TWI712252B - 用於在超過額定的負載下進行運作的無鐵心旋轉電機、其之驅動方法、以及包含其之驅動系統 - Google Patents

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Abstract

電動馬達通常不會假想運轉在額定輸出以上。因為可以容易理解到在過負載下恆常運轉電動馬達的話，會發生什麼樣的事態。本發明係指在實現在超過額定負載的負載下進行恆常運轉的無鐵心旋轉電機機械、其驅動方法及包含其之驅動系統的實現者，更具體方面，係實現作為一種無鐵心旋轉電動機械、其驅動方法、及包含其之驅動系統，其係在利用固定可以通電的無鐵心的圓筒線圈的端面之蓋型架座所構成的定子(固定件)、以及用與蓋型架座對置成自由旋轉之圓筒型或是杯子型架座在內周圍面配備複數個磁體之轉子(旋轉件)來形成包含氣隙之無鐵心旋轉電動機械中，在超過額定的負載下運作時，供給冷媒液到包含氣隙的空隙，發熱的圓筒線圈氣化冷媒液，用冷媒液的氣化潛熱冷卻圓筒線圈，調整冷媒液的供給量使得圓筒線圈不會超過額定運轉時的容許上限溫度，藉此，在超過額定的負載下運作。

Description

用於在超過額定的負載下進行運作的無鐵心旋轉電機、其之驅動方法、以及包含其之驅動系統
本發明有關一種用於在超過額定的負載下運作的無鐵心旋轉電動機械、其驅動方法、及包含其之驅動系統。
更具體方面，本發明有關一種無鐵心旋轉電動機械、其驅動方法、及包含其之驅動系統，其係在利用固定可以通電的無鐵心的圓筒線圈的端面之蓋型架座所構成的定子(固定件)、以及用與蓋型架座對置成自由旋轉之圓筒型或是杯子型架座在內周圍面配備複數個磁體之轉子(旋轉件)來形成包含氣隙之無鐵心旋轉電動機械中，在超過額定的負載下運作時，供給冷媒液到包含氣隙的空隙，發熱的圓筒線圈氣化冷媒液，用冷媒液的氣化潛熱冷卻圓筒線圈，調整冷媒液的供給量使得圓筒線圈不會超過額定運轉時的容許上限溫度，藉此，在超過額定的負載下運作。
電動馬達與發電機係具有相同構造之旋轉電動機械。關於旋轉電動機械，使用把電能轉換成機械能量之電動馬達來說明。電動馬達係輸出以磁場與電流的相互作用所產生的電磁力者。分類方法各式各樣，大致上區分為附電刷的DC馬達與無刷馬達，前者係把磁體作為定子(固定件)，把線圈作為轉子(旋轉件)；後者係相反地把線圈作為定子(固定件)，把磁體作為轉子(旋轉件)；全都是利用旋轉件朝外部輸出電磁力者。另一方面因為磁場產生方法的不同也區分為繞線場磁型與永久磁體型，也區分為在線圈具有鐵心(芯)者或不具有者。根據上述區分，永久磁體場磁型的無鐵心無刷電動馬達成為本發明的對象。
本發明係有關永久磁體場磁型下利用無鐵心的圓筒線圈所構成之無芯的無刷馬達。定子的無鐵心的圓筒線圈乃是利用用絕緣層覆蓋具有線狀部之導電性金屬片的層積體所構成者，或是利用覆蓋有絕緣層的線狀導體所構成者中，任意一個者。
電動馬達即便在啟動時瞬間超過額定電流，通常，也不會假想在超過額定的狀態下連續運轉。在過負載的狀態，亦即額定以上之下連續運轉電動馬達的話，因電流，電動馬達的圓筒線圈會發熱到預想以上。
也因為電動馬達的構造及功能，但是，關連於本發明，使用作為試驗用馬達而製作出的無芯馬達(CP50)，在不使冷媒液供給的控制部作動而超過額定之各條件下進行過負載試驗來看，如後述，僅數十秒就超過圓筒線圈的容許上限溫度130℃。由此就容易想得到最壞的事態就是，圓筒形線圈燒毀而被破壞。即便是沒有到被破壞的程度，從性能面來看，也無法期待無芯馬達的長時間的正常運轉。為了防止隨圓筒線圈的發熱或磁體的加熱之電動馬達的性能下降，把冷卻功能附加到電動馬達這一點，不用說也知道是公知，不過是慣用手段罷了。
不管是有無這樣的冷卻功能，在電動馬達的通常運轉時對線圈或磁體的溫度上升而保證之使用限度，是從製造商那邊表示作為額定的(非專利文獻1的41頁)。額定乃是製造商所保證的獨自基準，是記載在型錄或規格表。此乃是例如，馬達在特定的電壓下一邊發揮良好的特性一邊產生出的最大輸出成為額定輸出，在額定輸出下運轉時的旋轉速度為額定旋轉速度下，那時候的力矩T為額定力矩，那時候的電流為額定電流。在尚未指定使用的情況下，可以無期限運轉的連續額定作為額定。作為其他的額定，是有限定了運轉期間之短時間額定、或週期性反覆運轉與停止之反復額定等。
本發明係有關根據在過負載進行恆常運轉的發想所開發出之用於在超過額定的負載下進行運作的無芯馬達。在此所謂的「額定」，係例如指的是在特定的電壓下把無芯馬達以額定力矩或是額定輸出進行運作之情況。
順便說明，作為試驗用馬達所製作出的無芯馬達(CP50)，是所謂的電動馬達。詳細如後述，但在此所謂的額定，係冷媒液的供給量為零，不使冷媒液供給的控制部作動而進行連續運轉，而且，把圓筒線圈的溫度不超過容許上限溫度130℃作為條件者，額定力矩T0 =0.28Nm、額定電流I0 =9.7Arms、額定旋轉速度n0 =6537rpm、額定輸出P0 =191.67W(圖11)。
接著，把用於防止隨圓筒線圈的發熱或磁體的加熱之電動馬達的性能下降之冷卻功能附加到電動馬達這一點是公知的。該部分可以從以下的先前技術來辨識。
在日本特表2012-523817號專利公報(專利文獻1)中，記載有：在線圈周圍吸收具有比線圈的作動溫度還低的沸點之冷媒液，配置浸潤線圈的擴散材料，用沸騰的冷媒液的氣化熱來冷卻線圈。
在日本特開平10-336968專利公報(專利文獻2)中，記載有：利用轉子的離心泵作用與高低差而使在散熱器中所含的氣液兩相進行冷媒循環，而冷卻車輛用旋轉電電機內之系統。
在日本特開2006-14522號專利公報(專利文獻3)中，記載有：在發電機內貯藏沸點溫度為容許限度溫度以下的冷媒，一邊予以交互反覆在發電機的運轉時使冷媒氣化而在發電機內液化，一邊有效率冷卻發電機。
在日本特開2006-158105號專利公報(專利文獻4)中，記載有：在包含冷媒的儲藏槽之自我循環路徑中，液相的冷媒被轉子的發熱氣化，以氣化冷媒來有效率冷卻。
在日本特開2009-118693號專利公報(專利文獻5)中，記載有：在轉子冷卻裝置中，為了不讓冷媒偏靠到轉子的冷卻壁面，朝向壁面做少量且連續的供給，以氣化潛熱來進行冷卻的方法。
在日本特開2015-95961號專利公報(專利文獻6)中，記載有：在馬達的密閉殼內，封入到該殼內的冷媒被定子的線圈熱氣化，在散熱部液化，在密閉殼內循環之馬達的冷卻構造。該冷卻構造係與記載在專利文獻3或專利文獻4者共通。
在日本特開2009-118686號專利公報(專利文獻7)中，記載有：對磁體的冷卻與線圈的冷卻分別設有冷媒流通路徑，配置可以切換這些冷媒流通路徑之旋轉電機的冷卻構造。
在日本特開2014-17968號專利公報(專利文獻8)中，記載有：搭載在複合車輛之旋轉電機的冷卻系統。其旋轉電機，係包含被捲繞裝設在多數片層疊了電磁鋼板的定子芯之線圈部者。在此所揭示之具有鐵心的旋轉電機的冷卻系統，係線圈部的繞線溫度為180℃以上的情況超過10次的話，線圈部的繞線周圍的絕緣被覆膜會蒸發或是氣化而消失，遺憾會使放電耐壓性能下降的緣故，所以為了不發生這樣的情況，配備調整冷媒的供給量使得在特定部位的繞線周圍形成冷媒的附著狀態之控制部。
在日本特開平6-217496號專利公報(專利文獻9)中，記載有：在發電機的轉子的內側設置蒸發凝結室，在與從外部朝軸方向用噴射流送入冷卻液並利用離心力偏位到蒸發凝結室側而使其流動的冷卻液室連接的液室設有廢液用的動葉輪之發電機。
在日本特開平5-308752號專利公報(專利文獻10)中，記載有：把轉子與圍繞該轉子之環狀的定子收納到機械密封狀態的罩殼內之馬達中，配置了與封入了作動流體的罩殼內的環狀的空洞連通的管和具有毛細管作用的毛細結構之馬達的散熱構造。
在日本特開平8-130856號專利公報(專利文獻11)中，記載有：在利用被捲繞成圓筒形芯的線圈所製成的電動汽車用驅動裝置馬達中，從冷卻用油泵透過冷卻油噴射部滴下到線圈端部之冷卻迴路。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特表2012-523817號專利公報 　　[專利文獻2]日本特開平10-336968號專利公報 　　[專利文獻3]日本特開2006-14522號專利公報 　　[專利文獻4]日本特開2006-158105號專利公報 　　[專利文獻5]日本特開2009-118693號專利公報 　　[專利文獻6]日本特開2015-95961號專利公報 　　[專利文獻7]日本特開2009-118686號專利公報 　　[專利文獻8]日本特開2014-17968號專利公報 　　[專利文獻9]日本特開平6-217496號專利公報 　　[專利文獻10]日本特開平5-308752號專利公報 　　[專利文獻11]日本特開平8-130856號專利公報 [非專利文獻]
[非專利文獻1] 　　『史上最強彩色圖解 瞭解最新馬達技術的全部之書』赤津 觀監修 TSUNAME出版企劃股份有限公司 (2013年7月20日發行)
[發明欲解決之課題]
藉由定子與轉子這類的零件的電磁作用而旋轉之電動馬達所潛在的技術上課題，為配備在定子的電樞的線圈的發熱作用。電動馬達的能力或大小，通常，是以電動馬達的輸出來表現。其輸出P0 係以旋轉速度n(rpm)與力矩T(N・m)的積來表示。作為電動馬達的輸入電力P1 (W)，輸入電力P1 與輸出P0 的差作為熱損失PL ，轉換成熱能並放出到周圍。此乃是電樞線圈的發熱作用，電動馬達難以避免的技術上的問題。例如，不限於無芯馬達，電動馬達係在超過額定的負載下持續運作的話，因為其發熱作用在短時間內突破電樞線圈的容許上限溫度，進而燒毀而被破壞這一點是所屬技術領域中具有通常知識者所公知的事項。還有，潛在有電樞線圈的發熱作用提高電樞線圈的阻抗值，引起電動馬達的輸出變動之問題，因此，把電樞線圈完全控制在一定溫度範圍並最小化輸出變動這一點，也是電動馬達究極的技術上的課題。
其解決課題，係如何控制電樞線圈的溫度。如至此所見，是有各式各樣的提案，但是，對把電樞線圈完全控制在一定溫度範圍之究極的課題之根本上的解決課題方面至今尚未有。 [解決課題之手段]
可是，本案發明者們，在挑戰基於在過負載下進行恆常運轉的發想之電動馬達的開發，實現用於在超過額定的負載下進行運作的無鐵心旋轉電動機械、其驅動方法、及包含其之驅動系統，並達成解決該技術上的課題。在此，可以從使用了基於本發明之一實施方式所製作出的無芯馬達(CP50)之驅動試驗，來得以確認。
把無芯馬達(CP50)的電壓設定在24V，測定出力矩。額定力矩T0 =0.28Nm。本案發明者們，係一邊對無芯馬達(CP50)連續賦予超過額定力矩T0 的負載，一邊完全控制電樞線圈也就是圓筒線圈的發熱，經此，可以確認無芯馬達(CP50)的長時間運轉。
本發明的第1樣態，為圖1的剖面示意圖及圖2的破斷立體圖所示之用於在超過額定的負載下進行運作的無鐵心旋轉電動機械10。 　　此乃是，用於在超過額定的負載下進行運作的無鐵心旋轉電動機械10，其係配備：用利用固定可以通電的無鐵心的圓筒線圈100的端面101之蓋型架座200所構成之定子2、以及在與蓋型架座200對置成自由旋轉之圓筒型架座300於圓筒型架座300的內周圍面310配備複數個磁體4之轉子3來形成包含氣隙的空隙40，把供給冷媒液80到空隙40的路徑8設在定子2，並關連到定子2之控制部20；以及關連到轉子3之驅動部30。
還有，可以於定子2，配備連通到路徑8的冷媒液容器81，更可以配備連通在冷媒液容器81與空隙40之間之循環手段82。
從本發明的第1樣態明白到，無鐵心旋轉電動機械10係作動驅動部30，在超過額定的負載下進行運作時，作動控制部20，供給冷媒液80到空隙40，發熱的圓筒線圈100氣化冷媒液80，用冷媒液80的氣化潛熱冷卻圓筒線圈100，調整冷媒液80的供給量使得圓筒線圈100不超過額定運轉時的容許上限溫度tM ，藉此，在超過額定的負載下進行運作。
更理想上，作為本發明之一個實施方式，無鐵心旋轉電動機械10係在其超過額定的負載下進行運作時，反覆進行：作動控制部20來調整冷媒液80的供給量使得圓筒線圈100不超過容許上限溫度tM 之動作、以及由於該動作而停止對空隙40供給冷媒液80使得圓筒線圈100至少不會低過冷媒液80氣化的下限溫度tN 之動作；藉此，把圓筒線圈100維持在容許上限溫度tM 與下限溫度tN 的範圍內。
作為本發明之另一個實施方式，控制部20係如圖5的示意圖所示，可以包含：檢測圓筒線圈100的溫度之線圈溫度檢知感測器21、與線圈溫度檢知感測器21連動並把冷媒液80供給到空隙40之泵22、以及藉由對泵22的開啟・關閉指令來調整冷媒液80的供給量之控制器23。
作為本發明之更進一步另一個實施方式，控制部20係如圖6的示意圖所示，可以包含：檢測圓筒線圈100的溫度之線圈溫度檢知感測器21、與線圈溫度檢知感測器21並從配置在比圓筒線圈100高的位置之冷媒液容器81供給冷媒液80到空隙40之電磁閥24、以及藉由對電磁閥24的開關指令來調整冷媒液80的供給量之控制器23。
作為本發明之其他的實施方式，控制部20係如圖5或是圖6所示，也可以利用循環手段82把冷媒液80的氣相800用液相80回收到冷媒液容器81。
作為本發明之更進一步其他的實施方式，如圖1及圖2所示，可以做出無鐵心旋轉電動機械10，其係配備成：驅動軸1000固定在圓筒型架座300的中心部340，與蓋型架座200的中心部240連結成自由旋轉。
本發明的第2樣態，為圖3的剖面示意圖及圖4的破斷立體圖所示之用於在超過額定的負載下進行運作的無鐵心旋轉電動機械10。 　　此乃是，藉由利用固定可以通電的無鐵心的圓筒線圈100的其中一方的端面101之蓋型架座200所構成之定子2、以及利用與蓋型架座200對置成自由旋轉的杯子型架座400所構成之轉子3形成包含氣隙之第1空隙40；構成轉子3之杯子型架座400，係具有其中一方被打開、另一方被關閉之底部410，於底部410一體化同心圓的內軛420及外軛430，於內軛420的外周圍面422及/或是外軛430的內周圍面431配備複數個磁體4彼此在圓周方向隔有間隙41，於與間隙41對應之內軛420的位置設有貫通內軛420的狹縫423。
其更進一步是一種用於在超過額定的負載下進行運作的無鐵心旋轉電動機械10，其係在圓筒線圈100的另一方的端面102與杯子型架座400的底部410之間殘留隙縫411而配置圓筒線圈100懸浮在第1空隙40，在杯子型架座400的其中一方的端面401與蓋型架座200之間於圓筒線圈100的內周圍側110形成第2空隙50，於圓筒線圈100的外周圍側120形成第3空隙60，供給冷媒液80到第1空隙40的路徑8設在定子2；配備與定子2之控制部20、以及與轉子3關連之驅動部30。
還有，可以於定子2，配備連通到路徑8的冷媒液容器81，更可以配備連通在冷媒液容器81與第1空隙40之間之循環手段82。
從本發明的第2樣態明白到，無鐵心旋轉電動機械10係作動驅動部30，在超過額定的負載下進行運作時，作動控制部20，供給冷媒液80到第1空隙40的內軛420的內側421，發熱的圓筒線圈100氣化透過狹縫423送到圓筒線圈100的冷媒液80，用冷媒液80的氣化潛熱冷卻圓筒線圈100，調整冷媒液80的供給量使得圓筒線圈100不超過額定運轉時的容許上限溫度tM ，藉此，在超過額定的負載下進行運作。
更理想上，作為本發明之一個實施方式，無鐵心旋轉電動機械10係在其超過額定的負載下進行運作時，反覆進行：作動控制部20來調整冷媒液80的供給量使得圓筒線圈100不超過容許上限溫度tM 之動作、以及由於該動作而停止對第1空隙40供給冷媒液80使得圓筒線圈100至少不會低過冷媒液80氣化的下限溫度tN 之動作，藉此，把圓筒線圈100維持在容許上限溫度tM 與下限溫度tN 的範圍內。
作為本發明之另一個實施方式，控制部20係如圖5的示意圖所示，可以包含：檢測圓筒線圈100的溫度之線圈溫度檢知感測器21、與線圈溫度檢知感測器21連動並供給冷媒液80到第1空隙40的內軛420的內側421之泵22、以及藉由對泵22的開啟・關閉指令來調整冷媒液80的供給量之控制器23。
作為本發明之更進一步另一個實施方式，控制部20係如圖6的示意圖所示，可以包含：檢測圓筒線圈100的溫度之線圈溫度檢知感測器21、與線圈溫度檢知感測器21並從配置在比圓筒線圈100高的位置之冷媒液容器81供給冷媒液80到第1空隙40的內軛420的內側421之電磁閥24、以及藉由對電磁閥24的開關指令來調整冷媒液80的供給量之控制器23。
作為本發明之其他的實施方式，控制部20係如圖5或是圖6所示，也可以利用循環手段82把冷媒液80的氣相800用液相80回收到冷媒液容器81。
作為本發明之更進一步其他的實施方式，如圖3及圖4所示，可以做出無鐵心旋轉電動機械10，其係配備成：驅動軸1000固定在杯子型架座400的中心部340，與蓋型架座200的中心部240連結成自由旋轉。
本發明的第1及第2樣態中的一個實施方式，理想上，圓筒線圈100乃是用絕緣層覆蓋具有往軸方向離開的線狀部之導電性金屬片的層積體來形成圓筒形者、或是用覆蓋有絕緣層的線狀導體來形成圓筒形者中，任意一個者。
作為本發明的第1及第2樣態中其他的實施方式，理想上，冷媒液80乃是水、乙醇、氨、液態氮、液態氦、氟系液體中任意一個者。
本發明的第3樣態，為圖1及圖2所示之用於在超過額定的負載下進行運作的無鐵心旋轉電動機械10的驅動方法。 　　此乃是，用於在超過額定的負載下進行運作的無鐵心旋轉電動機械10的驅動方法，該無鐵心旋轉電動機械配備：藉由利用固定可以通電的無鐵心的圓筒線圈100的端面101之蓋型架座200所構成之定子2、以及在與蓋型架座200對置成自由旋轉之圓筒型架座300於內周圍面310配備複數個磁體4之轉子3，來形成包含氣隙的空隙40，把供給冷媒液80到空隙40的路徑8設在定子2，並關連到定子2之控制部20；以及關連到轉子3之驅動部30。
尚且，本發明的驅動方法中，無鐵心旋轉電動機械10係可以於定子2，配備連通到路徑8的冷媒液容器81，更可以配備連通在冷媒液容器81與空隙40之間之循環手段82。
從發明的第3樣態明白到，其係包含：作動驅動部30，在超過額定的負載下運作無鐵心旋轉電動機械10之程序；作動控制部20，供給冷媒液80到空隙40之程序；發熱的圓筒線圈100氣化冷媒液80，用冷媒液80的氣化潛熱冷卻圓筒線圈100之程序；以及調整冷媒液80的供給量使得圓筒線圈100不超過額定運轉時的容許上限溫度tM 之程序。
作為本發明之一個實施方式，更理想上，其係更包含：作動控制部20而停止對空隙40供給冷媒液80使得圓筒線圈100至少不會低過冷媒液80氣化的下限溫度tN 之程序；反覆進行該程序與供給冷媒液80到空隙40之程序，藉此，把圓筒線圈100維持在容許上限溫度tM 與下限溫度tN 的範圍內。
作為本發明之另一個實施方式，還有，可以作為一種驅動方法，其中，控制部20係如圖5所示，更包含：檢測圓筒線圈100的溫度之線圈溫度檢知感測器21、供給冷媒液80之泵22、以及藉由對泵22的開啟・關閉指令來調整冷媒液80的供給量之控制器23；該驅動方法包含：作動線圈溫度檢知感測器21，並檢測圓筒線圈100的溫度之程序；連動到該程序而控制器23作動泵22，供給冷媒液80到空隙40之程序；以及調整冷媒液80的供給量之程序。
作為本發明之更進一步另一個實施方式，還有，也可以作為一種驅動方法，其中，控制部20係如圖6所示，包含：檢測圓筒線圈100的溫度之線圈溫度檢知感測器21、與線圈溫度檢知感測器21連動而從配置在比圓筒線圈100高的位置之冷媒液容器81供給冷媒液80到空隙40之電磁閥24、以及藉由對電磁閥24的開關指令來調整冷媒液80的供給量之控制器23；該驅動方法包含：作動線圈溫度檢知感測器21，並檢測圓筒線圈100的溫度之程序；連動到該程序而控制器23作動電磁閥24，從冷媒液容器81供給冷媒液到空隙40之程序；以及調整冷媒液80的供給量之程序。
作為本發明之其他的實施方式，其係更進一步如圖5或是圖6所示，該驅動方法更包含：控制部20作動循環手段82，把冷媒液80的氣相800用液相80回收到冷媒液容器81之程序。
作為本發明之另一其他的實施方式，其係更進一步可以是一種無鐵心旋轉電動機械10的驅動方法，其中，無鐵心旋轉電動機械，係驅動軸1000被固定到圓筒型架座300的中心部340，與蓋型架座200的中心部240連結成自由旋轉。
本發明的第4樣態，為圖3及圖4所示之用於在超過額定的負載下進行運作的無鐵心旋轉電動機械10的驅動方法。 　　此乃是，藉由利用固定可以通電的無鐵心的圓筒線圈100的其中一方的端面101之蓋型架座200所構成之定子2、以及利用與蓋型架座200對置成自由旋轉的杯子型架座400所構成之轉子3形成包含氣隙之第1空隙40；構成轉子3之杯子型架座400，係具有其中一方被打開、另一方被關閉之底部410，於底部410一體化同心圓的內軛420及外軛430，於內軛420的外周圍面422及/或是外軛430的內周圍面431配備複數個磁體4彼此在圓周方向隔有間隙41，於與間隙41對應之內軛420的位置設有貫通內軛420的狹縫423。
其更進一步是一種用於在超過額定的負載下進行運作的無鐵心旋轉電動機械10的驅動方法，其係在圓筒線圈100的另一方的端面102與杯子型架座400的底部410之間殘留隙縫411而配置圓筒線圈100懸浮在前述第1空隙40，在杯子型架座400的其中一方的端面401與蓋型架座200之間於圓筒線圈100的內周圍側110形成第2空隙50，於圓筒線圈100的外周圍側120形成第3空隙60，供給冷媒液80到第1空隙40的路徑8設在定子2；配備與定子2之控制部20、以及與轉子3關連之驅動部30。
尚且，本發明的驅動方法中，無鐵心旋轉電動機械10係可以於定子2，配備連通到路徑8的冷媒液容器81，更可以配備連通在冷媒液容器81與第1空隙40之間之循環手段82。
從本發明的第4樣態明白到，其係包含：作動驅動部30，在超過額定的負載下運作前述無鐵心旋轉電動機械10之程序；作動控制部20，供給冷媒液80到第1空隙40的內軛420的內側421，透過狹縫423把冷媒液80送到發熱的圓筒線圈100之程序；發熱的圓筒線圈100氣化冷媒液80，用冷媒液80的氣化潛熱冷卻圓筒線圈100之程序；以及調整冷媒液80的供給量使得圓筒線圈100不超過額定運轉時的容許上限溫度tM 之程序。
作為本發明之一個實施方式，理想上，其係更包含：作動控制部20而停止對第1空隙40供給冷媒液80使得圓筒線圈100至少不會低過冷媒液80氣化的下限溫度tN 之程序；反覆進行該程序與供給冷媒液80到第1空隙40的內軛420的內側421並透過狹縫423把冷媒液80送到發熱的圓筒線圈100之程序，藉此，把圓筒線圈100維持在容許上限溫度tM 與下限溫度tN 的範圍內。
作為本發明之另一個實施方式，還有，可以作為一種驅動方法，其中，控制部20係如圖5所示，更包含：檢測圓筒線圈100的溫度之線圈溫度檢知感測器21、供給冷媒液80之泵22、以及藉由對泵22的開啟・關閉指令來調整冷媒液80的供給量之控制器23；該驅動方法包含：作動線圈溫度檢知感測器21，並檢測圓筒線圈100的溫度之程序；連動到該程序而控制器23作動泵22，供給冷媒液80到第1空隙40的內軛420的內側421，透過狹縫423把冷媒液80送到發熱的圓筒線圈100之程序；以及調整冷媒液80的供給量之程序。
作為本發明之更進一步另一個實施方式，還有，也可以作為一種驅動方法，其中，控制部20係如圖6所示，包含：檢測圓筒線圈100的溫度之線圈溫度檢知感測器21、與線圈溫度檢知感測器21而從配置在比圓筒線圈100高的位置之冷媒液容器81供給冷媒液80到第1空隙40之電磁閥24、以及藉由對電磁閥24的開關指令來調整冷媒液80的供給量之控制器23；該驅動方法包含：作動線圈溫度檢知感測器21，並檢測圓筒線圈100的溫度之程序；連動到該程序而控制器23作動電磁閥24，供給冷媒液80到第1空隙40的內軛420的內側421，透過狹縫423把冷媒液80送到發熱的圓筒線圈100之程序；以及調整冷媒液80的供給量之程序。
作為本發明之其他的實施方式，其係更進一步如圖5或是圖6所示，該驅動方法更包含：控制部20作動循環手段82，把冷媒液80的氣相800用液相80回收到冷媒液容器81之程序。
作為本發明之另一其他的實施方式，其係更進一步可以是一種無鐵心旋轉電動機械10的驅動方法，其中，無鐵心旋轉電動機械，係驅動軸1000被固定到杯子型架座400的中心部440，與蓋型架座200的中心部240連結成自由旋轉。
本發明的第3及第4樣態中的一個實施方式，理想上，圓筒線圈100乃是用絕緣層覆蓋具有往軸方向離開的線狀部之導電性金屬片的層積體來形成圓筒形者、或是用覆蓋有絕緣層的線狀導體來形成圓筒形者中，任意一個者。
作為本發明的第3及第4樣態中其他的實施方式，理想上，冷媒液80乃是水、乙醇、氨、液態氮、液態氦、氟系液體中任意一個者。
本發明的第5樣態為一種用於在超過額定的負載下運作無鐵心旋轉電動機械10的驅動系統1，該無鐵心旋轉電動機械係藉由圖1及圖2的無鐵心旋轉電動機械10的示意圖與圖5及圖6的驅動系統1的示意圖來表示。
此乃是，一種用於在超過額定的負載下運作無鐵心旋轉電動機械10的驅動系統1，該驅動系統利用如下所構成：無鐵心旋轉電動機械10，其係藉由利用固定可以通電的無鐵心的圓筒線圈100的端面101之蓋型架座200所構成之定子2、以及在與蓋型架座200對置成自由旋轉之圓筒型架座300配備複數個磁體4在圓筒型架座300的內周圍面310之轉子3來形成包含氣隙之空隙40，在定子2具有供給冷媒液80到空隙40的路徑8；驅動裝置30，其係與轉子3連動而驅動作動的無鐵心旋轉電動機械10；以及控制裝置20，其係與配備在定子2之檢測圓筒線圈100的溫度的線圈溫度檢知感測器21連動而供給冷媒液80到空隙40。
尚且，本發明的驅動系統1中，無鐵心旋轉電動機械10係可以於定子2，配備連通到路徑8的冷媒液容器81，更可以配備連通在冷媒液容器81與第1空隙40之間之循環手段82。
從本發明的第5樣態明白到，驅動系統1係作動驅動裝置30，在超過額定的負載下運作無鐵心旋轉電動機械10時，作動控制裝置20，供給冷媒液80到空隙40，發熱的圓筒線圈100氣化冷媒液80，用冷媒液80的氣化潛熱冷卻圓筒線圈100，調整冷媒液80的供給量使得圓筒線圈100不超過額定運轉時的容許上限溫度tM ，藉此，在超過額定的負載下運作無鐵心旋轉電動機械10。
更理想上，作為本發明之一個實施方式，驅動系統1係更進一步，在超過額定的負載下運作無鐵心旋轉電動機械10時，反覆進行：作動控制裝置20，來供給冷媒液80到空隙40使得圓筒線圈100不超過額定運轉時的容許上限溫度tM 之動作、以及由於該動作而停止對空隙40供給冷媒液80使得圓筒線圈100至少不會低過冷媒液80氣化的下限溫度tN 之動作；藉此，把圓筒線圈100維持在容許上限溫度tM 與下限溫度tN 的範圍內。
作為本發明之另一個實施方式，可以作為一種驅動系統1，控制裝置20係如圖5所示，包含：供給冷媒液80之泵22、以及藉由對泵22的開啟・關閉指令來調整冷媒液80的供給量之控制器23；連動到線圈溫度檢知感測器21而控制器2作動泵22，供給冷媒液80到空隙40，並且，調整媒液80的供給量。
作為本發明之更進一步另一個實施方式，也可以作為一種驅動系統1，控制裝置20係如圖6所示，包含：供給冷媒液80之電磁閥24、以及藉由對電磁閥24的開關指令來調整冷媒液80的供給量之控制器23；與線圈溫度檢知感測器21而作動電磁閥24，從配置在比圓筒線圈100高的位置之冷媒液容器81供給冷媒液80到空隙40，並且，調整冷媒液80的供給量。
作為本發明之其他的實施方式，其係更進一步，可以作為一種驅動系統1，如圖5或是圖6所示，控制裝置20作動循環手段82，把冷媒液80的氣相800用液相80回收到冷媒液容器81。
作為本發明之另一其他的實施方式，其係更進一步，也可以作為一種驅動系統1，該驅動系統利用無鐵心旋轉電動機械10所構成，該無鐵心旋轉電動機械被配備成：把驅動軸1000固定到圓筒型架座300的中心部340，與蓋型架座200的中心部240連結成自由旋轉。
本發明的第6樣態為一種用於在超過額定的負載下運作無鐵心旋轉電動機械10的驅動系統1，該無鐵心旋轉電動機械係藉由圖3及圖4的無鐵心旋轉電動機械10的示意圖與圖5及圖6的驅動系統1的示意圖來表示。
此乃是，藉由利用固定可以通電的無鐵心的圓筒線圈100的其中一方的端面101之蓋型架座200所構成之定子2、以及利用與蓋型架座200對置成自由旋轉的杯子型架座400所構成之轉子3形成包含氣隙之第1空隙40；構成轉子3之杯子型架座400，係具有其中一方被打開、另一方被關閉之底部410，於底部410一體化同心圓的內軛420及外軛430，於內軛420的外周圍面422及/或是外軛430的內周圍面431配備複數個磁體4彼此在圓周方向隔有間隙41，於與間隙41對應之內軛420的位置設有貫通內軛420的狹縫423。
其係更進一步，為一種用於在超過額定的負載下運作無鐵心旋轉電動機械10的驅動系統1，該驅動系統利用如下所構成：無鐵心旋轉電動機械10，其係在圓筒線圈100的另一方的端面102與杯子型架座400的底部410之間殘留隙縫411而配置圓筒線圈100懸浮在前述第1空隙40，在杯子型架座400的其中一方的端面401與蓋型架座200之間於圓筒線圈100的內周圍側110形成第2空隙50，於圓筒線圈100的外周圍側120形成第3空隙60，在定子2具有供給冷媒液80到第1空隙40之路徑8；驅動裝置30，其係與轉子3連動而驅動作動的無鐵心旋轉電動機械10；以及控制裝置20，其係與配備在定子2的線圈溫度檢知感測器21連動而供給冷媒液80到第1空隙40。
尚且，本發明的驅動系統1中，無鐵心旋轉電動機械10係可以於定子2，配備連通到路徑8的冷媒液容器81，更可以配備連通在冷媒液容器81與第1空隙40之間之循環手段82。
從本發明的第6樣態明白到，驅動系統1係作動驅動裝置30，在超過額定的負載下運作無鐵心旋轉電動機械10時，作動控制裝置20，供給冷媒液80到第1空隙40的內軛420的內側421，發熱的圓筒線圈100氣化透過狹縫423送到圓筒線圈100的冷媒液80，用冷媒液80的氣化潛熱冷卻圓筒線圈100，調整冷媒液80的供給量使得圓筒線圈100不超過額定運轉時的容許上限溫度tM 。
更理想上，作為本發明之一個實施方式，驅動系統1係更進一步，在超過額定的負載下運作無鐵心旋轉電動機械10時，反覆進行：作動控制裝置20來供給冷媒液80到第1空隙40的內軛420的內側421使得圓筒線圈100不超過額定運轉時的容許上限溫度tM 之動作、以及由於該動作而停止對第1空隙40供給冷媒液80使得圓筒線圈100至少不會低過冷媒液80氣化的下限溫度tN 之動作，藉此，把圓筒線圈100維持在容許上限溫度tM 與下限溫度tN 的範圍內。
作為本發明之另一個實施方式，可以作為一種驅動系統1，其中，控制裝置20係如圖5所示，包含：供給冷媒液80到第1空隙40的內軛420的內側421之泵22、以及藉由對泵22的開啟・關閉指令來調整冷媒液80的供給量之控制器23；連動到線圈溫度檢知感測器21而控制器23作動泵22，供給冷媒液80到第1空隙40的內軛420的內側421，透過狹縫423供給冷媒液80到發熱的圓筒線圈100，並且，調整冷媒液80的供給量。
作為本發明之更進一步另一個實施方式，也可以作為一種驅動系統1，其中，控制裝置20係如圖6所示，包含：供給冷媒液80到第1空隙40的內軛420的內側421之電磁閥24、以及藉由對電磁閥24的開關指令來調整冷媒液80的供給量之控制器23；與線圈溫度檢知感測器21連動而控制器23作動電磁閥24，從配置在比圓筒線圈100高的位置之冷媒液容器81供給冷媒液80到第1空隙40的內軛420的內側421，透過狹縫423把冷媒液80送到發熱的圓筒線圈100，並且，調整冷媒液80的供給量。
作為本發明之其他的實施方式，其係更進一步，可以作為一種驅動系統1，如圖5或是圖6所示，控制裝置20作動循環手段82，把冷媒液80的氣相800用液相80回收到冷媒液容器81。
作為本發明之另一其他的實施方式，也可以作為一種利用無鐵心旋轉電動機械10所構成之驅動系統1，其中，該無鐵心旋轉電動機械，係配備成：把驅動軸1000固定到杯子型架座400的中心部440，與蓋型架座200的中心部240連結成自由旋轉。
本發明的驅動系統1中，理想上，無鐵心旋轉電動機械10的圓筒線圈100乃是用絕緣層覆蓋具有往較長方向離開的線狀部之導電性金屬片的層積體來形成圓筒形者、或是用覆蓋有絕緣層的線狀導體來形成圓筒形者中，任意一個者。
本發明的驅動系統1中，理想上，冷媒液80乃是水、乙醇、氨、液態氮、液態氦、氟系液體中任意一個者。
本案發明者們，係一邊對無芯馬達(CP50)連續賦予超過額定力矩T0 =0.28Nm的負載，一邊完全控制電樞線圈也就是圓筒線圈的溫度，經此，可以確認無芯馬達(CP50)的連續運轉。
具備了包含本發明的圓筒線圈100的定子2之無鐵心旋轉電動機械10(以下，稱為「無芯馬達10」。)的第1基本構造的特徵，係作為其中一端被固定到定子2之電樞線圈，乃是使用用絕緣層覆蓋具有往較長方向離開的線狀部之導電性金屬片的層積體、或是用覆蓋有絕緣層的線狀導體來形成圓筒形之圓筒線圈100。此乃是可以通電的無鐵心的圓筒線圈，較佳為由2層或是4層所構成的厚度為5mm以下之具有一定的剛性者。
第2基本構造的特徵為具有以下構造之無芯馬達10；該構造係藉由構成定子2的蓋型架座200的內周圍面，把圓筒線圈100的其中一方的端面閉鎖，把圓筒線圈100之被開放的另一方的端面***配置成懸浮在空隙或是第1空隙40之狀態；該空隙包含氣隙；該氣隙係藉由利用磁性體所構成的轉子3的圓筒型架座300或是杯子型架座400的底部、與配備了複數個磁體(永久磁體)4之圓筒型架座300的內周圍面或是杯子型架座400的外軛430，來形成磁場。
如此，藉由送入冷媒液80到利用圓筒線圈100的內部面或是杯子型架座400所構成的轉子3的內軛420的內側，冷媒液80係在通過形成了磁場的氣隙時發熱的圓筒線圈100的內部面被氣化。經此，圓筒線圈100係用氣化潛熱冷卻內部面，經由熱傳遞，包含外部面之圓筒線圈整體瞬間被冷卻。此乃是本發明的無芯馬達的冷卻構造的特徵之一。
第3基本構造的特徵，係把在超過額定的負載下運作無芯馬達10時作動的控制部或是控制裝置20關連到定子2做配置，其係包含檢知運作中的圓筒線圈100的溫度上升之線圈溫度檢知感測器21。該特徵係控制部或是控制裝置20連動到線圈溫度檢知感測器21，調整冷媒液80的供給量，使得圓筒線圈100不超過額定運轉時的容許上限溫度tM 。經此，實現在超過額定的負載下連續運作的無芯馬達10。關於本發明的無芯馬達10，如圖13至圖18、及圖20所示，進行假想了各式各樣的過負載狀態之驅動試驗。
圖7為基於無鐵心旋轉電動機械10的一實施方式之被測定馬達(CP50)的驅動試驗裝置的概要圖，該無鐵心旋轉電動機械具備轉子3，該轉子是利用杯子型架座400所構成，該圓筒型架座係與利用包含圓筒線圈100之蓋型架座200所構成的定子2對置成自由旋轉。圖8為被測定馬達(CP50)的實際構造的詳細圖。
從圖7明白到，透過連接了力矩計35(UNIPULSE TM301)的力矩感測器34(UNIPULSE UTM II-5Nm)，發電機32(m-link CPH80-E)連結到被測定馬達(CP50)也就是無芯馬達10的直徑Φ=6mm的輸出軸1000。把發電機32發電的電力用可變負載33(m-link VL300)來消耗，驅動無芯馬達10給予任意的負載。裝入電力計31(HIOKI PW3336)到驅動部或是驅動裝置30(三相PWM方式 m-link MLD750-ST)與無芯馬達10之間，測定出無芯馬達10的電流。利用電力計31，可以測定電流I(A)、電壓V(V)、電力Pi(W)。
接著，包含CPU的控制部或是控制裝置20(m-link TH300)，係透過記錄由被設置在圓筒線圈100的線圈溫度檢知感測器21所得到的溫度t及電壓之裝置(GRAPHTEC GL-100)，輸入溫度t及電壓。控制部或是控制裝置20，係在適宜設定的溫度t下作動冷媒液供給泵22(NITTO UPS-112)，更進一步，進行停止動作，從冷媒液容器81供給冷媒液80到無芯馬達10的第1空隙40。冷媒液80的流量，係藉由配備關連到控制部或是控制裝置20之冷媒流量可變裝置26(TOKYO-RIKOSHA TYPE RSA-5)來可以改變冷媒液供給泵22的驅動電壓，經此，進行調整。無芯馬達10係更進一步，於包含管82的路徑8、及轉子3的內軛420，在軸方向上設有複數個狹縫423。
大致說明圖8所示的被測定馬達也就是無芯馬達10的尺寸。連結固定到定子2並與轉子3連結成自由旋轉之輸出軸的軸方向的長度為L=81.7mm。定子2的矩形底部的一邊為x=50mm，轉子3的外軛的外徑為Φ=46.3mm，內徑為Φ=40mm，厚度為Δ=3.15mm。轉子軸部的直徑為Φ=22.5mm，此乃是與內軛420的內徑Φ相當。外徑為Φ=27.5mm，厚度為Δ=2.5mm。配備在外軛430的內部面之4個的磁體4的厚度為Δ=3.5mm。用內軛420與外軛430所形成的氣隙的幅寬為Ψ=2.75mm，被配備成懸浮在氣隙的狀態之圓筒線圈100的厚度為Δ=1.50mm。
使用了被測定馬達(CP50)也就是無芯馬達10之驅動試驗，係為了檢驗如下：直接把冷媒液也就是純水80散布到圓筒線圈100，利用用純水80的氣化潛熱冷卻發熱的圓筒線圈100之作用效果、及其冷卻作用，也在超過額定的負載條件中，可以連續運轉無芯馬達10。
無芯馬達10的試驗順序係如以下。於圖7所示的驅動部或是驅動裝置30(三相PWM方式m-link MLD750-ST)(以下稱為「驅動裝置30」。)，設定施加電壓為電壓V0 =24(V)。也可以把電壓V0 設定成比24(V)高的36(V)或48(V)，工作量為相同進行試驗；當然，在各種的情況下為不同的結果是理所當然的。
接著，用發電機32的可變負載33使施加到無芯馬達10的負載力矩T增大。為了配合負載力矩T的設定，藉由配備關連到控制部或是控制裝置20(以下稱為「控制裝置20」。)之冷媒液流量可變裝置26來可以改變冷媒液供給泵22的驅動電壓，經此，調整冷媒液(純水)80的流量。在無芯馬達10所用的圓筒線圈100的容許上限溫度為130℃。因此，關於調整，係在不超過tM =130℃而且不低過冷媒液(純水)氣化的下限溫度tN 的狀態下，為了縮小控制時的圓筒線圈的最大溫度tc1 與控制時的圓筒線圈的最小溫度tc2 的溫度差Δ t而運作，測定那個時候的負載力矩T及冷媒液(純水)80的流量。
圖10為在透過圖7所示的力矩感測器34之發電機32的可變負載33下使無芯馬達(CP50)10的負載增大，在不超過容許上限溫度tM =130℃，而且，不低過冷媒液(純水)氣化的下限溫度tN 之狀態下，用於運作成縮小控制時的圓筒線圈的最大溫度tc1 與控制時的圓筒線圈的最小溫度tc2 的溫度差Δ t的控制流程。
從圖10明白到，讀入線圈溫度檢知感測器21(第1讀入)，在超過圓筒線圈100的溫度tL1 =123℃的溫度t下供給冷媒液的情況下，運作冷媒液供給泵22。更進一步，讀入線圈溫度檢知感測器21(第2讀入)，用氣化潛熱冷卻發熱的圓筒線圈100，在溫度t為低過tL2 =122℃的溫度t下停止供給冷媒液的情況下，停止冷媒液供給泵22。在這期間，圓筒線圈的溫度t沒有到達這些設定溫度時，反覆進行線圈溫度檢知感測器21的第1讀入、及第2讀入。
如此，測定把對無芯馬達10的驅動裝置30的施加電壓設定成24V時的最大力矩TM ，測定那個時候的冷媒液(純水)80的每分鐘的流量LM 。冷媒液供給泵22的作動條件如以下所述。 　　(1)冷卻開始溫度tL1 =123℃(第1讀入) 　　(2)冷卻停止溫度tL2 =122℃(第2讀入) 　　以(1)及(2)的讀入切換冷媒液供給泵22，並作動了無芯馬達10時，力矩TM =0.42Nm，流量LM =1.141ml/min。
作為最大力矩TM 及最大流量LM 的技術上的根據，係力矩T超過0.42Nm運作的話，冷媒液80的流量也增大。可是，隨冷媒液80的增大，確認到冷媒液80不被圓筒線圈100氣化而維持霧狀(液相)放出到無芯馬達10的外部。因此，力矩TM =0、42Nm成為在不超過額定力矩T0 =0.28Nm的負載下可以連續運轉無芯馬達10之界限力矩。
圖9係表示不供給冷媒液也就是純水80到圓筒線圈100，圓筒線圈100不超過容許限溫度tM =130℃而可以連續運轉的力矩。以負載力矩T0 =0.28Nm連續運轉無芯馬達10時，從圖9明白到，圓筒線圈100的溫度係在50秒就到達100℃，在300秒(5分)就超過120℃。在720秒(12分)就到達127℃，之後，在容許上限溫度tM =130℃以下遂溫度平衡。圖9係很明顯表示，不供給冷媒液時之可以連續運轉的額定力矩為T0 =0.28Nm。
接著，把超過額定力矩T0 的負載力矩T賦予到把對驅動裝置30的施加電壓設定成24V時的無芯馬達10。如此一來，從圖12明白到，與負載力矩T的增大成比例增加電流，因為伴隨於此的圓筒線圈100的發熱，增加冷媒液(純水)80的供給量。由此，正確控制了驅動系統1的結果，可以確認可以過負載狀態的連續運轉。
具體方面，關於把超過額定力矩T0 的負載下連續運轉無芯馬達10的負載力矩T設定成T1 =0.33Nm、T2 =0.36Nm、T3 =0.39Nm、T4 =TM =0.42Nm，更進一步，設定成從T4 =0.42Nm開始降低到T1 =0.33Nm後，再次回到T4 =0.42Nm之如此設定之5個案例，就此，作動無芯馬達10。
無芯馬達10，係控制裝置20為了在超過冷卻開始溫度tL1 =123℃(第1讀入)的溫度t下供給冷媒液、在低過冷卻停止溫度tL2 =122℃(第2讀入)的溫度t下停止供給冷媒液，切換冷媒液供給泵22，在不超過圓筒線圈100的容許上限溫度tM =130℃、不低過冷媒液(純水)氣化的下限溫度tN 的狀態下，控制成縮小控制時的圓筒線圈的最大溫度tc1 與控制時的圓筒線圈的最小溫度tc2 的溫度差Δ t，經此，也在不超過額定力矩T0 之任一設定力矩下，確認到可以正常的連續運轉。
冷媒液供給泵22的作動條件，係決定冷卻開始(第1讀入)溫度tL1 =123℃。此乃是確保冷卻開始時因過衝所致之溫度上升分，不超過圓筒線圈100的容許上限溫度tM =130℃的設定值。而且，決定冷卻停止(第2讀入)溫度tL2 =122℃。此乃是確保冷卻停止時因過衝所致之溫度下降分，更進一步把冷卻開始(第1讀入)溫度tL1 =123℃的遲滯決定為1℃，藉此，防止外來干擾等所致之誤動作，為使系統安定地動作之設定值。藉由該作動條件，縮小控制時的圓筒線圈的最大溫度tc1 與控制時的圓筒線圈的最小溫度tc2 的溫度差Δ t，減輕因熱衝擊所致之對圓筒線圈的應力，遂可以縮小圓筒線圈的電阻值變化。
以下，說明有關在相同設備、相同控制條件下改變負載力矩T並確認出的結果。各個結果表示於圖13～圖17。
圖13為發電機32的可變負載33設定成負載力矩T1 =0.33Nm之無芯馬達10的驅動試驗的結果。從圖13(a)明白到，無芯馬達10的運作試驗中，力矩T1 持續維持在0.33Nm，為了藉由冷媒液供給泵22的on/off的脈衝動作把圓筒線圈100維持在一定的溫度範圍，作動無芯馬達10。更詳細方面，圓筒線圈100的溫度t係在無芯馬達10的啟動後，在100秒前後越過冷卻開始溫度(tL1 =123℃)。此時，冷媒液(純水)80經過貫通到內軛的狹縫，直接供給到圓筒線圈。接著藉由氣化潛熱冷卻圓筒線圈100，在低過冷卻停止溫度(tL2 =122℃)時，停止供給冷媒液(純水)80。藉由反覆這些脈衝動作，圓筒線圈的溫度t係推移在一定的溫度範圍也就是從111℃到125℃的範圍。圖13(a)為摘錄了從連續運轉試驗中的無芯馬達10的啟動開始到720秒(12分鐘)之間者，已確定經過720秒(12分鐘)後也是大致相同的推移。
圖13(b)為放大了從冷卻開始後也就是啟動時，從180秒(3分鐘)到360秒(6分鐘)之3分鐘期間的圓筒線圈100的溫度波形之圖。急冷卻的狀態可以從圖容易判斷。在超過第1讀入溫度tL1 之123℃的溫度t下供給冷媒液80而開始冷卻的話，因過衝所致之上升後的溫度在2℃以內左右馬上反轉。即便在低過反轉後的第2讀入溫度tL2 之122℃的溫度t下停止供給冷媒液80，因過衝，從下降後的溫度下降到11至7℃左右。具體方面，設定成負載力矩T1 =0.33Nm之控制時的圓筒線圈的最大溫度tc1 =125℃，最小溫度tc2 =111℃，Δ t=14℃。因此，在不超過圓筒線圈100的容許上限溫度tM =130℃且不低過冷媒液(純水)氣化的下限溫度tN 的狀態下，控制成縮小圓筒線圈100在控制時的圓筒線圈的最大溫度tc1 與最小溫度tc2 的差Δ t，藉此，確認到可以正常的連續運轉。
圖14為發電機32的可變負載33設定成負載力矩T2 =0.36Nm之無芯馬達10的驅動試驗的結果。從圖14(a)明白到，無芯馬達10的運作試驗中，力矩T1 持續維持在0.36Nm，為了藉由冷媒液供給泵22的on/off的脈衝動作把圓筒線圈100維持在一定的溫度範圍，作動無芯馬達10。圓筒線圈100的溫度t係在無芯馬達10的啟動後，在90秒前後越過冷卻開始溫度(tL1 =123℃)。此時，冷媒液(純水)80直接供給到圓筒線圈。接著藉由氣化潛熱冷卻圓筒線圈100，在低過冷卻停止溫度(tL2 =122℃)時，停止供給冷媒液(純水)80。藉由反覆這些脈衝動作，圓筒線圈的溫度t係推移在一定的溫度範圍也就是從113℃到128℃的範圍。圖14(a)為摘錄了從連續運轉試驗中的無芯馬達10的啟動開始到720秒(12分鐘)之間者，已確定經過720秒(12分鐘)後也是大致相同的推移。
無芯馬達10的運作試驗中，從冷卻液供給開始到10分鐘期間的泵運作時間的總計，係力矩T1 的情況下為56秒，但力矩T2 的情況下為85.5秒。也就那段時間的冷媒液的供給量，在力矩T1 的情況為3.62ml，但在力矩T2 的情況下為5.53ml，也就是力矩T1 的情況的1.5倍(圖11、圖12)。
圖14(b)為放大了從冷卻開始後也就是啟動時，從180秒(3分鐘)到360秒(6分鐘)之3分鐘期間的圓筒線圈100的溫度波形之圖。急冷卻的狀態可以從圖容易判斷。在超過第1讀入溫度tL1 之123℃的溫度t下供給冷媒液80而開始冷卻的話，因過衝所致之溫度上升在5℃左右反轉。即便在低過反轉後的第2讀入溫度tL2 之122℃的溫度t下停止供給冷媒液80，因過衝，從下降後的溫度下降到9至5℃左右。具體方面，設定成負載力矩T2 =0.36Nm之控制時的圓筒線圈的最大溫度tc1 =128℃，最小溫度tc2 =113℃，Δ t=15℃。與力矩T1 =0.33Nm時的相比，脈衝間隔變短。也在該案例中，在不超過圓筒線圈100的容許上限溫度tM =130℃且不低過冷媒液(純水)氣化的下限溫度tN 的狀態下，控制成縮小圓筒線圈100在控制時的圓筒線圈的最大溫度tc1 與最小溫度tc2 的差Δ t，藉此，確認到可以正常的連續運轉。
圖15為發電機32的可變負載33設定成負載力矩T3 =0.39Nm之無芯馬達10的驅動試驗的結果。從圖15(a)明白到，無芯馬達10的運作試驗中，力矩T1 持續維持在0.39Nm，為了藉由冷媒液供給泵22的on/off的脈衝動作把圓筒線圈100維持在一定的溫度範圍，作動無芯馬達10。圓筒線圈100的溫度t係在無芯馬達10的啟動後，在50秒前後越過冷卻開始溫度(tL1 =123℃)。此時，冷媒液(純水)80直接供給到圓筒線圈。接著藉由氣化潛熱冷卻圓筒線圈100，在低過冷卻停止溫度(tL2 =122℃)時，停止供給冷媒液(純水)80。藉由反覆這些脈衝動作，圓筒線圈的溫度t係推移在一定的溫度範圍也就是從109℃到128℃的範圍。圖15(a)為摘錄了從連續運轉試驗中的無芯馬達10的啟動開始到720秒(12分鐘)之間者，已確定經過720秒(12分鐘)後也是大致相同的推移。
無芯馬達10的運作試驗中，從冷卻液供給開始到10分鐘期間的泵運作時間的總計，係力矩T1 的情況下為56秒，但力矩T3 的情況下為128秒。也就那段時間的冷媒液的供給量，與在力矩T1 的情況為3.62ml的相比，在力矩T3 的情況下為8.28ml，也就是力矩T1 的情況的2.3倍(圖11、圖12)。
圖15(b)為放大了從冷卻開始後也就是啟動時，從180秒(3分鐘)到360秒(6分鐘)之3分鐘期間的圓筒線圈100的溫度波形之圖。急冷卻的狀態可以從圖容易判斷。在超過第1讀入溫度tL1 之123℃的溫度t下供給冷媒液80而開始冷卻的話，因過衝所致之溫度上升在5℃左右反轉。即便在低過反轉後的第2讀入溫度tL2 之122℃的溫度t下停止供給冷媒液80，因過衝，從下降後的溫度下降到13至5℃左右。具體方面，設定成負載力矩T3 =0.39Nm之控制時的圓筒線圈的最大溫度tc1 =128℃，最小溫度tc2 =109℃，Δ t=19℃。與力矩T2 =0.36Nm時的相比，脈衝間隔變更短。也在該案例中，在不超過圓筒線圈100的容許上限溫度tM =130℃且不低過冷媒液(純水)氣化的下限溫度tN 的狀態下，控制成縮小圓筒線圈100在控制時的圓筒線圈的最大溫度tc1 與最小溫度tc2 的差Δ t，藉此，確認到可以正常的連續運轉。
圖16為發電機32的可變負載33設定成負載力矩T4 =0.42Nm之無芯馬達10的驅動試驗的結果。從圖16(a)明白到，無芯馬達10的運作試驗中，力矩T1 維持在0.42Nm，為了藉由冷媒液供給泵22的on/off的脈衝動作把圓筒線圈100維持在一定的溫度範圍，作動無芯馬達10。圓筒線圈100的溫度t係在無芯馬達10的啟動後，在40秒前後越過冷卻開始溫度(tL1 =123℃)。此時，冷媒液(純水)80直接供給到圓筒線圈。接著藉由氣化潛熱冷卻圓筒線圈100，在低過冷卻停止溫度(tL2 =122℃)時，停止供給冷媒液(純水)80。藉由反覆這些脈衝動作，圓筒線圈的溫度t係推移在一定的溫度範圍也就是從107℃到127℃的範圍。圖16(a)為摘錄了從連續運轉試驗中的無芯馬達10的啟動開始到720秒(12分鐘)之間者，已確定經過720秒(12分鐘)後也是大致相同的推移。
無芯馬達10的運作試驗中，從冷卻液供給開始到10分鐘期間的泵運作時間的總計，係力矩T1 的情況下為56秒，但力矩T4 的情況下為176.5秒。也就那段時間的冷媒液的供給量，與在力矩T1 的情況為3.62ml的相比，在力矩T4 的情況下為11.41ml，也就是力矩T1 的情況的3.2倍(圖11、圖12)。
圖16(b)為放大了從冷卻開始後也就是啟動時，從180秒(3分鐘)到360秒(6分鐘)之3分鐘期間的圓筒線圈100的溫度波形之圖。急冷卻的狀態可以從圖容易判斷。在超過第1讀入溫度tL1 之123℃的溫度t下供給冷媒液80而開始冷卻的話，因過衝所致之溫度上升在4℃左右反轉。即便在低過反轉後的第2讀入溫度tL2 之122℃的溫度t下停止供給冷媒液80，因過衝，從下降後的溫度下降到15至7℃左右。具體方面，設定成負載力矩T4 =0.42Nm之控制時的圓筒線圈的最大溫度tc1 =127℃，最小溫度tc2 =107℃，Δ t=20℃。與力矩T3 =0.39Nm時的相比，脈衝間隔變更短。也在該案例中，在不超過圓筒線圈100的容許上限溫度tM =130℃且不低過冷媒液(純水)氣化的下限溫度tN 的狀態下，控制成縮小圓筒線圈100在控制時的圓筒線圈的最大溫度tc1 與最小溫度tc2 的差Δ t，藉此，確認到可以正常的連續運轉。
從圖13～圖16明白到，一邊連續地賦予超過額定力矩T0 =0.28Nm的負載力矩T1 ～T4 (0.33～0.42Nm)到無芯馬達10，一邊控制圓筒線圈100的溫度，經此，確認了可以連續運轉無芯馬達10。從該試驗結果，也在T1 ～T4 之任一情況下，無芯馬達10，係圓筒線圈100氣化所供給的冷媒液(純水)80，用其氣化潛熱，在不超過圓筒線圈100的容許上限溫度tM 、且不低過冷媒液(純水)氣化的下限溫度tN 的狀態下，控制圓筒線圈100的溫度使得縮小圓筒線圈100的最大溫度tc1 與最小溫度tc2 的差Δ t，藉此，確認了可以正常的連續運轉。
4個案例的過負載狀態的無芯馬達10，係藉由調整對圓筒線圈100的冷媒液(純水)80的供給量，檢驗出最大溫度tc1 =125℃、最小溫度tc2 =111℃、Δ t=14℃(T1 )、最大溫度tc1 =128℃、最小溫度tc2 =113℃、Δ t=15℃(T2 )、最大溫度tc1 =128℃、最小溫度tc2 =109℃、Δ t=19℃(T3 )、最大溫度tc1 =127℃、最小溫度tc2 =107℃、Δ t=20℃(T4 )，也就是在完全控制圓筒線圈100在適當溫度範圍的狀態下可以連續運轉。
為了補強4個案例的過負載狀態的無芯馬達10的驅動試驗所致之檢驗，進行了更進一步的驅動試驗。此乃是，把用發電機32的可變負載33來做設定的負載力矩設定成T1 =0.33Nm，無芯馬達10的啟動開始驅動到300秒(5分鐘)，接著從300秒到600秒(再5分鐘)之間把負載力矩設定成T4 =0.42Nm驅動無芯馬達10，接著從600秒到720秒(再2分鐘)之間把負載力矩再設定成T1 =0.33Nm而驅動無芯馬達10之試驗。
圖17為把無芯馬達10連續驅動在力矩T1 下5分鐘、力矩T4 下5分鐘、更進一步再度在力矩T1 下2分鐘期間的試驗結果。從圖17(a)明白到，無芯馬達10的運作試驗中，把負載力矩設定成T1 =0.33Nm後從無芯馬達10的啟動開始驅動到300秒(5分鐘)，接著從300秒到600秒(再5分鐘)期間也在把負載力矩設定成T4 =0.42Nm的條件下藉由反覆冷媒液供給泵22的on/off的脈衝動作，圓筒線圈的溫度t推移在一定的溫度範圍也就是從109℃到126℃的範圍。圖17(a)為摘錄了從連續運轉試驗中的無芯馬達10的啟動開始到720秒(12分)之間者，已確定經過720秒(12分)後也在同樣的負載變動下也是大致相同的推移。
冷媒液供給泵22的作動條件係與到此為止的案例同樣，為超過冷卻開始(第1讀入)溫度tL1 =123℃時。此時，冷媒液(純水)80直接供給到圓筒線圈。接著藉由氣化潛熱冷卻圓筒線圈100，在低過冷卻停止(第2讀入)溫度(tL2 =122℃)時，停止供給冷媒液(純水)80。
圖17(b)為使負載力矩從T1 =0.33Nm瞬間變化到T4 =0.42Nm的詳細部分。具體方面為放大了從啟動時，從180秒(3分鐘)到420秒(7分鐘)之4分鐘期間的圓筒線圈100的溫度波形之圖。更詳細方面，從180秒(3分鐘)到300秒(5分鐘)的負載力矩T1 為0.33Nm的緣故，可以從圖容易判斷出急冷卻與緩慢的溫度上升。在超過第1讀入溫度tL1 之123℃的溫度t下供給冷媒液80而開始冷卻的話，溫度上升在1℃以內左右反轉。即便在低過反轉後的第2讀入溫度tL2 之122℃的溫度t下停止供給冷媒液80，因過衝，從下降後的溫度下降到11至7℃左右。具體方面，設定成負載力矩T1 =0.33Nm，從啟動時開始，從180秒(3分鐘)到300秒(5分鐘)的2分鐘期間的圓筒線圈的最大溫度tc1 =124℃、最小溫度tc2 =111℃、Δ t=13℃，與圖13的結果也就是最大溫度tc1 =125℃、最小溫度tc2 =111℃、Δ t=14℃大致吻合。
從300秒(5分鐘)到420秒(7分鐘)的期間的負載力矩T4 為0.42Nm的緣故，可以從圖容易判斷出溫度的急冷卻與急上升。在超過第1讀入溫度tL1 之123℃的溫度t下供給冷媒液80而開始冷卻的話，溫度上升在4℃左右反轉。即便在低過反轉後的第2讀入溫度tL2 之122℃的溫度t下停止供給冷媒液80，因過衝，從下降後的溫度到13至10℃左右為止。具體方面，設定成負載力矩T4 =0.42Nm，從300秒(5分鐘)到420秒(7分鐘)期間的2分鐘期間的圓筒線圈的最大溫度tc1 =126℃、最小溫度tc2 =109℃、Δ t=17℃，與圖16的結果也就是最大溫度tc1 =127℃、最小溫度tc2 =108℃、Δ t=19℃大致吻合。經此，在無芯馬達10運作中，也在把力矩0.42Nm作為上限的負載變動中，可以確認到可以正確控制連續運轉。
圖18為在與圖17所示的負載力矩為相同條件下使圓筒線圈100的冷卻開始溫度tL1 與冷卻停止溫度tL2 變化時的實驗結果。啟動無芯馬達10，把圓筒線圈100為tL1 =110℃時設定為冷卻開始溫度，更進一步把tL2 =90℃時設定為冷卻停止溫度，在力矩T1 下5分鐘、力矩T4 下5分鐘、再度為力矩T1 下2分鐘期間，連續驅動了無芯馬達10的試驗結果。也在變更了冷卻開始溫度的tL1 及冷卻停止溫度的tL2 的設定值的情況下，可以確認驅動系統1正常作動。
以上的驅動試驗，為記載在圖19的表的冷媒液之氣化熱2257kJ/kg的純水者。圖19為包含純水80的冷媒液的熔點℃、沸點℃、氣化熱kJ/kg的一覽表。在此，作為冷媒液80，使用熔點-123℃、沸點34℃、氣化熱142kJ/kg的氟系液體，以設定成負載力矩T=0.317Nm之無芯馬達10，進行了無冷媒的情況與有冷媒的情況的驅動試驗。
圖20係表示使用氟系冷媒到冷媒液80，把冷媒液供給泵22的作動條件，設定成冷卻開始溫度tL1 =54℃(第1讀入)與冷卻停止溫度tL2 =52℃(第2讀入)，在一邊供給到圓筒線圈100一邊驅動的情況、與不供給的情況下的驅動試驗中的圓筒線圈100的溫度t的推移。藉由該驅動試驗，在運作的無芯馬達10中，在供給了氟系冷媒液80的情況下，可以使圓筒線圈100推移在50℃～60℃的區間；在另一方面，在不供給氟系冷媒液80的情況下，確認了圓筒線圈100在10分鐘左右超過130℃。
驅動試驗的結果係明白到，即便是氟系冷媒液80，藉由控制裝置20可以適當地控制供給到圓筒線圈100，對被圓筒線圈100氣化的氣化潛熱所致之圓筒線圈100之冷卻動作。還有，在使用純水以外的其他冷媒液80的無芯馬達10中，若可以適當控制對圓筒線圈100的冷卻動作的話，則檢驗出可以連續運轉無芯馬達10，是可以確認到以變更冷媒的方式是可以變更線圈的溫度控制領域。
從使用了圖8的無芯馬達10之本驅動試驗明白到，本發明為在超過額定負載的負載下進行連續運轉的無鐵心旋轉電機機械、其驅動方法及包含其之驅動系統，為具有至少以下的構成者。
無鐵心旋轉電機機械，係典型上，在圓筒型架座的內周圍面配備了複數個磁體之轉子，或是，於使同心圓的內軛及外軛一體化在底部的杯子型架座的內軛的外周圍面及/或是外軛的內周圍面，把複數個磁體相互隔著間隙配備在圓周方向，在與該間隙對應的內軛的位置具有貫通內軛的狹縫之轉子，把上述其任意一個作為其中一方的構成要件者；與轉子對應之另一方的構成要件也就是定子，係具有可以通電的無鐵心的圓筒線圈，利用該圓筒線圈的其中一方的端面被固定的蓋型架座所構成者。
其係更進一步，從圖1及圖2與圖3及圖4明白到具有以下構成：具有供給冷媒液到以被固定在定子的圓筒線圈的內側與轉子及定子的中心部所形成的空間之路徑，在藉由驅動部或是驅動裝置驅動時，作動控制部或是控制裝置，來適宜檢知發熱的圓筒線圈的溫度，藉此，透過該路徑調整把冷媒液直接送到圓筒線圈的內周圍面的供給量。這個可以從表示驅動系統的圖5及圖6來容易理解。
本發明的無鐵心旋轉電機機械、其驅動方法、及包含其之驅動系統係可以適用在超過額定之各式各樣的負載條件下，可以從驅動試驗概要圖也就是圖7的發電機32中的可變負載33容易地推定出。而且，只要是與用在驅動試驗的無芯馬達具有相同構成者，無論其大小皆可。
作為參考圖例示之圖21的無鐵心旋轉電動機械，係供給到冷媒液之構成乃是供給圖3及圖4所示之冷媒液的位置不是第1空隙，而是位置在第2空隙之實施例。也在該實施例中，送到第2空隙的冷媒液到達發熱的圓筒線圈，在此氣化冷媒液，以其氣化潛熱可以充分冷卻圓筒線圈，經此，可以作為用於在超過額定的負載下進行運作的無鐵心旋轉電動機械。但是，根據該構成之無芯馬達的驅動試驗尚未實施。
本發明係理想上記載了相關的實施方式，但只要是所屬技術領域中具有通常知識者，是可以理解到在不逸脫本發明的範圍，可以做各式各樣的變更，可以替代成均等物及其相關的要件。因此，不限定於作為為了實施本發明所考慮到最佳的實施樣態所揭示出特定的實施樣態，而是包含屬於申請專利範圍之全部的實施方式。
1‧‧‧驅動系統2‧‧‧定子(固定件)3‧‧‧轉子(旋轉件)4‧‧‧磁體8‧‧‧供給冷媒液的路徑10‧‧‧無鐵心旋轉電動機械或是無芯馬達20‧‧‧控制部或是控制裝置21‧‧‧線圈溫度檢知感測器22‧‧‧泵23‧‧‧控制器24‧‧‧電磁閥25‧‧‧溫度・電壓記錄裝置26‧‧‧冷媒液流量可變裝置30‧‧‧驅動部或是驅動裝置31‧‧‧電力計32‧‧‧發電機33‧‧‧可變負載34‧‧‧力矩感測器35‧‧‧力矩計40‧‧‧包含氣隙的空隙或是第1空隙41‧‧‧磁體彼此的間隙50‧‧‧第2空隙60‧‧‧第3空隙80‧‧‧冷媒液或是液相800‧‧‧冷媒液的氣相81‧‧‧冷媒液容器82‧‧‧循環手段或是循環搬運管100‧‧‧圓筒線圈101‧‧‧圓筒線圈之其中一方的端面102‧‧‧圓筒線圈之另一方的端面110‧‧‧圓筒線圈的內周圍側120‧‧‧圓筒線圈的外周圍側200‧‧‧構成定子2的蓋型架座240‧‧‧蓋型架座的中心部300‧‧‧構成轉子3的圓筒型架座310‧‧‧圓筒型架座的內周圍面340‧‧‧圓筒型架座的中心部400‧‧‧構成轉子3的杯子型架座401‧‧‧杯子型架座的其中一方的端面410‧‧‧杯子型架座的底部420‧‧‧構成杯子型架座400的內軛421‧‧‧內軛420的內側422‧‧‧內軛420的外周圍面423‧‧‧貫通內軛420的狹縫430‧‧‧構成杯子型架座400的外軛431‧‧‧外軛的外周圍面1000‧‧‧驅動軸
[圖1]為本發明的實施方式之無鐵心旋轉電動機械的剖面示意圖，該無鐵心旋轉電動機械具備轉子，該轉子是利用圓筒型架座所構成，該圓筒型架座係與利用包含圓筒線圈之蓋型架座所構成的定子對置成自由旋轉。 　　[圖2]為切掉圖1所示之無鐵心旋轉電動機械的一部分之立體圖。 　　[圖3]為本發明之其他的實施方式之無鐵心旋轉電動機械的剖面示意圖，該無鐵心旋轉電動機械具備轉子，該轉子是利用杯子型架座所構成，該圓筒型架座係與利用包含圓筒線圈之蓋型架座所構成的定子對置成自由旋轉。 　　[圖4]為切掉圖3所示之無鐵心旋轉電動機械的一部分之立體圖。 　　[圖5]為表示無鐵心旋轉電動機械、其驅動方法、及包含其之驅動系統之示意圖，該無鐵心旋轉電動機械包含：關係到圖1或是圖3所示之無鐵心旋轉電動機械的定子而配備之控制因泵所致之冷媒液的流量之控制部或是控制裝置、以及關連到轉子而配備之驅動部或是驅動裝置。 　　[圖6]為表示無鐵心旋轉電動機械、其驅動方法、及包含其之驅動系統之示意圖，該無鐵心旋轉電動機械包含：關係到圖1或是圖3所示之無鐵心旋轉電動機械的定子而配備之控制因電磁閥所致之冷媒液的流量之控制部或是控制裝置、以及關連到轉子而配備之驅動部或是驅動裝置。 　　[圖7]為無鐵心旋轉電動機械的被測定馬達(CP50)的驅動試驗的概要圖，該無鐵心旋轉電動機械具備轉子，該轉子是利用杯子型架座所構成，該圓筒型架座係與利用包含圓筒線圈之蓋型架座所構成的定子對置成自由旋轉。 　　[圖8]為表示圖7所示之被測定馬達(CP50)的尺寸之詳細圖。 　　[圖9]把被測定馬達(CP50)的施加電壓設定為24V，不供給冷媒液(純水)到圓筒線圈，把即便運作被測定馬達(CP50)也不會超過圓筒線圈容許的上限溫度tM (=130℃)的力矩作為被測定馬達(CP50)的額定力矩，把這樣情況下的時間(秒)與負載力矩及圓筒線圈的溫度t的推移，從啟動開始摘錄了720秒(12分)期間者。 　　[圖10]為在透過了圖7所示的力矩感測器之發電機的可變負載下使被測定馬達(CP50)的負載增大，在不超過容許上限溫度tM ，而且，不低過冷媒液(純水)氣化的下限溫度tN 之狀態下，運作成讓控制時的圓筒線圈的最大溫度tc1 與控制時的圓筒線圈的最小溫度tc2 的溫度差Δ t縮小，測定把施加電壓設定為24V時的最大力矩與冷媒液流量之冷媒液供給的控制流程。 　　[圖11]表示以超過額定力矩之各個負載力矩T(T1 =0.33Nm、T2 =0.36Nm、T3 =0.39Nm、T4 =0.42Nm)驅動被測定馬達(CP50)時的電流(Arms)、轉速(rpm)、輸出(W)、泵搬運量(ml/min)、10分鐘期間中的泵運作時間總計(sec)、10分鐘期間中的冷媒(純水)量(ml)者。 　　[圖12]為把對圖11的表的負載力矩T之電流(Arms)及10分鐘期間中的冷媒(純水)量(ml)做成圖表者。 　　[圖13]為在負載力矩T=0.33Nm的情況下，表示圓筒線圈溫度t、泵的on/off的時序的推移、及從啟動到180～360秒之間的圓筒線圈溫度t、泵的on/off的脈衝推移。 　　[圖14]為在負載力矩T=0.36Nm的情況下，表示圓筒線圈溫度t、泵的on/off的脈衝推移、及從啟動到180～360秒之間的圓筒線圈溫度t、泵的on/off的脈衝推移。 　　[圖15]為在負載力矩T=0.39Nm的情況下，表示圓筒線圈溫度t、泵的on/off的脈衝推移、及從啟動到180～360秒之間的圓筒線圈溫度t、泵的on/off的脈衝推移。 　　[圖16]為在負載力矩T=0.42Nm的情況下，表示圓筒線圈溫度t、泵的on/off的脈衝推移、及從啟動到180～360秒之間的圓筒線圈溫度t、泵的on/off的脈衝推移。 　　[圖17]表示在把負載力矩設為T1 =0.33Nm(300秒)⇒T4 =0.42Nm(300秒)⇒T1 =0.33Nm(120秒)的情況下的圓筒線圈溫度t、泵的on/off的脈衝推移、從啟動到180～420秒之間的線圈溫度t、泵的on/off的脈衝推移。 　　[圖18]表示把使圖17所示的負載力矩變化之測定馬達(CP50)設定為冷媒液的供給開始溫度tL1 =110℃(在超過這個的溫度t下供給冷媒液)、冷媒液的停止溫度tL2 =90℃(在低過這個的溫度t下停止冷媒液的供給)時的溫度t、泵的on/off的脈衝推移、從啟動到180～420秒之間的線圈溫度t、泵的on/off的脈衝推移。 　　[圖19]為代表的冷媒液的熔點℃、沸點℃、氣化熱kJ/kg的一覽表。 　　[圖20]表示在使用了被測定馬達(CP50)之驅動試驗中，氟系冷媒在以負載力矩T=0.317Nm之無冷卻與有冷卻的情況下的圓筒線圈的溫度t的推移。 　　[圖21](參考圖)為具有僅對無鐵心旋轉電動機械的第2空隙供給冷媒液的構成之無鐵心旋轉電動機械。
2‧‧‧定子(固定件)
3‧‧‧轉子(旋轉件)
4‧‧‧磁體
8‧‧‧供給冷媒液的路徑
10‧‧‧無鐵心旋轉電動機械或是無芯馬達
20‧‧‧控制部或是控制裝置
21‧‧‧線圈溫度檢知感測器
22‧‧‧泵
23‧‧‧控制器
30‧‧‧驅動部或是驅動裝置
40‧‧‧包含氣隙的空隙或是第1空隙
41‧‧‧磁體彼此的間隙
80‧‧‧冷媒液或是液相
81‧‧‧冷媒液容器
82‧‧‧循環手段或是循環搬運管
100‧‧‧圓筒線圈
101‧‧‧圓筒線圈之其中一方的端面
200‧‧‧構成定子2的蓋型架座
240‧‧‧蓋型架座的中心部
300‧‧‧構成轉子3的圓筒型架座
310‧‧‧圓筒型架座的內周圍面
340‧‧‧圓筒型架座的中心部
1000‧‧‧驅動軸

Claims (30)

  1. 一種用於在超過不冷卻時的額定之負載下連續運作無鐵心旋轉電動機械，具備：包含可以通電的無鐵心的圓筒線圈和固定前述圓筒線圈的其中一方的端面的蓋型架座之定子、以及包含與前述蓋型架座對置成自由旋轉的杯子型架座之轉子；在前述蓋型架座與前述杯子型架座之間形成氣隙；前述杯子型架座具備磁體；於前述氣隙，前述磁體的外周圍面及/或是內周圍面與前述圓筒線圈的內周圍面及/或是外周圍面對向；前述蓋型架座具備供給冷媒液到前述氣隙的路徑；配備：控制前述冷媒液的供給之控制部、以及驅動前述轉子之驅動部；其特徵為：作動前述驅動部，在超過不冷卻時的額定之負載下連續運作時，反覆進行：作動前述控制部，供給前述冷媒液，使得把前述冷媒液供給到前述氣隙，發熱的前述圓筒線圈氣化已被供給的前述冷媒液，用前述冷媒液的氣化潛熱冷卻前述圓筒線圈，讓前述圓筒線圈不超過額定運轉時的容許上限溫度之動作；以及停止前述冷媒液的供給，使得藉由該動作讓前述圓筒線圈至少不低過氣化前述冷媒液的下限溫度之動作；藉此，調整前述冷媒液的供給，把前述圓筒線圈維持在前述容許上限溫度與前述下限溫度之範圍，來達成在超過不冷卻時的額定之負載下連續運作。
  2. 如請求項1的無鐵心旋轉電動機械，其中，前述冷媒液為水，前述下限溫度為100℃，前述容許上限溫度為125℃。
  3. 如請求項1或是2的無鐵心旋轉電動機械，其中，前述控制部，包含：檢測前述圓筒線圈的溫度之線圈溫度檢知感測器、用於把前述冷媒液供給到前述氣隙之泵、以及與前述線圈溫度檢知感測器連動並藉由對該泵的開啟‧關閉指令來調整前述冷媒液的供給之控制器。
  4. 如請求項1或是2的無鐵心旋轉電動機械，其中，更配備連通到前述路徑之冷媒液容器。
  5. 如請求項1或是2的無鐵心旋轉電動機械，其中，更配備連通到前述路徑之冷媒液容器；前述控制部，包含：檢測前述圓筒線圈的溫度之線圈溫度檢知感測器、用於從配置在比前述圓筒線圈高的位置之前述冷媒液容器供給前述冷媒液到前述氣隙之電磁閥、以及與前述線圈溫度檢知感測器連動並藉由對前述電磁閥的開關指令來調整前述冷媒液的供給之控制器。
  6. 如請求項4的無鐵心旋轉電動機械，其中，前述蓋型架座更具備：連通前述冷媒液容器與前述氣 隙之間之循環手段。
  7. 如請求項6的無鐵心旋轉電動機械，其中，前述控制部，係利用前述循環手段，把前述冷媒液的氣相用液相回收到前述冷媒液容器。
  8. 如請求項1或是2的無鐵心旋轉電動機械，其中，前述轉子更包含：被固定到前述杯子型架座的中心部，與前述蓋型架座的中心部連結成自由旋轉之驅動軸。
  9. 如請求項1或是2的無鐵心旋轉電動機械，其中，前述圓筒線圈係用絕緣層覆蓋具有往軸方向離開的線狀部之導電性金屬片的層積體來形成圓筒形。
  10. 如請求項1或是2的無鐵心旋轉電動機械，其中，前述圓筒線圈係用覆蓋有絕緣層的線狀導體來形成圓筒形。
  11. 一種用於在超過不冷卻時的額定之負載下連續運作無鐵心旋轉電動機械之驅動方法，該無鐵心旋轉電動機械具備：包含可以通電的無鐵心的圓筒線圈和固定前述圓筒線圈的其中一方的端面的蓋型架座之定子、以及包含與前述蓋型架座對置成自由旋轉的杯子型架座之轉子；在前述蓋型架座與前述杯子型架座之間形成氣隙； 前述杯子型架座具備磁體；於前述氣隙，前述磁體的外周圍面及/或是內周圍面與前述圓筒線圈的內周圍面及/或是外周圍面對向；前述蓋型架座具備供給冷媒液到前述氣隙的路徑；配備：控制前述冷媒液的供給之控制部、以及驅動前述轉子之驅動部；其特徵為，該驅動方法包含以下的程序：作動前述驅動部，在超過不冷卻時的額定之負載下連續運作前述無鐵心旋轉電動機械之程序；以及反覆進行：作動前述控制部，供給前述冷媒液，使得把前述冷媒液供給到前述氣隙，發熱的前述圓筒線圈氣化已被供給的前述冷媒液，用前述冷媒液的氣化潛熱冷卻前述圓筒線圈，讓前述圓筒線圈不超過額定運轉時的容許上限溫度之動作；以及停止前述冷媒液的供給，使得藉由該動作讓前述圓筒線圈至少不低過氣化前述冷媒液的下限溫度之動作；藉此，調整前述冷媒液的供給，把前述圓筒線圈維持在前述容許上限溫度與前述下限溫度之範圍之程序。
  12. 如請求項11的驅動方法，其中，前述冷媒液為水，前述下限溫度為100℃，前述容許上限溫度為125℃。
  13. 如請求項11或是12的驅動方法，其中， 前述控制部，包含：線圈溫度檢知感測器、用於供給前述冷媒液到前述氣隙的泵、以及藉由對前述泵的開啟‧關閉指令來調整前述冷媒液的供給之控制器；更包含：作動前述線圈溫度檢知感測器來檢測前述圓筒線圈的溫度之程序；於把前述圓筒線圈維持在前述容許上限溫度與前述下限溫度的範圍之程序中，所謂的調整前述冷媒液的供給，係包含前述控制器根據檢測出的前述圓筒線圈的溫度來執行對前述泵的開啟‧關閉指令。
  14. 如請求項11或是12的驅動方法，其中，無鐵心旋轉電動機械更配備連通到前述路徑之冷媒液容器。
  15. 如請求項11或是12的驅動方法，其中，無鐵心旋轉電動機械更配備連通到前述路徑之冷媒液容器；前述控制部，包含：檢測前述圓筒線圈的溫度之線圈溫度檢知感測器、從配置在比前述圓筒線圈高的位置之前述冷媒液容器供給前述冷媒液到前述氣隙之電磁閥、以及與前述線圈溫度檢知感測器連動並藉由對前述電磁閥的開關指令來調整前述冷媒液的供給之控制器；更包含：作動前述線圈溫度檢知感測器，檢測前述圓筒線圈的溫度之程序； 於把前述圓筒線圈維持在前述容許上限溫度前述下限溫度的範圍之程序中，所謂的調整前述冷媒液的供給，係包含前述控制器根據檢測出的前述圓筒線圈的溫度來作動前述電磁閥。
  16. 如請求項14的驅動方法，其中，前述蓋型架座更具備：連通前述冷媒液容器與前述氣隙之間之循環手段。
  17. 如請求項16的驅動方法，其中，更包含：前述控制部作動前述循環手段，把前述冷媒液的氣相用液相回收到前述冷媒液容器之程序。
  18. 如請求項11或是12的驅動方法，其中，前述轉子更包含：被固定到前述杯子型架座的中心部，與前述蓋型架座的中心部連結成自由旋轉之驅動軸。
  19. 如請求項11或是12的驅動方法，其中，前述圓筒線圈係用絕緣層覆蓋具有往較長方向離開的線狀部之導電性金屬片的層積體來形成圓筒形。
  20. 如請求項11或是12的驅動方法，其中，前述圓筒線圈係用覆蓋有絕緣層的線狀導體來形成圓筒形。
  21. 一種用於在超過不冷卻時的額定之負載下連續運作無鐵心旋轉電動機械的驅動系統，該驅動系統包含：無鐵心旋轉電動機械、驅動前述旋轉電動機械之驅動裝置、以及與配置在定子的線圈溫度檢知感測器連動並控制對氣隙的冷媒液的供給之控制裝置；該無鐵心旋轉電動機械具備：包含可以通電的無鐵心的圓筒線圈和固定前述圓筒線圈的其中一方的端面的蓋型架座之前述定子、以及包含與前述蓋型架座對置成自由旋轉的杯子型架座之轉子；在前述蓋型架座與前述杯子型架座之間形成前述氣隙；前述杯子型架座具備磁體；於前述氣隙，前述磁體的外周圍面及/或是內周圍面與前述圓筒線圈的內周圍面及/或是外周圍面對向；前述蓋型架座具備供給前述冷媒液到前述氣隙的路徑；其特徵為：作動前述驅動裝置，在超過不冷卻時的額定之負載下連續運作前述無鐵心旋轉電動機械時，反覆進行：作動前述控制裝置，供給前述冷媒液，使得以供給前述冷媒液到前述氣隙，氣化所供給的前述冷媒液，用前述冷媒液的氣化潛熱冷卻前述圓筒線圈，讓前述圓筒線圈不超過額定運轉時的容許上限溫度之動作；以及停止前述冷媒液的供給，使得藉由該動作讓前述圓筒線圈至少不低過氣化前述冷媒液的下限溫度之動作；藉此，調整前述冷媒液的供 給，把前述圓筒線圈維持在前述容許上限溫度與前述下限溫度之範圍，來達成在超過不冷卻時的額定之負載下連續運作。
  22. 如請求項21的驅動系統，其中，前述冷媒液為水，前述下限溫度為100℃，前述容許上限溫度為125℃。
  23. 如請求項21或是22的驅動系統，其中，前述控制裝置，包含：供給前述冷媒液到前述氣隙之泵、以及藉由對該泵的開啟‧關閉指令來調整前述冷媒液的供給之控制器；前述控制器，係藉由根據檢測出的前述圓筒線圈的溫度來執行對前述泵的開啟‧關閉指令，來調整前述冷媒液的供給。
  24. 如請求項21或是22的驅動系統，其中，更包含連通到前述路徑之冷媒液容器。
  25. 如請求項21或是22的驅動系統，其中，更包含連通到前述路徑之冷媒液容器；前述控制裝置，包含：供給前述冷媒液到前述氣隙之電磁閥、以及與前述線圈溫度檢知感測器連動並藉由對前述電磁閥之開關指令來調整前述冷媒液的供給量之控制 器；前述控制器係藉由根據檢測出的前述圓筒線圈的溫度來作動前述電磁閥，而調整前述冷媒液的供給。
  26. 如請求項24的驅動系統，其中，更包含連通前述冷媒液容器與前述氣隙之間之循環手段。
  27. 如請求項26的驅動系統，其中，前述控制裝置，係利用前述循環手段，把前述冷媒液的氣相用液相回收到前述冷媒液容器。
  28. 如請求項21或是22的驅動系統，其中，前述轉子更包含：被固定到前述圓筒型架座的中心部，與前述蓋型架座的中心部連結成自由旋轉之驅動軸。
  29. 如請求項21或是22的驅動系統，其中，前述圓筒線圈係用絕緣層覆蓋具有往較長方向離開的線狀部之導電性金屬片的層積體來形成圓筒形。
  30. 如請求項21或是22的驅動系統，其中，前述圓筒線圈係用覆蓋有絕緣層的線狀導體來形成圓筒形。
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