電動機の冷却構造及び電動機
【課題】冷却媒体で電動機を冷却する場合に、冷却対象の冷却ばらつきを抑制すること。
【解決手段】電動機１は、シャフト１０の軸方向に向かってシャフト１０の内部に延在して冷却媒体を通過させる冷却媒体供給通路１１と、冷却媒体供給通路１１から分岐した後、シャフト１０の軸方向に対しては冷却媒体を分岐させないで流しながらローターコア２０の表面の放出口４０ＡＨ、４０ＢＨから冷却媒体を放出させ、かつ冷却媒体供給通路１１に冷却媒体が流入する冷却媒体入口１１Ｉから放出口４０ＡＨ、４０ＢＨまでの距離が同一である複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂと、を含む。
【解決手段】電動機１は、シャフト１０の軸方向に向かってシャフト１０の内部に延在して冷却媒体を通過させる冷却媒体供給通路１１と、冷却媒体供給通路１１から分岐した後、シャフト１０の軸方向に対しては冷却媒体を分岐させないで流しながらローターコア２０の表面の放出口４０ＡＨ、４０ＢＨから冷却媒体を放出させ、かつ冷却媒体供給通路１１に冷却媒体が流入する冷却媒体入口１１Ｉから放出口４０ＡＨ、４０ＢＨまでの距離が同一である複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂと、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機を油で冷却する電動機の冷却構造及び電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機は様々な用途に用いられるが、ステーターが有するコイルのジュール発熱及びローターのコアに発生する渦電流損失及びヒステリシス損失等によって発熱する。特に、電動機の出力が大きくなると、それにともなって電動機に供給される電流も大きくなることから、電動機の発熱も増加する。電動機の発熱量が大きくなると、電動機の性能が低下するので、電動機を冷却する必要がある。例えば、特許文献１には、油等の冷却媒体を用いて電動機を冷却する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１８２３７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されたモータ（電動機）の冷却回路は、ロータシャフトの軸方向油路から、複数の径方向油路とコアの複数の軸方向油路とに冷却媒体として油を流す。特許文献１に記載されたモータの冷却回路は、ロータシャフトの軸方向油路の入口と、それぞれの径方向油路の入口との距離が異なるため、それぞれの径方向油路及びローターの軸方向油路を流れる油の流量が不均一となり、冷却対象であるローター及びステーターのコイル等の冷却ばらつきが大きくなるおそれがある。本発明は、冷却媒体で電動機を冷却する場合に、冷却対象の冷却ばらつきを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、動力を伝達するシャフト及び前記シャフトの外側に取り付けられるローターコアを有する電動機を冷却媒体で冷却するにあたって、前記軸方向に向かって前記シャフトの内部に延在して冷却媒体を通過させる冷却媒体供給通路と、前記冷却媒体供給通路から分岐して、前記軸方向に対しては前記冷却媒体を分岐させないで前記冷却媒体を流しながら前記ローターコアを冷却した後、前記ローターコアの表面に開口した放出口から前記冷却媒体を放出させる複数の冷却媒体通路と、を含み、前記冷却媒体供給通路に前記冷却媒体が流入する冷却媒体入口から前記放出口までの距離が、前記複数の冷却媒体通路の間で同一であることを特徴とする電動機の冷却構造である。
【０００６】
本発明の望ましい態様として、前記放出口は、前記ローターコアの両方の端部側に開口することが好ましい。
【０００７】
本発明の望ましい態様として、前記冷却媒体供給通路からは、偶数個の前記冷却媒体通路が分岐することが好ましい。
【０００８】
本発明の望ましい態様として、前記複数の冷却媒体通路が前記冷却媒体供給通路から分岐する位置は、それぞれ前記軸方向における前記ローターコアの中央部であることが好ましい。
【０００９】
本発明の望ましい態様として、前記複数の冷却媒体通路は、前記冷却媒体の流れ方向と平行な平面で前記冷却媒体通路を切った場合の寸法及び形状がそれぞれ同一であることが好ましい。
【００１０】
本発明の望ましい態様として、前記シャフトは、前記軸方向に延在する溝を表面に有し、前記冷却媒体通路の一部は、前記溝と前記ローターコアとの間に形成されることが好ましい。
【００１１】
本発明の望ましい態様として、前記ローターコアは、前記軸方向に向かって貫通する貫通孔を有し、前記溝と前記貫通孔とは、前記ローターコアの端部で接続されることが好ましい。
【００１２】
本発明の望ましい態様として、前記ローターコアは、前記軸方向に向かって貫通し、磁石を保持する磁石保持孔を有することが好ましい。
【００１３】
本発明の望ましい態様として、前記ローターコアの端部に設けられて前記複数の鋼板に前記軸方向の圧縮力を与えるバランスプレートは、前記溝と前記貫通孔とを接続する連結部を有することが好ましい。
【００１４】
本発明の望ましい態様として、前記複数の冷却媒体通路は、前記冷却媒体供給通路から前記シャフトの径方向外側に分岐する第１冷却媒体通路と、前記第１冷却媒体通路と接続して前記軸方向に延在する第２冷却媒体通路と、前記第２冷却媒体通路と接続する前記連結部と、を含むことが好ましい。
【００１５】
本発明の望ましい態様として、前記ローターコアの端部に設けられているバランスプレートは、前記溝と前記貫通孔とを接続する連結部を有することが好ましい。
【００１６】
本発明の望ましい態様として、前記ローターコアが取り付けられた前記シャフト及び前記ローターコアの外側に配置されるステーター６を内部に格納する筐体は、前記ステーターが有するコイルのコイルエンドと対向する部分に、コイルエンド冷却用通路を有するが好ましい。
【００１７】
本発明の望ましい態様として、前記シャフトは、前記シャフトを回転可能に支持する２つの軸受を有し、前記冷却媒体通路は、前記シャフトの表面であって、一方の前記軸受よりも前記シャフトの一端部側に開口する第１の冷却媒体放出通路と、前記シャフトの表面であって、他方の前記軸受よりも前記シャフトの他端部側に開口する第２の冷却媒体放出通路と、を有するが好ましい。
【００１８】
本発明は、動力を伝達するシャフト及び前記シャフトの外側に取り付けられるローターコアを有する電動機を冷却媒体で冷却するにあたって、前記シャフト内を前記軸方向に向かって延在する冷却媒体供給通路と、前記軸方向における前記ローターコアの中央部に対応する位置で、前記冷却媒体供給通路から前記シャフトの径方向外側に向かって延在し、かつ前記冷却媒体供給通路に直交する第１冷却媒体通路、前記シャフトの表面に形成された前記軸方向に延在する溝と、前記ローターコアとで囲まれる空間によって形成され、かつ前記空間が前記第１の冷却媒体通路と接続する第２冷却媒体通路、前記ローターコアの端部に設けられるバランスプレートに設けられて、前記第２冷却媒体通路と接続する第３冷却媒体通路、前記ローターコアを前記軸方向に向かって貫通し、かつ前記第３冷却媒体通路と接続する第４冷却媒体通路、及び前記ローターコアの端部に前記第４冷却媒体通路が開口した放出口を有する複数の冷却媒体通路と、を含み、前記冷却媒体供給通路に前記冷却媒体が流入する冷却媒体入口から前記ローターコアの一方の端部に開口する前記冷却媒体通路の放出口までの距離と、前記冷却媒体供給通路に前記冷却媒体が流入する冷却媒体入口から前記ローターコアの他方の端部に開口する前記冷却媒体通路の放出口までの距離とは同一であることを特徴とする。
【００１９】
本発明は、前記電動機の冷却構造を備えることを特徴とする電動機である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、冷却媒体で電動機を冷却する場合に、冷却対象の冷却ばらつきを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、ホイールローダを示す説明図である。
【図２】図２は、ホイールローダの駆動系を示す模式図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る電動機の冷却構造及び前記電動機の冷却構造を備えた電動機を示す断面図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る電動機が備えるシャフト及びローターコアを、シャフトの入出力側から見た状態を示す正面図である。
【図５】図５は、本実施形態に係る電動機が備えるシャフト及びローターコアの側面図である。
【図６】図６は、図４のＡ−Ａ矢視図である。
【図７】図７は、図６に示す溝の拡大図である。
【図８】図８は、図４のＢ−Ｂ矢視図である。
【図９】図９は、図８に示す溝の拡大図である。
【図１０】図１０は、図５のＣ−Ｃ矢視図である。
【図１１】図１１は、図５のＤ−Ｄ矢視図である。
【図１２】図１２は、図５のＥ−Ｅ矢視図である。
【図１３】図１３は、本実施形態に係る電動機が備えるローターコアの拡大図である。
【図１４】図１４は、本実施形態に係る冷却構造及び冷却媒体通路を示す図である。
【図１５】図１５は、本実施形態に係る冷却構造及び冷却媒体通路を示す図である。
【図１６】図１６は、冷却媒体供給通路及び冷却媒体通路を示す斜視図である。
【図１７】図１７は、冷却媒体供給通路及び冷却媒体通路の配置を示す模式図である。
【図１８】図１８は、本実施形態に係る冷却構造が有する冷却媒体通路の変形例を示す模式図である。
【図１９】図１９は、本実施形態に係る冷却構造が有する冷却媒体通路の変形例を示す模式図である。
【図２０】図２０は、本実施形態の第１変形例に係る電動機の冷却構造及び前記電動機の冷却構造を備えた電動機を示す断面図である。
【図２１】図２１は、本実施形態の第２変形例に係る電動機の冷却構造及び前記電動機の冷却構造を備えた電動機を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００２３】
電動機は、ステーターが有するコイルのジュール発熱及びローターコアの渦電流損失及びヒステリシス損失等によって発熱する。本実施形態に係る電動機の冷却構造（以下、必要に応じて冷却構造という）は、電動機のシャフト内に設けられた冷却媒体供給通路から分岐して冷却媒体を流し、複数の鋼板を積層したローターコアの表面から放出させる複数の冷却媒体通路の圧力損失が、シャフト及びローターコアの回転に起因する遠心力を考慮した上で、それぞれ同一（公差、製造誤差を含む）になっている。このような構造により、本実施形態に係る冷却構造は、冷却媒体を用いてローターコア、磁石及びコイル（特にコイルエンド）を冷却する。次に、本実施形態に係る冷却構造を備えた電動機の構造を説明する。本実施形態に係る電動機は、前記冷却構造を備えている。本実施形態に係る冷却構造及び電動機は、建設車両に好適である。まず、本実施形態に係る電動機を適用した建設車両の一例としてホイールローダを説明する。
【００２４】
＜ホイールローダ＞
図１は、ホイールローダを示す説明図である。ホイールローダ１００は、車体１０１と、車体１０１の前部に装着されたリフトアーム（作業機）１０２と、リフトアーム１０２の先端に取り付けられたバケット（作業機）１０３と、車体１０１を支持しながら回転して車体１０１を走行させる２本の前輪１０４Ｆ及び２本の後輪１０４Ｒと、車体１０１の上部に搭載されたキャブ１０５と、を備えている。
【００２５】
図２は、ホイールローダの駆動系を示す模式図である。本実施形態において、ホイールローダ１００は、動力発生源として、ディーゼルエンジン又はガソリンエンジン等の内燃機関１０６と、電動機１とを有する。このように、ホイールローダ１００の駆動方式は、いわゆるハイブリッド方式である。本実施形態において、ホイールローダ１００は、内燃機関１０６と、電動機１とを有している。内燃機関１０６及び電動機１の出力は、変速装置１０７に入力される。変速装置１０７は、内燃機関１０６及び電動機１の出力を合成した後、前輪側プロペラシャフト１０８Ｆ及び後輪側プロペラシャフト１０８Ｒへ出力する。前輪側プロペラシャフト１０８Ｆの出力は、前輪側デファレンシャルギア１０９Ｆ及び前輪側ドライブシャフト１１０Ｆを介して２本の前輪１０４Ｆに伝達される。また、後輪側プロペラシャフト１０８Ｒの出力は、後輪側デファレンシャルギア１０９Ｒ及び後輪側ドライブシャフト１１０Ｒを介して２本の後輪１０４Ｒに伝達される。このように、内燃機関１０６及び電動機１の出力は前輪１０４Ｆ及び後輪１０４Ｒに伝達されて、ホイールローダ１００を走行させる。ホイールローダ１００の運転時においては、電動機１の出力又は内燃機関１０６の出力のみが変速装置１０７に伝達されるような場合もある。すなわち、ホイールローダ１００の運転時においては、常に電動機１の出力及び内燃機関１０６の出力が変速装置１０７へ伝達される訳ではない。また、電動機１は１台に限定されるものではなく、複数台であってもよい。さらに、ホイールローダ１００は、電動機１の動作（力行又は回生）を制御するインバータと、電動機１の回生によって得られたエネルギー（電力）を蓄えるキャパシタ又は二次電池等の蓄電装置とを有している。なお、本実施形態において、ホイールローダ１００は、内燃機関を有さずに蓄電装置の電力によって電動機１を駆動源とする電動車両（建設車両）であってもよい。すなわち、本実施形態に係る電動機の冷却構造は、ハイブリッド車両、電動車両を問わずに適用できる。
【００２６】
本実施形態において、電動機１及び内燃機関１０６は横置きされている。すなわち、電動機１及び内燃機関１０６の動力伝達軸が、ホイールローダ１００の直進時における進行方向と直交するように、より具体的には、前輪側プロペラシャフト１０８Ｆ後輪側プロペラシャフト１０８Ｒと直交するように、電動機１及び内燃機関１０６が配置される。なお、電動機１及び内燃機関１０６の配置は横置きに限定されるものではなく、縦置き、すなわち、電動機１及び内燃機関１０６の動力伝達軸が、前輪側プロペラシャフト１０８Ｆ後輪側プロペラシャフト１０８Ｒと平行になるように配置されていてもよい。次に、本実施形態に係る冷却構造及び電動機について説明する。
【００２７】
＜冷却構造及び電動機＞
図３は、本実施形態に係る電動機の冷却構造及び前記電動機の冷却構造を備えた電動機を示す断面図である。電動機１は、冷却構造２と、筐体３と、動力伝達軸としてのシャフト１０と、ローターコア２０と、ステーター６とを含んでいる。シャフト１０は、電動機１の発生する動力を電動機１の外部に出力したり、電動機１を発電機として用いる場合に電動機１へ動力を入力したりする。シャフト１０は、外周部にローターコア２０が取り付けられる。ローターコア２０は円板形状の鋼板（電磁鋼板）２１を積層した円筒形状の構造体である。ローターコア２０の外側には、ステーター６が配置される。ステーター６は、ローターコア２０の外側に配置される。本実施形態において、後述するように、ローターコア２０は、内部に複数の永久磁石を埋め込んでいる。このように、本実施形態において、電動機１は、ＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）であるが、ＳＰＭ（Surface Permanent Magnet）であってもよい。ステーター６は、ステーターコア６Ｙとコイル６Ｃとを有する構造体であり、ステーターコア６Ｙにコイル６Ｃが巻き付けられている。コイル６Ｃのステーターコア６Ｙから突出した部分が、コイルエンド６ＣＥである。ステーターコア６Ｙは、複数の鋼板（電磁鋼板）を積層した構造体である。なお、電動機１は、永久磁石を有さない電動機、例えば、誘導電動機等であってもよい。すなわち、冷却構造２は、電動機１が磁石を有するか否かに関わらず適用することができる。
【００２８】
筐体３は、ローターコア２０が取り付けられたシャフト１０及びステーター６を内部に格納する。筐体３は、円板形状のシャフト取り出し側部材３Ｔと、円筒形状の側部３Ｓと、円板形状の反シャフト取り出し側部材３Ｒとを有する。シャフト取り出し側部材３Ｔと、側部３Ｓと、反シャフト取り出し側部材３Ｒとで囲まれる空間が、筐体３の内部になる。シャフト取り出し側部材３Ｔは、シャフト１０を筐体３の外部に取り出すための貫通孔３ＨＡを有する。筐体３の内部に格納されたシャフト１０は、貫通孔３ＨＡから取り出される。本実施形態において、シャフト取り出し側部材３Ｔと側部３Ｓとは、例えば、鋳造等により一体成形されるが、両者を別部材とするとともにねじ等の締結部材で両者を結合してもよい。反シャフト取り出し側部材３Ｒは、シャフト取り出し側部材３Ｔとは反対側における側部３Ｓの端部に取り付けられる。反シャフト取り出し側部材３Ｒは、ねじ等の締結部材によって側部３Ｓに取り付けられる。
【００２９】
筐体３の側部３Ｓの内周部には、ステーター６が取り付けられる。ステーター６は、環状の構造体であり、側部３Ｓの内周部全周に渡って取り付けられる。ステーター６の内周側には、シャフト１０を取り付けたローターコア２０が配置される。シャフト１０は、両側にそれぞれ軸受４Ａ、４Ｂが取り付けられている。２つの軸受４Ａ、４Ｂは、筐体３に取り付けられており、シャフト１０を回転可能に支持している。より具体的には、軸受４Ａがシャフト取り出し側部材３Ｔに取り付けられ、軸受４Ｂが反シャフト取り出し側部材３Ｒに取り付けられる。このような構造により、筐体３は、軸受４Ａ、４Ｂを介してシャフト１０を回転可能に支持している。そして、シャフト１０は、回転中心軸Ｚｒを中心として回転する。
【００３０】
シャフト１０は、一端部１０Ｃがシャフト取り出し側部材３Ｔの貫通孔３ＨＡから突出する。シャフト１０の一端部１０Ｃ側には、例えば、ギヤ又は継手等が取り付けられる。このような構造により、前記ギヤ又は前記継手等を介して、シャフト１０から電動機１の動力を取り出したり、電動機１に動力を入力して電動機１から電力を発生させたりする。シャフト１０の一端部１０Ｃ側が、シャフト１０の入出力側になる。
【００３１】
シャフト１０と筐体３との間には、封止部材５Ａ、５Ｂが設けられる。また、シャフト１０と筐体３との間には、シャフト１０の回転数を検出する回転数センサ５Ｉが設けられる。なお、回転数センサ５Ｉは、軸受４Ｂと封止部材５Ｂとの間に配置される。封止部材５Ａは、シャフト取り出し側部材３Ｔの貫通孔３ＨＡであって、軸受４Ａとシャフト１０の一端部１０Ｃとの間に取り付けられる。封止部材５Ｂは、軸受４Ｂよりもシャフト１０の他端部１０Ｒ側に配置されるとともに、反シャフト取り出し側部材３Ｒの貫通孔３ＨＢに取り付けられる。本実施形態において、電動機１は、冷却媒体（例えば、油）によって内部が冷却されるとともに軸受４Ａ、４Ｂが潤滑されるので、シャフト１０から筐体３の外部に漏れる前記冷却媒体を抑制するため、封止部材５Ａ、５Ｂが筐体３とシャフト１０との間に設けられる。また、軸受４Ｂと封止部材５Ｂとの間には、封止部材としてのオイルシール５Ｃが設けられる。
【００３２】
ローターコア２０は、複数の鋼板２１がシャフト１０に取り付けられ、積層された構造体である。複数の鋼板２１がシャフト１０に取り付けられた状態において、前記複数の鋼板２１が積層される方向（積層方向）は、シャフト１０の軸方向、すなわち、回転中心軸Ｚｒと平行な方向である。積層方向におけるローターコア２０の両端部には、バランスプレート３０Ａ、３０Ｂが設けられる。なお、バランスプレート３０Ａ、３０Ｂは、環状の部材であり、シャフト１０の外周部に取り付けられる。前記複数の鋼板２１が積層されたローターコア２０は、２つのバランスプレート３０Ａ、３０Ｂで挟持される。一方のバランスプレート３０Ａ側において、シャフト１０は、バランスプレート３０Ａの内径よりも外径が大きくなっているローターコア固定部１４を有する。このため、シャフト１０の他端部１０Ｒ側からシャフト１０に取り付けられたバランスプレート３０Ａは、ローターコア固定部１４に接すると、それ以上の移動が規制される。バランスプレート３０Ａ、ローターコア２０、バランスプレート３０Ｂを、この順にシャフト１０へ取り付け、ローターコア固定ナット１３をシャフト１０にねじ込むことにより、ローターコア２０がシャフト１０に取り付けられる。この状態において、バランスプレート３０Ａ、３０Ｂは、ローターコア２０、すなわち、積層された前記複数の鋼板２１に圧縮力を与えている。バランスプレート３０Ａ、３０Ｂの直径は、鋼板２１の直径と同一又は鋼板２１の直径よりも小さくなっている。
【００３３】
シャフト１０は、電動機１を内部から冷却するための冷却媒体を通過させるための冷却媒体供給通路１１を有している。本実施形態において、冷却媒体供給通路１１は、回転中心軸Ｚｒに沿って設けられる。冷却媒体供給通路１１は、回転中心軸Ｚｒ上に設けられていることが好ましい。また、シャフト１０を中空シャフトとし、シャフト１０内にさらに別のシャフトを貫通させるような構造であってもよい。この場合、シャフト１０と、シャフト１０内を貫通する別のシャフトとの間に形成される空間を、冷却媒体供給通路１１とすることができる。冷却媒体供給通路１１は、シャフト１０の内部であって、他端部１０Ｒからシャフト１０の軸方向、すなわち、回転中心軸Ｚｒ方向に向かって延在している。このため、シャフト１０の他端部１０Ｒには、冷却媒体が冷却媒体供給通路１１へ流入する冷却媒体入口１１Ｉが設けられる。このように、シャフト１０の他端部１０Ｒ側は、冷却媒体入口側になる。
【００３４】
本実施形態において、冷却媒体供給通路１１は、シャフト１０の軸方向に向かって途中まで設けられる。冷却媒体供給通路１１は、シャフト１０の径方向外側に向かって延在する冷却媒体放出通路１２Ａ、１２Ｂを有している。冷却媒体放出通路１２Ａ、１２Ｂは、冷却媒体供給通路１１に開口している。冷却媒体放出通路（第１の冷却媒体放出通路）１２Ａは、シャフト１０の表面１０Ｓであって、一方の軸受４Ａよりもシャフト１０の一端部１０Ｃ側に開口する。冷却媒体放出通路（第２の冷却媒体放出通路）１２Ｂは、シャフト１０の表面１０Ｓであって、他方の軸受４Ｂよりもシャフト１０の他端部１０Ｒ側に開口する。このような構造により、冷却媒体放出通路１２Ａ、１２Ｂは、冷却媒体供給通路１１とシャフト１０の表面１０Ｓとを連通する。冷却媒体供給通路１１に供給された冷却媒体は、冷却媒体放出通路１２Ａ、１２Ｂから放出されて、後述する冷却媒体回収通路７Ｂへ流れる途中で軸受４Ａ、４Ｂを冷却及び潤滑する。なお、電動機１は、冷却媒体放出通路１２Ａ、１２Ｂを必ずしも有していなくてもよい。
【００３５】
冷却媒体供給通路１１からは、複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂが分岐している。なお、図３はシャフト１０の回転中心軸Ｚｒと平行かつ回転中心軸Ｚｒを含む平面でシャフト１０を切った場合の断面を示しているが、説明の便宜上、同一断面に複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂが現れている。しかし、実際は、後述するように、冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂは、回転中心軸Ｚｒを中心とした中心角が９０度異なる平面でシャフト１０を切った場合のそれぞれの断面に現れる。
【００３６】
複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂは、冷却媒体供給通路１１から分岐して、シャフト１０の軸方向に対しては冷却媒体を分岐させず一方向に流しながらローターコア２０を冷却した後、ローターコア２０の表面に開口した放出口４０ＡＨ、４０ＢＨから冷却媒体を放出させる。そして、複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂは、冷却媒体供給通路１１に前記冷却媒体が流入する冷却媒体入口１１Ｉから放出口４０ＡＨ、４０ＢＨまでの距離（通路距離）が同一である。冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂについては、後に詳述する。放出口４０ＡＨ、４０ＢＨから放出された冷却媒体は、バランスプレート３０Ｂ、３０Ａが有する冷却媒体出口３１Ｂ、３１Ａから筐体３の内部に流出する。ローターコア２０が回転している場合、前記回転に起因する遠心力によって、冷却媒体出口３１Ｂ、３１Ａから流出した冷却媒体は、ローターコア２０の径方向外側に飛ばされる。そして、前記径方向外側に飛ばされた冷却媒体は、コイルエンド６ＣＥを冷却する。
【００３７】
筐体３の側部３Ｓには、冷却媒体回収通路７Ｂが設けられている。冷却媒体回収通路７Ｂは、電動機１が使用される状態において、下方（重力の作用する方向側であり、図３においては矢印Ｇで示す方向側）に設けられる。例えば、電動機１が図１に示すホイールローダ１００に搭載される場合、ホイールローダ１００が水平面に接地している状態を電動機１が使用される状態であるとして、その状態において下方となる位置に冷却媒体回収通路７Ｂが設けられる。
【００３８】
本実施形態において、筐体３は、コイルエンド６ＣＥと対向し、かつ冷却媒体回収通路７Ｂを避けた部分に、コイルエンド冷却用通路７Ｔを有している。そして、コイルエンド冷却用通路７Ｔからもコイルエンド６ＣＥに冷却媒体を供給して、コイルエンド６ＣＥを冷却している。なお、コイルエンド冷却用通路７Ｔは必ずしも設ける必要はなく、例えば、電動機１又は電動機１の搭載対象等の仕様又は運転条件に応じてコイルエンド冷却用通路７Ｔを筐体３に設けるか否かが決定される。コイルエンド冷却用通路７Ｔは、シャフト１０の回転中心軸Ｚｒが鉛直方向（重力の作用方向）と直交するように電動機を配置した場合に、上方（鉛直方向とは反対側）に配置されることが好ましく、より好ましくは最上方（すなわちトップの位置）に配置されるのがよい。
【００３９】
本実施形態において、冷却媒体は、冷却媒体循環手段であるポンプ８によって電動機１に供給されるとともに、電動機１を冷却等した後は、ポンプ８によって吸引される。ポンプ８の吸引口は、第１冷却媒体配管ＣＬ１によって冷却媒体回収通路７Ｂと接続される。また、ポンプ８の吐出口は、第２冷却媒体配管ＣＬ２によって電動機１と接続される。本実施形態において、第２冷却媒体配管ＣＬ２は、シャフト側供給配管ＣＬＡとコイルエンド側供給配管ＣＬＢとに分岐する。前者は冷却媒体供給通路１１の冷却媒体入口１１Ｉに接続され、後者はコイルエンド冷却用通路７Ｔに接続されて、それぞれの接続対象にポンプ８から吐出された冷却媒体を供給する。
【００４０】
本実施形態において、冷却構造２は、冷却媒体供給通路１１と、複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂとを含んでいる。ポンプ８から吐出された冷却媒体は、第２冷却媒体配管ＣＬ２を通って一部がシャフト側供給配管ＣＬＡに、残りがコイルエンド側供給配管ＣＬＢに流れる。シャフト側供給配管ＣＬＡに流れた冷却媒体は、冷却媒体入口１１Ｉを通ってから、一部がそれぞれの冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂに流入する。そして、冷却媒体は、冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂを通過する過程でローターコア２０を冷却し、放出口４０ＡＨ、４０ＢＨから筐体３の内部に放出される。筐体３の内部に放出された冷却媒体は、ローターコア２０の遠心力によってコイルエンド６ＣＥに到達し、これを冷却する。冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂに流入しなかった冷却媒体は、冷却媒体放出通路１２Ａ、１２Ｂから放出されて軸受４Ａ、４Ｂを冷却及び潤滑する。コイルエンド側供給配管ＣＬＢに流れた冷却媒体は、コイルエンド冷却用通路７Ｔに流入した後、コイルエンド６ＣＥに供給されてこれを冷却する。冷却媒体出口３１Ｂ、３１Ａから流出した冷却媒体によるコイルエンド６ＣＥの冷却が不十分になりやすい運転条件で電動機１が運転されている場合でも、コイルエンド冷却用通路７Ｔにより、コイルエンド６ＣＥを冷却することができる。このため、コイルエンド冷却用通路７Ｔは、様々な運転条件においても安定して電動機１を運転させることができる。
【００４１】
コイルエンド６ＣＥを冷却した冷却媒体と軸受４Ａ、４Ｂを冷却及び潤滑した冷却媒体とは、重力の作用により、筐体３の下方に流れる。この冷却媒体は、冷却媒体回収通路７Ｂを通って筐体３の外部へ排出される。筐体３の外部に排出された冷却媒体は、第１冷却媒体配管ＣＬ１を通ってポンプ８に吸引される。ポンプ８は、吸引した冷却媒体を第２冷却媒体配管ＣＬ２に吐出する。このように、冷却構造２においては、ポンプ８を用いて、電動機１と、第１冷却媒体配管ＣＬ１、第２冷却媒体配管ＣＬ２、シャフト側供給配管ＣＬＡ及びコイルエンド側供給配管ＣＬＢとの間で冷却媒体を循環させる。そして、冷却構造２は、上述したローターコア２０及びコイルエンド６ＣＥの冷却と、軸受４Ａ、４Ｂの潤滑及び冷却とを繰り返す。なお、第１冷却媒体配管ＣＬ１及び第２冷却媒体配管ＣＬ２に、冷却媒体中の異物を除去するフィルタを、また、第１冷却媒体配管ＣＬ１に、及びローターコア２０及びコイルエンド６ＣＥを冷却して昇温した冷却媒体を冷却するクーラーを設けてもよい。なお、コイルエンド冷却用通路７Ｔに冷却媒体を供給する手段は、上述したような冷却媒体の循環構造の他に、ポンプ８とは異なる冷却媒体の供給ポンプを新たに設けて、コイルエンド冷却用通路７Ｔに冷却媒体を供給する循環構造であってもよい。すなわち、電動機１は、コイルエンド冷却用通路７Ｔ専用の冷却回路を有していてもよい。次に、電動機１の構成要素についてより詳細に説明する。
【００４２】
＜シャフト及びローターコア＞
図４は、本実施形態に係る電動機が備えるシャフト及びローターコアを、シャフトの入出力側から見た状態を示す正面図である。図５は、本実施形態に係る電動機が備えるシャフト及びローターコアの側面図である。図４、図５は、後述する図６、図８、図１０から図１２に現れる断面を示すためのものである。図６は、図４のＡ−Ａ矢視図であり、図７は、図６に示す溝の拡大図である。図８は、図４のＢ−Ｂ矢視図であり、図９は、図８に示す溝の拡大図である。図１０は、図５のＣ−Ｃ矢視図であり、図１１は、図５のＤ−Ｄ矢視図である。図１２は、図５のＥ−Ｅ矢視図である。図１３は、本実施形態に係る電動機が備えるローターコアの拡大図である。
【００４３】
図６に示すように、冷却媒体供給通路１１からは、径方向外側に延在する２本の第１冷却媒体通路４１Ａ、４１Ａが分岐している。本実施形態において、第１冷却媒体通路４１Ａ、４１Ｂは、それぞれの中心軸が回転中心軸Ｚｒと直交している。このため、第１冷却媒体通路４１Ａ、４１Ｂは、シャフト１０が有する冷却媒体供給通路１１に対して９０度曲がった方向に分岐する。このような構造により、２本の第１冷却媒体通路４１Ａ、４１Ａは、シャフト１０の径方向外側に向かって延在する。なお、第１冷却媒体通路４１Ａ、４１Ｂの中心軸と回転中心軸Ｚｒとのなす角度は９０度以外であってもよい。
【００４４】
シャフト１０の表面１０Ｓには、シャフト１０の軸方向に延在する２本の溝１５Ａ、１５Ａが形成されている。すなわち、シャフト１０は、軸方向に延在する溝１５Ａ、１５Ａを有している。図６、図７に示すように、第１冷却媒体通路４１Ａ、４１Ａは、それぞれ溝１５Ａ、１５Ａ内に開口する。なお、溝１５Ａ、１５Ａは、シャフト１０の一端部１０Ｃに向かって延在している。第１冷却媒体通路４１Ａは、図３に示す冷却媒体通路４０Ａの一部である。また、シャフト１０にローターコア２０が取り付けられると、溝１５Ａとローターコア２０とで囲まれる空間が第２冷却媒体通路４２Ａとなる。すなわち、第２冷却媒体通路４２Ａは、シャフト１０の軸方向に延在する。第２冷却媒体通路４２Ａも、図３に示す冷却媒体通路４０Ａの一部である。
【００４５】
図８には、回転中心軸Ｚｒを中心とした中心角が図６とは９０度異なる平面でシャフト１０を切った場合の断面が現れている。図８に示すように、冷却媒体供給通路１１からは、径方向外側に延在する２本の第１冷却媒体通路４１Ｂ、４１Ｂが分岐している。シャフト１０の表面１０Ｓには、シャフト１０の軸方向に延在する２本の溝１５Ｂ、１５Ｂが形成されている。すなわち、シャフト１０は、軸方向に延在する溝１５Ｂ、１５Ｂを有している。図８、図９に示すように、第１冷却媒体通路４１Ｂ、４１Ｂは、それぞれ溝１５Ｂ、１５Ｂ内に開口する。なお、溝１５Ｂ、１５Ｂは、上述した溝１５Ａ、１５Ａとは異なり、シャフト１０の他端部１０Ｒに向かって延在している。第１冷却媒体通路４１Ｂは、図３に示す冷却媒体通路４０Ｂの一部である。また、シャフト１０にローターコア２０が取り付けられると、溝１５Ｂとローターコア２０とで囲まれる空間が第２冷却媒体通路４２Ｂとなる。すなわち、第２冷却媒体通路４２Ｂは、シャフト１０の軸方向に延在する。第２冷却媒体通路４２Ｂも、図３に示す冷却媒体通路４０Ｂの一部である。
【００４６】
冷却媒体入口１１Ｉから冷却媒体供給通路１１に流入した冷却媒体は、図６に示す第１冷却媒体通路４１Ａ及び図８に示す第１冷却媒体通路４１Ｂに流入した後、９０度向きを変えて図６に示す第２冷却媒体通路４２Ａ及び図８に示す第２冷却媒体通路４２Ｂに流入する。すなわち、本実施形態において、冷却媒体供給通路１１に流入した冷却媒体は、４本の通路に分岐する。シャフト１０の表面１０Ｓに設けた溝１５Ａ、１５Ｂを用いて第２冷却媒体通路４２Ａ、４２Ｂとすることにより、第２冷却媒体通路４２Ａ、４２Ｂを作るためにローターコア２０を加工する必要はない。このため、本実施形態において、第２冷却媒体通路４２Ａ、４２Ｂを設けることによるローターコア２０の磁気特性の低下はほとんど発生しないので、第２冷却媒体通路４２Ａ、４２Ｂによる電動機１の性能低下はほとんど発生しない。また、ローターコア２０の加工が不要なので、ローターコア２０の製造コストも低減できる。さらに、溝１５Ａ、１５Ｂは、シャフト１０を把持する際の滑り止めの役割を果たしたり、シャフト１０にローターコア２０又はバランスプレート３０Ａ、３０Ｂ等を取り付ける際の目印となったりするので、電動機１の製造効率を向上させる働きもある。
【００４７】
＜バランスプレート＞
図１０に示すように、バランスプレート３０Ａは、複数（本実施形態では４個）の冷却媒体出口３１Ａと、２つの連結部３２Ａ、３２Ａとを有する。冷却媒体出口３１Ａは、図３に示すように、冷却媒体通路４０Ｂがローターコア２０の表面に開口した放出口４０ＢＨとつながっている。連結部３２Ａは、バランスプレート３０Ａの厚み方向（回転中心軸Ｚｒと平行な方向）に向かって凹んだ凹部である。連結部３２Ａは、第３冷却媒体通路４３Ａであり、図３に示す冷却媒体通路４０Ａの一部である。連結部３２Ａは、溝１５Ａ（第２冷却媒体通路４２Ａ）と、ローターコア２０が有する貫通孔（第４冷却媒体通路）とを、ローターコア２０の端部で接続する。本実施形態において、連結部３２Ａは、ローターコア２０の周方向に向かって２箇所の貫通孔と接続しているが、少なくとも一箇所の貫通孔と接続していればよい。貫通孔（第４冷却媒体通路）については後述する。２つの連結部３２Ａ、３２Ａは、それぞれ回転中心軸Ｚｒを中心とした点対称の位置にある。また、複数の冷却媒体出口３１Ａは、２つの溝１５Ａ、１５Ａと回転中心軸Ｚｒとを通る直線に対して線対称となるように配置されている。シャフト１０にはキー溝１６が設けられ、バランスプレート３０Ａにもキー溝３３Ａが設けられる。キー溝１６Ａとキー溝３３Ａとの間にキー３４Ａが介在することにより、シャフト１０に取り付けられたバランスプレート３０Ａが位置決めされるとともに回転が規制される。なお、シャフト１０には、冷却媒体供給通路１１が現れている。
【００４８】
図１１に示すように、バランスプレート３０Ｂは、複数（本実施形態では４個）の冷却媒体出口３１Ｂと、２つの連結部３２Ｂ、３２Ｂとを有する。冷却媒体出口３１Ｂは、図３に示すように、冷却媒体通路４０Ａがローターコア２０の表面に開口した放出口４０ＡＨとつながっている。連結部３２Ｂは、上述した連結部３２Ａと同様に、バランスプレート３０Ｂの厚み方向（回転中心軸Ｚｒと平行な方向）に向かって凹んだ凹部である。連結部３２Ｂは、第３冷却媒体通路４３Ｂであり、図３に示す冷却媒体通路４０Ｂの一部である。連結部３２Ｂは、溝１５Ｂ（第２冷却媒体通路４２Ｂ）と、ローターコア２０が有する貫通孔２４（第４冷却媒体通路４４Ｂ）とを接続する。本実施形態において、連結部３２Ｂも、ローターコア２０の周方向に向かって２箇所の貫通孔と接続しているが、少なくとも一箇所の貫通孔と接続していればよい。貫通孔２４は、複数の鋼板２１の積層方向（回転中心軸Ｚｒと平行な方向）に向かってローターコア２０を貫通している。このため、貫通孔２４は、バランスプレート３０Ａ、３０Ｂとつながっている。
【００４９】
２つの連結部３２Ｂ、３２Ｂは、それぞれ回転中心軸Ｚｒを中心とした点対称の位置にある。複数の冷却媒体出口３１Ｂは、２つの溝１５Ｂ、１５Ｂと回転中心軸Ｚｒとを通る直線に対して線対称となるように配置されている。図１１において、それぞれの冷却媒体出口３１Ｂには、ローターコア２０が有する貫通孔２４（第４冷却媒体通路４４Ａ）が現れている。
【００５０】
シャフト１０にはキー溝１６が設けられ、バランスプレート３０Ｂにもキー溝３３Ｂが設けられる。なお、シャフト１０には、冷却媒体供給通路１１が現れている。キー溝１６Ｂとキー溝３３Ｂとの間にキー３４Ｂが介在することにより、シャフト１０に取り付けられたバランスプレート３０Ｂが位置決めされるとともに回転が規制される。シャフト１０に設けられたキー溝１６は、バランスプレート３０Ａ、３０Ｂいずれの位置でも共通である。キー溝１６を基準とすると、バランスプレート３０Ｂの連結部３２Ｂ、３２Ｂは、回転中心軸Ｚｒを中心として、バランスプレート３０Ａの連結部３２Ａ、３２Ａを９０度回転させた位置に配置される。また、バランスプレート３０Ｂの複数の冷却媒体出口３１Ｂは、回転中心軸Ｚｒを中心として、バランスプレート３０Ａの複数の冷却媒体出口３１Ａを９０度回転させた位置に配置される。このような構造により、バランスプレート３０Ａ、３０Ｂをシャフト１０に取り付けた状態で、バランスプレート３０Ａの連結部３２Ａをバランスプレート３０Ｂに投影すると、バランスプレート３０Ｂの冷却媒体出口３１Ｂと連結部３２Ａとが重なる。同様に、前記状態で、バランスプレート３０Ｂの連結部３２Ｂをバランスプレート３０Ａに投影すると、バランスプレート３０Ａの冷却媒体出口３１Ａと連結部３２Ｂとが重なる。
【００５１】
バランスプレート３０Ｂの連結部３２Ｂにはローターコア２０が有する貫通孔２４（第４冷却媒体通路４４Ａ）が現れており、複数の冷却媒体出口３１Ｂには、それぞれ貫通孔２４（第４冷却媒体通路４４Ｂ）が現れている。貫通孔２４は、上述したように、複数の鋼板２１の積層方向に向かってローターコア２０を貫通し、バランスプレート３０Ａ、３０Ｂとつながっている。本実施形態において、ローターコア２０は複数（この例では８個）の貫通孔を有するとともに、複数の貫通孔２４は、回転中心軸Ｚｒを中心とした同心円上に設けられる。
【００５２】
バランスプレート３０Ｂの冷却媒体出口３１Ｂとバランスプレート３０Ａの連結部３２Ａとが重なることから、両者は第４冷却媒体通路４４Ｂとなる貫通孔２４でつながっている。また、バランスプレート３０Ｂの連結部３２Ｂとバランスプレート３０Ａの冷却媒体出口３１Ｂとが重なることから、両者は第４冷却媒体通路４４Ａとなる貫通孔２４でつながっている。後述するように、第４冷却媒体通路４４Ａは、図３に示す冷却媒体通路４０Ａの一部であり、第４冷却媒体通路４４Ｂは、図３に示す冷却媒体通路４０Ｂの一部である。
【００５３】
＜ローターコア＞
図１２に示すように、ローターコア２０を構成するそれぞれの鋼板２１には突起２５が設けられる。突起２５は、シャフト１０に設けられたキー溝１６に嵌り込んで、鋼板２１を位置決めするとともに回転を規制する。シャフト１０のキー溝１６は、シャフト１０の軸方向に向かって共通であるので、キー溝１６を基準として複数の鋼板２１とバランスプレート３０Ａ、３０Ｂとの位置関係が規定される。
【００５４】
図１２、図１３に示すように、ローターコア２０は、貫通孔２４と、磁石保持孔２２とを有する。貫通孔２４は、シャフト１０の軸方向（鋼板を積層させたものでは鋼板の積層方向）に向かって貫通してローターコア２０の両方の端部に開口し、かつ磁石保持孔２２に開口する。磁石保持孔２２は、シャフト１０の軸方向（鋼板を積層させたものでは鋼板の積層方向）に向かって貫通して磁石（永久磁石）２３を保持する。なお、貫通孔２４は、磁石保持孔２２に開口していなくてもよい。また、本実施形態において、磁石保持孔２２は、ローターコア２０の周方向に向かって複数個（この例では１６個）形成されているが、磁石保持孔２２の数はこれに限定されるものではない。
【００５５】
本実施形態において、貫通孔２４は、ローターコア２０の径方向内側において２つの磁石保持孔２２が隣接する部分に設けられ、それぞれに開口する。このため、本実施形態において、貫通孔２４は、隣接する２つの磁石保持孔２２を連結する。本実施形態において、貫通孔２４は、ローターコア２０の周方向に向かって複数の位置（本実施形態では８つの位置）に設けられている。ローターコア２０が有する貫通孔２４は、ローターコア２０の冷却を目的としている。本実施形態において、貫通孔２４は複数（８個）であるが、このため、貫通孔２４は、少なくとも１つあればよく、その数は限定されない。また、貫通孔２４は、本実施形態のものに限定されず、例えば、２つの貫通孔２４が、隣接する２つの磁石保持孔２２それぞれ別個に開口していてもよい。
【００５６】
図１３に示すように、貫通孔２４は、冷却媒体出口３１Ａ、３１Ｂ、連結部３２Ａ、３２Ｂ（第３冷却媒体通路４３Ａ、４３Ｂ）と重なる。上述したように、貫通孔２４は、冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂの一部である第４冷却媒体通路４４Ａ、４４Ｂである。冷却媒体は、連結部３２Ａから冷却媒体出口３１Ｂ又は連結部３２Ｂから冷却媒体出口３１Ａに向かって貫通孔２４を通過する。貫通孔２４を冷却媒体が通過する過程で、ローターコア２０が冷却される。また、貫通孔２４は、磁石保持孔２２に開口しているので、貫通孔２４に磁石２３の一部が露出する。このため、貫通孔２４を冷却媒体が流れることにより、磁石２３も冷却される。なお、貫通孔２４は、必ずしも磁石保持孔２２に開口している必要はない。
【００５７】
＜冷却構造及び冷却媒体通路＞
図１４、図１５は、本実施形態に係る冷却構造及び冷却媒体通路を示す図である。図１６は、冷却媒体供給通路及び冷却媒体通路を示す斜視図である。図１７は、冷却媒体供給通路及び冷却媒体通路の配置を示す模式図である。上述したように、Ａ−Ａ断面に現れる冷却媒体通路４０Ａは、第１冷却媒体通路４１Ａと、第２冷却媒体通路４２Ａ（溝１５Ａ）と、第３冷却媒体通路４３Ａ（連結部３２Ａ）と、第４冷却媒体通路４４Ａ（貫通孔２４）と、放出口４０ＡＨとを含む。また、Ｂ−Ｂ断面に現れる冷却媒体通路４０Ｂは、第１冷却媒体通路４１Ｂと、第２冷却媒体通路４２Ｂ（溝１５Ａ）と、第３冷却媒体通路４３Ｂ（連結部３２Ｂ）と、第４冷却媒体通路４４Ｂ（貫通孔２４）と、放出口４０ＢＨとを含む。冷却構造２は、冷却媒体供給通路１１と、複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂとを含む。
【００５８】
冷却媒体供給通路１１を流れる冷却媒体は、それぞれの冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂの第１冷却媒体通路４１Ａ、４１Ｂで分岐して、シャフト１０の径方向外側に流れた後、９０度流れの向きを変えて第２冷却媒体通路４２Ａ、４２Ｂへ流入して、シャフト１０の軸方向に向かって流れる。冷却媒体は、第２冷却媒体通路４２Ａ、４２Ｂを通過する過程で、ローターコア２０を内周側から冷却する。このため、ローターコア２０を直接冷却するとともに、ローターが有する磁石２３を間接的に冷却することができるので、磁石２３の昇温を抑えて磁気特性の低下を抑制できる。
【００５９】
第２冷却媒体通路４２Ａ、４２Ｂを通過した冷却媒体は、ローターコア２０の端部２０ＴＡ、２０ＴＢ側から一旦流出した後、ローターコア２０の端部側に配置される第３冷却媒体通路４３Ａ、４３Ｂで流れの向きを１８０度変えて第４冷却媒体通路４４Ａ、４４Ｂへ流入する。その後、冷却媒体は、第４冷却媒体通路４４Ａ、４４Ｂを流れる過程でローターコア２０及びローターコア２０が有する磁石２３を冷却しながら、放出口４０ＡＨ、４０ＢＨに向かって流れる。
【００６０】
冷却媒体通路４０Ａの放出孔４０ＡＨはローターコア２０の端部２０ＴＢに開口し、冷却媒体通路４０Ｂの放出孔４０ＢＨはローターコア２０の端部２０ＴＡに開口する。このように、放出口４０ＡＨ、４０ＢＨは、ローターコア２０の表面に開口している。放出口４０ＡＨから放出された冷却媒体はバランスプレート３０Ｂの冷却媒体出口３１Ｂに流出し、放出口４０ＢＨから放出された冷却媒体はバランスプレート３０Ａの冷却媒体出口３１Ａに流出する。シャフト１０とともにローターコア２０が回転している場合には、ローターコア２０の遠心力により、冷却媒体出口３１Ａ、３１Ｂから図３に示すコイルエンド６ＣＥに向かって冷却媒体が飛ばされてコイルエンド６ＣＥに衝突し、これを冷却する。
【００６１】
このように、冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂそれぞれの放出口４０ＡＨ、４０ＢＨは、ローターコア２０の両方の端部２０ＴＢ、２０ＴＡにそれぞれ開口する。このような構造により、シャフト１０の軸方向における両方のコイルエンド６ＣＥに冷却媒体を供給して冷却することができる。また、本実施形態において、それぞれの冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂは、冷却媒体入口１１Ｉから放出口４０ＡＨ、４０ＢＨまでの距離（通路距離）Ｌが同一である。本実施形態において、同一とは、完全な同一のみならず、公差又は製造誤差の分は異なることも含む。
【００６２】
通路距離Ｌは、図１７に示すように、冷却媒体入口１１Ｉから第１冷却媒体通路４１Ａ、４１Ｂの入口までの距離（供給通路距離）Ｌｉに、第１冷却媒体通路４１Ａ、４１Ｂの長さＬ１と、第２冷却媒体通路４２Ａ、４２Ｂの長さＬ２と、第３冷却媒体通路４３Ａ、４３Ｂの長さＬ３と、第４冷却媒体通路４４Ａ、４４Ｂの長さＬ４との総和（冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂの長さ）を加算した大きさになる。本実施形態において、通路距離は、冷却媒体供給通路１１、第１冷却媒体通路４１Ａ、４１Ｂ等の中心軸（各断面の図心をつなげて得られる軸）に沿って測る。
【００６３】
図１６、図１７に示すように、本実施形態において、第３冷却媒体通路４３Ａは、第２冷却媒体通路４２Ａを２つの第４冷却媒体通路４４Ａ１、４４Ａ２に分岐させる。また、第３冷却媒体通路４３Ｂは、第２冷却媒体通路４２Ｂを２つの第４冷却媒体通路４４Ｂ１、４４Ｂ２に分岐させる。このため、第３冷却媒体通路４３Ａの長さＬ３は、第３冷却媒体通路４３Ａの入口Ｉ３から一方の第４冷却媒体通路４４Ａ１又は４４Ａ２の入口Ｉ４までの距離とする（第３冷却媒体通路４３Ｂについても同様）。なお、第３冷却媒体通路４３Ａの入口Ｉ３から一方の第４冷却媒体通路４４Ａ１入口Ｉ４までの距離と、第３冷却媒体通路４３Ａの入口Ｉ３から他方の第４冷却媒体通路４４Ａ２入口Ｉ４までの距離とは等しい。
【００６４】
第３冷却媒体通路４３Ａの長さＬ３として、第３冷却媒体通路４３Ａの入口Ｉ３から一方の第４冷却媒体通路４４Ａ１までの長さＬ３を用いる場合、第４冷却媒体通路４４Ａの長さＬ４は、第４冷却媒体通路４４Ａ１の長さを用いる。また、第３冷却媒体通路４３Ａの長さＬ３として、第３冷却媒体通路４３Ａの入口Ｉ３から他方の第４冷却媒体通路４４Ａ２までの長さＬ３を用いる場合、第４冷却媒体通路４４Ａの長さＬ４は、第４冷却媒体通路４４Ａ２の長さを用いる。
【００６５】
本実施形態において、複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂが冷却媒体供給通路１１から分岐する位置は、それぞれシャフト１０の軸方向において同じ位置である。このため、ローターコア２０の異なる端部にそれぞれ冷却媒体を放出する冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂにおいて、それぞれの供給通路距離Ｌｉは等しくなる。
【００６６】
本実施形態において、断面が円形形状のシャフト１０内の冷却媒体供給通路１１は、断面が円形であり、中心軸がシャフト１０の回転中心軸Ｚｒと同一である（前記断面は、回転中心軸Ｚｒと直交する平面で切った場合の断面）。このため、冷却媒体供給通路１１が形成されている部分においては、シャフト１０の肉厚は同一であり、冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂが有するそれぞれの第１冷却媒体通路４１Ａ、４１Ｂの長さＬ１は同一になる。
【００６７】
それぞれの第１冷却媒体通路４１Ａ、４１Ｂがシャフト１０の表面に開口する位置は、それぞれシャフト１０の軸方向におけるローターコア２０の中央部である。このため、それぞれの第１冷却媒体通路４１Ａ、４１Ｂに接続する第２冷却媒体通路４２Ａ、４２Ｂの長さＬ２は同一になる。
【００６８】
２つの連結部３２Ａ、３２Ｂの寸法、形状は同一である。また、第４冷却媒体通路４４Ａ、４４Ｂ、すなわち複数の貫通孔２４は、回転中心軸Ｚｒを中心とした同心円上に設けられる。このため、それぞれの第３冷却媒体通路４３Ａ、４３Ｂの長さＬ３は同一である。それぞれの第４冷却媒体通路４４Ａ、４４Ｂは、いずれもローターコア２０を回転中心軸Ｚｒと平行に貫通しているので、第４冷却媒体通路４４Ａ、４４Ｂの長さＬ４は同一である。
【００６９】
このため、上述したように、ローターコア２０の異なる端部にそれぞれ冷却媒体を放出する冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂにおいて、それぞれの通路距離Ｌ（＝Ｌｉ＋Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４）は等しくなる。
【００７０】
このようにすることで、ローターコア２０の異なる端部にそれぞれ冷却媒体を放出する冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂは、冷却媒体入口１１Ｉから放出口４０ＡＨ１、４０ＡＨ２、４０ＢＨ１、４０ＢＨ２までの圧力損失がほぼ等しくなる。このため、冷却構造２は、それぞれの冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂを流れる冷却媒体の流量をほぼ等しくすることができ、また、それぞれの放出口４０ＡＨ１、４０ＡＨ２、４０ＢＨ１、４０ＢＨ２から放出される冷却媒体の流量のばらつきを抑制することができる。その結果、冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂを流れる冷却媒体によるローターコア２０の冷却ばらつき及び両方のコイルエンド６ＣＥの冷却ばらつきを低減することができる。このため、冷却構造２は、ローターコア２０及びコイルエンド６ＣＥの局所的な昇温等を抑制できるので、コイル６Ｃ、磁石２３及びローターコア２０の昇温に起因する電動機１の性能低下を抑制することができる。
【００７１】
冷却構造２において、複数の放出口４０ＡＨ１、４０ＡＨ２、４０ＢＨ１、４０ＢＨ２から放出される冷却媒体の流量にばらつきがある場合、最も流量の小さい放出口が、要求される冷却性能を確保できるようにする必要がある。すると、流量の大きい放出口は、必要な冷却性能に対して冷却媒体の流量が過剰になってしまう。このことは、余分な冷却媒体を冷却媒体通路に供給することを招くので、余分の冷却媒体の吐出に要するエネルギーが増加してしまう。また、流量の大きい放出口からは過剰な量の冷却媒体が供給されるので、筐体３の内部には多くの冷却媒体が供給されることになる。その結果、ローターコア２０は、回転中に筐体３内に存在する大量の冷却媒体を撹拌することになり、冷却媒体の撹拌によるエネルギーの損失が増大する。
【００７２】
本実施形態の冷却構造２は、それぞれの冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂの通路距離Ｌを同一にすることにより、それぞれの放出口４０ＡＨ１、４０ＡＨ２、４０ＢＨ１、４０ＢＨ２から放出される冷却媒体の流量のばらつきを抑制できる。このため、必要な冷却性能に対して冷却媒体の流量が過剰になることを抑制できるので、冷却媒体の供給に要するエネルギー消費を抑制することもできる。また、冷却構造２は、筐体３内に存在する冷却媒体の量を適正にすることができるので、ローターコア２０が大量の冷却媒体を撹拌することによるエネルギーの損失も抑制できる。
【００７３】
なお、本実施形態において、冷却媒体通路４０Ａは、２つの第４冷却媒体通路４４Ａ１、４４Ａ２を有しており、冷却媒体通路４０Ｂは、２つの第４冷却媒体通路４４Ｂ１、４４Ｂ２を有している。これに対応して、冷却媒体通路４０Ａは２つの放出口４０ＡＨ１、４０ＡＨ２を放出口４０ＡＨとして有し、冷却媒体通路４０Ｂは２つの放出口４０ＢＨ１、４０ＢＨ２を放出口４０ＢＨとして有する。
【００７４】
このような構造の場合、冷却媒体通路４０Ａは、第４冷却媒体通路４４Ａ１を有する通路と、第４冷却媒体通路４４Ａ２を有する通路との２つの通路を有すると見ることができる。ここで、第４冷却媒体通路４４Ａ１の長さをＬ４ａ、第４冷却媒体通路４４Ａ２をＬ４ｂとする。第４冷却媒体通路４４Ａ１、４４Ａ２は、いずれもローターコア２０を回転中心軸Ｚｒと平行に貫通しているので、第４冷却媒体通路４４Ａ１、４４Ａ２の長さはそれぞれ同一である（Ｌ４ａ＝Ｌ４ｂ）。すると、冷却媒体通路４０Ａは、第４冷却媒体通路４４Ａ１を有する通路の通路距離Ｌ１（＝Ｌｉ＋Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４ａ）と、第４冷却媒体通路４４Ａ２を有する通路の通路距離Ｌ２（＝Ｌｉ＋Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４ｂ）とが同一となる。このため、冷却媒体通路４０Ａは、第４冷却媒体通路４４Ａ１を有する通路と第４冷却媒体通路４４Ａ２を有する通路との圧力損失をほぼ等しくすることができるので、第４冷却媒体通路４４Ａ１、４４Ａ２から放出される冷却媒体の流量ばらつきを抑制することができる。冷却構造２は、２つの冷却媒体通路４０Ａを有するのが、２つの冷却媒体通路４０Ａにおける４つの通路で、それぞれの通路距離Ｌも同一となる。その結果、２つの冷却媒体通路４０Ａにおける前記４つの通路の圧力損失をほぼ等しくすることができるので、前記４つの通路から放出される冷却媒体の流量ばらつきを抑制することができる。
【００７５】
上述した関係は、冷却構造２が有するそれぞれの冷却媒体通路４０Ｂについても同様になる。このため、冷却構造２全体においては、２つの冷却媒体通路４０Ａ及び２つの冷却媒体通路４０Ｂにおける８つの通路の通路距離Ｌが同一となる。その結果、前記８つの通路の圧力損失がほぼ等しくなるので、前記８つの通路がローターコア２０の両方の端部に開口した開口部から放出される冷却媒体の流量のばらつきを抑制できる。
【００７６】
それぞれの冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂは、冷却媒体供給通路１１から分岐した後、シャフト１０の軸方向に対しては冷却媒体を分岐させないで流す。本実施形態において、冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂは、シャフト１０の軸方向と平行な通路として、第２冷却媒体通路４２Ａ、４２Ｂと第４冷却媒体通路４４Ａ、４４Ｂとを有する。冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂは、シャフト１０（及びローターコア２０）の径方向外側に向かう第１冷却媒体通路４１Ａ、４１Ｂで冷却媒体供給通路１１から分岐した後、第２冷却媒体通路４２Ａ、４２Ｂに接続する。第２冷却媒体通路４２Ａ、４２Ｂは、第３冷却媒体通路４３Ａ、４３Ｂと接続している。また、第４冷却媒体通路４４Ａ、４４Ｂは、第２冷却媒体通路４２Ａ、４２Ｂと同じ側で第３冷却媒体通路４３Ａ、４３Ｂと接続する。このため、冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂは、第３冷却媒体通路４３Ａ、４３Ｂで１８０度折り返される。
【００７７】
第２冷却媒体通路４２Ａ、４２Ｂは、第１冷却媒体通路４１Ａ、４１Ｂの出口と第３冷却媒体通路４３Ａ、４３Ｂの入口とを接続しており、この間では分岐していない。同様に、第４冷却媒体通路４４Ａ、４４Ｂは、第３冷却媒体通路４３Ａ、４３Ｂの出口と放出口４０ＡＨ、４０ＢＨとを接続しており、この間では分岐していない。このような構造に対し、例えば、シャフト１０の軸方向と平行な通路である第２冷却媒体通路４２Ａ、４２Ｂが軸方向に対して分岐していた場合、冷却媒体は、シャフト１０の軸方向と平行な方向の成分の力が作用する方向に分岐している方に多く流れる。その結果、前記力が作用する方向のローターコア２０の端部から冷却媒体がより多く放出されるので、軸方向におけるコイルエンド６ＣＥの冷却ばらつきが発生する。
【００７８】
冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂは、シャフト１０の軸方向に対しては冷却媒体を分岐させないで流す。このように、冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂは、軸方向に対しては分岐した通路を有していないので、内部を通過する冷却媒体が、シャフト１０の軸方向と平行な方向の成分の力を受けた場合でも、分岐した通路間における流量のアンバランスは発生しない。その結果、冷却構造２は、前記力に起因して発生する、冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂを通過する冷却媒体の流量変化を抑制できるので、ローターコア２０の両方の端部２０ＴＡ、２０ＴＢから放出される冷却媒体の流量のアンバランスが抑制されて、軸方向におけるコイルエンド６ＣＥの冷却ばらつき及び軸方向におけるローターコア２０の冷却ばらつきを低減できる。
【００７９】
特に、本実施形態において、冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂは、シャフト１０の軸方向と平行に延在する第２冷却媒体通路４２Ａ、４２Ｂを通過する冷却媒体の向きと、同じくシャフト１０の軸方向と平行に延在する第４冷却媒体通路４４Ａ、４４Ｂを通過する冷却媒体の向きとは正反対になる。このような構造により、シャフト１０の軸方向と平行な方向の成分の力が第２冷却媒体通路４２Ａ、４２Ｂを通過する冷却媒体を加速する場合には、前記力は第４冷却媒体通路４４Ａ、４４Ｂを通過する冷却媒体を減速する。このため、冷却構造２は、シャフト１０の軸方向と平行な方向の成分の力を受けた場合でも、前記力は第２冷却媒体通路４２Ａ、４２Ｂと第４冷却媒体通路４４Ａ、４４Ｂとの間でほぼ打ち消すことができる。その結果、冷却構造２は、シャフト１０の軸方向と平行な方向の成分の力を受けた場合でも、複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂ間における冷却媒体の流量のばらつきを抑制して、軸方向におけるコイルエンド６ＣＥの冷却ばらつき及び軸方向におけるローターコア２０の冷却ばらつきをより確実に低減できる。
【００８０】
図１に示すホイールローダ１００のような建設車両は、傾斜地における作業がある。傾斜地においては、冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂ内を流れる冷却媒体が、シャフト１０の軸方向と平行な方向の成分の力を受けやすい。また、ホイールローダは、土砂へ急速で突入し、バケット１０３に土砂をすくい取った後、急速で後退し、前進方向に急加速しながら旋回して、土砂の積載対象であるダンプ等の位置で急停車して土砂を前記ダンプに積載する。このように、ホイールローダ１００は、急激な前後方向及び横方向（前後方向と直交する方向）における加速度を繰り返して受ける作業をすることがある。この場合も、冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂ内を流れる冷却媒体は、シャフト１０の軸方向と平行な方向の成分の力を受けやすい。本実施形態の冷却構造２及び電動機１は、上述したように、シャフト１０の軸方向と平行な方向の成分の力を受けた場合でも、軸方向におけるコイルエンド６ＣＥ及びローターコア２０の冷却ばらつきを抑制できるので、ホイールローダ１００のような、急激な前後方向及び横方向における加速度を繰り返して受ける用途に好適である。
【００８１】
なお、本実施形態において、冷却媒体通路４０Ａの第３冷却媒体通路４３Ａは、第２冷却媒体通路４２Ａから流入した冷却媒体を、２つの第４冷却媒体通路４４Ａ１、４４Ａ２に分岐させている（第３冷却媒体通路４３Ｂも同様）。これは、シャフト１０及びローターコア２０の周方向に向かって２つの第４冷却媒体通路４４Ａ１、４４Ａ２に冷却媒体を分岐させる構造なので、シャフト１０の軸方向に対しては冷却媒体を分岐させないで流すという条件を満たしている。
【００８２】
複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂが冷却媒体供給通路１１から分岐する位置は、それぞれシャフト１０の軸方向におけるローターコア２０の中央部であることが好ましい。図１４、図１５に示す例では、ローターコア２０の軸方向における長さをＬｒとしたとき、ローターコア２０の端部２０ＴＡ及び端部２０ＴＢから第１冷却媒体通路４１Ａ、４１Ｂの位置、すなわち分岐位置までの距離は、それぞれＬｒ／２となる。このようにすれば、シャフト１０の軸方向両側にバランスよく冷却媒体を配分しやすくなるので、軸方向におけるコイルエンド６ＣＥ及びローターコア２０の冷却ばらつきを抑制しやすくなる。また、複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂ間において、通路距離Ｌを同一にしやすくなる。
【００８３】
冷却媒体供給通路１１からは、偶数個の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂが分岐することが好ましい。本実施形態では、それぞれ２本の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂ、すなわち４本の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂが冷却媒体供給通路１１から分岐する。このようにすれば、ローターコア２０の両方の端部２０ＴＡ、２０ＴＢに、それぞれ同じ数の放出口を設けることができるので、ローターコア２０の両方の端部２０ＴＡ、２０ＴＢから、ほぼ同流量で冷却媒体を放出させることができる。その結果、軸方向におけるコイルエンド６ＣＥ及びローターコア２０の冷却ばらつきを抑制しやすくなる。
【００８４】
複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂは、通路距離Ｌを同一にすることに加え、冷却媒体の流れ方向と直交する平面で冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂを切った場合の寸法（通路断面寸法）及び形状（通路断面形状）がそれぞれ同一であることがより好ましい。冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂの圧力損失は、通路距離Ｌが支配的であるが、通路断面寸法及び通路断面形状を複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂ間で同一にすることにより、複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂ間の圧力損失をより同一にすることができる。その結果、複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂ間における冷却媒体の流量のばらつきをより抑制して、軸方向におけるコイルエンド６ＣＥ及びローターコア２０の冷却ばらつきを低減できる。なお、通路断面寸法及び通路断面形状を同一にする場合、公差又は製造誤差の分は異なっていてもよい。
【００８５】
上述したように、冷却構造２は、複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂの圧力損失が、シャフト１０及びローターコア２０の回転に起因する遠心力を考慮した上で、それぞれ同一であればよい。このため、複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂにおいて、前記遠心力を考慮した圧力損失が同一であれば、通路距離Ｌと通路断面寸法と通路断面形状とが異なっていてもよい。しかし、通路距離Ｌと通路断面寸法と通路断面形状とが異なる場合、特定の条件の下では複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂ間における圧力損失を同一にすることができても、異なる条件で同一にすることは困難である。このため、複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂは、少なくとも通路距離Ｌを同一にし、好ましくは通路断面寸法及び通路断面形状も同一にする。このようにすれば、簡単に、かつ異なる条件において、複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂ間における圧力損失を同一にすることができるので、冷却構造２の安定性及び信頼性が向上する。特に、電動機１を建設車両に用いる場合には、運転条件が大きく変化するので、これに対応するため、通路距離Ｌ等を同一にすることが好ましい。
【００８６】
複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂは、遠心力を考慮した圧力損失を同一にするという観点から、３次元形状も同一にするとより好ましい。すなわち、第１冷却媒体通路４１Ａ、４１Ｂ、第２冷却媒体通路４２Ａ、４２Ｂ、第３冷却媒体通路４３Ａ、４３Ｂ及び第４冷却媒体通路４４Ａ、４４Ｂそれぞれの寸法及び形状を同一にすることが好ましい。形状の同一は、上述した通路断面形状を同一とすることの他、通路同士のなす角度、通路同士を接続する部分の曲がり具合等を同一とすることも含まれる。なお、同一には、公差又は製造誤差分の違いは含まれる。このようにすることで、複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂ間において、遠心力を考慮した圧力損失をより同一に近づけることができる。その結果、複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂ間における冷却媒体の流量のばらつきをさらに抑制して、軸方向におけるコイルエンド６ＣＥ及びローターコア２０の冷却ばらつきをさらに低減できる。
【００８７】
＜冷却媒体通路の変形例＞
図１８、図１９は、本実施形態に係る冷却構造が有する冷却媒体通路の変形例を示す模式図である。図１８の冷却構造２ａは、冷却媒体供給通路１１からシャフト１０の径方向外側に向かって分岐する第１冷却媒体通路４１Ａａ、４１Ｂａと、シャフト１０の軸方向に向かって延在する第２冷却媒体通路４２Ａａ、４２Ｂａと、図１５、図１６に示すローターコア２０の両方の端部２０ＴＡ、２０ＴＢに開口する放出口４０ＡＨａ、４０ＢＨｂとを有する。この冷却構造２ａは、冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂがローターコア２０の両方の端部２０ＴＡ、２０ＴＢ側で折り返さない構造である。
【００８８】
この冷却構造２ａにおいて、冷却媒体通路４０Ａａ、４０Ｂａの通路距離は、冷却媒体入口１１Ｉから第１冷却媒体通路４１Ａａ、４１Ｂａの入口までの距離（供給通路距離）と、第１冷却媒体通路４１Ａａ、４１Ｂａの長さと、第２冷却媒体通路４２Ａａ、４２Ｂａの長さとの総和である。冷却構造２ａも、上述した冷却構造２と同様に、ローターコア２０の両方の端部にそれぞれ開口する冷却媒体通路４０Ａａ、４０Ｂａの通路距離（冷却媒体入口１１Ｉからそれぞれの放出口４０ＡＨａ、４０ＢＨａまでの距離）は同一である。その結果、冷却構造２ａも、ローターコア２０及びコイルエンド６ＣＥの冷却ばらつきを抑制する効果が得られる。
【００８９】
図１９の冷却構造２ｂは、冷却媒体供給通路１１からシャフト１０の径方向外側に向かって分岐する第１冷却媒体通路４１Ａｂ、４１Ｂｂと、シャフト１０の軸方向に向かって延在する第２冷却媒体通路４２Ａｂ、４２Ｂｂと、シャフト１０の径方向外側に向かって延在する第３冷却媒体通路４３Ａｂ、４３Ｂｂと、シャフト１０の軸方向に向かって延在する第４冷却媒体通路４４Ａｂ、４４Ｂｂと、図１５、図１６に示すローターコア２０の両方の端部２０ＴＡ、２０ＴＢに開口する放出口４０ＡＨｂ、４０ＢＨｂとを有する。この冷却構造２ｂは、図１６、図１７に示す冷却構造２において、第３冷却媒体通路４３Ａ等と接続される第４冷却媒体通路４４Ａ１、４４Ａ２をいずれか１つにしたものである。
【００９０】
この冷却構造２ｂにおいて、冷却媒体通路４０Ａｂ、４０Ｂｂの通路距離は、冷却媒体入口１１Ｉから第１冷却媒体通路４１Ａｂ、４１Ｂｂの入口までの距離（供給通路距離）と、第１冷却媒体通路４１Ａｂ、４１Ｂｂの長さと、第２冷却媒体通路４２Ａｂ、４２Ｂｂの長さと、第３冷却媒体通路４３Ａｂ、４３Ｂｂの長さと、第４冷却媒体通路４４Ａｂ、４４Ｂｂの長さとの総和である。冷却構造２ｂも、上述した冷却構造２、２ａと同様に、ローターコア２０の両方の端部にそれぞれ開口する冷却媒体通路４０Ａｂ、４０Ｂｂの通路距離（冷却媒体入口１１Ｉからそれぞれの放出口４０ＡＨｂ、４０ＢＨｂまでの距離）は同一である。その結果、冷却構造２ａも、ローターコア２０及びコイルエンド６ＣＥの冷却ばらつきを抑制する効果が得られる。
【００９１】
＜冷却構造の第１変形例＞
図２０は、本実施形態の第１変形例に係る電動機の冷却構造及び前記電動機の冷却構造を備えた電動機を示す断面図である。本変形例の冷却構造２ｃ及び電動機１ｃは、上述した冷却構造２及び電動機１と同様であるが、冷却媒体供給通路１１から分岐する冷却媒体通路４０Ａｃ、４０Ｂｃの構造が異なる。他の構造は、上述した冷却構造２及び電動機１と同様なので説明を省略する。
【００９２】
冷却媒体通路４０Ａｃ、４０Ｂｃは、冷却媒体供給通路１１から分岐して、第３冷却媒体通路４３Ａ、４３Ｂ（連結部３２Ａ、３２Ｂ）と接続する分岐通路４６Ａ、４６Ｂを有している。分岐通路４６Ａは、シャフト１０の径方向外側かつ一端部１０Ｃに向かって斜めに延在し、分岐通路４６Ｂは、シャフト１０の径方向外側かつ他端部１０Ｒに向かって斜めに延在する。このような構造であっても、ローターコア２０及びコイルエンド６ＣＥの冷却ばらつきを抑制する効果が得られる。
【００９３】
＜冷却構造の第２変形例＞
図２１は、本実施形態の第２変形例に係る電動機の冷却構造及び前記電動機の冷却構造を備えた電動機を示す断面図である。本変形例の冷却構造２ｄ及び電動機１ｄは、上述した冷却構造２及び電動機１と同様であるが、冷却媒体通路４０Ａｄ、４０Ｂｄが有する第２冷却媒体通路４２Ａｄ、４２Ｂｄをローターコア２０ｄに設けた点が異なる。他の構造は、上述した冷却構造２及び電動機１と同様なので説明を省略する。
【００９４】
ローターコア２０ｄの内周部は、第１冷却媒体通路４１Ａ、４１Ｂがシャフト１０に開口する部分から、第３冷却媒体通路４３Ａ、４３Ｂ（連結部３２Ａ、３２Ｂ）の入口まで、径方向外側に向かって一部が除去されて凹部２６Ａ、２６Ｂを形成している。この部分が、第２冷却媒体通路４２Ａｄ、４２Ｂｄになる。なお、第２冷却媒体通路４２Ａｄ、４２Ｂｄ等をローターコア２０ｄの内部に形成してもよい。この冷却構造２ｄは、第２冷却媒体通路４２Ａｄ、４２Ｂｄを形成するために、シャフト１０の表面に溝を設ける必要はない。このような構造であっても、ローターコア２０及びコイルエンド６ＣＥの冷却ばらつきを抑制する効果が得られる。
【００９５】
以上、本実施形態及びその変形例は、電動機を冷却媒体で冷却するにあたって、複数の冷却媒体通路の通路距離Ｌを同一とし、かつ電動機のシャフトと平行な方向の冷却媒体通路は冷却媒体を分岐させないようにしてある。このようにすることで、それぞれの冷却媒体通路の圧力損失をほぼ一定にすることができるので、それぞれの冷却通路を通過する冷却媒体の流量をほぼ一定にすることができる。その結果、本実施形態及びその変形例は、ローターコア及びコイル（特にコイルエンド）の冷却ばらつきを抑制して、電動機の性能低下を抑制することができる。また、本実施形態及びその変形例は、電動機を安定して運転させることができる。さらに、電動機のシャフトと平行な方向の冷却媒体通路は冷却媒体を分岐させないので、シャフトと平行な方向の力を受けた場合でも、前記力に起因する冷却媒体の流量ばらつきを低減することができる。その結果、シャフトと平行な方向の力を受ける機会が多い電動機であっても、それぞれの冷却通路を通過する冷却媒体の流量ばらつきを低減して、ローターコア及びコイル（特にコイルエンド）の冷却ばらつきを抑制できる。
【符号の説明】
【００９６】
１、１ｃ、１ｄ 電動機
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ 電動機の冷却構造（冷却構造）
３ 筐体
３Ｒ 反シャフト取り出し側部材
３Ｓ 側部
３Ｔ シャフト取り出し側部材
４Ａ、４Ｂ 軸受
６ ステーター
６Ｃ コイル
６ＣＥ コイルエンド
６Ｙ ステーターコア
７Ｂ 冷却媒体回収通路
７Ｔ コイルエンド冷却用通路
８ ポンプ
１０ シャフト
１０Ｃ 一端部
１０Ｒ 他端部
１１ 冷却媒体供給通路
１１Ｉ 冷却媒体入口
１５Ａ、１５Ｂ 溝
２０、２０ｄ ローターコア
２０ＴＡ、２０ＴＢ 端部
２１ 鋼板
２２ 磁石保持孔
２３ 磁石
２４ 貫通孔
３０Ａ、３０Ｂ バランスプレート
３１Ａ、３１Ｂ 冷却媒体出口
３２Ａ、３２Ｂ 連結部
４０ＡＨ、４０ＢＨ、４０ＡＨ１、４０ＢＨ１、４０ＡＨａ、４０ＡＨｂ、 放出口
４０Ａ、４０Ａｃ、４０Ａｄ、４０Ｂ、４０Ｂｃ、４０Ｂｄ 冷却媒体通路
４１Ａ、４１Ａａ、４１Ａｂ、４１Ｂ、４１Ｂａ、４１Ｂｂ 第１冷却媒体通路
４２Ａ、４２Ａａ、４２Ａｂ、４２Ａｄ、４２Ｂ、４２Ｂａ、４２Ｂｂ、４２Ｂｄ 第２冷却媒体通路
４３Ａ、４３Ａｂ、４３Ｂ、４３Ｂｂ 第３冷却媒体通路
４４Ａ、４４Ａ１、４４Ａ２、４４Ａｂ、４４Ｂ、４４Ｂ１、４４Ｂ２、４４Ｂｂ 第４冷却媒体通路
４６Ａ、４６Ｂ 分岐通路
１００ ホイールローダ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機を油で冷却する電動機の冷却構造及び電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機は様々な用途に用いられるが、ステーターが有するコイルのジュール発熱及びローターのコアに発生する渦電流損失及びヒステリシス損失等によって発熱する。特に、電動機の出力が大きくなると、それにともなって電動機に供給される電流も大きくなることから、電動機の発熱も増加する。電動機の発熱量が大きくなると、電動機の性能が低下するので、電動機を冷却する必要がある。例えば、特許文献１には、油等の冷却媒体を用いて電動機を冷却する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１８２３７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されたモータ（電動機）の冷却回路は、ロータシャフトの軸方向油路から、複数の径方向油路とコアの複数の軸方向油路とに冷却媒体として油を流す。特許文献１に記載されたモータの冷却回路は、ロータシャフトの軸方向油路の入口と、それぞれの径方向油路の入口との距離が異なるため、それぞれの径方向油路及びローターの軸方向油路を流れる油の流量が不均一となり、冷却対象であるローター及びステーターのコイル等の冷却ばらつきが大きくなるおそれがある。本発明は、冷却媒体で電動機を冷却する場合に、冷却対象の冷却ばらつきを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、動力を伝達するシャフト及び前記シャフトの外側に取り付けられるローターコアを有する電動機を冷却媒体で冷却するにあたって、前記軸方向に向かって前記シャフトの内部に延在して冷却媒体を通過させる冷却媒体供給通路と、前記冷却媒体供給通路から分岐して、前記軸方向に対しては前記冷却媒体を分岐させないで前記冷却媒体を流しながら前記ローターコアを冷却した後、前記ローターコアの表面に開口した放出口から前記冷却媒体を放出させる複数の冷却媒体通路と、を含み、前記冷却媒体供給通路に前記冷却媒体が流入する冷却媒体入口から前記放出口までの距離が、前記複数の冷却媒体通路の間で同一であることを特徴とする電動機の冷却構造である。
【０００６】
本発明の望ましい態様として、前記放出口は、前記ローターコアの両方の端部側に開口することが好ましい。
【０００７】
本発明の望ましい態様として、前記冷却媒体供給通路からは、偶数個の前記冷却媒体通路が分岐することが好ましい。
【０００８】
本発明の望ましい態様として、前記複数の冷却媒体通路が前記冷却媒体供給通路から分岐する位置は、それぞれ前記軸方向における前記ローターコアの中央部であることが好ましい。
【０００９】
本発明の望ましい態様として、前記複数の冷却媒体通路は、前記冷却媒体の流れ方向と平行な平面で前記冷却媒体通路を切った場合の寸法及び形状がそれぞれ同一であることが好ましい。
【００１０】
本発明の望ましい態様として、前記シャフトは、前記軸方向に延在する溝を表面に有し、前記冷却媒体通路の一部は、前記溝と前記ローターコアとの間に形成されることが好ましい。
【００１１】
本発明の望ましい態様として、前記ローターコアは、前記軸方向に向かって貫通する貫通孔を有し、前記溝と前記貫通孔とは、前記ローターコアの端部で接続されることが好ましい。
【００１２】
本発明の望ましい態様として、前記ローターコアは、前記軸方向に向かって貫通し、磁石を保持する磁石保持孔を有することが好ましい。
【００１３】
本発明の望ましい態様として、前記ローターコアの端部に設けられて前記複数の鋼板に前記軸方向の圧縮力を与えるバランスプレートは、前記溝と前記貫通孔とを接続する連結部を有することが好ましい。
【００１４】
本発明の望ましい態様として、前記複数の冷却媒体通路は、前記冷却媒体供給通路から前記シャフトの径方向外側に分岐する第１冷却媒体通路と、前記第１冷却媒体通路と接続して前記軸方向に延在する第２冷却媒体通路と、前記第２冷却媒体通路と接続する前記連結部と、を含むことが好ましい。
【００１５】
本発明の望ましい態様として、前記ローターコアの端部に設けられているバランスプレートは、前記溝と前記貫通孔とを接続する連結部を有することが好ましい。
【００１６】
本発明の望ましい態様として、前記ローターコアが取り付けられた前記シャフト及び前記ローターコアの外側に配置されるステーター６を内部に格納する筐体は、前記ステーターが有するコイルのコイルエンドと対向する部分に、コイルエンド冷却用通路を有するが好ましい。
【００１７】
本発明の望ましい態様として、前記シャフトは、前記シャフトを回転可能に支持する２つの軸受を有し、前記冷却媒体通路は、前記シャフトの表面であって、一方の前記軸受よりも前記シャフトの一端部側に開口する第１の冷却媒体放出通路と、前記シャフトの表面であって、他方の前記軸受よりも前記シャフトの他端部側に開口する第２の冷却媒体放出通路と、を有するが好ましい。
【００１８】
本発明は、動力を伝達するシャフト及び前記シャフトの外側に取り付けられるローターコアを有する電動機を冷却媒体で冷却するにあたって、前記シャフト内を前記軸方向に向かって延在する冷却媒体供給通路と、前記軸方向における前記ローターコアの中央部に対応する位置で、前記冷却媒体供給通路から前記シャフトの径方向外側に向かって延在し、かつ前記冷却媒体供給通路に直交する第１冷却媒体通路、前記シャフトの表面に形成された前記軸方向に延在する溝と、前記ローターコアとで囲まれる空間によって形成され、かつ前記空間が前記第１の冷却媒体通路と接続する第２冷却媒体通路、前記ローターコアの端部に設けられるバランスプレートに設けられて、前記第２冷却媒体通路と接続する第３冷却媒体通路、前記ローターコアを前記軸方向に向かって貫通し、かつ前記第３冷却媒体通路と接続する第４冷却媒体通路、及び前記ローターコアの端部に前記第４冷却媒体通路が開口した放出口を有する複数の冷却媒体通路と、を含み、前記冷却媒体供給通路に前記冷却媒体が流入する冷却媒体入口から前記ローターコアの一方の端部に開口する前記冷却媒体通路の放出口までの距離と、前記冷却媒体供給通路に前記冷却媒体が流入する冷却媒体入口から前記ローターコアの他方の端部に開口する前記冷却媒体通路の放出口までの距離とは同一であることを特徴とする。
【００１９】
本発明は、前記電動機の冷却構造を備えることを特徴とする電動機である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、冷却媒体で電動機を冷却する場合に、冷却対象の冷却ばらつきを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、ホイールローダを示す説明図である。
【図２】図２は、ホイールローダの駆動系を示す模式図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る電動機の冷却構造及び前記電動機の冷却構造を備えた電動機を示す断面図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る電動機が備えるシャフト及びローターコアを、シャフトの入出力側から見た状態を示す正面図である。
【図５】図５は、本実施形態に係る電動機が備えるシャフト及びローターコアの側面図である。
【図６】図６は、図４のＡ−Ａ矢視図である。
【図７】図７は、図６に示す溝の拡大図である。
【図８】図８は、図４のＢ−Ｂ矢視図である。
【図９】図９は、図８に示す溝の拡大図である。
【図１０】図１０は、図５のＣ−Ｃ矢視図である。
【図１１】図１１は、図５のＤ−Ｄ矢視図である。
【図１２】図１２は、図５のＥ−Ｅ矢視図である。
【図１３】図１３は、本実施形態に係る電動機が備えるローターコアの拡大図である。
【図１４】図１４は、本実施形態に係る冷却構造及び冷却媒体通路を示す図である。
【図１５】図１５は、本実施形態に係る冷却構造及び冷却媒体通路を示す図である。
【図１６】図１６は、冷却媒体供給通路及び冷却媒体通路を示す斜視図である。
【図１７】図１７は、冷却媒体供給通路及び冷却媒体通路の配置を示す模式図である。
【図１８】図１８は、本実施形態に係る冷却構造が有する冷却媒体通路の変形例を示す模式図である。
【図１９】図１９は、本実施形態に係る冷却構造が有する冷却媒体通路の変形例を示す模式図である。
【図２０】図２０は、本実施形態の第１変形例に係る電動機の冷却構造及び前記電動機の冷却構造を備えた電動機を示す断面図である。
【図２１】図２１は、本実施形態の第２変形例に係る電動機の冷却構造及び前記電動機の冷却構造を備えた電動機を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００２３】
電動機は、ステーターが有するコイルのジュール発熱及びローターコアの渦電流損失及びヒステリシス損失等によって発熱する。本実施形態に係る電動機の冷却構造（以下、必要に応じて冷却構造という）は、電動機のシャフト内に設けられた冷却媒体供給通路から分岐して冷却媒体を流し、複数の鋼板を積層したローターコアの表面から放出させる複数の冷却媒体通路の圧力損失が、シャフト及びローターコアの回転に起因する遠心力を考慮した上で、それぞれ同一（公差、製造誤差を含む）になっている。このような構造により、本実施形態に係る冷却構造は、冷却媒体を用いてローターコア、磁石及びコイル（特にコイルエンド）を冷却する。次に、本実施形態に係る冷却構造を備えた電動機の構造を説明する。本実施形態に係る電動機は、前記冷却構造を備えている。本実施形態に係る冷却構造及び電動機は、建設車両に好適である。まず、本実施形態に係る電動機を適用した建設車両の一例としてホイールローダを説明する。
【００２４】
＜ホイールローダ＞
図１は、ホイールローダを示す説明図である。ホイールローダ１００は、車体１０１と、車体１０１の前部に装着されたリフトアーム（作業機）１０２と、リフトアーム１０２の先端に取り付けられたバケット（作業機）１０３と、車体１０１を支持しながら回転して車体１０１を走行させる２本の前輪１０４Ｆ及び２本の後輪１０４Ｒと、車体１０１の上部に搭載されたキャブ１０５と、を備えている。
【００２５】
図２は、ホイールローダの駆動系を示す模式図である。本実施形態において、ホイールローダ１００は、動力発生源として、ディーゼルエンジン又はガソリンエンジン等の内燃機関１０６と、電動機１とを有する。このように、ホイールローダ１００の駆動方式は、いわゆるハイブリッド方式である。本実施形態において、ホイールローダ１００は、内燃機関１０６と、電動機１とを有している。内燃機関１０６及び電動機１の出力は、変速装置１０７に入力される。変速装置１０７は、内燃機関１０６及び電動機１の出力を合成した後、前輪側プロペラシャフト１０８Ｆ及び後輪側プロペラシャフト１０８Ｒへ出力する。前輪側プロペラシャフト１０８Ｆの出力は、前輪側デファレンシャルギア１０９Ｆ及び前輪側ドライブシャフト１１０Ｆを介して２本の前輪１０４Ｆに伝達される。また、後輪側プロペラシャフト１０８Ｒの出力は、後輪側デファレンシャルギア１０９Ｒ及び後輪側ドライブシャフト１１０Ｒを介して２本の後輪１０４Ｒに伝達される。このように、内燃機関１０６及び電動機１の出力は前輪１０４Ｆ及び後輪１０４Ｒに伝達されて、ホイールローダ１００を走行させる。ホイールローダ１００の運転時においては、電動機１の出力又は内燃機関１０６の出力のみが変速装置１０７に伝達されるような場合もある。すなわち、ホイールローダ１００の運転時においては、常に電動機１の出力及び内燃機関１０６の出力が変速装置１０７へ伝達される訳ではない。また、電動機１は１台に限定されるものではなく、複数台であってもよい。さらに、ホイールローダ１００は、電動機１の動作（力行又は回生）を制御するインバータと、電動機１の回生によって得られたエネルギー（電力）を蓄えるキャパシタ又は二次電池等の蓄電装置とを有している。なお、本実施形態において、ホイールローダ１００は、内燃機関を有さずに蓄電装置の電力によって電動機１を駆動源とする電動車両（建設車両）であってもよい。すなわち、本実施形態に係る電動機の冷却構造は、ハイブリッド車両、電動車両を問わずに適用できる。
【００２６】
本実施形態において、電動機１及び内燃機関１０６は横置きされている。すなわち、電動機１及び内燃機関１０６の動力伝達軸が、ホイールローダ１００の直進時における進行方向と直交するように、より具体的には、前輪側プロペラシャフト１０８Ｆ後輪側プロペラシャフト１０８Ｒと直交するように、電動機１及び内燃機関１０６が配置される。なお、電動機１及び内燃機関１０６の配置は横置きに限定されるものではなく、縦置き、すなわち、電動機１及び内燃機関１０６の動力伝達軸が、前輪側プロペラシャフト１０８Ｆ後輪側プロペラシャフト１０８Ｒと平行になるように配置されていてもよい。次に、本実施形態に係る冷却構造及び電動機について説明する。
【００２７】
＜冷却構造及び電動機＞
図３は、本実施形態に係る電動機の冷却構造及び前記電動機の冷却構造を備えた電動機を示す断面図である。電動機１は、冷却構造２と、筐体３と、動力伝達軸としてのシャフト１０と、ローターコア２０と、ステーター６とを含んでいる。シャフト１０は、電動機１の発生する動力を電動機１の外部に出力したり、電動機１を発電機として用いる場合に電動機１へ動力を入力したりする。シャフト１０は、外周部にローターコア２０が取り付けられる。ローターコア２０は円板形状の鋼板（電磁鋼板）２１を積層した円筒形状の構造体である。ローターコア２０の外側には、ステーター６が配置される。ステーター６は、ローターコア２０の外側に配置される。本実施形態において、後述するように、ローターコア２０は、内部に複数の永久磁石を埋め込んでいる。このように、本実施形態において、電動機１は、ＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）であるが、ＳＰＭ（Surface Permanent Magnet）であってもよい。ステーター６は、ステーターコア６Ｙとコイル６Ｃとを有する構造体であり、ステーターコア６Ｙにコイル６Ｃが巻き付けられている。コイル６Ｃのステーターコア６Ｙから突出した部分が、コイルエンド６ＣＥである。ステーターコア６Ｙは、複数の鋼板（電磁鋼板）を積層した構造体である。なお、電動機１は、永久磁石を有さない電動機、例えば、誘導電動機等であってもよい。すなわち、冷却構造２は、電動機１が磁石を有するか否かに関わらず適用することができる。
【００２８】
筐体３は、ローターコア２０が取り付けられたシャフト１０及びステーター６を内部に格納する。筐体３は、円板形状のシャフト取り出し側部材３Ｔと、円筒形状の側部３Ｓと、円板形状の反シャフト取り出し側部材３Ｒとを有する。シャフト取り出し側部材３Ｔと、側部３Ｓと、反シャフト取り出し側部材３Ｒとで囲まれる空間が、筐体３の内部になる。シャフト取り出し側部材３Ｔは、シャフト１０を筐体３の外部に取り出すための貫通孔３ＨＡを有する。筐体３の内部に格納されたシャフト１０は、貫通孔３ＨＡから取り出される。本実施形態において、シャフト取り出し側部材３Ｔと側部３Ｓとは、例えば、鋳造等により一体成形されるが、両者を別部材とするとともにねじ等の締結部材で両者を結合してもよい。反シャフト取り出し側部材３Ｒは、シャフト取り出し側部材３Ｔとは反対側における側部３Ｓの端部に取り付けられる。反シャフト取り出し側部材３Ｒは、ねじ等の締結部材によって側部３Ｓに取り付けられる。
【００２９】
筐体３の側部３Ｓの内周部には、ステーター６が取り付けられる。ステーター６は、環状の構造体であり、側部３Ｓの内周部全周に渡って取り付けられる。ステーター６の内周側には、シャフト１０を取り付けたローターコア２０が配置される。シャフト１０は、両側にそれぞれ軸受４Ａ、４Ｂが取り付けられている。２つの軸受４Ａ、４Ｂは、筐体３に取り付けられており、シャフト１０を回転可能に支持している。より具体的には、軸受４Ａがシャフト取り出し側部材３Ｔに取り付けられ、軸受４Ｂが反シャフト取り出し側部材３Ｒに取り付けられる。このような構造により、筐体３は、軸受４Ａ、４Ｂを介してシャフト１０を回転可能に支持している。そして、シャフト１０は、回転中心軸Ｚｒを中心として回転する。
【００３０】
シャフト１０は、一端部１０Ｃがシャフト取り出し側部材３Ｔの貫通孔３ＨＡから突出する。シャフト１０の一端部１０Ｃ側には、例えば、ギヤ又は継手等が取り付けられる。このような構造により、前記ギヤ又は前記継手等を介して、シャフト１０から電動機１の動力を取り出したり、電動機１に動力を入力して電動機１から電力を発生させたりする。シャフト１０の一端部１０Ｃ側が、シャフト１０の入出力側になる。
【００３１】
シャフト１０と筐体３との間には、封止部材５Ａ、５Ｂが設けられる。また、シャフト１０と筐体３との間には、シャフト１０の回転数を検出する回転数センサ５Ｉが設けられる。なお、回転数センサ５Ｉは、軸受４Ｂと封止部材５Ｂとの間に配置される。封止部材５Ａは、シャフト取り出し側部材３Ｔの貫通孔３ＨＡであって、軸受４Ａとシャフト１０の一端部１０Ｃとの間に取り付けられる。封止部材５Ｂは、軸受４Ｂよりもシャフト１０の他端部１０Ｒ側に配置されるとともに、反シャフト取り出し側部材３Ｒの貫通孔３ＨＢに取り付けられる。本実施形態において、電動機１は、冷却媒体（例えば、油）によって内部が冷却されるとともに軸受４Ａ、４Ｂが潤滑されるので、シャフト１０から筐体３の外部に漏れる前記冷却媒体を抑制するため、封止部材５Ａ、５Ｂが筐体３とシャフト１０との間に設けられる。また、軸受４Ｂと封止部材５Ｂとの間には、封止部材としてのオイルシール５Ｃが設けられる。
【００３２】
ローターコア２０は、複数の鋼板２１がシャフト１０に取り付けられ、積層された構造体である。複数の鋼板２１がシャフト１０に取り付けられた状態において、前記複数の鋼板２１が積層される方向（積層方向）は、シャフト１０の軸方向、すなわち、回転中心軸Ｚｒと平行な方向である。積層方向におけるローターコア２０の両端部には、バランスプレート３０Ａ、３０Ｂが設けられる。なお、バランスプレート３０Ａ、３０Ｂは、環状の部材であり、シャフト１０の外周部に取り付けられる。前記複数の鋼板２１が積層されたローターコア２０は、２つのバランスプレート３０Ａ、３０Ｂで挟持される。一方のバランスプレート３０Ａ側において、シャフト１０は、バランスプレート３０Ａの内径よりも外径が大きくなっているローターコア固定部１４を有する。このため、シャフト１０の他端部１０Ｒ側からシャフト１０に取り付けられたバランスプレート３０Ａは、ローターコア固定部１４に接すると、それ以上の移動が規制される。バランスプレート３０Ａ、ローターコア２０、バランスプレート３０Ｂを、この順にシャフト１０へ取り付け、ローターコア固定ナット１３をシャフト１０にねじ込むことにより、ローターコア２０がシャフト１０に取り付けられる。この状態において、バランスプレート３０Ａ、３０Ｂは、ローターコア２０、すなわち、積層された前記複数の鋼板２１に圧縮力を与えている。バランスプレート３０Ａ、３０Ｂの直径は、鋼板２１の直径と同一又は鋼板２１の直径よりも小さくなっている。
【００３３】
シャフト１０は、電動機１を内部から冷却するための冷却媒体を通過させるための冷却媒体供給通路１１を有している。本実施形態において、冷却媒体供給通路１１は、回転中心軸Ｚｒに沿って設けられる。冷却媒体供給通路１１は、回転中心軸Ｚｒ上に設けられていることが好ましい。また、シャフト１０を中空シャフトとし、シャフト１０内にさらに別のシャフトを貫通させるような構造であってもよい。この場合、シャフト１０と、シャフト１０内を貫通する別のシャフトとの間に形成される空間を、冷却媒体供給通路１１とすることができる。冷却媒体供給通路１１は、シャフト１０の内部であって、他端部１０Ｒからシャフト１０の軸方向、すなわち、回転中心軸Ｚｒ方向に向かって延在している。このため、シャフト１０の他端部１０Ｒには、冷却媒体が冷却媒体供給通路１１へ流入する冷却媒体入口１１Ｉが設けられる。このように、シャフト１０の他端部１０Ｒ側は、冷却媒体入口側になる。
【００３４】
本実施形態において、冷却媒体供給通路１１は、シャフト１０の軸方向に向かって途中まで設けられる。冷却媒体供給通路１１は、シャフト１０の径方向外側に向かって延在する冷却媒体放出通路１２Ａ、１２Ｂを有している。冷却媒体放出通路１２Ａ、１２Ｂは、冷却媒体供給通路１１に開口している。冷却媒体放出通路（第１の冷却媒体放出通路）１２Ａは、シャフト１０の表面１０Ｓであって、一方の軸受４Ａよりもシャフト１０の一端部１０Ｃ側に開口する。冷却媒体放出通路（第２の冷却媒体放出通路）１２Ｂは、シャフト１０の表面１０Ｓであって、他方の軸受４Ｂよりもシャフト１０の他端部１０Ｒ側に開口する。このような構造により、冷却媒体放出通路１２Ａ、１２Ｂは、冷却媒体供給通路１１とシャフト１０の表面１０Ｓとを連通する。冷却媒体供給通路１１に供給された冷却媒体は、冷却媒体放出通路１２Ａ、１２Ｂから放出されて、後述する冷却媒体回収通路７Ｂへ流れる途中で軸受４Ａ、４Ｂを冷却及び潤滑する。なお、電動機１は、冷却媒体放出通路１２Ａ、１２Ｂを必ずしも有していなくてもよい。
【００３５】
冷却媒体供給通路１１からは、複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂが分岐している。なお、図３はシャフト１０の回転中心軸Ｚｒと平行かつ回転中心軸Ｚｒを含む平面でシャフト１０を切った場合の断面を示しているが、説明の便宜上、同一断面に複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂが現れている。しかし、実際は、後述するように、冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂは、回転中心軸Ｚｒを中心とした中心角が９０度異なる平面でシャフト１０を切った場合のそれぞれの断面に現れる。
【００３６】
複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂは、冷却媒体供給通路１１から分岐して、シャフト１０の軸方向に対しては冷却媒体を分岐させず一方向に流しながらローターコア２０を冷却した後、ローターコア２０の表面に開口した放出口４０ＡＨ、４０ＢＨから冷却媒体を放出させる。そして、複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂは、冷却媒体供給通路１１に前記冷却媒体が流入する冷却媒体入口１１Ｉから放出口４０ＡＨ、４０ＢＨまでの距離（通路距離）が同一である。冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂについては、後に詳述する。放出口４０ＡＨ、４０ＢＨから放出された冷却媒体は、バランスプレート３０Ｂ、３０Ａが有する冷却媒体出口３１Ｂ、３１Ａから筐体３の内部に流出する。ローターコア２０が回転している場合、前記回転に起因する遠心力によって、冷却媒体出口３１Ｂ、３１Ａから流出した冷却媒体は、ローターコア２０の径方向外側に飛ばされる。そして、前記径方向外側に飛ばされた冷却媒体は、コイルエンド６ＣＥを冷却する。
【００３７】
筐体３の側部３Ｓには、冷却媒体回収通路７Ｂが設けられている。冷却媒体回収通路７Ｂは、電動機１が使用される状態において、下方（重力の作用する方向側であり、図３においては矢印Ｇで示す方向側）に設けられる。例えば、電動機１が図１に示すホイールローダ１００に搭載される場合、ホイールローダ１００が水平面に接地している状態を電動機１が使用される状態であるとして、その状態において下方となる位置に冷却媒体回収通路７Ｂが設けられる。
【００３８】
本実施形態において、筐体３は、コイルエンド６ＣＥと対向し、かつ冷却媒体回収通路７Ｂを避けた部分に、コイルエンド冷却用通路７Ｔを有している。そして、コイルエンド冷却用通路７Ｔからもコイルエンド６ＣＥに冷却媒体を供給して、コイルエンド６ＣＥを冷却している。なお、コイルエンド冷却用通路７Ｔは必ずしも設ける必要はなく、例えば、電動機１又は電動機１の搭載対象等の仕様又は運転条件に応じてコイルエンド冷却用通路７Ｔを筐体３に設けるか否かが決定される。コイルエンド冷却用通路７Ｔは、シャフト１０の回転中心軸Ｚｒが鉛直方向（重力の作用方向）と直交するように電動機を配置した場合に、上方（鉛直方向とは反対側）に配置されることが好ましく、より好ましくは最上方（すなわちトップの位置）に配置されるのがよい。
【００３９】
本実施形態において、冷却媒体は、冷却媒体循環手段であるポンプ８によって電動機１に供給されるとともに、電動機１を冷却等した後は、ポンプ８によって吸引される。ポンプ８の吸引口は、第１冷却媒体配管ＣＬ１によって冷却媒体回収通路７Ｂと接続される。また、ポンプ８の吐出口は、第２冷却媒体配管ＣＬ２によって電動機１と接続される。本実施形態において、第２冷却媒体配管ＣＬ２は、シャフト側供給配管ＣＬＡとコイルエンド側供給配管ＣＬＢとに分岐する。前者は冷却媒体供給通路１１の冷却媒体入口１１Ｉに接続され、後者はコイルエンド冷却用通路７Ｔに接続されて、それぞれの接続対象にポンプ８から吐出された冷却媒体を供給する。
【００４０】
本実施形態において、冷却構造２は、冷却媒体供給通路１１と、複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂとを含んでいる。ポンプ８から吐出された冷却媒体は、第２冷却媒体配管ＣＬ２を通って一部がシャフト側供給配管ＣＬＡに、残りがコイルエンド側供給配管ＣＬＢに流れる。シャフト側供給配管ＣＬＡに流れた冷却媒体は、冷却媒体入口１１Ｉを通ってから、一部がそれぞれの冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂに流入する。そして、冷却媒体は、冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂを通過する過程でローターコア２０を冷却し、放出口４０ＡＨ、４０ＢＨから筐体３の内部に放出される。筐体３の内部に放出された冷却媒体は、ローターコア２０の遠心力によってコイルエンド６ＣＥに到達し、これを冷却する。冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂに流入しなかった冷却媒体は、冷却媒体放出通路１２Ａ、１２Ｂから放出されて軸受４Ａ、４Ｂを冷却及び潤滑する。コイルエンド側供給配管ＣＬＢに流れた冷却媒体は、コイルエンド冷却用通路７Ｔに流入した後、コイルエンド６ＣＥに供給されてこれを冷却する。冷却媒体出口３１Ｂ、３１Ａから流出した冷却媒体によるコイルエンド６ＣＥの冷却が不十分になりやすい運転条件で電動機１が運転されている場合でも、コイルエンド冷却用通路７Ｔにより、コイルエンド６ＣＥを冷却することができる。このため、コイルエンド冷却用通路７Ｔは、様々な運転条件においても安定して電動機１を運転させることができる。
【００４１】
コイルエンド６ＣＥを冷却した冷却媒体と軸受４Ａ、４Ｂを冷却及び潤滑した冷却媒体とは、重力の作用により、筐体３の下方に流れる。この冷却媒体は、冷却媒体回収通路７Ｂを通って筐体３の外部へ排出される。筐体３の外部に排出された冷却媒体は、第１冷却媒体配管ＣＬ１を通ってポンプ８に吸引される。ポンプ８は、吸引した冷却媒体を第２冷却媒体配管ＣＬ２に吐出する。このように、冷却構造２においては、ポンプ８を用いて、電動機１と、第１冷却媒体配管ＣＬ１、第２冷却媒体配管ＣＬ２、シャフト側供給配管ＣＬＡ及びコイルエンド側供給配管ＣＬＢとの間で冷却媒体を循環させる。そして、冷却構造２は、上述したローターコア２０及びコイルエンド６ＣＥの冷却と、軸受４Ａ、４Ｂの潤滑及び冷却とを繰り返す。なお、第１冷却媒体配管ＣＬ１及び第２冷却媒体配管ＣＬ２に、冷却媒体中の異物を除去するフィルタを、また、第１冷却媒体配管ＣＬ１に、及びローターコア２０及びコイルエンド６ＣＥを冷却して昇温した冷却媒体を冷却するクーラーを設けてもよい。なお、コイルエンド冷却用通路７Ｔに冷却媒体を供給する手段は、上述したような冷却媒体の循環構造の他に、ポンプ８とは異なる冷却媒体の供給ポンプを新たに設けて、コイルエンド冷却用通路７Ｔに冷却媒体を供給する循環構造であってもよい。すなわち、電動機１は、コイルエンド冷却用通路７Ｔ専用の冷却回路を有していてもよい。次に、電動機１の構成要素についてより詳細に説明する。
【００４２】
＜シャフト及びローターコア＞
図４は、本実施形態に係る電動機が備えるシャフト及びローターコアを、シャフトの入出力側から見た状態を示す正面図である。図５は、本実施形態に係る電動機が備えるシャフト及びローターコアの側面図である。図４、図５は、後述する図６、図８、図１０から図１２に現れる断面を示すためのものである。図６は、図４のＡ−Ａ矢視図であり、図７は、図６に示す溝の拡大図である。図８は、図４のＢ−Ｂ矢視図であり、図９は、図８に示す溝の拡大図である。図１０は、図５のＣ−Ｃ矢視図であり、図１１は、図５のＤ−Ｄ矢視図である。図１２は、図５のＥ−Ｅ矢視図である。図１３は、本実施形態に係る電動機が備えるローターコアの拡大図である。
【００４３】
図６に示すように、冷却媒体供給通路１１からは、径方向外側に延在する２本の第１冷却媒体通路４１Ａ、４１Ａが分岐している。本実施形態において、第１冷却媒体通路４１Ａ、４１Ｂは、それぞれの中心軸が回転中心軸Ｚｒと直交している。このため、第１冷却媒体通路４１Ａ、４１Ｂは、シャフト１０が有する冷却媒体供給通路１１に対して９０度曲がった方向に分岐する。このような構造により、２本の第１冷却媒体通路４１Ａ、４１Ａは、シャフト１０の径方向外側に向かって延在する。なお、第１冷却媒体通路４１Ａ、４１Ｂの中心軸と回転中心軸Ｚｒとのなす角度は９０度以外であってもよい。
【００４４】
シャフト１０の表面１０Ｓには、シャフト１０の軸方向に延在する２本の溝１５Ａ、１５Ａが形成されている。すなわち、シャフト１０は、軸方向に延在する溝１５Ａ、１５Ａを有している。図６、図７に示すように、第１冷却媒体通路４１Ａ、４１Ａは、それぞれ溝１５Ａ、１５Ａ内に開口する。なお、溝１５Ａ、１５Ａは、シャフト１０の一端部１０Ｃに向かって延在している。第１冷却媒体通路４１Ａは、図３に示す冷却媒体通路４０Ａの一部である。また、シャフト１０にローターコア２０が取り付けられると、溝１５Ａとローターコア２０とで囲まれる空間が第２冷却媒体通路４２Ａとなる。すなわち、第２冷却媒体通路４２Ａは、シャフト１０の軸方向に延在する。第２冷却媒体通路４２Ａも、図３に示す冷却媒体通路４０Ａの一部である。
【００４５】
図８には、回転中心軸Ｚｒを中心とした中心角が図６とは９０度異なる平面でシャフト１０を切った場合の断面が現れている。図８に示すように、冷却媒体供給通路１１からは、径方向外側に延在する２本の第１冷却媒体通路４１Ｂ、４１Ｂが分岐している。シャフト１０の表面１０Ｓには、シャフト１０の軸方向に延在する２本の溝１５Ｂ、１５Ｂが形成されている。すなわち、シャフト１０は、軸方向に延在する溝１５Ｂ、１５Ｂを有している。図８、図９に示すように、第１冷却媒体通路４１Ｂ、４１Ｂは、それぞれ溝１５Ｂ、１５Ｂ内に開口する。なお、溝１５Ｂ、１５Ｂは、上述した溝１５Ａ、１５Ａとは異なり、シャフト１０の他端部１０Ｒに向かって延在している。第１冷却媒体通路４１Ｂは、図３に示す冷却媒体通路４０Ｂの一部である。また、シャフト１０にローターコア２０が取り付けられると、溝１５Ｂとローターコア２０とで囲まれる空間が第２冷却媒体通路４２Ｂとなる。すなわち、第２冷却媒体通路４２Ｂは、シャフト１０の軸方向に延在する。第２冷却媒体通路４２Ｂも、図３に示す冷却媒体通路４０Ｂの一部である。
【００４６】
冷却媒体入口１１Ｉから冷却媒体供給通路１１に流入した冷却媒体は、図６に示す第１冷却媒体通路４１Ａ及び図８に示す第１冷却媒体通路４１Ｂに流入した後、９０度向きを変えて図６に示す第２冷却媒体通路４２Ａ及び図８に示す第２冷却媒体通路４２Ｂに流入する。すなわち、本実施形態において、冷却媒体供給通路１１に流入した冷却媒体は、４本の通路に分岐する。シャフト１０の表面１０Ｓに設けた溝１５Ａ、１５Ｂを用いて第２冷却媒体通路４２Ａ、４２Ｂとすることにより、第２冷却媒体通路４２Ａ、４２Ｂを作るためにローターコア２０を加工する必要はない。このため、本実施形態において、第２冷却媒体通路４２Ａ、４２Ｂを設けることによるローターコア２０の磁気特性の低下はほとんど発生しないので、第２冷却媒体通路４２Ａ、４２Ｂによる電動機１の性能低下はほとんど発生しない。また、ローターコア２０の加工が不要なので、ローターコア２０の製造コストも低減できる。さらに、溝１５Ａ、１５Ｂは、シャフト１０を把持する際の滑り止めの役割を果たしたり、シャフト１０にローターコア２０又はバランスプレート３０Ａ、３０Ｂ等を取り付ける際の目印となったりするので、電動機１の製造効率を向上させる働きもある。
【００４７】
＜バランスプレート＞
図１０に示すように、バランスプレート３０Ａは、複数（本実施形態では４個）の冷却媒体出口３１Ａと、２つの連結部３２Ａ、３２Ａとを有する。冷却媒体出口３１Ａは、図３に示すように、冷却媒体通路４０Ｂがローターコア２０の表面に開口した放出口４０ＢＨとつながっている。連結部３２Ａは、バランスプレート３０Ａの厚み方向（回転中心軸Ｚｒと平行な方向）に向かって凹んだ凹部である。連結部３２Ａは、第３冷却媒体通路４３Ａであり、図３に示す冷却媒体通路４０Ａの一部である。連結部３２Ａは、溝１５Ａ（第２冷却媒体通路４２Ａ）と、ローターコア２０が有する貫通孔（第４冷却媒体通路）とを、ローターコア２０の端部で接続する。本実施形態において、連結部３２Ａは、ローターコア２０の周方向に向かって２箇所の貫通孔と接続しているが、少なくとも一箇所の貫通孔と接続していればよい。貫通孔（第４冷却媒体通路）については後述する。２つの連結部３２Ａ、３２Ａは、それぞれ回転中心軸Ｚｒを中心とした点対称の位置にある。また、複数の冷却媒体出口３１Ａは、２つの溝１５Ａ、１５Ａと回転中心軸Ｚｒとを通る直線に対して線対称となるように配置されている。シャフト１０にはキー溝１６が設けられ、バランスプレート３０Ａにもキー溝３３Ａが設けられる。キー溝１６Ａとキー溝３３Ａとの間にキー３４Ａが介在することにより、シャフト１０に取り付けられたバランスプレート３０Ａが位置決めされるとともに回転が規制される。なお、シャフト１０には、冷却媒体供給通路１１が現れている。
【００４８】
図１１に示すように、バランスプレート３０Ｂは、複数（本実施形態では４個）の冷却媒体出口３１Ｂと、２つの連結部３２Ｂ、３２Ｂとを有する。冷却媒体出口３１Ｂは、図３に示すように、冷却媒体通路４０Ａがローターコア２０の表面に開口した放出口４０ＡＨとつながっている。連結部３２Ｂは、上述した連結部３２Ａと同様に、バランスプレート３０Ｂの厚み方向（回転中心軸Ｚｒと平行な方向）に向かって凹んだ凹部である。連結部３２Ｂは、第３冷却媒体通路４３Ｂであり、図３に示す冷却媒体通路４０Ｂの一部である。連結部３２Ｂは、溝１５Ｂ（第２冷却媒体通路４２Ｂ）と、ローターコア２０が有する貫通孔２４（第４冷却媒体通路４４Ｂ）とを接続する。本実施形態において、連結部３２Ｂも、ローターコア２０の周方向に向かって２箇所の貫通孔と接続しているが、少なくとも一箇所の貫通孔と接続していればよい。貫通孔２４は、複数の鋼板２１の積層方向（回転中心軸Ｚｒと平行な方向）に向かってローターコア２０を貫通している。このため、貫通孔２４は、バランスプレート３０Ａ、３０Ｂとつながっている。
【００４９】
２つの連結部３２Ｂ、３２Ｂは、それぞれ回転中心軸Ｚｒを中心とした点対称の位置にある。複数の冷却媒体出口３１Ｂは、２つの溝１５Ｂ、１５Ｂと回転中心軸Ｚｒとを通る直線に対して線対称となるように配置されている。図１１において、それぞれの冷却媒体出口３１Ｂには、ローターコア２０が有する貫通孔２４（第４冷却媒体通路４４Ａ）が現れている。
【００５０】
シャフト１０にはキー溝１６が設けられ、バランスプレート３０Ｂにもキー溝３３Ｂが設けられる。なお、シャフト１０には、冷却媒体供給通路１１が現れている。キー溝１６Ｂとキー溝３３Ｂとの間にキー３４Ｂが介在することにより、シャフト１０に取り付けられたバランスプレート３０Ｂが位置決めされるとともに回転が規制される。シャフト１０に設けられたキー溝１６は、バランスプレート３０Ａ、３０Ｂいずれの位置でも共通である。キー溝１６を基準とすると、バランスプレート３０Ｂの連結部３２Ｂ、３２Ｂは、回転中心軸Ｚｒを中心として、バランスプレート３０Ａの連結部３２Ａ、３２Ａを９０度回転させた位置に配置される。また、バランスプレート３０Ｂの複数の冷却媒体出口３１Ｂは、回転中心軸Ｚｒを中心として、バランスプレート３０Ａの複数の冷却媒体出口３１Ａを９０度回転させた位置に配置される。このような構造により、バランスプレート３０Ａ、３０Ｂをシャフト１０に取り付けた状態で、バランスプレート３０Ａの連結部３２Ａをバランスプレート３０Ｂに投影すると、バランスプレート３０Ｂの冷却媒体出口３１Ｂと連結部３２Ａとが重なる。同様に、前記状態で、バランスプレート３０Ｂの連結部３２Ｂをバランスプレート３０Ａに投影すると、バランスプレート３０Ａの冷却媒体出口３１Ａと連結部３２Ｂとが重なる。
【００５１】
バランスプレート３０Ｂの連結部３２Ｂにはローターコア２０が有する貫通孔２４（第４冷却媒体通路４４Ａ）が現れており、複数の冷却媒体出口３１Ｂには、それぞれ貫通孔２４（第４冷却媒体通路４４Ｂ）が現れている。貫通孔２４は、上述したように、複数の鋼板２１の積層方向に向かってローターコア２０を貫通し、バランスプレート３０Ａ、３０Ｂとつながっている。本実施形態において、ローターコア２０は複数（この例では８個）の貫通孔を有するとともに、複数の貫通孔２４は、回転中心軸Ｚｒを中心とした同心円上に設けられる。
【００５２】
バランスプレート３０Ｂの冷却媒体出口３１Ｂとバランスプレート３０Ａの連結部３２Ａとが重なることから、両者は第４冷却媒体通路４４Ｂとなる貫通孔２４でつながっている。また、バランスプレート３０Ｂの連結部３２Ｂとバランスプレート３０Ａの冷却媒体出口３１Ｂとが重なることから、両者は第４冷却媒体通路４４Ａとなる貫通孔２４でつながっている。後述するように、第４冷却媒体通路４４Ａは、図３に示す冷却媒体通路４０Ａの一部であり、第４冷却媒体通路４４Ｂは、図３に示す冷却媒体通路４０Ｂの一部である。
【００５３】
＜ローターコア＞
図１２に示すように、ローターコア２０を構成するそれぞれの鋼板２１には突起２５が設けられる。突起２５は、シャフト１０に設けられたキー溝１６に嵌り込んで、鋼板２１を位置決めするとともに回転を規制する。シャフト１０のキー溝１６は、シャフト１０の軸方向に向かって共通であるので、キー溝１６を基準として複数の鋼板２１とバランスプレート３０Ａ、３０Ｂとの位置関係が規定される。
【００５４】
図１２、図１３に示すように、ローターコア２０は、貫通孔２４と、磁石保持孔２２とを有する。貫通孔２４は、シャフト１０の軸方向（鋼板を積層させたものでは鋼板の積層方向）に向かって貫通してローターコア２０の両方の端部に開口し、かつ磁石保持孔２２に開口する。磁石保持孔２２は、シャフト１０の軸方向（鋼板を積層させたものでは鋼板の積層方向）に向かって貫通して磁石（永久磁石）２３を保持する。なお、貫通孔２４は、磁石保持孔２２に開口していなくてもよい。また、本実施形態において、磁石保持孔２２は、ローターコア２０の周方向に向かって複数個（この例では１６個）形成されているが、磁石保持孔２２の数はこれに限定されるものではない。
【００５５】
本実施形態において、貫通孔２４は、ローターコア２０の径方向内側において２つの磁石保持孔２２が隣接する部分に設けられ、それぞれに開口する。このため、本実施形態において、貫通孔２４は、隣接する２つの磁石保持孔２２を連結する。本実施形態において、貫通孔２４は、ローターコア２０の周方向に向かって複数の位置（本実施形態では８つの位置）に設けられている。ローターコア２０が有する貫通孔２４は、ローターコア２０の冷却を目的としている。本実施形態において、貫通孔２４は複数（８個）であるが、このため、貫通孔２４は、少なくとも１つあればよく、その数は限定されない。また、貫通孔２４は、本実施形態のものに限定されず、例えば、２つの貫通孔２４が、隣接する２つの磁石保持孔２２それぞれ別個に開口していてもよい。
【００５６】
図１３に示すように、貫通孔２４は、冷却媒体出口３１Ａ、３１Ｂ、連結部３２Ａ、３２Ｂ（第３冷却媒体通路４３Ａ、４３Ｂ）と重なる。上述したように、貫通孔２４は、冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂの一部である第４冷却媒体通路４４Ａ、４４Ｂである。冷却媒体は、連結部３２Ａから冷却媒体出口３１Ｂ又は連結部３２Ｂから冷却媒体出口３１Ａに向かって貫通孔２４を通過する。貫通孔２４を冷却媒体が通過する過程で、ローターコア２０が冷却される。また、貫通孔２４は、磁石保持孔２２に開口しているので、貫通孔２４に磁石２３の一部が露出する。このため、貫通孔２４を冷却媒体が流れることにより、磁石２３も冷却される。なお、貫通孔２４は、必ずしも磁石保持孔２２に開口している必要はない。
【００５７】
＜冷却構造及び冷却媒体通路＞
図１４、図１５は、本実施形態に係る冷却構造及び冷却媒体通路を示す図である。図１６は、冷却媒体供給通路及び冷却媒体通路を示す斜視図である。図１７は、冷却媒体供給通路及び冷却媒体通路の配置を示す模式図である。上述したように、Ａ−Ａ断面に現れる冷却媒体通路４０Ａは、第１冷却媒体通路４１Ａと、第２冷却媒体通路４２Ａ（溝１５Ａ）と、第３冷却媒体通路４３Ａ（連結部３２Ａ）と、第４冷却媒体通路４４Ａ（貫通孔２４）と、放出口４０ＡＨとを含む。また、Ｂ−Ｂ断面に現れる冷却媒体通路４０Ｂは、第１冷却媒体通路４１Ｂと、第２冷却媒体通路４２Ｂ（溝１５Ａ）と、第３冷却媒体通路４３Ｂ（連結部３２Ｂ）と、第４冷却媒体通路４４Ｂ（貫通孔２４）と、放出口４０ＢＨとを含む。冷却構造２は、冷却媒体供給通路１１と、複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂとを含む。
【００５８】
冷却媒体供給通路１１を流れる冷却媒体は、それぞれの冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂの第１冷却媒体通路４１Ａ、４１Ｂで分岐して、シャフト１０の径方向外側に流れた後、９０度流れの向きを変えて第２冷却媒体通路４２Ａ、４２Ｂへ流入して、シャフト１０の軸方向に向かって流れる。冷却媒体は、第２冷却媒体通路４２Ａ、４２Ｂを通過する過程で、ローターコア２０を内周側から冷却する。このため、ローターコア２０を直接冷却するとともに、ローターが有する磁石２３を間接的に冷却することができるので、磁石２３の昇温を抑えて磁気特性の低下を抑制できる。
【００５９】
第２冷却媒体通路４２Ａ、４２Ｂを通過した冷却媒体は、ローターコア２０の端部２０ＴＡ、２０ＴＢ側から一旦流出した後、ローターコア２０の端部側に配置される第３冷却媒体通路４３Ａ、４３Ｂで流れの向きを１８０度変えて第４冷却媒体通路４４Ａ、４４Ｂへ流入する。その後、冷却媒体は、第４冷却媒体通路４４Ａ、４４Ｂを流れる過程でローターコア２０及びローターコア２０が有する磁石２３を冷却しながら、放出口４０ＡＨ、４０ＢＨに向かって流れる。
【００６０】
冷却媒体通路４０Ａの放出孔４０ＡＨはローターコア２０の端部２０ＴＢに開口し、冷却媒体通路４０Ｂの放出孔４０ＢＨはローターコア２０の端部２０ＴＡに開口する。このように、放出口４０ＡＨ、４０ＢＨは、ローターコア２０の表面に開口している。放出口４０ＡＨから放出された冷却媒体はバランスプレート３０Ｂの冷却媒体出口３１Ｂに流出し、放出口４０ＢＨから放出された冷却媒体はバランスプレート３０Ａの冷却媒体出口３１Ａに流出する。シャフト１０とともにローターコア２０が回転している場合には、ローターコア２０の遠心力により、冷却媒体出口３１Ａ、３１Ｂから図３に示すコイルエンド６ＣＥに向かって冷却媒体が飛ばされてコイルエンド６ＣＥに衝突し、これを冷却する。
【００６１】
このように、冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂそれぞれの放出口４０ＡＨ、４０ＢＨは、ローターコア２０の両方の端部２０ＴＢ、２０ＴＡにそれぞれ開口する。このような構造により、シャフト１０の軸方向における両方のコイルエンド６ＣＥに冷却媒体を供給して冷却することができる。また、本実施形態において、それぞれの冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂは、冷却媒体入口１１Ｉから放出口４０ＡＨ、４０ＢＨまでの距離（通路距離）Ｌが同一である。本実施形態において、同一とは、完全な同一のみならず、公差又は製造誤差の分は異なることも含む。
【００６２】
通路距離Ｌは、図１７に示すように、冷却媒体入口１１Ｉから第１冷却媒体通路４１Ａ、４１Ｂの入口までの距離（供給通路距離）Ｌｉに、第１冷却媒体通路４１Ａ、４１Ｂの長さＬ１と、第２冷却媒体通路４２Ａ、４２Ｂの長さＬ２と、第３冷却媒体通路４３Ａ、４３Ｂの長さＬ３と、第４冷却媒体通路４４Ａ、４４Ｂの長さＬ４との総和（冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂの長さ）を加算した大きさになる。本実施形態において、通路距離は、冷却媒体供給通路１１、第１冷却媒体通路４１Ａ、４１Ｂ等の中心軸（各断面の図心をつなげて得られる軸）に沿って測る。
【００６３】
図１６、図１７に示すように、本実施形態において、第３冷却媒体通路４３Ａは、第２冷却媒体通路４２Ａを２つの第４冷却媒体通路４４Ａ１、４４Ａ２に分岐させる。また、第３冷却媒体通路４３Ｂは、第２冷却媒体通路４２Ｂを２つの第４冷却媒体通路４４Ｂ１、４４Ｂ２に分岐させる。このため、第３冷却媒体通路４３Ａの長さＬ３は、第３冷却媒体通路４３Ａの入口Ｉ３から一方の第４冷却媒体通路４４Ａ１又は４４Ａ２の入口Ｉ４までの距離とする（第３冷却媒体通路４３Ｂについても同様）。なお、第３冷却媒体通路４３Ａの入口Ｉ３から一方の第４冷却媒体通路４４Ａ１入口Ｉ４までの距離と、第３冷却媒体通路４３Ａの入口Ｉ３から他方の第４冷却媒体通路４４Ａ２入口Ｉ４までの距離とは等しい。
【００６４】
第３冷却媒体通路４３Ａの長さＬ３として、第３冷却媒体通路４３Ａの入口Ｉ３から一方の第４冷却媒体通路４４Ａ１までの長さＬ３を用いる場合、第４冷却媒体通路４４Ａの長さＬ４は、第４冷却媒体通路４４Ａ１の長さを用いる。また、第３冷却媒体通路４３Ａの長さＬ３として、第３冷却媒体通路４３Ａの入口Ｉ３から他方の第４冷却媒体通路４４Ａ２までの長さＬ３を用いる場合、第４冷却媒体通路４４Ａの長さＬ４は、第４冷却媒体通路４４Ａ２の長さを用いる。
【００６５】
本実施形態において、複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂが冷却媒体供給通路１１から分岐する位置は、それぞれシャフト１０の軸方向において同じ位置である。このため、ローターコア２０の異なる端部にそれぞれ冷却媒体を放出する冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂにおいて、それぞれの供給通路距離Ｌｉは等しくなる。
【００６６】
本実施形態において、断面が円形形状のシャフト１０内の冷却媒体供給通路１１は、断面が円形であり、中心軸がシャフト１０の回転中心軸Ｚｒと同一である（前記断面は、回転中心軸Ｚｒと直交する平面で切った場合の断面）。このため、冷却媒体供給通路１１が形成されている部分においては、シャフト１０の肉厚は同一であり、冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂが有するそれぞれの第１冷却媒体通路４１Ａ、４１Ｂの長さＬ１は同一になる。
【００６７】
それぞれの第１冷却媒体通路４１Ａ、４１Ｂがシャフト１０の表面に開口する位置は、それぞれシャフト１０の軸方向におけるローターコア２０の中央部である。このため、それぞれの第１冷却媒体通路４１Ａ、４１Ｂに接続する第２冷却媒体通路４２Ａ、４２Ｂの長さＬ２は同一になる。
【００６８】
２つの連結部３２Ａ、３２Ｂの寸法、形状は同一である。また、第４冷却媒体通路４４Ａ、４４Ｂ、すなわち複数の貫通孔２４は、回転中心軸Ｚｒを中心とした同心円上に設けられる。このため、それぞれの第３冷却媒体通路４３Ａ、４３Ｂの長さＬ３は同一である。それぞれの第４冷却媒体通路４４Ａ、４４Ｂは、いずれもローターコア２０を回転中心軸Ｚｒと平行に貫通しているので、第４冷却媒体通路４４Ａ、４４Ｂの長さＬ４は同一である。
【００６９】
このため、上述したように、ローターコア２０の異なる端部にそれぞれ冷却媒体を放出する冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂにおいて、それぞれの通路距離Ｌ（＝Ｌｉ＋Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４）は等しくなる。
【００７０】
このようにすることで、ローターコア２０の異なる端部にそれぞれ冷却媒体を放出する冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂは、冷却媒体入口１１Ｉから放出口４０ＡＨ１、４０ＡＨ２、４０ＢＨ１、４０ＢＨ２までの圧力損失がほぼ等しくなる。このため、冷却構造２は、それぞれの冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂを流れる冷却媒体の流量をほぼ等しくすることができ、また、それぞれの放出口４０ＡＨ１、４０ＡＨ２、４０ＢＨ１、４０ＢＨ２から放出される冷却媒体の流量のばらつきを抑制することができる。その結果、冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂを流れる冷却媒体によるローターコア２０の冷却ばらつき及び両方のコイルエンド６ＣＥの冷却ばらつきを低減することができる。このため、冷却構造２は、ローターコア２０及びコイルエンド６ＣＥの局所的な昇温等を抑制できるので、コイル６Ｃ、磁石２３及びローターコア２０の昇温に起因する電動機１の性能低下を抑制することができる。
【００７１】
冷却構造２において、複数の放出口４０ＡＨ１、４０ＡＨ２、４０ＢＨ１、４０ＢＨ２から放出される冷却媒体の流量にばらつきがある場合、最も流量の小さい放出口が、要求される冷却性能を確保できるようにする必要がある。すると、流量の大きい放出口は、必要な冷却性能に対して冷却媒体の流量が過剰になってしまう。このことは、余分な冷却媒体を冷却媒体通路に供給することを招くので、余分の冷却媒体の吐出に要するエネルギーが増加してしまう。また、流量の大きい放出口からは過剰な量の冷却媒体が供給されるので、筐体３の内部には多くの冷却媒体が供給されることになる。その結果、ローターコア２０は、回転中に筐体３内に存在する大量の冷却媒体を撹拌することになり、冷却媒体の撹拌によるエネルギーの損失が増大する。
【００７２】
本実施形態の冷却構造２は、それぞれの冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂの通路距離Ｌを同一にすることにより、それぞれの放出口４０ＡＨ１、４０ＡＨ２、４０ＢＨ１、４０ＢＨ２から放出される冷却媒体の流量のばらつきを抑制できる。このため、必要な冷却性能に対して冷却媒体の流量が過剰になることを抑制できるので、冷却媒体の供給に要するエネルギー消費を抑制することもできる。また、冷却構造２は、筐体３内に存在する冷却媒体の量を適正にすることができるので、ローターコア２０が大量の冷却媒体を撹拌することによるエネルギーの損失も抑制できる。
【００７３】
なお、本実施形態において、冷却媒体通路４０Ａは、２つの第４冷却媒体通路４４Ａ１、４４Ａ２を有しており、冷却媒体通路４０Ｂは、２つの第４冷却媒体通路４４Ｂ１、４４Ｂ２を有している。これに対応して、冷却媒体通路４０Ａは２つの放出口４０ＡＨ１、４０ＡＨ２を放出口４０ＡＨとして有し、冷却媒体通路４０Ｂは２つの放出口４０ＢＨ１、４０ＢＨ２を放出口４０ＢＨとして有する。
【００７４】
このような構造の場合、冷却媒体通路４０Ａは、第４冷却媒体通路４４Ａ１を有する通路と、第４冷却媒体通路４４Ａ２を有する通路との２つの通路を有すると見ることができる。ここで、第４冷却媒体通路４４Ａ１の長さをＬ４ａ、第４冷却媒体通路４４Ａ２をＬ４ｂとする。第４冷却媒体通路４４Ａ１、４４Ａ２は、いずれもローターコア２０を回転中心軸Ｚｒと平行に貫通しているので、第４冷却媒体通路４４Ａ１、４４Ａ２の長さはそれぞれ同一である（Ｌ４ａ＝Ｌ４ｂ）。すると、冷却媒体通路４０Ａは、第４冷却媒体通路４４Ａ１を有する通路の通路距離Ｌ１（＝Ｌｉ＋Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４ａ）と、第４冷却媒体通路４４Ａ２を有する通路の通路距離Ｌ２（＝Ｌｉ＋Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４ｂ）とが同一となる。このため、冷却媒体通路４０Ａは、第４冷却媒体通路４４Ａ１を有する通路と第４冷却媒体通路４４Ａ２を有する通路との圧力損失をほぼ等しくすることができるので、第４冷却媒体通路４４Ａ１、４４Ａ２から放出される冷却媒体の流量ばらつきを抑制することができる。冷却構造２は、２つの冷却媒体通路４０Ａを有するのが、２つの冷却媒体通路４０Ａにおける４つの通路で、それぞれの通路距離Ｌも同一となる。その結果、２つの冷却媒体通路４０Ａにおける前記４つの通路の圧力損失をほぼ等しくすることができるので、前記４つの通路から放出される冷却媒体の流量ばらつきを抑制することができる。
【００７５】
上述した関係は、冷却構造２が有するそれぞれの冷却媒体通路４０Ｂについても同様になる。このため、冷却構造２全体においては、２つの冷却媒体通路４０Ａ及び２つの冷却媒体通路４０Ｂにおける８つの通路の通路距離Ｌが同一となる。その結果、前記８つの通路の圧力損失がほぼ等しくなるので、前記８つの通路がローターコア２０の両方の端部に開口した開口部から放出される冷却媒体の流量のばらつきを抑制できる。
【００７６】
それぞれの冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂは、冷却媒体供給通路１１から分岐した後、シャフト１０の軸方向に対しては冷却媒体を分岐させないで流す。本実施形態において、冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂは、シャフト１０の軸方向と平行な通路として、第２冷却媒体通路４２Ａ、４２Ｂと第４冷却媒体通路４４Ａ、４４Ｂとを有する。冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂは、シャフト１０（及びローターコア２０）の径方向外側に向かう第１冷却媒体通路４１Ａ、４１Ｂで冷却媒体供給通路１１から分岐した後、第２冷却媒体通路４２Ａ、４２Ｂに接続する。第２冷却媒体通路４２Ａ、４２Ｂは、第３冷却媒体通路４３Ａ、４３Ｂと接続している。また、第４冷却媒体通路４４Ａ、４４Ｂは、第２冷却媒体通路４２Ａ、４２Ｂと同じ側で第３冷却媒体通路４３Ａ、４３Ｂと接続する。このため、冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂは、第３冷却媒体通路４３Ａ、４３Ｂで１８０度折り返される。
【００７７】
第２冷却媒体通路４２Ａ、４２Ｂは、第１冷却媒体通路４１Ａ、４１Ｂの出口と第３冷却媒体通路４３Ａ、４３Ｂの入口とを接続しており、この間では分岐していない。同様に、第４冷却媒体通路４４Ａ、４４Ｂは、第３冷却媒体通路４３Ａ、４３Ｂの出口と放出口４０ＡＨ、４０ＢＨとを接続しており、この間では分岐していない。このような構造に対し、例えば、シャフト１０の軸方向と平行な通路である第２冷却媒体通路４２Ａ、４２Ｂが軸方向に対して分岐していた場合、冷却媒体は、シャフト１０の軸方向と平行な方向の成分の力が作用する方向に分岐している方に多く流れる。その結果、前記力が作用する方向のローターコア２０の端部から冷却媒体がより多く放出されるので、軸方向におけるコイルエンド６ＣＥの冷却ばらつきが発生する。
【００７８】
冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂは、シャフト１０の軸方向に対しては冷却媒体を分岐させないで流す。このように、冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂは、軸方向に対しては分岐した通路を有していないので、内部を通過する冷却媒体が、シャフト１０の軸方向と平行な方向の成分の力を受けた場合でも、分岐した通路間における流量のアンバランスは発生しない。その結果、冷却構造２は、前記力に起因して発生する、冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂを通過する冷却媒体の流量変化を抑制できるので、ローターコア２０の両方の端部２０ＴＡ、２０ＴＢから放出される冷却媒体の流量のアンバランスが抑制されて、軸方向におけるコイルエンド６ＣＥの冷却ばらつき及び軸方向におけるローターコア２０の冷却ばらつきを低減できる。
【００７９】
特に、本実施形態において、冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂは、シャフト１０の軸方向と平行に延在する第２冷却媒体通路４２Ａ、４２Ｂを通過する冷却媒体の向きと、同じくシャフト１０の軸方向と平行に延在する第４冷却媒体通路４４Ａ、４４Ｂを通過する冷却媒体の向きとは正反対になる。このような構造により、シャフト１０の軸方向と平行な方向の成分の力が第２冷却媒体通路４２Ａ、４２Ｂを通過する冷却媒体を加速する場合には、前記力は第４冷却媒体通路４４Ａ、４４Ｂを通過する冷却媒体を減速する。このため、冷却構造２は、シャフト１０の軸方向と平行な方向の成分の力を受けた場合でも、前記力は第２冷却媒体通路４２Ａ、４２Ｂと第４冷却媒体通路４４Ａ、４４Ｂとの間でほぼ打ち消すことができる。その結果、冷却構造２は、シャフト１０の軸方向と平行な方向の成分の力を受けた場合でも、複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂ間における冷却媒体の流量のばらつきを抑制して、軸方向におけるコイルエンド６ＣＥの冷却ばらつき及び軸方向におけるローターコア２０の冷却ばらつきをより確実に低減できる。
【００８０】
図１に示すホイールローダ１００のような建設車両は、傾斜地における作業がある。傾斜地においては、冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂ内を流れる冷却媒体が、シャフト１０の軸方向と平行な方向の成分の力を受けやすい。また、ホイールローダは、土砂へ急速で突入し、バケット１０３に土砂をすくい取った後、急速で後退し、前進方向に急加速しながら旋回して、土砂の積載対象であるダンプ等の位置で急停車して土砂を前記ダンプに積載する。このように、ホイールローダ１００は、急激な前後方向及び横方向（前後方向と直交する方向）における加速度を繰り返して受ける作業をすることがある。この場合も、冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂ内を流れる冷却媒体は、シャフト１０の軸方向と平行な方向の成分の力を受けやすい。本実施形態の冷却構造２及び電動機１は、上述したように、シャフト１０の軸方向と平行な方向の成分の力を受けた場合でも、軸方向におけるコイルエンド６ＣＥ及びローターコア２０の冷却ばらつきを抑制できるので、ホイールローダ１００のような、急激な前後方向及び横方向における加速度を繰り返して受ける用途に好適である。
【００８１】
なお、本実施形態において、冷却媒体通路４０Ａの第３冷却媒体通路４３Ａは、第２冷却媒体通路４２Ａから流入した冷却媒体を、２つの第４冷却媒体通路４４Ａ１、４４Ａ２に分岐させている（第３冷却媒体通路４３Ｂも同様）。これは、シャフト１０及びローターコア２０の周方向に向かって２つの第４冷却媒体通路４４Ａ１、４４Ａ２に冷却媒体を分岐させる構造なので、シャフト１０の軸方向に対しては冷却媒体を分岐させないで流すという条件を満たしている。
【００８２】
複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂが冷却媒体供給通路１１から分岐する位置は、それぞれシャフト１０の軸方向におけるローターコア２０の中央部であることが好ましい。図１４、図１５に示す例では、ローターコア２０の軸方向における長さをＬｒとしたとき、ローターコア２０の端部２０ＴＡ及び端部２０ＴＢから第１冷却媒体通路４１Ａ、４１Ｂの位置、すなわち分岐位置までの距離は、それぞれＬｒ／２となる。このようにすれば、シャフト１０の軸方向両側にバランスよく冷却媒体を配分しやすくなるので、軸方向におけるコイルエンド６ＣＥ及びローターコア２０の冷却ばらつきを抑制しやすくなる。また、複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂ間において、通路距離Ｌを同一にしやすくなる。
【００８３】
冷却媒体供給通路１１からは、偶数個の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂが分岐することが好ましい。本実施形態では、それぞれ２本の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂ、すなわち４本の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂが冷却媒体供給通路１１から分岐する。このようにすれば、ローターコア２０の両方の端部２０ＴＡ、２０ＴＢに、それぞれ同じ数の放出口を設けることができるので、ローターコア２０の両方の端部２０ＴＡ、２０ＴＢから、ほぼ同流量で冷却媒体を放出させることができる。その結果、軸方向におけるコイルエンド６ＣＥ及びローターコア２０の冷却ばらつきを抑制しやすくなる。
【００８４】
複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂは、通路距離Ｌを同一にすることに加え、冷却媒体の流れ方向と直交する平面で冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂを切った場合の寸法（通路断面寸法）及び形状（通路断面形状）がそれぞれ同一であることがより好ましい。冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂの圧力損失は、通路距離Ｌが支配的であるが、通路断面寸法及び通路断面形状を複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂ間で同一にすることにより、複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂ間の圧力損失をより同一にすることができる。その結果、複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂ間における冷却媒体の流量のばらつきをより抑制して、軸方向におけるコイルエンド６ＣＥ及びローターコア２０の冷却ばらつきを低減できる。なお、通路断面寸法及び通路断面形状を同一にする場合、公差又は製造誤差の分は異なっていてもよい。
【００８５】
上述したように、冷却構造２は、複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂの圧力損失が、シャフト１０及びローターコア２０の回転に起因する遠心力を考慮した上で、それぞれ同一であればよい。このため、複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂにおいて、前記遠心力を考慮した圧力損失が同一であれば、通路距離Ｌと通路断面寸法と通路断面形状とが異なっていてもよい。しかし、通路距離Ｌと通路断面寸法と通路断面形状とが異なる場合、特定の条件の下では複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂ間における圧力損失を同一にすることができても、異なる条件で同一にすることは困難である。このため、複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂは、少なくとも通路距離Ｌを同一にし、好ましくは通路断面寸法及び通路断面形状も同一にする。このようにすれば、簡単に、かつ異なる条件において、複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂ間における圧力損失を同一にすることができるので、冷却構造２の安定性及び信頼性が向上する。特に、電動機１を建設車両に用いる場合には、運転条件が大きく変化するので、これに対応するため、通路距離Ｌ等を同一にすることが好ましい。
【００８６】
複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂは、遠心力を考慮した圧力損失を同一にするという観点から、３次元形状も同一にするとより好ましい。すなわち、第１冷却媒体通路４１Ａ、４１Ｂ、第２冷却媒体通路４２Ａ、４２Ｂ、第３冷却媒体通路４３Ａ、４３Ｂ及び第４冷却媒体通路４４Ａ、４４Ｂそれぞれの寸法及び形状を同一にすることが好ましい。形状の同一は、上述した通路断面形状を同一とすることの他、通路同士のなす角度、通路同士を接続する部分の曲がり具合等を同一とすることも含まれる。なお、同一には、公差又は製造誤差分の違いは含まれる。このようにすることで、複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂ間において、遠心力を考慮した圧力損失をより同一に近づけることができる。その結果、複数の冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂ間における冷却媒体の流量のばらつきをさらに抑制して、軸方向におけるコイルエンド６ＣＥ及びローターコア２０の冷却ばらつきをさらに低減できる。
【００８７】
＜冷却媒体通路の変形例＞
図１８、図１９は、本実施形態に係る冷却構造が有する冷却媒体通路の変形例を示す模式図である。図１８の冷却構造２ａは、冷却媒体供給通路１１からシャフト１０の径方向外側に向かって分岐する第１冷却媒体通路４１Ａａ、４１Ｂａと、シャフト１０の軸方向に向かって延在する第２冷却媒体通路４２Ａａ、４２Ｂａと、図１５、図１６に示すローターコア２０の両方の端部２０ＴＡ、２０ＴＢに開口する放出口４０ＡＨａ、４０ＢＨｂとを有する。この冷却構造２ａは、冷却媒体通路４０Ａ、４０Ｂがローターコア２０の両方の端部２０ＴＡ、２０ＴＢ側で折り返さない構造である。
【００８８】
この冷却構造２ａにおいて、冷却媒体通路４０Ａａ、４０Ｂａの通路距離は、冷却媒体入口１１Ｉから第１冷却媒体通路４１Ａａ、４１Ｂａの入口までの距離（供給通路距離）と、第１冷却媒体通路４１Ａａ、４１Ｂａの長さと、第２冷却媒体通路４２Ａａ、４２Ｂａの長さとの総和である。冷却構造２ａも、上述した冷却構造２と同様に、ローターコア２０の両方の端部にそれぞれ開口する冷却媒体通路４０Ａａ、４０Ｂａの通路距離（冷却媒体入口１１Ｉからそれぞれの放出口４０ＡＨａ、４０ＢＨａまでの距離）は同一である。その結果、冷却構造２ａも、ローターコア２０及びコイルエンド６ＣＥの冷却ばらつきを抑制する効果が得られる。
【００８９】
図１９の冷却構造２ｂは、冷却媒体供給通路１１からシャフト１０の径方向外側に向かって分岐する第１冷却媒体通路４１Ａｂ、４１Ｂｂと、シャフト１０の軸方向に向かって延在する第２冷却媒体通路４２Ａｂ、４２Ｂｂと、シャフト１０の径方向外側に向かって延在する第３冷却媒体通路４３Ａｂ、４３Ｂｂと、シャフト１０の軸方向に向かって延在する第４冷却媒体通路４４Ａｂ、４４Ｂｂと、図１５、図１６に示すローターコア２０の両方の端部２０ＴＡ、２０ＴＢに開口する放出口４０ＡＨｂ、４０ＢＨｂとを有する。この冷却構造２ｂは、図１６、図１７に示す冷却構造２において、第３冷却媒体通路４３Ａ等と接続される第４冷却媒体通路４４Ａ１、４４Ａ２をいずれか１つにしたものである。
【００９０】
この冷却構造２ｂにおいて、冷却媒体通路４０Ａｂ、４０Ｂｂの通路距離は、冷却媒体入口１１Ｉから第１冷却媒体通路４１Ａｂ、４１Ｂｂの入口までの距離（供給通路距離）と、第１冷却媒体通路４１Ａｂ、４１Ｂｂの長さと、第２冷却媒体通路４２Ａｂ、４２Ｂｂの長さと、第３冷却媒体通路４３Ａｂ、４３Ｂｂの長さと、第４冷却媒体通路４４Ａｂ、４４Ｂｂの長さとの総和である。冷却構造２ｂも、上述した冷却構造２、２ａと同様に、ローターコア２０の両方の端部にそれぞれ開口する冷却媒体通路４０Ａｂ、４０Ｂｂの通路距離（冷却媒体入口１１Ｉからそれぞれの放出口４０ＡＨｂ、４０ＢＨｂまでの距離）は同一である。その結果、冷却構造２ａも、ローターコア２０及びコイルエンド６ＣＥの冷却ばらつきを抑制する効果が得られる。
【００９１】
＜冷却構造の第１変形例＞
図２０は、本実施形態の第１変形例に係る電動機の冷却構造及び前記電動機の冷却構造を備えた電動機を示す断面図である。本変形例の冷却構造２ｃ及び電動機１ｃは、上述した冷却構造２及び電動機１と同様であるが、冷却媒体供給通路１１から分岐する冷却媒体通路４０Ａｃ、４０Ｂｃの構造が異なる。他の構造は、上述した冷却構造２及び電動機１と同様なので説明を省略する。
【００９２】
冷却媒体通路４０Ａｃ、４０Ｂｃは、冷却媒体供給通路１１から分岐して、第３冷却媒体通路４３Ａ、４３Ｂ（連結部３２Ａ、３２Ｂ）と接続する分岐通路４６Ａ、４６Ｂを有している。分岐通路４６Ａは、シャフト１０の径方向外側かつ一端部１０Ｃに向かって斜めに延在し、分岐通路４６Ｂは、シャフト１０の径方向外側かつ他端部１０Ｒに向かって斜めに延在する。このような構造であっても、ローターコア２０及びコイルエンド６ＣＥの冷却ばらつきを抑制する効果が得られる。
【００９３】
＜冷却構造の第２変形例＞
図２１は、本実施形態の第２変形例に係る電動機の冷却構造及び前記電動機の冷却構造を備えた電動機を示す断面図である。本変形例の冷却構造２ｄ及び電動機１ｄは、上述した冷却構造２及び電動機１と同様であるが、冷却媒体通路４０Ａｄ、４０Ｂｄが有する第２冷却媒体通路４２Ａｄ、４２Ｂｄをローターコア２０ｄに設けた点が異なる。他の構造は、上述した冷却構造２及び電動機１と同様なので説明を省略する。
【００９４】
ローターコア２０ｄの内周部は、第１冷却媒体通路４１Ａ、４１Ｂがシャフト１０に開口する部分から、第３冷却媒体通路４３Ａ、４３Ｂ（連結部３２Ａ、３２Ｂ）の入口まで、径方向外側に向かって一部が除去されて凹部２６Ａ、２６Ｂを形成している。この部分が、第２冷却媒体通路４２Ａｄ、４２Ｂｄになる。なお、第２冷却媒体通路４２Ａｄ、４２Ｂｄ等をローターコア２０ｄの内部に形成してもよい。この冷却構造２ｄは、第２冷却媒体通路４２Ａｄ、４２Ｂｄを形成するために、シャフト１０の表面に溝を設ける必要はない。このような構造であっても、ローターコア２０及びコイルエンド６ＣＥの冷却ばらつきを抑制する効果が得られる。
【００９５】
以上、本実施形態及びその変形例は、電動機を冷却媒体で冷却するにあたって、複数の冷却媒体通路の通路距離Ｌを同一とし、かつ電動機のシャフトと平行な方向の冷却媒体通路は冷却媒体を分岐させないようにしてある。このようにすることで、それぞれの冷却媒体通路の圧力損失をほぼ一定にすることができるので、それぞれの冷却通路を通過する冷却媒体の流量をほぼ一定にすることができる。その結果、本実施形態及びその変形例は、ローターコア及びコイル（特にコイルエンド）の冷却ばらつきを抑制して、電動機の性能低下を抑制することができる。また、本実施形態及びその変形例は、電動機を安定して運転させることができる。さらに、電動機のシャフトと平行な方向の冷却媒体通路は冷却媒体を分岐させないので、シャフトと平行な方向の力を受けた場合でも、前記力に起因する冷却媒体の流量ばらつきを低減することができる。その結果、シャフトと平行な方向の力を受ける機会が多い電動機であっても、それぞれの冷却通路を通過する冷却媒体の流量ばらつきを低減して、ローターコア及びコイル（特にコイルエンド）の冷却ばらつきを抑制できる。
【符号の説明】
【００９６】
１、１ｃ、１ｄ 電動機
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ 電動機の冷却構造（冷却構造）
３ 筐体
３Ｒ 反シャフト取り出し側部材
３Ｓ 側部
３Ｔ シャフト取り出し側部材
４Ａ、４Ｂ 軸受
６ ステーター
６Ｃ コイル
６ＣＥ コイルエンド
６Ｙ ステーターコア
７Ｂ 冷却媒体回収通路
７Ｔ コイルエンド冷却用通路
８ ポンプ
１０ シャフト
１０Ｃ 一端部
１０Ｒ 他端部
１１ 冷却媒体供給通路
１１Ｉ 冷却媒体入口
１５Ａ、１５Ｂ 溝
２０、２０ｄ ローターコア
２０ＴＡ、２０ＴＢ 端部
２１ 鋼板
２２ 磁石保持孔
２３ 磁石
２４ 貫通孔
３０Ａ、３０Ｂ バランスプレート
３１Ａ、３１Ｂ 冷却媒体出口
３２Ａ、３２Ｂ 連結部
４０ＡＨ、４０ＢＨ、４０ＡＨ１、４０ＢＨ１、４０ＡＨａ、４０ＡＨｂ、 放出口
４０Ａ、４０Ａｃ、４０Ａｄ、４０Ｂ、４０Ｂｃ、４０Ｂｄ 冷却媒体通路
４１Ａ、４１Ａａ、４１Ａｂ、４１Ｂ、４１Ｂａ、４１Ｂｂ 第１冷却媒体通路
４２Ａ、４２Ａａ、４２Ａｂ、４２Ａｄ、４２Ｂ、４２Ｂａ、４２Ｂｂ、４２Ｂｄ 第２冷却媒体通路
４３Ａ、４３Ａｂ、４３Ｂ、４３Ｂｂ 第３冷却媒体通路
４４Ａ、４４Ａ１、４４Ａ２、４４Ａｂ、４４Ｂ、４４Ｂ１、４４Ｂ２、４４Ｂｂ 第４冷却媒体通路
４６Ａ、４６Ｂ 分岐通路
１００ ホイールローダ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力を伝達するシャフト及び前記シャフトの外側に取り付けられるローターコアを有する電動機を冷却媒体で冷却するにあたって、
前記軸方向に向かって前記シャフトの内部に延在して冷却媒体を通過させる冷却媒体供給通路と、
前記冷却媒体供給通路から分岐して、前記軸方向に対しては前記冷却媒体を分岐させないで前記冷却媒体を流しながら前記ローターコアを冷却した後、前記ローターコアの表面に開口した放出口から前記冷却媒体を放出させる複数の冷却媒体通路と、を含み、
前記冷却媒体供給通路に前記冷却媒体が流入する冷却媒体入口から前記放出口までの距離が、前記複数の冷却媒体通路の間で同一であることを特徴とする電動機の冷却構造。
【請求項２】
前記放出口は、前記ローターコアの両方の端部側に開口する請求項１に記載の電動機の冷却構造。
【請求項３】
前記冷却媒体供給通路からは、偶数個の前記冷却媒体通路が分岐する請求項１又は２に記載の電動機の冷却構造。
【請求項４】
前記複数の冷却媒体通路が前記冷却媒体供給通路から分岐する位置は、それぞれ前記軸方向における前記ローターコアの中央部である請求項１から３のいずれか１項に記載の電動機の冷却構造。
【請求項５】
前記複数の冷却媒体通路は、前記冷却媒体の流れ方向と平行な平面で前記冷却媒体通路を切った場合の寸法及び形状がそれぞれ同一である請求項１から４のいずれか１項に記載の電動機の冷却構造。
【請求項６】
前記シャフトは、前記軸方向に延在する溝を表面に有し、
前記冷却媒体通路の一部は、前記溝と前記ローターコアとの間に形成される請求項１から５のいずれか１項に記載の電動機の冷却構造。
【請求項７】
前記ローターコアは、前記軸方向に向かって貫通する貫通孔を有し、前記溝と前記貫通孔とは、前記ローターコアの端部で接続される請求項６に記載の電動機の冷却構造。
【請求項８】
前記ローターコアは、前記軸方向に向かって貫通し、磁石を保持する磁石保持孔を有する請求項１から７のいずれか１項に記載の電動機の冷却構造。
【請求項９】
前記ローターコアの端部に設けられているバランスプレートは、前記溝と前記貫通孔とを接続する連結部を有する請求項７又は８に記載の電動機の冷却構造。
【請求項１０】
前記複数の冷却媒体通路は、
前記冷却媒体供給通路から前記シャフトの径方向外側に分岐する第１冷却媒体通路と、
前記第１冷却媒体通路と接続して前記軸方向に延在する第２冷却媒体通路と、
前記第２冷却媒体通路と接続する前記連結部と、
を含む請求項９に記載の電動機の冷却構造。
【請求項１１】
前記ローターコアが取り付けられた前記シャフト及び前記ローターコアの外側に配置されるステーター６を内部に格納する筐体は、前記ステーターが有するコイルのコイルエンドと対向する部分に、コイルエンド冷却用通路を有する請求項１から１０のいずれか１項に記載の電動機の冷却構造。
【請求項１２】
前記シャフトは、前記シャフトを回転可能に支持する２つの軸受を有し、
前記冷却媒体通路は、前記シャフトの表面であって、一方の前記軸受よりも前記シャフトの一端部側に開口する第１の冷却媒体放出通路と、
前記シャフトの表面であって、他方の前記軸受よりも前記シャフトの他端部側に開口する第２の冷却媒体放出通路と、を有する請求項１から１１のいずれか１項に記載の電動機の冷却構造。
【請求項１３】
動力を伝達するシャフト及び前記シャフトの外側に取り付けられるローターコアを有する電動機を冷却媒体で冷却するにあたって、
前記シャフト内を前記軸方向に向かって延在する冷却媒体供給通路と、
前記軸方向における前記ローターコアの中央部に対応する位置で、前記冷却媒体供給通路から前記シャフトの径方向外側に向かって延在し、かつ前記冷却媒体供給通路に直交する第１冷却媒体通路、
前記シャフトの表面に形成された前記軸方向に延在する溝と、前記ローターコアとで囲まれる空間によって形成され、かつ前記空間が前記第１の冷却媒体通路と接続する第２冷却媒体通路、
前記ローターコアの端部に設けられるバランスプレートに設けられて、前記第２冷却媒体通路と接続する第３冷却媒体通路、
前記ローターコアを前記軸方向に向かって貫通し、かつ前記第３冷却媒体通路と接続する第４冷却媒体通路、
及び前記ローターコアの端部に前記第４冷却媒体通路が開口した放出口を有する複数の冷却媒体通路と、を含み、
前記冷却媒体供給通路に前記冷却媒体が流入する冷却媒体入口から前記ローターコアの一方の端部に開口する前記冷却媒体通路の放出口までの距離と、前記冷却媒体供給通路に前記冷却媒体が流入する冷却媒体入口から前記ローターコアの他方の端部に開口する前記冷却媒体通路の放出口までの距離とは同一であることを特徴とする電動機の冷却構造。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか１項に記載の電動機の冷却構造を備えることを特徴とする電動機。
【請求項１】
動力を伝達するシャフト及び前記シャフトの外側に取り付けられるローターコアを有する電動機を冷却媒体で冷却するにあたって、
前記軸方向に向かって前記シャフトの内部に延在して冷却媒体を通過させる冷却媒体供給通路と、
前記冷却媒体供給通路から分岐して、前記軸方向に対しては前記冷却媒体を分岐させないで前記冷却媒体を流しながら前記ローターコアを冷却した後、前記ローターコアの表面に開口した放出口から前記冷却媒体を放出させる複数の冷却媒体通路と、を含み、
前記冷却媒体供給通路に前記冷却媒体が流入する冷却媒体入口から前記放出口までの距離が、前記複数の冷却媒体通路の間で同一であることを特徴とする電動機の冷却構造。
【請求項２】
前記放出口は、前記ローターコアの両方の端部側に開口する請求項１に記載の電動機の冷却構造。
【請求項３】
前記冷却媒体供給通路からは、偶数個の前記冷却媒体通路が分岐する請求項１又は２に記載の電動機の冷却構造。
【請求項４】
前記複数の冷却媒体通路が前記冷却媒体供給通路から分岐する位置は、それぞれ前記軸方向における前記ローターコアの中央部である請求項１から３のいずれか１項に記載の電動機の冷却構造。
【請求項５】
前記複数の冷却媒体通路は、前記冷却媒体の流れ方向と平行な平面で前記冷却媒体通路を切った場合の寸法及び形状がそれぞれ同一である請求項１から４のいずれか１項に記載の電動機の冷却構造。
【請求項６】
前記シャフトは、前記軸方向に延在する溝を表面に有し、
前記冷却媒体通路の一部は、前記溝と前記ローターコアとの間に形成される請求項１から５のいずれか１項に記載の電動機の冷却構造。
【請求項７】
前記ローターコアは、前記軸方向に向かって貫通する貫通孔を有し、前記溝と前記貫通孔とは、前記ローターコアの端部で接続される請求項６に記載の電動機の冷却構造。
【請求項８】
前記ローターコアは、前記軸方向に向かって貫通し、磁石を保持する磁石保持孔を有する請求項１から７のいずれか１項に記載の電動機の冷却構造。
【請求項９】
前記ローターコアの端部に設けられているバランスプレートは、前記溝と前記貫通孔とを接続する連結部を有する請求項７又は８に記載の電動機の冷却構造。
【請求項１０】
前記複数の冷却媒体通路は、
前記冷却媒体供給通路から前記シャフトの径方向外側に分岐する第１冷却媒体通路と、
前記第１冷却媒体通路と接続して前記軸方向に延在する第２冷却媒体通路と、
前記第２冷却媒体通路と接続する前記連結部と、
を含む請求項９に記載の電動機の冷却構造。
【請求項１１】
前記ローターコアが取り付けられた前記シャフト及び前記ローターコアの外側に配置されるステーター６を内部に格納する筐体は、前記ステーターが有するコイルのコイルエンドと対向する部分に、コイルエンド冷却用通路を有する請求項１から１０のいずれか１項に記載の電動機の冷却構造。
【請求項１２】
前記シャフトは、前記シャフトを回転可能に支持する２つの軸受を有し、
前記冷却媒体通路は、前記シャフトの表面であって、一方の前記軸受よりも前記シャフトの一端部側に開口する第１の冷却媒体放出通路と、
前記シャフトの表面であって、他方の前記軸受よりも前記シャフトの他端部側に開口する第２の冷却媒体放出通路と、を有する請求項１から１１のいずれか１項に記載の電動機の冷却構造。
【請求項１３】
動力を伝達するシャフト及び前記シャフトの外側に取り付けられるローターコアを有する電動機を冷却媒体で冷却するにあたって、
前記シャフト内を前記軸方向に向かって延在する冷却媒体供給通路と、
前記軸方向における前記ローターコアの中央部に対応する位置で、前記冷却媒体供給通路から前記シャフトの径方向外側に向かって延在し、かつ前記冷却媒体供給通路に直交する第１冷却媒体通路、
前記シャフトの表面に形成された前記軸方向に延在する溝と、前記ローターコアとで囲まれる空間によって形成され、かつ前記空間が前記第１の冷却媒体通路と接続する第２冷却媒体通路、
前記ローターコアの端部に設けられるバランスプレートに設けられて、前記第２冷却媒体通路と接続する第３冷却媒体通路、
前記ローターコアを前記軸方向に向かって貫通し、かつ前記第３冷却媒体通路と接続する第４冷却媒体通路、
及び前記ローターコアの端部に前記第４冷却媒体通路が開口した放出口を有する複数の冷却媒体通路と、を含み、
前記冷却媒体供給通路に前記冷却媒体が流入する冷却媒体入口から前記ローターコアの一方の端部に開口する前記冷却媒体通路の放出口までの距離と、前記冷却媒体供給通路に前記冷却媒体が流入する冷却媒体入口から前記ローターコアの他方の端部に開口する前記冷却媒体通路の放出口までの距離とは同一であることを特徴とする電動機の冷却構造。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか１項に記載の電動機の冷却構造を備えることを特徴とする電動機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１２−１８２９５２（Ｐ２０１２−１８２９５２Ａ）
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４５５８０（Ｐ２０１１−４５５８０）
【出願日】平成２３年３月２日（２０１１．３．２）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２日（２０１１．３．２）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
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