JP6005886B1 - 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 - Google Patents

Abstract

【課題】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。【解決手段】２層または４層の導電性金属シートの積層体からなる円筒コイル２００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３００とを含む固定子２に対し、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とで円筒コイルが配置されるエアギャップ４０を有するカップ型マウント４００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が対応する固定子の蓋型マウントの対極に配置され、カップ型マウントの開放端面と蓋型マウントとの間には円筒コイルの内側に位置する第２空隙２０と外側に位置する第３空隙３０とが形成されるように構成する。【選択図】図１

Description

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。
より具体的には、本発明は、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、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その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、そ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、露出している複数のマグネットと共に、円筒コイルがそ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開放端面と蓋型マウントとの間には、円筒コイルの内側に位置する第２空隙と円筒コイルの外側に位置する第３空隙とを有する無鉄心回転電気機械であって、
カップ型マウントは、底部に第２空隙に通じる吸気孔を有し、外側円筒空路形成体の底部に近接する帯状の円周に配されているエアギャップに通じる複数の排気孔、および／または、外側円筒空路形成体の開放端面から底部に達する円周に等間隔でエアギャップの長さ方向の列からなるエアギャップに通じる複数の排気孔を有しており、回転子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空隙に引き込まれた外気、および／または、円筒コイルの外側に引き込まれた外気は、エアギャップに露出している複数のマグネットおよびエアギャップに配置されている円筒コイルの両面を直接冷却し、回転する外側円筒空路形成体の排気孔から外部に排出されるようにした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。

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。

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。

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。

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、このような導電性金属シートの積層体からなる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。

それはまた、このような導電性金属シートの積層体からなる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、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配備されている複数のマグネットとを有する回転子が対応する固定子の蓋型マウントの対極に配置され、カップ型マウントの開放端面と蓋型マウントとの間には円筒コイルの内側に位置する第２空隙と外側に位置する第３空隙とが形成されるように構成された無鉄心回転電気機械であって、カップ型マウントは底部に第２空隙に通じる吸気孔を有し、外側円筒空路形成体の底部に近接する帯状の円周に配されているエアギャップに通じる複数の排気孔、および／または、外側円筒空路形成体の開放端面から底部に達する円周に等間隔でエアギャップの長さ方向の列からなるエアギャップに通じる複数の排気孔を有する無鉄心回転電気機械に関するものである。

本発明の無鉄心回転電気機械およびその冷却方法は、以下のような特徴を有する。具体的には、円筒コイルに通電すると回転子が作動する。回転子の回転により回転子周囲に圧力差が発生する。そうような圧力差によって、吸気孔を介して第２空隙に外気が引き込まれる。それと同時に第３空隙からもエアギャップの円筒コイルの外側に外気が引き込まれる。第２空隙に引き込まれた外気は、エアギャップに配置されている円筒コイルの内側を流通して円筒コイルの内面を冷却する。また円筒コイルの外側に引き込まれた外気は、円筒コイルの外側を流通して円筒コイルの外面を冷却する。その結果、引き込まれた外気はエアギャップに露出している複数のマグネットおよびエアギャップに配置されている円筒コイルの両面を直接冷却し、流通した外気は、回転する外側円筒空路形成体の排気孔から、外部に排出される。

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。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通気孔が示され、該通気孔から外気を取り込んでホイールインモータ内の冷却を図ることができると記載しているが、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。

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。

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。

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。

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。

特許第２８３１３４８号公報（特許文献７）には、ハウジング内に冷却ガス媒体を供給するようにした電磁変換機が記載されているが、冷却ガス媒体のハウジング内への供給は、ブロアにより強制的に供給される。ハウジング内ではロータがコイル体を形成するアーマチャに対して回転することが記載されている。このアーマチャは絶縁材で被覆れた導線を何回にも巻回されたものであり、冷却空気を送り込んでもアーマチャ内部の蓄熱まで冷却できるものではない。

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ている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。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。

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 特許第２８３１３４８号公報 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。

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の積層体からなる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、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配備されている複数のマグネットとを有する回転子が対応する固定子の蓋型マウントの対極に配置され、カップ型マウントの開放端面と蓋型マウントとの間には円筒コイルの内側に位置する第２空隙と外側に位置する第３空隙とが形成されるように構成された無鉄心回転電気機械であって、カップ型マウントは底部に第２空隙に通じる吸気孔を有し、外側円筒空路形成体の底部に近接する円周上に等間隔に配されているエアギャップに通じる複数の排気孔、および／または、外側円筒空路形成体の円周面に開放端面から底部に至るエアギャップの長さ方向に等間隔の列からなるエアギャップに通じる複数の排気孔を有する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。

本発明の無鉄心回転電気機械およびその冷却方法は、以下のような特徴を有する。具体的には、円筒コイルに通電すると回転子が作動する。回転子の回転により回転子周囲に圧力差が発生する。そうような圧力差によって、吸気孔を介して第２空隙に外気が引き込まれる。それと同時に第３空隙からエアギャップの円筒コイルの外側に外気が引き込まれる。他方で、回転子周囲の圧力差は、第２空隙に引き込まれた外気をエアギャップに配置されている円筒コイルの内側を流通させ円筒コイルの内面を冷却する。同様に円筒コイルの外側に引き込まれた外気を円筒コイルの外側を流通させ円筒コイルの外面を冷却する。その結果、第２空隙およびエアギャップに引き込まれた外気は、エアギャップに露出している複数のマグネットおよびエアギャップに配置されている円筒コイルの両面を直接冷却し、エアギャップ内を流通した外気は、回転する外側円筒空路形成体の排気孔から、外部に排出される。

技術的観点から興味深いことは、第３空隙の働きにある。後述される実験結果からも明らかなように、外側円筒空路形成体の円周に排気孔のない回転子を有する無鉄心回転電気機械を作動すると、第３空隙は排気孔として働く。具体的には、回転子周囲の圧力差によって、カップ型マウントの底部の吸気孔から第２空隙に引き込まれた外気は、エアギャップに配置されている円筒コイルの内側を通り外側を経由して、第３空隙から排出されるためである。
ところが、外側円筒空路形成体の円周にエアギャップに通じる排気孔が設けられると、回転子周囲の圧力差は、吸気孔を介して第２空隙に外気を引き込むことには変わりがないが、それと同時に第３空隙が吸気孔の働きに変わり、そこで引き込まれた外気がエアギャップ内に引き込まれ、エアギャップに通じる排気孔から排出されることになる。

本発明の第１の態様は、図１および図２（ａ）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前記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の内周面および／または内側円筒空路形成体５００の外周面に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、露出している複数のマグネット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の開放端面５３０，６３０と蓋型マウント３００との間に円筒コイル２００の内側２１０に位置する第２空隙２０と円筒コイル２００の外側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、
カップ型マウント４００は、底部４２０に第２空隙２０に通じる吸気孔４３０を有し、外側円筒空路形成体６００の底部４２０に近接する帯状の円周６１０に配されているエアギャップ４０に通じる複数の排気孔６６０を有しており、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、吸気孔４３０を介して第２空隙２０に引き込まれた外気７０および第３空隙３０を介してエアギャップに引き込まれた外気８０は、エアギャップ４０内を流通し、エアギャップ４０に露出している複数のマグネット４およびエアギャップ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、排気孔６６０を介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。

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、回転子３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に吸気孔４３０を介して外気７０を引き込むと同時に第３空隙３０からエアギャップ４０に外気８０が引き込まれ、回転子周囲の圧力差は、第２空隙２０に引き込まれた外気７０をエアギャップ４０に配置される円筒コイル２００の内側２１０を流通させ、エアギャップ４０に引き込まれた外気８０を円筒コイル２００の内側２１０を流通させ、エアギャップ４０に露出している複数のマグネット４およびエアギャップ４０に配置されている円筒コイル２００の両面２１０，２２０を冷却し、最終的に、排気孔６６０を介して外部に排出させるようにしたことを特徴とする。

本発明の第２の態様は、図１および図２（ｂ）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前記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の内周面および／または内側円筒空路形成体５００の外周面に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、露出している複数のマグネット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の開放端面５３０，６３０と蓋型マウント３００との間に円筒コイル２００の内側２１０に位置する第２空隙２０と円筒コイル２００の外側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、
カップ型マウント４００は、底部４２０に第２空隙２０に通じる吸気孔４３０を有し、外側円筒空路形成体６００の開放端面６３０から底部４２０に達する円周６１０に等間隔でエアギャップ４０の長さ方向の列６７０からなるエアギャップ４０に通じる複数の排気孔６８０を有しており、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、吸気孔４３０を介して第２空隙２０に引き込まれた外気７０および第３空隙３０を介してエアギャップ４０に引き込まれた外気８０は、エアギャップ４０内を流通し、エアギャップ４０に露出している複数のマグネット４およびエアギャップ４に配置されている円筒コイル２００の両面を直接冷却し、排気孔６８０を介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に関するものである。

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は、回転子３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に吸気孔４３０を介して外気７０を引き込むと同時に第３空隙３０からエアギャップ４０に外気８０が引き込まれ、回転子周囲の圧力差は、第２空隙２０に引き込まれた外気７０をエアギャップ４０に配置される円筒コイル２００の内側２１０を流通させ円筒コイル２００の内側２１０を冷却する一方、エアギャップ４０に引き込まれた外気８０を円筒コイル２００の外側２２０を流通させ円筒コイル２００の外側を冷却する。流通する外気は、それと同時にエアギャップ４０に露出している複数のマグネット４をも冷却し、最終的に、開放端面６３０から底部４２０に達する円周に等間隔で設けられている連続する排気孔６８０から外部に排出させようにしたことを特徴とする。

本発明の第３の態様は、図１および図２（ｃ）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前記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の内周面および／または内側円筒空路形成体５００の外周面に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、露出している複数のマグネット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の開放端面５３０，６３０と蓋型マウント３００との間に円筒コイル２００の内側２１０に位置する第２空隙２０と円筒コイル２００の外側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、
カップ型マウント４００は、底部４２０に第２空隙２０に通じる吸気孔４３０を有し、外側円筒空路形成体６００の底部４２０に近接する帯状の円周６１０に配されているエアギャップ４０に通じる複数の第１排気孔６６０および外側円筒空路形成体６００の開放端面６３０から底部４２０に達する円周６１０に等間隔でエアギャップ４０の長さ方向の列６７０からなるエアギャップ４０に通じる複数の第２排気孔６８０を有しており、回転子３の回転により発生する回転子周囲の圧力差によって、吸気孔４３０を介して第２空隙２０に引き込まれた外気７０および第３空隙３０を介してエアギャップ４０に引き込まれた外気８０は、エアギャップ４０内を流通し、エアギャップ４０に露出している複数のマグネット４およびエアギャップ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、前記第１排気孔６６０および第２排気孔６８０を介して外部に排出するようにしたことを特徴とする無鉄心回転電気機械に関するものである。

本発明の第３の態様から明らかなように、無鉄心回転電気機械１０は、回転子３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に吸気孔４３０を介して外気７０を引き込むと同時に第３空隙３０からエアギャップ４０に外気８０が引き込まれ、回転子周囲の圧力差は、第２空隙２０に引き込まれた外気７０をエアギャップ４０に配置される円筒コイル２００の内側２１０を流通させ、エアギャップ４０に引き込まれた外気８０を円筒コイル２００の外側２２０を流通させ、エアギャップ４０に露出している複数のマグネット４および円筒コイル２００の両面２１０，２２０を冷却し、最終的に、第１排気孔６６０および第２排気孔６８０から外部に排出させるようにしたことを特徴とする。

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に示すカップ型マウントを構成するアウタ―ロータが有するエアギャップに通じる排気孔の位置のそれぞれを表す模式図（ａ）（ｂ）（ｃ）である。 冷却効果を評価するための測定実験における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３に示される無鉄心回転電気機械の一実施形態に基づく冷却効果を評価するための測定実験の概要図である。 冷却効果を評価するための測定実験の結果のグラフである。 冷却効果を評価するための測定実験の回転数２０００ｒｐｍにおける測定データの表である。 冷却効果を評価するための測定実験の回転数４０００ｒｐｍにおける測定データの表である。 冷却効果を評価するための測定実験の回転数６０００ｒｐｍにおける測定データの表である。 出力上昇効果を評価するための測定実験の結果の表及びグラフである。

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）を合算した式と釣り合う。
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。

そこで本発明を特徴づける図１および図２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８に記載されているように、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。

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空隙のエアギャップ４０に浮かせた状態で挿入配置する構造を有する。

さらに詳細には、エアギャップ４０に挿入配置されている円筒コイル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、その他方の端面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。

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開放端面と該開放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に形成される。当然、その空隙はエアギャップ４０に通じる。
回転子３を構成するキャップ型マウント４００の底部４２０に吸気孔４３０が設けられる回転子３を有する本発明の電動モータ１０を作動させると、回転子３の回転により発生する回転子周囲の圧力差によって、吸気孔４３０から第２空隙２０に外気７０を引き込むように作用する。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。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の開放端面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。

ところで、本発明の電動モータ１０を外側円筒空路形成体にエアギャップに通じる排気孔を有しない構成にすると、回転子３の周囲の圧力差によって吸気孔を介して第２空隙に引き込まれた外気は、円筒コイル２００の内周面２１０を通り、外周面２３０を経由して第３空隙から外部に排出される。すなわち吸気孔４３０が外気の入り口で第３空隙が出口になるからである。しかし、本発明の電動モータ１０は、エアギャップに通じる排気孔６６０，６８０を外側円筒空路形成体６００に設けている。そうなると、回転子３の周囲の圧力差によって、吸気孔４３０から第２空隙２０に外気７０を引き込まれることには変わりがないが、それと同時に第３空隙３０が吸気孔の働きに変わり、第３空隙３０から別途に外気８０が引き込まれ、そこで引き込まれた外気８０は、エアギャップ４０内に引き込まれ、エアギャップ４０に通じる複数の排気孔６６０、６８０から排出されることになる。

本発明の電動モータ１０は、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を引き込むことによって、第２空隙２０に引き込まれた外気７０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２１０を経て外周面２２０に至る。本発明の電動モータ１０は、円筒コイルの外周面２２０のエアギャップ４０には、エアギャップに通じる複数の排気孔６６０，６８０が外側円筒空路形成体６００に設けられている。第２空隙２０に引き込まれた外気７０は、回転子３の周囲の圧力差によって複数の排気孔６６０，６８０から排出される。それにより円筒コイル２００の外周面２２０のエアギャップ４０は負圧状態が形成される。その負圧状態によって第３空隙からも別途に外気８０が引き込まれ、同じく複数の排気孔６６０，６８０から排出されることになる。そうなると、引き込まれた外気７０，８０は、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、アウターヨーク６００のエアギャップに通じる複数の排気孔６６０，６８０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。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に引き込まれた外気７０でエアギャップ４０に配置されている円筒コイル２００の内周面２１０を冷却させ、アウターヨーク６００に複数の排気孔６６０，６８０から排出させる一方、その時に形成される負圧状態によってエアギャップ４０に第３空隙を介して別途に外気８０が引き込まれ、円筒コイル２００の外周面２２０を冷却させるように作用する構造からなる電動モータという特徴に由来する。

［排気孔による冷却効果を評価するための測定実験］
本発明による回転電気機械１０の冷却効果を評価するため、被測定モータとしての回転電気機械に設けられた、アウターヨーク６００の底部４２０に近接する帯状の円周に位置する第１排気孔Ｈｒ（６６０）およびアウターヨーク６００の開放端面６３０から底部４２０に達する円周に等間隔でエアギャップ４０の長さ方向の列６７０からなる第２排気孔Ｈｓ（６８０）について、以下の４パターンのコイル温度の上昇の度合いを比較する測定実験を行った。
（１）ＨｒおよびＨｓをともに閉じた場合（比較例）
（２）Ｈｒを開けてＨｓを閉じた場合（本発明の第１の態様）
（３）Ｈｒを閉じてＨｓを開けた場合（本発明の第２の態様）
（４）ＨｒおよびＨｓをともに開けた場合（本発明の第３の態様）

図３は、被測定モータとして用いた回転電気機械の断面図（ａ）及び斜視図（ｂ）を表す。なお、図示されないが、コイル温度を測定するための温度センサは、円筒コイルの第３空隙に露出した部分の付近に取り付けた。

被測定モータについて概説すると、第１に、厚みは１．８５ｍｍで外径は３２．２ｍｍの円筒コイルは、幅６．２５ｍｍで長手方向の長さが４２．５５ｍｍの第１空隙のエアギャップ４０に挿入配置される。マグネット４は、断面図（ｂ）に示されるように、厚さ３．５ｍｍの直方体からなる６個のネオジム磁石を長手方向に２．５７ｍｍの間隔を空けてアウターヨークの内周面に配備される。

第２に、回転子３に一体化されたアウターヨーク６００およびインナーヨーク５００の開放端面５３０，６３０と該開放端面に対置する固定子２の内面との間に、２．５ｍｍ幅の第２空隙２０および１．５ｍｍ幅の第３空隙３０が形成されている。また、アウターヨーク６００の底部４２０に近接する帯状の円周６１０には直径３ｍｍの複数の第１排気孔Ｈｒが設けられ、さらに、アウターヨーク６００の円周６１０には開放端面６３０から底部４２０に達する円周に等間隔でエアギャップ４０の長さ方向の列６７０からなる直径２ｍｍの第２排気孔Ｈｓが設けられる。これらの排気孔を閉じた場合のパターンにおいて測定をする際には、排気孔にアウターヨークの外周面側から樹脂テープを貼り付けることによって閉じるようにした。

第３に、断面図（ａ）に示されるように、円筒コイル２００の内周面２１０とインナーヨーク５００の外周面との間隙は、僅か０．５ｍｍ、円筒コイル２００の外周面２２０とネオジム磁石４の内周面との間隙は、０．４ｍｍに過ぎない。

図４は、実験装置の概要図である。本測定実験では、被測定モータの出力軸にトルク計（ＵＮＩＰＵＬＳＥ ＴＭ３０１）を接続したトルクセンサ（ＵＮＩＰＵＬＳＥ ＵＴＭ ＩＩ−５Ｎｍ）を介して発電機（ｍ−ｌｉｎｋ ＣＰＨ８０−Ｅ）を連結し、発電機が発電する電力を可変負荷（ｍ−ｌｉｎｋ ＶＬ３００）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被測定モータへの入力電力とを測定するように実験装置を構成した。
被測定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によるため、モータ駆動装置（三相ＰＷＭ方式 ＩＣＡＮ−ＴＥＣＨ ＭＬＤ７５０−ＳＴ）と被測定モータとの間に電力計（ＨＩＯＫＩ ＰＷ３３３６）を入れて測定するようにした。

測定条件は、電源電圧を２４Ｖとして、被測定モータの回転数が２０００ｒｐｍ、４０００ｒｐｍ、又は６０００ｒｐｍとなるよう駆動装置を調整し、駆動電流が８．８Ａｒｍｓとなるよう負荷トルクを調整した。この測定条件はコイル温度が３０℃において調整し、全ての排気孔のパターンにおいて同一条件とし、測定期間中一定のままで測定を行った。また、駆動装置に搭載されているフィードバック制御はＯＦＦの状態で測定を行った。

この測定条件の下で、コイル温度を測定し記録した。測定実験は回転数及び排気孔の開閉のパターンを変えて繰り返し行われたが、それぞれの測定においては、前回の測定において高温になった円筒コイルが３０℃以下にまで下がった時点において被測定モータの駆動を開始し、その時点から３０秒毎に４０分間にわたりコイル温度を測定した。

図６、図７、図８は、それぞれ、回転数２０００ｒｐｍ、４０００ｒｐｍ、６０００ｒｐｍにおける測定結果の表である。
表において、「実測」とは円筒コイルの実測温度（℃）のことであり、「環境」とは周囲の環境温度（℃）のことである。
さらに、環境温度の変動による実験結果への影響を打ち消すため、実測温度から環境温度を差し引いたものに一定の値（２５℃）を加えた値をこの実験におけるコイル温度と定義して、それを評価に用いることとした。表において「コイル温度」とは、このコイル温度（℃）のことである。

図５は、それぞれの測定条件におけるコイル温度をグラフに表したものであり、回転数は（ａ）が２０００ｒｐｍ、（ｂ）が４０００ｒｐｍ、（ｃ）が６０００ｒｐｍであり、いずれも、縦軸はコイル温度（℃）、横軸は測定開始からの経過時間（分）である。

これらのグラフからいずれの回転数においても、排気孔を開けた場合のコイル温度は、排気孔を閉じた場合のコイル温度と比較して有意に低く、排気孔を開けた場合においても、ＨｒおよびＨｓの両方を開けた場合のコイル温度は、一方のみを開けた場合よりも低くなることがわかる。特に高速回転である６０００ｒｐｍにおいては顕著であり、４０分経過時点のコイル温度は、ＨｒおよびＨｓを閉じた場合においては１１８℃であるが、ＨｒおよびＨｓの両方を開けた場合には８８℃となり、差は３０℃にもなる。２０００ｒｐｍにおいても１３℃の差、４０００ｒｐｍにおいても２８℃の差が確認できる。本発明が顕著な冷却効果を奏することは明らかである。

また、これらのグラフから読み取れる別のこととして、排気孔の開閉の条件を固定した場合に、回転数が高くなるほどコイル温度が低下することがわかる。具体的には、ＨｒおよびＨｓの両方を開けた場合においては、４０分経過時点のコイル温度は、２０００ｒｐｍにおいては１３０℃であるが、４０００ｒｐｍにおいては１０１℃、６０００ｒｐｍにおいては８８℃と、回転数が高くなるほどコイル温度が低下している。ＨｒおよびＨｓの一方のみを開けた場合においても同様の傾向が読み取れる。これは、とりもなおさず、本発明による冷却効果が高速回転時においてより顕著に発揮されることを意味している。

［排気孔による出力上昇効果を評価するための測定実験］
本発明による回転電気機械の冷却効果による出力上昇効果を評価するための実験を行った。実験に用いた被測定モータ及び実験装置は、上述の冷却効果の測定実験で用いたものと同様である。排気孔については
（１）ＨｒおよびＨｓをともに閉じた場合（比較例）
（２）ＨｒおよびＨｓをともに開けた場合（本発明の第３の態様）
の２パターンとした。測定条件は、電源電圧を３６Ｖとして、被測定モータの回転数が６０００ｒｐｍとなるように調整し、駆動開始から３０分後を定常状態とみなして、そのときのコイル温度が１２６℃程度になるように負荷トルクを調整した。

図９は、（ａ）排気孔を閉じた場合と開けた場合との結果を比較した表と、（ｂ）排気孔を閉じた場合のコイル体温度の時間変化のグラフと、（ｃ）実験の結果をグラフに表したものとからなる。

図９（ａ）の表からわかるように、電源電圧、回転数、およびコイル温度が同じであるにもかかわらず、排気孔を開けたモータは、排気孔を閉じたモータと比較して、出力が１８９Ｗから２３４Ｗに２４％程上昇することが確認された。回転数が一定の場合にはトルクは出力に比例するため、トルクも０．３０Ｎｍから０．３７Ｎｍにやはり２３％程上昇することが導かれる。なお、ここに示したトルクの値は、出力および回転数から求めた理論値である。ところで、入力は２６３．６Ｗから３６０．６Ｗに３７％程上昇しており、出力の上昇を上回っているため、効率は低下していることになるが、これは、負荷が大きくなることによって入力電力のうち発熱によるロス分が増大した場合においてもコイル温度を許容範囲に保つ本発明の冷却効果が表れていることの証左となっていると考えられる。これは、入力電力のうち発熱によるロス分が増大した場合においてもコイル温度を許容範囲に保つ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。

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

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空隙のエアギャップ
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３空隙から引き込まれた外気

１００ 駆動シャフト

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
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 吸気孔
４３１ 吸気孔用フィルター

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側
５２０ 内側円筒空路形成体またはインナーヨークの外面
５３０ 内側円筒空路形成体またはインナーヨークの開放端面
５４０ 内側円筒空路形成体またはインナーヨークの内側空間

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面
６２０ 外側円筒空路形成体またはアウターヨークの外面
６３０ 外側円筒空路形成体またはアウターヨークの開放端面
６６０ 排気孔
６７０ 排気孔６８０の列
６８０ 排気孔

Claims (3)

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、前記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、露出している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開放端面と前記蓋型マウントとの間に前記円筒コイルの内側に位置する第２空隙と前記円筒コイルの外側に位置する第３空隙とを有する無鉄心回転電気機械であって、
   前記カップ型マウントは、前記底部に前記第２空隙に通じる吸気孔を有し、前記外側円筒空路形成体の前記底部に近接する帯状の円周に配されている前記エアギャップに通じる複数の排気孔を有しており、前記回転子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、前記吸気孔を介して前記第２空隙に引き込まれた外気および前記第３空隙を介して前記エアギャップに引き込まれた外気は、前記エアギャップ内を流通し、前記エアギャップに露出している前記複数のマグネットおよび前記エアギャップに配置されている前記円筒コイルの両面を直接冷却し、前記排気孔を介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。
2. 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、露出している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開放端面と前記蓋型マウントとの間に前記円筒コイルの内側に位置する第２空隙と前記円筒コイルの外側に位置する第３空隙とを有する無鉄心回転電気機械であって、
   前記カップ型マウントは、前記底部に前記第２空隙に通じる吸気孔を有し、前記外側円筒空路形成体の前記開放端面から前記底部に達する円周に前記エアギャップの長さ方向の列からなる前記エアギャップに通じる複数の排気孔を有しており、前記回転子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、前記吸気孔を介して前記第２空隙に引き込まれた外気および前記第３空隙を介して前記エアギャップに引き込まれた外気は、前記エアギャップ内を流通し、前記エアギャップに露出している前記複数のマグネットおよび前記エアギャップに配置されている前記円筒コイルの両面を直接冷却し、前記排気孔を介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。
3. 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、露出している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開放端面と前記蓋型マウントとの間に前記円筒コイルの内側に位置する第２空隙と前記円筒コイルの外側に位置する第３空隙とを有する無鉄心回転電気機械であって、
   前記カップ型マウントは、前記底部に前記第２空隙に通じる吸気孔を有し、前記外側円筒空路形成体の前記底部に近接する帯状の円周に配されている前記エアギャップに通じる複数の第１排気孔および前記外側円筒空路形成体の前記開放端面から前記底部に達する円周に前記エアギャップの長さ方向の列からなる前記エアギャップに通じる複数の第２排気孔を有しており、前記回転子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、前記吸気孔を介して前記第２空隙に引き込まれた外気および前記第３空隙を介して前記エアギャップに引き込まれた外気は、前記エアギャップ内を流通し、前記エアギャップに露出している前記複数のマグネットおよび前記エアギャップ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１排気孔および第２排気孔を介して外部に排出するようにしたことを特徴とする無鉄心回転電気機械。

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