JP2019129640A - 電動機の冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】電動機の上方から冷媒を供給する供給管を備える電動機の冷却構造において、冷媒の供給安定性を向上でき、電動機の冷却性能を向上できる電動機の冷却構造を提供することである。【解決手段】冷却構造９０は、第１冷却管に設けられた第１吐出孔と第２冷却管３４に設けられた第２吐出孔とがそれぞれ同じ基準位置Ｙに配列されている場合、第１吐出孔と第１吐出孔の第１冷却媒体流れ方向下流側に隣接する第２吐出孔とがそれぞれ冷却媒体を互いに逆方向に吐出したときに、第１吐出孔から吐出された第１冷却媒体が第２回転電機２０に着地する位置と前記第２吐出孔から吐出された前記第２冷却媒体が第２回転電機２０に着地する位置との間に間隙Ｓが形成されており、第１吐出孔は第１冷却管３２において、基準位置Ｙから間隙Ｓの範囲内にずれて形成されている。【選択図】図６

Description

本発明は、電動機の冷却構造に関し、詳しくは、ステータのコイルエンドにその上側から冷却媒体を供給する電動機の冷却構造に関する。

従来の冷媒供給装置として、走行用のエンジンと、ステータコアにコイルが巻回されたステータを有する走行用のモータと、を備えるハイブリッド自動車に搭載され、コイルのコイルエンドにその上側から冷却媒体を供給する冷媒供給装置であって、冷却媒体を第１排出口から前記コイルエンド側に排出する第１冷却管と、冷却媒体を第２排出口からコイルエンド側に排出する第２冷却管とを備え、第１冷却管の第１排出口と第２冷却管の第２排出口とがステータの軸方向にずれて設けられることにより、冷却媒体同士の干渉を抑制するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１７−５２３８７号公報

しかしながら、特許文献１に開示されているように、第１冷却管と第２冷却管が同一方向に設置されている場合、すなわち、第１冷却管内の冷却媒体と第２冷却管内の冷却媒体とが同一方向に流れる場合は、各冷却管から排出された冷却媒体同士の干渉を抑制することが可能であるが、電動機の冷媒供給装置のなかには、機械式ポンプから冷却媒体が圧送される第１冷却管と電動式ポンプから冷却媒体が圧送される第２冷却管とが対向する方向に設けられ、すなわち、各冷却管内の冷却媒体の流れる方向が互いに逆方向に構成されたものがある。

その場合、第１冷却管の第１排出口と第２冷却管の第２排出口との位置を単にずらしただけでは、それぞれの排出口から排出された冷却媒体が互いに接触干渉してしまう場合があるため、冷却媒体が飛散して混ざり合い、冷却性能が低下する場合がある。

そこで、本発明に係る電動機の冷却構造は、電動式ポンプから冷却媒体が圧送される第１冷却管と機械式ポンプから冷却媒体が圧送される第２冷却管とで、それぞれの冷却媒体の流れる方向が互いに対向し、すなわち、互いに逆方向に構成されており、第１冷却管の第１排出口と第２冷却管の第２排出口との位置をそれぞれの排出口から排出された冷却媒体が互いに接触干渉しない位置にずらすことにより、それぞれの冷却媒体の冷却性能を最大限に発揮させることが可能な電動機の冷却構造を提案することを主目的とする。

本発明に係る電動機の冷却構造は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明に係る電動機の冷却構造は、被冷却対象上部に設けられ、機械式ポンプから供給された第１冷却媒体が内部を圧送され、前記第１冷却媒体が前記被冷却対象に吐出される複数の第１吐出孔が設けられた第１冷却管と、前記第１冷却管と並列配置され、電動式ポンプから供給された第２冷却媒体が内部を前記第１冷却媒体と逆方向に圧送され、前記第２冷却媒体が前記被冷却対象に吐出される複数の第２吐出孔が設けられた第２冷却管とを有し、前記第１冷却管に設けられた前記第１吐出孔と前記第２冷却管に設けられた前記第２吐出孔とがそれぞれ同じ基準位置に配列されている場合、前記第１吐出孔と前記第１吐出孔の前記第１冷却媒体流れ方向下流側に隣接する前記第２吐出孔とがそれぞれ冷却媒体を互いに逆方向に吐出したときに、前記第１吐出孔から吐出された前記第１冷却媒体が前記被冷却対象に着地する位置と前記第２吐出孔から吐出された前記第２冷却媒体が前記被冷却対象に着地する位置との間に間隙が形成されており、前記第１吐出孔は前記第１冷却管において、前記基準位置から前記間隙の範囲内にずれて形成されていること、を特徴とする。

上記のような構成とすることで、第１冷却管の第１吐出孔から吐出された第１冷却媒体と第２冷却管の第２吐出孔から吐出された第２冷却媒体とが互いに接触干渉することが確実に防止され、それぞれの冷却媒体の本来の冷却性能を最大限に発揮させることができる。

本発明に係る電動機の冷却構造が用いられた車両制御システムの一実施形態の構成を示す図である。 本実施形態に係る電動機の冷却構造の構成を示す図である。 本実施形態に係る電動機の冷却構造の構成を示す図である。 本実施形態に係る電動機の冷却構造による冷媒の吐出状態を示す図である。 本発明に係る電動機の冷却構造の説明図である。 本発明に係る電動機の冷却構造の実施例１を示す図である。 本発明に係る電動機の冷却構造の実施例２を示す図である。 本発明に係る電動機の冷却構造の実施例３を示す図である。

以下に、図面を用いて本発明に係る電動機の冷却構造の一実施形態につき、詳細に説明する。以下では、車両として、内燃機関と２台の回転電機（電動機）、機械式オイルポンプ、電動式オイルポンプ等を搭載するハイブリッド車両について述べるが、これは説明のための例示に過ぎない。

図１は、本発明に係る電動機の冷却構造が用いられた車両制御システムの一実施形態の構成を示す図であり、ハイブリッド車両についての車両制御システム１０の構成を示す。この車両制御システム１０は、ハイブリッド車両に搭載される動力装置１４を含む。

動力装置１４は、内燃機関であるエンジン（図示しない）と、ＭＧ１として示される第１回転電機１８、及び、ＭＧ２として示される第２回転電機２０と、これらの間に設けられる動力伝達機構１６と、を含む。

第１回転電機１８と第２回転電機２０は、車両に搭載されるモータ・ジェネレータ（ＭＧ）であって、電力が供給されるときはモータとして機能し、制動時あるいはエンジンで駆動される時には発電機として機能する三相同期型回転電機である。ここでは、第１回転電機１８及び第２回転電機２０のいずれか一方を主としてバッテリ（図示しない）の充電のための発電機、他方を主として車両走行用としての駆動モータとして用いる。

例えば、第１回転電機１８はエンジンにより駆動されて発電し、発電された電力をバッテリに供給する発電機として用いられる。また、第２回転電機２０は車両走行に用いられ、力行時にはバッテリから電力の供給を受けて、モータとして機能して車両の車軸を駆動し、制動時には発電機として機能して制動エネルギを回生し、バッテリに供給できる。以下では、第１回転電機１８を発電機、第２回転電機２０をモータとして用いるものとして説明を行う。

動力伝達機構１６は、ハイブリッド車両に供給する動力をエンジンの出力と第１回転電機１８及び第２回転電機２０の出力との間で分配する機能を有する機構である。動力伝達機構１６としては、エンジンの出力軸、第１回転電機１８及び第２回転電機２０の出力軸、車軸への出力軸のそれぞれに接続される遊星歯車機構を用いることができる。エンジンの出力軸は、動力伝達機構１６とエンジンとを接続するとともに、接続軸を介して機械式オイルポンプ４２の駆動軸に接続され、機械式オイルポンプ４２の駆動に用いられる。

充放電可能なバッテリ（電源）への充電は、例えば、エンジンによって第１回転電機１８を駆動し、第１回転電機１８によって発電される電力を供給することで行われる。バッテリは、例えば、約２００Ｖから約３００Ｖの端子電圧を有するリチウムイオン組電池で構成することができる。組電池は、単電池または電池セルと呼ばれる端子電圧が１Ｖから数Ｖの電池を複数個組み合わせて、上記の所定の端子電圧を得るようにしたものである。バッテリとしては、リチウムイオン組電池、ニッケル水素組電池等の二次電池の他に、大容量キャパシタ等を用いることができる。

ケース体２４は、動力伝達機構１６、第１回転電機１８及び第２回転電機２０を内部に含む筐体であり、トランスアクスルとも呼ばれるものである。ケース体２４の内部空間には、動力伝達機構１６、第１回転電機１８及び第２回転電機２０の可動部分の潤滑、並びに、動力伝達機構１６、第１回転電機１８及び第２回転電機２０の冷却を行うためのオイルが貯留される。冷媒の機能を兼ね備えるオイルとしては、例えば、ＡＴＦと呼ばれる潤滑油を用いることができる。

冷却システム１２は、被冷却対象としての第１回転電機１８及び第２回転電機２０の冷却に用いるオイルを循環供給する冷却回路として、機械式オイルポンプ４２を含む第１供給路２８と、電動式オイルポンプ４４を含む第２供給路３０とを有する。機械式オイルポンプ４２及び電動式オイルポンプ４４は、それぞれがケース体２４の内部空間に冷媒としてのオイルを循環供給する。

機械式オイルポンプ４２及び電動式オイルポンプ４４は、オイルが貯留されたオイルパン（図示しない）から、ストレーナ５８を介してオイルを吸入するように構成される。具体的には、ケース体２４の下方側に設けられたストレーナ５８に冷媒取込み路３８が接続され、冷媒取込み路３８は、ストレーナ５８の下流側において、機械式オイルポンプ４２側と電動式オイルポンプ４４側とに分岐する。即ち、機械式オイルポンプ４２及び電動式オイルポンプ４４は、ストレーナ５８に対して並列に接続されている。

第１供給路２８は、機械式オイルポンプ４２と、空冷式オイルクーラ（以下「クーラ」と称する。）５０と、第１逆止弁５４と、ＭＧ１供給管３６と、第１冷却管３２とを含んで構成されている。

機械式オイルポンプ４２は、駆動軸がエンジンの出力軸に接続される機械式冷媒ポンプであり、エンジンが動作するときに駆動される。すなわち、エンジンの動力によって車両が走行すると、機械式オイルポンプ４２は送出口からオイルを送出する。機械式オイルポンプ４２から送出されたオイルは、動力伝達機構１６及び第１回転電機１８に供給されて潤滑油として機能するとともに、第１供給路２８を介して、第１回転電機１８及び第２回転電機２０の冷媒として機能する。機械式オイルポンプ４２は、エンジンの始動に伴って駆動を開始し、エンジンが停止すると駆動を終了する。

第１逆止弁５４は、機械式オイルポンプ４２とクーラ５０との間に設けられ、機械式オイルポンプ４２の送出口側でのオイルの逆流を防止する機能を有する。機械式オイルポンプ４２が送出したオイルは、第１逆止弁５４を通過してクーラ５０へ圧送される。

分岐点Ｐは、機械式オイルポンプ４２とクーラ５０との間で、オイルの流路がクーラ５０側と第１回転電機１８側とに分岐するポイントである。機械式オイルポンプ４２から送出されたオイルは、分岐点Ｐにおいて第１回転電機１８及び動力伝達機構１６側に圧送されると、クーラ５０を経由せずに第１回転電機１８と動力伝達機構１６とに供給される。一方、分岐点Ｐにおいてクーラ５０側に圧送されたオイルは、クーラ５０内に流入する。

クーラ５０はケース体２４の外部に設けられているため、第１供給路２８内を圧送されるオイルは、一旦ケース体２４の外部を流通してクーラ５０で外気と熱交換されてから再びケース体２４の内部に戻ることになる。

第１供給路２８には、第１供給路２８内のオイルの油圧を調整する２つのリリーフ弁４０が設けられている。各リリーフ弁４０は、供給口が第１供給路２８に接続され、かつ排出口がケース体２４内部に向けて開口している。例えば、２つのリリーフ弁４０のリリーフ圧は異なる大きさに設定されている。第１供給路２８内のオイルが過剰である場合や、第１供給路２８内の圧力がリリーフ圧を超過している場合は、リリーフ圧の超過レベルに応じて、その超過分のオイルが各リリーフ弁４０を通じてケース体２４内部に排出されるように構成されている。

第１供給路２８は、クーラ５０の下流側にある分岐点Ｑで、第１回転電機１８に冷媒を供給するＭＧ１供給管３６側と、被冷却対象である第２回転電機２０に冷媒を供給する第１冷却管３２側とに分岐する。ＭＧ１供給管３６は、ケース体２４の内部に設けられている流路であって、第１回転電機１８の上方に設けられ、後述する吐出孔から第１回転電機１８へ冷媒を吐出する。また、第１冷却管３２は、ケース体２４の内部に設けられている流路であって、被冷却対象である第２回転電機２０の上方に設けられ、第２回転電機２０へ冷媒を吐出する。これにより、クーラ５０で空冷されたオイルは、第１回転電機１８及び第２回転電機２０のそれぞれに冷媒として供給される。

第２供給路３０は、電動式オイルポンプ４４と、水冷クーラ５２と、第２逆止弁５６と、第２冷却管３４とを含んで構成されている。

電動式オイルポンプ４４は、電動モータ４８によって駆動し、制御装置４６によって駆動制御される電動式冷媒ポンプである。制御装置４６は、電動式オイルポンプ４４を制御することができる周知の電子制御装置により構成され、電動モータ４８を制御することによって電動式オイルポンプ４４を駆動制御する。制御装置４６は、ハイブリッド車両搭載に適したコンピュータで構成することができる。制御装置４６は、ハイブリッド車両に搭載される他の制御装置、例えば、冷却システム１２の各要素を制御する制御装置、或いは、車両全体の制御を行う統合制御装置の一部であってもよい。

水冷クーラ５２は、オイルと冷却水との間で熱交換を行う熱交換器である。なお、水冷クーラ５２はケース体２４の外部に設けられているため、ケース体２４の内部に設けられたストレーナ５８に吸入され、第２供給路３０内を圧送されるオイルは、一旦ケース体２４の外部に出て、電動式オイルポンプ４４と水冷クーラ５２を介して、再びケース体２４の内部に戻ることになる。

第２逆止弁５６は、水冷クーラ５２と第２冷却管３４との間に設けられ、電動式オイルポンプ４４の送出口側でのオイルの逆流を防止する機能を有する。電動式オイルポンプ４４が送出したオイルは、水冷クーラ５２及び第２逆止弁５６を通過して、第２冷却管３４に圧送される。

第２冷却管３４は、ケース体２４の内部に設けられている流路であって、被冷却対象である第２回転電機２０の上方に設けられ、第２回転電機２０へ冷媒としてのオイルを吐出する。これにより、水冷クーラ５２で水冷されたオイルが第２回転電機２０に供給される。

本実施形態に係る冷却システム１２は、被冷却対象である第２回転電機２０を効果的に冷却するために、冷却性能がそれぞれ異なるクーラ５０で冷却したオイルと水冷クーラ５２で冷却したオイルとを別経路で圧送し、それぞれ異なる第１冷却管３２及び第２冷却管３４から、第２回転電機２０に供給できる。このように、冷却システム１２には、第２回転電機２０に至る複数の冷却経路が形成されている。

ここで、第２回転電機２０の上方には、機械式オイルポンプ４２から第１供給路２８を通じて供給されたオイルが圧送される第１冷却管３２と、電動式オイルポンプ４４から第２供給路３０を通じて供給されたオイルが圧送される第２冷却管３４とが互いにおおよそ並行に若しくはおおよそ並列して設けられており、第１冷却管３２内をオイルが流れる方向と第２冷却管３４内をオイルが流れる方向とは互いに逆方向である。すなわち、第１冷却管３２と第２冷却管３４とは互いに逆向きに並設されており、かつ、第１冷却管３２内をオイルが流れる方向は、第２冷却管３４内をオイルが流れる方向に対して対向しており、若しくは第１冷却管３２内をオイルが流れる方向は、第２冷却管３４内をオイルが流れる方向と反対方向である。

なお、第１供給路２８及び第２供給路３０は、全体を管状部材により構成することができるが、一部または全部を、ケース体２４に孔を開けることにより形成された流路としてもよい。

以下、図面を参照しながら、第２回転電機２０を冷却する構造について詳しく説明する。図２及び図３は、本実施形態に係る電動機の冷却構造の構成を示す図であり、第２回転電機２０の冷却構造９０の構成を示す図である。図２は第２回転電機２０の回転軸線に直交する断面、特にステータ６０の断面が示され、図３は第２回転電機２０の回転軸線を含むステータ６０の断面が示されている。また、図４は、本実施形態に係る電動機の冷却構造による冷媒の吐出状態を示す図であり、冷却構造９０によるオイルの吐出状態を示す図である。図４（ａ）は図２に示すＡ−Ａ線におけるステータ６０と第１冷却管３２の部分断面図であり、図４（ｂ）は図２に示すＢ−Ｂ線におけるステータ６０と第２冷却管３４の部分断面図である。

図２において、第２回転電機２０は、円筒または円環形状のステータ６０と、ステータ６０の円筒形状と同軸に配置される円柱または円板形状のロータ６２を有する。ロータ６２の中心を回転軸６４が貫通している。この回転軸６４は、第２回転電機２０が電動機として動作するときには回転力を外部に出力するための出力軸として機能し、また第２回転電機２０が発電機として動作するときには外部からの回転力を入力するための入力軸として機能する。第２回転電機２０は、例えば、図示するように回転軸６４を横にした状態で使用される。

ステータ６０は、内周に周方向に沿って凹凸が交互に配列されたステータコア６６を含む。ステータコア６６の内周に設けられた凹部分にはコイル導線が収められ、このコイル導線が凸部分を巻くことによりコイル６８が形成されている。コイル６８に電力を供給することにより、ステータ６０の内側の空間に回転する磁界が形成される。言い換えれば、電力を供給したときにステータ６０の内側の空間に回転磁界が形成されるように、コイル６８がステータコア６６に巻回されている。

ステータコア６６内周の凸部分はティース、凹部分はスロットとも呼ばれる。ステータコア６６の軸方向端面の近傍領域では、複数のコイル導線が複雑に束ねられている。このコイル導線の束ねられた部分がコイルエンド７０である。コイルエンド７０は、上記のようにコイル導線が複雑に束ねられ、導線間には隙間が空いた部分があるが、全体として断面が方形の円環形状であり、ステータコア６６の円筒の端面に隣接して位置する。図２において、コイルエンド７０は、束ねられた個々の導線を描かず、簡略化した円環形状にて示されている。

ロータ６２は、全体として円筒形状若しくは円環形状であり、ステータ６０の内周、特にステータ６０のティース先端との間にわずかな隙間をもって配置される。ロータ６２は、ステータ６０のコイル６８により形成される回転磁界と相互作用して回転するように、例えば、その外周面または外周面近傍に永久磁石が埋設されている。また、ロータ６２の周方向にリラクタンスの異なる部分を設け、これと回転磁界とが相互作用することにより、ロータ６２が回転するように構成されることもできる。回転軸６４は、ロータ６２と一体に回転するようロータ６２に対して固定されている。

ここで、ステータコア６６内周に設けられた凹部分であるスロット内のコイル導線において発生した熱は、周囲のステータコア６６に流れるが、コイルエンド７０では周囲に熱の良導体がなく、温度が上昇しやすい。このため、コイルエンド７０の効率的な冷却が望まれる。オイルによる冷却は、一般に液体が気体よりも熱伝導性が良いため、効率的な冷却が期待できる。また、ステータ６０の上方からオイルをかけ、オイルがコイルエンド７０を伝って流れる際に熱を奪うようにすることにより、コイルエンド７０をオイルに浸す場合に比べてオイルの使用量を少なくすることができる。

本実施形態の冷却構造９０では、上述の通り、第２回転電機２０の冷却に用いるオイルを搬送する冷却経路として２つの系統が設けられている。即ち、本実施形態の冷却構造９０では、第２回転電機２０の上方において互いに略並列若しくは略並行に配置された第１冷却管３２及び第２冷却管３４からオイルを供給することで、コイルエンド７０を含む第２回転電機２０の冷却を行う。

第２冷却管３４は、第１冷却管３２に対して反対方向若しくは逆向きに並設されている。すなわち、第２冷却管３４は、一例として、第１冷却管３２と互いにおおよそ並列若しくはおおよそ並行に設けることができ、第２冷却管３４とステータコア６６との距離は、一例として、第１冷却管３２とステータコア６６との距離とほぼ同じに設けることができる。

（電動機の冷却構造の概略の説明）
以下、図３、図４（ａ）（ｂ）を用いて、電動機の冷却構造の概略を説明する。図３、図４（ａ）（ｂ）に、第１冷却管３２の構造及び第１冷却管３２によるオイルの吐出状態を示す。図３において、第１冷却管３２は、被冷却対象であるステータコア６６の上方に、回転軸６４に平行に配置される。第１冷却管３２は筒形状、例えば円筒形状の側壁７２と、第１冷却管３２の一端若しくは終端または末端を塞ぐように設けられた端壁７４を有する。図４（ａ）に示すように、端壁７４は第１冷却管３２内を紙面右側から紙面左側に向かう矢印の方向に流れるオイルの流れ方向下流側の終端または末端である。側壁７２には、第２回転電機２０の近傍面に端壁７４から近い順に吐出孔７６、７７、７８が設けられる。吐出孔の個数は冷却する対象や目的に応じて任意であるが、本実施形態では、第１冷却管３２の長さ方向に沿って３個の吐出孔７６、７７、７８が設けられる。３個の吐出孔７６、７７、７８のうち吐出孔７６、７８が、ステータコア６６の両側の被冷却対象であるコイルエンド７０の近傍位置に配置され、吐出孔７７がステータコア６６の外周の近傍位置に配置される。どの吐出孔がどの冷却対象を冷却するかなどは任意である。これにより、第１冷却管３２に送り込まれたオイルは、図４（ａ）において横向き矢印で示すように、第１冷却管３２の開放端（図４（ａ）の右側）から端壁７４に向かって第１冷却管３２内を流れ、各吐出孔７６、７７、７８から第２回転電機２０に向けて吐出される。前記した開放端は図１において説明した機械式オイルポンプ４２から送出されたオイルがクーラ５０を経由して第１冷却管３２の内部を圧送されてきた側であり、オイルの流れ方向上流側に該当する。そして、前述した通り、端壁７４がオイルの流れ方向下流側に該当する。

図４（ｂ）に、第２冷却管３４の構造及び第２冷却管３４によるオイルの吐出状態を示す。第２冷却管３４は、ステータコア６６の上方に、回転軸６４に平行に配置される。第２冷却管３４は筒形状、例えば円筒形状の側壁７２と、第２冷却管３４の一端若しくは終端または末端を塞ぐように設けられた端壁７４を有する。端壁７４は第２冷却管３４内を紙面左側から紙面右側に向かう矢印の方向に流れるオイルの流れ方向下流側の終端または末端である。

第２冷却管３４の側壁７２には、第２回転電機２０の近傍面に吐出孔７９、８０、８１が設けられる。吐出孔の個数は冷却する対象や目的に応じて任意であるが、本実施形態では、第２冷却管３４の長さ方向に沿って３個の吐出孔７９、８０、８１が設けられる。吐出孔７９、８１が、ステータコア６６の両側のコイルエンド７０の近傍位置に配置され、吐出孔８０がステータコア６６の外周の近傍位置に配置される。どの吐出孔がどの冷却対象を冷却するかなどは任意である。これにより、第２冷却管３４に送り込まれたオイルは、図４（ｂ）において矢印で示すように、第２冷却管３４の開放端（図４（ｂ）の左側）から端壁７４に向かって第２冷却管３４内を流れ、各吐出孔７９、８０、８１から第２回転電機２０に向けて吐出される。前記した開放端は図１において説明した電動式オイルポンプ４４から送出されたオイルが水冷クーラ５２を経由して第２冷却管３４の内部を圧送されてきた側であり、オイルの流れ方向上流側に該当する。そして、前述した通り、端壁７４がオイルの流れ方向下流側に該当する。

（本願発明の前提となる構成の説明）
次に、本願発明が成立する前提となる、電動機の冷却構造について説明する。図５は、本発明に係る電動機の冷却構造の説明図である。第１冷却管３２の３つの吐出孔７６、７７、７８と第２冷却管３４の３つの吐出孔７９、８０、８１のそれぞれが、第１冷却管３２及び第２冷却管３４の管軸方向と垂直に点線で表された方向若しくは第２回転電機２０の軸方向と垂直に点線で表された方向において、同一位置（以下、「基準位置Ｙ」と称する。）にあって、吐出孔の位置を水平方向にずらしていない場合を示している。なお、図２において説明した通り、第１冷却管３２と第２回転電機２０との距離は第２冷却管３４と第２回転電機２０との距離と同じであるが、理解を容易にするため、図５ではそれぞれの距離を異ならせている。

次に、第１冷却管３２の互いに隣接する３つの吐出孔７６、７７、７８同士の間隔はそれぞれ同一とし、第２冷却管３４の互いに隣接する３つの吐出孔７９、８０、８１同士の間隔もそれぞれ同一とする。すなわち、図５において、互いに隣接する３つの基準位置Ｙの間隔はそれぞれ同一とする。

次に、図５において、第１冷却管３２内をＺ１方向に流れてきたオイルは、その圧送されてきた圧力に応じて、吐出孔７６、７７、７８からそれぞれ方向ａ若しくは圧力が高まるにつれて方向ｂの方向に吐出される。ここでは、最高圧力がかけられたオイルが吐出孔７６、７７、７８から吐出する方向をｂとする。また、第２冷却管３４内をＺ２方向に流れてきたオイルは、その圧送されてきた圧力に応じて、吐出孔７９、８０、８１から方向ａ’若しくは圧力が高まるにつれて方向ｂ’の方向に吐出される。ここでは、最高圧力がかけられたオイルが吐出孔７９、８０、８１から吐出する方向をｂ’とする。

第１冷却管３２内を流れてきたオイルと第２冷却管３４内を流れてきたオイルはそれぞれの吐出孔から放射状に吐出されることがあるので、第１冷却管３２の吐出孔７６、７７、７８から方向ａに吐出されたオイルと第２冷却管３４の吐出孔７９、８０、８１から方向ａ’に吐出されたオイルとが干渉し合い、衝突し合って混ざり合い、それぞれのオイルが本来有する冷却能力を充分に発揮できなくなる。

上記の現象は、例えば、第２回転電機２０の出力が増加した場合、或いは、第２回転電機２０の温度が上昇した場合、第２回転電機２０の冷却効果を更に高める目的で、電動式オイルポンプ４４の制御装置４６が、電動式オイルポンプ４４から圧送されるオイルの流量を増加させる場合にも生じ得る。その結果、図５に示す冷却構造９０の例において、第１冷却管３２内を流れるオイルの流量及び圧力が増加し、第１冷却管３２の吐出孔７６、７７、７８からのオイルの吐出方向がｂ方向にずれ、かつ第２冷却管３４の吐出孔７９、８０、８１からのオイルの吐出方向もｂ’方向にずれた場合、それぞれのオイルが干渉し合い、衝突し合って混ざり合うため、それぞれのオイルが本来有する冷却能力を十分に発揮できなくなる。

ここで、第１冷却管３２の吐出孔７６と第２冷却管３４の吐出孔７９の基準位置Ｙ、第１冷却管３２の吐出孔７７と第２冷却管３４の吐出孔８０の基準位置Ｙ、第１冷却管３２の吐出孔７８と第２冷却管３４の吐出孔８１の基準位置Ｙをそれぞれ固定位置としたとき、吐出孔７６から最小圧力で吐出されたオイルが第２回転電機２０に着地する着地点を破線で下した位置をＹ_１１とし、吐出孔７７から最小圧力で吐出されたオイルが第２回転電機２０に着地する着地点を破線で下した位置をＹ_１２とし、吐出孔７８から最小圧力で吐出されたオイルが第２回転電機２０に着地する着地点を破線で下した位置をＹ_１３とする。

次に、第１冷却管３２の端壁７４の位置をＹ_２１とする。

第２冷却管３４の吐出孔７９を基準位置Ｙに固定し、第１冷却管３２の吐出孔７７をＺ１方向にずらしていった場合に、吐出孔７９から最高圧力でｂ’方向に吐出されたオイルと、吐出孔７７から最高圧力でｂ方向に吐出されたオイルとが、第２回転電機２０に着地する着地点において互いに干渉しない限界である最大のずらし位置を破線で下した位置をＹ_２２とする。

第２冷却管３４の吐出孔８０を基準位置Ｙに固定し、吐出孔８０から最高圧力でｂ’方向に吐出されたオイルと吐出孔７８から最高圧力でｂ方向に吐出されたオイルとが第２回転電機２０に着地する着地点において互いに干渉しない限界である最大のずらし位置を破線で下した位置をＹ_２３とする。

このとき、Ｙ_１１−Ｙ_２１の網目領域は、吐出孔７６の位置をＺ１方向に移動させたとしても、吐出孔７６から吐出したオイルが他のオイルと干渉しない間隙またはギャップ領域（非干渉領域）であり、Ｙ_１２−Ｙ_２２の網目領域は、吐出孔７７の位置をＺ１方向に移動させたとしても、吐出孔７７から吐出したオイルが吐出孔７９から吐出したオイルと干渉しない間隙またはギャップ領域（非干渉領域）であり、Ｙ_１３−Ｙ_２３の網目領域は、吐出孔７８の位置をＺ１方向に移動させたとしても、吐出孔７８から吐出したオイルが吐出孔８０から吐出したオイルと干渉しない間隙またはギャップ領域（非干渉領域）である。

以上の前提を考慮に入れた上で、本願発明に係る電動機の冷却構造について、以下の実施例において説明する。

以下に、本願発明に係る電動機の冷却構造の実施例１について、図５を考慮に入れながら、図６を用いて説明する。

本実施例１に係る電動機の冷却構造では、図６に示すように、第２回転電機２０を冷却する冷媒としてのオイルを供給する供給管として、第１冷却管３２に加えて、内部を流れるオイルの向き（矢印Ｚ２）が第１冷却管３２の内部を流れるオイルの向き（矢印Ｚ１）と対向するように構成された第２冷却管３４を設けている。

ここで、第１冷却管３２の内部を流れるオイルを第１のオイルと称し、第２冷却管３４の内部を流れるオイルを第２のオイルと称する。

図６は本発明に係る電動機の冷却構造の実施例１を示す図であり、電動機の冷却構造を構成する第１冷却管３２の構造及び第１のオイルの吐出状態を示す。第１冷却管３２はその内部をＺ１方向に第１のオイルが圧送される。第１冷却管３２は、筒形状、例えば円筒形状の側壁７２と、筒の一端若しくは終端（左端）を塞ぐように設けられた端壁７４とを有する。第１冷却管３２の側壁７２に、長さ方向に沿って３個の吐出孔７６、７７、７８が設けられる。吐出孔７６、７８が、ステータコア６６の両側のコイルエンド７０の近傍位置に配置され、吐出孔７７がステータコア６６の外周の近傍位置に配置される。これにより、第１冷却管３２の図６の右端の開放端から送り込まれた第１のオイルは、内部をＺ１方向に圧送され、圧送される圧力が弱い場合は吐出孔７６、７７、７８のそれぞれから矢印ａの方向に吐出され、圧送される圧力が強まるにつれて吐出孔７６、７７、７８を通じてそれぞれ矢印ａから矢印ｂに方向を変えて吐出される。

第２冷却管３４は、第１冷却管３２と同様の構成を有するが、第２冷却管３４の内部を圧送される第２のオイルの流れる向きを示すＺ２方向が、第１冷却管３２の内部を圧送される第１のオイルの流れる向きを示すＺ１方向と逆向き若しくは反対方向である。第２冷却管３４は、筒形状、例えば円筒形状の側壁７２と、筒の一端若しくは終端（右端）を塞ぐように設けられた端壁７４とを有する。第２冷却管３４の側壁７２に、長さ方向に沿って３個の吐出孔７９、８０、８１が設けられる。吐出孔７９、８１が、ステータコア６６の両側のコイルエンド７０の近傍位置に配置され、吐出孔８０がステータコア６６の近傍位置に配置される。これにより、第２冷却管３４の図６の左端の開放端から送り込まれた第２のオイルは、内部をＺ２方向に圧送され、圧送される圧力が弱い場合は吐出孔７９、８０、８１からそれぞれ矢印ａ’の方向に吐出され、圧送される圧力が強まるにつれて吐出孔７９、８０、８１を通じてそれぞれ矢印ａ’から矢印ｂ’に方向を変えて吐出される。

実施例１に係る電動機の冷却構造においては、第１冷却管３２と第２冷却管３４はおおよそ同等の構造を有しており、第１冷却管３２において、第１冷却管３２の端壁７４から最も近い吐出孔７６までの距離をＸとすると、第２冷却管３４において、第２冷却管３４の端壁７４から最も近い吐出孔８１までの距離もＸである。第１冷却管３２に設けられた複数の互いに隣接する吐出孔７６と吐出孔７７、吐出孔７７と吐出孔７８同士の間隔は、第２冷却管３４に設けられた複数の互いに隣接する吐出孔７９と吐出孔８０、吐出孔８０と吐出孔８１同士の間隔とおおよそ同等とする。

実施例１は、上記のようにおおよそ同様に形成された第１冷却管３２の第２冷却管３４に対する位置関係に関して考案したものであり、図６のように、第２冷却管３４に設けられた各吐出孔７９、８０、８１の管軸方向、すなわち第２のオイルの流れ方向Ｚ２において、設けられた基準位置をそれぞれＹとするとき、第１冷却管３２に設けられた各吐出孔７６、７７、７８を、基準位置Ｙに対し、第１冷却管３２内を流れる第１のオイルの流れ方向Ｚ１の下流側に移動させたＹ１の位置にずらしている。

若しくは、実施例１は、第１冷却管３２と第２冷却管３４がおおよそ同様に形成されている場合であって、第２冷却管３４の各吐出孔７９、８０、８１の基準位置Ｙに対し、第１冷却管３２の各吐出孔７６、７７、７８の位置がそれぞれＹ１となるよう、第１冷却管３２を第２冷却管３４に対して第１のオイルの流れ方向Ｚ１の下流側に前進させて配置したということもできる。

このとき、各Ｙ１の位置は、図５において説明した間隙またはギャップ領域（非干渉領域）Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３にある。

この場合、ＹとＹ１との距離は、それぞれの吐出孔７６、７７、７８について等しくすることも可能であるし、端壁７４と各吐出孔７６との位置関係、第１のオイルまたは第２のオイルの圧力や吐出孔７６からの吐出角度等の状況に応じて、それぞれ異ならせる変形例も可能である。つまり、Ｙ１の位置は、図５で説明した間隙またはギャップ領域（非干渉領域）Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３の範囲内であれば、どこでも設けることができる。

このような構成とすることにより、第１冷却管３２を流れる第１のオイルの圧送圧力と第２冷却管３４を流れる第２のオイルの圧送圧力がどのように設定されていても、第１冷却管３２の吐出孔７６、７７、７８から吐出された第１のオイルと第２冷却管３４の吐出孔７９、８０、８１から吐出された第２のオイルとが干渉することが防止され、若しくは衝突し合って混ざり合うということが防止されるため、それぞれのオイルが本来有する冷却性能を充分に発揮することができる。また、冷媒の供給安定性を向上でき、第２回転電機２０の冷却性能を向上でき、ひいては、ハイブリッド車両の動力性能向上を実現することが可能となる。

以下に、本願発明に係る電動機の冷却構造の実施例２について、図７を用いて説明する。

本実施例２に係る電動機の冷却構造では、図７に示すように、第２回転電機２０の構成、第２回転電機２０と第１冷却管３２との距離、第２回転電機２０と第２冷却管３４との距離は、実施例１と同様である。

図７は本発明に係る電動機の冷却構造の実施例２を示す図であり、電動機の冷却構造９０を構成する第１冷却管３２及び第２冷却管３４の構造及びオイルの吐出状態を示す。

実施例２に係る電動機の冷却構造において、前述した実施例１と異なる点は、第１冷却管３２の端壁７４から最も近い吐出孔７６までの距離をＸ１し、第２冷却管３４の端壁７４から最も近い吐出孔８１までの距離をＸとするとき、Ｘ１≠Ｘであり、具体的には、一例として、Ｘ１＜Ｘに設計されている。第１冷却管３２に設けられた複数の互いに隣接する吐出孔７６と吐出孔７７、吐出孔７７と吐出孔７８同士の間隔は、第２冷却管３４に設けられた複数の互いに隣接する吐出孔７９と吐出孔８０、吐出孔８０と吐出孔８１同士の間隔とおおよそ同等とする。

実施例２は、図７のように、第２冷却管３４に設けられた各吐出孔７９、８０、８１の管軸方向、すなわち第２のオイルの流れ方向Ｚ２において、第２冷却管３４の各吐出孔７９、８０、８１が設けられた基準位置をそれぞれＹとするとき、第１冷却管３２における各吐出孔７６、７７、７８の位置を、基準位置Ｙに対し、第１冷却管３２内を流れる第１のオイルの流れ方向Ｚ１の下流側に移動させたＹ１の位置にずらしている。

すなわち、実施例２では、第２冷却管３４の各吐出孔７９、８０、８１の基準位置Ｙに対し、第１冷却管３２の各吐出孔７６、７７、７８の位置がＹ１となるよう、第１冷却管３２において最も端壁７４に近い吐出孔７６を端壁７４からＸ１（＜Ｘ）の位置に設けることにより、第１冷却管３２の各吐出孔７６、７７、７８のそれぞれの位置を、第２冷却管３４の各吐出孔７９、８０、８１の基準位置Ｙに対して、第１冷却管３２内を流れる第１のオイルの流れ方向Ｚ１の下流側Ｙ１だけずらしたということもできる。

このとき、各Ｙ１の位置は、図５において説明した間隙またはギャップ領域（非干渉領域）Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３にある。

この場合、ＹとＹ１との距離は、それぞれの吐出孔７６、７７、７８について等しくすることも可能であるし、端壁７４と各吐出孔７６との位置関係、第１のオイルまたは第２のオイルの圧力や吐出孔７６からの吐出角度等の状況に応じて、それぞれ異ならせることも可能である。つまり、Ｙ１の位置は、図５で説明した間隙またはギャップ領域（非干渉領域）Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３の範囲内であれば、どこでも設けることができる。

このような構成とすることにより、第１冷却管３２を流れる第１のオイルの圧送圧力と第２冷却管３４を流れる第２のオイルの圧送圧力がどのように設定されていても、第１冷却管３２の吐出孔７６から吐出された第１のオイルと第２冷却管３４の吐出孔７６から吐出された第２のオイルとが干渉することが防止され、若しくは衝突し合って混ざり合うということが防止され、それぞれのオイルが本来有する冷却性能を充分に発揮することができる。また、冷媒の供給安定性を向上でき、第２回転電機２０の冷却性能を向上でき、ひいては、ハイブリッド車両の動力性能向上を実現することが可能となる。

以上、本実施形態の冷却構造９０では、第１冷却管３２へのオイルの圧送を機械式オイルポンプ４２を用いて行う一方、第２冷却管３４へのオイルの圧送は電動式オイルポンプ４４を使用して行っており、それぞれのオイルポンプが異なっている。このように各冷却経路で異なるオイルポンプを使用すると、一方の冷却経路に送出されるオイルの流量または圧力が増加した場合に、他方の冷却経路に送出されるオイルの流量または圧力を独立して制御することができる。これにより、第２回転電機２０に対するオイルの吐出範囲を、冷却性能の観点でより望ましい範囲に調整でき、その結果、第２回転電機２０の冷却性能向上を実現することができる。

なお、上記の説明では、第１冷却管３２及び第２冷却管３４へのオイルの圧送をそれぞれ独立したオイルポンプにより行う態様を示したが、第１冷却管３２及び第２冷却管３４へのオイルの圧送を１台のオイルポンプで行ってもよい。第１冷却管３２及び第２冷却管３４へのオイルの圧送を１台のオイルポンプで行う場合、当該オイルポンプによる両供給管におけるオイルの流量または圧力の増加は同程度となり、吐出孔７６からのオイルの吐出方向のずれも同程度になると考えられる。本実施形態の冷却構造９０では、第１冷却管３２及び第２冷却管３４の内部を流れるオイルの向きが対向していることから、結果として、第２回転電機２０に対するオイルの吐出範囲のずれは平均化される。その結果、第１冷却管３２を単独で用いる冷却構造に比較して、オイルの流量及び圧力が増加した場合における第２回転電機２０の冷却性能向上を実現することができる。

また、本実施形態では、第１冷却管３２及び第２冷却管３４の一方に対して機械式オイルポンプ４２を用いてオイルを圧送し、他方に対して電動式オイルポンプ４４を用いてオイルを圧送している。そのため、回転電機に高負荷がかかる条件下において、負荷量に応じてオイルの圧送量が増加する機械式オイルポンプ４２により、回転電機に対する冷媒の吐出量を増やして回転電機の冷却性能を向上させるとともに、オイルの圧送量が負荷量に依存しない電動式オイルポンプ４４により、電動式オイルポンプ４４から圧送される冷媒の吐出方向を適宜調整して、回転電機に対する冷媒の吐出範囲を、冷却性能の観点で最適なものとすることができる。

さらに、本実施形態では、機械式オイルポンプ４２により、発電機として用いる第１回転電機１８にオイルを供給するＭＧ１供給管３６、及び、モータとして用いる第２回転電機２０にオイルを供給する第１冷却管３２の両者にオイルを圧送している。第１回転電機１８は、エンジンの駆動に応じて負荷量が増加し、温度も上昇するところ、同じようにエンジンの駆動に応じて冷媒の圧送量が増加する機械式オイルポンプ４２によりＭＧ１供給管３６にオイルを供給することで、第１回転電機１８を冷却するオイルを第１回転電機１８の負荷量に応じた量で供給できる。

さらに、本実施形態では、第１冷却管３２に冷媒を供給する第１供給路２８がクーラ５０を含み、第１冷却管３２に送出される冷媒がクーラ５０により冷却される一方、第２冷却管３４に冷媒を供給する第２供給路３０が水冷クーラ５２を含み、第２冷却管３４に送出される冷媒が水冷クーラ５２により冷却される。このように、第１冷却管３２または第２冷却管３４の一方に送出される冷媒をクーラ５０により冷却し、他方に送出される冷媒を水冷クーラ５２により冷却することで、冷却特性が異なるクーラ５０と水冷クーラ５２とで冷却された冷媒を回転電機に独立して供給可能となり、第２回転電機２０に必要となる冷却を適切に実施することができる。

また、上述の実施形態では、第１冷却管３２及び第２冷却管３４のそれぞれが１本ずつ配置された構成について説明したが、第１冷却管３２及び第２冷却管３４のいずれか一方または両方が、２本以上の管で構成されていてもよい。

本発明は、エンジンと共に第１回転電機１８及び第２回転電機２０を原動機として備えたハイブリッド車両（ＨＶ）のほか、回転電機を原動機として備えたプラグインハイブリッド車両（ＰＨＶ）及び電気自動車（ＥＶ）等の電動車両に適用することができる。

１０ 車両制御システム、１２ 冷却システム、１４ 動力装置、１６ 動力伝達機構、１８ 第１回転電機（ＭＧ１）、２０ 第２回転電機（ＭＧ２）、２４ ケース体、２８ 第１供給路、３０ 第２供給路、３２ 第１冷却管、３４ 第２冷却管、３６ ＭＧ１供給管、３８ 冷媒取込み路、４０ リリーフ弁、４２ 機械式オイルポンプ、４４ 電動式オイルポンプ、４６ 制御装置、４８ 電動モータ、５０ 空冷式オイルクーラ（クーラ）、５２ 水冷式オイルクーラ（水冷クーラ）、５４ 第１逆止弁、５６ 第２逆止弁、５８ ストレーナ、６０ ステータ、６２ ロータ、６４ 回転軸、６６ ステータコア、６８ コイル、７０ コイルエンド、７２ 側壁、７４ 端壁、７６〜８１ 吐出孔、９０ 冷却構造、Ｐ，Ｑ 分岐点、ａ，ｂ，ａ’，ｂ’ （オイル吐出）方向、Ｙ 基準位置、Ｙ_１１〜Ｙ_２３ （ずらし）位置、Ｙ１ ずらし位置、Ｓ ギャップ領域、Ｚ１，Ｚ２ （オイルの流れ）方向、Ｘ，Ｘ１ 距離。

Claims (1)

1. 被冷却対象上部に設けられ、機械式ポンプから供給された第１冷却媒体が内部を圧送され、前記第１冷却媒体が前記被冷却対象に吐出される複数の第１吐出孔が設けられた第１冷却管と、
   前記第１冷却管と並列配置され、電動式ポンプから供給された第２冷却媒体が内部を前記第１冷却媒体と逆方向に圧送され、前記第２冷却媒体が前記被冷却対象に吐出される複数の第２吐出孔が設けられた第２冷却管とを有し、
   前記第１冷却管に設けられた前記第１吐出孔と前記第２冷却管に設けられた前記第２吐出孔とがそれぞれ同じ基準位置に配列されている場合、前記第１吐出孔と前記第１吐出孔の前記第１冷却媒体流れ方向下流側に隣接する前記第２吐出孔とがそれぞれ冷却媒体を互いに逆方向に吐出したときに、前記第１吐出孔から吐出された前記第１冷却媒体が前記被冷却対象に着地する位置と前記第２吐出孔から吐出された前記第２冷却媒体が前記被冷却対象に着地する位置との間に間隙が形成されており、前記第１吐出孔は前記第１冷却管において、前記基準位置から前記間隙の範囲内にずれて形成されていること、
   を特徴とする、電動機の冷却構造。