专利名称：发电电动机的冷却结构及发电电动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用冷却介质对发电电动机进行冷却的发电电动机的冷却结构及发电电动机。
背景技术：
发电电动机用于各种各样的用途，会因定子所具有的线圈的焦耳热以及转子铁芯的涡电流损失及滞后损失等而发热。记载有为了对发电电动机进行冷却，例如使用兼作润滑油和冷却油的油等冷却介质来冷却发电电动机的技术(专利文献I)。在先技术文献
专利文献专利文献I日本特开2009-71905号公报
发明内容
发明要解决的课题在使用油等冷却介质来冷却发电电动机的情况下，由于在发电电动机内的冷却介质的通路中流动的冷却介质的流量发生波动，而可能导致作为冷却对象的部分的冷却状态产生波动。专利文献I中并未提及冷却的不平衡，因此还存在改善的余地。本发明的目的在于在利用冷却介质来冷却发电电动机时抑制冷却状态的波动。用于解决课题的手段本发明涉及的发电电动机的冷却结构的特征在于，具备第一通路，其设置于在发电电动机的框体的一端部配置的端部侧构件，朝向在所述框体的内部收纳的输入输出轴的旋转中心轴延伸而在所述输入输出轴侧开口，且在途中具有节流部；第二通路，其设置在所述端部侧构件，在比所述节流部靠所述输入输出轴的径向外侧的位置处从所述第一通路分支后朝向在所述输入输出轴的外侧安装的转子延伸而在所述转子侧开口。在本发明中，优选所述第一通路具有所述输入输出轴侧的内侧第一通路和比所述内侧第一通路靠所述输入输出轴的径向外侧配置且内径比所述内侧第一通路的内径大的外侧第一通路，所述内侧第一通路与所述外侧第一通路之间构成所述节流部。 在本发明中，优选所述第一通路在所述输入输出轴的一端部的位置处开口。在本发明中，优选所述端部侧构件具有贯通孔，其用于将动力传递构件安装到所述输入输出轴；伸出部，其从所述贯通孔的内周部朝向所述旋转中心轴以与所述输入输出轴的一端部不重叠的方式延伸至所述输入输出轴的径向途中的位置。本发明涉及具有所述发电电动机的冷却结构的发电电动机。在本发明中，优选所述发电电动机在所述输入输出轴的一端连接动力产生源的输出轴，且在另一端连接由所述动力产生源的动力来驱动的驱动对象的输入轴。在本发明中，优选所述第一通路在所述输入输出轴与所述驱动对象的输入轴的连接部的位置处开口。
本发明涉及的发电电动机设置在内燃机与液压泵之间，将所述内燃机的动力向所述液压泵传递并且产生电力，所述发电电动机的特征在于，具备第一通路，其设置于在所述发电电动机的框体的一端部配置的端部侧构件，朝向在所述框体的内部收纳的输入输出轴的旋转中心轴延伸而在所述输入输出轴侧开口 ；第二通路，其在比所述节流部靠所述输入输出轴的径向外侧的位置处从所述第一通路分支后朝向在所述输入输出轴的外侧安装的转子延伸而在所述转子侧开口，所述第一通路具有所述输入输出轴侧的内侧第一通路和比所述内侧第一通路靠所述输入输出轴的径向外侧配置且内径比所述内侧第一通路的内径大的外侧第一通路，所述第二通路从所述外侧第一通路分支。本发明能够在利用冷却介质来冷却发电电动机时抑制冷却状态的波动。
图I是表示使用了本实施方式涉及的发电电动机的混合动力液压挖掘机的侧视图。
图2是图I的A-A向视图。图3是本实施方式涉及的发电电动机的剖视图。图4是本实施方式涉及的发电电动机的分解图。图5是表示本实施方式涉及的发电电动机的输入输出轴、转子及凸缘的结构的立体图。图6是本实施方式涉及的发电电动机所具备的转子铁芯的立体图。图7是表示安装在转子铁芯上的刮板的立体图。图8是本实施方式涉及的发电电动机所具备的定子的主视图。图9是本实施方式涉及的发电电动机所具备的第一壳体的立体图。图10是本实施方式涉及的发电电动机所具备的凸缘的立体图。图11是表示本实施方式涉及的发电电动机的冷却结构的图。图12是表示本实施方式的变形例涉及的发电电动机的冷却结构的图。图13是表示本实施方式的变形例涉及的发电电动机的冷却结构的图。
具体实施例方式参照附图，对用于实施本发明的方式(实施方式)详细地进行说明。本发明并不局限于以下的实施方式所记载的内容。另外，以下所记载的结构要素包含本领域技术人员容易想到的构件、实质上相同的构件。并且，以下所记载的结构要素可以适当组合。另外，可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行结构要素的各种省略、置换或变更。<混合动力液压挖掘机>图I是表示使用了本实施方式涉及的发电电动机的混合动力液压挖掘机的侧视图。图2是图I的A-A向视图。混合动力液压挖掘机I是利用内燃机来驱动发电电动机而产生电力，并利用所述电力来驱动电动机而使上部回旋体回旋或者驱动混合动力液压挖掘机I的辅助设备类的所谓混合动力方式的建筑车辆。混合动力液压挖掘机I包括具有左右一对的履带2C的下部行驶体2 ;上部回旋体3 ;具有斗杆4a、动臂4b及铲斗4c且安装在上部回旋体3上的作业设备4 ;连结下部行驶体2与上部回旋体3的摆动圆5。左右一对的履带2C由右行驶液压马达和左行驶液压马达来驱动，从而使混合动力液压挖掘机I行驶。通过向右行驶液压马达、左行驶液压马达供给从图2所示的液压泵7压力输送的工作油来驱动右行驶液压马达、左行驶液压马达。上部回旋体3在作为回旋电动机而发挥功能的电动机5M(参照图2)的作用下进行回旋。在上部回旋体3上固定有摆动圆5的外圈50，在下部行驶体2上固定有摆动圆5的内圈51。通过这样的结构，摆动圆5将上部回旋体3与下部行驶体2连结。电动机5M的输入输出轴经由具备减速机构的摆动机器而与摆动小齿轮5P连结。摆动小齿轮5P与安装在摆动圆5的内圈51上的内齿啮合。电动机5M的驱动力经由所述摆动机器向摆动小齿轮5P传递，从而使上部回旋体3回旋。在本实施方式中，电动机5M设置成在纵置、即将混合动力液压挖掘机I设置在水平面时，电动机5M的输入输出轴朝向重力所作用的方向。斗杆4a、动臂4b及铲斗4c通过从图2所示的液压泵7压力输送的工作油经由控制阀而被各斗杆4a用、动臂4b用、铲斗4c用的液压工作缸驱动，从而执行挖掘等作业。上部回旋体3为俯视观察下呈大致长方形形状的结构体。在混合动力液压挖掘机 I的作业中以操纵者的视线主要朝向的方向为前方时，上部回旋体3的操纵室3a配置在上部回旋体3的前方左侧。配重3b配置在上部回旋体3的后方。上部回旋体3除了具有操纵室3a及配重3b之外，还具有作为混合动力液压挖掘机I的动力产生源的内燃机6、本实施方式涉及的发电电动机10、液压泵7、变换器8、蓄电装置9。内燃机6例如为柴油发动机，但内燃机6的种类不限。内燃机6、发电电动机10、液压泵7、变换器8及蓄电装置9配置在配重3b的前方、即操纵室3a侧。在内燃机6与液压泵7之间配置发电电动机10。内燃机6的输出轴6S与发电电动机10的输入输出轴连接，发电电动机10的输入输出轴与液压泵7的输入轴7S连接。通过这样的结构，内燃机6驱动发电电动机10而产生电力，并且驱动液压泵7。S卩，液压泵7经由发电电动机10而被驱动。需要说明的是，发电电动机I可以经由PT0(PoWer TakeOff)而与发动机的输出轴间接连接。变换器8的输入输出端子和发电电动机10的电力输入输出端子与高电压配线CAa电连接。变换器8的输出端子和电动机5M的输入端子与高电压配线CAb电连接。变换器8将发电电动机10所产生的电力储存在电容器或二次电池等蓄电装置9中、或者将所述电力向电动机5M供给来驱动电动机5M。另外，变换器8在回旋制动器对上部回旋体3进行制动时将通过电动机5M将上部回旋体3的动能转换成电能而得到的电力存储在蓄电装置9中。存储在蓄电装置9中的电力接着在上部回旋体3进行回旋时经由变换器8向电动机5M供给。发电电动机I也根据需要从蓄电装置9接受电力的供给而作为电动机进行动作，来辅助内燃机6。这样，本实施方式涉及的发电电动机10适用于作为建筑车辆的一种的混合动力液压挖掘机I。需要说明的是，发电电动机10的适用对象不局限于混合动力液压挖掘机I。例如，发电电动机10也可以将轮式装载机等其它的混合动力建筑机械作为适用对象。〈发电电动机〉图3是本实施方式涉及的发电电动机的剖视图。图3表示用包括发电电动机10的旋转中心轴Zr且与旋转中心轴Zr平行的平面剖切发电电动机10时的截面。图4是本实施方式涉及的发电电动机的分解图。图5是表示本实施方式涉及的发电电动机的输入输出轴、转子及凸缘的结构的立体图。图6是本实施方式涉及的发电电动机所具备的转子铁芯的立体图。图7是表示安装在转子铁芯上的刮板的立体图。图8是本实施方式涉及的发电电动机所具备的定子的主视图。图9是本实施方式涉及的发电电动机所具备的第一壳体的立体图。图10是本实施方式涉及的发电电动机所具备的凸缘的立体图。如图2所示，发电电动机10配置在内燃机6与液压泵7之间。并且，发电电动机10通过内燃机6的动力而产生电力并将内燃机6的动力向液压泵7传递。发电电动机10由例如油等冷却介质来冷却，并且由所述冷却介质对将输入输出轴16支承为能够旋转的轴承50F、50R及花键等需要润滑的部分(滑动部分)进行润滑。如图3、图4所示，发电电动机10包括飞轮14、连结构件15、输入输出轴16、转子20、定子24、作为框体的一部分的第一壳体U、作为在所述框体的一端部即第一壳体11的一端部配置的端部侧构件(第一端部侧构件)的凸缘12、配置在第一壳体11的另一端部且构成所述框体的一部分的第二壳体13。
飞轮14为圆板形状的结构体，安装图2所示的内燃机6的输出轴6S。飞轮14在外周部具有起动齿轮HG。起动齿轮14G为外齿的内齿轮。起动齿轮14G具有将内燃机6的起动电动机的动力向内燃机6的输出轴6S传递而使内燃机6起动的功能。需要说明的是，也可以使发电电动机10作为电动机动作，由此来起动内燃机6。< 飞轮 >飞轮14通过多个螺栓15B安装在连结构件15上。飞轮14具有用于提高内燃机6的旋转效率的功能及用于提高发电电动机10的发电效率及电动机效率的功能。连结构件15具有大致圆筒形状的主体部15S和从主体部15S的一端部侧朝向主体部15S的径向外侧伸出的圆形形状的凸缘部15F。通过利用螺栓15B将连结构件15的凸缘部15F与飞轮14紧固，由此将这两者固定。主体部15S在内周部具有内齿花键151。〈输入输出轴〉输入输出轴16为圆筒形状的结构体,一端部16Tp与液压泵7的输入轴7S连接，另一端部16Te与内燃机6的输出轴6S连接。输入输出轴16在一端部16Tp侧的内周部具有内齿花键161，在另一端部16Te侧的外周部具有外齿花键160。内齿花键161与液压泵7的输入轴7S所具有的外齿花键啮合。外齿花键160与连结构件15所具有的内齿花键151啮合。通过这样的结构，内燃机6的动力经由飞轮14、连结构件15向输入输出轴16传递，传递到输入输出轴16上的内燃机6的动力经由内齿花键161向液压泵7的输入轴7S传递。输入输出轴16以旋转中心轴Zr为中心而进行旋转。飞轮14及连结构件15也以旋转中心轴Zr为中心而进行旋转。输入输出轴16具有从外周部朝向径向外侧伸出的圆形形状的凸缘部16F。凸缘部16F为后述的供转子20安装的部分。另外，输入输出轴16具有从一端部16Tp朝向另一端部16Te贯通的轴贯通孔16IS。轴贯通孔16IS构成对发电电动机10进行冷却的冷却介质的通路。输入输出轴16在内周面上的两处具有从一端部16Tp到另一端部16Te而形成的槽16S。槽16S形成为从一端部16Tp朝向另一端部16Te而深度变大。通过这样的结构，从一端部16Tp侧流入的冷却介质容易朝向另一端部16Te流动，因此冷却效率得以提高。在本实施方式中，对使用了飞轮14的例子进行了说明，但也可以不使用飞轮14，而利用花键等将连结构件15与内燃机6的输出轴6S连接。< 转子 >
转子20包括转子铁芯17和对转子铁芯17进行保持的作为转子铁芯保持构件的转子支架18。转子铁芯17为层叠多个钢板(电磁钢板)而成的结构体。多个钢板所层叠的方向(层叠方向)在转子铁芯17安装于输入输出轴16的状态下与旋转中心轴Zr平行。如图4所示，转子铁芯17在外周部的周向上以规定的间距突出设置有多个(在该例中为24个)感应器171。转子铁芯17在周向上沿着层叠方向贯通有多个螺纹孔17H。转子铁芯17的内周面与转子支架18的外周面相接。转子支架18包括第一支架构件18Li、第二支架构件18Lo、第三支架构件18T。第一支架构件18Li为中空的圆板状的结构体。第二支架构件18Lo为在第一支架构件18Li的外周部设置的圆筒形状的结构体。第三支架构件18T为在第二支架构件ISLo的一端部设置的中空的圆板状的结构体，为向输入输出轴16的径向外侧延伸的结构体。在本实施方式中，上述支架构件通过同一材料而制造成不可分的一体。转子支架18的材料例如为钢， 但并不局限于此。转子支架18通过螺栓16B紧固到输入输出轴16的凸缘部16F上。转子支架18与输入输出轴16 —起以旋转中心轴Zr为中心进行旋转。需要说明的是，第一支架构件18Li具有与转子支架18的轴向(与旋转中心轴Zr平行的方向)平行的轴向贯通孔18P。轴向贯通孔18P构成冷却介质的通路。转子铁芯17安装在第二支架构件18Lo的外周部。此时，通过在转子铁芯17的螺纹孔17H中插入转子铁芯安装螺栓19并将转子铁芯安装螺栓19拧入第三支架构件18T的螺纹孔中，由此将转子铁芯17固定在转子支架18上。在本实施方式中，在从转子铁芯17的层叠方向两侧利用第一刮板40F和第二刮板40R将转子铁芯17夹入的状态下，将转子铁芯17与第一刮板40F及第二刮板40R—起安装到转子支架18上。需要说明的是，第一刮板40F配置在凸缘12侧，第二刮板40R配置在第二壳体13侧。另外，在比第一刮板40F靠转子铁芯安装螺栓19的螺栓头侧配置有检测输入输出轴16的转速时使用的传感器板22，该传感器板22通过转子铁芯安装螺栓19安装到转子支架18上。传感器板22为环状的板材，如图5所示，在周向上具有多个孔。通过利用光学传感器或磁传感器等对这多个孔进行计数，由此经由转子支架18检测出输入输出轴16的转速。如图7所示，第一刮板40F及第二刮板40R为环状的构件。第一刮板40F及第二刮板40R具有对具有多个钢板的转子铁芯17进行保持的功能、抑制由定子24产生而进入到转子铁芯17中的磁通的泄漏的功能。图7仅示出了第一刮板40F，但第二刮板40R除了冷却介质流出孔41F、41R的配置及中心的开口部的内径以外也形成为同样的形状及尺寸。因此，对于第一刮板40F及第二刮板40R而言，根据需要仅对第一刮板40F进行说明。需要说明的是，配置在凸缘12侧的第一刮板40F形成为开口部的内径比第二刮板40R的开口部的内径小，以固定第一轴承50F及第二轴承50R。第一刮板40F具有第一部分43F、第二部分44F、第三部分45F。第一部分43F为第一刮板40F与转子铁芯17的一端部相接的中空的圆板形状的部分。第二部分44F为设置在第一部分43F的外周部，且向与转子铁芯17相接这一侧的相反侧延伸的圆筒形状的部分。在第二部分44F的内周部沿着周向设置有多个突起46F。突起46F从第二部分44F的内周部朝向径向内侧突出。在本实施方式中，各突起46F在第二部分44F的周向上大致等间隔地配置。第三部分45F为在第二部分44F的与第一部分43F的端部相反侧的端部设置，且朝向旋转中心轴Zr延伸的凸缘状且中空的圆板形状的部分。第三部分45F的内径比第一部分43F的内径大。第一部分43F、第二部分44F、第三部分45F均通过同一材料而制造成不可分的一体。在本实施方式中，第一刮板40F例如通过对铝合金进行铸造来制造。需要说明的是，刮板40F也可以通过将第一部分43F、第二部分44F和第三部分45F分别作为独立的构件来制造，并通过焊接或螺栓紧固等将这三部分形成为一体而成。如图3所示，第一刮板40F及第二刮板40R在外周部具有保持冷却介质的冷却介质保持部42F、42R。冷却介质保持部42F为由第一部分43F、第二部分44F、第三部分45F、相邻的两个突起46F包围的部分(第二刮板40R也同样)。需要说明的是，冷却介质保持部42F、42R不一定非要具备突起46F。另外，第一刮板40F及第二刮板40R在外周部具有朝向 径向外侧贯通的冷却介质流出孔41F、41R。冷却介质流出孔41F、41R在第一刮板40F及第二刮板40R的周向上设置有多个。由冷却介质保持部42F、42R保持的冷却介质在因转子20的旋转而引起的离心力的作用下从冷却介质流出孔41F、41R流出，并向第一刮板40F及第二刮板40R的径向外侧排出。冷却介质流出孔41F、41R优选朝向线圈端开口，更优选设置在与线圈端对置的位置上。这样，在排出冷却介质时，能够使冷却介质向线圈端集中，因此能够更有效地冷却线圈端。飞轮14、连结构件15、输入输出轴16、转子支架18、转子铁芯17、第一刮板40F、第二刮板40R、传感器板22及对它们进行紧固的螺栓16B、19等构成发电电动机10的旋转要素。接着，对定子24进行说明。< 定子 >定子24包括定子铁芯24K和线圈24C。线圈24C经由安装在定子铁芯24K上的绝缘体241卷绕在定子铁芯24K上。定子铁芯24K为层叠多个环状的钢板(电磁钢板)而成的环状的结构体。在定子铁芯24K的内周部沿着定子铁芯24K的周向以规定的间距朝向中心突出设置有多个突部24T。突起24T为定子铁芯24K的一部分。各突部24T构成发电电动机10的磁极。三根线圈作为线圈24C经由绝缘体241依次卷绕在各突部24T的周面上。在所述环状的钢板的层叠方向上从定子铁芯24K的两端部伸出的部分为线圈24C的线圈端。绝缘体241为树脂制的构件，夹在线圈24C与定子铁芯24K之间。绝缘体241在与线圈24C的线圈端重叠的部分具有切口。从旋转的转子20排出的冷却介质通过切口而到达线圈端。这样，绝缘体241的切口能够将来自旋转的转子20的冷却介质直接向线圈端供给，因此能够效率良好地冷却线圈端。在本实施方式中，定子铁芯24K具有共计36个突起24T。通过这样的结构，构成3相12极的SR (Switched Reluctance)电动机。需要说明的是，本实施方式并不局限于此，例如也可以为PM (Permanent Magnet)电动机等其它方式的发电电动机。三根线圈24C的两端部的六根线圈端子与在连接箱26B(参照图4)上设置的端子连接部电连接，所述连接箱26B安装在壳体11所具有的连接箱基座26上。所述六根线圈端子经由所述端子连接部而与图2所示的高电压配线CAa电连接。在定子铁芯24K的外周部的多个(在本实施方式中为3个)突起部上设置有螺纹孔24H。各所述突起部分别与在壳体11的内周部形成的凹部嵌合。通过使各所述突起部与所述凹部嵌合，由此能够将定子铁芯24K相对于壳体11定位。定位了的定子铁芯24K通过使螺栓24B贯通螺纹孔24H而安装到壳体11上。发电电动机10在定子24的内侧配置转子20。更具体而言，在定子铁芯24K的内侧配置转子铁芯17。通过这样的配置，转子铁芯17所具有的感应器171与定子铁芯24K所具有的突起24T以规定的间隔对置。如上所述，在定子铁芯24K的内周部等间隔地设置而构成磁极的突部24T共计36个。相对于此，在转子铁芯17的外周部等间隔地设置的感应器171共计24个。这样，发电电动机10在定子铁芯24K的磁极(突起24T)的个数即各磁极(各突部24T)间的间距与转子铁芯17的各感应器171间的间距之间设有间距差。接着，对发电电动机10的第一壳体11、凸缘12及第二壳体13进行说明。<第一壳体>如图9、图4所不,第一壳体11为包括大致圆筒形状的部分(圆筒状部分)IlD和从圆筒状部分IID朝向其径向外侧伸出的伸出部IIF的结构体，在两方的端部具有开口部。第一壳体11在一端部安装有凸缘12,在另一端部安装有第二壳体13。第一壳体11在内部 具有转子20和配置在转子20的外周部的定子24。更具体而言，在由第一壳体11、凸缘12和第二壳体13包围的空间配置有转子20和定子24。如图3所示，伸出部IlF的部分构成贮存冷却介质CL的作为冷却介质贮存部的油盘IIP。在第一壳体11的伸出部IlF设有将油盘IlP与外部连通的排出通路28。另外，可以从排放装置将油盘IlP内的冷却介质排出。第一壳体11具有从一端部、即凸缘12的安装侧的内表面(凸缘侧内表面)llla朝向定子24突出的突起部60。突起部60比安装在转子支架18上的第一刮板40F靠径向外侧设置，而与定子24的线圈24C对置。突起部60沿着定子24设置。即，设置在以旋转中心轴Zr为中心的同心圆上。突起部60在连接箱基座26的位置处具有局部切口部60K。从该切口部60K引出图3所示的线圈24C的导线。突起部60的顶面、即与线圈24C对置的面构成为平面。突起部60与线圈24C之间构成供冷却介质通过的通路。突起部60的顶面比第一刮板40F的第三部分45F(参照图7)靠转子铁芯17侧、即线圈24C侧配置。这样，能够将从第一刮板40F的冷却介质流出孔41F排出的冷却介质向线圈24C的线圈端引导。其结果是，能够更有效地冷却线圈端。第一壳体11在顶部安装有冷却介质供给口 29。假设发电电动机10将伸出部IlF作为铅垂方向(重力所作用的方向、图3、图4的箭头G所示的方向)侧使用。在将发电电动机10的伸出部IlF朝向铅垂方向设置的情况下，第一壳体11的顶部为距设置面最高的部分。第一壳体11具有从冷却介质供给口 29朝向输入输出轴16的旋转中心轴Zr延伸的冷却介质导入通路30。并且，第一壳体11在冷却介质导入通路30的终端附近具有朝向凸缘12侧延伸而开口的连结通路31H。第一壳体11的连结通路31H与凸缘12所具有的连结通路3IF连接。在冷却介质供给口 29连接有作为冷却介质返回通路的配管25。从冷却介质供给口 29供给来的冷却介质在对发电电动机10的各部分进行冷却后汇集到油盘IlP中。这些冷却介质从排出通路28经由未图示的过滤器及泵向图4所示的油冷却器入口 21输送，在此被冷却后从油冷却器出口 23通过配管25再次从冷却介质供给口 29供给。这样，冷却介质在发电电动机10的内部循环。〈凸缘〉凸缘12通过多个螺栓12B安装到第一壳体11的一端部的开口部。凸缘12配置在图2所示的液压泵7侧。并且，凸缘12在安装于第一壳体11这一侧的相反侧具有用于将液压泵7的输入轴7S安装到发电电动机10的输入输出轴16上的贯通孔12H。液压泵7的输入轴7S从贯通孔12H安装到输入输出轴16上。凸缘12具有延伸至输入输出轴16所具有的凸缘部16F的径向外侧为止的轴承安装构件70。轴承安装构件70为圆筒形状的构件，在本实施方式中，与凸缘12 —体地构成。需要说明的是，也可以将凸缘12和轴承安装构件70制成独立构件而通过螺栓等紧固机构或焊接等接合方法将这两者形成为一体。轴承安装构件70从凸缘12的表面突出，具体而言从图3所示的发电电动机10的框体侧、即第一壳体11侧的面(框体侧内表面)121a突出。轴承安装构件70配置在转子支架18的第一支架构件18Li及输入输出轴16的凸缘部16F与转子支架18的第二支架构件18Lo之间。凸缘12的贯通孔12H具有朝向径向内侧延伸至输入输出轴16的径向途中的位置、更具体而言输入输出轴16所具有的内齿花键161的径向途中的位置为止的伸出部 12HF。伸出部12HF以与输入输出轴16的一端部不重叠的方式延伸。另外，伸出部12HF的内周部延伸至内齿花键161的途中的位置为止。该伸出部12HF将从内侧第一通路32i流出的冷却介质向输入输出轴16侧引导，并且将通过贯通孔12H而向液压泵7侧流出的冷却介质抑制为最小限度。这样，能够将从发电电动机I的内部通过贯通孔12H向外部流出的冷却介质抑制为最小限度,能够将冷却介质向发电电动机I的内部引导。如图3、图5所示，第一轴承50F和第二轴承50R以在其间夹设环状且板状的间隔件51的状态安装在轴承安装构件70的外周部。间隔件51配置在第一轴承50F及第二轴承50R的外圈侧。在本实施方式中，第一轴承50F及第二轴承50R均为深槽球轴承，但并不局限于此。第一轴承50F配置在凸缘12侧，第二轴承50R配置在第二壳体13侧。在本实施方式中，第一轴承50F及第二轴承50R的内圈安装在轴承安装构件70上。轴承安装构件70配置在输入输出轴16的外周侧。第一轴承50F及第二轴承50R的外圈安装在转子支架18的第二支架构件18Lo的内周部。通过这样的结构，第一轴承50F及第二轴承50R夹设在轴承安装构件70与转子支架18之间。并且，轴承安装构件70经由第一轴承50F及第二轴承50R而将转子支架18、输入输出轴16、连结构件15及飞轮14支承为能够旋转。在第一轴承50F与第二轴承50R之间，且在第一轴承50F和第二轴承50R的外圈侧夹设有间隔件51，因此在第一轴承50F与第二轴承50R这两者之间存在间隔件51的厚度的量的间隙。轴承安装构件70具有在所述间隙的位置开口的贯通孔71。该贯通孔71构成冷却介质的通路，经由所述间隙将冷却介质向第一轴承50F及第二轴承50R供给。凸缘12在轴承安装构件70的径向外侧且比安装于转子支架18的第一刮板40F靠径向内侧的位置处具有朝向第一刮板40F突出的肋80。肋80为形成在以旋转中心轴Zr为中心的同心圆上的圆筒形状的构件，在本实施方式中，与凸缘12—体地构成。需要说明的是，也可以将凸缘12和肋80制成独立构件而通过螺栓等紧固机构或焊接等接合方法将这两者形成为一体。肋80与转子20对置。肋80的顶面、即与转子20对置的面构成为平面。肋80与转子20之间构成供冷却介质通过的通路。肋80的顶面的一部分在与输入输出轴16的旋转中心轴Zr平行的方向上与第一刮板40F重叠。S卩，肋80的顶面位于比凸缘12侧的第一刮板40F的端面靠转子20侧(冷却介质保持部42F侧)的位置。这样，能够更可靠地将冷却介质向第一刮板40F的冷却介质保持部42F内导入。凸缘12具有与第一壳体11的连结通路31H连接的连结通路31F、与连结通路31F连接的第一通路32、从第一通路32分支的第二通路33。如图10所示，连结通路31F在凸缘12的外周部的一部分开口。该开口构成连结通路31F的入口 31HL第一通路32具有外侧第一通路32ο和与外侧第一通路32ο连接且内径比外侧第一通路32ο小的内侧第一通路32i。需要说明的是，内侧第一通路32i比外侧第一通路32ο靠输入输出轴16侧配置。第一通路32的内侧第一通路32i在凸缘12的输入输出轴16侧开口，更具体而言，在旋转中心轴Zr方向上，在输入输出轴16的一部分与凸缘12重叠的部分开口。内侧第一通路32i的输入输出轴16侧的开口部为第一通路出口 32H。第二通路33从外侧第一通路32ο分支。S卩，第二通路33在第一通路32的内径变小之前分支。并且，第二通路33朝向安装于输入输出轴16的外侧的转子20延伸，而在凸缘12的转子20侧开口。从第一通路32分支的部分为第二通路入口 331，第二通路33的转子20侧的开口部为第二通路出口 33Η(参照图3、图10)。 <第二壳体>第二壳体13安装在第一壳体11的另一端部的开口部。第二壳体13配置在图2所示的内燃机6侧。并且，第二壳体13在安装于第一壳体11这一侧的相反侧具有用于将内燃机6的输出轴6S安装到发电电动机10的输入输出轴16上的贯通孔13Η。内燃机6的输出轴6S从贯通孔13Η安装到飞轮14上。接着，对发电电动机10内的冷却介质的路径进行说明。<冷却介质的路径>从冷却介质供给口 29流入的冷却介质通过冷却介质导入通路30、连结通路31Η、31F而向第一通路32流入。在流入到第一通路32的冷却介质中，一部分向第二通路33分支，剩余的部分向内侧第一通路32i流动，而从第一通路出口 32Η流出。在从第一通路出口32H流出的冷却介质中，一部分从输入输出轴16的内齿花键161与图2所示的液压泵7的输入轴7S的外齿花键之间向轴贯通孔16IS内流入，剩余的部分通过输入输出轴16与凸缘12之间及输入输出轴16与轴承安装构件70之间的空间而从轴承安装构件70的贯通孔71向第一轴承50F与第二轴承50R的间隙流入。优选第一通路出口 32H开设在输入输出轴16的一端部16Tp的位置处。S卩，优选第一通路出口 32Η开设在输入输出轴16与作为内燃机6的驱动对象的液压泵7的输入轴7S的连接部的位置处。这样，能够将冷却介质向输入输出轴16与液压泵7的输入轴7S之间供给，更具体而言向输入输出轴16的内齿花键161与图2所示的液压泵7的输入轴7S的外齿花键之间供给。其结果是，能够将冷却介质有效地导入轴贯通孔16IS内。另外，如上所述，由于凸缘12的贯通孔12Η所具有的伸出部12HF限制从出口 32Η流出的冷却介质向液压泵7侧流入，因此能够有效地将冷却介质向轴贯通孔16IS内导入。流入到第一轴承50F与第二轴承50R的间隙中的冷却介质在对第一轴承50F及第二轴承50R进行冷却及润滑后，一部分向轴承安装构件70与肋80之间流入，剩余的冷却介质通过转子支架18的第一支架构件ISLi所具有的轴向贯通孔18Ρ。流入到轴承安装构件70与肋80之间的冷却介质在向第一刮板40F的冷却介质保持部42F内流入后，从冷却介质保持部42F的冷却介质流出孔41F流出。这些冷却介质在因转子20的旋转而引起的离心力的作用下向转子20的径向外侧排出，散布到线圈24C的线圈端而对其进行冷却。对线圈端进行冷却后的冷却介质汇集到油盘IlP中。通过第一支架构件18Li所具有的轴向贯通孔18P后的冷却介质CL沿着转子支架18的第三支架构件18T流动而向第二刮板40R的冷却介质保持部42R内流入，从冷却介质保持部42R的冷却介质流出孔41R流出。这些冷却介质CL在因转子20的旋转而引起的离心力的作用下向转子20的径向外侧排出，散布到线圈24C的线圈端而对其进行冷却。冷却线圈端后的冷却介质汇集到油盘IlP中。向轴贯通孔16IS内流入的冷却介质从输入输出轴16的一端部16Tp朝向另一端部16Te流动，而从另一端部16Te流出。这些冷却介质通过输入输出轴16的外齿花键160与连结构件15的内齿花键151之间而向连结构件15与转子支架18之间流出。冷却介质沿着转子支架18的第一支架构件18Li及第三支架构件18T向径向外侧流动后，向第二刮板40R的冷却介质保持部42R内流入，而从冷却介质保持部42R的冷却介质流出孔41R流出。这些冷却介质在因转子20的旋转而引起的离心力的作用下向转子20的径向外侧排出，散 布到线圈24C的线圈端而对其进行冷却。冷却线圈端后的冷却介质汇集到油盘IlP中。通过第二通路33后的冷却介质从第二通路出口 33H流出而朝向转子20流动。到达了转子20的冷却介质在因转子20的旋转而引起的离心力的作用下向转子20的径向外侧排出，散布到凸缘12侧的线圈24C的线圈端而对其进行冷却。冷却线圈端后的冷却介质在重力的作用下向下方流动而汇集到油盘IlP中。汇集到油盘IlP中的冷却介质从排出通路28经由未图示的过滤器、泵向图4所示的油冷却器入口 21输送，在此被冷却后从油冷却器出口 23通过配管25而再次从冷却介质供给口 29供给。在外侧第一通路32ο中流动的冷却介质带有向下的速度，因此即使第一通路32和第二通路33的通路截面积(与通路的延伸方向正交的截面的面积)为相同的大小，在第一通路32中流动的冷却介质的流量也会比在第二通路33中流动的冷却介质的流量大。其结果是，在由通过第二通路33的冷却介质来冷却的部分与由通过第一通路32的冷却介质来冷却的部分之间产生冷却状态的波动。具体而言，凸缘12侧且比旋转中心轴Zr靠顶部侧的线圈24C的线圈端与其它部分的线圈24C的线圈端相比不易被冷却，更容易升温。因此，本实施方式通过如下的冷却结构来抑制冷却状态的波动。图11是表示本实施方式涉及的发电电动机的冷却结构的图。本实施方式涉及的发电电动机的冷却结构(以下，根据需要而称作冷却结构)100在利用第一通路32将冷却介质向两个方向分配时减少第一通路与第二通路33之间的冷却介质的流量差。因此，在冷却结构100中，第一通路32朝向在作为发电电动机10的框体的一部分的第一壳体11的内部收纳的输入输出轴16的旋转中心轴Zr延伸而在输入输出轴16侧开口，且在途中具有节流部35。并且，第二通路33在比节流部35靠输入输出轴的径向外侧的位置处从第一通路32分支，朝向在输入输出轴16的外侧安装的转子20延伸而在与转子20对置的位置处开□。通过这样的结构,通过节流部35而在第一通路32中流动的冷却介质的流量减少，在第二通路33中流动的冷却介质的流量增加。其结果是，能够减少在第一通路32和第二通路33中流动的冷却介质的流量差。其结果是，能够抑制由通过第二通路33的冷却介质来冷却的部分与由通过第一通路32的冷却介质来冷却的部分之间的冷却状态的波动。当第一通路32的内径Dl变大，在第一通路32中流动的冷却介质的流量变大时，在第一通路32和第二通路33中流动的冷却介质的流量差变大。冷却结构100能够通过调整节流部35的节流程度来调整在第一通路32中流动的冷却介质和在第二通路33中流动的冷却介质的流量平衡，因此调整的自由度大。因此，冷却结构20在需要增大第一通路32的内径Dl以使大量的冷却介质流动的情况下尤为有利。在本实施方式中，使内侧第一通路32i的内径D2比外侧第一通路32ο的内径Dl小(D2 < Dl)，且在内侧第一通路32i与外侧第一通路32ο之间设置节流部35。第二通路33的内径D3可以适当设定，在本实施方式中，与D2相等。通过使内侧第一通路32i的内径D2比外侧第一通路32ο的内径Dl小，由此能够比较容易地设置节流部35。第一通路32例如通过利用钻头等对凸缘12进行穿孔来形成。 首先，利用与外侧第一通路32ο的内径Dl相当的外径的钻头进行穿孔来形成外侧第一通路
320。接着，使用与内侧第一通路32i的内径D2(<D1)相当的钻头来形成内侧第一通路
321。最后，通过利用钻头从凸缘12的转子20侧朝向外侧第一通路32ο进行穿孔，由此形成第二通路33。这样，通过利用不同外径的钻头进行穿孔，由此能够形成具有节流部35的第一通路32。需要说明的是，该方法除了形成第一通路32的第一通路出口 32H之外还形成了第一通路32的另一个开口部，利用栓34来密封第一通路出口 32H以外的开口部。先较长地穿孔出内径小的内侧第一通路32i的话有时在机械加工上存在困难。如上所述，先穿孔出内径大的外侧第一通路320，之后穿孔出内径更小的内侧第一通路32i，这样能够缩短穿孔出小孔的距离。因此，根据上述的方法，能够容易地加工出内径比外侧第一通路32ο的内径小的内侧第一通路32i。需要说明的是，并不排除按内侧第一通路32i、外侧第一通路32ο的顺序进行穿孔的方法。冷却介质导入通路30及连结通路31H、31F也可以利用钻头进行穿孔而形成。通过冷却介质导入通路30及连结通路31H、31F后的冷却介质从第一通路入口 321向外侧第一通路32ο流入并在其中进行流动，从第二通路入口 331向第二通路33分支，剩余的部分在内侧第一通路32i中流动。冷却结构100通过节流部35来限制向内侧第一通路32i流入的冷却介质的量，因此更多的冷却介质向第二通路33流动而从第二通路出口 33H流出。其结果是，冷却结构100能够抑制第一通路32与第二通路33之间的冷却介质的流量差，从而抑制冷却状态的波动。另外，冷却结构100通过节流部35来设定第一通路32与第二通路33之间的流量平衡，因此即使在向冷却介质导入通路30供给的冷却介质的流量发生变动或冷却介质的粘度发生变动的情况下，也容易将第一通路32与第二通路33的流量比保持为一定。另夕卜，发电电动机10还具有将内燃机6的动力向液压泵7传递的功能。此时,若由于内燃机6或液压泵7的规格等而使通过输入输出轴16的转矩变大，则需要变更第一通路32与第二通路33的流量比。即使在这样的情况下，通过变更外侧第一通路32ο的内径D2与内侧第一通路32i的内径Dl的比率，也能够容易地变更所述流量比。因此，冷却结构100适用于具有将来自动力产生源的动力向发电电动机10以外的驱动源传递的功能的装置。在本实施方式中,第一通路32与输入输出轴16的径向平行地延伸。第一通路32只要朝向输入输出轴16延伸即可，也可以不与输入输出轴16的径向平行。另外，第一通路32可以具有弯曲部，但若像本实施方式那样将第一通路32形成为直线，则能够容易地形成第一通路32。在本实施方式中，第二通路33与输入输出轴16的旋转中心轴Zr平行地形成。第二通路33只要从第一通路32朝向转子20延伸即可，因此也可以不与旋转中心轴Zr平行。因此，第二通路33可以像图11的双点划线所示那样朝向转子20及旋转中心轴延伸。另外，第二通路33在距节流部35规定距离的位置处、即从内侧第一通路32i的入口向径向外侧离开规定的距离的位置处从外侧第一通路32ο分支，朝向输入输出轴16的旋转中心轴Zr延伸。第一通路32及第二通路33各自的与延伸方向正交的截面的形状并没有限定，除了圆形、椭圆形等之外，还可以为三角形、四边形或六边形等多边形。然而，通过将第一通路32及第二通路33的所述截面的形状均设为圆形，由此能够利用钻头进行穿孔而容易地形成第一通路32及第二通路33，因此优选。需要说明的是，在所述截面的形状为圆形以外的 形状的情况下，第一通路32及第二通路33的内径使用等效直径(4XA/C，A表示通路截面的面积，C表示所述通路截面的周长)。图12、图13是表示本实施方式的变形例涉及的发电电动机的冷却结构的图。图12所示的冷却结构IOOa使用内径为D2的套筒35a来形成节流部。套筒35a从第一通路32的与第一通路出口 32H相反侧的开口 32It插入并安装到第一通路32中。需要说明的是，在开口 32It上安装有栓34。套筒35a的开口 32It侧的端部安装在比第二通路入口 331靠第一通路出口 32H侧的位置处。套筒35a例如由比形成有第一通路32的凸缘12软的材料构成，通过将套筒35a向第一通路32插入，由此将套筒35a安装到第一通路32的规定的位置处。该的冷却结构IOOa无需在外侧第一通路32ο与内侧第一通路32i之间变更内径D1，因此相应地加工变得容易。作为节流部，也可以取代套筒35a而使用图13所示的外齿花键形状的通路截面积调整构件35b。这种情况下，冷却介质通过由外齿花键35bt和内侧第一通路32i包围的空间32ip。以上，本实施方式及其变形例包括第一通路，其朝向发电电动机的输入输出轴的旋转中心轴延伸而在输入输出轴侧开口，且在途中具有节流部；第二通路，其在比节流部靠输入输出轴的径向外侧的位置处从第一通路分支，并朝向在输入输出轴的外侧安装的转子延伸而在所述转子侧开口。这样，由于在第一通路中设置节流部，并且在比节流部靠冷却介质的流动的上游侧的位置处分支第二通路，因此能够减少向第一通路的节流部的下游侧流动的冷却介质的流量，相应地能够增大在第二通路中流动的冷却介质的流量。其结果是，能够抑制第一通路和第二通路中的冷却介质的流量的不平衡，因此能够抑制作为发电电动机的冷却对象的部分的冷却状态的波动。符号说明I混合动力液压挖掘机2下部行驶体3上部回旋体6内燃机6S输出轴7液压泵
7S输入轴10发电电动机11第一壳体12 凸缘13第二壳体14 飞轮15连结构件16输入输出轴
17转子铁芯18转子支架18Li第一支架构件18Lo第二支架构件18T第三支架构件20 转子24 定子24C 线圈241绝缘体24K定子铁芯32第一通路32 内侧第一通路32ο外侧第一通路32Η第一通路出口321第一通路入口33第二通路33Η第二通路出口331第二通路入口35节流部40F 第一刮板40R 第二刮板50F 第一轴承50R 第二轴承60突起部70轴承安装构件71贯通孔80 肋100、IOOa 冷却结构Zr旋转中心轴
权利要求
1.一种发电电动机的冷却结构，其特征在于，具备 第一通路，其设置于在发电电动机的框体的一端部配置的端部侧构件，朝向在所述框体的内部收纳的输入输出轴的旋转中心轴延伸而在所述输入输出轴侧开口，且在途中具有节流部； 第二通路，其设置在所述端部侧构件，在比所述节流部靠所述输入输出轴的径向外侧的位置处从所述第一通路分支后朝向在所述输入输出轴的外侧安装的转子延伸而在所述转子侧开口。
2.根据权利要求I所述的发电电动机的冷却结构，其中， 所述第一通路具有所述输入输出轴侧的内侧第一通路和比所述内侧第一通路靠所述输入输出轴的径向外侧配置且内径比所述内侧第一通路的内径大的外侧第一通路，所述内侧第一通路与所述外侧第一通路之间构成所述节流部。
3.根据权利要求I或2所述的发电电动机的冷却结构，其中， 所述第一通路在所述输入输出轴的一端部的位置处开口。
4.根据权利要求I 3中任一项所述的发电电动机的冷却结构，其中， 所述端部侧构件具有 贯通孔，其用于将动力传递构件安装到所述输入输出轴； 伸出部，其从所述贯通孔的内周部朝向所述旋转中心轴以与所述输入输出轴的一端部不重叠的方式延伸至所述输入输出轴的径向途中的位置。
5.一种发电电动机，其具有权利要求I 4中任一项所述的发电电动机的冷却结构。
6.根据权利要求5所述的发电电动机，其中， 所述发电电动机在所述输入输出轴的一端连接动力产生源的输出轴，且在另一端连接由所述动力产生源的动力来驱动的驱动对象的输入轴。
7.根据权利要求5或6所述的发电电动机，其中， 所述第一通路在所述输入输出轴与所述驱动对象的输入轴的连接部的位置处开口。
8.一种发电电动机，其设置在内燃机与液压泵之间，将所述内燃机的动力向所述液压泵传递并且产生电力，所述发电电动机的特征在于，具备 第一通路，其设置于在所述发电电动机的框体的一端部配置的端部侧构件，朝向在所述框体的内部收纳的输入输出轴的旋转中心轴延伸而在所述输入输出轴侧开口； 第二通路，其在比所述节流部靠所述输入输出轴的径向外侧的位置处从所述第一通路分支后朝向在所述输入输出轴的外侧安装的转子延伸而在所述转子侧开口， 所述第一通路具有所述输入输出轴侧的内侧第一通路和比所述内侧第一通路靠所述输入输出轴的径向外侧配置且内径比所述内侧第一通路的内径大的外侧第一通路，所述第二通路从所述外侧第一通路分支。
全文摘要
本发明提供一种在利用冷却介质来冷却发电电动机时抑制冷却状态的波动的发电电动机的冷却结构及发电电动机。因此，发电电动机的冷却结构(100)具备第一通路(32)，其设置在发电电动机的凸缘(12)上，朝向在第一壳体(11)的内部收纳的输入输出轴(16)的旋转中心轴(Zr)延伸而在输入输出轴(16)侧开口，且在途中具有节流部(35)；第二通路(33)，其设置在凸缘(12)上，在比节流部(35)靠输入输出轴(16)的径向外侧的位置处从第一通路(32)分支，朝向在输入输出轴(16)的外侧安装的转子(20)延伸而在转子(20)侧开口。
文档编号H02K9/19GK102906973SQ201280001378
公开日2013年1月30日 申请日期2012年3月26日 优先权日2011年3月31日
发明者渡边光一, 饭塚航也, 长野隆生 申请人:株式会社小松制作所