(57)【要約】小型化を目的とした高機能の回転電気機械に関し、銅損および磁性体に生じる渦電流に起因する発熱による回転電気機械内部の温度上昇によって効率ηが劣化するなどの避け難い技術的課題に挑戦する。こうした技術的課題は、導電性金属シートの積層体構造によって円筒形に成形された通電可能な無鉄心の円筒コイルの一方の端面が固定された、駆動シャフトに回転自在に連結された蓋型マウントの固定子２に対して、円筒コイルの一方の端面が配置されるエアギャップを形成する外側円筒空路形成体および内側円筒空路形成体に配備されたマグネット４と共に一体化された、蓋型マウントを貫通した駆動シャフトに連結固定されたコップ型マウントの回転子３を対置させ、円筒コイルの内周面に形成された空隙に冷媒または冷却用空気を送り込みまたは引き込み、エアギャップに配置される円筒コイルの内周面および外周面を直接冷却するように構成することによって、解決することができる。
2016035358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に複数の離間された線状部と絶縁層を介して重畳により形成される導電性金属シートの積層体構造によって円筒形に成形された通電可能な無鉄心の円筒コイルの一方の端面を固定する蓋型マウントの中心部に駆動シャフトが回転自在に連結された固定子と、
前記蓋型マウントの対極に位置するカップ型マウントに対して前記円筒コイルの他方の端面が隙間を残して閉鎖するように、かつ、前記カップ型マウントに一体化された内側円筒空路形成体および外側円筒空路形成体との間でエアギャップを形成する第１空隙に前記円筒コイルが配置されるように構成され、さらに前記蓋型マウントの前記中心部を貫通した前記駆動シャフトが前記カップ型マウントの中心部に連結固定され、前記第１空隙には前記外側円筒空路形成体の内周面および／または前記内側円筒空路形成体の外周面にマグネットが配備された回転子と、
前記内側円筒空路形成体および前記外側円筒空路形成体の一方の端面と前記蓋型マウントとの間に形成される、前記円筒コイルの内周側に位置する第２空隙および前記円筒コイルの外周側に位置する第３空隙と
からなる無鉄心回転電気機械であって、
前記第２空隙に冷媒または冷却用空気を送り込むまたは引き込む手段をさらに設け、前記冷媒または冷却用空気は、前記第１空隙に配置される前記円筒コイルの内側および外側を通り、前記第３空隙から排出されるように構成されたことを特徴とする無鉄心回転電気機械。
【請求項２】
前記蓋型マウントは、前記中心部に前記駆動シャフトを回転自在に支持する軸受機構と、前記中心部を含む前記円筒コイルの一方の端面を円筒状に固定する基体と、前記中心部を含む前記基体から前記駆動シャフトに沿って延びる円柱とから構成し、前記軸受機構は、前記基体および円柱のそれぞれに協働する軸受を含むことを特徴とする請求項１に記載の無鉄心回転電気機械。
【請求項３】
前記基体は台座を含み、前記台座に支持される前記円筒コイルの一方の端面を円筒状に固定するための固定板をさらに設け、前記固定板の中心を前記円柱が貫通して延びるようにしたことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の無鉄心回転電気機械。
【請求項４】
前記円筒コイルは、一方の端面に接続されたリード線を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の無鉄心回転電気機械。
【請求項５】
前記蓋型マウントはさらに、前記冷媒または冷却用空気を送り込みまたは引き込むための前記第２空隙に通じる経路を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の無鉄心回転電気機械。
【請求項６】
前記カップ型マウントは、前記駆動シャフトが連結固定された前記中心部を含む支持体と、前記支持体に一体成型されるかまたは別体に成形されて一体に固着される、前記カップ型マウントの外筒を構成する前記外側円筒空路形成体および内周面が前記第２空隙に通じる空間を形成するように構成された前記カップ型マウントの内筒を構成する前記内側円筒空路形成体と、前記第１空隙を形成する前記外側円筒空路形成体の内周面および／または前記内側円筒空路形成体の外周面に配備される前記マグネットとから構成することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の無鉄心回転電気機械。
【請求項７】
前記マグネットは、長辺が前記第１空隙に配置された前記円筒コイルの長さに対応し、短辺が前記円筒コイルの円周方向に隙間を空けて長手方向に沿って配備されるように成形された直方体であることを特徴とする請求項６に記載の無鉄心回転電気機械。
【請求項８】
前記支持体は、前記駆動シャフトが貫通する前記蓋型マウントの前記円柱に対置するように配置される円筒部をさらに含むことを特徴とする請求項６または７のいずれかに記載の無鉄心回転電気機械。
【請求項９】
前記カップ型マウントは、前記内側円筒空路形成体の内周側に形成された前記空間に外気を取り入れるための通気孔および該通気孔を覆うフィルターをさらに含むことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の無鉄心回転電気機械。
【請求項１０】
前記カップ型マウントは、前記円筒コイルの円周方向に隙間を空けて、長手方向に沿うように配備された前記マグネットの前記隙間に相当する前記内側円筒空路形成体の位置に内側排気孔および／または前記外側円筒空路形成体の位置に外側排気孔をさらに設けることを特徴とする請求項６から９のいずれかに記載の無鉄心回転電気機械。
【請求項１１】
前記カップ型マウントは、前記第３空隙および前記外側排気孔に対応する幅を有する２枚の円板と該円板の軸心に向い２枚の前記円板に懸架された複数の羽根板で水車型に構成された前記外側円筒空路形成体に嵌装固定される多翼遠心送風回転体をさらに設けることを特徴とする請求項１０に記載の無鉄心回転電気機械。
【請求項１２】
前記固定子は、前記蓋型マウントに一方の端面が支持された前記外側円筒空路形成体より内径が大きい保護外套を有する外装体をさらに含み、前記外装体は前記外装体の一部に通気孔および前記第１空隙から排出される前記冷媒または冷却用空気を逃がすための排出孔を設けたことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の無鉄心回転電気機械。
【請求項１３】
前記蓋型マウントおよび前記カップ型マウントを貫通する領域の前記駆動シャフトは中空体が形成されており、前記蓋型マウントを貫通する領域の前記駆動シャフトの前記中空体は、前記冷媒または冷却用空気を受け入れる受入口を含み、前記カップ型マウントを貫通する領域の前記駆動シャフトの前記中空体は、前記冷媒または冷却用空気を排出する排出口を含み、前記受入口は前記蓋型マウントの前記経路と連通し、前記排出口は前記第２空隙に通じる前記空間に連通するように構成したことを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の無鉄心回転電気機械。
【請求項１４】
前記円筒コイルは、厚みが５ｍｍ以下の積層体構造に成形されたものであることを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載の無鉄心回転電気機械。
【請求項１５】
前記内側円筒空路形成体および前記外側円筒空路形成体は、磁性体ヨークまたはセラミック製あるいは耐熱性樹脂製のいずれかによって成形されることを特徴とする請求項１から１４のいずれかに記載の無鉄心回転電気機械。
【請求項１６】
長手方向に複数の離間された線状部と絶縁層を介して重畳により形成される導電性金属シートの積層体構造によって円筒形に成形された通電可能な無鉄心の円筒コイルの一方の端面を固定する蓋型マウントの中心部に駆動シャフトが回転自在に連結された固定子と、
前記蓋型マウントの対極に位置するカップ型マウントに対して前記円筒コイルの他方の端面が隙間を残して閉鎖するように、かつ、前記カップ型マウントに一体化された内側円筒空路形成体および外側円筒空路形成体との間でエアギャップを形成する第１空隙に前記円筒コイルが配置されるように構成され、さらに、前記蓋型マウントの前記中心部を貫通した前記駆動シャフトが前記カップ型マウントの中心部に連結固定され、前記第１空隙には前記外側円筒空路形成体の内周面および／または前記内側円筒空路形成体の外周面にマグネットが配備された回転子と、
前記内側円筒空路形成体および前記外側円筒空路形成体の一方の端面と前記蓋型マウントとの間に形成される、前記円筒コイルの内周側に位置する第２空隙および前記円筒コイルの外周側に位置する第３空隙と
からなる無鉄心回転電気機械の冷却方法であって、
前記円筒コイルへの通電によって前記回転子を作動させるステップと、
前記第２空隙に冷媒または冷却用空気を送り込みまたは引き込むステップと
前記冷媒または冷却用空気が前記円筒コイルの両面を直接冷却するステップと、
前記第１空隙を流通した前記冷媒または冷却用空気を前記無鉄心回転電気機械から排出させるステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
前記蓋型マウントは、前記円筒コイルの内周側に位置する前記第２空隙に通じる経路をさらに含み、前記経路から前記冷媒または冷却用空気を前記第２空隙に送り込みまたは引き込むステップをさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記カップ型マウントは、前記カップ型マウントに前記内側円筒空路形成体の内周側に形成された前記空間に外気を取り入れるための通気孔および該通気孔を覆うフィルターを設け、前記回転子の回転トルクより発生する前記回転子周囲の圧力差によって、外気を取り入れると同時に前記第１空隙に送り込まれた前記冷媒または冷却用空気を前記第１空隙に吸引させるステップをさら含むことを特徴とする請求項１６または１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
前記固定子は、前記蓋型マウントに一方の端面が支持された前記外側円筒空路形成体より内径が大きい保護外套を有する外装体をさらに含み、前記外装体は、前記外装体の一部に排出孔が設けられており、前記第１空隙から排出された前記冷媒または冷却用空気を前記排出孔より逃がすステップをさらに含むことを特徴とする請求項１６から１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
前記蓋型マウントおよび前記カップ型マウントを貫通する領域の前記駆動シャフトを中空体に形成し、前記蓋型マウントを貫通する領域の前記駆動シャフトの中空体は、前記冷媒または冷却用空気を受け入れる前記蓋型マウントの経路と連通する受入口を含み、前記カップ型マウントを貫通する領域の前記駆動シャフトの中空体は、前記冷媒または冷却用空気を排出する前記第２空隙に通じる空間に連通する排出口を含み、前記冷媒または冷却用空気が前記受入口を経由し、前記排出口から前記第２空隙に通じる前記空間に排出されるステップをさらに含むこと特徴とする請求項１６から１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
前記マグネットは、長辺が前記第１空隙に配置された前記円筒コイルの長さに対応し、短辺が前記円筒コイルの円周方向に隙間を空けて長手方向に沿って配備されるように成形された直方体であり、前記カップ型マウントは、前記円筒コイルの円周方向に隙間を空けて長手方向に沿って配備された前記マグネットの前記隙間に相当する前記内側円筒空路形成体の位置に内側排気孔および／または前記外側円筒空路形成体の位置に外側排気孔をさらに設け、前記回転子の回転トルクより発生する前記回転子周囲の圧力差によって、前記第１空隙に送り込まれた前記冷媒または冷却用空気を前記第３空隙および前記外側排気孔から排出させるステップをさら含むに特徴とする請求項１６または２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
前記カップ型マウントはさらに、前記第３空隙および前記外側排気孔に対応する幅を有する２枚の円板と該円板の軸心に向い２枚の前記円板に懸架された複数の羽根板で水車型に構成された前記外側円筒空路形成体に嵌装固定される多翼遠心送風回転体を設け、前記第３空隙および前記排気孔から前記冷媒または冷却用空気を排出させる前記回転子の回転による吸引作用をさらに増幅させるステップをさら含むに特徴とする請求項請求項１６から１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
長手方向に複数の離間された線状部と絶縁層を介して重畳により形成される導電性金属シートの積層体構造によって円筒形に成形された通電可能な無鉄心の円筒コイルの一方の端面を固定する蓋型マウントの中心部に駆動シャフトが回転自在に連結された固定子と、
前記蓋型マウントの前記中心部を貫通した前記駆動シャフトの中間部に連結固定された中間マウントと、前記中間マウントの外周面に一体的に取り付けた内側円筒空路形成体と、前記内側円筒空路形成体の外周面に配備されるマグネット４からなる回転子と、
前記蓋型マウントの中心部に回転自在に連結された駆動シャフトが前記中間マウントの中心部を貫通した終端部に回転自在に連結された、前記蓋型マウントの対極に位置して前記内側円筒空路形成体との間で前記円筒コイルが配置されるエアギャップを形成する第１空隙を形成し、かつ、前記第１空隙に配置される前記円筒コイルの他方の端面が隙間を残して閉鎖するように構成された外側円筒空路形成体を含むカップ型マウントからなる第２回転子と、
前記内側円筒空路形成体および前記外側円筒空路形成体の一方の端面と前記蓋型マウントとの間に形成される、前記円筒コイルの内周側に位置する第２空隙および前記円筒コイルの外周側に位置する第３空隙からなる無鉄心回転電気機械であって、
前記第２空隙に冷媒または冷却用空気を送り込むまたは引き込む手段をさらに設け、前記冷媒または冷却用空気は、前記第１空隙に配置される前記円筒コイルの内側および外側を通り、前記第３空隙から排出されるように構成されたことを特徴とする無鉄心回転電気機械。
【請求項２４】
前記蓋型マウントは、前記中心部に前記駆動シャフトを回転自在に支持する軸受機構と、前記中心部を含む前記円筒コイルの一方の端面を円筒状に固定する基体と、前記中心部を含む前記基体から前記駆動シャフトに沿って延びる円柱とからなり、前記軸受機構は、前記基体および円柱のそれぞれに協働する軸受を含むことを特徴とする請求項２３に記載の無鉄心回転電気機械。
【請求項２５】
前記基体は台座を含み、前記台座に支持される前記円筒コイルの一方の端面を円筒状に固定するための固定板をさらに含み、前記固定板の中心を前記円柱が貫通して前記駆動シャフトに沿って延びるようにしたことを特徴とする請求項２３または２４のいずれかに記載の無鉄心回転電気機械。
【請求項２６】
前記円筒コイルは、一方の端面に接続されたリード線をさらに含むことを特徴とする請求項２３から２５のいずれかに記載の無鉄心回転電気機械。
【請求項２７】
前記蓋型マウントはさらに、前記冷媒または冷却用空気を送り込むまたは引き込むための前記第２空隙に通じる経路を含むことを特徴とする請求項２３から２６のいずれかに記載の無鉄心回転電気機械。
【請求項２８】
前記カップ型マウントは、前記駆動シャフトの終端部に回転自在に連結された前記中心部を含む支持体と、前記中心部に前記駆動シャフトの終端部を回転自在に支持する軸受機構と、前記支持体に一体成型されるかまたは別体に成形されて一体に固着される磁路を閉じるように作用する前記外側円筒空路形成体とからなり、前記支持体は外壁および円柱を含み、前記軸受機構は、前記外壁および前記円柱のそれぞれに協働する軸受を含むことを特徴とする請求項２３から２７のいずれかに記載の無鉄心回転電気機械。
【請求項２９】
前記駆動シャフトの前記中間部に中心部が連結固定される前記中間マウントは、前記駆動シャフトが貫通する前記蓋型マウントの前記円柱に対置するように前記駆動シャフトに沿って配置される円筒部をさらに含むことを特徴とする請求項２３から２８のいずれかに記載の無鉄心回転電気機械。
【請求項３０】
前記内側円筒空路形成体の前記外周面に配備される前記マグネットは、長辺が前記第１空隙に配置された前記円筒コイルの長さに対応し、短辺が前記円筒コイルの円周方向に隙間を空けて、長手方向に沿うように配備されるように成形された直方体であり、前記マグネットの各々を前記円筒コイルの長手方向に沿うように、前記隙間を空けて配備することを特徴とする請求項２３から２９のいずれかに記載の無鉄心回転電気機械。
【請求項３１】
前記外側円筒空路形成体は、前記円筒コイルの長手方向に沿うように配備された直方体の前記マグネットの各々の前記隙間に相当する位置に排気孔をさらに設けることを特徴とする請求項３０に記載の無鉄心回転電気機械。
【請求項３２】
前記蓋型マウントおよび前記中間マウントを貫通する領域の前記駆動シャフトおよび該駆動シャフトの前記中間部に中空体を形成し、前記蓋型マウントを貫通する領域に形成された前記中空体は、前記冷媒または冷却用空気を受け入れる受入口を含み、前記中間マウントを貫通する領域に形成された前記中空体は、前記冷媒または冷却用空気を排出する排出口を含み、前記受入口は前記蓋型マウントの前記経路と連通し、前記排出口は前記第２空隙に通じる空間に連通するように構成したことを特徴とする請求項２３から３１のいずれかに記載の無鉄心回転電気機械。
【請求項３３】
前記固定子は、前記蓋型マウントに一方の端面が支持された前記外側円筒空路形成体より内径が大きい保護外套を有する外装体をさらに含み、前記外装体は前記外装体の一部に前記第１空隙から排出される前記冷媒または冷却用空気を逃がすための排出孔を設けたことを特徴とする請求項２３から３２のいずれかに記載の無鉄心回転電気機械。
【請求項３４】
前記円筒コイルは、厚みが５ｍｍ以下の積層体構造に成形されたものであることを特徴とする請求項２３から３３のいずれかに記載の無鉄心回転電気機械。
【請求項３５】
前記内側円筒空路形成体および前記外側円筒空路形成体は、磁性体ヨークまたはセラミック製あるいは耐熱合成樹脂製のいずれかによって成形されることを特徴とする請求項２３から３４のいずれかに記載の無鉄心回転電気機械。
【請求項３６】
長手方向に複数の離間された線状部と絶縁層を介して重畳により形成される導電性金属シートの積層体構造によって円筒形に成形された通電可能な無鉄心の円筒コイルの一方の端面を固定する蓋型マウントの中心部に駆動シャフトが回転自在に連結された固定子と、
前記蓋型マウントの前記中心部を貫通した前記駆動シャフトの中間部に連結固定された中間マウントの外周面に一体的に取り付けた内側円筒空路形成体と、前記内側円筒空路形成体の外周面に配備されるマグネットからなる回転子と、
前記蓋型マウントの中心部に回転自在に連結された駆動シャフトが前記中間マウントの中心部を貫通した終端部に回転自在に連結された、前記蓋型マウントの対極に位置して前記内側円筒空路形成体との間で前記円筒コイルを挟みエアギャップを形成する第１空隙を形成し、かつ、前記第１空隙に配置される前記円筒コイルの他方の端面が隙間を残して閉鎖するように構成された外側円筒空路形成体を含むカップ型マウントからなる第２回転子と、
前記内側円筒空路形成体および前記外側円筒空路形成体の一方の端面と前記蓋型マウントとの間に形成される、前記円筒コイルの内周側に位置する第２空隙および前記円筒コイルの外周側に位置する第３空隙からなる無鉄心回転電気機械の冷却方法であって、
前記円筒コイルへの通電によって前記回転子を作動させるステップと、
前記第２空隙に冷媒または冷却用空気を送り込みまたは引き込むステップと
前記冷媒または冷却用空気が前記円筒コイルの両面を直接冷却するステップと、
前記第１空隙を流通した前記冷媒または冷却用空気を前記無鉄心回転電気機械から排出させるステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項３７】
前記蓋型マウントは、前記円筒コイルの内周側に位置する前記第２空隙に通じる経路をさらに含み、前記経路から前記冷媒または冷却用空気を前記第２空隙に送り込むまたは引き込むステップをさらに含むことを特徴とする請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記固定子は、前記蓋型マウントに一方の端面が支持された前記外側円筒空路形成体より内径が大きい保護外套を有する外装体をさらに含み、前記外装体は、一部に排出孔が設け、それにより前記第１空隙から排出された前記冷媒または冷却用空気を前記排出孔より逃がすステップをさらに含むことを特徴とする請求項３６または３７のいずれかに記載の方法。
【請求項３９】
前記マグネットは、長辺が前記第１空隙に配置された前記円筒コイルの長さに対応し、短辺が前記円筒コイルの円周方向に隙間を空けて長手方向にそって配備されるように成形された直方体であり、カップ型マウントは、前記隙間を空けて前記円筒コイルの長手方向に沿うように前記内側円筒空路形成体に配備された前記マグネットの各々の前記隙間に相当する前記外側円筒空路形成体の位置に排気孔をさらに設け、前記第２回転子の回転トルクより発生する前記回転子周囲の圧力差によって、前記第１空隙に送り込まれた前記冷媒または冷却用空気を前記第３空隙および前記排気孔から排出させるステップをさらに含むに特徴とする請求項３６または３８のいずれかに記載の方法。
【請求項４０】
前記蓋型マウントおよび前記中間マウントを貫通する領域の前記駆動シャフトを中空体に形成し、前記蓋型マウントを貫通する領域の前記駆動シャフトの前記中空体は、前記冷媒または冷却用空気を受け入れる前記蓋型マウントの前記経路と連通する受入口を含み、前記中間マウントを貫通する領域の前記駆動シャフトの前記中空体は、前記冷媒または冷却用空気を排出する前記第２空隙に通じる前記空間に連通する排出口を含み、前記冷媒または冷却用空気が前記受入口を経由し、前記排出口から前記第２空隙に通じる前記空間に排出されるステップをさらに含むに特徴とする請求項３６または３９のいずれかに記載の方法。
【請求項４１】
長手方向に複数の離間された線状部と絶縁層を介して重畳により形成される導電性金属シートの積層体構造によって円筒形に成形された通電可能な無鉄心の円筒コイルの一方の端面を固定する蓋型マウントの中心部に駆動シャフトが回転自在に連結された固定子と、
前記蓋型マウントの前記中心部を貫通した前記駆動シャフトの終端部に連結固定された、前記蓋型マウントの対極に位置して前記円筒コイルの他方の端面が隙間を残して閉鎖するように構成された外側円筒空路形成体と、前記外側円筒空路形成体の内周面に配備されるマグネットとを含むカップ型マウントからなる回転子と、
前記蓋型マウントおよび前記カップ型マウントの間に、前記蓋型マウントの前記中心部を貫通した前記駆動シャフトの中間部に回転自在に連結された中間マウントと、前記カップ型マウントに一体化された前記外側円筒空路形成体との間でエアギャップを形成する第１空隙を形成するように配置される、前記中間マウントの外周面に一体的に取り付けた内側円筒空路形成体とからなる第２回転子と、
前記内側円筒空路形成体および前記外側円筒空路形成体の一方の端面と前記蓋型マウントとの間に形成される、前記円筒コイルの内周側に位置する第２空隙および前記円筒コイルの外周側に位置する第３空隙からなる無鉄心回転電気機械であって、
前記第２空隙に冷媒または冷却用空気を送り込みまたは引き込む手段を設け、前記冷媒または冷却用空気は、前記第１空隙に配置される前記円筒コイルの内側および外側を通り、前記第３空隙から排出されることを特徴とする無鉄心回転電気機械。
【請求項４２】
前記蓋型マウントは、前記中心部に前記駆動シャフトを回転自在に支持する軸受機構と、前記中心部を含む前記円筒コイルの一方の端面を円筒状に固定する基体と、前記中心部を含む前記基体から前記駆動シャフトに沿って延びる円柱とからなり、前記軸受機構は、前記基体および円柱のそれぞれに協働する軸受を含むことを特徴とする請求項４１に記載の無鉄心回転電気機械。
【請求項４３】
前記基体は台座を含み、前記台座に支持される前記円筒コイルの一方の端面を円筒状に固定するための固定板をさらに含み、前記固定板の中心を前記円柱が貫通して前記駆動シャフトに沿って延びるようにしたことを特徴とする請求項４１または４２のいずれかに記載の無鉄心回転電気機械。
【請求項４４】
前記円筒コイルは、一方の端面に接続されたリード線を含むことを特徴とする請求項４１から４３のいずれかに記載の無鉄心回転電気機械。
【請求項４５】
前記蓋型マウントは、前記冷媒または冷却用空気を送り込みまたは引き込むための前記第２空隙に通じる経路をさらに含むことを特徴とする請求項４１から４４のいずれかに記載の無鉄心回転電気機械。
【請求項４６】
前記カップ型マウントは、前記駆動シャフトの終端部に連結固定された前記中心部を含む支持体と、前記カップ型マウントの外筒を構成する前記外側円筒空路形成体と、前記外側円筒空路形成体の前記内周面配備される前記マグネットとからなり、前記支持体は外壁および円柱を含むことを特徴とする請求項４１から４５のいずれかに記載の無鉄心回転電気機械。
【請求項４７】
前記マグネットは、長辺が前記第１空隙に配置された前記円筒コイルの長さに対応し、短辺が前記円筒コイルの円周方向に隙間を空けて、長手方向に沿って配備されるように成形された直方体であり、前記マグネットの各々を前記円筒コイルの長手方向に沿うように、前記隙間を空けて配備することを特徴とすることを特徴とする請求項４６に記載の無鉄心回転電気機械。
【請求項４８】
磁路を閉じるように作用する前記内側円筒空路形成体を一体的に取り付けた前記中間マウントは、前記駆動シャフトの前記中間部に中心部を回転自在に支持する軸受機構と、前記内側円筒空路形成体を前記外周面に一体的に取り付けた前記中心部を含む支持体および該支持体から前記駆動シャフトに沿って延びる円柱とからなり、前記軸受機構は、前記支持体および前記円柱のそれぞれに協働する軸受をさらに含むことを特徴とする請求項４１から４７のいずれかに記載の無鉄心回転電気機械。
【請求項４９】
前記外側円筒空路形成体は、前記円筒コイルの長手方向に沿うように配備された前記マグネットの前記隙間に相当する位置に排気孔をさらに設けることを特徴とする請求項４７に記載の無鉄心回転電気機械。
【請求項５０】
前記カップ型マウントは、前記第３空隙および前記排気孔に対応する幅を有する２枚の円板と円板の軸心に向い２枚の前記円板に懸架された複数の羽根板で水車型に構成された前記外側円筒空路形成体に嵌装固定される多翼遠心送風回転体をさらに設けることを特徴とする請求項４９に記載の無鉄心回転電気機械。
【請求項５１】
前記固定子は、前記蓋型マウントに一方の端面が支持された前記外側円筒空路形成体より内径が大きい保護外套を有する外装体をさらに含み、前記外装体は前記外装体の一部に前記第１空隙から排出される前記冷媒または冷却用空気を逃がすための排出孔を設けたことを特徴とする請求項４１から５０のいずれかに記載の無鉄心回転電気機械。
【請求項５２】
前記円筒コイルは、厚みが５ｍｍ以下の積層体構造に成形されたものであることを特徴とする請求項４１から５０のいずれかに記載の無鉄心回転電気機械。
【請求項５３】
前記内側円筒空路形成体および前記外側円筒空路形成体は、磁性体ヨークまたはセラミック製あるいは耐熱性樹脂製のいずれかによって成形されることを特徴とする請求項４１から５２のいずれかに記載の無鉄心回転電気機械。
【請求項５４】
長手方向に複数の離間された線状部と絶縁層を介して重畳により形成される導電性金属シートの積層体構造によって円筒形に成形された通電可能な無鉄心の円筒コイルの一方の端面を固定する蓋型マウントの中心部に駆動シャフトが回転自在に連結された固定子と、
前記蓋型マウントの前記中心部を貫通した前記駆動シャフトの終端部に連結固定される、前記蓋型マウントの対極に位置して前記円筒コイルの他方の端面が隙間を残して閉鎖するように構成された外側円筒空路形成体と、前記外側円筒空路形成体の内周面に配備されるマグネットとを含むカップ型マウントからなる回転子と、
前記蓋型マウントおよび前記カップ型マウントの間に、前記蓋型マウントの前記中心部を貫通した前記駆動シャフトの中間部に回転自在に連結された中間マウントと、前記カップ型マウントに一体化された前記外側円筒空路形成体との間でエアギャップを形成する第１空隙を形成するように配置される、前記中間マウントの外周面に一体的に取り付けた内側円筒空路形成体とからなる第２回転子と、
前記内側円筒空路形成体および前記外側円筒空路形成体の一方の端面と前記蓋型マウントとの間に形成される、前記円筒コイルの内周側に位置する第２空隙および前記円筒コイルの外周側に位置する第３空隙からなる無鉄心回転電気機械の冷却方法であって、
前記円筒コイルへの通電によって前記回転子を作動させるステップと、
前記第２空隙に冷媒または冷却用空気を送り込みまたは引き込むステップと
前記冷媒または冷却用空気が前記円筒コイルの両面を直接冷却するステップと、
前記第１空隙を流通した前記冷媒または冷却用空気を前記無鉄心回転電気機械から排出させるステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項５５】
前記蓋型マウントは、前記円筒コイルの内周側に位置する前記第２空隙に通じる経路をさらに含み、前記経路から前記冷媒または冷却用空気を前記第２空隙に送り込みまたは引き込むステップをさらに含むことを特徴とする請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
前記マグネットは、長辺が前記第１空隙に配置された前記円筒コイルの長さに対応し、短辺が前記円筒コイルの円周方向に隙間を空けて長手方向に沿って配備されるように成形された直方体であり、前記カップ型マウントはさらに、前記円筒コイルの円周方向に隙間を空けて長手方向に沿って配備された前記マグネットの前記隙間に相当する前記外側円筒空路形成体の位置に排気孔を設け、前記回転子の回転トルクより発生する前記回転子周囲の圧力差によって、前記第１空隙に送り込まれた前記冷媒または冷却用空気を前記第３空隙および前記排気孔から排出させるステップをさら含むに特徴とする請求項５４または５５のいずれかに記載の方法。
【請求項５７】
前記カップ型マウントは、前記第３空隙および前記外側排気孔に対応する幅を有する２枚の円板と該円板の軸心に向い２枚の前記円板に懸架された複数の羽根板で水車型に構成された前記外側円筒空路形成体に嵌装固定される多翼遠心送風回転体をさらに設け、前記第３空隙および前記排気孔から前記冷媒または冷却用空気を排出させる前記回転子による吸引作用をさらに増幅させるステップをさら含むに特徴とする請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
前記固定子は、前記蓋型マウントに一方の端面が支持された前記外側円筒空路形成体より内径が大きい保護外套を有する外装体をさらに含み、前記外装体は、前記外装体の一部に排出孔が設けられており、前記第１空隙から排出された前記冷媒または冷却用空気を前記排出孔より逃がすステップをさらに含むことを特徴とする請求項５４から５６のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒コイルを含む固定子を備えた無鉄心回転電気機械およびその冷却方法に関する。より具体的には、導電性金属シートの積層体構造によって円筒形に成形された円筒コイルを含む固定子および円筒コイルを挟みエアギャップを形成する回転子によって構成された無鉄心回転電気機械および該無鉄心回転電気機械の円筒コイルを含むエアギャップを冷却するための冷却方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動モータは、電気エネルギーを運動エネルギーに変換する装置である。それは、大きくはＤＣモータとＡＣモータに区分され、固定子（ステータ）と回転子（ロータ）の配置関係からインナーロータ型とアウターロータ型とに区分され、さらに巻線界磁型と永久磁石型にも区分されるが、いずれの場合にも、固定子が磁界の向きを回転させることによって回転子に影響を与えて回転させる、いわゆる回転磁界を利用するものが含まれる。【０００３】
円筒コイルを含む固定子および円筒コイルを挟みエアギャップを形成する回転子によって構成された回転磁界形モータにおいて、通電により、円筒コイルの抵抗（銅損）による発熱、さらには円筒コイルやエアギャップを形成する導体のインナーヨークとアウターヨークなどに生じる渦電流による発熱および鉄心のヒステリシス現象による発熱が起こることは、周知のことである。この磁気エネルギーを熱エネルギーに変換させる銅損やヒステリシス損失は避け難い技術的課題であることも周知である。【０００４】
こうした技術的課題に伴う電動モータの出力や効率への影響に対し、また回転子を構成するインナーヨークの外周面および／またはアウターヨークの内周面に配備される永久磁石が加熱されることによるその保磁力を劣化させるといった技術的課題に対しては、これまでの電動モータの内部に空気を取り入れるなど、巻線のコイル表面を冷却する試み等がなされているが、抜本的な課題解決には至っていない。本発明は、こうした技術的課題に挑戦し開発された円筒コイルを含む固定子を備えた無鉄心回転電気機械およびその冷却方法である。【０００５】
特開２０１２−１６２１８号公報（特許文献１）には、無鉄心型コイルのホイールインモータが記載されている。具体的には、この電動モータは、ホイールと一体化された円筒形状のアウターヨークおよび該アウターヨークとの間にエアギャップを形成する円筒形状のインナーヨークが固定シャフトに回転自在に取り付けられた回転子を構成し、該エアギャップに配置される円筒形状のコイル体が固定シャフトに連結固定された固定子を構成し、回転子を構成するアウターヨークの内周面に配備された永久磁石のマグネットが固定子を構成するコイル体の外周面に対向配置するように構成されたモータである。【０００６】
特開２０１２−３０７８６公報（特許文献２）には、特許文献１に記載された回転子と固定子と同様の構成を有する無鉄心型コイルのホイールインモータが記載されている。特許文献２に記載の電動モータは、回転子のインナーヨークの内周面に形成される空間に該インナーヨークに固定するブレーキ手段をさらに含むものである。【０００７】
特許文献１には電動モータを作動させるときの発熱を冷却する手段についての記載はないが、特許文献２に記載の電動モータはさらに、アウターヨークに固定されたホイールの端面を固定子に対して開放し、それを通気孔としてモータ内を外気と連通し、インナーヨークの内面とホイール内面とで形成されるモータ内の空間を冷却する手段が記載されている。これは、この通気孔は円筒形のインナーヨークの内周面に形成された該空間が外気に連通しており、ブレーキによる摩擦熱を緩和するための冷却手段と考えられるものの、後述される本発明の特徴である、コイル体および両ヨークで形成されるエアギャップを直接冷却することを意図したものではない。【０００８】
特許２６５７１９２号明細書（特許文献３）には、リニア直流ブラシレスモータが記載されており、この電動モータは、固定電機子に対し相対的に移動する界磁マグネットを配備した移動子から構成されたリニアモータであり、本発明の対象である回転磁界形モータではない。【０００９】
これはリニアモータであるが、固定電機子にエアー供給通路が穿設されており、「エアー供給通路から電機子コイルにエアーを直接吹き付け、電機子コイルを冷却すると共にマグネットヨークに対するステータヨーク自体も冷却するようにした構成」を有する。但し、この固定電機子は、導線を多数ターン巻回形成された矩形状の空心型コイルをプリント配線基板に移動子の移動方向に合せて多数並列に貼り付けたステータヨークで構成されており、電機子コイルにエアーを直接吹き付けたとしても、多数ターン巻回形成された導線を隈なく冷却することはできない。【００１０】
特開２００６−２４６６７８号公報（特許文献４）には、アウターロータ型のホイールインモータが記載されている。この電動モータは中空車軸にステータ側６極、ロータ側４極の突極コアで構成されたＳＲモータにおいて、ステータ側６極に装着された導線を多数ターン巻回形成したコイルの冷却手段が記載されている。【００１１】
その冷却手段は、中空車軸に流入通路と排気通路とを、隔壁を介して設け、流入通路によってコイルに空気を提供し、排気通路によってコイルに接した空気をステータ外に排気するものであり、これにより、特許文献４は、発熱したコイルを冷却した空気を排出する経路を形成したホイールインモータを提示する。但し、これも特許文献３と同様に、コイルに空気を直接吹き付けたとしても、空気は多数ターン巻回形成された導線の露出面をなぞるだけであり、巻回形成された導線を隈なく冷却することはできない。【００１２】
特許第３４９４０５６号公報（特許文献５）には、環状のステータコアにコイルを巻装した固定子と、該固定子の外周を覆う筒部の内周面に永久磁石を支持させたアウターヨークからなる回転子とから構成されており、該固定子が回転自在に連結された回転軸に該回転子が固定されたアウターロータ型磁石発電機が記載されている。【００１３】
この電動モータは、該回転軸に回転自在に連結された固定子を支持するプレートに通風口を設け、ステータコアに巻装されたコイルおよび永久磁石の内面を冷却するため、回転子の底部に設けた通風口と連通させ、該回転子を回転させてプレートの通風口から空気を吸入させ、回転子の通風口から吸出し、これをさらに回転子の筒部に吹き付け、さらに永久磁石を、筒部を通して冷却する手段を含むものである。【００１４】
実開平５−２２１３３号公報（特許文献６）には、電気自動車用のアウターロータ型ホイールインモータの内部を強制的に冷却する冷却手段が記載されている。この電動モータは、端的にはフィルターを介し、外気を中空軸に連通する冷却ファンにより該中空軸の通気口から固定子内部に取り込み、さらに固定子の巻線と回転子の内面を経由させた空気を仕切板の排気口から排気する冷却手段を含むものである。【００１５】
米国特許６，８７３，０８５号明細書（特許文献７）には、固定電機子を含む無鉄心型コイルモータおよび回転電機子に装備される円筒形状に成形された円筒コイルが記載されている。但し、この電動モータは、円筒コイルおよびアウターヨークとインナーヨークで形成される空隙に円筒コイルが配備されているが、これらを冷却する手段を有するものではない。【００１６】
特許第３７０４０４４号公報（特許文献８）には、絶縁材料のポリアミドにより相互に分離された一連の略平行な導電体を生成するパターンにより加工された円筒形のコイル体を含むＤＣモータ用に無鉄心電機子が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２０１２−１６２１８号公報
【特許文献２】特開２０１２−３０７８６公報
【特許文献３】特許２６５７１９２号明細書
【特許文献４】特開２００６−２４６６７８号公報
【特許文献５】特許第３４９４０５６号公報
【特許文献６】実開平５−２２１３３号公報
【特許文献７】米国特許ＵＳ６，８７３，０８５  Ｂ２  明細書
【特許文献８】特許第３７０４０４４号公報
【非特許文献】
【００１８】
【非特許文献１】『史上最強カラー図解  最新モータ技術のすべてがわかる本』赤津  観監修  ナツメ出版企画株式会社  （２０１３年７月２０日発行）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
円筒コイルを含む固定子および円筒コイルが配置されるエアギャップを形成する回転子によって構成された無鉄心回転電気機械において、円筒コイルの銅損および導体に生じる渦電流に起因する発熱によるモータ内部の温度上昇は、電動モータの効率ηを劣化させるなど、電動モータに内在する避け難い技術的課題として認識されており、そのためにも、これまで様々な提案がなされてきたが、抜本的な課題解決には至っていない。本発明者らはこれらの技術的課題に果敢に挑戦し、本発明の円筒コイルを含む固定子を備えた無鉄心回転電気機械を開発するに至った。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の技術的課題は、導電性金属シートの積層体構造によって円筒形に成形された通電可能な無鉄心の円筒コイルの一方の端面が固定された、駆動シャフトに回転自在に連結された蓋型マウントの固定子２に対して、円筒コイルの一方の端面が配置されるエアギャップを形成する外側および内側の円筒空路形成体に配備されたマグネット４と共に一体化された、蓋型マウントを貫通した駆動シャフトに連結固定されたコップ型マウントの回転子３を対置させ、円筒コイルの内周面に形成された空隙に冷媒または冷却用空気を送り込みまたは引き込み、エアギャップに配置される円筒コイルの内周面および外周面、さらにエアギャップに配備されるマグネット４を直接冷却するように構成することによって解決することができた。【００２１】
本発明の第１の態様は、図１および図２に示されるように、長手方向に複数の離間された線状部と絶縁層を介して重畳により形成される導電性金属シートの積層体構造によって円筒形に成形された通電可能な無鉄心の円筒コイル２００の一方の端面２０１を固定する蓋型マウント３００の中心部３１０に駆動シャフト１００が回転自在に連結された固定子２と、蓋型マウント３００の対極に位置するカップ型マウント４００に対して円筒コイル２００の他方の端面２０２が隙間を残して閉鎖するように、かつ、カップ型マウント４００に一体化された内側円筒空路形成体５００および外側円筒空路形成体６００との間でエアギャップを形成する第１空隙４０に円筒コイル２００が配置されるように構成され、さらに蓋型マウント３００の中心部３１０を貫通した駆動シャフト１００がカップ型マウント４００の中心部４１０に連結固定され、第１空隙４０には外側円筒空路形成体６００の内周面および／または内側円筒空路形成体５００の外周面にマグネット４が配備された回転子３と、内側円筒空路形成体５００および外側円筒空路形成体６００の一方の端面５３０、６３０と蓋型マウント３００との間に形成される、円筒コイル２００の内周側２１０に位置する第２空隙２０および円筒コイル２００の外周側２２０に位置する第３空隙３０とからなる無鉄心回転電気機械１０に関するものである。【００２２】
さらに無鉄心回転電気機械１０は、図１に示されるように、第２空隙２０に冷媒または冷却用空気８０を送り込むまたは引き込む手段を設け、該冷媒または冷却用空気８０は、第１空隙４０に配置される円筒コイル２００の内側および外側を通り、第３空隙３０から排出されるように構成されたことを特徴とする。【００２３】
本発明の一実施形態において、図２に示されるように、蓋型マウント３００は、中心部３１０に駆動シャフト１００を回転自在に支持する軸受機構３１１と、中心部３１０を含む円筒コイル２００の一方の端面２０１を円筒状に固定する基体３１２と、中心部３１０を含む基体３１２から延びる円柱３１３とから構成し、軸受機構３１１は、基体３１２および円柱３１３のそれぞれに協働する軸受３１１０を含むことができる。また基体３１２は台座３１４を含み、台座３１４に支持される円筒コイル２００の一方の端面２０１を円筒状に固定するための固定板３１５をさらに設け、固定板３１５の中心を円柱３１３が貫通して延びるように構成することができる。【００２４】
円筒コイル２００は、一方の端面２０１に接続されたリード線３００１を含み、蓋型マウント３００はさらに、冷媒または冷却用空気８０を送り込みまたは引き込むための第２空隙２０に通じる経路３２００を含むことができる。【００２５】
本発明の一実施形態において、図１、図２および図３に示されるように、カップ型マウント４００は、駆動シャフト１００が連結固定された中心部４１０を含む支持体４１１と、支持体４１１に一体成型されるかまたは別体に成形されて一体に固着される、カップ型マウント４００の外筒を構成する外側円筒空路形成体６００および内周面５１０が前記第２空隙２０に通じる空間５４０を形成するように構成されたカップ型マウント４００の内筒を構成する内側円筒空路形成体５００と、第１空隙４０を形成する外側円筒空路形成体６００の内周面６１０および／または前記内側円筒空路形成体５００の外周面５２０に配備されるマグネット４とから構成することができる。【００２６】
ところでマグネット４の形状は、長辺が第１空隙４０に配置された円筒コイル２００の長さに対応し、短辺が円筒コイル２００の円周方向に隙間４０１を空けて長手方向に沿って配備されるようにした直方体に成形することができる。円筒コイル２００の長手方向に沿うようにマグネット４の各々を、隙間４０１を空けて配備することが好ましい。【００２７】
本発明の一実施形態において、図１に示されるように、カップ型マウント４００の支持体４１１は、前記駆動シャフト１００が貫通する前記蓋型マウント３００の円柱３１３に対置するように配置される円筒部４１２をさらに含み、さらにまた、内側円筒空路形成体５００の内周側５１０に形成された空間５４０に外気を取り入れるための通気孔４３０および該通気孔４３０を覆うフィルター４３１をさらに設けることができる。【００２８】
そうすることにより、回転子３の回転トルクより発生する回転子周囲の圧力差によって空間５４０に外気を取り入れることができる。フィルター４３１は回転子と一体に高速回転することによりごみをはじき飛ばすため、目詰まりしにくくなるという利点がある。【００２９】
本発明の一実施形態において、図２、図３および図４に示されるように、カップ型マウント４００はさらに、円筒コイル２００の長手方向に沿うように配備された前記マグネット４の隙間４０１に相当する内側円筒空路形成体５００の位置に内側排気孔５６０および／または外側円筒空路形成体６００の位置に外側排気孔６６０を設けることができる。【００３０】
本発明の一実施形態において、図５に示されるように、固定子２は、蓋型マウント３００に一方の端面９０１が支持された外側円筒空路形成体６００より内径が大きい保護外套９００を有する外装体９をさらに含み、外装体９は、外装体９の一部に通気孔９１０および第１空隙４０から排出される冷媒または冷却用空気８０を逃がすための排出孔９０、および、リード線３００１の取出口９０２をさらに設けることができる。【００３１】
本発明の一実施形態において、図６に示されるように、蓋型マウント３００およびカップ型マウント４００を貫通する領域の駆動シャフト１００は、中空体１１００が形成されており、蓋型マウント３００を貫通する領域の駆動シャフト１００の中空体１１００は、冷媒または冷却用空気８０を受け入れる受入口１１１０を含み、カップ型マウント４００を貫通する領域の駆動シャフト１００の中空体１１００は、冷媒または冷却用空気８０を排出する排出口１１２０を含み、受入口１１１０は蓋型マウント３００の経路３２００と連通させ、排出口１１２０は第２空隙２０に通じる空間５４０に連通させることができる。そうすることにより、第２空隙２０のみならず本無鉄心回転電気機械の内部全体が冷却されることになる。【００３２】
本発明の一実施形態において、図７に示されるように、さらには、第３空隙３０および外側排気孔６６０に対応する幅を有する２枚の円板２１００と円板２１００の軸心に向い２枚の円板２１００に懸架された複数の羽根板２２００で構成された水車型の外側円筒空路形成体６００に嵌装固定される多翼遠心送風回転体２０００を設け、そうすることにより、冷媒または冷却用空気８０の第１空隙４０内の流量をより増加させ、冷却効果を高めるようにすることができる。【００３３】
本発明の一実施形態において、円筒コイル２００は、厚みが５ｍｍ以下の積層体構造に成形されたものであり、内側円筒空路形成体５００および外側円筒空路形成体６００は、磁性体ヨークまたはセラミック製あるいは耐熱性樹脂製のいずれかによって成形されたものを用いてもよい。【００３４】
本発明の第２の態様は、図１、図２および図３に示されるように、無鉄心回転電気機械１０の冷却方法に関するものである。すなわち、本発明は、長手方向に複数の離間された線状部と絶縁層を介して重畳により形成される導電性金属シートの積層体構造によって円筒形に成形された通電可能な無鉄心の円筒コイル２００の一方の端面２０１を固定する蓋型マウント３００の中心部３１０に駆動シャフト１００が回転自在に連結された固定子２と、蓋型マウント３００の対極に位置するカップ型マウント４００に対して円筒コイル２００の他方の端面２０２が隙間を残して閉鎖するように、かつ、カップ型マウント４００に一体化された内側円筒空路形成体５００および外側円筒空路形成体６００との間でエアギャップを形成する第１空隙４０に円筒コイル２００が配置されるように構成され、さらに蓋型マウント３００の中心部３１０を貫通した駆動シャフト１００がカップ型マウント４００の中心部４１０に連結固定され、第１空隙４０には外側円筒空路形成体６００の内周面および／または内側円筒空路形成体５００の外周面にマグネット４が配備された回転子３と、内側円筒空路形成体５００および外側円筒空路形成体６００の一方の端面５３０，６３０と蓋型マウント３００との間に形成される、円筒コイル２００の内周側２１０に位置する第２空隙２０および円筒コイル２００の外周側２２０に位置する第３空隙３０とからなる無鉄心回転電気機械１０の冷却方法である。【００３５】
本方法は、円筒コイル２００への通電によって回転子３を作動させるステップと、第２空隙２０に冷媒または冷却用空気８０を送り込みまたは引き込むステップと、冷媒または冷却用空気８０が円筒コイル２００の両面を直接冷却するステップと、第１空隙４０を流通した冷媒または冷却用空気８０を無鉄心回転電気機械１０から排出させるステップを含むものである。【００３６】
本発明の一実施形態において、図１に示されるように、蓋型マウント３００は、円筒コイル２００の内周側２１０に位置する第２空隙２０に通じる経路３２００をさらに含み、本方法は、経路３２００から冷媒または冷却用空気８０を第２空隙２０に送り込むまたは引き込むステップをさらに含むことができる。【００３７】
本発明の一実施形態において、カップ型マウント４００は、カップ型マウント４００に内側円筒空路形成体５００の内周側５１０に形成された空間５４０に外気を取り入れるための通気孔４３０および該通気孔４３０を覆うフィルター４３１を設け、そのことにより、本方法は、回転子３の回転トルクより発生する回転子周囲の圧力差によって外気を取り入れると同時に、第１空隙４０に送り込まれた冷媒または冷却用空気８０を第１空隙４０に吸引させるステップをさらに含み、それにより、無鉄心回転電気機械１０の内部冷却をさらに高めることができる。【００３８】
本発明の一実施形態において、図５に示されるように、固定子２は、蓋型マウント３００に一方の端面２０１が支持された外側円筒空路形成体６００より内径が大きい保護外套９００を有する外装体９をさらに含み、外装体９は、外装体９の一部に通気孔９１０および排出孔９０が設けられており、本方法は、それにより、第１空隙４０から排出された冷媒または冷却用空気８０を排出孔９０より逃がすステップをさらに含むことができる。【００３９】
本発明の一実施形態において、図６に示されるように、蓋型マウント３００およびカップ型マウント４００を貫通する領域の駆動シャフト１００を中空体１１００に形成し、蓋型マウント３００を貫通する領域の駆動シャフト１００の中空体１１００は、冷媒または冷却用空気８０を受け入れる蓋型マウント３００の経路３２００と連通する受入口１１１０を含み、カップ型マウント４００を貫通する領域の駆動シャフト１００の中空体１１００は、冷媒または冷却用空気８０を排出する第２空隙２０に通じる空間５４０に連通する排出口１１２０を含み、そのことにより、本方法は、冷媒または冷却用空気８０が受入口１１１０を経由し、排出口１１２０から第２空隙２０に通じる空間５４０に排出されるステップをさらに含むことができ、それにより本無鉄心回転電気機械の内部全体の冷却が可能になる。【００４０】
本発明の一実施形態において、図４、図５および図７に示されるように、マグネット４は、長辺が第１空隙４０に配置された円筒コイル２００の長さに対応し、短辺が円筒コイル２００の円周方向に隙間４０１を空けて長手方向に沿って配備されるように成形された直方体であり、カップ型マウント４００は、隙間４０１を空けて円筒コイル２００の長手方向に沿うように配備された前記マグネット４の該隙間４０１に相当する内側円筒空路形成体５００の位置に内側排気孔５６０および／または外側円筒空路形成体６００の位置に外側排気孔６６０をさらに設け、そうすることにより、本方法は、回転子３の回転トルクより発生する回転子周囲の圧力差によって第１空隙４０に送り込まれた冷媒または冷却用空気８０を第３空隙３０および外側排気孔６６０から排出させるステップをさらに含むことができる。【００４１】
カップ型マウント４００はさらに、図７に示されるように、第３空隙３０および外側排気孔６６０に対応する幅を有する２枚の円板２１００と円板２１００の軸心に向い２枚の円板２１００に懸架された複数の羽根板２２００で構成された水車型の外側円筒空路形成体６００に嵌装固定される多翼遠心送風回転体２０００を設け、そうすることにより、本方法は、第３空隙３０および排気孔６６０から冷媒または冷却用空気８０を排出させる回転子３の回転トルクより発生する回転子周囲の圧力差をさらに増幅させるステップを含み、冷媒または冷却用空気８０の第１空隙４０内の流量をより増加することができる。【００４２】
本発明の第３の態様は、図８に示されるように、長手方向に複数の離間された線状部と絶縁層を介して重畳により形成される導電性金属シートの積層体構造によって円筒形に成形された通電可能な無鉄心の円筒コイル２００の一方の端面２０１を固定する蓋型マウント３００の中心部３１０に駆動シャフト１００が回転自在に連結された固定子２と、蓋型マウント３００の中心部３１０を貫通した駆動シャフト１００の中間部１１０に連結固定された中間マウント１０００と、前記中間マウント１０００の外周面１２００に一体的に取り付けた内側円筒空路形成体５００と、前記内側円筒空路形成体５００の外周面５２０に配備されるマグネット４からなる回転子３と、蓋型マウント３００の中心部３１０に回転自在に連結された駆動シャフト１００が中間マウント１０００の中心部１１００を貫通した終端部１２０に回転自在に連結された、蓋型マウント３００の対極に位置して内側円筒空路形成体５００との間で円筒コイル２００が配置されるエアギャップを形成する第１空隙４０を形成し、かつ、第１空隙４０に配置される円筒コイル２００の他方の端面２０２が隙間を残して閉鎖するように構成された外側円筒空路形成体６００を含むカップ型マウント４００からなる第２回転子５と、内側円筒空路形成体５００および外側円筒空路形成体６００の一方の端面５３０，６３０と蓋型マウント３００との間に形成される、円筒コイル２００の内周側２１０に位置する第２空隙２０および円筒コイル２００の外周側２２０に位置する第３空隙３０からなる無鉄心回転電気機械１０に関するものである。【００４３】
さらに無鉄心回転電気機械１０は、図８に示されるように、第２空隙２０に冷媒または冷却用空気８０を送り込むまたは引き込む手段を設け、該冷媒または冷却用空気８０は、第１空隙４０に配置される円筒コイル２００の内側および外側を通り、第３空隙３０から排出されるように構成されたことを特徴とする。【００４４】
本発明の一実施形態において、図８および図９に示されるように、蓋型マウント３００は、中心部３１０に駆動シャフト１００を回転自在に支持する軸受機構３１１と、中心部３１０を含む円筒コイル２００の一方の端面２０１を円筒状に固定する基体３１２と、中心部３１０を含む基体３１２から延びる円柱３１３とからなり、軸受機構３１１は、基体３１２および円柱３１３のそれぞれに協働する軸受３１１０を含むことができる。また基体３１２は台座３１４を含み、台座３１４に支持される円筒コイル２００の一方の端面２０１を円筒状に固定するための固定板３１５をさらに設け、固定版３１５の中心を円柱３１３が貫通して延びるように構成することができる。【００４５】
図８および図１０に示されるように、円筒形コイルは、一方の端面２０１に接続されたリード線３００１を含み、蓋型マウント３００はさらに、冷媒または冷却用空気８０を送り込むまたは引き込むための第２空隙２０に通じる経路３２００を含むことができる。【００４６】
本発明の一実施形態において、図８および図９に示されるように、カップ型マウント４００は、駆動シャフト１００の終端部１２０に回転自在に連結された中心部４１０を含む支持体４２０と、中心部４１０に駆動シャフト１００の終端部１２０を回転自在に支持する軸受機構４１１と、支持体４２０に一体成型されるかまたは別体に成形されて一体に固着される磁路を閉じるように作用する外側円筒空路形成体６００とからなり、支持体４２０は外壁４１２および円柱４１３を含み、軸受機構４１１は外壁４１２および前記円柱４１３のそれぞれに協働する軸受４１１０を含むことができる。【００４７】
また駆動シャフト１００の中間部１１０に中心部１１１０が連結固定される中間マウント１０００は、駆動シャフト１００が貫通する蓋型マウント３００の円柱３１３に対置するように配置される円筒部１１２０をさらに含むように構成することができる。【００４８】
本発明の一実施形態において、図８および図９に示されるように、内側円筒空路形成体５００の外周面５２０に配備されるマグネット４は、長辺が前記第１空隙４０に配置された円筒コイル２００の長さに対応し、短辺が円筒コイル２００の円周方向に隙間４０１を空けて長手方向に沿って成形された直方体であり、マグネット４の各々を円筒コイル２００の長手方向に沿うように、該隙間４０１を空けて配備することができる。【００４９】
本発明の一実施形態において、図１０に示されるように、固定子２は、蓋型マウント３００に一方の端面９０１が支持された外側円筒空路形成体６００より内径が大きい保護外套９００を有する外装体９をさらに含み、外装体９は外装体９の一部に第１空隙４０から排出される冷媒または冷却用空気８０を逃がすための排出孔９０、および、リード線３００１の取出口９０２をさらに設けることができる。【００５０】
本発明の一実施形態において、外側円筒空路形成体６００はまた、円筒コイル２００の長手方向に沿うように配備された直方体のマグネット４の各々の隙間４０１に相当する位置に排気孔６６０を設けることができる。【００５１】
本発明の一実施形態において、図１１に示されるように、蓋型マウント３００および中間マウント１０００を貫通する領域の駆動シャフト１００および該駆動シャフトの中間部１１０に中空体１１００を形成し、蓋型マウント３００を貫通する領域に形成された中空体１１００は、冷媒または冷却用空気８０を受け入れる受入口１１１０を含み、中間マウント１０００を貫通する領域に形成された中空体１１１０は、冷媒または冷却用空気８０を排出する排出口１１２０を含み、受入口１１１０は蓋型マウント３００の経路３２００と連通させ、排出口１１２０は第２空隙２０に通じる空間５４０に連通させることができ、それにより本無鉄心回転電気機械の内部全体の冷却が可能になる。【００５２】
本発明の一実施形態において、円筒コイル２００は、厚みが５ｍｍ以下の積層体構造に成形されたものであり、内側円筒空路形成体５００および外側円筒空路形成体６００は、磁性体ヨークまたはセラミック製あるいは耐熱合成樹脂製のいずれかによって成形されたものを用いてもよい。【００５３】
本発明の第４の態様は、図８および図９に示されるように、円筒コイルを含む固定子を備えた無鉄心回転電気機械１０の冷却方法に関するものである。すなわち、本発明は、長手方向に複数の離間された線状部と絶縁層を介して重畳により形成される導電性金属シートの積層体構造によって円筒形に成形された通電可能な無鉄心の円筒コイル２００の一方の端面２０１を固定する蓋型マウント３００の中心部３１０に駆動シャフト１００が回転自在に連結された固定子２と、蓋型マウント３００の中心部３１０を貫通した駆動シャフト１００の中間部１１０に連結固定された中間マウント１０００の外周面１２００に一体的に取り付けた内側円筒空路形成体５００と、内側円筒空路形成体５００の外周面５２０に配備されるマグネット４からなる回転子３と、蓋型マウント３００の中心部３１０に回転自在に連結された駆動シャフト１００が中間マウント１０００の中心部１１００を貫通した終端部１２０に回転自在に連結された、前記蓋型マウント３００の対極に位置して内側円筒空路形成体５００との間で前記円筒コイル２００が配置されるエアギャップを形成する第１空隙４０を形成し、かつ、第１空隙４０に配置される円筒コイル２００の他方の端面２０２が隙間を残して閉鎖するように構成された外側円筒空路形成体６００を含むカップ型マウント４００からなる第２回転子５と、内側円筒空路形成体５００および外側円筒空路形成体６００の一方の端面５３０，６３０と蓋型マウント３００との間に形成される、円筒コイル２００の内周側２１０に位置する第２空隙２０および円筒コイルの外周側２２０に位置する第３空隙３０からなる無鉄心回転電気機械１０の冷却方法である。【００５４】
本方法は、円筒コイル２００への通電によって前記回転子３を作動させるステップと、第２空隙２０に冷媒または冷却用空気８０を送り込むまたは引き込むステップと、冷媒または冷却用空気８０が円筒コイル２００の両面を直接冷却するステップと、第１空隙４０を流通した冷媒または冷却用空気８０を無鉄心回転電気機械１０から排出させるステップとを含むものである。【００５５】
本発明の一実施形態において、図８に示されるように、蓋型マウント３００は、円筒コイル２００の内周側２１０に位置する第２空隙２０に通じる経路３２００をさらに含み、本方法は、経路３２００から冷媒または冷却用空気８０を第２空隙２０に送り込むまたは引き込むステップをさらに含むことができる。【００５６】
本発明の一実施形態において、図１０に示されるように、固定子２は、蓋型マウント３００に一方の端面２０１が支持された外側円筒空路形成体６００より内径が大きい保護外套９００を有する外装体９をさらに含み、外装体９は、外装体９の一部に排出孔９０が設けられており、第１空隙４０から排出された冷媒または冷却用空気８０を排出孔９０より逃がすステップをさらに含むことができる。【００５７】
本発明の一実施形態において、図８、図９および図１０に示されるように、マグネット４は、長辺が第１空隙４０に配置された円筒コイル２００の長さに対応し、短辺が円筒コイル２００の円周方向に隙間４０１を空けて長手方向に沿って配備されるように成形された直方体であり、カップ型マウント４００は、隙間４０１を空けて円筒コイル２００の長手方向に沿うように内側円筒空路形成体５００に配備されたマグネット４の各々の隙間４０１に相当する外側円筒空路形成体６００の位置に排気孔６６０を設け、そうすることにより、本方法は、第２回転子５の回転トルクより発生する回転子周囲の圧力差によって、第１空隙４０に送り込まれたまたは引き込まれた前記冷媒または冷却用空気８０を前記第３空隙３０および前記排気孔６６０から排出させるステップをさら含むことができる。【００５８】
本発明の一実施形態において、図１１に示されるように、蓋型マウント３００および中間マウント１０００を貫通する領域の駆動シャフト１００を中空体１１００に形成し、蓋型マウント３００を貫通する領域の駆動シャフト１００の中空体１１００は、冷媒または冷却用空気８０を受け入れる蓋型マウント３００の経路３２００と連通する受入口１１１０を含み、中間マウント１０００を貫通する領域の駆動シャフト１００の中空体１１００は、冷媒または冷却用空気８０を排出する第２空隙２０に通じる空間５４０に連通する排出口１１２０を含み、そうすることにより、本方法は、冷媒または冷却用空気８０が受入口１１１０を経由し、排出口１１２０から第２空隙２０に通じる空間５４０に排出されるステップをさらに含むことができ、本無鉄心回転電気機械の内部も冷却されることになる。【００５９】
本発明の第５の態様は、図１２に示されるように、長手方向に複数の離間された線状部と絶縁層を介して重畳により形成される導電性金属シートの積層体構造によって円筒形に成形された通電可能な無鉄心の円筒コイル２００の一方の端面２０１を固定する蓋型マウント３００の中心部３１０に駆動シャフト１００が回転自在に連結された固定子２と、蓋型マウント３００の中心部３１０を貫通した駆動シャフト１００の終端部１２０に連結固定された、蓋型マウント３００の対極に位置して円筒コイル２００の他方の端面２０２が隙間を残して閉鎖するように構成された外側円筒空路形成体６００と、外側円筒空路形成体６００の内周面６１０に配備されるマグネット４を含むカップ型マウント４００からなる回転子３と、蓋型マウント３００およびカップ型マウント４００の間に、蓋型マウント３００の中心部３１０を貫通した駆動シャフト１００の中間部１１０に回転自在に連結された中間マウント１０００と、カップ型マウント４００に一体化された外側円筒空路形成体６００との間でエアギャップを形成する第１空隙４０を形成するように配置される、中間マウント１０００の外周面１２００に一体的に取り付けた内側円筒空路形成体５００からなる第２回転子５と、内側円筒空路形成体５００および外側円筒空路形成体６００の一方の端面５３０，６３０と蓋型マウント３００との間に形成される、円筒コイル２００の内周側２１０に位置する第２空隙２０および円筒コイル２００の外周側２２０に位置する第３空隙３０からなる無鉄心回転電気機械１０に関するものである。【００６０】
さらに無鉄心回転電気機械１０は、図１２に示されるように、第２空隙２０に冷媒または冷却用空気８０を送り込むまたは引き込む手段を設け、該冷媒または冷却用空気８０は、第１空隙４０に配置される円筒コイル２００の内側および外側を通り、第３空隙３０から排出されるように構成されたことを特徴とする。【００６１】
本発明の一実施形態において、図１２および図１３に示されるように、蓋型マウント３００は、中心部３１０に駆動シャフト１００を回転自在に支持する軸受機構３１１と、中心部３１０を含む円筒コイル２００の一方の端面２０１を円筒状に固定する基体３１２と、中心部３１０を含む基体３１２から延びる円柱３１３とからなり、軸受機構３１１は、前記基体３１２および円柱３１３のそれぞれに協働する軸受３１１０を含むことができる。また基体３１２は台座３１４を含み、台座３１４に支持される円筒コイル２００の一方の端面２０１を円筒状に固定するための固定板３１５をさらに設け、固定板３１５の中心を円柱３１３が貫通して延びるように構成することができる。【００６２】
円筒コイル２００は、一方の端面２０１に接続されたリード線３００１を含み、蓋型マウント３００はさらに、冷媒または冷却用空気８０を送り込みまたは引き込むための第２空隙２０に通じる経路３２００を含むことができる。【００６３】
本発明の一実施形態において、図１２および図１３に示されるように、カップ型マウント４００は、駆動シャフト１００の終端部１２０に連結固定された中心部４１０を含む支持体４２０と、支持体４２０に一体成型されるかまたは別体に成形されて一体に固着される、カップ型マウント４００の外筒を構成する外側円筒空路形成体６００と、外側円筒空路形成体６００の内周面６１０に配備されるマグネット４とから構成することができる。【００６４】
ところでマグネット４の形状は、長辺が第１空隙４０に配置された円筒コイル２００の長さに対応し、短辺が円筒コイル２００の円周方向に隙間４０１を空けて長手方向に沿って配備されるようにした直方体に成形することができる。なお、支持体４２０は外壁４１２および円柱４１３を含むことができる。【００６５】
発明の一実施形態において、図１２および図１３に示されるように、磁路を閉じるように作用する内側円筒空路形成体５００を一体的に取り付けた中間マウント１０００は、駆動シャフト１００の前記中間部１１０に中心部１１００を回転自在に支持する軸受機構１１１０と、内側円筒空路形成体５００を外周面１２００に一体的に取り付けた中心部１１００を含む支持体１１２０および該支持体１１２０から駆動シャフト１００に沿って延びる円柱１１３０とからなり、軸受機構１１１０は、支持体１１２０および円柱１１３０のそれぞれに協働する軸受１１１１をさらに含むことができる。【００６６】
発明の一実施形態において、図１３に示されるように、外側円筒空路形成体６００の内周面６１０に配備されるマグネット４は、長辺が第１空隙４０に配置された円筒コイル２００の長さに対応し、短辺が円筒コイル２００の円周方向に隙間４０１を空けて長手方向に沿って配備されるように成形された直方体であり、マグネット４の各々を前記円筒コイル２００の長手方向に沿うように、該隙間４０１を空けて配備することができる。【００６７】
本発明の一実施形態において、図１４に示されるように、固定子２は、蓋型マウント３００に一方の端面９０１が支持された外側円筒空路形成体６００より内径が大きい保護外套９００を有する外装体９をさらに含み、外装体９は外装体９の一部に第１空隙４０から排出される冷媒または冷却用空気８０を逃がすための排出孔９０、および、リード線３００１の取出口９０２をさらに設けることができる。【００６８】
発明の一実施形態において、図１５に示されるように、カップ型マウント４００を構成する外側円筒空路形成体６００は、円筒コイル２００の長手方向に沿うように配備されたマグネット４の隙間４０１に相当する位置に排気孔６６０をさらに設けることができる。【００６９】
カップ型マウント４００はまた、第３空隙３０および排気孔６６０に対応する幅を有する２枚の円板２１００と円板２１００の軸心に向い２枚の前記円板２１００に懸架された複数の羽根板２２００で水車型に構成された外側円筒空路形成体６００に嵌装固定される多翼遠心送風回転体２０００をさらに設け、そうすることにより、冷媒または冷却用空気８０の第１空隙４０内の流量をより増加させ、冷却効果を高めるようにすることが好ましい。【００７０】
発明の一実施形態において、円筒コイル２００は、厚みが５ｍｍ以下の積層体構造に成形されたものであり、内側円筒空路形成体５００および外側円筒空路形成体６００は、磁性体ヨークまたはセラミック製あるいは耐熱性樹脂製のいずれかによって成形されたものを用いてもよい。【００７１】
本発明の第６の態様は、無鉄心回転電気機械１０の冷却方法に関するものである。すなわち、本発明は、図１２および図１３に示されるように、長手方向に複数の離間された線状部と絶縁層を介して重畳により形成される導電性金属シートの積層体構造によって円筒形に成形された通電可能な無鉄心の円筒コイル２００の一方の端面２０１を固定する蓋型マウント３００の中心部３１０に駆動シャフト１００が回転自在に連結された固定子２と、蓋型マウント３００の前記中心部３１０を貫通した駆動シャフト１００の終端部１２０に連結固定される、蓋型マウント３００の対極に位置して円筒コイル２００の他方の端面２０２が隙間を残して閉鎖するように構成された外側円筒空路形成体６００と、外側円筒空路形成体６００の内周面６１０に配備されるマグネット４とを含むカップ型マウント４００からなる回転子３と、蓋型マウント３００およびカップ型マウント４００の間に、蓋型マウント３００の中心部３１０を貫通した駆動シャフト１００の中間部１１０に回転自在に連結された中間マウント１０００と、カップ型マウント４００に一体化された外側円筒空路形成体６００との間でエアギャップを形成する第１空隙４０を形成するように配置される、前記中間マウント１０００の外周面１２００に一体的に取り付けた内側円筒空路形成体５００とからなる第２回転子５と、内側円筒空路形成体５００および外側円筒空路形成体６００の一方の端面５３０，６３０と蓋型マウント３００との間に形成される、円筒コイル２００の内周側２１０に位置する第２空隙２０および円筒コイル２００の外周側２２０に位置する第３空隙３０からなる無鉄心回転電気機械１０の冷却方法である。【００７２】
本方法は、円筒コイル２００への通電によって回転子３を作動させるステップと、第２空隙２０に冷媒または冷却用空気８０を送り込みまたは引き込むステップと、冷媒または冷却用空気８０が円筒コイル２００の両面を直接冷却するステップと、第１空隙４０を流通した冷媒または冷却用空気８０を無鉄心回転電気機械１０から排出させるステップとを含むものである。【００７３】
発明の一実施形態において、図１２に示されるように、蓋型マウント３００は、円筒コイル２００の内周側２１０に位置する第２空隙２０に通じる経路３２００をさらに含み、本方法は、経路３２００から冷媒または冷却用空気８０を第２空隙２０に送り込むまたは引き込むステップをさらに含むことができる。【００７４】
発明の一実施形態において、図１３に示されるように、マグネット４は、長辺が前記第１空隙４０に配置された円筒コイル２００の長さに対応し、短辺が円筒コイル２００の円周方向に隙間４０１を空けて長手方向に沿って配備されるように成形された直方体であり、カップ型マウント４００は、隙間４０１を空けて円筒コイル２００の長手方向に沿うように配備されたマグネット４の各々の隙間４０１に相当する外側円筒空路形成体６００の位置に排気孔６６０を設け、そうすることにより、本方法は、回転子３の回転トルクより発生する回転子周囲の圧力差によって、第１空隙４０に送り込まれたまたは引き込まれた冷媒または冷却用空気８０を第３空隙３０および排気孔６６０から排出させるステップをさら含むことができる。【００７５】
また他方において、図１４に示されるように、固定子２は、蓋型マウント３００に一方の端面２０１が支持された外側円筒空路形成体６００より内径が大きい保護外套９００を有する外装体９をさらに含み、外装体９は、外装体９の一部に排出孔９０が設けられており、第１空隙４０から排出された冷媒または冷却用空気８０を排出孔９０より逃がすステップをさらに含むこともできる。【００７６】
カップ型マウント４００はさらに、図１５に示されるように、第３空隙３０および外側排気孔６６０に対応する幅を有する２枚の円板２１００と該円板２１００の軸心に向い２枚の前記円板２１００に懸架された複数の羽根板２２００で水車型に構成された外側円筒空路形成体６００に嵌装固定される多翼遠心送風回転体２０００を設け、そうすることにより、本方法は、第３空隙３０および前記排気孔６６０から冷媒または冷却用空気８０を排出させる、回転子３の回転トルクより発生する回転子周囲の圧力差をさらに増幅させるステップをさら含み、冷媒または冷却用空気８０の第１空隙４０内の流量をより増加することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の一実施形態である円筒コイルを含む固定子を備えた無鉄心回転電気機械を断面図として表す模式図である。
【図２】図１に示す無鉄心回転電気機械の一部を切欠いた斜視図である。
【図３】図１に示す蓋型マウントおよびカップ型マウントを構成する部材の解体斜視図を表す模式図である。
【図４】円周方向に隙間を空けてマグネットが配備された内側円筒空路形成体の斜視図を表す模式図である。
【図５】図１に示す無鉄心回転電気機械に保護外套を有する外装体を装着した断面図（ａ）および斜視図（ｂ）として表す模式図である。
【図６】図１に示す無鉄心回転電気機械の駆動シャフトの一部を中空体に成形した断面図として表す模式図である。
【図７】図１に示す外側円筒空路形成体に多翼遠心送風回転体を嵌装固定した無鉄心回転電気機械の断面図（ａ）および斜視図（ｂ）（ｃ）を表す模式図である。
【図８】本発明の別の実施態様である円筒コイルを含む固定子を備えた無鉄心回転電気機械を断面図として表す模式図である。
【図９】図８に示す蓋型マウント、中間マウント、カップ型マウントを構成する部材の解体斜視図を表す模式図である。
【図１０】図８に示す無鉄心回転電気機械に保護外套を有する外装体を装着した断面図（ａ）および斜視図（ｂ）として表す模式図である。
【図１１】図８に示す無鉄心回転電気機械の駆動シャフトの一部を中空体に成形した断面図として表す模式図である。
【図１２】本発明のさらに別の実施態様である円筒コイルを含む固定子を備えた無鉄心回転電気機械を断面図として表す模式図である。
【図１３】図１２に示す蓋型マウント、中間マウント、カップ型マウントを構成する部材の解体斜視図を表す模式図である。
【図１４】図１２に示す無鉄心回転電気機械に保護外套を有する外装体を装着した断面図（ａ）および斜視図（ｂ）として表す模式図である。
【図１５】図１２に示す外側円筒空路形成体に多翼遠心送風回転体を嵌装固定した無鉄心回転電気機械の断面図（ａ）および斜視図（ｂ）を表す模式図である。
【図１６】無鉄心回転電気機械の一実施形態に基づく駆動試験の概要図である。
【図１７】図１６に示す被測定回転電気機械の断面図（ａ）および斜視図（ｂ）を表す。
【図１８】駆動電圧を２４Ｖおよび４８Ｖに設定し、負荷トルク（Ｎ・ｍ）を変化させ、それによる回転数（ｒｐｍ）および電流量（Ａ）の変化について、被測定回転電気機械の円筒コイルの内側に形成された第２空隙に、第１に冷却用空気を供給することのない場合、第２に１気圧・２０℃の冷却用空気を３０リッター（ｓｔｐ）／分の冷却用空気を供給する場合、および、第３に１４４リッター（ｓｔｐ）／分の冷却用空気を供給する場合をそれぞれ計測した比較図である。
【図１９】駆動電圧を２４Ｖおよび４８Ｖに設定し、負荷トルク（Ｎ・ｍ）を変化させ、それによる出力（Ｗ）および温度（℃）の変化について、被測定電動モータの円筒コイルの内側に形成された第２空隙に、第１に冷却用空気を供給することのない場合、第２に１気圧・２０℃の冷却用空気を３０リッター（ｓｔｐ）／分の冷却用空気を供給する場合、および、第３に１４４リッター（ｓｔｐ）／分の冷却用空気を供給する場合をそれぞれ計測した比較図である。
【図２０】駆動電圧を２４Ｖおよび４８Ｖに設定し、負荷トルク（Ｎ・ｍ）を変化させ、それによる効率η（％）の変化について、被測定電動モータの円筒コイルの内側に形成された第２空隙に、第１に冷却用空気を供給することのない場合、第２に１気圧・２０℃の冷却用空気を３０リッター（ｓｔｐ）／分の冷却用空気を供給する場合、および、第３に１４４リッター（ｓｔｐ）／分の冷却用空気を供給する場合をそれぞれ計測した比較図である。
【図２１】駆動電圧を２４Ｖに設定し、負荷トルク（Ｎ・ｍ）を０．１０〜０．９５（Ｎ・ｍ）に変化させ、給気圧力を０，５０ｋＰａ、２６５ｋＰａとしたときのそれぞれの給気流量を０、３０リッター（ｓｔｐ）／ｍｉｎ、１４４リッター（ｓｔｐ）／ｍｉｎとして、回転数（ｒｐｍ）、電流（Ａ）、入出力（Ｗ）、円筒コイルの内側および外側の平均温度、および、効率（％）の実測値を表した表である。
【図２２】駆動電圧を４８Ｖに設定し、負荷トルク（Ｎ・ｍ）を０．１０〜１．０５（Ｎ・ｍ）に変化させ、給気圧力を０，５０ｋＰａ、２６５ｋＰａとしたときのそれぞれの給気流量を０、３０リッター（ｓｔｐ）／ｍｉｎ、１４４リッター（ｓｔｐ）／ｍｉｎとして、回転数（ｒｐｍ）、電流（Ａ）、入出力（Ｗ）、円筒コイルの内側および外側の平均温度、および、効率（％）の実測値を表した表である。
【発明を実施するための形態】
【００７８】
回転電気機械の性能の一つである発生トルクＴ（Ｎ・ｍ）は、電機子コイルに流れる電流の強さＩ（Ａ）に比例し、出力Ｐ（Ｗ）はトルクＴ（Ｎ・ｍ）と回転角速度ω（ｒａｄ／ｓ）の積で表される。一方電圧降下で見ると、電源電圧Ｖ（Ｖ）は電機子コイルに流れる電流Ｉ（Ａ）と、電機子コイルの抵抗Ｒ（Ω）との積に誘導起電力である逆起電力Ｅ０（Ｖ）を合算した式とつりあう。
Ｔ＝Ｋｔ×Ｉ・・・（１）
Ｐ＝Ｔ×ω・・・（２）
Ｖ＝ＩＲ＋Ｅ０・・・（３）
上記の式より、トルクおよび出力を上げるにはコイル抵抗値を下げることが重要であることがわかる。
【００７９】
そこで本発明を特徴づける図１〜図１５に示される円筒コイルを含む固定子を備えた無鉄心回転電気機械（以下、「本発明の電動モータ」と称する。）の基本構造について概観すると、基本構造の特徴は、第１に、固定電機子を構成する通電可能なコイル体として、導電性金属シートの積層体構造によって成形された円筒コイルを用いたことにある。それは、コイル体およびその製造方法として、例えば特許文献７および特許文献８に記載されているように、長手方向に複数の離間された線状部と絶縁層を介して複数枚の導電性金属シートの積層体構造から成形される、好ましくは、厚さが５ｍｍ以下の一定の剛性を有するものである。
【００８０】
基本構造の特徴の第２には、それは、円筒コイルの一方の端面を固定子２の内周面によって閉鎖し、円筒コイルの開放された他方の端面を、回転子３を構成する、例えば、永久磁石のマグネット４が配備された磁性体からなる外側および内側の円筒空路形成体（これらの一実施形態として、以下外側円筒空路形成体を「アウターヨーク」といい、内側円筒空路形成体を「インナーヨーク」と称することとする。）によって、断面ドーナツ状の磁界が形成される第１空隙すなわちエアギャップ４０に挿入配置する構造を有する。
【００８１】
さらに詳細には、エアギャップ４０に挿入配置された円筒コイルは、その内外周面を回転子３のアウターヨークの内周面およびインナーヨークの外周面に接しないように、かつ、その開放端面を回転子３の内面に接しないようにエアギャップ４０内に僅かの間隙で浮かせた状態になる。それは、円筒コイルがこのように配置されるように固定子２および回転子３を駆動シャフトに配置する構造を有するものである。
【００８２】
基本構造の特徴の第３には、それは、固定子２と円筒コイルと回転子３とによって、第２空隙２０および第３空隙３０を形成する構造を有するものである。より詳細には、第２空隙２０は、回転子３に一体化されたアウターヨークおよびインナーヨークの開放された端面と該端面に対置する固定子２の内面との間に、固定子２の内面によって閉鎖された円筒コイルの内周面に形成され、その空隙はエアギャップ４０に通じる。また第３空隙３０は、固定子２の内面によって閉鎖された円筒コイルの外周面にエアギャップ４０と外気との間に形成される。
【００８３】
そうなると、円筒コイルの内周面と固定子２の内面とで形成される閉鎖空間となる第２空隙２０は、エアギャップ４０に連通し、回転子３の内面を経て円筒コイルの外周面と固定子２の内面とアウターヨークの開放端とで形成される開放空間となる第３空隙３０とのみ連通させることができる。
【００８４】
本発明の電動モータは、少なくとも第２空隙２０が第３空隙３０を経由してアウターヨークの開放端によって外気に通じる構造を有するものである。したがって、回転子３の回転トルクより発生する回転子周囲の圧力差によって第２空隙２０は負圧状態が生成される。ここに外気を取り入れるかあるいは冷媒または冷却用空気を送り込むことにより、吸引される外気かあるいは送り込まれた冷媒または冷却用空気は、磁界が形成されたエアギャップ４０を通るときに円筒コイルの内周面および外周面をなぞりながら、第３空隙３０を経由してアウターヨークの開放端から排出されることになる。
【００８５】
明らかなことは、本発明の電動モータは、回転子３の回転数が高まるほど、すなわち出力Ｗが大きくなればなるほど、回転子３の周囲の圧力差も大きくなるため、冷却効果も増すという画期的な技術的特徴を有するものである。それは、上記した本発明の電動モータの基本構造に由来するものである。すなわち、磁束密度が大きい狭隘のエアギャップ４０に回転数が高まると増大する鉄損が存在しない無鉄心コイルであって厚みが５ｍｍ以下の極薄厚の金属シートの積層体で成形された剛性を有する円筒コイルを浮かせた状態で挿入配置し、閉鎖空間の第２空隙２０がアウターヨークの開放端にのみ連通させた基本構造からなる電動モータという特徴に由来する。
【００８６】
こうした本発明の電動モータについて、その性能を評価するための駆動実験を行った。図１６は、図１７に示す円筒コイルを含む固定子を備えた無鉄心回転電気機械の一実施形態（プロトタイプ・モータ）に基づく駆動実験の概要図である。
【００８７】
本駆動実験は、被測定電動モータの断面図（ａ）および斜視図（ｂ）から明らかなように、当該モータの出力軸にトルク計（ＵＮＩＰＵＬＳＥ  ＴＭ３０１）介して発電機（ｍ−ｌｉｎｋ  ＣＰ８０４８）を結合し、発電機が発電する電力（三相ＰＷＭ方式駆動電源：ＩＣＡＮ・ＴＥＣ  ＢＬＤ７５０）を外部可変抵抗器等で消費させることで生じる負荷トルクおよび回転数から導かれる出力動力と当該モータへの入力電力とを測定することにより当該モータの効率を求めるものである。
【００８８】
当該モータへの入力電力は、駆動電源から供給される電圧と電流と駆動状態の力率とによるために、モータ駆動電源と当該モータの間に電力計（ＨＩＯＫＩ  ＰＷ３３３６９）を入れて測定した。測定手順は、発電機負荷をほぼゼロにした近似無負荷状態から、当該モータを一定電圧Ｖ（Ｖ）で駆動させるところから開始した。発電機外部抵抗を逐次変化させて当該モータの負荷トルクを増やし、適宜、電流Ｉ（Ａ）、入力電力Ｐｉ（Ｗ）、出力動力Ｐｏ（Ｗ）、トルクＴ（Ｎ・ｍ）、回転数Ｎ（ｒｐｍ）を記録し、入力電力に対する出力動力の比（Ｐｏ／Ｐｉ）すなわち効率ηを求めた。
【００８９】
図１７に示される被測定電動モータの断面図（ａ）および斜視図（ｂ）について概説すると、第１に、厚みは１．３５ｍｍで外径は５１ｍｍの円筒コイルは、幅１１ｍｍで長手方向の長さが３７．７５ｍｍの第１空隙のエアギャップ４０に挿入配置される。ところでマグネット４は、図１７の斜視図（ｂ）に示されるように、厚さ３．８５ｍｍの直方体からなる８極のネオジム磁石を長手方向に１．１９ｍｍの間隔を空けてインナーヨークの外周面に配備される。
【００９０】
第２に、回転子３に一体化されたアウターヨークおよびインナーヨークの開放された端面と該端面に対置する固定子２の内面との間に、２．３３ｍｍ幅の第２空隙および第３空隙が形成されており、閉鎖空間の第２空隙には、冷却用空気を送り込むために外部と連通する内径３ｍｍの経路が設けられる。
【００９１】
第３に、図１７の断面図（ａ）に示されるように、円筒コイルの内周面とネオジム磁石４の外周面との間隙は、僅か０．３ｍｍ、円筒コイルの外周面とアウターヨークの内周面との間隙は、０．４ｍｍに過ぎない。いずれの間隙も狭隘であり、その技術的特徴は後述される。
【００９２】
本駆動実験においては、駆動電源によって駆動電圧を２４Ｖおよび４８Ｖに設定した上、発電機の可変負荷によって負荷トルク（Ｎ・ｍ）を発電機の近似無負荷状態の０．１（Ｎ・ｍ）から順次増加させ、それによる駆動回転数（ｒｐｍ）および電流（Ａ）の変化について、被測定電動モータの円筒コイルの内側に形成された第２空隙に、〈１〉外部と連通する内径３ｍｍの経路を閉鎖して冷却用空気を供給しない場合、〈２〉該経路を開放して１気圧・２０℃の冷却用空気を３０リッター（ｓｔｐ）／分の冷却用空気を供給する場合、および、〈３〉同様に該経路を開放して１４４リッター（ｓｔｐ）／分の冷却用空気を供給する場合をそれぞれ計測した。
【００９３】
図２２は、その計測値に基づいた比較図である。なお、ここに示された第２空隙に供給される空気量は、コンプレッサーで強制的に送り込まれた空気量、すなわち〈２〉の場合５０ｋＰａにより送り込まれた空気量２０リッター（ｏｐ）／分、〈３〉の場合２６５ｋＰａにより送り込まれた空気量４０リッター（ｏｐ）／分のそれぞれを１気圧・２０℃に換算した数値である。
【００９４】
図１８から明らかなように、負荷トルクを０．１Ｎ・ｍから順次０．６５Ｎ・ｍまで増加させても〈１〉〜〈３〉の場合に大きな差異は生じていない。より詳細には、駆動電圧が２４Ｖに設定したとき、電流は〈１〉〜〈３〉の場合が９．８Ａ〜１０．２Ａであり、回転数でみると、〈１〉〜〈３〉の場合が２７００〜２８００ｒｐｍである。
【００９５】
駆動電圧の設定を４８Ｖに切り替えたとき、電流は〈１〉〜〈３〉の場合が１０．２Ａ〜１０．７Ａであり、２４Ｖに設定したときに比較しても大差ない。また回転数についてみると、２４Ｖに設定したときには２７００〜２８００ｒｐｍであるのに対し、４８Ｖの設定に切り替えたときには、〈１〉〜〈３〉のいずれの場合も６９００ｒｐｍ弱であり、２４Ｖに設定したときの２．５倍前後であるが、〈１〉〜〈３〉の場合に大きな差異はない。上記した（１）式すなわち、
Ｔ＝Ｋｔ×Ｉ・・・（１）
において、負荷トルク（Ｎ・ｍ）の増加にともない電流（Ａ）は直線的に増加しており、駆動電圧を変化させ、かつ〈１〉から〈３〉に条件を変えた場合でも上記した（１）式が成り立つことが確認された。
【００９６】
本駆動実験において、負荷トルク（Ｎ・ｍ）を変化させ、それによる出力動力（Ｗ）および温度（℃）の変化、および、入力電力に対する出力動力でみる効率η（％）の変化について、駆動電圧を２４Ｖおよび４８Ｖに設定した上で、〈１〉から〈３〉の場合のそれぞれを計測し、その計測値を比較したのが図１９および図２０である。
【００９７】
電動機は電力を動力に変換する装置、つまり電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換するためのものである。一方、発電機は動力を電力に変換するものであり、両者に構造的な違いは無いため、本発明は電動機および発電機が対象となる。エネルギー変換するプロセスにおいて、各種の損失が発生し熱に変わってしまう。一般的な回転電気機械の損失は、（ｉ）銅損、（ｉｉ）鉄損（ヒステリシス損失＋渦電流損失）、（ｉｉｉ）機械損に分類される。この中で（ｉ）銅損、（ｉｉ）鉄損が損失に占める割合が大きい。円筒コイルを含む固定子２および円筒コイルを挿入配置するエアギャップ４０を含む回転子３によって構成された本発明の電動モータにおいては、無鉄心であるため（ｉｉ）鉄損が生じることはないが、コイルに渦電流損が発生し、これも（ｉ）銅損とともにコイルの発熱要因となる。したがって、本発明の技術的課題の第１は、円筒コイルの発熱を制御することであり、技術的課題の第２は、エアギャップ４０の長手方向にインナーヨークの外周面に配備される直方体のマグネットが加熱により保磁力を劣化させないように、マグネットの加熱を抑制することである。
【００９８】
マグネットの加熱による保磁力の劣化について付言すると、電動モータの多くの用途で小型化が求められているものの、同じ素材の磁石で磁束密度を高めることは難しい。ところが従来型のフェライト磁石を希土類磁石、例えばネオジム磁石に変更するだけで、同じ大きさの電動モータのトルクを高めることができる（非特許文献１の５３ページを参照されたい。）。また希土類のネオジムと鉄とホウ素を主成分とするネオジム磁石についてさらに付言すると、それは、非常に磁力は強いけれども熱による減磁作用が大きく、８０℃程度が使用限度であるという（非特許文献１の２７ページを参照されたい。）。ちなみに本駆動実験に用いた永久磁石はネオジム磁石であるが耐熱タイプを使用しており１２０℃まで使用可能である。なお、本発明の電動モータに用いるマグネット４は、耐熱タイプのネオジム磁石であることがより好ましい。
【００９９】
図１９から明らかなことは、〈１〉の場合すなわち外部と連通する経路を閉じて冷却用空気を供給することなく負荷トルクを０．６５Ｎ・ｍまで高めると、駆動電圧を２４Ｖに設定したときに、円筒コイルの平均表面温度は８０℃に達し、駆動電圧を４８Ｖに切り替えたときには、円筒コイルの平均表面温度は１００℃に達する。駆動電圧を同じ条件に設定したまま、負荷トルクをこれ以上高めても、マグネット４の保持力を劣化させるのみならず、円筒コイルの発熱によってその抵抗値Ｒは増し、回転数の低下が大きくなり、それに見合う出力は得られないことになる。
【０１００】
ところが〈２〉の場合すなわち冷却用空気を毎分３０リッター供給すると、駆動電圧を２４Ｖにしたときの負荷トルクは、円筒コイルの平均表面温度が８０℃を越える０．８５Ｎ・ｍまで高めることができ、２０３Ｗの出力を得た。また〈３〉の場合すなわち冷却用空気を毎分１４４リッター供給すると、負荷トルクが０．９５Ｎ・ｍを越えても円筒コイルの平均表面温度が８０℃に達することはない。同様に駆動電圧を４８Ｖに切り替えたときについてみると、〈２〉の場合で円筒コイルの平均表面温度が８０℃を越える負荷トルクは、０．７５Ｎ・ｍであり、そのときの出力が５１９Ｗ、〈３〉の場合で１．０Ｎ・ｍであり、その時点で６２１Ｗの出力を得た。
【０１０１】
駆動電圧を高く設定すれば、当然、回転数（ｒｐｍ）は増大する。それにともなって、出力（Ｗ）も高くなる。出力（Ｗ）が高くなればなるほど、円筒コイルの発熱量（Ｊ／ｍ３）も増大する。そのことにより、円筒コイルの抵抗値Ｒは必然的に高まる。図１８および図１９から明らかなことは、〈２〉および〈３〉の場合には、〈１〉の場合に比べ円筒コイル表面の発熱量（Ｊ／ｍ３）が冷却用空気によって奪われることで、コイルの温度上昇が抑制され、出力（Ｗ）への影響が少ないことである。〈３〉の場合の影響は、〈２〉の場合に比べより顕著である。
【０１０２】
電力モータの性能を見る尺度の一つとして、出力の大きさによって評価することが出来る。ちなみに駆動電圧を４８Ｖに設定した場合でみると、〈１〉冷却用給気無しで円筒コイルの温度が８０℃のときの負荷トルクは０．５５Ｎ・ｍであり、出力は４１０Ｗである。これに対し、〈２〉冷却用給気３０リッター（ｓｔｐ）／ｍｉｎで円筒コイルの温度が８０℃のときの負荷トルクは０．７５Ｎ・ｍ（〈１〉の１．３６倍）であり、出力は５１９Ｗ（〈１〉の１．２７倍）である。また冷却用給気１４４リッター（ｓｔｐ）／ｍｉｎで円筒コイルの温度が８０℃のときの負荷トルクは０．９５Ｎ・ｍ（〈１〉の１．７３倍）であり、出力は６０４Ｗ（〈１〉の１．４３倍）である。
【０１０３】
電力モータの性能を見る上記とは別の尺度として、入力電力に対する出力動力の比（Ｐｏ／Ｐｉ）すなわち効率ηによって評価することができる。さらに駆動電圧を高く設定すればするほど、その性能において差が歴然となる。図２０は、駆動電圧を２４Ｖに設定したときと４８Ｖに切り替えたときのそれぞれの〈１〉〜〈３〉の場合の効率ηの変化を表したものである。
【０１０４】
電動モータとしては、望ましい効率ηは８０％以上であるとすると、駆動電圧を２４Ｖに設定したときは、〈１〉〜〈３〉の場合に大きな差はない。より詳細には、〈１〉から〈３〉の場合には効率ηが８０％を越えるときの負荷トルクは０．４０〜０．５０Ｎ・ｍ程度、出力は１３７〜１５３Ｗ程度であり、電動モータとしての性能に大差は生じていない。図２１に示す表からも明らかなように、電動モータとしての効率ηは、〈２〉および〈３〉の場合のように、冷却用空気を供給して円筒コイルを冷却したとしても、上記以上の負荷トルクにおいて８０％を下回る。
【０１０５】
ところが駆動電圧を倍の４８Ｖに設定したときは、〈１〉〜〈３〉の場合に大きな差が生じる。〈１〉の場合、円筒コイルの平均温度は１００℃と限界に近いが、電動モータとしての効率ηは８０％を維持している。このときの負荷トルクは０．６５Ｎ・ｍ、出力は４７０Ｗ有り、本発明の電動モータとしての基本構造に基づく性能の確かさを示しているものと評価されよう。図２２に示す表からも明らかなように、〈２〉の場合に効率ηが８０％を切るのは、負荷トルクが０．８０Ｎ・ｍ、出力が５３７Ｗのときであり、〈３〉の場合には負荷トルクが０．９０Ｎ・ｍ、出力が５９２Ｗのときである。そのときの円筒コイルの表面平均温度は、〈２〉の場合で８８℃であり、〈３〉の場合では７１℃に維持され、８０℃には達していない。
【０１０６】
駆動電圧を例えば２４Ｖ、３６Ｖ、４８Ｖ、６０Ｖのように順次高めながら今回と同様の性能試験を行うことによって、本発明の電動モータの特徴がより鮮明にすることができるであろう。それは、今回の駆動実験結果からも容易に推定されることである。上記した技術的課題に対しては、例えば、特許文献５および６に記載されている電動モータの内部に外気を取り入れ、マグネットの表面を冷却し巻線のコイル表面を冷却する試み等がなされているが、抜本的な課題解決には至っていない。本発明は、こうした技術的課題に挑戦し開発された電動モータである。
【０１０７】
したがって、図１に示されたように、固定子２を構成する蓋型マウント３００に外気に連通する経路３２００を設けるだけでなく、回転子３のカップ型マウント４００にフィルター４３１を介し回転子３の回転トルクより発生する回転子３の周囲の圧力差によって外気を取り入れるための通気口４３０を設け、さらに冷却効果を高めることもできる。
【０１０８】
さらに、図４は、本発明の電動モータの基本構造の第４を表すものである。今回の駆動実験に用いられた被電動モータを表す１７図（ｂ）の模式図に示されているように、インナーヨークの表面に駆動シャフトの長手方向に沿って接着固定された直方体のネオジム磁石は、僅かな間隔、例えば１．１９ｍｍの間隔を空けて配備されている。
【０１０９】
それらは、端的には、インナーヨークの表面の形状に合わせエボキシ系の接着剤等を用い、さらにはポリアミド樹脂等で固めた８極のマグネット４に相当する。１．１９ｍｍの間隔は、各々のマグネット４の間隔４０１に相当し、第２空隙２０に供給される冷媒または冷却用空気８０が第１空隙のエアギャップ４０を通る際に、冷媒または冷却用空気８０の流速を高め冷却効果を高める翼体としての羽根効果すなわち吸引力を高める効果を有するものである。
【０１１０】
図５から図７は、本発明の電動モータの基本構造に基づき、さらに改良を加えたものである。すなわち、図５は、斜視図（ｂ）から明らかなように、図１に示す本発明の電動モータに保護外套９００を有する外装体９を装着し、外部からの異物の侵入等を防止するようにしたものである。図６は、図１に示す本発明の電動モータの駆動シャフト１００の一部を中空体１１００に成形し、該中空体１１００を経由させて閉鎖空間の第２空隙２０に冷媒または冷却用空気８０を供給し、円筒コイル２００によって閉鎖された電動モータの内部全体を冷却するようにしたものである。
【０１１１】
さらに図７は、図１および図４に示された無鉄心回転電気機械のインナーヨーク５００およびアウターヨーク６００に設けられたマグネット４の各々の間隔４０１に対応する位置の内側排気孔５６０および外側排気孔６６０と協働し、円筒コイル２００およびマグネット４に対する冷却効果を高める多翼遠心送風回転体２０００を嵌装固定するようにしたものである。
【０１１２】
本発明の第２の態様である電動モータの冷却方法についてみると、それは、円筒コイル２００への通電によって回転子３を作動させ、第２空隙２０に冷媒または冷却用空気８０を送り込みまたは引き込み、冷媒または冷却用空気８０が円筒コイル２００の内周面および外周面を直接冷却し、第１空隙４０を流通した冷媒または冷却用空気８０を本電動モータから排出させる、各々のステップを含むものである。
【０１１３】
さらに、図１に示されるように、それは、円筒コイル２００の内周側２１０に位置する第２空隙２０に通じる経路３２００を蓋型マウント３００に設け、該経路３２００から冷媒または冷却用空気８０を第２空隙２０に送り込むまたは引き込むステップ、および／または、インナーヨーク５００の内周側の第２空隙２０に通じる空間５４０に外気を取り入れるための通気孔４３０および該通気孔４３０を覆うフィルター４３１を回転子３の外面に穿設し、回転子３の回転トルクより発生する該回転子周囲の圧力差によって、外気を取り入れると同時に第２空隙２０に送り込まれた冷媒または冷却用空気８０を第１空隙４０に吸引させるステップをさらに含むことができる。しかも、回転数が高まるほどフィルター４３１にごみなどが付着しにくくなるという利点を有するため、電動モータの内部冷却をさらに高めることができる。
【０１１４】
本発明の第２の態様である電動モータの冷却方法は、図４、図５および図７に示されるように、カップ型マウント４００は、隙間４０１を空けて円筒コイル２００の長手方向に沿うように配備されたマグネット４の該隙間４０１に相当するインナーヨーク５００の位置に内側排気孔５６０および／またはアウターヨーク６００の位置に外側排気孔６６０をさらに設け、回転子３の回転トルクより発生する回転子３の周囲の圧力差によって、第１空隙４０に送り込まれた冷媒または冷却用空気８０を第３空隙３０および外側排気孔６６０から排出させるステップをさらに含み、冷媒または冷却用空気８０による冷却効果を高めるようにすることもできる。
【０１１５】
それはまた、第３空隙３０および外側排気孔６６０に対応する幅を有する２枚の円板２１００と円板２１００の軸心に向い２枚の円板２１００に懸架された複数の羽根板２２００で構成された水車型のアウターヨーク６００に嵌装固定される多翼遠心送風回転体２０００によって、第３空隙３０および排気孔６６０から冷媒または冷却用空気８０を排出させる回転子３の回転トルクより発生する回転子３の周囲の圧力差をさらに増幅させるステップを含み、冷媒または冷却用空気８０の第１空隙４０内の流通をより高速化することもできる。
【０１１６】
次に、本発明の改良型電動モータとして、図８から図１１に基づいて本発明の第３および第４の態様である電動モータについてみると、固定子２を構成する蓋型マウント３００の構造は、第１の態様の電動モータのものと変わらない。
【０１１７】
第１の態様の電動モータとの構造上の相違点は、回転子３について、マグネット４が外周面に配備されたインナーヨーク５００を含む中間マウント１０００を駆動シャフト１００に固定連結した回転子３と、インナーヨーク５００とで第１空隙すなわちエアギャップ４０を形成して磁路を閉じるように作用するアウターヨーク６００を含むカップ型マウント４００が中間マウント１０００を貫通した駆動シャフトに回転自在に連結された第２回転子とから構成するようにしたことである。
【０１１８】
本電動モータは、円筒コイル２００への通電による始動時に回転子３がまず回転する。次に、第２回転子５は回転子３と協働して磁界を形成するので、それは、回転子３の回転に追随し遅れて回転を始動する。定常状態に達したときには、回転子３と第２回転子５とは同期して回転する。したがって、本電動モータは、回転子３の回転の立ち上がりまたは停止は、第１の態様の電動モータに比べ、アウターヨーク６００と別体に構成されているので、始動時または停止時の慣性力すなわちイナーシャは小さいという技術的特徴を有する。ただし構造上、第２回転子５を構成するカップ型マウント４００にインナーヨーク５００の内周側の第２空隙２０に通じる空間５４０に外気を取り入れるための通気口４３０を設けることはできない。
【０１１９】
したがって、本電動モータの冷却方法は、図８に示されるように、固定子２に設けられた経路３２００から冷媒または冷却用空気８０を第２空隙２０に送り込みまたは引き込み、回転子３および第２回転子５の回転トルクより発生する回転子３の周囲の圧力差によって、冷媒または冷却用空気８０が円筒コイル２００の内周面および外周面を直接冷却し、第１空隙４０を流通した冷媒または冷却用空気８０を本電動モータから排出させる、各々のステップを含むものである。それにより、第２の態様の電動モータと同様に本電動モータの内部を冷却することができる。
【０１２０】
さらにまた、本発明のさらなる改良型電動モータとして、図１２から図１５に基づいて本発明の第５および第６の態様である電動モータについてみると、固定子２を構成する蓋型マウント３００の構造は、第１の態様の電動モータの蓋型マウント３００の構造と変わらない。
【０１２１】
第１の態様の電動モータとの構造上の相違点は、回転子３について、マグネット４が内周面に配備されたアウターヨーク６００を含むカップ型マウント４００を駆動シャフト１００に固定連結した回転子３と、アウターヨーク６００とで第１空隙すなわちエアギャップ４０を形成して磁路を閉じるように作用するインナーヨーク５００を含む中間マウント１０００が固定子２と回転子３との間で駆動シャフト１００に回転自在に連結された第２回転子５とから構成するようにしたことである。
【０１２２】
本電動モータは、円筒コイル２００への通電による始動時に回転子３がまず回転する。次に、第２回転子５は回転子３と協働して磁界を形成するので、それは、回転子３の回転に追随し遅れて回転を始動する。定常状態に達したときには、回転子３と第２回転子５とは同期して回転する。したがって、本電動モータは、回転子３の回転の立ち上がりまたは停止は、第１の態様の電動モータに比べ、インナーヨーク５００と別体に構成されているので、始動時または停止時の慣性力すなわちイナーシャは小さいという技術的特徴を有する。ただし図１２から明らかなように、構造上、第２回転子５を構成する中間マウント１０００に固定されたインナーヨーク５００の内周側に第２空隙２０に通じる空間５４０を設ける必要はない。
【０１２３】
本発明の第３の態様の電動モータと対比してみると、マグネット４が回転子３を構成するアウターヨーク６００の内周面に接着固定するように配備されているので、回転子３の高速回転による遠心力によってマグネット４が剥離される恐れはない。またマグネット４が長手方向に間隙４０１を介して配備されており、間隙４０１に相当するアウターヨーク６００の位置に排気孔６６０をさらに設け、第３空隙３０および排気孔６６０に対応するようにアウターヨーク６００に多翼遠心送風回転体２０００を嵌装固定し、冷媒または冷却用空気８０の第１空隙４０内の流通をより効率化させ、本電動モータの冷却効果を高めるようにすることができる。
【０１２４】
したがって、本電動モータの冷却方法は、図１４または図１５に示されるように、固定子２に設けられた経路３２００から冷媒または冷却用空気８０を第２空隙２０に送り込みまたは引き込み、回転子３および第２回転子５の回転トルクより発生する回転子３または回転子５の周囲の圧力差によって、冷媒または冷却用空気８０が円筒コイル２００の内周面および外周面を直接冷却し、第１空隙４０を流通した冷媒または冷却用空気８０を本電動モータから排出させる、各々のステップを含むものである。それにより、第２の態様または第４態様の電動モータと同様に本電動モータの内部を冷却することができる。
【０１２５】
本発明の電動モータを実現させた最大の要因の一つは、導電性金属シートの積層体構造からなる極薄厚の力学的強度を有する円筒コイル２００の開発に成功したことである。円筒コイル２００は一方の端面を固定子の内面に閉鎖するように固定され、開放された他方の端面を狭隘なエアギャップ４０に浮かせた状態で挿入することによって、磁束密度の高い磁界に円筒コイル２００の本体が位置付けられるようにしたことである。
【０１２６】
そうすることにより、本電動モータ内部に冷媒または冷却用空気を送り込むかまたは引き込むことができる閉鎖空間の第２空隙が形成され、そこから、円筒コイル２００の内周面および外周面をなぞりながら、開放空間の第３空隙から熱せられた冷媒または冷却用空気を外部に排出できるようにしたことである。これは、駆動電圧を高く設定するほど、その冷却効果が大きいという実現不能と思われていた技術的課題を解決させたのである。
【０１２７】
本発明は、好ましい実施形態に関連して記載されたが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更がなされ、均等物がそれについての要素に代替され得ることが理解されるであろう。したがって、本発明を実施するために考慮された最良の実施態様として開示された特定の実施態様に限定されるものではなく、特許請求の範囲に属する全ての実施形態を含むものであることがいとされる。
【符号の説明】
【０１２８】
１  電機子を含む無鉄心回転電気機械の構造
２  固定子
３  回転子
４  マグネット
５  第２回転子
９  外装体
１０  電機子を含む無鉄心回転電気機械
２０  第２空隙
３０  第３空隙
４０  第１空隙またはエアギャップ
４１  内側間隙
４２  中間間隙
４３  外側間隙
８０  冷媒または冷却用空気
９０  排出孔
１００  駆動シャフト
１１０  駆動シャフトの中間部
１２０  駆動シャフトの終端部
２００  円筒コイル
２０１  円筒コイルの（固定）端面
２０２  円筒コイルの（開放）端面
２１０  円筒コイルの内周面
２２０  円筒コイルの外周面
３００  蓋型マウント
３１０  蓋型マウントの中心部
３１１  蓋型マウントの軸受機構
３１２  蓋型マウントの基体
３１３  蓋型マウントの円柱
３１４  蓋型マウントの台座
３１５  円筒コイルの固定板
４００  カップ型マウント
４０１  マグネット間の隙間
４１０  カップ型マウントの中心部
４１１  カップ型マウントの支持体
４１２  カップ型マウントの円筒部
４３０  通気孔
４３１  通気孔用フィルター
５００  内側円筒空路形成体またはインナーヨーク
５１０  内側円筒空路形成体またはインナーヨークの内周側
５２０  内側円筒空路形成体またはインナーヨークの外周面
５３０  内側円筒空路形成体またはインナーヨークの端面
５４０  内側円筒空路形成体またはインナーヨークの内周側空間
５６０  内側円筒空路形成体またはインナーヨークの内側排気孔
６００  外側円筒空路形成体またはアウターヨーク
６１０  外側円筒空路形成体またはアウターヨーク
６２０  外側円筒空路形成体またはアウターヨーク
６３０  外側円筒空路形成体またはアウターヨークの端面
６６０  外側円筒空路形成体またはアウターヨークの外側排気孔
８００  冷却装置
９００  保護外套
９０１  保護外套の端面
９１０  通気孔
１０００  中間マウント
１００１  中間マウントの中心部
１１００  駆動シャフトの中空体
１１１０  受入口
１１２０  搬出口
２０００  多翼遠心送風回転体
２１００  多翼遠心送風回転体の円板
２２００  多翼遠心送風回転体の羽根板
３００１  リード線
３１１０  軸受
３２００  蓋型マウントの経路
【図１】
2016035358.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】平成28年3月25日(2016.3.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に離間された複数の線状部を有する導電性金属シートの複数で構成された積層体構造を有する円筒形であって前記導電性金属シートの各々の前記線状部が絶縁層で覆われている通電可能な無鉄心の円筒コイルと、該円筒コイルの一方の端面が固定されて中心部に駆動シャフトが回転自在に連結されている蓋型マウントとを有する固定子と、
前記蓋型マウントに回転自在に連結されている前記駆動シャフトが中心部に連結固定されて前記蓋型マウントの対極に配置されている、底部と内側円筒空路形成体および外側円筒空路形成体とを有するカップ型マウントと、前記外側円筒空路形成体の内周面および／または前記内側円筒空路形成体の外周面に前記円筒コイルの円周方向に互いに間隙を空けて配備されている複数のマグネットとを有する回転子と、
を含み、
前記カップ型マウントは、前記底部と前記内側円筒空路形成体および前記外側円筒空路形成体とで第１空隙のエアギャップが形成されており、前記エアギャップには、配備されている露出した前記複数のマグネットと共に、前記円筒コイルが該円筒コイルの他方の端面が前記底部との間で隙間を残して浮かせた状態で配置されており、前記カップ型マウントの一方の端面と前記蓋型マウントとの間に前記円筒コイルの内周側に位置する第２空隙と前記円筒コイルの外周側に位置する第３空隙とを有する無鉄心回転電気機械であって、
前記蓋型マウントは前記第２空隙に外部から冷媒または冷却用空気を送り込む手段を有し、前記カップ型マウントは前記底部に前記第２空隙に外気を引き込む通気孔を有しており、前記第２空隙に送り込まれた前記冷媒または冷却用空気および前記第２空隙に引き込まれた前記外気は、前記回転子の回転および前記複数のマグネットの回転により発生する前記回転子周囲の圧力差によって、前記第１空隙を流通し、前記第１空隙に露出した加熱している前記複数のマグネットおよび前記第１空隙に配置されている前記円筒コイルの両面を直接冷却し、前記第３空隙を経由して外部に排出されるようにしたことを特徴とする無鉄心回転電気機械。
【請求項２】
前記蓋型マウントは、外部から前記冷媒または冷却用空気を前記第２空隙に送り込むための経路を有することを特徴とする請求項１に記載の無鉄心回転電気機械。
【請求項３】
前記複数のマグネットの各々は、長辺は前記第１空隙に配置されている前記円筒コイルの長さに対応し、短辺は前記円筒コイルの円周方向に互いに隙間を空けて、前記外側円筒空路形成体の内周面および／または前記内側円筒空路形成体の外周面に前記円筒コイルの長手方向に沿って配備されている直方体であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の無鉄心回転電気機械。
【請求項４】
前記カップ型マウントは、前記外側円筒空路形成体の前記第３空隙に対応する位置に２枚の円板と該円板の軸心に向い前記円板に懸架された複数の羽根板とを有する多翼遠心送風回転体が嵌装固定されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の無鉄心回転電気機械。
【請求項５】
前記固定子は、前記蓋型マウントに一方の端面が支持された前記外側円筒空路形成体より内径が大きい保護外套を有する外装体をさらに含み、前記外装体は前記第３空隙から排出される前記冷媒または冷却用空気および前記外気を外部に逃がす排出孔を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の無鉄心回転電気機械。
【請求項６】
長手方向に離間された複数の線状部を有する導電性金属シートの複数で構成された積層体構造を有する円筒形であって前記導電性金属シートの各々の前記線状部が絶縁層で覆われている通電可能な無鉄心の円筒コイルと、該円筒コイルの一方の端面が固定されて中心部に駆動シャフトが回転自在に連結されている蓋型マウントとを有する固定子と、
前記蓋型マウントに回転自在に連結されている前記駆動シャフトが中心部に連結固定されて前記蓋型マウントの対極に配置されている、底部と内側円筒空路形成体および外側円筒空路形成体とを有するカップ型マウントと、前記外側円筒空路形成体の内周面および／または前記内側円筒空路形成体の外周面に前記円筒コイルの円周方向に互いに間隙を空けて配備されている複数のマグネットとを有する回転子と、
を含み、
前記カップ型マウントは、前記底部と前記内側円筒空路形成体および前記外側円筒空路形成体とで第１空隙のエアギャップが形成されており、前記エアギャップには、配備されている露出した前記複数のマグネットと共に、前記円筒コイルが該円筒コイルの他方の端面が前記底部との間で隙間を残して浮かせた状態で配置されており、前記カップ型マウントの一方の端面と前記蓋型マウントとの間には、前記円筒コイルの内周側に位置する第２空隙と前記円筒コイルの外周側に位置する第３空隙とを有しており、前記蓋型マウントは前記第２空隙に外部から冷媒または冷却用空気を送り込む手段を有し、前記カップ型マウントは前記底部に前記第２空隙に外気を引き込む通気孔を有する無鉄心回転電気機械の冷却方法であって、
前記円筒コイルに通電し、前記回転子を作動させるステップと、
前記蓋型マウントの前記送り込む手段によって、前記第２空隙に前記冷媒または冷却用空気を送り込むステップと、
前記回転子の回転および前記複数のマグネットの回転により発生する前記回転子周囲の圧力差によって、前記カップ型マウントの前記通気孔を介して前記第２空隙に前記外気を引き込むステップと、
前記第２空隙に送り込まれた前記冷媒または冷却用空気および前記第２空隙に引き込まれた前記外気は、前記回転子の回転および前記複数のマグネットの回転により発生する前記回転子周囲の圧力差によって、前記第１空隙を流通して前記第１空隙に露出した加熱している前記複数のマグネットおよび前記第１空隙に配置されている前記円筒コイルを直接冷却するステップと、
前記回転子の回転および前記複数のマグネットの回転により発生する前記回転子周囲の圧力差によって、前記第１空隙を流通させた前記冷媒または冷却用空気および前記外気を、前記第３空隙を経由させ、前記無鉄心回転電気機械から排出させるステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
外部から前記冷媒または冷却用空気を前記第２空隙に送り込むステップは、前記蓋型マウントが有する前記冷媒または冷却用空気を送り込むための経路を経由するようにしたことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記複数のマグネットの各々は、長辺は前記第１空隙に配置されている前記円筒コイルの長さに対応し、短辺は前記円筒コイルの円周方向に互いに隙間を空けて、前記外側円筒空路形成体の内周面および／または前記内側円筒空路形成体の外周面に前記円筒コイルの長手方向に沿って配備されている直方体であることを特徴とする請求項６または７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記カップ型マウントは、前記外側円筒空路形成体の前記第３空隙に対応する位置に２枚の円板と該円板の軸心に向い前記円板に懸架された複数の羽根板とを有する多翼遠心送風回転体が前記外側円筒空路形成体に嵌装固定されており、前記多翼遠心送風回転体によって前記回転子の回転および前記複数のマグネットの回転により発生する前記回転子周囲の圧力差をさらに高め、前記第２空隙に引き込まれた前記外気の流量を増加させ、それにより、前記外気および前記第２空隙に送り込まれた前記冷媒または冷却用空気は、前記第１空隙を流通させて前記第３空隙を経由して前記無鉄心回転電気機械から排出されるようにしたことを特徴とする請求項請求項６から８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記固定子は、前記蓋型マウントに一方の端面が支持された前記外側円筒空路形成体より内径が大きい保護外套を有する外装体をさらに含み、前記外装体は前記外装体の一部に排出孔が設けられ、前記第３空隙から排出された前記冷媒または冷却用空気および前記外気を前記排出孔から逃がすステップをさらに含むことを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒コイルを備えた固定子を含む無鉄心回転電気機械およびその冷却方法に関する。
本発明は、より具体的には、長手方向に離間された複数の線状部を有する導電性金属シートの複数で構成された積層体構造を有する円筒形であって導電性金属シートの各々の線状部が絶縁層で覆われている通電可能な無鉄心の円筒コイルと、該円筒コイルの一方の端面が固定されて中心部に駆動シャフトが回転自在に連結されている蓋型マウントとを有する固定子と、その蓋型マウントに回転自在に連結されている駆動シャフトが中心部に連結固定されて蓋型マウントの対極に配置されている、底部と内側円筒空路形成体および外側円筒空路形成体とを有するカップ型マウントと、外側円筒空路形成体の内周面および／または内側円筒空路形成体の外周面に円筒コイルの円周方向に互いに間隔を空けて配備されている複数のマグネットとを有する回転子とを含み、
カップ型マウントは、該カップ型マウントの底部と内側円筒空路形成体および外側円筒空路形成体とで第１空隙のエアギャップが形成されており、エアギャップには、配備されている露出した複数のマグネットと共に、円筒コイルが該円筒コイルの他方の端面がカップ型マウントの底部との間で隙間を残して浮かせた状態で配置されており、カップ型マウントの一方の端面と蓋型マウントとの間には、円筒コイルの内周側に位置する第２空隙と円筒コイルの外周側に位置する第３空隙とを有する無鉄心回転電気機械であって、
蓋型マウントは第２空隙に外部から冷媒または冷却用空気を送り込む手段を有し、カップ型マウントは底部に第２空隙に外気を引き込む通気孔を有しており、第２空隙に送り込まれた冷媒または冷却用空気および第２空隙に引き込まれた外気は、回転子の回転および複数のマグネットの回転により発生する回転子周囲の圧力差によって、第１空隙を流通して第１空隙に露出した加熱している複数のマグネットおよび第１空隙に浮かせた状態で配置されている円筒コイルの両面を直接冷却し、第３空隙を経由して外部に排出されるようにしたことを特徴とする無鉄心回転電気機械およびその冷却方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動モータは、電気エネルギーを運動エネルギーに変換する装置である。それは、大きくはＤＣモータとＡＣモータに区分され、固定子（ステータ）と回転子（ロータ）の配置関係からインナーロータ型とアウターロータ型とに区分され、さらに巻線界磁型と永久磁石型にも区分されるが、いずれの場合にも、固定子が磁界の向きを回転させることによって回転子に影響を与えて回転させる、いわゆる回転磁界を利用するものが含まれる。
【０００３】
巻線で円筒状に形成された円筒コイルを含む固定子と該円筒コイルを挟みエアギャップを形成する回転子とによって構成された回転磁界形モータにおいて、通電により、巻線からなる円筒コイルの抵抗（銅損）による発熱、さらには巻線からなる円筒コイルやエアギャップを形成する導体のインナーヨークとアウターヨークなどに生じる渦電流による発熱および鉄心のヒステリシス現象による発熱が起こることは、よく知られていることである。この磁気エネルギーを熱エネルギーに変換させる銅損やヒステリシス損失は避け難い技術的課題であることも周知である。
【０００４】
こうした技術的課題に伴う電動モータの出力や効率への影響に対し、また回転子を構成するインナーヨークの外周面および／またはアウターヨークの内周面に配備される永久磁石が加熱されることによるその保磁力を劣化させるといった技術的課題に対しては、これまでの電動モータの内部に冷却用空気を送り込むことや外気を取り入れるなど、巻線からなるコイル表面を冷却する試み等がなされているが、抜本的な課題解決には至っていない。それは、何層にも巻回された巻線からなるコイルまたは円筒コイルを用いることに限界があるためである。例えば、外気を取り入れて巻線を何層にも巻回したコイルの表面上を流通させたとしても、蓄熱された巻線コイルの内部にまで冷却用空気等を送り込むことは技術的に不可能だからである。
【０００５】
本発明は、こうした技術的課題に挑戦し開発された無鉄心回転電気機械に関する。より具体的には、それは、長手方向に離間された複数の線状部を有する導電性金属シートからなる積層体構造を有する円筒形であって導電性金属シートの各々の線状部が絶縁層で覆われている通電可能な無鉄心の円筒コイルを用いた無鉄心回転電気機械であることを特徴とする。実際に２層または４層の導電性金属シートからなる積層体構造の厚みは５ｍｍ程度に過ぎず、このような円筒コイルの両面を直接冷却できれば、コイルの発熱制御は可能である。本発明は、この点に着目して開発されたものである。
【０００６】
それはまた、このような円筒コイルと該円筒コイルの一方の端面が固定されている蓋型マウントとを含む固定子に対して底部と内側円筒空路形成体および外側円筒空路形成体とで円筒コイルが配置されるエアギャップを有するカップ型マウントと外側円筒空路形成体および／または内側円筒空路形成体に円筒コイルの円周方向に互いに間隔を空けて配備されている複数のマグネットとを有する回転子が固定子の蓋型マウントの対極に配置されている無鉄心回転電気機械において、蓋型マウントには円筒コイルの内側空間に外部から冷媒または冷却用空気を送り込む手段およびカップ型マウントにはその内側空間に外気を引き込む通気孔を設け、回転子の回転に加えて円筒コイルの円周方向に互いに間隔を空けて複数配備されたマグネットの回転により発生する回転子周囲の圧力差によって、円筒コイルの内側空間に取り込まれた冷媒または冷却用空気および外気は、エアギャップ内を流通し、エアギャップに浮かせた状態で配備されている２層または４層の導電性金属シートからなる積層体構造の円筒コイルの両面を直接冷却し、外部に排出されるようにした特徴を有する無鉄心回転電気機械およびその冷却方法である。
【０００７】
特開２０１２−１６２１８号公報（特許文献１）または特開２０１２−３０７８６公報（特許文献２）には、通電可能な無鉄心の円筒コイルを用いたホイールインモータが記載されている。具体的には、この電動モータは、ホイールと一体化された円筒形のアウターヨークおよび該アウターヨークとの間にエアギャップを形成する円筒形のインナーヨークが固定シャフトに回転自在に取り付けられた回転子を構成し、該エアギャップに配置される円筒コイルが固定シャフトに連結固定された固定子を構成し、回転子を構成するアウターヨークの内周面に複数配備された永久磁石のマグネットが固定子を構成する円筒コイルの外周面に対向配置されるモータである。
【０００８】
まず、特許文献１には電動モータを作動させるときに発生する熱を冷却することについての記載は全くない。またそれを想定したものでもない。一方、特許文献２には、回転子のインナーヨークの内周面に形成される空間にインナーヨークに固定するブレーキ手段をさらに含み、アウターヨークに固定されたホイールの端面を固定子に対して開放し、インナーヨークの内周面に形成された空間を外気と連通させる構成が示されているが、これについての記載はないが、これはブレーキ手段による摩擦熱を外部に逃がすためのものと考えられる。いずれも本発明の無鉄心回転電気機械およびその冷却方法とは関係のないホイールインモータに関するものである。
【０００９】
特許２６５７１９２号明細書（特許文献３）には、リニア直流ブラシレスモータが記載されており、固定電機子にエアー供給通路が穿設され「エアー供給通路から電機子コイルにエアーを直接吹き付け、電機子コイルを冷却すると共にマグネットヨークに対するステータヨーク自体も冷却するようにした構成」を有する。だたし、上述されているように導線を何層にも巻回形成された空心型コイルを用いた固定電機子がプリント配線基板に移動子の移動方向に合せて多数並列に貼り付けたステータヨークで構成されてものであり、電機子コイルにエアーを直接吹き付けたとしても、何層にも巻回形成されたコイル内部にまで冷却空気を吹き付けることはできない。これは、いうまでもなく本発明の対象である回転磁界形モータでもない。
【００１０】
特開２００６−２４６６７８号公報（特許文献４）には、アウターロータ型のホイールインモータが記載されている。この電動モータは中空車軸にステータ側６極、ロータ側４極の突極コアで構成されたＳＲモータにおいて、ステータ側６極に装着された導線が何層にも巻回形成されたコイルの冷却方法が記載されている。冷却方法は、中空車軸に流入通路と排気通路とを隔壁を介して設けてコイル表面上に空気を流通させた後に、該空気をステータ外に排気するものであり、空気は何層にも巻回形成された導線の露出面をなぞるだけであり、導線が巻回形成されたコイル内部の蓄熱を冷却することはできない。
【００１１】
特許第３４９４０５６号公報（特許文献５）には、環状のステータコアに何層にも巻回形成された導線からなるコイルを巻装した固定子と、該固定子の外周を覆う筒部の内周面に永久磁石を支持させたアウターヨークからなる回転子とから構成されたアウターロータ型磁石発電機が記載されている。この電動モータは、回転軸に回転自在に連結された固定子を支持するプレートに通風口を設け、ステータコアに導線が何層にも巻回されたコイルの表面および永久磁石を冷却するため、回転子の底部に設けた通風口と連通させ、該回転子を回転させてプレートの通風口から空気を吸入させ、回転子の通風口から吸出し、これをさらに回転子の筒部に吹き付けて冷却する方法が記載されている。さらに
ロータヨークに外部から冷却風を吸出し、該冷却風をロータヨークの外周に吹き付けロータヨークの内部に配置されたマグネットへの冷却効果を高めることができるとしている。しかしながら、このようなアウターロータ型磁石発電機も導線が何層にも巻回されたコイル内部の蓄熱まで冷却することはできない。
【００１２】
実開平５−２２１３３号公報（特許文献６）には、電気自動車用のアウターロータ型ホイールインモータの内部を強制的に冷却する方法が記載されているが、この電動モータに用いられるコイルは、特許文献３から５に記載されたコイルと同様に、導線が何層にも巻回されたコイルであり、冷却用ファンで冷却空気を送り込んでもコイル内部の蓄熱まで冷却できるものではない。
【００１３】
米国特許６，８７３，０８５号明細書（特許文献７）および特許第３７０４０４４号公報（特許文献８）には、長手方向に離間された複数の線状部を有する導電性金属シートからなる積層体構造を有する円筒形であって導電性金属シートの各々の線状部が絶縁層で覆われている通電可能な無鉄心の円筒コイルを用いたブラッシレスモータが記載されているが、エアギャップに浮かせた状態で配置される円筒コイルや露出した複数のマグネットを冷却する方法も冷却手段についても全く想定されておらず、それについての記載は一切ない。いずれも無鉄心回転電気機械の構成を有するが、本発明の無鉄心回転電気機械およびその冷却方法とは全く関係がないブラッシレスモータに関するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０１２−１６２１８号公報
【特許文献２】特開２０１２−３０７８６公報
【特許文献３】特許２６５７１９２号明細書
【特許文献４】特開２００６−２４６６７８号公報
【特許文献５】特許第３４９４０５６号公報
【特許文献６】実開平５−２２１３３号公報
【特許文献７】米国特許ＵＳ６，８７３，０８５  Ｂ２  明細書
【特許文献８】特許第３７０４０４４号公報
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】『史上最強カラー図解  最新モータ技術のすべてがわかる本』赤津  観監修  ナツメ出版企画株式会社  （２０１３年７月２０日発行）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
円筒コイルを含む固定子と円筒コイルが配置されるエアギャップを形成する回転子とによって構成された無鉄心回転電気機械において、円筒コイルの銅損および導体に生じる渦電流に起因する発熱によるモータ内部の温度上昇は、無鉄心回転電気機械の効率ηを劣化させるなど、無鉄心回転電気機械に内在する避け難い技術的課題として認識されており、そのためにも、これまで様々な提案がなされてきたが、抜本的な課題解決には至っていない。本発明者らはこれらの技術的課題に果敢に挑戦し、本発明の円筒コイルを含む固定子を備えた無鉄心回転電気機械を開発するに至った。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の技術的課題は、２層または４層の導電性金属シートからなる積層体構造の円筒コイルと該円筒コイルの一方の端面が固定されている蓋型マウントとを含む固定子に対して、底部と内側円筒空路形成体および外側円筒空路形成体とで円筒コイルが配置されるエアギャップを有するカップ型マウントと外側円筒空路形成体および／または内側円筒空路形成体に円筒コイルの円周方向に互いに間隔を空けて配備されている複数のマグネットとを有する回転子が蓋型マウントの対極に配置されている無鉄心回転電気機械において、蓋型マウントには円筒コイルの内側空間に外部から冷媒または冷却用空気を送り込む手段およびカップ型マウントにはその内側空間に外気を引き込む通気孔が設けられており、回転子の回転およびマグネットの回転により発生する回転子周囲の圧力差によって、円筒コイルの内側空間に送り込まれた冷媒または冷却用空気および取り込まれた外気は、エアギャップ内を流通し、エアギャップに浮かせた状態で配備されている円筒コイルの両面を直接冷却し、外部に排出されるように構成された無鉄心回転電気機械にすることによって解決することができた。
【００１８】
本発明の第１の態様は、図１から図４および図８に示されるように、長手方向に離間された複数の線状部を有する導電性金属シートの複数で構成された積層体構造を有する円筒形であって導電性金属シートの各々の線状部が絶縁層で覆われている通電可能な無鉄心の円筒コイル２００と、円筒コイル２００の一方の端面２０１が固定されて中心部３１０に駆動シャフト１００が回転自在に連結されている蓋型マウント３００とを有する固定子２と、蓋型マウント３００に回転自在に連結されている駆動シャフト１００が中心部４１０に連結固定されて蓋型マウント３００の対極に配置されている、底部４２０と内側円筒空路形成体５００および外側円筒空路形成体６００とを有するカップ型マウント４００と、外側円筒空路形成体６００の内周面６１０および／または内側円筒空路形成体５００の外周面５２０に円筒コイル２００の円周方向に互いに隙間４０１を空けて配備されている複数のマグネット４とを有する回転子３と、を含み、カップ型マウント４００は、底部４２０と内側円筒空路形成体５００および外側円筒空路形成体６００とで第１空隙のエアギャップ４０が形成されており、エアギャップ４０には、配備されている露出した複数のマグネット４と共に、円筒コイル２００が該円筒コイル２００の他方の端面２０２が底部４２０との間で隙間４２を残して浮かせた状態で配置されており、カップ型マウント４００の一方の端面５３０，６３０と蓋型マウント３００との間に円筒コイル２００の内周側２１０に位置する第２空隙２０と円筒コイル２００の外周側２２０に位置する第３空隙３０とを有する無鉄心回転電気機械１０であって、蓋型マウント３００は第２空隙２０に外部から冷媒または冷却用空気８０を送り込む手段８００を有し、カップ型マウント４００は第２空隙２０に外気７０を引き込む通気孔４３０を有しており、第２空隙２０に送り込まれた冷媒または冷却用空気８０および第２空隙２０に引き込まれた外気７０は、回転子３の回転および複数のマグネット４の回転により発生する回転子周囲の圧力差によって、第１空隙４０を流通し、第１空隙４０に露出した加熱している複数のマグネット４および第１空隙４０に配置されている円筒コイル２００の両面２１０，２２０を直接冷却し、第３空隙３０を経由して外部に排出されるようにしたことを特徴とする無鉄心回転電気機械１０に関するものである。
【００１９】
本発明の第１の態様から明らかなように、無鉄心回転電気機械１０は、第２空隙２０に冷媒または冷却用空気８０を送り込む手段８００および第２空隙２０に外気７０を引き込む通気孔４３０により、第２空隙２０に取り込まれた冷媒または冷却用空気８０および外気７０は、回転子３の回転および複数のマグネット４の回転により発生する回転子周囲の圧力差によって、第１空隙４０に配置される円筒コイル２００の内側および外側を通り、第３空隙３０から排出されるように構成されたことを特徴とする。
【００２０】
本発明の一つの実施形態として、蓋型マウント３００は、外部から冷媒または冷却用空気８０を第２空隙２０に送り込むための経路３２００を有しており、カップ型マウント４００は、回転子３の回転および複数のマグネット４の回転により発生する回転子周囲の圧力差によって、第２空隙２０に外部から外気７０を引き込むための複数の通気孔４３０を底部４２０に有する構成にすることができる。
【００２１】
本発明のもう一つ実施形態として、複数のマグネット４の各々は、長辺は第１空隙４０に配置されている円筒コイル２００の長さＬに対応し、短辺は円筒コイル２００の円周方向に互いに隙間４０１を空けて、外側円筒空路形成体６００の内周面６１０および／または内側円筒空路形成体５００の外周面５２０に円筒コイル２００の長手方向に沿って配備されている直方体とすることができる。円筒コイル２００の円周方向に互いに隙間４０１を空けて配備されている複数のマグネット４は、回転子３の回転と共に配備された複数のマグネット４の回転によって、第２空隙２０に引き込まれる外気７０の流量を増加させ、第１空隙４０に流通する冷媒または冷却用空気８０および外気７０による冷却効果をさらに高めることになる。
【００２２】
本発明のさらにもう一つの実施形態として、カップ型マウント４００は、外側円筒空路形成体６００の第３空隙３０に対応する位置に２枚の円板２１００と該円板２１００の軸心に向い円板２１００に懸架された複数の羽根板２２００とを有する多翼遠心送風回転体が嵌装固定されている構成にすることができる。
【００２３】
本発明の他の一つの実施形態として、固定子２は、蓋型マウント３００に一方の端面９０１が支持された外側円筒空路形成体６００より内径が大きい保護外套９を有する外装体をさらに含み、外装体９は第３空隙３０から排出される冷媒または冷却用空気８０および外気７０を外部に逃がす排出孔９０を有する構成にすることができる。
【００２４】
本発明の第２の態様は、図１から図４および図８に示されるように、長手方向に離間された複数の線状部を有する導電性金属シートの複数で構成された積層体構造を有する円筒形であって導電性金属シートの各々の線状部が絶縁層で覆われている通電可能な無鉄心の円筒コイル２００と、円筒コイル２００の一方の端面２０１が固定されて中心部３１０に駆動シャフト１００が回転自在に連結されている蓋型マウント３００とを有する固定子２と、蓋型マウント３００に回転自在に連結されている駆動シャフト１００が中心部４１０に連結固定されて蓋型マウント３００の対極に配置されている、底部４２０と内側円筒空路形成体５００および外側円筒空路形成体６００とを有するカップ型マウント４００と、外側円筒空路形成体６００の内周面６１０および／または内側円筒空路形成体５００の外周面５２０に円筒コイル２００の円周方向に互いに隙間４０１を空けて配備されている複数のマグネット４とを有する回転子３と、を含み、
カップ型マウント４００は、底部４２０と内側円筒空路形成体５００および外側円筒空路形成体６００とで第１空隙のエアギャップ４０が形成されており、エアギャップ４０には、配備されている露出した複数のマグネット４と共に、円筒コイル２００が該円筒コイル２００の他方の端面２０２が底部４２０との間で隙間４２を残して浮かせた状態で配置されており、カップ型マウント４００の一方の端面５３０，６３０と蓋型マウント３００との間に円筒コイル２００の内周側２１０に位置する第２空隙２０と円筒コイル２００の外周側２２０に位置する第３空隙３０とを有しており、蓋型マウント３００は第２空隙２０に外部から冷媒または冷却用空気８０を送り込む手段８００を有し、カップ型マウント４００は第２空隙２０に外気７０を引き込む通気孔４３０を有する無鉄心回転電気機械１０の冷却方法であって、
円筒コイル２００に通電し、回転子３を作動させるステップと、蓋型マウント３００の送り込む手段８００によって、第２空隙２０に冷媒または冷却用空気８０を送り込むステップと、回転子３の回転および複数のマグネットの回転により発生する回転子３の周囲の圧力差によって、カップ型マウント４００の引き込む通気孔４３０を介して第２空隙２０に外気７０を引き込むステップと、第２空隙２０に送り込まれた冷媒または冷却用空気８０および第２空隙２０に引き込まれた外気７０は、回転子３の回転および複数のマグネット４の回転により発生する回転子３の周囲の圧力差によって、第１空隙４０を流通して第１空隙４０に露出した加熱している複数のマグネット４および第１空隙４０に配置されている円筒コイル２００の両面２１０，２２０を直接冷却するステップと、回転子３の回転および複数のマグネット４の回転により発生する回転子３の周囲の圧力差によって、第１空隙４０を流通させた冷媒または冷却用空気８０および外気７０を、第３空隙３０を経由させ、無鉄心回転電気機械１０から排出させるステップと、を含むことを特徴とする方法に関するものである。
【００２５】
本発明の第２の態様から明らかなように、無鉄心回転電気機械１０の冷却方法は、第２空隙２０に冷媒または冷却用空気８０を送り込む手段８００および第２空隙２０に外気７０を引き込む通気孔４３０によって、第２空隙２０に冷媒または冷却用空気８０および外気７０を取り込み、次に回転子３の回転および複数のマグネット４の回転により発生する回転子周囲の圧力差によって、第２空隙２０から冷媒または冷却用空気８０および外気７０を、第１空隙４０に流通させ、第１空隙４０に露出した加熱している複数のマグネット４および第１空隙４０に配置されている円筒コイル２００の両面２１０，２２０を直接冷却させ、第３空隙３０から排出させるように構成されたことを特徴とする。
【００２６】
本発明の一つの実施形態として、蓋型マウント３００は、外部から冷媒または冷却用空気８０を第２空隙２０に送り込むための経路３２００を有しており、カップ型マウント４００は、回転子３の回転および複数のマグネット４の回転により発生する回転子３の周囲の圧力差によって、第２空隙２０に外部から外気７０を引き込むための複数の通気孔４３０を底部４２０に有する構成にすることができる。それにより、外部から冷媒または冷却用空気８０を第２空隙２０に送り込むステップは、経路３２００を経由させて行うことができる。また第２空隙２０に外気７０を引き込むステップは、複数の通気孔４３０を介して行うことができる。
【００２７】
本発明のもう一つ実施形態として、複数のマグネット４の各々は、長辺は第１空隙４０に配置されている円筒コイル２００の長さＬに対応し、短辺は円筒コイル２００の円周方向に互いに隙間４０１を空けて、外側円筒空路形成体６００の内周面６１０および／または内側円筒空路形成体５００の外周面５２０に円筒コイル２００の長手方向に沿って配備されている直方体とすることができる。それにより、本方法は、回転子３の回転および配備された複数のマグネット４の回転により発生する回転子３周囲の圧力差をさらに高め、第２空隙２０に引き込まれる外気７０の流量を増加させ、第１空隙４０に流通する冷媒または冷却用空気８０および外気７０の冷却効果を高めることができるようにした方法である。
【００２８】
本発明のさらにもう一つの実施形態として、カップ型マウント３００は、外側円筒空路形成体６００の第３空隙３０に対応する位置に２数の円板２１００と該円板２１００の軸心に向い円板２１００に懸架された複数の羽根板２２００とを有する多翼遠心送風回転体２０００が外側円筒空路形成体６００に嵌装固定されており、本方法は、多翼遠心送風回転体２０００によって、回転子３の回転および複数のマグネット４の回転により発生する回転子３周囲の圧力差をさらに高め、第２空隙２０に引き込まれた外気７０の流量をさらに増加させ、外気７０および第２空隙２０に送り込まれた冷媒または冷却用空気８０の冷却効果をより高め、それにより、冷媒または冷却用空気８０および外気７０を、第１空隙４０を流通させ、第３空隙３０を経由させ、第１空隙４０に露出した加熱している複数のマグネット４および第１空隙４０に配置されている円筒コイル２００の両面２１０，２２０を直接冷却し、無鉄心回転電気機械１０から排出させるようにした方法である。
【００２９】
本発明の他のもう一つの実施形態として、図５に示されるように、固定子２は、蓋型マウント３００に一方の端面２０１が支持された外側円筒空路形成体６００より内径が大きい保護外套９００を有する外装体９をさらに含み、外装体９は、外装体９の一部に排出孔９０が設けられており、本方法は、それにより、第１空隙４０から排出された冷媒または冷却用空気８０を排出孔９０より逃がすステップをさらに含むことができる。
【００３０】
本方法は、回転子３の回転に加えて円筒コイル２００の円周方向に互いに隙間４０１を空けて配備されている複数のマグネット４の回転により回転子３の周囲に発生する圧力差はさらに高まり、それにより、第２空隙２０に外気７０を取り入れると同時に、第２空隙２０に送り込まれた冷媒または冷却用空気８０を第２空隙２０に吸引させて無鉄心回転電気機械１０の内部冷却をさらに高めることができる特徴を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態である円筒コイルを含む固定子を備えた無鉄心回転電気機械を断面図として表す模式図である。
【図２】図１に示す無鉄心回転電気機械の一部を切欠いた斜視図である。
【図３】図１に示す蓋型マウントおよびカップ型マウントを構成する部材の解体斜視図を表す模式図である。
【図４】円周方向に隙間を空けて複数のマグネットが配備された内側円筒空路形成体の斜視図を表す模式図である。
【図５】図１に示す無鉄心回転電気機械に保護外套を有する外装体を装着した断面図（ａ）および斜視図（ｂ）として表す模式図である。
【図６】図１に示す外側円筒空路形成体に多翼遠心送風回転体を嵌装固定した無鉄心回転電気機械の断面図（ａ）および斜視図（ｂ）（ｃ）を表す模式図である。
【図７】無鉄心回転電気機械の一実施形態に基づく駆動試験の概要図である。
【図８】図７に示す被測定回転電気機械の断面図（ａ）および斜視図（ｂ）を表す。
【図９】駆動電圧を２４Ｖおよび４８Ｖに設定し、負荷トルク（Ｎ・ｍ）を変化させ、それによる回転数（ｒｐｍ）および電流量（Ａ）の変化について、被測定回転電気機械の円筒コイルの内側に形成された第２空隙に、第１に冷却用空気を供給しない場合、第２に１気圧・２０℃の冷却用空気を３０リッター（ｓｔｐ）／分の冷却用空気を供給する場合、および、第３に１４４リッター（ｓｔｐ）／分の冷却用空気を供給する場合をそれぞれ計測した比較図である。
【図１０】駆動電圧を２４Ｖおよび４８Ｖに設定し、負荷トルク（Ｎ・ｍ）を変化させ、それによる出力（Ｗ）および温度（℃）の変化について、被測定電動モータの円筒コイルの内側に形成された第２空隙に、第１に冷却用空気を供給することのない場合、第２に１気圧・２０℃の冷却用空気を３０リッター（ｓｔｐ）／分の冷却用空気を供給する場合、および、第３に１４４リッター（ｓｔｐ）／分の冷却用空気を供給する場合をそれぞれ計測した比較図である。
【図１１】駆動電圧を２４Ｖおよび４８Ｖに設定し、負荷トルク（Ｎ・ｍ）を変化させ、それによる効率η（％）の変化について、被測定電動モータの円筒コイルの内側に形成された第２空隙に、第１に冷却用空気を供給することのない場合、第２に１気圧・２０℃の冷却用空気を３０リッター（ｓｔｐ）／分の冷却用空気を供給する場合、および、第３に１４４リッター（ｓｔｐ）／分の冷却用空気を供給する場合をそれぞれ計測した比較図である。
【図１２】駆動電圧を２４Ｖに設定し、負荷トルク（Ｎ・ｍ）を０．１０〜０．９５（Ｎ・ｍ）に変化させ、給気圧力を５０ｋＰａ、２６５ｋＰａとしたときのそれぞれの給気流量を３０リッター（ｓｔｐ）／ｍｉｎ、１４４リッター（ｓｔｐ）／ｍｉｎとして、回転数（ｒｐｍ）、電流（Ａ）、入出力（Ｗ）、円筒コイルの内側および外側の平均温度、および、効率（％）の実測値を表した表である。
【図１３】駆動電圧を４８Ｖに設定し、負荷トルク（Ｎ・ｍ）を０．１０〜１．０５（Ｎ・ｍ）に変化させ、給気圧力を５０ｋＰａ、２６５ｋＰａとしたときのそれぞれの給気流量を３０リッター（ｓｔｐ）／ｍｉｎ、１４４リッター（ｓｔｐ）／ｍｉｎとして、回転数（ｒｐｍ）、電流（Ａ）、入出力（Ｗ）、円筒コイルの内側および外側の平均温度、および、効率（％）の実測値を表した表である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
回転電気機械の性能の一つである発生トルクＴ（Ｎ・ｍ）は、電機子コイルに流れる電流の強さＩ（Ａ）に比例し、出力Ｐ（Ｗ）はトルクＴ（Ｎ・ｍ）と回転角速度ω（ｒａｄ／ｓ）の積で表される。一方電圧降下で見ると、電源電圧Ｖ（Ｖ）は電機子コイルに流れる電流Ｉ（Ａ）と、電機子コイルの抵抗Ｒ（Ω）との積に誘導起電力である逆起電力Ｅ０（Ｖ）を合算した式とつりあう。
Ｔ＝Ｋｔ×Ｉ・・・（１）
Ｐ＝Ｔ×ω・・・（２）
Ｖ＝ＩＲ＋Ｅ０・・・（３）
上記の式より、トルクおよび出力を上げるためには、コイル抵抗値を下げることが重要であることがわかる。
【００３３】
そこで本発明を特徴づける図１〜図４に示される円筒コイル２００を含む固定子２を備えた無鉄心回転電気機械１０（以下、「本発明の電動モータ１０」と称する。）の基本構造について概観すると、基本構造の特徴は、第１に、固定電機子２を構成する通電可能なコイル体として、導電性金属シートの積層体構造によって成形された円筒コイル２００を用いたことにある。それは、円筒コイル２００およびその製造方法として、例えば特許文献７および特許文献８に記載されているように、長手方向に直交する離間された複数の線状部を有する導電性金属シートの複数で構成された積層体構造を有する円筒形であって導電性金属シートの各々の線状部が絶縁層で覆われている通電可能な無鉄心の円筒コイルであって、好ましくは、２層または４層からなる厚さが５ｍｍ以下の一定の剛性を有するものである。
【００３４】
基本構造の特徴の第２には、それは、円筒コイル２００の一方の端面２０１を、固定子２を構成する蓋型マウント３００の内周面によって閉鎖し、円筒コイル２００の開放された他方の端面２０２を、回転子３を構成する、例えば、カップ型マウント４００の底部４２０と複数のマグネット（永久磁石）４が配備された磁性体からなる外側円筒空路形成体６００および内側円筒空路形成体５００（これらの一実施形態として、以下外側円筒空路形成体を「アウターヨーク６００」といい、内側円筒空路形成体を「インナーヨーク５００」と称することとする。）とによって断面ドーナツ状の磁界が形成される、第１空隙すなわちエアギャップ４０に浮かせた状態で挿入配置する構造を有する。
【００３５】
さらに詳細には、エアギャップ４０に挿入配置された円筒コイル２００は、その内周面２１０および外周面２２０を回転子３のアウターヨーク６００の内周面６１０およびインナーヨーク５００の外周面５２０に接しないように、かつ、その開放端面２０２を、回転子３を構成するキャップ型マウント４００の底部４２０に接しないように、エアギャップ４０内に僅かの隙間を空け浮かせた状態になる。それは、円筒コイル２００がこのように配置されるように固定子２および回転子３を駆動シャフト１００に配置する構造を有するものである。
【００３６】
基本構造の特徴の第３には、それは、固定子２と円筒コイル２００と回転子３とによって、第２空隙２０および第３空隙３０を形成する構造を有するものである。より詳細には、第２空隙２０は、回転子３に一体化されたアウターヨークおよびインナーヨークの開放された端面と該端面に対置する固定子２の内面との間に、固定子２の内面によって閉鎖された円筒コイルの内周面２１０に形成され、その空隙はエアギャップ４０に通じる。また第３空隙３０は、固定子２の内面によって閉鎖された円筒コイルの外周面２２０にエアギャップ４０と外気との間に形成される。
【００３７】
そうなると、円筒コイル２００の内周面２１０と固定子２の内面とで形成される閉鎖空間となる第２空隙２０は、エアギャップ４０に連通し、回転子３の内面を経て円筒コイル２００の外周面２２０と固定子２の内面とアウターヨーク６００の開放端とで形成される開放空間となる第３空隙３０とのみ連通させることができる。
【００３８】
本発明の電動モータ１０は、少なくとも第２空隙２０が第３空隙３０を経由してアウターヨーク６００の開放端によって外気に通じる構造を有するものである。したがって、回転子３の回転により発生する回転子３の周囲の圧力差によって、第２空隙２０は負圧状態が生成される。ここに外気７０を取り入れると共に冷媒または冷却用空気８０を送り込むことによって、第２空隙２０に取り込まれた外気７０および冷媒または冷却用空気８０は、磁界が形成されたエアギャップ４０を通るときに円筒コイル２００の内周面を経て外周面に至り厚みが５ｍｍ以下の導電性金属シートの複数で構成された積層体構造の円筒コイル２００の両面２１０，２２０を直接冷却し、第３空隙３０を経由してアウターヨーク６００の開放端の第３空隙３０から排出されることになる。
【００３９】
明らかなことは、本発明の電動モータ１０は、回転子３の回転数が高まるほど、すなわち出力Ｗが大きくなればなるほど、回転子３の周囲の圧力差も大きくなるため、冷却効果も増すという画期的な技術的特徴を有する。それは、上記した本発明の電動モータ１０の基本構造に由来するものである。すなわち、磁束密度が大きい狭隘のエアギャップ４０に回転数が高まると増大する鉄損が存在しない無鉄心の円筒コイル２００であって厚みが５ｍｍ以下の極薄厚の導電性金属シートの積層体構造に成形された剛性を有する円筒コイル２００を浮かせた状態で挿入配置し、閉鎖空間の第２空隙２０がアウターヨーク６００の開放端３０にのみ連通させた基本構造からなる電動モータという特徴に由来する。
【００４０】
こうした本発明の電動モータ１０について、その性能を評価するための駆動実験を行った。図７は、図８に示される円筒コイル２００を含む固定子２を備えた無鉄心回転電気機械１０の一実施形態に基づく駆動実験の概要図である。
【００４１】
本駆動実験は、被測定電動モータの断面図（ａ）および斜視図（ｂ）から明らかなように、当該電動モータの出力軸にトルク計（ＵＮＩＰＵＬＳＥ  ＴＭ３０１）介して発電機（ｍ−ｌｉｎｋ  ＣＰ８０４８）を結合し、発電機が発電する電力（三相ＰＷＭ方式駆動電源：ＩＣＡＮ・ＴＥＣ  ＢＬＤ７５０）を外部可変抵抗器等で消費させることで生じる負荷トルクおよび回転数から導かれる出力動力と当該モータへの入力電力とを測定することにより、当該電動モータの効率を求めるものである。
【００４２】
当該電動モータへの入力電力は、駆動電源から供給される電圧と電流と駆動状態の力率とによるために、モータ駆動電源と当該電動モータの間に電力計（ＨＩＯＫＩ  ＰＷ３３３６９）を入れて測定した。測定手順は、発電機負荷をほぼゼロにした近似無負荷状態から、当該電動モータを一定電圧Ｖ（Ｖ）で駆動させるところから開始した。発電機外部抵抗を逐次変化させて当該電動モータの負荷トルクを増やし、適宜、電流Ｉ（Ａ）、入力電力Ｐｉ（Ｗ）、出力動力Ｐｏ（Ｗ）、トルクＴ（Ｎ・ｍ）、回転数Ｎ（ｒｐｍ）を記録し、入力電力に対する出力動力の比（Ｐｏ／Ｐｉ）すなわち効率ηを求めた。
【００４３】
図８に示される被測定電動モータの断面図（ａ）および斜視図（ｂ）について概説すると、第１に、厚みは１．３５ｍｍで外径は５１ｍｍの円筒コイル２００は、幅１１ｍｍで長手方向の長さが３７．７５ｍｍの第１空隙のエアギャップ４０に挿入配置される。ところで複数のマグネット４は、図８の斜視図（ｂ）に示されるように、厚さ３．８５ｍｍの直方体からなる８極のネオジム磁石を長手方向に１．１９ｍｍの間隔４０１を空けてインナーヨーク５００の外周面５２０に配備される。なお間隔４０１を空けた複数のマグネット４の回転によるマグネット羽根機能については後述される。
【００４４】
第２に、回転子３に一体化されたアウターヨーク６００およびインナーヨーク５００の開放された端面と該端面に対置する固定子２の内面との間には、２．３３ｍｍ幅の第２空隙２０および第３空隙３０が形成されており、閉鎖空間の第２空隙２０には、冷却用空気を送り込むために外部と連通する内径３ｍｍの経路３２００が設けられる。
【００４５】
第３に、図８の断面図（ａ）に示されるように、円筒コイル２００の内周面２１０とネオジム磁石の複数のマグネット４の外周面との間隙は僅か０．３ｍｍであり、円筒コイル２００の外周面２２０とアウターヨーク６００の内周面６１０との間隙は、０．４ｍｍに過ぎない。いずれの間隙も狭隘であり、その技術的特徴は後述される。
【００４６】
本駆動実験においては、駆動電源によって駆動電圧を２４Ｖおよび４８Ｖに設定した上、発電機の可変負荷によって負荷トルク（Ｎ・ｍ）を発電機の近似無負荷状態の０．１（Ｎ・ｍ）から順次増加させ、それによる駆動回転数（ｒｐｍ）および電流（Ａ）の変化について、被測定電動モータの円筒コイル２００の内側に形成された第２空隙２０に、〈１〉外部と連通する内径３ｍｍの経路３２００を閉鎖して冷却用空気を供給しない場合、〈２〉該経路３２００を開放して１気圧・２０℃の冷却用空気を３０リッター（ｓｔｐ）／分の冷却用空気８０を供給する場合、および、〈３〉同様に該経路３２００を開放して１４４リッター（ｓｔｐ）／分の冷却用空気８０を供給する場合をそれぞれ計測した。
【００４７】
図１２および図１３は、その計測値に基づいた比較図である。なお、ここに示された第２空隙２０に供給される空気量は、コンプレッサーで強制的に送り込まれた空気量、すなわち〈２〉の場合５０ｋＰａにより送り込まれた空気量２０リッター（ｏｐ）／分、〈３〉の場合２６５ｋＰａにより送り込まれた空気量４０リッター（ｏｐ）／分のそれぞれを１気圧・２０℃に換算した数値である。
【００４８】
図９（ａ）および（ｂ）から明らかなように、駆動電圧を４８Ｖに設定された〈１〉〜〈３〉の場合に、負荷トルクを０．１Ｎ・ｍから順次０．６５Ｎ・ｍまで増加させても電流および回転数に大きな差異は生じていない。より詳細には、駆動電圧が２４Ｖに設定された〈１〉〜〈３〉の場合に、同じく負荷トルクを０．１Ｎ・ｍから順次０．６５Ｎ・ｍまで増加させても、電流は９．８Ａ〜１０．２Ａであり、回転数でみると、２７００〜２８００ｒｐｍである。
【００４９】
駆動電圧の設定を４８Ｖに切り替えても、電流は〈１〉〜〈３〉の場合に１０．２Ａ〜１０．７Ａであり、２４Ｖに設定したときに比較しても大差ない。また回転数についてみると、２４Ｖに設定したときには２７００〜２８００ｒｐｍであるのに対し、４８Ｖの設定に切り替えたときには、いずれの場合も６９００ｒｐｍ弱であり、２４Ｖに設定したときの２．５倍前後であるが、〈１〉〜〈３〉の場合に大きな差異はない。上記した（１）式すなわち、
Ｔ＝Ｋｔ×Ｉ・・・（１）
において、負荷トルク（Ｎ・ｍ）の増加にともない電流（Ａ）は直線的に増加しており、駆動電圧を変化させ、かつ〈１〉から〈３〉に条件を変えた場合でも上記した（１）式が成り立つことが確認された。
【００５０】
本駆動実験において、負荷トルク（Ｎ・ｍ）を変化させ、それによる出力動力（Ｗ）および温度（℃）の変化、および、入力電力に対する出力動力でみる効率η（％）の変化については、駆動電圧を２４Ｖおよび４８Ｖに設定した上で、〈１〉から〈３〉の場合のそれぞれを計測し、その計測値を比較したのが図１０および図１１である。
【００５１】
電動機は電力を動力に変換する装置、つまり電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換するためのものである。一方、発電機は動力を電力に変換するものであり、両者に構造的な違いは無いため、本発明は電動機および発電機が対象となる。エネルギー変換するプロセスにおいて、各種の損失が発生し熱に変わってしまう。一般的な回転電気機械の損失は、（ｉ）銅損、（ｉｉ）鉄損（ヒステリシス損失＋渦電流損失）、（ｉｉｉ）機械損に分類される。この中で（ｉ）銅損、（ｉｉ）鉄損が損失に占める割合が大きい。厚みが５ｍｍ以下の導電性金属シートの複数で構成された積層体構造の円筒コイル２００を含む固定子２および円筒コイル２００を浮かせた状態で挿入配置するエアギャップ４０を含む回転子３によって構成された本発明の電動モータにおいては、無鉄心であるため（ｉｉ）鉄損が生じることはないが、円筒コイル２００に渦電流損が発生し、これも（ｉ）銅損とともに円筒コイル２００の発熱要因となる。したがって、本発明の技術的課題の第１は、円筒コイル２００の発熱を制御することであり、技術的課題の第２は、エアギャップ４０の長手方向にインナーヨーク５００の外周面５２０に配備される直方体の複数のマグネット４が加熱により保磁力を劣化させないように、複数のマグネット４の加熱を抑制することである。
【００５２】
複数のマグネットの加熱による保磁力の劣化について付言すると、電動モータの多くの用途で小型化が求められているものの、同じ素材のマグネットで磁束密度を高めることは難しい。ところが従来型のフェライト磁石を希土類磁石、例えばネオジム磁石に変更するだけで、同じ大きさの電動モータのトルクを高めることができる（非特許文献１の５３ページを参照されたい。）。また希土類のネオジムと鉄とホウ素を主成分とするネオジム磁石についてさらに付言すると、それは、非常に磁力は強いけれども熱による減磁作用が大きく、８０℃程度が使用限度であるという（非特許文献１の２７ページを参照されたい。）。ちなみに本駆動実験に用いた永久磁石のマグネット４はネオジム磁石であるが耐熱タイプを使用しており１２０℃まで使用可能である。なお、本発明の電動モータに用いるマグネット４は、耐熱タイプのネオジム磁石であることがより好ましい。
【００５３】
図１０は、横軸の負荷トルクを増加させると出力Ｐ（Ｗ）および温度（℃）がどのように変化するかを表したものである。図１０から明らかなことは、〈１〉の外部と連通する経路を閉じて冷却用空気を供給しないで負荷トルクを０．６５Ｎ・ｍまで高めると、駆動電圧を２４Ｖに設定したときには、円筒コイル２００の平均表面温度は８０℃に達し、駆動電圧を４８Ｖに切り替えたときには、円筒コイル２００の平均表面温度は１００℃に達する。駆動電圧を同じ条件に設定したまま、負荷トルクをこれ以上高めても、マグネット４の保持力を劣化させるのみならず、円筒コイル２００の発熱によってその抵抗値Ｒは増し、回転数の低下が大きくなり、それに見合う出力は得られないことになる。
【００５４】
ところが〈２〉の冷却用空気８０を毎分３０リッター供給すると、駆動電圧を２４Ｖにしたときの負荷トルクは、円筒コイル２００の平均表面温度が８０℃を越える０．８５Ｎ・ｍまで高めることができ、２０３Ｗの出力Ｐを得た。また〈３〉の冷却用空気８０を毎分１４４リッター供給すると、負荷トルクが０．９５Ｎ・ｍを越えても円筒コイル２００の平均表面温度が８０℃に達することはない。
【００５５】
同様に駆動電圧を４８Ｖに切り替えて〈２〉の冷却用空気８０を毎分３０リッター供給すると、円筒コイル２００の平均表面温度が８０℃を越える負荷トルクは、０．７５Ｎ・ｍであり、そのときの出力Ｐは５１９Ｗである。〈３〉の冷却用空気８０を毎分１４４リッター供給すると、円筒コイル２００の平均表面温度が８０℃を越える負荷トルク１．０Ｎ・ｍであり、その時点で６２１Ｗの出力Ｐを得た。
【００５６】
駆動電圧を高く設定すれば、当然、回転数（ｒｐｍ）は増大する。それにともなって、出力（Ｗ）も高くなる。出力（Ｗ）が高くなればなるほど、円筒コイル２００の発熱量（Ｊ／ｍ３）も増大する。そのことにより、円筒コイル２００の抵抗値Ｒは必然的に高まる。図９および図１０から明らかなことは、〈２〉の冷却用空気８０を毎分３０リッター供給する場合および〈３〉の冷却用空気８０を毎分１４４リッター供給する場合には、〈１〉の冷却用空気８０を供給しない場合に比べると、円筒コイル２００の表面発熱量（Ｊ／ｍ３）が冷却用空気によって奪われるため円筒コイル２００の温度上昇が抑制され、出力（Ｗ）への影響が少なくなるということであった。〈３〉の場合の影響は、〈２〉の場合に比べて、より顕著であった。
【００５７】
電力モータの性能を見る尺度の一つとして、出力（Ｗ）の大きさによって評価することが出来る。因みに駆動電圧を４８Ｖに設定した場合でみると、〈１〉冷却用空気８０を給しないで円筒コイル２００の温度が８０℃のときの負荷トルクは０．５５Ｎ・ｍであり、出力Ｐは４１０Ｗである。これに対し、〈２〉の冷却用空気８０の給気３０リッター（ｓｔｐ）／ｍｉｎで円筒コイル２００の温度が８０℃のときの負荷トルクは０．７５Ｎ・ｍであり、〈１〉の場合の１．３６倍である。さらに出力Ｐは５１９Ｗである〈１〉の場合の１．２７倍になる。また冷却用空気８０の給気１４４リッター（ｓｔｐ）／ｍｉｎでみると、円筒コイル２００の温度が８０℃のときの負荷トルクは０．９５Ｎ・ｍであり〈１〉の場合の１．７３倍になり、出力Ｐは６０４Ｗであり、〈１〉の場合の１．４３倍になる。
【００５８】
電力モータの性能を見る上記とは別の尺度として、入力電力に対する出力動力の比（Ｐｏ／Ｐｉ）すなわち効率ηによって評価することができる。さらに駆動電圧を高く設定すればするほど、その性能において差が歴然となる。図１１は、駆動電圧を２４Ｖに設定したときと駆動電圧を４８Ｖに切り替えたときのそれぞれの〈１〉〜〈３〉の場合の効率ηの変化を表したものである。
【００５９】
電動モータとしては、望ましい効率ηは８０％以上であるとすると、駆動電圧を２４Ｖに設定したときは、〈１〉〜〈３〉の場合に大きな差はない。より詳細には、〈１〉から〈３〉の場合には効率ηが８０％を越えるときの負荷トルクは０．４０〜０．５０Ｎ・ｍ程度であり、出力Ｐは１３７〜１５３Ｗ程度である。いずれも電動モータとしての性能に大差は生じていない。図１２に示す表からも明らかなように、電動モータとしての効率ηは、〈２〉および〈３〉の場合のように、冷却用空気８０を供給して円筒コイル２００を冷却したとしても、上記された０．４０〜０．５０Ｎ・ｍ以上の負荷トルクにおいて、８０％を下回る。
【００６０】
しかしながら、駆動電圧を倍の４８Ｖに設定したときは、〈１〉〜〈３〉の場合に大きな差が生じる。〈１〉の場合、円筒コイル２００の平均温度は１００℃と限界に近いが、電動モータとしての効率ηは８０％を維持している。このときの負荷トルクは０．６５Ｎ・ｍであり、出力Ｐは４７０Ｗである。本発明の電動モータとしての基本構造に基づく性能の確かさを示しているものと評価されるところである。
【００６１】
図１３に示された表からも明らかなように、〈２〉の場合に効率ηが８０％を切るのは、負荷トルクが０．８０Ｎ・ｍであり、出力Ｐが５３７Ｗに達したときである。また〈３〉の場合には負荷トルクが０．９０Ｎ・ｍであり、出力Ｐが５９２Ｗに達したときに効率ηが８０％を下回る。そのときの円筒コイルの表面平均温度は、〈２〉の場合で８８℃であるが、〈３〉の場合では７１℃に維持されており８０℃には達していない。〈１〉の場合の１００℃と比較すれば、その差は歴然である。
【００６２】
駆動電圧を例えば２４Ｖ、３６Ｖ、４８Ｖ、６０Ｖのように順次高めながら今回と同様の性能試験を行うことによって、本発明の電動モータの特徴がより鮮明にすることができるであろう。それは、今回の駆動実験結果からも容易に推定されることである。上記した技術的課題に対しては、例えば、特許文献５および６に記載されている電動モータの内部に外気を取り入れ、マグネットの表面を冷却し何層にも巻線されたコイル表面を冷却する試み等がなされているが、抜本的な課題解決には至っていない。本発明は、こうした技術的課題に挑戦し開発された電動モータである。
【００６３】
本発明においてさらに重要なことは、図１に示された固定子２を構成する蓋型マウント３００に経路３２００を設けて第２空隙２０に冷媒または冷却用空気８０を送り込むだけなく、回転子３を構成するカップ型マウント４００の底部４２０に複数の通気口４３０を設けて回転子３の回転により発生する回転子３の周囲の圧力差によって、外気７０を取り入れるようにしたことにある。ところが電動モータ内に外気を取り入れて電動モータのコイルやマグネットの冷却することは周知である。しかしながら、本発明の電動モータの基本構造である図４に示された外側円筒空路形成体６００の内周面６１０および／または内側円筒空路形成体５００の外周面５２０に円筒コイル２００の円周方向に互いに隙間４０１を空けて配備されている複数のマグネット４に着目し、以下のようなマグネットの羽根効果が生じることを明らかにした。
【００６４】
今回の駆動実験に用いられた被電動モータを表す図８（ｂ）の模式図に示されているインナーヨーク５００の表面に駆動シャフト１００の長手方向に沿って接着固定された直方体の複数のマグネット４は、インナーヨーク５００の表面の形状に合わせエボキシ系の接着剤等を用い、ポリアミド樹脂等で固めた８極のマグネット４に相当する。１．１９ｍｍの間隔は、各々のマグネット４の間隔４０１に相当する。第２空隙２０に送り込まれた冷媒または冷却用空気８０および第２空隙に引き込まれた外気７０は、回転子３の回転に加えて複数のマグネット４の回転により発生する回転子３の周囲の圧力差によって、第１空隙４０を流通し、第１空隙に露出した加熱している複数のマグネット４および第１空隙４０に配置されている円筒コイル２００の両面を直接冷却し、第３空隙３０を経由して本発明の電動モータ１０の外部に排出される。
【００６５】
図７は、図１および図４に示された無鉄心回転電気機械１０のインナーヨーク５００およびアウターヨーク６００に設けられた複数のマグネット４の各々の間隔４０１に対応する位置に、円筒コイル２００およびインナーヨーク５００およびアウターヨーク６００に配備されている複数のマグネット４の各々に対する冷却効果を高めるための多翼遠心送風回転体２０００が回転子３を構成するカップ型マウント４００に嵌装固定されるようにしたものである。
【００６６】
そのカップ型マウント４００は、第３空隙３０に対応する位置に２枚の円板２１００と円板２１００の軸心に向い２枚の円板２１００に懸架された複数の羽根板２２００で構成された水車型のアウターヨーク６００に嵌装固定される多翼遠心送風回転体２０００を有し、それにより、第３空隙３０から冷媒または冷却用空気８０を排出させる回転子３の回転および複数のマグネットの回転により発生する回転子３の周囲の圧力差を増幅させることができる。すなわち、吸引される外気７０の流量を増やし、外気７０と共に冷媒または冷却用空気８０を第１空隙４０内の流通を高速化して冷却効果を高めることができる。
【００６７】
本電動モータ内部に冷媒または冷却用空気８０を送り込み、さらに外気７０を引き込むことができる閉鎖空間の第２空隙２０が形成され、そこから、円筒コイル２００の内周面２１０および外周面２２０をなぞり、開放空間の第３空隙３０から熱せられた冷媒または冷却用空気および外気７０を外部に排出できるようにした。これは、駆動電圧を高く設定するほど、冷却効果が大きいという実現不能と思われていた技術的課題を解決させた。
【００６８】
本発明は、好ましい実施形態に関連して記載されたが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更がなされ、均等物がそれについての要素に代替され得ることが理解されるであろう。したがって、本発明を実施するために考慮された最良の実施態様として開示された特定の実施態様に限定されるものではなく、特許請求の範囲に属する全ての実施形態を含むものであることがいとされる。
【符号の説明】
【００６９】
１  電機子を含む無鉄心回転電気機械の構造
２  固定子
３  回転子
４  マグネット
９  外装体
１０  電機子を含む無鉄心回転電気機械
２０  第２空隙
３０  第３空隙
４０  第１空隙またはエアギャップ
４１  内側間隙
４２  中間間隙
４３  外側間隙
７０  第２空隙に引き込まれた外気
８０  第２空隙に送り込まれた冷媒または冷却用空気
９０  排出孔
１００  駆動シャフト
１１０  駆動シャフトの中間部
１２０  駆動シャフトの終端部
２００  円筒コイル
２０１  円筒コイルの（固定）端面
２０２  円筒コイルの（開放）端面
２１０  円筒コイルの内周面
２２０  円筒コイルの外周面
３００  蓋型マウント
３１０  蓋型マウントの中心部
４００  カップ型マウント
４０１  隣接するマグネットの間の隙間
４１０  カップ型マウントの中心部
４２０  カップ型マウントの底部
４３０  通気孔
４３１  通気孔用フィルター
５００  内側円筒空路形成体またはインナーヨーク
５１０  内側円筒空路形成体またはインナーヨークの内周側
５２０  内側円筒空路形成体またはインナーヨークの外周面
５３０  内側円筒空路形成体またはインナーヨークの端面
５４０  内側円筒空路形成体またはインナーヨークの内周側空間
６００  外側円筒空路形成体またはアウターヨーク
６１０  外側円筒空路形成体またはアウターヨークの内周面
６２０  外側円筒空路形成体またはアウターヨークの外周面
６３０  外側円筒空路形成体またはアウターヨークの端面
８００  冷却装置
９００  保護外套
９０１  保護外套の端面
９１０  通気孔
２０００  多翼遠心送風回転体
２１００  多翼遠心送風回転体の円板
２２００  多翼遠心送風回転体の羽根板
３２００  蓋型マウントの経路
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2016035358.tif 000025
【図２】
2016035358.tif 000026
【図３】
2016035358.tif 000027
【図４】
2016035358.tif 000028
【図５】
2016035358.tif 000029
【図６】
2016035358.tif 000030
【図７】
2016035358.tif 000031
【図８】
2016035358.tif 000032
【図９】
2016035358.tif 000033
【図１０】
2016035358.tif 000034
【図１１】
2016035358.tif 000035
【図１２】
2016035358.tif 000036
【図１３】
2016035358.tif 000037
【国際調査報告】
2016035358.tif 000038
2016035358.tif 000039
2016035358.tif 000040
2016035358.tif 000041
2016035358.tif 000042
2016035358.tif 000043
2016035358.tif 000044
2016035358.tif 000045