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技術 回転電機の冷却構造

出願人 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
発明者 村上聡須山大樹
出願日 2007年11月8日 (12年4ヶ月経過) 出願番号 2007-290967
公開日 2009年5月28日 (10年10ヶ月経過) 公開番号 2009-118686
状態 未査定
技術分野 電動機、発電機の冷却
主要キーワード 重力下方 冷却液供給路 冷却液供給口 コイル熱 伝導軸 切替回転数 支持ベアリング 形状固定
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2009年5月28日)のものです。
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図面 (13)

課題

回転電機動作状態に応じて、永久磁石発熱しやすい状態では永久磁石へ多くの冷媒を供給し、コイルが発熱しやすい状態ではコイルへ冷媒を供給することにより、冷却が必要な部位を効率的に冷却することが可能な回転電機の冷却構造を提供する。

解決手段

ステータSとロータRとを備えた回転電機Mに冷媒を流通して冷却する回転電機Mの冷却構造は、ステータS及びロータRの一方に備えられる永久磁石PMと、ステータS及びロータRの他方に備えられるコイルCと、永久磁石PMを冷却する冷媒が流通する第一流路l1と、コイルCを冷却する冷媒が流通する第二流路l2と、回転電機Mの回転数及び出力トルクの一方又は双方に基づいて、第一流路l1及び第二流路l2のそれぞれへの冷媒の流通状態切り替える流通切替手段10とを備える。

概要

背景

従来から、様々な機器に亘って、駆動用動力源の一つとして回転電機が用いられている。このような回転電機に対しては、大きな出力が要求されることが多々あることから、回転電機の各部、特にコイル永久磁石からの発熱量が大きくなってしまう。このような回転電機の発熱の原因には、銅損鉄損が含まれる。銅損はコイルに電流を流すと、その電流の大小に拘らず常に発生する損失であり、コイルに流れる電流の2乗に比例して増加する。一方、鉄損は、ヒステリシス損とうず電流損とからなり、磁性材料交番磁界の中においた際に発生する損失である。ヒステリシス損は、鉄心磁区が交番磁界によって磁界の向きを変えるときの損失であり、うず電流損導体の内部において磁束が変化しているところで発生するうず電流に起因する損失である。これらの損失が熱エネルギー、即ちジュール熱として発散されるため、回転電機のコイルや永久磁石が発熱することとなる。このような発熱が過度に進行すると、コイルにおいては、コイルの導線を互いに絶縁する絶縁ワニス各相コイル間を互いに絶縁する絶縁紙絶縁破壊する可能性がある。一方、永久磁石においては、加熱により減少した磁力が、温度が低下しても回復しなくなる不可逆減磁が発生し、回転電機の機能が低下する可能性がある。

このような経緯から、これまでに回転電機が備えるコイルや永久磁石を冷却する技術として、永久磁石が備えられるロータロータコア冷媒流通し、更に、この冷媒を回転遠心力によりコイルへ噴射させることにより、永久磁石とコイルとを順に冷却するモータ冷却回路がある(例えば、特許文献1)。また、コイルとコイルを有するステータコアとを冷却する技術として、冷媒を電動機のケース側、即ちステータの外側方向からコイルエンドへ噴射させ、そして、回転電機の回転数の増加に応じて、ステータコアへも冷媒を流通して冷却する冷却装置もある(例えば、特許文献2)。

特開平9−182374号公報
特開2006−353051号公報

概要

回転電機の動作状態に応じて、永久磁石が発熱しやすい状態では永久磁石へ多くの冷媒を供給し、コイルが発熱しやすい状態ではコイルへ冷媒を供給することにより、冷却が必要な部位を効率的に冷却することが可能な回転電機の冷却構造を提供する。ステータSとロータRとを備えた回転電機Mに冷媒を流通して冷却する回転電機Mの冷却構造は、ステータS及びロータRの一方に備えられる永久磁石PMと、ステータS及びロータRの他方に備えられるコイルCと、永久磁石PMを冷却する冷媒が流通する第一流路l1と、コイルCを冷却する冷媒が流通する第二流路l2と、回転電機Mの回転数及び出力トルクの一方又は双方に基づいて、第一流路l1及び第二流路l2のそれぞれへの冷媒の流通状態切り替える流通切替手段10とを備える。

目的

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転電機の動作状態に応じて、冷媒の流通状態を切り替え可能とすることにより、冷却が必要な部位を効率的に冷却することが可能な回転電機の冷却構造を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
3件
牽制数
6件

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請求項1

ステータロータとを備えた回転電機冷媒流通して冷却する回転電機の冷却構造であって、前記ステータ及び前記ロータの一方に備えられる永久磁石と、前記ステータ及び前記ロータの他方に備えられるコイルと、前記永久磁石を冷却する冷媒が流通する第一流路と、前記コイルを冷却する冷媒が流通する第二流路と、前記回転電機の回転数及び出力トルクの一方又は双方に基づいて、前記第一流路及び前記第二流路のそれぞれへの冷媒の流通状態切り替える流通切替手段と、を備えた回転電機の冷却構造。

請求項2

前記流通切替手段は、前記回転電機の回転数が所定の切替回転数以上の場合に前記第一流路に冷媒を流通する第一状態と、前記回転電機の回転数が前記切替回転数未満の場合に前記第二流路に冷媒を流通する第二状態とを切り替える請求項1に記載の回転電機の冷却構造。

請求項3

前記流通切替手段は、前記回転電機の出力トルクが所定の切替トルク未満の場合に前記第一流路に冷媒を流通する第一状態と、前記回転電機の出力トルクが前記切替トルク以上の場合に前記第二流路に冷媒を流通する第二状態とを切り替える請求項1に記載の回転電機の冷却構造。

請求項4

前記流通切替手段は、前記回転電機の回転数と出力トルクとの関係で規定された切替境界線に基づいて、前記切替境界線の一方側の第一領域では前記第一流路に冷媒を流通する第一状態とし、前記切替境界線の他方側の第二領域では前記第二流路に冷媒を流通する第二状態とする請求項1に記載の回転電機の冷却構造。

請求項5

前記切替境界線が、前記永久磁石の温度上昇量と前記コイルの温度上昇量との比が所定値となる前記回転電機の回転数と出力トルクとの関係として規定されている請求項4に記載の回転電機の冷却構造。

請求項6

前記第一状態では、前記第一流路に加えて、前記第二流路へも冷媒を流通する請求項2から5のいずれか一項に記載の回転電機の冷却構造。

請求項7

前記冷媒は、前記ロータの軸心から前記第一流路及び前記第二流路に流通する請求項1から6のいずれか一項に記載の回転電機の冷却構造。

請求項8

前記ロータは、ロータコア内に冷媒を流通させる流路を備えている請求項1から7のいずれか一項に記載の回転電機の冷却構造。

請求項9

前記流通切替手段は、制御弁を備え、前記制御弁は、前記回転電機の回転によって生じる遠心力により制御される請求項1から8のいずれか一項に記載の回転電機の冷却構造。

請求項10

前記流通切替手段は、制御弁を備え、前記制御弁は、作動油油圧により制御される請求項1から8のいずれか一項に記載の回転電機の冷却構造。

請求項11

前記コイルはステータに備えられ、前記永久磁石はロータに備えられる請求項1から10のいずれか一項に記載の回転電機の冷却構造。

請求項12

前記コイルはステータに備えられ、前記永久磁石はロータに備えられると共に、前記第一流路を流通する冷媒が、前記ロータコア内を流通して前記永久磁石を冷却した後に前記コイルを冷却し、前記第二流路を流通する冷媒が、前記ロータコア内を流通せずに前記コイルを冷却する請求項8に記載の回転電機の冷却構造。

請求項13

前記回転電機の出力トルクは、前記コイルのコイル電流に基づいて演算される請求項1から12のいずれか一項に記載の回転電機の冷却構造。

技術分野

0001

本発明は、ステータロータとを備えた回転電機冷媒流通して冷却する回転電機の冷却構造に関する。

背景技術

0002

従来から、様々な機器に亘って、駆動用動力源の一つとして回転電機が用いられている。このような回転電機に対しては、大きな出力が要求されることが多々あることから、回転電機の各部、特にコイル永久磁石からの発熱量が大きくなってしまう。このような回転電機の発熱の原因には、銅損鉄損が含まれる。銅損はコイルに電流を流すと、その電流の大小に拘らず常に発生する損失であり、コイルに流れる電流の2乗に比例して増加する。一方、鉄損は、ヒステリシス損とうず電流損とからなり、磁性材料交番磁界の中においた際に発生する損失である。ヒステリシス損は、鉄心磁区が交番磁界によって磁界の向きを変えるときの損失であり、うず電流損導体の内部において磁束が変化しているところで発生するうず電流に起因する損失である。これらの損失が熱エネルギー、即ちジュール熱として発散されるため、回転電機のコイルや永久磁石が発熱することとなる。このような発熱が過度に進行すると、コイルにおいては、コイルの導線を互いに絶縁する絶縁ワニス各相コイル間を互いに絶縁する絶縁紙絶縁破壊する可能性がある。一方、永久磁石においては、加熱により減少した磁力が、温度が低下しても回復しなくなる不可逆減磁が発生し、回転電機の機能が低下する可能性がある。

0003

このような経緯から、これまでに回転電機が備えるコイルや永久磁石を冷却する技術として、永久磁石が備えられるロータのロータコアに冷媒を流通し、更に、この冷媒を回転遠心力によりコイルへ噴射させることにより、永久磁石とコイルとを順に冷却するモータ冷却回路がある(例えば、特許文献1)。また、コイルとコイルを有するステータコアとを冷却する技術として、冷媒を電動機のケース側、即ちステータの外側方向からコイルエンドへ噴射させ、そして、回転電機の回転数の増加に応じて、ステータコアへも冷媒を流通して冷却する冷却装置もある(例えば、特許文献2)。

0004

特開平9−182374号公報
特開2006−353051号公報

発明が解決しようとする課題

0005

特許文献1に開示されるモータの冷却回路は、永久磁石を冷却した後の冷媒、即ち永久磁石から発散する熱により温められた冷媒が、回転遠心力によりコイルへ噴射される。したがって、コイルに噴射される冷媒は、均等な温度、量ではあるが、既に温度が高くなっているため、コイルを効率良く冷却することができない。また、特許文献2に開示される冷却装置では、コイルエンドを冷却する際に冷媒の噴射は重力上方向から行われる。したがって、冷媒が噴射される噴射口から遠い部分、即ち重力下方向に位置する部分には、噴射口から近い部分の熱により温められた冷媒が到達するため、均一に冷却することができず温度ムラが生じやすい。また、ステータコアを冷却する場合には、電動機のケース上部に埋め込まれた冷却管に冷媒を流通させるため、冷却管に近い側(外側)の部分に比べ、遠い側(中心側)の部分では効率良く冷却することができないといった問題があった。

0006

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転電機の動作状態に応じて、冷媒の流通状態切り替え可能とすることにより、冷却が必要な部位を効率的に冷却することが可能な回転電機の冷却構造を提供することにある。

課題を解決するための手段

0007

上記目的を達成するための本発明に係る回転電機の冷却構造の特徴構成は、ステータとロータとを備えた回転電機に冷媒を流通して冷却する構造において、前記ステータ及び前記ロータの一方に備えられる永久磁石と、前記ステータ及び前記ロータの他方に備えられるコイルと、前記永久磁石を冷却する冷媒が流通する第一流路と、前記コイルを冷却する冷媒が流通する第二流路と、前記回転電機の回転数及び出力トルクの一方又は双方に基づいて、前記第一流路及び前記第二流路のそれぞれへの冷媒の流通状態を切り替える流通切替手段と、を備える点にある。

0008

このような特徴構成であれば、流通切替手段が、回転電機の回転数及び出力トルクの一方又は双方に基づいて、例えば、永久磁石が発熱しやすい状態では永久磁石側へ多くの冷媒を供給し、コイルが発熱しやすい状態ではコイル側へ冷媒を供給するというように、冷媒の流通状態を切り替え可能とすることにより、冷却が必要な部位を効率的に冷却することが可能となる。また、永久磁石を冷却する冷媒が流通する第一流路と、コイルを冷却する冷媒が流通する第二流路とが別個に設けられているため(冷媒の供給側からそれぞれの流路に別個に直接冷媒が供給される)、冷媒が、冷却を要する永久磁石及びコイルの一方を冷却する前に、永久磁石及びコイルの他方の熱により温められることがなく、冷却が必要な部位を直接的に冷却することができる。また、このように冷却が必要な部位を選択して冷却することができるため、冷却に必要な冷媒の量を少なく抑えることができる。したがって、冷媒を流通させるためのポンプに要求される吐出能力が、永久磁石及びコイルの両方を同時に冷却する場合に比べて小さいもので良くなるため、ポンプの小型軽量化低コスト化を図ることができる。

0009

そして、前記流通切替手段は、前記回転電機の回転数が所定の切替回転数以上の場合に前記第一流路に冷媒を流通する第一状態と、前記回転電機の回転数が前記切替回転数未満の場合に前記第二流路に冷媒を流通する第二状態とを切り替える構成とすると好適である。

0010

ここで、回転電機の回転数が高い場合には永久磁石を横切る磁束の入れ替わりが多くなり、ヒステリシス損やうず電流損、即ち鉄損が増加して永久磁石が発熱しやすい状態になることが多いため、永久磁石を冷却すると好適である。一方、回転電機の回転数が低い場合には一般的に高い出力トルクを得たい場合が多い。このような場合には、コイルに流す電流が大きくなり銅損が増加してコイルが発熱しやすい状態になることが多いため、コイルを冷却すると好適である。本構成においては、永久磁石を冷却する冷媒を第一流路に流通する第一状態とコイルを冷却する冷媒を第二流路に流通する第二状態とを切り替える切替回転数を予め設定している。したがって、永久磁石が発熱しやすい状態となる回転電機の回転数が切替回転数以上の場合には永久磁石側へ多くの冷媒を供給することができる。一方、コイルが発熱しやすい状態となる回転電機の回転数が切替回転数未満の場合にはコイル側へ冷媒を供給することができる。このように、本構成であれば、回転電機の動作状態に応じて冷却が必要な部位を効率的に冷却することが可能となる。

0011

或いは、前記流通切替手段は、前記回転電機の出力トルクが所定の切替トルク未満の場合に前記第一流路に冷媒を流通する第一状態と、前記回転電機の出力トルクが前記切替トルク以上の場合に前記第二流路に冷媒を流通する第二状態とを切り替える構成とすると好適である。

0012

ここで、回転電機により出力トルクを得たい場合には、コイルに流す電流が大きくなり銅損が増加してコイルが発熱しやすい状態になることが多いため、コイルを冷却すると好適である。一方、回転電機の回転数が高い場合には永久磁石を横切る磁束の入れ替わりが多くなり、ヒステリシス損やうず電流損、即ち鉄損が増加して永久磁石が発熱しやすい状態になることが多いため、永久磁石を冷却すると好適である。本構成においては、永久磁石を冷却する冷媒を第一流路に流通する第一状態とコイルを冷却する冷媒を第二流路に流通する第二状態とを切り替える切替トルクを予め設定している。したがって、コイルが発熱しやすい状態となる回転電機の出力トルクが切替トルク以上の場合にはコイル側へ冷媒を供給することができる。一方、永久磁石が発熱しやすい状態となる回転電機の出力トルクが切替トルク未満の場合には永久磁石側へ多くの冷媒を供給することができる。このように、本構成であれば、回転電機の動作状態に応じて冷却が必要な部位を効率的に冷却することが可能となる。

0013

或いは、前記流通切替手段は、前記回転電機の回転数と出力トルクとの関係で規定された切替境界線に基づいて、前記切替境界線の一方側の第一領域では前記第一流路に冷媒を流通する第一状態とし、前記切替境界線の他方側の第二領域では前記第二流路に冷媒を流通する構成であると好適である。

0014

このような構成であれば、流通切替手段は、回転電機の運転状態が、回転電機の回転数と出力トルクとの関係で規定された切替境界線で決まる第一領域或いは第二領域に応じて、第一流路と第二流路との冷媒の流通状態を切り替えることができる。したがって、回転電機の回転数及び出力トルクの双方に応じて、永久磁石が発熱しやすい状態では永久磁石側へ多くの冷媒を供給し、コイルが発熱しやすい状態ではコイル側へ冷媒を供給することにより、冷却が必要な部位を効率的に冷却することが可能となる。

0015

また、例えば、前記切替境界線が、前記永久磁石の温度上昇量と前記コイルの温度上昇量との比が所定値となる前記回転電機の回転数と出力トルクとの関係として規定されている構成としても好適である。

0016

このような構成であれば、永久磁石及びコイルの発熱状態に応じて、より適切に冷却することが可能となる。

0017

また、前記第一状態では、前記第一流路に加えて、前記第二流路へも冷媒を流通すると好適である。

0018

このような構成であれば、第一状態において、流通切替手段が第一流路と共に、第二流路にも冷媒を流通するため、第一状態において、永久磁石を確実に冷却しながら、更にコイルを冷却することができる。

0019

ここで、前記冷媒は、前記ロータの軸心から前記第一流路及び前記第二流路に流通する構成とすると好適である。

0020

このような構成であれば、ロータの軸心からロータの回転に伴う遠心力を用いて、第一流路及び第二流路に分配し、各部に同心円状に冷媒を供給することが可能となる。したがって、回転電機が備える永久磁石やコイルに温度ムラのない冷媒を流通することができるため、回転電機を効果的に冷却することが可能となる。

0021

また、前記ロータは、ロータコア内に冷媒を流通させる流路を備えている構成とすると好適である。

0022

このような構成であれば、ロータを内部から均一に冷却することが可能となる。

0023

また、前記流通切替手段は、制御弁を備え、前記制御弁は、前記回転電機の回転によって生じる遠心力により制御される構成とすると好適である。

0024

このような構成であれば、制御弁が、遠心力により第一流路及び第二流路のそれぞれへの冷媒の流通状態を切り替えられるように制御されるため、回転電機の回転速度に応じた流通状態の切り替えを行うことが可能となる。

0025

或いは、前記流通切替手段は、制御弁を備え、前記制御弁は、作動油油圧により制御される構成としても好適である。

0026

このような構成であれば、制御弁が、作動油の油圧により第一流路及び第二流路のそれぞれへの冷媒の流通状態を切り替えられるように制御されるため、回転電機の回転数及び出力トルクの一方又は双方に応じた流通状態の切り替えを自在に行うことが可能となる。

0027

また、前記コイルはステータに備えられ、前記永久磁石はロータに備えられると好適である。

0028

上記構成は、例えば永久磁石型同期モータ等のように、コイルがステータに備えられ、永久磁石がロータに備えられる構成のモータにも適用することができる。

0029

また、前記コイルはステータに備えられ、前記永久磁石はロータに備えられると共に、
前記第一流路を流通する冷媒が、前記ロータコア内を流通して前記永久磁石を冷却した後に前記コイルを冷却し、前記第二流路を流通する冷媒が、前記ロータコア内を流通せずに前記コイルを冷却する構成とすると好適である。

0030

このような構成であれば、第一流路に流通された永久磁石を冷却後の冷媒で、コイルを冷却することができる。したがって、第一流路のみへ冷媒を流通させる状態でもコイルをある程度冷却することができる。

0031

また、前記回転電機の出力トルクは、前記コイルのコイル電流に基づいて演算される構成とすると好適である。

0032

このような構成であれば、コイルに流す電流指示値、或いは実際にコイルに流れている電流値に基づいて回転電機の出力トルクを演算することができる。

発明を実施するための最良の形態

0033

1.第一の実施形態
以下、本発明に係るステータSとロータRとを備えた回転電機Mに冷却液を流通して冷却する回転電機Mの冷却構造に関して、図面に基づいて説明する。図1は、本実施形態に係る冷却構造を採用した回転電機Mの回転軸Aに沿った断面図である。図1に示すように、回転電機Mは、ケース本体MC1と当該ケース本体MC1の開口部を覆うカバーMC2とで形成される空間内に、ステータSとロータRとが収納されるように構成され、ステータSはケース本体MC1に固定される。

0034

本実施形態に係る回転電機Mは、コイルCと永久磁石PMとの電磁作用により回転動力を取得している。この回転動力の取得は、公知技術であるため説明は省略する。本実施形態においては、コイルCはステータSに備えられ、永久磁石PMはロータRに備えられるものとして説明する。なお、以降の説明における冷却液は、本願請求項の冷媒に相当するものである。この冷却液としては、回転電機の冷却に適した一般的な冷却オイルを用いると好適であるが、これに限定されるものではない。

0035

ロータRは、回転軸Aのケース内に保持され、当該回転軸Aは、支持ベアリングBRGを介して、ケース本体MC1及びケースMC2に対して回転可能に支持される。図2は、回転軸A及びロータRの断面を示した図である。ただし、ケース本体MC1やステータS等は省略している。図2に示されるように、ロータRには、複数の永久磁石PMが配設されている。また、ロータRはロータコア内に冷却液を流通させる複数の流路Rlを備えている。このロータコア内の流路Rlに冷却液を流通させることにより、永久磁石PMを冷却することが可能となる。当該流路Rlには、冷却液は、回転軸Aの中心部に設けられる冷却液供給口inから回転軸Aの回転によって生じる遠心力、即ちロータRの回転によって生じる遠心力により、第一流路l1と流通口B1l(詳細は後述する)とを介して流通される。

0036

図1戻り、回転軸Aは、一方の端部に伝導軸(図示しない)と連結するための連結部A1を備え、回転電機Mが発生する駆動力を回転電機Mの外部に出力することが可能となるように構成されている。このような場合には、回転電機Mは電動機として機能する。また、回転電機Mに外部から伝達される駆動力により、当該回転電機Mが発電を行う発電機として機能することも可能とされている。

0037

ステータSは、ケース本体MC1に固定されるステータコアSCを備えて構成されており、このステータコアSCに巻かれるコイルCのコイルエンドCEが、ステータコアSCの軸方向両端外側に位置される構成となっている。詳細は省略するが、ステータコアSCは、リング状の鋼板pを多数枚、回転軸Aの軸方向に積層して構成される。

0038

コイルCはステータコアSCに導線を巻くことにより形成されるが、このコイルCには導線を互いに絶縁する絶縁ワニスが含浸されることにより絶縁状態形状固定される。この絶縁ワニスにより、ステータコアSCとコイルCとの間の熱伝導率が向上され、放熱性が向上する。

0039

以上が、本発明に係る回転電機の冷却構造を採用した回転電機Mの構造の概略であるが、以下、この回転電機Mに採用されている冷却液によるステータSの冷却構造、及びロータRの冷却構造について説明する。

0040

回転電機Mは、永久磁石PMを冷却する冷却液が流通する第一流路l1と、コイルCを冷却する冷却液が流通する第二流路l2とを備えている。ここで、回転電機Mには、図示しないポンプが作動することにより回転軸Aの軸心に設けられた冷却液供給路inから冷却液が供給される。この冷却液供給路inから供給された冷却液は、永久磁石PMとコイルCとを冷却するために、第一流路l1と第二流路l2とのいずれか一方に供給される。上記の通り、本実施形態では永久磁石PMはロータRに備えられ、コイルCはステータSに備えられている。したがって、第一流路l1は、図1及び図2に示されるように、冷却液供給路inからロータコア内の流路Rlに向かうように形成される。また、図3に示すように、第二流路l2は、冷却液供給路inからケース本体MC1の内面に固定されたステータSのコイルエンドCEに向かうように形成される。

0041

上述のように、冷却液供給路inに供給された冷却液は、回転軸Aの回転によって生じる遠心力により第一流路l1や第二流路l2等を含む回転電気Mの各部に供給される。そのため、第一流路l1及び第二流路l2は、中空の回転軸Aの径方向に沿って、直線状に内周面から外周面まで貫通するように設けられている。また、第一流路l1は、冷却液がロータコア内の流路Rlに供給されやすいように、第一流路llに対して回転軸Aの径方向外側に流路Rlの開口部が位置するように設けられると好適である。また、第二流路l2は、冷却液が第二流路l2からコイルエンドCEに対して遠心力により噴射されてコイルエンドCEを冷却するため、冷却液がコイルエンドCEに達しやすいように、第二流路l2に対して回転軸Aの径方向外側にコイルエンドCEが位置するように設けられると好適である。

0042

第一流路l1及び第二流路l2と冷却液供給路inとの間には、第一流路l1及び第二流路l2のそれぞれへの冷却液の流通状態を切り替える流通切替手段としての流通切替部10が備えられる。この流通切替部10は、第一制御弁B1と第二制御弁B2と第一バネsp1と第二バネsp2とから構成される。この第一制御弁B1と第二制御弁B2と第一バネsp1と第二バネsp2とは、これら4種類の部品で1組となるように構成される。図2においては、1組として図示したが、これに限定されるものではない。例えば、回転軸Aの周方向に沿って、複数組設けることも当然に可能である。ここで、流通状態とは、冷却液が流通している状態と流通していない状態とを含むものであり、具体的には、冷却液を流す状態と流さない状態とに相当する。したがって、流通切替部10は、第一流路l1と第二流路l2とのそれぞれに対して、冷却液を流す状態と流さない状態との切り替えを行う。

0043

第一制御弁B1は、冷却液供給路inと第一流路l1とを連通可能とする連通口B1lを有し、第一バネsp1により回転軸Aの径方向内側へ付勢されるように配設される。ここで、図1は、回転軸Aの回転に伴う遠心力により、第一バネsp1が縮まっている状態(以下、縮状態とする)を図示している。図1のような第一バネsp1が縮状態である時には、冷却液供給路inから第一流路l1には冷却液が流通する状態とされるが、冷却液供給路inと第二流路l2との間は第一制御弁B1により閉弁状態とされるため、冷却液供給路inから第二流路l2には冷却液が流通しない状態となる。

0044

また、第二制御弁B2は、第一流路l1とロータコア内の流路Rlとの間に形成された連通口B2lの冷却液の流通状態を切り替える制御弁であり、第二バネsp2により、第一バネsp1と同様、回転軸Aの径方向内側へ付勢されるように配設される。ここで、図1では第二バネsp2も縮状態となっている。図1のように第二バネsp2が縮状態である時には、第一流路l1とロータコア内の流路Rlとが連通状態となり、冷却液供給路inに供給された冷却液が、回転軸Aの回転によって生じる遠心力(白抜き矢印に示されるような力)によりロータコア内の流路Rlに流通可能な状態となる。したがって、破線vで示されるように冷却液供給路inから供給される冷却液はロータRに達し、ロータRに備えられる永久磁石PMが冷却されることとなる。また、ロータコア内の流路Rlを流通して永久磁石PMを冷却した冷却液は、その後、破線wで示されるようにロータコア内の流路Rlから回転軸Aの回転によって生じる遠心力によりコイルエンドCEに噴射される。したがって、コイルCも冷却されることとなる。なお、上記のように流通切替部10が第一流路l1に冷却液を流通する状態は、第一状態と定義される。

0045

ここで、上述のように冷却液は、回転軸Aの回転によって生じる遠心力を利用して各部に供給されている。したがって、回転電機Mの各部に均一に冷却液を流通及び噴射させることが可能となる。

0046

図3は、図1に示された第一状態と異なり、回転軸Aの回転による遠心力が小さく、第一バネsp1と第二バネsp2とが伸びている状態(以下、伸状態とする)を示している。なお、図3は、主として回転電機Mの断面上部分のみ図示している。第一バネsp1が伸状態である場合には、第一制御弁B1と冷却液供給路inの内壁との間には、隙間100が形成される。したがって、冷却液供給路inに供給される冷却液は、隙間100を通り第一流路l1と第二流路l2とに供給可能となる。もちろん、冷却液は、第一制御弁B1に設けられる連通口B1lからも第一流路l1と第二流路l2とに供給可能である。

0047

また、第二バネsp2が伸状態である場合には、第二制御弁B2は回転軸Aの径方向内側で回転軸Aの外周面に当接して連通口B2lをふさぐため、第一流路l1とロータコア内の流路Rlとの間が閉弁状態とされる。よって冷却液は第一流路l1を流通しない状態となる。したがって、冷却液供給路inに供給された冷却液は、ロータコア内の流路Rlに供給されることなく、第二流路l2にのみ流通することとなる。第二流路l2に流通する冷却液は、回転軸Aの回転によって生じる遠心力により、破線xで示されるようにコイルエンドCEに噴射されることでコイルエンドCEが冷却される。したがって、コイルCが冷却されることとなる。このように、流通切替部10が第二流路l2に冷却液を流通する状態は、第二状態と定義される。

0048

次に、第一制御弁B1及び第二制御弁B2の制御に関して説明する。第一制御弁B1及び第二制御弁B2は、回転電機Mの回転によって生じる遠心力により制御される。回転軸Aが回転することにより、ロータRや回転軸A等には回転軸Aを中心とする遠心力が作用する。この遠心力は、第一制御弁B1及び第二制御弁B2に対しても同様に作用する。ここで、遠心力とは、回転中心からみて外側へ向かう方向の力(図1中の白抜き矢印方向の力)であり、第一制御弁B1や第二制御弁B2の質量及び各弁の軸心からの距離に比例し、回転運動する速度の2乗に比例して大きくなる。したがって、この遠心力により、第一制御弁B1及び第二制御弁B2は、外側方向への力を受ける。そして、第一バネsp1の付勢力及び第二バネsp2の付勢力よりも遠心力が大きい場合には、図1に示されるように、第一制御弁B1にあっては、第一バネsp1の付勢力に抗して、冷却液供給路inの内壁に当接するように力が働く。また、第二制御弁B2にあっては、第二バネsp2の付勢力に抗して、回転軸Aから離れる方向に力が働く。

0049

一方、第一バネsp1の付勢力及び第二バネsp2の付勢力よりも遠心力が小さい場合には、図3に示されるように、第一制御弁B1にあっては、第一バネsp1の付勢力に応じて、回転軸Aの径方向内側に向かう力が働く。また、第二制御弁B2にあっても、第二バネsp2の付勢力に応じて、回転軸Aの径方向内側に向かう力が働く。このように、第一制御弁B1及び第二制御弁B2は、第一バネsp1の付勢力及び第二バネsp2の付勢力と回転電機Mの回転によって生じる遠心力とにより制御される。ここで、第一バネsp1のバネ定数及び第二バネsp2のバネ定数は、ほぼ同じ回転速度で第一制御弁B1及び第二制御弁B2のそれぞれに作用する遠心力がバネの付勢力と釣り合うように夫々決定される。したがって、第一制御弁B1及び第二制御弁B2は、同時に動作して第一流路l1及び第二流路l2の流通状態を切り替えることが可能となる。なお、この場合には永久磁石PM及びコイルCの冷却を確保する観点から、第一制御弁B1と第二制御弁B2とが、共に冷却液を流通しない状態とならないようにすると好適である。

0050

上述のように、第一状態と第二状態とは、流通切替部10により切り替えられる。本実施形態においては、回転電機Mの回転数が予め設定される所定の切替回転数以上であるか否かにより切り替えられる。即ち、回転電機Mの回転数が所定の切替回転数以上の場合に第一流路l1に冷却液が流通される第一状態とされ、回転電機Mの回転数が所定の切替回転数未満の場合に第二流路l2に冷却液が流通される第二状態とされる。

0051

本実施形態においては、第一状態と第二状態とを切り替える切替回転数が予め設定されている。この切替回転数は、第一制御弁B1及び第二制御弁B2の重さや夫々の弁が設けられる位置や夫々の弁が有するバネのバネ定数により決定される。即ち、所望の回転数で、第一流路l1及び第二流路l2の流通状態が切り替わるように、第一制御弁B1及び第二制御弁B2の重さや夫々の弁が設けられる位置や夫々の弁が有するバネのバネ定数が設定される。

0052

図4は、本実施形態に係る第一状態と第二状態との切替マップを図示したものである。上記切替回転数は、この切替マップに示す回転数と一致するように設定されている。回転電機Mの回転数が高い場合には永久磁石PMを横切る磁束の入れ替わりが多くなり、ヒステリシス損やうず電流損、即ち鉄損が増加して永久磁石PMが発熱しやすい状態になることが多い。本実施形態によれば、図4に示されるように回転電気Mの回転数が切替回転数よりも高い状態では、永久磁石PM側へ多くの冷却液を供給し、永久磁石PMを冷却することができる。一方、回転電機Mの回転数が低い場合には高い出力トルクを得たい場合が多い。このような場合には、コイルに流す電流が大きくなり銅損が増加してコイルが発熱しやすい状態になることが多い。本実施形態によれば、図4に示されるように回転電気Mの回転数が切替回転数未満の状態では、コイルC側へ冷却液を供給し、コイルCを冷却することができる。したがって、回転電機Mの動作状態に応じて冷却が必要な部位を効率的に冷却することが可能となる。

0053

2.第二の実施形態
次に、本発明に係る回転電機Mの冷却構造の第二の実施形態について説明する。第二の実施形態では、第一流路l1及び第二流路l2のそれぞれへの冷却液の流通状態を切り替える流通切替部10を構成する制御弁Bが油圧により制御される点で、上述の第一の実施形態と異なる。流通切替部10以外の構成については、第一の実施形態と同様であるため、ここでは流通切替部10を中心に説明する。

0054

図5は、第二の実施形態に係る第一状態を示す図(発明要部の拡大図)である。本実施形態における制御弁Bは第一流路l1内及び第二流路l2内に位置するように設けられ、第一流路l1を連通状態にするための連通口B1lと第二流路l2を連通状態にするための連通口B2lとが形成される。また、制御弁Bは、一端に油圧制御部20から作動油が供給される油圧室30が設けられ、他端にバネspが設けられる。本実施形態における制御弁Bは、作動油の油圧とバネspの付勢力とにより制御される。

0055

ここで、本実施形態においても、第一状態は、第一流路l1に冷却液が流通される状態であり、第二状態は、第二流路l2に冷却液が流通される状態である。図5に示される第一状態では、油圧制御部20により油圧室30に供給される作動油の油圧が昇圧され、バネspの付勢力よりも強くなる。その結果、制御弁Bが図内左側方向へ移動させられる。したがって、制御弁Bの連通口B1lが第一流路l1を連通し、冷却液が回転軸Aの回転によって生じる遠心力により、破線vで示されるように冷却液供給路inから第一流路l1を介して、ロータコア内の流路Rlへ流通する。したがって、ロータRに備えられる永久磁石PMが冷却されることとなる。また、ロータコア内の流路Rlを流通して永久磁石PMを冷却した冷却液は、その後、ロータコア内の流路Rlから回転軸Aの回転によって生じる遠心力により、破線wで示されるようにコイルエンドCEに噴射される。したがって、コイルCも冷却されることとなる。

0056

一方、本実施形態における第二状態を図6(発明要部の拡大図)に示す。第二状態では、油圧制御部20により油圧室30に供給される作動油の油圧がバネspの付勢力よりも弱くなり、バネspの付勢力により制御弁Bは図内右側方向へ移動させられる。よって、制御弁Bの連通口B2lが第二流路l2を連通し、冷却液が回転軸Aの回転によって生じる遠心力により、破線xで示されるように冷却液供給路inから第二流路l2を介して、コイルエンドCEへ噴射される。したがって、コイルCが冷却されることとなる。

0057

本実施形態でも、第一状態と第二状態とは、流通切替部10により切り替えられる。本実施形態においては、回転電機Mの出力トルクが予め設定される所定の切替トルク以上であるか否かにより切り替えられる。ここで、回転電機Mの出力トルクは、コイルCに流れるコイル電流に基づいて演算されると好適である。このコイル電流は、回転電機Mの制御部(図示しない)が、回転電機Mに要求される出力に応じて算出したコイルCに流す電流指示値に基づいて出力トルクを演算することが可能である。或いは回転電機Mの稼動中に、実際にコイルCに流れている電流値を測定し、この測定結果に基づいて出力トルクを演算することも可能である。

0058

本実施形態においては、第一状態と第二状態とを切り替える切替トルクが予め設定されている。この切替トルクは、図7に示す切替マップに基づいて予め定められている。図7は、本実施形態に係る第一状態と第二状態との切替マップを図示したものである。そして、油圧制御部20は、上記のように演算して求められた出力トルクが所定の切替トルクとなった時に、第一状態及び第二状態の流通状態が切り替わるように、油圧室30に油圧を供給する高圧状態と、油圧を供給しない低圧状態とを切り替える。本実施形態では、油圧室30に油圧を供給する高圧状態で図5に示すように第一状態となり、油圧室30に油圧を供給しない低圧状態で図6に示すように第二状態となる。

0059

図7に示されるように、回転電機Mの出力トルクが高い場合には、コイルCが発熱しやすい状態になることが多い。本実施形態によれば、回転電機Mの出力トルクが切替トルクよりも高い状態では、コイルC側へ冷媒を供給し、コイルCを冷却することができる。一方、回転電機Mの出力トルクが小さい場合には、永久磁石PMが発熱しやすい状態になることが多い。本実施形態によれば、回転電機Mの出力トルクが切替トルク未満の状態では、永久磁石PM側へ多く冷媒を供給し、永久磁石PMを冷却することができる。したがって、冷却が必要な部位を効率的に冷却することが可能となる。

0060

3.第三の実施形態
次に、本発明に係る回転電機Mの冷却構造の第三の実施形態について説明する。第三の実施形態では、制御弁Bが第一流路l1の流通状態を切り替え、第二流路l2は制御弁Bの制御に拘らず、冷却液が流通する点で上述の実施形態と異なる。流通切替部10以外の構成については、第一の実施形態と同様であるため、ここでは流通切替部10を中心に説明する。

0061

図8は、第三の実施形態に係る第一状態を示す図(発明要部の拡大図)である。本実施形態における制御弁Bは、冷却液供給路inと第一流路l1との間の冷却液の流通状態を切り替える制御弁として機能する。そして、制御弁Bは、冷却液供給路inの内壁と当接する側の面が、回転軸Aと所定の角度θを有するように形成されると共に、バネspにより付勢される。本実施形態においても制御弁Bには、白抜き矢印で示される遠心力が作用する。ここで、上述のように当該制御弁Bの当接面が、回転軸Aと所定の角度θを有するように形成されているため、制御弁Bに対して回転軸Aの径方向外側に向けて作用する遠心力の角度θで傾斜した内壁面に沿った方向の分力が制御弁Bを移動させる力となる。本実施形態における制御弁Bは、上述の遠心力の分力である傾斜した内壁面に沿った方向の力とバネspの付勢力とのバランスにより制御される。

0062

図8に示される第一状態においては、回転軸Aの回転に伴い、制御弁Bには白抜き矢印に相当する遠心力が作用する。ここで、制御弁Bは冷却液供給路inの内壁と当接する側の面が角度θを有するように形成されているため、遠心力により傾斜した内壁面に沿って制御弁Bが移動しようとする力がバネspの付勢力より大きくなると、制御弁Bが図内左側方向へ移動する。その結果、制御弁Bが開弁状態となり、冷却液供給路inと第一流路l1とが連通し、冷却液が回転軸Aの回転によって生じる遠心力により、破線vで示されるように冷却液供給路inから第一流路l1を介して、ロータコア内の流路Rlへ流通する。したがって、ロータRに備えられる永久磁石PMが冷却されることとなる。また、ロータコア内の流路Rlを流通して永久磁石PMを冷却した冷却液は、その後、ロータコア内の流路Rlから回転軸Aの回転によって生じる遠心力により、破線wで示されるようにコイルエンドCEに噴射される。したがって、コイルCも冷却されることとなる。

0063

更に、本実施形態においては、第二流路l2と冷却液供給路inとの間には、冷却液の流通状態を制御する制御弁が設けられていないため、冷却液供給路inから供給される冷却液は、回転軸Aの回転によって生じる遠心力により、破線xで示されるように第一流路l1に加えて第二流路l2にも流通され、コイルエンドCEに噴射される。したがって、第二流路l2を通る冷却液によってもコイルCは冷却されることとなる。

0064

一方、第三実施形態に係る第二状態を図9(発明要部の拡大図)に示す。第二状態では、遠心力がバネspの付勢力よりも弱くなり、内壁面に沿ってバネspの付勢力により制御弁Bは図内右側方向へ移動する。したがって、制御弁Bが閉弁状態となり、冷却液供給路inから第一流路l1に冷却液が流通しない状態とされる。また、第二流路l2と冷却液供給路inとの間には、冷却液の流通状態を制御する制御弁が設けられていないため、第二状態においても上述の第一状態と同様、冷却液供給路inから供給される冷却液は、回転軸Aの回転によって生じる遠心力により、破線xで示されるように第二流路l2に流通し、コイルエンドCEに噴射される。したがって、コイルCが冷却されることとなる。

0065

本実施形態でも、第一状態と第二状態とは、流通切替部10により所定の切替回転数で切り替えられる。この切替回転数は、第一の実施形態と同様に図4に示す切替マップに示される切替回転数と一致するように設定される。なお、本実施形態における切替回転数も、第一実施形態と同様に、制御弁Bの重さや当該制御弁Bが設けられる位置やバネspのバネ定数により決定される。即ち、所定の切替回転数で、第一流路l1の流通状態が切り替わるように、制御弁Bの重さや当該制御弁Bが設けられる位置やバネspのバネ定数が設定される。

0066

4.第四の実施形態
次に、本発明に係る回転電機Mの冷却構造の第四の実施形態について説明する。第四の実施形態では、第一流路l1の流通状態を切り替える制御弁Bが油圧により制御される点で、上述の第三の実施形態と異なる。流通切替部10以外の構成については、第一の実施形態と同様であるため、ここでは流通切替部10を中心に説明する。

0067

図10は、第四の実施形態に係る第一状態を示す図(発明要部の拡大図)である。本実施形態における制御弁Bは、第一流路l1内に設けられ、第一流路l1を連通状態にするための連通口B1lが形成される。また、制御弁Bは、一端に油圧制御部20から作動油が供給される油圧室30が設けられ、他端にバネspが設けられる。本実施形態における制御弁Bは、作動油の油圧とバネspの付勢力とにより制御される。

0068

ここで、本実施形態においても、第一状態は、第一流路l1に冷却液が流通される状態であり、第二状態は、第二流路l2に冷却液が流通される状態である。図10に示される第一状態では、油圧制御部20により油圧室30に供給される作動油の油圧が昇圧され、バネspの付勢力よりも強くなる。その結果、制御弁Bを図内左側方向へ移動させられる。したがって、制御弁Bの連通口B1lが第一流路l1を連通し、冷却液が回転軸Aの回転によって生じる遠心力により、破線vで示されるように冷却液供給路inから第一流路l1を介して、ロータコア内の流路Rlへ流通する。したがって、ロータRに備えられる永久磁石PMが冷却されることとなる。また、ロータコア内の流路Rlを流通して永久磁石PMを冷却した冷却液は、その後、ロータコア内の流路Rlから回転軸Aの回転によって生じる遠心力により、破線wで示されるようにコイルエンドCEに噴射される。したがって、コイルCも冷却されることとなる。

0069

更に、本実施形態においても、第二流路l2と冷却液供給路inとの間には、冷却液の流通状態を制御する制御弁が設けられていないため、冷却液供給路inから供給される冷却液は、回転軸Aの回転によって生じる遠心力により、破線xで示されるように第一流路l1に加えて第二流路l2にも流通され、コイルエンドCEに噴射される。したがって、第二流路l2を通る冷却液によってもコイルCは冷却されることとなる。

0070

一方、第四実施形態に係る第二状態を図11に示す。第二状態では、油圧制御部20により油圧室30に供給される作動油の油圧が低下され、バネspの付勢力よりも弱くなる。よって、バネspの付勢力により制御弁Bは図内右側方向へ移動させられる。その結果、制御弁Bが閉弁状態となり、冷却液供給路inから第一流路l1に冷却液が流通しない状態とされる。また、第二流路l2と冷却液供給路inとの間には、冷却液の流通状態を制御する制御弁が設けられていないため、上述の第一状態と同様、冷却液供給路inから供給される冷却液は、回転軸Aの回転によって生じる遠心力により、破線xで示されるように第二流路l2に流通し、コイルエンドCEに噴射される。したがって、コイルCが冷却されることとなる。

0071

本実施形態でも、第一状態と第二状態とは、流通切替部10により所定の切替トルクで切り替えられる。この切り替えは、第二の実施形態と同様に油圧制御部20が図5に示す切替マップに基づいて行う。即ち、油圧制御部20は、コイルCに流す電流から演算した出力トルクが所定の切替トルクとなった時に、油圧室30に供給する油圧を切り替えることにより、第一状態及び第二状態の流通状態を切り替える。

0072

5.その他の実施形態
(1)上記実施形態では、コイルCはステータSに備えられ、永久磁石PMはロータRに備えられるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲は、これに限定されるものではない。コイルCがロータRに備えられ、永久磁石PMがステータSに備えられるように構成することも、当然に可能である。このような構成であれば、第一流路l1及び第二流路l2の構成もコイルC及び永久磁石PMの配置に応じて変更される。

0073

(2)上記実施形態では、制御弁B(第一制御弁B1及び第二制御弁B2を含む)が開弁状態或いは閉弁状態のいずれかであるように説明した。しかしながら、本発明の適用範囲は、これに限定されるものではない。例えば、開弁状態或いは閉弁状態のいずれか一方ではなく、開度調整をして中間状態となるような構成とすることも、当然に可能である。

0074

(3)上記実施形態では、制御弁B(第一制御弁B1及び第二制御弁B2を含む)の切替は、回転電機Mの回転数と予め設定される切替回転数、或いは回転電機Mの出力トルクと予め設定される切替トルクとに応じて流通切替部10により行われるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲は、これに限定されるものではない。回転電機Mの回転数と出力トルクとの関係で規定された切替境界線clに基づいて、切替境界線clの一方側の第一領域α1では第一流路l1に冷却液を流通する第一状態とし、切替境界線clの他方側の第二領域α2では第二流路l2に冷却液を流通する第二状態とするように制御することも当然に可能である。

0075

この際、例えば、図12に示されるような切替境界線clは、回転電機Mの回転数の上昇に応じて出力トルクが次第に上昇する、略右上がりの線とすると好適である。この場合、切替境界線clよりも高回転・低トルク側を第一領域α1とし、切替境界線clよりも低回転・高トルク側を第二領域α2とすると好適である。

0076

より具体的には、切替境界線clが、永久磁石PMの温度上昇量とコイルCの温度上昇量との比が所定値となるような回転電機Mの回転数と出力トルクとの関係として規定されるようなものであると好適である。図12は、このように規定される切替境界線clを示すものである。このような構成であれば、流通切替部10が、回転電機Mの運転状態が、永久磁石PMの温度上昇量とコイルCの温度上昇量との関係で規定された切替境界線clで分けられる第一領域α1或いは第二領域α2に応じて、第一流路l1と第二流路l2との冷却液の流通状態を切り替えるため、回転電機Mの回転数及び出力トルクの双方に応じて、永久磁石PMの温度上昇が大きい状態では永久磁石PM側へ多くの冷却液を供給し、コイルCの温度上昇が大きい状態ではコイルC側へ冷却液を供給することにより、冷却が必要な部位を効率的に冷却することが可能となる。したがって、コイルC及び永久磁石PMの発熱状態に応じて、適切に冷却することが可能となる。このような場合には、上述の第二の実施形態や第四の実施形態のように油圧制御の構成に適用し、図12に示されるような切替マップを用いて制御すると良い。なお、温度上昇量とは、単位時間当たりの温度の上昇量として規定すると好適である。

0077

ここで、上記の各実施形態と同様に、例えばコイルCがステータSに備えられ、永久磁石PMがロータRに備えられる場合、切替境界線clは、以下の(1)式が成立するように決定すると好適である。
〔(銅損+ステータ鉄損)/コイル熱容量〕=〔ロータ鉄損/磁石熱容量〕・・・(1)
なお、銅損はコイルCに電流を流した際にジュール熱として発生する損失であり、ステータ鉄損はステータSを構成する鉄板のうず電流損及びヒステリシス損が含まれる。また、ロータ鉄損はロータRを構成する鉄板のうず電流損、ヒステリシス損、及び磁石のうず電流損が含まれる。そして、コイル熱容量はコイルCの熱容量、磁石熱容量は永久磁石PMの熱容量である。

0078

上記(1)式が成立するように切替境界線clを決定すると、〔(銅損+ステータ鉄損)/コイル熱容量〕>〔ロータ鉄損/磁石熱容量〕、即ち〔ステータS(コイルC)の温度上昇量〕>〔ロータR(永久磁石PM)の温度上昇量〕の場合には、流通切替部10が冷却液の流通状態を第二状態に切り替えてコイルCを積極的に冷却することができる。一方、〔(銅損+ステータ鉄損)/コイル熱容量〕<〔ロータ鉄損/磁石熱容量〕、即ち〔ステータS(コイルC)の温度上昇量〕<〔ロータR(永久磁石PM)の温度上昇量〕の場合には、流通切替部10が冷却液の流通状態を第一状態に切り替えて永久磁石PMを積極的に冷却することができる。したがって、永久磁石PM及びコイルCの発熱状態に応じて、回転電機Mを適切に冷却することが可能となる。

0079

また、切替境界線clは、予め行われた実験により決定することも可能である。このような決定方法としては、以下のように行うと好適である。まず、回転電機Mの回転数及び出力トルクを適宜変更して回転電機Mを稼動させる。その際、回転電機Mの回転数及び出力トルクの変更に応じて永久磁石PMの温度上昇量とコイルCの温度上昇量とを測定する。このようにして測定された回転電機Mの回転数と出力トルクと永久磁石PMの温度上昇量とコイルCの温度上昇との関係に基づいて、切替境界線clを決定すると好適である。そして、実験により決定された切替境界線clに基づいて図12のような切替マップを作成し、流通切替部10が当該切替マップに応じて冷却液の流通状態を切り替えることにより、回転電機Mを適切に冷却することが可能となる。

0080

ここで、上記実施形態において、切替境界線clが、永久磁石PMの温度上昇量とコイルCの温度上昇量との比が所定値となるような回転電機Mの回転数と出力トルクとの関係として規定されるとして説明した。この永久磁石PMの温度上昇量とコイルCの温度上昇量との比が所定値となるとは、当該所定値が1に限定されるものではない。回転電機Mの構成や稼動状況等に応じて、当該所定値を別の値に変更しても良いし、当該所定値に幅を持たせても良い。

0081

(4)上記第二の実施形態及び第四の実施形態では、制御弁Bが出力トルクにより制御されるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲は、これに限定されるものではない。第一の実施形態及び第三の実施形態と同様に、回転電機Mの回転数により制御することも当然に可能である。このような場合には、図4に示されるような切替マップを用いて制御すると良い。

0082

本発明は、ステータとロータとを備えた冷却が必要な公知の各種回転電機に利用することが可能である。

図面の簡単な説明

0083

本発明の第一の実施形態に係る回転電機の冷却構造の第一状態を示す模式図
本発明に係る回転軸及びロータの断面を模式的に示す図
本発明の第一の実施形態に係る回転電機の冷却構造の第二状態を示す模式図
本発明に係る回転電機の回転数に応じて切り替えられる第一状態と第二状態との切替マップを示す図
本発明の第二の実施形態に係る回転電機の冷却構造の第一状態を示す模式図
本発明の第二の実施形態に係る回転電機の冷却構造の第二状態を示す模式図
本発明に係る回転電機の出力トルクに応じて切り替えられる第一状態と第二状態との切替マップを示す図
本発明の第三の実施形態に係る回転電機の冷却構造の第一状態を示す模式図
本発明の第三の実施形態に係る回転電機の冷却構造の第二状態を示す模式図
本発明の第四の実施形態に係る回転電機の冷却構造の第一状態を示す模式図
本発明の第四の実施形態に係る回転電機の冷却構造の第二状態を示す模式図
本発明に係る回転電機の回転数と出力トルクとに応じて切り替えられる第一状態と第二状態との切替マップを示す図

符号の説明

0084

10:流通切替部(流通切替手段)
A:回転軸
A1:連結部
B:制御弁
B1:第一制御弁
B1l:連通口
B2:第二制御弁
B2l:連通口
BRG:支持ベアリング
C:コイル
CE:コイルエンド
in:冷却液供給路
l1:第一流路
l2:第二流路
M:回転電機
M1:ケース本体
p:鋼板
PM:永久磁石
R:ロータ
Rl:ロータコア内の流路
S:ステータ
SC:ステータコア
sp:バネ
sp1:第一バネ
sp2:第二バネ

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