CN102150346A - 混合式施工机械的驱动装置的冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种混合式施工机械的驱动装置的冷却系统，在混合方式的施工机械中，得到能够合理地进行电动机及驱动控制器的冷却的冷却系统。一种混合式施工机械的驱动装置的冷却系统，其具备电动机，由发电机发电的电力充电于电池中，通过驱动控制器使用该电池的电力来驱动所述电动机，其中，冷却液循环路中对发电电动机(36)进行冷却的冷却流道由如下构成：第1环状流道(70D)，形成于冷却液流入的一侧；第2环状流道(70E)，形成于冷却液流出的一侧；及连结流道(70F)，在第1、第2环状流道(70D、70E)之间沿轴向设置多个，并使冷却液从第1环状流道(70D)的一侧向第2环状流道(70E)的一侧流动。

Description

混合式施工机械的驱动装置的冷却系统

技术领域

本发明涉及所谓混合式施工机械的驱动装置的冷却系统。

背景技术

在特开2002-242234号公报中，提出有如下混合式施工机械的驱动装置：具备，发动机、发电机、电池、驱动控制器、吊杆用发电电动机、旋转用发电电动机及行驶用发电电动机等的电动机，可时常以高效率状态起动发动机，且谋求节能、低噪音、减少排气。

混合式施工机械的驱动装置中，除了附设有专用的散热器等的发动机之外，电动机(包含发电电动机)或用于驱动该电动机的逆变器或变换器等的驱动控制器等成为“需冷却”的对象。但是，若进行比较，则在冷却的需求度上驱动控制器高于电动机。

在此，以往提出过很多用于冷却电动机的冷却结构等，但是这些冷却结构，由于均以更充分地(有效果地)冷却该电动机个体为主要目标，所以压力损失大。因此，用这样的电动机冷却用的冷却结构进行施工机械的各电动机的冷却，作为结果，有可能对冷却需要度较高的驱动控制器带来恶性影响。在将驱动控制器配置在比电动机更靠冷却循环路的上流侧的情况下，也会出现以上情况。

为了回避这个不良情况，准备充分大的泵，形成大处理热容量的冷却液循环路，会导致成本的增大及重量的增大，使作为混合式施工机械的基本理念的节能化大大受损。

发明内容本发明是为了消除以往的这些问题而完成的，其课题在于提供尤其在混合方式施工机械中，能够更合理的进行电动机及驱动控制器的冷却的驱动装置的冷却系统。

本发明通过如下结构解决上述课题：一种混合式施工机械的驱动装置的冷却系统，其具备电动机，将由发电机发电的电力充电于电池中，通过驱动控制器使用该电池的电力来驱动所述电动机，其中，具备冷却液循环路，从泵送出冷却液冷却所述驱动控制器及所述电动机之后，用散热器进行热交换并使之在所述泵中循环，所述冷却液循环路中冷却所述电动机的冷却流道由如下构成：第1环状流道，形成于冷却液流入的一侧；第2环状流道，形成于冷却液流出的一侧；及连结流道，在第1、第2环状流道之间沿轴向而设置多个，并使冷却液从第1环状流道侧向第2环状流道侧流动。

在本发明中，混合式施工机械中，尤其用如下冷却结构冷却电动机：“该冷却结构由如下构成：第1环状流道，形成于冷却液流入的一侧；第2环状流道，形成于冷却液流出的一侧；以及连结流道，在所述第1、第2环状流道之间沿轴向设置多个，且使冷却液从所述第1环状流道侧流通到所述第2环状流道侧”。由此，在电动机中尽量减少压力损失，作为结果，能够良好地冷却驱动控制器，能够不导致成本或重量的增大，且合理地冷却驱动施工机械的驱动装置整体。

在混合方式的施工机械中，尤其能够良好地进行驱动控制器的冷却，作为结果，能够构筑可合理地冷却驱动装置整体的冷却系统。

附图说明

图1是表示本发明实施方式的一例所涉及的混合式施工机械的驱动装置的冷却系统中的吊杆用发电电动机的冷却液循环路的正视图。

图2是该吊杆发电电动机的上部破裂的正视图。

图3是沿图1的箭头III-III线的剖视图。

图4是上述混合式施工机械的驱动装置的冷却系统的整体简要结构图。

具体实施方式

根据以下附图对本发明实施方式的一例进行详细的说明。

图4中表示本发明实施方式的一例所应用的混合方式的液压挖掘机(施工机械)的驱动装置的整体简要结构。

该液压挖掘机(图示省略)的驱动装置10中，发动机31中并列结合有液压泵32和发电电动机30。液压泵32上连接有众所周知的起动油罐43及液压控制器33，且构成有臂驱动用油压气缸34和斗式驱动用油压气缸35可驱动的开环电路。另一方面，将发电电动机30作为发电机工作时发电的电力(交流)，供电至驱动控制器24。

驱动控制器24由交流-直流变换器50、多个逆变器52～56、具有DC-DC转换器的变换器51、57及控制部22构成。驱动控制器24在集中控制器23的控制下，进行直流-交流变换控制、直流-直流变换控制及交流-直流变换控制。驱动控制器24的控制部22根据来自集中控制器23的控制指令，控制交流-直流变换器50及各逆变器52～56，控制向吊杆发电电动机36、旋转发电电动机37、移动式发电电动机38、39的供给电力，并且控制各发电电动机36～39的再生电力。

集中控制器23接收吊杆16、臂杆17、斗式杆18、旋转杆19及牵引杠杆20的操作输出及各种传感器(图示省略)的输出，并且对驱动控制器24和动力控制器40发送控制信号。动力控制器40控制液压泵32和发电电动机30的驱动状态。

另外，吊杆发电电动机36连结在固定容量液压泵马达27、28上，通过吊杆气缸29进行未图示的吊杆驱动。与此相反，旋转发电电动机37、移动式发电电动机38，39成为直接驱动未图示的旋转机构及移动机构的结构。另外，图中符号41为电池，42为电容器。电池41蓄积由各发电电动机30、36～39所再生的电力，供给这些发电电动机30、36～39作为马达驱动时所需要的电力。

该实施方式所涉及的冷却系统中，冷却液循环路70上具备泵72及散热器74。如下配设冷却液循环路70：通过冷却流道70A向驱动控制器24行进，冷却驱动控制器24之后，通过冷却流道70B1首先冷却发电电动机30(70B1→※1)，接着通过冷却流道70B2向发电电动机36，37行进(※1→70B2)，再经过移动式发电电动机38、39，且通过冷却流道70C到达散热器74，返回到泵72。冷却液通过散热器74中的热交换，再以被冷却的状态回流到泵72中。另外，该冷却系统作为与发动机的冷却系统(省略图示)不同系统的冷却系统构成。但是，也可以根据需要使两系统合体。

冷却液循环路70中的冷却液，冷却驱动控制器24之后，由于需要冷却4个发电电动机36～39，所以为了在每个发电电动机36～39不产生过度的压损(压力损失)，对于发电电动机36～39，采用如图1～图3所示的冷却结构。以吊杆发电电动机36为代表进行举例，将焦点对焦在其冷却结构而进行说明。对于其它的发电电动机30、37～39，冷却结构本身基本上也都采用了大致相同的结构。

吊杆发电电动机36(及发电电动机30、37～39)的冷却由作为冷却液循环路70的一部分的第1、第2环状流道70D、70E及连结流道70F进行。即，发电电动机36的冷却流道主要由以下构成：第1环状流道70D，形成于冷却液流入的一侧；第2环状流道70E，形成于冷却液流出的一侧；以及连结流道70F，在该第1、第2环状流道70D、70E之间沿着轴方向设置多个，且冷却液从第1环状流道70D侧流通到第2环状流道70E侧。

冷却液流入的第1环状流道70D由于在该吊杆发电电动机36的冷却流道中位于最上流侧，所以在该吊杆发电电动机36中优选配置在要求冷却性能较高的一侧。该实施方式中，第1环状流道70D配置于具备有分解器(或者编码器)86等传感器的一侧。第1环状流道70D在马达外壳88的端部88A附近的内部环绕一周从而形成环状。如图2、图3所示，第1环状流道70D中，连接有由直角弯头构成的流入口90，且构成为使冷却液从该第1环状流道70D的大致切线方向流入。

在第1环状流道70D的轴方向相反侧的端部88B的附近，第2环状流道70E在马达外壳88的内部环绕一周从而形成环状。如图2、图3所示，在第2环状流道70E连接有由直角弯头构成的流出口92，构成为使冷却液从该第2环状流道70E的大致切线方向流出。

连结流道70F在第1、第2环状流道70D、70E之间沿着轴方向配置有多个(在该实施方式中为12条)。该实施方式中，以制造的容易性以及尽量降低压损为目的，由截面为圆形的管形成，但是欲进一步提高冷却效率时，也可以由截面为椭圆、或者形状更为扁平的管形成。

如图1及图3所示，连结流道70F之间形成有用于穿过驱动该吊杆发电电动机36所用配线的共计4个贯穿孔93～96(U相用贯穿孔93、V相用贯穿孔94、W相用贯穿孔95及热敏电阻用贯穿孔96的共计4个)。

接着说明该冷却系统的作用。

若操纵液压挖掘机，则发电电动机30、吊杆发电电动机36、旋转发电电动机37、或者移动式发电电动机38、39产生相应的热。并且，用于控制这些发电电动机30、36～39的驱动控制器24也会产生热量。如下进行这些机器的冷却。

若泵72进行旋转，冷却液循环路70中的冷却液通过冷却流道70A到达驱动控制器24，首先冷却驱动控制器24。之后，冷却液通过冷却流道70B1到达发电电动机30的第1环状流道70D的流入口90，从该第1环状流道70D的大致切线方向流入第1环状流道70D内。因此，流入时的压损小，冷却液能够容易遍及第1环状流道70D的整体(全周)。其结果，冷却液从12条的连结流道70F大致均等的流向第2环状流道70E。在第2环状流道70E中，因为流出口92配设于该第2环状流道70E的切线方向上，所以能够使到达第2环状流道70E的冷却液顺滑地流出，且流出时的压损也小。

对于冷却液从第1环状流道70D流入、经过连结流道70F并行进、以及从第2环状流道70E流出，由于均不存在弯曲、阻挡、或者截流等妨碍冷却液流动的结构(使冷却液长久地在被冷却机械材料的附近滞留的结构)，所以从流入到流出的压损非常小。而且，相对于第1、第2环状流道70D、70E绕吊杆发电电动机36的端部附近一周，由于配置成连结流道70F均等地环绕吊杆发电电动机36的整周，所以冷却效率很高。

从发电电动机30的第2环状流道70E流出的冷却液通过冷却流道70B2送入吊杆发电电动机36中，以相同的作用(以少压损)进行吊杆发电电动机36的冷却，进一步送入旋转发电电动机37及2个移动式发电电动机38、39中，在此也以相同的作用(以少压损)分别进行冷却。为此，也能够良好的冷却位于冷却液循环路70的最下流的移动式发电电动机39，或者，通过减少冷却液循环路70整体的压损，作为结果可以充分良好的进行驱动控制部24的冷却。

从发电电动机39流出的冷却液通过冷却流道70C送入散热器74中，在此进行热交换而降低温度，通过泵72以预定的压力再次向驱动控制部24送出。

如此，通常情况下，若用于冷却电动机的冷却流道形成于外壳，则确保贯穿该外壳内外所必需的配线空间极其困难，这样的例子屡见不鲜，但是，该实施方式所涉及的连结流道70F，因为以直线状且1条1条之间存在间隙，所以利用该间隙，能够确保用于驱动吊杆发电电动机36的配线穿过的贯穿孔(配线空间)92～96。为此，无需仅为了确保配线空间而扩张轴方向空间，有助于缩短吊杆发电电动机36(同样适用于各发电电动机37～39)的轴方向长度。

另外，在上述实施方式中，示有截面形成了12条圆形的连结流道70F的例子，但是，在本发明中，连结流道的形状或条数没有特别的限定。截面为圆形的连结流道与非圆形的连结流道相比压损更小。非圆形的连结流道(相同条数时)相对于电动机的表面积变大，所以能够进行更高效率的冷却。连结流道的条数(能够确保某种程度的1条1条的连结流道的截面积时)越多压损越少，且有冷却效率提高的倾向。另外，连结流道不需要必须以等间隔配置在圆周方向上。

并且，在上述实施方式中，冷却驱动控制器的全部构成要素及全部电动机，但是，也可以仅将驱动控制器的构成要素的一部分或者一部分电动机作为冷却对象。

或者，在上述实施方式中，仅用1条冷却液循环路冷却全部的冷却对象，但是，也可以设置多个冷却液循环路，以各冷却循环路仅冷却驱动的一部分及多个电动机中的一部分的电动机。冷却顺序也可设置为如“电动机→驱动控制器”这样的顺序。

或者，在上述实施方式中，对于流入口及流出口的双方，冷却液从环状流道的切线方向向该环状流道流入或者流出，但是，优先考虑配管上的方便时，也可构成为流入口及流出口的一方或者双方从环状流道的切线方向以外的方向流入或者流出。

产业上的可利用性

尤其是，在电动机之外具有如驱动控制器这样重要的冷却机械材料的混合式施工机械的驱动装置的冷却系统中，得到极其良好的效果。

2008年10月22日申请的日本申请号2008-272467的说明书、附图及权利要求中的公开的其整体内容，在此均符合并援用于此。

Claims (3)

1.一种混合式施工机械的驱动装置的冷却系统，其具备电动机，将由发电机发电的电力充电于电池中，通过驱动控制器使用该电池的电力来驱动所述电动机，其特征在于，

具备冷却液循环路，所述冷却液循环路从泵送出冷却液并冷却所述驱动控制器及所述电动机之后，用散热器进行热交换并使之在所述泵中循环，

所述冷却液循环路中冷却所述电动机的冷却流道由如下构成：第1环状流道，形成于冷却液流入的一侧；第2环状流道，形成于冷却液流出的一侧；及连结流道，在所述第1、第2环状流道之间沿所述电动机轴向设置多个，并使冷却液从所述第1环状流道侧向所述第2环状流道侧流动。

2.如权利要求1所述的混合式施工机械的驱动装置的冷却系统，其特征在于，

向所述第1环状流道流入的冷却液及从第2环状流道流出的冷却液中的至少一方从所述第1环状流道或所述第2环状流道的大致切线方向向各个环状流道流入或流出。

3.如权利要求1或2所述的混合式施工机械的驱动装置的冷却系统，其特征在于，

在所述连结流道之间形成有贯穿孔，所述贯穿孔用于穿过驱动该电动机所用的配线。

Images