WO2012114419A1

WO2012114419A1 - モータ

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Publication number: WO2012114419A1
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Authority: WO
Inventors: 横山篤; 沢田逸郎
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Filing date: 2011-02-21
Publication date: 2012-08-30
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Abstract

　冷却油の循環に起因する温度への影響を考慮することなく、簡単な構成でもって精度良くロータ温度を検出することのできるモータを提供する。ロータ１と、ロータ１の周りに配置されたステータ２と、温度センサ３０と、を備えるモータ１００であって、ロータ１は、その内部の回転軸線Ｌ上にオイルＰを貯留するオイル貯留部４を備え、温度センサ３０は、オイル貯留部４に貯留されているオイルＰの温度を検出するものである。

Description

モータ

　本発明は、モータに関し、特にロータ温度を精度良く検出することのできるモータに関する。

　近年、電気自動車やハイブリッド自動車、電車等の輸送機器等の分野においては、環境負荷低減の観点から、小型軽量でありながら、高効率かつ高トルクを達成できるモータの開発が急速に進められている。

　このようなモータの一例としては、ロータの内部に磁石が埋設されたIPMモータ（Interior Permanent Magnet Motor）が挙げられる。このIPMモータは、ロータの磁化によるリラクタンストルクと磁石の磁化によるトルクの両方を利用することができると共に、珪素鋼板等で形成されたロータの内部に磁石が埋設されているため、モータが回転中であってもその遠心力で磁石が外部に飛び出すことがなく、安全性にも優れている。そのため、電流位相を制御して高トルク運転や広範囲な速度での運転が可能となっている。

　ところで、一般に、磁石を用いない誘導モータ等においては、インバータ回路等によってモータが駆動されると、ロータの鉄損が熱に変換されてロータの温度が上昇し、モータトルクが低下してしまうことが知られている。特に、ロータの内部に磁石が埋設されたIPMモータの場合には、そのようなロータの温度上昇に伴って磁石温度も上昇し、磁石温度が限界温度を超えると磁石が減磁してモータトルクが更に低下してしまう。また、このように減磁した磁石を冷却して再び限界温度以下に戻したとしても、所望のモータトルクが得られなくなってしまうという問題もある。

　そこで、ロータ温度の上昇に起因するモータのトルク低下やそれによる効率低下を抑制するために、モータ内のロータ温度、さらにロータ内に磁石が埋設されている場合には当該磁石の温度を正確に測定することが当該分野における急務の課題となっている。

　しかしながら、モータの駆動時にはロータ自身が回転しているため、例えば有線でロータやロータ内の磁石温度を測定することは極めて困難である。サーモグラフィ等の非接触温度測定器でロータ等の温度を測定することも考えられるものの、装置構成が複雑かつ大型化してモータの製造コストが高騰してしまう。

　そこで、ロータを冷却するためにモータ内を還流させる冷却油を用いてロータ温度や磁石温度を測定する技術が特許文献１，２に開示されている。特許文献１には、冷却油をモータ内に循環させる際に、ロータに供給する前の冷却油の流入温度とロータ冷却後の冷却油の流出温度を測定し、その流入温度と流出温度、及び予め求めておいたロータの熱抵抗とロータの運転状況に対応する重みに基づいてロータ温度を推定するロータ温度推定方法が開示されている。

　また、特許文献２には、ロータの回転駆動の際の遠心力によって放出された磁石冷却後の冷却油の温度を直接測定することで磁石温度を推定する磁石温度推定装置及びその方法が開示されている。
特開２０００－２３４２１号公報特開２００８－１７８２４３号公報

　特許文献１に開示されているロータ温度推定方法においては、予め定義した演算式を使用してロータ温度や磁石温度を推定するため、その演算のための変数を構築する作業が必要となる。また、上記演算式で算出するロータ温度や磁石温度の推定値をロータや磁石の実際の温度に近似させるためには、冷却油の流量や流速、ロータへの冷却油の流入温度、ロータからの冷却油の流出温度等、これら冷却油の状態を高精度で検出することが必要となる。

　また、特許文献２に開示されている磁石温度推定装置およびその方法においては、測定する冷却油温度が冷却油の流量やロータへの流入温度等によって変化するため、それらを考慮した複雑な演算を行わなければ、推定されるロータ温度や磁石温度を実際の温度に近似させることができない。

　このように、特許文献１や特許文献２に開示されているロータ温度推定方法はいずれも、強制対流される冷却油の流速や流量等の循環状態、冷却油のロータ通過時の温度変化等を正確に把握する必要があるものの、そのような冷却油の状態を精緻に検出することは困難であるため、ロータ温度や磁石温度を精度良く測定することができない。

　本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、冷却油の循環に起因する温度への影響を考慮することなく、簡単な構成でもって精度良くロータ温度を検出することのできるモータを提供することにある。

　上記する課題を解決するために、本発明にかかるモータは、ロータと、該ロータの周りに配置されたステータと、温度センサと、を備えたモータであって、前記ロータは、その内部の回転軸線上にオイルを貯留するオイル貯留部を備え、前記温度センサは、前記オイル貯留部に貯留されている前記オイルの温度を検出するものである。

　上記の構成によれば、ロータはその回転軸線上にオイルを貯留するためのオイル貯留部を備えていることで、温度センサで貯留されているオイル温度を検出することができ、そのオイル温度からロータ温度を検出することができるため、オイルの流入温度や流量、流速等の影響を考慮することなく、ロータ温度を精度良く検出することができる。

　以上の説明から理解できるように、本発明によれば、ロータ内の貯留部に停留された流体の温度を測定することで、容易に精度良くロータ温度を検出することができる。特に、ロータ内に磁石が埋設された磁石式モータの場合には、検出されたロータ温度を用いて精度良く磁石温度も算出することができ、温度上昇に起因する磁石の減磁を効果的に抑制することができる。

　上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明に係るモータの実施例１を示した縦断面図。図１で示す実施例１のオイル貯留部の拡大図であって、（ａ）はモータ停止状態のオイルと温度センサとの関係を示した縦断面図、（ｂ）は図２（ａ）のＡ―Ａ矢視図、（ｃ）はモータ駆動状態のオイルと温度センサとの関係を示した縦断面図、（ｄ）は図２（ｃ）のＣ－Ｃ矢視図。本発明に係るモータの実施例２を示した縦断面図。本発明に係るモータの実施例３を示した縦断面図。図４で示す実施例３のオイル貯留部の拡大図であって、（ａ）はモータ停止状態のオイルと温度センサと連通孔との関係を示した縦断面図、（ｂ）はモータ駆動状態のオイルと温度センサと連通孔との関係を示した縦断面図。本発明に係るモータの実施例４を示した縦断面図。

１　ロータ
２　ステータ
３　コイル
４　オイル貯留部
６　オイルシール
７　段差
８，１９　オイル供給路
９　磁石
１０　ギア
１１　オイル流入路
１２　流入口
１３　オイル流出路
１４　流出口
１５　連結路
１６　連通孔
１７　隔壁
１８　オイル循環路
１９Ａ　オイル排出路
２０，６０　モータカバー
２１　外蓋
２２　内蓋
２３，６３　ベアリング
２４　インバータ回路
２５，６５　回転角センサ
２６　回転制御手段
２７　温度算出手段
２８　基板
２９，６８　開口部
３０　温度センサ
３１　円筒部
３２　底部
３３　鍔部
３４　角部
３５　筐体
３６　温度検出部
４０　減速機
４１　ハウジング
４２　オイル貯蔵室
４３　ギア
４４　シャフト
４５　ベアリング
４６　オイルシール
４７　オイル溜まり
４８　オイル供給路
５１　モータケース
５２　ウォータジャケット
５３　ベアリング
５４　段差
６１，６２　オイルシール
６４　オイル貯蔵部
６９　オイル排出路
１００，２００，３００，４００　モータ
Ａ　連通孔内径
Ｄ　オイル貯留部内径
ｄ　温度センサ外径
Ｌ　ロータ回転軸線
Ｐ，ＰＡ　オイル

　以下、本発明に係るモータの実施の形態について、図面を参照して説明する。

［実施例１］
　図１は、本発明に係るモータの実施例１を示したものである。なお、実施例１においては、ロータ内部に磁石が埋設された形態について説明するが、ロータ内部に磁石が埋設されていない形態についても同様の構成を適用することができる。

　図示するモータ１００は、ロータ１とロータ１の外周面１Ａの周りに配置されたステータ２を備え、このステータ２にはコイル３が複数回巻き付けられていて、コイル３に通電することでロータ１がその回転軸線Ｌを回転中心として回転駆動するようになっている。なお、ロータ１の内部には、その外周面１Ａに沿うように磁石９が埋設されている。

　また、ステータ２の外側には、冷却水を還流させるウォータジャケット５２を内部に備えたモータケース５１が設けられている。それにより、外部環境からロータ１やステータ２等の外周面を保護できると共に、ロータ１等から放出される熱を内部の冷却水で吸収してロータ１やステータ２等を冷却することができる。また、ロータ１の回転軸線Ｌ方向の一方の端部側には、外蓋２１と内蓋２２から構成されるモータカバー２０が備えられている。モータカバー２０の内蓋２２のうち、外蓋２１と対向する面２２Ａには基板２８が設けられ、この基板２８上にロータ温度や磁石温度を算出する温度算出手段２７を備えたインバータ回路２４が載置されている。なお、このインバータ回路２４にはさらに回転制御手段２６が備えられ、ロータ１の回転を検出するために内蓋２２のロータ１側に設けられた回転角センサ２５からの信号や温度算出手段２７により算出されたロータ温度や磁石温度に基づいて、ロータ１の回転速度等を制御できるようになっている。また、モータケース５１とロータ１の間、内蓋２２とロータ１の間には、それぞれベアリング５３，２３が設けられており、ロータ１がモータケース５１や内蓋２２に対して相対的に回転できるようになっている。

　ロータ１のモータカバー２０側の端部には、ロータ１の回転軸線Ｌ上にオイルＰを貯留するためのオイル貯留部４が設けられている。ここで、オイル貯留部４は、ロータ１の回転軸線Ｌと同軸の略円筒形状に形成されている。また、モータカバー２０の内蓋２２の略中心部（ロータ１の回転軸線Ｌ上）には開口部２９が形成され、温度センサ３０がこの開口部２９を貫通して回転軸線Ｌに沿って挿入され、その鍔部３３で内蓋２２に取り付けられている。なお、前記温度センサ３０の鍔部３３が内蓋２２の開口部２９の外周辺部と係合固定されることで、内蓋２２に温度センサ３０が取り付け固定される。ここで、温度センサ３０は、オイル貯留部４と同様に、ロータ１の回転軸線Ｌと同軸の略円筒形状に形成されている。上記するように温度センサ３０が回転軸線Ｌに沿って挿入され、鍔部３３で内蓋２２に取り付けられていることで、温度センサ３０の全体がオイル貯留部４内に回転軸線Ｌに沿ってロータ１に接触することなしに挿入される結果となる。なお、温度センサ３０の外径はオイル貯留部４の内径よりも相対的に小さく設定されており、上記のようにロータ１の回転軸線Ｌ上に略円筒形状に形成された温度センサ３０が、略円筒形状のオイル貯留部４の内面に接触することなしに配置されることで、温度センサ３０がモータカバー２０に固定された状態でロータ１が当該温度センサ３０の周りで回転しても、オイル貯留部４の内周面と温度センサ３０の外周面とは接触することなく、且つ磨耗することもない。

　また、オイル貯留部４にはオイルＰが所定の量だけ貯留されていて、モータの停止時や駆動時において、温度センサ３０とオイルＰとが直接接触し、温度センサ３０とロータ１とがオイルＰを介して熱伝達されるようになっている。すなわち、ロータ１から放熱される熱がオイルＰに伝達され、さらに温度センサ３０に伝達されることで、温度センサ３０でオイルＰ温度を測定してロータ１の温度を検出できるようになっている。なお、ロータ１と温度センサ３０との間にはオイルシール６が介在配置されており、図示するように温度センサ３０がモータカバー２０に固定され、ロータ１が温度センサ３０に対して相対的に回転した場合でも、オイルシール６によってオイル貯留部４内のオイルＰがロータ１外に漏れるのを抑制できるようになっている。

　温度センサ３０は、ロータ１の回転軸線Ｌ方向に延びる円筒部３１と該円筒部３１の一端部を閉塞する底部３２とから構成される筐体３５と温度検出部３６とで大略構成されている。温度検出部３６は円筒部３１の内周面に取り付けられていると共に、筐体３５は、底部３２とは反対側の端部が開放されていて、温度検出部３６が不図示の導線によって前記反対側の端部の開放部分を介してインバータ回路２４と繋がるようになっている。これにより、温度検出部３６で測定されたオイルＰの温度の検出信号はインバータ回路２４内の温度算出手段２７や回転制御手段２６に送信され、ロータ１や磁石９の温度の算出、あるいはロータ１の回転速度の制御等に使用される。温度センサ３０をこのような円筒形状とし、その内部に温度検出部３６を配置することで、温度検出部３６と測定対象となるオイルＰを近接して配置することができ、応答性が良くより精緻な温度測定が可能となる。なお、温度検出部３６としては、例えばサーミスタや熱電対等が挙げられる。

　なお、モータケース５１のモータカバー２０が取り付けられる側とは反対側に減速機４０が設けられている。この減速機４０は、オイル貯蔵室４２を画定するハウジング４１と、ハウジング４１内に配されたシャフト４４に設けられたギア４３で大略構成され、ロータ１の端部に設けられたギア１０とギア４３が螺合することで、ロータ１の回転速度を減速してシャフト４４に伝達するようになっている。なお、ハウジング４１とシャフト４４の間にはベアリング４５が設けられ、シャフト４４がハウジング４１に対して相対的に回転できるようになっている。

　次いで、上記実施例１のモータ１００を組み立てる工程手順について説明する。

　まず、外周面１Ａに沿って磁石９を埋設したロータ１と、周りにコイル３を巻き付けたステータ２を用意すると共に、ウォータジャケット５２と、モータカバー２０が取り付けられる側とは反対側の端部に取り付けられたベアリング５３とを備えたモータケース５１を準備する。次いで、モータカバー２０を取り付ける側からステータ２をモータケース５１内に挿入する。このとき、モータケース５１の内周面に設けられた段差５４とステータ２の角部が当接することで、モータケース５１に対してステータ２が位置決めされる。そして、ステータ２の挿入方向と同じ方向から、ロータ１を該ロータ１に設けられた段差７がベアリング５３に当接するまでモータケース５１内に挿入する。

　また、上記工程とは別工程でモータカバー２０を準備する。すなわち、モータカバー２０の内蓋２２の一方面２２Ａに基板２８を取り付け、その上に温度算出手段２７や回転制御手段２６を備えたインバータ回路２４を載置する。また、内蓋２２の一方面２２Ａと反対側の他方面には、回転センサ２５とベアリング２３を配置する。内蓋２２の略中央には開口部２９が設けられていて、この開口部２９をロータ１の回転軸線Ｌ方向に貫通して温度センサ３０を挿入し、その端部の鍔部３３で内蓋２２に取り付ける。なお、回転センサ２５や温度センサ３０は不図示の導線でインバータ回路２４と接続されることとなる。そして、内蓋２２の一方面２２Ａ、すなわちインバータ回路２４を覆うように外蓋２１を内蓋２２に取り付けることで、モータカバー２０が形成される。なお、外蓋２１と内蓋２２の取付方法としては、嵌合爪等による取付方法や、ボルトやビス等の締結部材による取付方法、接着剤等を用いた接着による取付方法等が挙げられる。

　このようにモータカバー２０を装着準備し、ロータ１のオイル貯留部４に所望の量のオイルＰを注入した後、モータカバー２０の温度センサ３０の一部をオイル貯留部４に挿入するように回転軸線Ｌに沿ってモータカバー２０をモータケース５１に取り付ける。なお、温度センサ３０の先端の角部３４は、オイル貯留部４へ温度センサ３０を誘導できるようにテーパ形状となっている。また、温度センサ３０がオイル貯留部４内に挿入された後にオイルＰがオイル貯留部４からロータ１外に漏れないように、ロータ１のオイル貯留部４の端部には、オイルシール６がロータ１と温度センサ３０との間に配置されている。

　図２は、実施例１におけるオイル貯留部４に注入されたオイルＰと温度センサ３０との関係を示したものであり、図２（ａ）はモータ停止状態を示したものであり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ－Ａ矢視図であり、図２（ｃ）はモータ駆動状態を示したものであり、図２（ｄ）は図２（ｃ）のＣ－Ｃ矢視図である。一般に、実施例１のモータ１００が車両に適用される場合には、図１，２に示すように、モータ１００はロータ１の回転軸線Ｌが水平となるように車両に取り付けられる。

　図２（ａ）に示すように、ロータ１の回転軸線Ｌが水平となるようにモータ１００が車両に配置されている場合、モータ１００の停止状態では、オイルＰはオイル貯留部４の下方に溜まった状態となっている。このようなモータ１００の停止状態においても温度センサ３０でロータ１の温度を検出するためには、図２（ｂ）で示すように、オイルＰは温度センサ３０とロータ１とが熱伝達するための量、すなわち、ロータ１のオイル貯留部４の下方部分と温度センサ３０の下方部分（の温度検出部３６）の間の空間がオイルＰで満たされるようにオイル貯留部４にオイルＰが貯留されている必要がある。

　図２（ｃ）に示すように、モータ１００が駆動すると、オイル貯留部４のオイルＰはその遠心力によってオイル貯留部４の径方向外側に押しやられ、オイル貯留部４の内周面にオイルＰの（伝熱）層が形成される。このようなモータ１００の駆動状態において温度センサ３０でロータ１の温度を精度良く検出するためには、図２（ｄ）で示すように、オイルＰはロータ１と温度センサ３０との間がオイルＰの層で満たされる量、すなわちπ（Ｄ^２－ｄ^２）Ｌ１／４以上貯留されている必要がある。ここで、Ｄはオイル貯留部４の内径、ｄは温度センサ３０の外径、Ｌ１はオイル貯留部４の軸線Ｌ方向長さである。なお、モータ１００の駆動状態においてロータ１の回転速度が比較的低い場合には、オイル貯留部４のオイルＰは下方に溜まった状態となるため、オイル貯留部４に貯留されるオイルＰの量を少なくすることができる。

　既述するように、モータ１００の駆動時においては、オイルＰは径方向外側に押しやられるため、そのような場合にも温度センサ３０の温度検出部３６でオイルＰの温度を応答性良く精緻に測定するためには、図２に示すように、温度検出部３６はロータ１の回転軸線Ｌに対して径方向外側、すなわち温度センサ３０の円筒部３１の内周面に取り付けられていることが好ましい。

　上記実施例１においては、温度センサ３０の温度検出部３６が円筒部３１の内周面のうち特に下方側に取り付けられている。このような構成とすることで、ロータ１の回転軸線Ｌが水平となるようにモータ１００が配置されている場合であって、図２（ａ）に示すようなモータ１００の停止状態においても、温度検出部３６が取り付けられた部分の内周面とロータ１とはオイルＰを介して常に熱伝達されており、応答性良く温度検出部３６でオイルＰ温度を測定することができる。また、ロータ１の回転速度が低い場合においても、オイル貯留部４内のオイルＰは主として鉛直下方に溜まっているために、温度検出部３６は温度センサ３０の円筒部３１の内周面の下方側に取り付けるのが好ましい。すなわち、実施例１のように温度検出部３６が温度センサ３０の円筒部３１の内周面の鉛直下方側に取り付けていることで、ロータ１の回転速度のいかんに関わらず、効率的にロータ１の熱を温度検出部３６に伝達することができ、ロータ１からの伝熱特性を安定化することができる。

　なお、ロータ１の回転軸線Ｌが垂直になるように、すなわちモータカバー２０が鉛直上方に配置されている場合には、モータ１００の停止時には、オイルＰはオイル貯留部４のモータカバー２０とは反対側の端に溜まった状態となる。そのため、ロータ１と温度センサ３０とが熱伝達するためには、オイル貯留部４内のオイルＰはπＤ^２（Ｌ１－Ｌ２）／４以上貯留されている必要がある。ここで、Ｌ２はオイル貯留部４における温度センサ３０の軸線Ｌ方向長さである。一方で、ロータ１が比較的高速で回転する場合には、図２（ｃ），（ｄ）と同様に、オイルＰはオイル貯留部の径方向外側に押しやられるため、π（Ｄ^２－ｄ^２）Ｌ１／４以上貯留されていることが好ましい。また、上記のようにモータカバー２０が鉛直上方となるように配置されている場合には、特にモータの１００停止時に応答性良くオイルＰの温度を測定するために、温度検出部３６を温度センサ３０の底部３２の内面に設けられていることもできる。

　また、オイル貯留部４全体をオイルＰで充填することで、温度検出手段３０とオイルＰの接触面積を増加させ、より効率的に温度検出部３６でオイルＰ温度を測定することができる。また、そのようにオイル貯留部４全体をオイルＰで充填することで、ロータ１の回転軸線Ｌが水平、垂直のいずれとなるように配置しても、温度検出部３６の取付位置やロータ１の回転速度によらず、精度良くオイルＰの温度を測定することができる。

　このように、実施例１においては、ロータ１からの熱が伝達されたオイル温度を温度検出部３６で測定する際に、オイル貯留部４に貯留されたオイルＰの温度を測定することで、オイルＰの流入温度や流量、流速等の影響を考慮することなくオイルＰの温度を測定でき、その測定結果に基づいてロータ１の温度を精度良く検出することができる。なお、ロータ１の温度を検出する際には、予め求めたオイルＰの温度とロータ１の温度のキャリブレーション情報等を用いても良い。また、一般にそれらの温度よりも高温となり得るロータ１に埋設された磁石９の温度についても、モータの駆動状態（ロータ回転速度やトルク）、その駆動状態に対応したエネルギー損失（鉄損）、予め求められたロータ１の熱抵抗や熱容量に基づいて温度算出手段２７を用いて精度良く磁石温度を算出することができる。そして、これらの算出された温度に基づいて、ロータ温度や磁石温度が限界温度を超えないように回転制御手段２６でロータ１の回転を精緻に制御することができるため、モータ１００の高効率化と高トルク化を実現することができる。

［実施例２］
　次に、図３を参照して、本発明に係るモータの実施例２について詳細に説明する。なお、同図において実施例１と同様の構成については、同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

　実施例２のモータ２００においては、ロータ１が、オイル貯留部４の底部からロータ１の減速機４０側の端部へ回転軸線Ｌに沿って延びるオイル供給路８を備えている点で実施例１に対して相違している。また、ハウジング４１はオイル供給路４８を形成しており、該オイル供給路４８は、ロータ１の端部とハウジング４１とで画定されるオイル溜まり４７とオイル貯蔵室４２とを連通しており、オイル貯蔵室４２のオイルがオイル溜まり４７を介してオイル供給路８へ流入できるようになっている。なお、ロータ１とハウジング４１の間には、オイル溜まり４７のオイルがオイル貯蔵室４２へ漏れないようにオイルシール４６が設けられている。

　実施例２においては、実施例１と異なり、モータカバー２０をモータケース５１に取り付ける際に、予めオイル貯留部４にオイルＰを注入する必要がない。すなわち、モータケース５１にモータカバー２０を取り付ける際には、オイル貯留部４にオイルＰが貯留されていない状態で温度センサ３０の一部をオイル貯留部４に挿入する。そして、モータケース２０にモータカバー２０や減速機４０等を取り付けた後、モータ２００のコイル３に通電し、ロータ１を所望の回転速度で回転させ、減速機４０のシャフト４４を回転させることで、ハウジング４１のオイル貯蔵室４２に貯蔵されたオイルＰをオイル供給路４８に拡散させて流入させる。オイル供給路４８に流入したオイルＰはオイル溜まり４７を介してロータ１のオイル供給路８へ供給され、さらにそのオイル供給路８と流体連通しているオイル貯留部４へ供給されることとなる。なお、例えばオイル供給路４８に開閉弁（不図示）を設け、所望の量のオイルＰがオイル貯留部４に貯留された後、その開閉弁を閉弁してオイルの供給を停止してもよい。また、ハウジング４１に形成されたオイル供給路４８の鉛直方向頂部の高さが、オイル貯留部４の鉛直方向高さよりも相対的に高く設定されていることで、確実にオイルＰをロータ１のオイル貯留部４へ供給することができる。また、この実施例２においては、仮にオイルシール６等からオイル貯留部４のオイルＰが漏れる場合にも、オイル供給路８を介してオイル貯留部４にオイルＰを補充し、所望の量のオイルＰを貯留させることができる。なお、オイル貯留部４に所定の量以上のオイルＰが貯留された場合には、オイル供給路８のオイル圧力を調整して、オイル貯留部４からオイル供給路８へオイルＰを排出することもできる。

［実施例３］
　次に、図４を参照して、本発明に係るモータの実施例３について詳細に説明する。なお、同図において実施例１，２と同様の構成については、同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

　実施例３のモータ３００においては、実施例２のモータ２００のオイル供給路８をオイル流入路１１とオイル流出路１３とで構成した点で相違し、実施例１のモータ１００に対しては、主としてロータ１内部のオイル流入路１１とオイル流出路１３、ハウジング４１内のオイル貯蔵室４２とオイル供給路４８とから構成されるオイル循環路１８を備える点で相違している。このオイル循環路１８の内部にオイル貯蔵室４２に貯蔵された高熱伝導率のオイルＰが循環することで、ロータ１からの放熱を吸入してロータ１を冷却できるようになっている。なお、オイル貯留部４と温度センサ３０の回転軸線Ｌ方向の長さが長い方が、ロータ１の温度をより精度良く検出できるものの、実施例３のモータ３００においては、オイル循環路１８を確保するために、オイル貯留部４と温度センサ３０の回転軸線Ｌ方向の長さは、実施例１，２に対して相対的に短くなっている。

　上記オイル循環路１８について詳述すると、まず、モータ３００のコイル３に通電してロータ１やシャフト４４が回転すると、オイル貯蔵室４２内に貯蔵されたオイルはオイル供給路４８に拡散して流入し、その後、オイル溜まり４７を通り、ロータ１端部に形成された流入口１２を介してオイル流入路１１へ流入する。オイル流入路１１内のオイルは主としてロータ１の回転軸線Ｌ方向へ流れ、オイル流入路１１の反対側の端部近傍で、そこに設けられた径方向の連結路１５を通ってオイル流入路１１に対して径方向外側へ流れる。オイル流入路１１の径方向外側には、この連結路１５と流体連通されたオイル流出路１３が設けられていて、連結路１５へ流れたオイルはオイル流出路１３の内部をロータ１の回転軸線Ｌ方向（流入方向とは反対方向）へ流れ、オイル流出路１３の端部に形成された流出口１４を介してオイル貯留室４２へ排出される。このようにしてロータ冷却用のオイルＰのオイル循環路１８が形成され、オイルＰがオイル流入路１１やオイル流出路１３、連結路１５を通る間にロータ１の熱を吸収し、ロータ１等から放出された熱がモータ３００の外部へ放熱される。なお、図示するように、オイル流出路１３がオイル流入路１１に対して径方向外側に設けられていることで、ロータ１から放出される熱を主としてオイル流出路１３内のオイルで吸収し、それをロータ１の外部へ迅速に排出することができるため、効率的にロータ１を冷却することができる。

　上記オイル循環路１８のオイル流入路１１やオイル流出路１３等とオイル貯留部４とは隔壁１７によって隔離されているものの、隔壁１７の略中心（ロータ１の回転軸線Ｌ上）には連通孔１６が穿設されていて、この連通孔１６を介してオイル流入路１１とオイル貯留部４とが流体連通されている。このように連通孔１６が設けられていることで、オイル流出路１１を流れるオイルＰの一部が連通孔１６を介してオイル貯留部４に供給できると共に、オイル貯留部４のオイルＰを連通孔１６を介してオイル流入路１１へ排出することもできる。

　このようにオイル循環路１８を流れるオイルＰの一部が連通孔１６を介してオイル貯留室４に供給されることで、実施例３においても、実施例２と同様に、予めオイル貯留部４にオイルＰを注入する必要がない。すなわち、オイルＰをオイル循環路１８に循環させる初期の段階で、モータ３００のコイル３に通電してロータ１を所望の回転速度で回転させ、オイル貯蔵室４２のオイルＰをオイル貯留部４に供給することができる。なお、オイルＰを効率的にオイル貯留部４に供給するためにオイル流入路１１の一部や連通孔１６の内周面に予め螺旋状の溝（不図示）を形成し、オイルＰをオイル貯留部４へ誘導してもよい。また、オイル流出路１３や連結路１５等に開閉弁（不図示）を設け、所望の量のオイルＰがオイル貯留部４に貯留されるまでは前記開閉弁を閉弁してオイル流出路１３や連結路１５を閉鎖し、その後開閉弁を開弁してオイルＰをオイル循環路１８に循環させても良い。また、この実施例３においては、実施例２と同様に、仮にオイルシール６等からオイル貯留部４のオイルＰが漏れる場合にも、連通孔１６を介してオイル循環路１８を循環するオイルの一部をオイル貯留部４へ補充できるため、所望の量のオイルＰをオイル貯留部４に貯留させることができる。

　図５は、実施例３におけるオイル貯留部４に注入されたオイルＰと温度センサ３０の関係を示したものであり、図５（ａ）はモータ停止状態を示したものであり、図５（ｂ）はモータ駆動状態を示したものである。

　図５（ａ）に示すように、ロータ１の回転軸線Ｌが水平となるようにモータ３００が車両に配置されている場合、モータ３００の停止状態では、オイルＰはオイル貯留部４の下方側に溜まった状態となっている。実施例３においては、連通孔１６が設けられていることで、仮にオイル貯留部４内へオイルＰが所定の量よりも多く供給され、連通孔１６の高さよりも高くなるように貯留された場合、連通孔１６よりも高い位置に貯留される不要なオイルＰを連通孔１６を介してオイル流入路１１へ排出することができる。このように、実施例３においては、オイル貯留部４に貯留するオイルＰを連通孔１６よりも下方に制限して、オイル貯留部４のオイルＰのオイル量を最適にすることができる。なお、オイル貯留部４内にできるだけ多くのオイルＰを貯留させ、例えばモータ３００の駆動時にロータ１と温度センサ３０とをオイルＰを介して熱伝達させるために、連通孔１６の内径Ａをできるだけ小さくすることが好ましい。なお、オイル流入路１１を流れるオイルの圧力を調整することで、オイル貯留部４のオイルＰを連通孔１６よりも高い位置まで貯留させることができる。

　この実施例３のように、オイル貯留部４とオイル流入路１１との間に連通孔１６が設けられている場合には、仮に回転軸線Ｌが垂直となるように、すなわちモータカバー２０が鉛直上方となるようにモータ３００が車両に配置されると、オイル貯留部４のモータカバー２０とは反対側の端（鉛直下方）に溜まったオイルＰが連通孔１６を介してオイル流入路１１へ排出されてしまう可能性がある。そのため、この実施例３においては、ロータ１の回転軸線Ｌが水平となるように配置されるのが好ましい。なお、ロータ１の回転軸線Ｌが垂直となるようにモータ３００が配置される場合には、オイル流入路１１のオイル圧力を調整したり、例えば連通孔１６に一方向弁等を設けたりして、オイル流入路１１へのオイルＰの排出を抑制することができる。

　図５（ｂ）に示すように、モータ３００が駆動すると、オイル貯留部４の内部のオイルＰが遠心力によってオイル貯留部４の径方向外側に押しやられ、オイル貯留部４の内周面にオイルＰの層が形成される。このような状態においても温度センサ３０でロータ１の温度を精度良く検出するためには、実施例１と同様にオイルＰはオイル貯留部４にπ（Ｄ^２－ｄ^２）Ｌ１／４以上貯留されている必要がある。

　このように、実施例３においては、ロータ１の冷却用に循環するオイルＰの一部をオイル貯留部４に貯留し、その貯留されたオイルＰを介してロータ１温度を検出できるため、循環するオイルＰの流入温度や流量、流速等の循環状態に起因する影響を抑制して、精度良くロータ１の温度を検出することができる。また、循環するオイルＰを利用してオイル貯留部４にオイルＰを貯留できるため、予め外部からオイル貯留部４にオイルＰを注入する工程が不要となり、当該モータの製造工程を簡略化することができる。

［実施例４］
　次に、図６を参照して、本発明に係るモータの実施例４について詳細に説明する。なお、同図において実施例１～３と同様の構成については、同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

　図６は、オイル貯留部４に貯留するオイルＰとして、ベアリングを冷却するための高熱伝導率の潤滑オイルを使用する場合の実施例を示したものである。

　上記潤滑用オイルＰは、ロータ１の一方の端部からロータ１の回転軸線Ｌに沿って設けられたオイル供給路１９を流れ、オイル貯留部４側の端部近傍に設けられた径方向に延びるオイル排出路１９Ａを通って、モータカバー６０の内面６０Ａとロータ１とオイルシール６１，６２とで画定されるオイル貯蔵部６４へ送られる。このオイル貯蔵部６４には、モータカバー６０の内面６０Ａに取り付けられたベアリング６３が収容されていて、オイル貯蔵部６４内のオイルＰＡによってベアリング６３が冷却される。また、ベアリング６３の熱を吸収して高温となったオイルＰＡは、モータカバー６０の内部に形成されたオイル排出路６９を通って、モータ４００の外部へ排出されるようになっている。なお、前記オイル供給路１９には、不図示の潤滑用オイルのためのオイル貯蔵室から潤滑用オイルが供給されるようになっている。

　なお、モータカバー６０の内面６０Ａには、実施例１と同様に、回転角センサ６５が取り付けられていて、不図示の回転制御手段と接続されてロータ１の回転速度等を制御できるようになっている。また、モータカバー６０の略中心（ロータ１の回転軸線Ｌ上）には開口部６８が設けられ、その開口部６８を貫通するように温度センサ３０が取り付けられている。

　ここで、オイル供給路１９とオイル貯留部４との間には、実施例３と同様に隔壁１７が設けられると共に、その隔壁１７の略中心には連通孔１６が設けられていることで、オイル供給路１９を流れてきたオイルＰの一部がオイル貯留部４へ供給されるようになっている。

　なお、実施例４においても、実施例３と同様に、モータカバー６０をモータケース５１に取り付ける際に、予めオイル貯留部４にオイルＰを注入する必要がない。すなわち、モータカバー６０をモータケース５１に取り付けた後に、所望の回転速度でロータ１を回転させ、オイル供給路１９を流れるオイルＰの一部を連通孔１６を介してオイル貯留部４へ供給することができる。

　以上、本発明の４つの実施例について説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、請求の範囲に記載された発明の精神を逸脱することなく、設計において種々の変更ができるものである。

　以上の説明から理解できるように、実施例１～４によれば、オイル貯留部に貯留されたオイルを介してロータ温度を検出することができる。すなわち、オイル貯留部に貯留されたオイル温度を測定する際に、オイルの流入温度や流量、流速等の影響を考慮する必要がないため、その測定結果に基づいて容易且つ精度良くロータ温度を検出することができる。さらに、ロータ内に磁石が埋設されている場合には、検出されたロータ温度等に基づいて精度良く磁石温度を算出することができるため、ロータの回転速度等を制御して磁石の減磁を抑制することができる。これにより、モータを長期間に亘って高トルク且つ高効率で駆動させることが可能となる。

　なお、本発明は上記した実施例１～４に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例１～４は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例１～４の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

　また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

Claims

　ロータと、該ロータの周りに配置されたステータと、温度センサと、を備えたモータであって、
　前記ロータは、その内部の回転軸線上にオイルを貯留するオイル貯留部を備え、
　前記温度センサは、前記オイル貯留部に貯留されている前記オイルの温度を検出するものであることを特徴とするモータ。
　前記温度センサは、前記モータのモータカバーにその一端部が取り付けられ、他端部が前記ロータの前記回転軸線上の前記オイル貯留部に挿入配置されると共に、前記オイルに接触していることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
　前記温度センサは、円筒部と底部とを有する筺体と、前記円筒部の内周面に配置される温度検出部と、を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ。
　前記温度センサと前記ロータとの間に、前記オイル貯留部に貯留されている前記オイルが前記ロータ外に漏れるのを防止するオイルシールが配置されていることを特徴とする請求項２又は３に記載のモータ。
　前記温度検出部は、前記モータの下方側の前記円筒部の前記内周面に配置されることを特徴とする請求項３に記載のモータ。
　前記モータは、オイル貯蔵室を備えると共に、前記ロータは、その内部の前記回転軸線上にオイル供給路を備え、前記オイル貯蔵室と前記オイル貯留部とは、前記オイル供給路を介して連通していることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のモータ。
　前記オイル供給路は、少なくともオイル流入路とオイル流出路から成るオイル循環路で構成されていることを特徴とする請求項６に記載のモータ。
　前記ロータは、前記オイル循環路と前記オイル貯留部とを連通させる連通孔を備え、該連通孔は、前記回転軸線上に穿設されていることを特徴とする請求項７に記載のモータ。
　前記モータは、前記温度検センサで検出されたオイル温度からロータ温度及び／又は前記ロータ埋設の磁石の温度を算出する温度算出手段を備えていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のモータ。