JP5188593B2 - 発電電動機の冷却構造及び発電電動機 - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態に係る発電電動機を用いたハイブリッド油圧ショベルを示す側面図である。図2は、図1のA−A矢視図である。ハイブリッド油圧ショベル1は、内燃機関により発電電動機を駆動して電力を発生させ、前記電力によって電動機を駆動して上部旋回体を旋回させたり、ハイブリッド油圧ショベル1の補機類を駆動したりする、いわゆるハイブリッド方式の建設車両である。
図3は、本実施形態に係る発電電動機の断面図である。図3は、発電電動機10の回転中心軸Zrを含み、かつ回転中心軸Zrと平行な平面で発電電動機10を切ったときの断面を示している。図4は、本実施形態に係る発電電動機の分解図である。図5は、本実施形態に係る発電電動機の入出力シャフト、ローター及びフランジの構造を示す斜視図である。図6は、本実施形態に係る発電電動機が備えるローターコアの斜視図である。図7は、ローターコアに取り付けられるブレードを示す斜視図である。図8は、本実施形態に係る発電電動機が備えるステーターの正面図である。図9は、本実施形態に係る発電電動機が備える第1ハウジングの斜視図である。図10は、本実施形態に係る発電電動機が備えるフランジの斜視図である。
フライホイール14は、複数のボルト15Bによって連結部材15に取り付けられる。フライホイール14は、内燃機関6の回転効率を高めるために作用する機能及び発電電動機10の発電効率及び電動機効率を向上させるための機能を有している。連結部材15は、略円筒形状の本体部15Sと、本体部15Sの一端部側から本体部15Sの径方向外側に向かって張り出す円形形状のフランジ部15Fとを有する。連結部材15のフランジ部15Fとフライホイール14とをボルト15Bで締結することにより、両者が固定される。本体部15Sは、内周部に内歯スプライン15Iを有する。
入出力シャフト16は、円筒形状の構造体であり、一端部16Tpが油圧ポンプ7の入力シャフト7Sに接続され、他端部16Teが内燃機関6の出力シャフト6Sに接続される。入出力シャフト16は、一端部16Tp側の内周部に内歯スプライン16Iを、他端部16Te側の外周部に外歯スプライン16Oを有している。内歯スプライン16Iは、油圧ポンプ7の入力シャフト7Sが有する外歯スプラインと噛み合う。外歯スプライン16Oは、連結部材15が有する内歯スプライン15Iと噛み合う。このような構造により、内燃機関6の動力は、フライホイール14と、連結部材15とを介して入出力シャフト16に伝達され、入出力シャフト16に伝達された内燃機関6の動力は、内歯スプライン16Iを介して油圧ポンプ7の入力シャフト7Sに伝達される。
ローター20は、ローターコア17と、ローターコア17を保持するローターコア保持部材としてのローターホルダー18とを含む。ローターコア17は、複数の鋼板(電磁鋼板)を積層した構造体である。複数の鋼板が積層される方向(積層方向)は、ローターコア17が入出力シャフト16に取り付けられた状態において、回転中心軸Zrと平行である。ローターコア17は、図6に示すように、外周部の周方向に所定のピッチをもって複数(この例では24個)の誘導子17Iが突設されている。ローターコア17は、周方向に向かって複数のボルト孔17Hが積層方向に向かって貫通している。ローターコア17の内周面は、ローターホルダー18の外周面と接する。
ステーター24は、ステーターコア24Kと、コイル24Cとを含む。コイル24Cは、ステーターコア24Kに取り付けられたインシュレーター24Iを介してステーターコア24Kに巻き回されている。ステーターコア24Kは、環状の鋼板(電磁鋼板)を複数積層させた環状の構造体である。ステーターコア24Kの内周部には、ステーターコア24Kの周方向に向かって所定のピッチで、複数の突部24Tが中心に向けて突出している。突起24Tは、ステーターコア24Kの一部である。それぞれの突部24Tは、発電電動機10の磁極となる。それぞれの突部24Tの周面には、コイル24Cとして、3本のコイルが、インシュレーター24Iを介して順次巻き回されている。前記環状の鋼板の積層方向におけるステーターコア24Kの両端部からはみ出した部分が、コイル24Cのコイルエンドである。
図9、図4に示すように、第1ハウジング11は、略円筒形状の部分(円筒状部分)11Dと、円筒状部分11Dから、その径方向外側に向かって張り出した張り出し部11Fとを含む構造体であり、両方の端部に開口部を有している。第1ハウジング11は、一端部にフランジ12が取り付けられ、他端部に第2ハウジング13が取り付けられる。第1ハウジング11は、ローター20と、ローター20の外周部に配置されるステーター24とを内部に有している。より具体的には、第1ハウジング11と、フランジ12と、第2ハウジング13とで囲まれる空間に、ローター20とステーター24とが配置される。図3に示すように、張り出し部11Fの部分は、冷却媒体CLを溜める冷却媒体溜めとしてのオイルパン11Pとなる。第1ハウジング11の張り出し部11Fには、オイルパン11Pと外部とを連通する排出通路28が設けられる。また、ドレーンから、オイルパン11P内の冷却媒体を排出することができる。
フランジ12は、複数のボルト12Bによって第1ハウジング11の一端部の開口部に取り付けられる。フランジ12は、図2に示す油圧ポンプ7側に配置される。そして、フランジ12は、第1ハウジング11に取り付けられる側とは反対側に、油圧ポンプ7の入力シャフト7Sを発電電動機10の入出力シャフト16に取り付けるための貫通孔12Hを有する。油圧ポンプ7の入力シャフト7Sは、貫通孔12Hから入出力シャフト16に取り付けられる。
第2ハウジング13は、第1ハウジング11の他端部の開口部に取り付けられる。第2ハウジング13は、図2に示す内燃機関6側に配置される。そして、第2ハウジング13は、第1ハウジング11に取り付けられる側とは反対側に、内燃機関6の出力シャフト6Sを発電電動機10の入出力シャフト16に取り付けるための貫通孔13Hを有する。内燃機関6の出力シャフト6Sは、貫通孔13Hからフライホイール14に取り付けられる。次に、発電電動機10内における冷却媒体の経路を説明する。
冷却媒体供給口29から流入した冷却媒体は、冷却媒体導入通路30、連結通路31H、31Fを通って第1通路32に流入する。第1通路32に流入した冷却媒体は、一部が第2通路33に分岐し、残りは内側第1通路32iに流れて、第1通路出口32Hから流出する。第1通路出口32Hから流出した冷却媒体は、入出力シャフト16の内歯スプライン16Iと図2に示す油圧ポンプ7の入力シャフト7Sの外歯スプラインとの間から、一部がシャフト貫通孔16IS内へ流入する。残りは、入出力シャフト16とフランジ12との間及び入出力シャフト16と軸受取付部材70との間の空間を通って、軸受取付部材70の貫通孔71から第1軸受50F及び第2軸受50Rとの隙間に流入する。
2 下部走行体
3 上部旋回体
6 内燃機関
6S 出力シャフト
7 油圧ポンプ
7S 入力シャフト
10 発電電動機
11 第1ハウジング
12 フランジ
13 第2ハウジング
14 フライホイール
15 連結部材
16 入出力シャフト
17 ローターコア
18 ローターホルダー
18Li 第1ホルダー部材
18Lo 第2ホルダー部材
18T 第3ホルダー部材
20 ローター
24 ステーター
24C コイル
24I インシュレーター
24K ステーターコア
32 第1通路
32i 内側第1通路
32o 外側第1通路
32H 第1通路出口
32I 第1通路入口
33 第2通路
33H 第2通路出口
33I 第2通路入口
35 絞り部
40F 第1ブレード
40R 第2ブレード
42FH 開口部
50F 第1軸受
50R 第2軸受
60 突起部
60K 切り欠き部
70 軸受取付部材
71 貫通孔
80 リブ(周方向リブ)
80、80’、80c 周方向リブ
80Si 内側側部
80So 外側側部
80T 頂面
81、81e 径方向リブ
81H、81He 水平方向リブ
81T 頂面
82、82a 周方向リブ内側空間
100 発電電動機の潤滑構造(潤滑構造)
Zr 回転中心軸
Claims (6)
- ローターが取り付けられた入出力シャフト及び前記ローターの外周部に配置されたステーターを筐体内に格納する発電電動機を冷却媒体で冷却するにあたり、
前記入出力シャフトの回転中心軸の方向における前記筐体の一端部に配置される端部側部材の前記筐体側の面から、前記ローターに向かって突出する突起部と、
前記回転中心軸方向における前記ローターの端部に設けられる環状のブレードと、
前記ブレードの外周部に設けられて、前記ブレードの径方向内側に開口し、前記発電電動機を冷却する冷却媒体を保持する冷却媒体保持部と、
前記ブレードに設けられて、前記冷却媒体保持部に保持された前記冷却媒体を径方向外側に通過させる冷却媒体流出孔と、を有し、
前記突起部は、前記ステーターのコイルの径方向内側で、前記入出力シャフトに取り付けられた軸受の径方向外側の位置、かつ前記回転中心軸の周囲における少なくとも一部の領域に設けられ、前記冷却媒体保持部の開口よりも径方向内側に配置されることを特徴とする発電電動機の冷却構造。 - 前記回転中心軸の方向における前記突起部の端部は、前記冷却媒体保持部の前記突起部側の端部よりも前記冷却媒体保持部の開口側にある請求項1に記載の発電電動機の冷却構造。
- 前記突起部は、前記入出力シャフトの回転中心軸の周囲全体に設けられる請求項1又は2に記載の発電電動機の冷却構造。
- 請求項1から3のいずれか1項に記載の発電電動機の冷却構造を有する発電電動機。
- 前記発電電動機は、前記入出力シャフトの一端に動力発生源の出力シャフトが接続され、他端に前記動力発生源の動力により駆動される駆動対象の入力シャフトが接続される請求項4に記載の発電電動機。
- ローターが取り付けられた入出力シャフト及び前記ローターの外周部に配置されたステーターを筐体内に格納する発電電動機であって、
前記入出力シャフトの回転中心軸の方向における前記筐体の一端部に配置される端部側部材の前記筐体側の面から、前記ローターに向かって突出し、かつ前記入出力シャフトの回転中心軸の周囲全体に設けられる突起部と、
前記回転中心軸方向における前記ローターの両方の端部に設けられる環状のブレードと、
前記ブレードの外周部に設けられて、前記ブレードの径方向内側に開口し、前記発電電動機を冷却する冷却媒体を保持する冷却媒体保持部と、
前記ブレードに設けられて、前記冷却媒体保持部に保持された前記冷却媒体を径方向外側に通過させる冷却媒体流出孔と、を含み、
前記突起部は、前記冷却媒体保持部の開口よりも径方向内側に配置されて、前記回転中心軸の方向における端部が、前記冷却媒体保持部の前記回転中心軸の方向における端部と重なることを特徴とする発電電動機の冷却構造。
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