CN110140282A - 用于在超过额定的负载下工作的无铁芯旋转电机及其驱动方法、以及包含该无铁芯旋转电机的驱动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明目的在于实现经常在超过额定负载的负载下运转的无铁芯旋转电机设备及其驱动方法、以及包含该无铁芯旋转电机的驱动系统，更具体来说，利用由固定能够通电的无铁芯的圆筒线圈(100)的端面的盖型安装部(200)构成的定子(2)、以及在与盖型安装部自由旋转对置的圆筒型或杯型安装部(300)且在内周面配备多个磁铁(4)而成的转子(3)来形成包含气隙的空隙(40)的无铁芯旋转电机中，在超过额定的负载下工作时，向包含气隙的空隙供给冷却液(80)，发热的圆筒线圈将冷却液气化，利用冷却液的气化潜热将圆筒线圈冷却，为了使圆筒线圈不超过额定运转时的允许上限温度，通过调整冷却液的供给量从而在超过额定的负载下工作。

Description

用于在超过额定的负载下工作的无铁芯旋转电机及其驱动方 法、以及包含该无铁芯旋转电机的驱动系统
技术领域
本发明涉及用于在超过额定的负载下工作的无铁芯旋转电机及其驱动方法、以及包含该无铁芯旋转电机的驱动系统。
更具体来说，本发明涉及无铁芯旋转电机及其驱动方法、以及包含该无铁芯旋转电机的驱动系统，在由将能够通电的无铁芯的圆筒线圈的端面固定的盖型安装部构成的定子(固定子)、以及在与盖型安装部自由旋转地对置的圆筒型或杯型安装部的内周面配备多个磁铁的转子(旋转子)来形成包含气隙的空隙的无铁芯旋转电机中，在超过额定的负载下工作时，向包含气隙的空隙供给冷却液，发热的圆筒线圈将冷却液气化，利用冷却液的气化潜热将圆筒线圈冷却，为了使圆筒线圈不超过额定运转时的允许上限温度，通过调整冷却液的供给量，从而在超过额定的负载下工作。
背景技术
电动机和发电机是具有相同结构的旋转电机。使用将电能转换为机械能的电动机对旋转电机进行说明。电动机是输出由磁场与电流的相互作用而产生的电磁力的设备。分类方法有多种多样，但大致分为带刷的直流电机和无刷电机，前者是将磁铁作为定子(固定子)并将线圈作为转子(旋转子)，后者是相反地将线圈作为定子(固定子)并将磁铁作为转子(旋转子)，两者都是利用旋转子来向外部输出电磁力。另一方面，根据磁场产生方法的不同，分为绕组励磁型和永磁型，线圈分为有铁芯(芯)的线圈和无铁芯的线圈。按照上述划分，本发明的对象是永磁磁场型的无铁芯无刷电动机。
本发明涉及永磁磁场型且由无铁芯的圆筒线圈构成的无芯的无刷电机。定子的无铁芯的圆筒线圈是由具有被绝缘层覆盖的线状部的导电性金属片的层叠体构成或由被绝缘层覆盖的线状导体构成。
对于电动机而言，虽然存在在起动时瞬间性地超过额定电流的情况，但通常并没有假设以超过额定的状态连续运转的情况。如果电动机以过载的状态，即以额定以上的状态连续运转，则电动机的圆筒线圈会因电流而以假设以上的程度发热。
虽然根据电动机的结构和功能而有所不同，但如果使用与本发明相关联且作为试验用电机而制作的无铁芯电机(CP50)，以不使供给冷却液的控制部工作的方式在超过额定的各条件下进行过载试验，则如后述那样，仅几十秒就会超过圆筒线圈的允许上限温度130℃。由此能够很容易地假想到最坏的情况是圆筒形线圈烧坏。即使没有达到破坏的程度，在性能方面也无法期望无铁芯电机长时间的正常运转。为了防止圆筒线圈的发热和/或伴随着磁铁的加热而造成的电动机的性能下降，对电动机附加冷却功能是公知的方案，只是常用手段而已。
无论是否有这样的冷却功能，电动机通常运转时针对线圈和/或磁铁的温度上升而保证的使用限度由制造商标记为额定(非专利文献1的41页)。额定是制造商所保证的各自的标准，记载在目录和/或各规格表中。例如，电机在预定的电压下发挥良好的特性而产生的最大输出是额定输出，以额定输出运转时的转速是额定转速，此时的转矩T是额定转矩，此时的电流是额定电流。在不对使用情况进行指定的情况下，将能够无期限地运转的连续额定设为额定。作为其他的额定，有限定运转时间的短时间额定、和/或周期性地反复进行运转和停止的反复额定等。
本发明涉及基于经常在过载条件下运转的想法而开发的用于在超过额定的负载下工作的无铁芯电机。这里所说的“额定”是指例如无铁芯电机在预定的电压下以额定转矩或额定输出工作的情况。
附带说明，作为试验用电机而制作的无铁芯电机(CP50)是所谓的电动机。详细情况后述，但这里所说的额定是指冷却液的供给量为零，以不使供给冷却液的控制部工作的方式进行连续运转，且圆筒线圈的温度不超过允许上限温度130℃的条件下的额定，额定转矩T0＝0.28Nm、额定电流I0＝9.7Arms、额定转速n0＝6537rpm、额定输出P0＝191.67W(图11)。
接下来，对电动机附加用于防止伴随着圆筒线圈的发热和/或磁铁的加热而造成的电动机的性能下降的冷却功能是公知的方案。这可以从以下的现有技术得到。
在日本特表2012-523817号公报(专利文献1)中记载了如下技术方案：在线圈周围吸收具有比线圈的工作温度低的沸点的冷却液，并配置润湿线圈的扩散材料，利用沸腾的冷却液的气化热来将线圈冷却。
在日本特开平10-336968公报(专利文献2)中记载了如下技术系统：利用转子的离心泵作用和高低差来使制冷剂在包含散热器的气液二相中进行循环，从而对车辆用旋转电机内进行冷却。
在日本特开2006-14522号公报(专利文献3)中记载了如下技术方案：在发电机内储存沸点温度为允许限度温度以下的制冷剂，在发电机运转时使制冷剂反复地气化并在发电机内液化，从而高效地将发电机冷却。
在日本特开2006-158105号公报(专利文献4)中记载了如下技术方案：在包含制冷剂的储存罐的自循环路径中利用转子的发热将液相的制冷剂气化，通过气化制冷剂来高效地进行冷却。
在日本特开2009-118693号公报(专利文献5)中记载了如下方法：在转子冷却装置中，以使制冷剂不偏置于转子的冷却壁面的方式，朝向壁面每次少量且连续地供给，通过气化潜热来进行冷却。
在日本特开2015-95961号公报(专利文献6)中记载了如下的电机的冷却结构：在电机的密闭壳体内，利用定子的线圈热来将封入该壳体内的制冷剂气化，在放热部液化，并且在密闭壳体内循环。该冷却结构与专利文献3和专利文献4记载的结构是共通的。
在日本特开2009-118686号公报(专利文献7)中记载了如下的旋转电机的冷却结构：针对磁铁的冷却和线圈的冷却设置各自的制冷剂流通路径，并配置使其能够切换的机构。
在日本特开2014-17968号公报(专利文献8)中记载了搭载于混合动力车辆的旋转电机的冷却系统。该旋转电机包含卷绕于将多个电磁钢板层叠而成的定子芯的线圈部。在其中公开的具有铁芯的旋转电机的冷却系统中，如果线圈部的绕组温度超过180℃以上的情况超过10次，则线圈部的绕组周围的绝缘膜蒸发或气化而消失，导致放电耐压性能下降，因此，为了避免这种情况，配备了调整制冷剂的供给量的控制部，从而在特定部位的绕组周围形成制冷剂的附着状态。
在日本特开平6-217496号公报(专利文献9)中记载了如下的发电机：在发电机的转子的内侧设置蒸发冷凝室，与从外部沿轴向以射流的方式送入冷却液并利用离心力使冷却液向蒸发冷凝室侧偏向流动的冷却液室连接的液室中设置有废液用的叶轮。
在日本特开平5-308752号公报(专利文献10)中记载了如下的电机的散热结构：在转子和包围该转子的环状的定子收纳于气密状态的壳体内的电机中，配置与封入有工作流体的壳体内的环状的空洞的管路和具有毛细管作用的细管。
在日本特开平8-130856号公报(专利文献11)中记载了如下的冷却回路：在由卷绕为圆筒形芯的线圈构成的电动汽车用驱动装置电机中，设置从冷却用油泵经由冷却油喷射部而在线圈终端滴下的冷却回路。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2012-523817号公报
专利文献2：日本特开平10-336968号公报
专利文献3：日本特开2006-14522号公报
专利文献4：日本特开2006-158105号公报
专利文献5：日本特开2009-118693号公报
专利文献6：日本特开2015-95961号公报
专利文献7：日本特开2009-118686号公报
专利文献8：日本特开2014-17968号公报
专利文献9：日本特开平6-217496号公报
专利文献10：日本特开平5-308752号公报
专利文献11：日本特开平8-130856号公报
非专利文献
非专利文献1：《史上最强彩色图解了解所有的最新电机技术的书》赤津观监修ナツメ出版企画株式会社(2013年7月20日发行)
发明内容
技术课题
利用定子和转子这两个部件的电磁作用而旋转的电动机存在的技术课题是配备于定子的电枢的线圈的发热作用。电动机的能力和/或大小通常用电动机的输出来表示。该输出P0用转速n(rpm)与转矩T(N·m)之积来表示。如果电动机的输入电力是P1(W)，则输入电力P1与输出P0之差作为热损失PL而转换为热能向周围放出。这是电枢线圈的发热作用，是电动机难以避免的技术课题。例如，不限于无铁芯电机，如果电动机以超过额定的负载持续工作，则由于其发热作用而在短时间内突破电枢线圈的允许上限温度，导致烧坏，这对于本领域技术人员是公知的。另外，还存在电枢线圈的发热作用会提高电枢线圈的电阻值而引起电动机的输出变化的问题，因此将电枢线圈完全控制在一定温度范围内来使输出变动最小化是电动机的终极性技术课题。
该问题的解决在于如何控制电枢线圈的温度。正如之前所见，一直以来提出了各种方案，但针对将电枢线圈完全控制在一定温度范围内的终极性课题还尚未达成根本性的解决。
技术方案
本发明人尝试开发基于经常在过载条件下运转的想法的电动机，实现了用于在超过额定的负载下工作的无铁芯旋转电机及其驱动方法、以及包含该无铁芯旋转电机的驱动系统，解决了该技术课题。这可以通过采用基于本发明的一个实施方式而制作的无铁芯电机(CP50)的驱动试验得到验证。
将无铁芯电机(CP50)的电压设定为24V，并测定转矩。该转矩是额定转矩T0＝0.28Nm。本发明人已证实：在对无铁芯电机(CP50)连续地施加超过额定转矩T0的负载的同时，能够完全地控制电枢线圈即圆筒线圈的发热，由此，无铁芯电机(CP50)能够长时间运转。
本发明的第一方式是图1的截面示意图和图2的剖切立体图所示的用于在超过额定的负载下工作的无铁芯旋转电机10。
其是用于在超过额定的负载下工作的无铁芯旋转电机10，其利用由将能够通电的无铁芯的圆筒线圈100的端面101固定的盖型安装部200构成的定子2、以及由与盖型安装部200自由旋转地对置的圆筒型安装部300在圆筒型安装部300的内周面310配备多个磁铁4的转子3来形成包含气隙的空隙40，将向空隙40供给冷却液80的路径8设置于定子2，并配备与定子2相关联的控制部20、以及与转子3相关联的驱动部30。
另外，可以在定子2配备与路径8连通的冷却液容器81，并进一步配备将冷却液容器81与空隙40之间连通的循环机构82。
由本发明的第一方式可知，无铁芯旋转电机10的特征在于，在驱动部30工作且在超过额定的负载下工作时，控制部20工作，向空隙40供给冷却液80，发热的圆筒线圈100将冷却液80气化，利用冷却液80的气化潜热将圆筒线圈100冷却，为了使圆筒线圈100不超过额定运转时的允许上限温度tM，通过调整冷却液80的供给量，从而在超过额定的负载下工作。
作为本发明的一个实施方式，更优选无铁芯旋转电机10在超过额定的负载下工作时，控制部20工作，反复进行为了使圆筒线圈100不超过允许上限温度tM而调整冷却液80的供给量的动作、以及为了使圆筒线圈100至少不因该动作而低于冷却液80气化的下限温度tN而停止对空隙40供给冷却液80的动作，从而将圆筒线圈100维持在允许上限温度tM与下限温度tN之间的范围。
作为本发明的另一个实施方式，如图5的示意图所示，控制部20可以包含：线圈温度检测传感器21，其检测圆筒线圈100的温度；泵22，其与线圈温度检测传感器21联动并向空隙40供给冷却液80；以及控制器23，其通过对泵22发出开闭指令来调整冷却液80的供给量。
作为本发明的又一个实施方式，如图6的示意图所示，控制部20可以包含：线圈温度检测传感器21，其检测圆筒线圈100的温度；电磁阀24，其与线圈温度检测传感器21联动，并从配置于比圆筒线圈100高的位置的冷却液容器81向空隙40供给冷却液80；以及控制器23，其通过对电磁阀24发出开闭指令来调整冷却液80的供给量。
作为本发明的其他实施方式，如图5或图6所示，控制部20也可以利用循环机构82将冷却液80的气相800以液相80回收至冷却液容器81。
作为本发明的又一其他实施方式，如图1和图2所示，无铁芯旋转电机10可以配备为：驱动轴1000固定于圆筒型安装部300的中心部340，并与盖型安装部200的中心部240自由旋转地连结。
本发明的第二方式是如图3的截面示意图和图4的剖切立体图所示的用于在超过额定的负载下工作的无铁芯旋转电机10。
其利用由将能够通电的无铁芯的圆筒线圈100的一个端面101固定的盖型安装部200构成的定子2、以及由与盖型安装部200自由旋转地对置的杯型安装部400构成的转子3来形成包含气隙的第一空隙40，构成转子3的杯型安装部400的一方开放，另一方具备封闭的底部410，在底部410将同心圆的内部磁轭420和外部磁轭430一体化，在内部磁轭420的外周面422和/或外部磁轭430的内周面431，相互沿周向空出间隙41地配备多个磁铁4，在与间隙41对应的内部磁轭420的位置设置有贯通内部磁轭420的狭缝423。
此外，用于在超过额定的负载下工作的无铁芯旋转电机10以将圆筒线圈100的另一个端面102在与杯型安装部400的底部410之间留出间隙411的方式将圆筒线圈100悬浮地配置于第一空隙40，在杯型安装部400的一个端面401与盖型安装部200之间且在圆筒线圈100的内周侧110形成第二空隙50，在圆筒线圈100的外周侧120形成第三空隙60，向第一空隙40供给冷却液80的路径8设置于定子2，并配备与定子2相关联的控制部20和与转子3相关联驱动部30。
另外，可以在定子2配备与路径8连通的冷却液容器81，并进一步配备将冷却液容器81与第一空隙40之间连通的循环机构82。
由本发明的第二方式可知，无铁芯旋转电机10的特征在于，在驱动部30工作且在超过额定的负载下工作时，控制部20工作，向第一空隙40的内部磁轭420的内侧421供给冷却液80，发热的圆筒线圈100将经由狭缝423而被送至圆筒线圈100的冷却液80气化，利用冷却液80的气化潜热将圆筒线圈100冷却，为了使圆筒线圈100不超过额定运转时的允许上限温度tM，通过调整冷却液80的供给量，从而在超过额定的负载下工作。
作为本发明的一个实施方式，更优选无铁芯旋转电机10在超过额定的负载下工作时，控制部20工作，反复进行为了使圆筒线圈100不超过允许上限温度tM而调整冷却液80的供给量的动作、以及为了使圆筒线圈100至少不因该动作而低于冷却液80气化的下限温度tN而停止对第一空隙40供给冷却液80的动作，从而将圆筒线圈100维持在允许上限温度tM与下限温度tN之间的范围。
作为本发明的另一个实施方式，如图5的示意图所示，控制部20可以包含：线圈温度检测传感器21，其检测圆筒线圈100的温度；泵22，其与线圈温度检测传感器21联动并向第一空隙40的内部磁轭420的内侧421供给冷却液80；以及控制器23，其通过对泵22发出开闭指令来调整冷却液80的供给量。
作为本发明的又一个实施方式，如图6的示意图所示，控制部20可以包含：线圈温度检测传感器21，其检测圆筒线圈100的温度；电磁阀24，其与线圈温度检测传感器21联动，并从配置于比圆筒线圈100高的位置的冷却液容器81向第一空隙40的内部磁轭420的内侧421供给冷却液80；以及控制器23，其通过对电磁阀24发出开闭指令来调整冷却液80的供给量。
作为本发明的其他实施方式，如图5或图6所示，控制部20也可以利用循环机构82将冷却液80的气相800以液相80回收至冷却液容器81。
作为本发明的又一其他实施方式，如图3和图4所示，无铁芯旋转电机10可以配备为：驱动轴1000固定于杯型安装部400的中心部340，并与盖型安装部200的中心部240自由旋转连结。
作为本发明的第一和第二方式中的一个实施方式，优选地，圆筒线圈100是具有由绝缘层覆盖的沿轴向分离的线状部的导电性金属片的层叠体形成为圆筒形的结构、或者是用由绝缘层覆盖的线状导体形成为圆筒形的结构。
作为本发明的第一和第二方式中的其他实施方式，优选地，冷却液80是水、乙醇、氨、液氮、液氦、氟类液体之中的任一种。
本发明的第三方式是图1和图2所示的用于在超过额定的负载下工作的无铁芯旋转电机10的驱动方法。
其是用于在超过额定的负载下工作的无铁芯旋转电机10的驱动方法，该无铁芯旋转电机10利用由将能够通电的无铁芯的圆筒线圈100的端面101固定的盖型安装部200构成的定子2、以及由与盖型安装部200自由旋转地对置的圆筒型安装部300在内周面310配备多个磁铁4的转子3来形成包含气隙的空隙40，将向空隙40供给冷却液80的路径8设置于定子2，并配备与定子2相关联的控制部20、以及与转子3相关联的驱动部30。
应予说明，在本发明的驱动方法中，无铁芯旋转电机10可以在定子2配备与路径8连通的冷却液容器81，并进一步配备将冷却液容器81与空隙40之间连通的循环机构82。
由发明的第三方式可知，该驱动方法的特征在于，包含：驱动部30工作且无铁芯旋转电机10在超过额定的负载下工作的工序；控制部20工作，向空隙40供给冷却液80的工序；发热的圆筒线圈100将冷却液80气化，利用冷却液80的气化潜热将圆筒线圈100冷却的工序；以及为了使圆筒线圈100不超过额定运转时的允许上限温度tM而调整冷却液80的供给量的工序。
作为本发明的一个实施方式，更优选包含控制部20工作，为了使圆筒线圈100至少不低于冷却液80气化的下限温度tN而停止对空隙40供给冷却液80的工序，且包含通过反复进行该工序与向空隙40供给冷却液80的工序从而将圆筒线圈100维持在允许上限温度tM与下限温度tN之间的范围的工序。
作为本发明的另一个实施方式，另外，如图5所示，控制部20还包含：线圈温度检测传感器21，其检测圆筒线圈100的温度；泵22，其供给冷却液80；以及控制器23，其通过对泵22发出开闭指令来调整冷却液80的供给量，驱动方法包含：线圈温度检测传感器21工作，检测圆筒线圈100的温度的工序；控制器23与该工序联动地使泵22工作，向空隙40供给冷却液80的工序；以及调整冷却液80的供给量的工序。
作为本发明的又一个实施方式，另外，如图6所示，控制部20包含：线圈温度检测传感器21，其检测圆筒线圈100的温度；电磁阀24，其与线圈温度检测传感器21联动，并从配置于比圆筒线圈100高的位置的冷却液容器81向空隙40供给冷却液80；以及控制器23，其通过对电磁阀24发出开闭指令来调整冷却液80的供给量，驱动方法也可以包含：线圈温度检测传感器21工作，检测圆筒线圈100的温度的工序；控制器23与该工序联动地使电磁阀24工作，从冷却液容器81向空隙40供给冷却液的工序；以及调整冷却液80的供给量的工序。
作为本发明的其他实施方式，进一步，如图5或图6所示，本发明的驱动方法可以包含控制部20使循环机构82工作，将冷却液80的气相800以液相80回收至冷却液容器81工序。
作为本发明的另一个其他实施方式，进一步，本发明的驱动方法可以是驱动轴1000固定于圆筒型安装部300的中心部340，并与盖型安装部200的中心部240自由旋转地连结的无铁芯旋转电机10的驱动方法。
本发明的第四方式是图3和图4所示的用于在超过额定的负载下工作的无铁芯旋转电机10的驱动方法。
其利用由将能够通电的无铁芯的圆筒线圈100的一个端面101固定的盖型安装部200构成的定子2、以及由与盖型安装部200自由旋转地对置的杯型安装部400构成的转子3来形成包含气隙的第一空隙40，构成转子3的杯型安装部400的一方开放，另一方具备封闭的底部410，在底部410将同心圆的内部磁轭420和外部磁轭430一体化，在内部磁轭420的外周面422和/或外部磁轭430的内周面431，相互沿周向空出间隙41地配备多个磁铁4，在与间隙41对应的内部磁轭420的位置设置有贯通内部磁轭420的狭缝423。
进一步，本发明的驱动方法是用于在超过额定的负载下工作的无铁芯旋转电机10的驱动方法，该无铁芯旋转电机10以将圆筒线圈100的另一个端面102在与杯型安装部400的底部410之间留出间隙411的方式将圆筒线圈100悬浮地配置于第一空隙40，在杯型安装部400的一个端面401与盖型安装部200之间且在圆筒线圈100的内周侧110形成第二空隙50，在圆筒线圈100的外周侧120形成第三空隙60，向第一空隙40供给冷却液80的路径8设置于定子2，并配备与定子2相关联的控制部20和与转子3相关联驱动部30。
应予说明，在本发明的驱动方法中，无铁芯旋转电机10可以在定子2配备与路径8连通的冷却液容器81，并进一步配备将冷却液容器81与第一空隙40之间连通的循环机构82。
由本发明的第四方式可知，本发明的驱动方法包含：驱动部30工作且所述无铁芯旋转电机10在超过额定的负载下工作的工序；控制部20工作，向第一空隙40的内部磁轭420的内侧421供给冷却液80，经由狭缝423向发热的圆筒线圈100输送冷却液80的工序；发热的圆筒线圈100将冷却液80气化，利用冷却液80的气化潜热将圆筒线圈100冷却的工序；以及为了使圆筒线圈100不超过额定运转时的允许上限温度tM而调整冷却液80的供给量的工序。
作为本发明的一个实施方式，优选地，进一步包含：控制部20工作，为了使圆筒线圈100至少不因该动作而低于冷却液80气化的下限温度tN而停止对第一空隙40供给冷却液80的工序；以及通过反复进行该工序与向第一空隙40的内部磁轭420的内侧421供给冷却液80并经由狭缝423向发热的圆筒线圈100输送冷却液80的工序，从而将圆筒线圈100维持在允许上限温度tM与下限温度tN之间的范围的工序。
作为本发明的另一个实施方式，另外，如图5所示，控制部20可以包含：线圈温度检测传感器21，其检测圆筒线圈100的温度；泵22，其与线圈温度检测传感器21联动并向第一空隙40的内部磁轭420的内侧421供给冷却液80；以及控制器23，其通过对泵22发出开闭指令来调整冷却液80的供给量，本发明的驱动方法包含：线圈温度检测传感器21工作，检测圆筒线圈100的温度的工序；控制器23与该工序联动地使泵22工作，向第一空隙40的内部磁轭420的内侧421供给冷却液80，经由狭缝423向发热的圆筒线圈100输送冷却液80的工序；以及调整冷却液80的供给量的工序。
作为本发明的又一个实施方式，另外，如图6所示，控制部20可以包含：线圈温度检测传感器21，其检测圆筒线圈100的温度；电磁阀24，其与线圈温度检测传感器21联动，并从配置于比圆筒线圈100高的位置的冷却液容器81向第一空隙40的内部磁轭420的内侧421供给冷却液80；以及控制器23，其通过对电磁阀24发出开闭指令来调整冷却液80的供给量，本发明的驱动方法包含：线圈温度检测传感器21工作，检测圆筒线圈100的温度的工序；控制器23与该工序联动地使电磁阀24工作，向第一空隙40的内部磁轭420的内侧421供给冷却液80，经由狭缝423向发热的圆筒线圈100输送冷却液80的工序；以及调整冷却液80的供给量的工序。
作为本发明的其他实施方式，进一步，如图5或图6所示，本发明的驱动方法还可以包含：控制部20使循环机构82工作，将冷却液80的气相800以液相80回收至冷却液容器81的工序。
作为本发明的另一个其他实施方式，进一步，本发明的驱动方法可以是驱动轴1000固定于杯型安装部400的中心部440，并与盖型安装部200的中心部240自由旋转地连结的无铁芯旋转电机10的驱动方法。
作为本发明的第三和第四方式中的一个实施方式，优选地，圆筒线圈100是具有由绝缘层覆盖的沿轴向分离的线状部的导电性金属片的层叠体形成为圆筒形的结构、或者是用由绝缘层覆盖的线状导体形成为圆筒形的结构。
作为本发明的第三和第四方式中的其他实施方式，优选地，冷却液80是水、乙醇、氨、液氮、液氦、氟类液体之中的任一种。
本发明的第五方式是为了使图1和图2的无铁芯旋转电机10的示意图和图5和图6的驱动系统1的示意图所示的无铁芯旋转电机10在超过额定的负载下工作的驱动系统1。
其是用于使无铁芯旋转电机10在超过额定的负载下工作的驱动系统1，该无铁芯旋转电机10利用由将能够通电的无铁芯的圆筒线圈100的端面101固定的盖型安装部200构成的定子2、以及由与盖型安装部200自由旋转地对置的圆筒型安装部300在圆筒型安装部300的内周面310配备多个磁铁4的转子3来形成包含气隙的空隙40，驱动系统1由在定子2具有向空隙40供给冷却液80的路径8的无铁芯旋转电机10、与转子3联动地工作的驱动无铁芯旋转电机10的驱动装置30、以及与检测配备于定子2的圆筒线圈100的温度的线圈温度检测传感器21联动地向空隙40供给冷却液80的控制装置20构成。
应予说明，在本发明的驱动系统1中，无铁芯旋转电机10在定子2配备与路径8连通的冷却液容器81，并进一步配备将冷却液容器81与第一空隙40之间连通的循环机构82。
由本发明的第五方式可知，驱动系统1的特征在于，驱动装置30工作且无铁芯旋转电机10在超过额定的负载下工作时，控制装置20工作，向空隙40供给冷却液80，发热的圆筒线圈100将冷却液80气化，利用冷却液80的气化潜热将圆筒线圈100冷却，为了使圆筒线圈100不超过额定运转时的允许上限温度tM，通过调整冷却液80的供给量来使无铁芯旋转电机10在超过额定的负载下工作。
作为本发明的一个实施方式，进一步优选地，在驱动系统1中，在无铁芯旋转电机10在超过额定的负载下工作时，控制装置20工作，通过反复进行为了使圆筒线圈100不超过额定运转时的允许上限温度tM而向空隙40供给冷却液80的动作、以及为了使圆筒线圈100至少不因该动作而低于冷却液80气化的下限温度tN而停止对空隙40供给冷却液80的动作，从而将圆筒线圈100维持在允许上限温度tM与下限温度tN之间的范围。
作为本发明的另一个实施方式，如图5所示，驱动系统1可以构成为，控制装置20包含：泵22，其供给冷却液80；以及控制器23，其通过对泵22发出开闭指令来调整冷却液80的供给量，控制器2使泵22与线圈温度检测传感器21联动地工作，向空隙40供给冷却液80并且调整冷却液80的供给量。
作为本发明的又一个实施方式，如图6所示，驱动系统1可以构成为，控制装置20包含：电磁阀24，其供给冷却液80；以及控制器23，其通过对电磁阀24发出开闭指令来调整冷却液80的供给量，电磁阀24与线圈温度检测传感器21联动地工作，从配置于比圆筒线圈100高的位置的冷却液容器81向空隙40供给冷却液80，并且调整冷却液80的供给量。
作为本发明的其他实施方式，进一步，如图5或图6所示，驱动系统1可以构成为，控制装置20使循环机构82工作，将冷却液80的气相800以液相80回收至冷却液容器81。
作为本发明的另一个其他实施方式，进一步，由无铁芯旋转电机10构成的驱动系统1可以构成为，驱动轴1000固定于圆筒型安装部300的中心部340，并与盖型安装部200的中心部240自由旋转地连结。
本发明的第六方式是图3和图4的无铁芯旋转电机10的示意图和图5和图6的驱动系统1的示意图所示的、将无铁芯旋转电机10用于在超过额定的负载下工作的驱动系统1。
其利用由将能够通电的无铁芯的圆筒线圈100的一个端面101固定的盖型安装部200构成的定子2、以及由与盖型安装部200自由旋转地对置的杯型安装部400构成的转子3来形成包含气隙的第一空隙40，构成转子3的杯型安装部400的一方开放，另一方具有封闭的底部410，在底部410将同心圆的内部磁轭420和外部磁轭430一体化，在内部磁轭420的外周面422和/或外部磁轭430的内周面431，相互沿周向空出间隙41地配备多个磁铁4，在与间隙41对应的内部磁轭420的位置设置有贯通内部磁轭420的狭缝423。
进一步，驱动系统1由无铁芯旋转电机10、驱动装置30、控制装置20构成，用于使无铁芯旋转电机10在超过额定的负载下工作，在无铁芯旋转电机10中，将圆筒线圈100的另一个端面102在与杯型安装部400的底部410之间的留出间隙411的方式将圆筒线圈100悬浮地配置于第一空隙40，在杯型安装部400的一个端面401与盖型安装部200之间且在圆筒线圈100的内周侧110形成第二空隙50，在圆筒线圈100的外周侧120形成第三空隙60，在定子2具有向第一空隙40供给冷却液80的路径8，驱动装置30驱动与转子3联动地工作的无铁芯旋转电机10，控制装置20与配备于定子2的线圈温度检测传感器21联动地向第一空隙40供给冷却液80。
应予说明，在本发明的驱动系统1中，无铁芯旋转电机10在定子2可以配备与路径8连通的冷却液容器81，并且可以配备将冷却液容器81与第一空隙40之间连通的循环机构82。
由本发明的第六方式可知，在驱动系统1中，在驱动装置30工作且无铁芯旋转电机10在超过额定的负载下工作时，控制装置20工作，向第一空隙40的内部磁轭420的内侧421供给冷却液80，发热的圆筒线圈100将经由狭缝423向圆筒线圈100输送的冷却液80气化，并利用冷却液80的气化潜热将圆筒线圈100冷却，为了使圆筒线圈100不超过额定运转时的允许上限温度tM，调整冷却液80的供给量。
作为本发明的一个实施方式，进一步优选地，在驱动系统1中，在无铁芯旋转电机10在超过额定的负载下工作时，控制装置20工作，反复进行为了使圆筒线圈100不超过额定运转时的允许上限温度tM而向第一空隙40的内部磁轭420的内侧421供给冷却液80的动作、以及为了使圆筒线圈100至少不因该动作而低于冷却液80气化的下限温度tN而停止对第一空隙40供给冷却液80，从而将圆筒线圈100维持在允许上限温度tM与下限温度tN之间的范围。
作为本发明的另一个实施方式，如图5所示，驱动系统1可以构成为，控制装置20包含：泵22，其向第一空隙40的内部磁轭420的内侧421供给冷却液80；以及控制器23，其通过对泵22发出开闭指令来调整冷却液80的供给量，控制器23与线圈温度检测传感器21联动地使泵22工作，向第一空隙40的内部磁轭420的内侧421供给冷却液80，经由狭缝423向发热的圆筒线圈100输送冷却液80并且调整冷却液80的供给量。
作为本发明的又一个实施方式，如图6所示，驱动系统1可以构成为，控制装置20包含：电磁阀24，其向第一空隙40的内部磁轭420的内侧421供给冷却液80；以及控制器23，其通过对电磁阀24发出开闭指令来调整冷却液80的供给量，控制器23与线圈温度检测传感器21联动地使电磁阀24工作，从配置于比圆筒线圈100高的位置的冷却液容器81向第一空隙40的内部磁轭420的内侧421供给冷却液80，经由狭缝423向发热的圆筒线圈100输送冷却液80并且调整冷却液80的供给量。
作为本发明的其他实施方式，进一步，如图5或图6所示，驱动系统1可以构成为，控制装置20使循环机构82工作，将冷却液80的气相800以液相80回收至冷却液容器81。
作为本发明的另一个其他实施方式，驱动系统1可以构成为，无铁芯旋转电机10配备为驱动轴1000固定于杯型安装部400的中心部440，并与盖型安装部200的中心部240自由旋转地连结。
在本发明的驱动系统1中，无铁芯旋转电机10的圆筒线圈100是具有由绝缘层覆盖的沿长边方向分离的线状部的导电性金属片的层叠体形成为圆筒形的结构、或者是用由绝缘层覆盖的线状导体形成为圆筒形的结构。
在本发明的驱动系统1中，优选地，冷却液80是水、乙醇、氨、液氮、液氦、氟类液体之中的任一种。
附图说明
图1是本发明的实施方式的、在由包含圆筒线圈的盖型安装部构成的定子上具备由自由旋转地对置的圆筒型安装部构成的转子的无铁芯旋转电机的截面示意图。
图2是将图1所示的无铁芯旋转电机的一部分剖切的立体图。
图3是本发明的其他实施方式的、在由包含圆筒线圈的盖型安装部构成的定子上具备由自由旋转地对置的杯型安装部构成的转子的无铁芯旋转电机的截面示意图。
图4是将图3所示的无铁芯旋转电机的一部分剖切的立体图。
图5是表示包含对图1或图3所示的无铁芯旋转电机的定子相关联地配备的泵的冷却液的流量进行控制的控制部或控制装置，以及与转子相关联地配备的驱动部或驱动装置的无铁芯旋转电机及其驱动方法、以及包含该无铁芯旋转电机的驱动系统的示意图。
图6是表示包含对图1或图3所示的无铁芯旋转电机的定子相关联地配备的电磁阀的冷却液的流量进行控制的控制部或控制装置，以及与转子相关联地配备的驱动部或驱动装置的无铁芯旋转电机及其驱动方法、以及包含该无铁芯旋转电机的驱动系统的示意图。
图7是在由包含圆筒线圈的盖型安装部构成的定子上具备由自由旋转地对置的杯型安装部构成的转子的无铁芯旋转电机的被测定电机(CP50)的驱动试验的概要图。
图8是表示图7所示的被测定电机(CP50)的尺寸的详细图。
图9是将被测定电机(CP50)的施加电压设定为24V，不向圆筒线圈供给冷却液(纯水)地使被测定电机(CP50)工作，将不超过圆筒线圈允许的上限温度tM(＝130℃)的转矩设为被测定电机(CP50)的额定转矩的情况下的时间(秒)与负载转矩和圆筒线圈的温度t的变动距离起动开始720秒(12分钟)之间摘录的图。
图10是利用借由图7所示的转矩传感器的发电机的可变负载使被测定电机(CP50)的负载增大，在不超过允许上限温度tM且不低于冷却液(纯水)气化的下限温度tN的状态下使控制时的圆筒线圈的最大温度tc1与控制时的圆筒线圈的最小温度tc2的温度差Δt变小的方式工作，并测定将施加电压设定为24V时的最大转矩与冷却液流量的冷却液供给的控制流程。
图11是表示在使被测定电机(CP50)在超过额定转矩的负载转矩T(T1＝0.33Nm、T2＝0.36Nm、T3＝0.39Nm、T4＝0.42Nm)下分别驱动时的电流(Arms)、转速(rpm)、输出(W)、泵搬运量(ml/min)、10分钟内的泵工作时间合计(sec)、10分钟内的制冷剂(纯水)量(ml)的表格。
图12是表示相对于图11的表格中的负载转矩T的电流(Arms)和10分钟内的制冷剂(纯水)量(ml)的图表。
图13表示在负载转矩T＝0.33Nm的情况下，圆筒线圈温度t、泵的on/off的随时间的变动、以及距离起动180～360秒钟的圆筒线圈温度t、泵的on/off的脉冲变动。
图14表示在负载转矩T＝0.36Nm的情况下，圆筒线圈温度t、泵的on/off的随时间的变动、以及距离起动180～360秒钟的圆筒线圈温度t、泵的on/off的脉冲变动。
图15表示在负载转矩T＝0.39Nm的情况下，圆筒线圈温度t、泵的on/off的随时间的变动、以及距离起动180～360秒钟的圆筒线圈温度t、泵的on/off的脉冲变动。
图16表示在负载转矩T＝0.42Nm的情况下，圆筒线圈温度t、泵的on/off的随时间的变动、以及距离起动180～360秒钟的圆筒线圈温度t、泵的on/off的脉冲变动。
图17表示在负载转矩为T1＝0.33Nm(300秒)T4＝0.42Nm(300秒)T1＝0.33Nm(120秒)的情况下的圆筒线圈温度t、泵的on/off的脉冲变动、距离起动180～420秒钟的线圈温度t、泵的on/off的脉冲变动。
图18表示将使图17所示的负载转矩变化的测定电机(CP50)以冷却液的供给开始温度tL1＝110℃(在超过该温度的温度t下供给冷却液)、冷却液的停止温度tL2＝90℃(在低于该温度的温度t下停止供给冷却液)的方式设定时的温度t、泵的on/off的脉冲变动、距离起动180～420秒钟的线圈温度t、泵的on/off的脉冲变动。
图19是代表性的冷却液的融点℃、沸点℃、气化热kJ/kg的一览表。
图20表示在使用被测定电机(CP50)的驱动试验中，在负载转矩T＝0.317Nm下无氟类制冷剂冷却和有氟类制冷剂冷却的情况下的圆筒线圈的温度t的变动。
图21(参考图)是具有仅向无铁芯旋转电机的第二空隙供给冷却液的结构的无铁芯旋转电机。
符号说明
1：驱动系统
2：定子(固定子)
3：转子(旋转子)
4：磁铁
8：供给冷却液的路径
10：无铁芯旋转电机或无铁芯电机
20：控制部或控制装置
21：线圈温度检测传感器
22：泵
23：控制器
24：电磁阀
25：温度和/或电压记录装置
26：冷却液流量可变装置
30：驱动部或驱动装置
31：电力计
32：发电机
33：可变负载
34：转矩传感器
35：转矩计
40：包含气隙的空隙或第一空隙
41：磁铁相互的间隙
50：第二空隙
60：第三空隙
80：冷却液或液相
800：冷却液的气相
81：冷却液容器
82：循环机构或循环搬运管路
100：圆筒线圈
101：圆筒线圈的一个端面
102：圆筒线圈的另一个端面
110：圆筒线圈的内周侧
120：圆筒线圈的外周侧
200：构成定子2的盖型安装部
240：盖型安装部的中心部
300：构成转子3的圆筒型安装部
310：圆筒型安装部的内周面
340：圆筒型安装部的中心部
400：构成转子3的杯型安装部
401：杯型安装部的一个端面
410：杯型安装部的底部
420：构成杯型安装部400的内部磁轭
421：内部磁轭420的内侧
422：内部磁轭420的外周面
423：贯通内部磁轭420的狭缝
430：构成杯型安装部400的外部磁轭
431：外部磁轭的外周面
1000：驱动轴
具体实施方式
本发明人已验证：在连续地对无铁芯电机(CP50)施加超过额定转矩T0＝0.28Nm的负载的同时，能够完全地控制电枢线圈即圆筒线圈的温度，由此，无铁芯电机(CP50)能够连续运转。
本发明的具备包含圆筒线圈100的定子2的无铁芯旋转电机10(以下，称为“无铁芯电机10”)的基本结构的特征是，首先，作为一端固定于定子2的电枢线圈，使用圆筒线圈100，所述圆筒线圈100由具有被绝缘层覆盖的沿长边方向分离的线状部的导电性金属片的层叠体或被绝缘层覆盖的线状导体成型为圆筒形。所述圆筒线圈100是能够通电的无铁芯的圆筒线圈，优选是由2层或4层构成的厚度为5mm以下的具有一定的刚性的圆筒线圈。
基本结构的第二个特征是，无铁芯电机10具有如下结构：利用构成定子2的盖型安装部200的内周面来封闭圆筒线圈100的一个端面，将圆筒线圈100的开放的另一个端面以悬浮的状态插入配置于由磁性体构成的转子3的圆筒型安装部300或杯型安装部400的底部和配备有多个磁铁(永磁)4的圆筒型安装部300的内周面或杯型安装部400的外部磁轭430而形成磁场的包含气隙的空隙或第一空隙40。
这样，通过向由圆筒线圈100的内表面或杯型安装部400构成的转子3的内部磁轭420的内侧送入冷却液80，从而冷却液80在通过形成有磁场的气隙时发热的圆筒线圈100的内表面被气化。由此，圆筒线圈100利用气化潜热而内表面被冷却，包含外面的整个圆筒线圈瞬间地通过热传递被冷却。这是本发明的无铁芯电机的冷却结构的特征之一。
基本结构的第三个特征是，将以超过额定的负载使无铁芯电机10工作时进行工作的控制部或控制装置20与定子2关联地配置，其包含检测工作中的圆筒线圈100的温度上升的线圈温度检测传感器21。其特征是，为了使圆筒线圈100不超过额定运转时的允许上限温度tM，控制部或控制装置20与线圈温度检测传感器21联动地调整冷却液80的供给量。由此，无铁芯电机10实现以超过额定的负载连续工作。在本发明的无铁芯电机10中，如图13至图18和图20所示，进行了假设各种过载状态的驱动试验。
图7是基于无铁芯旋转电机10的一个实施方式的被测定电机(CP50)的驱动试验装置的概要图，无铁芯旋转电机10具备由杯型安装部400构成的转子3，所述杯型安装部400与由包含圆筒线圈100的盖型安装部200构成的定子2自由旋转地对置。图8是被测定电机(CP50)的实测结构的详细图。
由图7可知，将发电机32(m-link CPH80-E)经由连接转矩计35(UNIPULSE TM301)的转矩传感器34(UNIPULSE UTM II-5Nm)与被测定电机(CP50)即无铁芯电机10的直径Φ＝6mm的输出轴1000连结。用可变负载33(m-link VL300)来消耗发电机32所发出的电力，来对无铁芯电机10施加任意的负载并驱动。无铁芯电机10的电流通过在驱动部或驱动装置30(三相PWM方式m-link MLD750-ST)与无铁芯电机10之间插入电力计31(HIOKI PW3336)来测定。可以利用电力计31来测定电流I(A)、电压V(V)、电功率Pi(W)。
接下来，包含CPU的控制部或控制装置20(m-link TH300)经由装置(GRAPHTEC GL-100)而被输入温度t和电压，所述装置(GRAPHTEC GL-100)记录由设置于圆筒线圈100的线圈温度检测传感器21得到的温度t和电压。控制部或控制装置20在适当设定的温度t下使冷却液供给泵22(NITTO UPS-112)工作，并进一步停止动作，从冷却液容器81向无铁芯电机10的第一空隙40供给冷却液80。冷却液80的流量通过利用与控制部或控制装置20相关联地配备的制冷剂流量可变装置26(TOKYO-RIKOSHA TYPE RSA-5)改变冷却液供给泵22的驱动电压来调整。无铁芯电机10还设置有包含管路82的路径8，并且在转子3的内部磁轭420沿轴向设置有多个狭缝423。
对图8所示的被测定电机即无铁芯电机10的尺寸进行概要说明。与定子2连结固定且与转子3自由旋转地连结的输出轴的轴向的长度是L＝81.7mm。定子2的矩形底部的一边是x＝50mm，转子3的外部磁轭的外径是Φ＝46.3mm，内径是Φ＝40mm，厚度是Δ＝3.15mm。转子轴部的直径是Φ＝22.5mm，这相当于内部磁轭420的内径Φ。外径是Φ＝27.5mm，厚度是Δ＝2.5mm。配备于外部磁轭430的内表面的4个磁铁4的厚度是Δ＝3.5mm。由内部磁轭420和外部磁轭430形成的气隙的宽度是Ψ＝2.75mm，以悬浮的状态配备于气隙的圆筒线圈100的厚度是Δ＝1.50mm。
使用被测定电机(CP50)即无铁芯电机10的驱动试验是为了验证在圆筒线圈100喷洒作为直接冷却液的纯水80，用纯水80的气化潜热来冷却发热的圆筒线圈100的作用效果、以及通过该冷却作用，无铁芯电机10在超过额定的负载条件下能够连续运转。
无铁芯电机10的试验步骤如下。对于图7所示的驱动部或驱动装置30(三相PWM方式m-link MLD750-ST)(以下称为“驱动装置30”)，将施加电压设定为电压V0＝24(V)。虽然也可以将电压V0设定为比24(V)高的36(V)或48(V)并在相同的工作量下进行试验，但当然，在各个情况下会有不同的结果。
接下来，用发电机32的可变负载33使施加于无铁芯电机10的负载转矩T增大。与负载转矩T的设定相匹配地，冷却液(纯水)80的流量通过利用与控制部或控制装置20(以下称为“控制装置20”)相关联地配备的冷却液流量可变装置26改变冷却液供给泵22的驱动电压来调整。无铁芯电机10中所使用的圆筒线圈100的允许上限温度是130℃。因此，在不超过tM＝130℃且不低于冷却液(纯水)的气化的下限温度tN的状态下，为了使控制时的圆筒线圈的最大温度tc1与控制时的圆筒线圈的最小温度tc2的温度差Δt变小而进行调整，并测定此时的负载转矩T和冷却液(纯水)80的流量。
图10是用于利用借由图7所示的转矩传感器34的发电机32的可变负载33使无铁芯电机(CP50)10的负载增大，为了在不超过允许上限温度tM＝130℃且不低于冷却液(纯水)气化的下限温度tN的状态下使控制时的圆筒线圈的最大温度tc1与控制时的圆筒线圈的最小温度tc2的温度差Δt变小而工作的流程。
由图10可知，读取线圈温度检测传感器21(第一读取)，圆筒线圈100的温度tL1＝123℃，在以超过该温度的温度t下供给冷却液的情况下使冷却液供给泵22工作。进一步，读取线圈温度检测传感器21(第二读取)，利用气化潜热将发热的圆筒线圈100冷却，温度t是tL2＝122℃，在以低于该温度的温度t下停止供给冷却液的情况下停止冷却液供给泵22。在此期间，在圆筒线圈的温度t未达到这些设定温度时反复进行线圈温度检测传感器21的第一读取和第二读取。
这样，测定将对无铁芯电机10的驱动装置30的施加电压设定为24V时的最大转矩TM，并测定此时的冷却液(纯水)80的每分钟的流量LM。冷却液供给泵22是工作条件如下。
(1)冷却开始温度tL1＝123℃(第一读取)
(2)冷却停止温度tL2＝122℃(第二读取)
在以(1)和(2)的读取来切换冷却液供给泵22，使无铁芯电机10工作时，转矩TM＝0.42Nm，流量LM＝1.141ml/min。
最大转矩TM和最大流量LM的技术依据是如果转矩T超过0.42Nm而工作，则冷却液80的流量也增大。然而，确认了伴随着冷却液80的增大，冷却液80不在圆筒线圈100气化而是保持雾状(液相)地向无铁芯电机10的外部放出。因此，转矩TM＝0.42Nm是无铁芯电机10能够在超过额定转矩T0＝0.28Nm的负载下连续运转的极限转矩。
图9表示不向圆筒线圈100供给作为冷却液的纯水80，圆筒线圈100在不超过允许限温度tM＝130℃的条件下能够连续运转的转矩。在无铁芯电机10在负载转矩T0＝0.28Nm下连续运转时，由图9可知，圆筒线圈100的温度在50秒时达到100℃，在300秒(5分钟)时超过120℃。在720秒(12分钟)时达到127℃，然后，在允许上限温度tM＝130℃以下达到温度平衡。简而言之，图9表示不供给冷却液时能够连续运转的额定转矩是T0＝0.28Nm。
然后，对将向驱动装置30的施加电压设定为24V时的无铁芯电机10施加超过额定转矩T0的负载转矩T。这样，由图12可知，电流与负载转矩T的增大成比例地增加，由于伴随于此的圆筒线圈100的发热，冷却液(纯水)80的供给量增加。由此，能够验证：正确地控制驱动系统1的结果是能够进行过载状态下的连续运转。
具体来说，将无铁芯电机10在超过额定转矩T0的负载下连续运转的负载转矩T设定为T1＝0.33Nm、T2＝0.36Nm、T3＝0.39Nm、T4＝TM＝0.42Nm，并且以在从T4＝0.42Nm较低地设定到T1＝0.33Nm之后再次回到T4＝0.42Nm的方式设定的5种情况下使无铁芯电机10工作。
无铁芯电机10的控制装置20以在温度t超过冷却开始温度tL1＝123℃(第一读取)下供给冷却液，在温度t低于冷却停止温度tL2＝122℃(第二读取)下停止供给冷却液的方式切换冷却液供给泵22，在不超过圆筒线圈100的允许上限温度tM＝130℃且不低于冷却液(纯水)的气化的下限温度tN的状态下，以控制时的圆筒线圈的最大温度tc1与控制时的圆筒线圈的最小温度tc2的温度差Δt变小的方式进行控制，从而在超过额定转矩T0的任一设定转矩下，都能够进行正常的连续运转。
冷却液供给泵22的工作条件设为冷却开始(第一读取)温度tL1＝123℃。这是保证冷却开始时的过调所造成的温度上升量，不超过圆筒线圈100的允许上限温度tM＝130℃的设定值。另外，设定冷却停止(第二读取)温度tL2＝122℃。这是保证冷却停止时的过调所造成的温度下降量，并且通过使与冷却开始(第一读取)温度tL1＝123℃之间的迟滞为1℃从而防止外来噪声等所造成的误动作，使系统稳定工作的设定值。利用该工作条件使控制时的圆筒线圈的最大温度tc1与控制时的圆筒线圈的最小温度tc2的温度差Δt变小，能够减轻热冲击所造成的对圆筒线圈的压力，使圆筒线圈的电气电阻值变化变小。
以下，对在同一设备、同一控制条件下改变负载转矩T而确认到的结果进行说明。各个结果如图13～图17所示。
图13是发电机32的可变负载33设定为负载转矩T1＝0.33Nm的无铁芯电机10的驱动试验的结果。如图13(a)可知，在无铁芯电机10工作试验过程中，以转矩T1维持为0.33Nm的状态，以利用冷却液供给泵22的on/off的脉冲动作将圆筒线圈100维持在一定的温度区域的方式使无铁芯电机10工作。更详细地说，圆筒线圈100的温度t在无铁芯电机10起动后在100秒左右时超过冷却开始温度(tL1＝123℃)。此时，经由贯通内部磁轭的狭缝而向圆筒线圈直接供给冷却液(纯水)80。然后，利用气化潜热将圆筒线圈100冷却，在低于冷却停止温度(tL2＝122℃)时，停止供给冷却液(纯水)80。通过反复进行这些脉冲动作，圆筒线圈的温度t在一定的温度区域内即在从111℃到125℃的范围内变动。图13(a)是将连续运转试验中的无铁芯电机10从起动开始到720秒(12分钟)时摘录的图，可以确认，在经过720秒(12分钟)后也以大致同样的方式变动。
图13(b)是将冷却开始后的、从距离起动时180秒(3分钟)到360秒(6分钟)这3分钟的圆筒线圈100的温度波形放大的图。由图可以容易地判断是急速冷却的状态。在超过第一读取温度tL1即123℃的温度t下供给冷却液80并开始冷却后，过调所造成的上升后的温度在2℃以内左右之后立即反转。反转后的第二读取温度tL2为122℃，在低于该温度的温度t下，即使停止供给冷却液80，由于过调而下降后的温度下降11至7℃左右。具体来说，设定为负载转矩T1＝0.33Nm的控制时的圆筒线圈的最大温度tc1＝125℃，最小温度tc2＝111℃，Δt＝14℃。因此，可以确认：在不超过圆筒线圈100的允许上限温度tM＝130℃且不低于冷却液(纯水)气化的下限温度tN的状态下，通过以圆筒线圈100在控制时的圆筒线圈的最大温度tc1与最小温度tc2之差Δt变小的方式进行控制，从而能够进行正常的连续运转。
图14是发电机32的可变负载33设定为负载转矩T2＝0.36Nm的无铁芯电机10的驱动试验的结果。如图14(a)可知，在无铁芯电机10工作试验过程中，以转矩T1维持为0.36Nm的状态，以利用冷却液供给泵22的on/off的脉冲动作将圆筒线圈100维持在一定的温度区域的方式使无铁芯电机10工作。圆筒线圈100的温度t在无铁芯电机10起动后在90秒左右时超过冷却开始温度(tL1＝123℃)。此时，向圆筒线圈直接供给冷却液(纯水)80。然后，利用气化潜热将圆筒线圈100冷却，在低于冷却停止温度(tL2＝122℃)时，停止供给冷却液(纯水)80。通过反复进行这些脉冲动作，圆筒线圈的温度t在一定的温度区域内即在从113℃到128℃的范围内变动。图14(a)是将连续运转试验中的无铁芯电机10从起动开始到720秒(12分钟)时摘录的图，可以确认，在经过720秒(12分钟)后也以大致同样的方式变动。
在无铁芯电机10工作试验过程中，距离冷却液供给开始10分钟的泵工作时间的合计在转矩T1的情况下是56秒钟，在转矩T2的情况下是85.5秒钟。其间的冷却液的供给量在转矩T1的情况下是3.62ml，而在转矩T2的情况下是5.53ml，是转矩T1的情况下的1.5倍(图11、图12)。
图14(b)是将冷却开始后的、从距离起动时180秒(3分钟)到360秒(6分钟)这3分钟的圆筒线圈100的温度波形放大的图。由图可以容易地判断是急速冷却的状态。在超过第一读取温度tL1即123℃的温度t下供给冷却液80并开始冷却后，过调所造成的温度上升以5℃左右反转。反转后的第二读取温度tL2为122℃，在低于该温度的温度t下，即使停止供给冷却液80，由于过调而下降后的温度下降9至5℃左右。具体来说，设定为负载转矩T2＝0.36Nm的控制时的圆筒线圈的最大温度tc1＝128℃，最小温度tc2＝113℃，Δt＝15℃。与转矩T1＝0.33Nm时相比脉冲间隔变短。在该情况下，也可以确认：在不超过圆筒线圈100的允许上限温度tM＝130℃且不低于冷却液(纯水)气化的下限温度tN的状态下，通过以圆筒线圈100在控制时的圆筒线圈的最大温度tc1与最小温度tc2之差Δt变小的方式进行控制，从而能够进行正常的连续运转。
图15是发电机32的可变负载33设定为负载转矩T3＝0.39Nm的无铁芯电机10的驱动试验的结果。如图15(a)可知，在无铁芯电机10工作试验过程中，以转矩T1维持为0.39Nm的状态，以利用冷却液供给泵22的on/off的脉冲动作将圆筒线圈100维持在一定的温度区域的方式使无铁芯电机10工作。圆筒线圈100的温度t在无铁芯电机10起动后在50秒左右时超过冷却开始温度(tL1＝123℃)。此时，向圆筒线圈直接供给冷却液(纯水)80。然后，利用气化潜热将圆筒线圈100冷却，在低于冷却停止温度(tL2＝122℃)时，停止供给冷却液(纯水)80。通过反复进行这些脉冲动作，圆筒线圈的温度t在一定的温度区域内即在从109℃到128℃的范围内变动。图15(a)是将连续运转试验中的无铁芯电机10从起动开始到720秒(12分钟)时摘录的图，可以确认，在经过720秒(12分钟)后也以大致同样的方式变动。
在无铁芯电机10工作试验过程中，距离冷却液供给开始10分钟的泵工作时间的合计在转矩T1的情况下是56秒钟，在转矩T3的情况下是128秒钟。其间的冷却液的供给量在转矩T1的情况下是3.62ml，而在转矩T3的情况下是8.28ml，是转矩T1的情况下的2.3倍(图11、图12)。
图15(b)是将冷却开始后的、从距离起动时180秒(3分钟)到360秒(6分钟)这3分钟的圆筒线圈100的温度波形放大的图。由图可以容易地判断是急速冷却的状态。在超过第一读取温度tL1即123℃的温度t下供给冷却液80并开始冷却后，过调所造成的温度上升以5℃左右反转。反转后的第二读取温度tL2为122℃，在低于该温度的温度t下，即使停止供给冷却液80，由于过调而下降后的温度下降13至5℃左右。具体来说，设定为负载转矩T3＝0.39Nm的控制时的圆筒线圈的最大温度tc1＝128℃，最小温度tc2＝109℃，Δt＝19℃。与转矩T2＝0.36Nm时相比脉冲间隔变短。在该情况下，也可以确认：在不超过圆筒线圈100的允许上限温度tM＝130℃且不低于冷却液(纯水)气化的下限温度tN的状态下，通过以圆筒线圈100在控制时的圆筒线圈的最大温度tc1与最小温度tc2之差Δt变小的方式进行控制，从而能够进行正常的连续运转。
图16是发电机32的可变负载33设定为负载转矩T4＝0.42Nm的无铁芯电机10的驱动试验的结果。如图16(a)可知，在无铁芯电机10工作试验过程中，以转矩T1维持为0.42Nm的状态，以利用冷却液供给泵22的on/off的脉冲动作将圆筒线圈100维持在一定的温度区域的方式使无铁芯电机10工作。圆筒线圈100的温度t在无铁芯电机10起动后在40秒左右时超过冷却开始温度(tL1＝123℃)。此时，向圆筒线圈直接供给冷却液(纯水)80。然后，利用气化潜热将圆筒线圈100冷却，在低于冷却停止温度(tL2＝122℃)时，停止供给冷却液(纯水)80。通过反复进行这些脉冲动作，圆筒线圈的温度t在一定的温度区域内即在从107℃到127℃的范围内变动。图16(a)是将连续运转试验中的无铁芯电机10从起动开始到720秒(12分钟)时摘录的图，可以确认，在经过720秒(12分钟)后也以大致同样的方式变动。
在无铁芯电机10工作试验过程中，距离冷却液供给开始10分钟的泵工作时间的合计在转矩T1的情况下是56秒钟，在转矩T4的情况下是176.5秒钟。其间的冷却液的供给量在转矩T1的情况下是3.62ml，而在转矩T4的情况下是11.41ml，是转矩T1的情况下的3.2倍(图11、图12)。
图16(b)是将冷却开始后的、从距离起动时180秒(3分钟)到360秒(6分钟)这3分钟的圆筒线圈100的温度波形放大的图。由图可以容易地判断是急速冷却的状态。在超过第一读取温度tL1即123℃的温度t下供给冷却液80并开始冷却后，过调所造成的温度上升以4℃左右反转。反转后的第二读取温度tL2为122℃，在低于该温度的温度t下，即使停止供给冷却液80，由于过调而下降后的温度下降15至7℃左右。具体来说，设定为负载转矩T4＝0.42Nm的控制时的圆筒线圈的最大温度tc1＝127℃，最小温度tc2＝107℃，Δt＝20℃。与转矩T3＝0.39Nm时相比脉冲间隔变短。在该情况下，也可以确认：在不超过圆筒线圈100的允许上限温度tM＝130℃且不低于冷却液(纯水)气化的下限温度tN的状态下，通过以圆筒线圈100在控制时的圆筒线圈的最大温度tc1与最小温度tc2之差Δt变小的方式进行控制，从而能够进行正常的连续运转。
由图13～图16可确认，对无铁芯电机10连续地施加超过额定转矩T0＝0.28Nm的负载转矩T1～T4(0.33～0.42Nm)并且控制圆筒线圈100的温度，由此，无铁芯电机10能够连续运转。根据该试验结果，在T1～T4的任一情况下，圆筒线圈100将被供给的冷却液(纯水)80气化，利用该气化潜热，在不超过圆筒线圈100的允许上限温度tM且不低于冷却液(纯水)气化的下限温度tN的状态下，通过以圆筒线圈100的最大温度tc1与最小温度tc2之差Δt变小的方式控制圆筒线圈100的温度，从而无铁芯电机10能够进行正常的连续运转。
可以验证：对于4种情况的过载状态下的无铁芯电机10而言，通过调整向圆筒线圈100的冷却液(纯水)80的供给量，如最大温度tc1＝125℃、最小温度tc2＝111℃、Δt＝14℃(T1)、最大温度tc1＝128℃、最小温度tc2＝113℃、Δt＝15℃(T2)、最大温度tc1＝128℃、最小温度tc2＝109℃、Δt＝19℃(T3)、最大温度tc1＝127℃、最小温度tc2＝107℃、Δt＝20℃(T4)那样，能够在将圆筒线圈100完全地控制在适当温度范围的状态下连续运转。
为了加强4中情况的过载状态下的无铁芯电机10的驱动试验的检证而进行了进一步的驱动试验。该驱动试验是将通过发电机32的可变负载33设定的负载转矩设定为T1＝0.33Nm，驱动至距离无铁芯电机10的起动300秒(5分钟)为止，在接下来的300秒至600秒(接下来的5分钟)之间，将负载转矩设定为T4＝0.42Nm并驱动无铁芯电机10，在接下来的600秒至720秒(接下来的2分钟)之间，将负载转矩再次设定为T1＝0.33Nm来驱动无铁芯电机10的试验。
图17是以在转矩T1下5分钟、在转矩T4下5分钟、进一步再次在转矩T1下2分钟的方式连续地驱动无铁芯电机10的试验结果。由图17(a)可知，在无铁芯电机10的工作试验过程中，在将负载转矩设定为T1＝0.33Nm驱动至距离无铁芯电机10的起动300秒(5分钟)为止，在接下来的300秒至600秒(接下来的5分钟)之间将负载转矩设定为T4＝0.42Nm的条件下，通过反复进行冷却液供给泵22的on/off的脉冲动作，圆筒线圈的温度t在一定的温度区域即从109℃至126℃的范围内变动。图17(a)是连续运转试验中的距离无铁芯电机10起动开始720秒(12分钟)之间摘录的图，可以确认，在经过720秒(12分钟)后，在同样的负载变动下也大致同样地变动。
冷却液供给泵22的工作条件与之前的情况相同，是超过冷却开始(第一读取)温度tL1＝123℃时。此时，向圆筒线圈直接供给冷却液(纯水)80。接下来，利用气化潜热冷却圆筒线圈100，在低于冷却停止(第二读取)温度tL2＝122℃时，停止供给冷却液(纯水)80。
图17(b)是使负载转矩瞬间地从T1＝0.33Nm变化为T4＝0.42Nm的部分的详细情况。具体来说，是将从距离起动时180秒(3分钟)至420秒(7分钟)这4分钟内的圆筒线圈100的温度波形放大的图。更详细来说，由于从180秒(3分钟)至300秒(5分钟)的负载转矩T1是0.33Nm，因此，由图可以容易地判断急速冷却和缓慢的温度上升。第一读取温度tL1是123℃，在超过该温度的温度t下供给冷却液80而开始冷却后，温度上升以1℃以内左右反转。反转后的第二读取温度tL2为122℃，在低于该温度的温度t下，即使停止供给冷却液80，由于过调而下降后的温度下降11至7℃左右。具体来说，设定为负载转矩T1＝0.33Nm的距离起动时180秒(3分钟)至300秒(5分钟)的2分钟内的圆筒线圈的最大温度tc1＝124℃、最小温度tc2＝111℃、Δt＝13℃，与图13的结果的最大温度tc1＝125℃、最小温度tc2＝111℃、Δt＝14℃基本一致。
由于从300秒(5分钟)至420秒(7分钟)之间的负载转矩T4是0.42Nm，因此，由图可以容易地判断温度的急速冷却和急速上升。第一读取温度tL1是123℃，在超过该温度的温度t下供给冷却液80而开始冷却后，温度上升以4℃左右反转。反转后的第二读取温度tL2为122℃，在低于该温度的温度t下，即使停止供给冷却液80，由于过调而下降后的温度下降13至10℃左右。具体来说，设定为负载转矩T4＝0.42Nm的从300秒(5分钟)至420秒(7分钟)之间这2分钟的圆筒线圈的最大温度tc1＝126℃、最小温度tc2＝109℃、Δt＝17℃，与图16的结果的最大温度tc1＝127℃、最小温度tc2＝108℃、Δt＝19℃基本一致。由此，能够确认：在无铁芯电机10工作过程中，在以转矩0.42Nm为上限的负载变动下，也能够实现正确控制的连续运转。
图18是以与图17所示的负载转矩同一条件使圆筒线圈100的冷却开始温度tL1和冷却停止温度tL2变化时的实验结果。是使无铁芯电机10起动，将圆筒线圈100为tL1＝110℃时设定为冷却开始温度，进一步将tL2＝90℃时设定为冷却停止温度，以在转矩T1下5分钟、在转矩T4下5分钟、再次在转矩T1下2分钟的方式连续地驱动无铁芯电机10的试验结果。能够确认：在改变冷却开始温度的tL1和冷却停止温度的tL2的设定值的情况下，驱动系统1也正常工作。
以上的驱动试验是使用图19的表中记载的气化热2257kJ/kg的纯水作为冷却液而进行的。图19是包含纯水80的冷却液的融点℃、沸点℃、气化热kJ/kg的一览表。这里，作为冷却液80，使用融点-123℃、沸点34℃、气化热142kJ/kg的氟类液体，用设定为负载转矩T＝0.317Nm的无铁芯电机10进行了无制冷剂的情况下和有制冷剂的情况下的驱动试验。
图20表示使用氟类制冷剂作为冷却液80，将冷却液供给泵22的工作条件设定为冷却开始温度tL1＝54℃(第一读取)和冷却停止温度tL2＝52℃(第二读取)，向圆筒线圈100进行供给并驱动的情况下、以及不进行供给的情况下的驱动试验中的圆筒线圈100的温度t的变动。根据该驱动试验，可以确认：在工作的无铁芯电机10中，在供给氟类冷却液80的情况下，能够使圆筒线圈100在50℃～60℃之间进行变动，另一方面，在不供给氟类冷却液80的情况下，圆筒线圈100在10分钟左右超过130℃。
驱动试验的结果是，用氟类冷却液80向圆筒线圈100供给，利用由圆筒线圈100气化的气化潜热而进行的对圆筒线圈100的冷却动作也可以被控制装置20适当地控制。另外，能够确认：在使用纯水以外的其他的冷却液80的无铁芯电机10中，如果能够适当地控制对圆筒线圈100的冷却动作，则无铁芯电机10能够连续运转，通过改变制冷剂从而能够改变线圈的温度控制区域。
由使用图8的无铁芯电机10的本驱动试验可知，本发明是在超过额定负载的负载下连续运转的无铁芯旋转电机设备及其驱动方法、以及包含该无铁芯旋转电机设备的驱动系统，至少具有以下的结构。
典型地，无铁芯旋转电机设备将在圆筒型安装部的内周面配备有多个磁铁的转子、或者是在底部使同心圆的内部磁轭和外部磁轭一体化而成的杯型安装部的内部磁轭的外周面和/或外部磁轭的内周面彼此在周向上隔开间隙地配备多个磁铁且在与该间隙对应的内部磁轭的位置具有贯通内部磁轭的狭缝的转子之中的任一方作为构成要件，作为与转子对应的另一方的构成要件的定子具有能够通电的无铁芯的圆筒线圈，并由固定有该圆筒线圈的一个端面的盖型安装部构成。
进一步，由图1和图2以及图3和图4可知，构成为在由固定于定子的圆筒线圈的内侧以及转子和定子的中心部形成的空间中具有供给冷却液的路径，在被驱动部或驱动装置驱动时，控制部或控制装置工作，通过适当地检测发热的圆筒线圈的温度，从而调整经由该路径向圆筒线圈的内周面直接输送的冷却液的供给量。这根据表示驱动系统的图5和图6容易理解。
本发明的无铁芯旋转电机设备及其驱动方法、以及包含该无铁芯旋转电机设备的驱动系统能够适用于超过额定的各种负载条件，这可以根据作为驱动试验概要图的图7的发电机32处的可变负载33容易地推断。并且，显而易见，只要具有与用于驱动试验的无铁芯电机相同结构，则与其大小无关。
在作为参考图例示的图21的无铁芯旋转电机的供给冷却液的结构中，图3和图4所示的冷却液被供给的位置不是位于第一空隙，而是位于第二空隙。在该实施例中，输送至第二空隙的冷却液到达发热的圆筒线圈，冷却液在那里气化，能够利用该气化潜热充分地冷却圆筒线圈，由此可以认为，能够作为用于在超过额定的负载下工作的无铁芯旋转电机。但是，基于该结构的无铁芯电机的驱动试验尚未实施。
本发明记载了优选的实施方式，但本领域技术人员应理解，在不脱离本发明的范围的条件下，可以进行各种改变，或者用等价物来代替与其相关的要素。因此，本发明不限于作为用于实施本发明而考虑的最优的实施方式而公开的特定的实施方式，而是包含属于权利要求的范围的所有实施方式。

Claims (57)

1.一种无铁芯旋转电机，其特征在于，是用于在超过额定的负载下工作的无铁芯旋转电机，
利用由将能够通电的无铁芯的圆筒线圈的端面固定的盖型安装部构成的定子、以及在与所述盖型安装部自由旋转地对置的圆筒型安装部且在该圆筒型安装部的内周面配备多个磁铁而成的转子来形成包含气隙的空隙，在所述定子设置向所述空隙供给冷却液的路径，并配备与所述定子相关联的控制部、以及与所述转子相关联的驱动部，
在所述驱动部工作且在超过额定的负载下工作时，所述控制部工作，向所述空隙供给所述冷却液，发热的所述圆筒线圈将所述冷却液气化，利用所述冷却液的气化潜热将所述圆筒线圈冷却，为了使所述圆筒线圈不超过额定运转时的允许上限温度，通过调整所述冷却液的供给量，从而在超过额定的负载下工作。
2.根据权利要求1所述的无铁芯旋转电机，其特征在于，
在超过额定的负载下工作时，所述控制部工作，通过反复进行为了使所述圆筒线圈不超过所述允许上限温度而调整所述冷却液的供给量的动作、以及为了使所述圆筒线圈至少不因该动作而低于所述冷却液气化的下限温度而停止对于所述空隙供给所述冷却液的动作，从而将所述圆筒线圈维持在所述允许上限温度与所述下限温度之间的范围。
3.根据权利要求1或2所述的无铁芯旋转电机，其特征在于，
所述控制部包含：线圈温度检测传感器，其检测所述圆筒线圈的温度；泵，其用于与所述线圈温度检测传感器联动地向所述空隙供给所述冷却液；以及控制器，其通过对所述泵发出开闭指令来调整所述冷却液的供给量。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的无铁芯旋转电机，其特征在于，
在所述定子还配备有与所述路径连通的冷却液容器。
5.根据权利要求4所述的无铁芯旋转电机，其特征在于，
所述控制部包含：线圈温度检测传感器，其检测所述圆筒线圈的温度；电磁阀，其用于与所述线圈温度检测传感器联动地从配置于比所述圆筒线圈高的位置的所述冷却液容器向所述空隙供给所述冷却液；以及控制器，其通过对所述电磁阀发出开闭指令来调整所述冷却液的供给量。
6.根据权利要求4或5所述的无铁芯旋转电机，其特征在于，
在所述定子还配备有将所述冷却液容器与所述空隙之间连通的循环机构。
7.根据权利要求6所述的无铁芯旋转电机，其特征在于，
所述控制部利用所述循环机构将所述冷却液的气相以液相回收至所述冷却液容器。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的无铁芯旋转电机，其特征在于，
所述无铁芯旋转电机配备有固定于所述圆筒型安装部的中心部并与所述盖型安装部的中心部自由旋转地连结的驱动轴。
9.一种无铁芯旋转电机，其特征在于，是用于在超过额定的负载下工作的无铁芯旋转电机，
利用由将能够通电的无铁芯的圆筒线圈的一个端面固定的盖型安装部构成的定子、以及由与所述盖型安装部自由旋转地对置的杯型安装部构成的转子来形成包含气隙的第一空隙，
构成所述转子的所述杯型安装部的一方开放，另一方具有被封闭的底部，在所述底部将同心圆的内部磁轭和外部磁轭一体化，在所述内部磁轭的外周面和/或所述外部磁轭的内周面相互沿周向空出间隙地配备多个磁铁，在与所述间隙对应的所述内部磁轭的位置设置有贯通所述内部磁轭的狭缝，
以将所述圆筒线圈的另一个端面在与所述杯型安装部的所述底部之间留出间隙的方式将所述圆筒线圈悬浮地配置于所述第一空隙，在所述杯型安装部的一个端面与所述盖型安装部之间且在所述圆筒线圈的内周侧形成有第二空隙，在所述圆筒线圈的外周侧形成有第三空隙，在所述定子设置有向所述第一空隙供给冷却液的路径，配备有与所述定子相关联的控制部和与所述转子相关联的驱动部，
在所述驱动部工作且在超过额定的负载下工作时，所述控制部工作，向所述第一空隙的所述内部磁轭的内侧供给所述冷却液，发热的所述圆筒线圈将经由所述狭缝输送至所述圆筒线圈的所述冷却液气化，利用所述冷却液的气化潜热将所述圆筒线圈冷却，为了使所述圆筒线圈不超过额定运转时的允许上限温度，通过调整所述冷却液的供给量从而在超过额定的负载下工作。
10.根据权利要求9所述的无铁芯旋转电机，其特征在于，
在超过额定的负载下工作时，所述控制部工作，通过反复进行为了使所述圆筒线圈不超过所述允许上限温度而调整所述冷却液的供给量的动作、以及为了所述圆筒线圈至少不因所述动作而低于所述冷却液气化的下限温度而停止对所述第一空隙供给所述冷却液的动作，从而将所述圆筒线圈维持在所述允许上限温度与所述下限温度之间的范围。
11.根据权利要求9或10所述的无铁芯旋转电机，其特征在于，
所述控制部包含：线圈温度检测传感器，其检测所述圆筒线圈的温度；泵，其与所述线圈温度检测传感器联动地向所述第一空隙的所述内部磁轭的内侧供给所述冷却液；以及控制器，其通过对该泵发出开闭指令来调整所述冷却液的供给量。
12.根据权利要求9～11中任一项所述的无铁芯旋转电机，其特征在于，
在所述定子还配备有与所述路径连通的冷却液容器。
13.根据权利要求12所述的无铁芯旋转电机，其特征在于，
所述控制部包含：线圈温度检测传感器，其检测所述圆筒线圈的温度；电磁阀，其用于与所述线圈温度检测传感器联动地从配置于比所述圆筒线圈高的位置的所述冷却液容器向所述第一空隙的所述内部磁轭的内侧供给所述冷却液；以及控制器，其通过对所述电磁阀发出开闭指令来调整所述冷却液的供给量。
14.根据权利要求12或13所述的无铁芯旋转电机，其特征在于，
在所述定子还配备有将所述冷却液容器与所述第一空隙之间连通的循环机构。
15.根据权利要求14所述的无铁芯旋转电机，其特征在于，
所述控制部利用所述循环机构将所述冷却液的气相以液相回收至所述冷却液容器。
16.根据权利要求9～15中任一项所述的无铁芯旋转电机，其特征在于，
所述无铁芯旋转电机配备有固定于所述杯型安装部的中心部并与所述盖型安装部的中心部自由旋转地连结的驱动轴。
17.根据权利要求1～16中任一项所述的无铁芯旋转电机，其特征在于，
所述圆筒线圈由具有被绝缘层覆盖的沿轴向分离的线状部的导电性金属片的层叠体形成为圆筒形。
18.根据权利要求1～16中任一项所述的无铁芯旋转电机，其特征在于，
所述圆筒线圈由被绝缘层覆盖的线状导体形成为圆筒形。
19.根据权利要求1～18中任一项所述的无铁芯旋转电机，其特征在于，
所述冷却液是水、乙醇、氨、液氮、液氦、氟类液体之中的任一种。
20.一种驱动方法，其特征在于，是用于在超过额定的负载下工作的无铁芯旋转电机的驱动方法，
所述无铁芯旋转电机利用由将能够通电的无铁芯的圆筒线圈的端面固定的盖型安装部构成的定子、以及在与所述盖型安装部自由旋转地对置的圆筒型安装部且在该圆筒型安装部的内周面配备多个磁铁而成的转子来形成包含气隙的空隙，在所述定子设置向所述空隙供给冷却液的路径，并配备与所述定子相关联的控制部、以及与所述转子相关联的驱动部，
所述驱动方法包含：
所述驱动部工作，使所述无铁芯旋转电机在超过额定的负载下工作的工序；
所述控制部工作，向所述空隙供给所述冷却液的工序；
发热的所述圆筒线圈将所述冷却液气化，利用所述冷却液的气化潜热将所述圆筒线圈冷却的工序；以及
为了使所述圆筒线圈不超过额定运转时的允许上限温度而调整所述冷却液的供给量的工序。
21.根据权利要求20所述的驱动方法，其特征在于，
包含所述控制部工作并反复进行为了使所述圆筒线圈至少不低于所述冷却液气化的下限温度而停止对所述空隙供给所述冷却液的工序，并且包含通过反复进行该工序以及向所述空隙供给所述冷却液的所述工序从而将所述圆筒线圈维持在所述允许上限温度与所述下限温度之间的范围的工序。
22.根据权利要求20或21所述的驱动方法，其特征在于，
所述控制部包含：线圈温度检测传感器，其检测所述圆筒线圈的温度；泵，其供给所述冷却液；以及控制器，其通过对该泵发出开闭指令来调整所述冷却液的供给量，
所述驱动方法包含：
所述线圈温度检测传感器工作并检测所述圆筒线圈的温度的工序；以及
所述控制器与该工序联动地使所述泵工作，向所述空隙供给所述冷却液的工序和调整所述冷却液的供给量的工序。
23.根据权利要求20～22中任一项所述的驱动方法，其特征在于，
在所述定子还配备有与所述路径连通的冷却液容器。
24.根据权利要求23所述的驱动方法，其特征在于，
所述控制部包含：线圈温度检测传感器，其检测所述圆筒线圈的温度；电磁阀，其用于与所述线圈温度检测传感器联动地从配置于比所述圆筒线圈高的位置的所述冷却液容器向所述第一空隙供给所述冷却液；以及控制器，其通过对所述电磁阀发出开闭指令来调整所述冷却液的供给量，
所述驱动方法包含：
所述线圈温度检测传感器工作并检测所述圆筒线圈的温度的工序；以及
所述控制器与该工序联动地使所述电磁阀工作，从所述冷却液容器向所述空隙供给所述冷却液的工序和调整所述冷却液的供给量的工序。
25.根据权利要求23或24所述的驱动方法，其特征在于，
在所述定子还配备有将所述冷却液容器与所述空隙之间连通的循环机构。
26.根据权利要求25所述的驱动方法，其特征在于，
所述驱动方法还包含所述控制部使所述循环机构工作，将所述冷却液的气相以液相回收至所述冷却液容器的工序。
27.根据权利要求20～26中任一项所述的驱动方法，其特征在于，
所述无铁芯旋转电机配备有固定于所述圆筒型安装部的中心部并与所述盖型安装部的中心部自由旋转地连结的驱动轴。
28.一种驱动方法，其特征在于，是用于在超过额定的负载下工作的无铁芯旋转电机的驱动方法，
利用由将能够通电的无铁芯的圆筒线圈的一个端面固定的盖型安装部构成的定子、以及由与所述盖型安装部自由旋转地对置的杯型安装部构成的转子来形成包含气隙的第一空隙，
构成所述转子的所述杯型安装部的一方开放，另一方具有被封闭的底部，在所述底部将同心圆的内部磁轭和外部磁轭一体化，在所述内部磁轭的外周面和/或所述外部磁轭的内周面相互沿周向空出间隙地配备多个磁铁，在与所述间隙对应的所述内部磁轭的位置设置有贯通所述内部磁轭的狭缝，
以将所述圆筒线圈的另一个端面在与所述杯型安装部的所述底部之间留出间隙的方式将所述圆筒线圈悬浮地配置于所述第一空隙，在所述杯型安装部的一个端面与所述盖型安装部之间且在所述圆筒线圈的内周侧形成有第二空隙，在所述圆筒线圈的外周侧形成有第三空隙，在所述定子设置有向所述第一空隙供给冷却液的路径，配备有与所述定子相关联的控制部和与所述转子相关联的驱动部，
所述驱动方法包含：
所述驱动部工作，使所述无铁芯旋转电机在超过额定的负载下工作的工序；
所述控制部工作，向所述第一空隙的所述内部磁轭的内侧供给所述冷却液，并经由所述狭缝向发热的所述圆筒线圈输送所述冷却液的工序；
发热的所述圆筒线圈将所述冷却液气化，利用所述冷却液的气化潜热将所述圆筒线圈冷却的工序；以及
为了使所述圆筒线圈不超过额定运转时的允许上限温度而调整所述冷却液的供给量的工序。
29.根据权利要求28所述的驱动方法，其特征在于，
所述驱动方法还包含所述控制部工作并反复进行为了使所述圆筒线圈至少不低于所述冷却液气化的下限温度而停止对所述第一空隙供给所述冷却液的工序，并且包含通过反复进行该工序以及向所述第一空隙的所述内部磁轭的内侧供给所述冷却液，经由所述狭缝向发热的所述圆筒线圈输送所述冷却液的所述工序从而将所述圆筒线圈维持在所述允许上限温度与所述下限温度之间的范围的工序。
30.根据权利要求28或29所述的驱动方法，其特征在于，
所述控制部包含：线圈温度检测传感器；泵，其供给所述冷却液；以及控制器，其通过对所述泵发出开闭指令来调整所述冷却液的供给量，
所述驱动方法包含：
所述线圈温度检测传感器工作并检测所述圆筒线圈的温度的工序；以及
所述控制器与该工序联动地使所述泵工作，向所述第一空隙的所述内部磁轭的内侧供给所述冷却液，经由所述狭缝向发热的所述圆筒线圈输送所述冷却液的工序和调整所述冷却液的供给量的工序。
31.根据权利要求28～30中任一项所述的驱动方法，其特征在于，
在所述定子还配备有与所述路径连通的冷却液容器。
32.根据权利要求31所述的驱动方法，其特征在于，
所述控制部包含：线圈温度检测传感器，其检测所述圆筒线圈的温度；电磁阀，其用于与所述线圈温度检测传感器联动地从配置于比所述圆筒线圈高的位置的所述冷却液容器向所述第一空隙供给所述冷却液；以及控制器，其通过对所述电磁阀发出开闭指令来调整所述冷却液的供给量，
所述驱动方法包含：
所述线圈温度检测传感器工作并检测所述圆筒线圈的温度的工序；以及
所述控制器与所述工序联动地使所述电磁阀工作，向所述第一空隙的所述内部磁轭的内侧供给所述冷却液，经由所述狭缝向发热的所述圆筒线圈输送所述冷却液的工序和调整所述冷却液的供给量的工序。
33.根据权利要求31或32所述的驱动方法，其特征在于，
在所述定子还配备有将所述冷却液容器与所述第一空隙之间连通的循环机构。
34.根据权利要求33所述的驱动方法，其特征在于，
所述无铁芯旋转电机还包含所述控制部使所述循环机构工作，将所述冷却液的气相以液相回收至所述冷却液容器的工序。
35.根据权利要求28～34中任一项所述的驱动方法，其特征在于，
所述无铁芯旋转电机配备有固定于所述杯型安装部的中心部并与所述盖型安装部的中心部自由旋转地连结的驱动轴。
36.根据权利要求20～35中任一项所述的驱动方法，其特征在于，
所述圆筒线圈由具有被绝缘层覆盖的沿长边方向分离的线状部的导电性金属片的层叠体形成为圆筒形。
37.根据权利要求20～35中任一项所述的驱动方法，其特征在于，
所述圆筒线圈由被绝缘层覆盖的线状导体形成为圆筒形。
38.根据权利要求20～37中任一项所述的驱动方法，其特征在于，
所述冷却液是水、乙醇、氨、液氮、液氦、氟类液体之中的任一种。
39.一种驱动系统，其特征在于，是用于在超过额定的负载下工作的驱动系统，由无铁芯旋转电机、驱动装置和控制装置构成，
所述无铁芯旋转电机利用由将能够通电的无铁芯的圆筒线圈的端面固定的盖型安装部构成的定子、以及在与所述盖型安装部自由旋转地对置的圆筒型安装部且在该圆筒型安装部的内周面配备多个磁铁而成的转子来形成包含气隙的空隙，在所述定子具有向所述空隙供给冷却液的路径；所述驱动装置驱动与所述转子联动地工作的所述旋转电机；所述控制装置与配备于所述定子的线圈温度检测传感器联动地向所述空隙供给所述冷却液，
在所述驱动装置工作且所述无铁芯旋转电机在超过额定的负载下工作时，所述驱动装置工作，向所述空隙供给所述冷却液，发热的所述圆筒线圈将所述冷却液气化，利用所述冷却液的气化潜热将所述圆筒线圈冷却，为了使所述圆筒线圈不超过额定运转时的允许上限温度，通过调整所述冷却液的供给量，从而使所述无铁芯旋转电机在超过额定的负载下工作。
40.根据权利要求39所述的驱动系统，其特征在于，
在所述无铁芯旋转电机在超过额定的负载下工作时，所述控制部工作，通过反复进行为了使所述圆筒线圈不超过所述允许上限温度而调整所述冷却液的供给量的动作、以及为了使所述圆筒线圈至少不因该动作而低于所述冷却液气化的下限温度而停止对所述空隙供给所述冷却液的动作，从而将所述圆筒线圈维持在所述允许上限温度与所述下限温度之间的范围。
41.根据权利要求39或40所述的驱动系统，其特征在于，
所述控制装置包含：泵，其用于供给所述冷却液；以及控制器，其通过对所述泵发出开闭指令来调整所述冷却液的供给量，所述控制器与所述线圈温度检测传感器联动地使所述泵工作，向所述空隙供给所述冷却液并且调整所述冷却液的供给量。
42.根据权利要求39～41中任一项所述的驱动系统，其特征在于，
在所述定子还配备有与所述路径连通的冷却液容器。
43.根据权利要求42所述的驱动系统，其特征在于，
所述控制装置包含：电磁阀，其供给所述冷却液；以及控制器，其通过对所述电磁阀发出开闭指令来调整所述冷却液的供给量，所述电磁阀与所述线圈温度检测传感器联动地工作，从配置于比所述圆筒线圈高的位置的所述冷却液容器向所述空隙供给所述冷却液并且调整所述冷却液的供给量。
44.根据权利要求42或43所述的驱动系统，其特征在于，
在所述无铁芯旋转电机的所述定子还配备有将所述冷却液容器与所述空隙之间连通的循环机构。
45.根据权利要求44所述的驱动系统，其特征在于，
所述控制装置利用所述循环机构将所述冷却液的气相以液相回收至所述冷却液容器。
46.根据权利要求39～45中任一项所述的驱动系统，其特征在于，
所述无铁芯旋转电机配备有固定于所述圆筒型安装部的中心部并与所述盖型安装部的中心部自由旋转地连结的驱动轴。
47.一种驱动系统，其特征在于，是用于使无铁芯旋转电机在超过额定的负载下工作的驱动系统，
利用由将能够通电的无铁芯的圆筒线圈的一个端面固定的盖型安装部构成的定子、以及由与所述盖型安装部自由旋转地对置的杯型安装部构成的转子来形成包含气隙的第一空隙，
构成所述转子的所述杯型安装部的一方开放，另一方具有被封闭的底部，在所述底部将同心圆的内部磁轭和外部磁轭一体化，在所述内部磁轭的外周面和/或所述外部磁轭的内周面相互沿周向空出间隙地配备多个磁铁，在与所述间隙对应的所述内部磁轭的位置设置有贯通该内部磁轭的狭缝，
以将所述圆筒线圈的另一个端面在与所述杯型安装部的所述底部之间留出间隙的方式将所述圆筒线圈悬浮地配置于所述第一空隙，在所述杯型安装部的一个端面与所述盖型安装部之间且在所述圆筒线圈的内周侧形成有第二空隙，在所述圆筒线圈的外周侧形成有第三空隙，
所述驱动系统由无铁芯旋转电机、驱动装置和控制装置构成，
所述无铁芯旋转电机在所述定子具有向所述第一空隙供给冷却液的路径，所述驱动装置驱动与所述转子联动地工作的所述旋转电机，所述控制装置与配备于所述定子的线圈温度检测传感器联动地向所述第一空隙供给所述冷却液，
在所述驱动装置工作且所述无铁芯旋转电机在超过额定的负载下工作时，所述驱动装置工作，向所述第一空隙的所述内部磁轭的内侧供给所述冷却液，发热的所述圆筒线圈将经由所述狭缝输送至所述圆筒线圈的所述冷却液气化，利用所述冷却液的气化潜热将所述圆筒线圈冷却，为了使所述圆筒线圈不超过额定运转时的允许上限温度而调整所述冷却液的供给量。
48.根据权利要求47所述的驱动系统，其特征在于，
在所述无铁芯旋转电机在超过额定的负载下工作时，所述控制装置工作，通过反复进行为了使所述圆筒线圈不超过额定运转时的所述允许上限温度而向所述第一空隙的所述内部磁轭的内侧供给所述冷却液的动作、以及为了使所述圆筒线圈至少不因该动作而低于所述冷却液气化的下限温度而停止对所述第一空隙供给所述冷却液的动作，从而将所述圆筒线圈维持在所述允许上限温度与所述下限温度之间的范围。
49.根据权利要求47或48所述的驱动系统，其特征在于，
所述控制装置包含：泵，其向所述第一空隙的所述内部磁轭的内侧供给所述冷却液；以及控制器，其通过对该泵发出的开闭指令来调整所述冷却液的供给量，所述控制器与所述线圈温度检测传感器联动地使所述泵工作，向所述第一空隙的所述内部磁轭的内侧供给所述冷却液，经由所述狭缝向发热的所述圆筒线圈输送所述冷却液并且调整所述冷却液的供给量。
50.根据权利要求47～49中任一项所述的驱动系统，其特征在于，
在所述定子还配备有与所述路径连通的冷却液容器。
51.根据权利要求50所述的驱动系统，其特征在于，
所述控制装置包含：电磁阀，其向所述第一空隙的所述内部磁轭的内侧供给所述冷却液；以及控制器，其通过对所述电磁阀发出开闭指令来调整所述冷却液的供给量，所述控制器与所述线圈温度检测传感器联动地使所述电磁阀工作，从配置于比所述圆筒线圈高的位置的所述冷却液容器向所述第一空隙的所述内部磁轭的内侧供给所述冷却液，经由所述狭缝向发热的所述圆筒线圈输送所述冷却液并且调整所述冷却液的供给量。
52.根据权利要求50或51所述的驱动系统，其特征在于，
在所述无铁芯旋转电机的所述定子还配备有将所述冷却液容器与所述空隙之间连通的循环机构。
53.根据权利要求52所述的驱动系统，其特征在于，
所述控制装置利用所述循环机构将所述冷却液的气相以液相回收至所述冷却液容器。
54.根据权利要求47～53中任一项所述的驱动系统，其特征在于，
所述无铁芯旋转电机配备有固定于所述圆筒型安装部的中心部并与所述盖型安装部的中心部自由旋转地连结的驱动轴。
55.根据权利要求39～54中任一项所述的驱动系统，其特征在于，
所述圆筒线圈由具有被绝缘层覆盖的沿长边方向分离的线状部的导电性金属片的层叠体形成为圆筒形。
56.根据权利要求39～54中任一项所述的驱动系统，其特征在于，
所述圆筒线圈由被绝缘层覆盖的线状导体形成为圆筒形。
57.根据权利要求39～56中任一项所述的驱动系统，其特征在于，
所述冷却液是水、乙醇、氨、液氮、液氦、氟类液体之中的任一种。
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