JP4682716B2 - 電動機の冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動機に冷媒を循環させてこれを冷却する冷却装置につき、電動機の特性に着目した効率的な冷却技術を提案するものである。

ハイブリッド車両や電気自動車の駆動系に用いられる電動機は、発熱量が大きく、冷却装置を設ける必要がある。電動機の冷却装置といえば通常、特許文献１にあるように、モータ筐体内に冷却水路を配設し、冷却水路に冷却水を流すことにより、モータ内部の温度上昇を防止する構造が広く知られている。
しかし、モータ筐体のみを直接冷却する構造では、モータ内部を間接的に冷却するにとどまることから、モータ内部の発熱量が大きい場合にモータ内部の温度が上昇するという問題がある。ここで、モータ内部に設けたコイルやステータを冷却水で直接冷却することは、防錆および耐久性の問題から好ましくない。

そこでモータ内部を直接冷却する構造の発明としては従来、例えば特許文献２に記載のごときものが知られている。特許文献２に記載された油圧回路は、トルク伝達手段を潤渇する潤滑回路と、モータを冷却する冷却回路とから構成される。このうち冷却回路は、ポンプとモータとを接続し、トルク伝達手段を潤渇するための潤滑油を、ポンプからモータへ供給して、モータを冷却する。そして、モータの発熱量が増加したときには、ポンプの吐出油量を多くして潤滑油をモータへ積極的に供給し得て、モータの冷却を促進するものである。具体的には、冷却回路のモータ側端にノズルブロックを設け、多数のノズル孔から、ステータのコイルの軸方向両端部（コイルエンド）へ、潤滑油を噴き掛けて直接冷却する。
特開２００４−２６０８９８ 特開平８−９８４６４

しかし、上記従来のようなモータの冷却回路にあっては、以下に説明するような問題を生ずる。つまりモータの発熱量は、主として全損からなる。全損は銅損と鉄損との和である。銅損とは、モータ内部のコイルに通電することにより、コイルで失われる損失をいい、この損失がジュール熱に置き換わる。鉄損とは、コイルが巻回されたステータで失われる損失をいい、磁束密度がステータを高周波数で通過するほど、ステータの発熱量が大きくなる。
銅損および鉄損と、モータ回転数との関係を図９に示すと、銅損は破線で示すようにモータ回転数にかかわらず略一定であるのに対し、鉄損は実線で示すようにモータ回転数が高回転であるほど増大する。したがって、モータ回転数が低回転領域である運転状態では、太線で示す全損に占める銅損（破線）の割合が大きい。これに対し、モータの回転数が高回転領域である運転状態では、全損（太線）に占める鉄損（実線）の割合が大きい。

以上の説明より、モータの冷却効率を高めるためには、モータ回転数が高回転であるほど、ステータを積極的に冷却することが望ましい。
にもかかわらず上記従来例では、モータ回転数が高回転領域である運転状態において、全損に占める割合が小さい銅損による発熱部位であるコイル（コイルエンド）を積極的に冷却することから、冷却効率が悪化することとなる。

本発明は、モータ回転数が低回転領域であっても、高回転領域であっても、効果的にモータを冷却することができる冷却装置を提案することを目的とする。

この目的のため本発明による電動機の冷却装置は、請求項１に記載のごとく、電動機のステータに冷媒を流すことにより、前記ステータを冷却するステータ冷却手段と、前記ステータに巻回されたコイルに冷媒を流すことにより、前記コイルを冷却するコイル冷却手段と、前記コイルおよびステータの上方に設けられるとともに、前記電動機と機械的に連結されて駆動するポンプから供給される冷媒を貯留する冷媒貯留部と、を有する電動機の冷却装置であって、
前記冷媒貯留部の下部に接続された前記コイル冷却手段の流入口に、前記冷媒貯留部に貯留された冷媒が流入し、
前記冷媒貯留部の上部に接続された前記ステータ冷却手段の流入口に、前記冷媒貯留部から溢れた冷媒が流入するよう構成したことを特徴としたものである。

本発明にかかる電動機の冷却装置によれば、電動機と機械的に連結されて駆動するポンプにより冷媒が冷媒貯留部へ供給されるので、電動機の回転数が低回転のときは、冷媒貯留部に貯留された冷媒が溢れることなく、冷媒貯留部の下部に接続されたコイル冷却手段の流入口へ流れることでコイルが冷却され、電動機の回転数が高回転になると、コイルが冷却されるとともに、冷媒貯留部から溢れた一部の冷媒が、冷媒貯留部の上部に接続されたステータ冷却手段の流入口へ流れてステータが冷却されるので、電動機の回転が少ない電動機低回転領域では、電動機の発熱の主体であって、銅損と呼ばれるコイルからの発熱を、オイルが積極的に吸熱することが可能となるとともに、また電動機高回転領域では、電動機の発熱の主体であって、鉄損と呼ばれるステータからの発熱を、オイルが積極的に吸熱するので、電動機回転数の全領域において、電動機を好適に冷却することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
図１は本発明の第一実施例になる電動機の冷却装置における回路構成を、模式的に示す図である。まず、この冷却装置の構造について説明すると、オイルポンプ１１は、オイルパン１２内に貯留したオイルを吸引し、オイルクーラ１３を経て、後述する電動機のコイルエンド７ｅと、電動機のステータ３（ステータコアともいう）とへ向けて吐出する。
これがため、オイルパン１２と、オイルポンプ１１と、オイルクーラ１３と、コイルエンド７ｅと、ステータ３とを配管接続して、オイルが循環する回路を構成する。
なお、オイルクーラ１３は必ずしも必須構成ではなく、オイルパン１２でオイルの温度を十分低下させるものとすれば、オイルクーラ１３を省略可能である。

配管１４は、中程にオイルクーラ１３を具える。配管１４の入口はオイルパン１２と接続する。配管１４の出口は２本の配管16,17に分岐する。すなわち、一方の配管16の入口は、配管１４の出口と接続する。配管16の出口は、ステータ３側と接続する。このステータ冷却配管16には、弁開度を可変とする電磁弁19を挿置する。
他方の配管17であるコイルエンド冷却配管17の入口は配管１４の出口と接続する。コイルエンド冷却配管17の出口はコイルエンド7e側と接続する。
上記ステータ冷却配管16は、請求項でいうステータ冷却手段に相当する。また、上記コイルエンド冷却配管17は、請求項でいうコイル冷却手段に相当する。

図２は同冷却装置を具えた電動機を、軸を含む面で切断して表した縦断面図である。この電動機１は軸中心にロータ２を具え、このロータ２外周を包套するよう中空円筒形状のステータ３を具えた車両駆動用回転電機である。図３はステータ３を軸に直角な面で切断して表した横断面図である。
電動機１の中心には、シャフト４が延在する。電動機１の筐体をなすモータケース５は、一端側を閉塞して他端側を開口した中空円筒形状部分５ａと、この中空円筒形状部分５aの他端側を閉塞する円盤形状のモータカバー５ｂとから構成される。モータカバー５ｂの中心は、軸受を介して、シャフト４を回転自在に支承する。中空円筒形状部分５ａの一端側も、軸受を介して、シャフト４を回転自在に支承する。中空円筒形状部分５ａの内周面は、ステータ３の外周面と一体に結合する。

鋼板を円筒形状に積層して形成されたロータ２の軸中心には、シャフト４を貫通させて、両者２，４を一体に結合する。シャフト４は、図示しない車輪へ向けてトルクを出力するが、電動機１が発電機として機能する場合には図示しない車輪からトルクを入力される。ロータ２の内部には、図２では図示しない永久磁石を配設する。ロータ２の外周面には、鋼板を中空円筒形状に積層して形成されたステータ３の内周面を対向させる。ステータ３の内周面には、図３に示すような複数のティース６，６・・・を軸中心へ向けて立設する。これによりティース６は周方向等間隔に櫛歯状に配列し、各ティース６，６・・にはコイル７を巻回する。

図４には、図３中に表したティース６を拡大表示して、コイル７とともに示す。各ティース６，６間には、コイル７の導線７ｗを密に配置する。これら導線７wの束、すなわちコイル７とティース６との間には絶縁紙８を介在させる。また、コイル７がティース６と接触しない内周面を、絶縁材料からなるウエッジ９で被覆する。これにより、コイル７を外部と完全に絶縁する。

説明を図２，３に戻すと、モータケース中空円筒形状部分５ａの内周面と、ステータ３の外周面との間には、隙間１０を設ける。隙間１０は図２に示すようにステータ３の略軸方向全長にわたり、かつ、図３に示すように電動機１の略全周にわたって配設され、ステータ３外周面の大部分と接触する。図３に示すように隙間１０内は、軸方向に延在する仕切り２０によって、仕切られている。これにより、図３中、仕切り２０左側は隙間１０の一端となり、仕切り２０右側は隙間１０の他端となる。
図３中、仕切り２０左側にある隙間１０の一端には前述のステータ冷却配管16出口を接続する。また、仕切り２０右側にある隙間１０の他端には前述の戻り配管18入口を接続する。

図２中、ステータ３の軸方向両端から突出するコイル７のコイルエンド７ｅ近傍では、モータケース５内部と、コイルエンド冷却配管17の出口をそれぞれ接続する。なお、図１に示したコイルエンド冷却配管17は１本であるが、実際には図２に示すようにコイルエンド冷却配管17の出口を分岐させて、両端のコイルエンド７ｅそれぞれに向かわしめる。

ステータ３の冷却について説明すると、冷媒であるオイルは、ステータ冷却配管16出口から隙間１０の一端に流入し、隙間１０を１周して、反対側の他端から戻り配管18入口へ流出する。これにより、オイルはステータ３に直接接触して、ステータ３からの発熱を直接吸熱する。
コイルエンド７ｅの冷却について説明すると、配管14を流れるコイルエンド冷却配管17の出口から、図２において示す矢の向きにコイルエンド７ｅへ向かって、冷媒であるオイルを直接吹きかけることにより、オイルはコイルエンド７ｅからの発熱を直接吸熱する。電動機１を車両に取り付けた姿勢においてモータケース５内部の最も低い箇所には、図２には現れていないオイル排出用の戻り配管18の入口を接続しておく。コイルエンド７ｅ冷却後のオイルは、モータケース５内部からこの戻り配管18を経て、モータケース５下方に配置したオイルパン12へ戻る。

次にこの冷却装置に作用について説明する。オイルクーラ１３で放熱したオイルは冷媒として、図１中、矢の向きに配管14を流れる、電磁弁19を全閉とする場合、ステータ３はオイルポンプ11と連通しない。したがって、オイルはコイルエンド冷却配管17を経てコイルエンド７ｅのみに流入する。これによりオイルはコイルエンド７ｅのみを冷却する。冷却後のオイルは配管18を経てオイルパン12へ戻る。

電磁弁19を徐々に開く場合、ステータ３は徐々にオイルポンプ11と連通し始める。したがって、オイルは配管14,16,17を経てステータ３およびコイルエンド7eに流入し、双方を冷却する。このように、電磁弁19の弁開度を制御することで、オイルポンプ11が吐出するオイル流量のうち、ステータ３へ向かうオイル流量を調節することができる。

具体的には、シャフト４の回転数（電動機１の回転数、電動機回転数またはモータ回転数ともいう）が低回転の範囲にある低回転領域と、それ以外の中・高回転領域とを、ある所定の閾値によって区画し、シャフト４の回転数がこの閾値以下の場合では、シャフト４の回転数が低回転領域にあると判断し、シャフト４の回転数がこの閾値以上の場合では、シャフト４の回転数が低回転領域にないと判断する。
そして、シャフト４の回転数がこの閾値以下の場合では、電磁弁19を全閉してコイルエンド冷却管路17のみに冷媒であるオイルを流す。これに対し、シャフト4の回転数が閾値以上の場合では、電磁弁19を開きコイルエンド冷却管路17およびステータ冷却管路16の双方に冷媒であるオイルを流す。

特に、シャフト4の回転数が閾値以上の場合では、回転数が増大するにつれて電磁弁19の開弁度を増大させ、ステータ冷却管路16へ流入するオイル流量を増大させる。
好ましくは、図９に実線で示す鉄損と、モータ回転数との関係に沿って、ステータ冷却管路16のオイル流量を制御すると良い。また、図９に実線で示す鉄損と、破線で示す銅損との比率で、ステータ冷却管路16のオイル流量と、コイルエンド冷却管路17のオイル流量を按分すると良い。

また、上記のように電磁弁19の開弁度を制御する第一実施例の他、電磁弁19に代えて図５に示すようなリリーフ弁41を設けてもよい。リリーフ弁41はオンオフ的に開閉する弁とする。また、シャフト４とオイルポンプ１１とを機械的に連結し、シャフト４でオイルポンプ１１を駆動する。
シャフト４の回転数が上述の閾値以下の場合では、オイルポンプ１１から吐出されるオイル流量およびオイル圧力が低いため、リリーフ弁41は閉じている。これによりオイルはコイルエンド冷却管路17を流れて、コイルエンド7eのみを冷却する。
シャフト４の回転数が上述の閾値以上になると、オイルポンプ１１から吐出されるオイル流量およびオイル圧力が高いため、リリーフ弁41が開く。これによりオイルはステータ冷却配管16およびコイルエンド冷却管路17を流れて、ステータ３およびコイルエンド7eを冷却する。

このようにリリーフ弁41を用いることで、上記電磁弁19を用いて弁開度を制御する構成よりも、簡素な制御で作動する安価な冷却装置を提供することができる。なお電磁弁19やリリーフ弁41に代えて、ガバナのようにシャフト４の回転数に応動して弁開度を機械的に開閉する機構を設けて、ステータ冷却配管16を流れるオイル流量を制御してもよい。

リリーフ弁41を具えた上記他の実施例では、オイルポンプ11を、図示しない電動機１とは別なポンプ用の電機モータによって駆動される電動ポンプとする。そして、このポンプ用電機モータの出力を、シャフト４の回転数が増大するにつれて増大するよう制御する。このようにして、配管14を流れるオイル流量を増大させることに伴い、配管16を流れるオイル流量も増大させることができ、シャフト4の回転数が増大するにつれてステータ３の冷却能力を上昇させることができる。

あるいは、オイルポンプ11をメカポンプとし、シャフト4の出力を用いて駆動する。この場合、オイルポンプ11において何ら制御を行うことなく、シャフト4の回転数が増大するにつれてステータ３の冷却能力を上昇させることが可能となる。また電動ポンプとする場合に比べ、ワイヤハーネス等が不要であり、上記電機モータを具えた実施例よりも簡素な制御で作動する安価な冷却装置を提供することができる。

いずれにせよ上記第一実施例では、ステータ冷却配管16を流れるオイル流量を、シャフト４の回転数に比例させて、電動機１の高回転領域ではステータ３を積極的に冷却する。

ところで、電動機１の回転数（シャフト４の回転数）が低回転領域であって、特にその回転数が低い場合、配管１４のオイル流量が極めて少ないとすれば、コイルエンド7eを十分に冷却することができない。

この問題につき、図９を参照しつつ説明すると、電動機の最大トルク（図９中、縦軸とする）は、電動機回転数（図９中、横軸にモータ回転数と呼ぶ）に応じて一点鎖線で示される。この最大トルク線は、基底回転数以上では、モータ回転数が増大するにつれて減少するが、モータ回転数が基底回転数以下では、モータ回転数にかかわらず一定である。基底回転数以下のモータ回転数領域では、電動機に印加する電流値や電圧値を使用上の上限値を超えないよう規制するためである。
このため、電動機１が基底回転数以下で最大トルクを出力する運転状態では、図９に示すように回転数が減少しても、銅損は減少せず、主に銅損からなる全損（電動機発熱量）
も、さほど減少しない。
にもかかわらず、電動機回転数に比例して冷媒であるオイル流量を決定すると、電動機回転数が特に低い場合には、電動機１を十分に冷却することができない。

そこで、電動機１の回転数が基底回転数よりも少ない場合にあっては、電動機１の回転数の高低にかかわらず、オイルポンプ11の吐出量を略一定にする。具体的には、オイルポンプ11を駆動する図示しないポンプ用電機モータの出力を一定とする。
これにより、電動機１の回転数が特に低い場合においても、コイルエンド7eを十分に冷却し得て、電動機１の温度が過度に上昇することを防止できる。

このような第一実施例の冷却装置によれば、オイルを用いてコイル7およびステータ3を直接冷却することから、
モータケース５内に冷却水を流してコイル7およびステータ3を間接的に冷却する通常のモータ冷却装置よりも電動機１内部の温度を低下させることができる。
さらに第一実施例の冷却装置によれば、トルクを出力するシャフト４の回転が少ない電動機低回転領域では、電動機１の発熱の主体であって、銅損と呼ばれるコイル7からの発熱を、オイルが積極的に吸熱することが可能となる。
また、電動機高回転領域では、電動機１の発熱の主体であって、鉄損と呼ばれるステータ3からの発熱を、オイルが積極的に吸熱することが可能となる。したがって、モータ回転数の全領域において、電動機１を好適に冷却することができる。

次に本発明の第二実施例について説明する。図６は本発明の第二実施例になる冷却装置を具えた電動機を、軸を含む面で切断して表した縦断面図である。この電動機21において、前述した電動機１と同一部分については、同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分については、新たに符号を付して説明する。

まず、第二実施例の構造について説明する。電動機21を車両に取り付けた姿勢で、モータケース25のうち最も上部となる位置には、冷媒となるオイルを一時的に貯留するためのオイル貯留部22を設ける。オイル貯留部22の上部には、配管14の出口を接続する。配管14の入口は、モータカバー５ｂ内であってシャフト４上に設けたオイルポンプ11ｍと接続する。このオイルポンプ11ｍはシャフト４で駆動されるメカポンプである。なお本実施例では、オイルクーラ１３を省略するが、必要に応じて、配管14の中程にオイルクーラ13を挿置してよい。
また、オイル貯留部22の上部には、ステータ冷却配管16の入口を接続する。ステータ冷却配管16の出口は隙間10と接続する。
オイル貯留部22の底面には、コイルエンド冷却配管17の入口を接続する。コイルエンド冷却配管17の出口はモータケース25内部と接続する。なお、コイルエンド冷却配管17の入口を出口よりも高くなるよう、かつ、コイルエンド冷却配管17の出口をコイルエンド7eの上方に配置する。
これら配管16,17は図６に示すようにモータケース25内に埋設される。
モータケース25よりも低い位置にはオイルパン１２を配置する。

次に、第二実施例の作用について説明する。
オイルポンプ11がオイルを吐出すると、冷媒となるオイルは配管14を経て、オイル貯留部22に貯留する。オイル貯留部22に貯留したオイルは、貯留量の多少にかかわらずコイルエンド冷却配管17を流下する。そして、コイルエンド冷却配管17の出口からコイルエンド7eに滴下し、コイルエンド7eを直接冷却する。
また、配管14出口からオイル貯留部22に供給されるオイル流量が、コイルエンド冷却配管17を流下するオイル流量を超えて、オイル貯留部22からオイルが溢れた場合には、溢れたオイル流量がステータ冷却配管16を経て隙間１０に流入する。そして、オイルはステータ３を直接冷却する。

なお、コイルエンド7eは、電動機21の軸方向両端にあるため、コイルエンド冷却配管17の出口を分岐させて、それぞれの出口を両端のコイルエンド7eへ向かわしめるよう配置する。

このような第二実施例の冷却装置によれば、オイルを用いてコイル7およびステータ3を直接冷却することから、
モータケース５内に配設した冷却水路に冷却水を流すことにより、コイル7およびステータ3を間接的に冷却する通常のモータ冷却装置よりも電動機１内部の温度を低下させることができる。
さらに第二実施例の冷却装置によれば、トルクを出力するシャフト４の回転が少ない電動機低回転領域では、電動機１の発熱の主体であって、銅損と呼ばれるコイル7からの発熱を、オイルが積極的に吸熱することが可能となる。
また、電動機高回転領域では、電動機１の発熱の主体であって、鉄損と呼ばれるステータ3からの発熱を、オイルが積極的に吸熱することが可能となる。したがって、電動機回転数の全領域において、電動機１を好適に冷却することができる。

ところで、電動機１，２１のロータ２は永久磁石を具える。これは、永久磁石の磁力によって、ロータ２とステータ３との間で反発力、すなわち電動機トルクを得るためである。
電動機が高速回転で連続運転すれば、ロータが高温になり、永久磁石も高温になる。
永久磁石が高温状態でコイルの作る磁界に晒されると、不可逆減磁を引き起こす恐れがあり、電動機のトルクや出力が恒久的に低下する原因となる。

この原因を排除するため、高速回転中のロータに冷却油を吹き付けて冷却するとすれば、相対回転するロータ２の外周面とステータ３の内周面との隙間（エアギャップ）にオイルが流入し、エアギャップにフリクションが生じる等、電動機のトルクや出力に悪影響を与えかねない。

そこで、電動機のトルクや出力に悪影響を与えることなく永久磁石の不可逆減磁を回避することができる本発明の第三実施例について説明する。図７は本発明の第三実施例になる冷却装置を具えた電動機を、軸を含む面で切断して表した縦断面図である。この電動機31において、前述した電動機１，21と同一部分については、同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分については、新たに符号を付して説明する。

まず、第三実施例の構造について説明する。
ロータ２の外周面はステータ３の内周面と対向し、これらの間で反発力を得て、シャフト４を回動する。この反発力を得るため、ロータ２の外周面から浅い径方向位置には、複数の永久磁石３５を埋設する。図８に示すように、永久磁石３５は周方向等間隔に複数（例えば図８では８個）配置する。
ロータ２の軸方向両端にはそれぞれロータ２が分解飛散しないようエンドプレート34を設ける。
なお、上記ロータ２の構成は、上述した第一実施例の電動機１にも、第二実施例の電動機2１にも共通する。

ケースカバー25aには永久磁石３５を冷却するための永久磁石冷却配管32を埋設する。オイル貯留部22の底面には、永久磁石冷却配管32の入口を接続する。永久磁石冷却配管32の出口はモータケース25内部と接続する。ここで、永久磁石冷却配管32の出口が、入口よりも低くなるよう、かつ、永久磁石３５に向かうよう配置する。永久磁石冷却配管32には開閉弁33を挿置する。

次に、第三実施例の作用について説明する。
開閉弁33は常態で閉じているため、通常ではオイルが永久磁石冷却配管32を流れることはない。
電動機１の停止時には、開閉弁33を開き、オイル貯留部22に貯留するオイルを永久磁石冷却配管32に流す。オイルは、図７に示す矢の向きに、永久磁石冷却配管32の出口からエンドプレート３４へ注ぎ込み、ロータ２内の永久磁石35を冷却する。

このような第三実施例の冷却装置によれば、オイルをエンドプレート34に吹き付けてロータ２および永久磁石３５を冷却することから、永久磁石３５の不可逆減磁を回避することが可能になる。
また、電動機３１が停止する際にオイルをロータ２に吹き付けることから、電動機３１のトルクや出力に悪影響を与えることがない。そして、電動機３１が停止する毎に、ロータ２を繰り返し冷却することから、電動機のトルクや出力が恒久的に低下することを防止できる。

ところで、上述した各実施例においては、電動機１，２１，３１の回転数がある所定のしきい値以下の場合では、コイル7のコイルエンド７eを冷却するコイル冷却配管17のみに冷媒であるオイルを流し、電動機１の回転数がこのしきい値以上の場合では、コイルエンド冷却配管17と、ステータ３を冷却するステータ冷却配管16との双方にオイルを流すよう構成したことから、
電動機１，２１，３１の回転数（シャフト４の回転数）が低回転領域では、銅損からなる主な発熱源であるコイル7を、積極的に冷却することが可能となる。また、高回転領域では、鉄損からなる主な発熱源であるステータ3を、積極的に冷却することが可能となる。したがって、電動機回転数の全領域において、電動機１，２１，３１を好適に冷却することができる。
なお、請求項でいう冷媒とは、液体または気体であって、水以外のすべての流体をいう。

また、電動機１，２１，３１の回転数がこのしきい値以上では、ステータ冷却配管16を流れるオイルの流量を、電動機回転数が増大するにつれて増大するよう構成したことから、
図９に示すように、回転数の増大に比例して鉄損が増大し、ステータ３の発熱量が増大しても、ステータ３を発熱量に対応して積極的に冷却することができる。

また上述した各実施例で、オイルポンプ11と電動機１，２１，３１のシャフト４と機械的に駆動結合し、オイルポンプ11を機械的なメカポンプとすると、オイルポンプ11の流量について格別に制御する必要がなくなり、シャフト4の回転数が増大するにつれてステータ３の冷却能力を上昇させることが可能となり、上述した冷却装置を安価で提供することができる。

あるいは、オイルポンプ11を電動機１，２１，３１とは別の電機モータで駆動し、オイルポンプ11を電動ポンプとすると、図９に太線で示す全損に合致したオイル流量を実現することが可能になり、電動機１，２１，３１を効率的に冷却することができる。

例えば、電動機１，２１，３１の回転数が基底回転数以下であって最大トルクを出力する運転状態では、電動機回転数の高低にかかわらず電動モータ（電動ポンプ）の出力を略一定として、電動機回転数が特に低くコイル7の発熱が大きい場合であってもコイルエンド7eを十分に冷却することができる。
なお、請求項でいう予め定められた設定回転数とは、基底回転数であってもよいし、基底回転数以外の低回転数であってもよい。

また、上述した第二、三実施例では、コイル7およびステータ3の上方に、オイルを貯留するオイル貯留部22を配設し、オイル貯留部22の底面にコイルエンド冷却配管17の入口を接続し、オイル貯留部22の上部にステータ冷却配管16の入口を接続したことから、
上記第１実施例と同様に、電動機２１，３１の回転数（シャフト４の回転数）が低回転領域では、銅損からなる主な発熱源であるコイル7を、積極的に冷却することが可能となる。また、高回転領域では、鉄損からなる主な発熱源であるステータ3を、積極的に冷却することが可能となる。

また、上述した第三実施例では、永久磁石35を冷却するための永久磁石冷却配管32を設け、オイル貯留部22の底面に永久磁石冷却配管32の入口を接続し、ロータ2の回転が停止した場合には、オイル貯留部22に貯留するオイルを、永久磁石冷却配管32に流すよう構成したことから、
電動機３１のトルクや出力に悪影響を与えることなく、永久磁石35の不可逆減磁を回避することができる。

なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり、本発明はその主旨に逸脱しない範囲において種々変更が加えられうるものである。

本発明になる電動機の冷却装置の回路構成を模式的に示す図である。 同冷却装置を具えた本発明の第一実施例になる電動機を、軸を含む面で切断して表した縦断面図である。 同実施例の電動機のステータを軸に直角な面で切断して表した横断面図である。 図３中のステータを拡大して、コイルとともに示した横断面図である。 本発明になる電動機の冷却装置の他の回路構成を模式的に示す図である。 同冷却装置を具えた本発明の第二実施例になる電動機を、軸を含む面で切断して表した縦断面図である。 同冷却装置を具えた本発明の第三実施例になる電動機を、軸を含む面で切断して表した縦断面図である。 上記第一、二、三実施例になる電動機のロータを、軸に直角な面で切断して表した横断面図である。 電動機の主な発熱原因である、銅損および鉄損と、モータ回転数との関係を示す特性図である。

符号の説明

１，２１，３１ 電動機（回転電機）
２ ロータ
３ ステータ
４ シャフト
５ モータケース
１６ ステータ冷却配管
１７ コイルエンド冷却配管
１９ 電磁弁
２２ オイル貯留部
２５ モータケース
３２ 永久磁石冷却配管
３３ 開閉弁
３５ 永久磁石
４１ リリーフ弁

Claims (2)

1. 電動機のステータに冷媒を流すことにより、前記ステータを冷却するステータ冷却手段と、
   前記ステータに巻回されたコイルに冷媒を流すことにより、前記コイルを冷却するコイル冷却手段と、
   前記コイルおよびステータの上方に設けられるとともに、前記電動機と機械的に連結されて駆動するポンプから供給される冷媒を貯留する冷媒貯留部と、を有する電動機の冷却装置であって、
   前記冷媒貯留部の下部に接続された前記コイル冷却手段の流入口に、前記冷媒貯留部に貯留された冷媒が流入し、
   前記冷媒貯留部の上部に接続された前記ステータ冷却手段の流入口に、前記冷媒貯留部から溢れた冷媒が流入する、電動機の冷却装置。
2. 請求項１記載の電動機の冷却装置において、
   前記電動機は、内部に永久磁石を有するとともに、前記永久磁石に冷媒を流すことにより、前記永久磁石を冷却する永久磁石冷却手段と、を有し、
   前記電動機の回転が停止したときに、前記冷媒貯留部に貯留された冷媒が、前記冷媒貯留部の下部に接続された前記永久磁石冷却手段の流入口へ流入するように構成されている、電動機の冷却装置。
   

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