(57)【要約】【課題】車輪速センサを高分解能としなくても、回転電機を制御することができる制御装置及び車両駆動システムを提供すること。【解決手段】制御装置１３７は、固定子巻線を有し、磁性体のティースによるスロットを有さないスロットレス構造の固定子、及び、磁石部を有する回転子を備え、走行駆動源として機能する回転電機と、車輪速を検出する車輪速センサ１３４を含む車両に適用される。この制御装置は、車輪速センサの検出値に基づいて、回転電機の回転角を推定により設定する設定部１３９と、設定部により設定される回転角に基づいて、回転電機の駆動を制御する駆動制御部１１０を備える。回転電機は、ティースでの磁気飽和がないため、最大トルクが引き上げられており、たとえば減速機が配置されない構成となる。したがって、車輪速センサを高分解能としなくても、車輪速センサの出力に基づいて回転角を推定し、回転電機を制御することができる。【選択図】図２４
2020025425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子巻線を有し、磁性体のティースによるスロットを有さないスロットレス構造の固定子（５０）、及び、磁石部を有する回転子（４０）を備え、走行駆動源として機能する回転電機（１０）と、車輪速を検出する車輪速センサ（１３４）と、を含む車両に適用され、
前記車輪速センサの検出値に基づいて、前記回転電機の回転角を推定により設定する設定部（１３９）と、
前記設定部により設定される前記回転角に基づいて、前記回転電機の駆動を制御する駆動制御部（１１０）と、
を備える制御装置。
【請求項２】
前記回転電機が、
表面に前記磁石部が配置されたＳＰＭ型の前記回転子、
極異方性磁石であり、且つ、磁極が互いに異なる第１磁石及び第２磁石が周方向に交互に配置されてなる前記磁石部、
周方向の幅寸法より径方向の厚さ寸法が小さい断面扁平状をなす前記固定子巻線、
磁束密度分布の正弦波整合率が４０％以上とされた前記磁石部、
複数の素線を寄せ集めて撚った前記固定子巻線、
の少なくとも１つを満たす請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記回転電機が、該回転電機の回転角を検出する回転角センサ（１３５）を備える請求項１又は請求項２に記載の制御装置であって、
前記設定部は、
前記回転角センサの検出値に基づいて、前記車輪速を推定し、
前記車輪速センサの検出値と前記回転角センサの検出値とに基づいて、前記車輪速センサ及び前記回転角センサのいずれかに異常が生じたことを検出し、
前記回転角センサが正常な場合には前記回転角センサの検出値に基づいて前記回転角を設定し、前記回転角センサが異常な場合には前記回転角の推定値を前記回転角として設定し、
前記車輪速センサが正常な場合には前記車輪速センサの検出値に基づいて前記車輪速を設定し、前記車輪速センサが異常な場合には前記車輪速の推定値を前記車輪速として設定し、
前記設定部により設定される前記車輪速に基づいて、所定処理を実行する処理実行部をさらに備える制御装置。
【請求項４】
前記処理実行部は、前記回転電機に対するトルク指令を生成する指令生成部（１４０）を含み、
前記駆動制御部は、前記回転角センサが正常な場合に、前記トルク指令及び前記回転角センサの検出値に基づいて前記回転電機の駆動を制御し、前記回転角センサが異常な場合に、前記トルク指令及び前記回転角の推定値に基づいて前記回転電機の駆動を制御し、
前記指令生成部は、前記車輪速センサが正常な場合に、前記車輪速センサの検出値に基づいて前記トルク指令を生成し、前記車輪速センサが異常な場合に、前記車輪速の推定値に基づいて前記トルク指令を生成する請求項３に記載の制御装置。
【請求項５】
前記車輪速センサ及び前記回転角センサの少なくとも一方を複数備え、
前記設定部は、前記車輪速センサの検出値と前記回転角センサの検出値とに基づいて、前記車輪速センサ及び前記回転角センサのいずれかに異常が生じたことを検出する請求項３又は請求項４に記載の制御装置。
【請求項６】
前記設定部は、前記車両の旋回情報に基づいて、前記車輪速センサ及び前記回転角センサのいずれかに異常が生じたことを検出する請求項３〜５いずれか１項に記載の制御装置。
【請求項７】
前記車両が含む前記回転電機が、回転角センサを備えないセンサレス構造とされている請求項１又は請求項２に記載の制御装置。
【請求項８】
前記固定子巻線に生じる誘起電圧を検出する誘起電圧検出部（１４１）と、
前記誘起電圧に基づいて、前記回転電機の回転角を検出する回転角検出部（１４２）をさらに備え、
前記設定部は、
前記車両の走行中に、前記回転角検出部の検出値と前記回転角の推定値との同期をとり、
前記車両の停止時における前記回転角の推定値を、停止中の前記回転角である停止角として設定し、
前記回転電機の起動後は、前記回転角検出部の検出値に基づいて前記回転角を設定する請求項７に記載の制御装置。
【請求項９】
前記設定部は、
前記回転角検出部の検出値に基づいて、前記車輪速を推定し、
前記回転角検出部の検出値に基づいて、前記車輪速センサの異常を検出するとともに、前記車輪速センサが正常な場合には前記車輪速センサの検出値に基づいて前記車輪速を設定し、前記車輪速センサが異常な場合には前記車輪速の推定値を前記車輪速として設定する請求項８に記載の制御装置。
【請求項１０】
車輪速を検出する車輪速センサ（１３４）を備えた車両に適用され、
固定子巻線を備え、磁性体のティースによるスロットを有さないスロットレス構造の固定子（５０）と、磁石部を備えた回転子（４０）と、を有し、走行駆動源として機能する回転電機（１０）と、
前記車輪速センサの検出値に基づいて、前記回転電機の回転角を推定により設定する設定部（１３９）と、前記設定部により設定される前記回転角に基づいて、前記回転電機の駆動を制御する駆動制御部（１１０）と、有する制御装置（１３７）と、
を備える車両駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この明細書における開示は、制御装置及び車両駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、走行用駆動モータのレゾルバを、車輪速センサの代わりに用いる装置が開示されている。車両が必要とする出力トルクを得るために、車輪とモータとの間には減速機が設けられている。上記装置では、レゾルバにより検出されるモータの回転速度に減速比を乗じることで、車輪速を推定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−６８５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
駆動モータと車輪との間には、減速比分の回転数の差が生じる。車輪速センサとして一般に磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）が用いられており、車輪速センサの分解能はレゾルバよりも低い。車輪速センサの分解能を高めると、製造コストの増加や体格の増大などが問題となる。
【０００５】
本開示はこのような課題に鑑みてなされたものであり、車輪速センサを高分解能としなくても、回転電機を制御することができる制御装置及び車両駆動システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、技術的範囲を限定するものではない。
【０００７】
本開示のひとつである制御装置は、
固定子巻線を有し、磁性体のティースによるスロットを有さないスロットレス構造の固定子（５０）、及び、磁石部を有する回転子（４０）を備え、走行駆動源として機能する回転電機（１０）と、車輪速を検出する車輪速センサ（１３４）と、を含む車両に適用され、
車輪速センサの検出値に基づいて、回転電機の回転角を推定により設定する設定部（１３９）と、
設定部により設定される回転角に基づいて、回転電機の駆動を制御する駆動制御部（１１０）と、
を備える。
【０００８】
この制御装置は、スロットレス構造の回転電機を備えた車両に適用される。回転電機は、ティースでの磁気飽和がないため、最大トルクが引き上げられている。すなわち、高トルク化されている。したがって、回転電機と車輪との間に減速機が配置されない構成、若しくは、配置されたとしても従来より減速比が小さい構成となる。これにより、車輪と回転電機との回転数差が従来よりも小さくなる、若しくは、無くなる。したがって、車輪速センサを高分解能としなくても、車輪速センサの出力に基づいて回転角を推定し、ひいては回転電機を制御することができる。
【０００９】
本開示の他のひとつである車両駆動システムは、
車輪速を検出する車輪速センサ（１３４）を備えた車両に適用され、
固定子巻線を備え、磁性体のティースによるスロットを有さないスロットレス構造の固定子（５０）と、磁石部を備えた回転子（４０）と、を有し、走行駆動源として機能する回転電機（１０）と、
車輪速センサの検出値に基づいて、回転電機の回転角を推定により設定する設定部（１３９）と、設定部により設定される回転角に基づいて、回転電機の駆動を制御する駆動制御部（１１０）と、有する制御装置（１３７）と、
を備える。
【００１０】
この車両駆動システムでは、回転電機を、スロットレス構造としている。磁性体のティースでの磁気飽和がないため、回転電機の最大トルクを引き上げることができる。すなわち、回転電機を高トルク化することができる。このような回転電機を用いることで、回転電機と車輪との間に減速機が配置されない構成、若しくは、配置されたとしても従来より減速比が小さい構成となる。これにより、車輪と回転電機との回転数差が従来よりも小さくなる、若しくは、無くなる。したがって、車輪速センサを高分解能としなくても、車輪速センサの出力に基づいて回転角を推定し、ひいては回転電機を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態に適用される回転電機の縦断面斜視図。
【図２】回転電機の縦断面図。
【図３】図２のIII−III線断面図。
【図４】図３の一部を拡大して示す断面図。
【図５】回転電機の分解図。
【図６】インバータユニットの分解図。
【図７】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。
【図８】回転子及び固定子の横断面図。
【図９】図８の一部を拡大して示す図。
【図１０】固定子の横断面図。
【図１１】固定子の縦断面図。
【図１２】固定子巻線の斜視図。
【図１３】導線の構成を示す斜視図。
【図１４】素線の構成を示す模式図。
【図１５】ｎ層目における各導線の形態を示す図。
【図１６】ｎ層目とｎ＋１層目の各導線を示す側面図。
【図１７】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。
【図１８】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。
【図１９】回転電機の制御システムの電気回路図。
【図２０】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。
【図２１】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。
【図２２】比較例を示す図。
【図２３】第１実施形態の車両駆動システムを示す図。
【図２４】制御装置を示す機能ブロック図。
【図２５】第２実施形態の車両駆動システムを示す図。
【図２６】制御装置を示す機能ブロック図。
【図２７】設定部が実行する処理を示すフローチャート。
【図２８】第３実施形態の車両駆動システムを示す図。
【図２９】制御装置を示す機能ブロック図。
【図３０】設定部が実行する処理を示すフローチャート。
【図３１】車輪速算出処理を示すフローチャート。
【図３２】正常時処理を示すフローチャート。
【図３３】第２回転角センサの異常時処理を示すフローチャート。
【図３４】第１回転角センサの異常時処理を示すフローチャート。
【図３５】車輪速センサの異常時処理を示すフローチャート。
【図３６】第４実施形態の制御装置を示す機能ブロック図。
【図３７】操舵角と所定値αとの関係を示す図。
【図３８】第５実施形態の制御装置を示す機能ブロック図。
【図３９】誘起電圧検出部を示す回路図。
【図４０】各相の電圧と位置検出タイミングを示す図。
【図４１】設定部が実行する処理を示すフローチャート。
【図４２】走行時設定処理を示すフローチャート。
【図４３】同期処理を示すフローチャート。
【図４４】別例における回転子及び固定子の横断面図。
【図４５】図４４の一部を拡大して示す図。
【図４６】磁石部における磁束の流れを具体的に示す図。
【図４７】別例における固定子の断面図。
【図４８】別例における固定子の断面図。
【図４９】別例における固定子の断面図。
【図５０】別例における固定子の断面図。
【図５１】別例においてｎ層目とｎ＋１層目の各導線を示す側面図。
【図５２】別例における固定子の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。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。
【００１３】
（第１実施形態）
本実施形態の回転電機は、たとえば車両動力源、すなわち走行駆動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。
【００１４】
（回転電機の概略構成）
図１〜図５に基づき、回転電機１０の概略構成について説明する。図１は、回転電機１０の縦断面斜視図である。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る。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）である。図４は、図３の一部を拡大して示す断面図である。図５は、回転電機１０の分解図である。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する。
【００１５】
本実施形態の回転電機１０は、同期式多相交流モータであり、アウタロータ構造、すなわち外転構造となっている。回転電機１０は、大別して、軸受部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を備えている。これら各部材は、いずれも回転軸１１ととも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。
【００１６】
軸受部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を有している。軸受２１，２２は、たと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。
【００１７】
ハウジング３０は、円筒状をなす周壁部３１と、周壁部３１の軸方向両端部の一方に設けられた端面部３２を有している。周壁部３１の両端部のうち、端面部３２の反対側は開口部３３となっており、ハウジング３０は、端面部３２の反対側が開口部３３により全面的に開放された構成となっている。端面部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に軸受部２０を挿通させた状態で、ネジやリベット等の固定具により軸受部２０が固定されている。
【００１８】
ハウジング３０内、すなわち周壁部３１及び端面部３２により区画された内部スペースには、回転子４０と固定子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部３２の側で回転軸１１に片持ち支持されている。
【００１９】
回転子４０は、中空筒状に形成された回転子本体４１と、その回転子本体４１の径方向内側に設けられた環状の磁石部４２を有している。回転子本体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。回転子本体４１は、筒状をなす磁石保持部４３と、同じく筒状をなしかつ磁石保持部４３よりも小径の固定部４４と、それら磁石保持部４３及び固定部４４を繋ぐ部位となる中間部４５を有している。磁石保持部４３の内周面に磁石部４２が取り付けられている。
【００２０】
固定部４４の貫通孔４４ａには回転軸１１が挿通されており、その挿通状態で回転軸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に対して回転子本体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。
【００２１】
固定部４４の径方向外側には、軸受部２０の軸受２１，２２が組み付けられている。上記のとおり、軸受部２０はハウジング３０の端面部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。
【００２２】
回転子４０には、軸方向両側のうち片側にのみ固定部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、軸受部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、回転子本体４１における軸方向両端部の一方の側において、軸方向２箇所の軸受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。
【００２３】
また、軸受部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いる。たとえば軸受２２のほうが、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部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。
【００２４】
具体的には、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、定位置予圧でもよいが、軸受２２の軸方向外側（図の上側）の段差に予圧用バネ、ウェーブワッシャ等を挿入することで与えてもよい。
【００２５】
中間部４５は、径方向中心側とその外側とで軸方向の段差を有する構成となっている。中間部４５において、径方向の内側端部と外側端部とは、軸方向の位置が相違しており、これにより、軸方向において磁石保持部４３と固定部４４とが一部重複している。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、磁石保持部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。
【００２６】
上記した中間部４５の構成により、回転子４０には、径方向において固定部４４を囲み、中間部４５の内寄りとなる位置に、軸受部２０の一部を収容する軸受収容凹部４６が環状に形成されている。また、径方向において軸受収容凹部４６を囲み、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のコイルエンド部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、軸受部２０の一部と、固定子巻線５１のコイルエンド部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。
【００２７】
コイルエンド部５４は、径方向の内側又は外側に曲げられることで、そのコイルエンド部５４の軸方向寸法を小さくすることができ、固定子軸長を短縮することが可能である。コイルエンド部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、コイルエンド部５４が径方向内側に曲げられるとよい。その逆側の曲げ方向は任意でよいが、空間的に余裕のある外径側が製造上好ましい。
【００２８】
磁石部４２は、磁石保持部４３の径方向内側において、周方向に沿って磁極が交互に変わるように配置された複数の磁石により構成されている。磁石部４２の詳細については後述する。
【００２９】
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固定子コア５２を有している。固定子巻線５１は、所定のエアギャップを挟んで円環状の磁石部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。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２組の相巻線を用いることで、固定子巻線５１が６相の相巻線として構成されている。
【００３０】
固定子コア５２は、軟磁性材からなる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。
【００３１】
固定子巻線５１は、軸方向において固定子コア５２に重複する部分であり、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部５４，５５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の磁石部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部５４，５５のうち軸受部２０の側（図の上側）となるコイルエンド部５４が、回転子４０の回転子本体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。固定子５０の詳細については後述する。
【００３２】
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、ユニットベース６１に組み付けられる電気コンポーネント６２を有している。ユニットベース６１は、ハウジング３０の開口部３３側の端部に対して固定されるエンドプレート部６３と、エンドプレート部６３に一体に設けられ、軸方向に延びるケーシング部６４を有している。エンドプレート部６３は、その中心部に円形の開口部６５を有しており、開口部６５の周縁部から起立するようにしてケーシング部６４が形成されている。
【００３３】
ケーシング部６４の外周面には、固定子５０が組み付けられている。つまり、ケーシング部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。ケーシング部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、ケーシング部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。
【００３４】
ケーシング部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。ケーシング部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を備えている。
【００３５】
（インバータユニットの詳細）
図１〜図６に基づき、インバータユニット６０の構成について、さらに説明する。図６は、インバータユニット６０の分解図である。
【００３６】
ユニットベース６１において、ケーシング部６４は、筒状部７１と、筒状部７１における軸方向両端部の一方（軸受部２０側の端部）に設けられた端面部７２を有している。端面部７２の反対側は、エンドプレート部６３の開口部６５を通じて全面的に開放されている。端面部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。
【００３７】
ケーシング部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いる。回転子４０及び固定子５０と、電気コンポーネント６２とは、筒状部７１を挟んで径方向内外に並ぶように、それぞれ配置されている。
【００３８】
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の回転にともない固定子巻線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。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、たとえば回転電機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。
【００３９】
電気コンポーネント６２の具体的な構成として、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、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。
【００４０】
コンデンサ６８ａの製造過程においては、たとえば、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る。フィルム幅方向を台形高さ方向とし、台形の上底と下底とが交互になるように、長尺フィルムを等脚台形状に切断することで、コンデンサ素子が作られる。そして、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。
【００４１】
半導体モジュール６６は、たとえば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。電気コンポーネント６２は、計１２個の半導体モジュール６６を有している。
【００４２】
半導体モジュール６６は、ケーシング部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６６の外周面は筒状部７１の内周面に接触し、半導体モジュール６６の内周面はコンデンサモジュール６８の外周面に接触している。この場合、半導体モジュール６６で生じた熱は、ケーシング部６４を介してエンドプレート部６３に伝わり、エンドプレート部６３から放出される。
【００４３】
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が配置されるとよい。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、各半導体モジュール６６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。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。
【００４４】
本実施形態では、ケーシング部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、ケーシング部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。
【００４５】
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。したがって、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、内側から半導体モジュール６６の熱が伝わる。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。
【００４６】
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を備えている。コンデンサモジュール６８の軸方向両端面の一方（軸受部２０側の端面）は、ケーシング部６４の端面部７２に対向しており、絶縁シート７５を挟んだ状態で端面部７２に重ね合わされている。また、他方の端面（開口部６５側の端面）には、配線モジュール７６が組み付けられている。
【００４７】
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、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端子６６ａを有しており、その端子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。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、図２に示すように、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。
【００４８】
上記のとおりコンデンサモジュール６８の軸方向両側に絶縁シート７５と配線モジュール７６とがそれぞれ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の軸方向両端面から端面部７２及び筒状部７１に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。
【００４９】
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有して回転軸１１が配置される。したがって、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。
【００５０】
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基板（ＰＣＢ）を有しており、プリント基板上には各種ＩＣや、マイコン等からなる制御装置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。
【００５１】
なお、配線モジュール７６の軸方向両側のうち、コンデンサモジュール６８の反対側に制御基板６７が設けられ、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。たとえば、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。
【００５２】
このように、ケーシング部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が層状に配置されている。この構成によれば、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。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。
【００５３】
筒状部７１においてエンドプレート部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、たと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。
【００５４】
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とすると、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及び固定子５０が配置されている。この場合、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、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、軸方向において回転子４０の磁石部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。
【００５５】
なお、回転子４０及び固定子５０を磁気回路コンポーネントとすると、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。
【００５６】
（回転子及び固定子の詳細）
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、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、たと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。
【００５７】
ただし、上記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ともな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。
【００５８】
また、一般的に、回転電機におけるＩＰＭロータの構成として、永久磁石が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。
【００５９】
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Ｘ１で制限されることになる。
【００６０】
そこで本実施形態では、磁気飽和に起因するトルク制限を解消すべく、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の磁石部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。
【００６１】
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、上記した極異方構造によって、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。
【００６２】
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部４２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もさらに抑制することができる。
【００６３】
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撚った素線導体構造としている。これによれば、基本波成分は集電されて大電流が流せるとともに、扁平導線構造で周方向に広がった導線で発生する周方向に起因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、複数の素線が撚り合っていることで、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。
【００６４】
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。
【００６５】
以下に、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、及び磁石部４２の極異方構造について個別に説明を加える。
【００６６】
先ずは、スロットレス構造と扁平導線構造について説明する。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した図である。図１０は、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、磁石部４２における磁石の磁化方向を矢印にて示している。
【００６７】
図８〜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、径方向に所定の厚さを有する円筒状をなしており、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の外周面が導線設置部となっている。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並べて複数の導線群８１が配置されている。
【００６８】
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、すなわちスロットレス構造となっている。本実施形態において、各導線群８１の間隙５６には、封止部５７の樹脂材料が入り込む構造となっている。つまり、封止部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。
【００６９】
なお、周方向に並ぶ各導線群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、周方向に所定幅を有することで、各導線群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、本実施形態のように各導線群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。
【００７０】
図１０及び図１１に示すように、固定子巻線５１は、封止部５７により封止されている。図１０の横断面で見れば、封止部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５７が絶縁部材として機能する。封止部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。
【００７１】
また、図１１の縦断面で見れば、封止部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の端面の少なくとも一部を含む範囲で封止部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。
【００７２】
封止部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としてもよい。
【００７３】
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１０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。
【００７４】
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。これに対し、本実施形態のように固定子コア５２がティースを有していない場合には、固定子５０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。
【００７５】
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、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、同じ理屈による効果が得られる。
【００７６】
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導体領域を、隙間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／隙間領域は１以下であるのが当然であった。一方、本実施形態では、導体領域が隙間領域と同等又は導体領域が隙間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。
【００７７】
回転電機１０のトルクは、導線群８１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の磁石部４２から固定子コア５２までの距離、すなわち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。
【００７８】
導線８２は、導体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。絶縁被膜８２ｂの厚さはたとえば８０μｍであり、これは一般に使用される導線の被膜厚さ（２０〜４０μｍ）よりも厚肉となっている。これにより、導線８２と固定子コア５２との間に絶縁紙等を介在させなくても、これら両者の間の絶縁性を確保することができる。
【００７９】
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、たとえば、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。
【００８０】
本実施形態では、導体８２ａが複数の素線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。たとえば、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。
【００８１】
導体８２ａ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。
【００８２】
上記したように導線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、たとえば複数の素線８６を撚った状態で集合させ、その状態で合成樹脂等により所望の形状に固めて成形するとよい。
【００８３】
各導線８２は、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によってコイルエンド部５４，５５が形成されている。
【００８４】
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、磁石部４２に対して径方向に対向する位置に配置されており、磁石部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。直線部８３は、磁石部４２に対して径方向に対向する磁石対向部である。
【００８５】
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、磁石部４２の１極対に対応するピッチで周方向に直線部８３が配置され、コイルエンド部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部５４と他方のコイルエンド部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、そのコイルエンド部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。
【００８６】
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、巻線の相数をＳ、導線８２の対数をｍとすれば、極対ごとに２×Ｓ×ｍ＝２Ｓｍ個の導線群８１が形成されることになる。本実施形態では、相数Ｓが３、対数ｍが２であり、８極対（１６極）の回転電機１０であることから、２×３×２×８＝９６の導線群８１が周方向に配置されている。
【００８７】
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、径方向内外の２層で直線部８３が重ねて配置されるとともに、コイルエンド部５４，５５において、径方向内外に重なる各直線部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、コイル端となる部分を除き、ターン部８４の向きが互いに逆となっている。
【００８８】
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、径方向内外に複数層（たとえば２層）に重ねて設ける構成としている。図１５は、ｎ層目における各導線８２の形態を示す図であり、（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、（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。
【００８９】
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ピッチ円上において、５個おきの直線部８３がターン部８４により互いに接続されている。たとえば第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。
【００９０】
具体的には、各導線８２＿Ａ〜８２＿Ｃのターン部８４は、同一のピッチ円上で周方向に延びる部分である傾斜部８４ａと、傾斜部８４ａからその同一のピッチ円よりも径方向内側（図１５（ｂ）において上側）にシフトし、別のピッチ円上で周方向に延びる部分である頂部８４ｂ、傾斜部８４ｃ、及び戻り部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。
【００９１】
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の径方向の位置が互いに相違するものとなっている。なお、各傾斜部８４ａ，８４ｃの径方向の位置とは、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である。たとえば第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（たとえば径方向内側）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（たとえば径方向外側）に曲がることで、終点位置であるｎ層のＤ９位置に達する構成となっている。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
たとえば図１５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、曲がり部の曲げアール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の曲げアールＲ１を、径方向外側（ｎ＋１層目）の導線８２の曲げアールＲ２よりも小さくする。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
次に、回転子４０における磁石部４２の構造について説明する。本実施形態では、磁石部４２を構成する永久磁石として、残留磁束密度Ｂｒ＝１．０［Ｔ］、保磁力ｂＨｃ＝４００［ｋＡ／ｍ］以上のものを想定している。５０００〜１００００［ＡＴ］が相間励磁により掛かるものであるから、１極対で２５［ｍｍ］の永久磁石を使えば、ｂＨｃ＝１００００［Ａ］となり、減磁をしないことが伺える。ここで、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、本願発明者は、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。
【００９８】
図８及び図９に示すように、磁石部４２は、円環状をなしており、回転子本体４１の内側、詳しくは磁石保持部４３の径方向内側に設けられている。磁石部４２は、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、それぞれ極異方性磁石であり、磁極が互いに異なる。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、回転子４０においてＮ極となる磁石であり、第２磁石９２は、回転子４０においてＳ極となる磁石である。第１磁石９１及び第２磁石９２は、たと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。
【００９９】
各磁石９１，９２では、それぞれ磁極中心である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径方向とされ、ｑ軸側では磁化方向が周方向とされている。磁石部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、たと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、磁極位置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。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。
【０１００】
磁束密度分布の正弦波整合率は、たとえば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、ハルバッハ配列と呼ばれる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。
【０１０１】
図１８に示す比較例では、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。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。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。
【０１０２】
ところで、磁石部４２では、各磁石９１，９２のｄ軸付近（すなわち磁極中心）において磁極面に直交する向きで磁束が生じ、その磁束は、磁極面から離れるほど、ｄ軸から離れるような円弧状をなす。また、磁極面に直交する磁束ほど、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、上記のとおり各導線群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部４２の磁極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。
【０１０３】
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の磁極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。
【０１０４】
（回転電機の効果）
上記した回転電機１０では、固定子５０において、固定子巻線５１の周方向に隣り合う直線部８３の間、すなわち隣り合う磁石対向部の間に、軟磁性材からなるティースが設けられていない構成とした。上記構成によれば、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を近づけることで導体断面積を大きくすることができ、固定子巻線５１の通電にともない生じる発熱を低減することができる。各直線部８３の間にティースが設けられていない、いわゆるスロットレス構造では、直線部８３間の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ともない発熱量が増えることに好適に対処することができる。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。
【０１０５】
固定子巻線５１に固定子コア５２を組み付け、その組み付け状態において、周方向に隣り合う直線部８３の間に、軟磁性材からなるティースが設けられていない構成とした。この場合、回転子４０に対して径方向反対側に設けられた固定子コア５２がバックヨークとして機能することで、各直線部８３の間にティースが存在していなくても、適正な磁気回路の形成が可能となる。
【０１０６】
固定子巻線５１を封止部５７により封止し、これにより固定子巻線５１において周方向に隣り合う直線部８３の間に絶縁部材を設ける構成とした。これにより、各直線部８３が周方向に互いに近い位置に配置されていても、その直線部８３において良好な絶縁性を確保することができる。
【０１０７】
固定子巻線５１において導線８２を扁平状にして直線部８３における径方向厚さを薄くしたため、直線部８３において径方向の中心位置を回転子４０の磁石部４２に近づけることができる。これにより、スロットレス構造の採用による固定子５０での磁気飽和の抑制を図りつつ、固定子巻線５１の直線部８３における磁束密度を高めてトルクの増強を図ることが可能となる。また、上記のとおり周方向に隣り合う直線部８３同士を互いに近づけることが可能となっているため、導線８２を扁平状にしても導体断面積を確保できるものとなっている。
【０１０８】
固定子巻線５１の各導線８２を複数の素線８６の集合体としたため、導線８２における電流流通経路の細線化を図ることができる。これにより、磁石部４２からの磁界が導線８２と鎖交した場合に渦電流が生じても、その渦電流に対する導線８２の渦電流抑制効果を得ることができる。その結果、導線８２に流れる渦電流を低減することができる。
【０１０９】
また、各導線８２は、素線８６が撚り合わせられて構成されているため、各素線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、鎖交磁界に起因した逆起電圧が相殺される。その結果、導線８２を流れる渦電流の低減効果を高めることができる。
【０１１０】
各素線８６を繊維状の導電材８７により構成したため、導線８２における電流流通経路をより細線化でき、また、電流流通経路の撚り回数をより増大できる。これにより、渦電流の低減効果を高めることができる。なお、素線８６は、少なくともカーボンナノチューブ繊維で構成されているとよい。
【０１１１】
スロットレス構造を有する固定子５０では、ティースが設けられていない分、導線間領域ＷＢに比べて導線領域ＷＡを周方向に拡張できる。これにより、周方向において導線領域ＷＡが導線間領域ＷＢより大きいとする構成を好適に実現できる。
【０１１２】
固定子巻線５１のターン部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、ひいては固定子５０での放熱性能をより一層高めることが可能となる。
【０１１３】
固定子５０の同一のピッチ円上で、各導線８２のターン部８４における相互干渉を回避する構成として、ターン部８４が、同一のピッチ円上で周方向に延びる部分である傾斜部８４ａ（第１部分に相当）と、傾斜部８４ａからその同一のピッチ円よりも径方向内側にシフトし、別のピッチ円上で周方向に延びる部分である頂部８４ｂ、傾斜部８４ｃ及び戻り部８４ｄ（第２部分に相当）とを有する構成とした。これにより、ターン部８４における相互干渉を適正に回避することができる。
【０１１４】
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とを、それら直線部８３同士よりも径方向に離して配置したため、ターン部８４における放熱性能を高めることができる。
【０１１５】
ターン部８４における曲がり部の曲げアールを、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とで異ならせたため、それら各ターン部８４を好適に離して配置することができる。
【０１１６】
ターン部８４において曲がり部における直線部８３からの径方向シフト量を、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とで異ならせたため、それら各ターン部８４を好適に離して配置することができる。
【０１１７】
なお、インナロータ構造（内転構造）の回転電機に上記した構成を適用することも可能である。この場合、たとえばハウジング３０内において、径方向外側から順に固定子５０、回転子４０が設けられる。そして、回転子４０の径方向内側に、インバータユニット６０を設けてもよい。
【０１１８】
（回転電機の制御システム）
図１９〜図２１に基づき、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、駆動制御部１１０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る。図２１は、駆動制御部１１０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る。
【０１１９】
図１９では、固定子巻線５１として２組の３相巻線５１ａ，５１ｂが示されている。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、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。
【０１２０】
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、たと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。
【０１２１】
駆動制御部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。駆動制御部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、たとえば、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。駆動制御部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、たとえば回転電機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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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、たとえば回転電機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。
【０１２６】
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（各相電流）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。
【０１２７】
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。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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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（各相電流）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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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、たと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。駆動制御部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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
（制御装置及び車両駆動システム）
図２２〜図２４に基づき、制御装置及び車両駆動システムについて説明する。図２２及び図２３では、便宜上、インナロータ構造の回転電機を示している。しかしながら、図１などに示したアウターロータ構造にも適用することも可能である。図２２に示す比較例では、本実施形態に示す要素の符号末尾にｒを加算した符号を付与している。
【０１４５】
図２２に示す比較例の回転電機１０ｒは従来構成となっており、磁気飽和によって回転電機１０ｒのトルクに制限がかかる。このため、車輪１３１ｒと回転電機１０ｒとの間に、遊星歯車などの減速機１３２ｒを設け、減速機１３２ｒによって要求される車輪トルク（車両に要求されるトルク）まで、トルクの増幅を図っている。回転電機１０ｒの回転軸１１ｒは、減速機１３２ｒを介して車軸１３３ｒに接続されている。車輪１３１ｒの回転速度は車輪速センサ１３４ｒにて検出され、回転電機１０ｒの回転子の回転角（電気角）は回転角センサ１３５ｒにて検出される。
【０１４６】
このように、従来の回転電機１０ｒを用いた構成では、回転電機１０ｒと車輪１３１ｒとの間に、減速比分の回転数の差が生じる。減速比としては、たとえば１０程度が設定される。また、車輪速センサ１３４ｒとして一般に磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）が用いられており、回転角センサ１３５ｒとしてレゾルバが用いられている。車輪速センサ１３４ｒの分解能は、レゾルバよりも低い。このため、回転角センサ１３５ｒの代わりに車輪速センサ１３４ｒを用いるには、車輪速センサ１３４ｒの分解能を高める必要があり、製造コストの増加や体格の増大などが問題となる。
【０１４７】
これに対し、本実施形態の回転電機１０は、上記したようにスロットレス構造などによって磁気飽和が抑制されており、トルクの増強が図られている（図７参照）。したがって、回転電機１０と車輪１３１との間に、減速機が配置されない構成、若しくは、配置されたとしても従来より減速比が小さい構成とすることができる。本実施形態では、図２３に示すように、回転電機１０と車輪１３１との間に減速機が介在しない構成となっている。回転電機１０の回転軸１１は、減速機を介さずに車軸１３３に連なっており、回転電機１０と車輪１３１の回転速度がほぼ一致する。
【０１４８】
車両駆動システム１３６は、回転電機１０と、制御装置１３７を備えている。この回転電機１０は、回転角センサ（レゾルバ）を有していない。すなわち、センサレスの回転電機１０を採用している。
【０１４９】
図２４に示すように、制御装置１３７は、上記した駆動制御部１１０と、ＥＣＵ１３８を備えて構成されている。ＥＣＵは、Electronic Control Unitの略称である。ＥＣＵ１３８は、設定部１３９と、指令生成部１４０を有している。すなわち、制御装置１３７が、設定部１３９と、駆動制御部１１０を備える制御装置に相当する。ＥＣＵ１３８は、マイコンを備えて構成されている。
【０１５０】
設定部１３９は、車輪速センサ１３４の検出値に基づいて電気角θを推定し、推定値を電気角θとして設定する。そして、設定した電気角θ（推定値）を駆動制御部１１０に出力する。指令生成部１４０は、車輪速センサ１３４の検出値やアクセル開度などに基づいて、トルク指令値を生成する。そして、生成したトルク指令値を駆動制御部１１０に出力する。
【０１５１】
駆動制御部１１０は、上記したように、ＥＣＵ１３８にて生成されたトルク指令値及び設定された電気角θに基づいて、回転電機１０の駆動を制御する。
【０１５２】
このように、本実施形態では、たとえば磁性体のティースでの磁気飽和がないため、回転電機１０の最大トルクを引き上げることができる。すなわち、回転電機１０を高トルク化することができる。このような回転電機１０を用いることで、回転電機１０と車輪１３１との間に減速機が配置されない構成、若しくは、配置されたとしても従来より減速比が小さい構成が可能となる。これにより、車輪１３１と回転電機１０との回転数差が従来よりも小さくなる、若しくは、無くなる。したがって、車輪速センサ１３４を高分解能としなくても、車輪速センサ１３４の出力に基づいて電気角θを推定し、ひいては回転電機１０を制御することができる。また、レゾルバなどの回転角センサを設けてなくともよいため、部品点数の削減、コストの低減などを図ることができる。
【０１５３】
制御装置１３７は、少なくとも設定部１３９と駆動制御部１１０を備えればよい。ＥＣＵ１３８を有さず、設定部１３９を、駆動制御部１１０を構成する回路と一体的に設けてもよい。
【０１５４】
車両駆動システム１３６は、回転電機１０及び制御装置１３７に加え、車輪速センサ１３４を備えてもよい。車輪速センサ１３４の数は１つに限定されず、複数でも良い。
【０１５５】
（第２実施形態）
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、先行実施形態に示した回転電機１０、車両駆動システム１３６、及び制御装置１３７と共通する部分についての説明は省略する。
【０１５６】
図２５に示すように、本実施形態の回転電機１０は、回転角センサ１３５を備えている。回転角センサ１３５としては、レゾルバや、ホール素子を用いたホールセンサ採用することができる。
【０１５７】
本実施形態の設定部１３９は、車輪速センサ１３４の検出値から電気角θを推定して設定する機能以外にも、複数の機能を有している。図２６に示すように、設定部１３９は、回転角センサ１３５の検出値から車輪速Ｎｗを推定する機能を有している。設定部１３９は、車輪速センサ１３４の検出値と回転角センサ１３５の検出値とに基づいて、車輪速センサ１３４及び回転角センサ１３５のいずれか１つの異常が生じたことを検出する機能を有している。
【０１５８】
設定部１３９は、回転角センサ１３５が正常な場合、回転角センサ１３５の検出値に基づいて電気角θを設定し、回転角センサ１３５が異常な場合、車輪速センサ１３４による電気角の推定値を回転角として設定する。また、設定部１３９は、車輪速センサ１３４が正常な場合、車輪速センサ１３４の検出値に基づいて車輪速Ｎｗを設定し、車輪速センサ１３４が異常な場合、回転角センサ１３５による車輪速の推定値を車輪速として設定する。
【０１５９】
このように、設定部１３９は、車輪速センサ１３４又は回転角センサ１３５の異常を検出し、異常の発生状態に応じた電気角θ、車輪速Ｎｗを設定する。そして、設定した電気角θ、車輪速Ｎｗを出力する。
【０１６０】
指令生成部１４０は、設定部１３９にて設定された車輪速Ｎｗ及びアクセル開度などに基づいてトルク指令値を生成し、生成したトルク指令値を駆動制御部１１０に出力する。このため、指令生成部１４０が、設定部１３９により設定される車輪速Ｎｗに基づいて、所定処理を実行する処理実行部に相当する。駆動制御部１１０は、指令生成部１４０にて生成されたトルク指令値及び設定部１３９にて設定された電気角θに基づいて、回転電機１０の駆動を制御する。
【０１６１】
図２７は、設定部１３９が実行する処理を示すフローチャートである。設定部１３９は、以下に示す処理を所定周期で繰り返し実行する。ここでは、車輪速センサ１３４が、異常の自己診断機能を有する例を示す。また、異常検出の比較対象を車輪速とする例を示す。
【０１６２】
先ず設定部１３９は、車輪速センサ１３４の検出値を取得する（ステップＳ１０）。そして、取得した検出値に基づいて、車輪速センサ１３４に異常が生じているか否かを判定する（ステップＳ１１）。上記したように、車輪速センサ１３４は自己診断機能（自身の異常検出機能）を有しており、車輪速センサ１３４の出力には、車輪速センサ１３４自身の異常有無を示す情報が含まれている。車輪速センサ１３４は、たとえば車両停止時における検出値と閾値との比較や、車載カメラやＧＰＳデータに基づく推定車速との比較によって、異常の有無を自己診断することができる。設定部１３９は、車輪速センサ１３４の検出値を取得することで、車輪速センサ１３４の異常有無を判定することができる。
【０１６３】
車輪速センサ１３４に異常が生じていると判定すると、設定部１３９は、回転角センサ１３５の検出値を取得する（ステップＳ１２）。そして、取得した検出値に基づいて、車輪速の推定値Ｎｗ２を算出し（ステップＳ１３）、車輪速Ｎｗとして推定値Ｎｗ２を設定する（ステップＳ１４）。また、設定部１３９は、ステップＳ１２で取得した回転角センサ１３５の検出値に基づいて電気角θ１を算出し（ステップＳ１５）、電気角θとしてθ１を設定する（ステップＳ１６）。
【０１６４】
このように、車輪速センサ１３４に異常が生じている場合、設定部１３９は、推定された車輪速Ｎｗ２及び検出値に基づく電気角θ１を設定し、出力する。ステップＳ１６の処理を実行すると、一連の処理を終了する。
【０１６５】
一方、ステップＳ１１において車輪速センサ１３４に異常が生じていないと判定すると、設定部１３９は、ステップＳ１０で取得した車輪速センサ１３４の検出値に基づいて、車輪速Ｎｗ１を算出する（ステップＳ１７）。次いで、設定部１３９は、回転角センサ１３５の検出値を取得し（ステップＳ１８）、取得した検出値に基づいて、車輪速の推定値Ｎｗ２を算出する（ステップＳ１９）。そして、車輪速Ｎｗ１，Ｎｗ２の差分の絶対値が、予め設定された所定値α未満であるか否か、すなわち回転角センサ１３５が正常か否かを判定する（ステップＳ２０）。車輪速Ｎｗ１，Ｎｗ２の差分の絶対値を、以下において、単に差分と示す。
【０１６６】
差分が所定値α未満、すなわち回転角センサ１３５が正常であると判定すると、設定部１３９は、ステップＳ１８で取得した回転角センサ１３５の検出値に基づいて電気角θ１を算出し（ステップＳ２１）、電気角θとしてθ１を設定する（ステップＳ２２）。次いで、設定部１３９は、ステップＳ１７で算出した値Ｎｗ１を車輪速Ｎｗとして設定する（ステップＳ２３）。
【０１６７】
このように、車輪速センサ１３４及び回転角センサ１３５のいずれにも異常が生じていない場合、設定部１３９は、検出値に基づく車輪速Ｎｗ１及び検出値に基づく電気角θ１を設定し、出力する。ステップＳ２３の処理を実行すると、一連の処理を終了する。
【０１６８】
差分が所定値α以上、すなわち回転角センサ１３５に異常が生じていると判定すると、設定部１３９は、ステップＳ１０で取得した車輪速センサ１３４の検出値に基づいて電気角の推定値θ２を算出し（ステップＳ２４）、電気角θとしてθ２を設定する（ステップＳ２５）。次いで、設定部１３９は、上記したステップＳ２３の処理を実行する。
【０１６９】
このように、回転角センサ１３５に異常が生じている場合、設定部１３９は、検出値に基づく車輪速Ｎｗ１及び推定された電気角θ２を設定し、出力する。
【０１７０】
駆動制御部１１０は、車輪速センサ１３４及び回転角センサ１３５に異常が生じていない場合、車輪速センサ１３４の検出値に基づいて設定されたトルク指令値と、回転角センサ１３５の検出値に基づいて設定された電気角θ１を用いて、回転電機１０の駆動を制御する。車輪速センサ１３４に異常が生じている場合、回転角センサ１３５の検出値から推定される車輪速Ｎｗ２に基づいて設定されたトルク指令値と、回転角センサ１３５の検出値に基づいて設定された電気角θ１を用いて、回転電機１０の駆動を制御する。回転角センサ１３５に異常が生じている場合、車輪速センサ１３４の検出値に基づいて設定されたトルク指令値と、車輪速センサ１３４の検出値から推定された電気角θ２を用いて、回転電機１０の駆動を制御する。
【０１７１】
本実施形態の制御装置１３７及び車両駆動システム１３６によれば、車輪速センサ１３４に異常が生じた場合、回転角センサ１３５にて代用することができる。また、回転角センサ１３５に異常が生じた場合、車輪速センサ１３４にて代用することができる。このように、車輪速センサ１３４と回転角センサ１３５を双方向に代用することができる。すなわち、相互互換性を確保することができる。
【０１７２】
異常検出のための比較対象を車輪速としたが、電気角（回転角）を比較対象としてもよい。
【０１７３】
車輪速センサ１３４が異常の自己診断機能を有する例を示したが、回転角センサ１３５に異常の自己診断機能を持たせてもよい。
【０１７４】
設定部１３９による処理の実行順は、上記例に限定されない。ステップＳ１２の終了後、ステップＳ１３，Ｓ１４の処理を実行する前に、ステップＳ１５，Ｓ１６の処理を実行してもよい。また、ステップＳ２３の処理順については、ステップＳ１７の処理以降であればよい。
【０１７５】
車両駆動システム１３６は、回転電機１０及び制御装置１３７に加え、車輪速センサ１３４や回転角センサ１３５を備えてもよい。車輪速センサ１３４及び回転角センサ１３５の少なくとも一方を複数備える構成に適用することもできる。たとえば複数の車輪速センサ１３４と１つの回転角センサ１３５を備える構成において、複数の車輪速センサ１３４に異常が生じた場合、回転角センサ１３５にて代用することができる。
【０１７６】
処理実行部としてトルク指令値を生成する指令生成部１４０の例を示したが、これに限定されない。処理実行部としては、設定部１３９により設定される車輪速に基づいて所定の処理を実行するものであればよい。たとえば、車両のブレーキ制御を実行するブレーキ制御部や、車両の姿勢を制御する姿勢制御部などを、処理実行部としてもよい。指令生成部１４０とともに、他の処理実行部を有してもよい。
【０１７７】
車輪速センサ１３４や回転角センサ１３５の異常を検出した場合、異常が生じたことを乗員に通知するようにしてもよい。自動運転機能や、クルーズコントロールなどの運転支援機能を有する車両において、異常を検出した場合に運転権限を運転者に譲渡するようにしてもよい。また、異常を検出した場合に退避走行に移行するようにしてもよい。たとえば、車輪速センサ１３４及び回転角センサ１３５の一方に異常が生じたときの代用を、たとえば退避走行時のみに用いてもよい。
【０１７８】
（第３実施形態）
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、先行実施形態に示した回転電機１０、車両駆動システム１３６、及び制御装置１３７と共通する部分についての説明は省略する。
【０１７９】
図２８に示すように、本実施形態では、車両が備える４つの車輪１３１のうち、車両前方の車輪１３１ａ、すなわち前輪が駆動輪とされ、車両後方の車輪１３１ｂ、すなわち後輪が従動輪とされている。車両は、回転角センサ１３５を備えた回転電機１０を２つ備えている。以下では、回転電機１０の１つを回転電機１０ａ、別の１つを回転電機１０ｂとも称する。また、回転角センサ１３５の１つを第１回転角センサ１３５ａ、回転角センサ１３５の別の１つを第２回転角センサ１３５ｂとも称する。
【０１８０】
駆動輪である車輪１３１ａの１つが回転電機１０ａによって駆動され、車輪１３１ａの別の１つが回転電機１０ｂによって駆動される。車輪速センサ１３４は、図２８に示すように、従動輪である車輪１３１ｂの１つに対応して設けられている。
【０１８１】
図２９に示すように、本実施形態の設定部１３９は、車輪速センサ１３４の検出値、第１回転角センサ１３５ａの検出値、及び第２回転角センサ１３５ｂの検出値に基づいて、車輪速Ｎｗ及び電気角θａ，θｂを設定する。電気角θａは、回転電機１０ａの電気角であり、電気角θｂは回転電機１０ｂの電気角である。
【０１８２】
図３０〜図３５は、設定部１３９が実行する処理を示すフローチャートである。図３０に示すように、先ず設定部１３９は、車輪速算出処理を実行する（ステップＳ３０）。
【０１８３】
図３１は、車輪速算出処理（ステップＳ３０の処理）を示すフローチャートである。設定部１３９は、車輪速センサ１３４の検出値を取得し（ステップＳ３００）、取得した検出値に基づいて車輪速Ｎｗ１を算出する（ステップＳ３０１）。次いで、設定部１３９は、第１回転角センサ１３５ａの検出値を取得し（ステップＳ３０２）、取得した検出値に基づいて車輪側の推定値Ｎｗ２を算出する（ステップＳ３０３）。また、設定部１３９は、第２回転角センサ１３５ｂの検出値を取得し（ステップＳ３０４）、取得した検出値に基づいて車輪側の推定値Ｎｗ３を算出する（ステップＳ３０５）。そして、図３０に示すメインフローに戻る。
【０１８４】
車輪速算出処理が終了すると、設定部１３９は、タイヤスリップが生じているか否かを判定する（ステップＳ３１）。スリップ（空転）が発生すると、車輪１３１の回転速度が急激に上昇し、回転速度に比例して逆起電力が増加する。これにより電流が変動する。したがって、たとえば回転電機１０に流れる電流（相電流）を監視し、電流の変動に基づいてタイヤのスリップを検知することができる。
【０１８５】
タイヤスリップが生じている場合、異常判定処理を行わない。一例として、設定部１３９は、電気角θａ、θｂ及び車輪速Ｎｗとして前回設定した値を設定する（ステップＳ３２）。すなわち、前回値を保持する。そして、一連の処理を終了する。
【０１８６】
一方、ステップＳ３１において、タイヤスリップが生じていないと判定すると、設定部１３９は、車輪速Ｎｗ１と推定値Ｎｗ２との差分の絶対値が、予め設定された所定値αＡ未満か否かを判定する（ステップＳ３３）。車輪速Ｎｗ１と推定値Ｎｗ２との差分の絶対値を、以下、第１差分と示す。
【０１８７】
第１差分が所定値αＡ未満の場合、次いで設定部１３９は、車輪速Ｎｗ１と推定値Ｎｗ３との差分の絶対値が、予め設定された所定値αＢ未満か否かを判定する（ステップＳ３４）。車輪速Ｎｗ１と推定値Ｎｗ３との差分の絶対値を、以下、第２差分と示す。なお、αＢをαＡと等しい値にすると、メモリに共通値として記憶させておくことができる。たとえば判定の精度を上げるために、αＢをαＡとは異なる値としてもよい。
【０１８８】
第２差分が所定値αＢ未満の場合、車輪速センサ１３４及び回転角センサ１３５ａ，１３５ｂのいずれにも異常が生じていないと判定し、設定部１３９は、正常時処理を実行する（ステップＳ３５）。
【０１８９】
図３２は、正常時処理（ステップＳ３５の処理）を示すフローチャートである。設定部１３９は、ステップＳ３０２で取得した第１回転角センサ１３５ａの検出値に基づいて電気角θａ１を算出し（ステップＳ３５０）、回転電機１０ａの電気角θａとしてθａ１を設定する（ステップＳ３５１）。
【０１９０】
次いで設定部１３９は、ステップＳ３０４で取得した第２回転角センサ１３５ｂの検出値に基づいて電気角θｂ１を算出し（ステップＳ３５２）、回転電機１０ｂの電気角θｂとしてθｂ１を設定する（ステップＳ３５３）。そして、車輪速Ｎｗとして、ステップＳ３０１で算出したＮｗ１を設定し（ステップＳ３５４）、メインフローに戻る。そして、一連の処理を終了する。
【０１９１】
ステップＳ３４において第２差分が所定値αＢ以上の場合、推定値Ｎｗ３、すなわち第２回転角センサ１３５ｂに異常が生じていると判定し、設定部１３９は、第２回転角センサ１３５ｂの異常時処理を実行する（ステップＳ３６）。
【０１９２】
図３３は、第２回転角センサ１３５ｂの異常時処理（ステップＳ３６の処理）を示すフローチャートである。ステップＳ３６０，Ｓ３６１は、上記したステップＳ３５０，Ｓ３５１と同じ処理である。
【０１９３】
ステップＳ３６１の実行後、設定部１３９は、ステップＳ３００で取得した車輪速センサ１３４の検出値に基づいて回転電機１０ｂの電気角θｂの推定値θｂ２を算出し（ステップＳ３６２）、電気角θｂとしてθｂ２を設定する（ステップＳ３６３）。ステップＳ３６４は、上記したステップＳ３５４と同じ処理である。ステップＳ３６４の実行後、メインフローに戻り、一連の処理を終了する。
【０１９４】
ステップＳ３３において第１差分が所定値αＡ以上の場合、次いで設定部１３９は、ステップＳ３７の処理を実行する。ステップＳ３７は、ステップＳ３４と同じ処理である。ステップＳ３７において第２差分が所定値αＢ未満の場合、第１回転角センサ１３５ａに異常が生じていると判定し、設定部１３９は、第１回転角センサ１３５ａの異常時処理を実行する（ステップＳ３８）。
【０１９５】
図３４は、第１回転角センサ１３５ａの異常時処理（ステップＳ３８の処理）を示すフローチャートである。先ず設定部１３９は、ステップＳ３００で取得した車輪速センサ１３４の検出値に基づいて回転電機１０ａの電気角θａの推定値θａ２を算出し（ステップＳ３８０）、電気角θａとしてθａ２を設定する（ステップＳ３８１）。
【０１９６】
次いで設定部１３９は、ステップＳ３８２，Ｓ３８３，Ｓ３８４の処理を順に実行する。ステップＳ３８２，Ｓ３８３，Ｓ３８４は、上記したステップＳ３５２，Ｓ３５３，Ｓ３５４の処理と同じである。ステップＳ３８４の実行後、メインフローに戻り、一連の処理を終了する。
【０１９７】
ステップＳ３７において第２差分が所定値αＢ以上の場合、車輪速Ｎｗ１、すなわち車輪速センサ１３４に異常が生じていると判定し、設定部１３９は、車輪速センサ１３４の異常時処理を実行する（ステップＳ３９）。
【０１９８】
図３５は、車輪速センサの１３４の異常時処理（ステップＳ３９の処理）を示すフローチャートである。設定部１３９は、ステップＳ３９０，Ｓ３９１，Ｓ３９２，Ｓ３９３の処理を順に実行する。ステップＳ３９０，Ｓ３９１，Ｓ３９２，Ｓ３９３は、上記したステップＳ３５０，Ｓ３５１，Ｓ３５２，Ｓ３５３と同じ処理である。
【０１９９】
ステップＳ３９３の実行後、設定部１３９は、ステップＳ３０３で算出した推定値Ｎｗ２を車輪速Ｎｗとして設定する（ステップＳ３９４）。そして、メインフローに戻り、一連の処理を終了する。
【０２００】
このように、本実施形態によれば、車輪速センサ１３４及び回転角センサ１３５ａ，１３５ｂに異常の自己診断機能を持たせなくても、車輪速センサ１３４及び回転角センサ１３５ａ，１３５ｂのいずれかに生じた異常を検出することができる。これにより、車両駆動システム１３６が車輪速センサ１３４及び回転角センサ１３５ａ，１３５ｂを含む構成において、コストを低減することができる。また、先行実施形態同様、車輪速センサ１３４と回転角センサ１３５ａ，１３５ｂとを双方向に代用することができるため、相互互換性を確保することができる。
【０２０１】
なお、回転角センサ１３５を備える回転電機１０の数は上記例に限定されない。回転角センサ１３５を備える回転電機１０を３つ以上含む構成にも適用できる。また、車輪速センサ１３４を複数含む構成、たとえばＡＢＳ用のセンサとして各輪にセンサを備える構成にも適用できる。すなわち、車輪速センサ１３４及び回転角センサ１３５の少なくとも一方を複数含む構成に適用できる。たとえば２つの車輪速センサ１３４と１つの回転角センサ１３５との組み合わせにも適用できる。
【０２０２】
異常検出のための比較対象を車輪速としたが、電気角（回転角）を比較対象としてもよい。
【０２０３】
設定部１３９による処理の実行順は、上記例に限定されない。第２差分と所定値αＢとの比較を先に実行し、次いで第１差分と所定値αＡとの比較を実施してもよい。車輪速算出処理において、車輪速Ｎｗ１及び推定値Ｎｗ２，Ｎｗ３の算出順は上記した例に限定されない。正常時処理、第２回転角センサ１３５ｂの異常時処理、第１回転角センサ１３５ａの異常時処理、及び車輪速センサ１３４の異常時処理の少なくとも１つにおいて、電気角θａ，θｂ及び車輪速Ｎｗの設定順は上記した例に限定されない。
【０２０４】
車輪速センサ１３４に異常が生じた場合に、第１回転角センサ１３５ａの検出値に基づく推定値Ｎｗ２を車輪速Ｎｗとして設定する例を示したが、第２回転角センサ１３５ｂの検出値に基づく推定値Ｎｗ３を車輪速Ｎｗとして設定してもよい。
【０２０５】
第１回転角センサ１３５ａに異常が生じた場合に、第２回転角センサ１３５ｂの検出値に基づいて回転電機１０ａの電気角θａの推定値を算出し、算出した推定値を電気角θａとして設定してもよい。同じく、第２回転角センサ１３５ｂに異常が生じた場合に、第１回転角センサ１３５ａの検出値に基づいて回転電機１０ｂの電気角θｂの推定値を算出し、算出した推定値を電気角θｂとして設定してもよい。
【０２０６】
（第４実施形態）
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、先行実施形態に示した回転電機１０、車両駆動システム１３６、及び制御装置１３７と共通する部分についての説明は省略する。
【０２０７】
本実施形態では、図３６に示すように、設定部１３９が、車両の旋回情報に基づいて、車輪速センサ１３４及び回転角センサ１３５のいずれか１つに異常が生じたことを検出する。車両の旋回情報を用いることで、たとえばコーナー（カーブ）走行時において内外輪の速度差が異なる点を考慮して、異常を検出することができる。
【０２０８】
本実施形態では、旋回情報として、図示しない操舵角センサから操舵角を取得する。そして、操舵角に応じて、異常判定にも用いる所定値α（たとえば図２７、図３０参照）を切り替える。具体的には、図３７に示すように、操舵角が閾値未満の場合、所定値αとして基準値であるα０を設定し、操舵角が閾値以上を示すと基準値α０よりも大きいα１に切り替える。これにより、コーナー走行時に内外輪の速度差の影響で、直線走行時より車輪速Ｎｗ１と推定値（Ｎｗ２又はＮｗ３）との差分の絶対値が大きくなっても、所定値αを切り替えにより異常を精度良く検出することができる。
【０２０９】
なお、車両の旋回情報としては、上記した操舵角に限定されない。たとえば車載カメラやＧＰＳ情報に基づく旋回情報、具体的には、車両が走行する地点の曲率半径情報を取得し、これにより所定値αを切り替えてもよい。
【０２１０】
また、所定値αの切り替えは２段に限定されない。３段以上としてもよい。また、操舵角を変数とする所定の関数により所定値αを無段階に設定するようにしてもよい。たとえばα＝ａ×操舵角＋ｂにより設定することができる。
【０２１１】
旋回情報により異常判定の閾値である所定値αを切り替える例を示したが、これに限定されない。たとえば、旋回情報に基づいて、車輪速Ｎｗ１を補正してもよい。
【０２１２】
（第５実施形態）
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、先行実施形態に示した回転電機１０、車両駆動システム１３６、及び制御装置１３７と共通する部分についての説明は省略する。
【０２１３】
本実施形態では、図３８に示すように、制御装置１３７が、各相の固定子巻線５１に生じる誘起電圧を検出する誘起電圧検出部１４１と、検出された誘起電圧に基づいて回転電機１０の電気角（回転角）を検出する回転角検出部１４２を備えている。一例として、図３８では、ＥＣＵ１３８が回転角検出部１４２を有している。
【０２１４】
回転電機１０は、回転角センサ１３５を備えないセンサレス構造となっている。設定部１３９は、車輪速センサ１３４の検出値及び回転角検出部１４２の検出値に基づいて、電気角θを設定する。
【０２１５】
図３９に示すように、誘起電圧検出部１４１は、Ｕ相の誘起電圧検出部１４１ｕと、Ｖ相の誘起電圧検出部１４１ｖと、Ｗ相の誘起電圧検出部１４１ｗを有している。誘起電圧検出部１４１のそれぞれは、各相の誘起電圧と基準電圧とを比較し、誘起電圧が基準電圧よりも高い場合にハイレベルの信号、誘起電圧が基準電圧よりも小さい場合にローレベルの信号を出力する。なお、図３９では、便宜上、ＵＶＷ相側のみを図示しているが、ＸＹＺについても同様である。
【０２１６】
図４０は、各相の誘起電圧の波形と位置検出タイミング（ゼロクロス）を示している。Ｕ相が通電されない駆動パターンＰ３，Ｐ６に対応する電気角が１２０度〜１８０度の間、３００度〜３６０度の間において、誘起電圧が出力される。この期間において、Ｕ相電圧の極性が切り替わる。すなわち、ゼロクロスが存在する。
【０２１７】
Ｖ相が通電されない駆動パターンＰ１，Ｐ４に対応する電気角が０度〜６０度の間、１８０度〜２４０度の間において、誘起電圧が出力される。この期間において、Ｖ相電圧の極性が切り替わる。すなわち、ゼロクロスが存在する。
【０２１８】
Ｗ相が通電されない駆動パターンＰ２，Ｐ５に対応する電気角が６０度〜１２０度の間、２４０度〜３００度の間において、誘起電圧が出力される。この期間において、Ｗ相電圧の極性が切り替わる。すなわち、ゼロクロスが存在する。したがって、１回転の間にゼロクロスが６回存在する。
【０２１９】
回転角検出部１４２は、誘起電圧検出部１４１から出力された信号に基づいて、回転電機１０の電気角θを検出する。上記したように、各相の出力信号は、ゼロクロスにおいてハイレベルとローレベルとが切り替わる。したがって、出力信号のレベルが切り替わるタイミングに基づいて、電気角θを検出することができる。
【０２２０】
図４１は、設定部１３９が車両の発進後に実行する処理を示すフローチャートである。設定部１３９は、以下に示す処理を所定周期で繰り返し実行する。
【０２２１】
先ず設定部１３９は、車両が走行中か否かを判定する（ステップＳ４０）。走行中と判定した場合、設定部１３９は、走行時設定処理を実行する（ステップＳ４１）。
【０２２２】
図４２は、走行時設定処理を示すフローチャートである。先ず設定部１３９は、車輪速センサ１３４の検出値を取得する（ステップＳ４１０）。そして、取得した検出値に基づいて、車輪速Ｎｗ１を算出する（ステップＳ４１１）。
【０２２３】
次いで設定部１３９は、回転角検出部１４２から電気角θ１を取得する（ステップＳ４１２）。そして、取得した電気角θ１に基づいて、車輪速の推定値Ｎｗ２を算出する（ステップＳ４１３）。
【０２２４】
次いで設定部１３９は、車輪速Ｎｗ１と推定値Ｎｗ２の差分の絶対値が、所定値α未満か否かを判定する（ステップＳ４１４）。所定値α未満の場合、車輪速センサ１３４が正常であると判定し、設定部１３９は、車輪速Ｎｗとして算出値Ｎｗ１を設定する（ステップＳ４１５）。次いで、電気角θとして電気角θ１を設定し（ステップＳ４１６）、図４１に示すメインフローに戻る。
【０２２５】
一方、ステップＳ４１４において所定値α以上と判定した場合、すなわち車輪速センサ１３４に異常が生じていると判定した場合、設定部１３９は、車輪速Ｎｗとして推定値Ｎｗ２を設定する（ステップＳ４１７）。そして、上記したステップＳ４１６の処理を実行し、メインフローに戻る。
【０２２６】
走行時設定処理が終了すると、設定部１３９は同期処理を実行する（ステップＳ４２）。図４３は、同期処理を示すフローチャートである。
【０２２７】
同期処理において、先ず設定部１３９は、車輪速センサ１３４が正常か否かを判定する（ステップＳ４３０）。車輪速センサ１３４が異常な場合、すなわち上記したステップＳ４１４でＮＯ判定の場合、メインフローに戻り、一連の処理を終了する。
【０２２８】
車輪速センサ１３４が正常な場合、すなわち上記した差分の全体値が所定値α未満の場合、設定部１３９は、車両が減速中か否かを判定する（ステップＳ４３１）。減速中ではない場合、メインフローに戻り、一連の処理を終了する。
【０２２９】
減速中の場合、設定部１３９は、回転角検出部１４２から電気角θ１を取得する（ステップＳ４３２）。次いで、車輪速センサ１３４の検出値を取得し（ステップＳ４３３）、取得した検出値に基づいて推定値θ２を算出する（ステップＳ４３４）。そして、設定部１３９は、電気角の同期処理を実行する(ステップＳ４３５)。設定部１３９は、取得した電気角θ１と算出した推定値θ２との同期をとる。誘起電圧に基づく電気角θ１を絶対位置とし、推定値θ２が電気角θ１に一致するように推定値θ２を補正する。この同期処理以降は、この補正を加味して推定値θ２を算出するため、同期処理後の所定期間において、推定値θ２は電気角θ１にほぼ一致することとなる。ステップＳ４３５が終了すると、メインフローに戻り、一連の処理を終了する。
【０２３０】
図４１に示すステップＳ４０において、走行中ではないと判定すると、設定部１３９は、車両が走行状態から停止状態に移行したか否かを判定する（ステップＳ４３）。停止状態に移行したと判定すると、設定部１３９は、車輪速センサ１３４の検出値を取得し（ステップＳ４４）、取得した検出値に基づいて推定値θ２を算出する（ステップＳ４５）。そして、算出した推定値θ２を車両が停止したときの電気角である停止角として保持し（ステップＳ４６）、一連の処理を終了する。
【０２３１】
ステップＳ４３において、停止状態に移行していないと判定すると、設定部１３９は、車両（回転電機１０）を起動させるタイミングか否かを判定する（ステップＳ４７）。すなわち、車両が、停止状態から走行状態に移行するタイミングか否かを判定する。起動時と判定すると、設定部１３９は、電気角θとして、保持していた停止角、すなわち推定値θ２を設定する（ステップＳ４８）。次いで、設定部１３９は、車輪速センサ１３４の検出値を取得し（ステップＳ４９）、この検出値に基づいて車輪速Ｎｗ１を算出する（ステップＳ５０）。走行する直前であるため、車輪速Ｎｗ１はゼロとなる。そして、車輪速Ｎｗとして算出値Ｎｗ１を設定し（ステップＳ５１）、一連の処理を終了する。
【０２３２】
このように、本実施形態によれば、回転角センサ１３５を備えないセンサレス構造の回転電機１０を採用しながらも、車輪速センサ１３４の検出値に基づいて電気角θを推定し、回転電機１０の駆動を制御することができる。
【０２３３】
従来のセンサレス構造の回転電機では、誘起電圧による位置検出が回転電機の停止状態ではできないため、回転電機の起動時には、位置を検出するために回転電機１０を回転させる必要があり、車両の飛び出しが発生してしまう。
【０２３４】
これに対し、本実施形態では、走行中に車輪速センサ１３４の検出値に基づく推定値θ２と誘起電圧に基づく電気角θ１の同期をとっておき、車両停止時に算出した推定値θ２を停止角として保持する。そして、この停止角を用いて回転電機１０を起動させる。このように、車輪速センサ１３４の検出値を用いることで、車両停止時の停止角（電気角）を検出できるため、起動時における車両の飛び出しを抑制することができる。特に本実施形態では、車両の減速時に同期処理を実行するため、車両停止時における推定値θ２と電気角との乖離を抑制することができる。
【０２３５】
また、本実施形態では、回転角検出部１４２の検出値に基づいて、車輪速センサ１３４の異常を検出することができる。したがって、車輪速センサ１３４に異常の自己診断機能を持たせなくてもよい。これにより、コストを低減することができる。また、車輪速センサ１３４が異常な場合には、回転角検出部１４２の検出値に基づいて推定した推定値Ｎｗ２を車輪速Ｎｗとして設定する。したがって、車輪速Ｎｗを用いた制御を継続することができる。なお、車輪速センサ１３４を複数備える構成にも適用できる。
【０２３６】
なお、低インダクタンスによって誘起電圧が小さく、誘起電圧によるセンサレス駆動が困難な場合には、誘起電圧検出部１４１及び回転角検出部１４２を備えない構成としてもよい。この場合、起動時のみならず、車輪速センサ１３４の検出値に基づいて電気角θを推定し、回転電機１０の駆動を制御すればよい。
【０２３７】
ＥＣＵ１３８が回転角検出部１４２を有する例を示したが、これに限定されない。たとえば、誘起電圧検出部１４１及び回転角検出部１４２を、駆動制御部１１０を構成する回路と一体的に設けてもよい。設定部１３９を駆動制御部１１０と一体的に設けてもよい。
【０２３８】
走行時設定処理は上記例に限定されない。たとえばステップＳ４１０，Ｓ４１１を実行する前に、ステップＳ４１２，Ｓ４１３を実行してもよい。
【０２３９】
同期処理は上記例に限定されない。たとえばステップＳ４３２を実行する前に、ステップＳ４３３，Ｓ４３４の処理を実行してもよい。
【０２４０】
なお、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。たとえば、開示は、実施形態において示された部品及び／又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、実施形態の部品及び／又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及び／又は要素の置き換え、又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。
【０２４１】
磁石部４２の極異方構造は上記実施形態の例に限定されない。図４４及び図４５に示す例では、磁石部４２が、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。磁石部４２は、磁化方向（磁極の向き）を径方向とする第１磁石１５１と、磁化方向（磁極の向き）を周方向とする第２磁石１５２を有している。周方向に所定間隔で第１磁石１５１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１５１の間となる位置に第２磁石１５２が配置されている。第１磁石１５１及び第２磁石１５２は、たと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。
【０２４２】
第１磁石１５１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１５２は、各第１磁石１５１の隣において周方向の磁極の向きが交互に逆向きとなるように配置されている。
【０２４３】
また、第１磁石１５１の径方向外側、すなわち回転子本体４１の磁石保持部４３の側には、軟磁性材料よりなる磁性体１５３が配置されている。たとえば磁性体１５３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１５３の周方向の長さは、第１磁石１５１の周方向の長さ、特に第１磁石１５１の外周部の周方向の長さと同じである。また、第１磁石１５１と磁性体１５３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１５２の径方向の厚さと同じである。換言すれば、第１磁石１５１は、第２磁石１５２よりも磁性体１５３の分だけ径方向の厚さが薄くなっている。各磁石１５１，１５２と磁性体１５３とは、たとえば接着材により相互に固着されている。磁石部４２において第１磁石１５１の径方向外側は、固定子５０とは反対側である。磁性体１５３は、径方向における第１磁石１５１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。
【０２４４】
磁性体１５３の外周部には、径方向外側、すなわち回転子本体４１の磁石保持部４３の側に突出する凸部としてのキー１５４が形成されている。また、磁石保持部４３の内周面には、磁性体１５３のキー１５４を収容する凹部としてのキー溝１５５が形成されている。キー１５４の突出形状とキー溝１５５の溝形状とは同じであり、各磁性体１５３に形成されたキー１５４に対応して、キー１５４と同数のキー溝１５５が形成されている。
【０２４５】
キー１５４及びキー溝１５５の係合により、第１磁石１５１及び第２磁石１５２と回転子本体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１５４及びキー溝１５５（凸部及び凹部）を、回転子本体４１の磁石保持部４３及び磁性体１５３のいずれに設けるかは任意でよく、上記とは逆に、磁性体１５３の外周部にキー溝１５５を設けるとともに、回転子本体４１の磁石保持部４３の内周部にキー１５４を設けることも可能である。
【０２４６】
ここで、磁石部４２では、第１磁石１５１と第２磁石１５２とを交互に配列することにより、第１磁石１５１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、磁石部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。
【０２４７】
また、第１磁石１５１の径方向外側、すなわち反固定子側に磁性体１５３を配置したことにより、第１磁石１５１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１５１の減磁を抑制できる。これにより、結果的に磁石部４２の磁力を増加させることが可能となっている。本実施形態の磁石部４２は、言うなれば、第１磁石１５１において減磁が生じ易い部分を磁性体１５３に置き換えた構成となっている。
【０２４８】
図４６は、磁石部４２における磁束の流れを具体的に示す図であり、（ａ）は、磁石部４２において磁性体１５３を有していない従来構成を用いた場合を示し、（ｂ）は、磁石部４２において磁性体１５３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４６では、回転子本体４１の磁石保持部４３及び磁石部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。
【０２４９】
図４６（ａ）の構成では、第１磁石１５１の磁極面と第２磁石１５２の側面とが、それぞれ磁石保持部４３の内周面に接触している。また、第２磁石１５２の磁極面が第１磁石１５１の側面に接触している。この場合、磁石保持部４３には、第２磁石１５２の外側経路を通って第１磁石１５１との接触面に入る磁束Ｆ１と、磁石保持部４３と略平行で、かつ第２磁石１５２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、磁石保持部４３において第１磁石１５１と第２磁石１５２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。
【０２５０】
これに対し、図４６（ｂ）の構成では、第１磁石１５１の反固定子側において第１磁石１５１の磁極面と磁石保持部４３の内周面との間に磁性体１５３が設けられているため、その磁性体１５３で磁束の通過が許容される。したがって、磁石保持部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。
【０２５１】
また、図４６（ｂ）の構成では、図４６（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。
【０２５２】
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。
【０２５３】
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。たとえば、図４７に示す例では、固定子コア５２が、固定子巻線５１の径方向両側のうち回転子とは反対側（図の下側）に設けられた円環状のヨーク部１６１と、そのヨーク部１６１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１６２を有している。突起部１６２は、ヨーク部１６１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１６２と周方向において係合しており、突起部１６２を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。
【０２５４】
突起部１６２は、ヨーク部１６１からの径方向の厚さ寸法が、径方向内外の複数層の直線部８３のうち、ヨーク部１６１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。こうした突起部１６２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１６２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１６２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。突起部１６２の形状は、矩形状、円弧状など任意の形状でよい。
【０２５５】
なお、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１６２におけるヨーク部１６１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。
【０２５６】
回転軸１１の軸心を中心とし、かつヨーク部１６１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１６２は、その仮想円の範囲内においてヨーク部１６１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。
【０２５７】
上記構成によれば、突起部１６２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、導体断面積を大きくすることができ、固定子巻線５１の通電にともな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ともな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。
【０２５８】
また、固定子コア５２のヨーク部１６１と、回転子４０の磁石部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１６２の径方向の厚さ寸法は、図４７のＨ１に縛られるものではない。具体的には、ヨーク部１６１と磁石部４２とが２ｍｍ以上離れていれば、突起部１６２の径方向の厚さ寸法は、図４７のＨ１以上であってもよい。たとえば、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、ヨーク部１６１に隣接していない直線部８３、すなわちヨーク部１６１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１６２が設けられていてもよい。この場合、突起部１６２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。
【０２５９】
また、固定子コア５２は、図４８に示す構成であってもよい。なお、図４８では、封止部５７を省略しているが、封止部５７が設けられていてもよい。図４８では、便宜上、磁石部４２及び固定子コア５２を直線状に展開して示している。
【０２６０】
図４８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、巻線間部材としての突起部１６２を有している。ここで、磁石部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１６２の周方向の幅寸法をＷｔ、突起部１６２の飽和磁束密度をＢｓ、磁石部４２の１極分の周方向の幅寸法をＷｍ、磁石部４２の残留磁束密度をＢｒとすると、
突起部１６２は、Ｗｔ×Ｂｓ≦Ｗｍ×Ｂｒ      …（１）
となる磁性材料により構成されている。
【０２６１】
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、磁石部４２の１極に対して、突起部１６２の数、すなわち各導線群８１の間となる間隙５６の数が「３×ｍ」個となっている。なお、ｍは導線８２の対数である。この場合、固定子巻線５１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１６２が励磁される。したがって、磁石部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１６２の周方向の幅寸法Ｗｔは、突起部１６２（つまり、間隙５６）の周方向の幅寸法をＡとすると、「２×Ａ×ｍ」となる。そして、こうして幅寸法Ｗｔが規定された上で、固定子コア５２において、突起部１６２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、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。
【０２６２】
なお、固定子巻線５１を集中巻とする場合には、固定子巻線５１において、磁石部４２の１極対（つまり２極）に対して、突起部１６２の数、すなわち各導線群８１の間となる間隙５６の数が「３×ｍ」個となっている。この場合、固定子巻線５１が各相所定順序で通電されると、１極内において１相分の突起部１６２が励磁される。したがって、磁石部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１６２の周方向の幅寸法Ｗｔは、「Ａ×ｍ」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１６２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。
【０２６３】
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／ｍ３）］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１６２が、Ｗｔ＜１／２×Ｗｍの関係を満たす磁性材料であればよい。
【０２６４】
上記実施形態では、固定子巻線５１を覆う封止部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。たとえば、図４９に示すように、封止部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。
【０２６５】
また、図５０に示すように、各導線群８１が封止部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の間は空隙となっている。
【０２６６】
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としてもよい。
【０２６７】
固定子巻線５１の導線群８１において、径方向の内外に重なる各導線８２の干渉を回避する構成として、図５１（ａ）に示すように、ｎ層目とｎ＋１層目とでターン部８４における導線シフトの向きを逆にする構成としてもよい。つまり、複数層の各直線部８３に接続され、かつ径方向内外に重なる位置となる各ターン部８４を、径方向の異なる方向に曲げる構成とする。これにより、やはり各ターン部８４を好適に離して配置することができる。なお、本構成は、最も絶縁の厳しい部分に適用したり、複数層のうち最終層や開始層に用いたりすることが好ましい。
【０２６８】
又は、図５１（ｂ）に示すように、ｎ層目とｎ＋１層目とで軸方向における導線シフト位置（図の上下方向の位置）を相違させる構成としてもよい。この場合、各層のターン部８４での曲げアールが同じであっても、相互の干渉を抑制できる。
【０２６９】
上記実施形態では、固定子巻線５１において、回転軸１１を中心とする同一のピッチ円上となる位置の直線部８３同士をターン部８４により接続し、そのターン部８４が干渉回避部を備える構成としたが、これを変更してもよい。たとえば、固定子巻線５１において、回転軸１１を中心とする異なるピッチ円上となる位置の直線部８３同士、すなわち異なる層の直線部８３同士をターン部８４により接続する構成であってもよい。いずれにしろ、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構成であればよい。
【０２７０】
図５２（ａ）に示すように、固定子巻線５１の導線群８１において、各導線８２の直線部８３が、径方向（図の上下方向）に対向する一対の対向面同士が非平行となる状態で配置される構成としてもよい。なお、図５２（ａ）では、各導線群８１が封止部５７により封止されている。本構成によれば、径方向に並ぶ各直線部８３同士の間に、非発熱部としての封止材を介在させることができ、その非発熱部において、固定子巻線５１の通電時に直線部８３にて生じた熱を拡散させることができる。これにより、導線群８１での放熱性能を高めることができる。
【０２７１】
また、周方向に隣り合う各直線部８３の間にティースが介在していない構成になっていても、各導線群８１における直線部８３同士の間に好適に封止材を入り込ませ、ひいては各直線部８３を良好に固定することができる。ただし、図５２（ａ）の構成において、封止部５７が設けられていない構成であってもよい。この場合には、径方向に並ぶ各直線部８３同士の間に、非発熱部としての空隙を介在させることができ、やはり導線群８１での放熱性能を高めることができる。
【０２７２】
図５２（ｂ）に示すように、固定子５０の導線群８１において、各導線８２の直線部８３を径方向内外４層に配置し、一対の対向面同士の隙間寸法が、周方向に大小異なり、かつ大きい側が径方向に並ぶ各隙間において交互に逆になる構成としてもよい。なお、図５２（ｂ）では、各導線群８１が封止部５７により封止されている。直線部８３の層数は３層以上であればよい。本構成によれば、径方向に並ぶ各直線部８３において熱の拡散を好適に行わせることができる。
【０２７３】
また、回転電機１０の作動時に回転方向が正逆入れ替わって交番に掛かっても、各直線部８３を保持する保持力を良好に得ることができる。
【０２７４】
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。
【０２７５】
上記実施形態では、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、軸受部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。
【０２７６】
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。
【０２７７】
上記実施形態では、回転子４０において回転子本体４１の中間部４５を、軸方向に段差を有する構成としたが、これを変更し、中間部４５の段差を無くし、平板状としてもよい。
【０２７８】
上記実施形態では、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。
【０２７９】
上記実施形態では、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。
【０２８０】
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、たと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。
【符号の説明】
【０２８１】
１０，１０ａ，１０ｂ…回転電機、１１…回転軸、４０…回転子、４２…磁石部、５０…固定子、５１…固定子巻線、６０…インバータユニット、７７…制御装置、１１０…駆動制御部、１３１，１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｒ…車輪、１３４，１３４ｒ…車輪速センサ、１３５，１３５ａ，１３５ｂ，１３５ｒ…回転角センサ、１３６…車両駆動システム、１３７…制御装置、１３８…ＥＣＵ、１３９…設定部、１４０…指令生成部、１４１，１４１ｕ，１４１ｖ，１４１ｗ…誘起電圧検出部、１４２…回転角検出部
【図１】
2020025425.tif 000003
【図２】
2020025425.tif 000004
【図３】
2020025425.tif 000005
【図４】
2020025425.tif 000006
【図５】
2020025425.tif 000007
【図６】
2020025425.tif 000008
【図７】
2020025425.tif 000009
【図８】
2020025425.tif 000010
【図９】
2020025425.tif 000011
【図１０】
2020025425.tif 000012
【図１１】
2020025425.tif 000013
【図１２】
2020025425.tif 000014
【図１３】
2020025425.tif 000015
【図１４】
2020025425.tif 000016
【図１５】
2020025425.tif 000017
【図１６】
2020025425.tif 000018
【図１７】
2020025425.tif 000019
【図１８】
2020025425.tif 000020
【図１９】
2020025425.tif 000021
【図２０】
2020025425.tif 000022
【図２１】
2020025425.tif 000023
【図２２】
2020025425.tif 000024
【図２３】
2020025425.tif 000025
【図２４】
2020025425.tif 000026
【図２５】
2020025425.tif 000027
【図２６】
2020025425.tif 000028
【図２７】
2020025425.tif 000029
【図２８】
2020025425.tif 000030
【図２９】
2020025425.tif 000031
【図３０】
2020025425.tif 000032
【図３１】
2020025425.tif 000033
【図３２】
2020025425.tif 000034
【図３３】
2020025425.tif 000035
【図３４】
2020025425.tif 000036
【図３５】
2020025425.tif 000037
【図３６】
2020025425.tif 000038
【図３７】
2020025425.tif 000039
【図３８】
2020025425.tif 000040
【図３９】
2020025425.tif 000041
【図４０】
2020025425.tif 000042
【図４１】
2020025425.tif 000043
【図４２】
2020025425.tif 000044
【図４３】
2020025425.tif 000045
【図４４】
2020025425.tif 000046
【図４５】
2020025425.tif 000047
【図４６】
2020025425.tif 000048
【図４７】
2020025425.tif 000049
【図４８】
2020025425.tif 000050
【図４９】
2020025425.tif 000051
【図５０】
2020025425.tif 000052
【図５１】
2020025425.tif 000053
【図５２】
2020025425.tif 000054