KR101591214B1

KR101591214B1 - 전동기

Info

Publication number: KR101591214B1
Application number: KR1020147014905A
Authority: KR
Inventors: 히로유키 도쿠나가; 가즈히로 오카모토; 아키라 오카베
Original assignee: 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼
Priority date: 2012-03-14
Filing date: 2012-11-14
Publication date: 2016-02-02
Also published as: WO2013136589A1; CN103975510A; DE112012006023T5; CN103975510B; JP5956203B2; KR20140089411A; JP2013192361A; US20140364263A1

Abstract

전동기는, 로터 코어에 장착되어 로터 코어의 회전 중심축의 방향으로 연장되고, 또한 일방의 단부측에 기어를 장착할 수 있는 샤프트와, 로터 코어보다 기어측에서 샤프트를 케이싱에 회전 가능하게 지지하는 베어링과, 샤프트의 외주부, 또한 베어링과 기어 사이에 장착되는 통상의 칼라와, 로터 코어측으로부터 케이싱의 내측에 장착되어, 베어링을 케이싱에 장착하는 베어링 장착 부재를 포함한다.

Description

전동기{ELECTRIC MOTOR}

본 발명은 전동기에 관한 것이다.

전동기는 차량의 주행용 등 여러 가지 용도에 사용된다. 전동기의 출력은 기어를 통하여 전달되는 경우가 많다 (예를 들어, 특허문헌 1).

일본 공개특허공보 2007-178436호

전동기의 출력을 감속 장치 등에 전달하는 경우, 진동 등에 의해 기어가 장착된 샤프트가 흔들려 기어의 회전 중심축 방향의 스러스트력이 발생한다. 특히, 건설 기계는 진동이 크기 때문에 전술한 스러스트력이 커진다. 또, 헬리컬 기어가 샤프트에 장착되어 있는 경우, 헬리컬 기어의 회전에서 기인하여, 헬리컬 기어의 회전 중심축 방향의 스러스트력이 발생한다. 전동기의 로터 코어와 함께 회전하는 샤프트에 기어가 장착되는 경우, 기어의 회전에서 기인하여 발생하는 스러스트력에 의해, 베어링과 샤프트 사이에서 덜컥거림이 발생할 가능성이 있다. 본 발명은, 스러스트력에 의한 베어링과 샤프트 사이의 덜컥거림의 발생을 저감시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 통상의 케이싱의 내측에 장착된 환상의 스테이터 및 상기 스테이터의 직경 방향 내측에 배치된 로터 코어를 갖는 전동기로서, 상기 로터 코어에 장착되어 상기 로터 코어의 회전 중심축의 방향으로 연장되고, 또한 일방의 단부측에 기어를 장착할 수 있는 샤프트와, 상기 로터 코어보다 상기 기어측에서 상기 샤프트를 상기 케이싱에 회전 가능하게 지지하는 베어링과, 상기 샤프트의 외주부, 또한 상기 베어링과 상기 기어 사이에 장착되는 통상의 칼라와, 상기 로터 코어측으로부터 상기 케이싱의 내측에 장착되어, 상기 베어링을 상기 케이싱에 장착하는 베어링 장착 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동기이다.

본 발명에 있어서, 상기 칼라의 외주부에는 봉지 부재가 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 칼라는, 상기 칼라의 내주부로부터 외주부를 향하여 연장되는 통로를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 칼라의 외주부에는 봉지 부재가 형성되고, 또 상기 칼라는, 상기 칼라의 내주부로부터 외주부를 향하여 연장되는 통로를 갖고, 상기 외주부측에 있어서의 상기 통로의 개구부는, 상기 베어링과 상기 봉지 부재 사이에 연결되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 봉지 부재는, 상기 회전 중심축의 방향을 향하여 2 개 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 2 개의 상기 봉지 부재 사이의 공간은 기체 탱크에 접속되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 케이싱에는 감속 장치가 장착되어 있고, 상기 기어는 상기 감속 장치의 입력부인 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 감속 장치는 유성 기어 장치를 갖고 있고, 상기 기어는 상기 유성 기어 장치의 선 기어인 것이 바람직하다.

본 발명은, 통상의 케이싱의 내측에 장착된 환상의 스테이터 및 상기 스테이터의 직경 방향 내측에 배치된 로터 코어를 갖는 전동기로서, 상기 로터 코어에 장착되어 상기 로터 코어의 회전 중심축의 방향으로 연장되고, 또한 일방의 단부측에 기어를 장착할 수 있는 샤프트와, 상기 로터 코어보다 상기 기어측에서 상기 샤프트를 상기 케이싱에 회전 가능하게 지지하는 베어링과, 상기 샤프트의 외주부, 또한 상기 베어링과 상기 기어 사이에 장착되어, 내주부로부터 외주부를 향하여 연장되는 통로를 갖는 통상의 칼라와, 상기 로터 코어측으로부터 상기 케이싱의 내측에 장착되어, 상기 베어링을 상기 케이싱에 장착하는 베어링 장착 부재와, 상기 칼라와 상기 케이싱 사이에 형성되어, 상기 케이싱과 상기 케이싱의 외부 사이에 있어서의 유체의 흐름을 억제하는 봉지 부재를 포함하고, 상기 칼라의 외주부측에 있어서의 상기 통로의 개구부는, 상기 베어링과 상기 봉지 부재 사이에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전동기이다.

본 발명에 있어서, 상기 케이싱의 내부는 냉각 매체에 의해 냉각되는 것이 바람직하다.

본 발명은, 스러스트력에 의한 베어링과 샤프트 사이의 덜컥거림의 발생을 저감시킬 수 있다.

도 1 은, 본 실시형태에 관련된 전동기를 나타내는 단면도이다.
도 2 는, 본 실시형태에 관련된 전동기가 갖는 샤프트의 일방의 단부측의 확대도이다.
도 3 은, 본 실시형태에 관련된 전동기가 갖는 칼라의 사시도이다.
도 4 는, 본 실시형태에 관련된 전동기가 갖는 칼라의 사시도이다.
도 5 는, 휠 로더를 나타내는 설명도이다.
도 6 은, 휠 로더의 구동계를 나타내는 모식도이다.

본 발명을 실시하기 위한 형태 (실시형태) 에 대해, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 이하의 실시형태에 기재한 내용에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또, 이하에 기재한 구성 요소에는, 당업자가 용이하게 상정할 수 있는 것, 실질적으로 동일한 것이 포함된다. 또한, 이하에 기재한 구성 요소는 적절히 조합할 수 있다. 또, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성 요소의 여러 가지의 생략, 치환 또는 변경을 실시할 수 있다. 다음으로, 본 실시형태에 관련된 전동기에 대해 설명한다.

＜전동기＞

도 1 은, 본 실시형태에 관련된 전동기를 나타내는 단면도이다. 도 2 는, 본 실시형태에 관련된 전동기가 갖는 샤프트의 일방의 단부측의 확대도이다. 도 3, 도 4 는, 본 실시형태에 관련된 전동기가 갖는 칼라의 사시도이다. 전동기 (1) 는, 케이싱 (3) 과, 동력 전달축으로서의 샤프트 (10) 와, 로터 코어 (20) 와, 스테이터 (6) 를 포함하고 있다. 케이싱 (3) 은, 로터 코어 (20), 로터 코어 (20) 가 장착된 샤프트 (10) 및 스테이터 (6) 를 내부에 격납한다. 케이싱 (3) 은 통상의 구조체이다. 본 실시형태에 있어서, 케이싱 (3) 은, 원판 형상의 샤프트 취출측 부재 (3T) 와, 원통 형상의 측부 (3S) 와, 원판 형상의 반샤프트 취출측 부재 (3R) 를 갖는다. 샤프트 취출측 부재 (3T) 와, 측부 (3S) 와, 반샤프트 취출측 부재 (3R) 로 둘러싸이는 공간이 케이싱 (3) 의 내부가 된다.

샤프트 취출측 부재 (3T) 는, 샤프트 (10) 를 케이싱 (3) 의 외부로 취출하기 위한 관통공 (3HA) 을 갖는다. 케이싱 (3) 의 내부에 격납된 샤프트 (10) 는, 관통공 (3HA) 으로부터 취출된다. 본 실시형태에 있어서, 샤프트 취출측 부재 (3T) 와 측부 (3S) 는 다른 부재로서 제조되어 나사 등의 체결 부재에 의해 양자가 결합되지만, 예를 들어, 주조 등에 의해 양자를 일체 성형해도 된다. 반샤프트 취출측 부재 (3R) 는, 샤프트 취출측 부재 (3T) 와는 반대측에 있어서의 측부 (3S) 의 단부에 장착된다. 반샤프트 취출측 부재 (3R) 는, 나사 등의 체결 부재에 의해 측부 (3S) 에 장착된다. 샤프트 취출측 부재 (3T) 는, 후술하는 감속 장치 (60) 를 윤활시키는 윤활유와, 케이싱 (3) 의 내부의 냉각 매체를 분리시키는 격벽이기도 하다.

케이싱 (3) 의 내측, 보다 구체적으로는 측부 (3S) 의 내주부에 환상의 스테이터 (6) 가 장착된다. 스테이터 (6) 는, 측부 (3S) 의 내주부 전체 둘레에 걸쳐 장착된다. 스테이터 (6) 의 직경 방향 내측에는 로터 코어 (20) 가 배치된다. 본 실시형태에 있어서, 로터 코어 (20) 는 원판 형상의 강판 (전자 강판) (21) 을 적층한 원통 형상의 구조체이다. 로터 코어 (20) 는, 내부에 복수의 영구 자석이 매립되어 있다. 이와 같이, 본 실시형태에 있어서, 전동기 (1) 는 IPM (Interior Permanent Magnet) 이지만, SPM (Surface Permanent Magnet) 이어도 된다. 로터 코어 (20) 는 회전 중심축 (Zr) 의 둘레를 회전한다.

스테이터 (6) 는, 스테이터 코어 (6Y) 와 코일 (6C) 을 갖는 환상의 구조체로, 스테이터 코어 (6Y) 에 코일 (6C) 이 감겨 있다. 코일 (6C) 의 스테이터 코어 (6Y) 로부터 돌출된 부분이 코일 엔드 (6CE) 이다. 스테이터 코어 (6Y) 는 복수의 강판 (전자 강판) 을 적층한 구조체이다. 또한, 전동기 (1) 는 영구 자석을 갖지 않는 전동기, 예를 들어, 유도 전압기 등이어도 된다.

로터 코어 (20) 는, 복수의 강판 (21) 이 샤프트 (10) 에 장착되고, 적층된 구조체이다. 복수의 강판 (21) 이 샤프트 (10) 에 장착된 상태에 있어서, 상기 복수의 강판 (21) 이 적층되는 방향 (적층 방향) 은, 샤프트 (10) 의 축 방향, 즉 회전 중심축 (Zr) 과 평행한 방향이다. 적층 방향에 있어서의 로터 코어 (20) 의 양 단부에는 밸런스 플레이트 (30A, 30B) 가 형성된다. 또한, 밸런스 플레이트 (30A, 30B) 는 환상의 부재로, 샤프트 (10) 의 외주부에 장착된다. 상기 복수의 강판 (21) 이 적층된 로터 코어 (20) 는, 2 개의 밸런스 플레이트 (30A, 30B) 로 협지된다. 일방의 밸런스 플레이트 (30A) 측에 있어서, 샤프트 (10) 는, 밸런스 플레이트 (30A) 의 내경보다 외경이 크게 되어 있는 로터 코어 고정부 (14) 를 갖는다. 이 때문에, 샤프트 (10) 의 타방의 단부 (10R) 측으로부터 샤프트 (10) 에 장착된 밸런스 플레이트 (30A) 는, 로터 코어 고정부 (14) 에 접하면, 그 이상의 이동이 규제된다. 밸런스 플레이트 (30A), 로터 코어 (20), 밸런스 플레이트 (30B) 를 이 순서로 샤프트 (10) 에 장착하고, 로터 코어 고정 너트 (10NR) 를 샤프트 (10) 에 조여 넣음으로써, 로터 코어 (20) 가 샤프트 (10) 에 장착된다. 이 상태에 있어서, 밸런스 플레이트 (30A, 30B) 는 로터 코어 (20), 즉 적층된 상기 복수의 강판 (21) 에 압축력을 부여하고 있다. 밸런스 플레이트 (30A, 30B) 의 직경은, 강판 (21) 의 직경과 동일하거나 또는 강판 (21) 의 직경보다 작게 되어 있다.

샤프트 (10) 는 로터 코어 (20) 에 장착된다. 샤프트 (10) 는, 로터 코어 (20) 의 회전 중심축 (Zr) 방향으로 연장되고, 또한 일방의 단부 (10C) 측에 기어 (71) 를 장착할 수 있게 되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 기어 (71) 는 헬리컬 기어이지만, 이것에 한정되는 것이 아니고, 평 (平) 기어여도 된다. 샤프트 (10) 는, 전동기 (1) 의 출력과, 전동기 (1) 에 대한 입력을 담당한다. 본 실시형태에서는, 샤프트 (10) 의 일방의 단부 (10C) 측에 감속 장치 (60) 의 기어 (71) 가 장착되어 있다. 샤프트 (10) 는, 로터 코어 (20) 와 회전 중심축 (Zr) 을 공통으로 하고 있고, 로터 코어 (20) 와 함께 회전 중심축 (Zr) 의 둘레를 회전한다. 이와 같이 하여, 샤프트 (10) 는, 전동기 (1) 가 발생하는 동력을 전동기 (1) 의 외부에 출력하거나, 전동기 (1) 를 발전기로서 사용하는 경우에 전동기 (1) 에 동력을 입력하거나 한다. 샤프트 (10) 에 장착된 기어 (71) 도, 샤프트 (10) 의 회전 중심축 (Zr) 을 중심으로 하여 샤프트 (10) 와 함께 회전한다. 기어 (71) 는, 회전 중심축 (Zr) 과 직교하는 방향에서 본 경우, 회전 중심축 (Zr) 에 대해 경사진 이 (헬리컬) (HG) 를 갖고 있는 기어이다.

전동기 (1) 가 휠 로더 등의 건설 기계의 주행용으로 사용되는 경우, 고속 회전시킴으로써 소형화하는 것이 바람직하다. 이와 같은 경우, 전동기 (1) 의 출력은, 감속 장치 (60) 를 통하여 변속 장치 (107) 에 입력되게 된다. 전동기 (1) 가 고속 회전 (예를 들어, 매분 10000 회전 이상) 하는 경우, 평 기어라면 소음이 커진다. 이 때문에, 샤프트 (10) 에 기어 (71) 를 장착하여 감속 장치 (60) 에 전동기 (1) 의 출력을 입력하여, 감속 장치 (60) 의 소음을 억제한다.

샤프트 (10) 는, 양측에 각각 베어링 (4A, 4B) 이 장착되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 베어링 (4A, 4B) 은 모두 볼 베어링이다. 2 개의 베어링 (4A, 4B) 은 케이싱 (3) 에 장착되어 있고, 샤프트 (10) 를 회전 가능하게 지지하고 있다. 본 실시형태에서는, 베어링 (4A) 이 샤프트 취출측 부재 (3T) 에 장착되고, 베어링 (4B) 이 샤프트 취출측 부재 (3T) 와는 반대측의 반샤프트 취출측 부재 (3R) 에 장착된다. 즉, 베어링 (4A) 은, 로터 코어 (20) 보다 기어 (71) 측에서 샤프트 (10) 를 케이싱 (3) 에 회전 가능하게 지지하고, 베어링 (4A) 은, 로터 코어 (20) 보다 타방의 단부 (10R) 측에서 샤프트 (10) 를 케이싱 (3) 에 회전 가능하게 지지한다. 이와 같은 구조에 의해, 케이싱 (3) 은, 베어링 (4A, 4B) 을 개재하여 샤프트 (10) 를 회전 가능하게 지지하고 있다. 이하에 있어서는, 필요에 따라 베어링 (4A) 을 제 1 베어링 (4A) 이라고 하고, 베어링 (4B) 을 제 2 베어링 (4B) 이라고 한다. 샤프트 (10) 의 일방의 단부 (10C) 측에 있어서의 외주면에는 스플라인 (10SL) 이 형성되어 있다.

샤프트 (10) 는, 일방의 단부 (10C) 가 샤프트 취출측 부재 (3T) 의 관통공 (3HA) 으로부터 돌출된다. 샤프트 (10) 의 일방의 단부 (10C) 측에는, 상기 서술한 바와 같이 기어 (71) 가 장착된다. 기어 (71) 는, 샤프트 (10) 의 일방의 단부 (10C) 측에 형성된 스플라인 (10SL) 과 결합되는 스플라인이 내주면에 형성되어 있고, 양방의 스플라인이 맞물린다. 이와 같은 구조에 의해, 기어 (71) 를 개재하여 샤프트 (10) 로부터 전동기 (1) 의 동력을 취출하거나, 전동기 (1) 에 동력을 입력하여 전동기 (1) 로부터 전력을 발생시키거나 한다. 샤프트 (10) 의 일방의 단부 (10C) 측이 샤프트 (10) 의 입출력측이 된다.

본 실시형태에 있어서는, 전동기 (1) 의 케이싱 (3) 에 감속 장치 (60) 가 장착되어 있다. 감속 장치 (60) 는, 전동기 (1) 의 샤프트 (10) 의 회전 속도를 감속시킴과 함께 토크를 증가시켜, 출력부로부터 출력하는 장치이다. 감속 장치 (60) 의 입력부는, 전동기 (1) 의 샤프트 (10) 에 장착된 기어 (71) 이다. 감속 장치 (60) 의 입력부란, 전동기 (1) 등의 동력원으로부터의 동력이 입력되는 부분이다. 감속 장치 (60) 는, 유성 기어 장치 (70) 를 사용하여 샤프트 (10) 의 회전 속도를 감속시켜 출력한다. 감속 장치 (60) 는, 유성 기어 장치 (70) 를 사용한 것에 한정되지 않는다.

감속 장치 (60) 는, 케이싱 (61) 내에 유성 기어 장치 (70) 가 격납되어 있다. 감속 장치 (60) 의 케이싱 (61) 은, 전동기 (1) 의 케이싱 (3), 본 실시형태에서는 샤프트 취출측 부재 (3T) 에 장착된다. 유성 기어 장치 (70) 는, 선 기어로서의 기어 (71) 와, 기어 (71) 와 맞물리는 복수의 피니언 기어 (72) 와, 복수의 피니언 기어 (72) 를 회전 가능하게 지지하는 피니언 샤프트 (72S) 가 장착되는 캐리어 (73) 와, 복수의 피니언 기어 (72) 와 맞물리는 링 기어 (74) 를 갖는다. 기어 (71) 는, 상기 서술한 바와 같이, 내주면에 형성되는 내부 기어가 샤프트 (10) 의 스플라인 (SL) 에 결합되는 스플라인이고, 외부 기어가 헬리컬이다. 복수의 피니언 기어 (72) 는, 기어 (71) 와 링 기어 (74) 사이에 배치된다.

캐리어 (73) 는, 예를 들어, 전동기 (1) 의 샤프트 취출측 부재 (3T) 에 박힌 핀과, 캐리어 (73) 에 형성된 구멍을 끼워 맞춤으로써, 샤프트 취출측 부재 (3T) 에 대해 회전 중심축 (Zr) 의 둘레를 상대적으로 회전하지 않도록 장착된다. 이와 같이, 감속 장치 (60) 는, 유성 기어 장치 (70) 의 캐리어 (73) 가 고정되고, 선 기어로서의 기어 (71) 로부터의 입력이 피니언 기어 (72) 를 개재하여 링 기어 (74) 로부터 출력된다. 링 기어 (74) 는, 감속 장치 (60) 의 출력부가 된다. 감속 장치 (60) 는, 링 기어 (74) 를 고정시켜 캐리어 (73) 를 출력부로 해도 된다.

링 기어 (74) 는, 전동기 (1) 로부터의 거리가 먼 쪽의 단부에 연결 부재 (76) 를 갖고 있다. 연결 부재 (76) 는, 감속 장치 (60) 의 동력 전달 샤프트 (65) 에 연결되어 있다. 동력 전달 샤프트 (65) 는, 자체에 장착된 2 개의 감속기 베어링 (64A, 64B) 을 개재하여 감속 장치 (60) 의 케이싱 (61) 에 회전 가능하게 지지되어 있다. 감속기 베어링 (64A, 64B) 은, 베어링 고정 너트 (65N) 를 동력 전달 샤프트 (65) 에 조여 넣음으로써, 동력 전달 샤프트 (65) 에 장착된다. 동력 전달 샤프트 (65) 는, 예를 들어, 휠 로더 등과 같은 건설 기계의 변속 장치의 입력부에 연결된다.

감속 장치 (60) 의 케이싱 (61) 은, 감속기 베어링 (64A, 64B) 및 유성 기어 장치 (70) 를 윤활시키기 위한 윤활유 (유체) 를 공급하는 윤활유 통로 (62, 63) 를 갖는다. 윤활유 통로 (62, 63) 는, 전동기 (1) 의 케이싱 (3), 본 실시형태에서는 샤프트 취출측 부재 (3T) 가 갖는 윤활유 통로 (15, 17) 로부터 윤활유의 공급을 받는다. 또, 유성 기어 장치 (70) 의 캐리어 (73) 및 캐리어 (73) 에 장착되는 피니언 샤프트 (72S) 는, 샤프트 취출측 부재 (3T) 가 갖는 윤활유 통로 (17) 로부터 윤활유의 공급을 받는 윤활유 통로 (75) 를 갖는다. 윤활유 통로 (75) 는, 피니언 기어 (72) 와 기어 (71) 사이에 윤활유를 공급한다.

도 1, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 샤프트 (10) 의 외주부 (10S), 또한 제 1 베어링 (4A) 과 기어 (71) 사이에는 통상, 보다 구체적으로는 원통 형상의 칼라 (50) 가 장착된다. 도 3, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 칼라 (50) 는, 동체부 (51) 와, 동체부 (51) 의 일단부에 형성되어 직경 방향 외측으로 비어져 나오는 플랜지부 (52) 를 갖는다. 플랜지부 (52) 측의 단부 (플랜지측 단부) (50Tb) 가 제 1 베어링 (4A) 과 대향하고, 플랜지부 (52) 와는 반대측에 있어서의 단부 (반플랜지측 단부) (50Tg) 가 기어 (71) 와 대향한다. 도 3, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 칼라 (50) 는, 플랜지측 단부 (50Tb) 로부터 반플랜지측 단부 (50Tg) 를 향하여 관통되는 관통공 (50H) 을 갖는다. 관통공 (50H) 에 샤프트 (10) 가 끼워 넣어진다. 칼라 (50) 와 샤프트 (10) 는 꽉 끼워져 장착되어 있고, 양자는 회전 중심축 (Zr) 의 둘레를 일체로 회전한다.

본 실시형태에 있어서, 샤프트 (10) 의 재료는 예를 들어 크롬·몰리브덴강이고, 칼라 (50) 의 재료는 예를 들어 탄소강이다. 이와 같이, 본 실시형태에서는, 샤프트 (10) 와 칼라 (50) 에서 재료를 다르게 하였다. 이와 같이 함으로써, 샤프트 (10) 와 칼라 (50) 의 기능에 적합한 재료를 선택할 수 있다. 예를 들어, 본 실시형태에 있어서는, 샤프트 (10) 는 동력 전달에 적합한 재료를 선택한다. 칼라 (50) 는 동력 전달의 기능은 불필요하지만, 후술하는 바와 같이, 유체로서의 냉각 매체 및 윤활유를 봉지하는 기능을 실현하기 위한 봉지면의 형성에 적절한 재료를 선택한다.

제 1 베어링 (4A) 은, 샤프트 (10) 의 외주부 (10S) 로부터 직경 방향 외측으로 비어져 나온 베어링 걸림부 (18) 에 맞닿는다. 본 실시형태에서는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 제 1 베어링 (4A) 의 내륜 (4i) 이 베어링 걸림부 (18) 에 맞닿는다. 또, 샤프트 (10) 에 장착된 칼라 (50) 의 플랜지측 단부 (50Tb) 가 제 1 베어링 (4A) 의 내륜 (4i) 에 맞닿는다. 칼라 (50) 의 반플랜지측 단부 (50Tg) 는, 샤프트 (10) 의 일방의 단부 (10C) 측에 장착되는 기어 (71) 의 일단부 (71Ta) 와 맞닿는다. 그리고, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 샤프트 (10) 의 일방의 단부 (10C) 측으로부터 기어 스냅 링 (10NG) 을 샤프트 (10) 에 장착한다. 기어 스냅 링 (10NG) 은, 기어 (71) 의 타단부 (71Tb) 에 맞닿는다. 기어 스냅 링 (10NG) 을 샤프트 (10) 에 장착함으로써, 기어 스냅 링 (10NG) 과 베어링 걸림부 (18) 사이에 제 1 베어링 (4A) 과, 칼라 (50) 와, 기어 (71) 가 샤프트 (10) 에 장착된다. 상기 서술한 바와 같이, 기어 (71) 와 샤프트 (10) 는, 예를 들어, 스플라인에 의해 연결되어 있고, 둘레 방향에 있어서의 양자 사이의 위치 결정이 이루어져 있다. 또, 기어 스냅 링 (10NG) 과 기어 (71) 사이에는 약간의 간극이 형성되어 있다. 이 간극에 의해 회전 중심축 (Zr) 방향으로의 기어 (71) 의 움직임이 허용된다.

제 1 베어링 (4A) 은, 외륜 (4e) 이 샤프트 취출측 부재 (3T) 에 형성된 베어링 장착부 (3TB) 에 장착된다. 베어링 장착부 (3TB) 는, 샤프트 취출측 부재 (3T) 에 형성된 원형의 구멍이다. 베어링 장착부 (3TB) 의 내경은 관통공 (3HA) 의 내경보다 크고, 양자는 연결되어 있다. 이 때문에, 베어링 장착부 (3TB) 와 관통공 (3HA) 의 접속부에는 단부 (段部) (19) 가 형성된다. 베어링 장착부 (3TB) 에 장착된 제 1 베어링 (4A) 은, 외륜 (4e) 이 단부 (19) 에 맞닿는다. 제 1 베어링 (4A) 이 베어링 장착부 (3TB) 에 장착된 상태에서, 샤프트 취출측 부재 (3T) 에 베어링 장착 부재 (12) 가 장착된다. 베어링 장착 부재 (12) 는, 체결 수단으로서의 볼트 (13) 에 의해 샤프트 취출측 부재 (3T) 에 장착된다.

베어링 장착 부재 (12) 는, 관통공 (12H) 에 샤프트 (10) 가 관통되어 있고, 로터 코어 (20) 측으로부터 케이싱 (3) 의 내측, 본 실시형태에서는 샤프트 취출측 부재 (3T) 의 내측에 장착된다. 관통공 (12H) 의 내경은, 제 1 베어링 (4A) 의 외륜 (4e) 의 외경보다 작고, 외륜 (4e) 의 내경보다 크다. 이 때문에, 베어링 장착 부재 (12) 는, 제 1 베어링 (4A) 의 외륜 (4e) 과만 대향하게 된다. 따라서, 베어링 장착 부재 (12) 를 샤프트 취출측 부재 (3T) 에 장착해도, 베어링 장착 부재 (12) 는 내륜 (4i) 및 전동체 (4b) 와는 간섭하지 않으므로, 베어링 장착 부재 (12) 는 이들의 움직임을 저해하지 않는다. 이와 같은 구조에 의해, 제 1 베어링 (4A) 은, 베어링 장착 부재 (12) 에 의해 샤프트 취출측 부재 (3T) 에 장착된다.

베어링 장착 부재 (12) 는, 샤프트 취출측 부재 (3T) 로부터 제 1 베어링 (4A) 의 외륜 (4e) 측 (스테이터 (6) 에 대해 샤프트 (10) 측) 으로 돌출되는 형태로 형성되어 있다. 그리고, 베어링 장착 부재 (12) 는, 샤프트 취출측 부재 (3T) 측의 면이 외륜 (4e) 의 단면과 면일 (面一) 해지도록 장착되어 있다. 이와 같이 함으로서, 제 1 베어링 (4A) 의 이동을 규제하고 있다. 제 1 베어링 (4A) 의 반대측은 칼라 (50) 를 샤프트 (10) 에 압입함으로써, 제 1 베어링 (4A) 이 움직이지 않도록 위치 결정되어 있다.

도 2, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 칼라 (50) 는, 칼라 (50) 의 내주부로부터 외주부를 향하여 연장되는 통로로서의 홈 (53) 을 갖는다. 본 실시형태에 있어서, 칼라 (50) 는, 제 1 베어링 (4A) 과 대향하는 부분, 즉 플랜지부 (52) 의 플랜지측 단부 (50Tb) 에 홈 (53) 을 갖는다. 홈 (53) 이 형성되는 지점은 이 부분에 한정되는 것은 아니다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 홈 (53) 은, 칼라 (50) 의 내경측이 샤프트 (10) 의 외주부 (10S) 의 둘레 방향을 향하여 형성된 냉각 매체 공급홈 (10p) 에 개구되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 칼라 (50) 의 외주부측에 있어서의 홈 (53) 의 개구부는, 제 1 베어링 (4A) 과 봉지 부재 (5A) 사이에 연결되어 있다.

냉각 매체 공급홈 (10p) 에는, 샤프트 (10) 가 갖는 냉각 매체 공급 통로 (11) 로부터 냉각 매체가 공급된다. 홈 (53) 은, 샤프트 (10) 및 칼라 (50) 와 함께 회전하여, 냉각 매체 공급홈 (10p) 으로부터 공급된 냉각 매체를 칼라 (50) 의 직경 방향 외측으로 방출함으로써, 냉각 매체를 제 1 베어링 (4A) 에 공급한다. 냉각 매체는, 전동기 (1) 의 스테이터 (6) 가 갖는 코일 (6C) 및 로터 코어 (20) 등을 냉각시킴과 함께, 슬라이딩부를 윤활시킨다. 본 실시형태에서는, 칼라 (50) 의 내주부로부터 외주부를 향하여 연장되는 통로로서, 칼라 (50) 의 내주부로부터 외주부를 향하여 칼라 (50) 를 관통하는 관통공을 사용해도 된다.

샤프트 (10) 에 장착된 칼라 (50) 의 외주부에는 봉지 부재 (5A) 가 형성된다. 본 실시형태에서는, 칼라 (50) 와 케이싱 (3), 보다 구체적으로는 샤프트 취출측 부재 (3T) 사이에는 봉지 부재 (5A) 가 형성된다. 봉지 부재 (5A) 는, 칼라 (50) 의 외주부에 형성되어 있으면 되고, 칼라 (50) 와 케이싱 (3) 사이 이외의 지점에 형성되어 있으면 된다. 예를 들어, 봉지 부재 (5A) 는, 칼라 (50) 와 감속 장치 (60) 의 케이싱 (61) 사이에 형성되어 있어도 된다.

타방의 단부 (10R) 측에 있어서의 샤프트 (10) 와 케이싱 (3), 본 실시형태에서는 반샤프트 취출측 부재 (3R) 사이에는 봉지 부재 (5B) 가 형성된다. 본 실시형태에 있어서, 봉지 부재 (5A, 5B) 는 오일 시일이다. 또, 제 2 베어링 (4B) 과 봉지 부재 (5B) 사이에는, 봉지 부재로서의 오일 시일 (5C) 이 형성된다. 샤프트 (10) 와 케이싱 (3), 본 실시형태에서는 반샤프트 취출측 부재 (3R) 사이에는, 샤프트 (10) 의 회전수를 검출하는 회전수 센서 (5I) 가 형성된다. 또한, 회전수 센서 (5I) 는 제 2 베어링 (4B) 과 봉지 부재 (5B) 사이에 배치된다.

봉지 부재 (5A) 는, 샤프트 취출측 부재 (3T) 의 관통공 (3HA) 으로서, 제 1 베어링 (4A) 과 샤프트 (10) 의 일방의 단부 (10C) 사이, 보다 구체적으로는 칼라 (50) 와 대향하는 위치에 장착된다. 봉지 부재 (5B) 는, 제 2 베어링 (4B) 보다 샤프트 (10) 의 타방의 단부 (10R) 측에 배치됨과 함께, 반샤프트 취출측 부재 (3R) 의 관통공 (3HB) 에 장착된다. 본 실시형태에 있어서, 전동기 (1) 는, 냉각 매체 (예를 들어 기름) 에 의해 내부가 냉각됨과 함께 베어링 (4A, 4B) 이 윤활되므로, 샤프트 (10) 로부터 케이싱 (3) 의 외부로 누설되는 상기 냉각 매체를 억제하기 위해, 봉지 부재 (5A, 5B) 가 케이싱 (3) 과 샤프트 (10) 사이에 형성된다.

본 실시형태에서는, 전동기 (1) 의 샤프트 취출측 부재 (3T) 에 감속 장치 (60) 가 장착되기 때문에, 감속 장치 (60) 를 윤활시키기 위한 윤활유가 감속 장치 (60) 에 인접하는 제 1 베어링 (4A) 을 개재하여 전동기 (1) 의 내부 (케이싱 (3) 의 내부) 에 들어갈 가능성이 있다. 감속 장치 (60) 의 윤활유는 유성 기어 장치 (70) 의 마모분 등을 포함하고 있으므로, 전동기 (1) 의 내부에 들어가면, 제 1 베어링 (4A), 로터 코어 (20) 및 스테이터 (6) 의 내구성을 저하시킬 가능성이 있다. 또, 휠 로더 등과 같은 건설 기계에 감속 장치 (60) 를 적용한 경우에는, 연속 고부하에서의 가동이 자동차에 적용한 경우에 비해 많아, 감속 장치측의 기름의 온도가 전동기 (1) 를 구성하는 부품의 내열 온도 이상의 고온이 되거나, 마모분의 발생량이 많아지거나 할 가능성이 있다. 전동기 (1) 와 감속 장치 (60) 사이인 칼라 (50) 의 부분에 형성된 봉지 부재 (5A) 는, 감속 장치 (60) 의 윤활유가 전동기 (1) 의 내부에 들어갈 가능성을 저감시킨다. 이와 같이, 봉지 부재 (5A) 는, 케이싱 (3) 과 케이싱 (3) 의 외부 사이에 있어서의 유체로서의 윤활유 및 냉각 매체의 흐름을 억제할 수 있다. 그 결과, 봉지 부재 (5A) 는, 마모분을 많이 포함하고, 또 고온이 된 감속 장치 (60) 의 윤활유가 전동기 (1) 의 내부에 들어갈 가능성을 저감시켜, 전동기 (1) 를 안정적으로 가동시키고, 전동기 (1) 의 내구성 저하를 억제할 수 있다.

본 실시형태에 있어서, 봉지 부재 (5A) 는, 회전 중심축 (Zr) 의 방향을 향하여 2 개 형성된다. 이와 같이 함으로써, 봉지 부재 (5A) 는, 감속 장치 (60) 의 윤활유가 전동기 (1) 의 내부에 들어갈 가능성을 보다 효과적으로 억제할 수 있다. 또, 전동기 (1) 의 로터 코어 (20) 및 샤프트 (10) 가 고속으로 회전하는 경우에도, 감속 장치 (60) 의 윤활유가 전동기 (1) 의 내부에 들어갈 가능성을 확실하게 억제할 수 있다. 본 실시형태에 있어서는, 2 개의 봉지 부재 (5A) 사이의 공간 (봉지 부재 공간) 은, 기체 탱크 (16) 에 접속되어 있다. 기체 탱크 (16) 는, 본 실시형태에 있어서 샤프트 취출측 부재 (3T) 에 형성되지만, 기체 탱크 (16) 는 이 이외의 부분에 형성되어 있어도 된다. 기체 탱크 (16) 는, 일정량의 기체 (공기) 를 유지하고 있는 부분으로, 대기 개방되어 있어도 된다. 봉지 부재 공간을 기체 탱크 (16) 에 접속시킴으로써, 샤프트 (10) 의 회전에 의해 봉지 부재 공간 내의 압력이 변화한 경우에도, 기체 탱크 (16) 내에 유지된 기체에 의해 상기 압력의 변화가 완화된다. 그 결과, 봉지 부재 공간의 압력 변화가 억제되므로, 봉지 부재 (5A) 의 봉지 기능을 유지할 수 있다. 특히, 샤프트 (10) 가 고속으로 회전하는 경우, 봉지 부재 공간을 기체 탱크 (16) 에 접속시키는 효과는 커진다. 또한, 봉지 부재 (5A) 는 1 개여도 된다. 이 경우, 기체 탱크 (16) 는 없어도 된다.

본 실시형태에 있어서, 샤프트 (10) 는, 일방의 단부 (10C) 측에 기어 (71) 가 장착되어 있다. 그리고, 샤프트 (10) 는, 기어 (71) 로부터 감속 장치 (60) 에 동력을 전달함과 함께, 기어 (71) 를 개재하여 감속 장치 (60) 로부터의 동력을 전동기 (1) 에 전달한다. 감속 장치 (60) 및 전동기 (1) 가 탑재되는 휠 로더 등이 주행하거나, 작업을 하거나 하면 진동이 발생한다. 이 진동에서 기인하여, 전동기 (1) 의 샤프트 (10) 에는 스러스트력이 발생한다. 또, 기어 (71) 가 헬리컬 기어인 경우, 기어 (71) 가 회전하면, 상기 서술한 진동에서 기인하는 스러스트력에 추가하여, 헬리컬 기어의 회전에서 기인하는 스러스트력이 발생한다. 상기 서술한 스러스트력은, 샤프트 (10) 를 개재하여 제 1 베어링 (4A) 또는 제 2 베어링 (4B) 을 회전 중심축 (Zr) 의 방향으로 이동시키고, 이에 수반하여 로터 코어 (20) 를 회전 중심축 (Zr) 의 방향으로 이동시키는 경우가 있다. 이 때문에, 제 1 베어링 (4A) 또는 제 2 베어링 (4B) 과 샤프트 (10) 사이에서 덜컥거림이 발생할 가능성이 있다. 본 실시형태에서는, 기어 (71) 와 제 1 베어링 (4A) 사이에 칼라 (50) 를 개재시키고, 칼라 (50) 를 개재하여 상기 스러스트력을 제 1 베어링 (4A) 과 기어 (71) 사이에 전달한다. 또, 제 1 베어링 (4A) 은, 베어링 장착 부재 (12) 에 의해 로터 코어 (20) 측으로부터 샤프트 취출측 부재 (3T) 에 장착되어 있다.

이와 같은 구조에 의해, 기어 (71) 로부터 제 1 베어링 (4A) 을 향하는 스러스트력은, 칼라 (50), 제 1 베어링 (4A), 베어링 장착 부재 (12) 의 순서로 전달되어, 베어링 장착 부재 (12) 가 장착되어 있는 샤프트 취출측 부재 (3T) 가 받는다. 또, 제 2 베어링 (4B) 으로부터 제 1 베어링 (4A) 을 향하는 스러스트력은, 샤프트 (10), 제 1 베어링 (4A), 단부 (19) 의 순서로 전달되어, 단부 (19) 가 형성되어 있는 샤프트 취출측 부재 (3T) 가 받는다. 어느 방향의 스러스트력도, 전동기 (1) 의 케이싱 (3) 을 구성하는 샤프트 취출측 부재 (3T) 가 받으므로, 스러스트력에서 기인하는, 제 1 베어링 (4A) 및 제 2 베어링 (4B) 의 회전 중심축 (Zr) 방향에 있어서의 어긋남을 억제할 수 있다. 그 결과, 제 1 베어링 (4A) 또는 제 2 베어링 (4B) 과 샤프트 (10) 사이에서 덜컥거림을 저감시킬 수 있다.

휠 로더는 전후진을 빈번하게 반복하므로, 전동기 (1) 의 회전 방향도 빈번하게 전환된다. 이 때문에, 기어 (71) 의 회전 방향도 빈번하게 전환되기 때문에, 기어 (71) 가 헬리컬 기어인 경우에 있어서, 샤프트 (10) 에 작용하는 스러스트력의 방향도 빈번하게 전환된다. 회전 방향의 전환시에 있어서, 기어 (71) 는, 회전 중심축 (Zr) 방향에 있어서의 여유분만큼 회전 중심축 (Zr) 방향으로 이동하므로, 스러스트력으로서 충격력이 샤프트 (10) 에 작용한다. 본 실시형태에서는, 상기 서술한 구조에 의해, 전동기 (1) 의 케이싱 (3) 을 구성하는 샤프트 취출측 부재 (3T) 가 기어 (71) 로부터의 스러스트력을 받으므로, 스러스트력으로서 충격력이 작용한 경우에도 샤프트 취출측 부재 (3T) 가 확실하게 충격력을 받아내어, 베어링 (4A, 4B) 에 대한 부하를 최소한으로 억제할 수 있다. 이 때문에, 전동기 (1) 는, 예를 들어, 휠 로더의 주행용 모터 및 유압 셔블의 상부 선회체를 구동시키는 선회 모터 등과 같이, 회전 방향이 빈번하게 전환되는 용도에 대해 특히 바람직하다.

본 실시형태에서는, 1 개의 기어 스냅 링 (10NG) 에 의해 기어 (71) 와, 칼라 (50) 와, 제 1 베어링 (4A) 을 샤프트 (10) 에 고정시킨다. 칼라 (50) 를 사용하지 않는 경우, 기어 스냅 링 (10NG) 외에 제 1 베어링 (4A) 을 샤프트 (10) 에 고정시키기 위한 너트가 필요해진다. 이 너트는, 회전 중심축 (Zr) 방향에 있어서의 샤프트 (10) 의 치수를 증가시키므로, 회전 중심축 (Zr) 방향에 있어서의 전동기 (1) 의 치수 증가에 추가하여, 샤프트 (10) 의 굽힘 강성을 저하시킬 가능성도 있다. 또한, 이 너트를 샤프트 (10) 에 조여 넣는 부분은, 기어 (71) 를 장착하는 부분보다 샤프트 (10) 의 직경을 크게 할 필요가 있다. 이 때문에, 칼라 (50) 를 사용하지 않으면, 기어 스냅 링 (10NG) 외에 너트가 필요해지는 것에 추가하여, 샤프트 (10) 의 직경이 증가한다. 그 결과, 칼라 (50) 를 사용하지 않는 경우에는, 샤프트 (10) 의 직경의 증가 및 추가의 너트에 의해 샤프트 (10) 의 관성 모멘트가 증가한다. 본 실시형태에서는, 칼라 (50) 를 사용함으로써, 1 개의 기어 스냅 링 (10NG) 에 의해 기어 (71) 와, 칼라 (50) 와, 제 1 베어링 (4A) 을 샤프트 (10) 에 고정시킬 수 있다. 그 결과, 회전 중심축 (Zr) 방향에 있어서의 전동기 (1) 의 치수 증가, 샤프트 (10) 의 굽힘 강성의 저하 및 관성 모멘트의 증가를 억제할 수 있다.

또, 칼라 (50) 를 사용하지 않는 경우, 기어 (71) 의 헬리컬이 형성되어 있지 않은 부분을 제 1 베어링 (4A) 의 방향으로 연장시켜, 칼라 (50) 에 상당하는 부분을 기어 (71) 에 형성하는 것을 생각할 수 있다. 이 경우, 샤프트 (10) 에 기어를 장착하기 위해, 제 1 베어링 (4A) 의 근방까지 스플라인을 연장시킬 필요가 있다. 그러면, 상기 스플라인은 봉지 부재 (5A) 를 초과하여 샤프트 (10) 에 형성되게 되므로, 감속 장치 (60) 의 윤활유가 상기 스플라인을 통과하여 제 1 베어링 (4A) 까지 이동할 가능성이 있다. 본 실시형태에서는, 칼라 (50) 를 샤프트 (10) 에 꽉 끼워 장착함과 함께, 칼라 (50) 와 샤프트 취출측 부재 (3T) 사이에 봉지 부재 (5A) 를 배치한다. 이 때문에, 감속 장치 (60) 의 윤활유가 칼라 (50) 와 샤프트 (10) 사이를 통과하는 것을 회피할 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 칼라 (50) 를 사용함으로써 1 개의 기어 스냅 링 (10NG) 으로 기어 (71) 와, 칼라 (50) 와, 제 1 베어링 (4A) 을 샤프트 (10) 에 고정시킬 수 있으므로, 회전 중심축 (Zr) 방향에 있어서의 샤프트 (10) 의 치수 증가를 억제할 수 있다. 이 때문에, 샤프트 (10) 의 굽힘 강성의 저하가 억제되므로, 기어 (71) 가 회전할 때에 발생하는 진동에서 기인하는 샤프트 (10) 의 흔들림도 저감된다. 그 결과, 봉지 부재 (5A) 와 샤프트 (10) 의 밀봉 상태를 확실하게 유지할 수 있다. 특히, 샤프트 (10) 가 고속으로 회전하는 경우에 유리하다. 다음으로, 전동기 (1) 의 냉각 구조 (2) 에 대해 설명한다.

＜전동기의 냉각 구조＞

전동기 (1) 는, 케이싱 (3) 의 내부가 냉각 매체에 의해 냉각된다. 이 때문에, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 샤프트 (10) 는, 전동기 (1) 를 내부로부터 냉각시키기 위한 냉각 매체를 통과시키기 위한 냉각 매체 공급 통로 (11) 를 갖고 있다. 본 실시형태에 있어서, 냉각 매체 공급 통로 (11) 는, 회전 중심축 (Zr) 을 따라 형성된다. 냉각 매체 공급 통로 (11) 는, 회전 중심축 (Zr) 상에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또, 샤프트 (10) 를 중공 샤프트로 하여, 샤프트 (10) 내에 또 다른 샤프트를 관통시키는 구조여도 된다. 이 경우, 샤프트 (10) 와, 샤프트 (10) 내를 관통하는 다른 샤프트 사이에 형성되는 공간을 냉각 매체 공급 통로 (11) 로 할 수 있다. 냉각 매체 공급 통로 (11) 는, 샤프트 (10) 의 내부로서, 타방의 단부 (10R) 로부터 샤프트 (10) 의 축 방향, 즉 회전 중심축 (Zr) 방향을 향하여 연장되어 있다. 이 때문에, 샤프트 (10) 의 타방의 단부 (10R) 에는, 냉각 매체가 냉각 매체 공급 통로 (11) 로 유입되는 냉각 매체 입구 (11I) 가 형성된다. 이와 같이, 샤프트 (10) 의 타방의 단부 (10R) 측은, 냉각 매체 입구측이 된다.

냉각 매체 공급 통로 (11) 로부터는, 복수의 냉각 매체 통로 (40A, 40B) 가 분기되어 있다. 또한, 도 1 은 샤프트 (10) 의 회전 중심축 (Zr) 과 평행 또한 회전 중심축 (Zr) 을 포함하는 평면에서 샤프트 (10) 를 자른 경우의 단면을 나타내고 있지만, 설명의 편의상, 동일 단면에 복수의 냉각 매체 통로 (40A, 40B) 가 나타나 있다. 그러나, 실제로는, 냉각 매체 통로 (40A, 40B) 는 회전 중심축 (Zr) 을 중심으로 한 중심각이 90 도 상이한 평면에서 샤프트 (10) 를 자른 경우의 각각의 단면에 나타난다.

복수의 냉각 매체 통로 (40A, 40B) 는, 냉각 매체 공급 통로 (11) 로부터 분기되어, 샤프트 (10) 의 축 방향에 대해서는 냉각 매체를 분기시키지 않고 일 방향으로 흐르게 하면서 로터 코어 (20) 를 냉각시킨 후, 로터 코어 (20) 의 표면에 개구된 방출구 (40AH, 40BH) 로부터 냉각 매체를 방출시킨다. 그리고, 복수의 냉각 매체 통로 (40A, 40B) 는, 냉각 매체 공급 통로 (11) 에 상기 냉각 매체가 유입되는 냉각 매체 입구 (11I) 에서 방출구 (40AH, 40BH) 까지의 거리 (통로 거리) 가 동일하다. 방출구 (40AH, 40BH) 로부터 방출된 냉각 매체는, 밸런스 플레이트 (30B, 30A) 가 갖는 냉각 매체 출구 (31B, 31A) 로부터 케이싱 (3) 의 내부에 유출된다. 로터 코어 (20) 가 회전하고 있는 경우, 상기 회전에서 기인하는 원심력에 의해, 냉각 매체 출구 (31B, 31A) 로부터 유출된 냉각 매체는 로터 코어 (20) 의 직경 방향 외측으로 날아간다. 그리고, 상기 직경 방향 외측으로 날아간 냉각 매체는 코일 엔드 (6CE) 를 냉각시킨다.

케이싱 (3) 의 측부 (3S) 에는 냉각 매체 회수 통로 (7B) 가 형성되어 있다. 냉각 매체 회수 통로 (7B) 는, 전동기 (1) 가 사용되는 상태에 있어서, 하방 (중력이 작용하느 방향측으로, 도 1 에 있어서는 화살표 G 로 나타내는 방향측) 에 형성된다. 예를 들어, 전동기 (1) 가 휠 로더에 탑재되는 경우, 휠 로더가 수평면에 접지되어 있는 상태를 전동기 (1) 가 사용되는 상태인 것으로 하여, 그 상태에 있어서 하방이 되는 위치에 냉각 매체 회수 통로 (7B) 가 형성된다.

본 실시형태에 있어서, 케이싱 (3) 은, 코일 엔드 (6CE) 와 대향하고, 또한 냉각 매체 회수 통로 (7B) 를 피한 부분에, 코일 엔드 냉각용 통로 (7T) 를 갖고 있다. 그리고, 코일 엔드 냉각용 통로 (7T) 로부터도 코일 엔드 (6CE) 에 냉각 매체를 공급하여, 코일 엔드 (6CE) 를 냉각시키고 있다. 또한, 코일 엔드 냉각용 통로 (7T) 는 반드시 형성하는 필요는 없으며, 예를 들어, 전동기 (1) 또는 전동기 (1) 의 탑재 대상 등의 사양 또는 운전 조건에 따라 코일 엔드 냉각용 통로 (7T) 를 케이싱 (3) 에 형성할지의 여부가 결정된다. 코일 엔드 냉각용 통로 (7T) 는, 샤프트 (10) 의 회전 중심축 (Zr) 이 연직 방향 (중력의 작용 방향) 과 직교하도록 전동기를 배치한 경우, 상방 (연직 방향과는 반대측) 에 배치되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 최상방 (즉 탑의 위치) 에 배치되는 것이 좋다.

본 실시형태에 있어서, 냉각 매체는, 냉각 매체 순환 수단인 펌프 (8) 에 의해 전동기 (1) 에 공급됨과 함께, 전동기 (1) 를 냉각시키거나 한 후에는, 펌프 (8) 에 의해 흡인된다. 펌프 (8) 의 흡인구는, 제 1 냉각 매체 배관 (CL1) 에 의해 냉각 매체 회수 통로 (7B) 와 접속된다. 또, 펌프 (8) 의 토출구는, 제 2 냉각 매체 배관 (CL2) 에 의해 전동기 (1) 와 접속된다. 본 실시형태에 있어서, 제 2 냉각 매체 배관 (CL2) 은, 샤프트측 공급 배관 (CLA) 과 코일 엔드측 공급 배관 (CLB) 으로 분기된다. 전자는 냉각 매체 공급 통로 (11) 의 냉각 매체 입구 (11I) 에 접속되고, 후자는 코일 엔드 냉각용 통로 (7T) 에 접속되어, 각각의 접속 대상에 펌프 (8) 로부터 토출된 냉각 매체를 공급한다.

본 실시형태에 있어서, 냉각 구조 (2) 는, 냉각 매체 공급 통로 (11) 와, 복수의 냉각 매체 통로 (40A, 40B) 를 포함하고 있다. 펌프 (8) 로부터 토출된 냉각 매체는, 제 2 냉각 매체 배관 (CL2) 을 통과하여 일부가 샤프트측 공급 배관 (CLA) 으로, 나머지가 코일 엔드측 공급 배관 (CLB) 으로 흐른다. 샤프트측 공급 배관 (CLA) 으로 흐른 냉각 매체는, 냉각 매체 입구 (11I) 를 통과하고 나서, 일부가 각각의 냉각 매체 통로 (40A, 40B) 에 유입된다. 그리고, 냉각 매체는, 냉각 매체 통로 (40A, 40B) 를 통과하는 과정에서 로터 코어 (20) 를 냉각시키고, 방출구 (40AH, 40BH) 로부터 케이싱 (3) 의 내부로 방출된다. 케이싱 (3) 의 내부로 방출된 냉각 매체는, 로터 코어 (20) 의 원심력에 의해 코일 엔드 (6CE) 에 도달하여 이것을 냉각시킨다. 코일 엔드측 공급 배관 (CLB) 으로 흐른 냉각 매체는, 코일 엔드 냉각용 통로 (7T) 에 유입된 후, 코일 엔드 (6CE) 에 공급되어 이것을 냉각시킨다. 냉각 매체 출구 (31B, 31A) 로부터 유출된 냉각 매체에 의한 코일 엔드 (6CE) 의 냉각이 불충분해지기 쉬운 운전 조건으로 전동기 (1) 가 운전되고 있는 경우에도, 코일 엔드 냉각용 통로 (7T) 에 의해 코일 엔드 (6CE) 를 냉각시킬 수 있다. 이 때문에, 코일 엔드 냉각용 통로 (7T) 는, 여러 가지 운전 조건에 있어서도 안정적으로 전동기 (1) 를 운전시킬 수 있다.

코일 엔드 (6CE) 를 냉각시킨 냉각 매체와 베어링 (4A, 4B) 을 냉각 및 윤활시킨 냉각 매체는, 중력의 작용에 의해 케이싱 (3) 의 하방으로 흐른다. 이 냉각 매체는, 냉각 매체 회수 통로 (7B) 를 통과하여 케이싱 (3) 의 외부로 배출된다. 케이싱 (3) 의 외부로 배출된 냉각 매체는, 제 1 냉각 매체 배관 (CL1) 을 통과하여 펌프 (8) 에 흡인된다. 펌프 (8) 는, 흡인한 냉각 매체를 제 2 냉각 매체 배관 (CL2) 으로 토출한다. 이와 같이, 냉각 구조 (2) 에 있어서는, 펌프 (8) 를 사용하여 전동기 (1) 와, 제 1 냉각 매체 배관 (CL1), 제 2 냉각 매체 배관 (CL2), 샤프트측 공급 배관 (CLA) 및 코일 엔드측 공급 배관 (CLB) 사이에서 냉각 매체를 순환시킨다. 그리고, 냉각 구조 (2) 는, 상기 서술한 로터 코어 (20) 및 코일 엔드 (6CE) 의 냉각과, 베어링 (4A, 4B) 의 윤활 및 냉각을 반복한다. 또한, 제 1 냉각 매체 배관 (CL1) 및 제 2 냉각 매체 배관 (CL2) 에 냉각 매체 중의 이물질을 제거하는 필터를, 또 제 1 냉각 매체 배관 (CL1) 에, 로터 코어 (20) 및 코일 엔드 (6CE) 를 냉각시켜 승온된 냉각 매체를 냉각시키는 쿨러를 형성해도 된다. 또한, 코일 엔드 냉각용 통로 (7T) 에 냉각 매체를 공급하는 수단은, 상기 서술한 바와 같은 냉각 매체의 순환 구조 외에, 펌프 (8) 와는 상이한 냉각 매체의 공급 펌프를 새롭게 형성하여, 코일 엔드 냉각용 통로 (7T) 에 냉각 매체를 공급하는 순환 구조여도 된다. 즉, 전동기 (1) 는, 코일 엔드 냉각용 통로 (7T) 전용의 냉각 회로를 갖고 있어도 된다. 또, 냉각 구조 (2) 는, 전동기 (1) 가 자석을 갖는지의 여부에 상관없이 적용할 수 있다.

다음으로, 본 실시형태에 관련된 전동기를 적용한 작업 차량의 일례로서, 건설 차량의 일종인 휠 로더를 설명한다. 본 실시형태의 전동기의 적용 대상은, 건설 차량에 한정되는 것이 아니고, 건설 차량 중에서는 휠 로더에 한정되는 것도 아니다.

＜휠 로더＞

도 5 는, 휠 로더를 나타내는 설명도이다. 휠 로더 (100) 는, 차체 (101) 와, 차체 (101) 의 앞쪽에 장착된 리프트 아암 (작업기) (102) 과, 리프트 아암 (102) 의 선단에 장착된 버킷 (작업기) (103) 과, 차체 (101) 를 지지하면서 회전하여 차체 (101) 를 주행시키는 2 개의 전륜 (104F) 및 2 개의 후륜 (104R) 과, 차체 (101) 의 상부에 탑재된 캡 (105) 을 구비하고 있다.

도 6 은, 휠 로더의 구동계를 나타내는 모식도이다. 본 실시형태에 있어서, 휠 로더 (100) 는, 동력 발생원으로서 디젤 엔진 또는 가솔린 엔진 등의 내연 기관 (106) 과, 전동기 (1) 를 갖는다. 이와 같이, 휠 로더 (100) 의 구동 방식은, 이른바 하이브리드 방식이다. 본 실시형태에서는, 휠 로더 (100) 는 1 대의 전동기 (1) 를 구비하지만, 전동기 (1) 의 수는 이것에 한정되는 것은 아니다.

내연 기관 (106) 출력은 변속 장치 (107) 에 입력된다. 본 실시형태에 있어서, 전동기 (1) 의 출력은, 감속 장치 (60) 를 통하여 변속 장치 (107) 에 입력된다. 변속 장치 (107) 는, 내연 기관 (106) 및 전동기 (1) 의 출력을 합성한 후, 전륜측 프로펠러 샤프트 (108F) 및 후륜측 프로펠러 샤프트 (108R) 에 출력한다. 전륜측 프로펠러 샤프트 (108F) 의 출력은, 전륜측 디퍼렌셜 기어 (109F) 및 전륜측 드라이브 샤프트 (110F) 를 통하여 2 개의 전륜 (104F) 에 전달된다. 또, 후륜측 프로펠러 샤프트 (108R) 의 출력은, 후륜측 디퍼렌셜 기어 (109R) 및 후륜측 드라이브 샤프트 (110R) 를 통하여 2 개의 후륜 (104R) 에 전달된다. 이와 같이, 내연 기관 (106) 및 전동기 (1) 의 출력은 전륜 (104F) 및 후륜 (104R) 에 전달되어, 휠 로더 (100) 를 주행시킨다.

휠 로더 (100) 의 운전시에 있어서는, 전동기 (1) 의 출력 또는 내연 기관 (106) 의 출력만이 변속 장치 (107) 에 전달되는 경우도 있다. 즉, 휠 로더 (100) 의 운전시에 있어서는, 항상 전동기 (1) 의 출력 및 내연 기관 (106) 의 출력이 변속 장치 (107) 에 전달되는 것은 아니다. 또, 전동기 (1) 는 1 대에 한정되는 것이 아니고, 복수 대여도 된다. 또한, 휠 로더 (100) 는, 전동기 (1) 의 동작 (역행 또는 회생) 을 제어하는 인버터와, 전동기 (1) 의 회생에 의해 얻어진 에너지 (전력) 를 축적하는 커패시터 또는 2차 전지 등의 축전 장치를 갖고 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 휠 로더 (100) 는, 내연 기관을 갖지 않고 축전 장치의 전력에 의해 전동기 (1) 를 구동원으로 하는 전동 차량 (작업 차량 또는 건설 차량) 이어도 된다. 즉, 본 실시형태에 관련된 전동기 (1) 는, 하이브리드 차량, 전동 차량을 불문하고 적용할 수 있다.

본 실시형태에 있어서, 전동기 (1) 및 내연 기관 (106) 은 가로로 놓여져 있다. 즉, 전동기 (1) 및 내연 기관 (106) 의 동력 전달축이 휠 로더 (100) 의 직진시에 있어서의 진행 방향과 직교하도록, 보다 구체적으로는 전륜측 프로펠러 샤프트 (108F) 및 후륜측 프로펠러 샤프트 (108R) 와 직교하도록, 전동기 (1) 및 내연 기관 (106) 이 배치된다. 또한, 전동기 (1) 및 내연 기관 (106) 의 배치는 가로로 놓는 것에 한정되는 것이 아니고, 세로로 놓는 것, 즉 전동기 (1) 및 내연 기관 (106) 의 동력 전달축이 전륜측 프로펠러 샤프트 (108F) 및 후륜측 프로펠러 샤프트 (108R) 와 평행이 되도록 배치되어 있어도 된다.

이상, 본 실시형태에 관련된 전동기는, 일방의 단부측에 기어를 장착할 수 있는 샤프트와, 로터 코어보다 기어측에서 샤프트를 케이싱에 회전 가능하게 지지하는 베어링과, 샤프트의 외주부, 또한 베어링과 기어 사이에 장착되는 통상의 칼라와, 로터 코어측으로부터 상기 케이싱의 내측에 장착되어, 베어링을 케이싱에 장착하는 베어링 장착 부재를 구비한다. 이 때문에, 기어가 회전함으로써 발생한 스러스트력은 전동기의 케이싱에 전달되므로, 회전 중심축 방향에 있어서의 베어링의 이동을 억제할 수 있다. 이와 같이, 본 실시형태에 관련된 전동기는, 기어가 회전함으로써 발생하는 스러스트력이 전동기에 주는 영향을 저감시킬 수 있다.

또, 상기와 같은 구조에 의해, 샤프트의 굽힘 강성의 저하를 억제할 수 있고, 또 칼라와 샤프트 사이를 윤활유가 통과하는 것을 회피할 수 있으므로, 윤활유가 베어링을 개재하여 전동기의 내부로 들어갈 가능성을 저감시킬 수 있다. 이 때문에, 본 실시형태에 관련된 전동기는, 윤활유가 전동기에 들어가는 것을 회피하고자 하는 용도, 예를 들어, 전동기와 감속 장치가 인접하여 배치되는 용도 (예를 들어, 휠 로더 등의 건설 기계의 주행용 등) 에 적합하다.

1 : 전동기
2 : 냉각 구조
3 : 케이싱
3R : 반샤프트 취출측 부재
3S : 측부
3T : 샤프트 취출측 부재
3TB : 베어링 장착부
4A : 제 1 베어링 (베어링)
4B : 제 2 베어링 (베어링)
4b : 전동체
4e : 외륜
4i : 내륜
5A, 5B : 봉지 부재
6 : 스테이터
10 : 샤프트
10C : 일방의 단부
10NG : 기어 스냅 링
10NR : 로터 코어 고정 너트
10R : 타방의 단부
10S : 외주부
10p : 냉각 매체 공급 홈
11 : 냉각 매체 공급 통로
12 : 베어링 장착 부재
14 : 로터 코어 고정부
15, 17 : 윤활유 통로
18 : 베어링 걸림부
19 : 단부
20 : 로터 코어
50 : 칼라
53 : 홈
60 : 감속 장치
61 : 케이싱
65 : 동력 전달 샤프트
70 : 유성 기어 장치
71 : 기어
72 : 피니언 기어
73 : 캐리어
74 : 링 기어
100 : 휠 로더

Claims

통상의 케이싱의 내측에 장착된 환상의 스테이터 및 상기 스테이터의 직경 방향 내측에 배치된 로터 코어를 갖는 전동기로서,
상기 로터 코어에 장착되어 상기 로터 코어의 회전 중심축의 방향으로 연장 되고, 또한 일방의 단부측에 기어를 장착할 수 있는 샤프트와,
상기 로터 코어보다 상기 기어측에서 상기 샤프트를 상기 케이싱에 회전 가능하게 지지하는 베어링과,
상기 샤프트의 외주부, 또한 상기 베어링과 상기 기어 사이에 장착되는 통상의 칼라와,
상기 로터 코어측으로부터 상기 케이싱의 내측에 장착되어, 상기 베어링을 상기 케이싱에 장착하는 베어링 장착 부재를 포함하고,
상기 칼라의 단부는 상기 기어의 일단부에 맞닿는 것을 특징으로 하는 전동기.
제 1 항에 있어서,
상기 칼라의 외주부에는 봉지 부재가 형성되는 전동기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 칼라는, 상기 칼라의 내주부로부터 외주부를 향하여 연장되는 통로를 갖는 전동기.
제 1 항에 있어서,
상기 칼라의 외주부에는 봉지 부재가 형성되고, 또 상기 칼라는, 상기 칼라의 내주부로부터 외주부를 향하여 연장되는 통로를 갖고,
상기 외주부측에 있어서의 상기 통로의 개구부는, 상기 베어링과 상기 봉지 부재 사이에 연결되어 있는 전동기.
제 2 항에 있어서,
상기 봉지 부재는, 상기 회전 중심축의 방향을 향하여 2 개 형성되는 전동기.
제 5 항에 있어서,
2 개의 상기 봉지 부재 사이의 공간은 기체 탱크에 접속되어 있는 전동기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 케이싱에는 감속 장치가 장착되어 있고, 상기 기어는 상기 감속 장치의 입력부인 전동기.
제 7 항에 있어서,
상기 감속 장치는 유성 기어 장치를 갖고 있고, 상기 기어는 상기 유성 기어 장치의 선 기어인 전동기.
통상의 케이싱의 내측에 장착된 환상의 스테이터 및 상기 스테이터의 직경 방향 내측에 배치된 로터 코어를 갖는 전동기로서,
상기 로터 코어에 장착되어 상기 로터 코어의 회전 중심축의 방향으로 연장되고, 또한 일방의 단부측에 기어를 장착할 수 있는 샤프트와,
상기 로터 코어보다 상기 기어측에서 상기 샤프트를 상기 케이싱에 회전 가능하게 지지하는 베어링과,
상기 샤프트의 외주부, 또한 상기 베어링과 상기 기어 사이에 장착되어, 내주부로부터 외주부를 향하여 연장되는 통로를 갖는 통상의 칼라와,
상기 로터 코어측으로부터 상기 케이싱의 내측에 장착되어, 상기 베어링을 상기 케이싱에 장착하는 베어링 장착 부재와,
상기 칼라와 상기 케이싱 사이에 형성되어, 상기 케이싱과 상기 케이싱의 외부 사이에 있어서의 유체의 흐름을 억제하는 봉지 부재를 포함하고,
상기 칼라의 외주부측에 있어서의 상기 통로의 개구부는, 상기 베어링과 상기 봉지 부재 사이에 연결되어 있고,
상기 칼라의 단부는 상기 기어의 일단부에 맞닿는 것을 특징으로 하는 전동기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 케이싱의 내부는 냉각 매체에 의해 냉각되는 전동기.