专利名称：电动机的冷却介质排出结构及电动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过油对电动机进行冷却的电动机的冷却介质排出结构及电动机。
背景技术：
电动机用于各种各样的用途当中，但由于定子所具有的线圈的焦耳发热及转子铁心的涡流损失及滞后损失等会引起发热。为了对电动机进行冷却，例如记载有采用油等冷却介质来冷却电动机的技术(专利文献I)。在先技术文献专利文献专利文献I:日本特开2007-020337号公报
发明内容
发明要解决的课题专利文献I所记载的技术具有从电动马达(电动机)内将冷却液(冷却介质)排出的冷却液导出口，但该冷却液导出口设置在电动机马达的马达壳体(框体)的侧部，因此，在电动机的冷却中，存在无法将底部的冷却液完全排光的顾虑。其结果是，有可能使冷却介质残留在电动机的框体内，导致产生未进行更换的冷却介质。本发明的目的在于，在通过冷却介质对电动机进行冷却时，降低滞留在电动机的框体内而未排出的冷却介质。用于解 决课题的手段
本发明提供一种电动机的冷却介质排出结构，将对在框体内配置有轴的电动机进行了冷却的冷却介质从所述框体排出，在所述轴上安装有转子铁心，所述电动机的冷却介质排出结构的特征在于，具有:第一排出口，其设置在经由轴承支承所述轴且配置于所述框体的一方的端部的端部侧构件上，并使所述框体内的冷却介质通过；第二排出口，其设置在所述端部侧构件上，且使通过了被支承于所述端部侧构件的轴承的所述框体内的冷却介质通过；排出通路，其使通过了所述第一排出口及所述第二排出口的所述冷却介质向所述框体的外部排出。作为本发明的所期望的方式，优选所述第一排出口的开口面积比所述第二排出口的开口面积大。作为本发明的所期望的方式，优选所述第一排出口设置成比所述框体的内周面靠内侧。作为本发明的所期望的方式，优选所述排出通路朝向所述轴的径向外侧延伸。作为本发明的所期望的方式，优选所述第一排出口的与所述轴的径向平行的方向上的尺寸比所述第一排出口的与所述轴的径向正交的方向上的尺寸大。作为本发明的所期望的方式，优选所述端部侧构件为安装在所述框体的一方的端部上的圆板形状的构件。
作为本发明的所期望的方式，优选所述排出通路具有从所述冷却介质将杂质去除的过滤器。作为本发明的所期望的方式，优选所述排出通路在所述第一排出口与所述第二排出口共用。本发明提供一种电动机，其特征在于，具备所述电动机的冷却介质排出结构。本发明提供一种电动机，该电动机在框体内配置有轴，在该轴上安装有转子铁心，该电动机驱动建筑机械的上部回旋体旋转，所述电动机的特征在于，包括:第一排出口，其设置在经由轴承支承所述轴且配置于所述框体的一方的端部的端部侧构件上，且设置成比所述框体的内周面靠内侧，并使所述框体内的冷却介质通过；第二排出口，其设置在所述端部侧构件上，且使通过了被支承于所述端部侧构件的轴承的所述框体内的冷却介质通过；排出通路，其朝向所述轴的径向外侧延伸，使通过了所述第一排出口及所述第二排出口的所述冷却介质向所述框体的外部排出，所述第一排出口的开口面积比所述第二排出口的开口面积大，且所述第一排出口的与所述轴的径向平行的方向上的尺寸比所述第一排出口的与所述轴的径向正交的方向上的尺寸大。发明效果本发明在通过冷却介质对电动机进行冷却时，能够降低滞留在电动机的框体内而未排出的冷却介质。
图1是表示在回旋用的电动机中采用了本实施方式所涉及的电动机的混合动力液压挖掘机的俯视图。
图2是表示本实施方式所涉及的电动机的冷却结构的示意图。图3是表示本实施方式所涉及的电动机的主视图。图4是本实施方式所涉及的电动机的俯视图。图5是图4的V-V向视图。图6是图3的V1-VI向视图。图7是图5的A-A向视图。图8是图5的B-B向视图。图9是图5的C-C向视图。图10是表示电动机相对于水平面倾斜的状态下的冷却介质的液面的状态的概念图。
具体实施例方式关于用于实施本发明的方式(实施方式)，边参考附图边进行详细的说明。本发明并不是通过以下的实施方式记载的内容来限定的。另外，在以下记载的结构要素中包含本领域技术人员能够容易地想到的内容、实质上相同的内容。进而，以下记载的结构要素能够适当地进行组合。<混合动力液压挖掘机>图1是表示在回旋用的电动机中采用了本实施方式所涉及的电动机的混合动力液压挖掘机的俯视图。混合动力液压挖掘机10具有:形成下部行驶体的左右一对履带11 ；上部回旋体12 ;将下部行驶体与上部回旋体12连结的摆动圆13 ;作为回旋马达来发挥功能的电动机I ;摆动小齿轮IA ;包括斗杆14、动臂15及铲斗16并且安装在上部回旋体12上的作业设备17。左右一对履带11通过右行驶液压马达与左行驶液压马达来驱动，从而使混合动力液压挖掘机10行驶。上部回旋体12通过作为回旋马达来发挥功能的电动机I来回旋。在上部回旋体12上固定有摆动圆13的外环，在下部行驶体上固定有摆动圆13的内环。通过这样的结构，摆动圆13将上部回旋体12与下部行驶体连结。电动机I在纵向放置、即在将混合动力液压挖掘机10设置在水平面上的情况下，设置成电动机I的输入输出轴朝向重力发生作用的方向。电动机I的输入输出轴经由具备减速机构的摆动机械而与摆动小齿轮IA连结。摆动小齿轮IA与安装在摆动圆13的内环上的内齿啮合。电动机I的驱动力经由所述摆动机械而向摆动小齿轮IA传递,使上部回旋体12回旋。斗杆14、动臂15及纟产斗16通过从未图示的液压泵压力输送的工作油，经由控制阀而被各自的斗杆14用、动臂15用、铲斗16用的液压工作缸驱动，从而执行挖掘等作业。该混合动力液压挖掘机10通过内燃机对发电机及液压泵进行驱动，并且借助发电机的电力经由未图示的逆变器而驱动电动机1，使上部回旋体12回旋。进而，混合动力液压挖掘机10将电动机I作为发电机采用，产生使上部回旋体12停止之际需要的制动力，并且将通过所述制动力而使电动机I发出的电力蓄积于电容器或者二次电池等蓄电装置中。如此，混合动力液压挖掘机10为所谓的“混合动力方式的建筑车辆”。在本实施方式中，关于作为建筑车辆的一种的混合动力液压挖掘机10的回旋马达而采用电动机I的例子进行了说明，但电动机I的适用对象并不局限于此。需要说明的是，混合动力液压挖掘机10也可以为不具有内燃机的方式、即通过蓄电装置的电力来驱动的方式。接着，关于本实施方式所涉及的电动机进行说明。<电动机的冷却结构>图2是表示本实施方式所涉及的电动机的冷却结构的示意图。电动机I例如通过油等冷却介质来冷却，并且通过所述冷却介质对轴承7B进行润滑。电动机I的冷却结构2包括:泵21 ;泵用电动机5 ;通路22 ;轴承用通路23 ;转子用通路28 ;积油部39 ;排出通路32 ;过滤器24 ;溢流通路25 ;溢流阀26 ;过滤器38。在过滤器38与泵21之间也可以设有对冷却介质进行冷却的冷却器。泵21与泵用电动机5通过泵用电动机5的输入输出轴5A来连结。泵21的驱动机构也可以不为泵用电动机5，例如可以为作为图1所示的混合动力液压挖掘机10的动力发生源的内燃机。在本实施方式中，过滤器24与过滤器38内置在电动机I中。在对电动机I进行冷却的情况下，泵用电动机5驱动泵21。于是，泵21从排出通路32吸引冷却介质，并向通路22喷出。冷却介质在通过过滤器24的过程中杂质等被去除，并向轴承用通路23及转子用通路28流入。向轴承用通路23流入的冷却用介质在对轴承7B进行冷却及润滑之后，汇集在排出通路32中。向转子用通路28流入的冷却介质在对电动机I的转子铁心及线圈进行冷却之后，汇集在排出通路32中。向排出通路32汇集的冷却介质通过过滤器38将杂质去除，再次被泵21吸引，并向通路22喷出。通路22与泵21的喷出口连接，在电动机I内分支为过滤器24的入口侧和溢流通路25。设于过滤器24的出口侧的使冷却介质通过的通路分支为轴承用通路23和转子用通路28。轴承用通路23向轴承7B供给冷却介质，将其冷却及润滑。转子用通路28向电动机I的转子供给冷却介质，将其冷却。需要说明的是，冷却结构2不一定需要具有轴承用通路23。对轴承7B及转子用通路28进行冷却等后的冷却介质汇集在积油部39中。排出通路32将积油部38与过滤器39连接。汇集于积油部39的冷却介质通过排出通路32内的过滤器38。过滤器38与泵21的入口侧通过使冷却介质通过的通路来连接，通过了过滤器38的冷却介质被泵21吸引。从通路22分支的溢流通路25与溢流阀26的入口连接。溢流阀26的出口侧与过滤器24的出口侧连接。例如，当过滤器24发生孔眼堵塞而冷却介质难以向过滤器24流动时，通路22及溢流通路25的压力上升。当溢流通路25内的冷却介质的压力超过溢流阀26的开阀压力时，溢流阀26打开。然后，溢流阀26使冷却介质绕过过滤器24而向轴承用通路23及转子用通路28流动。这样，冷却结构2即便在过滤器24发生了孔眼堵塞等的情况下，溢流阀26也使冷却介质向轴承用通路23及转子用通路28流动，从而能够维持轴承7B的冷却及润滑、以及转子铁心等的冷却。接着，关于电动机I的结构进行说明。<电动机>图3是表示本实施方式所涉及的电动机的主视图。图4是本实施方式所涉及的电动机的俯视图。图5是图4的V-V向视图。图6是图3的V1-VI向视图。如图3所示，电动机I在筒型形状的框体6的内部具有:作为输入输出轴的轴8 ;安装在轴8上的转子铁心82 ;配置在转子铁心82的外周部上的定子9。S卩，电动机I为在筒型形状的框体6内配置有安装有转子铁心82的轴8的结构。轴8在两侧安装有轴承7A、7B，并经由轴承7A、7B而可旋转地支承在框体6上。框体6具有:作为筒型形状的构件的侧部66 ;安装在侧部66的一方的端部(轴8的输入输出侧的端部)上的作为端部侧构件的第一凸缘65 ;安装在侧部66的另一方的端部上的圆板形状的第二凸缘61。由侧部66、第一凸缘65、第二凸缘61包围的空间成为框体6的内部。在使用电动机I的状态下，第一凸缘65配置在下方(重力发生作用的方向侧，图3、图5中由箭头G表示的方向侧)。例如,在电动机I搭载于图1所示的混合动力液压挖掘机10的情况下，混合动力液压挖掘机10接地于水平面的状态为使用电动机I的状态，在该状态下，在成为下方的位置配置第一凸缘65。侧部66是内周面呈圆筒形状的构件。在侧部66具有:用于将对电动机I进行冷却的水向后述的水套导入的冷却水导入口 613 ;用于从所述水套排出所述冷却水的冷却水排出口 614。也可以将水以外的冷却介质、例如油等向所述水套导入来冷却电动机I。第一凸缘65是圆板形状的构件。第一凸缘65具有冷却介质排出口 651，在电动机I的运转中，该冷却介质排出口 651用于从框体6的内部排出冷却介质并向图2所示的泵21引导。而且，第一凸缘65具有排放口 652，在对电动机I进行维护-检修时，该排放口652用于抽出框体6内的冷却介质。作为端部侧构件的第一凸缘65配置在框体6的一方的端部，并且供轴8贯通。在从第一凸缘65贯通后的轴8上安装有动力传递用的接头或减速机的输入轴等。在本实施方式中，第一凸缘65与侧部66为分体的构件，但第一凸缘65与侧部66也可以作为同一构件来制造。在使用电动机I的状态下，第二凸缘61配置在上方，即配置在重力作用的方向的相反侧。第二凸缘61具有凸部62;冷却介质分配部63;冷却介质入口 631。冷却介质入口 631用于将从图1所示的泵21喷出的冷却介质向框体6的内部导入。冷却介质入口 631与冷却介质分配部63连接。接着，关于电动机I的内部结构进行说明。<电动机的内部结构>如图5所示，安装于轴8的轴承7A安装于第一凸缘65，轴承7B安装于第二凸缘61。轴承7A配置在第一凸缘65侧，即配置在电动机I的轴8的输入输出侧。轴8由设于两侧的两个轴承7A、7B支承于框体6而可以旋转，并以旋转中心轴Zr为中心进行旋转。旋转中心轴Zr是轴8的中心轴。在轴8的外周部安装的转子铁心82是将多个钢板(电磁钢板)层叠而成的结构体。转子铁心82由平衡板83、84从层叠所述钢板的方向(层叠方向)的两侧夹持。平衡板83、84以构成转子铁心82的多个钢板不分离的方式安装于轴8，对所述多个钢板施加压缩力。第一凸缘65侧的平衡板84配置在第一凸缘65侧，即配置在电动机I的轴8的输入输出侧。在转子铁心82的外周部配置有定子9。定子9安装在框体6的侧部66的内周部。定子9为在定子铁心91上卷绕有线圈92的结构体。线圈92的从定子铁心91突出的部分为线圈端。定子铁心91是将多个钢板(电磁钢板)层叠而成的结构体。轴8具有沿着中心轴延伸的轴向通路811 ;从轴向通路811朝向轴8的径向外侧延伸且在轴8的表面开口的多个径向通路812。轴向通路811和径向通路812成为轴内冷却介质通路813。平衡板84在与转子铁心82相接的一侧具有凹部841。转子铁心82具有转子铁心贯通孔821，该转子铁心贯通孔821朝向多个钢板的层叠方向，即朝向轴8的中心轴方向而将转子铁心82贯通。另外，转子铁心82具有未图示的多个永久磁铁。第二凸缘61侧的平衡板83具有朝向轴8的中心轴方向的平衡板贯通孔831。轴内冷却介质通路813、凹部841、转子铁心贯通孔821及平衡板贯通孔831分别连通而成为使冷却介质通过的通路。它们设置在作为旋转体的轴8及转子铁心82上，成为用于使冷却介质通过的旋转体侧冷却介质通路。第二凸缘61的凸部62具有贯通孔621。贯通孔621具有用于从静止系统向作为旋转系统的轴8供给冷却介质的连结构件64。连结构件64具有贯通内部的冷却介质导入通路641。冷却介质导入通路641与轴8的轴向通路811的开口部对置，向轴向通路811导入冷却介质。凸部62具有向轴承7B供给冷却介质的轴承侧通路623。轴承7B从轴承侧通路623供给冷却介质。如图6所示，安装于凸部62的冷却介质分配部63具有对来自冷却介质入口 631的冷却介质进行分配的第一冷却介质分配通路633 ;第二冷却介质分配通路635 ;第三冷却介质分配通路636 ;第四冷却介质分配通路637。另外,冷却介质分配部63具有收纳有过滤器24的过滤器收纳部634 ;溢流通路25 ;溢流阀26。冷却介质入口 631经由第一冷却介质分配通路633而与过滤器收纳部634相连。第二冷却介质分配通路635与过滤器收纳部634相连，将通过了过滤器24的冷却介质的一部分向连结构件64的冷却介质导入通路641导入。第二冷却介质分配通路635和冷却介质导入通路641相当于图2、图5所示的转子用通路28。第三冷却介质分配通路636与过滤器收纳部634相连，将通过过滤器24并向冷却介质导入通路641导入的冷却介质的其余部分向第四冷却介质分配通路637导入。第三冷却介质分配通路636、第四冷却介质分配通路637、轴承侧通路623相当于图2、图5所示的轴承用通路23。溢流通路25将冷却介质入口 631与溢流阀26连接。溢流阀26以绕过过滤器24的方式夹设在溢流通路25与第二冷却介质分配通路635之间及溢流通路25与第三冷却介质分配通路636之间。当溢流通路25内的冷却介质的压力超过溢流阀26的开阀压力时，溢流阀26打开，来自冷却介质入口 631的冷却介质绕过过滤器24而流向第二冷却介质分配通路635及第三冷却介质分配通路636。溢流阀26的开阀压力可以设定为例如过滤器24发生孔眼堵塞而需要更换时的溢流通路25内的压力。这样，即使在过滤器24发生孔眼堵塞而需要更换时，也能够可靠地向轴承7B及转子铁心82等供给冷却介质。另外，若如前述那样设定溢流阀26的开阀压力并准备通知溢流阀26打开的情况的机构，则借助溢流阀26打开的情况而能够通知过滤器24的更换时期。通过在凸部62、即静止系统上设置轴承用通路23，冷却介质的供给不会受到转子铁心82的旋转的影响。因此，与从轴8侧向轴承7B形成油路的情况相比，能过抑制伴随着转子铁心82的旋转的冷却介质的变动。其结果是，能够向轴承7B供给适当量的冷却介质。<电动机的冷却>从冷却介质分配部63的冷却介质入口 631供给并通过了过滤器24的冷却介质的一部分通过转子用通路28而流入轴内冷却介质通路813的轴向通路811。该冷却介质通过径向通路812，并通过平衡板84的凹部841而流入转子铁心贯通孔821。冷却介质在通过转子铁心贯通孔821的过程中对转子铁心82及未图示的永久磁铁进行了冷却之后，从平衡板83的平衡板贯通孔831流出。在转子铁心82旋转的情况下，从平衡板贯通孔831流出的冷却介质借助离心力而向定子9的线圈端(线圈92从定子铁心91突出的部分)供给。该冷却介质在框体6内向下方流动的过程中对定子9进行冷却，向在第一凸缘65的框体6的内部侧设置的第一排出口 27汇集。图5的符号OL表示积存于积油部39的冷却介质的液面。如此,积存于积油部39的冷却介质的量如图5所示，将来自冷却介质排出口 651的排出量调节成使朝向第一凸缘侧突出的线圈端的一部分始终浸溃的程度，来对所述线圈端进行冷却。从冷却介质分配部63的冷却介质入口 631供给并通过了过滤器24的冷却介质中的未流入转子用通路28的冷却介质向轴承用通路23流入,而向轴承7B供给。该冷却介质在对轴承7B进行了冷却及润滑之后，在框体6内向下方流动。在该过程中，与转子铁心82及未图示的永久磁铁相接而对它们进行冷却。与转子铁心82相接的冷却介质的一部分借助离心力向转子铁心82的径向外侧的定子9供给而对定子9进行冷却。对定子9进行了冷却后的冷却介质在框体6内向下方流动，向在第一凸缘65的框体6的内部侧设置的积油部39汇集。汇集于积油部39的冷却介质通过轴承7A的内圈、外圈、滚动体之间的空间而向后述的第二排出口 30流入。其结果是，汇集于积油部39的冷却介质对轴承7A进行冷却、润滑。如此，冷却介质对转子铁心82及定子9进行冷却，并对轴承7A、7B进行冷却及润滑。除此以外，如上所述，从冷却水导入口 613向框体6的侧部66具有的水套612供给冷却水。该冷却水经由框体6而主要对定子9进行冷却。在第一凸缘65与侧部66之间设有衬垫35，作为用于对水套612进行密封的密封构件。衬垫35具有用于避免框体6的内部的冷却介质从侧部66与第一凸缘65之间流出而向水套612混入，或向框体6的外部流出的情况的作为油封件的功能。接着，关于将汇集于积油部39的冷却介质向框体6的外部排出的结构，即本实施方式所涉及的电动机的冷却介质排出结构进行说明。<电动机的冷却介质排出结构>图7是图5的A-A向视图。图8是图5的B-B向视图。图9是图5的C-C向视图。图10是表示电动机相对于水平面倾斜的状态下的冷却介质的液面的状态的概念图。电动机的冷却介质排出结构(以下，根据需要称之为“排出结构”)100包括第一排出口 27 ;第二排出口 30 ;排出通路32。第一凸缘65为圆板形状的结构体。第一凸缘65具有从一方的表面突出的圆弧状的凸部65T。在凸部65T的径向内侧形成有对轴承7A进行支承的台阶。轴承7A在收容于所述台阶之后，由C形环(C形状的板状构件)37固定于第一凸缘65。第一排出口 27设于凸部65的径向外侧。第一排出口 27为在比凸部65T的顶部(C形环37与凸部65接触的部分)低的位置(第一凸缘65所具有的所述一方的表面)开口的部分。第二排出口 30为设置在凸部65的径向内侧，且供从电动机I的框体6的内部更具体而言从积油部39通过了轴承7A的冷却介质向排出通路32流出的部分。如此，第一排出口 27配置在框体6的一方的端部，并且设于供所述轴贯通的端部侧构件(本实施方式中为第一凸缘65)，从而使冷却介质通过。第一排出口 27为在框体6的积油部39开口、在本实施方式中为在作为所述端部侧构件的第一凸缘65开口而使框体6内的冷却介质向排出通路32通过的部分。第二排出口 30设于所述端部侧构件(本实施方式中为第一凸缘65)，使通过了轴承7A的积油部39的冷却介质、即框体6内的冷却介质通过。排出通路32使通过了第一排出口 27及第二排出口 30的冷却介质向框体6的外部排出。在本实施方式中，在第一凸缘65的凸部65T的径向内侧设有供框体6内的冷却介质从轴承7A流出的空间(轴承外空间)29。在此，在轴承7A的下方(轴8的一方的端部侦牝本例中为轴8从第一凸缘65突出的一侧)设有用于避免从第一凸缘65与轴8之间流出冷却介质的密封圈34。密封圈34夹设在第一凸缘65与轴8之间，抑制冷却介质的泄漏。在本实施方式中，轴承外空间29为由第一凸缘65、轴承7A、密封圈34包围的空间。第二排出口 30为排出通路32在轴承外空间29开口的部分。轴承外空间29配置在比从轴承7A流出冷却介质的部分靠轴8的一方的端部侧的位置。第二排出口 30为使通过了轴承7A的框体6内(更具体而言框体6的积油部39)的冷却介质向排出通路32通过的部分。需要说明的是，电动机I未必需要具有轴承外空间29。在这种情况下，第二排出口 30为设置在轴承7A与排出通路32之间且使通过了轴承7A的框体6内的冷却介质向排出通路32通过的部分。在本实施方式中，排出通路32包括第一排出通路31A和第二排出通路31B。第一排出通路31A为与第二排出口 30连接的通路，为将从第二排出口 30到第一排出口 27为止连接的部分。第二排出通路31B为与第一排出口 27连接的通路，为比第一排出口 27靠冷却介质的流动方向下游侧的部分。如图5、图7、图8所示，第一排出口 27在第一凸缘65的框体6侧开口。在图8中，第一排出口 27为由阴影线所示的部分。第一排出口 27与排出通路32连通，通过了第一排出口 27的冷却介质向排出通路32流入。排出通路32与冷却介质排出口 651连接。通过了排出通路32的冷却介质通过冷却介质排出口 651，被图2所示的泵21吸引之后，向图2所示的通路22喷出，然后再次返回框体6内而对转子铁心82及定子9等进行冷却。在本实施方式中，第一凸缘65也具有经由排放通路32D而与排放口 652连接的排放用排出口27D，但排放用排出口 27D及排放通路32D为与第一排出口 27及排出通路32同样的结构。需要说明的是，在本实施方式中，排放用排出口 27D及排放通路32D与第一排出口 27及排出通路32独立地设置，但也可以不设置排放用排出口 27D及排放通路32D。在这种情况下，图3所示的排放口 652也不需要。在未设有排放用排出口 27D、排放通路32D及排放口 652的情况下，在与冷却介质排出口 651连接的电动机I的搭载对象(例如，建筑车辆)侧的通路(配管)设置排放的分支通路(分支配管)。并且，采用第一排出口 27、排出通路32及所述分支通路进行排放。这样，无需将排放用排出口 27D及排放通路32D形成在第一凸缘65上，因此，能够降低加工的工时，并且也能够抑制第一凸缘65的强度降低。如图5、图8所示，第二排出口 30为供从轴承7A流出的冷却介质向排出通路32 (更具体而言，第一排出通路31A)流出的部分。图8表现出图5的B-B剖面，但在该剖面中，表现出轴承7A的外圈70、滚珠(滚动体)7b的一部分、内圈7i。在滚珠7b间表现出轴承外空间29。另外，向轴承外空间29开设有第二排出口 30。通过了第二排出口 30的冷却介质向排出通路32 (更具体而言，第一排出通路31A)流入。向排出通路32流入了的冷却介质通过冷却介质排出口 651，被图2所示的泵21吸引之后，向图2所示的通路22喷出，再次返回框体6内而对转子铁心82及定子9等进行冷却。在本实施方式中，第一排出通路31A的通路剖面积与第二排出通路31B的通路剖面积可以为相同的大小，也可以为不同。在本实施方式中，如图8所示，排放通路32D与排放用第二排出口 30D连接。在将冷却介质从框体6内抽出的情况下，通过了排放用第二排出口30D的冷却介质向排放通路32D流入。在本实施方式中,排出通路32在第一排出口 27与第二排出口 30共用。若第一排出口 27与第二排出口 30分别具有独立的排出通路，则第一凸缘65的加工增加，但在第一排出口 27与第二排出口 30共用排出通路32时，能够减少所述加工。另外，通过将排出通路32设为共用，能够降低排出通路的个数，故能够抑制第一凸缘65强度的降低。进而，当第一排出口 27与第二排出口 30分别具有独立的排出通路时，需要将各自的排出口设置在第一凸缘65的侧面，故配管增加。在车辆中需要确保通过配管的空间，故配管优选少。通过在第一排出口 27与第二排出口 30共用排出通路32，能够将设于第一凸缘65的侧面的排出口设为一个，故能够降低配管的个数，为优选的。需要说明的是，第一排出口 27与第二排出口 30也可以分别具有独立的排出通路。排出结构100从第一凸缘65的框体6的内部侧的表面、即设于框体6的内部的下方的第一排出口 27经由排出通路32而将框体6内的冷却介质排出。因此，排出结构100能够利用重力的作用向第一排出口 27引导冷却介质，因此，能够降低滞留在框体6内而未排出的冷却介质。其结果是，排出结构100能够将滞留在框体6内的冷却介质抑制在最小限度，从而将框体6内的冷却介质可靠地向外部排出。另外，排出结构100使从第二排出口30通过轴承7A而向轴承外空间29流入了的冷却介质从排出通路32排出。因此，能够使积存在轴承外空间29的冷却介质可靠地排出。在轴承外空间29中容易积存作为杂质的被覆定子9的线圈92的清漆、来自电动机I的滑动部分的金属屑等切削屑、轴承7A、7B的磨损粉末等。尤其是，电动机I使线圈92的一部分浸溃于冷却介质，故在轴承外空间29中容易积存所述杂质。排出结构100将第二排出口 30与排出通路32连接，将第二排出口 30的冷却介质从排出通路32向框体6的外部排出。因此，轴承外空间29内的所述杂质与冷却介质一同被排出，故能够将蓄积在轴承外空间29内的杂质形成为极少。轴承外空间29内的冷却介质与密封圈34相接，但由于轴承外空间29内的所述杂质的量变得极少，从而可抑制密封圈34的耐久性降低。另外，混入轴承外空间29内的冷却介质的杂质几乎不可能向轴承7A侵入，因此，也可有效地抑制因杂质的啮入、杂质带来的伤痕或者杂质带来的咬合等引起的轴承7A的耐久性降低。另外，由于通过轴承7A的油量降低，通过轴承7A的杂质的量也能够降低，故能够抑制密封圈34及轴承7A的耐久性降低。另外，如后所述，第一排出口 27的开口面积比第二排出口 30的开口面积大，故大量的冷却介质通过第一排出口 27。因此，第二排出口 30能够避免冷却介质以超过轴承7A的润滑及冷却所需要的量的过剩的流量通过的情况。其结果是，冷却结构2能够更加有效地抑制密封圈34及轴承7A的耐久性降低。另外，即便杂质经由轴承7A而向轴承外空间29内进入，如上所述，轴承外空间29内的杂质也连同冷却介质一起被可靠地排出。因此，无需为了防止来自轴承7A的杂质的侵入而在轴承7A上设置密封圈。其结果是，能够实现成本降低及密封圈所引起的滑动阻力的降低。进而，在轴承7A上未设有密封圈的情况下，在电动机I的运转中，冷却介质通过轴承7A，但冷却介质在轴承7A、更具体而言在外圈70、内圈7i及滚珠7b之间流动。在该作用下，也可获得对外圈70、内圈7i及滚珠7b的表面进行清洗的效果。通过所述清洗，能够去除附着于外圈70、内圈7i及滚珠7b的表面上的杂质，因此，排出结构100能够有效地抑制轴承7A的耐久性降低。在迄今为止的技术中，几乎无法将积存于轴承之中的冷却介质排出，因此，有可能在轴承上发生因冷却介质中存在的杂质所引起的咬合或者伤痕等。排出结构100如上所述，能够将轴承7A及轴承外空间29内的冷却介质连同杂质一起排出，故能够降低在轴承上发生因冷却介质中存在的杂质所引起的咬合或者伤痕等的可能性。另外，即便是没有积油部39的电动机，铅垂方向侧的轴承(与电动机I的轴承7A相当的轴承)通过从上方、即铅垂方向的相反侧上流下来的冷却介质进行冷却及润滑。因此，没有积油部39的电动机也难以将积存于轴承内及轴承外空间29的冷却介质排出。在本实施方式中,在框体6内具有积油部39的电动机I适用排出结构100，但排出结构100对于没有积油部39的电动机也能够适用。在这种情况下，排出结构100能够将下方的轴承及轴承外空间29内的冷却介质连同杂质一起排出，因此，能够降低在轴承上发生因冷却介质中存在的杂质所引起的咬合或者伤痕等的可能性。如图5、图7所示，框体6的侧部66具有水套612，但排出结构100在第一凸缘65设有排出通路32，故因水套612所引起的设置排出通路32的部位的限制少。另外，当在第一凸缘65上设置排出通路32时，第一凸缘65的厚度稍稍增加，但可以相应地减小框体6的侧部66的长度。因此，可抑制电动机I的尺寸增加。当第一排出口 27的开口面积为SA，第二排出口 30的开口面积为SC时，优选设为SC<SA。如此，第二排出口 30与第一排出口 27相比压力损失变大。其结果是，通过第一排出口 27的冷却介质的流量比通过第二排出口 30的冷却介质的流量大。如此，通过使通过第一排出口 27的冷却介质的流量比第二排出口 30大，由此能够减小从排出通路32吸引冷却介质之际的阻力。其结果是，能够降低图2所示的泵21的作功量，故能够抑制泵21的能量消耗。另外，通过第二排出口 30的冷却介质的流量比第一排出口 27小，但通过使冷却介质也向第二排出口 30通过，能够促进轴承7A的润滑、冷却及清扫。需要说明的是，优选的是，第二排出口 30的开口面积SC设为使通过第二排出口 30的冷却介质的流量成为轴承7A的润滑及冷却所需要的最低流量的大小。另外，将第一排出通路31A的内径设为D1，将第二排出通路31B的内径设为D2，且将它们的通路剖面(与第一排出通路31A、第二排出通路31B所延伸的方向正交的剖面)设为圆形。此时，第一排出通路31A的通路剖面积SI为Dl2X /4，第二排出通路31B的通路剖面积S2为D22X Ji /4。通过设为S2 > SI，在第二排出通路31B中流动的冷却介质的流量比在第一排出通路31A中流动的冷却介质的流量大，其结果是，在第一排出口 27中流动的冷却介质的流量比在第二排出口 30中流动的冷却介质的流量大。优选的是，S2/S1处于使通过第二排出口 30的冷却介质的流量成为轴承7A的润滑所需要的最低流量的大小的范围之内。如此，在本实施方式中，排出结构100通过对排出通路32的通路剖面积进行调整，也能够使通过第一排出口 27的冷却介质的流量比通过第二排出口 30的冷却介质的流量大。进而，在本实施方式中，也可以采用排出通路32的通路剖面积的调整和第一排出口 27及第二排出口 30的开口面积的调整这两方，来对通过第一排出口 27及第二排出口 30的冷却介质的流量进行调整。混合动力液压挖掘机等的建筑车辆通常对驱动系统作用有较高的负载。例如，在电动机I用于混合动力液压挖掘机的回旋马达的情况下，混合动力液压挖掘机使上部回旋体频繁地回旋、停止，故对于电动机I连续地作用有较高的负载。因此，电动机I的发热量增加，故需要充分的冷却。因而，向电动机I的框体6的内部供给、排出的冷却介质的流量(在电动机I与泵之间循环的冷却介质的流量)变大。如上所述，第二排出口 30的压力损失变大，故当排出冷却介质的流量变大时，有可能使相应的动力增加，或无法确保充分的流量。排出结构100从压力损失较低的第一排出口 27和压力损失比该第一排出口 27大的第二排出口 30这两方将冷却介质排出。在这样的结构的情况下，冷却介质容易向压力损失较低的第一排出口 27流动。因此，排出结构100能够从压力损失较小的第一排出口 27以大流量的方式将冷却介质效率良好地排出，并且能够使一定程度的冷却介质通过轴承7A来对轴承7A进行冷却、润滑及清洗。为了使冷却介质从排出压力损失较低的第一排出口 27更加效率良好地排出，如上所述，排出结构100使第一排出口 27的开口面积SA比第二排出口 30的开口面积SC大，或使第二排出通路31B的通路剖面积S2比第一排出通路31A的通路剖面积SI大，以便从压力损失较小的第一排出口 27排出大量的冷却介质。如此，排出结构100能够以更大流量的方式将冷却介质从第一排出口 27排出。如此，排出结构100尤其是在电动机I的发热量变大而将大量的冷却介质向电动机供给、排出的情况下有效。例如，排出结构100对于用于混合动力液压挖掘机、轮式装载机等建筑车辆的电动机有效。排出通路32朝向轴8的径向外侧延伸。因此，排出通路32可以在内部设有过滤器38。如此，无需新设置设有过滤器38的空间，故能够实现省空间化。另外，排出通路32朝向轴8的径向外侧延伸，故排出通路32在第一凸缘65的侧部开口。S卩，通过了第一排出口 27的冷却介质在向排出通路32流入之际以改变90度朝向的方式向框体6的外部排出。如此，排出结构100成为不向第一凸缘65的下方、即轴8从第一凸缘65突出的方向排出冷却介质的结构，因此，无需在电动机I的输出取出侧配置多余的结构物。如图7所示，第一排出口 27的与轴8的径向平行的方向上的尺寸L比第一排出口27的与轴8的径向正交的方向上的尺寸W大(W< L)。当作为W > L而使第一排出口 27的冷却介质所通过的面积变大时，需要增大排出通路32的内径，导致第一凸缘65的厚度的增加。但是，通过设为W < L，能够沿着排出通路32形成第一排出口 27，因此，无需增大排出通路32的内径就能够使第一排出口 27的冷却介质所通过的面积变大。如图10所示，当电动机I相对于水平面HP倾斜时，冷却介质的液面OP与框体6的侧部66及冷却介质的液面OP与第一凸缘65的关系也变化。当在侧部66上设置冷却介质的排出口 EX时，在电动机I的倾斜变大的情况下，泵21吸引框体6内的空气，无法将冷却介质排出。本实施方式的排出结构100从设于第一凸缘65的框体6的内部侧的第一排出口 27将冷却介质排出。因此，排出结构100即便在电动机I倾斜到无法从设于侧部66的排出口 EX排出冷却介质的程度的情况下，也能够从第一排出口 27排出冷却介质。如此，排出结构100与在侧部66设有冷却介质的排出口 EX的情况相比，即便在电动机I的相对于水平面HP的倾斜进一步地变大的情况下，也能够使框体6内的冷却介质排出，故对于在倾斜地也进行作业的建筑车辆适用。如上所述，优选的是，第一排出口 27设置在接近框体6的中心即旋转中心轴Zr的位置。在本实施方式中，如图7所示，第一排出口 27设置为比框体6的侧部66的内周面615靠内侧。如此，排出结构100在电动机I倾斜的情况下，也能够使冷却介质更加可靠地从第一排出口 27排出。另外，在侧部66设有排出口 EX的情况下，为了使排出口 EX的侧部66的内周面侧的开口接近旋转中心轴Zr，需要增大侧部66的壁厚，但这存在很多的限制，故难以实现。尤其是，在侧部66具有水套612的情况下，所述限制变得更多。排出结构100通过将第一排出口 27设于第一凸缘65，由此使配置第一排出口 27之际的自由度提高，故能够容易地使第一排出口 27接近旋转中心轴Zr。第一凸缘65和侧部66通过将图5所示的螺栓40向图7至图9所示的螺纹孔41螺入来安装。螺纹孔41在作为圆板形状的构件的第一凸缘65的周向上等间隔地设置。因此，能够一定程度自由地选择第一凸缘65与侧部66的周向上的位置关系。其结果是，能够将设于第一凸缘65的冷却介质排出口 651和设于侧部66的冷却水导入口 613配置在相同侦U、或配置在不同侧。如此，排出结构100通过设置与冷却介质排出口 651连接的排出通路32，能够与侧部66独立地对冷却介质排出口 651的位置进行调整，因此，将电动机I搭载于混合动力液压挖掘机10等之际的自由度提高。以上，本实施方式从设于电动机的框体的下部的第一排出口和与轴承邻接设置并使从轴承流出的框体内的冷却介质通过的第二排出口这两方排出框体内的冷却介质。如此，能够降低残留在框体内的冷却介质，并且能够降低蓄积在所述轴承所支承的轴的一方的端部侧中与所述轴承邻接的部分、更具体而言第二排出口的杂质等。尤其是，在将电动机纵向放置的用途中适用，即，在将电动机以轴朝向重力作用的方向的方式设置而使用的用途中适用。另外，本实施方式以在转子铁心内具有冷却通路的电动机为例，但是，电动机的冷却结构无论为何种方式，均能够适用本实施方式的冷却介质排出结构。即，只要是在电动机的框体内具有轴承及冷却介质的结构，均能够适用本实施方式的冷却介质排出结构。
符号说明I电动机2冷却结构6 框体7A、7B 轴承8 轴9 定子10混合动力液压挖掘机21 泵22 通路23轴承用通路24、38 过滤器25溢流通路26溢流阀27 第一排出口28转子用通路29轴承外空间30 第二排出口3IA第一排出通路3IB第二排出通路32排出通路34密封圈35 衬垫39积油部61第二凸缘65第一凸缘66 侧部82转子铁心83、84 平衡板 91定子铁心92 线圈100排出结构612 水套615内周面651冷却介质排出口811轴向通路812径向通路813轴内冷却介质通路821转子铁心贯通孔
831平衡板贯通孔841 凹部
权利要求
1.一种电动机的冷却介质排出结构，将对在框体内配置有轴的电动机进行了冷却的冷却介质从所述框体排出，在所述轴上安装有转子铁心， 所述电动机的冷却介质排出结构的特征在于，具有: 第一排出口，其设置在经由轴承支承所述轴且配置于所述框体的一方的端部的端部侧构件上，并使所述框体内的冷却介质通过； 第二排出口，其设置在所述端部侧构件上，且使通过了被支承于所述端部侧构件的轴承的所述框体内的冷却介质通过； 排出通路，其使通过了所述第一排出口及所述第二排出口的所述冷却介质向所述框体的外部排出。
2.如权利要求1所述的电动机的冷却介质排出结构，其中， 所述第一排出口的开口面积比所述第二排出口的开口面积大。
3.如权利要求1或2所述的电动机的冷却介质排出结构，其中， 所述第一排出口设置成比所述框体的内周面靠内侧。
4.如权利要求1 3中任一项所述的电动机的冷却介质排出结构，其中， 所述排出通路朝向所述轴的径向外侧延伸。
5.如权利要求1 4中任一项所述的电动机的冷却介质排出结构，其中， 所述第一排出口的与所 述轴的径向平行的方向上的尺寸比所述第一排出口的与所述轴的径向正交的方向上的尺寸大。
6.如权利要求1 5中任一项所述的电动机的冷却介质排出结构，其中， 所述端部侧构件为安装在所述框体的一方的端部上的圆板形状的构件。
7.如权利要求1 6中任一项所述的电动机的冷却介质排出结构，其中， 所述排出通路具有从所述冷却介质将杂质去除的过滤器。
8.如权利要求1 7中任一项所述的电动机的冷却介质排出结构，其中， 所述排出通路在所述第一排出口与所述第二排出口共用。
9.一种电动机，其特征在于， 具备权利要求1 8中任一项所述的电动机的冷却介质排出结构。
10.一种电动机，该电动机在框体内配置有轴，在该轴上安装有转子铁心，该电动机驱动建筑机械的上部回旋体旋转， 所述电动机的特征在于，包括: 第一排出口，其设置在经由轴承支承所述轴且配置于所述框体的一方的端部的端部侧构件上，且设置成比所述框体的内周面靠内侧，并使所述框体内的冷却介质通过； 第二排出口，其设置在所述端部侧构件上，且使通过了被支承于所述端部侧构件的轴承的所述框体内的冷却介质通过； 排出通路，其朝向所述轴的径向外侧延伸，使通过了所述第一排出口及所述第二排出口的所述冷却介质向所述框体的外部排出， 所述第一排出口的开口面积比所述第二排出口的开口面积大，且所述第一排出口的与所述轴的径向平行的方向上的尺寸比所述第一排出口的与所述轴的径向正交的方向上的尺寸大。
全文摘要
本发明的目的在于，在通过冷却介质对电动机进行冷却时，降低滞留在电动机的框体内而未排出的冷却介质。因此，电动机(1)包括设于框体(6)的第一凸缘(65)，并使冷却介质通过的第一排出口(27)；设于第一凸缘(65)，并使通过了轴承(7B)的框体(6)的内部的冷却介质通过的第二排出口(30)；使通过了第一排出口(27)及第二排出口(30)的冷却介质向框体(6)的外部排出的排出通路(32)。
文档编号H02K5/20GK103081314SQ20128000254
公开日2013年5月1日 申请日期2012年3月8日 优先权日2011年3月14日
发明者松木康彦, 南浦明 申请人:株式会社小松制作所