(57)【要約】【課題】  ケース内に貯留される冷却液の液面高さをモータの回転数に応じて適正に制御することができる電動車両用モータのロータ冷却装置を提供する。【解決手段】  モータの駆動軸及び該駆動軸に結合されたロータ軸内に冷却液を通してなる。前記ロータには第１の開閉部材と第２の開閉部材とが設けられる。前記第１の開閉部材は、該ロータが停止状態のときに開状態となっており、該ロータが停止状態から回転して所定の第１の回転数となるまでに開状態から閉状態となりロータ軸内の冷却液を保持させる。また、前記第２の開閉部材は、該ロータが前記第１の回転数より大きい所定の第２の回転数となるまでに閉状態から開状態となりロータ軸内の冷却液を前記ケース内に開放する。【選択図】    図１
2006074930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用駆動源としてのモータを備え、該モータを内装するケース内に冷却液を循環する液冷式の電動車両用モータに適用され、
前記モータの駆動軸に結合されたロータ軸内に冷却液を通してなり、
前記モータのロータには第１の開閉部材と第２の開閉部材とが設けられ、
前記第１の開閉部材は、該ロータが停止状態のときに開状態となっており、該ロータが停止状態から回転して所定の第１の回転数となるまでに開状態から閉状態となりロータ軸内の冷却液を保持させ、
前記第２の開閉部材は、該ロータが前記第１の回転数より大きい所定の第２の回転数となるまでに閉状態から開状態となりロータ軸内の冷却液を前記ケース内に開放することを特徴とする電動車両用モータのロータ冷却装置。
【請求項２】
前記第１の開閉部材はロータの回転による遠心力によって開状態から閉状態とすることを特徴とする請求項１に記載の電動車両用モータのロータ冷却装置。
【請求項３】
前記第２の開閉部材はロータ内の圧力により閉状態から開状態とすることを特徴とする請求項１に記載の電動車両用モータのロータ冷却装置。
【請求項４】
前記ロータには、温度に依存して形状を変化させる第３の開閉部材が設けられ、
前記第３の開放部材は、前記ロータ軸内の冷却液の温度が所定以上となった場合にロータ軸内の冷却液を前記ケース内に開放することを特徴とする請求項１に記載の電動車両用モータのロータ冷却装置。
【請求項５】
前記第１の開閉部材は、前記第２の開閉部材よりもロータの径方向外側に設けられることを特徴とする請求項１に記載の電動車両用モータのロータ冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用駆動源としてのモータを備え、該モータを内装するケース内に冷却液を循環する液冷式のロータ冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両用駆動源として、内燃機関に換えて、あるいは内燃機関とともに、モータを備えた車両が知られている。このような車両においては、モータの駆動時におけるモータの温度上昇を抑制したり、モータの摺動部分を潤滑するために、油などの冷却液をモータに供給する装置を備えているものがある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、トルク伝達系を介して走行用モータの回転を受けて作動する機械式オイルポンプを備えることで、電動車両の走行時等のようにトルク伝達系の回転数が高くなると、その分油の吐出流量が多くなり、トルク伝達系を潤滑する潤滑回路に十分な油を供給する技術が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２には、モータの動力を車輪へ伝達する伝動機構に回転部材を備えるとともに、該回転部材の回転により掻き上げられるオイルを、モータや伝動機構を収納したケースの上方に導く導油壁を備え、該導油壁に漏れ止め連結されて掻き上げられるオイルの導油壁側方への逃げを防ぐ離隔壁部材とを有する技術が提案されている。この技術によれば、伝動機構の回転部材により掻き上げられるオイルが導油壁の側方に逃げ出すのを、導入壁に漏れ止め固定された離隔壁部材により防ぐことができる。
【特許文献１】特許第３２３５２０８号公報
【特許文献２】特開平１１−９８６１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、車両に駆動源として搭載されたモータは、車両の状態（例えば停止時や高速走行時）に応じて、様々な回転数で駆動される。そこで、車両の状態に応じた冷却液の制御を行うことが重要となってくる。
【０００６】
従って、本発明は、ケース内に貯留される冷却液の液面高さをモータの回転数に応じて適正に制御することができる電動車両用モータのロータ冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明は、車両用駆動源としてのモータ（例えば、実施の形態におけるモータ１）を備え、該モータを内装するケース（例えば、実施の形態におけるケース２０）内に冷却液（例えば、実施の形態における冷却油）を循環する液冷式の電動車両用モータに適用され、前記モータの駆動軸（例えば、実施の形態における駆動軸２）に結合されたロータ軸（例えば、実施の形態におけるロータ軸４）内に冷却液を通してなり、前記モータのロータ（例えば、実施の形態におけるロータ３）には第１の開閉部材（例えば、実施の形態における第１バルブ３３）と第２の開閉部材（例えば、実施の形態における第２バルブ３４）とが設けられ、前記第１の開閉部材は、該ロータが停止状態のときに開状態となっており、該ロータが停止状態から回転して所定の第１の回転数となるまでに開状態から閉状態となりロータ軸内の冷却液を保持させ、前記第２の開閉部材は、該ロータが前記第１の回転数より大きい所定の第２の回転数となるまでに閉状態から開状態となりロータ軸内の冷却液を前記ケース内に開放することを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、前記ロータが停止状態のときには前記第１の開閉部材が開状態となっており、ロータ軸内の冷却液は前記ケース内に開放され、ケース内に貯留される冷却液の液面高さを高くすることができる。そして、前記ロータが停止状態から回転して前記第１の回転数となるまでに、前記第１の開閉部材が開状態から閉状態となることで、前記ロータ軸内に流入した冷却液は前記ケース内への流入を遮断され、前記ロータ軸内に保持される。これに伴い、ケース内に貯留される冷却液の液面高さは前記ロータの停止状態のときに比して低下する。従って、前記第１の回転数で回転するロータに対する冷却機能を一定以上に確保しつつ、停止状態から回転数の増加に伴う冷却液によるロータのフリクションの増大を抑制することができる。
【０００９】
そして、前記ロータが前記第１の回転数からより大きい前記第２の回転数となるまでに、前記第２の開閉部材が閉状態から開状態となることで、前記ロータ軸内に流入した冷却液は前記ケース内への流入を一部許容される。これにより、回転数のさらなる増加に伴うロータ軸内の圧力増加を抑制できる。また、ロータの回転数の増加により前記ケース内に貯留される冷却液の撹拌される量が増え、前記ケース内に貯留される冷却液の液面高さが低下していくが、前記第２の開閉部材を介して前記ロータ軸内から前記ケース内に冷却液が流入することで、前記ケース内に貯留される冷却液の液面高さを一定以上に保つことができる。従って、前記ロータの回転数が変動しても、冷却液による冷却機能を保ちつつフリクションの増大を抑制することができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のものであって、前記第１の開閉部材はロータの回転による遠心力によって開状態から閉状態とすることを特徴とする。
この発明によれば、前記ロータの回転数の増減に応じてその遠心力も増減するため、前記回転数に比例する遠心力に基づいて前記第１の開閉部材の開閉状態を制御することで、前記第１の開閉部材の制御を簡便に行うことができるとともに、装置構成を単純化することができる。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載のものであって、前記第２の開閉部材はロータ内の圧力により閉状態から開状態とすることを特徴とする。
この発明によれば、前記ロータの圧力により前記第２の開閉部材の開閉状態を制御することで、前記ロータの回転数が変動したときでも、ロータ内の圧力を適正に維持しつつロータを駆動することができる。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項１に記載のものであって、前記ロータには、温度に依存して形状を変化させる第３の開閉部材（例えば、実施の形態における第３バルブ３５）が設けられ、前記第３の開放部材は、前記ロータ軸内の冷却液の温度が所定以上となった場合にロータ軸内の冷却液を前記ケース内に開放することを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、前記ロータ軸内の冷却液の温度が所定以上となった場合には、前記第３の開放部材により前記ロータ軸内の冷却液を前記ケース内に開放することで、前記ケース内に貯留される冷却液の液面高さを一定以上に保つことができるため、前記ロータの冷却効果を高めて、前記ロータに設けられる磁石の磁力を一定以上に保持することができ、前記磁石を高熱から保護することができる。
【００１４】
請求項５に係る発明は、請求項１に記載のものであって、前記第１の開閉部材は、前記第２の開閉部材よりもロータの径方向外側に設けられることを特徴とする。
この発明によれば、前記第１の開閉部材が開状態となっているときには、前記ロータ軸内の冷却液を前記ロータの径方向外側から前記ケース内に開放するので、前記ケース内に貯留される冷却液の液面高さをより高くすることができる。また、前記第２の開放部材は前記第１の開放部材よりもロータの径方向内側に設けられているので、前記ロータが前記第２の回転数となるまでに前記第２の開放部材が開状態となったときでも、前記ロータ軸内の冷却液は前記第２の開放部材よりも外周側の部位に一部貯留される。従って、前記ケース内に貯留される冷却液の液面高さを一定以上に保ちつつも、前記第１の開放部材が開状態のときよりも液面高さを低く維持することができるので、冷却液によるフリクションを抑えつつ冷却効果を確保する効果を高めることができる。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る発明によれば、前記ロータの回転数が変動しても、冷却液による冷却機能を保ちつつフリクションの増大を抑制することができる。また、ロータ軸内の圧力増加を抑制できる。
請求項２に係る発明によれば、前記第１の開閉部材の制御を簡便に行うことができるとともに、装置構成を単純化することができる。
【００１６】
請求項３に係る発明によれば、前記ロータの回転数が変動したときでも、ロータ内の圧力を適正に維持しつつロータを駆動することができる。
請求項４に係る発明によれば、前記ロータの冷却効果を高めて、前記ロータに設けられる磁石の磁力を一定以上に保持することができ、前記磁石を高熱から保護することができる。
請求項５に係る発明によれば、冷却液によるフリクションを抑えつつ冷却効果を確保する効果を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、この発明の実施の形態における電動車両用モータのロータ冷却装置を図面と共に説明する。本実施の形態においては、電動車両の駆動輪に連結したモータに適用した場合について説明する。
【００１８】
図１は本発明の実施の形態における電動車両用モータの要部断面図である。同図に示すように、車両の駆動源であるモータ１は、全体を囲繞するケース２０内に収容されている。また、ケース２０内下部には、詳細を後述するように冷却液として作用する冷却油が貯留される。
前記モータ１には、駆動軸２が前記モータ１の軸心を貫通するように設けられている。駆動軸２は、ベアリング１５を介してケース２０に接続され、該ベアリング１５により軸心周りに回動可能に保持されている。
【００１９】
モータ１は、ロータ３と、該ロータ３に対向するステータ１１とを備えている。
ロータ３は、前記駆動軸２の外周側に配設されて外形略円筒状に形成されるロータ軸４と、該ロータ軸４のさらに外周側に設けられて積層鋼板を積層してなるロータコア５と、該ロータコア５に装着される複数の永久磁石６と、を備えている。ロータ軸４は、前記駆動軸２に一体的に連結されており、ロータ３は駆動軸２とともに回転する。そして、駆動軸２と、これに対向するケース２０の内壁面とには、ロータ３の回転角度を検出するレゾルバ２２が設けられている。
一方、ステータ１１は、積層鋼板を積層してなるステータコア１２と、ステータコア１２に巻装される巻線（コイル）１３とを備えている。ステータ１１は、ケース２０の内壁面に固定保持されている。
【００２０】
そして、本実施の形態では、冷却液として作用する冷却油を貯留するオイルパン２４が、前記ケース２０の下部に近接するように設けられている。オイルパン２４はストレーナ２５を介して流通流路２８の一端部に接続されている。一方、流通通路２８の他端部は前記駆動軸２に接続されている。そして、流通通路２８には、メカニカルオイルポンプ２７が配設されている。前記オイルポンプ２７を作動させることにより、オイルパン２４に貯留された冷却油がストレーナ２５を介して流通通路２８から駆動軸２内へ送り出される。
【００２１】
駆動軸２の内部は、軸心に沿って中空に形成されている。この駆動軸２の中空部分に前記流通通路２８から供給された冷却油が流通する。そして、駆動軸２には、前記中空部分からロータ軸４側に連通する連通路３２が形成されている。前記駆動軸２内を流通する冷却油は、連通路３２を介してロータ軸４内に流入する。
ロータ軸４は、外形を略円筒状に形成された内部を中空に形成されている。そして、この中空部分が前記連通路３２から流入する冷却油を貯留する貯留室３１として機能する。
【００２２】
前記ロータ軸４の一方の端面（図１の左側端面）には、第１バルブ３３、第３バルブ３５がそれぞれ設けられている。また、前記ロータ軸４の他方の端面（図１の右側端面）には第２バルブ３４が設けられている。
前記第１バルブ３３は、該ロータ３が停止状態のときに開状態となっており、該ロータ３が停止状態から回転して所定の第１の回転数Ｎ１（図２参照）となるまでに開状態から閉状態となりロータ軸４内の冷却油を保持させる。前記第１バルブ３３はロータ３の回転による遠心力によって開状態から閉状態となるもの、すなわち、遠心力による切替弁を用いることができる。
【００２３】
前記第２バルブ３４は、該ロータ３が前記第１の回転数Ｎ１より大きい所定の第２の回転数Ｎ２（図２参照）となるまでに閉状態から開状態となりロータ軸４内の冷却油を前記ケース２０内に開放する。前記第２バルブ３４はロータ３内の圧力により閉状態から開状態となるもの、例えば、定圧開放弁を用いることができる。
本実施の形態において、前記第１バルブ３３は、前記第２バルブ３４よりもロータ３の径方向外側に設けられる。また、ロータ軸４の一方の端面には、その内周側にリリーフ孔３６が形成され、ロータ軸４内の圧力上昇の抑制に寄与している。
【００２４】
前記第３バルブ３５は、温度に依存して形状を変化させるものであり、前記ロータ軸４内の冷却油の温度が所定以上となった場合にロータ軸４内の冷却油を前記ケース２０内に開放する。
第３バルブ３５としては、バイメタル式のバルブ、すなわち、熱膨張係数の異なる２種類の金属板を接着して、温度上昇により湾曲することで開状態となるものを用いることができる。
【００２５】
また、ケース２０の側面下部には、オイルパン２４に連結する連結通路２６が配設されている。この連結通路２６を介してケース２０内に貯留された冷却油をオイルパン２４に流通することができる。以上説明したように、本実施の形態におけるモータ１は、ケース２０内に冷却油を循環する液冷式のモータとなっている。
【００２６】
図２はロータ回転数とケース内の油面の高さとの関係を示すグラフ図である。上述したように、前記ロータ３が停止状態のときには前記第１バルブ３３が開状態となっており、ロータ軸４内の冷却油は前記ケース２０内に開放されている。その結果、ケース２０内に貯留される冷却液の液面高さを高くすることができる（図２の高さＬ０）。
そして、前記ロータ３が停止状態から回転して前記第１の回転数Ｎ１となるまでに、前記第１バルブ３３が開状態から閉状態となる。これにより、前記ロータ軸４内に流入した冷却油は前記ケース２０内への流入を遮断され、前記ロータ軸４内に保持される。これに伴い、ケース２０内に貯留される冷却油の液面高さは前記ロータ３の停止状態のときに比して低下する（図２の高さＬ１）。
【００２７】
従って、前記第１の回転数Ｎ１で回転するロータ３に対する冷却機能を一定以上に確保しつつ、停止状態から回転数の増加に伴う冷却油によるロータ３のフリクションの増大を抑制することができる。
また、前記第１バルブ３３としてロータ３の回転による遠心力によって開状態から閉状態となるものを用いている。よって、前記ロータ３の回転数の増減に応じてその遠心力も増減するため、前記回転数に比例する遠心力に基づいて前記第１バルブ３３の開閉状態を制御することで、前記第１バルブ３３の制御を簡便に行うことができるとともに、装置構成を単純化することができる。
【００２８】
そして、前記ロータ３が前記第１の回転数Ｎ１からより大きい前記第２の回転数Ｎ２となるまでに、前記第２バルブ３４が閉状態から開状態となることで、前記ロータ軸４内に流入した冷却油は前記ケース２０内への流入を一部許容される。これにより、回転数のさらなる増加に伴うロータ軸４内の圧力増加を抑制できる。
【００２９】
また、ロータ３の回転数の増加により前記ケース２０内に貯留される冷却油の撹拌される量が増え、前記ケース２０内に貯留される冷却油の液面高さが低下していく（図２の高さＬ１→Ｌ２）。しかし、本実施の形態では、前記第２バルブ３４を介して前記ロータ軸４内から前記ケース２０内に冷却油が流入することで、前記ケース２０内に貯留される冷却油の液面高さを上昇させることができる（図２のＬ２→Ｌ３）、前記液面高さを一定以上（この場合はＬ２以上）に保つことができる。従って、前記ロータ３の回転数が変動しても、冷却油による冷却機能を保ちつつフリクションの増大を抑制することができる。
ここで、図２のラインＡについて説明する。ラインＡは、ロータ３が油没せず（フリクションにならず）、かつ、ステータ１１を冷却可能な油面とするための基準ラインである。図２に示したラインＡの高さは一例であり、モータ１の特性や制御内容に応じて適宜調整される。
【００３０】
また、第２バルブ３４としてロータ３内の圧力により閉状態から開状態となるものを用いることにより、前記ロータ３の回転数が変動したときでも、ロータ３内の圧力を適正に維持しつつロータ３を駆動することができる。
【００３１】
ここで、前記第１バルブ３３は、前記第２バルブ３４よりもロータ３の径方向外側に設けられ、前記第１バルブ３３が開状態となっているときには、前記ロータ軸４内の冷却油を前記ロータ３の径方向外側から前記ケース２０内に開放するので、前記ケース２０内に貯留される冷却油の液面高さをより高くすることができる。
【００３２】
また、前記第２バルブ３４は前記第１バルブ３３よりもロータ３の径方向内側に設けられているので、前記ロータ３が前記第２の回転数Ｎ２となるまでに前記第２バルブ３４が開状態となったときでも、前記ロータ軸４内の冷却油は前記第２バルブ３４よりも外周側の部位に一部貯留される。
従って、前記ケース２０内に貯留される冷却油の液面高さを一定以上に保ちつつも、前記第１バルブ３３が開状態のときよりも液面高さを低く維持することができるので、冷却液によるフリクションを抑えつつ冷却効果を確保する効果を高めることができる。
【００３３】
また、前記ロータ軸４内の冷却油の温度が所定以上となった場合には、前記第３バルブ３５により前記ロータ軸４内の冷却油を前記ケース２０内に開放することで、前記ケース２０内に貯留される冷却油の液面高さを一定以上に保つことができるため、前記ロータ３の冷却効果を高めて、前記ロータ３に設けられる磁石６の磁力を一定以上に保持することができ、前記磁石６を高熱から保護することができる。ここで、前記第３バルブ３５は、前記ロータ軸４の外周側に位置するように設けると、第３バルブ３５から流出する冷却油により磁石６を効果的に冷却することができる点で好ましい。
【００３４】
なお、本発明の内容は上述の実施の形態のみに限られるものでないことはもちろんである。例えば、車両としては、駆動源としてエンジンとモータとを備えたハイブリッド車両であってもよいし、モータのみを備えた車両であってもよい。
なお、バルブ３３〜３５の配置位置は上述の実施の形態のものに限られず、それぞれのバルブ３３〜３５を設ける端面を入れ替えてもよいし、いずれか一方の端面のみに設けるようにしてもよい。
さらに、モータ１の両側にエンジンや変速機を配設してこれらにモータ１の駆動軸２を連結するように構成してもよいし、四輪駆動のハイブリッド車両においてリア側に駆動源としてのモータ１を備えるように構成してもよい。
また、実施の形態ではメカニカルオイルポンプ２７を用いた場合について説明したが、これに限らず電動オイルポンプを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態における電動車両用モータの要部断面図である。
【図２】ロータ回転数とケース内の油面の高さとの関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…モータ
２…駆動軸
３…ロータ
４…ロータ軸
２０…ケース
３３…第１バルブ（第１の開閉部材）
３４…第２バルブ（第２の開閉部材）
３５…第３バルブ（第３の開閉部材）
【図１】
2006074930.tif 000003
【図２】
2006074930.tif 000004