JP2014007884A - 電動ユニットの冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電動ユニットを効率良く、安価に冷却できる冷却装置を提供する。
【解決手段】 電動機３、インバータ４、動力伝達要素５を備えた電動ユニットを冷却するための冷却装置２を、インバータ４の近傍に配設されインバータ用クーラントが流通するインバータ用クーラント流路６と、電動機３および動力伝達要素５を通り潤滑クーラントが流通する潤滑クーラント流路７と、インバータ用クーラント流路６と潤滑クーラント流路７とを熱的に接続しインバータ用クーラントと潤滑クーラントとを熱交換する液−液熱交換器８とで構成するとともに、潤滑クーラント流路７が電動機３および動力伝達要素５の外部に延ばしインバータ４と一体となった液−液熱交換器８を電動機３の外部に配置する構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は電動機と、インバータと、減速機および変速機の少なくともいずれかを含む動力伝達要素と、を備えた電動ユニットを冷却する冷却装置に関する。

電気自動車やハイブリッド車等には、電動機（すなわち電動モータ）と、電動機を制御するためのインバータと、減速機および／または変速機を含む動力伝達要素と、を含む電動ユニットが搭載されている。動力伝達要素は、主として減速機によって電動機の駆動力を減速しつつ駆動軸（例えば車両の場合には車軸）に伝達する。また、ハイブリッド車の場合、つまり電動機以外の内燃機関が搭載されている場合には、変速機によって内燃機関の駆動力を変速しつつ車軸に伝達する。

ところで、電動機は駆動時に発熱する。インバータはパワー素子（すなわち電力用半導体スイッチング素子）等の発熱要素を含むため、給電を受けると発熱する。このため、電気自動車やハイブリッド車においては、運転時に電動機およびインバータを冷却する必要がある。さらに、減速機および変速機は複数のギヤによって、電動機または内燃機関の動力を伝達するため、ギヤ用の潤滑剤（オイル等）を供給する必要がある。つまり、一般的な電気自動車やハイブリッド車における電動ユニットは、電動機を冷却するための流路、インバータを冷却するための流路、および動力伝達要素に潤滑剤を供給するための流路を必要としていた。

特許文献１、２には電動ユニットにおけるこれらの流路を一部兼用する技術が提案されている。特許文献１には電動機、差動減速機、インバータおよび流路の大部分を共通のハウジング内において一体化した電動ユニットが紹介されている。この電動ユニットにおいては、電動機の少なくとも一部および差動減速機に共通の流路を通じてオイルを供給し、このオイルを差動減速機用の潤滑剤かつ電動機用のクーラントとして兼用している。インバータ（および場合によっては電動機の一部）は、差動減速機および電動機用のオイルとは別のクーラント（冷却水）によって冷却している。オイルは、共通のハウジング内に配置したオイルパンに流通させ、オイルパン内に配置した熱交換器によって冷却水と熱交換している。つまり、特許文献１の電動ユニットにおけるオイルパンは、一般的なオイルパンと同様のオイル溜まりとして機能するとともに、主として電動機で温められたオイルを放熱するための熱交換器としても機能する。冷却水と熱交換し冷却されたオイルは流路に戻され、電動機および差動減速機に再度供給される。

また、特許文献２には、電動機のケースにインバータのケースを取り付け、電動機のケースとインバータのケースとの間に流路を形成して、この流路に冷媒を流通させることで、電動機用のクーラントとインバータ用のクーラントとを兼用する技術が開示されている。

これらの技術によると、電動機を冷却するための流路、インバータを冷却するための流路、および動力伝達要素に潤滑剤を供給するための流路の一部を兼用することで、電動ユニットの小型化を図ることができる。しかし、これらの技術によると電動ユニットを効率良く冷却するのは困難であった。つまり、特許文献１に紹介されている電動ユニットによると、電動機のケース内部にオイルパンを設け、さらにその内部に熱交換器を設ける必要があり、電動機の形状の自由度に劣る。また、電動機のケース内部に配置した熱交換器によって電動機用クーラント（オイル）とインバータ用クーラントとの熱交換を行っているため、実質的には電動機とインバータ用クーラントとが直接熱交換しているのと大差ない。したがって、電動機用クーラントと熱交換したインバータ用クーラントの温度を、インバータを冷却するのに必要な温度（低温）にし難い可能性があり、インバータの冷却効率が低下する可能性がある。特許文献２に紹介されている電動ユニットによると、インバータおよび電動機を同じクーラントで同時に冷却するために、クーラントに同時に作用する熱量が大きく、熱交換効率を向上し難い問題がある。また、クーラントの流路はインバータおよび電動機の外部に形成され、電動機とクーラントとの熱交換を電動機の外部で行うとともに、インバータとクーラントとの熱交換をインバータの外部で行っている。このため、これらを内部で熱交換する場合に比べると熱交換効率に大きく劣る。

特開２００４−２６０８９８号公報 特許第４０９６２６６号公報

本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、電動機、インバータ、動力伝達要素を含む電動ユニットを省スペースで効率良く冷却するのに有利な冷却装置を提供することを課題とする。

本発明は、上記した課題を解決するために成された発明である。本発明の電動ユニットの冷却装置は、電動機と、前記電動機を制御するインバータと、減速機、変速機の少なくともいずれかを含み、前記電動機による駆動力を駆動軸に伝達する動力伝達要素、を備えた電動ユニットを冷却する冷却装置であって、前記インバータを冷却するクーラントが流通するインバータ用クーラント流路と、前記電動機および前記動力伝達要素の少なくともいずれかに接続され、前記電動機および前記動力伝達要素の内部に潤滑クーラントを流通させる潤滑クーラント流路と、前記インバータと一体と成り、前記電動機の外部に配置され、前記インバータ用クーラント流路を流通する前記インバータ用クーラントと、前記電動機または前記動力伝達要素に流入する前の前記潤滑クーラントとを熱交換する液−液熱交換器と、を備える構成とした。

上記構成において、本発明の電動ユニットの冷却装置は、以下に示す構成の少なくともいずれかを備えることが好ましい。即ち、
・前記液−液熱交換器において、
前記インバータ用クーラント流路と前記潤滑クーラント流路とは伝熱経路を介して隣接し、前記潤滑クーラント流路は、第１流路部と第２流路部とに分岐し、前記第１流路部と前記インバータ用クーラント流路との距離は前記第２流路部と前記インバータ用クーラント流路との距離よりも近く、前記潤滑クーラント流路の入口側において、前記第１流路部と前記第２流路部との間には流量調整要素が配置され、前記流量調整要素は、前記潤滑クーラントの温度が所定温度未満である場合に前記潤滑クーラントを主として前記第２流路部に流通させ、前記潤滑クーラントの温度が所定温度以上の場合に前記第１流路部における前記潤滑クーラントの流通量を増大させるようにする。
・前記流体調整要素は、複数の流路を持つ多孔体からなり、前記潤滑クーラントは温度により粘度が変化するオイルであり、前記潤滑クーラントが前記所定温度未満である場合には、前記潤滑クーラントが前記所定温度以上である場合に比べて、前記流体調整要素を通過する前記潤滑クーラントの流通抵抗が大きくなる。
・前記液−液熱交換器は、前記インバータの発熱要素を保持するとともに前記伝熱経路を構成する筐体と、前記筐体に形成されている前記インバータ用クーラント流路および前記潤滑クーラント流路とを含み、前記インバータ用クーラント流路は前記発熱要素の背面側に配置され、前記潤滑クーラント流路の前記第１流路部は前記インバータ用クーラント流路の背面側に配置され、前記潤滑クーラント流路の前記第２流路部は前記第１流路部および前記インバータ用クーラント流路の外周側に配置されるようにする。
・前記液−液熱交換器は、前記インバータを冷却した後の前記インバータ用クーラントと、前記電動機を冷却し前記動力伝達要素に流入する前の前記潤滑クーラントとを熱交換するような構成にすると良い。

本発明の冷却装置においては、電動機用のクーラント流路と動力伝達要素用の潤滑剤流路とを一つの流路（潤滑クーラント流路）で兼用したことで、冷却装置を省スペース化かつ低コスト化できる。また、発熱要素を有し、駆動時に発熱を伴うインバータが一体で設けられる冷却装置の内部で、２種のクーラント（インバータ用クーラント、潤滑クーラント）を流体同士で熱交換したことで、熱交換効率が向上し、インバータおよび電動機の冷却効率を向上させ得る。さらに、液−液熱交換器を電動機の外部に配置して、電動機の外部で熱交換を行う。このため、潤滑クーラントを効率良く放熱でき、電動機の冷却効率を向上させ得る。

本発明の電動ユニットによると、上述した冷却装置により冷却をおこなうことで、インバータおよび電動機の冷却効率を向上させ得る。

実施形態１に係り、電動ユニットの冷却装置の構成を示す構成図である。 図１に示す冷却装置の内部構成を模式的に示すＡ−Ａ断面図である。 図１に示す液―液熱交換器の内部を模式的に示したものであり、インバータ用クーラントの流通方向を説明する内部構成図である。 図３の構成において、高温時における潤滑クーラントの流通方向を説明する状態説明図である。 図３の構成において、低温時における潤滑クーラントの流通方向を説明する状態説明図である。

以下、具体例を挙げて、本発明の冷却装置を説明する。なお、本発明の冷却装置で冷却する電動ユニットにおいて、電動機、インバータおよび動力伝達要素は、インバータ用クーラント流路、潤滑クーラント流路および液−液熱交換器によって熱的に接続されていれば良く、一体型の装置であっても良い。また、一体型の装置でなくても良いが、少なくとも液−液熱交換器は電動機と別体であるのが好ましい。液−液熱交換器を電動機と別体にすることで、インバータ用クーラントと潤滑クーラントとの熱交換時に、インバータ用クーラントが電動機で生じる熱の影響を受け難くなる。つまり、インバータ用クーラントが過剰に加熱され難いために、インバータの冷却効率を向上させ得る。

潤滑クーラント流路は、電動機および動力伝達要素の少なくともいずれかに接続される。このため、潤滑クーラントは電動機および動力伝達要素に直接供給される。つまり潤滑クーラントは、電動機の内部にて電動機と熱交換をおこない電動機の外部に流出する。または、動力伝達要素の内部にて潤滑作用を生じて、動力伝達要素の外部に流出する。電動機および動力伝達要素内部への潤滑クーラント流入口は単数であっても良いし複数であっても良いが、冷却または潤滑が必要な要素毎に潤滑クーラント流入口を設けるのが好ましい。各潤滑クーラント流入口は、単なる開口であっても良いが、電動機および動力伝達要素の構成要素に潤滑クーラントを吹き付けるエジェクタ状をなしても良い。

インバータ用クーラント流路は、インバータを構成する各要素（特にパワー素子等の発熱要素）を冷却できれば良く、素子に直接接触しても良いし、アルミニウム合金等の熱伝導性に優れる材料からなる伝熱体を介して接触しても良い。この場合、インバータとインバータ用クーラント流路との間には伝熱体からなる伝熱経路が形成され、この伝熱経路を介してインバータとインバータ用クーラントとが熱交換する。

本発明の電動ユニットは、電動機を含むものであれば良く、例えば電動機以外の内燃機関や外燃機関を含んでも良い。動力伝達要素は電動機による駆動力を駆動軸に伝達するものであれば良く、電動機の駆動力を駆動軸に伝達するだけでなく、内燃機関等の駆動力を駆動軸に伝達しても良い。さらに、本発明の電動ユニットは複数の動力伝達要素を持っても良い。なお駆動軸は、例えば本発明の電動ユニットを車両に適用する場合には、車軸である。

（実施形態）
図１は実施形態における電動ユニットの冷却装置の構成を示す構成図を示す。実施形態で挙げた電動ユニットは、例えば、電気自動車（ＥＶ）に搭載が可能である。

図１に示すように、実施形態の冷却装置が一体化された電動ユニットは、駆動部１と冷却装置２とを含み、駆動部１は、電動機３、インバータ４および差動減速機５等を含む。差動減速機５は、減速機の一種であり、電動ユニットにおける動力伝達要素に相当する。冷却装置２は、インバータ用クーラント流路６、潤滑クーラント流路７、液−液熱交換器８および気−液熱交換器９を含む。なお、実施形態で挙げた電動ユニットは動力伝達要素としての減速機を持つが、上述したように動力伝達要素として変速機を持っても良いし、特に電動ユニットをハイブリッド車に搭載する場合には減速機および変速機の両方を持っても良い。

インバータ用クーラント流路６にはインバータ用クーラントが流通している。インバータ用クーラントは、水と溶質（実施形態においては、ＬＬＣを使用）とを含む水系のクーラントである。インバータ用クーラント流路６にはポンプ６９が接続されている。したがって、インバータ用クーラントはポンプ６９によって輸液され、インバータ４→気−液熱交換器９→ポンプ６９→インバータ４…の順に循環する。なお、実施形態においては、インバータ４は液−液熱交換器８に一体化されているため、インバータ用クーラントはポンプ６９によって輸液されて、液−液熱交換器８→気−液熱交換器９→ポンプ６９→液−液熱交換器８…の順に循環するとも言える。水系のクーラントは、後述する油系のクーラントに比べて流動性および熱伝導性に優れる。このため、水系のクーラントを用いることで、インバータ４を効率良く冷却でき、かつ、気−液熱交換器９において効率良く放熱できる。

潤滑クーラント流路７には潤滑クーラントが流通している。実施形態における潤滑クーラントは、ＡＴＦ（オートマティック・トランスミッション・フルード）を含む油系のクーラントである。潤滑クーラント流路７にはポンプ７９が接続され、潤滑クーラントはポンプ７９によって輸液されて差動減速機５→電動機３→液−液熱交換器８→ポンプ７９→差動減速機５…の順に循環する。

電動機３には内外を連通するよう上方に流入口３ｉおよび下方に流出口３ｏが設けられている。より具体的には、流入口３ｉおよび流出口３ｏは、電動機３の外殻を構成するケース３２に形成されている。ケース３２の内部にはロータ軸３３、ロータ３４、ステータ３５を備えた電動機本体３６が配置されている。流入口３ｉはケース３２の上壁３２ａに貫通形成され、流出口３ｏはケース３２の底壁３２ｂに貫通形成されている。流入口３ｉには第１経路部７１の端部（給油端部７１ａ）が挿入接続されている。第１経路部７１は、潤滑クーラント流路７の一部であり、より具体的には、電動機３のケース３２と後述する差動減速機５のケース５２とを連絡する部分である。第１経路部７１の給油端部７１ａは、流入口３ｉを経てケース３２の内部に入り、ステータ３５のステータコイル３５ａに上方から対面する位置に開口している。この開口７１ｂを介して潤滑クーラント流路７の潤滑クーラントが電動機３（より具体的には電動機３におけるステータ３５のステータコイル３５ａ）に供給される。ケース３２の底部は箱状をなし、潤滑クーラント用のオイル溜まり３２ｃを形成している。流出口３ｏはこのオイル溜まり３２ｃの内部に開口している。ステータコイル３５ａを冷却した潤滑クーラントは、オイル溜まり３２ｃに集められ、流出口３ｏを経て後述する第２経路部７２に流出する。

流出口３ｏには第２経路部７２の一端部が接続されている。第２経路部７２は、潤滑クーラント流路７の一部であり、より具体的には、電動機３のケース３２と後述する液−液熱交換器８とを連絡する部分である。

第２経路部７２の他端部は、液−液熱交換器８の筐体８１に穿設されている潤滑クーラント流路７の一部（油側流路部７５）の流入口７ｏに連絡している。油側流路部７５の流出口７ｉには第３経路部７３の一端部が接続されている。液−液熱交換器８に関しては後に詳しく説明する。流入口７ｉを経て油側流路部７５に流入した潤滑クーラントは、流出口７ｏを経て第３経路部７３に流出する。第３経路部７３の他端部は差動減速機５のケース５２に貫通して形成されている流入口５ｉに接続されている。第３経路部７３は、潤滑クーラント流路７の一部であり、より具体的には、液−液熱交換器８と後述する差動減速機５のケース５２とを連絡する部分である。第３経路部７３にはポンプ７９が接続されている。

流入口５ｉは、差動減速機５の外殻を構成するケース５２に形成されている。詳しくは、流出口５ｏはケース５２の底壁５２ｂに形成されている。ケース５２の内部には、複数のギヤ５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄおよび伝達軸５４を含む差動減速機本体５５が配置されている。伝達軸５４は図略の車軸に接続される。ケース５２の底部５２ｂは箱状をなし、オイル溜まり５２ｃを形成している。流入口５ｉを経てケース５２の内部に流入した潤滑クーラントはオイル溜まり５２ｃに流入する。オイル溜まり５２ｃにはエジェクタ５６用のポンプ５６ａが配置されている。オイル溜まり５２ｃに流入した潤滑クーラントは、このポンプ５６ａによって汲み上げられ、ギヤ５３ａ〜５３ｄの上方に配置されているエジェクタ５６を介してギヤ５３ａ〜５３ｄに噴霧される。その後潤滑クーラントの一部はギヤ５３ａ〜５３ｄの表面に付着して潤滑作用を生じさせる。また、潤滑クーラントの他の一部は重力によって下方に流動しオイル溜まり５２ｃに再度流入する。

なお、第３経路部７３に接続されているポンプ７９によって、オイル溜まり５２ｃの潤滑クーラントは流動する。この流動方向の上流側に流入口５ｉおよびエジェクタ用ポンプ５６ａが配置され、下流側に流出口５ｏが配置されている。したがって、液−液熱交換器８を経て差動減速機５に流入した潤滑クーラントは、先ずエジェクタ用ポンプ５６ａにより汲み上げられて差動減速機本体５５（詳しくはギヤ５３ａ〜５３ｄ）に供給され、その後流出口５ｏを経てケース５２の外部（差動減速機５の外部）に流出する。

ケース５２の底壁５２ｂには、流出口５ｏが貫通形成されている。流出口５ｏもまた、オイル溜まり５２ｃの内部に開口する。流出口５ｏには第１経路部７１の端部（給油端部７１ａとは逆側の端部）が接続されている。ギヤ５３ａ〜５３ｄを経てオイル溜まり５３２ｃに合流した潤滑クーラントは流出口５ｏを経て差動減速機５から第１経路部７１に向けて流出する。

第１経路部７１のなかで流出口５ｏ側の部分にはオイルフィルタ７１ｃが取り付けられている。このオイルフィルタ７１ｃは差動減速機５で生じた金属粉を潤滑クーラントから除去するためのものである。オイルフィルタ７１ｃによって濾過された潤滑クーラントは、流入口３ｉを経て電動機３に再度流入する。このようにして潤滑クーラントは潤滑クーラント流路７（第１経路部７１、第２経路部７２、第３経路部７３）を循環しつつ電動機３、液−液熱交換器８および差動減速機５に流通する。

（液−液熱交換器）
図２は、実施形態の冷却装置２における液−液熱交換器８の内部構成を模式的に示すＡ−Ａ断面図である。

図２に示すように、液−液熱交換器８は、アルミニウム製の筐体８１と、筐体８１に直接または間接的に一体で保持されているインバータ４を構成する発熱要素４０（実施形態においては、電子部品でトランジスタ、ＦＥＴ、ＩＧＢＴ等に代表されるパワー素子）とを含む。発熱要素４０は筐体８１の表面に固定されている。発熱要素４０の背面４０ａ（筐体８１側の面）は、筐体８１のなかで発熱要素４０の背面側に位置する面（熱伝導面８０ａ）に密着している。筐体８１の上方にはインバータ４を構成する発熱要素４０が保持されているが、筐体８１とインバータ４の取付け関係は、インバータ４から駆動時に発生する発熱を熱交換できるような取付け関係であれば良い。

筐体８１の内部には大別して２つの経路が形成されている。一方の経路は筐体８１の内部に穿設されるとともに発熱要素４０の背面４０ａ側となる上方に配置されている水側流路部６５である。他方の経路は筐体８１の内部に穿設されるとともに水側流路部６５の背面側（つまり、水側流路部６５の下方側）かつ水側流路部６５の外周側に配置されている油側経路部７５である。水側流路部６５はインバータ用クーラント流路６の一部であり、後述するようにインバータ用クーラント流路６の他の一部を構成する放熱流路部６６に接続される。油側経路部７５は潤滑クーラント流路７の一部であり、第２経路部７２および第３経路部７３に接続される。

図３〜図５は実施形態の冷却装置２における液−液熱交換器８の内部を模式的に示したものであり、インバータ用クーラントの流通方向を説明する内部構成図である。詳しくは、図３は水側流路部６５を表し、図４および図５は油側流路部７５の構成を表す。

図３に示すように、水側流路部６５は、流入口８２ｉ、流出口８２ｏ、および熱交換流路部８３を持つ。図１に示すように、流入口８２ｉは放熱流路部６６の一端部に接続され、流出口８２ｏは放熱流路部６６の他端部に接続される。図２、３に示すように、熱交換流路部８３は発熱要素４０の背面４０ａに沿って平行に延び、流入口８２ｉおよび流出口８２ｏに比べて流路断面積の大きな溝状をなす。熱交換流路部８３には複数の伝熱リブ８３ａが図２に示す上下方向において間隔（または突出高さ）が均一なマトリックス状に突設されている。伝熱リブ８３ａは筐体８１の一部からなり、図２に示すように、伝熱リブ８３ａの一端部は、筐体８１における熱伝導面８０ａ側の部分（伝熱部８１ａ）に一体化されている。伝熱リブ８３ａの他端部は油側経路部７５に向けて直線状に延び、隔壁８１ｃとは離間し、熱交換流路部８３の内部に露出している。伝熱リブ８３と隔壁８１ｃとの間には隙間が形成されている。

図４および図５に示すように、油側経路部７５は流入口８４ｉ、流出口８４ｏに加え、分岐した２つの経路（第１流路部８５、第２流路部８６）を持つ。第１流路部８５は水側流路部６５（より具体的には熱交換流路部８３）の背面側に配置され、第２流路部８６は水側流路部６５（より具体的には熱交換流路部８３）の外周側に配置されている。油側流路部７５は、流入口８４ｉ側において第１経路部７１および第２経路部７２に分岐する。第１流路部８５および第２流路部８６は、油側流路部７５の流出口８４ｏ側において合流する。その他においては第１流路部８５および第２流路部８６は隔離されている。なお、第１流路部８５と第２流路部８６とを区画する隔壁８１ｂは筐体８１の一部により構成されているため、第１流路部８５と第２流路部８６とは熱的に連絡している。図４および図５に示すように、第２流路部８６は流路断面積略一定の溝状をなす。これに対して第１流路部８５は、熱交換流路部８３に沿って延び、第２流路部８６に比べて流路断面積の大きな溝状をなす。

第１流路部８５には、熱交換流路部８３と同様に、間隔または突出高さが均一なマトリックス状の伝熱リブ８５ａが複数突設されている。伝熱リブ８５ａは筐体８１の一部からなり、図２に示すように、熱交換流路部８３の伝熱リブ８３ａと対称な方向に突出している。つまり、伝熱リブ８３ａと伝熱リブ８５ａとは、それぞれ、熱交換流路部８３と第１流路部８５とを区画する筐体８１の隔壁８１ｃに突出端を向けている。伝熱リブ８３ａの突出端８３ｔおよび伝熱リブ８５ａの突出端８５ｔは隔壁８１ｃと離間している。なお、隔壁８１ｃは、熱交換流路部８３（インバータ用クーラント流路６）と第１流路部８５（潤滑クーラント流路７）とを熱的に連絡する伝熱経路として機能する。

図４および図５に示すように、第１流路部８５と第２流路部８６との分岐部には、流量調整要素８８が配置されている。換言すると、油側流路部７５の上流側（流入口８４ｉ側において）において、第１流路部８５と第２流路部８６とは流量調整要素８８を介して連絡している。実施形態の冷却装置２における流量調整要素８８は、複数の金網に代表される流量調整部材が重ね合わされてなる。したがってこの流量調整要素８８は金網の網目すなわち流路を複数持つ多孔体である。潤滑クーラントはオイル系のクーラントであるため、所定温度未満の低温の場合には比較的高粘度となり、所定の温度よりも高温である場合には比較的低粘度となる。このため、潤滑クーラントが低温つまり高粘度である場合には、流量調整要素８８を通過する際の潤滑クーラントの流通抵抗が過大になる。したがってこのとき潤滑クーラントは流通抵抗の小さい流通経路すなわち第２流路部８６に優先的に流通し、第１流路部８５には潤滑クーラントが流通しなくなるか、または、第１流路部８５における潤滑クーラントの流通量は非常に少なくなる。

一方、潤滑クーラントが所定温度以上となる高温つまり低粘度である場合には、流量調整要素８８を通過する際の潤滑クーラントの流通抵抗が小さくなり、潤滑クーラントは第１流路部８５にも流通する。つまり、実施形態の冷却装置２においては、潤滑クーラントの温度に応じて、潤滑クーラントの主な流通経路が変化する。

図２に示すように、第１流路部８５と熱交換流路部８３との距離Ｌ１は、第２流路部８６と熱交換流路部８３との距離Ｌ２よりも近い。換言すると、第１流路部８５とインバータ用クーラント流路６との距離Ｌ１は、第２流路部８６とインバータ用クーラント流路６との距離Ｌ２よりも近い。このため潤滑クーラントは、第１流路部８５を流通する場合には、第２流路部８６を流通する場合に比べてインバータ用クーラントと熱交換し易い。つまり第１流路部８５を流通する場合の潤滑クーラントの温度は、第２流路部８６を流通する場合の潤滑クーラントの温度に比べて低温になり易い。

ところで、潤滑クーラントは動力伝達要素（実施形態では差動減速機５）に供給され潤滑剤としても機能する。一般に、潤滑剤の粘度は温度に依存して変化する。つまり一般的な潤滑剤は低温であれば比較的高粘度であり、高温であれば比較的低粘度である。冷却装置２において、潤滑クーラントを差動減速機５用の潤滑剤かつ電動機３用のクーラントとして用いる場合には、差動減速機５に供給することを考慮すると潤滑クーラントは低粘度（つまり高温）であるのが好ましく、電動機３に供給することを考慮すると潤滑クーラントは低温（つまり高粘度）であるのが好ましいという、背反した事情がある。したがって、動力伝達要素（差動減速機５）用の潤滑剤でありかつ電動機３用のクーラントたる潤滑クーラントの温度には好ましい範囲があり、潤滑クーラントの温度がこの範囲に収まるように液−液熱交換器８における潤滑クーラントの温度低下を制御するのが好ましい。

また、冷却装置２において、インバータ用クーラントと熱交換することで潤滑クーラントを冷却する場合、インバータ４は発熱量の大きな発熱要素４０を含むため、インバータ用クーラントとしては、熱交換効率に優れるクーラント（例えば水系のクーラント）を用いるのが一般的である。このため、例えば電動機３の起動直後等、潤滑クーラント流路７を流通する潤滑クーラントが低温である場合には、インバータ用クーラントと熱交換することでさらに温度低下して、潤滑クーラントの温度が過剰に低くなる可能性がある。この場合、潤滑クーラントの粘度が過剰に高くなり、動力伝達要素において十分な潤滑性能を発揮し難くなる可能性がある。

実施形態の冷却装置２においては、流量調整要素８８の作用によって、潤滑クーラントが比較的低温の場合には第２経路部７２における潤滑クーラントの流量が多くなる。上述したように、第２経路部７２を流通する潤滑クーラントは比較的冷却され難いため、液−液熱交換器８を通過して差動減速機５に供給される潤滑クーラントは高粘度になり難い。換言すると、実施形態の冷却装置２によると、差動減速機５に比較的粘度の低い潤滑クーラントを供給できる。また、潤滑クーラントが比較的高温の場合には、第１経路部７１にも潤滑クーラントが流通する。第１経路部７１を流通する場合には潤滑クーラントはインバータ用クーラントと熱交換し易いため、この場合には液−液熱交換器８を流通する潤滑クーラントは冷却され易い。よって、液−液熱交換器８を通過して電動機３に供給される潤滑クーラントは十分に冷却される。換言すると、実施形態の冷却装置２によると、電動機３に比較的低温の潤滑クーラントを供給できる。つまり、実施形態の冷却装置２においては、潤滑クーラントの流通する流路を、潤滑クーラントを比較的大きく温度低下させ得る第１流路部８５と、潤滑クーラントの温度低下を抑制し得る第２流路部８６と、の２つに分岐させた。このため実施形態によると、潤滑クーラントの温度を、電動機３および差動減速機５の両方に好ましい温度範囲に制御することが可能である。

また、実施形態の冷却装置２において、液−液熱交換器８は、電動機３の外部に配置されているため、液−液熱交換器８内におけるインバータ用クーラントおよび潤滑クーラントは電動機３で生じた熱の影響を受け難い。このため、例えば上述した特許文献１に紹介されている技術のように、電動機３に一体に組み込まれたオイルパンの内部（実施形態においてはオイル溜まり３２ｃの内部）、つまり、電動機３におけるケース３２の内部で熱交換を行う場合に比べて、インバータ用クーラントの過剰な加熱を抑制できる。したがって、実施形態の冷却装置２によると、潤滑クーラントを効率良く放熱でき、電動機３の冷却効率を向上させ得る。また、液−液熱交換器８を流通するインバータ用クーラントが過剰に加熱されないため、インバータ４の発熱要素４０を十分に冷却できる。よって実施形態の冷却装置２によると電動ユニットの熱交換効率を向上させることができる。換言すると、実施形態の電動ユニットは熱交換効率に優れる。

実施形態の冷却装置２において、液−液熱交換器８はインバータ４に一体化されている。実施形態のインバータ４を液−液熱交換器８に一体化することで、電動ユニットを小型化できるとともにインバータ４とインバータ用クーラントとの熱交換、および、インバータ用クーラントと潤滑クーラントとの熱交換を効率良くおこない得る利点がある。なお、インバータ４と液−液熱交換器８との位置関係は特に限定しない。例えばインバータ用クーラント流路６内にインバータ４を配置し、インバータ４に含まれる発熱要素４０をインバータ用クーラントに直接曝しても良い。その後、インバータ４を冷却したインバータ用クーラントと潤滑クーラントとを液−液熱交換器８にて熱交換させても良い。

実施形態においては、液−液熱交換器８は、インバータ４を冷却した後のインバータ用クーラントと、電動機３を冷却し差動減速機５に流入する前の潤滑クーラントとを熱交換している。このため、差動減速機５に流入する前の潤滑クーラントの温度を好ましい範囲に調整し易い。したがって潤滑クーラントは、差動減速機５において潤滑機能を良好に発揮し易い。なお、液−液熱交換器８の位置はこれに限定されない。例えば液−液熱交換器８はインバータ４を冷却した後のインバータ用クーラントと、動力伝達要素を通過し、電動機３に流入する前の潤滑クーラントとを熱交換しても良い。

実施形態においては、インバータ用クーラント流路６に流通するインバータ用クーラントを気−液熱交換器９によって冷却しているが、例えば、本発明の冷却装置を船舶等に適用する場合等、冷却水等を供給可能な状況であればインバータ用クーラント流路６を液−液熱交換器８によって冷却しても良い。

流量調整要素８８としては、金網や織布、不織布等に代表される連泡型の多孔体を用いることもできるが、これに限らず、例えば潤滑クーラントの温度に応じて機械的または電気的に第１流路部８５と第２流路部８６との間を開閉或いは流路断面積を調整し得る機構を用いることもできる。具体例を挙げると、サーモスタット式温度スイッチや、電磁弁等である。なお、電気的な流量調整要素８８を用いる場合には、潤滑クーラント流路７に温度センサを配設すれば良い。潤滑クーラント流路７における温度センサの配設位置は特に問わないが、潤滑クーラントの温度の影響を受け易い動力伝達要素の近傍に配設するのが好ましく、動力伝達要素の上流側（実施形態では差動減速機５の上流側、第３経路部７３のなかで流入口５ｉの近傍）に配設するのがより好ましい。

実施形態の冷却装置において、伝熱リブ８３ａの突出端８３ｔおよび伝熱リブ８５ａの突出端８５ｔは隔壁８１ｃと離間している。したがって、発熱要素４０の熱は潤滑クーラントに伝導され難く、潤滑クーラントは液−液熱交換器８において信頼性高く冷却される。また、伝熱リブ８５ａ同士の間隙には、それぞれ、直進可能なクーラント流路８５ｒが形成されている。このため伝熱リブ８５ａによる潤滑クーラントの流通抵抗増大が抑制されている。このため、流量調整要素８８を通過し第１流路部８５に流入した潤滑クーラントは、第１流路部８５の外部に円滑に流出し得る。伝熱リブ８３ａ、８５ａの形状は柱状、フィン状等種々の形状にできるが、何れの場合にも、伝熱リブ８３ａの突出端８３ｔおよび伝熱リブ８５ａの突出端８５ｔが隔壁８１ｃと離間し、伝熱リブ８５ａ同士の間隙、および、伝熱リブ８３ａ同士の間隙には、直進可能なクーラント流路８３ｒ、８５ｒが形成されるのが好ましい。

実施形態においては、筐体８１はアルミニウム製であるが、筐体８１の材料はこれに限定されない。熱伝導性を考慮すると、銅等を筐体８１の材料として好ましく用いることができる。潤滑クーラントおよびインバータ用クーラントもまた、インバータ４、電動機３、動力伝達要素等の種類に応じて適宜選択できる。

（その他）本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。

１ 駆動部
２ 冷却装置
３ 電動機
３２ 電動機のケース
３２ｃ 電動機のオイル溜まり
３６ 電動機本体
４ インバータ
４０ 発熱要素
５ 差動減速機（動力伝達要素）
５２ 差動減速機のケース
５２ｃ 差動減速機のオイル溜まり
５５ 差動減速機本体
６（６５、６６、８３） インバータ用クーラント流路
７（７１、７２、７３、７５） 潤滑クーラント流路
７１ｃ オイルフィルタ
８ 液−液熱交換器
８１ 液−液熱交換器の筐体
８５ 第１流路部
８６ 第２流路部
８８ 流量調整要素
９ 気−液熱交換器を示す。

Claims (5)

1. 電動機と、
   前記電動機を制御するインバータと、
   減速機、変速機の少なくともいずれかを含み、前記電動機による駆動力を駆動軸に伝達する動力伝達要素と、を備えた電動ユニットを冷却する冷却装置であって、
   前記インバータを冷却するクーラントが流通するインバータ用クーラント流路と、
   前記電動機および前記動力伝達要素の少なくともいずれかに接続され、前記電動機および前記動力伝達要素の内部に潤滑クーラントを流通させる潤滑クーラント流路と、
   前記インバータと一体と成り、前記電動機の外部に配置され、前記インバータ用クーラント流路を流通する前記インバータ用クーラントと、前記電動機または前記動力伝達要素に流入する前の前記潤滑クーラントとを熱交換する液−液熱交換器と、を備える電動ユニットの冷却装置。
2. 前記液−液熱交換器において、
   前記インバータ用クーラント流路と前記潤滑クーラント流路は伝熱経路を介して隣接し、
   前記潤滑クーラント流路は、第１流路部と第２流路部とに分岐し、前記第１流路部と前記インバータ用クーラント流路との距離は前記第２流路部と前記インバータ用クーラント流路との距離よりも近く、
   前記潤滑クーラント流路の入口側において、前記第１流路部と前記第２流路部との間には流量調整要素が配置され、
   前記流量調整要素は、前記潤滑クーラントの温度が所定温度未満である場合に前記潤滑クーラントを主として前記第２流路部に流通させ、前記潤滑クーラントの温度が所定温度以上の場合に前記第１流路部における前記潤滑クーラントの流通量を増大させる請求項１に記載の電動ユニットの冷却装置。
3. 前記流体調整要素は、複数の流路を持つ多孔体からなり、
   前記潤滑クーラントは温度により粘度が変化するオイルであり、
   前記潤滑クーラントが前記所定温度未満である場合には、前記潤滑クーラントが前記所定温度以上である場合に比べて、前記流体調整要素を通過する前記潤滑クーラントの流通抵抗が大きい請求項１または請求項２に記載の電動ユニットの冷却装置。
4. 前記液−液熱交換器は、前記インバータの発熱要素を保持するとともに前記伝熱経路を構成する筐体と、前記筐体に形成されている前記インバータ用クーラント流路および前記潤滑クーラント流路とを含み、
   前記インバータ用クーラント流路は前記発熱要素の背面側に配置され、
   前記潤滑クーラント流路の前記第１流路部は前記インバータ用クーラント流路の背面側に配置され、
   前記潤滑クーラント流路の前記第２流路部は前記第１流路部および前記インバータ用クーラント流路の外周側に配置されている請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の電動ユニットの冷却装置。
5. 前記液−液熱交換器は、前記インバータを冷却した後の前記インバータ用クーラントと、前記電動機を冷却し前記動力伝達要素に流入する前の前記潤滑クーラントとを熱交換する請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の電動ユニットの冷却装置。

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