特許 7029320 冷却器付き電動機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-02-22

(45)【発行日】2022-03-03

(54)【発明の名称】冷却器付き電動機

(51)【国際特許分類】

   H02K 9/02 20060101AFI20220224BHJP

   H02K 9/06 20060101ALI20220224BHJP

【ＦＩ】

H02K9/02 B

H02K9/06 E

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2018045432

(22)【出願日】2018-03-13

(65)【公開番号】P2019161848

(43)【公開日】2019-09-19

【審査請求日】2021-01-06

(73)【特許権者】

【識別番号】513296958

【氏名又は名称】東芝産業機器システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000567

【氏名又は名称】特許業務法人 サトー国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山本 雄司

【審査官】宮崎 賢司

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０２１６４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０６０８３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２３４２５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６２－００４８６６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２００６／０１６９４４０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－０５６９２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ ９／０２

Ｈ０２Ｋ ９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動機本体と、
この電動機本体を覆うフレームと、
前記電動機の回転軸の後端に連結され、前記フレームの外部に配置されるファンと、
このファンを覆うように、前記フレームに取り付けられるファンカバーと、
このファンカバーの通風面に接して取り付けられ、内部に注入される液体を前記ファンによる送風で冷却する冷却器とを備え、
前記冷却器が前記ファンカバーに接する部分に緩衝部材を備え、
前記通風面には、前記緩衝部材を取り付けるための取付口を備え、
前記緩衝部材は枠状であり、当該枠の外側に取付用の溝部を備え、前記溝部を前記取付口の開口周辺に嵌合させて取り付けられている冷却器付き電動機。

【請求項2】

前記取付口は、前記通風面の中央部に係るように形成されている請求項１記載の冷却器付き電動機。

【請求項3】

前記電動機本体を設置するため前記フレームに取り付けられ、後端が前記ファンカバーの取付位置を超えて延設されている脚部を備え、
前記冷却器は、前記脚部に固定されている請求項１又は２に記載の冷却器付き電動機。

【請求項4】

前記冷却器は、矩形状であり、
一辺側に配置される液体注入部と、
前記一辺の対辺側に配置される液体排出部と、
前記液体注入部と前記液体排出部との間を接続し、前記液体注入部に注入された液体を前記液体排出部に送出するため、所定の間隔をおいて配置される複数の液体送出部と、
これら複数の液体送出部の間にそれぞれ配置される複数の放熱フィンとを備える請求項１から３の何れか一項に記載の冷却器付き電動機。

【請求項5】

前記放熱フィンは、自身を挟む２つの液体送出部の間をジクザク状に連続して折り返す形状である請求項４記載の冷却器付き電動機。

【請求項6】

一端が前記液体注入部に接続される液体注入管と、
一端が前記液体排出部に接続される液体排出管とを備え、
前記液体注入管及び前記液体排出管は、前記フレームの外部において前記回転軸の軸方向に沿って配置されており、それらの他端が前記回転軸の前端側に導出されている請求項４又は５記載の冷却器付き電動機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、冷却器を備える電動機に関する。

【背景技術】

【0002】

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

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－５６９２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

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

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態の冷却器付き電動機は、
電動機本体と、
この電動機本体を覆うフレームと、
前記電動機の回転軸の後端に連結され、前記フレームの外部に配置されるファンと、
このファンを覆うように、前記フレームに取り付けられるファンカバーと、
このファンカバーの通風面に接して取り付けられ、内部に注入される液体を前記ファンによる送風で冷却する冷却器とを備える。
そして、前記冷却器が前記ファンカバーに接する部分に緩衝部材を備え、前記通風面には、前記緩衝部材を取り付けるための取付口を備え、前記緩衝部材は枠状であり、当該枠の外側に取付用の溝部を備え、前記溝部を前記取付口の開口周辺に嵌合させて取り付けられている。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】第１実施形態であり、電動機を後端側から見た背面図であり、冷却器を示す図

【図2】ファンカバーの通風面に取り付けられたパッキンを示す図

【図3】電動機の構成をフレームの一部を破断して示す側面図

【図4】図３相当図において、ファンによる送風の流れを矢印で示す図

【図5】油圧装置の斜視図

【図6】油圧装置の正面図

【図7】第２実施形態であり、ファンカバーの通風面に取り付けられたパッキンを示す図

【図8】パッキンを示す斜視図

【発明を実施するための形態】

【0007】

（第１実施形態）
以下、第１実施形態について図１から図７を参照して説明する。図６は油圧装置の斜視図，図７は同正面図である。油タンク１の内部には作動油が貯蔵される。油タンク１は、底板１Ｅに第１側板１Ａ，第２側板１Ｂ，第３側板１Ｃ及び第４側板１が立設され、上部が開口された略直方体形状である。上板２は油タンク１の上部開口を閉塞するもので、油タンク１に対し着脱自在に設けられている。電動機３は、油圧ポンプ４を回転駆動するもので、電動機３の軸方向に沿って伸びる２本の脚部３６，３６及び複数の緩衝部材５を介して上板２に固定されている。

【0008】

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

【0009】

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

【0010】

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

【0011】

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

【0012】

図３から図５は、電動機３の構成をフレームの一部を破断して示す側面図である。尚、図示の都合上、符号を図３から図５に振り分けている。フレーム２１の内周部には、固定子２２が配置されている。固定子２２は、固定子鉄心２２ａと、該鉄心２２ａに装設した固定子巻線２２ｂとを備えている。固定子２２の内部には回転子２３が配設されており、回転子２３は、回転子鉄心２３ａと、該鉄心２３ａに巻装かご形の回転子巻線２３ｂとを備えている。回転子２３の中心部には、回転軸２４が軸方向，図中の左右方向に挿通されている。

【0013】

フレーム２１の軸方向両端部には、それぞれブラケット２５，２６が複数本のボルト２７，２８により結合されている。これらのブラケット２５，２６に、回転軸２４の両端部２４ａ，２４ｂがそれぞれ軸受３１，３２を介して支承されている。両ブラケット２５，２６は、フレーム２１とで固定子２２及び回転子２３からなる電動機本体を内包する筐体３３を構成している。回転軸２４の両端部２４ａ，２４ｂは、両ブラケット２５，２６から外方に突出している。また、筐体３３の下部には、前述した脚部３６が取り付けられている。

【0014】

また、フレーム２１は、フィン２１ａを放熱用に多数有しており、このフィン２１ａは何れもフレーム２１の径方向に突出して軸方向に延びている。回転軸２４の一端部２４ａは出力軸であり、油圧ポンプ４の駆動機構が連結される。他端部２４ｂには、ファン３４が取付けられている。すなわち、この回転電機は全閉外扇形である。

【0015】

加えて、フレーム２１には、ファン３４側の端部に、ファン３４の全部を覆うファンカバー３５が結合されている。ファンカバー３５の通風面には、油圧装置の作動油を冷却するための冷却器４１が接するように取り付けられている。図１に示すように、冷却器４１は、概ね矩形状であり、図中左側の側辺部が油注入部４２，右側の側辺部が油排出部４３となっている。油注入部４２の上部には油注入管１４が接続され、油排出部４３の上部には油排出管１５が接続されている。

【0016】

油注入部４２と油排出部４３とは、扁平な管状をなす複数の油送出部４４により接続されている。これらにより、油注入部４２に注入された作動油は、油送出部４４を経由して油排出部４３に至る。そして、複数の油送出部４４の間には、ジグザグ状の金属板からなる放熱フィン４５が配置されている。

【0017】

また、図３及び図６に示すように、油注入管１４及び油排出管１５は、電動機３の軸方向に沿って、フレーム２１のフィン２１ａの間に配置され、電動機３の前方側に導出されている。油注入管１４は油圧ポンプ４に接続され、油排出管１５は油タンク１に接続されている。電動機３の脚部３６の後端３６ａは、ファンカバー３５の取付位置を超えて冷却器４１の下方まで延設されており、冷却器４１は脚部３６に載置されて、ボルト３７によって脚部３６に固定されている。

【0018】

図２は、ファンカバー３５の通風面３５ａを示しており、通風面３５ａの中央部には、緩衝部材であるパッキン３８が接着材等により貼り付けられている。パッキン３８は円形の薄板状であり、冷却器４１の一部がパッキン３８を介して通風面３５ａに接することで、電動機３が発生させて冷却器４１に伝わる振動を減衰させる。

【0019】

次に、本実施形態の作用について説明する。図１及び図３には、冷却器４１を経由する作動油の流れを矢印で示している。また、図４には、ファン３４により生じた風の流れを矢印で示している。

【0020】

作動油は、油圧ポンプ４のドレンから油注入管１４を流れて冷却器４１の油注入部４２に注入される。作動油が有している熱は、油送出部４４内を通過する際に放熱フィン４５に伝達され、ファン３４により生じた送風が放熱フィン４５を冷却する。このようにして作動油が冷却される。そして、作動油は、油排出部４３から油排出管１５を介して油タンク１に還流する。尚、油注入部４２，油排出部４３にも送風は当たるので、それらにおいても油は冷却される。

【0021】

また、フレーム２１のフィン２１ａの間には、図３及び図４に示すように、ファン３４による送風が軸方向の前端側に向けて通過する経路となっている。したがって、作動油は、油注入管１４及び油排出管１５を流れている間も前記送風により冷却される。これにより、冷却効率が向上する。

【0022】

以上のように本実施形態によれば、回転軸２４の後端２４ｂにファン３４が連結されている電動機３において、ファン３４を覆うファンカバ３５ーの通風面３５ａに接して冷却器４１を配置した。冷却器４１は、内部に注入される油圧ポンプ４の作動油をファン３４による送風で冷却する。したがって、電動機３に冷却器４１を加えた軸方向寸法が従来よりも短くなり、全体が小型になる。

【0023】

そして、冷却器４１は、一辺側に配置される油注入部４２と、その対辺側に配置される油排出部４３と、油注入部４２と油排出部４３との間を接続し、油注入部４２に注入された作動油を油排出部４３に送出するため、所定の間隔をおいて配置される複数の油送出部４４と、複数の油送出部４４の間にそれぞれ配置される複数の放熱フィン４５とを備える構成とした。これにより、ファン３４による送風で作動油を効率的に冷却できる。また、放熱フィン４５を、自身を挟む２つの油送出部４４の間をジクザク状に連続して折り返す形状としているので、油を更に効率的に冷却できる。

【0024】

また、ファンカバー３５の通風面３５ａと冷却器４１との間にパッキン３８を配置したので、冷却器４１をファンカバー３５に接触させる構成を採用しても、冷却器４１に伝わる振動をパッキン３８により減衰させることができる。更に、フレーム２１を含む筐体３３に取り付けられ、後端３６ａがファンカバー３５の取付位置を超えて延設されている脚部３６に冷却器４１を固定したので、ファンカバー３５を加工することなく冷却器４１を固定できる。

【0025】

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

【0026】

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

【0027】

（第２実施形態）
図７及び図８は第２実施形態であり、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。図２相当図である図７に示すように、ファンカバー３５に替わるファンカバー５１の通風面５１ａの中央部には、正方形状の取付口５１ｂが形成されている。その取付口５１ｂには、正方形枠状であるパッキン５２が取り付けられている。

【0028】

図８に示すように、パッキン５２の外周部には、取付用の溝部５２ａが形成されており、溝部５２ａを取付口５１ｂの開口部に嵌合させることで、パッキン５２が通風面５１ａに取り付けられている。

【0029】

以上のように第２実施形態によれば、ファンカバー５１の通風面５１ａの中央部に取付口５１ｂを形成し、正方形枠状のパッキン５２を、外周部の溝部５２ａを取付口５１ｂの開口部に嵌合させて取り付ける。このように構成すれば、冷却器４１及び通風面５１ａを介して電動機３側に向かう風をパッキン５２により妨げることが無いので、作動油や電動機３を効率的に冷却できる。

【0030】

（その他の実施形態）
冷却器４１を９０度回転させて、上辺側に油注入部４２，下辺側に油排出部４３が位置するように配置しても良い。
油排出管１５を、油排出部４３の上部側で接続しても良い。
油注入管１４及び油排出管１５は、必ずしもフレーム２１に沿うように配置する必要は無い。

【0031】

冷却器の外形は、正方形や矩形等に限る必要はない。
放熱フィンの形状は、ジグザグ状に限らない。
第１実施形態のパッキンの形状は、円形に限らず、その他正方形や矩形などでも良い。
第２実施形態のパッキンの形状は、正方形枠状に限らず、その他矩形枠状や円形枠状などでも良い。
冷却器は、脚部３６に固定するものに限らず、ファンカバー３５に固定しても良い。
電動機は、油圧装置に使用されるものに限らない。
冷却器が冷却する対象は油に限ることなく、その他水等の液体であれば良い。

【0032】

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

【符号の説明】

【0033】

図面中、３は電動機、４は油圧ポンプ、１４は油注入管、１５は油排出管、２１はフレーム、２１ａはフィン、３４はファン、３５はファンカバー、３５ａは通風面、３６は脚部、３８はパッキン、４１は冷却器、４２は油注入部、４３は油排出部、４４は油送出部、４５は放熱フィン、５１はファンカバー、５１ａは通風面、５１ｂは取付口、５２はパッキン、５２ａは溝部を示す。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】