WO2024052954A1 - 回転電機冷却システム、及び、回転電機冷却方法 - Google Patents

回転電機冷却システム、及び、回転電機冷却方法 Download PDF

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WO2024052954A1
WO2024052954A1 PCT/JP2022/033238 JP2022033238W WO2024052954A1 WO 2024052954 A1 WO2024052954 A1 WO 2024052954A1 JP 2022033238 W JP2022033238 W JP 2022033238W WO 2024052954 A1 WO2024052954 A1 WO 2024052954A1
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WO
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oil
flow path
pump
reservoir tank
electrical machine
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Application number
PCT/JP2022/033238
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
豪成 奥山
Original Assignee
日産自動車株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil

Definitions

  • the present invention relates to a cooling system and a cooling method for a rotating electric machine.
  • JP2020-91001A provides lubrication for power transmission devices that can appropriately reduce losses due to oil agitation resistance without increasing the size or providing a separate oil tank or reservoir tank.
  • the structure is disclosed.
  • cooling performance In an oil-cooled rotating electrical machine, its cooling performance (heat removal performance) is, in principle, determined by the amount of oil supplied to the rotating electrical machine that is to be cooled. That is, the cooling performance of an oil-cooled rotating electrical machine is substantially determined by the oil supply capacity of the feed pump that supplies oil to the rotating electrical machine. Therefore, in order to improve the cooling performance of the oil-cooled rotating electric machine, it is necessary to employ a feed pump with a large flow rate.
  • oil-cooled rotating electric machines cannot be replaced by simple solutions other than simply replacing the feed pump with one with a higher flow rate or adding another feed pump. Therefore, it is required to improve cooling performance.
  • An object of the present invention is to provide a rotating electrical machine cooling system and a rotating electrical machine cooling method that can improve the cooling performance of an oil-cooled rotating electrical machine compared to conventional systems.
  • An embodiment of the present invention is a rotating electrical machine cooling system that cools a rotating electrical machine by circulating oil, which is a refrigerant.
  • This rotating electrical machine cooling system includes an oil pan that stores the oil that flows through the rotating electrical machine and accumulates due to its own weight, a reservoir tank that stores the oil pumped out from the oil pan, and a reservoir tank that pumps oil from the reservoir tank.
  • a first pump that supplies the oil to the rotating electrical machine via an oil cooler;
  • a second pump that has a flow rate larger than the first pump and has a variable flow path through which the oil flows; and a flow path through which the second pump flows the oil.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a rotating electric machine cooling system.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of the configuration of the first control valve.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of the configuration of the second control valve.
  • FIG. 4 is a flowchart related to switching the flow path of the second pump.
  • FIG. 5 is a time chart illustrating temporal changes in the liquid level in the reservoir tank, the amount of oil supplied to the rotating electric machine, and the like.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of a rotating electrical machine cooling system according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a flowchart related to flow path switching in the second embodiment.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing dead space generated around the rotating electric machine.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing a preferred configuration example of the reservoir tank.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing another preferred configuration example of a reservoir tank.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing yet another preferred configuration example of a reservoir tank.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram showing a reservoir tank provided with fins inside.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram showing an example of a particularly preferred configuration of a rotating electric machine and a reservoir tank.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram showing the positions of bearings of a rotating electric machine.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a rotating electrical machine cooling system 100.
  • the rotating electrical machine cooling system 100 is a system that cools an oil-cooled rotating electrical machine 11, which is an object to be cooled, by circulating oil as a refrigerant (hereinafter simply referred to as oil 10).
  • the rotating electric machine cooling system 100 includes an oil pan 12, a reservoir tank 13, a first pump 14, a second pump 15, a first control valve V 1 , a second control valve V 2 , an oil cooler 16, It includes a liquid level sensor 17 and a controller 18.
  • the oil pan 12, the reservoir tank 13, the first pump 14, the second pump 15, the first control valve V 1 , the second control valve V 2 , and the liquid level sensor 17 are integrated into one
  • the integral housing 19 keeps it oil-tight.
  • solid lines and broken lines indicate oil flow paths (circulation paths), and dashed-dotted lines indicate input/output of control signals and other signals.
  • the rotating electric machine 11 functions as a motor, a generator, or a motor and a generator.
  • the rotating electric machine 11 is an electric motor, and is mounted on a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle.
  • the rotating electric machine 11 is particularly suitably used in a vehicle that requires a low center of gravity.
  • the rotating electrical machine 11 is, for example, a permanent magnet synchronous motor, and is composed of a rotor 301 and a stator 302, and an air gap 304 is formed between the rotor 301 and the stator 302 (See Figure 8).
  • the oil 10 is branched by a branch pipe (not shown) and is supplied to one or more locations of the rotating electrical machine 11.
  • the branch pipe is connected to the oil pan 12 by a relief valve (not shown), and when the pressure in the branch pipe exceeds a predetermined pressure for safety, the oil 10 leaks into the oil pan 12.
  • the object to be cooled is one rotating electrical machine 11, but the rotating electrical machine cooling system 100 can cool a plurality of objects by circulating the oil 10.
  • the flow path of the oil 10 is appropriately branched toward each object to be cooled by the same branch piping as described above.
  • the oil pan 12 is a space formed in the housing 19 or a part thereof, and is a first storage part that at least temporarily stores the oil 10 that flows through the rotating electrical machine 11 and accumulates due to its own weight.
  • the oil pan 12 is formed in a vertically lower portion (bottom) of the housing 19 when the rotating electrical machine 11 is installed.
  • the depth (volume) of the oil pan 12 is set according to the amount of oil sealed, the volume of the reservoir tank 13, the position of the air gap 304 of the rotating electric machine 11, etc. Specifically, even if the liquid level of the oil 10 stored in the oil pan 12 is inclined due to acceleration generated in the vehicle, etc., the liquid level of the oil 10 is prevented from reaching the air gap 304 of the rotating electric machine 11.
  • the depth of the oil pan 12 is set. This is to reduce stirring loss caused by the rotor 301.
  • all of the sealed oil can be stored in the reservoir tank 13. Therefore, the depth of the oil pan 12 is substantially minimized, and the height of the rotating electric machine cooling system 100 is suppressed.
  • the reservoir tank 13 is a space formed in the housing 19 separated from the oil pan 12 or a part thereof, and is a second storage section that stores oil pumped out from the oil pan 12.
  • oil 10 stored in a reservoir tank 13 is supplied to the rotating electrical machine 11 via an oil cooler 16 . Therefore, the reservoir tank 13 stores the oil 10 to be supplied to the rotating electric machine 11 for cooling.
  • the volume of the reservoir tank 13 can be set arbitrarily. In this embodiment, the reservoir tank 13 is capable of storing the entire amount of oil 10 sealed therein.
  • the reservoir tank 13 is connected to the oil pan 12 via a relief valve (safety valve) not shown.
  • a relief valve safety valve
  • excess oil 10 exceeding the capacity of the reservoir tank 13 is discharged into the oil pan 12 via a relief valve.
  • the first pump 14 pumps oil 10 from the reservoir tank 13 and supplies the pumped oil 10 to the rotating electrical machine 11 via the oil cooler 16. That is, the first pump 14 is a so-called feed pump.
  • the first pump 14 for example, an electric or mechanical pump can be used.
  • the first pump 14 is a mechanical pump (for example, a trochoid type) that is connected to the output shaft 303 (see FIG. 8) of the rotating electrical machine 11 and is driven by the torque generated on the output shaft 303 by the rotating electrical machine 11. oil pump). Therefore, the flow rate S1 of the first pump 14 is proportional to the rotation speed Nm of the rotating electric machine 11 (see FIG. 5).
  • the second pump 15 has a larger flow rate (suction amount and discharge amount) than the first pump 14, and the flow path through which the oil 10 flows is variable. Specifically, the second pump 15 can pump out the oil 10 from the oil pan 12 and supply it to the reservoir tank 13. That is, the second pump 15 functions as a so-called scavenge pump. Further, the second pump 15 can also pump out the oil 10 from the reservoir tank 13 and supply it to the rotating electric machine 11 via the oil cooler 16 . That is, the second pump 15 can also function as a feed pump.
  • the flow rate of the second pump 15 is set larger than the flow rate of the first pump 14 because, in principle, the oil is stored in the reservoir tank 13 and the oil 10 is supplied from the reservoir tank 13 to the rotating electric machine 11. It's for a reason. As a result, the amount of oil stored in the oil pan 12 is substantially minimized, so that the oil pan 12 is shallow and the rotating electrical machine 11 and the rotating electrical machine cooling system 100 can be formed at a low center of gravity.
  • the second pump 15 for example, an electric or mechanical pump can be used, regardless of the specific type of pump employed as the first pump 14.
  • the second pump 15 is connected to the output shaft 303 of the rotating electric machine 11, like the first pump 14, and is a mechanical pump (for example It consists of a trochoid-type oil pump). Therefore, the flow rate S2 of the second pump 15 is proportional to the rotation speed Nm of the rotating electric machine 11.
  • the first control valve V 1 and the second control valve V 2 cooperate with each other, and the flow path through which the second pump 15 flows the oil 10 (hereinafter referred to as the second pump 15
  • the first control valve V 1 is provided on the suction side of the second pump 15 in a suction flow path that connects the oil pan 12 and reservoir tank 13 to the second pump 15 .
  • the first control valve V 1 connects a suction passage of the second pump 15 to a suction passage C 1 that connects the oil pan 12 and the second pump 15 , and a suction passage that connects the reservoir tank 13 and the second pump 15 . C3 .
  • the second control valve V 2 is provided on the discharge side of the second pump 15 in a discharge flow path that connects the second pump 15 with the reservoir tank 13 and the oil cooler 16 .
  • the second control valve V2 connects the discharge flow path of the second pump 15, the discharge flow path C2 that connects the second pump 15 and the reservoir tank 13, and the second pump 15 and the rotating electric machine 11 (oil cooler 16).
  • the discharge flow path C4 to be connected is controlled to one of the following.
  • the first flow path (C 1 , C 2 ) is a flow path that pumps out the oil 10 from the oil pan 12 and supplies it to the reservoir tank 13, as shown by the solid line.
  • the first channels (C 1 , C 2 ) include a suction channel C 1 that pumps out the oil 10 from the oil pan 12 and a discharge channel C 2 that supplies the oil 10 to the reservoir tank 13. Consisted of.
  • the second flow path (C 3 , C 4 ) is a flow path that pumps out the oil 10 from the reservoir tank 13 and supplies it to the rotating electric machine 11 via the oil cooler 16, as shown by the broken line.
  • the second channels (C 3 , C 4 ) include a suction channel C 3 that pumps out the oil 10 from the reservoir tank 13 and a discharge channel that supplies oil to the rotating electric machine 11 (oil cooler 16). It is composed of C4 and.
  • the oil cooler 16 cools the oil 10 supplied to the rotating electric machine 11 by exchanging heat with the running wind (air) generated by the running of the vehicle, the coolant circulating in the radiator, and the like.
  • the oil cooler 16 cools the oil 10 that the first pump 14 supplies to the rotating electrical machine 11, and also cools the oil 10 when the second pump 15 supplies the oil 10 in the reservoir tank 13 to the rotating electrical machine 11. Cool 10. Therefore, the rotating electric machine 11 is supplied with oil 10 cooled by the oil cooler 16 .
  • the oil 10 supplied to the rotating electrical machine 11 cools part or all of the rotating electrical machine 11 by circulating inside the rotating electrical machine 11, and is then collected and stored in the oil pan 12 again.
  • the liquid level sensor 17 detects the height of the liquid level of the oil 10 in the reservoir tank 13 (hereinafter referred to as liquid level height OL in the reservoir tank 13). Since the specific shape and volume of the reservoir tank 13 are determined in advance by design, the liquid level OL (oil level) in the reservoir tank 13 is substantially the same as that of the oil 10 stored in the reservoir tank 13. represents quantity. That is, the liquid level sensor 17 substantially functions as a sensor that detects the amount of oil 10 stored in the reservoir tank 13 (hereinafter referred to as the oil storage amount).
  • the controller 18 is a control unit that comprehensively controls the operations of the rotating electrical machine 11 and the rotating electrical machine cooling system 100.
  • the controller 18 is configured by one or more computers or other electronic circuits, and is programmed (or set) to control the operation of the rotating electrical machine 11 and the rotating electrical machine cooling system 100 at a predetermined control cycle. .
  • the controller 18 sets an upper limit value U lim and a lower limit value L lim for the liquid level height OL in the reservoir tank 13 .
  • the upper limit value U lim and the lower limit value L lim are standards for the amount of oil 10 stored in the reservoir tank 13, and are set in advance by adaptation based on experiments, simulations, etc.
  • the upper limit value U lim is a threshold value indicating that there is a sufficient amount of oil stored in order to use the second pump 15 as a feed pump. That is, when the liquid level height OL is equal to or higher than the upper limit value U lim , the mode of use of the second pump 15 is switched to the mode of use as an additional feed pump, and the oil 10 is pumped from the oil pan 12 to the reservoir tank 13. It is determined that even if the operation is interrupted, the oil 10 in the reservoir tank 13 will not be depleted and the supply of the oil 10 to the rotating electrical machine 11 will not be delayed.
  • the lower limit value L lim is a threshold value indicating that there is not enough oil storage to use the second pump 15 as a feed pump. That is, when the liquid level height OL is below the lower limit L lim , the amount of oil stored in the reservoir tank 13 has decreased, and the second pump 15 is used as a scavenge pump to replenish the oil 10 to the reservoir tank 13. It is judged that it should be done.
  • the controller 18 controls the flow path of the second pump 15 to be connected to the first flow path (C 1 , C2 ) to the second flow path ( C3 , C4 ). Further, when the liquid level height OL in the reservoir tank 13 becomes lower limit value L lim or less, the controller 18 controls the flow path of the second pump 15 to be connected to the second flow path (C 3 , C 4 ) to the first flow path (C 1 , C 2 ).
  • the upper limit value U lim is set to a value larger than the lower limit value L lim (U lim >L lim ), but the present invention is not limited to this.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing a configuration example of the first control valve V1 .
  • the first control valve V1 is configured by, for example, a solenoid valve.
  • FIG. 2(A) shows a state where the first control valve V 1 is off
  • FIG. 2(B) shows a state where the first control valve V 1 is on.
  • the first control valve V1 when the first control valve V1 is off, the first control valve V1 disconnects the reservoir tank 13 and the second pump 15, and disconnects the oil pan 12 and the second pump 15 from each other. Connect the pump 15. Thereby, the first control valve V 1 sets the suction flow path of the second pump 15 to the suction flow path C 1 .
  • the first control valve V1 when the first control valve V1 is on, the first control valve V1 disconnects the oil pan 12 and the second pump 15, and disconnects the oil pan 12 and the second pump 15 from each other. Connect the second pump 15. Thereby, the first control valve V1 sets the suction flow path of the second pump 15 to the suction flow path C3 .
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing a configuration example of the second control valve V2 .
  • the second control valve V2 is configured, for example, by a solenoid valve, similarly to the first control valve V1 .
  • FIG. 3(A) shows a state where the second control valve V 2 is off, and
  • FIG. 3(B) shows a state where the second control valve V 2 is on.
  • the second control valve V2 when the second control valve V2 is off, the second control valve V2 disconnects the second pump 15 and the oil cooler 16, and disconnects the second pump 15 from the oil cooler 16. Connect the reservoir tank 13. Thereby, the second control valve V2 sets the discharge flow path of the second pump 15 to the discharge flow path C2 .
  • the second control valve V2 when the second control valve V2 is on, the second control valve V2 disconnects the second pump 15 and the reservoir tank 13, and and the oil cooler 16. Thereby, the second control valve V2 sets the discharge flow path of the second pump 15 to the discharge flow path C4 .
  • the controller 18 turns on the control valves V 1 and V 2 when the liquid level height OL in the reservoir tank 13 becomes equal to or higher than the upper limit value U lim . Thereby, the controller 18 switches the flow path of the second pump 15 from the first flow path (C 1 , C 2 ) to the second flow path (C 3 , C 4 ).
  • the controller 18 controls the control valves V 1 and V 2 to turn off. Thereby, the controller 18 switches the flow path of the second pump 15 from the second flow path (C 3 , C 4 ) to the first flow path (C 1 , C 2 ).
  • the controller 18 After controlling the control valves V 1 and V 2 to be turned on or off, the controller 18 maintains the control state of the control valves V 1 and V 2 until any of the above control conditions is satisfied. That is, when the flow path of the second pump 15 becomes the second flow path (C 3 , C 4 ), the second pump continues to operate until the liquid level height OL in the reservoir tank 13 becomes equal to or lower than the lower limit L lim . 15 channels are maintained as second channels (C 3 , C 4 ). Similarly, when the flow path of the second pump 15 becomes the first flow path (C 1 , C 2 ), the second The flow path of the pump 15 is maintained at the first flow path (C 1 , C 2 ).
  • the state in which the control valves V 1 and V 2 are turned off and the flow path of the second pump 15 is the first flow path (C 1 , C 2 ) is the normal (standard) state of the rotating electric machine cooling system 100. It is. Then, as described above, the controller 18 temporarily changes the flow path of the second pump 15 to the second flow path (C 3 , C 4 ) to supply the oil 10 to the rotating electric machine 11. Increase supply. As a result, the amount of heat removed from the rotating electrical machine 11, that is, the cooling performance of the rotating electrical machine 11, is temporarily improved.
  • FIG. 4 is a flowchart related to switching the flow path of the second pump 15. As shown in FIG. 4, in step S11, the controller 18 acquires the liquid level height OL in the reservoir tank 13 and compares it with the upper limit value U lim .
  • step S11 If it is determined in step S11 that the liquid level height OL is greater than or equal to the upper limit value Ulim , the process proceeds to step S12. Then, in step S12, the controller 18 switches the flow path of the second pump 15 to the second flow path (C 3 , C 4 ) using the control valves V 1 and V 2 . As a result, the second pump 15 functions as a feed pump, so pumping out the oil 10 from the oil pan 12 is temporarily interrupted. Oil 10 is supplied by. As a result, the cooling performance of the rotating electrical machine 11 is improved.
  • step S11 determines whether the liquid level height OL is less than the upper limit value Ulim . If it is determined in step S11 that the liquid level height OL is less than the upper limit value Ulim , the process proceeds to step S13. Then, in step S13, the controller 18 compares the liquid level height OL in the reservoir tank 13 with the lower limit value Llim .
  • step S13 If it is determined in step S13 that the liquid level height OL is less than or equal to the lower limit Llim , the process proceeds to step S14. Then, in step S14, the controller 18 switches the flow path through which the second pump 15 flows the oil 10 to the first flow path (C 1 , C 2 ) using the control valves V 1 and V 2 . Thereby, the second pump 15 functions as a scavenge pump, pumping out the oil 10 from the oil pan 12 and supplying it to the reservoir tank 13. As a result, oil 10 is supplied to rotating electrical machine 11 by one of the first pumps 14. Furthermore, since the second pump 15 has a larger flow rate than the first pump 14, the amount of oil stored in the reservoir tank 13 gradually increases.
  • step S13 if it is determined in step S13 that the liquid level height OL is greater than the lower limit Llim , the process proceeds to step S15.
  • the controller 18 directly feeds the second pump. It is determined that even if it continues to be used as a pump, the oil 10 in the reservoir tank 13 will not be depleted and the supply of oil 10 to the rotating electrical machine 11 will not be interrupted.
  • step S15 the controller 18 maintains the flow path of the second pump 15 at the previous first flow path (C 1 , C 2 ) or second flow path (C 3 , C 4 ).
  • FIG. 5 is a time chart showing temporal changes in the liquid level height OL in the reservoir tank 13, the supply amount ⁇ S of the oil 10 to the rotating electrical machine 11, and the like.
  • FIG. 5(A) shows the rotation speed Nm of the rotating electrical machine 11.
  • FIG. 5(B) shows the flow rate S of each pump 14, 15. In FIG. 5(B), the broken line indicates the flow rate S1 of the first pump 14, and the solid line indicates the flow rate S2 of the second pump 15.
  • FIG. 5(C) shows the liquid level height OL in the reservoir tank 13.
  • FIG. 5(D) shows the on/off states of the control valves V 1 and V 2 .
  • FIG. 5(E) shows the supply amount ⁇ S of the oil 10 to the rotating electrical machine 11.
  • FIG. 5(E) indicates the amount of oil 10 supplied by the first pump 14 and/or the second pump 15, and the broken line in FIG. 5(E) indicates the amount of oil 10 supplied by the first pump 14. (Flow rate S 1 ) is shown. Further, in FIG. 5E, the difference between the supply amount ⁇ S and the supply amount (flow rate S 1 ) of the oil 10 by the first pump 14 is shown by hatching.
  • the controller 18 normally turns off the control valves V 1 and V 2 and sets the flow path of the second pump 15 to the first flow path (C 1 , C 2 ). Therefore, when the rotating electrical machine 11 and the rotating electrical machine cooling system 100 are started, the second pump 15 functions as a scavenge pump and pumps the oil 10 from the oil pan 12 to the reservoir tank 13.
  • the controller 18 performs control as shown in FIG. 5(D).
  • the valves V 1 and V 2 are controlled to be on, and the flow path of the second pump 15 is switched to the second flow path (C 3 , C 4 ).
  • the second pump 15 functions as a feed pump, pumps out the oil 10 from the reservoir tank 13, and supplies it to the rotating electric machine 11. It becomes like this. Therefore, the liquid level OL of the oil 10 in the reservoir tank 13 decreases.
  • the controller 18 turns on the control valves V 1 and V 2 to open the flow path of the second pump 15. Switch to the second flow path (C 3 , C 4 ). Further, when the liquid level height OL in the reservoir tank 13 becomes equal to or lower than the lower limit value L lim , the controller 18 turns off the control valves V 1 and V 2 to direct the flow path of the second pump 15 to the first flow path. (C 1 , C 2 ). In FIG.
  • the flow path of the second pump 15 is switched to the second flow path (C 3 , C 4 ) at times t 3 , t 5 , t 7 , and t 9 in addition to time t 1 , and at time t 2
  • the flow path of the second pump 15 is switched to the first flow path (C 1 , C 2 ).
  • the flow path of the second pump 15 is divided into the first flow path (C 1 , C 2 ) and the second flow path (C 3 , C 4 ).
  • the supply amount ⁇ S of the oil 10 to the rotating electric machine 11 changes as shown in FIG. 5(E).
  • the first pump 14 independently supplies the oil 10 from the reservoir tank 13 to the rotating electrical machine 11.
  • the first pump 14 and the second pump 15 supply oil 10 from the reservoir tank 13 to the rotating electrical machine 11 .
  • the cooling performance of the rotating electrical machine 11 is improved at least during the period when the control valves V 1 and V 2 are controlled to be on.
  • the cooling performance of the rotating electrical machine 11 is improved in the long term and on average.
  • the oil 10 is basically stored in the reservoir tank 13 and substantially not stored in the oil pan 12. Therefore, even if the liquid level of the oil 10 in the oil pan 12 is inclined due to the acceleration generated in the vehicle, the oil 10 will not reach the air gap 304 of the rotating electrical machine 11, so the oil pan 12 is formed shallowly and Depth is kept to a minimum.
  • the rotating electrical machine 11 and the rotating electrical machine cooling system 100 can be configured to have a low center of gravity compared to a conventional oil-cooled rotating electrical machine that requires a deep oil pan.
  • the flow path of the second pump 15 is switched based on the liquid level height OL in the reservoir tank 13, but the present invention is not limited to this.
  • the second pump An example in which 15 channels are switched will be described.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of a rotating electrical machine cooling system 200 according to the second embodiment.
  • the rotating electric machine cooling system 200 of the second embodiment includes a temperature sensor 201 that detects the oil temperature T oil in the reservoir tank 13.
  • the controller 18 controls the control valves V 1 and V 2 based not only on the liquid level height OL in the reservoir tank 13 but also on the oil temperature T oil in the reservoir tank 13 .
  • the rest of the configuration is similar to the rotating electric machine cooling system 100 of the first embodiment.
  • the controller 18 basically turns on the control valves V 1 and V 2 when the liquid level height OL in the reservoir tank 13 becomes equal to or higher than the upper limit value U lim . , the flow path of the second pump 15 is switched to the second flow path (C 3 , C 4 ). Further, in principle, when the liquid level height OL in the reservoir tank 13 becomes lower limit value L lim or less, the controller 18 controls the control valves V 1 and V 2 to turn off, thereby controlling the flow rate of the second pump 15. The channel is switched to the first channel (C 1 , C 2 ). In this manner, the manner in which the flow path of the second pump 15 is switched according to the liquid level height OL in the reservoir tank 13 is similar to the rotating electric machine cooling system 100 of the first embodiment.
  • the controller 18 switches the flow path of the second pump 15 according to the oil temperature Toil in the reservoir tank 13. Specifically, the controller 18 controls the control valve V when the liquid level height OL is greater than the lower limit value L lim and less than the upper limit value U lim and the oil temperature T oil is equal to or higher than a predetermined threshold value T TH . 1 and V2 , the flow path of the second pump 15 is switched from the first flow path ( C1 , C2 ) to the second flow path ( C3 , C4 ).
  • the controller 18 controls the control valves V 1 and V 2 when the liquid level height OL is greater than the lower limit value L lim and less than the upper limit value U lim and the oil temperature T oil is less than the threshold value T TH .
  • the flow path of the second pump 15 is switched from the second flow path (C 3 , C 4 ) to the first flow path (C 1 , C 2 ).
  • the controller 18 controls the operation when (a) the liquid level height OL in the reservoir tank 13 becomes equal to or higher than the upper limit value U lim , or (b) when the liquid level height OL reaches the lower limit value L
  • the flow path of the second pump 15 is switched to the second flow path (C 3 , C 4 ).
  • the controller 18 operates when (c) the liquid level height OL in the reservoir tank 13 becomes equal to or less than the lower limit value L lim , or (d) when the liquid level height OL becomes larger than the lower limit value L lim and reaches the upper limit value U lim.
  • the threshold value T TH for the oil temperature T oil in the reservoir tank 13 is a threshold value (cooling acceleration threshold value) for determining whether the oil 10 is high temperature or low temperature, and is determined based on experiments or simulations. is predetermined by Since the oil 10 is supplied to the rotating electric machine 11 after being cooled by the oil cooler 16, even if heat exchange is performed with the rotating electric machine 11, the oil temperature T oil is normally less than the threshold value T TH . be. Therefore, when the oil temperature T oil is equal to or higher than the threshold value T TH , it is determined that the rotating electrical machine 11 is in a state that particularly requires cooling.
  • FIG. 7 is a flowchart related to flow path switching in the second embodiment. As shown in FIG. 7, in step S21, the controller 18 acquires the liquid level height OL in the reservoir tank 13 and compares it with the upper limit value U lim .
  • step S21 If it is determined in step S21 that the liquid level height OL is equal to or greater than the upper limit value Ulim , the process proceeds to step S22. Then, in step S22, the controller 18 switches the flow path of the second pump 15 to the second flow path (C 3 , C 4 ) using the control valves V 1 and V 2 . As a result, the second pump 15 functions as a feed pump, so pumping out the oil 10 from the oil pan 12 is temporarily interrupted. Oil 10 is supplied by. As a result, the cooling performance of the rotating electrical machine 11 is improved.
  • step S21 determines whether the liquid level height OL is less than the upper limit value Ulim . If it is determined in step S21 that the liquid level height OL is less than the upper limit value Ulim , the process proceeds to step S23. Then, in step S23, the controller 18 compares the liquid level height OL in the reservoir tank 13 with the lower limit value Llim .
  • step S23 If it is determined in step S23 that the liquid level height OL is less than or equal to the lower limit Llim , the process proceeds to step S24. Then, in step S24, the controller 18 switches the flow path through which the second pump 15 flows the oil 10 to the first flow path (C 1 , C 2 ) using the control valves V 1 and V 2 . Thereby, the second pump 15 functions as a scavenge pump, pumping out the oil 10 from the oil pan 12 and supplying it to the reservoir tank 13. As a result, oil 10 is supplied to rotating electrical machine 11 by one of the first pumps 14. Furthermore, since the second pump 15 has a larger flow rate than the first pump 14, the amount of oil stored in the reservoir tank 13 gradually increases.
  • step S23 determines whether the liquid level height OL is greater than the lower limit Llim . If it is determined in step S23 that the liquid level height OL is greater than the lower limit Llim , the process proceeds to step S25. Then, in step S25, the controller 18 obtains the oil temperature T oil by the temperature sensor 201, and compares this with the threshold value T TH .
  • step S25 If it is determined in step S25 that the oil temperature T oil is equal to or higher than the threshold T TH , the process proceeds to step S26.
  • the flow path of the second pump 15 is the first flow path (C 1 , C 2 )
  • the process further advances to step S22, and the flow path of the second pump 15 is the second flow path (C 3 , C 2 ). 4 ) can be switched. That is, even if the conditions (S21) for switching to the second flow path (C 3 , C 4 ) based on the liquid level height OL are not satisfied, the oil temperature T oil is high and it is necessary to further cool the rotating electric machine 11.
  • the flow path of the second pump 15 is set to the second flow path (C 3 , C 4 ) on the condition that there is a minimum amount of oil stored in the reservoir tank 13 and the supply of oil 10 can be continued (S23). can be switched to
  • step S27 when the flow path of the second pump 15 has already become the second flow path (C 3 , C 4 ), the process advances to step S27, and the flow path of the second pump 15 has already become the second flow path (C 3 , C 4 ). 4 ) will be maintained. This is because if the amount of oil stored in the reservoir tank 13 is small and the second pump 15 is used as a feed pump, the oil 10 in the reservoir tank 13 may be depleted and the supply of oil 10 to the rotating electric machine 11 may be interrupted. It is.
  • step S25 If it is determined in step S25 that the oil temperature T oil is less than the threshold value T TH , the process advances to step S28.
  • the process further advances to step S27, and the flow path of the second pump 15 is the first flow path (C 1 , C 2 ). 2 ) is maintained. That is, when it is determined that there is no need to further cool down the rotating electric machine 11 based on the oil temperature T oil , the flow path of the second pump 15 is controlled according to a criterion based on the liquid level height OL.
  • the process advances to step S24, and the flow path of the second pump 15 is the first flow path (C 1 , C 2 ) .
  • the flow path of the second pump 15 is changed from the first flow path (C 1 , C 2 ).
  • the temperature of the rotating electric machine 11 approaches the upper limit of its heat-resistant temperature, for example.
  • the rotating electrical machine 11 needs to be further cooled, such as when the rotating electrical machine 11 is cooled, the cooling of the rotating electrical machine 11 is promoted. Therefore, the temperature rise of the rotating electric machine 11 is particularly suppressed.
  • the temperature sensor 201 only needs to be able to detect or estimate the temperature of the oil 10 directly or indirectly. Therefore, instead of directly detecting the temperature of the oil 10 stored in the reservoir tank 13, the temperature sensor 201 detects the temperature of parts constituting the reservoir tank 13, and uses this to determine the oil temperature T oil. can be estimated. Further, the temperature sensor 201 may detect the oil temperature T oil at a location other than the reservoir tank 13. However, in principle, the oil 10 is stored in the reservoir tank 13, and when the oil 10 stored in the reservoir tank 13 is supplied to the rotating electric machine 11, in order to detect particularly accurate oil temperature T oil , it is necessary to store the oil 10 in the reservoir tank 13. It is preferable that a temperature sensor 201 is provided in the reservoir tank 13 to directly detect the oil temperature Toil in the reservoir tank 13.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing the dead space that occurs around the rotating electrical machine 11.
  • the rotating electrical machine 11 includes a rotor 301 and a stator 302.
  • the rotor 301 is formed integrally with the output shaft 303 and has a generally cylindrical shape.
  • the stator 302 is formed in a generally cylindrical shape around the outer periphery of the rotor 301 with an air gap 304 interposed therebetween. Therefore, the rotating electrical machine 11 is generally formed into a cylindrical shape as a whole.
  • FIG. 8 shows a cross section perpendicular to the output shaft 303. That is, in FIG. 8, the Z direction is a direction parallel to the output axis 303, and the XY plane is a plane perpendicular to the output axis 303.
  • the rotating electrical machine 11 is generally cylindrical, dead space is likely to occur around the rotating electrical machine 11 when the rotating electrical machine 11 is installed, for example, in a motor room of a vehicle or the like.
  • the rotating electric machine 11 is installed horizontally, and the Z direction is horizontal. That is, the XZ plane is a horizontal plane, and the Y direction is a vertical direction.
  • a rectangle consisting of a horizontal line and a vertical line touching the rotating electric machine 11 and an outline of the rotating electric machine 11 (approximately fixed) are placed around the rotating electric machine 11, as shown by broken lines.
  • the spaces surrounded by a circle (which is the outer shape of the child 302) become dead spaces 305, 306, 307, and 308 in which it is difficult to place other objects.
  • the dead spaces 305 and 306 are defined by a line extending horizontally from the highest point of the stator 302 and a line extending vertically upward (towards the top) from the most lateral point of the stator 302. This is a space formed by the line and the outline of the rotating electric machine 11.
  • the dead spaces 307 and 308 are defined by a line extending horizontally from the lowest point of the stator 302 and a vertically downward direction from the sidemost point of the stator 302 (in the direction of the ground). This is the space formed by the line extending to the outside and the outline of the rotating electric machine 11.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing a preferred configuration example of the reservoir tank 13.
  • the rotating electric machine 11 can store a reservoir tank 13 in a portion corresponding to the dead space 307 or including the dead space 307. can be formed.
  • the rotating electrical machine 11 can form the oil pan 12 in a portion corresponding to the dead space 308 or so as to include this.
  • the width (the length in the X direction)
  • the rotating electric machine cooling systems 100 and 200 according to the first embodiment and the second embodiment can be configured compactly while suppressing expansion in the vertical width (length in the Y direction).
  • the oil pan 12 is formed integrally with the rotating electric machine 11 so as to be in or include the dead space 308 that may occur below the rotating electric machine 11, the oil pan 12 is The rotating electric machine cooling systems 100 and 200 according to the first embodiment and the second embodiment can be configured compactly.
  • the oil pan 12 is formed to have a circular cross section along the stator 302
  • the oil pan 12 is expanded to a portion corresponding to the dead space 308 as described above, the oil The oil 10 stored in the pan 12 becomes shallower (thinner). That is, by forming the oil pan 12 to include the dead space 308 that may occur below the rotating electric machine 11, the oil pan 12 can be formed shallower.
  • the rotating electric machine 11 Normally, the rotating electric machine 11 must be placed vertically upward by at least the depth of the oil pan 12 in a motor room or the like, but when the oil pan 12 can be formed particularly shallow as described above, the rotating electric machine 11 and The rotating electric machine cooling system 100, 200 can have a lower center of gravity.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing another preferred configuration example of the reservoir tank 13.
  • the rotating electric machine 11 can store a reservoir tank 13 in a portion corresponding to the dead space 305 or including the dead space 305. can be formed. That is, in FIG. 9, the dead space 307 that may occur below the rotating electric machine 11 is used to form the reservoir tank 13, but this is not limited to this, and as shown in FIG. A portion corresponding to the dead space 305 that may occur may be utilized as the reservoir tank 13.
  • the rotating electric machine cooling system 100 can be configured compactly.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing yet another preferred configuration example of the reservoir tank 13.
  • the reservoir tank 13 and the oil pan 12 can be formed to include or include these. That is, in FIGS. 9 and 10, one of the plurality of dead spaces 305, 306, 307, 308 is used for the reservoir tank 13, but the present invention is not limited to this, and a plurality of dead spaces (for example, the dead space 305 , 306) can be utilized as the reservoir tank 13. Similarly, a plurality of dead spaces (for example, dead spaces 307 and 308) can be utilized as the oil pan 12.
  • the rotating electric machine cooling system 100 according to the first embodiment and the second embodiment can be configured.
  • the first The rotating electric machine cooling system 100 according to the embodiment and the second embodiment can be configured.
  • the oil pan 12 can be particularly shallow, the center of gravity of the rotating electrical machine 11 and the rotating electrical machine cooling system 100, 200 can be further lowered.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram showing the reservoir tank 13 in which fins 310 are provided.
  • the reservoir tank 13 can include one or more fins 310.
  • the fins 310 are heat conductive members that protrude into the interior of the reservoir tank 13, that is, into the space in which the oil 10 is stored. Therefore, the fins 310 are at least thermally connected to the housing 19.
  • the fins 310 are formed by extending the housing 19, for example.
  • the rotating electric machine 11 is an oil-cooled type that is cooled by the oil 10 that is supplied inside the rotating electrical machine 11, but the rotating electric machine 11 is further cooled by a second coolant (not shown) such as water or other coolant that circulates through the radiator. 19 may also be cooled from the outer periphery. That is, the rotating electric machine 11 may be cooled from the outer periphery by a second refrigerant different from the oil 10.
  • the fins 310 function as a heat sink that cools the oil 10 stored in the reservoir tank 13 by substantially exchanging heat with the second refrigerant through the housing 19.
  • the rotating electric machine cooling system 100, 200 can be configured compactly.
  • FIG. 12 shows an example of the reservoir tank 13 formed in a portion corresponding to the dead space 307, when the reservoir tank 13 is formed in other dead spaces 305, 306, and 308, the same procedure as above is applied. Additionally, the reservoir tank 13 can include fins 310 that function as a heat sink.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram showing an example of a particularly preferred configuration of the rotating electric machine 11 and the reservoir tank 13.
  • the housing 19 may have a double pipe structure in which a second refrigerant flow path 320 is formed between an inner housing 321 and an outer housing 322. That is, the housing 19 may serve as a water jacket for the rotating electrical machine 11.
  • the reservoir tank 13 has fins 310.
  • the fins 310 extend from the outer housing 322 into the reservoir tank 13 . This is because the oil 10 stored in the reservoir tank 13 is particularly easily cooled by heat exchange with the second refrigerant via the fins 310 and the outer housing 322.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram showing the positions of the bearings 431 and 432 of the rotating electrical machine 11. As shown in FIG. 14, the rotor 301, stator 302, and output shaft 303 of the rotating electrical machine 11 are configured as follows.
  • the rotor 301 includes a rotor core 401, and an output shaft 303 extends from the center of the rotor core 401 so as to be rotatable with the rotor core 401 relative to the stator 302.
  • permanent magnets 402 are embedded in the outer circumferential portion of the rotor core 401 that contacts the stator 302 via the air gap 304 .
  • a coil for generating a magnetic field is provided on the outer circumference of the rotor core 401 instead of the permanent magnet 402.
  • the rotor core 401 has a hollow structure in which recesses 403 and 404 are provided between the center part where the output shaft 303 is located and the outer peripheral part where the permanent magnets 402 are located.
  • the recess 403 is a depression formed from the front end surface 405, which is the end surface of the rotor core 401 on the positive side in the Z direction, toward the inner side (negative side in the Z direction).
  • the recess 404 is a depression formed from the rear end surface 406, which is the end surface on the negative side in the Z direction, toward the inner side (positive side in the Z direction).
  • the stator 302 includes a coil 411 that generates a rotating magnetic field, and a stator core 412 around which the coil 411 is wound.
  • a front end face 413 which is an end face on the positive side in the Z direction of the stator 302, is located at least on the positive side in the Z direction relative to the front end face 405 of the rotor core 401.
  • the rear end surface 414 which is the end surface of the stator 302 on the negative side in the Z direction, is located at least on the negative side in the Z direction relative to the rear end surface 406 of the rotor core 401. That is, the rotor core 401 is entirely disposed inside the stator 302.
  • the output shaft 303 extends from the rotor core 401 at a front end 421, which is the end on the positive side in the Z direction, and is connected to the drive system of the vehicle. Furthermore, the output shaft 303 extends not only forward (positive side in the Z direction) but also backward (negative side in the Z direction) with respect to the rotor core 401 .
  • the first pump 14 and the second pump 15 are connected to a rear end portion 422 that is the negative end of the output shaft 303 in the Z direction.
  • the rotating electric machine 11 includes bearings 431 and 432 on the output shaft 303 that rotatably support the rotor 301 with respect to the housing 19.
  • the bearing 431 is a bearing that supports the rotor 301 at the front end 421 of the output shaft 303, and is constituted by, for example, a ball bearing.
  • the specific mounting position of the bearing 431 is arbitrary, but in this embodiment, the bearing 431 is installed at least inside the front end surface 413 of the stator 302 (in the negative direction in the Z direction). side). This is to make the rotating electrical machine 11 compact in the Z direction.
  • the bearing 431 may be provided in the recess 403 of the rotor 301.
  • the bearing 432 is a bearing that supports the rotor 301 at the rear end portion 422 of the output shaft 303, and is constituted by, for example, a ball bearing.
  • the specific mounting position of the bearing 432 within the range of the rear end portion 422 of the output shaft 303 is arbitrary, in this embodiment, the bearing 432 is installed at least inside the rear end surface 414 of the stator 302 (in the Z direction). (positive side). This is to make the rotating electrical machine 11 compact in the Z direction.
  • the bearing 432 is particularly provided within the range of the recess 404 of the rotor 301. That is, the bearing 432 that supports the rear end of the output shaft 303 is disposed in the recess 404, so that the bearing 432 supports the rear end of the rotor 301 in the direction of the output shaft 303 (Z direction) than the end face (rear end face 406) of the outer circumference of the rotor 301. placed inside. Thereby, a space is created in the rear end portion 422 of the output shaft 303 inside the rotating electric machine 11 (inside the stator 302) to which the first pump 14 and the second pump 15 can be connected side by side.
  • the rotating electric machine cooling system 100, 200 it is necessary to connect two pumps, the first pump 14 and the second pump 15, to the output shaft 303. , even if these are connected side by side to the rear end side of the output shaft 303, the physique will not increase or the expansion of the physique will be suppressed. That is, by disposing the bearing 432 that supports the rear end of the output shaft 303 in the recess 404, the rotating electric machine 11 can house the first pump 14 and the second pump 15 without increasing its entire length. Therefore, the rotating electrical machine 11 and the rotating electrical machine cooling systems 100, 200 are formed to be as compact as or smaller than a conventional oil-cooled rotating electrical machine.
  • the rotating electrical machine cooling systems are the rotating electrical machine cooling systems 100, 200 that cool the rotating electrical machine 11 by circulating the oil 10, which is a refrigerant.
  • the rotating electrical machine cooling system 100, 200 includes an oil pan 12 that stores oil 10 that flows through the rotating electrical machine 11 and accumulates due to its own weight, a reservoir tank 13 that stores the oil 10 pumped out from the oil pan 12, and a reservoir tank.
  • a first pump 14 pumps out oil 10 from the first pump 13 and supplies the pumped oil 10 to the rotating electrical machine 11 via an oil cooler 16.
  • the first pump 14 has a larger flow rate than the first pump 14 and has a variable flow path through which the oil 10 flows.
  • a certain second pump 15 and the flow path through which the second pump 15 flows the oil 10 are connected to a first flow path (C 1 , C 2 ) that pumps the oil 10 from the oil pan 12 and supplies it to the reservoir tank 13, or a reservoir.
  • a control valve V 1 , V 2 that controls one of the second flow paths (C 3 , C 4 ) that pumps out the oil 10 from the tank 13 and supplies it to the rotating electric machine 11 via the oil cooler 16 , and a reservoir tank.
  • a liquid level sensor 17 detects the liquid level height OL of the oil 10 at 13, and a second pump 15 is activated by the control valves V 1 and V 2 when the liquid level height OL exceeds a predetermined upper limit U lim .
  • a controller 18 that switches the flow path of the second pump 15 from the second flow path (C 3 , C 4 ) to the first flow path (C 1 , C 2 ) using control valves V 1 and V 2 .
  • the flow path of the second pump 15 is made variable, and is switched depending on the amount of oil stored in the reservoir tank 13, so that the second pump 15 is Act as a scavenge pump or feed pump as appropriate. Therefore, at least during the period when the second pump 15 functions as a feed pump, the cooling performance of the rotating electric machine 11 can be improved more than in the past. As a result, the cooling performance of the rotating electrical machine 11 is improved in the long term and on average.
  • the oil 10 is stored in the reservoir tank 13 and is hardly stored in the oil pan 12. Therefore, even if acceleration or the like occurs in the vehicle, the oil 10 is not stored in the oil pan 12.
  • the liquid level of a certain oil 10 does not reach the air gap 304 of the rotating electric machine 11. Therefore, the oil pan 12 is formed shallowly, and its depth is minimized.
  • the rotating electrical machine 11 and the rotating electrical machine cooling system 100 can be configured to have a low center of gravity compared to a conventional oil-cooled rotating electrical machine that requires a deep oil pan.
  • the rotating electric machine cooling system 200 includes a temperature sensor 201 that detects the temperature of the oil 10 (T oil ). Then, the controller 18 controls the temperature ( T oil ) becomes equal to or higher than a predetermined threshold T TH , the control valves V 1 and V 2 change the flow path of the second pump 15 from the first flow path (C 1 , C 2 ) to the second flow path (C 3 , Switch to C4 ). Further, the controller 18 controls the temperature of the oil 10 when the liquid level height OL becomes equal to or less than the lower limit value L lim , or when the liquid level height OL is greater than the lower limit value L lim and less than the upper limit value U lim . (T oil ) becomes less than the threshold value T TH , the control valves V 1 and V 2 change the flow path of the second pump 15 from the second flow path (C 3 , C 4 ) to the first flow path (C 1 , C 2 ).
  • the temperature of the rotating electric machine 11 approaches the upper limit of its heat-resistant temperature. In some cases, when it is necessary to further cool the rotating electrical machine 11, cooling of the rotating electrical machine 11 is promoted. Therefore, the temperature rise of the rotating electric machine 11 is particularly suppressed.
  • the reservoir tank 13 when looking at a cross section perpendicular to the output shaft 303 of the rotating electrical machine 11 in a state where the rotating electrical machine 11 is installed, the reservoir tank 13 is It is formed in a space (dead space) surrounded by a rectangle formed by a horizontal line and a vertical line that are in contact with the rotary electric machine 11 and the outline of the rotating electric machine 11.
  • the rotating electric machine cooling systems 100 and 200 according to the first embodiment and the second embodiment can be configured compactly while suppressing expansion.
  • the rotating electrical machine 11 includes a housing 19 that cools the rotating electrical machine 11 from the outer periphery using a second refrigerant different from the oil 10.
  • a fin 310 is provided inside the reservoir tank 13 and is thermally connected to the housing 19 .
  • the rotating electric machine cooling system 100, 200 can be configured compactly.
  • the housing 19 has a flow path 320 through which the second refrigerant flows, which is formed between the inner housing 321 and the outer housing 322.
  • the fin 310 extends from the outer housing 322 into the reservoir tank 13 .
  • the housing 19 of the rotating electric machine 11 is a so-called water jacket
  • the fins 310 extending from the outer housing 322 into the reservoir tank 13 are provided, the oil 19 stored in the reservoir tank 13 can be
  • the cooling performance of the rotating electric machine 11 is particularly likely to be improved.
  • the oil cooler 16 can be downsized, and as a result, the rotating electric machine cooling system 100, 200 can be configured compactly.
  • the rotor 301 of the rotating electrical machine 11 includes, at least on the rear end side of the output shaft 303, a central portion where the output shaft 303 is located, and an outer peripheral portion where the magnet is located. It has a hollow structure with a recess 404 formed therebetween. Furthermore, the bearing 432 that supports the rear end of the output shaft 303 is disposed in the recess 404, so that it is disposed inside the end surface 414 of the stator 302 of the rotating electric machine 11 in the direction of the output shaft 303. The first pump 14 and the second pump 15 are connected to the rear end of the output shaft 303 and are driven by the output shaft 303.
  • the rotating electric machine cooling system 100, 200 in order to configure the rotating electric machine cooling system 100, 200, two pumps, the first pump 14 and the second pump 15, must be connected to the output shaft 303. Even if the rotary electric machine 11 is connected to the rear end side of the output shaft 303 side by side, the physique of the rotating electric machine 11 does not increase or the expansion of the physique is suppressed. That is, the rotating electric machine 11 can incorporate the first pump 14 and the second pump 15 without extending its entire length. Therefore, the rotating electrical machine 11 and the rotating electrical machine cooling systems 100, 200 are formed to be as compact as or smaller than a conventional oil-cooled rotating electrical machine.
  • the rotating electrical machine cooling method is a rotating electrical machine cooling method that cools the rotating electrical machine 11 by circulating oil 10, which is a refrigerant.
  • oil 10 that flows through the rotating electric machine 11 and accumulates due to its own weight is stored in the oil pan 12, and oil 10 pumped out from the oil pan 12 is stored in the reservoir tank 13, and is pumped by the first pump 14. , oil 10 is pumped out from the reservoir tank 13, and the pumped oil 10 is supplied to the rotating electrical machine 11 via the oil cooler 16.
  • control valves V 1 and V 2 control the passage through which the second pump 15, which has a larger flow rate than the first pump 14, flows the oil 10, and the first pump pumps the oil 10 from the oil pan 12 and supplies it to the reservoir tank 13.
  • the liquid level height OL of the oil 10 in the reservoir tank 13 is detected, and when the liquid level height OL exceeds the predetermined upper limit value U lim , the control valves V 1 and V 2 control the second pump 15 .
  • the flow path can be switched from the first flow path (C 1 , C 2 ) to the second flow path (C 3 , C 4 ). Further, when the liquid level height OL becomes less than or equal to the predetermined lower limit value L lim , the control valves V 1 and V 2 change the flow path of the second pump 15 from the second flow path (C 3 , C 4 ) to the second flow path (C 3 , C 4 ). 1 channel (C 1 , C 2 ).
  • the flow path of the second pump 15 is switched depending on the amount of oil stored in the reservoir tank 13, and the second pump 15 functions as a scavenge pump or a feed pump as appropriate. Therefore, at least during the period when the second pump 15 functions as a feed pump, the cooling performance of the rotating electric machine 11 can be improved more than in the past. As a result, the cooling performance of the rotating electrical machine 11 is improved in the long term and on average.

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Abstract

回転電機冷却システムは、オイルを流す流路が可変である第２ポンプと、第２ポンプがオイルを流す流路を、オイルパンからオイルを汲み出してリザーバタンクに供給する第１流路、または、リザーバタンクからオイルを汲み出し、オイルクーラを介して、回転電機に供給する第２流路、のいずれかに制御する制御弁と、リザーバタンクにおけるオイルの液面高さを検出する液面センサと、液面高さが予め定める上限値以上となったときに、制御弁によって流路を第１流路から第２流路に切り替え、かつ、液面高さが予め定める下限値以下となったときに、制御弁によって流路を第２流路から第１流路に切り替えるコントローラと、を含む。

Description

回転電機冷却システム、及び、回転電機冷却方法
　本発明は、回転電機の冷却システム及び冷却方法に関する。
　従来、冷却のためにオイルを冷媒として循環させる油冷式の回転電機等が知られている。例えば、ＪＰ２０２０－９１００１Ａは、体格を拡大することなく、あるいは、別体のオイルタンクやリザーバタンク等を設けることなく、オイルの撹拌抵抗による損失を適切に低減することが可能な動力伝達装置の潤滑構造を開示している。
　油冷式の回転電機では、原則として、冷却対象である回転電機に対するオイルの供給量によって、その冷却性（抜熱性）が決定される。すなわち、油冷式回転電機の冷却性は、実質的に、回転電機にオイルを供給するフィードポンプのオイル供給能力で決まる。このため、油冷式回転電機の冷却性を向上させるためには、流量が大きいフィードポンプを採用する必要がある。
　一方、例えば、自動車等において回転電機を配置するモータルームのスペースは限られているから、実際的には、冷却性を向上するために、単純に、流量が大きい巨大なフィードポンプを採用したり、フィードポンプの個数を増やしたりすることはできない。また、例えば、オイル供給能力が高いポンプは動力損失（摩擦損失）が大きいので、そのようなポンプをフィードポンプとして採用すると、エネルギー効率が悪化する場合がある。
　こうした現実的な制約があることを考慮すれば、油冷式回転電機は、単純に、フィードポンプを、より流量の大きなフィードポンプに交換したり、他のフィードポンプを追加したりする以外の方法で、冷却性を向上させることが求められる。
　本発明は、油冷式の回転電機について、従来よりも冷却性を高めることができる回転電機冷却システム及び回転電機冷却方法を提供することを目的とする。
　本発明のある態様は、冷媒であるオイルを循環させることによって、回転電機を冷却する回転電機冷却システムである。この回転電機冷却システムは、回転電機を流れ、自重によって集積した前記オイルを貯留するオイルパンと、オイルパンから汲み出されたオイルを貯留するリザーバタンクと、リザーバタンクからオイルを汲み出し、汲み出したオイルを、オイルクーラを介して回転電機に供給する第１ポンプと、第１ポンプよりも流量が大きく、オイルを流す流路が可変である第２ポンプと、第２ポンプがオイルを流す流路を、オイルパンからオイルを汲み出してリザーバタンクに供給する第１流路、または、リザーバタンクからオイルを汲み出し、オイルクーラを介して、回転電機に供給する第２流路、のいずれかに制御する制御弁と、リザーバタンクにおけるオイルの液面高さを検出する液面センサと、液面高さが予め定める上限値以上となったときに、制御弁によって流路を第１流路から第２流路に切り替え、かつ、液面高さが予め定める下限値以下となったときに、制御弁によって流路を第２流路から第１流路に切り替えるコントローラと、を含む。
図１は、回転電機冷却システムの概略的構成を示す説明図である。 図２は、第１制御弁の構成例を示す説明図である。 図３は、第２制御弁の構成例を示す説明図である。 図４は、第２ポンプの流路の切り替えに係るフローチャートである。 図５は、リザーバタンクにおける液面高さや回転電機に対するオイルの供給量等の時間的推移を例示するタイムチャートである。 図６は、第２実施形態の回転電機冷却システムの構成を模式的に示す説明図である。 図７は、第２実施形態における流路の切り替えに係るフローチャートである。 図８は、回転電機の周囲に生じるデッドスペースを示す説明図である。 図９は、リザーバタンクの好適な構成例を示す説明図である。 図１０は、別の好適なリザーバタンクの構成例を示す説明図である。 図１１は、さらに別の好適なリザーバタンクの構成例を示す説明図である。 図１２は、内部にフィンが設けられたリザーバタンクを示す説明図である。 図１３は、特に好適な回転電機及びリザーバタンクの構成例を示す説明図である。 図１４は、回転電機の軸受の位置を示す説明図である。
　以下、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。
　［第１実施形態］
　図１は、回転電機冷却システム１００の概略的構成を示す説明図である。回転電機冷却システム１００は、冷媒であるオイル（以下、単にオイル１０という）を循環させることによって、冷却対象である油冷式の回転電機１１を冷却するシステムである。
　図１に示すように、回転電機冷却システム１００は、オイルパン１２、リザーバタンク１３、第１ポンプ１４、第２ポンプ１５、第１制御弁Ｖ１、第２制御弁Ｖ２、オイルクーラ１６、液面センサ１７、及び、コントローラ１８を備える。これらの構成のうち、例えば、オイルパン１２、リザーバタンク１３、第１ポンプ１４、第２ポンプ１５、第１制御弁Ｖ１、第２制御弁Ｖ２、及び、液面センサ１７は、１つの一体的なハウジング１９によって油密に保たれる。なお、図１においては、実線及び破線は、オイルの流路（循環経路）を示し、一点鎖線は、制御信号その他の信号の入出力を示す。
　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機能する。本実施形態では、回転電機１１は、電動機であり、電動車両またはハイブリッド車両等の車両に搭載される。回転電機１１は、低重心が求められる車両において特に好適に用いられる。また、本実施形態では、回転電機１１は、例えば永久磁石同期電動機であり、回転子３０１と固定子３０２によって構成され、回転子３０１と固定子３０２の間にはエアギャップ３０４が形成される（図８参照）。
　なお、オイル１０は、図示しない分岐配管で分岐され、回転電機１１の１または複数個所に供給される。分岐配管は図示しないリリーフバルブ（安全弁）によってオイルパン１２と接続されており、分岐配管における圧力が、安全のために予め定める圧力以上となったときには、オイル１０はオイルパン１２に漏出される。また、本実施形態では、冷却対象は１つの回転電機１１であるが、回転電機冷却システム１００は、複数の対象を、オイル１０の循環により、冷却することができる。この場合、上記と同様の分岐配管によって、適宜にオイル１０の流路が各冷却対象に向けて分岐される。
　オイルパン１２は、ハウジング１９内に形成された空間またはその一部であって、回転電機１１を流れ、自重によって集積するオイル１０を、少なくとも一時的に蓄積する第１貯留部である。オイルパン１２は、回転電機１１を設置した状態において、ハウジング１９の鉛直下方部分（底部）に形成される。
　オイルパン１２の深さ（容積）は、オイルの封入量、リザーバタンク１３の容積、及び、回転電機１１のエアギャップ３０４の位置等に応じて設定される。具体的には、車両に生じた加速度等によってオイルパン１２に貯留されたオイル１０の液面が傾斜した場合においても、オイル１０の液面が回転電機１１のエアギャップ３０４に到達しないように、オイルパン１２の深さは設定される。これは、回転子３０１による撹拌損失を低減するためである。本実施形態では、封入されたオイルは、全て、リザーバタンク１３に貯留可能となっている。このため、オイルパン１２の深さは実質的に最小となっており、回転電機冷却システム１００の高さが抑えられている。
　リザーバタンク１３は、オイルパン１２と隔離してハウジング１９内に形成された空間またはその一部であって、オイルパン１２から汲み出されたオイルを貯留する第２貯留部である。回転電機冷却システム１００においては、リザーバタンク１３に貯留されたオイル１０が、オイルクーラ１６を介して、回転電機１１に供給される。したがって、リザーバタンク１３は、冷却のために回転電機１１に供給するオイル１０を貯留する。リザーバタンク１３の容積は任意に設定可能である。本実施形態では、リザーバタンク１３は、封入されたオイル１０の全量を貯留可能である。
　なお、リザーバタンク１３は、図示しないリリーフバルブ（安全弁）を介してオイルパン１２と接続される。例えばリザーバタンク１３が満杯となったときには、リザーバタンク１３の容量を超えた余剰のオイル１０は、リリーフバルブを介して、オイルパン１２に排出される。
　第１ポンプ１４は、リザーバタンク１３からオイル１０を汲み出し、汲み出したオイル１０を、オイルクーラ１６を介して回転電機１１に供給する。すなわち、第１ポンプ１４は、いわゆるフィードポンプである。第１ポンプ１４としては、例えば電気式または機械式のポンプを用いることができる。本実施形態では、第１ポンプ１４は、回転電機１１の出力軸３０３（図８参照）に接続され、回転電機１１が出力軸３０３に生じさせるトルクによって駆動される機械式ポンプ（例えばトロコイド型のオイルポンプ）である。したがって、第１ポンプ１４の流量Ｓ１は、回転電機１１の回転数Ｎｍに比例する（図５参照）。
　第２ポンプ１５は、第１ポンプ１４よりも流量（吸引量及び吐出量）が大きく、オイル１０を流す流路が可変である。具体的には、第２ポンプ１５は、オイルパン１２からオイル１０を汲み出して、リザーバタンク１３に供給することができる。すなわち、第２ポンプ１５は、いわゆるスカベンジポンプとして機能する。また、第２ポンプ１５は、リザーバタンク１３からオイル１０を汲み出し、オイルクーラ１６を介して、回転電機１１に供給することもできる。すなわち、第２ポンプ１５は、フィードポンプとして機能することもできる。
　なお、第２ポンプ１５の流量が第１ポンプ１４の流量よりも大きく設定されているのは、原則として、リザーバタンク１３にオイルを貯留させ、リザーバタンク１３から回転電機１１にオイル１０を供給するためである。これにより、オイルパン１２に貯留するオイルは実質的に最小量となるので、オイルパン１２は浅く、回転電機１１及び回転電機冷却システム１００が低重心に形成され得る。
　第２ポンプ１５としては、第１ポンプ１４として採用する具体的なポンプの種類等によらず、例えば、電気式または機械式のポンプを用いることができる。本実施形態では、第２ポンプ１５は、第１ポンプ１４と同様に、回転電機１１の出力軸３０３に接続され、回転電機１１が出力軸３０３に生じさせるトルクによって駆動される機械式ポンプ（例えばトロコイド型のオイルポンプ）によって構成される。したがって、第２ポンプ１５の流量Ｓ２は、回転電機１１の回転数Ｎｍに比例する。
　第１制御弁Ｖ１及び第２制御弁Ｖ２（以下、制御弁Ｖ１，Ｖ２という）は、互いに協働し、第２ポンプ１５がオイル１０を流す流路（以下、第２ポンプ１５の流路という）を、第１流路（Ｃ１，Ｃ２）、または、第２流路（Ｃ３，Ｃ４）、のいずれかに制御する制御弁である。
　第１制御弁Ｖ１は、第２ポンプ１５の吸引側において、オイルパン１２及びリザーバタンク１３と、第２ポンプ１５と、を接続する吸引流路に設けられる。第１制御弁Ｖ１は、第２ポンプ１５の吸引流路を、オイルパン１２と第２ポンプ１５を接続する吸引流路Ｃ１と、リザーバタンク１３と第２ポンプ１５を接続する吸引流路Ｃ３と、のいずれかに制御する。
　第２制御弁Ｖ２は、第２ポンプ１５の吐出側において、第２ポンプ１５と、リザーバタンク１３及びオイルクーラ１６と、を接続する吐出流路に設けられる。第２制御弁Ｖ２は、第２ポンプ１５の吐出流路を、第２ポンプ１５とリザーバタンク１３を接続する吐出流路Ｃ２と、第２ポンプ１５と回転電機１１（オイルクーラ１６）を接続する吐出流路Ｃ４と、のいずれかに制御する。
　第１流路（Ｃ１，Ｃ２）は、実線で示すように、オイルパン１２からオイル１０を汲み出してリザーバタンク１３に供給する流路である。具体的には、第１流路（Ｃ１，Ｃ２）は、オイルパン１２からオイル１０を汲み出す吸引流路Ｃ１と、リザーバタンク１３にオイル１０を供給する吐出流路Ｃ２と、によって構成される。
　第２流路（Ｃ３，Ｃ４）は、破線で示すように、リザーバタンク１３からオイル１０を汲み出し、オイルクーラ１６を介して、回転電機１１に供給する流路である。具体的には、第２流路（Ｃ３，Ｃ４）は、リザーバタンク１３からオイル１０を汲み出す吸引流路Ｃ３と、回転電機１１（オイルクーラ１６）にオイルを供給する吐出流路Ｃ４と、によって構成される。
　オイルクーラ１６は、車両の走行によって生じる走行風（空気）やラジエータを循環する冷却液等と熱交換をさせることにより、回転電機１１に供給するオイル１０を冷却する。本実施形態では、オイルクーラ１６は、第１ポンプ１４が回転電機１１に供給するオイル１０を冷却する他、第２ポンプ１５がリザーバタンク１３のオイル１０を回転電機１１に供給するときには、そのオイル１０を冷却する。したがって、回転電機１１には、オイルクーラ１６で冷却されたオイル１０が供給される。そして、回転電機１１に供給されたオイル１０は、回転電機１１の内部を流通することによって、回転電機１１の一部または全部を冷却し、その後、オイルパン１２に再び集積及び貯留される。
　液面センサ１７は、リザーバタンク１３におけるオイル１０の液面の高さ（以下、リザーバタンク１３における液面高さＯＬという）を検出する。リザーバタンク１３の具体的な形状や容積は、設計により、予め定まっているので、リザーバタンク１３における液面高さＯＬ（オイルレベル）は、実質的に、リザーバタンク１３に貯留されたオイル１０の量を表す。すなわち、液面センサ１７は、実質的に、リザーバタンク１３におけるオイル１０の貯留量（以下、オイル貯留量という）を検出するセンサとして機能する。
　コントローラ１８は、回転電機１１、及び、回転電機冷却システム１００の動作を統括的に制御する制御部である。コントローラ１８は、１または複数のコンピュータもしくはその他の電子回路によって構成され、予め定められた制御周期で、回転電機１１及び回転電機冷却システム１００の動作を制御するようにプログラム（または設定）されている。
　本実施形態では、コントローラ１８は、リザーバタンク１３における液面高さＯＬに対して、上限値Ｕｌｉｍ及び下限値Ｌｌｉｍを設定する。上限値Ｕｌｉｍ及び下限値Ｌｌｉｍは、リザーバタンク１３におけるオイル１０の貯留量についての基準であり、実験またはシミュレーション等に基づき、適合によって予め設定される。
　上限値Ｕｌｉｍは、第２ポンプ１５をフィードポンプとして利用するために十分なオイル貯留量があること、を表す閾値である。すなわち、液面高さＯＬが上限値Ｕｌｉｍ以上である場合、第２ポンプ１５の使用形態を追加的なフィードポンプとしての使用形態に切り替え、オイルパン１２からリザーバタンク１３へのオイル１０の汲み出しを中断しても、リザーバタンク１３のオイル１０が枯渇せず、回転電機１１へのオイル１０の供給が滞ることがないと判断される。
　下限値Ｌｌｉｍは、第２ポンプ１５をフィードポンプとして利用するために十分なオイル貯留量がないこと、を表す閾値である。すなわち、液面高さＯＬが下限値Ｌｌｉｍ以下である場合、リザーバタンク１３のオイル貯留量が低下しており、第２ポンプ１５をスカベンジポンプとして利用して、リザーバタンク１３にオイル１０を補充すべきであると判断される。
　したがって、コントローラ１８は、リザーバタンク１３における液面高さＯＬが上限値Ｕｌｉｍ以上となったときに、制御弁Ｖ１，Ｖ２によって、第２ポンプ１５の流路を第１流路（Ｃ１，Ｃ２）から第２流路（Ｃ３，Ｃ４）に切り替える。また、コントローラ１８は、リザーバタンク１３における液面高さＯＬが下限値Ｌｌｉｍ以下となったときに、制御弁Ｖ１，Ｖ２によって、第２ポンプ１５の流路を第２流路（Ｃ３，Ｃ４）から第１流路（Ｃ１，Ｃ２）に切り替える。
　なお、本実施形態では、上限値Ｕｌｉｍは下限値Ｌｌｉｍよりも大きい値（Ｕｌｉｍ＞Ｌｌｉｍ）に設定されるが、これに限らない。上限値Ｕｌｉｍと下限値Ｌｌｉｍは、実質的に同じ値（Ｕｌｉｍ＝Ｌｌｉｍ）に設定されてもよい。
　図２は、第１制御弁Ｖ１の構成例を示す説明図である。図２に示すように、第１制御弁Ｖ１は、例えばソレノイドバルブによって構成される。図２（Ａ）は第１制御弁Ｖ１がオフの状態を示し、図２（Ｂ）は第１制御弁Ｖ１がオンの状態を示す。
　図２（Ａ）に示すように、第１制御弁Ｖ１がオフである場合、第１制御弁Ｖ１は、リザーバタンク１３と第２ポンプ１５の接続を解除し、オイルパン１２と第２ポンプ１５を接続する。これにより、第１制御弁Ｖ１は、第２ポンプ１５の吸引流路を、吸引流路Ｃ１とする。一方、図２（Ｂ）に示すように、第１制御弁Ｖ１がオンである場合、第１制御弁Ｖ１は、オイルパン１２と第２ポンプ１５の接続を解除し、リザーバタンク１３と第２ポンプ１５を接続する。これにより、第１制御弁Ｖ１は、第２ポンプ１５の吸引流路を、吸引流路Ｃ３とする。
　図３は、第２制御弁Ｖ２の構成例を示す説明図である。図３に示すように、第２制御弁Ｖ２は、第１制御弁Ｖ１と同様に、例えばソレノイドバルブによって構成される。図３（Ａ）は第２制御弁Ｖ２がオフの状態を示し、図３（Ｂ）は第２制御弁Ｖ２がオンの状態を示す。
　図３（Ａ）に示すように、第２制御弁Ｖ２がオフである場合、第２制御弁Ｖ２は、第２ポンプ１５とオイルクーラ１６との接続を解除し、第２ポンプ１５とリザーバタンク１３を接続する。これにより、第２制御弁Ｖ２は、第２ポンプ１５の吐出流路を、吐出流路Ｃ２とする。一方、図３（Ｂ）に示すように、第２制御弁Ｖ２がオンである場合、第２制御弁Ｖ２は、第２ポンプ１５とリザーバタンク１３の接続を解除し、第２ポンプ１５とオイルクーラ１６を接続する。これにより、第２制御弁Ｖ２は、第２ポンプ１５の吐出流路を、吐出流路Ｃ４とする。
　したがって、コントローラ１８は、リザーバタンク１３における液面高さＯＬが上限値Ｕｌｉｍ以上となったときに、制御弁Ｖ１，Ｖ２をオンに制御する。これにより、コントローラ１８は、第２ポンプ１５の流路を第１流路（Ｃ１，Ｃ２）から第２流路（Ｃ３，Ｃ４）に切り替える。一方、リザーバタンク１３における液面高さＯＬが下限値Ｌｌｉｍ以下となったときには、コントローラ１８は、制御弁Ｖ１，Ｖ２をオフに制御する。これにより、コントローラ１８は、第２ポンプ１５の流路を第２流路（Ｃ３，Ｃ４）から第１流路（Ｃ１，Ｃ２）に切り替える。
　そして、制御弁Ｖ１，Ｖ２をオンまたはオフに制御した後、上記いずれかの制御条件を満たすまでの間、コントローラ１８は、制御弁Ｖ１，Ｖ２の制御状態を維持する。すなわち、第２ポンプ１５の流路が第２流路（Ｃ３，Ｃ４）となったときには、その後、リザーバタンク１３における液面高さＯＬが下限値Ｌｌｉｍ以下となるまで、第２ポンプ１５の流路は第２流路（Ｃ３，Ｃ４）に維持される。同様に、第２ポンプ１５の流路が第１流路（Ｃ１，Ｃ２）となったときには、その後、リザーバタンク１３における液面高さＯＬが上限値Ｕｌｉｍ以上となるまで、第２ポンプ１５の流路は第１流路（Ｃ１，Ｃ２）に維持される。
　なお、制御弁Ｖ１，Ｖ２をオフとし、第２ポンプ１５の流路が第１流路（Ｃ１，Ｃ２）となっている状態が、回転電機冷却システム１００の通常（標準）状態である。そして、上記のように必要に応じて、コントローラ１８は、一時的に、第２ポンプ１５の流路を第２流路（Ｃ３，Ｃ４）に変更し、回転電機１１へのオイル１０の供給量を増加させる。これにより、回転電機１１からの抜熱量、すなわち回転電機１１の冷却性が、一時的に向上する。
　図４は、第２ポンプ１５の流路の切り替えに係るフローチャートである。図４に示すように、ステップＳ１１では、コントローラ１８が、リザーバタンク１３における液面高さＯＬを取得し、これを上限値Ｕｌｉｍと比較する。
　ステップＳ１１において、液面高さＯＬが上限値Ｕｌｉｍ以上であると判定された場合、ステップＳ１２に進む。そして、ステップＳ１２では、コントローラ１８は、制御弁Ｖ１，Ｖ２によって、第２ポンプ１５の流路を第２流路（Ｃ３，Ｃ４）に切り替える。これにより、第２ポンプ１５はフィードポンプとして機能するので、オイルパン１２からオイル１０の汲み出しは一時的に中断されるものの、回転電機１１には、第１ポンプ１４及び第２ポンプ１５の２基によって、オイル１０が供給される。その結果、回転電機１１の冷却性が向上する。
　一方、ステップＳ１１において、液面高さＯＬが上限値Ｕｌｉｍ未満であると判定された場合、ステップＳ１３に進む。そして、ステップＳ１３では、コントローラ１８は、リザーバタンク１３における液面高さＯＬを、下限値Ｌｌｉｍと比較する。
　ステップＳ１３において、液面高さＯＬが下限値Ｌｌｉｍ以下であると判定された場合、ステップＳ１４に進む。そして、ステップＳ１４では、コントローラ１８は、制御弁Ｖ１，Ｖ２によって、第２ポンプ１５がオイル１０を流す流路を第１流路（Ｃ１，Ｃ２）に切り替える。これにより、第２ポンプ１５は、スカベンジポンプとして機能し、オイルパン１２からオイル１０を汲み出してリザーバタンク１３に供給する。その結果、回転電機１１へのオイル１０の供給は第１ポンプ１４の１基によって行われる。また、第２ポンプ１５は第１ポンプ１４よりも流量が大きいので、リザーバタンク１３のオイル貯留量は徐々に増加する。
　一方、ステップＳ１３において、液面高さＯＬが下限値Ｌｌｉｍよりも大きいと判定された場合、ステップＳ１５に進む。第２ポンプ１５の流路が第２流路（Ｃ３，Ｃ４）となっている場合に液面高さＯＬが下限値Ｌｌｉｍよりも大きいときには、コントローラ１８は、そのまま第２ポンプをフィードポンプとして利用し続けても、リザーバタンク１３のオイル１０が枯渇せず、回転電機１１へのオイル１０の供給が途絶えることがないと判断する。また、第２ポンプ１５の流路が第１流路（Ｃ１，Ｃ２）である場合に、液面高さＯＬが下限値Ｌｌｉｍよりも大きくなったとしても、液面高さＯＬが上限値Ｕｌｉｍに到達していないときには、コントローラ１８は、オイルパン１２からリザーバタンク１３へのオイル１０の汲み出しを継続する必要があると判断する。したがって、ステップＳ１５では、コントローラ１８は、第２ポンプ１５の流路を、従前の第１流路（Ｃ１，Ｃ２）または第２流路（Ｃ３，Ｃ４）に維持する。
　図５は、リザーバタンク１３における液面高さＯＬや回転電機１１に対するオイル１０の供給量ΣＳ等の時間的推移を示すタイムチャートである。図５（Ａ）は、回転電機１１の回転数Ｎｍを示す。図５（Ｂ）は、各ポンプ１４，１５の流量Ｓを示す。図５（Ｂ）では、破線が第１ポンプ１４の流量Ｓ１を示し、実線が第２ポンプ１５の流量Ｓ２を示す。図５（Ｃ）は、リザーバタンク１３における液面高さＯＬを示す。図５（Ｄ）は、制御弁Ｖ１，Ｖ２のオン／オフの状態を示す。図５（Ｅ）は、回転電機１１に対するオイル１０の供給量ΣＳを示す。図５（Ｅ）の実線は、第１ポンプ１４及び／または第２ポンプ１５によるオイル１０の供給量ΣＳを示し、図５（Ｅ）の破線は、第１ポンプ１４によるオイル１０の供給量（流量Ｓ１）を示す。また、図５（Ｅ）では、供給量ΣＳと、第１ポンプ１４によるオイル１０の供給量（流量Ｓ１）と、の差分がハッチングで示されている。
　例えば、図５（Ａ）に示すように回転電機１１の回転数Ｎｍが変遷すると、図５（Ｂ）に示すように、第１ポンプ１４及び第２ポンプ１５の各流量Ｓ１，Ｓ２は、回転電機１１の回転数Ｎｍに応じて変化する。このとき、コントローラ１８は、通常、制御弁Ｖ１，Ｖ２はオフに制御し、第２ポンプ１５の流路を第１流路（Ｃ１，Ｃ２）に設定する。このため、回転電機１１及び回転電機冷却システム１００が始動されると、第２ポンプ１５はスカベンジポンプとして機能し、オイルパン１２からリザーバタンク１３にオイル１０を汲み出す。
　図５（Ｃ）に示すように、時刻ｔ１において、リザーバタンク１３における液面高さＯＬが上限値Ｕｌｉｍ以上にまで達すると、図５（Ｄ）に示すように、コントローラ１８は、制御弁Ｖ１，Ｖ２をオンに制御し、第２ポンプ１５の流路を、第２流路（Ｃ３，Ｃ４）に切り替える。第２ポンプ１５の流路が第２流路（Ｃ３，Ｃ４）に切り替わると、第２ポンプ１５はフィードポンプとして機能し、リザーバタンク１３からオイル１０を汲み出して、回転電機１１に供給するようになる。このため、リザーバタンク１３におけるオイル１０の液面高さＯＬは下降する。
　そして、図５（Ｃ）に示すように、時刻ｔ２において、リザーバタンク１３における液面高さＯＬが下限値Ｌｌｉｍ以下にまで低下すると、図５（Ｄ）に示すように、コントローラ１８は、制御弁Ｖ１，Ｖ２をオフに制御し、第２ポンプ１５の流路を、第１流路（Ｃ１，Ｃ２）に切り替える。第２ポンプ１５の流路が第１流路（Ｃ１，Ｃ２）に切り替わると、第２ポンプ１５はスカベンジポンプとして機能し、オイルパン１２からオイル１０を汲み出して、リザーバタンク１３に供給するようになる。このため、リザーバタンク１３における液面高さＯＬは上昇する。
　その後も同様に、リザーバタンク１３における液面高さＯＬが上限値Ｕｌｉｍ以上になると、コントローラ１８は、制御弁Ｖ１，Ｖ２をオンに制御することにより、第２ポンプ１５の流路を第２流路（Ｃ３，Ｃ４）に切り替える。また、リザーバタンク１３における液面高さＯＬが下限値Ｌｌｉｍ以下になると、コントローラ１８は、制御弁Ｖ１，Ｖ２をオフに制御することにより、第２ポンプ１５の流路を第１流路（Ｃ１，Ｃ２）に切り替える。図５においては、時刻ｔ１の他、時刻ｔ３，ｔ５，ｔ７，ｔ９において、第２ポンプ１５の流路が第２流路（Ｃ３，Ｃ４）に切り替わり、時刻ｔ２の他、時刻ｔ４，ｔ６，ｔ８において、第２ポンプ１５の流路が第１流路（Ｃ１，Ｃ２）に切り替わる。
　上記のように、リザーバタンク１３における液面高さＯＬに応じて、第２ポンプ１５の流路が第１流路（Ｃ１，Ｃ２）と第２流路（Ｃ３，Ｃ４）とで適宜に切り替わることにより、回転電機１１へのオイル１０の供給量ΣＳは、図５（Ｅ）に示すように変化する。
　すなわち、図５（Ｅ）に示すように、制御弁Ｖ１，Ｖ２がオフに制御されているときには、第１ポンプ１４が単独で、リザーバタンク１３から回転電機１１にオイル１０を供給するので、回転電機１１へのオイル１０の供給量ΣＳは、第１ポンプ１４の流量Ｓ１に等しい（ΣＳ＝Ｓ１）。
　一方、制御弁Ｖ１，Ｖ２がオンに制御されている間は、第１ポンプ１４及び第２ポンプ１５が、リザーバタンク１３から回転電機１１にオイル１０を供給するので、回転電機１１へのオイル１０の供給量ΣＳは、第１ポンプ１４の流量Ｓ１と第２ポンプ１５の流量Ｓ２の合計値となる（ΣＳ＝Ｓ１＋Ｓ２）。したがって、ハッチングで示されているとおり、第１ポンプ１４が単独で回転電機１１にオイル１０を供給する場合と比較して、回転電機１１へのオイル１０の供給量ΣＳは増加する。その結果、少なくとも制御弁Ｖ１，Ｖ２がオンに制御されている期間において、回転電機１１の冷却性が向上する。また、制御弁Ｖ１，Ｖ２がオンに制御されている期間において、回転電機１１の冷却性が向上するので、長期的、平均的にみても、回転電機１１の冷却性が向上する。
　この他、上記第１実施形態の回転電機冷却システム１００の構成では、オイル１０は、原則としてリザーバタンク１３に貯留され、実質的にオイルパン１２には殆ど貯留されない。このため、車両に生じた加速度等によってオイルパン１２にあるオイル１０の液面が傾斜するとしても、オイル１０は回転電機１１のエアギャップ３０４に到達しないので、オイルパン１２は浅く形成され、その深さは最小限に抑えられる。その結果、深いオイルパンを要する従来の油冷式回転電機と比較すると、回転電機１１及び回転電機冷却システム１００は低重心に構成され得る。
　［第２実施形態］
　上記第１実施形態の回転電機冷却システム１００では、第２ポンプ１５の流路が、リザーバタンク１３における液面高さＯＬに基づいて切り替えられているが、これに限らない。以下、第２実施形態においては、リザーバタンク１３における液面高さＯＬと、リザーバタンク１３におけるオイル１０の温度（以下、リザーバタンク１３における油温Ｔｏｉｌという）と、に基づいて、第２ポンプ１５の流路が切り替えられる例を説明する。
　図６は、第２実施形態の回転電機冷却システム２００の構成を模式的に示す説明図である。図６に示すように、第２実施形態の回転電機冷却システム２００は、リザーバタンク１３における油温Ｔｏｉｌを検出する温度センサ２０１を備える。そして、コントローラ１８は、リザーバタンク１３における液面高さＯＬだけでなく、リザーバタンク１３における油温Ｔｏｉｌに基づいて、制御弁Ｖ１，Ｖ２を制御する。その余の構成は、第１実施形態の回転電機冷却システム１００と同様である。
　回転電機冷却システム２００においても、コントローラ１８は、原則として、リザーバタンク１３における液面高さＯＬが上限値Ｕｌｉｍ以上となったときに、制御弁Ｖ１，Ｖ２をオンに制御することにより、第２ポンプ１５の流路を第２流路（Ｃ３，Ｃ４）に切り替える。また、コントローラ１８は、原則として、リザーバタンク１３における液面高さＯＬが下限値Ｌｌｉｍ以下となったときには、制御弁Ｖ１，Ｖ２をオフに制御することにより、第２ポンプ１５の流路を第１流路（Ｃ１，Ｃ２）に切り替える。このように、第２ポンプ１５の流路をリザーバタンク１３における液面高さＯＬに応じて切り替える態様は、第１実施形態の回転電機冷却システム１００と同様である。
　その上で、回転電機冷却システム２００では、コントローラ１８は、リザーバタンク１３における油温Ｔｏｉｌに応じて、第２ポンプ１５の流路を切り替える。具体的には、コントローラ１８は、液面高さＯＬが下限値Ｌｌｉｍより大きく上限値Ｕｌｉｍ未満であって、油温Ｔｏｉｌが予め定める閾値ＴＴＨ以上となったときに、制御弁Ｖ１，Ｖ２によって、第２ポンプ１５の流路を第１流路（Ｃ１，Ｃ２）から第２流路（Ｃ３，Ｃ４）に切り替える。また、コントローラ１８は、液面高さＯＬが下限値Ｌｌｉｍより大きく上限値Ｕｌｉｍ未満であって、油温Ｔｏｉｌが閾値ＴＴＨ未満となったときに、制御弁Ｖ１，Ｖ２によって、第２ポンプ１５の流路を第２流路（Ｃ３，Ｃ４）から第１流路（Ｃ１，Ｃ２）に切り替える。
　すなわち、回転電機冷却システム２００では、コントローラ１８は、（ａ）リザーバタンク１３における液面高さＯＬが上限値Ｕｌｉｍ以上となったとき、または、（ｂ）液面高さＯＬが下限値Ｌｌｉｍより大きく上限値Ｕｌｉｍ未満であって、油温Ｔｏｉｌが閾値ＴＴＨ以上となったときに、第２ポンプ１５の流路を第２流路（Ｃ３，Ｃ４）に切り替える。また、コントローラ１８は、（ｃ）リザーバタンク１３における液面高さＯＬが下限値Ｌｌｉｍ以下となったとき、または、（ｄ）液面高さＯＬが下限値Ｌｌｉｍより大きく上限値Ｕｌｉｍ未満であって、油温Ｔｏｉｌが閾値ＴＴＨ未満となったときに、第２ポンプ１５の流路を第１流路（Ｃ１，Ｃ２）に切り替える。したがって、リザーバタンク１３における液面高さＯＬ及び油温Ｔｏｉｌと、第２ポンプ１５の流路の対応関係は、下記の表１に示すとおりである。
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　なお、リザーバタンク１３における油温Ｔｏｉｌに対する閾値ＴＴＨは、オイル１０が高温であるか低温であるかを判断するための閾値（冷却促進閾値）であり、実験またはシミュレーション等に基づいて、適合により予め定められる。オイル１０はオイルクーラ１６で冷却された後に回転電機１１に供給されるので、回転電機１１と熱交換をしたとしても、油温Ｔｏｉｌが閾値ＴＴＨ未満となっているのが通常の状態である。したがって、油温Ｔｏｉｌが閾値ＴＴＨ以上である場合、回転電機１１が、特に冷却を要する状態となっていると判断される。
　図７は、第２実施形態における流路の切り替えに係るフローチャートである。図７に示すように、ステップＳ２１では、コントローラ１８が、リザーバタンク１３における液面高さＯＬを取得し、これを上限値Ｕｌｉｍと比較する。
　ステップＳ２１において、液面高さＯＬが上限値Ｕｌｉｍ以上であると判定された場合、ステップＳ２２に進む。そして、ステップＳ２２では、コントローラ１８は、制御弁Ｖ１，Ｖ２によって、第２ポンプ１５の流路を第２流路（Ｃ３，Ｃ４）に切り替える。これにより、第２ポンプ１５はフィードポンプとして機能するので、オイルパン１２からオイル１０の汲み出しは一時的に中断されるものの、回転電機１１には、第１ポンプ１４及び第２ポンプ１５の２基によって、オイル１０が供給される。その結果、回転電機１１の冷却性が向上する。
　一方、ステップＳ２１において、液面高さＯＬが上限値Ｕｌｉｍ未満であると判定された場合、ステップＳ２３に進む。そして、ステップＳ２３では、コントローラ１８は、リザーバタンク１３における液面高さＯＬを、下限値Ｌｌｉｍと比較する。
　ステップＳ２３において、液面高さＯＬが下限値Ｌｌｉｍ以下であると判定された場合、ステップＳ２４に進む。そして、ステップＳ２４では、コントローラ１８は、制御弁Ｖ１，Ｖ２によって、第２ポンプ１５がオイル１０を流す流路を第１流路（Ｃ１，Ｃ２）に切り替える。これにより、第２ポンプ１５は、スカベンジポンプとして機能し、オイルパン１２からオイル１０を汲み出してリザーバタンク１３に供給する。その結果、回転電機１１へのオイル１０の供給は第１ポンプ１４の１基によって行われる。また、第２ポンプ１５は第１ポンプ１４よりも流量が大きいので、リザーバタンク１３のオイル貯留量は徐々に増加する。
　一方、ステップＳ２３において、液面高さＯＬが下限値Ｌｌｉｍよりも大きいと判定された場合、ステップＳ２５に進む。そして、ステップＳ２５では、コントローラ１８は、温度センサ２０１によって油温Ｔｏｉｌを取得し、これを閾値ＴＴＨと比較する。
　ステップＳ２５において、油温Ｔｏｉｌが閾値ＴＴＨ以上であると判定された場合、ステップＳ２６に進む。そして、第２ポンプ１５の流路が第１流路（Ｃ１，Ｃ２）となっているときには、さらにステップＳ２２に進み、第２ポンプ１５の流路は第２流路（Ｃ３，Ｃ４）に切り替えられる。すなわち、液面高さＯＬに基づく第２流路（Ｃ３，Ｃ４）への切り替え条件（Ｓ２１）を満たしていなくても、油温Ｔｏｉｌが高く、回転電機１１をさらに冷却する必要性が高いときには、リザーバタンク１３に最低限のオイル貯留量があってオイル１０の供給を継続できることを条件に（Ｓ２３）、第２ポンプ１５の流路は第２流路（Ｃ３，Ｃ４）に切り替えられる。
　一方、第２ポンプ１５の流路が既に第２流路（Ｃ３，Ｃ４）となっているときには、ステップＳ２７に進み、第２ポンプ１５の流路は第２流路（Ｃ３，Ｃ４）に維持される。これは、リザーバタンク１３のオイル貯留量が少なく、第２ポンプ１５をフィードポンプとして利用すると、リザーバタンク１３のオイル１０が枯渇し、回転電機１１へのオイル１０の供給が途絶える可能性があるからである。
　ステップＳ２５において、油温Ｔｏｉｌが閾値ＴＴＨ未満であると判定された場合、ステップＳ２８に進む。そして、第２ポンプ１５の流路が第１流路（Ｃ１，Ｃ２）となっているときには、さらにステップＳ２７に進み、第２ポンプ１５の流路は第１流路（Ｃ１，Ｃ２）に維持される。すなわち、油温Ｔｏｉｌに基づいて、回転電機１１をさらに冷却する必要がないと判断されるときには、液面高さＯＬに基づく基準にしたがって、第２ポンプ１５の流路が制御される。
　一方、第２ポンプ１５の流路が第２流路（Ｃ３，Ｃ４）となっているときには、ステップＳ２４に進み、第２ポンプ１５の流路は第１流路（Ｃ１，Ｃ２）に切り替えられる。すなわち、油温Ｔｏｉｌが下がり、回転電機１１をさらに冷却する必要性が低下したときには、液面高さＯＬに基づく基準にしたがって、第２ポンプ１５の流路は第１流路（Ｃ１，Ｃ２）に切り替えられる。
　上記のように、リザーバタンク１３における液面高さＯＬに加え、油温Ｔｏｉｌに基づいて、第２ポンプ１５の流路を切り替えると、例えば回転電機１１の温度がその耐熱温度の上限に迫った場合等、回転電機１１をさらに冷却する必要があるときに、回転電機１１の冷却が促進される。このため、回転電機１１の温度上昇は特に抑制される。
　上記第２実施形態において、温度センサ２０１は、直接的に、または、間接的に、オイル１０の温度を検出または推定できればよい。このため、温度センサ２０１は、リザーバタンク１３に貯留されたオイル１０の温度を直接的に検出する代わりに、リザーバタンク１３を構成する部分等の温度を検出し、これを用いて油温Ｔｏｉｌを推定することができる。また、温度センサ２０１は、リザーバタンク１３以外の場所において、油温Ｔｏｉｌを検出してもよい。但し、オイル１０は、原則としてリザーバタンク１３に貯留され、リザーバタンク１３に貯留されたオイル１０が回転電機１１に供給される場合、特に正確な油温Ｔｏｉｌを検出するためには、リザーバタンク１３内に温度センサ２０１を設け、リザーバタンク１３において油温Ｔｏｉｌを直接的に検出することが好ましい。
　［第３実施形態］
　以下、第３実施形態においては、好適なリザーバタンク１３の構成例について説明する。ここで説明するリザーバタンク１３の構成は、第１実施形態及び第２実施形態の各回転電機冷却システム１００，２００において採用され得る。
　図８は、回転電機１１の周囲に生じるデッドスペースを示す説明図である。図８に示すように、回転電機１１は、回転子３０１と固定子３０２を備える。回転子３０１は、出力軸３０３と一体に形成され、概ね円柱状である。固定子３０２は、回転子３０１の外周に、エアギャップ３０４を介して、概ね円筒状に形成される。したがって、回転電機１１は、全体として概ね円柱状に形成される。図８は、出力軸３０３に垂直な断面を示している。すなわち、図８においては、Ｚ方向は、出力軸３０３に平行な方向であり、ＸＹ面が出力軸３０３に垂直な面である。
　上記のように、回転電機１１は概ね円柱状であるため、例えば車両等のモータルームに回転電機１１を設置すると、回転電機１１の周囲にデッドスペースが生じやすい。ここでは、回転電機１１は横向きに設置され、Ｚ方向は水平である。すなわち、ＸＺ面は、水平面であり、Ｙ方向は鉛直方向である。このように、回転電機１１を横向きに設置するときには、回転電機１１の周囲には、破線で示すように、回転電機１１に接する水平線及び鉛直線からなる四角形と、回転電機１１の輪郭（概ね固定子３０２の外形である円）に囲まれるスペースが、他の物を配置し難いデッドスペース３０５，３０６，３０７，３０８となる。
　デッドスペース３０５，３０６は、出力軸３０３に垂直な断面において、固定子３０２の最上点から水平方向に延出した線と、固定子３０２の最側点から鉛直上方（天面方向）に演出した線と、回転電機１１の輪郭と、によって形成される空間である。同様に、デッドスペース３０７，３０８は、出力軸３０３に垂直な断面において、固定子３０２の最下点から水平方向に延出した線と、固定子３０２の最側点から鉛直下方（地面方向）に延出した線と、回転電機１１の輪郭と、によって形成される空間である。
　図９は、リザーバタンク１３の好適な構成例を示す説明図である。図９に示すように、ハウジング１９の延設によってデッドスペース３０７となる部分を区画することにより、回転電機１１は、デッドスペース３０７に相当する部分に、または、これを含むように、リザーバタンク１３を形成することができる。また、ハウジング１９の延設によってデッドスペース３０８を区画することにより、回転電機１１は、デッドスペース３０８に相当する部分に、または、これを含むように、オイルパン１２を形成することができる。
　このように、リザーバタンク１３が、回転電機１１の下方に生じ得るデッドスペース３０７に、または、これを含むように、回転電機１１と一体的に形成される場合、横幅（Ｘ方向の長さ）や縦幅（Ｙ方向の長さ）の拡張を抑えつつ、コンパクトに、第１実施形態及び第２実施形態に係る回転電機冷却システム１００，２００を構成することができる。
　同様に、オイルパン１２が、回転電機１１の下方に生じ得るデッドスペース３０８に、または、これを含むように、回転電機１１と一体的に形成される場合、横幅や縦幅の拡張を抑えつつ、コンパクトに、第１実施形態及び第２実施形態に係る回転電機冷却システム１００，２００を構成することができる。特に、オイルパン１２が固定子３０２に沿って断面円形の範囲に形成される場合と比較すると、上記のように、オイルパン１２が、デッドスペース３０８に相当する部分にまで拡張されると、オイルパン１２に貯留されるオイル１０は、浅く（薄く）なる。すなわち、オイルパン１２が、回転電機１１の下方に生じ得るデッドスペース３０８を含むように形成されることによって、オイルパン１２は、より浅く形成され得る。回転電機１１は、モータルーム等において、通常、少なくともオイルパン１２の深さ分だけ鉛直上方に配置しなければならいところ、上記のように、オイルパン１２を特に浅く形成できるときには、回転電機１１及び回転電機冷却システム１００，２００は、より低重心化され得る。
　図１０は、別の好適なリザーバタンク１３の構成例を示す説明図である。図１０に示すように、ハウジング１９の延設によってデッドスペース３０５となる部分を区画することにより、回転電機１１は、デッドスペース３０５に相当する部分に、または、これを含むように、リザーバタンク１３を形成することができる。すなわち、図９においては、回転電機１１の下方に生じ得るデッドスペース３０７を活用してリザーバタンク１３を形成しているが、これに限らず、図１０に示すように、回転電機１１の上方に生じ得るデッドスペース３０５に相当する部分がリザーバタンク１３として活用されてもよい。
　このように、リザーバタンク１３が、回転電機１１の上方に生じ得るデッドスペース３０５に、または、これを含むように、回転電機１１と一体的に形成される場合も、横幅（Ｘ方向の長さ）や縦幅（Ｙ方向の長さ）の拡張を抑えつつ、コンパクトに、第１実施形態及び第２実施形態に係る回転電機冷却システム１００を構成することができる。
　図１１は、さらに別の好適なリザーバタンク１３の構成例を示す説明図である。図１１に示すように、ハウジング１９の延設によってデッドスペース３０５，３０６，３０７，３０８となる部分を区画することにより、回転電機１１は、これらのデッドスペース３０５，３０６，３０７，３０８となる部分に、または、これらを含むように、リザーバタンク１３やオイルパン１２を形成することができる。すなわち、図９及び図１０では、複数のデッドスペース３０５，３０６，３０７，３０８のうち１つを、リザーバタンク１３に活用しているが、これに限らず、複数のデッドスペース（例えばデッドスペース３０５，３０６）がリザーバタンク１３として活用され得る。同様に、複数のデッドスペース（例えば、デッドスペース３０７，３０８）がオイルパン１２として活用され得る。
　このように、複数のデッドスペース３０５，３０６がリザーバタンク１３として活用される場合も、横幅（Ｘ方向の長さ）や縦幅（Ｙ方向の長さ）の拡張を抑えつつ、コンパクトに、第１実施形態及び第２実施形態に係る回転電機冷却システム１００を構成することができる。同様に、複数のデッドスペース３０７，３０８がオイルパン１２として活用される場合も、横幅（Ｘ方向の長さ）や縦幅（Ｙ方向の長さ）の拡張を抑えつつ、コンパクトに、第１実施形態及び第２実施形態に係る回転電機冷却システム１００を構成することができる。また、特にオイルパン１２が浅く形成され得るので、回転電機１１及び回転電機冷却システム１００，２００はさらに低重心化され得る。
　図１２は、内部にフィン３１０が設けられたリザーバタンク１３を示す説明図である。図１２に示すように、リザーバタンク１３は、１または複数のフィン３１０を備えることができる。フィン３１０は、リザーバタンク１３の内部に、すなわちオイル１０を貯留する空間に突出した熱伝導部材である。したがって、フィン３１０は、ハウジング１９と、少なくとも熱的に接続される。フィン３１０は、例えば、ハウジング１９を延設することによって形成される。
　回転電機１１は、前述のとおり、その内部に供給されるオイル１０によって冷却される油冷式であるが、さらに、ラジエータを循環する水その他の冷却液である第２冷媒（図示しない）によってハウジング１９が冷却されることにより、外周からも冷却される場合がある。すなわち、回転電機１１は、オイル１０とは異なる第２冷媒によって外周からも冷却される場合がある。このような場合、上記のフィン３１０は、ハウジング１９を介して実質的に第２冷媒と熱交換することによって、リザーバタンク１３に貯留されたオイル１０を冷却するヒートシンクとして機能する。
　したがって、リザーバタンク１３がフィン３１０を備える場合、オイル１０は、オイルクーラ１６で冷却される他、リザーバタンク１３においても冷却されるので、回転電機１１の冷却性が向上しやすい。また、リザーバタンク１３がフィン３１０を備える場合、オイルクーラ１６の負荷が低減されるので、オイルクーラ１６は小型化され得る。その結果、回転電機冷却システム１００，２００はコンパクトに構成され得る。
　なお、図１２では、デッドスペース３０７に相当する部分に形成されたリザーバタンク１３を例示しているが、リザーバタンク１３が他のデッドスペース３０５，３０６，３０８に形成される場合も、上記と同様に、リザーバタンク１３はヒートシンクとして機能するフィン３１０を備えることができる。
　図１３は、特に好適な回転電機１１及びリザーバタンク１３の構成例を示す説明図である。図１３に示すように、ハウジング１９は、第２冷媒の流路３２０がインナーハウジング３２１とアウターハウジング３２２の間に形成された二重管構造を有する場合がある。すなわち、ハウジング１９は、回転電機１１のウォータジャケットとなっている場合がある。このような場合には、リザーバタンク１３はフィン３１０を有することが好ましい。また、フィン３１０は、アウターハウジング３２２からリザーバタンク１３の内部に延設されていることが好ましい。これは、リザーバタンク１３に貯留されたオイル１０が、フィン３１０及びアウターハウジング３２２を介した第２冷媒と熱交換により、特に冷却されやすいからである。
　［第４実施形態］
　以下、第４実施形態においては、好適な回転電機１１の構成例について説明する。ここで説明する回転電機１１の構成は、第１実施形態及び第２実施形態の各回転電機冷却システム１００，２００において採用され得る。また、第４実施形態で説明する回転電機１１の構成は、第３実施形態におけるリザーバタンク１３等の各構成と同時に採用され得る。
　図１４は、回転電機１１の軸受４３１，４３２の位置を示す説明図である。図１４に示すように、回転電機１１は、回転子３０１、固定子３０２、及び、出力軸３０３が次のように構成される。
　回転子３０１は、回転子コア４０１を含み、回転子コア４０１の中心には、固定子３０２に対して回転子コア４０１とともに回転自在に、出力軸３０３が延設される。本実施形態では、回転子コア４０１は、固定子３０２とエアギャップ３０４を介して当接する外周部に、永久磁石４０２が埋め込まれている。回転電機１１がいわゆる巻線界磁型であるときには、永久磁石４０２の代わりに、回転子コア４０１の外周部には磁界を生じさせるためのコイルが設けられる。
　また、本実施形態においては、特に、回転子コア４０１は、出力軸３０３がある中心部と、永久磁石４０２がある外周部の間に、凹部４０３，４０４が設けられた中空構造となっている。凹部４０３は、回転子コア４０１のＺ方向正側の端面である前端面４０５から、その内側（Ｚ方向負側）に向けて形成された窪みである。同様に、凹部４０４は、Ｚ方向負側の端面である後端面４０６から、その内側（Ｚ方向正側）に向けて形成された窪みである。
　固定子３０２は、回転磁界を生じさせるコイル４１１と、コイル４１１が巻き付けられる固定子コア４１２と、を含む。固定子３０２のＺ方向正側の端面である前端面４１３は、少なくとも回転子コア４０１の前端面４０５よりもＺ方向正側にある。同様に、固定子３０２のＺ方向負側の端面である後端面４１４は、少なくとも回転子コア４０１の後端面４０６よりもＺ方向負側にある。すなわち、回転子コア４０１は、その全体が、固定子３０２の内部に配置される。
　出力軸３０３は、Ｚ方向正側の端部である前端部４２１において、回転子コア４０１から延設され、車両の駆動系等と接続される。また、出力軸３０３は、回転子コア４０１に対し、前方（Ｚ方向正側）だけでなく、後方（Ｚ方向負側）にも延設されている。そして、出力軸３０３のＺ方向負側の端部である後端部４２２には、第１ポンプ１４及び第２ポンプ１５が接続される。
　また、回転電機１１は、出力軸３０３において、回転子３０１を、ハウジング１９に対して回転自在に支持する軸受４３１，４３２を備える。
　軸受４３１は、出力軸３０３の前端部４２１において回転子３０１を支持する軸受であり、例えばボールベアリングによって構成される。出力軸３０３の前端部４２１の範囲において、軸受４３１の具体的な取り付け位置は任意であるが、本実施形態においては、軸受４３１は、少なくとも固定子３０２の前端面４１３よりも内側（Ｚ方向負側）に設けられる。これは、回転電機１１をＺ方向においてコンパクトに構成するためである。軸受４３１は、回転子３０１の凹部４０３に設けられてもよい。
　軸受４３２は、出力軸３０３の後端部４２２において回転子３０１を支持する軸受であり、例えばボールベアリングによって構成される。出力軸３０３の後端部４２２の範囲において、軸受４３２の具体的な取り付け位置は任意であるが、本実施形態においては、軸受４３２は、少なくとも固定子３０２の後端面４１４よりも内側（Ｚ方向正側）に設けられる。これは、回転電機１１をＺ方向においてコンパクトに構成するためである。
　そして、特に本実施形態においては、軸受４３２は、特に、回転子３０１の凹部４０４の範囲内に設けられる。すなわち、出力軸３０３の後端を支持する軸受４３２は、凹部４０４に配置されることにより、出力軸３０３の方向（Ｚ方向）において、回転子３０１の外周部における端面（後端面４０６）よりも内側に配置される。これにより、出力軸３０３の後端部４２２には、回転電機１１の内部（固定子３０２の内側）に、第１ポンプ１４及び第２ポンプ１５を並べて接続し得るスペースが生じる。したがって、回転電機冷却システム１００，２００を構成するためには、出力軸３０３に第１ポンプ１４及び第２ポンプ１５という２基のポンプを接続しなければならないにもかかわらず、この回転電機１１は、出力軸３０３の後端側にこれらを並べて接続しても、体格が拡大せず、または、体格の拡大が抑えられる。すなわち、出力軸３０３の後端を支持する軸受４３２が凹部４０４に配置されていることで、回転電機１１は、その全長を伸ばすことなく、第１ポンプ１４及び第２ポンプ１５を内蔵し得る。このため、回転電機１１及び回転電機冷却システム１００，２００は、従来の油冷式回転電機と同程度かそれ以下に、コンパクトに形成される。
　以上のように、上記第１～第４実施形態に係る回転電機冷却システムは、冷媒であるオイル１０を循環させることによって、回転電機１１を冷却する回転電機冷却システム１００，２００である。この回転電機冷却システム１００，２００は、回転電機１１を流れ、自重によって集積するオイル１０を貯留するオイルパン１２と、オイルパン１２から汲み出されたオイル１０を貯留するリザーバタンク１３と、リザーバタンク１３からオイル１０を汲み出し、汲み出したオイル１０を、オイルクーラ１６を介して回転電機１１に供給する第１ポンプ１４と、第１ポンプ１４よりも流量が大きく、オイル１０を流す流路が可変である第２ポンプ１５と、第２ポンプ１５がオイル１０を流す流路を、オイルパン１２からオイル１０を汲み出してリザーバタンク１３に供給する第１流路（Ｃ１，Ｃ２）、または、リザーバタンク１３からオイル１０を汲み出し、オイルクーラ１６を介して、回転電機１１に供給する第２流路（Ｃ３，Ｃ４）、のいずれかに制御する制御弁Ｖ１，Ｖ２と、リザーバタンク１３におけるオイル１０の液面高さＯＬを検出する液面センサ１７と、液面高さＯＬが予め定める上限値Ｕｌｉｍ以上となったときに、制御弁Ｖ１，Ｖ２によって第２ポンプ１５の流路を第１流路（Ｃ１，Ｃ２）から第２流路（Ｃ３，Ｃ４）に切り替え、かつ、液面高さＯＬが予め定める下限値Ｌｌｉｍ以下となったときに、制御弁Ｖ１，Ｖ２によって第２ポンプ１５の流路を第２流路（Ｃ３，Ｃ４）から第１流路（Ｃ１，Ｃ２）に切り替えるコントローラ１８と、を備える。
　このように、上記第１～第４実施形態に係る回転電機冷却システムでは、第２ポンプ１５の流路を可変とし、リザーバタンク１３におけるオイル貯留量に応じてこれを切り替え、第２ポンプ１５を適宜にスカベンジポンプまたはフィードポンプとして機能させる。このため、少なくとも第２ポンプ１５がフィードポンプとして機能する期間において、従来よりも、回転電機１１の冷却性を高めることができる。その結果、長期的、平均的にみても、回転電機１１の冷却性が向上する。
　上記第１～第４実施形態に係る回転電機冷却システムでは、オイル１０はリザーバタンク１３に貯留され、オイルパン１２には殆ど貯留されないので、車両に加速度等が生じたとしても、オイルパン１２にあるオイル１０の液面は、回転電機１１のエアギャップ３０４に到達しない。このため、オイルパン１２は浅く形成され、その深さは最小限に抑えられる。その結果、深いオイルパンを要する従来の油冷式回転電機と比較すると、回転電機１１及び回転電機冷却システム１００は低重心に構成され得る。
　特に、第２実施形態に係る回転電機冷却システム２００は、オイル１０の温度（Ｔｏｉｌ）を検出する温度センサ２０１を備える。そして、コントローラ１８は、液面高さＯＬが上限値Ｕｌｉｍ以上となったときに、または、液面高さＯＬが下限値Ｌｌｉｍより大きく上限値Ｕｌｉｍ未満であって、温度（Ｔｏｉｌ）が予め定める閾値ＴＴＨ以上となったときに、制御弁Ｖ１，Ｖ２によって第２ポンプ１５の流路を第１流路（Ｃ１，Ｃ２）から第２流路（Ｃ３，Ｃ４）に切り替える。また、コントローラ１８は、液面高さＯＬが下限値Ｌｌｉｍ以下となったときに、または、液面高さＯＬが下限値Ｌｌｉｍより大きく上限値Ｕｌｉｍ未満であって、オイル１０の温度（Ｔｏｉｌ）が閾値ＴＴＨ未満となったときに、制御弁Ｖ１，Ｖ２によって第２ポンプ１５の流路を第２流路（Ｃ３，Ｃ４）から第１流路（Ｃ１，Ｃ２）に切り替える。
　このように、リザーバタンク１３における液面高さＯＬに加え、油温Ｔｏｉｌに基づいて、第２ポンプ１５の流路を切り替えると、例えば回転電機１１の温度がその耐熱温度の上限に迫った場合等、回転電機１１をさらに冷却する必要があるときに、回転電機１１の冷却が促進される。このため、回転電機１１の温度上昇は特に抑制される。
　第３実施形態に係る回転電機冷却システム１００，２００では、回転電機１１が設置された状態において、回転電機１１の出力軸３０３に垂直な断面を見たときに、リザーバタンク１３は、回転電機１１に接する水平線及び鉛直線からなる四角形と回転電機１１の輪郭に囲まれるスペース（デッドスペース）に形成されている。
　このように、円柱状に形成される回転電機１１を設置する場合に生じ得るデッドスペース３０５～３０８を、リザーバタンク１３として活用すると、横幅（Ｘ方向の長さ）や縦幅（Ｙ方向の長さ）の拡張を抑えつつ、コンパクトに、第１実施形態及び第２実施形態に係る回転電機冷却システム１００，２００を構成することができる。
　特に、第３実施形態（図１２及び図１３）に係る回転電機冷却システム１００，２００では、回転電機１１は、オイル１０とは異なる第２冷媒によって回転電機１１を外周から冷却するハウジング１９を備え、リザーバタンク１３の内部に、ハウジング１９と熱的に接続されたフィン３１０を備える。
　このように、リザーバタンク１３がフィン３１０を備える場合、オイル１０は、オイルクーラ１６で冷却される他、リザーバタンク１３においても冷却されるので、回転電機１１の冷却性が向上しやすい。また、リザーバタンク１３がフィン３１０を備える場合、オイルクーラ１６の負荷が低減されるので、オイルクーラ１６は小型化され得る。その結果、回転電機冷却システム１００，２００はコンパクトに構成され得る。
　また、第３実施形態（図１３）に係る回転電機冷却システム１００，２００では、ハウジング１９は、第２冷媒を流す流路３２０が、インナーハウジング３２１と、アウターハウジング３２２と、の間に形成された二重管構造を有し、フィン３１０は、アウターハウジング３２２からリザーバタンク１３の内部に延設されている。
　このように、回転電機１１のハウジング１９がいわゆるウォータジャケットである場合に、アウターハウジング３２２からリザーバタンク１３の内部に延設したフィン３１０が設けられていると、リザーバタンク１３に貯留されたオイル１０が、フィン３１０及びアウターハウジング３２２を介した第２冷媒と熱交換により、特に冷却されやすい。その結果、回転電機１１の冷却性が特に向上しやすい。また、オイルクーラ１６の負荷が低減されるので、オイルクーラ１６が小型化され、その結果、回転電機冷却システム１００，２００がコンパクトに構成され得る。
　第４実施形態に係る回転電機冷却システム１００，２００では、回転電機１１の回転子３０１は、少なくとも出力軸３０３の後端側において、出力軸３０３がある中心部と、磁石がある外周部と、の間に凹部４０４が形成された中空構造を有する。また、出力軸３０３の後端を支持する軸受４３２は、凹部４０４に配置されることにより、出力軸３０３の方向において、回転電機１１の固定子３０２の端面４１４よりも内側に配置される。そして、第１ポンプ１４及び第２ポンプ１５は、出力軸３０３の後端に接続され、出力軸３０３によって駆動される。
　上記の構成によれば、回転電機冷却システム１００，２００を構成するためには、出力軸３０３に第１ポンプ１４及び第２ポンプ１５という２基のポンプを接続しなければならないにもかかわらず、回転電機１１は、出力軸３０３の後端側にこれらを並べて接続しても、体格が拡大せず、または、体格の拡大が抑えられる。すなわち、回転電機１１は、その全長を伸ばすことなく、第１ポンプ１４及び第２ポンプ１５を内蔵し得る。このため、回転電機１１及び回転電機冷却システム１００，２００は、従来の油冷式回転電機と同程度かそれ以下に、コンパクトに形成される。
　第１～第４実施形態に係る回転電機冷却方法は、冷媒であるオイル１０を循環させることによって回転電機１１を冷却する回転電機冷却方法である。この回転電機冷却方法では、回転電機１１を流れ、自重によって集積するオイル１０はオイルパン１２に貯留され、オイルパン１２から汲み出されたオイル１０はリザーバタンク１３に貯留され、第１ポンプ１４によって、リザーバタンク１３からオイル１０を汲み出し、汲み出したオイル１０が、オイルクーラ１６を介して、回転電機１１に供給される。そして、制御弁Ｖ１，Ｖ２によって、第１ポンプ１４よりも流量が大きい第２ポンプ１５がオイル１０を流す流路を、オイルパン１２からオイル１０を汲み出してリザーバタンク１３に供給する第１流路（Ｃ１，Ｃ２）、または、リザーバタンク１３からオイル１０を汲み出し、オイルクーラ１６を介して、回転電機１１に供給する第２流路（Ｃ３，Ｃ４）、のいずれかに制御される。このとき、リザーバタンク１３におけるオイル１０の液面高さＯＬが検出され、液面高さＯＬが予め定める上限値Ｕｌｉｍ以上となったときには、制御弁Ｖ１，Ｖ２によって第２ポンプ１５の流路を第１流路（Ｃ１，Ｃ２）から第２流路（Ｃ３，Ｃ４）に切り替えられる。また、液面高さＯＬが予め定める下限値Ｌｌｉｍ以下となったときに、制御弁Ｖ１，Ｖ２によって第２ポンプ１５の流路を第２流路（Ｃ３，Ｃ４）から第１流路（Ｃ１，Ｃ２）に切り替えられる。
　この回転電機冷却方法によれば、リザーバタンク１３におけるオイル貯留量に応じて第２ポンプ１５の流路が切り替わり、第２ポンプ１５が適宜にスカベンジポンプまたはフィードポンプとして機能する。このため、少なくとも第２ポンプ１５がフィードポンプとして機能する期間において、従来よりも、回転電機１１の冷却性を高めることができる。その結果、長期的、平均的にみても、回転電機１１の冷却性が向上する。
　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。

Claims (7)

  1. 　冷媒であるオイルを循環させることによって、回転電機を冷却する回転電機冷却システムであって、
    　前記回転電機を流れ、自重によって集積する前記オイルを貯留するオイルパンと、
    　前記オイルパンから汲み出された前記オイルを貯留するリザーバタンクと、
    　前記リザーバタンクから前記オイルを汲み出し、汲み出した前記オイルを、オイルクーラを介して前記回転電機に供給する第１ポンプと、
    　前記第１ポンプよりも流量が大きく、前記オイルを流す流路が可変である第２ポンプと、
    　前記第２ポンプが前記オイルを流す流路を、前記オイルパンから前記オイルを汲み出して前記リザーバタンクに供給する第１流路、または、前記リザーバタンクから前記オイルを汲み出し、前記オイルクーラを介して、前記回転電機に供給する第２流路、のいずれかに制御する制御弁と、
    　前記リザーバタンクにおける前記オイルの液面高さを検出する液面センサと、
    　前記液面高さが予め定める上限値以上となったときに、前記制御弁によって前記流路を前記第１流路から前記第２流路に切り替え、かつ、前記液面高さが予め定める下限値以下となったときに、前記制御弁によって前記流路を前記第２流路から前記第１流路に切り替えるコントローラと、
    を備える、回転電機冷却システム。
  2. 　請求項１に記載の回転電機冷却システムであって、
    　前記オイルの温度を検出する温度センサを備え、
    　前記コントローラは、前記液面高さが前記上限値以上となったときに、または、前記液面高さが前記下限値より大きく前記上限値未満であって、前記温度が予め定める閾値以上となったときに、前記制御弁によって前記流路を前記第１流路から前記第２流路に切り替え、
    　前記コントローラは、前記液面高さが前記下限値以下となったときに、または、前記液面高さが前記下限値より大きく前記上限値未満であって、前記温度が前記閾値未満となったときに、前記制御弁によって前記流路を前記第２流路から前記第１流路に切り替える、
    回転電機冷却システム。
  3. 　請求項１または２に記載の回転電機冷却システムであって、
    　前記回転電機が設置された状態において、前記回転電機の出力軸に垂直な断面を見たときに、前記リザーバタンクは、前記回転電機に接する水平線及び鉛直線からなる四角形と前記回転電機の輪郭に囲まれるスペースに形成されている、
    回転電機冷却システム。
  4. 　請求項３に記載の回転電機冷却システムであって、
    　前記回転電機は、前記オイルとは異なる第２冷媒によって前記回転電機を外周から冷却するハウジングを備え、
    　前記リザーバタンクの内部に、前記ハウジングと熱的に接続されたフィンを備える、
    回転電機冷却システム。
  5. 　請求項４に記載の回転電機冷却システムであって、
    　前記ハウジングは、前記第２冷媒を流す流路が、インナーハウジングと、アウターハウジングと、の間に形成された二重管構造を有し、
    　前記フィンは、前記アウターハウジングから前記リザーバタンクの内部に延設されている、
    回転電機冷却システム。
  6. 　請求項１または２に記載の回転電機冷却システムであって、
    　前記回転電機の回転子は、少なくとも出力軸の後端側において、前記出力軸がある中心部と、磁石がある外周部と、の間に凹部が形成された中空構造を有し、
    　前記出力軸の後端を支持する軸受は、前記凹部に配置されることにより、前記出力軸の方向において、前記回転電機の固定子の端面よりも内側に配置され、
    　前記第１ポンプ及び前記第２ポンプは、前記出力軸の後端に接続され、前記出力軸によって駆動される、
    回転電機冷却システム。
  7. 　冷媒であるオイルを循環させることによって回転電機を冷却する回転電機冷却方法であって、
    　前記回転電機を流れ、自重によって集積する前記オイルをオイルパンに貯留し、
    　前記オイルパンから汲み出された前記オイルをリザーバタンクに貯留し、
    　第１ポンプによって、前記リザーバタンクから前記オイルを汲み出し、汲み出した前記オイルを、オイルクーラを介して、前記回転電機に供給し、
    　制御弁によって、前記第１ポンプよりも流量が大きい第２ポンプが前記オイルを流す流路を、前記オイルパンから前記オイルを汲み出して前記リザーバタンクに供給する第１流路、または、前記リザーバタンクから前記オイルを汲み出し、前記オイルクーラを介して、前記回転電機に供給する第２流路、のいずれかに制御し、
    　前記リザーバタンクにおける前記オイルの液面高さを検出し、
    　前記液面高さが予め定める上限値以上となったときに、前記制御弁によって前記流路を前記第１流路から前記第２流路に切り替え、
    　前記液面高さが予め定める下限値以下となったときに、前記制御弁によって前記流路を前記第２流路から前記第１流路に切り替える、
    回転電機冷却方法。
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