(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジングとともに外筐を形成するブラケットと、
固定子鉄心、前記固定子鉄心に設けられた複数の固定子スロット、前記固定子スロット内に設けられた電機子巻線、を有し、前記ハウジングの内径側に固定された固定子と、
前記ブラケットに設置された軸受で回転可能に支承された軸、前記軸と一体で回転する回転子鉄心、前記回転子鉄心に形成された永久磁石挿入孔に挿入された複数の永久磁石、を有する回転子と、
前記ハウジングの下方部と前記ブラケットの下方部とで囲まれた空間に形成された油溜め部と、を備えた永久磁石式発電電動機であって、
前記ハウジングは、その内部に前記軸の周方向に形成された冷却水路を有し、
前記軸の回転を利用する歯車ポンプは、前記外筐の左右を形成する前記ブラケットの両側のブラケット内で前記軸受と併設され、
前記油溜め部は、下方部に配置された前記電機子巻線及び固定子鉄心を油内に浸漬する主油溜め部と、前記ハウジングの底辺部に形成され、前記主油溜め部に細孔を介して繋がる補助油溜め部と、から構成され、
前記歯車ポンプは、前記細孔に嵌通した油配管を通して前記補助油溜め部から油を汲み上げ、前記汲み上げられた油を前記ブラケットの内側に設けられた配管に流通させ、さらに、前記ハウジングに形成された上方の冷却水路中に設けられ、前記軸の軸方向に沿って配設された櫛歯状分岐配管に前記流通された油を送給し、
前記歯車ポンプは、前記櫛歯状分岐配管からの油を、上方に配置された電機子巻線の張り出し両端部に噴出させる
ことを特徴とする永久磁石式発電電動機。
【請求項２】
請求項１において、
前記上方に配置された電機子巻線に油を噴出させる噴出部は、前記固定子スロットに設けられた電機子巻線の張り出し両端部に対して前記固定子の外径側に配置され、前記張り出し両端部に対して上方から鉛直方向に油を噴出させる
ことを特徴とする永久磁石式発電電動機。
【請求項３】
請求項１において、
前記上方に配置された電機子巻線に油を噴出させる噴出部は、前記固定子スロットに設けられた電機子巻線の張り出し両端部に対して前記固定子鉄心の外径側に配置され、前記張り出し両端部に対して斜め上方又は横方向から油を噴出させる
ことを特徴とする永久磁石式発電電動機。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１つの請求項において、
前記補助油溜め部は、前記軸の軸方向において前記固定子鉄心の長さを隔てて二箇所に分けて設置されることを特徴とする永久磁石式発電電動機。
【請求項５】
請求項４において、
前記ハウジングの内部に形成された冷却水路は、前記ハウジングの上方では前記固定子鉄心の外径側に形成され、前記ハウジングの下方では前記固定子鉄心及び前記補助油溜め部の外径側に形成される
ことを特徴とする永久磁石式発電電動機。
【請求項６】
請求項１ないし３のいずれか１つの請求項において、
前記補助油溜め部は、前記固定子鉄心の外径側に設け、且つ前記軸の軸方向で前記固定子鉄心に対応した長さをもつ単一の油溜め部として設置される
ことを特徴とする永久磁石式発電電動機。
【請求項７】
請求項６において、
前記ハウジングの内部に形成された冷却水路は、前記ハウジングの上方では前記固定子鉄心の外径側に形成され、前記ハウジングの下方では前記補助油溜め部の外径側に形成される
ことを特徴とする永久磁石式発電電動機。
【請求項８】
ハウジングと、前記ハウジングとともに外筐を形成するブラケットと、固定子鉄心、前記固定子鉄心に設けられた複数の固定子スロット、前記固定子スロット内に設けられた電機子巻線を有して前記ハウジングに固定された固定子と、前記ブラケットに設置された軸受で回転可能に支承された軸、前記軸と一体で回転する回転子鉄心、前記回転子鉄心に形成された永久磁石挿入孔に挿入された複数の永久磁石、を有する回転子と、前記ハウジングの下方部と前記ブラケットの下方部とで囲まれた空間に形成された油溜め部と、からなる永久磁石式発電電動機が、エンジンと油圧ポンプの間に介在した油圧ショベル用発電電動機であって、
前記外筐は、左右のブラケットと、前記軸の周方向に設けられたハウジングと、から構成され、
前記左右のブラケットに対面して前記エンジンと前記油圧ポンプがそれぞれ設置され、
前記ハウジングは、その内部に前記軸の周方向に形成された冷却水路を有し、
前記軸の回転を利用する歯車ポンプは、前記外筐の左右を形成する前記ブラケットの両側のブラケット内で前記軸受と併設され、
前記油溜め部は、下方部に配置された前記電機子巻線及び固定子鉄心を油内に浸漬する主油溜め部と、前記ハウジングの底辺部に形成され、前記主油溜め部に細孔を介して繋がる補助油溜め部と、から構成され、
前記歯車ポンプは、前記細孔に嵌通した油配管を通して前記補助油溜め部から油を汲み上げ、前記汲み上げられた油を前記ブラケットの内側に設けられた配管に流通させ、さらに、前記ハウジングに形成された上方の冷却水路中に設けられ、前記軸の軸方向に沿って配設された櫛歯状分岐配管に前記流通された油を送給し、
前記歯車ポンプは、前記櫛歯状分岐配管からの油を、上方に配置された電機子巻線の張り出し両端部に噴出させる
ことを特徴とする油圧ショベル用永久磁石式発電電動機。
【請求項９】
ハウジングと、前記ハウジングとともに外筐を形成するブラケットと、固定子鉄心、前記固定子鉄心に設けられた複数の固定子スロット、前記固定子スロット内に設けられた電機子巻線を有して前記ハウジングに固定された固定子と、前記ブラケットに設置された軸受で回転可能に支承された軸、前記軸と一体で回転する回転子鉄心、前記回転子鉄心に形成された永久磁石挿入孔に挿入された複数の永久磁石、を有する回転子と、前記ハウジングの下方部と前記ブラケットの下方部とで囲まれた空間に形成された油溜め部と、からなる永久磁石式発電電動機を有し、
前記永久磁石式発電電動機における前記外筐の左又は右に形成されたブラケットに対面配置されたエンジンを有し、
前記永久磁石式発電電動機における前記外筐の右又は左に形成されたブラケットに対面配置された油圧ポンプを有するエンジン室を備えた油圧ショベルにおいて、
前記永久磁石式発電電動機の前記軸が前記エンジン及び前記油圧ポンプのそれぞれ軸と機械的に結合され、
前記永久磁石式発電電動機の前記外筐は、前記左右のブラケットと、前記軸の周方向に設けられたハウジングと、から構成され、
前記永久磁石式発電電動機のハウジングはその内部に前記軸の周方向に形成されたハウジング冷却水路を有し、
前記軸の回転を利用する歯車ポンプは、前記外筐の左右を形成する前記ブラケットの両側のブラケット内で前記軸受と併設され、
前記油溜め部は、下方部に配置された前記電機子巻線及び固定子鉄心を油内に浸漬する主油溜め部と、前記ハウジングの底辺部に形成され、前記主油溜め部に細孔を介して繋がる補助油溜め部と、から構成され、
前記歯車ポンプは、前記細孔に嵌通した油配管を通して前記補助油溜め部から油を汲み上げ、前記汲み上げられた油を前記ブラケットの内側に設けられた配管に流通させ、さらに、前記ハウジングに形成された上方の冷却水路中に設けられ、前記軸の軸方向に沿って配設された櫛歯状分岐配管に前記流通された油を送給し、
前記歯車ポンプは、前記櫛歯状分岐配管からの油を、上方に配置された電機子巻線の張り出し両端部に噴出させる
ことを特徴とする油圧ショベル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、界磁用の永久磁石を回転子に備えている発電電動機に係わり、特に、高温環境下で駆動される油圧ショベル用永久磁石式発電電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石式回転電機は、高残留磁束密度磁石の発展に伴い性能が飛躍的に向上し、あらゆる局面で採用されている。特に、昨今の環境規制の観点から、産業用、家電用電動機については高エネルギー効率が訴求されており永久磁石式電動機の適用比率が極めて高い傾向にある。
【０００３】
また、車両用電動機においては、エンジンやトランスミッションに対する補助動力源として高効率なシステム構成が可能なため、永久磁石同期電動機の適用比率が高く、必須コンポーネントに位置付けられている。
【０００４】
一方、建設機械車両においても環境配慮型への転換要求が厳しく、電動化による低燃費化が至上命題となっている。ここで、建設機械車両、とりわけ油圧ショベル用電動機は、発電電動機としてエンジン及び油圧ポンプの補助動力、及び車両内部に配設される全ての電機コンポーネントの電力供給を担う必要がある上、エンジンと油圧ポンプとの狭小空間に設置される構成から、必然的に小型・高出力密度化設計にならざるを得ない。さらに、エンジン及び油圧ポンプからの伝熱により、高温環境下で高出力運転されるため、冷却構成に配慮する必要がある。
【０００５】
油圧ショベルに代表される建設機械車両に対し、冷却構成に配慮した発電電動機のコンセプトとしては、永久磁石式の同期機とすることで、高効率で発熱量が少ない形で構成することが可能である。しかしながら、エンジンと油圧ポンプ間の狭小空間で、両者の伝熱の影響を受けやすい環境下で駆動するためには、さらなる冷却手段の適用が必須となる。
【０００６】
そこで、発電電動機を強制冷却する手段、特に油による直接冷却が好適であり、発電電動機に対して直接油冷する従来構造として、例えば特許文献１にて提案がなされている。この特許文献１によれば、強制循環させた冷却油を、モータハウジング冷却油供給口を介して発電電動機の電機子巻線に噴射させるとともに、電機子巻線から滴下してきた冷却油を回転子に設けたフィンで受け留めて回転を利用して跳ね上げることによって、内周側から電機子巻線に噴射して巻線を冷却させる構造となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−６５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の特許文献１においては、冷却油を循環させるためのポンプ及び冷却油を冷却させるためのラジエータの別置が必須となるため、部品点数の増大と、限られた車体の実装スペースの制限から、配管の引き回しに配慮した実装設計が複雑となり、高い冷却効果に対しトレードオフとなる関係が生ずる。
【０００９】
本発明の目的は、別に設けた油循環装置と油冷却装置の外部設置を必要とせず、油配管の引き回しが簡易構成であって冷却効果の高い永久磁石式発電電動機、とりわけ傾斜地作業を行う油圧ショベルに適用した永久磁石式発電電動機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明は主として次のような構成を採用する。  
ハウジングと、前記ハウジングとともに外筐を形成するブラケットと、固定子鉄心、前記固定子鉄心に設けられた複数の固定子スロット、前記固定子スロット内に設けられた電機子巻線、を有し、前記ハウジングの内径側に固定された固定子と、前記ブラケットに設置された軸受で回転可能に支承された軸、前記軸と一体で回転する回転子鉄心、前記回転子鉄心に形成された永久磁石挿入孔に挿入された複数の永久磁石、を有する回転子と、前記ハウジングの下方部と前記ブラケットの下方部とで囲まれた空間に形成された油溜め部と、を備えた永久磁石式発電電動機であって、
前記ハウジングは、その内部に前記軸の周方向に形成された冷却水路を有し、
前記軸の回転を利用する歯車ポンプは、前記外筐の左右を形成する前記ブラケットの両側のブラケット内で前記軸受と併設され、前記油溜め部は、下方部に配置された前記電機子巻線及び固定子鉄心を油内に浸漬する主油溜め部と、前記ハウジングの底辺部に形成され、前記主油溜め部に細孔を介して繋がる補助油溜め部と、から構成され、前記歯車ポンプは、前記細孔に嵌通した油配管を通して前記補助油溜め部から油を汲み上げ、前記汲み上げられた油を前記ブラケットの内側に設けられた配管に流通させ、さらに、前記ハウジングに形成された上方の冷却水路中に設けられ、前記軸の軸方向に沿って配設された櫛歯状分岐配管に前記流通された油を送給し、前記歯車ポンプは、前記櫛歯状分岐配管からの油を、上方に配置された電機子巻線の張り出し両端部に噴出させる構成とする。
【００１１】
また、ハウジングと、前記ハウジングとともに外筐を形成するブラケットと、固定子鉄心、前記固定子鉄心に設けられた複数の固定子スロット、前記固定子スロット内に設けられた電機子巻線を有して前記ハウジングに固定された固定子と、前記ブラケットに設置された軸受で回転可能に支承された軸、前記軸と一体で回転する回転子鉄心、前記回転子鉄心に形成された永久磁石挿入孔に挿入された複数の永久磁石、を有する回転子と、前記ハウジングの下方部と前記ブラケットの下方部とで囲まれた空間に形成された油溜め部と、からなる永久磁石式発電電動機が、エンジンと油圧ポンプの間に介在した油圧ショベル用発電電動機であって、
前記外筐は、左右のブラケットと、前記軸の周方向に設けられたハウジングと、から構成され、前記左右のブラケットに対面して前記エンジンと前記油圧ポンプがそれぞれ設置され、前記ハウジングは、その内部に前記軸の周方向に形成された冷却水路を有し、前記軸の回転を利用する歯車ポンプは、前記外筐の左右を形成する前記ブラケットの両側のブラケット内で前記軸受と併設され、前記油溜め部は、下方部に配置された前記電機子巻線及び固定子鉄心を油内に浸漬する主油溜め部と、前記ハウジングの底辺部に形成され、前記主油溜め部に細孔を介して繋がる補助油溜め部と、から構成され、前記歯車ポンプは、前記細孔に嵌通した油配管を通して前記補助油溜め部から油を汲み上げ、前記汲み上げられた油を前記ブラケットの内側に設けられた配管に流通させ、さらに、前記ハウジングに形成された上方の冷却水路中に設けられ、前記軸の軸方向に沿って配設された櫛歯状分岐配管に前記流通された油を送給し、前記歯車ポンプは、前記櫛歯状分岐配管からの油を、上方に配置された電機子巻線の張り出し両端部に噴出させる構成とする。
【００１２】
また、ハウジングと、前記ハウジングとともに外筐を形成するブラケットと、固定子鉄心、前記固定子鉄心に設けられた複数の固定子スロット、前記固定子スロット内に設けられた電機子巻線を有して前記ハウジングに固定された固定子と、前記ブラケットに設置された軸受で回転可能に支承された軸、前記軸と一体で回転する回転子鉄心、前記回転子鉄心に形成された永久磁石挿入孔に挿入された複数の永久磁石、を有する回転子と、前記ハウジングの下方部と前記ブラケットの下方部とで囲まれた空間に形成された油溜め部と、からなる永久磁石式発電電動機を有し、前記永久磁石式発電電動機における前記外筐の左又は右に形成されたブラケットに対面配置されたエンジンを有し、前記永久磁石式発電電動機における前記外筐の右又は左に形成されたブラケットに対面配置された油圧ポンプを有するエンジン室を備えた油圧ショベルにおいて、
前記永久磁石式発電電動機の前記軸が前記エンジン及び前記油圧ポンプのそれぞれ軸と機械的に結合され、前記永久磁石式発電電動機の前記外筐は、前記左右のブラケットと、前記軸の周方向に設けられたハウジングと、から構成され、前記永久磁石式発電電動機のハウジングはその内部に前記軸の周方向に形成されたハウジング冷却水路を有し、前記軸の回転を利用する歯車ポンプは、前記外筐の左右を形成する前記ブラケットの両側のブラケット内で前記軸受と併設され、前記油溜め部は、下方部に配置された前記電機子巻線及び固定子鉄心を油内に浸漬する主油溜め部と、前記ハウジングの底辺部に形成され、前記主油溜め部に細孔を介して繋がる補助油溜め部と、から構成され、前記歯車ポンプは、前記細孔に嵌通した油配管を通して前記補助油溜め部から油を汲み上げ、前記汲み上げられた油を前記ブラケットの内側に設けられた配管に流通させ、さらに、前記ハウジングに形成された上方の冷却水路中に設けられ、前記軸の軸方向に沿って配設された櫛歯状分岐配管に前記流通された油を送給し、前記歯車ポンプは、前記櫛歯状分岐配管からの油を、上方に配置された電機子巻線の張り出し両端部に噴出させる構成とする。
【００１３】
上述する構成を採用することによって、本発明は下記のような発明効果を奏するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、永久磁石式発電電動機を強制冷却するための冷却油を循環させる油循環ポンプを外部設置する必要が無く、さらに循環油を冷却するための外部ラジエータを設置する必要が無いという簡易な構成とすることができる。
【００１５】
また、冷却する対象である電機子巻線へ冷却油を噴射供給するための油配管がハウジングとブラケットからなる筐体内に敷設され、且つハウジング内の冷却水路で冷却されることで、簡易構成であって冷却効果に優れた構成とすることができる。
【００１６】
また、永久磁石式発電電動機を油圧ショベルに適用した場合には、補助油溜め部の設置により傾斜地作業に際しても冷却油の循環を途切れさせることなく永久磁石式発電電動機の冷却効果を維持し、エンジンと油圧ポンプによる高温環境下で油圧ショベルの高出力運転を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施例に係る永久磁石式発電電動機の全体構成を示す軸方向の断面図である。
【図２】第１の実施例に係る永久磁石式発電電動機のハウジング上部の構成図である。
【図３】図２に記載したＡ−Ａ’断面の矢視図であり、ハウジング上部の油配管と固定子構造の断面図である。
【図４】図２に記載したＢ−Ｂ’断面の矢視図であり、Ｂ−Ｂ’断面を上方から見た油配管の配置図である。
【図５】図２に記載したＰ部の拡大斜視図である。
【図６】第１の実施例に関する補助油溜め部を軸方向から見た断面図である。
【図７】本発明の第２の実施例に係る永久磁石式発電電動機のハウジング底部における軸方向の断面図である。
【図８】本発明の第３の実施例に係る永久磁石式発電電動機を適用した油圧ショベルの外観を示す見取図である。
【図９】本発明の第３の実施例に係る永久磁石式発電電動機を適用した油圧ショベルが傾斜地で作業する状況を表す図である。
【図１０】本発明の第３の実施例に係る永久磁石式発電電動機を適用した油圧ショベルにおけるエンジン室の断面構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の第１〜第３の実施例に係る永久磁石式発電電動機について、第１の実施例を図１〜図６を参照し、第２の実施例を図７を参照し、第３の実施例を図８〜図１０を参照しながら、以下説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１は本発明の第１の実施例に係る永久磁石式発電電動機の全体構成を示す軸方向の断面図であり、図２は第１の実施例に係る永久磁石式発電電動機のハウジング上部の構成図であり、図３は図２に記載したＡ−Ａ’断面の矢視図であり、ハウジング上部の油配管と固定子構造の断面図であり、図４は図２に記載したＢ−Ｂ’断面の矢視図であり、Ｂ−Ｂ’断面を上方から見た油配管の配置図であり、図５は図２に記載したＰ部の拡大斜視図であり、図６は第１の実施例に関する補助油溜め部を軸方向から見た断面図である。
【００２０】
本発明の第１の実施例に係る永久磁石式発電電動機は、図１において、基本的には、ハウジング１８と、ハウジング１８とともに外筐を形成するブラケット２と、固定子鉄心１１０、固定子鉄心１１０に設けられた複数の固定子スロット１１１（図３を参照）、固定子スロット１１１内に設けられた電機子巻線１４（図３を参照）、を有し、ハウジング１８の内側に固定された固定子１と、ブラケット２に設置された軸受５で回転可能に支承された軸（シャフト）６、軸６と一体で回転する回転子鉄心１３１、回転子鉄心１３１に形成された永久磁石挿入孔１３２に挿入された複数の永久磁石１３３、を有する回転子１３０と、ハウジング１８の底部とブラケット２の下方部とで囲まれた空間に形成された主及び補助の油溜め部７，８と、から構成される。
【００２１】
また、回転子１３０は、シャフト（軸）６上に設けられた回転子鉄心１３１の内部に、多数の磁石挿入孔１３２とその内部に設けられた永久磁石１３３を配置して構成している。ここで、永久磁石１３３は、希土類を主成分とする平板の焼結磁石であり、磁石挿入孔１３２に各々埋設している。
【００２２】
また、シャフト（軸）６は軸受５Ａ，５Ｂに回転可能に支持され、軸受５は左右のブラケット２（２Ａ、２Ｂからなる）で支承されているので、シャフト６を有する回転子１３０はブラケット２に回転自在に支持される。ここで、ブラケット２を軸方向から嵌合することで、ハウジング上部の冷却水路９が形成される（図２を参照）。なお、図１と図２の図示例における上方の冷却水路９は、ハウジング１８とブラケット２Ｂの延設した水平部とから形成されているが（下方の冷却水路９はハウジング１８のみによって形成されている）、このブラケット２Ｂの水平部に代えて、ハウジング１８と後述するＯリング１７を用いる構造としてもよい。すなわち、上方の冷却水路９は、下方の冷却水路と同様に、ハウジング１８の内部に形成されている構造としてもよい。
【００２３】
図１〜図３において固定子１は、固定子鉄心１１０に設けられた多数の固定子スロット１１１を設けている（図示例では固定子１周で１２個、図３を参照）。スロット１１１内には、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイル各々の相に対応した電機子巻線１４を埋設しており、複数本の絶縁された銅素線（図示せず）を束状にして一本のコイルを形成しており、このコイルを少なくとも１ターン以上巻装している。また、電機子巻線１４はスロット１１１に隣接するティース１１２を取り囲むように集中巻に巻装されており、脱落防止及び磁束分布の均一化のためにティース１１２の内周側端部に磁極片１１３を設けている。磁極片１１３間にスロット開口部１１４を有しており、スロット開口部１１４から銅素線を挿入することで電機子巻線１４を形成できる。さらに、固定子１は、円筒状のハウジング１８に焼嵌めまたは圧入により固設している。
【００２４】
図６に示すように、ハウジング１８には冷却水路９が発電電動機１２の外周側の周方向に沿って配設されている。また、主油溜め部７に対して細孔１６で連通する補助油溜め部８（８Ａ、８Ｂからなる）が、固定子鉄心１１０を隔てて軸方向に２箇所に設けられており（図１を参照）、冷却油１０で満たされている。そして、補助油溜め部８は図６に示すようにハウジング１８の円弧状の底辺部に形成されている。ここで、歯車ポンプ４に接続される油配管３０１の通る細孔１６は、本実施例に係る発電電動機１２を取り付けた油圧ショベルが傾斜面で作業するときにおいても、補助油溜め部８から油が漏れ出ないような且つ油配管３０１が挿通できるような細孔である。なお、本実施例に係る発電電動機１２を油圧ショベルに適用した具体的な構成例は第３の実施例として後述する。
【００２５】
また、主油溜め部７における冷却油１０の油面は、回転子１３０の回転による油の攪拌損失と、固定子鉄心１１０及び電機子巻線１４を冷却するに必要な油量等を考慮して、適正に設定される。冷却油１０の油面設定は、具体的には、シャフト６を中心とする回転子１３０の半径をＲとし、回転子１３０の最下点からの油面高さをＨとし、油面高さ比ｎを、ｎ＝（１−（Ｒ−Ｈ）／Ｒ）×１００  とすると、油面高さ比ｎが１０％〜２０％が発電電動機効率が望ましいことが分かる。換言すると、油面高さ比ｎが２０％を超過すると、油の攪拌損失が増して発電電動機の効率が低下し、逆に１０％未満であると、固定子鉄心１１０及び電機子巻線１４の冷却効果が低減する。
【００２６】
油配管３０１（３０１Ａ，３０１Ｂからなる）は、シャフト６の回転を利用する歯車ポンプ４（４Ａ，４Ｂからなる）と補助油溜め部８とを連通させており、さらに、歯車ポンプ４と、油噴出部１５をもつ櫛歯状分岐配管３０（３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ）に連結するハウジング上部配管３０２Ｂと、を連通させている（図５を参照）。
【００２７】
図１と図２において、ハウジング１８とブラケット２Ｂの水平部により形成された上方の冷却水路９中に配される各配管類、すなわち、ハウジング上部配管３０２、油噴出部１５は、Ｏリング１７に差し込まれる形でハウジング１８に固定されているため、冷却水路９中の冷却水がハウジング１８の内径側に漏出することがない（図２と図５を参照）。なお、上方の冷却水路９がハウジング１８とブラケット２Ｂの水平部で形成される構造に限らず、下方の冷却水路と同様にハウジング１８のみで形成する構造であってもよい。
【００２８】
上述した構成と配置によって、歯車ポンプ４は、回転子１３０の回転に伴い圧力を発生するため、補助油溜め部８に溜めた冷却油１０を、油配管３０１、ハウジング上部配管３０２、櫛歯状分岐配管３０を介し、油噴出部１５（１５Ａ，１５Ｂからなる）まで汲み上げ、図１と図３に示すように、電機子巻線１４に対して発電電動機１２の外径方向から冷却油１０を噴射させることができる。なお、歯車ポンプ４は軸受５に限らず、ブラケット２に取り付けられて軸受５と併設されてもよい。
【００２９】
次に、本発明の第１の実施例に係る永久磁石式発電電動機が奏する効果について説明する。冷却水路９は、固定子鉄心１１０の外径側に配置されているため、固定子鉄心１１０にて発生した鉄損による発熱を冷却できるとともに、電機子巻線１４にて生じた銅損による発熱も固定子鉄心１１０を介して間接的に冷却できる。また、冷却水路９は、ハウジング１８の底辺部においては、補助油溜め部８に溜められた冷却油の冷却にも寄与できる。なお、冷却水路９中に流れる冷却水はこの電動発電機を適用した建設機械車体又は油圧ショベルを循環して熱交換され冷却される。
【００３０】
また、ハウジング上部配管３０２は、シャフト６の軸方向の２箇所にそれぞれ上方の冷却水路９に配設され（図２と図５を参照）、さらに、櫛歯状分岐配管３０は、その配管３０Ｃがシャフト６の軸方向に対して２箇所においてそれぞれ上方の冷却水路９の流れに沿って円弧状に伸延して配設され（図３と図４を参照）、その配管３０Ａ，３０Ｂがシャフト６の軸方向に対して併設され冷却水路９の略幅分に沿って配設されており（図３と図４を参照）、これらの配置構造によって、歯車ポンプ４の圧力によって汲み上げられた冷却油１０は、冷却水路９によってさらに冷却され、油噴出部１５からさらに低温の冷却油を電機子巻線１４の張り出した端部に噴射させることができる。
【００３１】
さらに、油噴出部１５は、固定子１の上方部に配置された複数の電機子巻線の張り出し端部に対して外側（外径方向）に配置され、この張り出し端部に対して上方から（設置底面に対し垂直に）油を噴出させるように配設しているため、電機子巻線１４の全周にわたって設置する必要が無く（図３の図示例では、１２個の電機子巻線をもつ固定子全周に対して、上方部の電機子巻線１４に対応して６個の油噴出部が設置されている）、効率的に電機子巻線１４を冷却することができる。固定子の１の下方部における電機子巻線１４はその大部分が主油溜め部７の冷却油１０に浸漬しており、残りの電機子巻線も油噴出部１５からのシャワー状油噴出によって冷却される。ここで、油噴出部１５は垂直下方に油をシャワー状に噴出することを例示したが、これに限らず、斜め上方又は水平横方向から電機子巻線１４に噴出してもよい。
【００３２】
一方、冷却油を貯蔵する油溜め部が、主油溜め部７と、補助油溜め部８とに分かれており、各々は細孔１６で連通されているので、油配管３０１を細孔１６内に挿入すれば、電動建設機械が傾斜地で作業をし、油面が傾いたとしても、油が補助油溜め部８から漏れ出て油配管３０１への吸い上げ不良を来たすことが無く安定して冷却油１０を循環させることが可能となる。さらに、歯車ポンプ４は、回転子１３０の回転によって動作するので、電力供給の必要が無く、駆動システムとして高効率に構成させることができる。また、油配管３０１とハウジング上部配管３０２とは、ハウジングの内径側且つブラケットの内方側で接続することにより、組立が容易となり簡易構成となる。
【００３３】
以上説明したように、本発明の第１の実施例に係る永久磁石式発電電動機を図１〜図６に示す構成とすることで、別置の油循環装置や油冷却装置を不要とし、冷却油を送給するポンプとそのための油配管をブラケット２とハウジング１８の外部に出す必要が無く、ブラケットとハウジングの内部で引き回せる簡便な構造とすることができる。また、本実施例の永久磁石式発電電動機を油圧ショベルのアシストモータとして適用した場合には、冷却効果の優れた冷却構成をもつ本実施例の発電電動機の採用によって、高温環境下における油圧ショベルの高出力運転を可能とすることができる。
【実施例２】
【００３４】
図７は本発明の第２の実施例に係る永久磁石式発電電動機のハウジング底部における軸方向の断面図である。図７において、図１〜図６と同一の構成要素には同一符号を付けていて、これらの構成要素についての説明は第１の実施例の説明を援用する。
【００３５】
第２の実施例に係る永久磁石式発電電動機の構成が図１〜図６に示す第１の実施例と異なる点は、固定子鉄心１１０の外径側における軸方向全長に亘って補助油溜め部８を構成して単一の油溜め部とした点にある。
【００３６】
第２の実施例に示す構成とすることで、図１〜図６に示す第１の実施例と同様の効果が得られるとともに、固定子鉄心１１０で生じる鉄損による発熱を冷却油で冷却し易くするとともに、簡易な構造の補助油溜め部とすることができる。
【実施例３】
【００３７】
本発明の第３の実施例に係る永久磁石式発電電動機を適用した油圧ショベルについて、図８〜図１０を参照しながら以下説明する。図８は第３の実施例に係る永久磁石式発電電動機を適用した油圧ショベルの外観を示す見取図であり、図９は第３の実施例に係る永久磁石式発電電動機を適用した油圧ショベルが傾斜地で作業する状況を表す図であり、図１０は第３の実施例に係る永久磁石式発電電動機を適用した油圧ショベルにおけるエンジン室の断面構成図である。
【００３８】
図８〜図１０において、油圧ショベルは、走行体４１と、走行体４１上に旋回可能に設けた旋回体４２と、旋回体４２の前方左側に設けた運転室４３と、旋回体４２上に横置きに配置したエンジン室４４と、旋回体４２の後部に設けたカウンタウェイト４５と、旋回体４２の前部に設けられ、ブーム４６１、アーム４６２、及びバケット４６３からなる多関節型フロント装置４６と、から構成されている。
【００３９】
走行体４１は、左右に無限軌道履帯４１１を備えていて、それぞれ走行用モータ４１２の駆動力によって駆動される。エンジン室４４及び多関節型フロント装置４６等を備えた旋回体４２は、旋回体４２の中心部に設けた不図示の旋回用モータにより走行体４１に対して旋回される。多関節型フロント装置４６を構成するブーム４６１、アーム４６２及びバケット４６３は、それらにそれぞれ設けたブームシリンダ、アームシリンダ及びバケットシリンダ４７によって駆動動作される。
【００４０】
上述した各種シリンダ４７、走行用モータ４１２及び旋回モータは、油圧アクチュエータを用いており、運転室４３内の操作者による操作に応動して、エンジン室４４内のエンジン５１及び／又は永久磁石式発電電動機５０によって駆動される油圧ポンプ５２（図１０を参照）からの圧油を制御する制御弁装置からの圧油により、駆動されるようになっている。
【００４１】
ここで、第３の実施例に係る永久磁石式発電電動機５０は、図１〜図７に示す構成のものを用い、油圧ポンプ５２の駆動源として油圧ショベルに適用される場合の構成であり、図１に示す永久磁石式発電電動機のブラケット２の側面２Ａと側面２Ｂに、それぞれ、フライホイール５１１と内燃機関部５１２からなるエンジン５１と、ギヤ５２１と油圧機構部５２２からなる油圧ポンプ５２と、がシャフト６を介在して配設される。すなわち、本実施例に使用される永久磁石式発電電動機５０が、そのブラケット２Ａと２Ｂを通して、エンジン５１と油圧ポンプ５２に挟まれて配設される構成である。
【００４２】
エンジン室４４は、エンジン５１と、永久磁石式発電電動機５０と、油圧ポンプ５２とを備えているが、それ以外に、エンジン５１の冷却水を冷却するラジエータ５６と、ラジエータ５６を冷却する冷却風Ｐを生起する冷却ファン５７と、空気流（冷却風）Ｐを取り入れ冷却ファン５７に導入する吸込口７０と、空気流Ｐを外部に排出する吐出口７１と、吸音体７２と、エンジン５１の回転を冷却ファン５７に伝達するクランク軸５８、ファンベルト５９、補助回転軸６０と、エンジン５１を設置する振動減衰手段５５、フレーム５４と、エンジン５１からの排気ガスを消音するマフラー７３と、各構成要素を覆うカバー（上カバー５３１、吸込側横カバー５３２、下カバー５３３、吐出側横カバー５３４）と、を主として備えている。このように、第３の実施例に係る永久磁石式発電電動機は、油圧ショベルにおいて旋回体４２上のエンジン室４４に図１０に示すように各構成要素と関連して配置されるものである。
【００４３】
第３の実施例に係る永久磁石式発電電動機を適用した油圧ショベルは、図９に示すように、傾斜地４９で掘削作業をする場合に、まず傾斜地４９上を走行体４１が上昇していき、次いで旋回体４２を旋回させてエンジン室４４を横向きに配置させて作業を実施する。図１０に示す作業例では、本実施例の永久磁石式発電電動機はシャフト（軸）６が水平ではなく傾斜した状態となる。
【００４４】
油圧ショベルに搭載した発電電動機５０におけるシャフト（軸）６が作業で傾斜したとしても、補助油溜め部８を主油溜め部７の下方に設置し且つ発電電動機の下方部に配置することによって（図６を参照）、また、主油溜め部７と連通する部位を形成する細孔１６に対して油配管３０１を嵌挿させる構造とすることによって、図１と図７に示す補助油溜め部８から油が漏れ出て油配管３０１への吸い上げ不良を来たすことがないようにしている。
【符号の説明】
【００４５】
１  固定子
１１０  固定子鉄心
１１１  スロット
１１２  ティース
１１３  磁極片
１１４  スロット開口部
１３０  回転子
１３１  回転子鉄心
１３２  磁石挿入孔
１３３  永久磁石
２  ブラケット
３０  櫛歯状分岐配管
３０１  油配管
３０２  ハウジング上部配管
４  歯車ポンプ
５  軸受
６  シャフト
７  主油溜め部
８  補助油溜め部
９  冷却水路
１０  冷却油
１２  発電電動機
１４  電機子巻線
１５  油噴出部
１６  細孔
１７  Ｏリング
１８  ハウジング
４１  走行体
４１１  無限軌道履帯
４１２  走行用モータ
４２  旋回体
４３  運転室
４４  エンジン室
４５  カウンタウェイト
４６  多関節型フロント装置
４６１  ブーム
４６２  アーム
４６３  バケット
４７  シリンダ
４９  傾斜地
５０  永久磁石式発電電動機
５１  エンジン
５１１  フライホイール
５１２  内燃機関部
５２  油圧ポンプ
５２１  ギヤ
５２２  油圧機構部
５３１  上カバー
５３２  吸込側横カバー
５３３  下カバー
５３４  吐出側横カバー
５４  フレーム
５５  振動減衰手段
５６  ラジエータ
５７  冷却ファン
５８  クランク軸
５９  ファンベルト
６０  補助回転軸
７０  吸込口
７１  吐出口
７２  吸音体
７３  マフラー
Ｐ  空気流（冷却風）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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