JP5703698B2 - 回転機及び車両 - Google Patents

Description

本発明は、発電機や電動機等の回転機、及び当該回転機を備える車両に関する。

発電機や電動機等の回転機は、固定子（ステータ）と回転子（ロータ）とを備えており、固定子に対して回転子が相対的に回転することにより、回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、或いは電気エネルギーを回転運動エネルギーに変換する機器である。車両に設けられる回転機の代表的なものとしては、エンジンにより駆動されて発電するオルタネータが挙げられる。

また、近年においては、低炭素社会を実現すべく、動力発生源としてエンジンと回転機とを併用するハイブリッド車（ＨＶ：Hybrid Vehicle）や、動力発生源として回転機のみを用いる電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）の研究開発が盛んに行われている。これらの車両に設けられる回転機は、動力を発生させる電動機として用いられるのみならず、減速時における回生エネルギーを発生させる発電機としても用いられる。

このような回転機においては、回転子及びコイルエンド（固定子のコイルエンド）の冷却には冷却油が用いられ、固定子の冷却には冷却水が用いられることが多い。冷却水は、車両に設けられているラジエータを用いて冷却される。これに対し、冷却油は、冷却水よりも熱伝導率が低いという性質を有するため、伝熱面積を大きく取って積極的に冷却する必要がある。

以下の特許文献１には、エンジンにモータユニットが併設されている動力出力装置において、オイルクーラを別途設けてモータユニットの冷却に用いられる冷却油を冷却する技術が開示されている。また、以下の特許文献２には、電気自動車の駆動モータにおいて、油溜まりに設けられた冷却フィンによってモータの冷却に用いられる冷却油を冷却する技術が開示されている。

特開２００２−１４２４０８号公報 特開平５−１２２９０３号公報

ところで、上述したハイブリッド車や電気自動車に設けられる回転機は、車載スペースを低減するために小型化されており、また、走行性能を向上させるために高出力化及び高速化が図られている。このように、回転機の出力密度が高まった結果として、回転子からの発熱量及び固定子に設けられるコイルからの発熱量が共に増大している。これらの発熱に伴う温度上昇は、回転機の損失増大や磁石の減磁等を引き起こす原因になり、回転機の性能を低下させてしまうという問題がある。

ここで、上述した特許文献１に開示されたオイルクーラのように、冷却油に対する冷却能力の高いオイルクーラを別途設けるという対策を行えば、回転機の発熱量が増大した場合であっても回転機の温度上昇を防止できると考えられる。また、回転機の発熱量の増大に合わせて、上述した特許文献２に開示された冷却フィンの数を増やすという対策を行うことによっても回転機の温度上昇を防止できると考えられる。しかしながら、これらの対策を行うには、装置の複雑化を招いてしまうという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、装置の複雑化を招くことなしに温度上昇を効果的に抑えることができる回転機、及び当該回転機を備える車両を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の回転機は、回転軸（４０）の周りで回転可能に構成された回転子（３０）と、該回転子の周囲に設けられた固定子（２０）とを備える回転機（１）において、冷却油（ＯＬ）が溜められる油溜まり（ＯＰ）に配設され、該油溜まりの冷却油を冷却する冷却水（Ｗ）を循環させる冷却配管（６０）と、前記回転子の回転数を変換するとともに前記油溜まりの冷却油を攪拌する歯車（５５）を有する回転数変換機（５０）とを備えることを特徴としている。
また、本発明の回転機は、前記冷却配管が、前記油溜まりの冷却油に浸された蛇行状の配管であることを特徴としている。
また、本発明の回転機は、前記冷却配管が、前記冷却水の往路とされた往路配管（Ｒ１）と前記冷却水の復路とされた復路配管（Ｒ２）とを対にして蛇行状にした配管であることを特徴としている。
また、本発明の回転機は、前記冷却配管が、断面形状が円環状の配管、或いは、外周面が凹凸形状にされた断面形状が円環状の配管であることを特徴としている。
また、本発明の回転機は、前記冷却配管が、前記油溜まりの内壁（ＩＷ）及び前記歯車から離間した状態で前記油溜まりに配設されていることを特徴としている。
また、本発明の回転機は、前記回転子及び前記固定子を収容する第１室（Ｓ１）と、底部が前記油溜まりとされており、前記回転数変換機及び前記冷却配管を収容する第２室（Ｓ２）とを備えることを特徴としている。
また、本発明の回転機は、前記回転軸が、前記回転子の回転駆動力を前記回転数変換機に伝達する円環形状の第１回転軸（４１）と、前記第１回転軸に対して同軸状に介挿されるとともに前記歯車が取り付けられており、前記回転数変換機で変換された回転数の回転駆動力を外部に伝達する第２回転軸（４２）とを備えることを特徴としている。
また、本発明の回転機は、前記冷却配管を循環する冷却水によって冷却された冷却油が、前記回転軸の冷却及び潤滑の少なくとも一方に用いられることを特徴としている。
本発明の車両は、上記の何れかに記載の回転機と、前記回転機に設けられる前記冷却配管を循環する冷却水を冷却するラジエータ（８２）と、前記冷却配管を循環する冷却水によって冷却された冷却油を循環させる循環器（８３）とを備えることを特徴としている。

本発明によれば、冷却水を循環させる冷却配管を油溜まりに配設して油溜まりの冷却油を冷却するとともに、回転数変換機が備える歯車の回転によって油溜まりの冷却油を撹拌しており、いわば油溜まりの冷却油を冷却するオイルクーラを兼ね備えた構成であるため、装置全体の複雑化を招くことなしに温度上昇を効果的に抑えることができるという効果がある。

本発明の一実施形態による回転機としてのモータの構成を示す側断面図である。 図１中のＡ−Ａ線に沿うロータ３０及び回転軸４０の断面矢視図である。 （ａ）は図１中のＢ−Ｂ線に沿うモータの断面矢視図であり、（ｂ），（ｃ）は（ａ）中のＸ部拡大図である。 モータに設けられる冷却配管を示す斜視図である。 本発明の一実施形態による車両の要部構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態による回転機及び車両について詳細に説明する。尚、以下の実施形態では、回転機が、外部から供給される電流（例えば、三相交流電流）により回転駆動されるモータ（電動機）である場合を例に挙げて説明する。

〔回転機〕
図１は、本発明の一実施形態による回転機としてのモータの構成を示す側断面図である。図１に示す通り、モータ１は、ハウジング１０、ステータ２０（固定子）、ロータ３０（回転子）、回転軸４０、減速機５０（回転数変換機）、及び冷却配管６０を備えており、外部から供給される電流によってステータ２０とロータ３０との間に電磁力が作用し、ロータ３０が回転軸４０の周りで回転することによって回転軸４０が回転駆動される。

ここで、モータ１は、ステータ２０及びロータ３０からなるモータ部に減速機５０が併設されており、ロータ３０の回転駆動力（回転軸４０の回転駆動力）を減速機５０により回転数を減じて（変換して）外部に伝達する所謂ギヤードモータである。ロータ３０（回転軸４０）の回転数を減速機５０により減ずることにより、モータ部が発生するトルクを増大させることができる。尚、以下では、回転軸４０が延びている図１中の左右方向を「軸方向」という。

ハウジング１０は、インナハウジング１０ａ及びアウタハウジング１０ｂ，１０ｃからなり、モータ１を構成する各部材（ステータ２０、ロータ３０、回転軸４０の一部、減速機５０、及び冷却配管６０）を収容するとともにモータ１の外形を成す。インナハウジング１０ａは、胴体部１１、左側壁部１２、及び右側壁部１３からなり、その内部に形成される空間であるモータ室（第１室）Ｓ１にステータ２０、ロータ３０、及び回転軸４０の一部を収容する。

胴体部１１は、鉄合金等によって形成されており、軸方向両端が開口している円筒形状の部材である。この胴体部１１の内部には、冷却水Ｗを循環させる流路（所謂、水冷ジャケット）Ｐ１が周方向に亘って形成されているとともに、オイルＯＬ（冷却油）を供給する流路Ｐ２が胴体部１１の鉛直方向上部において流路Ｐ１を挟むように設けられている。ここで、冷却水Ｗは、ステータ２０のステータコア２１（詳細は後述する）及びオイルＯＬの冷却に用いられ、オイルＯＬは回転軸４０及びステータ２０のコイル２２（詳細は後述する）の冷却及び減速機５０の潤滑に用いられる。尚、オイルＯＬとしては、例えば自動変速機専用オイル（ＡＴＦ：Automatic Transmission Fluid）を用いることができる。

左側壁部１２及び右側壁部１３は、鉄合金等によって形成された円盤形状の部材であって、その外径が胴体部１１の内径と同程度に設定されており、胴体部１１の左開口部及び右開口部を閉塞するようにそれぞれ取り付けられている。これら左側壁部１２及び右側壁部１３の中心部には、回転軸４０（正確には、回転軸４０の一部をなす外軸シャフト４１（詳細は後述する））を支持する軸受１４，１５が介挿される円形形状の孔部がそれぞれ形成されている。また、左側壁部１２及び右側壁部１３の鉛直方向下部には、連通孔Ｈ１，Ｈ２がそれぞれ形成されている。

アウタハウジング１０ｂは、鉄合金等によって形成された有底円筒形状の部材であって、底部が形成されていない開放端を左側壁部１２に向けた状態でインナハウジング１０ａの左端に取り付けられている。アウタハウジング１０ｂは、インナハウジング１０ａに取り付けられることによって形成される空間であるギヤ室（第２室）Ｓ２に回転軸４０の一部、減速機５０、及び冷却配管６０を収容する。このアウタハウジング１０ｂの鉛直方向下部には、ギヤ室Ｓ２内に溜められたオイルＯＬを外部に排出する排出口１８が形成されている。

アウタハウジング１０ｃは、アウタハウジング１０ｂと同様に、鉄合金等によって形成された有底円筒形状の部材であり、底部が形成されていない開放端を右側壁部１３に向けた状態でインナハウジング１０ａの右端に取り付けられている。これらアウタハウジング１０ｂ，１０ｃの底部の中心部には、回転軸４０（正確には、回転軸４０の一部をなす内軸シャフト４２（詳細は後述する））を支持する軸受１６，１７が介挿される円形形状の穴部がそれぞれ形成されている。

インナハウジング１０ａの内部に形成されるモータ室Ｓ１及びアウタハウジング２０ｂによって形成されるギヤ室Ｓ２は、左側壁部１２に形成された連通孔Ｈ１によって連通している。また、アウタハウジング１０ｃがインナハウジング１０ａに取り付けられることによって形成される空間である予備室Ｓ３及びモータ室Ｓ１は、右側壁部１３に形成された連通孔Ｈ２によって連通している。連通孔Ｈ１，Ｈ２によって互いに連通しているモータ室Ｓ１、ギヤ室Ｓ２、及び予備室Ｓ３の底部（鉛直方向下部）は、オイルＯＬが一時的に溜められるオイル溜まりＯＰ（油溜まり）とされている。

ステータ２０は、ステータコア２１及びコイル２２を備えており、前述したインナハウジング１０ａの一部をなす胴体部１１の内周面側に固定されている。ステータコア２１は、磁性体からなる板材としての電磁鋼板を複数積層して構成された円環状の部材であり、その内周面とロータ３０との間に環状の間隙（エアギャップ）が形成されるように内径が設定されている。

コイル２２は、ステータコア２１に形成されたスロット（図示省略）に挿入されており、外部から供給される電流に応じた磁極を形成する。ここで、コイル２２は、三相交流のうち、Ｕ相の電流が供給される第１コイル、Ｖ相の電流が供給される第２コイル、及びＷ相の電流が供給される第３コイルからなり、これら第１〜第３コイルが、ステータコア２１の周方向に順次配列されている。

コイル２２の図１に示されている部分（ステータコア２１から軸方向両側に突出する部分）はコイル端部（コイルエンド）２２ａである。ステータ２０に設けられた複数のコイル２２のうち、鉛直方向上部に配設されるコイル２２は、コイルエンド２２ａが胴体部１１に形成された流路Ｐ２に連通する排出口１９の下方に位置するようにされている。

ロータ３０は、ロータコア３１、永久磁石３２、及びエンドプレート３３を備えており、回転軸４０の外軸シャフト４１に取り付けられて回転軸４０の周りで回転可能に構成されている。図２は、図１中のＡ−Ａ線に沿うロータ３０及び回転軸４０の断面矢視図である。図１，図２に示す通り、ロータコア３１は、上述したステータコア２１と同様に、磁性体からなる板材としての電磁鋼板を複数積層して構成された円環状の部材である。このロータコア３１は、上述したエアギャップが形成されるように外径が設定されている。

永久磁石３２は、軸方向に延びる直方体形状の磁石であり、ロータコア３１のステータ２０側に、ロータコア３１の外周に沿って一定の間隔をもって複数（図２に示す例では８個）埋設されている。具体的に、ロータコア３１には軸方向に延びる貫通孔が外周に沿って一定の間隔をもって配列形成されており、永久磁石３２はこれら貫通孔に収容固定されている。尚、永久磁石３２は、ロータコア３１の外周に沿って交番磁界が形成されるように通孔に収容固定される。エンドプレート３３は、ロータコア３１の軸方向（電磁鋼板の積層方向）両側端部に設けられたロータコア３１を軸方向に挟持する円盤形状の部材である。

回転軸４０は、外軸シャフト４１（第１回転軸）と、外軸シャフト４１に介挿された内軸シャフト４２（第２回転軸）とからなる。外軸シャフト４１は、内径が内軸シャフト４２の外径よりも大に設定された円環棒状部材であり、左端部がギヤ室Ｓ２内に位置するとともに右端部が予備室Ｓ３内に位置した状態で、左側壁部１２及び右側壁部１３に設けられた軸受１４，１５に回転可能に支持される。この外軸シャフト４１は、モータ室Ｓ１内に配設される部分の外周にロータ３０が取り付けられ、ギヤ室Ｓ２内に位置する左端部の外周に減速機５０の一部をなす外歯ギヤ５１が取り付けられており、ロータ３０の回転駆動力を減速機５０に伝達する。

内軸シャフト４２は、外形が外軸シャフト４１の内径よりも小に設定された棒状部材であり、外軸シャフト４１に介挿されて、左端部がアウタハウジング１０ｂから左方向に突出し、右端部がアウタハウジング１０ｃから右方向に突出した状態で、アウタハウジング１０ｂ，１０ｃに設けられた軸受１６，１７に回転可能に支持される。この内軸シャフト４２には、その中心軸に沿って左端部からモータ室Ｓ１内に配設される部分の中央部まで延びるオイル流路４２ａと、オイル流路４２ａに連通して放射状に延びる複数（図２に示す例では４つ）の連通流路４２ｂとが形成されている。

この内軸シャフト４２は、ギヤ室Ｓ２内に配設される部分の外周に減速機５０の一部をなす外歯ギヤ５５（歯車）が取り付けられており、アウタハウジング１０ｂから左側に突出した左端部にオイル供給装置７０が取り付けられている。ここで、オイル供給装置７０は、内側シャフト４２の左端部に形成された放射状に延びる複数の連通孔４２ｃを介して内側シャフト４２に形成されたオイル流路４２ａにオイルＯＬを供給する装置である。アウタハウジング２０ｃから右側に突出している部分は、例えば車両の駆動軸等に連結されている。このため、内軸シャフト４２は、減速機５０で回転数が減じられた回転駆動力を、例えば車両の駆動軸等に伝達する。

減速機５０は、外軸シャフト４１の左端部に取り付けられた外歯ギヤ５１、外歯ギヤ５２、カウンタシャフト５３、外歯ギヤ５４、及び内軸シャフト４２に取り付けられた外歯ギヤ５５を備えており、ロータ３０の回転数を減ずるとともにオイル溜まりＯＰのオイルＷを攪拌する。外歯ギヤ５２は、カウンタシャフト５３の右端部に取り付けられて外歯ギヤ５１と噛合している。カウンタシャフト５３は、回転軸４０（外軸シャフト４１及び内軸シャフト４２）に対して平行に配設されており、外歯ギヤ５１の回転駆動力を外歯ギヤ５４に伝達する。外歯ギヤ５４は、カウンタシャフト５３の左端部に取り付けられて外歯ギヤ５５と噛合している。尚、外歯ギヤ５１，５２，５４，５５の大きさ及び歯の数は、モータ１の性能（トルク特性や回転特性等）に応じて適宜設定される。

図３（ａ）は、図１中のＢ−Ｂ線に沿うモータの断面矢視図である。図３（ａ）に示す通り、外歯ギヤ５５は、噛合している外歯ギヤ５４に比べて大径で多くの歯を有するギヤである。この外歯ギヤ５５は、その下部がオイル溜まりＯＰとされたギヤ室Ｓ２の底部（鉛直方向下部）に溜まっているオイルＯＬに浸されている。これは、外歯ギヤ５５の回転によってオイル溜まりＯＰのオイルＯＬをかき上げて外歯ギヤ５１，５２，５４，５５の潤滑に用いるとともに、オイル溜まりＯＰのオイルＯＬを攪拌して冷却配管６０によるオイルＯＬの冷却効率を高めるためである。

外歯ギヤ５５が図３（ａ）中の符号Ｄ１を付した矢印の方向に回転すると、図３（ａ）中の符号Ｄ２を付した矢印の方向の流れが生じてオイル溜まりＯＰのオイルＯＬが攪拌される。尚、冷却配管６０によって冷却されたオイルＯＬは、上述した外歯ギヤ５１，５２，５４，５５の潤滑以外に、回転軸４０の潤滑（正確には、回転軸４０を支持する軸受１４〜１７の潤滑）、回転軸４０の冷却（加えて、ロータ３０の冷却）、ステータ２０に設けられたコイル２２（コイルエンド２２ａ）の冷却に用いられる。

冷却配管６０は、モータ室Ｓ２内のオイル溜まりＯＰに配設され、冷却水Ｗを循環させることによりオイル溜まりＯＰに溜まっているオイルＯＬを冷却する。具体的に、冷却配管６０は、例えば熱伝導率の高い銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）等によって形成された断面形状が円環状の配管（図３（ａ）参照）であって、オイル溜まりＯＰのオイルＯＬに浸された蛇行状の配管である。蛇行状の冷却配管６０を用いるのは、オイルＯＬとの接触面積を増大させてオイルＯＬの冷却効率を高めるためである。

また、冷却配管６０は、オイル溜まりＯＰの内壁ＩＷ及び外歯ギヤ５５から離間した状態でオイル溜まりＯＰのオイルＯＬに浸されている。冷却配管６０をオイル溜まりＯＰの内壁ＩＷから離間させるのは、冷却配管６０とオイルＯＬとの接触面積を極力増大させるとともに、冷却配管６０の鉛直下方向においてもオイルＯＬの対流を生じさせることにより冷却効率を高めるためである。また、冷却配管６０を外歯ギヤ５５から離間させるのは、冷却配管６０と外歯ギヤ５５との機械的な接触を避けるためである。尚、外部の振動等による冷却配管６０の振動を防止する必要がある場合には、冷却配管６０をオイル溜まりＯＰの内壁ＩＷに接触させても良い。

図４は、モータに設けられる冷却配管を示す斜視図である。図４（ａ）に示す冷却配管６０は、直線部Ｌと曲線部Ｃとが交互に現れる形状であり、一端が冷却水Ｗの供給口Ｔ１とされ、他端が冷却水Ｗの排出口Ｔ２とされた配管である。この冷却配管６０は、供給口Ｔ１に供給された冷却水Ｗを蛇行させながら図４中の符号Ｄ１１を付した矢印の方向に導いて排出口Ｔ２から排出する。尚、冷却配管６０の蛇行している部分（直線部Ｌ及び曲線部Ｃからなる部分）がオイル溜まりＯＰのオイルＯＬに浸され、供給口Ｔ１及び排出口Ｔ２はアウタハウジング２０ｃの外部に設けられる。

図４（ｂ）に示す冷却配管６０は、Ｕ字形状に二つ折りにされた状態で蛇行状にされた配管である。具体的に、この冷却配管６０は、供給口Ｔ１から折り返し部６１までの配管Ｒ１が冷却水Ｗの往路（往路配管）とされ、折り返し部６１から排出口Ｔ２までの配管Ｒ２が冷却水Ｗの復路（復路配管）とされた配管であり、これら配管Ｒ１，Ｒ２を対にして蛇行状にした配管である。

この図４（ｂ）に示す冷却配管６０は、供給口Ｔ１に供給された冷却水Ｗを折り返し部６０まで蛇行させながら図４中の符号Ｄ１１を付した矢印の方向に導き、折り返し部６０から排出口Ｔ２まで蛇行させながら図４中の符号Ｄ１２を付した矢印の方向に導く。尚、図４（ｂ）に示す冷却配管６０も、図４（ａ）に示すものと同様に、蛇行している部分がオイル溜まりＯＰのオイルＯＬに浸され、供給口Ｔ１及び排出口Ｔ２はアウタハウジング２０ｃの外部に設けられる。

図４（ａ）に示す冷却配管６０は、供給口Ｔ１と排出口Ｔ２とが離間しているため、例えば供給口Ｔ１，排出口Ｔ２とラジエータ等の冷却装置とを接続する配管を別々に設置する必要性が生ずる場合が考えられる。これに対し、図４（ｂ）に示す冷却配管６０は、供給口Ｔ１と排出口Ｔ２とが近接しているため、供給口Ｔ１，排出口Ｔ２と冷却装置とを接続する配管をまとめて簡素化することが可能である。

ここで、図４（ａ），（ｂ）に示す冷却配管６０は、図中の符号Ｄ１１を付した矢印の方向（符号Ｄ１２を付した矢印の方向）が軸方向に沿うように配設されていても良く、軸方向に交差するように配設されていてもよい。また、冷却配管６０は、図３（ｂ）に示す断面形状が円環状の配管以外に、図３（ｃ）に示す通り外周面が凹凸形状にされた断面形状が円環状の配管であっても良い。図３（ｃ）は、モータに設けられる冷却配管の変形例を示す断面矢視図である。外周面が凹凸形状である配管を用いることにより、オイルＯＬとの接触面積を増大させることができるため、冷却効率をより高めることができる。

次に、上記構成におけるモータ１の動作について説明する。外部からの三相交流がモータ１に供給されると、三相交流の各相の電流がステータ２０に設けられたコイル２２（第１〜第３コイル）に流れ、供給される電流に応じてロータ３０の回転方向に沿って回転磁界が形成される。すると、外周に沿って交番磁界が形成されたロータコア３１がこの回転磁界と相互作用し、吸引力及び反発力が生ずることによりロータ３０が回転し、これにより外軸シャフト４１が回転駆動される。

外軸シャフト４１が回転駆動されると、外軸シャフト４１の左端部に取り付けられた外歯ギヤ５１も回転する。これにより、外歯ギヤ５１に噛合している外歯ギヤ５２が回転してカウンタシャフト５３及び外歯ギヤ５４が回転する。尚、外歯ギヤ５２、カウンタシャフト５３、及び外歯ギヤ５４は、外軸シャフト４１の回転方向とは反対方向に回転する。外歯ギヤ５４が回転すると、外歯ギヤ５４に噛合している外歯ギヤ５５が回転し、これにより内軸シャフト４２が回転駆動され、内軸シャフト４２の回転駆動力が外部に伝達される。尚、内軸シャフト４２は、外軸シャフト４１の回転方向と同じ方向に回転する。

ここで、コイル２２に対する電流供給が行われてロータ３０及び回転軸４０（外軸シャフト４１及び内軸シャフト４２）が回転すると、ステータ２０に設けられたコイル２２が発熱するとともに、ロータ３０に設けられた永久磁石３２が発熱する。永久磁石３２で発せられる熱は、ロータコア３１を介して回転軸４０に伝わって回転軸４０の温度を上昇させる。

また、モータ１の駆動時には、不図示のポンプ等によって冷却水Ｗが供給口Ｔ１から冷却配管６０に導かれるとともに、インナハウジング１０ａの胴体部１１に形成された供給口Ｑ１から流路Ｐ１に導かれる。冷却水Ｗが冷却配管６０に導かれると、オイル溜まりＯＰに溜められているオイルＯＬが冷却される。このとき、外歯ギヤ５５の回転によってオイル溜まりＯＰのオイルＯＬが撹拌されて効率的に冷却される。

冷却水Ｗが供給口Ｑ１から流路Ｐ１に導かれると、流路Ｐ１を循環する冷却水Ｗによって胴体部１１が冷却され、これにより胴体部１１の内周面側に固定されたステータ２０のステータコア２１が冷却される。尚、冷却配管６０を介した冷却水Ｗは排出口Ｔ２から冷却配管６０の外部に排出され、流路Ｐ１を介した冷却水Ｗは排出口Ｑ２から外部に排出され、ラジエータ等の冷却装置で冷却された後に再び供給口Ｔ１，Ｑ１から冷却配管６０及び流路Ｐ１にそれぞれ導かれる。

冷却配管６０を循環する冷却水Ｗによって冷却されたオイルＯＬは、アウタハウジング１０ｂの鉛直方向下部に形成された排出口１８から外部に排出され、インナハウジング１０ａの胴体部１１に形成された流路Ｐ２及びオイル供給装置７０に導かれる。ここで、図１に示す通り、排出口１８は冷却配管６０に近接した位置に形成されているため、冷却配管６０によって冷却されたオイルＯＬを直ちに冷却したい箇所（流路Ｐ２及びオイル供給装置７０）に導くことができる。

流路Ｐ２に導かれたオイルＯＬは、胴体部１１の内壁に形成された排出口１９から排出され、ステータ２０に設けられた複数のコイル２２のうち、鉛直方向上部に配設されるコイル２２のコイルエンド２２ａに滴下される。つまり、オイルＯＬがコイルエンド２２ａに、いわば掛け流されることにより、コイルエンド２２ａが冷却される。コイルエンド２２ａに滴下されたオイルＯＬは、コイルエンド２２ａを伝って下方に移動した後に、外軸シャフト４１を介して、或いは外軸シャフト４１を介さずに直接モータ室Ｓ１内のオイル溜まりＯＰに滴下される。

オイル供給装置７０に導かれたオイルＯＬは、連通孔４２ｃ介して内側シャフト４２に形成されたオイル流路４２ａに供給される。このオイルＯＬは、オイル流路４２ａに沿って軸方向右側に導かれた後に、放射状に延びる連通流路４２ｂを介して外軸シャフト４１と内軸シャフト４２との間の隙間に導かれる。そして、外軸シャフト４１と内軸シャフト４２との間の隙間を伝わり、外軸シャフト４１の左端部及び右端部からギヤ室Ｓ２内及び予備室Ｓ３内のオイル溜まりＯＰにそれぞれ滴下される。

以上の通り、本実施形態では、冷却水Ｗを循環させる冷却配管６０をオイル溜まりＯＰに配設してオイル溜まりＯＰのオイルＯＬを冷却するとともに、減速機５０が備える外歯ギヤ５５の回転によってオイル溜まりＯＰのオイルＯＬを撹拌している。このように、本実施形態のモータ１は、いわばオイルクーラを兼ね備えた構成であるため、モータ１を備える装置全体の複雑化を招くことなしにモータ１の温度上昇を効果的に抑えることができる。

〔車両〕
図５は、本発明の一実施形態による車両の要部構成を示すブロック図である。図５に示す通り、本実施形態の車両８０は、図１〜図４を用いて説明したモータ１、ポンプ８１、ラジエータ８２、及びオイルポンプ８３（循環器）を備えており、モータ１で発生する動力によって走行が可能な電気自動車である。尚、図１においては、モータ１を駆動する電力を供給するバッテリ、及びモータ１の回転を制御するインバータ等の制御装置は省略している。

ポンプ８１は、冷却水Ｗを循環させるために設けられ、インナハウジング１０ａの胴体部１１に形成された排出口Ｑ２から排出される冷却水Ｗをラジエータ８２に向けて送出する。ラジエータ８２は、ポンプ８１から送出されてくる冷却水Ｗを冷却する冷却装置である。このラジエータ８２は、空冷式のもの及び水冷式のものの何れであっても良い。ラジエータ８２で冷却された冷却水Ｗは、モータ１に設けられた冷却配管６０の供給口Ｔ１（図４参照）に供給される。尚、冷却配管６０に供給された冷却水Ｗは、排出口Ｔ２（図４参照）から排出されてインナハウジング１０ａの胴体部１１に形成された供給口Ｑ１から流路Ｐ１に導かれる。

オイルポンプ８３は、モータ１のオイル溜まりＯＰに溜められたオイルＯＬを循環させるために設けられ、アウタハウジング１０ｂの鉛直方向下部に形成された排出口１８から排出されるオイルＯＬを、インナハウジング１０ａの胴体部１１に形成された流路Ｐ２及びオイル供給装置７０に供給する。オイルポンプ８３は、例えばアウタハウジング１０ｂの鉛直方向下部であって、排出口１８に近接した位置に一体的に取り付けられる。かかる位置にオイルポンプ８３を取り付けることにより、モータ１とは別にオイルポンプ８３を設ける必要がなくなるため、車両８０の構成をより簡略化することができる。

上記構成において、ポンプ８１が駆動されると、インナハウジング１０ａの胴体部１１に形成された排出口Ｑ２からポンプ８１に冷却水Ｗが吸い込まれてラジエータ８２に向けて送出され、ラジエータ８２で冷却される。ラジエータ８２で冷却された冷却水Ｗは、モータ１に設けられた冷却配管６０の供給口Ｔ１に供給される。ラジエータ８２で冷却された冷却水Ｗが冷却配管６０内を循環することで、オイル溜まりＯＰのオイルＯＬが冷却される。

冷却配管６０を循環した冷却水Ｗは、排出口Ｔ２から排出されてインナハウジング１０ａの胴体部１１に形成された供給口Ｑ１から流路Ｐ１に導かれる。流路Ｐ１に導かれた冷却水Ｗが流路Ｐ１を循環すると、胴体部１１が冷却されて胴体部１１の内周面側に固定されたステータ２０のステータコア２１が冷却される。このようにして、ポンプ８１によって冷却水Ｗが循環されることにより、オイル溜まりＯＰのオイルＯＬ及びステータ２０のステータコア２１が冷却される。

また、オイルポンプ８３が駆動されると、オイル溜まりＯＰのオイルＯＬが排出口１８からオイルポンプ８３に吸い込まれてインナハウジング１０ａの胴体部１１に形成された流路Ｐ２及びオイル供給装置７０に向けて送出される。流路Ｐ２に向けて送出されたオイルＯＬは、コイル２２のコイルエンド２２ａに滴下されてコイル２２を冷却した後にモータ室Ｓ１内のオイル溜まりＯＰに滴下される。オイル供給装置７０に向けて送出されたオイルＯＬは、内側シャフト４２に形成されたオイル流路４２ａ、連通流路４２ｂ、及び外軸シャフト４１と内軸シャフト４２との間の隙間に順次導かれて回転軸４０及びロータコア３１を冷却した後に、ギヤ室Ｓ２内及び予備室Ｓ３内のオイル溜まりＯＰにそれぞれ滴下される。

このようにして、冷却配管６０を循環する冷却水Ｗによって冷却されたオイルＯＬが車両８０の発熱を伴う部位（ステータ２０、ロータ３０、回転軸４０等）の冷却用オイルとして用いられる。また、オイル溜まりＯＰのオイルＯＬは、減速機５０の潤滑用オイルとしても用いられる。以上の通り、本実施形態では、いわばオイルクーラを兼ね備えた構成のモータ１を動力発生源として用いるため、車両８０全体の構成を簡略化することができる。

以上、本発明の実施形態による回転機及び車両について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、電動機の一種であるモータを例に挙げて説明したが、発電機にも本発明を適用することができる。また、上記実施形態では、減速機５０が収容されたギヤ室Ｓ２に冷却配管６０が配設されている例について説明したが、冷却配管６０をモータ室Ｓ１や予備室Ｓ３に配設しても良い。また、上記実施形態では、モータ室Ｓ１，ギヤ室Ｓ２，予備室Ｓ３の底部（鉛直方向下部）がオイル溜まりとされた例について説明したが、ギヤ室Ｓ２の底部のみがオイル溜まりとされた形態であっても良い。

また、上記実施形態では、ステータ２０とロータ３０とがモータ室Ｓ１内に収容されている構成を例に挙げて説明した。しかしながら、ステータコア２１の内周面とロータコア３１の外周面との間に形成されるエアギャップ内に樹脂等で形成された円筒形状のステータシールを設け、モータ室Ｓ１をステータ２０が配設される空間とロータ３０が配設される空間とに区切っても良い。また、上記実施形態では、ロータ３０の回転数を減ずる減速機５０を備えるモータを例に挙げて説明したが、ロータ３０の回転数を増加させる変速機を備えるモータにも本発明を適用することが可能である。

上記実施形態では、モータを動力発生源として用いる車両を例に挙げて説明したが、モータを回生エネルギーを回収するための発電機として用いることも可能である。また、上記実施形態では、電気自動車を例に挙げて説明したが、本発明は駆動源をエンジンと電気モータとするハイブリッド車にも適用可能である。

１ モータ
２０ ステータ
３０ ロータ
４０ 回転軸
４１ 外軸シャフト
４２ 内軸シャフト
５０ 減速機
５５ 外歯ギヤ
６０ 冷却配管
８２ ラジエータ
８３ オイルポンプ
ＩＷ 内壁
ＯＬ オイル
ＯＰ オイル溜まり
Ｒ１，Ｒ２ 配管
Ｓ１ モータ室
Ｓ２ ギヤ室
Ｗ 冷却水

Claims (9)

1. 回転軸の周りで回転可能に構成された回転子と、該回転子の周囲に設けられた固定子とを備え、冷却油を用いて前記回転軸及び前記回転子の冷却を行うとともに冷却水を用いて前記固定子の冷却を行う回転機において、
   前記回転軸及び前記回転子の冷却に用いられた前記冷却油が溜められる油溜まりに配設され、前記固定子の冷却に用いられる前記冷却水を前記油溜まりに溜められた前記冷却油内で循環させる冷却配管と、
   前記回転子の回転数を変換するとともに前記油溜まりの冷却油を攪拌する歯車を有する回転数変換機と
   を備えることを特徴とする回転機。
2. 前記冷却配管は、前記油溜まりの冷却油に浸された蛇行状の配管であることを特徴とする請求項１記載の回転機。
3. 前記冷却配管は、前記冷却水の往路とされた往路配管と前記冷却水の復路とされた復路配管とを対にして蛇行状にした配管であることを特徴とする請求項２記載の回転機。
4. 前記冷却配管は、断面形状が円環状の配管、或いは、外周面が凹凸形状にされた断面形状が円環状の配管であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の回転機。
5. 前記冷却配管は、前記油溜まりの内壁及び前記歯車から離間した状態で前記油溜まりに配設されていることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の回転機。
6. 前記回転子及び前記固定子を収容する第１室と、
   底部が前記油溜まりとされており、前記回転数変換機及び前記冷却配管を収容する第２室と
   を備えることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の回転機。
7. 前記回転軸は、前記回転子の回転駆動力を前記回転数変換機に伝達する円環形状の第１回転軸と、
   前記第１回転軸に対して同軸状に介挿されるとともに前記歯車が取り付けられており、前記回転数変換機で変換された回転数の回転駆動力を外部に伝達する第２回転軸と
   を備えることを特徴とする請求項１から請求項６の何れか一項に記載の回転機。
8. 前記冷却配管を循環する冷却水によって冷却された冷却油は、前記回転軸の冷却及び潤滑に用いられることを特徴とする請求項１から請求項７の何れか一項に記載の回転機。
9. 請求項１から請求項８の何れか一項に記載の回転機と、
   前記回転機に設けられる前記冷却配管に供給される冷却水を冷却するラジエータと、
   前記冷却配管を循環する冷却水によって冷却された冷却油を、少なくとも前記回転軸に向けて送出する循環器と
   を備えることを特徴とする車両。

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