KR101435468B1 - 건설 기계의 전동 모터 및 전동 모터의 냉각 회로 - Google Patents

Abstract

건설 기계의 전동 모터(1)의 냉각 회로(2)는 전동 모터(1)의 로터 샤프트에 형성된 샤프트측 통로를 포함하는 순환 통로(22)와, 순환 통로(22)에 냉각 유체를 공급하는 펌프(21)와, 순환 통로(22)에 있어서의 샤프트측 통로 및 펌프(21) 사이에 설치된 제 1 필터(24)와, 제 1 필터(24)의 상류측과 하류측을 바이패스하는 제 1 바이패스 통로(25)와, 제 1 바이패스 통로(25)에 설치된 제 1 릴리프 밸브(26)를 구비하고 있다.

Description

건설 기계의 전동 모터 및 전동 모터의 냉각 회로{ELECTRIC MOTOR FOR CONSTRUCTION MACHINERY, AND COOLING CIRCUIT FOR ELECTRIC MOTOR}

본 발명은 건설 기계의 전동 모터 및 전동 모터의 냉각 회로에 관한 것이다.

종래, 건설 기계에서는 냉각용 유체를 사용한 전동 모터의 냉각 회로가 사용되고 있다(예를 들면 특허문헌 1 참조). 이러한 냉각 회로에서는 냉각 유체가 펌프로부터 전동 모터에 공급되고, 이 냉각 유체가 전동 모터 내를 순환해서 전동 모터를 냉각시킨다. 냉각 후에 전동 모터로부터 유출된 냉각용 유체는 라디에이터 등의 열 교환 기기에 의해 냉각된 후, 펌프에 의해 다시 전동 모터로 이송된다.

일반적으로 건설 기계의 전동 모터의 냉각에 있어서는 필터에서 여과한 냉각 유체를 전동 모터 내에 순환시킨다. 이렇게 하여 냉각 유체 중의 이물을 필터에서 제거함으로써 전동 모터 내로의 이물의 침입을 방지하고 있다.

일본 특허 공개 2007-20337호 공보

그런데, 전동 모터는 내열성이 그만큼 높지 않기 때문에 필터에 의한 냉각 유체 중의 이물의 제거가 행해지지 않는 것보다 냉각이 행해지지 않는 것 쪽이 전동 모터에 주는 영향이 크다. 특히, 건설 기계에서는 전동 모터에 의한 구동 대상이 상부 선회체나 작업기 등의 중량물이기 때문에 전동 모터의 부하가 높고, 전동 모터의 발열량도 많아지는 경향이 있다. 이 때문에, 건설 기계에서는 전동 모터의 냉각이 중요해진다.

그러나, 이물 부착에 의한 필터의 막힘 등 어떠한 이유에 의해 냉각 유체가 필터를 통과할 수 없게 된 경우에는 냉각 유체가 필터에서 앞으로 이송되지 않아 전동 모터가 냉각되지 않게 된다고 하는 문제가 있다. 냉각 유체에 의한 냉각이 행해지지 않게 되면 열에 의해 전동 모터가 손상되어버리게 된다.

본 발명의 목적은 냉각을 확실하게 행할 수 있는 건설 기계의 전동 모터 및 전동 모터의 냉각 회로를 제공하는 것이다.

본 발명의 냉각 회로는 건설 기계의 전동 모터의 냉각 회로로서, 상기 전동 모터의 로터 샤프트에 형성된 샤프트측 통로를 포함하는 순환 통로와, 상기 순환 통로에 냉각 유체를 공급하는 펌프와, 상기 순환 통로에 있어서의 상기 샤프트측 통로 및 상기 펌프 사이에 설치된 제 1 필터와, 상기 제 1 필터의 상류측과 하류측을 바이패스하는 제 1 바이패스 통로와, 상기 제 1 바이패스 통로에 설치된 제 1 릴리프 밸브를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 냉각 회로에 있어서, 상기 전동 모터 내에는 상기 순환 통로로서 상기 냉각 유체가 유입되는 냉각 유체 유입 포트와, 상기 냉각 유체 유입 포트에 연통되는 포트 연통로와, 상기 제 1 필터를 수용하고 상기 포트 연통로에 연통되는 필터 통로와, 상기 필터 통로와 상기 샤프트측 통로를 접속하는 접속 통로가 형성되고, 상기 냉각 유체 유입 포트, 상기 포트 연통로, 상기 필터 통로, 상기 제 1 필터, 상기 제 1 바이패스 통로, 및 상기 제 1 릴리프 밸브는 상기 전동 모터에 있어서의 동일 평면 내에 설치되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 냉각 회로에 있어서, 상기 제 1 필터는 상기 순환 통로에 있어서 상기 샤프트측 통로보다 상류측에 형성되고, 상기 순환 통로에 있어서의 상기 샤프트측 통로보다 하류측에는 상기 제 1 필터보다 용량이 큰 제 2 필터가 설치되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 냉각 회로에 있어서, 상기 제 2 필터의 상류측과 하류측을 바이패스하는 제 2 바이패스 통로와, 상기 제 2 바이패스 통로에 설치된 제 2 릴리프 밸브를 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명의 전동 모터는 건설 기계의 상부 선회체를 회전 구동하는 전동 모터로서, 상기 전동 모터의 로터 샤프트의 양단측이 베어링을 통해서 지지됨과 아울러 상기 로터 샤프트의 연설 방향이 상하 방향이 되도록 상기 건설 기계에 배치되고, 상기 전동 모터 냉각용의 냉각 회로로서 상기 냉각 유체가 유입되는 냉각 유체 유입 포트와, 상기 냉각 유체 유입 포트에 연통되는 포트 연통로와, 상기 냉각 유체를 여과하는 필터를 수용하고 상기 포트 연통로에 연통되는 필터 통로와, 상기 로터 샤프트에 형성된 샤프트측 통로와, 상기 로터 샤프트의 바로 위에 형성되어 상기 로터 샤프트의 축 방향을 따라 상기 필터 통로와 상기 샤프트측 통로를 접속하는 접속 통로와, 상기 필터의 상류측과 하류측을 바이패스하는 바이패스 통로와, 상기 바이패스 통로에 설치된 릴리프 밸브를 구비하고, 상기 냉각 유체 유입 포트, 상기 포트 연통로, 상기 필터 통로, 상기 필터, 상기 바이패스 통로, 및 상기 릴리프 밸브는 상기 전동 모터에 있어서의 동일 평면 내에 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

(발명의 효과)

본 발명의 건설 기계의 전동 모터의 냉각 회로에 의하면, 제 1 필터의 상류측과 하류측을 바이패스하는 제 1 바이패스 통로와 상기 제 1 바이패스 통로에 설치된 제 1 릴리프 밸브가 설치되어 있기 때문에, 제 1 필터가 막힌 경우라도 냉각 유체가 바이패스 통로를 경유해서 전동 모터 내를 흐를 수 있다. 따라서, 전동 모터를 확실하게 냉각시킬 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 전동 모터 내에는 상기 순환 통로로서 상기 냉각 유체가 유입되는 냉각 유체 유입 포트와, 상기 냉각 유체 유입 포트에 연통되는 포트 연통로와, 상기 제 1 필터를 수용하고 상기 포트 연통로에 연통되는 필터 통로와, 상기 필터 통로와 상기 샤프트측 통로를 접속하는 접속 통로가 형성되고, 상기 냉각 유체 유입 포트, 상기 포트 연통로, 상기 필터 통로, 상기 제 1 필터, 상기 제 1 바이패스 통로, 및 상기 제 1 릴리프 밸브는 상기 전동 모터에 있어서의 동일 평면 내에 설치되어 있을 경우에는 전동 모터에 제 1 필터 및 제 1 릴리프 밸브를 설치하기 위한 가공 구멍을 적게 할 수 있음과 아울러 제 1 필터 및 제 1 릴리프 밸브를 접속하기 위한 통로를 같은 평면 내에 형성할 수 있다. 따라서, 냉각 회로를 설치할 때의 전동 모터의 가공이 용이해진다.

본 발명에 있어서, 상기 순환 통로에 있어서의 상기 축 방향 통로보다 하류측에 상기 제 1 필터보다 용량이 큰 제 2 필터가 설치되어 있을 경우에는 냉각 유체가 제 1 필터를 바이패스해서 이물이 제거되지 않은 경우라도 제 1 필터보다 용량이 큰 제 2 필터에 의해 냉각 유체 내의 이물을 확실하게 제거할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제 2 필터의 상류측과 하류측을 바이패스하는 제 2 바이패스 통로와, 상기 제 2 바이패스 통로에 설치된 제 2 릴리프 밸브가 설치되어 있을 경우에는 냉각 유체는 제 1 필터 및 제 2 필터를 함께 바이패스할 수 있다. 따라서, 가령 양쪽 필터가 막힘을 일으킨 경우라도 냉각 유체를 전동 모터에 흘릴 수 있으므로 전동 모터의 냉각을 확실하게 행할 수 있다.

본 발명에 있어서, 순환 통로에 있어서의 샤프트측 통로 이외의 부분에 형성되어 로터 샤프트의 베어링을 냉각시키는 베어링 냉각용 통로를 구비하고 있을 경우에는 베어링 냉각용 통로가 샤프트측 통로 이외의 부분에 형성되어 있기 때문에, 베어링 냉각용 통로 내의 냉각 유체에 대하여 로터의 회전에 따르는 원심력이 작용하지 않는다. 따라서, 베어링에 이송되는 냉각 유체의 유량이 로터의 회전 속도에 따라 변동될 일이 없어 베어링으로의 냉각 유체의 유량 제어가 용이해지고, 베어링의 냉각을 확실하게 행할 수 있다.

본 발명에 있어서, 베어링 냉각용 통로가 전동 모터 내에 형성되어 샤프트측 통로 이외의 부분으로부터 분기될 경우에는 베어링 냉각 전용 펌프나 분기 위치로부터 베어링 냉각용 통로까지의 통로를 별도 형성할 필요가 없다. 따라서, 간이한 구성으로 베어링을 냉각시킬 수 있다.

본 발명에 있어서, 전동 모터는 로터 샤프트의 연설 방향이 상하 방향이 되도록 건설 기계에 배치되고, 베어링 냉각용 통로의 냉각 유체는 베어링의 냉각 후에 전동 모터의 로터 및 상기 로터에 설치된 영구 자석 중 적어도 어느 한쪽을 냉각시켜서 상기 펌프로 되돌려질 경우에는 베어링 냉각용 통로의 냉각 유체에 의해 베어링 이외에도 로터나 영구 자석이 냉각됨과 아울러 냉각 유체를 펌프에 의해 재차 순환시킬 수 있다. 따라서, 냉각을 효과적으로 행할 수 있음과 아울러 냉각 유체를 유효 이용할 수 있다.

본 발명의 건설 기계의 전동 모터에 의하면, 필터의 상류측과 하류측을 바이패스하는 바이패스 통로와, 바이패스 통로에 설치된 릴리프 밸브가 설치되어 있기 때문에 필터가 막힌 경우라도 냉각 유체가 바이패스 통로를 경유해서 전동 모터 내를 흐를 수 있다. 따라서, 전동 모터를 확실하게 냉각시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 의한 건설 기계의 평면도이다.
도 2는 건설 기계에 탑재된 전동 모터의 냉각 회로의 모식도이다.
도 3은 전동 모터의 측면도이다.
도 4는 전동 모터의 평면도이다.
도 5는 전동 모터의 종단면도이다.
도 6은 전동 모터의 천장부의 평단면도이다.
도 7은 전동 모터의 다른 종단면도이다.

이하, 본 발명의 일실시형태를 도면에 의거하여 설명한다.

도 1은 본 실시형태에 의한 건설 기계로서의 전동 선회 셔블(10)의 평면도이다. 이 전동 선회 셔블(10)은 하부 주행체(11)를 구성하는 트랙 프레임 상에 스윙 서클(종동측 기어)(12)를 통해서 설치된 선회체(13)를 구비하고 있다.

선회체(13)는 스윙 서클(12)과 감합되는 전동 모터(1)의 구동측 기어(1A)에 의해 선회 구동된다. 이 때문에, 전동 모터(1)는 구동측 기어(1A)를 구동하는 로터(8)(도 5 참조)를 상하 방향을 따라 설치한, 소위 종간격으로 배치되어 있다. 이 전동 모터(1)는 후술하는 냉각 회로(2)(도 2 참조)에 의해 냉각된다.

선회체(13)에는 각각 도시하지 않은 유압 실린더에 의해 동작되는 붐(14), 암(15), 및 버킷(16)이 설치되어 있고, 이것들에 의해 작업기(17)가 구성되어 있다. 각 유압 실린더는 엔진(5)에 의해 구동되는 유압 펌프(21)(모두 도 2 참조)를 유압원으로 해서 유압 구동된다. 이렇게, 전동 선회 셔블(10)은 유압 구동의 작업기(17)와 전기 구동의 선회체(13)를 구비한 하이브리드 구동식의 건설 기계이다.

도 2는 냉각 회로(2)의 구성을 나타내는 모식도이다. 냉각 회로(2)는 전동 모터(1)에 냉각 유체로서의 냉각유를 공급하는 유압 펌프(펌프)(21)와, 유압 펌프(21)로부터 전동 모터(1)를 통해서 유압 펌프(21)로 되돌아가는 순환 통로(22)와, 순환 통로(22)로부터 분기되어서 전동 모터(1) 내의 베어링(7)을 냉각시키는 베어링 냉각용 통로(23)를 구비하고 있다.

유압 펌프(21)는 도시하지 않은 발전 전동기와 직렬로 엔진(5)의 출력축(5A)에 접속되어 있고, 발전 전동기 및 유압 펌프(21)가 함께 엔진(5)에 의해 구동된다. 발전 전동기에 의해 발전된 전력은 커패시터 등의 도시하지 않은 축전 장치에 축전됨과 아울러 전동 모터(1)의 구동시에는 축전 장치로부터 도시하지 않은 인버터를 통해서 전동 모터(1)에 공급된다.

순환 통로(22)의 상류측, 즉 유압 펌프(21)의 토출측에는 유입측 필터(제 1 필터)(24)가 설치되어 있다. 유입측 필터(24)의 상류측과 하류측은 바이패스 통로(제 1 바이패스 통로)(25)에 의해 바이패스되어 있고, 바이패스 통로(25)에는 릴리프 밸브(제 1 릴리프 밸브)(26)가 설치되어 있다. 즉, 순환 통로(22) 내의 냉각유는 릴리프 밸브(26)의 개폐 상태에 따라 유입측 필터(24)를 바이패스할 수 있게 되어 있다.

유입측 필터(24) 또는 바이패스 통로(25)를 통과한 냉각유는 후술하는 접속 통로(635, 641)(모두 도 5 참조)와 베어링 냉각용 통로(23)를 향해서 분류(分流)된다. 베어링 냉각용 통로(23)로 흘러들어온 냉각유는 전동 모터(1) 내의 베어링(7)을 냉각시킨다.

한편, 순환 통로(22)를 통해서 전동 모터(1)를 냉각시킨 냉각유는 전동 모터(1) 내의 기름굄부(27)에 모아진 후, 유압 펌프(21)를 향해서 흐른다. 유압 펌프(21)의 흡입측이기도 한 순환 통로(22)의 하류측에는 유출측 필터(제 2 필터)(28)가 설치되어 있고, 유출측 필터(28)를 통해서 여과된 냉각유는 유압 펌프(21)에 의해 다시 전동 모터(1)에 이송된다.

이하, 전동 모터(1)의 구성에 대하여 설명하면서 냉각 회로(2)의 특징에 대하여 설명한다.

본 실시형태의 전동 모터(1)는 파워 셔블의 상부 선회체를 구동하는 선회 모터이며, 물과 기름을 냉각 매체로 하는 2계통의 냉각 구조를 갖고 있다. 즉, 전동 모터(1)는 냉각수를 이용하여 외주에서 냉각시키는 냉각 회로와, 내부에 설치된 로터(8) 등의 부재를 냉각유에 의해 냉각시키는 냉각 회로(2)를 구비하고 있다. 또한, 외주에서 냉각시키는 냉각 회로에 있어서 냉각유를 이용하여 냉각을 행하는 것도 가능하다.

도 3에서 도 5에 나타내는 바와 같이, 전동 모터(1)는 비가동 부재로서의 하우징(6)과, 하우징(6)에 설치된 베어링(7)과, 베어링(7)을 통해서 하우징(6)에 회전 가능하게 지지된 로터(8)와, 로터(8)의 외주를 덮어서 설치된 스테이터(9)를 구비하고 있다.

하우징(6)은 통 형상의 본체부(61)와, 본체부(61)의 일단측의 개구를 막는 천장부(62)와, 천장부(62) 상에 설치된 냉각 유체 도입부(63)와, 천장부(62) 내에 설치되어서 로터 샤프트(81)(도 5 참조)의 선단 부분을 냉각 유체 도입부(63)측으로부터 지지하는 지지 부재(64)와, 본체부(61)의 타단측의 개구를 막는 저부(65)를 구비하고 있다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 본체부(61)는 측벽(611) 내에 형성된 워터 재킷(612)과, 이 워터 재킷(612)을 통해서 서로 연통되는 냉각수 유입 포트(613) 및 냉각수 유출 포트(614)를 구비하고 있다. 냉각수 유입 포트(613)로부터 전동 모터(1)로 유입된 냉각수는 워터 재킷(612)을 통해서 하우징(6)을 냉각시키고, 냉각수 유출 포트(614)로부터 유출된다. 측벽(611)에는 후술하는 스테이터 코어(91)가 접촉함과 아울러 상하의 베어링(7)이 천장부(62) 및 저부(65)를 통해서 간접적으로 접촉하고 있기 때문에, 워터 재킷(612) 내의 냉각수에 의해 스테이터 코어(91)나 베어링(7)이 냉각된다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 천장부(62)에는 본체부(61)측으로부터 냉각 유체 도입부(63)측에 관통되는 관통 구멍(621)과, 관통 구멍(621)의 본체부(61)측에 형성된 베어링 고정부(622)와, 베어링 고정부(622)에 고정되어서 로터 샤프트(81)의 상단측을 지지하는 베어링(7)과, 냉각 유체 도입부(63)측으로부터 베어링(7)까지 연장되는 베어링 방향 통로(623)가 형성되어 있다. 이 중 관통 구멍(621) 내에는 지지 부재(64)가 설치되고, 지지 부재(64)에는 로터 샤프트(81)의 축 방향을 따라 접속 통로(641)가 형성되어 있다. 접속 통로(641)는 후술하는 로터 샤프트(81)의 축 방향 통로(811)에 연통된다.

도 5에서 도 7에 나타내는 바와 같이, 냉각 유체 도입부(63)에는 냉각 유체 유입 포트로서의 냉각유 유입 포트(631)와, 냉각유 유입 포트(631)에 연통되어 냉각유를 전동 모터(1) 내에 도입하는 도입 통로(632)(도 6 및 도 7 참조)와, 도입 통로(632)에 있어서의 유입측 필터(24)의 상류측과 하류측을 바이패스하는 바이패스 통로(25)와, 바이패스 통로(25)에 배치된 릴리프 밸브(26)와(모두 도 6 참조), 도입 통로(632)로부터 로터 샤프트(81)의 축 방향을 따라 형성된 접속 통로(635)와, 도입 통로(632)와 동일한 평면 내에 형성되어서 도입 통로(632)로부터 분기되는 분기 통로(636)(도 6 및 도 7 참조)와, 전동 모터(1)의 회전축 방향과 평행하게 연설되어서 분기 통로(636)와 천장부(62)의 베어링 방향 통로(623)에 연통되는 베어링 방향 통로(637)(도 5 및 도 6 참조)가 형성되어 있다.

이 중 도입 통로(632)는 냉각유 유입 포트(631)에 연통되는 포트 연통로(633)와, 유입측 필터(24)를 수용하고 포트 연통로(633)에 연통되는 필터 통로(634)를 구비하고 있다. 또한, 접속 통로(635)의 일단측은 도입 통로(632)나 바이패스 통로(25)에 연통되고, 접속 통로(635)의 타단측은 지지 부재(64)의 접속 통로(641)에 연통되어 있다. 도 2에서 설명한 베어링 냉각용 통로(23)는 도 5에 나타내는 바와 같이 분기 통로(636), 베어링 방향 통로(623), 및 베어링 방향 통로(637)를 구비하고 있다.

냉각유 유입 포트(631), 유입측 필터(24), 및 릴리프 밸브(26)는 냉각 유체 도입부(63)의 다른 측면부에 설치되어 있다. 이렇게 배치함으로써 냉각 유체 도입부(63) 중에서는 비교적 큰 이들 부품을 효율적으로 배치할 수 있으므로, 냉각 유체 도입부(63)를 작게 할 수 있다.

또한, 도 6에 나타내는 바와 같이 냉각유 유입 포트(631), 포트 연통로(633), 필터 통로(634), 분기 통로(636), 바이패스 통로(25), 및 릴리프 밸브(26)는 모두 동일 평면 내에 설치되어 있다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 하우징(6)의 저부(65)에는 로터 샤프트(81)의 하단측을 지지하는 베어링(7)과, 단면 오목 형상의 기름굄부(27)와, 냉각유를 외부로 유출하는 냉각유 유출 포트(651)와, 기름굄부(27) 및 냉각유 유출 포트(651) 사이를 연통하는 냉각유 유출 통로(652)와, 냉각유 유출 통로(652)에 배치된 유출측 필터(28)가 설치되어 있다. 여기에서, 유출측 필터(28)는 유입측 필터(24)보다 용량이 큰 것을 사용하고 있다.

로터(8)는 로터 샤프트(81), 로터 코어(82), 상부 플레이트(83), 및 하부 플레이트(84)를 구비하고 있다.

로터 샤프트(81)는 양단이 베어링(7)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 이 로터 샤프트(81)에는 축 방향을 따라 설치된 축 방향 통로(811)와, 이 축 방향 통로(811)로부터 지름 방향으로 연장되어 로터 샤프트(81)의 외주부에 개구하는 복수의 지름 방향 통로(812)가 형성되어 있다. 이러한 로터 샤프트(81)에서는 축 방향 통로(811)와 지름 방향 통로(812)에 의해 샤프트측 통로(813)가 구성된다.

로터 코어(82)는 전자 강판이 축 방향으로 적층되어서 구성되고, 로터 샤프트(81)에 감합되어 로터 샤프트(81)와 일체가 되어서 회전한다. 이 로터 코어(82)에는 축 방향을 따라 복수의 관통로(821)가 형성됨과 아울러 도시하지 않은 복수의 영구 자석이 매설되어 있다.

상부 및 하부 플레이트(83, 84)는 로터 샤프트(81)에 감합되어서 로터 코어(82)를 협지하고, 로터 샤프트(81) 및 로터 코어(82)와 일체가 되어서 회전한다. 상부 플레이트(83)에는 로터 코어(82)의 관통로(821)와 연통되는 냉각유 분출 구멍(831)이 형성되고, 하부 플레이트(84)에는 로터 샤프트(81)의 지름 방향 통로(812)와 로터 코어(82)의 관통로(821)를 접속하는 단면 오목 형상의 홈부(841)가 형성되어 있다.

스테이터(9)는 스테이터 코어(91) 및 스테이터 코일(92)을 구비하고 있다.

통 형상의 스테이터 코어(91)는 로터 코어(82)와 마찬가지로 전자 강판이 축 방향으로 적층되어서 구성되어 있다. 이 스테이터 코어(91)에는 내주측에 도시하지 않은 요크가 설치되고, 이 요크에 스테이터 코일(92)이 권장(卷奬)되어 있다.

이러한 전동 모터(1)에 있어서, 순환 통로(22)(도 2 참조)는 하우징(6)의 냉각 유체 도입부(63)에 설치된 냉각유 유입 포트(631), 도입 통로(632), 접속 통로(635), 분기 통로(636), 및 베어링 방향 통로(637)와, 하우징(6)의 지지 부재(64)에 형성된 접속 통로(641)와, 하우징(6)의 천장부(62)에 형성된 베어링 방향 통로(623)와, 로터(8)에 형성된 축 방향 통로(811), 지름 방향 통로(812), 홈부(841), 관통로(821), 및 냉각유 분출 구멍(831)과, 로터 코어(82) 외주와 스테이터 코어(91) 사이의 공간과, 하우징(6)의 저부(65)에 설치된 기름굄부(27), 냉각유 유출 통로(652), 및 냉각유 유출 포트(651)를 구비하고 있다. 또한, 냉각 회로(2)는 유압 펌프(21), 순환 통로(22), 유입측 필터(24), 유출측 필터(28), 바이패스 통로(25), 및 릴리프 밸브(26)를 구비하고 있다.

이상과 같은 구성의 냉각 회로(2)에 있어서, 유압 펌프(21)에서 공급된 냉각유는 냉각유 유입 포트(631)로부터 전동 모터(1)의 도입 통로(632)로 유입된다. 통상은 바이패스 통로(25)의 릴리프 밸브(26)가 폐쇄되어 있기 때문에, 도입 통로(632)로 유입된 냉각유는 유입측 필터(24)를 통해서 여과된 후 접속 통로(635, 641)와 베어링 냉각용 통로(23)를 향해서 분류된다. 베어링 냉각용 통로(23)에 흘러들어온 냉각유는 베어링(7)의 외륜 부분으로 흘러나와서 베어링(7)을 냉각시킨다.

한편, 접속 통로(635, 641)로 흘러들어온 냉각유는 로터 샤프트(81)의 축 방향 통로(811)로 흘러들어온다. 냉각유는 축 방향 통로(811)의 하단부에 도달하면 로터 샤프트(81)의 지름 방향 통로(812), 하부 플레이트(84)에 형성된 홈부(841), 및 로터 코어(82)의 관통로(821)를 통해서 로터(8)를 냉각시킨다. 관통로(821)를 통과한 냉각유는 냉각유 분출 구멍(831)으로부터 본체부(61) 내로 분출되고, 스테이터 코일(92)을 냉각시키면서 저부(65)를 향해서 떨어져간다.

여기에서, 유입측 필터(24)의 막힘 등의 이유에 의해 냉각유 유입 포트(631)로 유입된 냉각유가 유입측 필터(24)를 통과할 수 없을 경우에는 유압 펌프(21)로부터의 냉각유의 공급에 의해 유입측 필터(24)의 상류측의 압력이 상승한다. 이 압력이 릴리프 밸브(26)의 세트압(미리 설정되어 있는 개방 밸브압)을 초과하면 릴리프 밸브(26)가 개방되기 때문에, 냉각유는 바이패스 통로(25)를 통해서 로터(8)의 축 방향 통로(811)나 하우징(6)의 베어링 냉각용 통로(23)로 흘러들어와 전동 모터(1)를 냉각시키게 된다.

저부(65)의 기름굄부(27)에 도달한 냉각유는 기름굄부(27)로부터 냉각유 유출 통로(652)로 흘러들어오고, 유출측 필터(28)로 여과되어서 냉각유 유출 포트(651)로부터 유출된다. 냉각유 유출 포트(651)로부터 유출된 냉각유는 도시하지 않은 열 교환 기기에 의해 냉각된 후 유압 펌프(21)에 이송되고, 유압 펌프(21)에 의해 다시 전동 모터(1)에 이송된다.

이상의 본 실시형태에 의하면, 전동 모터(1)의 냉각 회로(2)에 유입측 필터(24)를 바이패스하는 바이패스 통로(25)가 형성되어 있기 때문에 유입측 필터(24)가 막힌 경우라도 냉각유가 바이패스 통로(25)를 통해서 전동 모터(1) 내를 순환할 수 있다. 따라서, 전동 모터(1)를 확실하게 냉각시킬 수 있으므로 전동 모터(1)의 온도 상승에 의한 손상을 방지할 수 있다.

또한, 베어링 냉각용 통로(23)가 전동 모터(1)의 하우징(6)에 형성되어 있기 때문에 베어링 냉각용 통로(23) 내의 냉각 유체는 로터(8)의 회전에 따르는 영향을 받지 않는다. 이 때문에, 베어링(7)에 이송되는 냉각유의 유량이 로터(8)의 회전에 따라 변동할 일이 없고, 베어링(7)으로의 냉각유의 유량 제어가 용이해진다.

또한, 베어링 냉각용 통로(23) 내의 냉각 유체는 분기 통로(636)에 의해 순환 통로(22)로부터 분류된 후, 베어링 방향 통로(637) 및 베어링 방향 통로(623) 내를 하방으로 흘러내려서 베어링(7)의 외륜 부분으로 흘러나온다. 즉, 베어링 냉각용 통로(23) 내의 냉각 유체는 큰 저항을 발생시키지 않고 스무즈하게 흘러서 베어링(7)에 도달하게 된다. 따라서, 베어링(7)의 냉각을 확실하게 행할 수 있다.

또한, 베어링(7)을 냉각시킨 냉각유는 베어링(7)의 하방에 배치되어 있는 로터 코어(82) 및 로터 코어(82)의 도시하지 않은 영구 자석, 스테이터 코어(91), 스테이터 코일(92) 등을 냉각시키면서 저부(65)를 향해서 떨어져 간다. 이 때문에, 냉각유를 유효 이용할 수 있다.

또한, 베어링 냉각용 통로(23)는 하우징(6) 내에서 순환 통로(22)로부터 분기되고 있기 때문에, 전동 모터(1)의 외부에 베어링(7) 냉각용 분기 회로를 설치할 필요가 없다. 따라서, 냉각 회로(2)의 부품수가 적어져서 구성이 간이화되므로 냉각 회로(2)의 제조 비용을 억제할 수 있다.

또한, 본 발명은 상술한 실시형태에 한정되는 것은 아니고 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에서의 변형, 개량 등은 본 발명에 포함되는 것이다.

예를 들면, 상기 실시형태에서는 냉각 회로(2)에 바이패스 통로(25) 및 릴리프 밸브(26)가 설치되어 있었지만, 바이패스 통로(25) 및 릴리프 밸브(26)를 설치하지 않는 경우라도 본 발명의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 상기 실시형태에서는 냉각 회로는 냉각유에 의한 냉각 회로로 사용되고 있었지만 이것에 한정되지 않고, 예를 들면 냉각수에 의한 냉각 회로에 사용해도 좋다.

상기 실시형태에서는 바이패스 통로(25) 및 릴리프 밸브(26)는 유입측 필터(24)에 대해서만 설치되어 있었지만, 유출측 필터(28)에 대해서도 제 2 바이패스 통로 및 제 2 릴리프 밸브를 설치해도 좋다. 또한, 바이패스 통로 및 릴리프 밸브를 유출측 필터(28)에 대해서만 설치해도 좋다. 이에 따라, 유출측 필터(28)가 막혔을 경우라도 냉각유가 유출측 필터(28)를 바이패스하여 전동 모터(1)의 냉각을 행할 수 있다.

또한, 상기 실시형태에서는 유입측 필터(24) 및 유출측 필터(28)의 2개의 필터를 설치하고 있었지만, 어느 1개만을 설치하고 또한 상기 1개의 필터에 대하여 바이패스 통로 및 릴리프 밸브를 설치해도 좋다.

상기 실시형태에서는 하우징(6)의 천장부(62), 냉각 유체 도입부(63), 및 냉각 유체 도입부(63)는 분할되어서 설치되고, 베어링 방향 통로(623, 637)는 냉각 유체 도입부(63)의 베어링 방향 통로(637)와 천장부(62)의 베어링 방향 통로(623)로 분할되어서 형성되고, 접속 통로(635, 641)는 냉각 유체 도입부(63)의 접속 통로(635)와 지지 부재(64)의 접속 통로(641)로 분할되어서 형성되어 있었지만, 이들 요소의 분할은 필수는 아니다. 요컨대, 베어링 방향 통로(623, 637)가 베어링(7)까지 연설됨과 아울러 접속 통로(635, 641)가 로터 샤프트(81)의 축 방향 통로(811)에 연통되어 있으면 좋고, 예를 들면 천장부(62), 냉각 유체 도입부(63), 및 냉각 유체 도입부(63)가 일체 성형된 하우징(6)에 있어서, 베어링 방향 통로(623, 637)나 접속 통로(635, 641)를 연속한 1개의 통로로서 형성해도 좋다.

상기 실시형태에 있어서, 베어링 냉각용 통로(23)는 하우징(6) 내에서 순환 통로(22)로부터 분기되고 있었지만 이것에 한정되지 않고, 예를 들면 베어링 냉각용 통로(23)를 하우징(6) 밖에서 순환 통로(22)로부터 분기되게 하거나, 베어링 냉각용 통로(23)를 순환 통로(22)와는 독립으로 형성하거나 해도 좋다. 즉, 베어링 냉각용 통로(23) 전용 냉각유 유출 포트를 하우징(6)에 설치함과 아울러, 이 전용 냉각유 유출 포트로부터 베어링(7)까지 베어링 냉각용 통로(23)를 형성한 뒤에 하우징(6) 밖에서 순환 통로(22)로부터 분기되게 한 통로나 순환 통로(22)와는 독립한 별도의 순환 통로를 전용 냉각유 유출 포트에 접속하도록 해도 좋다.

상기 실시형태에 있어서, 냉각 회로는 파워 셔블의 상부 선회체를 구동하는 전동 모터(1)에 사용되고 있었지만 이것에 한정되지 않는다. 본 발명의 냉각 회로는 여러 가지 용도, 종류의 전동 모터에 대하여 사용해도 좋고, 예를 들면 파워 셔블의 엔진(5)의 출력축(5A)에 접속된 발전 전동기나, 건설 기계 이외의 전동 모터에도 이용할 수 있다.

상기 실시형태에서는 유압 펌프(3)가 엔진(5)의 출력축(5A)에 접속되어서 엔진(5)에 의해 구동되고 있었지만, 냉각 유체를 공급하는 펌프로서는 유압 펌프(3)에 한정되지 않는다. 요컨대, 냉각 유체를 공급할 수 있는 펌프이면 좋고, 예를 들면 전동 펌프를 사용해도 좋다.

(산업상의 이용 가능성)

본 발명은 건설 기계의 전동 모터의 냉각 회로에 이용할 수 있는 것 외에 산업 기계나 산업 차량에 사용되는 전동 모터의 냉각 회로에도 이용할 수 있다.

1 : 전동 모터 2 : 냉각 회로
7 : 베어링 8 : 로터
10 : 전동 선회 셔블(건설 기계) 21 : 유압 펌프(펌프)
22 : 순환 통로 23 : 베어링 냉각용 통로
24 : 유입측 필터(제 1 필터)
25 : 바이패스 통로(제 1 바이패스 통로)
26 : 릴리프 밸브(제 1 릴리프 밸브) 28 : 유출측 필터(제 2 필터)
81 : 로터 샤프트
631 : 냉각유 유입 포트(냉각 유체 유입 포트)
633 : 포트 연통로 634 : 필터 통로
635, 641 : 접속 통로 813 : 샤프트측 통로

Claims (10)

1. 건설 기계의 전동 모터의 냉각 회로로서,
   상기 전동 모터의 로터 샤프트에 형성된 샤프트측 통로를 포함하는 순환 통로와,
   상기 순환 통로에 냉각 유체를 공급하는 펌프와,
   상기 순환 통로에 있어서의 상기 샤프트측 통로 및 상기 펌프 사이에 설치된 제 1 필터와,
   상기 제 1 필터의 상류측과 하류측을 바이패스하는 제 1 바이패스 통로와,
   개폐 상태에 따라서 상기 제 1 바이패스 통로가 상기 제 1 필터를 바이패스하여 상기 펌프와 상기 샤프트측 통로를 연통할 수 있도록 상기 제 1 바이패스 통로에 설치된 제 1 릴리프 밸브를 구비하고,
   상기 제 1 필터, 상기 제 1 바이패스 통로, 및 상기 제 1 릴리프 밸브는 상기 전동 모터 내에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 전동 모터의 냉각 회로.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 전동 모터 내에는 상기 순환 통로로서,
   상기 냉각 유체가 유입되는 냉각 유체 유입 포트와,
   상기 냉각 유체 유입 포트에 연통되는 포트 연통로와,
   상기 제 1 필터를 수용하고 상기 포트 연통로에 연통되는 필터 통로와,
   상기 필터 통로와 상기 샤프트측 통로를 접속하는 접속 통로가 형성되고,
   상기 냉각 유체 유입 포트, 상기 포트 연통로, 상기 필터 통로, 상기 제 1 필터, 상기 제 1 바이패스 통로, 및 상기 제 1 릴리프 밸브는 상기 전동 모터에 있어서의 동일 평면 내에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 전동 모터의 냉각 회로.
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 제 1 필터는 상기 순환 통로에 있어서 상기 샤프트측 통로보다 상류측에 형성되고,
   상기 순환 통로에 있어서의 상기 샤프트측 통로보다 하류측에는 상기 제 1 필터보다 용량이 큰 제 2 필터가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 전동 모터의 냉각 회로.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제 2 필터의 상류측과 하류측을 바이패스하는 제 2 바이패스 통로와,
   상기 제 2 바이패스 통로에 설치된 제 2 릴리프 밸브를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 전동 모터의 냉각 회로.
6. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 순환 통로에 있어서의 상기 샤프트측 통로 이외의 부분에 형성되어 상기 로터 샤프트의 베어링을 냉각시키는 베어링 냉각용 통로를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 전동 모터의 냉각 회로.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 베어링 냉각용 통로는 상기 전동 모터 내에 형성되어 상기 샤프트측 통로 이외의 부분으로부터 분기되는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 전동 모터의 냉각 회로.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 전동 모터는 상기 로터 샤프트의 연설 방향이 상하 방향이 되도록 상기 건설 기계에 배치되고,
   상기 베어링 냉각용 통로의 냉각 유체는 상기 베어링의 냉각 후에 상기 전동 모터의 로터 및 상기 로터에 설치된 영구 자석 중 적어도 어느 한쪽을 냉각시켜서 상기 펌프로 되돌려지는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 전동 모터의 냉각 회로.
9. 건설 기계의 상부 선회체를 회전 구동하는 전동 모터로서,
   상기 전동 모터의 로터 샤프트의 양단측이 베어링을 통해서 지지됨과 아울러 상기 로터 샤프트의 연설 방향이 상하 방향이 되도록 상기 건설 기계에 배치되고,
   상기 전동 모터 냉각용의 냉각 회로로서,
   냉각 유체가 유입되는 냉각 유체 유입 포트와,
   상기 냉각 유체 유입 포트에 연통되는 포트 연통로와,
   상기 냉각 유체를 여과하는 필터를 수용하고 상기 포트 연통로에 연통되는 필터 통로와,
   상기 로터 샤프트에 형성된 샤프트측 통로와,
   상기 로터 샤프트의 바로 위에 형성되어 상기 로터 샤프트의 축 방향을 따라 상기 필터 통로와 상기 샤프트측 통로를 접속하는 접속 통로와,
   상기 필터의 상류측과 하류측을 바이패스하는 바이패스 통로와,
   개폐 상태에 따라서 상기 바이패스 통로가 상기 필터를 바이패스하여 상기 냉각 유체 유입 포트와 상기 샤프트측 통로를 연통할 수 있도록 상기 바이패스 통로에 설치된 릴리프 밸브를 구비하고,
   상기 냉각 유체 유입 포트, 상기 포트 연통로, 상기 필터 통로, 상기 필터, 상기 바이패스 통로, 및 상기 릴리프 밸브는 상기 전동 모터 내에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 전동 모터.
10. 건설 기계의 상부 선회체를 회전 구동하는 전동 모터로서,
    상기 전동 모터의 로터 샤프트의 양단측이 베어링을 통해서 지지됨과 아울러 상기 로터 샤프트의 연설 방향이 상하 방향이 되도록 상기 건설 기계에 배치되고,
    상기 전동 모터 냉각용의 냉각 회로로서,
    냉각 유체가 유입되는 냉각 유체 유입 포트와,
    상기 냉각 유체 유입 포트에 연통되는 포트 연통로와,
    상기 냉각 유체를 여과하는 필터를 수용하고 상기 포트 연통로에 연통되는 필터 통로와,
    상기 로터 샤프트에 형성된 샤프트측 통로와,
    상기 로터 샤프트의 바로 위에 형성되어 상기 로터 샤프트의 축 방향을 따라 상기 필터 통로와 상기 샤프트측 통로를 접속하는 접속 통로와,
    상기 필터의 상류측과 하류측을 바이패스하는 바이패스 통로와,
    상기 바이패스 통로에 설치된 릴리프 밸브를 구비하고,
    상기 냉각 유체 유입 포트, 상기 포트 연통로, 상기 필터 통로, 상기 필터, 상기 바이패스 통로, 및 상기 릴리프 밸브는 상기 전동 모터에 있어서의 동일 평면 내에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 전동 모터.

Images