JP6364948B2 - 回転電機の冷却構造 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機のロータ軸を冷却する回転電機の冷却構造に関する。

従来、モータ、ジェネレータおよび両者を兼用するモータジェネレータなどの回転電機の発熱を抑制する冷却構造として、ロータ軸に冷媒を循環させるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この従来技術は、ロータ軸を内外二重に形成し、ロータ軸の一端から、内軸の軸心部に形成された冷媒導入孔に冷媒を導入し、その冷媒を外径方向の連通路を介して、内軸と外筒との間に形成された間隙通路に供給し、ロータの冷却を行う構造となっている。すなわち、ロータ軸の回転による遠心力により、冷媒導入孔の冷媒を外径方向の間隙通路に供給するようにしている。

特開2004-208463号公報

上述の従来技術では、ロータ軸の回転が高回転となった場合に、冷媒の供給量が不足して冷却性能が悪化するおそれがあった。
例えば、従来の冷却構造を、車両のインホイールモータ式の駆動ユニットに適用した場合、車体や車輪などとの干渉を回避するために、駆動ユニットの小型化を図ると、冷媒の容量も少なくなる。このような条件で、ロータ軸を高回転で回転させ、ロータ軸内の流路からの冷媒の排出量が相対的に多くなった場合、ロータ軸内の流路への冷媒供給量が不足して、冷却性能が十分に得られないおそれがある。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、ロータ軸内の冷媒流路における冷媒排出量に対する冷媒流入量が不足した場合にも、冷却性能を確保可能な回転電機の冷却構造を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明は、
ロータ軸の冷媒通路に冷媒を通過させてロータ軸の冷却を行うようにした回転電機の冷却構造において、前記冷媒流路の流入部と排出部との間に、前記冷媒の軸方向の流れを制限する仕切部材を設けたことを特徴とする。

本発明の回転電機の冷却構造では、ロータ軸の回転に伴って、冷媒が、冷媒流路の流入部から排出部へ移動する際に、冷媒流路では、仕切部材により冷媒の流れが制限されるため、仕切部材よりも流入部側に冷媒溜まりが生じ易くなる。
したがって、冷媒の流入量が相対的に少ない場合でも、仕切部材を設けないものと比較して、冷媒溜まりによる冷却性能の向上を図ることが可能となる。

実施の形態１の回転電機の冷却構造を適用した駆動ユニットの車両への搭載状態を示す断面図である。 実施の形態１の回転電機の冷却構造に適用した減速機ケースを車内方向から車外方向を見た正面図である。 実施の形態１の回転電機の冷却構造に適用したロータ軸の断面図である。 図３のロータ軸をＳ４−Ｓ４線の位置で切断した状態を示す断面図である。 実施の形態２の回転電機の冷却構造に適用したロータ軸を示す断面図である。 図５のロータ軸をＳ６−Ｓ６線の位置で切断した状態を示す断面図である。 実施の形態２の回転電機の冷却構造に適用したロータ軸を切断状態で示す斜視図である。 実施の形態３の回転電機の冷却構造に適用したロータ軸を切断状態で示す斜視図である。 実施の形態４の回転電機の冷却構造に適用したロータ軸を切断状態で示す斜視図である。 実施の形態５の回転電機の冷却構造に適用したロータ軸を示す断面図である。

以下、本発明の回転電機の冷却構造を実現する最良の形態を、図面に示す実施の形態に基づいて説明する。
（実施の形態１）
実施の形態１の回転電機の冷却構造は、車両において駆動輪を駆動する駆動ユニットＡに適用したものであり、まず、駆動ユニットＡの全体構成について説明する。
図１は、実施の形態１のモータ軸冷却構造を備えた駆動ユニットＡを示す断面図であり、以下、図１に基づき、駆動ユニットＡの全体構成を説明する。

[駆動ユニットＡの搭載状態]
まず、駆動ユニットＡの車両への搭載状態を簡単に説明する。
この駆動ユニットＡは、車両の前輪ＦＷを駆動輪として駆動させるために、車両の懸架装置に支持されたいわゆるインホイール形式の駆動ユニットである。
図１に示すように、この駆動ユニットＡは、ユニットケース１からユニット出力軸２が車外方向（矢印ＯＵＴ方向）に突出されている。

そして、ユニット出力軸２の先端部にホイールハブ軸１０３がセレーション結合され、このホイールハブ軸１０３が、懸架装置および操舵装置の構成要素であるナックルアーム１０４に、ハブベアリング１０５を介して支持されている。また、ホイールハブ軸１０３には、前輪ＦＷの内周を支持するタイヤホイール１０２が一体的に回転可能にボルト止めされている。

また、ナックルアーム１０４は、車体（図示省略）に対して、図外のアッパピボットおよびロアピボットを通るキングピン軸を中心として水平方向に転舵可能に支持されている。
なお、各図において矢印ＵＰが車両上方を示し、矢印ＯＵＴが車幅方向で車外方向を示し、矢印ＩＮが車幅方向で車内方向を示している。

[駆動ユニットの構成]
次に、駆動ユニットＡの構成について説明する。
ユニットケース１の内部には、電動モータ３と減速機構４とが収容されており、回転電機としての電動モータ３の回転が減速機構４により減速されてユニット出力軸２に伝達される。

（ユニットケースの構造）
まず、ユニットケース１の構造について説明する。
ユニットケース１は、電動モータ３の外径方向を覆うモータケース１１と、減速機構４の外径方向を覆う減速機ケース１２と、電動モータ３の車内方向の側部を覆うモータカバー１３との３部品をボルトにより結合して構成されている。なお、モータカバー１３の軸心部には、後述するレゾルバ３７を覆う側部カバー１３ａが設けられている。

ユニットケース１は、内部に、電動モータ３を収容するモータ室１４と減速機構４を収容する減速機室１５とを備えている。そして、減速機室１５は、後述のギヤ類や軸受け類の潤滑を行うとともに冷媒として機能とする潤滑油が収容されたウエット空間とされている。そして、このウエット空間である減速機室１５と、ドライ空間であるモータ室１４との間は、オイルシール１６によりシールされている。また、減速機室１５の下部は、重力により落下した潤滑油を貯留する潤滑油貯留部１５ａとなっている。
なお、電動モータ３およびモータ室１４は、減速機構４および減速機室１５よりも車両上方の位置に配置されている。

また、モータケース１１には、モータ室１４と減速機室１５とを区画する仕切壁１１ａが設けられ、モータケース１１の外周には、放熱用のフィン１１ｂが外径方向に複数立ち上げられている。

さらに、側部カバー１３ａの車内方向（矢印ＩＮ方向）に隣接して制御ユニット室１７が形成されている。
制御ユニット室１７は、円筒状の制御ユニットケース１８ａおよび制御ユニットケース１８ａの軸方向の開口を塞ぐ制御ユニットカバー１８ｂに覆われたドライ空間とされている。
そして、この制御ユニット室１７に、モータ制御ユニット２０が収容されている。
このモータ制御ユニット２０は、モータコントローラやインバータやコンバータ等の電動モータ３を制御する制御機器類により構成される。なお、制御ユニット室１７は、空冷フィン１８ｄにより自然空冷が確保されている。

（電動モータ及び減速機構の構成）
次に、電動モータ３及び減速機構４について説明する。
電動モータ３は、ロータ軸３１と、ロータ３２と、ステータ３３と、ステータコイル３４と、を有している。
ロータ軸３１は、軸方向で車内方向の端部が第１ベアリング３５によりモータカバー１３に回転可能に支持され、軸方向で車外方向の端部が第２ベアリング３６によりモータケース１１に対し回転可能に支持されている。なお、第１ベアリング３５は、軸方向でモータカバー１３の内周位置で支持されている。一方、第２ベアリング３６は、仕切壁１１ａに支持されている。なお、ロータ軸３１のモータ軸中心線は、ユニット出力軸２のタイヤ軸中心線に対して車両上方（図１の矢印ＵＰ）にオフセット配置されている。

ロータ３２は、ロータ軸３１の外周に固定され、永久磁石を埋設した積層鋼板により構成されている。
ステータ３３は、ステータコイル３４を巻き付けた積層のステータティースにより構成され、ロータ３２の外周側にロータ３２との間に径方向のエアギャップを介して配置されてモータケース１１に固定されている。

この電動モータ３は、三相交流の電流をステータコイル３４に印加することでロータ軸３１を回転させること（力行）ができる一方、ロータ軸３１の回転によりステータコイル３４に三相交流の電流を発生させること（回生）ができる。また、ロータ軸３１の車内方向側の端部位置には、モータ回転角度を検出するレゾルバ３７が設けられている。

なお、本実施の形態１では、ロータ軸３１は、潤滑油を循環させてロータ軸３１を冷却することで、電動モータ３を冷却する冷却構造を備えているが、その詳細は、後述する。

（減速機構の構成）
次に、減速機構４について説明する。
減速機構４は、軸方向で車内側に配置された平行軸歯車列４０と、軸方向で車外側に配置された遊星歯車機構５０と、を備えている。
平行軸歯車列４０は、電動モータ３のロータ軸３１の回転をユニット出力軸２に対して第１段階の減速を行って、遊星歯車機構５０に伝達し、遊星歯車機構５０は、第２段階の減速を行ってユニット出力軸２に伝達する。したがって、平行軸歯車列４０は相対的に高速回転を行い、遊星歯車機構５０は相対的に低速回転を行う。

平行軸歯車列４０は、ロータ軸３１の車外方向の端部に形成された駆動歯車４１と、駆動歯車４１に噛み合うと共に駆動歯車４１よりも大径とした従動歯車４２と、従動歯車４２を一体に有する従動軸４３と、を有する。
従動歯車４２は、ユニットケース１のうちタイヤ軸中心線よりも下方位置に形成された潤滑油貯留部１５ａの潤滑油に一部浸漬して配置される。また、従動歯車４２には、軸方向で遊星歯車機構５０側の側面に、後述するピニオンキャリア５３との干渉を避けるために軸方向で車内方向に凹ませた凹部４２ａが形成されている。

従動軸４３は、モータ側軸端部がモータケース１１に対し第３ベアリング４５を介して回転可能に支持され、ホイール側軸端部がユニット出力軸２に対し第４ベアリング４６を介して回転可能に支持されている。
すなわち、モータケース１１の仕切壁１１ａには、軸方向で車外方向に円筒部１１ｃが立設されている。そして、この円筒部１１ｃの内周と、従動軸４３の車内方向の端部の外周との間に、第３ベアリング４５が介在されている。
また、従動軸４３の車外方向端部の先端部が、ユニット出力軸２の内周に挿入され、従動軸４３の外周とユニット出力軸２の内周との間に第４ベアリング４６が介在されている。なお、ユニット出力軸２の支持構造については後述する。

また、従動軸４３には、その軸心位置に貫通軸心油路４７が形成されている。この貫通軸心油路４７は、その詳細は省略するが、仕切壁１１ａに設けられて減速機室１５にて掻き上げられた潤滑油をキャッチし供給する構造から潤滑油が供給され、第４ベアリング４６及び後述する第５ベアリング７１が潤滑される。

遊星歯車機構５０は、平行軸歯車列４０の軸方向で車外方向側に隣接して設けられている。遊星歯車機構５０は、従動軸４３と一体のサンギヤ５１と、サンギヤ５１に噛み合う複数のピニオンギヤ５２と、ピニオンギヤ５２を支持するピニオンキャリア５３と、ピニオンギヤ５２と噛み合うと共に減速機ケース１２に固定されたリングギヤ５４とを有する。すなわち、遊星歯車機構５０は、リングギヤ５４をケース固定とすることで、サンギヤ５１からの入力回転を減速してピニオンキャリア５３に出力する減速ギヤ機構である。
なお、遊星歯車機構５０の回転中心軸は、従動歯車４２とユニット出力軸２との回転中心軸（タイヤ軸中心線）と同軸に配置されている。

また、リングギヤ５４の減速機ケース１２への固定は、以下のようになっている。すなわち、減速機ケース１２には、図２に示すように円筒形状の内歯車支持用円筒部１２ｂが軸方向に立設されている。そして、この内歯車支持用円筒部１２ｂの内周に、周方向に一定の間隔で外径方向に凹状で軸方向に延びる係合溝１２ｃが複数形成されている。一方、リングギヤ５４の外周には、図示は省略するが、この係合溝１２ｃに軸方向に挿入可能に外径方向に突出されて軸方向に延在された凸条が、周方向に一定間隔で形成されている。したがって、リングギヤ５４の凸条と、減速機ケース１２の係合溝１２ｃとを周方向に係合してリングギヤ５４の周方向の移動が規制されている。

（冷却構造）
本実施の形態１では、図１の点線の矢印Ｂおよび実線の矢印Ｃにより示すように、減速機室１５にて従動歯車４２で掻き上げた潤滑油を、減速機室１５の上部で受け止め、ロータ軸３１を循環させることで、電動モータ３を冷却する冷却構造を備えている。
以下に、その構成を簡単に説明する。

まず、潤滑油を減速機室１５の上部で受け止める構造である図２に示す潤滑油供給構造部６０について説明する。
この潤滑油供給構造部６０は、図２に示す、キャッチャ６１，６１を備えている。
キャッチャ６１，６１は、車両前後方向でモータ中心軸を挟んで前後（矢印ＦＲ方向が車両前後方向）に一対設けられ、従動歯車４２により掻き上げられた潤滑油を受け止めるために、下方に凹んだ凹形状に形成され、減速機ケース１２に一体形成されている。

また、減速機ケース１２には、ロータ軸３１と同軸位置に、供給部材支持穴１２ａが形成され、この供給部材支持穴１２ａと両キャッチャ６１，６１とが、それぞれ、径方向に延在する連通油路６３により連通されている。したがって、キャッチャ６１に受け止められた潤滑油は、連通油路６３を介して供給部材支持穴１２ａに供給される。
供給部材支持穴１２ａの潤滑油は、図１に示す潤滑油供給部材６２を介して、ロータ軸３１の軸心部に形成された潤滑油導入路３１ａに供給可能に形成されている。

次に、この潤滑油導入路３１ａを含む、ロータ軸３１における潤滑油の流路について説明する。
ロータ軸３１は、図１および図３に示すように、内筒３１１と外筒３１２とにより、二重構造に形成されている。すなわち、外筒３１２は、一端の車外方向側からロータ３２と軸方向に重なる範囲を超える深さの外筒軸心穴３１３が形成されている。そして、この外筒軸心穴３１３に、円筒状の内筒３１１が挿入されている。なお、図３では、外筒３１２は、図示の簡略化のために円筒状に表示している。

内筒３１１は、中間部が外筒軸心穴３１３よりも小径に形成されている一方、先端部と基端部とに、中間部よりも大径であって、外筒軸心穴３１３の外径と略同径の大径部３１１ａ，３１１ｂが形成されている。そして、内筒３１１は、図３に示すように、先端の大径部３１１ａの外周を外筒軸心穴３１３の奥側の位置に嵌め合わされるとともに、その基端の大径部３１１ｂの外周を外筒軸心穴３１３の開口端部近傍に嵌め合わされることで、外筒３１２に対して固定されている。

したがって、ロータ軸３１には、内筒３１１の内側に潤滑油供給部材６２から潤滑油が供給される潤滑油導入路３１ａが形成されている。
すなわち、前述の潤滑油供給部材６２は、図１に示すように、筒状のハット断面形状に形成され、その大径部分が減速機ケース１２の供給部材支持穴１２ａに嵌め込まれて、供給部材支持穴１２ａに同軸に支持されている。そして、潤滑油供給部材６２の小径部分が、ロータ軸３１の潤滑油導入路３１ａに、差し込まれ、供給部材支持穴１２ａとロータ軸３１の潤滑油導入路３１ａとが連通され、キャッチャ６１で受け止めた潤滑油を潤滑油導入路３１ａに供給可能に形成されている。

図３に戻り、ロータ軸３１には、内筒３１１と外筒３１２との間の径方向の間隙部分により冷却用冷媒流路３１ｂが形成されている。
この冷却用冷媒流路３１ｂは、内筒３１１の先端の大径部３１１ａに軸方向に貫通された流入孔３１ｃにより、潤滑油導入路３１ａに連通されている。
また、外筒３１２には、冷却用冷媒流路３１ｂと、外筒３１２の外周とを連通し、冷却用冷媒流路３１ｂから減速機室１５への潤滑油の排出部となる排出用貫通孔３１ｄが径方向に貫通して形成されている。この排出用貫通孔３１ｄは、軸方向で、図１に示すように、オイルシール１６と駆動歯車４１との間の位置に形成されている。

したがって、本実施の形態１では、減速機室１５の潤滑油が、図１の矢印Ｂ，Ｃの経路を通り、ロータ３２の内側を通って減速機室１５に戻るという循環を行うことで、電動モータ３が冷却される。
すなわち、従動歯車４２の回転により掻き上げられた潤滑油は、まず、キャッチャ６１に受け止められる。そして、連通油路６３を通り、供給部材支持穴１２ａおよび潤滑油供給部材６２を介して、潤滑油導入路３１ａに供給される。
さらに、この潤滑油導入路３１ａに供給された潤滑油は、ロータ軸３１の回転に伴い作用する遠心力により、以下の経路を通って、減速機室１５に戻される。すなわち、潤滑油導入路３１ａに供給された潤滑油は、潤滑油導入路３１ａを軸方向で車内方向に進んで外筒軸心穴３１３の奥に達した後、減速機室１５の方向に折り返して、流入孔３１ｃを通って内筒３１１と外筒３１２との間の冷却用冷媒流路３１ｂに供給される。そして、冷却用冷媒流路３１ｂを外筒３１２の内周に沿って車外方向に進んだ後、排出用貫通孔３１ｄを通って減速機室１５に戻される。

（仕切部材）
本実施の形態１の特徴とする構成である仕切部材１００について、図３、図４に基づいて説明する。
本実施の形態１では、冷却用冷媒流路３１ｂの流入部としての流入孔３１ｃと、排出部としての排出用貫通孔３１ｄと、の間に、冷媒としての潤滑油の軸方向の流れを制限する仕切部材１００が設けられている。

仕切部材１００は、金属製で薄板リング状の部材である。そして、仕切部材１００は、その外径が外筒軸心穴３１３の内周に嵌合あるいは後述の係合が可能な寸法に形成されている一方、内径が、その内周が内筒３１１の外周に対して径方向に離間し、両者の間に、潤滑油の流路１０１を確保可能な寸法に形成されている。
また、仕切部材１００は、外筒３１２の外筒軸心穴３１３において、軸方向の中間部（好ましくは、ロータ３２の軸方向で車外側端縁部よりも車外方向位置）の内周に、軸方向の移動が規制された状態で取り付けられている。この仕切部材１００の軸方向の移動規制は、外筒３１２に対してきつく嵌合することで可能であるが、外筒軸心穴３１３の内周に外径方向に凹んだ係合溝を周方向に形成し、この溝に仕切部材１００の外周部を外径方向に差し込んで取り付けるのが好ましい。

（実施の形態１の作用）
以下に、実施の形態１の回転電機の冷却構造の作用について説明する。
本実施の形態１では、減速機室１５の底部に設けられた潤滑油貯留部１５ａに潤滑油が貯留されている。
ここで、電動モータ３が駆動すると、ロータ軸３１が回転し、この回転が平行軸歯車列４０により減速されて従動軸４３に伝達される。そして、この従動軸４３の回転が、さらに、遊星歯車機構５０により減速されてユニット出力軸２に伝達され、前輪ＦＷが回転される。

この電動モータ３の駆動がなされた際に、潤滑油貯留部１５ａに貯留されたオイルは、従動歯車４２と、遊星歯車機構５０のピニオンギヤ５２およびピニオンキャリア５３とにより掻き上げられる。この掻き上げられた潤滑油により、各ベアリング４５，４６，７１及び減速機構４が潤滑される。
また、減速機室１５において掻き上げられた潤滑油は、潤滑油供給構造部６０のキャッチャ６１，６１にて受け止められ、ロータ軸３１内に供給されてロータ軸３１を冷却した後、減速機室１５に戻される。なお、キャッチャ６１，６１は、モータ軸中心線に対して車両前後方向（図２の左右方向）の両側に設けているため、前進時、後退時のいずれの場合も潤滑油を受け止めることができる。

次に、上述のように潤滑油がロータ軸３１を循環する際の潤滑油の流れを説明する。
この際の潤滑油の経路は、前述のように、潤滑油導入路３１ａ、外筒軸心穴３１３の奥、流入孔３１ｃ、冷却用冷媒流路３１ｂ、排出用貫通孔３１ｄを順に通る経路となる。そして、ロータ軸３１が回転した際に、潤滑油に遠心力が作用し排出用貫通孔３１ｄから外径方向に飛ばされることで、この経路に負圧が生じ、上述の潤滑油の流れとなる。そして、潤滑油が冷却用冷媒流路３１ｂを通るときに、ロータ軸３１の表面から熱を奪うことでロータ軸３１および電動モータ３を冷却することができる。

上述のようなロータ軸３１の冷却を行うのにあたり、ロータ軸３１（電動モータ３）が高回転になるほど、冷却用冷媒流路３１ｂの負圧が大きくなり、ロータ軸３１からの潤滑油排出量が大きくなる。
また、駆動ユニットＡは、車載性能の観点からは、ユニットケース１はできる限り小型に形成するのが好ましく、その際、潤滑油貯留部１５ａにおける潤滑油の容量が低下する。
したがって、ロータ軸３１が高回転となると、冷却用冷媒流路３１ｂにおける潤滑油量が減る一方、従動歯車４２の掻き上げによる潤滑油貯留部１５ａの油面低下で、キャッチャ６１に受け止められる油量、すなわち、ロータ軸３１への供給油量が低下する。
このため、ロータ軸３１内の潤滑油量が不足して電動モータ３に対する冷却性能の確保が難しくなるおそれがある。

これに対して、本実施の形態１では、冷却用冷媒流路３１ｂでは、流入孔３１ｃと排出用貫通孔３１ｄとの間に仕切部材１００を設けたため、冷却用冷媒流路３１ｂにおける潤滑油の流れが制限され、仕切部材１００と流入孔３１ｃとの間に潤滑油留まりが生じる。すなわち、冷却用冷媒流路３１ｂでは、潤滑油は、排出用貫通孔３１ｄに向かう際に、遠心力により外筒３１２の内周面に沿って進む。したがって、仕切部材１００よりも流入孔３１ｃ側では、潤滑油の流入量にかかわらず、仕切部材１００の径方向の高さ分の深さの潤滑油が貯留されることになる。これにより、流入孔３１ｃと仕切部材１００との間に、潤滑油溜まりが形成される。
このため、仕切部材１００を設けないものと比較して、潤滑油とロータ３２側との熱交換性能を確保でき、その分、冷却性能が向上する。

（実施の形態１の効果）
以下に、実施の形態１の回転電機の冷却構造の効果を列挙する。
１）実施の形態１の回転電機の冷却構造は、
ロータ３２と一体的に回転可能にユニットケース１に支持されたロータ軸３１と、
このロータ軸３１の内部に軸方向に形成され、冷媒としての潤滑油が流入する流入部としての流入孔３１ｃから潤滑油が排出される排出部としての排出用貫通孔３１ｄへ潤滑油が軸方向に移動可能に形成された冷媒流路としての冷却用冷媒流路３１ｂと、
を備え、前記冷却用冷媒流路３１ｂに潤滑油を通過させて前記ロータ軸３１の冷却を行うようにした回転電機の冷却構造であって、
前記冷却用冷媒流路３１ｂの前記流入孔３１ｃと前記排出用貫通孔３１ｄとの間に、潤滑油の軸方向の流れを制限する仕切部材１００を設けたことを特徴とする。
したがって、冷媒としての潤滑油が冷却用冷媒流路３１ｂを流れる際に、仕切部材１００により流れを制限される分だけ、流入孔３１ｃと仕切部材１００との間に冷媒が溜められる。これにより、冷却用冷媒流路３１ｂに対する冷媒供給量が減少した場合であっても、流入孔３１ｃと仕切部材１００との間に潤滑油を確保して潤滑油溜まりを形成でき、冷却性能を向上させることができる。

２）実施の形態１の回転電機の冷却構造は、
前記仕切部材１００を、前記冷却用冷媒流路３１ｂの径方向で外径側の位置に配置したことを特徴とする。
したがって、ロータ軸３１が回転する際に、潤滑油が遠心力により冷却用冷媒流路３１ｂの外径方向側の面である外筒３１２の内周に沿って移動する際に、仕切部材１００が、その移動を確実に規制して、冷却用冷媒流路３１ｂに潤滑油を溜めることができる。
よって、上記１）の冷却性能の向上を確実に達成することができる。

３）実施の形態１の回転電機の冷却構造は、
前記流入孔３１ｃを、ロータ３２の軸方向の車内方向側端部に配置する一方、前記仕切部材１００を、前記冷却用冷媒流路３１ｂの軸方向で、ロータ３２の軸方向の車外側端部に配置したことを特徴とする。
したがって、冷却用冷媒流路３１ｂにおいて、仕切部材１００による潤滑油溜まりを、ロータ３２の軸方向の略全域に配置することができ、潤滑油溜まりの範囲が、これよりも軸方向に短い場合と比較して、ロータ軸３１の冷却性能を確保することができる。

（他の実施の形態）
次に、他の実施の形態の回転電機の冷却構造について説明する。
なお、他の実施の形態を説明するのにあたり、実施の形態１と共通する構成には実施の形態１と同じ符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点のみ説明する。

（実施の形態２）
実施の形態２の回転電機の冷却構造は、冷却用冷媒流路３１ｂにおいて、仕切部材２００よりも潤滑油が流入する流入部２０５側に軸方向に延びる軸方向溝２０２および突起２０３を周方向に交互に形成した例である。

すなわち、図６、図７に示すように、仕切部材２００よりも流入部２０５側には、ロータ軸２３１の外筒２０１の内周の全周に亘って、軸方向溝２０２と突起２０３とが交互に形成されている。
また、実施の形態２では、内筒２０４の外周を、突起２０３の内径方向の先端部により支持するようにしている。なお、実施の形態２では、内筒２０４の軸方向の先端部外周と、外筒２０１の内周との間に形成される径方向の空間であって、冷却用冷媒流路３１ｂの軸方向で車内方向の端部が潤滑油の流入部２０５となる。

また、仕切部材２００は、実施の形態１と同様に、外筒２０１の内周に固定して取り付けており、かつ、その内径方向の高さは、図７に示すように、突起２０３の内径方向の先端よりも僅かに低い位置に配置されている。これにより、仕切部材２００の位置でも、潤滑油の流路２０６が確保される。

したがって、実施の形態２では、軸方向溝２０２を形成したため、仕切部材２００により潤滑油の流れを制限して生じる潤滑油溜まり部分において、ロータ軸２３１と潤滑油とが接触する表面積が増えるため、熱伝達効果を向上できる。

実施の形態２の回転電機の冷却構造では、下記に列挙する効果を奏する。
2-1）実施の形態２の回転電機の冷却構造は、
冷却用冷媒流路３１ｂに、冷媒との接触面積を増加させる溝としての軸方向溝２０２を形成したことを特徴とする。
したがって、軸方向溝２０２を形成しないものと比較して、仕切部材２００により形成される潤滑油溜まりにおけるロータ軸２３１における潤滑油との接触面積の拡大を図ることが可能になり、この接触面積拡大による冷却性能向上を図ることが可能となる。

2-2）実施の形態２の回転電機の冷却構造は、
前記ロータ軸２３１は、内筒２０４と外筒２０１との間に間隙を設けた二重構造として、前記間隙部分に前記冷却用冷媒流路３１ｂを設け、
前記軸方向溝２０２は、前記外筒２０１の内周に設けたことを特徴とする。
ロータ軸２３１における、潤滑油との接触面である軸方向溝２０２を外筒２０１に形成したため、このような溝を内筒側に設けた場合と比較して、電動モータ３の発熱部分から潤滑油の接触面までの熱伝達抵抗を低く抑えることができる。よって、ロータ軸２３１における潤滑油への熱伝達性能、すなわち、冷却性能を高い水準で確保することができる。

2-3）実施の形態２の回転電機の冷却構造は、
前記軸方向溝２０２を、前記流入部２０５と前記仕切部材２００との間に設けたことを特徴とする。
このように、軸方向溝２０２を、流入部２０５と仕切部材２００との間にのみ形成したため、軸方向溝２０２を、外筒軸心穴３１３において仕切部材２００よりも車外方向にまで設けたものと比較して、仕切部材２００の設置が容易となる。すなわち、仕切部材２００を、突起２０３の端面に面で当接させるようにしたため、仕切部材２００を突起２０３に当接させない場合と比較して、仕切部材２００の挿入作業が容易となり、組付作業性が向上する。

（実施の形態３）
実施の形態３の回転電機の冷却構造は、実施の形態２の変形例であり、図８に示すように、ロータ軸３３１の外筒３０１において、周方向に隣り合う軸方向溝３０２どうしを連通する周方向溝３０４を複数形成した例である。なお、仕切部材３００は、実施の形態２と同様に、突起３０３の端面に当接させている。

以上説明した実施の形態３は、実施の形態２の2-1）〜2-3）の効果に加えて下記の効果を奏する。
3-1）実施の形態３の回転電機の冷却構造は、
外筒３０１において、溝として軸方向の軸方向溝３０２と円周方向の周方向溝３０４とを連通させて形成させたことを特徴とする。
したがって、冷却用冷媒流路３１ｂでは、仕切部材３００により形成される潤滑油溜まり部分の潤滑油に、円周方向の流れが生じるため、このような円周方向の流れが生じないものと比較して、外筒３０１と潤滑油との接触時間が増えて熱伝達効果が向上する。加えて、オイル溜まり部分における上記円周方向の流れにより、この潤滑油溜まり部分に対流が生じ、外筒３０１の表面近傍の潤滑油だけが局所的に熱伝達されるのを抑制して、伝達された熱を分散でき、熱伝達効果が向上する。

（実施の形態４）
実施の形態４の回転電機の冷却構造は、実施の形態１に示した構造において、図９に示すように、ロータ軸４３１において、仕切部材４００よりも流入孔３１ｃ（図９では図示省略）側の外筒４０１の内周に螺旋状の溝４０２を形成した例である。
なお、仕切部材４００は、溝４０２を形成するために厚肉に形成された部分の端面に当接されて固定されている。また、実施の形態４では、図示を省略した内筒は、実施の形態１と同様に大径部（３１１ａ）により外筒４０１に支持されている。

したがって、実施の形態４にあっても、ロータ軸４３１の回転時には、冷却用冷媒流路３１ｂの潤滑油が流入孔３１ｃ（図９では図示省略）から排出用貫通孔３１ｄに向かって流れる際に、仕切部材４００によりその流れを制限されて潤滑油溜まりが生じる。
さらに、この潤滑油溜まりでは、螺旋状の溝４０２により、潤滑油が周方向に移動するため、外筒４０１との接触時間が長くなるとともに対流が生じ、溝４０２を形成しないものと比較して、熱伝達効果が向上する。

以上説明した実施の形態４は、実施の形態２の2-1）〜2-3）の効果に加え下記の効果を奏する。
4-1）実施の形態４の回転電機の冷却構造は、
前記溝４０２を、前記ロータ軸４３１の軸心を中心とする螺旋状に形成したことを特徴とする。
したがって、上述のように、仕切部材４００により形成された潤滑油溜まりにおいて周方向の流れが生じるため、熱伝達効果が促進されて、冷却性能が向上する。
加えて、溝４０２は、螺旋状に形成しているため、加工が容易であり、製造コストを抑えることが可能である。

（実施の形態５）
実施の形態５の回転電機の冷却構造は、実施の形態１〜実施の形態４とは潤滑油の流れる方向を異ならせた例である。

すなわち、図１０に示すように、ロータ軸５３１の外筒５０１と内筒５０２との間に形成された冷却用流路５０３は、軸方向の中央に流入部５０２ｂが設けられ、軸方向の両端部に排出部（図示省略）が設けられている。なお、流入部５０２ｂは、内筒５０２の内側に形成された導入路５０２ａと、冷却用流路５０３とを連通すべく内筒５０２を径方向に貫通した貫通孔により形成されている。

そして、冷却用流路５０３の軸方向両端部に、仕切部材５０４が、実施の形態１などと同様に、外筒５０１の内周にそれぞれ固定されている。
このように排出部をロータ軸５３１の軸方向両端部に有する構造は、例えば、モータ室１４もウエット空間とした構造などに採用することができる。

したがって、実施の形態５にあっても、ロータ軸５３１の回転時に、冷却用流路５０３の略全長に亘って潤滑油溜まりを形成することができる。これにより、上記１）２）で述べたのと同様の効果を得ることができる。

以上、本発明の回転電機の冷却構造を実施の形態に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

例えば、実施の形態では、冷媒として、潤滑油を示したが、これに限定されず、ロータ軸の冷却専用の液体から成る冷媒を用いてもよい。

また、実施の形態では、回転電機の冷却構造として、前輪を駆動するインホイールモータ形式の駆動ユニットに適用した例を示したが、この冷却構造は、冷媒を循環させてロータ軸を冷却するものであれば、産業用など車両用以外の回転電機にも適用可能である。また、車両用に適用する場合でも、インホイールモータ式に限定されず、ディファレンシャルを介して左右輪との間で回転を伝達する回転電機にも適用可能である。加えて、駆動輪として前輪以外の車輪にも適用できる。

また、実施の形態では、ロータ軸は、二重構造として内筒と外筒との間に冷媒流路を備えたものを示したがこれに限定されない。すなわち、ロータ軸に、軸方向に延在されて冷媒を流した際にロータ軸と熱交換可能な冷媒流路を備えていれば、二重構造に限定されるものではない。
例えば、実施の形態では、冷媒流路は、周方向で全周につながったものを示したが、これに限定されず、周方向で区画された複数の冷媒流路を設けた構造としてもよい。この場合、仕切部材は、全ての冷媒流路に設けてもよいが、必要な冷却性能に応じ、複数の冷媒流路のうちの一部に選択的に設けることも可能である。

また、実施の形態では、冷媒を供給する冷媒供給源として、掻き上げられる潤滑油を受け止めて重力および負圧を利用して供給する構造のものを示したが、これに限定されず、ポンプなどを用いて冷媒を圧送する構造としてもよい。

また、実施の形態では、仕切部材は、冷媒流路の外径側に設けた例を示したが、これに限定されない。例えば、仕切部材を、内筒と外筒との両方に当接させ、仕切部材に軸方向の穴や溝を形成し、潤滑油の移動を制限するようにしてもよい。あるいは、複数の仕切部材を、軸方向で冷媒流路の内径側と外径側とに交互に並べて設けてもよい。
また、実施の形態では、仕切部材として金属製で、薄板リング状のものを示したが、その材質や形状は、これに限定されない。例えば、仕切部材として、樹脂製など金属製以外のものを用いることも可能である。また、その形状も、冷媒の軸方向の流れを制限可能な形状であれば、断面形状が、円形や多角形状など実施の形態で示した矩形断面以外の形状としてもよい。

１ ユニットケース
３ 電動モータ（回転電機）
３１ ロータ軸
３１ａ 潤滑油導入路
３１ｂ 冷却用冷媒流路（冷媒流路）
３１ｃ 流入孔（流入部）
３１ｄ 排出用貫通孔（排出部）
３２ ロータ
１００ 仕切部材
２００ 仕切部材
２０１ 外筒
２０２ 軸方向溝
２０４ 内筒
２０５ 流入部
２３１ ロータ軸
３００ 仕切部材
３０１ 外筒
３０２ 軸方向溝
３０４ 周方向溝
４０２ （螺旋状の）溝

Claims (7)

1. ロータと一体的に回転可能にケースに支持されたロータ軸と、
   このロータ軸の内部に軸方向に形成され、冷媒が流入する流入部から前記冷媒が排出される排出部へ前記冷媒が軸方向に移動可能に形成された冷媒流路と、
   を備え、前記冷媒流路に前記冷媒を通過させて前記ロータ軸の冷却を行うようにした回転電機の冷却構造であって、
   前記冷媒流路の前記流入部と前記排出部との間に、前記冷媒の軸方向の流れを制限する仕切部材を設け、
   前記流入部からの前記冷媒の流れを前記仕切部材により最初に制限する位置を、前記冷媒流路の前記軸方向で前記ロータの中間部もしくは前記ロータよりも前記排出部側の位置としたことを特徴とする回転電機の冷却構造。
2. 請求項１に記載の回転電機の冷却構造において、
   前記仕切部材を、前記冷媒流路の径方向で外径側の位置に配置したことを特徴とする回転電機の冷却構造。
3. 請求項１または請求項２に記載の回転電機の冷却構造において、
   前記流入部と前記仕切部材との間に、前記冷媒流路における前記冷媒との接触面積を増加させる溝を形成したことを特徴とする回転電機の冷却構造。
4. 請求項３に記載の回転電機の冷却構造において、
   前記ロータ軸は、内筒と外筒との間に間隙を設けた二重構造として、前記間隙部分に前記冷媒流路を設け、
   前記溝は、前記外筒の内周に設けたことを特徴とする回転電機の冷却構造。
5. 請求項４に記載の回転電機の冷却構造において、
   前記外筒の内周に、前記内筒の外周を支持する突起を複数形成し、前記突起どうしの間に前記溝を形成したことを特徴とする回転電機の冷却構造。
6. 請求項５に記載の回転電機の冷却構造において、
   前記溝を、軸方向の溝と円周方向の溝とを連通させて形成したことを特徴とする回転電機の冷却構造。
7. 請求項３または請求項４に記載の回転電機の冷却構造において、
   前記溝を、前記ロータ軸の軸心を中心とする螺旋状に形成したことを特徴とする回転電機の冷却構造。