JP2019161736A - 冷却器付き電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却器を用いる構成においても、軸方向寸法の増長を抑制できる冷却器付き電動機を提供する。【解決手段】実施形態の冷却器付き電動機は、電動機本体と、この電動機本体を覆うフレームと、前記電動機の回転軸の後端に連結され、前記フレームの外部に配置されるファンと、このファンを覆うように、前記フレームに取り付けられるファンカバーと、このファンカバーの内部において周方向に沿って配置され、内部に注入される液体を前記ファンによる送風で冷却する冷却器とを備える。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、冷却器を備える電動機に関する。

油圧装置は、例えば特許文献１に開示されているように、油タンクに貯蔵された作動油を吸入して吐出する油圧ポンプや、作動油を冷却するための冷却器を備えている。冷却器は、油圧ポンプを駆動する電動機側に設けられているファンによる送風で作動油を冷却する。

特開２０１６−５６９２９号公報

そして、冷却器を備えている分だけ、前記電動機の軸方向寸法が長くならざるを得ず、油圧装置全体のサイズが大型化している。
そこで、冷却器を用いる構成においても、軸方向寸法の増長を抑制できる冷却器付き電動機を提供する。

実施形態の冷却器付き電動機は、
電動機本体と、
この電動機本体を覆うフレームと、
前記電動機の回転軸の後端に連結され、前記フレームの外部に配置されるファンと、
このファンを覆うように、前記フレームに取り付けられるファンカバーと、
このファンカバーの内部において周方向に沿って配置され、内部に注入される液体を前記ファンによる送風で冷却する冷却器とを備える。

第１実施形態において電動機を、フレームの後端側からファンカバーの通風面方向を見た図であり、冷却器を示す図 電動機の構成をフレームの一部を破断して示す側面図 図２相当図において、油注入管を削除してファンによる送風の流れを矢印で示す図 油圧装置の斜視図 油圧装置の正面図 第２実施形態において電動機を、フレームの後端側から通風面方向を見た図であり、冷却器を示す図 第３実施形態において電動機を、フレームの後端側から通風面方向を見た図であり、冷却器を示す図 電動機の構成をフレームの一部を破断して示す部分側面図 第４実施形態において電動機を、フレームの後端側から通風面方向を見た図であり、冷却器を示す図 電動機の構成の一部を示す断面図 図１０における冷却器部分を拡大して示す図

（第１実施形態）
以下、第１実施形態について図１から図５を参照して説明する。図４は油圧装置の斜視図，図５は同正面図である。油タンク１の内部には作動油が貯蔵される。油タンク１は、底板１Ｅに第１側板１Ａ，第２側板１Ｂ，第３側板１Ｃ及び第４側板１が立設され、上部が開口された略直方体形状をなしている。上板２は油タンク１の上部開口を閉塞するもので、油タンク１に対し着脱自在に設けられている。電動機３は、油圧ポンプ４を回転駆動するもので、上板２に載置され複数の緩衝部材５を介して固定されている。

油圧ポンプ４は、上板２上において電動機３の一側面に固定され、電動機３の回転駆動力により油タンク１内の作動油を吸入管路４Ａより吸入し、吐出路４Ｂから吐出させる。吐出路４Ｂは、図示しないアクチュエータに接続されている。アクチュエータを経由した作動油は、戻り路６を介して油タンク１へ戻される。圧力計７は、油圧ポンプ４の吐出圧力を表示するもので、取付部材７Ａにより吐出路４Ｂに接続され、正面が第１側板１Ａの方向に向いている。

給油口部材１０は、上板２に配設され、作動油を油タンク１内部に給油する給油口をなしている。蓋部材１１は、給油口を閉塞するもので、給油口部材１０に着脱自在に取り付けられている。油面計８は、作動油の貯蔵量をその正面方向から視認するために設けられで、油タンク１の第１側板１Ａに正面方向と対向する背面方向が当接されている。

第１側板１Ａ下方には、作動油を排出する排出口を着脱自在に閉塞する栓部材１２が設けられている。上板２には、装置を吊り上げて移動するための複数のフック部材１３とが設けられている。油受け１９はポンプ４より漏洩した作動油を収容するもので、油タンク１に着脱自在に取付けられている。油受け１９は、油受け底部１９Ｃに立設して逆Ｌ字形状のタンク取付部１９Ａを２個有し、タンク取付部１９Ａに底板１Ｅを取付けることで、底板１Ｅと油受け底部１９Ｃとの間に間隙を有している。

詳細は後述するが、電動機４の後端側にはファンカバー３５が配置されており、そのファンカバー３５の内部には、作動油を冷却するための冷却器４１が配置されている。油注入管１４は、ドレンを油圧ポンプ４より冷却器４１に注入するもので、油排出管１５Ｌ，１５Ｒは、冷却器４１で冷却されたドレンをタンク１に還流させる。

図２及び図３は、電動機３の構成をフレームの一部を破断して示す側面図である。尚、図示の都合上、符号を図２，図３に振り分けている。フレーム２１の内周部には、固定子２が配置されている。固定子２２は、固定子鉄心２２ａと、該鉄心２２ａに装設した固定子巻線２２ｂとを備えている。固定子２２の内部には回転子２３が配設されており、回転子２３は、回転子鉄心２３ａと、該鉄心２３ａに巻装かご形の回転子巻線２３ｂとを備えている。回転子２３の中心部には、回転軸２４が軸方向，図中では、左右方向に挿通されている。

フレーム２１の軸方向両端部には、それぞれブラケット２５，２６が複数本のボルト２７，２８により結合されている。これらのブラケット２５，２６に、回転軸２４の両端部２４ａ，２４ｂがそれぞれ軸受３１，３２を介して支承されている。両ブラケット２５，２６は、フレーム２１とで固定子２２及び回転子２３からなる電動機本体を内包する筐体３３を構成している。回転軸２４の両端部２４ａ，２４ｂは、両ブラケット２５，２６から外方に突出している。

また、フレーム２１は、フィン２１ａを放熱用に多数有しており、このフィン２１ａは何れもフレーム２１の径方向に突出して軸方向に延びている。一端部２４ａは出力軸であり、油圧ポンプ４の駆動機構が連結される。他端部２４ｂには、ファン３４が取付けられている。すなわち、この回転電機は全閉外扇形である。

加えて、フレーム２１には、ファン３４側の端部に、ファン３４の全部を覆うファンカバー３５が結合されている。ファンカバー３５の内部には、図１に示すように、油圧装置の作動油を冷却するための冷却器４１が配置されている。冷却器４１は、円弧状で且つ扁平な管状の油流通管４２と、油流通管４２の内周に接して配置される蛇腹状の放熱フィン４３とを備えている。油流通管４２は、ファンカバー３５の内周壁に沿って配置されている。

油流通管４２の図１中上方には、上方に延設された注油口４２ａが形成されており、油流通管４２の両端には排出口４２ｂＬ，４２ｂＲがそれぞれ形成されている。注油口４２ａ，排出口４２ｂは、ファンカバー３５を貫通して外部に突出している。注油口４２ａには油注入管１４が接続され、排出口４２ｂＬ，４２ｂＲには、油排出管１５Ｌ，１５Ｒが接続されている。注油口４２ａは液体注入部に相当し、排出口４２ｂは液体排出部に相当する。尚、図１は、ファンカバー３５において通風孔が設けられている通風面方向を見たもので、通風孔が設けられている部分を取り外して示している。

また、図２及び図４に示すように、油注入管１４及び油排出管１５は、電動機３の軸方向に沿って、フレーム２１のフィン２１ａの間に配置され、電動機３の前方側に導出されている。油注入管１４は油圧ポンプ４に接続され、油排出管１５は油タンク１に接続されている。

次に、本実施形態の作用について説明する。図１及び図２には、冷却器４１を経由する作動油の流れを矢印で示している。また、図３は、ファン３４により生じた風の流れを矢印で示しているが、風の流れを判り易くするため油注入管１４を削除している。

作動油は、油圧ポンプ４のドレンから油注入管１４を流れて冷却器４１の油流通管４２に注入される。作動油が有している熱は、油流通管４２内を通過する際に放熱フィン４３に伝達され、ファン３４により生じた送風が放熱フィン４３を冷却する。このようにして、作動油が冷却される。そして、作動油は、油排出部４２Ｌ，４２Ｒから油排出管１５Ｌ，１５Ｒを介して油タンク１に還流する。尚、油流通管４２にも送風は当たるので、そこにおいても油は冷却される。

また、フレーム２１のフィン２１ａの間には、図３に示すように、ファン３４による送風が軸方向の前端側に向けて通過する経路となっている。したがって、作動油は、油注入管１４及び油排出管１５を流れている間も前記送風により冷却される。これにより、冷却効率が向上する。

以上のように本実施形態によれば、回転軸２４の後端２４ｂにファン３４が連結されている電動機３において、ファン３４を覆うファンカバ３５ーの内部に冷却器４１を配置した。冷却器４１は、円弧状で且つ扁平な管状の油流通管４２と、油流通管４２の内周に接して配置される蛇腹状の放熱フィン４３とを備え、油流通管４２の内部に注入される油圧ポンプ４の作動油をファン３４による送風で冷却する。したがって、従来のように、電動機３の外部に冷却器を配置する構成に比較して軸方向寸法が短くなり、電動機３の全体が小型になる。

そして、油流通管４２は、鉛直方向に沿って上方に注油口４２ａを備え、両端に排出口４２ｂＬ，４２ｂＲを備えたので、上方より注入した油を下方側から排出させることができ、油流通管４２内に油を容易に流通させることができる。

加えて、油注入管１４及び油排出管１５を、電動機３のフレーム２１の外部において回転軸２４の軸方向に沿って配置し、回転軸２４の前端２４ａ側に導出するようにした。これにより、作動油は油注入管１４及び油排出管１５を流れている間も送風により冷却されるので、冷却効率が一層向上する。

また、内部に作動油を貯蔵する油タンク１と、作動油を吸入して吐出する油圧ポンプ４と、油圧ポンプ４を回転駆動する電動機３とを備えて油圧装置を構成したので、油圧装置を小型に構成できる。

（第２実施形態）
以下、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。図６に示す冷却器５１は、油流通管５２の注油口５２ａ，排出口５２ｂが形成されている位置が相違しており、それぞれが油流通管５２の一端と他端とに形成されている。

（第３実施形態）
図７及び図８に示す第３実施形態の冷却器６１は、上記実施形態の油流通管に相当するもののみで構成されている。注油口６１ａ，排出口６１ｂは、第２実施形態と同様に油流通管の両端に形成されているが、何れも上方側に配置されている。冷却器６１は、固定金具６２により１２０度間隔で、３か所においてフレーム２１の後端に固定されている。

固定金具６２は、図８に示すように断面が概ねＪ字状であり、冷却器６１をＪ字の部分に挿通させて係止する。固定金具６２にはボルト６３を挿通する穴が形成されており、ボルト６３を締結して固定金具６２をフレーム２１の後端に固定する。尚、ボルト６３は、ブラケット２６をフレーム２１に締結するものでもあり、固定に用いるボルトを共通化している。第３実施形態では放熱フィンが無いが、冷却器６１が固定されている位置にはファン３４による送風が直接当たるので、作動油を問題なく冷却できる。

以上のように構成される第３実施形態によれば、冷却器６１の構成を簡素化できる。また、固定金具６２を固定するボルト６３を、ブラケット２６をフレーム２１に締結するものと共通化したので、電動機３の組み立てを簡素化できる。

（第４実施形態）
図９から図１１に示すように、第４実施形態の冷却器７１は、第１実施形態の冷却器４１２と同様にファンカバー７２の内周側に形成されており、ファンカバー７２の外周部７３を共用して構成されている。内周部７４は、外周部７３と所定の間隔をおいて配置されており、これらの間に形成される空間に、図１１に示すように、作動油の流通経路７５及び放熱構造体であるハニカム構造体７６が形成されている。ハニカム構造体７６は、図示しないが、外周部７３及び／又は内周部７４の一か所以上で固定されている。流通経路７５及びハニカム構造体７６は液体流通部に相当する。

ファンカバー７２の通風面側には短管状の油注入部が、フレーム２１側には同じく短管状の油排出部７８が、外周側に伸びて放射状にそれぞれ８箇所に形成されている。油注入部７７は図示しない油注入管に接続され、油排出部７８は同じく図示しない油排出管に接続される。油注入部７７は液体注入部に相当し、油排出部７８は液体排出部に相当する。尚、油注入管及び油排出管の引き回しについては、第１実施形態と同様にすれば良い。

次に、第４実施形態の作用について説明する。油注入部７７より注入された作動油は、図１１に示すように、冷却器７１内の外側流通経路７５ａ及び内側流通経路７５ｂを流通して油排出部７８より排出される。その際に、作動油の熱は、外周部７３，内周部７４及びハニカム構造体７６に伝達される。ファン３４による送風はファンカバー７２の内周部７４に沿って流れ、その際に、内周部７４及びハニカム構造体７６に伝達された熱が冷却される。

以上のように第４実施形態によれば、冷却器７１は、ファンカバー７２の内周側に配置され、外周部７３と内周部７４との間に形成される空間に、作動油の流通経路７５及びハニカム構造体７６を形成した。そして、油注入部７７より注入された作動油を外側流通経路７５ａ及び内側流通経路７５ｂを流通させて油排出部７８より排出することで、ファン３４による送風によって作動油を冷却する。斯様な構造による場合も、第１実施形態等と同様の効果が得られる。

（その他の実施形態）
油注入管１４及び油排出管１５は、必ずしもフレーム２１に沿うように配置する必要は無い。
第４実施形態において、通風面側に油排出部７８を配置し、フレーム２１側に油注入部７７を配置しても良い。
油注入部及び油排出部を設ける数は、適宜変更して良い。
放熱構造体は、ハニカム構造に限らない。
電動機は、油圧装置に使用されるものに限らない。
冷却器が冷却する対象は油に限ることなく、その他水等の液体であれば良い。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

図面中、３は電動機、４は油圧ポンプ、１４は油注入管、１５は油排出管、２１はフレーム、２１ａはフィン、３４はファン、３５はファンカバー、４１は冷却器、４２ａは油注入部、４２ｂは油排出部、４３は放熱フィン、５１は冷却器、５２ａは油注入部、５２ｂは油排出部、４３は放熱フィンを、６１は冷却器、６１ａは注油口、６１ｂは油排出口、７１は冷却器、７６はハニカム構造体、７７は油注入部、７８は油排出部を示す。

Claims (10)

1. 電動機本体と、
   この電動機本体を覆うフレームと、
   前記電動機の回転軸の後端に連結され、前記フレームの外部に配置されるファンと、
   このファンを覆うように、前記フレームに取り付けられるファンカバーと、
   このファンカバーの内部において周方向に沿って配置され、内部に注入される液体を前記ファンによる送風で冷却する冷却器とを備える冷却器付き電動機。
2. 前記冷却器は、液体注入部と、液体排出部とを備えて円弧状を成し、前記フレームの後端側に取り付けられる液体流通管を有している請求項１記載の冷却器付き電動機。
3. 前記液体流通管は扁平な管状であり、前記ファンカバーの内周壁に沿って配置されている請求項２記載の冷却器付き電動機。
4. 前記液体排出部は、前記液体流通管の両端に配置され、
   前記液体注入部は、２つの液体排出部の間に配置されている請求項２又は３記載の冷却器付き電動機。
5. 前記液体注入部は、鉛直方向に沿って配置されている請求項４記載の冷却器付き電動機。
6. 前記冷却器は、前記液体流通管の内周側に配置される、蛇腹状の放熱フィンを備える請求項２から５の何れか一項に記載の冷却器付き電動機。
7. 一端が前記液体注入部に接続される液体注入管と、
   一端が前記液体排出部に接続される液体排出管とを備え、
   前記液体注入管及び前記液体排出管は、前記フレームの外部において前記回転軸の軸方向に沿って配置されており、それらの他端が前記回転軸の前端側に導出されている請求項２から５の何れか一項に記載の冷却器付き電動機。
8. 前記冷却器は、前記ファンカバーの内周側に配置される円環状の液体流通部と、
   前記ファンカバーの通風面側と、前記フレーム側との何れか一方に形成される液体注入部及び他方に形成される液体排出部と、
   前記液体流通部内に配置され、当該流通部内に注入された液体の通路に接して配置される放熱構造体とを備える請求項１記載の冷却器付き電動機。
9. 前記放熱構造体は、ハニカム構造を成している請求項８記載の冷却器付き電動機。
10. 一端が前記液体注入部に接続される液体注入管と、
    一端が前記液体排出部に接続される液体排出管とを備え、
    前記液体注入管及び前記液体排出管は、前記フレームの外部において前記回転軸の軸方向に沿って配置されており、それらの他端が前記回転軸の前端側に導出されている請求項２から９の何れか一項に記載の冷却器付き電動機。

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