CN103081312A - 电动机的冷却结构及电动机 - Google Patents

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Abstract

电动机(1)包括：冷却介质供给通路(11)，其朝向轴(10)的轴向在轴(10)的内部延伸而使冷却介质通过；多个冷却介质通路(40A、40B)，其从冷却介质供给通路(11)分支后，使冷却介质相对于轴(10)的轴向不分支地流动并同时从转子铁芯(20)的表面的放出口(40AH、40BH)放出冷却介质，且从供冷却介质向冷却介质供给通路(11)流入的冷却介质入口(11I)至放出口(40AH、40BH)的距离相同。

Description

电动机的冷却结构及电动机
技术领域
本发明涉及利用油来冷却电动机的电动机的冷却结构及电动机。
背景技术
电动机用于各种各样的用途，但会因定子所具有的线圈的焦耳热及转子的铁芯上产生的涡电流损失及滞后损失等而发热。尤其在电动机的输出变大时，伴随而来的是向电动机供给的电流也变大，因此电动机的发热也增加。当电动机的发热量变大时，电动机的性能降低，因此需要对电动机进行冷却。例如在专利文献1中记载了使用油等冷却介质来冷却电动机的技术。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平9-182375号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1所记载的马达(电动机)的冷却回路中，使油作为冷却介质从转子轴的轴向油路向多个径向油路和铁芯的多个轴向油路流动。在专利文献1所记载的电动机的冷却回路中，转子轴的轴向油路的入口与各径向油路的入口的距离不同，因此在各径向油路及转子的轴向油路中流动的油的流量可能变得不均匀，作为冷却对象的转子及定子的线圈等的冷却偏差可能变大。
本发明的目的在于在利用冷却介质来冷却电动机的情况下抑制冷却对象的冷却偏差。
用于解决课题的手段
本发明涉及一种电动机的冷却结构，利用冷却介质来冷却电动机，所述电动机具有传递动力的轴及在所述轴的外侧安装的转子铁芯，所述电动机的冷却结构的特征在于，包括：冷却介质供给通路，其朝向所述轴向在所述轴的内部延伸而使冷却介质通过；多个冷却介质通路，其从所述冷却介质供给通路分支，使所述冷却介质相对于所述轴向不分支地流动并同时对所述转子铁芯冷却，之后从在所述转子铁芯的表面上开口的放出口放出所述冷却介质，从供所述冷却介质向所述冷却介质供给通路流入的冷却介质入口至所述放出口的距离在所述多个冷却介质通路之间相同。
作为本发明的优选方式，优选所述放出口在所述转子铁芯的两方的端部侧开口。
作为本发明的优选方式，优选从所述冷却介质供给通路分支出偶数个所述冷却介质通路。
作为本发明的优选方式，优选所述多个冷却介质通路从所述冷却介质供给通路分支的位置分别为所述轴向上的所述转子铁芯的中央部。
作为本发明的优选方式，优选用与所述冷却介质的流动方向平行的平面剖开所述冷却介质通路时，所述多个冷却介质通路的尺寸及形状分别相同。
作为本发明的优选方式，优选所述轴在表面具有沿着所述轴向延伸的槽，所述冷却介质通路的一部分形成在所述槽与所述转子铁芯之间。
作为本发明的优选方式，优选所述转子铁芯具有朝向所述轴向贯通的贯通孔，所述槽和所述贯通孔在所述转子铁芯的端部连接。
作为本发明的优选方式，优选所述转子铁芯具有朝向所述轴向贯通且保持磁铁的磁铁保持孔。
作为本发明的优选方式，优选在所述转子铁芯的端部设置而对所述多个钢板施加所述轴向的压缩力的平衡板具有将所述槽与所述贯通孔连接的连结部。
作为本发明的优选方式，优选所述多个冷却介质通路包括：从所述冷却介质供给通路向所述轴的径向外侧分支的第一冷却介质通路；与所述第一冷却介质通路连接且沿着所述轴向延伸的第二冷却介质通路；与所述第二冷却介质通路连接的所述连结部。
作为本发明的优选方式，优选在所述转子铁芯的端部设置的平衡板具有将所述槽与所述贯通孔连接的连结部。
作为本发明的优选方式，优选将安装有所述转子铁芯的所述轴及在所述转子铁芯的外侧配置的定子收纳在内部的框体在与所述定子所具有的线圈的线圈端对置的部分具有线圈端冷却用通路。
作为本发明的优选方式，优选所述轴具有将所述轴支承为能够旋转的两个轴承，所述冷却介质通路具有：在所述轴的表面上比一方的所述轴承靠所述轴的一端部侧开口的第一冷却介质放出通路；在所述轴的表面上比另一方的所述轴承靠所述轴的另一端部侧开口的第二冷却介质放出通路。
本发明涉及一种电动机的冷却结构，利用冷却介质来冷却电动机，所述电动机具有传递动力的轴及在所述轴的外侧安装的转子铁芯，所述电动机的冷却结构的特征在于，包括：冷却介质供给通路，其朝向所述轴向在所述轴内延伸；多个冷却介质通路，其具有第一冷却介质通路、第二冷却介质通路、第三冷却介质通路、第四冷却介质通路以及放出口，其中，所述第一冷却介质通路在所述轴向上的与所述转子铁芯的中央部对应的位置处从所述冷却介质供给通路朝向所述轴的径向外侧延伸，且与所述冷却介质供给通路正交，所述第二冷却介质通路通过由形成在所述轴的表面上且沿着所述轴向延伸的槽和所述转子铁芯包围的空间而形成，且所述空间与所述第一冷却介质通路连接，所述第三冷却介质通路设置于在所述转子铁芯的端部设置的平衡板上，与所述第二冷却介质通路连接，所述第四冷却介质通路朝向所述轴向贯通所述转子铁芯，且与所述第三冷却介质通路连接，所述放出口通过所述第四冷却介质通路在所述转子铁芯的端部开口而形成，从供所述冷却介质向所述冷却介质供给通路流入的冷却介质入口至在所述转子铁芯的一方的端部开口的所述冷却介质通路的放出口的距离、和从供所述冷却介质向所述冷却介质供给通路流入的冷却介质入口至在所述转子铁芯的另一方的端部开口的所述冷却介质通路的放出口的距离相同。
本发明涉及一种电动机，其特征在于，具备所述电动机的冷却结构。
发明效果
本发明在利用冷却介质来冷却电动机的情况下能够抑制冷却对象的冷却偏差。
附图说明
图1是表示轮式装载机的说明图。
图2是表示轮式装载机的驱动系统的示意图。
图3是表示本实施方式涉及的电动机的冷却结构及具备所述电动机的冷却结构的电动机的剖视图。
图4是表示从轴的输入输出侧观察本实施方式涉及的电动机所具备的轴及转子铁芯的状态的主视图。
图5是本实施方式涉及的电动机所具备的轴及转子铁芯的侧视图。
图6是图4的A-A向视图。
图7是图6所示的槽的放大图。
图8是图4的B-B向视图。
图9是图8所示的槽的放大图。
图10是图5的C-C向视图。
图11是图5的D-D向视图。
图12是图5的E-E向视图。
图13是本实施方式涉及的电动机所具备的转子铁芯的放大图。
图14是表示本实施方式涉及的冷却结构及冷却介质通路的图。
图15是表示本实施方式涉及的冷却结构及冷却介质通路的图。
图16是表示冷却介质供给通路及冷却介质通路的立体图。
图17是表示冷却介质供给通路及冷却介质通路的配置的示意图。
图18是表示本实施方式涉及的冷却结构所具有的冷却介质通路的变形例的示意图。
图19是表示本实施方式涉及的冷却结构所具有的冷却介质通路的变形例的示意图。
图20是表示本实施方式的第一变形例涉及的电动机的冷却结构及具备所述电动机的冷却结构的电动机的剖视图。
图21是表示本实施方式的第二变形例涉及的电动机的冷却结构及具备所述电动机的冷却结构的电动机的剖视图。
具体实施方式
参照附图，对用于实施本发明的方式(实施方式)详细地进行说明。本发明并不局限于以下的实施方式所记载的内容。另外，以下所记载的构成要素包含本领域技术人员容易想到的要素、实际上相同的要素在内。进而，可以将以下所记载的构成要素适当组合。
电动机会因定子所具有的线圈的焦耳热及转子铁芯的涡电流损失及滞后损失等而发热。本实施方式涉及的电动机的冷却结构(以下，根据需要称作冷却结构)中，使冷却介质从在电动机的轴内设置的冷却介质供给通路分支出来流动，从层叠有多个钢板的转子铁芯的表面放出的多个冷却介质通路的压力损失在考虑到因轴及转子铁芯的旋转而引起的离心力的基础上彼此相同(包括公差、制造误差)。通过这样的结构，本实施方式涉及的冷却结构使用冷却介质来冷却转子铁芯、磁铁及线圈(尤其是线圈端)。接着，对具备本实施方式涉及的冷却结构的电动机的结构进行说明。本实施方式涉及的电动机具备所述冷却结构。本实施方式涉及的冷却结构及电动机适合于建筑车辆。首先，对适用了本实施方式涉及的电动机的建筑车辆的一例即轮式装载机进行说明。
<轮式装载机>
图1是表示轮式装载机的说明图。轮式装载机100具备车身101、安装在车身101的前部的举升臂(作业设备)102、安装在举升臂102的前端的铲斗(作业设备)103、支承车身101的同时旋转而使车身101行驶的两个前轮104F及两个后轮104R、搭载在车身101的上部的驾驶室105。
图2是表示轮式装载机的驱动系统的示意图。在本实施方式中，轮式装载机100具有柴油发动机或汽油发动机等内燃机106、电动机1来作为动力发生源。这样，轮式装载机100的驱动方式为所谓的混合动力方式。在本实施方式中，轮式装载机100具有内燃机106、电动机1。内燃机106及电动机1的输出被向变速装置107输入。变速装置107在将内燃机106及电动机1的输出合成后将其向前轮侧传动轴108F及后轮侧传动轴108R输出。前轮侧传动轴108F的输出经由前轮侧差速齿轮109F及前轮侧主动轴110F向两个前轮104F传递。另外，后轮侧传动轴108R的输出经由后轮侧差速齿轮109R及后轮侧主动轴110R向两个后轮104R传递。这样，内燃机106及电动机1的输出向前轮104F及后轮104R传递，而使轮式装载机100行驶。在轮式装载机100的运转时，存在仅电动机1的输出或内燃机106的输出向变速装置107传递这样的情况。即，在轮式装载机100的运转时，电动机1的输出及内燃机106的输出并没有始终向变速装置107传递。另外，电动机1不局限于1台，也可以是多台。而且，轮式装载机100具有对电动机1的动作(动力运转或再生)进行控制的逆变器、蓄积通过电动机1的再生而获得的能量(电力)的电容器或二次电池等蓄电装置。需要说明的是，在本实施方式中，轮式装载机100也可以是不具有内燃机而通过蓄电装置的电力以电动机1为驱动源的电动车辆(建筑车辆)。即，本实施方式涉及的电动机的冷却结构不论是混合动力车辆还是电动车辆都能够适用。
在本实施方式中，电动机1及内燃机106被横置。即，以电动机1及内燃机106的动力传递轴与轮式装载机100的直线前进时的行进方向正交的方式，更具体而言以与前轮侧传动轴108F和后轮侧传动轴108R正交的方式配置电动机1及内燃机106。需要说明的是，电动机1及内燃机106的配置并不局限于横置，也可以纵置，即，以电动机1及内燃机106的动力传递轴与前轮侧传动轴108F和后轮侧传动轴108R平行的方式配置。接着，对本实施方式涉及的冷却结构及电动机进行说明。
<冷却结构及电动机>
图3是表示本实施方式涉及的电动机的冷却结构及具备所述电动机的冷却结构的电动机的剖视图。电动机1包括冷却结构2、框体3、作为动力传递轴的轴10、转子铁芯20、定子6。轴10将电动机1所产生的动力向电动机1的外部输出，或者在将电动机1用作发电机的情况下向电动机1输入动力。轴10在外周部安装有转子铁芯20。转子铁芯20为层叠有圆板形状的钢板(电磁钢板)21的圆筒形状的结构体。在转子铁芯20的外侧配置有定子6。定子6配置在转子铁芯20的外侧。在本实施方式中，如后所述，转子铁芯20在内部埋入有多个永久磁铁。这样，在本实施方式中，电动机1为IPM(Interior Permanent Magnet)，但也可以为SPM(Surface Permanent Magnet)。定子6为具有定子铁芯6Y和线圈6C的结构体，在定子铁芯6Y上卷绕有线圈6C。线圈6C的从定子铁芯6Y突出的部分为线圈端6CE。定子铁芯6Y为层叠有多个钢板(电磁钢板)的结构体。需要说明的是，电动机1也可以为不具有永久磁铁的电动机，例如为感应电动机等。即，冷却结构2不论电动机1是否具有磁铁都能够适用。
框体3在内部收纳供转子铁芯20安装的轴10及定子6。框体3具有圆板形状的轴取出侧构件3T、圆筒形状的侧部3S、圆板形状的轴取出侧相反侧构件3R。由轴取出侧构件3T、侧部3S、轴取出侧相反侧构件3R包围的空间成为框体3的内部。轴取出侧构件3T具有用于将轴10向框体3的外部取出的贯通孔3HA。收纳在框体3的内部的轴10从贯通孔3HA取出。在本实施方式中，轴取出侧构件3T和侧部3S例如通过铸造等一体成形，但也可以将两者形成为不同构件并通过螺钉等紧固构件将两者结合。轴取出侧相反侧构件3R安装在侧部3S的与轴取出侧构件3T相反侧的端部。轴取出侧相反侧构件3R通过螺钉等紧固构件安装在侧部3S。
在框体3的侧部3S的内周部安装有定子6。定子6为环状的结构体，安装在侧部3S的内周部整周上。在定子6的内周侧配置安装有轴10的转子铁芯20。轴10在两侧分别安装有轴承4A、4B。两个轴承4A、4B安装在框体3上，将轴10支承为能够旋转。更具体而言，轴承4A安装在轴取出侧构件3T上，轴承4B安装在轴取出侧相反侧构件3R上。通过这样的结构，框体3经由轴承4A、4B将轴10支承为能够旋转。并且，轴10以旋转中心轴Zr为中心进行旋转。
轴10的一端部10C从轴取出侧构件3T的贯通孔3HA突出。在轴10的一端部10C侧安装有例如齿轮或联轴器等。通过这样的结构，经由所述齿轮或所述联轴器等从轴10取出电动机1的动力，或者向电动机1输入动力而使电动机1产生电力。轴10的一端部10C侧成为轴10的输入输出侧。
在轴10与框体3之间设置有密封构件5A、5B。另外，在轴10与框体3之间设置有检测轴10的转速的转速传感器5I。需要说明的是，转速传感器5I配置在轴承4B与密封构件5B之间。密封构件5A在轴取出侧构件3T的贯通孔3HA中安装在轴承4A与轴10的一端部10C之间。密封构件5B配置得比轴承4B靠轴10的另一端部10R侧，并且安装在轴取出侧相反侧构件3R的贯通孔3HB中。在本实施方式中，电动机1通过冷却介质(例如油)来对内部进行冷却并且对轴承4A、4B进行润滑，因此为了抑制从轴10向框体3的外部泄漏的所述冷却介质，密封构件5A、5B设置在框体3与轴10之间。另外，在轴承4B与密封构件5B之间设置有作为密封构件的油封5C。
转子铁芯20为通过将多个钢板21安装在轴10上且层叠而成的结构体。在多个钢板21安装于轴10的状态下，所述多个钢板21层叠的方向(层叠方向)为与轴10的轴向、即旋转中心轴Zr平行的方向。在层叠方向上的转子铁芯20的两端部设有平衡板30A、30B。需要说明的是，平衡板30A、30B为环状的构件，安装在轴10的外周部。所述多个钢板21层叠而成的转子铁芯20由两个平衡板30A、30B夹持。在一方的平衡板30A侧，轴10具有外径比平衡板30A的内径大的转子铁芯固定部14。因此，从轴10的另一端部10R侧安装在轴10上的平衡板30A与转子铁芯固定部14相接时，被限制进一步的移动。通过将平衡板30A、转子铁芯20、平衡板30B按顺序向轴10安装，并将转子铁芯固定螺帽13拧入轴10，由此将转子铁芯20安装在轴10上。在该状态下，平衡板30A、30B对转子铁芯20、即层叠着的所述多个钢板21施加压缩力。平衡板30A、30B的直径等于或小于钢板21的直径。
轴10具有用于使冷却介质通过的冷却介质供给通路11，该冷却介质用于从内部对电动机1进行冷却。在本实施方式中，冷却介质供给通路11沿着旋转中心轴Zr设置。优选冷却介质供给通路11设置在旋转中心轴Zr上。另外，也可以是将轴10形成为中空轴，在轴10内进而贯通另一轴这样的结构。这种情况下，可以将在轴10与贯通轴10内的另一轴之间形成的空间作为冷却介质供给通路11。冷却介质供给通路11在轴10的内部从另一端部10R朝向轴10的轴向、即旋转中心轴Zr方向延伸。因此，在轴10的另一端部10R设置有供冷却介质向冷却介质供给通路11流入的冷却介质入口11I。这样，轴10的另一端部10R侧成为冷却介质入口侧。
在本实施方式中，冷却介质供给通路11朝向轴10的轴向设置至中途。冷却介质供给通路11具有朝向轴10的径向外侧延伸的冷却介质放出通路12A、12B。冷却介质放出通路12A、12B向冷却介质供给通路11开口。冷却介质放出通路(第一冷却介质放出通路)12A在轴10的表面10S上比一方的轴承4A靠轴10的一端部10C侧开口。冷却介质放出通路(第二冷却介质放出通路)12B在轴10的表面10S上比另一方的轴承4B靠轴10的另一端部10R侧开口。通过这样的结构，冷却介质放出通路12A、12B将冷却介质供给通路11与轴10的表面10S连通。供给到冷却介质供给通路11中的冷却介质从冷却介质放出通路12A、12B放出而在向后述的冷却介质回收通路7B流动的途中对轴承4A、4B进行冷却及润滑。需要说明的是，电动机1不一定非要具有冷却介质放出通路12A、12B。
多个冷却介质通路40A、40B从冷却介质供给通路11分支出来。需要说明的是，图3示出用与轴10的旋转中心轴Zr平行且包括旋转中心轴Zr在内的平面剖开轴10的情况下的剖面，为了便于说明，在同一剖面上呈现出多个冷却介质通路40A、40B。然而，实际上如后所述，冷却介质通路40A、40B呈现在用以旋转中心轴Zr为中心的中心角存在90度不同的平面剖开轴10的情况下的各剖面上。
多个冷却介质通路40A、40B从冷却介质供给通路11分支，使冷却介质在轴10的轴向上不分支地向一方向流动并同时对转子铁芯20进行冷却，之后从在转子铁芯20的表面开口的放出口40AH、40BH放出冷却介质。并且，就多个冷却介质通路40A、40B来说，从供所述冷却介质向冷却介质供给通路11流入的冷却介质入口11I至放出口40AH、40BH的距离(通路距离)相同。对冷却介质通路40A、40B在后详细叙述。从放出口40AH、40BH放出的冷却介质从平衡板30B、30A所具有的冷却介质出口31B、31A向框体3的内部流出。在转子铁芯20进行旋转时，在因所述旋转而引起的离心力的作用下，从冷却介质出口31B、31A流出的冷却介质向转子铁芯20的径向外侧飞溅。并且，向所述径向外侧飞溅的冷却介质对线圈端6CE进行冷却。
在框体3的侧部3S设置有冷却介质回收通路7B。冷却介质回收通路7B在使用电动机1的状态下设置在下方(重力所作用的方向侧，在图3中为箭头G所示的方向侧)。例如，在电动机1搭载于图1所示的轮式装载机100的情况下，将轮式装载机100与水平面相接的状态作为使用电动机1的状态，在该状态下成为下方的位置处设置冷却介质回收通路7B。
在本实施方式中，框体3与线圈端6CE对置，且在避开冷却介质回收通路7B的部分具有线圈端冷却用通路7T。并且，从线圈端冷却用通路7T也向线圈端6CE供给冷却介质，来冷却线圈端6CE。需要说明的是，线圈端冷却用通路7T不一定非要设置，例如，可以根据电动机1或电动机1的搭载对象等的规格或运转条件来决定是否将线圈端冷却用通路7T设置在框体3上。在将电动机以轴10的旋转中心轴Zr与铅垂方向(重力的作用方向)正交的方式配置的情况下，线圈端冷却用通路7T优选配置在上方(铅垂方向的相反侧)，更优选配置在最上方(即顶部的位置)。
在本实施方式中，冷却介质通过作为冷却介质循环机构的泵8向电动机1供给，并且在对电动机1进行冷却等之后，被泵8吸引。泵8的吸引口通过第一冷却介质配管CL1而与冷却介质回收通路7B连接。另外，泵8的喷出口通过第二冷却介质配管CL2而与电动机1连接。在本实施方式中，第二冷却介质配管CL2分支出轴侧供给配管CLA和线圈端侧供给配管CLB。前者与冷却介质供给通路11的冷却介质入口11I连接，后者与线圈端冷却用通路7T连接，而向各自的连接对象供给从泵8喷出的冷却介质。
在本实施方式中，冷却结构2包括冷却介质供给通路11、多个冷却介质通路40A、40B。从泵8喷出的冷却介质通过第二冷却介质配管CL2，一部分向轴侧供给配管CLA流动，而剩余的部分向线圈端侧供给配管CLB流动。流入到轴侧供给配管CLA中的冷却介质通过冷却介质入口11I后，一部分向各冷却介质通路40A、40B流入。并且，冷却介质在通过冷却介质通路40A、40B的过程中对转子铁芯20进行冷却，从放出口40AH、40BH向框体3的内部放出。向框体3的内部放出的冷却介质在转子铁芯20的离心力的作用下到达线圈端6CE，对该线圈端6CE进行冷却。未流入到冷却介质通路40A、40B中的冷却介质从冷却介质放出通路12A、12B放出，来对轴承4A、4B进行冷却及润滑。流入到线圈端侧供给配管CLB中的冷却介质向线圈端冷却用通路7T流入后，被向线圈端6CE供给来对线圈端6CE进行冷却。即使在从冷却介质出口31B、31A流出的冷却介质对线圈端6CE的冷却容易变得不充分的运转条件下运转电动机1，也能够通过线圈端冷却用通路7T对线圈端6CE进行冷却。因此，线圈端冷却用通路7T能够在各种各样的运转条件下稳定地使电动机1运转。
对线圈端6CE进行冷却后的冷却介质和对轴承4A、4B进行冷却及润滑后的冷却介质在重力的作用下向框体3的下方流动。该冷却介质通过冷却介质回收通路7B向框体3的外部排出。排出到框体3的外部的冷却介质通过第一冷却介质配管CL1而被泵8吸引。泵8将吸引的冷却介质向第二冷却介质配管CL2喷出。这样，在冷却结构2中，使用泵8使冷却介质在电动机1与第一冷却介质配管CL1、第二冷却介质配管CL2、轴侧供给配管CLA及线圈端侧供给配管CLB之间循环。并且，冷却结构2反复进行上述的转子铁芯20及线圈端6CE的冷却和轴承4A、4B的润滑及冷却。需要说明的是，也可以在第一冷却介质配管CL1及第二冷却介质配管CL2上设置除去冷却介质中的异物的过滤器，另外，在第一冷却介质配管CL1上设置对冷却转子铁芯20及线圈端6CE后升温了的冷却介质进行冷却的冷却器。需要说明的是，向线圈端冷却用通路7T供给冷却介质的机构除了上述那样的冷却介质的循环结构以外，还可以是另行设置与泵8不同的冷却介质的供给泵，而将冷却介质向线圈端冷却用通路7T供给的循环结构。即，电动机1也可以具有线圈端冷却用通路7T专用的冷却回路。接着，对电动机1的构成要素详细地进行说明。
<轴及转子铁芯>
图4是表示从轴的输入输出侧观察本实施方式涉及的电动机所具备的轴及转子铁芯的状态的主视图。图5是本实施方式涉及的电动机所具备的轴及转子铁芯的侧视图。图4、图5是用于表示后述的图6、图8、图10至图12中呈现出的剖面的图。图6是图4的A-A向视图，图7是图6所示的槽的放大图。图8是图4的B-B向视图，图9是图8所示的槽的放大图。图10是图5的C-C向视图，图11是图5的D-D向视图。图12是图5的E-E向视图。图13是本实施方式涉及的电动机所具备的转子铁芯的放大图。
如图6所示，从冷却介质供给通路11分支出向径向外侧延伸的两个第一冷却介质通路41A、41A。在本实施方式中，第一冷却介质通路41A、41B各自的中心轴与旋转中心轴Zr正交。因此，第一冷却介质通路41A、41B向相对于轴10所具有的冷却介质供给通路11弯曲90度的方向分支。通过这样的结构，两个第一冷却介质通路41A、41A朝向轴10的径向外侧延伸。需要说明的是，第一冷却介质通路41A、41B的中心轴与旋转中心轴Zr所成的角度可以为90度以外。
在轴10的表面10S上形成有沿着轴10的轴向延伸的两个槽15A、15A。即，轴10具有沿着轴向延伸的槽15A、15A。如图6、图7所示，第一冷却介质通路41A、41A分别在槽15A、15A内开口。需要说明的是，槽15A、15A朝向轴10的一端部10C延伸。第一冷却介质通路41A为图3所示的冷却介质通路40A的一部分。另外，当将转子铁芯20安装在轴10上时，由槽15A和转子铁芯20包围的空间成为第二冷却介质通路42A。即，第二冷却介质通路42A沿着轴10的轴向延伸。第二冷却介质通路42A也是图3所示的冷却介质通路40A的一部分。
在图8中呈现出用以旋转中心轴Zr为中心的中心角与图6存在90度不同的平面剖开轴10的情况下的剖面。如图8所示，从冷却介质供给通路11分支出向径向外侧延伸的两个第一冷却介质通路41B、41B。在轴10的表面10S上形成有沿着轴10的轴向延伸的两个槽15B、15B。即，轴10具有沿着轴向延伸的槽15B、15B。如图8、图9所示，第一冷却介质通路41B、41B分别在槽15B、15B内开口。需要说明的是，槽15B、15B与上述的槽15A、15A不同，朝向轴10的另一端部10R延伸。第一冷却介质通路41B为图3所示的冷却介质通路40B的一部分。另外，当将转子铁芯20安装在轴10上时，由槽15B和转子铁芯20包围的空间成为第二冷却介质通路42B。即，第二冷却介质通路42B沿着轴10的轴向延伸。第二冷却介质通路42B也为图3所示的冷却介质通路40B的一部分。
从冷却介质入口11I流入到冷却介质供给通路11中的冷却介质向图6所示的第一冷却介质通路41A及图8所示的第一冷却介质通路41B流入后，方向改变90度而向图6所示的第二冷却介质通路42A及图8所示的第二冷却介质通路42B流入。即，在本实施方式中，流入到冷却介质供给通路11中的冷却介质向四条通路分支。通过使用在轴10的表面10S上设置的槽15A、15B来作为第二冷却介质通路42A、42B，由此无需为了制作第二冷却介质通路42A、42B而对转子铁芯20进行加工。因此，在本实施方式中，因设置第二冷却介质通路42A、42B而引起的转子铁芯20的磁特性的降低几乎不会发生，因此因第二冷却介质通路42A、42B而引起的电动机1的性能降低几乎不会发生。另外，由于不需要进行转子铁芯20的加工，因此转子铁芯20的制造成本也减少。而且，槽15A、15B由于起到把持轴10时的止滑的作用且成为将转子铁芯20或平衡板30A、30B等安装于轴10上时的记号，因此还具有使电动机1的制造效率提高的功能。
<平衡板>
如图10所示，平衡板30A具有多个(在本实施方式中为四个)冷却介质出口31A、两个连结部32A、32A。如图3所示，冷却介质出口31A与冷却介质通路40B的在转子铁芯20的表面上开口的放出口40BH相连。连结部32A为朝向平衡板30A的厚度方向(与旋转中心轴Zr平行的方向)凹陷的凹部。连结部32A为第三冷却介质通路43A，为图3所示的冷却介质通路40A的一部分。连结部32A将槽15A(第二冷却介质通路42A)和转子铁芯20所具有的贯通孔(第四冷却介质通路)在转子铁芯20的端部连接。在本实施方式中，连结部32A在转子铁芯20的周向上与两处的贯通孔连接，但与至少一处的贯通孔连接即可。对贯通孔(第四冷却介质通路)在后叙述。两个连结部32A、32A分别位于以旋转中心轴Zr为中心的点对称的位置处。另外，多个冷却介质出口31A配置成相对于通过两个槽15A、15A和旋转中心轴Zr的直线呈线对称。在轴10上设置有键槽16，在平衡板30A上也设置有键槽33A。通过在键槽16A与键槽33A之间夹设键34A，由此对安装在轴10上的平衡板30A进行定位并限制旋转。需要说明的是，在轴10上呈现出冷却介质供给通路11。
如图11所示，平衡板30B具有多个(在本实施方式中为四个)冷却介质出口31B、两个连结部32B、32B。如图3所示，冷却介质出口31B与冷却介质通路40A的在转子铁芯20的表面上开口的放出口40AH相连。连结部32B与上述的连结部32A同样为朝向平衡板30B的厚度方向(与旋转中心轴Zr平行的方向)凹陷的凹部。连结部32B为第三冷却介质通路43B，为图3所示的冷却介质通路40B的一部分。连结部32B将槽15B(第二冷却介质通路42B)和转子铁芯20所具有的贯通孔24(第四冷却介质通路44B)连接。在本实施方式中，连结部32B也在转子铁芯20的周向上与两处的贯通孔连接，但与至少一处的贯通孔连接即可。贯通孔24朝向多个钢板21的层叠方向(与旋转中心轴Zr平行的方向)贯通转子铁芯20。因此，贯通孔24与平衡板30A、30B相连。
两个连结部32B、32B分别位于以旋转中心轴Zr为中心的点对称的位置。多个冷却介质出口31B配置成相对于通过两个槽15B、15B和旋转中心轴Zr的直线呈线对称。在图11中，在各冷却介质出口31B呈现出转子铁芯20所具有的贯通孔24(第四冷却介质通路44A)。
在轴10上设有键槽16，在平衡板30B上也设有键槽33B。需要说明的是，在轴10上呈现出冷却介质供给通路11。通过在键槽16B与键槽33B之间夹设键34B，由此能够对安装在轴10上的平衡板30B进行定位并限制旋转。设置在轴10上的键槽16在平衡板30A、30B任一位置处都是共用的。当以键槽16为基准时，平衡板30B的连结部32B、32B配置在以旋转中心轴Zr为中心使平衡板30A的连结部32A、32A旋转90度而得到的位置处。另外，平衡板30B的多个冷却介质出口31B配置在以旋转中心轴Zr为中心使平衡板30A的多个冷却介质出口31A旋转90度而得到的位置处。通过这样的结构，在将平衡板30A、30B安装于轴10的状态下，将平衡板30A的连结部32A向平衡板30B投影时，平衡板30B的冷却介质出口31B与连结部32A重叠。同样，在上述状态下，将平衡板30B的连结部32B向平衡板30A投影时，平衡板30A的冷却介质出口31A与连结部32B重叠。
在平衡板30B的连结部32B呈现出转子铁芯20所具有的贯通孔24(第四冷却介质通路44A)，在多个冷却介质出口31B分别呈现出贯通孔24(第四冷却介质通路44B)。贯通孔24如上所述那样朝向多个钢板21的层叠方向贯通转子铁芯20，与平衡板30A、30B相连。在本实施方式中，转子铁芯20具有多个(在该例中为8个)贯通孔，并且多个贯通孔24设置在以旋转中心轴Zr为中心的同心圆上。
由于平衡板30B的冷却介质出口31B与平衡板30A的连结部32A重叠，因此两者通过成为第四冷却介质通路44B的贯通孔24相连。另外，由于平衡板30B的连结部32B与平衡板30A的冷却介质出口31B重叠，因此两者通过成为第四冷却介质通路44A的贯通孔24相连。如后所述，第四冷却介质通路44A为图3所示的冷却介质通路40A的一部分，第四冷却介质通路44B为图3所示的冷却介质通路40B的一部分。
<转子铁芯>
如图12所示，在构成转子铁芯20的各钢板21上设有突起25。突起25嵌入到在轴10上设置的键槽16中，从而对钢板21进行定位并限制旋转。由于轴10的键槽16在轴10的轴向上共用，因此以键槽16为基准来规定多个钢板21和平衡板30A、30B的位置关系。
如图12、图13所示，转子铁芯20具有贯通孔24、磁铁保持孔22。贯通孔24朝向轴10的轴向(层叠钢板的方向，即钢板的层叠方向)贯通而在转子铁芯20的两方的端部开口，且在磁铁保持孔22开口。磁铁保持孔22朝向轴10的轴向(层叠钢板的方式，即钢板的层叠方向)贯通来保持磁铁(永久磁铁)23。需要说明的是，贯通孔24也可以不在磁铁保持孔22开口。另外，在本实施方式中，磁铁保持孔22在转子铁芯20的周向上形成有多个(在本例中为16个)，但磁铁保持孔22的个数并不局限于此。
在本实施方式中，贯通孔24在转子铁芯20的径向内侧设置在两个磁铁保持孔22相邻的部分上，分别开口。因此，在本实施方式中，贯通孔24将相邻的两个磁铁保持孔22连结。在本实施方式中，贯通孔24在转子铁芯20的周向上设置在多个位置(在本实施方式中为8个位置)处。转子铁芯20所具有的贯通孔24用于转子铁芯20的冷却。在本实施方式中，贯通孔24有多个(8个)，但贯通孔24只要至少有一个即可，其个数并不受限定。另外，贯通孔24并不局限于本实施方式的结构，例如，两个贯通孔24可以在相邻的两个磁铁保持孔22分别独立地开口。
如图13所示，贯通孔24与冷却介质出口31A、31B、连结部32A、32B(第三冷却介质通路43A、43B)重叠。如上所述，贯通孔24为冷却介质通路40A、40B的一部分即第四冷却介质通路44A、44B。冷却介质从连结部32A朝向冷却介质出口31B或者从连结部32B朝向冷却介质出口31A地通过贯通孔24。在冷却介质通过贯通孔24的过程中，转子铁芯20被冷却。另外，由于贯通孔24在磁铁保持孔22开口，因此磁铁23的一部分在贯通孔24中露出。因此，通过使冷却介质在贯通孔24中流动，由此也将磁铁23冷却。需要说明的是，贯通孔24未必一定要在磁铁保持孔22开口。
<冷却结构及冷却介质通路>
图14、图15是表示本实施方式涉及的冷却结构及冷却介质通路的图。图16是表示冷却介质供给通路及冷却介质通路的立体图。图17是表示冷却介质供给通路及冷却介质通路的配置的示意图。如上所述，在A-A剖面上呈现出的冷却介质通路40A包括第一冷却介质通路41A、第二冷却介质通路42A(槽15A)、第三冷却介质通路43A(连结部32A)、第四冷却介质通路44A(贯通孔24)、放出口40AH。另外，在B-B剖面上呈现出的冷却介质通路40B包括第一冷却介质通路41B、第二冷却介质通路42B(槽15A)、第三冷却介质通路43B(连结部32B)、第四冷却介质通路44B(贯通孔24)、放出口40BH。冷却结构2包括冷却介质供给通路11和多个冷却介质通路40A、40B。
在冷却介质供给通路11中流动的冷却介质通过各冷却介质通路40A、40B的第一冷却介质通路41A、41B分支并朝向轴10的径向外侧流动，之后流动方向改变90度向第二冷却介质通路42A、42B流入，而朝向轴10的轴向流动。冷却介质在通过第二冷却介质通路42A、42B的过程中，从内周侧对转子铁芯20进行冷却。因此，能够直接对转子铁芯20进行冷却，并且间接地对转子所具有的磁铁23进行冷却，因此能够抑制磁铁23的升温，从而抑制磁特性的降低。
通过第二冷却介质通路42A、42B后的冷却介质从转子铁芯20的端部20TA、20TB侧暂时流出后，在转子铁芯20的端部侧配置的第三冷却介质通路43A、43B中流动方向改变180度而向第四冷却介质通路44A、44B流入。之后，冷却介质在流过第四冷却介质通路44A、44B的过程中对转子铁芯20及转子铁芯20所具有的磁铁23进行冷却，并同时朝向放出口40AH、40BH流动。
冷却介质通路40A的放出孔40AH在转子铁芯20的端部20TB开口，冷却介质通路40B的放出孔40BH在转子铁芯20的端部20TA开口。这样，放出口40AH、40BH在转子铁芯20的表面上开口。从放出口40AH放出的冷却介质向平衡板30B的冷却介质出口31B流出，从放出口40BH放出的冷却介质向平衡板30A的冷却介质出口31A流出。在转子铁芯20与轴10一起旋转的情况下，在转子铁芯20的离心力的作用下，冷却介质从冷却介质出口31A、31B朝向图3所示的线圈端6CE飞溅而与线圈端6CE发生冲撞，由此对线圈端6CE进行冷却。
这样，冷却介质通路40A、40B各自的放出口40AH、40BH在转子铁芯20的两方的端部20TB、20TA分别开口。通过这样的结构，能够向轴10的轴向上的两方的线圈端6CE供给冷却介质来进行冷却。另外，在本实施方式中，就各冷却介质通路40A、40B而言，从冷却介质入口11I至放出口40AH、40BH的距离(通路距离)L相同。在本实施方式中，相同不仅意味着完全相同，还包括存在公差或制造误差的量的不同的情况。
如图17所示，通路距离L成为从冷却介质入口11I至第一冷却介质通路41A、41B的入口的距离(供给通路距离)Li加上第一冷却介质通路41A、41B的长度L1、第二冷却介质通路42A、42B的长度L2、第三冷却介质通路43A、43B的长度L3和第四冷却介质通路44A、44B的长度L4的总和(冷却介质通路40A、40B的长度)而得到的大小。在本实施方式中，通路距离沿着冷却介质供给通路11、第一冷却介质通路41A、41B等的中心轴(将各剖面的重心相连而得到的轴)来计测。
如图16、图17所示，在本实施方式中，第三冷却介质通路43A使第二冷却介质通路42A向两个第四冷却介质通路44A1、44A2分支。另外，第三冷却介质通路43B使第二冷却介质通路42B向两个第四冷却介质通路44B1、44B2分支。因此，第三冷却介质通路43A的长度L3为从第三冷却介质通路43A的入口I3至一方的第四冷却介质通路44A1或44A2的入口I4为止的距离(第三冷却介质通路43B也同样)。需要说明的是，从第三冷却介质通路43A的入口I3至一方的第四冷却介质通路44A1入口I4为止的距离与从第三冷却介质通路43A的入口I3至另一方的第四冷却介质通路44A2入口I4为止的距离相等。
在使用从第三冷却介质通路43A的入口I3至一方的第四冷却介质通路44A1为止的长度L3作为第三冷却介质通路43A的长度L3的情况下，第四冷却介质通路44A的长度L4使用第四冷却介质通路44A1的长度。另外，在使用从第三冷却介质通路43A的入口I3至另一方的第四冷却介质通路44A2为止的长度L3作为第三冷却介质通路43A的长度L3的情况下，第四冷却介质通路44A的长度L4使用第四冷却介质通路44A2的长度。
在本实施方式中，多个冷却介质通路40A、40B从冷却介质供给通路11分支的位置分别为在轴10的轴向上相同的位置。因此，在分别向转子铁芯20的不同的端部放出冷却介质的冷却介质通路40A、40B中，各自的供给通路距离Li相等。
在本实施方式中，就剖面为圆形形状的轴10内的冷却介质供给通路11来说，剖面呈圆形，且中心轴与轴10的旋转中心轴Zr相同(所述剖面是指用与旋转中心轴Zr正交的平面剖开的情况下的剖面)。因此，在形成有冷却介质供给通路11的部分，轴10的壁厚相同，冷却介质通路40A、40B各自具有的第一冷却介质通路41A、41B的长度L1相同。
各第一冷却介质通路41A、41B在轴10的表面上开口的位置分别为轴10的轴向上的转子铁芯20的中央部。因此，与各第一冷却介质通路41A、41B连接的第二冷却介质通路42A、42B的长度L2相同。
两个连结部32A、32B的尺寸、形状相同。另外，第四冷却介质通路44A、44B、即多个贯通孔24设置在以旋转中心轴Zr为中心的同心圆上。因此，各第三冷却介质通路43A、43B的长度L3相同。各第四冷却介质通路44A、44B均与旋转中心轴Zr平行地贯通转子铁芯20，因此第四冷却介质通路44A、44B的长度L4相同。
因此，如上所述，在分别向转子铁芯20的不同的端部放出冷却介质的冷却介质通路40A、40B中，各自的通路距离L(＝Li+L1+L2+L3+L4)相等。
由此，分别向转子铁芯20的不同的端部放出冷却介质的冷却介质通路40A、40B从冷却介质入口11I至放出口40AH1、40AH2、40BH1、40BH2的压力损失大致相等。因此，冷却结构2能够使在各冷却介质通路40A、40B中流动的冷却介质的流量大致相等，另外，能够抑制从各放出口40AH1、40AH2、40BH1、40BH2放出的冷却介质的流量的偏差。其结果是，能够减少因在冷却介质通路40A、40B中流动的冷却介质而引起的转子铁芯20的冷却偏差及两方的线圈端6CE的冷却偏差。因此，冷却结构2能够抑制转子铁芯20及线圈端6CE的局部的升温等，因此能够抑制因线圈6C、磁铁23及转子铁芯20的升温而引起的电动机1的性能降低。
在冷却结构2中，在从多个放出口40AH1、40AH2、40BH1、40BH2放出的冷却介质的流量存在偏差的情况下，需要流量最小的放出口能够确保所要求的冷却性能。即，流量大的放出口相对于需要的冷却性能来说冷却介质的流量变得过剩。这样，会导致将多余的冷却介质向冷却介质通路供给，因此多余的冷却介质的喷出所需要的能量会增加。另外，由于从流量大的放出口供给过剩的量的冷却介质，因此向框体3的内部供给大量的冷却介质。其结果是，转子铁芯20在旋转中搅拌存在于框体3内的大量的冷却介质，冷却介质的搅拌所引起的能量的损失增大。
本实施方式的冷却结构2通过使各冷却介质通路40A、40B的通路距离L相同，由此能够抑制从各放出口40AH1、40AH2、40BH1、40BH2放出的冷却介质的流量的偏差。因此，能够抑制冷却介质的流量相对于需要的冷却性能来说变得过剩这样的情况，还能够抑制冷却介质的供给所需要的能量消耗。另外，冷却结构2能够使存在于框体3内的冷却介质的量适当，因此还能够抑制转子铁芯20搅拌大量的冷却介质所引起的能量的损失。
需要说明的是，在本实施方式中，冷却介质通路40A具有两个第四冷却介质通路44A1、44A2，冷却介质通路40B具有两个第四冷却介质通路44B1、44B2。相对于此，冷却介质通路40A具有两个放出口40AH1、40AH2作为放出口40AH，冷却介质通路40B具有两个放出口40BH1、40BH2作为放出口40BH。
在这样的结构的情况下，可以认为冷却介质通路40A具备具有第四冷却介质通路44A1的通路和具有第四冷却介质通路44A2的通路这两个通路。这里，将第四冷却介质通路44A1的长度设为L4a，将第四冷却介质通路44A2设为L4b。第四冷却介质通路44A1、44A2均与旋转中心轴Zr平行地贯通转子铁芯20，因此第四冷却介质通路44A1、44A2的长度分别相同(L4a＝L4b)。即，冷却介质通路40A中，具有第四冷却介质通路44A1的通路的通路距离L1(＝Li+L1+L2+L3+L4a)与具有第四冷却介质通路44A2的通路的通路距离L2(＝Li+L1+L2+L3+L4b)相同。因此，冷却介质通路40A能够使具有第四冷却介质通路44A1的通路和具有第四冷却介质通路44A2的通路的压力损失大致相等，因此能够抑制从第四冷却介质通路44A1、44A2放出的冷却介质的流量偏差。冷却结构2具有两个冷却介质通路40A，但两个冷却介质通路40A中的四个通路各自的通路距离L也相同。其结果是，能够使两个冷却介质通路40A中的所述四个通路的压力损失大致相等，因此能够抑制从所述四个通路放出的冷却介质的流量偏差。
上述的关系对冷却结构2所具有的各冷却介质通路40B来说也同样。因此，在冷却结构2整体中，两个冷却介质通路40A及两个冷却介质通路40B中的8个通路的通路距离L相同。其结果是，所述8个通路的压力损失大致相等，因此能够抑制从所述8个通路在转子铁芯20的两方的端部开口的开口部放出的冷却介质的流量的偏差。
各冷却介质通路40A、40B从冷却介质供给通路11分支后，使冷却介质相对于轴10的轴向不分支地流动。在本实施方式中，冷却介质通路40A、40B具有第二冷却介质通路42A、42B和第四冷却介质通路44A、44B作为与轴10的轴向平行的通路。冷却介质通路40A、40B通过朝向轴10(及转子铁芯20)的径向外侧的第一冷却介质通路41A、41B从冷却介质供给通路11分支后，与第二冷却介质通路42A、42B连接。第二冷却介质通路42A、42B与第三冷却介质通路43A、43B连接。另外，第四冷却介质通路44A、44B在和第二冷却介质通路42A、42B相同的一侧与第三冷却介质通路43A、43B连接。因此，冷却介质通路40A、40B通过第三冷却介质通路43A、43B折回180度。
第二冷却介质通路42A、42B将第一冷却介质通路41A、41B的出口与第三冷却介质通路43A、43B的入口连接，在这之间不分支。同样，第四冷却介质通路44A、44B将第三冷却介质通路43A、43B的出口与放出口40AH、40BH连接，在这之间不分支。相对于这样的结构，在例如作为与轴10的轴向平行的通路的第二冷却介质通路42A、42B相对于轴向分支了的情况下，冷却介质多向与轴10的轴向平行的方向的分量的力所作用的方向分支而流动。其结果是，冷却介质从所述力作用的方向的转子铁芯20的端部更多地放出，因此产生轴向上的线圈端6CE的冷却偏差。
冷却介质通路40A、40B使冷却介质相对于轴10的轴向不分支地流动。这样，由于冷却介质通路40A、40B不具有相对于轴向分支的通路，因此即使在通过冷却介质通路40A、40B内部的冷却介质受到与轴10的轴向平行的方向的分量的力的情况下，也不会发生分支的通路间的流量的失衡。其结果是，冷却结构2能够抑制因所述力而引发的通过冷却介质通路40A、40B的冷却介质的流量变化，因此能够抑制从转子铁芯20的两方的端部20TA、20TB放出的冷却介质的流量的失衡，从而减少轴向上的线圈端6CE的冷却偏差及轴向上的转子铁芯20的冷却偏差。
尤其在本实施方式中，冷却介质通路40A、40B使通过与轴10的轴向平行地延伸的第二冷却介质通路42A、42B的冷却介质的方向和通过同样与轴10的轴向平行地延伸的第四冷却介质通路44A、44B的冷却介质的方向正相反。通过这样的结构，在与轴10的轴向平行的方向的分量的力使通过第二冷却介质通路42A、42B的冷却介质加速的情况下，所述力使通过第四冷却介质通路44A、44B的冷却介质减速。因此，冷却结构2即使在受到与轴10的轴向平行的方向的分量的力的情况下，也能够使所述力在第二冷却介质通路42A、42B与第四冷却介质通路44A、44B之间大致抵消。其结果是，冷却结构2即使在受到与轴10的轴向平行的方向的分量的力的情况下，也能够抑制多个冷却介质通路40A、40B间的冷却介质的流量的偏差，从而更可靠地减少轴向上的线圈端6CE的冷却偏差及轴向上的转子铁芯20的冷却偏差。
图1所示的轮式装载机100这样的建筑车辆具有倾斜地面上的作业。在倾斜地面上，在冷却介质通路40A、40B内流动的冷却介质容易受到与轴10的轴向平行的方向的分量的力。另外，轮式装载机急速地向砂土铲入，将砂土掬取到铲斗103上后，急速地后退，向前进方向急加速的同时回旋，从而在作为砂土的装载对象的倾卸处等位置急停车将砂土向所述倾卸处装载。这样，轮式装载机100进行反复受到急剧的前后方向及横向(与前后方向正交的方向)上的加速度的作业。这种情况下，在冷却介质通路40A、40B内流动的冷却介质也容易受到与轴10的轴向平行的方向的分量的力。本实施方式的冷却结构2及电动机1如上所述，即使在受到与轴10的轴向平行的方向的分量的力的情况下，也能够抑制轴向上的线圈端6CE及转子铁芯20的冷却偏差，因此适合于轮式装载机100那样的反复受到急剧的前后方向及横向上的加速度的用途。
需要说明的是，在本实施方式中，冷却介质通路40A的第三冷却介质通路43A使从第二冷却介质通路42A流入的冷却介质向两个第四冷却介质通路44A1、44A2分支(第三冷却介质通路43B也同样)。这样，由于形成为使冷却介质在轴10及转子铁芯20的周向上向两个第四冷却介质通路44A1、44A2分支的结构，因此满足使冷却介质相对于轴10的轴向不分支地流动这样的条件。
优选多个冷却介质通路40A、40B从冷却介质供给通路11分支的位置分别为轴10的轴向上的转子铁芯20的中央部。在图14、图15所示的例子中，将转子铁芯20的轴向上的长度设为Lr时，从转子铁芯20的端部20TA及端部20TB至第一冷却介质通路41A、41B的位置即分支位置的距离分别为Lr/2。这样，由于容易向轴10的轴向两侧平衡良好地分配冷却介质，因此容易抑制轴向上的线圈端6CE及转子铁芯20的冷却偏差。另外，在多个冷却介质通路40A、40B之间，容易使通路距离L相同。
优选从冷却介质供给通路11分支出偶数个冷却介质通路40A、40B。在本实施方式中，各两条冷却介质通路40A、40B、即四条冷却介质通路40A、40B从冷却介质供给通路11分支。这样，能够在转子铁芯20的两方的端部20TA、20TB分别设置相同个数的放出口，因此能够使冷却介质以大致相同的流量从转子铁芯20的两方的端部20TA、20TB放出。其结果是，容易抑制轴向上的线圈端6CE及转子铁芯20的冷却偏差。
更优选多个冷却介质通路40A、40B除了通路距离L相同以外，用与冷却介质的流动方向正交的平面剖开冷却介质通路40A、40B的情况下的尺寸(通路剖面尺寸)及形状(通路剖面形状)分别相同。冷却介质通路40A、40B的压力损失受通路距离L支配，但通过使通路剖面尺寸及通路剖面形状在多个冷却介质通路40A、40B间相同，由此能够使多个冷却介质通路40A、40B间的压力损失进一步相同。其结果是，能够进一步抑制多个冷却介质通路40A、40B间的冷却介质的流量的偏差，从而减少轴向上的线圈端6CE及转子铁芯20的冷却偏差。需要说明的是，在使通路剖面尺寸及通路剖面形状相同的情况下，可以存在公差或制造误差的量的不同。
如上所述，就冷却结构2而言，只要多个冷却介质通路40A、40B的压力损失在考虑到因轴10及转子铁芯20的旋转而引起的离心力的基础上分别相同即可。因此，在多个冷却介质通路40A、40B中，只要考虑了所述离心力的压力损失相同，则通路距离L、通路剖面尺寸、通路剖面形状也可以不同。然而，在通路距离L、通路剖面尺寸、通路剖面形状不同的情况下，即使在特定的条件下使多个冷却介质通路40A、40B间的压力损失相同，也难以在不同的条件下使多个冷却介质通路40A、40B间的压力损失相同。因此，就多个冷却介质通路40A、40B而言，至少使通路距离L相同，优选使通路剖面尺寸及通路剖面形状也相同。这样，能够容易地在不同的条件下使多个冷却介质通路40A、40B间的压力损失相同，因此冷却结构2的稳定性及可靠性得以提高。尤其在将电动机1用于建筑车辆的情况下，由于运转条件大幅变化，因此为了与其对应，优选使通路距离L等相同。
从使考虑了离心力的压力损失相同的观点出发，更优选多个冷却介质通路40A、40B的三维形状也相同。即，优选使第一冷却介质通路41A、41B、第二冷却介质通路42A、42B、第三冷却介质通路43A、43B及第四冷却介质通路44A、44B各自的尺寸及形状相同。形状的相同除了意味着使上述的通路剖面形状相同之外，还包括使通路彼此所成的角度、连接通路彼此的部分的弯曲程度等相同的意思。需要说明的是，相同包括公差或制造误差的量的不同。由此，能够在多个冷却介质通路40A、40B间使考虑了离心力的压力损失更接近相同。其结果是，能够进一步抑制多个冷却介质通路40A、40B间的冷却介质的流量的偏差，从而能够进一步减少轴向上的线圈端6CE及转子铁芯20的冷却偏差。
<冷却介质通路的变形例>
图18、图19是表示本实施方式涉及的冷却结构所具有的冷却介质通路的变形例的示意图。图18的冷却结构2a具有从冷却介质供给通路11朝向轴10的径向外侧分支的第一冷却介质通路41Aa、41Ba、朝向轴10的轴向延伸的第二冷却介质通路42Aa、42Ba、在图15、图16所示的转子铁芯20的两方的端部20TA、20TB开口的放出口40AHa、40BHb。该冷却结构2a形成为冷却介质通路40A、40B在转子铁芯20的两方的端部20TA、20TB侧不折回的结构。
在该冷却结构2a中，冷却介质通路40Aa、40Ba的通路距离为从冷却介质入口11I至第一冷却介质通路41Aa、41Ba的入口的距离(供给通路距离)、第一冷却介质通路41Aa、41Ba的长度和第二冷却介质通路42Aa、42Ba的长度的总和。冷却结构2a也与上述的冷却结构2同样，在转子铁芯20的两方的端部分别开口的冷却介质通路40Aa、40Ba的通路距离(从冷却介质入口11I至各放出口40AHa、40BHa的距离)相同。其结果是，冷却结构2a也能够获得抑制转子铁芯20及线圈端6CE的冷却偏差的效果。
图19的冷却结构2b具有从冷却介质供给通路11朝向轴10的径向外侧分支的第一冷却介质通路41Ab、41Bb、朝向轴10的轴向延伸的第二冷却介质通路42Ab、42Bb、朝向轴10的径向外侧延伸的第三冷却介质通路43Ab、43Bb、朝向轴10的轴向延伸的第四冷却介质通路44Ab、44Bb、在图15、图16所示的转子铁芯20的两方的端部20TA、20TB开口的放出口40AHb、40BHb。该冷却结构2b通过将图16、图17所示的冷却结构2中与第三冷却介质通路43A等连接的第四冷却介质通路44A1、44A2均形成为一条而成。
在该冷却结构2b中，冷却介质通路40Ab、40Bb的通路距离为从冷却介质入口11I至第一冷却介质通路41Ab、41Bb的入口的距离(供给通路距离)、第一冷却介质通路41Ab、41Bb的长度、第二冷却介质通路42Ab、42Bb的长度、第三冷却介质通路43Ab、43Bb的长度和第四冷却介质通路44Ab、44Bb的长度的总和。冷却结构2b也与上述的冷却结构2、2a同样，在转子铁芯20的两方的端部分别开口的冷却介质通路40Ab、40Bb的通路距离(从冷却介质入口11I至各放出口40AHb、40BHb的距离)相同。其结果是，冷却结构2a也能够获得抑制转子铁芯20及线圈端6CE的冷却偏差的效果。
<冷却结构的第一变形例>
图20是表示本实施方式的第一变形例涉及的电动机的冷却结构及具备所述电动机的冷却结构的电动机的剖视图。本变形例的冷却结构2c及电动机1c与上述的冷却结构2及电动机1相同，但从冷却介质供给通路11分支的冷却介质通路40Ac、40Bc的结构不同。其它的结构与上述的冷却结构2及电动机1相同，因此省略说明。
冷却介质通路40Ac、40Bc具有从冷却介质供给通路11分支而与第三冷却介质通路43A、43B(连结部32A、32B)连接的分支通路46A、46B。分支通路46A朝向轴10的径向外侧且一端部10C倾斜地延伸，分支通路46B朝向轴10的径向外侧且另一端部10R倾斜地延伸。通过这样的结构，也能够获得抑制转子铁芯20及线圈端6CE的冷却偏差的效果。
<冷却结构的第二变形例>
图21是表示本实施方式的第二变形例涉及的电动机的冷却结构及具备所述电动机的冷却结构的电动机的剖视图。本变形例的冷却结构2d及电动机1d与上述的冷却结构2及电动机1相同，但在将冷却介质通路40Ad、40Bd所具有的第二冷却介质通路42Ad、42Bd设置在转子铁芯20d上这一点不同。其它结构与上述的冷却结构2及电动机1相同，因此省略说明。
在转子铁芯20d的内周部中，从第一冷却介质通路41A、41B在轴10上开口的部分至第三冷却介质通路43A、43B(连结部32A、32B)的入口朝向径向外侧地除去一部分而形成凹部26A、26B。该部分成为第二冷却介质通路42Ad、42Bd。需要说明的是，也可以将第二冷却介质通路42Ad、42Bd等形成在转子铁芯20d的内部。该冷却结构2d无需为了形成第二冷却介质通路42Ad、42Bd而在轴10的表面上设置槽。通过这样的结构，也能够获得抑制转子铁芯20及线圈端6CE的冷却偏差的效果。
以上，在本实施方式及其变形例中，利用冷却介质来冷却电动机，多个冷却介质通路的通路距离L相同，且与电动机的轴平行的方向的冷却介质通路不使冷却介质分支。由此，能够使各冷却介质通路的压力损失大致固定，因此能够使通过各冷却通路的冷却介质的流量大致固定。其结果是，本实施方式及其变形例能够抑制转子铁芯及线圈(尤其是线圈端)的冷却偏差，从而抑制电动机的性能降低。另外，本实施方式及其变形例能够使电动机稳定地运转。而且，由于与电动机的轴平行的方向的冷却介质通路不使冷却介质分支，因此即使在受到与轴平行的方向的力的情况下，也能够减少因所述力引起的冷却介质的流量偏差。其结果是，即使是受到与轴平行的方向的力的机会多的电动机，也能够减少通过各冷却通路的冷却介质的流量偏差，从而抑制转子铁芯及线圈(尤其是线圈端)的冷却偏差。
符号说明
1、1c、1d  电动机
2、2a、2b、2c、2d  电动机的冷却结构(冷却结构)
3  框体
3R  轴取出侧相反侧构件
3S  侧部
3T  轴取出侧构件
4A、4B  轴承
6  定子
6C  线圈
6CE  线圈端
6Y  定子铁芯
7B  冷却介质回收通路
7T  线圈端冷却用通路
8  泵
10  轴
10C  一端部
10R  另一端部
11  冷却介质供给通路
11I  冷却介质入口
15A、15B  槽
20、20d  转子铁芯
20TA、20TB  端部
21  钢板
22  磁铁保持孔
23  磁铁
24  贯通孔
30A、30B  平衡板
31A、31B  冷却介质出口
32A、32B  连结部
40AH、40BH、40AH1、40BH1、40AHa、40AHb、  放出口
40A、40Ac、40Ad、40B、40Bc、40Bd  冷却介质通路
41A、41Aa、41Ab、41B、41Ba、41Bb  第一冷却介质通路
42A、42Aa、42Ab、42Ad、42B、42Ba、42Bb、42Bd  第二冷却介质通路
43A、43Ab、43B、43Bb  第三冷却介质通路
44A、44A1、44A2、44Ab、44B、44B1、44B2、44Bb  第四冷却介质通路
46A、46B  分支通路
100  轮式装载机

Claims (14)

1.一种电动机的冷却结构，利用冷却介质来冷却电动机，所述电动机具有传递动力的轴及在所述轴的外侧安装的转子铁芯，所述电动机的冷却结构的特征在于，包括：
冷却介质供给通路，其朝向所述轴向在所述轴的内部延伸而使冷却介质通过；
多个冷却介质通路，其从所述冷却介质供给通路分支，使所述冷却介质相对于所述轴向不分支地流动并同时对所述转子铁芯冷却，之后从在所述转子铁芯的表面上开口的放出口放出所述冷却介质，
从供所述冷却介质向所述冷却介质供给通路流入的冷却介质入口至所述放出口的距离在所述多个冷却介质通路之间相同。
2.根据权利要求1所述的电动机的冷却结构，其中，
所述放出口在所述转子铁芯的两方的端部侧开口。
3.根据权利要求1或2所述的电动机的冷却结构，其中，
从所述冷却介质供给通路分支出偶数个所述冷却介质通路。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的电动机的冷却结构，其中，
所述多个冷却介质通路从所述冷却介质供给通路分支的位置分别为所述轴向上的所述转子铁芯的中央部。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的电动机的冷却结构，其中，
用与所述冷却介质的流动方向平行的平面剖开所述冷却介质通路时，所述多个冷却介质通路的尺寸及形状分别相同。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的电动机的冷却结构，其中，
所述轴在表面具有沿着所述轴向延伸的槽，
所述冷却介质通路的一部分形成在所述槽与所述转子铁芯之间。
7.根据权利要求6所述的电动机的冷却结构，其中，
所述转子铁芯具有朝向所述轴向贯通的贯通孔，所述槽和所述贯通孔在所述转子铁芯的端部连接。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的电动机的冷却结构，其中，
所述转子铁芯具有朝向所述轴向贯通且保持磁铁的磁铁保持孔。
9.根据权利要求7或8所述的电动机的冷却结构，其中，
在所述转子铁芯的端部设置的平衡板具有将所述槽与所述贯通孔连接的连结部。
10.根据权利要求9所述的电动机的冷却结构，其中，
所述多个冷却介质通路包括：
从所述冷却介质供给通路向所述轴的径向外侧分支的第一冷却介质通路；
与所述第一冷却介质通路连接且沿着所述轴向延伸的第二冷却介质通路；
与所述第二冷却介质通路连接的所述连结部。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的电动机的冷却结构，其中，
将安装有所述转子铁芯的所述轴及在所述转子铁芯的外侧配置的定子收纳在内部的框体在与所述定子所具有的线圈的线圈端对置的部分具有线圈端冷却用通路。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的电动机的冷却结构，其中，
所述轴具有将所述轴支承为能够旋转的两个轴承，
所述冷却介质通路具有：
在所述轴的表面上比一方的所述轴承靠所述轴的一端部侧开口的第一冷却介质放出通路；
在所述轴的表面上比另一方的所述轴承靠所述轴的另一端部侧开口的第二冷却介质放出通路。
13.一种电动机的冷却结构，利用冷却介质来冷却电动机，所述电动机具有传递动力的轴及在所述轴的外侧安装的转子铁芯，所述电动机的冷却结构的特征在于，包括：
冷却介质供给通路，其朝向所述轴向在所述轴内延伸；
多个冷却介质通路，其具有第一冷却介质通路、第二冷却介质通路、第三冷却介质通路、第四冷却介质通路以及放出口，其中，所述第一冷却介质通路在所述轴向上的与所述转子铁芯的中央部对应的位置处从所述冷却介质供给通路朝向所述轴的径向外侧延伸，且与所述冷却介质供给通路正交，所述第二冷却介质通路通过由形成在所述轴的表面上且沿着所述轴向延伸的槽和所述转子铁芯包围的空间而形成，且所述空间与所述第一冷却介质通路连接，所述第三冷却介质通路设置于在所述转子铁芯的端部设置的平衡板上，与所述第二冷却介质通路连接，所述第四冷却介质通路朝向所述轴向贯通所述转子铁芯，且与所述第三冷却介质通路连接，所述放出口通过所述第四冷却介质通路在所述转子铁芯的端部开口而形成，
从供所述冷却介质向所述冷却介质供给通路流入的冷却介质入口至在所述转子铁芯的一方的端部开口的所述冷却介质通路的放出口的距离、和从供所述冷却介质向所述冷却介质供给通路流入的冷却介质入口至在所述转子铁芯的另一方的端部开口的所述冷却介质通路的放出口的距离相同。
14.一种电动机，其特征在于，具备权利要求1～13中任一项所述的电动机的冷却结构。
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