WO2020162233A1 - 回転電機 - Google Patents

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WO2020162233A1
WO2020162233A1 PCT/JP2020/002593 JP2020002593W WO2020162233A1 WO 2020162233 A1 WO2020162233 A1 WO 2020162233A1 JP 2020002593 W JP2020002593 W JP 2020002593W WO 2020162233 A1 WO2020162233 A1 WO 2020162233A1
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WO
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conductor
stator
magnet
rotor
phase
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/002593
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
高橋　裕樹
Original Assignee
株式会社デンソー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 株式会社デンソー filed Critical 株式会社デンソー
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14—Stator cores with salient poles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility

Definitions

  • the disclosure in this specification relates to rotating electrical machines.
  • Patent Document 1 a field element including a magnet portion having a plurality of magnetic poles whose polarities alternate in the circumferential direction, and an armature having a multi-phase armature winding are provided.
  • a rotating electric machine equipped with this is known.
  • the armature winding for each phase is composed of a parallel connection of multiple conductors.
  • the armature winding of each phase in the case where the portions arranged at a predetermined interval in the circumferential direction at positions facing the magnet portion are the conductor portions, at least one radial portion is formed in each conductor portion.
  • the conductor wires of the layers are arranged, and a plurality of conductor wires are arranged side by side in the circumferential direction.
  • the armature winding of each phase is composed of a parallel connection body of a plurality of conducting wires, a closed loop circuit is formed in the armature winding of each phase. In this case, the problems described below may occur.
  • an electromotive voltage (induced voltage) is generated in the conductor wire according to the time rate of change of the magnetic flux linkage.
  • the amount of magnetic flux of a magnet interlinking with the conductor differs depending on the circumferential position of the conductor with respect to the magnet portion and the radial position of the conductor with respect to the magnet portion. If the position with respect to the magnet portion is different, the difference in electromotive voltage generated in each conductor forming the conductor portion in each phase becomes large, and the circulating current flowing in the closed loop circuit may increase.
  • the present disclosure has been made in view of the above circumstances, and its main object is to provide a rotating electric machine that can reduce a circulating current flowing in an armature winding.
  • a first means for solving the above problem includes a field element including a magnet portion having a plurality of magnetic poles whose polarities alternate in the circumferential direction, and an armature having a multi-phase armature winding.
  • a rotary electric machine in which one of the field element and the armature is a rotor, the armature winding of each phase is configured by a parallel connection body of a plurality of conductive wires, and each of the conductive wires Is composed of a series connection body of a plurality of strands, and in the armature winding of each phase, a portion arranged at a predetermined interval in the circumferential direction at a position facing the magnet portion is used as a conductor portion.
  • each of the conductive wire portions at least one layer of the conductive wire is arranged in the radial direction, and the plurality of conductive wires are arranged side by side in the circumferential direction, and in each of the conductive wire portions of the same phase adjacent in the circumferential direction, In the state where the relative positional relationship between the conductors is maintained, the same conductors are arranged at different positions when viewed from the axial direction of the rotor, and the radial thickness and circumference of each conductor are determined.
  • the width dimension in the direction is made equal.
  • the air gap between the armature and the field element can be made uniform in the circumferential direction.
  • each conductor by configuring each conductor with a series connection of multiple strands, it is possible to increase the number of turns and improve output torque.
  • the arrangement position of each of the conductor wires forming one conductor wire portion of the conductor wire portions of the same phase adjacent to each other in the circumferential direction constitutes the other conductor wire portion.
  • the conductor wire is arranged at a position rotated by 90 ⁇ N degrees when viewed from the axial direction.
  • the third means is the compression conductor wire obtained by compressing a plurality of element wires bundled in each conductor wire in the first or second means.
  • a plurality of element wires are bundled in each conductor wire forming the conductor wire portion, and a resistance value between the bundled element wires is The strand assembly is larger than the resistance value of the strand itself.
  • Eddy current loss can be reduced by changing the resistivity.
  • the radial thickness dimension and the circumferential width dimension of each conductor forming the conductor portion are made equal.
  • a sixth means is any one of the first to fifth means, wherein in the armature, an inter-conductor member is provided between the respective conductor portions in the circumferential direction, and the inter-conductor member is one magnetic pole.
  • the circumferential width dimension of the inter-conductor member is Wt
  • the saturation magnetic flux density of the inter-conductor member is Bs
  • the circumferential width dimension of the magnet portion in one magnetic pole is Wm
  • the residual magnetic flux density of the magnet portion is Br.
  • a magnetic material or a non-magnetic material having a relationship of Wt ⁇ Bs ⁇ Wm ⁇ Br is used, or an inter-conductor member is not provided between the conductor portions in the circumferential direction.
  • an armature has a plurality of teeth extending in a radial direction from a yoke portion at a predetermined interval, a slot is formed between teeth that are adjacent in the circumferential direction, and an armature winding is housed in the slot. is there.
  • this armature most of the magnetic flux of the magnet of the magnet flows to the yoke via the teeth. As a result, magnetic saturation occurs in the teeth, and there is a concern that the torque of the rotating electric machine cannot be increased.
  • the means 6 is not provided with teeth or a structure corresponding to teeth. As a result, it is possible to eliminate the limitation of the torque due to the magnetic saturation and increase the torque. However, in the means 6, the amount of magnetic flux of the magnet interlinking with the conductor wire is increased as compared with the configuration in which the tooth or the configuration corresponding to the tooth is provided. As a result, there is a possibility that the difference in electromotive voltage generated in each conductor will be significantly increased, and the circulating current will be significantly increased.
  • FIG. 1 is a vertical cross-sectional perspective view of a rotating electric machine
  • FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of the rotating electric machine
  • 3 is a sectional view taken along line III-III of FIG.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a part of FIG.
  • FIG. 5 is an exploded view of the rotating electric machine
  • FIG. 6 is an exploded view of the inverter unit
  • FIG. 7 is a torque diagram showing the relationship between the ampere-turn of the stator winding and the torque density
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the rotor and the stator
  • FIG. 9 is an enlarged view of a part of FIG.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the stator
  • FIG. 11 is a longitudinal sectional view of the stator
  • FIG. 12 is a perspective view of the stator winding
  • FIG. 13 is a perspective view showing the configuration of the conductor wire
  • FIG. 14 is a schematic diagram showing the configuration of the strands
  • FIG. 15 is a diagram showing the form of each conducting wire in the n-th layer
  • FIG. 16 is a side view showing the conductors of the nth layer and the (n+1)th layer
  • FIG. 17 is a diagram showing the relationship between the electrical angle and the magnetic flux density for the magnet of the embodiment
  • FIG. 18 is a diagram showing the relationship between the electrical angle and the magnetic flux density for the magnet of the comparative example
  • FIG. 19 is an electric circuit diagram of the control system for the rotating electric machine
  • FIG. 20 is a functional block diagram showing a current feedback control process by the control device
  • FIG. 21 is a functional block diagram showing torque feedback control processing by the control device
  • 22 is a cross-sectional view of the rotor and the stator in the second embodiment
  • FIG. 23 is an enlarged view of a part of FIG.
  • FIG. 24 is a diagram specifically showing the flow of magnetic flux in the magnet unit
  • 25: is sectional drawing of the stator in the modification 1
  • FIG. 26 is a cross-sectional view of the stator according to Modification 1
  • FIG. 27 is a cross-sectional view of the stator according to the second modification
  • FIG. 28 is a cross-sectional view of a stator according to Modification 3
  • FIG. 29 is a cross-sectional view of a stator according to Modification 4
  • FIG. 30 is a cross-sectional view of a rotor and a stator according to Modification 7
  • FIG. 31 is a functional block diagram showing a part of the processing of the operation signal generation unit in the modification 8.
  • FIG. 32 is a flowchart showing the procedure of the carrier frequency changing process
  • FIG. 33 is a diagram showing a connection form of each conductor wire which constitutes the conductor wire group in Modification 9.
  • FIG. 34 is a diagram showing a configuration in which four pairs of conducting wires are arranged in a laminated manner in Modification 9.
  • FIG. 35 is a cross-sectional view of an inner rotor type rotor and a stator in Modification 10.
  • FIG. 36 is an enlarged view showing a part of FIG.
  • FIG. 37 is a vertical cross-sectional view of an inner rotor type rotating electric machine
  • FIG. 38 is a vertical cross-sectional view showing a schematic configuration of an inner rotor type rotary electric machine
  • 39: is a figure which shows the structure of the rotary electric machine of an inner rotor structure in the modification 11.
  • FIG. 40 is a diagram showing the configuration of a rotary electric machine having an inner rotor structure in Modification 11.
  • FIG. 41 is a diagram showing a configuration of a rotary armature-type rotary electric machine in Modification 12.
  • FIG. 42 is a cross-sectional view showing the structure of the conductor wire in the modified example 14
  • FIG. 43 is a diagram showing the relationship between reluctance torque, magnet torque, and DM
  • FIG. 44 is a diagram showing teeth
  • FIG. 45 is a perspective view showing a wheel of an in-wheel motor structure and its peripheral structure
  • FIG. 46 is a vertical cross-sectional view of the wheel and its peripheral structure
  • FIG. 47 is an exploded perspective view of a wheel
  • FIG. 48 is a side view of the rotary electric machine as viewed from the protruding side of the rotary shaft
  • 49 is a sectional view taken along line 49-49 of FIG.
  • FIG. 48, 50 is a sectional view taken along line 50-50 of FIG. 49
  • FIG. 51 is an exploded sectional view of the rotating electric machine
  • 52 is a partial cross-sectional view of the rotor
  • FIG. 53 is a perspective view of the stator winding and the stator core
  • FIG. 54 is a front view showing the stator winding in a flat state.
  • FIG. 55 is a diagram showing the skew of the conductive wire
  • FIG. 56 is an exploded sectional view of the inverter unit
  • FIG. 57 is an exploded sectional view of the inverter unit
  • FIG. 58 is a diagram showing a state of arrangement of each electric module in the inverter housing
  • FIG. 59 is a circuit diagram showing the electrical configuration of the power converter
  • FIG. 59 is a circuit diagram showing the electrical configuration of the power converter
  • FIG. 60 is a diagram showing a cooling structure example of the switch module
  • FIG. 61 is a diagram showing an example of a cooling structure of a switch module
  • FIG. 62 is a diagram showing an example of the cooling structure of the switch module
  • FIG. 63 is a diagram showing an example of the cooling structure of the switch module
  • FIG. 64 is a diagram showing an example of the cooling structure of the switch module
  • FIG. 65 is a diagram showing an arrangement order of the electric modules with respect to the cooling water passage
  • 66 is a sectional view taken along line 66-66 of FIG. 49
  • 67 is a cross-sectional view taken along line 67-67 of FIG. 49
  • FIG. 68 is a perspective view showing the bus bar module alone.
  • FIG. 68 is a perspective view showing the bus bar module alone.
  • FIG. 69 is a diagram showing an electrical connection state between each electric module and the bus bar module
  • FIG. 70 is a diagram showing an electrical connection state between each electric module and the bus bar module
  • FIG. 71 is a diagram showing an electrical connection state between each electric module and the bus bar module
  • FIG. 72 is a configuration diagram for explaining a modified example 1 of the in-wheel motor
  • FIG. 73 is a configuration diagram for explaining a second modification of the in-wheel motor
  • FIG. 74 is a configuration diagram for explaining Modification Example 3 of the in-wheel motor
  • FIG. 75 is a configuration diagram for explaining Modification Example 4 of the in-wheel motor
  • FIG. 76 is a cross-sectional view of straight line portions forming the stator winding of the same phase according to Modification 15.
  • FIG. 77 is a cross-sectional view of a conductor wire
  • FIG. 78 is a diagram showing an outline of the straight line portion and the turn portion
  • 79: is a figure which shows the electrical connection aspect of the conductor wire which comprises a stator winding of the same phase
  • FIG. 80 is a cross-sectional view of each straight line portion in another embodiment of the modified example 15
  • 81 is a cross-sectional view of each linear portion in another embodiment of the modified example
  • FIG. 82 is a cross-sectional view of each straight line portion in another embodiment of the modified example
  • FIG. 83 is a cross-sectional view of each straight line portion in another embodiment of the modified example 15.
  • the rotating electric machine in this embodiment is used as a vehicle power source, for example.
  • the rotating electric machine can be widely used for industrial use, vehicle use, home electric appliance use, OA equipment use, game machine use, and the like.
  • the same or equivalent portions are denoted by the same reference numerals in the drawings, and the description of the portions having the same reference numeral is cited.
  • the rotary electric machine 10 is a synchronous multi-phase AC motor and has an outer rotor structure (outer rotation structure).
  • An outline of the rotary electric machine 10 is shown in FIGS. 1 to 5.
  • 1 is a vertical cross-sectional perspective view of the rotary electric machine 10
  • FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of the rotary electric machine 10 in a direction along a rotation axis 11
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the rotating electric machine 10 (a sectional view taken along the line III-III in FIG. 2 )
  • FIG. 4 is an enlarged sectional view showing a part of FIG. 3
  • FIG. 5 is an exploded view of the rotating electric machine 10. Is. Note that, in FIG.
  • the hatching showing the cut surface is omitted except the rotating shaft 11.
  • the direction in which the rotary shaft 11 extends is defined as the axial direction
  • the direction that extends radially from the center of the rotary shaft 11 is the radial direction
  • the direction that extends circumferentially around the rotary shaft 11 is the circumferential direction.
  • the rotary electric machine 10 roughly includes a bearing unit 20, a housing 30, a rotor 40, a stator 50, and an inverter unit 60. All of these members are arranged coaxially with the rotary shaft 11, and are assembled in the axial direction in a predetermined order to form the rotary electric machine 10.
  • the rotary electric machine 10 of the present embodiment has a configuration including a rotor 40 as a “field element” and a stator 50 as an “armature”, and is embodied as a rotary field type rotary electric machine. It has become one.
  • the bearing unit 20 has two bearings 21 and 22 that are axially separated from each other, and a holding member 23 that holds the bearings 21 and 22.
  • the bearings 21 and 22 are, for example, radial ball bearings, each having an outer ring 25, an inner ring 26, and a plurality of balls 27 arranged between the outer ring 25 and the inner ring 26.
  • the holding member 23 has a cylindrical shape, and the bearings 21 and 22 are assembled inside the holding member 23 in the radial direction.
  • the rotary shaft 11 and the rotor 40 are rotatably supported inside the bearings 21 and 22 in the radial direction.
  • the bearings 21 and 22 form a set of bearings that rotatably support the rotating shaft 11.
  • each of the bearings 21 and 22 a ball 27 is held by a retainer (not shown), and the pitch between the balls is maintained in that state.
  • Each of the bearings 21 and 22 has a sealing member at the upper and lower portions in the axial direction of the retainer, and the inside thereof is filled with a non-conductive grease (for example, a non-conductive urea-based grease). Further, the position of the inner ring 26 is mechanically held by a spacer, and a constant pressure preload is applied so as to project vertically from the inside.
  • the housing 30 has a cylindrical peripheral wall 31.
  • the peripheral wall 31 has a first end and a second end that face each other in the axial direction.
  • the peripheral wall 31 has an end face 32 at the first end and an opening 33 at the second end.
  • the opening 33 is open at the entire second end.
  • a circular hole 34 is formed in the center of the end surface 32, and the bearing unit 20 is fixed by a fixing tool such as a screw or a rivet while being inserted into the hole 34.
  • a hollow cylindrical rotor 40 and a hollow cylindrical stator 50 are housed in the housing 30, that is, in the internal space defined by the peripheral wall 31 and the end surface 32.
  • the rotating electric machine 10 is an outer rotor type, and the stator 50 is arranged inside the housing 30 inside the cylindrical rotor 40 in the radial direction.
  • the rotor 40 is cantilevered on the rotary shaft 11 on the end face 32 side in the axial direction.
  • the rotor 40 has a magnet holder 41 formed in a hollow cylinder shape, and an annular magnet unit 42 provided inside the magnet holder 41 in the radial direction.
  • the magnet holder 41 has a substantially cup shape and has a function as a magnet holding member.
  • the magnet holder 41 includes a cylindrical portion 43 having a cylindrical shape, a fixing portion 44 having the same cylindrical shape and a smaller diameter than that of the cylindrical portion 43, and an intermediate portion that connects the cylindrical portion 43 and the fixing portion 44. And 45.
  • the magnet unit 42 is attached to the inner peripheral surface of the cylindrical portion 43.
  • the magnet holder 41 is made of cold rolled steel plate (SPCC) having sufficient mechanical strength, forging steel, carbon fiber reinforced plastic (CFRP), or the like.
  • SPCC cold rolled steel plate
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • the rotary shaft 11 is inserted into the through hole 44a of the fixed portion 44.
  • the fixed portion 44 is fixed to the rotary shaft 11 arranged in the through hole 44a. That is, the magnet holder 41 is fixed to the rotating shaft 11 by the fixing portion 44.
  • the fixed portion 44 may be fixed to the rotary shaft 11 by spline connection using irregularities, key connection, welding, caulking, or the like. As a result, the rotor 40 rotates integrally with the rotary shaft 11.
  • the bearings 21 and 22 of the bearing unit 20 are attached to the outside of the fixed portion 44 in the radial direction. Since the bearing unit 20 is fixed to the end surface 32 of the housing 30 as described above, the rotary shaft 11 and the rotor 40 are rotatably supported by the housing 30. As a result, the rotor 40 is rotatable within the housing 30.
  • the rotor 40 is provided with the fixing portion 44 only on one of the two end portions opposed to each other in the axial direction, whereby the rotor 40 is cantilevered by the rotating shaft 11.
  • the fixed portion 44 of the rotor 40 is rotatably supported by the bearings 21 and 22 of the bearing unit 20 at two axially different positions. That is, the rotor 40 is rotatably supported by the two bearings 21 and 22 that are separated from each other in the axial direction at one of the two ends of the magnet holder 41 that face each other in the axial direction. Therefore, even if the rotor 40 is cantilevered by the rotating shaft 11, stable rotation of the rotor 40 is realized. In this case, the rotor 40 is supported by the bearings 21 and 22 at a position shifted to one side with respect to the axial center position of the rotor 40.
  • the bearing 22 near the center of the rotor 40 (lower side in the figure) and the bearing 21 on the opposite side (upper side in the figure) are the gaps between the outer ring 25 and the inner ring 26 and the balls 27.
  • the dimensions are different, and for example, the bearing 22 near the center of the rotor 40 has a larger clearance dimension than the bearing 21 on the opposite side. In this case, on the side closer to the center of the rotor 40, even if vibration of the rotor 40 or vibration due to imbalance due to component tolerance acts on the bearing unit 20, the effect of the vibration or vibration is well absorbed.
  • the vibration generated in the cantilever structure is absorbed by the play part.
  • the preload may be either a fixed position preload or a constant pressure preload.
  • both the bearing 21 and the outer ring 25 of the bearing 22 are joined to the holding member 23 by a method such as press fitting or adhesion.
  • both the bearing 21 and the inner ring 26 of the bearing 22 are joined to the rotating shaft 11 by a method such as press fitting or adhesion.
  • a preload can be generated.
  • the preload can also be generated by disposing the outer ring 25 of the bearing 22 at different positions in the axial direction with respect to the inner ring 26 of the bearing 22.
  • a preload spring for example, a wave washer 24 or the like is used so that a preload is generated from an area sandwiched between the bearing 22 and the bearing 21 toward the outer ring 25 of the bearing 22 in the axial direction. It is arranged in the same region between 22 and the bearing 21. In this case as well, both the bearing 21 and the inner ring 26 of the bearing 22 are joined to the rotary shaft 11 by a method such as press fitting or bonding.
  • the outer ring 25 of the bearing 21 or the bearing 22 is arranged with a predetermined clearance with respect to the holding member 23. With such a configuration, the spring force of the preload spring acts on the outer ring 25 of the bearing 22 in the direction away from the bearing 21.
  • a spring force may be applied to the outer ring 25 of the bearing 21.
  • one of the inner rings 26 of the bearings 21 and 22 is arranged with respect to the rotary shaft 11 with a predetermined clearance, and the outer ring 25 of the bearings 21 and 22 is press-fitted onto the holding member 23, or a method such as adhesion is used.
  • the two bearings may be preloaded by joining them together.
  • the intermediate portion 45 has an annular inner shoulder portion 49a and an annular outer shoulder portion 49b.
  • the outer shoulder portion 49b is located outside the inner shoulder portion 49a in the radial direction of the intermediate portion 45.
  • the inner shoulder portion 49a and the outer shoulder portion 49b are separated from each other in the axial direction of the intermediate portion 45.
  • the cylindrical portion 43 and the fixed portion 44 partially overlap each other in the radial direction of the intermediate portion 45. That is, the cylindrical portion 43 projects axially outward from the base end portion (lower end portion on the lower side in the drawing) of the fixing portion 44.
  • the rotor 40 can be supported by the rotating shaft 11 at a position near the center of gravity of the rotor 40. 40 stable operations can be realized.
  • the rotor 40 has a bearing accommodating recess 46 that accommodates a part of the bearing unit 20 at a position that surrounds the fixed portion 44 in the radial direction and is located inward of the intermediate portion 45.
  • the accommodation recesses 46 and 47 are arranged so as to be adjacent to each other inside and outside in the radial direction. That is, a part of the bearing unit 20 and the coil end 54 of the stator winding 51 are arranged so as to overlap radially inward and outward. As a result, it is possible to reduce the axial length of the rotary electric machine 10.
  • the intermediate portion 45 is provided so as to project radially outward from the rotary shaft 11 side.
  • the intermediate portion 45 is provided with a contact avoiding portion that extends in the axial direction and avoids contact with the coil end 54 of the stator winding 51 of the stator 50.
  • the intermediate portion 45 corresponds to the projecting portion.
  • the bending direction of the coil end 54 is preferably set in consideration of the assembling with the rotor 40. Assuming that the stator 50 is assembled on the inner side of the rotor 40 in the radial direction, the coil end 54 may be bent inward in the radial direction on the insertion tip side of the rotor 40.
  • the bending direction of the coil end on the opposite side of the coil end 54 may be arbitrary, but a shape bent outward with a spatial allowance is preferable in manufacturing.
  • the magnet unit 42 as a magnet portion is composed of a plurality of permanent magnets arranged such that the polarities thereof alternate in the circumferential direction inside the cylindrical portion 43 in the radial direction.
  • the magnet unit 42 has a plurality of magnetic poles in the circumferential direction.
  • details of the magnet unit 42 will be described later.
  • the stator 50 is provided inside the rotor 40 in the radial direction.
  • the stator 50 has a stator winding 51 formed in a substantially cylindrical (annular) winding shape, and a stator core 52 as a base member arranged radially inward of the stator winding 51.
  • the line 51 is arranged to face the annular magnet unit 42 with a predetermined air gap interposed therebetween.
  • the stator winding 51 is composed of a plurality of phase windings. Each of the phase windings is configured by connecting a plurality of conductor wires arranged in the circumferential direction to each other at a predetermined pitch.
  • the U-phase, V-phase, and W-phase three-phase windings and the X-phase, Y-phase, and Z-phase three-phase windings are used, and by using these three-phase windings,
  • the stator winding 51 is configured as a 6-phase winding.
  • the stator core 52 is formed in an annular shape by a laminated steel sheet in which electromagnetic steel sheets that are soft magnetic materials are laminated, and is assembled inside the stator winding 51 in the radial direction.
  • the electromagnetic steel sheet is, for example, a silicon steel sheet obtained by adding about several percent (for example, 3%) of silicon to iron.
  • the stator winding 51 corresponds to an armature winding
  • the stator core 52 corresponds to an armature core.
  • the stator winding 51 is a portion that overlaps with the stator core 52 in the radial direction, and is the coil side portion 53 that is the radial outside of the stator core 52, and one end side of the stator core 52 in the axial direction and the other. It has coil ends 54 and 55 which respectively project to the end side.
  • the coil side portions 53 respectively face the stator core 52 and the magnet unit 42 of the rotor 40 in the radial direction.
  • the coil end 54 on the bearing unit 20 side (upper side in the drawing) of the coil ends 54, 55 on both sides in the axial direction is the magnet holder of the rotor 40. It is housed in the coil housing recess 47 formed by 41. However, details of the stator 50 will be described later.
  • the inverter unit 60 has a unit base 61 fixed to the housing 30 with fasteners such as bolts, and a plurality of electric components 62 assembled to the unit base 61.
  • the unit base 61 is made of, for example, carbon fiber reinforced plastic (CFRP).
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • the unit base 61 has an end plate 63 fixed to the edge of the opening 33 of the housing 30, and a casing 64 integrally provided with the end plate 63 and extending in the axial direction.
  • the end plate 63 has a circular opening 65 at the center thereof, and a casing 64 is formed so as to stand upright from the peripheral edge of the opening 65.
  • the stator 50 is attached to the outer peripheral surface of the casing 64. That is, the outer diameter of the casing 64 is the same as the inner diameter of the stator core 52 or slightly smaller than the inner diameter of the stator core 52.
  • the stator core 52 By mounting the stator core 52 on the outer side of the casing 64, the stator 50 and the unit base 61 are integrated. Further, because the unit base 61 is fixed to the housing 30, the stator 50 is integrated with the housing 30 when the stator core 52 is assembled to the casing 64.
  • the stator core 52 is preferably attached to the unit base 61 by adhesion, shrink fitting, press fitting, or the like. As a result, the positional deviation of the stator core 52 with respect to the unit base 61 side in the circumferential direction or the axial direction is suppressed.
  • the inside of the casing 64 in the radial direction is a housing space for housing the electric component 62, and the electric component 62 is arranged in the housing space so as to surround the rotating shaft 11.
  • the casing 64 has a role as a housing space forming portion.
  • the electrical component 62 is configured to include a semiconductor module 66 that constitutes an inverter circuit, a control board 67, and a capacitor module 68.
  • the unit base 61 is provided inside the stator 50 in the radial direction and corresponds to a stator holder (armature holder) that holds the stator 50.
  • the housing 30 and the unit base 61 form a motor housing of the rotary electric machine 10.
  • the holding member 23 is fixed to the housing 30 on one side in the axial direction across the rotor 40, and the housing 30 and the unit base 61 are connected to each other on the other side.
  • the rotating electric machine 10 is mounted on the vehicle or the like by mounting a motor housing on the side of the vehicle or the like.
  • FIG. 6 is an exploded view of the inverter unit 60 in addition to FIGS. 1 to 5 described above.
  • the casing 64 has a tubular portion 71 and an end surface 72 provided on one of both ends (end portion on the bearing unit 20 side) facing each other in the axial direction.
  • the opposite side of the end face 72 is entirely opened through the opening 65 of the end plate 63.
  • a circular hole 73 is formed in the center of the end surface 72, and the rotary shaft 11 can be inserted into the hole 73.
  • the hole 73 is provided with a seal material 171 that seals a gap between the hole 73 and the outer peripheral surface of the rotary shaft 11.
  • the sealing material 171 may be a sliding seal made of a resin material, for example.
  • the tubular portion 71 of the casing 64 serves as a partition portion that partitions between the rotor 40 and the stator 50 arranged radially outside thereof and the electric component 62 arranged radially inside thereof.
  • the rotor 40, the stator 50, and the electric component 62 are arranged side by side inside and outside in the radial direction with the shape portion 71 interposed therebetween.
  • the electric component 62 is an electric component that constitutes an inverter circuit, and has a power running function of rotating the rotor 40 by supplying a current to each phase winding of the stator winding 51 in a predetermined order, and the rotating shaft 11 It has a power generation function of inputting a three-phase alternating current flowing through the stator winding 51 in accordance with the rotation of the above and outputting it as the generated power to the outside.
  • the electric component 62 may have only one of the power running function and the power generation function.
  • the power generation function is, for example, a regenerative function of outputting regenerative electric power to the outside when the rotating electric machine 10 is used as a vehicle power source.
  • a hollow cylindrical capacitor module 68 is provided around the rotary shaft 11, and a plurality of capacitor modules 68 are provided on the outer peripheral surface of the capacitor module 68.
  • the semiconductor modules 66 are arranged side by side in the circumferential direction.
  • the capacitor module 68 includes a plurality of smoothing capacitors 68a connected in parallel with each other.
  • the capacitor 68a is a laminated film capacitor formed by laminating a plurality of film capacitors, and has a trapezoidal cross section.
  • the capacitor module 68 is configured by arranging twelve capacitors 68a side by side in a ring shape.
  • the capacitor 68a for example, a long film having a predetermined width formed by laminating a plurality of films is used, and the film width direction is the trapezoidal height direction, and the trapezoidal upper and lower trapezoids alternate. By cutting the long film into an isosceles trapezoidal shape, the capacitor element is produced. Then, the capacitor 68a is manufactured by attaching an electrode or the like to the capacitor element.
  • the semiconductor module 66 has semiconductor switching elements such as MOSFETs and IGBTs, and is formed in a substantially plate shape.
  • the rotary electric machine 10 includes two sets of three-phase windings, and since an inverter circuit is provided for each of the three-phase windings, a total of twelve semiconductor modules 66 are formed in a ring.
  • the assembled semiconductor module group 66A is provided in the electrical component 62.
  • the semiconductor module 66 is arranged so as to be sandwiched between the cylindrical portion 71 of the casing 64 and the capacitor module 68.
  • the outer peripheral surface of the semiconductor module group 66A is in contact with the inner peripheral surface of the tubular portion 71, and the inner peripheral surface of the semiconductor module group 66A is in contact with the outer peripheral surface of the capacitor module 68.
  • the heat generated in the semiconductor module 66 is transferred to the end plate 63 via the casing 64 and is radiated from the end plate 63.
  • the semiconductor module group 66A preferably has a spacer 69 between the semiconductor module 66 and the cylindrical portion 71 in the outer peripheral surface side, that is, in the radial direction.
  • the cross-sectional shape of the cross section orthogonal to the axial direction is a regular dodecagon, while the cross-sectional shape of the inner peripheral surface of the tubular portion 71 is circular. Is a flat surface and the outer peripheral surface is a curved surface.
  • the spacer 69 may be integrally provided so as to be continuous in an annular shape on the outer side in the radial direction of the semiconductor module group 66A.
  • the spacer 69 is a good heat conductor, and is preferably a metal such as aluminum or a heat dissipation gel sheet.
  • the cross-sectional shape of the inner peripheral surface of the tubular portion 71 may be a dodecagon, which is the same as the capacitor module 68. In this case, both the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the spacer 69 are preferably flat surfaces.
  • the cooling water passage 74 for circulating the cooling water is formed in the tubular portion 71 of the casing 64, and the heat generated in the semiconductor module 66 is applied to the cooling water flowing through the cooling water passage 74. Is also released. That is, the casing 64 has a water cooling mechanism. As shown in FIGS. 3 and 4, the cooling water passage 74 is formed in an annular shape so as to surround the electric component 62 (semiconductor module 66 and capacitor module 68). The semiconductor module 66 is arranged along the inner peripheral surface of the tubular portion 71, and a cooling water passage 74 is provided at a position overlapping the semiconductor module 66 inward and outward in the radial direction.
  • stator 50 Since the stator 50 is arranged outside the cylindrical portion 71 and the electric component 62 is arranged inside, the heat of the stator 50 is transferred from the outside to the cylindrical portion 71, The heat of the electric component 62 (for example, the heat of the semiconductor module 66) is transmitted from the inside. In this case, the stator 50 and the semiconductor module 66 can be cooled at the same time, and the heat of the heat generating member in the rotary electric machine 10 can be efficiently released.
  • the semiconductor module 66 forming part or all of the inverter circuit that operates the rotating electric machine by energizing the stator winding 51 is located outside the tubular portion 71 of the casing 64 in the radial direction.
  • the stator core 52 is arranged in a region surrounded by the stator core 52.
  • one semiconductor module 66 is entirely arranged in a region surrounded by the stator core 52.
  • all the semiconductor modules 66 are entirely arranged in the area surrounded by the stator core 52.
  • the semiconductor module 66 is arranged in the area surrounded by the cooling water passage 74. Desirably, all the semiconductor modules 66 are entirely arranged in a region surrounded by the yoke 141.
  • the electrical component 62 also includes an insulating sheet 75 provided on one end surface of the capacitor module 68 and a wiring module 76 provided on the other end surface thereof in the axial direction.
  • the capacitor module 68 has two end faces that face each other in the axial direction, that is, a first end face and a second end face.
  • the first end surface of the capacitor module 68 near the bearing unit 20 faces the end surface 72 of the casing 64, and is superposed on the end surface 72 with the insulating sheet 75 interposed therebetween.
  • a wiring module 76 is attached to the second end surface of the capacitor module 68 near the opening 65.
  • the wiring module 76 has a circular plate-shaped main body portion 76a made of a synthetic resin material and a plurality of bus bars 76b and 76c embedded therein. An electrical connection is made with the module 68.
  • the semiconductor module 66 has a connection pin 66a extending from the axial end surface thereof, and the connection pin 66a is connected to the bus bar 76b on the outer side in the radial direction of the main body portion 76a.
  • the bus bar 76c extends to the side opposite to the capacitor module 68 on the outer side in the radial direction of the main body portion 76a, and is connected to the wiring member 79 at its tip portion (see FIG. 2).
  • the heat dissipation path of the capacitor module 68 is provided.
  • a path is formed from the first end surface and the second end surface of the capacitor module 68 to the end surface 72 and the tubular portion 71. That is, a path from the first end surface to the end surface 72 and a path from the second end surface to the tubular portion 71 are formed.
  • heat can be radiated from the end surface portion other than the outer peripheral surface where the semiconductor module 66 is provided. That is, not only radial heat dissipation but also axial heat dissipation is possible.
  • the capacitor module 68 has a hollow cylindrical shape and the rotating shaft 11 is arranged in the inner peripheral portion thereof with a predetermined gap therebetween, the heat of the capacitor module 68 can also be released from the hollow portion. ing. In this case, the rotation of the rotary shaft 11 causes a flow of air to enhance the cooling effect.
  • a disc-shaped control board 67 is attached to the wiring module 76.
  • the control board 67 has a printed circuit board (PCB) on which a predetermined wiring pattern is formed, and a control device 77 corresponding to a control unit including various ICs and microcomputers is mounted on the board. There is.
  • the control board 67 is fixed to the wiring module 76 by a fixing tool such as a screw.
  • the control board 67 has an insertion hole 67a in the center thereof for inserting the rotary shaft 11.
  • the wiring module 76 has a first surface and a second surface that face each other in the axial direction, that is, face each other in the thickness direction.
  • the first surface faces the capacitor module 68.
  • the wiring module 76 is provided with the control board 67 on the second surface thereof.
  • the bus bar 76c of the wiring module 76 extends from one side of the control board 67 to the other side.
  • the control board 67 may be provided with a notch that avoids interference with the bus bar 76c. For example, a part of the outer edge of the circular control board 67 may be cut out.
  • the electrical component 62 is housed in the space surrounded by the casing 64, and the housing 30, the rotor 40, and the stator 50 are provided in layers outside the electrical component 62.
  • Electromagnetic noise is preferably shielded. That is, in the inverter circuit, it is conceivable that switching control is performed in each semiconductor module 66 using PWM control with a predetermined carrier frequency, and electromagnetic noise is generated by the switching control. It can be suitably shielded by the housing 30, the rotor 40, the stator 50, etc. on the radially outer side of 62.
  • the semiconductor module 66 and the stator windings are disposed.
  • the stator winding 51 is less likely to be affected.
  • it does not easily affect the semiconductor module 66. It is more effective if the entire semiconductor module 66 is arranged in a region surrounded by the stator core 52 arranged radially outside the tubular portion 71 of the casing 64. Further, when at least a part of the semiconductor module 66 is surrounded by the cooling water passage 74, it is possible to obtain an effect that heat generated from the stator winding 51 and the magnet unit 42 hardly reaches the semiconductor module 66.
  • a through hole 78 for inserting a wiring member 79 (see FIG. 2) that electrically connects the outer stator 50 and the inner electric component 62 is formed in the cylindrical portion 71 near the end plate 63.
  • the wiring member 79 is connected to the end portion of the stator winding 51 and the bus bar 76c of the wiring module 76 by crimping, welding, or the like.
  • the wiring member 79 is, for example, a bus bar, and its joint surface is preferably flat and crushed.
  • the through holes 78 may be provided at one place or a plurality of places. In the present embodiment, the through holes 78 are provided at two places. With the configuration in which the through holes 78 are provided at two locations, the winding terminals extending from the two sets of three-phase windings can be easily connected by the wiring members 79 respectively, which is suitable for performing multi-phase connection. Has become.
  • the rotor 40 and the stator 50 are provided in order from the outer side in the radial direction, and the inverter unit 60 is provided on the inner side in the radial direction of the stator 50.
  • the radius of the inner peripheral surface of the housing 30 is d
  • the rotor 40 and the stator 50 are arranged radially outside the distance d ⁇ 0.705 from the rotation center of the rotor 40.
  • a region of the rotor 40 and the stator 50 that is radially inward from the radially inner inner peripheral surface of the stator 50 is the first region X1 in the radial direction.
  • the cross-sectional area of the first region X1 is larger than the cross-sectional area of the second region X2.
  • the volume of the first region X1 is larger than the volume of the second region X2 when viewed in the range in which the magnet unit 42 of the rotor 40 and the stator winding 51 overlap in the radial direction.
  • the first region X1 that is radially inward from the inner peripheral surface of the magnetic circuit component assembly has a radial magnetic circuit component assembly.
  • the volume is larger than the second area X2 between the inner peripheral surface of the housing and the housing 30.
  • stator in a rotary electric machine there is known one in which a plurality of slots are provided in a circumferential direction in a stator core made of laminated steel plates and having an annular shape, and a stator winding is wound in the slots.
  • the stator core has a plurality of teeth extending in a radial direction from the yoke at predetermined intervals, and a slot is formed between the teeth adjacent to each other in the circumferential direction. Then, for example, a plurality of layers of conductor wires are accommodated in the slots in the radial direction, and the conductor wires form a stator winding.
  • stator winding when the stator winding is energized, magnetic saturation occurs in the teeth portion of the stator core as the magnetomotive force of the stator winding increases, which causes It is conceivable that the torque density will be limited. That is, in the stator core, it is considered that the magnetic flux occurs due to the energization of the stator winding and the rotating magnetic flux concentrates on the teeth to cause magnetic saturation.
  • IPM Interior Permanent Magnet
  • a permanent magnet is arranged on the d axis in the dq coordinate system and a rotor core is arranged on the q axis.
  • the exciting magnetic flux flows from the stator to the q-axis of the rotor according to Fleming's law. It is considered that this causes a wide range of magnetic saturation in the q-axis core portion of the rotor.
  • FIG. 7 is a torque diagram showing the relationship between the ampere-turn [AT] indicating the magnetomotive force of the stator winding and the torque density [Nm/L].
  • the broken line shows the characteristic of a general IPM rotor type rotating electrical machine.
  • FIG. 7 in a general rotating electric machine, by increasing the magnetomotive force in the stator, magnetic saturation occurs at two points, the tooth portion between the slots and the q-axis core portion. The increase in torque is limited.
  • the ampere-turn design value is limited by A1.
  • the rotating electric machine 10 in order to eliminate the limitation caused by magnetic saturation, is provided with the following configuration. That is, as a first measure, in order to eliminate magnetic saturation generated in the stator core teeth in the stator, a slotless structure is adopted in the stator 50, and magnetic saturation generated in the q-axis core portion of the IPM rotor is eliminated. , SPM (Surface Permanent Magnet) rotors are used. According to the first device, it is possible to eliminate the above-mentioned two portions where magnetic saturation occurs, but it is conceivable that the torque will decrease in the low current region (see the alternate long and short dash line in FIG. 7).
  • SPM Surface Permanent Magnet
  • a flat conductor structure is adopted in which the radial thickness of the stator 50 of the conductor wire is reduced in the coil side portion 53 of the stator winding 51 in order to recover the torque reduction.
  • a larger eddy current is generated in the stator winding 51 facing the magnet unit 42 due to the above-mentioned polar anisotropic structure with increased magnetic force.
  • the flat conductor structure is thin in the radial direction, it is possible to suppress the generation of radial eddy currents in the stator winding 51.
  • a magnet having a high magnetic force is adopted, and a large improvement in torque characteristics is expected. The concern about the generation of large eddy currents that can occur can be alleviated.
  • a magnet unit that uses a polar anisotropic structure and has a magnetic flux density distribution close to a sine wave is adopted.
  • the sine wave matching rate can be increased by the pulse control described later to enhance the torque, and eddy current loss (copper loss due to eddy current: eddy current loss) due to a more gentle change in magnetic flux compared to a radial magnet. ) Can also be further suppressed.
  • the sine wave matching rate can be obtained by comparing the measured waveform of the surface magnetic flux density distribution measured by tracing the surface of the magnet with a magnetic flux probe and a sine wave having the same period and peak value.
  • the amplitude of the primary waveform which is the fundamental wave of the rotating electric machine, corresponds to the sine wave matching rate, with respect to the amplitude of the actually measured waveform, that is, the amplitude obtained by adding other harmonic components to the fundamental wave.
  • the sine wave matching rate increases, the waveform of the surface magnetic flux density distribution approaches a sine wave shape.
  • the waveform of the surface magnetic flux density distribution of the magnet is close to a sinusoidal shape. It is possible to generate a large torque.
  • the surface magnetic flux density distribution may be estimated by a method other than actual measurement, for example, electromagnetic field analysis using Maxwell's equation.
  • the stator winding 51 has a strand conductor structure in which a plurality of strands are collected and bundled. According to this, since the strands are connected in parallel, a large current can flow and the generation of eddy currents generated in the conductor spread in the circumferential direction of the stator 50 in the flat conductor structure can be prevented from occurring. Is smaller, it can be more effectively suppressed than the case where the thickness is reduced in the radial direction by the third device. By using a configuration in which a plurality of strands are twisted together, it is possible to cancel out the eddy current with respect to the magnetic flux generated by the right-handed screw law with respect to the magnetomotive force from the conductor.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the rotor 40 and the stator 50
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a vertical cross section of the stator 50.
  • FIG. 12 is a perspective view of the stator winding 51. 8 and 9, the magnetizing directions of the magnets in the magnet unit 42 are indicated by arrows.
  • the stator core 52 has a cylindrical shape in which a plurality of electromagnetic steel plates are laminated in the axial direction and has a predetermined thickness in the radial direction, and is on the rotor 40 side.
  • the stator winding 51 is assembled on the outer side in the radial direction.
  • the outer peripheral surface on the rotor 40 side serves as a conductor installation portion (conductor area).
  • the outer peripheral surface of the stator core 52 has a curved surface shape without unevenness, and a plurality of conductor wire groups 81 are arranged on the outer peripheral surface at predetermined intervals in the circumferential direction.
  • the stator core 52 functions as a back yoke that is a part of a magnetic circuit for rotating the rotor 40.
  • a tooth that is, an iron core
  • a soft magnetic material is not provided between each two conductor groups 81 that are adjacent to each other in the circumferential direction (that is, a slotless structure).
  • the resin material of the sealing member 57 is inserted into the gap 56 between the conductor wire groups 81. That is, in the stator 50, the inter-conductor wire member provided between the conductor wire groups 81 in the circumferential direction is configured as the sealing member 57 which is a non-magnetic material.
  • each conductor wire group 81 is composed of two conductor wires 82 as will be described later, and only the non-magnetic material occupies the space between each two conductor wire groups 81 adjacent to each other in the circumferential direction of the stator 50.
  • the non-magnetic material includes a non-magnetic gas such as air and a non-magnetic liquid in addition to the sealing member 57.
  • the sealing member 57 is also referred to as a conductor-to-conductor member.
  • the configuration in which the teeth are provided between the conductor wire groups 81 arranged in the circumferential direction means that the teeth have a predetermined thickness in the radial direction and a predetermined width in the circumferential direction, so that the conductor wire groups are It can be said that a part of the magnetic circuit, that is, a magnet magnetic path is formed between 81. In this respect, it can be said that the configuration in which the teeth are not provided between the conductive wire groups 81 is a configuration in which the above magnetic circuit is not formed.
  • the stator winding (that is, armature winding) 51 has a predetermined thickness T2 (hereinafter, also referred to as a first dimension) and a width W2 (hereinafter, also referred to as a second dimension).
  • the thickness T2 is the shortest distance between the outer side surface and the inner side surface that face each other in the radial direction of the stator winding 51.
  • the width W2 is fixed to function as one of the multiphases of the stator winding 51 (three phases in the embodiment: three phases of U phase, V phase and W phase or three phases of X phase, Y phase and Z phase). It is the circumferential length of a part of the child winding 51 of the stator winding 51.
  • the thickness T2 is preferably smaller than the total width dimension of the two conductor wire groups 81 existing in the width W2. Further, if the cross-sectional shape of the stator winding 51 (more specifically, the conductive wire 82) is a perfect circle, an ellipse, or a polygon, among the cross-sections of the conductive wire 82 along the radial direction of the stator 50, The maximum radial length of the stator 50 in that cross section may be W12, and the maximum circumferential length of the stator 50 in the cross section may be W11.
  • the stator winding 51 is sealed by a sealing member 57 made of a synthetic resin material as a sealing material (molding material). That is, the stator winding 51 and the stator core 52 are molded with the molding material.
  • the sealing member 57 is provided between the conductor wire groups 81, that is, the gap 56 is filled with a synthetic resin material, and the sealing member 57 allows the space between the conductor wire groups 81.
  • An insulating member is interposed between the two. That is, the sealing member 57 functions as an insulating member in the gap 56.
  • the sealing member 57 is on the outer side in the radial direction of the stator core 52 in a range including all the conductor wire groups 81, that is, in a range in which the radial thickness dimension is larger than the radial thickness dimension of each conductor wire group 81. It is provided.
  • the sealing member 57 is provided in a range including the turn portion 84 of the stator winding 51. Inside the stator winding 51 in the radial direction, the sealing member 57 is provided in a range including at least a part of the end faces of the stator core 52 that face each other in the axial direction. In this case, the stator winding 51 is resin-sealed at the end of the phase winding of each phase, that is, substantially the entire terminal except the connection terminal with the inverter circuit.
  • the laminated steel plate of the stator core 52 can be pressed inward in the axial direction by the sealing member 57. Thereby, the laminated state of each steel plate can be maintained using the sealing member 57.
  • the inner peripheral surface of the stator core 52 is not resin-sealed in the present embodiment, instead of this, the entire stator core 52 including the inner peripheral surface of the stator core 52 is resin-sealed. It may be configured.
  • the sealing member 57 is made of highly heat-resistant fluororesin, epoxy resin, PPS resin, PEEK resin, LCP resin, silicon resin, PAI resin, PI resin, or the like. It is preferably configured. Considering the coefficient of linear expansion from the viewpoint of suppressing cracking due to the difference in expansion, it is desirable that the same material as the outer coating of the conductor wire of the stator winding 51 be used. That is, silicone resins having a coefficient of linear expansion that is generally at least twice that of other resins are desirably excluded. For electric appliances such as electric vehicles that do not have a combustion engine, PPO resin, phenol resin, and FRP resin having heat resistance of about 180° C. are also candidates. This is not the case in the field where the ambient temperature of the rotating electric machine can be considered to be less than 100°C.
  • the torque of the rotating electric machine 10 is proportional to the magnitude of magnetic flux.
  • the maximum magnetic flux amount at the stator is limited depending on the saturation magnetic flux density at the teeth, but the stator core does not have teeth. In this case, the maximum amount of magnetic flux in the stator is not limited. Therefore, the configuration is advantageous in increasing the current supplied to the stator winding 51 to increase the torque of the rotating electric machine 10.
  • the inductance of the stator 50 is reduced. Specifically, while the inductance is about 1 mH in a stator of a general rotating electric machine in which a conductor is housed in each slot partitioned by a plurality of teeth, the stator 50 of the present embodiment has an inductance of about 1 mH. It is reduced to about 5 to 60 ⁇ H.
  • the mechanical time constant Tm can be reduced by reducing the inductance of the stator 50 while using the rotating electric machine 10 having the outer rotor structure. That is, it is possible to reduce the mechanical time constant Tm while increasing the torque.
  • Each conductor wire group 81 on the outside in the radial direction of the stator core 52 is configured by arranging a plurality of conductor wires 82 having a flat rectangular cross-section in the radial direction of the stator core 52.
  • the conductors 82 are arranged in a direction of “diameter in the radial direction ⁇ dimension in the circumferential direction” in the cross section.
  • the thickness of each conductor wire group 81 is reduced in the radial direction.
  • the thickness of the conductor is reduced in the radial direction, and the conductor region extends flat to the region where the teeth have been in the past, forming a flat conductor region structure.
  • each of the conductor wire group 81 and each of the conductor wire 82 is also called a conductive member.
  • the conductor area occupied by the stator winding 51 in one round in the circumferential direction is designed to be larger than the conductor unoccupied area in which the stator winding 51 does not exist. be able to.
  • the conductor area/conductor non-occupying area in the circumferential direction of the stator winding is naturally 1 or less.
  • each conductor wire group 81 is provided such that the conductor region is equal to the conductor unoccupied region or the conductor region is larger than the conductor unoccupied region.
  • the conductive wire area in which the conductive wire 82 (that is, the straight line portion 83 described later) is arranged in the circumferential direction is WA and the inter-conductive wire area between the adjacent conductive wires 82 is WB, the conductive wire is The area WA is larger than the inter-conductor area WB in the circumferential direction.
  • the radial thickness dimension of the conductor wire group 81 is smaller than the circumferential width dimension of one phase in one magnetic pole. That is, in the configuration in which the conductor wire group 81 is composed of two layers of conductor wires 82 in the radial direction, and two conductor wire groups 81 are provided in one magnetic pole in the circumferential direction for each phase, the radial thickness of each conductor wire 82 is When Tc and the width of the conductor wire 82 in the circumferential direction are Wc, “Tc ⁇ 2 ⁇ Wc ⁇ 2” is satisfied.
  • the conductor wire group 81 is composed of two layers of conductor wires 82 and one conductor wire group 81 is provided in one magnetic pole in the circumferential direction for each phase. It is good to be constituted so that.
  • the conductor wire portions (conductor wire group 81) arranged in the stator winding 51 at predetermined intervals in the circumferential direction have a radial thickness dimension that is larger than the circumferential width dimension of one phase in one magnetic pole. It is small.
  • the thickness Tc in the radial direction of each conductor 82 is preferably smaller than the width Wc in the circumferential direction. Furthermore, the radial thickness dimension (2Tc) of the conductor wire group 81 composed of the two conductor wires 82 in the radial direction, that is, the radial thickness dimension (2Tc) of the conductor wire group 81 is smaller than the circumferential width dimension Wc. It should be small.
  • the torque of the rotating electric machine 10 is substantially inversely proportional to the radial thickness of the stator core 52 of the conductor wire group 81.
  • the thickness of the conductor wire group 81 is reduced on the outer side in the radial direction of the stator core 52, which is advantageous in increasing the torque of the rotary electric machine 10.
  • the reason is that the magnetic resistance can be reduced by reducing the distance from the magnet unit 42 of the rotor 40 to the stator core 52 (that is, the distance of the portion without iron). According to this, the interlinkage magnetic flux of the stator core 52 by the permanent magnet can be increased, and the torque can be increased.
  • the conductor 82 is a covered conductor in which the surface of a conductor body 82a is covered with an insulating coating 82b, and the conductors 82 overlap each other in the radial direction, and between the conductor 82 and the stator core 52. Insulation is secured in each.
  • the insulating coating 82b is formed of a coating if the wire 86 described later is a self-bonding coated wire, or an insulating member stacked separately from the coating of the wire 86. It should be noted that each phase winding constituted by the conductor wire 82 is kept insulating by the insulating coating 82b except for an exposed portion for connection. The exposed portion is, for example, an input/output terminal portion or a neutral point portion in the case of star connection.
  • each of the conductor wires 82 adjacent in the radial direction is fixed to each other by using resin fixing or self-bonding coated wire. As a result, dielectric breakdown, vibration, and sound due to the rubbing of the conductive wires 82 are suppressed.
  • the conductor 82a is configured as an assembly of a plurality of wires 86. Specifically, as shown in FIG. 13, the conductor 82a is formed in a twisted shape by twisting a plurality of element wires 86. Further, as shown in FIG. 14, the strand 86 is configured as a composite body in which thin fibrous conductive materials 87 are bundled.
  • the strand 86 is a composite of CNT (carbon nanotube) fibers, and as the CNT fibers, fibers containing boron-containing fine fibers in which at least part of carbon is replaced with boron are used.
  • VGCF vapor phase grown carbon fibers
  • the surface of the wire 86 is covered with a polymer insulating layer such as enamel. Further, the surface of the wire 86 is preferably covered with a so-called enamel coating, which is made of a polyimide coating or an amideimide coating.
  • the conductor wire 82 constitutes an n-phase winding in the stator winding 51.
  • the individual wires 86 of the conductor wire 82 (that is, the conductor 82a) are adjacent to each other in contact with each other.
  • the conductor wire 82 has a portion where the winding conductor is formed by twisting a plurality of element wires 86 in one or more positions in the phase, and the resistance value between the twisted element wires 86 is the element wire 86 itself.
  • the strands are larger than the resistance value of.
  • each two adjacent wires 86 have a first electrical resistivity in their adjacent direction, and if each of the wires 86 has a second electrical resistivity in its length direction, the first electrical resistance. The rate is higher than the second electrical resistivity.
  • the conductor wire 82 may be formed of a plurality of element wires 86, and the element wire assembly may cover the plurality of element wires 86 with an insulating member having an extremely high first electrical resistivity.
  • the conductor 82a of the conductor wire 82 is composed of a plurality of strands 86 that are twisted together.
  • the method of insulating the wires 86 from each other here is not limited to the polymer insulating film described above, and may be a method of making it difficult for current to flow between the twisted wires 86 by utilizing contact resistance. That is, if the resistance value between the twisted wires 86 is larger than the resistance value of the wires 86 themselves, the above effect can be obtained due to the potential difference caused by the difference in resistance value. ..
  • the manufacturing equipment for creating the wire 86 and the manufacturing equipment for creating the stator 50 (armature) of the rotating electric machine 10 as separate discontinuous equipment, the wire length is reduced from the moving time and the work interval. 86 is oxidized, and the contact resistance can be increased, which is preferable.
  • the conductor wire 82 has a flat rectangular cross section and is arranged in a plurality in the radial direction, and for example, a plurality of conductor wires covered with a self-bonding covered wire including a fusion layer and an insulating layer.
  • the strands 86 are assembled in a twisted state, and the fusion layers are fused to maintain the shape.
  • the strands not provided with the fusion bonding layer or the strands of the self-fusion-bonded coated wire may be twisted and then molded into a desired shape with a synthetic resin or the like.
  • the thickness of the insulating coating 82b on the conductor wire 82 is, for example, 80 ⁇ m to 100 ⁇ m and is thicker than the coating thickness (5 to 40 ⁇ m) of a commonly used conductor wire, insulation is provided between the conductor wire 82 and the stator core 52. Insulation between them can be secured without interposing paper or the like.
  • the insulating coating 82b has a higher insulating performance than the insulating layer of the wire 86 and is configured to insulate between the phases.
  • the thickness of the polymer insulating layer of the wire 86 is set to, for example, about 5 ⁇ m
  • the thickness of the insulating coating 82b of the conductive wire 82 is set to about 80 to 100 ⁇ m so that insulation between phases can be appropriately performed. Is desirable.
  • the conductor wire 82 may have a configuration in which a plurality of element wires 86 are bundled without being twisted. That is, the conductor wire 82 has a configuration in which a plurality of element wires 86 are twisted along its entire length, a configuration in which a plurality of element wires 86 are twisted in a part of the entire length, and a plurality of element wires 86 are twisted in the entire length. It may be any of the configurations that are bundled together.
  • each conductor wire 82 forming the conductor wire portion is composed of a plurality of element wires 86 bundled together, and a resistance value between the bundled element wires is larger than the resistance value of the element wire 86 itself. Has become.
  • Each conductor wire 82 is bent and formed so as to be arranged in a predetermined arrangement pattern in the circumferential direction of the stator winding 51, whereby a phase winding for each phase is formed as the stator winding 51. ..
  • a coil side portion 53 is formed by a straight portion 83 of each conductor wire 82 that extends linearly in the axial direction, and the coil side portion 53 is formed on both outer sides of the coil side portion 53 in the axial direction.
  • Coil ends 54 and 55 are formed by the protruding turn portion 84.
  • Each of the conducting wires 82 is configured as a series of corrugated conducting wires by alternately repeating the straight portions 83 and the turn portions 84.
  • the linear portions 83 are arranged at positions radially opposed to the magnet unit 42, and the in-phase linear portions 83 that are arranged at a predetermined interval at positions on the outer side in the axial direction of the magnet unit 42,
  • the turn portions 84 are connected to each other.
  • the straight line portion 83 corresponds to the “magnet facing portion”.
  • the stator winding 51 is formed in an annular shape by distributed winding.
  • the linear portions 83 are arranged in the circumferential direction at intervals corresponding to one pole pair of the magnet unit 42 for each phase, and in the coil ends 54 and 55, the linear portions 83 for each phase are arranged.
  • the straight line portions 83 forming a pair corresponding to one pole pair have current directions opposite to each other.
  • the one coil end 54 and the other coil end 55 are different in the combination of the pair of linear portions 83 connected by the turn portion 84, and the connection at the coil ends 54, 55 is in the circumferential direction.
  • the stator winding 51 is formed into a substantially cylindrical shape.
  • the stator winding 51 forms a winding for each phase using two pairs of conducting wires 82 for each phase, and one of the three windings (U Phase, V phase, W phase) and the other three-phase winding (X phase, Y phase, Z phase) are provided in two layers inside and outside in the radial direction.
  • the number of phases of the stator winding 51 is S (6 in the case of the embodiment) and the number per phase of the conducting wire 82 is m
  • the linear portions 83 are arranged in two layers that are adjacent in the radial direction in an overlapping manner, and in the coil ends 54 and 55, the linear portions that overlap in the radial direction are arranged.
  • the turn portions 84 extend in the circumferential direction from 83 in the directions opposite to each other in the circumferential direction. That is, in the conductor wires 82 that are adjacent to each other in the radial direction, the directions of the turn portions 84 are opposite to each other except for the end portion of the stator winding 51.
  • FIGS. 15A and 15B are diagrams showing the form of each conductor wire 82 in the n-th layer, and FIG. 15A shows the conductor wire 82 seen from the side of the stator winding 51.
  • FIG. 15B shows the shape of the conductor wire 82 as viewed from one side in the axial direction of the stator winding 51.
  • 15(a) and 15(b) the positions where the conductor wire group 81 is arranged are shown as D1, D2, D3,.
  • only three conducting wires 82 are shown, which are referred to as a first conducting wire 82_A, a second conducting wire 82_B, and a third conducting wire 82_C.
  • the straight line portions 83 are arranged at the position of the nth layer, that is, at the same position in the radial direction, and the straight line portions 83 are separated by 6 positions (3 ⁇ m pairs) in the circumferential direction.
  • the turn portions 84 are connected to each other.
  • the ends of the seven straight line portions 83 arranged adjacent to each other in the circumferential direction of the stator winding 51 are The two are connected to each other by one turn portion 84.
  • a pair of straight line portions 83 are arranged at D1 and D7, respectively, and the pair of straight line portions 83 are connected by an inverted V-shaped turn portion 84.
  • the other conductors 82_B and 82_C are arranged in the same n-th layer by shifting the positions in the circumferential direction one by one.
  • the turn parts 84 may interfere with each other. Therefore, in the present embodiment, an interference avoidance portion is formed in the turn portion 84 of each of the conductive wires 82_A to 82_C by offsetting a part thereof in the radial direction.
  • the turn portion 84 of each of the conductive wires 82_A to 82_C is one inclined portion 84a that is a portion that extends in the circumferential direction on the same circle (first circle), and from the inclined portion 84a to the same circle. Also shifts radially inward (upper side in FIG. 15B) and reaches another circle (second circle), from the top 84b, the inclined portion 84c extending in the circumferential direction on the second circle, and the first circle. And a return portion 84d returning to the second circle.
  • the top portion 84b, the inclined portion 84c, and the return portion 84d correspond to the interference avoiding portion.
  • the inclined portion 84c may be configured to shift radially outward with respect to the inclined portion 84a.
  • the turn portion 84 of each of the conductive wires 82_A to 82_C has the inclined portion 84a on one side and the inclined portion 84c on the other side on both sides of the top portion 84b, which is the central position in the circumferential direction, on both sides thereof.
  • the radial positions of the inclined portions 84a and 84c are different from each other.
  • the turn portion 84 of the first conductive wire 82_A extends along the circumferential direction starting from the D1 position of the n-th layer, and bends in the radial direction (for example, the radial inner side) at the top portion 84b that is the central position in the circumferential direction. By bending again in the circumferential direction, it extends along the circumferential direction again, and by bending again in the return portion 84d in the radial direction (for example, the radial outer side), it reaches the D7 position of the n-th layer which is the end point position. There is.
  • the inclined portions 84a on one side are arranged in the order of the first conducting wire 82_A ⁇ the second conducting wire 82_B ⁇ the third conducting wire 82_C from the top and the conducting wires 82_A ⁇ at the top portion 84b.
  • the upper and lower sides of 82_C are replaced with each other, and the other inclined portions 84c are arranged in the order of third conductor 82_C ⁇ second conductor 82_B ⁇ first conductor 82_A from the top. Therefore, the conductors 82_A to 82_C can be arranged in the circumferential direction without interfering with each other.
  • a turn portion 84 connected to a linear portion 83 on the radial inner side of the linear portions 83 of a plurality of layers, and a radial portion on the radial outer side. It is preferable that the turn portion 84 connected to the straight line portion 83 and the turn portion 84 which are connected to the straight line portion 83 are arranged farther in the radial direction than the respective straight line portions 83.
  • the conductive wires 82 overlapping in the radial direction are respectively bent in the return portion 84d of the turn portion 84 in the radial direction.
  • the radius of curvature of the bent portion may be different between the conductor wire 82 of the nth layer and the conductor wire 82 of the (n+1)th layer.
  • the radius of curvature R1 of the conductor wire 82 on the radially inner side (nth layer) is made smaller than the radius of curvature R2 of the conductor wire 82 on the radially outer side (n+1th layer).
  • the amount of shift in the radial direction may be different between the conductor wire 82 of the nth layer and the conductor wire 82 of the (n+1)th layer.
  • the shift amount S1 of the conductor wire 82 on the radially inner side (nth layer) is made larger than the shift amount S2 of the conductor wire 82 on the radially outer side (n+1th layer).
  • the permanent magnet used in the present embodiment is a sintered magnet obtained by sintering and molding a granular magnetic material, and the intrinsic coercive force Hcj on the JH curve is 400 [kA/m] or more.
  • the residual magnetic flux density Br is 1.0 [T] or more.
  • the saturation magnetic flux density Js is 1.2 [T] or more
  • the crystal grain size is 10 [ ⁇ m] or less
  • Js ⁇ is 1 when the orientation rate is ⁇ . .0 [T] or more.
  • the magnet unit 42 (magnet) is characterized in that 2.15 [T] ⁇ Js ⁇ 1.2 [T].
  • examples of magnets used in the magnet unit 42 include NdFe11TiN, Nd2Fe14B, Sm2Fe17N3, and FeNi magnets having L10 type crystals.
  • SmCo5, which is usually called Samacoba, FePt, Dy2Fe14B, CoPt, etc. cannot be used.
  • Dy2Fe14B and Nd2Fe14B generally use dysprosium, which is a heavy rare earth element, while slightly losing the high Js characteristics of neodymium, while maintaining the high coercive force of Dy. 2.15 [T] ⁇ Js ⁇ 1.2 [T] may be satisfied even in the case of a magnet having a magnet, and this case can also be adopted. In such a case, it is referred to as ([Nd1-xDyx]2Fe14B). Furthermore, it is possible to achieve with two or more kinds of magnets having different compositions, for example, a magnet composed of two or more kinds of materials such as FeNi plus Sm2Fe17N3.
  • Js 1.6[T] and Js It is also possible to achieve this by using a magnet with Js ⁇ 1 [T], for example, Dy2Fe14B in a small amount by mixing a small amount of Nd2Fe14B magnet with a large amount of magnet to increase the coercive force.
  • a rotating electric machine that is operated at a temperature outside the range of human activity, for example, 60° C. or higher that exceeds the temperature of the desert
  • a motor application for a vehicle in which the temperature inside the vehicle approaches 80° C. in summer it is desirable to contain components such as FeNi and Sm2Fe17N3 having a small temperature dependence coefficient.
  • the magnet unit 42 is characterized in that the particle size of the fine powder state before orientation is 10 ⁇ m or less and the particle size of a single magnetic domain or more by using the above-mentioned magnet mixture.
  • coercive force is increased by reducing the size of powder particles to the order of several hundred nm, so in recent years, powder that has been made as small as possible has been used.
  • the BH product of the magnet will drop due to oxidation or the like, so a single domain particle size or more is preferable.
  • coercive force increases due to miniaturization if the particle size is up to a single domain particle size.
  • the size of the particle diameter described here is the size of the particle diameter in the fine powder state in the orientation step, which is the manufacturing step of the magnet.
  • each of the first magnet 91 and the second magnet 92 of the magnet unit 42 is a sintered magnet formed by so-called sintering, which is obtained by baking and hardening magnetic powder at a high temperature.
  • the saturation magnetization Js of the magnet unit 42 is 1.2 T or more
  • the crystal grain size of the first magnet 91 and the second magnet 92 is 10 ⁇ m or less
  • Js ⁇ is It is performed so as to satisfy the condition of 1.0 T (tesla) or more.
  • each of the first magnet 91 and the second magnet 92 is sintered so as to satisfy the following conditions.
  • the orientation ratio is different from the definition of the magnetic force direction in the magnetizing step of the isotropic magnet.
  • the saturation magnetization Js of the magnet unit 42 of this embodiment is 1.2 T or more, and the orientation ratio ⁇ of the first magnet 91 and the second magnet 92 is high so that Jr ⁇ Js ⁇ 1.0 [T].
  • the orientation rate is set.
  • the first magnet 91 and the second magnet 92 are formed by sintering in this embodiment, the first magnet 91 and the second magnet 92 may be formed by another method as long as the above conditions are satisfied. ..
  • a method of forming an MQ3 magnet or the like can be adopted.
  • the magnetic circuit length inside the magnet is the same as the magnetic circuit length of a linearly oriented magnet that conventionally produces 1.0 [T] or more. In comparison, it can be made longer. That is, the magnetic circuit length per pole pair can be achieved with a small amount of magnets, and the reversible demagnetization range can be maintained even when exposed to severe high heat conditions, as compared with the conventional design using linearly oriented magnets. You can Further, the present inventor has found a configuration that can obtain characteristics close to those of a polar anisotropic magnet even when using a conventional magnet.
  • the easy magnetization axis refers to the crystal orientation that is easily magnetized in the magnet.
  • the direction of the easy axis of magnetization of the magnet is a direction in which the orientation ratio indicating the degree of alignment of the easy axis of magnetization is 50% or more, or the direction in which the orientation of the magnet is averaged.
  • the magnet unit 42 has an annular shape and is provided inside the magnet holder 41 (specifically, inside the cylindrical portion 43 in the radial direction).
  • the magnet unit 42 has a first magnet 91 and a second magnet 92 that are polar anisotropic magnets and have different polarities.
  • the first magnets 91 and the second magnets 92 are alternately arranged in the circumferential direction.
  • the first magnet 91 is a magnet that forms an N pole in a portion near the stator winding 51
  • the second magnet 92 is a magnet that forms an S pole in a portion near the stator winding 51.
  • the 1st magnet 91 and the 2nd magnet 92 are permanent magnets which consist of rare earth magnets, such as a neodymium magnet, for example.
  • each of the magnets 91 and 92 is a d-axis (direct-axis) which is a magnetic pole center and a magnetic pole boundary between the N pole and the S pole in a known dq coordinate system (in other words, magnetic flux density). Is 0 Tesla) and the magnetization direction extends in an arc shape between the q-axis (quadrature-axis).
  • the magnetizing direction on the d-axis side is the radial direction of the annular magnet unit 42
  • the magnetizing direction on the q-axis side is the circumferential direction of the annular magnet unit 42. The details will be described below. As shown in FIG.
  • each of the magnets 91 and 92 has a first portion 250 and two second portions 260 located on both sides of the first portion 250 in the circumferential direction of the magnet unit 42.
  • the first portion 250 is closer to the d-axis than the second portion 260
  • the second portion 260 is closer to the q-axis than the first portion 250.
  • the magnet unit 42 is configured such that the direction of the easy axis 300 of the first portion 250 is more parallel to the d-axis than the direction of the easy axis 310 of the second portion 260.
  • the magnet unit 42 is configured such that the angle ⁇ 11 formed by the easy magnetization axis 300 of the first portion 250 and the d axis is smaller than the angle ⁇ 12 formed by the easy magnetization axis 310 of the second portion 260 and the q axis. There is.
  • the angle ⁇ 11 is an angle formed by the d-axis and the easy magnetization axis 300 when the direction from the stator 50 (armature) to the magnet unit 42 on the d-axis is positive.
  • the angle ⁇ 12 is an angle formed by the q axis and the easy magnetization axis 310 when the direction from the stator 50 (armature) to the magnet unit 42 in the q axis is positive. Both the angle ⁇ 11 and the angle ⁇ 12 are 90° or less in this embodiment.
  • each of the easy magnetization axes 300 and 310 is defined as follows.
  • each part of the magnets 91 and 92 if one easy axis of magnetization is oriented in the direction A11 and the other easy axis of magnetization is oriented in the direction B11, the cosine of the angle ⁇ formed by the direction A11 and the direction B11 is obtained.
  • ) is set as the easy magnetization axis 300 or the easy magnetization axis 310.
  • the direction of the easy axis of magnetization differs between the d-axis side (portion near the d-axis) and the q-axis side (portion near the q-axis), and the magnetization on the d-axis side is different.
  • the direction of the easy axis is close to the direction parallel to the d-axis, and on the q-axis side, the direction of the easy magnetization axis is close to the direction orthogonal to the q-axis.
  • An arc-shaped magnet magnetic path is formed according to the direction of the easy axis of magnetization.
  • the easy axis of magnetization may be parallel to the d axis on the d-axis side, and the easy axis of magnetization may be orthogonal to the q axis on the q-axis side.
  • the stator-side outer surface on the stator 50 side (lower side in FIG. 9) of the peripheral surfaces of the magnets 91 and 92 and the end surface on the q-axis side in the circumferential direction generate magnetic flux. It is a magnetic flux acting surface that is an inflow/outflow surface, and a magnet magnetic path is formed so as to connect these magnetic flux acting surfaces (the outer surface on the stator side and the end surface on the q-axis side).
  • the magnet unit 42 since the magnetic flux flows in an arc shape between the adjacent N and S poles by the magnets 91 and 92, the magnet magnetic path is longer than that of a radial anisotropic magnet, for example. Therefore, as shown in FIG. 17, the magnetic flux density distribution is close to a sine wave. As a result, unlike the magnetic flux density distribution of the radial anisotropic magnet shown in FIG. 18 as a comparative example, the magnetic flux can be concentrated on the center side of the magnetic poles, and the torque of the rotary electric machine 10 can be increased. Further, it can be confirmed that the magnet unit 42 of the present embodiment has a difference in magnetic flux density distribution as compared with the conventional Halbach array magnets.
  • the horizontal axis represents the electrical angle and the vertical axis represents the magnetic flux density.
  • 90° on the horizontal axis indicates the d axis (that is, the center of the magnetic pole), and 0° and 180° on the horizontal axis indicate the q axis.
  • the magnetic flux of the magnet on the d-axis is strengthened and the change of the magnetic flux near the q-axis is suppressed.
  • the magnets 91 and 92 in which the change in the surface magnetic flux from the q axis to the d axis is gentle in each magnetic pole can be realized appropriately.
  • the sine wave matching rate of the magnetic flux density distribution may be set to a value of 40% or more, for example. By doing so, the amount of magnetic flux in the central portion of the waveform can be reliably improved as compared with the case of using a radial oriented magnet or a parallel oriented magnet having a sine wave matching rate of about 30%. Further, if the sine wave matching rate is 60% or more, the amount of magnetic flux in the central portion of the waveform can be reliably improved as compared with the magnetic flux concentration array such as the Halbach array.
  • the magnetic flux density changes sharply near the q axis.
  • the steeper the change in magnetic flux density the greater the eddy current generated in the stator winding 51.
  • the change in magnetic flux on the side of the stator winding 51 also becomes sharp.
  • the magnetic flux density distribution has a magnetic flux waveform close to a sine wave. Therefore, the change in the magnetic flux density near the q-axis is smaller than the change in the magnetic flux density of the radial anisotropic magnet. This can suppress the generation of eddy currents.
  • a magnetic flux is generated in the direction orthogonal to the magnetic flux acting surface 280 on the stator 50 side in the vicinity of the d-axis of each magnet 91, 92 (that is, the magnetic pole center), and the magnetic flux acts on the stator 50 side.
  • An arc shape is formed such that the farther from the surface 280, the further from the d axis. Further, the more the magnetic flux is orthogonal to the magnetic flux acting surface, the stronger the magnetic flux becomes.
  • the conductor wire groups 81 are thinned in the radial direction as described above, the radial center position of the conductor wire groups 81 approaches the magnetic flux acting surface of the magnet unit 42.
  • the stator 50 can receive a strong magnetic flux from the rotor 40.
  • stator 50 is provided with a cylindrical stator core 52 on the radially inner side of the stator winding 51, that is, on the opposite side of the rotor 40 with the stator winding 51 interposed therebetween. Therefore, the magnetic flux extending from the magnetic flux acting surface of each magnet 91, 92 is attracted to the stator core 52 and circulates while using the stator core 52 as a part of the magnetic path. In this case, the direction and path of the magnet magnetic flux can be optimized.
  • the inverter unit 60 has a unit base 61 and an electric component 62 as shown in FIG. 6, and each work process including a process of assembling the unit base 61 and the electric component 62 will be described.
  • the assembly including the stator 50 and the inverter unit 60 is the first unit
  • the assembly including the bearing unit 20, the housing 30, and the rotor 40 is the second unit.
  • This manufacturing process is A first step of mounting the electric component 62 on the inner side of the unit base 61 in the radial direction, A second step of manufacturing the first unit by mounting the unit base 61 inside the stator 50 in the radial direction; A third step of manufacturing the second unit by inserting the fixing portion 44 of the rotor 40 into the bearing unit 20 assembled in the housing 30, A fourth step of mounting the first unit radially inside the second unit, A fifth step of fastening and fixing the housing 30 and the unit base 61, have.
  • the order of performing these respective steps is: first step ⁇ second step ⁇ third step ⁇ fourth step ⁇ fifth step.
  • the bearing unit 20, the housing 30, the rotor 40, the stator 50, and the inverter unit 60 are assembled as a plurality of assemblies (subassemblies), and then the assemblies are assembled together. Ease of handling and completion of inspection for each unit can be realized, and a rational assembly line can be constructed. Therefore, it is possible to easily cope with the production of various products.
  • a good heat conductor having good heat conduction is attached to at least one of the inner side of the unit base 61 in the radial direction and the outer side of the electric component 62 by coating or adhesion, and in that state, The electric component 62 may be attached to the unit base 61.
  • the heat generated by the semiconductor module 66 can be effectively transmitted to the unit base 61.
  • the rotor 40 may be inserted while maintaining the housing 30 and the rotor 40 coaxial with each other.
  • the position of the outer peripheral surface of the rotor 40 (the outer peripheral surface of the magnet holder 41) or the inner peripheral surface of the rotor 40 (the inner peripheral surface of the magnet unit 42) is determined with reference to the inner peripheral surface of the housing 30.
  • the housing 30 and the rotor 40 are assembled while sliding either the housing 30 or the rotor 40 along the jig. As a result, it becomes possible to assemble heavy parts without applying an unbalanced load to the bearing unit 20, and the reliability of the bearing unit 20 is improved.
  • the fourth step it is recommended to assemble the first unit and the second unit while maintaining the same axis.
  • a jig that determines the position of the inner peripheral surface of the unit base 61 with reference to the inner peripheral surface of the fixed portion 44 of the rotor 40 is used, and along the jig, the first unit and the second unit Assemble each of these units while sliding one of them.
  • FIG. 19 is an electric circuit diagram of the control system of the rotary electric machine 10
  • FIG. 20 is a functional block diagram showing control processing by the control device 110.
  • FIG. 19 two sets of three-phase windings 51a and 51b are shown as the stator winding 51, and the three-phase winding 51a is composed of a U-phase winding, a V-phase winding and a W-phase winding.
  • the phase winding 51b includes an X phase winding, a Y phase winding, and a Z phase winding.
  • a first inverter 101 and a second inverter 102 corresponding to a power converter are provided for each of the three-phase windings 51a and 51b.
  • Each of the inverters 101 and 102 is configured by a full bridge circuit having the same number of upper and lower arms as the number of phases of the phase winding, and by turning on/off a switch (semiconductor switching element) provided in each arm, The energizing current is adjusted in each phase winding.
  • a DC power supply 103 and a smoothing capacitor 104 are connected in parallel to each inverter 101, 102.
  • the DC power supply 103 is composed of, for example, an assembled battery in which a plurality of unit cells are connected in series.
  • Each switch of the inverters 101 and 102 corresponds to the semiconductor module 66 shown in FIG. 1 and the like, and the capacitor 104 corresponds to the capacitor module 68 shown in FIG.
  • the control device 110 includes a microcomputer including a CPU and various memories, and controls energization by turning on/off each switch in the inverters 101 and 102 based on various detection information of the rotating electric machine 10 and requests for power running drive and power generation. carry out.
  • the control device 110 corresponds to the control device 77 shown in FIG.
  • the detection information of the rotary electric machine 10 includes, for example, a rotation angle (electrical angle information) of the rotor 40 detected by an angle detector such as a resolver, a power supply voltage (inverter input voltage) detected by a voltage sensor, and a current sensor.
  • the energizing current of each phase detected by is included.
  • the control device 110 generates and outputs an operation signal for operating each switch of the inverters 101 and 102.
  • the request for power generation is, for example, a request for regenerative driving when the rotary electric machine 10 is used as a power source for a vehicle.
  • the first inverter 101 includes a series connection body of an upper arm switch Sp and a lower arm switch Sn in each of three phases including U phase, V phase and W phase.
  • the high potential side terminal of the upper arm switch Sp of each phase is connected to the positive electrode terminal of the DC power supply 103, and the low potential side terminal of the lower arm switch Sn of each phase is connected to the negative electrode terminal (ground) of the DC power supply 103. ..
  • One ends of the U-phase winding, the V-phase winding, and the W-phase winding are connected to intermediate connection points between the upper arm switch Sp and the lower arm switch Sn of each phase.
  • the respective phase windings are star-connected (Y connection), and the other ends of the respective phase windings are connected to each other at a neutral point.
  • the second inverter 102 has a configuration similar to that of the first inverter 101, and includes a series connection body of an upper arm switch Sp and a lower arm switch Sn in each of three phases including an X phase, a Y phase, and a Z phase. ing.
  • the high potential side terminal of the upper arm switch Sp of each phase is connected to the positive electrode terminal of the DC power supply 103, and the low potential side terminal of the lower arm switch Sn of each phase is connected to the negative electrode terminal (ground) of the DC power supply 103. ..
  • One ends of the X-phase winding, the Y-phase winding, and the Z-phase winding are connected to intermediate connection points between the upper arm switch Sp and the lower arm switch Sn of each phase. These phase windings are star-connected (Y connection), and the other ends of the phase windings are connected to each other at a neutral point.
  • FIG. 20 shows a current feedback control process for controlling the U, V, W phase currents and a current feedback control process for controlling the X, Y, Z phase currents.
  • the control processing on the U, V, W phase side will be described.
  • the current command value setting unit 111 uses a torque-dq map based on the power running torque command value or the power generation torque command value for the rotary electric machine 10 and the electrical angular velocity ⁇ obtained by time differentiating the electrical angle ⁇ . , D-axis current command value and q-axis current command value are set.
  • the current command value setting unit 111 is commonly provided on the U, V, W phase side and the X, Y, Z phase side.
  • the power generation torque command value is, for example, a regenerative torque command value when the rotary electric machine 10 is used as a vehicle power source.
  • the dq conversion unit 112 uses a current detection value (three phase currents) obtained by a current sensor provided for each phase as an orthogonal 2 with the field direction (direction of an axis of a magnetic field,or field direction) as the d-axis. It is converted into a d-axis current and a q-axis current which are components of the dimensional rotational coordinate system.
  • the d-axis current feedback control unit 113 calculates a d-axis command voltage as an operation amount for feedback controlling the d-axis current to a d-axis current command value. Further, the q-axis current feedback control unit 114 calculates a q-axis command voltage as an operation amount for feedback controlling the q-axis current to the q-axis current command value. In each of the feedback control units 113 and 114, the command voltage is calculated using the PI feedback method based on the deviation of the d-axis current and the q-axis current from the current command value.
  • the three-phase conversion unit 115 converts the d-axis and q-axis command voltages into U-phase, V-phase, and W-phase command voltages. It should be noted that each of the units 111 to 115 described above is a feedback control unit that performs feedback control of the fundamental wave current based on the dq conversion theory, and command voltages of the U phase, V phase, and W phase are feedback control values.
  • the operation signal generation unit 116 uses the well-known triangular wave carrier comparison method to generate the operation signal of the first inverter 101 based on the three-phase command voltage. Specifically, the operation signal generation unit 116 performs the PWM control based on the magnitude comparison between the signal obtained by normalizing the command voltage of the three phases by the power supply voltage and the carrier signal such as the triangular wave signal, and thereby switches the upper and lower arms in each phase. An operation signal (duty signal) is generated.
  • the X-, Y-, and Z-phase sides have the same configuration, and the dq converter 122 determines the current detection value (three phase currents) by the current sensor provided for each phase in the field direction. It is converted into a d-axis current and a q-axis current, which are components of the orthogonal two-dimensional rotation coordinate system which is the d-axis.
  • the d-axis current feedback control unit 123 calculates the d-axis command voltage
  • the q-axis current feedback control unit 124 calculates the q-axis command voltage.
  • the three-phase conversion unit 125 converts the d-axis and q-axis command voltages into X-phase, Y-phase, and Z-phase command voltages.
  • the operation signal generation unit 126 generates the operation signal of the second inverter 102 based on the command voltages of the three phases. Specifically, the operation signal generation unit 126 switches the upper and lower arms in each phase by PWM control based on the magnitude comparison between the signal obtained by normalizing the command voltage of the three phases with the power supply voltage and the carrier signal such as the triangular wave signal. An operation signal (duty signal) is generated.
  • the driver 117 turns on/off the three-phase switches Sp and Sn in each of the inverters 101 and 102 based on the switch operation signals generated by the operation signal generation units 116 and 126.
  • This process is mainly used for the purpose of increasing the output of the rotating electric machine 10 and reducing the loss under operating conditions in which the output voltages of the inverters 101 and 102 increase, such as in the high rotation range and the high output range.
  • the control device 110 selects and executes one of the torque feedback control process and the current feedback control process based on the operating conditions of the rotary electric machine 10.
  • FIG. 21 shows the torque feedback control processing corresponding to the U, V and W phases and the torque feedback control processing corresponding to the X, Y and Z phases. 21, the same components as those in FIG. 20 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • the control processing on the U, V, W phase side will be described.
  • the voltage amplitude calculation unit 127 is a command value of the magnitude of the voltage vector based on the power running torque command value or the power generation torque command value for the rotary electric machine 10 and the electrical angular velocity ⁇ obtained by time differentiating the electrical angle ⁇ . Calculate the voltage amplitude command.
  • the torque estimation unit 128a calculates a torque estimation value corresponding to the U, V, and W phases based on the d-axis current and the q-axis current converted by the dq conversion unit 112.
  • the torque estimating unit 128a may calculate the voltage amplitude command based on the map information in which the d-axis current, the q-axis current, and the voltage amplitude command are associated.
  • the torque feedback control unit 129a calculates a voltage phase command, which is a command value of the phase of the voltage vector, as an operation amount for feedback controlling the estimated torque value to the power running torque command value or the power generation torque command value.
  • the voltage phase command is calculated using the PI feedback method based on the deviation of the estimated torque value with respect to the power running torque command value or the power generation torque command value.
  • the operation signal generation unit 130a generates an operation signal for the first inverter 101 based on the voltage amplitude command, the voltage phase command, and the electrical angle ⁇ . Specifically, the operation signal generation unit 130a calculates a three-phase command voltage based on the voltage amplitude command, the voltage phase command, and the electrical angle ⁇ , and standardizes the calculated three-phase command voltage with the power supply voltage. And a switch operation signal for the upper and lower arms in each phase is generated by PWM control based on the magnitude comparison with a carrier signal such as a triangular wave signal.
  • the operation signal generation unit 130a is based on the voltage amplitude command, the voltage phase command, the pulse pattern information that is the map information in which the electrical angle ⁇ and the switch operation signal are related, the voltage amplitude command, the voltage phase command, and the electrical angle ⁇ . Then, a switch operation signal may be generated.
  • the X-, Y-, and Z-phase sides have the same configuration, and the torque estimating unit 128b calculates the X-, Y-, and Z-axis currents based on the d-axis current and the q-axis current converted by the dq converting unit 122. An estimated torque value corresponding to the Z phase is calculated.
  • the torque feedback control unit 129b calculates a voltage phase command as an operation amount for feedback controlling the estimated torque value to the power running torque command value or the power generation torque command value.
  • the voltage phase command is calculated using the PI feedback method based on the deviation of the estimated torque value with respect to the power running torque command value or the power generation torque command value.
  • the operation signal generator 130b generates an operation signal for the second inverter 102 based on the voltage amplitude command, the voltage phase command, and the electrical angle ⁇ . Specifically, the operation signal generation unit 130b calculates a three-phase command voltage based on the voltage amplitude command, the voltage phase command, and the electrical angle ⁇ , and standardizes the calculated three-phase command voltage with the power supply voltage. And a switch operation signal for the upper and lower arms in each phase is generated by PWM control based on the magnitude comparison with a carrier signal such as a triangular wave signal. The driver 117 turns on/off the three-phase switches Sp and Sn in each of the inverters 101 and 102 based on the switch operation signals generated by the operation signal generation units 130a and 130b.
  • the operation signal generation unit 130b is based on the voltage amplitude command, the voltage phase command, the pulse pattern information that is map information in which the electrical angle ⁇ and the switch operation signal are related, the voltage amplitude command, the voltage phase command, and the electrical angle ⁇ . Then, a switch operation signal may be generated.
  • the electrolytic corrosion of the bearings 21 and 22 may occur due to the generation of the shaft current.
  • the magnetic flux is distorted due to a slight shift in switching timing (switching imbalance), and as a result, the bearings 21 and 22 supporting the rotating shaft 11 are caused.
  • electrolytic corrosion will occur.
  • the distortion of the magnetic flux is generated according to the inductance of the stator 50, and the electromotive voltage in the axial direction generated by the distortion of the magnetic flux causes dielectric breakdown in the bearings 21 and 22 and progresses electrolytic corrosion.
  • the following three countermeasures are taken as countermeasures against electrolytic corrosion.
  • the first countermeasure against electrolytic corrosion is the countermeasure against electrolytic corrosion by reducing the inductance as the core of the stator 50 is made coreless and by smoothing the magnetic flux of the magnet of the magnet unit 42.
  • the second countermeasure against electrolytic corrosion is a countermeasure against electrolytic corrosion by using a cantilever structure with the bearings 21 and 22 for the rotating shaft.
  • a third countermeasure against electrolytic corrosion is a countermeasure against electrolytic corrosion by molding the annular stator winding 51 together with the stator core 52 with a molding material. The details of each of these measures will be described below.
  • the space between the conductor wire groups 81 in the circumferential direction is made toothless, and the conductor wire group 81 is sealed with a nonmagnetic material instead of the teeth (iron core).
  • the member 57 is provided (see FIG. 10).
  • the inductance of the stator 50 can be reduced.
  • the d-axis inductance may be equal to or less than the q-axis inductance.
  • the magnets 91 and 92 are oriented so that the easy axis of magnetization is parallel to the d-axis on the d-axis side compared to the q-axis side (see FIG. 9).
  • the magnetic flux of the magnet on the d-axis is strengthened, and the change in the surface magnetic flux (increase/decrease of the magnetic flux) from the q-axis to the d-axis becomes gentle in each magnetic pole. Therefore, a rapid voltage change caused by the switching imbalance is suppressed, which in turn contributes to suppression of electrolytic corrosion.
  • the bearings 21 and 22 are arranged so as to be deviated to one side in the axial direction with respect to the axial center of the rotor 40 (see FIG. 2 ).
  • the influence of electrolytic corrosion can be reduced compared to a configuration in which a plurality of bearings are provided on both sides of the rotor in the axial direction with the rotor interposed therebetween.
  • the rotary electric machine 10 has the following configuration in relation to the configuration for arranging the bearings 21 and 22 on one side.
  • a contact avoidance portion that extends in the axial direction and avoids contact with the stator 50 is provided in the intermediate portion 45 that projects in the radial direction of the rotor 40 (see FIG. 2 ).
  • the closed circuit length can be increased and the circuit resistance can be increased.
  • the electrolytic corrosion of the bearings 21 and 22 can be suppressed.
  • the holding member 23 of the bearing unit 20 is fixed to the housing 30 on one side in the axial direction across the rotor 40, and the housing 30 and the unit base 61 (stator holder) are connected to each other on the other side. (See Figure 2). According to this configuration, it is possible to preferably realize a configuration in which the bearings 21 and 22 are arranged eccentrically on one side in the axial direction of the rotating shaft 11. Further, in this configuration, since the unit base 61 is connected to the rotating shaft 11 via the housing 30, the unit base 61 can be arranged at a position electrically separated from the rotating shaft 11. If an insulating member such as a resin is interposed between the unit base 61 and the housing 30, the unit base 61 and the rotary shaft 11 are electrically separated from each other. Thereby, the electrolytic corrosion of the bearings 21 and 22 can be appropriately suppressed.
  • the shaft voltage acting on the bearings 21 and 22 is reduced by the one-sided arrangement of the bearings 21 and 22. Further, the potential difference between the rotor 40 and the stator 50 is reduced. Therefore, the potential difference acting on the bearings 21 and 22 can be reduced without using conductive grease in the bearings 21 and 22. Since conductive grease generally contains fine particles such as carbon, it is considered that noise is generated. In this respect, in the present embodiment, the bearings 21 and 22 are configured to use non-conductive grease. Therefore, it is possible to suppress the inconvenience that noise is generated in the bearings 21 and 22. For example, when applied to an electric vehicle such as an electric vehicle, it is considered necessary to take noise countermeasures for the rotating electric machine 10, but the noise countermeasures can be suitably implemented.
  • the stator winding 51 and the stator core 52 are molded with a molding material to suppress the positional deviation of the stator winding 51 in the stator 50 (see FIG. 11). ).
  • the stator winding 51 and the stator core 52 are molded with a molding material to suppress the positional deviation of the stator winding 51 in the stator 50 (see FIG. 11).
  • the stator winding 51 since there is no inter-conductor member (teeth) between each conductor group 81 in the circumferential direction of the stator winding 51, there is a risk of misalignment of the stator winding 51.
  • the displacement of the conductor wire position of the stator winding 51 is suppressed. Therefore, it is possible to suppress the distortion of the magnetic flux due to the positional deviation of the stator winding 51 and the occurrence of electrolytic corrosion of the bearings 21 and 22 due to the distortion.
  • the unit base 61 as a housing member for fixing the stator core 52 is made of carbon fiber reinforced plastic (CFRP), discharge to the unit base 61 is suppressed as compared with the case of being made of, for example, aluminum, As a result, it is possible to take suitable measures against electrolytic corrosion.
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • the magnet unit 42 is configured using a magnet array called Halbach array. That is, the magnet unit 42 has a first magnet 131 having a magnetization direction (direction of the magnetization vector) as a radial direction and a second magnet 132 having a magnetization direction (direction of the magnetization vector) as a circumferential direction, The first magnets 131 are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction, and the second magnets 132 are arranged at positions between adjacent first magnets 131 in the circumferential direction.
  • the 1st magnet 131 and the 2nd magnet 132 are permanent magnets which consist of rare earth magnets, such as a neodymium magnet, for example.
  • the first magnets 131 are circumferentially spaced from each other such that the poles on the side facing the stator 50 (inward in the radial direction) are alternately N poles and S poles.
  • the second magnets 132 are arranged next to the first magnets 131 so that the polarities alternate in the circumferential direction.
  • the cylindrical portion 43 provided so as to surround each of the magnets 131 and 132 is preferably a soft magnetic material core made of a soft magnetic material and functions as a back core.
  • the magnet unit 42 of the second embodiment also has the same relationship of the easy axis of magnetization with the d-axis and the q-axis in the dq coordinate system as in the first embodiment.
  • a magnetic body 133 made of a soft magnetic material is arranged on the radially outer side of the first magnet 131, that is, on the side of the cylindrical portion 43 of the magnet holder 41.
  • the magnetic body 133 may be made of an electromagnetic steel plate, soft iron, or a dust core material.
  • the circumferential length of the magnetic body 133 is the same as the circumferential length of the first magnet 131 (in particular, the circumferential length of the outer peripheral portion of the first magnet 131).
  • the radial thickness of the first magnet 131 and the magnetic body 133 in the integrated state is the same as the radial thickness of the second magnet 132.
  • the first magnet 131 is thinner than the second magnet 132 in the radial direction by the amount of the magnetic body 133.
  • the magnets 131 and 132 and the magnetic body 133 are fixed to each other with an adhesive, for example.
  • the outer side in the radial direction of the first magnet 131 is the side opposite to the stator 50, and the magnetic body 133 is on the opposite side (counter side) to the stator 50 on both sides of the first magnet 131 in the radial direction. It is provided on the stator side).
  • a key 134 is formed on the outer peripheral portion of the magnetic body 133 as a convex portion that protrudes outward in the radial direction, that is, toward the cylindrical portion 43 side of the magnet holder 41. Further, a key groove 135 is formed on the inner peripheral surface of the cylindrical portion 43 as a recess for accommodating the key 134 of the magnetic body 133.
  • the protruding shape of the key 134 and the groove shape of the key groove 135 are the same, and the same number of key grooves 135 as the keys 134 are formed corresponding to the keys 134 formed on each magnetic body 133.
  • the key 134 and the key groove 135 may be provided on either the cylindrical portion 43 of the magnet holder 41 or the magnetic body 133, and conversely to the above, on the outer peripheral portion of the magnetic body 133. It is possible to provide the key groove 135 and the key 134 on the inner peripheral portion of the cylindrical portion 43 of the magnet holder 41.
  • the magnetic flux density in the first magnet 131 can be increased by alternately arranging the first magnets 131 and the second magnets 132. Therefore, in the magnet unit 42, the magnetic flux can be concentrated on one side, and the magnetic flux can be strengthened on the side closer to the stator 50.
  • the magnetic body 133 on the outer side in the radial direction of the first magnet 131, that is, on the side opposite to the stator, it is possible to suppress partial magnetic saturation on the outer side in the radial direction of the first magnet 131, which in turn causes the magnetic saturation. It is possible to suppress demagnetization of the first magnet 131 that occurs as a result. As a result, it is possible to increase the magnetic force of the magnet unit 42 as a result.
  • the magnet unit 42 of the present embodiment has, so to speak, a configuration in which a portion of the first magnet 131 where demagnetization is likely to occur is replaced with the magnetic body 133.
  • 24A and 24B are diagrams specifically showing the flow of magnetic flux in the magnet unit 42, and FIG. 24A shows a conventional configuration in which the magnetic body 133 is not provided in the magnet unit 42. 24B shows a case where the configuration of the present embodiment in which the magnet unit 42 has the magnetic body 133 is used. 24(a) and 24(b), the cylindrical portion 43 of the magnet holder 41 and the magnet unit 42 are shown in a linearly developed manner, with the lower side of the figure being the stator side and the upper side being the anti-stator. It is on the side.
  • the magnetic flux acting surface of the first magnet 131 and the side surface of the second magnet 132 are in contact with the inner peripheral surface of the cylindrical portion 43, respectively. Further, the magnetic flux acting surface of the second magnet 132 is in contact with the side surface of the first magnet 131.
  • a synthetic magnetic flux with the attractive magnetic flux is generated. Therefore, in the cylindrical portion 43, there is a concern that magnetic saturation partially occurs near the contact surface between the first magnet 131 and the second magnet 132.
  • the magnetic body 133 is provided between the magnetic flux acting surface of the first magnet 131 and the inner peripheral surface of the cylindrical portion 43 on the side opposite to the stator 50 of the first magnet 131. Since it is provided, the magnetic body 133 allows passage of magnetic flux. Therefore, magnetic saturation in the cylindrical portion 43 can be suppressed, and the proof stress against demagnetization is improved.
  • the magnet magnetic path that runs inside the magnet becomes longer. Therefore, the magnet permeance can be increased, the magnetic force can be increased, and the torque can be increased. Furthermore, since the magnetic flux concentrates at the center of the d-axis, the sine wave matching rate can be increased. In particular, if the current waveform is a sine wave or a trapezoidal wave by PWM control, or if a 120-degree energized switching IC is used, the torque can be enhanced more effectively.
  • the radial thickness of the stator core 52 is preferably 1/2 or more than 1/2 of the radial thickness of the magnet unit 42.
  • the radial thickness of the stator core 52 may be 1/2 or more of the radial thickness of the first magnet 131 provided at the magnetic pole center of the magnet unit 42.
  • the radial thickness of the stator core 52 is preferably smaller than the radial thickness of the magnet unit 42.
  • the magnetic flux of the magnet is about 1 [T]
  • the saturation magnetic flux density of the stator core 52 is 2 [T]. Therefore, the radial thickness of the stator core 52 is equal to the radial thickness of the magnet unit 42.
  • the magnetic flux leakage to the inner peripheral side of the stator core 52 can be prevented by setting the ratio to 1/2 or more.
  • the magnetic path is a pseudo arc, so that the magnetic flux can be increased in proportion to the thickness of the magnet that handles the magnetic flux in the circumferential direction.
  • the magnetic flux flowing in the stator core 52 does not exceed the magnetic flux in the circumferential direction. That is, when using an iron-based metal having a saturation magnetic flux density of 2 [T] with respect to the magnetic flux of 1 [T] of the magnet, if the thickness of the stator core 52 is set to be at least half the magnet thickness, magnetic saturation does not occur, which is preferable It is possible to provide a small and lightweight rotating electric machine.
  • the demagnetizing field from the stator 50 acts on the magnet magnetic flux, the magnet magnetic flux is generally 0.9 [T] or less. Therefore, if the stator core has half the thickness of the magnet, its magnetic permeability can be suitably kept high.
  • the outer peripheral surface of the stator core 52 is formed into a curved surface having no irregularities, and the plurality of conductor wire groups 81 are arranged side by side on the outer peripheral surface at predetermined intervals, but this may be changed.
  • the stator core 52 includes an annular yoke 141 provided on the opposite side of the stator winding 51 in the radial direction from the rotor 40 (lower side in the figure). From the yoke 141, there is a protrusion 142 that extends so as to protrude between the linear portions 83 that are adjacent in the circumferential direction.
  • the protrusions 142 are provided radially outward of the yoke 141, that is, on the rotor 40 side at predetermined intervals.
  • Each conductor wire group 81 of the stator winding 51 is engaged with the protrusion 142 in the circumferential direction, and is arranged side by side in the circumferential direction while using the protrusion 142 as a positioning portion of the conductor wire group 81.
  • the protrusion 142 corresponds to the “inter-conductor member”.
  • the protrusion 142 extends from the inner side surface 320 of the linear portion 83 adjacent to the yoke 141 to the protrusion 142.
  • the distance W to the apex is smaller than 1/2 (H1 in the drawing) of the radial thickness dimension of the linear portion 83 that is adjacent to the yoke 141 in the radial direction, among the linear portions 83 in the plurality of layers inside and outside the radial direction. It is composed.
  • the dimension (thickness) T1 (twice the thickness of the conductor wire 82) of the conductor wire group 81 (conductive member) in the radial direction of the stator winding 51 (stator core 52), in other words, the stator core of the conductor wire group 81. It is sufficient that the nonmagnetic member (sealing member 57) occupies a range of 3/4 of the shortest distance between the surface 320 in contact with 52 and the surface 330 of the conductor wire group 81 facing the rotor 40.
  • the protrusions 142 do not function as teeth between the conductor wire groups 81 (that is, the straight portions 83) adjacent to each other in the circumferential direction, and the magnetic path is not formed by the teeth. ..
  • the protrusions 142 may not be provided all between the conductor groups 81 arranged in the circumferential direction, but may be provided between at least one conductor group 81 adjacent in the circumferential direction.
  • the protrusions 142 may be provided at equal intervals in the circumferential direction for each predetermined number of the conductor wire groups 81.
  • the shape of the protrusion 142 may be an arbitrary shape such as a rectangular shape or an arc shape.
  • the linear portion 83 may be provided as a single layer on the outer peripheral surface of the stator core 52. Therefore, in a broad sense, the radial thickness of the protrusion 142 from the yoke 141 may be smaller than 1/2 of the radial thickness of the straight portion 83.
  • the protrusion 142 is within the range of the virtual circle. It is preferable to have a shape that projects from the yoke 141, in other words, a shape that does not project radially outward (that is, the rotor 40 side) from the virtual circle.
  • the thickness of the protrusion 142 in the radial direction is limited, and the protrusion 142 does not function as a tooth between the linear portions 83 adjacent to each other in the circumferential direction. It is possible to bring the adjacent straight line portions 83 closer to each other as compared with the case where is provided. As a result, the cross-sectional area of the conductor 82a can be increased, and heat generation due to energization of the stator winding 51 can be reduced. With such a configuration, it is possible to eliminate magnetic saturation due to the absence of teeth, and it is possible to increase the energization current to the stator winding 51.
  • the turn portion 84 has the interference avoiding portion that is shifted in the radial direction and avoids interference with other turn portions 84, the different turn portions 84 are separated from each other in the radial direction. Can be placed. As a result, the heat dissipation of the turn portion 84 can be improved. As described above, the heat dissipation performance of the stator 50 can be optimized.
  • the radial thickness of the protrusion 142 is as shown in FIG. It is not bound to H1 of. Specifically, if the yoke 141 and the magnet unit 42 are separated by 2 mm or more, the radial thickness of the protrusion 142 may be H1 or more in FIG.
  • the linear portion 83 when the radial thickness of the linear portion 83 exceeds 2 mm and the conductor wire group 81 is composed of the two conductor wires 82 inside and outside the radial direction, the linear portion 83 not adjacent to the yoke 141, That is, the protrusion 142 may be provided in a range from the yoke 141 to a half position of the conductor wire 82 of the second layer.
  • the radial thickness of the protrusion 142 is up to “H1 ⁇ 3/2”, the effect can be obtained to a considerable extent by increasing the conductor cross-sectional area in the conductor wire group 81.
  • stator core 52 may have the configuration shown in FIG. Although the sealing member 57 is omitted in FIG. 26, the sealing member 57 may be provided. In FIG. 26, for convenience, the magnet unit 42 and the stator core 52 are linearly expanded and shown.
  • the stator 50 has the protrusions 142 as inter-conductor members between the conductors 82 (that is, the straight portions 83) adjacent to each other in the circumferential direction.
  • the stator winding 51 When the stator winding 51 is energized, the stator 50 magnetically functions with one of the magnetic poles (N pole or S pole) of the magnet unit 42, and forms a portion 350 extending in the circumferential direction of the stator 50.
  • the length of the portion 350 in the circumferential direction of the stator 50 is Wn
  • the total width of the protrusions 142 existing in this length range Wn that is, the total dimension of the stator 50 in the circumferential direction).
  • the saturation magnetic flux density of the protrusion 142 is Bs
  • the circumferential width dimension of one pole of the magnet unit 42 is Wm
  • the residual magnetic flux density of the magnet unit 42 is Br
  • the protrusion 142 is Wt ⁇ Bs ⁇ Wm ⁇ Br (1) It is made of a magnetic material.
  • the range Wn is set so as to include a plurality of conductor wire groups 81 adjacent to each other in the circumferential direction and a plurality of conductor wire groups 81 whose excitation timings overlap. At that time, it is preferable to set the center of the gap 56 of the conductor wire group 81 as a reference (boundary) when setting the range Wn. For example, in the case of the configuration illustrated in FIG. 26, the fourth to the fourth conductor wire group 81 in the circumferential direction from the shortest distance from the magnetic pole center of the N pole corresponds to the plurality of conductor wire groups 81. Then, the range Wn is set so as to include the four conducting wire groups 81. At that time, the ends (starting point and ending point) of the range Wn are the centers of the gaps 56.
  • the three-phase winding of the stator winding 51 is a distributed winding, and in the stator winding 51, one pole of the magnet unit 42 has the number of protrusions 142, that is, The number of gaps 56 between the lead wire groups 81 is “the number of phases ⁇ Q”.
  • Q is the number of one-phase conductors 82 in contact with the stator core 52.
  • the total width Wt is defined in this way, and then the protrusion 142 of the stator core 52 is made of a magnetic material that satisfies the relationship (1).
  • the distributed winding referred to here is one pole pair period (N pole and S pole) of the magnetic pole, and there is one pole pair of the stator winding 51.
  • the one pole pair of the stator winding 51 mentioned here is composed of two straight portions 83 and a turn portion 84 in which currents flow in mutually opposite directions and are electrically connected by the turn portion 84.
  • Short Pitch Winding is considered to be the equivalent of distributed winding of Full Pitch Winding.
  • the width of one pole pair of magnetic poles is different from the width of one pole pair of the stator winding 51.
  • one conductor pair 81 has three magnetic pole pairs
  • two conductor pairs 81 has three conductor pairs 81
  • four conductor pairs have nine conductor groups 81 with five pole pairs.
  • the stator windings 51 are concentrated windings
  • the stator windings 51 for two phases are excited.
  • the protrusions 142 for the two phases are excited. Therefore, the width Wt in the circumferential direction of the protrusion 142 excited by the energization of the stator winding 51 in the range of one pole of the magnet unit 42 is “A ⁇ 2”. Then, the width dimension Wt is defined in this way, and the protrusion 142 is formed as a magnetic material that satisfies the relationship of (1).
  • the total width of the protrusions 142 in the circumferential direction of the stator 50 in the region surrounded by the same-phase conductor wire group 81 is A.
  • Wm in the concentrated winding corresponds to “entire circumference of the surface of the magnet unit 42 facing the air gap” ⁇ “number of phases” ⁇ “dispersion number of the conductor wire group 81”.
  • the protrusion 142 in the stator core 52 may be any magnetic material that satisfies the relationship of Wt ⁇ 1/2 ⁇ Wm.
  • the conductive wire 82 when the conductive wire 82 includes the outer layer coating 182, the conductive wire 82 may be arranged in the circumferential direction of the stator core 52 so that the outer coating films 182 of the conductive wires 82 come into contact with each other.
  • Wt can be regarded as 0 or the thickness of the outer coating film 182 of both conducting wires 82 in contact with each other.
  • the 25 and 26 are configured to have inter-conductor members (projections 142) that are disproportionately small with respect to the magnet magnetic flux on the rotor 40 side.
  • the rotor 40 is a flat surface magnet type rotor having a low inductance and a flat surface, and does not have saliency in terms of magnetic resistance. With such a configuration, it is possible to reduce the inductance of the stator 50, suppress the occurrence of magnetic flux distortion due to the deviation of the switching timing of the stator winding 51, and thus suppress the electrolytic corrosion of the bearings 21 and 22. ..
  • a tooth portion 143 is provided as an inter-conductor member on the outer peripheral surface side (upper surface side in the drawing) of the stator core 52.
  • the tooth portions 143 are provided at predetermined intervals in the circumferential direction so as to project from the yoke 141, and have the same thickness dimension as the conductor wire group 81 in the radial direction.
  • the side surface of the toothed portion 143 is in contact with each conductor wire 82 of the conductor wire group 81. However, there may be a gap between the tooth-shaped portion 143 and each conductive wire 82.
  • the tooth-shaped portion 143 has a limited width in the circumferential direction, and has pole teeth (stator teeth) that are disproportionately thin with respect to the amount of magnets. With such a configuration, the tooth portion 143 is reliably saturated by the magnetic flux of the magnet at 1.8 T or more, and the permeance is reduced, so that the inductance can be reduced.
  • the magnetic flux on the magnet unit side is, for example, “Sm ⁇ Br”.
  • the surface area of each tooth portion 143 on the rotor side is St and the number of conductor wires 82 per phase is m
  • energization of the stator winding 51 excites the tooth portions 143 for two phases in one pole. If so, the magnetic flux on the stator side is, for example, “St ⁇ m ⁇ 2 ⁇ Bs”. in this case, St ⁇ m ⁇ 2 ⁇ Bs ⁇ Sm ⁇ Br (2)
  • the inductance is reduced by limiting the size of the toothed portion 143 so that the relationship is established.
  • the circumferential width dimension of one pole of the magnet unit 42 is Wm
  • the toothwise portion 143 circumferential width dimension is Wst.
  • the above equation (2) can be replaced by the equation (3).
  • the inter-conductor member (tooth-shaped portion 143) is disproportionately small with respect to the magnet magnetic flux on the rotor 40 side.
  • the sealing member 57 that covers the stator winding 51 is in a range including all the conductor wire groups 81 on the outer side in the radial direction of the stator core 52, that is, the radial thickness dimension is the diameter of each conductor wire group 81.
  • the structure is provided in the range in which the thickness is larger than the thickness in the direction, this may be changed.
  • the sealing member 57 may be provided so that a part of the conductor wire 82 protrudes.
  • the sealing member 57 is provided such that a part of the conductor wire 82, which is the radially outermost portion of the conductor wire group 81, is exposed to the radially outer side, that is, the stator 50 side.
  • the radial thickness of the sealing member 57 is preferably the same as or smaller than the radial thickness of each conductor wire group 81.
  • each conductor wire group 81 may not be sealed by the sealing member 57. That is, the sealing member 57 that covers the stator winding 51 is not used.
  • the inter-conductor members are not provided between the conductor groups 81 arranged in the circumferential direction, so that there is a gap.
  • the inter-conductor member of the stator 50 is made of a non-magnetic material
  • a material other than resin can be used as the non-magnetic material.
  • a metallic non-magnetic material such as SUS304 which is austenitic stainless steel may be used.
  • the stator 50 may not have the stator core 52.
  • the stator 50 is composed of the stator winding 51 shown in FIG.
  • the stator winding 51 may be sealed with a sealing material.
  • the stator 50 may include an annular winding holder made of a non-magnetic material such as synthetic resin, instead of the stator core 52 made of a soft magnetic material.
  • the magnet unit 42 of the rotor 40 is configured to use a plurality of magnets 91 and 92 arranged in the circumferential direction.
  • the magnet unit 42 is an annular permanent magnet.
  • a configuration using a magnet may be used.
  • an annular magnet 95 is fixed inside the cylindrical portion 43 of the magnet holder 41 in the radial direction.
  • the annular magnet 95 is provided with a plurality of magnetic poles whose polarities alternate in the circumferential direction, and the magnets are integrally formed on both the d-axis and the q-axis.
  • the annular magnet 95 is formed with an arc-shaped magnet magnetic path in which the orientation of the magnetic poles in the d-axis is the radial direction and the orientation of the q-axis between the magnetic poles is the circumferential direction.
  • the easy magnetization axis is parallel to or close to the d axis in the portion near the d axis, and the easy magnetization axis is orthogonal to the q axis or in the q axis in the portion near the q axis. It suffices that the orientation is such that an arc-shaped magnet magnetic path that is oriented almost orthogonally is formed.
  • Modification 8 In this modification, a part of the control method of the control device 110 is changed. In this modification, differences from the configuration described in the first embodiment will be mainly described.
  • the operation signal generation unit 116 includes a carrier generation unit 116a and U, V, W phase comparators 116bU, 116bV, 116bW.
  • the carrier generation unit 116a generates and outputs a triangular wave signal as the carrier signal SigC.
  • the carrier signal SigC generated by the carrier generation unit 116a and the U, V, W phase command voltages calculated by the three-phase conversion unit 115 are input to the U, V, W phase comparators 116bU, 116bV, 116bW. It
  • the U-, V-, and W-phase command voltages have, for example, sinusoidal waveforms, and their phases are shifted by 120° in terms of electrical angle.
  • the U, V, W phase comparators 116bU, 116bV, 116bW perform U (PWM: pulse width modulation) control based on the magnitude comparison of the U, V, W phase command voltages and the carrier signal SigC, and thereby the U in the first inverter 101.
  • V, W phase upper and lower arm switches Sp, Sn operation signals are generated.
  • the operation signal generation unit 116 performs PWM control based on the magnitude comparison between the signal obtained by normalizing the U, V, and W phase command voltages with the power supply voltage and the carrier signal to perform each of the U, V, and W phases.
  • An operation signal for the switches Sp and Sn is generated.
  • the driver 117 turns on/off each of the U-, V-, and W-phase switches Sp and Sn in the first inverter 101 based on the operation signal generated by the operation signal generation unit 116.
  • the control device 110 performs a process of changing the carrier frequency fc of the carrier signal SigC, that is, the switching frequency of each of the switches Sp and Sn.
  • the carrier frequency fc is set high in the low torque region or high rotation region of the rotary electric machine 10 and set low in the high torque region of the rotary electric machine 10. This setting is performed in order to suppress deterioration in controllability of the current flowing through each phase winding.
  • the inductance of the stator 50 can be reduced.
  • the electric time constant of the rotary electric machine 10 decreases.
  • the ripple of the current flowing through each phase winding increases, the controllability of the current flowing through the winding decreases, and the current control may diverge.
  • the influence of the deterioration of the controllability can be more remarkable when the current flowing in the winding (for example, the effective value of the current) is included in the low current region than in the high current region.
  • the control device 110 changes the carrier frequency fc in this modification.
  • the process of changing the carrier frequency fc will be described with reference to FIG. This process is repeatedly executed by the control device 110, for example, in a predetermined control cycle as the process of the operation signal generation unit 116.
  • step S10 it is determined whether or not the current flowing through the winding 51a of each phase is included in the low current region.
  • This process is a process for determining that the current torque of the rotary electric machine 10 is in the low torque region.
  • the following first and second methods can be given as examples of the method of determining whether or not they are included in the low current region.
  • the estimated torque value of the rotary electric machine 10 is calculated.
  • the torque threshold may be set to, for example, 1/2 of the starting torque (also referred to as the restraint torque) of the rotary electric machine 10.
  • the speed threshold may be set to, for example, the rotation speed when the maximum torque of the rotary electric machine 10 becomes the torque threshold.
  • step S10 If a negative decision is made in step S10, it is decided that the current is in the high current region, and the process proceeds to step S11.
  • step S11 the carrier frequency fc is set to the first frequency fL.
  • step S10 If the affirmative determination is made in step S10, the process proceeds to step S12, and the carrier frequency fc is set to the second frequency fH higher than the first frequency fL.
  • the carrier frequency fc is set higher when the current flowing through each phase winding is included in the low current region than when it is included in the high current region. Therefore, in the low current region, the switching frequencies of the switches Sp and Sn can be increased, and the increase of current ripple can be suppressed. As a result, a decrease in current controllability can be suppressed.
  • the carrier frequency fc when the current flowing through each phase winding is included in the high current region, the carrier frequency fc is set lower than when it is included in the low current region.
  • the amplitude of the current flowing through the winding is larger than that in the low current region, so that the increase in the current ripple due to the reduced inductance has less effect on the current controllability. Therefore, in the high current region, the carrier frequency fc can be set lower than in the low current region, and the switching loss of each inverter 101, 102 can be reduced.
  • the carrier frequency fc is set to the first frequency fL and the affirmative determination is made in step S10 of FIG. 32, the carrier frequency fc is gradually changed from the first frequency fL to the second frequency fH. Good.
  • the carrier frequency fc when the carrier frequency fc is set to the second frequency fH and the negative determination is made in step S10, the carrier frequency fc may be gradually changed from the second frequency fH to the first frequency fL. ..
  • the switch operation signal may be generated by space vector modulation (SVM) control. Even in this case, the change of the switching frequency described above can be applied.
  • SVM space vector modulation
  • FIG. 33A is a diagram showing the electrical connection between the first and second conductors 88a and 88b, which are two pairs of conductors.
  • the first and second conducting wires 88a, 88b may be connected in series.
  • FIG. 34 shows a configuration in which four pairs of first to fourth conductors 88a to 88d, which are conductors, are stacked.
  • the first to fourth conductive wires 88a to 88d are arranged in the radial direction in the order of the first, second, third and fourth conductive wires 88a, 88b, 88c, 88d from the side closer to the stator core 52. ..
  • the third and fourth conductors 88c and 88d are connected in parallel, the first conductor 88a is connected to one end of the parallel connection body, and the second conductor is connected to the other end. 88b may be connected.
  • the parallel connection can reduce the current density of the conductors connected in parallel, and suppress the heat generation during energization. Therefore, in the configuration in which the cylindrical stator winding is assembled to the housing (unit base 61) in which the cooling water passage 74 is formed, the first and second conductive wires 88a and 88b that are not connected in parallel contact the unit base 61.
  • the third and fourth conducting wires 88c and 88d which are arranged on the side of the stator core 52 and connected in parallel, are arranged on the side opposite to the stator core. This makes it possible to equalize the cooling performance of the conductors 88a to 88d in the multilayer conductor structure.
  • the radial thickness of the conductor wire group 81 including the first to fourth conductor wires 88a to 88d may be smaller than the circumferential width dimension of one phase in one magnetic pole.
  • the rotary electric machine 10 may have an inner rotor structure (inner rotation structure).
  • the stator 50 may be provided on the radially outer side and the rotor 40 may be provided on the radially inner side.
  • the inverter unit 60 may be provided on one side or both sides of both axial ends of the stator 50 and the rotor 40.
  • 35 is a cross-sectional view of the rotor 40 and the stator 50
  • FIG. 36 is an enlarged view of a part of the rotor 40 and the stator 50 shown in FIG.
  • FIGS. 35 and 36 which are based on the inner rotor structure, are that the rotor 40 and the stator 50 are reversed inward and outward in the radial direction, compared to the configurations of FIGS. 8 and 9 based on the outer rotor structure. It has the same configuration except.
  • the stator 50 has a stator winding 51 having a flat conductor structure and a stator core 52 having no teeth.
  • the stator winding 51 is assembled inside the stator core 52 in the radial direction.
  • the stator core 52 has one of the following configurations, as in the case of the outer rotor structure.
  • an inter-conductor member is provided between each conductor portion in the circumferential direction, and as the inter-conductor member, the circumferential width dimension of the inter-conductor member in one magnetic pole is Wt, and the inter-conductor member is saturated.
  • the magnetic flux density is Bs
  • the circumferential width of the magnet unit in one magnetic pole is Wm
  • the residual magnetic flux density of the magnet unit is Br
  • a magnetic material having a relationship of Wt ⁇ Bs ⁇ Wm ⁇ Br is used.
  • an inter-conductor member is provided between the conductor portions in the circumferential direction, and a non-magnetic material is used as the inter-conductor member.
  • the inter-conductor member is not provided between the conductor portions in the circumferential direction.
  • the magnets 91 and 92 of the magnet unit 42 are oriented so that the direction of the easy axis of magnetization is parallel to the d-axis on the side of the d-axis, which is the center of the magnetic pole, as compared to the side of the q-axis, which is the magnetic pole boundary. It is configured using. Details of the magnetization directions and the like of the magnets 91 and 92 are as described above. It is also possible to use an annular magnet 95 (see FIG. 30) in the magnet unit 42.
  • FIG. 37 is a vertical cross-sectional view of the rotary electric machine 10 in the case of the inner rotor type, which corresponds to the above-described FIG. 2. Differences from the configuration of FIG. 2 will be briefly described.
  • an annular stator 50 is fixed inside the housing 30, and a rotor 40 is rotatably provided inside the stator 50 with a predetermined air gap interposed therebetween.
  • the bearings 21 and 22 are arranged so as to be biased to one side in the axial direction with respect to the axial center of the rotor 40, whereby the rotor 40 is supported in a cantilever manner.
  • the inverter unit 60 is provided inside the magnet holder 41 of the rotor 40.
  • FIG. 38 shows another configuration of the rotary electric machine 10 having an inner rotor structure.
  • the rotating shaft 11 is rotatably supported by the bearings 21 and 22 in the housing 30, and the rotor 40 is fixed to the rotating shaft 11.
  • the bearings 21 and 22 are arranged so as to be deviated to one side in the axial direction with respect to the axial center of the rotor 40.
  • the rotor 40 has a magnet holder 41 and a magnet unit 42.
  • the rotating electric machine 10 shown in FIG. 38 is different from the rotating electric machine 10 shown in FIG. 37 in that the rotor unit 40 is not provided with the inverter unit 60 inside in the radial direction.
  • the magnet holder 41 is connected to the rotating shaft 11 at a position on the inner side in the radial direction of the magnet unit 42.
  • the stator 50 has a stator winding 51 and a stator core 52, and is attached to the housing 30.
  • FIG. 39 is an exploded perspective view of the rotary electric machine 200
  • FIG. 40 is a side sectional view of the rotary electric machine 200. Note that, here, the vertical direction is shown based on the states of FIGS. 39 and 40.
  • the rotary electric machine 200 includes a stator 203 having an annular stator core 201 and a multi-phase stator winding 202, and is rotatably arranged inside the stator core 201. And a rotor 204.
  • the stator 203 corresponds to an armature
  • the rotor 204 corresponds to a field element.
  • the stator core 201 is configured by laminating a large number of silicon steel plates, and the stator winding 202 is attached to the stator core 201.
  • the rotor 204 has a rotor core and a plurality of permanent magnets as a magnet unit.
  • the rotor core is provided with a plurality of magnet insertion holes at equal intervals in the circumferential direction.
  • a permanent magnet magnetized so that the magnetization direction is alternately changed for each adjacent magnetic pole is mounted.
  • the permanent magnet of the magnet unit may have the Halbach array as described in FIG. 23 or a similar structure.
  • the permanent magnet of the magnet unit is a pole whose orientation direction (magnetization direction) extends in an arc shape between the d axis that is the magnetic pole center and the q axis that is the magnetic pole boundary as described in FIG. 9 and FIG. It is preferable to have an anisotropic characteristic.
  • the stator 203 may have any one of the following configurations.
  • an inter-conductor member is provided between the conductor portions in the circumferential direction, and as the inter-conductor member, the circumferential width dimension of the inter-conductor member in one magnetic pole is Wt, and the inter-conductor member is saturated.
  • the magnetic flux density is Bs
  • the circumferential width of the magnet unit in one magnetic pole is Wm
  • the residual magnetic flux density of the magnet unit is Br
  • a magnetic material having a relationship of Wt ⁇ Bs ⁇ Wm ⁇ Br is used.
  • an inter-conductor member is provided between the conductor portions in the circumferential direction, and a non-magnetic material is used as the inter-conductor member.
  • the inter-conductor members are not provided between the conductor portions in the circumferential direction.
  • the magnet unit is oriented so that the direction of the easy axis of magnetization is parallel to the d-axis on the side of the d-axis that is the center of the magnetic pole, compared to the side of the q-axis that is the magnetic pole boundary. It is composed of a plurality of magnets.
  • An annular inverter case 211 is provided on one end side of the rotating electric machine 200 in the axial direction.
  • the inverter case 211 is arranged such that the lower surface of the case is in contact with the upper surface of the stator core 201.
  • a plurality of power modules 212 that form an inverter circuit, a smoothing capacitor 213 that suppresses pulsation (ripple) of voltage/current generated by a switching operation of a semiconductor switching element, and a control board 214 having a control unit.
  • a current sensor 215 for detecting a phase current and a resolver stator 216 which is a rotation speed sensor of the rotor 204 are provided.
  • the power module 212 has an IGBT or a diode which is a semiconductor switching element.
  • a power connector 217 connected to a DC circuit of a battery mounted on the vehicle, and a signal connector 218 used for passing various signals between the rotating electric machine 200 side and the vehicle side control device. Is provided.
  • the inverter case 211 is covered with a top cover 219. DC power from the vehicle-mounted battery is input through the power connector 217, converted into AC by the switching of the power module 212, and sent to the stator winding 202 of each phase.
  • a bearing unit 221 that rotatably holds the rotating shaft of the rotor 204 and an annular rear case 222 that accommodates the bearing unit 221 are provided on opposite sides of the inverter case 211 on both axial sides of the stator core 201. It is provided.
  • the bearing unit 221 has, for example, a pair of bearings, and is arranged so as to be biased to either one side in the axial direction with respect to the axial center of the rotor 204.
  • a configuration may be adopted in which a plurality of bearings in the bearing unit 221 are dispersedly provided on both sides in the axial direction of the stator core 201, and the rotary shaft is supported on both sides by these bearings.
  • the rotary case 200 is attached to the vehicle side by fastening the rear case 222 to a mounting portion such as a gear case or a transmission of the vehicle by bolting.
  • a cooling flow path 211a for flowing a refrigerant is formed inside the inverter case 211.
  • the cooling flow path 211a is formed by closing a space, which is annularly recessed from the lower surface of the inverter case 211, with the upper surface of the stator core 201.
  • the cooling flow path 211a is formed so as to surround the coil end of the stator winding 202.
  • the module case 212a of the power module 212 is inserted in the cooling flow path 211a.
  • a cooling passage 222a is also formed in the rear case 222 so as to surround the coil end of the stator winding 202.
  • the cooling channel 222 a is formed by closing a space, which is annularly recessed from the upper surface of the rear case 222, with the lower surface of the stator core 201.
  • FIG. 41 shows the configuration of a rotary armature-type rotary electric machine 230.
  • bearings 232 are fixed to the housings 231a and 231b, respectively, and the rotary shaft 233 is rotatably supported by the bearings 232.
  • the bearing 232 is, for example, an oil-impregnated bearing made of porous metal containing oil.
  • a rotor 234 as an armature is fixed to the rotary shaft 233.
  • the rotor 234 has a rotor core 235 and a multi-phase rotor winding 236 fixed to the outer peripheral portion of the rotor core 235.
  • the rotor core 235 has a slotless structure and the rotor winding 236 has a flat conductor wire structure. That is, the rotor winding 236 has a flat structure in which the region for each phase is longer in the circumferential direction than in the radial direction.
  • a stator 237 as a field element is provided outside the rotor 234 in the radial direction.
  • the stator 237 has a stator core 238 fixed to the housing 231a and a magnet unit 239 fixed to the inner peripheral side of the stator core 238.
  • the magnet unit 239 is configured to include a plurality of magnetic poles whose polarities alternate in the circumferential direction.
  • the magnet unit 239 has a magnetic pole boundary q on the d-axis side, which is the magnetic pole center.
  • the orientation is made such that the direction of the easy axis of magnetization is parallel to the d-axis as compared to the side of the axis.
  • the magnet unit 239 has an oriented sintered neodymium magnet, and its intrinsic coercive force is 400 [kA/m] or more and the residual magnetic flux density is 1.0 [T] or more.
  • the rotary electric machine 230 of this example is a two-pole, three-coil brushed coreless motor, the rotor winding 236 is divided into three, and the magnet unit 239 has two poles.
  • the number of poles and the number of coils of the brushed motor are various such as 2:3, 4:10, and 4:21 depending on the application.
  • a commutator 241 is fixed to the rotating shaft 233, and a plurality of brushes 242 are arranged radially outside thereof.
  • the commutator 241 is electrically connected to the rotor winding 236 via a conductor wire 243 embedded in the rotating shaft 233.
  • a direct current flows in and out of the rotor winding 236 through the commutator 241, the brush 242, and the conductor wire 243.
  • the commutator 241 is appropriately divided in the circumferential direction according to the number of phases of the rotor winding 236.
  • the brush 242 may be directly connected to a DC power source such as a storage battery via electric wiring, or may be connected to a DC power source via a terminal block or the like.
  • the rotating shaft 233 is provided with a resin washer 244 as a sealing material between the bearing 232 and the commutator 241.
  • the resin washer 244 suppresses the oil exuding from the bearing 232, which is an oil-impregnated bearing, from flowing out to the commutator 241 side.
  • each conductive wire 82 may have a plurality of insulating coatings inside and outside.
  • a plurality of conducting wires (element wires) with an insulating coating may be bundled into one and covered with an outer layer coating to form the conducting wire 82.
  • the insulating coating of the strands constitutes the inner insulating coating
  • the outer coating constitutes the outer insulating coating.
  • the insulating ability of the outer insulating coating of the plurality of insulating coatings of the conductor wire 82 is higher than that of the inner insulating coating.
  • the thickness of the outer insulating coating is made thicker than the thickness of the inner insulating coating.
  • the thickness of the outer insulating coating is 100 ⁇ m, and the thickness of the inner insulating coating is 40 ⁇ m.
  • a material having a lower dielectric constant than the inner insulating film may be used as the outer insulating film. At least one of these may be applied.
  • the strands of wire may be formed as an aggregate of a plurality of conductive materials.
  • the rotating electric machine 10 can be appropriately driven even in a high place where the atmospheric pressure is low.
  • the conducting wire 82 includes a plurality (four in the drawing) of the element wires 181, an outer layer coating 182 (outer insulating coating) made of, for example, resin surrounding the plurality of element wires 181, and each element in the outer layer coating 182. And an intermediate layer 183 (intermediate insulating coating) filled around the line 181.
  • the strand 181 has a conductive portion 181a made of a copper material and a conductor coating 181b (an inner insulating coating) made of an insulating material.
  • the outer layer coating 182 provides insulation between the phases.
  • the strand 181 may be configured as an aggregate of a plurality of conductive materials.
  • the intermediate layer 183 has a higher linear expansion coefficient than the conductor coating 181b of the strand 181 and a lower linear expansion coefficient than the outer coating 182. That is, in the conductive wire 82, the coefficient of linear expansion increases toward the outside. Generally, the outer layer coating 182 has a higher linear expansion coefficient than the conductor coating 181b. However, by providing the intermediate layer 183 having a linear expansion coefficient between them, the intermediate layer 183 functions as a cushioning material. Simultaneous cracking on the outer layer side and the inner layer side can be prevented.
  • the conductive portion 181a and the conductor coating 181b are adhered to each other on the element wire 181, the conductor coating 181b and the intermediate layer 183 are adhered to each other, and the intermediate layer 183 and the outer layer coating 182 are adhered to each other.
  • the outer side of the conductor wire 82 has a weaker adhesive strength. That is, the adhesive strength between the conductive portion 181a and the conductor coating 181b is weaker than the adhesive strength between the conductor coating 181b and the intermediate layer 183 and the adhesive strength between the intermediate layer 183 and the outer coating 182.
  • the adhesive strengths of the conductor coating 181b and the intermediate layer 183 are weaker or equivalent. It should be noted that the magnitude of the adhesive strength between the coatings can be grasped, for example, by the tensile strength required for peeling the two coating layers apart.
  • the heat generation and the temperature change of the rotating electric machine mainly occur as a copper loss generated from the conductive portion 181a of the wire 181 and an iron loss generated from the inside of the iron core. Is transmitted from the outside of the conductive portion 181a or the conductive wire 82, and the intermediate layer 183 does not have a heat source. In this case, since the intermediate layer 183 has an adhesive force capable of serving as a cushion for both, the simultaneous cracking can be prevented. Therefore, it can be suitably used even in the field of high withstand voltage or large temperature change such as vehicle application.
  • the wire 181 may be, for example, an enamel wire, and in such a case, has a resin coating layer (conductor coating 181b) such as PA, PI, PAI. Further, it is desirable that the outer layer coating 182 outside the wire 181 is made of the same PA, PI, PAI or the like and has a large thickness. Thereby, the destruction of the coating film due to the difference in linear expansion coefficient is suppressed.
  • the outer layer coating 182 has a dielectric constant such as PPS, PEEK, fluorine, polycarbonate, silicon, epoxy, polyethylene naphthalate, LCP, which is different from those corresponding to thickening the above-mentioned materials such as PA, PI, PAI.
  • PI or PAI it is also desirable to use one smaller than PI or PAI in order to increase the conductor density of the rotating machine. If these resins are used, even if they are thinner than the PI and PAI coatings equivalent to the conductor coating 181b, or have the same thickness as the conductor coating 181b, the insulating ability can be increased, whereby the occupancy rate of the conductive portion is increased. It becomes possible to raise. Generally, the resin has better insulation than the insulating coating of enamel wire. Naturally, there are also examples in which the dielectric constant is deteriorated depending on the molding state and the mixture. Among them, PPS and PEEK have a coefficient of linear expansion that is generally larger than that of the enamel coating, but are smaller than those of other resins, and thus are suitable as the outer layer coating of the second layer.
  • the adhesive strength between the two kinds of coatings (intermediate insulating coating and outer insulating coating) on the outside of the strand 181 and the enamel coating of the strand 181 depends on the adhesive strength between the copper wire and the enamel coating on the strand 181. It is desirable to be weaker than Sa. This suppresses the phenomenon that the enamel coating and the two types of coatings are destroyed at once.
  • thermal stress or impact stress is basically applied to the outer layer coating 182 first.
  • the insulating layer of the wire 181 and the two types of coatings are made of different resins, it is possible to reduce the thermal stress and the impact stress by providing a portion where the coatings are not adhered. That is, the insulating structure is formed by providing a void with an element wire (enamel wire) and disposing fluorine, polycarbonate, silicon, epoxy, polyethylene naphthalate, and LCP.
  • outermost layer fixing which is generally the final step around the stator winding, which is responsible for mechanical strength, fixing, etc. for the conductor wire 82 having the above-described structure, formability of epoxy, PPS, PEEK, LCP, etc. It is preferable to use a resin that has good properties and has properties such as a dielectric constant and a linear expansion coefficient similar to those of an enamel coating.
  • the distance DM in the radial direction between the surface of the magnet unit 42 on the armature side in the radial direction and the shaft center of the rotor may be 50 mm or more.
  • the distance DM may be 50 mm or more.
  • the rotary electric machines are a brush motor, a basket-type induction motor, a permanent magnet synchronous motor, and a reluctance motor.
  • the magnetic field generated by the stator winding on the primary side is received by the iron core of the secondary side rotor, and the induction current is intensively applied to the basket type conductor to form a reaction magnetic field.
  • This is the principle of generating torque. Therefore, from the viewpoint of the small size and high efficiency of the device, it is not always a good idea to eliminate the iron cores on both the stator side and the rotor side.
  • the reluctance motor is a motor that utilizes the reluctance change of the iron core, and it is not desirable to eliminate the iron core in principle.
  • the IPM that is, embedded magnet type rotor
  • the IPM has become the mainstream in recent years, and especially in large machines, it is often the IPM unless there are special circumstances.
  • the IPM has the characteristics of having both magnet torque and reluctance torque, and is operated while the ratio of those torques is adjusted in a timely manner by inverter control. Therefore, the IPM is a motor that is small and has excellent controllability.
  • the torque on the rotor surface that generates the magnet torque and the reluctance torque is determined by the distance DM in the radial direction between the surface of the magnet unit on the armature side in the radial direction and the axial center of the rotor, that is, FIG. 43 shows the radius of the stator core of a general inner rotor along the horizontal axis.
  • the magnet torque has its potential determined by the magnetic field strength generated by the permanent magnet as shown in the following equation (eq1), while the reluctance torque has an inductance, especially q as shown in the following equation (eq2).
  • the magnitude of the axial inductance determines its potential.
  • Magnet torque k ⁇ ⁇ ⁇ Iq ⁇ (eq1)
  • Reluctance torque k ⁇ (Lq-Ld) ⁇ Iq ⁇ Id (eq2)
  • the magnetic field strength generated by the permanent magnet that is, the amount of magnetic flux ⁇
  • the magnetic field strength generated by the permanent magnet is proportional to the total area of the permanent magnet on the surface facing the stator. If it is a cylindrical rotor, it has the surface area of a cylinder. Strictly speaking, since there are N poles and S poles, they are proportional to the area occupied by half the cylindrical surface.
  • the surface area of a cylinder is proportional to the radius of the cylinder and the length of the cylinder. That is, if the cylinder length is constant, it is proportional to the radius of the cylinder.
  • the inductance Lq of the winding has a low sensitivity though it depends on the shape of the iron core, and is rather proportional to the square of the number of windings of the stator winding, so that the dependence on the number of windings is high.
  • ⁇ is the magnetic permeability of the magnetic circuit
  • N is the number of turns
  • S is the cross-sectional area of the magnetic circuit
  • ⁇ is the effective length of the magnetic circuit
  • the inductance L ⁇ N ⁇ 2 ⁇ S/ ⁇ . Since the number of turns of the winding depends on the size of the winding space, in the case of a cylindrical motor, it depends on the winding space of the stator, that is, the slot area. As shown in FIG. 44, the slot area is proportional to the product a ⁇ b of the length dimension a in the circumferential direction and the length dimension b in the radial direction because the shape of the slot is substantially quadrangular.
  • the length of the slot in the circumferential direction increases as the diameter of the cylinder increases, so it is proportional to the diameter of the cylinder.
  • the radial length of the slot is in proportion to the diameter of the cylinder. That is, the slot area is proportional to the square of the diameter of the cylinder.
  • the reluctance torque is proportional to the square of the stator current, so the performance of the rotating electrical machine is determined by how large the current can flow, and its performance depends on the slot area of the stator. Dependent. From the above, if the length of the cylinder is constant, the reluctance torque is proportional to the square of the diameter of the cylinder. Based on this, FIG. 43 is a diagram in which the relationship between the magnet torque and the reluctance torque and DM is plotted.
  • the magnet torque increases linearly with DM and the reluctance torque increases quadratically with DM. It can be seen that when the DM is relatively small, the magnet torque is dominant, and the reluctance torque is dominant as the stator core radius increases.
  • the magnetic flux is shared by three to six teeth per magnetic pole, but the magnetic flux tends to be concentrated on the teeth forward in the circumferential direction.
  • the magnetic flux does not flow evenly in the three to six teeth.
  • the magnetic flux concentrates on a part (for example, one or two) of the teeth, and the teeth that are magnetically saturated also move in the circumferential direction as the rotor rotates. This also causes the slot ripple.
  • the distance DM in the radial direction between the surface of the magnet unit on the armature side in the radial direction and the axial center of the rotor is set to 50 mm or more. May be.
  • the linear portion 83 of the conductor wire 82 may be provided as a single layer in the radial direction. Further, when the linear portion 83 is arranged in a plurality of layers inside and outside the radial direction, the number of layers may be arbitrary, and may be three layers, four layers, five layers, six layers or the like.
  • the rotary shaft 11 is provided so as to project to both the one end side and the other end side of the rotary electric machine 10 in the axial direction, but this is modified so that it only projects to one end side. Good.
  • the rotary shaft 11 may be provided so as to extend outward in the axial direction with the end portion being a portion that is cantilevered by the bearing unit 20.
  • the internal space of the inverter unit 60 since the rotating shaft 11 does not project inside the inverter unit 60, the internal space of the inverter unit 60, more specifically, the internal space of the tubular portion 71, can be used more widely.
  • the bearings 21 and 22 are configured to use non-conductive grease, but the configuration may be changed and the bearings 21 and 22 may be configured to use conductive grease.
  • the bearings 21 and 22 may be configured to use conductive grease containing metal particles, carbon particles, and the like.
  • bearings may be provided at two positions on the axially one end side and the other end side of the rotor 40. In this case, in terms of the configuration of FIG. 1, it is preferable that bearings are provided at two positions on one end side and the other end side with the inverter unit 60 interposed therebetween.
  • the intermediate portion 45 of the magnet holder 41 in the rotor 40 has the inner shoulder portion 49a and the emotional outer shoulder portion 49b, but these shoulder portions 49a and 49b are eliminated and flattened. It is also possible to adopt a configuration having a different surface.
  • the conductor 82a in the conductor wire 82 of the stator winding 51 is configured as an assembly of a plurality of element wires 86, but this is changed and a rectangular conductor wire having a rectangular cross section is used as the conductor wire 82. It may be configured. Alternatively, a round conductor having a circular cross section or an elliptical cross section may be used as the conductor 82.
  • the inverter unit 60 is provided inside the stator 50 in the radial direction, but instead of this, the inverter unit 60 may not be provided inside the stator 50 in the radial direction. .. In this case, it is possible to leave a space inside the inner region of the stator 50 in the radial direction. Moreover, it is possible to arrange components different from the inverter unit 60 in the internal region.
  • the rotary electric machine 10 having the above configuration may not have the housing 30.
  • the rotor 40, the stator 50, and the like may be held by a part of the wheel or other vehicle parts.
  • FIG. 45 is a perspective view showing a wheel 400 of the in-wheel motor structure and its peripheral structure
  • FIG. 46 is a vertical cross-sectional view of the wheel 400 and its peripheral structure
  • FIG. 47 is an exploded perspective view of the wheel 400. is there.
  • Each of these drawings is a perspective view of the wheel 400 as viewed from the inside of the vehicle.
  • the in-wheel motor structure of the present embodiment can be applied in various forms.
  • two wheels on the front side of the vehicle and two wheels on the rear side of the vehicle can be used. It is possible to apply the in-wheel motor structure of this embodiment to two wheels or four wheels before and after the vehicle. However, application to a vehicle in which at least one of the front and rear of the vehicle has one wheel is also possible.
  • the in-wheel motor is an example of application as a vehicle drive unit.
  • a wheel 400 is, for example, a tire 401 which is a well-known pneumatic tire, a wheel 402 fixed to an inner peripheral side of the tire 401, and an inner peripheral side of the wheel 402. And a rotating electric machine 500.
  • Rotating electric machine 500 has a fixed portion that is a portion that includes a stator (stator) and a rotating portion that is a portion that includes a rotor (rotor).
  • the fixed portion is fixed to the vehicle body side, and the rotating portion is It is fixed to the wheel 402, and the tire 401 and the wheel 402 are rotated by the rotation of the rotating portion.
  • the detailed configuration of the rotating electric machine 500 including the fixed portion and the rotating portion will be described later.
  • a suspension device that holds the wheel 400 with respect to a vehicle body (not shown), a steering device that makes the direction of the wheel 400 variable, and a brake device that brakes the wheel 400 are attached to the wheel 400 as peripheral devices. has been.
  • the suspension device is an independent suspension type suspension, and any type such as trailing arm type, strut type, wishbone type, multi-link type can be applied.
  • the lower arm 411 is provided so as to extend toward the center of the vehicle body, and the suspension arm 412 and the spring 413 are provided so as to extend in the vertical direction.
  • the suspension arm 412 may be configured as a shock absorber, for example. However, its detailed illustration is omitted.
  • Each of the lower arm 411 and the suspension arm 412 is connected to the vehicle body side and is also connected to a disc-shaped base plate 405 fixed to a fixed portion of the rotating electric machine 500. As shown in FIG. 46, on the rotary electric machine 500 side (base plate 405 side), a lower arm 411 and a suspension arm 412 are coaxially supported by support shafts 414 and 415.
  • a rack and pinion type structure for example, a rack and pinion type structure, a ball and nut type structure, a hydraulic power steering system, or an electric power steering system can be applied.
  • a rack device 421 and a tie rod 422 are provided as a steering device, and the rack device 421 is connected to the base plate 405 on the rotary electric machine 500 side via the tie rod 422.
  • the tie rod 422 moves in the vehicle left-right direction.
  • the wheel 400 rotates about the support shafts 414 and 415 of the lower arm 411 and the suspension arm 412, and the wheel direction is changed.
  • a disc rotor 431 fixed to the rotating shaft 501 of the rotating electric machine 500 and a brake caliper 432 fixed to the base plate 405 on the rotating electric machine 500 side are provided as the braking device.
  • a brake pad is operated by hydraulic pressure or the like, and when the brake pad is pressed against the disc rotor 431, a braking force due to friction is generated and the rotation of the wheel 400 is stopped.
  • the wheel 400 is provided with a housing duct 440 for housing the electric wiring H1 extending from the rotating electric machine 500 and the cooling pipe H2.
  • the housing duct 440 extends along the end surface of the rotating electric machine 500 from the end of the rotating electric machine 500 on the fixed portion side, is provided so as to avoid the suspension arm 412, and is fixed to the suspension arm 412 in this state.
  • the connection position of the accommodation duct 440 in the suspension arm 412 has a fixed positional relationship with the base plate 405. Therefore, the stress caused by the vibration of the vehicle or the like can be suppressed in the electric wiring H1 and the cooling pipe H2.
  • the electric wiring H1 is connected to an in-vehicle power supply unit or an in-vehicle ECU (not shown), and the cooling pipe H2 is connected to a radiator (not shown).
  • the rotary electric machine 500 has excellent operation efficiency and output as compared with the motor of the vehicle drive unit having a speed reducer as in the conventional technique. That is, if the rotary electric machine 500 is used for a purpose in which a practical price can be realized by cost reduction as compared with the related art, it may be used as a motor for purposes other than the vehicle drive unit. Even in such a case, as in the case of being applied to the in-wheel motor, excellent performance is exhibited.
  • the operating efficiency refers to an index used during a test in a driving mode that derives the fuel efficiency of the vehicle.
  • FIGS. 48 to 51 An outline of the rotating electric machine 500 is shown in FIGS. 48 to 51.
  • 48 is a side view of the rotary electric machine 500 seen from the protruding side (inside the vehicle) of the rotary shaft 501
  • FIG. 49 is a vertical sectional view of the rotary electric machine 500 (a sectional view taken along the line 49-49 in FIG. 48).
  • 50 is a transverse cross-sectional view (cross-sectional view taken along line 50-50 of FIG. 49) of rotating electric machine 500
  • FIG. 51 is an exploded cross-sectional view in which constituent elements of rotating electric machine 500 are disassembled.
  • the rotation shaft 501 has a direction extending outward of the vehicle body in FIG.
  • the center of the rotation shaft 501 in other words, two directions that extend in a circle from an arbitrary point other than the center of rotation of the rotating portion on the center line drawn to form a cross section 49 passing through the center of rotation of the rotating portion are both circumferential directions.
  • the circumferential direction may be either a clockwise direction starting from an arbitrary point on the cross section 49 or a counterclockwise direction.
  • the right side is the vehicle outside and the left side is the vehicle inside in FIG. 49.
  • the rotor 510 which will be described later, is arranged more outward than the rotor cover 670 in the vehicle body.
  • the rotary electric machine 500 is an outer rotor type surface magnet type rotary electric machine.
  • the rotary electric machine 500 is roughly provided with a rotor 510, a stator 520, an inverter unit 530, a bearing 560, and a rotor cover 670. All of these members are coaxially arranged with respect to a rotary shaft 501 provided integrally with the rotor 510, and are assembled in a predetermined order in the axial direction to form the rotary electric machine 500.
  • the rotor 510 and the stator 520 each have a cylindrical shape, and are arranged to face each other with an air gap interposed therebetween.
  • the rotor 510 rotates integrally with the rotating shaft 501
  • the rotor 510 rotates on the radially outer side of the stator 520.
  • the rotor 510 corresponds to a “field element”
  • the stator 520 corresponds to an “armature”.
  • the rotor 510 has a substantially cylindrical rotor carrier 511 and an annular magnet unit 512 fixed to the rotor carrier 511.
  • the rotating shaft 501 is fixed to the rotor carrier 511.
  • the rotor carrier 511 has a cylindrical portion 513.
  • a magnet unit 512 is fixed to the inner peripheral surface of the cylindrical portion 513. That is, the magnet unit 512 is provided so as to be surrounded by the cylindrical portion 513 of the rotor carrier 511 from the outside in the radial direction.
  • the cylindrical portion 513 has a first end and a second end that face each other in the axial direction. The first end is located outside the vehicle body, and the second end is located in the direction in which the base plate 405 exists.
  • an end plate 514 is continuously provided at the first end of the cylindrical portion 513. That is, the cylindrical portion 513 and the end plate 514 have an integrated structure.
  • the second end of the cylindrical portion 513 is open.
  • the rotor carrier 511 is formed of, for example, a cold rolled steel plate (SPCC or SPHC having a plate thickness thicker than SPCC) having sufficient mechanical strength, forging steel, carbon fiber reinforced plastic (CFRP), or the like.
  • the axial length of the rotary shaft 501 is longer than the axial dimension of the rotor carrier 511.
  • the rotary shaft 501 projects toward the open end side (inward direction of the vehicle) of the rotor carrier 511, and the above-described brake device or the like is attached to the end portion on the projecting side.
  • a through hole 514a is formed in the center of the end plate 514 of the rotor carrier 511.
  • the rotary shaft 501 is fixed to the rotor carrier 511 while being inserted into the through hole 514 a of the end plate 514.
  • the rotary shaft 501 has a flange 502 extending in a direction intersecting (orthogonal to) the axial direction at a portion where the rotor carrier 511 is fixed, and the flange and a surface of the end plate 514 outside the vehicle are surface-bonded.
  • the rotary shaft 501 is fixed to the rotor carrier 511.
  • the wheel 402 is fixed by using a fastener such as a bolt that is erected from the flange 502 of the rotating shaft 501 in the vehicle outer direction.
  • the magnet unit 512 is composed of a plurality of permanent magnets arranged so that the polarities thereof alternate along the circumferential direction of the rotor 510. Thereby, the magnet unit 512 has a plurality of magnetic poles in the circumferential direction.
  • the permanent magnet is fixed to the rotor carrier 511 by adhesion, for example.
  • the magnet unit 512 has the configuration described as the magnet unit 42 in FIGS. 8 and 9 of the first embodiment, and is a permanent magnet having an intrinsic coercive force of 400 [kA/m] or more and a residual magnetic flux.
  • a sintered neodymium magnet having a density Br of 1.0 [T] or more is used.
  • the magnet unit 512 has a first magnet 91 and a second magnet 92 that are polar anisotropic magnets and have different polarities. As described with reference to FIGS. 8 and 9, in each of the magnets 91 and 92, the direction of the easy axis of magnetization differs between the d-axis side (portion near the d-axis) and the q-axis side (portion near the q-axis).
  • the direction of the easy axis of magnetization is close to the direction parallel to the d-axis
  • the direction of the easy axis of magnetization is close to the direction orthogonal to the q-axis.
  • An arc-shaped magnet magnetic path is formed with an orientation corresponding to the direction of the easy axis of magnetization.
  • the easy axis of magnetization may be parallel to the d axis on the d-axis side
  • the easy axis of magnetization may be orthogonal to the q axis on the q-axis side.
  • the magnet unit 512 is oriented on the d-axis side, which is the center of the magnetic pole, so that the direction of the easy axis of magnetization is parallel to the d-axis, compared to the q-axis side, which is the magnetic pole boundary. ..
  • each of the magnets 91 and 92 the magnetic flux on the d-axis is strengthened and the change in the magnetic flux near the q-axis is suppressed.
  • the magnets 91 and 92 in which the surface magnetic flux changes gently from the q axis to the d axis in each magnetic pole.
  • the magnet unit 512 the configuration of the magnet unit 42 shown in FIGS. 22 and 23 or the configuration of the magnet unit 42 shown in FIG. 30 can be used.
  • the magnet unit 512 has a rotor core (back yoke) configured by axially stacking a plurality of electromagnetic steel plates on the side of the cylindrical portion 513 of the rotor carrier 511, that is, on the outer peripheral surface side. Good. That is, it is possible to provide the rotor core on the radially inner side of the cylindrical portion 513 of the rotor carrier 511 and to provide the permanent magnets (magnets 91, 92) on the radially inner side of the rotor core.
  • a rotor core back yoke
  • the cylindrical portion 513 of the rotor carrier 511 is formed with recesses 513a extending in the axial direction at predetermined circumferential intervals.
  • the concave portion 513a is formed by, for example, press working, and as shown in FIG. 52, a convex portion 513b is formed on the inner peripheral surface side of the cylindrical portion 513 at a position on the back side of the concave portion 513a.
  • a concave portion 512a is formed on the outer peripheral surface side of the magnet unit 512 so as to match the convex portion 513b of the cylindrical portion 513.
  • the magnet unit 512 By inserting the convex portion 513b of the cylindrical portion 513 into the concave portion 512a, the magnet unit 512 is formed. The positional displacement in the circumferential direction is suppressed. That is, the convex portion 513b on the rotor carrier 511 side functions as a rotation stopping portion of the magnet unit 512.
  • the method of forming the convex portion 513b may be any method other than press working.
  • the direction of the magnet magnetic path in the magnet unit 512 is indicated by an arrow.
  • the magnet magnetic path extends in an arc shape so as to straddle the q-axis, which is the magnetic pole boundary, and the d-axis, which is the center of the magnetic pole, is oriented parallel or nearly parallel to the d-axis.
  • the magnet unit 512 has recesses 512b formed on the inner peripheral surface thereof at positions corresponding to the q-axis. In this case, in the magnet unit 512, the length of the magnet magnetic path is different between the side closer to the stator 520 (lower side in the figure) and the far side (upper side in the figure), and the side closer to the stator 520 is magnetized.
  • the path length is short, and the recess 512b is formed at the position where the magnet magnetic path length is the shortest. That is, in the magnet unit 512, considering that it is difficult to generate a sufficient magnet magnetic flux in a place where the magnet magnetic path length is short, the magnet is deleted in a place where the magnet magnetic flux is weak.
  • the effective magnetic flux density Bd of the magnet increases as the length of the magnetic circuit passing inside the magnet increases.
  • the permeance coefficient Pc and the effective magnetic flux density Bd of the magnet are in a relationship that when one of them becomes higher, the other becomes higher.
  • the configuration of FIG. 52 described above it is possible to reduce the amount of magnets while suppressing a decrease in the permeance coefficient Pc that is an index of the height of the effective magnetic flux density Bd of the magnets.
  • the intersection of the permeance straight line and the demagnetization curve according to the shape of the magnet is the operating point, and the magnetic flux density at that operating point is the effective magnetic flux density Bd of the magnet.
  • the stator 520 has a reduced amount of iron, and in such a configuration, the method of setting the magnetic circuit across the q axis is extremely effective.
  • the recess 512b of the magnet unit 512 can be used as an air passage extending in the axial direction. Therefore, it is possible to improve the air cooling performance.
  • the stator 520 has a stator winding 521 and a stator core 522.
  • FIG. 53 is an exploded perspective view of the stator winding 521 and the stator core 522.
  • the stator winding 521 is composed of a plurality of phase windings wound in a substantially tubular shape (annular shape), and a stator core 522 as a base member is assembled inside the stator winding 521 in the radial direction.
  • the stator winding 521 is configured as a three-phase winding by using the U-phase, V-phase, and W-phase windings.
  • Each phase winding is composed of inner and outer two-layer conductor wires 523 in the radial direction.
  • the stator 520 is characterized by having a slotless structure and a flat conductor wire structure of the stator winding 521, like the above-described stator 50, and is different from the stator 50 shown in FIGS. 8 to 16. It has a similar or similar configuration.
  • the stator core 522 has a cylindrical shape in which a plurality of electromagnetic steel plates are laminated in the axial direction and has a predetermined thickness in the radial direction.
  • the stator winding 521 is assembled on the radially outer side on the side of the rotor 510.
  • the outer peripheral surface of the stator core 522 has a curved surface shape without unevenness, and when the stator winding 521 is assembled, the conductor wire 523 forming the stator winding 521 is attached to the outer peripheral surface of the stator core 522. They are arranged side by side in the circumferential direction.
  • the stator core 522 functions as a back core.
  • the stator 520 is preferably one using any of the following (A) to (C).
  • the magnetic flux density is Bs
  • the circumferential width of the magnet unit 512 in one magnetic pole is Wm
  • the residual magnetic flux density of the magnet unit 512 is Br
  • a magnetic material having a relationship of Wt ⁇ Bs ⁇ Wm ⁇ Br is used. There is.
  • stator 520 In the stator 520, an inter-conductor member is provided between each conductor 523 in the circumferential direction, and a non-magnetic material is used as the inter-conductor member. (C) In the stator 520, a member between conductors is not provided between the conductors 523 in the circumferential direction.
  • the inductance is smaller than that of a general electric machine having a teeth structure in which teeth (iron cores) for establishing a magnetic path are provided between the conductor portions as the stator windings. Will be reduced. Specifically, the inductance can be reduced to 1/10 or less. In this case, since the impedance decreases as the inductance decreases, it is possible to increase the output power with respect to the input power in the rotary electric machine 500, and thus contribute to the torque increase. Further, it is possible to provide a rotating electric machine with a large output as compared with a rotating electric machine using an embedded magnet type rotor that performs torque output using the voltage of the impedance component (in other words, uses reluctance torque). ing.
  • the stator winding 521 is integrally molded with the stator core 522 by a molding material (insulating member) made of resin or the like, and the molding material is provided between the conductor wires 523 arranged in the circumferential direction. It has an intervening structure.
  • the stator 520 of this embodiment corresponds to the configuration (B) of the above (A) to (C). Further, the conductor wires 523 that are adjacent to each other in the circumferential direction are arranged such that their end faces in the circumferential direction are in contact with each other, or are arranged in proximity to each other with a minute gap therebetween. Good.
  • the stator core 522 is adjusted in accordance with the orientation of the conductor wire 523 in the axial direction, that is, in the case of the stator winding 521 having a skew structure, for example, in accordance with the skew angle.
  • a protrusion may be provided on the outer peripheral surface.
  • FIG. 54 is a front view showing the stator winding 521 developed in a plane shape.
  • FIG. 54(a) shows each conducting wire 523 positioned in the outer layer in the radial direction
  • FIG. 54(b) shows the diameter.
  • Each conducting wire 523 located in the inner layer in the direction is shown.
  • the stator winding 521 is formed in an annular shape by distributed winding.
  • a conductive wire material is wound in two layers inside and outside in the radial direction, and skews in different directions are applied to each of the conductive wires 523 on the inner layer side and the outer layer side (FIG. 54(a), 54(b)).
  • the conductors 523 are insulated from each other.
  • the conducting wire 523 is preferably configured as an assembly of a plurality of element wires 86 (see FIG. 13). Further, for example, two conducting wires 523 having the same phase and the same energizing direction are provided side by side in the circumferential direction.
  • one conductor wire portion of the same phase is formed by two conductor wires 523 in the radial direction and two conductor wires 523 in the circumferential direction (that is, a total of four wires), and the conductor wire portions are formed one by one in one magnetic pole. It is provided.
  • the radial thickness of the conductor portion be smaller than the circumferential width dimension of one phase in one magnetic pole, so that the stator winding 521 has a flat conductor structure.
  • one conductor portion of the same phase may be configured by the two conductor layers 523 in the radial direction and the four conductor wires 523 in the circumferential direction (that is, eight in total).
  • the width dimension in the circumferential direction may be larger than the thickness dimension in the radial direction.
  • the stator winding 51 shown in FIG. 12 can be used as the stator winding 521. However, in this case, it is necessary to secure a space for housing the coil end of the stator winding in the rotor carrier 511.
  • the conductor wires 523 are arranged side by side in the circumferential direction while being inclined at a predetermined angle on the coil side 525 that overlaps with the stator core 522 inward and outward in the radial direction, and also outside the stator core 522 in the axial direction.
  • the coil ends 526 on both sides are inverted (folded back) inward in the axial direction to form a continuous connection.
  • FIG. 54A a range serving as the coil side 525 and a range serving as the coil end 526 are respectively shown.
  • the inner-layer-side conductor wire 523 and the outer-layer-side conductor wire 523 are connected to each other at the coil end 526, whereby the conductor wire 523 is connected to the conductor wire 523 every time the conductor wire 523 is axially inverted (turned back) at the coil end 526.
  • the inner layer side and the outer layer side are alternately switched.
  • the inner and outer layers are switched in accordance with the reversal of the direction of the current in each conductor 523 that is continuous in the circumferential direction.
  • the stator winding 521 two kinds of skews having different skew angles are applied to the end regions which are both ends in the axial direction and the central region sandwiched between the end regions. That is, as shown in FIG. 55, in the conducting wire 523, the skew angle ⁇ s1 in the central region is different from the skew angle ⁇ s2 in the end region, and the skew angle ⁇ s1 is smaller than the skew angle ⁇ s2.
  • the end region is defined in the range including the coil side 525.
  • the skew angle ⁇ s1 and the skew angle ⁇ s2 are tilt angles at which the conductors 523 are tilted with respect to the axial direction.
  • the skew angle ⁇ s1 in the central region is preferably set in an appropriate angle range for reducing the harmonic component of the magnetic flux generated by the energization of the stator winding 521.
  • the coil end 526 is reduced. It is possible to increase the winding coefficient of the stator winding 521 while achieving the above. In other words, it is possible to reduce the length of the coil end 526, that is, the length of the conductor wire that extends from the stator core 522 in the axial direction while ensuring a desired winding coefficient. This makes it possible to improve the torque while reducing the size of the rotary electric machine 500.
  • the present disclosure discloses that the X-1 order harmonic component or the X+1 order harmonic component. It was noted that the X-order harmonic component can be reduced by reducing at least one of the following harmonic components. Based on this attention, the present disclosure sets the skew angle ⁇ s1 within the angular range of “360°/(X+1) to 360°/(X ⁇ 1)” in terms of electrical angle to obtain the X-order harmonic component. It was found that
  • the skew angle ⁇ s2 in the end region is larger than the skew angle ⁇ s1 in the central region described above.
  • the angle range of the skew angle ⁇ s2 is “ ⁇ s1 ⁇ s2 ⁇ 90°”.
  • the inner layer side conductive wire 523 and the outer layer side conductive wire 523 may be connected by welding or adhering the end portions of the respective conductive wires 523, or may be connected by bending.
  • the end of each phase winding is electrically connected to a power converter (inverter) via a bus bar or the like on one side (that is, one end side in the axial direction) of the coil ends 526 on both sides in the axial direction. It is configured to be connected to. Therefore, here, a configuration will be described in which the conductors are connected to each other at the coil end 526 while distinguishing between the coil end 526 on the bus bar connection side and the coil end 526 on the opposite side.
  • the conductors 523 are connected by welding at the coil end 526 on the bus bar connection side, and the conductors 523 are connected by means other than welding at the coil end 526 on the opposite side.
  • the means other than welding may be, for example, connection by bending the conductive wire.
  • the bus bar is connected to the end of each phase winding by welding. Therefore, by adopting a configuration in which the conductors 523 are connected by welding at the same coil end 526, each welded part can be performed in a series of steps, and work efficiency can be improved.
  • the conductors 523 are connected by means other than welding at the coil end 526 on the bus bar connection side, and the conductors 523 are connected by welding at the coil end 526 on the opposite side.
  • the separation distance between the bus bar and the coil end 526 is sufficient to avoid contact between the welded part and the bus bar.
  • the distance between the bus bar and the coil end 526 can be reduced. As a result, it is possible to loosen the restriction on the length of the stator winding 521 in the axial direction or the bus bar.
  • the conductors 523 are connected by welding at the coil ends 526 on both sides in the axial direction.
  • all of the conductive wire materials prepared before welding may have a short wire length, and work efficiency can be improved by reducing the bending process.
  • the fourth configuration is to connect the conductors 523 at the coil ends 526 on both sides in the axial direction by means other than welding.
  • the portion of the stator winding 521 where welding is performed can be reduced as much as possible, and it is possible to reduce the concern that insulation peeling will occur in the welding process.
  • the annular stator winding 521 it is preferable to manufacture a band-shaped winding arranged in a plane and then form the band-shaped winding into a ring. In this case, it is advisable to weld the lead wires to each other at the coil end 526, if necessary, in the state of the flat band winding.
  • a cylindrical jig having the same diameter as that of the stator core 522 may be used and wound around the cylindrical jig so that the strip winding is formed into an annular shape.
  • the strip winding may be directly wound around the stator core 522.
  • the configuration of the stator winding 521 can be changed as follows.
  • the skew angles of the central region and the end region may be the same.
  • the ends of the in-phase conducting wires 523 adjacent in the circumferential direction are connected to each other by a crossover portion extending in a direction orthogonal to the axial direction.
  • the number of layers of the stator winding 521 may be 2 ⁇ n layers (n is a natural number), and the stator winding 521 may have four layers, six layers or the like other than two layers.
  • FIGS. 56 and 57 are exploded cross-sectional views of the inverter unit 530.
  • each member shown in FIG. 56 is shown as two subassemblies.
  • the inverter unit 530 includes an inverter housing 531, a plurality of electric modules 532 assembled in the inverter housing 531 and a bus bar module 533 electrically connecting the electric modules 532.
  • the inverter housing 531 has a cylindrical outer wall member 541, an inner wall member 542 arranged radially inside the outer wall member 541 and a shaft of the inner wall member 542. It has a boss forming member 543 fixed to one end in the direction.
  • Each of these members 541 to 543 is preferably made of a conductive material, for example, carbon fiber reinforced plastic (CFRP).
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • the inverter housing 531 is configured such that an outer wall member 541 and an inner wall member 542 are radially and radially overlapped with each other, and a boss forming member 543 is attached to one end of the inner wall member 542 in the axial direction.
  • the assembled state is the state shown in FIG. 57.
  • a stator core 522 is fixed to the outer side of the outer wall member 541 of the inverter housing 531 in the radial direction. As a result, the stator 520 and the inverter unit 530 are integrated.
  • the outer wall member 541 has a plurality of recesses 541a, 541b, 541c formed on the inner peripheral surface thereof
  • the inner wall member 542 has a plurality of recesses 542a, 542b, 542c formed on the outer peripheral surface thereof.
  • the outer wall member 541 and the inner wall member 542 are assembled with each other, so that three hollow portions 544a, 544b, 544c are formed between them (see FIG. 57).
  • the central hollow portion 544b is used as a cooling water passage 545 through which cooling water as a refrigerant flows.
  • a sealant 546 is housed in the hollow portions 544a and 544c on both sides of the hollow portion 544b (cooling water passage 545).
  • the hollow portion 544b (cooling water passage 545) is sealed by the sealing material 546.
  • the cooling water passage 545 will be described in detail later.
  • the boss forming member 543 is provided with a disc ring-shaped end plate 547 and a boss portion 548 protruding from the end plate 547 toward the inside of the housing.
  • the boss portion 548 is provided in a hollow cylindrical shape.
  • the boss forming member 543 is the second end of the first end of the inner wall member 542 in the axial direction and the second end on the protruding side (that is, the vehicle inner side) of the rotating shaft 501 facing the first end. It is fixed to.
  • the base plate 405 is fixed to the inverter housing 531 (more specifically, the end plate 547 of the boss forming member 543).
  • the inverter housing 531 is configured to have a double peripheral wall in the radial direction about the axis, and the outer peripheral wall of the double peripheral wall is formed by the outer wall member 541 and the inner wall member 542, and the inner peripheral wall is formed. Is formed by the boss portion 548.
  • the outer peripheral wall formed by the outer wall member 541 and the inner wall member 542 is also referred to as “outer peripheral wall WA1”, and the inner peripheral wall formed by the boss portion 548 is also referred to as “inner peripheral wall WA2”.
  • An annular space is formed in the inverter housing 531 between the outer peripheral wall WA1 and the inner peripheral wall WA2, and a plurality of electric modules 532 are arranged side by side in the peripheral direction in the annular space.
  • the electric module 532 is fixed to the inner peripheral surface of the inner wall member 542 by adhesion, screw fastening, or the like.
  • the inverter housing 531 corresponds to a “housing member”
  • the electric module 532 corresponds to an “electric component”.
  • a bearing 560 is housed inside the inner peripheral wall WA2 (boss portion 548), and the rotary shaft 501 is rotatably supported by the bearing 560.
  • the bearing 560 is a hub bearing that rotatably supports the wheel 400 at the center of the wheel.
  • the bearing 560 is provided at a position that axially overlaps the rotor 510, the stator 520, and the inverter unit 530.
  • the magnet unit 512 can be thinned according to the orientation in the rotor 510, and the slotless structure or the flat conductor structure is adopted in the stator 520, so that the magnetic circuit unit It is possible to reduce the thickness in the radial direction and expand the hollow space inside the magnetic circuit portion in the radial direction. This allows the magnetic circuit portion, the inverter unit 530, and the bearing 560 to be arranged in a radially stacked state.
  • the boss portion 548 is a bearing holding portion that holds the bearing 560 inside thereof.
  • the bearing 560 is, for example, a radial ball bearing, and includes a cylindrical inner ring 561, an outer ring 562 that is cylindrical and has a diameter larger than that of the inner ring 561, and is arranged radially outside the inner ring 561, and the inner ring 561 and the outer ring 561. And a plurality of balls 563 arranged between 562.
  • the bearing 560 is fixed to the inverter housing 531 by assembling the outer ring 562 with the boss forming member 543, and the inner ring 561 is fixed to the rotating shaft 501.
  • the inner ring 561, the outer ring 562 and the balls 563 are all made of a metal material such as carbon steel.
  • the inner ring 561 of the bearing 560 has a tubular portion 561a that houses the rotating shaft 501, and a flange 561b that extends from one axial end of the tubular portion 561a in a direction intersecting (orthogonal to) the axial direction. ..
  • the flange 561b is a portion that comes into contact with the end plate 514 of the rotor carrier 511 from the inside, and is sandwiched by the flange 502 of the rotating shaft 501 and the flange 561b of the inner ring 561 when the bearing 560 is assembled to the rotating shaft 501. In this state, the rotor carrier 511 is held.
  • the flange 502 of the rotary shaft 501 and the flange 561b of the inner ring 561 have the same angle of intersection with the axial direction (both are right angles in this embodiment), and are sandwiched between the respective flanges 502, 561b.
  • the rotor carrier 511 is held in the opened state.
  • the angle of the rotor carrier 511 with respect to the rotating shaft 501 can be maintained at an appropriate angle, and thus the parallelism of the magnet unit 512 with respect to the rotating shaft 501 can be improved. Can be kept. As a result, even in the configuration in which the rotor carrier 511 is expanded in the radial direction, it is possible to improve resistance to vibration and the like.
  • the plurality of electric modules 532 are electric components such as a semiconductor switching element and a smoothing capacitor that form a power converter and are divided into a plurality of modules, and the electric modules 532 are power elements.
  • a switch module 532A having a semiconductor switching element and a capacitor module 532B having a smoothing capacitor are included.
  • a plurality of spacers 549 each having a flat surface for attaching the electric module 532 are fixed to the inner peripheral surface of the inner wall member 542, and the electric module 532 is attached to the spacer 549.
  • the spacer 549 forms a flat surface on the inner peripheral surface side of the inner wall member 542.
  • the electric module 532 is fixed to the flat surface.
  • the configuration in which the spacer 549 is interposed between the inner wall member 542 and the electric module 532 is not essential, and the inner wall surface of the inner wall member 542 is made flat, or the mounting surface of the electric module 532 is curved to form an inner wall. It is also possible to attach the electrical module 532 directly to the member 542. It is also possible to fix the electric module 532 to the inverter housing 531 in a state of not contacting the inner peripheral surface of the inner wall member 542. For example, the electric module 532 is fixed to the end plate 547 of the boss forming member 543.
  • the switch module 532A can be fixed to the inner peripheral surface of the inner wall member 542 in a contact state, and the capacitor module 532B can be fixed to the inner peripheral surface of the inner wall member 542 in a non-contact state.
  • the outer peripheral wall WA1 and the spacer 549 correspond to the “cylindrical portion”.
  • the outer peripheral wall WA1 corresponds to the “cylindrical portion”.
  • the outer peripheral wall WA1 of the inverter housing 531 is provided with the cooling water passage 545 through which the cooling water as the refrigerant flows.
  • the cooling water flowing through the cooling water passage 545 cools each electric module 532. It has become. It is also possible to use cooling oil instead of cooling water as the refrigerant.
  • the cooling water passage 545 is provided in an annular shape along the outer peripheral wall WA1, and the cooling water flowing in the cooling water passage 545 flows from the upstream side to the downstream side via each electric module 532.
  • the cooling water passage 545 is provided annularly inside and outside the radial direction so as to overlap with each electric module 532 and surround each electric module 532.
  • the inner wall member 542 is provided with an inlet passage 571 for allowing cooling water to flow into the cooling water passage 545 and an outlet passage 572 for causing cooling water to flow out from the cooling water passage 545.
  • the plurality of electric modules 532 are fixed to the inner peripheral surface of the inner wall member 542, and in such a configuration, the distance between the electric modules adjacent to each other in the circumferential direction is expanded by one place, and the expansion thereof is increased.
  • a part of the inner wall member 542 is projected inward in the radial direction to form a protruding portion 573 in the formed portion.
  • the projecting portion 573 is provided with an inlet passage 571 and an outlet passage 572 arranged side by side along the radial direction.
  • FIG. 58 shows the arrangement of the electric modules 532 in the inverter housing 531. Note that FIG. 58 is the same vertical sectional view as FIG.
  • the electric modules 532 are arranged side by side in the circumferential direction such that the intervals between the electric modules in the circumferential direction are the first interval INT1 or the second interval INT2.
  • the second interval INT2 is wider than the first interval INT1.
  • the intervals INT1 and INT2 are, for example, distances between the center positions of two electric modules 532 that are adjacent to each other in the circumferential direction.
  • the interval between the electric modules adjacent to each other in the circumferential direction without sandwiching the protrusion 573 is the first interval INT1
  • the interval between the electric modules adjacent to each other in the circumferential direction with the protrusion 573 interposed is the second interval INT2. ing. That is, the interval between the electric modules adjacent to each other in the circumferential direction is partially expanded, and the protruding portion 573 is provided, for example, in a central portion of the expanded interval (second interval INT2).
  • Each of the intervals INT1 and INT2 may be an arc distance between the center positions of two electric modules 532 that are circumferentially adjacent to each other on the same circle centered on the rotation axis 501.
  • the intervals between the electric modules in the circumferential direction may be defined by angular intervals ⁇ i1 and ⁇ i2 about the rotation axis 501 ( ⁇ i1 ⁇ i2).
  • the electric modules 532 arranged in the first gap INT1 are arranged in a state of being separated from each other in the circumferential direction (non-contact state), but instead of this constitution, the electric modules 532 are arranged. 532 may be arranged so as to be in contact with each other in the circumferential direction.
  • an end plate 547 of the boss forming member 543 is provided with a water channel port 574 in which passage end portions of an inlet passage 571 and an outlet passage 572 are formed.
  • a circulation path 575 that circulates the cooling water is connected to the inlet passage 571 and the outlet passage 572.
  • the circulation path 575 includes a cooling water pipe.
  • a pump 576 and a heat dissipation device 577 are provided in the circulation path 575, and the cooling water circulates through the cooling water passage 545 and the circulation path 575 when the pump 576 is driven.
  • the pump 576 is an electric pump.
  • the heat dissipation device 577 is, for example, a radiator that releases heat of cooling water to the atmosphere.
  • stator 520 is arranged on the outer side of the outer peripheral wall WA1 and the electric module 532 is arranged on the inner side thereof, the stator 520 is arranged from the outer side of the outer peripheral wall WA1. As heat is transferred, the heat of the electric module 532 is transferred from the inside. In this case, the stator 520 and the electric module 532 can be cooled at the same time by the cooling water flowing through the cooling water passage 545, and the heat of the heat-generating component in the rotating electric machine 500 can be efficiently released.
  • the stator winding 521 includes a U-phase winding, a V-phase winding and a W-phase winding, and the inverter 600 is connected to the stator winding 521.
  • the inverter 600 is configured by a full bridge circuit having the same number of upper and lower arms as the number of phases, and a series connection body including an upper arm switch 601 and a lower arm switch 602 is provided for each phase.
  • Each of these switches 601 and 602 is turned on/off by a drive circuit 603, and the winding of each phase is energized by the turning on/off.
  • Each of the switches 601 and 602 is composed of a semiconductor switching element such as MOSFET or IGBT.
  • a charge supply capacitor 604 that supplies charges required for switching to the switches 601 and 602 is connected in parallel to the series connection body of the switches 601 and 602 to the upper and lower arms of each phase.
  • the control device 607 includes a microcomputer including a CPU and various memories, and performs energization control by turning on/off each of the switches 601 and 602 based on various detection information of the rotating electric machine 500 and requests for power running drive and power generation. ..
  • the control device 607 implements on/off control of the switches 601 and 602 by PWM control at a predetermined switching frequency (carrier frequency) or rectangular wave control, for example.
  • the control device 607 may be a built-in control device built in the rotary electric machine 500 or an external control device provided outside the rotary electric machine 500.
  • the electrical time constant is small because the inductance of the stator 520 is reduced, and in a situation where the electrical time constant is small, the switching frequency (carrier frequency ) Is high and the switching speed is fast.
  • the charge supplying capacitor 604 is connected in parallel to the series connection body of the switches 601 and 602 of each phase, the wiring inductance is reduced, and even if the switching speed is increased, an appropriate surge can be obtained. Measures can be taken.
  • the high potential side terminal of the inverter 600 is connected to the positive electrode terminal of the DC power source 605, and the low potential side terminal is connected to the negative electrode terminal (ground) of the DC power source 605.
  • a smoothing capacitor 606 is connected in parallel to the DC power source 605 to the high potential side terminal and the low potential side terminal of the inverter 600.
  • the switch module 532A has switches 601 and 602 (semiconductor switching elements) as heat generating components, a drive circuit 603 (specifically, electric elements forming the drive circuit 603), and a capacitor 604 for supplying electric charge. Further, the capacitor module 532B has a smoothing capacitor 606 as a heat generating component.
  • FIG. 60 shows a specific configuration example of the switch module 532A.
  • the switch module 532A has a module case 611 as a housing case, and switches 601 and 602 for one phase housed in the module case 611, a drive circuit 603, and charge supply Of the capacitor 604.
  • the drive circuit 603 is configured as a dedicated IC or a circuit board and provided in the switch module 532A.
  • the module case 611 is made of, for example, an insulating material such as resin, and is fixed to the outer peripheral wall WA1 with its side surface abutting the inner peripheral surface of the inner wall member 542 of the inverter unit 530.
  • the module case 611 is filled with a molding material such as resin.
  • the switches 601 and 602 and the drive circuit 603, and the switches 601 and 602 and the capacitor 604 are electrically connected by a wiring 612, respectively. More specifically, the switch module 532A is attached to the outer peripheral wall WA1 via the spacer 549, but the spacer 549 is not shown.
  • the order of arrangement of the drive circuit 603 and the capacitor 604 is determined. Specifically, when comparing the heat generation amount, the switches 601 and 602, the capacitor 604, and the drive circuit 603 are arranged in order from the largest heat generation amount. Therefore, the switches are arranged from the side closer to the outer peripheral wall WA1 according to the order of the heat generation amount. These are arranged in the order of 601, 602, the capacitor 604, and the drive circuit 603.
  • the contact surface of the switch module 532A is preferably smaller than the contactable surface of the inner peripheral surface of the inner wall member 542.
  • the capacitor 606 is housed in a module case having the same shape and size as the switch module 532A.
  • the capacitor module 532B is fixed to the outer peripheral wall WA1 in a state where the side surface of the module case 611 is in contact with the inner peripheral surface of the inner wall member 542 of the inverter housing 531.
  • the switch module 532A and the capacitor module 532B do not necessarily have to be arranged concentrically inside the outer peripheral wall WA1 of the inverter housing 531 in the radial direction.
  • the switch module 532A may be arranged radially inside the capacitor module 532B, or may be arranged so as to be the opposite.
  • Each electric module 532 may have a configuration in which cooling water is drawn into the inside thereof and cooling is performed by the cooling water inside the module.
  • the water cooling structure of the switch module 532A will be described with reference to FIGS. 61(a) and 61(b).
  • 61A is a vertical cross-sectional view showing a cross-sectional structure of the switch module 532A in a direction crossing the outer peripheral wall WA1
  • FIG. 61B is a cross-sectional view taken along line 61B-61B of FIG. 61A. ..
  • the switch module 532A has a module case 611, switches 601 and 602 for one phase, a drive circuit 603, and a capacitor 604 as in FIG.
  • a cooling device including a pair of piping portions 621 and 622 and a cooler 623 is provided.
  • the pair of pipe portions 621 and 622 are provided with an inflow side pipe portion 621 through which cooling water flows from the cooling water passage 545 of the outer peripheral wall WA1 to the cooler 623, and a cooling water passage from the cooler 623 to the cooling water passage 545.
  • a pipe portion 622 on the outflow side for outflowing is provided in the cooling device.
  • the cooler 623 is provided according to the object to be cooled, and the cooling device uses one or a plurality of stages of coolers 623.
  • the cooling device uses one or a plurality of stages of coolers 623.
  • two stages of coolers 623 are provided in the direction away from the cooling water passage 545, that is, in the radial direction of the inverter unit 530 in a state of being separated from each other, and a pair of pipes Cooling water is supplied to the respective coolers 623 via the parts 621 and 622.
  • the cooler 623 has, for example, a hollow inside. However, inner fins may be provided inside the cooler 623.
  • the outer peripheral wall side of the cooler 623 is a place for arranging the electric parts to be cooled, and these places are (2), (1), and (3) in descending order of cooling performance. There is. That is, the place between the two coolers 623 has the highest cooling performance, and in the place adjacent to any one cooler 623, the closer to the outer peripheral wall WA1 (cooling water passage 545), the higher the cooling performance. ing. In consideration of this, in the configuration shown in FIGS.
  • the switches 601 and 602 are arranged between the coolers 623 of (2) the first stage and the second stage, and the condenser 604 is ( 1) It is arranged on the outer peripheral wall WA1 side of the first stage cooler 623, and the drive circuit 603 is arranged (3) on the opposite outer peripheral wall side of the second stage cooler 623.
  • the drive circuit 603 and the capacitor 604 may be arranged in reverse.
  • the switches 601, 602 and the drive circuit 603, and the switches 601, 602 and the capacitor 604 are electrically connected by the wiring 612. Further, since the switches 601 and 602 are located between the drive circuit 603 and the capacitor 604, the wiring 612 extending from the switches 601 and 602 toward the drive circuit 603 and the wiring 612 extending from the switches 601 and 602 toward the capacitor 604. Are relationships extending in opposite directions.
  • the pair of piping portions 621 and 622 are arranged side by side in the circumferential direction, that is, on the upstream side and the downstream side of the cooling water passage 545, and the piping portion on the inflow side located on the upstream side. Cooling water flows into the cooler 623 from 621, and then the cooling water flows out from the outflow side pipe portion 622 located on the downstream side.
  • the cooling water passage 545 has a cooling water passage 545 at a position between the inflow side pipe portion 621 and the outflow side pipe portion 621 when viewed in the circumferential direction. It is preferable that a regulation unit 624 that regulates the flow of the above is provided.
  • the restriction unit 624 may be a blocking unit that blocks the cooling water passage 545 or a throttle unit that reduces the passage area of the cooling water passage 545.
  • FIG. 62 shows another cooling structure of the switch module 532A.
  • 62A is a vertical cross-sectional view showing a cross-sectional structure of the switch module 532A in a direction crossing the outer peripheral wall WA1
  • FIG. 62B is a cross-sectional view taken along the line 62B-62B of FIG. 62A. ..
  • FIGS. 62(a) and 62(b) As a difference from the configurations of FIGS. 61(a) and 61(b) described above, the arrangement of the pair of piping portions 621 and 622 in the cooling device is different, and The piping portions 621 and 622 are arranged side by side in the axial direction. Further, as shown in FIG. 62C, in the cooling water passage 545, a passage portion communicating with the inflow side pipe portion 621 and a passage portion communicating with the outflow side pipe portion 622 are axially separated. The respective passage portions are communicated with each other through the pipe portions 621 and 622 and the coolers 623.
  • the following configuration can be used as the switch module 532A.
  • the cooler 623 is changed from two stages to one stage as compared with the configuration in FIG. 61(a).
  • the location where the cooling performance is highest in the module case 611 is different from that in FIG. 61(a)
  • the location on the outer peripheral wall WA1 side is the most on both sides in the radial direction of the cooler 623 (both sides in the left-right direction in the figure).
  • the cooling performance is high, then the cooling performance is lower in the order of the location on the side of the outer peripheral wall of the cooler 623 and the location away from the cooler 623. In consideration of this, in the configuration shown in FIG.
  • the switches 601 and 602 are arranged on the outer peripheral wall WA1 side of both sides of the cooler 623 in the radial direction (both sides in the left-right direction in the figure), and the condenser 604 is provided.
  • the drive circuit 603 is disposed at a position on the side opposite to the outer peripheral wall of the cooler 623, and the drive circuit 603 is disposed at a position away from the cooler 623.
  • the switch module 532A it is possible to change the configuration in which the switches 601, 602 for one phase, the drive circuit 603, and the capacitor 604 are housed in the module case 611.
  • the configuration may be such that the switches 601 and 602 for one phase and one of the drive circuit 603 and the capacitor 604 are housed in the module case 611.
  • a pair of piping portions 621 and 622 and a two-stage cooler 623 are provided in the module case 611, and the switches 601 and 602 are connected to the first and second coolers 623.
  • the condenser 604 or the drive circuit 603 is arranged between them and is arranged on the outer peripheral wall WA1 side of the first stage cooler 623.
  • the switches 601 and 602 and the drive circuit 603 may be integrated into a semiconductor module, and the semiconductor module and the capacitor 604 may be housed in the module case 611.
  • a condenser is arranged on the opposite side of the switches 601 and 602 in at least one of the coolers 623 arranged on both sides of the switches 601 and 602. It is good to have been. That is, there is a configuration in which the condenser 604 is arranged only on one of the outer peripheral wall WA1 side of the first-stage cooler 623 and the opposite peripheral wall side of the second-stage cooler 623, or the condenser 604 is arranged on both sides. It is possible.
  • the switch module 532A of the switch module 532A and the capacitor module 532B is configured to draw cooling water from the cooling water passage 545 into the module.
  • the configuration may be changed so that the cooling water is drawn into the both modules 532A and 532B from the cooling water passage 545.
  • each electric module 532 it is also possible to cool each electric module 532 by directly applying cooling water to the outer surface of each electric module 532.
  • cooling water is applied to the outer surface of the electric module 532.
  • a configuration in which a part of the electric module 532 is immersed in the cooling water passage 545, or the cooling water passage 545 is expanded more in the radial direction than the configuration of FIG. It is conceivable that the structure is soaked in.
  • the cooling performance can be further improved by providing fins in the module case 611 (the immersed portion of the module case 611) to be immersed.
  • the electrical module 532 includes a switch module 532A and a capacitor module 532B, and there is a difference in the amount of heat generated when the two are compared. In consideration of this point, it is possible to devise the arrangement of the electric modules 532 in the inverter housing 531.
  • a plurality of switch modules 532A are arranged in the circumferential direction without being dispersed, and are arranged on the upstream side of the cooling water passage 545, that is, on the side close to the inlet passage 571.
  • the cooling water flowing from the inlet passage 571 is first used to cool the three switch modules 532A, and then used to cool each capacitor module 532B.
  • the pair of piping portions 621 and 622 are arranged side by side in the axial direction as shown in FIGS. 62(a) and 62(b), but the configuration is not limited to this, and FIG. , (B), a pair of piping portions 621 and 622 may be arranged side by side in the circumferential direction.
  • FIG. 66 is a sectional view taken along line 66-66 of FIG. 49
  • FIG. 67 is a sectional view taken along line 67-67 of FIG. 49
  • FIG. 68 is a perspective view showing the bus bar module 533 alone.
  • the configuration relating to the electrical connection of each electric module 532 and bus bar module 533 will be described by using these drawings together.
  • the circumferential direction of the protrusion 573 provided on the inner wall member 542 (that is, the protrusion 573 provided with the inlet passage 571 and the outlet passage 572 leading to the cooling water passage 545).
  • Three switch modules 532A are arranged side by side in the circumferential direction at positions adjacent to each other, and six capacitor modules 532B are further arranged side by side in the circumferential direction.
  • the inner side of the outer peripheral wall WA1 is divided into ten areas (that is, the number of modules+1) in the circumferential direction, and one electric module 532 is arranged in each of the nine areas.
  • the protruding portion 573 is provided in the remaining one area.
  • the three switch modules 532A are a U-phase module, a V-phase module, and a W-phase module.
  • each electric module 532 (switch module 532A and capacitor module 532B) has a plurality of module terminals 615 extending from the module case 611.
  • the module terminal 615 is a module input/output terminal for performing electrical input/output in each electric module 532.
  • the module terminal 615 is provided so as to extend in the axial direction, and more specifically, it is provided so as to extend from the module case 611 toward the inner side of the rotor carrier 511 (outside the vehicle) (FIG. 51). reference).
  • the module terminal 615 of each electric module 532 is connected to the bus bar module 533.
  • the number of module terminals 615 differs between the switch module 532A and the capacitor module 532B.
  • the switch module 532A is provided with four module terminals 615
  • the capacitor module 532B is provided with two module terminals 615.
  • the bus bar module 533 has an annular portion 631 having an annular shape and extends from the annular portion 631 to enable connection with an external device such as a power supply device or an ECU (electronic control device). It has three external connection terminals 632 and a winding connection terminal 633 connected to the winding ends of each phase in the stator winding 521.
  • the bus bar module 533 corresponds to a “terminal module”.
  • the annular portion 631 is arranged inside the outer peripheral wall WA1 in the inverter housing 531 in the radial direction and on one side in the axial direction of each electric module 532.
  • the annular portion 631 has an annular main body formed of an insulating member such as resin, and a plurality of bus bars embedded therein. The plurality of bus bars are connected to the module terminal 615 of each electric module 532, each external connection terminal 632, and each phase winding of the stator winding 521. The details will be described later.
  • the external connection terminal 632 includes a high-potential-side power terminal 632A and a low-potential-side power terminal 632B that are connected to the power supply device, and one signal terminal 632C that is connected to the external ECU.
  • These external connection terminals 632 (632A to 632C) are arranged in a row in the circumferential direction and are provided so as to extend in the axial direction on the radially inner side of the annular portion 631.
  • one end of the external connection terminal 632 is configured to project from the end plate 547 of the boss forming member 543. .. Specifically, as shown in FIGS.
  • the end plate 547 of the boss forming member 543 is provided with an insertion hole 547a, and the cylindrical grommet 635 is attached to the insertion hole 547a and the grommet 635 is attached.
  • the external connection terminal 632 is provided in a state in which the 635 is inserted.
  • the grommet 635 also functions as a sealed connector.
  • the winding connection terminal 633 is a terminal connected to the winding end of each phase of the stator winding 521, and is provided so as to extend radially outward from the annular portion 631.
  • the winding connection terminals 633 are winding connection terminals 633U connected to the ends of the U-phase windings of the stator winding 521, winding connection terminals 633V connected to the ends of the V-phase windings, and W-phase windings. It has winding connection terminals 633W which are respectively connected to the connections at the ends of the wires.
  • a current sensor 634 that detects the current (U-phase current, V-phase current, W-phase current) flowing in each winding connection terminal 633 and each phase winding may be provided (see FIG. 70).
  • the current sensor 634 may be arranged outside the electric module 532 and around each winding connection terminal 633, or may be arranged inside the electric module 532.
  • FIG. 69 is a diagram showing each electric module 532 in a flattened state, and schematically showing an electrical connection state between each electric module 532 and the bus bar module 533.
  • FIG. 70 is a diagram schematically showing the connection between the electric modules 532 and the bus bar module 533 in a state where the electric modules 532 are arranged in an annular shape. Note that, in FIG. 69, paths for power transmission are indicated by solid lines, and paths for signal transmission systems are indicated by alternate long and short dash lines. In FIG. 70, only the path for power transmission is shown.
  • the bus bar module 533 has a first bus bar 641, a second bus bar 642, and a third bus bar 643 as bus bars for power transmission.
  • the first bus bar 641 is connected to the power terminal 632A on the high potential side
  • the second bus bar 642 is connected to the power terminal 632B on the low potential side.
  • the three third bus bars 643 are connected to the U-phase winding connection terminal 633U, the V-phase winding connection terminal 633V, and the W-phase winding connection terminal 633W, respectively.
  • the winding connection terminal 633 and the third bus bar 643 are portions that easily generate heat due to the operation of the rotating electric machine 10. Therefore, a terminal block (not shown) may be interposed between the winding connection terminal 633 and the third bus bar 643, and the terminal block may be brought into contact with the inverter housing 531 having the cooling water passage 545.
  • the winding connection terminal 633 and the third bus bar 643 may be bent in a crank shape to bring the winding connection terminal 633 and the third bus bar 643 into contact with the inverter housing 531 having the cooling water passage 545.
  • the heat generated in the winding connection terminal 633 and the third bus bar 643 can be radiated to the cooling water in the cooling water passage 545.
  • the first bus bar 641 and the second bus bar 642 are shown as bus bars having an annular shape, but these bus bars 641 and 642 do not necessarily have to be connected in an annular shape, and are arranged in a circumferential direction. It may have a substantially C-shape with a discontinuous portion. Further, since each winding connection terminal 633U, 633V, 633W need only be individually connected to the switch module 532A corresponding to each phase, each switch module 532A (actually, in actuality, not through the bus bar module 533. It may be configured to be connected to the module terminal 615).
  • each switch module 532A has four module terminals 615 consisting of a positive electrode side terminal, a negative electrode side terminal, a winding terminal and a signal terminal.
  • the positive electrode side terminal is connected to the first bus bar 641
  • the negative electrode side terminal is connected to the second bus bar 642
  • the winding terminal is connected to the third bus bar 643.
  • bus bar module 533 has a fourth bus bar 644 as a signal transmission system bus bar.
  • the signal terminal of each switch module 532A is connected to the fourth bus bar 644, and the fourth bus bar 644 is connected to the signal terminal 632C.
  • each switch module 532A is configured to be connected to the signal terminal 632C without passing through the control device with a built-in rotating electric machine on the way.
  • the rotary electric machine has a control device built-in and a control signal from the control device is input to each switch module 532A.
  • the controller 652 has a control board 651 mounted thereon, and the controller 652 is connected to each switch module 532A.
  • a signal terminal 632C is connected to the control device 652.
  • the control device 652 inputs a command signal relating to power running or power generation from, for example, an external ECU that is a host control device, and appropriately turns on/off the switches 601 and 602 of each switch module 532A based on the command signal.
  • control board 651 may be arranged on the vehicle outer side (the inner side of the rotor carrier 511) than the bus bar module 533.
  • control board 651 may be arranged between each electric module 532 and the end plate 547 of the boss forming member 543.
  • the control board 651 may be arranged so that at least a part of each of the electric modules 532 overlaps in the axial direction.
  • each capacitor module 532B has two module terminals 615 composed of a positive electrode side terminal and a negative electrode side terminal, the positive electrode side terminal is connected to the first bus bar 641, and the negative electrode side terminal is connected to the second bus bar 642. Has been done.
  • the inverter housing 531 is provided with a projecting portion 573 having a cooling water inlet passage 571 and a cooling water inlet passage 572 at a position aligned with each electric module 532 in the circumferential direction.
  • the external connection terminal 632 is provided so as to be adjacent to the protruding portion 573 in the radial direction.
  • the protrusion 573 and the external connection terminal 632 are provided at the same angular position in the circumferential direction.
  • the external connection terminal 632 is provided at a position on the radially inner side of the protruding portion 573.
  • the water passage port 574 and the external connection terminal 632 are provided in the end plate 547 of the boss forming member 543 in the radial direction (see FIG. 48).
  • the cooling pipe H2 is connected to the waterway port 574 and the electric wiring H1 is connected to the external connection terminal 632, and in that state, the electric wiring H1 and the cooling
  • the piping H2 is housed in the housing duct 440.
  • three switch modules 532A are arranged side by side in the circumferential direction in the inverter housing 531 next to the external connection terminal 632, and six capacitor modules 532B are arranged next to each other in the circumferential direction.
  • this may be changed.
  • the configuration may be such that the three switch modules 532A are arranged side by side at a position farthest from the external connection terminal 632, that is, at a position on the opposite side with the rotary shaft 501 interposed therebetween.
  • each switch module 532A is arranged at the position farthest from the external connection terminal 632, that is, at the position on the opposite side across the rotary shaft 501, the mutual inductance between the external connection terminal 632 and each switch module 532A is set. It is possible to suppress malfunctions and the like caused by.
  • the inverter housing 531 is provided with a resolver 660 that detects the electrical angle ⁇ of the rotating electric machine 500.
  • the resolver 660 is an electromagnetic induction type sensor, and includes a resolver rotor 661 fixed to the rotating shaft 501 and a resolver stator 662 arranged radially outside of the resolver rotor 661 to face each other.
  • the resolver rotor 661 has a disc ring shape and is provided coaxially with the rotary shaft 501 with the rotary shaft 501 inserted therethrough.
  • the resolver stator 662 includes an annular stator core 663 and a stator coil 664 wound around a plurality of teeth formed on the stator core 663.
  • the stator coil 664 includes a one-phase exciting coil and a two-phase output coil.
  • the excitation coil of the stator coil 664 is excited by a sinusoidal excitation signal, and the magnetic flux generated in the excitation coil by the excitation signal interlinks the pair of output coils.
  • the pair of output coils are linked.
  • the number of magnetic fluxes generated changes periodically.
  • the pair of output coils and the exciting coil are arranged so that the phases of the voltages generated in the pair of output coils are shifted from each other by ⁇ /2.
  • the output voltage of each of the pair of output coils becomes a modulated wave obtained by modulating the excitation signal with each of the modulated waves sin ⁇ and cos ⁇ . More specifically, when the excitation signal is “sin ⁇ t”, the modulated waves are “sin ⁇ sin ⁇ t” and “cos ⁇ sin ⁇ t”, respectively.
  • the resolver 660 has a resolver digital converter.
  • the resolver digital converter calculates the electrical angle ⁇ by detection based on the generated modulated wave and excitation signal.
  • the resolver 660 is connected to the signal terminal 632C, and the calculation result of the resolver digital converter is output to the external device via the signal terminal 632C.
  • the calculation result of the resolver digital converter is input to the control device.
  • the boss portion 548 of the boss forming member 543 forming the inverter housing 531 has a hollow cylindrical shape, and the inner peripheral side of the boss portion 548 has a direction orthogonal to the axial direction. Is formed with a protrusion 548a. Then, the resolver stator 662 is fixed by a screw or the like in a state where the resolver stator 662 is in axial contact with the protruding portion 548a. Inside the boss portion 548, a bearing 560 is provided on one side in the axial direction with the protruding portion 548a interposed therebetween, and a resolver 660 is coaxially provided on the other side.
  • the hollow portion of the boss portion 548 is provided with a projecting portion 548a on one side of the resolver 660 in the axial direction, and on the other side, a disc ring-shaped housing cover 666 that closes the accommodating space of the resolver 660. Is attached.
  • the housing cover 666 is made of a conductive material such as carbon fiber reinforced plastic (CFRP).
  • a hole 666a through which the rotary shaft 501 is inserted is formed in the center of the housing cover 666.
  • a seal material 667 that seals a gap between the hole 666a and the outer peripheral surface of the rotating shaft 501 is provided.
  • the resolver accommodating space is sealed by the sealing material 667.
  • the sealing material 667 may be a sliding seal made of a resin material, for example.
  • the space in which the resolver 660 is accommodated is a space surrounded by the annular boss portion 548 in the boss forming member 543 and is axially sandwiched by the bearing 560 and the housing cover 666.
  • the circumference of the resolver 660 is electrically conductive. Surrounded by material. As a result, the influence of electromagnetic noise on the resolver 660 can be suppressed.
  • the inverter housing 531 has the double outer peripheral wall WA1 and the double inner peripheral wall WA2 (see FIG. 57), and the double outer peripheral wall (outer side of the outer peripheral wall WA1) is provided.
  • a stator 520 is arranged, an electric module 532 is arranged between the double peripheral walls (between WA1 and WA2), and a resolver 660 is arranged inside the double peripheral walls (inside the inner peripheral wall WA2).
  • the inverter housing 531 is a conductive member
  • the stator 520 and the resolver 660 are arranged so as to be separated from each other by a conductive partition wall (particularly a double conductive partition wall in the present embodiment). It is possible to preferably suppress mutual magnetic interference between the child 520 side (magnetic circuit side) and the resolver 660.
  • the rotor carrier 511 is open on one side in the axial direction, and a substantially disc ring-shaped rotor cover 670 is attached to the open end.
  • the rotor cover 670 may be fixed to the rotor carrier 511 by an arbitrary joining method such as welding, adhesion, and screw fixing. It is more preferable that the rotor cover 670 has a portion that is dimensioned smaller than the inner circumference of the rotor carrier 511 so that the axial movement of the magnet unit 512 can be suppressed.
  • the outer diameter of the rotor cover 670 matches the outer diameter of the rotor carrier 511, and the inner diameter of the rotor cover 670 is slightly larger than the outer diameter of the inverter housing 531.
  • the outer diameter of the inverter housing 531 and the inner diameter of the stator 520 are the same.
  • the stator 520 is fixed to the outer side of the inverter housing 531 in the radial direction, and at the joint portion where the stator 520 and the inverter housing 531 are joined to each other, the inverter housing 531 is attached to the shaft of the stator 520. Protruding in the direction.
  • a rotor cover 670 is attached so as to surround the protruding portion of the inverter housing 531.
  • a seal material 671 is provided between the inner peripheral end surface of the rotor cover 670 and the outer peripheral surface of the inverter housing 531 to seal the gap between them.
  • the housing space for the magnet unit 512 and the stator 520 is sealed by the sealing material 671.
  • the sealing material 671 may be a sliding seal made of a resin material, for example.
  • the outer peripheral wall WA1 of the inverter housing 531 is arranged radially inside the magnetic circuit portion including the magnet unit 512 and the stator winding 521, and the cooling water passage 545 is formed in the outer peripheral wall WA1.
  • a plurality of electric modules 532 are arranged radially inside the outer peripheral wall WA1 along the outer peripheral wall WA1 in the circumferential direction.
  • the magnetic circuit portion, the cooling water passage 545, and the power converter can be arranged so as to be laminated in the radial direction of the rotating electric machine 500, and efficient component arrangement is possible while reducing the dimension in the axial direction.
  • high efficiency and miniaturization can be realized.
  • the electric module 532 (switch module 532A, capacitor module 532B) having heat generating components such as semiconductor switching elements and capacitors is provided in contact with the inner peripheral surface of the outer peripheral wall WA1. Thereby, the heat in each electric module 532 is transmitted to the outer peripheral wall WA1, and the electric module 532 is appropriately cooled by the heat exchange in the outer peripheral wall WA1.
  • coolers 623 are arranged on both sides of the switches 601 and 602, respectively, and at least one cooler of the coolers 623 on both sides of the switches 601 and 602 is provided on the opposite side to the switches 601 and 602.
  • the capacitor 604 is arranged.
  • the coolers 623 are arranged on both sides of the switches 601 and 602 respectively, and one of the coolers 623 on both sides of the switches 601 and 602 is driven on the opposite side to the switches 601 and 602.
  • the circuit 603 is arranged, and the condenser 604 is arranged on the opposite side of the switches 601 and 602 in the other cooler 623.
  • the cooling water is introduced from the cooling water passage 545 into the module, and the semiconductor switching elements and the like are cooled by the cooling water.
  • the switch module 532A is cooled by heat exchange by the cooling water inside the module in addition to the heat exchange by the cooling water at the outer peripheral wall WA1. This can enhance the cooling effect of the switch module 532A.
  • the switch module 532A is arranged on the upstream side near the inlet passage 571 of the cooling water passage 545, and the condenser module 532B is arranged in the switch module 532A. It is configured to be arranged on the downstream side. In this case, assuming that the cooling water flowing through the cooling water passage 545 has a lower temperature on the upstream side, it is possible to realize a configuration in which the switch module 532A is preferentially cooled.
  • a part of the interval between the electric modules adjacent to each other in the circumferential direction is expanded, and a projecting portion 573 having an inlet passage 571 and an outlet passage 572 is provided in a portion that becomes the expanded interval (second interval INT2).
  • the inlet passage 571 and the outlet passage 572 of the cooling water passage 545 can be preferably formed in the portion on the radially inner side of the outer peripheral wall WA1. That is, it is necessary to secure the flow rate of the refrigerant in order to improve the cooling performance, and for that purpose, it is conceivable to increase the opening area of the inlet passage 571 and the outlet passage 572.
  • by partially expanding the interval between the electric modules and providing the protrusion 573 it is possible to preferably form the inlet passage 571 and the outlet passage 572 of a desired size.
  • the external connection terminals 632 of the bus bar module 533 are arranged at positions radially aligned with the protruding portion 573 on the radially inner side of the outer peripheral wall WA1. That is, the external connection terminal 632 is arranged together with the protrusion 573 in a portion (a portion corresponding to the second gap INT2) in which the gap between the electric modules adjacent to each other in the circumferential direction is widened. Thereby, the external connection terminals 632 can be preferably arranged while avoiding interference with each electric module 532.
  • the stator 520 is fixed to the outer side of the outer peripheral wall WA1 in the radial direction, and the plurality of electric modules 532 are arranged on the inner side in the radial direction.
  • the heat of the stator 520 is transferred from the outer side in the radial direction to the outer peripheral wall WA1, and the heat of the electric module 532 is transferred from the inner side in the radial direction.
  • the stator 520 and the electric module 532 can be simultaneously cooled by the cooling water flowing through the cooling water passage 545, and the heat of the heat generating member in the rotary electric machine 500 can be efficiently released.
  • the electric module 532 on the inner side in the radial direction and the stator winding 521 on the outer side in the radial direction with the outer peripheral wall WA1 sandwiched are electrically connected by the winding connecting terminals 633 of the bus bar module 533. Further, in this case, the winding connection terminal 633 is provided at a position axially separated from the cooling water passage 545. As a result, even if the cooling water passage 545 is formed in an annular shape in the outer peripheral wall WA1, that is, the inside and outside of the outer peripheral wall WA1 are divided by the cooling water passage 545, the electric module 532 and the stator winding 521 are formed. And can be suitably connected.
  • the torque limitation due to magnetic saturation occurring between the conductors 523 is reduced by reducing or eliminating the teeth (iron core) between the conductors 523 arranged in the circumferential direction in the stator 520. And suppressing the decrease in torque by making the conductive wire 523 flat and thin.
  • the outer peripheral wall WA1 having the water passage 545 and the plurality of electric modules 532 provided on the radially inner side of the outer peripheral wall WA1 can be suitably arranged.
  • the magnet magnetic flux gathers on the d-axis side in the magnet unit 512, so that the magnet magnetic flux on the d-axis is strengthened and the torque can be increased accordingly.
  • the thickness of the magnet unit 512 in the radial direction can be reduced (thinned), it is possible to expand the radially inner region of the magnetic circuit portion, and use the inner region.
  • the outer peripheral wall WA1 having the cooling water passage 545 and the plurality of electric modules 532 provided inside the outer peripheral wall WA1 in the radial direction can be suitably arranged.
  • the magnetic circuit portion, the outer peripheral wall WA1, and the plurality of electric modules 532, but also the bearing 560 and the resolver 660 can be similarly preferably arranged in the radial direction.
  • a wheel 400 using the rotating electric machine 500 as an in-wheel motor is mounted on the vehicle body via a base plate 405 fixed to the inverter housing 531 and a mounting mechanism such as a suspension device.
  • a mounting mechanism such as a suspension device.
  • the electric module 532 and the bus bar module 533 are arranged inside the outer peripheral wall WA1 of the inverter unit 530 in the radial direction, and the electric module 532 and the bus bar are arranged inside and outside the outer peripheral wall WA1 in the radial direction.
  • the module 533 and the stator 520 are arranged respectively.
  • the position of the bus bar module 533 with respect to the electric module 532 can be set arbitrarily.
  • a winding connection wire for example, a winding connection terminal 633 used for the connection is provided.
  • the guidance position can be set arbitrarily.
  • ( ⁇ 1) a configuration in which the winding connection line is guided outside the vehicle in the axial direction, that is, on the back side on the rotor carrier 511 side
  • ( ⁇ 2) a configuration in which the winding connection line is guided inside the vehicle in the axial direction, that is, on the front side of the rotor carrier 511 side, Is possible.
  • FIGS. 72(a) to 72(d) are vertical cross-sectional views showing a simplified configuration of the rotary electric machine 500, in which the configurations already described are denoted by the same reference numerals.
  • the winding connection line 637 is an electrical wiring that connects each phase winding of the stator winding 521 and the bus bar module 533, and the winding connection terminal 633 described above corresponds to this, for example.
  • the above ( ⁇ 1) is adopted as the position of the bus bar module 533 with respect to the electric module 532, and the above ( ⁇ 1) is adopted as the position for guiding the winding connection wire 637. That is, the electric module 532, the bus bar module 533, the stator winding 521, and the bus bar module 533 are all connected outside the vehicle (on the inner side of the rotor carrier 511). Note that this corresponds to the configuration shown in FIG.
  • the cooling water passage 545 can be provided in the outer peripheral wall WA1 without concern about interference with the winding connection wire 637. Further, the winding connecting wire 637 for connecting the stator winding 521 and the bus bar module 533 can be easily realized.
  • the above ( ⁇ 1) is adopted as the position of the bus bar module 533 with respect to the electric module 532, and the above ( ⁇ 2) is adopted as the position for guiding the winding connection wire 637. That is, the electric module 532 and the busbar module 533 are connected outside the vehicle (the inner side of the rotor carrier 511), and the stator winding 521 and the busbar module 533 are inside the vehicle (the front side of the rotor carrier 511). It is configured to be connected with.
  • the cooling water passage 545 can be provided in the outer peripheral wall WA1 without concern about interference with the winding connection wire 637.
  • the above ( ⁇ 2) is adopted as the position of the bus bar module 533 with respect to the electric module 532, and the above ( ⁇ 1) is adopted as the position for guiding the winding connection wire 637. That is, the electric module 532 and the bus bar module 533 are connected inside the vehicle (front side of the rotor carrier 511), and the stator winding 521 and the bus bar module 533 are outside the vehicle (back side of the rotor carrier 511). It is configured to be connected with.
  • the above ( ⁇ 2) is adopted as the position of the bus bar module 533 with respect to the electric module 532, and the above ( ⁇ 2) is adopted as the position for guiding the winding connection wire 637. That is, the electric module 532, the bus bar module 533, the stator winding 521, and the bus bar module 533 are all connected inside the vehicle (front side of the rotor carrier 511).
  • the bus bar module 533 is arranged inside the vehicle (front side of the rotor carrier 511), so that an electric component such as a fan motor is temporarily added. In that case, it is considered that the wiring becomes easy. In addition, it is possible that the busbar module 533 can be brought closer to the resolver 660 arranged on the vehicle inner side than the bearing, and wiring to the resolver 660 can be facilitated.
  • 73(a) to 73(c) are configuration diagrams showing an example of a mounting structure of the resolver rotor 661 to the rotating body.
  • the resolver 660 is surrounded by the rotor carrier 511, the inverter housing 531 and the like, and is provided in a hermetically sealed space protected from water and mud from the outside.
  • the bearing 560 has the same configuration as that of FIG. 49.
  • the bearing 560 has a configuration different from that of FIG. 49 and is arranged at a position away from the end plate 514 of the rotor carrier 511.
  • the resolver stator 662 is not shown, for example, the boss portion 548 of the boss forming member 543 may be extended to the outer peripheral side of the resolver rotor 661 or the vicinity thereof, and the resolver stator 662 may be fixed to the boss portion 548. ..
  • a resolver rotor 661 is attached to the inner ring 561 of the bearing 560.
  • the resolver rotor 661 is provided on the axial end surface of the flange 561b of the inner ring 561 or on the axial end surface of the tubular portion 561a of the inner ring 561.
  • a resolver rotor 661 is attached to the rotor carrier 511.
  • the resolver rotor 661 is provided on the inner surface of the end plate 514 of the rotor carrier 511.
  • the resolver rotor 661 is provided on the outer peripheral surface of the tubular portion 515 of the rotor carrier 511. ing. In the latter case, the resolver rotor 661 is arranged between the end plate 514 of the rotor carrier 511 and the bearing 560.
  • a resolver rotor 661 is attached to the rotary shaft 501.
  • the resolver rotor 661 is provided between the end plate 514 of the rotor carrier 511 and the bearing 560 on the rotary shaft 501, or is opposite to the rotor carrier 511 with the bearing 560 sandwiched on the rotary shaft 501. It is located on the side.
  • FIG. 74(a) and 74(b) are vertical cross-sectional views showing a simplified configuration of the rotary electric machine 500, in which the same reference numerals are given to the configurations already described.
  • the configuration shown in FIG. 74(a) substantially corresponds to the configuration described in FIG. 49 and the like, and the configuration shown in FIG. 74(b) is a configuration obtained by partially modifying the configuration of FIG. 74(a). Equivalent to.
  • a rotor cover 670 fixed to the open end of the rotor carrier 511 is provided so as to surround the outer peripheral wall WA1 of the inverter housing 531. That is, the inner diameter side end surface of the rotor cover 670 faces the outer peripheral surface of the outer peripheral wall WA1, and the seal material 671 is provided between them.
  • a housing cover 666 is attached to the hollow portion of the boss portion 548 of the inverter housing 531 and a sealing material 667 is provided between the housing cover 666 and the rotary shaft 501.
  • the external connection terminal 632 that constitutes the bus bar module 533 penetrates the inverter housing 531 and extends to the inside of the vehicle (the lower side in the drawing).
  • the inverter housing 531 is provided with an inlet passage 571 and an outlet passage 572 which communicate with the cooling water passage 545, and a water passage port 574 including passage end portions of the inlet passage 571 and the outlet passage 572. ..
  • the inverter housing 531 (specifically, the boss forming member 543) is provided with the annular convex portion 681 extending to the protruding side (inside the vehicle) of the rotating shaft 501.
  • a rotor cover 670 is provided so as to surround the convex portion 681 of the inverter housing 531.
  • the end surface on the inner diameter side of the rotor cover 670 faces the outer peripheral surface of the convex portion 681, and the sealing material 671 is provided between them.
  • the external connection terminal 632 that constitutes the bus bar module 533 penetrates the boss portion 548 of the inverter housing 531 to extend into the hollow region of the boss portion 548, and penetrates the housing cover 666 to the inside of the vehicle (lower side in the figure). Extends to.
  • an inlet passage 571 and an outlet passage 572 that communicate with the cooling water passage 545 are formed in the inverter housing 531.
  • the inlet passage 571 and the outlet passage 572 extend into the hollow region of the boss portion 548, and the relay pipe is formed. It extends inwardly of the vehicle (lower side in the drawing) with respect to the housing cover 666 via 682.
  • the pipe portion extending from the housing cover 666 to the inside of the vehicle is the waterway port 574.
  • the rotor carrier 511 and the rotor cover 670 are connected to the inverter while maintaining the airtightness of the internal space of the rotor carrier 511 and the rotor cover 670. It can be suitably rotated with respect to the housing 531.
  • the inner diameter of the rotor cover 670 is smaller than that of the configuration of FIG. 74(a). Therefore, the inverter housing 531 and the rotor cover 670 are doubly provided in the axial direction at the position on the inner side of the vehicle with respect to the electric module 532, and the inconvenience caused by the electromagnetic noise of the electric module 532 is suppressed. can do. Further, by making the inner diameter of the rotor cover 670 small, the sliding diameter of the seal material 671 becomes small, and it is possible to suppress mechanical loss in the rotating sliding portion.
  • FIG. 75 shows a modification of the stator winding 521.
  • the stator winding 521 uses a conductor wire having a rectangular cross section, and is wound by corrugation with the long sides of the conductor wire extending in the circumferential direction.
  • the conductor wires 523 of each phase which are coil sides in the stator winding 521, are arranged at predetermined pitch intervals for each phase and are connected to each other at the coil ends.
  • the conductor wires 523 adjacent to each other in the circumferential direction on the coil side are arranged such that their end faces in the circumferential direction are in contact with each other, or are closely arranged with a minute gap therebetween.
  • the conductor wire is bent in the radial direction for each phase at the coil end. More specifically, the stator winding 521 (conductor wire) is bent inward in the radial direction at different positions for each phase in the axial direction, whereby the U-phase, V-phase, and W-phase windings are wound. Interference with each other is avoided.
  • each phase winding is made to differ by the thickness of the conductor wire, and the conductor wire is bent at a right angle inward in the radial direction for each phase.
  • the length dimension between both ends in the axial direction of each conductor 523 arranged in the circumferential direction may be the same for each conductor 523.
  • stator winding 521 When the stator core 522 is assembled to the stator winding 521 and the stator 520 is manufactured, a part of the annular shape of the stator winding 521 is disconnected and disconnected (that is, the stator winding 521). It is advisable to form the stator winding 521 in an annular shape by attaching the stator core 522 to the inner peripheral side of the stator winding 521 and connecting the separated portions to each other after the 521 is substantially C-shaped.
  • stator core 522 is divided into a plurality (for example, three or more) in the circumferential direction, and a plurality of divided core pieces are provided on the inner peripheral side of the stator winding 521 formed in an annular shape. It is also possible to attach.
  • the inlet passage 571 and the outlet passage 572 of the cooling water passage 545 are collectively provided at one place.
  • the passages 572 may be provided at different positions in the circumferential direction.
  • the inlet passage 571 and the outlet passage 572 may be provided at positions different by 180 degrees in the circumferential direction, or at least one of the inlet passage 571 and the outlet passage 572 may be provided in plural.
  • the rotating shaft 501 is projected to one side in the axial direction of the rotating electric machine 500, but this may be changed and the rotating shaft 501 may be projected in both axial directions. Accordingly, for example, a suitable configuration can be realized in a vehicle in which at least one of the front and rear of the vehicle has one wheel.
  • An inner rotor type rotating electric machine may be used as the rotating electric machine 500 used for the wheel 400.
  • the disclosure in this specification is not limited to the illustrated embodiments.
  • the disclosure encompasses the illustrated embodiments and variations on them based on them.
  • the disclosure is not limited to the combination of parts and/or elements shown in the embodiments.
  • the disclosure can be implemented in various combinations.
  • the disclosure may have additional parts that may be added to the embodiments.
  • the disclosure includes omissions of parts and/or elements of the embodiments.
  • the disclosure includes replacements or combinations of parts and/or elements between one embodiment and another.
  • the disclosed technical scope is not limited to the description of the embodiments. It is to be understood that some technical scopes disclosed are shown by the description of the claims, and further include meanings equivalent to the description of the claims and all modifications within the scope.
  • Modification 15 In this modification, a part of the structure of the conductor wire group 81 is changed. In this modification, differences from the configurations described in the modifications and the like will be mainly described. In this modification, the basic configuration of the rotary electric machine will be described by taking the first embodiment as an example.
  • each conductor wire group 81 of the stator winding 51 is composed of a first conductor wire 1010 to a fourth conductor wire 1040.
  • each conductor wire group 81 two conductor wires are arranged side by side in the radial direction and two conductor wires are arranged side by side in the circumferential direction.
  • FIG. 76 shows a conductor wire group 81 of only one of the U, V, and W phases. Further, in FIG. 76, for convenience, the stator core 52 and the like are shown in a linearly expanded state. Further, in FIG. 76, the illustration of the insulating coating film forming the conductor wire group 81 is omitted.
  • the first conducting wire 1010 to the fourth conducting wire 1040 are configured as an assembly of a plurality of element wires.
  • the first conductive wire 1010 (that is, the conductor) is a compressed conductive wire formed by bundling and compressing a plurality of (four in this modification) element wires 1011 to 1014.
  • the strands 1011 to 1014 are serially connected bodies connected in series.
  • the second conducting wire 1020 to the fourth conducting wire 1040 which are composed of the element wires 1021 to 1024, the element wires 1031 to 1034, and the element wires 1041 to 1044, respectively. Below, it demonstrates centering around the 1st conducting wire 1010.
  • the first conductor wire 1010 to the fourth conductor wire 1040 have the same radial thickness and the same circumferential width. Therefore, the first conductor wire 1010 to the fourth conductor wire 1040 have the same radial thickness and circumferential width.
  • the wires 1011 to 1014 are preferably configured as a composite body in which thin fibrous conductive materials 87 are bundled, like the wires 86 of the first embodiment.
  • the surfaces of the wires 1011 to 1014 are covered with a polymer insulating film PL1 such as enamel. Further, it is preferable that the surfaces of the wires 1011 to 1014 are covered with a so-called enamel coating, which is formed of a polyimide coating or an amideimide coating.
  • the bundled wires 1011 to 1014 are covered with an insulating coating PL2.
  • the individual wires 1011 to 1014 of the first conducting wire 1010 are adjacent to each other, and there are places where they are in contact with each other.
  • the first conductive wire 1010 is a strand assembly in which the resistance value between the strands 1011 to 1014 is larger than the resistance value of the strands 1011 to 1014 themselves.
  • the first electrical resistivity is larger than the second electrical resistivity.
  • the first conductive wire 1010 may be formed of a plurality of element wires 1011 to 1014, and may be an element wire assembly that covers the plurality of element wires 1011 to 1014 with an insulating member having a very high first electrical resistivity. ..
  • the method of insulating the wires 1011 to 1014 from each other is not limited to the polymer insulating film PL1 described above, and is a method of making it difficult for current to flow between the twisted wires 1011 to 1014 by utilizing contact resistance. It may be. That is, if the resistance value between the wires 1011 to 1014 is larger than the resistance value of the wires 1011 to 1014 themselves, the above effect can be obtained due to the potential difference caused by the difference in the resistance values. it can.
  • a series of armature windings are configured by arranging the first conductor wire 1010 to the fourth conductor wire 1040 along the circumferential direction of the stator core 52 as shown in FIG. 78.
  • the positions where the conductor wire group 81 is arranged are shown as D1, D7,.
  • FIG. 78 illustrates the arrangement of the first conducting wire 1010.
  • the wires 1011 to 1014 are wound a plurality of times (4 times in this modification) between D1 and D7, and the wires 1011 to 1014 are wound between D13 and D19. It is wound multiple times (four times in this modification).
  • the first conducting wire 1010 is formed at each position.
  • the ends of the wires 1011 to 1014 are connected to each other between D7 and D13. More specifically, the end of the wire 1014 at D7 and the end of the wire 1011 at D13 are connected. As a result, the wires 1011 to 1014 are connected in series.
  • a linearly extending portion is a straight portion 83 (a conductor wire group 81 as a conductor wire portion) facing the magnet unit 42, is a bent portion, and is adjacent in the circumferential direction.
  • a portion that connects the matching linear portions 83 of the same phase is a turn portion 84.
  • a predetermined position in the axial direction is indicated by LN.
  • the cross-sectional shape of the straight line portion 83 at the predetermined position LN As the cross-sectional shape of the straight line portion 83 at the predetermined position LN, the cross-sectional shape at the first position CS1 corresponding to D1, the cross-sectional shape at the second position CS2 corresponding to D7, the cross-sectional shape at the third position CS3 corresponding to D13, and The sectional shape at the fourth position CS4 corresponding to D19 is shown in FIG.
  • each conductor wire group 81 the relative positional relationship between the first conductor wire 1010 to the fourth conductor wire 1040 is maintained.
  • the first conductor wire 1010 to the fourth conductor wire 1040 have the same radial thickness and the same circumferential width. Therefore, the conductor wire groups 81 have the same radial thickness and circumferential width.
  • the arrangement positions of the first conductor wire 1010 to the fourth conductor wire 1040 forming the conductor wire group 81 in the second position CS2 are the arrangement positions of the first conductor wire 1010 to the fourth conductor wire 1040 forming the conductor wire group 81 in the first position CS1. It is located at a position when it is rotated 180 degrees when viewed from the axial direction. This arrangement position can be realized by reversing the conductor wire group 81 by 180 degrees at the coil end (turn portion 84) that connects the conductor wire group 81 at the first position CS1 and the conductor wire group 81 at the second position CS2.
  • the arrangement positions of the first conductor wire 1010 to the fourth conductor wire 1040 forming the conductor wire group 81 at the third position CS3 are the arrangement positions of the first conductor wire 1010 to the fourth conductor wire 1040 forming the conductor wire group 81 at the second position CS2. It is located at a position when it is rotated 180 degrees when viewed from the axial direction. This arrangement position can be realized by reversing the conductor wire group 81 by 180 degrees at the coil end that connects the conductor wire group 81 at the second position CS2 and the conductor wire group 81 at the third position CS3.
  • the arrangement positions of the first conductor wire 1010 to the fourth conductor wire 1040 forming the conductor wire group 81 at the fourth position CS4 are the arrangement positions of the first conductor wire 1010 to the fourth conductor wire 1040 forming the conductor wire group 81 at the third position CS3. It is located at a position when it is rotated 180 degrees when viewed from the axial direction.
  • This arrangement position can be realized by reversing the conductor wire group 81 by 180 degrees at the coil end that connects the conductor wire group 81 at the third position CS3 and the conductor wire group 81 at the fourth position CS4.
  • the reason why the above-mentioned arrangement position is adopted will be described.
  • FIG. 79 shows an electrical connection mode of the conductor wires forming the predetermined one-phase stator winding 51.
  • the first conductor 1010 of the conductor group 81 adjacent in the circumferential direction is connected in series to form a first series connection body that is a series connection body of the first conductors 1010.
  • the first series-connected body is a series-connected body of the same number of first conducting wires 1010 as the number of conducting wire groups 81.
  • the second conductors 1020 of the conductor groups 81 that are adjacent to each other in the circumferential direction are connected in series to form a second series connection body that is a series connection body of the second conductors 1020.
  • the third conductor 1030 of the conductor group 81 adjacent to each other in the circumferential direction is connected in series to form a third series connection body that is a series connection body of the third conductors 1030.
  • the fourth conductor 1040 of the conductor groups 81 that are adjacent to each other in the circumferential direction are connected in series to form a fourth series connection body that is a series connection body of the fourth conductors 1040.
  • the first to fourth series-connected bodies are connected in parallel with each other. One end of this parallel connection body is connected to the inverter side, and the other end is connected at a neutral point. As a result, a closed loop circuit is formed in the stator winding 51. In this case, the problems described below may occur.
  • the amount of magnetic flux of the magnetic flux interlinking with the conductor changes depending on the position of the conductor with respect to the magnet unit 42 in the circumferential direction. Due to this change, the electromotive voltage generated in the conductor changes.
  • the configuration shown in FIG. 76 is adopted. According to the configuration shown in FIG. 76, the difference in the electromotive voltage generated in each of the first to fourth series-connected bodies is reduced due to the difference in the circumferential position of the conductor with respect to the magnet unit 42 in each phase. You can Thereby, the circulating current flowing through the stator winding 51 can be reduced.
  • a slotless structure in which the amount of magnetic flux of a magnet interlinking each conductor wire group 81 increases is provided.
  • the slotless structure is the structure described with reference to FIGS. 10 and 25 to 29. With this structure, it is possible to eliminate the limitation of the torque due to the magnetic saturation and increase the torque.
  • the amount of magnetic flux of the magnet interlinking with the conductor wire is increased as compared with the configuration in which the tooth or the configuration corresponding to the tooth is provided. As a result, the increase in the difference in electromotive voltage generated in the first conductive wire 1010 to the fourth conductive wire 1040 forming the conductive wire group 81 becomes remarkable, and the circulating current may increase significantly.
  • the configuration shown in FIG. 76 has a great advantage to reduce the circulating current.
  • each conductor wire group 81 the number of conductor wires arranged in the radial direction is equal to the number of conductor wires arranged in the circumferential direction.
  • the radial dimension and the circumferential width dimension of each conductor wire group 81 are made equal.
  • the radial thickness dimension of one conductive wire group 81 and the radial thickness dimension of the other conductive wire group 81 of the in-phase conductive wire groups 81 adjacent to each other in the circumferential direction are made equal to each other. You can Therefore, the air gap between the stator winding 51 and the magnet unit 42 can be made uniform in the circumferential direction.
  • first conductive wire 1010 to the fourth conductive wire 1040 are respectively connected in series with the wires 1011 to 1014, in series with the wires 1021 to 1024, in series with the wires 1031 to 1034, and with the wires 1041 to 1044.
  • the series connection body By using the series connection body, the number of windings can be increased and the output torque can be improved.
  • the thickness dimension and the width dimension of each of the strands 1011 to 1014, 1021 to 1024, 1031 to 1034, 1041 to 1044 are made equal. This facilitates the radial thickness and the circumferential width of each conductor wire group 81 to be equal.
  • the arrangement positions of the first conductor wire 1010 to the fourth conductor wire 1040 that form the conductor wire group 81 at the second position CS2 are the arrangement positions of the first conductor wire 1010 to the fourth conductor wire 1040 that form the conductor wire group 81 at the first position CS1.
  • the position is an arrangement position when the position is rotated 90 degrees in a specific direction when viewed from the axial direction. This arrangement position can be realized by reversing the conductor wire group 81 by 90 degrees at the coil end that connects the conductor wire group 81 at the first position CS1 and the conductor wire group 81 at the second position CS2.
  • the arrangement positions of the first conductor wire 1010 to the fourth conductor wire 1040 forming the conductor wire group 81 at the third position CS3 are the arrangement positions of the first conductor wire 1010 to the fourth conductor wire 1040 forming the conductor wire group 81 at the second position CS2. Is in the arrangement position when it is rotated 90 degrees in the specific direction when viewed from the axial direction.
  • the arrangement positions of the first conductor wire 1010 to the fourth conductor wire 1040 forming the conductor wire group 81 at the fourth position CS4 are the arrangement positions of the first conductor wire 1010 to the fourth conductor wire 1040 forming the conductor wire group 81 at the third position CS3. Is in the arrangement position when it is rotated 90 degrees in the specific direction when viewed from the axial direction.
  • the difference in the electromotive voltage generated in each of the first to fourth series-connected bodies is reduced due to the difference in the circumferential position and the radial position of the conductor with respect to the magnet unit 42 in each phase. can do. Thereby, the circulating current flowing through the stator winding 51 can be further reduced.
  • a positive integer is Np
  • each conductor wire group 81 of the stator winding 51 may be composed of first to ninth conductor wires 1A to 3C.
  • FIG. 81 shows an example in which each conductor wire group 81 at each position CS1 to CS4 is rotated by 90 degrees in a specific direction.
  • conductor wire group 81 shown in FIG. 81 is not limited to being rotated by 90 degrees in a specific direction, but may be rotated by 45 degrees in a specific direction.
  • the cross section of the conductor wire group 81 is not limited to a rectangular shape, and may be, for example, a circular shape.
  • each conductor wire group 81 may be composed of flat first conductor wires 1110 to third conductor wires 1130. Even in this case, it is desirable that the radial dimension of each conductor wire group 81 and the circumferential width dimension be equal.
  • the first conductor wire 1110 to the third conductor wire 1130 are laminated in the lateral direction, so that the radial dimension of each conductor wire group 81.
  • the width in the circumferential direction should be equal.
  • the dimension in the longitudinal direction may be three times the dimension in the lateral direction (that is, a multiple of the number of conducting wires to be laminated).
  • each conductive wire group 81 in each conductive wire group 81, the same relative positions of the first conductive wire 1110 to the third conductive wire 1130 are maintained, and the same first conductive wire 1110 to the third conductive wire 1130 are maintained.
  • the arrangement position may be different when viewed from the axial direction. That is, the arrangement positions of the first conducting wire 1110 to the third conducting wire 1130 may be rotated by 90 ⁇ N degrees in a specific direction when viewed from the axial direction. In FIG. 82, it is rotated 90 degrees in the specific direction.
  • the conductor wire groups 81 may be arranged on bobbins 1051 each made of an insulating member such as resin.
  • the bobbin 1051 is fixed to the outer peripheral surface of the stator core 52. Then, it has a pair of wall portions that project radially outward from both circumferential end portions, and the conductor wire group 81 is arranged between the wall portions.
  • the first conducting wire 1010 to the fourth conducting wire 1040 are arranged so as to be laminated in the radial direction
  • the second position CS2 the first conducting wire 1010 to the fourth conducting wire 1010 are arranged in the circumferential direction.
  • the fourth conductive wire 1040 may be arranged so as to be laminated.
  • the first conducting wire 1010 to the fourth conducting wire 1040 are formed into flat and wide conducting wires.
  • the element wires forming the first conductor wire 1010 to the fourth conductor wire 1040 are aligned along the longitudinal direction of each conductor wire.
  • the stator winding may be skewed.

Abstract

各相の前記電機子巻線（５１）は、複数の導線（１０１０）の並列接続体で構成されており、各導線は、複数の素線（１０１１～１０１４）の直列接続体で構成されている。各相の前記電機子巻線において、磁石部（４２）に対向する位置で周方向に所定間隔で配置された部分を導線部（８１）とする場合、各導線部において、径方向に少なくとも１層の導線が配置されるとともに、周方向に複数の導線が並べて配置されている。周方向に隣り合う同相の前記導線部それぞれにおいて、各導線の相対的な位置関係が維持された状態で、同一の導線の配置位置が回転子（４０）の軸方向から見て異なっているとともに、各導線部の径方向の厚さ寸法と周方向の幅寸法とが等しくされている。

Description

回転電機 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１９年２月８日に出願された日本出願番号２０１９－０２２１０１号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　この明細書における開示は、回転電機に関する。
　従来、例えば特許文献１に記載されているように、周方向に極性が交互となる複数の磁極を有する磁石部を含む界磁子と、多相の電機子巻線を有する電機子と、を備える回転電機が知られている。
特開２０１４－９３８５９号公報
　各相の電機子巻線が、複数の導線の並列接続体で構成されている回転電機がある。この回転電機について説明すると、各相の電機子巻線において、磁石部に対向する位置で周方向に所定間隔で配置された部分を導線部とする場合、各導線部において、径方向に少なくとも１層の導線が配置されるとともに、周方向に複数の導線が並べて配置されている。
　ここで、各相の電機子巻線が複数の導線の並列接続体で構成されているため、各相の電機子巻線において閉ループ回路が形成されている。この場合、以下に説明する問題が生じ得る。
　磁石部の磁石磁束が導線に鎖交すると、この鎖交磁束の時間変化率に応じた起電圧（誘起電圧）が導線に発生する。導線に鎖交する磁石磁束量は、導線の磁石部に対する周方向位置、及び導線の磁石部に対する径方向位置で異なる。磁石部に対する位置が異なると、各相において、導線部を構成する各導線で発生する起電圧の差が大きくなり、上記閉ループ回路に流れる循環電流が増加するおそれがある。
　本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、電機子巻線に流れる循環電流を低減することができる回転電機を提供することを主たる目的とする。
　上記課題を解決するための第１の手段は、周方向に極性が交互となる複数の磁極を有する磁石部を含む界磁子と、多相の電機子巻線を有する電機子と、を備え、前記界磁子及び前記電機子のうちいずれかが回転子とされている回転電機において、各相の前記電機子巻線は、複数の導線の並列接続体で構成されており、前記各導線は、複数の素線の直列接続体で構成されており、各相の前記電機子巻線において、前記磁石部に対向する位置で周方向に所定間隔で配置された部分を導線部とする場合、前記各導線部において、径方向に少なくとも１層の前記導線が配置されるとともに、周方向に複数の前記導線が並べて配置されており、周方向に隣り合う同相の前記導線部それぞれにおいて、前記各導線の相対的な位置関係が維持された状態で、同一の前記導線の配置位置が前記回転子の軸方向から見て異なっているとともに、前記各導線部の径方向の厚さ寸法と周方向の幅寸法とが等しくされている。
　上記構成では、周方向に隣り合う同相の導線部それぞれにおいて、各導線の相対的な位置関係が維持された状態で、同一の導線の配置位置が回転子の軸方向から見て異なっている。この構成によれば、同相の各導線で発生する起電圧の差を低減させやすい構成を実現でき、電機子巻線に流れる循環電流を低減させることができる。
　また、上記構成により、周方向に隣り合う同相の導線部のうち、一方の導線部の径方向の厚さ寸法と、他方の導線部の径方向の厚さ寸法とを等しくすることができる。このため、電機子と界磁子との間のエアギャップを周方向において均一化することができる。
　また、各導線を、複数の素線の直列接続体で構成することにより、巻き数を増やして出力トルクを向上させることができる。
　第２の手段は、第１の手段において、周方向に隣り合う同相の前記導線部のうち、一方の導線部を構成する前記各導線の配置位置が、前記他方の導線部を構成する前記各導線の配置位置を前記軸方向から見て９０×Ｎ度回転させた場合の配置位置になっている。
　これにより、各相において、磁石部に対する導線の周方向位置が異なることに起因して、導線部を構成する各導線で発生する起電圧の差を低減することができる。
　第３の手段は、第１又は第２の手段において、前記導線部を構成する各導線は、複数の素線が束ねられて圧縮された圧縮導線である。
　これにより、厚さ寸法と幅寸法とを等しくするために角線を利用する必要がなくなり、製造コストを安くすることができる。また、ねじり加工する際、角線に比較して、容易に行うことができる。
　第４の手段は、第１～第３の手段のうちいずれかにおいて、前記導線部を構成する各導線は、複数の素線が束ねられているとともに、束ねられた素線間の抵抗値が前記素線そのものの抵抗値よりも大きい素線集合体となっている。
　抵抗率を異ならせることにより、渦電流損を低減することができる。
　第５の手段は、第１～第４の手段のうちいずれかにおいて、前記導線部を構成する各導線の径方向の厚さ寸法と周方向の幅寸法とが等しくされている。
　各導線部の厚さ寸法と幅寸法とを等しくする際、容易に行うことができる。
　第６の手段は、第１～第５の手段のうちいずれかにおいて、前記電機子において、周方向における前記各導線部の間に導線間部材を設け、かつその導線間部材として、１磁極における前記導線間部材の周方向の幅寸法をＷｔ、前記導線間部材の飽和磁束密度をＢｓ、１磁極における前記磁石部の周方向の幅寸法をＷｍ、前記磁石部の残留磁束密度をＢｒとした場合に、Ｗｔ×Ｂｓ≦Ｗｍ×Ｂｒの関係となる磁性材料、若しくは非磁性材料を用いる構成か、又は周方向における前記各導線部の間に導線間部材を設けていない構成となっている。
　従来、電機子として、ヨーク部から所定間隔で径方向に延びる複数のティースを有し、周方向に隣り合うティース間にスロットが形成され、スロット内に電機子巻線が収容されているものがある。この電機子では、磁石部の磁石磁束の大部分がティースを介してヨーク部に流れる。その結果、ティースで磁気飽和が生じ、回転電機を高トルク化できない懸念がある。
　これに対し、手段６には、ティース又はティースに相当する構成が備えられていない。これにより、磁気飽和に起因してトルクが制限されることを解消でき、トルクを高めることができる。しかし、手段６では、ティース又はティースに相当する構成が備えられる構成と比較して、導線に鎖交する磁石磁束量が増加してしまう。その結果、各導線で発生する起電圧の差の増加が顕著となり、循環電流の増加が顕著となるおそれがある。
　このため、ティース又はティースに相当する構成が備えられていない手段６においては、循環電流を低減するために、同一の導線の配置位置が回転子の軸方向から見て異なっている構成が適用されるメリットが大きい。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、回転電機の縦断面斜視図であり、 図２は、回転電機の縦断面図であり、 図３は、図２のIII－III線断面図であり、 図４は、図３の一部を拡大して示す断面図であり、 図５は、回転電機の分解図であり、 図６は、インバータユニットの分解図であり、 図７は、固定子巻線のアンペアターンとトルク密度との関係を示すトルク線図であり、 図８は、回転子及び固定子の横断面図であり、 図９は、図８の一部を拡大して示す図であり、 図１０は、固定子の横断面図であり、 図１１は、固定子の縦断面図であり、 図１２は、固定子巻線の斜視図であり、 図１３は、導線の構成を示す斜視図であり、 図１４は、素線の構成を示す模式図であり、 図１５は、ｎ層目における各導線の形態を示す図であり、 図１６は、ｎ層目とｎ＋１層目の各導線を示す側面図であり、 図１７は、実施形態の磁石について電気角と磁束密度との関係を示す図であり、 図１８は、比較例の磁石について電気角と磁束密度との関係を示す図であり、 図１９は、回転電機の制御システムの電気回路図であり、 図２０は、制御装置による電流フィードバック制御処理を示す機能ブロック図であり、 図２１は、制御装置によるトルクフィードバック制御処理を示す機能ブロック図であり、 図２２は、第２実施形態における回転子及び固定子の横断面図であり、 図２３は、図２２の一部を拡大して示す図であり、 図２４は、磁石ユニットにおける磁束の流れを具体的に示す図であり、 図２５は、変形例１における固定子の断面図であり、 図２６は、変形例１における固定子の断面図であり、 図２７は、変形例２における固定子の断面図であり、 図２８は、変形例３における固定子の断面図であり、 図２９は、変形例４における固定子の断面図であり、 図３０は、変形例７における回転子及び固定子の横断面図であり、 図３１は、変形例８において操作信号生成部の処理の一部を示す機能ブロック図であり、 図３２は、キャリア周波数変更処理の手順を示すフローチャートであり、 図３３は、変形例９において導線群を構成する各導線の接続形態を示す図であり、 図３４は、変形例９において４対の導線が積層配置されている構成を示す図であり、 図３５は、変形例１０においてインナロータ型の回転子及び固定子の横断面図であり、 図３６は、図３５の一部を拡大して示す図であり、 図３７は、インナロータ型の回転電機の縦断面図であり、 図３８は、インナロータ型の回転電機の概略構成を示す縦断面図であり、 図３９は、変形例１１においてインナロータ構造の回転電機の構成を示す図であり、 図４０は、変形例１１においてインナロータ構造の回転電機の構成を示す図であり、 図４１は、変形例１２において回転電機子形の回転電機の構成を示す図であり、 図４２は、変形例１４における導線の構成を示す断面図であり、 図４３は、リラクタンストルク、磁石トルク及びＤＭの関係を示す図であり、 図４４は、ティースを示す図であり、 図４５は、インホイールモータ構造の車輪及びその周辺構造を示す斜視図であり、 図４６は、車輪及びその周辺構造の縦断面図であり、 図４７は、車輪の分解斜視図であり、 図４８は、回転電機を回転軸の突出側から見た側面図であり、 図４９は、図４８の４９－４９線断面図であり、 図５０は、図４９の５０－５０線断面図であり、 図５１は、回転電機の分解断面図であり、 図５２は、回転子の部分断面図であり、 図５３は、固定子巻線及び固定子コアの斜視図であり、 図５４は、固定子巻線を平面状に展開して示す正面図であり、 図５５は、導線のスキューを示す図であり、 図５６は、インバータユニットの分解断面図であり、 図５７は、インバータユニットの分解断面図であり、 図５８は、インバータハウジングでの各電気モジュールの配置の状態を示す図であり、 図５９は、電力変換器の電気的構成を示す回路図であり、 図６０は、スイッチモジュールの冷却構造例を示す図であり、 図６１は、スイッチモジュールの冷却構造例を示す図であり、 図６２は、スイッチモジュールの冷却構造例を示す図であり、 図６３は、スイッチモジュールの冷却構造例を示す図であり、 図６４は、スイッチモジュールの冷却構造例を示す図であり、 図６５は、冷却水通路に対する各電気モジュールの配列順序を示す図であり、 図６６は、図４９の６６－６６線断面図であり、 図６７は、図４９の６７－６７線断面図であり、 図６８は、バスバーモジュールを単体で示す斜視図であり、 図６９は、各電気モジュールとバスバーモジュールとの電気的な接続状態を示す図であり、 図７０は、各電気モジュールとバスバーモジュールとの電気的な接続状態を示す図であり、 図７１は、各電気モジュールとバスバーモジュールとの電気的な接続状態を示す図であり、 図７２は、インホイールモータにおける変形例１を説明するための構成図であり、 図７３は、インホイールモータにおける変形例２を説明するための構成図であり、 図７４は、インホイールモータにおける変形例３を説明するための構成図であり、 図７５は、インホイールモータにおける変形例４を説明するための構成図であり、 図７６は、変形例１５における同相の固定子巻線を構成する各直線部の断面図であり、 図７７は、導線の断面図であり、 図７８は、直線部及びターン部の概要を示す図であり、 図７９は、同相の固定子巻線を構成する導線の電気的な接続態様を示す図であり、 図８０は、変形例１５の別の実施形態における各直線部の断面図であり、 図８１は、変形例１５の別の実施形態における各直線部の断面図であり、 図８２は、変形例１５の別の実施形態における各直線部の断面図であり、 図８３は、変形例１５の別の実施形態における各直線部の断面図である。
　図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的におよび／または構造的に対応する部分および／または関連付けられる部分には同一の参照符号、または百以上の位が異なる参照符号が付される場合がある。対応する部分および／又は関連付けられる部分については、他の実施形態の説明を参照することができる。
　本実施形態における回転電機は、例えば車両動力源として用いられるものとなっている。ただし、回転電機は、産業用、車両用、家電用、ＯＡ機器用、遊技機用などとして広く用いられることが可能となっている。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一又は均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。
　（第１実施形態）
　本実施形態に係る回転電機１０は、同期式多相交流モータであり、アウタロータ構造（外転構造）のものとなっている。回転電機１０の概要を図１乃至図５に示す。図１は、回転電機１０の縦断面斜視図であり、図２は、回転電機１０の回転軸１１に沿う方向での縦断面図であり、図３は、回転軸１１に直交する方向での回転電機１０の横断面図（図２のIII－III線断面図）であり、図４は、図３の一部を拡大して示す断面図であり、図５は、回転電機１０の分解図である。なお、図３では、図示の都合上、回転軸１１を除き、切断面を示すハッチングを省略している。以下の記載では、回転軸１１が延びる方向を軸方向とし、回転軸１１の中心から放射状に延びる方向を径方向とし、回転軸１１を中心として円周状に延びる方向を周方向としている。
　回転電機１０は、大別して、軸受ユニット２０と、ハウジング３０と、回転子４０と、固定子５０と、インバータユニット６０とを備えている。これら各部材は、いずれも回転軸１１と共に同軸上に配置され、所定順序で軸方向に組み付けられることで回転電機１０が構成されている。本実施形態の回転電機１０は、「界磁子」としての回転子４０と、「電機子」としての固定子５０とを有する構成となっており、回転界磁形の回転電機として具体化されるものとなっている。
　軸受ユニット２０は、軸方向に互いに離間して配置される２つの軸受２１，２２と、その軸受２１，２２を保持する保持部材２３とを有している。軸受２１，２２は、例えばラジアル玉軸受であり、それぞれ外輪２５と、内輪２６と、それら外輪２５及び内輪２６の間に配置された複数の玉２７とを有している。保持部材２３は円筒状をなしており、その径方向内側に軸受２１，２２が組み付けられている。そして、軸受２１，２２の径方向内側に、回転軸１１及び回転子４０が回転自在に支持されている。軸受２１，２２により、回転軸１１を回転可能に支持する一組の軸受が構成されている。
　各軸受２１，２２では、不図示のリテーナにより玉２７が保持され、その状態で各玉同士のピッチが保たれている。軸受２１，２２は、リテーナの軸方向上下部に封止部材を有し、その内部に非導電性グリース（例えば非導電性のウレア系グリース）が充填されている。また、内輪２６の位置がスペーサにより機械的に保持され、内側から上下方向に凸となる定圧予圧が施されている。
　ハウジング３０は、円筒状をなす周壁３１を有する。周壁３１は、その軸方向に対向する第１端と第２端を有する。周壁３１は、第１端に端面３２と有するとともに、第２端に開口３３を有する。開口３３は、第２端の全体において開放されている。端面３２には、その中央に円形の孔３４が形成されており、その孔３４に挿通させた状態で、ネジやリベット等の固定具により軸受ユニット２０が固定されている。また、ハウジング３０内、すなわち周壁３１及び端面３２により区画された内部スペースには、中空円筒状の回転子４０と中空円筒状の固定子５０とが収容されている。本実施形態では回転電機１０がアウタロータ式であり、ハウジング３０内には、筒状をなす回転子４０の径方向内側に固定子５０が配置されている。回転子４０は、軸方向において端面３２の側で回転軸１１に片持ち支持されている。
　回転子４０は、中空筒状に形成された磁石ホルダ４１と、その磁石ホルダ４１の径方向内側に設けられた環状の磁石ユニット４２とを有している。磁石ホルダ４１は、略カップ状をなし、磁石保持部材としての機能を有する。磁石ホルダ４１は、円筒状をなす円筒部４３と、同じく円筒状をなしかつ円筒部４３よりも小径の固定部（attachment）４４と、それら円筒部４３及び固定部４４を繋ぐ部位となる中間部４５とを有している。円筒部４３の内周面に磁石ユニット４２が取り付けられている。
　なお、磁石ホルダ４１は、機械強度が充分な冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）や、鍛造用鋼、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）等により構成されている。
　固定部４４の貫通孔４４ａには回転軸１１が挿通される。貫通孔４４ａ内に配置された回転軸１１に対して固定部４４が固定されている。つまり、固定部４４により、回転軸１１に対して磁石ホルダ４１が固定されている。なお、固定部４４は、凹凸を利用したスプライン結合やキー結合、溶接、又はかしめ等により回転軸１１に対して固定されているとよい。これにより、回転子４０が回転軸１１と一体に回転する。
　また、固定部４４の径方向外側には、軸受ユニット２０の軸受２１，２２が組み付けられている。上述のとおり軸受ユニット２０はハウジング３０の端面３２に固定されているため、回転軸１１及び回転子４０は、ハウジング３０に回転可能に支持されるものとなっている。これにより、ハウジング３０内において回転子４０が回転自在となっている。
　回転子４０には、その軸方向に対向する二つの端部の一方にのみ固定部４４が設けられており、これにより、回転子４０が回転軸１１に片持ち支持されている。ここで、回転子４０の固定部４４は、軸受ユニット２０の軸受２１，２２により、軸方向に異なる２位置で回転可能に支持されている。すなわち、回転子４０は、磁石ホルダ４１の、その軸方向に対向する二つの端部の一方において、その軸方向に離間する二つの軸受２１，２２により回転可能に支持されている。そのため、回転子４０が回転軸１１に片持ち支持される構造であっても、回転子４０の安定回転が実現されるようになっている。この場合、回転子４０の軸方向中心位置に対して片側にずれた位置で、回転子４０が軸受２１，２２により支持されている。
　また、軸受ユニット２０において回転子４０の中心寄り（図の下側）の軸受２２と、その逆側（図の上側）の軸受２１とは、外輪２５及び内輪２６と玉２７との間の隙間寸法が相違しており、例えば回転子４０の中心寄りの軸受２２の方が、その逆側の軸受２１よりも隙間寸法が大きいものとなっている。この場合、回転子４０の中心寄りの側において、回転子４０の振れや、部品公差に起因するインバランスによる振動が軸受ユニット２０に作用しても、その振れや振動の影響が良好に吸収される。具体的には、回転子４０の中心寄り（図の下側）の軸受２２において予圧により遊び寸法（隙間寸法）を大きくしていることで、片持ち構造において生じる振動がその遊び部分により吸収される。前記予圧は、定位置予圧、又は定圧予圧のいずれであっても良い。定位置予圧の場合、軸受２１と軸受２２の外輪２５はいずれも保持部材２３に対して、圧入、又は接着等の方法を用いて接合されている。また、軸受２１と軸受２２の内輪２６はいずれも回転軸１１に対して、圧入、又は接着等の方法を用いて接合されている。ここで軸受２１の外輪２５を軸受２１の内輪２６に対して軸方向に異なる位置に配置する事で予圧を発生させることができる。軸受２２の外輪２５を軸受２２の内輪２６に対して軸方向に異なる位置に配置する事でも予圧を発生させることができる。
　また定圧予圧を採用する場合には、軸方向において、軸受２２と軸受２１に挟まれた領域から軸受２２の外輪２５に向けて予圧が発生する様に予圧用バネ、例えばウェーブワッシャ２４等を軸受２２と軸受２１に挟まれた同領域に配置する。この場合も、軸受２１と軸受２２の内輪２６はいずれも回転軸１１に対して、圧入、又は接着等の方法を用いて接合されている。軸受２１、又は軸受２２の外輪２５は、保持部材２３に対して所定のクリアランスを介して配置される。このような構成とすることで、軸受２２の外輪２５には軸受２１から離れる方向に予圧用バネのバネ力が作用する。そして、この力が回転軸１１を伝わることで、軸受２１の内輪２６を軸受２２の方向に押し付ける力が作用する。これにより、軸受２１，２２ともに、外輪２５と内輪２６の軸方向の位置がずれ、前述した定位置予圧と同様に２つのベアリングに予圧を掛けることができる。
　なお、定圧予圧を発生させる際には、必ずしも図２に示す様に軸受２２の外輪２５にバネ力を印加する必要は無い。例えば、軸受２１の外輪２５にバネ力を印加しても良い。また軸受２１，２２のいずれかの内輪２６を回転軸１１に対して所定のクリアランスを介して配置し、軸受２１，２２の外輪２５を保持部材２３に対して圧入、又は接着等の方法を用いて接合することで、２つのベアリングに予圧を掛けても良い。
　更には、軸受２１の内輪２６が軸受２２に対して離れるように力を作用させる場合には、軸受２２の内輪２６も軸受２１に対して離れるように力を作用させる方が良い。逆に、軸受２１の内輪２６が軸受２２に対して近づくように力を作用させる場合には、軸受２２の内輪２６も軸受２１に対して近づくように力を作用させる方が良い。
　なお、本回転電機１０を車両動力源等の目的で車両に適用する場合には、予圧を発生させる機構に対して予圧の発生方向の成分を持つ振動が加わる可能性や、予圧を印加する対象物に掛る重力の方向が変動してしまう可能性がある。その為、本回転電機１０を車両に適用する場合には、定位置予圧を採用することが望ましい。
　また、中間部４５は、環状の内側肩部４９ａと環状の外側肩部４９ｂを有する。外側肩部４９ｂは、中間部４５の径方向において内側肩部４９ａの外側に位置している。内側肩部４９ａと外側肩部４９ｂは、中間部４５の軸方向において互いに離間している。これにより、中間部４５の径方向において、円筒部４３と固定部４４とは部分的に重複している。つまり、固定部４４の基端部（図の下側の奥側端部）よりも軸方向外側に、円筒部４３が突出するものとなっている。本構成では、中間部４５が段差無しで平板状に設けられる場合に比べて、回転子４０の重心近くの位置で、回転軸１１に対して回転子４０を支持させることが可能となり、回転子４０の安定動作が実現できるものとなっている。
　上述した中間部４５の構成によれば、回転子４０には、径方向において固定部４４を囲みかつ中間部４５の内寄りとなる位置に、軸受ユニット２０の一部を収容する軸受収容凹部４６が環状に形成されるとともに、径方向において軸受収容凹部４６を囲みかつ中間部４５の外寄りとなる位置に、後述する固定子５０の固定子巻線５１のコイルエンド５４を収容するコイル収容凹部４７が形成されている。そして、これら各収容凹部４６，４７が、径方向の内外で隣り合うように配置されるようになっている。つまり、軸受ユニット２０の一部と、固定子巻線５１のコイルエンド５４とが径方向内外に重複するように配置されている。これにより、回転電機１０において軸方向の長さ寸法の短縮が可能となっている。
　中間部４５は、回転軸１１側から径方向外側に張り出すように設けられている。そして、その中間部４５に、軸方向に延び、固定子５０の固定子巻線５１のコイルエンド５４に対する接触を回避する接触回避部が設けられている。中間部４５が張出部に相当する。
　コイルエンド５４は、径方向の内側又は外側に曲げられることで、そのコイルエンド５４の軸方向寸法を小さくすることができ、固定子５０の軸長を短縮することが可能である。コイルエンド５４の曲げ方向は、回転子４０との組み付けを考慮したものであるとよい。回転子４０の径方向内側に固定子５０を組み付けることを想定すると、その回転子４０に対する挿入先端側では、コイルエンド５４が径方向内側に曲げられるとよい。コイルエンド５４の反対側のコイルエンドの曲げ方向は任意でよいが、空間的に余裕のある外側に曲げた形状が製造上好ましい。
　また、磁石部としての磁石ユニット４２は、円筒部４３の径方向内側において、周方向に沿って極性が交互に変わるように配置された複数の永久磁石により構成されている。これにより、磁石ユニット４２は、周方向に複数の磁極を有する。ただし、磁石ユニット４２の詳細については後述する。
　固定子５０は、回転子４０の径方向内側に設けられている。固定子５０は、略筒状（環状）に巻回形成された固定子巻線５１と、その径方向内側に配置されたベース部材としての固定子コア５２とを有しており、固定子巻線５１が、所定のエアギャップを挟んで円環状の磁石ユニット４２に対向するように配置されている。固定子巻線５１は複数の相巻線よりなる。それら各相巻線は、周方向に配列された複数の導線が所定ピッチで互いに接続されることで構成されている。本実施形態では、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３相巻線と、Ｘ相、Ｙ相及びＺ相の３相巻線とを用い、それら３相の巻線を２つ用いることで、固定子巻線５１が６相の相巻線として構成されている。
　固定子コア５２は、軟磁性材である電磁鋼板が積層された積層鋼板により円環状に形成されており、固定子巻線５１の径方向内側に組み付けられている。電磁鋼板は、例えば鉄に数％程度（例えば３％）の珪素を添加した珪素鋼板である。固定子巻線５１が電機子巻線に相当し、固定子コア５２が電機子コアに相当する。
　固定子巻線５１は、径方向において固定子コア５２に重複する部分であり、かつ固定子コア５２の径方向外側となるコイルサイド部５３と、軸方向において固定子コア５２の一端側及び他端側にそれぞれ張り出すコイルエンド５４，５５とを有している。コイルサイド部５３は、径方向において固定子コア５２と回転子４０の磁石ユニット４２にそれぞれ対向している。回転子４０の内側に固定子５０が配置された状態では、軸方向両側のコイルエンド５４，５５のうち軸受ユニット２０の側（図の上側）となるコイルエンド５４が、回転子４０の磁石ホルダ４１により形成されたコイル収容凹部４７に収容されている。ただし、固定子５０の詳細については後述する。
　インバータユニット６０は、ハウジング３０に対してボルト等の締結具により固定されるユニットベース６１と、そのユニットベース６１に組み付けられる複数の電気コンポーネント６２とを有している。ユニットベース６１は、例えば炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）により構成されている。ユニットベース６１は、ハウジング３０の開口３３の縁に対して固定されるエンドプレート６３と、そのエンドプレート６３に一体に設けられ、軸方向に延びるケーシング６４とを有している。エンドプレート６３は、その中心部に円形の開口６５を有しており、開口６５の周縁部から起立するようにしてケーシング６４が形成されている。
　ケーシング６４の外周面には固定子５０が組み付けられている。つまり、ケーシング６４の外径寸法は、固定子コア５２の内径寸法と同じか、又は固定子コア５２の内径寸法よりも僅かに小さい寸法になっている。ケーシング６４の外側に固定子コア５２が組み付けられることで、固定子５０とユニットベース６１とが一体化されている。また、ユニットベース６１がハウジング３０に固定されることからすると、ケーシング６４に固定子コア５２が組み付けられた状態では、固定子５０がハウジング３０に対して一体化された状態となっている。
　なお、固定子コア５２は、ユニットベース６１に対して接着、焼きばめ、圧入等により組み付けられているとよい。これにより、ユニットベース６１側に対する固定子コア５２の周方向又は軸方向の位置ずれが抑制される。
　また、ケーシング６４の径方向内側は、電気コンポーネント６２を収容する収容空間となっており、その収容空間には、回転軸１１を囲むようにして電気コンポーネント６２が配置されている。ケーシング６４は、収容空間形成部としての役目を有している。電気コンポーネント６２は、インバータ回路を構成する半導体モジュール６６や、制御基板６７、コンデンサモジュール６８を具備する構成となっている。
　なお、ユニットベース６１が、固定子５０の径方向内側に設けられ、固定子５０を保持する固定子ホルダ（電機子ホルダ）に相当する。ハウジング３０及びユニットベース６１により、回転電機１０のモータハウジングが構成されている。このモータハウジングでは、回転子４０を挟んで軸方向の一方側においてハウジング３０に対して保持部材２３が固定されるとともに、他方側においてハウジング３０及びユニットベース６１が互いに結合されている。例えば電気自動車である電動車両等においては、その車両等の側にモータハウジングが取り付けられることで、回転電機１０が車両等に装着される。
　ここで、上記図１～図５に加え、インバータユニット６０の分解図である図６を用いて、インバータユニット６０の構成をさらに説明する。
　ユニットベース６１において、ケーシング６４は、筒状部７１と、その軸方向において対向する両端の一方（軸受ユニット２０側の端部）に設けられた端面７２とを有している。筒状部７１の軸方向両端部のうち端面７２の反対側は、エンドプレート６３の開口６５を通じて全面的に開放されている。端面７２には、その中央に円形の孔７３が形成されており、その孔７３に回転軸１１が挿通可能となっている。孔７３には、回転軸１１の外周面との間の空隙を封鎖するシール材１７１が設けられている。シール材１７１は、例えば樹脂材料よりなる摺動シールであるとよい。
　ケーシング６４の筒状部７１は、その径方向外側に配置される回転子４０及び固定子５０と、その径方向内側に配置される電気コンポーネント６２との間を仕切る仕切り部となっており、筒状部７１を挟んで径方向内外に、回転子４０及び固定子５０と電気コンポーネント６２とが並ぶようにそれぞれ配置されている。
　また、電気コンポーネント６２は、インバータ回路を構成する電気部品であり、固定子巻線５１の各相巻線に対して所定順序で電流を流して回転子４０を回転させる力行機能と、回転軸１１の回転に伴い固定子巻線５１に流れる３相交流電流を入力し、発電電力として外部に出力する発電機能とを有している。なお、電気コンポーネント６２は、力行機能と発電機能とのうちいずれか一方のみを有するものであってもよい。発電機能は、例えば回転電機１０が車両用動力源として用いられる場合、回生電力として外部に出力する回生機能である。
　電気コンポーネント６２の具体的な構成として、図４に示すように、回転軸１１の周りには、中空円筒状をなすコンデンサモジュール６８が設けられており、そのコンデンサモジュール６８の外周面上に、複数の半導体モジュール６６が周方向に並べて配置されている。コンデンサモジュール６８は、互いに並列接続された平滑用のコンデンサ６８ａを複数備えている。具体的には、コンデンサ６８ａは、複数枚のフィルムコンデンサが積層されてなる積層型フィルムコンデンサであり、横断面が台形状をなしている。コンデンサモジュール６８は、１２個のコンデンサ６８ａが環状に並べて配置されることで構成されている。
　なお、コンデンサ６８ａの製造過程においては、例えば、複数のフィルムが積層されてなる所定幅の長尺フィルムを用い、フィルム幅方向を台形高さ方向とし、かつ台形の上底と下底とが交互になるように長尺フィルムが等脚台形状に切断されることにより、コンデンサ素子が作られる。そして、そのコンデンサ素子に電極等を取り付けることでコンデンサ６８ａが作製される。
　半導体モジュール６６は、例えばＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子を有し、略板状に形成されている。本実施形態では、回転電機１０が２組の３相巻線を備えており、その３相巻線ごとにインバータ回路が設けられていることから、計１２個の半導体モジュール６６を環状に並べて形成された半導体モジュール群６６Ａが電気コンポーネント６２に設けられている。
　半導体モジュール６６は、ケーシング６４の筒状部７１とコンデンサモジュール６８との間に挟まれた状態で配置されている。半導体モジュール群６６Ａの外周面は筒状部７１の内周面に当接し、半導体モジュール群６６Ａの内周面はコンデンサモジュール６８の外周面に当接している。この場合、半導体モジュール６６で生じた熱は、ケーシング６４を介してエンドプレート６３に伝わり、エンドプレート６３から放出される。
　半導体モジュール群６６Ａは、外周面側、すなわち径方向において半導体モジュール６６と筒状部７１との間にスペーサ６９を有しているとよい。この場合、コンデンサモジュール６８では軸方向に直交する横断面の断面形状が正１２角形である一方、筒状部７１の内周面の横断面形状が円形であるため、スペーサ６９は、内周面が平坦面、外周面が曲面となっている。スペーサ６９は、半導体モジュール群６６Ａの径方向外側において円環状に連なるように一体に設けられていてもよい。スペーサ６９は、良熱伝導体であり、例えばアルミニウム等の金属、又は放熱ゲルシート等であるとよい。なお、筒状部７１の内周面の横断面形状をコンデンサモジュール６８と同じ１２角形にすることも可能である。この場合、スペーサ６９の内周面及び外周面がいずれも平坦面であるとよい。
　また、本実施形態では、ケーシング６４の筒状部７１に、冷却水を流通させる冷却水通路７４が形成されており、半導体モジュール６６で生じた熱は、冷却水通路７４を流れる冷却水に対しても放出される。つまり、ケーシング６４は水冷機構を備えている。図３や図４に示すように、冷却水通路７４は、電気コンポーネント６２（半導体モジュール６６及びコンデンサモジュール６８）を囲むように環状に形成されている。半導体モジュール６６は筒状部７１の内周面に沿って配置されており、その半導体モジュール６６に対して径方向内外に重なる位置に冷却水通路７４が設けられている。
　筒状部７１の外側には固定子５０が配置され、内側には電気コンポーネント６２が配置されていることから、筒状部７１に対しては、その外側から固定子５０の熱が伝わるとともに、内側から電気コンポーネント６２の熱（例えば半導体モジュール６６の熱）が伝わることになる。この場合、固定子５０と半導体モジュール６６とを同時に冷やすことが可能となっており、回転電機１０における発熱部材の熱を効率良く放出することができる。
　更に、固定子巻線５１への通電を行うことで回転電機を動作させるインバータ回路の一部、又は全部を構成する半導体モジュール６６の少なくとも一部が、ケーシング６４の筒状部７１の径方向外側に配置された固定子コア５２に囲まれた領域内に配置されている。望ましくは、１つの半導体モジュール６６の全体が固定子コア５２に囲まれた領域内に配置されている。更に、望ましくは、全ての半導体モジュール６６の全体が固定子コア５２に囲まれた領域内に配置されている。
　また、半導体モジュール６６の少なくとも一部が、冷却水通路７４により囲まれた領域内に配置されている。望ましくは、全ての半導体モジュール６６の全体がヨーク１４１に囲まれた領域内に配置されている。
　また、電気コンポーネント６２は、軸方向において、コンデンサモジュール６８の一方の端面に設けられた絶縁シート７５と、他方の端面に設けられた配線モジュール７６とを備えている。この場合、コンデンサモジュール６８は、その軸方向に対向した二つの端面、すなわち第１端面と第２端面を有している。コンデンサモジュール６８の軸受ユニット２０に近い第１端面は、ケーシング６４の端面７２に対向しており、絶縁シート７５を挟んだ状態で端面７２に重ね合わされている。また、コンデンサモジュール６８の開口６５に近い第２端面には、配線モジュール７６が組み付けられている。
　配線モジュール７６は、合成樹脂材よりなり円形板状をなす本体部７６ａと、その内部に埋設された複数のバスバー７６ｂ，７６ｃを有しており、そのバスバー７６ｂ，７６ｃにより、半導体モジュール６６やコンデンサモジュール６８と電気的接続がなされている。具体的には、半導体モジュール６６は、その軸方向端面から延びる接続ピン６６ａを有しており、その接続ピン６６ａが、本体部７６ａの径方向外側においてバスバー７６ｂに接続されている。また、バスバー７６ｃは、本体部７６ａの径方向外側においてコンデンサモジュール６８とは反対側に延びており、その先端部にて配線部材７９に接続されるようになっている（図２参照）。
　上記のとおりコンデンサモジュール６８の軸方向に対向する第１端面に絶縁シート７５が設けられ、かつコンデンサモジュール６８の第２端面に配線モジュール７６が設けられた構成によれば、コンデンサモジュール６８の放熱経路として、コンデンサモジュール６８の第１端面および第２端面から端面７２及び筒状部７１に至る経路が形成される。すなわち、第１端面から端面７２への経路と、第２端面から筒状部７１へ至る経路が形成される。これにより、コンデンサモジュール６８において半導体モジュール６６が設けられた外周面以外の端面部からの放熱が可能になっている。つまり、径方向への放熱だけでなく、軸方向への放熱も可能となっている。
　また、コンデンサモジュール６８は中空円筒状をなし、その内周部には所定の隙間を介在させて回転軸１１が配置されることから、コンデンサモジュール６８の熱はその中空部からも放出可能となっている。この場合、回転軸１１の回転により空気の流れが生じることにより、その冷却効果が高められるようになっている。
　配線モジュール７６には、円板状の制御基板６７が取り付けられている。制御基板６７は、所定の配線パターンが形成されたプリントサーキットボード（ＰＣＢ）を有しており、そのボード上には各種ＩＣや、マイコン等からなる制御部に相当する制御装置７７が実装されている。制御基板６７は、ネジ等の固定具により配線モジュール７６に固定されている。制御基板６７は、その中央部に、回転軸１１を挿通させる挿通孔６７ａを有している。
　なお、配線モジュール７６は、軸方向に互いに対向する、すなわち、その厚み方向において互いに対向する第１面と第２面を有する。第１面は、コンデンサモジュール６８に面する。配線モジュール７６は、その第２面に、制御基板６７を設けている。制御基板６７の両面の一方側から他方側に配線モジュール７６のバスバー７６ｃが延びる構成となっている。かかる構成において、制御基板６７には、バスバー７６ｃとの干渉を回避する切欠が設けられているとよい。例えば、円形状をなす制御基板６７の外縁部の一部が切り欠かれているとよい。
　上述のとおり、ケーシング６４に囲まれた空間内に電気コンポーネント６２が収容され、その外側に、ハウジング３０、回転子４０及び固定子５０が層状に設けられている構成によれば、インバータ回路で生じる電磁ノイズが好適にシールドされるようになっている。すなわち、インバータ回路では、所定のキャリア周波数によるＰＷＭ制御を利用して各半導体モジュール６６でのスイッチング制御が行われ、そのスイッチング制御により電磁ノイズが生じることが考えられるが、その電磁ノイズを、電気コンポーネント６２の径方向外側のハウジング３０、回転子４０、固定子５０等により好適にシールドできる。
　更に、半導体モジュール６６の少なくとも一部が、ケーシング６４の筒状部７１の径方向外側に配置された固定子コア５２に囲まれた領域内に配置することで、半導体モジュール６６と固定子巻線５１とが固定子コア５２を介さずに配置されている構成に比べて、半導体モジュール６６から磁束が発生したとしても、固定子巻線５１に影響を与えにくい。また、固定子巻線５１から磁束が発生したとしても、半導体モジュール６６に影響を与えにくい。なお、半導体モジュール６６の全体が、ケーシング６４の筒状部７１の径方向外側に配置された固定子コア５２に囲まれた領域内に配置されると更に効果的である。また、半導体モジュール６６の少なくとも一部が、冷却水通路７４により囲まれている場合、固定子巻線５１や磁石ユニット４２からの発熱が半導体モジュール６６に届きにくいという効果を得ることができる。
　筒状部７１においてエンドプレート６３の付近には、その外側の固定子５０と内側の電気コンポーネント６２とを電気的に接続する配線部材７９（図２参照）を挿通させる貫通孔７８が形成されている。図２に示すように、配線部材７９は、圧着、溶接などにより、固定子巻線５１の端部と配線モジュール７６のバスバー７６ｃとにそれぞれ接続されている。配線部材７９は、例えばバスバーであり、その接合面は平たく潰されていることが望ましい。貫通孔７８は、１カ所又は複数箇所に設けられているとよく、本実施形態では２カ所に貫通孔７８が設けられている。２カ所に貫通孔７８が設けられる構成では、２組の３相巻線から延びる巻線端子を、それぞれ配線部材７９により容易に結線することが可能となり、多相結線を行う上で好適なものとなっている。
　上述のとおりハウジング３０内には、図４に示すように径方向外側から順に回転子４０、固定子５０が設けられ、固定子５０の径方向内側にインバータユニット６０が設けられている。ここで、ハウジング３０の内周面の半径をｄとした場合に、回転子４０の回転中心からｄ×０．７０５の距離よりも径方向外側に回転子４０と固定子５０とが配置されている。この場合、回転子４０及び固定子５０のうち径方向内側の固定子５０の内周面（すなわち固定子コア５２の内周面）から径方向内側となる領域を第１領域Ｘ１、径方向において固定子５０の内周面からハウジング３０までの間の領域を第２領域Ｘ２とすると、第１領域Ｘ１の横断面の面積は、第２領域Ｘ２の横断面の面積よりも大きい構成となっている。また、径方向において回転子４０の磁石ユニット４２及び固定子巻線５１が重複する範囲で見て、第１領域Ｘ１の容積が第２領域Ｘ２の容積よりも大きい構成となっている。
　なお、回転子４０及び固定子５０を磁気回路コンポーネントアッセンブリとすると、ハウジング３０内において、その磁気回路コンポーネントアッセンブリの内周面から径方向内側となる第１領域Ｘ１が、径方向において磁気回路コンポーネントアッセンブリの内周面からハウジング３０までの間の第２領域Ｘ２よりも容積が大きい構成となっている。
　次いで、回転子４０及び固定子５０の構成をより詳しく説明する。
　一般に、回転電機における固定子の構成として、積層鋼板よりなりかつ円環状をなす固定子コアに周方向に複数のスロットを設け、そのスロット内に固定子巻線を巻装するものが知られている。具体的には、固定子コアは、ヨークから所定間隔で径方向に延びる複数のティースを有しており、周方向に隣り合うティース間にスロットが形成されている。そして、スロット内に、例えば径方向に複数層の導線が収容され、その導線により固定子巻線が構成されている。
　ただし、上述した固定子構造では、固定子巻線の通電時において、固定子巻線の起磁力が増加するのに伴い固定子コアのティース部分で磁気飽和が生じ、それに起因して回転電機のトルク密度が制限されることが考えられる。つまり、固定子コアにおいて、固定子巻線の通電により生じた回転磁束がティースに集中することで、磁気飽和が生じると考えられる。
　また、一般的に、回転電機におけるＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）ロータの構成として、永久磁石がｄ－ｑ座標系におけるｄ軸に配置され、ｑ軸にロータコアが配置されたものが知られている。このような場合、ｄ軸近傍の固定子巻線が励磁されることで、フレミングの法則により固定子から回転子のｑ軸に励磁磁束が流入される。そしてこれにより、回転子のｑ軸コア部分に、広範囲の磁気飽和が生じると考えられる。
　図７は、固定子巻線の起磁力を示すアンペアターン［ＡＴ］とトルク密度［Ｎｍ／Ｌ］との関係を示すトルク線図である。破線が一般的なＩＰＭロータ型の回転電機における特性を示す。図７に示すように、一般的な回転電機では、固定子において起磁力を増加させていくことにより、スロット間のティース部分及びｑ軸コア部分の２カ所で磁気飽和が生じ、それが原因でトルクの増加が制限されてしまう。このように、当該一般的な回転電機では、アンペアターン設計値がＡ１で制限されることになる。
　そこで本実施形態では、磁気飽和に起因する制限を解消すべく、回転電機１０において、以下に示す構成を付与するものとしている。すなわち、第１の工夫として、固定子において固定子コアのティースで生じる磁気飽和をなくすべく、固定子５０においてスロットレス構造を採用し、かつＩＰＭロータのｑ軸コア部分で生じる磁気飽和をなくすべく、ＳＰＭ（Surface Permanent Magnet）ロータを採用している。第１の工夫によれば、磁気飽和が生じる上記２カ所の部分をなくすことができるが、低電流域でのトルクが減少することが考えられる（図７の一点鎖線参照）。そのため、第２の工夫として、ＳＰＭロータの磁束増強を図ることでトルク減少を挽回すべく、回転子４０の磁石ユニット４２において磁石磁路を長くして磁力を高めた極異方構造を採用している。
　また、第３の工夫として、固定子巻線５１のコイルサイド部５３において導線の固定子５０における径方向厚さを小さくした扁平導線構造を採用してトルク減少の挽回を図っている。ここで、上述の磁力を高めた極異方構造によって、磁石ユニット４２に対向する固定子巻線５１には、より大きな渦電流が発生することが考えられる。しかしながら、第３の工夫によれば、径方向に薄い扁平導線構造のため、固定子巻線５１における径方向の渦電流の発生を抑制することができる。このように、これら第１～第３の各構成によれば、図７に実線で示すように、磁力の高い磁石を採用してトルク特性の大幅な改善を見込みつつも、磁力の高い磁石ゆえに生じ得る大きい渦電流発生の懸念も改善できるものとなっている。
　さらに、第４の工夫として、極異方構造を利用し正弦波に近い磁束密度分布を有する磁石ユニットを採用している。これによれば、後述するパルス制御等によって正弦波整合率を高めてトルク増強を図ることができるとともに、ラジアル磁石と比べ緩やかな磁束変化のため渦電流損（渦電流による銅損：eddy current loss）もまた更に抑制することができるのである。
　以下、正弦波整合率について説明する。正弦波整合率は、磁石の表面を磁束プローブでなぞる等して計測した表面磁束密度分布の実測波形と周期及びピーク値が同じ正弦波との比較から求める事ができる。そして、回転電機の基本波である１次波形の振幅が、実測波形の振幅、即ち基本波に他の高調波成分を加えた振幅に対して、占める割合が正弦波整合率に相当する。正弦波整合率が高くなると、表面磁束密度分布の波形が正弦波形状に近づいていく。そして、正弦波整合率を向上させた磁石を備えた回転電機に対して、インバータから１次の正弦波の電流を供給すると、磁石の表面磁束密度分布の波形が正弦波形状に近い事と相まって、大きなトルクを発生させることができる。なお、表面磁束密度分布は実測以外の方法、例えばマクスウェルの方程式を用いた電磁界解析によって推定しても良い。
　また、第５の工夫として、固定子巻線５１を複数の素線を寄せ集めて束ねた素線導体構造としている。これによれば、素線が並列結線されているため、大電流が流せるとともに、扁平導線構造で固定子５０の周方向に広がった導線で発生する渦電流の発生を、素線それぞれの断面積が小さくなるため、第３の工夫による径方向に薄くする以上に効果的に抑制することができる。そして、複数の素線を撚り合わせた構成にすることで、導体からの起磁力に対しては、電流通電方向に対して右ネジの法則で発生する磁束に対する渦電流を相殺することができる。
　このように、第４の工夫、第５の工夫をさらに加えると、第２の工夫である磁力の高い磁石を採用しながら、さらにその高い磁力に起因する渦電流損を抑制しながらトルク増強を図ることができる。
　以下に、上述した固定子５０のスロットレス構造、固定子巻線５１の扁平導線構造、及び磁石ユニット４２の極異方構造について個別に説明を加える。ここではまずは、固定子５０におけるスロットレス構造と固定子巻線５１の扁平導線構造とを説明する。図８は、回転子４０及び固定子５０の横断面図であり、図９は、図８に示す回転子４０及び固定子５０の一部を拡大して示す図である。図１０は、図１１のＸ‐Ｘ線に沿った固定子５０の横断面を示す断面図であり、図１１は、固定子５０の縦断面を示す断面図である。また、図１２は、固定子巻線５１の斜視図である。なお、図８及び図９には、磁石ユニット４２における磁石の磁化方向を矢印にて示している。
　図８乃至図１１に示すように、固定子コア５２は、軸方向に複数の電磁鋼板が積層され、かつ径方向に所定の厚さを有する円筒状をなしており、回転子４０側となる径方向外側に固定子巻線５１が組み付けられるものとなっている。固定子コア５２において、回転子４０側の外周面が導線設置部（導体エリア）となっている。固定子コア５２の外周面は凹凸のない曲面状をなしており、その外周面において周方向に所定間隔で複数の導線群８１が配置されている。固定子コア５２は、回転子４０を回転させるための磁気回路の一部となるバックヨークとして機能する。この場合、周方向に隣り合う各２つの導線群８１の間には軟磁性材からなるティース（つまり、鉄心）が設けられていない構成（つまり、スロットレス構造）となっている。本実施形態において、それら各導線群８１の間隙５６には、封止部材５７の樹脂材料が入り込む構造となっている。つまり、固定子５０において、周方向における各導線群８１の間に設けられる導線間部材が、非磁性材料である封止部材５７として構成されている。封止部材５７の封止前の状態で言えば、固定子コア５２の径方向外側には、それぞれ導線間領域である間隙５６を隔てて周方向に所定間隔で導線群８１が配置されており、これによりスロットレス構造の固定子５０が構築されている。言い換えれば、各導線群８１は、後述するように二つの導線（conductor）８２からなり、固定子５０の周方向に隣り合う各二つの導線群８１の間は、非磁性材のみが占有している。この非磁性材とは、封止部材５７以外に空気などの非磁性気体や非磁性液体などをも含む。なお、以下において、封止部材５７は導線間部材（conductor-to- conductor member）ともいう。
　なお、周方向に並ぶ各導線群８１の間においてティースが設けられている構成とは、ティースが、径方向に所定厚さを有し、かつ周方向に所定幅を有することで、各導線群８１の間に磁気回路の一部、すなわち磁石磁路を形成する構成であると言える。この点において、各導線群８１の間にティースが設けられていない構成とは、上記の磁気回路の形成がなされていない構成であると言える。
　図１０に示すように、固定子巻線（すなわち電機子巻線）５１は、所定の厚みＴ２（以下、第１寸法とも言う）と幅Ｗ２（以下、第２寸法とも言う）を有するように形成されている。厚みＴ２は、固定子巻線５１の径方向において互いに対向する外側面と内側面との間の最短距離である。幅Ｗ２は、固定子巻線５１の多相（実施例では３相：Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３相あるいはＸ相、Ｙ相及びＺ相の３相）の一つとして機能する固定子巻線５１の一部分の固定子巻線５１の周方向の長さである。具体的には、図１０において、周方向に隣り合う２つの導線群８１が３相の内の一つである例えばＵ相として機能する場合、周方向において当該２つの導線群８１の端から端までの幅Ｗ２である。そして、厚みＴ２は幅Ｗ２より小さくなっている。
　なお、厚みＴ２は、幅Ｗ２内に存在する２つの導線群８１の合計幅寸法より小さいことが好ましい。また、仮に固定子巻線５１（より詳しくは導線８２）の断面形状が真円形状や楕円形状、又は多角形形状である場合、固定子５０の径方向に沿った導線８２の断面のうち、その断面において固定子５０の径方向の最大の長さをＷ１２、同断面のうち固定子５０の周方向の最大の長さをＷ１１としても良い。
　図１０及び図１１に示すように、固定子巻線５１は、封止材（モールド材）としての合成樹脂材からなる封止部材５７により封止されている。つまり、固定子巻線５１は、固定子コア５２と共にモールド材によりモールドされている。なお樹脂は、非磁性体、又は非磁性体の均等物としてＢｓ＝０と看做すことができる。
　図１０の横断面で見れば、封止部材５７は、各導線群８１の間、すなわち間隙５６に合成樹脂材が充填されて設けられており、封止部材５７により、各導線群８１の間に絶縁部材が介在する構成となっている。つまり、間隙５６において封止部材５７が絶縁部材として機能する。封止部材５７は、固定子コア５２の径方向外側において、各導線群８１を全て含む範囲、すなわち径方向の厚さ寸法が各導線群８１の径方向の厚さ寸法よりも大きくなる範囲で設けられている。
　また、図１１の縦断面で見れば、封止部材５７は、固定子巻線５１のターン部８４を含む範囲で設けられている。固定子巻線５１の径方向内側では、固定子コア５２の軸方向に対向する端面の少なくとも一部を含む範囲で封止部材５７が設けられている。この場合、固定子巻線５１は、各相の相巻線の端部、すなわちインバータ回路との接続端子を除く略全体で樹脂封止されている。
　封止部材５７が固定子コア５２の端面を含む範囲で設けられた構成では、封止部材５７により、固定子コア５２の積層鋼板を軸方向内側に押さえ付けることができる。これにより、封止部材５７を用いて、各鋼板の積層状態を保持することができる。なお、本実施形態では、固定子コア５２の内周面を樹脂封止していないが、これに代えて、固定子コア５２の内周面を含む固定子コア５２の全体を樹脂封止する構成であってもよい。
　回転電機１０が車両動力源として使用される場合には、封止部材５７が、高耐熱のフッ素樹脂や、エポキシ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＬＣＰ樹脂、シリコン樹脂、ＰＡＩ樹脂、ＰＩ樹脂等により構成されていることが好ましい。また、膨張差による割れ抑制の観点から線膨張係数を考えると、固定子巻線５１の導線の外被膜と同じ材質であることが望ましい。すなわち、線膨張係数が、一般的に他樹脂の倍以上であるシリコン樹脂は望ましくは除外される。なお、電気車両の如く、燃焼を利用した機関を持たない電気製品においては、１８０℃程度の耐熱性を持つＰＰＯ樹脂やフェノール樹脂、ＦＲＰ樹脂も候補となる。回転電機の周囲温度が１００℃未満と見做せる分野においては、この限りではない。
　回転電機１０のトルクは磁束の大きさに比例する。ここで、固定子コアがティースを有している場合には、固定子での最大磁束量がティースでの飽和磁束密度に依存して制限されるが、固定子コアがティースを有していない場合には、固定子での最大磁束量が制限されない。そのため、固定子巻線５１に対する通電電流を増加して回転電機１０のトルク増加を図る上で、有利な構成となっている。
　本実施形態では、固定子５０においてティースを無くした構造（スロットレス構造）を用いたことにより、固定子５０のインダクタンスが低減される。具体的には、複数のティースにより仕切られた各スロットに導線が収容される一般的な回転電機の固定子ではインダクタンスが例えば１ｍＨ前後であるのに対し、本実施形態の固定子５０ではインダクタンスが５～６０μＨ程度に低減される。本実施形態では、アウタロータ構造の回転電機１０としつつも、固定子５０のインダクタンス低減により機械的時定数Ｔｍを下げることが可能となっている。つまり、高トルク化を図りつつ、機械的時定数Ｔｍの低減が可能となっている。なお、イナーシャをＪ、インダクタンスをＬ、トルク定数をＫｔ、逆起電力定数をＫｅとすると、機械的時定数Ｔｍは、次式により算出される。
Ｔｍ＝（Ｊ×Ｌ）／（Ｋｔ×Ｋｅ）
この場合、インダクタンスＬの低減により機械的時定数Ｔｍが低減されることが確認できる。
　固定子コア５２の径方向外側における各導線群８１は、断面が扁平矩形状をなす複数の導線８２が固定子コア５２の径方向に並べて配置されて構成されている。各導線８２は、横断面において「径方向寸法＜周方向寸法」となる向きで配置されている。これにより、各導線群８１において径方向の薄肉化が図られている。また、径方向の薄肉化を図るとともに、導体領域が、ティースが従来あった領域まで平らに延び、扁平導線領域構造となっている。これにより、薄肉化により断面積が小さくなることで懸念される導線の発熱量の増加を、周方向に扁平化して導体の断面積を稼ぐことで抑えている。なお、複数の導線を周方向に並べ、かつそれらを並列結線とする構成であっても、導体被膜分の導体断面積低下は起こるものの、同じ理屈に依る効果が得られる。なお、以下において、導線群８１のそれぞれ、および導線８２のそれぞれを、伝導部材（conductive member）とも言う。
　スロットがないことから、本実施形態における固定子巻線５１では、その周方向の一周における固定子巻線５１が占める導体領域を、固定子巻線５１が存在しない導体非占有領域より大きく設計することができる。なお、従来の車両用回転電機は、固定子巻線の周方向の一周における導体領域／導体非占有領域は１以下であるのが当然であった。一方、本実施形態では、導体領域が導体非占有領域と同等又は導体領域が導体非占有領域よりも大きくなるようにして、各導線群８１が設けられている。ここで、図１０に示すように、周方向において導線８２（つまり、後述する直線部８３）が配置された導線領域をＷＡ、隣り合う導線８２の間となる導線間領域をＷＢとすると、導線領域ＷＡは、導線間領域ＷＢより周方向において大きいものとなっている。
　固定子巻線５１における導線群８１の構成として、その導線群８１の径方向の厚さ寸法は、１磁極内における１相分の周方向の幅寸法よりも小さいものとなっている。すなわち、導線群８１が径方向に２層の導線８２よりなり、かつ１磁極内に１相につき周方向に２つの導線群８１が設けられる構成では、各導線８２の径方向の厚さ寸法をＴｃ、各導線８２の周方向の幅寸法をＷｃとした場合に、「Ｔｃ×２＜Ｗｃ×２」となるように構成されている。なお、他の構成として、導線群８１が２層の導線８２よりなり、かつ１磁極内に１相につき周方向に１つの導線群８１が設けられる構成では、「Ｔｃ×２＜Ｗｃ」の関係となるように構成されるとよい。要するに、固定子巻線５１において周方向に所定間隔で配置される導線部（導線群８１）は、その径方向の厚さ寸法が、１磁極内における１相分の周方向の幅寸法よりも小さいものとなっている。
　言い換えると、１本１本の各導線８２は、径方向の厚さ寸法Ｔｃが周方向の幅寸法Ｗｃよりも小さいとよい。またさらに、径方向に２層の導線８２よりなる導線群８１の径方向の厚さ寸法（２Ｔｃ）、すなわち導線群８１の径方向の厚さ寸法（２Ｔｃ）が周方向の幅寸法Ｗｃよりも小さいとよい。
　回転電機１０のトルクは、導線群８１の固定子コア５２の径方向の厚さに略反比例する。この点、固定子コア５２の径方向外側において導線群８１の厚さを薄くしたことにより、回転電機１０のトルク増加を図る上で有利な構成となっている。その理由としては、回転子４０の磁石ユニット４２から固定子コア５２までの距離（つまり鉄の無い部分の距離）を小さくして磁気抵抗を下げることができるためである。これによれば、永久磁石による固定子コア５２の鎖交磁束を大きくすることができ、トルクを増強することができる。
　また、導線群８１の厚さを薄くしたことにより、導線群８１から磁束が漏れても固定子コア５２に回収されやすくなり、磁束がトルク向上のために有効に利用されずに外部に漏れることを抑制することができる。つまり、磁束漏れにより磁力が低下することを抑制でき、永久磁石による固定子コア５２の鎖交磁束を大きくして、トルクを増強することができる。
　導線８２(conductor)は、導体(conductor body)８２ａの表面が絶縁被膜８２ｂにより被覆された被覆導線よりなり、径方向に互いに重なる導線８２同士の間、及び導線８２と固定子コア５２との間においてそれぞれ絶縁性が確保されている。この絶縁被膜８２ｂは、後述する素線８６が自己融着被覆線であるならその被膜、又は、素線８６の被膜とは別に重ねられた絶縁部材で構成されている。なお、導線８２により構成される各相巻線は、接続のための露出部分を除き、絶縁被膜８２ｂによる絶縁性が保持されるものとなっている。露出部分としては、例えば、入出力端子部や、星形結線とする場合の中性点部分である。導線群８１では、樹脂固着や自己融着被覆線を用いて、径方向に隣り合う各導線８２が相互に固着されている。これにより、導線８２同士が擦れ合うことによる絶縁破壊や、振動、音が抑制される。
　本実施形態では、導体８２ａが複数の素線(wire)８６の集合体として構成されている。具体的には、図１３に示すように、導体８２ａは、複数の素線８６を撚ることで撚糸状に形成されている。また、図１４に示すように、素線８６は、細い繊維状の導電材８７を束ねた複合体として構成されている。例えば、素線８６はＣＮＴ（カーボンナノチューブ）繊維の複合体であり、ＣＮＴ繊維として、炭素の少なくとも一部をホウ素で置換したホウ素含有微細繊維を含む繊維が用いられている。炭素系微細繊維としては、ＣＮＴ繊維以外に、気相成長法炭素繊維（ＶＧＣＦ）等を用いることができるが、ＣＮＴ繊維を用いることが好ましい。なお、素線８６の表面は、エナメルなどの高分子絶縁層で覆われている。また、素線８６の表面は、ポリイミドの被膜やアミドイミドの被膜からなる、いわゆるエナメル被膜で覆われていることが好ましい。
　導線８２は、固定子巻線５１においてｎ相の巻線を構成する。そして導線８２（すなわち、導体８２ａ）の各々の素線８６は、互いに接触状態で隣接している。導線８２は、巻線導体が、複数の素線８６が撚られて形成される部位を、相内の１か所以上に持つとともに、撚られた素線８６間の抵抗値が素線８６そのものの抵抗値よりも大きい素線集合体となっている。言い換えると、隣接する各２つの素線８６はその隣接する方向において第１電気抵抗率を有し、素線８６の各々はその長さ方向において第２電気抵抗率を有する場合、第１電気抵抗率は第２電気抵抗率より大きい値になっている。なお、導線８２が複数の素線８６により形成されるとともに、第１電気抵抗率が極めて高い絶縁部材により複数の素線８６を覆う素線集合体となっていても良い。また、導線８２の導体８２ａは、撚り合わされた複数の素線８６により構成されている。
　上記の導体８２ａでは、複数の素線８６が撚り合わされて構成されているため、各素線８６での渦電流の発生が抑えられ、導体８２ａにおける渦電流の低減を図ることができる。また、各素線８６が捻られていることで、１本の素線８６において磁界の印加方向が互いに逆になる部位が生じて逆起電圧が相殺される。そのため、やはり渦電流の低減を図ることができる。特に、素線８６を繊維状の導電材８７により構成することで、細線化することと捻り回数を格段に増やすこととが可能になり、渦電流をより好適に低減することができる。
　なお、ここでいう素線８６同士の絶縁方法は、前述の高分子絶縁膜に限定されず、接触抵抗を利用し撚られた素線８６間で電流を流れにくくする方法であってもよい。すなわち撚られた素線８６間の抵抗値が、素線８６そのものの抵抗値よりも大きい関係になっていれば、抵抗値の差に起因して発生する電位差により、上記効果を得ることができる。たとえば、素線８６を作成する製造設備と、回転電機１０の固定子５０（電機子）を作成する製造設備とを別の非連続の設備として用いることで、移動時間や作業間隔などから素線８６が酸化し、接触抵抗を増やすことができ、好適である。
　上述のとおり導線８２は、断面が扁平矩形状をなし、径方向に複数並べて配置されるものとなっており、例えば融着層と絶縁層とを備えた自己融着被覆線で被覆された複数の素線８６を撚った状態で集合させ、その融着層同士を融着させることで形状を維持している。なお、融着層を備えない素線や自己融着被覆線の素線を撚った状態で合成樹脂等により所望の形状に固めて成形してもよい。導線８２における絶縁被膜８２ｂの厚さを例えば８０μｍ～１００μｍとし、一般に使用される導線の被膜厚さ（５～４０μｍ）よりも厚肉とした場合、導線８２と固定子コア５２との間に絶縁紙等を介在させることをしなくても、これら両者の間の絶縁性が確保することができる。
　また、絶縁被膜８２ｂは、素線８６の絶縁層よりも高い絶縁性能を有し、相間を絶縁することができるように構成されていることが望ましい。例えば、素線８６の高分子絶縁層の厚さを例えば５μｍ程度にした場合、導線８２の絶縁被膜８２ｂの厚さを８０μｍ～１００μｍ程度にして、相間の絶縁を好適に実施できるようにすることが望ましい。
　また、導線８２は、複数の素線８６が撚られることなく束ねられている構成であってもよい。つまり、導線８２は、その全長において複数の素線８６が撚られている構成、全長のうち一部で複数の素線８６が撚られている構成、全長において複数の素線８６が撚られることなく束ねられている構成のいずれかであればよい。まとめると、導線部を構成する各導線８２は、複数の素線８６が束ねられているとともに、束ねられた素線間の抵抗値が素線８６そのものの抵抗値よりも大きい素線集合体となっている。
　各導線８２は、固定子巻線５１の周方向に所定の配置パターンで配置されるように折り曲げ形成されており、これにより、固定子巻線５１として相ごとの相巻線が形成されている。図１２に示すように、固定子巻線５１では、各導線８２のうち軸方向に直線状に延びる直線部８３によりコイルサイド部５３が形成され、軸方向においてコイルサイド部５３よりも両外側に突出するターン部８４によりコイルエンド５４，５５が形成されている。各導線８２は、直線部８３とターン部８４とが交互に繰り返されることにより、波巻状の一連の導線として構成されている。直線部８３は、磁石ユニット４２に対して径方向に対向する位置に配置されており、磁石ユニット４２の軸方向外側となる位置において所定間隔を隔てて配置される同相の直線部８３同士が、ターン部８４により互いに接続されている。なお、直線部８３が「磁石対向部」に相当する。
　本実施形態では、固定子巻線５１が分布巻きにより円環状に巻回形成されている。この場合、コイルサイド部５３では、相ごとに、磁石ユニット４２の１極対に対応する間隔で周方向に直線部８３が配置され、コイルエンド５４，５５では、相ごとの各直線部８３が、略Ｖ字状に形成されたターン部８４により互いに接続されている。１極対に対応して対となる各直線部８３は、それぞれ電流の向きが互いに逆になるものとなっている。また、一方のコイルエンド５４と他方のコイルエンド５５とでは、ターン部８４により接続される一対の直線部８３の組み合わせがそれぞれ相違しており、そのコイルエンド５４，５５での接続が周方向に繰り返されることにより、固定子巻線５１が略円筒状に形成されている。
　より具体的には、固定子巻線５１は、各相２対ずつの導線８２を用いて相ごとの巻線を構成しており、固定子巻線５１のうち一方の３相巻線（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）と他方の３相巻線（Ｘ相、Ｙ相、Ｚ相）とが径方向内外の２層に設けられるものとなっている。この場合、固定子巻線５１の相数をＳ（実施例の場合は６）、導線８２の一相あたりの数をｍとすれば、極対ごとに２×Ｓ×ｍ＝２Ｓｍ個の導線８２が形成されることになる。本実施形態では、相数Ｓが６、数ｍが４であり、８極対（１６極）の回転電機であることから、６×４×８＝１９２の導線８２が固定子コア５２の周方向に配置されている。
　図１２に示す固定子巻線５１では、コイルサイド部５３において、径方向に隣接する２層で直線部８３が重ねて配置されるとともに、コイルエンド５４，５５において、径方向に重なる各直線部８３から、互いに周方向逆となる向きでターン部８４が周方向に延びる構成となっている。つまり、径方向に隣り合う各導線８２では、固定子巻線５１の端部を除き、ターン部８４の向きが互いに逆となっている。
　ここで、固定子巻線５１における導線８２の巻回構造を具体的に説明する。本実施形態では、波巻にて形成された複数の導線８２を、径方向に隣接する複数層（例えば２層）に重ねて設ける構成としている。図１５（ａ）、図１５（ｂ）は、ｎ層目における各導線８２の形態を示す図であり、図１５（ａ）には、固定子巻線５１の側方から見た導線８２の形状を示し、図１５（ｂ）には、固定子巻線５１の軸方向一側から見た導線８２の形状を示している。なお、図１５（ａ）、図１５（ｂ）では、導線群８１が配置される位置をそれぞれＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…と示している。また、説明の便宜上、３本の導線８２のみを示しており、それを第１導線８２＿Ａ、第２導線８２＿Ｂ、第３導線８２＿Ｃとしている。
　各導線８２＿Ａ～８２＿Ｃでは、直線部８３が、いずれもｎ層目の位置、すなわち径方向において同じ位置に配置され、周方向に６位置（３×ｍ対分）ずつ離れた直線部８３同士がターン部８４により互いに接続されている。換言すると、各導線８２＿Ａ～８２＿Ｃでは、いずれも回転子４０の軸心を中心とする同一の円上において、固定子巻線５１の周方向に隣接して並ぶ７個の直線部８３の両端の二つが一つのターン部８４により互いに接続されている。例えば第１導線８２＿Ａでは、一対の直線部８３がＤ１，Ｄ７にそれぞれ配置され、その一対の直線部８３同士が、逆Ｖ字状のターン部８４により接続されている。また、他の導線８２＿Ｂ，８２＿Ｃは、同じｎ層目において周方向の位置を１つずつずらしてそれぞれ配置されている。この場合、各導線８２＿Ａ～８２＿Ｃは、いずれも同じ層に配置されるため、ターン部８４が互いに干渉することが考えられる。そのため本実施形態では、各導線８２＿Ａ～８２＿Ｃのターン部８４に、その一部を径方向にオフセットした干渉回避部を形成することとしている。
　具体的には、各導線８２＿Ａ～８２＿Ｃのターン部８４は、同一の円（第１の円）上で周方向に延びる部分である１つの傾斜部８４ａと、傾斜部８４ａからその同一の円よりも径方向内側（図１５（ｂ）において上側）にシフトし、別の円（第２の円）に達する頂部８４ｂ、第２の円上で周方向に延びる傾斜部８４ｃ及び第１の円から第２の円に戻る戻り部８４ｄとを有している。頂部８４ｂ、傾斜部８４ｃ及び戻り部８４ｄが干渉回避部に相当する。なお、傾斜部８４ｃは、傾斜部８４ａに対して径方向外側にシフトする構成であってもよい。
　つまり、各導線８２＿Ａ～８２＿Ｃのターン部８４は、周方向の中央位置である頂部８４ｂを挟んでその両側に、一方側の傾斜部８４ａと他方側の傾斜部８４ｃとを有しており、それら各傾斜部８４ａ，８４ｃの径方向の位置（図１５（ａ）では紙面前後方向の位置、図１５（ｂ）では上下方向の位置）が互いに相違するものとなっている。例えば第１導線８２＿Ａのターン部８４は、ｎ層のＤ１位置を始点位置として周方向に沿って延び、周方向の中央位置である頂部８４ｂで径方向（例えば径方向内側）に曲がった後、周方向に再度曲がることで、再び周方向に沿って延び、さらに戻り部８４ｄで再び径方向（例えば径方向外側）に曲がることで、終点位置であるｎ層のＤ７位置に達する構成となっている。
　上記構成によれば、導線８２＿Ａ～８２＿Ｃでは、一方の各傾斜部８４ａが、上から第１導線８２＿Ａ→第２導線８２＿Ｂ→第３導線８２＿Ｃの順に上下に並ぶとともに、頂部８４ｂで各導線８２＿Ａ～８２＿Ｃの上下が入れ替わり、他方の各傾斜部８４ｃが、上から第３導線８２＿Ｃ→第２導線８２＿Ｂ→第１導線８２＿Ａの順に上下に並ぶ構成となっている。そのため、各導線８２＿Ａ～８２＿Ｃが互いに干渉することなく周方向に配置できるようになっている。
　ここで、複数の導線８２を径方向に重ねて導線群８１とする構成において、複数層の各直線部８３のうち径方向内側の直線部８３に接続されたターン部８４と、径方向外側の直線部８３に接続されたターン部８４とが、それら各直線部８３同士よりも径方向に離して配置されているとよい。また、ターン部８４の端部、すなわち直線部８３との境界部付近で、複数層の導線８２が径方向の同じ側に曲げられる場合に、その隣り合う層の導線８２同士の干渉により絶縁性が損なわれることが生じないようにするとよい。
　例えば図１５（ａ）、図１５（ｂ）のＤ７～Ｄ９では、径方向に重なる各導線８２が、ターン部８４の戻り部８４ｄでそれぞれ径方向に曲げられる。この場合、図１６に示すように、ｎ層目の導線８２とｎ＋１層目の導線８２とで、曲がり部の曲率半径を相違させるとよい。具体的には、径方向内側（ｎ層目）の導線８２の曲率半径Ｒ１を、径方向外側（ｎ＋１層目）の導線８２の曲率半径Ｒ２よりも小さくする。
　また、ｎ層目の導線８２とｎ＋１層目の導線８２とで、径方向のシフト量を相違させるとよい。具体的には、径方向内側（ｎ層目）の導線８２のシフト量Ｓ１を、径方向外側（ｎ＋１層目）の導線８２のシフト量Ｓ２よりも大きくする。
　上記構成により、径方向に重なる各導線８２が同じ向きに曲げられる場合であっても、各導線８２の相互干渉を好適に回避することができる。これにより、良好な絶縁性が得られることとなる。
　次に、回転子４０における磁石ユニット４２の構造について説明する。本実施形態では、磁石ユニット４２が永久磁石からなり、残留磁束密度Ｂｒ＝１．０［Ｔ］、固有保磁力Ｈｃｊ＝４００［ｋＡ／ｍ］以上のものを想定している。要は、本実施形態で用いる永久磁石は、粒状の磁性材料を焼結して成型固化した焼結磁石であり、Ｊ－Ｈ曲線上の固有保磁力Ｈｃｊは４００［ｋＡ／ｍ］以上であり、かつ残留磁束密度Ｂｒは１．０［Ｔ］以上である。５０００～１００００［ＡＴ］が相間励磁により掛かる場合、１極対、すなわちＮ極とＳ極の磁気的長さ、言い換えれば、Ｎ極とＳ極間の磁束が流れる経路のうち、磁石内を通る長さが２５［ｍｍ］の永久磁石を使えば、Ｈｃｊ＝１００００［Ａ］となり、減磁をしないことが伺える。
　また換言すれば、磁石ユニット４２は、飽和磁束密度Ｊｓが１．２［Ｔ］以上で、かつ結晶粒径が１０［μｍ］以下であり、配向率をαとした場合にＪｓ×αが１．０［Ｔ］以上であるものとなっている。
　以下に磁石ユニット４２について補足する。磁石ユニット４２（磁石）は、２．１５［Ｔ］≧Ｊｓ≧１．２［Ｔ］であることが特徴である。言い換えれば、磁石ユニット４２に用いられる磁石として、NdFe11TiN、Nd2Fe14B、Sm2Fe17N3、L10型結晶を有するFeNi磁石などが挙げられる。なお、通例サマコバと言われるSmCo5や、FePt、Dy2Fe14B、CoPtなどの構成は使うことができない。注意としては、同型の化合物、例えばDy2Fe14BとNd2Fe14Bのように、一般的に、重希土類であるディスプロシウムを利用して、ネオジウムの高いＪｓ特性を少しだけ失いながらも、Dyの持つ高い保磁力を持たせた磁石でも２．１５［Ｔ］≧Ｊｓ≧１．２［Ｔ］を満たす場合があり、この場合も採用可能である。このような場合は、例えば([Nd1-xDyx]2Fe14B)と呼ぶこととする。更に、異なる組成の２種類以上の磁石、例えば、FeNiプラスSm2Fe17N3というように２種類以上の材料からなる磁石でも、達成が可能であるし、例えば、Ｊｓ＝１．６［Ｔ］と、Ｊｓに余裕のあるNd2Fe14Bの磁石に、Ｊｓ＜１［Ｔ］の、例えばDy2Fe14Bを少量混ぜ、保磁力を増加させた混合磁石などでも達成が可能である。
　また、人間の活動範囲外の温度、例えば砂漠の温度を超える６０℃以上で動作されるような回転電機、例えば、夏においておけば車中温度が８０℃近くなる車両用モータ用途などにおいては、特に温度依存係数の小さい、FeNi、Sm2Fe17N3の成分を含むことが望ましい。これは、人間の活動範囲内である北欧の－４０℃近い温度状態から、先述の砂漠温度を超える６０℃以上、又はコイルエナメル被膜の耐熱温度１８０～２４０℃程度までのモータ動作において温度依存係数によって大きくモータ特性を異ならせるため、同一のモータドライバでの最適制御などが困難となるためである。前記L10型結晶を有するFeNi、又はSm2Fe17N3などを用いれば、Nd2Fe14Bと比べ、半分以下の温度依存係数を所持しているその特性から、モータドライバの負担を好適に減らすことができる。
　加えて、磁石ユニット４２は、前記磁石配合を用いて、配向以前の微粉体状態の粒子径の大きさが１０μｍ以下、単磁区粒子径以上としていることを特徴としている。磁石では、粉体の粒子を数百ｎｍオーダまで微細化することにより保磁力が大きくなるため、近年では、できるだけ微細化された粉体が使用されている。ただし、細かくしすぎると、酸化などにより磁石のＢＨ積が落ちてしまうため、単磁区粒子径以上が好ましい。単磁区粒子径までの粒子径であれば、微細化により保磁力が上昇することが知られている。なお、ここで述べてきた粒子径の大きさは、磁石の製造工程でいうところの配向工程の際の微粉体状態の粒子径の大きさである。
　更に、磁石ユニット４２の第１磁石９１と第２磁石９２の各々は、磁性粉末を高温で焼き固めた、いわゆる焼結により形成された焼結磁石である。この焼結は、磁石ユニット４２の飽和磁化Ｊｓが１．２Ｔ以上で、第１磁石９１および第２磁石９２の結晶粒径が１０μｍ以下であり、配向率をαとした場合、Ｊｓ×αが１．０Ｔ（テスラ）以上の条件を満足するよう行われる。また、第１磁石９１と第２磁石９２の各々は、以下の条件を満足するように焼結されている。そして、その製造過程において配向工程にて配向が行われることにより、等方性磁石の着磁工程による磁力方向の定義とは異なり、配向率（orientation ratio）を持つ。本実施形態の磁石ユニット４２の飽和磁化Ｊｓが１．２Ｔ以上で、第１磁石９１と第２磁石９２の配向率αが、Ｊｒ≧Ｊｓ×α≧１．０［Ｔ］となるように高い配向率を設定されている。なお、ここで言う配向率αとは、第１磁石９１又は第２磁石９２の各々において、例えば、磁化容易軸が６つあり、そのうちの５つが同じ方向である方向Ａ１０を向き、残りの一つが方向Ａ１０に対して９０度傾いた方向Ｂ１０を向いている場合、α＝５／６であり、残りの一つが方向Ａ１０に対して４５度傾いた方向Ｂ１０を向いている場合には、残りの一つの方向Ａ１０を向く成分はｃｏｓ４５°＝０．７０７であるため、α＝（５＋０．７０７）／６となる。本実施例では焼結により第１磁石９１と第２磁石９２を形成しているが、上記条件が満足されれば、第１磁石９１と第２磁石９２は他の方法により成形してもよい。例えば、ＭＱ３磁石などを形成する方法を採用することができる。
　本実施形態においては、配向により磁化容易軸をコントロールした永久磁石を利用しているから、その磁石内部の磁気回路長を、従来１．０［Ｔ］以上を出す直線配向磁石の磁気回路長と比べて、長くすることができる。すなわち、１極対あたりの磁気回路長を、少ない磁石量で達成できる他、従来の直線配向磁石を利用した設計と比べ、過酷な高熱条件に曝されても、その可逆減磁範囲を保つことができる。また、本願開示者は、従来技術の磁石を用いても、極異方性磁石と近しい特性を得られる構成を見いだした。
　なお、磁化容易軸は、磁石において磁化されやすい結晶方位のことをいう。磁石における磁化容易軸の向きとは、磁化容易軸の方向が揃っている程度を示す配向率が５０％以上となる方向、又は、その磁石の配向の平均となる方向である。
　図８及び図９に示すように、磁石ユニット４２は、円環状をなしており、磁石ホルダ４１の内側（詳しくは円筒部４３の径方向内側）に設けられている。磁石ユニット４２は、それぞれ極異方性磁石でありかつ極性が互いに異なる第１磁石９１及び第２磁石９２を有している。第１磁石９１及び第２磁石９２は周方向に交互に配置されている。第１磁石９１は、固定子巻線５１に近い部分においてＮ極を形成する磁石であり、第２磁石９２は、固定子巻線５１に近い部分においてＳ極を形成する磁石である。第１磁石９１及び第２磁石９２は、例えばネオジム磁石等の希土類磁石からなる永久磁石である。
　各磁石９１，９２では、図９に示すように、公知のｄ－ｑ座標系において磁極中心であるｄ軸(direct-axis)とＮ極とＳ極の磁極境界である（言い換えれば、磁束密度が０テスラである）ｑ軸(quadrature-axis)との間において磁化方向が円弧状に延びている。各磁石９１，９２それぞれにおいて、ｄ軸側では磁化方向が円環状の磁石ユニット４２の径方向とされ、ｑ軸側では円環状の磁石ユニット４２の磁化方向が周方向とされている。以下、更に詳細に説明する。磁石９１，９２のそれぞれは、図９に示すように、第１部分２５０と、磁石ユニット４２の周方向において第１部分２５０の両側に位置する二つの第２部分２６０とを有する。言い換えれば、第１部分２５０は、第２部分２６０よりｄ軸に近く、第２部分２６０は、第１部分２５０よりｑ軸に近い。そして、第１部分２５０の磁化容易軸３００の方向は、第２部分２６０の磁化容易軸３１０の方向よりもｄ軸に対してより平行となるように磁石ユニット４２が構成されている。言い換えれば、第１部分２５０の磁化容易軸３００がｄ軸となす角度θ１１が、第２部分２６０の磁化容易軸３１０がｑ軸となす角度θ１２よりも小さくなるように磁石ユニット４２が構成されている。
　より詳細には、角度θ１１は、ｄ軸において固定子５０（電機子）から磁石ユニット４２に向かう方向を正とした時に、ｄ軸と磁化容易軸３００とがなす角度である。角度θ１２は、ｑ軸において固定子５０（電機子）から磁石ユニット４２に向かう方向を正とした時に、ｑ軸と磁化容易軸３１０とがなす角度である。なお角度θ１１及び角度θ１２共に、本実施形態では９０°以下である。ここでいう、磁化容易軸３００，３１０のそれぞれは、以下の定義による。磁石９１，９２のそれぞれの部分において、一つの磁化容易軸が方向Ａ１１を向き、もう一つの磁化容易軸が方向Ｂ１１を向いているとした場合、方向Ａ１１と方向Ｂ１１の成す角度θのコサインの絶対値（｜ｃｏｓθ｜）を磁化容易軸３００或いは磁化容易軸３１０とする。
　すなわち、各磁石９１，９２のそれぞれは、ｄ軸側（ｄ軸寄りの部分）とｑ軸側（ｑ軸寄りの部分）とで磁化容易軸の向きが相違しており、ｄ軸側では磁化容易軸の向きがｄ軸に平行な方向に近い向きとなり、ｑ軸側では磁化容易軸の向きがｑ軸に直交する方向に近い向きとなっている。そして、この磁化容易軸の向きに応じて円弧状の磁石磁路が形成されている。なお、各磁石９１，９２において、ｄ軸側では磁化容易軸をｄ軸に平行な向きとし、ｑ軸側では磁化容易軸をｑ軸に直交する向きとしてもよい。
　また、磁石９１，９２では、各磁石９１，９２の周面のうち固定子５０側（図９の下側）となる固定子側外面と、周方向においてｑ軸側の端面とが、磁束の流入流出面である磁束作用面となっており、それらの磁束作用面（固定子側外面及びｑ軸側の端面）を繋ぐように磁石磁路が形成されている。
　磁石ユニット４２では、各磁石９１，９２により、隣接するＮ，Ｓ極間を円弧状に磁束が流れるため、例えばラジアル異方性磁石に比べて磁石磁路が長くなっている。このため、図１７に示すように、磁束密度分布が正弦波に近いものとなる。その結果、図１８に比較例として示すラジアル異方性磁石の磁束密度分布とは異なり、磁極の中心側に磁束を集中させることができ、回転電機１０のトルクを高めることができる。また、本実施形態の磁石ユニット４２では、従来のハルバッハ配列の磁石と比べても、磁束密度分布の差異があることが確認できる。なお、図１７及び図１８において、横軸は電気角を示し、縦軸は磁束密度を示す。また、図１７及び図１８において、横軸の９０°はｄ軸（すなわち磁極中心）を示し、横軸の０°，１８０°はｑ軸を示す。
　つまり、上記構成の各磁石９１，９２によれば、ｄ軸での磁石磁束が強化され、かつｑ軸付近での磁束変化が抑えられる。これにより、各磁極においてｑ軸からｄ軸にかけての表面磁束変化がなだらかになる磁石９１，９２を好適に実現することができる。
　磁束密度分布の正弦波整合率は、例えば４０％以上の値とされていればよい。このようにすれば、正弦波整合率が３０％程度であるラジアル配向磁石、パラレル配向磁石を用いる場合に比べ、確実に波形中央部分の磁束量を向上させることができる。また、正弦波整合率を６０％以上とすれば、ハルバッハ配列のような磁束集中配列と比べ、確実に波形中央部分の磁束量を向上させることができる。
　図１８に示すラジアル異方性磁石では、ｑ軸付近において磁束密度が急峻に変化する。磁束密度の変化が急峻なほど、固定子巻線５１に発生する渦電流が増加してしまう。また、固定子巻線５１側での磁束変化も急峻となる。これに対し、本実施形態では、磁束密度分布が正弦波に近い磁束波形となる。このため、ｑ軸付近において、磁束密度の変化が、ラジアル異方性磁石の磁束密度の変化よりも小さい。これにより、渦電流の発生を抑制することができる。
　磁石ユニット４２では、各磁石９１，９２のｄ軸付近（すなわち磁極中心）において、固定子５０側の磁束作用面２８０に直交する向きで磁束が生じ、その磁束は、固定子５０側の磁束作用面２８０から離れるほど、ｄ軸から離れるような円弧状をなす。また、磁束作用面に直交する磁束であるほど、強い磁束となる。この点において、本実施形態の回転電機１０では、上述のとおり各導線群８１を径方向に薄くしたため、導線群８１の径方向の中心位置が磁石ユニット４２の磁束作用面に近づくことになり、固定子５０において回転子４０から強い磁石磁束を受けることができる。
　また、固定子５０には、固定子巻線５１の径方向内側、すなわち固定子巻線５１を挟んで回転子４０の逆側に円筒状の固定子コア５２が設けられている。そのため、各磁石９１，９２の磁束作用面から延びる磁束は、固定子コア５２に引きつけられ、固定子コア５２を磁路の一部として用いつつ周回する。この場合、磁石磁束の向き及び経路を適正化することができる。
　以下に、回転電機１０の製造方法として、図５に示す軸受ユニット２０、ハウジング３０、回転子４０、固定子５０及びインバータユニット６０についての組み付け手順について説明する。なお、インバータユニット６０は、図６に示すようにユニットベース６１と電気コンポーネント６２とを有しており、それらユニットベース６１及び電気コンポーネント６２の組み付け工程を含む各作業工程を説明する。以下の説明では、固定子５０及びインバータユニット６０よりなる組立品を第１ユニット、軸受ユニット２０、ハウジング３０及び回転子４０よりなる組立品を第２ユニットとしている。
　本製造工程は、
・ユニットベース６１の径方向内側に電気コンポーネント６２を装着する第１工程と、
・固定子５０の径方向内側にユニットベース６１を装着して第１ユニットを製作する第２工程と、
・ハウジング３０に組み付けられた軸受ユニット２０に、回転子４０の固定部４４を挿入して第２ユニットを製作する第３工程と、
・第２ユニットの径方向内側に第１ユニットを装着する第４工程と、
・ハウジング３０とユニットベース６１とを締結固定する第５工程と、
を有している。これら各工程の実施順序は、第１工程→第２工程→第３工程→第４工程→第５工程である。
　上記の製造方法によれば、軸受ユニット２０、ハウジング３０、回転子４０、固定子５０及びインバータユニット６０を複数の組立品（サブアセンブリ）として組み立てた後に、それら組立品同士を組み付けるようにしたため、ハンドリングのし易さやユニット毎の検査完結などを実現でき、合理的な組み立てラインの構築が可能となる。したがって、多品種生産にも容易に対応が可能となる。
　第１工程では、ユニットベース６１の径方向内側及び電気コンポーネント６２の径方向外部の少なくともいずれかに、熱伝導が良好な良熱伝導体を塗布や接着等により付着させておき、その状態で、ユニットベース６１に対して電気コンポーネント６２を装着するとよい。これにより、半導体モジュール６６の発熱をユニットベース６１に対して効果的に伝達させることが可能となる。
　第３工程では、ハウジング３０と回転子４０との同軸を維持しながら、回転子４０の挿入作業を実施するとよい。具体的には、例えばハウジング３０の内周面を基準として回転子４０の外周面（磁石ホルダ４１の外周面）又は回転子４０の内周面（磁石ユニット４２の内周面）の位置を定める治具を用い、その治具に沿ってハウジング３０及び回転子４０のいずれかをスライドさせながら、ハウジング３０と回転子４０との組み付けを実施する。これにより、軸受ユニット２０に偏荷重を掛けることなく重量部品を組み付けることが可能となり、軸受ユニット２０の信頼性が向上する。
　第４工程では、第１ユニットと第２ユニットとの同軸を維持しながら、それら両ユニットの組み付けを実施するとよい。具体的には、例えば回転子４０の固定部４４の内周面を基準としてユニットベース６１の内周面の位置を定める治具を用い、その治具に沿って第１ユニット及び第２ユニットのいずれかをスライドさせながら、これら各ユニットの組み付けを実施する。これにより、回転子４０と固定子５０との極少隙間間での互いの干渉を防止しながら組み付けることが可能となるため、固定子巻線５１へのダメージや永久磁石の欠け等、組み付け起因の不良品の撲滅が可能となる。
　上記各工程の順序を、第２工程→第３工程→第４工程→第５工程→第１工程とすることも可能である。この場合、デリケートな電気コンポーネント６２を最後に組み付けることになり、組み付け工程内での電気コンポーネント６２へのストレスを最小限にとどめることができる。
　次に、回転電機１０を制御する制御システムの構成について説明する。図１９は、回転電機１０の制御システムの電気回路図であり、図２０は、制御装置１１０による制御処理を示す機能ブロック図である。
　図１９では、固定子巻線５１として２組の３相巻線５１ａ，５１ｂが示されており、３相巻線５１ａはＵ相巻線、Ｖ相巻線及びＷ相巻線よりなり、３相巻線５１ｂはＸ相巻線、Ｙ相巻線及びＺ相巻線よりなる。３相巻線５１ａ，５１ｂごとに、電力変換器に相当する第１インバータ１０１と第２インバータ１０２とがそれぞれ設けられている。インバータ１０１，１０２は、相巻線の相数と同数の上下アームを有するフルブリッジ回路により構成されており、各アームに設けられたスイッチ（半導体スイッチング素子）のオンオフにより、固定子巻線５１の各相巻線において通電電流が調整される。
　各インバータ１０１，１０２には、直流電源１０３と平滑用のコンデンサ１０４とが並列に接続されている。直流電源１０３は、例えば複数の単電池が直列接続された組電池により構成されている。なお、インバータ１０１，１０２の各スイッチが、図１等に示す半導体モジュール６６に相当し、コンデンサ１０４が、図１等に示すコンデンサモジュール６８に相当する。
　制御装置１１０は、ＣＰＵや各種メモリからなるマイコンを備えており、回転電機１０における各種の検出情報や、力行駆動及び発電の要求に基づいて、インバータ１０１，１０２における各スイッチのオンオフにより通電制御を実施する。制御装置１１０が、図６に示す制御装置７７に相当する。回転電機１０の検出情報には、例えば、レゾルバ等の角度検出器により検出される回転子４０の回転角度（電気角情報）や、電圧センサにより検出される電源電圧（インバータ入力電圧）、電流センサにより検出される各相の通電電流が含まれる。制御装置１１０は、インバータ１０１，１０２の各スイッチを操作する操作信号を生成して出力する。なお、発電の要求は、例えば回転電機１０が車両用動力源として用いられる場合、回生駆動の要求である。
　第１インバータ１０１は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相からなる３相において上アームスイッチＳｐと下アームスイッチＳｎとの直列接続体をそれぞれ備えている。各相の上アームスイッチＳｐの高電位側端子は直流電源１０３の正極端子に接続され、各相の下アームスイッチＳｎの低電位側端子は直流電源１０３の負極端子（グランド）に接続されている。各相の上アームスイッチＳｐと下アームスイッチＳｎとの間の中間接続点には、それぞれＵ相巻線、Ｖ相巻線、Ｗ相巻線の一端が接続されている。これら各相巻線は星形結線（Ｙ結線）されており、各相巻線の他端は中性点にて互いに接続されている。
　第２インバータ１０２は、第１インバータ１０１と同様の構成を有しており、Ｘ相、Ｙ相及びＺ相からなる３相において上アームスイッチＳｐと下アームスイッチＳｎとの直列接続体をそれぞれ備えている。各相の上アームスイッチＳｐの高電位側端子は直流電源１０３の正極端子に接続され、各相の下アームスイッチＳｎの低電位側端子は直流電源１０３の負極端子（グランド）に接続されている。各相の上アームスイッチＳｐと下アームスイッチＳｎとの間の中間接続点には、それぞれＸ相巻線、Ｙ相巻線、Ｚ相巻線の一端が接続されている。これら各相巻線は星形結線（Ｙ結線）されており、各相巻線の他端は中性点で互いに接続されている。
　図２０には、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の各相電流を制御する電流フィードバック制御処理と、Ｘ，Ｙ，Ｚ相の各相電流を制御する電流フィードバック制御処理とが示されている。ここではまず、Ｕ，Ｖ，Ｗ相側の制御処理について説明する。
　図２０において、電流指令値設定部１１１は、トルク－ｄｑマップを用い、回転電機１０に対する力行トルク指令値又は発電トルク指令値や、電気角θを時間微分して得られる電気角速度ωに基づいて、ｄ軸の電流指令値とｑ軸の電流指令値とを設定する。なお、電流指令値設定部１１１は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相側及びＸ，Ｙ，Ｚ相側において共通に設けられている。なお、発電トルク指令値は、例えば回転電機１０が車両用動力源として用いられる場合、回生トルク指令値である。
　ｄｑ変換部１１２は、相ごとに設けられた電流センサによる電流検出値（３つの相電流）を、界磁方向(direction of an axis of a magnetic field,or field direction)をｄ軸とする直交２次元回転座標系の成分であるｄ軸電流とｑ軸電流とに変換する。
　ｄ軸電流フィードバック制御部１１３は、ｄ軸電流をｄ軸の電流指令値にフィードバック制御するための操作量としてｄ軸の指令電圧を算出する。また、ｑ軸電流フィードバック制御部１１４は、ｑ軸電流をｑ軸の電流指令値にフィードバック制御するための操作量としてｑ軸の指令電圧を算出する。これら各フィードバック制御部１１３，１１４では、ｄ軸電流及びｑ軸電流の電流指令値に対する偏差に基づき、ＰＩフィードバック手法を用いて指令電圧が算出される。
　３相変換部１１５は、ｄ軸及びｑ軸の指令電圧を、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の指令電圧に変換する。なお、上記の各部１１１～１１５が、ｄｑ変換理論による基本波電流のフィードバック制御を実施するフィードバック制御部であり、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の指令電圧がフィードバック制御値である。
　そして、操作信号生成部１１６は、周知の三角波キャリア比較方式を用い、３相の指令電圧に基づいて、第１インバータ１０１の操作信号を生成する。具体的には、操作信号生成部１１６は、３相の指令電圧を電源電圧で規格化した信号と、三角波信号等のキャリア信号との大小比較に基づくＰＷＭ制御により、各相における上下アームのスイッチ操作信号（デューティ信号）を生成する。
　また、Ｘ，Ｙ，Ｚ相側においても同様の構成を有しており、ｄｑ変換部１２２は、相ごとに設けられた電流センサによる電流検出値（３つの相電流）を、界磁方向をｄ軸とする直交２次元回転座標系の成分であるｄ軸電流とｑ軸電流とに変換する。
　ｄ軸電流フィードバック制御部１２３はｄ軸の指令電圧を算出し、ｑ軸電流フィードバック制御部１２４はｑ軸の指令電圧を算出する。３相変換部１２５は、ｄ軸及びｑ軸の指令電圧を、Ｘ相、Ｙ相及びＺ相の指令電圧に変換する。そして、操作信号生成部１２６は、３相の指令電圧に基づいて、第２インバータ１０２の操作信号を生成する。具体的には、操作信号生成部１２６は、３相の指令電圧を電源電圧で規格化した信号と、三角波信号等のキャリア信号との大小比較に基づくＰＷＭ制御により、各相における上下アームのスイッチ操作信号（デューティ信号）を生成する。
　ドライバ１１７は、操作信号生成部１１６，１２６にて生成されたスイッチ操作信号に基づいて、各インバータ１０１，１０２における各３相のスイッチＳｐ，Ｓｎをオンオフさせる。
　続いて、トルクフィードバック制御処理について説明する。この処理は、例えば高回転領域及び高出力領域等、各インバータ１０１，１０２の出力電圧が大きくなる運転条件において、主に回転電機１０の高出力化や損失低減の目的で用いられる。制御装置１１０は、回転電機１０の運転条件に基づいて、トルクフィードバック制御処理及び電流フィードバック制御処理のいずれか一方の処理を選択して実行する。
　図２１には、Ｕ，Ｖ，Ｗ相に対応するトルクフィードバック制御処理と、Ｘ，Ｙ，Ｚ相に対応するトルクフィードバック制御処理とが示されている。なお、図２１において、図２０と同じ構成については、同じ符号を付して説明を省略する。ここではまず、Ｕ，Ｖ，Ｗ相側の制御処理について説明する。
　電圧振幅算出部１２７は、回転電機１０に対する力行トルク指令値又は発電トルク指令値と、電気角θを時間微分して得られる電気角速度ωとに基づいて、電圧ベクトルの大きさの指令値である電圧振幅指令を算出する。
　トルク推定部１２８ａは、ｄｑ変換部１１２により変換されたｄ軸電流とｑ軸電流とに基づいて、Ｕ，Ｖ，Ｗ相に対応するトルク推定値を算出する。なお、トルク推定部１２８ａは、ｄ軸電流、ｑ軸電流及び電圧振幅指令が関係付けられたマップ情報に基づいて、電圧振幅指令を算出すればよい。
　トルクフィードバック制御部１２９ａは、力行トルク指令値又は発電トルク指令値にトルク推定値をフィードバック制御するための操作量として、電圧ベクトルの位相の指令値である電圧位相指令を算出する。トルクフィードバック制御部１２９ａでは、力行トルク指令値又は発電トルク指令値に対するトルク推定値の偏差に基づき、ＰＩフィードバック手法を用いて電圧位相指令が算出される。
　操作信号生成部１３０ａは、電圧振幅指令、電圧位相指令及び電気角θに基づいて、第１インバータ１０１の操作信号を生成する。具体的には、操作信号生成部１３０ａは、電圧振幅指令、電圧位相指令及び電気角θに基づいて３相の指令電圧を算出し、算出した３相の指令電圧を電源電圧で規格化した信号と、三角波信号等のキャリア信号との大小比較に基づくＰＷＭ制御により、各相における上下アームのスイッチ操作信号を生成する。
　ちなみに、操作信号生成部１３０ａは、電圧振幅指令、電圧位相指令、電気角θ及びスイッチ操作信号が関係付けられたマップ情報であるパルスパターン情報、電圧振幅指令、電圧位相指令並びに電気角θに基づいて、スイッチ操作信号を生成してもよい。
　また、Ｘ，Ｙ，Ｚ相側においても同様の構成を有しており、トルク推定部１２８ｂは、ｄｑ変換部１２２により変換されたｄ軸電流とｑ軸電流とに基づいて、Ｘ，Ｙ，Ｚ相に対応するトルク推定値を算出する。
　トルクフィードバック制御部１２９ｂは、力行トルク指令値又は発電トルク指令値にトルク推定値をフィードバック制御するための操作量として、電圧位相指令を算出する。トルクフィードバック制御部１２９ｂでは、力行トルク指令値又は発電トルク指令値に対するトルク推定値の偏差に基づき、ＰＩフィードバック手法を用いて電圧位相指令が算出される。
　操作信号生成部１３０ｂは、電圧振幅指令、電圧位相指令及び電気角θに基づいて、第２インバータ１０２の操作信号を生成する。具体的には、操作信号生成部１３０ｂは、電圧振幅指令、電圧位相指令及び電気角θに基づいて３相の指令電圧を算出し、算出した３相の指令電圧を電源電圧で規格化した信号と、三角波信号等のキャリア信号との大小比較に基づくＰＷＭ制御により、各相における上下アームのスイッチ操作信号を生成する。ドライバ１１７は、操作信号生成部１３０ａ，１３０ｂにて生成されたスイッチ操作信号に基づいて、各インバータ１０１，１０２における各３相のスイッチＳｐ，Ｓｎをオンオフさせる。
　ちなみに、操作信号生成部１３０ｂは、電圧振幅指令、電圧位相指令、電気角θ及びスイッチ操作信号が関係付けられたマップ情報であるパルスパターン情報、電圧振幅指令、電圧位相指令並びに電気角θに基づいて、スイッチ操作信号を生成してもよい。
　ところで、回転電機１０においては、軸電流の発生に伴い軸受２１，２２の電食が生じることが懸念されている。例えば固定子巻線５１の通電がスイッチングにより切り替えられる際に、スイッチングタイミングの微小なずれ（スイッチングの不均衡）により磁束の歪みが生じ、それに起因して、回転軸１１を支持する軸受２１，２２において電食が生じることが懸念される。磁束の歪みは固定子５０のインダクタンスに応じて生じ、その磁束の歪みにより生じる軸方向の起電圧によって、軸受２１，２２内での絶縁破壊が起こり電食が進行する。
　この点本実施形態では、電食対策として、以下に示す３つの対策を講じている。第１の電食対策は、固定子５０のコアレス化に伴いインダクタンスを低減したこと、及び磁石ユニット４２の磁石磁束をなだらかにしたことによる電食抑制対策である。第２の電食対策は、回転軸を軸受２１，２２による片持ち構造としたことによる電食抑制対策である。第３の電食対策は、円環状の固定子巻線５１を固定子コア５２と共にモールド材によりモールドしたことによる電食抑制対策である。以下には、これら各対策の詳細を個々に説明する。
　まず第１の電食対策では、固定子５０において、周方向における各導線群８１の間をティースレスとし、各導線群８１の間に、ティース（鉄心）の代わりに非磁性材料よりなる封止部材５７を設ける構成としている（図１０参照）。これにより、固定子５０のインダクタンス低減が可能となっている。固定子５０におけるインダクタンス低減を図ることで、仮に固定子巻線５１の通電時にスイッチングタイミングのずれが生じても、そのスイッチングタイミングのずれに起因する磁束歪みの発生を抑制し、ひいては軸受２１，２２の電食抑制が可能になっている。なお、ｄ軸のインダクタンスがｑ軸のインダクタンス以下になっているとよい。
　また、磁石９１，９２において、ｄ軸側においてｑ軸側に比べて磁化容易軸の向きがｄ軸に平行となるように配向がなされた構成とした（図９参照）。これにより、ｄ軸での磁石磁束が強化され、各磁極においてｑ軸からｄ軸にかけての表面磁束変化（磁束の増減）がなだらかになる。そのため、スイッチング不均衡に起因する急激な電圧変化が抑制され、ひいては電食抑制に寄与できる構成となっている。
　第２の電食対策では、回転電機１０において、各軸受２１，２２を、回転子４０の軸方向中央に対して軸方向のいずれか一方側に偏って配置している（図２参照）。これにより、複数の軸受が軸方向において回転子を挟んで両側にそれぞれ設けられる構成と比べて、電食の影響を軽減できる。つまり、回転子を複数の軸受により両持ち支持する構成では、高周波磁束の発生に伴い回転子、固定子及び各軸受（すなわち、回転子を挟んで軸方向両側の各軸受）を通る閉回路が形成され、軸電流により軸受の電食が懸念される。これに対し、回転子４０を複数の軸受２１，２２により片持ち支持する構成では上記閉回路が形成されず、軸受の電食が抑制される。
　また、回転電機１０は、軸受２１，２２の片側配置のための構成に絡み、以下の構成を有する。磁石ホルダ４１において、回転子４０の径方向に張り出す中間部４５に、軸方向に延びて固定子５０に対する接触を回避する接触回避部が設けられている（図２参照）。この場合、磁石ホルダ４１を経由して軸電流の閉回路が形成される場合にあっては、閉回路長を長くしてその回路抵抗を大きくすることが可能となる。これにより、軸受２１，２２の電食の抑制を図ることができる。
　回転子４０を挟んで軸方向の一方側においてハウジング３０に対して軸受ユニット２０の保持部材２３が固定されるとともに、他方側においてハウジング３０及びユニットベース６１（固定子ホルダ）が互いに結合されている（図２参照）。本構成によれば、回転軸１１の軸方向においてその軸方向の片側に各軸受２１，２２を偏って配置する構成を好適に実現することができる。また本構成では、ユニットベース６１がハウジング３０を介して回転軸１１に繋がる構成となるため、ユニットベース６１を、回転軸１１から電気的に離れた位置に配置することができる。なお、ユニットベース６１とハウジング３０との間に樹脂等の絶縁部材を介在させれば、ユニットベース６１と回転軸１１とが電気的に一層離れた構成となる。これにより、軸受２１，２２の電食を適正に抑制することができる。
　本実施形態の回転電機１０では、各軸受２１，２２の片側配置等により、軸受２１，２２に作用する軸電圧が低減されている。また、回転子４０と固定子５０との間の電位差が低減されている。そのため、軸受２１，２２において導電性グリースを用いなくても、軸受２１，２２に作用する電位差の低減が可能になっている。導電性グリースは、一般的にカーボンなどの細かい粒子を含むため音鳴りが生じることが考えられる。この点、本実施形態では、軸受２１，２２において非導電性グリースを用いる構成としている。そのため、軸受２１，２２において音鳴りが生じる不都合を抑制できる。例えば電気自動車などの電動車両への適用時には回転電機１０の音鳴り対策が必要になると考えられるが、その音鳴り対策を好適に実施することが可能となる。
　第３の電食対策では、固定子巻線５１を固定子コア５２と共にモールド材によりモールドすることで、固定子５０での固定子巻線５１の位置ずれを抑制する構成としている（図１１参照）。特に本実施形態の回転電機１０では、固定子巻線５１における周方向の各導線群８１の間に導線間部材（ティース）を有していないため、固定子巻線５１における位置ずれ生じる懸念が考えられるが、固定子巻線５１を固定子コア５２と共にモールドすることにより、固定子巻線５１の導線位置にずれが抑制される。したがって、固定子巻線５１の位置ずれによる磁束の歪みや、それに起因する軸受２１，２２の電食の発生を抑制することができる。
　なお、固定子コア５２を固定するハウジング部材としてのユニットベース６１を、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）により構成したため、例えばアルミ等により構成する場合に比べて、ユニットベース６１への放電が抑制され、ひいては好適な電食対策が可能となっている。
　その他、軸受２１，２２の電食対策として、外輪２５及び内輪２６の少なくともいずれかをセラミックス材により構成する、又は、外輪２５の外側に絶縁スリーブを設ける等の構成を用いることも可能である。
　以下に、他の実施形態を第１実施形態との相違点を中心に説明する。
　（第２実施形態）
　本実施形態では、回転子４０における磁石ユニット４２の極異方構造を変更しており、以下に詳しく説明する。
　図２２及び図２３に示すように、磁石ユニット４２は、ハルバッハ配列と称される磁石配列を用いて構成されている。すなわち、磁石ユニット４２は、磁化方向（磁化ベクトルの向き）を径方向とする第１磁石１３１と、磁化方向（磁化ベクトルの向き）を周方向とする第２磁石１３２とを有しており、周方向に所定間隔で第１磁石１３１が配置されるとともに、周方向において隣り合う第１磁石１３１の間となる位置に第２磁石１３２が配置されている。第１磁石１３１及び第２磁石１３２は、例えばネオジム磁石等の希土類磁石からなる永久磁石である。
　第１磁石１３１は、固定子５０に対向する側（径方向内側）の極が交互にＮ極、Ｓ極となるように周方向に互いに離間して配置されている。また、第２磁石１３２は、各第１磁石１３１の隣において周方向に極性が交互となるように配置されている。これら各磁石１３１，１３２を囲うように設けられる円筒部４３は、軟磁性材料よりなる軟磁性体コアであるとよく、バックコアとして機能する。なお、この第２実施形態の磁石ユニット４２も、ｄ－ｑ座標系において、ｄ軸やｑ軸に対する磁化容易軸の関係は上記第１実施形態と同じである。
　また、第１磁石１３１の径方向外側、すなわち磁石ホルダ４１の円筒部４３の側には、軟磁性材料よりなる磁性体１３３が配置されている。例えば磁性体１３３は、電磁鋼板や軟鉄、圧粉鉄心材料により構成されているとよい。この場合、磁性体１３３の周方向の長さは第１磁石１３１の周方向の長さ（特に第１磁石１３１の外周部の周方向の長さ）と同じである。また、第１磁石１３１と磁性体１３３とを一体化した状態でのその一体物の径方向の厚さは、第２磁石１３２の径方向の厚さと同じである。換言すれば、第１磁石１３１は第２磁石１３２よりも磁性体１３３の分だけ径方向の厚さが薄くなっている。各磁石１３１，１３２と磁性体１３３とは、例えば接着剤により相互に固着されている。磁石ユニット４２において第１磁石１３１の径方向外側は、固定子５０とは反対側であり、磁性体１３３は、径方向における第１磁石１３１の両側のうち、固定子５０とは反対側（反固定子側）に設けられている。
　磁性体１３３の外周部には、径方向外側、すなわち磁石ホルダ４１の円筒部４３の側に突出する凸部としてのキー１３４が形成されている。また、円筒部４３の内周面には、磁性体１３３のキー１３４を収容する凹部としてのキー溝１３５が形成されている。キー１３４の突出形状とキー溝１３５の溝形状とは同じであり、各磁性体１３３に形成されたキー１３４に対応して、キー１３４と同数のキー溝１３５が形成されている。キー１３４及びキー溝１３５の係合により、第１磁石１３１及び第２磁石１３２と磁石ホルダ４１との周方向（回転方向）の位置ずれが抑制されている。なお、キー１３４及びキー溝１３５（凸部及び凹部）を、磁石ホルダ４１の円筒部４３及び磁性体１３３のいずれに設けるかは任意でよく、上記とは逆に、磁性体１３３の外周部にキー溝１３５を設けるとともに、磁石ホルダ４１の円筒部４３の内周部にキー１３４を設けることも可能である。
　ここで、磁石ユニット４２では、第１磁石１３１と第２磁石１３２とを交互に配列することにより、第１磁石１３１での磁束密度を大きくすることが可能となっている。そのため、磁石ユニット４２において、磁束の片面集中を生じさせ、固定子５０寄りの側での磁束強化を図ることができる。
　また、第１磁石１３１の径方向外側、すなわち反固定子側に磁性体１３３を配置したことにより、第１磁石１３１の径方向外側での部分的な磁気飽和を抑制でき、ひいては磁気飽和に起因して生じる第１磁石１３１の減磁を抑制できる。これにより、結果的に磁石ユニット４２の磁力を増加させることが可能となっている。本実施形態の磁石ユニット４２は、言うなれば、第１磁石１３１において減磁が生じ易い部分を磁性体１３３に置き換えた構成となっている。
　図２４（ａ）、図２４（ｂ）は、磁石ユニット４２における磁束の流れを具体的に示す図であり、図２４（ａ）は、磁石ユニット４２において磁性体１３３を有していない従来構成を用いた場合を示し、図２４（ｂ）は、磁石ユニット４２において磁性体１３３を有している本実施形態の構成を用いた場合を示している。なお、図２４（ａ）、図２４（ｂ）では、磁石ホルダ４１の円筒部４３及び磁石ユニット４２を直線状に展開して示しており、図の下側が固定子側、上側が反固定子側となっている。
　図２４（ａ）の構成では、第１磁石１３１の磁束作用面と第２磁石１３２の側面とが、それぞれ円筒部４３の内周面に接触している。また、第２磁石１３２の磁束作用面が第１磁石１３１の側面に接触している。この場合、円筒部４３には、第２磁石１３２の外側経路を通って第１磁石１３１との接触面に入る磁束Ｆ１と、円筒部４３と略平行で、かつ第２磁石１３２の磁束Ｆ２を引きつける磁束との合成磁束が生じる。そのため、円筒部４３において第１磁石１３１と第２磁石１３２との接触面付近において、部分的に磁気飽和が生じることが懸念される。
　これに対し、図２４（ｂ）の構成では、第１磁石１３１の固定子５０とは反対側において第１磁石１３１の磁束作用面と円筒部４３の内周面との間に磁性体１３３が設けられているため、その磁性体１３３で磁束の通過が許容される。したがって、円筒部４３での磁気飽和を抑制でき、減磁に対する耐力が向上する。
　また、図２４（ｂ）の構成では、図２４（ａ）とは異なり、磁気飽和を促すＦ２を消すことができる。これにより、磁気回路全体のパーミアンスを効果的に向上させることができる。このように構成することで、その磁気回路特性を、過酷な高熱条件下でも保つことができる。
　また、従来のＳＰＭロータにおけるラジアル磁石と比べて、磁石内部を通る磁石磁路が長くなる。そのため、磁石パーミアンスが上昇し、磁力を上げ、トルクを増強することができる。さらに、磁束がｄ軸の中央に集まることにより、正弦波整合率を高くすることができる。特に、ＰＷＭ制御により、電流波形を正弦波や台形波とする、又は１２０度通電のスイッチングＩＣを利用すると、より効果的にトルクを増強することができる。
　なお、固定子コア５２が電磁鋼板により構成される場合において、固定子コア５２の径方向厚さは、磁石ユニット４２の径方向厚さの１／２、又は１／２よりも大きいとよい。例えば、固定子コア５２の径方向厚さは、磁石ユニット４２において磁極中心に設けられる第１磁石１３１の径方向厚さの１／２以上であるとよい。また、固定子コア５２の径方向厚さは、磁石ユニット４２の径方向厚さより小さいとよい。この場合、磁石磁束は約１［Ｔ］であり、固定子コア５２の飽和磁束密度は２［Ｔ］であるため、固定子コア５２の径方向厚さを、磁石ユニット４２の径方向厚さの１／２以上にすることで、固定子コア５２の内周側への磁束漏洩を防ぐことができる。
　ハルバッハ構造や極異方構造の磁石では、磁路が擬似円弧状になっているため、周方向の磁束を扱う磁石厚みに比例して、その磁束を上昇させることができる。こういった構成においては、固定子コア５２に流れる磁束は、周方向の磁束を超えることはないと考えられる。すなわち、磁石の磁束１［Ｔ］に対して飽和磁束密度２［Ｔ］の鉄系金属を利用した場合、固定子コア５２の厚みを磁石厚みの半分以上とすれば、磁気飽和せず好適に小型かつ軽量の回転電機を提供することができる。ここで、磁石磁束に対して固定子５０からの反磁界が作用するため、磁石磁束は一般的に０．９［Ｔ］以下となる。そのため、固定子コアは磁石の半分の厚みを持てば、その透磁率を好適に高く保つことができる。
　以下に、上述した構成の一部を変更した変形例について説明する。
　（変形例１）
　上記実施形態では、固定子コア５２の外周面を凹凸のない曲面状とし、その外周面に所定間隔で複数の導線群８１を並べて配置する構成としたが、これを変更してもよい。例えば、図２５に示すように、固定子コア５２は、固定子巻線５１の径方向両側のうち回転子４０とは反対側（図の下側）に設けられた円環状のヨーク１４１と、そのヨーク１４１から、周方向に隣り合う直線部８３の間に向かって突出するように延びる突起部１４２とを有している。突起部１４２は、ヨーク１４１の径方向外側、すなわち回転子４０側に所定間隔で設けられている。固定子巻線５１の各導線群８１は、突起部１４２と周方向において係合しており、突起部１４２を導線群８１の位置決め部として用いつつ周方向に並べて配置されている。なお、突起部１４２が「導線間部材」に相当する。
　突起部１４２は、ヨーク１４１からの径方向の厚さ寸法、言い換えれば、図２５に示すように、ヨーク１４１の径方向において、直線部８３のヨーク１４１に隣接する内側面３２０から突起部１４２の頂点までの距離Ｗが、径方向内外の複数層の直線部８３のうち、ヨーク１４１に径方向に隣接する直線部８３の径方向の厚さ寸法の１／２（図のＨ１）よりも小さい構成となっている。言い換えれば、固定子巻線５１（固定子コア５２）の径方向における導線群８１（伝導部材）の寸法（厚み）Ｔ１（導線８２の厚みの２倍、言い換えれば、導線群８１の固定子コア５２に接する面３２０と、導線群８１の回転子４０に向いた面３３０との最短距離）の４分の３の範囲は非磁性部材（封止部材５７）が占有していればよい。こうした突起部１４２の厚さ制限により、周方向に隣り合う導線群８１（すなわち直線部８３）の間において突起部１４２がティースとして機能せず、ティースによる磁路形成がなされないようになっている。突起部１４２は、周方向に並ぶ各導線群８１の間ごとに全て設けられていなくてもよく、周方向に隣り合う少なくとも１組の導線群８１の間に設けられていればよい。例えば、突起部１４２は、周方向において各導線群８１の間の所定数ごとに等間隔で設けられているとよい。突起部１４２の形状は、矩形状、円弧状など任意の形状でよい。
　また、固定子コア５２の外周面では、直線部８３が一層で設けられていてもよい。したがって、広義には、突起部１４２におけるヨーク１４１からの径方向の厚さ寸法は、直線部８３における径方向の厚さ寸法の１／２よりも小さいものであればよい。
　なお、回転軸１１の軸心を中心とし、かつヨーク１４１に径方向に隣接する直線部８３の径方向の中心位置を通る仮想円を想定すると、突起部１４２は、その仮想円の範囲内においてヨーク１４１から突出する形状、換言すれば仮想円よりも径方向外側（すなわち回転子４０側）に突出しない形状をなしているとよい。
　上記構成によれば、突起部１４２は、径方向の厚さ寸法が制限されており、周方向に隣り合う直線部８３の間においてティースとして機能するものでないため、各直線部８３の間にティースが設けられている場合に比べて、隣り合う各直線部８３を近づけることができる。これにより、導体８２ａの断面積を大きくすることができ、固定子巻線５１の通電に伴い生じる発熱を低減することができる。かかる構成では、ティースがないことで磁気飽和の解消が可能となり、固定子巻線５１への通電電流を増大させることが可能となる。この場合において、その通電電流の増大に伴い発熱量が増えることに好適に対処することができる。また、固定子巻線５１では、ターン部８４が、径方向にシフトされ、他のターン部８４との干渉を回避する干渉回避部を有することから、異なるターン部８４同士を径方向に離して配置することができる。これにより、ターン部８４においても放熱性の向上を図ることができる。以上により、固定子５０での放熱性能を適正化することが可能になっている。
　また、固定子コア５２のヨーク１４１と、回転子４０の磁石ユニット４２（すなわち各磁石９１，９２）とが所定距離以上離れていれば、突起部１４２の径方向の厚さ寸法は、図２５のＨ１に縛られるものではない。具体的には、ヨーク１４１と磁石ユニット４２とが２ｍｍ以上離れていれば、突起部１４２の径方向の厚さ寸法は、図２５のＨ１以上であってもよい。例えば、直線部８３の径方向厚み寸法が２ｍｍを越えており、かつ導線群８１が径方向内外の２層の導線８２により構成されている場合に、ヨーク１４１に隣接していない直線部８３、すなわちヨーク１４１から数えて２層目の導線８２の半分位置までの範囲で、突起部１４２が設けられていてもよい。この場合、突起部１４２の径方向厚さ寸法が「Ｈ１×３／２」までになっていれば、導線群８１における導体断面積を大きくすることで、前記効果を少なからず得ることはできる。
　また、固定子コア５２は、図２６に示す構成であってもよい。なお、図２６では、封止部材５７を省略しているが、封止部材５７が設けられていてもよい。図２６では、便宜上、磁石ユニット４２及び固定子コア５２を直線状に展開して示している。
　図２６の構成では、固定子５０は、周方向に隣接する導線８２（すなわち直線部８３）の間に、導線間部材としての突起部１４２を有している。固定子５０は、固定子巻線５１が通電されると、磁石ユニット４２の磁極の一つ（Ｎ極、またはＳ極）とともに磁気的に機能し、固定子５０の周方向に延びる一部分３５０を有する。この部分３５０の固定子５０の周方向への長さをＷｎとすると、この長さ範囲Ｗｎに存在する突起部１４２の合計の幅（すなわち、固定子５０の周方向への合計の寸法）をＷｔとし、突起部１４２の飽和磁束密度をＢｓ、磁石ユニット４２の１極分の周方向の幅寸法をＷｍ、磁石ユニット４２の残留磁束密度をＢｒとする場合、突起部１４２は、
Ｗｔ×Ｂｓ≦Ｗｍ×Ｂｒ　　　…（１）
となる磁性材料により構成されている。
　なお、範囲Ｗｎは、周方向に隣接する複数の導線群８１であって、励磁時期が重複する複数の導線群８１を含むように設定される。その際、範囲Ｗｎを設定する際の基準（境界）として、導線群８１の間隙５６の中心を設定することが好ましい。例えば、図２６に例示する構成の場合、周方向においてＮ極の磁極中心からの距離が最も短いものから順番に、４番目までの導線群８１が、当該複数の導線群８１に相当する。そして、当該４つの導線群８１を含むように範囲Ｗｎが設定される。その際、範囲Ｗｎの端（起点と終点）が間隙５６の中心とされている。
　図２６において、範囲Ｗｎの両端には、それぞれ突起部１４２が半分ずつ含まれていることから、範囲Ｗｎには、合計４つ分の突起部１４２が含まれている。したがって、突起部１４２の幅（すなわち、固定子５０の周方向における突起部１４２の寸法、言い換えれば、隣接する導線群８１の間隔）をＡとすると、範囲Ｗｎに含まれる突起部１４２の合計の幅は、Ｗｔ＝１／２Ａ＋Ａ＋Ａ＋Ａ＋１／２Ａ＝４Ａとなる。
　詳しくは、本実施形態では、固定子巻線５１の３相巻線が分布巻であり、その固定子巻線５１では、磁石ユニット４２の１極に対して、突起部１４２の数、すなわち各導線群８１の間となる間隙５６の数が「相数×Ｑ」個となっている。ここでＱとは、１相の導線８２のうち固定子コア５２と接する数である。なお、導線８２が回転子４０の径方向に積層された導線群８１である場合には、１相の導線群８１の内周側の導線８２の数であるともいえる。この場合、固定子巻線５１の３相巻線が各相所定順序で通電されると、１極内において２相分の突起部１４２が励磁される。したがって、磁石ユニット４２の１極分の範囲において固定子巻線５１の通電により励磁される突起部１４２の周方向の合計幅寸法Ｗｔは、突起部１４２（つまり、間隙５６）の周方向の幅寸法をＡとすると、「励磁される相数×Ｑ×Ａ＝２×２×Ａ」となる。
　そして、こうして合計幅寸法Ｗｔが規定された上で、固定子コア５２において、突起部１４２が、上記（１）の関係を満たす磁性材料として構成されている。なお、合計幅寸法Ｗｔは、１極内において比透磁率が１よりも大きくなりえる部分の周方向寸法でもある。また、余裕を考えて、合計幅寸法Ｗｔを、１磁極における突起部１４２の周方向の幅寸法としてもよい。具体的には、磁石ユニット４２の１極に対する突起部１４２の数が「相数×Ｑ」であることから、１磁極における突起部１４２の周方向の幅寸法（合計幅寸法Ｗｔ）を、「相数×Ｑ×Ａ＝３×２×Ａ＝６Ａ」としてもよい。
　なお、ここでいう分布巻とは、磁極の１極対周期（Ｎ極とＳ極）で、固定子巻線５１の一極対があるものである。ここでいう固定子巻線５１の一極対は、電流が互いに逆方向に流れ、ターン部８４で電気的に接続された２つの直線部８３とターン部８４からなる。上記条件みたすものであれば、短節巻（Short Pitch Winding）であっても、全節巻（Full Pitch Winding）の分布巻の均等物とみなす。
　次に、集中巻の場合の例を示す。ここでいう集中巻とは、磁極の１極対の幅と、固定子巻線５１の一極対の幅とが異なるものである。集中巻の一例としては、１つの磁極対に対して導線群８１が３つ、２つの磁極対に対して導線群８１が３つ、４つの磁極対に対して導線群８１が９つ、５つの磁極対に対して導線群８１が９つのような関係であるものが挙げられる。
　ここで、固定子巻線５１を集中巻とする場合には、固定子巻線５１の３相巻線が所定順序で通電されると、２相分の固定子巻線５１が励磁される。その結果、２相分の突起部１４２が励磁される。したがって、磁石ユニット４２の１極分の範囲において固定子巻線５１の通電により励磁される突起部１４２の周方向の幅寸法Ｗｔは、「Ａ×２」となる。そして、こうして幅寸法Ｗｔが規定された上で、突起部１４２が、上記（１）の関係を満たす磁性材料として構成されている。なお、上記で示した集中巻の場合は、同一相の導線群８１に囲まれた領域において、固定子５０の周方向にある突起部１４２の幅の総和をＡとする。また、集中巻におけるＷｍは「磁石ユニット４２のエアギャップに対向する面の全周」×「相数」÷「導線群８１の分散数」に相当する。
　ちなみに、ネオジム磁石やサマリウムコバルト磁石、フェライト磁石といったＢＨ積が２０［ＭＧＯｅ（ｋＪ／ｍ^3）］以上の磁石ではＢｄ＝１．０強［Ｔ］、鉄ではＢｒ＝２．０強［Ｔ］である。そのため、高出力モータとしては、固定子コア５２において、突起部１４２が、Ｗｔ＜１／２×Ｗｍの関係を満たす磁性材料であればよい。
　また、後述するように導線８２が外層被膜１８２を備える場合には、導線８２同士の外層被膜１８２が接触するように、導線８２を固定子コア５２の周方向に配置しても良い。この場合は、Ｗｔは、０又は接触する両導線８２の外層被膜１８２の厚さ、と看做すことができる。
　図２５や図２６の構成では、回転子４０側の磁石磁束に対して不相応に小さい導線間部材（突起部１４２）を有する構成となっている。なお、回転子４０は、インダクタンスが低くかつ平坦な表面磁石型ロータであり、磁気抵抗的に突極性を有していないものとなっている。かかる構成では、固定子５０のインダクタンス低減が可能となっており、固定子巻線５１のスイッチングタイミングのずれに起因する磁束歪みの発生が抑制され、ひいては軸受２１，２２の電食が抑制される。
　（変形例２）
　上記式（１）の関係を満たす導線間部材を用いる固定子５０として、以下の構成を採用することも可能である。図２７では、固定子コア５２の外周面側（図の上面側）に、導線間部材として歯状部１４３が設けられている。歯状部１４３は、ヨーク１４１から突出するようにして周方向に所定間隔で設けられており、径方向に導線群８１と同じ厚み寸法を有している。歯状部１４３の側面は導線群８１の各導線８２に接している。ただし、歯状部１４３と各導線８２との間に隙間があってもよい。
　歯状部１４３は、周方向における幅寸法に制限が付与されており、磁石量に対して不相応に細い極歯（ステータティース）を備えるものとなっている。かかる構成により、歯状部１４３は、１．８Ｔ以上で磁石磁束により確実に飽和し、パーミアンスの低下によりインダクタンスを下げることができる。
　ここで、磁石ユニット４２において、固定子側における磁束作用面の１極あたりの表面積をＳｍ、磁石ユニット４２の残留磁束密度をＢｒとすると、磁石ユニット側の磁束は、例えば「Ｓｍ×Ｂｒ」となる。また、各歯状部１４３における回転子側の表面積をＳｔ、導線８２の一相あたりの数をｍとし、固定子巻線５１の通電により１極内において２相分の歯状部１４３が励磁されるとすると、固定子側の磁束は、例えば「Ｓｔ×ｍ×２×Ｂｓ」となる。この場合、
Ｓｔ×ｍ×２×Ｂｓ＜Ｓｍ×Ｂｒ　　　…（２）
の関係が成立するように歯状部１４３の寸法を制限することで、インダクタンスの低減が図られている。
　なお、磁石ユニット４２と歯状部１４３とで軸方向の寸法が同一である場合、磁石ユニット４２の１極分の周方向の幅寸法をＷｍ、歯状部１４３の周方向の幅寸法をＷｓｔとすると、上記式（２）は、式（３）のように置き換えられる。
Ｗｓｔ×ｍ×２×Ｂｓ＜Ｗｍ×Ｂｒ　　　…（３）
　より具体的には、例えばＢｓ＝２Ｔ、Ｂｒ＝１Ｔであり、ｍ＝２であると想定すると、上記式（３）は、「Ｗｓｔ＜Ｗｍ／８」の関係となる。この場合、歯状部１４３の幅寸法Ｗｓｔを、磁石ユニット４２の１極分の幅寸法Ｗｍの１／８よりも小さくすることで、インダクタンスの低減が図られている。なお、数ｍが１であれば、歯状部１４３の幅寸法Ｗｓｔを、磁石ユニット４２の１極分の幅寸法Ｗｍの１／４よりも小さくするとよい。
　なお、上記式（３）において、「Ｗｓｔ×ｍ×２」は、磁石ユニット４２の１極分の範囲において固定子巻線５１の通電により励磁される歯状部１４３の周方向の幅寸法に相当する。
　図２７の構成では、上述した図２５，図２６の構成と同様に、回転子４０側の磁石磁束に対して不相応に小さい導線間部材（歯状部１４３）を有する構成となっている。かかる構成では、固定子５０のインダクタンス低減が可能となっており、固定子巻線５１のスイッチングタイミングのずれに起因する磁束歪みの発生が抑制され、ひいては軸受２１，２２の電食が抑制される。
　（変形例３）
　上記実施形態では、固定子巻線５１を覆う封止部材５７を、固定子コア５２の径方向外側において各導線群８１を全て含む範囲、すなわち径方向の厚さ寸法が各導線群８１の径方向の厚さ寸法よりも大きくなる範囲で設ける構成としたが、これを変更してもよい。例えば、図２８に示すように、封止部材５７を、導線８２の一部がはみ出すように設ける構成とする。より具体的には、封止部材５７を、導線群８１において最も径方向外側となる導線８２の一部を径方向外側、すなわち固定子５０側に露出させた状態で設ける構成とする。この場合、封止部材５７の径方向の厚さ寸法は、各導線群８１の径方向の厚さ寸法と同じ、又はその厚さ寸法よりも小さいとよい。
　（変形例４）
　図２９に示すように、固定子５０において、各導線群８１が封止部材５７により封止されていない構成としてもよい。つまり、固定子巻線５１を覆う封止部材５７を用いない構成とする。この場合、周方向に並ぶ各導線群８１の間に導線間部材が設けられず空隙となっている。要するに、周方向に並ぶ各導線群８１の間に導線間部材が設けられていない構成となっている。なお、空気を非磁性体、又は非磁性体の均等物としてＢｓ＝０と看做し、この空隙に空気を配置しても良い。
　（変形例５）
　固定子５０おける導線間部材を非磁性材料により構成する場合に、その非磁性材料として、樹脂以外の材料を用いることも可能である。例えば、オーステナイト系のステンレス鋼であるＳＵＳ３０４を用いる等、金属系の非磁性材料を用いてもよい。
　（変形例６）
　固定子５０が固定子コア５２を具備していない構成としてもよい。この場合、固定子５０は、図１２に示す固定子巻線５１により構成されることになる。なお、固定子コア５２を具備していない固定子５０において、固定子巻線５１を封止材により封止する構成としてもよい。又は、固定子５０が、軟磁性材からなる固定子コア５２に代えて、合成樹脂等の非磁性材からなる円環状の巻線保持部を備える構成であってもよい。
　（変形例７）
　上記第１実施形態では、回転子４０の磁石ユニット４２として周方向に並べた複数の磁石９１，９２を用いる構成としたが、これを変更し、磁石ユニット４２として円環状の永久磁石である環状磁石を用いる構成としてもよい。具体的には、図３０に示すように、磁石ホルダ４１の円筒部４３の径方向内側に、環状磁石９５が固定されている。環状磁石９５には、周方向に極性が交互となる複数の磁極が設けられており、ｄ軸及びｑ軸のいずれにおいても一体的に磁石が形成されている。環状磁石９５には、各磁極のｄ軸において配向の向きが径方向となり、各磁極間のｑ軸において配向の向きが周方向となるような円弧状の磁石磁路が形成されている。
　なお、環状磁石９５では、ｄ軸寄りの部分において磁化容易軸がｄ軸に平行又はｄ軸に平行に近い向きとなり、かつｑ軸寄りの部分において磁化容易軸がｑ軸に直交又はｑ軸に直交に近い向きとなる円弧状の磁石磁路が形成されるように配向がなされていればよい。
　（変形例８）
　本変形例では、制御装置１１０の制御手法の一部を変更している。本変形例では、主に、第１実施形態で説明した構成に対する相違部分について説明する。
　まず、図３１を用いて、図２０に示した操作信号生成部１１６，１２６及び図２１に示した操作信号生成部１３０ａ，１３０ｂ内の処理について説明する。なお、各操作信号生成部１１６，１２６，１３０ａ，１３０ｂにおける処理は基本的には同様である。このため、以下では、操作信号生成部１１６の処理を例にして説明する。
　操作信号生成部１１６は、キャリア生成部１１６ａと、Ｕ，Ｖ，Ｗ相比較器１１６ｂＵ，１１６ｂＶ，１１６ｂＷとを備えている。本実施形態において、キャリア生成部１１６ａは、キャリア信号ＳｉｇＣとして三角波信号を生成して出力する。
　Ｕ，Ｖ，Ｗ相比較器１１６ｂＵ，１１６ｂＶ，１１６ｂＷには、キャリア生成部１１６ａより生成されたキャリア信号ＳｉｇＣと、３相変換部１１５により算出されたＵ，Ｖ，Ｗ相指令電圧とが入力される。Ｕ，Ｖ，Ｗ相指令電圧は、例えば正弦波状の波形であり、電気角で位相が１２０°ずつずれている。
　Ｕ，Ｖ，Ｗ相比較器１１６ｂＵ，１１６ｂＶ，１１６ｂＷは、Ｕ，Ｖ，Ｗ相指令電圧とキャリア信号ＳｉｇＣとの大小比較に基づくＰＷＭ（ＰＷＭ：pulse width modulation）制御により、第１インバータ１０１におけるＵ，Ｖ，Ｗ相の上アーム及び下アームの各スイッチＳｐ，Ｓｎの操作信号を生成する。具体的には、操作信号生成部１１６は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相指令電圧を電源電圧で規格化した信号と、キャリア信号との大小比較に基づくＰＷＭ制御により、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の各スイッチＳｐ，Ｓｎの操作信号を生成する。ドライバ１１７は、操作信号生成部１１６により生成された操作信号に基づいて、第１インバータ１０１におけるＵ，Ｖ，Ｗ相の各スイッチＳｐ，Ｓｎをオンオフさせる。
　制御装置１１０は、キャリア信号ＳｉｇＣのキャリア周波数ｆｃ、すなわち各スイッチＳｐ，Ｓｎのスイッチング周波数を変更する処理を行う。キャリア周波数ｆｃは、回転電機１０の低トルク領域又は高回転領域において高く設定され、回転電機１０の高トルク領域において低く設定される。この設定は、各相巻線に流れる電流の制御性の低下を抑制するためになされる。
　つまり、固定子５０のコアレス化に伴い、固定子５０におけるインダクタンスの低減を図ることができる。ここで、インダクタンスが低くなると、回転電機１０の電気的時定数が小さくなる。その結果、各相巻線に流れる電流のリップルが増加して巻線に流れる電流の制御性が低下し、電流制御が発散する懸念がある。この制御性低下の影響は、巻線に流れる電流（例えば、電流の実効値）が高電流領域に含まれる場合よりも低電流領域に含まれる場合に顕著となり得る。この問題に対処すべく、本変形例において、制御装置１１０はキャリア周波数ｆｃを変更する。
　図３２を用いて、キャリア周波数ｆｃを変更する処理について説明する。この処理は、操作信号生成部１１６の処理として、制御装置１１０により、例えば所定の制御周期で繰り返し実行される。
　ステップＳ１０では、各相の巻線５１ａに流れる電流が低電流領域に含まれているか否かを判定する。この処理は、回転電機１０の現在のトルクが低トルク領域であることを判定するための処理である。低電流領域に含まれているか否かの判定手法としては、例えば、以下の第１，第２の方法が挙げられる。
　＜第１の方法＞
　ｄｑ変換部１１２により変換されたｄ軸電流とｑ軸電流とに基づいて、回転電機１０のトルク推定値を算出する。そして、算出したトルク推定値がトルク閾値未満であると判定した場合、巻線５１ａに流れる電流が低電流領域に含まれていると判定し、トルク推定値がトルク閾値以上であると判定した場合、高電流領域に含まれていると判定する。ここで、トルク閾値は、例えば、回転電機１０の起動トルク（拘束トルクともいう）の１／２に設定されていればよい。
　＜第２の方法＞
　角度検出器により検出された回転子４０の回転角度が速度閾値以上であると判定した場合、巻線５１ａに流れる電流が低電流領域に含まれている、すなわち高回転領域であると判定する。ここで、速度閾値は、例えば、回転電機１０の最大トルクがトルク閾値となる場合の回転速度に設定されていればよい。
　ステップＳ１０において否定判定した場合には、高電流領域であると判定し、ステップＳ１１に進む。ステップＳ１１では、キャリア周波数ｆｃを第１周波数ｆＬに設定する。
　ステップＳ１０において肯定判定した場合には、ステップＳ１２に進み、キャリア周波数ｆｃを、第１周波数ｆＬよりも高い第２周波数ｆＨに設定する。
　以上説明した本変形例によれば、各相巻線に流れる電流が高電流領域に含まれる場合よりも低電流領域に含まれる場合においてキャリア周波数ｆｃが高く設定される。このため、低電流領域において、スイッチＳｐ，Ｓｎのスイッチング周波数を高くすることができ、電流リップルの増加を抑制することができる。これにより、電流制御性の低下を抑制することができる。
　一方、各相巻線に流れる電流が高電流領域に含まれる場合、低電流領域に含まれる場合よりもキャリア周波数ｆｃが低く設定される。高電流領域においては、低電流領域よりも巻線に流れる電流の振幅が大きいため、インダクタンスが低くなったことに起因する電流リップルの増加が、電流制御性に及ぼす影響が小さい。このため、高電流領域においては、低電流領域よりもキャリア周波数ｆｃを低く設定することができ、各インバータ１０１，１０２のスイッチング損失を低減することができる。
　本変形例においては、以下に示す形態の実施が可能である。
　・キャリア周波数ｆｃが第１周波数ｆＬに設定されている場合において、図３２のステップＳ１０において肯定判定されたとき、キャリア周波数ｆｃを、第１周波数ｆＬから第２周波数ｆＨに向かって徐変させてもよい。
　また、キャリア周波数ｆｃが第２周波数ｆＨに設定されている場合において、ステップＳ１０において否定判定されたとき、キャリア周波数ｆｃを、第２周波数ｆＨから第１周波数ｆＬに向かって徐変させてもよい。
　・ＰＷＭ制御に代えて、空間ベクトル変調（ＳＶＭ：space vector modulation）制御によりスイッチの操作信号が生成されてもよい。この場合であっても、上述したスイッチング周波数の変更を適用することができる。
　（変形例９）
　上記各実施形態では、導線群８１を構成する各相２対ずつの導線が、図３３（ａ）に示すように並列接続されていた。図３３（ａ）は、２対の導線である第１，第２導線８８ａ，８８ｂの電気的接続を示す図である。ここで、図３３（ａ）に示す構成に代えて、図３３（ｂ）に示すように、第１，第２導線８８ａ，８８ｂが直列接続されていてもよい。
　また、３対以上の多層導線が径方向に積層配置されていてもよい。図３４に、４対の導線である第１～第４導線８８ａ～８８ｄが積層配置されている構成を示す。第１～第４導線８８ａ～８８ｄは、固定子コア５２に近い方から、第１，第２，第３，第４導線８８ａ，８８ｂ，８８ｃ，８８ｄの順に径方向に並んで配置されている。
　ここで、図３３（ｃ）に示すように、第３，第４導線８８ｃ，８８ｄが並列接続されるとともに、この並列接続体の一端に第１導線８８ａが接続され、他端に第２導線８８ｂが接続されていてもよい。並列接続にすると、その並列接続された導線の電流密度を低下させることができ、通電時の発熱を抑制できる。そのため、冷却水通路７４が形成されたハウジング（ユニットベース６１）に筒状の固定子巻線を組み付ける構成において、並列接続されていない第１，第２導線８８ａ，８８ｂがユニットベース６１に当接する固定子コア５２側に配置され、並列接続された第３，第４導線８８ｃ，８８ｄが反固定子コア側に配置されている構成とする。これにより、多層導線構造における各導線８８ａ～８８ｄの冷却性能を均等化することができる。
　なお、第１～第４導線８８ａ～８８ｄからなる導線群８１の径方向の厚さ寸法は、１磁極内における１相分の周方向の幅寸法よりも小さいものとされていればよい。
　（変形例１０）
　回転電機１０をインナロータ構造（内転構造）としてもよい。この場合、例えばハウジング３０内において、径方向外側に固定子５０が設けられ、その径方向内側に回転子４０が設けられるとよい。また、固定子５０及び回転子４０の軸方向両端のうちその一方の側又はその両方の側にインバータユニット６０が設けられているとよい。図３５は、回転子４０及び固定子５０の横断面図であり、図３６は、図３５に示す回転子４０及び固定子５０の一部を拡大して示す図である。
　インナロータ構造を前提とする図３５及び図３６の構成は、アウタロータ構造を前提とする図８及び図９の構成に対して、回転子４０及び固定子５０が径方向内外で逆になっていることを除いて、同様の構成となっている。簡単に説明すると、固定子５０は、扁平導線構造の固定子巻線５１と、ティースを持たない固定子コア５２とを有している。固定子巻線５１は、固定子コア５２の径方向内側に組み付けられている。固定子コア５２は、アウタロータ構造の場合と同様に、以下のいずれかの構成を有する。
（Ａ）固定子５０において、周方向における各導線部の間に導線間部材を設け、かつその導線間部材として、１磁極における導線間部材の周方向の幅寸法をＷｔ、導線間部材の飽和磁束密度をＢｓ、１磁極における磁石ユニットの周方向の幅寸法をＷｍ、磁石ユニットの残留磁束密度をＢｒとした場合に、Ｗｔ×Ｂｓ≦Ｗｍ×Ｂｒの関係となる磁性材料を用いている。
（Ｂ）固定子５０において、周方向における各導線部の間に導線間部材を設け、かつその導線間部材として、非磁性材料を用いている。
（Ｃ）固定子５０において、周方向における各導線部の間に導線間部材を設けていない構成となっている。
　また、磁石ユニット４２の各磁石９１，９２についても同様である。つまり、磁石ユニット４２は、磁極中心であるｄ軸の側において、磁極境界であるｑ軸の側に比べて磁化容易軸の向きがｄ軸に平行となるように配向がなされた磁石９１，９２を用いて構成されている。各磁石９１，９２における磁化方向等の詳細は既述のとおりである。磁石ユニット４２において環状磁石９５（図３０参照）を用いることも可能である。
　図３７は、インナロータ型とした場合における回転電機１０の縦断面図であり、これは既述の図２に対応する図面である。図２の構成との相違点を簡単に説明する。図３７において、ハウジング３０の内側には、環状の固定子５０が固定され、その固定子５０の内側には、所定のエアギャップを挟んで回転子４０が回転可能に設けられている。図２と同様に、各軸受２１，２２は、回転子４０の軸方向中央に対して軸方向のいずれか一方側に偏って配置されており、これにより、回転子４０が片持ち支持されている。また、回転子４０の磁石ホルダ４１の内側に、インバータユニット６０が設けられている。
　図３８には、インナロータ構造の回転電機１０として別の構成を示す。図３８において、ハウジング３０には、軸受２１，２２により回転軸１１が回転可能に支持されており、その回転軸１１に対して回転子４０が固定されている。図２等に示す構成と同様に、各軸受２１，２２は、回転子４０の軸方向中央に対して軸方向のいずれか一方側に偏って配置されている。回転子４０は、磁石ホルダ４１と磁石ユニット４２とを有している。
　図３８の回転電機１０では、図３７の回転電機１０との相違点として、回転子４０の径方向内側にインバータユニット６０が設けられていない構成となっている。磁石ホルダ４１は、磁石ユニット４２の径方向内側となる位置で回転軸１１に連結されている。また、固定子５０は、固定子巻線５１と固定子コア５２とを有しており、ハウジング３０に対して取り付けられている。
　（変形例１１）
　インナロータ構造の回転電機として別の構成を以下に説明する。図３９は、回転電機２００の分解斜視図であり、図４０は、回転電機２００の側面断面図である。なおここでは、図３９及び図４０の状態を基準に上下方向を示すこととしている。
　図３９及び図４０に示すように、回転電機２００は、環状の固定子コア２０１及び多相の固定子巻線２０２を有する固定子２０３と、固定子コア２０１の内側に回転自在に配設される回転子２０４とを備えている。固定子２０３が電機子に相当し、回転子２０４が界磁子に相当する。固定子コア２０１は、多数の珪素鋼板が積層されて構成されており、その固定子コア２０１に対して固定子巻線２０２が取り付けられている。図示は省略するが、回転子２０４は、回転子コアと、磁石ユニットとして複数の永久磁石とを有している。回転子コアには、円周方向に等間隔で複数の磁石挿入孔が設けられている。磁石挿入孔のそれぞれには、隣接する磁極毎に交互に磁化方向が変わるように磁化された永久磁石が装着されている。なお、磁石ユニットの永久磁石は、図２３で説明したようなハルバッハ配列又はそれに類する構成を有するものであるとよい。又は、磁石ユニットの永久磁石は、図９や図３０で説明したような磁極中心であるｄ軸と磁極境界であるｑ軸との間において配向方向（磁化方向）が円弧状に延びている極異方性の特性を備えるものであるとよい。
　ここで、固定子２０３は、以下のいずれかの構成であるとよい。
（Ａ）固定子２０３において、周方向における各導線部の間に導線間部材を設け、かつその導線間部材として、１磁極における導線間部材の周方向の幅寸法をＷｔ、導線間部材の飽和磁束密度をＢｓ、１磁極における磁石ユニットの周方向の幅寸法をＷｍ、磁石ユニットの残留磁束密度をＢｒとした場合に、Ｗｔ×Ｂｓ≦Ｗｍ×Ｂｒの関係となる磁性材料を用いている。
（Ｂ）固定子２０３において、周方向における各導線部の間に導線間部材を設け、かつその導線間部材として、非磁性材料を用いている。
（Ｃ）固定子２０３において、周方向における各導線部の間に導線間部材を設けていない構成となっている。
　また、回転子２０４において、磁石ユニットは、磁極中心であるｄ軸の側において、磁極境界であるｑ軸の側に比べて磁化容易軸の向きがｄ軸に平行となるように配向がなされた複数の磁石を用いて構成されている。
　回転電機２００の軸方向の一端側には、環状のインバータケース２１１が設けられている。インバータケース２１１は、ケース下面が固定子コア２０１の上面に接するように配置されている。インバータケース２１１内には、インバータ回路を構成する複数のパワーモジュール２１２と、半導体スイッチング素子のスイッチング動作により生じる電圧・電流の脈動（リップル）を抑制する平滑コンデンサ２１３と、制御部を有する制御基板２１４と、相電流を検出する電流センサ２１５と、回転子２０４の回転数センサであるレゾルバステータ２１６とが設けられている。パワーモジュール２１２は、半導体スイッチング素子であるＩＧＢＴやダイオードを有している。
　インバータケース２１１の周縁には、車両に搭載されるバッテリの直流回路と接続されるパワーコネクタ２１７と、回転電機２００側と車両側制御装置との間で各種信号の受け渡しに用いられる信号コネクタ２１８とが設けられている。インバータケース２１１はトップカバー２１９で覆われている。車載バッテリからの直流電力は、パワーコネクタ２１７を介して入力され、パワーモジュール２１２のスイッチングにより交流に変換されて各相の固定子巻線２０２に送られる。
　固定子コア２０１の軸方向両側のうちインバータケース２１１の反対側には、回転子２０４の回転軸を回転可能に保持する軸受ユニット２２１と、その軸受ユニット２２１を収容する環状のリアケース２２２とが設けられている。軸受ユニット２２１は、例えば２つ一組の軸受を有しており、回転子２０４の軸方向中央に対して軸方向のいずれか一方側に偏って配置されている。ただし、軸受ユニット２２１における複数の軸受を固定子コア２０１の軸方向両側に分散させて設け、それら各軸受により回転軸を両持ち支持する構成であってもよい。リアケース２２２が車両のギアケースや変速機などの取付部にボルト締結して固定されることで、回転電機２００が車両側に取り付けられるようになっている。
　インバータケース２１１内には、冷媒を流すための冷却流路２１１ａが形成されている。冷却流路２１１ａは、インバータケース２１１の下面から環状に凹設された空間を固定子コア２０１の上面で閉塞して形成されている。冷却流路２１１ａは、固定子巻線２０２のコイルエンドを囲むように形成されている。冷却流路２１１ａ内には、パワーモジュール２１２のモジュールケース２１２ａが挿入されている。リアケース２２２にも、固定子巻線２０２のコイルエンドを囲むように冷却流路２２２ａが形成されている。冷却流路２２２ａは、リアケース２２２の上面から環状に凹設された空間を固定子コア２０１の下面で閉塞して形成されている。
　（変形例１２）
　これまでは、回転界磁形の回転電機にて具体化した構成を説明したが、これを変更し、回転電機子形の回転電機にて具体化することも可能である。図４１に、回転電機子形の回転電機２３０の構成を示す。
　図４１の回転電機２３０において、ハウジング２３１ａ，２３１ｂにはそれぞれ軸受２３２が固定され、その軸受２３２により回転軸２３３が回転自在に支持されている。軸受２３２は、例えば多孔質金属に油を含ませてなる含油軸受である。回転軸２３３には、電機子としての回転子２３４が固定されている。回転子２３４は、回転子コア２３５とその外周部に固定された多相の回転子巻線２３６とを有している。回転子２３４において、回転子コア２３５はスロットレス構造を有し、回転子巻線２３６は扁平導線構造を有している。つまり、回転子巻線２３６は、１相ごとの領域が径方向よりも周方向に長い扁平構造となっている。
　また、回転子２３４の径方向外側には、界磁子としての固定子２３７が設けられている。固定子２３７は、ハウジング２３１ａに固定された固定子コア２３８と、その固定子コア２３８の内周側に固定された磁石ユニット２３９とを有している。磁石ユニット２３９は、周方向に極性が交互となる複数の磁極を含む構成となっており、既述した磁石ユニット４２等と同様に、磁極中心であるｄ軸の側において、磁極境界であるｑ軸の側に比べて磁化容易軸の向きがｄ軸に平行となるように配向がなされて構成されている。磁石ユニット２３９は、配向が行われた焼結ネオジム磁石を有しており、その固有保磁力は４００［ｋＡ／ｍ］以上、かつ残留磁束密度は１．０［Ｔ］以上となっている。
　本例の回転電機２３０は、２極３コイルのブラシ付コアレスモータであり、回転子巻線２３６は３つに分割され、磁石ユニット２３９は２極である。ブラシ付きモータの極数とコイル数は、２：３、４：１０、４：２１などその用途に応じて様々である。
　回転軸２３３にはコミュテータ２４１が固定されており、その径方向外側には複数のブラシ２４２が配置されている。コミュテータ２４１は、回転軸２３３に埋め込まれた導線２４３を介して回転子巻線２３６に電気接続されている。これらコミュテータ２４１、ブラシ２４２、導線２４３を通じて、回転子巻線２３６に対する直流電流の流入及び流出が行われる。コミュテータ２４１は、回転子巻線２３６の相数に応じて周方向に適宜分割されて構成されている。なお、ブラシ２４２は、そのまま電気配線を介して蓄電池などの直流電源に接続されていてもよいし、端子台などを介して直流電源に接続されていてもよい。
　回転軸２３３には、軸受２３２とコミュテータ２４１との間に、シール材としての樹脂ワッシャ２４４が設けられている。樹脂ワッシャ２４４により、含油軸受である軸受２３２からしみ出た油がコミュテータ２４１側に流れ出ることが抑制される。
　（変形例１３）
　回転電機１０の固定子巻線５１において、各導線８２を、内外に複数の絶縁被膜を有する構成としてもよい。例えば、絶縁被膜付きの複数の導線（素線）を１本に束ね、それを外層被膜により覆って導線８２を構成するとよい。この場合、素線の絶縁被膜が内側の絶縁被膜を構成し、外層被膜が外側の絶縁被膜を構成する。また特に、導線８２における複数の絶縁被膜のうち外側の絶縁被膜の絶縁能力を、内側の絶縁被膜の絶縁能力よりも高めておくとよい。具体的には、外側の絶縁被膜の厚さを、内側の絶縁被膜の厚さよりも厚くする。例えば、外側の絶縁被膜の厚さを１００μｍ、内側の絶縁被膜の厚さを４０μｍとする。又は、外側の絶縁被膜として、内側の絶縁被膜よりも誘電率の低い材料を用いるとよい。これらは少なくともいずれかが適用されればよい。なお、素線が、複数の導電材の集合体として構成されているとよい。
　上記のとおり導線８２における最外層の絶縁を強くすることにより、高電圧の車両用システムに用いる場合に好適なものとなる。また、気圧の低い高地などでも、回転電機１０の適正な駆動が可能となる。
　（変形例１４）
　内外に複数の絶縁被膜を有する導線８２において、外側の絶縁被膜と内側の絶縁被膜とで、線膨張率（線膨張係数）及び接着強さの少なくともいずれかが異なる構成としてもよい。本変形例における導線８２の構成を図４２に示す。
　図４２において、導線８２は、複数（図では４本）の素線１８１と、その複数の素線１８１を囲む例えば樹脂製の外層被膜１８２（外側絶縁被膜）と、外層被膜１８２内において各素線１８１の周りに充填された中間層１８３（中間絶縁被膜）とを有している。素線１８１は、銅材よりなる導電部１８１ａと、絶縁材料よりなる導体被膜１８１ｂ（内側絶縁被膜）とを有している。固定子巻線として見れば、外層被膜１８２により相間が絶縁される。なお、素線１８１が、複数の導電材の集合体として構成されているとよい。
　中間層１８３は、素線１８１の導体被膜１８１ｂよりも高い線膨張率を有し、かつ外層被膜１８２よりも低い線膨張率を有している。つまり、導線８２では、外側ほど線膨張率が高くなっている。一般的に、外層被膜１８２では導体被膜１８１ｂよりも線膨張係数が高いが、それらの間にその中間の線膨張率を有する中間層１８３を設けることにより、その中間層１８３がクッション材として機能し、外層側及び内層側での同時割れを防ぐことができる。
　また、導線８２では、素線１８１において導電部１８１ａと導体被膜１８１ｂとが接着されるとともに、導体被膜１８１ｂと中間層１８３、中間層１８３と外層被膜１８２がそれぞれ接着されており、それら各接着部分では、導線８２の外側ほど、接着強さが弱くなっている。つまり、導電部１８１ａ及び導体被膜１８１ｂの接着強さは、導体被膜１８１ｂ及び中間層１８３の接着強さ、中間層１８３及び外層被膜１８２の接着強さよりも弱くなっている。また、導体被膜１８１ｂ及び中間層１８３の接着強さと、中間層１８３及び外層被膜１８２の接着強さとを比較すると、後者の方（外側の方）が弱いか、又は同等であるとよい。なお、各被膜同士の接着強さの大きさは、例えば２層の被膜を引き剥がす際に要する引っ張り強さ等により把握可能である。上記のごとく導線８２の接着強さが設定されていることで、発熱又は冷却による内外温度差が生じても、内層側及び外層側で共に割れが生じること（共割れ）を抑制することができる。
　ここで、回転電機の発熱、温度変化は、主に素線１８１の導電部１８１ａから発熱される銅損と、鉄心内から発せられる鉄損として生じるが、それら２種類の損失は、導線８２内の導電部１８１ａ、又は導線８２の外部より伝わるものであり、中間層１８３に発熱源があるわけではない。この場合、中間層１８３が両方に対してクッションとなり得る接着力を持つことで、その同時割れを防ぐことができる。したがって、車両用途など、高耐圧又は温度変化の大きい分野での使用に際しても、好適なる使用が可能となる。
　以下に補足する。素線１８１は、例えばエナメル線であってもよく、かかる場合にはＰＡ、ＰＩ、ＰＡＩ等の樹脂被膜層（導体被膜１８１ｂ）を有する。また、素線１８１より外側の外層被膜１８２は、同様のＰＡ、ＰＩ、ＰＡＩ等よりなり、かつ厚みが厚いものであることが望ましい。これにより、線膨張率差による被膜の破壊が抑えられる。なお、外層被膜１８２としては、ＰＡ、ＰＩ、ＰＡＩ等の前記材料を厚くして対応するものとは別に、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ、フッ素、ポリカーボネート、シリコン、エポキシ、ポリエチレンナフタレート、ＬＣＰといった、誘電率がＰＩ、ＰＡＩよりも小さいものを使うことも回転機の導体密度を高めるためには望ましい。これらの樹脂であれば、導体被膜１８１ｂ同等のＰＩ，ＰＡＩ被膜よりも薄いか、導体被膜１８１ｂと同等の厚みであっても、その絶縁能力を高くすることができ、これにより導電部の占有率を高めることが可能となる。一般的には、上記樹脂は、誘電率がエナメル線の絶縁被膜より良好な絶縁を有している。当然、成形状態や、混ぜ物によって、その誘電率を悪くする例も存在する。中でも、ＰＰＳ、ＰＥＥＫは、その線膨張係数がエナメル被膜より一般的には大きいが、他樹脂よりも小さいため、第２層の外層被膜として適するのである。
　また、素線１８１の外側における２種類の被膜（中間絶縁被膜、外側絶縁被膜）と素線１８１のエナメル被膜との接着強さは、素線１８１における銅線とエナメル被膜との間の接着強さよりも弱いことが望ましい。これにより、エナメル被膜と前記２種類の被膜とが一度に破壊される現象が抑制される。
　固定子に水冷構造、液冷構造、空冷構造が付加されている場合には、基本的に、外層被膜１８２から先に熱応力や衝撃応力が掛かると考えられる。しかし、素線１８１の絶縁層と、前記２種類の被膜とが違う樹脂の場合でも、その被膜を接着しない部位を設けることにより、前記熱応力や衝撃応力を低減することができる。すなわち、素線（エナメル線）と空隙を設け、フッ素、ポリカーボネート、シリコン、エポキシ、ポリエチレンナフタレート、ＬＣＰを配置することで前記絶縁構造がなされる。この場合、エポキシなどからなる低誘電率で、かつ低線膨張係数からなる接着材を用いて、外層被膜と内層被膜とを接着することが望ましい。こうすることで、機械的強度だけでなく、導電部の振動による揺れなどによる摩擦による被膜破壊、または線膨張係数差による外層被膜の破壊を抑えることができる。
　上記構成の導線８２に対しての、機械的強度、固定等を担う、一般的には固定子巻線周りの最終工程となる最外層固定としては、エポキシ、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ、ＬＣＰなどの成形性が良く、誘電率、線膨張係数といった性質がエナメル被膜と近い性質をもった樹脂が好ましい。
　一般的には、ウレタン、シリコンによる樹脂ポッティングが通例なされるが、前記樹脂においてはその線膨張係数がその他の樹脂と比べて倍近い差があり、樹脂をせん断し得る熱応力を発生する。そのため、厳しい絶縁規定が国際的に用いられる６０Ｖ以上の用途には不適である。この点、エポキシ、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ、ＬＣＰなどにより射出成型等により容易に作られる最終絶縁工程によれば、上述の各要件を達成することが可能である。
　上記以外の変形例を以下に列記する。
　・磁石ユニット４２のうち径方向において電機子側の面と、回転子の軸心との径方向における距離ＤＭが５０ｍｍ以上とされていてもよい。具体的には、例えば、図４に示す磁石ユニット４２（具体的には、第１，第２磁石９１，９２）のうち径方向内側の面と、回転子４０の軸心との径方向における距離ＤＭが５０ｍｍ以上とされていてもよい。
　スロットレス構造の回転電機としては、その出力が数十Ｗから数百Ｗ級の模型用などに使用される小規模なものが知られている。そして、一般的には１０ｋＷを超すような工業用の大型の回転電機でスロットレス構造が採用された事例を本願開示者は把握していない。その理由について本願開示者は検討した。
　近年主流の回転電機は、次の４種類に大別される。それら回転電機とは、ブラシ付きモータ、カゴ型誘導モータ、永久磁石式同期モータ及びリラクタンスモータである。
　ブラシ付きモータには、ブラシを介して励磁電流が供給される。このため、大型機のブラシ付きモータの場合、ブラシが大型化したり、メンテナンスが煩雑になったりしたりする。これにより、半導体技術の目覚ましい発達に伴い、誘導モータ等のブラシレスモータに置換されてきた経緯がある。一方、小型モータの世界では、低い慣性及び経済性の利点から、コアレスモータも多数世の中に供給されている。
　カゴ型誘導モータでは、１次側の固定子巻線で発生させる磁界を２次側の回転子の鉄心で受けてカゴ型導体に集中的に誘導電流を流して反作用磁界を形成することにより、トルクを発生させる原理である。このため、機器の小型高効率の観点からすれば、固定子側及び回転子側ともに鉄心をなくすことは必ずしも得策であるとは言えない。
　リラクタンスモータは、当に鉄心のリラクタンス変化を活用するモータであり、原理的に鉄心をなくすことは望ましくない。
　永久磁石式同期モータでは、近年ＩＰＭ（つまり埋め込み磁石型回転子）が主流であり、特に大型機においては、特殊事情がない限りＩＰＭである場合が多い。
　ＩＰＭは、磁石トルク及びリラクタンストルクを併せ持つ特性を有しており、インバータ制御により、それらトルクの割合が適時調整されながら運転される。このため、ＩＰＭは小型で制御性に優れるモータである。
　本願開示者の分析により、磁石トルク及びリラクタンストルクを発生する回転子表面のトルクを、磁石ユニットのうち径方向において電機子側の面と、回転子の軸心との径方向における距離ＤＭ、すなわち、一般的なインナロータの固定子鉄心の半径を横軸にとって描くと図４３に示すものとなる。
　磁石トルクは、下式（ｅｑ１）に示すように、永久磁石の発生する磁界強度によりそのポテンシャルが決定されるのに対し、リラクタンストルクは、下式（ｅｑ２）に示すように、インダクタンス、特にｑ軸インダクタンスの大きさがそのポテンシャルを決定する。
　磁石トルク＝ｋ・Ψ・Ｉｑ　　　　　　　　　　　　・・・・・・・（ｅｑ１）
　リラクタンストルク＝ｋ・（Ｌｑ－Ｌｄ）・Ｉｑ・Ｉｄ　・・・・・（ｅｑ２）
　ここで、永久磁石の磁界強度と巻線のインダクタンスの大きさとをＤＭで比較してみた。永久磁石の発する磁界強度、すなわち磁束量Ψは、固定子と対向する面の永久磁石の総面積に比例する。円筒型の回転子であれば円筒の表面積になる。厳密には、Ｎ極とＳ極とが存在するので、円筒表面の半分の専有面積に比例する。円筒の表面積は、円筒の半径と、円筒長さとに比例する。つまり、円筒長さが一定であれば、円筒の半径に比例する。
　一方、巻線のインダクタンスＬｑは、鉄心形状に依存はするものの感度は低く、むしろ固定子巻線の巻数の２乗に比例するため、巻数の依存性が高い。なお、μを磁気回路の透磁率、Ｎを巻数、Ｓを磁気回路の断面積、δを磁気回路の有効長さとする場合、インダクタンスＬ＝μ・Ｎ＾２×Ｓ／δである。巻線の巻数は、巻線スペースの大きさに依存するため、円筒型モータであれば、固定子の巻線スペース、すなわちスロット面積に依存することになる。図４４に示すように、スロット面積は、スロットの形状が略四角形であるため、周方向の長さ寸法ａ及び径方向の長さ寸法ｂとの積ａ×ｂに比例する。
　スロットの周方向の長さ寸法は、円筒の直径が大きいほど大きくなるため、円筒の直径に比例する。スロットの径方向の長さ寸法は、当に円筒の直径に比例する。つまり、スロット面積は、円筒の直径の２乗に比例する。また、上式（ｅｑ２）からも分かる通り、リラクタンストルクは、固定子電流の２乗に比例するため、いかに大電流を流せるかで回転電機の性能が決まり、その性能は固定子のスロット面積に依存する。以上より、円筒の長さが一定なら、リラクタンストルクは円筒の直径の２乗に比例する。このことを踏まえ、磁石トルク及びリラクタンストルクとＤＭとの関係性をプロットした図が図４３である。
　図４３に示すように、磁石トルクはＤＭに対して直線的に増加し、リラクタンストルクはＤＭに対して２次関数的に増加する。ＤＭが比較的小さい場合は磁石トルクが支配的であり、固定子鉄心半径が大きくなるに連れてリラクタンストルクが支配的であることがわかる。本願開示者は、図４３における磁石トルク及びリラクタンストルクの交点が、所定の条件下において、おおよそ固定子鉄心半径＝５０ｍｍの近傍であるとの結論に至った。つまり、固定子鉄心半径が５０ｍｍを十分に超えるような１０ｋＷ級のモータでは、リラクタンストルクを活用することが現在の主流であるため鉄心を無くすことは困難であり、このことが大型機の分野においてスロットレス構造が採用されない理由の１つであると推定される。
　固定子に鉄心が使用される回転電機の場合、鉄心の磁気飽和が常に課題となる。特にラジアルギャップ型の回転電機では、回転軸の縦断面形状は１磁極当たり扇型となり、機器内周側程磁路幅が狭くなりスロットを形成するティース部分の内周側寸法が回転電機の性能限界を決める。いかに高性能な永久磁石を使おうとも、この部分で磁気飽和が発生すると、永久磁石の性能を十分にひきだすことができない。この部分で磁気飽和を発生させないためには、内周径を大きく設計することになり結果的に機器の大型化に至ってしまうのである。
　例えば、分布巻の回転電機では、３相巻線であれば、１磁極あたり３つ乃至６つのティースで分担して磁束を流すのだが、周方向前方のティースに磁束が集中しがちであるため、３つ乃至６つのティースに均等に磁束が流れるわけではない。この場合、一部（例えば１つ又は２つ）のティースに集中的に磁束が流れながら、回転子の回転に伴って磁気飽和するティースも周方向に移動してゆく。これがスロットリップルを生む要因にもなる。
　以上から、ＤＭが５０ｍｍ以上となるスロットレス構造の回転電機において、磁気飽和を解消するために、ティースを廃止したい。しかし、ティースが廃止されると、回転子及び固定子における磁気回路の磁気抵抗が増加し、回転電機のトルクが低下してしまう。磁気抵抗増加の理由としては、例えば、回転子と固定子との間のエアギャップが大きくなることがある。このため、上述したＤＭが５０ｍｍ以上となるスロットレス構造の回転電機において、トルクを増強することについて改善の余地がある。したがって、上述したＤＭが５０ｍｍ以上となるスロットレス構造の回転電機に、上述したトルクを増強できる構成を適用するメリットが大きい。
　なお、アウタロータ構造の回転電機に限らず、インナロータ構造の回転電機についても、磁石ユニットのうち径方向において電機子側の面と、回転子の軸心との径方向における距離ＤＭが５０ｍｍ以上とされていてもよい。
　・回転電機１０の固定子巻線５１において、導線８２の直線部８３を径方向に単層で設ける構成としてもよい。また、径方向内外に複数層で直線部８３を配置する場合に、その層数は任意でよく、３層、４層、５層、６層等で設けてもよい。
　・例えば図２の構成では、回転軸１１を、軸方向で回転電機１０の一端側及び他端側の両方に突出するように設けたが、これを変更し、一端側にのみ突出する構成としてもよい。この場合、回転軸１１は、軸受ユニット２０により片持ち支持される部分を端部とし、その軸方向外側に延びるように設けられるとよい。本構成では、インバータユニット６０の内部に回転軸１１が突出しない構成となるため、インバータユニット６０の内部空間、詳しくは筒状部７１の内部空間をより広く用いることができることとなる。
　・上記構成の回転電機１０では、軸受２１，２２において非導電性グリースを用いる構成としたが、これを変更し、軸受２１，２２において導電性グリースを用いる構成としてもよい。例えば、金属粒子やカーボン粒子等が含まれた導電性グリースを用いる構成とする。
　・回転軸１１を回転自在に支持する構成として、回転子４０の軸方向一端側及び他端側の２カ所に軸受を設ける構成としてもよい。この場合、図１の構成で言えば、インバータユニット６０を挟んで一端側及び他端側の２カ所に軸受が設けられるとよい。
　・上記構成の回転電機１０では、回転子４０において磁石ホルダ４１の中間部４５が内側肩部４９ａと感情の外側肩部４９ｂを有する構成としたが、これらの肩部４９ａ，４９ｂを無くし、平坦な面を有する構成としてもよい。
　・上記構成の回転電機１０では、固定子巻線５１の導線８２において導体８２ａを複数の素線８６の集合体として構成したが、これを変更し、導線８２として断面矩形状の角形導線を用いる構成としてもよい。また、導線８２として断面円形状又は断面楕円状の丸形導線を用いる構成としてもよい。
　・上記構成の回転電機１０では、固定子５０の径方向内側にインバータユニット６０を設ける構成としたが、これに代えて、固定子５０の径方向内側にインバータユニット６０を設けない構成としてもよい。この場合、固定子５０の径方向内側となる内部領域を空間としておくことが可能である。また、その内部領域に、インバータユニット６０とは異なる部品を配することが可能である。
　・上記構成の回転電機１０において、ハウジング３０を具備しない構成としてもよい。この場合、例えばホイールや他の車両部品の一部において、回転子４０、固定子５０等が保持される構成であってもよい。
　（車両用インホイールモータとしての実施形態）
　次に、回転電機を、車両の車輪に一体にインホイールモータとして設けた実施形態について説明する。図４５は、インホイールモータ構造の車輪４００及びその周辺構造を示す斜視図であり、図４６は、車輪４００及びその周辺構造の縦断面図であり、図４７は、車輪４００の分解斜視図である。これら各図は、いずれも車輪４００を車両内側から見た斜視図である。なお、車両においては、本実施形態のインホイールモータ構造を種々の形態で適用することが可能であり、例えば車両前後にそれぞれ２つの車輪を有する車両では、車両前側の２輪、車両後側の２輪、又は車両前後の４輪に本実施形態のインホイールモータ構造を適用することが可能である。ただし、車両前後の少なくとも一方が１輪である車両への適用も可能である。なお、インホイールモータは、車両用駆動ユニットとしての適用例である。
　図４５～図４７に示すように、車輪４００は、例えば周知の空気入りタイヤであるタイヤ４０１と、タイヤ４０１の内周側に固定されたホイール４０２と、ホイール４０２の内周側に固定された回転電機５００とを備えている。回転電機５００は、固定子（ステータ）を含む部分である固定部と、回転子（ロータ）を含む部分である回転部とを有し、固定部が車体側に固定されるとともに、回転部がホイール４０２に固定されており、回転部の回転によりタイヤ４０１及びホイール４０２が回転する。なお、回転電機５００において固定部及び回転部を含む詳細な構成は後述する。
　また、車輪４００には、周辺装置として、不図示の車体に対して車輪４００を保持するサスペンション装置と、車輪４００の向きを可変とするステアリング装置と、車輪４００の制動を行うブレーキ装置とが取り付けられている。
　サスペンション装置は、独立懸架式サスペンションであり、例えばトレーリングアーム式、ストラット式、ウィッシュボーン式、マルチリンク式など任意の形式の適用が可能である。本実施形態では、サスペンション装置として、車体中央側に延びる向きでロアアーム４１１が設けられるとともに、上下方向に延びる向きでサスペンションアーム４１２及びスプリング４１３が設けられている。サスペンションアーム４１２は、例えばショックアブソーバとして構成されているとよい。ただしその詳細な図示は省略する。ロアアーム４１１及びサスペンションアーム４１２はそれぞれ、車体側に接続されるとともに、回転電機５００の固定部に固定された円板状のベースプレート４０５に接続されている。図４６に示すように、回転電機５００側（ベースプレート４０５側）には、ロアアーム４１１及びサスペンションアーム４１２が支持軸４１４，４１５により互いに同軸の状態で支持されている。
　また、ステアリング装置としては、例えばラック＆ピニオン式構造、ボール＆ナット式構造の適用や、油圧式パワーステアリングシステム、電動式パワーステアリングシステムの適用が可能である。本実施形態では、ステアリング装置として、ラック装置４２１とタイロッド４２２とが設けられており、ラック装置４２１がタイロッド４２２を介して回転電機５００側のベースプレート４０５に接続されている。この場合、不図示のステアリングシャフトの回転に伴いラック装置４２１が作動すると、タイロッド４２２が車両左右方向に移動する。これにより、車輪４００が、ロアアーム４１１及びサスペンションアーム４１２の支持軸４１４，４１５を中心として回転し、車輪方向が変更される。
　ブレーキ装置としては、ディスクブレーキやドラムブレーキの適用が好適である。本実施形態では、ブレーキ装置として、回転電機５００の回転軸５０１に固定されたディスクロータ４３１と、回転電機５００側のベースプレート４０５に固定されたブレーキキャリパ４３２とが設けられている。ブレーキキャリパ４３２ではブレーキパッドが油圧等により作動されるようになっており、ブレーキパッドがディスクロータ４３１に押し付けられることにより、摩擦による制動力を生じさせて車輪４００の回転が停止される。
　また、車輪４００には、回転電機５００から延びる電気配線Ｈ１や冷却用配管Ｈ２を収容する収容ダクト４４０が取り付けられている。収容ダクト４４０は、回転電機５００の固定部側の端部から回転電機５００の端面に沿って延び、かつサスペンションアーム４１２を避けるように設けられ、その状態でサスペンションアーム４１２に固定されている。これにより、サスペンションアーム４１２における収容ダクト４４０の接続部位は、ベースプレート４０５との位置関係が固定されたものとなる。そのため、電気配線Ｈ１や冷却用配管Ｈ２において車両の振動などに起因して生じるストレスを抑制できるようになっている。なお、電気配線Ｈ１は、不図示の車載電源部や車載ＥＣＵに接続され、冷却用配管Ｈ２は、不図示のラジエータに接続される。
　次に、インホイールモータとして用いられる回転電機５００の構成を詳細に説明する。本実施形態では、回転電機５００をインホイールモータに適用した事例を示している。回転電機５００は、従来技術のように減速機を擁した車両駆動ユニットのモータと比べて、優れた動作効率、出力を備える。すなわち、回転電機５００を従来技術に比べて、コストダウンにより実用的な価格を実現できるような用途に採用すれば、車両駆動ユニット以外の用途のモータとしても使ってもよい。そのような場合であっても、インホイールモータに適用した場合と同様に、優れた性能を発揮する。なお、動作効率とは、車両の燃費を導出する走行モードでの試験時の際に使われる指標を指す。
　回転電機５００の概要を図４８～図５１に示す。図４８は、回転電機５００を回転軸５０１の突出側（車両内側）から見た側面図であり、図４９は、回転電機５００の縦断面図（図４８の４９－４９線断面図）であり、図５０は、回転電機５００の横断面図（図４９の５０－５０線断面図）であり、図５１は、回転電機５００の構成要素を分解した分解断面図である。以下の記載では、回転軸５０１が、図５１においては車体の外側方向に延びる方向を軸方向とし、回転軸５０１から放射状に延びる方向を径方向とし、図４８においては回転軸５０１の中央、言い換えれば回転部分の回転中心、を通る断面４９を作るために引いた中心線上の、回転部分の回転中心以外の任意の点より、円周状に延びる２つの方向をいずれも周方向としている。言い換えると、周方向は、断面４９上の任意の点を起点とした時計回りの方向、又は反時計回りの方向のいずれの方向であってもよい。また、車両搭載状態からすれば、図４９において右側が車両外側であり、左側が車両内側である。言い換えると、同車両搭載状態からすれば、後述する回転子５１０は、回転子カバー６７０よりも車体の外側方向に配置される。
　本実施形態に係る回転電機５００は、アウタロータ式の表面磁石型回転電機である。回転電機５００は、大別して、回転子５１０と、固定子５２０と、インバータユニット５３０と、軸受５６０と、回転子カバー６７０とを備えている。これら各部材は、いずれも回転子５１０に一体に設けられた回転軸５０１に対して同軸に配置され、所定順序で軸方向に組み付けられることで回転電機５００が構成されている。
　回転電機５００において、回転子５１０及び固定子５２０はそれぞれ円筒状をなしており、エアギャップを挟んで互いに対向配置されている。回転子５１０が回転軸５０１と共に一体回転することにより、固定子５２０の径方向外側にて回転子５１０が回転する。回転子５１０が「界磁子」に相当し、固定子５２０が「電機子」に相当する。
　回転子５１０は、略円筒状の回転子キャリア５１１と、その回転子キャリア５１１に固定された環状の磁石ユニット５１２とを有している。回転子キャリア５１１に回転軸５０１が固定されている。
　回転子キャリア５１１は、円筒部５１３を有している。円筒部５１３の内周面には磁石ユニット５１２が固定されている。つまり、磁石ユニット５１２は、回転子キャリア５１１の円筒部５１３に径方向外側から包囲された状態で設けられている。また、円筒部５１３は、その軸方向に対向する第１端と第２端とを有している。第１端は、車体の外側の方向に位置し、第２端は、ベースプレート４０５が存在する方向に位置する。回転子キャリア５１１において、円筒部５１３の第１端には端板５１４が連続して設けられている。すなわち円筒部５１３と端板５１４とは一体の構造である。円筒部５１３の第２端は開放されている。回転子キャリア５１１は、例えば機械強度が充分な冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣやＳＰＣＣより板厚が厚いＳＰＨＣ）、鍛造用鋼、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）などにより形成されている。
　回転軸５０１の軸長は、回転子キャリア５１１の軸方向の寸法よりも長い。言い換えると、回転軸５０１は、回転子キャリア５１１の開放端側（車両内側方向）に突出しており、その突出側の端部に、上述のブレーキ装置等が取り付けられるようになっている。
　回転子キャリア５１１の端板５１４にはその中央部に貫通孔５１４ａが形成されている。回転軸５０１は、端板５１４の貫通孔５１４ａに挿通された状態で、回転子キャリア５１１に固定されている。回転軸５０１は、回転子キャリア５１１が固定される部分に、軸方向に交差（直交）する向きに延びるフランジ５０２を有しており、そのフランジと端板５１４の車両外側の面とが面接合されている状態で、回転子キャリア５１１に対して回転軸５０１が固定されている。なお、車輪４００においては、回転軸５０１のフランジ５０２から車両外側方向に立設されたボルト等の締結具を用いてホイール４０２が固定されるようになっている。
　また、磁石ユニット５１２は、回転子５１０の周方向に沿って極性が交互に変わるように配置された複数の永久磁石により構成されている。これにより、磁石ユニット５１２は、周方向に複数の磁極を有する。永久磁石は、例えば接着により回転子キャリア５１１に固定されている。磁石ユニット５１２は、第１実施形態の図８，図９において磁石ユニット４２として説明した構成を有しており、永久磁石として、固有保磁力が４００［ｋＡ／ｍ］以上であり、かつ残留磁束密度Ｂｒが１．０［Ｔ］以上である焼結ネオジム磁石を用いて構成されている。
　磁石ユニット５１２は、図９等の磁石ユニット４２と同様に、それぞれ極異方性磁石でありかつ極性が互いに異なる第１磁石９１及び第２磁石９２を有している。図８及び図９で説明したように、各磁石９１，９２ではそれぞれ、ｄ軸側（ｄ軸寄りの部分）とｑ軸側（ｑ軸寄りの部分）とで磁化容易軸の向きが相違しており、ｄ軸側では磁化容易軸の向きがｄ軸に平行な方向に近い向きとなり、ｑ軸側では磁化容易軸の向きがｑ軸に直交する方向に近い向きとなっている。そして、この磁化容易軸の向きに応じた配向により円弧状の磁石磁路が形成されている。なお、各磁石９１，９２において、ｄ軸側では磁化容易軸をｄ軸に平行な向きとし、ｑ軸側では磁化容易軸をｑ軸に直交する向きとしてもよい。要するに、磁石ユニット５１２は、磁極中心であるｄ軸の側において、磁極境界であるｑ軸の側に比べて磁化容易軸の向きがｄ軸に平行となるように配向がなされて構成されている。
　各磁石９１，９２によれば、ｄ軸での磁石磁束が強化され、かつｑ軸付近での磁束変化が抑えられる。これにより、各磁極においてｑ軸からｄ軸にかけての表面磁束変化がなだらかになる磁石９１，９２を好適に実現できるものとなっている。磁石ユニット５１２として、図２２及び図２３に示す磁石ユニット４２の構成や、図３０に示す磁石ユニット４２の構成を用いることも可能である。
　なお、磁石ユニット５１２は、回転子キャリア５１１の円筒部５１３の側、すなわち外周面側に、複数の電磁鋼板が軸方向に積層されて構成された回転子コア（バックヨーク）を有していてもよい。つまり、回転子キャリア５１１の円筒部５１３の径方向内側に回転子コアを設けるとともに、その回転子コアの径方向内側に永久磁石（磁石９１，９２）を設ける構成とすることも可能である。
　図４７に示すように、回転子キャリア５１１の円筒部５１３には、周方向の所定間隔にて、軸方向に延びる向きで凹部５１３ａが形成されている。この凹部５１３ａは例えばプレス加工により形成されており、図５２に示すように、円筒部５１３の内周面側には、凹部５１３ａの裏側となる位置に凸部５１３ｂが形成されている。一方、磁石ユニット５１２の外周面側には、円筒部５１３の凸部５１３ｂに合わせて凹部５１２ａが形成されており、その凹部５１２ａ内に円筒部５１３の凸部５１３ｂが入り込むことで、磁石ユニット５１２の周方向の位置ずれが抑制されるようになっている。つまり、回転子キャリア５１１側の凸部５１３ｂは、磁石ユニット５１２の回り止め部として機能する。なお、凸部５１３ｂの形成方法は、プレス加工以外であってもよく任意である。
　図５２には、磁石ユニット５１２における磁石磁路の方向が矢印により示されている。磁石磁路は、磁極境界であるｑ軸を跨ぐようにして円弧状に延び、かつ磁極中心であるｄ軸では、ｄ軸に平行又は平行に近い向きとなっている。磁石ユニット５１２には、その内周面側に、ｑ軸に相当する位置ごとに凹部５１２ｂが形成されている。この場合、磁石ユニット５１２では、固定子５２０に近い側（図の下側）と遠い側（図の上側）とで磁石磁路の長さが異なり、固定子５２０に近い側の方が磁石磁路長が短くなっており、その磁石磁路長が最短となる位置に凹部５１２ｂが形成されている。つまり、磁石ユニット５１２では磁石磁路長が短い場所において十分な磁石磁束を生じさせることが困難になることを考慮して、その磁石磁束の弱い場所で磁石を削除するようにしている。
　ここで、磁石の実効磁束密度Ｂｄは、磁石内部を通る磁気回路の長さが長いほど高くなる。また、パーミアンス係数Ｐｃと磁石の実効磁束密度Ｂｄとは、そのうち一方が高くなると他方が高くなる関係にある。上記図５２の構成によれば、磁石の実効磁束密度Ｂｄの高さの指標となるパーミアンス係数Ｐｃの低下を抑制しつつ、磁石量の削減を図ることができる。なお、Ｂ－Ｈ座標において、磁石の形状に応じたパーミアンス直線と減磁曲線との交点が動作点であり、その動作点の磁束密度が磁石の実効磁束密度Ｂｄである。本実施形態の回転電機５００では、固定子５２０の鉄量を少なくした構成としており、かかる構成においてｑ軸を跨いだ磁気回路を設定する手法は極めて有効である。
　また、磁石ユニット５１２の凹部５１２ｂは、軸方向に延びる空気通路として用いることができる。そのため、空冷性能を高めることも可能となる。
　次に、固定子５２０の構成を説明する。固定子５２０は、固定子巻線５２１と固定子コア５２２とを有している。図５３は、固定子巻線５２１と固定子コア５２２とを分解して示す斜視図である。
　固定子巻線５２１は、略筒状（環状）に巻回形成された複数の相巻線よりなり、その固定子巻線５２１の径方向内側にベース部材としての固定子コア５２２が組み付けられている。本実施形態では、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の相巻線を用いることで、固定子巻線５２１が３相の相巻線として構成されている。各相巻線は、径方向に内外２層の導線５２３により構成されている。固定子５２０は、既述の固定子５０と同様に、スロットレス構造と固定子巻線５２１の扁平導線構造とを有することを特徴としており、図８～図１６に示された固定子５０と同様又は類似の構成を有している。
　固定子コア５２２の構成について説明する。固定子コア５２２は、既述の固定子コア５２と同様に、軸方向に複数の電磁鋼板が積層され、かつ径方向に所定の厚さを有する円筒状をなしており、固定子コア５２２において回転子５１０側となる径方向外側に固定子巻線５２１が組み付けられている。固定子コア５２２の外周面は凹凸のない曲面状をなしており、固定子巻線５２１が組み付けられた状態では、固定子コア５２２の外周面に、固定子巻線５２１を構成する導線５２３が周方向に並べて配置されている。固定子コア５２２はバックコアとして機能する。
　固定子５２０は、以下の（Ａ）～（Ｃ）のいずれかを用いたものであるとよい。
（Ａ）固定子５２０において、周方向における各導線５２３の間に導線間部材を設け、かつその導線間部材として、１磁極における導線間部材の周方向の幅寸法をＷｔ、導線間部材の飽和磁束密度をＢｓ、１磁極における磁石ユニット５１２の周方向の幅寸法をＷｍ、磁石ユニット５１２の残留磁束密度をＢｒとした場合に、Ｗｔ×Ｂｓ≦Ｗｍ×Ｂｒの関係となる磁性材料を用いている。
（Ｂ）固定子５２０において、周方向における各導線５２３の間に導線間部材を設け、かつその導線間部材として、非磁性材料を用いている。
（Ｃ）固定子５２０において、周方向における各導線５２３の間に導線間部材を設けていない構成となっている。
　こうした固定子５２０の構成によれば、固定子巻線としての各導線部の間に磁気経路を確立するためのティース（鉄心）が設けられる一般的なティース構造の回転電機に比べて、インダクタンスが低減される。具体的には、インダクタンスを１／１０以下にすることが可能となっている。この場合、インダクタンスの低下に伴いインピーダンスが低下することから、回転電機５００において入力電力に対する出力電力を大きくし、ひいてはトルク増加に貢献できるものとなっている。また、インピーダンス成分の電圧を利用してトルク出力を行う（言い換えればリラクタンストルクを利用する）埋込み磁石型回転子を用いた回転電機に比べて、大出力の回転電機を提供することが可能となっている。
　本実施形態では、固定子巻線５２１が、固定子コア５２２と共に樹脂等からなるモールド材（絶縁部材）により一体にモールドされており、周方向に並ぶ各導線５２３の間には、モールド材が介在する構成となっている。かかる構成からすると、本実施形態の固定子５２０は、上記（Ａ）～（Ｃ）のうち（Ｂ）の構成に相当する。また、周方向に隣り合う各導線５２３は、周方向の端面同士が互いに当接するか、又は微小な間隔を隔てて近接配置されており、この構成から言えば上記（Ｃ）の構成であってもよい。なお、上記（Ａ）の構成を採用する場合には、軸方向における導線５２３の向きに合わせて、すなわち例えばスキュー構造の固定子巻線５２１であればスキュー角度に合わせて、固定子コア５２２の外周面に突部が設けられているとよい。
　次に、固定子巻線５２１の構成を、図５４を用いて説明する。図５４は、固定子巻線５２１を平面状に展開して示す正面図であり、図５４（ａ）には径方向において外層に位置する各導線５２３を示し、図５４（ｂ）には径方向において内層に位置する各導線５２３を示す。
　固定子巻線５２１は、分布巻きにより円環状に巻回形成されている。固定子巻線５２１では、径方向内外２層に導線材が巻回され、かつ内層側及び外層側の各導線５２３にて互いに異なる方向へのスキューが施されている（図５４（ａ）、図５４（ｂ）参照）。各導線５２３は、それぞれ相互に絶縁されている。導線５２３は、複数の素線８６の集合体として構成されているとよい（図１３参照）。また、同相でかつ通電方向を同じとする導線５２３が、周方向に例えば２本ずつ並べて設けられている。固定子巻線５２１では、径方向に２層かつ周方向に２本（すなわち計４本）の各導線５２３により同相の１つの導線部が構成され、その導線部が１磁極内で１つずつ設けられている。
　導線部では、その径方向の厚さ寸法を、１磁極内における１相分の周方向の幅寸法よりも小さいものとし、これにより固定子巻線５２１を扁平導線構造とすることが望ましい。具体的には,例えば、固定子巻線５２１において、径方向に２層かつ周方向に４本（すなわち計８本）の各導線５２３により同相の１つの導線部を構成するとよい。又は、図５０に示す固定子巻線５２１の導線断面において、周方向の幅寸法が径方向の厚さ寸法よりも大きくなっているとよい。固定子巻線５２１として、図１２に示す固定子巻線５１を用いることも可能である。ただしこの場合には、回転子キャリア５１１内に固定子巻線のコイルエンドを収容するスペースを確保する必要がある。
　固定子巻線５２１では、固定子コア５２２に対して径方向内外に重なるコイルサイド５２５において所定角度で傾斜させて導線５２３が周方向に並べて配置されるとともに、固定子コア５２２よりも軸方向外側となる両側のコイルエンド５２６において軸方向内側への反転（折り返し）が行われて連続結線がなされている。図５４（ａ）には、コイルサイド５２５となる範囲とコイルエンド５２６となる範囲とがそれぞれ示されている。内層側の導線５２３と外層側の導線５２３とはコイルエンド５２６にて互いに接続されており、これにより、コイルエンド５２６で導線５２３が軸方向に反転される都度（折り返される都度）、導線５２３が内層側と外層側とで交互に切り替わるようになっている。要するに、固定子巻線５２１では、周方向に連続する各導線５２３において、電流の向きが反転するのに合わせて内外層の切り替えが行われる構成となっている。
　また、固定子巻線５２１では、軸方向の両端となる端部領域と、その端部領域に挟まれた中央領域とでスキュー角度が異なる２種類のスキューが施されている。すなわち、図５５に示すように、導線５２３において、中央領域のスキュー角度θｓ１と端部領域のスキュー角度θｓ２とが異なっており、スキュー角度θｓ１がスキュー角度θｓ２よりも小さくなる構成となっている。軸方向において、端部領域は、コイルサイド５２５を含む範囲で定められている。スキュー角度θｓ１，スキュー角度θｓ２は、軸方向に対して各導線５２３が傾斜している傾斜角度である。中央領域のスキュー角度θｓ１は、固定子巻線５２１の通電により生じる磁束の高調波成分を削減するのに適正な角度範囲で定められているとよい。
　固定子巻線５２１における各導線５２３のスキュー角度を中央領域と端部領域とで相違させ、中央領域のスキュー角度θｓ１を端部領域のスキュー角度θｓ２よりも小さくすることで、コイルエンド５２６の縮小を図りつつも、固定子巻線５２１の巻線係数を大きくすることができる。言い換えれば、所望の巻線係数を確保しつつも、コイルエンド５２６の長さ、すなわち固定子コア５２２から軸方向にはみ出た部分の導線長を短くすることができる。これにより、回転電機５００の小型化を図りつつ、トルク向上を実現することができる。
　ここで、中央領域のスキュー角度θｓ１としての適正範囲を説明する。固定子巻線５２１において１磁極内に導線５２３がＸ本配置されている場合には、固定子巻線５２１の通電によりＸ次の高調波成分が生じることが考えられる。相数をＳ、対数をｍとする場合、Ｘ＝２×Ｓ×ｍである。本願開示者は、Ｘ次の高調波成分が、Ｘ－１次の高調波成分とＸ＋１次の高調波成分との合成波を構成する成分であるため、Ｘ－１次の高調波成分又はＸ＋１次の高調波成分の少なくともいずれかを低減することにより、Ｘ次の高調波成分を低減できることに着目した。この着目を踏まえ、本願開示者は、電気角で「３６０°／（Ｘ＋１）～３６０°／（Ｘ－１）」の角度範囲内にスキュー角度θｓ１を設定することにより、Ｘ次の高調波成分を低減できることを見出した。
　例えばＳ＝３、ｍ＝２である場合、Ｘ＝１２次の高調波成分を低減すべく、「３６０°／１３～３６０°／１１」の角度範囲内にスキュー角度θｓ１を設定する。つまり、スキュー角度θｓ１は、２７．７°～３２．７°の範囲内の角度で設定されるとよい。
　中央領域のスキュー角度θｓ１が上記のように設定されることにより、その中央領域において、ＮＳ交互の磁石磁束を積極的に鎖交させることができ、固定子巻線５２１の巻線係数を高くすることができる。
　端部領域のスキュー角度θｓ２は、上述した中央領域のスキュー角度θｓ１よりも大きい角度である。この場合、スキュー角度θｓ２の角度範囲は、「θｓ１＜θｓ２＜９０°」である。
　また、固定子巻線５２１において、内層側の導線５２３と外層側の導線５２３とは、各導線５２３の端部どうしの溶接や接着により繋げられているか、又は折り曲げにより繋げられているとよい。固定子巻線５２１では、軸方向両側の各コイルエンド５２６のうち一方側（すなわち軸方向一端側）にて各相巻線の端部が電力変換器（インバータ）にバスバー等を介して電気的に接続される構成となっている。そのためここでは、バスバー接続側のコイルエンド５２６とその反対側のコイルエンド５２６とを区別しつつ、コイルエンド５２６において各導線同士が繋げられている構成を説明する。
　第１の構成としては、バスバー接続側のコイルエンド５２６において各導線５２３を溶接にて繋げるとともに、その反対側のコイルエンド５２６において各導線５２３を溶接以外の手段にて繋げる構成とする。溶接以外の手段とは、例えば導線材の折り曲げによる繋ぎが考えられる。バスバー接続側のコイルエンド５２６では、各相巻線の端部にバスバーが溶接にて接続されることが想定される。そのため、それと同じコイルエンド５２６において各導線５２３を溶接にて繋げる構成とすることで、各溶接部を一連の工程で行わせることができ、作業効率の向上を図ることができる。
　第２の構成としては、バスバー接続側のコイルエンド５２６において各導線５２３を溶接以外の手段にて繋げるとともに、その反対側のコイルエンド５２６において各導線５２３を溶接にて繋げる構成とする。この場合、仮にバスバー接続側のコイルエンド５２６において各導線５２３を溶接にて繋げる構成であると、その溶接部とバスバーとの接触を避けるべく、バスバーとコイルエンド５２６との間の離間距離を十分に取る必要が生じるが、本構成とすることで、バスバーとコイルエンド５２６との間の離間距離を小さくすることができる。これにより、軸方向における固定子巻線５２１の長さ又はバスバーに関する規制を緩めることができる。
　第３の構成としては、軸方向両側のコイルエンド５２６において各導線５２３を溶接にて繋げる構成とする。この場合、溶接前に用意する導線材はいずれも短い線長のものでよく、曲げ工程の削減による作業効率の向上を図ることができる。
　第４の構成としては、軸方向両側のコイルエンド５２６において各導線５２３を溶接以外の手段にて繋げる構成とする。この場合、固定子巻線５２１において溶接が行われる部位を極力減らすことができ、溶接工程での絶縁剥離が生じることの懸念を低減できる。
　また、円環状の固定子巻線５２１を製作する工程において、平面状に整列された帯状巻線を製作し、その後にその帯状巻線を環状に成形するとよい。この場合、平面状の帯状巻線となっている状態で、必要に応じてコイルエンド５２６での導線同士の溶接を行うとよい。平面状の帯状巻線を環状に成形する際には、固定子コア５２２と同径の円柱治具を用いてその円柱治具に巻き付けるようにして帯状巻線を環状に成形するとよい。又は、帯状巻線を固定子コア５２２に直接巻き付けるようにしてよい。
　なお、固定子巻線５２１の構成を以下のように変更することも可能である。
　例えば、図５４（ａ），（ｂ）に示す固定子巻線５２１において、中央領域及び端部領域のスキュー角度を同一とする構成であってもよい。
　また、図５４（ａ），（ｂ）に示す固定子巻線５２１において、周方向に隣り合う同相の導線５２３の端部同士を、軸方向に直交する向きに延びる渡り線部により接続する構成であってもよい。
　固定子巻線５２１の層数は、２×ｎ層（ｎは自然数）であればよく、固定子巻線５２１を、２層以外に４層、６層等にすることも可能である。
　次に、電力変換ユニットであるインバータユニット５３０について説明する。ここでは、インバータユニット５３０の分解断面図である図５６及び図５７を併せ用いて、インバータユニット５３０の構成を説明する。なお、図５７では、図５６に示す各部材を２つのサブアセンブリとして示している。
　インバータユニット５３０は、インバータハウジング５３１と、そのインバータハウジング５３１に組み付けられる複数の電気モジュール５３２と、それら各電気モジュール５３２を電気的に接続するバスバーモジュール５３３とを有している。
　インバータハウジング５３１は、円筒状をなす外壁部材５４１と、外周径が外壁部材５４１よりも小径の円筒状をなし、外壁部材５４１の径方向内側に配置される内壁部材５４２と、内壁部材５４２の軸方向一端側に固定されるボス形成部材５４３とを有している。これら各部材５４１～５４３は、導電性材料により構成されているとよく、例えば炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）により構成されている。インバータハウジング５３１は、外壁部材５４１と内壁部材５４２とが径方向内外に重ねて組み合わされ、かつ内壁部材５４２の軸方向一端側にボス形成部材５４３が組み付けられることで構成されている。その組み付け状態が図５７に示す状態である。
　インバータハウジング５３１の外壁部材５４１の径方向外側には固定子コア５２２が固定される。これにより、固定子５２０とインバータユニット５３０とが一体化されるようになっている。
　図５６に示すように、外壁部材５４１には、その内周面に複数の凹部５４１ａ，５４１ｂ，５４１ｃが形成されるとともに、内壁部材５４２には、その外周面に複数の凹部５４２ａ，５４２ｂ，５４２ｃが形成されている。そして、外壁部材５４１及び内壁部材５４２が互いに組み付けられることにより、これら両者の間には３つの中空部５４４ａ，５４４ｂ，５４４ｃが形成されている（図５７参照）。このうち、中央の中空部５４４ｂは、冷媒としての冷却水を流通させる冷却水通路５４５として用いられる。また、中空部５４４ｂ（冷却水通路５４５）を挟んで両側の中空部５４４ａ，５４４ｃにはシール材５４６が収容されている。このシール材５４６により、中空部５４４ｂ（冷却水通路５４５）が密閉化されている。冷却水通路５４５については後で詳しく説明する。
　また、ボス形成部材５４３には、円板リング状の端板５４７と、その端板５４７からハウジング内部に向けて突出するボス部５４８とが設けられている。ボス部５４８は、中空筒状に設けられている。例えば図５１に示すように、ボス形成部材５４３は、軸方向における内壁部材５４２の第１端とそれに対向する回転軸５０１の突出側（すなわち車両内側）の第２端とのうち、第２端に固定されている。なお、図４５～図４７に示す車輪４００においては、インバータハウジング５３１（より詳しくはボス形成部材５４３の端板５４７）にベースプレート４０５が固定されるようになっている。
　インバータハウジング５３１は、軸心を中心として径方向に二重の周壁を有する構成となっており、その二重の周壁のうち外側の周壁が外壁部材５４１及び内壁部材５４２により形成され、内側の周壁がボス部５４８により形成されている。なお、以下の説明では、外壁部材５４１及び内壁部材５４２により形成された外側の周壁を「外側周壁ＷＡ１」、ボス部５４８により形成された内側の周壁を「内側周壁ＷＡ２」とも言う。
　インバータハウジング５３１には、外側周壁ＷＡ１と内側周壁ＷＡ２との間に環状空間が形成されており、その環状空間内に、周方向に並べて複数の電気モジュール５３２が配置されている。電気モジュール５３２は、接着やビス締め等により内壁部材５４２の内周面に固定されている。本実施形態では、インバータハウジング５３１が「ハウジング部材」に相当し、電気モジュール５３２が「電気部品」に相当する。
　内側周壁ＷＡ２（ボス部５４８）の内側には軸受５６０が収容されており、その軸受５６０により回転軸５０１が回転自在に支持されている。軸受５６０は、車輪中心部において車輪４００を回転可能に支えるハブベアリングである。軸受５６０は、回転子５１０や固定子５２０、インバータユニット５３０に対して軸方向に重複する位置に設けられている。本実施形態の回転電機５００では、回転子５１０において配向に伴い磁石ユニット５１２の薄型化が可能であること、固定子５２０においてスロットレス構造や扁平導線構造が採用されていることにより、磁気回路部の径方向の厚み寸法を縮小して、磁気回路部よりも径方向内側の中空空間を拡張することが可能となっている。これにより、径方向に積層された状態での磁気回路部やインバータユニット５３０、軸受５６０の配置が可能となっている。ボス部５４８は、その内側に軸受５６０を保持する軸受保持部となっている。
　軸受５６０は、例えばラジアル玉軸受であり、筒状をなす内輪５６１と、その内輪５６１よりも大径の筒状をなし内輪５６１の径方向外側に配置された外輪５６２と、それら内輪５６１及び外輪５６２の間に配置された複数の玉５６３とを有している。軸受５６０は、外輪５６２がボス形成部材５４３に組み付けられることでインバータハウジング５３１に固定されるとともに、内輪５６１が回転軸５０１に固定されている。これら内輪５６１、外輪５６２及び玉５６３は、いずれも炭素鋼等の金属材料よりなる。
　また、軸受５６０の内輪５６１は、回転軸５０１を収容する筒部５６１ａと、その筒部５６１ａの軸方向一端部から、軸方向に交差（直交）する向きに延びるフランジ５６１ｂとを有している。フランジ５６１ｂは、回転子キャリア５１１の端板５１４に内側から当接する部位であり、回転軸５０１に軸受５６０が組み付けられた状態では、回転軸５０１のフランジ５０２と内輪５６１のフランジ５６１ｂとにより挟まれた状態で、回転子キャリア５１１が保持されるようになっている。この場合、回転軸５０１のフランジ５０２及び内輪５６１のフランジ５６１ｂは、軸方向に対する交差の角度が互いに同じであり（本実施形態ではいずれも直角であり）、これら各フランジ５０２，５６１ｂの間に挟まれた状態で、回転子キャリア５１１が保持されている。
　軸受５６０の内輪５６１により回転子キャリア５１１を内側から支える構成によれば、回転軸５０１に対する回転子キャリア５１１の角度を適正角度に保持でき、ひいては回転軸５０１に対する磁石ユニット５１２の平行度を良好に保つことができる。これにより、回転子キャリア５１１を径方向に拡張した構成にあっても、振動等に対する耐性を高めることができる。
　次に、インバータハウジング５３１内に収容される電気モジュール５３２について説明する。
　複数の電気モジュール５３２は、電力変換器を構成する半導体スイッチング素子や平滑用コンデンサといった電気部品を、複数に分割して個々にモジュール化したものであり、その電気モジュール５３２には、パワー素子である半導体スイッチング素子を有するスイッチモジュール５３２Ａと、平滑用コンデンサを有するコンデンサモジュール５３２Ｂとが含まれている。
　図４９及び図５０に示すように、内壁部材５４２の内周面には、電気モジュール５３２を取り付けるための平坦面を有する複数のスペーサ５４９が固定され、そのスペーサ５４９に電気モジュール５３２が取り付けられている。つまり、内壁部材５４２の内周面が曲面であるのに対し、電気モジュール５３２の取付面が平坦面であることから、スペーサ５４９により内壁部材５４２の内周面側に平坦面を形成し、その平坦面に電気モジュール５３２を固定する構成としている。
　なお、内壁部材５４２と電気モジュール５３２との間にスペーサ５４９を介在させる構成は必須ではなく、内壁部材５４２の内周面を平坦面にする、又は電気モジュール５３２の取付面を曲面することにより内壁部材５４２に対して電気モジュール５３２を直接取り付けることも可能である。また、内壁部材５４２の内周面に対して非接触の状態で、電気モジュール５３２をインバータハウジング５３１に固定することも可能である。例えば、ボス形成部材５４３の端板５４７に対して電気モジュール５３２を固定する。スイッチモジュール５３２Ａを内壁部材５４２の内周面に接触状態で固定するとともに、コンデンサモジュール５３２Ｂを内壁部材５４２の内周面に非接触状態で固定することも可能である。
　なお、内壁部材５４２の内周面にスペーサ５４９が設けられる場合、外側周壁ＷＡ１及びスペーサ５４９が「筒状部」に相当する。また、スペーサ５４９が用いられない場合、外側周壁ＷＡ１が「筒状部」に相当する。
　上述したとおりインバータハウジング５３１の外側周壁ＷＡ１には、冷媒としての冷却水を流通させる冷却水通路５４５が形成されており、その冷却水通路５４５を流れる冷却水により各電気モジュール５３２が冷却されるようになっている。なお、冷媒として、冷却水に代えて冷却用オイルを用いることも可能である。冷却水通路５４５は、外側周壁ＷＡ１に沿って環状に設けられており、冷却水通路５４５内を流れる冷却水は、各電気モジュール５３２を経由しながら上流側から下流側に流通する。本実施形態では、冷却水通路５４５が、径方向内外に各電気モジュール５３２に重なり、かつこれら各電気モジュール５３２を囲むように環状に設けられている。
　内壁部材５４２には、冷却水通路５４５に冷却水を流入させる入口通路５７１と、冷却水通路５４５から冷却水を流出させる出口通路５７２とが設けられている。上述したように内壁部材５４２の内周面には複数の電気モジュール５３２が固定されており、かかる構成において、周方向に隣り合う電気モジュール間の間隔が１カ所だけ他よりも拡張され、その拡張された部分に、内壁部材５４２の一部が径方向内側に突出されて突出部５７３が形成されている。そして、その突出部５７３に、径方向に沿って横並びの状態で入口通路５７１及び出口通路５７２が設けられている。
　インバータハウジング５３１での各電気モジュール５３２の配置の状態を図５８に示す。なお、図５８は、図５０と同一の縦断面図である。
　図５８に示すように、各電気モジュール５３２は、周方向における電気モジュール同士の間隔を、第１間隔ＩＮＴ１又は第２間隔ＩＮＴ２として周方向に並べて配置されている。第２間隔ＩＮＴ２は、第１間隔ＩＮＴ１よりも広い間隔である。各間隔ＩＮＴ１，ＩＮＴ２は、例えば周方向に隣り合う２つ電気モジュール５３２の中心位置同士の間の距離である。この場合、突出部５７３を挟まずに周方向に隣り合う電気モジュール同士の間隔は第１間隔ＩＮＴ１となり、突出部５７３を挟んで周方向に隣り合う電気モジュール同士の間隔は第２間隔ＩＮＴ２となっている。つまり、周方向に隣り合う電気モジュール同士の間隔が一部で拡げられており、その拡げられた間隔（第２間隔ＩＮＴ２）の例えば中央となる部分に突出部５７３が設けられている。
　各間隔ＩＮＴ１，ＩＮＴ２は、回転軸５０１を中心とする同一円上において、周方向に隣り合う２つ電気モジュール５３２の中心位置同士の間の円弧の距離であってもよい。又は、周方向における電気モジュール同士の間隔は、回転軸５０１を中心とする角度間隔θｉ１，θｉ２で定義されていてもよい（θｉ１＜θｉ２）。
　なお、図５８に示す構成では、第１間隔ＩＮＴ１で並ぶ各電気モジュール５３２が周方向に互いに離間する状態（非接触の状態）で配置されているが、この構成に代えて、それら各電気モジュール５３２が周方向に互いに接触する状態で配置されていてもよい。
　図４８に示すように、ボス形成部材５４３の端板５４７には、入口通路５７１及び出口通路５７２の通路端部が形成された水路ポート５７４が設けられている。入口通路５７１及び出口通路５７２には、冷却水を循環させる循環経路５７５が接続されるようになっている。循環経路５７５は冷却水配管よりなる。循環経路５７５にはポンプ５７６と放熱装置５７７とが設けられ、ポンプ５７６の駆動に伴い冷却水通路５４５と循環経路５７５とを通じて冷却水が循環する。ポンプ５７６は電動ポンプである。放熱装置５７７は、例えば冷却水の熱を大気放出するラジエータである。
　図５０に示すように、外側周壁ＷＡ１の外側には固定子５２０が配置され、内側には電気モジュール５３２が配置されていることから、外側周壁ＷＡ１に対しては、その外側から固定子５２０の熱が伝わるとともに、内側から電気モジュール５３２の熱が伝わることになる。この場合、冷却水通路５４５を流れる冷却水により固定子５２０と電気モジュール５３２とを同時に冷やすことが可能となっており、回転電機５００における発熱部品の熱を効率良く放出することができる。
　ここで、電力変換器の電気的構成を図５９を用いて説明する。
　図５９に示すように、固定子巻線５２１はＵ相巻線、Ｖ相巻線及びＷ相巻線よりなり、その固定子巻線５２１にインバータ６００が接続されている。インバータ６００は、相数と同じ数の上下アームを有するフルブリッジ回路により構成されており、相ごとに上アームスイッチ６０１及び下アームスイッチ６０２からなる直列接続体が設けられている。これら各スイッチ６０１，６０２は駆動回路６０３によりそれぞれオンオフされ、そのオンオフにより各相の巻線が通電される。各スイッチ６０１，６０２は、例えばＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子により構成されている。また、各相の上下アームには、スイッチ６０１，６０２の直列接続体に並列に、スイッチング時に要する電荷を各スイッチ６０１，６０２に供給する電荷供給用のコンデンサ６０４が接続されている。
　制御装置６０７は、ＣＰＵや各種メモリからなるマイコンを備えており、回転電機５００における各種の検出情報や、力行駆動及び発電の要求に基づいて、各スイッチ６０１，６０２のオンオフにより通電制御を実施する。制御装置６０７は、例えば所定のスイッチング周波数（キャリア周波数）でのＰＷＭ制御や、矩形波制御により各スイッチ６０１，６０２のオンオフ制御を実施する。制御装置６０７は、回転電機５００に内蔵された内蔵制御装置であってもよいし、回転電機５００の外部に設けられた外部制御装置であってもよい。
　ちなみに、本実施形態の回転電機５００では、固定子５２０のインダクタンス低減が図られていることから電気的時定数が小さくなっており、その電気的時定数が小さい状況下では、スイッチング周波数（キャリア周波数）を高くし、かつスイッチング速度を速くすることが望ましい。この点において、各相のスイッチ６０１，６０２の直列接続体に並列に電荷供給用のコンデンサ６０４が接続されていることで配線インダクタンスが低くなり、スイッチング速度を速くした構成であっても適正なサージ対策が可能となる。
　インバータ６００の高電位側端子は直流電源６０５の正極端子に接続され、低電位側端子は直流電源６０５の負極端子（グランド）に接続されている。また、インバータ６００の高電位側端子及び低電位側端子には、直流電源６０５に並列に平滑用のコンデンサ６０６が接続されている。
　スイッチモジュール５３２Ａは、発熱部品として各スイッチ６０１，６０２（半導体スイッチング素子）や、駆動回路６０３（具体的には駆動回路６０３を構成する電気素子）、電荷供給用のコンデンサ６０４を有している。また、コンデンサモジュール５３２Ｂは、発熱部品として平滑用のコンデンサ６０６を有している。スイッチモジュール５３２Ａの具体的な構成例を図６０に示す。
　図６０に示すように、スイッチモジュール５３２Ａは、収容ケースとしてのモジュールケース６１１を有するとともに、そのモジュールケース６１１内に収容された１相分のスイッチ６０１，６０２と、駆動回路６０３と、電荷供給用のコンデンサ６０４とを有している。なお、駆動回路６０３は、専用ＩＣ又は回路基板として構成されてスイッチモジュール５３２Ａに設けられている。
　モジュールケース６１１は、例えば樹脂等の絶縁材料よりなり、その側面がインバータユニット５３０の内壁部材５４２の内周面に当接した状態で、外側周壁ＷＡ１に固定されている。モジュールケース６１１内には樹脂等のモールド材が充填されている。モジュールケース６１１内において、スイッチ６０１，６０２と駆動回路６０３、スイッチ６０１，６０２とコンデンサ６０４は、それぞれ配線６１２により電気的に接続されている。なお詳しくは、スイッチモジュール５３２Ａは、スペーサ５４９を介して外側周壁ＷＡ１に取り付けられるが、スペーサ５４９の図示を省略している。
　スイッチモジュール５３２Ａが外側周壁ＷＡ１に固定された状態では、スイッチモジュール５３２Ａにおいて外側周壁ＷＡ１に近い側、すなわち冷却水通路５４５に近い側ほど冷却性が高いため、その冷却性に応じてスイッチ６０１，６０２、駆動回路６０３及びコンデンサ６０４の配列の順序が定められている。具体的には、発熱量を比べると、大きいものからスイッチ６０１，６０２、コンデンサ６０４、駆動回路６０３の順序となるため、その発熱量の大きさ順序に合わせて、外側周壁ＷＡ１に近い側からスイッチ６０１，６０２、コンデンサ６０４、駆動回路６０３の順序でこれらが配置されている。なお、スイッチモジュール５３２Ａの接触面は、内壁部材５４２の内周面における接触可能面より小さいとよい。
　なお、コンデンサモジュール５３２Ｂについては詳細な図示を省略するが、コンデンサモジュール５３２Ｂでは、スイッチモジュール５３２Ａと同じ形状及び大きさのモジュールケース内に、コンデンサ６０６が収容されて構成されている。コンデンサモジュール５３２Ｂは、スイッチモジュール５３２Ａと同様に、モジュールケース６１１の側面がインバータハウジング５３１の内壁部材５４２の内周面に当接した状態で、外側周壁ＷＡ１に固定されている。
　スイッチモジュール５３２Ａ及びコンデンサモジュール５３２Ｂは、インバータハウジング５３１の外側周壁ＷＡ１の径方向内側において必ずしも同心円上に並んでいなくてもよい。例えばスイッチモジュール５３２Ａがコンデンサモジュール５３２Ｂよりも径方向内側に配置される構成、又はその逆となるように配置される構成であってもよい。
　回転電機５００の駆動時には、スイッチモジュール５３２Ａ及びコンデンサモジュール５３２Ｂと冷却水通路５４５との間で、外側周壁ＷＡ１の内壁部材５４２を介して熱交換が行われる。これにより、スイッチモジュール５３２Ａ及びコンデンサモジュール５３２Ｂにおける冷却が行われる。
　各電気モジュール５３２は、その内部に冷却水を引き込み、モジュール内部にて冷却水による冷却を行わせる構成であってもよい。ここでは、スイッチモジュール５３２Ａの水冷構造を、図６１（ａ），（ｂ）を用いて説明する。図６１（ａ）は、外側周壁ＷＡ１を横切る方向で、スイッチモジュール５３２Ａの断面構造を示す縦断面図であり、図６１（ｂ）は、図６１（ａ）の６１Ｂ－６１Ｂ線断面図である。
　図６１（ａ），（ｂ）に示すように、スイッチモジュール５３２Ａは、図６０と同様にモジュールケース６１１と、１相分のスイッチ６０１，６０２と、駆動回路６０３と、コンデンサ６０４とを有することに加え、一対の配管部６２１，６２２及び冷却器６２３からなる冷却装置を有している。冷却装置において、一対の配管部６２１，６２２は、外側周壁ＷＡ１の冷却水通路５４５から冷却器６２３へ冷却水を流入させる流入側の配管部６２１と、冷却器６２３から冷却水通路５４５へ冷却水を流出させる流出側の配管部６２２とからなる。冷却器６２３は、冷却対象物に応じて設けられ、冷却装置では１段又は複数段の冷却器６２３が用いられる。図６１（ａ），（ｂ）の構成では、冷却水通路５４５から離れる方向、すなわちインバータユニット５３０の径方向に、互いに離間した状態で２段の冷却器６２３が設けられており、一対の配管部６２１，６２２を介してそれら各冷却器６２３に対して冷却水が供給される。冷却器６２３は、例えば内部が空洞になっている。ただし、冷却器６２３の内部にインナフィンが設けられていてもよい。
　２段の冷却器６２３を備える構成では、（１）１段目の冷却器６２３の外側周壁ＷＡ１側、（２）１段目及び２段目の冷却器６２３の間、（３）２段目の冷却器６２３の反外側周壁側が、それぞれ冷却対象の電気部品を配置する場所であり、これら各場所は、冷却性能の高いものから順から（２）、（１）、（３）となっている。つまり、２つの冷却器６２３に挟まれた場所が最も冷却性能が高く、いずれか１つの冷却器６２３に隣接する場所では、外側周壁ＷＡ１（冷却水通路５４５）に近い方が冷却性能が高くなっている。これを加味し、図６１（ａ），（ｂ）に示す構成では、スイッチ６０１，６０２が、（２）１段目及び２段目の冷却器６２３の間に配置され、コンデンサ６０４が、（１）１段目の冷却器６２３の外側周壁ＷＡ１側に配置され、駆動回路６０３が、（３）２段目の冷却器６２３の反外側周壁側に配置されている。なお、図示しないが、駆動回路６０３とコンデンサ６０４とが逆の配置であってもよい。
　いずれの場合であってもモジュールケース６１１内において、スイッチ６０１，６０２と駆動回路６０３、スイッチ６０１，６０２とコンデンサ６０４は、それぞれ配線６１２により電気的に接続されている。また、スイッチ６０１，６０２が駆動回路６０３とコンデンサ６０４との間に位置するため、スイッチ６０１，６０２から駆動回路６０３に向かって延びる配線６１２と、スイッチ６０１，６０２からコンデンサ６０４に向かって延びる配線６１２は互いに逆方向に延びる関係である。
　図６１（ｂ）に示すように、一対の配管部６２１，６２２は、周方向、すなわち冷却水通路５４５の上流側及び下流側に並べて配置されており、上流側に位置する流入側の配管部６２１から冷却器６２３に冷却水が流入され、その後、下流側に位置する流出側の配管部６２２から冷却水が流出される。なお、冷却装置への冷却水の流入を促すべく、冷却水通路５４５には、周方向に見て、流入側の配管部６２１と流出側の配管部６２１との間となる位置に、冷却水の流れを規制する規制部６２４が設けられているとよい。規制部６２４は、冷却水通路５４５を遮断する遮断部、又は冷却水通路５４５の通路面積を小さくする絞り部であるとよい。
　図６２には、スイッチモジュール５３２Ａの別の冷却構造を示す。図６２（ａ）は、外側周壁ＷＡ１を横切る方向で、スイッチモジュール５３２Ａの断面構造を示す縦断面図であり、図６２（ｂ）は、図６２（ａ）の６２Ｂ－６２Ｂ線断面図である。
　図６２（ａ），（ｂ）の構成では、上述した図６１（ａ），（ｂ）の構成との相違点として、冷却装置における一対の配管部６２１，６２２の配置が異なっており、一対の配管部６２１，６２２が軸方向に並べて配置されている。また、図６２（ｃ）に示すように、冷却水通路５４５は、流入側の配管部６２１に連通される通路部分と、流出側の配管部６２２に連通される通路部分とが軸方向に分離して設けられ、それら各通路部分が各配管部６２１，６２２及び各冷却器６２３を通じて連通されている。
　その他に、スイッチモジュール５３２Ａとして、次の構成を用いることも可能である。
　図６３（ａ）に示す構成では、図６１（ａ）の構成と比べて、冷却器６２３が２段から１段に変更されている。この場合、モジュールケース６１１内において冷却性能の最も高い場所が図６１（ａ）とは異なっており、冷却器６２３の径方向両側（図の左右方向両側）のうち外側周壁ＷＡ１側の場所が最も冷却性能が高く、次いで、冷却器６２３の反外側周壁側の場所、冷却器６２３から離れた場所の順に冷却性能が低くなっている。これを加味し、図６３（ａ）に示す構成では、スイッチ６０１，６０２が、冷却器６２３の径方向両側（図の左右方向両側）のうち外側周壁ＷＡ１側の場所に配置され、コンデンサ６０４が、冷却器６２３の反外側周壁側の場所に配置され、駆動回路６０３が、冷却器６２３から離れた場所に配置されている。
　また、スイッチモジュール５３２Ａにおいて、モジュールケース６１１内に１相分のスイッチ６０１，６０２と、駆動回路６０３と、コンデンサ６０４とを収容する構成を変更することも可能である。例えば、モジュールケース６１１内に１相分のスイッチ６０１，６０２と、駆動回路６０３及びコンデンサ６０４のいずれ一方とを収容する構成としてもよい。
　図６３（ｂ）では、モジュールケース６１１内に、一対の配管部６２１，６２２と２段の冷却器６２３とを設けるとともに、スイッチ６０１，６０２を、１段目及び２段目の冷却器６２３の間に配置し、コンデンサ６０４又は駆動回路６０３を、１段目の冷却器６２３の外側周壁ＷＡ１側に配置する構成としている。また、スイッチ６０１，６０２と駆動回路６０３とを一体化して半導体モジュールとし、その半導体モジュールとコンデンサ６０４とを、モジュールケース６１１内に収容する構成とすることも可能である。
　なお、図６３（ｂ）では、スイッチモジュール５３２Ａにおいて、スイッチ６０１，６０２を挟んで両側に配置される冷却器６２３のうち少なくとも一方の冷却器６２３においてスイッチ６０１，６０２とは逆側にコンデンサが配置されているとよい。すなわち、１段目の冷却器６２３の外側周壁ＷＡ１側と、２段目の冷却器６２３の反周壁側とのうち一方にのみコンデンサ６０４を配置する構成、又は両方にコンデンサ６０４を配置する構成が可能である。
　本実施形態では、スイッチモジュール５３２Ａとコンデンサモジュール５３２Ｂとのうちスイッチモジュール５３２Ａのみについて、冷却水通路５４５からモジュール内部に冷却水を引き込む構成としている。ただし、その構成を変更し、両方のモジュール５３２Ａ，５３２Ｂに、冷却水通路５４５から冷却水を引き込む構成としてもよい。
　また、各電気モジュール５３２の外面に冷却水を直接当てる状態にして、各電気モジュール５３２を冷却する構成とすることも可能である。例えば、図６４に示すように、外側周壁ＷＡ１に電気モジュール５３２を埋め込むことで、電気モジュール５３２の外面に冷却水を当てる構成とする。この場合、電気モジュール５３２の一部を冷却水通路５４５内に浸漬させる構成や、冷却水通路５４５を図５８等の構成よりも径方向に拡張して電気モジュール５３２の全てを冷却水通路５４５内に浸漬させる構成が考えられる。冷却水通路５４５内に電気モジュール５３２を浸漬させる場合、浸漬されるモジュールケース６１１（モジュールケース６１１の浸漬部分）にフィンを設けると、冷却性能を更に向上させることができる。
　また、電気モジュール５３２には、スイッチモジュール５３２Ａとコンデンサモジュール５３２Ｂとが含まれ、それら両者を比べた場合に発熱量に差異がある。この点を考慮して、インバータハウジング５３１における各電気モジュール５３２の配置を工夫することも可能である。
　例えば、図６５に示すように、複数個のスイッチモジュール５３２Ａを、分散させず周方向に並べ、かつ冷却水通路５４５の上流側、すなわち入口通路５７１に近い側に配置する。この場合、入口通路５７１から流入した冷却水は、先ずは３つのスイッチモジュール５３２Ａの冷却に用いられ、その後に各コンデンサモジュール５３２Ｂの冷却に用いられる。なお、図６５では、先の図６２（ａ），（ｂ）のように一対の配管部６２１，６２２が軸方向に並べて配置されているが、これに限らず、先の図６１（ａ），（ｂ）のように一対の配管部６２１，６２２が周方向に並べて配置されていてもよい。
　次に、各電気モジュール５３２及びバスバーモジュール５３３における電気的な接続に関する構成を説明する。図６６は、図４９の６６－６６線断面図であり、図６７は、図４９の６７－６７線断面図である。図６８は、バスバーモジュール５３３を単体で示す斜視図である。ここではこれら各図を併せ用いて、各電気モジュール５３２及びバスバーモジュール５３３の電気接続に関する構成を説明する。
　図６６に示すように、インバータハウジング５３１には、内壁部材５４２に設けられた突出部５７３（すなわち、冷却水通路５４５に通じる入口通路５７１及び出口通路５７２が設けられた突出部５７３）の周方向に隣となる位置に、３つのスイッチモジュール５３２Ａが周方向に並べて配置されるとともに、さらにその隣に、６つのコンデンサモジュール５３２Ｂが周方向に並べて配置されている。その概要として、インバータハウジング５３１では、外側周壁ＷＡ１の内側が周方向に１０個（すなわち、モジュール数＋１）の領域に等分に分けられ、そのうち９つの領域にそれぞれ電気モジュール５３２が１つずつ配置されるとともに、残り１つの領域に突出部５７３が設けられている。３つのスイッチモジュール５３２Ａは、Ｕ相用モジュール、Ｖ相用モジュール、Ｗ相用モジュールである。
　図６６や前述の図５６、図５７等に示すように、各電気モジュール５３２（スイッチモジュール５３２Ａ及びコンデンサモジュール５３２Ｂ）は、モジュールケース６１１から延びる複数のモジュール端子６１５を有している。モジュール端子６１５は、各電気モジュール５３２における電気的な入出力を行わせるモジュール入出力端子である。モジュール端子６１５は、軸方向に延びる向きで設けられており、より具体的には、モジュールケース６１１から回転子キャリア５１１の奥側（車両外側）に向けて延びるように設けられている（図５１参照）。
　各電気モジュール５３２のモジュール端子６１５は、それぞれバスバーモジュール５３３に接続されている。モジュール端子６１５の数は、スイッチモジュール５３２Ａとコンデンサモジュール５３２Ｂとで異なっており、スイッチモジュール５３２Ａには４つのモジュール端子６１５が設けられ、コンデンサモジュール５３２Ｂには２つのモジュール端子６１５が設けられている。
　また、図６８に示すように、バスバーモジュール５３３は、円環状をなす環状部６３１と、その環状部６３１から延び、電源装置やＥＣＵ（電子制御装置）等の外部装置との接続を可能とする３本の外部接続端子６３２と、固定子巻線５２１における各相の巻線端部に接続される巻線接続端子６３３とを有している。バスバーモジュール５３３が「端子モジュール」に相当する。
　環状部６３１は、インバータハウジング５３１において外側周壁ＷＡ１の径方向内側であり、かつ各電気モジュール５３２の軸方向片側となる位置に配置されている。環状部６３１は、例えば樹脂等の絶縁部材により成形された円環状の本体部と、その内部に埋設された複数のバスバーとを有する。その複数のバスバーは、各電気モジュール５３２のモジュール端子６１５や、各外部接続端子６３２、固定子巻線５２１の各相巻線に接続されている。その詳細は後述する。
　外部接続端子６３２は、電源装置に接続される高電位側の電力端子６３２Ａ及び低電位側の電力端子６３２Ｂと、外部ＥＣＵに接続される１本の信号端子６３２Ｃとからなる。これら各外部接続端子６３２（６３２Ａ～６３２Ｃ）は、周方向に一列に並び、かつ環状部６３１の径方向内側において軸方向に延びるように設けられている。図５１に示すように、バスバーモジュール５３３が各電気モジュール５３２と共にインバータハウジング５３１に組み付けられた状態では、外部接続端子６３２の一端がボス形成部材５４３の端板５４７から突出するように構成されている。具体的には、図５６、図５７に示すように、ボス形成部材５４３の端板５４７には挿通孔５４７ａが設けられており、その挿通孔５４７ａに円筒状のグロメット６３５が取り付けられるとともに、グロメット６３５を挿通させた状態で外部接続端子６３２が設けられている。グロメット６３５は、密閉コネクタとしても機能する。
　巻線接続端子６３３は、固定子巻線５２１の各相の巻線端部に接続される端子であり、環状部６３１から径方向外側に延びるように設けられている。巻線接続端子６３３は、固定子巻線５２１におけるＵ相巻線の端部に接続される巻線接続端子６３３Ｕ、Ｖ相巻線の端部に接続される巻線接続端子６３３Ｖ、Ｗ相巻線の端部にそれぞれ接続に接続される巻線接続端子６３３Ｗを有する。これらの各巻線接続端子６３３、各相巻線に流れる電流（Ｕ相電流、Ｖ相電流、Ｗ相電流）を検出する電流センサ６３４が設けられているとよい（図７０参照）。
　なお、電流センサ６３４は、電気モジュール５３２の外部であって、各巻線接続端子６３３の周辺に配置されてもよいし、電気モジュール５３２の内部に配置されてもよい。
　ここで、各電気モジュール５３２とバスバーモジュール５３３との接続を、図６９及び図７０を用いてより具体的に説明する。図６９は、各電気モジュール５３２を平面状に展開して示すとともに、それら各電気モジュール５３２とバスバーモジュール５３３との電気的な接続状態を模式的に示す図である。図７０は、各電気モジュール５３２を円環状に配置した状態での各電気モジュール５３２とバスバーモジュール５３３との接続を模式的に示す図である。なお、図６９には、電力伝送用の経路を実線で示し、信号伝送系の経路を一点鎖線で示している。図７０には、電力伝送用の経路のみを示している。
　バスバーモジュール５３３は、電力伝送用のバスバーとして、第１バスバー６４１と第２バスバー６４２と第３バスバー６４３とを有している。このうち第１バスバー６４１が高電位側の電力端子６３２Ａに接続され、第２バスバー６４２が低電位側の電力端子６３２Ｂに接続されている。また、３つの第３バスバー６４３が、Ｕ相の巻線接続端子６３３Ｕ、Ｖ相の巻線接続端子６３３Ｖ、Ｗ相の巻線接続端子６３３Ｗにそれぞれ接続されている。
　また、巻線接続端子６３３や第３バスバー６４３は、回転電機１０の動作により発熱しやすい部位である。このため、巻線接続端子６３３と第３バスバー６４３との間に図示しない端子台を介在させるとともに、この端子台を、冷却水通路５４５を有するインバータハウジング５３１に当接させてもよい。又は、巻線接続端子６３３や第３バスバー６４３をクランク状に曲げることで、巻線接続端子６３３や第３バスバー６４３を冷却水通路５４５を有するインバータハウジング５３１に当接させてもよい。
　このような構成であれば、巻線接続端子６３３や第３バスバー６４３で発生した熱を冷却水通路５４５内の冷却水に放熱することができる。
　なお、図７０では、第１バスバー６４１及び第２バスバー６４２を、円環形状をなすバスバーとして示すが、これら各バスバー６４１，６４２は必ずしも円環形状で繋がっていなくてもよく、周方向の一部が途切れた略Ｃ字状をなしていてもよい。また、各巻線接続端子６３３Ｕ，６３３Ｖ，６３３Ｗは、各相に対応するスイッチモジュール５３２Ａに個々に接続されればよいため、バスバーモジュール５３３を介することなく、直接的に各スイッチモジュール５３２Ａ（実際にはモジュール端子６１５）に接続される構成であってもよい。
　一方、各スイッチモジュール５３２Ａは、正極側端子、負極側端子、巻線用端子及び信号用端子からなる４つのモジュール端子６１５を有している。このうち正極側端子は第１バスバー６４１に接続され、負極側端子は第２バスバー６４２に接続され、巻線用端子は第３バスバー６４３に接続されている。
　また、バスバーモジュール５３３は、信号伝送系のバスバーとして第４バスバー６４４を有している。各スイッチモジュール５３２Ａの信号用端子が第４バスバー６４４に接続されるとともに、その第４バスバー６４４が信号端子６３２Ｃに接続されている。
　本実施形態では、各スイッチモジュール５３２Ａに対する制御信号を信号端子６３２Ｃを介して外部ＥＣＵから入力する構成としている。つまり、各スイッチモジュール５３２Ａ内の各スイッチ６０１，６０２は、信号端子６３２Ｃを介して入力される制御信号によりオンオフする。そのため、各スイッチモジュール５３２Ａが、途中で回転電機内蔵の制御装置を経由することなく信号端子６３２Ｃに対して接続される構成となっている。ただし、この構成を変更し、回転電機に制御装置を内蔵させ、その制御装置からの制御信号が各スイッチモジュール５３２Ａに入力される構成とすることも可能である。かかる構成を図７１に示す。
　図７１の構成では、制御装置６５２が実装された制御基板６５１を有し、その制御装置６５２が各スイッチモジュール５３２Ａに接続されている。また、制御装置６５２には信号端子６３２Ｃが接続されている。この場合、制御装置６５２は、例えば上位制御装置である外部ＥＣＵから力行又は発電に関する指令信号を入力し、その指令信号に基づいて各スイッチモジュール５３２Ａのスイッチ６０１，６０２を適宜オンオフさせる。
　インバータユニット５３０においては、バスバーモジュール５３３よりも車両外側（回転子キャリア５１１の奥側）に制御基板６５１が配置されるとよい。又は、各電気モジュール５３２とボス形成部材５４３の端板５４７との間に制御基板６５１が配置されるとよい。制御基板６５１は、各電気モジュール５３２に対して少なくとも一部が軸方向に重複するように配置されるとよい。
　また、各コンデンサモジュール５３２Ｂは、正極側端子及び負極側端子からなる２つのモジュール端子６１５を有しており、正極側端子は第１バスバー６４１に接続され、負極側端子は第２バスバー６４２に接続されている。
　図４９及び図５０に示すように、インバータハウジング５３１内には、周方向に各電気モジュール５３２と並ぶ位置に、冷却水の入口通路５７１及び出口通路５７２を有する突出部５７３が設けられるとともに、その突出部５７３に対して径方向に隣り合うようにして外部接続端子６３２が設けられている。換言すれば、突出部５７３と外部接続端子６３２とが、周方向に同じ角度位置に設けられている。本実施形態では、突出部５７３の径方向内側の位置に外部接続端子６３２が設けられている。また、インバータハウジング５３１の車両内側から見れば、ボス形成部材５４３の端板５４７に、径方向に並べて水路ポート５７４と外部接続端子６３２とが設けられている（図４８参照）。
　この場合、複数の電気モジュール５３２と共に突出部５７３及び外部接続端子６３２を周方向に並べて配置したことにより、インバータユニット５３０としての小型化、ひいては回転電機５００としての小型化が可能となっている。
　車輪４００の構造を示す図４５及び図４７で見ると、水路ポート５７４に冷却用配管Ｈ２が接続されるとともに、外部接続端子６３２に電気配線Ｈ１が接続され、その状態で、電気配線Ｈ１及び冷却用配管Ｈ２が収容ダクト４４０に収容されている。
　なお、上記構成では、インバータハウジング５３１内において外部接続端子６３２の隣に、３つのスイッチモジュール５３２Ａを周方向に並べて配置するととともに、さらにその隣に、６つのコンデンサモジュール５３２Ｂを周方向に並べて配置する構成としたが、これを変更してもよい。例えば、外部接続端子６３２から最も離れた位置、すなわち回転軸５０１を挟んで反対側となる位置に、３つのスイッチモジュール５３２Ａを並べて配置する構成としてもよい。また、各スイッチモジュール５３２Ａの両隣にコンデンサモジュール５３２Ｂが配置されるように、各スイッチモジュール５３２Ａを分散配置することも可能である。
　外部接続端子６３２から最も離れた位置、すなわち回転軸５０１を挟んで反対側となる位置に各スイッチモジュール５３２Ａを配置する構成とすれば、外部接続端子６３２と各スイッチモジュール５３２Ａとの間における相互インダクタンスに起因する誤動作等を抑制できる。
　次に、回転角度センサとして設けられるレゾルバ６６０に関する構成を説明する。
　図４９～図５１に示すように、インバータハウジング５３１には、回転電機５００の電気角θを検出するレゾルバ６６０が設けられている。レゾルバ６６０は、電磁誘導式センサであり、回転軸５０１に固定されたレゾルバロータ６６１と、そのレゾルバロータ６６１の径方向外側に対向配置されたレゾルバステータ６６２とを備えている。レゾルバロータ６６１は、円板リング状をなしており、回転軸５０１を挿通させた状態で、回転軸５０１に同軸で設けられている。レゾルバステータ６６２は、円環状をなすステータコア６６３と、ステータコア６６３に形成された複数のティースに巻回されたステータコイル６６４とを備えている。ステータコイル６６４には、１相の励磁コイルと２相の出力コイルとが含まれている。
　ステータコイル６６４の励磁コイルは、正弦波状の励磁信号によって励磁され、励磁信号によって励磁コイルに生じた磁束は、一対の出力コイルを鎖交する。この際、励磁コイルと一対の出力コイルとの相対的な配置関係がレゾルバロータ６６１の回転角（すなわち回転軸５０１の回転角）に応じて周期的に変化するため、一対の出力コイルを鎖交する磁束数は周期的に変化する。本実施形態では、一対の出力コイルのそれぞれに生じる電圧の位相が互いにπ／２だけずれるように一対の出力コイルと励磁コイルとが配置されている。これにより、一対の出力コイルそれぞれの出力電圧は、励磁信号を変調波ｓｉｎθ、ｃｏｓθのそれぞれによって変調した被変調波となる。より具体的には、励磁信号を「ｓｉｎΩｔ」とすると、被変調波はそれぞれ「ｓｉｎθ×ｓｉｎΩｔ」，「ｃｏｓθ×ｓｉｎΩｔ」となる。
　レゾルバ６６０はレゾルバデジタルコンバータを有している。レゾルバデジタルコンバータは、生成された被変調波及び励磁信号に基づく検波によって電気角θを算出する。例えばレゾルバ６６０は信号端子６３２Ｃに接続されており、レゾルバデジタルコンバータの算出結果は、信号端子６３２Ｃを介して外部装置に出力される。また、回転電機５００に制御装置が内蔵されている場合には、その制御装置にレゾルバデジタルコンバータの算出結果が入力される。
　ここで、インバータハウジング５３１におけるレゾルバ６６０の組み付け構造について説明する。
　図４９及び図５１に示すように、インバータハウジング５３１を構成するボス形成部材５４３のボス部５４８は中空筒状をなしており、そのボス部５４８の内周側には、軸方向に直交する向きに延びる突出部５４８ａが形成されている。そして、この突出部５４８ａに軸方向に当接した状態で、ネジ等によりレゾルバステータ６６２が固定されている。ボス部５４８内には、突出部５４８ａを挟んで軸方向の一方側に軸受５６０が設けられるとともに、他方側にレゾルバ６６０が同軸で設けられている。
　また、ボス部５４８の中空部には、軸方向においてレゾルバ６６０の一方の側に突出部５４８ａが設けられるとともに、他方の側に、レゾルバ６６０の収容空間を閉鎖する円板リング状のハウジングカバー６６６が取り付けられている。ハウジングカバー６６６は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）等の導電性材料により構成されている。ハウジングカバー６６６の中央部には、回転軸５０１を挿通させる孔６６６ａが形成されている。孔６６６ａ内には、回転軸５０１の外周面との間の空隙を封鎖するシール材６６７が設けられている。シール材６６７により、レゾルバ収容空間が密閉されている。シール材６６７は、例えば樹脂材料よりなる摺動シールであるとよい。
　レゾルバ６６０が収容される空間は、ボス形成部材５４３において円環状をなすボス部５４８に囲まれ、かつ軸方向が軸受５６０とハウジングカバー６６６とにより挟まれた空間であり、レゾルバ６６０の周囲は導電材料により囲まれている。これにより、レゾルバ６６０に対する電磁ノイズの影響を抑制できるようになっている。
　また、上述したとおりインバータハウジング５３１は、二重となる外側周壁ＷＡ１と内側周壁ＷＡ２とを有しており（図５７参照）、その二重となる周壁の外側（外側周壁ＷＡ１の外側）には固定子５２０が配置され、二重の周壁の間（ＷＡ１，ＷＡ２の間）には電気モジュール５３２が配置され、二重の周壁の内側（内側周壁ＷＡ２の内側）にはレゾルバ６６０が配置されている。インバータハウジング５３１は導電性部材であるため、固定子５２０とレゾルバ６６０とは、導電性の隔壁（本実施形態では特に二重の導電性隔壁）を隔てて配置されるようになっており、固定子５２０側（磁気回路側）とレゾルバ６６０とについて相互の磁気干渉の発生を好適に抑制できるものとなっている。
　次に、回転子キャリア５１１の開放端部の側に設けられる回転子カバー６７０について説明する。
　図４９及び図５１に示すように、回転子キャリア５１１は軸方向の一方側が開放されており、その開放端部に、略円板リング状の回転子カバー６７０が取り付けられている。回転子カバー６７０は、溶接や接着、ビス止め等の任意の接合手法により回転子キャリア５１１に対して固定されているとよい。回転子カバー６７０が、磁石ユニット５１２の軸方向への移動を抑制できるように回転子キャリア５１１の内周よりも小さめに寸法設定されている部位を持つとなおよい。回転子カバー６７０は、その外径寸法が、回転子キャリア５１１の外径寸法に一致し、内径寸法が、インバータハウジング５３１の外径寸法よりも僅かに大きい寸法となっている。なお、インバータハウジング５３１の外径寸法と固定子５２０の内径寸法とは同じである。
　上述したとおりインバータハウジング５３１の径方向外側には固定子５２０が固定されており、それら固定子５２０及びインバータハウジング５３１が互いに接合されている接合部分では、固定子５２０に対してインバータハウジング５３１が軸方向に突出している。そして、インバータハウジング５３１の突出部分を囲むように回転子カバー６７０が取り付けられている。この場合、回転子カバー６７０の内周側の端面とインバータハウジング５３１の外周面との間には、それらの間の隙間を封鎖するシール材６７１が設けられている。シール材６７１により、磁石ユニット５１２及び固定子５２０の収容空間が密閉されている。シール材６７１は、例えば樹脂材料よりなる摺動シールであるとよい。
　以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
　回転電機５００において、磁石ユニット５１２及び固定子巻線５２１よりなる磁気回路部の径方向内側に、インバータハウジング５３１の外側周壁ＷＡ１を配置し、その外側周壁ＷＡ１に冷却水通路５４５を形成した。また、外側周壁ＷＡ１の径方向内側に、その外側周壁ＷＡ１に沿って周方向に複数の電気モジュール５３２を配置する構成とした。これにより、回転電機５００の径方向に積層されるようにして磁気回路部、冷却水通路５４５、電力変換器を配置でき、軸方向における寸法の縮小化を図りつつ、効率の良い部品配置が可能となる。また、電力変換器を構成する複数の電気モジュール５３２について効率良く冷却を行わせることができる。その結果、回転電機５００において、高効率かつ小型化が実現可能となる。
　半導体スイッチング素子やコンデンサ等の発熱部品を有する電気モジュール５３２（スイッチモジュール５３２Ａ、コンデンサモジュール５３２Ｂ）を、外側周壁ＷＡ１の内周面に接した状態で設ける構成とした。これにより、各電気モジュール５３２における熱が外側周壁ＷＡ１に伝達され、その外側周壁ＷＡ１での熱交換により電気モジュール５３２が好適に冷却される。
　スイッチモジュール５３２Ａにおいて、スイッチ６０１，６０２を挟んで両側に冷却器６２３をそれぞれ配置するとともに、スイッチ６０１，６０２の両側の冷却器６２３のうち少なくとも一方の冷却器においてスイッチ６０１，６０２とは逆側にコンデンサ６０４を配置する構成とした。これにより、スイッチ６０１，６０２に対する冷却性能を高めることができるとともに、コンデンサ６０４の冷却性能も高めることができる。
　スイッチモジュール５３２Ａにおいて、スイッチ６０１，６０２を挟んで両側に冷却器６２３をそれぞれ配置するとともに、スイッチ６０１，６０２の両側の冷却器６２３のうち一方の冷却器においてスイッチ６０１，６０２とは逆側に駆動回路６０３を配置し、他方の冷却器６２３においてスイッチ６０１，６０２とは逆側にコンデンサ６０４を配置する構成とした。これにより、スイッチ６０１，６０２に対する冷却性能を高めることができるとともに、駆動回路６０３とコンデンサ６０４についても冷却性能も高めることができる。
　例えばスイッチモジュール５３２Ａにおいて、冷却水通路５４５からモジュール内部に冷却水を流入させ、その冷却水により半導体スイッチング素子等を冷却する構成とした。この場合、スイッチモジュール５３２Ａは、外側周壁ＷＡ１での冷却水による熱交換に加えて、モジュール内部での冷却水による熱交換により冷却される。これにより、スイッチモジュール５３２Ａの冷却効果を高めることができる。
　冷却水通路５４５に対して外部の循環経路５７５から冷却水を流入させる冷却システムにおいて、スイッチモジュール５３２Ａを冷却水通路５４５の入口通路５７１に近い上流側に配置するとともに、コンデンサモジュール５３２Ｂをスイッチモジュール５３２Ａよりも下流側に配置する構成とした。この場合、冷却水通路５４５を流れる冷却水が上流側ほど低温であることを想定すれば、スイッチモジュール５３２Ａを優先的に冷却する構成を実現することが可能になる。
　周方向に隣り合う電気モジュール同士の間隔を一部で拡げ、その拡げた間隔（第２間隔ＩＮＴ２）となる部分に、入口通路５７１及び出口通路５７２を有する突出部５７３を設ける構成とした。これにより、外側周壁ＷＡ１の径方向内側となる部分に、冷却水通路５４５の入口通路５７１及び出口通路５７２を好適に形成することができる。つまり、冷却性能を高めるには冷媒の流通量を確保する必要があり、そのためには入口通路５７１及び出口通路５７２の開口面積を大きくすることが考えられる。この点、上記のとおり電気モジュール同士の間隔を一部で拡げて突出部５７３を設けることにより、所望とする大きさの入口通路５７１及び出口通路５７２を好適に形成することができる。
　バスバーモジュール５３３の外部接続端子６３２を、外側周壁ＷＡ１の径方向内側において突出部５７３に径方向に並ぶ位置に配置するようにした。つまり、外部接続端子６３２を、周方向に隣り合う電気モジュール同士の間隔が拡げられた部分（第２間隔ＩＮＴ２に相当する部分）に突出部５７３と共に配置するようにした。これにより、各電気モジュール５３２との干渉を避けつつ、外部接続端子６３２を好適に配置することができる。
　アウタロータ式の回転電機５００において、外側周壁ＷＡ１の径方向外側に固定子５２０を固定し、かつ径方向内側に複数の電気モジュール５３２を配置する構成とした。これにより、外側周壁ＷＡ１に対して、その径方向外側から固定子５２０の熱が伝わるとともに、径方向内側から電気モジュール５３２の熱が伝わることになる。この場合、固定子５２０と電気モジュール５３２とを，冷却水通路５４５を流れる冷却水により同時に冷やすことが可能となり、回転電機５００における発熱部材の熱を効率良く放出することができる。
　外側周壁ＷＡ１を挟んで径方向内側の電気モジュール５３２と径方向外側の固定子巻線５２１とを、バスバーモジュール５３３の巻線接続端子６３３により電気的に接続する構成とした。またこの場合、巻線接続端子６３３を、冷却水通路５４５に対して軸方向に離れた位置に設ける構成とした。これにより、外側周壁ＷＡ１において環状に冷却水通路５４５が形成される構成、すなわち外側周壁ＷＡ１の内外が冷却水通路５４５により分断されている構成であっても、電気モジュール５３２と固定子巻線５２１とを好適に接続することができる。
　本実施形態の回転電機５００では、固定子５２０において周方向に並ぶ各導線５２３の間のティース（鉄心）を小さくする又は無くすことで、それら各導線５２３の間で生じる磁気飽和に起因するトルク制限を抑制するとともに、導線５２３を扁平薄型にすることでトルク低下を抑制するものとしている。この場合、仮に回転電機５００の外径寸法が同じであっても、固定子５２０の薄型化により磁気回路部の径方向内側の領域を拡張することが可能となり、その内側領域を用いて、冷却水通路５４５を有する外側周壁ＷＡ１や、外側周壁ＷＡ１の径方向内側に設けられた複数の電気モジュール５３２を好適に配置することができる。
　本実施形態の回転電機５００では、磁石ユニット５１２において磁石磁束がｄ軸側に集まることでｄ軸での磁石磁束が強化され、それに伴うトルク増強が可能となっている。この場合、磁石ユニット５１２において径方向の厚さ寸法の縮小化（薄型化）が可能になることに伴い、磁気回路部の径方向内側の領域を拡張することが可能となり、その内側領域を用いて、冷却水通路５４５を有する外側周壁ＷＡ１や、外側周壁ＷＡ１の径方向内側に設けられた複数の電気モジュール５３２を好適に配置することができる。
　また、磁気回路部、外側周壁ＷＡ１、複数の電気モジュール５３２だけでなく、軸受５６０やレゾルバ６６０についても同様に、径方向に好適に配置することができる。
　回転電機５００をインホイールモータとして用いた車輪４００は、インバータハウジング５３１に固定されたベースプレート４０５と、サスペンション装置等の装着機構とを介して車体に装着される。ここで、回転電機５００では小型化が実現されていることから、車体への組み付けを想定しても省スペース化が可能となる。そのため、車両においてバッテリ等の電源装置の設置領域を拡大したり、車室スペースを拡張したりする上で有利な構成を実現できる。
　以下に、インホイールモータに関する変形例を説明する。
　（インホイールモータにおける変形例１）
　回転電機５００では、インバータユニット５３０の外側周壁ＷＡ１の径方向内側に、電気モジュール５３２及びバスバーモジュール５３３が配置されるとともに、外側周壁ＷＡ１を隔てて径方向の内側及び外側に、電気モジュール５３２及びバスバーモジュール５３３と、固定子５２０とがそれぞれ配置されている。かかる構成において、電気モジュール５３２に対するバスバーモジュール５３３の位置は任意に設定可能である。また、外側周壁ＷＡ１を径方向に横切って固定子巻線５２１の各相巻線とバスバーモジュール５３３とを接続する場合において、その接続に用いられる巻線接続線（例えば巻線接続端子６３３）を案内する位置は任意に設定可能である。
　すなわち、電気モジュール５３２に対するバスバーモジュール５３３の位置としては、（α１）バスバーモジュール５３３を、軸方向において電気モジュール５３２よりも車両外側、すなわち回転子キャリア５１１側の奥側とする構成と、
（α２）バスバーモジュール５３３を、軸方向において電気モジュール５３２よりも車両内側、すなわち回転子キャリア５１１側の手前側とする構成と、
が考えられる。
　また、巻線接続線を案内する位置としては、
（β１）巻線接続線を、軸方向において車両外側、すなわち回転子キャリア５１１側の奥側で案内する構成と、
（β２）巻線接続線を、軸方向において車両内側、すなわち回転子キャリア５１１側の手前側で案内する構成と、
が考えられる。
　以下には、電気モジュール５３２、バスバーモジュール５３３及び巻線接続線の配置に関する４つの構成例を、図７２（ａ）～（ｄ）を用いて説明する。図７２（ａ）～（ｄ）は、回転電機５００の構成を簡略化して示す縦断面図であり、同図には、既に説明した構成に同じ符号が付されている。巻線接続線６３７は、固定子巻線５２１の各相巻線とバスバーモジュール５３３とを接続する電気配線であり、例えば既述の巻線接続端子６３３がこれに相当する。
　図７２（ａ）の構成では、電気モジュール５３２に対するバスバーモジュール５３３の位置として上記（α１）を採用するとともに、巻線接続線６３７を案内する位置として上記（β１）を採用している。つまり、電気モジュール５３２及びバスバーモジュール５３３、固定子巻線５２１及びバスバーモジュール５３３がいずれも車両外側（回転子キャリア５１１の奥側）で接続される構成となっている。なおこれは、図４９に示す構成に相当する。
　本構成によれば、外側周壁ＷＡ１において、巻線接続線６３７との干渉を懸念することなく冷却水通路５４５を設けることができる。また、固定子巻線５２１とバスバーモジュール５３３とを接続する巻線接続線６３７を簡易に実現できる。
　図７２（ｂ）の構成では、電気モジュール５３２に対するバスバーモジュール５３３の位置として上記（α１）を採用するとともに、巻線接続線６３７を案内する位置として上記（β２）を採用している。つまり、電気モジュール５３２とバスバーモジュール５３３とが車両外側（回転子キャリア５１１の奥側）で接続されるとともに、固定子巻線５２１とバスバーモジュール５３３とが車両内側（回転子キャリア５１１の手前側）で接続される構成となっている。
　本構成によれば、外側周壁ＷＡ１において、巻線接続線６３７との干渉を懸念することなく冷却水通路５４５を設けることができる。
　図７２（ｃ）の構成では、電気モジュール５３２に対するバスバーモジュール５３３の位置として上記（α２）を採用するとともに、巻線接続線６３７を案内する位置として上記（β１）を採用している。つまり、電気モジュール５３２とバスバーモジュール５３３とが車両内側（回転子キャリア５１１の手前側）で接続されるとともに、固定子巻線５２１とバスバーモジュール５３３とが車両外側（回転子キャリア５１１の奥側）で接続される構成となっている。
　図７２（ｄ）の構成では、電気モジュール５３２に対するバスバーモジュール５３３の位置として上記（α２）を採用するとともに、巻線接続線６３７を案内する位置として上記（β２）を採用している。つまり、電気モジュール５３２及びバスバーモジュール５３３、固定子巻線５２１及びバスバーモジュール５３３がいずれも車両内側（回転子キャリア５１１の手前側）で接続される構成となっている。
　図７２（ｃ）、図７２（ｄ）の構成によれば、バスバーモジュール５３３が車両内側（回転子キャリア５１１の手前側）に配置されることで、仮にファンモータなどの電気部品を追加しようとする場合に、その配線が容易となることが考えられる。また、軸受よりも車両内側に配置されるレゾルバ６６０に対してバスバーモジュール５３３を近づけることが可能になり、レゾルバ６６０に対する配線が容易になることも考えられる。
　（インホイールモータにおける変形例２）
　以下に、レゾルバロータ６６１の取付構造の変形例を説明する。すなわち、回転軸５０１、回転子キャリア５１１及び軸受５６０の内輪５６１は一体的に回転する回転体であり、その回転体に対するレゾルバロータ６６１の取付構造の変形例について以下に説明する。
　図７３（ａ）～（ｃ）は、上記回転体に対するレゾルバロータ６６１の取付構造例を示す構成図である。いずれの構成においても、レゾルバ６６０は、回転子キャリア５１１及びインバータハウジング５３１等により囲まれ、外部からの被水や被泥等から防護された密閉空間に設けられている。図７３（ａ）～（ｃ）のうち図７３（ａ）では、軸受５６０を、図４９と同じ構成としている。また、図７３（ｂ）、図７３（ｃ）では、軸受５６０を、図４９とは異なる構成とし、かつ回転子キャリア５１１の端板５１４から離れた位置に配置している。これら各図には、レゾルバロータ６６１の取付場所としてそれぞれ２カ所を例示している。なお、レゾルバステータ６６２については図示されていないが、例えばボス形成部材５４３のボス部５４８をレゾルバロータ６６１の外周側又はその付近まで延ばし、そのボス部５４８にレゾルバステータ６６２が固定されていればよい。
　図７３（ａ）の構成では、軸受５６０の内輪５６１にレゾルバロータ６６１が取り付けられている。具体的には、レゾルバロータ６６１が、内輪５６１のフランジ５６１ｂの軸方向端面に設けられているか、又は内輪５６１の筒部５６１ａの軸方向端面に設けられている。
　図７３（ｂ）の構成では、回転子キャリア５１１にレゾルバロータ６６１が取り付けられている。具体的には、レゾルバロータ６６１が、回転子キャリア５１１において端板５１４の内面に設けられている。又は、回転子キャリア５１１が、端板５１４の内周縁部から回転軸５０１に沿って延びる筒部５１５を有する構成において、レゾルバロータ６６１が、回転子キャリア５１１の筒部５１５の外周面に設けられている。後者の場合、レゾルバロータ６６１は、回転子キャリア５１１の端板５１４と軸受５６０との間に配置されている。
　図７３（ｃ）の構成では、回転軸５０１にレゾルバロータ６６１が取り付けられている。具体的には、レゾルバロータ６６１が、回転軸５０１において回転子キャリア５１１の端板５１４と軸受５６０との間に設けられているか、又は回転軸５０１において軸受５６０を挟んで回転子キャリア５１１の反対側に配置されている。
　（インホイールモータにおける変形例３）
　以下に、インバータハウジング５３１及び回転子カバー６７０の変形例を図７４を用いて説明する。図７４（ａ）、図７４（ｂ）は、回転電機５００の構成を簡略化して示す縦断面図であり、同図には、既に説明した構成に同じ符号が付されている。なお、図７４（ａ）に示す構成は、実質的に図４９等で説明した構成に相当し、図７４（ｂ）に示す構成は、図７４（ａ）の構成の一部を変更した構成に相当する。
　図７４（ａ）に示す構成では、回転子キャリア５１１の開放端部に固定された回転子カバー６７０が、インバータハウジング５３１の外側周壁ＷＡ１を囲むように設けられている。つまり、回転子カバー６７０の内径側の端面が外側周壁ＷＡ１の外周面に対向しており、それら両者の間にシール材６７１が設けられている。また、インバータハウジング５３１のボス部５４８の中空部にはハウジングカバー６６６が取り付けられ、そのハウジングカバー６６６と回転軸５０１との間にシール材６６７が設けられている。バスバーモジュール５３３を構成する外部接続端子６３２は、インバータハウジング５３１を貫通して車両内側（図の下側）に延びている。
　また、インバータハウジング５３１には、冷却水通路５４５に連通する入口通路５７１及び出口通路５７２が形成されるとともに、それら入口通路５７１及び出口通路５７２の通路端部を含む水路ポート５７４が形成されている。
　これに対して、図７４（ｂ）に示す構成では、インバータハウジング５３１（詳しくはボス形成部材５４３）に、回転軸５０１の突出側（車両内側）に延びる環状の凸部６８１が形成されており、回転子カバー６７０が、インバータハウジング５３１の凸部６８１を囲むように設けられている。つまり、回転子カバー６７０の内径側の端面が凸部６８１の外周面に対向しており、それら両者の間にシール材６７１が設けられている。また、バスバーモジュール５３３を構成する外部接続端子６３２は、インバータハウジング５３１のボス部５４８を貫通してボス部５４８の中空領域に延びるとともに、ハウジングカバー６６６を貫通して車両内側（図の下側）に延びている。
　また、インバータハウジング５３１には、冷却水通路５４５に連通する入口通路５７１及び出口通路５７２が形成されており、それら入口通路５７１及び出口通路５７２は、ボス部５４８の中空領域に延び、かつ中継配管６８２を介してハウジングカバー６６６よりも車両内側（図の下側）に延びている。本構成では、ハウジングカバー６６６から車両内側に延びる配管部分が水路ポート５７４となっている。
　図７４（ａ）、図７４（ｂ）の各構成によれば、回転子キャリア５１１及び回転子カバー６７０の内部空間の密閉性を保持しつつ、これら回転子キャリア５１１及び回転子カバー６７０をインバータハウジング５３１に対して好適に回転させることができる。
　また特に、図７４（ｂ）の構成によれば、図７４（ａ）の構成に比べて、回転子カバー６７０の内径が小さくなっている。そのため、電気モジュール５３２よりも車両内側となる位置に、インバータハウジング５３１と回転子カバー６７０とが軸方向に二重に設けられるようになり、電気モジュール５３２にて懸念される電磁ノイズによる不都合を抑制することができる。また、回転子カバー６７０の内径を小さくすることによりシール材６７１の摺動径が小さくなり、回転摺動部分における機械的ロスを抑制することができる。
　（インホイールモータにおける変形例４）
　以下に、固定子巻線５２１の変形例を説明する。図７５に、固定子巻線５２１に関する変形例を示す。
　図７５に示すように、固定子巻線５２１は、横断面が矩形状をなす導線材を用い、その導線材の長辺が周方向に延びる向きにして波巻により巻回されている。この場合、固定子巻線５２１においてコイルサイドとなる各相の導線５２３は、相ごとに所定ピッチ間隔で配置されるとともに、コイルエンドで互いに接続されている。コイルサイドにおいて周方向に隣り合う各導線５２３は、周方向の端面同士が互いに当接するか、又は微小な間隔を隔てて近接配置されている。
　また、固定子巻線５２１では、コイルエンドにおいて相ごとに導線材が径方向に折り曲げられている。より詳しくは、固定子巻線５２１（導線材）は、軸方向において相ごとに異なる位置にて径方向内側に折り曲げられており、これにより、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各相巻線における互いの干渉が回避されている。図示の構成では、各相巻線で導線材の厚み分だけ異ならせて、相ごとに導線材が径方向内側に直角に折り曲げられている。周方向に並ぶ各導線５２３において軸方向の両端間の長さ寸法は各導線５２３で同じであるとよい。
　なお、固定子巻線５２１に固定子コア５２２を組み付けて固定子５２０を製作する際には、固定子巻線５２１において円環状の一部を非接続として切り離しておき（すなわち、固定子巻線５２１を略Ｃ字状にしておき）、固定子巻線５２１の内周側に固定子コア５２２を組み付けた後に、切り離し部分を互いに接続させて固定子巻線５２１を円環状にするとよい。
　上記以外に、固定子コア５２２を周方向にて複数（例えば３つ以上）に分割しておき、円環状に形成された固定子巻線５２１の内周側に、複数に分割されたコア片を組み付けるようにすることも可能である。
　（他の変形例）
　・例えば図５０に示すように、回転電機５００では、冷却水通路５４５の入口通路５７１と出口通路５７２とが一カ所にまとめて設けられているが、この構成を変更し、入口通路５７１と出口通路５７２とが周方向に異なる位置にそれぞれ設けられていてもよい。例えば、入口通路５７１と出口通路５７２とを周方向に１８０度異なる位置に設ける構成や、入口通路５７１及び出口通路５７２の少なくともいずれかを複数設ける構成であってもよい。
　・上記実施形態の車輪４００では、回転電機５００の軸方向の片側に回転軸５０１を突出させる構成としたが、これを変更し、軸方向の両方に回転軸５０１を突出させる構成としてもよい。これにより、例えば車両前後の少なくとも一方が１輪となる車両において好適な構成を実現できる。
　・車輪４００に用いられる回転電機５００として、インナロータ式の回転電機を用いることも可能である。
　この明細書における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品および／または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
　（変形例１５）
　本変形例では、導線群８１の構造の一部を変更している。本変形例では、主に、上記各変形例等で説明した構成に対する相違部分について説明する。本変形例では、回転電機の基本構成として、第１実施形態のものを例に説明する。
　本変形例では、図７６に示すように、固定子巻線５１の各導線群８１が第１導線１０１０～第４導線１０４０により構成されている。各導線群８１において、径方向に２つの導線が並んで配置されるとともに、周方向に２つの導線が並んで配置されている。図７６には、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のうち、いずれか１相のみの導線群８１を示す。また、図７６では、便宜上、固定子コア５２等を直線状に展開して示している。また、図７６では、導線群８１を構成する絶縁被膜の図示を省略している。
　この変形例において、第１導線１０１０～第４導線１０４０は、複数の素線の集合体として構成されている。具体的には、図７７に示すように、第１導線１０１０（すなわち、導体）は、複数（この変形例では４本）の素線１０１１～１０１４を束ねて圧縮することにより形成される圧縮導線である。素線１０１１～１０１４は、直列に接続されている直列接続体とされている。第２導線１０２０～第４導線１０４０も同様であり、それぞれ素線１０２１～１０２４、素線１０３１～１０３４、素線１０４１～１０４４により、構成されている。以下では、第１導線１０１０を中心に説明する。
　また、第１導線１０１０～第４導線１０４０は、それぞれ径方向における厚さ寸法が互いに等しく、周方向における幅寸法も互いに等しい。このため、各第１導線１０１０～第４導線１０４０は、径方向における厚さ寸法及び周方向における幅寸法が互いに等しい。
　なお、素線１０１１～１０１４は、第１実施形態の素線８６と同様に、細い繊維状の導電材８７を束ねた複合体として構成されていることが望ましい。また、素線１０１１～１０１４の表面は、エナメルなどの高分子絶縁膜ＰＬ１で覆われている。また、素線１０１１～１０１４の表面は、ポリイミドの被膜やアミドイミドの被膜からなる、いわゆるエナメル被膜で覆われていることが好ましい。また、束ねられた素線１０１１～１０１４は、絶縁被膜ＰＬ２により覆われている。
　そして第１導線１０１０（すなわち、導体）の各々の素線１０１１～１０１４は、互いに隣接しており、場所によっては接触している箇所もある。第１導線１０１０は、素線１０１１～１０１４間の抵抗値が素線１０１１～１０１４そのものの抵抗値よりも大きい素線集合体となっている。言い換えると、隣接する各２つの素線１０１１～１０１４はその隣接する方向において第１電気抵抗率を有し、素線１０１１～１０１４の各々はその長さ方向において第２電気抵抗率を有する場合、第１電気抵抗率は第２電気抵抗率より大きい値になっている。なお、第１導線１０１０が複数の素線１０１１～１０１４により形成されるとともに、第１電気抵抗率が極めて高い絶縁部材により複数の素線１０１１～１０１４を覆う素線集合体となっていても良い。
　上記の第１導線１０１０では、複数の素線１０１１～１０１４により構成されているため、各素線１０１１～１０１４での渦電流の発生が抑えられ、導体における渦電流の低減を図ることができる。なお、ここでいう素線１０１１～１０１４同士の絶縁方法は、前述の高分子絶縁膜ＰＬ１に限定されず、接触抵抗を利用し撚られた素線１０１１～１０１４間で電流を流れにくくする方法であってもよい。すなわち素線１０１１～１０１４間の抵抗値が、素線１０１１～１０１４そのものの抵抗値よりも大きい関係になっていれば、抵抗値の差に起因して発生する電位差により、上記効果を得ることができる。
　そして、第１導線１０１０～第４導線１０４０を図７８に示すように、固定子コア５２の周方向に沿って配置することにより、一連の電機子巻線が構成されている。図７８では、図１５と同様に、導線群８１が配置される位置をそれぞれＤ１，Ｄ７，…と示している。また、図７８では、第１導線１０１０の配置について説明している。
　図７８に示すように、Ｄ１とＤ７との間で、素線１０１１～１０１４が複数回（この変形例では４回）巻かれ、また、Ｄ１３とＤ１９との間で、素線１０１１～１０１４が複数回（この変形例では４回）巻かれている。これらを束ねることにより、各位置において第１導線１０１０が構成されている。なお、Ｄ７とＤ１３との間で素線１０１１～１０１４の端部同士が接続されている。より詳しくは、Ｄ７における素線１０１４の端部と、Ｄ１３における素線１０１１の端部が接続される。これにより、素線１０１１～１０１４は、直列接続体とされている。
　そして、図７８に示すように、直線状に延びる部分が磁石ユニット４２に対向する直線部８３（導線部としての導線群８１）とされ、折り曲げられた部分であって、かつ、周方向に隣り合う同相の直線部８３を接続する部分がターン部８４とされている。このように直線部８３とターン部８４とが交互に繰り返されることにより、各相において、一連の電機子巻線が構成されている。
　図７８に、軸方向のある所定位置をＬＮにて示す。この所定位置ＬＮにおける直線部８３の断面形状として、Ｄ１に対応する第１位置ＣＳ１における断面形状、Ｄ７に対応する第２位置ＣＳ２における断面形状、Ｄ１３に対応する第３位置ＣＳ３における断面形状、及びＤ１９に対応する第４位置ＣＳ４における断面形状が図７６に示されている。
　図７６に示すように、各導線群８１において、第１導線１０１０～第４導線１０４０の相対的な位置関係が維持された状態となっている。また、第１導線１０１０～第４導線１０４０それぞれは、径方向における厚さ寸法が互いに等しく、周方向における幅寸法も互いに等しい。このため、各導線群８１は、径方向における厚さ寸法及び周方向における幅寸法が互いに等しい。
　第２位置ＣＳ２における導線群８１を構成する第１導線１０１０～第４導線１０４０の配置位置は、第１位置ＣＳ１における導線群８１を構成する第１導線１０１０～第４導線１０４０の配置位置を、軸方向から見て１８０度回転させた場合における配置位置になっている。この配置位置は、第１位置ＣＳ１における導線群８１と第２位置ＣＳ２における導線群８１とを接続するコイルエンド（ターン部８４）において、導線群８１を１８０度反転させることにより実現できる。
　第３位置ＣＳ３における導線群８１を構成する第１導線１０１０～第４導線１０４０の配置位置は、第２位置ＣＳ２における導線群８１を構成する第１導線１０１０～第４導線１０４０の配置位置を、軸方向から見て１８０度回転させた場合における配置位置になっている。この配置位置は、第２位置ＣＳ２における導線群８１と第３位置ＣＳ３における導線群８１とを接続するコイルエンドにおいて、導線群８１を１８０度反転させることにより実現できる。
　第４位置ＣＳ４における導線群８１を構成する第１導線１０１０～第４導線１０４０の配置位置は、第３位置ＣＳ３における導線群８１を構成する第１導線１０１０～第４導線１０４０の配置位置を、軸方向から見て１８０度回転させた場合における配置位置になっている。この配置位置は、第３位置ＣＳ３における導線群８１と第４位置ＣＳ４における導線群８１とを接続するコイルエンドにおいて、導線群８１を１８０度反転させることにより実現できる。以下、上述した配置位置を採用する理由について説明する。
　図７９に、所定の１相の固定子巻線５１を構成する導線の電気的な接続態様を示す。
　周方向に隣り合う導線群８１の第１導線１０１０が直列接続されることにより、第１導線１０１０の直列接続体である第１直列接続体が構成されている。第１直列接続体は、導線群８１の数と同数の第１導線１０１０の直列接続体である。また、周方向に隣り合う導線群８１の第２導線１０２０が直列接続されることにより、第２導線１０２０の直列接続体である第２直列接続体が構成されている。
　周方向に隣り合う導線群８１の第３導線１０３０が直列接続されることにより、第３導線１０３０の直列接続体である第３直列接続体が構成されている。また、周方向に隣り合う導線群８１の第４導線１０４０が直列接続されることにより、第４導線１０４０の直列接続体である第４直列接続体が構成されている。第１～第４直列接続体は、互いに並列接続されている。この並列接続体の一端は、インバータ側に接続され、他端は中性点で接続されている。これにより、固定子巻線５１において閉ループ回路が形成されている。この場合、以下に説明する問題が生じ得る。
　磁石ユニット４２の磁石磁束が導線に鎖交すると、この鎖交磁束の時間変化率に応じた起電圧が導線に発生する。導線に鎖交する磁石磁束量は、径方向において磁石ユニット４２から離れるほど小さくなる傾向がある。このため、径方向において磁石ユニット４２に近い導線ほど、鎖交する磁束量が大きくなり、発生する起電圧が高くなる。
　また、導線に鎖交する磁石磁束量は、導線の磁石ユニット４２に対する周方向位置が異なることによっても変化する。この変化に起因して、導線に発生する起電圧が変化する。
　上述した起電圧の変化により、第１～第４直列接続体それぞれにおいて発生する起電圧の差が大きくなり、上記閉ループ回路に流れる循環電流が増加するおそれがある。
　そこで、本実施形態では、図７６に示した構成を採用した。図７６に示す構成によれば、各相において、磁石ユニット４２に対する導線の周方向位置が異なることに起因して、第１～第４直列接続体それぞれで発生する起電圧の差を低減することができる。これにより、固定子巻線５１に流れる循環電流を低減させることができる。
　本実施形態では、各導線群８１に鎖交する磁石磁束量が増加してしまうスロットレス構造とされている。スロットレス構造は、図１０，図２５～図２９等を用いて説明した構造である。この構造により、磁気飽和に起因してトルクが制限されることを解消でき、トルクを高めることができる。しかし、スロットレス構造では、ティース又はティースに相当する構成が備えられる構成と比較して、導線に鎖交する磁石磁束量が増加してしまう。その結果、導線群８１を構成する第１導線１０１０～第４導線１０４０で発生する起電圧の差の増加が顕著となり、循環電流の増加が顕著となるおそれがある。
　このため、スロットレス構造とされている本実施形態においては、循環電流を低減するために、図７６に示した構成が適用されるメリットが大きい。
　また、本実施形態では、各導線群８１において、径方向に並ぶ導線の数と、周方向に並ぶ導線の数とが等しくされている。そして、各導線群８１の径方向の厚さ寸法と周方向の幅寸法とが等しくされている。この構成によれば、周方向に隣り合う同相の導線群８１のうち、一方の導線群８１の径方向の厚さ寸法と、他方の導線群８１の径方向の厚さ寸法とを等しくすることができる。このため、固定子巻線５１と磁石ユニット４２との間のエアギャップを周方向において均一化することができる。
　また、第１導線１０１０～第４導線１０４０を、それぞれ素線１０１１～１０１４の直列接続体、素線１０２１～１０２４の直列接続体、素線１０３１～１０３４の直列接続体、素線１０４１～１０４４の直列接続体で構成することにより、巻き数を増やして出力トルクを向上させることができる。また、各素線１０１１～１０１４，１０２１～１０２４，１０３１～１０３４，１０４１～１０４４の厚さ寸法と、幅寸法とを等しくしている。これにより、各導線群８１の径方向の厚さ寸法と周方向の幅寸法とを等しく構成しやすくなる。
　本変形例においては、以下に示す形態の実施が可能である。
　・図８０に示す構成が採用されてもよい。詳しくは、第２位置ＣＳ２における導線群８１を構成する第１導線１０１０～第４導線１０４０の配置位置は、第１位置ＣＳ１における導線群８１を構成する第１導線１０１０～第４導線１０４０の配置位置を、軸方向から見て特定方向に９０度回転させた場合における配置位置になっている。この配置位置は、第１位置ＣＳ１における導線群８１と第２位置ＣＳ２における導線群８１とを接続するコイルエンドにおいて、導線群８１を９０度反転させることにより実現できる。
　また、第３位置ＣＳ３における導線群８１を構成する第１導線１０１０～第４導線１０４０の配置位置は、第２位置ＣＳ２における導線群８１を構成する第１導線１０１０～第４導線１０４０の配置位置を、軸方向から見て上記特定方向に９０度回転させた場合における配置位置になっている。
　また、第４位置ＣＳ４における導線群８１を構成する第１導線１０１０～第４導線１０４０の配置位置は、第３位置ＣＳ３における導線群８１を構成する第１導線１０１０～第４導線１０４０の配置位置を、軸方向から見て上記特定方向に９０度回転させた場合における配置位置になっている。
　この構成によれば、各相において、磁石ユニット４２に対する導線の周方向位置及び径方向位置それぞれが異なることに起因して、第１～第４直列接続体それぞれで発生する起電圧の差を低減することができる。これにより、固定子巻線５１に流れる循環電流をいっそう低減させることができる。なお、図８０に示す構成を採用する場合、正の整数をＮｐとすると、各相において、導線群８１が４×Ｎｐ個設けられていることが望ましい。
　・図８１に示すように、固定子巻線５１の各導線群８１が第１～第９導線１Ａ～３Ｃにより構成されていてもよい。図８１には、各位置ＣＳ１～ＣＳ４における各導線群８１が特定方向に９０度ずつ回転した場合の例を示した。
　なお、図８１に示す導線群８１について、９０度ずつ特定方向に回転させる構成に限らず、例えば４５度ずつ特定方向に回転させる構成であってもよい。
　・導線群８１の断面は、矩形状に限らず、例えば円形状であってもよい。
　・図８２に示すように、各導線群８１が、扁平形状の第１導線１１１０～第３導線１１３０により構成されていてもよい。この場合であっても、各導線群８１の径方向の厚さ寸法と、周方向の幅寸法が等しくなるように構成することが望ましい。具体的には、第１導線１１１０～第３導線１１３０の断面形状において、短手方向に第１導線１１１０～第３導線１１３０が積層されることにより、各導線群８１の径方向の厚さ寸法と、周方向の幅寸法を等しくすればよい。その際、第１導線１１１０～第３導線１１３０の断面形状において、長手方向の寸法が、短手方向の寸法の３倍（すなわち、積層する導線数の倍数）にすればよい。
　この場合、図８２に示すように、各導線群８１において、第１導線１１１０～第３導線１１３０の相対的な位置関係が維持された状態で、同一の第１導線１１１０～第３導線１１３０の配置位置が軸方向から見て異なるようにすればよい。つまり、第１導線１１１０～第３導線１１３０の配置位置を、軸方向から見て特定方向に９０×Ｎ度回転させればよい。図８２では、特定方向に９０度回転させている。
　・図８３に示すように、導線群８１をそれぞれ樹脂等の絶縁部材により構成されたボビン１０５１に配置してもよい。このボビン１０５１は、固定子コア５２の外周面に固定される。そして、周方向両端部から径方向外側に突出する一対の壁部を有し、当該壁部の間に、導線群８１が配置される。その際、図８３に示すように、第１位置ＣＳ１では、径方向に第１導線１０１０～第４導線１０４０を積層するように配置し、第２位置ＣＳ２では、周方向に第１導線１０１０～第４導線１０４０を積層するように配置すればよい。なお、図８３では、第１導線１０１０～第４導線１０４０を扁平状に幅広の導線に形成している。その際、第１導線１０１０～第４導線１０４０を構成する各素線は、各導線の長手方向に沿って整列させている。
　・ティース又はティースに相当する構成が回転電機に備えられている場合であっても、変形例１６の構成が適用されることにより、循環電流を低減することができる。
　・固定子巻線がスキューしていてもよい。
　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (6)

  1. 　周方向に極性が交互となる複数の磁極を有する磁石部（４２）を含む界磁子（４０）と、多相の電機子巻線（５１）を有する電機子（５０）と、を備え、前記界磁子及び前記電機子のうちいずれかが回転子とされている回転電機（１０）において、
    　各相の前記電機子巻線は、複数の導線（１０１０）の並列接続体で構成されており、
    　前記各導線は、複数の素線（１０１１～１０１４）の直列接続体で構成されており、
    　各相の前記電機子巻線において、前記磁石部に対向する位置で周方向に所定間隔で配置された部分を導線部（８１）とする場合、前記各導線部において、径方向に少なくとも１層の前記導線が配置されるとともに、周方向に複数の前記導線が並べて配置されており、
    　周方向に隣り合う同相の前記導線部それぞれにおいて、前記各導線の相対的な位置関係が維持された状態で、同一の前記導線の配置位置が前記回転子の軸方向から見て異なっているとともに、
    　前記各導線部の径方向の厚さ寸法と周方向の幅寸法とが等しくされている回転電機。
  2. 　周方向に隣り合う同相の前記導線部のうち、一方の導線部を構成する前記各導線の配置位置が、前記他方の導線部を構成する前記各導線の配置位置を前記軸方向から見て９０×Ｎ（Ｎは整数）度回転させた場合の配置位置になっている請求項１に記載の回転電機。
  3. 　前記導線部を構成する各導線は、複数の素線が束ねられて圧縮された圧縮導線である請求項１又は２に記載の回転電機。
  4. 　前記導線部を構成する各導線は、複数の素線が束ねられているとともに、束ねられた素線間の抵抗値が前記素線そのものの抵抗値よりも大きい素線集合体となっている請求項１～３のうちいずれか１項に記載の回転電機。
  5. 　前記導線部を構成する各導線の径方向の厚さ寸法と周方向の幅寸法とが等しくされている請求項１～４のうちいずれか１項に記載の回転電機。
  6. 　前記電機子において、
    　周方向における前記各導線部の間に導線間部材を設け、かつその導線間部材として、１磁極における前記導線間部材の周方向の幅寸法をＷｔ、前記導線間部材の飽和磁束密度をＢｓ、１磁極における前記磁石部の周方向の幅寸法をＷｍ、前記磁石部の残留磁束密度をＢｒとした場合に、Ｗｔ×Ｂｓ≦Ｗｍ×Ｂｒの関係となる磁性材料、若しくは非磁性材料を用いる構成か、
    　又は周方向における前記各導線部の間に導線間部材を設けていない構成となっている請求項１～５のいずれか１項に記載の回転電機。
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