(57)【要約】【課題】別置の油循環装置と油冷却装置を必要とせず、電機子巻線への冷却油供給のための配管敷設の必要性がなく且つ冷却効果の高い永久磁石式発電電動機の冷却構成。【解決手段】ハウジング１８と、ブラケット２と、固定子鉄心１１０、電機子巻線を有してハウジング１８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６、回転子鉄心、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の下方部とで形成された油溜め部７と、を備えた永久磁石式発電電動機であって、ハウジング１８とブラケット２はそれぞれの内部に冷却水路９，３を有し、回転子１３０は油溜め部７の油を跳ね上げて跳ね飛ばす複数のフィン４を有し、フィン４で跳ね上げて跳ね飛ばされた油は、電機子巻線の張り出し端部を通り、ハウジング１８の冷却水路９の内径側壁面とブラケット２の冷却水路３の外表面を通って油溜め部７に戻る。【選択図】図２
2012191718.tif 000002
【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、
前記ハウジングの底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するとともに、前記ブラケットはその内部に冷却水路を有し、
前記回転子は、前記回転子鉄心の外周側であって前記軸の軸方向端部に、前記油溜め部の油を跳ね上げて跳ね飛ばす複数のフィンを有し、
前記フィンで跳ね上げて跳ね飛ばされた油は、前記電機子巻線の張り出し端部を通り、前記ハウジングの冷却水路の内径側壁面と前記ブラケットの冷却水路の外表面を通って前記油溜め部に戻る
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、
前記ブラケットは、前記軸に遠い外径側で薄肉であり前記軸に近い内径側で厚肉である構造であって且つその内部に冷却水路を有し、当該冷却水路の外表面が略円錐台形状である
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２において、
前記ブラケットの冷却水路の外表面には、滴下してきた油を誘導する油ガイド片を複数配置す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３において、
前記ブラケットの冷却水路の外表面には、前記軸に対して異なる半径をもつ前記油ガイド片を略円弧状に複数配置す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３において、
前記ブラケットの冷却水路の外表面には、前記油ガイド片を前記軸を中心にして放射状に複数配置す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３において、
前記ブラケットの冷却水路の外表面には、前記油ガイド片を鉛直状に複数配置す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１ないし６のいずれか１つの請求項において、
前記ブラケットの冷却水路の内表面には、当該冷却水路に流れる冷却水によるブラケット冷却効果を促進するためのフィンを複数配置することを特徴とする永久磁石式発電電動機。
【請求項８】
請求項１ないし６のいずれか１つの請求項において、
前記ハウジングの内部に形成された冷却水路の前記軸の軸方向の長さは、前記固定子鉄心の前記軸方向の長さよりも長くすることを特徴とする永久磁石式発電電動機。
【請求項９】
請求項４において、
前記油ガイド片は、前記ブラケットの冷却水路の外表面となす角度が前記異なる半径に応じて漸減し、
前記軸に近い半径をもつ油ガイド片は、より遠い半径をもつ油ガイド片に比べて、前記角度の漸減により前記油ガイド片から前記落下してきた油が漏れ流れて落下する
ことを特徴とする永久磁石式発電電動機。
【請求項１０】
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、前記ハウジングの底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、
前記ブラケットは、前記回転子の軸の両端側にそれぞれ設けられてその内部にブラケット冷却水路を有し、
前記ブラケット冷却水路をそれぞれ有する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、
前記回転子は、前記回転子鉄心の外周側であって前記軸の軸方向端部に、前記油溜め部の油を跳ね上げて跳ね飛ばす複数のフィンを設け、
前記フィンで跳ね上げて跳ね飛ばされた油は、前記電機子巻線の張り出し端部を通り、前記ハウジングの冷却水路の内側壁面と前記ブラケットの冷却水路の外表面を通って前記油溜め部に戻る
ことを特徴とする永久磁石式発電電動機を備えた油圧ショベル用発電電動機。
【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、産業用と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、エンジンおよ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てトレードオフとなる関係が生ずる。
【０００９】
本発明の目的は、別置の油循環装置と油冷却装置を必要とせず、電機子巻線への冷却油供給のための配管敷設の必要性がなく且つ冷却効果の高い、電動建設機械とりわけ油圧ショベル用発電電動機の冷却構成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。
【００１１】
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、前記ハウジングの底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するとともに、前記ブラケットはその内部に冷却水路を有し、前記回転子は、前記回転子鉄心の外周側であって前記軸の軸方向端部に、前記油溜め部の油を跳ね上げて跳ね飛ばす複数のフィンを有し、前記フィンで跳ね上げて跳ね飛ばされた油は、前記電機子巻線の張り出し端部を通り、前記ハウジングの冷却水路の内径側壁面と前記ブラケットの冷却水路の外表面を通って前記油溜め部に戻る構成とする。さらに、前記永久磁石式発電電動機において、前記ブラケットは、前記軸に遠い外径側で薄肉であり前記軸に近い内径側で厚肉である構造でありその内部に冷却水路を有し、当該冷却水路の外表面が略円錐台形状である構成とする。さらに、前記ブラケットの冷却水路の外表面には、滴下してきた油を誘導する油ガイド片を複数配置する構成とする。さらに、前記ブラケットの冷却水路の外表面には、前記軸に対して異なる半径をもつ前記油ガイド片を略円弧状に複数配置する構成とする。
【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、前記ハウジングの内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、前記ハウジングの底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、前記ブラケットは、前記回転子の軸の両端側にそれぞれ設けられてその内部にブラケット冷却水路を有し、前記ブラケット冷却水路をそれぞれ有する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、前記回転子は、前記回転子鉄心の外周側であって前記軸の軸方向端部に、前記油溜め部の油を跳ね上げて跳ね飛ばす複数のフィンを設け、前記フィンで跳ね上げて跳ね飛ばされた油は、前記電機子巻線の張り出し端部を通り、前記ハウジングの冷却水路の内側壁面と前記ブラケットの冷却水路の外表面を通って前記油溜め部に戻る構成とする。
【発明の効果】
【００１３】
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専用の油循環ポンプを設置する必要が無く、さらに循環油を冷却するための専用の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。
【００１４】
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を敷設することなく冷却効果の優れた永久磁石式発電電動機を提供することができる。
【００１５】
また、この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、エンジンと油圧ポンプからの高温伝熱を発電電動機ブラケット内の冷却水路で効果的に遮り、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】
【００１６】
【図１】本発明の実施例に係る永久磁石式発電電動機と、この発電電動機が適用される油圧ショベルのエンジン及び油圧ポンプとの関連構成を示す軸方向の断面図である。
【図２】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３】第１の実施例に係る永久磁石式発電電動機におけるハウジングとブラケットの関連構成を示す斜視図である。
【図４】第１の実施例に係る永久磁石式発電電動機における油溜め部の油面高さの適正設定を説明する図である。
【図５】第１の実施例に係る永久磁石式発電電動機におけるブラケットの詳細構成を示す図である。
【図６】図５に記載したＰ部の拡大図である。
【図７】図５に記載したＡ−Ａ’断面の矢視図であり、永久磁石式発電電動機のブラケットの正面図であり、ブラケットフィンの配置構成例を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施例に係る永久磁石式発電電動機のブラケットの正面図であり、ブラケットフィンの配置構成例を示す図である。
【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のブラケットの正面図であり、ブラケットフィンの配置構成例を示す図である。
【図１０】本発明の第４の実施例に係る永久磁石式発電電動機のブラケットの断面図であり、ブラケットフィンを構造例を示す図である。
【図１１】本発明の第５の実施例に係る永久磁石式発電電動機のブラケットの断面図であり、ブラケット内の冷却水路の断面構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の第１〜第５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７を参照し、第２の実施例を図８を参照し、第３の実施例を図９を参照し、第４の実施例を図１０を参照し、第５の実施例を図１１を参照しながら、以下説明する。
【実施例１】
【００１８】
図２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３は第１の実施例に係る永久磁石式発電電動機におけるハウジングとブラケットの関連構成を示す斜視図であり、図５は第１の実施例に係る永久磁石式発電電動機におけるブラケットの詳細構成を示す図であり、図６は図５に記載したＰ部の拡大図であり、図７は図５に記載したＡ−Ａ’断面の矢視図であり、永久磁石式発電電動機のブラケットの正面図であり、ブラケットフィンの配置構成例を示す図である。
【００１９】
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２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（２Ａ，２Ｂ）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、固定子スロット内に設けられた電機子巻線１４、を有する固定子１（ハウジング１８の内側に固定）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油溜め部７と、から構成される。
【００２０】
図２、図３、図５、図６及び図７において、回転子１３０は、シャフト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とを配置構成している。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。また、回転子１３０の軸方向端部であって且つその外径側に、油跳ね上げ用フィン４（４Ａと４Ｂからなる）を配設している。
【００２１】
また、シャフト６は軸受５Ａ，５Ｂに回転可能に支持され、軸受５はブラケット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は回転自在に支持される。ここで、軸受５を支持する支持具であるブラケット２Ａ，２Ｂの形状は、図３に示す斜視図からも分かるように、外径側で薄肉、内径側で厚肉であり、その２Ａ，２Ｂが対向する壁面は略円錐台形状となっている。厚肉とした部分の内部には、ブラケット冷却水路３を設けると共に、ブラケット対向面側の外表面２０にはブラケットフィン８（一例として、羽根形状のものであり、降り注いだ油を油溜め部７に流すためにガイドするガイド片である）が複数配置されており（図３では例示として１つのブラケットフィンのみ図示）、シャフト６を中心に円弧状に付設されている（図７に示す円弧状のブラケットフィン８を参照）。
【００２２】
次に、本発明の実施例に係る永久磁石式発電電動機と、この発電電動機が適用される油圧ショベルのエンジン及び油圧ポンプとの関連構成について、図１を参照しながら以下説明する。図１において、２００はエンジン、２０１はフライホイール、２０２は内燃機関部、３００は油圧ポンプ、３０１はギヤ、３０２は油圧機構部、をそれぞれ表す。
【００２３】
ここで、図１に示すハウジング１８とブラケット２（２Ａ，２Ｂ）は本実施例に係る永久磁石式発電電動機１２の外筐を形成している。油圧ショベル用電動機として、本実施例に係る永久磁石式発電電動機を用いる場合には、ブラケット２の両側面には、フライホイール２０１と内燃機関部２０２からなるエンジン２００と、ギヤ３０１と油圧機構部３０２からなる油圧ポンプ３００と、がシャフト６を介在して配設される。すなわち、本実施例に係る永久磁石式発電電動機１２が、そのブラケット２Ａと２Ｂを通して、エンジン２００と油圧ポンプ３０００に挟まれて配設される構成である。
【００２４】
エンジン２００も油圧ポンプ３００も高発熱体であるので、この両高発熱体からの熱を本実施例に係る発電電動機に伝達させないようにするためには、両高発熱体に接する図１に示すブラケット２Ａ及び２Ｂにブラケット冷却水路３を形成することは、両高発熱体からの熱遮断の観点で技術的意義を有する。なお、後述するが、ブラケット冷却水路３は、フィン４で跳ね上げられ且つ電機子巻線４等で熱くなった油を冷やすためのものでもある。
【００２５】
次に、本実施例に係る永久磁石式発電電動機におけるブラケットフィン８の構造と機能について、図６と図７を用いて説明する。まず、ブラケット２の内部に形成されたブラケット冷却水路３は図１で上部と下部とに隔壁１７で分離されている。隔壁１７は、肉厚としたブラケット２（図２でシャフト６側に近い方の部位）の強度を図るものである。なお、隔壁１７は中空のブラケットの強度を図るためのものであり、図示の例に限らず、中空のブラケット内壁面に突起（リブ）を設けて、この突起によってブラケットを補強するものであってもよい。
【００２６】
さらに、ブラケットフィン８は内径側（シャフト６に近い側）に行くに従い、ブラケット２となす角度θ（ブラケットフィン８がブラケット２設置面となす下側の角度であり、図６に示すθを参照）が小さくなるように設けている。図６に示す角度θが、最上部のθ＝θ１とし、その直下部のθ＝θ２とすると、θ２＜θ１となっていて、図示例で下に行くにしたがって角度θが小となっている。
【００２７】
角度θを変える理由を説明すると、図２に示す油跳ね上げ用フィン４で跳ね上げられて高温の電機子巻線で温度上昇した油がまず最上部のブラケットフィン８で受け止められるが、受け止められた油は、ブラケット２Ａ，２Ｂの対向面側の外表面２０と最上部ブラケットフィン８から形成される図７に示す略円弧状の長い経路をたどって（途中での油の漏れ落ちは少ない）油が伝わり流れることで、ブラケット冷却水路３の冷却水によって効果的に油が冷却されることになる。
【００２８】
シャフト６に近い方のブラケットフィン８は角度θが小さくなることで、当該ブラケットフィンより上方のブラケットフィン８及び電機子巻線１４から流れ落ちてきた油は、略円弧状経路の途中で油の一部が油溜め部７に落下することになる。油溜め部７の油はハウジング冷却水路９によって冷却されるので、図７に示す半径方向に配設される全てのブラケットフィン８がその円弧形状の全周で油を冷却させる必要性はないのである。換言すると、シャフト６に近い内径側に設けられたブラケットフィン８については、ブラケット２の対向面側の外表面２０とブラケットフィン８からなる経路が短くなり（図７を参照）、冷却効果が最上部の経路に比べて多少劣ることとなるので、角度θをより小さくして油を一部溢れさせ油溜め部７に落下させ易いようにしている。
【００２９】
また、図１と図２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（図示せず）を設けている。このスロット内には、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はスロットに隣接するティース（図示せず）を取り囲むように集中巻に巻装されている。
【００３０】
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おり、ハウジング１８内部には、冷却水路９が配設されている。そして、ハウジング冷却水路９の軸方向長は、固定子鉄心１１０の軸方向長よりも長くなるように設けている。図２に示すように、ハウジング冷却水路９は、固定子鉄心１１０と油溜め部７内の油１０を冷却するとともに、油跳ね上げ用フィン４によって跳ね上げ、跳ね飛ばされた油を冷却するものである（後述するが、図２の破線で示す油の経路参照）。
【００３１】
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における油溜め部の油面高さの適正設定について、図４を参照しながら以下説明する。まず、図２と図３に示すように、略円錐台形状のブラケット２とハウジング１８に囲まれた下方部の空間には油溜め部７が形成されていて、油溜め部７には冷却油１０を貯蔵している。ここで、冷却油１０の油面は、油跳ね上げ用フィン４が冷却油１０を必要十分に跳ね上げ、跳ね飛ばすように、適正に設定されている。この油面の適正設定について以下説明する。
【００３２】
図４の（１）において、シャフト６を中心とする回転子１３０の半径をＲとし、油面高さをＨとし（回転子１３０の最下点を超える高さをＨとする）、油面高さ比ｎを、ｎ＝（１−（Ｒ−Ｈ）／Ｒ）×１００  とすると、図４の（２）に示すように、油面高さ比ｎが１５％のときに、発電電動機の効率が最大であり、１０％〜２０％が発電電動機効率が望ましいことが分かる。ここで、油跳ね上げ用フィン４は回転子１３０の最外周と同一半径位置に設置されており、このフィン４と回転子１３０によって、油が攪拌され、跳ね上げられ、跳ね飛ばされることにより、油による冷却効果で電動発電機の効率が向上するのである。
【００３３】
図４の（２）から分かるように、油面高さ比ｎが２０％を超過すると、フィン４による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、油の跳ね上げ量が少なくなって油による冷却効果が乏しくなり発電電動機の効率が低下することとなる。端的に言えば、油面高さ比ｎを１０％〜２０％とすることによって、羽根形状のフィンが油溜め部７の油１０の攪拌損失をそれほど引き起こすことなく、冷却に必要な適宜の量の油を跳ね上げ、跳ね飛ばすことで、最終的に発電電動機の効率を向上させるのである。
【００３４】
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。図２の破線で示したように、油溜め部７に貯蔵した冷却油１０は、回転子１３０の回転に伴い、油跳ね上げ用フィン４で回転子１３０の接線方向に跳ね上げられる。電機子巻線の端部１４はシャフト６を中心にして円周上に固定子鉄心１１０の側部に配置されているので、シャフト６の下側に配された電機子巻線の端部からシャフト６の上側に配された電機子巻線端部に向けて順にフィン４によって跳ね上げられ、跳ね飛ばされた油が注がれることとなる。
【００３５】
図２に示すように、固定子鉄心の上方部においては、跳ね上げられた冷却油１０は、電機子巻線１４の端部（固定子鉄心１１０から張り出した巻線端部）を通りながら、ハウジング１８の内面に衝突する。このとき、ハウジング１８内に設けた冷却水路９の軸方向長さが固定子鉄心１１０よりも十分長く設けているので、ハウジング１８の内面に衝突する冷却油１０がハウジング冷却水路９で冷却される。
【００３６】
ここで、ハウジング冷却水路９は、跳ね上げた冷却油１０の冷却のみならず、固着されている固定子鉄心１１０、油溜め部７に貯蔵する冷却油１０の冷却（下方に配置されたハウジング１８の冷却水路９を参照）も担っている。
【００３７】
図２に破線で示すように、ハウジング１８の内面に衝突した冷却油１０は、重力に従いブラケット２に滴下する。この際、ブラケット２の対向面側の外表面２０にはブラケットフィン８が存在するため、冷却油はブラケットフィン８の円弧形状に沿って流れ（図７を参照）、冷却油の滴下速度を低下させ、ブラケット２の内部に設けたブラケット冷却水路３の作用によってさらに冷却され、冷却油１０は油溜め部７に戻る。ここで、ブラケットフィン８はシャフト６に対して円弧状に配しているため、油の伝い落ちる冷却水路３の表面積を大きくできるため、滴下してくる冷却油１０の冷却効果を最大限に大きくできる。ブラケットフィン８は、滴下してきた油を誘導する油ガイド片の役割を果たすものである。
【００３８】
ブラケット２の内部に設けられた冷却水路３は、図２に示す左側の冷却水路３においてシャフト６を挟んだ上下の水路同士が水路を形成して冷却水が流れる構造となっている。例えば、図１でシャフト６より下で左側の水路とシャフト６より上で左側の水路は連通しており、同様に、シャフト６より下で右側の水路とシャフト６より上で右側の水路は連通している。
【００３９】
上述の説明では、ブラケット２対向面側の外表面２０に設けたブラケットフィン８は、この外表面の上と下とでその設置角度θを変更する例を示したが、これに限らず、ブラケット外表面の上側に配設されたブラケットフィン８の厚さを厚くし下側で薄い形状として、冷却面積を変更してもよく、また、同一厚さ同一角度のフィンを同心円状に設け且つシャフト６に近い方のフィンには円弧の途中でフィンに切り欠き（隙間）を設け、この切り欠き（隙間）を通して油の一部を素早く油溜め部に油を落下させる変形構成例であってもよい。
【００４０】
以上のように、図１〜図７に示す永久磁石式発電電動機構成とすることで、別置の油循環装置と油冷却装置を不要とし、電機子巻線への冷却油供給のための配管敷設の必要性がなく且つ冷却効果の高い、電動建設機械とりわけ油圧ショベル用発電電動機の冷却構成を提供できる。
【実施例２】
【００４１】
図８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ブラケットの正面図であり、ブラケットフィンの配置構成例を示す図である。図８において、図１〜図７と同一の構成要素には同一符号を付けている。そして、その他の構成要素については第１実施例と共通するので、その説明は第１の実施例の記載内容を援用する。
【００４２】
第２の実施例の構成が図１〜図７に示す第１の実施例と異なる点は、ブラケット２Ａ，２Ｂの対向面側の外表面２０に取り付けるブラケットフィン８が、シャフト６に対し放射状に配設された点にある。このように構成すれば、図７と同様に、ブラケットフィン８とブラケット２対向面側の外表面２０（図３のブラケット２Ａを参照）とからなる油の伝い流れる流路が形成され、ブラケット冷却水路３による冷却効果が得られるとともに、図２に示す軸受５に冷却油が集まり、軸受の冷却と潤滑が促進され、軸受寿命が延びる効果を得ることができる。なお、図２において、ブラケット２の対向面側の外表面２０を流れ落ちてくる油は、シャフト６とこれに対面するブラケット２とのわずかの隙間を通して軸受５に達して潤滑機能を果たす構造となっている。
【実施例３】
【００４３】
図９は本発明の第３の実施例に係る永久磁石式発電電動機のブラケットの正面図であり、ブラケットフィンの配置構成例を示す図である。図９において、図１〜図７と同一の構成要素には同一符号を付けている。そして、その他の構成要素については第１実施例と共通するので、その説明は第１の実施例の記載内容を援用する。
【００４４】
第３の実施例の構成が図１〜図７に示す第１の実施例と異なる点は、ブラケット２Ａ，２Ｂの対向面側の外表面２０に取り付けるブラケットフィン８が、垂線方向に配設された点にある。このように構成すれば、図７と同様に、ブラケット２にフィン８の無い場合に比べて、跳ね上げ用ファン４によって注がれた油がブラケットフィン８とブラケット２対向面側の外表面２０（図３のブラケット２Ａを参照）とからなる油の伝い流れる経路が形成され（油がブラケットフィン８の壁面に付着しつつ流れ落ちる油流れが形成される）、ブラケット冷却水路３による冷却効果を確保することができる。
【実施例４】
【００４５】
図１０は本発明の第４の実施例に係る永久磁石式発電電動機のブラケットの断面図であり、ブラケットフィンの構造例を示す図である。図１０において、図１〜図７と同一の構成要素には同一符号を付けている。そして、その他の構成要素については第１実施例と共通するので、その説明は第１の実施例の記載内容を援用する。
【００４６】
第４の実施例の構成が図１〜図７に示す第１の実施例と異なる点は、ブラケット２の対向面側の外表面２０に取り付けるブラケットフィン８が、その取付角度θを一定にされ（図示例ではθが９０度）、フィン高さｈをシャフト６に近い内径側に行くにしたがって低くされる点にある。このように構成すれば、図７と同様に、ブラケットフィン８とブラケット２対向面側の外表面２０（図３のブラケット２Ａを参照）とからなる油の伝い流れる経路が形成され、ブラケット冷却水路３による冷却効果が得られるとともに、シャフト６に近い方のブラケットフィン８は高さｈが低くなることで、上方のブラケットフィン８から流れ落ちてきた油は途中の経路で油の一部が溢れ出て油溜め部７に落下することになる。複数のブラケットフィン８の取付角度θを一定、例えば直角とすると各フィンの取付が容易となる。
【００４７】
油溜め部７の油はハウジング冷却水路９によって冷却されるので、図１０に示す半径方向に配設される全てのブラケットフィン８がその円弧形状の全周で油を冷却させる必要性はないのである。換言すると、シャフト６に近い内径側に設けられたブラケットフィン８については、ブラケット２の対向面側の外表面２０とブラケットフィン８からなる経路が短くなり（図７を参照）、冷却効果が最上部の経路に比べて多少劣ることとなるので、高さｈをより低くして油を一部溢れさせ油溜め部７に落下させ易いようにしている。
【実施例５】
【００４８】
図１１は本発明の第５の実施例に係る永久磁石式発電電動機のブラケットの断面図であり、ブラケット内の冷却水路の断面構造を示す図である。図１１において、第１の実施例を示す図６と同一の構成要素には同一符号を付けている。そして、その他の構成要素については第１実施例と共通するので、その説明は第１の実施例の記載内容を援用する。
【００４９】
第５の実施例の構成が図６と異なる点は、ブラケットフィン８が、ブラケット冷却水路３の内面にも付設された点にある。このように構成すれば、図１〜図７に示す第１の実施例と同様な効果が得られるとともに、冷却水によるブラケット２の内壁面の冷却面積を増やすこととなり、ブラケット２の冷却を促進させるので、滴下する油の熱引きを更に加速させることができ、油の冷却効果を向上させることができる。
【符号の説明】
【００５０】
１  固定子
１１０  固定子鉄心
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
３  ブラケット冷却水路
４  油跳ね上げ用フィン
５  軸受
６  シャフト
７  油溜め部
８  ブラケットフィン
９  ハウジング冷却水路
１０  冷却油
１２  発電電動機
１４  電機子巻線
１７  隔壁
１８  ハウジング
２０  ブラケット対向面側の外表面
２００  エンジン
２０１  フライホイール
２０２  内燃機関部
３００  油圧ポンプ
３０１  ギヤ
３０２  油圧機構部
【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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【図１１】
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