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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektromotor für eine Baumaschine und einen Kühlkreis für einen Elektromotor.
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Stand der Technik
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Es bestehen Baumaschinen, die einen Kühlkreis verwenden, der einen Elektromotor der Baumaschine unter Verwendung eines Kühlfluids kühlt (siehe z. B. die Patentliteratur 1). In einem derartigen Kühlkreis wird ein Kühlfluid von einer Pumpe zu einem Elektromotor zugeführt. Dann zirkuliert das Kühlfluid in dem Elektromotor, um den Elektromotor zu kühlen. Nach dem Kühlen des Elektromotors fließt das Kühlfluid aus dem Elektromotor heraus und wird durch einen Wärmetauscher wie etwa einen Kühler gekühlt. Anschließend wird das Kühlfluid erneut zu dem Elektromotor zugeführt.
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Allgemein lässt man für die Kühlung eines Elektromotors in einer Baumaschine ein durch ein Filter gefiltertes Kühlfluid in dem Elektromotor zirkulieren. Weil Fremdobjekte durch das Filter aus dem Kühlfluid entfernt werden, wird das Eintreten von Fremdobjekten in den Elektromotor verhindert.
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Referenzliste
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Patentliteratur
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- Patentliteratur 1: JP-A-2007-20337
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Zusammenfassung der Erfindung
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Problemstellung der Erfindung
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Weil ein typischer Elektromotor nicht sehr wärmebeständig ist, wirkt sich eine mangelhafte Kühlung des Elektromotors stärker aus als eine mangelhafte Entfernung von Fremdobjekten aus dem Kühlfluid unter Verwendung eines Filters. Und weil Baumaschinen insbesondere einen Elektromotor für den Antrieb von schweren Objekten wie etwa einem oberen Drehkörper oder einer Arbeitsausstattung verwenden, wirkt eine hohe Last auf den Elektromotor, die häufig eine erhöhte Wärmeerzeugung des Elektromotors zur Folge hat. Deshalb ist es wichtig, dass der Elektromotor in einer Baumaschine gekühlt wird.
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Wenn jedoch das Kühlfluid nicht durch das Filter hindurchgehen kann, z. B. weil das Filter durch Fremdobjekte verstopft ist, kann das Kühlfluid nicht über das Filter hinaus geführt werden, sodass der Elektromotor nicht gekühlt wird. Wenn keine Kühloperation unter Verwendung des Kühlfluids durchgeführt wird, kann der Elektromotor aufgrund einer Überhitzung beschädigt werden.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Elektromotor für eine Baumaschine, bei dem eine Kühloperation zuverlässig durchgeführt werden kann, und weiterhin einen Kühlkreis für den Elektromotor anzugeben.
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Problemlösung
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Kühlkreis für einen Elektromotor in einer Baumaschine angegeben. Der Kühlkreis umfasst: eine Zirkulationsleitung, die eine wellenseitige Leitung umfasst, die in einer Läuferwelle des Elektromotors angeordnet ist; eine Pumpe, die ein Kühlfluid zu der Zirkulationsleitung zuführt; ein erstes Filter, das zwischen der Pumpe und der wellenseitigen Leitung in der Zirkulationsleitung angeordnet ist; eine erste Bypassleitung, die das erste Filter umgeht, um eine vorgeordnete Seite mit einer nachgeordneten Seite des ersten Filters zu verbinden; und ein erstes Ablassventil, das in der ersten Bypassleitung angeordnet ist.
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In dem Kühlkreis gemäß dem oben genannten Aspekt der Erfindung umfasst die Zirkulationsleitung in dem Elektromotor vorzugsweise: eine Kühlfluid-Einlassöffnung, durch die das Kühlfluid eingeführt wird; eine Öffnungsverbindungsleitung, die mit der Kühlfluid-Einlassöffnung verbunden ist; eine Filterleitung, in der das erste Filter aufgenommen ist und die mit der Öffnungsverbindungsleitung verbunden ist; und eine Verbindungsleitung, die die Filterleitung mit der wellenseitigen Leitung verbindet. Vorzugsweise sind die Kühlfluid-Einlassöffnung, die Öffnungsverbindungsleitung, die Filterleitung, das erste Filter, die erste Bypassleitung und das erste Ablassventil in derselben Ebene in dem Elektromotor angeordnet.
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In dem Kühlkreis gemäß dem oben genannten Aspekt der Erfindung ist das erste Filter vorzugsweise vorgeordnet zu der wellenseitigen Leitung in der Zirkulationsleitung angeordnet und ist ein zweites Filter mit einer größeren Kapazität als das erste Filter nachgeordnet zu der wellenseitigen Filterleitung in der Zirkulationsleitung angeordnet.
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Der Kühlkreis gemäß dem oben genannten Aspekt der Erfindung umfasst vorzugsweise weiterhin: eine zweite Bypassleitung, die das zweite Filter umgeht, um eine vorgeordnete Seite mit einer nachgeordneten Seite des zweiten Filters zu verbinden; und ein zweites Ablassventil, das in der zweiten Bypassleitung angeordnet ist.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Elektromotor angegeben, der einen oberen Drehkörper einer Baumaschine dreht. Eine Läuferwelle des Elektromotors wird an gegenüberliegenden Enden durch Lager gehalten, und der Elektromotor ist derart an der Baumaschine montiert, dass sich die Läuferwelle vertikal erstreckt. Es ist ein Kühlkreis zum Kühlen des Elektromotors vorgesehen, der umfasst: eine Kühlfluid-Einlassöffnung, durch die das Kühlfluid eingeführt wird; eine Öffnungsverbindungsleitung, die mit der Kühlfluid-Einlassöffnung verbunden ist; eine Filterleitung, in der ein Filter aufgenommen ist und die mit der Öffnungsverbindungsleitung verbunden ist, wobei das Filter konfiguriert ist, um das Kühlfluid zu filtern; eine wellenseitige Leitung, die in der Läuferwelle angeordnet ist; eine Verbindungsleitung, die direkt über der Läuferwelle angeordnet ist und sich in einer Axialrichtung der Läuferwelle erstreckt, um die Filterleitung mit der wellenseitigen Leitung zu verbinden; eine Bypassleitung, die das Filter umgeht, um eine vorgeordnete Seite mit einer nachgeordneten Seite des Filters zu verbinden; und ein Ablassventil, das in der Bypassleitung angeordnet ist. Die Kühlfluid-Einlassöffnung, die Öffnungsverbindungsleitung, die Filterleitung, das Filter, die Bypassleitung und das Ablassventil sind in derselben Ebene in dem Elektromotor angeordnet.
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Vorteilhafte Effekte der Erfindung
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Weil in dem Kühlkreis für einen Elektromotor in einer Baumaschine gemäß dem oben genannten Aspekt der Erfindung die erste Bypassleitung, die das erste Filter umgeht, um die vorgeordnete Seite mit der nachgeordneten Seite des ersten Filters zu verbinden, und das erste Ablassventil in der ersten Byplassleitung vorgesehen sind, kann auch dann, wenn das erste Filter verstopft ist, das Kühlfluid in dem Elektromotor fließen, indem es durch die Bypassleitung hindurchgeht. Dementsprechend kann der Elektromotor zuverlässig gekühlt werden.
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Wenn gemäß dem oben genannten Aspekt der Erfindung in dem Elektromotor die Zirkulationsleitung eine Kühlfluid-Einlassöffnung, durch die das Kühlfluid eingeführt wird, eine Öffnungsverbindungsleitung, die mit der Kühlfluid-Einlassöffnung verbunden ist, eine Filterleitung, in der das erste Filter aufgenommen ist und die mit der Einlassöffnungsleitung verbunden ist, und eine Verbindungsleitung, die die Filterleitung mit der wellenseitigen Leitung verbindet, enthält und die Kühlfluid-Einlassöffnung, die Öffnungsverbindungsleitung, die Filterleitung, das erste Filter, die erste Bypassleitung und das erste Ablassventil in derselben Ebene in dem Elektromotor angeordnet sind, kann die Anzahl der für die Montage des ersten Filters und des ersten Ablassventils an dem Elektromotor auszubildenden Löcher reduziert werden. Weiterhin kann eine Leitung für die Verbindung des ersten Filters mit dem ersten Ablassventil in derselben Ebene angeordnet sein. Dadurch wird die Verarbeitung des Elektromotors für das Vorsehen des Kühlkreises vereinfacht.
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Wenn gemäß dem oben genannten Aspekt der Erfindung ein zweites Filter mit einer größeren Kapazität als das erste Filter nachgeordnet zu der wellenseitigen Leitung in der Zirkulationsleitung angeordnet ist, kann auch dann, wenn das Kühlfluid das erste Filter umgeht und somit keine Fremdobjekte aus dem Kühlfluid entfernt werden, das zweite Filter, das eine größere Kapazität als das erste Filter aufweist, die Fremdobjekte zuverlässig aus dem Kühlfluid entfernen.
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Wenn gemäß dem oben genannten Aspekt der Erfindung der Kühlkreis eine zweite Bypassleitung umfasst, die das zweite Filter umgeht, um eine vorgeordnete Seite mit einer nachgeordneten Seite des zweiten Filters zu verbinden, und ein zweites Ablassventil in der zweiten Bypassleitung angeordnet ist, kann das Kühlfluid sowohl das erste als auch das zweite Filter umgehen. Also auch wenn beide Filter verstopft sind, kann das Kühlfluid in dem Elektromotor fließen, sodass der Elektromotor zuverlässig gekühlt werden kann.
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Wenn gemäß dem oben genannten Aspekt der Erfindung eine Lagerkühlleitung, die separat zu der wellenseitigen Leitung in der Zirkulationsleitung angeordnet ist und konfiguriert ist, um ein Lager der Läuferwelle zu kühlen, wirkt deshalb, weil die Lagerkühlleitung separat zu der wellenseitigen Leitung angeordnet ist, keine durch die Drehung des Läufers erzeugte Zentrifugalkraft auf das Kühlfluid in der Lagerkühlleitung. Dementsprechend kann verhindert werden, dass die Flussrate des zu dem Lager zugeführten Kühlfluids mit der Drehgeschwindigkeit des Läufers variiert, wodurch die Steuerung der Flussrate des Kühlfluids zu dem Lager aufrechterhalten wird.
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Wenn gemäß dem oben genannten Aspekt der Erfindung die Lagerkühlleitung in dem Elektromotor angeordnet ist und von einer anderen Position als der wellenseitigen Leitung verzweigt, müssen keine separate Pumpe für das Kühlen des Lagers und keine Leitung für die Verbindung der Verzweigungsposition mit der Lagerkühlleitung vorgesehen werden. Dementsprechend kann das Lager unter Verwendung eines einfachen Aufbaus gekühlt werden.
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Wenn gemäß dem oben genannten Aspekt der Erfindung der Elektromotor derart in der Baumaschine montiert ist, dass sich die Läuferwelle vertikal erstreckt, und wenn das Kühlfluid in der Lagerkühlleitung nach dem Kühlen des Lagers einen Läufer des Elektromotors und/oder einen Permanentmagneten in dem Läufer kühlt, bevor es zu der Pumpe zurückkehrt, kann das Kühlfluid in der Lagerkühlleitung den Läufer und/oder den Permanentmagneten zusätzlich zu dem Lager kühlen. Weiterhin kann unter Verwendung der Pumpe veranlasst werden, dass das Kühlfluid erneut zirkuliert. Dementsprechend kann eine Kühlung effektiv durchgeführt werden und kann das Kühlfluid effizient genutzt werden.
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Weil in dem Elektromotor für eine Baumaschine gemäß dem oben genannten Aspekt der Erfindung die Bypassleitung, die das Filter umgeht, um die vorgeordnete Seite mit der nachgeordneten Seite des Filters zu verbinden, und das Ablassventil in der Bypassleitung vorgesehen sind, kann auch dann, wenn das Filter verstopft ist, das Kühlfluid in dem Elektromotor fließen, indem es durch die Bypassleitung hindurchgeht. Dementsprechend kann der Elektromotor zuverlässig gekühlt werden.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Draufsicht auf eine Baumaschine gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
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2 ist eine schematische Ansicht eines Kühlkreises für einen Elektromotor, der in einer Baumaschine montiert ist.
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3 ist eine Seitenansicht des Elektromotors.
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4 ist eine Draufsicht auf den Elektromotor.
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5 ist eine Vertikalschnittansicht des Elektromotors.
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6 ist eine Horizontalschnittansicht eines Deckels des Elektromotors.
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7 ist eine weitere Vertikalschnittansicht des Elektromotors.
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Beschreibung der Ausführungsform(en)
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Im Folgenden wird eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 ist eine Draufsicht auf einen elektrischen Drehbagger 10, der als eine Baumaschine für die vorliegende beispielhafte Ausführungsform dient. Dieser elektrische Drehbagger 10 umfasst einen Drehkörper 13, der auf einem Schienenrahmen eines Fahrwerks 11 angeordnet ist, wobei dazwischen eine Schwenkanordnung (ein angetriebenes Zahnrad) 12 angeordnet ist.
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Der Drehkörper 13 wird durch ein Antriebszahnrad 1A eines Elektromotors 1 gedreht, der in die Schwenkanordnung 12 eingreift. Aus diesem Grund ist der Elektromotor 1 mit einer so genannten vertikalen Ausrichtung angeordnet, sodass ein Läufer 8 (siehe 5) zum Antreiben des Antriebszahnrads 1a vertikal angeordnet ist. Dieser Elektromotor 1 wird durch den weiter unten beschriebenen Kühlkreis 2 gekühlt (siehe 2).
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Der Drehkörper 13 ist mit einem Ausleger 14, einem Arm 15 und einer Schaufel 16 versehen, die durch entsprechende Hydraulikzylinder (nicht gezeigt) betrieben werden. Der Ausleger 14, der Arm 15 und die Schaufel 16 bilden eine Arbeitsausstattung 17. Die Hydraulikzylinder werden durch eine Hydraulikpumpe 21 (2) hydraulisch betrieben, die wiederum durch einen Verbrennungsmotor 5 (2) angetrieben wird und als Hydraulikquelle dient. Wie oben beschrieben, ist der elektrische Drehbagger 10 eine hybride Baumaschine, die mit der hydraulisch angetriebenen Arbeitsausstattung 17 und dem elektrisch angetriebenen Drehkörper 13 versehen ist.
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2 ist eine schematische Ansicht des Kühlkreises 2. Der Kühlkreis 2 umfasst die Hydraulikpumpe (eine Pumpe) 21, die ein Kühlöl als Kühlfluid zu dem Elektromotor 1 zuführt, eine Zirkulationsleitung 22, die sich von der Hydraulikpumpe 21 erstreckt, durch den Elektromotor 1 hindurchgeht und zu der Hydraulikpumpe 21 zurückkehrt, eine Lagerkühlleitung 23, die von der Zirkulationsleitung 22 verzweigt, um ein in dem Elektromotor 1 angeordnetes Lager 7 zu kühlen.
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Die Hydraulikpumpe 21 und ein Generatormotor (nicht gezeigt) sind in Reihe mit einer Ausgangswelle 5A des Verbrennungsmotors 5 verbunden, sodass sowohl der Generatormotor als auch die Hydraulikpumpe 21 durch den Verbrennungsmotor 5 angetrieben werden. Der durch den Generatormotor erzeugte Strom wird in einer Stromspeichereinrichtung (nicht gezeigt) wie etwa einem Kondensator gespeichert und von der Stromspeichereinrichtung über einen Gleichrichter (nicht gezeigt) zu dem Elektromotor 1 zugeführt, wenn der Elektromotor 1 betrieben wird.
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Ein einlassseitiges Filter (ein erstes Filter) 24 ist auf der vorgeordneten Seite der Zirkulationsleitung 22, d. h. der Auslassseite der Hydraulikpumpe 21 vorgesehen. Eine Bypassleitung (eine erste Bypassleitung) 25 umgeht das einlassseitige Filter 24, um die vorgeordnete Seite mit der nachgeordneten Seite des einlassseitigen Filters 24 zu verbinden. Ein Ablassventil (ein erstes Ablassventil) 26 ist in der Bypassleitung 25 angeordnet. Dementsprechend kann das Kühlöl in der Zirkulationsleitung 22 das einlassseitige Filter 24 in Übereinstimmung mit dem offenen/geschlossenen Zustand des Ablassventils 26 umgehen.
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Das durch das einlasseitige Filter 24 oder die Bypassleitung 25 hindurchgegangene Kühlöl wird in die weiter unten beschriebenen Verbindungsleitungen 635 und 641 (beide in 5 gezeigt) und in die Lagerkühlleitung 23 verzweigt. Das in die Lagerkühlleitung 23 geflossene Kühlöl kühlt das Lager 7 in dem Elektromotor 1.
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Dagegen wird Kühlöl, das durch die Zirkulationsleitung 22 gegangen ist und den Elektromotor 1 gekühlt hat, in einem Ölreservoir 27 in dem Elektromotor 1 gesammelt und fließt dann zu der Hydraulikpumpe 21. Ein auslasseitiges Filter (ein zweites Filter) 28 ist auf der nachgeordneten Seite der Zirkulationsleitung 22, d. h. auf der Einlassseite der Hydraulikpumpe 21, vorgesehen. Das Kühlöl geht durch das auslassseitige Filter 28 hindurch, um gefiltert zu werden, und wird durch die Hydraulikpumpe 21 wieder zu dem Elektromotor 1 geführt.
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Im Folgenden werden die Konfiguration des Elektromotors 1 und die Merkmale des Kühlkreises 2 beschrieben.
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Der Elektromotor 1 dieser beispielhaften Ausführungsform ist ein Drehmotor, der einen oberen Drehkörper eines Baggers antreibt und zwei Kühlaufbauten aufweist, die jeweils Öl und Wasser als Kühlmedien verwenden. Insbesondere umfasst der Elektromotor 1 einen Kühlkreis, der den Elektromotor 1 von dem Außenumfang her unter Verendung eines Kühlwassers kühlt, und einen Kühlkreis 2, der Komponenten (z. B. einen Läufer 8) im Inneren des Elektromotors 1 unter Verwendung eines Kühlöls kühlt. Es ist zu beachten, dass der Kühlkreis zum Kühlen des Elektromotors 1 von dem Außenumfang her auch ein Kühlöl verwenden kann.
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Wie in 3 bis 5 gezeigt, umfasst der Elektromotor 1 ein Gehäuse 6, das als ein unbewegliches Glied dient, die Lager 7, die in dem Gehäuse 6 angeordnet sind, den Läufer 8, der drehbar durch das Gehäuse 6 über die Lager 7 gehalten wird, und einen Ständer 9, der angeordnet ist, um den Außenumfang des Läufers 8 zu bedecken.
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Das Gehäuse 6 umfasst einen zylindrischen Hauptkörper 61, einen Deckel 62, der ein offenes Ende des Hauptkörpers 61 schließt, einen Kühlfluid-Einführungsteil 63, der an dem Deckel 62 angeordnet ist, ein Halteglied 64, das in dem Deckel 62 angeordnet ist und konfiguriert ist, um das ferne Ende einer Läuferwelle 81 (siehe 5) in der Nähe des Kühlfluid-Einführungsteils 63 zu halten, und einen Boden 65, der das andere offene Ende des Hauptkörpers 61 schließt.
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Wie in 5 gezeigt, umfasst der Hauptkörper 61 einen Wassermantel 612, der in einer Seitenwand 611 ausgebildet ist, eine Kühlwasser-Einlassöffnung 613 und eine Kühlwasser-Auslassöffnung 614, die über den Wassermantel 612 miteinander verbunden sind. Das Kühlwasser fließt von der Kühlwasser-Einlassöffnung 613 in den Elektromotor 1, geht durch den Wassermantel 612 hindurch, um das Gehäuse 6 zu kühlen, und fließt aus der Kühlwasser-Auslassöffnung 614 heraus. Die Seitenwand 611 ist in Kontakt mit dem weiter unten beschriebenen Ständerkern 91 und ist in einem indirekten Kontakt mit den oberen und unteren Lagern 7 jeweils über den Deckel 62 und den Boden 65, sodass der Ständerkern 91 und die Lager 7 durch das Kühlwasser in dem Wassermantel 612 gekühlt werden.
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Wie in 5 gezeigt, umfasst der Deckel 62 ein Durchgangsloch 621, das sich von dem Hauptkörper 61 zu dem Kühlfluid-Einführungsteil 63 erstreckt, einen Lagerfixierungsteil 622, der in dem Durchgangsloch 621 in der Nähe des Hauptkörpers 61 ausgebildet ist, das Lager 7, das an dem Lagerfixierungsteil 622 fixiert ist und konfiguriert ist, um die obere Endseite der Läuferwelle 81 zu halten, und eine Lagerrichtungsleitung 623, die sich von der Seite des Kühlfluid-Einführungsteils 63 zu dem Lager 7 erstreckt. Das Halteglied 64 ist in dem Durchgangsloch 621 angeordnet. In dem Halteglied 64 ist eine Verbindungsleitung 641 entlang der Axialrichtung der Läuferwelle 81 ausgebildet. Die Verbindungsleitung 641 ist mit einer Axialleitung 811 der weiter unten beschriebenen Läuferwelle 81 verbunden.
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Wie in 5 bis 7 gezeigt, ist der Kühlfluid-Einführungsteil 63 mit einer Kühlöl-Einlassöffnung 631 (einer Kühlfluid-Einlassöffnung), einer Einführungsleitung 632 (siehe 6 und 7), die mit der Kühlöl-Einlassöffnung 631 verbunden ist, um das Kühlöl in den Elektromotor 1 einzuführen, der Bypassleitung 25 (siehe 6), die das einlassseitige Filter 24 umgeht, um die vorgeordnete Seite mit der nachgeordneten Seite des in der Einführungsleitung 632 angeordneten einlassseitigen Filters 24 zu verbinden, dem Ablassventil 26 (siehe 6), das in der Bypassleitung 25 angeordnet ist, der Verbindungsleitung 635, die sich entlang der Axialrichtung der Läuferwelle 81 von der Einführungsleitung 632 erstreckt, einer Verzweigungsleitung 636 (siehe 6 und 7), die in derselben Ebene angeordnet ist wie die Einführungsleitung 632 und von der Einführungsleitung 632 verzweigt ist, und der Lagerrichtungsleitung 637 (siehe 5 und 6), die sich parallel zu der Drehachsenrichtung des Elektromotors 1 erstreckt und mit der Verzweigungsleitung 636 und der Lagerrichtungsleitung 623 des Deckels 62 verbunden ist, versehen.
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Die Einführungsleitung 632 umfasst eine Öffnungsverbindungsleitung 633, die mit der Kühlöl-Einlassöffnung 631 verbunden ist, und eine Filterleitung 634, in der das einlassseitige Filter 24 aufgenommen ist und die mit der Öffnungsverbindungsleitung 633 verbunden ist. Ein Ende der Verbindungsleitung 635 ist mit der Einführungsleitung 632 und der Bypassleitung 25 verbunden, während das andere Ende mit der Verbindungsleitung 641 des Halteglieds 64 verbunden ist. Wie in 5 gezeigt, umfasst die mit Bezug auf 2 beschriebene Lagerkühlleitung 23 die Verzweigungsleitung 636, die Lagerrichtungsleitung 623 und die Lagerrichtungsleitung 637.
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Die Kühlöl-Einlassöffnung 631, das einlassseitige Filter 24 und das Ablassventil 26 sind auf verschiedenen Seitenflächen des Kühlfluid-Einführungsteils 63 vorgesehen. Bei dieser Anordnung sind diese relativ großen Komponenten des Kühlfluid-Einführungsteils 63 effektiv angeordnet, sodass die Größe des Kühlfluid-Einführungsteils 63 reduziert werden kann.
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Und wie in 6 gezeigt, sind die Kühlöl-Einlassöffnung 631, die Öffnungsverbindungsleitung 633, die Filterleitung 634, die Verzweigungsleitung 636, die Bypassleitung 25 und das Ablassventil 26 alle in derselben Ebene angeordnet.
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Wie in 5 gezeigt, ist der Boden 65 des Gehäuses 6 mit dem Lager 7, das das untere Ende der Läuferwelle 81 hält, dem Ölreservoir 27, das einen gewinkelten, U-förmigen Querschnitt aufweist, einer Kühlöl-Auslassöffnung 651 zum Ausgeben des Kühlöls nach außen, einer Kühlöl-Auslassleitung 652, die das Ölreservoir 27 mit der Kühlöl-Auslassöffnung 651 verbindet, und dem auslassseitigen Filter 28, das in der Kühlöl-Auslassleitung 652 angeordnet ist, versehen. Das in dieser beispielhaften Ausführungsform verwendete auslassseitige Filter 28 weist eine größere Kapazität auf als das einlassseitige Filter 24.
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Der Läufer 8 umfasst die Läuferwelle 81, einen Läuferkern 82, eine obere Platte 83 und eine untere Platte 84.
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Die Läuferwelle 81 wird an beiden Enden drehbar durch die Lager 7 gehalten. Die Läuferwelle 81 umfasst eine Axialleitung 811, die sich entlang der Axialrichtung der Läuferwelle 81 erstreckt, und eine Vielzahl von Radialleitungen 812, die sich von der Axialleitung 811 erstrecken, um sich an dem Außenumfang der Läuferwelle 81 zu öffnen. In der Läuferwelle 81 bilden die Axialleitung 811 und die Radialleitungen 812 eine wellenseitige Leitung 813.
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Der Läuferkern 82 ist aus axial gestapelten magnetischen Stahlblechen ausgebildet. Der Läuferkern 82 ist auf die Läuferwelle 81 gepasst, sodass er sich zusammen mit der Läuferwelle 81 dreht. In diesem Läuferkern 82 ist eine Vielzahl von Durchgangskanälen 821 entlang der Axialrichtung ausgebildet und ist eine Vielzahl von Permanentmagneten (nicht gezeigt) eingebettet.
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Die oberen und unteren Platten 83 und 84 sind auf die Läuferwelle 81 gepasst, um dazwischen den Läuferkern 82 zu halten. Die oberen und unteren Platten 83 und 84 werden also zusammen mit der Läuferwelle 81 und dem Läuferkern 82 gedreht. Die obere Platte 83 ist mit einem Kühlöl-Ausstoßloch 831 versehen, das mit den Durchgangskanälen 821 des Läuferkerns 82 verbunden ist. Die untere Platte 84 ist mit einer Rille 841 mit einem gewinkelten U-förmigen Querschnitt versehen, die die Radialleitungen 812 der Läuferwelle 81 mit den Durchgangskanälen 821 des Läuferkern 82 verbindet.
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Der Ständer 9 umfasst einen Ständerkern 91 und eine Ständerspule 92.
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Ähnlich wie der Läuferkern 82 ist der zylindrische Ständerkern 91 aus axial gestapelten, magnetischen Stahlblechen ausgebildet. Der Ständerkern 91 umfasst ein Joch (nicht gezeigt) an einer Innenumfangsseite. Die Ständerspule 92 ist um das Joch gewickelt.
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In diesem Elektromotor 1 umfasst die Zirkulationsleitung 22 (siehe 2): die Kühlöl-Einlassöffnung 631, die Einführungsleitung 632, die Verbindungsleitung 635, die Verzweigungsleitung 636 und die Lagerrichtungsleitung 637, die in dem Kühlfluid-Einführungsteil 63 des Gehäuses 6 vorgesehen sind; die Verbindungsleitung 641, die in dem Halteglied 64 des Gehäuses 6 vorgesehen ist; die Lagerrichtungsleitung 623, die in dem Deckel 62 des Gehäuses 6 vorgesehen ist; die Axialleitung 811, die Radialleitungen 812, die Rille 841, die Durchgangskanäle 821 und das Kühlöl-Ausstoßloch 831, die in dem Läufer 8 vorgesehen sind; den Raum zwischen dem Außenumfang des Läuferkerns 82 und dem Ständerkern 91; und das Ölreservoir 27, die Kühlöl-Auslassleitung 652 und die Kühlöl-Auslassöffnung 651, die in dem Boden 65 des Gehäuses 6 vorgesehen sind. Weiterhin umfasst der Kühlkreis 2 die Hydraulikpumpe 21, die Zirkulationsleitung 22, das einlassseitige Filter 24, das auslassseitige Filter 28, die Bypassleitung 25 und das Ablassventil 26.
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In dem Kühlkreis 2 mit der oben beschriebenen Konfiguration fließt das von der Hydraulikpumpe 21 zugeführte Kühlöl von der Kühlöl-Einlassöffnung 631 in die Einführungsleitung 632 des Elektromotors 1. Weil gewöhnlich das Ablassventil 26 der Bypassleitung 25 geschlossen ist, geht das in die Einführungsleitung 632 geflossene Kühlöl durch das einlassseitige Filter 24, sodass es gefiltert wird, und verzweigt in die Verbindungsleitungen 635 und 641 sowie in die Lagerkühlleitung 23. Das in die Lagerkühlleitung 23 geflossene Kühlöl fließt zu einem Außenringteil des Lagers 7, um das Lager 7 zu kühlen.
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Weiterhin fließt das in die Verbindungsleitungen 635 und 641 geflossene Kühlöl in die Axialleitung 811 der Läuferwelle 81. Nachdem es das untere Ende der Axialleitung 811 erreicht hat, geht das Kühlöl durch die Radialleitungen 812 der Läuferwelle 81, die Rille 841 in der unteren Platte 84 und die Durchgangskanäle 821 des Läuferkerns 82, um den Läufer 8 zu kühlen. Das durch die Durchgangskanäle 821 gegangene Kühlöl wird aus dem Kühlöl-Ausstoßloch 831 in den Hauptkörper 61 ausgestoßen und fließt zu dem Boden 65, während es die Ständerspule 92 kühlt.
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Wenn das in die Kühlöl-Einlassöffnung 631 geflossene Kühlöl nicht durch das einlassseitige Filter 24 gehen kann, z. B. weil das einlassseitige Filter 24 verstopft ist, erhöht sich der Druck auf der vorgeordneten Seite des einlassseitigen Filters 24, weil das Kühlöl von der Hydraulikpumpe 21 zugeführt wird. Wenn dieser Druck einen Setzdruck (einen voreingestellten Ventilöffnungsdruck) des Ablassventils 26 überschreitet, wird das Ablassventil 26 geöffnet. Dann geht das Kühlöl durch die Bypassleitung 25 und fließt in die Axialleitung 811 des Läufers 8 und die Lagerkühlleitung 23 des Gehäuses 6, um den Elektromotor 1 zu kühlen.
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Wenn das Kühlöl das Ölreservoir 27 des Bodens 65 erreicht hat, fließt es aus dem Ölreservoir 27 in die Kühlöl-Auslassleitung 652. Dann wird das Kühlöl durch das auslasseitige Filter 28 gefiltert und fließt aus der Kühlöl-Auslassöffnung 651 heraus. Nachdem das Kühlöl aus der Kühlöl-Auslassöffnung 651 herausgeflossen ist und durch den Wärmetauscher (nicht gezeigt) gekühlt wurde, wird das Kühlöl zu der Hydraulikpumpe 21 geführt, um erneut durch die Hydraulikpumpe 21 zu dem Elektromotor 1 gepumpt zu werden.
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Weil gemäß der vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsform die Bypassleitung 42, die das einlassseitige Filter 41 umgeht, in dem Kühlkreis 2 des Elektromotors 1 vorgesehen ist, kann das Kühlöl auch dann, wenn das einlasseitige Filter 41 verstopft ist, in dem Elektromotor 1 zirkulieren, indem es durch die Bypassleitung 42 geht. Dementsprechend kann der Elektromotor 1 zuverlässig gekühlt werden, sodass eine Beschädigung des Elektromotors 1 aufgrund einer erhöhten Temperatur verhindert werden kann.
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Und weil die Lagerkühlleitung 23 in dem Gehäuse 6 des Elektromotors 1 vorgesehen ist, wird das Kühlfluid in der Lagerkühlleitung 23 nicht durch die Drehung des Läufers 8 beeinflusst. Die Flussrate des zu dem Lager 7 geführten Kühlöls fluktuiert also nicht aufgrund der Drehung des Läufers 8, sodass die Flussrate des Kühlöls zu dem Lager 7 aufrechterhalten werden kann.
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Nach dem Verzweigen von der Zirkulationsleitung 22 in die Verzweigungsleitung 636 fließt das Kühlfluid in der Lagerkühlleitung 23 nach unten durch die Lagerrichtungsleitung 637 und die Lagerrichtungsleitung 623, um aus dem Außenringteil des Lagers 7 herauszufließen. Das Kühlfluid in der Lagerkühlleitung 23 fließt also glatt zu dem Lager 7, ohne einen großen Widerstand zu erzeugen. Dementsprechend kann das Lager 7 zuverlässig gekühlt werden.
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Weiterhin fließt das Kühlöl nach dem Kühlen des Lagers 7 nach unten zu dem Boden 65 und kühlt dabei den unter dem Lager 7 angeordneten Läuferkern 82, die Permanentmagneten (nicht gezeigt) des Läuferkerns 82, den Ständerkern 91, die Ständerspule 92 usw. Das Kühlöl kann also effizient genutzt werden.
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Und weil die Lagerkühlleitung 23 von der Zirkulationsleitung 22 in dem Gehäuse 6 verzweigt, muss kein Zweikreis zum Kühlen des Lagers 7 außerhalb des Elektromotors 1 vorgesehen werden. Dementsprechend kann die Anzahl der Komponenten des Kühlkreises 2 reduziert werden und kann die Konfiguration des Kühlkreises 2 vereinfacht werden, sodass die Herstellungskosten des Kühlkreises 2 reduziert werden können.
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Es ist zu beachten, dass der Erfindungsumfang nicht auf die oben beschriebene beispielhafte Ausführungsform beschränkt ist, sondern verschiedene Modifikationen und Verbesserungen umfassen kann, solange diese Modifikationen und Verbesserungen mit der Erfindung kompatibel sind.
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Zum Beispiel sind in der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsform die Bypassleitung 25 und das Ablassventil 26 in dem Kühlkreis 2 vorgesehen, wobei die vorteilhaften Effekte der vorliegenden Erfindung aber auch erhalten werden können, ohne die Bypassleitung 25 oder das Ablassventil 26 vorzusehen. Und während in der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsform ein Kühlöl in dem Kühlkreis verwendet wird, kann alternativ hierzu zum Beispiel auch ein Kühlwasser in dem Kühlkreis verwendet werden.
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In der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsform sind die Bypassleitung 42 und das Ablassventil 43 nur für das einlasseitige Filter 41 vorgesehen. Es können jedoch auch eine zweite Bypassleitung und ein zweites Ablassventil für das auslassseitige Filter 45 vorgesehen sein. Alternativ hierzu können auch nur eine Bypassleitung und ein Ablassventil für das auslassseitige Filter 45 vorgesehen sein. Auch wenn in diesem Fall das auslassseitige Filter 45 verstopft ist, kann das Kühlöl das auslassseitige Filter 45 umgehen, um den Elektromotor 1 zu kühlen.
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In der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsform sind zwei Filter, nämlich das einlassseitige Filter 41 und das auslassseitige Filter 45 vorgesehen. Es kann aber auch nur eines der Filter vorgesehen sein, wobei in diesem Fall eine Bypassleitung und ein Ablassventil für dieses Filter vorgesehen sein können.
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In den oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen sind der Deckel 62 und der Kühlfluid-Einführungsteil 63 des Gehäuses 6 separat vorgesehen, sind die Lagerrichtungsleitungen 623 und 637 separat als die Lagerrichtungsleitung 637 des Kühlfluid-Einführungsteils 63 und die Lagerrichtungsleitung 623 des Deckels 62 vorgesehen und sind die Verbindungsleitungen 635 und 641 separat als die Verbindungsleitung 635 des Kühlfluid-Einführungsteils 63 und die Verbindungsleitung 641 des Halteglieds 64 vorgesehen. Diese Elemente müssen jedoch nicht separat vorgesehen sein. Insbesondere solange sich die Lagerrichtungsleitungen 623 und 637 zu dem Lager 7 erstrecken und solange die Verbindungsleitungen 635 und 641 mit der Axialleitung 811 der Läuferwelle 81 verbunden sind, können zum Beispiel die Lagerrichtungsleitungen 623 und 637 und die Verbindungsleitungen 635 und 641 jeweils als eine kontinuierliche Leitung in dem Gehäuse 6 ausgebildet sein, das den Deckel 62 und den einstückig damit gegossenen Kühlfluid-Einführungsteil 63 umfasst.
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Während in der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsform die Lagerkühlleitung 23 von der Zirkulationsleitung 22 in dem Gehäuse 6 verzweigt kann die Lagerkühlleitung 23 alternativ dazu auch von der Zirkulationsleitung 22 außerhalb des Gehäuses 6 verzweigen oder kann die Lagerkühlleitung 23 auch unabhängig von der Zirkulationsleitung 22 vorgesehen sein. Insbesondere kann eine dedizierte Kühlöl-Auslassöffnung für die Lagerkühlleitung 23 in dem Gehäuse 6 vorgesehen sein und kann die Lagerkühlleitung 23 konfiguriert sein, um sich von dieser dedizierten Kühlöl-Auslassöffnung zu dem Lager 7 zu erstrecken. Dabei kann eine von der Zirkulationsleitung 22 außerhalb des Gehäuses 6 verzweigte Leitung oder eine andere unabhängig von der Zirkulationsleitung 22 vorgesehene Zirkulationsleitung mit der dedizierten Kühlöl-Auslassöffnung verbunden sein.
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In der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsform wird der Kühlkreis für den Elektromotor 1 verwendet, der den oberen Drehkörper des Baggers antreibt. Die Erfindung kann aber auch anders verkörpert werden. Der Kühlkreis gemäß der Erfindung kann für verschiedene Typen von Elektromotoren für verschiedene Zwecke verwendet werden. Zum Beispiel kann der Kühlkreis für den Generatormotor, der mit der Ausgangswelle 5A des Verbrennungsmotors 5 des Baggers verbunden ist, oder für andere Elektromotoren in anderen Maschinen als Baumaschinen verwendet werden.
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In der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsform ist eine Hydraulikpumpe 3 mit der Ausgangswelle 5A des Verbrennungsmotors 5 verbunden, um durch den Verbrennungsmotor 5 betrieben zu werden. Die Pumpe zum Zuführen des Kühlfluids ist jedoch nicht auf die Hydraulikpumpe 3 beschränkt. Insbesondere kann eine beliebige Pumpe (wie z. B. eine elektrische Pumpe) verwendet werden, die ein Kühlfluid zuführen kann.
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[Industrielle Anwendbarkeit]
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Die Erfindung kann auf einen Kühlkreis für einen Elektromotor in einer Baumaschine und auf einen Kühlkreis für einen Elektromotor in einer industriellen Maschine oder in einem industriellen Fahrzeug angewendet werden.
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Liste der Bezugszeichen
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- 1 ... Elektromotor; 2 ... Kühlkreis; 7 ... Lager; 8 ... Läufer; 10 ... elektrischer Drehbagger (Baumaschine); 21 ... Hydraulikpumpe (Pumpe); 22 ... Zirkulationsleitung; 23 ... Lagerkühlleitung; 24 ... einlassseitiges Filter (erstes Filter); 25 ... Bypassleitung (erste Bypassleitung); 26 ... Ablassventil (erstes Ablassventil); 28 ... auslassseitiges Filter (zweites Filter); 81 ... Läuferwelle; 631 ... Kühlöl-Einlassöffnung (Kühlfluid-Einlassöffnung); 633 ... Öffnungsverbindungsleitung; 634 ... Filterleitung; 635, 641 ... Verbindungsleitung; 813 ... wellenseitige Leitung
