それぞれの小貯留部６１、６２に溜められたオイルＲは、それぞれのオイル還流通路６２、６３からもオイル溜り部５に戻されるようになっている。

また、高位置のオイル排出口６２ａの開口面積が低位置のオイル排出口６１ａの開口面積よりも大きくなっているので、後から排出されるオイル排出口６２ａのオイル排出量がオイル排出口６１ａよりも多くなる。

従って、本実施形態では、電動機２の回転数が所定の回転数に達すると、オイルポンプ８の吐出圧力によって第１の弁１００が閉弁して圧力損失は無限大となり、オイル貯留部６に供給されるオイルＲの流量はゼロとなる（図２１（ａ）参照）。これにより、オイルポンプ８から吐出されたオイルＲは全てバイパス通路９を経由してオイル溜り部５へと流入し、かつ、オイル貯留部６のオイルＲはオイル還流通路６３、６４およびオイル排出口６１ａ、６２ａからオイル溜り部５へと流入する（図２１（ｂ）参照）。また、これに加えて２つの小貯留部６１、６２の側面にオイル排出口６１ａ、６２ａからある一定量のオイルＲをオイル溜り部５へと迅速に排出できる。これにより、オイルレベルＬは、バイパス通路９からの還流と相俟って高回転領域で破線状態から実線状態へと大きく上昇される（図２１（ｃ）参照）。

以上説明したように、第５の実施形態のオイルレベル調整機構１０Ｂによれば、バイパス通路９に第２の弁１１０を設けてあるので、オイルレベルＬを高回転領域で中回転領域および小回転領域よりも高くしつつ、第２の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

また、これに加えて本実施形態では、２つの小貯留部６１、６２の側面にオイル排出口６１ａ、６２ａをそれぞれ設けてある。これにより、小貯留部６１、６２にオイルＲが充満状態近くまで溜められると、それぞれのオイル排出口６１ａ、６２ａからある一定量のオイルＲをオイル溜り部５へと迅速に排出できる。従って、中回転領域から高回転領域に回転数が遷移した時の過渡的なオイルレベルＬ上昇の応答性を向上させることができる。

更に、本実施形態によれば、２つの小貯留部６１、６２に設けたオイル排出口６１ａ、６２ａの高さを互いに異ならせ、高位置のオイル排出口６２ａの開口面積を低位置のオイル排出口６１ａの開口面積よりも大きくしてある。これにより、オイルＲの排出タイミングが遅れる高位置のオイル排出口６２ａから多くのオイルＲを排出させることができる。従って、中回転領域から高回転領域へと電動機２の回転数が遷移したときに、図２２に示すように、その過渡的なオイルレベルＬの上昇の応答性を破線状態から実線状態へと更に向上させることができる。

尚、本実施形態では一方の小貯留部６２側のオイル排出口６２ａを、他方の小貯留部６１側のオイル排出口６１ａよりも高位置に設けたが、それらの高低関係を逆にしてもよい。
[第６の実施形態]

図２３および図２４は、本発明の第６の実施形態を示し、第１の実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとする。
本実施形態のオイルレベル調整機構１０Ｅが第１の実施形態と主に異なる点は、図２３に示すように、オイルレベル調整部を、オイル供給通路７に設けられオイル供給量を任意に制御可能な電動ポンプ１３０で構成したことにある。この場合、バイパス通路９は廃止されるとともに、電動機２の回転軸２５に設けていた機械式のオイルポンプ８も廃止される。

つまり、オイル溜り部５のオイルＲは、電動ポンプ１３０のみによってオイル貯留部６に供給されるようになっている。勿論、この場合にあってもオイル貯留部６のオイルＲは、オイル還流通路６３、６４を介してオイル溜り部５に戻される。

電動ポンプ１３０は、電動機２の回転数に応じて吐出量が制御されるようになっている。例えば、低回転領域では従来と略同等の吐出量とし、中回転領域では引きずりトルクによる撹拌抵抗を考慮して吐出量を多くし、高回転領域では中回転領域よりも吐出量を少なくする。これにより、図２４に示すように、オイル溜り部５のオイルレベルＬは、上記各実施形態で述べたと同様に中回転領域よりも高回転領域で高くすることができる。

以上説明したように第６の実施形態のオイルレベル調整機構１０Ｅによれば、電動機２の回転数に応じて制御される電動ポンプ１３０によって、オイル溜り部５のオイルＲをオイル貯留部６に供給するようになっている。これにより、バイパス通路９や各種弁１００、１１０、１２０およびオイル排出口６１ａ、６２ａが不要となり、オイルレベル調整機構１０Ｅの構造を簡素化することができる。また、オイルレベルＬを電動ポンプ１３０によって緻密に制御できるようになるため、中回転領域での撹拌抵抗を低減しつつ高回転領域での冷却効果をより高めることができる。

ところで、本発明のオイルレベル調整機構（冷媒の液面高さの調整機構）は、前記各実施形態に例をとって説明したが、これら実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種変更が可能である。例えば、オイル貯留部６は、ケーシング３の第１の閉塞壁３２内に一体に組み込むことなく、ケーシング３から分離した独立タンクとして設けてもよい。また、オイル貯留部６はアーチ状に限ることなく、オイルＲを効率良く溜め、かつ、複数の小貯留部を設けることができる形状であればよい。

本発明は、電動機ユニットにおける冷媒の液面高さの調整機構に用いることができる。

１ 電動機ユニット
２ 電動機
２２ ロータ
２４ ステータ
５ オイル溜り部（冷媒溜り部）
６ オイル貯留部（冷媒貯留部）
６１、６２ 小貯留部
６１ａ、６２ａ オイル排出口（冷媒排出口）
７ オイル供給通路（冷媒供給通路）
７ａ オイル流入口（冷媒流入口）
９ バイパス通路（液面高さ調整部）
１００ 第１の弁（液面高さ調整部）
１１０ 第２の弁
１２０ 第３の弁
Ｒ オイル（冷媒）
Ｌ オイルレベル（液面高さ）

Claims (8)

1. 電動機ユニットの内部に収容したステータとロータとを有する電動機を冷却する冷媒の液面高さを調整する電動機ユニットにおける冷媒の液面高さ調整機構であって、
   前記電動機ユニットの下部に設けられ、冷媒を溜める冷媒溜り部と、
   該冷媒溜り部の上側に配置され、前記冷媒溜り部の冷媒の一部を溜めると共に前記冷媒溜り部に還流可能な冷媒貯留部と、
   前記冷媒溜り部の冷媒を前記冷媒貯留部に供給する冷媒供給通路と、
   電動機の高回転領域における前記冷媒溜り部の冷媒の液面高さを、電動機の中回転領域および低回転領域における液面高さよりも高く調整する液面高さ調整部と、を備えたことを特徴とする電動機ユニットにおける冷媒の液面高さ調整機構。
2. 前記液面高さ調整部は、前記冷媒貯留部に流入する冷媒流量に応じて開口面積が変化する第１の弁と、
   前記第１の弁と前記冷媒溜り部とを連通するバイパス通路と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電動機ユニットにおける冷媒の液面高さ調整機構。
3. 前記バイパス通路に、前記冷媒溜り部に流入する冷媒流量に応じて開口面積が変化する第２の弁を設けたことを特徴とする請求項２に記載の電動機ユニットにおける冷媒の液面高さ調整機構。
4. 前記冷媒貯留部の下部と前記冷媒溜り部とを連通する冷媒還流通路に、前記第２の弁と連動して開口面積が変化する第３の弁を設けたことを特徴とする請求項３に記載の電動機ユニットにおける冷媒の液面高さ調整機構。
5. 前記冷媒貯留部は、それぞれの頂部で互いに連通する複数の小貯留部を有し、
   前記冷媒供給通路における前記冷媒貯留部に連通する冷媒流入口を、冷媒貯留部の前記頂部よりも下側に配置したことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電動機ユニットにおける冷媒の液面高さ調整機構。
6. 前記冷媒流入口が設けられた側の所定の小貯留部における前記冷媒還流通路の断面積よりも、前記所定の小貯留部以外の他の小貯留部の前記冷媒還流通路の断面積を大きくしたことを特徴とする請求項５に記載の電動機ユニットにおける冷媒の液面高さ調整機構。
7. 前記複数の小貯留部の側面に、前記冷媒溜り部に冷媒を流出させる冷媒排出口をそれぞれ設け、これらの冷媒排出口の高さを互いに異ならせ、高位置の冷媒排出口の開口面積を低位置の冷媒排出口の開口面積よりも大きくしたことを特徴とする請求項５または６に記載の電動機ユニットにおける冷媒の液面高さ調整機構。
8. 電動機ユニットの内部に収容したステータとロータとを有する電動機を冷却する冷媒の液面高さを調整する電動機ユニットにおける冷媒の液面高さ調整方法であって、
   電動機ユニットの下部に設けた冷媒溜り部の冷媒の一部を冷媒供給通路を介して冷媒貯留部に供給する工程と、該冷媒貯留部への冷媒供給量および冷媒貯留部から前記冷媒溜り部に戻す冷媒量を調整する工程と、を有し、電動機の高回転領域における前記冷媒溜り部の液面高さを、中回転領域および小回転領域における液面高さよりも高くすることを特徴とする電動機ユニットにおける冷媒の液面高さ調整方法。

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