CN112840525A - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

旋转电机(10)包括：转子(40)，其具有永磁体即第一磁体，旋转自如地支承于外壳(30)；以及定子(50)，其固定于外壳(30)并且与转子(40)同轴地配置，该定子(50)包括：具有沿该定子(50)的周向排列的多个导线的定子绕组(51)；以及支承该定子绕组(51)的定子铁芯(52)，构成为在周向的各导线之间设置使用了特定的磁性材料或者非磁性材料的绕组间构件，或者构成为，在周向的各导线之间不设置绕组间构件，定子绕组(51)包括从定子铁芯(52)沿轴向突出的线圈边端部(54、55)，在线圈边端部(54、55)的表面的至少一部分包括软磁性构件(150、152)。

Description

旋转电机

相关申请的援引

本申请以2018年10月9日申请的日本专利申请号2018-191111号为基础，在此援引其记载内容。

技术领域

本发明涉及一种旋转电机。

背景技术

为了实现旋转电机的轻量化并改进效率，提出一种无铁芯、无极齿绕组的电动机(例如，参照下述专利文献1)。在无极齿绕组的电动机中构成为，在定子中采用无极齿结构，在定子绕组具有的多个导线之间没有设置极齿。以往，如上所述的无极齿绕组的电动机限于模型用途等容量比较小的带刷直流电动机。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2012-175755号公报

发明内容

本申请的发明人研究在大型的电动机上应用如上所述的无极齿绕组。由于在大型的电动机中需要大电流、高电压，因此电刷构件的寿命、大小会成为问题，要求所谓的交流无刷电动机。众所周知，无刷电动机必须根据转子的磁极位置通入适当的电流，为此通过使用了逆变器的缜密的正弦波PWM控制一边反馈控制电流，一边进行驱动。PWM控制是利用绕组的电感分量即电流的一阶滞后特性来连续地施加脉冲状电压从而控制电流值，并将其控制成看上去连续的正弦波电流的方法。

然而，本申请的发明人所研究的无极齿绕组中由于没有极齿(即铁芯)，所以绕组的电感非常小，导致电流的一阶滞后要素过小。因此，当像以往那样在开关频率为10kHz以下的情况下实施PWM控制时，会产生电流伴随开关的接通断开而较大程度地波动这样的技术问题(参照图34和图35)。另外，图35示意性地放大示出了在图34中标注符号A的区域的一部分的示意图。即，发现了难以将通过利用了绕组的电感分量(即电流的一阶滞后特性)的PWM控制来驱动逆变器的控制方法应用于使用了无极齿绕组的电动机这样的技术问题。

本公开的目的在于提供一种旋转电机，能在包括无极齿结构的定子的结构中，在保持以往的控制装置能力的情况下，比以往更稳定地进行绕组的电流控制。

本公开的第一方式包括：转子，该转子具有永磁体，被支承为在规定方向上旋转自如；以及定子，该定子与所述转子同轴地配置，所述定子包括：具有沿所述定子的周向排列的多个导线的绕组；以及支承所述绕组的绕组保持部，构成为在周向的各所述导线之间设置绕组间构件，并且作为所述绕组间构件，使用当将一磁极的所述绕组间构件的周向的宽度尺寸设为Wt，将所述绕组间构件的饱和磁通密度设为Bs，将一磁极的磁体部的周向的宽度尺寸设为Wm，将所述磁体部的残留磁通密度设为Br时，满足Wt×Bs≤Wm×Br的关系的磁性材料或者非磁性材料，或者构成为，在周向的各所述导线之间不设置绕组间构件，所述绕组包括线圈边端部，该线圈边端部从所述绕组保持部沿轴向突出，在所述线圈边端部的表面的至少一部分包括软磁性构件。

根据上述结构，对于磁路的主要部分即绕组的不是线圈边端部的部分，在与以往一样不会对主要特性产生影响的情况下，在线圈边端部包括软磁性构件，从而可以增加绕组的漏电感。虽然主电感没有增加，但是由于漏电感增加，因此能增加从绕组端观察的总电感，因此能增大对于绕组的通电电流的一阶滞后特性。其结果是，即使在以往的开关频率(例如10kHz以下)下也能将电流波动抑制得较小，因此能在保持以往的控制装置能力的状态下，比以往更稳定地进行绕组的电流控制。尤其像本发明那样，应用于在绕组中构成为定子的周向上的各导线之间设有如上所述的绕组间构件，或者构成为在周向上的各导线之间不设置绕组间构件的无极齿结构时，效果极好。

附图说明

参照附图和以下详细的记述，可以更明确本公开的上述目的、其它目的、特征和优点。附图如下所述。

图1是旋转电机的纵剖立体图。

图2是旋转电机的纵剖视图。

图3是图2的III-III线剖视图。

图4是放大表示图3的一部分的剖视图。

图5是旋转电机的分解图。

图6是逆变器单元的分解图。

图7是表示定子绕组的安培匝数与转矩密度之间的关系的转矩线图。

图8是转子和定子的横剖视图。

图9是放大表示图8的一部分的图。

图10是定子的横剖视图。

图11是定子的纵剖视图。

图12是定子绕组的立体图。

图13是表示导线的结构的立体图。

图14是表示线材的结构的示意图。

图15是表示第n层的各导线的形态的图。

图16是表示第n层和第n+1层的各导线的侧视图。

图17是表示实施方式的磁体的电角度与磁通密度之间的关系的图。

图18是表示比较例的磁体的电角度与磁通密度之间的关系的图。

图19是旋转电机的控制系统的电路图。

图20是表示控制装置的电流反馈控制处理的功能框图。

图21是表示控制装置的转矩反馈控制处理的功能框图。

图22是第二实施方式的转子和定子的横剖视图。

图23是放大表示图22的一部分的图。

图24是具体表示磁体部的磁通的流动的图。

图25是其他例的定子的剖视图。

图26是其他例的定子的剖视图。

图27是其他例的定子的剖视图。

图28是其他例的定子绕组的横剖视图。

图29是表示第一变形例的软磁性构件的一部分的立体图。

图30是第二变形例的软磁性构件的立体图。

图31是第三变形例的定子的纵剖视图。

图32是第三变形例的软磁性构件的立体图。

图33是表示本实施方式的驱动时的电流波形的线图。

图34是表示现有示例的驱动时的电流波形的线图。

图35是示意性地放大表示图34的一部分的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式进行说明。另外，先对几个实施方式进行说明，之后对各实施方式的主要部分进行说明。

本实施方式中的旋转电机作为例如车辆动力源使用。但是，旋转电机能作为产业用、车辆用、家电用、OA设备用、游戏机用等广泛使用。另外，在以下各实施方式中，对于彼此相同或等同的部分，在附图中标注相同的符号，对于相同符号的部分引用其说明。

(第一实施方式)

本实施方式的旋转电机10是同步式多相交流电动机，是外转子结构(外转结构)。图1至图5示出了旋转电机10的概要。图1是旋转电机10的纵剖立体图，图2是旋转电机10的沿着旋转轴11的方向的纵剖视图，图3是旋转电机10的与旋转轴11正交的方向上的横剖视图(图2的III－III线剖视图)，图4是放大表示图3的一部分的剖视图，图5是旋转电机10的分解图。另外，在图3中，为了便于图示，除了旋转轴11之外，省略了表示切断面的阴影。在以下的记载中，将旋转轴11延伸的方向设为轴向，将从旋转轴11的中心放射状地延伸的方向设为径向，将以旋转轴11为中心圆周状地延伸的方向设为周向。

旋转电机10大致包括轴承部20、外壳30、转子40、定子50以及逆变器单元60。上述各构件均和旋转轴11一起同轴地配置，以规定顺序在轴向上组装，从而构成旋转电机10。

轴承部20具有：在轴向上彼此分开地配置的两个轴承21、22；以及保持上述轴承21、22的保持构件23。轴承21、22例如是径向滚珠轴承，并且分别具有：外圈25、内圈26以及配置于上述外圈25与内圈26之间的多个滚珠27。保持构件23呈圆筒状，并且在该保持构件23的径向内侧组装轴承21、22。此外，旋转轴11和转子40旋转自如地支承于轴承21、22的径向内侧。

外壳30具有呈圆筒状的周壁部31和端面部32，该端面部32设于上述周壁部31的轴向两端部中的一方的端部。周壁部31的轴向两端部中的端面部32的相反侧为开口部33，外壳30是端面部32的相反侧通过开口部33全面敞开的结构。在端面部32的中央形成有圆形的孔34，在插通于上述孔34的状态下，轴承部20通过螺钉、铆钉等固定件而固定。此外，在外壳30内、即在由周壁部31和端面部32划分出的内部空间收容有转子40和定子50。在本实施方式中，旋转电机10是外转子型，并且在外壳30内，在呈筒状的转子40的径向内侧配置有定子50。转子40在轴向上在端面部32一侧悬臂支承于旋转轴11。

转子40具有：形成为中空筒状的转子主体41；以及设于该转子主体41的径向内侧的环状的磁体部42。转子主体41呈大致杯状，具有作为磁体保持构件的功能。转子主体41具有：呈筒状的磁体保持部43；同样呈圆筒状并且直径比磁体保持部43小的固定部44；以及作为连接上述磁体保持部43和固定部44的部位的中间部45。在磁体保持部43的内周面安装有磁体部42。

在固定部44的通孔44a插通有旋转轴11，在该插通状态下固定部44固定于旋转轴11。即，转子主体41通过固定部44固定到旋转轴11。另外，固定部44最好通过利用了凹凸的花键结合、键结合、焊接或铆接等固定到旋转轴11。由此，转子40和旋转轴11一体地旋转。

此外，轴承部20的轴承21、22被组装到固定部44的径向外侧。如上所述，由于轴承部20固定于外壳30的端面部32，因此旋转轴11和转子40可旋转地支承于外壳30。由此，转子40在外壳30内旋转自如。

在转子40的轴向两侧中的仅单侧设有固定部44，由此，转子40悬臂支承于旋转轴11。此处，转子40的固定部44在轴向上的两个不同位置处由轴承部20的轴承21、22支承为能旋转。即，转子40在转子主体41的轴向的两侧端部中的一方侧由轴向两个部位的轴承21、22支承为能旋转。因此，即使是转子40悬臂支承于旋转轴11的结构，也能实现转子40的稳定旋转。在这种情况下，在转子40的相对于轴向中心位置向单侧偏移的位置处，转子40由轴承21、22支承。

此外，在轴承部20中，对于靠近转子40的中心(图的下侧)的轴承22和其相反侧(图的上侧)的轴承21，外圈25、内圈26与滚珠27之间的间隙尺寸不同，例如，靠近转子40的中心的轴承22与其相反侧的轴承21相比，间隙尺寸更大。在这种情况下，在靠近转子40的中心的一侧，即使转子40的抖动、因部件公差引起的不平衡所导致的振动作用于轴承部20，也能良好地吸收上述抖动、振动的影响。具体而言，通过在靠近转子40的中心(图的下侧)的轴承22中利用预压使游隙尺寸(间隙尺寸)变大，从而能通过上述游隙部分吸收在悬臂结构中产生的振动。上述预压可以是恒定位置预压，也可以通过向轴承22的轴向外侧(图的上侧)的台阶插入预压用弹簧、波形垫圈等来施加上述预压。

此外，中间部45构成为在径向中心侧和其外侧具有轴向的台阶。在这种情况下，在中间部45中，径向的内侧端部和外侧端部在轴向上的位置不同，由此，磁体保持部43和固定部44在轴向上一部分重叠。即，磁体保持部43比固定部44的基端部(图的下侧的里侧端部)向轴向外侧突出。根据本结构，与中间部45无台阶地设为平板状的情况相比，能够在转子40的重心附近的位置使转子40支承于旋转轴11，从而能实现转子40的稳定动作。

根据上述中间部45的结构，转子40中，在径向上包围固定部44并且靠近中间部45内的位置，环状地形成有收容轴承部20的一部分的轴承收容凹部46，并且在径向上包围轴承收容凹部46并且靠近中间部45外的位置形成有收容后述的定子50的定子绕组51的线圈边端部54的线圈收容凹部47。此外，上述各收容凹部46、47配置为在径向的内外相邻。即，轴承部20的一部分和定子绕组51的线圈边端部54配置为在径向内外重叠。由此，能够缩短旋转电机10中轴向的长度尺寸。

能够通过使线圈边端部54向径向的内侧或外侧弯曲来减小该线圈边端部54的轴向尺寸，从而能够缩短定子轴长。线圈边端部54的弯曲方向最好考虑和转子40的组装。假设将定子50组装在转子40的径向内侧，则在对于该转子40的插入前端侧，线圈边端部54最好向径向内侧弯曲。相反侧的弯曲方向可以是任意的，但是出于制造的考量优选向空间上富余的外径侧弯曲的方向。

此外，磁体部42由多个磁体构成，该多个磁体配置为在磁体保持部43的径向内侧沿着周向交替地改变磁极。在后面详细描述磁体部42。

定子50设于转子40的径向内侧。定子50具有卷绕形成为大致筒状的定子绕组51以及配置于径向内侧的定子铁芯52，定子绕组51配置为隔着规定的气隙与圆环状的磁体部42相对。定子绕组51由多个相绕组构成。通过以规定间距将在周向上排列的多根导线彼此连接来构成上述各相绕组。在本实施方式中，通过使用U相、V相和W相的三相绕组以及X相、Y相和Z相的三相绕组并且使用两组的上述三相绕组，从而将定子绕组51构成为六相的相绕组。

定子铁芯52通过由软磁性材料构成的层叠钢板而形成为圆环状，并组装在定子绕组51的径向内侧。定子绕组51具有线圈侧部53和线圈边端部54、55，上述线圈侧部53是在轴向上与定子铁芯52重叠的部分并且位于定子铁芯52的径向外侧，上述线圈边端部54、55在轴向上向定子铁芯52的一端侧和另一端侧分别突出。线圈侧部53在径向上与定子铁芯52、转子40的磁体部42分别相对。在转子40的内侧配置有定子50的状态下，轴向两侧的线圈边端部54、55中的位于轴承部20侧(图的上侧)的线圈边端部54收容于由转子40的转子主体41形成的线圈收容凹部47。在后面详细描述定子50。

逆变器单元60具有：通过螺栓等紧固件固定于外壳30的单元基座61；以及组装于上述单元基座61的电气组件62。单元基座61包括：固定于外壳30的开口部33侧的端部的端板部63；以及一体地设于该端板部63并在轴向上延伸的壳体部64。端板部63在其中心部具有圆形的开口部65，并且以从开口部65的周缘部立起的方式形成壳体部64。

定子50组装于壳体部64的外周面。即，壳体部64的外径尺寸与定子铁芯52的内径尺寸相同，或者略小于定子铁芯52的内径尺寸。通过将定子铁芯52组装于壳体部64的外侧，使定子50和单元基座61一体化。此外，由于单元基座61固定于外壳30，因此在将定子铁芯52组装于壳体部64的状态下，定子50处于与外壳30一体化的状态。

此外，壳体部64的径向内侧是收容电气组件62的收容空间，在该收容空间以包围旋转轴11的方式配置有电气组件62。壳体部64具有作为收容空间形成部的作用。电气组件62构成为包括：构成逆变器电路的半导体模块66、控制基板67以及电容器模块68。

此处，除了上述图1至图5之外，还使用逆变器单元60的分解图即图6来进一步说明逆变器单元60的结构。

在单元基座61中，壳体部64具有筒状部71和端面部72，该端面部72设于上述筒状部71的轴向两端部中的一方的端部(轴承部20侧的端部)。筒状部71的轴向两端部中的端面部72的相反侧通过端板部63的开口部65全面敞开。在端面部72的中央形成有圆形的孔73，并且旋转轴11可插通于该孔73。

壳体部64的筒状部71是对配置于其径向外侧的转子40、定子50与配置于其径向内侧的电气组件62之间进行分隔的分隔部，转子40、定子50与电气组件62分别配置成夹着筒状部71在径向内外排列。

此外，电气组件62是构成逆变器电路的电气部件，具有动力运行功能和发电功能，上述动力运行功能使电流以规定顺序向定子绕组51的各相绕组流动从而使转子40旋转，上述发电功能伴随旋转轴11的旋转而输入流向定子绕组51的三相交流电流，作为发电电力向外部输出。另外，电气组件62也可以仅具有动力运行功能和发电功能中的任意一方。例如，当旋转电机10用作车辆用动力源时，发电功能是向外部输出再生电力的再生功能。

作为电气组件62的具体结构，在旋转轴11的周围设有呈中空圆筒状的电容器模块68，并且在该电容器模块68的外周面上沿周向并排配置有多个半导体模块66。电容器模块68包括彼此并联连接的多个平滑用电容器68a。具体地，电容器68a是层叠有多个薄膜电容器而成的层叠式薄膜电容器，且横截面呈梯形。通过环状地并排配置有十二个电容器68a而构成电容器模块68。

另外，在电容器68a的制造过程中，例如，使用多个薄膜层叠而成的规定宽度的长条薄膜，将薄膜宽度方向设为梯形高度方向，并且以梯形的上底和下底交替的方式将长条薄膜切断为等腰梯形，从而制作电容器元件。然后，通过将电极等安装于上述电容器元件来制作电容器68a。

半导体模块66具有例如MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor：金属-氧化物半导体场效应晶体管)、IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor：绝缘栅双极型晶体管)等半导体开关元件，并且形成为大致板状。在本实施方式中，旋转电机10包括两组三相绕组，由于针对每个三相绕组设有逆变器电路，因此将共计十二个半导体模块66设于电气组件62。

半导体模块66以夹在壳体部64的筒状部71与电容器模块68之间的状态配置。半导体模块66的外周面与筒状部71的内周面抵接，半导体模块66的内周面与电容器模块68的外周面抵接。在这种情况下，在半导体模块66产生的热量通过壳体部64传递到端板部63，并从端板部63释放。

半导体模块66最好在外周面侧即在径向上，在半导体模块66与筒状部71之间具有间隔件69。在这种情况下，在电容器模块68中与轴向正交的横截面的截面形状为正十二边形，而筒状部71的内周面的横截面形状为圆形，因此，间隔件69的内周面为平坦面，外周面为曲面。间隔件69也可以在各半导体模块66的径向外侧以连接为圆环状的方式一体地设置。另外，筒状部71的内周面的横截面形状也可以是与电容器模块68相同的十二边形。在这种情况下，间隔件69的内周面和外周面均优选为平坦面。

此外，在本实施方式中，在壳体部64的筒状部71形成有供冷却水流通的冷却水通路74，在半导体模块66中产生的热量也向在冷却水通路74中流动的冷却水释放。即，壳体部64包括水冷机构。如图3和图4所示，冷却水通路74形成为环状，以包围电气组件62(半导体模块66和电容器模块68)。半导体模块66沿着筒状部71的内周面配置，在沿径向内外与上述半导体模块66重叠的位置处设有冷却水通路74。

由于在筒状部71的外侧配置有定子50，在内侧配置有电气组件62，因此定子50的热量从上述外侧传递到筒状部71并且半导体模块66的热量从内侧传递到筒状部71。在这种情况下，能同时冷却定子50和半导体模块66，从而能高效地释放旋转电机10中的发热构件的热量。

此外，电气组件62在轴向上包括：设于电容器模块68的一方的端面的绝缘片75；以及设于另一方的端面的配线模块76。在这种情况下，电容器模块68的轴向两端面中的一方的端面(轴承部20侧的端面)与壳体部64的端面部72相对，并且以夹着绝缘片75的状态与端面部72重合。此外，在另一方的端面(开口部65侧的端面)组装有配线模块76。

配线模块76具有由合成树脂材料制成并呈圆形板状的主体部76a以及埋设于其内部的多个母线76b、76c，并且通过该母线76b、76c和半导体模块66、电容器模块68电连接。具体地，半导体模块66具有从上述轴向端面延伸的连接销66a，并且该连接销66a在主体部76a的径向外侧连接到母线76b。此外，母线76c在主体部76a的径向外侧向与电容器模块68相反的一侧延伸，并且在其前端部连接到配线构件79(参照图2)。

如上所述，根据在电容器模块68的轴向两侧分别设有绝缘片75和配线模块76的结构，作为电容器模块68的散热路径，形成有从电容器模块68的轴向两端面到端面部72和筒状部71的路径。由此，能够在电容器模块68中从设有半导体模块66的外周面以外的端面部散热。即，不仅能沿径向散热还能沿轴向散热。

此外，由于电容器模块68呈中空圆筒状，并且在其内周部隔着规定的间隙配置有旋转轴11，因此电容器模块68的热量也能从上述中空部释放。在这种情况下，由于通过旋转轴11的旋转而产生气流，从而提高了上述冷却效果。

圆板状的控制基板67安装于配线模块76。控制基板67具有形成有规定的配线图案的印刷电路板(PCB)，在上述板上安装有由各种IC、微型计算机等构成的控制装置77。控制基板67通过螺钉等固定件固定于配线模块76。控制基板67在其中央部具有供旋转轴11插通的插通孔67a。

另外，构成为，在配线模块76的轴向两侧中的电容器模块68的相反侧设有控制基板67，配线模块76的母线76c从上述控制基板67的两面的一方侧向另一方侧延伸。在上述结构中，控制基板67最好设有避免与母线76c的干涉的切口。例如，最好切除呈圆形的控制基板67的外缘部的一部分。

如上所述，根据在壳体部64所包围的空间内收容有电气组件62，在其外侧层状地设有外壳30、转子40以及定子50的结构，能理想地对在逆变器电路中产生的电磁噪声进行屏蔽。即，在逆变器电路中，利用基于规定载波频率的PWM控制进行各半导体模块66中的开关控制，虽然认为上述开关控制会产生电磁噪声，但是能通过电气组件62的径向外侧的外壳30、转子40、定子50等理想地屏蔽上述电磁噪声。

在筒状部71中在端板部63的附近形成有通孔78，该通孔78供将筒状部71的外侧的定子50和内侧的电气组件62电连接的配线构件79(参照图2)插通。如图2所示，配线构件79通过压接、焊接等分别连接到定子绕组51的端部和配线模块76的母线76c。配线构件79是例如母线，其接合面优选是压扁的。通孔78优选设于一个部位或者多个部位，在本实施方式中，在两个部位设有通孔78。根据在两个部位设有通孔78的结构，能够分别通过配线构件79容易地将从两组的三相绕组延伸的绕组端子接线，从而适用于进行多相接线。

如上所述，在外壳30内，如图4所示，从径向外侧依次设有转子40和定子50，并且在定子50的径向内侧设有逆变器单元60。此处，在将外壳30的内周面的半径设为d的情况下，在距旋转中心d×0.705的距离的径向外侧配置有转子40和定子50。在这种情况下，若将从转子40和定子50中的径向内侧的定子50的内周面(即定子铁芯52的内周面)向径向内侧的区域设为第一区域X1，将在径向上从定子50的内周面到外壳30之间的区域设为第二区域X2，则第一区域X1的横截面的面积大于第二区域X2的横截面的面积。此外，在转子40的磁体部42和定子绕组51在轴向上重叠的范围观察，第一区域X1的体积大于第二区域X2的体积。

另外，若将转子40和定子50设为磁路组件，则在外壳30内，从上述磁路组件的内周面向径向内侧的第一区域X1的体积大于在径向上从磁路组件的内周面到外壳30之间的第二区域X2的体积。

接着，更详细地说明转子40和定子50的结构。

一般，作为旋转电机的定子的结构，已知一种结构，在由层叠钢板制成并且呈圆环状的定子铁芯中沿周向设置多个切槽，并且在该切槽内卷绕定子绕组。具体地，定子铁芯具有以规定间隔从轭部沿径向延伸的多个极齿，在沿周向相邻的极齿之间形成有切槽。而且，在切槽内例如在径向上收容有多层导线，由该导线构成定子绕组。

但是，根据上述的定子结构，在定子绕组通电时，伴随定子绕组的磁动势增加，在定子铁芯的极齿部分产生磁饱和，认为这会导致旋转电机的转矩密度被限制。即，认为在定子铁芯中，由定子绕组的通电产生的旋转磁通集中于极齿，从而产生磁饱和。

此外，一般地，作为旋转电机的IPM(Interior Permanent Magnet：内部永磁体)转子的结构，已知一种结构，在d轴配置有永磁体，在q轴配置有转子铁芯。在这种情况下，通过使d轴附近的定子绕组励磁，根据弗莱明定律，励磁磁通从定子流入转子的q轴。而且由此认为在转子的q轴铁芯部分产生了大范围的磁饱和。

图7是示出了表示定子绕组的磁动势的安培匝数[AT]和转矩密度[Nm/L]的关系的转矩线图。虚线表示一般的IPM转子式旋转电机的特性。如图7所示，在一般的旋转电机中，由于在定子中增加磁动势会使切槽之间的极齿部分和q轴铁芯部分这两个部位产生磁饱和，由此导致转矩的增加被限制。这样，在上述一般的旋转电机中，安培匝数方案值限制为X1。

因此，在本实施方式中，为了克服磁饱和引起的转矩限制，在旋转电机10中设置以下所示的结构。即，作为第一方案，为了使定子中在定子铁芯的极齿处产生的磁饱和消失，在定子50中采用无极齿结构，并且为了使在IPM转子的q轴铁芯部分处产生的磁饱和消失，采用SPM(Surface Permanent Magnet：表面式永磁体)转子。根据第一方案，虽然能够使产生磁饱和的上述两个部位的部分消失，但是认为会使低电流区域的转矩减少(参照图7的点划线)。因此，作为第二方案，为了通过实现SPM转子的磁通增强来挽回转矩减少，在转子40的磁体部42中采用使磁体磁路变长来提高磁力的极性各向异性结构。

此外，作为第三方案，在定子绕组51的线圈侧部53中采用使导线的径向厚度变小的扁平导线结构，以挽回转矩的减少。此处，认为通过上述提高了磁力的极性各向异性结构，在相对的定子绕组51产生更大的涡电流。然而，根据第三方案，由于是在径向上较薄的扁平导线结构，因此能抑制定子绕组51中的径向的涡电流的产生。这样，根据上述各第一至第三的结构，如图7的实线所示，能采用磁力较高的磁体来实现转矩特性的大幅改进，并且还能减轻磁力较高的磁体会导致产生较大的涡电流的担忧。

此外，作为第四方案，采用利用极性各向异性结构并具有与正弦波相近的磁通密度分布的磁体部。由此，能够通过后述的脉冲控制等来提高正弦波匹配率从而实现转矩增强，并且由于是与径向磁体相比更缓和的磁通变化，因此还能进一步抑制涡电流损耗。

此外，作为第五方案，将定子绕组51设为聚集并捻合多股线材的线材导体结构。由此，由于基波分量被集中而流过大电流，并且由于线材各自的截面面积变小，因此与在径向上变薄的第三方案相比，能够更有效地抑制扁平导线结构且沿周向扩展的导线处产生在周向上引起的涡电流。而且，由于捻合了多股线材，相对于来自导体的磁动势，能够抵消相对于电流通电方向根据右旋法则产生的磁通相对应的涡电流。

这样，当进一步增加第四方案和第五方案时，在采用第二方案的磁力较高的磁体的同时，可以进一步抑制由上述较高的磁力引起的涡电流损耗并且实现转矩增强。

以下，对上述的定子50的无极齿结构、定子绕组51的扁平导线结构以及磁体部42的极性各向异性结构分别增加说明。此处，首先对定子50的无极齿结构和定子绕组51的扁平导线结构进行说明。图8是转子40和定子50的横剖视图，图9是放大表示图8所示的转子40和定子50的一部分的图。图10是表示定子50的横截面的剖视图，图11是表示定子50的纵截面的剖视图。此外，图12是定子绕组51的立体图。另外，图8和图9中，用箭头表示磁体部42中磁体的磁化方向。

如图8至图11所示，定子铁芯52在轴向上层叠有多个电磁钢板，并且呈在径向上具有规定厚度的圆筒状，定子绕组51组装于定子铁芯52的径向外侧。定子铁芯52的外周面为导线设置部。定子铁芯52的外周面呈没有凹凸的曲面状，在该外周面上沿周向并排配置有多个导线组81。定子铁芯52作为背轭发挥作用，该背轭成为用于使转子40旋转的磁路的一部分。在这种情况下，成为在沿周向相邻的各导线组81之间没有设置由软磁性材料制成的极齿(即铁芯)的结构(即无极齿结构)。在本实施方式中，构成为密封部57的树脂材料进入上述各导线组81的间隙56。即，关于密封部57的密封前的状态，在定子铁芯52的径向外侧以分别隔开导线间区域即间隙56的方式以规定间隔沿周向配置有导线组81，由此构成无极齿结构的定子50。

另外，沿周向排列的各导线组81之间设有极齿的结构是指，极齿在径向上具有规定厚度并且在周向上具有规定宽度，从而在各导线组81之间形成磁路的一部分即磁体磁路的结构。关于上述这一点，在各导线组81之间没有设置极齿的结构是指没有形成上述的磁路的结构。

如图10和图11所示，定子绕组51由密封部57密封，该密封部57作为密封件由合成树脂材料制成。在图10的横截面观察，构成为，密封部57设为在各导线组81之间、即间隙56填充合成树脂材料，通过密封部57在各导线组81之间夹设绝缘构件。即，密封部57在间隙56中作为绝缘构件发挥作用。密封部57在定子铁芯52的径向外侧设置在包含所有各导线组81的范围、即径向的厚度尺寸大于各导线组81的径向的厚度尺寸的范围。

此外，在图11的纵截面观察，密封部57设置在包含定子绕组51的拐弯部84的范围。在定子绕组51的径向内侧，密封部57设置在包含定子铁芯52的端面的至少一部分的范围。在这种情况下，定子绕组51中除了各相的相绕组的端部、即除了和逆变器电路连接的连接端子之外的大致整体被树脂密封。

根据密封部57设置在包含定子铁芯52的端面的范围的结构，能够通过密封部57将定子铁芯52的层叠钢板向轴向内侧按压。由此，能够使用密封部57保持各钢板的层叠状态。另外，虽然在本实施方式中，没有对定子铁芯52的内周面进行树脂密封，但是除此之外，还可以构成为对包含了定子铁芯52的内周面的定子铁芯52的整体进行树脂密封。

当旋转电机10作为车辆动力源使用时，密封部57优选由高耐热性氟树脂、环氧树脂、PPS树脂、PEEK树脂、LCP树脂、硅树脂、PAI树脂、PI树脂等构成。此外，当从抑制由膨胀差引起的开裂的观点出发考虑线性膨胀系数时，期望是与定子绕组51的导线的外膜相同的材质。即，期望排除线性膨胀系数一般为其他树脂的成倍以上的硅树脂。另外，在像电动车辆那样，不具有利用了燃烧的装置的电气产品中，具有180℃左右的耐热性的PP0树脂、酚醛树脂、FRP树脂也成为候补。在旋转电机的周围温度看作低于100℃的领域中，没有上述限定。

旋转电机10的转矩与磁通的大小成比例。此处，当定子铁芯具有极齿时，定子处的最大磁通量依赖并限制于极齿处的饱和磁通密度，但是当定子铁芯不具有极齿时，定子处的最大磁通量不被限制。因此，在增加对于定子绕组51的通电电流来实现旋转电机10的转矩增加这方面是有利的。

截面呈扁平矩形的多个导线82在径向上排列设置，从而构成定子铁芯52的径向外侧的各导线组81。各导线82以在横截面中“径向尺寸＜周向尺寸”的方向配置。由此，在各导线组81中实现了径向的薄壁化。此外，实现了径向的薄壁化的同时，导体区域平坦地延伸到以往有极齿的区域，成为扁平导线区域结构。由此，通过在周向上扁平化来增加导体的截面积，从而抑制了由于薄壁化而使截面积变小所导致的导线的发热量的增加。另外，即使是在周向上排列多股导线并使上述导线并联接线的结构，也会发生导体膜这部分导致的导体截面积下降，但是能够得到基于相同的理由的效果。

由于没有切槽，在本实施方式的定子绕组51中，能将其周向的一周上的导体区域设计得比间隙区域大。另外，以往的车辆用旋转电机中，定子绕组的周向的一周上的导体区域/间隙区域自然在1以下。另一方面，在本实施方式中，将各导线组81设置成导体区域与间隙区域相等或者导体区域大于间隙区域。此处，如图10所示，若将在周向上配置有导线82(即后述的直线部83)的导线区域设为WA，将相邻的导线82之间的导线间区域设为WB，则导线区域WA在周向上大于导线间区域WB。

旋转电机10的转矩与导线组81的径向的厚度大致成反比。关于这点，通过在定子铁芯52的径向外侧使导线组81的厚度变薄，成为对实现旋转电机10的转矩增加这方面有利的结构。作为上述理由，是因为能够缩小从转子40的磁体部42到定子铁芯52的距离(即没有铁的部分的距离)，从而降低磁阻。由此，能够增大永磁体与定子铁芯52的交链磁通，从而能增强转矩。

导线82由导体82a的表面被绝缘膜82b包覆的包覆导线构成，从而在径向上互相重合的导线82彼此之间以及在导线82与定子铁芯52之间分别确保绝缘性。如果后述的线材86是自熔包覆线，则上述绝缘膜82b是其包覆膜，或者由与线材86的包覆膜不同的、重叠的绝缘构件构成。另外，除了用于连接的露出部分之外，由导线82构成的各相绕组通过绝缘膜82b保持绝缘性。作为露出部分，例如是输入输出端子部或者形成星形接线时的中性点部分。在导线组81中，使用树脂固接或自熔包覆线，将沿径向相邻的各导线82互相固接。由此，抑制了导线82彼此相互摩擦导致的绝缘破坏、振动以及声音。

在本实施方式中，导体82a构成为多股线材86的集合体。具体地，如图13所示，导体82a通过将多股线材86捻合而形成为捻线状。即，在本实施方式中，n相的定子绕组51的全相的导体82a构成为在相内的一处以上具有捻合多股线材86而形成的部位的线材集合体。此外，如图14所示，线材86构成为将较细的纤维状的导电构件87捆扎而成的复合体。例如，线材86是CNT(碳纳米管)纤维的复合体，作为CNT纤维，使用包含了以硼置换至少一部分碳的含硼微细纤维的纤维。作为碳微细纤维，除了CNT纤维以外，还可以使用气相生长法碳纤维(VGCF)等，但优选使用CNT纤维。另外，线材86的表面由搪瓷等高分子绝缘层覆盖。优选由聚酰亚胺的膜、酰胺酰亚胺的膜构成的所谓的搪瓷膜。

由于在上述导体82a中捻合多股线材86而构成，因此能够抑制各线材86处的涡电流的产生，并且减小导体82a的涡电流。此外，通过捻合各线材86，在一股线材86中产生了磁场的施加方向互相相反的部位，从而抵消反电动势。因此，仍然能够减小涡电流。尤其是，通过用纤维状的导电构件87构成线材86，能够细线化并大幅增加捻合次数，从而进一步理想地减小涡电流。另外，此处所说的线材86彼此的绝缘方法不限定于前述的高分子绝缘膜，也可以是利用接触电阻使电流难以在捻合的线材86之间流动的方法。即，若成为捻合的线材86之间的电阻值大于线材86本身的电阻值的关系，则能通过因电阻值而产生的电位差来得到上述效果。例如，较为理想的是，通过将制作线材的制造设备和制作旋转电机的电枢的制造设备作为分开的非连续的设备，能使线材根据移动时间等氧化，从而增加接触电阻。

如上所述，导线82是截面呈扁平矩形且在径向上并排配置有多个的构件，通过使例如由包括熔合层和绝缘层的自熔包覆线包覆的多股线材86以捻合的状态集合，并使上述熔合层彼此熔合，从而维持形状。另外，也可以利用合成树脂等将不包括熔合层的线材、自熔包覆线的线材以捻合的状态牢固地成型为期望的形状。当将导线82的绝缘膜82b的厚度设为例如80μm，设为比通常使用的导线的膜厚(5～40μm)厚时，即使没有在导线82与定子铁芯52之间夹着绝缘纸等，也能确保导线82与定子铁芯52两者之间的绝缘性。

各导线82弯曲形成为在周向上以规定的配置图案配置，由此，作为定子绕组51形成针对各相的相绕组。如图12所示，在定子绕组51中，通过各导线82中的在轴向上直线状地延伸的直线部83形成线圈侧部53，通过在轴向上向线圈侧部53的两外侧突出的拐弯部84形成线圈边端部54、55。交替地重复直线部83和拐弯部84，从而各导线82构成为波形的一连串的导线。直线部83配置于在径向上与磁体部42相对的位置，在磁体部42的轴向外侧的位置处隔着规定间隔配置的同相的直线部83彼此通过拐弯部84互相连接。另外，直线部83相当于“磁体相对部”。

在本实施方式中，定子绕组51通过分布绕组而卷绕形成为圆环状。在这种情况下，线圈侧部53中，针对每相在周向上以与磁体部42的一极对对应的间距配置有直线部83，在线圈边端部54、55中，每相的各直线部83通过形成为大致V字形的拐弯部84互相连接。与一极对对应而成对的各直线部83的各自的电流的方向互相相反。此外，在一方的线圈边端部54和另一方的线圈边端部55，由拐弯部84连接的一对直线部83的组合分别不同，通过在周向上重复上述线圈边端部54、55处的连接，使定子绕组51形成为大致圆筒状。

更具体地，定子绕组51中，每相使用两对导线82来构成各相的绕组，定子绕组51中的一方的三相绕组(U相、V相、W相)和另一方的三相绕组(X相、Y相、Z相)设于径向内外的两层。在这种情况下，若将绕组的相数设为S，将导线82的对数设为m，则针对各极对形成有2×S×m＝2Sm个的导线组81。在本实施方式中，由于相数S为3、对数m为2且是8极对(16极)的旋转电机，因此在周向上配置有2×3×2×8＝96个导线组81。

在图12所示的定子绕组51中构成为，在线圈侧部53中，在径向内外的两层重叠配置有直线部83，并且在线圈边端部54、55中，拐弯部84从沿径向内外重叠的各直线部83在互相沿周向相反的方向上沿周向延伸。即，在沿径向相邻的各导线82中，除了线圈端的部分，拐弯部84的方向互相相反。

此处，对定子绕组51中导线82的卷绕结构进行具体的说明。在本实施方式中构成为，将通过波形卷绕形成的多个导线82在径向内外重叠设置多层(例如两层)。图15是表示第n层的各导线82的形态的图，图15的(a)表示从定子绕组51的侧方观察到的导线82的形状，图15的(b)表示从定子绕组51的轴向一侧观察到的导线82的形状。另外，在图15中，将配置有导线组81的位置分别表示为D1、D2、D3…。此外，为了便于说明，仅示出了三股导线82，将其设为第一导线82_A、第二导线82_B、第三导线82_C。

各导线82_A～82_C中，直线部83均配置于第n层的位置、即在径向上相同的位置，在周向上每6个位置(相当于3×m对)分开的直线部83彼此通过拐弯部84互相连接。换言之，各导线82_A～82_C中，均在以转子40的轴心为中心的同一个节圆上，隔开5个位置的直线部83通过拐弯部84互相连接。例如，在第一导线82_A中，一对直线部83分别配置于D1、D7，上述一对直线部83彼此通过倒V字形的拐弯部84连接。此外，其他的导线82_B、82_C在相同的第n层中分别配置为使周向的位置错开一个位置。在这种情况下，由于各导线82_A～82_C均配置于相同层，因此认为拐弯部84会互相干涉。因此，在本实施方式中，在各导线82_A～82_C的拐弯部84形成使一部分沿径向偏置的干涉避免部。

具体地，各导线82_A～82_C的拐弯部84具有倾斜部84a和顶部84b、倾斜部84c、返回部84d，上述倾斜部84a是在同一个节圆上沿周向延伸的部分，上述顶部84b、倾斜部84c、返回部84d是从倾斜部84a向比上述同一个节圆靠近径向内侧(图15的(b)中为上侧)偏移，在其他节圆上沿周向延伸的部分。顶部84b、倾斜部84c以及返回部84d相当于干涉避免部。另外，倾斜部84c也可以是相对于倾斜部84a向径向外侧偏移的结构。

即，各导线82_A～82_C的拐弯部84夹着周向的中央位置即顶部84b在其两侧具有一方侧的倾斜部84a和另一方侧的倾斜部84c，上述各倾斜部84a、84c的径向的位置(图15的(a)中为纸面前后方向的位置，图15的(b)中为上下方向的位置)互相不同。例如，第一导线82_A的拐弯部84构成为，以n层的D1位置为起点位置沿着周向延伸并在周向的中央位置即顶部84b向径向(例如径向内侧)弯曲后，再次朝周向弯曲，再次沿着周向延伸，进一步在返回部84d处再次向径向(例如径向外侧)弯曲，从而到达终点位置即n层的D9位置。

根据上述结构，在导线82_A～82_C中构成为，一方的各倾斜部84a从上方以第一导线82_A→第二导线82_B→第三导线82_C的顺序沿上下排列，并且各导线82_A～82_C的上下在顶部84b处交换，另一方的各倾斜部84c从上方以第三导线82_C→第二导线82_B→第一导线82_A的顺序沿上下排列。因此，能够使各导线82_A～82_C不互相干涉地在周向上配置。

此处，在沿径向重叠多个导线82来形成导线组81的结构中，连接到多层的各直线部83中的径向内侧的直线部83的拐弯部84和连接到径向外侧的直线部83的拐弯部84最好配置为比上述各直线部83彼此更沿径向远离。此外，当多层导线82在拐弯部84的端部即和直线部83的边界部附近向径向的相同侧弯曲时，最好不发生因上述相邻层的导线82彼此的干涉使绝缘性受损的情况。

例如在图15的D7～D9中，沿径向重叠的各导线82在拐弯部84的返回部84d处分别向径向弯曲。在这种情况下，如图16所示，最好使在第n层的导线82和第n+1层的导线82的弯曲部的曲率半径不同。具体地，使径向内侧(第n层)的导线82的曲率半径R1小于径向外侧(第n+1层)的导线82的曲率半径R2。

此外，最好使第n层的导线82和第n+1层的导线82的径向的偏移量不同。具体地，使径向内侧(第n层)的导线82的偏移量S1大于径向外侧(第n+1层)的导线82的偏移量S2。

根据上述结构，即使在沿径向重叠的各导线82沿相同方向弯曲的情况下，也能理想地避免各导线82的相互干涉。由此，会得到良好的绝缘性。

接着，对转子40中磁体部42的结构进行说明。在本实施方式中，作为永磁体，假设残留磁通密度Br＝1.0[T]、矫顽力bHc＝400[kA/m]以上。由于通过相间励磁施加了5000～10000[AT]，因此若在一极对中使用25[mm]的永磁体，则bHc＝10000[A]，从而不会退磁。此处，在本实施方式中，由于利用了通过取向来控制易磁化轴的永磁体，因此能够使上述磁体内部的磁路长度比以往的具有1.0[T]以上的直线取向磁体的磁路长度长。即，除了能用较少的磁体量来实现每一极对的磁路长度之外，与利用了以往的直线取向磁体的设计相比，即使暴露在严酷的高温条件下，也能保持其可逆退磁范围。此外，本申请的发明人发现了一种结构，即使使用现有技术的磁体，也能得到与极性各向异性磁体相近的特性。

如图8和图9所示，磁体部42呈圆环状，并设于转子主体41的内侧(详细而言磁体保持部43的径向内侧)。磁体部42具有分别是极性各向异性磁体并且磁极互相不同的第一磁体91和第二磁体92。第一磁体91和第二磁体92在周向上交替配置。第一磁体91是在转子40中成为N极的磁体，第二磁体92是在转子40中成为S极的磁体。第一磁体91和第二磁体92是由例如钕磁体等稀土类磁体构成的永磁体。

在各磁体91、92中，磁化方向分别在磁极中心即d轴与磁极边界即q轴之间圆弧状地延伸。分别在各磁体91、92中，d轴侧的磁化方向为径向，q轴侧的磁化方向为周向。在磁体部42中，由于通过各磁体91、92使磁通在相邻的N极与S极之间圆弧状地流动，因此与例如径向各向异性磁体相比，磁体磁路更长。因此，如图17所示，磁通密度分布接近正弦波。其结果是，与图18中作为比较例而示出的径向各向异性磁体的磁通密度分布不同，能使磁通集中在磁极位置，并且能提高旋转电机10的转矩。另外，在图17和图18中，横轴表示电角度，纵轴表示磁通密度。此外，在图17和图18中，横轴的90°表示d轴(即，磁极中心)，横轴的0°和180°表示q轴。

此外，磁通密度分布的正弦波匹配率最好是例如40％以上的值。这样，与使用正弦波匹配率为30％左右的径向取向磁体或使用平行取向磁体的情况相比，能够可靠地提高波形中央部分的磁通量。此外，若将正弦波匹配率设为60％以上，则与称为海尔贝克阵列的磁通集中阵列相比，能可靠地提高波形中央部分的磁通量。

在图18所示的比较例中，磁通密度在q轴附近急剧变化。磁通密度的变化越急剧，在定子绕组51产生的涡电流越增加。与此相对，在本实施方式中，磁通密度分布接近正弦波。因此，在q轴附近，磁通密度的变化小于径向各向异性磁体的磁通密度的变化。由此，能抑制涡电流的产生。

在磁体部42中，在各磁体91、92的d轴附近(即磁极中心)，在与磁极面正交的方向上产生磁通，上述磁通呈越远离磁极面则越远离d轴的圆弧状。此外，越是与磁极面正交的磁通，磁通越强。在这方面，在本实施方式的旋转电机10中，由于如上所述使各导线组81沿径向变薄，因此导线组81的径向的中心位置靠近磁体部42的磁极面，从而能够在定子50中从转子40接收较强的磁体磁通。

此外，在定子50中，定子绕组51的径向内侧，即在夹着定子绕组51与转子40相反一侧设有圆筒状的定子铁芯52。因此，在将定子铁芯52用作磁路的一部分的同时，从各磁体91、92的磁极面延伸的磁通被定子铁芯52吸引并绕定子铁芯52一周。在这种情况下，能够优化磁体磁通的方向和路径。

接着，对控制旋转电机10的控制系统的结构进行说明。图19是旋转电机10的控制系统的电路图，图20是示出了控制装置110的控制处理的功能框图。

在图19中，作为定子绕组51示出了两组三相绕组51a、51b，三相绕组51a由U相绕组、V相绕组和W相绕组构成，三相绕组51b由X相绕组、Y相绕组和Z相绕组构成。针对三相绕组51a、51b，分别设有第一逆变器101和第二逆变器102。逆变器101、102由具有上下臂的全桥电路构成，该上下臂的数量与相绕组的相数相同，通过设于各臂的开关(半导体开关元件)的接通断开对定子绕组51的各相绕组中的通电电流进行调节。

直流电源103和平滑用电容器104并联连接到各逆变器101、102。直流电源103由例如多个单电池串联连接的组电池构成。另外，逆变器101、102的各开关相当于图1等所示的半导体模块66，电容器104相当于图1等所示的电容器模块68。

控制装置110包括由CPU和各种存储器构成的微型计算机，基于旋转电机10中的各种检测信息、动力运行驱动和发电的请求，通过逆变器101、102的各开关的接通断开实施通电控制。控制装置110相当于图6所示的控制装置77。旋转电机10的检测信息包括：例如由解析器等角度检测器检测出的转子40的旋转角度(电角度信息)、由电压传感器检测出的电源电压(逆变器输入电压)、以及由电流传感器检测出的各相的通电电流。控制装置110生成并输出对逆变器101、102的各开关进行操作的操作信号。另外，例如当旋转电机10用作车辆用动力源时，发电的请求是再生驱动的请求。

第一逆变器101在由U相、V相和W相构成的三相中分别包括上臂开关Sp和下臂开关Sn的串联连接体。各相的上臂开关Sp的高电位侧端子连接到直流电源103的正极端子，各相的下臂开关Sn的低电位侧端子连接到直流电源103的负极端子(接地)。在各相的上臂开关Sp与下臂开关Sn之间的中间连接点分别连接有U相绕组、V相绕组和W相绕组的一端。上述各相绕组被星形接线(Y接线)，并且各相绕组的另一端在中性点处互相连接。

第二逆变器102具有与第一逆变器101相同的结构，在由X相、Y相和Z相构成的三相中分别包括上臂开关Sp和下臂开关Sn的串联连接体。各相的上臂开关Sp的高电位侧端子连接到直流电源103的正极端子，各相的下臂开关Sn的低电位侧端子连接到直流电源103的负极端子(接地)。在各相的上臂开关Sp与下臂开关Sn之间的中间连接点处分别连接有X相绕组、Y相绕组和Z相绕组的一端。上述各相绕组被星形接线(Y接线)，并且各相绕组的另一端在中性点处互相连接。

图20示出了控制U相、V相和W相的各相电流的电流反馈控制处理以及控制X相、Y相和Z相的各相电流的电流反馈控制处理。此处首先对U相、V相和W相侧的控制处理进行说明。

在图20中，电流指令值设定部111使用转矩-dq映射，基于对于旋转电机10的动力运行转矩指令值或者发电转矩指令值、对电角度θ进行时间微分而得到的电角速度ω，来设定d轴的电流指令值和q轴的电流指令值。另外，电流指令值设定部111在U相、V相、W相侧和X相、Y相、Z相侧共用设置。另外，例如当将旋转电机10用作车辆用动力源时，发电转矩指令值是再生转矩指令值。

dq转换部112将针对各相设置的电流传感器检测到的电流检测值(各相电流)转换为以励磁方向为d轴的正交二维旋转坐标系的分量即d轴电流和q轴电流。

d轴电流反馈控制部113计算d轴的指令电压作为用于将d轴电流反馈控制为d轴的电流指令值的操作量。此外，q轴电流反馈控制部114计算q轴的指令电压作为用于将q轴电流反馈控制为q轴的电流指令值的操作量。在上述各反馈控制部113、114中，基于d轴电流和q轴电流的与电流指令值的偏差，使用PI反馈方法来计算指令电压。

三相转换部115将d轴和q轴的指令电压转换为U相、V相和W相的指令电压。另外，上述各部111～115是实施基于dq转换理论的基波电流的反馈控制的反馈控制部，U相、V相和W相的指令电压是反馈控制值。

然后，操作信号生成部116使用周知的三角波载波比较方法，基于三相的指令电压生成第一逆变器101的操作信号。具体地，操作信号生成部116通过基于用电源电压使三相的指令电压标准化的信号和三角波信号等载波信号的大小比较的PWM控制，来生成各相的上下臂的开关操作信号(占空比信号)。

此外，在X相、Y相、Z相侧也具有相同的结构，dq转换部122将针对各相设置的电流传感器检测到的电流检测值(各相电流)转换为以励磁方向为d轴的正交二维旋转坐标系的分量即d轴电流和q轴电流。

d轴电流反馈控制部123计算d轴的指令电压，q轴电流反馈控制部124计算q轴的指令电压。三相转换部125将d轴和q轴的指令电压转换为X相、Y相和Z相的指令电压。然后，操作信号生成部126基于三相的指令电压生成第二逆变器102的操作信号。具体地，操作信号生成部126通过基于用电源电压使三相的指令电压标准化的信号和三角波信号等载波信号的大小比较的PWM控制，来生成各相的上下臂的开关操作信号(占空比信号)。

驱动器117基于由操作信号生成部116、126生成的开关操作信号，使各逆变器101、102中的各三相的开关Sp、Sn接通和断开。

接着，对转矩反馈控制处理进行说明。在例如高旋转区域和高输出区域等各逆变器101、102的输出电压变大的运转条件下，主要以旋转电机10的高输出化和减小损耗为目的来使用上述处理。控制装置110基于旋转电机10的运转条件，选择并执行转矩反馈控制处理和电流反馈控制处理中的任意一方的处理。

图21示出了与U相、V相和W相对应的转矩反馈控制处理以及与X相、Y相和Z相对应的转矩反馈控制处理。另外，在图21中，对于与图20相同的结构标注相同的符号而省略说明。此处首先对U相、V相和W相侧的控制处理进行说明。

电压振幅计算部127基于对旋转电机10的动力运行转矩指令值或者发电转矩指令值、对电角度θ进行时间微分而得到的电角速度ω，计算电压矢量的大小的指令值即电压振幅指令。

转矩推定部128a基于由dq转换部112转换的d轴电流和q轴电流来计算与U相、V相和W相对应的转矩推定值。另外，转矩推定部128a基于设定d轴电流、q轴电流和电压振幅指令的关系的映射信息，来计算电压振幅指令即可。

转矩反馈控制部129a计算电压矢量的相位的指令值即电压相位指令，作为用于将转矩推定值反馈控制为动力运行转矩指令值或发电转矩指令值的操作量。在转矩反馈控制部129a中，基于转矩推定值相对于动力运行转矩指令值或发电转矩指令值的偏差，使用PI反馈方法计算出电压相位指令。

操作信号生成部130a基于电压振幅指令、电压相位指令以及电角度θ，生成第一逆变器101的操作信号。具体地，操作信号生成部130a基于电压振幅指令、电压相位指令和电角度θ计算三相的指令电压，通过基于用电源电压使计算出的三相的指令电压标准化的信号和三角波信号等载波信号的大小比较的PWM控制，来生成各相中的上下臂的开关操作信号。

操作信号生成部130a也可以基于设定电压振幅指令、电压相位指令、电角度θ、开关操作信号的关系的映射信息即脉冲模式信息、电压振幅指令、电压相位指令以及电角度θ，来生成开关操作信号。

此外，在X相、Y相、Z相侧也具有相同的结构，转矩推定部128b基于由dq转换部122转换的d轴电流和q轴电流，计算与X相、Y相、Z相对应的转矩推定值。

转矩反馈控制部129b计算电压相位指令，作为用于将转矩推定值反馈控制为动力运行转矩指令值或发电转矩指令值的操作量。在转矩反馈控制部129b中，基于转矩推定值相对于动力运行转矩指令值或发电转矩指令值的偏差，使用PI反馈方法计算出电压相位指令。

操作信号生成部130b基于电压振幅指令、电压相位指令以及电角度θ，生成第二逆变器102的操作信号。具体地，操作信号生成部130b基于电压振幅指令、电压相位指令和电角度θ计算三相的指令电压，通过基于用电源电压使计算出的三相的指令电压标准化的信号和三角波信号等载波信号的大小比较的PWM控制，来生成各相中的上下臂的开关操作信号。驱动器117基于由操作信号生成部130a、130b生成的开关操作信号，使各逆变器101、102中的各三相的开关Sp、Sn接通和断开。

操作信号生成部130b也可以基于设定电压振幅指令、电压相位指令、电角度θ、开关操作信号的关系的映射信息即脉冲模式信息、电压振幅指令、电压相位指令以及电角度θ，来生成开关操作信号。

以下，以与第一实施方式的不同点为中心，对其他实施方式进行说明。

(第二实施方式)

在本实施方式中，改变转子40中的磁体部42的极性各向异性结构，以下进行详细的说明。

如图22和图23所示，使用称为海尔贝克阵列的磁体阵列来构成磁体部42。即，磁体部42具有：将磁化方向(磁极的方向)设为径向的第一磁体131、以及将磁化方向(磁极的方向)设为周向的第二磁体132，以规定间隔在周向上配置有第一磁体131并且在沿周向相邻的第一磁体131之间的位置配置有第二磁体132。第一磁体131和第二磁体132是由例如钕磁体等稀土类磁体构成的永磁体。

第一磁体131以使与定子50相对的一侧(径向内侧)的极交替为N极和S极的方式在周向上互相分开配置。此外，第二磁体132配置为在与各第一磁体131相邻的位置处，周向的磁极方向交替地成为相反方向。

此外，在第一磁体131的径向外侧，即在转子主体41的磁体保持部43侧配置有由软磁性材料构成的磁性体133。例如磁性体133最好由电磁钢板、软铁和压粉铁心材料构成。在这种情况下，磁性体133的周向的长度与第一磁体131的周向的长度(尤其是第一磁体131的外周部的周向的长度)相同。此外，在使第一磁体131和磁性体133一体化的状态下的该一体物的径向的厚度与第二磁体132的径向的厚度相同。换言之，第一磁体131的径向厚度比第二磁体132的径向厚度薄了磁性体133的量。各磁体131、132和磁性体133例如通过粘接剂互相固接。在磁体部42中，第一磁体131的径向外侧是与定子50相反的一侧，磁性体133设于径向上的第一磁体131的两侧中的与定子50相反的一侧(定子相反侧)。

在磁性体133的外周部形成有键134，该键134是向径向外侧、即转子主体41的磁体保持部43一侧突出的凸部。此外，在磁体保持部43的内周面形成有键槽135，该键槽135是收容磁性体133的键134的凹部。键134的突出形状和键槽135的槽形状相同，并且与形成于各磁性体133的键134对应地形成有数量与键134相同的键槽135。通过键134和键槽135的卡合来抑制第一磁体131和第二磁体132与转子主体41在周向(旋转方向)上的位置偏移。另外，可以将键134和键槽135(凸部和凹部)设于转子主体41的磁体保持部43和磁性体133中的任意一个，也可以与上述相反地，在磁性体133的外周部设置键槽135并且在转子主体41的磁体保持部43的内周部设置键134。

此处，在磁体部42中，能通过交替地排列第一磁体131和第二磁体132来增大第一磁体131中的磁通密度。因此，在磁体部42中，能够产生磁通的单面集中，从而实现靠近定子50一侧的磁通强化。

此外，通过在第一磁体131的径向外侧即定子相反侧配置有磁性体133，能抑制第一磁体131的径向外侧的局部磁饱和，进而能抑制因磁饱和而产生的第一磁体131的退磁。由此，最终能够增加磁体部42的磁力。换言之，本实施方式的磁体部42构成为在第一磁体131中将容易产生退磁的部分更换为磁性体133。

图24是具体表示磁体部42中的磁通的流动的图，其中(a)表示使用在磁体部42中不具有磁性体133的现有结构的情况，(b)表示使用在磁体部42中具有磁性体133的本实施方式的结构的情况。另外，在图24中，将转子主体41的磁体保持部43和磁体部42直线状地展开表示，图的下侧是定子侧，上侧是定子相反侧。

在图24的(a)的结构中，第一磁体131的磁极面和第二磁体132的侧面分别与磁体保持部43的内周面接触。此外，第二磁体132的磁极面与第一磁体131的侧面接触。在这种情况下，在磁体保持部43产生了通过第二磁体132的外侧路径进入和第一磁体131接触的接触面的磁通F1、以及与磁体保持部43大致平行且吸引第二磁体132的磁通F2的磁通的合成磁通。因此，担心在磁体保持部43中在第一磁体131和第二磁体132的接触面附近产生局部磁饱和。

与此相对，在图24的(b)的结构中，由于在第一磁体131的定子相反侧，在第一磁体131的磁极面与磁体保持部43的内周面之间设有磁性体133，因此在上述磁性体133处允许磁通通过。因此，能够抑制磁体保持部43内的磁饱和，并且提高对于退磁的耐力。

此外，在图24的(b)的结构中，与图24的(a)不同，能够消除促进磁饱和的F2。由此，能有效地提高整个磁路的磁导。通过上述结构，即使在严酷的高温条件下也能保持上述磁路特性。

此外，与现有的SPM转子中的径向磁体相比，通过磁体内部的磁体磁路更长。因此，能够使磁体磁导上升，提高磁力，从而增强转矩。此外，能通过使磁通集中在d轴的中央来提高正弦波匹配率。尤其是，当通过PWM控制使电流波形成为正弦波或梯形波，或者利用120度通电的开关IC时，能更有效地增强转矩。

(其他实施方式)

例如也可以如下所述改变上述实施方式。

·在上述实施方式中，构成为将定子铁芯52的外周面设为没有凹凸的曲面状，以规定间隔在该外周面并排配置多个导线组81，但是也可以对此进行变更。例如，如图25所示，定子铁芯52具有圆环状的轭部141和突起部142，其中，上述轭部141设于定子绕组51的径向两侧中的与转子相反的一侧(图的下侧)，上述突起部142以从上述轭部141朝向沿周向相邻的直线部83之间突出的方式延伸。突起部142以规定间隔设于轭部141的径向外侧即转子40侧。定子绕组51的各导线组81和突起部142在周向上卡合，将突起部142用作定位部来沿周向并排配置。另外，突起部142相当于“绕组间构件”。

突起部142构成为，从轭部141起算的径向的厚度尺寸比径向内外的多层导线部83中的沿径向与轭部141相邻的直线部83的径向的厚度尺寸的1/2(图的H1)小。由于上述突起部142的厚度限制，突起部142在沿周向相邻的导线组81(即直线部83)之间不作为极齿发挥作用，无法形成由极齿形成的磁路。也可以不针对沿周向排列的各导线组81之间全部设置突起部142，只要在沿周向相邻的至少一组导线组81之间设置突起部142即可。突起部142的形状可以是矩形、圆弧形等任意的形状。

此外，也可以在定子铁芯52的外周面设有一层直线部83。因此，广义上，突起部142的从轭部141起算的径向的厚度尺寸只要小于直线部83的径向的厚度尺寸的1/2即可。

另外，当假定了以旋转轴11的轴心为中心并且通过沿径向与轭部141相邻的直线部83的径向的中心位置的假想圆时，突起部142最好呈在上述假想圆的范围内从轭部141突出的形状，换言之不向假想圆的径向外侧(即转子40侧)突出的形状。

根据上述结构，由于限制了突起部142的径向的厚度尺寸，并且突起部142在沿周向相邻的直线部83之间不作为极齿发挥作用，因此与在各直线部83之间设有极齿的情况相比，能够拉近相邻的各直线部83。由此，能够增大导体截面积，从而能减少伴随定子绕组51的通电而产生的发热。在上述结构中，能够通过不设置极齿来消除磁饱和，从而能增大向定子绕组51的通电电流。在这种情况下，能够理想地应对发热量伴随上述通电电流的增大而增加的情况。此外，在定子绕组51中，由于拐弯部84具有沿径向偏移来避免和其他拐弯部84干涉的干涉避免部，因此能够将不同的拐弯部84彼此沿径向分开配置。由此，在拐弯部84中也能实现散热性的提高。综上，能够使定子50处的散热性能合理化。

此外，若定子铁芯52的轭部141和转子40的磁体部42(即各磁体91、92)分开规定距离以上，则突起部142的径向的厚度尺寸不限于图25的H1。具体地，若轭部141和磁体部142分开2mm以上，则突起部142的径向的厚度尺寸也可以是图25的H1以上。例如，也可以是，当直线部83的径向厚度尺寸超过2mm，并且导线组81由径向内外的两层导线82构成时，在与轭部141不相邻的直线部83即从轭部141起第二层的导线82的一半位置的范围，设置突起部142。在这种情况下，只要突起部142的径向厚度尺寸不超过“H1×3/2”，就能够通过增大导线组81中的导体截面积来大幅得到上述效果。

此外，定子铁芯52也可以是图26所示的结构。另外，在图26中，省略了密封部57，但是也可以设有密封部57。在图26中，为了便于说明，将磁体部42和定子铁芯52直线状地展开表示。

在图26的结构中，定子50在沿周向相邻的导线82(即直线部83)之间具有作为绕组间构件的突起部142。此处，当将在磁体部42的与1极对应的范围中通过定子绕组51的通电而励磁的突起部142的周向的宽度尺寸设为Wt，将突起部142的饱和磁通密度设为Bs，将磁体部42的与1极对应的周向的宽度尺寸设为Wm，将磁体部42的残留磁通密度设为Br时，突起部142由下式限定的磁性材料构成。

Wt×Bs≤Wm×Br…(1)

另外，范围Wn设定为包括沿周向相邻并且励磁时间重叠的多个导线组81。此时，优选将导线组81的间隙56的中心设定为设定范围Wn时的基准(边界)。例如，在图26例示的结构的情况下，从在周向上距N极的磁极中心的距离最短的导线组81依次到距离第四短的导线组81相当于该多个导线组81。而且，范围Wn设定为包括该四个导线组81。此时，范围Wn的一端(起点和终点)为间隙56的中心。

在图26中，由于在范围Wn的两端分别包括半个突起部142，因此范围Wn包括总计四个的突起部142。因此，当将突起部142的宽度(即定子50的周向上的突起部142的尺寸，换言之相邻的导线组81的间隔)设为A时，范围Wn所包括的突起部142的总计宽度为，Wt＝1/2A+A+A+A+1/2A＝4A。

详细地，在本实施方式中，定子绕组51的三相绕组是分布绕组，在上述定子绕组51中，对于磁体单元42的一极，突起部142的数量即各导线组81之间的间隙56的数量为“相数×Q”个。此处Q是指一相的导线82中的与定子铁芯52接触的数量。另外，当导线组81构成为沿转子40的径向层叠有导线82时，Q也可以说是一相的导线组81的内周侧的导线82的数量。在这种情况下，当定子绕组51的三相绕组以各相规定顺序通电时，在一极内与两相对应的突起部142被励磁。因此，当将突起部142(即间隙56)的周向的宽度尺寸设为A时，在磁体单元42的与一极对应的范围，由定子绕组51的通电而励磁的突起部142的周向的总计宽度尺寸Wt为“被励磁的相数×Q×A＝2×2×A”。

接着，在这样规定了总计宽度尺寸Wt的基础上，在定子铁芯52中，突起部142由满足上述(1)的关系的磁性材料构成。另外，总计宽度尺寸Wt是在一极内相对导磁率大于1的部分的周向尺寸。此外，考虑到余裕，也可以将总计宽度尺寸Wt设为一磁极中的突起部142的周向的宽度尺寸。具体地，对于磁体单元42的一极的突起部142的数量是“相数×Q”，因此也可以将一磁极中的突起部142的周向的宽度尺寸(总计宽度尺寸Wt)设为“相数×Q×A＝3×2×A＝6A”。

另外，此处所说的分布绕组是指，在磁极的一极对周期(N极和S极)，有定子绕组51的一极对。此处所说的定子绕组51的一极对由电流互相沿相反方向流动并且在拐弯部84处电连接的两个直线部83和拐弯部84构成。只要满足上述条件，即使是短节距绕组(ShortPitch Winding)也视为全节距绕组(Full Pitch Winding)的分布绕组的等同物。

接着，示出集中绕组时的例子。此处所说的集中绕组是指，磁极的一极对的宽度与定子绕组51的一极对的宽度不同。作为集中绕组的一例，列举了如下那样的关系：相对于一个磁极对导线组81为3个，相对于两个磁极对导线组81为3个，相对于四个磁极对导线组81为9个，相对于五个磁极对导线组81为9个。

此处，在将定子绕组51设为集中绕组的情况下，当以规定顺序使定子绕组51的三相绕组通电时，与两相对应的定子绕组51被励磁。其结果是，与两相对应的突起部142被励磁。因此，在磁体单元42的与一极对应的范围中，通过定子绕组51的通电而励磁的突起部142的周向的宽度尺寸Wt是“A×2”。而且，在这样规定了宽度尺寸Wt的基础上，突起部142由满足上述(1)的关系的磁性材料构成。另外，在如上所述的集中绕组的情况下，在相同的相的导线组81所包围的区域中，位于定子50的周向的突起部142的宽度的总和设为A。此外，集中绕组的Wm相当于“磁体单元42的与气隙相对的面的整周”ד相数”÷“导线组81的分散数”。

在钕磁体、钐钴磁体、铁氧体磁体这样的BH积为20[MGOe(kJ/m³)]以上的磁体中，Bd为1.0[T]以上，在铁中Br为2.0[T]以上。因此，作为高输出电动机，在定子铁芯52中，突起部142只要是满足Wt＜1/2×Wm的关系的磁性材料即可。

·在上述实施方式中，将覆盖定子绕组51的密封部57在定子铁芯52的径向外侧设置在包含所有各导线组81的范围、即设置于径向的厚度尺寸大于各导线组81的径向的厚度尺寸的范围，但是也可以对此进行变更。例如，如图27所示，构成为将密封部57设为使导线82的一部分伸出。更具体地，构成为将密封部57设为使导线组81中的最靠近径向外侧的导线82的一部分向径向外侧、即定子50侧露出的状态。在这种情况下，密封部57的径向的厚度尺寸最好与各导线组81的径向的厚度尺寸相同或者小于上述厚度尺寸。

·也可以如图28所示，构成为各导线组81没有被密封部57密封。即，构成为没有使用覆盖定子绕组51的密封部57。在这种情况下，沿周向排列的各导线组81之间留有空隙。

·也可以构成为定子50不具备定子铁芯52。在这种情况下，定子50由图12所示的定子绕组51构成。另外，也可以是，在不具备定子铁芯52的定子50中，通过密封件来密封定子绕组51。或者，也可以构成为，代替由软磁性材料构成的定子铁芯52，定子50包括由合成树脂等非磁性材料构成的圆环状的绕组保持部。

·在定子绕组51中，也可以构成为，在径向上将导线82的直线部83设为单层。此外，在将直线部83在径向内外配置为多层的情况下，该层的数量可以是任意的，还可以设为3层、4层、5层、6层等。

·在上述实施方式中，将旋转轴11设为在轴向上向旋转电机10的一端侧和另一端侧这两者突出，但是也可以对此进行变更，构成为仅向一端侧突出。在这种情况下，旋转轴11最好设为，由轴承部20悬臂支承的部分为端部，向其轴向外侧延伸。在本结构中，由于旋转轴11不向逆变器单元60的内部突出，因此可以更多地使用逆变器单元60的内部空间，详细地，更多使用筒状部71的内部空间。

·作为将旋转轴11支承为旋转自如的结构，也可以构成为，在转子40的轴向一端侧和另一端侧的两处设置轴承。在这种情况下，在图1的结构中，轴承最好夹着逆变器单元60设于一端侧和另一端侧的两处。

·在上述实施方式中，将转子40中转子主体41的中间部45设为在轴向上具有台阶的结构，但是也可以对此进行变更，没有中间部45的台阶而设为平板状。

·在上述实施方式中，构成为在定子绕组51的导线82中将导体82a设为多股线材86的集合体，但是可以对此进行变更，也可以构成为使用截面呈矩形的方形导线作为导线82。此外，也可以构成为，使用截面呈圆形或截面呈椭圆形的圆导线作为导线82。

·在上述实施方式中，构成为在定子50的径向内侧设置逆变器单元60，但是除此之外，也可以构成为在定子50的径向内侧不设置逆变器单元60。在这种情况下，能将定子50的径向内侧的内部区域作为空间。此外，能在上述内部区域配置与逆变器单元60不同的部件。

·在旋转电机10中，也可以构成为不具备外壳30。在这种情况下，也可以构成为在例如轮、其他车辆部件的一部分中保持转子40、定子50等。

·也可以将本公开应用于内转子结构(内转结构)的旋转电机。在这种情况下，最好例如在外壳31内，从径向外侧依次设有定子50、转子40，在转子40的径向内侧设有逆变器单元60。

(实施方式的主要部分)

接着，对上述各实施方式的主要部分进行说明。如上所述，在上述各实施方式中，在定子50中，构成为在周向的各导线82之间设置绕组间构件(密封件57、突起部142)，并且作为上述绕组间构件，使用当将一磁极的绕组间构件的周向的宽度尺寸设为Wt，将绕组间构件的饱和磁通密度设为Bs，将一磁极的磁体部42的周向的宽度尺寸设为Wm，将磁体部42的残留磁通密度设为Br时，满足Wt×Bs≤Wm×Br的关系的磁性材料或非磁性材料，或者构成为，在周向的各导线82之间不设置导线间构件。

此外如上所述，在上述各实施方式中，定子绕组51包括在轴向上从定子铁芯52突出的线圈边端部54、55。定子绕组51相当于本公开的“绕组”，定子铁芯52相当于本公开的“绕组保持部”。上述绕组保持部也可以是密封定子绕组51的密封件，还可以是由合成树脂等非磁性材料构成的圆环状的构件。

此外，在上述各实施方式中，如图1、图2、图5以及图11所示，在定子绕组51的线圈边端部54、55的表面的一部分(此处为内周面)安装有软磁性构件150、152。上述软磁性构件150、152在此由磁性粉体的结合体(SMC：soft magnetic composites(软磁复合材料))构成，上述磁性粉体被压缩成型。上述软磁性构件150、152呈与线圈边端部54、55同轴的圆筒状或者大致圆筒状，通过上述压缩成型与线圈边端部54、55的内周面结合。因此，在软磁性构件150、152的外周面形成有与线圈边端部54、55的内周面相适的凹凸形状(省略图示)。软磁性构件150、152的轴向尺寸被设定为例如与线圈边端部54、55的轴向尺寸相等或者大致相等，软磁性构件150、152的内径尺寸被设定为例如比定子铁芯52的内径尺寸稍大。此外，上述软磁性构件150、152和线圈边端部54、55一起被密封件57密封。

根据上述结构，对于磁路的主要部分即定子绕组51的线圈侧部53，在与以往一样不会对主要特性产生影响的情况下，在线圈边端部54、55包括软磁性构件150、152，从而能增加定子绕组51的漏电感。虽然主电感没有增加，但是由于漏电感增加，因此能增加从绕组端观察的总电感，因此能增大对于定子绕组51的通电电流的一阶滞后特性。其结果是，即使在以往的开关频率(例如10kHz以下)下实施PWM控制也能将电流波动抑制得较小，因此能在保持以往的控制装置能力的状态下，比以往更稳定地进行定子绕组51的电流控制。上述效果不仅可以在本实施方式那样的无极齿结构的旋转电机10中得到，还可以在定子具有切槽(即极齿)的旋转电机中得到，尤其在应用于无极齿结构时效果极好。

此外，如图12所示，线圈边端部54、55的表面呈复杂的凹凸形状，但是当用SMC构成软磁性构件150、152时，可以使各软磁性构件150、152与各线圈边端部54、55的表面的凸凹相适。即，由于利用SMC容易进行三维造形，因此能在呈复杂的凹凸形状的线圈边端部54、55的导线82之间的间隙中也完全填充磁性粉体。其结果是，能抑制用于形成各软磁性构件150、152的材料使用量，并且增加较大的电感。此外，通过在线圈边端部54、55设有软磁性构件150、152，抑制了线圈边端部54、55处的漏磁的产生，因此也能抑制由于该漏磁而产生涡电流损耗。

此外，上述各实施方式包含了以下结构：在呈圆筒状的定子铁芯52的径向内侧隔着筒状部71(即壳体部64)内置有半导体模块66。上述筒状部71相当于本公开的“散热构件”，上述半导体模块66相当于本公开的“逆变器电路”。在如上所述的结构中，在半导体模块66与定子绕组51的线圈边端部54、55之间夹着软磁性构件150、152。上述软磁性构件150、152发挥对在线圈边端部54、55处产生的漏磁进行磁屏蔽的效果，因此定子绕组51的漏磁不会成为半导体模块66的运用方面的阻碍。尤其对于电流传感器、大量使用扼流线圈等磁部件的逆变器效果显著。

此外，在上述各实施方式中，转子40为在与定子50相对的相对面上配置有永磁体(即第一磁体91和第二磁体92)的表面磁体式(即SPM转子式)结构。此处，在SPM转子式的旋转电机中，由于在定子绕组形成的闭合磁路中的与定子绕组相对的相对面上配置有磁阻较大的永磁体，因此成为在磁路上磁阻串联连接的结构。因此，在SPM转子式的旋转电机中，与埋入磁体式旋转电机、像感应电动机的转子那样在转子表面露出软磁性构件的类型的旋转电机相比，定子绕组的电感较小。因此，起到如上所述的增强电感的效果的软磁性构件150、152应用于如上所述的电感较小的旋转电机才会发挥良好的效果。对于在转子表面露出软磁性构件的类型的旋转电机，由于已经产生了一定程度的电感，因此即使在线圈边端部配置软磁性构件，也不能期待电感增强那么多。

此外，上述各实施方式包含了永磁体即第一磁体91和第二磁体92是被取向为极性各向异性的结构，即包含了磁体端部的易磁化轴朝向与磁极中央的易磁化轴不同的方向的结构。根据如上所述的结构，使有效磁路长度比一般的径向取向磁体长，使磁阻也增大了相应的量。即，与采用了径向取向式磁体的情况相比，采用了极性各向异性磁体的情况下的与转子相对的部分的磁阻进一步变大。因此，如上述各实施方式所述，在线圈边端部54、55配置软磁性构件150、152的效果进一步显著。

接着，使用图29～图32，对上述各实施方式的各种变形例进行说明。

(第一变形例)

图29中用立体图示出了第一变形例的软磁性构件150的一部分。上述软磁性构件150是通过将由软磁性材料制成的长条带状的板材(例如磁性不锈钢钢板)153冲压成型为圆筒状而形成的构件，并安装于线圈边端部54的内周面。在上述软磁性构件150的外周面上，沿着定子绕组51的拐弯部84倾斜延伸的多个突起部150A在软磁性构件150的周向上并排形成。上述软磁性构件150以使上述多个突起部150A嵌入线圈边端部54的内周面的导线82之间的间隙的方式安装于线圈边端部54。由此，使软磁性构件150相对于线圈边端部54在周向上定位。上述软磁性构件150通过密封件57或者粘接剂等固定于线圈边端部54。另外，在该第一变形例中，与上述软磁性构件150相同地利用由软磁性材料制成的板材153形成为圆筒状的软磁性构件152(省略图示)安装于线圈边端部55的内周面。在该第一变形例中也可以得到上述增强电感的效果。

(第二变形例)

图30中用立体图示出了第二变形例的软磁性构件150。上述软磁性构件150通过将磁性不锈钢(例如SUS430系合金)的钢线154卷绕为螺旋状(即环状地绕周)而形成为圆筒状，并安装于线圈边端部54的内周面。上述软磁性构件150通过密封件57或者粘接剂等固定于线圈边端部54。另外，在该第二变形例中，与上述软磁性构件150相同地利用由磁性不锈钢的钢线154形成为圆筒状的软磁性构件152(省略图示)安装于线圈边端部55的内周面。在该第二变形例中也可以得到上述增强电感的效果。并且，在该第二变形例中，可以通过仅卷绕钢线154的简单的方法来制作用于增强电感的铁芯(即软磁性构件150、152)。此外，可以根据线圈边端部54、55的形状将软磁性构件150、152容易地制作成圆盘状、圆筒状、圆锥台形状(即随着从轴向一端朝向轴向另一端直径缩小的筒状)、葫芦状等任意的形状。此外，由于不需要SMC用的大型压制机，因此能简化制造设备。

(第三变形例)

图31中用与图11对应的纵剖视图示出了第三变形例的定子50。此外，图32中用立体图示出了第三变形例的软磁性构件150。在该第三变形例中，线圈边端部54的突出方向向转子40的相反侧(此处为径向内侧)倾倒。上述线圈边端部54呈越朝向线圈侧部53的相反侧直径越小的圆锥台形状。在上述线圈侧部53的内周面上安装有与第二变形例的软磁性构件150相同地由磁性不锈钢的钢线154形成的软磁性构件150(参照图32)。另外，在图31中，示意性地记载了软磁性构件150的截面。上述软磁性构件150形成为上述的圆锥台形状，并且通过密封件57或者粘接剂等固定于线圈边端部54。另外，也可以构成为通过SMC来制作该第三变形例的软磁性构件150。在该第三变形例中也可以得到上述增强电感的效果。此外，在该第三变形例中，由于线圈边端部54向转子40相反侧倾倒，因此能使旋转电机10在轴向上小型化，并且实现定子绕组51的漏电感的增强。并且，根据该第三变形例，由于在逆变器单元60与线圈边端部54之间夹着软磁性构件150，因此也可以起到线圈边端部54的磁屏蔽效果。

接着，使用图33～图35进一步详细说明上述电流波动抑制效果。图33示出了上述各实施方式、即在线圈边端部54、55安装有软磁性构件150、152的情况下的以开关频率10kHz驱动得到的电流波形。此外，图34示出了现有示例、即在线圈边端部54、55没有安装软磁性构件150、152的情况下的以开关频率10kHz驱动得到的电流波形。此外，图35示意性地放大示出了在图34中标注符号A的区域的一部分。

像现有示例那样，在线圈边端部54、55没有安装软磁性构件150、152的情况下，流过定子绕组51的电流的一阶滞后分量变小，时间常数(L/R)较小，因此电流瞬间反应而使波动变大。上述情况可以通过逆变器101、102中的各开关的刚接通/断开后的电流时间变化来说明。

即，刚接通上述各开关后的电流时间变化由以下的式(2)来表示。

I(t)＝(I0-I1)·{(1-exp(-R/L·t))}+I1…(2)

另一方面，刚断开上述各开关后的电流时间变化由以下的式(3)来表示。

I(t)＝I2·exp(-R/L·t)…(3)

此处，上述I1、I2分别是刚接通/断开上述各开关前的电流值，上述I0是电流振幅值，上述R是绕组电阻，上述L是绕组电感。

由于表示为上述式(2)和式(3)，因此当电感L变小时电流的时间变化变得急剧。关于这点，根据如上述各实施方式那样，在线圈边端部54、55安装有软磁性构件150、152的结构，电感L变大且改进了电流的一阶滞后特性，因此抑制了电流的波动。具体地，在上述各实施方式(参照图33)中，与上述现有示例(参照图34)相比将电流振幅抑制到1/4左右。上述电流振动是电磁兼容性(EMC：electro magnetic compatibility)的问题、波动噪音的罪魁祸首，因此越小越好。即，根据上述各实施方式，可以与以往相比改进电磁兼容性、波动噪音的问题。

(实施方式的补充说明)

另外，虽然上述各实施方式构成为软磁性构件150、152安装于线圈边端部54、55的内周面，但是不限定于此，也可以构成为软磁性构件150、152安装于线圈边端部54、55的外周面。在这种情况下，可以起到屏蔽从线圈边端部54、55向外部泄漏的磁场的效果，并且进一步增强定子绕组51的漏电感。

此外，虽然在上述各实施方式中，构成为在线圈边端部54、55这两者安装有软磁性构件150、152，但是不限定于此，也可以构成为在线圈边端部54、55中的任意一方安装有软磁性构件。

此外，虽然上述各实施方式构成为软磁性构件150、152直接安装于线圈边端部54、55的内周面，但是不限定于此，也可以构成为软磁性构件150、152经由非磁性体间接安装于线圈边端部54、55的内周面。

此外，在上述各实施方式中，转子40构成为在与定子50相对的相对面上配置有永磁体即第一磁体91和第二磁体92的表面磁体式结构，但是不限定于此。在定子绕组的线圈边端部设置软磁性构件的结构也可以应用于埋入磁体式的旋转电机、像感应电动机的转子那样在转子表面露出软磁性构件的类型的旋转电机。

此外，虽然在上述各实施方式中，构成为永磁体的矫顽力(即内禀矫顽力)在400kA/m以上且残留磁通密度在1T以上，但是不限定于此，可以适当改变永磁体的矫顽力和残留磁通密度。

此外，虽然在上述各实施方式中，定子绕组51设定成每一极一相的径向尺寸比周向尺寸小，但是不限定于此。即，在上述各实施方式中构成为，在线圈侧部53中，针对各相以与磁体部42的一极对对应的间距沿周向配置有直线部83，各导线82以在横截面中“径向尺寸＜周向尺寸”的方向配置。也可以对此进行变更，构成为在定子绕组51中，每一极一相的径向尺寸设定为与周向尺寸相等或者比周向尺寸大。

此外，虽然在上述各实施方式中构成为旋转电机10为8极对(即16极)，但是不限定于此，可以适当改变旋转电机的极数。

除此之外，虽然根据实施方式对本公开进行了记述，但是应当理解为本公开并不限定于该实施方式、结构。本公开也包含各种各样的变形例、等同范围内的变形。除此之外，各种各样的组合、方式、进一步包含有仅一个要素、一个以上或一个以下的其他组合、方式也属于本公开的范畴、思想范围。

Claims (11)

1.一种旋转电机(10)，包括：

转子(40)，该转子具有永磁体(91、92)，被支承为在规定方向上旋转自如；以及

定子(50)，该定子与所述转子同轴地配置，

所述定子包括：具有沿所述定子的周向排列的多个导线(82)的绕组(51)；以及支承所述绕组的绕组保持部(52)，

构成为在周向的各所述导线之间设置绕组间构件(57、142)，并且作为所述绕组间构件，使用当将一磁极的所述绕组间构件的周向的宽度尺寸设为Wt，将所述绕组间构件的饱和磁通密度设为Bs，将一磁极的磁体部的周向的宽度尺寸设为Wm，将所述磁体部的残留磁通密度设为Br时，满足Wt×Bs≤Wm×Br的关系的磁性材料或者非磁性材料，

或者构成为，在周向的各所述导线之间不设置绕组间构件，

所述绕组包括线圈边端部(54、55)，该线圈边端部从所述绕组保持部沿轴向突出，

在所述线圈边端部的表面的至少一部分包括软磁性构件(150、152)。

2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述线圈边端部的突出方向朝向与所述转子相反的一侧倾倒。

3.如权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，

所述定子配置于所述转子的径向内侧，所述绕组保持部呈筒状，在所述绕组保持部的径向内侧隔着散热构件(71)内置有逆变器电路(66)。

4.如权利要求1～3中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

所述软磁性构件由磁性粉体的结合体构成。

5.如权利要求1～3中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

所述软磁性构件是通过将磁性不锈钢的钢线(154)绕周为环状而形成的。

6.如权利要求1～5中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

所述转子是在与所述定子相对的相对面配置有所述永磁体的表面磁体式。

7.如权利要求6所述的旋转电机，其特征在于，

所述永磁体被取向为极性各向异性，使磁体端部的易磁化轴朝向与磁极中央的易磁化轴不同的方向。

8.如权利要求5或6所述的旋转电机，其特征在于，

所述永磁体的矫顽力在400kA/m以上且残留磁通密度在1T以上。

9.如权利要求1～8中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

所述绕组被设定成每一极一相的径向尺寸比周向尺寸小。

10.如权利要求9所述的旋转电机，其特征在于，

所述旋转电机是多极旋转电机。

11.如权利要求1～10中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

包括多相的所述绕组，

各相的所述绕组具有的各所述导线包括导体(82a)，该导体在相内的一个以上的部位具有捻合多股线材(86)而构成的线材集合体，

捻合的所述线材之间的电阻值设定为比所述线材本身的电阻值大。

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