(57)【要約】【課題】組立容易な構成を備えるコアレス回転電気機械を提供することにある。【解決手段】ケースが、筒状をなすケース本体と蓋部材とを有し、マグネットが、中心部にシャフトが挿通される穴を持ち周方向に複数の磁極を持って円盤状をなす永久磁石であり、コイルがリング状をなすとともにシャフトの周囲に配置されて少なくとも１層のコイル層を形成し、コイルカバーが、マグネットの周囲を囲む筒状部とその筒状部の内側でコイルを支持するコイル支持部とを有し、コイル層とマグネットとがシャフトの軸線方向に交互に配置された状態で、蓋部材がコイルカバーの筒状部に対しシャフトの軸線方向に重なるとともに周方向に掛合してサブアッセンブリーを構成し、そのサブアッセンブリーがケース本体内に収容されて蓋部材をそのケース本体の一端部に対しシャフトの軸線方向および周方向に固定されているコアレス回転電気機械である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネットと、そのマグネットを固定支持するシャフトと、コアレスのコイルと、そのコイルを固定支持するコイルカバーと、それらマグネットとシャフトとコイルとコイルカバーとをシャフトの少なくとも一端部が外部に突出した状態で収容し、そのコイルカバーを固定支持するとともにそのシャフトを回転自在に支持するケースと、を備えるコアレス回転電気機械において、
前記ケースは、筒状をなすケース本体と、そのケース本体の一端部を閉止する蓋部材とを有しており、
前記マグネットは、中心部に前記シャフトが挿通される穴を持つとともに周方向に複数の磁極を持って円盤状をなす永久磁石であり、
前記コイルは、リング状をなすとともに前記シャフトの周囲に配置されて少なくとも１層のコイル層を形成しており、
前記コイルカバーは、前記マグネットの周囲を囲む筒状部と、その筒状部の内側で前記コイルを支持するコイル支持部とを有しており、
少なくとも１層の前記コイル層と、少なくとも一つの前記マグネットとが、前記シャフトの軸線方向に交互に配置された状態で、少なくとも前記蓋部材が前記コイルカバーの筒状部に対し前記シャフトの軸線方向に重なるとともに周方向に掛合してサブアッセンブリーを構成しており、
そのサブアッセンブリーが、前記ケース本体内に収容されて前記蓋部材がそのケース本体の一端部に対し前記シャフトの軸線方向および周方向に固定されていることを特徴とするコアレス回転電気機械。
【請求項２】
前記コイルカバーは、周方向に複数のセグメントに分割されていることを特徴とする、請求項１記載のコアレス回転電気機械。
【請求項３】
前記ケース本体は、前記一端部と反対の側の他端部に底部を有し、その底部で前記サブアッセンブリーに対し前記シャフトの軸線方向に掛合していることを特徴とする、請求項１または２記載のコアレス回転電気機械。
【請求項４】
中心部に前記シャフトが通る穴を持つ少なくとも１枚のヨークを前記シャフトが固定支持していることを特徴とする、請求項１から３までの何れか１項記載のコアレス回転電気機械。
【請求項５】
前記ヨークがバランス調整用の溝を持つものであることを特徴とする、請求項４記載のコアレス回転電気機械。
【請求項６】
複数の前記コイル層の間で前記コイルが前記シャフトに対する周方向に位相を揃えて配置されていることを特徴とする、請求項１から５までの何れか１項記載のコアレス回転電気機械。
【請求項７】
少なくとも３層の前記コイル層の間で前記コイルが前記シャフトに対する周方向にずれて配置されていることを特徴とする、請求項１から６までの何れか１項記載のコアレス回転電気機械。
【請求項８】
前記コイルカバーと前記蓋部材または他の前記コイルカバーとの間の掛合部が、前記蓋部材および／または他の前記コイルカバーに対する前記コイルカバーの周方向の組み付け角度を設定可能なものであることを特徴とする、請求項１から７までの何れか１項記載のコアレス回転電気機械。
【請求項９】
前記ケース本体に前記蓋部材が、前記ケース本体の舌状部の加締めによって掛止されていることを特徴とする、請求項１から８までの何れか１項記載のコアレス回転電気機械。
【請求項１０】
前記コイルカバーの前記筒状部が前記コイルの配線用の基板を有していることを特徴とする、請求項１から９までの何れか１項記載のコアレス回転電気機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発電機や電動機などの回転電気機械に関し、特に、鉄心が無いコアレスコイルを備えたコアレス回転電気機械に関する。発電機は、例えば家庭用の風力発電や水力発電等に用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
従来の特に発電機は鉄心にコイルを巻いたコアード型発電機が主体であり、鉄心とマグネット間での吸引力が強く、回転させるのに大きな入力トルクが必要であり、特に風力発電や水力発電等に用いる場合に、始動性が悪かった。また、同様の理由により、回転トルクの脈動が大きく、損失となって発電効率を低下させていた。
【０００３】
特許文献１は、上記のコアード型発電機の問題点を解決すべく、コイルに鉄心がないコアレス発電機を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２２３８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら特許文献１記載の技術は、全周に亘って銅線が繋がったコイルステータを磁石ロータと実際上如何にして組み合わせるかについて記載していず、発電機の組立性について課題がある。
【０００６】
それゆえこの発明は、鉄心が無いコアレスコイルによる回転電気機械において、上記課題を有利に解決し、組立容易な構成を備え、特に発電機として用いた場合には回転に必要な入力トルクが小さく、始動性が良く、トルク脈動の少ない、高効率のコアレス回転電気機械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】
【０００７】
この発明のコアレス回転電気機械は、
マグネットと、そのマグネットを固定支持するシャフトと、コアレスのコイルと、そのコイルを固定支持するコイルカバーと、それらマグネットとシャフトとコイルとコイルカバーとをシャフトの少なくとも一端部が外部に突出した状態で収容し、そのコイルカバーを固定支持するとともにそのシャフトを回転自在に支持するケースと、を備えるコアレス回転電気機械において、
前記ケースは、筒状をなすケース本体と、そのケース本体の一端部を閉止する蓋部材とを有しており、
前記マグネットは、中心部に前記シャフトが挿通される穴を持つとともに周方向に複数の磁極を持って円盤状をなす永久磁石であり、
前記コイルは、リング状をなすとともに前記シャフトの周囲に配置されて少なくとも１層のコイル層を形成しており、
前記コイルカバーは、前記マグネットの周囲を囲む筒状部と、その筒状部の内側で前記コイルを支持するコイル支持部とを有しており、
少なくとも１層の前記コイル層と、少なくとも一つの前記マグネットとが、前記シャフトの軸線方向に交互に配置された状態で、少なくとも前記蓋部材が前記コイルカバーの筒状部に対し前記シャフトの軸線方向に重なるとともに周方向に掛合してサブアッセンブリーを構成しており、
そのサブアッセンブリーが、前記ケース本体内に収容されて前記蓋部材がそのケース本体の一端部に対し前記シャフトの軸線方向および周方向に固定されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
この発明のコアレス回転電気機械にあっては、ケース本体内に収容されて蓋部材をケース本体の一端部に対しシャフトの軸線方向および周方向に固定されたサブアッセンブリーのコイルカバーが、コイル支持部で支持したコイルが形成するコイル層を筒状部でケース本体に対して位置決めし、例えば発電機として用いた場合には、シャフトに固定支持されてその軸線方向にコイル層と交互に配置されたマグネットの各磁極からの磁力線が、ケースに回転自在に支持されたシャフトのケースに対する回転に伴ってコイル層のコイルに交流電圧を発生させる。
【０００９】
従って、この発明のコアレス回転電気機械によれば、コイルが鉄心のないコアレスのものであるので、発電機として用いた場合には回転させるのに大きな入力トルクが不要で、特に風力発電や水力発電等に用いる場合に良好な始動性を得ることができ、また回転トルクの脈動が小さいため、高い発電効率を得ることができ、しかもコイルをマグネットの有効磁束の中に容易に配置することができるので、回転電気機械を小型化できる。
【００１０】
さらにこの発明のコアレス回転電気機械にあっては、シャフトの周囲に配置されたコイルを有する少なくとも１層のコイル層と、少なくとも一つのマグネットとが、シャフトの軸線方向に交互に配置された状態で、少なくとも蓋部材がコイルカバーの筒状部に対しシャフトの軸線方向に重なるとともに周方向に掛合してサブアッセンブリーを構成しているので、そのサブアッセンブリーをケース本体内に収容して蓋部材をケース本体の一端部に対しシャフトの軸線方向および周方向に固定することで、コアレス回転電気機械が組み立てられる。
【００１１】
従って、この発明のコアレス回転電気機械によれば、マグネットと、そのマグネットを固定支持するシャフトと、コアレスのコイルと、そのコイルを固定支持するコイルカバーと、それらマグネットとシャフトとコイルとコイルカバーとをシャフトの少なくとも一端部が外部に突出した状態で収容し、そのコイルカバーを固定支持するとともにそのシャフトを回転自在に支持するケースと、を備えるコアレス回転電気機械を、容易に且つ高精度に組み立てることができ、また、コイルカバーとケースとの接触で放熱量を増加させて、巻き線抵抗の増大等による発電量の損失を低減させることができる。
【００１２】
なお、この発明のコアレス回転電気機械においては、前記コイルカバーは、周方向に複数のセグメントに分割されていると好ましい。このようにすれば、それらのセグメントを組み合わせてコイルカバーを組み立てることでサブアッセンブリーひいてはケース内の所定位置にコイルを容易に精度良く配置することができるとともに、コイル層やロータのマグネットが多層の場合でもロータの組立て後にコイルを組み付けることができるので、ロータのバランス調整を容易に行うことができる。
【００１３】
また、この発明のコアレス回転電気機械においては、前記ケース本体は、前記一端部と反対の側の他端部に底部を有し、その底部で前記サブアッセンブリーに対し前記シャフトの軸線方向に掛合していると好ましい。このようにすれば、ケース本体内に収容したサブアッセンブリーを底部でケース本体に容易に且つ確実に位置決めできるので、回転電気機械の組立性と組立精度を向上させることができる。
【００１４】
さらに、この発明のコアレス回転電気機械においては、中心部に前記シャフトが通る穴を持つ少なくとも１枚のヨークを前記シャフトが固定支持していると好ましい。このようにすれば、ヨークがマグネットの漏れ磁束を軽減し、磁気回路中の磁束変動を抑制するので、トルクと発電性能の変動を軽減することができる。少なくとも１枚のヨークは、コイルカバーに配置することもできる。
【００１５】
そして、この発明のコアレス回転電気機械においては、前記ヨークが、そのヨークに向く前記マグネットの面に接着固定されていると好ましい。このようにすれば、コアレス回転電気機械の組立時に加締め等による外力でのマグネットの減磁が生じないので、効率の良い回転電気機械を構成することができる。
【００１６】
また、この発明のコアレス回転電気機械においては、少なくとも１層の前記コイル層が、対面する前記マグネットと前記ヨークとに挟まれて配置されていると好ましい。このようにすれば、マグネットとヨーク間に安定した磁気回路を構成して、発電性能を向上させることができる。さらに、この発明のコアレス回転電気機械においては、少なくとも１層の前記コイル層が、対面する２個の前記マグネットに挟まれて配置されていると好ましい。このようにすれば、２個のマグネット間に安定した磁気回路を構成して、発電性能を向上させることができる。
【００１７】
さらに、この発明のコアレス回転電気機械においては、複数の前記コイル層の間で前記コイルが前記シャフトに対する周方向に位相を揃えて配置されていると好ましい。このようにすれば、単相交流回転電気機械を構成する際、各コイル層のコイルの起電力を加算できるので、起電力の最大値を大きくすることができる。
【００１８】
さらに、この発明のコアレス回転電気機械においては、少なくとも３層の前記コイル層の間で前記コイルが前記シャフトに対する周方向に位相をずらして配置されていると好ましい。このようにすれば、三相交流回転電気機械を構成できるので、効率良く発電することができる。
【００１９】
さらに、この発明のコアレス回転電気機械においては、１層の前記コイル層における前記コイルの数が４個であり、前記マグネットの磁極数が４であると好ましい。このようにすれば、簡易な構成によって部品点数を削減し、回転電気機械を容易に精度良く組み立てることができる。
【００２０】
さらに、この発明のコアレス回転電気機械においては、少なくとも３層の前記コイル層の間で前記コイルが、前記シャフトに対する周方向に電気角１２０°ずつ、互いにずれて配置されていると好ましい。このようにすれば、簡易に三相交流回転電気機械を構成できるとともに、部品点数を削減し、容易に精度良く組み立てることができる。さらに、この発明のコアレス回転電気機械においては、前記コイル層の数が３層またはその倍数であると好ましい。このようにすれば、三相交流回転電気機械として機能させることが容易で、効率の良い回転電気機械を構成することができる。
【００２１】
さらに、この発明のコアレス回転電気機械においては、前記コイルカバーと前記蓋部材または他の前記コイルカバーとの間の掛合部が、前記蓋部材および／または他の前記コイルカバーに対する前記コイルカバーの周方向の組み付け角度を設定可能なものであると好ましい。このようにすれば、単相交流の回転電気機械と三相交流の回転電気機械とで同一のコイルカバーを使用できるので、回転電気機械を安価に製造することができる。
【００２２】
さらに、この発明のコアレス回転電気機械においては、前記ケース本体に前記蓋部材が、前記ケース本体の舌状部の加締めによって掛止されていると好ましい。このようにすれば、シャフトの軸線方向の組立圧力を得ることができるので、落下等の衝撃による組立部品の分解等を防ぐことができ、耐衝撃性が向上するとともに、回転電気機械を容易に精度良く組み立てることができる。
【００２３】
さらに、この発明のコアレス回転電気機械においては、前記各コイル層の前記コイルの巻数が違うものであると好ましい。このようにすれば、三相交流回転電気機械において、各コイル層の磁束のばらつきによる発電性能の差異を、コイルの巻数を変えることで均等にし、トルクの脈動を抑えて発電量の損失を軽減することができる。
【００２４】
さらに、この発明のコアレス回転電気機械においては、前記コイルカバーの筒状部が前記ケース本体の内周面に密接しているとともに、前記ケース本体と前記蓋部材とが冷却用の穴をもつものであると好ましい。このようにすれば、コイルカバーの筒状部と前記ケース本体との密接により、コイルで発生した熱をコイルカバーのコイル支持部および筒状部を介してケースに伝えて放熱することができ、また冷却用の穴により回転電気機械内部に外気の流路が形成されることによってもコイルの放熱を促進し、発電量の損失を軽減することができる。
【００２５】
さらに、この発明のコアレス回転電気機械においては、前記ヨークがバランス調整用の溝を持つものであると好ましい。このようにすれば、バランスウェイトの量と取付け位置の判断が容易で、バランス調整作業の効率を上げることができる。
【００２６】
さらに、この発明のコアレス回転電気機械においては、前記コイルカバーの前記筒状部が前記コイルの配線用の基板を有していると好ましい。このようにすれば、コイルの配線およびリード線を基板に接続することでそれらの配線を周囲に対して絶縁しつつ配置し易くなるので、回転電気機械を容易に精度良く組み立てることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明のコアレス回転電気機械の第１実施形態の単相交流回転電気機械の外観をケース本体の底部側から見て示す斜視図である。
【図２】上記第１実施形態の単相交流回転電気機械の構成を示す分解斜視図である。
【図３】上記第１実施形態の単相交流回転電気機械の組立方法を示す説明図である。
【図４】（ａ）は、上記第１実施形態の単相交流回転電気機械のマグネットおよびコイルの配置を示す分解斜視図であり、（ｂ）は、その単相交流回転電気機械のシャフトへのスペーサの圧入固定状態をマグネットを省略して示す斜視図である。
【図５】（ａ）は、上記第１実施形態の単相交流回転電気機械の組立状態をケース本体の底部側から見て示す斜視図、（ｂ）は、その単相交流回転電気機械のケース本体を取り外したサブアッセンブリーをトップカバー側から見て示す斜視図、（ｃ）は、その単相交流回転電気機械のケース本体内部にサブアッセンブリーを固定するために加締める舌状部をケース本体の開口部側から見て示す斜視図、（ｄ）は、その単相交流回転電気機械のケース本体を取り外したサブアッセンブリーをブラケット側から見て示す斜視図である。
【図６】上記第１実施形態の単相交流回転電気機械のコイルの配線例を示す配線図である。
【図７】上記第１実施形態の単相交流回転電気機械のマグネットの着磁状態を示す平面図である。
【図８】上記第１実施形態の単相交流回転電気機械のコイル層１層分のコイルの配置図である。
【図９】上記第１実施形態の単相交流回転電気機械の各コイル層のコイルの、シャフト軸線方向から見た位置関係図である。
【図１０】上記第１実施形態の単相交流回転電気機械や後述の三相交流回転電気機械を含む回転電気機械における、電流と磁束と力の向きの関係を図７のＡ−Ａ線に沿う断面で示す概念図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は、上記第１実施形態の単相交流回転電気機械を発電機として用いた場合の各コイル層の起電力を示し、（ｄ）は、それらのコイル層の合成起電力と各コイル層の起電力との位相関係を示す説明図である。
【図１２】この発明のコアレス回転電気機械の第２実施形態の三相交流回転電気機械の組立方法を示す説明図である。
【図１３】（ａ）は、上記第２実施形態の三相交流回転電気機械のマグネットおよびコイルの配置を示す分解斜視図であり、（ｂ）は、その三相交流回転電気機械のシャフトへのスペーサの圧入固定状態を、マグネットを省略して示す斜視図である。
【図１４】（ａ）は、上記第２実施形態の三相交流回転電気機械の組立状態をケース本体の底部側から見て示す斜視図、（ｂ）は、その三相交流回転電気機械のケース本体を取り外したサブアッセンブリーをトップカバー側から見て示す斜視図、（ｃ）は、その三相交流回転電気機械のケース本体内部にサブアッセンブリーを固定するために加締める舌状部をケース本体の開口部側から見て示す斜視図、（ｄ）は、その三相交流回転電気機械のケース本体を取り外したサブアッセンブリーをブラケット側から見て示す斜視図である。
【図１５】上記第２実施形態の三相交流回転電気機械のコイルのＹ結線での配線例を示す配線図である。
【図１６】上記第２実施形態の三相交流回転電気機械のコイルのデルタ結線での配線例を示す配線図である。
【図１７】上記第２実施形態の三相交流回転電気機械の各コイル層のコイルのシャフト軸線方向から見た位置関係図である。
【図１８】（ａ）〜（ｃ）は、上記第２実施形態の三相交流回転電気機械を発電機として用いた場合の各コイル層の起電力と位相関係とを示す説明図である。
【図１９】この発明のコアレス回転電気機械の第３実施形態のコアレス交流回転電気機械におけるマグネットとヨークとの間にコイルを配置した構成を示す断面図である。
【図２０】（ａ），（ｂ）は、上記第１実施形態および第２実施形態の回転電気機械のコイルカバーの位置決め突起および溝の位置を示す平面図および底面図である。
【図２１】（ａ）〜（ｃ）は、上記第１実施形態および第２実施形態の回転電気機械におけるバランスウェイト用溝部付きヨークの形状をそれぞれ示すロータ斜視図とヨーク単品の平面図および斜視図である。
【図２２】（ａ），（ｂ）は、上記第１実施形態および第２実施形態の交流回転電気機械のサブアッセンブリーにおける配線基板の配置を上記第２実施形態の三相交流回転電気機械のサブアッセンブリーについて代表で示す斜視図である。
【図２３】図１９に示す第３実施形態のコアレス交流回転電気機械における１つのコイル層が１つのコイルを有する構成でのコイル形状例を変形例として示す平面図である。
【図２４】この発明のコアレス回転電気機械の第４実施形態のコアレス交流回転電気機械における２個のマグネットの間に３層のコイル層の３組のコイルが配置された構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に、この発明のコアレス回転電気機械の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。なお、説明の便宜上、この発明のコアレス回転電気機械でコアレス発電機を構成する場合を例にとり説明するが、この発明はコアレス電動機にも有利に適用できるものである。ここに、図１は、この発明のコアレス回転電気機械の第１実施形態の単相交流回転電気機械の外観をケース本体の底部側から見て示す斜視図であり、図２は、上記第１実施形態の単相交流回転電気機械の構成を示す分解斜視図であり、図３は、上記第１実施形態の単相交流回転電気機械の組立方法を示す説明図である。
【００２９】
また、図４（ａ）は、上記第１実施形態の単相交流回転電気機械のマグネットおよびコイルの配置を示す分解斜視図、図４（ｂ）は、その単相交流回転電気機械のシャフトへのスペーサの圧入固定状態を、マグネットを省略して示す斜視図であり、図５（ａ）は、上記第１実施形態の単相交流回転電気機械の組立状態をケース本体の底部側から見て示す斜視図、図５（ｂ）は、その単相交流回転電気機械のケース本体を取り外したサブアッセンブリーをトップカバー側から見て示す斜視図、図５（ｃ）は、その単相交流回転電気機械のケース本体内部にサブアッセンブリーを固定するために加締める舌状部をケース本体の開口部側から見て示す斜視図、図５（ｄ）は、その単相交流回転電気機械のケース本体を取り外したサブアッセンブリーをブラケット側から見て示す斜視図である。
【００３０】
この第１実施形態のコアレス回転電気機械としての単相交流回転電気機械は、図１および図２に示すように、４個のマグネット１と、それらのマグネット１を固定支持するシャフト２と、各々コアレスの１２個のコイル３と、それらのコイル３を固定支持する３層のコイルカバー４と、それらマグネット１とシャフト２とコイル３とコイルカバー４とをシャフト２の両端部が外部に突出した状態で収容し、そのコイルカバー４を固定支持するとともにそのシャフト２を回転自在に支持するケース５と、を備え、ケース５は、強磁性体である例えばＳＰＣＥ等の強磁性鋼板からなり有底筒状をなすケース５ａ本体と、そのケース本体５ａの開口端部を閉止する蓋部材としての例えばアルミ合金製の円盤状のブラケット５ｂとを有している。
【００３１】
マグネット１は、中心部にシャフト２が挿通される穴を持つとともに周方向に偶数、この実施形態では４磁極着磁された例えばネオジム磁石からなる円盤状の永久磁石であり、シャフト２は、例えば高強度ステンレスの棒材で形成されて、そのマグネット１の中心部の穴内に挿通されており、１２個のコイル３は、各々例えばマグネットワイヤを複数回巻回されて形成されてコアレスのリング状をなすとともにシャフト２の周囲に配置されて、シャフト２の軸線Ｃと直交する同一平面上に位置する４個のコイル３からなるコイル層３Ｌを３層構成しており、コイルカバー４は、例えばアルミ合金で形成され、マグネット１の周囲を囲む筒状部４ａとその筒状部４ａの内側で４個のコイル３を固定支持する隔壁状のコイル支持部４ｂとを有し、周方向に２分割されて２個のセグメント４Ｓで構成されている。
【００３２】
そしてこの実施形態では、シャフト２の軸線Ｃの延在方向すなわち軸線Ｃ方向で、コイルカバー４の筒状部４ａに対しブラケット５ｂと反対の側に、これも例えばアルミ合金で形成された円盤状のトップカバー６が配置されて、図３および図４に示すように、３層のコイル層３Ｌと４個のマグネット１とがシャフト２の軸線Ｃの延在方向すなわち軸線Ｃ方向に１つずつ交互に配置された状態で、ブラケット５ｂと円盤状のトップカバー６とが、各々２個のセグメント４Ｓを組み合わされて筒状に組み立てられた３個のコイルカバー４の筒状部４ａに対しシャフト２の軸線Ｃ方向に重なるとともに、各コイルカバー４の筒状部４ａの下端とトップカバー６の下面とにそれぞれ形成された凹部４ｃ，６ａと、各コイルカバー４の筒状部４ａの上端とブラケット５ｂの上面とにそれぞれ形成された凸部４ｄ，５ｃとの嵌合により、周方向に掛合してサブアッセンブリー７を構成している。
【００３３】
なお、図２０にコイルカバーについて示すように、各コイルカバー４の筒状部４ａの下端とトップカバー６の下面とにそれぞれ形成された凹部４ｃ，６ａは、例えば周方向に６０°ずつ間隔を空けて位置しており、また、各コイルカバー４の筒状部４ａの上端とブラケット５ｂの上面とにそれぞれ形成された凸部４ｄ，５ｃは、例えば周方向に６０°ずつ間隔を空けて位置している。
【００３４】
上記サブアッセンブリー７は、図５に示すように、ケース本体５ａ内に収容されて、そのブラケット５ｂをケース本体５ａの開口端部に対し、その開口端部に形成された舌状部５ｄの図５（ｃ）中に矢印で示す如きケース半径方向内方への折曲げ（加締め）により、シャフト２の軸線Ｃ方向および周方向に掛止されて固定されている。また、ブラケット５ｂとトップカバー６との各々の中心部の穴内には、例えばボールベアリングまたはすべり軸受からなる環状の軸受け８が嵌挿あるいは圧入されており、それらの軸受け８はシャフト２の両端部をケース５ａに対し回転自在に支持している。
【００３５】
さらに、この第１実施形態では、ケース本体５ａと同様にＳＰＣＣ等の強磁性鋼板からなる円盤状のヨーク９が、サブアッセンブリー７の軸線方向両端部に位置する２個のマグネット１に対しシャフト２の軸線Ｃ方向外方にそれぞれ配置されて、その中心部の穴内にシャフト２を挿通固定されており、これらヨーク９とマグネット１とのシャフト２への固定は、図２および図４（ｂ）に示すように、例えば銅合金製の３種類のスペーサ１０，１１，１２を使用して、例えば以下に説明する手順で行う。
【００３６】
すなわち、スペーサ１０は筒状部とフランジ部とを有し、スペーサ１１も筒状部とフランジ部とを有し、スペーサ１２はスペーサ１０およびスペーサ１１の筒状部に圧嵌される内径でスペーサ１１のフランジ部と概略等しい幅の筒状をなしており、図１０に示すように、シャフト２上には、先ずスペーサ１０がフランジ部を図では下向きにして筒状部を挿通され、次いでヨーク９を一方の面に接着固定された１個目のマグネット１が、そのヨーク９を図では下向きにしてシャフト２上に挿通されてスペーサ１０のフランジ部上に載置され、次いでスペーサ１２がスペーサ１０の筒状部に圧嵌されて、その筒状部を縮径させてスペーサ１０をシャフト２に固定するとともにスペーサ１０のフランジ部との間で１個目のマグネット１を位置決めし、ヨーク９の端面とスペーサ１０のフランジ部の筒状部側の端面との間に供給された接着剤が、ヨーク９とともに１個目のマグネットをシャフト２にスペーサ１０を介して接着固定する。
【００３７】
次いでスペーサ１１がフランジ部を図では下向きにして筒状部をシャフト２上に挿通され、次いでヨーク９を持たない２個目のマグネット１が、シャフト２上に挿通されてスペーサ１１のフランジ部上に載置され、次いでスペーサ１２がスペーサ１１の筒状部に圧嵌されて、その筒状部を縮径させてスペーサ１１をシャフト２に固定するとともにスペーサ１１のフランジ部との間で２個目のマグネット１を位置決めし、２個目のマグネット１の端面とスペーサ１１のフランジ部の筒状部側の端面との間に供給された接着剤が、２個目のマグネット１をシャフト２にスペーサ１１を介して接着固定する。また同様の手順で、３個目のマグネット１もシャフト２にスペーサ１１を介して接着固定する。
【００３８】
そしてその後、シャフト２にスペーサ１２が挿通されてから、ヨーク９を一方の面に接着固定された４個目のマグネット１がそのヨーク９を図では上向きにしてスペーサ１０の筒状部に挿通された状態で、そのスペーサ１０がフランジ部を図では上向きにしてシャフト２上に挿通され、次いでそのスペーサ１０のフランジ部がシャフト２の軸線Ｃ方向で図では下方に押圧されて、先に挿通されたスペーサ１２がそのスペーサ１０の筒状部に圧嵌され、その筒状部を縮径させてスペーサ１０をシャフト２に固定するとともにスペーサ１０のフランジ部との間で４個目のマグネット１を位置決めし、ヨーク９の端面とスペーサ１０のフランジ部の筒状部側の端面との間に供給された接着剤が、ヨーク９とともに４個目のマグネットをシャフト２にスペーサ１０を介して接着固定する。
【００３９】
これにより、図３（ｂ）に示すように、２個のスペーサ１０と２個のスペーサ１１とが４個のスペーサ１２によってシャフト２上に固定され、それらのスペーサ１０〜１２を介して４個のマグネット１と２個のヨーク９とがシャフト２に固定されて、このコアレス回転電気機械のロータを構成する。そして４個のマグネット１はそのロータの組立過程で実質的にスペーサ１０〜１２から外力を受けることなくシャフト２に対し接着固定されるので、マグネット１に外力による減磁が生じることがない。なお、スペーサ１０，１１の筒状部をスペーサ１２の圧挿で縮径させる代わりに、あるいはそれに加えて、シャフト２とスペーサ１０，１１との間およびスペーサ１２とスペーサ１０，１１との間を接着剤で接着固定しても良い。これらの接着剤としては、ゴム系等と比べて硬く硬化する例えば２液混合型エポキシ系や湿気硬化型シアノアクリレート系のものを好適に用いることができる。
【００４０】
図６は、上記第１実施形態の単相交流回転電気機械のコイルの配線例を示す配線図、図７は、上記第１実施形態の単相交流回転電気機械のマグネットの着磁状態を示す平面図、図８は、上記第１実施形態の単相交流回転電気機械のコイル層１層分のコイルの配置図、図９は、上記第１実施形態の単相交流回転電気機械の各コイル層のコイルの、シャフト軸線方向から見た位置関係図、図１０は、上記第１実施形態の単相交流回転電気機械や後述の三相交流回転電気機械を含む回転電気機械における、電流と磁束と力の向きの関係を図７のＡ−Ａ線に沿う断面で示す概念図、そして図１１（ａ）〜（ｃ）は、上記第１実施形態の単相交流回転電気機械を発電機として使用した場合の各コイル層の起電力を示し、図１１（ｄ）は、それらのコイル層の合成起電力と各コイル層の起電力との位相関係を示す説明図である。
【００４１】
この第１実施形態の単相交流回転電気機械におけるコアレスの１２個のコイル３は、図４（ａ）に示すように３層のコイル層３Ｌでこのコアレス回転電気機械のステータを構成し、図６に示すように、各コイル層３Ｌの４個のコイル３が図８（ａ）に示すように隣り合うコイル腕部に流れる電流の向きが揃う向きで互いに直列に接続されるとともに、３層のコイル層３Ｌのコイル３が互いに直列に接続されており、それら各コイル層３Ｌの４個のコイル３は、コイル層３Ｌの１層について代表で図８および図９に示すように、コイル層３Ｌ同士で互いにシャフト２の軸線方向に位置が整列して、周方向の位相が揃っている。
【００４２】
また、シャフト２上に固定された４個のマグネット１は、図７に示すように、各々周方向に４磁極が着磁され、それらのマグネット１は、図１０に示すように、互いに隣接するマグネット１の互いに向き合う面に互いに逆の磁極が位置するように配置されて、それら互いに隣接するマグネット１の間に位置するコイル層３Ｌを磁力線がシャフト２の軸線Ｃ方向に通過するように磁気回路を構成している。そして２個のヨーク９が、シャフト２の両端部近くに位置する２個のマグネット１からの漏れ磁束を軽減して、マグネット１間の磁束を強めている。
【００４３】
しかして、この第１実施形態の単相交流回転電気機械にあっては、ケース本体５ａ内に収容されてブラケット５ｂをケース本体５ａの開口端部に対しシャフト２の軸線Ｃ方向および周方向に掛止されたサブアッセンブリー７のコイルカバー４が、コイル支持部４ｂで支持した複数のコイル３を筒状部４ａで相互に位置決めするとともにケース本体５ａに対しても位置決めし、シャフト２に固定支持されてその軸線Ｃ方向にコイル層３Ｌと交互に配置されたマグネット１の各磁極からの磁束が、ケース５に回転自在に支持されたシャフト２のケース５に対する回転に伴って各コイル層３Ｌの直列接続した４個のコイル３を横切り、それらのコイル３に電流Ｉを流して単相交流電圧を発生させ、その単相交流電圧を３層のコイル層３Ｌのコイル３の直列接続により３倍にして出力する。
【００４４】
従って、この第１実施形態の単相交流回転電気機械によれば、コイル３が鉄心のないコアレスのものであるので、例えば発電機として用いた場合は回転させるのに大きな入力トルクが不要で、特に風力発電や水力発電等に用いる場合に良好な始動性を得ることができ、また回転トルクの脈動が小さいため、高い発電効率を得ることができ、しかもコイル３をマグネット１の有効磁束の中に容易に配置することができるので、回転電気機械を小型化でき、またケース本体５ａが強磁性体であるので、マグネット１の漏れ磁束を軽減して磁気回路中の磁束変動を抑制し、トルクと発電性能の変動を軽減することができる。
【００４５】
さらにこの第１実施形態の単相交流回転電気機械にあっては、シャフト２の周囲に配置された４個のコイル３を各々有する３層のコイル層３Ｌと、４個のマグネット１とが、シャフト２の軸線Ｃ方向に交互に配置された状態で、ブラケット５ｂとトップカバー６とがコイルカバー４の筒状部４ａに対しシャフト２の軸線Ｃ方向に重なるとともに周方向に掛合してサブアッセンブリー７を構成しているので、そのサブアッセンブリー７をケース本体５ａ内に収容してブラケット５ｂをケース本体５ａの舌状部５ｄの加締めによってケース本体５ａの開口端部に対しシャフト２の軸線Ｃ方向および周方向に掛止することでコアレス回転電気機械を組み立てることができる。
【００４６】
しかもそのコイルカバー４が、マグネット１の周囲を囲む筒状部４ａとその筒状部４ａの内側でコイル３を支持するコイル支持部４ｂとを有して周方向に複数のセグメント４Ｓに分割されているので、それらのセグメント４Ｓを組み合わせてコイルカバー４を組み立てることでサブアッセンブリー７ひいてはケース５内の所定位置に複数のコイル３を容易に精度良く配置することができるとともに、ロータのマグネット１が多層の場合でもロータの組立て後にコイル３を取り付けることができて、ロータのバランス調整を容易に行うことができ、さらに、コイル３で発生した熱をコイルカバー４のコイル支持部４ｂおよび筒状部４ａを介してケース５に伝え、放熱することができる。
【００４７】
従って、この第１実施形態の単相交流回転電気機械によれば、マグネット１と、そのマグネット１を固定支持するシャフト２と、各々コアレスの１２個のコイル３と、それらのコイル３を４個ずつ固定支持する３個のコイルカバー４と、それらマグネット１とシャフト２とコイル３とコイルカバー４とをシャフト２の少なくとも両端部が外部に突出した状態で収容し、それらのコイルカバー４を固定支持するとともにそのシャフト２を回転自在に支持するケース５と、を備えるコアレス回転電気機械を、容易に且つ高精度に組み立てることができ、また、作動中の放熱量を増加させて、巻き線抵抗の増大等による発電量の損失を低減させることができる。
【００４８】
さらに、この第１実施形態の単相交流回転電気機械によれば、コイルカバー４の筒状部４ａがケース本体５ａの内周面に密接しているとともに、ケース本体５ａの底部と、トップカバー６と、ブラケット５ｂとに、好ましくは周方向の位置が揃った複数の冷却用穴が形成されており、これにより、コイル３で発生した熱をコイルカバー４のコイル支持部４ｂおよび筒状部４ａを介してケース５に伝えて放熱することができるとともに、ケース本体５ａの底部とトップカバー６とブラケット５ｂとの冷却用穴により回転電気機械内部に外気の流路が形成されることによってもコイル３の放熱を促進できるので、発電量の損失を軽減することができる。
【００４９】
図１２は、この発明のコアレス回転電気機械の第２実施形態の三相交流回転電気機械の組立方法を示す説明図、図１３（ａ）は、上記第２実施形態の三相交流回転電気機械のマグネットおよびコイルの配置を示す分解斜視図、図１３（ｂ）は、その三相交流回転電気機械のシャフトへのスペーサの圧入固定状態を、マグネットを省略して示す斜視図、図１４（ａ）は、上記第２実施形態の三相交流回転電気機械の組立状態をケース本体の底部側から見て示す斜視図、図１４（ｂ）は、その三相交流回転電気機械のケース本体を取り外したサブアッセンブリーをトップカバー側から見て示す斜視図、図１４（ｃ）は、その三相交流回転電気機械のケース本体内部にサブアッセンブリーを固定するために加締める舌状部をケース本体の開口部側から見て示す斜視図、そして図１４（ｄ）は、その三相交流回転電気機械のケース本体を取り外したサブアッセンブリーをブラケット側から見て示す斜視図である。
【００５０】
この第２実施形態の三相交流回転電気機械は、先の第１実施形態の単相交流回転電気機械と全く同じ構成部品を備えていて、コイルの配置と配線が先の第１実施形態の単相交流回転電気機械と相違するだけであるので、以下には主にその相違点について説明し、図中、先の実施形態におけると同様の部分はそれと同一の符号を付して示す。
【００５１】
すなわち、この第２実施形態の三相交流回転電気機械は、４個のマグネット１と、それらのマグネット１を固定支持するシャフト２と、各々コアレスの１２個のコイル３と、それらのコイル３を固定支持するコイルカバー４と、それらマグネット１とシャフト２とコイル３とコイルカバー４とをシャフト２の両端部が外部に突出した状態で収容し、そのコイルカバー４を固定支持するとともにそのシャフト２を回転自在に支持するケース５と、を備え、ケース５は、有底筒状をなすケース５ａ本体と、そのケース本体５ａの開口端部を閉止する円盤状のブラケット５ｂとを有している。
【００５２】
さらにこの第２実施形態の三相交流回転電気機械は、シャフト２の軸線Ｃ方向でコイルカバー４に対しブラケット５ｂと反対の側にトップカバー６を備えており、図１２および図１３に示すように、３層のコイル層３Ｌと４個のマグネット１とがシャフト２の軸線Ｃ方向に１つずつ交互に配置された状態で、ブラケット５ｂと円盤状のトップカバー６とが、各々２個のセグメント４Ｓを組み合わされて筒状に組み立てられた３個のコイルカバー４の筒状部４ａに対しシャフト２の軸線Ｃ方向に重なるとともに、各コイルカバー４の筒状部４ａの下端とトップカバー６の下面とにそれぞれ形成された凹部４ｃ，６ａと、各コイルカバー４の筒状部４ａの上端とブラケット５ｂの上面とにそれぞれ形成された６つの凸部４ｄ，５ｃとの嵌合により、周方向に掛合してサブアッセンブリー７を構成している。
【００５３】
そして上記サブアッセンブリー７は、図１４に示すように、ケース本体５ａ内に収容されて、そのブラケット５ｂをケース本体５ａの開口端部に対し、その開口端部に形成された舌状部５ｄの図１２（ｃ）中に矢印で示す如きケース半径方向内方への折曲げ（加締め）により、シャフト２の軸線Ｃ方向および周方向に掛止されて固定されている。また、ブラケット５ｂとトップカバー６との各々の中心部の穴内には環状の軸受け８が嵌挿あるいは圧入されており、それらの軸受け８はシャフト２の両端部をケース本体５ａに対し回転自在に支持している。
【００５４】
さらに、この実施形態では、ケース本体５ａと同様に強磁性鋼板からなる円盤状のヨーク９が、サブアッセンブリー７の軸線方向両端部に位置する２個のマグネット１に対しシャフト２の軸線Ｃ方向外方にそれぞれ配置され、その中心部の穴内に挿通されたシャフト２に固定されており、これらヨーク９とマグネット１とのシャフト２への固定は、図１３（ｂ）に示すように、先の第１実施形態の置けると同様に、３種類のスペーサ１０，１１，１２を使用して行っている。
【００５５】
図１５は、上記第２実施形態の三相交流回転電気機械のコイルのＹ結線での配線例を示す配線図、図１６は、上記第２実施形態の三相交流回転電気機械のコイルのデルタ結線での配線例を示す配線図、図１７は、上記第２実施形態の三相交流回転電気機械の各コイル層のコイルのシャフト軸線方向から見た位置関係図、そして図１８（ａ）〜（ｃ）は、上記第２実施形態の三相交流回転電気機械を発電機として用いた場合の各コイル層の起電力と位相関係とを示す説明図である。
【００５６】
この第２実施形態の三相交流回転電気機械では、先の第１実施形態におけると異なり、おのおの４個のコイル３を有する３層のコイル層３Ｌが、図１７に示すように、シャフト２の軸線Ｃに対する周方向に互いに機械角６０°ずつずれて配置されて、互いに電気角１２０°をなしており、この３層のコイル層３Ｌの機械角６０°のずれは、図１３（ａ）および図１４（ｂ），（ｄ）に示すように、図２０に示す各コイルカバー４の筒状部４ａの下端とトップカバー６の下面とにそれぞれ形成された凹部４ｃ，６ａと、各コイルカバー４の筒状部４ａの上端とブラケット５ｂの上面とにそれぞれ形成された６つの凸部４ｄ，５ｃとの嵌合位置を周方向に１つずつずらすことで、容易に且つ高精度に達成することができる。
【００５７】
そして３層のコイル層３Ｌは、図１５に示す如きＹ結線か、図１６に示す如きデルタ結線で接続しており、これにより、シャフト２による４個のマグネット１の回転に伴って、図１８に示すように、三相交流電圧を出力することができる。
【００５８】
従って、この第２実施形態の三相交流回転電気機械によれば、先の第１実施形態の単相交流回転電気機械と同様の作用効果を奏し、発電機として用いた場合には良好な始動性および高い発電効率を得ることができるとともに良好な組立性を達成することができる。
【００５９】
図１９は、この発明のコアレス回転電気機械の第３実施形態のコアレス交流回転電気機械におけるマグネットとヨークとの間にコイルを配置した構成を示す断面図であり、図中、先の実施形態におけると同様の部分はそれと同一の符号にて示す。
【００６０】
この第３実施形態のコアレス交流回転電気機械は、シャフト２上に１個のマグネット１を、先の実施形態におけると同様にして、スペーサ１０およびスペーサ１２を介して固定支持し、例えば周方向に２分割された１層のコイルカバー４のコイル支持部４ｂで、シャフト２の軸線Ｃの周囲に配置したコアレスの複数のコイル３からなる１層のコイル層３Ｌを固定支持するとともにそれらのコイル３に対しマグネット１と反対の側にヨーク９を固定支持し、トップカバー６とコイルカバー４の筒状部４ａとをシャフト２の軸線Ｃ方向に突き合せるとともに、トップカバー６とコイルカバー４のコイル支持部４ｂとに配置した軸受け８でシャフト２の両端部を回転自在に支持してサブアッセンブリー７を構成している。
【００６１】
そしてサブアッセンブリー７は、ここでは有底筒状のケース本体５ａのみからなるカバー１内に収容され、ケース本体５ａの開口端部を閉止するそのコイルカバー４を、先に実施形態におけると同様にケース本体５ａの開口端部に設けられた舌状部の加締めにより、シャフト２の軸線Ｃ方向および周方向に掛止されて固定されている。
【００６２】
この第３実施形態のコアレス交流回転電気機械によれば、コイル層３Ｌのコイルを例えば４個またはその倍数にして直列に接続することにより単相交流回転電気機械を構成することができ、またコイル層３Ｌのコイルを例えば３個またはその倍数にしてＹ結線またはデルタ結線で接続することにより三相交流回転電気機械を構成することができる。
【００６３】
しかもこの第３実施形態のコアレス交流回転電気機械によれば、先の第１，第２実施形態の交流回転電気機械と同様の作用効果を奏し、発電機として用いた場合には良好な始動性および高い発電効率を得ることができるとともに良好な組立性を達成することができる。
【００６４】
図２１（ａ）〜（ｃ）は、上記第１実施形態および第２実施形態の交流回転電気機械におけるヨークの変形例としての、バランスウェイト用溝部付きヨークの形状をそれぞれ示すロータ斜視図とヨーク単品の平面図および斜視図であり、図２１（ｂ），（ｃ）に示すように、この変形例のヨーク９は、その片面に周方向に並ぶ複数のバランスウェイト用溝９ａを例えばコイニングにより形成されており、図２１（ａ）に示すように、このヨーク９をサブアッセンブリー７のロータ両端部のマグネット１に固着して、そのロータのシャフト２周りの回転バランス試験を行い、その試験の結果から定まるウェイト位置のバランスウェイト用溝９ａに高比重材料を含む樹脂等からなる図示しないバランスウェイトを固着することにより、サブアッセンブリー７のロータの回転バランスを適切に取って、ロータの回転中の振動が少ない回転電気機械を構成することができる。
【００６５】
図２２は、上記第１実施形態および第２実施形態の交流回転電気機械のサブアッセンブリーにおける配線基板の配置を上記第２実施形態の三相交流回転電気機械のサブアッセンブリーについて代表で示す斜視図であり、上記第１実施形態および第２実施形態の交流回転電気機械のサブアッセンブリー７は、その３層のコイルカバー４の筒状部４ａとブラケット５ｂとに、図２２（ａ）に示すように、シャフト２の軸線方向に互いに整列して延在する切欠き４ｅ，５ｅを、互いに周方向に離間して複数有し、これらの切欠き４ｅ，５ｅ内に配線基板１３を収容しており、これらの配線基板１３は各々、図２２（ｂ）に示すように、例えば樹脂製の絶縁基板１３ａ上に銅等の導体製の配線接続部１３ｂを複数有しているので、同一コイル層３Ｌのコイル３の配線や互いに異なるコイル層３Ｌのコイルの配線や回転電気機械へのリード線をその配線接続部に半田付けあるいはレーザー溶接等で固着することで、コイル３の配線同士およびそれらとリード線とを容易にかつ確実に接続することができる。
【００６６】
図２３は、図１９に示す第３実施形態のコアレス交流回転電気機械における１つのコイル層が１個のコイルを有する構成でのコイル形状例を一変形例として示す平面図であるが、このように１個のコイル３でシャフト２の軸線Ｃを囲むようにすると、コイルカバー４を分割構造にすることが難しくなり、コイルの配線の取り出し部分で分割する等、複雑かつ制約の多い構成になるため、コイルカバー４を複数セグメントに分割せずに一体の筒状をなすものとしても良い。
【００６７】
図２４は、この発明のコアレス回転電気機械の第４実施形態のコアレス交流回転電気機械における２個のマグネットの間に３層のコイル層の３組のコイルが配置された構成を示す断面図であり、図中、先の実施形態におけると同様の部分はそれと同一の符号にて示す。
【００６８】
この第４実施形態のコアレス交流回転電気機械は、各々外側の面にヨーク９を固着された２個のマグネット１をシャフト２上に対向配置して、先の実施形態におけると同様にして、スペーサ１０およびスペーサ１２を介して固定支持し、それらの対向するマグネット１の間に、各々例えば周方向に２分割された３層のコイルカバー４のコイル支持部４ｂで、シャフト２の軸線Ｃの周囲に配置したコアレスの複数のコイル３からなる３層のコイル層３Ｌを固定支持し、トップカバー６とブラケット５ｂとで、３層のコイルカバー４の筒状部４ａをシャフト２の軸線Ｃ方向に挟むとともに、トップカバー６とブラケット５ｂとに配置した軸受け８でシャフト２の両端部を回転自在に支持してサブアッセンブリー７を構成している。
【００６９】
そしてサブアッセンブリー７は、カバー１の有底筒状のケース本体５ａ内に収容され、ケース本体５ａの開口端部を閉止するブラケット５ｂを、先に実施形態におけると同様にケース本体５ａの開口端部に設けられた図示しない舌状部の加締めにより、シャフト２の軸線Ｃ方向および周方向に掛止されて固定されている。
【００７０】
従って、この第４実施形態のコアレス交流回転電気機械によれば、各コイル層３Ｌのコイルを例えば４個または磁極数と同数にして直列に接続するとともにコイル層３Ｌ間でコイルを直列に接続することにより単相交流回転電気機械を構成することができ、また各コイル層３Ｌを例えば３層またはその倍数にしてそれらのコイル層３ＬをＹ結線またはデルタ結線で接続することにより三相交流回転電気機械を構成することができる。
【００７１】
しかもこの第４実施形態の三相交流回転電気機械によれば、先の第１，第２実施形態の交流回転電気機械と同様の作用効果を奏し、良好な始動性および高い発電効率と良好な組立性とを達成することができる。
【００７２】
以上、図示の実施形態に基づき説明したが、この発明のコアレス回転電気機械は上述の実施形態に限定されるものでなく、特許請求の記載範囲内で適宜変更しうるものである。例えば、上述の第１〜第４の実施形態では回転電気機械でコアレス発電機を構成している場合を例に説明したが、第１〜４の実施形態の回転電気機械はコアレス電動機を構成するものでもよく、コアレス電動機はコアレス発電機と同様の作用効果を奏し、すなわち高効率を実現できるとともに良好な組立性を得ることができる。この場合、例えば第２の実施形態において図１８で示される波形の電圧を各コイル層３Lのコイル３にそれぞれ印加すると、フレミングの左手の法則に従いコイル３には図１０中のシャフト２の周囲に示した矢印の方向に力が発生し、コイル３に発生する力の反力として、マグネット１には当該矢印とは逆方向に力が発生するが、コイル３はコイルカバー４を介して不動のケース５に固定されているため、マグネット１がシャフト２とともに上記矢印とは逆方向に回転することになる。勿論、図１８で示した波形の電圧に限定されず、一般の三相モータと同様のセンサレス駆動制御を用いてもよい。
【００７３】
また、コイルカバーの分割数を１層のコイル数等に応じて３以上に増やしても良く、また、周方向に複数セグメントに分割された１つのコイルカバーで複数層のコイル層のコイルを一緒に固定支持するようにしても良く、さらに、複数段のコイルカバーを各々複数セグメントに分割せずに一体の筒状をなすものとして、それらのコイルカバーをマグネットと交互にシャフト上に配置しても良い。
【００７４】
さらに、三相交流回転電気機械において各コイル層のコイルの巻数を違うものとして、各コイル層の磁束のばらつきによる発電性能の差異をコイルの巻数を変えることで均等にし、トルクの脈動を抑えて発電量の損失を軽減するようにしても良く、そしてコイル数やコイルカバー数等、各構成部品の数も所要に応じて適宜変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明のコアレス回転電気機械によれば、組立容易な構成を備え、特に発電機として用いた場合に回転に必要な入力トルクが小さく、始動性が良く、トルク脈動の少ない、高効率のコアレス回転電気機械を提供することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１  マグネット
２  シャフト
３  コイル
３Ｌ  コイル層
４  コイルカバー
４ａ  筒状部
４ｂ  コイル支持部
４ｃ  凹部
４ｄ  凸部
４ｅ  切欠き
４Ｓ  セグメント
５  ケース
５ａ  ケース本体
５ｂ  ブラケット
５ｃ  凸部
５ｄ  舌状部
５ｅ  切欠き
６  トップカバー
６ａ  凹部
７  サブアッセンブリー
８  軸受け
９  ヨーク
９ａ  バランスウェイト用溝
１０，１１，１２  スペーサ
１３  配線基板
１３ａ  絶縁基板
１３ｂ  配線接続部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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