(57)【要約】【課題】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。【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を切り替える流通切替手段１０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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を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、作動油の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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、駆動用の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、特にコイルや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、銅損や鉄損が含まれる。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、磁性材料を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、鉄心の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、うず電流損は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や各相コイル間を互いに絶縁する絶縁紙が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の冷却回路がある（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】
【特許文献１】特開平９−１８２３７４号公報
【特許文献２】特開２００６−３５３０５１号公報
【発明の開示】
【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。
【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、作動油の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、例えば永久磁石型の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に戻り、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で形状固定される。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。
【産業上の利用可能性】
【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】
【図１】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
【図２】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
【図３】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
【図４】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
【図５】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
【図６】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
【図７】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
【図８】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
【図９】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
【図１０】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
【図１１】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
【図１２】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
【図１】
2009118686.tif 000003
【図２】
2009118686.tif 000004
【図３】
2009118686.tif 000005
【図４】
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【図５】
2009118686.tif 000007
【図６】
2009118686.tif 000008
【図７】
2009118686.tif 000009
【図８】
2009118686.tif 000010
【図９】
2009118686.tif 000011
【図１０】
2009118686.tif 000012
【図１１】
2009118686.tif 000013
【図１２】
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