(57)【要約】【課題】  車両の駆動および回生制動に用いる回転電機に設けた冷却装置を小型化するとともに、冷却性能の向上を図る。【解決手段】  電機モータ１の外殻であるモータケース４のうち周方向の一部には冷却水路７を設ける。冷却水路７を設けた部分以外の周方向部分には、モータ固定子３とモータケース４との間に隙間を設けて冷却油路８とする。モータ固定子３に巻回したコイル１３の温度に応じて、冷却水路７の流量および冷却油路８の流量を制御する。【選択図】        図１
2006187105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転方向の力を出入力するための回転子と、該回転子の外周を包囲する固定子と、該固定子の外周に取り付けた外殻とを具えた回転電機の前記外殻に冷却水路を設け、該冷却水路に冷却水を流すことにより、前記回転電機を冷却する回転電機の冷却装置において、
前記外殻のうち前記冷却水路を配設した部分とは異なる部分には、前記固定子の外周面と前記外殻の内周面との間に隙間を配設し、該隙間を冷却油路として冷却油を流し、
前記回転電機の温度状態を検出する温度状態検出手段を設け、
検出した温度状態に応じて、前記冷却水の流量と、前記冷却油の流量とを制御するよう構成したことを特徴とする回転電機の冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機の冷却装置において、前記固定子に巻回されたコイルの中性点近傍には第一の温度検出手段を設け、該中性点に近い前記外殻部分には前記冷却水路を配設し、
前記固定子にあってコイル中性点から遠い部分には第二の温度検出手段を設け、該中性点から遠い前記外殻部分には前記冷却油路を配設し、
前記第一温度検出手段の検出した温度と前記第二温度検出手段の検出した温度との温度差を算出する温度差算出手段と、該温度差および前記検出した温度状態に基づき前記冷却水の流量を制御する第一の流量制御手段と、該温度差および前記検出した温度状態に基づき前記冷却油の流量を制御する第二の流量制御手段とを設けたことを特徴とする回転電機の冷却装置。
【請求項３】
請求項２に記載の回転電機の冷却装置において、前記温度差が０から所定値までの場合には、前記第一流量制御手段が前記検出した温度状態に基づく基準水量となるよう冷却水の流量を制御するとともに、前記第二流量制御手段が前記検出した温度状態に基づく基準油量となるよう冷却油の流量を制御し、
前記温度差が所定値以上の場合には、前記第一または第二流量制御手段のうち温度が低い方に係わる流量制御手段が流量を前記基準水量より減少側に補正するとともに、温度が高い方に係わる流量制御手段が流量を前記基準油量より増大側に補正するよう構成したことを特徴とする回転電機の冷却装置。
【請求項４】
請求項１に記載の回転電機の冷却装置において、前記回転電機の回転数を検出する回転数検出手段を具え、該回転数および前記検出した温度状態に基づき前記冷却水の流量を制御する第一流量制御手段と、該回転数および前記検出した温度状態に基づき前記冷却油の流量を制御する第二流量制御手段とを設けたことを特徴とする回転電機の冷却装置。
【請求項５】
請求項４に記載の回転電機の冷却装置において、
前記固定子に巻回されたコイルの中性点に近い前記外殻部分には前記冷却水路を配設し、
該中性点から遠い前記外殻部分には前記冷却油路を配設し、
検出した回転数が所定値未満であって、かつ前記回転電機へのモータトルク指令が所定値未満である場合には、前記第一流量制御手段が前記検出した温度状態に基づく基準水量となるよう冷却水の流量を制御するとともに、前記第二流量制御手段が前記検出した温度状態に基づく基準油量となるよう冷却油の流量を制御し、
検出した回転数が所定値以上である場合には、前記第一流量制御手段が冷却水の流量を前記基準水量より減少側に補正するとともに、前記第二流量制御手段が冷却油の流量を前記基準油量より増大側に補正し、
前記回転電機へのモータトルク指令が所定値以上である場合には、前記第一流量制御手段が冷却水の流量を前記基準水量より増大側に補正するとともに、前記第二流量制御手段が冷却油の流量を前記基準油量より減少側に補正するよう構成したことを特徴とする回転電機の冷却装置。
【請求項６】
請求項３または５に記載の回転電機の冷却装置において、前記第一および第二流量制御手段は、冷却水を前記冷却水路へ供給する冷却水供給手段が必要とする出力と、冷却油を前記冷却油路へ供給する冷却油供給手段が必要とする出力の合計が、前記補正前後で変化しないようこれら供給手段を制御することを特徴とする回転電機の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電機モータや発電機など回転電機に冷媒を循環させて冷却する装置につき、この冷却性能を向上させる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車両や電気自動車の駆動系に用いられる回転電機は、発熱量が大きく、冷却装置を設ける必要がある。回転電機の冷却構造の発明としては従来、例えば特許文献１に記載のごときものが知られている。特許文献１に記載の回転電機の冷却構造は、内周にステータを支持する円筒形状のハウジング内部に、全周にわたって冷却水路を配設し、円周方向に冷却液を流すようにしたものである。冷却水路はハウジング内周側に設けた内周壁とハウジング外周側に設けた外周壁との隙間に形成される。
【特許文献１】特開平１１−１４１６６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記従来のような冷却構造にあっては、以下に説明するような問題を生ずる。つまり電機モータをハイブリッド車両に搭載する場合等、稠密なレイアウトの都合上、モータ外周部分の形状変更や縮小を余儀なくされることがある。この場合、全周にわたって冷却水路を配設することが不可能になる。
さらに、冷却水の設計流量は、電機モータの発熱が最大となる条件に合わせて常時一定流量になるよう設定されていたため、冷却水を電機モータに供給する電動ポンプの消費電力が大きくなり、電源装置が大型化したり、燃費が悪化したりするといった問題があった。
【０００４】
本発明は、全周にわたって冷却水路を配設することができない場合であっても、効果的にモータを冷却することができる冷却装置を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的のため本発明による回転電機の冷却装置は、請求項１に記載のごとく、
回転方向の力を出入力するための回転子と、該回転子の外周を包囲する固定子と、該固定子の外周に取り付けた外殻とを具えた回転電機の前記外殻に冷却水路を設け、該冷却水路に冷却水を流すことにより、前記回転電機を冷却する回転電機の冷却装置において、
前記外殻のうち前記冷却水路を配設した部分とは異なる部分には、前記固定子の外周面と前記外殻の内周面との間に隙間を配設し、該隙間を冷却油路として冷却油を流し、
前記回転電機の温度状態を検出する温度状態検出手段を設け、
検出した温度状態に応じて、前記冷却水の流量と、前記冷却油の流量とを制御するよう構成したことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【０００６】
かかる本発明の冷却装置によれば、冷却油がモータ内部の潤滑機能も兼用するよう、ステータコアに冷却油を直接接触させて流すことが可能となり、冷却水路を形成していたハウジング内壁を設けずに済む。したがって、回転電機の外径を縮小することができる。
【０００７】
また、ハウジングはアルミニウム等の材料で鋳造により製造することが一般的であるところ、冷却水路部分は鋳抜きによって形成される。このため図１に示すように、ハウジングに相当するモータケース４にあっては、冷却水路７に、鋳型を円筒軸方向に抜き取るための抜き勾配αを形成する必要があり、ハウジングの全周にわたり冷却水路を設ける特許文献１に記載のモータの外径は必要以上に大きかった。
かかる本発明の冷却装置によれば、上記の抜き勾配を形成する必要がなくなり、冷却油路８を細く均一にすることが可能となって、電機モータの外径を縮小することができる。
【０００８】
さらに、回転電機の温度が高いときには、冷却水および冷却油の双方の流量を増大させて、冷却性能を高めることができ、回転電機の温度が低いときには、一方または双方の流量を減少または停止させて、節電機能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
図１は本発明の第一実施例になる回転電機の冷却装置を具えた電機モータを軸方向に切断した断面を、冷却管路の構成とともに示す縦断面図である。図２は同冷却装置を、図１中のII−II線で断面とし、矢の方向から見て示す横断面図である。
車輪を駆動する電機モータ１は、回転子２と固定子３とモータケース４から構成され、車体底面を区画するトンネル形状のフロアトンネル１１の下方に隣接配置される。電機モータ１の中心には、出力シャフト５が延在し、この出力シャフト５の全周には回転子２を同軸一体に結合する。
鋼板を円筒形状に積層した回転子２の軸中心には、回転方向の力を出入力するためのシャフト５を一体に結合する。回転子２の内部には図示しない永久磁石を配設する。回転子２の外周面には、鋼板を中空円筒形状に積層した固定子３の内周面を対向させる。固定子３の内周面には、複数のティース１２，１２・・・を軸中心へ向けて立設する。これによりティース１２は周方向等間隔に櫛歯状に配列し、各ティース１２，１２・・にはコイル１３を巻回する。
【００１０】
中空円筒形状の固定子３の外周面には、モータケース４を取り付ける。電機モータ１のフレームを構成するモータケース４は一端を閉塞、他端を開口とした略円筒形状である。一端を閉塞する円盤形状の壁４ｂの中心には出力シャフト５を貫通させるとともに、壁４ｂが軸受を介して出力シャフト５の一端側を回転自在に枢支する。また、モータケース４他端の開口箇所には円盤形状のモータカバー６を取り付け、電機モータ１内部を閉塞する。モータカバー６の中心には出力シャフト５を貫通させるとともに、モータカバー６が軸受を介して出力シャフト５の他端側を回転自在に枢支する。モータカバー６の軸受近傍には出力シャフト５の回転角（回転速度）を検出する回転角センサ25を設ける。
【００１１】
さらにモータケース４には２系統の冷却通路を設ける。
一方の系統である冷却通路は、冷却水を流すための冷却水路７であり、モータケース４内部であってフロアトンネル１１から離間したモータケース４の下部に配設する。
他方の系統である冷却通路は、冷却油を流すための冷却油路８であり、図２に示すようにフロアトンネル１１の近傍に配設するようモータケース４の上部に配設する。
【００１２】
すなわち、図２に示すように、モータケース４内部には、例えば下部略半周（１８０°）にわたって空間を設けておき、この空間を冷却水路７とする。また、残りの上部略半周にあるモータケース４の内周面４ｉには、凹部４ｄを例えば周方向４５°間隔で３箇所配設し、モータケース４の内周面４ｉに固定子３の外周面３ｏを結合することにより、これら凹部４ｄと外周面３ｏとの隙間に３本の冷却油路８，８，８を形成する。
【００１３】
図１に示すように冷却水路７近傍には、コイル１３の軸方向端（コイルエンドともいう）に、コイル１３の温度を検出するためのコイル温度センサ21を設置する。
冷却水路７には冷却水を供給する供給配管１４の一端を接続し、冷却後の冷却水を排出する排出配管１５の一端を接続する。配管１４，１５の他端は第一ポンプ１６に接続され、これら冷却水路７と、配管１４，１５と第一ポンプ１６との間で冷却水を循環する。
排出配管１５上には冷却後の冷却水の水温を検出する水温センサ23を設置する。水温センサ23は、水温を介して電機モータ１の温度状態を検出する。なお、供給配管１４を流れる冷却水の水温と排出配管１５を流れる冷却水の水温とは温度差が微小であるため、この実施例とは異なるよう水温センサ23を供給配管１４上に挿置しても構わない。
【００１４】
これに対し、図１に示すように冷却油路８近傍には、コイル１３のコイルエンドに、軸方向端に、コイル１３の温度を検出するためのコイル温度センサ22を設置する。
冷却油路８，８，８には冷却油を供給する共通の供給配管１７の一端を接続し、冷却後の冷却油を排出する共通の排出配管１８の一端を接続する。配管１７，１８の他端は第二ポンプ１９に接続され、これら冷却油路８と、配管１７，１８と第二ポンプ１９との間で冷却油を循環する。
排出配管１８上には冷却後の冷却油の油温を検出する油温センサ24を設置する。油温センサ24は、油温を介して電機モータ１の温度状態を検出する。なお、供給配管１７を流れる冷却油の油温と排出配管１８を流れる冷却油の油温とは温度差が微小であるため、この実施例とは異なるよう油温センサ24を供給配管１８上に挿置しても構わない。
【００１５】
なお説明が煩雑になるため図示はしなかったが、上記それぞれの冷却回路には冷却後の冷媒を放熱させるラジエータ等、冷却回路として機能するために必要な部品を設けること勿論である。
【００１６】
次に、図３に示す機能別ブロック線図を用いながら、この実施例の冷却装置が実行する制御について説明する。
モータ１とインバータ26を接続する電力線には、電流値を検出するための電流計27を設ける。インバータ26にはバッテリ28を接続する。またバッテリ28にはDC/DCコンバータ29を接続する。DC/DCコンバータ29にはポンプ16,19を並列に接続する。DC/DCコンバータ29はバッテリ28の電圧を降圧して、ポンプ16,19へ一定電圧を供給する。
【００１７】
コントロールユニット31は、モータ１へ電力を供給するインバータ26に電圧指令tVを入力し、目標となる走行状態を達成するようモータ１のトルクを制御する。また、コントロールユニット31は、電機モータ１の温度が許容温度以下で安定するようポンプ16を制御する制御回路16ｃに回転数指令tＮwを、ポンプ19を制御する制御回路19ｃに目標回転数指令tＮoをそれぞれ入力し、モータ１を好適に冷却するよう制御を実行する。
【００１８】
これがため、コントロールユニット31には、モータ１に与えるモータトルク指令tTと、電流計27が検出する電流Iと、回転角センサ25が検出する信号と、コイル温度センサ21が検出する中性点３３付近のコイル温度Tcと、コイル温度センサ22が検出する中性点33から遠い部分のコイル温度Tmと、水温センサ23が検出する水温Twと、油温センサ24が検出する油温Toとをそれぞれ入力する。
【００１９】
ここで付言すると、コイル１３はu相、v相、w相の３相から構成され、図１に示すようにコイルエンドにはコイル１３とインバータ26とを接続する電力線を引き出すための３本の引き出し線32と、引き出し線32が一点に集まる中性点33がある。コイル１３の中性点33位置では発熱が最も大きくなるのに対し、コイル１３の他の位置では発熱がこれよりも小さくなるため、固定子３の温度は不均一となる。
そこで、中性点33近傍のモータケース４周方向位置には、冷却性能に優れた冷却水路７を配設するとともに、中性点33から遠いモータケース４周方向反対位置には、冷却油路８を配設する。そして、固定子３の温度が著しく不均一な場合、すなわちこの実施例では温度Tmと温度Tcの温度差が大きい場合には、固定子３のうち温度が高い箇所の冷却能力を強めてモータ１を好適に冷却するものである。
【００２０】
コントロールユニット31は定時割り込みにより一定の制御周期毎にこれら入力情報を読み込み、これらの入力情報を基に、図３に機能別ブロック線図で示す処理を実行して、インバータ26へ指令する電圧指令tVを求める。インバータ26は入力された電圧指令tVを基に、モータ１のトルク制御を行う。
【００２１】
すなわちコントロールユニット31は、図３に示すように、モータ回転数検出部311、電流指令演算部312、電圧指令演算部313、ポンプ回転数指令演算部314により構成される。以下にこれらの詳細を順次説明する。
【００２２】
モータ回転数検出部311は回転角センサ25からの信号に基づき、モータ1が出力する実際の回転数Ｎｍを算出して電圧指令演算部312へ出力する。
電流指令演算部312はモータトルク指令tTおよび回転数Ｎｍに基づき、モータ１の目標出力に必要な電流指令tIを算出し、電圧指令演算部313へ出力する。
電圧指令演算部313は電流指令tIおよび実電流Ｉに基づき、周知のＰＩＤ制御により目標電圧指令tVを算出し、インバータ26へ出力する。
ポンプ回転数指令演算部314はセンサ21,22,23,24からの温度Tc,Tm,Tw,Toに基づき、ポンプ16,19が出力すべき目標回転数tNw,tNoを算出して、ポンプ制御回路16ｃ、19ｃへ出力する。この実施例では電機モータの温度状態に基づき、冷却水および冷却油の流量を制御する。
【００２３】
図4は、コントロールユニット41が定時間隔で実行する制御プログラムを示すフローチャートである。
この実施例では、電機モータ１の温度状態Tw,Toおよび固定子３に巻介したコイル１３の温度差ΔTに基づき、冷却水および冷却油の流量を制御する。
先ずステップstep１では、検出した温度Tc,Tm,Tw,Toを読み込む。
【００２４】
次のステップstep２では、冷却後の水温Twに基づき、ポンプ16の必要ポンプ出力Wwを算出するとともに、冷却後の油温Toに基づき、ポンプ19の必要ポンプ出力Woを算出する。
これら必要ポンプ出力Ww，Woは、水温Twまたは油温Toをパラメータとしてモータ１の冷却に必要な冷却水または冷却油の基準流量を夫々定めておき、これら基準流量の供給に必要となるポンプ16,19の消費エネルギー（必要ポンプ出力Ww，Wo）の関係から決定される。なお、ポンプ流量とポンプ出力の関係はポンプ16,19自身の性能によることから、この実施例では、検出温度TwまたはToと必要ポンプ出力Ww，Woとの関係を、予め実験等によりそれぞれのポンプ16,19について求めておき、求めた関係をポンプ16,19毎にマップ化してコントロールユニット31に記憶しておく。
【００２５】
次のステップstep３では、コイル温度Tc,Tmの温度差ΔTを以下の（１）式に基づき算出する。
ΔT = Tc − Tm                        ・・・・(１)
次のステップstep４では、温度差ΔTの正負を判断する。ΔT≧０の場合には正の値となり(yes)、ステップstep５へ進む。ΔT＜０の場合には負の値となり(no)、後述のステップstep7へ進む。
【００２６】
ステップstep５では、冷却水路７近傍のコイル温度Tcが冷却油路８近傍のコイル温度Tmよりも高いため、冷却水の流量を上げ冷却油の流量を下げるべく、定数K１を算出する。具体的にはコントロールユニット31が、図５（ａ）に示すような温度差ΔTと定数K１との間の特性図を予め記憶しておき、この特性図を参照して定数K１を求める。
【００２７】
図５（ａ）の特性図について説明すると、温度差ΔTが０から第一所定値T1までの場合には、温度差が小さいため後述する目標ポンプ回転数指令のチャタリングを防止するよう、定数K１を１とする。温度差が第一所定値T1から第二所定値T2までの場合には、温度差が大きいため、温度差の増大に応じて定数K１を減少させるよう１＞K1＞０とし、冷却水の流量を上げ、冷却油の流量を下げる。温度差が第二所定値T2以上の場合には、水冷側のコイル１３の温度上昇が大きいため冷却油の流量を０とし冷却水の流量を最大限とするよう、定数K１を０とする。しきい値であるこれら第一所定値T1および第二所定値T2は予め実験により求めておく。
【００２８】
説明を図４のフローチャートに戻すと、ステップstep５で定数K１を求めた後、ステップstep６へ進み、冷却水の流量に対応する第一ポンプ回転数指令tNwと、冷却油の流量に対応する第二ポンプ回転数指令tNoを算出し、本制御を終了する。
具体的には、第一ポンプ16にあっては、ポンプ出力指令tWwを以下の(2)式を用いて算出する。
tWw = (1-K1)・Wo + Ww            ・・・・(2)
次に、上記ポンプ出力指令tWwに対応するポンプ回転数指令tNwを算出する。
また、第二ポンプ19にあっては、ポンプ出力指令tWoを以下の(3)式を用いて算出する。
tWo = K1・Wo                      ・・・・(3)
次に、上記ポンプ出力指令tWoに対応するポンプ回転数指令tNoを算出する。
【００２９】
上記とは逆の場合であるステップstep7へ進むと、冷却油路８近傍のコイル温度Tmが冷却水路７近傍のコイル温度Tcよりも高いため、冷却油の流量を上げ冷却水の流量を下げるべく、定数K２を求める。具体的にはコントロールユニット31が、図５（ｂ）に示すような温度差ΔTと定数K１との間の特性図を予め記憶しておき、この特性図を参照して定数K２を求める。
【００３０】
図５（ｂ）の特性図について説明すると、温度差ΔTの絶対値｜ΔT｜が０から第一所定値T3までの場合には、温度差が小さいため後述する目標ポンプ回転数指令のチャタリングを防止するよう、定数K２を１とする。温度差が第一所定値T3から第二所定値T4までの場合には、温度差が大きいため、温度差の増大に応じて定数K2を減少させるよう０＜K２＜１とし、冷却油の流量を上げ、冷却水の流量を下げる。温度差が第二所定値T4以上の場合には、油冷側のコイル１３の温度上昇が大きいため冷却水の流量を０とし冷却油の流量を最大限とするよう、定数K２を０とする。しきい値であるこれら第一所定値T3および第二所定値T4も予め実験により求めておく。
【００３１】
説明を図４のフローチャートに戻すと、ステップstep７で定数K２を求めた後、ステップstep8へ進み、冷却水の流量に対応する第一ポンプ回転数指令tNwと、冷却油の流量に対応する第二ポンプ回転数指令tNoを算出し、本制御を終了する。
具体的には、第一ポンプ16にあっては、ポンプ出力指令tWwを以下の(4)式を用いて算出する。
tWw = K2・Ww                       ・・・・(4)
次に、上記ポンプ出力指令tWwに対応するポンプ回転数指令tNwを算出する。
また、第二ポンプ19にあっては、ポンプ出力指令tWoを以下の(5)式を用いて算出する。
tWo = (1-K2)・Ww + Wo                ・・・・(5)
次に、上記ポンプ出力指令tWoに対応するポンプ回転数指令tNoを算出する。
【００３２】
このように、コイル１３の温度Tc,Tmの温度差ΔTに応じて、冷却水と冷却油の流量（ポンプ回転数Nw,No）を可変とすることで、モータ１を効率的に冷却することができる。また、ポンプ16,19の合計ポンプ出力指令tWw + tWoは、温度差ΔTに係わらず一定（Ww + Wo）であるため、バッテリ28の電源容量を大きめに設計する必要がない。
【００３３】
次に本発明の他の実施例について説明する。
図６は、この実施例の内容を示す機能別ブロック線図である。上述した一実施例と共通する部分については同一の符号を用いて説明を省略し、異なる部分については新たに符号を付して説明する。
この実施例では、電動モータ１、配管14,15,17,18およびポンプ16,19の構成は、上述した第一実施例と共通するが、コイル温度センサ21,22を設けず、コントロールユニットの制御部に変更を加えたものである。
【００３４】
コントロールユニット41は、図６に示すように、モータ回転数検出部311、電流指令演算部312、電圧指令演算部313、ポンプ回転数演算部414により構成される。この実施例では、ポンプ回転数指令演算部414が、センサ23,24からの温度Tw,Toと、モータトルク指令tTと、電機モータ1が出力する実際の回転数Nmに基づき、ポンプ16,19が出力すべき目標回転数tNw,tNoを算出して、ポンプ制御回路16ｃ、19ｃへ出力する。
【００３５】
図７は、コントロールユニット41が定時間隔で実行する制御プログラムを示すフローチャートである。
この実施例では、電機モータ１の温度状態Tw,Toおよび運転状態tT, Nmに基づき、冷却水および冷却油の流量を制御する。
先ずステップstep11では、検出した温度Tw,To、モータトルク指令tT、回転数Nmを読み込む。
【００３６】
次のステップstep12では前述したステップstep2と同様の演算を行い、冷却後の水温Twに基づき、ポンプ16の必要ポンプ出力Wwを算出するとともに、冷却後の油温Toに基づき、ポンプ19の必要ポンプ出力Woを算出する。
これら必要ポンプ出力Ww，Woは、モータ１の回転数Nmおよび水温Twまたは油温Toをパラメータとしてモータ１の冷却に必要な冷却水または冷却油の基準流量を夫々定めておき、これら基準流量の供給に必要となるポンプ16,19の消費電力（必要ポンプ出力Ww，Wo）の関係から決定される。なお、ポンプ流量とポンプ出力の関係はポンプ16,19自身の性能によることから、この実施例では、モータ回転数Nmおよび検出温度TwまたはToと必要ポンプ出力Ww，Woとの関係を、予め実験等によりそれぞれのポンプ16,19について求めておき、求めた関係をポンプ16,19毎にマップ化してコントロールユニット41に記憶しておく。
【００３７】
次のステップstep13以降では、電機モータ１の運転状態を判断する。
電機モータ１の運転状態は図８に示す３つの領域に分類することができる。図８の横軸はモータ回転数を、縦軸はモータトルクを表し、図８中の曲線はモータ１の最大出力を示す。
モータ１の定格トルクをTq1と、最大トルクをTqmaxと、基準回転数をNm1と、最大回転数をNmmaxと定めると、図８中、定格トルクTq1以下かつ基準回転数Nm1以下の領域１は通常の運転状態である。
また、定格トルクTq1以下かつ基準回転数Nm1以上の領域２は、短時間で行われる運転状態である。
また、定格トルクTq1以上かつ基準回転数Nm1以下の領域３は、最大トルク出力領域であり、短時間で行われる運転状態である。
【００３８】
一般に、回転数Nmの上昇に伴いモータ１の鉄損が増加し、固定子３の積層鋼板部分の発熱量が大きくなる。これに対し、回転数Nmの大小に係わらずモータ１の銅損は略一定であり、コイル１３の巻線部分の発熱量はあまり変化しない。つまり領域２では、固定子３全体の平均温度からみて、固定子３における最高温度箇所と最低温度箇所差との温度差が小さく、固定子３のいずれの箇所に着目しても温度偏差が少ない。
そこでこの実施例では、鉄損が大きくなる領域２であると判断する場合に、固定子３全体を万遍なく冷却する。具体的には、冷却能力に優れた冷却水路７の流量を減少側に補正し、水冷と比較して冷却能力に優れない冷却油路8の流量を増大側に補正することとする。
【００３９】
これに対し領域３では、全損に占める銅損の割合が大きいため、コイル１３の発熱量が比較的に大きく、引出し線32および中性点33の発熱が大きい。つまり領域３では、固定子３全体の平均温度からみて、固定子３における最高温度箇所と最低温度箇所差との温度差が大きく、円周方向における温度差が顕著になったり、コイルエンドと固定子３の軸方向中央部との温度差が顕著になったりする。
そこでこの実施例では、銅損が全損に占める割合が大きくなる領域３であると判断する場合に、中性点33等に近い部位に配設された冷却水路７による冷却を強化する。
【００４０】
このためステップstep13以降では電機モータ１の運転状態が領域１〜３のうちのどの領域に該当するかを判断し、該当領域に応じてポンプ回転数指令を算出する。説明を図７のステップstep13に戻すと、このステップではモータトルク指令tTが所定の定格トルクTq1以下であって、かつ回転数Nmが基準回転数Nm1以下であるか否か判断する。上記条件を満たす場合(yes)ステップstep14へ進む。上記条件を満たさない場合(no) ステップstep15へ進む。
ステップstep14では、モータ１の運転状態が図８に示す領域１であり、上記ステップstep1２で算出した必要ポンプ出力Wwに対応するポンプ回転数指令tNwと、必要ポンプ出力Woに対応するポンプ回転数指令tNoとを算出して、本制御を終了する。
【００４１】
上記ステップstep15では、回転数Nmが基準回転数Nm1以上であるか否か判断する。条件を満たす場合(yes)、図８の領域２にあることから、ステップstep18へ進み、係数K4を算出する。具体的にはコントロールユニット41が、図９（ａ）に示すような回転数Nmと定数K4との間の特性図を予め記憶しておき、この特性図を参照して定数K4を求める。
【００４２】
図９（ａ）の特性図について説明すると、回転数Nmが基準回転数Nm1から最大回転数Nmmaxまでの場合には、回転数Nmが大きいため、回転数Nmの増大に応じて定数K4を減少させるよう１＞K4＞０とする。ただし、回転数Nmが最大回転数Nmmaxであっても、銅損は０ではないため、このときの係数K4をK4min (0≦K3min＜1)とする。
【００４３】
説明を図７のフローチャートに戻すと、ステップstep18で定数K4を求めた後、ステップstep19へ進み、冷却水の流量に対応する第一ポンプ回転数指令tNwと、冷却油の流量に対応する第二ポンプ回転数指令tNoを算出し、本制御を終了する。
具体的には、第一ポンプ16にあっては、ポンプ出力指令tWwを以下の(6)式を用いて算出する。
tWw = K4・Ww            ・・・・(6)
次に、上記ポンプ出力指令tWwに対応するポンプ回転数指令tNwを算出する。
また、第二ポンプ19にあっては、ポンプ出力指令tWoを以下の(7)式を用いて算出する。
tWo = (1-K4)・Ww + Wo                      ・・・・(7)
次に、上記ポンプ出力指令tWoに対応するポンプ回転数指令tNoを算出する。
このように領域２では、上述したとおり冷却油路8を優先的に作動させて、発熱量が大きいモータ１を冷却する。
【００４４】
これに対し、上記ステップstep15で条件を満たさない場合(no)、図８の領域３にあることから、ステップstep16へ進み、係数K3を算出する。具体的にはコントロールユニット41が、図９（ｂ）に示すようなモータトルク指令tTと定数K3との間の特性図を予め記憶しておき、この特性図を参照して定数K3を求める。
【００４５】
図９（ｂ）の特性図について説明すると、モータトルク指令tTが定格トルクTq1から最大トルクTqmaxまでの場合には、モータトルク指令tTに応じて定数K3を減少させるよう１＞K3＞０とする。ただし、モータトルク指令tTが最大トルクTqmaxであっても、鉄損は０とは限らないため、このときの係数K3をK3min (0≦K3min＜1)とする。
【００４６】
説明を図７のフローチャートに戻すと、ステップstep16で定数K3を求めた後、ステップstep17へ進み、冷却水の流量に対応する第一ポンプ回転数指令tNwと、冷却油の流量に対応する第二ポンプ回転数指令tNoを算出し、本制御を終了する。
具体的には、第一ポンプ16にあっては、ポンプ出力指令tWwを以下の(8)式を用いて算出する。
tWw = (1-K3)・Wo + Ww             ・・・・(8)
次に、上記ポンプ出力指令tWwに対応するポンプ回転数指令tNwを算出する。
また、第二ポンプ19にあっては、ポンプ出力指令tWoを以下の(9)式を用いて算出する。
tWo = K3・Wo                ・・・・(9)
次に、上記ポンプ出力指令tWoに対応するポンプ回転数指令tNoを算出する。
このように領域３では、上述したとおり冷却水路7を優先的に作動させる。
【００４７】
上記したこの実施例では、モータ１のモータトルク指令tTおよび回転数Nmに応じて、冷却水と冷却油の流量（ポンプ回転数）を可変とすることで、運転状態に応じてモータ１を効率的に冷却することができる。また、ポンプ16,19の合計必要ポンプ出力は、モータトルク指令tTや回転数Nmに係わらず一定であるため、バッテリ28の容量を大きくする必要がない。
【００４８】
ところで、上記した各実施例によれば、図１および２に示すようにモータケース４における周方向下部には、冷却水路７を配設し、周方向上部には、固定子３の外周面とモータケース４の内周面との間に隙間を配設し、これら隙間を冷却油路８として冷却油を流し、電機モータ１の温度状態を検出するセンサ23,24を設け、検出した温度状態Tw,Toに応じて、冷却水の流量と、冷却油の流量とを制御することから、
周方向上部のモータケース４を薄くすることが可能となり、電機モータ１の外径を縮小することができる。
また、電機モータ１の温度が高いときには、冷却水および冷却油の双方の流量を増大させて、冷却性能を高めることができ、電機モータ１の温度が低いときには、一方または双方の流量を減少または停止させて、節電機能を向上させることができる。したがって、ハイブリッド車両におけるモータ１の搭載性および燃費向上に頗る有利となる。
【００４９】
具体的には、上記した第一実施例では、固定子３に巻回されたコイル１３の中性点33近傍にはコイル温度センサ21を設け、中性点33近傍のモータケース４には冷却水路７を配設し、固定子３における中性点33から遠い部分にはコイル温度センサ22を設け、中性点33から遠いモータケース４には冷却油路８を配設し、コントロールユニット31はこれら温度センサ21,22の検出した温度Tc,Tmの温度差ΔTを算出し、温度差ΔTおよび温度状態Twに基づき冷却水の流量を制御し、温度差ΔTおよび温度状態Toに基づき冷却油の流量を制御する。
この結果、電機モータ１の冷却性能およびポンプ16,19の節電機能を向上させることができる。
【００５０】
また上記した第一実施例では、温度差ΔTの絶対値｜ΔT｜が０から第一所定値T1までの場合と、０から第一所定値T3までの場合には、温度状態Twに基づく基準水量時の必要ポンプ出力Wwとなるよう冷却水を供給する第一ポンプ16を制御するとともに、温度状態Toに基づく基準油量時の必要ポンプ出力Woとなるよう冷却油を供給する第二ポンプ19の流量を制御する。
これに対し、温度差ΔTが所定値T1よりも大きな場合（上記ステップstep5）には、図５(ａ)に基づき温度が低い冷却油路８の流量を基準油量より減少側に補正するよう係数K1を算出し、ポンプ出力指令tWoを必要ポンプ出力Woより減少側に補正する。同時に、温度が高い冷却水路７の流量を基準水量より増大側に補正するよう、ポンプ出力指令tWwを必要ポンプ出力Wwより増大側に補正する。
あるいは、温度差ΔTの絶対値｜ΔT｜が所定値T3よりも大きな場合（上記ステップstep7）には、図5（ｂ）に基づき温度が低い冷却水路７の流量を基準水量より減少側に補正するよう係数K2を算出し、ポンプ出力指令tWｗを必要ポンプ出力Wｗより減少側に補正する。同時に、温度が高い冷却油路８の流量を基準油量より増大側に補正するよう、ポンプ出力指令tWoを必要ポンプ出力Woより増大側に補正する。
この結果、電機モータ１の温度分布に差異があるときには、温度の高い部位を重点的に冷却しつつ、温度の低い部位の冷却を省力化して、冷却装置の冷却性能および節電機能を向上させることができる。
【００５１】
また上記した他の実施例によれば、電機モータ１の回転数Nmを検出する回転角センサ25を具え、回転数Nmに基づきコントロールユニット41が上記ステップstep13移降で冷却水を供給する第一ポンプ16の回転数指令ｔNwを算出するとともに、冷却油を供給する第二ポンプ19の回転数指令ｔNoを算出することから、
駆動モータ１の回転数Nmが大きく発熱量が大きい場合には冷却油路8優先で固定子３の外周面３ｏを直接冷却し、回転数Nmが小さい場合には冷却水路7優先で冷却して、冷却装置の冷却効率を向上させることができる。
【００５２】
具体的には、回転数Nｍが０から所定値Nm1までであって、かつ電機モータ１へのモータトルク指令tTが０から所定値Tq1までである場合（図８に示す領域１）には、温度状態Twに基づく基準水量となるよう、第一ポンプ16にポンプ回転数指令tNwを与えるとともに、温度状態Toに基づく基準油量となるよう、第二ポンプ19にポンプ回転数指令tNoを与える。
これに対し、回転数Nmが所定値Nm1以上であって、かつモータトルク指令tTが０から所定値Tq1までである場合（図８に示す領域２）には係数K4を算出し、第一ポンプ1６のポンプ出力指令tWwを必要ポンプ出力Wwより減少側に補正するとともに、第二ポンプ19のポンプ出力指令tWoを必要ポンプ出力Woより増大側に補正する。
あるいは、回転数Nmが０から所定値までであっても、モータトルク指令tTが所定値Tq1以上である場合（図８に示す領域３）には係数K3を算出し、第一ポンプ16のポンプ出力指令tWwを必要ポンプ出力Wwより増大側に補正するとともに、第二ポンプ19のポンプ出力指令tWoを必要ポンプ出力Woより減少側に補正する。
この結果、駆動モータ１の回転数Nmおよびモータトルク指令tTに応じて、冷却装置の冷却効率を向上させることができる。
【００５３】
また、上記した各実施例においては、第一ポンプ16のポンプ出力指令tWwと第二ポンプ19のポンプ出力指令tWoの合計出力が、必要ポンプ出力Ww，Woの合計出力Ww + Woとなるよう制御し、上述の補正前後でポンプ16，19の合計出力が変化しないよう冷却通路7，8の流量を制御することから、
バッテリ28の放電量が一時的に過大になることなく、バッテリ28の電源容量の大型化を回避することができる。したがって、従来の電源容量のままで冷却性能を向上することができる。
【００５４】
なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり、本発明はその主旨に逸脱しない範囲において種々変更が加えられうるものである。例えばモータトルクtTは、負の値を持つ回生トルクであってもよい。冷却水路７の周方向部位と冷却油路８の周方向部位は、自由に選定可能であり、レイアウトの都合上、周方向の一部において両者ともに配設しなくてもよいこと勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施例になる回転電機の冷却装置を示す横断面図である。
【図２】同実施例を図１のII−II線で断面とし、矢の方向から見た状態を示す縦断面図である。
【図３】同実施例の制御における指令および信号の流れを示す機能別ブロック線図である。
【図４】同実施例の制御プログラムを示すフローチャートである。
【図５】同実施例の制御において使用される特性図であり、  （ａ）は温度差ΔT≧０の場合を、  （ｂ）はΔT＜０の場合である。
【図６】本発明の他の実施例になる回転電機の冷却装置の制御における指令および信号の流れを示す機能別ブロック線図である。
【図７】同実施例の制御プログラムを示すフローチャートである。
【図８】同実施例のモータの運転状態を示す図である。
【図９】同実施例の制御において使用される特性図であり、  （ａ）はモータの回転数に基づく場合を、  （ｂ）はモータのトルクに基づく場合である。
【符号の説明】
【００５６】
３  固定子
４  モータケース
５  出力シャフト
６  エンジンコントローラ
７  冷却水路
８  冷却油路
11  フロアトンネル
12  ティース
13  コイル
21，22  コイル温度センサ
23  水温センサ
24  油温センサ
25  回転角センサ
31，41  コントロールユニット
【図１】
2006187105.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2006187105.tif 000006
【図５】
2006187105.tif 000007
【図６】
2006187105.tif 000008
【図７】
2006187105.tif 000009
【図８】
2006187105.tif 000010
【図９】
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