WO2022190183A1 - 回転電機 - Google Patents

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WO2022190183A1
WO2022190183A1 PCT/JP2021/009083 JP2021009083W WO2022190183A1 WO 2022190183 A1 WO2022190183 A1 WO 2022190183A1 JP 2021009083 W JP2021009083 W JP 2021009083W WO 2022190183 A1 WO2022190183 A1 WO 2022190183A1
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WO
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flow path
coolant
housing
channel
electric machine
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/009083
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
勇樹 塚越
泰之 窪田
Original Assignee
日産自動車株式会社
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Filing date
Publication date
Application filed by 日産自動車株式会社 filed Critical 日産自動車株式会社
Priority to EP21929432.9A priority Critical patent/EP4307535A4/en
Priority to CN202180095311.9A priority patent/CN116941165A/zh
Priority to US18/280,601 priority patent/US20240039361A1/en
Priority to PCT/JP2021/009083 priority patent/WO2022190183A1/ja
Priority to JP2023504900A priority patent/JPWO2022190183A1/ja
Priority to BR112023017847A priority patent/BR112023017847A2/pt
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H02K5/203—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium specially adapted for liquids, e.g. cooling jackets

Definitions

  • the present invention relates to a rotating electric machine having a housing having a coolant passage through which a coolant flows.
  • WO2015/098328 when a passage for flowing a cooling liquid for cooling a rotating electric machine is formed in a housing, the passage is divided into a circumferential passage along the outer periphery of a cylindrical housing and a circumferential passage along each circumferential direction. and an oblique passage that connects the passages.
  • the document describes that the width of the oblique passage should be the same as that of the circumferential passage in order to suppress an increase in pressure loss.
  • the coolant flow path should be formed so as to cover substantially the entire peripheral surface of the housing. can be done.
  • the arrangement of the inlet and outlet of the coolant may be restricted depending on the arrangement of other members constituting the drive unit, for example. That is, the coolant inlet and outlet may have to be spaced apart in the circumferential direction of the housing. In this case, depending on the angular range in which the inlet and outlet of the coolant are spaced apart, there will be a portion where there is no flow path for the coolant on the peripheral surface of the housing. For example, when the inlet and outlet of the coolant are shifted by 180 degrees in the circumferential direction of the housing, there is a portion with no coolant flow path over half the circumference at the end of the housing. If there is such a portion without the flow path, there arises a problem that the rotating electric machine is not sufficiently cooled.
  • a rotating electric machine includes a cylindrical housing having a flow path through which a coolant flows, an inlet through which the coolant flows into the flow path, and an outlet through which the coolant flows out of the flow path, and the flow path is , is a rotating electric machine formed so as to spirally go around the peripheral surface of a housing.
  • the flow path is formed along one end surface of the housing, and is formed such that the width along the peripheral surface increases from the inlet along the flow direction of the coolant.
  • a second flow path formed along the other end face of the housing and formed such that the width along the peripheral surface decreases toward the outlet along the flow direction of the coolant.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a drive unit.
  • FIG. 2 is a perspective view of a housing to which the stator is fixed;
  • FIG. 3 is a perspective view of an inner tube.
  • FIG. 4 is a side view of the inner tube.
  • FIG. 5 is a side view of the inner tube seen from another direction.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing the detailed configuration of the coolant channel.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing the configuration of a coolant channel of a comparative example.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing the inner surface temperature of an inner housing that employs a coolant channel of a comparative example.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing the inner surface temperature of the inner housing that employs the coolant channel according to this embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a drive unit.
  • FIG. 2 is a perspective view of a housing to which the stator is fixed;
  • FIG. 3 is a
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing the flow velocity of the coolant in the coolant channel according to this embodiment.
  • FIG. 11 is a graph schematically showing changes in coolant flow velocity and temperature.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram showing the configuration of the coolant flow path of the entire rotary electric machine.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram showing the configuration of the coolant channel of the first modified example.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram showing the configuration of a coolant channel according to a second modified example.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the drive unit 100.
  • the drive unit 100 is a unit for directly or indirectly controlling the driving of a vehicle (not shown) such as an electric vehicle or a hybrid vehicle using the rotating electric machine 11 .
  • the direct drive control using the rotating electric machine 11 is, for example, a control mode that converts the torque generated by the rotating electric machine 11 into the driving force of the vehicle.
  • Indirect drive control using the rotating electrical machine 11 is, for example, a control mode in which the rotating electrical machine 11 is used for power generation, and part or all of the power generated by this power generation is used to generate driving force for the vehicle.
  • the drive unit 100 of the present embodiment is mounted on a so-called series hybrid electric vehicle. Therefore, the drive unit 100 directly and indirectly controls the drive of the vehicle.
  • the drive unit 100 includes a rotating electrical machine 11 and an inverter 12 that controls the operation of the rotating electrical machine 11 inside the outer housing 10 . Further, the drive unit 100 is configured integrally with members (not shown) such as gears constituting a speed reducer and a rotation sensor in addition to the rotary electric machine 11 and the inverter 12 .
  • the outer housing 10 is a housing that forms the outer shell of the drive unit 100 .
  • the rotating electrical machine 11 , the inverter 12 , and the like are integrated as a drive unit 100 by being accommodated in the outer housing 10 .
  • a channel (hereinafter referred to as a coolant channel) 14 is provided through which a coolant 13 for cooling heat generating elements such as the rotary electric machine 11 and the inverter 12 flows.
  • the coolant 13 is a fluid such as liquid or gas used for cooling, and is, for example, cooling water, other cooling liquid, air, or the like.
  • the coolant 13 cools each part housed in the outer housing 10 such as the rotating electric machine 11, the inverter 12, and other heating elements (not shown) by flowing through the coolant passage 14 and the like.
  • the coolant 13 is a cooling liquid that circulates with a radiator (not shown).
  • the rotating electric machine 11 is a motor generator that operates as a motor, a generator, or a motor and a generator.
  • the rotating electric machine 11 can include two or more motors that operate as electric motors, generators, or motor-generators.
  • the rotary electric machine 11 is composed of two motors, a first motor 20 and a second motor 25 . Therefore, the inverter 12 includes a first inverter 12 a that controls the first motor 20 and a second inverter 12 b that controls the second motor 25 .
  • the first motor 20 is a drive motor (electric motor). Therefore, the vehicle in which the drive unit 100 is mounted converts the torque generated by the first motor 20 into driving force to run. Electric power for driving the first motor 20 is supplied from a battery (not shown).
  • the first motor 20 has an inner housing 21 , a stator 22 and a rotor 23 .
  • the inner housing 21 is a cylindrical member that fixes the stator 22 by a method such as shrink fitting.
  • the inner housing 21 is cylindrical.
  • the inner housing 21 includes therein a coolant channel 24 (see FIG. 2 and the like) that communicates with the coolant channel 14 of the outer housing 10 . That is, the coolant channel 24 is a channel (passage) through which the coolant 13 flows. Details of the structure of the inner housing 21 and the structure of the coolant channel 24 of the inner housing 21 (hereinafter referred to as the coolant channel 24 of the first motor 20) will be described later.
  • the rotor 23 is attached to the outer housing 10 and inserted into the central portion of the stator 22 when the drive unit 100 is formed.
  • the rotor 23 is rotatable with respect to the inner housing 21 and the stator 22 even after being inserted into the stator 22 .
  • the stator 22 is at least one of the heat generating factors of the first motor 20 because the stator 22 is a unit through which current flows to control the first motor 20 .
  • the second motor 25 is a power generation motor (generator).
  • the second motor 25 is connected to an engine (internal combustion engine) (not shown) and driven by the engine.
  • the power generated by the second motor 25 is accumulated in the battery that supplies power to the first motor 20 .
  • the second motor 25 can consume power from the battery due to idling.
  • the second motor 25 has a different application from the first motor 20, but has the same basic structure as the first motor 20.
  • the second motor 25 includes an inner housing 26 , a stator 27 and a rotor 28 .
  • the inner housing 26 is a cylindrical member that fixes the stator 27 by shrink fitting or the like, and has a cylindrical shape in this embodiment.
  • the inner housing 26 has therein a coolant channel 29 (see FIG. 12) that communicates with the coolant channel 14 of the outer housing 10 . That is, the coolant channel 29 is a channel through which the coolant 13 flows.
  • the coolant channel 29 of the inner housing 26 (hereinafter referred to as the coolant channel 29 of the second motor 25 ) has substantially the same basic structure as the coolant channel 24 of the inner housing 21 .
  • the structure of the coolant channel 29 of the second motor 25 will be described later in detail together with the connecting structure of the first motor 20 and the second motor 25 .
  • the rotor 28 is attached to the outer housing 10 and is rotatable even after being inserted into the stator 27 .
  • the stator 27 is a unit through which current flows to control the second motor 25 , and thus is at least one of the heat generating factors of the second motor 25 .
  • the inner housing 21 of the first motor 20 and the inner housing 26 of the second motor 25 are connected by a connecting pipe 30 to be integrated. Therefore, the inner housing 21 of the first motor 20 and the inner housing 26 of the second motor 25 as a whole constitute the inner housing of the rotary electric machine 11 . That is, the inner housing of rotating electric machine 11 includes a first housing and a second housing.
  • the first housing is an inner housing 21 of the first motor 20 , accommodates a stator 22 as a first stator and a rotor 23 as a first rotor, and has a coolant channel 24 .
  • the second housing is an inner housing 26 of the second motor 25 , accommodates a stator 27 as a second stator and a rotor 28 as a second rotor, and has a coolant channel 29 .
  • the connecting pipe 30 integrates the inner housings 21 and 26 as described above, and also connects the coolant channel 24 of the first motor 20 and the coolant channel 29 of the second motor 25 .
  • the coolant 13 flowing into the outer housing 10 cools the inverter 12 through the coolant flow path 14 and then flows into the coolant flow path 24 of the first motor 20 . After that, the coolant 13 flows through the coolant channel 24 of the first motor 20 and flows out to the connecting pipe 30 . Therefore, the connecting portion between the coolant channel 14 of the outer housing 10 and the first motor 20 is the inlet of the coolant 13 in the coolant channel 24 of the first motor 20 (hereinafter referred to as inlet ⁇ ).
  • a connecting portion between the connecting pipe 30 and the first motor 20 is an outlet (hereinafter referred to as an outlet ⁇ ) of the coolant 13 in the coolant flow path 24 of the first motor 20 . That is, in the coolant channel 24 of the first motor 20 , the inlet ⁇ is an inlet for the coolant 13 and the outlet ⁇ is an outlet for the coolant 13 .
  • the coolant 13 flows through the connecting pipe 30 into the coolant channel 29 of the second motor 25 , flows through the coolant channel 29 of the second motor 25 , and then flows out to the coolant channel 14 of the outer housing 10 . . Therefore, the connecting portion between the connecting pipe 30 and the second motor 25 is the inlet of the coolant 13 in the coolant flow path 29 of the second motor 25 (hereinafter referred to as inlet ⁇ ).
  • a connecting portion between the coolant channel 14 of the outer housing 10 and the second motor 25 is an outlet (hereinafter referred to as an outlet ⁇ ) of the coolant 13 in the coolant channel 29 of the second motor 25 . That is, in the coolant channel 29 of the second motor 25 , the inlet ⁇ is an inlet for the coolant 13 and the outlet ⁇ is an outlet for the coolant 13 .
  • the connecting pipe 30 linearly connects the outlet ⁇ of the inner housing 21 and the inlet ⁇ of the inner housing 26 without waste. Thereby, the connecting pipe 30 connects the coolant channel 24 of the first motor 20 and the coolant channel 29 of the second motor 25 .
  • the rotation shafts of the first motor 20 and the second motor 25 are parallel.
  • the direction of the rotation shafts of the first motor 20 and the second motor 25 is defined as the Z direction, and the X and Y directions are determined so as to constitute a right-handed system with respect to the Z direction.
  • the coolant flow path 14 connected to the first motor 20 and the coolant flow path 14 connected to the second motor 25 are parallel in the vicinity of the connecting portion. do.
  • the direction of connection of the coolant channel 14 to the first motor 20 and the second motor 25 is defined as the Y direction.
  • FIG. 2 is a perspective view of the inner housing 21.
  • FIG. 2 shows the inner housing 21 of the first motor 20, the inner housing 26 of the second motor 25 also has the same structure.
  • the inner housing 21 of the first motor 20 has a double-tube structure consisting of an inner tube 31 and an outer tube 32. Between the inner tube 31 and the outer tube 32 is the first motor 20. are formed.
  • the inner tube 31 is a generally cylindrical member and has a flange portion 33 at one end.
  • a fastening portion 34 is provided on the flange portion 33 . Therefore, the flange portion 33 constitutes an attachment surface to the outer housing 10 .
  • the flange portion 33 also functions as a positioning member for the outer tube 32 . That is, when the outer tube 32 is attached to the inner tube 31 by engagement, screwing, or other method, the end of the outer tube 32 hits the flange portion 33 of the inner tube 31 . Thereby, the relative positions of the inner tube 31 and the outer tube 32 in the Z direction are determined.
  • the fastening portion 34 is a portion of the flange portion 33 that has screw holes for fastening the inner housing 21 to the outer housing 10 .
  • the stator 22 is accommodated and fixed within the inner tube 31 .
  • the peripheral surface in contact with the stator 22 is referred to as the inner peripheral surface
  • the peripheral surface in contact with the outer tube 32 is referred to as the outer peripheral surface.
  • the peripheral surface on the side of the outer peripheral surface of the inner tube 31 is called the inner peripheral surface
  • the peripheral surface forming the outer periphery of the inner housing 21 is called the outer peripheral surface.
  • the inner peripheral surface of the inner tube 31 on the positive side in the X direction is referred to as a right inner peripheral surface 36
  • the inner peripheral surface on the negative side in the X direction is referred to as a left inner peripheral surface 37 . .
  • the surface at the end of the inner housing 21 is called an end face.
  • the end face on the Z direction positive side where the flange portion 33 of the inner tube 31 is provided is referred to as "one end face 38”
  • the end face on the Z direction negative side is referred to as "the other end face 39”. It says.
  • the outer tube 32 is attached to the outside of the inner tube 31 so as to cover the outer peripheral surface of the inner tube 31 . Also, when the outer tube 32 is attached to the inner tube 31 , the inner peripheral surface of the outer tube 32 contacts the outer peripheral surface of the inner tube 31 except for the portion where the refrigerant flow path 24 is formed. Therefore, the coolant channel 24 is kept watertight and airtight at least to the extent that the coolant 13 does not leak. Further, the outer tube 32 has a connecting tube 40 that connects with the coolant channel 14 of the outer housing 10 at the inlet ⁇ of the coolant 13 . The connecting pipe 40 is sometimes called a bulge.
  • FIG. 3 is a perspective view of the inner tube 31.
  • the inner tube 31 has a series of grooves 41 along its outer circumference. This groove portion 41 is formed so as to surround the outer peripheral surface of the inner pipe 31 .
  • the adjacent groove portions 41 are separated by the wall portion 42 due to the winding or the like. Further, the wall portion 42 separates the one end surface 38 and the other end surface 39 from the groove portion 41 .
  • Top portions 43 (ridge portions) of these wall portions 42 abut the inner peripheral surface of the outer tube 32 .
  • FIG. 4 is a side view of the inner tube 31.
  • FIG. 5 is a side view of the inner tube 31 viewed from another direction.
  • the coolant flow path 24 is formed spirally around the outer peripheral surface of the inner tube 31 from the inlet ⁇ to the outlet ⁇ .
  • the coolant flow path 24 is provided in substantially the entire range in which heat is generated due to the existence of the stator 22 (hereinafter referred to as a heat generation range 45) in the Z direction. Therefore, as indicated by the dashed arrow, when the coolant 13 flows through the coolant passage 24, at least the entire stator 22 is cooled.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing the detailed configuration of the coolant channel 24.
  • the position of the inlet ⁇ is used as a reference, and the position of the coolant flow path 24 along the outer peripheral surface is represented by an angle in a plane perpendicular to the Z direction (inside the XY plane).
  • An angle representing a position in the coolant channel 24 is called an angular position.
  • the angular positions of the inlet ⁇ and the outlet ⁇ of the coolant 13 in the coolant flow path 24 are separated, and the angular position of the inlet ⁇ is 0 degrees, whereas the outlet ⁇ is 900 degrees. Therefore, the angular positions of the entrance ⁇ and the exit ⁇ are separated by 180 degrees.
  • the “separation” means the size of the inlet ⁇ and the outlet ⁇ , the range in which the coolant 13 at the positions of the inlet ⁇ and the outlet ⁇ cools the stator 22, etc. It means that the entrance ⁇ and the exit ⁇ are at substantially different angular positions.
  • the structure of the coolant flow path 24, which will be described in detail below, is a structure for effectively cooling the stator 22 and the like accommodated therein even when the inlet ⁇ and the outlet ⁇ are separated. Therefore, if the cooling effect of a part or all of the stator 22 is enhanced by adopting the structure of the coolant channel 24, it can be said that the positions of the inlet ⁇ and the outlet ⁇ are substantially separated.
  • the cooling performance improvement effect due to the structure of the coolant flow path 24 can be sufficiently expected, and when the separation is, for example, 45 degrees or more, cooling by the structure of the coolant flow path 24 can be expected.
  • the performance improvement effect tends to be noticeable.
  • the inlet ⁇ and the outlet ⁇ are separated from each other by, for example, 90 degrees or more, the effect of improving the cooling performance due to the structure of the refrigerant flow path 24 is particularly remarkable.
  • the cooling effect is most likely to decrease when the inlet ⁇ and the outlet ⁇ are separated by 180 degrees. Therefore, adopting the structure of the coolant flow path 24 when the inlet ⁇ and the outlet ⁇ are separated by 180 degrees provides the most improved cooling effect.
  • the coolant channel 24 includes a first channel 51 and a second channel 52 . Further, in the present embodiment, the coolant channel 24 includes a third channel 53 in addition to the first channel 51 and the second channel 52 .
  • the first flow path 51 is formed along one end surface 38 of the inner housing 21 from the inlet ⁇ , and is formed so that the width along the peripheral surface increases along the direction of flow of the coolant 13. .
  • the first flow path 51 is provided in a range around the peripheral surface of the inner housing 21 from the inlet ⁇ .
  • the first flow path 51 is the portion of the coolant flow path 24 that is the first round from the inlet ⁇ , that is, the portion whose angular position is from 0 degrees to 360 degrees.
  • the first flow path 51 is formed such that the wall portion 42 on the one end face 38 side and the top portion 43 thereof are parallel to the one end face 38 . Therefore, in a narrower sense, the first flow path 51 is formed along the one end surface 38 even if the positional relationship between the one end surface 38 and the wall portion 42 forming the first flow path 51 is considered.
  • the flow direction of the coolant 13 in the coolant channel 24 is the direction along the coolant channel 24 from the inlet ⁇ to the outlet ⁇ .
  • the positive direction (the direction from 0 degrees to 360 degrees) is the lower angular position with respect to the inlet ⁇ .
  • “Width along the peripheral surface” refers to the length in the Z direction, that is, the distance between the wall portions 42 (especially the top portions 43) in the Z direction.
  • the first flow path 51 is formed such that the width along the peripheral surface gradually increases as the angular position increases from 0 degree.
  • this channel is defined as a reference channel 55 .
  • a width along the peripheral surface of the reference flow path 55 is defined as a reference width.
  • the first flow path 51 has a shape obtained by expanding the flow path having the reference width, that is, the reference flow path 55 in the direction of the one end surface 38 of the inner housing 21 (the positive side in the Z direction).
  • the reference width which is the width of the reference flow path 55, is determined according to the pressure loss of the refrigerant 13 that allows the inlet ⁇ and the outlet ⁇ .
  • the second flow path 52 is formed along the other end surface 39 of the inner housing 21, and is formed so that the width along the peripheral surface decreases toward the outlet ⁇ along the flow direction of the coolant 13. .
  • the second flow path 52 is provided in a range extending around the peripheral surface of the inner housing 26 from the outlet ⁇ .
  • Form along the other end surface 39 means that part or all of the last round of the coolant flow path 24 that surrounds the peripheral surface of the inner housing 21, which is closest to the other end surface 39, is included as a component. It means that in the present embodiment, the second flow path 52 is the last part of the coolant flow path 24 that reaches the outlet ⁇ , that is, the part whose angular position is from 540 degrees to 900 degrees. In particular, the second flow path 52 is formed such that the wall on the other end face 39 side and the top 43 thereof are parallel to the other end face 39 . Therefore, in a narrower sense, the second flow path 52 is formed along the other end surface 39 even when considering the positional relationship between the other end surface 39 and the wall portion 42 forming the second flow path 52 .
  • the flow direction of the coolant 13 in the second flow path 52 is the direction along the outlet ⁇ from the angular position of 540 degrees. Then, as shown in FIG. 6, the second flow path 52 is formed such that the width along the peripheral surface gradually decreases as the angular position increases from the angular position of 540 degrees to the outlet ⁇ .
  • the second flow path 52 has a shape obtained by expanding a reference flow path 55, which is a flow path having a reference width, toward the other end surface 39 of the inner housing 21 (in the negative direction in the Z direction).
  • the third flow path 53 is provided between the first flow path 51 and the second flow path 52 and is a flow path for the coolant 13 that connects the first flow path 51 and the second flow path 52 .
  • the width of the third flow path 53 along the peripheral surface is uniform. Further, the width of the third flow path 53 is formed so as to be narrower than the width of the widest portion of the first flow path 51 and narrower than the width of the widest portion of the second flow path 52 .
  • the third flow path 53 is located at an angular position of 360 degrees to 540 degrees.
  • the width of the third channel 53 is equal to the reference width, which is the width of the reference channel 55 .
  • the structure of the third flow path 53 contributes to suppressing the pressure loss of the refrigerant 13, especially minimizing the pressure loss.
  • the boundary between the first flow path 51 and the third flow path 53 and the boundary between the second flow path 52 and the third flow path 53 are formed by straight lines along the circumferential direction of the inner housing 21 .
  • the boundary between the first flow path 51 and the second flow path 52 is also formed by a straight line along the circumferential direction of the inner housing 21 . This straight line corresponds to the wall portion 42 when forming the reference channel 55 . Forming the boundaries of the first flow path 51, the second flow path 52, and/or the third flow path 53 with straight lines in this way is generally based on the reference flow path 55, so that the pressure of the refrigerant 13 can be reduced. This is to reduce loss and improve cooling performance.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing the configuration of the coolant channel 60 of the comparative example.
  • the configuration of the inner housing 21 other than the coolant flow path 60 such as the angular positions of the inlet ⁇ and the outlet ⁇ of the coolant 13, is the same as that of the inner housing 21 of the present embodiment.
  • the coolant channel 60 of the comparative example is configured so as to circulate around the peripheral surface of the inner housing 21 with parallel channels 61 and inclined channels 62 .
  • the parallel flow path 61 is a flow path for the coolant 13 and is parallel to the one end face 38 and the other end face 39 .
  • the width along the circumferential surface of the parallel flow path 61 is uniform.
  • the inclined flow path 62 is a flow path for the coolant 13 that is provided at a connection portion of the parallel flow path 61 and is formed to be inclined with respect to the parallel flow path 61 . Also, the width of the inclined channel 62 in the direction perpendicular to the direction of flow of the coolant 13 is the same as that of the parallel channel 61 .
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing the inner surface temperature of the inner housing 21 that employs the coolant channel 60 of the comparative example.
  • FIG. 8(A) represents the temperature distribution of the left inner peripheral surface 37 when the refrigerant flow path 60 of the comparative example is employed.
  • FIG. 8B shows the temperature distribution of the right inner peripheral surface 36 when the coolant channel 60 of the comparative example is employed.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing the inner surface temperature of the inner housing 21 that employs the coolant channel 24 of this embodiment.
  • FIG. 9(A) represents the temperature distribution of the left inner peripheral surface 37 when the refrigerant flow path 24 of this embodiment is employed.
  • FIG. 9(B) shows the temperature distribution of the right inner peripheral surface 36 when the refrigerant flow path 24 of this embodiment is employed.
  • the coolant flow path 24 can sufficiently cool the first motor 20 .
  • the refrigerant flow path 24 can sufficiently cool the first motor 20 without generating the high temperature portion 66 because the refrigerant flow path 24 includes at least the first flow path 51 and the second flow path. This is because the path 52 is provided.
  • the first flow path 51 has a structure in which the width gradually increases from the inlet ⁇ . Therefore, the coolant flow path 24 has a structure in which the flow path non-formed portion 65 is not generated at the end portion of the heat generation range 45 on the side of at least one end face 38 by providing the first flow path 51 .
  • the second flow path 52 has a structure in which the width gradually decreases toward the outlet ⁇ . Therefore, the coolant flow path 24 has a structure in which the flow path non-formed portion 65 does not occur at least at the end of the heat generation range 45 on the other end face 39 side by including the second flow path 52 .
  • the coolant channel 24 has a structure in which substantially the entire heat generation range 45 is cooled by the coolant 13 without generating the channel non-forming portion 65 by including the first channel 51 and the second channel 52 . ing.
  • the refrigerant flow path 24 according to the present embodiment allows almost the entire heat generation range 45 to flow. can be cooled by a cooling medium 13 that Therefore, the coolant flow path 24 according to this embodiment can sufficiently cool the first motor 20 .
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing the flow velocity of the coolant 13 in the coolant channel 24 according to this embodiment.
  • a portion with a higher concentration black
  • a portion with a lower concentration white
  • the white band at an angular position of 90-odd degrees is a mere missing part of the data due to the setting of the simulation, and does not indicate that the flow velocity of the refrigerant 13 is low.
  • the width along the circumferential direction of the connecting portion sharply decreases. It becomes a rapid contraction portion 71 that does.
  • the connection portion between these is a rapidly expanding portion 72 in which the width along the circumferential direction is rapidly expanded. becomes.
  • the velocity (flow velocity) of the fluid locally significantly decreases in these parts, resulting in a large pressure loss.
  • the structure of the first flow path 51 and the second flow path 52 prevents local and significant speed reduction in the vicinity of the rapidly contracting portion 71 and the rapidly expanding portion 72 .
  • pressure loss in the rapidly contracting portion 71 and the rapidly expanding portion 72 is suppressed, and sufficient cooling performance is realized including the rapidly contracting portion 71 and the rapidly expanding portion 72.
  • the coolant 13 flows through the first flow path 51 from the inlet ⁇ , gradually extending over a long distance. slows down. Therefore, even in the first flow path 51 whose width is increased with respect to the reference flow path 55, the coolant 13 diffuses almost to every corner. For example, as shown in FIG. 10 , the coolant 13 easily diffuses to the corners of the sharply contracted portion 71 at the end of the first flow path 51 . As a result, the structure of the first flow path 51 sufficiently cools the portion of the heat generation range 45 on the one end face 38 side.
  • the coolant 13 is slowed down by passing through the first flow path 51 and reaches the rapid contraction portion 71 in a highly diffusible state.
  • the coolant 13 can flow into the third flow path 53 without large energy loss at the rapid contraction portion 71 . That is, the coolant channel 24 reduces the pressure loss in the rapidly contracting portion 71 due to the structure of the first channel 51 .
  • the second flow path 52 is formed so that the width gradually decreases. , gradually increasing in speed over long distances. Therefore, even in the second flow path 52 whose width is increased with respect to the reference flow path 55, the coolant 13 is diffused almost to every corner. For example, as shown in FIG. 10, the coolant 13 easily diffuses to the corners of the rapidly expanding portion 72 at the beginning of the second flow path 52 . As a result, the structure of the second flow path 52 sufficiently cools the portion of the heat generation range 45 on the side of the other end surface 39 . In particular, since the coolant channel 24 is formed in a spiral shape, the flow direction of the coolant 13 in the rapidly expanding portion 72 is inclined toward the other end face 39 side.
  • the coolant 13 flowing from the third flow path 53 flows in the direction of the wall portion 42 parallel to the other end face 39 .
  • the coolant 13 is likely to diffuse even to the corner portions of the rapidly expanding portion 72 .
  • the refrigerant 13 is easily diffused in the rapidly expanding portion 72 as well, thereby suppressing local speed reduction and pressure loss in or near the rapidly expanding portion 72 .
  • the refrigerant flow path 24 has a structure in which the pressure loss of the refrigerant 13 is suppressed by the first flow path 51 and the second flow path 52. It is notable to the extent that it provides better pressure drop control than flow path 60 . That is, when the pressure loss of the refrigerant 13 is compared, the pressure loss of the refrigerant 13 at the outlet ⁇ of the refrigerant flow path 24 according to the present embodiment is smaller than the pressure loss of the refrigerant 13 at the outlet ⁇ of the refrigerant flow path 60 of the comparative example. .
  • FIG. 11 is a graph schematically showing changes in the flow velocity and temperature of the coolant 13.
  • FIG. 11 in the coolant channel 24 , the velocity of the coolant 13 is low and the temperature is high in the vicinity of the rapidly expanding portion 72 .
  • the rapidly expanding portion 72 and the vicinity thereof are the most severe environment with respect to the cooling performance of the first motor 20, and tend to reach high temperatures.
  • FIG. 9 even the portion corresponding to the rapidly expanding portion 72 does not reach a significantly high temperature, and the entire right inner peripheral surface 36 and left inner peripheral surface 37 in contact with the stator 22 are the refrigerant flow paths. 24 is fully cooled.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram showing the configuration of the coolant flow path of the entire rotary electric machine 11.
  • the coolant flow path 24 of the first motor 20 extends from the inlet ⁇ in the positive Z direction in a so-called right-handed (right-handed) spiral to reach the outlet ⁇ .
  • the coolant flow path 29 of the second motor 25 extends from the inlet ⁇ in the negative direction in the Z direction in a so-called left-handed (left-handed) spiral to reach the outlet ⁇ .
  • the coolant flow path 24 of the first motor 20 and the coolant flow path 29 of the second motor 25 have different helicities (or chiralities), and are oppositely wound spirals.
  • the coolant of the first motor 20 can be supplied without needlessly long connecting pipes.
  • the flow path 24 and the coolant flow path 29 of the second motor 25 can be connected linearly and at the shortest distance by the connecting pipe 30 . Therefore, the first motor 20 and the second motor 25 are arranged in a space-saving manner, and a compact rotating electric machine 11 is provided.
  • each mounting surface of the first motor 20 and the second motor 25 to the outer housing 10 can be easily fixed. This makes it easier to arrange the first motor 20 and the second motor 25 in a space-saving manner than when the respective mounting surfaces are uneven.
  • the coolant channel 29 of the second motor 25 is formed in a reverse-wound spiral with respect to the coolant channel 24 of the first motor 20. 24.
  • the inner housing 26 of the second motor 25 is formed of an inner tube 81 and an outer tube 82 like the inner housing 21 of the first motor 20 .
  • a coolant channel 29 of the second motor 25 is formed on the outer peripheral surface of the inner tube 81 .
  • the end face on the Z-direction positive side where the flange portion is provided is one end face 83
  • the end face on the Z-direction negative side is the other end face 84 .
  • the coolant channel 29 of the second motor 25 includes a first channel 91 and a second channel 92 .
  • the coolant channel 29 of the second motor 25 further includes a third channel 93 .
  • the first flow path 91 is formed along one end surface 83 of the inner housing 26 and is formed so that the width along the peripheral surface increases along the direction of flow of the coolant 13 .
  • the second flow path 92 is formed along the other end face 84 of the inner housing 26 from the inlet ⁇ , and is formed such that the width along the peripheral surface decreases from the inlet ⁇ to the outlet ⁇ along the flow direction of the coolant 13. be done.
  • the third flow path 93 is formed between the first flow path 91 and the second flow path 92 so as to have a uniform width along the peripheral surface, and connects the first flow path 91 and the second flow path 92. . That is, the coolant channel 29 of the second motor 25 is formed in the same manner as the coolant channel 24 of the first motor 20 except that it is reversely wound.
  • the coolant flow path 14 of the outer housing 10 is preferably formed, for example, as shown in FIG.
  • the coolant flow path 14 of the outer housing 10 connects the respective parts constituting the drive unit 100 by substantially the shortest route.
  • the coolant flow path 14 of the outer housing 10 is formed in this way, the inlet and outlet of the coolant to each motor constituting the rotating electric machine are separated from each other.
  • the inlet and outlet of the coolant flow path in each motor constituting the rotating electric machine are spaced apart by approximately 180 degrees. This is as indicated by the inlet ⁇ and the outlet ⁇ of the coolant channel 24 of the first motor 20 and the inlet ⁇ and the outlet ⁇ of the coolant channel 29 of the second motor 25 in FIG.
  • the inlet ⁇ and the outlet ⁇ of the coolant flow path 24 of the first motor 20 should not be spaced apart so as not to substantially generate the flow path non-forming portion 65. is desirable.
  • the second motor 25 is also the same. That is, considering only the cooling performance for each motor that constitutes the rotating electrical machine, it is desirable that the inlet and outlet of the coolant flow path are not substantially separated from each other. However, when considering the cooling performance of the first motor 20 and/or the second motor 25 alone in this way, the refrigerant flow path 14 of the outer housing 10 becomes redundant, resulting in the disadvantage that the drive unit 100 cannot be configured compactly.
  • the structure of the coolant channel 24 and the coolant channel 29 of the present embodiment and the connecting structure thereof enable the drive unit 100 to be formed as compact as possible with respect to the channel of the coolant 13. , which is the best structure for maximizing the cooling performance of the first motor 20 and the second motor 25 .
  • the coolant flow path 24 of the first motor 20 includes the first flow path 51 and the second flow path 52 as well as the third flow path 53 connecting them.
  • the refrigerant channel 29 of the second motor 25 is similar to this, and in addition to the first channel 91 and the second channel 92, it has a third channel 93 connecting them.
  • the third flow paths 53 and 93 may be omitted in consideration of cooling performance, pressure loss, and the like. Also in this case, the same effect as the refrigerant flow path 24 or the like according to the above-described embodiment can be obtained.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram showing the configuration of the coolant channel 95 of the first modified example.
  • the coolant channel 95 of the modified example is a coolant channel in which the third channel 53 in the coolant channel 24 of the first motor 20 is omitted and the first channel 51 and the second channel 52 are directly connected.
  • a range of angular positions from 0 degrees (inlet ⁇ ) to 360 degrees or 180 degrees is formed along one end face 38 and along the flow direction of the coolant 13 . This is the range formed so that the width along the . Therefore, in the coolant channel 85 of the modified example, the first channel 51 is in the range from 0 degrees to 360 degrees or 180 degrees.
  • the coolant channel 85 of the modified example a range of angular positions from 180 degrees or 360 degrees to 540 degrees (outlet ⁇ ) is formed along the other end face 39 and along the flow direction of the coolant 13. It is a range formed so that the width along the peripheral surface decreases toward the outlet ⁇ . Therefore, in the refrigerant channel 85, the second channel 52 is in the range from 180 degrees or 360 degrees to 540 degrees (outlet ⁇ ).
  • the range of angular positions from 180 degrees to 360 degrees satisfies the conditions for the first flow path 51 by being integrated with the first flow path 51 as described above, and is integrated with the second flow path 52.
  • the conditions for the second flow path 52 are satisfied by.
  • the range of angular positions from 180 degrees to 360 degrees can belong to either the first channel 51 or the second channel 52 .
  • the width along the circumferential direction is wider than that of the reference flow path 55, it is different from the third flow paths 53 and 93. FIG. Therefore, the range of angular positions from 180 degrees to 360 degrees belongs to either one or both of the first channel 51 and the second channel 52 .
  • the coolant channel 24 of the first motor 20 has the third channel 53 and the coolant channel 29 of the second motor 25 has the third channel 93 .
  • These third flow paths 53 and 93 are provided over the half circumferences of the inner housings 21 and 26 .
  • the number of turns of the third flow passages 53 and 93 can be arbitrarily changed by adaptation according to the permissible pressure loss (hereinafter referred to as permissible pressure loss) and the dimensions of the inlets ⁇ and ⁇ and the outlets ⁇ and ⁇ . can do.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram showing the configuration of the coolant channel 96 according to the second modified example.
  • the permissible pressure loss is large and a relatively large pressure loss is permissible
  • the number of turns of the third flow paths 53, 93 can be increased.
  • the allowable pressure loss is small and only a relatively small pressure loss can be allowed
  • the number of turns of the third flow paths 53, 93 can be reduced (see FIG. 13).
  • changing the number of turns of the third flow paths 53 and 93 is synonymous with changing the number of turns of the refrigerant flow paths 24 and 29 .
  • the number of turns of the third flow paths 53, 93 correlates with the width of the third flow paths 53, 93 and the spiral angle (pitch) formed by the third flow paths 53, 93 and the refrigerant flow paths 24, 29. , and by determining one of these, the other parameters are automatically determined. Therefore, instead of changing the number of turns of the third flow paths 53 and 93 as in the second modification, the width of the third flow paths 53 and 93, or the third flow paths 53 and 93 and the coolant flow path 24 , 29 may be varied. Also, the allowable pressure loss is determined by adaptation according to the dimensions of the stators 22 and 27, for example.
  • the rotary electric machine 11 includes the inner housing 21 (26) that is a cylindrical housing.
  • the inner housing 21 (26) which is a cylindrical housing, includes a coolant channel 24 (29) through which the coolant 13 flows and an inlet ⁇ ( ⁇ ) through which the coolant 13 flows into the coolant channel 24 (29). and an outlet ⁇ ( ⁇ ) through which the coolant 13 flows out from the coolant channel 24 (29).
  • the coolant channel 24 is formed so as to spirally surround the peripheral surface of the inner housing 21 (26).
  • the coolant flow path 24 (29) is formed along one end surface 38 (83) of the inner housing 21 (26), along the flow direction of the coolant 13 from the inlet ⁇ ( ⁇ ), A first flow path 51 (91) formed to increase in width along the peripheral surface and a first flow path 51 (91) formed along the other end surface 39 (84) of the inner housing 21 (26) and through which the coolant 13 flows.
  • a second flow path 52 (92) formed so that the width along the peripheral surface decreases toward the outlet ⁇ ( ⁇ ) along the direction.
  • the coolant flow path 24 (29) becomes the first flow path 51 (91) and the second flow path 52 ( 92), even when the inlet ⁇ ( ⁇ ) and the outlet ⁇ ( ⁇ ) of the coolant 13 are spaced apart, substantially no channel non-forming portion 65 is generated.
  • the first flow path 51 (91) and the second flow path 52 (92) suppress a local decrease in speed and an increase in pressure loss of the refrigerant 13, and have a structure in which sufficient cooling performance can be obtained almost entirely. It has become.
  • substantially the entire heat generation range 45 flows through the refrigerant flow path 24 (29) by the first flow path 51 (91) and the second flow path 52 (92). It can be cooled by coolant 13 . Therefore, in the rotary electric machine 11 in which the coolant flow path 24 (29) having the first flow path 51 (91) and the second flow path 52 (92) is formed, the cooling performance is improved, and the necessary cooling performance can be obtained. .
  • the inlet ⁇ ( ⁇ ) and the outlet ⁇ ( ⁇ ) of the coolant 13 are provided at positions spaced apart in the circumferential direction of the inner housing 21 (26). Therefore, the effect of improving the cooling property is particularly remarkable.
  • the coolant flow path 24 (29) is positioned between the first flow path 51 (91) and the second flow path 52 (92) as a third flow path having a uniform width.
  • a path 53 (93) is provided.
  • the uniform width of the third flow path 53 (93) reduces the speed reduction and pressure loss of the coolant 13 flowing through the coolant flow path 24 (29). Therefore, by including the third flow path 53 (93) in the refrigerant flow path 24 (29), it becomes easier to obtain a necessary and sufficient cooling effect while satisfying the allowable pressure loss condition.
  • the width of the third flow path 53 (93) is narrower than the width of the widest portion of the first flow path 51 (91), and the width of the second flow path 52 Narrower than the width at the widest part of (92).
  • the reference flow path 55 is a flow path that connects the inlet ⁇ ( ⁇ ) and the outlet ⁇ ( ⁇ ) with a uniform width determined according to the permissible pressure loss of the coolant 13.
  • the first flow path 51 (91) has a shape obtained by expanding the reference flow path 55 toward one end surface 38 (83) of the inner housing 21 (26).
  • the second flow path 52 (92) has a shape extending the reference flow path 55 toward the other end surface 39 (84) of the inner housing 21 (26).
  • the first flow path 51 (91) and the second flow path 52 (92) move the reference flow path 55 toward the one end surface 38 (83) and the other end surface 38 (84). It has a shape expanded to each. Therefore, in the coolant flow path 24 (29), the flow path non-formation portion 65 generated when forming the reference flow path 55 is the first flow path 51 (91) and the second flow path 52 (92). ). As a result, the rotating electric machine 11 is cooled more reliably.
  • the boundary between the first flow path 51 (91) and the third flow path 53 (93), the second flow path 52 (92) and the third flow path 53 ( 93) is formed by a straight line along the circumferential direction of the inner housing 21 (26).
  • the third flow path 53 (93) becomes a flow path conforming to the reference flow path 55 in general.
  • the pressure loss of the coolant 13 in the third flow path 53 (93) is reduced, and the cooling performance is further enhanced.
  • the first flow path 51 (91) is provided in a range from the inlet ⁇ ( ⁇ ) to the circumference of the inner housing 21 (26).
  • the second flow path 52 (92) is provided in a range extending from the outlet ⁇ ( ⁇ ) around the peripheral surface of the inner housing 21 (26).
  • the range of one round from the inlet ⁇ ( ⁇ ) and the range of one round from the outlet ⁇ ( ⁇ ) are particularly prone to the occurrence of flow path non-formed portions 65 . Therefore, the first flow path 51 (91) is provided in the range of at least one turn from the inlet ⁇ ( ⁇ ), and the second flow path 52 (92) is provided in the range of at least one turn from the outlet ⁇ ( ⁇ ). , the cooling performance of the rotary electric machine 11 is likely to be improved.
  • the first flow path 51 (91) may be provided beyond the range of one round from the inlet ⁇ ( ⁇ ), and the second flow path 52 (92) may be provided in the range of one round from the outlet ⁇ ( ⁇ ). may be provided.
  • the third flow path 53 (93) is not provided as shown in FIG. 13, the first flow path 51 (91) and/or the second flow path 52 (92) , may not be provided in the entire range of one round.
  • the inner housing 21 has the inner housing 21 as the first housing, the inner housing 26 as the second housing, and the connecting pipe 30.
  • An inner housing 21 that is a first housing accommodates a stator 22 that is a first stator and a rotor 23 that is a first rotor, and has coolant flow paths 24 .
  • the inner housing 26 that is the second housing accommodates the stator 27 that is the second stator and the rotor 28 that is the second rotor, and has coolant flow paths 29 .
  • the connecting pipe 30 linearly connects the outlet ⁇ of the inner housing 21, which is the first housing, and the inlet ⁇ of the inner housing 26, which is the second housing, without waste. Therefore, the rotary electric machine 11 containing two motors can be compactly configured while maintaining the cooling performance thereof. Secondarily, the cost of the rotary electric machine 11 is reduced.
  • the coolant channel 29 of the inner housing 26 that is the second housing is formed in a reverse spiral shape with respect to the coolant channel 24 of the inner housing 21 that is the first housing. It is In this way, when the two connected coolant flow paths 24 and 29 are formed in a reverse spiral shape, the rotating electric machine 11 containing two motors can be particularly compactly configured while maintaining cooling performance thereof.
  • the first motor 20 may be a motor for power generation
  • the second motor 25 may be a motor for driving
  • both the first motor 20 and the second motor 25 may be drive motors
  • both the first motor 20 and the second motor 25 may be power generation motors
  • the rotary electric machine 11 may be configured to include only one of the first motor 20 and the second motor 25 .
  • the coolant channel 24 is formed by the groove 41 provided on the outer peripheral surface of the inner tube 31, but instead, by providing a similar groove on the inner peripheral surface of the outer tube 32, the coolant A channel 24 can be formed.
  • the coolant channel 24 may be formed by providing grooves on both the outer peripheral surface of the inner tube 31 and the inner peripheral surface of the outer tube 32 . The same applies to the coolant channel 29 as well.
  • the width of the first flow path 51 smoothly increases, and the width of the second flow path 52 smoothly decreases.
  • the widths of the first channel 51 and the second channel 52 may change stepwise, for example. Even when the widths of the first flow path 51 and the second flow path 52 change stepwise, the same effect as in the above-described embodiment and the like can be obtained. However, it is preferable that the widths of the first flow path 51 and the second flow path 52 change as smoothly as possible as in the above embodiment. The same applies to the coolant channel 29 as well.

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Abstract

回転電機は、冷媒が流通する流路と、冷媒が流路に流入する入口と、冷媒が流路から流出する出口と、を有する筒状のハウジングを備え、流路が、ハウジングの周面を螺旋状に周回するように形成される。そして、流路が、ハウジングの一方の端面に沿って形成され、かつ、入口から冷媒の流通方向に沿って、周面に沿った幅が拡大するように形成された第１流路と、ハウジングの他方の端面に沿って形成され、かつ、冷媒の流通方向に沿って出口にかけて、周面に沿った幅が縮小するように形成された第２流路と、を備える。

Description

回転電機
　本発明は、冷媒を流通する冷媒路を有するハウジングを備える回転電機に関する。
　ＷＯ２０１５／０９８３２８には、回転電機を冷却するための冷却液を流す通路がハウジング内に形成されるときに、この通路が、円筒状のハウジングの外周に沿った周方向通路と、各々の周方向通路を接続する斜行通路と、で形成されることが記載されている。特に、当該文献には、圧力損失の上昇を抑えるために、斜行通路の幅が周方向通路と同一であるべき旨が記載されている。
　回転電機のハウジングに冷媒を流す流路（通路）を形成するときには、冷媒をこの流路に流入させるための入口と、冷媒をこの流路から流出させるための出口と、の相対的な位置関係を特に考慮する必要がある。
　例えば上記文献に記載されたハウジングのように、ハウジングの周方向において、冷媒の入口と出口がほぼ同一の位置にあるときには、ハウジングの周面をほぼ全て覆うように冷媒の流路を形成することができる。
　しかし、回転電機は、車両を駆動する駆動ユニット等に組み込まれて使用される。このため、例えば駆動ユニットを構成する他の部材の配置関係等によって、冷媒の入口及び出口の配置が制限される場合がある。すなわち、冷媒の入口及び出口が、ハウジングの周方向において離間した位置に配置されなければならない場合がある。この場合、冷媒の入口及び出口が離間している角度範囲に応じて、ハウジングの周面には冷媒の流路がない部分が生じる。例えば、ハウジングの周方向において冷媒の入口及び出口が１８０度ずれているときには、ハウジングの端部には半周にわたって冷媒の流路がない部分が生じる。そして、このように流路がない部分があると、回転電機が十分に冷却されないという問題が生じる。
　本発明は、ハウジングに冷媒の流路が形成された回転電機であって、冷媒の入口と出口の位置関係に依らずに、必要な冷却性能が得られる回転電機を提供することを目的とする。
　本発明の一態様による回転電機は、冷媒が流通する流路と、冷媒が流路に流入する入口と、冷媒が流路から流出する出口と、を有する筒状のハウジングを備え、流路が、ハウジングの周面を螺旋状に周回するように形成された回転電機である。そして、この回転電機では、流路が、ハウジングの一方の端面に沿って形成され、かつ、入口から冷媒の流通方向に沿って、周面に沿った幅が拡大するように形成された第１流路と、ハウジングの他方の端面に沿って形成され、かつ、冷媒の流通方向に沿って出口にかけて、周面に沿った幅が縮小するように形成された第２流路と、を備える。
図１は、駆動ユニットの概略断面図である。 図２は、ステータが固定されるハウジングの斜視図である。 図３は、内管の斜視図である。 図４は、内管の側面図である。 図５は、別の方向から見た内管の側面図である。 図６は、冷媒流路の詳細な構成を示す説明図である。 図７は、比較例の冷媒流路の構成を示す説明図である。 図８は、比較例の冷媒流路を採用したインナーハウジングの内面温度を示す説明図である。 図９は、本実施形態に係る冷媒流路を採用したインナーハウジングの内面温度を示す説明図である。 図１０は、本実施形態に係る冷媒流路における冷媒の流速を示す説明図である。 図１１は、冷媒の流速及び温度の変化を概略的に示すグラフである。 図１２は、回転電機全体の冷媒流路の構成を示す説明図である。 図１３は、第１変形例の冷媒流路の構成を示す説明図である。 図１４は、第２変形例に係る冷媒流路の構成を示す説明図である。
　以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
　図１は、駆動ユニット１００の概略断面図である。駆動ユニット１００は、電動車両またはハイブリッド車両等の車両（図示しない）の駆動を、回転電機１１を用いて直接的にまたは間接的に制御するためのユニットである。回転電機１１を用いた直接的な駆動制御とは、例えば、回転電機１１が発生するトルクを車両の駆動力に変換する制御態様である。回転電機１１を用いた間接的な駆動制御とは、例えば、回転電機１１を発電に使用し、この発電によって発生した電力の一部または全部を車両の駆動力の発生に利用する制御態様である。本実施形態の駆動ユニット１００は、いわゆるシリーズハイブリッド方式の電動車両に搭載される。したがって、駆動ユニット１００は、直接的に、かつ、間接的に、車両の駆動を制御する。
　図１に示すように、駆動ユニット１００は、アウターハウジング１０内に、回転電機１１と、回転電機１１の動作を制御するインバータ１２と、を備える。また、駆動ユニット１００は、回転電機１１及びインバータ１２の他に、減速機を構成するギヤや回転センサ等の図示しない部材が一体となって構成される。
　アウターハウジング１０は、駆動ユニット１００の外殻を形成するハウジングである。回転電機１１及びインバータ１２等は、アウターハウジング１０内に収容されることにより、駆動ユニット１００として一体化される。また、アウターハウジング１０内には、回転電機１１及びインバータ１２等の発熱体を冷却する冷媒１３が流通する流路（以下、冷媒流路という）１４が設けられている。冷媒１３は、冷却の用に供する液体または気体等の流体であり、例えば、冷却水その他の冷却液または空気等である。また、冷媒１３は、冷媒流路１４等を流通することによって、回転電機１１、インバータ１２、及び、その他の図示しない発熱体等、アウターハウジング１０に収容される各部を冷却する。本実施形態では、冷媒１３は、図示しないラジエータとの間で循環する冷却液である。
　回転電機１１は、電動機、発電機、または、電動機及び発電機として動作する電動発電機である。回転電機１１は、電動機、発電機、または、電動発電機として動作するモータを２以上含むことができる。本実施形態においては、回転電機１１は、第１モータ２０と第２モータ２５の２個のモータによって構成される。このため、インバータ１２は、第１モータ２０を制御する第１インバータ１２ａと、第２モータ２５を制御する第２インバータ１２ｂと、を備える。
　第１モータ２０は、駆動用モータ（電動機）である。したがって、駆動ユニット１００が搭載された車両は、第１モータ２０が発生するトルクを駆動力に変換して走行する。また、第１モータ２０を駆動するための電力は、図示しないバッテリから供給される。第１モータ２０は、インナーハウジング２１、固定子２２、及び、回転子２３を備える。
　インナーハウジング２１は、焼き嵌め等の方法により、固定子２２を固定する筒状部材である。本実施形態においては、インナーハウジング２１は円筒状である。また、インナーハウジング２１は、その内部に、アウターハウジング１０の冷媒流路１４と連通する冷媒流路２４（図２等参照）を備える。すなわち、冷媒流路２４は、冷媒１３が流通する流路（通路）である。インナーハウジング２１の構造、及び、インナーハウジング２１の冷媒流路２４（以下、第１モータ２０の冷媒流路２４という）の構造等については、詳細を後述する。
　なお、回転子２３は、アウターハウジング１０に取り付けられており、駆動ユニット１００を形成するときに固定子２２の中心部分に挿入される。回転子２３は、固定子２２に挿入後においても、インナーハウジング２１及び固定子２２に対して回転自在である。なお、固定子２２は、第１モータ２０を制御するために電流を流すユニットであるため、少なくとも第１モータ２０の発熱要因の１つである。
　第２モータ２５は、発電用モータ（発電機）である。第２モータ２５は、図示しないエンジン（内燃機関）と接続され、エンジンによって駆動される。第２モータ２５で発電された電力は、第１モータ２０に電力を供給するバッテリに蓄積される。また、第２モータ２５は、空回しによって、バッテリの電力を消費することができる。
　第２モータ２５は、第１モータ２０と用途が異なるが、基本的な構造は第１モータ２０と同じである。すなわち、第２モータ２５は、インナーハウジング２６、固定子２７、及び、回転子２８を備える。インナーハウジング２６は、焼き嵌め等の方法により、固定子２７を固定する筒状部材であり、本実施形態においては円筒状である。また、インナーハウジング２６は、その内部に、アウターハウジング１０の冷媒流路１４と連通する冷媒流路２９（図１２参照）を備える。すなわち、冷媒流路２９は、冷媒１３が流通する流路である。インナーハウジング２６の冷媒流路２９（以下、第２モータ２５の冷媒流路２９という）は、基本的な構造は、インナーハウジング２１の冷媒流路２４とほぼ同様である。第２モータ２５の冷媒流路２９の構造については、第１モータ２０と第２モータ２５の連結構造と併せて詳細を後述する。回転子２８は、アウターハウジング１０に取り付けられており、固定子２７に挿入後においても回転自在である。なお、固定子２７は、第２モータ２５を制御するために電流を流すユニットであるため、少なくとも第２モータ２５の発熱要因の１つである。
　第１モータ２０のインナーハウジング２１と第２モータ２５のインナーハウジング２６は、連結管３０で連結されることで一体化する。このため、第１モータ２０のインナーハウジング２１と第２モータ２５のインナーハウジング２６の全体は、回転電機１１のインナーハウジングを構成する。すなわち、回転電機１１のインナーハウジングは、第１ハウジングと、第２ハウジングを備える。第１ハウジングは、第１モータ２０のインナーハウジング２１であり、第１固定子である固定子２２及び第１回転子である回転子２３を収容し、冷媒流路２４を有する。第２ハウジングは、第２モータ２５のインナーハウジング２６であり、第２固定子である固定子２７及び第２回転子である回転子２８を収容し、冷媒流路２９を有する。
　連結管３０は、上記のようにインナーハウジング２１，２６を一体化する他、第１モータ２０の冷媒流路２４と第２モータ２５の冷媒流路２９を連結する。本実施形態においては、アウターハウジング１０に流入するする冷媒１３は、冷媒流路１４を通ってインバータ１２を冷却した後、第１モータ２０の冷媒流路２４に流入する。その後、冷媒１３は、第１モータ２０の冷媒流路２４を流通して、連結管３０に流出する。したがって、アウターハウジング１０の冷媒流路１４と、第１モータ２０の接続部分が、第１モータ２０の冷媒流路２４における冷媒１３の入口（以下、入口αという）である。また、連結管３０と第１モータ２０の接続部分が、第１モータ２０の冷媒流路２４における冷媒１３の出口（以下、出口βという）である。すなわち、第１モータ２０の冷媒流路２４において、入口αは冷媒１３の導入口であり、出口βは冷媒１３の排出口である。
　そして、冷媒１３は、連結管３０を通って第２モータ２５の冷媒流路２９に流入し、第２モータ２５の冷媒流路２９を流通した後、アウターハウジング１０の冷媒流路１４に流出する。したがって、連結管３０と第２モータ２５の接続部分が、第２モータ２５の冷媒流路２９における冷媒１３の入口（以下、入口γという）である。また、アウターハウジング１０の冷媒流路１４と第２モータ２５の接続部分が、第２モータ２５の冷媒流路２９における冷媒１３の出口（以下、出口δという）である。すなわち、第２モータ２５の冷媒流路２９において、入口γは冷媒１３の導入口であり、出口δは冷媒１３の排出口である。
　すなわち、連結管３０は、インナーハウジング２１の出口βと、インナーハウジング２６の入口γと、を無駄なく直線的に連結する。これにより、連結管３０は、第１モータ２０の冷媒流路２４と第２モータ２５の冷媒流路２９を接続する。
　なお、本実施形態においては、第１モータ２０及び第２モータ２５の各回転軸は平行である。そして、図１に示すように、第１モータ２０及び第２モータ２５の回転軸の方向をＺ方向とし、Ｘ方向及びＹ方向は、Ｚ方向を基準に右手系を構成するように定められる。また、図１に示すように、説明の便宜のため、第１モータ２０に接続する冷媒流路１４と第２モータ２５に接続する冷媒流路１４は、その接続部分近傍において平行であるものとする。そして、第１モータ２０及び第２モータ２５への冷媒流路１４の接続方向をＹ方向とする。
　［インナーハウジング及び冷媒流路の構造］
　図２は、インナーハウジング２１の斜視図である。図２では、第１モータ２０のインナーハウジング２１を示しているが、第２モータ２５のインナーハウジング２６もこれと同様の構造を有する。図２に示すように、第１モータ２０のインナーハウジング２１は、内管３１と外管３２とからなる二重管構造となっており、内管３１と外管３２の間に第１モータ２０の冷媒流路２４が形成される。
　内管３１は、概ね円筒状の部材であり、一方の端部にフランジ部３３を有する。フランジ部３３には締結部３４が設けられる。したがって、フランジ部３３は、アウターハウジング１０への取り付け面を構成する。また、フランジ部３３は外管３２の位置決め部材としても機能する。すなわち、係合、螺合、またはその他の方法によって、内管３１に外管３２を取り付けるときに、外管３２の端部が内管３１のフランジ部３３に突き当たる。これにより、内管３１と外管３２のＺ方向における相対位置が定まる。締結部３４は、フランジ部３３のうち、インナーハウジング２１をアウターハウジング１０に締結するためのネジ穴を有する部分である。固定子２２は、内管３１内に収容され、固定される。
　以下、内管３１の周面のうち、固定子２２と当接する周面を内周面といい、外管３２と当接する周面を外周面という。同様に、外管３２の周面のうち、内管３１の外周面側の周面を内周面といい、インナーハウジング２１の外周を形成する周面を外周面という。また、説明の便宜のため、内管３１の内周面のうち、Ｘ方向正側の内周面を右内周面３６といい、Ｘ方向負側の内周面を左内周面３７という。さらに、インナーハウジング２１の端部における表面を端面という。本実施形態においては、便宜的に、内管３１のフランジ部３３が設けられたＺ方向正側の端面を「一方の端面３８」といい、Ｚ方向負側の端面を「他方の端面３９」という。
　外管３２は、内管３１の外周面を覆うように、内管３１の外側に取り付けられる。また、外管３２が内管３１に取り付けられたときに、外管３２の内周面は、冷媒流路２４が形成する部分を除き、内管３１の外周面と当接する。このため、冷媒流路２４は、少なくとも冷媒１３が漏洩しない程度に、水密及び気密に保たれる。また、外管３２は、冷媒１３の入口αにおいて、アウターハウジング１０の冷媒流路１４と接続する接続管４０を有する。接続管４０は、バルジと称される場合がある。
　図３は、内管３１の斜視図である。内管３１は外周面に沿って、一連の溝部４１を有する。この溝部４１は、内管３１の外周面を周回するように形成されている。この周回等によって隣接する溝部４１は、壁部４２によって隔てられている。また、壁部４２は、一方の端面３８及び他方の端面３９と、溝部４１と、を隔てる。これら壁部４２の頂部４３（稜部）は、外管３２の内周面と当接する。そして、内管３１に外管３２が取り付けられたときには、冷媒流路２４は、外管３２の内周面と、溝部４１及び壁部４２と、によって形成される。
　図４は、内管３１の側面図である。また、図５は、別の方向から見た内管３１の側面図である。図４及び図５に示すように、冷媒流路２４は、入口αから出口βにかけて、内管３１の外周面に沿って螺旋状に周回するように形成される。また、冷媒流路２４は、Ｚ方向において、固定子２２が存在するために発熱する範囲（以下、発熱範囲４５という）のほぼ全体に設けられている。このため、破線矢印で示すように、冷媒１３が冷媒流路２４を流通すると、少なくとも固定子２２の全体が冷却される。
　図６は、冷媒流路２４の詳細な構成を示す説明図である。図６に示すように、以下では、入口αの位置を基準とし、外周面に沿った冷媒流路２４の位置をＺ方向に垂直な面内（ＸＹ面内方向）における角度で表す。また、冷媒流路２４における位置を表す角度を角度位置という。本実施形態では、図６に示す通り、冷媒流路２４における冷媒１３の入口αと出口βの角度位置は離間しており、入口αの角度位置が０度であるのに対して、出口βの角度位置は９００度である。このため、入口αと出口βの角度位置は１８０度離間している。
　なお、入口αと出口βの角度位置について「離間」とは、入口α及び出口βの大きさや入口α及び出口βの位置にある冷媒１３が固定子２２を冷却する範囲等を考慮して、入口αと出口βが実質的に異なる角度位置にあることをいう。そして、以下に詳述する冷媒流路２４の構造は、入口αと出口βが離間しているときでも、収容された固定子２２等を効果的に冷却するための構造である。したがって、冷媒流路２４の構造を採用することにより、固定子２２の一部または全部について冷却効果が高まるのであれば、入口αと出口βの位置は実質的に離間しているといえる。
　また、入口αと出口βの角度位置が離間しているほど、冷却効果に関して、冷媒流路２４の構造が効果的である。入口αと出口βが例えば１０度以上離間しているときには、冷媒流路２４の構造による冷却性能向上効果を十分に期待でき、例えば４５度以上離間しているときには冷媒流路２４の構造による冷却性能向上効果が顕著になりやすい。そして、入口αと出口βが例えば９０度以上離間しているときには、冷媒流路２４の構造による冷却性能向上効果は特に顕著である。そして、冷媒流路２４以外の構造を採用する場合、入口αと出口βが１８０度離間しているときに冷却効果が最も低下しやすい。このため、入口αと出口βが１８０度離間しているときに冷媒流路２４の構造を採用すると、冷却効果が最も向上する。
　図６に示すように、冷媒流路２４は、第１流路５１と、第２流路５２と、備える。また、本実施形態では、冷媒流路２４は、第１流路５１と第２流路５２に加えて、第３流路５３を含む。
　第１流路５１は、入口αからインナーハウジング２１の一方の端面３８に沿って形成され、かつ、冷媒１３の流通方向に沿って、周面に沿った幅が拡大するように形成されている。特に、本実施形態では、第１流路５１は、入口αから、インナーハウジング２１の周面を一周する範囲に設けられている。
　「一方の端面３８に沿って形成」とは、インナーハウジング２１の周面を周回する冷媒流路２４の中で、一方の端面３８に最も近い最初の一周の一部または全部が構成要素として含まれることを表す。本実施形態では、第１流路５１は、冷媒流路２４のうち、入口αから最初の一周分の部分、すなわち角度位置が０度から３６０度の部分である。特に、第１流路５１は、一方の端面３８側にある壁部４２及びその頂部４３が一方の端面３８と平行に形成されている。したがって、より狭義に、一方の端面３８と第１流路５１を構成する壁部４２の位置関係を考慮するとしても、第１流路５１は一方の端面３８に沿って形成されている。
　冷媒流路２４における冷媒１３の流通方向は、入口αから出口βへの冷媒流路２４に沿った方向である。第１流路５１においては、入口αを基準と下角度位置の正方向（０度から３６０度に向けた方向）である。
「周面に沿った幅」とは、Ｚ方向の長さ、すなわちＺ方向における壁部４２（特に頂部４３）の間隔をいう。図６に示す通り、第１流路５１は、０度から角度位置が大きくなるほど、周面に沿った幅が徐々に拡大するように形成されている。図６において破線で示すように、入口αと出口βを均一な幅の螺旋状流路で連結するときに、この流路を基準流路５５とする。また、基準流路５５の周面に沿った幅を基準幅とする。このとき、第１流路５１は、基準幅の流路すなわち基準流路５５を、インナーハウジング２１の一方の端面３８の方向（Ｚ方向正側の方向）に拡張した形状を有する。なお、基準流路５５の幅である基準幅は、入口αと出口βを、許容する冷媒１３の圧力損失に応じて定まる。
　第２流路５２は、インナーハウジング２１の他方の端面３９に沿って形成され、かつ、冷媒１３の流通方向に沿って出口βにかけて、周面に沿った幅が縮小するように形成されている。特に、本実施形態では、第２流路５２は、出口βから、インナーハウジング２６の周面を一周する範囲に設けられている。
　「他方の端面３９に沿って形成」とは、インナーハウジング２１の周面を周回する冷媒流路２４の中で、他方の端面３９に最も近い最後の一周の一部または全部が構成要素として含まれることを表す。本実施形態では、第２流路５２は、冷媒流路２４のうち、出口βに至る最後の一周の部分、すなわち角度位置が５４０度から９００度の部分である。特に、第２流路５２は、他方の端面３９側にある壁部及びその頂部４３が他方の端面３９と平行に形成されている。したがって、より狭義に、他方の端面３９と第２流路５２を構成する壁部４２の位置関係を考慮するとしても、第２流路５２は他方の端面３９に沿って形成されている。
　第２流路５２における冷媒１３の流通方向は、５４０度の角度位置から出口βに沿った方向である。そして、図６に示す通り、第２流路５２は、５４０度の角度位置から出口βにかけて、角度位置が大きくなるほど、周面に沿った幅が徐々に縮小するように形成されている。特に、第２流路５２は、基準幅の流路である基準流路５５を、インナーハウジング２１の他方の端面３９の方向（Ｚ方向負側の方向）に拡張した形状を有する。
　第３流路５３は、第１流路５１と第２流路５２の間に設けられ、第１流路５１と第２流路５２を連結する冷媒１３の流路である。第３流路５３は、周面に沿った幅が均一に形成される。また、この第３流路５３の幅は、第１流路５１の最も広い部分における幅よりも狭く、かつ、第２流路５２の最も広い部分における幅よりも狭くなるように形成される。本実施形態では、図６においてハッチングで示すように、第３流路５３は、３６０度から５４０度の角度位置の部分である。特に、本実施形態においては、第３流路５３の幅は、基準流路５５の幅である基準幅と等しい。この第３流路５３の構造は、冷媒１３の圧力損失の抑制、特に圧力損失の最小化に寄与する。
　また、第１流路５１と第３流路５３の境界、及び、第２流路５２と第３流路５３の境界は、インナーハウジング２１の周方向に沿った直線で形成される。さらに、本実施形態では、第１流路５１と第２流路５２の境界も、インナーハウジング２１の周方向に沿った直線で形成される。この直線は、基準流路５５を形成するときの壁部４２に相当するものである。このように、第１流路５１、第２流路５２、及び／または、第３流路５３の境界を直線で形成するのは、基準流路５５に概ね準拠することで、冷媒１３の圧力損失を低減し、より冷却性を高めるためである。
　［冷媒流路の作用］
　以下、上記のように構成される冷媒流路２４の作用を、比較例の冷媒流路６０と対比しながら説明する。
　図７は、比較例の冷媒流路６０の構成を示す説明図である。当該比較例においては、冷媒１３の入口α及び出口βの角度位置等、冷媒流路６０以外のインナーハウジング２１の構成は、本実施形態のインナーハウジング２１と同様である。図７に示すように、比較例の冷媒流路６０は、平行流路６１と傾斜流路６２によって、インナーハウジング２１の周面を周回するように構成される。平行流路６１は、冷媒１３の流路であって、一方の端面３８及び他方の端面３９に平行である。また、平行流路６１の周面に沿った幅は均一である。傾斜流路６２は、平行流路６１の接続部分に設けられる冷媒１３の流路であり、平行流路６１に対して傾斜して形成される。また、冷媒１３の流通方向に垂直な方向における傾斜流路６２の幅は、平行流路６１と同じである。
　そして、図７に示す通り、冷媒流路６０を平行流路６１で形成するときは、入口α及び出口βの離間角度に応じて、発熱範囲４５の中に冷媒流路６０が形成されない部分（以下、流路不形成部分６５という）が生じる。もちろん、出口βよりも先に平行流路６１を流路不形成部分６５まで形式的に延長して形成することもできるが、このような形式的な流路では冷媒１３が滞留するので、実質的な冷却作用が著しく低下する。このため、形式的な平行流路６１の延長部分は実質的な冷媒流路とはいえない。
　図８は、比較例の冷媒流路６０を採用したインナーハウジング２１の内面温度を示す説明図である。図８（Ａ）は、比較例の冷媒流路６０採用したときの左内周面３７の温度分布を表す。また、図８（Ｂ）は、比較例の冷媒流路６０を採用したときの右内周面３６の温度分布を表す。なお、図８では、濃度が高い（黒い）部分ほど高温であることを表す。
　図８に示すように、比較例の冷媒流路６０を採用すると、右内周面３６及び左内周面３７に、許容限界を超える著しい高温部分６６が生じる。そして、この高温部分６６は流路不形成部分６５に対応する。すなわち、比較例の冷媒流路６０では、流路不形成部分６５が形成されることが避けられない結果、高温部分６６が生じる。このため、比較例の冷媒流路６０では、第１モータ２０が十分に冷却されない不具合がある。
　図９は、本実施形態の冷媒流路２４を採用したインナーハウジング２１の内面温度を示す説明図である。図９（Ａ）は、本実施形態の冷媒流路２４を採用したときの左内周面３７の温度分布を表す。また、図９（Ｂ）は、本実施形態の冷媒流路２４を採用したときの右内周面３６の温度分布を表す。なお、図９では、濃度が高い（黒い）部分ほど高温度であることを表す。
　図９に破線で囲んで示すように、比較例の冷媒流路６０では著しい高温部分６６が生じていたのに対して、本実施形態に係る冷媒流路２４を採用したときには、この高温部分６６は生じない。したがって、本実施形態に係る冷媒流路２４は、第１モータ２０を十分に冷却できる。
　このように、本実施形態に係る冷媒流路２４が、高温部分６６を生じさせず、第１モータ２０を十分に冷却できるのは、冷媒流路２４が少なくとも第１流路５１と第２流路５２を備えるからである。
　具体的には、第１流路５１は入口αから幅が徐々に拡大する構造となっている。このため、冷媒流路２４は、第１流路５１を備えることによって、発熱範囲４５のうち少なくとも一方の端面３８側の端部に流路不形成部分６５を生じさせない構造となっている。また、第２流路５２は出口βにかけて幅が徐々に縮小する構造となっている。このため、冷媒流路２４は、第２流路５２を備えることによって、発熱範囲４５のうち少なくとも他方の端面３９側の端部に流路不形成部分６５を生じさせない構造となっている。
　したがって、冷媒流路２４は、第１流路５１と第２流路５２を備えることによって、流路不形成部分６５を生じさせず、発熱範囲４５のほぼ全体を冷媒１３で冷却する構造となっている。この結果、入口αと出口βの離間によって流路不形成部分６５が生じる比較例の冷媒流路６０と比較すると、本実施形態に係る冷媒流路２４は、発熱範囲４５のほぼ全部を、流通する冷媒１３によって冷却できる。このため、本実施形態に係る冷媒流路２４は、第１モータ２０を十分に冷却できる。
　図１０は、本実施形態に係る冷媒流路２４における冷媒１３の流速を示す説明図である。図１０においては、濃度が高い（黒い）部分ほど流速が高く、濃度が低い（白い）部分ほど流速が低いことを表す。但し、９０数度の角度位置にある白色帯は、シミュレーションの設定による単なるデータの欠落部分であり、冷媒１３の流速が低いことを示すものではない。
　図１０に示すように、冷媒流路２４においては、第１流路５１と第３流路５３がそれぞれに満たすべき構造の関係によって、これらの接続部分は、周方向に沿った幅が急縮小する急縮小部７１となる。また、冷媒流路２４においては、第３流路５３と第２流路５２がそれぞれに満たすべき構造の関係によって、これらの接続部分は、周方向に沿った幅が急拡大する急拡大部７２となる。
　通常は、流体の流路が急縮小や急拡大すると、これらの部分において流体の速度（流速）は局所的に著しく低下し、大きな圧力損失が発生する。しかし、冷媒流路２４では、第１流路５１及び第２流路５２の構造によって、急縮小部７１及び急拡大部７２の近傍における局所的かつ著しい速度低下が防止される。その結果、冷媒流路２４では、急縮小部７１及び急拡大部７２における圧力損失が抑えられ、急縮小部７１及び急拡大部７２を含めて十分な冷却性が実現される。
　具体的には、第１流路５１は、徐々に幅が拡大するように形成されているので、冷媒１３は入口αから第１流路５１を流通することによって、長い距離をかけて徐々に速度が低下する。このため、基準流路５５に対して幅が拡大された第１流路５１においても、冷媒１３はほぼ隅々まで拡散する。例えば、図１０に示す通り、第１流路５１の末端である急縮小部７１において、冷媒１３は、角部分にまで拡散しやすくなっている。その結果、第１流路５１の構造によって、発熱範囲４５の一方の端面３８側の部分が十分に冷却される。
　また、第１流路５１では冷媒１３の速度が低下するものの、その変化は緩やかであり、局所的な大きな流速の低下は生じない。このため、冷媒１３の速度の二乗に比例するエネルギー損失を抑えることができる。その結果、第１流路５１における冷媒１３の圧力の変化は緩やかとなり、第１流路５１において著しい圧力損失は生じない。
　その後、冷媒１３は、第１流路５１を通過したことによって速度が低下し、拡散性が高い状態で急縮小部７１に到達する。これにより、冷媒１３は、急縮小部７１で大きくエネルギーを損失することなく、第３流路５３に流入することができる。すなわち、冷媒流路２４は、第１流路５１の構造によって、急縮小部７１における圧力損失を低減している。
　上記の第１流路５１と同様に、第２流路５２は、徐々に幅が縮小するように形成されているので、冷媒１３は出口βに向けて第２流路２を流通することによって、長い距離をかけて徐々に速度が上昇する。このため、基準流路５５に対して幅が拡大された第２流路５２においても、冷媒１３はほぼ隅々まで拡散する。例えば、図１０に示す通り、第２流路５２の初端である急拡大部７２において、冷媒１３は、角部分にまで拡散しやすくなっている。その結果、第２流路５２の構造によって、発熱範囲４５の他方の端面３９側の部分が十分に冷却される。特に、冷媒流路２４が螺旋状に形成されていることで、急拡大部７２における冷媒１３の流通方向は、他方の端面３９側に傾斜する。このため、第３流路５３から流入する冷媒１３は、他方の端面３９に平行な壁部４２の方向に向けて流入することになる。その結果、急拡大部７２の角部分にまで冷媒１３が拡散しやすい。このように、急拡大部７２においても冷媒１３が拡散しやすくなっていることで、急拡大部７２またはその近傍における局所的な速度低下及び圧力損失が抑制される。
　また、第２流路５２では冷媒１３の速度が変化（上昇）するものの、その変化は緩やかであり、局所的に大きな流速の変化は生じない。このため、冷媒１３の速度の二乗に比例するエネルギー損失を抑えることができる。その結果、第２流路５２における冷媒１３の圧力の変化は緩やかとなり、第２流路５２において著しい圧力損失は生じない。
　なお、上記のように、冷媒流路２４は、第１流路５１及び第２流路５２によって冷媒１３の圧力損失を抑える構造となっているが、この圧力損失の抑制効果は比較例の冷媒流路６０よりも圧力損失をより良く抑える程度に顕著である。すなわち、冷媒１３の圧力損失について比較すると、本実施形態に係る冷媒流路２４の出口βにおける冷媒１３の圧力損失は、比較例の冷媒流路６０の出口βにおける冷媒１３の圧力損失よりも小さい。
　図１１は、冷媒１３の流速及び温度の変化を概略的に示すグラフである。図１１に示すように、冷媒流路２４では、急拡大部７２の近傍において、冷媒１３の速度が低く、かつ、温度が高い。このため、急拡大部７２及びその近傍が、第１モータ２０の冷却性に関して最も厳しい環境であり、高温になりやすい。しかし、図９に示した通り、急拡大部７２に対応する部分においても著しい高温にはならず、固定子２２に当接する右内周面３６及び左内周面３７の全体が、冷媒流路２４によって十分に冷却される。
　［第１モータと第２モータの連結構造］
　図１２は、回転電機１１全体の冷媒流路の構成を示す説明図である。図１２に示すように、第１モータ２０の冷媒流路２４は、入口αからＺ方向正方向に、いわゆる右巻き（右手巻き）の螺旋で延伸されて出口βに至る。これに対し、第２モータ２５の冷媒流路２９は、入口γからＺ方向負方向に、いわゆる左巻き（左手巻き）の螺旋で延伸されて出口δに至る。すなわち、第１モータ２０の冷媒流路２４と第２モータ２５の冷媒流路２９は、ヘリシティ（あるいはカイラリティ）が異なり、互いに逆巻きの螺旋となっている。このように、第１モータ２０の冷媒流路２４と第２モータ２５の冷媒流路２９を互いに逆巻きの螺旋状に形成すると、無駄に長い接続管を設けなくても、第１モータ２０の冷媒流路２４と第２モータ２５の冷媒流路２９は、連結管３０によって直線的に最短で接続され得る。このため、第１モータ２０と第２モータ２５は省スペースに配置され、コンパクトな回転電機１１が提供される。また、第１モータ２０の冷媒流路２４と第２モータ２５の冷媒流路２９を互いに逆巻きの螺旋状に形成すると、アウターハウジング１０に対する第１モータ２０と第２モータ２５の各取り付け面を容易に揃えることができ、各取り付け面が不揃いである場合よりも、第１モータ２０と第２モータ２５を省スペースに配置しやすい。
　第２モータ２５の冷媒流路２９は、上記のように第１モータ２０の冷媒流路２４に対して逆巻きの螺旋状に形成されるが、基本的な構造は第１モータ２０の冷媒流路２４と同様である。第２モータ２５のインナーハウジング２６は、第１モータ２０のインナーハウジング２１と同様に内管８１と外管８２で形成される。第２モータ２５の冷媒流路２９は内管８１の外周面に形成される。内管８１においては、フランジ部が設けられたＺ方向正側の端面が一方の端面８３であり、Ｚ方向負側の端面が他方の端面８４である。
　第２モータ２５の冷媒流路２９は、第１流路９１と第２流路９２を備える。本実施形態では、第２モータ２５の冷媒流路２９は、さらに第３流路９３を備える。第１流路９１は、インナーハウジング２６の一方の端面８３に沿って形成され、かつ、冷媒１３の流通方向に沿って、周面に沿った幅が拡大するように形成される。第２流路９２は、入口γからインナーハウジング２６の他方の端面８４に沿って形成され、かつ、冷媒１３の流通方向に沿って出口δにかけて、周面に沿った幅が縮小するように形成される。第３流路９３は、第１流路９１と第２流路９２の間に周面に沿った幅が均一になるように形成され、第１流路９１と第２流路９２を連結する。すなわち、第２モータ２５の冷媒流路２９は、逆巻きになっていることを除き、第１モータ２０の冷媒流路２４と同様に形成される。
　なお、回転電機１１のように、駆動ユニット１００に複数のモータをコンパクトに並べた回転電機を備える場合、アウターハウジング１０の冷媒流路１４は、例えば図１に示すように形成することが好ましい。すなわち、駆動ユニット１００をコンパクトに形成するためには、アウターハウジング１０の冷媒流路１４は、駆動ユニット１００を構成する各部間を実質的に最短経路で連結することが好ましい。但し、このようにアウターハウジング１０の冷媒流路１４を形成すると、回転電機を構成する各モータへの冷媒の入口及び出口は離間する。そして、駆動ユニット１００を特にコンパクトに構成するときには、回転電機を構成する各モータにおける冷媒流路の入口と出口は、概ね１８０度離間する。これは、図１等において、第１モータ２０の冷媒流路２４の入口α及び出口β、及び、第２モータ２５の冷媒流路２９の入口γ及び出口δが示す通りである。
　一方、第１モータ２０の冷却性能だけを考えれば、実質的に流路不形成部分６５が生じないように、第１モータ２０の冷媒流路２４の入口αと出口βは離間していないことが望ましい。第２モータ２５も同様である。すなわち、回転電機を構成する各個のモータに対する冷却性能だけを考えれば、冷媒流路の入口と出口は実質的に離間しないようにすることが望ましい。但し、このように、第１モータ２０及び／または第２モータ２５の単独での冷却性能を考慮すると、アウターハウジング１０の冷媒流路１４が冗長化する結果、駆動ユニット１００がコンパクトに構成できないデメリットがある。
　したがって、本実施形態の冷媒流路２４及び冷媒流路２９の構造、並びに、これらの連結構造は、冷媒１３の流路に関して駆動ユニット１００を最大限にコンパクトに形成することを可能とし、その上で、第１モータ２０及び第２モータ２５の冷却性を最大限に高める最良の構造である。
　［第１変形例］
　上記実施形態においては、第１モータ２０の冷媒流路２４は、第１流路５１と第２流路５２に加えて、これらを連結する第３流路５３を備える。また、第２モータ２５の冷媒流路２９もこれと同様であり、第１流路９１と第２流路９２に加えて、これらを連結する第３流路９３を備える。しかし、冷却性や圧力損失等を考慮して、第３流路５３，９３が省略される場合がある。この場合も、上記実施形態に係る冷媒流路２４等と同様の効果が得られる。
　図１３は、第１変形例の冷媒流路９５の構成を示す説明図である。変形例の冷媒流路９５は、第１モータ２０の冷媒流路２４における第３流路５３を省略し、第１流路５１と第２流路５２を直接に連結した冷媒流路である。変形例の冷媒流路８５では、０度（入口α）から３６０度または１８０度の角度位置の範囲が、一方の端面３８に沿って形成され、かつ、冷媒１３の流通方向に沿って周面に沿った幅が拡大するように形成されている範囲である。したがって、変形例の冷媒流路８５においては、０度から３６０度または１８０度の範囲が第１流路５１である。
　同様に、変形例の冷媒流路８５では、１８０度または３６０度から５４０度（出口β）の角度位置の範囲が、他方の端面３９に沿って形成され、かつ、冷媒１３の流通方向に沿って出口βにかけて周面に沿った幅が縮小するように形成されている範囲である。したがって、冷媒流路８５においては、１８０度または３６０度から５４０度（出口β）の範囲が、第２流路５２である。
　なお、１８０度から３６０度の角度位置の範囲は、上記のように第１流路５１と一体に捉えることにより第１流路５１としての条件を満たし、第２流路５２と一体に捉えることによって第２流路５２としての条件を満たす。このため、１８０度から３６０度の角度位置の範囲は、第１流路５１と第２流路５２のどちらにも属することができる。また、基準流路５５よりも周方向に沿った幅が拡張されているので、第３流路５３，９３とは異なる。したがって、１８０度から３６０度の角度位置の範囲は、第１流路５１と第２流路５２のいずれか一方または両方に属するものとする。
　［第２変形例］
　上記実施形態においては、第１モータ２０の冷媒流路２４は第３流路５３を備え、第２モータ２５の冷媒流路２９は第３流路９３を備える。そして、これらの第３流路５３，９３は、インナーハウジング２１，２６の半周にわたって設けられている。しかし、第３流路５３，９３の巻数は、許容される圧力損失（以下、許容圧力損失という）や入口α，γ、出口β，δの各寸法等に応じて、適合により、任意に変更することができる。
　図１４は、第２変形例に係る冷媒流路９６の構成を示す説明図である。図１４に示すように、例えば、許容圧力損失が大きく、比較的大きな圧力損失が許容され得るときには、第３流路５３，９３の巻数を増やすことができる。逆に、許容圧力損失が小さく、比較的小さな圧力損失しか許容し得ないときには、第３流路５３，９３の巻数を減らすことができる（図１３参照）。
　なお、第３流路５３，９３の巻数を変更することは、冷媒流路２４，２９の巻数を変更することと同義である。また、第３流路５３，９３の巻数は、第３流路５３，９３の幅、並びに、第３流路５３，９３及び冷媒流路２４，２９が形成する螺旋の角度（ピッチ）と相関があり、これらのうち１つを決定することにより、他のパラメータも自動的に決定される。したがって、上記第２変形例のように、第３流路５３，９３の巻数を変更する代わりに、第３流路５３，９３の幅、または、第３流路５３，９３及び冷媒流路２４，２９が形成する螺旋の角度を変更してもよい。また、許容圧力損失は、例えば固定子２２，２７の寸法等に応じて適合により決定される。
　以上のように、本実施形態及び変形例に係る回転電機１１は、筒状のハウジングであるインナーハウジング２１（２６）を備える。筒状のハウジングであるインナーハウジング２１（２６）は、冷媒１３が流通する流路である冷媒流路２４（２９）と、冷媒１３が冷媒流路２４（２９）に流入する入口α（γ）と、冷媒１３が冷媒流路２４（２９）から流出する出口β（δ）と、を有する。そして、冷媒流路２４は、インナーハウジング２１（２６）の周面を螺旋状に周回するように形成される。その上で、冷媒流路２４（２９）は、インナーハウジング２１（２６）の一方の端面３８（８３）に沿って形成され、かつ、入口α（γ）から冷媒１３の流通方向に沿って、周面に沿った幅が拡大するように形成された第１流路５１（９１）と、インナーハウジング２１（２６）の他方の端面３９（８４）に沿って形成され、かつ、冷媒１３の流通方向に沿って出口β（δ）にかけて、周面に沿った幅が縮小するように形成された第２流路５２（９２）と、を備える。
　このように、回転電機１１のインナーハウジング２１（２６）に冷媒流路２４（２９）を設けるときに、冷媒流路２４（２９）が第１流路５１（９１）及び第２流路５２（９２）を備えていると、冷媒１３の入口α（γ）と出口β（δ）が離間しているときでも、実質的に流路不形成部分６５が生じない。また、第１流路５１（９１）及び第２流路５２（９２）は、冷媒１３の局所的な速度低下及び圧力損失の増大を抑制し、そのほぼ全体において十分な冷却性が得られる構造となっている。これらのことから、冷媒流路２４（２９）では、第１流路５１（９１）及び第２流路５２（９２）によって、発熱範囲４５のほぼ全体が冷媒流路２４（２９）を流通する冷媒１３によって冷却され得る。したがって、第１流路５１（９１）及び第２流路５２（９２）を有する冷媒流路２４（２９）が形成された回転電機１１では、冷却性が向上し、必要な冷却性が得られる。
　また、上記実施形態及び変形例に係る回転電機１１は、冷媒１３の入口α（γ）と出口β（δ）が、インナーハウジング２１（２６）の周方向において離間した位置に設けられている。このため、上記の冷却性向上効果が特に顕著である。
　上記実施形態及び変形例に係る回転電機１１は、冷媒流路２４（２９）が、第１流路５１（９１）と第２流路５２（９２）の間に、幅が均一な第３流路５３（９３）を備える。第３流路５３（９３）は、幅が均一であることによって、冷媒流路２４（２９）を流通する冷媒１３の速度低下及び圧力損失を低減する。したがって、冷媒流路２４（２９）が第３流路５３（９３）を備えることによって、許容圧力損失の条件を満たしつつ、必要とされる十分な冷却効果が得られやすくなる。
　上記実施形態及び変形例に係る回転電機１１では、第３流路５３（９３）の幅は、第１流路５１（９１）の最も広い部分における幅よりも狭く、かつ、第２流路５２（９２）の最も広い部分における幅よりも狭い。この構造により、特に圧力損失が抑制されやすい。その結果、許容圧力損失の条件を満たしつつ、必要とされる十分な冷却効果が特に得られやすい。
　上記実施形態及び変形例に係る回転電機１１では、入口α（γ）と出口β（δ）を、許容する冷媒１３の圧力損失に応じて定まる均一な幅で連結する流路を基準流路５５とするときに、第１流路５１（９１）は、この基準流路５５を、インナーハウジング２１（２６）の一方の端面３８（８３）の方向に拡張した形状を有する。また、第２流路５２（９２）は、基準流路５５を、インナーハウジング２１（２６）の他方の端面３９（８４）の方向に拡張した形状を有する。基準流路５５を形成するときには、この基準流路５５がインナーハウジング２１（２６）を周回するときに流路不形成部分６５が形成されることが避けられない。これに対して、上記のように第１流路５１（９１）及び第２流路５２（９２）が、基準流路５５を一方の端面３８（８３）及び他方の端面３８（８４）の方向にそれぞれ拡張された形状となっている。このため、冷媒流路２４（２９）においては、基準流路５５を形成するときに発生する流路不形成部分６５の部分が、第１流路５１（９１）及び第２流路５２（９２）となる。その結果、回転電機１１は、より確実に冷却される。
　上記実施形態及び変形例に係る回転電機１１では、第１流路５１（９１）と第３流路５３（９３）の境界、及び、第２流路５２（９２）と第３流路５３（９３）の境界が、インナーハウジング２１（２６）の周方向に沿った直線で形成されている。これにより、第３流路５３（９３）は、概ね基準流路５５に準拠する流路となる。その結果、第３流路５３（９３）における冷媒１３の圧力損失が低減され、より冷却性が高められる。
　上記実施形態及び変形例に係る回転電機１１では、第１流路５１（９１）は、入口α（γ）から、インナーハウジング２１（２６）の周面を一周する範囲に設けられている。また、第２流路５２（９２）は、出口β（δ）から、インナーハウジング２１（２６）の周面を一周する範囲に設けられている。入口α（γ）から一周分の範囲、及び、出口β（δ）から一周分の範囲は、特に流路不形成部分６５が生じやすい部分である。したがって、少なくとも入口α（γ）から一周分の範囲に第１流路５１（９１）を設け、少なくとも出口β（δ）から一周分の範囲に第２流路５２（９２）が設けられていると、回転電機１１の冷却性が向上しやすい。
　但し、入口α（γ）から一周分の範囲を超えて第１流路５１（９１）が設けられていてもよく、出口β（δ）から一周分の範囲に第２流路５２（９２）が設けられていてもよい。また、図１３に示したように第３流路５３（９３）を設けない場合等、その他の事情があるときには、第１流路５１（９１）及び／または第２流路５２（９２）が、一周分の範囲の全部に設けられていなくてもよい。
　上記実施形態及び変形例に係る回転電機１１では、インナーハウジング２１（２６）は、第１ハウジングであるインナーハウジング２１と、第２ハウジングであるインナーハウジング２６と、連結管３０と、有する。第１ハウジングであるインナーハウジング２１は、第１固定子である固定子２２及び第１回転子である回転子２３を収容し、冷媒流路２４を有する。第２ハウジングであるインナーハウジング２６は、第２固定子である固定子２７及び第２回転子である回転子２８を収容し、冷媒流路２９を有する。そして、連結管３０は、第１ハウジングであるインナーハウジング２１の出口βと、第２ハウジングであるインナーハウジング２６の入口γと、を無駄なく直線的に連結する。このため、２つのモータを内蔵する回転電機１１が、これらの冷却性を保ちつつ、コンパクトに構成される。また、副次的には、回転電機１１が低コスト化される。
　上記実施形態及び変形例に係る回転電機１１では、第２ハウジングであるインナーハウジング２６の冷媒流路２９は、第１ハウジングであるインナーハウジング２１の冷媒流路２４に対して逆巻きの螺旋状に形成されている。このように、連結する２つの冷媒流路２４，２９を互いに逆巻きの螺旋状に形成すると、２つのモータを内蔵する回転電機１１が、これらの冷却性を保ちつつ、特にコンパクトに構成されやすい。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態及び各変形例で説明した構成は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を限定する趣旨ではない。
　例えば、第１モータ２０が発電用モータであり、第２モータ２５が駆動用モータとしてもよい。また、第１モータ２０及び第２モータ２５の両方が駆動用モータであってもよく、第１モータ２０及び第２モータ２５の両方が発電用モータであってもよい。また、回転電機１１は、第１モータ２０または第２モータ２５のいずれか一方のみを備える構成であってもよい。
　上記実施形態では、冷媒流路２４は、内管３１の外周面に設けられた溝部４１によって形成されているが、この代わりに、外管３２の内周面に同様の溝部を設けることによって冷媒流路２４を形成することができる。また、冷媒流路２４は、内管３１の外周面及び外管３２の内周面の両方に溝部を設けることによって形成されてもよい。冷媒流路２９についても同様である。
　また、上記実施形態及び変形例では、冷媒流路２４においては、第１流路５１の幅は滑らかに拡大し、第２流路５２の幅は滑らかに縮小している。しかし、第１流路５１及び第２流路５２の幅は例えば段階的に変化してもよい。第１流路５１及び第２流路５２の幅が段階的に変化する場合でも、上記実施形態等と同様の効果を得ることができる。但し、第１流路５１及び第２流路５２の幅は、上記実施形態等のようにできる限り滑らかに変化することが好ましい。冷媒流路２９についても同様である。

Claims (9)

  1. 　冷媒が流通する流路と、前記冷媒が前記流路に流入する入口と、前記冷媒が前記流路から流出する出口と、を有する筒状のハウジングを備え、前記流路が、前記ハウジングの周面を螺旋状に周回するように形成された回転電機であって、
    　前記流路が、
    　　前記ハウジングの一方の端面に沿って形成され、かつ、前記入口から前記冷媒の流通方向に沿って、前記周面に沿った幅が拡大するように形成された第１流路と、
    　　前記ハウジングの他方の端面に沿って形成され、かつ、前記冷媒の流通方向に沿って前記出口にかけて、前記周面に沿った幅が縮小するように形成された第２流路と、
    を備える、
    回転電機。
  2. 　請求項１に記載の回転電機であって、
    　前記入口と前記出口が、前記ハウジングの周方向において離間した位置に設けられている、
    回転電機。
  3. 　請求項１または２に記載の回転電機であって、
    　前記流路が、前記第１流路と前記第２流路の間に、幅が均一な第３流路を備える、
    回転電機。
  4. 　請求項３に記載の回転電機であって、
    　前記第３流路の幅は、前記第１流路の最も広い部分における幅よりも狭く、かつ、前記第２流路の最も広い部分における幅よりも狭い、
    回転電機。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項に記載の回転電機であって、
    　前記入口と前記出口を、許容する前記冷媒の圧力損失に応じて定まる均一な幅で連結する流路を基準流路とするときに、
    　　前記第１流路は、前記基準流路を、前記ハウジングの前記一方の端面の方向に拡張した形状を有し、
    　　前記第２流路は、前記基準流路を、前記ハウジングの前記他方の端面の方向に拡張した形状を有する、
    回転電機。
  6. 　請求項３または４に記載の回転電機であって、
    　前記第１流路と前記第３流路の境界、及び、前記第２流路と前記第３流路の境界は、前記ハウジングの周方向に沿った直線で形成されている、
    回転電機。
  7. 　請求項１～６のいずれか１項に記載の回転電機であって、
    　前記第１流路は、前記入口から、前記ハウジングの周面を一周する範囲に設けられ、
    　前記第２流路は、前記出口から、前記ハウジングの周面を一周する範囲に設けられている、
    回転電機。
  8. 　請求項１～７のいずれか１項に記載の回転電機であって、
    　前記ハウジングは、
    　　第１固定子及び第１回転子を収容し、かつ、前記流路を有する第１ハウジングと、
    　　第２固定子及び第２回転子を収容し、かつ、前記流路を有する第２ハウジングと、
    　　前記第１ハウジングの前記出口と前記第２ハウジングの前記入口とを直線的に連結する連結管と、
    　を有する、
    回転電機。
  9. 　請求項８に記載の回転電機であって、
    　前記第２ハウジングの前記流路は、前記第１ハウジングの前記流路に対して逆巻きの螺旋状に形成されている、
    回転電機。
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