CN101960139B - 电动机一体型油压马达 - Google Patents

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Abstract

本发明提供电动机一体型油压马达，该电动机一体型油压马达是将斜板式油压马达(2)与用该斜板式油压马达(2)驱动的电动机(7)设置于同一壳体(4)内，在该壳体(4)内充满油，所述斜板式油压马达(2)的驱动轴(3)在该壳体(4)的前后端部之间连续地形成，并由该壳体(4)内的前后端部支持，在该驱动轴(3)上串列配置上述斜板式油压马达(2)和上述电动机(7)的转子(16)，将该电动机(7)的定子(18)固定于上述壳体(4)的内侧，以简单的结构提供电动机与油压马达成一整体设置，能够以良好的效率运行的小型、轻量化的电动机一体型的油压马达。

Description

电动机一体型油压马达
技术领域
本发明涉及将电动机与油压马达成一整体地设置于壳体内的电动机一体型油压马达。
背景技术
向来，作为建设机械的旋转机构、即旋转致动器，通常使用油压马达与减速机组合的设备，而起重机的旋转机构和船舶用的绞车也使用油压马达与减速机组合的设备。
使用这样的油压马达的旋转机构在减速时有必要释放在旋转动作时存储于惯性体(例如吊杆、杠杆、吊桶等)的旋转运动能量，因此在油压回路上设置缓解阀(relief)，在减速时借助于该缓解阀发生的压力，将存储的能量变换为热量释放出。也就是说，在上述旋转机构的情况下，在旋转动作时存储于惯性体的能量，在减速时作为热量放弃，因此能量的利用效率低。
又，在绞车上也一样，绞车松开时装卸的货物的势能被设置于油压回路上的缓解阀变换为热量释放，因此能量的利用效率低。
在这里，提出在这种技术中想要提高能量利用效率的发明。例如有将连结于引擎的发电/电动机驱动的泵的剩余压力流体蓄压于蓄压器，根据需要有效地利用该压力流体的发明(例如，参照专利文献1)。
又有将油压马达与电动机并用于旋转式工作机械的旋转驱动单元的驱动，恒速旋转时以及减速时使电动机实现再生发电作用，将再生电力存储于蓄电设备的情况(例如，参照专利文献2)。
还提出利用电动马达驱动油压泵，利用该油压泵排出的油驱动油压马达的电气油压混合马达(例如，参照专利文献3、4)。
专利文献1：日本专利申请公开2007-10006号公报
专利文献2：日本专利申请公开2005-290882号公报
专利文献3：日本专利申请公开平8-251867号公报
专利文献4：日本专利申请公开平8-251868号公报
发明内容
但是在上述专利文献1的情况下，为了暂时对压力流体进行蓄压，需要复杂的油压回路，机器大型化，不容易在小型的建设机械等上装备。
而在上述专利文献2的情况下，想要分别配置具备油压马达的油压单元和具备电动机的电动单元，需要很大的设备空间，同时也增加重量。而且需要新增设能够使油压马达和电动机两者实现再生发电作用的特殊结构的减速机。
还有，在上述专利文献3、4的情况下，想要把电动马达和油压泵以及油压马达配设于马达壳体内，结构变得非常复杂，同时由于用油压泵排出的油驱动油压马达，能量利用效率降低。
在这里，本发明的目的在于，以简单的结构提供电动机与油压马达成一整体设置，能够高效率运行的小型、轻量化的电动机一体型油压马达。
为了达成上述目的，本发明的电动机一体型油压马达，是将斜板式油压马达与电动机设置于同一壳体内的电动机一体型油压马达，在所述壳体内充满油，所述斜板式油压马达的驱动轴在该壳体的前后端部之间连续地形成，并由该壳体内的前后端部支持。借助于此，能够构成以连续的轴构成的简单结构的驱动轴支持的斜板式油压马达和电动机配置于同一壳体内，小型、轻量化的，能量利用效率高的电动机一体型油压马达。
又可以在所述驱动轴上串列配置所述斜板式油压马达和所述电动机的转子，将该电动机的定子固定于所述壳体的内侧。借助于这样的结构，以同一驱动轴对电动机和油压马达进行驱动，能够简化两者的结合部。
而且也可以在所述斜板式油压马达的外周部设置所述电动机的转子，将该电动机的定子设置于所述壳体的内侧。借助于此，可以在油压马达的外周部使电动机旋转，能够缩短电动机一体型油压马达的全长，同时减轻重量。
又可以与所述驱动轴并列设置电动轴，在所述驱动轴上配置所述斜板式油压马达，在该电动轴上配置所述电动机，在所述电动轴与所述驱动轴之间设置动力传递机构。借助于此，通过设定动力传递机构，能够将利用电动机进行的驱动轴的驱动与利用油压马达进行的驱动轴的驱动设定为最佳组合。该电动机与油压马达也可以是调换的结构。
又可以在所述驱动轴上配置斜板式油压马达和电动机的结构中，设置在轴方向上贯通所述电动机的定子的冷却通路、以及使通过该冷却通路的所述斜板式油压马达的工作油向所述壳体外排出的排油口。借助于此，在将斜板式油压马达的工作油作为电动机的冷却油使用后，能够将其从排油口排出。使用于冷却的工作油，可以利用斜板式油压马达的漏油或吸入/排出的油的一部分。
又可以在所述斜板式油压马达的外周部上固定电动机转子的结构中，设置在轴方向上贯通所述电动机的定子的冷却通路、在所述斜板式油压马达与电动机的转子之间，在驱动轴轴方向上贯通的油通路、与所述电动机的转子成一整体旋转的循环机构、以及将用该循环机构使所述壳体内循环的工作油向壳体外排出的排油口。借助于此，能够利用转子的旋转，用循环机构使油通路中形成油流，在高效率利用从斜板式油压马达来的工作油作为电动机的冷却油之后将其排出。
而且又可以在所述斜板式油压马达的外周部上固定电动机转子的结构中，具备设置于所述电动机的轴方向前侧和后侧的壳体上的供油口和排油口、以及从该供油口强制供油，使通过所述电动机的转子与定子之间的油从所述排油口排出的强制循环机构。借助于此，能够利用强制循环机构，用从供油口强制提供给壳体内的油对电动机的定子与转子之间进行冷却然后将其从排油口排出，因此能够实现更加稳定的电动机冷却。而且也能够防止电动机的转子与定子之间的异物的滞留。又，使用于强制供油的工作油，还可以是使用斜板式油压马达吸入的吸入油的一部分。
如果采用本发明，则能够以简单的结构提供电动机与斜板式油压马达成一整体设置，谋求小型化和轻量化，能够以高能量利用效率运行的电动机一体型油压马达。
附图说明
图1是本发明第1实施形态的电动机一体型油压马达的纵剖面图。
图2是图1所示的II-II剖面图。
图3是本发明第2实施形态的电动机一体型油压马达的纵剖面图。
图4是本发明第3实施形态的电动机一体型油压马达的纵剖面图。
图5是本发明第4实施形态的电动机一体型油压马达的纵剖面图。
图6是本发明第5实施形态的电动机一体型油压马达的纵剖面图。
图7是表示电动机一体型油压马达的变形例的纵剖面图。
符号说明
1电动机一体型油压马达
2斜板式油压马达
3驱动轴
4壳体
7电动机
10固定斜板
11缸体
13活塞
16转子
18定子
20冷却通路
21排油口
22工作油
23油
25电动机一体型油压马达
26电动机一体型油压马达
27减速机构
28电动轴
35电动机一体型油压马达
36油通路
37散热片(fin)
41电动机一体型油压马达
42排油口
43供油口
44强制循环机构
具体实施方式
下面根据附图对本发明一实施形态进行说明。图1是本发明第1实施形态的电动机一体型油压马达的纵剖面图。图2是图1所示的II-II剖面图。在下面的说明中，以具备固定斜板10的斜板式油压马达2为例进行说明。
如图1所示，这一实施形态的电动机一体型油压马达1，其斜板式油压马达2(以下简称“油压马达”)的驱动轴3由延伸到壳体4的前后端部的连续的轴构成，该驱动轴3由设置于壳体4内的前后端部的轴承5和设置于中央部的轴承6可旋转地加以支持。在壳体4的前部的轴承5的外侧，设置对驱动轴3的周围进行密封的密封构件8。
而且在壳体4内的驱动轴3的前部设置上述油压马达2，在驱动轴3的后部设置电动机7。在本实施形态中，油压马达2与电动机7串列配置于驱动轴3上。
上述油压马达2具有固定斜板10、以及与上述驱动轴3成一整体旋转的缸体11。固定斜板10利用壳体4一侧设置的倾转机构(未图示)保持规定的倾斜角度。缸体11上，在驱动轴3的周方向上设置多个压力缸12，在这些压力缸12分别设置能够在该压力缸12内部往复运动的活塞13。这些活塞13其一端(图的左侧)连结于上述固定斜板10，能够从其另一端(图的右侧)提供加压油或将其排出。还有，驱动该斜板式油压马达2的加压油的供排机构的图示省略。
该油压马达2通过从设置于驱动轴3的周方向上的活塞13的与斜板相反的一侧提供加压油或将其排出，在该活塞13与固定斜板10之间，利用加压油的力与其反作用力的合力，产生要使活塞13和缸体11转动的转矩，因此使发生该转矩的活塞13在周方向上移动，从而使得缸体11与驱动轴3成一整体旋转。
上述电动机7是在转子16周围设置磁体17，在定子18上设置电枢绕组19的同步电动机。该电动机7在驱动轴3上固定转子16，定子18固定于上述壳体4的内侧。该电动机7通过使电流流入定子18上设置的电枢绕组19产生磁场，通过改变该磁场，用其电磁力对在转子16的周围设置的磁体17产生驱动力，使驱动轴3与转子16成一整体旋转。还有，该电动机7的有关驱动的配线等的图示省略。而电动机也可以是不使用磁体的感应电动机。
而且也如图2所示，在定子18的周围设置使该定子18的油压马达2一侧与壳体4的后侧连通的冷却通路20。该冷却通路20如图1所示，设置为在轴方向上贯通定子18，并在周方向上设置多个。
又如图1所示，在壳体4的后部设置从该壳体4内排出油压马达2的工作油22的排油口21。壳体4内充满与工作油22相同的油23。借助于此，从油压马达2来的工作油22能够通过设置于定子18的冷却通路20，从设置于壳体4的排油口21排出。从该冷却通路20通过排油口21排出的工作油22通过过滤器等过滤后作为油压马达2的驱动用油再度得到利用。使用于冷却的工作油22可以利用油压马达2的漏油和吸入、排出油的一部分。
如果采用这样的电动机一体型油压马达1，则电动机7与油压马达2配置于同一轴上并容纳在一个壳体4内，因此两者的结合部分得以简化，能够构成使总长度缩短实现小型化，同时减少重量实现轻量化的电动机一体型油压马达1。而且由于将油压马达2的工作油22使用于电动机7的冷却，不必新设置提供冷却用油的结构，因此也能够使电动机一体型油压马达1形成小型化、轻量化的结构。
又，在从恒速运行减速时，如果使电动机7实现再生发电作用，将再生电力存储于蓄电器，则能够实现高能量利用率的运行。
图3是本发明第2实施形态的电动机一体型油压马达的纵剖面图。在该实施形态中，对与上述图1、2所示的电动机一体型油压马达1相同的构成标以相同的符号进行说明。
如图所示，该实施形态的电动机一体型油压马达25在油压马达2的缸体11的外周设置电动机7的转子16，在其外周设置电动机7的定子18。该定子18设置于壳体4的内侧。上述油压马达2的缸体11与电动机7的转子16的结合结构只要是能够使转子16与缸体11成一整体旋转的结构即可。
在该实施形态中，也是油压马达2的驱动轴3由延伸到壳体4的前后端部的连续的轴构成，该驱动轴3由壳体4内的前后端部上设置的轴承5、6可旋转地加以支持。在壳体4的前部的轴承5的外侧设置对驱动轴3的周围进行密封的密封构件8。
如果采用这样的电动机一体型油压马达25，则油压马达2与电动机7的驱动轴3共用，可以不增大轴方向尺寸同时能够谋求减轻重量。又，该电动机一体型油压马达25也是，如果在从恒速运行减速时使电动机7起再生发电作用，将再生电力存储于蓄电器，则能够实现高能量利用效率的运行。
图4是本发明第3实施形态的电动机一体型油压马达的纵剖面图。在这一实施形态中，也对与上述图1、2所示的电动机一体型油压马达1相同的构成标以相同的符号进行说明。
如图所示，该实施形态的电动机一体型油压马达26将电动机7与油压马达2并列配置，能够实现利用油压马达2对驱动轴3的驱动和利用电动机7通过减速机构27对驱动轴3的驱动。
在这一实施形态中，也是油压马达2的驱动轴3用延伸到壳体4的前后端部的连续的轴构成，该驱动轴3由设置于壳体4内的前后端部的轴承5、6可旋转地加以支持。在壳体4的前部的轴承5的外侧，设置对驱动轴3的周围加以密封的密封构件8。又，设置电动机7的电动轴28也利用在壳体4内的前后端部设置的轴承29可旋转地加以支持。
上述减速机构27由驱动轴3上设置的驱动轴齿轮30和电动轴28上设置的电动轴齿轮31构成。而且这些齿轮能够使电动轴齿轮31的转速减小，使驱动轴齿轮30旋转。
如果采用这样的电动机一体型油压马达26，则在同一壳体4内成一整体设置电动机7与油压马达2，能够以简单的结构提供可以谋求小型化、轻量化的电动机一体型油压马达26。而且如果采用这一实施形态，通过适当选定减速机构27的减速比，能够自由设定电动机7与油压马达2的额定转速，因此能够实现将利用油压马达2对驱动轴3进行的驱动与利用电动机7对驱动轴3进行的驱动设定为最佳组合的电动机一体型油压马达26。
又，用该电动机一体型油压马达26，在从恒速运行减速时，如果使电动机7起再生发电作用，将再生电力存储于蓄电器，则能够实现能量利用效率高的运行。
这样，如果采用图1～图4所示的这些电动机一体型油压马达1、25、26，则在油压马达2与电动机7之间不设隔壁地将它们设置于同一壳体4内，能够以简单的结构提供成一整体设置电动机7的小型、轻量化的电动机一体型油压马达，同时能够实现能量利用效率高的运行。
又如图1、3所示，通过使油压马达2的工作油22在壳体4内部循环，将其使用于电动机7的绕组和转子16的冷却，因此能够将作为电动机损耗发生的热量和作为介质的工作油22排出到外部。
图5是本发明第4实施形态的电动机一体型油压马达的纵剖面图。在本实施形态中，也是对与上述图1、2所示的电动机一体型油压马达1相同的构成标以相同的符号进行说明。
如图所示，本实施形态的电动机一体型油压马达35、其电动机7的转子16固定于油压马达2的外周部，其定子18设置于其外周部。定子18固定于壳体4的内侧，在该定子18的周方向上设置多个在轴方向上贯通定子18的冷却通路20。又在电动机7的转子16上设置在轴方向上贯通的油通路36，该油通路36与冷却通路20一样在转子16的周方向上设置多个。
另一方面，在转子16的一端(在本例中为斜板10一侧)，设置作为循环机构的叶片状散热片37，借助于该散热片37的旋转，能够使壳体4内的油向外流动。利用油压马达2和电动机7对驱动轴3进行的驱动与上述第2实施形态相同，因此省略其说明。
如果采用这样的电动机一体型油压马达35，利用散热片37产生的离心力使壳体4内的工作油22中产生向外的积极流动，使该工作油22流向作为电动机7的主要发热部分的电枢绕组19，这样能够更好地发挥冷却效果。
而且由于在电动机7的转子16内部形成工作油22通过的油通路36，因此增大了工作油22的内部循环量，这样能够更高效率地对电动机7的转子16进行冷却，同时能够使冷却效率进一步提高。而且用该电动机一体型油压马达35，如果在从恒速运行减速时使电动机7发挥再生发电作用，将再生电力存储于蓄电器，也能够实现能量利用效率良好的运行。
图6是本发明第5实施形态的电动机一体型油压马达的纵剖面图。在这一实施形态中，也对与上述图1、2所示的电动机一体型油压马达1相同的构成标以相同的符号进行说明。
如图所示，该实施形态的电动机一体型油压马达41在油压马达2的缸体11的外周设置电动机7的转子16，在其外周设置电动机7的定子18。然后在该实施形态的壳体4上，在电动机7轴方向前侧设置排油口42，在轴方向后侧设置供油口43。供油口43和排油口42之间具有从供油口43提供工作油22，从排油口42将其回收的强制循环机构44。作为这种强制循环机构44，使用例如这种油压装置具有的先导泵(pilot pump)P，从供油口43提供这种先导泵P送来的加压油，再从排油口42回收，借助于此，可以构成能够不设置新的泵就能对工作油22进行强制冷却的机构。而且在采用这样的强制冷却方式的情况下，通常需要在外部设置对冷却媒体进行冷却使其循环用的专用装置，但是通常在油压装置中设置工作油的冷却装置，因此也不需要为了电动机7设置新的冷却装置。又，如果采用油压马达2的吸入油的一部分代替先导泵P，也不需要在外部设置强制循环机构44。还有，利用油压马达2和电动机7对驱动轴3进行的驱动，与上述第2实施形态相同，因此省略其详细说明。
如果采用这样的电动机一体型油压马达41，则利用强制循环机构44将有较高压力的工作油22从壳体4的供油口43向壳体4内注入，使该工作油22在壳体4内的转子16和定子18之间强制循环然后从排油口42回收，借助于此，能够得到更高的冷却效果。又，如果采用本实施形态，相对于上述第1～第4实施形态的工作油22，使用温度更低的操纵油(pilot oil)(工作油22)，借助于此，能够进一步提高冷却效率。而且在这种实施形态下，使加压的操纵油(工作油22)高速流向电动机7的转子16与定子18之间的狭窄的空隙，这样能够防止异物的滞留。而且通过这样强制冷却，能够进一步实现电动机7的小型化和轻量化。而且即使是使用这种电动机一体型油压马达41，如果在从恒速运动减速时使电动机7进行再生发电并将再生电力存储于蓄电器，则能够实现能量利用效率良好的运行。
图7是表示电动机一体型油压马达的变形例的纵剖面图，下面根据该图对变形例进行说明。还有，对与上述实施形态中相同的构成标以相同的符号进行说明。该电动机一体型油压马达51借助于接合部54将油压马达2的壳体52与电动机7的壳体53接合。在该接合部54设置油通路55、56，使油压马达2的壳体52内与电动机7的壳体53内连通。又，油压马达2的驱动轴3与电动机7的电动轴28利用花键58等连结，形成于连续的轴上。电动轴28与接合部54之间设置密封构件57。而且在油压马达2的壳体52上设置供油口43和排油口42。
然后将从供油口43提供的工作油22从油通路55引向电动机7一侧，将流过电动机7的冷却通路20的工作油22从油通路56引向油压马达2一侧，再从排油口42排出。也可以采用这样分别形成油压马达2与电动机7，将工作油22从油压马达2引向电动机7的结构。
还有，如果采用如上所述的电动机一体型油压马达1、25、26、35、41，则由于油压马达2与电动机7并用，通过对两者适当进行控制，能够实现运行开始时和停止时的冲击的缓和、平稳的加减速运行、停止时的摇晃的防止等，改善操作感觉使其适合于使用电动机一体型油压马达1、25、26、35、41的工业设备。
而且如果采用这些电动机一体型油压马达1、25、26、35、41，则驱动轴3是唯一露出于外部的构件，因此只要替换已有的工业设备上搭载的现有的机器结构中的油压马达部分，不变更现有的减速机等其他结构，将已有的机械简单改造就能够实现省能。
又，在将上述油压马达2的部分作为油压泵使用的情况下，与已有的利用引擎进行驱动的结构进行相比，也可以构成旋转部分完全不在外部露出的一体型油压单元，能够实现灵活的机器配置，同时能够实现小型、轻量化、设置场所的自由度优异的安静的油压单元。
而且，上述实施形态表示的是一个例子，上述各实施形态的各构成可以根据使用条件适当组合，在不违背本发明的要旨的范围内可以有各种变更，本发明不限于上述实施形态。
工业应用性
本发明的电动机一体型油压马达可以使用于建设机械、船舶用的绞车、和其他使用油压马达的工业设备。

Claims (2)

1.一种电动机一体型油压马达，是将斜板式油压马达与电动机设置于同一壳体内的电动机一体型油压马达，其特征在于，
在所述壳体内充满工作油、
所述斜板式油压马达的驱动轴在该壳体的前后端部之间连续地形成，并由该壳体内的前后端部支持，以及设置有
设置于所述斜板式油压马达的外周部的所述电动机的转子、
设置于在所述壳体的内侧的所述电动机的定子、
在轴方向上贯通所述电动机的定子的冷却通路、
在所述斜板式油压马达与电动机的转子之间，在驱动轴轴方向上贯通的油通路、
与所述电动机的转子成一整体旋转的循环机构、以及
将用该循环机构使所述壳体内循环的工作油向壳体外排出的排油口、
从而形成增大所述壳体内充满的所述工作油的内部循环量的结构。
2.一种电动机一体型油压马达，是将斜板式油压马达与电动机设置于同一壳体内的电动机一体型油压马达，其特征在于，
在所述壳体内充满工作油、
所述斜板式油压马达的驱动轴在该壳体的前后端部之间连续地形成，并由该壳体内的前后端部支持，以及具备
设置于所述斜板式油压马达的外周部的所述电动机的转子、
设置于在所述壳体的内侧的所述电动机的定子、
设置于所述电动机的轴方向前侧和后侧的壳体上的供油口和排油口、以及
从该供油口强制供油，使通过所述电动机的转子与定子之间的油从所述排油口排出的强制循环机构，
并形成利用向所述斜板式油压马达提供先导油的先导泵作为所述强制循环机构的结构。
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