WO2016035358A1

WO2016035358A1 - 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

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Publication number: WO2016035358A1
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Inventors: 学白木; 努白木
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Abstract

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。

Description

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

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

特開２０１２－１６２１８号公報特開２０１２－３０７８６公報特許２６５７１９２号明細書特開２００６－２４６６７８号公報特許第３４９４０５６号公報実開平５－２２１３３号公報米国特許ＵＳ６，８７３，０８５　Ｂ２　明細書特許第３７０４０４４号公報

『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）

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。

　　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Ｅ_０（Ｖ）を合算した式とつりあう。
　　　　Ｔ＝Ｋｔ×Ｉ・・・（１）
　　　　Ｐ＝Ｔ×ω・・・（２）
　　　　Ｖ＝ＩＲ＋Ｅ_０・・・（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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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／ｍ^３）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／ｍ^３）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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

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

Claims

　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。
　　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。