JP2017212860A - Electric motor and electric motor with speed reducer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動機及び減速機付電動機に関する。 The present invention relates to an electric motor and an electric motor with a reduction gear.
特許文献1には、例えばホイールローダ等の建設機械に用いられる電動機が開示されている。電動機のケーシング内には、ロータやステータを冷却するための冷却油が外部から供給される。ケーシングにおけるロータのシャフトが貫通する部分には、冷却油をケーシング内に封止するためのシール装置が設けられている。シール装置には、ケーシング内に供給される冷却油の一部が供給されている。
電動機の高速回転時や電動機を長時間にわたって使用した際には、上記の冷却油による冷却では足りず、シール装置が高温となる場合がある。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、シール装置の高温化を抑制できる電動機及びこれを備えた減速機付電動機を提供することを目的とする。
When the motor is rotated at a high speed or when the motor is used for a long time, the cooling with the cooling oil is not sufficient, and the sealing device may become hot.
This invention is made | formed in view of such a subject, Comprising: It aims at providing the electric motor which can suppress the high temperature of a sealing device, and the electric motor with a reduction gear provided with the same.
本発明の第1の態様に係る電動機は、軸線回りに回転するシャフト、及び、該シャフトの径方向外側に固定されたロータコアを有するロータと、前記ロータコアを外周側から囲むステータと、前記ロータコア及び前記ステータを収容し、前記シャフトが前記軸線方向に貫通する貫通部を有するケーシングと、互いに対向する前記貫通部の壁面と前記シャフトの外周面との一方に固定されて、前記シャフトの周方向にわたって延びるとともに、該他方に対して前記周方向にわたって接触する摺動部を有するシール部材と、前記貫通部の壁面と前記シャフトの外周面との間における該シール部材の前記軸線方向一方側に該シール部材と間隔をあけて設けられて、前記周方向にわたって延びる環状部材と、を備え、前記ケーシングと前記シャフトとの少なくとも一方が、前記シール部材と前記環状部材との間に冷却油を供給する冷却油供給路を有し、前記ケーシングが、前記シール部材と前記環状部材との間から前記冷却油を排出する冷却油排出路を有する。 An electric motor according to a first aspect of the present invention includes a shaft that rotates around an axis, a rotor having a rotor core that is fixed radially outward of the shaft, a stator that surrounds the rotor core from an outer peripheral side, the rotor core, The casing is housed, and the shaft is fixed to one of a casing having a penetrating portion through which the shaft penetrates in the axial direction, a wall surface of the penetrating portion facing each other, and an outer peripheral surface of the shaft. A seal member having a sliding portion that extends and contacts the other side in the circumferential direction, and the seal on one side in the axial direction of the seal member between the wall surface of the penetrating portion and the outer peripheral surface of the shaft An annular member provided at a distance from the member and extending over the circumferential direction, and the casing and the shaft Cooling in which at least one has a cooling oil supply passage for supplying cooling oil between the seal member and the annular member, and the casing discharges the cooling oil from between the seal member and the annular member. Has an oil drain.
本発明の第2の態様に係る電動機は、水平方向に延びる軸線回りに回転するシャフト、及び、該シャフトの径方向外側に固定されたロータコアを有するロータと、前記ロータコアを外周側から囲むステータと、前記ロータコア及び前記ステータを収容し、前記シャフトが前記軸線方向一方側から他方側に向かって貫通する貫通部を有するケーシングと、を備え、該貫通部は、前記シャフトの外周面に対向して前記軸線方向に延びる内周面と、該内周面から前記径方向外側に凹んで周方向に延びる環状溝と、を含む壁面を有し、前記壁面の内周面における前記環状溝の前記軸線方向他方側に固定されて、前記シャフトの周方向にわたって延びるとともに前記シャフトの外周面に対して周方向にわたって接触する摺動部を有するシール部材と、前記貫通部の壁面と前記シャフトの外周面との間における前記環状溝の前記軸線方向一方側に設けられて、前記周方向にわたって延びる環状部材と、前記シール部材と前記環状部材との間に設けられて、前記シール部材と前記環状部材との間の空間を、前記摺動部が接する内側空間と、該内側空間の前記径方向外側の外側空間と、に区画するとともに、これら内側空間と外側空間とを連通させるように周方向に間隔をあけて配置された複数の連通孔を有するリング部材と、をさらに備え、前記ケーシングが、前記外側空間に連通して、前記シール部材と前記環状部材との間に冷却油を供給する冷却油供給路と、前記摺動部よりも上方における前記冷却油供給路と異なる前記周方向位置に形成されて、前記シール部材と前記環状部材との間の空間と、前記環状部材の前記軸線方向一方側の空間と、を連通させる上部排出路を含む冷却油排出路と、を有する。 An electric motor according to a second aspect of the present invention includes a shaft that rotates about an axis extending in the horizontal direction, a rotor having a rotor core that is fixed radially outward of the shaft, and a stator that surrounds the rotor core from the outer peripheral side. A casing that houses the rotor core and the stator and has a penetrating portion through which the shaft penetrates from one side in the axial direction toward the other side, the penetrating portion facing the outer peripheral surface of the shaft The axial line of the annular groove on the inner peripheral surface of the wall surface includes a wall surface including an inner peripheral surface extending in the axial direction and an annular groove recessed in the radial direction from the inner peripheral surface and extending in the circumferential direction. A seal member that is fixed to the other side of the shaft and extends in the circumferential direction of the shaft and has a sliding portion that contacts the outer circumferential surface of the shaft in the circumferential direction; An annular member provided on one side in the axial direction of the annular groove between the wall surface of the penetrating portion and the outer peripheral surface of the shaft, and provided between the seal member and the annular member, extending in the circumferential direction. Then, the space between the seal member and the annular member is partitioned into an inner space with which the sliding portion contacts and an outer space on the radially outer side of the inner space, and these inner space and outer space. A ring member having a plurality of communication holes arranged at intervals in the circumferential direction so as to communicate with each other, wherein the casing communicates with the outer space, and the seal member and the annular member And a space between the seal member and the annular member formed between the cooling oil supply passage for supplying the cooling oil and the circumferential position different from the cooling oil supply passage above the sliding portion. , Having a cooling oil discharge passage including an upper discharge passage for communicating the the space of the axial one side of the annular member.
本発明の第3の態様に係る減速機電動機は、上記の電動機と、前記シャフトにおける前記シール部材よりも前記軸線方向他方側の部分に連結されたギア部、前記ギア部を収容する減速機ケーシング、及び、該減速機ケーシングに回転可能に支持されるとともに前記ギア部によって前記シャフトの回転が伝達される出力シャフトを有する減速機と、を備え、前記ケーシング及び前記減速機ケーシングの少なくとも一方が、前記ギア部に潤滑油を供給する潤滑油供給路を有する。 A reduction gear motor according to a third aspect of the present invention includes the above-described electric motor, a gear portion connected to a portion of the shaft on the other side in the axial direction with respect to the seal member, and a reduction gear casing that houses the gear portion. And a reduction gear having an output shaft that is rotatably supported by the reduction gear casing and to which the rotation of the shaft is transmitted by the gear portion, wherein at least one of the casing and the reduction gear casing is A lubricating oil supply path for supplying lubricating oil to the gear portion is provided.
上記態様のうち少なくとも1つの態様によれば、シール装置の高温化を抑制できる。 According to at least one aspect of the above aspects, it is possible to suppress an increase in the temperature of the sealing device.
<第一実施形態>
以下、本発明の第一実施形態に係る減速機付電動機1、及び、該減速機付電動機1を備えた建設機械について図1〜図5を参照して詳細に説明する。
<First embodiment>
Hereinafter, an
<建設機械>
図1及び図2に示すように、建設機械としてのホイールローダ200は、車体210、作業機220及び駆動装置230を備えている。
車体210は、駆動装置230の一部を収容する車体本体211と、該車体本体211から上方に突出するように設けられて作業者の運転席が配置されるキャブ212とを有している。
作業機220は、リフトアーム221及びバケット223を有している。リフトアーム221は車体210の前部からさらに前方に延びるように車体210に取り付けられている。バケット223は、リフトアーム221の先端に取り付けられている。
<Construction machinery>
As shown in FIGS. 1 and 2, the
The
The
駆動装置230は、車体210を下方から支持するように該車体210に一体に設けられている。駆動装置230は、エンジン231、減速機付電動機1、変速装置232、一対のプロペラシャフト233A,233B、一対のディファレンシャルギア234A,234B、一対のドライブシャフト235A,235B、一対の前輪236,236及び一対の後輪237,237を備えている。
The
エンジン231は車体本体211におけるキャブ212の後方に収容されている。エンジン231としては、例えばディーゼルエンジンやガソリンエンジンが用いられている。減速機付電動機1は、エンジン231と隣り合うように車体本体211内に設けられている。減速機付電動機1の回転中心となる軸線Oは、車体210の幅方向に沿う水平方向に延びている。即ち、減速機付電動機1はいわゆる横置きの姿勢で設けられている。これらエンジン231及び減速機付電動機1はそれぞれホイールローダ200の動力発生源となる。即ち、ホイールローダ200の駆動装置230はハイブリット方式とされている。
The
変速装置232には、エンジン231及び減速機付電動機1の出力が入力される。変速装置232は、エンジン231及び減速機付電動機1の出力を合成して出力する。
一対のプロペラシャフト233A,233Bは、一方が変速装置232から前方側に延びるように設けられ、他方が変速装置232から後方側に延びるように設けられている。これらプロペラシャフト233A,233Bは、それぞれ変速装置232によって駆動される。
一対のディファレンシャルギア234A,234Bは、それぞれプロペラシャフト233A,233Bにおける変速装置232とは反対側の端部に設けられている。ディファレンシャルギア234A,234Bは、プロペラシャフト233A,233Bによる車体210の前後方向に沿う軸線回りの回転を車体210の幅方向の軸線回りの回転に変換する。
Outputs of the
One of the pair of
The pair of
一対のドライブシャフト235A,235Bは、それぞれディファレンシャルギア234A,234Bに接続されている。ドライブシャフト235A,235Bは車体210の幅方向に延びている。ドライブシャフト235A,235Bはディファレンシャルギア234A,234Bによってプロペラシャフト233A,233Bの回転が伝達されることで、車体210の幅方向に沿う軸線回りに回転する。
一対の前輪236,236は前方側のドライブシャフト235Aの両端に固定されている。一対の後輪237,237は後方側のドライブシャフト235Bの両端に固定されている。これら前輪236,236及び後輪237,237が回転することでホイールローダ200が走行する。
The pair of
The pair of
<減速機付電動機>
減速機付電動機1は、図3に示すように、電動機10と減速機110とを備えており、電動機10で生成される駆動力が減速機110で回転数を減じられて減速機付電動機1の出力として変速装置232に入力される。
<Electric motor with reduction gear>
As shown in FIG. 3, the
<電動機>
電動機10は、ロータ20、ステータ190、ケーシング30、軸受装置56、シール装置60及び冷却油供給部100を備えている。
<ロータ>
ロータ20は、シャフト21、ロータコア27、第一エンドプレート28a及び第二エンドプレート28bを備えている。以下では、シャフト21の径方向を単に「径方向」と称し、シャフト21の周方向を単に「周方向」と称する。
<Electric motor>
The
<Rotor>
The
シャフト21は、シャフト本体22とスリーブ24とを備えている。シャフト本体22は、水平方向に沿う軸線Oに沿って延びる棒状の部材である。シャフト本体22の外周面における軸線O方向の一部の範囲は、ロータコア27が固定される固定外周面22aとされている。シャフト本体22には、該シャフト本体22の軸線O方向一方側(図3における右側)の端部から軸線O方向他方側(図3における左側)に向かって延びるシャフト中心孔23が形成されている。
The
スリーブ24は、図4に示すように、軸線Oを中心とした筒状をなすスリーブ本体25と、該スリーブ本体25の軸線O方向一方側の端部から径方向外側に環状に張り出すフランジ部26とを有している。スリーブ本体25は、シャフト本体22の固定外周面22aから軸線O方向他方側に離れた位置でシャフト本体22に外嵌されている。
As shown in FIG. 4, the
ロータコア27は、図3に示すように、全体としての外形が筒状をなしており、シャフト21における固定外周面22aに外嵌されている。ロータコア27は、電磁鋼板を軸線O方向に複数積層させることで構成されている。ロータコア27内には、軸線O方向に延びる長尺状をなす永久磁石(図示省略)が、周方向に間隔をあけて複数が埋め込まれている。なお、永久磁石は、ロータコア27の外周面に間隔をあけて複数固定されていてもよい。
第一エンドプレート28aは軸線Oを中心とした円盤状をなす部材であって、ロータコア27に軸線O方向一方側から積層されるようにシャフト本体22に外嵌されている。
第二エンドプレート28bは軸線Oを中心とした円盤状をなす部材であって、ロータコア27に軸線O方向他方側から積層されるようにシャフト本体22に外嵌されている。
As shown in FIG. 3, the outer shape of the
The
The
このようなロータ20には、シャフト中心孔23から分岐してロータコア27を冷却する第一冷却流路29a及び第二冷却流路29bが形成されている。
第一冷却流路29aは、シャフト中心孔23の軸線O方向他方側の端部から径方向外側に向かった後、シャフト本体22とロータコア27との間を軸線O方向一方側に向かって延びている。第一冷却流路29aはさらに第一エンドプレート28aとロータコア27との間を径方向外側に向かった後に、ロータコア27内を軸線O方向他方側に向かって延びて第二エンドプレート28bの軸線O方向他方側を向く面に開口している。
第二冷却流路29bは、シャフト中心孔23の軸線O方向他方側の端部から径方向外側に向かった後、シャフト本体22とロータコア27との間を軸線O方向他方側に向かって延びている。第二冷却流路29bはさらに第二エンドプレート28bとロータコア27との間を径方向外側に向かった後に、ロータコア27内を軸線O方向一方側に向かって延びて第一エンドプレート28aの軸線O方向一方側を向く面に開口している。
In such a
The first
The
<ステータ>
ステータ190は、ステータコア191及びコイル192を備えている。
ステータコア191は、軸線Oを中心とした円筒状をなしてロータコア27を径方向外側から囲うように設けられたヨーク191aと、該ヨーク191aの内周面から径方向内側に向かって突出するように周方向に間隔をあけて複数形成されたティース191bとを有する。ティース191bは径方向内側の端部がロータコア27に対して径方向に間隔をあけて配置されている。ステータコア191は、電磁鋼板を軸線O方向に複数積層させることで構成されている。
コイル192は各ティース191bに対応するように複数設けられており、各ティース191bに巻き掛けられている。これによってコイル192は、周方向に間隔をあけて複数が設けられている。
<Stator>
The
The
A plurality of
<ケーシング>
ケーシング30は、電動機10の外形をなす部材である。ケーシング30は、軸線O方向に延びる筒状をなして内側がロータコア27及びステータ190を収容する収容空間R1とされた筒状部31と、収容空間R1を軸線O方向一方側から閉塞する第一蓋部34と、収容空間R1を軸線O方向他方側から閉塞する第二蓋部40を有している。
<Casing>
The
筒状部31の内周面には、ステータ190におけるステータコア191の外周面が固定されている。
筒状部31における上部の壁部内には、筒状部31の外周面の上部から上方に向かって開口するとともに、筒状部31の内周面の上部から下方に向かって開口する冷却油導入路32が形成されている。冷却油導入路32における筒状部31の内周面における開口部は、ステータコア191を軸線O方向から挟むようにして該軸線O方向に間隔をあけた二か所に形成されている。
筒状部31における下部の壁部内には、筒状部31の外周面の下部から下方に向かって開口するとともに、筒状部31の内周面の下部から上方に向かって開口する冷却油導出路33が形成されている。冷却油導出路33における筒状部31の内周面における開口部は、ステータコア191を軸線O方向から挟むようにして該軸線O方向に間隔をあけた二か所に形成されている。
The outer peripheral surface of the
Cooling oil is introduced into the upper wall portion of the
In the lower wall portion of the
第一蓋部34の中央には、軸線O方向一方側に向かって突出するシャフト収容部35が形成されている。シャフト収容部35の軸線O方向一方側の端部には、軸線Oに沿ってシャフト収容部35を貫通する流路としての冷却油導入孔36が形成されている。シャフト収容部35内には、シャフト本体22の軸線O方向一方側の部分が収容されている。
互いに対向するシャフト収容部35の内周面とシャフト本体22の外周面には、軸線Oを中心とした環状をなす端部軸受37と、該端部軸受37よりも軸線O方向一方側に配置された端部シール38とが固定されている。端部軸受37によって、シャフト本体22の軸線O方向一方側の部分が、シャフト収容部35に対して軸線O回りに相対回転可能に支持されている。端部シール38によって、該端部シール38の設置個所での液密性が担保されている。
In the center of the
An end bearing 37 having an annular shape centering on the axis O is disposed on the inner peripheral surface of the
第二蓋部40は、軸線Oを中心として該軸線Oに直交する方向に延びる円盤状をなしている。第二蓋部40における軸線O方向一方側を向く第一面40aは、筒状部31の軸線O方向他方側を向く面に当接して固定されている。
第二蓋部40には、貫通部41、冷却油供給路50、上部排出路(冷却油排出路)51、潤滑油供給路52及び気体溜め54が形成されている。
<貫通部>
The
The
<Penetration part>
貫通部41は、第二蓋部40の第一面40aと該第一面40aの反対側に位置して軸線O方向他方側を向く第二面40bとにわたって形成された孔部である。貫通部41は、第二蓋部40を軸線O方向に貫通するように該軸線Oを中心として延びている。貫通部41の壁面42、即ち、貫通部41を形成する壁面42は、シャフト21の外周面と互いに径方向に対向している。シャフト21は貫通部41を軸線O方向に貫通することで、軸線O方向他方側の端部が、ケーシング30外部に突出している。
The penetrating
図4に示すように、貫通部41の壁面42は、軸受固定面43、第一段差面44、第一内周面45、第二段差面46、第二内周面(内周面)47及び環状溝48を有している。
軸受固定面43は、貫通部41における最も軸線O方向一方側の部分に形成されており、径方向内側を向くとともに軸線Oを中心として軸線O方向に延びる円筒面状をなしている。軸受固定面43の軸線O方向一方側の端部は、収容空間R1に開口しており、第一面40aに直交するように接続されている。軸受固定面43は、シャフト21におけるシャフト本体22の外周面と径方向に対向している。
As shown in FIG. 4, the
The
第一段差面44は、軸受固定面43の軸線O方向他方側の端部から径方向内側に向かって延びている。第一段差面44は、軸線Oを中心とした環状面であって軸線O方向一方側を向いている。
第一内周面45は、第一段差面44の径方向内側の端部から軸線O方向他方側に向かって延びている。第一内周面45は、径方向内側を向くとともに軸線Oを中心として軸線O方向に延びる円筒面状をなしている。第一内周面45は、シャフト21におけるスリーブ24のフランジ部26と径方向に対向している。
The
The first inner
第二段差面46は、第一内周面45の軸線O方向他方側の端部からさらに径方向内側に向かって延びている。第二段差面46は、軸線Oを中心とした環状面であって軸線O方向一方側を向いている。
第二内周面47は、第二段差面46の径方向内側の端部から軸線O方向他方側に向かって延びている。第二内周面47は、径方向内側を向くとともに軸線Oを中心として軸線O方向に延びる円筒面状をなしている。第二内周面47は、シャフト21におけるスリーブ24のスリーブ本体25と径方向に対向している。第二内周面47の軸線O方向他方側の端部は、第二蓋部40の軸線O方向他方側に開口しており、第二内周面47は第二面40bに直交するように接続されている。
The
The second inner
環状溝48は、第二内周面47の軸線O方向の範囲内に設けられている。環状溝48はシャフト21のスリーブ24におけるスリーブ本体25と径方向に対向している。環状溝48は、第二内周面47の軸線O方向の一部が径方向外側に凹むようにして形成されている。環状溝48は、軸線Oを中心として周方向全域にわたって延びる環状をなしている。
環状溝48は、底面48a、第一内側面48b、及び第二内側面48cを有している。底面48aは、環状溝48の底部を構成する面であって、径方向内側を向くとともに軸線Oを中心として軸線O方向に延びる円筒面状をなしている。第一内側面48bは、底面48aの軸線O方向一方側の端部と第二内周面47とにわたって延びている。第一内側面48bは、軸線Oを中心とした環状面であって軸線O方向他方側を向いている。第二内側面48cは、底面48aの軸線O方向他方側の端部と第二内周面47とにわたって延びている。第二内側面48cは、軸線Oを中心とした環状面であって軸線O方向一方側を向いている。第一内側面48bと第二内側面48cは、軸線O方向に互いに対向している。
The
The
<冷却油供給路>
図3に示すように、冷却油供給路50は、ケーシング30の第二蓋部40内に形成された流路であって、一端が第二蓋部40の外周面に開口し、他端が貫通部41の壁面42の環状溝48に開口している。冷却油供給路50は、ケーシング30の外部と環状溝48内とを連通させている。冷却油供給路50は、第二蓋部40の外周面から径方向内側に直線状に延びている。
図4に示すように、冷却油供給路50の径方向内側の端部は、貫通部41の環状溝48の底面48aよりも径方向内側の部分まで至っているが、貫通部41の第二内周面47までは至っていない。冷却油供給路50は、その中心軸線Pが環状溝48よりも軸線O方向他方側にずれた位置に形成されており、軸線O方向他方側から環状溝48に対して一部分のみが重なることで環状溝48内と互いに連通している。
<Cooling oil supply path>
As shown in FIG. 3, the cooling
As shown in FIG. 4, the radially inner end of the cooling
図5に示すように、冷却油供給路50の中心軸線Pは、軸線Oに直交する断面視にて、シャフト21の軸線Oから上方に向かう鉛直線Lに対して周方向一方側(図5における時計回り方向側)にずれた位置で、径方向に延びている。本実施形態では、冷却油供給路50の中心軸線Pと鉛直線Lとがなす角度θ1は15°に設定されている。角度θ1はこの値に限られず適宜変更してもよい。角度θ1は、例えば5°〜45°の範囲、好ましくは10°〜30°の範囲、より好ましくは15°〜20°の範囲に設定されていてもよい。
As shown in FIG. 5, the central axis P of the cooling
<上部排出路(冷却油排出路)>
上部排出路51は、図4に示すように、貫通部41の壁面42の環状溝48における第一内側面48bと貫通部41の壁面42の第二段差面46とにわたって軸線O方向に延びる孔部である。上部排出路51の軸線O方向他方側の端部は環状溝48内に開口している。上部排出路51の軸線O方向一方側の端部は、第二段差面46が接する空間に開口している。本実施形態では、上部排出路51は、図5に示すように、軸線Oに直交する断面視で貫通部41の第二内周面47から径方向外側に凹む円弧状をなすように形成されている。上部排出路51は、軸線Oに直交する断面視にて、シャフト21の軸線Oから上方に延びる鉛直線Lに対して周方向他方側(図5における反時計回り方向側)にずれた位置に形成されている。即ち、上部排出路51は、冷却油供給路50と互いに異なる周方向位置に形成されている。これら上部排出路51と冷却油供給路50とは互いに径方向に重なってはいない。本実施形態では、軸線Oに直交する断面視で、軸線Oと上部排出路51の最も径方向外側の部分とを通過する基準線Q、即ち、軸線Oと上部排出路51の円弧の中心とを通る基準線Qが、鉛直線Lと角度θ2をなしている。角度θ2は15°に設定されている。角度θ2はこの値に限られず適宜変更してもよい。角度θ2は、例えば5°〜45°の範囲、好ましくは10°〜30°、より好ましくは15°〜20°の範囲に設定されていてもよい。
<Upper discharge path (cooling oil discharge path)>
As shown in FIG. 4, the
<潤滑油供給路>
図3に示すように、潤滑油供給路52は、一端が第二蓋部40の外周面に開口し、他端が第二蓋部40の第二面40bに開口している。潤滑油供給路52の他端は、第二面40bにおける同一の径方向位置で周方向に間隔をあけて複数開口している。
第二蓋部40には、潤滑油供給路52に一端が接続されるとともに他端が潤滑油供給路52の第二面40bにおける開口箇所よりも径方向外側で該第二面40bに開口する分岐流路53が形成されている。潤滑油供給路52における径方向に延びる部分は、鉛直線L(図3において図示省略)に沿って形成されている。
<Lubrication oil supply path>
As shown in FIG. 3, one end of the lubricating
One end of the
<気体溜め>
図3に示すように、気体溜め54は、第二蓋部40の外周面における下部と貫通部41とを連通させるように径方向に延びる孔である。気体溜め54の径方向内側の端部は、貫通部41の壁面42の第二内周面47における環状溝48よりも軸線O方向他方側の部分に開口している。
<Gas reservoir>
As shown in FIG. 3, the
<軸受装置>
軸受装置56は、図3に示すように、ケーシング30の貫通部41の壁面42とシャフト21おけるシャフト本体22の外周面との間に設けられた環状の部材である。図4に示すように、軸受装置56は、外周側が軸受固定面43及び第一段差面44に固定され、内周側がシャフト本体22の外周面に固定されている。これによって、軸受装置56は、ロータ20におけるロータコア27よりも軸線O方向他方側で、シャフト21をケーシング30に対して軸線O回りに相対回転可能に支持している。
<Bearing device>
As shown in FIG. 3, the bearing
<シール装置>
シール装置60は、図4に示すように、ケーシング30の貫通部41の壁面42とシャフト21との間に設けられた第一シール部材70、第二シール部材(シール部材)80、第三シール部材(環状部材)90及びリング部材105を備えている。
<Sealing device>
As shown in FIG. 4, the sealing
<第一シール部材、第二シール部材(シール部材)>
第一シール部材70及び第二シール部材80は、貫通部41の壁面42の第二内周面47とスリーブ本体25との間に軸線O方向に間隔をあけて配置されたオイルシールである。第一シール部材70は、環状溝48及び第二シール部材80の軸線O方向一方側に配置され、第二シール部材80は、第一シール部材70と環状溝48の間に配置されている。本実施形態では、第二シール部材80は環状溝48の軸線O方向他方側に隣接するように配置されている。第一シール部材70及び第二シール部材80は、周方向にわたって延びており、即ち、第一シール部材70及び第二シール部材80はシャフト21を囲む環状をなしている。
<First seal member, second seal member (seal member)>
The
第一シール部材70及び第二シール部材80の外周面は貫通部41の壁面42における第二内周面47に周方向にわたって当接して固定されている。第一シール部材70及び第二シール部材80の内周側の部分は、リップ部76,86とされている。リップ部76,86における内周面の一部は、シャフト21のスリーブ本体25に対してシャフト21の回転時に摺動可能に周方向にわたって接触する摺動部77,87とされている。即ち、第一シール部材70及び第二シール部材80は、貫通部41の壁面42に固定されており、シャフト21側に向かって延びて該シャフト21に対して摺動部77,87が接触している。
The outer peripheral surfaces of the
第一シール部材70と第二シール部材80は、これらの間における軸線Oに直交する対称面を基準として対称的に配置されている。第一シール部材70は、摺動部77における軸線O方向他方側から一方側への液体の漏洩を主に抑制する。第二シール部材80は、摺動部87における軸線O方向一方側から他方側への液体の漏洩を主に抑制する。
The
第二シール部材80の摺動部87における最も上方の部分は、上部排出路51よりも下方に位置している。即ち、上部排出路51は、第二シール部材80の摺動部87における最も上方の部分よりもさらに上方に位置している。なお、第二シール部材80の摺動部87における最も上方の部分は、図5における軸線Oから上方に延びる鉛直線L上に位置している。
気体溜め54の径方向内側の端部は、貫通部41の壁面42とシャフト21のスリーブ24との間の空間における第一シール部材70と第二シール部材80との間に開口している。
The uppermost portion of the sliding
The radially inner end of the
<第三シール部材(環状部材)>
第三シール部材90は、貫通部41の第二内周面47における環状溝48よりも軸線O方向一方側に配置されたダストシールである。第三シール部材90は、第二シール部材80の軸線O方向一方側に、第二シール部材80に対して間隔をあけて配置されている。第三シール部材90は、環状溝48に対して軸線O方向一方側に間隔をあけて配置されている。第三シール部材90は、周方向にわたって延びており、即ち、第三シール部材90はシャフト21を囲む環状をなしている。
<Third seal member (annular member)>
The
第三シール部材90の外周面は貫通部41の壁面42における第二内周面47に周方向にわたって当接して固定されている。第三シール部材90の内周側の部分は、リップ部96とされている。リップ部96における内周面の一部はシャフト21のスリーブ24に対してシャフト21の回転時に摺動可能に周方向にわたって接触する摺動部97とされている。即ち、第三シール部材90は、貫通部41の壁面42に固定されており、シャフト21側に向かって延びて該シャフト21に対して摺動部97が接触している。
第三シール部材90は、摺動部97における軸線O方向他方側から一方側へのある程度の液体の漏れを抑制する。
The outer peripheral surface of the
The
<油収容空間>
第二シール部材80、第三シール部材90、貫通部41の壁面42によって、第二シール部材80と第三シール部材90の間の空間としての油収容空間Sが画成されている。油収容空間Sは、シャフト21のスリーブ24の径方向外側に該スリーブ24を周方向全域から囲んでいる。本実施形態では、貫通部41の壁面42における環状溝48によって、油収容空間Sの径方向外側の部分が画成されている。油収容空間Sは、シャフト21のスリーブ24に周方向全域で接しており、言い換えれば、油収容空間Sは、第二シール部材80、第三シール部材90、貫通部41の壁面42に加えてシャフト21によって画成されている。油収容空間Sは、図5に示すように、軸線Oに直交する断面形状が円環状をなしている。
<Oil storage space>
An oil accommodating space S as a space between the
<リング部材>
リング部材105は、図4及び図5に示すように、油収容空間S内に設けられており、軸線Oを中心とする環状をなす部材である。図4に示すように、リング部材105の外周面のうち、軸線O方向一方側の部分は、貫通部41の壁面42の第二内周面47に当接して固定されている。リング部材105の外周面のうち、軸線O方向他方側の部分は、環状溝48内を径方向内側から臨んでいる。リング部材105の内周面は、シャフト21のスリーブ本体25の外周面と径方向に間隔をあけて配置されている。即ち、リング部材105の内周面は、シャフト21の外周面と径方向に対向している。
<Ring member>
As shown in FIGS. 4 and 5, the
リング部材105の軸線O方向一方側を向く面は、第三シール部材90に当接している。リング部材105の軸線O方向他方側を向く面は、第二シール部材80に当接している。リング部材105が第二シール部と第三シール部材90との間にスペーサとして介在されていることで、第二シール部材80と第三シール部材90との軸線O方向の間隔が保持されている。
A surface of the
油収容空間Sは、リング部材105によって径方向内側及び外側の二つの空間に区画されている。リング部材105の径方向内側の空間は、内側空間S1とされている。リング部材105の径方向外側の空間は外側空間S2とされている。これら内側空間S1及び外側空間S2は、軸線Oを中心として周方向全域にわたって延びる環状をなしている。
本実施形態では、内側空間S1は、第二シール部材80、第三シール部材90及びリング部材105によって画成されており、シャフト21のスリーブ24の外周面に対して周方向全域にわたって接している。そのため、第二シール部材80及び第三シール部材90の摺動部87,97は内側空間S1に接している。
The oil storage space S is divided into two spaces on the inner side and the outer side in the radial direction by the
In the present embodiment, the inner space S <b> 1 is defined by the
本実施形態では、外側空間S2は、環状溝48及びリング部材105によって区画されている。そのため、環状溝48に連通する冷却油供給路50は外側空間S2に連通しており、同様に、環状溝48に連通する上部排出路51は、外側空間S2に連通している。
In the present embodiment, the outer space S <b> 2 is partitioned by the
リング部材105には、該リング部材105を径方向に貫通する連通孔106が、周方向に間隔をあけて複数形成されている。本実施形態では、周方向に等間隔をあけて計8つの連通孔106が形成されている。これら連通孔106によって油収容空間Sの内側空間S1と外側空間S2とが互いに径方向に連通されている。図5に示すように、複数の連通孔106のうちの一つは、軸線O方向に直交する断面にて、冷却油供給路50の中心軸線Pの径方向内側への延長線上に位置している。
リング部材105及び第三シール部材90によって上部排出路51が径方向内側から閉塞されている。
In the
The
<冷却油供給部>
図3に示すように、冷却油供給部100は、ケーシング30内に冷却油を供給する。本実施形態では、ケーシング30内に供給された冷却油は回収され、冷却された後、再びケーシング30内に供給される。即ち、冷却油供給部100によって冷却油を循環させている。
冷却油供給部100は、冷却油循環流路101、冷却油ポンプ102及び冷却油冷却部103を備えている。
<Cooling oil supply unit>
As shown in FIG. 3, the cooling
The cooling
冷却油循環流路101は、上流側の端部がケーシング30の筒状部31の外周面における冷却油導出路33の開口部に接続されている。冷却油循環流路101は下流側で三つの流路に分岐して、ケーシング30の第一蓋部34における冷却油導入孔36、ケーシング30の筒状部31の外周面における冷却油導入路32の開口部、及び、ケーシング30の第二蓋部40の外周面における冷却油供給路50にそれぞれ接続されている。
冷却油ポンプ102は、冷却油循環流路101に設けられており、冷却油を上流側から下流側に向かって、即ち、ケーシング30の冷却油導出路33の出口からケーシング30の冷却油導入路32の入口に圧送する。
冷却油冷却部103は、冷却油循環流路101に設けられており、該冷却油循環流路101を流通する冷却油を冷却する。冷却油冷却部103は、例えば外部からの空気と冷却油との間で熱交換させることで冷却油を冷却する。
The cooling
The cooling
The cooling
<減速機>
減速機110は、電動機10の軸線O方向他方側に該電動機10と一体に設けられている。減速機110は、減速機ケーシング120、遊星歯車装置(ギア部)130、出力シャフト140及び潤滑油供給部150を備えている。
<Reduction gear>
The
<減速機ケーシング>
減速機ケーシング120は軸線O方向両側に開口する筒状をなしている。減速機110の軸線O方向一方側の端部は、電動機10のケーシング30の第二蓋部40の第二面40bに一体に固定されている。減速機ケーシング120の内側における軸線O方向一方側の部分は、ギア収容空間R2とされている。ギア収容空間R2には、電動機10のケーシング30から突出するシャフト21の軸線O方向他方側の端部が位置している。
減速機ケーシング120の軸線O方向他方側の部分には、ギア収容空間R2と減速機ケーシング120の外部とを軸線O方向に連通させる減速機貫通部121が形成されている。減速機貫通部121の内周面には、軸線Oを中心とした環状をなす減速機軸受124が、軸線O方向に間隔をあけて一対固定されている。
<Speed reducer casing>
The
A reduction
減速機ケーシング120の軸線O方向一方側の端面には、第二蓋部40の第二面40bに開口する分岐流路53に対して連通する軸受潤滑流路122の一端が開口している。軸受潤滑流路122の他端は、減速機貫通部121の内周面における一対の減速機軸受124の間に開口している。
減速機ケーシング120の下部には、ギア収容空間R2と減速機ケーシング120の下方の空間とを連通する潤滑油排出孔123が形成されている。
One end of a bearing
In the lower part of the
<遊星歯車装置(ギア部)>
遊星歯車装置130は、減速機ケーシング120のギア収容空間R2に設けられている。遊星歯車装置130は、太陽歯車131、遊星キャリア132、遊星歯車134、内歯車136を有している。
太陽歯車131は、ギア収容空間R2内の電動機10のシャフト21の軸線O方向他方側の端部の外周面に外嵌されており、外周側にギア歯が形成されている。太陽歯車131は、はすば歯車であって、回転時のスラスト力がスリーブ24を介して軸受装置56によって支持されている。
遊星キャリア132は、軸線Oを中心とした円盤状の部材であって、ケーシング30の第二蓋部40の第二面40bに周方向に相対回転不能に一体に固定されている。遊星キャリア132には、ケーシング30の第二蓋部40の第二面40bに開口する複数の潤滑油供給路52にそれぞれ連通して軸線O方向に貫通する複数のキャリア内流路133が形成されている。
<Planetary gear device (gear part)>
The
The
The
遊星歯車134は、太陽歯車131のギア歯に噛み合うギア歯を有しており、周方向に間隔をあけて複数設けられている。遊星歯車134は、遊星キャリア132によって軸線Oに平行な固定軸回りに回転可能に支持されている。遊星歯車134には、キャリア内流路133に連通して固定軸に沿って延びるとともに遊星歯車134の外周面に開口する歯車内流路135が形成されている。
内歯車136は、軸線Oを中心とし環状をなす部材であって内周側にギア歯が形成されている。内歯車136のギア歯は、複数の遊星歯車134のギア歯にそれぞれ噛み合っている。
The
The
出力シャフト140は、軸線Oに沿って延びる棒状をなす部材である。出力シャフト140は、一対の減速機軸受124を介して減速機ケーシング120に対して軸線O回りに相対回転可能に設けられている。
出力シャフト140の軸線O方向一方側の端部には、該出力シャフト140から径方向外側に張り出すようにして径方向外側に延びる連結部141が一体に固定されている。連結部141の径方向外側の端部は、遊星歯車装置130の内歯車136に一体に固定されている。これによって、内歯車136と出力シャフト140とは、互いに連動して軸線O回りに回転する。
出力シャフト140における減速機ケーシング120から外部に突出した軸線O方向他方側の端部は、建設機械の変速装置232の入力部に連結されている。
The
A connecting
The other end of the
<潤滑油供給部>
潤滑油供給部150は、減速機ケーシング120内の遊星歯車装置130及び減速機軸受124に潤滑油を供給する。本実施形態では、減速機ケーシング120内に供給された潤滑油は回収され、冷却された後、再び減速機ケーシング120内に供給される。即ち、潤滑油供給部150によって潤滑油を循環させている。
潤滑油供給部150は、潤滑油循環流路151、潤滑油ポンプ152及び潤滑油冷却部153を備えている。
<Lubricating oil supply unit>
The lubricating
The lubricating
潤滑油循環流路151は、上流側の端部が減速機ケーシング120の潤滑油排出孔123に接続されている。潤滑油循環流路151は、下流側の端部が、電動機10のケーシング30の外周面に開口する潤滑油供給路52に接続されている。
潤滑油ポンプ152は、潤滑油循環流路151に設けられており、潤滑油を上流側から下流側に向かって、即ち、減速機ケーシング120の潤滑油排出孔123の出口から電動機10のケーシング30の潤滑油供給路52の入口に圧送する。
潤滑油冷却部153は、潤滑油循環流路151に設けられており、該潤滑油循環流路151を流通する潤滑油を冷却する。潤滑油冷却部153は、例えば外部からの空気と潤滑油との間で熱交換させることで潤滑油を冷却する。
The upstream end of the lubricating
The lubricating
The lubricating
<減速機付電動機の動作及び作用効果>
ホイールローダ200の前進又は後退時には、エンジン231とともに減速機付電動機1の電動機10が駆動される。電動機10の駆動時には、インバータを介してステータ190の各コイル192に交流電力が供給され、これらコイル192によって生成される回転磁界に各永久磁石が追従することでロータ20がステータ190に対して回転する。
<Operation and effect of motor with reduction gear>
When the
ロータ20が軸線O回りに回転すると、該ロータ20のシャフト21の回転が遊星歯車装置130に入力される。即ち、シャフト21の回転に伴ってシャフト21に取り付けられた太陽歯車131が軸線O回りに回転する。太陽歯車131の回転によって、複数の遊星歯車134がそれぞれ固定軸線O回りに回転し、これら遊星歯車134と噛み合う内歯車136が軸線O回りに回転する。この際、内歯車136は、シャフト21の回転数に対して太陽歯車131、遊星歯車134及び内歯車136の歯数に応じた変速比での回転数で回転する。即ち、シャフト21の回転が減速されて、内歯車136に伝達される。
内歯車136が回転すると該内歯車136と連結部141を介して連結された出力シャフト140が軸線O回りに回転する。出力シャフト140の回転は、減速機付電動機1の出力としてホイールローダ200の変速装置232に入力される。
When the
When the
電動機10の駆動時には、電動機10のケーシング30内に冷却油が供給される。冷却油供給部100の冷却油ポンプ102が作動すると、冷却油循環流路101を介してケーシング30の冷却油導入孔36及び冷却油導入路32に冷却油が供給される。
冷却油導入孔36に供給された冷却油は、シャフト21のシャフト中心孔23を介して第一冷却流路29a及び第二冷却流路29bを流通し、この過程でロータコア27及び永久磁石を冷却する。その後、冷却油は第一エンドプレート28a又は第二エンドプレート28bから収容空間R1内に供給される。一方、冷却油導入路32を流通した冷却油は、ケーシング30の内周面における軸線O方向に離間した二か所から収容空間R1内に供給される。
収容空間R1内に供給された冷却油は、ステータ190及びロータ20の表面を冷却して、ケーシング30の冷却油導出路33に導入される。冷却油導出路33を流通した冷却油は、冷却油循環流路101内を流通し、冷却油冷却部103で冷却された後、再度、冷却油ポンプ102によりケーシング30内に圧送される。
When the
The cooling oil supplied to the cooling
The cooling oil supplied into the accommodation space R <b> 1 cools the surfaces of the
電動機10の駆動時には、減速機ケーシング120内に潤滑油が導入される。潤滑油供給部150の潤滑油ポンプ152が作動すると、潤滑油循環流路151を介してケーシング30の潤滑油供給路52に潤滑油が供給される。潤滑油供給路52を流通する潤滑油は、遊星歯車装置130に供給される。即ち、潤滑油供給路52内の潤滑油は、キャリア内流路133、歯車内流路135を経由して遊星歯車134の外面に供給される。これにより、遊星歯車134と太陽歯車131及び内歯車136との噛み合い部分に潤滑油が供給される。潤滑油供給路52を流通する一部の潤滑油は、分岐流路53及び軸受潤滑流路122を経由して減速機軸受124に供給される。これら潤滑油は、減速機ケーシング120のギア収容空間R2から再度、潤滑油再び潤滑油循環流路151内を流通し、潤滑油冷却部153で冷却された後、再度、潤滑油ポンプ152により潤滑油供給路52に圧送される。
Lubricating oil is introduced into the
このように駆動される減速機付電動機1では、電動機10のケーシング30内に供給される冷却油と減速機110の減速機ケーシング120内に供給される潤滑油とは、互いに異なる種類のものが用いられる場合がある。これら冷却油と潤滑油とが同種のものであっても、温度や清浄度が互いに異なる場合もある。即ち、減速機110の遊星歯車装置130では、各歯車の噛み合いによる摩擦熱により潤滑油が高温になり易く、歯車同士の摩耗により金属粉が潤滑油内に混入し易い。その結果、潤滑油は、冷却油に比べて高温となるとともに清浄度が低いものとなる。本実施形態では、第一シール部材70により、潤滑油が電動機10のケーシング30内へに混入してしまうことを回避している。
一方で、電動機10のケーシング30内に供給される冷却油が減速機110側に漏洩すれば、電動機10の冷却油を補充する必要がありメンテナンス性が低下する。本実施形態では、第二シール部材80によって、冷却油の減速機110側への漏洩を回避している。
In the
On the other hand, if the cooling oil supplied into the
ここで、ホイールローダ200のような建設機械は、高負荷での運転が連続的に行われる。そのため、シール装置60の各摺動部77,87,97がシャフト21との摩擦により高温となり易い。例えばシャフト中心孔23を軸線O方向他方側まで延長することでシール装置60に冷却油を供給する構成とすることも考えられる。この場合、シャフト中心孔23の上流側に接続された第一冷却流路29a及び第二冷却流路29bに冷却油が多く流通してしまい、シール装置60に十分な冷却油を供給できない場合がある。さらに、シャフト中心孔23を介してのシール装置60への冷却油の供給は、シャフト21の遠心力を利用することになる。しかしながら、ホイールローダ200では前進及び後進が頻繁に切り替わるため、切替時のシャフト21の無回転時には遠心力が作用せず、冷却油がシール装置60に供給されにくい。よって、シール装置60の各リップ部76,86,96に浸透した冷却油が高温になることで膨張してリップ部76,86,96を劣化させるブリスタが発生する場合がある。第一シール部材70は減速機110の潤滑油が接触し易い構成のため、特に第二シール部材80及び第三シール部材90での高温化を抑制する必要がある。
Here, the construction machine such as the
これに対して本実施形態では、第二シール部材80及び第三シール部材90に対してシャフト21を介さずに冷却油を供給し、第二シール部材80及び第三シール部材90が常に冷却油に接する油浴状態を維持することで、第二シール部材80及び第三シール部材90の高温化、劣化を抑制している。
本実施形態では、冷却油供給部100を介してケーシング30の第二蓋部40の冷却油供給路50内に冷却油が供給される。
In contrast, in the present embodiment, the cooling oil is supplied to the
In the present embodiment, the cooling oil is supplied into the cooling
冷却油供給路50内を流通する冷却油は、該冷却油供給路50の下端で貫通部41の環状溝48内に導入される。環状溝48内に導入された冷却油は、図5に示すように、環状溝48によって画成される油収容空間Sの外側空間S2の下部から溜まりながら、リング部材105の連通孔106を介して油収容空間Sの内側空間S1内に導入される。このように油収容空間S内に供給された冷却油は、油収容空間Sでの冷却油の液位が上部排出路51の上下方向位置に到達した段階で、該上部排出路51内を軸線O方向一方側に流通する。上部排出路51を流通した冷却油は、貫通部41の壁面42とシャフト21の間における第三シール部材90の軸線O方向一方側の空間に排出される。その後、冷却油は、軸受装置56の外輪57と内輪58との間を通過することで軸受装置56を潤滑させ、ケーシング30内の収容空間R1に導入される。
The cooling oil flowing through the cooling
以上のように、本実施形態では、冷却油が油収容空間S内に貯留されており、油収容空間S内は上部排出路51の高さまで冷却油で満たされている。そのため、第二シール部材80及び第三シール部材90が冷却油に常に接触した状態となる。即ち、第二シール部材80及び第三シール部材90が定常的に冷却油に接するいわゆる油浴状態となるため、第二シール部材80及び第三シール部材90を効果的に冷却することができる。その結果、第二シール部材80及び第三シール部材90の高温化及び劣化を抑制することができる。
As described above, in the present embodiment, the cooling oil is stored in the oil storage space S, and the oil storage space S is filled with the cooling oil up to the height of the
油収容空間Sの内側空間S1内の冷却油は、シャフト21に接触しているため該シャフト21の回転に伴って粘性により周方向に流動する。そのため、シャフト21に接触する冷却油の流動性を確保することができ、周方向の一部の冷却油のみが局所的に高温となってしまうことを抑制できる。そのため、冷却効果を適切に得ることができる。
Since the cooling oil in the inner space S <b> 1 of the oil containing space S is in contact with the
仮にリング部材105が無ければ、シャフト21に接する冷却油は該シャフト21に伴って周方向に流動しようとするものの、シャフト21から径方向外側に離間した静止状態の冷却油による粘性の影響によって、シャフト21近傍の冷却油の流動が抑制されてしまう。
これに対して本実施形態では、リング部材105によって油収容空間Sが内側空間S1と外側空間S2によって仕切られており、シャフト21周囲における周方向への流動の流路断面積が小さくされている。これによって、シャフト21から径方向に離間した冷却油の粘性の影響を低減させることができ、シャフト21の周囲の冷却油を周方向に円滑に流動させることができる。
一方で、リング部材105には複数の連通孔106が形成されているため、内側空間S1と外側空間S2との冷却油を互いに循環させることができる。そのため、内側空間S1内に過度に熱がこもってしまうことはない。したがって、シャフト21に対して摺動する第二シール部材80及び第三シール部材90の冷却効果をより一層高めることができる。
本実施形態のリング部材105は、第二シール部材80と第三シール部材90との軸線O方向のスペーサとされているため、油収容空間Sの内側空間S1の容積を大きく確保することができる。
If there is no
In contrast, in the present embodiment, the oil containing space S is partitioned by the inner space S1 and the outer space S2 by the
On the other hand, since a plurality of
Since the
油収容空間Sは、第二シール部材80及び第三シール部材90のみならず貫通部41の壁面42の環状溝48によって画成されている。そのため、油収容空間Sの容積を大きく確保することができる。これにより、第二シール部材80と第三シール部材90との径方向範囲にのみ油収容空間Sを画成した場合に比べて、多量の冷却油を貯留することができ、冷却効果を向上させることができる。
The oil containing space S is defined not only by the
油収容空間S内に連通する冷却油供給路50と上部排出路51との周方向位置が互いに異なるため、冷却油供給路50から油収容空間S内に供給された冷却油がそのまま上部排出路51から排出されてしまうことはない。即ち、油収容空間S内に供給された冷却油は、一旦、周方向に流動した上で油収容空間S内から排出される。そのため、冷却油がシール装置60の冷却に寄与せずに排出されてしまうことを抑制できる。
本実施形態では、図5に示すように、冷却油供給路50の中心軸線Pの延長線上にリング部材105の一部の連通孔106が配置されている。そのため、当該連通孔106を介して内側空間S1に冷却油をより多く供給することができる。
Since the circumferential positions of the cooling
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, a part of the
上部排出路51は、環状溝48の上部に連通しており、即ち、シール装置60よりも上方に形成されている。そのため、油収容空間S内の液位を、第二シール部材80及び第三シール部材90が常に冷却油に浸漬された状態とすることができる。特に第二シール部材80及び第三シール部材90の摺動部87,97が冷却油に常に接触した状態となるため、第二シール部材80及び第三シール部材90の冷却を効果的に行うことができる。
油収容空間Sから排出された冷却油は、その後、軸受装置56を経由して該軸受装置56を冷却する。そのため、ケーシング30内での効率的に冷却経路実現することができる。
The
The cooling oil discharged from the oil storage space S then cools the bearing
<第二実施形態>
第二実施形態の電動機10Aについて図6を参照して説明する。第二実施形態では第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
第二実施形態の電動機10Aは、シール装置160が、第一実施形態の第三シール部材90に代えて、堰止め部材(環状部材)161を備えている点で第一実施形態と相違する。
<Second embodiment>
An
The
堰止め部材161は、貫通部41の壁面42の第二内周面47における環状溝48よりも軸線O方向一方側に配置されている。堰止め部材161は、固定部162及び張出部163を有している。
固定部162は、軸線Oを中心とした円筒状をなす部材である。固定部162の外周面は、貫通部41の壁面42における第二内周面47に固定されている。固定部162の軸線O方向他方側の端部は、リング部材105に当接している。
The
The
張出部163は、固定部162の軸線O方向一方側の端部から径方向内側に張り出す円盤状をなしている。張出部163には、軸線Oを中心とした円形孔163aが形成されている。張出部163の円形孔163aは、シャフト21のスリーブ本体25の外周面の径方向外側に間隔をあけて配置されている。これにより、張出部163の円形孔163aとシャフト21のスリーブ本体25の外周面とによって、周方向全周にわたって延びる隙間である軸方向連通路164が形成されている。即ち、堰止め部材161によって、油収容空間Sの内側空間S1と該堰止め部材161の軸線O方向一方側の空間を連通させる軸方向連通路164が形成されている。
The
第二実施形態の電動機10Aでは、油収容空間Sに溜められた冷却油は、上部排出路51に加えて軸方向連通路164を介して油収容空間Sの外部に排出される。この冷却油は、軸受装置56を経由してケーシング30内の収容空間R1に導入される。
第二実施形態では、冷却油が内側空間S1から直接的に排出されることになるため、該内側空間S1での冷却油の入れ替えを円滑に行うことができる。よって、内側空間S1における冷却油によるシール装置160の冷却をより効果的に行うことができる。
In the
In the second embodiment, since the cooling oil is directly discharged from the inner space S1, the cooling oil can be smoothly replaced in the inner space S1. Therefore, cooling of the
軸方向連通路164の流路断面積、即ち、軸線Oに直交する断面形状における面積は、油収容空間Sのうち少なくとも内側空間S1に冷却油が満たされるだけの寸法に設定されていることが好ましい。冷却油供給路50による油収容空間S内への冷却油の供給量が多ければ、それだけ軸方向連通路164の流路断面積を大きくすることができる。即ち、冷却油供給路50による冷却油の供給量によって軸方向連通路164の流路断面積は決定される。
The cross-sectional area of the flow path of the
<第三実施形態>
第三実施形態の電動機10Bについて図7を参照して説明する。第三実施形態では第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
第三実施形態の電動機10Bは、ケーシング30における第二蓋部40に下部排出路(冷却油排出路)170が形成されている点で第一実施形態と相違する。
<Third embodiment>
An
The
下部排出路170は、第二蓋部40内に形成された流路であって、第二蓋部40の下部に形成されている。下部排出路170の一端は、貫通部41の環状溝48の底面48aにおける下端、即ち、油収容空間Sの下端に径方向外側から接続されている。下部排出路170の他端は、第二蓋部40の軸線O方向一方側の第一面40aに開口している。即ち、下部排出路170は、油収容空間Sの下部(第二シール部材80及び第三シール部材90の摺動部87,97よりも下方の部分)と収容空間R1(第三シール部材90の軸線O方向一方側の空間)とを連通させている。
The
第三実施形態の電動機10Bでは、油収容空間Sの外側空間S2の冷却油は、上部排出路51に加えて下部排出路170から排出される。これにより、外側空間S2における冷却油の入れ替えを円滑に行うことができ、外側空間S2の冷却油の温度を低温に維持することができる。そのため、外側空間S2と互いに冷却油が循環する内側空間S1に対しても、比較的低温の冷却油を供給することができる。これにより、シール装置60の冷却効果を向上させることができる。
In the
下部排出路170は、油収容空間S内の上部排出路51の高さまで冷却油を満たすだけの径寸法に形成されていることが好ましい。下部排出路170の径寸法が大き過ぎる場合、該下部排出路170から排出される冷却油が過剰となる結果、油収容空間S内に冷却油が溜まらない。下部排出路170は径寸法が、冷却油供給路50の径寸法よりも小さくされていることが好ましい。下部排出路170に絞りを設けて、油収容空間S内に冷却油が溜まるように調整してもよい。
The
<第四実施形態>
第四実施形態の電動機10Cについて図8を参照して説明する。第四実施形態では第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
第一実施形態の電動機10における冷却油供給路50がケーシング30に形成されているのに対して、第四実施形態の電動機10Cにおける冷却油供給路180は、シャフト21に形成されている点で、第一実施形態と相違する。
<Fourth embodiment>
An electric motor 10C according to a fourth embodiment will be described with reference to FIG. In the fourth embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
The cooling
冷却油供給路180は、シャフト21のシャフト本体22内に形成されたシャフト内流路181と、スリーブ24のスリーブ本体25を径方向に貫通するスリーブ流路182とによって形成されている。
シャフト内流路181は、例えばシャフト中心孔23(図8において図示省略)に接続されており、該シャフト中心孔23を流通する冷却油がシャフト内流路181に供給される。シャフト内流路181を流通した冷却油はスリーブ流路182を介して油収容空間Sの内側空間S1に供給される。これによっても、第一実施形態同様、第二シール部材80と第三シール部材90とを常に冷却油に接触した状態とすることができる。
The cooling
The in-shaft channel 181 is connected to, for example, a shaft center hole 23 (not shown in FIG. 8), and cooling oil flowing through the
<第五実施形態>
第五実施形態の電動機10Dについて図9を参照して説明する。第五実施形態では第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
第五実施形態の電動機10Dは、ケーシング30における第二蓋部40に下部排出路(冷却油排出路)171が形成されている点で第一実施形態と相違する。
<Fifth embodiment>
An
The
下部排出路171は、上部排出路51と異なる周方向位置に、上部排出路51と同様に形成された孔部である。下部排出路171の一端は、油収容空間Sにおける第二シール部材80及び第三シール部材90の摺動部87,97よりも下方の部分に開口している。本実施形態では、下部排出路171の一端は、鉛直線Lの下方への延長線上に開口している。下部排出路171の他端は、第二段差面46が接する空間(第三シール部材90の軸線O方向一方側の空間、図4参照)に開口している。下部排出路171の流路断面積(軸線Oに直交する断面の面積)は、上部排出路51の流路断面積よりも小さい。
The
第五実施形態の電動機10Dでは、油収容空間Sの外側空間S2の冷却油は、上部排出路51に加えて下部排出路171から排出される。これにより、第三実施形態同様、外側空間S2における冷却油の入れ替えを円滑に行うことができ、外側空間S2の冷却油の温度を低温に維持することができる。また、下部排出路171の流路断面積は上部排出路51の流路断面積よりも小さいため、下部排出路171から過剰に冷却油が流出してしまうことはない。そのため、油収容空間S内を冷却油で満たした状態を維持することができる。
In the
<その他の実施形態>
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば第一実施形態のシール装置60は、第一シール部材70、第二シール部材80及び第三シール部材90を備えるものとしたが、第一シール部材70を備えていなくてもよい。
<Other embodiments>
The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to this, and can be appropriately changed without departing from the technical idea of the present invention.
For example, the sealing
第一実施形態では、第一シール部材70、第二シール部材80及び第三シール部材90は、貫通部41の壁面42の第二内周面47に固定されて、摺動部77,87,97がシャフト21に接触する構成としたが、この逆であってもよい。即ち、第一シール部材70、第二シール部材80及び第三シール部材90が、シャフト21に固定されて、各摺動部77,87,97が貫通部41の壁面42の第二内周面47に接触する構成であってもよい。
In the first embodiment, the
第一実施形態では、油収容空間Sがシャフト21の周方向全域にわたって形成されている構成について説明したが、油収容空間Sがシャフト21の周方向の一部のみにわたって形成されている構成であってもよい。
In the first embodiment, the configuration in which the oil containing space S is formed over the entire circumferential direction of the
各実施形態では、リング部材105が設けられていなくてもよく、貫通部41の壁面42に環状溝48が形成されていなくてもよい。これによっても、シール装置60の油浴状態がなされていれば、第二シール部材80や第三シール部材90の高温化、劣化を抑制することができる。
各実施形態では、第一シール部材70と第二シール部材80との間に冷却油が満たされることで、第一シール部材70及び第二シール部材80が油浴状態となる構成であってもよい。
In each embodiment, the
In each embodiment, even if the
各実施形態では、第一シール部材70の軸線方向他方側に環状部材を設けることで、第一シール部材70と環状部材及び貫通部41の壁面42とによって油収容空間Sを画成する構成であってもよい。
各実施形態では、冷却油供給路50,180が複数形成されていてもよい。上部排出路51が複数形成されていてもよい。
In each embodiment, by providing an annular member on the other axial side of the
In each embodiment, a plurality of cooling
第一実施形態では上部排出路51が第二シール部材80及び第三シール部材90よりも上方に形成されていたが、上部排出路51は、少なくとも第二シール部材80及び第三シール部材90の摺動部87,97よりも上方に形成されていればよい。これによって、特に高温となり易い第二シール部材80及び第三シール部材90の摺動部87,97を油浴状態とすることができる。
In the first embodiment, the
第一実施形態では、上部排出路51を流通した冷却油が軸受装置56を通過する構成としたが、軸受装置56を通過しなくてもよい。
第一実施形態の冷却油供給路50と第四実施形態の冷却油供給路180を併用してもよい。
第三実施形態及び第五実施形態の下部排出路170,171を、第四実施形態の冷却油供給路180を第二実施形態に適用してもよい。
第三実施形態及び第五実施形態では、上部排出路51を形成せずに、下部排出路170,171のみによって冷却油を排出してもよい。
In the first embodiment, the cooling oil that has circulated through the
You may use together the cooling
The
In the third embodiment and the fifth embodiment, the cooling oil may be discharged only by the
第一実施形態では、図5に示すように、冷却油供給路50を鉛直線Lに対して周方向にずれた位置に形成する例について説明した。これは、冷却油供給路50と潤滑油供給路52との位置関係が軸線O方向に互いに近接している場合に、これら冷却油供給路50と潤滑油供給路52とが互いに干渉してしまうことを避けるためである。冷却油供給路50と潤滑油供給路52との軸線O方向の距離を十分に確保できる場合には、潤滑油供給路52と同様に、冷却油供給路50を鉛直線Lに沿って形成してもよい。この場合であっても、冷却油供給路50と上部排出路51とは互いに異なる周方向位置に形成されていることが好ましく、即ち、上部排出路51は鉛直線Lに対して周方向にずれた位置に形成されていることが好ましい。
In the first embodiment, as illustrated in FIG. 5, the example in which the cooling
第二実施形態では、堰止め部材161とシャフト21とによってこれらの間の隙間を軸方向連通路164として形成する例を説明したが、軸方向連通路として堰止め部材161に形成された軸方向の貫通孔を採用してもよい。この場合は、堰止め部材161は、径方向内側の端部がシャフト21に対して摺動可能に接触していてもよい。
堰止め部材161がシャフト21に固定されており、貫通部41の壁面42との間の隙間を軸方向連通路として形成する構成であってもよい。この場合も、堰止め部材161に形成された軸線O方向の貫通孔を軸方向連通路164としてもよい。
In 2nd embodiment, although the example which forms the clearance gap between these by the
The damming
第一実施形態では、潤滑油供給路52が電動機10のケーシング30に形成された構成を説明したが、潤滑油供給路52が減速機ケーシング120に形成されていてもよい。
第一実施形態では、ギア部として遊星歯車装置130を用いた例を説明したが、ギア部として他の歯車装置を減速機110に設けてもよい。
In the first embodiment, the configuration in which the lubricating
In the first embodiment, the example in which the
各実施形態では、軸線Oを水平方向に一致させていわゆる横置きの減速機付電動機1、電動機10,10A,10B,10C,10Dとして説明したが、軸線を上下方向に一致させたいわゆる縦置きの減速機付電動機、電動機に本発明を適用してもよいし、軸線を斜め方向に一致させた減速機付電動機、電動機に本発明を適用してもよい。
また、電動機10,10A,10B,10C,10Dを横置きとした場合、軸線Oをホイールローダ200の前後方向に一致させてもよい。
第一実施形態では、電動機10が減速機110と一体とされた減速機付電動機1の例について説明したが、電動機10,10A,10B,10C,10Dを他の装置に接続してもよい。減速機110を有しない電動機10,10A,10B,10C,10D単体に本発明を適用してもよい。
In each of the embodiments, the axis O is aligned in the horizontal direction, and the so-called laterally mounted
Further, when the
Although 1st embodiment demonstrated the example of the
各実施形態では、建設機械としてホイールローダ200に減速機付電動機1を適用した例について説明したが、他の建設機械に本実施形態の減速機付電動機1を適用してもよい。減速機110を介さずに電動機10,10A,10B,10C,10Dを建設機械の各種装置に接続してもよい。この場合も、電動機10,10A,10B,10C,10Dにおけるシール装置60における高温化を抑制できる。
In each embodiment, although the example which applied the
1…減速機付電動機,10…電動機,10A…電動機,10B…電動機,10C…電動機,10D…電動機,20…ロータ,21…シャフト,22…シャフト本体,22a…固定外周面,23…シャフト中心孔,24…スリーブ,25…スリーブ本体,26…フランジ部,27…ロータコア,28a…第一エンドプレート,28b…第二エンドプレート,29a…第一冷却流路,29b…第二冷却流路,30…ケーシング,31…筒状部,32…冷却油導入路,33…冷却油導出路,34…第一蓋部,35…シャフト収容部,36…冷却油導入孔,37…端部軸受,38…端部シール,40…第二蓋部,40a…第一面,40b…第二面,41…貫通部,42…壁面,43…軸受固定面,44…第一段差面,45…第一内周面,46…第二段差面,47…第二内周面(内周面),48…環状溝,48a…底面,48b…第一内側面,48c…第二内側面,50…冷却油供給路,51…上部排出路(冷却油排出路),52…潤滑油供給路,53…分岐流路,54…気体溜め,56…軸受装置,57…外輪,58…内輪,59…転動体,60…シール装置,70…第一シール部材,76…リップ部,77…摺動部,80…第二シール部材(シール部材),86…リップ部,87…摺動部,90…第三シール部材,96…リップ部,97…摺動部,100…冷却油供給部,101…冷却油循環流路,102…冷却油ポンプ,103…冷却油冷却部,105…リング部材,106…連通孔,110…減速機,120…減速機ケーシング,121…減速機貫通部,122…軸受潤滑流路,123…潤滑油排出孔,124…減速機軸受,130…遊星歯車装置(ギア部),131…太陽歯車,132…遊星キャリア,133…キャリア内流路,134…遊星歯車,135…歯車内流路,136…内歯車,140…出力シャフト,141…連結部,150…潤滑油供給部,151…潤滑油循環流路,152…潤滑油ポンプ,153…潤滑油冷却部,160…シール装置,161…堰止め部材,162…固定部,163…張出部,163a…円形孔,164…軸方向連通路,170…下部排出路(冷却油排出路),171…下部排出路(冷却油排出路),180…冷却油供給路,181…シャフト内流路,182…スリーブ流路,190…ステータ,191…ステータコア,191a…ヨーク,191b…ティース,192…コイル,200…ホイールローダ,210…車体,211…車体本体,212…キャブ,220…作業機,221…リフトアーム,223…バケット,230…駆動装置,231…エンジン,232…変速装置,233A,233B…プロペラシャフト,234A,234B…ディファレンシャルギア,235A,235B…ドライブシャフト,236…前輪,237…後輪,R1…収容空間,R2…ギア収容空間,S…油収容空間,S1…内側空間,S2…外側空間,O…軸線,P…中心軸線,L…鉛直線,Q…基準線
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記ロータコアを外周側から囲むステータと、
前記ロータコア及び前記ステータを収容し、前記シャフトが前記軸線方向に貫通する貫通部を有するケーシングと、
互いに対向する前記貫通部の壁面と前記シャフトの外周面との一方に固定されて、前記シャフトの周方向にわたって延びるとともに、前記貫通部の壁面と前記シャフトの外周面との他方に対して前記周方向にわたって接触する摺動部を有するシール部材と、
前記貫通部の壁面と前記シャフトの外周面との間における該シール部材の前記軸線方向一方側に該シール部材と間隔をあけて設けられて、前記周方向にわたって延びる環状部材と、
を備え、
前記ケーシングと前記シャフトとの少なくとも一方が、前記シール部材と前記環状部材との間に冷却油を供給する冷却油供給路を有し、
前記ケーシングが、前記シール部材と前記環状部材との間から前記冷却油を排出する冷却油排出路を有する電動機。 A shaft that rotates around an axis, and a rotor having a rotor core that is fixed radially outward of the shaft;
A stator surrounding the rotor core from the outer peripheral side;
A casing that houses the rotor core and the stator, and that has a penetrating portion through which the shaft penetrates in the axial direction;
It is fixed to one of the wall surface of the penetrating part and the outer peripheral surface of the shaft facing each other and extends in the circumferential direction of the shaft. A seal member having a sliding portion in contact with the direction;
An annular member provided on the one axial side of the seal member between the wall surface of the penetrating portion and the outer peripheral surface of the shaft and spaced apart from the seal member, and extending in the circumferential direction;
With
At least one of the casing and the shaft has a cooling oil supply path for supplying cooling oil between the seal member and the annular member,
The electric motor in which the casing has a cooling oil discharge passage for discharging the cooling oil from between the seal member and the annular member.
前記冷却油供給路と前記冷却油排出路との前記周方向の位置が互いに異なる請求項1から3のいずれか一項に記載の電動機。 The cooling oil supply path is formed in the casing;
The electric motor according to any one of claims 1 to 3, wherein the circumferential positions of the cooling oil supply path and the cooling oil discharge path are different from each other.
前記冷却油排出路は、前記摺動部よりも上方で、前記シール部材と前記環状部材との間の空間と、前記環状部材の前記軸線方向一方側の空間と、を連通させる上部排出路を含む請求項1から4のいずれか一項に記載の電動機。 The axis extends in a horizontal direction;
The cooling oil discharge path is an upper discharge path that communicates the space between the seal member and the annular member and the space on one side in the axial direction of the annular member above the sliding portion. The electric motor as described in any one of Claim 1 to 4 containing.
前記冷却油排出路は、前記摺動部よりも下方で、前記シール部材と前記環状部材との間の空間と、前記環状部材の前記軸線方向一方側の空間と、を連通させる下部排出路を含む請求項1から5のいずれか一項に記載の電動機。 The axis extends in a horizontal direction;
The cooling oil discharge path is a lower discharge path that communicates the space between the seal member and the annular member and the space on one side in the axial direction of the annular member below the sliding portion. The electric motor as described in any one of Claim 1 to 5 containing.
前記ロータコアを外周側から囲むステータと、
前記ロータコア及び前記ステータを収容し、前記シャフトが前記軸線方向一方側から他方側に向かって貫通する貫通部を有するケーシングと、
を備え、
該貫通部は、前記シャフトの外周面に対向して前記軸線方向に延びる内周面と、該内周面から前記径方向外側に凹んで周方向に延びる環状溝と、を含む壁面を有し、
前記壁面の内周面における前記環状溝の前記軸線方向他方側に固定されて、前記シャフトの周方向にわたって延びるとともに前記シャフトの外周面に対して前記周方向にわたって接触する摺動部を有するシール部材と、
前記貫通部の壁面と前記シャフトの外周面との間における前記環状溝の前記軸線方向一方側に設けられて、前記周方向にわたって延びる環状部材と、
前記シール部材と前記環状部材との間に設けられて、前記シール部材と前記環状部材との間の空間を、前記摺動部が接する内側空間と、該内側空間の前記径方向外側の外側空間と、に区画するとともに、これら内側空間と外側空間とを連通させるように周方向に間隔をあけて配置された複数の連通孔を有するリング部材と、をさらに備え、
前記ケーシングが、
前記外側空間に連通して、前記シール部材と前記環状部材との間に冷却油を供給する冷却油供給路と、
前記摺動部よりも上方における前記冷却油供給路と異なる前記周方向位置に形成されて、前記シール部材と前記環状部材との間の空間と、前記環状部材の前記軸線方向一方側の空間と、を連通させる上部排出路を含む冷却油排出路と、を有する電動機。 A shaft that rotates about an axis extending in the horizontal direction, and a rotor having a rotor core that is fixed radially outward of the shaft;
A stator surrounding the rotor core from the outer peripheral side;
A casing that houses the rotor core and the stator, and that has a penetrating portion through which the shaft passes from one side in the axial direction toward the other side;
With
The penetrating portion has a wall surface including an inner peripheral surface extending in the axial direction facing the outer peripheral surface of the shaft, and an annular groove extending in the radial direction from the inner peripheral surface to the outer side in the radial direction. ,
A seal member having a sliding portion fixed to the other axial side of the annular groove on the inner peripheral surface of the wall surface and extending in the circumferential direction of the shaft and in contact with the outer peripheral surface of the shaft in the circumferential direction When,
An annular member provided on one side in the axial direction of the annular groove between the wall surface of the penetrating portion and the outer peripheral surface of the shaft, and extending over the circumferential direction;
Provided between the seal member and the annular member, an inner space where the sliding portion is in contact with a space between the seal member and the annular member, and an outer space on the radially outer side of the inner space. And a ring member having a plurality of communication holes arranged at intervals in the circumferential direction so as to communicate with the inner space and the outer space,
The casing is
A cooling oil supply path that communicates with the outer space and supplies cooling oil between the seal member and the annular member;
Formed in the circumferential position different from the cooling oil supply path above the sliding portion, a space between the seal member and the annular member, and a space on one axial direction side of the annular member, And a cooling oil discharge passage including an upper discharge passage for communicating the electric motor.
前記シャフトにおける前記シール部材よりも前記軸線方向他方側の部分に連結されたギア部、前記ギア部を収容する減速機ケーシング、及び、該減速機ケーシングに回転可能に支持されるとともに前記ギア部によって前記シャフトの回転が伝達される出力シャフトを有する減速機と、
を備え、
前記ケーシング及び前記減速機ケーシングの少なくとも一方が、前記ギア部に潤滑油を供給する潤滑油供給路を有する減速機付電動機。 An electric motor according to any one of claims 1 to 7,
A gear portion connected to the other side of the shaft in the axial direction than the seal member in the shaft, a speed reducer casing that houses the gear portion, and a gear portion that is rotatably supported by the speed reducer casing. A speed reducer having an output shaft through which rotation of the shaft is transmitted;
With
An electric motor with a reduction gear, wherein at least one of the casing and the reduction gear casing has a lubricating oil supply path for supplying lubricating oil to the gear portion.
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