專利名稱：混合式施工機械的驅動裝置的冷卻系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及所謂混合式施工機械的驅動裝置的冷卻系統。
背景技術：
在特開2002-242234號公報中，提出有如下混合式施工機械的驅動裝置具備，發 動機、發電機、電池、驅動控制器、吊桿用發電電動機、旋轉用發電電動機及行駛用發電電動 機等的電動機，可時常以高效率狀態起動發動機，且謀求節能、低噪音、減少排氣。混合式施工機械的驅動裝置中，除了附設有專用的散熱器等的發動機之外，電動 機(包含發電電動機)或用于驅動該電動機的逆變器或變換器等的驅動控制器等成為“需 冷卻”的對象。但是，若進行比較，則在冷卻的需求度上驅動控制器高于電動機。在此，以往提出過很多用于冷卻電動機的冷卻結構等，但是這些冷卻結構，由于均 以更充分地(有效果地)冷卻該電動機個體為主要目標，所以壓力損失大。因此，用這樣的 電動機冷卻用的冷卻結構進行施工機械的各電動機的冷卻，作為結果，有可能對冷卻需要 度較高的驅動控制器帶來惡性影響。在將驅動控制器配置在比電動機更靠冷卻循環路的上 流側的情況下，也會出現以上情況。為了回避這個不良情況，準備充分大的泵，形成大處理熱容量的冷卻液循環路，會 導致成本的增大及重量的增大，使作為混合式施工機械的基本理念的節能化大大受損。發明內容本發明是為了消除以往的這些問題而完成的，其課題在于提供尤其在混 合方式施工機械中，能夠更合理的進行電動機及驅動控制器的冷卻的驅動裝置的冷卻系 統。本發明通過如下結構解決上述課題一種混合式施工機械的驅動裝置的冷卻系 統，其具備電動機，將由發電機發電的電力充電于電池中，通過驅動控制器使用該電池的電 力來驅動所述電動機，其中，具備冷卻液循環路，從泵送出冷卻液冷卻所述驅動控制器及所 述電動機之后，用散熱器進行熱交換并使之在所述泵中循環，所述冷卻液循環路中冷卻所 述電動機的冷卻流道由如下構成第1環狀流道，形成于冷卻液流入的一側；第2環狀流 道，形成于冷卻液流出的一側；及連結流道，在第1、第2環狀流道之間沿軸向而設置多個， 并使冷卻液從第1環狀流道側向第2環狀流道側流動。在本發明中，混合式施工機械中，尤其用如下冷卻結構冷卻電動機“該冷卻結構 由如下構成第1環狀流道，形成于冷卻液流入的一側；第2環狀流道，形成于冷卻液流出 的一側；以及連結流道，在所述第1、第2環狀流道之間沿軸向設置多個，且使冷卻液從所述 第1環狀流道側流通到所述第2環狀流道側”。由此，在電動機中盡量減少壓力損失，作為 結果，能夠良好地冷卻驅動控制器，能夠不導致成本或重量的增大，且合理地冷卻驅動施工 機械的驅動裝置整體。在混合方式的施工機械中，尤其能夠良好地進行驅動控制器的冷卻，作為結果，能 夠構筑可合理地冷卻驅動裝置整體的冷卻系統。
圖1是表示本發明實施方式的一例所涉及的混合式施工機械的驅動裝置的冷卻 系統中的吊桿用發電電動機的冷卻液循環路的正視圖。圖2是該吊桿發電電動機的上部破裂的正視圖。圖3是沿圖1的箭頭III-III線的剖視圖。圖4是上述混合式施工機械的驅動裝置的冷卻系統的整體簡要結構圖。
具體實施例方式根據以下附圖對本發明實施方式的一例進行詳細的說明。圖4中表示本發明實施方式的一例所應用的混合方式的液壓挖掘機(施工機械) 的驅動裝置的整體簡要結構。該液壓挖掘機(圖示省略)的驅動裝置10中，發動機31中并列結合有液壓泵32 和發電電動機30。液壓泵32上連接有眾所周知的起動油罐43及液壓控制器33，且構成有 臂驅動用油壓氣缸34和斗式驅動用油壓氣缸35可驅動的開環電路。另一方面，將發電電 動機30作為發電機工作時發電的電力(交流)，供電至驅動控制器M。驅動控制器M由交流-直流變換器50、多個逆變器52 56、具有DC-DC轉換器的 變換器51、57及控制部22構成。驅動控制器M在集中控制器23的控制下，進行直流-交 流變換控制、直流-直流變換控制及交流-直流變換控制。驅動控制器M的控制部22根 據來自集中控制器23的控制指令，控制交流-直流變換器50及各逆變器52 56，控制向 吊桿發電電動機36、旋轉發電電動機37、移動式發電電動機38、39的供給電力，并且控制各 發電電動機36 39的再生電力。集中控制器23接收吊桿16、臂桿17、斗式桿18、旋轉桿19及牽引杠桿20的操作 輸出及各種傳感器(圖示省略)的輸出，并且對驅動控制器M和動力控制器40發送控制 信號。動力控制器40控制液壓泵32和發電電動機30的驅動狀態。另外，吊桿發電電動機36連結在固定容量液壓泵馬達27J8上，通過吊桿氣缸四 進行未圖示的吊桿驅動。與此相反，旋轉發電電動機37、移動式發電電動機38，39成為直接 驅動未圖示的旋轉機構及移動機構的結構。另外，圖中符號41為電池，42為電容器。電池 41蓄積由各發電電動機30、36 39所再生的電力，供給這些發電電動機30、36 39作為 馬達驅動時所需要的電力。該實施方式所涉及的冷卻系統中，冷卻液循環路70上具備泵72及散熱器74。如 下配設冷卻液循環路70 通過冷卻流道70A向驅動控制器M行進，冷卻驅動控制器M之 后，通過冷卻流道70B1首先冷卻發電電動機30(70B1—※1)，接著通過冷卻流道70B2向發 電電動機36，37行進(※！ 一 70B2)，再經過移動式發電電動機38、39，且通過冷卻流道70C 到達散熱器74，返回到泵72。冷卻液通過散熱器74中的熱交換，再以被冷卻的狀態回流到 泵72中。另外，該冷卻系統作為與發動機的冷卻系統(省略圖示)不同系統的冷卻系統構 成。但是，也可以根據需要使兩系統合體。冷卻液循環路70中的冷卻液，冷卻驅動控制器M之后，由于需要冷卻4個發電電 動機36 39，所以為了在每個發電電動機36 39不產生過度的壓損(壓力損失)，對于 發電電動機36 39，采用如圖1 圖3所示的冷卻結構。以吊桿發電電動機36為代表進行舉例，將焦點對焦在其冷卻結構而進行說明。對于其它的發電電動機30、37 39，冷卻結 構本身基本上也都采用了大致相同的結構。吊桿發電電動機36(及發電電動機30、37 39)的冷卻由作為冷卻液循環路70 的一部分的第1、第2環狀流道70D、70E及連結流道70F進行。即，發電電動機36的冷卻流 道主要由以下構成第1環狀流道70D，形成于冷卻液流入的一側；第2環狀流道70E，形成 于冷卻液流出的一側；以及連結流道70F，在該第1、第2環狀流道70D、70E之間沿著軸方向 設置多個，且冷卻液從第1環狀流道70D側流通到第2環狀流道70E側。冷卻液流入的第1環狀流道70D由于在該吊桿發電電動機36的冷卻流道中位于 最上流側，所以在該吊桿發電電動機36中優選配置在要求冷卻性能較高的一側。該實施方 式中，第1環狀流道70D配置于具備有分解器(或者編碼器)86等傳感器的一側。第1環 狀流道70D在馬達外殼88的端部88A附近的內部環繞一周從而形成環狀。如圖2、圖3所 示，第1環狀流道70D中，連接有由直角彎頭構成的流入口 90，且構成為使冷卻液從該第1 環狀流道70D的大致切線方向流入。在第1環狀流道70D的軸方向相反側的端部88B的附近，第2環狀流道70E在馬 達外殼88的內部環繞一周從而形成環狀。如圖2、圖3所示，在第2環狀流道70E連接有由 直角彎頭構成的流出口 92，構成為使冷卻液從該第2環狀流道70E的大致切線方向流出。連結流道70F在第1、第2環狀流道70D、70E之間沿著軸方向配置有多個(在該實 施方式中為12條)。該實施方式中，以制造的容易性以及盡量降低壓損為目的，由截面為圓 形的管形成，但是欲進一步提高冷卻效率時，也可以由截面為橢圓、或者形狀更為扁平的管 形成。如圖1及圖3所示，連結流道70F之間形成有用于穿過驅動該吊桿發電電動機36 所用配線的共計4個貫穿孔93 96 (U相用貫穿孔93、V相用貫穿孔94、W相用貫穿孔95 及熱敏電阻用貫穿孔96的共計4個)。接著說明該冷卻系統的作用。若操縱液壓挖掘機，則發電電動機30、吊桿發電電動機36、旋轉發電電動機37、或 者移動式發電電動機38、39產生相應的熱。并且，用于控制這些發電電動機30、36 39的 驅動控制器M也會產生熱量。如下進行這些機器的冷卻。若泵72進行旋轉，冷卻液循環路70中的冷卻液通過冷卻流道70A到達驅動控制 器M，首先冷卻驅動控制器24。之后，冷卻液通過冷卻流道70B1到達發電電動機30的第1 環狀流道70D的流入口 90，從該第1環狀流道70D的大致切線方向流入第1環狀流道70D 內。因此，流入時的壓損小，冷卻液能夠容易遍及第1環狀流道70D的整體(全周)。其結 果，冷卻液從12條的連結流道70F大致均等的流向第2環狀流道70E。在第2環狀流道70E 中，因為流出口 92配設于該第2環狀流道70E的切線方向上，所以能夠使到達第2環狀流 道70E的冷卻液順滑地流出，且流出時的壓損也小。對于冷卻液從第1環狀流道70D流入、經過連結流道70F并行進、以及從第2環狀 流道70E流出，由于均不存在彎曲、阻擋、或者截流等妨礙冷卻液流動的結構(使冷卻液長 久地在被冷卻機械材料的附近滯留的結構)，所以從流入到流出的壓損非常小。而且，相對 于第1、第2環狀流道70D、70E繞吊桿發電電動機36的端部附近一周，由于配置成連結流道 70F均等地環繞吊桿發電電動機36的整周，所以冷卻效率很高。
從發電電動機30的第2環狀流道70E流出的冷卻液通過冷卻流道70B2送入吊桿 發電電動機36中，以相同的作用(以少壓損)進行吊桿發電電動機36的冷卻，進一步送入 旋轉發電電動機37及2個移動式發電電動機38、39中，在此也以相同的作用(以少壓損) 分別進行冷卻。為此，也能夠良好的冷卻位于冷卻液循環路70的最下流的移動式發電電動 機39，或者，通過減少冷卻液循環路70整體的壓損，作為結果可以充分良好的進行驅動控 制部M的冷卻。從發電電動機39流出的冷卻液通過冷卻流道70C送入散熱器74中，在此進行熱 交換而降低溫度，通過泵72以預定的壓力再次向驅動控制部M送出。如此，通常情況下，若用于冷卻電動機的冷卻流道形成于外殼，則確保貫穿該外殼 內外所必需的配線空間極其困難，這樣的例子屢見不鮮，但是，該實施方式所涉及的連結流 道70F，因為以直線狀且1條1條之間存在間隙，所以利用該間隙，能夠確保用于驅動吊桿發 電電動機36的配線穿過的貫穿孔(配線空間)92 96。為此，無需僅為了確保配線空間而 擴張軸方向空間，有助于縮短吊桿發電電動機36(同樣適用于各發電電動機37 39)的軸 方向長度。另外，在上述實施方式中，示有截面形成了 12條圓形的連結流道70F的例子，但 是，在本發明中，連結流道的形狀或條數沒有特別的限定。截面為圓形的連結流道與非圓形 的連結流道相比壓損更小。非圓形的連結流道(相同條數時)相對于電動機的表面積變大， 所以能夠進行更高效率的冷卻。連結流道的條數(能夠確保某種程度的1條1條的連結流 道的截面積時)越多壓損越少，且有冷卻效率提高的傾向。另外，連結流道不需要必須以等 間隔配置在圓周方向上。并且，在上述實施方式中，冷卻驅動控制器的全部構成要素及全部電動機，但是， 也可以僅將驅動控制器的構成要素的一部分或者一部分電動機作為冷卻對象。或者，在上述實施方式中，僅用1條冷卻液循環路冷卻全部的冷卻對象，但是，也 可以設置多個冷卻液循環路，以各冷卻循環路僅冷卻驅動的一部分及多個電動機中的一部 分的電動機。冷卻順序也可設置為如“電動機一驅動控制器”這樣的順序。或者，在上述實施方式中，對于流入口及流出口的雙方，冷卻液從環狀流道的切線 方向向該環狀流道流入或者流出，但是，優先考慮配管上的方便時，也可構成為流入口及流 出口的一方或者雙方從環狀流道的切線方向以外的方向流入或者流出。產業上的可利用性尤其是，在電動機之外具有如驅動控制器這樣重要的冷卻機械材料的混合式施工 機械的驅動裝置的冷卻系統中，得到極其良好的效果。2008年10月22日申請的日本申請號2008-272467的說明書、附圖及權利要求中 的公開的其整體內容，在此均符合并援用于此。
權利要求
1.一種混合式施工機械的驅動裝置的冷卻系統，其具備電動機，將由發電機發電的電 力充電于電池中，通過驅動控制器使用該電池的電力來驅動所述電動機，其特征在于，具備冷卻液循環路，所述冷卻液循環路從泵送出冷卻液并冷卻所述驅動控制器及所述 電動機之后，用散熱器進行熱交換并使之在所述泵中循環，所述冷卻液循環路中冷卻所述電動機的冷卻流道由如下構成第1環狀流道，形成于 冷卻液流入的一側；第2環狀流道，形成于冷卻液流出的一側；及連結流道，在所述第1、第 2環狀流道之間沿所述電動機軸向設置多個，并使冷卻液從所述第1環狀流道側向所述第2 環狀流道側流動。
2.如權利要求1所述的混合式施工機械的驅動裝置的冷卻系統，其特征在于，向所述第1環狀流道流入的冷卻液及從第2環狀流道流出的冷卻液中的至少一方從所 述第1環狀流道或所述第2環狀流道的大致切線方向向各個環狀流道流入或流出。
3.如權利要求1或2所述的混合式施工機械的驅動裝置的冷卻系統，其特征在于，在所述連結流道之間形成有貫穿孔，所述貫穿孔用于穿過驅動該電動機所用的配線。
全文摘要
本發明提供一種混合式施工機械的驅動裝置的冷卻系統，在混合方式的施工機械中，得到能夠合理地進行電動機及驅動控制器的冷卻的冷卻系統。一種混合式施工機械的驅動裝置的冷卻系統，其具備電動機，由發電機發電的電力充電于電池中，通過驅動控制器使用該電池的電力來驅動所述電動機，其中，冷卻液循環路中對發電電動機(36)進行冷卻的冷卻流道由如下構成第1環狀流道(70D)，形成于冷卻液流入的一側；第2環狀流道(70E)，形成于冷卻液流出的一側；及連結流道(70F)，在第1、第2環狀流道(70D、70E)之間沿軸向設置多個，并使冷卻液從第1環狀流道(70D)的一側向第2環狀流道(70E)的一側流動。
文檔編號E02F9/00GK102150346SQ20098013554
公開日2011年8月10日 申請日期2009年7月15日 優先權日2008年10月22日
發明者池上雅人, 藤野泰充 申請人:住友重機械工業株式會社