WO2012124611A1 - 電動機の冷却媒体排出構造及び電動機 - Google Patents

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WO2012124611A1
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discharge port
discharge
electric motor
passage
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康彦 松木
明 南浦
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
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    • H02K5/173—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings
    • H02K5/1732—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings radially supporting the rotary shaft at both ends of the rotor
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    • H02K2205/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to casings, enclosures, supports
    • H02K2205/09—Machines characterised by drain passages or by venting, breathing or pressure compensating means

Definitions

  • the present invention relates to a cooling medium discharge structure for an electric motor that cools the electric motor with oil and the electric motor.
  • the motor is used for various purposes, it generates heat due to the Joule heat generation of the coil of the stator and the eddy current loss and hysteresis loss of the rotor core.
  • a technique for cooling the electric motor using a cooling medium such as oil is described (Patent Document 1).
  • Patent Document 1 has a cooling liquid outlet for discharging a cooling liquid (cooling medium) from the electric motor (electric motor), and the cooling liquid outlet is a motor housing ( Therefore, the cooling liquid at the bottom may not be completely discharged during the cooling of the electric motor. As a result, the cooling medium may remain in the casing of the electric motor, and a non-replaceable cooling medium may be generated.
  • An object of the present invention is to reduce a cooling medium that stays in a casing of an electric motor and is not discharged when the electric motor is cooled by the cooling medium.
  • the present invention supports the shaft via a bearing and discharges a cooling medium that has cooled an electric motor in which a shaft to which a rotor core is attached in the housing is disposed, and one end of the housing.
  • a first discharge port through which the cooling medium in the housing passes, and a bearing provided in the end side member and supported by the end side member.
  • a second discharge port through which the cooling medium in the casing that has passed through the passage passes, and a discharge passage that discharges the cooling medium that has passed through the first discharge port and the second discharge port to the outside of the casing.
  • a cooling medium discharge structure for an electric motor is provided for an electric motor.
  • an opening area of the first discharge port is larger than an opening area of the second discharge port.
  • the first discharge port is provided on the inner side of the inner peripheral surface of the casing.
  • the discharge passage extends toward the radially outer side of the shaft.
  • the first discharge port has a dimension in a direction parallel to the radial direction of the shaft larger than a dimension in a direction orthogonal to the radial direction of the shaft.
  • the end portion side member is a disk-shaped member attached to one end portion of the casing.
  • the discharge passage has a filter for removing foreign substances from the cooling medium.
  • the discharge passage is common to the first discharge port and the second discharge port.
  • the present invention is an electric motor comprising the cooling medium discharge structure of the electric motor.
  • the present invention relates to an electric motor that rotationally drives an upper rotating body of a construction machine in which a shaft to which a rotor core is attached is disposed in a housing, supports the shaft via a bearing, and one end of the housing A first discharge port that is provided on an inner side of the inner peripheral surface of the housing and allows a cooling medium in the housing to pass; and provided on the end member.
  • a discharge passage for discharging the cooling medium that has passed through the discharge port and the second discharge port to the outside of the housing, wherein the first discharge port has an opening area of the second discharge port. Larger than the area, in a direction perpendicular to the radial direction of the shaft Kicking it towards the dimension in the radial direction parallel to the direction of the shaft is greater than the dimension is an electric motor characterized by.
  • the present invention can reduce the cooling medium that stays in the casing of the motor and is not discharged when the motor is cooled by the cooling medium.
  • FIG. 1 is a plan view showing a hybrid hydraulic excavator using the electric motor according to this embodiment as an electric motor for turning.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a cooling structure of the electric motor according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a front view showing the electric motor according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a plan view of the electric motor according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a VV arrow view of FIG. 6 is a view taken in the direction of arrows VI-VI in FIG.
  • FIG. 7 is an AA arrow view of FIG.
  • FIG. 8 is a BB arrow view of FIG.
  • FIG. 9 is a view taken along the line CC of FIG.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram showing a liquid level state of the cooling medium in a state where the electric motor is inclined with respect to the horizontal plane.
  • FIG. 1 is a plan view showing a hybrid hydraulic excavator using the electric motor according to this embodiment as an electric motor for turning.
  • the hybrid excavator 10 includes a pair of left and right crawler belts 11 forming a lower traveling body, an upper swing body 12, a swing circle 13 connecting the lower traveling body and the upper swing body 12, and an electric motor 1 functioning as a swing motor,
  • the swing pinion 1 ⁇ / b> A includes a boom 14, an arm 15, and a bucket 16, and a work machine 17 attached to the upper swing body 12.
  • the pair of left and right crawler belts 11 are driven by a right traveling hydraulic motor and a left traveling hydraulic motor to cause the hybrid excavator 10 to travel.
  • the upper turning body 12 is turned by the electric motor 1 that functions as a turning motor.
  • An outer race of a swing circle 13 is fixed to the upper swing body 12, and an inner race of the swing circle 13 is fixed to the lower traveling body. With such a structure, the swing circle 13 connects the upper swing body 12 and the lower traveling body.
  • the electric motor 1 is installed vertically, that is, when the hybrid excavator 10 is installed on a horizontal plane, the input / output shaft of the electric motor 1 is directed in the direction in which gravity acts.
  • the input / output shaft of the electric motor 1 is connected to the swing pinion 1A through a swing machinery having a speed reduction mechanism.
  • the swing pinion 1 ⁇ / b> A meshes with internal teeth attached to the inner race of the swing circle 13.
  • the driving force of the electric motor 1 is transmitted to the swing pinion 1A through the swing machinery and turns the upper swing body 12.
  • the boom 14, the arm 15 and the bucket 16 are driven by hydraulic cylinders for the boom 14, the arm 15 and the bucket 16 through hydraulic control oil fed from a hydraulic pump (not shown), respectively, for excavation and the like. Perform work.
  • the hybrid excavator 10 drives the generator and the hydraulic pump with the internal combustion engine, and drives the electric motor 1 through an inverter (not shown) with the electric power of the generator to turn the upper swing body 12. Further, the hybrid excavator 10 uses the electric motor 1 as a generator to generate a braking force necessary for stopping the upper swing body 12, and the electric power generated by the electric motor 1 by the braking force Store in power storage devices such as secondary batteries. Thus, the hybrid excavator 10 is a so-called hybrid construction vehicle. In this embodiment, although the example which used the electric motor 1 as a turning motor of the hybrid hydraulic shovel 10 which is a kind of construction vehicle is demonstrated, the application object of the electric motor 1 is not limited to this. Hybrid hydraulic excavator 10 may be of a system that does not have an internal combustion engine, that is, a system that is driven by electric power of a power storage device. Next, the electric motor according to the present embodiment will be described.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a cooling structure of the electric motor according to the present embodiment.
  • the electric motor 1 is cooled by a cooling medium such as oil, for example, and lubricates the bearing 7B with the cooling medium.
  • the cooling structure 2 of the electric motor 1 includes a pump 21, a pump electric motor 5, a passage 22, a bearing passage 23, a rotor passage 28, an oil reservoir 39, a discharge passage 32, a filter 24, a relief, A passage 25, a relief valve 26, and a filter 38 are included.
  • a cooler for cooling the cooling medium may be provided between the filter 38 and the pump 21.
  • the pump 21 and the pump motor 5 are connected by an input / output shaft 5 ⁇ / b> A of the pump motor 5.
  • the drive means of the pump 21 may be other than the pump electric motor 5, and may be, for example, an internal combustion engine that is a power generation source of the hybrid excavator 10 shown in FIG.
  • the filter 24 and the filter 38 are built in the electric motor 1.
  • the pump motor 5 drives the pump 21. Then, the pump 21 sucks the cooling medium from the discharge passage 32 and discharges it to the passage 22. In the course of passing through the filter 24, the cooling medium removes foreign matters and the like, and flows into the bearing passage 23 and the rotor passage 28.
  • the cooling medium flowing into the bearing passage 23 is collected in the discharge passage 32 after the bearing 7B is cooled and lubricated.
  • the cooling medium flowing into the rotor passage 28 is collected in the discharge passage 32 after cooling the rotor core and coil of the electric motor 1.
  • the cooling medium collected in the discharge passage 32 is removed of foreign matter by the filter 38, sucked by the pump 21 again, and discharged to the passage 22.
  • the passage 22 is connected to the discharge port of the pump 21 and branches into the inlet side of the filter 24 and the relief passage 25 in the electric motor 1.
  • the passage through which the cooling medium provided on the outlet side of the filter 24 passes branches into a bearing passage 23 and a rotor passage 28.
  • the bearing passage 23 supplies a cooling medium to the bearing 7B to cool and lubricate it.
  • the rotor passage 28 supplies a cooling medium to the rotor of the electric motor 1 and cools it.
  • the cooling structure 2 does not necessarily have the bearing passage 23.
  • the cooling medium that cools the bearing 7 ⁇ / b> B and the rotor passage 28 is collected in the oil reservoir 39.
  • the discharge passage 32 connects the oil reservoir 38 and the filter 39.
  • the cooling medium collected in the oil reservoir 39 passes through the filter 38 in the discharge passage 32.
  • the filter 38 and the inlet side of the pump 21 are connected by a passage through which the cooling medium passes, and the cooling medium that has passed through the filter 38 is sucked into the pump 21.
  • a relief passage 25 branched from the passage 22 is connected to the inlet of the relief valve 26.
  • the outlet side of the relief valve 26 is connected to the outlet side of the filter 24.
  • the pressure in the passage 22 and the relief passage 25 increases.
  • the relief valve 26 opens.
  • the relief valve 26 bypasses the filter 24 and causes the cooling medium to flow through the bearing passage 23 and the rotor passage 28.
  • the relief valve 26 causes the cooling medium to flow through the bearing passage 23 and the rotor passage 28 to cool and lubricate the bearing 7B, the rotor core, etc. Can maintain the cooling.
  • FIG. 3 is a front view showing the electric motor according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a plan view of the electric motor according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a VV arrow view of FIG. 6 is a view taken in the direction of arrows VI-VI in FIG.
  • the electric motor 1 is disposed inside a cylindrical housing 6 as a shaft 8 as an input / output shaft, a rotor core 82 attached to the shaft 8, and an outer peripheral portion of the rotor core 82.
  • the shaft 8 has bearings 7A and 7B attached to both sides thereof, and is rotatably supported by the housing 6 via the bearings 7A and 7B.
  • the housing 6 includes a side portion 66 that is a cylindrical member, and a first flange 65 as an end portion side member that is attached to one end portion of the side portion 66 (an end portion on the input / output side of the shaft 8). And a disc-shaped second flange 61 attached to the other end of the side portion 66. A space surrounded by the side portion 66, the first flange 65, and the second flange 61 is the inside of the housing 6.
  • the first flange 65 is disposed below (on the direction side where gravity acts, and in the direction indicated by the arrow G in FIGS. 3 and 5) in a state where the electric motor 1 is used. For example, when the electric motor 1 is mounted on the hybrid excavator 10 shown in FIG. 1, the state where the hybrid excavator 10 is in contact with the horizontal plane is the state in which the electric motor 1 is used, and the lower position in that state.
  • the first flange 65 is disposed on the front side.
  • the side portion 66 is a member having an inner peripheral surface that is cylindrical.
  • the side portion 66 has a cooling water inlet 613 for introducing water for cooling the electric motor 1 into a water jacket, which will be described later, and a cooling water outlet 614 for discharging the cooling water from the water jacket.
  • a cooling medium other than water, such as oil, may be introduced into the water jacket to cool the electric motor 1.
  • the first flange 65 is a disk-shaped member.
  • the first first flange 65 has a cooling medium discharge port 651 for discharging the cooling medium from the inside of the housing 6 and guiding it to the pump 21 shown in FIG. 2 during operation of the electric motor 1. Further, the first flange 65 has a drain port 652 for extracting the cooling medium in the housing 6 when the electric motor 1 is maintained and inspected.
  • the first flange 65 as an end portion side member is disposed at one end portion of the housing 6 and the shaft 8 passes therethrough. A power transmission joint or a reduction gear input shaft or the like is attached to the shaft 8 penetrating from the first flange 65.
  • the first flange 65 is a separate member from the side portion 66, but the first flange 65 and the side portion 66 may be manufactured as the same member.
  • the second flange 61 is arranged on the upper side, that is, on the side opposite to the direction in which the gravity acts in the state where the electric motor 1 is used.
  • the second flange 61 includes a convex part 62, a cooling medium distribution part 63, and a cooling medium inlet 631.
  • the cooling medium inlet 631 is for introducing the cooling medium discharged from the pump 21 shown in FIG.
  • the cooling medium inlet 631 is connected to the cooling medium distributor 63.
  • the bearing 7 ⁇ / b> A attached to the shaft 8 is attached to the first flange 65, and the bearing 7 ⁇ / b> B is attached to the second flange 61.
  • the bearing 7 ⁇ / b> A is disposed on the first flange 65 side, that is, on the input / output side of the shaft 8 of the electric motor 1.
  • the shaft 8 is rotatably supported by the housing 6 by two bearings 7A and 7B provided on both sides, and rotates about the rotation center axis Zr.
  • the rotation center axis Zr is the center axis of the shaft 8.
  • the rotor core 82 attached to the outer periphery of the shaft 8 is a structure in which a plurality of steel plates (electromagnetic steel plates) are laminated.
  • the rotor core 82 is sandwiched between balance plates 83 and 84 from both sides in the direction in which the steel plates are laminated (lamination direction).
  • the balance plates 83 and 84 are attached to the shaft 8 so as to prevent the plurality of steel plates constituting the rotor core 82 from being separated, and apply compressive force to the plurality of steel plates.
  • the balance plate 84 on the first flange 65 side is disposed on the first flange 65 side, that is, on the input / output side of the shaft 8 of the electric motor 1.
  • a stator 9 is disposed on the outer periphery of the rotor core 82.
  • the stator 9 is attached to the inner peripheral portion of the side portion 66 of the housing 6.
  • the stator 9 is a structure in which a coil 92 is wound around a stator core 91.
  • a portion protruding from the stator core 91 of the coil 92 is a coil end.
  • the stator core 91 is a structure in which a plurality of steel plates (magnetic steel plates) are stacked.
  • the shaft 8 includes an axial passage 811 extending along the central axis, and a plurality of radial passages 812 extending from the axial passage 811 toward the radially outer side of the shaft 8 and opening on the surface of the shaft 8.
  • the axial passage 811 and the radial passage 812 serve as the in-shaft cooling medium passage 813.
  • the balance plate 84 has a recess 841 on the side in contact with the rotor core 82.
  • the rotor core 82 has a rotor core through hole 821 that passes through the rotor core 82 in the stacking direction of the plurality of steel plates, that is, in the central axis direction of the shaft 8.
  • the rotor core 82 has a plurality of permanent magnets (not shown).
  • the balance plate 83 on the second flange 61 side has a balance plate through hole 831 directed in the direction of the central axis of the shaft 8.
  • the in-shaft cooling medium passage 813, the recess 841, the rotor core through-hole 821 and the balance plate through-hole 831 communicate with each other to form a passage through which the cooling medium passes.
  • These are provided on the shaft 8 and the rotor core 82, which are rotating bodies, and serve as a rotating body side cooling medium passage through which the cooling medium passes.
  • the convex portion 62 of the second flange 61 has a through hole 621.
  • the through hole 621 has a connecting member 64 for supplying a cooling medium from the stationary system to the shaft 8 that is a rotating system.
  • the connecting member 64 has a cooling medium introduction passage 641 penetrating the inside.
  • the cooling medium introduction passage 641 faces the opening of the axial passage 811 of the shaft 8 and introduces the cooling medium into the axial passage 811.
  • the convex portion 62 has a bearing-side passage 623 that supplies a cooling medium to the bearing 7B.
  • the bearing 7 ⁇ / b> B is supplied with a cooling medium from the bearing-side passage 623.
  • the cooling medium distribution part 63 attached to the convex part 62 includes a first cooling medium distribution path 633 that distributes the cooling medium from the cooling medium inlet 631, a second cooling medium distribution path 635, and a first cooling medium distribution path 635.
  • Three cooling medium distribution passages 636 and a fourth cooling medium distribution passage 637 are provided.
  • the cooling medium distribution unit 63 includes a filter storage unit 634 that stores the filter 24, a relief passage 25, and a relief valve 26.
  • the cooling medium inlet 631 is connected to the filter storage unit 634 via the first cooling medium distribution passage 633.
  • the second cooling medium distribution passage 635 is connected to the filter storage unit 634 and introduces part of the cooling medium that has passed through the filter 24 into the cooling medium introduction passage 641 of the connecting member 64.
  • the second cooling medium distribution passage 635 and the cooling medium introduction passage 641 correspond to the rotor passage 28 shown in FIGS.
  • the third cooling medium distribution passage 636 is connected to the filter storage unit 634, and introduces the remainder of the cooling medium that has passed through the filter 24 and is introduced into the cooling medium introduction passage 641 into the fourth cooling medium distribution passage 637.
  • the third cooling medium distribution passage 636, the fourth cooling medium distribution passage 637, and the bearing side passage 623 correspond to the bearing passage 23 shown in FIGS.
  • the relief passage 25 connects the cooling medium inlet 631 and the relief valve 26.
  • the relief valve 26 is interposed between the relief passage 25 and the second cooling medium distribution passage 635 and the third cooling medium distribution passage 636 so as to bypass the filter 24.
  • the relief valve 26 is opened, and the cooling medium from the cooling medium inlet 631 is bypassed by the filter 24 and the second cooling medium distribution passage 635 and It flows into the third cooling medium distribution passage 636.
  • the valve opening pressure of the relief valve 26 can be set, for example, to the pressure in the relief passage 25 when the filter 24 is clogged and needs to be replaced.
  • the cooling medium can be reliably supplied to the bearing 7B, the rotor core 82, and the like. Further, when the valve opening pressure of the relief valve 26 is set as described above and a means for notifying that the relief valve 26 is opened is prepared, the replacement timing of the filter 24 can be determined by opening the relief valve 26. Can be notified.
  • the supply of the cooling medium is not affected by the rotation of the rotor core 82. For this reason, the fluctuation
  • This cooling medium passes through the radial passage 812 and flows into the rotor core through-hole 821 through the recess 841 of the balance plate 84.
  • the cooling medium cools the rotor core 82 and a permanent magnet (not shown) in the process of passing through the rotor core through hole 821, and then flows out from the balance plate through hole 831 of the balance plate 83.
  • the cooling medium flowing out from the balance plate through hole 831 is supplied to the coil end of the stator 9 (the portion where the coil 92 protrudes from the stator core 91) by centrifugal force.
  • This cooling medium cools the stator 9 in the process of flowing downward in the housing 6, and is collected in the first discharge port 27 provided on the inner side of the housing 6 of the first flange 65.
  • the symbol OL in FIG. 5 indicates the liquid level of the cooling medium accumulated in the oil reservoir 39.
  • the amount of the cooling medium accumulated in the oil reservoir 39 is such that the part of the coil end protruding toward the first flange is always immersed so that the cooling medium discharge port 651 is immersed.
  • the coil end is adjusted to cool the coil end.
  • the cooling medium supplied from the cooling medium inlet 631 of the cooling medium distributor 63 and passing through the filter 24 the cooling medium that has not flowed into the rotor passage 28 flows into the bearing passage 23 and is supplied to the bearing 7B. Is done.
  • the cooling medium flows downward in the housing 6 after cooling and lubricating the bearing 7B.
  • the rotor core 82 and a permanent magnet (not shown) are contacted and cooled. A part of the cooling medium in contact with the rotor core 82 is supplied to the stator 9 radially outside the rotor core 82 by the centrifugal force to cool it.
  • the cooling medium that has cooled the stator 9 flows downward in the housing 6 and is collected in an oil reservoir 39 provided on the inner side of the housing 6 of the first flange 65.
  • the cooling medium collected in the oil reservoir 39 passes through the space between the inner ring, the outer ring, and the rolling elements of the bearing 7A and flows into a second discharge port 30 described later. As a result, the cooling medium collected in the oil reservoir 39 cools and lubricates the bearing 7A.
  • the cooling medium cools the rotor core 82 and the stator 9 and cools and lubricates the bearings 7A and 7B.
  • the cooling water is supplied from the cooling water inlet 613 to the water jacket 612 included in the side portion 66 of the housing 6.
  • This cooling water mainly cools the stator 9 via the housing 6.
  • a gasket 35 is provided between the first flange 65 and the side portion 66 as a sealing member for sealing the water jacket 612.
  • the gasket 35 prevents the cooling medium inside the housing 6 from flowing out between the side portion 66 and the first flange 65 and entering the water jacket 612 or flowing out of the housing 6. It also has a function as an oil seal.
  • FIG. 7 is an AA arrow view of FIG.
  • FIG. 8 is a BB arrow view of FIG.
  • FIG. 9 is a view taken along the line CC of FIG.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram showing a liquid level state of the cooling medium in a state where the electric motor is inclined with respect to the horizontal plane.
  • the electric motor cooling medium discharge structure (hereinafter referred to as a discharge structure as needed) 100 includes a first discharge port 27, a second discharge port 30, and a discharge passage 32.
  • the first flange 65 is a disk-shaped structure.
  • the 1st flange 65 has the circular-arc-shaped convex part 65T which protrudes from one surface.
  • a step for supporting the bearing 7A is formed on the radially inner side of the convex portion 65T. After the bearing 7A is housed in the step, it is fixed to the first flange 65 with a C-ring (C-shaped plate member) 37.
  • the first discharge port 27 is provided on the radially outer side of the convex portion 65.
  • the 1st discharge port 27 is a part opened to the position (the one surface which the 1st flange 65 has) lower than the top part (part where C ring 37 contacts convex part 65) of convex part 65T.
  • the second discharge port 30 is provided on the radially inner side of the convex portion 65, and the cooling medium that has passed through the bearing 7 ⁇ / b> A from the inside of the housing 6 of the electric motor 1, more specifically, from the oil reservoir 39, to the discharge passage 32. It is the part that flows out.
  • the first discharge port 27 is disposed at one end portion of the housing 6 and is provided in the end side member (the first flange 65 in the present embodiment) through which the shaft passes to cool the first discharge port 27. Let the media pass.
  • the first discharge port 27 opens to the oil reservoir 39 of the housing 6, in this embodiment, the first flange 65 as the end portion side member, and passes the cooling medium in the housing 6 to the discharge passage 32. It is a part to be made.
  • the second discharge port 30 is provided in the end side member (first flange 65 in the present embodiment), and is a cooling medium for the oil reservoir 39 that has passed through the bearing 7A, that is, a cooling medium in the housing 6. Pass through.
  • the discharge passage 32 discharges the cooling medium that has passed through the first discharge port 27 and the second discharge port 30 to the outside of the housing 6.
  • a space (outer bearing space) 29 through which the cooling medium in the housing 6 flows out from the bearing 7A is provided on the radially inner side of the convex portion 65T of the first flange 65.
  • a cooling medium is interposed between the first flange 65 and the shaft 8.
  • a seal 34 is provided. The seal 34 is interposed between the first flange 65 and the shaft 8 to suppress leakage of the cooling medium.
  • the bearing outer space 29 is a space surrounded by the first flange 65, the bearing 7 ⁇ / b> A, and the seal 34.
  • the second discharge port 30 is a portion where a discharge passage 32 opens in the bearing outer space 29.
  • the bearing outer space 29 is disposed closer to one end of the shaft 8 than the portion where the cooling medium flows out from the bearing 7A.
  • the second discharge port 30 is a part through which the cooling medium in the housing 6 (more specifically, the oil sump 39 of the housing 6) that has passed through the bearing 7A is passed to the discharge passage 32.
  • the electric motor 1 does not necessarily have the bearing outer space 29.
  • the second discharge port 30 is a portion that is provided between the bearing 7A and the discharge passage 32 and allows the cooling medium in the housing 6 that has passed through the bearing 7A to pass through the discharge passage 32.
  • the discharge passage 32 includes a first discharge passage 31A and a second discharge passage 31B.
  • the first discharge passage 31 ⁇ / b> A is a passage connected to the second discharge port 30, and is a portion connecting the second discharge port 30 to the first discharge port 27.
  • the second discharge passage 31 ⁇ / b> B is a passage connected to the first discharge port 27, and is a portion on the downstream side of the first discharge port 27 in the flow direction of the cooling medium.
  • the first discharge port 27 opens to the housing 6 side of the first flange 65, as shown in FIGS. In FIG. 8, the 1st discharge port 27 is a part shown by hatching.
  • the first discharge port 27 communicates with the discharge passage 32, and the cooling medium that has passed through the first discharge port 27 flows into the discharge passage 32.
  • the discharge passage 32 is connected to the cooling medium discharge port 651.
  • the cooling medium that has passed through the discharge passage 32 passes through the cooling medium discharge port 651, is sucked into the pump 21 shown in FIG. 2, is discharged into the passage 22 shown in FIG.
  • the first flange 65 also has a drain discharge port 27D connected to the drain port 652 via the drain passage 32D.
  • drain discharge port 27D and the drain passage 32D are connected to the first discharge port 32D.
  • the structure is the same as that of the outlet 27 and the discharge passage 32.
  • the drain discharge port 27D and the drain passage 32D are provided separately from the first discharge port 27 and the discharge passage 32, but the drain discharge port 27D and the drain passage 32D may not be provided. .
  • the drain port 652 shown in FIG. 3 is also unnecessary.
  • the drain branch passage (pipe) is connected to the passage (pipe) on the mounting target (for example, construction vehicle) side of the electric motor 1 connected to the cooling medium discharge port 651. Provide branch piping).
  • draining is performed using the first discharge port 27, the discharge passage 32, and the branch passage. In this way, it is not necessary to form the drain outlet 27D and the drain passage 32D in the first flange 65, so that it is possible to reduce the labor of processing and to suppress the strength reduction of the first flange 65.
  • the second discharge port 30 is a portion where the cooling medium flowing out from the bearing 7A flows into the discharge passage 32 (more specifically, the first discharge passage 31A).
  • FIG. 8 shows a BB cross section of FIG. 5. In this cross section, an outer ring 7o of the bearing 7A, a part of a ball (rolling element) 7b, and an inner ring 7i appear. A bearing outer space 29 appears between the balls 7b. Further, a second discharge port 30 is opened in the bearing outer space 29. The cooling medium that has passed through the second discharge port 30 flows into the discharge passage 32 (more specifically, the first discharge passage 31A).
  • the cooling medium that has flowed into the discharge passage 32 passes through the cooling medium discharge port 651 and is sucked into the pump 21 shown in FIG. 2, then discharged into the passage 22 shown in FIG.
  • the passage sectional area of the first discharge passage 31A and the passage sectional area of the second discharge passage 31B may be the same size or different.
  • the drain passage 32D is connected to the second drain outlet 30D. When the cooling medium is extracted from the housing 6, the cooling medium that has passed through the second drain outlet 30D flows into the drain passage 32D.
  • the discharge passage 32 is common to the first discharge port 27 and the second discharge port 30. If the first discharge port 27 and the second discharge port 30 have separate discharge passages, the processing of the first flange 65 will increase, but the first discharge port 27 and the second discharge port 30 will discharge. If the passage 32 is made common, the processing can be reduced. Moreover, since the number of discharge passages can be reduced by using the discharge passages 32 in common, it is possible to suppress a decrease in strength of the first flange 65. Further, if the first discharge port 27 and the second discharge port 30 have separate discharge passages, it is necessary to provide each discharge port on the side surface of the first flange 65, and thus the number of pipes increases.
  • the discharge passage 32 is shared by the first discharge port 27 and the second discharge port 30, a single discharge port can be provided on the side surface of the first flange 65, thereby reducing the number of pipes. It is possible and preferable.
  • the 1st discharge port 27 and the 2nd discharge port 30 may have a discharge path separately, respectively.
  • the discharge structure 100 is formed from the surface of the first flange 65 on the inner side of the housing 6, that is, from the first discharge port 27 provided below the inside of the housing 6, through the discharge passage 32.
  • the cooling medium is discharged.
  • the discharge structure 100 can guide the cooling medium to the first discharge port 27 using the action of gravity, the cooling medium that remains in the housing 6 and is not discharged can be reduced.
  • the discharge structure 100 can reliably discharge the cooling medium in the housing 6 to the outside while minimizing the cooling medium staying in the housing 6.
  • the discharge structure 100 discharges the cooling medium that has passed through the bearing 7 ⁇ / b> A from the second discharge port 30 and has flowed into the bearing outer space 29 from the discharge passage 32. For this reason, the cooling medium accumulated in the bearing outer space 29 can be reliably discharged.
  • varnish covering the coil 92 of the stator 9 cutting scraps such as metal scraps from the sliding portion of the electric motor 1, wear powder of the bearings 7 ⁇ / b> A and 7 ⁇ / b> B, etc. are likely to accumulate as foreign matters.
  • the electric motor 1 since a part of the coil 92 is immersed in the cooling medium, the foreign matter tends to accumulate in the outer bearing space 29.
  • the discharge structure 100 connects the second discharge port 30 and the discharge passage 32, and discharges the cooling medium of the second discharge port 30 from the discharge passage 32 to the outside of the housing 6.
  • the cooling structure 2 can more effectively suppress a decrease in durability of the seal 34 and the bearing 7A.
  • the discharge structure 100 can effectively suppress a decrease in the durability of the bearing 7A.
  • the discharge structure 100 can discharge the cooling medium in the bearing 7 ⁇ / b> A and the bearing outer space 29 together with the foreign matter, so that the possibility of galling or scratches caused by the foreign matter existing in the cooling medium can be reduced.
  • the bearing on the vertical side the bearing corresponding to the bearing 7A of the electric motor 1 flows down from above, that is, from the opposite side to the vertical direction. Cooled and lubricated by a cooling medium.
  • the discharge structure 100 is applied to the electric motor 1 having the oil reservoir 39 in the housing 6, but the discharge structure 100 is also applied to an electric motor that does not have the oil reservoir 39. it can. Even in this case, the discharge structure 100 can discharge the cooling medium in the lower bearing and the bearing outer space 29 together with the foreign matter, so that the bearing may cause galling or scratches due to the foreign matter existing in the cooling medium. Can be reduced.
  • the side portion 66 of the housing 6 has a water jacket 612, but the discharge structure 100 is provided with the discharge passage 32 in the first flange 65.
  • the discharge passage 32 is provided in the first flange 65.
  • the thickness of the first flange 65 is slightly increased, but the length of the side portion 66 of the housing 6 can be reduced accordingly. For this reason, the dimension increase of the electric motor 1 is suppressed.
  • the second discharge port 30 has a larger pressure loss than the first discharge port 27.
  • the flow rate of the cooling medium passing through the first discharge port 27 becomes larger than the flow rate of the cooling medium passing through the second discharge port 30.
  • the flow rate of the cooling medium passing through the first discharge port 27 is made larger than that of the second discharge port 30, whereby the resistance when the cooling medium is sucked from the discharge passage 32 can be reduced.
  • the work amount of the pump 21 shown in FIG. 2 can be reduced, so that energy consumption of the pump 21 can be suppressed.
  • the flow rate of the cooling medium passing through the second discharge port 30 is smaller than that of the first discharge port 27.
  • the opening area SC of the second discharge port 30 is preferably set such that the flow rate of the cooling medium passing through the second discharge port 30 is the minimum flow rate necessary for lubrication and cooling of the bearing 7A.
  • the inner diameter of the first discharge passage 31A is D1, the inner diameter D2 of the second discharge passage 31B, and a cross section of these passages (a cross section orthogonal to the direction in which the first discharge passage 31A and the second discharge passage 31B extend).
  • D1 the inner diameter of the first discharge passage 31A
  • D2 the second discharge passage 31B
  • a cross section of these passages a cross section orthogonal to the direction in which the first discharge passage 31A and the second discharge passage 31B extend.
  • the passage sectional area S1 of the first discharge passage 31A is D1 2 ⁇ ⁇ / 4
  • the passage sectional area S2 of the second discharge passage 31B is D2 2 ⁇ ⁇ / 4.
  • the cooling medium flowing through the first discharge port 27 Is larger than the flow rate of the cooling medium flowing through the second discharge port 30.
  • S2 / S1 is preferably in a range in which the flow rate of the cooling medium passing through the second discharge port 30 is a minimum flow rate necessary for lubricating the bearing 7A.
  • the discharge structure 100 adjusts the passage cross-sectional area of the discharge passage 32 so that the flow rate of the cooling medium passing through the first discharge port 27 passes through the second discharge port 30. It can also be larger than the flow rate of the cooling medium.
  • the first discharge port 27 is adjusted by using both the adjustment of the passage sectional area of the discharge passage 32 and the adjustment of the opening areas of the first discharge port 27 and the second discharge port 30.
  • the flow rate of the cooling medium passing through the second discharge port 30 may be adjusted.
  • a construction vehicle such as a hybrid hydraulic excavator is subjected to a high load on a drive system.
  • the electric motor 1 is used for a turning motor of a hybrid hydraulic excavator
  • the hybrid hydraulic excavator frequently turns and stops the upper turning body, so that a high load acts on the electric motor 1 continuously.
  • the flow rate of the cooling medium supplied to the interior of the housing 6 of the electric motor 1 and discharged increases.
  • the discharge structure 100 discharges the cooling medium from both the first discharge port 27 having a low pressure loss and the second discharge port 30 having a larger pressure loss. In the case of such a structure, the cooling medium easily flows to the first discharge port 27 having a low pressure loss. Therefore, the discharge structure 100 can efficiently discharge the cooling medium at a large flow rate from the first discharge port 27 with a small pressure loss, and allows the bearing 7A to pass through a certain amount of cooling medium to cool, lubricate, and lubricate the bearing 7A. Can be washed.
  • the discharge structure 100 discharges a large amount of the cooling medium from the first discharge port 27 with a low pressure loss.
  • the opening area SA of the first discharge port 27 is made larger than the opening area SC of the second discharge port 30, or the passage sectional area S2 of the second discharge passage 31B is changed to the passage sectional area S1 of the first discharge passage 31A. Or bigger.
  • the discharge structure 100 can discharge the cooling medium from the first discharge port 27 at a larger flow rate.
  • the discharge structure 100 is particularly effective when the amount of heat generated by the electric motor 1 increases and a large amount of cooling medium is supplied to the electric motor and discharged.
  • the discharge structure 100 is effective for an electric motor used in a construction vehicle such as a hybrid hydraulic excavator or a wheel loader.
  • the discharge passage 32 extends outward in the radial direction of the shaft 8. For this reason, the filter 38 can be provided inside the discharge passage 32. By doing so, it is not necessary to newly provide a space for installing the filter 38, so that space can be saved. Further, since the discharge passage 32 extends outward in the radial direction of the shaft 8, the discharge passage 32 opens at the side portion of the first flange 65. That is, the cooling medium that has passed through the first discharge port 27 changes its direction by 90 degrees when it flows into the discharge passage 32 and is discharged to the outside of the housing 6.
  • the discharge structure 100 is a structure that does not discharge the cooling medium below the first flange 65, that is, in the direction in which the shaft 8 protrudes from the first flange 65, an extra structure is provided on the output extraction side of the electric motor 1. Need not be placed.
  • the dimension L in the direction parallel to the radial direction of the shaft 8 is larger than the dimension W in the direction orthogonal to the radial direction of the shaft 8 (W ⁇ L). . If W> L and the area through which the cooling medium passes through the first discharge port 27 is increased, it is necessary to increase the inner diameter of the discharge passage 32, which increases the thickness of the first flange 65. However, since W ⁇ L, the first discharge port 27 can be formed along the discharge passage 32, so that the area through which the cooling medium of the first discharge port 27 passes without increasing the inner diameter of the discharge passage 32. Can be increased.
  • the relationship between the liquid level OP of the cooling medium, the side portions 66 of the housing 6 and the first flange 65 also changes.
  • the cooling medium discharge port EX is provided in the side portion 66
  • the pump 21 sucks air in the housing 6 and cannot discharge the cooling medium.
  • the discharge structure 100 of the present embodiment discharges the cooling medium from the first discharge port 27 provided on the inner side of the housing 6 of the first flange 65. For this reason, the discharge structure 100 can discharge the cooling medium from the first discharge port 27 even when the electric motor 1 is inclined to the extent that the cooling medium cannot be discharged from the discharge port EX provided in the side portion 66. .
  • the discharge structure 100 has the cooling medium in the housing 6 even when the inclination of the electric motor 1 with respect to the horizontal plane HP is larger than when the cooling medium discharge port EX is provided in the side portion 66. This is suitable for construction vehicles that perform work even on sloping ground.
  • the first outlet 27 is preferably provided at the center of the housing 6, that is, at a position close to the rotation center axis Zr.
  • the first discharge port 27 is provided on the inner side of the inner peripheral surface 615 of the side portion 66 of the housing 6.
  • the discharge structure 100 can discharge a cooling medium from the 1st discharge port 27 more reliably, when the electric motor 1 inclines.
  • the discharge port EX is provided in the side portion 66, it is necessary to increase the thickness of the side portion 66 in order to bring the opening on the inner peripheral surface side of the side portion 66 of the discharge port EX close to the rotation center axis Zr. There are many limitations, but this is difficult to implement.
  • the restriction is increased.
  • the degree of freedom in arranging the first discharge port 27 is improved. It can be made to approach the axis Zr.
  • the first flange 65 and the side portion 66 are attached by screwing the bolt 40 shown in FIG. 5 into the screw hole 41 shown in FIGS.
  • the screw holes 41 are provided at equal intervals in the circumferential direction of the first flange 65 which is a disk-shaped member. For this reason, the positional relationship in the circumferential direction between the first flange 65 and the side portion 66 can be freely selected to some extent.
  • the coolant discharge port 651 provided in the first flange 65 and the coolant introduction port 613 provided in the side portion 66 can be arranged on the same side or on different sides.
  • the discharge structure 100 can adjust the position of the cooling medium discharge port 651 independently of the side portion 66 by providing the discharge passage 32 connected to the cooling medium discharge port 651. The degree of freedom when mounting the to the hybrid excavator 10 or the like is improved.
  • the cooling medium in the housing is discharged from both.
  • the cooling medium remaining in the housing can be reduced, and at one end of the shaft supported by the bearing, the portion adjacent to the bearing, more specifically, the second discharge port. Accumulated foreign matter or the like can be reduced.
  • the electric motor having the cooling passage in the rotor core is taken as an example.
  • the cooling medium discharge structure of the present embodiment can be applied regardless of the cooling structure of the electric motor. That is, the cooling medium discharge structure of the present embodiment can be applied as long as it has a bearing and a cooling medium in the casing of the electric motor.

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Abstract

　冷却媒体で電動機を冷却するにあたって、電動機の筐体内に滞留して排出されない冷却媒体を低減することを目的とする。このため、電動機１は、筐体６の第１フランジ６５に設けられて、冷却媒体を通過させる第１の排出口２７と、第１フランジ６５に設けられて、軸受７Ｂを通過した筐体６の内部の冷却媒体を通過させる第２の排出口３０と、第１の排出口２７及び第２の排出口３０を通過した冷却媒体を筐体６の外部へ排出する排出通路３２と、を含む。

Description

電動機の冷却媒体排出構造及び電動機
　本発明は、電動機を油で冷却する電動機の冷却媒体排出構造及び電動機に関する。
　電動機は様々な用途に用いられるが、ステーターが有するコイルのジュール発熱及びローターコアの渦電流損失及びヒステリシス損失等によって発熱する。電動機を冷却するため、例えば、油等の冷却媒体を用いて電動機を冷却する技術が記載されている（特許文献１）。
特開２００７－０２０３３７号公報
　特許文献１に記載された技術は、電動モータ（電動機）内から冷却液（冷却媒体）を排出する冷却液導出口を有しているが、この冷却液導出口は、電動機モータのモータハウジング（筐体）の側部に設けられているため、電動機の冷却中において、底部の冷却液を排出し切れないおそれがある。その結果、電動機の筐体内に冷却媒体が残留して、入れ替わらない冷却媒体が発生するおそれがある。本発明は、冷却媒体で電動機を冷却するにあたって、電動機の筐体内に滞留して排出されない冷却媒体を低減することを目的とする。
　本発明は、筐体内にローターコアが取り付けられるシャフトが配置される電動機を冷却した冷却媒体を前記筐体から排出するにあたり、軸受を介して前記シャフトを支持し、かつ前記筐体の一方の端部に配置される端部側部材に設けられて、前記筐体内の冷却媒体を通過させる第１の排出口と、前記端部側部材に設けられ、かつ前記端部側部材に支持される軸受を通過した前記筐体内の冷却媒体を通過させる第２の排出口と、前記第１の排出口及び前記第２の排出口を通過した前記冷却媒体を前記筐体の外部へ排出する排出通路と、を含むことを特徴とする電動機の冷却媒体排出構造である。
　本発明の望ましい態様として、前記第１の排出口の開口面積は、前記第２の排出口の開口面積よりも大きいことが好ましい。
　本発明の望ましい態様として、前記第１の排出口は、前記筐体の内周面よりも内側に設けられることが好ましい。
　本発明の望ましい態様として、前記排出通路は、前記シャフトの径方向外側に向かって延在することが好ましい。
　本発明の望ましい態様として、前記第１の排出口は、前記シャフトの径方向と直交する方向における寸法よりも前記シャフトの径方向と平行な方向における寸法の方が大きいことが好ましい。
　本発明の望ましい態様として、前記端部側部材は、前記筐体の一方の端部に取り付けられる円板形状の部材であることが好ましい。
　本発明の望ましい態様として、前記排出通路は、前記冷却媒体から異物を取り除くフィルターを有することが好ましい。
　本発明の望ましい態様として、前記排出通路は、前記第１の排出口と前記第２の排出口とで共通であることが好ましい。
　本発明は、前記電動機の冷却媒体排出構造を備えることを特徴とする電動機である。
　本発明は、筐体内にローターコアが取り付けられるシャフトが配置される建設機械の上部旋回体を回転駆動する電動機であって、軸受を介して前記シャフトを支持し、かつ前記筐体の一方の端部に配置される端部側部材であって前記筐体の内周面よりも内側に設けられて、前記筐体内の冷却媒体を通過させる第１の排出口と、前記端部側部材に設けられ、かつ前記端部側部材に支持される軸受を通過した前記筐体内の冷却媒体を通過させる第２の排出口と、前記シャフトの径方向外側に向かって延在して、前記第１の排出口及び前記第２の排出口を通過した前記冷却媒体を前記筐体の外部へ排出する排出通路と、を含み、前記第１の排出口は、開口面積が前記第２の排出口の開口面積よりも大きく、前記シャフトの径方向と直交する方向における寸法よりも前記シャフトの径方向と平行な方向における寸法の方が大きいことを特徴とする電動機である。
　本発明は、冷却媒体で電動機を冷却するにあたって、電動機の筐体内に滞留して排出されない冷却媒体を低減することができる。
図１は、旋回用の電動機に本実施形態に係る電動機を用いたハイブリッド油圧ショベルを示す平面図である。 図２は、本実施形態に係る電動機の冷却構造を示す模式図である。 図３は、本実施形態に係る電動機を示す正面図である。 図４は、本実施形態に係る電動機の平面図である。 図５は、図４のＶ－Ｖ矢視図である。 図６は、図３のVI－VI矢視図である。 図７は、図５のＡ－Ａ矢視図である。 図８は、図５のＢ－Ｂ矢視図である。 図９は、図５のＣ－Ｃ矢視図である。 図１０は、電動機が水平面に対して傾斜した状態における冷却媒体の液面の状態を示す概念図である。
　本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
＜ハイブリッド油圧ショベル＞
　図１は、旋回用の電動機に本実施形態に係る電動機を用いたハイブリッド油圧ショベルを示す平面図である。ハイブリッド油圧ショベル１０は、下部走行体をなす左右一対の履帯１１と、上部旋回体１２と、下部走行体と上部旋回体１２とを連結するスイングサークル１３と、旋回モータとして機能する電動機１と、スイングピニオン１Ａと、ブーム１４、アーム１５及びバケット１６を含むとともに上部旋回体１２に取り付けられた作業機１７とを有する。
　左右一対の履帯１１は、右走行油圧モータと左走行油圧モータとにより駆動されて、ハイブリッド油圧ショベル１０を走行させる。上部旋回体１２は、旋回モータとして機能する電動機１により旋回する。上部旋回体１２にはスイングサークル１３のアウターレースが固定されており、下部走行体にはスイングサークル１３のインナーレースが固定されている。このような構造によって、スイングサークル１３は上部旋回体１２と下部走行体とを連結する。電動機１は、縦置き、すなわち、ハイブリッド油圧ショベル１０を水平面に設置した場合において、電動機１の入出力シャフトが重力の作用する方向に向かうように設置される。電動機１の入出力シャフトは、減速機構を備えたスイングマシナリを介してスイングピニオン１Ａと連結している。スイングピニオン１Ａは、スイングサークル１３のインナーレースに取り付けられた内歯に噛み合っている。電動機１の駆動力は、前記スイングマシナリを介してスイングピニオン１Ａに伝達されて、上部旋回体１２を旋回させる。ブーム１４、アーム１５及びバケット１６は、図示しない油圧ポンプから圧送される作動油によって、コントロールバルブを介して各々ブーム１４用、アーム１５用、バケット１６用の油圧シリンダによって駆動されて、掘削等の作業を実行する。
　このハイブリッド油圧ショベル１０は、内燃機関で発電機及び油圧ポンプを駆動するとともに、発電機の電力で図示しないインバータを介して電動機１を駆動して、上部旋回体１２を旋回させる。さらに、ハイブリッド油圧ショベル１０は、電動機１を発電機として用いて、上部旋回体１２を停止させる際に必要な制動力を発生させるとともに、前記制動力によって電動機１が発電した電力を、キャパシタ又は二次電池等の蓄電装置に蓄える。このように、ハイブリッド油圧ショベル１０は、いわゆるハイブリッド方式の建設車両である。本実施形態においては、電動機１を建設車両の一種であるハイブリッド油圧ショベル１０の旋回モータとして用いた例を説明するが、電動機１の適用対象はこれに限定されるものではない。なお、ハイブリッド油圧ショベル１０は、内燃機関を有さない方式、すなわち、蓄電装置の電力で駆動される方式であってもよい。次に、本実施形態に係る電動機を説明する。
＜電動機の冷却構造＞
　図２は、本実施形態に係る電動機の冷却構造を示す模式図である。電動機１は、例えば、油等の冷却媒体によって冷却されるとともに、前記冷却媒体で軸受７Ｂを潤滑する。電動機１の冷却構造２は、ポンプ２１と、ポンプ用電動機５と、通路２２と、軸受用通路２３と、ローター用通路２８と、油溜まり部３９と、排出通路３２と、フィルター２４と、リリーフ通路２５と、リリーフ弁２６と、フィルター３８とを含む。フィルター３８とポンプ２１との間には、冷却媒体を冷却する冷却器を設けてもよい。ポンプ２１と、ポンプ用電動機５とは、ポンプ用電動機５の入出力軸５Ａによって連結されている。ポンプ２１の駆動手段は、ポンプ用電動機５以外であってもよく、例えば、図１に示すハイブリッド油圧ショベル１０の動力発生源である内燃機関であってもよい。本実施形態において、フィルター２４とフィルター３８とは電動機１に内蔵されている。
　電動機１を冷却する場合、ポンプ用電動機５がポンプ２１を駆動する。すると、ポンプ２１は、排出通路３２から冷却媒体を吸引し、通路２２に吐出する。冷却媒体は、フィルター２４を通過する過程で異物等が取り除かれて、軸受用通路２３及びローター用通路２８へ流入する。軸受用通路２３へ流入した冷却用媒体は、軸受７Ｂを冷却及び潤滑した後、排出通路３２に集められる。ローター用通路２８へ流入した冷却媒体は、電動機１のローターコア及びコイルを冷却した後、排出通路３２に集められる。排出通路３２へ集められた冷却媒体は、フィルター３８で異物が取り除かれて、再びポンプ２１に吸引され、通路２２へ吐出される。
　通路２２は、ポンプ２１の吐出口に接続されており、電動機１内でフィルター２４の入口側とリリーフ通路２５とに分岐する。フィルター２４の出口側に設けられた冷却媒体を通過させる通路は、軸受用通路２３と、ローター用通路２８とに分岐する。軸受用通路２３は、軸受７Ｂに冷却媒体を供給して、これを冷却及び潤滑する。ローター用通路２８は、電動機１のローターに冷却媒体を供給し、これを冷却する。なお、冷却構造２は、軸受用通路２３を必ずしも有する必要はない。軸受７Ｂ及びローター用通路２８を冷却等した冷却媒体は、油溜まり部３９に集められる。排出通路３２は、油溜まり部３８とフィルター３９とを接続する。油溜まり部３９に集められた冷却媒体は、排出通路３２内のフィルター３８を通過する。フィルター３８とポンプ２１の入口側とは、冷却媒体を通過させる通路で接続されており、フィルター３８を通過した冷却媒体がポンプ２１に吸引される。通路２２から分岐したリリーフ通路２５は、リリーフ弁２６の入口に接続される。リリーフ弁２６の出口側は、フィルター２４の出口側と接続される。
　例えば、フィルター２４が目詰まりして、冷却媒体がフィルター２４へ流れにくくなると、通路２２及びリリーフ通路２５の圧力が上昇する。リリーフ通路２５内における冷却媒体の圧力がリリーフ弁２６の開弁圧力を超えると、リリーフ弁２６が開く。そして、リリーフ弁２６は、フィルター２４をバイパスして冷却媒体を軸受用通路２３及びローター用通路２８に流す。このようにして、冷却構造２は、フィルター２４が目詰まり等した場合でも、リリーフ弁２６が冷却媒体を軸受用通路２３及びローター用通路２８に流して、軸受７Ｂの冷却及び潤滑並びにローターコア等の冷却を維持することができる。次に、電動機１の構造を説明する。
＜電動機＞
　図３は、本実施形態に係る電動機を示す正面図である。図４は、本実施形態に係る電動機の平面図である。図５は、図４のＶ－Ｖ矢視図である。図６は、図３のVI－VI矢視図である。図３に示すように、電動機１は、筒型形状の筐体６の内部に入出力軸としてのシャフト８と、シャフト８に取り付けられたローターコア８２と、ローターコア８２の外周部に配置されたステーター９とを有する。すなわち、電動機１は、筒型形状の筐体６内にローターコア８２が取り付けられるシャフト８が配置される構造である。シャフト８は、両側に軸受７Ａ、７Ｂが取り付けられており、軸受７Ａ、７Ｂを介して筐体６に回転可能に支持される。
　筐体６は、筒型形状の部材である側部６６と、側部６６の一方の端部（シャフト８の入出力側における端部）に取り付けられる端部側部材としての第１フランジ６５と、側部６６の他方の端部に取り付けられる円板形状の第２フランジ６１と、を有する。側部６６と、第１フランジ６５と、第２フランジ６１とで囲まれる空間が、筐体６の内部になる。第１フランジ６５は、電動機１が使用される状態において、下方（重力の作用する方向側であり、図３、図５においては矢印Ｇで示す方向側）に配置される。例えば、電動機１が図１に示すハイブリッド油圧ショベル１０に搭載される場合、ハイブリッド油圧ショベル１０が水平面に接地している状態を電動機１が使用される状態であるとして、その状態において下方となる位置に第１フランジ６５が配置される。
　側部６６は、内周面が円筒形状の部材である。側部６６には、電動機１を冷却する水を、後述するウォータージャケットに導入するための冷却水導入口６１３と、前記ウォータージャケットから前記冷却水を排出するための冷却水排出口６１４とを有する。前記ウォータージャケットには、水以外の冷却媒体、例えば、油等を導入して電動機１を冷却してもよい。
　第１フランジ６５は、円板形状の部材である。第１第１フランジ６５は、電動機１の運転中において、筐体６の内部から冷却媒体を排出して、図２に示すポンプ２１へ導くための冷却媒体排出口６５１を有している。また、第１フランジ６５は、電動機１を保守・点検する際に、筐体６内の冷却媒体を抜き取るためのドレーン口６５２を有している。端部側部材としての第１フランジ６５は、筐体６の一方の端部に配置されて、シャフト８が貫通している。第１フランジ６５から貫通したシャフト８に、動力伝達用のジョイント又は減速機の入力シャフト等が取り付けられる。本実施形態において、第１フランジ６５は側部６６と別部材であるが、第１フランジ６５と側部６６とを同一の部材として製造してもよい。
　第２フランジ６１は、電動機１が使用される状態において、上方、すなわち、重力が作用する方向とは反対側に配置される。第２フランジ６１は、凸部６２と、冷却媒体分配部６３と、冷却媒体入口６３１とを有する。冷却媒体入口６３１は、図１に示すポンプ２１から吐出された冷却媒体を筐体６の内部に導入するためのものである。冷却媒体入口６３１は、冷却媒体分配部６３に接続されている。次に、電動機１の内部構造について説明する。
＜電動機の内部構造＞
　図５に示すように、シャフト８に取り付けられた軸受７Ａは第１フランジ６５に取り付けられ、軸受７Ｂは第２フランジ６１に取り付けられる。軸受７Ａは、第１フランジ６５側、すなわち、電動機１のシャフト８の入出力側に配置される。シャフト８は、両側に設けられた２つの軸受７Ａ、７Ｂによって筐体６に回転可能に支持されて、回転中心軸Ｚｒを中心として回転する。回転中心軸Ｚｒは、シャフト８の中心軸である。
　シャフト８の外周部に取り付けられるローターコア８２は、複数の鋼板（電磁鋼板）を積層した構造体である。ローターコア８２は、前記鋼板が積層された方向（積層方向）の両側から、バランスプレート８３、８４によって挟持される。バランスプレート８３、８４は、ローターコア８２を構成する複数の鋼板が分離しないように、シャフト８に取り付けられて、前記複数の鋼板に圧縮力を与えている。第１フランジ６５側のバランスプレート８４は、第１フランジ６５側、すなわち、電動機１のシャフト８の入出力側に配置される。ローターコア８２の外周部には、ステーター９が配置される。ステーター９は、筐体６の側部６６の内周部に取り付けられる。ステーター９は、ステーターコア９１にコイル９２が巻き付けられた構造体である。コイル９２のステーターコア９１から突出した部分が、コイルエンドである。ステーターコア９１は、複数の鋼板（電磁鋼板）を積層した構造体である。
　シャフト８は、中心軸に沿って延在する軸方向通路８１１と、軸方向通路８１１からシャフト８の径方向外側に向かって延在してシャフト８の表面に開口する複数の径方向通路８１２とを有する。軸方向通路８１１と径方向通路８１２とが、シャフト内冷却媒体通路８１３となる。バランスプレート８４は、ローターコア８２と接する側に凹部８４１を有する。ローターコア８２は、複数の鋼板の積層方向、すなわちシャフト８の中心軸方向に向かってローターコア８２を貫通するローターコア貫通孔８２１を有する。また、ローターコア８２は、図示しない複数の永久磁石を有する。第２フランジ６１側のバランスプレート８３は、シャフト８の中心軸方向に向かうバランスプレート貫通孔８３１を有する。シャフト内冷却媒体通路８１３、凹部８４１、ローターコア貫通孔８２１及びバランスプレート貫通孔８３１は、それぞれ連通して冷却媒体が通過する通路となる。これらは、回転体であるシャフト８及びローターコア８２に設けられて、冷却媒体を通過させる、回転体側冷却媒体通路となる。
　第２フランジ６１の凸部６２は、貫通孔６２１を有している。貫通孔６２１は、静止系から回転系であるシャフト８に冷却媒体を供給するための連結部材６４を有している。連結部材６４は、内部を貫通する冷却媒体導入通路６４１を有している。冷却媒体導入通路６４１は、シャフト８の軸方向通路８１１の開口部と対向しており、軸方向通路８１１に冷却媒体を導入する。凸部６２は、軸受７Ｂに冷却媒体を供給する軸受側通路６２３を有する。軸受７Ｂは、軸受側通路６２３から冷却媒体が供給される。
　図６に示すように、凸部６２に取り付けられる冷却媒体分配部６３は、冷却媒体入口６３１からの冷却媒体を配分する第１冷却媒体分配通路６３３と、第２冷却媒体分配通路６３５と、第３冷却媒体分配通路６３６と、第４冷却媒体分配通路６３７とを有する。また、冷却媒体分配部６３は、フィルター２４を格納するフィルター格納部６３４と、リリーフ通路２５と、リリーフ弁２６とを有する。冷却媒体入口６３１は、第１冷却媒体分配通路６３３を介してフィルター格納部６３４とつながっている。
　第２冷却媒体分配通路６３５は、フィルター格納部６３４とつながっており、フィルター２４を通過した冷却媒体の一部を連結部材６４の冷却媒体導入通路６４１へ導入する。第２冷却媒体分配通路６３５と冷却媒体導入通路６４１とが、図２、図５に示すローター用通路２８に相当する。第３冷却媒体分配通路６３６は、フィルター格納部６３４とつながっており、フィルター２４を通過し、冷却媒体導入通路６４１へ導入された冷却媒体の残りを、第４冷却媒体分配通路６３７に導入する。第３冷却媒体分配通路６３６と、第４冷却媒体分配通路６３７と、軸受側通路６２３とが、図２、図５に示す軸受用通路２３に相当する。
　リリーフ通路２５は、冷却媒体入口６３１とリリーフ弁２６とを接続している。リリーフ弁２６は、フィルター２４をバイパスするように、リリーフ通路２５と第２冷却媒体分配通路６３５及び第３冷却媒体分配通路６３６との間に介在する。リリーフ通路２５内の冷却媒体の圧力がリリーフ弁２６の開弁圧力を超えるとリリーフ弁２６が開き、冷却媒体入口６３１からの冷却媒体を、フィルター２４をバイパスして第２冷却媒体分配通路６３５及び第３冷却媒体分配通路６３６に流す。リリーフ弁２６の開弁圧力は、例えば、フィルター２４が目詰まりして交換が必要になったときにおけるリリーフ通路２５内の圧力に設定することができる。このようにすれば、フィルター２４が目詰まりして交換が必要になったときであっても、確実に軸受７Ｂ及びローターコア８２等に冷却媒体を供給することができる。また、リリーフ弁２６の開弁圧力を前述したように設定するとともに、リリーフ弁２６が開いたことを報知する手段を用意しておけば、リリーフ弁２６が開いたことによりフィルター２４の交換時期を報知することができる。
　凸部６２、すなわち静止系に軸受用通路２３を設けることにより、冷却媒体の供給は、ローターコア８２の回転の影響を受けない。このため、シャフト８側から軸受７Ｂに油路を形成する場合と比較して、ローターコア８２の回転にともなう冷却媒体の変動を抑制できる。その結果、軸受７Ｂへ適切な量の冷却媒体を供給することができる。
＜電動機の冷却＞
　冷却媒体分配部６３の冷却媒体入口６３１から供給され、フィルター２４を通過した冷却媒体の一部は、ローター用通路２８を通ってシャフト内冷却媒体通路８１３の軸方向通路８１１に流入する。この冷却媒体は、径方向通路８１２を通過してバランスプレート８４の凹部８４１を通ってローターコア貫通孔８２１に流入する。冷却媒体は、ローターコア貫通孔８２１を通過する過程でローターコア８２及び図示しない永久磁石を冷却した後、バランスプレート８３のバランスプレート貫通孔８３１から流出する。ローターコア８２が回転している場合、バランスプレート貫通孔８３１から流出した冷却媒体は、遠心力によりステーター９のコイルエンド（コイル９２がステーターコア９１から突出した部分）に供給される。この冷却媒体は、筐体６内を下方に流れる過程でステーター９を冷却して、第１フランジ６５の筐体６の内部側に設けられた第１の排出口２７に集められる。図５の符号ＯＬは、油溜まり部３９に溜まる冷却媒体の液面を示している。このように、油溜まり部３９に溜まる冷却媒体の量は、図５に示すように、第１のフランジ側に向けて突出しているコイルエンドの一部が常に浸かる程度に冷却媒体排出口６５１からの排出量が調節されていて、前記コイルエンドを冷却するようになっている。
　冷却媒体分配部６３の冷却媒体入口６３１から供給され、フィルター２４を通過した冷却媒体のうち、ローター用通路２８に流入しなかった冷却媒体は、軸受用通路２３に流入して、軸受７Ｂに供給される。この冷却媒体は、軸受７Ｂを冷却及び潤滑した後、筐体６内を下方に流れる。その過程で、ローターコア８２及び図示しない永久磁石と接してこれを冷却する。ローターコア８２と接した冷却媒体の一部は、遠心力によりローターコア８２の径方向外側のステーター９に供給されてこれを冷却する。ステーター９を冷却した冷却媒体は、筐体６内を下方に流れて、第１フランジ６５の筐体６の内部側に設けられた油溜まり部３９に集められる。油溜まり部３９に集められた冷却媒体は、軸受７Ａの内輪と外輪と転動体との間の空間を通って、後述する第２の排出口３０に流入する。その結果、油溜まり部３９に集められた冷却媒体は、軸受７Ａを冷却し、潤滑する。
　このように、冷却媒体は、ローターコア８２及びステーター９を冷却するとともに、軸受７Ａ、７Ｂを冷却及び潤滑する。この他にも、上述したように、筐体６の側部６６が有するウォータージャケット６１２へ冷却水導入口６１３から冷却水が供給される。この冷却水は、筐体６を介して主にステーター９を冷却する。第１フランジ６５と側部６６との間には、ウォータージャケット６１２を封止するための封止部材として、ガスケット３５が設けられる。ガスケット３５は、側部６６と第１フランジ６５との間から筐体６の内部の冷却媒体が流出し、ウォータージャケット６１２に混入したり、筐体６の外部に流出したりすることを回避するためのオイルシールとしての機能も有する。次に、油溜まり部３９に集められた冷却媒体を筐体６の外部へ排出する構造、すなわち、本実施形態に係る電動機の冷却媒体排出構造について説明する。
＜電動機の冷却媒体排出構造＞
　図７は、図５のＡ－Ａ矢視図である。図８は、図５のＢ－Ｂ矢視図である。図９は、図５のＣ－Ｃ矢視図である。図１０は、電動機が水平面に対して傾斜した状態における冷却媒体の液面の状態を示す概念図である。電動機の冷却媒体排出構造（以下、必要に応じて排出構造という）１００は、第１の排出口２７と、第２の排出口３０と、排出通路３２とを含む。
　第１フランジ６５は、円板形状の構造体である。第１フランジ６５は、一方の表面から突出する円弧状の凸部６５Ｔを有する。凸部６５Ｔの径方向内側には、軸受７Ａを支持する段差が形成されている。軸受７Ａは、前記段差に収められた後、Ｃリング（Ｃ形状の板状部材）３７で第１フランジ６５に固定される。第１の排出口２７は、凸部６５の径方向外側に設けられる。第１の排出口２７は、凸部６５Ｔの頂部（Ｃリング３７が凸部６５と接触する部分）よりも低い位置（第１のフランジ６５が有する前記一方の表面）に開口する部分である。第２の排出口３０は、凸部６５の径方向内側に設けられて、電動機１の筐体６の内部、より具体的には油溜め３９から軸受７Ａを通過した冷却媒体が排出通路３２へ流出する部分である。
　このように、第１の排出口２７は、筐体６の一方の端部に配置されるとともに前記シャフトが貫通する端部側部材（本実施形態では第１フランジ６５）に設けられて、冷却媒体を通過させる。第１の排出口２７は、筐体６の油溜め３９、本実施形態においては前記端部側部材としての第１フランジ６５に開口して、筐体６内の冷却媒体を排出通路３２へ通過させる部分である。第２の排出口３０は、前記端部側部材（本実施形態では第１フランジ６５）に設けられて、軸受７Ａを通過した油溜まり部３９の冷却媒体、すなわち、筐体６内の冷却媒体を通過させる。排出通路３２は、第１の排出口２７及び第２の排出口３０を通過した冷却媒体を筐体６の外部へ排出する。
　本実施形態において、第１フランジ６５の凸部６５Ｔの径方向内側には、軸受７Ａから筐体６内の冷却媒体が流出する空間（軸受外空間）２９が設けられる。ここで、軸受７Ａの下方（シャフト８の一方の端部側であり、この例ではシャフト８が第１フランジ６５から突出する側）には、第１フランジ６５とシャフト８との間から冷却媒体が流出することを回避するため、シール３４が設けられる。シール３４は、第１フランジ６５とシャフト８との間に介在して、冷却媒体の漏れを抑制する。本実施形態において、軸受外空間２９は、第１フランジ６５と、軸受７Ａと、シール３４とで囲まれる空間である。第２の排出口３０は、軸受外空間２９に排出通路３２が開口する部分である。軸受外空間２９は、軸受７Ａから冷却媒体が流出する部分よりもシャフト８の一方の端部側に配置される。
　第２の排出口３０は、軸受７Ａを通過した筐体６内（より具体的には筐体６の油溜め３９）の冷却媒体を、排出通路３２へ通過させる部分である。なお、電動機１は、軸受外空間２９を必ずしも有している必要はない。この場合、第２の排出口３０は、軸受７Ａと排出通路３２との間に設けられて、軸受７Ａを通過した筐体６内の冷却媒体を排出通路３２に通過させる部分である。
　本実施形態において、排出通路３２は、第１排出通路３１Ａと第２排出通路３１Ｂとを含む。第１排出通路３１Ａは、第２の排出口３０と接続された通路であり、第２の排出口３０から第１の排出口２７までを接続する部分である。第２排出通路３１Ｂは、第１の排出口２７と接続された通路であり、第１の排出口２７よりも冷却媒体の流れ方向下流側の部分である。
　第１の排出口２７は、図５、図７、図８に示すように、第１フランジ６５の筐体６側に開口している。図８において、第１の排出口２７は、ハッチングで示す部分である。第１の排出口２７は、排出通路３２と連通しており、第１の排出口２７を通過した冷却媒体は、排出通路３２へ流入する。排出通路３２は、冷却媒体排出口６５１と接続している。排出通路３２を通過した冷却媒体は、冷却媒体排出口６５１を通過して、図２に示すポンプ２１に吸引された後、図２に示す通路２２に吐出された後、再び筐体６内に戻ってローターコア８２及びステーター９等を冷却する。本実施形態において、第１フランジ６５は、ドレーン通路３２Ｄを介してドレーン口６５２と接続するドレーン用排出口２７Ｄも有しているが、ドレーン用排出口２７Ｄ及びドレーン通路３２Ｄは、第１の排出口２７及び排出通路３２と同様の構造である。なお、本実施形態において、ドレーン用排出口２７Ｄ及びドレーン通路３２Ｄは、第１の排出口２７及び排出通路３２と別個に設けたが、ドレーン用排出口２７Ｄ及びドレーン通路３２Ｄを設けなくてもよい。この場合、図３に示すドレーン口６５２も不要である。ドレーン用排出口２７Ｄ、ドレーン通路３２Ｄ及びドレーン口６５２を設けない場合、冷却媒体排出口６５１に接続される電動機１の搭載対象（例えば、建設車両）側の通路（配管）にドレーンの分岐通路（分岐配管）を設ける。そして、第１の排出口２７、排出通路３２及び前記分岐通路を用いてドレーンを行う。このようにすれば、ドレーン用排出口２７Ｄ及びドレーン通路３２Ｄを第１フランジ６５に形成する必要はないので、加工の手間を低減できるとともに、第１フランジ６５の強度低下も抑制できる。
　図５、図８に示すように、第２の排出口３０は、軸受７Ａから流出した冷却媒体が排出通路３２（より具体的には、第１排出通路３１Ａ）に流出する部分である。図８は、図５のＢ－Ｂ断面を現しているが、この断面においては、軸受７Ａの外輪７ｏと、球（転動体）７ｂの一部と、内輪７ｉとが現れている。球７ｂ間に、軸受外空間２９が現れている。また、軸受外空間２９に、第２の排出口３０が開口している。第２の排出口３０を通過した冷却媒体は、排出通路３２（より具体的には、第１排出通路３１Ａ）に流入する。
　排出通路３２へ流入した冷却媒体は、冷却媒体排出口６５１を通過して、図２に示すポンプ２１に吸引された後、図２に示す通路２２に吐出されて、再び筐体６内に戻ってローターコア８２及びステーター９等を冷却する。本実施形態において、第１排出通路３１Ａの通路断面積と第２排出通路３１Ｂの通路断面積とは同じ大きさであっても異なっていてもよい。本実施形態において、図８に示すように、ドレーン通路３２Ｄはドレーン用第２の排出口３０Ｄと接続される。冷却媒体を筐体６内から抜き取る場合、ドレーン用第２の排出口３０Ｄを通過した冷却媒体は、ドレーン通路３２Ｄへ流入する。
　本実施形態において、排出通路３２は、第１の排出口２７と第２の排出口３０とで共通である。第１の排出口２７と第２の排出口３０とがそれぞれ別個に排出通路を持つと、第１フランジ６５の加工が増えるが、第１の排出口２７と第２の排出口３０とで排出通路３２を共通にすると、前記加工を少なくすることができる。また、排出通路３２を共通にすることで、排出通路の数を低減できるので、第１フランジ６５強度の低下を抑制できる。さらに、第１の排出口２７と第２の排出口３０とがそれぞれ別個に排出通路を持つと、それぞれの排出口を第１フランジ６５の側面に設ける必要があるので、配管が増加する。車両では配管を通すスペースの確保が必要となるので、配管は少ない方が好ましい。第１の排出口２７と第２の排出口３０とで排出通路３２を共通にすることにより、第１フランジ６５の側面に設ける排出口を一つにすることができるので、配管の数を低減でき、好ましい。なお、第１の排出口２７と第２の排出口３０とは、それぞれ別個に排出通路を有していてもよい。
　排出構造１００は、第１フランジ６５の筐体６の内部側における表面、すなわち、筐体６の内部の下方に設けられた第１の排出口２７から、排出通路３２を介して筐体６内の冷却媒体を排出させる。このため、排出構造１００は、重力の作用を利用して第１の排出口２７へ冷却媒体を導くことができるので、筐体６内に滞留して排出されない冷却媒体を低減することができる。その結果、排出構造１００は、筐体６内に滞留する冷却媒体を最小限に抑えて、筐体６内の冷却媒体を確実に外部に排出することができる。また、排出構造１００は、第２の排出口３０から軸受７Ａを通過して軸受外空間２９に流入した冷却媒体を、排出通路３２から排出させる。このため、軸受外空間２９に溜まった冷却媒体を確実に排出させることができる。
　軸受外空間２９には、ステーター９のコイル９２を被覆するワニス、電動機１の摺動部分からの金属屑等の切削屑、軸受７Ａ、７Ｂの摩耗粉等が異物として溜まりやすい。特に、電動機１は、コイル９２の一部分が冷却媒体に浸かっているので、軸受外空間２９には前記異物が溜まりやすくなる。排出構造１００は、第２の排出口３０と排出通路３２とを接続し、第２の排出口３０の冷却媒体を排出通路３２から筐体６の外部へ排出させる。このため、軸受外空間２９内の前記異物は、冷却媒体とともに排出されるので、軸受外空間２９内に蓄積される異物を極小にすることができる。軸受外空間２９内の冷却媒体は、シール３４に接しているが、軸受外空間２９内の前記異物の量が極小になることで、シール３４の耐久性低下が抑制される。また、軸受外空間２９内の冷却媒体に混入した異物が軸受７Ａに侵入するおそれもほとんどないので、異物の噛みこみ、異物による傷又は異物によるかじり等に起因する軸受７Ａの耐久性低下の抑制にも効果的である。また、軸受７Ａを通過する油量が低減されることで、軸受７Ａを通過する異物の量も低減できるので、シール３４及び軸受７Ａの耐久性低下を抑制できる。また、後述するように、第１の排出口２７の開口面積の方が第２の排出口３０の開口面積よりも大きいので、冷却媒体の多くは第１の排出口２７を通過する。このため、第２の排出口３０は、軸受７Ａの潤滑及び冷却に必要な量を超えた過剰な流量で冷却媒体が通過することを回避できる。その結果、冷却構造２は、シール３４及び軸受７Ａの耐久性低下をより効果的に抑制できる。
　また、軸受７Ａを介して軸受外空間２９内へ異物が入ったとしても、上述したように、軸受外空間２９内の異物は冷却媒体とともに確実に排出される。このため、軸受７Ａからの異物の侵入を防止するために軸受７Ａにシールを設ける必要はない。その結果、コスト低減及びシールによる摺動抵抗の低減を図ることができる。さらに、軸受７Ａにシールを設けない場合には、電動機１の運転中に軸受７Ａを冷却媒体が通過するが、冷却媒体は、軸受７Ａ、より具体的には外輪７ｏと内輪７ｉと球７ｂとの間を流れる。この作用により、外輪７ｏ、内輪７ｉ及び球７ｂの表面を洗浄する効果も得られる。前記洗浄により、外輪７ｏ、内輪７ｉ及び球７ｂの表面に付着した異物を取り除くことができるので、排出構造１００は、軸受７Ａの耐久性低下を効果的に抑制することができる。
　これまでの技術では、軸受の中に溜まった冷却媒体をほとんど排出できなかったので、冷却媒体中に存在する異物によるかじり又は傷等が軸受に発生するおそれがあった。排出構造１００は、上述したように、軸受７Ａ及び軸受外空間２９内の冷却媒体を異物とともに排出できるので、冷却媒体中に存在する異物によるかじり又は傷等が軸受に発生するおそれを低減できる。また、油溜まり部３９を有していない電動機であっても、鉛直方向側の軸受（電動機１の軸受７Ａに相当する軸受）は、上方、すなわち鉛直方向とは反対側上から流下してくる冷却媒体によって冷却及び潤滑される。このため、油溜まり部３９を有していない電動機も軸受内及び軸受外空間２９に溜まった冷却媒体が排出されにくい。本実施形態においては、筐体６内に油溜まり部３９を有する電動機１に排出構造１００を適用しているが、排出構造１００は、油溜まり部３９を有していない電動機に対しても適用できる。この場合であっても、排出構造１００は、下方の軸受及び軸受外空間２９内の冷却媒体を異物とともに排出できるので、冷却媒体中に存在する異物によるかじり又は傷等が軸受に発生するおそれを低減できる。
　図５、図７に示すように、筐体６の側部６６は、ウォータージャケット６１２を有しているが、排出構造１００は、第１フランジ６５に排出通路３２を設けたので、ウォータージャケット６１２による排出通路３２を設ける場所の制約が少ない。また、第１フランジ６５に排出通路３２を設けると、第１フランジ６５の厚みはやや増加するが、その分、筐体６の側部６６の長さを小さくすることができる。このため、電動機１の寸法増加は抑えられる。
　第１の排出口２７の開口面積をＳＡとし、第２の排出口３０の開口面積をＳＣすると、ＳＣ＜ＳＡとすることが好ましい。このようにすることで、第２の排出口３０は、第１の排出口２７よりも圧力損失が大きくなる。その結果、第１の排出口２７を通過する冷却媒体の流量は、第２の排出口３０を通過する冷却媒体の流量よりも大きくなる。このように、第１の排出口２７を通過する冷却媒体の流量を第２の排出口３０よりも大きくすることで、排出通路３２から冷却媒体を吸引する際の抵抗を小さくすることができる。その結果、図２に示すポンプ２１の仕事量を低減することができるので、ポンプ２１のエネルギー消費を抑制することができる。また、第２の排出口３０を通過する冷却媒体の流量は第１の排出口２７よりも小さいが、第２の排出口３０にも冷却媒体を通過させることにより、軸受７Ａの潤滑、冷却及び清掃を促進することができる。なお、第２の排出口３０の開口面積ＳＣは、第２の排出口３０を通過する冷却媒体の流量が、軸受７Ａの潤滑及び冷却に必要な最低流量となる大きさとすることが好ましい。
　また、第１排出通路３１Ａの内径をＤ１とし、第２排出通路３１Ｂの内径Ｄ２とし、これらの通路断面（第１排出通路３１Ａ、第２排出通路３１Ｂが延在する方向と直交する断面）が円形であるとする。このとき、第１排出通路３１Ａの通路断面積Ｓ１はＤ１２×π／４であり、第２排出通路３１Ｂの通路断面積Ｓ２はＤ２２×π／４となる。Ｓ２＞Ｓ１とすることにより、第２排出通路３１Ｂを流れる冷却媒体の流量は、第１排出通路３１Ａを流れる冷却媒体の流量よりも大きくなり、その結果、第１の排出口２７を流れる冷却媒体の流量は、第２の排出口３０を流れる冷却媒体の流量よりも大きくなる。Ｓ２／Ｓ１は、第２の排出口３０を通過する冷却媒体の流量が、軸受７Ａの潤滑に必要な最低流量となる大きさとなる範囲が好ましい。このように、本実施形態において、排出構造１００は、排出通路３２の通路断面積を調整することにより、第１の排出口２７を通過する冷却媒体の流量を、第２の排出口３０を通過する冷却媒体の流量よりも大きくすることもできる。さらに、本実施形態においては、排出通路３２の通路断面積の調整と、第１の排出口２７及び第２の排出口３０の開口面積の調整との両方を用いて、第１の排出口２７及び第２の排出口３０を通過する冷却媒体の流量を調整してもよい。
　ハイブリッド油圧ショベル等の建設車両は、一般に駆動系には高い負荷が作用する。例えば、電動機１がハイブリッド油圧ショベルの旋回モータに用いられる場合、ハイブリッド油圧ショベルは、上部旋回体を頻繁に旋回させ、停止させるので、電動機１には連続して高い負荷が作用する。このため、電動機１の発熱量は増加するので、十分な冷却が必要である。したがって、電動機１の筐体６の内部へ供給され、排出される冷却媒体の流量（電動機１とポンプとの間を循環する冷却媒体の流量）は大きくなる。上述したように、第２の排出口３０は、圧力損失が大きくなるので、冷却媒体を排出する流量が大きくなると、そのための動力が増加したり、十分な流量を確保できなかったりするおそれがある。排出構造１００は、圧力損失の低い第１の排出口２７と、これよりも圧力損失が大きい第２の排出口３０との両方から冷却媒体を排出させる。このような構造の場合、圧力損失の低い第１の排出口２７に冷却媒体は流れやすくなる。このため、排出構造１００は、圧力損失の小さい第１の排出口２７から大流量で冷却媒体を効率よく排出できるとともに、軸受７Ａにはある程度の冷却媒体を通過させて軸受７Ａを冷却、潤滑及び洗浄することができる。圧力損失の低い第１の排出口２７からより効率よく冷却媒体を排出させるため、上述したように、排出構造１００は、圧力損失の小さい第１の排出口２７から多くの冷却媒体を排出させるように、第１の排出口２７の開口面積ＳＡを第２の排出口３０の開口面積ＳＣよりも大きくしたり、第２排出通路３１Ｂの通路断面積Ｓ２を第１排出通路３１Ａの通路断面積Ｓ１よりも大きくしたりする。このようにすることで、排出構造１００は、より大流量で冷却媒体を第１の排出口２７から排出させることができる。このように、排出構造１００は、特に、電動機１の発熱量が大きくなって大量の冷却媒体を電動機に供給し、排出する場合に有効である。例えば、ハイブリッド油圧ショベル、ホイールローダ等の建設車両に用いられる電動機に対して排出構造１００は有効である。
　排出通路３２は、シャフト８の径方向外側に向かって延在している。このため、排出通路３２は、内部にフィルター３８を設けることができる。このようにすることで、フィルター３８を設置するスペースを新たに設ける必要はないので、省スペース化を図ることができる。また、排出通路３２がシャフト８の径方向外側に向かって延在しているため、排出通路３２は第１フランジ６５の側部に開口する。すなわち、第１の排出口２７を通過した冷却媒体は、排出通路３２へ流入する際に９０度向きを変えて筐体６の外部へ排出される。このように、排出構造１００は、第１フランジ６５の下方、すなわち、シャフト８が第１フランジ６５から突出する方向に冷却媒体を排出しない構造なので、電動機１の出力取り出し側には余分な構造物を配置する必要がなくなる。
　図７に示すように、第１の排出口２７は、シャフト８の径方向と直交する方向における寸法Ｗよりもシャフト８の径方向と平行な方向における寸法Ｌの方が大きい（Ｗ＜Ｌ）。Ｗ＞Ｌとして第１の排出口２７の冷却媒体が通過する面積を大きくすると、排出通路３２の内径を大きくする必要があり、第１フランジ６５の厚みの増加を招く。しかし、Ｗ＜Ｌとすることで、第１の排出口２７を排出通路３２に沿って形成できるので、排出通路３２の内径を大きくすることなく第１の排出口２７の冷却媒体が通過する面積を大きくすることができる。
　図１０に示すように、電動機１が水平面ＨＰに対して傾斜すると、冷却媒体の液面ＯＰと筐体６の側部６６及び第１フランジ６５との関係も変化する。側部６６に冷却媒体の排出口ＥＸを設けると、電動機１の傾斜が大きくなった場合、ポンプ２１は筐体６内の空気を吸引してしまい、冷却媒体を排出できなくなってしまう。本実施形態の排出構造１００は、第１フランジ６５の筐体６の内部側に設けた第１の排出口２７から冷却媒体を排出する。このため、排出構造１００は、側部６６に設けた排出口ＥＸからは冷却媒体を排出できなくなる程度に電動機１が傾斜した場合でも、第１の排出口２７から冷却媒体を排出させることができる。このように、排出構造１００は、側部６６に冷却媒体の排出口ＥＸを設けた場合と比較して、電動機１の水平面ＨＰに対する傾斜がより大きくなった場合でも、筐体６内の冷却媒体を排出させることができるので、傾斜地でも作業を行う建設車両に好適である。
　上述したように、第１の排出口２７は、筐体６の中心、すなわち回転中心軸Ｚｒに近い位置に設けることが好ましい。本実施形態では、図７に示すように、第１の排出口２７は、筐体６の側部６６の内周面６１５よりも内側に設けられている。このようにすることで、排出構造１００は、電動機１が傾斜した場合に、冷却媒体をより確実に第１の排出口２７から排出させることができる。また、側部６６に排出口ＥＸを設けた場合、排出口ＥＸの側部６６の内周面側における開口を回転中心軸Ｚｒに近づけるためには、側部６６の肉厚を大きくする必要があるが、これには多くの制約があるため、実現が困難である。特に、側部６６がウォータージャケット６１２を有している場合、前記制約はより多くなる。排出構造１００は、第１の排出口２７を第１フランジ６５に設けることにより、第１の排出口２７を配置する際の自由度が向上するため、容易に第１の排出口２７を回転中心軸Ｚｒに接近させることができる。
　第１フランジ６５と側部６６とは、図５に示すボルト４０を図７から図９に示すねじ穴４１へねじ込むことにとって取り付けられる。ねじ穴４１は、円板形状の部材である第１フランジ６５の周方向に向かって等間隔で設けられている。このため、第１フランジ６５と側部６６との周方向における位置関係をある程度自由に選択することができる。その結果、第１フランジ６５に設けられた冷却媒体排出口６５１と側部６６に設けられた冷却水導入口６１３とを同じ側に配置したり、異なる側に配置したりすることができる。このように排出構造１００は、冷却媒体排出口６５１と接続される排出通路３２を設けることにより、冷却媒体排出口６５１の位置を側部６６とは独立して調整することができるので、電動機１をハイブリッド油圧ショベル１０等に搭載する際の自由度が向上する。
　以上、本実施形態は、電動機の筐体の下部に設けた第１の排出口と、軸受と隣接して設けられて軸受から流出する筐体内の冷却媒体を通過させる第２の排出口との両方から筐体内の冷却媒体を排出する。このようにすることで、筐体内に残留する冷却媒体を低減できるとともに、前記軸受が支持するシャフトの一方の端部側において前記軸受と隣接する部分、より具体的には第２の排出口に蓄積される異物等を低減することができる。特に、電動機を縦置き、すなわち、シャフトが重力の作用する方向に向かうように設置して使用する用途に好適である。また、本実施形態は、ローターコア内に冷却通路を有する電動機を例としたが、本実施形態の冷却媒体排出構造は、電動機の冷却構造がどのような形態であっても適用できる。すなわち、電動機の筐体内に軸受及び冷却媒体を有するものであれば、本実施形態の冷却媒体排出構造が適用できる。
　１　電動機
　２　冷却構造
　６　筐体
　７Ａ、７Ｂ　軸受
　８　シャフト
　９　ステーター
　１０　ハイブリッド油圧ショベル
　２１　ポンプ
　２２　通路
　２３　軸受用通路
　２４、３８　フィルター
　２５　リリーフ通路
　２６　リリーフ弁
　２７　第１の排出口
　２８　ローター用通路
　２９　軸受外空間
　３０　第２の排出口
　３１Ａ　第１排出通路
　３１Ｂ　第２排出通路
　３２　排出通路
　３４　シール
　３５　ガスケット
　３９　油溜まり部
　６１　第２フランジ
　６５　第１フランジ
　６６　側部
　８２　ローターコア
　８３、８４　バランスプレート
　９１　ステーターコア
　９２　コイル
　１００　排出構造
　６１２　ウォータージャケット
　６１５　内周面
　６５１　冷却媒体排出口
　８１１　軸方向通路
　８１２　径方向通路
　８１３　シャフト内冷却媒体通路
　８２１　ローターコア貫通孔
　８３１　バランスプレート貫通孔
　８４１　凹部

Claims (10)

  1. 　筐体内にローターコアが取り付けられるシャフトが配置される電動機を冷却した冷却媒体を前記筐体から排出するにあたり、
    　軸受を介して前記シャフトを支持し、かつ前記筐体の一方の端部に配置される端部側部材に設けられて、前記筐体内の冷却媒体を通過させる第１の排出口と、
    　前記端部側部材に設けられ、かつ前記端部側部材に支持される軸受を通過した前記筐体内の冷却媒体を通過させる第２の排出口と、
    　前記第１の排出口及び前記第２の排出口を通過した前記冷却媒体を前記筐体の外部へ排出する排出通路と、
    　を含むことを特徴とする電動機の冷却媒体排出構造。
  2. 　前記第１の排出口の開口面積は、前記第２の排出口の開口面積よりも大きい請求項１に記載の電動機の冷却媒体排出構造。
  3. 　前記第１の排出口は、前記筐体の内周面よりも内側に設けられる請求項１又は２に記載の電動機の冷却媒体排出構造。
  4. 　前記排出通路は、前記シャフトの径方向外側に向かって延在する請求項１から３のいずれか１項に記載の電動機の冷却媒体排出構造。
  5. 　前記第１の排出口は、前記シャフトの径方向と直交する方向における寸法よりも前記シャフトの径方向と平行な方向における寸法の方が大きい請求項１から４のいずれか１項に記載の電動機の冷却媒体排出構造。
  6. 　前記端部側部材は、前記筐体の一方の端部に取り付けられる円板形状の部材である請求項１から５のいずれか１項に記載の電動機の冷却媒体排出構造。
  7. 　前記排出通路は、前記冷却媒体から異物を取り除くフィルターを有する請求項１から６のいずれか１項に記載の電動機の冷却媒体排出構造。
  8. 　前記排出通路は、前記第１の排出口と前記第２の排出口とで共通である請求項１から７のいずれか１項に記載の電動機の冷却媒体排出構造。
  9. 　請求項１から８のいずれか１項に記載の電動機の冷却媒体排出構造を備えることを特徴とする電動機。
  10. 　筐体内にローターコアが取り付けられるシャフトが配置される建設機械の上部旋回体を回転駆動する電動機であって、
    　軸受を介して前記シャフトを支持し、かつ前記筐体の一方の端部に配置される端部側部材であって前記筐体の内周面よりも内側に設けられて、前記筐体内の冷却媒体を通過させる第１の排出口と、
    　前記端部側部材に設けられ、かつ前記端部側部材に支持される軸受を通過した前記筐体内の冷却媒体を通過させる第２の排出口と、
    　前記シャフトの径方向外側に向かって延在して、前記第１の排出口及び前記第２の排出口を通過した前記冷却媒体を前記筐体の外部へ排出する排出通路と、を含み、
    　前記第１の排出口は、開口面積が前記第２の排出口の開口面積よりも大きく、前記シャフトの径方向と直交する方向における寸法よりも前記シャフトの径方向と平行な方向における寸法の方が大きいことを特徴とする電動機。
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