JP2015226363A

JP2015226363A - 電動モータの冷却装置

Info

Publication number: JP2015226363A
Application number: JP2014108976A
Authority: JP
Inventors: 耕平佐川; Kohei Sagawa
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2014-05-27
Filing date: 2014-05-27
Publication date: 2015-12-14
Anticipated expiration: 2034-05-27
Also published as: JP6272141B2

Abstract

【課題】複数の永久磁石における磁束密度のバラツキを抑制し、電動モータの振動や騒音を抑制する。
【解決手段】ロータ１６に複数の永久磁石Ｍ１〜Ｍ４を備える電動モータ１０の冷却装置１１であって、複数の永久磁石Ｍ１〜Ｍ４の磁束密度を検出する磁束センサ２６と、磁束センサ２６からの検出結果に基づいて、複数の永久磁石Ｍ１〜Ｍ４のうち磁束密度の最も小さな永久磁石を判定する磁石判定部８２と、磁石判定部８２からの判定結果に基づいて、磁束密度の最も小さな永久磁石に供給される冷却油量を増加させる油量制御部８３と、を有する。
【選択図】図６

Description

本発明は、電動モータの冷却装置に関する。

車両や産業機器等の動力源として、ロータ表面やロータ内部に永久磁石を備えた電動モータが用いられている。このような電動モータにおいては、発熱による永久磁石の減磁を回避するため、冷却油によって永久磁石を冷却する冷却システムを採用することが多い（特許文献１参照）。

特開２００９−２７８００号公報

ところで、ロータには複数の永久磁石が組み付けられることから、単に永久磁石の減磁を防止するだけでなく、それぞれの永久磁石における磁束密度のバラツキを抑制することが重要となっている。すなわち、一部の永久磁石の磁束密度が低下した場合には、ロータの回転角によってモータトルクが変動するため、電動モータから振動や騒音を発生させてしまう虞がある。

本発明の目的は、複数の永久磁石における磁束密度のバラツキを抑制し、電動モータの振動や騒音を抑制することにある。

本発明の電動モータの冷却装置は、ロータに複数の永久磁石を備える電動モータの冷却装置であって、前記複数の永久磁石の磁束密度を検出する磁束検出部と、前記磁束検出部の検出結果に基づいて、前記複数の永久磁石のうち磁束密度の最も小さな永久磁石を判定する磁石判定部と、前記磁石判定部の判定結果に基づいて、磁束密度の最も小さな永久磁石に供給される冷却油量を増加させる油量制御部と、を有する。

本発明によれば、磁束密度の最も小さな永久磁石に供給される冷却油量を増加させることにより、磁束密度のバラツキを抑制することが可能となり、電動モータの振動や騒音を抑制することが可能となる。

電動モータを示す断面図である。ロータの構造を示す分解斜視図である。ロータの構造を示す拡大断面図である。（ａ）は図３のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、（ｂ）は図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。（ａ）および（ｂ）はロータシャフトおよびインナシャフトの端部を示す斜視図である。冷却装置の制御系の一部を示すブロック図である。磁束密度とロータ角との関係を示すイメージ図である。ロータシャフトおよびインナシャフトの構造の一部を示す展開図である。インナシャフトがニュートラル位置に停止したときの油路切替機構を示す部分断面図である。インナシャフトが第１磁石冷却位置に停止したときの油路切替機構を示す部分断面図である。油量調整制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は電動モータ１０を示す断面図である。図１に示される電動モータ１０には、本発明の一実施の形態である電動モータの冷却装置１１が設けられている。図１に示すように、電動モータ１０は、外殻を構成するモータケース１２を有している。モータケース１２は、側壁部１３ａを備えた底付き円筒状のケース本体１３と、ケース本体１３の開口端に設けられる第１ケースカバー１４とを有している。モータケース１２の内側にはステータ１５が固定されており、ステータ１５の内側にはロータ１６が回転自在に収容されている。ステータ１５は、多数の電磁鋼鈑を積層して形成されるステータコア１７と、ステータコア１７のスロットに巻き付けられるステータコイル１８とを有している。また、ロータ１６は、多数の電磁鋼鈑を積層して形成されるロータコア１９と、ロータコア１９に挿入される複数の永久磁石Ｍとを有している。さらに、ロータ１６は、ロータコア１９の一端側に設けられる第１エンドプレート２０と、ロータコア１９の他端側に設けられる第２エンドプレート２１とを有している。

電動モータ１０のロータ１６には、中空のロータシャフト（アウタシャフト）２２が固定されている。ロータシャフト２２の一端部は、ケース本体１３の側壁部１３ａに設けられた軸受２３によって回転自在に支持されており、ロータシャフト２２の他端部は、第１ケースカバー１４の軸受部１４ａに設けられた軸受２４によって回転自在に支持されている。また、ケース本体１３の側壁部１３ａには、回転角センサであるレゾルバ２５が設けられている。このレゾルバ２５は、ロータシャフト２２の回転角度つまりロータ角を検出する機能を有している。また、ステータ１５のステータコア１７には、ロータ１６の外周面に対向する磁束センサ（磁束検出部）２６が設けられている。この磁束センサ２６は、対向する永久磁石Ｍの磁束密度を検出する機能を有している。

モータケース１２のケース本体１３には、オイルポンプ３０を収容する第２ケースカバー３１が装着されている。冷却油を吐出するオイルポンプ３０は、第２ケースカバー３１のポンプ収容室３２に収容されるアウタロータ３３と、ロータシャフト２２に固定されるインナロータ３４とを有している。また、第２ケースカバー３１には、オイルポンプ３０の吸入ポート３５に連通するとともに、モータケース１２内に開口する連通するケース油路３６が形成されている。ケース油路３６の開口端は、モータケース１２内に貯留される冷却油の油面レベルＯＬよりも下方に設置されている。また、第２ケースカバー３１には、オイルポンプ３０の吐出ポート３７に連通するケース油路３８が形成されている。さらに、ケース本体１３には、ケース油路３８に連通するケース油路３９が形成されており、第１ケースカバー１４には、ケース油路３９に連通するケース油路４０が形成されている。このような油路構造により、ロータシャフト２２によってオイルポンプ３０が駆動されると、モータケース１２内の冷却油は、ケース油路３６からオイルポンプ３０の吸入ポート３５に吸引される。そして、オイルポンプ３０の吐出ポート３７から吐出される冷却油は、ケース油路３８、ケース油路３９およびケース油路４０を経た後に、後述する経路を介してロータシャフト２２からロータ内に供給される。このように、ケース油路３８、ケース油路３９およびケース油路４０により、オイルポンプ３０に接続される上流油路４１が構成されている。

続いて、上流油路４１からロータ１６に対する冷却油の供給経路について説明する。ケース油路４０に対するロータシャフト２２の対向部位には、環状の溝部５０が形成されている。ロータシャフト２２の溝部５０には、ロータシャフト２２を径方向に貫通する複数の第１入力ポート５１が形成されている。また、第１エンドプレート２０に対するロータシャフト２２の対向部位には、ロータシャフト２２を径方向に貫通する複数の出力ポート（第１油穴）５２が形成されている。このようなロータシャフト２２の内部には、インナシャフト５３が摺動自在に収容されている。インナシャフト５３の端部には、所定長さで軸方向に伸びる連通油路５４が形成されている。また、第１入力ポート５１に対するインナシャフト５３の対向部位には、環状の溝部５５が形成されている。インナシャフト５３の溝部５５には、インナシャフト５３を径方向に貫通する複数の第２入力ポート５６が形成されている。さらに、出力ポート５２に対するインナシャフト５３の対向部位には、インナシャフト５３を径方向に貫通する複数の油量制御ポート（第２油穴）５７が形成されている。すなわち、ロータシャフト２２の第１入力ポート５１は、インナシャフト５３の第２入力ポート５６、連通油路５４および油量制御ポート５７を介して、ロータシャフト２２の出力ポート５２に連通している。

ここで、図２はロータ１６の構造を示す分解斜視図であり、図３はロータ１６の構造を示す拡大断面図である。図２に示すように、第１エンドプレート２０には、径方向に伸びる４本の冷却油溝６０ａ〜６０ｄが形成されている。また、ロータコア１９には、４つの永久磁石Ｍ１〜Ｍ４が挿入されるとともに、積層方向に貫通する４本の冷却油路６１ａ〜６１ｄが形成されている。さらに、第２エンドプレート２１には、厚み方向に貫通する４つのドレインポート６２ａ〜６２ｄが形成されている。なお、冷却油溝６０ａ〜６０ｄ、永久磁石Ｍ１〜Ｍ４、冷却油路６１ａ〜６１ｄおよびドレインポート６２ａ〜６２ｄのそれぞれは、周方向に約９０°の間隔で設置されている。また、図２および図３に示すように、冷却油溝６０ａには冷却油路６１ａを介してドレインポート６２ａが接続されており、これらの冷却油溝６０ａ、冷却油路６１ａおよびドレインポート６２ａによって下流油路６３ａが構成されている。また、冷却油溝６０ｂには冷却油路６１ｂを介してドレインポート６２ｂが接続されており、これらの冷却油溝６０ｂ、冷却油路６１ｂおよびドレインポート６２ｂによって下流油路６３ｂが構成されている。また、冷却油溝６０ｃには冷却油路６１ｃを介してドレインポート６２ｃが接続されており、これらの冷却油溝６０ｃ、冷却油路６１ｃおよびドレインポート６２ｃによって下流油路６３ｃが構成されている。また、冷却油溝６０ｄには冷却油路６１ｄを介してドレインポート６２ｄが接続されており、これらの冷却油溝６０ｄ、冷却油路６１ｄおよびドレインポート６２ｄによって下流油路６３ｄが構成されている。このように、電動モータ１０のロータ１６には、永久磁石Ｍ１〜Ｍ４のそれぞれを冷却する４本の下流油路６３ａ〜６３ｄが形成されており、これらの下流油路６３ａ〜６３ｄによって下流油路群６３が構成されている。

図４（ａ）は図３のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図４（ｂ）は図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図４（ａ）に示すように、ロータシャフト２２には、前述した複数の出力ポート５２として、冷却油溝６０ａ〜６０ｄのそれぞれに連通する４つの出力ポート５２ａ〜５２ｄが形成されている。すなわち、冷却油溝６０ａには出力ポート５２ａが接続され、冷却油溝６０ｂには出力ポート５２ｂが接続され、冷却油溝６０ｃには出力ポート５２ｃが接続され、冷却油溝６０ｄには出力ポート５２ｄが接続される。また、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、インナシャフト５３には、前述した複数の油量制御ポート５７として、周方向に並んだ４つの油量制御ポート５７ａ〜５７ｄが形成されており、これらの油量制御ポート５７ａ〜５７ｄによって制御ポート群６４が構成されている。同様に、インナシャフト５３には、前述した複数の油量制御ポート５７として、周方向に並んだ４つの油量制御ポート５７ｅ〜５７ｈが形成されており、これらの油量制御ポート５７ｅ〜５７ｈによって制御ポート群６５が構成されている。また、制御ポート群６４と制御ポート群６５とは、インナシャフト５３の軸方向にずらして形成されている。このように、インナシャフト５３には、前述した複数の油量制御ポート５７として、８つの油量制御ポート５７ａ〜５７ｈが形成されている。これら油量制御ポート５７ａ〜５７ｈのうち、油量制御ポート５７ｅの内径は他の油量制御ポート５７ａ〜５７ｄ，５７ｆ〜５７ｈの内径よりも大きく形成されている。なお、油量制御ポート５７ａ〜５７ｄ，５７ｆ〜５７ｈは同じ内径に形成されている。

続いて、ロータシャフト２２に対するインナシャフト５３の摺動構造について説明する。図１に示すように、第２ケースカバー３１にはハウジング７０が取り付けられており、ハウジング７０内にはロータシャフト２２およびインナシャフト５３の端部が収容されている。また、インナシャフト５３の端部にはスリーブ７１が固定されており、このスリーブ７１によってロータシャフト２２の端部は覆われている。ここで、図５（ａ）および（ｂ）はロータシャフト２２およびインナシャフト５３の端部を示す斜視図である。図５（ａ）に示すように、ロータシャフト２２の端部にはカム溝７２が形成されており、スリーブ７１にはカム溝７２に係合する係合ピン７３が固定されている。また、図１に示すように、ハウジング７０にはソレノイド部７４を備えたアクチュエータ７５が設けられており、スリーブ７１の係合溝７６にはフォーク部材７７が装着されている。また、ハウジング７０には、揺動自在にレバー部材７８が設けられている。レバー部材７８の一端部はアクチュエータ７５に連結される一方、レバー部材７８の他端部はフォーク部材７７に対向している。

アクチュエータ７５のソレノイド部７４に対して通電が為されると、アクチュエータ７５は電磁力によって矢印α方向に吸引され、レバー部材７８を介してフォーク部材７７は矢印β方向に操作される。このように、フォーク部材７７を操作することにより、スリーブ７１およびインナシャフト５３はロータシャフト２２に対して矢印Ａ１方向にスライドする。また、ロータシャフト２２とインナシャフト５３との間には、インナシャフト５３を矢印Ａ２方向に付勢するリターンスプリング７９が設けられている。これにより、アクチュエータ７５のソレノイド部７４に対する通電が遮断されると、リターンスプリング７９のバネ力によって、スリーブ７１およびインナシャフト５３はロータシャフト２２に対して矢印Ａ２方向にスライドする。このように、アクチュエータ７５を駆動することにより、インナシャフト５３を軸方向に往復させることが可能となる。ここで、前述したように、インナシャフト５３のスリーブ７１には係合ピン７３が固定されており、係合ピン７３はロータシャフト２２のカム溝７２に係合している。このため、図５（ｂ）に矢印Ａで示すように、インナシャフト５３を軸方向に往復させると、矢印Ｂで示すように、インナシャフト５３の係合ピン７３はロータシャフト２２のカム溝７２に沿って移動する。そして、図５（ｂ）に矢印Ｃで示すように、インナシャフト５３はロータシャフト２２に対して所定角度で周方向に回動することになる。

続いて、電動モータの冷却装置１１の制御系８０について説明する。図６は冷却装置１１の制御系８０の一部を示すブロック図である。図６に示すように、冷却装置１１の制御系８０には、アクチュエータ７５のソレノイド部７４を制御する制御ユニット８１が設けられている。制御ユニット８１は、磁石判定部８２、油量制御部８３およびモータ制御部８４を有している。なお、制御ユニット８１は、制御信号等を演算するＣＰＵ、制御プログラム、演算式およびマップデータ等を格納するＲＯＭ、一時的にデータを格納するＲＡＭ等によって構成される。

制御ユニット８１の磁石判定部８２は、磁束センサ２６から送信される磁束密度（検出結果）と、レゾルバ２５から送信されるロータ角とに基づいて、複数の永久磁石Ｍ１〜Ｍ４のうち最も磁束密度の小さな永久磁石を判定する。ここで、図７は磁束密度とロータ角との関係を示すイメージ図である。なお、図７に示した０°のロータ角とは、図６に示すように磁束センサ２６と永久磁石Ｍ１とが対向したときのロータ角である。図７に示すように、磁束センサ２６が検出する磁束密度は、ロータ１６が回転して磁束センサ２６の近傍を永久磁石Ｍ１〜Ｍ４が横切る度に増減することになる。そして、制御ユニット８１の磁石判定部８２は、ロータ角に基づき磁束センサ２６に対向する永久磁石Ｍ１〜Ｍ４を特定した上で、磁束密度の大きさに基づき永久磁石Ｍ１〜Ｍ４の減磁状態を判定する。なお、図７に示す場合には、永久磁石Ｍ４の磁束密度Ｄ４が、他の永久磁石Ｍ１〜Ｍ３の磁束密度Ｄ１〜Ｄ３よりも小さいため、永久磁石Ｍ４が最も磁束密度の小さな永久磁石であると判定される。

なお、磁石判定部８２によって永久磁石Ｍ１〜Ｍ４の磁束密度を精度良く判定するためには、電動モータ１０を無負荷回転状態に制御することにより、ステータコイル１８の通電を抑制してステータ１５の磁力を０に近づけることが望ましい。そこで、永久磁石Ｍ１〜Ｍ４の磁束密度を判定する際に、制御ユニット８１のモータ制御部８４は、ステータコイル１８に接続されるインバータ８５に制御信号を出力し、電動モータ１０を無負荷運転状態に制御している。なお、ステータコイル１８に通電が為されている場合であっても、磁束センサ２６によって検出される磁束密度に基づいて、永久磁石Ｍ１〜Ｍ４の減磁状態を判定することが可能である。例えば、電動モータ１０の力行トルクや回生トルクが一定である場合、つまりステータコイル１８の通電状態が一定である場合には、磁束センサ２６から出力される磁束密度に基づき減磁状態の永久磁石Ｍ１〜Ｍ４を判定しても良い。また、例えば、電動モータ１０の力行トルクや回生トルクが変動する場合、ステータコイル１８の通電状態が変動する場合であっても、磁束センサ２６から出力される磁束密度を補正し、補正された磁束密度に基づき永久磁石Ｍ１〜Ｍ４の減磁状態を判定しても良い。

前述の図７に示すように、一部の永久磁石Ｍ１〜Ｍ４の減磁によって磁束密度にバラツキが生じてしまうと、モータトルクの変動を招いて振動や騒音を発生させてしまうため、磁束密度のバラツキを抑制することが重要となっている。そこで、制御ユニット８１の油量制御部８３は、後述するように、磁石判定部８２からの判定結果に基づいてアクチュエータ７５を制御し、減磁した永久磁石Ｍ１〜Ｍ４に対する冷却油の供給量を増加させている。ここで、永久磁石Ｍ１〜Ｍ４の磁束密度は、温度上昇に伴って減少する一方、温度低下に伴って増加する傾向を有している。すなわち、温度上昇に伴って減磁した永久磁石Ｍ１〜Ｍ４を積極的に冷却することにより、減少した磁束密度を回復させて磁束密度のバラツキを抑制することが可能となる。

次いで、それぞれの永久磁石Ｍ１〜Ｍ４に対する冷却油量の調整制御について説明する。前述したように、モータケース１２には、ケース油路３８、ケース油路３９およびケース油路４０からなる上流油路４１が形成されており、電動モータ１０のロータ１６には、４本の下流油路６３ａ〜６３ｄからなる下流油路群６３が構成されている。また、上流油路４１と下流油路群６３との間には、上流油路４１と下流油路群６３との接続状態を切り替える油路切替機構８６が設けられている。油路切替機構８６は、前述したロータシャフト２２、インナシャフト５３およびアクチュエータ７５によって構成されている。油路切替機構８６は、アクチュエータ７５を用いてロータシャフト２２とインナシャフト５３との相対位置を制御し、ロータシャフト２２の出力ポート５２とインナシャフト５３の油量制御ポート５７との接続状態を切り替えている。これにより、出力ポート５２つまり下流油路６３ａ〜６３ｄに連通する油量制御ポート５７の内径を切り替えることができ、下流油路６３ａ〜６３ｄに供給される冷却油の流量を調整することが可能となる。

ここで、図８はロータシャフト２２およびインナシャフト５３の構造の一部を示す展開図である。図８には、ロータシャフト２２が備えるカム溝７２および出力ポート５２ａ〜５２ｄが示されており、インナシャフト５３が備える係合ピン７３および油量制御ポート５７ａ〜５７ｈが示されている。また、図８において、縦方向に伸びる一点鎖線は周方向の同一位置を示しており、横方向に伸びる破線は軸方向の同一位置を示している。すなわち、ロータシャフト２２に対してインナシャフト５３を移動させたときに、ロータシャフト２２の出力ポート５２ａ〜５２ｄに重なる点が一点鎖線と破線との交点で示されている。

図８に示すように、ロータシャフト２２に対するインナシャフト５３の停止位置として、ニュートラル位置ＰＮ、第１磁石冷却位置Ｐ１、第２磁石冷却位置Ｐ２、第３磁石冷却位置Ｐ３、および第４磁石冷却位置Ｐ４からなる４つの停止位置が設定されている。インナシャフト５３のニュートラル位置ＰＮにおいては、係合ピン７３が位置ａＮで停止している。ここで、図９はインナシャフト５３がニュートラル位置ＰＮに停止したときの油路切替機構８６を示す部分断面図である。図８および図９に示すように、ニュートラル位置ＰＮにおいては、ロータシャフト２２の出力ポート５２ａ〜５２ｄにインナシャフト５３の制御ポート群６４つまり油量制御ポート５７ａ〜５７ｄが対向するため、油量制御ポート５７ａ〜５７ｄから出力ポート５２ａ〜５２ｄを経て下流油路６３ａ〜６３ｄに冷却油が供給される。ここで、油量制御ポート５７ａ〜５７ｄは同じ内径に形成されることから、それぞれの下流油路６３ａ〜６３ｄには同量の冷却油が供給され、全ての永久磁石Ｍ１〜Ｍ４は同様に冷却されることになる。

また、インナシャフト５３がニュートラル位置ＰＮに停止した状態のもとで、アクチュエータ７５を駆動してインナシャフト５３を軸方向に一往復させると、図８に矢印Ｘ１で示すように、係合ピン７３がカム溝７２に沿って位置ａ１に移動する。これにより、インナシャフト５３は、ニュートラル位置ＰＮから第１磁石冷却位置Ｐ１に切り替えられる。ここで、図１０はインナシャフト５３が第１磁石冷却位置Ｐ１に停止したときの油路切替機構８６を示す部分断面図である。図８および図９に示すように、第１磁石冷却位置Ｐ１においては、ロータシャフト２２の出力ポート５２にインナシャフト５３の制御ポート群６５つまり油量制御ポート５７ｅ〜５７ｈが対向するため、油量制御ポート５７ｅ〜５７ｈから出力ポート５２ａ〜５２ｄを経て下流油路６３ａ〜６３ｄに冷却油が供給される。ここで、油量制御ポート５７ｅの内径は油量制御ポート５７ｆ〜ｈの内径よりも大きく形成されることから、永久磁石Ｍ１の近傍を通過する下流油路６３ａには、他の下流油路６３ｂ〜６３ｄよりも多くの冷却油が供給され、永久磁石Ｍ１が積極的に冷却されることになる。

また、インナシャフト５３が第１磁石冷却位置Ｐ１に停止した状態のもとで、インナシャフト５３を軸方向に一往復させると、図８に矢印Ｘ２で示すように、係合ピン７３がカム溝７２に沿って位置ａ２に移動する。これにより、インナシャフト５３は、第１磁石冷却位置Ｐ１から第２磁石冷却位置Ｐ２に切り替えられる。この第２磁石冷却位置Ｐ２においては、大径の油量制御ポート５７ｅが、出力ポート５２ｂつまり下流油路６３ｂに対して連通する。これにより、永久磁石Ｍ２の近傍を通過する下流油路６３ｂには、他の下流油路６３ａ，６３ｃ，６３ｄよりも多くの冷却油が供給され、永久磁石Ｍ２が積極的に冷却されることになる。

また、インナシャフト５３が第２磁石冷却位置Ｐ２に停止した状態のもとで、インナシャフト５３を軸方向に一往復させると、図８に矢印Ｘ３で示すように、係合ピン７３がカム溝７２に沿って位置ａ３に移動する。これにより、インナシャフト５３は、第２磁石冷却位置Ｐ２から第３磁石冷却位置Ｐ３に切り替えられる。この第３磁石冷却位置Ｐ３においては、大径の油量制御ポート５７ｅが、出力ポート５２ｃつまり下流油路６３ｃに対して連通する。これにより、永久磁石Ｍ３の近傍を通過する下流油路６３ｃには、他の下流油路６３ａ，６３ｂ，６３ｄよりも多くの冷却油が供給され、永久磁石Ｍ３が積極的に冷却されることになる。

また、インナシャフト５３が第３磁石冷却位置Ｐ３に停止した状態のもとで、インナシャフト５３を軸方向に一往復させると、図８に矢印Ｘ４で示すように、係合ピン７３がカム溝７２に沿って位置ａ４に移動する。これにより、インナシャフト５３は、第３磁石冷却位置Ｐ３から第４磁石冷却位置Ｐ４に切り替えられる。この第４磁石冷却位置Ｐ４においては、大径の油量制御ポート５７ｅが、出力ポート５２ｄつまり下流油路６３ｄに対して連通する。これにより、永久磁石Ｍ４の近傍を通過する下流油路６３ｄには、他の下流油路６３ａ〜６３ｃよりも多くの冷却油が供給され、永久磁石Ｍ４が積極的に冷却されることになる。

なお、インナシャフト５３が第４磁石冷却位置Ｐ４に停止した状態のもとで、インナシャフト５３を軸方向に一往復させると、図８に矢印ＸＮで示すように、係合ピン７３がカム溝７２に沿って位置ａＮに移動する。これにより、インナシャフト５３は、第４磁石冷却位置Ｐ４から再びニュートラル位置ＰＮに切り替えられることになる。

前述のように、アクチュエータ７５を駆動してインナシャフト５３を軸方向に一往復させる度に、ロータシャフト２２に対するインナシャフト５３の停止位置は、ニュートラル位置ＰＮ、第１磁石冷却位置Ｐ１、第２磁石冷却位置Ｐ２、第３磁石冷却位置Ｐ３、第４磁石冷却位置Ｐ４の順に切り替わることになる。すなわち、永久磁石Ｍ１が減磁する際には、インナシャフト５３を第１磁石冷却位置Ｐ１に停止させて永久磁石Ｍ１を重点的に冷却し、永久磁石Ｍ２が減磁する際には、インナシャフト５３を第２磁石冷却位置Ｐ２に停止させて永久磁石Ｍ２を重点的に冷却する。また、永久磁石Ｍ３が減磁する際には、インナシャフト５３を第３磁石冷却位置Ｐ３に停止させて永久磁石Ｍ３を重点的に冷却し、永久磁石Ｍ４が減磁する際には、インナシャフト５３を第４磁石冷却位置Ｐ４に停止させて永久磁石Ｍ４を重点的に冷却する。なお、永久磁石Ｍ１〜Ｍ４の磁束密度に大きなバラツキが生じていない場合には、インナシャフト５３はニュートラル位置ＰＮに切り替えられ、全ての永久磁石Ｍ１〜Ｍ４が一様に冷却される。

以下、前述した油量調整制御をフローチャートに沿って説明する。図１１は油量調整制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。図１１に示すように、ステップＳ１０では、電動モータ１０が無負荷回転状態であるか否かが判定される。ステップＳ１０において、無負荷回転状態であると判定されると、ステップＳ１１に進み、各永久磁石Ｍ１〜Ｍ４の磁束密度が計測され、ステップＳ１２に進み、最も減磁している永久磁石Ｍ１〜Ｍ４つまり最も磁束密度の小さな永久磁石Ｍ１〜Ｍ４が判定される。続くステップＳ１３において、永久磁石Ｍ１が最も減磁していると判定された場合には、ステップＳ１４に進み、永久磁石Ｍ１に供給される冷却油量が増やされる。すなわち、ステップＳ１４においては、インナシャフト５３が第１磁石冷却位置Ｐ１に切り替えられ、下流油路６３ａに案内される冷却油量が増やされる。

ステップＳ１３において、永久磁石Ｍ１が減磁していないと判定された場合には、ステップＳ１５に進み、永久磁石Ｍ２が最も減磁しているか否かが判定される。ステップＳ１５において、永久磁石Ｍ２が減磁していると判定された場合には、ステップＳ１６に進み、インナシャフト５３が第２磁石冷却位置Ｐ２に切り替えられ、下流油路６３ｂに供給される冷却油量つまり永久磁石Ｍ２を冷却する冷却油量が増やされる。また、ステップＳ１５において、永久磁石Ｍ２が減磁していないと判定された場合には、ステップＳ１７に進み、永久磁石Ｍ３が最も減磁しているか否かが判定される。ステップＳ１７において、永久磁石Ｍ３が減磁していると判定された場合には、ステップＳ１８に進み、インナシャフト５３が第３磁石冷却位置Ｐ３に切り替えられ、下流油路６３ｃに供給される冷却油量つまり永久磁石Ｍ３を冷却する冷却油量が増やされる。

また、ステップＳ１７において、永久磁石Ｍ３が減磁していないと判定された場合には、ステップＳ１９に進み、永久磁石Ｍ４が最も減磁しているか否かが判定される。ステップＳ１９において、永久磁石Ｍ４が減磁していると判定された場合には、ステップＳ２０に進み、インナシャフト５３が第４磁石冷却位置Ｐ４に切り替えられ、下流油路６３ｄに供給される冷却油量つまり永久磁石Ｍ４を冷却する冷却油量が増やされる。なお、ステップＳ１９において、永久磁石Ｍ４が減磁していないと判定された場合、つまり全ての永久磁石Ｍ１〜Ｍ４が減磁していない場合には、ステップＳ２１に進み、インナシャフト５３がニュートラル位置ＰＮに切り替えられる。これにより、各下流油路６３ａ〜６３ｄに案内される冷却油量はほぼ均一となる。

このように、制御ユニット８１は、磁束密度の最も小さな永久磁石に供給される冷却油量を増加させ、磁束密度の低下した永久磁石を積極的に冷却している。これにより、複数の永久磁石Ｍ１〜Ｍ４における磁束密度のバラツキを抑制することができるため、モータトルクの変動を抑制することが可能となり、電動モータ１０の振動や騒音を抑制することが可能となる。また、磁束密度のバラツキを効果的に抑制するためには、磁束密度の最も小さい永久磁石に供給される冷却油量を、磁束密度の最も大きな永久磁石に供給される冷却油量よりも増加させることが望ましい。なお、制御ユニット８１によって実行される油量調整制御は、所定タイミング毎に繰り返し実行されることになる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。前述の説明では、磁束センサ２６を用いて永久磁石Ｍ１〜Ｍ４の磁束密度を検出しているが、これに限られることはない。例えば、電磁誘導によるステータコイル１８の通電状態を検出することにより、それぞれの永久磁石Ｍ１〜Ｍ４の磁束密度を検出しても良い。この場合には、ステータコイル１８およびインバータ８５が磁束検出部として機能することになる。なお、ステータコイル１８としては、分布巻であっても良く、集中巻であっても良い。また、図示するロータ１６は、ロータ内部に永久磁石Ｍ１〜Ｍ４を備えた埋込磁石形のロータであるが、これに限られることはなく、ロータ表面に永久磁石Ｍ１〜Ｍ４を備えた表面磁石形のロータであっても良い。

前述の説明では、ロータシャフト２２によってオイルポンプ３０を駆動しているが、これに限られることはなく、他の動力源によって駆動されるオイルポンプを用いても良い。また、前述の説明では、磁束密度の最も小さな永久磁石に供給される冷却油量だけを増加させているが、これに限られることはない。例えば、磁束密度が最も小さな永久磁石の冷却油量を増加させるとともに、磁束密度が次に小さな永久磁石の冷却油量を増加させても良い。また、前述の説明では、それぞれの永久磁石Ｍ１〜Ｍ４に対して常に冷却油を供給しているが、これに限られることはなく、温度上昇に伴って磁束密度が低下した永久磁石だけに冷却油を供給しても良い。また、図示する場合には、ロータコア１９を介して永久磁石Ｍ１〜Ｍ４を冷却しているが、これに限られることはなく、永久磁石Ｍ１〜Ｍ４に対して直に冷却油を接触させても良い。

１０電動モータ
１１冷却装置
１６ロータ
２２ロータシャフト（アウタシャフト）
２６磁束センサ（磁束検出部）
３０オイルポンプ
４１上流油路
５２，５２ａ〜５２ｄ出力ポート（第１油穴）
５３インナシャフト
５７，５７ａ〜５７ｈ油量制御ポート（第２油穴）
６３ａ〜６３ｄ下流油路
６３下流油路群
７５アクチュエータ
８２磁石判定部
８３油量制御部
８６油路切替機構
Ｍ，Ｍ１〜Ｍ４永久磁石

Claims

ロータに複数の永久磁石を備える電動モータの冷却装置であって、
前記複数の永久磁石の磁束密度を検出する磁束検出部と、
前記磁束検出部の検出結果に基づいて、前記複数の永久磁石のうち磁束密度の最も小さな永久磁石を判定する磁石判定部と、
前記磁石判定部の判定結果に基づいて、磁束密度の最も小さな永久磁石に供給される冷却油量を増加させる油量制御部と、
を有する、電動モータの冷却装置。
請求項１記載の電動モータの冷却装置において、
前記油量制御部は、前記磁石判定部の判定結果に基づいて、磁束密度の最も小さな永久磁石に供給される冷却油量を、磁束密度の最も大きな永久磁石に供給される冷却油量よりも増加させる、電動モータの冷却装置。
請求項１または２記載の電動モータの冷却装置において、
冷却油を吐出するオイルポンプに接続される上流油路と、
前記ロータに形成され、前記複数の永久磁石のそれぞれに冷却油を案内する複数の下流油路からなる下流油路群と、
前記上流油路と前記下流油路群との間に設けられ、前記上流油路と前記下流油路群との接続状態を切り替える油路切替機構と、を有し、
前記油量制御部は、前記油路切替機構を制御して前記上流油路と前記下流油路群との接続状態を切り替え、前記複数の下流油路のそれぞれに供給される冷却油量を制御する、電動モータの冷却装置。
請求項３記載の電動モータの冷却装置において、
前記油路切替機構は、
前記ロータに設けられ、前記下流油路群に連通する複数の第１油穴が形成される中空のアウタシャフトと、
前記アウタシャフトに摺動自在に収容され、前記上流油路に連通する複数の第２油穴が形成されるインナシャフトと、
前記アウタシャフトに対して前記インナシャフトを摺動させ、前記第１油穴と前記第２油穴との接続状態を切り替えるアクチュエータと、を備え、
前記油量制御部は、前記アクチュエータを制御して前記第１油穴と前記第２油穴との接続状態を切り替え、前記複数の下流油路のそれぞれに供給される冷却油量を制御する、電動モータの冷却装置。