(57)【要約】【課題】冷却の均一性が高く、且つ冷却液の圧損が極力小さく抑えられた液冷モータを得る。【解決手段】連結流路７６（７６ａ〜７６ｌ）が、入側及び出側の環状流路７２、７４の間に液冷モータ７０の軸方向に沿って複数設けられ、入側環状流路７２から出側環状流路７４に並行して冷却液を流す。入側環状流路７２には該入側環状流路７２内を流れる冷却液の流れを堰き止める１個の入側堰き止め部８２が設けられ、出側環状流路７４には該出側環状流路７４内を流れる冷却液の流れを堰き止める１個の出側堰き止め部８４が設けられる。入側及び出側堰き止め部８２、８４が、入側環状流路７２における流入口７８に近い連結流路７６ａの出側環状流路７４側の合流点から流出口８０までの流路が、入側環状流路７２における流入口７８から当該連結流路７６ａまでの距離よりも長くなるように配置される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却液によって冷却可能なケーシング構造を有する液冷モータにおいて、
前記冷却液が流入する１個の流入口を備えた入側環状流路と、
前記冷却液が流出する１個の流出口を備えた出側環状流路と、
前記入側及び出側の環状流路間に前記液冷モータの軸方向に沿って複数設けられ、前記入側環状流路から前記出側環状流路に冷却液を流す連結流路と、
前記入側環状流路内を流れる前記冷却液の流れを堰き止める１個の入側堰き止め部と、
前記出側環状流路内を流れる前記冷却液の流れを堰き止める１個の出側堰き止め部と、を備え、
前記連結流路のうち前記入側環状流路における前記流入口に近い連結流路の前記出側環状流路側への合流点から前記流出口までの流路が、前記入側環状流路における前記流入口から当該連結流路までの距離よりも長くなるように、前記入側堰き止め部及び出側堰き止め部を配置した
ことを特徴とする液冷モータ。
【請求項２】
請求項１において、
前記入側環状流路における前記入側堰き止め部の前記流入口に対する位相が、前記出側環状流路における前記出側堰き止め部の前記流出口に対する位相と逆である
ことを特徴とする液冷モータ。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記流入口が、該流入口から前記入側環状流路への流入合流点を接点とする該入側環状流路のほぼ接線方向から冷却液が流入するように形成されている
ことを特徴とする液冷モータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記流出口が、前記出側環状流路から該流出口への流出分岐点を接点とする該出側環状流路のほぼ接線方向から冷却液が流出するように形成されている
ことを特徴とする液冷モータ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記入側堰き止め部及び出側堰き止め部が、前記入側環状流路及び出側環状流路を形成しているケーシングによって該ケーシングと一体的に形成されている
ことを特徴とする液冷モータ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記液冷モータの配線が、前記入側環状流路と出側環状流路との間であって、前記複数の連結流路の形成されていない位置から引き出されている
ことを特徴とする液冷モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却液によって冷却可能なケーシング構造を有する液冷モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に冷却液によって冷却可能なケーシング構造を有する液冷モータが開示されている。
【０００３】
この特許文献１によって開示されている液冷モータの第１の冷却構造は、冷却液が流入する流入口を備えた入側環状流路と、冷却液が流出する流出口を備えた出側環状流路とを備え、該入側環状流路と出側環状流路が、液冷モータの軸方向に沿って複数設けられた連結流路によって連結されている。
【０００４】
一方、同じ特許文献１には、上記第１の冷却構造とは別の第２の冷却構造も開示されている。この第２の冷却構造では、図４に展開断面で示されるように、第１の環状流路１０と第２の環状流路１２の各連結流路１４との合流点１６の中間位置に、入側と出側とで位相をずらして１つ置きにボルト１８を配置するようにしている。ボルト１８は各環状流路１０、１２において堰き止め部として機能している。このボルト１８の存在により、流入口２０から流入した冷却液は、第１の環状流路１０と第２の環状流路１２との間で順次往復し、全ての連結流路１４を通過した上で流出口２２から流出するようになっている。
【０００５】
【特許文献１】特許第３４３５８０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記第１の冷却構造は、流入口と流出口との間の冷却液の移動が全く自由であったため、流入口から流出口までの最短の流路を通りやすい傾向があり、冷却の均一性が保てないことがあり、冷却液を全体に行き渡らせるためには、相応のポンプ容量を確保する必要があるという問題があった。
【０００７】
また、上記第２の冷却構造においては、冷却液が入側環状流路と出側環状流路との間で１８０度方向を変えながら何度も往復し、全ての連結流路を通った上で流出口から流出されることになるため、冷却液の圧損（圧力損失）が大きくなるという問題があった。そのため、例えばハイブリッド建設機械等の駆動装置のように、モータだけでなく、該モータを駆動するためのドライバ制御器も同じ冷却流路で冷却する必要があるような冷却システムの場合には、該冷却システム全体としての構築が困難となることから、事実上採用ができないというより基本的な問題が生じていた。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題を解消するためになされたものであって、ポンプ容量を増大させることなく、モータの冷却の均一性を向上でき、且つ冷却液の圧損が極力小さく抑えられた液冷モータを提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、冷却液によって冷却可能なケーシング構造を有する液冷モータにおいて、前記冷却液が流入する１個の流入口を備えた入側環状流路と、前記冷却液が流出する１個の流出口を備えた出側環状流路と、前記入側及び出側の環状流路間に前記液冷モータの軸方向に沿って複数設けられ、前記入側環状流路から前記出側環状流路に冷却液を流す連結流路と、前記入側環状流路内を流れる前記冷却液の流れを堰き止める１個の入側堰き止め部と、前記出側環状流路内を流れる前記冷却液の流れを堰き止める１個の出側堰き止め部と、を備え、前記連結流路のうち前記入側環状流路における前記流入口に近い連結流路の前記出側環状流路側への合流点から前記流出口までの流路が、前記入側環状流路における前記流入口から当該連結流路までの距離よりも長くなるように、前記入側堰き止め部及び出側堰き止め部を配置したことにより、上記課題を解決したものである。
【００１０】
本発明では、入側及び出側の環状流路には、それぞれの環状流路内を流れる冷却液の流れをせき堰き止める入側堰き止め部及び出側堰き止め部がそれぞれ１個ずつ配置され、且つ、前記連結流路のうち前記入側環状流路における前記流入口に近い連結流路の前記出側環状流路側への合流点から前記流出口までの流路が、前記入側環状流路における前記流入口から当該連結流路までの距離よりも長くなるように、前記入側堰き止め部及び出側堰き止め部を配置している。このため、特定の各環状流路内の冷却液は、それぞれの堰き止め部から適正な反力を受けることができるようになると共に、特定の連結流路を通った冷却液が他の連結流路を通った冷却液に比べて、極端に短い流路を通っただけで早期に流出してしまうことがない。そのため、結果として流入口から遠くに位置する連結流路にも冷却液が行き渡るようになり、各環状流路内での冷却液の圧力の均一性も得易い。この点については後に詳述する。
【００１１】
また、冷却液は、全ての連結流路において、入側環状流路から出側環状流路へと単一方向に並行して進行するので、液冷モータ全体での圧損が極めて小さい。このため、本願発明は、例えば、ハイブリッド建設機械の駆動装置の冷却システムのように、モータだけでなく、該モータを駆動するためのドライバ制御器も同じ冷却流路で冷却する必要があるような冷却システムに使用する場合に、特に有効に機能する。勿論、圧損が小さいという特性は、当該液冷モータのみを単独で冷却する場合においても、冷却液を循環させるための循環ポンプやラジエータの容量を小さくできるという効果が得られる。    
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ポンプ容量を増大させることなく、冷却の均一性を向上でき、且つ冷却液の圧損が極力小さく抑えられた液冷モータを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下図面に基づいて本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態の一例に係る液冷モータの冷却系統に着目した断面図、図２は  この液冷モータの上部破断の正面図、図３（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ図２の矢示IIIＡ−IIIＡ線、IIIＢ−IIIＢ線に沿う断面図である。
【００１５】
この液冷モータ７０は、冷却液によって冷却可能なケーシング構造を有し、入側環状流路７２、出側環状流路７４、及び連結流路７６を備える。入側環状流路７２は冷却液が流入する１個の流入口７８を備える。出側環状流路７４は、冷却液が流出する１個の流出口８０を備える。連結流路７６は、入側環状流路７２及び出側環状流路７４の間に液冷モータ７０の軸方向に沿って複数（この例では７６ａ〜７６ｌの１２本）が設けられ、入側環状流路７２から出側環状流路７４に（単一の方向に並行して）冷却液を流す構成とされている。
【００１６】
入側環状流路７２は、モータケーシング８８における軸方向一端側の端部近傍において、モータケーシング８８の内部を一周してリング状に形成される。この入側環状流路７２には該入側環状流路７２内を流れる冷却液の流れを堰き止める１個の入側堰き止め部８２が設けられている（図３参照）。入側環状流路７２は、この液冷モータ７０の冷却流路の中では上流側に位置しているため、当該液冷モータ７０の中でより高い冷却性能が要求される側に配置するのが好ましい。この実施形態では、入側環状流路７２は、レゾルバ（あるいはエンコーダ）８６等のセンサが備えられている側に配置されている。図２、図３（Ａ）に示されるように、入側環状流路７２には、直角エルボで構成される流入口７８が接続されている。流入口７８は、該流入口７８から入側環状流路７２への流入合流点７２Ａを接点とする（該入側環状流路７２の）ほぼ接線方向Ｘ１から冷却液が流入されるように構成されている。なお、この「接線方向」という用語は、必ずしも幾何学的に厳密な接線方向であることは要求しない。
【００１７】
出側環状流路７４は、モータケーシング８８における入側環状流路７２の軸方向反対側の端部近傍において、モータケーシング８８の内部を一周してリング状に形成される。出側環状流路７４にも、該出側環状流路７４内を流れる前記冷却液の流れを堰き止める１個の出側堰き止め部８４が設けられている。なお、入側環状流路７２における入側堰き止め部８２及び流入口７８の位相は、出側環状流路７４における出側堰き止め部８４及び前記流出口８０の位相と異なっている。これは、前記連結流路のうち前記入側環状流路における前記流入口に近い連結流路の前記出側環状流路側への合流点から前記流出口までの流路が、前記入側環状流路における前記流入口から当該連結流路までの距離よりも長くなるように、前記入側堰き止め部及び出側堰き止め部を配置するためである。この構成については、後に詳述する。
【００１８】
図２、図３（Ｂ）に示されるように、出側環状流路７４には直角エルボで構成されている流出口８０が接続されている。流出口８０は、出側環状流路７４から該流出口８０への流出分岐点７４Ａを接点とする（該出側環状流路７４の）ほぼ接線方向Ｘ２から冷却液が流出されるように構成されている。
【００１９】
連結流路７６は、入側、出側環状流路７２、７４の間に軸方向に沿って複数（この実施形態では１２本）配置されている。この実施形態では、製造の容易性及び圧損を極力低減する目的で、その断面が円形のパイプによって形成されているが、より冷却効率を高めたい場合には、楕円、あるいはより扁平形状の断面を有するパイプで形成するようにしてもよい。
【００２０】
この実施形態では、入側堰き止め部８２及び出側堰き止め部８４は、双方とも、入側環状流路７２及び出側環状流路７４を形成しているモータケーシング８８によって該モータケーシング８８と一体的に形成されている。しかしながら、本発明ではこの入側堰き止め部８２及び出側堰き止め部８４を、具体的にどのような構成で（各環状流路内に）形成するかについては、特に限定されない。例えば、入側環状流路及び出側環状流路については完全な「連通状態の環状流路」としておき、この環状流路の外部（例えば半径方向外側）から図示せぬボルトを係入・配置することによって、入側、出側堰き止め部を形成するようにしてもよい。ボルトの係入・配置による堰き止め部の形成は、簡易に製造できる点で優れる。一方、本実施形態のようにケーシング８８と一体的に形成する方法は、環状流路内の冷却液を完全に漏れなく堰き止めることができる点で優れる。
【００２１】
ここで、本液冷モータ７０の入側環状流路７２、出側環状流路７４及び連結流路７６のより具体的な構成を、図３に示される２つの断面図を用いて詳細に説明する。
【００２２】
図３（Ａ）は、入側環状流路７２を図２の矢示IIIＡ−IIIＡ方向から見た断面図、図３（Ｂ）は、出側環状流路７４を図２の矢示IIIＢ−IIIＢ方向から見た断面図である。図３の描写から明らかなように、この実施形態では、入側環状流路７２における流入口７８及び入側堰き止め部８２の位置と、出側環状流路７４における流出口８０及び出側堰き止め部８４は、該入側環状流路７２及び出側環状流路７４を液冷モータ７０の軸方向反負荷側から見たときに、共にほぼ同じ位置、即ち、時計でいうならば４時と５時の間の位置に配置されている。
【００２３】
しかしながら、入側環状流路７２における流入口７８及び入側堰き止め部８２の（円周方向の）位相と、出側環状流路７４における流出口８０及び出側堰き止め部８４の（円周方向の）位相は逆になっている。時計でいうならば、入側環状流路７２においては、流入口７８は入側堰き止め部８０より時刻が遅い側に位置しているが、出側環状流路７４においては、流出口８０は出側堰き止め部８４よりも時刻が早い側に位置している。
【００２４】
そのため、例えば入側環状流路における流入口７８の近くの連結流路、例えば７６ａ、７６ｂ、７６ｃ、…  を通って出側環状流路７４側の合流点に至った冷却液は、出側環状流路７４をほぼ１周してから流出する。即ち、該合流点から流出口８０までの流路が流入口７８から当該連結流路までの距離よりも長く設定された流路を通って流出口８０を介して流出していくことになる。換言するならば、入側環状流路７２の流入口７８に近い連結流路７６ａ、７６ｂ、７６ｃ、…等は、出側環状流路７４においては、（出側堰き止め部８４に近く）流出口８０からは遠い位置にあるということである。
【００２５】
なお、本発明において「近い」「遠い」とは、単純な３次元的距離ではなく、環状流路における流路距離が長いか短いかという点で「近い」「遠い」の意味で用いられている。
【００２６】
なお、この実施形態に係る連結流路７６は、直線状で且つ１本１本の間に隙間が存在するため、この隙間を利用して、当該液冷モータ７０を駆動するための配線（図示略）を通すための貫通孔９３〜９６が、計４個（Ｕ相用貫通孔９３、Ｖ相用貫通孔９４、Ｗ相用貫通孔９５、及びサーミスタ用貫通孔９６の計４個）、前記入側環状流路と出側環状流路との間であって、前記複数の連結流路の形成されていない位置に形成され、この貫通孔９３〜９６を介して該配線が引き出されている。
【００２７】
なお、液冷モータ７０から流出してきた冷却液は、図示せぬ冷却流路を介してラジエータに送られ、ここで熱交換が行なわれて温度が低下され、冷却ポンプ（いずれも図示略）によって再び所定の圧力にて液冷モータ７０へと送り出される。
【００２８】
次にこの液冷モータ７０の作用を説明する。
【００２９】
図示せぬ冷却ポンプが回転すると、冷却液は液冷モータ７０の入側環状流路７２の流入口７８に至り、該入側環状流路７２のほぼ接線方向から入側環状流路７２内の流入合流点７２Ａに向けて流入する。従って、冷却液は容易に入側環状流路７２の全体（全周）に行き渡ることができ、且つ、入側堰き止め部８２から適正な反力を受けることができるため、入側環状流路７２内の液圧は、良好に均一化される。
【００３０】
更に、この実施形態では、入側環状流路７２における流入口７８及び入側堰き止め部８２の（円周方向の）位置と、出側環状流路７４における流出口８０及び出側堰き止め部８４の（円周方向）の位置がほぼ同一に設定され、且つ、入側堰き止め部８２の流入口７８に対する位相が、出側堰き止め部８４の流出口８０と逆になっている。
【００３１】
そのため、例えば入側環状流路における流入口７８の近くの連結流路、例えば７６ａ、７６ｂ、７６ｃ、…  を通って出側環状流路７４側の合流点に至った冷却液は、出側環状流路７４をほぼ１周してから流出口８０を介して流出していくことになる。
【００３２】
また、この配置関係により、当該流入口７８に近い連結流路７６ａ、７６ｂ、７６ｃ等は、流入口７８からの流入圧力は高いが、一方、連結流路７６の中では、出側環状流路７４側からの「連結流路７６内への流入反力」がより強く掛かっている状態が形成されていることになる。即ち、（この流入反力の大きさという観点で見るならば）流入口７８に近い連結流路７６ａ、７６ｂ、７６ｃ等が、流入口７８から遠い連結流路７６ｊ、７６ｋ、７６ｌ等より、冷却液が（入側環状流路７２から）連結流路７６内へと流入しにくい状態となっている。これらの相乗作用により、結果として、全連結流路７６においてほぼ均等化された流量で冷却液が流れることになり、液冷モータ７０の全体を均等に冷却することができる。
【００３３】
なお、連結流路７６ｌだけは、例外的に、流入口７８から最も遠いにもかかわらず、流出口８０からも最も遠い位置に位置している。そのため、一見流れが非常に遅くなるように見えるが、この連結流路７６ｌは、入側環状流路７２の入側堰き止め部８２に最も近く、該堰き止め部８２から強力な停止反力が与えられるため、流量は他の連結流路７６ａ〜７６ｋよりもむしろ多くなる傾向があり、流量不足の問題が生じることはない。
【００３４】
冷却液は、入側環状流路７２の側から出側環状流路７４の側へと全連結流路７６において単一の方向に並行して移動する。そのため、該冷却液が入側環状流路７２に対してその接線方向から流入し出側環状流路７４の接線方向から流出していく作用と相まって、液冷モータ７０全体での冷却液の圧損（圧力損失）は極めて小さい。従って、例えば複雑な工作機械のギヤドモータの冷却システムのように１つの親機械に複数の液冷モータが使用されるような場合、或いはハイブリッド建設機械のジェネレータ・モータ冷却システムのように、液冷モータのほかにドライバ制御器をも冷却しなければならない場合のように、１つ１つの液冷モータに大きな圧損が生じるのが大きなデメリットとなってしまうような状況で使用される液冷モータ（７０）の冷却に特に有効に機能する。
【００３５】
また、一般に、電動機を冷却するための冷却流路がケーシングに形成されていると、該ケーシングの内外を貫通させる必要のある配線スペースの確保が極めて困難になることが多いが、この実施形態に係る連結流路７６は、直線状で且つ１本１本の間に隙間が存在するため、この隙間を利用して液冷モータ７０を駆動するための配線を通す貫通孔（配線スペース）９３〜９６を確保できているため、配線スペースを確保するためだけに軸方向スペースを拡張したりする必要が無く、その分、液冷モータ７０の軸方向長さの短縮できている。
【００３６】
なお、上記実施形態においては、断面が円形の連結流路７６を１２本形成した例が示されていたが、本発明においては、連結流路の形状や本数は特に限定されない。断面が円形の連結流路は非円形の連結流路に比べてより圧損が少ない。非円形の連結流路は、（同じ本数ならば）電動機に対する表面積が大きくなることから、より効率の高い冷却を行なうことができる。連結流路の本数は、（１本１本の連結流路の断面積がある程度確保されるならば）多い程圧損が少なく、且つ冷却効率が高まる傾向となる。なお、連結流路の周方向の間隔も等間隔でなくてもよい。
【００３７】
前記入側環状流路における入側堰き止め部及び流入口の位相（円周方向における位置及び形成の順序）、及び出側環状流路における出側堰き止め部及び前記流出口の位相は、あくまで好ましい一例であり、要するに、定性的に、連結流路のうち入側環状流路における流入口に近い連結流路の出側環状流路側への合流点から流出口までの流路が、入側環状流路における流入口から当該連結流路までの距離よりも長くなるように、入側堰き止め部及び出側堰き止め部を配置した構成となっていれば、本発明の上記効果を相応に得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
特に、液冷モータ７０の全体を均等に且つ少ない圧損で冷却することができるため、特に、複数の液冷モータを使用する工作機械やモータだけでなくドライバ制御器をも冷却する必要のあるハイブリッド建設機械の駆動装置の冷却システム等において極めて良好な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態の一例に係る液冷モータの冷却系統に着目した断面図
【図２】上記液冷モータの上部破断の正面図
【図３】（Ａ）は図２の矢示IIIＡ−IIIＡ線、（Ｂ）はIIIＢ−IIIＢ線に沿う断面図
【図４】従来の冷却系統の一例を示す展開断面図
【符号の説明】
【００４０】
７０…液冷モータ
７２…入側環状流路
７２Ａ…流入合流点
７４…出側環状流路
７４Ａ…流出分岐点
７６（７６ａ〜７６ｌ）…連結流路
７８…流入口
８０…流出口
８２…入側堰き止め部
８４…出側堰き止め部
８８…モータケーシング
【図１】
2010119265.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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