電動機の冷却媒体排出構造及び電動機
【課題】冷却媒体で電動機を冷却するにあたって、電動機の筐体内に滞留して排出されない冷却媒体を低減することを目的とすること。
【解決手段】電動機１は、筐体６の第１フランジ６５に設けられて、冷却媒体を通過させる第１の排出口２７と、第１フランジ６５に設けられて、軸受７Ｂを通過した筐体６の内部の冷却媒体を通過させる第２の排出口３０と、第１の排出口２７及び第２の排出口３０を通過した冷却媒体を筐体６の外部へ排出する排出通路３２と、を含む。
【解決手段】電動機１は、筐体６の第１フランジ６５に設けられて、冷却媒体を通過させる第１の排出口２７と、第１フランジ６５に設けられて、軸受７Ｂを通過した筐体６の内部の冷却媒体を通過させる第２の排出口３０と、第１の排出口２７及び第２の排出口３０を通過した冷却媒体を筐体６の外部へ排出する排出通路３２と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機を油で冷却する電動機の冷却媒体排出構造及び電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機は様々な用途に用いられるが、ステーターが有するコイルのジュール発熱及びローターコアの渦電流損失及びヒステリシス損失等によって発熱する。電動機を冷却するため、例えば、油等の冷却媒体を用いて電動機を冷却する技術が記載されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−０２０３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された技術は、電動モータ（電動機）内から冷却液（冷却媒体）を排出する冷却液導出口を有しているが、この冷却液導出口は、電動機モータのモータハウジング（筐体）の側部に設けられているため、電動機の冷却中において、底部の冷却液を排出し切れないおそれがある。その結果、電動機の筐体内に冷却媒体が残留して、入れ替わらない冷却媒体が発生するおそれがある。本発明は、冷却媒体で電動機を冷却するにあたって、電動機の筐体内に滞留して排出されない冷却媒体を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、筐体内にローターコアが取り付けられるシャフトが配置される電動機を冷却した冷却媒体を前記筐体から排出するにあたり、軸受を介して前記シャフトを支持し、かつ前記筐体の一方の端部に配置される端部側部材に設けられて、前記筐体内の冷却媒体を通過させる第１の排出口と、前記端部側部材に設けられ、かつ前記端部側部材に支持される軸受を通過した前記筐体内の冷却媒体を通過させる第２の排出口と、前記第１の排出口及び前記第２の排出口を通過した前記冷却媒体を前記筐体の外部へ排出する排出通路と、を含むことを特徴とする電動機の冷却媒体排出構造である。
【０００６】
本発明の望ましい態様として、前記第１の排出口の開口面積は、前記第２の排出口の開口面積よりも大きいことが好ましい。
【０００７】
本発明の望ましい態様として、前記第１の排出口は、前記筐体の内周面よりも内側に設けられることが好ましい。
【０００８】
本発明の望ましい態様として、前記排出通路は、前記シャフトの径方向外側に向かって延在することが好ましい。
【０００９】
本発明の望ましい態様として、前記第１の排出口は、前記シャフトの径方向と直交する方向における寸法よりも前記シャフトの径方向と平行な方向における寸法の方が大きいことが好ましい。
【００１０】
本発明の望ましい態様として、前記端部側部材は、前記筐体の一方の端部に取り付けられる円板形状の部材であることが好ましい。
【００１１】
本発明の望ましい態様として、前記排出通路は、前記冷却媒体から異物を取り除くフィルターを有することが好ましい。
【００１２】
本発明の望ましい態様として、前記排出通路は、前記第１の排出口と前記第２の排出口とで共通であることが好ましい。
【００１３】
本発明は、前記電動機の冷却媒体排出構造を備えることを特徴とする電動機である。
【００１４】
本発明は、筐体内にローターコアが取り付けられるシャフトが配置される建設機械の上部旋回体を回転駆動する電動機であって、軸受を介して前記シャフトを支持し、かつ前記筐体の一方の端部に配置される端部側部材であって前記筐体の内周面よりも内側に設けられて、前記筐体内の冷却媒体を通過させる第１の排出口と、前記端部側部材に設けられ、かつ前記端部側部材に支持される軸受を通過した前記筐体内の冷却媒体を通過させる第２の排出口と、前記シャフトの径方向外側に向かって延在して、前記第１の排出口及び前記第２の排出口を通過した前記冷却媒体を前記筐体の外部へ排出する排出通路と、を含み、前記第１の排出口は、開口面積が前記第２の排出口の開口面積よりも大きく、前記シャフトの径方向と直交する方向における寸法よりも前記シャフトの径方向と平行な方向における寸法の方が大きいことを特徴とする電動機である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、冷却媒体で電動機を冷却するにあたって、電動機の筐体内に滞留して排出されない冷却媒体を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、旋回用の電動機に本実施形態に係る電動機を用いたハイブリッド油圧ショベルを示す平面図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る電動機の冷却構造を示す模式図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る電動機を示す正面図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る電動機の平面図である。
【図５】図５は、図４のＶ−Ｖ矢視図である。
【図６】図６は、図３のVI−VI矢視図である。
【図７】図７は、図５のＡ−Ａ矢視図である。
【図８】図８は、図５のＢ−Ｂ矢視図である。
【図９】図９は、図５のＣ−Ｃ矢視図である。
【図１０】図１０は、電動機が水平面に対して傾斜した状態における冷却媒体の液面の状態を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００１８】
＜ハイブリッド油圧ショベル＞
図１は、旋回用の電動機に本実施形態に係る電動機を用いたハイブリッド油圧ショベルを示す平面図である。ハイブリッド油圧ショベル１０は、下部走行体をなす左右一対の履帯１１と、上部旋回体１２と、下部走行体と上部旋回体１２とを連結するスイングサークル１３と、旋回モータとして機能する電動機１と、スイングピニオン１Ａと、ブーム１４、アーム１５及びバケット１６を含むとともに上部旋回体１２に取り付けられた作業機１７とを有する。
【００１９】
左右一対の履帯１１は、右走行油圧モータと左走行油圧モータとにより駆動されて、ハイブリッド油圧ショベル１０を走行させる。上部旋回体１２は、旋回モータとして機能する電動機１により旋回する。上部旋回体１２にはスイングサークル１３のアウターレースが固定されており、下部走行体にはスイングサークル１３のインナーレースが固定されている。このような構造によって、スイングサークル１３は上部旋回体１２と下部走行体とを連結する。電動機１は、縦置き、すなわち、ハイブリッド油圧ショベル１０を水平面に設置した場合において、電動機１の入出力シャフトが重力の作用する方向に向かうように設置される。電動機１の入出力シャフトは、減速機構を備えたスイングマシナリを介してスイングピニオン１Ａと連結している。スイングピニオン１Ａは、スイングサークル１３のインナーレースに取り付けられた内歯に噛み合っている。電動機１の駆動力は、前記スイングマシナリを介してスイングピニオン１Ａに伝達されて、上部旋回体１２を旋回させる。ブーム１４、アーム１５及びバケット１６は、図示しない油圧ポンプから圧送される作動油によって、コントロールバルブを介して各々ブーム１４用、アーム１５用、バケット１６用の油圧シリンダによって駆動されて、掘削等の作業を実行する。
【００２０】
このハイブリッド油圧ショベル１０は、内燃機関で発電機及び油圧ポンプを駆動するとともに、発電機の電力で図示しないインバータを介して電動機１を駆動して、上部旋回体１２を旋回させる。さらに、ハイブリッド油圧ショベル１０は、電動機１を発電機として用いて、上部旋回体１２を停止させる際に必要な制動力を発生させるとともに、前記制動力によって電動機１が発電した電力を、キャパシタ又は二次電池等の蓄電装置に蓄える。このように、ハイブリッド油圧ショベル１０は、いわゆるハイブリッド方式の建設車両である。本実施形態においては、電動機１を建設車両の一種であるハイブリッド油圧ショベル１０の旋回モータとして用いた例を説明するが、電動機１の適用対象はこれに限定されるものではない。なお、ハイブリッド油圧ショベル１０は、内燃機関を有さない方式、すなわち、蓄電装置の電力で駆動される方式であってもよい。次に、本実施形態に係る電動機を説明する。
【００２１】
＜電動機の冷却構造＞
図２は、本実施形態に係る電動機の冷却構造を示す模式図である。電動機１は、例えば、油等の冷却媒体によって冷却されるとともに、前記冷却媒体で軸受７Ｂを潤滑する。電動機１の冷却構造２は、ポンプ２１と、ポンプ用電動機５と、通路２２と、軸受用通路２３と、ローター用通路２８と、油溜まり部３９と、排出通路３２と、フィルター２４と、リリーフ通路２５と、リリーフ弁２６と、フィルター３８とを含む。フィルター３８とポンプ２１との間には、冷却媒体を冷却する冷却器を設けてもよい。ポンプ２１と、ポンプ用電動機５とは、ポンプ用電動機５の入出力軸５Ａによって連結されている。ポンプ２１の駆動手段は、ポンプ用電動機５以外であってもよく、例えば、図１に示すハイブリッド油圧ショベル１０の動力発生源である内燃機関であってもよい。本実施形態において、フィルター２４とフィルター３８とは電動機１に内蔵されている。
【００２２】
電動機１を冷却する場合、ポンプ用電動機５がポンプ２１を駆動する。すると、ポンプ２１は、排出通路３２から冷却媒体を吸引し、通路２２に吐出する。冷却媒体は、フィルター２４を通過する過程で異物等が取り除かれて、軸受用通路２３及びローター用通路２８へ流入する。軸受用通路２３へ流入した冷却用媒体は、軸受７Ｂを冷却及び潤滑した後、排出通路３２に集められる。ローター用通路２８へ流入した冷却媒体は、電動機１のローターコア及びコイルを冷却した後、排出通路３２に集められる。排出通路３２へ集められた冷却媒体は、フィルター３８で異物が取り除かれて、再びポンプ２１に吸引され、通路２２へ吐出される。
【００２３】
通路２２は、ポンプ２１の吐出口に接続されており、電動機１内でフィルター２４の入口側とリリーフ通路２５とに分岐する。フィルター２４の出口側に設けられた冷却媒体を通過させる通路は、軸受用通路２３と、ローター用通路２８とに分岐する。軸受用通路２３は、軸受７Ｂに冷却媒体を供給して、これを冷却及び潤滑する。ローター用通路２８は、電動機１のローターに冷却媒体を供給し、これを冷却する。なお、冷却構造２は、軸受用通路２３を必ずしも有する必要はない。軸受７Ｂ及びローター用通路２８を冷却等した冷却媒体は、油溜まり部３９に集められる。排出通路３２は、油溜まり部３８とフィルター３９とを接続する。油溜まり部３９に集められた冷却媒体は、排出通路３２内のフィルター３８を通過する。フィルター３８とポンプ２１の入口側とは、冷却媒体を通過させる通路で接続されており、フィルター３８を通過した冷却媒体がポンプ２１に吸引される。通路２２から分岐したリリーフ通路２５は、リリーフ弁２６の入口に接続される。リリーフ弁２６の出口側は、フィルター２４の出口側と接続される。
【００２４】
例えば、フィルター２４が目詰まりして、冷却媒体がフィルター２４へ流れにくくなると、通路２２及びリリーフ通路２５の圧力が上昇する。リリーフ通路２５内における冷却媒体の圧力がリリーフ弁２６の開弁圧力を超えると、リリーフ弁２６が開く。そして、リリーフ弁２６は、フィルター２４をバイパスして冷却媒体を軸受用通路２３及びローター用通路２８に流す。このようにして、冷却構造２は、フィルター２４が目詰まり等した場合でも、リリーフ弁２６が冷却媒体を軸受用通路２３及びローター用通路２８に流して、軸受７Ｂの冷却及び潤滑並びにローターコア等の冷却を維持することができる。次に、電動機１の構造を説明する。
【００２５】
＜電動機＞
図３は、本実施形態に係る電動機を示す正面図である。図４は、本実施形態に係る電動機の平面図である。図５は、図４のＶ−Ｖ矢視図である。図６は、図３のVI−VI矢視図である。図３に示すように、電動機１は、筒型形状の筐体６の内部に入出力軸としてのシャフト８と、シャフト８に取り付けられたローターコア８２と、ローターコア８２の外周部に配置されたステーター９とを有する。すなわち、電動機１は、筒型形状の筐体６内にローターコア８２が取り付けられるシャフト８が配置される構造である。シャフト８は、両側に軸受７Ａ、７Ｂが取り付けられており、軸受７Ａ、７Ｂを介して筐体６に回転可能に支持される。
【００２６】
筐体６は、筒型形状の部材である側部６６と、側部６６の一方の端部（シャフト８の入出力側における端部）に取り付けられる端部側部材としての第１フランジ６５と、側部６６の他方の端部に取り付けられる円板形状の第２フランジ６１と、を有する。側部６６と、第１フランジ６５と、第２フランジ６１とで囲まれる空間が、筐体６の内部になる。第１フランジ６５は、電動機１が使用される状態において、下方（重力の作用する方向側であり、図３、図５においては矢印Ｇで示す方向側）に配置される。例えば、電動機１が図１に示すハイブリッド油圧ショベル１０に搭載される場合、ハイブリッド油圧ショベル１０が水平面に接地している状態を電動機１が使用される状態であるとして、その状態において下方となる位置に第１フランジ６５が配置される。
【００２７】
側部６６は、内周面が円筒形状の部材である。側部６６には、電動機１を冷却する水を、後述するウォータージャケットに導入するための冷却水導入口６１３と、前記ウォータージャケットから前記冷却水を排出するための冷却水排出口６１４とを有する。前記ウォータージャケットには、水以外の冷却媒体、例えば、油等を導入して電動機１を冷却してもよい。
【００２８】
第１フランジ６５は、円板形状の部材である。第１第１フランジ６５は、電動機１の運転中において、筐体６の内部から冷却媒体を排出して、図２に示すポンプ２１へ導くための冷却媒体排出口６５１を有している。また、第１フランジ６５は、電動機１を保守・点検する際に、筐体６内の冷却媒体を抜き取るためのドレーン口６５２を有している。端部側部材としての第１フランジ６５は、筐体６の一方の端部に配置されて、シャフト８が貫通している。第１フランジ６５から貫通したシャフト８に、動力伝達用のジョイント又は減速機の入力シャフト等が取り付けられる。本実施形態において、第１フランジ６５は側部６６と別部材であるが、第１フランジ６５と側部６６とを同一の部材として製造してもよい。
【００２９】
第２フランジ６１は、電動機１が使用される状態において、上方、すなわち、重力が作用する方向とは反対側に配置される。第２フランジ６１は、凸部６２と、冷却媒体分配部６３と、冷却媒体入口６３１とを有する。冷却媒体入口６３１は、図１に示すポンプ２１から吐出された冷却媒体を筐体６の内部に導入するためのものである。冷却媒体入口６３１は、冷却媒体分配部６３に接続されている。次に、電動機１の内部構造について説明する。
【００３０】
＜電動機の内部構造＞
図５に示すように、シャフト８に取り付けられた軸受７Ａは第１フランジ６５に取り付けられ、軸受７Ｂは第２フランジ６１に取り付けられる。軸受７Ａは、第１フランジ６５側、すなわち、電動機１のシャフト８の入出力側に配置される。シャフト８は、両側に設けられた２つの軸受７Ａ、７Ｂによって筐体６に回転可能に支持されて、回転中心軸Ｚｒを中心として回転する。回転中心軸Ｚｒは、シャフト８の中心軸である。
【００３１】
シャフト８の外周部に取り付けられるローターコア８２は、複数の鋼板（電磁鋼板）を積層した構造体である。ローターコア８２は、前記鋼板が積層された方向（積層方向）の両側から、バランスプレート８３、８４によって挟持される。バランスプレート８３、８４は、ローターコア８２を構成する複数の鋼板が分離しないように、シャフト８に取り付けられて、前記複数の鋼板に圧縮力を与えている。第１フランジ６５側のバランスプレート８４は、第１フランジ６５側、すなわち、電動機１のシャフト８の入出力側に配置される。ローターコア８２の外周部には、ステーター９が配置される。ステーター９は、筐体６の側部６６の内周部に取り付けられる。ステーター９は、ステーターコア９１にコイル９２が巻き付けられた構造体である。コイル９２のステーターコア９１から突出した部分が、コイルエンドである。ステーターコア９１は、複数の鋼板（電磁鋼板）を積層した構造体である。
【００３２】
シャフト８は、中心軸に沿って延在する軸方向通路８１１と、軸方向通路８１１からシャフト８の径方向外側に向かって延在してシャフト８の表面に開口する複数の径方向通路８１２とを有する。軸方向通路８１１と径方向通路８１２とが、シャフト内冷却媒体通路８１３となる。バランスプレート８４は、ローターコア８２と接する側に凹部８４１を有する。ローターコア８２は、複数の鋼板の積層方向、すなわちシャフト８の中心軸方向に向かってローターコア８２を貫通するローターコア貫通孔８２１を有する。また、ローターコア８２は、図示しない複数の永久磁石を有する。第２フランジ６１側のバランスプレート８３は、シャフト８の中心軸方向に向かうバランスプレート貫通孔８３１を有する。シャフト内冷却媒体通路８１３、凹部８４１、ローターコア貫通孔８２１及びバランスプレート貫通孔８３１は、それぞれ連通して冷却媒体が通過する通路となる。これらは、回転体であるシャフト８及びローターコア８２に設けられて、冷却媒体を通過させる、回転体側冷却媒体通路となる。
【００３３】
第２フランジ６１の凸部６２は、貫通孔６２１を有している。貫通孔６２１は、静止系から回転系であるシャフト８に冷却媒体を供給するための連結部材６４を有している。連結部材６４は、内部を貫通する冷却媒体導入通路６４１を有している。冷却媒体導入通路６４１は、シャフト８の軸方向通路８１１の開口部と対向しており、軸方向通路８１１に冷却媒体を導入する。凸部６２は、軸受７Ｂに冷却媒体を供給する軸受側通路６２３を有する。軸受７Ｂは、軸受側通路６２３から冷却媒体が供給される。
【００３４】
図６に示すように、凸部６２に取り付けられる冷却媒体分配部６３は、冷却媒体入口６３１からの冷却媒体を配分する第１冷却媒体分配通路６３３と、第２冷却媒体分配通路６３５と、第３冷却媒体分配通路６３６と、第４冷却媒体分配通路６３７とを有する。また、冷却媒体分配部６３は、フィルター２４を格納するフィルター格納部６３４と、リリーフ通路２５と、リリーフ弁２６とを有する。冷却媒体入口６３１は、第１冷却媒体分配通路６３３を介してフィルター格納部６３４とつながっている。
【００３５】
第２冷却媒体分配通路６３５は、フィルター格納部６３４とつながっており、フィルター２４を通過した冷却媒体の一部を連結部材６４の冷却媒体導入通路６４１へ導入する。第２冷却媒体分配通路６３５と冷却媒体導入通路６４１とが、図２、図５に示すローター用通路２８に相当する。第３冷却媒体分配通路６３６は、フィルター格納部６３４とつながっており、フィルター２４を通過し、冷却媒体導入通路６４１へ導入された冷却媒体の残りを、第４冷却媒体分配通路６３７に導入する。第３冷却媒体分配通路６３６と、第４冷却媒体分配通路６３７と、軸受側通路６２３とが、図２、図５に示す軸受用通路２３に相当する。
【００３６】
リリーフ通路２５は、冷却媒体入口６３１とリリーフ弁２６とを接続している。リリーフ弁２６は、フィルター２４をバイパスするように、リリーフ通路２５と第２冷却媒体分配通路６３５及び第３冷却媒体分配通路６３６との間に介在する。リリーフ通路２５内の冷却媒体の圧力がリリーフ弁２６の開弁圧力を超えるとリリーフ弁２６が開き、冷却媒体入口６３１からの冷却媒体を、フィルター２４をバイパスして第２冷却媒体分配通路６３５及び第３冷却媒体分配通路６３６に流す。リリーフ弁２６の開弁圧力は、例えば、フィルター２４が目詰まりして交換が必要になったときにおけるリリーフ通路２５内の圧力に設定することができる。このようにすれば、フィルター２４が目詰まりして交換が必要になったときであっても、確実に軸受７Ｂ及びローターコア８２等に冷却媒体を供給することができる。また、リリーフ弁２６の開弁圧力を前述したように設定するとともに、リリーフ弁２６が開いたことを報知する手段を用意しておけば、リリーフ弁２６が開いたことによりフィルター２４の交換時期を報知することができる。
【００３７】
凸部６２、すなわち静止系に軸受用通路２３を設けることにより、冷却媒体の供給は、ローターコア８２の回転の影響を受けない。このため、シャフト８側から軸受７Ｂに油路を形成する場合と比較して、ローターコア８２の回転にともなう冷却媒体の変動を抑制できる。その結果、軸受７Ｂへ適切な量の冷却媒体を供給することができる。
【００３８】
＜電動機の冷却＞
冷却媒体分配部６３の冷却媒体入口６３１から供給され、フィルター２４を通過した冷却媒体の一部は、ローター用通路２８を通ってシャフト内冷却媒体通路８１３の軸方向通路８１１に流入する。この冷却媒体は、径方向通路８１２を通過してバランスプレート８４の凹部８４１を通ってローターコア貫通孔８２１に流入する。冷却媒体は、ローターコア貫通孔８２１を通過する過程でローターコア８２及び図示しない永久磁石を冷却した後、バランスプレート８３のバランスプレート貫通孔８３１から流出する。ローターコア８２が回転している場合、バランスプレート貫通孔８３１から流出した冷却媒体は、遠心力によりステーター９のコイルエンド（コイル９２がステーターコア９１から突出した部分）に供給される。この冷却媒体は、筐体６内を下方に流れる過程でステーター９を冷却して、第１フランジ６５の筐体６の内部側に設けられた第１の排出口２７に集められる。図５の符号ＯＬは、油溜まり部３９に溜まる冷却媒体の液面を示している。このように、油溜まり部３９に溜まる冷却媒体の量は、図５に示すように、第１のフランジ側に向けて突出しているコイルエンドの一部が常に浸かる程度に冷却媒体排出口６５１からの排出量が調節されていて、前記コイルエンドを冷却するようになっている。
【００３９】
冷却媒体分配部６３の冷却媒体入口６３１から供給され、フィルター２４を通過した冷却媒体のうち、ローター用通路２８に流入しなかった冷却媒体は、軸受用通路２３に流入して、軸受７Ｂに供給される。この冷却媒体は、軸受７Ｂを冷却及び潤滑した後、筐体６内を下方に流れる。その過程で、ローターコア８２及び図示しない永久磁石と接してこれを冷却する。ローターコア８２と接した冷却媒体の一部は、遠心力によりローターコア８２の径方向外側のステーター９に供給されてこれを冷却する。ステーター９を冷却した冷却媒体は、筐体６内を下方に流れて、第１フランジ６５の筐体６の内部側に設けられた油溜まり部３９に集められる。油溜まり部３９に集められた冷却媒体は、軸受７Ａの内輪と外輪と転動体との間の空間を通って、後述する第２の排出口３０に流入する。その結果、油溜まり部３９に集められた冷却媒体は、軸受７Ａを冷却し、潤滑する。
【００４０】
このように、冷却媒体は、ローターコア８２及びステーター９を冷却するとともに、軸受７Ａ、７Ｂを冷却及び潤滑する。この他にも、上述したように、筐体６の側部６６が有するウォータージャケット６１２へ冷却水導入口６１３から冷却水が供給される。この冷却水は、筐体６を介して主にステーター９を冷却する。第１フランジ６５と側部６６との間には、ウォータージャケット６１２を封止するための封止部材として、ガスケット３５が設けられる。ガスケット３５は、側部６６と第１フランジ６５との間から筐体６の内部の冷却媒体が流出し、ウォータージャケット６１２に混入したり、筐体６の外部に流出したりすることを回避するためのオイルシールとしての機能も有する。次に、油溜まり部３９に集められた冷却媒体を筐体６の外部へ排出する構造、すなわち、本実施形態に係る電動機の冷却媒体排出構造について説明する。
【００４１】
＜電動機の冷却媒体排出構造＞
図７は、図５のＡ−Ａ矢視図である。図８は、図５のＢ−Ｂ矢視図である。図９は、図５のＣ−Ｃ矢視図である。図１０は、電動機が水平面に対して傾斜した状態における冷却媒体の液面の状態を示す概念図である。電動機の冷却媒体排出構造（以下、必要に応じて排出構造という）１００は、第１の排出口２７と、第２の排出口３０と、排出通路３２とを含む。
【００４２】
第１フランジ６５は、円板形状の構造体である。第１フランジ６５は、一方の表面から突出する円弧状の凸部６５Ｔを有する。凸部６５Ｔの径方向内側には、軸受７Ａを支持する段差が形成されている。軸受７Ａは、前記段差に収められた後、Ｃリング（Ｃ形状の板状部材）３７で第１フランジ６５に固定される。第１の排出口２７は、凸部６５の径方向外側に設けられる。第１の排出口２７は、凸部６５Ｔの頂部（Ｃリング３７が凸部６５と接触する部分）よりも低い位置（第１のフランジ６５が有する前記一方の表面）に開口する部分である。第２の排出口３０は、凸部６５の径方向内側に設けられて、電動機１の筐体６の内部、より具体的には油溜め３９から軸受７Ａを通過した冷却媒体が排出通路３２へ流出する部分である。
【００４３】
このように、第１の排出口２７は、筐体６の一方の端部に配置されるとともに前記シャフトが貫通する端部側部材（本実施形態では第１フランジ６５）に設けられて、冷却媒体を通過させる。第１の排出口２７は、筐体６の油溜め３９、本実施形態においては前記端部側部材としての第１フランジ６５に開口して、筐体６内の冷却媒体を排出通路３２へ通過させる部分である。第２の排出口３０は、前記端部側部材（本実施形態では第１フランジ６５）に設けられて、軸受７Ａを通過した油溜まり部３９の冷却媒体、すなわち、筐体６内の冷却媒体を通過させる。排出通路３２は、第１の排出口２７及び第２の排出口３０を通過した冷却媒体を筐体６の外部へ排出する。
【００４４】
本実施形態において、第１フランジ６５の凸部６５Ｔの径方向内側には、軸受７Ａから筐体６内の冷却媒体が流出する空間（軸受外空間）２９が設けられる。ここで、軸受７Ａの下方（シャフト８の一方の端部側であり、この例ではシャフト８が第１フランジ６５から突出する側）には、第１フランジ６５とシャフト８との間から冷却媒体が流出することを回避するため、シール３４が設けられる。シール３４は、第１フランジ６５とシャフト８との間に介在して、冷却媒体の漏れを抑制する。本実施形態において、軸受外空間２９は、第１フランジ６５と、軸受７Ａと、シール３４とで囲まれる空間である。第２の排出口３０は、軸受外空間２９に排出通路３２が開口する部分である。軸受外空間２９は、軸受７Ａから冷却媒体が流出する部分よりもシャフト８の一方の端部側に配置される。
【００４５】
第２の排出口３０は、軸受７Ａを通過した筐体６内（より具体的には筐体６の油溜め３９）の冷却媒体を、排出通路３２へ通過させる部分である。なお、電動機１は、軸受外空間２９を必ずしも有している必要はない。この場合、第２の排出口３０は、軸受７Ａと排出通路３２との間に設けられて、軸受７Ａを通過した筐体６内の冷却媒体を排出通路３２に通過させる部分である。
【００４６】
本実施形態において、排出通路３２は、第１排出通路３１Ａと第２排出通路３１Ｂとを含む。第１排出通路３１Ａは、第２の排出口３０と接続された通路であり、第２の排出口３０から第１の排出口２７までを接続する部分である。第２排出通路３１Ｂは、第１の排出口２７と接続された通路であり、第１の排出口２７よりも冷却媒体の流れ方向下流側の部分である。
【００４７】
第１の排出口２７は、図５、図７、図８に示すように、第１フランジ６５の筐体６側に開口している。図８において、第１の排出口２７は、ハッチングで示す部分である。第１の排出口２７は、排出通路３２と連通しており、第１の排出口２７を通過した冷却媒体は、排出通路３２へ流入する。排出通路３２は、冷却媒体排出口６５１と接続している。排出通路３２を通過した冷却媒体は、冷却媒体排出口６５１を通過して、図２に示すポンプ２１に吸引された後、図２に示す通路２２に吐出された後、再び筐体６内に戻ってローターコア８２及びステーター９等を冷却する。本実施形態において、第１フランジ６５は、ドレーン通路３２Ｄを介してドレーン口６５２と接続するドレーン用排出口２７Ｄも有しているが、ドレーン用排出口２７Ｄ及びドレーン通路３２Ｄは、第１の排出口２７及び排出通路３２と同様の構造である。なお、本実施形態において、ドレーン用排出口２７Ｄ及びドレーン通路３２Ｄは、第１の排出口２７及び排出通路３２と別個に設けたが、ドレーン用排出口２７Ｄ及びドレーン通路３２Ｄを設けなくてもよい。この場合、図３に示すドレーン口６５２も不要である。ドレーン用排出口２７Ｄ、ドレーン通路３２Ｄ及びドレーン口６５２を設けない場合、冷却媒体排出口６５１に接続される電動機１の搭載対象（例えば、建設車両）側の通路（配管）にドレーンの分岐通路（分岐配管）を設ける。そして、第１の排出口２７、排出通路３２及び前記分岐通路を用いてドレーンを行う。このようにすれば、ドレーン用排出口２７Ｄ及びドレーン通路３２Ｄを第１フランジ６５に形成する必要はないので、加工の手間を低減できるとともに、第１フランジ６５の強度低下も抑制できる。
【００４８】
図５、図８に示すように、第２の排出口３０は、軸受７Ａから流出した冷却媒体が排出通路３２（より具体的には、第１排出通路３１Ａ）に流出する部分である。図８は、図５のＢ−Ｂ断面を現しているが、この断面においては、軸受７Ａの外輪７ｏと、球（転動体）７ｂの一部と、内輪７ｉとが現れている。球７ｂ間に、軸受外空間２９が現れている。また、軸受外空間２９に、第２の排出口３０が開口している。第２の排出口３０を通過した冷却媒体は、排出通路３２（より具体的には、第１排出通路３１Ａ）に流入する。
【００４９】
排出通路３２へ流入した冷却媒体は、冷却媒体排出口６５１を通過して、図２に示すポンプ２１に吸引された後、図２に示す通路２２に吐出されて、再び筐体６内に戻ってローターコア８２及びステーター９等を冷却する。本実施形態において、第１排出通路３１Ａの通路断面積と第２排出通路３１Ｂの通路断面積とは同じ大きさであっても異なっていてもよい。本実施形態において、図８に示すように、ドレーン通路３２Ｄはドレーン用第２の排出口３０Ｄと接続される。冷却媒体を筐体６内から抜き取る場合、ドレーン用第２の排出口３０Ｄを通過した冷却媒体は、ドレーン通路３２Ｄへ流入する。
【００５０】
本実施形態において、排出通路３２は、第１の排出口２７と第２の排出口３０とで共通である。第１の排出口２７と第２の排出口３０とがそれぞれ別個に排出通路を持つと、第１フランジ６５の加工が増えるが、第１の排出口２７と第２の排出口３０とで排出通路３２を共通にすると、前記加工を少なくすることができる。また、排出通路３２を共通にすることで、排出通路の数を低減できるので、第１フランジ６５強度の低下を抑制できる。さらに、第１の排出口２７と第２の排出口３０とがそれぞれ別個に排出通路を持つと、それぞれの排出口を第１フランジ６５の側面に設ける必要があるので、配管が増加する。車両では配管を通すスペースの確保が必要となるので、配管は少ない方が好ましい。第１の排出口２７と第２の排出口３０とで排出通路３２を共通にすることにより、第１フランジ６５の側面に設ける排出口を一つにすることができるので、配管の数を低減でき、好ましい。なお、第１の排出口２７と第２の排出口３０とは、それぞれ別個に排出通路を有していてもよい。
【００５１】
排出構造１００は、第１フランジ６５の筐体６の内部側における表面、すなわち、筐体６の内部の下方に設けられた第１の排出口２７から、排出通路３２を介して筐体６内の冷却媒体を排出させる。このため、排出構造１００は、重力の作用を利用して第１の排出口２７へ冷却媒体を導くことができるので、筐体６内に滞留して排出されない冷却媒体を低減することができる。その結果、排出構造１００は、筐体６内に滞留する冷却媒体を最小限に抑えて、筐体６内の冷却媒体を確実に外部に排出することができる。また、排出構造１００は、第２の排出口３０から軸受７Ａを通過して軸受外空間２９に流入した冷却媒体を、排出通路３２から排出させる。このため、軸受外空間２９に溜まった冷却媒体を確実に排出させることができる。
【００５２】
軸受外空間２９には、ステーター９のコイル９２を被覆するワニス、電動機１の摺動部分からの金属屑等の切削屑、軸受７Ａ、７Ｂの摩耗粉等が異物として溜まりやすい。特に、電動機１は、コイル９２の一部分が冷却媒体に浸かっているので、軸受外空間２９には前記異物が溜まりやすくなる。排出構造１００は、第２の排出口３０と排出通路３２とを接続し、第２の排出口３０の冷却媒体を排出通路３２から筐体６の外部へ排出させる。このため、軸受外空間２９内の前記異物は、冷却媒体とともに排出されるので、軸受外空間２９内に蓄積される異物を極小にすることができる。軸受外空間２９内の冷却媒体は、シール３４に接しているが、軸受外空間２９内の前記異物の量が極小になることで、シール３４の耐久性低下が抑制される。また、軸受外空間２９内の冷却媒体に混入した異物が軸受７Ａに侵入するおそれもほとんどないので、異物の噛みこみ、異物による傷又は異物によるかじり等に起因する軸受７Ａの耐久性低下の抑制にも効果的である。また、軸受７Ａを通過する油量が低減されることで、軸受７Ａを通過する異物の量も低減できるので、シール３４及び軸受７Ａの耐久性低下を抑制できる。また、後述するように、第１の排出口２７の開口面積の方が第２の排出口３０の開口面積よりも大きいので、冷却媒体の多くは第１の排出口２７を通過する。このため、第２の排出口３０は、軸受７Ａの潤滑及び冷却に必要な量を超えた過剰な流量で冷却媒体が通過することを回避できる。その結果、冷却構造２は、シール３４及び軸受７Ａの耐久性低下をより効果的に抑制できる。
【００５３】
また、軸受７Ａを介して軸受外空間２９内へ異物が入ったとしても、上述したように、軸受外空間２９内の異物は冷却媒体とともに確実に排出される。このため、軸受７Ａからの異物の侵入を防止するために軸受７Ａにシールを設ける必要はない。その結果、コスト低減及びシールによる摺動抵抗の低減を図ることができる。さらに、軸受７Ａにシールを設けない場合には、電動機１の運転中に軸受７Ａを冷却媒体が通過するが、冷却媒体は、軸受７Ａ、より具体的には外輪７ｏと内輪７ｉと球７ｂとの間を流れる。この作用により、外輪７ｏ、内輪７ｉ及び球７ｂの表面を洗浄する効果も得られる。前記洗浄により、外輪７ｏ、内輪７ｉ及び球７ｂの表面に付着した異物を取り除くことができるので、排出構造１００は、軸受７Ａの耐久性低下を効果的に抑制することができる。
【００５４】
これまでの技術では、軸受の中に溜まった冷却媒体をほとんど排出できなかったので、冷却媒体中に存在する異物によるかじり又は傷等が軸受に発生するおそれがあった。排出構造１００は、上述したように、軸受７Ａ及び軸受外空間２９内の冷却媒体を異物とともに排出できるので、冷却媒体中に存在する異物によるかじり又は傷等が軸受に発生するおそれを低減できる。また、油溜まり部３９を有していない電動機であっても、鉛直方向側の軸受（電動機１の軸受７Ａに相当する軸受）は、上方、すなわち鉛直方向とは反対側上から流下してくる冷却媒体によって冷却及び潤滑される。このため、油溜まり部３９を有していない電動機も軸受内及び軸受外空間２９に溜まった冷却媒体が排出されにくい。本実施形態においては、筐体６内に油溜まり部３９を有する電動機１に排出構造１００を適用しているが、排出構造１００は、油溜まり部３９を有していない電動機に対しても適用できる。この場合であっても、排出構造１００は、下方の軸受及び軸受外空間２９内の冷却媒体を異物とともに排出できるので、冷却媒体中に存在する異物によるかじり又は傷等が軸受に発生するおそれを低減できる。
【００５５】
図５、図７に示すように、筐体６の側部６６は、ウォータージャケット６１２を有しているが、排出構造１００は、第１フランジ６５に排出通路３２を設けたので、ウォータージャケット６１２による排出通路３２を設ける場所の制約が少ない。また、第１フランジ６５に排出通路３２を設けると、第１フランジ６５の厚みはやや増加するが、その分、筐体６の側部６６の長さを小さくすることができる。このため、電動機１の寸法増加は抑えられる。
【００５６】
第１の排出口２７の開口面積をＳＡとし、第２の排出口３０の開口面積をＳＣすると、ＳＣ＜ＳＡとすることが好ましい。このようにすることで、第２の排出口３０は、第１の排出口２７よりも圧力損失が大きくなる。その結果、第１の排出口２７を通過する冷却媒体の流量は、第２の排出口３０を通過する冷却媒体の流量よりも大きくなる。このように、第１の排出口２７を通過する冷却媒体の流量を第２の排出口３０よりも大きくすることで、排出通路３２から冷却媒体を吸引する際の抵抗を小さくすることができる。その結果、図２に示すポンプ２１の仕事量を低減することができるので、ポンプ２１のエネルギー消費を抑制することができる。また、第２の排出口３０を通過する冷却媒体の流量は第１の排出口２７よりも小さいが、第２の排出口３０にも冷却媒体を通過させることにより、軸受７Ａの潤滑、冷却及び清掃を促進することができる。なお、第２の排出口３０の開口面積ＳＣは、第２の排出口３０を通過する冷却媒体の流量が、軸受７Ａの潤滑及び冷却に必要な最低流量となる大きさとすることが好ましい。
【００５７】
また、第１排出通路３１Ａの内径をＤ１とし、第２排出通路３１Ｂの内径Ｄ２とし、これらの通路断面（第１排出通路３１Ａ、第２排出通路３１Ｂが延在する方向と直交する断面）が円形であるとする。このとき、第１排出通路３１Ａの通路断面積Ｓ１はＤ１２×π／４であり、第２排出通路３１Ｂの通路断面積Ｓ２はＤ２２×π／４となる。Ｓ２＞Ｓ１とすることにより、第２排出通路３１Ｂを流れる冷却媒体の流量は、第１排出通路３１Ａを流れる冷却媒体の流量よりも大きくなり、その結果、第１の排出口２７を流れる冷却媒体の流量は、第２の排出口３０を流れる冷却媒体の流量よりも大きくなる。Ｓ２／Ｓ１は、第２の排出口３０を通過する冷却媒体の流量が、軸受７Ａの潤滑に必要な最低流量となる大きさとなる範囲が好ましい。このように、本実施形態において、排出構造１００は、排出通路３２の通路断面積を調整することにより、第１の排出口２７を通過する冷却媒体の流量を、第２の排出口３０を通過する冷却媒体の流量よりも大きくすることもできる。さらに、本実施形態においては、排出通路３２の通路断面積の調整と、第１の排出口２７及び第２の排出口３０の開口面積の調整との両方を用いて、第１の排出口２７及び第２の排出口３０を通過する冷却媒体の流量を調整してもよい。
【００５８】
ハイブリッド油圧ショベル等の建設車両は、一般に駆動系には高い負荷が作用する。例えば、電動機１がハイブリッド油圧ショベルの旋回モータに用いられる場合、ハイブリッド油圧ショベルは、上部旋回体を頻繁に旋回させ、停止させるので、電動機１には連続して高い負荷が作用する。このため、電動機１の発熱量は増加するので、十分な冷却が必要である。したがって、電動機１の筐体６の内部へ供給され、排出される冷却媒体の流量（電動機１とポンプとの間を循環する冷却媒体の流量）は大きくなる。上述したように、第２の排出口３０は、圧力損失が大きくなるので、冷却媒体を排出する流量が大きくなると、そのための動力が増加したり、十分な流量を確保できなかったりするおそれがある。排出構造１００は、圧力損失の低い第１の排出口２７と、これよりも圧力損失が大きい第２の排出口３０との両方から冷却媒体を排出させる。このような構造の場合、圧力損失の低い第１の排出口２７に冷却媒体は流れやすくなる。このため、排出構造１００は、圧力損失の小さい第１の排出口２７から大流量で冷却媒体を効率よく排出できるとともに、軸受７Ａにはある程度の冷却媒体を通過させて軸受７Ａを冷却、潤滑及び洗浄することができる。圧力損失の低い第１の排出口２７からより効率よく冷却媒体を排出させるため、上述したように、排出構造１００は、圧力損失の小さい第１の排出口２７から多くの冷却媒体を排出させるように、第１の排出口２７の開口面積ＳＡを第２の排出口３０の開口面積ＳＣよりも大きくしたり、第２排出通路３１Ｂの通路断面積Ｓ２を第１排出通路３１Ａの通路断面積Ｓ１よりも大きくしたりする。このようにすることで、排出構造１００は、より大流量で冷却媒体を第１の排出口２７から排出させることができる。このように、排出構造１００は、特に、電動機１の発熱量が大きくなって大量の冷却媒体を電動機に供給し、排出する場合に有効である。例えば、ハイブリッド油圧ショベル、ホイールローダ等の建設車両に用いられる電動機に対して排出構造１００は有効である。
【００５９】
排出通路３２は、シャフト８の径方向外側に向かって延在している。このため、排出通路３２は、内部にフィルター３８を設けることができる。このようにすることで、フィルター３８を設置するスペースを新たに設ける必要はないので、省スペース化を図ることができる。また、排出通路３２がシャフト８の径方向外側に向かって延在しているため、排出通路３２は第１フランジ６５の側部に開口する。すなわち、第１の排出口２７を通過した冷却媒体は、排出通路３２へ流入する際に９０度向きを変えて筐体６の外部へ排出される。このように、排出構造１００は、第１フランジ６５の下方、すなわち、シャフト８が第１フランジ６５から突出する方向に冷却媒体を排出しない構造なので、電動機１の出力取り出し側には余分な構造物を配置する必要がなくなる。
【００６０】
図７に示すように、第１の排出口２７は、シャフト８の径方向と直交する方向における寸法Ｗよりもシャフト８の径方向と平行な方向における寸法Ｌの方が大きい（Ｗ＜Ｌ）。Ｗ＞Ｌとして第１の排出口２７の冷却媒体が通過する面積を大きくすると、排出通路３２の内径を大きくする必要があり、第１フランジ６５の厚みの増加を招く。しかし、Ｗ＜Ｌとすることで、第１の排出口２７を排出通路３２に沿って形成できるので、排出通路３２の内径を大きくすることなく第１の排出口２７の冷却媒体が通過する面積を大きくすることができる。
【００６１】
図１０に示すように、電動機１が水平面ＨＰに対して傾斜すると、冷却媒体の液面ＯＰと筐体６の側部６６及び第１フランジ６５との関係も変化する。側部６６に冷却媒体の排出口ＥＸを設けると、電動機１の傾斜が大きくなった場合、ポンプ２１は筐体６内の空気を吸引してしまい、冷却媒体を排出できなくなってしまう。本実施形態の排出構造１００は、第１フランジ６５の筐体６の内部側に設けた第１の排出口２７から冷却媒体を排出する。このため、排出構造１００は、側部６６に設けた排出口ＥＸからは冷却媒体を排出できなくなる程度に電動機１が傾斜した場合でも、第１の排出口２７から冷却媒体を排出させることができる。このように、排出構造１００は、側部６６に冷却媒体の排出口ＥＸを設けた場合と比較して、電動機１の水平面ＨＰに対する傾斜がより大きくなった場合でも、筐体６内の冷却媒体を排出させることができるので、傾斜地でも作業を行う建設車両に好適である。
【００６２】
上述したように、第１の排出口２７は、筐体６の中心、すなわち回転中心軸Ｚｒに近い位置に設けることが好ましい。本実施形態では、図７に示すように、第１の排出口２７は、筐体６の側部６６の内周面６１５よりも内側に設けられている。このようにすることで、排出構造１００は、電動機１が傾斜した場合に、冷却媒体をより確実に第１の排出口２７から排出させることができる。また、側部６６に排出口ＥＸを設けた場合、排出口ＥＸの側部６６の内周面側における開口を回転中心軸Ｚｒに近づけるためには、側部６６の肉厚を大きくする必要があるが、これには多くの制約があるため、実現が困難である。特に、側部６６がウォータージャケット６１２を有している場合、前記制約はより多くなる。排出構造１００は、第１の排出口２７を第１フランジ６５に設けることにより、第１の排出口２７を配置する際の自由度が向上するため、容易に第１の排出口２７を回転中心軸Ｚｒに接近させることができる。
【００６３】
第１フランジ６５と側部６６とは、図５に示すボルト４０を図７から図９に示すねじ穴４１へねじ込むことにとって取り付けられる。ねじ穴４１は、円板形状の部材である第１フランジ６５の周方向に向かって等間隔で設けられている。このため、第１フランジ６５と側部６６との周方向における位置関係をある程度自由に選択することができる。その結果、第１フランジ６５に設けられた冷却媒体排出口６５１と側部６６に設けられた冷却水導入口６１３とを同じ側に配置したり、異なる側に配置したりすることができる。このように排出構造１００は、冷却媒体排出口６５１と接続される排出通路３２を設けることにより、冷却媒体排出口６５１の位置を側部６６とは独立して調整することができるので、電動機１をハイブリッド油圧ショベル１０等に搭載する際の自由度が向上する。
【００６４】
以上、本実施形態は、電動機の筐体の下部に設けた第１の排出口と、軸受と隣接して設けられて軸受から流出する筐体内の冷却媒体を通過させる第２の排出口との両方から筐体内の冷却媒体を排出する。このようにすることで、筐体内に残留する冷却媒体を低減できるとともに、前記軸受が支持するシャフトの一方の端部側において前記軸受と隣接する部分、より具体的には第２の排出口に蓄積される異物等を低減することができる。特に、電動機を縦置き、すなわち、シャフトが重力の作用する方向に向かうように設置して使用する用途に好適である。また、本実施形態は、ローターコア内に冷却通路を有する電動機を例としたが、本実施形態の冷却媒体排出構造は、電動機の冷却構造がどのような形態であっても適用できる。すなわち、電動機の筐体内に軸受及び冷却媒体を有するものであれば、本実施形態の冷却媒体排出構造が適用できる。
【符号の説明】
【００６５】
１ 電動機
２ 冷却構造
６ 筐体
７Ａ、７Ｂ 軸受
８ シャフト
９ ステーター
１０ ハイブリッド油圧ショベル
２１ ポンプ
２２ 通路
２３ 軸受用通路
２４、３８ フィルター
２５ リリーフ通路
２６ リリーフ弁
２７ 第１の排出口
２８ ローター用通路
２９ 軸受外空間
３０ 第２の排出口
３１Ａ 第１排出通路
３１Ｂ 第２排出通路
３２ 排出通路
３４ シール
３５ ガスケット
３９ 油溜まり部
６１ 第２フランジ
６５ 第１フランジ
６６ 側部
８２ ローターコア
８３、８４ バランスプレート
９１ ステーターコア
９２ コイル
１００ 排出構造
６１２ ウォータージャケット
６１５ 内周面
６５１ 冷却媒体排出口
８１１ 軸方向通路
８１２ 径方向通路
８１３ シャフト内冷却媒体通路
８２１ ローターコア貫通孔
８３１ バランスプレート貫通孔
８４１ 凹部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機を油で冷却する電動機の冷却媒体排出構造及び電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機は様々な用途に用いられるが、ステーターが有するコイルのジュール発熱及びローターコアの渦電流損失及びヒステリシス損失等によって発熱する。電動機を冷却するため、例えば、油等の冷却媒体を用いて電動機を冷却する技術が記載されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−０２０３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された技術は、電動モータ（電動機）内から冷却液（冷却媒体）を排出する冷却液導出口を有しているが、この冷却液導出口は、電動機モータのモータハウジング（筐体）の側部に設けられているため、電動機の冷却中において、底部の冷却液を排出し切れないおそれがある。その結果、電動機の筐体内に冷却媒体が残留して、入れ替わらない冷却媒体が発生するおそれがある。本発明は、冷却媒体で電動機を冷却するにあたって、電動機の筐体内に滞留して排出されない冷却媒体を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、筐体内にローターコアが取り付けられるシャフトが配置される電動機を冷却した冷却媒体を前記筐体から排出するにあたり、軸受を介して前記シャフトを支持し、かつ前記筐体の一方の端部に配置される端部側部材に設けられて、前記筐体内の冷却媒体を通過させる第１の排出口と、前記端部側部材に設けられ、かつ前記端部側部材に支持される軸受を通過した前記筐体内の冷却媒体を通過させる第２の排出口と、前記第１の排出口及び前記第２の排出口を通過した前記冷却媒体を前記筐体の外部へ排出する排出通路と、を含むことを特徴とする電動機の冷却媒体排出構造である。
【０００６】
本発明の望ましい態様として、前記第１の排出口の開口面積は、前記第２の排出口の開口面積よりも大きいことが好ましい。
【０００７】
本発明の望ましい態様として、前記第１の排出口は、前記筐体の内周面よりも内側に設けられることが好ましい。
【０００８】
本発明の望ましい態様として、前記排出通路は、前記シャフトの径方向外側に向かって延在することが好ましい。
【０００９】
本発明の望ましい態様として、前記第１の排出口は、前記シャフトの径方向と直交する方向における寸法よりも前記シャフトの径方向と平行な方向における寸法の方が大きいことが好ましい。
【００１０】
本発明の望ましい態様として、前記端部側部材は、前記筐体の一方の端部に取り付けられる円板形状の部材であることが好ましい。
【００１１】
本発明の望ましい態様として、前記排出通路は、前記冷却媒体から異物を取り除くフィルターを有することが好ましい。
【００１２】
本発明の望ましい態様として、前記排出通路は、前記第１の排出口と前記第２の排出口とで共通であることが好ましい。
【００１３】
本発明は、前記電動機の冷却媒体排出構造を備えることを特徴とする電動機である。
【００１４】
本発明は、筐体内にローターコアが取り付けられるシャフトが配置される建設機械の上部旋回体を回転駆動する電動機であって、軸受を介して前記シャフトを支持し、かつ前記筐体の一方の端部に配置される端部側部材であって前記筐体の内周面よりも内側に設けられて、前記筐体内の冷却媒体を通過させる第１の排出口と、前記端部側部材に設けられ、かつ前記端部側部材に支持される軸受を通過した前記筐体内の冷却媒体を通過させる第２の排出口と、前記シャフトの径方向外側に向かって延在して、前記第１の排出口及び前記第２の排出口を通過した前記冷却媒体を前記筐体の外部へ排出する排出通路と、を含み、前記第１の排出口は、開口面積が前記第２の排出口の開口面積よりも大きく、前記シャフトの径方向と直交する方向における寸法よりも前記シャフトの径方向と平行な方向における寸法の方が大きいことを特徴とする電動機である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、冷却媒体で電動機を冷却するにあたって、電動機の筐体内に滞留して排出されない冷却媒体を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、旋回用の電動機に本実施形態に係る電動機を用いたハイブリッド油圧ショベルを示す平面図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る電動機の冷却構造を示す模式図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る電動機を示す正面図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る電動機の平面図である。
【図５】図５は、図４のＶ−Ｖ矢視図である。
【図６】図６は、図３のVI−VI矢視図である。
【図７】図７は、図５のＡ−Ａ矢視図である。
【図８】図８は、図５のＢ−Ｂ矢視図である。
【図９】図９は、図５のＣ−Ｃ矢視図である。
【図１０】図１０は、電動機が水平面に対して傾斜した状態における冷却媒体の液面の状態を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００１８】
＜ハイブリッド油圧ショベル＞
図１は、旋回用の電動機に本実施形態に係る電動機を用いたハイブリッド油圧ショベルを示す平面図である。ハイブリッド油圧ショベル１０は、下部走行体をなす左右一対の履帯１１と、上部旋回体１２と、下部走行体と上部旋回体１２とを連結するスイングサークル１３と、旋回モータとして機能する電動機１と、スイングピニオン１Ａと、ブーム１４、アーム１５及びバケット１６を含むとともに上部旋回体１２に取り付けられた作業機１７とを有する。
【００１９】
左右一対の履帯１１は、右走行油圧モータと左走行油圧モータとにより駆動されて、ハイブリッド油圧ショベル１０を走行させる。上部旋回体１２は、旋回モータとして機能する電動機１により旋回する。上部旋回体１２にはスイングサークル１３のアウターレースが固定されており、下部走行体にはスイングサークル１３のインナーレースが固定されている。このような構造によって、スイングサークル１３は上部旋回体１２と下部走行体とを連結する。電動機１は、縦置き、すなわち、ハイブリッド油圧ショベル１０を水平面に設置した場合において、電動機１の入出力シャフトが重力の作用する方向に向かうように設置される。電動機１の入出力シャフトは、減速機構を備えたスイングマシナリを介してスイングピニオン１Ａと連結している。スイングピニオン１Ａは、スイングサークル１３のインナーレースに取り付けられた内歯に噛み合っている。電動機１の駆動力は、前記スイングマシナリを介してスイングピニオン１Ａに伝達されて、上部旋回体１２を旋回させる。ブーム１４、アーム１５及びバケット１６は、図示しない油圧ポンプから圧送される作動油によって、コントロールバルブを介して各々ブーム１４用、アーム１５用、バケット１６用の油圧シリンダによって駆動されて、掘削等の作業を実行する。
【００２０】
このハイブリッド油圧ショベル１０は、内燃機関で発電機及び油圧ポンプを駆動するとともに、発電機の電力で図示しないインバータを介して電動機１を駆動して、上部旋回体１２を旋回させる。さらに、ハイブリッド油圧ショベル１０は、電動機１を発電機として用いて、上部旋回体１２を停止させる際に必要な制動力を発生させるとともに、前記制動力によって電動機１が発電した電力を、キャパシタ又は二次電池等の蓄電装置に蓄える。このように、ハイブリッド油圧ショベル１０は、いわゆるハイブリッド方式の建設車両である。本実施形態においては、電動機１を建設車両の一種であるハイブリッド油圧ショベル１０の旋回モータとして用いた例を説明するが、電動機１の適用対象はこれに限定されるものではない。なお、ハイブリッド油圧ショベル１０は、内燃機関を有さない方式、すなわち、蓄電装置の電力で駆動される方式であってもよい。次に、本実施形態に係る電動機を説明する。
【００２１】
＜電動機の冷却構造＞
図２は、本実施形態に係る電動機の冷却構造を示す模式図である。電動機１は、例えば、油等の冷却媒体によって冷却されるとともに、前記冷却媒体で軸受７Ｂを潤滑する。電動機１の冷却構造２は、ポンプ２１と、ポンプ用電動機５と、通路２２と、軸受用通路２３と、ローター用通路２８と、油溜まり部３９と、排出通路３２と、フィルター２４と、リリーフ通路２５と、リリーフ弁２６と、フィルター３８とを含む。フィルター３８とポンプ２１との間には、冷却媒体を冷却する冷却器を設けてもよい。ポンプ２１と、ポンプ用電動機５とは、ポンプ用電動機５の入出力軸５Ａによって連結されている。ポンプ２１の駆動手段は、ポンプ用電動機５以外であってもよく、例えば、図１に示すハイブリッド油圧ショベル１０の動力発生源である内燃機関であってもよい。本実施形態において、フィルター２４とフィルター３８とは電動機１に内蔵されている。
【００２２】
電動機１を冷却する場合、ポンプ用電動機５がポンプ２１を駆動する。すると、ポンプ２１は、排出通路３２から冷却媒体を吸引し、通路２２に吐出する。冷却媒体は、フィルター２４を通過する過程で異物等が取り除かれて、軸受用通路２３及びローター用通路２８へ流入する。軸受用通路２３へ流入した冷却用媒体は、軸受７Ｂを冷却及び潤滑した後、排出通路３２に集められる。ローター用通路２８へ流入した冷却媒体は、電動機１のローターコア及びコイルを冷却した後、排出通路３２に集められる。排出通路３２へ集められた冷却媒体は、フィルター３８で異物が取り除かれて、再びポンプ２１に吸引され、通路２２へ吐出される。
【００２３】
通路２２は、ポンプ２１の吐出口に接続されており、電動機１内でフィルター２４の入口側とリリーフ通路２５とに分岐する。フィルター２４の出口側に設けられた冷却媒体を通過させる通路は、軸受用通路２３と、ローター用通路２８とに分岐する。軸受用通路２３は、軸受７Ｂに冷却媒体を供給して、これを冷却及び潤滑する。ローター用通路２８は、電動機１のローターに冷却媒体を供給し、これを冷却する。なお、冷却構造２は、軸受用通路２３を必ずしも有する必要はない。軸受７Ｂ及びローター用通路２８を冷却等した冷却媒体は、油溜まり部３９に集められる。排出通路３２は、油溜まり部３８とフィルター３９とを接続する。油溜まり部３９に集められた冷却媒体は、排出通路３２内のフィルター３８を通過する。フィルター３８とポンプ２１の入口側とは、冷却媒体を通過させる通路で接続されており、フィルター３８を通過した冷却媒体がポンプ２１に吸引される。通路２２から分岐したリリーフ通路２５は、リリーフ弁２６の入口に接続される。リリーフ弁２６の出口側は、フィルター２４の出口側と接続される。
【００２４】
例えば、フィルター２４が目詰まりして、冷却媒体がフィルター２４へ流れにくくなると、通路２２及びリリーフ通路２５の圧力が上昇する。リリーフ通路２５内における冷却媒体の圧力がリリーフ弁２６の開弁圧力を超えると、リリーフ弁２６が開く。そして、リリーフ弁２６は、フィルター２４をバイパスして冷却媒体を軸受用通路２３及びローター用通路２８に流す。このようにして、冷却構造２は、フィルター２４が目詰まり等した場合でも、リリーフ弁２６が冷却媒体を軸受用通路２３及びローター用通路２８に流して、軸受７Ｂの冷却及び潤滑並びにローターコア等の冷却を維持することができる。次に、電動機１の構造を説明する。
【００２５】
＜電動機＞
図３は、本実施形態に係る電動機を示す正面図である。図４は、本実施形態に係る電動機の平面図である。図５は、図４のＶ−Ｖ矢視図である。図６は、図３のVI−VI矢視図である。図３に示すように、電動機１は、筒型形状の筐体６の内部に入出力軸としてのシャフト８と、シャフト８に取り付けられたローターコア８２と、ローターコア８２の外周部に配置されたステーター９とを有する。すなわち、電動機１は、筒型形状の筐体６内にローターコア８２が取り付けられるシャフト８が配置される構造である。シャフト８は、両側に軸受７Ａ、７Ｂが取り付けられており、軸受７Ａ、７Ｂを介して筐体６に回転可能に支持される。
【００２６】
筐体６は、筒型形状の部材である側部６６と、側部６６の一方の端部（シャフト８の入出力側における端部）に取り付けられる端部側部材としての第１フランジ６５と、側部６６の他方の端部に取り付けられる円板形状の第２フランジ６１と、を有する。側部６６と、第１フランジ６５と、第２フランジ６１とで囲まれる空間が、筐体６の内部になる。第１フランジ６５は、電動機１が使用される状態において、下方（重力の作用する方向側であり、図３、図５においては矢印Ｇで示す方向側）に配置される。例えば、電動機１が図１に示すハイブリッド油圧ショベル１０に搭載される場合、ハイブリッド油圧ショベル１０が水平面に接地している状態を電動機１が使用される状態であるとして、その状態において下方となる位置に第１フランジ６５が配置される。
【００２７】
側部６６は、内周面が円筒形状の部材である。側部６６には、電動機１を冷却する水を、後述するウォータージャケットに導入するための冷却水導入口６１３と、前記ウォータージャケットから前記冷却水を排出するための冷却水排出口６１４とを有する。前記ウォータージャケットには、水以外の冷却媒体、例えば、油等を導入して電動機１を冷却してもよい。
【００２８】
第１フランジ６５は、円板形状の部材である。第１第１フランジ６５は、電動機１の運転中において、筐体６の内部から冷却媒体を排出して、図２に示すポンプ２１へ導くための冷却媒体排出口６５１を有している。また、第１フランジ６５は、電動機１を保守・点検する際に、筐体６内の冷却媒体を抜き取るためのドレーン口６５２を有している。端部側部材としての第１フランジ６５は、筐体６の一方の端部に配置されて、シャフト８が貫通している。第１フランジ６５から貫通したシャフト８に、動力伝達用のジョイント又は減速機の入力シャフト等が取り付けられる。本実施形態において、第１フランジ６５は側部６６と別部材であるが、第１フランジ６５と側部６６とを同一の部材として製造してもよい。
【００２９】
第２フランジ６１は、電動機１が使用される状態において、上方、すなわち、重力が作用する方向とは反対側に配置される。第２フランジ６１は、凸部６２と、冷却媒体分配部６３と、冷却媒体入口６３１とを有する。冷却媒体入口６３１は、図１に示すポンプ２１から吐出された冷却媒体を筐体６の内部に導入するためのものである。冷却媒体入口６３１は、冷却媒体分配部６３に接続されている。次に、電動機１の内部構造について説明する。
【００３０】
＜電動機の内部構造＞
図５に示すように、シャフト８に取り付けられた軸受７Ａは第１フランジ６５に取り付けられ、軸受７Ｂは第２フランジ６１に取り付けられる。軸受７Ａは、第１フランジ６５側、すなわち、電動機１のシャフト８の入出力側に配置される。シャフト８は、両側に設けられた２つの軸受７Ａ、７Ｂによって筐体６に回転可能に支持されて、回転中心軸Ｚｒを中心として回転する。回転中心軸Ｚｒは、シャフト８の中心軸である。
【００３１】
シャフト８の外周部に取り付けられるローターコア８２は、複数の鋼板（電磁鋼板）を積層した構造体である。ローターコア８２は、前記鋼板が積層された方向（積層方向）の両側から、バランスプレート８３、８４によって挟持される。バランスプレート８３、８４は、ローターコア８２を構成する複数の鋼板が分離しないように、シャフト８に取り付けられて、前記複数の鋼板に圧縮力を与えている。第１フランジ６５側のバランスプレート８４は、第１フランジ６５側、すなわち、電動機１のシャフト８の入出力側に配置される。ローターコア８２の外周部には、ステーター９が配置される。ステーター９は、筐体６の側部６６の内周部に取り付けられる。ステーター９は、ステーターコア９１にコイル９２が巻き付けられた構造体である。コイル９２のステーターコア９１から突出した部分が、コイルエンドである。ステーターコア９１は、複数の鋼板（電磁鋼板）を積層した構造体である。
【００３２】
シャフト８は、中心軸に沿って延在する軸方向通路８１１と、軸方向通路８１１からシャフト８の径方向外側に向かって延在してシャフト８の表面に開口する複数の径方向通路８１２とを有する。軸方向通路８１１と径方向通路８１２とが、シャフト内冷却媒体通路８１３となる。バランスプレート８４は、ローターコア８２と接する側に凹部８４１を有する。ローターコア８２は、複数の鋼板の積層方向、すなわちシャフト８の中心軸方向に向かってローターコア８２を貫通するローターコア貫通孔８２１を有する。また、ローターコア８２は、図示しない複数の永久磁石を有する。第２フランジ６１側のバランスプレート８３は、シャフト８の中心軸方向に向かうバランスプレート貫通孔８３１を有する。シャフト内冷却媒体通路８１３、凹部８４１、ローターコア貫通孔８２１及びバランスプレート貫通孔８３１は、それぞれ連通して冷却媒体が通過する通路となる。これらは、回転体であるシャフト８及びローターコア８２に設けられて、冷却媒体を通過させる、回転体側冷却媒体通路となる。
【００３３】
第２フランジ６１の凸部６２は、貫通孔６２１を有している。貫通孔６２１は、静止系から回転系であるシャフト８に冷却媒体を供給するための連結部材６４を有している。連結部材６４は、内部を貫通する冷却媒体導入通路６４１を有している。冷却媒体導入通路６４１は、シャフト８の軸方向通路８１１の開口部と対向しており、軸方向通路８１１に冷却媒体を導入する。凸部６２は、軸受７Ｂに冷却媒体を供給する軸受側通路６２３を有する。軸受７Ｂは、軸受側通路６２３から冷却媒体が供給される。
【００３４】
図６に示すように、凸部６２に取り付けられる冷却媒体分配部６３は、冷却媒体入口６３１からの冷却媒体を配分する第１冷却媒体分配通路６３３と、第２冷却媒体分配通路６３５と、第３冷却媒体分配通路６３６と、第４冷却媒体分配通路６３７とを有する。また、冷却媒体分配部６３は、フィルター２４を格納するフィルター格納部６３４と、リリーフ通路２５と、リリーフ弁２６とを有する。冷却媒体入口６３１は、第１冷却媒体分配通路６３３を介してフィルター格納部６３４とつながっている。
【００３５】
第２冷却媒体分配通路６３５は、フィルター格納部６３４とつながっており、フィルター２４を通過した冷却媒体の一部を連結部材６４の冷却媒体導入通路６４１へ導入する。第２冷却媒体分配通路６３５と冷却媒体導入通路６４１とが、図２、図５に示すローター用通路２８に相当する。第３冷却媒体分配通路６３６は、フィルター格納部６３４とつながっており、フィルター２４を通過し、冷却媒体導入通路６４１へ導入された冷却媒体の残りを、第４冷却媒体分配通路６３７に導入する。第３冷却媒体分配通路６３６と、第４冷却媒体分配通路６３７と、軸受側通路６２３とが、図２、図５に示す軸受用通路２３に相当する。
【００３６】
リリーフ通路２５は、冷却媒体入口６３１とリリーフ弁２６とを接続している。リリーフ弁２６は、フィルター２４をバイパスするように、リリーフ通路２５と第２冷却媒体分配通路６３５及び第３冷却媒体分配通路６３６との間に介在する。リリーフ通路２５内の冷却媒体の圧力がリリーフ弁２６の開弁圧力を超えるとリリーフ弁２６が開き、冷却媒体入口６３１からの冷却媒体を、フィルター２４をバイパスして第２冷却媒体分配通路６３５及び第３冷却媒体分配通路６３６に流す。リリーフ弁２６の開弁圧力は、例えば、フィルター２４が目詰まりして交換が必要になったときにおけるリリーフ通路２５内の圧力に設定することができる。このようにすれば、フィルター２４が目詰まりして交換が必要になったときであっても、確実に軸受７Ｂ及びローターコア８２等に冷却媒体を供給することができる。また、リリーフ弁２６の開弁圧力を前述したように設定するとともに、リリーフ弁２６が開いたことを報知する手段を用意しておけば、リリーフ弁２６が開いたことによりフィルター２４の交換時期を報知することができる。
【００３７】
凸部６２、すなわち静止系に軸受用通路２３を設けることにより、冷却媒体の供給は、ローターコア８２の回転の影響を受けない。このため、シャフト８側から軸受７Ｂに油路を形成する場合と比較して、ローターコア８２の回転にともなう冷却媒体の変動を抑制できる。その結果、軸受７Ｂへ適切な量の冷却媒体を供給することができる。
【００３８】
＜電動機の冷却＞
冷却媒体分配部６３の冷却媒体入口６３１から供給され、フィルター２４を通過した冷却媒体の一部は、ローター用通路２８を通ってシャフト内冷却媒体通路８１３の軸方向通路８１１に流入する。この冷却媒体は、径方向通路８１２を通過してバランスプレート８４の凹部８４１を通ってローターコア貫通孔８２１に流入する。冷却媒体は、ローターコア貫通孔８２１を通過する過程でローターコア８２及び図示しない永久磁石を冷却した後、バランスプレート８３のバランスプレート貫通孔８３１から流出する。ローターコア８２が回転している場合、バランスプレート貫通孔８３１から流出した冷却媒体は、遠心力によりステーター９のコイルエンド（コイル９２がステーターコア９１から突出した部分）に供給される。この冷却媒体は、筐体６内を下方に流れる過程でステーター９を冷却して、第１フランジ６５の筐体６の内部側に設けられた第１の排出口２７に集められる。図５の符号ＯＬは、油溜まり部３９に溜まる冷却媒体の液面を示している。このように、油溜まり部３９に溜まる冷却媒体の量は、図５に示すように、第１のフランジ側に向けて突出しているコイルエンドの一部が常に浸かる程度に冷却媒体排出口６５１からの排出量が調節されていて、前記コイルエンドを冷却するようになっている。
【００３９】
冷却媒体分配部６３の冷却媒体入口６３１から供給され、フィルター２４を通過した冷却媒体のうち、ローター用通路２８に流入しなかった冷却媒体は、軸受用通路２３に流入して、軸受７Ｂに供給される。この冷却媒体は、軸受７Ｂを冷却及び潤滑した後、筐体６内を下方に流れる。その過程で、ローターコア８２及び図示しない永久磁石と接してこれを冷却する。ローターコア８２と接した冷却媒体の一部は、遠心力によりローターコア８２の径方向外側のステーター９に供給されてこれを冷却する。ステーター９を冷却した冷却媒体は、筐体６内を下方に流れて、第１フランジ６５の筐体６の内部側に設けられた油溜まり部３９に集められる。油溜まり部３９に集められた冷却媒体は、軸受７Ａの内輪と外輪と転動体との間の空間を通って、後述する第２の排出口３０に流入する。その結果、油溜まり部３９に集められた冷却媒体は、軸受７Ａを冷却し、潤滑する。
【００４０】
このように、冷却媒体は、ローターコア８２及びステーター９を冷却するとともに、軸受７Ａ、７Ｂを冷却及び潤滑する。この他にも、上述したように、筐体６の側部６６が有するウォータージャケット６１２へ冷却水導入口６１３から冷却水が供給される。この冷却水は、筐体６を介して主にステーター９を冷却する。第１フランジ６５と側部６６との間には、ウォータージャケット６１２を封止するための封止部材として、ガスケット３５が設けられる。ガスケット３５は、側部６６と第１フランジ６５との間から筐体６の内部の冷却媒体が流出し、ウォータージャケット６１２に混入したり、筐体６の外部に流出したりすることを回避するためのオイルシールとしての機能も有する。次に、油溜まり部３９に集められた冷却媒体を筐体６の外部へ排出する構造、すなわち、本実施形態に係る電動機の冷却媒体排出構造について説明する。
【００４１】
＜電動機の冷却媒体排出構造＞
図７は、図５のＡ−Ａ矢視図である。図８は、図５のＢ−Ｂ矢視図である。図９は、図５のＣ−Ｃ矢視図である。図１０は、電動機が水平面に対して傾斜した状態における冷却媒体の液面の状態を示す概念図である。電動機の冷却媒体排出構造（以下、必要に応じて排出構造という）１００は、第１の排出口２７と、第２の排出口３０と、排出通路３２とを含む。
【００４２】
第１フランジ６５は、円板形状の構造体である。第１フランジ６５は、一方の表面から突出する円弧状の凸部６５Ｔを有する。凸部６５Ｔの径方向内側には、軸受７Ａを支持する段差が形成されている。軸受７Ａは、前記段差に収められた後、Ｃリング（Ｃ形状の板状部材）３７で第１フランジ６５に固定される。第１の排出口２７は、凸部６５の径方向外側に設けられる。第１の排出口２７は、凸部６５Ｔの頂部（Ｃリング３７が凸部６５と接触する部分）よりも低い位置（第１のフランジ６５が有する前記一方の表面）に開口する部分である。第２の排出口３０は、凸部６５の径方向内側に設けられて、電動機１の筐体６の内部、より具体的には油溜め３９から軸受７Ａを通過した冷却媒体が排出通路３２へ流出する部分である。
【００４３】
このように、第１の排出口２７は、筐体６の一方の端部に配置されるとともに前記シャフトが貫通する端部側部材（本実施形態では第１フランジ６５）に設けられて、冷却媒体を通過させる。第１の排出口２７は、筐体６の油溜め３９、本実施形態においては前記端部側部材としての第１フランジ６５に開口して、筐体６内の冷却媒体を排出通路３２へ通過させる部分である。第２の排出口３０は、前記端部側部材（本実施形態では第１フランジ６５）に設けられて、軸受７Ａを通過した油溜まり部３９の冷却媒体、すなわち、筐体６内の冷却媒体を通過させる。排出通路３２は、第１の排出口２７及び第２の排出口３０を通過した冷却媒体を筐体６の外部へ排出する。
【００４４】
本実施形態において、第１フランジ６５の凸部６５Ｔの径方向内側には、軸受７Ａから筐体６内の冷却媒体が流出する空間（軸受外空間）２９が設けられる。ここで、軸受７Ａの下方（シャフト８の一方の端部側であり、この例ではシャフト８が第１フランジ６５から突出する側）には、第１フランジ６５とシャフト８との間から冷却媒体が流出することを回避するため、シール３４が設けられる。シール３４は、第１フランジ６５とシャフト８との間に介在して、冷却媒体の漏れを抑制する。本実施形態において、軸受外空間２９は、第１フランジ６５と、軸受７Ａと、シール３４とで囲まれる空間である。第２の排出口３０は、軸受外空間２９に排出通路３２が開口する部分である。軸受外空間２９は、軸受７Ａから冷却媒体が流出する部分よりもシャフト８の一方の端部側に配置される。
【００４５】
第２の排出口３０は、軸受７Ａを通過した筐体６内（より具体的には筐体６の油溜め３９）の冷却媒体を、排出通路３２へ通過させる部分である。なお、電動機１は、軸受外空間２９を必ずしも有している必要はない。この場合、第２の排出口３０は、軸受７Ａと排出通路３２との間に設けられて、軸受７Ａを通過した筐体６内の冷却媒体を排出通路３２に通過させる部分である。
【００４６】
本実施形態において、排出通路３２は、第１排出通路３１Ａと第２排出通路３１Ｂとを含む。第１排出通路３１Ａは、第２の排出口３０と接続された通路であり、第２の排出口３０から第１の排出口２７までを接続する部分である。第２排出通路３１Ｂは、第１の排出口２７と接続された通路であり、第１の排出口２７よりも冷却媒体の流れ方向下流側の部分である。
【００４７】
第１の排出口２７は、図５、図７、図８に示すように、第１フランジ６５の筐体６側に開口している。図８において、第１の排出口２７は、ハッチングで示す部分である。第１の排出口２７は、排出通路３２と連通しており、第１の排出口２７を通過した冷却媒体は、排出通路３２へ流入する。排出通路３２は、冷却媒体排出口６５１と接続している。排出通路３２を通過した冷却媒体は、冷却媒体排出口６５１を通過して、図２に示すポンプ２１に吸引された後、図２に示す通路２２に吐出された後、再び筐体６内に戻ってローターコア８２及びステーター９等を冷却する。本実施形態において、第１フランジ６５は、ドレーン通路３２Ｄを介してドレーン口６５２と接続するドレーン用排出口２７Ｄも有しているが、ドレーン用排出口２７Ｄ及びドレーン通路３２Ｄは、第１の排出口２７及び排出通路３２と同様の構造である。なお、本実施形態において、ドレーン用排出口２７Ｄ及びドレーン通路３２Ｄは、第１の排出口２７及び排出通路３２と別個に設けたが、ドレーン用排出口２７Ｄ及びドレーン通路３２Ｄを設けなくてもよい。この場合、図３に示すドレーン口６５２も不要である。ドレーン用排出口２７Ｄ、ドレーン通路３２Ｄ及びドレーン口６５２を設けない場合、冷却媒体排出口６５１に接続される電動機１の搭載対象（例えば、建設車両）側の通路（配管）にドレーンの分岐通路（分岐配管）を設ける。そして、第１の排出口２７、排出通路３２及び前記分岐通路を用いてドレーンを行う。このようにすれば、ドレーン用排出口２７Ｄ及びドレーン通路３２Ｄを第１フランジ６５に形成する必要はないので、加工の手間を低減できるとともに、第１フランジ６５の強度低下も抑制できる。
【００４８】
図５、図８に示すように、第２の排出口３０は、軸受７Ａから流出した冷却媒体が排出通路３２（より具体的には、第１排出通路３１Ａ）に流出する部分である。図８は、図５のＢ−Ｂ断面を現しているが、この断面においては、軸受７Ａの外輪７ｏと、球（転動体）７ｂの一部と、内輪７ｉとが現れている。球７ｂ間に、軸受外空間２９が現れている。また、軸受外空間２９に、第２の排出口３０が開口している。第２の排出口３０を通過した冷却媒体は、排出通路３２（より具体的には、第１排出通路３１Ａ）に流入する。
【００４９】
排出通路３２へ流入した冷却媒体は、冷却媒体排出口６５１を通過して、図２に示すポンプ２１に吸引された後、図２に示す通路２２に吐出されて、再び筐体６内に戻ってローターコア８２及びステーター９等を冷却する。本実施形態において、第１排出通路３１Ａの通路断面積と第２排出通路３１Ｂの通路断面積とは同じ大きさであっても異なっていてもよい。本実施形態において、図８に示すように、ドレーン通路３２Ｄはドレーン用第２の排出口３０Ｄと接続される。冷却媒体を筐体６内から抜き取る場合、ドレーン用第２の排出口３０Ｄを通過した冷却媒体は、ドレーン通路３２Ｄへ流入する。
【００５０】
本実施形態において、排出通路３２は、第１の排出口２７と第２の排出口３０とで共通である。第１の排出口２７と第２の排出口３０とがそれぞれ別個に排出通路を持つと、第１フランジ６５の加工が増えるが、第１の排出口２７と第２の排出口３０とで排出通路３２を共通にすると、前記加工を少なくすることができる。また、排出通路３２を共通にすることで、排出通路の数を低減できるので、第１フランジ６５強度の低下を抑制できる。さらに、第１の排出口２７と第２の排出口３０とがそれぞれ別個に排出通路を持つと、それぞれの排出口を第１フランジ６５の側面に設ける必要があるので、配管が増加する。車両では配管を通すスペースの確保が必要となるので、配管は少ない方が好ましい。第１の排出口２７と第２の排出口３０とで排出通路３２を共通にすることにより、第１フランジ６５の側面に設ける排出口を一つにすることができるので、配管の数を低減でき、好ましい。なお、第１の排出口２７と第２の排出口３０とは、それぞれ別個に排出通路を有していてもよい。
【００５１】
排出構造１００は、第１フランジ６５の筐体６の内部側における表面、すなわち、筐体６の内部の下方に設けられた第１の排出口２７から、排出通路３２を介して筐体６内の冷却媒体を排出させる。このため、排出構造１００は、重力の作用を利用して第１の排出口２７へ冷却媒体を導くことができるので、筐体６内に滞留して排出されない冷却媒体を低減することができる。その結果、排出構造１００は、筐体６内に滞留する冷却媒体を最小限に抑えて、筐体６内の冷却媒体を確実に外部に排出することができる。また、排出構造１００は、第２の排出口３０から軸受７Ａを通過して軸受外空間２９に流入した冷却媒体を、排出通路３２から排出させる。このため、軸受外空間２９に溜まった冷却媒体を確実に排出させることができる。
【００５２】
軸受外空間２９には、ステーター９のコイル９２を被覆するワニス、電動機１の摺動部分からの金属屑等の切削屑、軸受７Ａ、７Ｂの摩耗粉等が異物として溜まりやすい。特に、電動機１は、コイル９２の一部分が冷却媒体に浸かっているので、軸受外空間２９には前記異物が溜まりやすくなる。排出構造１００は、第２の排出口３０と排出通路３２とを接続し、第２の排出口３０の冷却媒体を排出通路３２から筐体６の外部へ排出させる。このため、軸受外空間２９内の前記異物は、冷却媒体とともに排出されるので、軸受外空間２９内に蓄積される異物を極小にすることができる。軸受外空間２９内の冷却媒体は、シール３４に接しているが、軸受外空間２９内の前記異物の量が極小になることで、シール３４の耐久性低下が抑制される。また、軸受外空間２９内の冷却媒体に混入した異物が軸受７Ａに侵入するおそれもほとんどないので、異物の噛みこみ、異物による傷又は異物によるかじり等に起因する軸受７Ａの耐久性低下の抑制にも効果的である。また、軸受７Ａを通過する油量が低減されることで、軸受７Ａを通過する異物の量も低減できるので、シール３４及び軸受７Ａの耐久性低下を抑制できる。また、後述するように、第１の排出口２７の開口面積の方が第２の排出口３０の開口面積よりも大きいので、冷却媒体の多くは第１の排出口２７を通過する。このため、第２の排出口３０は、軸受７Ａの潤滑及び冷却に必要な量を超えた過剰な流量で冷却媒体が通過することを回避できる。その結果、冷却構造２は、シール３４及び軸受７Ａの耐久性低下をより効果的に抑制できる。
【００５３】
また、軸受７Ａを介して軸受外空間２９内へ異物が入ったとしても、上述したように、軸受外空間２９内の異物は冷却媒体とともに確実に排出される。このため、軸受７Ａからの異物の侵入を防止するために軸受７Ａにシールを設ける必要はない。その結果、コスト低減及びシールによる摺動抵抗の低減を図ることができる。さらに、軸受７Ａにシールを設けない場合には、電動機１の運転中に軸受７Ａを冷却媒体が通過するが、冷却媒体は、軸受７Ａ、より具体的には外輪７ｏと内輪７ｉと球７ｂとの間を流れる。この作用により、外輪７ｏ、内輪７ｉ及び球７ｂの表面を洗浄する効果も得られる。前記洗浄により、外輪７ｏ、内輪７ｉ及び球７ｂの表面に付着した異物を取り除くことができるので、排出構造１００は、軸受７Ａの耐久性低下を効果的に抑制することができる。
【００５４】
これまでの技術では、軸受の中に溜まった冷却媒体をほとんど排出できなかったので、冷却媒体中に存在する異物によるかじり又は傷等が軸受に発生するおそれがあった。排出構造１００は、上述したように、軸受７Ａ及び軸受外空間２９内の冷却媒体を異物とともに排出できるので、冷却媒体中に存在する異物によるかじり又は傷等が軸受に発生するおそれを低減できる。また、油溜まり部３９を有していない電動機であっても、鉛直方向側の軸受（電動機１の軸受７Ａに相当する軸受）は、上方、すなわち鉛直方向とは反対側上から流下してくる冷却媒体によって冷却及び潤滑される。このため、油溜まり部３９を有していない電動機も軸受内及び軸受外空間２９に溜まった冷却媒体が排出されにくい。本実施形態においては、筐体６内に油溜まり部３９を有する電動機１に排出構造１００を適用しているが、排出構造１００は、油溜まり部３９を有していない電動機に対しても適用できる。この場合であっても、排出構造１００は、下方の軸受及び軸受外空間２９内の冷却媒体を異物とともに排出できるので、冷却媒体中に存在する異物によるかじり又は傷等が軸受に発生するおそれを低減できる。
【００５５】
図５、図７に示すように、筐体６の側部６６は、ウォータージャケット６１２を有しているが、排出構造１００は、第１フランジ６５に排出通路３２を設けたので、ウォータージャケット６１２による排出通路３２を設ける場所の制約が少ない。また、第１フランジ６５に排出通路３２を設けると、第１フランジ６５の厚みはやや増加するが、その分、筐体６の側部６６の長さを小さくすることができる。このため、電動機１の寸法増加は抑えられる。
【００５６】
第１の排出口２７の開口面積をＳＡとし、第２の排出口３０の開口面積をＳＣすると、ＳＣ＜ＳＡとすることが好ましい。このようにすることで、第２の排出口３０は、第１の排出口２７よりも圧力損失が大きくなる。その結果、第１の排出口２７を通過する冷却媒体の流量は、第２の排出口３０を通過する冷却媒体の流量よりも大きくなる。このように、第１の排出口２７を通過する冷却媒体の流量を第２の排出口３０よりも大きくすることで、排出通路３２から冷却媒体を吸引する際の抵抗を小さくすることができる。その結果、図２に示すポンプ２１の仕事量を低減することができるので、ポンプ２１のエネルギー消費を抑制することができる。また、第２の排出口３０を通過する冷却媒体の流量は第１の排出口２７よりも小さいが、第２の排出口３０にも冷却媒体を通過させることにより、軸受７Ａの潤滑、冷却及び清掃を促進することができる。なお、第２の排出口３０の開口面積ＳＣは、第２の排出口３０を通過する冷却媒体の流量が、軸受７Ａの潤滑及び冷却に必要な最低流量となる大きさとすることが好ましい。
【００５７】
また、第１排出通路３１Ａの内径をＤ１とし、第２排出通路３１Ｂの内径Ｄ２とし、これらの通路断面（第１排出通路３１Ａ、第２排出通路３１Ｂが延在する方向と直交する断面）が円形であるとする。このとき、第１排出通路３１Ａの通路断面積Ｓ１はＤ１２×π／４であり、第２排出通路３１Ｂの通路断面積Ｓ２はＤ２２×π／４となる。Ｓ２＞Ｓ１とすることにより、第２排出通路３１Ｂを流れる冷却媒体の流量は、第１排出通路３１Ａを流れる冷却媒体の流量よりも大きくなり、その結果、第１の排出口２７を流れる冷却媒体の流量は、第２の排出口３０を流れる冷却媒体の流量よりも大きくなる。Ｓ２／Ｓ１は、第２の排出口３０を通過する冷却媒体の流量が、軸受７Ａの潤滑に必要な最低流量となる大きさとなる範囲が好ましい。このように、本実施形態において、排出構造１００は、排出通路３２の通路断面積を調整することにより、第１の排出口２７を通過する冷却媒体の流量を、第２の排出口３０を通過する冷却媒体の流量よりも大きくすることもできる。さらに、本実施形態においては、排出通路３２の通路断面積の調整と、第１の排出口２７及び第２の排出口３０の開口面積の調整との両方を用いて、第１の排出口２７及び第２の排出口３０を通過する冷却媒体の流量を調整してもよい。
【００５８】
ハイブリッド油圧ショベル等の建設車両は、一般に駆動系には高い負荷が作用する。例えば、電動機１がハイブリッド油圧ショベルの旋回モータに用いられる場合、ハイブリッド油圧ショベルは、上部旋回体を頻繁に旋回させ、停止させるので、電動機１には連続して高い負荷が作用する。このため、電動機１の発熱量は増加するので、十分な冷却が必要である。したがって、電動機１の筐体６の内部へ供給され、排出される冷却媒体の流量（電動機１とポンプとの間を循環する冷却媒体の流量）は大きくなる。上述したように、第２の排出口３０は、圧力損失が大きくなるので、冷却媒体を排出する流量が大きくなると、そのための動力が増加したり、十分な流量を確保できなかったりするおそれがある。排出構造１００は、圧力損失の低い第１の排出口２７と、これよりも圧力損失が大きい第２の排出口３０との両方から冷却媒体を排出させる。このような構造の場合、圧力損失の低い第１の排出口２７に冷却媒体は流れやすくなる。このため、排出構造１００は、圧力損失の小さい第１の排出口２７から大流量で冷却媒体を効率よく排出できるとともに、軸受７Ａにはある程度の冷却媒体を通過させて軸受７Ａを冷却、潤滑及び洗浄することができる。圧力損失の低い第１の排出口２７からより効率よく冷却媒体を排出させるため、上述したように、排出構造１００は、圧力損失の小さい第１の排出口２７から多くの冷却媒体を排出させるように、第１の排出口２７の開口面積ＳＡを第２の排出口３０の開口面積ＳＣよりも大きくしたり、第２排出通路３１Ｂの通路断面積Ｓ２を第１排出通路３１Ａの通路断面積Ｓ１よりも大きくしたりする。このようにすることで、排出構造１００は、より大流量で冷却媒体を第１の排出口２７から排出させることができる。このように、排出構造１００は、特に、電動機１の発熱量が大きくなって大量の冷却媒体を電動機に供給し、排出する場合に有効である。例えば、ハイブリッド油圧ショベル、ホイールローダ等の建設車両に用いられる電動機に対して排出構造１００は有効である。
【００５９】
排出通路３２は、シャフト８の径方向外側に向かって延在している。このため、排出通路３２は、内部にフィルター３８を設けることができる。このようにすることで、フィルター３８を設置するスペースを新たに設ける必要はないので、省スペース化を図ることができる。また、排出通路３２がシャフト８の径方向外側に向かって延在しているため、排出通路３２は第１フランジ６５の側部に開口する。すなわち、第１の排出口２７を通過した冷却媒体は、排出通路３２へ流入する際に９０度向きを変えて筐体６の外部へ排出される。このように、排出構造１００は、第１フランジ６５の下方、すなわち、シャフト８が第１フランジ６５から突出する方向に冷却媒体を排出しない構造なので、電動機１の出力取り出し側には余分な構造物を配置する必要がなくなる。
【００６０】
図７に示すように、第１の排出口２７は、シャフト８の径方向と直交する方向における寸法Ｗよりもシャフト８の径方向と平行な方向における寸法Ｌの方が大きい（Ｗ＜Ｌ）。Ｗ＞Ｌとして第１の排出口２７の冷却媒体が通過する面積を大きくすると、排出通路３２の内径を大きくする必要があり、第１フランジ６５の厚みの増加を招く。しかし、Ｗ＜Ｌとすることで、第１の排出口２７を排出通路３２に沿って形成できるので、排出通路３２の内径を大きくすることなく第１の排出口２７の冷却媒体が通過する面積を大きくすることができる。
【００６１】
図１０に示すように、電動機１が水平面ＨＰに対して傾斜すると、冷却媒体の液面ＯＰと筐体６の側部６６及び第１フランジ６５との関係も変化する。側部６６に冷却媒体の排出口ＥＸを設けると、電動機１の傾斜が大きくなった場合、ポンプ２１は筐体６内の空気を吸引してしまい、冷却媒体を排出できなくなってしまう。本実施形態の排出構造１００は、第１フランジ６５の筐体６の内部側に設けた第１の排出口２７から冷却媒体を排出する。このため、排出構造１００は、側部６６に設けた排出口ＥＸからは冷却媒体を排出できなくなる程度に電動機１が傾斜した場合でも、第１の排出口２７から冷却媒体を排出させることができる。このように、排出構造１００は、側部６６に冷却媒体の排出口ＥＸを設けた場合と比較して、電動機１の水平面ＨＰに対する傾斜がより大きくなった場合でも、筐体６内の冷却媒体を排出させることができるので、傾斜地でも作業を行う建設車両に好適である。
【００６２】
上述したように、第１の排出口２７は、筐体６の中心、すなわち回転中心軸Ｚｒに近い位置に設けることが好ましい。本実施形態では、図７に示すように、第１の排出口２７は、筐体６の側部６６の内周面６１５よりも内側に設けられている。このようにすることで、排出構造１００は、電動機１が傾斜した場合に、冷却媒体をより確実に第１の排出口２７から排出させることができる。また、側部６６に排出口ＥＸを設けた場合、排出口ＥＸの側部６６の内周面側における開口を回転中心軸Ｚｒに近づけるためには、側部６６の肉厚を大きくする必要があるが、これには多くの制約があるため、実現が困難である。特に、側部６６がウォータージャケット６１２を有している場合、前記制約はより多くなる。排出構造１００は、第１の排出口２７を第１フランジ６５に設けることにより、第１の排出口２７を配置する際の自由度が向上するため、容易に第１の排出口２７を回転中心軸Ｚｒに接近させることができる。
【００６３】
第１フランジ６５と側部６６とは、図５に示すボルト４０を図７から図９に示すねじ穴４１へねじ込むことにとって取り付けられる。ねじ穴４１は、円板形状の部材である第１フランジ６５の周方向に向かって等間隔で設けられている。このため、第１フランジ６５と側部６６との周方向における位置関係をある程度自由に選択することができる。その結果、第１フランジ６５に設けられた冷却媒体排出口６５１と側部６６に設けられた冷却水導入口６１３とを同じ側に配置したり、異なる側に配置したりすることができる。このように排出構造１００は、冷却媒体排出口６５１と接続される排出通路３２を設けることにより、冷却媒体排出口６５１の位置を側部６６とは独立して調整することができるので、電動機１をハイブリッド油圧ショベル１０等に搭載する際の自由度が向上する。
【００６４】
以上、本実施形態は、電動機の筐体の下部に設けた第１の排出口と、軸受と隣接して設けられて軸受から流出する筐体内の冷却媒体を通過させる第２の排出口との両方から筐体内の冷却媒体を排出する。このようにすることで、筐体内に残留する冷却媒体を低減できるとともに、前記軸受が支持するシャフトの一方の端部側において前記軸受と隣接する部分、より具体的には第２の排出口に蓄積される異物等を低減することができる。特に、電動機を縦置き、すなわち、シャフトが重力の作用する方向に向かうように設置して使用する用途に好適である。また、本実施形態は、ローターコア内に冷却通路を有する電動機を例としたが、本実施形態の冷却媒体排出構造は、電動機の冷却構造がどのような形態であっても適用できる。すなわち、電動機の筐体内に軸受及び冷却媒体を有するものであれば、本実施形態の冷却媒体排出構造が適用できる。
【符号の説明】
【００６５】
１ 電動機
２ 冷却構造
６ 筐体
７Ａ、７Ｂ 軸受
８ シャフト
９ ステーター
１０ ハイブリッド油圧ショベル
２１ ポンプ
２２ 通路
２３ 軸受用通路
２４、３８ フィルター
２５ リリーフ通路
２６ リリーフ弁
２７ 第１の排出口
２８ ローター用通路
２９ 軸受外空間
３０ 第２の排出口
３１Ａ 第１排出通路
３１Ｂ 第２排出通路
３２ 排出通路
３４ シール
３５ ガスケット
３９ 油溜まり部
６１ 第２フランジ
６５ 第１フランジ
６６ 側部
８２ ローターコア
８３、８４ バランスプレート
９１ ステーターコア
９２ コイル
１００ 排出構造
６１２ ウォータージャケット
６１５ 内周面
６５１ 冷却媒体排出口
８１１ 軸方向通路
８１２ 径方向通路
８１３ シャフト内冷却媒体通路
８２１ ローターコア貫通孔
８３１ バランスプレート貫通孔
８４１ 凹部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体内にローターコアが取り付けられるシャフトが配置される電動機を冷却した冷却媒体を前記筐体から排出するにあたり、
軸受を介して前記シャフトを支持し、かつ前記筐体の一方の端部に配置される端部側部材に設けられて、前記筐体内の冷却媒体を通過させる第１の排出口と、
前記端部側部材に設けられ、かつ前記端部側部材に支持される軸受を通過した前記筐体内の冷却媒体を通過させる第２の排出口と、
前記第１の排出口及び前記第２の排出口を通過した前記冷却媒体を前記筐体の外部へ排出する排出通路と、
を含むことを特徴とする電動機の冷却媒体排出構造。
【請求項２】
前記第１の排出口の開口面積は、前記第２の排出口の開口面積よりも大きい請求項１に記載の電動機の冷却媒体排出構造。
【請求項３】
前記第１の排出口は、前記筐体の内周面よりも内側に設けられる請求項１又は２に記載の電動機の冷却媒体排出構造。
【請求項４】
前記排出通路は、前記シャフトの径方向外側に向かって延在する請求項１から３のいずれか１項に記載の電動機の冷却媒体排出構造。
【請求項５】
前記第１の排出口は、前記シャフトの径方向と直交する方向における寸法よりも前記シャフトの径方向と平行な方向における寸法の方が大きい請求項１から４のいずれか１項に記載の電動機の冷却媒体排出構造。
【請求項６】
前記端部側部材は、前記筐体の一方の端部に取り付けられる円板形状の部材である請求項１から５のいずれか１項に記載の電動機の冷却媒体排出構造。
【請求項７】
前記排出通路は、前記冷却媒体から異物を取り除くフィルターを有する請求項１から６のいずれか１項に記載の電動機の冷却媒体排出構造。
【請求項８】
前記排出通路は、前記第１の排出口と前記第２の排出口とで共通である請求項１から７のいずれか１項に記載の電動機の冷却媒体排出構造。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の電動機の冷却媒体排出構造を備えることを特徴とする電動機。
【請求項１０】
筐体内にローターコアが取り付けられるシャフトが配置される建設機械の上部旋回体を回転駆動する電動機であって、
軸受を介して前記シャフトを支持し、かつ前記筐体の一方の端部に配置される端部側部材であって前記筐体の内周面よりも内側に設けられて、前記筐体内の冷却媒体を通過させる第１の排出口と、
前記端部側部材に設けられ、かつ前記端部側部材に支持される軸受を通過した前記筐体内の冷却媒体を通過させる第２の排出口と、
前記シャフトの径方向外側に向かって延在して、前記第１の排出口及び前記第２の排出口を通過した前記冷却媒体を前記筐体の外部へ排出する排出通路と、
を含み、
前記第１の排出口は、開口面積が前記第２の排出口の開口面積よりも大きく、前記シャフトの径方向と直交する方向における寸法よりも前記シャフトの径方向と平行な方向における寸法の方が大きいことを特徴とする電動機。
【請求項１】
筐体内にローターコアが取り付けられるシャフトが配置される電動機を冷却した冷却媒体を前記筐体から排出するにあたり、
軸受を介して前記シャフトを支持し、かつ前記筐体の一方の端部に配置される端部側部材に設けられて、前記筐体内の冷却媒体を通過させる第１の排出口と、
前記端部側部材に設けられ、かつ前記端部側部材に支持される軸受を通過した前記筐体内の冷却媒体を通過させる第２の排出口と、
前記第１の排出口及び前記第２の排出口を通過した前記冷却媒体を前記筐体の外部へ排出する排出通路と、
を含むことを特徴とする電動機の冷却媒体排出構造。
【請求項２】
前記第１の排出口の開口面積は、前記第２の排出口の開口面積よりも大きい請求項１に記載の電動機の冷却媒体排出構造。
【請求項３】
前記第１の排出口は、前記筐体の内周面よりも内側に設けられる請求項１又は２に記載の電動機の冷却媒体排出構造。
【請求項４】
前記排出通路は、前記シャフトの径方向外側に向かって延在する請求項１から３のいずれか１項に記載の電動機の冷却媒体排出構造。
【請求項５】
前記第１の排出口は、前記シャフトの径方向と直交する方向における寸法よりも前記シャフトの径方向と平行な方向における寸法の方が大きい請求項１から４のいずれか１項に記載の電動機の冷却媒体排出構造。
【請求項６】
前記端部側部材は、前記筐体の一方の端部に取り付けられる円板形状の部材である請求項１から５のいずれか１項に記載の電動機の冷却媒体排出構造。
【請求項７】
前記排出通路は、前記冷却媒体から異物を取り除くフィルターを有する請求項１から６のいずれか１項に記載の電動機の冷却媒体排出構造。
【請求項８】
前記排出通路は、前記第１の排出口と前記第２の排出口とで共通である請求項１から７のいずれか１項に記載の電動機の冷却媒体排出構造。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の電動機の冷却媒体排出構造を備えることを特徴とする電動機。
【請求項１０】
筐体内にローターコアが取り付けられるシャフトが配置される建設機械の上部旋回体を回転駆動する電動機であって、
軸受を介して前記シャフトを支持し、かつ前記筐体の一方の端部に配置される端部側部材であって前記筐体の内周面よりも内側に設けられて、前記筐体内の冷却媒体を通過させる第１の排出口と、
前記端部側部材に設けられ、かつ前記端部側部材に支持される軸受を通過した前記筐体内の冷却媒体を通過させる第２の排出口と、
前記シャフトの径方向外側に向かって延在して、前記第１の排出口及び前記第２の排出口を通過した前記冷却媒体を前記筐体の外部へ排出する排出通路と、
を含み、
前記第１の排出口は、開口面積が前記第２の排出口の開口面積よりも大きく、前記シャフトの径方向と直交する方向における寸法よりも前記シャフトの径方向と平行な方向における寸法の方が大きいことを特徴とする電動機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１９１８２６（Ｐ２０１２−１９１８２６Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５５７３７（Ｐ２０１１−５５７３７）
【出願日】平成２３年３月１４日（２０１１．３．１４）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１４日（２０１１．３．１４）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
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