特許 6201650 ロータ軸芯冷却構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6201650

(24)【登録日】2017年9月8日

(45)【発行日】2017年9月27日

(54)【発明の名称】ロータ軸芯冷却構造

(51)【国際特許分類】

   H02K 9/19 20060101AFI20170914BHJP

   H02K 1/32 20060101ALI20170914BHJP

【ＦＩ】

   H02K9/19 B

   H02K1/32 Z

【請求項の数】8

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-230644(P2013-230644)

(22)【出願日】2013年11月6日

(65)【公開番号】特開2015-91198(P2015-91198A)

(43)【公開日】2015年5月11日

【審査請求日】2016年9月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100082670

【弁理士】

【氏名又は名称】西脇 民雄

(74)【代理人】

【識別番号】100180068

【弁理士】

【氏名又は名称】西脇 怜史

(72)【発明者】

【氏名】丹 愛彦

(72)【発明者】

【氏名】中野 正樹

【審査官】 小林 紀和

(56)【参考文献】

【文献】 特開平９−１５４２５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２１９６０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５２４５１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−４６９７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−６５５００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−９５３８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実公昭３５−０３０６２６（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】 特開２０１０−０５７３０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／１３１９４９（ＷＯ，Ａ２）

【文献】 特開２０１２−２２３０７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１６３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ ９／１９

Ｈ０２Ｋ １／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータのロータ軸芯に冷媒を供給し、前記モータのロータコアを冷却するロータ軸芯冷却構造において、
前記ロータ軸を、内筒と外筒が同じ速度で回転する二重筒構成とし、前記内筒の内周面により内周流路を形成し、前記内筒の外周面と前記外筒の内周面との円筒状隙間により外周流路を形成し、
前記ロータ軸の一端側の隣接位置に、前記内周流路に冷媒を供給する冷媒入口と、前記外周流路からの冷媒を排出する冷媒出口と、を配置し、
前記ロータ軸の他端側に、前記内周流路を通過した冷媒の流れを、反対方向の前記外周流路に向かう流れとする冷媒折り返し部を形成し、
前記内筒の内周面に、前記内周流路の下流に向けて流路断面積が大きくなる内筒勾配を設け、
前記外筒の内周面に、前記外周流路の下流に向けて流路断面積が大きくなる外筒勾配を設け、かつ、前記外筒勾配を前記内筒勾配よりも緩勾配に設定した
ことを特徴とするロータ軸芯冷却構造。

【請求項2】

請求項１に記載されたロータ軸芯冷却構造において、
前記内筒と前記外筒の間に形成される前記外周流路に、冷媒の通過を許容するバネ部材を介装し、
前記バネ部材は、金属製であり、かつ、バネ力で前記内外筒に押し当てることでそれ自身の位置を保持する部材である
ことを特徴とするロータ軸芯冷却構造。

【請求項3】

請求項１又は２に記載されたロータ軸芯冷却構造において、
前記冷媒折り返し部側の前記内外筒が接触する位置に、冷媒の通過を許容するスペーサ部材を介装し、
前記スペーサ部材は、前記外筒勾配と同じ勾配を持ち、前記外筒との接触外径を、前記外筒の内周径よりも僅かに径を大きく作成し、前記内筒を前記外筒に挿入する際に、前記外筒の内周面に押し当てるように組み立てる
ことを特徴とするロータ軸芯冷却構造。

【請求項4】

請求項１から３までの何れか一項に記載されたロータ軸芯冷却構造において、
前記内筒の内周面に軸方向に延びる凹凸部を設けた
ことを特徴とするロータ軸芯冷却構造。

【請求項5】

請求項１から４までの何れか一項に記載されたロータ軸芯冷却構造において、
前記冷媒折り返し部のうち、前記内周通路からの冷媒が衝突する位置に、冷媒流れの向きを変える冷媒返し面を設け、
前記冷媒返し面は、軸方向の速度を持った前記内周通路からの冷媒が衝突した際に、外径方向に向かう速度成分が生成されるような勾配面を持つ
ことを特徴とするロータ軸芯冷却構造。

【請求項6】

請求項１から５までの何れか一項に記載されたロータ軸芯冷却構造において、
前記外筒の内周面のうち前記モータのロータコアが固定された近傍位置に、前記外周流路を流れる冷媒を一時的に溜める冷媒溜まり部を設けた
ことを特徴とするロータ軸芯冷却構造。

【請求項7】

請求項１から６までの何れか一項に記載されたロータ軸芯冷却構造において、
前記冷媒出口を、前記冷媒入口がある軸端方向に傾けて設定した
ことを特徴とするロータ軸芯冷却構造。

【請求項8】

請求項７に記載されたロータ軸芯冷却構造において、
前記冷媒入口の位置に、前記内側通路に冷媒を供給する冷媒供給カラー部材を設け、
前記冷媒供給カラー部材は、軸端面プレート面とカラー円筒面の少なくとも一方に冷媒案内溝を設け、前記冷媒案内溝を、ロータ正回転時（車両前進時）に、前記内側通路内へと冷媒を吸引するような放射状の溝とした
ことを特徴とするロータ軸芯冷却構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータのロータ軸芯に冷媒を供給し、モータのロータコアを冷却するロータ軸芯冷却構造に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ロータ軸芯に設けられた1本（一方通行）の油路で、潤滑油が流れる方向に向かって断面積が増加する拡径部と、外径面に向かって延びる潤滑油路により、潤滑油を循環する冷媒ポンプを省略するものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−２０７５８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来のインホイールモータ駆動装置にあっては、モータ高回転時においてロータが高温になる。そのため、ロータの冷却性能を上げるには、ロータ軸芯を二重筒構成にすることが考えられるが、ロータ軸芯を二重筒構成にした場合、流路抵抗が増加して効率よく冷却することができない、という問題がある。

【0005】

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、ロータ軸芯を流れる冷媒流量の増加を促進することで、ロータコアの冷却性能を向上することができるロータ軸芯冷却構造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】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明のロータ軸芯冷却構造は、モータのロータ軸芯に冷媒を供給し、前記モータのロータコアを冷却する。
このロータ軸芯冷却構造において、前記ロータ軸を、内筒と外筒が同じ速度で回転する二重筒構成とし、前記内筒の内周面により内周流路を形成し、前記内筒の外周面と前記外筒の内周面との円筒状隙間により外周流路を形成する。
前記ロータ軸の一端側の隣接位置に、前記内周流路に冷媒を供給する冷媒入口と、前記外周流路からの冷媒を排出する冷媒出口と、を配置する。
前記ロータ軸の他端側に、前記内周流路を通過した冷媒の流れを、反対方向の前記外周流路に向かう流れとする冷媒折り返し部を形成する。
前記内筒の内周面に、前記内周流路の下流に向けて流路断面積が大きくなる内筒勾配を設ける。
前記外筒の内周面に、前記外周流路の下流に向けて流路断面積が大きくなる外筒勾配を設け、かつ、前記外筒勾配を前記内筒勾配よりも緩勾配に設定した。

【発明の効果】

【0007】

よって、冷媒入口に供給された冷媒は、内周流路の内筒勾配に沿って軸方向に流れて冷媒折り返し部に到達する。そして、冷媒折り返し部にて流れの方向を反対方向に変え、外周流路の入り口から外筒勾配に沿って軸方向に流れ、冷媒出口から排出される。
すなわち、ロータ軸の回転時、外周流路の冷媒には、内周流路の冷媒に比べて大きな遠心力が働き、外筒勾配と内筒勾配を同じ勾配とした場合、外周流路の冷媒流速が速くなる。これに対し、外筒勾配を内筒勾配よりも緩勾配に設定したことで、内周流路の冷媒流速と外周流路の冷媒流速の均一化が図られると共に、外周流路への入口断面積を広くとることができる。これによって、冷媒が受ける流路抵抗が低減され、ロータ軸芯を流れる冷媒流量、特に冷却面として有効に使える外周流路を流れる冷媒流量の増加が促進される。
このように、ロータ軸芯を流れる冷媒流量の増加を促進することで、ロータコアの冷却性能を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施例１のロータ軸芯冷却構造を備えたインホイールモータ駆動ユニットを示す全体断面図である。

【図2】実施例１のロータ軸芯冷却構造を示す要部拡大断面図である。

【図3】実施例１のロータ軸芯冷却構造におけるスペーサ部材を示す図２の断面Ａ図である。

【図4】実施例１のロータ軸芯冷却構造におけるテンションリング（バネ部材）を示す図２の断面Ｂ図である。

【図5】実施例１のロータ軸芯冷却構造におけるスペーサ部材を示す図２のＱ部拡大断面図である。

【図6】実施例１のロータ軸芯冷却構造における冷媒返し面による外周に向かう流れの生成作用を示す説明図である。

【図7】実施例２のロータ軸芯冷却構造を示す要部拡大断面図である。

【図8】実施例２のロータ軸芯冷却構造におけるスペーサ部材を示す図７の断面Ａ図である。

【図9】実施例２のロータ軸芯冷却構造における外筒と内筒による二重筒構成を示す図７の断面Ｂ図である。

【図10】実施例２のロータ軸芯冷却構造における冷媒溜まり部での冷媒流れ作用を示す作用説明図である。

【図11】実施例３のロータ軸芯冷却構造を示す要部拡大断面図である。

【図12】実施例３のロータ軸芯冷却構造における冷媒供給カラー部材を示す正面図(a)及び側面図(b)である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明のロータ軸芯冷却構造を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１〜実施例３に基づいて説明する。

【実施例1】

【0010】

まず、構成を説明する。
実施例１のロータ軸芯冷却構造の構成を、［インホイールモータ駆動ユニットの全体構成］、［ロータ軸芯冷却構造の詳細構成］に分けて説明する。

【0011】

[インホイールモータ駆動ユニットの全体構成]
図１は、実施例１のロータ軸芯冷却構造を備えたインホイールモータ駆動ユニットIWMを示す。以下、図１に基づき、インホイールモータ駆動ユニットIWMの全体構成を説明する。

【0012】

前記インホイールモータ駆動ユニットIWMは、図１に示すように、ユニットケース１と、モータ制御ユニット２と、モータ/ジェネレータ３（モータ）と、平行軸ギヤ対４と、減速遊星ギヤ５と、タイヤ軸６と、を備えている。そして、自然空冷によるモータ/ジェネレータ３のロータ軸３１のロータ軸中心線CLmを、タイヤ軸６のタイヤ軸中心線CLtに対して車両上方（図１の矢印UP）にオフセット配置している。

【0013】

前記ユニットケース１は、ナックルアーム７１を介して図外の車体に対し転舵可能に支持されている。このユニットケース１は、制御ユニットカバー１１と、制御ユニットケース１２と、仕切り壁ケース１３と、モータケース１４と、減速機ケース１５と、を互いにボルト結合して構成される。ユニットケース１のうち、制御ユニットカバー１１と制御ユニットケース１２とモータケース１４の外周面には、走行風により冷却する空冷フィン１１ａ，１２ａ，１４ａがそれぞれ突設されている。ナックルアーム７１は、減速機ケース１５に固定されていて、その下端部にロアアームが連結され、その上端部にアッパアームが連結され、アッパピボット及びロアピボットを通るキングピン軸を中心として転舵可能にユニットケース１を支持している。ユニットケース１の内部室は、制御ユニット室１６と、モータ室１７と、ギヤ室１８と、に画成されている。

【0014】

前記モータ制御ユニット２は、制御ユニットカバー１１と制御ユニットケース１２と仕切り壁ケース１３により囲まれた制御ユニット室１６（ドライ空間）に設定される。このモータ制御ユニット２は、モータコントローラやインバータやコンバータ等のモータ/ジェネレータ３を制御する制御機器類により構成される。モータ制御ユニット２を設定した制御ユニット室１６は、空冷フィン１１ａ，１２ａにより自然空冷が確保されていると共に、仕切り壁ケース１３を介してモータ室１７と隣接配置されている。

【0015】

前記モータ/ジェネレータ３は、仕切り壁ケース１３とモータケース１４により囲まれたモータ室１７（ドライ空間）に設定される。このモータ/ジェネレータ３は、ロータ軸３１と、ロータコア３２と、ステータ３３と、ステータコイル３４と、を有して構成される。ロータ軸３１は、ベアリング３５，３６により仕切り壁ケース１３とモータケース１４に対し回転可能に支持されている。ロータコア３２は、ロータ軸３１の外周に固定され、永久磁石を埋設した積層鋼板により構成される。ステータ３３は、モータケース１４に固定されると共に、ロータコア３２とエアギャップを介して配置され、ステータコイル３４を巻き付けた積層のステータティースにより構成される。すなわち、三相交流の電流をステータコイル３４に印加することでロータ軸３１を回転させ（力行）、或いは、ロータ軸３１の回転によりステータコイル３４に三相交流の電流を発生させる（回生）。なお、ロータ軸３１のモータ制御ユニット２側の端部位置には、モータ回転角度を検出するレゾルバ３９が設けられている。

【0016】

前記平行軸ギヤ対４は、モータケース１４の一部と減速機ケース１５により囲まれたギヤ室１８（ウェット空間）のうち、モータケース１４と減速機ケース１５のボルト連結部の位置に設定される。この平行軸ギヤ対４は、ロータ軸３１の端部に形成された入力ギヤ４１と、入力ギヤ４１に噛み合うと共に入力ギヤ４１より大径とした出力ギヤ４２と、出力ギヤ４２を一体に有する出力ギヤ軸４３と、を有する減速ギヤである。出力ギヤ４２は、ユニットケース１のうちタイヤ軸中心線CLtより下部位置に形成された冷媒タンク４４の冷媒（オイル）に一部浸漬して配置される。出力ギヤ軸４３は、モータ側軸端部がモータケース１４に対しベアリング４５を介して回転可能に支持され、ホイール側軸端部がタイヤ軸６に対しベアリング４６を介して回転可能に支持される。なお、出力ギヤ軸４３には、その軸芯位置に貫通軸芯油路４７が形成されている。

【0017】

前記減速遊星ギヤ５は、モータケース１４の一部と減速機ケース１５により囲まれたギヤ室１８（ウェット空間）のうち、平行軸ギヤ対４と隣接する減速機ケース１５側の位置に設定される。この減速遊星ギヤ５は、出力ギヤ軸４３に一体に有するサンギヤ５１と、サンギヤ５１に噛み合う複数のピニオン５２と、ピニオン５２を支持するピニオンキャリア５３と、ピニオン５２と噛み合うと共に減速機ケース１５に固定されたリングギヤ５４と、を有する。すなわち、リングギヤ５４をケース固定にすることで、サンギヤ５１からの入力回転を減速してピニオンキャリア５３に出力する減速ギヤ機構である。減速遊星ギヤ５の回転中心軸は、出力ギヤ４２とタイヤ軸６の回転中心軸（タイヤ軸中心線CLt）と一致させた同軸配置とされている。

【0018】

前記タイヤ軸６は、減速遊星ギヤ５のピニオンキャリア５３と一体に形成され、軸端部を減速機ケース１５から外部（OUT）に突出させたユニット出力軸である。このタイヤ軸６の減速遊星ギヤ５側の一端部は、減速機ケース１５に対しベアリング６１とメカニカルシール６２により、回転可能に油密状態で支持されている。タイヤ軸６の外部に突出させた他端部には、ホイールハブ軸７２がセレーション結合されている。ホイールハブ軸７２は、ナックル７１にボルト固定されるナックルケース７３に対し、複列アンギュラベアリング構造によるハブベアリング７４により回転可能に支持される。ホイールハブ軸７２のフランジ部７２ａには、図外のブレーキディスク及びタイヤホイールが固定される。

【0019】

［ロータ軸芯冷却構造の詳細構成］
図２は、実施例１のロータ軸芯冷却構造８を示し、図３〜図６は、実施例１のロータ軸芯冷却構造８の各構成要素を示す。以下、図２〜図６に基づき、実施例１のロータ軸芯冷却構造８の詳細構成を説明する。

【0020】

前記ロータ軸芯冷却構造８は、出力ギヤ４２を、ユニットケース１のうちタイヤ軸中心線CLtより下部位置に形成された冷媒タンク４４の冷媒に一部浸漬して配置し、出力ギヤ４２により掻き上げられた冷媒によりロータ軸３１を冷却する構造である（図１）。このロータ軸芯冷却構造８は、図２〜図６に示すように、内周流路８１と、外周流路８２と、冷媒入口８３と、冷媒出口８４と、冷媒折り返し部８５と、スペーサ部材８６と、テンションリング８７（バネ部材）と、冷媒供給カラー部材８８と、を有する。

【0021】

前記内周流路８１は、ロータ軸３１を、内筒３７と外筒３８が同じ速度で回転する二重筒構成とし、内筒３７の内周面により形成している。内筒３７の内周面には、図２に示すように、図２の矢印Ｄに示す内周流路８１の下流に向けて流路断面積が大きくなる内筒勾配３７ａを設けている。そして、内筒３７の内周面には、図４に示すように、軸方向に延びる凹凸部３７ｂを設けている。

【0022】

前記外周流路８２は、ロータ軸３１を、内筒３７と外筒３８が同じ速度で回転する二重筒構成とし、内筒３７の外周面と外筒３８の内周面との円筒状隙間により形成している。外筒３８の内周面には、図２の矢印Ｅに示す外周流路８２の下流に向けて流路断面積が大きくなる外筒勾配３８ａを設けている。この外筒勾配３８ａは、図２に示すように、内筒勾配３７ａよりも緩勾配に設定している。

【0023】

前記冷媒入口８３は、冷媒を、図２の矢印Ｃに示すように、内周流路８１に導く開口であり、軸方向に形成された内周流路８１の入力ギヤ４１側端部の流路部分としている。この冷媒入口８３には、減速機ケース１５に固定された冷媒供給カラー部材８８が、ロータ軸端面から冷媒入口８３と重なり合う位置まで突出配置されている。この冷媒供給カラー部材８８には、出力ギヤ４２により掻き上げられた冷媒が、キャッチャや冷媒路等による図外の冷媒導入構造を介して供給される。

【0024】

前記冷媒出口８４は、入力ギヤ４１の隣接位置で、外周流路８２とギヤ室１８を連通するように径方向に開けられた開口であり、外周流路８２を通ってきた冷媒を、図２の矢印Ｆ方向（径方向）に吐き出す。この冷媒出口８４と冷媒入口８３は、ロータ軸３１の入力ギヤ４１側の隣接する位置に配置される。

【0025】

前記冷媒折り返し部８５は、内周流路８１を通過した冷媒の流れを、反対方向の外周流路８２に向かう流れとする部分であり、ロータ軸３１のうち、冷媒入口８３と冷媒出口８４が開口された入力ギヤ４１側とは反対の他端側に形成される。実施例１の冷媒折り返し部８５は、ロータ軸３１の軸芯位置に入力ギヤ４１側端面から開孔された有底孔の底部分とされている。この冷媒折り返し部８５のうち、内周通路８１からの冷媒が衝突する位置に、冷媒流れの向きを変える冷媒返し面８５ａが設けられる。この冷媒返し面８５ａは、軸方向の速度を持った内周通路８１からの冷媒が衝突した際に、外径方向に向かう速度成分が生成されるような勾配面を持つ（図６参照）。

【0026】

前記スペーサ部材８６は、図３に示すように、冷媒折り返し部８５側の内外筒３７，３８が接触する位置に、冷媒の通過を許容する部材として等間隔に複数個介装される。このスペーサ部材８６は、内筒３７の端部外周面に固定され、図５に示すように、外筒勾配３８ａと同じ勾配を持つ。そして、外筒３８との接触外径を、外筒３８の内周径よりも僅かに径を大きく作成し、内筒３７を外筒３８に挿入する際に、外筒３８の内周面に押し当てるように組み立てられる。

【0027】

前記テンションリング８７は、外周流路８２での冷媒通過を許容するバネ部材であり、内筒３７と外筒３８の間に形成される外周流路８２のスペーサ部材８６から冷媒出口８４までの流路全体に介装される。このテンションリング８７は、図４に示すように、金属製の波形状であり、かつ、バネ力で内外筒３７，３８に押し当てることでそれ自身の位置を保持する部材である。

【0028】

次に、作用を説明する。
まず、実施例１のモータ/ジェネレータ３は自然空冷であり、平行軸ギヤ対４と減速遊星ギヤ５による減速機構は、冷媒掻き上げ潤滑である。このように、モータ/ジェネレータ３が空冷モータの場合、高回転時にロータコア３２の温度が上昇しやすく、ロータ軸芯に冷媒を流して冷却を促進する必要がある。

【0029】

また、ロータ軸３１を二重筒構成の軸芯とした場合は、冷媒の折り返しが必要となる。この冷媒折り返し部８５において衝突流が発生することにより流路抵抗が増大し、冷媒流量が低下してしまうため、冷却性能が低下してしまう。さらに、二重筒構成とすることで軸芯表面積は増加するが、内筒３７は発熱部であるロータコア３２から遠いため、冷却面として有効に使えない。以下、上記課題を解決するロータ軸芯冷却構造８によるロータコア３２の冷却作用を説明する。

【0030】

実施例１のロータ軸芯冷却構造８は、ポンプにより冷媒を圧送していないため、冷媒供給量が少なく、軸芯内は冷媒が充満している状態にはならず、図２に示すように、遠心力によって内筒３７と外筒３８の内周面に冷媒が張り付きながら流れる。すなわち、冷媒入口８３に供給された冷媒は（図２の矢印Ｃ）、内周流路８１の内筒勾配３７ａに沿って軸方向に流れて冷媒折り返し部８５に到達する（図２の矢印Ｄ）。そして、冷媒折り返し部８５にて流れの方向を反対方向に変え、外周流路８２の入り口から外筒勾配３８ａに沿って軸方向に流れ（図２の矢印Ｅ）、冷媒出口８４から排出される（図２の矢印Ｆ）。
このように、出力ギヤ４２により掻き上げられた冷媒を、冷媒入口８３→内周流路８１→冷媒折り返し部８５→外周流路８２→冷媒出口８４へと効率的に流すことで、高回転時に温度が上昇しやすいロータコア３２を冷却することができる。

【0031】

上記のように、実施例１では、ロータ軸３１を、内筒３７と外筒３８が同じ速度で回転する二重筒構成とすることで、内周流路８１と外周流路８２を形成した。そして、内筒３７の内周面に流路断面積が大きくなる内筒勾配３７ａを設け、外筒３８の内周面に流路断面積が大きくなる外筒勾配３８ａを設け、かつ、外筒勾配３８ａを内筒勾配３７ａよりも緩勾配に設定する構成とした。
すなわち、ロータ軸３１の回転時、外周流路８２の冷媒には、内周流路８１の冷媒に比べて大きな遠心力が働き、外筒勾配３８ａと内筒勾配３７ａを同じ勾配とした場合、外周流路８２の冷媒流速が速くなる。これに対し、外筒勾配３８ａを内筒勾配３７ａよりも緩勾配に設定したことで、内周流路８１の冷媒流速と外周流路８２の冷媒流速の均一化が図られると共に、外周流路８２への入口断面積を広くとることができる。これによって、冷媒が受ける流路抵抗が低減され、ロータ軸芯を流れる冷媒流量、特に冷却面として有効に使える外周流路８２を流れる冷媒流量の増加が促進される。
このように、ロータ軸芯を流れる冷媒流量の増加を促進することで、ロータコア３２の冷却性能を向上することができる。

【0032】

実施例１では、内筒３７と外筒３８の間に形成される外周流路８２に、冷媒の通過を許容するテンションリング８７を押付け介装する構成とした。このテンションリング８７は、図４に示すように、バネの力によって内筒３７と外筒３８に密着し保持されており、金属製である。
これにより、外筒３８から内筒３７へのテンションリング８７を介した伝熱と、テンションリング８７そのものによる放熱が可能となる。
したがって、発熱部であるロータコア３２に近い外筒３８から内筒３７への伝熱が促進され、内筒３７も冷却面として作用するようになる。加えて、テンションリング８７自体が冷媒中に配置されるため熱交換器の役割を果たす。この結果、ロータコア３２の冷却性能が向上する。

【0033】

実施例１では、冷媒折り返し部８５側の内外筒３７，３８が接触する位置に、冷媒の通過を許容するスペーサ部材８６を介装する構成とした。
すなわち、冷媒折り返し部８５の内外筒３７，３８が接触する部位の接触性を、スペーサ部材８６により良くすることで、冷媒折り返し部８５の乱れた流れを冷却に有効利用することができる。
したがって、冷媒流れに乱れが発生する冷媒折り返し部８５に近い部位において、外筒３８から内筒３７への伝熱が促進され放熱面積が増大するので、冷媒折り返し部８５での乱れた流れ（図２の矢印Ｇ）の熱伝達率向上を有効に使うことができる。この結果、ロータコア３２の冷却性能が向上する。

【0034】

実施例１では、内筒３７の内周面に軸方向に延びる凹凸部３７ｂを設ける構成とした。
すなわち、凹凸部３７ｂを設けることで、回転軸であるロータ軸３１の回転エネルギーが無駄なく冷媒に伝達されるため、冷媒の回転速度が増加し、それに伴い冷媒に作用する遠心力も増大する。
したがって、内周流路８１を通過する冷媒に作用する遠心力の増大により冷媒流速が増加するため、冷却性能が向上する。

【0035】

実施例１では、冷媒折り返し部８５のうち、内周通路８１からの冷媒が衝突する位置に、冷媒流れの向きを変える冷媒返し面８５ａを設ける構成とした。
すなわち、図６(a)に示す冷媒返し面８５ａを有さない比較例の場合は、内周に向かう冷媒の流れ（矢印Ｈ方向）が発生してしまう。これに対し、図６(b)に示す冷媒返し面８５ａを有する実施例１の場合は、冷媒の衝突速度から外周側へと向かう速度成分（矢印Ｉ方向）が生成される。
したがって、冷媒折り返し部８５において衝突流が発生した際、内周面へと向かう流れを抑制し、外周面へと向かう流れを生成できる。このため、流路抵抗が低減し、冷媒流量の増加を可能とするため、冷却性能が向上する。

【0036】

次に、効果を説明する。
実施例１のロータ軸芯冷却構造８にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

【0037】

(1) モータ（モータ/ジェネレータ３）のロータ軸芯に冷媒を供給し、前記モータ（モータ/ジェネレータ３）のロータコア３２を冷却するロータ軸芯冷却構造８において、
前記ロータ軸３１を、内筒３７と外筒３８が同じ速度で回転する二重筒構成とし、前記内筒３７の内周面により内周流路８１を形成し、前記内筒３７の外周面と前記外筒３８の内周面との円筒状隙間により外周流路８２を形成し、
前記ロータ軸３１の一端側の隣接位置に、前記内周流路８１に冷媒を供給する冷媒入口８３と、前記外周流路８２からの冷媒を排出する冷媒出口８４と、を配置し、
前記ロータ軸３１の他端側に、前記内周流路８１を通過した冷媒の流れを、反対方向の前記外周流路８２に向かう流れとする冷媒折り返し部８５を形成し、
前記内筒３７の内周面に、前記内周流路８１の下流に向けて流路断面積が大きくなる内筒勾配３７ａを設け、
前記外筒３８の内周面に、前記外周流路８２の下流に向けて流路断面積が大きくなる外筒勾配３８ａを設け、かつ、前記外筒勾配３８ａを前記内筒勾配３７ａよりも緩勾配に設定した（図２）。
このため、ロータ軸芯を流れる冷媒流量の増加を促進することで、ロータコア３２の冷却性能を向上することができる。

【0038】

(2) 前記内筒３７と前記外筒３８の間に形成される前記外周流路８２に、冷媒の通過を許容するバネ部材（テンションリング８７）を介装し、
前記バネ部材（テンションリング８７）は、金属製であり、かつ、バネ力で前記内外筒に押し当てることでそれ自身の位置を保持する部材である（図４）。
このため、(1)の効果に加え、内筒３７が冷却面として作用するのに加えて、テンションリング８７自体が熱交換器の役割を果たすことで、ロータコア３２の冷却性能をさらに向上させることができる。

【0039】

(3) 前記冷媒折り返し部８５側の前記内外筒３７，３８が接触する位置に、冷媒の通過を許容するスペーサ部材８６を介装し、
前記スペーサ部材８６は、前記外筒勾配３８ａと同じ勾配を持ち、前記外筒３８との接触外径を、前記外筒３８の内周径よりも僅かに径を大きく作成し、前記内筒３７を前記外筒３８に挿入する際に、前記外筒３８の内周面に押し当てるように組み立てる（図３，５）。
このため、(1)又は(2)の効果に加え、冷媒折り返し部８５での乱れた流れをスペーサ部材８６により熱伝達率向上させながら有効に使うことで、ロータコア３２の冷却性能をさらに向上させることができる。

【0040】

(4) 前記内筒３７の内周面に軸方向に延びる凹凸部３７ｂを設けた（図４）。
このため、(1)〜(3)の効果に加え、内筒３７の内周面に設けた凹凸部３７ｂにより内周流路８１を通過する冷媒流速が増加することで、ロータコア３２の冷却性能をさらに向上させることができる。

【0041】

(5) 前記冷媒折り返し部８５のうち、前記内周通路８１からの冷媒が衝突する位置に、冷媒流れの向きを変える冷媒返し面８５ａを設け、
前記冷媒返し面８５ａは、軸方向の速度を持った前記内周通路８１からの冷媒が衝突した際に、外径方向に向かう速度成分が生成されるような勾配面を持つ（図６）。
このため、(1)〜(3)の効果に加え、流路抵抗の低減により冷媒流量の増加を可能とすることで、ロータコア３２の冷却性能をさらに向上させることができる。

【実施例2】

【0042】

実施例２は、外筒３８に冷媒溜まり部８９を設けるとともに、排出する冷媒の一部を冷媒入口８３に再供給するようにした例である。

【0043】

まず、構成を説明する。
図７は、実施例２のロータ軸芯冷却構造８を示し、図８及び図９は、図７の断面Ａ及び断面Ｂを示す。以下、図７〜図９に基づき、実施例２のロータ軸芯冷却構造８の詳細構成を説明する。

【0044】

前記ロータ軸芯冷却構造８は、図７に示すように、内周流路８１と、外周流路８２と、冷媒入口８３と、冷媒出口８４と、冷媒折り返し部８５と、スペーサ部材８６と、冷媒供給カラー部材８８と、冷媒溜まり部８９と、を有する。

【0045】

前記冷媒出口８４は、図７に示すように、冷媒供給カラー部材８８を設けた冷媒入口８３がある軸端方向に傾けて設定される。

【0046】

前記冷媒溜まり部８９は、図７に示すように、外筒３８の内周面のうちロータコア３２が固定された近傍位置に設けられ、外周流路８２を流れる冷媒を一時的に溜める。この冷媒溜まり部８９は、外周流路８２の内面を一部拡大した台形の断面形状とし、ロータコア３２のロータ軸３１への固定面に沿って軸方向幅が設定される。
なお、他の構成は、実施例１と同様であるので図示並びに説明を省略する。

【0047】

次に、作用を説明する。
実施例２では、冷媒出口８４を、冷媒入口８３がある軸端方向に傾けて設定する構成とした。
すなわち、冷媒出口８４を冷媒入口８３の軸端方向に傾けることで、冷媒出口８４の流路抵抗が低減し、軸芯内の冷媒流量が増加する。また、冷媒出口８４を冷媒入口８３の軸端方向に傾けることで、冷媒入口８３の近傍の減速機ケース１５の壁面への冷媒付着を促進し、図７の矢印Ｊ及び矢印Ｋに示すように、排出された冷媒が、冷媒供給カラー部材８８との隙間を経過して再び冷媒入口８３へ戻される。
したがって、冷媒出口８４の流路抵抗が低減されるし、排出される冷媒の一部を回収することができることで、冷媒流量が増加し、冷却性能が向上する。

【0048】

実施例２では、外筒３８の内周面のうちロータコア３２が固定された近傍位置に、外周流路８２を流れる冷媒を一時的に溜める冷媒溜まり部８９を設ける構成とした。
すなわち、発熱部であるロータコア３２の近傍に冷媒溜まり部８９を設けることで、冷媒とロータコア３２との距離が近くなるため、より冷却効率が高まる。なお、冷媒溜まり部８９に高温の冷媒が滞留することで冷却効率が悪化することはない。なぜなら、冷媒の粘性により図８の矢印Ｌで示すような循環流が発生するためである。さらに、低温の冷媒は高温の冷媒よりも密度が大きいためより大きな遠心力が働き、高温の冷媒を押しのけて常に外周側へと供給される。
したがって、冷媒溜まり部８９を設けることで、発熱部であるロータコア３２の近傍に冷媒を導くことができるため、冷却性能が向上する。なお、他の作用は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。

【0049】

次に、効果を説明する。
実施例２のロータ軸芯冷却構造８にあっては、下記の効果を得ることができる。

【0050】

(6) 前記外筒３８の内周面のうち前記モータ（モータ/ジェネレータ３）のロータコア３２が固定された近傍位置に、前記外周流路８２を流れる冷媒を一時的に溜める冷媒溜まり部８９を設けた（図７）。
このため、(1),(3)の効果に加え、冷媒とロータコア３２との距離が近くなり、冷却効率が高まることで、ロータコア３２の冷却性能をさらに向上させることができる。

【0051】

(7) 前記冷媒出口８４を、前記冷媒入口８３がある軸端方向に傾けて設定した（図７）。
このため、(1),(3),(6)の効果に加え、冷媒出口８４での流路抵抗低減と冷媒の一部回収により冷媒流量が増加することで、ロータコア３２の冷却性能をさらに向上させることができる。

【実施例3】

【0052】

実施例３は、冷媒出口８４から排出される冷媒の回収量をより増大させるようにした例である。

【0053】

まず、構成を説明する。
図１１は、実施例３のロータ軸芯冷却構造８を示し、図１２は、冷媒供給カラー部材８８を示す。以下、図１１及び図１２に基づき、実施例３のロータ軸芯冷却構造８の詳細構成を説明する。

【0054】

前記ロータ軸芯冷却構造８は、図１１に示すように、内周流路８１と、外周流路８２と、冷媒入口８３と、冷媒出口８４と、冷媒折り返し部８５と、スペーサ部材８６と、冷媒供給カラー部材８８と、を有する。

【0055】

前記冷媒出口８４は、図１１に示すように、冷媒供給カラー部材８８を設けた冷媒入口８３がある軸端方向に傾けて設定される。

【0056】

前記冷媒供給カラー部材８８は、図１１に示すように、冷媒入口８３の位置に、内側通路８１に冷媒を供給する部材として設けられる。この冷媒供給カラー部材８８には、図１２に示すように、軸端面プレート面８８ａとカラー円筒面８８ｂとの両方に冷媒案内溝８８ｃ，８８ｄを設けている。この冷媒案内溝８８ｃ，８８ｄは、ロータ正回転時（車両前進時：図１２の矢印Ｍ方向回転時）、内側通路８１内へと冷媒を吸引するような放射状の溝としている（図１２の矢印Ｎ、矢印Ｐ）。なお、他の構成は、実施例１と同様であるので図示並びに説明を省略する。

【0057】

次に、作用を説明する。
実施例３では、冷媒供給カラー部材８８の軸端面プレート面８８ａとカラー円筒面８８ｂとの両方に、冷媒案内溝８８ｃ，８８ｄを設ける構成とした。
すなわち、冷媒出口８４を、冷媒入口８３のある軸端方向に傾けることにより流路抵抗の低減が可能になるとともに、冷媒入口８３へと繋がる減速機ケース１５の壁面への冷媒付着を促進することができる。そして、ケース壁面に付着した冷媒が、冷媒供給カラー部材８８の軸端面プレート面８８ａに供給されると、冷媒案内溝８８ｃに導かれてカラー円筒面８８ｂへと向かって吸引されるように冷媒が流れる。さらに、カラー円筒面８８ｂへ流れた冷媒は、冷媒案内溝８８ｄに導かれ冷媒入口８３へと向かって吸引されるように冷媒が流れる。このように、冷媒の一部を、冷媒案内溝８８ｃ，８８ｄにより効率良く回収することで、軸芯への冷媒流量を増加させることができる。なお、他の作用は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。

【0058】

次に、効果を説明する。
実施例３のロータ軸芯冷却構造８にあっては、下記の効果を得ることができる。

【0059】

(8) 前記冷媒入口８３の位置に、前記内側通路８１に冷媒を供給する冷媒供給カラー部材８８を設け、
前記冷媒供給カラー部材８８は、軸端面プレート面８８ａとカラー円筒面８８ｂの少なくとも一方に冷媒案内溝８８ｃ，８８ｄを設け、前記冷媒案内溝８８ｃ，８８ｄを、ロータ正回転時（車両前進時）に、前記内側通路８１内へと冷媒を吸引するような放射状の溝とした（図１２）。
このため、(7)の効果に加え、冷媒出口８４から排出される冷媒を、冷媒供給カラー部材８８の冷媒案内溝８８ｃ，８８ｄにより効率良く回収し、軸芯への冷媒流量が増加することで、ロータコア３２の冷却性能をさらに向上させることができる。

【0060】

以上、本発明のロータ軸芯冷却構造を実施例１〜実施例３に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

【0061】

実施例１〜３では、ロータ軸芯冷却構造８として、出力ギヤ４２による掻き上げられた冷媒（オイル）をロータ軸芯に流す例を示した。しかし、ロータ軸芯冷却構造としては、循環する冷媒をロータ軸芯に流す例やオイルポンプから吐出されるオイルをロータ軸芯に流す例としても良い。

【0062】

実施例１〜３では、ロータ軸芯冷却構造８をインホイールモータ駆動ユニットIWMに適用する例を示した。しかし、本発明のロータ軸芯冷却構造は、インホイールモータ駆動ユニットIWM以外のモータ駆動ユニットや、ロータコアの冷却性が要求される様々なモータ駆動系に適用することができる。

【符号の説明】

【0063】

IWM インホイールモータ駆動ユニット
１ ユニットケース
３ モータ/ジェネレータ（モータ）
３１ ロータ軸
３２ ロータコア
３７ 内筒
３７ａ 内筒勾配
３７ｂ 凹凸部
３８ 外筒
３８ａ 外筒勾配
８ ロータ軸芯冷却構造
８１ 内周流路
８２ 外周流路
８３ 冷媒入口
８４ 冷媒出口
８５ 冷媒折り返し部
８５ａ 冷媒返し面
８６ スペーサ部材
８７ テンションリング（バネ部材）
８８ 冷媒供給カラー部材
８８ａ 軸端面プレート面
８８ｂ カラー円筒面
８８ｃ，８８ｄ 冷媒案内溝
８９ 冷媒溜まり部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】