特開 2023-162817 冷却装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023162817

(43)【公開日】2023-11-09

(54)【発明の名称】冷却装置

(51)【国際特許分類】

   H02K 9/19 20060101AFI20231101BHJP

   H02K 11/25 20160101ALI20231101BHJP

   H02P 29/62 20160101ALI20231101BHJP

【ＦＩ】

H02K9/19 A

H02K11/25

H02P29/62

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022073477

(22)【出願日】2022-04-27

(71)【出願人】

【識別番号】000005463

【氏名又は名称】日野自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100130052

【弁理士】

【氏名又は名称】大阪 弘一

(72)【発明者】

【氏名】平野 覚

【テーマコード（参考）】

5H501

5H609

5H611

【Ｆターム（参考）】

5H501AA01

5H501AA20

5H501DD03

5H501DD04

5H501JJ03

5H501KK06

5H501LL40

5H609BB02

5H609BB03

5H609PP02

5H609PP06

5H609PP08

5H609PP09

5H609QQ05

5H609QQ20

5H609RR37

5H609RR48

5H609SS21

5H609SS23

5H611AA01

5H611BB01

5H611BB05

5H611BB06

5H611PP02

5H611QQ04

5H611UA02

(57)【要約】

【課題】モータの温度の均一化を図ることが可能な冷却装置を提供する。
【解決手段】冷却装置１は、モータＭを冷却するための冷却機構１０と、モータＭの温度を検出するための複数のサーミスタ２０と、サーミスタ２０の検出結果に基づいて冷却機構１０の制御を行う制御部４０と、を備える。冷却機構１０は、ステータＭ３に向けて冷媒Ｃを導出するための複数の導出部１１と、導出部１１のそれぞれからの冷媒Ｃの導出量を調整するための電磁弁１２と、を有する。サーミスタ２０は、ステータＭ３の複数の周方向位置に分散して設けられている。導出部１１は、複数の周方向位置のそれぞれにおいてステータＭ３に向けて冷媒Ｃを導出する。制御部４０は、サーミスタ２０が閾値以上の温度を検出したとき、電磁弁１２を制御することによって、当該サーミスタ２０の周方向位置に対応する導出部１１からの冷媒Ｃの導出量を増大させる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒状のステータを有するモータを冷却するための冷却装置であって、
前記モータを冷却するための冷却機構と、
前記モータの温度を検出するための複数の温度センサと、
前記複数の温度センサの検出結果に基づいて前記冷却機構の制御を行う制御部と、
を備え、
前記冷却機構は、
前記ステータに向けて冷媒を導出するための複数の導出部と、
前記複数の導出部のそれぞれからの前記冷媒の導出量を調整するための調整部と、
を有し、
前記複数の温度センサは、前記ステータの複数の周方向位置に分散して設けられ、前記複数の周方向位置のそれぞれの温度を検出し、
前記複数の導出部は、前記複数の周方向位置のそれぞれにおいて前記ステータに向けて前記冷媒を導出し、
前記制御部は、前記温度センサが閾値以上の温度を検出したとき、前記調整部を制御することによって、当該温度センサの前記周方向位置に対応する前記導出部からの前記冷媒の導出量を増大させる、
冷却装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記温度センサが閾値以上の温度を検出したとき、前記複数の導出部からの前記冷媒の導出量の総量を維持しつつ、当該温度センサの前記周方向位置に対応する前記導出部からの前記冷媒の導出量を増大させる、
請求項１に記載の冷却装置。

【請求項3】

前記ステータは、ステータコアと、前記ステータコアに巻回され、前記ステータコアの軸方向の両端から突出するコイルエンドを含むコイルと、を有し、
前記複数の温度センサは、前記複数の周方向位置のそれぞれにおいて前記コイルエンドの温度を検出する、
請求項１又は２に記載の冷却装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、冷却装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、回転電機ユニットが記載されている。この回転電機ユニットは、回転電機本体に向け冷媒を送り込む冷媒通路および冷媒供給管と、冷媒供給管の冷媒を回転電機本体の上部に放出する第１冷却用滴下パイプと、冷媒供給管の冷媒を回転電機本体の前方部に放出する第２冷却用滴下パイプと、第２冷却用滴下パイプへの流路を開閉する冷媒切替機構と、車両の登坂を判定するＥＣＵと、を備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－１４６３７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１に記載の回転電機ユニットでは、登坂判定部が、車両が登坂中と判定した場合、冷媒切替機構を開成して第２冷却用滴下パイプより冷媒を放出する。これにより、通常時の冷媒吐出量を増やすことなく、登坂時の冷却を可能とすることを図っている。

【0005】

ところで、モータにあっては、ステータの周方向の一部の位置が他の部分よりも高温となる場合がある。これに対して、上記の回転電機ユニットでは、冷媒供給部が、ステータの周方向に沿って配置された複数の第１冷却用滴下パイプ及び第２冷却用滴下パイプを備えているものの、これらは、車両が登坂状態であるか否かで切り替えられるに過ぎず、ステータの周方向の一部の温度上昇を検出したり、当該部分を選択的に冷却したりするものでない。このため、温度の均一化を図ることが困難である。

【0006】

本開示は、モータの温度の均一化を図ることが可能な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】

本開示に係る冷却装置は、筒状のステータを有するモータを冷却するための冷却装置であって、モータを冷却するための冷却機構と、モータの温度を検出するための複数の温度センサと、複数の温度センサの検出結果に基づいて冷却機構の制御を行う制御部と、を備え、冷却機構は、ステータに向けて冷媒を導出するための複数の導出部と、複数の導出部のそれぞれからの冷媒の導出量を調整するための調整部と、を有し、複数の温度センサは、ステータの複数の周方向位置に分散して設けられ、複数の周方向位置のそれぞれの温度を検出し、複数の導出部は、複数の周方向位置のそれぞれにおいてステータに向けて冷媒を導出し、制御部は、温度センサが閾値以上の温度を検出したとき、調整部を制御することによって、当該温度センサの周方向位置に対応する導出部からの冷媒の導出量を増大させる。

【0008】

この装置では、複数の温度センサが、ステータの複数の周方向位置に分散して設けられており、当該複数の周方向位置のそれぞれの温度を検出する。また、冷媒を導出する複数の導出部が、温度センサが設けられた複数の周方向位置のそれぞれにおいて、ステータに向けて冷媒を導出する。そして、制御部が、温度センサが閾値以上の温度を検出したとき、当該温度センサの周方向位置に対応する導出部からの冷媒の導出量を増大させる。これにより、ステータの周方向の一部の温度上昇を検出し、当該部分を選択的に冷却することが可能となる。よって、モータの温度の均一化を図ることが可能となる。なお、温度の閾値については任意に設定され得る。

【0009】

本開示に係る冷却装置では、制御部は、温度センサが閾値以上の温度を検出したとき、複数の導出部からの冷媒の導出量の総量を維持しつつ、当該温度センサの周方向位置に対応する導出部からの冷媒の導出量を増大させてもよい。この場合、温度の均一化を図るに際して、冷媒の導出量の総量が維持されるため、導出部に向けて冷媒を送るための機構（例えばポンプ）に過度の負担が掛かることが抑制される。

【0010】

本開示に係る冷却装置では、ステータは、ステータコアと、ステータコアに巻回され、ステータコアの軸方向の両端から突出するコイルエンドを含むコイルと、を有し、複数の温度センサは、複数の周方向位置のそれぞれにおいてコイルエンドの温度を検出してもよい。この場合、コイルエンドが高温となる周方向位置において、効果的に冷却を行うことが可能となる。

【発明の効果】

【0011】

本開示によれば、モータの温度の均一化を図ることが可能な冷却装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、本実施形態に係るモータユニットを示す模式図である。

【図2】図２は、図１に示されたモータユニットを示す概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、一実施形態について、図面を参照して説明する。各図の説明において、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。

【0014】

図１は、本実施形態に係るモータユニットを示す模式図である。図２は、図１に示されたモータユニットを示す概略断面図である。図１，２に示されるモータユニット１００は、車両に搭載され得る。モータユニット１００は、モータＭと冷却装置１とを備えている。モータＭは、回転シャフトＭ１と、ロータＭ２と、ステータＭ３と、ハウジングＭ５と、を備えている。

【0015】

ハウジングＭ５は、回転シャフトＭ１、ロータＭ２、ステータＭ３、及び、冷却装置１の一部（少なくとも後述する導出部１１）を収容する容器である。回転シャフトＭ１は、回転軸ＡＸの延びる方向（以下、「軸方向」という）に沿って延びる棒状の部材である。回転シャフトＭ１は、モータＭが発生した回転力によって回転することで、外部の機器に動力を伝達する部材である。回転シャフトＭ１は、軸方向の両端において、図示しないベアリング等の他の部材を介してハウジングＭ５に支持され得る。

【0016】

ロータＭ２は、回転シャフトＭ１に設けられて、回転シャフトＭ１と共に回転する円筒状の部材である。ロータＭ２は、内部にロータ磁界を形成するための永久磁石（同期機の場合）、もしくは、籠形状のアルミニウム（誘導機の場合）が配置されている。ロータＭ２は、当該ロータ磁界と、ステータＭ３によって形成されるステータ磁界との相互作用によって、回転シャフトＭ１と連動して回転軸ＡＸの周りに回転する。

【0017】

ステータＭ３は、回転軸ＡＸに沿ってロータＭ２の周囲を取り囲むように設けられた筒状（例えば円筒状）の部材である。ステータＭ３は、ステータコアＭ３ａとコイルＭ４とを有する。ステータコアＭ３ａは、軸方向に電磁鋼板を積層して溶接することによって形成され得る。ステータコアＭ３ａには、ステータ磁界を形成するためのコイルＭ４が巻回されている。ステータコアＭ３ａの軸方向の両端には、コイルＭ４の一部であるコイルエンドＭ４ａが形成されて突出している。なお、ステータＭ３は、ステータボルト等の他の部材によってハウジングＭ５に固定され得る。

【0018】

モータＭは、例えば三相交流モータである。この場合、コイルＭ４は、ステータＭ３の周方向に沿って、Ｕ相、Ｖ相、及び、Ｗ相の各層に対応した複数の部分が配列されて構成され得る。なお、ステータＭ３の周方向は、軸方向に交差する面内におけるステータＭ３の外周に沿う方向であって、ステータＭ３が円筒状である場合には、ステータＭ３の径方向に直交する方向である。

【0019】

冷却装置１は、以上のように筒状のステータＭ３を有するモータＭを冷却するためのものである。冷却装置１は、冷却機構１０と、複数のサーミスタ（複数の温度センサ）２０と、ポンプ３０と、制御部４０と、を備えている。冷却機構１０は、モータＭを冷却するための機構であり、複数の導出部１１と、複数の電磁弁（調整部）１２と、冷媒流路１３と、を含む。

【0020】

導出部１１は、ハウジングＭ５の内部において、ステータＭ３とハウジングＭ５との間に配置されている。導出部１１は、それぞれ、ステータＭ３に向けて冷媒Ｃ（例えばオイル）を導出するためのものである。より具体的には、導出部１１は、軸方向に延びるパイプ状に形成されており、一端部が閉塞されると共に、当該一端部に至る中途の位置においてステータＭ３に臨む複数の導出口１１ａが形成されている。冷媒Ｃは、当該一端部に向けて流通しつつ、それぞれの導出口１１ａからステータＭ３に向けて導出される。軸方向における導出口１１ａの間隔は等間隔であってもよい。

【0021】

導出口１１ａの個数及び間隔（軸方向の位置）は、任意であるが、一例として、複数の導出口１１ａのうちの一部がステータコアＭ３ａに臨むと共にステータコアＭ３ａに向けて冷媒Ｃを導出し、複数の導出口１１ａのうちの別の一部がコイルエンドＭ４ａに臨むと共にコイルエンドＭ４ａに向けて冷媒Ｃを導出するように設定されてもよい。

【0022】

冷媒流路１３は、冷媒Ｃを流通させる流路である。冷媒流路１３は、一端部においてポンプ３０に接続されると共に、他端部において複数（導出部１１の数と同数）に分岐され、導出部１１のそれぞれに接続されている。これにより、冷媒流路１３は、ポンプ３０により圧送された冷媒を導出部１１のそれぞれに向けて流通させる。

【0023】

複数の電磁弁１２のそれぞれは、導出部１１と冷媒流路１３との間に設けられている。電磁弁１２は、制御部４０によって、開閉及び開度の制御を受けることにより、冷媒流路１３から導出部１１のそれぞれに向かう冷媒Ｃの流量を調整する。結果的に、電磁弁１２は、導出部１１のそれぞれから導出される冷媒Ｃの導出量を調整することとなる。

【0024】

サーミスタ２０は、モータＭの温度を検出するためのものである。複数のサーミスタ２０は、ステータＭ３の周方向の複数の位置に分散して設けられている。より具体的には、サーミスタ２０は、ステータＭ３の周方向の全周にわたって、互いに略等間隔となるように配置されている。換言すれば、サーミスタ２０は、ステータＭ３における、ステータＭ３を周方向に複数等分（例えば６等分）した部分に対して１つずつ設けられ得る。

【0025】

一例として、サーミスタ２０は、モータＭが三相交流モータであり、コイルＭ４がＵ相、Ｖ相、及びＷ相に対応する部分を含む場合、当該部分に対応する位置に配置され得る。以下では、ステータＭ３の周方向の位置であって、サーミスタ２０が配置された位置を「複数の周方向位置」という場合がある。

【0026】

ここでは、サーミスタ２０は、コイルエンドＭ４ａの端面に設置されている例が図示されているが、サーミスタ２０は、コイルエンドＭ４ａの側面やステータコアＭ３ａの側面等のステータＭ３の側面に設置されていてもよい。サーミスタ２０は、当該複数の周方向位置のそれぞれにおいて、ステータＭ３の温度を検出し、検出結果を制御部４０に送信する。

【0027】

ここで、上述した冷却機構１０の複数の導出部１１は、サーミスタ２０の位置に対応して配置されている。一例として、ここでは、１つのサーミスタ２０に対して１つの導出部１１が、ステータＭ３の周方向について互いに近接して配置され得る。図示の例では、サーミスタ２０と導出部１１とが、ステータＭ３の周方向について互いに同位置に配置されている。これにより、複数の導出部１１は、複数の周方向位置のそれぞれにおいてステータＭ３に向けて冷媒Ｃを導出することができる。すなわち、冷却機構１０では、ステータＭ３におけるサーミスタ２０が設けられた周方向位置に相当する部分のそれぞれに対して、導出部１１から冷媒Ｃを導出して冷却を促すことが可能である。

【0028】

制御部４０は、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリ、ＣＰＵ等のプロセッサ（演算回路）、通信インターフェイス、ハードディスク等の格納部を備えたコンピュータとして構成され得る。制御部４０では、例えば、メモリに格納されるプログラムをＣＰＵで実行することにより、以下の機能が実現され得る。

【0029】

制御部４０は、複数のサーミスタ２０の検出結果に基づいて、冷却機構１０の制御を行う。より具体的には、制御部４０は、サーミスタ２０のそれぞれから、ステータＭ３の複数の周方向位置における温度の検出結果を受信し、所定の閾値以上の温度が検出されたか否かの判定を行う。その結果、制御部４０は、サーミスタ２０が閾値以上の温度を検出したとき、閾値以上の温度を検出したサーミスタ２０に対応する導出部１１に通じる電磁弁１２を制御する（開度を上げる）ことによって、当該導出部１１からの冷媒Ｃの導出量を増大させる。これにより、モータＭにおける温度上昇が検出された部分を効果的に冷却することが可能となり、モータＭの温度の均一化を図ることが可能となる。

【0030】

このとき、制御部４０は、複数の導出部１１からの冷媒Ｃの導出量の総量を維持する。すなわち、制御部４０は、上記のように閾値以上の温度を検出したサーミスタ２０に対応する導出部１１からの冷媒Ｃの導出量を増大させる一方で、他の導出部１１に通じる電磁弁１２を制御する（開度を下げる）ことによって、当該他の導出部１１からの冷媒Ｃの導出量を減少させ、導出量の総量を一定とする。

【0031】

なお、導出部１１から導出された冷媒Ｃは、ステータＭ３を伝ってステータＭ３及びモータＭの冷却に供された後には、ハウジングＭ５の下部において回収されてポンプ３０に回送され、循環され得る。

【0032】

以上説明したように、本実施形態に係る冷却装置１では、複数のサーミスタ２０が、ステータＭ３の複数の周方向位置に分散して設けられており、当該複数の周方向位置のそれぞれの温度を検出する。また、冷媒Ｃを導出する複数の導出部１１が、サーミスタ２０が設けられた複数の周方向位置のそれぞれにおいて、ステータＭ３に向けて冷媒Ｃを導出する。そして、制御部４０が、サーミスタ２０が閾値以上の温度を検出したとき、当該サーミスタ２０の周方向位置に対応する導出部１１からの冷媒の導出量を増大させる。これにより、ステータＭ３の周方向の一部の温度上昇を検出し、当該部分を選択的に冷却することが可能となる。よって、モータＭの温度の均一化を図ることが可能となる。なお、温度の閾値については任意に設定され得る。

【0033】

また、冷却装置１では、制御部４０は、サーミスタ２０が閾値以上の温度を検出したとき、複数の導出部１１からの冷媒Ｃの導出量の総量を維持しつつ、当該サーミスタ２０の周方向位置に対応する導出部１１からの冷媒Ｃの導出量を増大させる。このように、温度の均一化を図るに際して、冷媒Ｃの導出量の総量が維持されるため、導出部１１に向けて冷媒Ｃを送るための機構（ここではポンプ３０）に過度の負担が掛かることが抑制される。

【0034】

さらに、冷却装置１では、複数のサーミスタ２０は、複数の周方向位置のそれぞれにおいてコイルエンドＭ４ａの温度を検出する。このため、コイルエンドＭ４ａが高温となる周方向位置において、効果的に冷却を行うことが可能となる。

【0035】

以上の実施形態は、本開示に係る冷却装置の一態様を説明したものである。したがって、本開示に係る冷却装置は、上述した冷却装置１を任意に変形したものとされ得る。

【0036】

例えば、上記実施形態では、複数のサーミスタ２０が、ステータＭ３の周方向に等間隔に配置される例について説明したが、複数のサーミスタ２０は、ステータＭ３の周方向に、少なくとも部分的に不等間隔で配置されていてもよい。

【0037】

さらに、上記実施形態では、１つのサーミスタ２０（すなわち周方向位置）に対して１つの導出部１１が対応付けられて設けられる態様について説明した。しかし、１つのサーミスタ２０に対して２つ以上の導出部１１が対応付けられて設けられてもよいし、２つ以上のサーミスタ２０に対して１つの導出部１１が対応付けられて設けられてもよい。

【符号の説明】

【0038】

１…冷却装置、１０…冷却機構、１１…導出部、１２…電磁弁（調整部）、２０…サーミスタ（温度センサ）、４０…制御部、Ｃ…冷媒、Ｍ…モータ、Ｍ３…ステータ、Ｍ３ａ…ステータコア、Ｍ４…コイル、Ｍ４ａ…コイルエンド。

【図1】

【図2】