(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線に沿って延びるシャフトと、
前記軸線方向に積層された複数の鋼板を有し、前記シャフトの径方向外側に固定されたロータコアと、
前記ロータコアに固定されて、前記シャフトの周方向に間隔をあけて複数が配置された永久磁石と、
前記ロータコアを前記軸線方向両側から挟み込むように設けられた一対のエンドプレートと、
を備え、
前記ロータコアが、
前記軸線方向に延びて冷却油が流通する第一軸方向流路と、
前記第一軸方向流路に連通するととともに、前記第一軸方向流路の前記径方向内側で前記軸線方向に延びる第二軸方向流路と、
前記第一軸方向流路及び前記第二軸方向流路とは独立して、前記第一軸方向流路及び前記永久磁石より前記径方向内側、かつ、前記第二軸方向流路より前記径方向外側に形成されているととともに、前記第二軸方向流路を前記径方向外側から覆うように形成された空隙部と、
を有するロータ。
【請求項２】
前記シャフトが、
該シャフトの前記軸線方向一方側の端部から前記軸線方向他方側に向かって延びるシャフト中心孔と、
該シャフト中心孔から該シャフトの外周面まで径方向に延びるシャフト径方向孔と、
を有し、
前記エンドプレートと前記ロータコアとの少なくとも一方が、
前記空隙部と独立して径方向に延びるとともに、前記第一軸方向流路と前記シャフト径方向孔とに連通する径方向流路を有する請求項１に記載のロータ。
【請求項３】
前記鋼板として、
前記軸線方向に貫通する第一流路形成孔、第二流路形成孔及び抜き孔を有し、前記軸線方向に互いに積層された複数の第一鋼板と、
前記軸線方向に貫通する第一流路形成孔及び第二流路形成孔を有し、互いに積層された複数の第一鋼板にさらに前記軸線方向から積層された第二鋼板と、
を有し、
前記第一軸方向流路は、前記第一鋼板及び前記第二鋼板の前記第一流路形成孔によって画成されており、
前記第二軸方向流路は、前記第一鋼板及び前記第二鋼板の前記第二流路形成孔によって画成されており、
前記空隙部は、前記第一鋼板の前記抜き孔によって画成されており、
前記第二鋼板が、前記空隙部と前記径方向流路とを隔てている請求項２に記載のロータ。
【請求項４】
前記一対のエンドプレートのうち前記第二鋼板に接しているエンドプレートに、該第二鋼板側から窪む凹部が設けられ、
前記径方向流路は、前記凹部と前記第二鋼板とによって画成されている請求項３に記載のロータ。
【請求項５】
前記第一鋼板に、前記軸線方向に突出するカシメ用凸部が設けられ、
前記第二鋼板に、前記軸線方向に貫通するカシメ用孔部が設けられ、
複数の第一鋼板は、前記カシメ用凸部が順次嵌合されることで互いに積層されており、
前記第二鋼板は、前記第一鋼板のカシメ用凸部が前記カシメ用孔部に嵌合することで、該第一鋼板に積層されている請求項３又は４に記載のロータ。
【請求項６】
前記シャフト中心孔は、前記ロータコアの前記軸線方向一方側の端部に対応する軸線方向位置まで延びている請求項２から５のいずれか一項に記載のロータ。
【請求項７】
前記径方向流路は、前記第二軸方向流路を介して前記シャフト径方向孔と連通している請求項２から６のいずれか一項に記載のロータ。
【請求項８】
軸線に沿って延びるシャフト、該シャフトの径方向外側に固定されたロータコア、該ロータコア内に前記シャフトの周方向に間隔をあけて複数配置された永久磁石、及び、前記ロータコアを前記軸線方向両側から挟み込むように設けられた一対のエンドプレートを有するロータと、
該ロータを外周側から囲うステータコア、及び、該ステータコアに固定されて互いに周方向に間隔をあけて複数配置されたコイルを有するステータと、
を備え、
前記シャフトは、
該シャフトの前記軸線方向一方側の端部から前記ロータコアの前記軸線方向一方側の端部に対応する前記軸線方向位置まで延びているシャフト中心孔と、
該シャフト中心孔から該シャフトの外周面まで延びるシャフト径方向孔と、
を有し、
前記ロータコアは、
前記軸線方向に貫通する第一流路形成孔、抜き孔、及び、第二流路形成孔を有し、互いに前記軸線方向に積層された複数の第一鋼板と、
前記軸線方向に貫通する第一流路形成孔、及び、第二流路形成孔を有し、互いに積層された複数の第一鋼板にさらに前記軸線方向他方側から積層された少なくとも一の第二鋼板と、
を有し、
前記第一鋼板及び前記第二鋼板の第一流路形成孔によって、前記永久磁石に沿って前記軸線方向に延びる第一軸方向流路が画成され、
前記第一鋼板の前記抜き孔によって、前記第一軸方向流路とは独立して該第一軸方向流路の前記径方向内側に位置する空隙部が画成され、該空隙部は下端が前記第二鋼板によって閉塞されており、
前記第一鋼板及び前記第二鋼板の第二流路形成孔と前記シャフトの外周面とによって前記空隙部の前記径方向内側で前記軸線方向に延びて上端で前記シャフト径方向孔に連通する第二軸方向流路が画成され、
前記空隙部は、前記第二軸方向流路を前記径方向外側から覆うように形成されており、
前記一対のエンドプレートのうち前記軸線方向他方側のエンドプレートは、前記軸線方向一方側を向く面から窪む凹部を有し、
該凹部と前記第二鋼板とによって、前記径方向に延びて前記第一軸方向流路の下端と前記第二軸方向流路の下端とを連通させる径方向流路が画成され、
前記一対のエンドプレートのうち前記軸線方向一方側のエンドプレートは、前記軸線方向に貫通して前記第一軸方向流路に接続される貫通孔を有するとともに、前記空隙部を前記軸線方向一方側から閉塞している電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータ及び電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、建設機械の駆動等に用いられる電動機のロータコア内に流路を形成し、該流路に冷却油を流通させることでロータコアの冷却を図る技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２０３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電動機の性能を向上させるために、ロータコアの冷却と回転駆動時におけるロータの慣性モーメントの低下とを両立させることが求められている。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、電動機の性能の向上を図ることができるロータ及びこれを備えた電動機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様に係るロータは、軸線に沿って延びるシャフトと、前記軸線方向に積層された複数の鋼板を有し、前記シャフトの径方向外側に固定されたロータコアと、前記ロータコアに固定されて、前記シャフトの周方向に間隔をあけて複数が配置された永久磁石と、前記ロータコアを前記軸線方向両側から挟み込むように設けられた一対のエンドプレートと、を備え、前記ロータコアが、前記軸線方向に延びて冷却油が流通する第一軸方向流路と、前記第一軸方向流路に連通するととともに、前記第一軸方向流路の前記径方向内側で前記軸線方向に延びる第二軸方向流路と、前記第一軸方向流路及び前記第二軸方向流路とは独立して、前記第一軸方向流路及び前記永久磁石より前記径方向内側、かつ、前記第二軸方向流路より前記径方向外側に形成されているととともに、前記第二軸方向流路を前記径方向外側から覆うように形成された空隙部と、を有する。
【０００６】
本発明の第２の態様に係る電動機は、軸線に沿って延びるシャフト、該シャフトの径方向外側に固定されたロータコア、該ロータコア内に前記シャフトの周方向に間隔をあけて複数配置された永久磁石、及び、前記ロータコアを前記軸線方向両側から挟み込むように設けられた一対のエンドプレートを有するロータと、該ロータを外周側から囲うステータコア、及び、該ステータコアに固定されて互いに周方向に間隔をあけて複数配置されたコイルを有するステータと、を備え、前記シャフトは、該シャフトの前記軸線方向一方側の端部から前記ロータコアの前記軸線方向一方側の端部に対応する前記軸線方向位置まで延びているシャフト中心孔と、該シャフト中心孔から該シャフトの外周面まで延びるシャフト径方向孔と、を有し、前記ロータコアは、前記軸線方向に貫通する第一流路形成孔、抜き孔、及び、第二流路形成孔を有し、互いに前記軸線方向に積層された複数の第一鋼板と、前記軸線方向に貫通する第一流路形成孔、及び、第二流路形成孔を有し、互いに積層された複数の第一鋼板にさらに前記軸線方向他方側から積層された少なくとも一の第二鋼板と、を有し、前記第一鋼板及び前記第二鋼板の第一流路形成孔によって、前記永久磁石に沿って前記軸線方向に延びる第一軸方向流路が画成され、前記第一鋼板の前記抜き孔によって、前記第一軸方向流路とは独立して該第一軸方向流路の前記径方向内側に位置する空隙部が画成され、該空隙部は下端が前記第二鋼板によって閉塞されており、前記第一鋼板及び前記第二鋼板の第二流路形成孔と前記シャフトの外周面とによって前記空隙部の前記径方向内側で前記軸線方向に延びて上端で前記シャフト径方向孔に連通する第二軸方向流路が画成され、前記空隙部は、前記第二軸方向流路を前記径方向外側から覆うように形成されており、前記一対のエンドプレートのうち前記軸線方向他方側のエンドプレートは、前記軸線方向一方側を向く面から窪む凹部を有し、該凹部と前記第二鋼板とによって、前記径方向に延びて前記第一軸方向流路の下端と前記第二軸方向流路の下端とを連通させる径方向流路が画成され、前記一対のエンドプレートのうち前記軸線方向一方側のエンドプレートは、前記軸線方向に貫通して前記第一軸方向流路に接続される貫通孔を有するとともに、前記空隙部を前記軸線方向一方側から閉塞している。
【発明の効果】
【０００７】
上記態様のうち少なくとも１つの態様によれば、電動機の性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第一実施形態に係る電動機を備えた建設機械の側面図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る電動機を備えた建設機械の平面図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係る電動機の縦断面図である。
【図４】本発明の第一実施形態に係る電動機のロータの一部を示す模式的な縦断面図である。
【図５】図４のV−V断面図である。
【図６】図４のVI−VI断面図である。
【図７】本発明の第一実施形態に係る電動機のロータコアにおける第一鋼板と第二鋼板との積層状態を示す縦断面図である。
【図８】図４のVIII−VIII断面図である。
【図９】図４のIX−IX断面図である。
【図１０】本発明の第二実施形態に係るロータの一部を模式的に示す縦断面図である。
【図１１】本発明の第三実施形態に係るロータの一部を模式的に示す縦断面図である。
【図１２】本発明の第四実施形態に係るロータの一部を模式的に示す縦断面図である。
【図１３】本発明の第五実施形態に係るロータの一部を模式的に示す縦断面図である。
【図１４】本発明の第六実施形態に係る電動機の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜第一実施形態＞
以下、本発明のロータを備えた電動機、及び、該電動機を備えた建設機械について図１〜図９を参照して詳細に説明する。
【００１０】
＜建設機械＞
図１及び図２に示すように、建設機械としての油圧ショベル１００は、下部走行体１１０、スイングサークル１２０及び上部旋回体１３０を備えている。以下では、建設機械が水平面に設置された状態における重力が作用する方向を「上下方向」と称する。
下部走行体１１０は、左右一対の履帯１１１，１１１を有しており、これら履帯１１１，１１１が走行用油圧モータ（図示省略）によって駆動されることで油圧ショベル１００を走行させる。
【００１１】
スイングサークル１２０は、下部走行体１１０と上部旋回体１３０とを接続する部材であって、アウターレース１２１、インナーレース１２２及びスイングピニオン１２３を備えている。アウターレース１２１は下部走行体１１０に支持されており、上下方向に一致して延びる旋回軸線Ｌを中心とした環状をなしている。インナーレース１２２はアウターレース１２１と同軸をなす環状の部材であって、アウターレース１２１の内側に配置されている。インナーレース１２２は、アウターレース１２１に対して旋回軸線Ｌ回りに相対回転可能に支持されている。スイングピニオン１２３はインナーレース１２２の内歯に噛み合っており、スイングピニオン１２３が回転することでインナーレース１２２がアウターレース１２１に対して相対回転する。
【００１２】
上部旋回体１３０は、インナーレース１２２に支持されることで下部走行体１１０に対して旋回軸線Ｌ回りに旋回可能に配置されている。上部旋回体１３０は、キャブ１３１、作業機１３２、これらの後方に設けられたエンジン１３６、発電機モータ１３７、油圧ポンプ１３８、インバータ１３９、キャパシタ１４０、及び、旋回モータとしての電動機１を備えている。
【００１３】
キャブ１３１は、上部旋回体１３０の前方左側に配置されており、作業者の運転席が設けられている。作業機１３２は上部旋回体１３０の前方に延びるように設けられており、ブーム１３３、アーム１３４及びバケット１３５を有する。作業機１３２は、ブーム１３３、アーム１３４及びバケット１３５がそれぞれ各油圧シリンダ（図示省略）により駆動されることで掘削等の各種作業を行う。
【００１４】
エンジン１３６及び発電機モータ１３７は、互いの回転軸がスプライン結合されている。発電機モータ１３７はエンジン１３６によって駆動されることで電力を生成する。発電機モータ１３７及び油圧ポンプ１３８は、互いの回転軸がスプライン結合されている。油圧ポンプ１３８は、エンジン１３６によって駆動される。油圧ポンプ１３８の駆動により生成される油圧は、上述した走行用油圧モータ、各油圧シリンダを駆動する。
【００１５】
発電機モータ１３７、キャパシタ１４０及び電動機１はインバータ１３９を介して互いに電気的に接続されている。
電動機１は、回転中心となる軸線Ｏが上下方向に一致する縦置きの状態で配置されている。この電動機１の出力は、インナーレース１２２の内歯に噛み合あったスイングピニオン１２３に伝達される。
【００１６】
油圧ショベル１００は、発電機モータ１３７で生成される電力によって電動機１を駆動する。電動機１の駆動力はスイングピニオン１２３を介してインナーレース１２２に伝達される。これによってインナーレース１２２がアウターレース１２１に対して相対回転することで上部旋回体１３０が旋回する。
上部旋回体１３０の旋回の減速時には電動機１が発電機として機能することで回生エネルギーとしての電力を生成する。この電力はインバータ１３９を介してキャパシタ１４０に蓄積される。キャパシタ１４０に蓄積された電力は、エンジン１３６加速時に発電機モータ１３７に供給される。キャパシタの電力によって発電機モータ１３７が駆動されることで、該発電機モータ１３７がエンジン１３６の出力を補助する。
【００１７】
＜電動機＞
図３に示すように電動機１は、ケーシング２、冷却油供給部２０、ステータ３０及びロータ４０を備えている。
＜ケーシング＞
ケーシング２は、電動機１の外形をなす部材である。ケーシング２は、上下方向（軸線Ｏ方向）に延びる筒状をなして内側が収容空間とされた筒状部３と、収容空間を上下から閉塞する第一蓋部４及び第二蓋部７を有している。
【００１８】
第一蓋部４の中央には、上方（軸線Ｏ方向一方側）に向かって突出するシャフト収容部５が形成されている。シャフト収容部５の上端側の部分には、軸線Ｏに沿ってシャフト収容部５を貫通する流路としての冷却油導入孔６が形成されている。シャフト収容部５の内周面には、軸線Ｏを中心とした環状をなす第一軸受１１と、該第一軸受１１よりも上方に配置された第一シール部１３が固定されている。
【００１９】
第二蓋部７の中央には、下方（軸線Ｏ方向他方側）に向かって筒状に延びるとともに、収容空間と外部空間とを上下に連通させるシャフト貫通部８が形成されている。シャフト貫通部８の内周面には、軸線Ｏを中心とした環状をなす第二軸受１２と、該第二軸受１２よりも下方に配置された第二シール部１４が固定されている。第二蓋部７には、収容空間と外部とを連通させることで収容空間内の冷却油を外部に排出させる冷却油排出路９が形成されている。
【００２０】
＜冷却油供給部＞
冷却油供給部２０は、ケーシング２内に冷却油を供給する。本実施形態では、ケーシング２内に供給された冷却油は回収され、冷却された後、再びケーシング２内に供給される。即ち、冷却油供給部２０によって冷却油を循環させている。
冷却油供給部２０は、冷却油貯留部２１、導入流路２２、還流流路２３、冷却油ポンプ２４及び冷却部２５を備えている。
【００２１】
冷却油貯留部２１は、冷却油を貯留する。導入流路２２は、上流側の端部が冷却油貯留部２１に接続され、下流側の端部がケーシング２における冷却油導入孔６に外部から接続されている。還流流路２３は、上流側の端部がケーシング２における冷却油排出路９に外部から接続され、下流側の端部が冷却油貯留部２１に接続されている。冷却油ポンプ２４は、導入流路２２に設けられており、冷却油貯留部２１の冷却油を導入流路２２を介してケーシング２の冷却油導入孔６に圧送する。冷却部２５は、還流流路２３に設けられており、ケーシング２の冷却油排出路９から排出されて還流流路２３を流通する冷却油を冷却する。冷却部２５は、例えば外部からの空気と冷却油との間で熱交換させることで冷却油を冷却する。
【００２２】
＜ステータ＞
ステータ３０は、ステータコア３１及びコイル３４を備えている。
ステータコア３１は、軸線Ｏを中心とした円筒状をなして外周面がケーシング２の内周面に固定されたヨーク３２と、該ヨーク３２の内周面から突出するようにヨーク３２の周方向に互いに間隔をあけて複数形成されたティース３３とを有する。ステータコア３１は、電磁鋼板を上下方向に複数積層させることで構成されている。
コイル３４は各ティース３３に対応するように複数設けられており、各ティース３３に巻き掛けられている。これによってコイル３４は、周方向に間隔をあけて複数が設けられている。
【００２３】
＜ロータ＞
ロータ４０は、シャフト４１、ロータコア５０、永久磁石８０、第一エンドプレート９０及び第二エンドプレート９６（一対のエンドプレート）を備えている。
【００２４】
＜シャフト＞
シャフト４１は、軸線Ｏに沿って延びる棒状の部材である。以下では、シャフト４１の径方向を単に「径方向」と称し、シャフト４１の周方向を単に「周方向」と称する。
シャフト４１は、ケーシング２内でステータ３０の内側を上下方向に貫通するように配置されている。シャフト４１の上端は、ケーシング２内におけるシャフト収容部５内に延びている。シャフト４１の下端は、ケーシング２のシャフト貫通部８を挿通してケーシング２の外部まで延びている。シャフト４１は、第一軸受１１及び第二軸受１２によってケーシング２に対して軸線Ｏ回りに相対回転可能に支持されている。シャフト４１の外周面は第一シール部１３及び第二シール部１４に接触しており、これら第一シール部１３及び第二シール部１４の設置個所での液密性が担保されている。
【００２５】
シャフト４１の外周面における上下方向の一部には、周方向全周にわたって径方向外側に張り出す段差部４２が設けられている。シャフト４１の外周面における段差部４２から上方に向かっての一部の領域は、ロータコア５０、第一エンドプレート９０及び第二エンドプレート９６が外嵌される固定面４３とされている。
【００２６】
シャフト４１には、該シャフト４１の上端から下方に向かって延びるシャフト中心孔４４と、該シャフト中心孔４４からシャフト４１の外周面までシャフト径方向孔４５とが形成されている。
シャフト中心孔４４は、シャフト４１の上下方向全域にわたっては延びておらず、シャフト４１の上端から下端に向かう中途まで延びている。これによってシャフト４１は、上端から下端に向かってのシャフト中心孔４４が形成されている部分が中空構造とされており、残りの下方側の部分が中実構造とされている。
【００２７】
シャフト径方向孔４５は、延在方向を軸線Ｏに直交する方向に一致させるようにして径方向に延びている。シャフト径方向孔４５の径方向内側の端部は、シャフト中心孔４４の下端に連通している。換言すれば、シャフト中心孔４４は、シャフト径方向孔４５の上下方向位置までのみ延びており、シャフト径方向孔４５よりも下方には延びていない。
シャフト径方向孔４５の径方向外側の端部は、シャフト４１の外周面における固定面４３に開口している。シャフト径方向孔４５は、周方向に間隔をあけて複数形成されている。本実施形態では、周方向に９０°の間隔をあけて計４つのシャフト径方向孔４５が放射状に形成されている。
【００２８】
＜ロータコア＞
ロータコア５０は、図３及び図４に示すように、全体としての外形が筒状をなしており、シャフト４１の外周面の固定面４３に外嵌されている。シャフト４１に外嵌されたロータコア５０の上端は、シャフト中心孔４４の下端に対応する上下方向位置とされている。換言すれば、シャフト中心孔４４は、シャフトの上端から下方に端部に向かって、ロータコア５０の上端に対応する上下方向位置まで延びている。シャフト径方向孔４５もロータコアの上端に対応する上下方向位置に位置している。
【００２９】
ロータコア５０には、コア中央孔５１、磁石埋込部５２、第一軸方向流路５３、第二軸方向流路５４及び空隙部５５が形成されている。
コア中央孔５１は、ロータコア５０を上下方向に貫通するように該ロータコア５０の中央に形成された孔部である。コア中央孔５１は軸線Ｏに直交する断面形状が円形をなしている。ロータコア５０は、コア中央孔５１を介してシャフト４１の固定面４３に外嵌される。
【００３０】
磁石埋込部５２は、ロータコア５０内における外周側の部分に、周方向に互いに間隔をあけて複数形成された孔部である。磁石埋込部５２は、ロータコア５０の上下方向全域にわたって一様な形状で延びている。この磁石埋込部５２はロータコア５０の上端及び下端に開口している。
【００３１】
第一軸方向流路５３は、ロータコア５０の外周側の部分に周方向に互いに間隔をあけて複数形成されている。第一軸方向流路５３は、ロータコア５０の上下方向全域にわたって一様な形状で延びている。第一軸方向流路５３はロータコア５０の上端及び下端に開口している。本実施形態では、第一軸方向流路５３は磁石埋込部５２と一体に形成されており、即ち、第一軸方向流路５３と磁石埋込部５２とは軸線Ｏ方向視で互いに連続している。
【００３２】
第二軸方向流路５４は、ロータコア５０の内周側の部分に周方向に互いに間隔をあけて複数形成されている。第二軸方向流路５４は、ロータコア５０の上下方向全域にわたって一様な形状で延びている。第二軸方向流路５４はロータコア５０の上端及び下端に開口している。本実施形態では、第二軸方向流路５４はシャフト４１の外周面の固定面４３に沿って接するように形成されている。第二軸方向流路５４の上端は、シャフト径方向孔４５の径方向外側の端部と連通している。換言すれば、シャフト径方向孔４５は、第二軸方向流路５４の上端と接続される上下方向位置に位置している。
【００３３】
空隙部５５は、ロータコア５０における磁石埋込部５２と第二軸方向流路５４との間の径方向位置に、周方向に互いに間隔をあけて複数形成されている。空隙部５５はロータコア５０内の上下方向に一様な形状で延びており、ロータコア５０の上端に開口している。空隙部５５はロータコア５０の下端には開口していない。即ち、空隙部５５はロータコア５０の上端のみに開口している。空隙部５５は、ロータコア５０内で磁石埋込部５２及び第二軸方向流路５４から独立して隔離されている。これにより、空隙部５５はロータコア５０内で磁石埋込部５２、第二軸方向流路５４と非連通状態とされている。
【００３４】
ロータコア５０は、図４に示すように、複数の電磁鋼板（鋼板）を上下方向に積層させることで構成されている。ロータコア５０は、電磁鋼板として、互いに積層される複数の第一鋼板６０と、互いに積層された第一鋼板６０の下方からさらに積層された一つの第二鋼板７０とを有している。
【００３５】
＜第一鋼板＞
第一鋼板６０は、図５に示すように、軸線Ｏに直交する方向に延在するとともに、外形が軸線Ｏを中心とした円形をなす円板状の部材である。各第一鋼板６０は、同一の形状をなしている。
第一鋼板６０の中央には、軸線Ｏを中心とした円形をなして上下方向に貫通する鋼板中央孔６１が形成されている。
【００３６】
第一鋼板６０における径方向外側の部分には、軸線Ｏ方向視で長孔状をなすように第一鋼板６０を貫通する埋込部形成孔６２が周方向に間隔をあけて複数形成されている。埋込部形成孔６２は一対の埋込部形成孔６２，６２を一組として、各組が径方向内側に突出するＶ字状をなすように配置されている。本実施形態では、計８つの組が周方向に等間隔をあけて設けられている。
【００３７】
各組の埋込部形成孔６２，６２におけるＶ字の頂点側には、第一鋼板６０を貫通する一対の第一流路形成孔６３，６３が形成されている。一組の第一流路形成孔６３，６３は、埋込部形成孔６２，６２のＶ字状の頂点に対応する箇所で互いに周方向に対向するように配置されている。一対で一組の第一流路形成孔６３，６３は、各組の埋込部形成孔６２，６２同様、８つの組が周方向に等間隔をあけて設けられている。本実施形態では各第一流路形成孔６３は埋込部形成孔６２と一体に形成されており、即ち、第一流路形成孔６３と埋込部形成孔６２とは軸線Ｏ方向視で互いに連続している。
【００３８】
各組の埋込部形成孔６２，６２におけるＶ字の頂点の反対側には、埋込部形成孔６２と連続するように一体をなすように第一鋼板６０を貫通するバリア形成孔６４が形成されている。
本実施形態の第一鋼板６０には、径方向外側から内側に向かって、即ち、上記Ｖ字の外側から内側に向かって、バリア形成孔６４、埋込部形成孔６２及び第一流路形成孔６３が順次一体に連続して形成されている。
【００３９】
第一鋼板６０における第一流路形成孔６３の径方向内側には、上下方向に貫通して周方向に円弧状に延びる抜き孔６５が周方向に間隔をあけて複数形成されている。本実施形態では、８つの抜き孔６５が周方向に等間隔で形成されている。隣り合う一対の抜き孔６５同士の間の部分は、各組の埋込部形成孔６２，６２のＶ字状の頂点と同一の周方向位置とされている。
【００４０】
第一鋼板６０における抜き孔６５のさらに径方向内側には、上下方向に貫通する第二流路形成孔６６が周方向に間隔をあけて複数形成されている。本実施形態では４つの第二流路形成孔６６が周方向に９０°の間隔をあけて形成されている。これら第二流路形成孔６６は、８つの抜き孔６５のうちの４つの抜き孔６５の周方向位置に対応するように設けられており、各第二流路形成孔６６は対応する抜き孔６５によってそれぞれ外周側から覆われている。本実施形態の第二流路形成孔６６は、鋼板中央孔６１の外周から径方向外側に円弧状に凹むように形成されている。即ち、第二流路形成孔６６は鋼板中央孔６１と一体をなすように該鋼板中央孔６１と連続して形成されている。
【００４１】
第一鋼板６０における埋込部形成孔６２と抜き孔６５との間の径方向位置には、周方向に互いに間隔をあけて複数のカシメ用凸部６７が形成されている。カシメ用凸部６７は、第一鋼板６０の一部が下方側に突出するようにして形成されたいわゆるＶカシメである。本実施形態では８つのカシメ用凸部６７が、周方向に等間隔をあけるようにして８つの抜き孔６５と同一の周方向位置に形成されている。
【００４２】
＜第二鋼板＞
第二鋼板７０は、図６に示すように、軸線Ｏに直交する方向に延在するとともに、外形が軸線Ｏを中心とした円形をなす円板状の部材である。第二鋼板７０の外形は第一鋼板６０の外形と同様とされている。第二鋼板７０には、第一鋼板６０の鋼板中央孔６１、埋込部形成孔６２、第一流路形成孔６３、バリア形成孔６４及び第二流路形成孔６６とそれぞれ同様の形状及び配置関係をなす鋼板中央孔７１、埋込部形成孔７２、第一流路形成孔７３、バリア形成孔７４及び第二流路形成孔７６が形成されている。
【００４３】
第二鋼板７０には第一鋼板６０の抜き孔６５と同様の孔部は形成されていない。
第二鋼板７０には、上下方向に貫通する複数のカシメ用孔部７７が周方向に間隔をあけて複数形成されている。カシメ用孔部７７は、第一鋼板６０のカシメ用凸部６７と対応するようにして計８つが設けられている。カシメ用孔部７７は、第一鋼板６０のカシメ用凸部６７と同一の周方向位置及び径方向位置に設けられている。
第二鋼板７０は、抜き孔６５が形成されていない点、カシメ用凸部６７に代えてカシメ用孔部７７が形成されている点で第一鋼板６０と相違する。
【００４４】
＜第一鋼板及び第二鋼板の積層＞
図７に示すように、複数の第一鋼板６０は、互いのカシメ用凸部６７が上下方向に順次嵌合していることで固定一体化されている。一つの第二鋼板７０は、互いに積層された複数の第一鋼板６０のうちの最も下方の第一鋼板６０のカシメ用凸部６７が嵌合することで、該第一鋼板６０に固定一体化されている。これにより全体として円筒形状をなすロータコア５０が構成されている。
【００４５】
複数の第一鋼板６０及び一つの第二鋼板７０が互いに積層されることで、ロータコア５０内には、図３〜図６に示すように、上述したコア中央孔５１、磁石埋込部５２、第一軸方向流路５３、第二軸方向流路５４及び空隙部５５が画成されている。
【００４６】
コア中央孔５１は、互いに積層された複数の第一鋼板６０及び一つの第二鋼板７０における鋼板中央孔６１，７１によって画成されている。
磁石埋込部５２は、互いに積層された複数の第一鋼板６０及び一つの第二鋼板７０における埋込部形成孔６２，７２によって画成されている。
第一軸方向流路５３は、互いに積層された複数の第一鋼板６０及び一つの第二鋼板７０における第一流路形成孔６３，７３によって画成されている。
第二軸方向流路５４は、互いに積層された複数の第一鋼板６０及び一つの第二鋼板７０の第二流路形成孔６６，７６によって画成されている。
空隙部５５は、互いに積層された複数の第一鋼板６０の抜き孔６５によって画成されている。空隙部５５は、ロータコア５０の最も下方に配置された第二鋼板７０によって下方から閉塞されている。
【００４７】
さらに、図５及び図６に示すように、ロータコア５０内には、互いに積層された複数の第一鋼板６０及び一つの第二鋼板７０のバリア形成孔６４，７４によって、フラックスバリア部５６（図３、４において図示省略）が形成されている。フラックスバリア部５６は、ロータコア５０の上下方向全域にわたって一様な形状で延びている。フラックスバリア部５６はロータコア５０の上端及び下端に開口している。
【００４８】
コア中央孔５１、磁石埋込部５２、第一軸方向流路５３、フラックスバリア部５６及び第二軸方向流路５４の軸線Ｏ方向視における形状及び配置関係は、第一鋼板６０及び第二鋼板７０におけるにおける鋼板中央孔６１，７１、埋込部形成孔６２，７２、第一流路形成孔６３，７３、バリア形成孔６４，７４及び第二流路形成孔６６，７６の軸線Ｏ方向視における形状及び配置関係と同様である。空隙部５５の軸線Ｏ方向視における形状及び配置関係は、第一鋼板６０における抜き孔６５の形状及び配置関係と同様である。
【００４９】
即ち、磁石埋込部５２，５２は、ロータコア５０の外周側の部分で、一対一組でＶ字状をなすように形成されており、当該Ｖ字状の組が周方向に間隔をあけて複数配置されている。第一軸方向流路５３，５３は、磁石埋込部５２，５２の各組のＶ字の頂点側に一対が配置されている。フラックスバリア部５６，５６は、磁石埋込部５２，５２のＶ字の頂点側とは反対側に配置されている。磁石埋込部５２、第一軸方向流路５３、フラックスバリア部５６は軸線Ｏ方向視で互いに連続している。空隙部５５は、磁石埋込部５２、第一軸方向流路５３、フラックスバリア部５６の径方向内側に配置されている。空隙部５５の径方向内側には第二軸方向流路５４が配置されている。換言すれば、空隙部５５は径方向から第一軸方向流路５３と第二軸方向流路５４とに挟み込まれるように配置されている。
【００５０】
＜永久磁石＞
永久磁石８０は、図３及び図４に示すように、ロータコア５０の上下方向全域にわたって延びる長尺形状をなしている。永久磁石８０は、周方向に間隔をあけて複数がロータコア５０に固定されている。
【００５１】
本実施形態では、図５及び図６に示すように、各永久磁石８０は、磁石埋込部５２に挿入されることで、該磁石埋込部５２内でロータコア５０に固定されている。永久磁石８０は、軸線Ｏに直交する断面形状が矩形状をなしている。永久磁石８０の断面矩形における一対の長辺は、磁石埋込部５２の内面に接している。永久磁石８０の断面矩形における一対の短辺のうちの一方は、第一軸方向流路５３に面している。即ち、第一軸方向流路５３は、第一鋼板６０及び第二鋼板７０の第一流路形成孔６３，７３に加えて永久磁石８０の一方の短辺を含む面によって画成されている。これにより、第一軸方向流路５３は、ロータコア５０の上下方向の全領域、即ち、永久磁石８０の上下方向の全領域にわたって永久磁石８０に接している。
【００５２】
永久磁石８０の一対の短辺のうちの他方は、フラックスバリア部５６に面している。即ち、フラックスバリア部５６は、第一鋼板６０及び第二鋼板７０のバリア形成孔６４，７４に加えて永久磁石８０の上記他方の短辺を含む面によって画成されている。
【００５３】
永久磁石８０は、隣り合う磁極の極性が互いに相違するように設置されている。一組の磁石埋込部５２，５２と同様に軸線Ｏ方向視でＶ字状をなす一対一組の永久磁石８０，８０によって一つの磁極が形成される。本実施形態では、８つのＶ字状の磁石埋込部５２，５２の組が形成されているため、これら磁石埋込部５２に永久磁石８０が固定されることでロータ４０の極数は８極とされている。
【００５４】
＜第一エンドプレート＞
第一エンドプレート９０は、図３及び図４に示すように、軸線Ｏに直交する方向に延在するとともに、外形が軸線Ｏを中心とした円形をなす円板状の部材である。第一エンドプレート９０はロータコア５０の下方から該ロータコア５０に積層されるように固定されている。即ち、第一エンドプレート９０は、ロータコア５０における第二鋼板７０に下方から積層されている。第一エンドプレート９０は、中央に軸線Ｏを中心とした円形をなす円形孔９１が形成されている。第一エンドプレート９０は円形孔９１がシャフト４１の外周面の固定面４３に外嵌されることで該シャフト４１に固定されている。第一エンドプレート９０の下方を向く面は、シャフト４１の段差部４２に上方から当接している。
【００５５】
第一エンドプレート９０内には、径方向に延びる径方向流路９２が形成されている。径方向流路９２は、ロータコア５０の第一軸方向流路５３と第二軸方向流路５４とを径方向に接続する。本実施形態では、径方向流路９２は、第二軸方向流路５４を介してシャフト４１内のシャフト径方向孔４５と連通されている。径方向流路９２は、第一エンドプレート９０に形成された凹部９３と第一エンドプレート９０が下方から接する第二鋼板７０とによって画成されている。
凹部９３は、第一エンドプレート９０の上方を向く面、即ち、第二鋼板７０に接する面から窪むように、周方向に間隔をあけて複数形成されている。本実施形態では、図８に示すように、周方向に等間隔をあけて４つの凹部９３が形成されている。
【００５６】
各凹部９３は、それぞれ径方向に延びる一対一組の径方向流路形成部９４によって構成されている。一組の径方向流路形成部９４，９４は、径方向内側の端部が互いに合流して円形孔９１に接続されている。一組の径方向流路形成部９４，９４は、径方向外側に向かうにしたがって次第に周方向に離間するように分岐している。これによって、各凹部９３は、頂点が径方向内側を向くＶ字状をなしている。各凹部９３における一組の径方向流路形成部９４，９４の径方向外側の端部は、第一エンドプレート９０の外周面に開口することなく閉塞されている。
【００５７】
各凹部９３のＶ字の頂点に該当する箇所の周方向位置は、ロータコア５０の第二軸方向流路５４の周方向位置と同一とされている。各凹部９３における一組の径方向流路形成部９４，９４の径方向外側の端部の位置は、軸線Ｏ方向視にてロータコア５０における互いに近接する一対の第一軸方向流路５３を含む位置とされている。
第一エンドプレート９０が第二鋼板７０に積層されることで凹部９３及び第二鋼板７０によって画成される径方向流路９２は、ロータコア５０の第一軸方向流路５３と第二軸方向流路５４とを径方向に連通させている。径方向流路９２は、第二鋼板７０によって空隙部５５と独立するように隔てられている。本実施形態では計８つの径方向流路形成部が形成されているため、軸線Ｏ方向視で８つの径方向流路９２が画成されている。
【００５８】
＜第二エンドプレート＞
第二エンドプレート９６は、図３及び図４に示すように、第一エンドプレート９０と同様、軸線Ｏに直交する方向に延在するとともに、外形が軸線Ｏを中心とした円形をなす円板状の部材である。第二エンドプレート９６はロータコア５０の上方から該ロータコア５０に積層されるように固定されている。即ち、第二エンドプレート９６は、ロータコア５０における複数の第一鋼板６０のうち最も上方に配置された第一鋼板６０に上方から積層されている。第二エンドプレート９６は、中央に軸線Ｏを中心とした円形をなす円形孔９７が形成されている。第二エンドプレート９６は円形孔９７がシャフト４１の外周面の固定面４３に外嵌されることで該シャフト４１に固定されている。第二エンドプレート９６は第一エンドプレート９０とともにロータコア５０を上下から挟み込むように支持している。
【００５９】
第二エンドプレート９６は、下方を向く面によってロータコア５０内の空隙部５５を上方から閉塞している。空隙部５５は、下端が第二鋼板７０によって閉塞され、上端が第二エンドプレート９６によって閉塞されることで外部から隔離された閉空間とされている。
第二エンドプレート９６は、下方を向く面によってロータコア５０内の第二軸方向流路５４を上方から閉塞している。
第二エンドプレート９６には、図９に示すように、上下方向に貫通する貫通孔９８が周方向に間隔をあけて複数形成されている。本実施形態では、貫通孔９８は、周方向に等間隔をあけて計８つが形成されている。
【００６０】
各貫通孔９８の位置は、軸線Ｏ方向視にてロータコア５０における互いに近接する一対の第一軸方向流路５３を含む位置とされている。これによって、第二エンドプレート９６の貫通孔９８とロータコア５０の第一軸方向流路５３とが互いに連通されている。
これによりロータ４０内には、シャフト中心孔４４、シャフト径方向孔４５、第二軸方向流路５４、径方向流路９２、第一軸方向流路５３及び貫通孔９８の順序で冷却油が流通する冷却流路が形成されている。
【００６１】
＜電動機の動作及び作用効果＞
電動機１の駆動時には、インバータ１３９を介してステータ３０の各コイル３４に交流電力が供給され、これらコイル３４によって生成される回転磁界に各永久磁石８０が追従することでロータ４０がステータ３０に対して回転する。建設機械の上部旋回体１３０の旋回時には電動機１が高トルクで駆動される。そのため、ロータコア５０での鉄損及び永久磁石８０内の渦電流損によりロータコア５０及び永久磁石８０が高温になり、コイル３４での銅損及びステータコア３１での鉄損によりステータ３０が高温となる。ステータ３０が高温となれば、該ステータ３０の輻射熱によりロータコア５０はさらに高温となる。そのため、冷却油供給部２０により電動機１内に冷却油が供給される。
【００６２】
冷却油供給部２０の冷却油ポンプ２４が作動すると、冷却油貯留部２１の冷却油が導入流路２２を介して電動機１のケーシング２の冷却油導入孔６に供給される。冷却油導入孔６を流通する冷却油は、回転駆動するロータ４０のシャフト４１の上端からシャフト中心孔４４内に導入される。シャフト中心孔４４を下方に向かって流通した冷却油は、該シャフト中心孔４４から分岐するシャフト径方向孔４５に導入され径方向外側に向かって流通する。シャフト径方向孔４５を介してシャフト４１の外周面に冷却油が到達することで、該冷却油はロータコア５０内の第二軸方向流路５４の上端に導入される。冷却油は第二軸方向流路５４をシャフト４１の外周面に沿って下方に向かって流通し、ロータコア５０から第一エンドプレート９０に到達した段階で、第一エンドプレート９０内の径方向流路９２に導入される。
【００６３】
冷却油は径方向流路９２を径方向外側に向かって流通した後、ロータコア５０の第一軸方向流路５３に導入される。第一軸方向流路５３内では冷却油は永久磁石８０に接しながら上方に向かって流通する。そのため、永久磁石８０が冷却油によって直接的に冷却され、高温化による永久磁石８０の減磁が抑制される。第一軸方向流路５３の上端まで到達した冷却油は、第二エンドプレート９６の貫通孔９８に導入され、該貫通孔９８の上端より第一エンドプレート９０の外部、即ち、ロータ４０の外部に排出される。この際、冷却油は、ロータ４０の回転による遠心力によって径方向外側に向かって散布されるように排出される。これによって、ステータ３０のステータコア３１及びコイル３４に冷却油が供給され、該ステータ３０の冷却が図られる。その後、ステータ３０から垂れ落ちた冷却油は、ケーシング２の冷却油排出路９を通過してケーシング２の外部に排出される。そして、冷却油は、還流流路２３を通過する過程で冷却部２５によって冷却され、再び冷却油貯留部２１に貯留される。
【００６４】
以上のように、本実施形態の電動機１のロータ４０では、ロータコア５０に空隙部５５が形成されているため、空隙部５５の容積分だけロータコア５０の軽量化を図ることができる。空隙部５５は、冷却油が流通する第一軸方向流路５３、第二軸方向流路５４及び径方向流路９２と独立しておりこれらと非連通状態のため、空隙部５５内に直接的に冷却油が導入されることはない。
【００６５】
仮にロータ４０内の冷却流路が空隙部５５と連通されていれば、空隙部５５も冷却流路の一部となるため該空隙部５５内にも冷却油が導入される。この場合、電動機１の空隙部５５内の冷却油もロータ４０とともに回転することになり、冷却油の分だけ回転駆動時の慣性モーメントが増加する。そのため、ロータコア５０の軽量化を図ったにもかかわらず、電動機１の加減速トルクを効果的に低減することができない。
【００６６】
これに対して本実施形態では、空隙部５５とロータ４０の冷却流路とが互いに隔離されているため、冷却流路から空隙部５５に直接的に冷却油が流入することはない。そのため、回転駆動時の慣性モーメントが意図せずに増加してしまうことを回避できる。これにより、ロータコア５０内の冷却対象箇所に必要な量だけの冷却油を供給しながら、電動機の加減速トルクの増加が抑制される。その結果、電動機１の性能を向上させることができる。
【００６７】
本実施形態では、第一鋼板６０によって空隙部５５を画成しながら第二鋼板７０によって空隙部５５と径方向流路９２とを隔てている。これによって、空隙部５５の体積を大きく確保しつつ、空隙部５５と径方向流路９２とが互い連通してしまうこと回避することができる。第一鋼板６０と第二鋼板７０との２つの形状の鋼板を用いることのみをもって、空隙部５５の形成と冷却流路の確保の両立を図ったロータコア５０を得ることができる。
【００６８】
本実施形態では、径方向流路９２が第一エンドプレート９０内に形成されている。これにより、ロータコア５０内における磁路を侵食することなく、ロータコア５０の径方向内側から第一軸方向流路５３に冷却油を導入することができる。
径方向流路９２は第一エンドプレート９０の凹部９３と第二鋼板７０とによって画成されている。そのため、第一エンドプレート９０に孔加工を施すことなく径方向流路９２を形成することができる。そのため、加工コストを低減させることができる。
【００６９】
ここで、空隙部５５を有さない従来のロータコアは、二種類の電磁鋼板を複数積層することで製造していた。これら電磁鋼板の相違は、一方の電磁鋼板にはカシメ用凸部６７が形成されており、他方の電磁鋼板はカシメ用孔部７７が形成されている点のみである。これら二種類の電磁鋼板は、それぞれに対応する二種類の型を用いたプレス加工で製造していた。
本実施形態の第一鋼板６０及び第二鋼板７０の相違は、カシメ用凸部６７及びカシメ用孔部７７以外は、抜き孔６５の有無のみである。そのため、本実施形態の第一鋼板６０及び第二鋼板７０を製造するためには、従来の二種類の型のうち上記一方の型のみに、抜き孔６５を形成するための変更を加えるのみでよい。したがって、従来の設備に軽微な変更を加えるのみで容易に製造設備を構築することができる。
なお、従来の二種類の電磁鋼板に埋込部形成孔６２，７２、第一流路形成孔６３，７３、バリア形成孔６４，７４、及び第二流路形成孔６６，７６がなければ、これを上記型にこれらを形成するための変更を加えればよい。
【００７０】
一般にシャフト４１に対して中心孔を深く形成する分だけ加工コストが増加する。本実施形態では、シャフト中心孔４４の延びる領域をロータコア５０の上端に対応する上下方向位置までとしている。そのため、シャフト４１の製造コストを抑えることができる。本実施形態では、上記シャフト中心孔４４であっても、第二軸方向流路５４によって冷却油を下方に導き、その後、径方向流路９２を介して第一軸方向流路５３に冷却油を供給することができる。したがって、ロータコア５０の冷却効果を十分に得ることができる。
ロータコア５０がシャフト４１に固定されている上下方向範囲はほぼ全域が中実構造となるため、シャフト４１がロータコア５０を支持する部分での強度を確保することができる。
【００７１】
本実施形態では、冷却油が第二軸方向流路５４及び径方向流路９２を経由した後に第一軸方向流路５３に導入される構成のため、永久磁石８０に到達するまでのロータコア５０内の冷却流路が長大化している。一般に鉄損により発熱するロータコア５０内で冷却流路が長大化するほど、冷却油は加熱される傾向にある。
本実施形態では、第二軸方向流路５４が径方向外側から空隙部５５に覆われているため、該空隙部５５がコイル３４による径方向外側からの磁場の磁気シールドとなる。そのため、第二軸方向流路５４の近傍までの磁場の到達が抑制される。したがって、ロータコア５０における空隙部５５の内側の部分である第二軸方向流路５４付近では、鉄損による発熱が抑えられる。これにより、第二軸方向流路５４を冷却油が流通する際に該冷却油の加熱が促進されることはない。よって、ロータコア５０内での冷却流路が長大化しているにもかかわらず、永久磁石８０を冷却に寄与する第一軸方向流路５３での冷却効果を高く維持することができる。
【００７２】
＜第二実施形態＞
第二実施形態のロータ４０Ａについて図１０を参照して説明する。第二実施形態では、第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
第二実施形態のロータ４０Ａは、シャフト４１Ａ、ロータコア５０Ａ、第一エンドプレート９０Ａ及び第二エンドプレート９６を備えている。
シャフト４１Ａは、シャフト中心孔４４及びシャフト径方向孔４５は形成されていない点で第一実施形態のシャフト４１と相違する。シャフト４１Ａは軸線Ｏ方向全域にわたって中実構造とされている。
【００７３】
ロータコア５０Ａは、第二軸方向流路５４が形成されていない点で第一実施形態のロータコア５０と相違する。ロータコア５０Ａは、複数の第一鋼板６０Ａのみを上下方向に積層することで構成されている。第二実施形態の第一鋼板６０Ａは、第二流路形成孔６６が形成されていない点で第一実施形態の第一鋼板６０と相違する。第二実施形態の空隙部５５Ａは、ロータコア５０Ａの上下方向全域にわたって延びており、ロータコア５０Ａの上端及び下端に開口している。
【００７４】
第二実施形態の第一エンドプレート９０Ａは、第一実施形態の第一エンドプレート９０における凹部９３に代えて上下方向に貫通する貫通孔９５Ａが形成されている点で第一実施形態の第一エンドプレート９０と相違する。第一エンドプレート９０Ａの貫通孔９５Ａは、複数の第一軸方向流路５３に対応するように周方向に間隔をあけて複数形成されている。
【００７５】
第二実施形態のロータ４０Ａでは、ロータ４０Ａの上方から第二エンドプレート９６に対して冷却油が直接的に供給される。冷却油は、第二エンドプレート９６の貫通孔９８、第一軸方向流路５３及び第一エンドプレート９０Ａの貫通孔９５Ａを流通してロータ４０Ａ外部に排出される。第一軸方向流路５３を流通する過程では、第一実施形態と同様、永久磁石８０を冷却する。
第二実施形態のロータ４０Ａでも、第一実施形態同様、第一軸方向流路５３が空隙部５５Ａと独立して形成されているため、冷却油が空隙部５５Ａに直接的に導入されることはない。
【００７６】
＜第三実施形態＞
第三実施形態のロータ４０Ｂについて図１１を参照して説明する。第三実施形態では、他の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
第三実施形態のロータ４０Ｂは、シャフト４１Ｂ、ロータコア５０Ｂ、第一エンドプレート９０及び第二エンドプレート９６を備えている。
第三実施形態のシャフト４１Ｂには、第一実施形態のシャフト４１のシャフト中心孔４４及びシャフト径方向孔４５と異なるシャフト中心孔４４Ｂ及びシャフト径方向孔４５Ｂが形成されている。シャフト中心孔４４Ｂは、シャフト４１Ｂの上端からロータコア５０Ｂの下端に対応する上下方向位置まで延びている。シャフト径方向孔４５Ｂは、シャフト中心孔４４Ｂの下端から径方向外側に延びて第一エンドプレート９０に形成された径方向流路９２に連通している。換言すれば、シャフト径方向孔４５Ｂの上下方向位置は径方向流路９２と同一とされている。シャフト中心孔４４Ｂは、シャフト４１の上端からシャフト径方向孔４５Ｂの上下方向位置まで延びている。
本実施形態では、シャフト径方向孔４５Ｂと径方向流路９２とが直接的に接続されている。
【００７７】
第三実施形態のロータコア５０Ｂは、第一実施形態の第二軸方向流路５４が形成されていない点で第一実施形態のロータコア５０と相違する。ロータコア５０Ｂは、複数の第一鋼板６０Ｂ及び一つの第二鋼板７０Ｂによって形成されている。第三実施形態の第一鋼板６０Ｂは、第二流路形成孔６６が形成されていない点で第一実施形態の第一鋼板６０と相違する。第三実施形態の第二鋼板７０Ｂは、第二流路形成孔７６が形成されていない点で第一実施形態の第二鋼板７０と相違する。ロータコア５０Ｂは、互いに積層された複数の第一鋼板６０Ｂの下方にさらに一つの第二鋼板７０Ｂが積層されることで構成されている。
【００７８】
第三実施形態のロータ４０Ｂでは、第一実施形態と同様、シャフト４１Ｂのシャフト中心孔４４Ｂに上方から冷却油が供給される。冷却油は、シャフト中心孔４４Ｂ、シャフト径方向孔４５Ｂ、径方向流路９２、第一軸方向流路５３及び第二エンドプレート９６の貫通孔９８を流通してロータ４０Ｂ外部に排出される。第一軸方向流路５３を流通する過程では、第一実施形態と同様、永久磁石８０を冷却する。
第三実施形態のロータ４０Ｂでも、第一実施形態同様、第一軸方向流路５３及び径方向流路９２が空隙部５５と独立して形成されているため、冷却油が空隙部５５に直接的に導入されることはない。
【００７９】
＜第四実施形態＞
第四実施形態のロータ４０Ｃについて図１２を参照して説明する。第四実施形態では、第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
第四実施形態のロータ４０Ｃは、シャフト４１Ｃ、ロータコア５０Ｃ、第一エンドプレート９０Ｃ及び第二エンドプレート９６を備えている。
【００８０】
第四実施形態のシャフト４１Ｃには、第一実施形態のシャフト４１と異なるシャフト中心孔４４Ｃ及びシャフト径方向孔４５Ｃが形成されている。シャフト中心孔４４Ｃは、シャフト４１Ｃの上端からロータコア５０Ｃの上端と下端の間の上下方向位置まで延びている。本実施形態では、シャフト中心孔４４Ｃはロータコア５０Ｃの上下方向位置の中央まで延びている。シャフト径方向孔４５Ｃはシャフト中心孔４４Ｃの下端から径方向に延びて、ロータコア５０Ｃの上下方向位置の中央に開口している。
【００８１】
第四実施形態のロータコア５０Ｃには、第二軸方向流路５４が形成されておらず、径方向流路５７Ｃが形成されている点で第一実施形態のロータコア５０と相違する。ロータコア５０Ｃの径方向流路５７Ｃは、ロータコア５０Ｃの上下方向位置の中央に形成されている。径方向流路５７Ｃは、径方向内側の端部がシャフト径方向孔４５Ｃに連通しており、径方向外側の端部が第一軸方向流路５３に連通している。本実施形態では径方向流路５７Ｃの上方及び下方の両側にそれぞれ空隙部５５Ｃが形成されている。
【００８２】
ロータコア５０Ｃは、第一鋼板６０Ｃ、第二鋼板７０Ｃ及び第三鋼板７８Ｃが積層されることで構成されている。第四実施形態の第一鋼板６０Ｃは、第二流路形成孔６６が形成されていない点で第一実施形態の第一鋼板６０と相違する。第四実施形態の第二鋼板７０Ｃは、第二流路形成孔７６が形成されていない点で第一実施形態の第二鋼板７０と相違する。
【００８３】
ロータコア５０Ｃにおける径方向流路５７Ｃの上方の部分は、複数の第一鋼板６０Ｃを積層し、さらに、下方に一つの第二鋼板７０Ｃが積層されることで構成されている。ロータコア５０Ｃにおける径方向流路５７Ｃの下方の部分は、複数の第一鋼板６０Ｃを積層し、さらに上方から一つの第二鋼板７０Ｃが積層されることで構成されている。第三鋼板７８Ｃは、ロータコア５０Ｃにおける上方の部分及び下方の部分に挟まれるように設けられている。第三鋼板７８Ｃは、上下方向に貫通するスリット（図示省略）が径方向に延びるように形成されている。スリットの径方向内側の端部はシャフト径方向孔４５Ｃに連通している。スリットの径方向外側の端部は、第一軸方向流路５３に連通する位置に形成されている。なお、スリットの軸線Ｏ方向視での形状は、例えば、図８に示す凹部９３と同様の形状、即ち、頂点が径方向内側を向くＶ字状をなしていてもよい。第三鋼板７８Ｃが一対の第二鋼板７０Ｃ，７０Ｃによって上下から挟まれることで、これら一対の第二鋼板７０Ｃ，７０Ｃとスリットとによって径方向流路５７Ｃが画成されている。径方向流路５７Ｃは、上下一対の第二鋼板７０Ｃ，７０Ｃによって空隙部５５Ｃと隔てられている。
【００８４】
第四実施形態の第一エンドプレート９０Ｃは、第一実施形態の第一エンドプレート９０における凹部９３に代えて上下方向に貫通する貫通孔９５Ｃが形成されている点で第一実施形態の第一エンドプレート９０と相違する。第一エンドプレート９０Ｃの貫通孔９５Ｃは、複数の第一軸方向流路５３に対応するように周方向に間隔をあけて複数形成されている。
【００８５】
第四実施形態のロータ４０Ｃでは、第一実施形態と同様、シャフト中心孔４４Ｃに上方から冷却油が供給される。冷却油は、シャフト中心孔４４Ｃ、シャフト径方向孔４５Ｃ、径方向流路５７Ｃを経て、第一軸方向流路５３の上下方向位置の中央に到達する。冷却油は径方向流路５７Ｃと第一軸方向流路５３との連通箇所で第一軸方向流路５３の上方向及び下方向に分岐して流通する。第一軸方向流路５３を上方に流通する冷却油は、第二エンドプレート９６の貫通孔９８を通過してロータ４０Ｃの外部に排出される。第一軸方向流路５３を下方に流通する冷却油は、第一エンドプレート９０Ｃの貫通孔９５Ｃを介してロータ４０Ｃの外部に排出される。
第四実施形態のロータ４０Ｃでは、第一軸方向流路５３及び径方向流路５７Ｃが上下の空隙部５５Ｃ，５５Ｃと独立して形成されているため、冷却油がこれら空隙部５５Ｃ，５５Ｃに直接的に導入されることはない。
【００８６】
＜第五実施形態＞
第五実施形態のロータ４０Ｄについて図１３を参照して説明する。第五実施形態では、第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
第五実施形態のロータ４０Ｄは、シャフト４１、ロータコア５０Ｄ、第一エンドプレート９０Ｄ及び第二エンドプレート９６Ｄを備えている。
【００８７】
第五実施形態のロータコア５０Ｄは、第一実施形態の第二軸方向流路５４が形成されていない点で第一実施形態のロータコア５０と相違する。ロータコア５０Ｄは、複数の第一鋼板６０Ｄ及び一つの第二鋼板７０Ｄによって形成されている。第五実施形態の第一鋼板６０Ｄは、第二流路形成孔６６が形成されていない点で第一実施形態の第一鋼板６０と相違する。第五実施形態の第二鋼板７０Ｄは、第二流路形成孔７６が形成されていない点で第一実施形態の第二鋼板７０と相違する。ロータコア５０Ｄは、互いに積層された複数の第一鋼板６０Ｄの上方に、さらに一つの第二鋼板７０Ｄが積層されることで構成されている。
第五実施形態の空隙部５５Ｄの上端は第二鋼板７０Ｄによって閉塞されており、下端は第一エンドプレート９０Ｄによって閉塞されている。
【００８８】
第五実施形態の第一エンドプレート９０Ｄは、第一実施形態の第一エンドプレート９０における凹部９３に代えて上下方向に貫通する貫通孔９５Ｄが形成されている点で第一実施形態の第一エンドプレート９０と相違する。第一エンドプレート９０Ｄの貫通孔９５Ｄは、複数の第一軸方向流路５３に対応するように周方向に間隔をあけて複数形成されている。
【００８９】
第五実施形態の第二エンドプレート９６Ｄは、第一実施形態の第二エンドプレート９６の貫通孔９８が形成されておらず、凹部９９Ｄが形成されている点で第一実施形態の第二エンドプレート９６と相違する。凹部９９Ｄは第二エンドプレート９６の下方を向く面から上方に窪むように形成されている。凹部９９Ｄは、第一実施形態における第一エンドプレート９０の凹部９３と上下に対称な形状をなしている。第二エンドプレート９６Ｄがロータコア５０Ｄの最も上方に積層された第二鋼板７０Ｄにさらに積層されることで、第二エンドプレート９６Ｄの凹部９９Ｄと第二鋼板７０Ｄとによって径方向流路５７Ｄが画成されている。径方向流路５７Ｄの径方向内側の端部はシャフト径方向孔４５に連通している。即ち、径方向流路５７Ｄは、シャフト径方向孔４５と直接的に接続されている。径方向流路５７Ｄの径方向外側の端部は、第一軸方向流路５３の上端に連通している。
【００９０】
第五実施形態のロータ４０Ｄでは、第一実施形態と同様、シャフト中心孔４４に上方から冷却油が供給される。冷却油は、シャフト中心孔４４、シャフト径方向孔４５、径方向流路５７Ｄを経て、第一軸方向流路５３の上端に到達する。冷却油は、第一軸方向流路５３を下方に向かって流通する過程で永久磁石８０を冷却し、第一エンドプレート９０Ｄの貫通孔９５Ｄを通過してロータ４０Ｄの外部に排出される。
第五実施形態のロータ４０Ｄでも、第二エンドプレート９６Ｄの径方向流路５７Ｄとロータコア５０の第一軸方向流路５３が空隙部５５Ｄと独立して形成されているため、冷却油が空隙部５５Ｄに直接的に導入されることはない。
【００９１】
＜第六実施形態＞
第六実施形態の電動機について図１４を参照して説明する。第六実施形態では、第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
第一実施形態の電動機１が回転中心となる軸線Ｏを上下方向に一致させたいわゆる縦置きの電動機１であるのに対して、第六実施形態の電動機１Ｅは回転中心となる軸線Ｏを水平方向に一致させたいわゆる横置きの電動機である。横置きの電動機１Ｅは、例えばホイールローダ等の建設機械に走行用モータとして設けられている。
【００９２】
第六実施形態の電動機１Ｅは、第一実施形態と同様のステータ３０及びロータ４０を有している。これらステータ３０及びロータ４０は、姿勢のみが第一実施形態と異なっている。即ち、ステータ３０及びロータ４０は軸線Ｏを水平方向に一致させた状態で配置されている。
ステータ３０及びロータ４０を囲うケーシング２Ｅは、軸線Ｏに沿って水平方向に延びる筒状をなして内側が収容空間とされた筒状部３Ｅと、収容空間を水平方向一方側（軸線方向一方側）から閉塞する第一蓋部４と、収容空間を水平方向他方側（軸線方向他方側）から閉塞する第二蓋部７とを有している。
【００９３】
筒状部３Ｅにおける上部の壁部内には、上方に向かって筒状部３Ｅの外部に開口するとともに、筒状部３Ｅの内周面の上部に開口する冷却油導入路１６が形成されている。冷却油導入路１６における筒状部３Ｅの内周面の開口部は、コイル３４の軸線方向両側のコイルエンドに対応する位置に一対が形成されている。
筒状部３Ｅにおける下部の壁部内には、下方に向かって筒状部３Ｅの外部に開口するとともに、筒状部３Ｅの内周面の下部に開口する冷却油排出路１７が形成されている。冷却油排出路１７における筒状部３Ｅの内周面の開口部は、コイル３４の軸線Ｏ方向両側のコイルエンドに対応する位置に一対が形成されている。
【００９４】
冷却油供給部２０Ｅの導入流路２２Ｅは、上流側の端部が冷却油貯留部２１に接続され、下流側が二つに分岐してそれぞれケーシング２Ｅの冷却油導入孔６、冷却油導入路１６に接続されている。導入流路２２Ｅには冷却油ポンプ２４が設けられている。冷却油供給部２０Ｅの還流流路２３Ｅの上流側の端部は、ケーシング２Ｅの冷却油排出路１７に接続され、下流側の端部は冷却油貯留部２１に接続されている。還流流路２３Ｅには冷却部２５が設けられている。
【００９５】
冷却油供給部２０Ｅの冷却油ポンプ２４が作動すると、冷却油貯留部２１の冷却油が導入流路２２Ｅを介して電動機１Ｅのケーシング２Ｅの冷却油導入孔６及び冷却油導入路１６に供給される。
冷却油導入孔６に導入された冷却油は、回転駆動するロータ４０のシャフト４１の水平方向一方側の端部からシャフト中心孔４４内に導入され、第一実施形態同様、ロータコア５０及び該ロータコア５０に設けられた永久磁石８０を冷却しロータ４０外部に排出される。
冷却油導入路１６に導入された冷却油は、コイル３４のコイルエンドに直接的に供給されることで該コイルエンドを冷却する。その後、冷却油は下方に滴下されることでロータ４０の外面を冷却し、ロータ４０内を流通した冷却油とともに冷却油排出路１７に導入され、ケーシング２Ｅ外部に排出される。
【００９６】
以上のように、電動機１Ｅを横置きに配置した場合であっても、空隙部５５がロータ４０内の冷却流路から独立しているため、冷却油が空隙部５５に直接的に導入されることはない。したがって、第一実施形態同様、電動機１Ｅの性能の向上を図ることができる。
【００９７】
＜その他の実施形態＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００９８】
第一実施形態では、空隙部５５と径方向流路９２との軸線Ｏ方向の位置を相違させることで互いの連通を回避したが、空隙部５５と径方向流路９２とを周方向にずらすように配置することで互いの連通を回避した構成であってもよい。即ち、周方向に間隔をあけて複数の空隙部を形成し、互いに隣り合う空隙部の間に径方向流路を形成した構成であってもよい。これによって、互いの連通を回避しながら同一の軸線Ｏ方向位置に空隙部及び径方向流路を配置することができる。
【００９９】
第一実施形態では、ロータ４０の極数を８つとしたが適宜変更してもよい。シャフト径方向孔４５及び第二軸方向流路５４は周方向に等間隔をあけて４つずつ配置したが、適宜変更してもよい。シャフト径方向孔４５及び第二軸方向流路５４は、ロータ４０の極数の半分の数が周方向に等間隔で形成されていることが好ましい。  
第一実施形態では、径方向流路９２が軸線Ｏ方向視で８つ形成されていたが適宜変更してもよい。径方向流路９２の数は、シャフト径方向孔４５及び第二軸方向流路５４の数の倍とされることが好ましく、即ち、ロータ４０の極数に一致することが好ましい。
【０１００】
第一実施形態では、ロータ４０内部を流通した冷却油をステータ３０に散布する構成としたが、ロータ４０内部の冷却経路とは別にステータ３０を冷却する冷却経路を設けてもい。ステータ３０に対して冷却油を外部から直接供給する構成であってもよい。
【０１０１】
第一実施形態では、磁石埋込部５２と第一軸方向流路５３とが連続するように一体に形成したが、これらを別個に形成してもよい。この場合、第一軸方向流路５３を流通する冷却油によって永久磁石８０を効果的に冷却できるように、磁石埋込部５２と第一軸方向流路５３とを軸線Ｏ方向視で互いに近接させて形成することが好ましい。永久磁石８０が第一軸方向流路５３を流通する冷却油によって冷却されるためには、空隙部５５が、第一軸方向流路５３及び永久磁石８０の間の径方向位置に形成されているのではなく、第一軸方向流路５３及び永久磁石８０の双方よりも径方向内側に形成されていることが好ましい。
なお、第一実施形態では、フラックスバリア部５６に加えて第一軸方向流路５３もフラックスバリアとしての機能を有する。磁石埋込部５２と第一軸方向流路５３とを別個に形成する場合には、第一実施形態のフラックスバリア部５６に加えて第二のフラックスバリア部を第一実施形態の第一軸方向流路５３の形成箇所に設けることが好ましい。
【０１０２】
第一実施形態では、第二軸方向流路５４がシャフト４１の外周面に沿って延びる構成とした。第二軸方向流路５４は、シャフト４１の外周面に接することなく、ロータコア５０の内部に形成してもよい。この場合であっても、第二軸方向流路５４は空隙部の内周側に、該空隙部によって外周側から囲われるように設けられることが好ましい。
【０１０３】
第一実施形態では、第一エンドプレート９０の凹部９３と第二鋼板７０とによって径方向流路９２を画成されており、径方向流路９２を第一エンドプレート９０の表面に形成する例を説明した。これに限定されることはなく、径方向流路９２が第一エンドプレート９０の内部に形成されていてもよい。
第一エンドプレート９０の径方向流路９２に加えて、ロータコア５０や第二エンドプレート９６に第一軸方向流路５３に連通する別の径方向流路を形成してもよい。即ち、径方向流路は、第一エンドプレート９０、第二エンドプレート９６及びロータコア５０の少なくとも一つに形成されていればよい。
【０１０４】
第一実施形態では、第二鋼板７０を一つのみ設けた例について説明したが、複数の第二鋼板７０が互いに積層されて構成であってもよい。
第四実施形態では、第三鋼板７８Ｃを一つのみ設けた例について説明したが、径方向流路５７Ｃの流路断面積を確保するために複数の第三鋼板７８Ｃを互いに積層してもよい。
永久磁石８０はロータコア５０の内部に埋め込むように設置するのみならず、ロータコア５０の外周面に周方向に間隔をあけて設けてもよい。
シャフト中心孔４４をロータコア５０の上端に対応する上下方向位置よりも下方に延ばし、該シャフト中心孔４４が下端に接続されたシャフト径方向孔４５を介して第二軸方向流路５４に連通する構成としてもよい。
【０１０５】
シャフト中心孔４４はシャフト径方向孔４５の上下方向位置よりも下方に延びていてもよい。シャフト中心孔４４をドリル加工により形成した場合、シャフト中心孔４４の下端は円錐形状となる。このような円錐形状のみがシャフト径方向孔４５から下方に突出していてもよい。当該態様も、シャフト中心孔４４の下端にシャフト径方向孔４５が接続されている態様に含まれる。
【０１０６】
第一エンドプレート９０、第二エンドプレート９６は第一実施形態の形状に限られず、板状以外の他の形状であってもよい。
第一実施形態では、第一鋼板６０にカシメ用凸部６７としていわゆるＶカシメを設けた例について説明したが、丸カシメ等の他のカシメ形状であってもよい。第二鋼板７０のカシメ用孔部７７は、第一鋼板６０のカシメ用凸部６７が嵌合可能であればいかなる形状であってもよい。
第一鋼板６０、第二鋼板７０に形成された各孔の形状を適宜変更してもよい。
【０１０７】
上記変形例は、第二〜第五実施形態の縦置き型に適用してもよいし、第六実施形態の横置き型に適用してもよい。第二〜第五実施形態のロータ４０を第六実施形態に適用して横置き型としてもよい。
【０１０８】
第一〜第五実施形態では軸線Ｏを上下方向に一致させ、第六実施形態では軸線Ｏを水平方向に一致させて配置したが、軸線Ｏを斜め方向に一致させて配置してもよい。
電動機１の出力をスイングピニオン１２３に伝達する例について説明したが、例えば、電動機１が遊星歯車減速機を介してスイングピニオン１２３に接続されていてもよい。
電動機１をＰＴＯを介してエンジン１３６や油圧ポンプ１３８に接続してもよい。これにより、油圧ポンプ１３８駆動時にエンジン１３６をアシストすることができる。
実施形態では、建設機械として油圧ショベル１００、ホイールローダに電動機を適用した例について説明したが、他の建設機械に本実施形態の電動機を適用してもよい。
【符号の説明】
【０１０９】
１，１Ｅ…電動機、２，２Ｅ…ケーシング、３，３Ｅ…筒状部、４…第一蓋部、５…シャフト収容部、６…冷却油導入孔、７…第二蓋部、８…シャフト貫通部、９…冷却油排出路、１１…第一軸受、１２…第二軸受、１３…第一シール部、１４…第二シール部、１６…冷却油導入路、１７…冷却油排出路、２０，２０Ｅ…冷却油供給部、２１…冷却油貯留部、２２，２２Ｅ…導入流路、２３，２３Ｅ…還流流路、２４…冷却油ポンプ、２５…冷却部、３０…ステータ、３１…ステータコア、３２…ヨーク、３３…ティース、３４…コイル、４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ…ロータ、４１，４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ…シャフト、４２…段差部、４３…固定面、４４，４４Ｂ，４４Ｃ…シャフト中心孔、４５，４５Ｂ，４５Ｃ…シャフト径方向孔、５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ…ロータコア、５１…コア中央孔、５２…磁石埋込部、５３…第一軸方向流路、５４…第二軸方向流路、５５，５５Ａ，５５Ｃ，５５Ｄ…空隙部、５６…フラックスバリア部、５７，５７Ｃ，５７Ｄ…径方向流路、６０，６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄ…第一鋼板、６１…鋼板中央孔、６２…埋込部形成孔、６３…第一流路形成孔、６４…バリア形成孔、６５…抜き孔、６６…第二流路形成孔、６７…カシメ用凸部、７０，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄ…第二鋼板、７１…鋼板中央孔、７２…埋込部形成孔、７３…第一流路形成孔、７４…バリア形成孔、７６…第二流路形成孔、７７…カシメ用孔部、７８Ｃ…第三鋼板、８０…永久磁石、９０，９０Ａ，９０Ｃ，９０Ｄ…第一エンドプレート（エンドプレート）、９１…円形孔、９２…径方向流路、９３…凹部、９４…径方向流路形成部、９５Ａ，９５Ｃ，９５Ｄ…貫通孔、９６，９６Ｄ…第二エンドプレート（エンドプレート）、９７…円形孔、９８…貫通孔、９９Ｄ…凹部、１００…油圧ショベル、１１０…下部走行体、１１１…履帯、１２０…スイングサークル、１２１…アウターレース、１２２…インナーレース、１２３…スイングピニオン、１３０…上部旋回体、１３１…キャブ、１３２…作業機、１３３…ブーム、１３４…アーム、１３５…バケット、１３６…エンジン、１３７…発電機モータ、１３８…油圧ポンプ、１３９…インバータ、１４０…キャパシタ、Ｌ…旋回軸線、Ｏ…軸線
【図１】
0006661458.tif 000002
【図２】
0006661458.tif 000003
【図３】
0006661458.tif 000004
【図４】
0006661458.tif 000005
【図５】
0006661458.tif 000006
【図６】
0006661458.tif 000007
【図７】
0006661458.tif 000008
【図８】
0006661458.tif 000009
【図９】
0006661458.tif 000010
【図１０】
0006661458.tif 000011
【図１１】
0006661458.tif 000012
【図１２】
0006661458.tif 000013
【図１３】
0006661458.tif 000014
【図１４】
0006661458.tif 000015