(57)【要約】【課題】巻線を巻く空間を確保しつつ電機子巻線からの漏れ磁束の検出を低減して回転センサの精度向上を図った小型の回転電機を得ることを目的とする。【解決手段】円筒形のフレーム１内に突極１３に巻かれた複数の電機子巻線３を備えた固定子２と固定子２の内側に回転子４を備える。回転子４と共に回転する磁束測定環７にＮ極とＳ極とが交互に着磁された永久磁石８を備える。この永久磁石８の近傍でその永久磁石８の磁束を検出する検出感度に指向性を有する磁束検出器１０を備える。回転子４の軸５と垂直に交わる投影面の軸中心とスロット１４の中心を通るスロット中心径線上又はその近傍で電機子巻線３の内周端と回転子４の軸５との間に磁束検出器１０を配置した。【選択図】図３
2008079452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形のフレーム内に配置され、突極に巻かれた複数の電機子巻線を備えた固定子と、この固定子の内側に配置された回転子と、この回転子の軸に接合された磁束測定環にＮ極とＳ極とが交互に着磁された永久磁石と、この永久磁石の近傍に配置されこの永久磁石の磁束を検出し検出感度に指向性を有する磁束検出器とを備え、前記軸に垂直な投影面上で前記軸の中心から外に伸びる径線が隣接した前記突極間の中心を通るスロット中心径線上又はその近傍で前記電機子巻線の内周端と前記軸との間に前記磁束検出器が配置されたことを特徴とした回転電機。
【請求項２】
固定子の電機子巻線が相順に並べられ、磁束検出器が永久磁石の磁束の径方向成分を検出することを特徴とした請求項１記載の回転電機。
【請求項３】
固定子の電機子巻線が逆巻の同相ペア毎に相順に並べられ、スロット中心径線は前記同相ペア間にあり、磁束検出器が永久磁石の磁束の径方向成分を検出することを特徴とした請求項１記載の回転電機。
【請求項４】
固定子の電機子巻線が逆巻の同相ペア毎に相順に並べられ、スロット中心径線は前記同相ペアと隣接する異なる相間にあり、磁束検出器が永久磁石の磁束の周方向成分を検出することを特徴とした請求項１記載の回転電機。
【請求項５】
円筒形のフレーム内に配置され、突極に巻かれた複数の電機子巻線を備えた固定子と、この固定子の内側に配置された回転子と、この回転子の軸に接合された磁束測定環にＮ極とＳ極とが交互に着磁された永久磁石と、この永久磁石の近傍に配置されこの永久磁石の磁束を検出し検出感度に指向性を有する磁束検出器とを備え、前記軸に垂直な投影面上で前記軸の中心から外に伸びる径線が前記突極の中心を通る突極中心径線上又はその近傍で前記電機子巻線の内周端と前記軸との間に永久磁石の磁束の周方向成分を検出する前記磁束検出器が配置されたことを特徴とした回転電機。
【請求項６】
永久磁石は磁束測定環の内周に配置され、磁束検出器は前記永久磁石の内面側に配置されたことを特徴とした請求項１乃至５のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項７】
固定子の電機子巻線が相順に並べられ、磁束検出器が永久磁石の磁束の軸方向成分を検出することを特徴とした請求項１記載の回転電機。
【請求項８】
固定子の電機子巻線が逆巻の同相ペア毎に相順に並べられ、スロット中心径線は前記同相ペア間にあり、磁束検出器が永久磁石の磁束の軸方向成分を検出することを特徴とした請求項１記載の回転電機。
【請求項９】
磁束検出器がホール素子であることを特徴とした請求項１乃至８のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項１０】
ステアリングホイールからの操舵力に回転電機が発生する補助トルクを加えて車輪への操舵力とする電動パワーステアリング装置において、前記回転電機が請求項１乃至９のいずれか１項に記載の回転電機であることを特徴とした電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転子の回転角度や回転速度を検出するための検出装置を具備した回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機は出力トルクを正確に制御するために回転子の回転角度や回転速度を検出する回転センサを備えている。一般的に回転センサは回転子の永久磁石あるいは回転子と共に回転する永久磁石が発生する磁束を磁束検出器で検出するように構成されている。磁束検出器は磁束の変化を検出するので固定子の電機子巻線が作る漏れ磁束は磁束検出器に影響を及ぼすことがある。
【０００３】
産業用や車載用の回転電機では小形化の要求が強く、この要求に応えるためには磁束検出器と電機子巻線との距離を小さくすることが考えられる。回転電機が小型化するに従って磁束検出器と電機子巻線が接近するので、電機子巻線が作る漏れ磁束が磁束検出器に大きな影響を与えるようになる。この漏れ磁束の影響によって磁束検出器の検出する磁束波形に歪みが発生すると磁束検出器の検出誤差が大きくなる。磁束検出器の検出誤差が大きくなれば、回転電機の駆動電流の正確な制御ができず駆動電流の位相にずれが生じ、回転電機の出力に大きなトルクリップルが重畳されてしまう。
【０００４】
電機子巻線が発生する漏れ磁束の影響を低減した例が特許文献１に示されている。特許文献１に示された回転電機は、回転子に駆動力を与える三相交流駆動の電機子巻線を備えており、同相の電機子巻線を逆方向に巻いた電機子巻線を隣に配置して同相ペア電機子巻線を形成していた。この同相ペア電機子巻線を相順に配置すると同時に同相ペア電機子巻線間の突極間機械角と他相の突極間機械角とが極端に異なるようにしていた。この同相ペア電機子巻線間では発生磁界方向が互いに逆になり閉磁路が形成される。そして駆動用永久磁石の磁束を検出する磁束検出器をこの閉磁路外に配置していた。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３１５２５４号報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のような従来の回転電機は、電機子巻線を巻く突極が極端な不等間隔で配置されているので、スロットの広狭が発生してしまう。スロットの狭いところは巻線を巻く空間が少ないため、十分な回数だけ巻線を巻くことができない。これによりトルクが十分に得られないあるいは銅損が大きくなって回転電機の効率が低下するという問題があった。
【０００７】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、電機子巻線を巻く空間を確保しつつ電機子巻線からの漏れ磁束の検出を低減して回転センサの精度向上を図った小型の回転電機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明にかかる回転電機は、円筒形のフレーム内に突極に巻かれた複数の電機子巻線を備えた固定子と固定子の内側に回転子を備える。回転子と共に回転する磁束測定環にＮ極とＳ極とが交互に着磁された永久磁石を備える。この永久磁石の近傍でその永久磁石の磁束を検出する検出感度に指向性を有する磁束検出器を備える。回転子の軸と垂直に交わる投影面の軸中心とスロットの中心を通るスロット中心径線上又はその近傍で電機子巻線の内周端と回転子の軸との間に磁束検出器を配置した。
【発明の効果】
【０００９】
この発明は、電機子巻線を巻く空間を確保しつつ小型回転電機の電機子巻線からの漏れ磁束の検出を低減することで回転センサの精度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１及び２は、この発明の実施の形態１における回転電機の概略構成図及び回転センサの正面図である。フレーム１に固定子２の固定子コア２aが圧入や焼きばめなどの固定方法にて固定されている。固定子コア２aに電機子巻線３が巻かれている。回転子４は軸５を中心にこま状の形をしており、その周囲にＮ極とＳ極とが交互に着磁された第１の永久磁石６を備えている。回転子４の軸５に回転センサの磁束測定環７が取り付けられ回転子４と共に回転する。円環状の磁束測定環７の内周にはＮ極とＳ極とが交互に着磁された第２の永久磁石８とヨーク９が配置されている。磁束検出器であるホール素子１０が第２の永久磁石８の内面側に配置され、半田付け等によって回路基板１１に固定されている。回路基板１１は蓋１２の内側に取り付けられ、回転センサは蓋１２側に配置される。ホール素子１０は素子が形成される半導体基板の面を貫く磁束を検出するので、磁束の検出感度に指向性を有している。なお、ホール素子１０の検出面の垂線が第２の永久磁石８を貫く径線にほぼ平行になるようにホール素子１０を配置することによって、ホール素子１０の検出精度が向上する。図２では磁束の径方向成分を検出する向きにホール素子１０を機械角６０°になるように２つ配置している。第２の永久磁石８は４極に着磁されているので、ホール素子１０間の電気角は１２０°になっている。
【００１１】
図３は実施の形態１における回転電機の概略正面図である。ただしフレーム１、磁束測定環７、回路基板１１及び蓋１２は省略している。回転電機の極数は８、スロット数は１２である。電機子巻線３は固定子コアの突極１３に集中的に巻き回され、固定子コア２aに設けられたスロット１４に納められている。電機子巻線３はＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相の巻線が左周りに1つずつ周方向に並んだ配置となっている。磁束検出器１０は２つ配置されているが、それぞれＵ相とＶ相の中間で軸５の近傍位置及びＷ相とＵ相の中間で軸５の近傍位置に配置されている。電機子巻線３は等間隔に配置されているので、１２スロットの回転電機では電機子巻線３の間隔は機械角で３０°となる。
【００１２】
電機子巻線３の漏れ磁束が少ない位置を検討する。まず突極部分での漏れ磁束を考える。図４は突極部分での漏れ磁束を説明する図であり、図３の上方のＵ相に該当する部分を示している。図４の突極１３にはＵ相の電機子巻線３（破線で示す）が巻き回されている。Ｕ相の電機子巻線３はスロット内に分布しているが、アンペアターン分の電流が突極近傍で２点（ａ，ｂに相当）に集中していると考える。この集中した電流を仮想電流と呼ぶことにする。この仮想電流の位置は回転子４の軸５に垂直な投影面上におけるスロット内の投影巻線３aの中心である。Ｕ相の仮想電流ａの電流Ｉｕは紙面の裏側から表側に流れており、Ｕ相の仮想電流ｂの電流は紙面の表側から裏側に流れており符号をつけて−Ｉｕと表す。図３で当該Ｕ相の電機子巻線３の左側及び右側にはＶ相の電機子巻線３及びＷ相の電機子巻線３があるので、仮想電流ａの左側にＶ相の仮想電流ｃがあり、仮想電流ｂの右側にＷ相の仮想電流ｄがある。仮想電流ｃの電流は−Ｉｖであり、仮想電流ｄの電流はＩｗである。軸５（図示せず）の軸中心から突極を見た見込み角の中心を突極中心１３ａと呼ぶことにする。点Ｐは投影面上における軸５の軸中心からＵ相の突極中心１３ａへ向かう径線（以降Ｕ相の突極中心径線と呼ぶ）上にある。
【００１３】
磁性材の固定子コア２aがあるため厳密には固定子コア２aの磁束を考慮する必要があるが、定性的な説明のため固定子コア２aによる磁束の流れは無視して仮想電流のみの磁界を考えて、アンペールの法則を適用して議論する。４つの仮想電流（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）が発生する磁界（Ｈａ，Ｈｂ，Ｈｃ，Ｈｄ）を合成して漏れ磁界を計算する。仮想電流ａ及びｂと点Ｐとを結んだ線とＵ相の突極中心径線とのなす角度をαとする。同様に仮想電流ｃ及びｄと点Ｐとを結んだ線とＵ相の突極中心径線とのなす角度をβとする。また点Ｐから仮想電流ａ及びｂまでの距離をｒとし、点Ｐから仮想電流ｃ及びｄまでの距離をＲとする。４つの仮想電流が発生する磁界は、ｘ方向成分及びｙ方向成分に分けて考える。点Ｐにおける仮想電流ａによる磁界のｘ方向成分ＨａｘＰは以下のように表される。
ＨａｘＰ＝ｋ×Ｉｕ×ｃｏｓα          （１）
点Ｐにおける仮想電流ａによる磁界のｙ方向成分ＨａｙＰは以下のように表される。
ＨａｙＰ＝ｋ×Ｉｕ×ｓｉｎα          （２）
点Ｐにおける仮想電流ｂによる磁界のｘ方向成分ＨｂｘＰは以下のように表される。
ＨｂｘＰ＝−ｋ×Ｉｕ×ｃｏｓα          （３）
点Ｐにおける仮想電流ｂによる磁界のｙ方向成分ＨｂｙＰは以下のように表される。
ＨｂｙＰ＝ｋ×Ｉｕ×ｓｉｎα          （４）
点Ｐにおける仮想電流ｃによる磁界のｘ方向成分ＨｃｘＰは以下のように表される。
ＨｃｘＰ＝−Ｋ×Ｉｖ×ｃｏｓβ          （５）
点Ｐにおける仮想電流ｃによる磁界のｙ方向成分ＨｃｙＰは以下のように表される。
ＨｃｙＰ＝−Ｋ×Ｉｖ×ｓｉｎβ          （６）
点Ｐにおける仮想電流ｄによる磁界のｘ方向成分ＨｄｘＰは以下のように表される。
ＨｄｘＰ＝Ｋ×Ｉｗ×ｃｏｓβ          （７）
点Ｐにおける仮想電流ｄによる磁界のｙ方向成分ＨｄｙＰは以下のように表される。
ＨｄｙＰ＝−Ｋ×Ｉｗ×ｓｉｎβ          （８）
ここでｋ及びＫは点Ｐからの距離に関係する正の定数であり、次の関係が成り立つ。
ｋ∝１／ｒ          （９）
Ｋ∝１／Ｒ          （１０）
【００１４】
点Ｐにおける漏れ磁界の径方向成分ＨｒＰ及び周方向成分ＨｔＰは以下のようになる。径方向成分ＨｒＰは、
ＨｒＰ＝ＨａｙＰ＋ＨｂｙＰ＋ＨｃｙＰ＋ＨｄｙＰ
＝２ｋ×Ｉｕ×ｓｉｎα−Ｋ×（Ｉｖ＋Ｉｗ）×ｓｉｎβ          （１１）
となる。Ｉｖ＋Ｉｗの位相はＩｕの位相と逆になっているので符号付きで、Ｉｖ＋Ｉｗ＝−Ｉｕとなっている。これを代入すると以下のようになる。
ＨｒＰ＝（２ｋ×ｓｉｎα＋Ｋ×ｓｉｎβ）×Ｉｕ          （１１ａ）
点Ｐにおける漏れ磁界の周方向成分ＨｔＰは、
ＨｔＰ＝−（ＨａｘＰ＋ＨｂｘＰ＋ＨｃｘＰ＋ＨｄｘＰ）
＝Ｋ×ｃｏｓβ×(Ｉｖ−Ｉｗ)          （１２）
【００１５】
次にスロット部分での漏れ磁束を考える。図５はスロット部分での漏れ磁束を説明する図であり、図３の上方のＵ相とＷ相に該当する部分を示している。図５の左側の突極１３にはＵ相の電機子巻線３（破線で示す）が巻き回され、右側の突極１３にはＷ相の電機子巻線３（破線で示す）が巻き回されている。図４で説明したのと同様に軸５に垂直な投影面上でアンペアターン分の電流が各突極近傍で２点に集中していると考える。Ｕ相の仮想電流ａの電流Ｉｕは紙面の裏側から表側に流れており、Ｕ相の仮想電流ｂの電流は紙面の表側から裏側に流れており符号をつけて−Ｉｕと表す。Ｗ相の仮想電流ｄの電流Ｉｗは紙面の裏側から表側に流れており、Ｗ相の仮想電流ｅの電流は紙面の表側から裏側に流れており符号をつけて−Ｉｗと表す。軸５（図示せず）の軸中心からスロットを見た見込み角の中心をスロット中心１４ａと呼ぶことにする。点Ｑは投影面上における軸５の軸中心からＵ相とＷ相間のスロット中心１４ａへ向かう径線（以降Ｕ相とＷ相間のスロット中心径線と呼ぶ）上にある。
【００１６】
４つの仮想電流（ａ，ｂ，ｄ，ｅ）が発生する磁界（Ｈａ，Ｈｂ，Ｈｄ，Ｈｅ）を合成して漏れ磁界を計算する。突極中心径線上での漏れ磁束と比較するために仮想電流ｂ及びｄと点Ｑとを結んだ線とスロット中心径線とのなす角度をθとする。同様に仮想電流ａ及びｅと点Ｑとを結んだ線とスロット中心径線とのなす角度をθ２とする。突極中心径線上での漏れ磁束と比較するために点Ｑから仮想電流ｂ及びｄまでの距離をｒとする。また点Ｑから仮想電流ａ及びｅまでの距離をｒ２とする。４つの仮想電流が発生する磁界は、ｘ方向成分及びｙ方向成分に分けて考える。点Ｑにおける仮想電流ａによる磁界のｘ方向成分ＨａｘＱは以下のように表される。
ＨａｘＱ＝ｋ２×Ｉｕ×ｃｏｓθ２          （１３）
点Ｑにおける仮想電流ａによる磁界のｙ方向成分ＨａｙＱは以下のように表される。
ＨａｙＱ＝ｋ２×Ｉｕ×ｓｉｎθ２          （１４）
点Ｑにおける仮想電流ｂによる磁界のｘ方向成分ＨｂｘＱは以下のように表される。
ＨｂｘＱ＝−ｋ×Ｉｕ×ｃｏｓθ          （１５）
点Ｑにおける仮想電流ｂによる磁界のｙ方向成分ＨｂｙＱは以下のように表される。
ＨｂｙＱ＝−ｋ×Ｉｕ×ｓｉｎθ          （１６）
点Ｑにおける仮想電流ｄによる磁界のｘ方向成分ＨｄｘＱは以下のように表される。
ＨｄｘＱ＝ｋ×Ｉｗ×ｃｏｓθ          （１７）
点Ｑにおける仮想電流ｄによる磁界のｙ方向成分ＨｄｙＱは以下のように表される。
ＨｄｙＱ＝−ｋ×Ｉｗ×ｓｉｎθ          （１８）
点Ｑにおける仮想電流ｅによる磁界のｘ方向成分ＨｅｘＱは以下のように表される。
ＨｅｘＱ＝−ｋ２×Ｉｗ×ｃｏｓθ２          （１９）
点Ｑにおける仮想電流ｅによる磁界のｙ方向成分ＨｅｙＱは以下のように表される。
ＨｅｙＱ＝ｋ２×Ｉｗ×ｓｉｎθ２          （２０）
ここでｋは点Ｑからの距離に関係する定数であり、式（９）の関係が成り立つ。ｋ２は点Ｑからの距離に関係する正の定数であり、次の関係が成り立つ。
ｋ２∝１／ｒ２          （２１）
【００１７】
点Ｑにおける漏れ磁界の径方向成分ＨｒＱ及び周方向成分ＨｔＱは以下のようになる。径方向成分ＨｒＱは、
ＨｒＱ＝ＨａｙＱ＋ＨｂｙＱ＋ＨｄｙＱ＋ＨｅｙＱ
＝（ｋ２×ｓｉｎθ２−ｋ×ｓｉｎθ）×（Ｉｕ＋Ｉｗ）          （２２）
となる。Ｉｕ＋Ｉｗの位相はＩｖの位相と逆になっているので符号付きで、Ｉｕ＋Ｉｗ＝−Ｉｖとなっている。これを代入すると以下のようになる。
ＨｒＱ＝（ｋ×ｓｉｎθ−ｋ２×ｓｉｎθ２）×Ｉｖ          （２２ａ）
点Ｑにおける漏れ磁界の周方向成分ＨｔＱは、
ＨｔＱ＝−（ＨａｘＱ＋ＨｂｘＱ＋ＨｄｘＱ＋ＨｅｘＱ）
＝（ｋ×ｃｏｓθ−ｋ２×ｃｏｓθ２）×（Ｉｕ−Ｉｗ）          （２３）
【００１８】
点Ｐと点Ｑの径方向成分Ｈｒの絶対値が｜ＨｒＰ｜≧｜ＨｒＱ｜となる場合を考える。式｜ＨｒＰ｜≧｜ＨｒＱ｜に式（１１ａ）と式（２２ａ）を代入すると以下のようになる。
｜（２ｋ×ｓｉｎα＋Ｋ×ｓｉｎβ）×Ｉｕ｜
≧｜（ｋ×ｓｉｎθ−ｋ２×ｓｉｎθ２）×Ｉｖ｜          （２４）
｜Ｉｕ｜＝｜Ｉｖ｜なので、変形すると
｜２ｋ×ｓｉｎα＋Ｋ×ｓｉｎβ｜
≧｜ｋ×ｓｉｎθ−ｋ２×ｓｉｎθ２｜          （２４ａ）
となる。
【００１９】
ここで簡単化のためにθ＝α、θ２＝β、ｋ２＝Ｋとなるように各仮想電流が配置された場合を考える。これはｒ２＝Ｒに相当する。即ち図４の外方の仮想電流ｃ及びｄと点Ｐとの距離と図５の外方の仮想電流ａ及びｅと点Ｑとの距離が等しいことである。θ＝α、θ２＝β、ｋ２＝Ｋを式（２４ａ）に代入して、変形すると
｜２ｋ×ｓｉｎα＋Ｋ×ｓｉｎβ｜
≧｜ｋ×ｓｉｎα−Ｋ×ｓｉｎβ｜          （２４ｂ）
となる。点Ｐ及び点Ｑが突極中心径線上及びスロット突極中心径線上を移動することを考えるので、α、βは０°から１８０°の範囲であり、ｓｉｎα≧０、ｓｉｎβ≧０となる。したがって式（２４ｂ）の左辺は２ｋ×ｓｉｎα＋Ｋ×ｓｉｎβとなる。また式（２４ｂ）の右辺は場合分けをすると以下のようになる。
ｋ×ｓｉｎα≧Ｋ×ｓｉｎβの時（条件１）、式（２４ｂ）の右辺は
ｋ×ｓｉｎα−Ｋ×ｓｉｎβ
となる。ｋ×ｓｉｎα＜Ｋ×ｓｉｎβの時（条件２）、式（２４ｂ）の右辺は
−（ｋ×ｓｉｎα−Ｋ×ｓｉｎβ）
となる。
【００２０】
条件１と条件２に分けて式（２４ｂ）を変形する。式（２４ｂ）は条件１の時に
２ｋ×ｓｉｎα＋Ｋ×ｓｉｎβ≧ｋ×ｓｉｎα−Ｋ×ｓｉｎβ
となり、変形すると
ｋ×ｓｉｎα＋２Ｋ×ｓｉｎβ≧０          （２４ｃ）
となる。また式（２４ｂ）は条件２の時に
２ｋ×ｓｉｎα＋Ｋ×ｓｉｎβ≧−（ｋ×ｓｉｎα−Ｋ×ｓｉｎβ）
となり、変形すると
３ｋ×ｓｉｎα≧０          （２４ｄ）
となる。ｓｉｎα≧０、ｓｉｎβ≧０なので式（２４ｃ）及び（２４ｄ）は常に成立する。したがって式（２４ｂ）も常に成立する。式（２４ｂ）は｜ＨｒＰ｜≧｜ＨｒＱ｜が成り立つための条件式なので、｜ＨｒＰ｜≧｜ＨｒＱ｜が成立する。
【００２１】
突極中心径線上の点Ｐとスロット中心径線上の点Ｑそれぞれにおける連続する４つの仮想電流による漏れ磁束の径方向成分を軸５から同一距離（同一の半径円周上）で比較すると、常に｜ＨｒＰ｜≧｜ＨｒＱ｜が成立しているので、スロット中心径線上での漏れ磁束の径方向成分が突極中心径線上での漏れ磁束の径方向成分より小さい。したがってホール素子１０をスロット中心径線上に配置して、さらに回転センサの第２の永久磁石８の径方向成分を検出する向きにすることで、回転電機の電機子巻線３からの漏れ磁束の検出を低減することができる。
【００２２】
通常、電機子巻線３からの漏れ磁束の影響はホール素子１０が電機子巻線３から離れるほど小さくなる。回転子４の外周側に固定子コア２aがある図１のような回転電機の場合に、回転子４の軸５に垂直な投影面上では電機子巻線３の内周端から離れ、軸５に近づくほど電機子巻線３からの漏れ磁束を小さくすることができる。つまりホール素子１０をスロット中心径線上で軸５の近傍に配置して、さらに回転センサの第２の永久磁石８の径方向成分を検出する向きにすることで、回転電機の電機子巻線３からの漏れ磁束の検出を低減することができる。
【００２３】
ホール素子１０が検出する回転センサの第２の永久磁石８の磁束は、少なくとも電機子巻線３からの漏れ磁束の１０倍以上となるように、第２の永久磁石８は磁束の大きいもの即ち磁力の大きいものを選択する、又はホール素子１０を第２の永久磁石８に十分接近させる。ホール素子１０が検出する第２の永久磁石８の磁束を電機子巻線３からの漏れ磁束の１００倍以上にすれば、電機子巻線３からの漏れ磁束による回転センサの検出誤差を１％以下にすることができる。したがって回転センサの精度を向上することができる。
【００２４】
次に点Ｐと点Ｑの周方向成分Ｈｔの絶対値が｜ＨｔＰ｜≦｜ＨｔＱ｜となる場合を考える。式｜ＨｔＰ｜≦｜ＨｔＱ｜に式（１２）と式（２３）を代入すると以下のようになる。
｜Ｋ×ｃｏｓβ×(Ｉｖ−Ｉｗ)｜
≦｜（ｋ×ｃｏｓθ−ｋ２×ｃｏｓθ２）×（Ｉｕ−Ｉｗ）｜          （２５）
｜Ｉｖ−Ｉｗ｜＝｜Ｉｕ−Ｉｗ｜なので、変形すると
｜Ｋ×ｃｏｓβ｜≦｜ｋ×ｃｏｓθ−ｋ２×ｃｏｓθ２｜          （２５ａ）
となる。
【００２５】
ここで簡単化のためにθ＝α、θ２＝β、ｋ２＝Ｋとなるように各電流が配置された場合を考える。これはｒ２＝Ｒに相当する。θ＝α、θ２＝β、ｋ２＝Ｋを式（２５ａ）に代入し、変形すると
｜Ｋ×ｃｏｓβ｜≦｜ｋ×ｃｏｓα−Ｋ×ｃｏｓβ｜          （２５ｂ）
となる。α、βは０°から１８０°なので、−１≦ｃｏｓα≦１、−１≦ｃｏｓβ≦１となる。したがって式（２５ｂ）は４つの場合に分けて検討する。
ｃｏｓβ≧０かつｋ×ｃｏｓα≧Ｋ×ｃｏｓβの時（条件３）は以下の通りである。
Ｋ×ｃｏｓβ≦ｋ×ｃｏｓα−Ｋ×ｃｏｓβ
となり、変形すると以下のようになる。
２Ｋ×ｃｏｓβ≦ｋ×ｃｏｓα          （２５ｃ）
ｃｏｓβ≧０かつｋ×ｃｏｓα＜Ｋ×ｃｏｓβの時（条件４）は以下の通りである。
Ｋ×ｃｏｓβ≦−（ｋ×ｃｏｓα−Ｋ×ｃｏｓβ）
となり、変形すると以下のようになる。
ｋ×ｃｏｓα≦０          （２５ｄ）
ｃｏｓβ＜０かつｋ×ｃｏｓα≧Ｋ×ｃｏｓβの時（条件５）は以下の通りである。
−Ｋ×ｃｏｓβ≦ｋ×ｃｏｓα−Ｋ×ｃｏｓβ
となり、変形すると以下のようになる。
０≦ｋ×ｃｏｓα          （２５ｅ）
ｃｏｓβ＜０かつｋ×ｃｏｓα＜Ｋ×ｃｏｓβの時（条件６）は以下の通りである。
−Ｋ×ｃｏｓβ≦−（ｋ×ｃｏｓα−Ｋ×ｃｏｓβ）
となり、変形すると以下のようになる。
ｋ×ｃｏｓα≦２Ｋ×ｃｏｓβ          （２５ｆ）
【００２６】
条件３の場合を考える。ｃｏｓβ≧０なので、０≦β≦９０°である。さらに
ｃｏｓβ≧０なので、式（２５ｃ）からｃｏｓα≧０となり、０≦α≦９０°である。またαとβが変化することは図４の点Ｐが突極中心径線上で移動することなので、
０≦α≦９０°と０≦β≦９０°の条件ではα＜βである。つまり０≦α＜β≦９０°である。したがってｃｏｓα＞ｃｏｓβとなる。式（２５ｃ）を変形すると以下の式を得る。
２Ｋ／ｋ≦ｃｏｓα／ｃｏｓβ          （２６）
ここで式（９）と式（１０）から変形すると以下の式を得る。
２ｒ／Ｒ≦ｃｏｓα／ｃｏｓβ          （２６ａ）
ｃｏｓα＞ｃｏｓβなので式（２６ａ）の右辺はｃｏｓα／ｃｏｓβ＞１となる。
【００２７】
ここで上記の条件が成立する突極中心径線上の範囲について図６を用いて考える。図６は突極中心径線上の点と角度α、βの関係及び距離ｒ、Ｒの関係を説明する図である。まず図６において角度α、βの関係で考える。Ｐ１は０≦α＜β≦９０°が成り立つ突極中心径線上の点である。Ｐ２及びＰ３はβ＝９０°及びα＝９０°となる突極中心径線上の点である。Ｐ４はα＝βとなる突極中心径線上の点である。Ｐ５は
９０°≦β＜α≦１８０°が成り立つ突極中心径線上の点である。次に距離ｒ、Ｒの関係で考える。Ｐ１はｒ＞Ｒが成立する突極中心径線上の点である。Ｐ６はｒ＝Ｒとなる突極中心径線上の点である。Ｐ２乃至５はｒ＜Ｒが成立する突極中心径線上の点である。
【００２８】
ｃｏｓα／ｃｏｓβ＞１が成立する１例としてｃｏｓα／ｃｏｓβ＝２を考える。このとき式（２６ａ）は２ｒ／Ｒ≦２となり、変形すると
ｒ≦Ｒ          （２６ｂ）
となる。図６から分かるように式（２６ｂ）と０≦α＜β≦９０°が共に成立する範囲は点Ｐ６より紙面上方であれば該当する点が存在する。次に点Ｐ６から点Ｐ２へ移動させて考えると、ｃｏｓβが０に近づくのでｃｏｓα／ｃｏｓβは無限大に近づく。このとき２ｒ／Ｒ≦∞は常に成立するので式（２６ａ）は成り立つ。図３に示したように突極１３の径方向いっぱいに電気子巻線３を巻いた場合、ｒ＝Ｒが成立する点Ｐ６はＵ相とＷ相間のスロット中心径線上でもあるので軸５の中心点に相当する。尚、電気子巻線３が突極１３の径方向いっぱいに巻かれておらず、例えば仮想電流中心ｂが外周側にあって仮想電流中心ｄが内周側にある場合、点Ｐ６はＵ相の突極中心径線上で軸５の軸中心より上方になる。
【００２９】
条件４の場合を考える。ｃｏｓβ≧０なので、０≦β≦９０°である。式（２５ｄ）からｃｏｓα≦０となり、９０°≦α≦１８０°である。またαとβが変化することは図４の点Ｐが突極中心径線上で移動することなので、０≦β≦９０°と９０°≦α≦１８０°の条件が成立する必要がある。図６を見れば０≦β≦９０°かつ９０°≦α≦１８０°の条件は成立しないことが分かる。したがって条件４の場合は成立しない。
【００３０】
条件５の場合を考える。ｃｏｓβ＜０なので９０°＜β≦１８０°である。式（２５ｅ）から０≦ｃｏｓαとなり、０≦α≦９０°である。またαとβが変化することは図４の点Ｐが突極中心径線上で移動することなので、９０°＜β≦１８０°と０≦α≦９０°の条件が成立する必要がある。ここで図６を用いて上記の条件が成立する範囲が突極中心径線上にあるかを考えると、点Ｐ２から点Ｐ３の範囲が該当する。したがって条件５の場合は図６の点Ｐ２から点Ｐ３の範囲で成立する。
【００３１】
条件６の場合を考える。ｃｏｓβ＜０なので９０°＜β≦１８０°である。さらに
ｃｏｓβ＜０なので、式（２５ｆ）からｃｏｓα＜０となり、９０°＜α≦１８０°である。またαとβが変化することは図４の点Ｐが突極中心径線上で移動することなので、
９０°＜α≦１８０°と９０°＜β≦１８０°の条件ではα＞βである。つまり
９０°＜β＜α≦１８０°である。したがってｃｏｓα＜ｃｏｓβ＜０となる。これを変形して０＜ｃｏｓβ／ｃｏｓα＜１の関係式を得る。式（２５ｆ）を変形すると以下の式を得る。
ｋ／２Ｋ≧ｃｏｓβ／ｃｏｓα          （２７）
式（２７）の右辺ｃｏｓβ／ｃｏｓαは０＜ｃｏｓβ／ｃｏｓα＜１の関係があるので、ｋ／２Ｋ＞１となる。ここで式（２７）を式（９）と式（１０）から変形すると、
Ｒ／２ｒ＞１          （２７ａ）
となる。図６から考えると９０°＜β＜α≦１８０°かつ式（２７ａ）が成立する範囲は、点Ｐ４より紙面上方であれば仮想電流ｂ及びｄの位置関係によっては該当する点が存在する。したがって条件６の場合は図６の点Ｐ４より紙面上方となる範囲で成立する。
【００３２】
条件３乃至６が成立する範囲をまとめると、図６の点Ｐ３より紙面下方で軸５の中心点までの範囲または点Ｐ４より紙面上方となる範囲（範囲１）で成立する。したがって範囲１で、式（２５ｂ）は成立する。式（２５ｂ）は｜ＨｔＰ｜≦｜ＨｔＱ｜が成り立つための条件式なので、範囲１で｜ＨｔＰ｜≦｜ＨｔＱ｜が成立する。
【００３３】
突極中心径線上の点Ｐとスロット中心径線上の点Ｑそれぞれにおける連続する４つの仮想電流による漏れ磁束の径方向成分を軸５から同一距離（同一の半径円周上）で比較すると、範囲１で｜ＨｔＰ｜≦｜ＨｔＱ｜が成立しているので、突極中心径線上での漏れ磁束の周方向成分がスロット中心径線上での漏れ磁束の周方向成分より小さい。したがってホール素子１０を突極中心径線上に配置して、さらに回転センサの第２の永久磁石８の周方向成分を検出する向きにすることで、回転電機の電機子巻線３からの漏れ磁束の検出を低減することができる。
【００３４】
通常、電機子巻線３からの漏れ磁束の影響はホール素子１０が電機子巻線３から離れるほど小さくなる。回転子４の外周側に固定子コア２aがある図１のような回転電機の場合に、回転子４の軸５に垂直な投影面上では電機子巻線３の内周端から離れ、軸５に近づくほど電機子巻線３からの漏れ磁束を小さくすることができる。つまりホール素子１０を突極中心径線上で軸５の近傍に配置して、さらに回転センサの第２の永久磁石８の周方向成分を検出する向きにすることで、回転電機の電機子巻線３からの漏れ磁束の検出を低減することができる。この効果を得るには図７及び８に示すような位置にホール素子１０を配置すればよい。図７及び８はこの実施の形態で使用できる第２の回転センサの正面図及び第２の回転電機の概略正面図である。図に付した同一の記号は同一或いは相当するものである。なお、図８におけるホール素子１０の配置は図６におけるｒ≦Ｒで軸５の近傍である。
【００３５】
今まで電機子巻線３の漏れ磁束の径方向成分と周方向成分について式を用いて定性的に説明したが、シミュレーションによって正確な漏れ磁束の変化を調べた結果について述べる。図９はシミュレーションを行ったホール素子１０の配置例を示す図である。回転電機の極数及びスロット数は上述したものと同じ８及び１２である。図に付した同一の記号は同一或いは相当するものである。１０ａ乃至１０ｃはそれぞれ電機子巻線３の漏れ磁束の径方向成分、周方向成分、軸方向成分を検出する向きに配置した磁束検出器である。図１０は固定子コア２aの円筒形状を展開し、その上部を外周側から見た図である。３ｂは電機子巻線３の固定子コア２a上部のコイルエンドである。コイルエンド３ｂが左からＵ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のように相順に並んでいる。１２スロットの回転電機の電機子巻線３は等間隔に配置されているので、コイルエンド３ｂの間隔は機械角で３０°となる。電機子巻線３の漏れ磁束の磁束密度の径方向成分Ｂｒ、周方向成分Ｂｔ、軸方向成分Ｂｚの向きは図中に示した向きである。次に径方向成分Ｂｒ、周方向成分Ｂｔ、軸方向成分Ｂｚの３次元シミュレーションの結果を示す。
【００３６】
図１１は漏れ磁束の径方向成分の分布図である。電機子電流の１周期分の磁場解析の結果から漏れ磁束の最大値を抽出したものである。横軸は周方向の角度であり、縦軸Ｄはスロットピッチで規格化した軸方向の距離である。横軸は周期性を考慮して４５°から１３５°までの９０°の範囲について示しており、図１０で示したように６０°、９０°、１２０°の位置にＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルエンド３ｂの中心が位置している。漏れ磁束の大きさは等高線で示していて、この図から固定子コア２ａ端部の近傍すなわちＤ＝０．６近傍では、６０°、９０°、１２０°の位置すなわちＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルエンド３ｂのそれぞれの中心位置で漏れ磁束の径方向成分が非常に大きくなっていることが確認できる。しかし、Ｕ相とＶ相のスロット中心位置（７５°の位置）、Ｖ相とＷ相のスロット中心位置（１０５°の位置）、Ｗ相とＵ相のスロット中心位置（１３５°と４５°の位置）では漏れ磁束の径方向成分が小さくなっている。すなわち定性的に解析したときと同様にスロット中心径線近傍での漏れ磁束の径方向成分は突極中心径線近傍での漏れ磁束の径方向成分より小さい。したがってホール素子１０をスロット中心径線近傍に配置して、さらに回転センサの第２の永久磁石８の径方向成分を検出する向きにすることで、回転電機の電機子巻線３からの漏れ磁束の検出を低減することができる。
【００３７】
図１２は漏れ磁束の周方向成分の分布図である。図１１と同様に電機子電流の１周期分の磁場解析の結果から漏れ磁束の最大値を抽出したものである。横軸は周方向の角度であり、縦軸Ｄはスロットピッチで規格化した軸方向の距離である。漏れ磁束の大きさは等高線で示していて、この図から固定子コア端部の近傍すなわちＤ＝０．６近傍では、４５°（１３５°）、７５°、１０５°の位置すなわちＷ相とＵ相のスロット中心位置、Ｕ相とＶ相のスロット中心位置、Ｖ相とＷ相のスロット中心位置で漏れ磁束の周方向成分が非常に大きくなっていることが確認できる。しかし、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルエンド３ｂのそれぞれの中心位置では漏れ磁束の周方向成分が小さくなっている。すなわち定性的に解析したときと同様に突極中心径線近傍での漏れ磁束の径方向成分はスロット中心径線近傍での漏れ磁束の径方向成分より小さい。したがってホール素子１０を突極中心径線近傍に配置して、さらに回転センサの第２の永久磁石８の周方向成分を検出する向きにすることで、回転電機の電機子巻線３からの漏れ磁束の検出を低減することができる。なお、ホール素子１０の検出面の垂線が第２の永久磁石８を貫く径線にほぼ垂直になるようにホール素子１０を配置することによって、ホール素子１０の検出精度が向上する。
【００３８】
図１３は漏れ磁束の軸方向成分の分布図である。図１１と同様に電機子電流の１周期分の磁場解析の結果から漏れ磁束の最大値を抽出したものである。横軸は周方向の角度であり、縦軸Ｄはスロットピッチで規格化した軸方向の距離である。漏れ磁束の大きさは等高線で示していて、この図から固定子コア端部の近傍すなわちＤ＝０．６近傍では、６０°、９０°、１２０°の位置すなわちＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルエンド３ｂのそれぞれの中心位置で漏れ磁束の軸方向成分が非常に大きくなっていることが確認できる。しかし、Ｕ相とＶ相のスロット中心位置、Ｖ相とＷ相のスロット中心位置、Ｗ相とＵ相のスロット中心位置では漏れ磁束の軸方向成分が小さくなっている。これは漏れ磁束の径方向成分と同様の傾向を示している。通常、電機子巻線３からの漏れ磁束の影響はホール素子１０が電機子巻線３から離れるほど小さくなる。回転子４の外周側に固定子コア２aがある図１のような回転電機の場合に、回転子４の軸５に垂直な投影面上では軸５に近づくほど電機子巻線３からの漏れ磁束を小さくすることができる。したがってホール素子１０をスロット中心径線近傍に配置して、さらに回転センサの第２の永久磁石８の軸方向成分を検出する向きにすることで、回転電機の電機子巻線３からの漏れ磁束の検出を低減することができる。この効果を得るには図１４に示すような位置にホール素子１０を配置すればよい。なお、ホール素子１０の検出面の垂線が第２の永久磁石８の垂線にほぼ平行になるようにホール素子１０を配置することによって、ホール素子１０の検出精度が向上する。図１４はこの実施の形態で使用できる第３の回転センサの側面図である。図に付した同一の記号は同一或いは相当するものである。
【００３９】
以上述べたことをまとめる。ホール素子１０をスロット中心径線近傍に配置して、さらに回転センサの第２の永久磁石８の径方向成分あるいは軸方向成分を検出する向きにすることで、回転電機の電機子巻線３からの漏れ磁束の検出を低減することができる。また、ホール素子１０を突極中心径線近傍に配置して、さらに回転センサの第２の永久磁石８の周方向成分を検出する向きにすることで、回転電機の電機子巻線３からの漏れ磁束の検出を低減することができる。通常、電機子巻線３からの漏れ磁束の影響はホール素子１０が電機子巻線３から離れるほど小さくなる。回転子４の外周側に固定子コア２aがある図１のような回転電機の場合に、回転子４の軸５に垂直な投影面上では電機子巻線３の内周端から離れ、軸５に近づくほど電機子巻線３からの漏れ磁束を小さくすることができる。つまりホール素子１０を軸５の近傍に配置することで、さらに回転センサの第２の永久磁石８の径方向成分、周方向成分、軸方向成分を検出する向きにすることで、回転電機の電機子巻線３からの漏れ磁束の検出を低減することができる。
【００４０】
本実施の形態の回転電機は、電機子巻線３を巻いた突極１３を極端に不等間隔で配置していた従来とは異なり、電機子巻線３を巻いた突極１３を均等に配置しても回転電機の電機子巻線３からの漏れ磁束の検出を低減することができる。電機子巻線３を巻く空間を確保できるので、十分な回数だけ電機子巻線３を巻くことができる。したがって十分なトルクを発生させることができ、効率を低下させない回転電機が得られる。また電機子巻線３からの漏れ磁束の検出を低減することで、回転センサの精度を向上することができる。高精度の回転センサであれば回転電機を正確に制御することができ、駆動電流の位相にずれが生じることがないので、回転電機のトルクリップルを低減することができる。さらに高精度の回転センサであれば検出誤差の許容度が大きいので、回転センサと回転電機本体との距離を近づけても電機子巻線３の漏れ磁束の影響を小さくすることができる。したがって高精度の回転センサを回転電機本体に近付けることで回転電機の小形化が可能となる。
【００４１】
尚、今まで８極１２スロットの回転電機で説明したが、例えば８極６スロットの回転電機のようにＵ相、Ｗ相、Ｖ相の順に電機子巻線３が配置される場合でも同様の傾向がある。８極１２スロットの回転電機は極対数が４（＝８／２）であり、電気角は１２０°（＝機械角×極対数＝３０°×４）であった。この電気角を維持するようにＵ相、Ｖ相、Ｗ相の順に並べたものである。一方、上記の８極６スロットの回転電機は極対数が４（＝８／２）であり、電気角は２４０°（＝６０°×４）となるものである。この電気角を維持するようにＵ相、Ｗ相、Ｖ相の順に並べたものである。したがって同一の極数であって電気角が極対数×機械角に等しくなっているので磁界分布は同様の傾向になる。また、同じ極数とスロット数の比であれば１６極２４スロットや６４極４８スロットなどでも、Ｕ相、Ｗ相、Ｖ相の巻線が1つずつ並んだ電機子巻線の配置パターンを有していれば同様の傾向がある。
【００４２】
実施の形態２．
実施の形態１では電機子巻線３の巻く向きが同一である回転電機で説明したが、電機子巻線３の巻く向きが２種類（正、負方向）混在した回転電機であっても、電機子巻線３からの漏れ磁束の検出を低減することができる。以下に説明する。
【００４３】
図１５はこの発明の実施の形態２における回転電機の概略構成図である。この回転電機は極数１０、スロット数１２であり、電機子巻線３の配置は一番上の巻線から左回りにＵ＋，Ｕ−，Ｖ−，Ｖ＋，Ｗ＋，Ｗ−，Ｕ−，Ｕ＋，Ｖ＋，Ｖ−，Ｗ−，Ｗ＋各相のように
同相の＋と−が隣接して同相ペアを形成して並んでいる。ここで符号は巻線の巻き方向を示しており、＋と−では巻き方向が逆となっている。Ｕ，Ｖ，Ｗは電機子巻線３の相を表す。ホール素子１０はＵ＋相とＵ−相の中間に配置されている。
【００４４】
電機子巻線３の漏れ磁束が少ない位置を検討する。まず同相ペアのスロット部分での漏れ磁束を考える。図１６は同相ペアスロット部分での漏れ磁束を説明する図であり、図１５の上方のＵ−相とＵ＋相に該当する部分を示している。図１６の左側の突極１３にはＵ−相の電機子巻線３（破線で示す）が巻き回され、右側の突極１３にはＵ＋相の電機子巻線３（破線で示す）が巻き回されている。図４で説明したのと同様にアンペアターン分の電流が各突極近傍で２点に集中していると考える。Ｕ−相の仮想電流ａの電流−Ｉｕは紙面の表側から裏側に流れており、Ｕ−相の仮想電流ｂの電流Ｉｕは紙面の裏側から表側に流れている。Ｕ＋相の仮想電流ｃの電流Ｉｕは紙面の裏側から表側に流れており、Ｕ＋相の仮想電流ｄの電流−Ｉｕは紙面の表側から裏側に流れている。点Ｑ１は投影面上における軸５の軸中心からＵ−相とＵ＋相間のスロット中心径線上にある。
【００４５】
４つの仮想電流（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）が発生する磁界（Ｈａ，Ｈｂ，Ｈｃ，Ｈｄ）を合成して漏れ磁界を計算する。仮想電流ｂ及びｃと点Ｑ１とを結んだ線とスロット中心径線とのなす角度をθとする。同様に仮想電流ａ及びｄと点Ｑ１とを結んだ線とスロット中心径線とのなす角度をθ１とする。点Ｑ１から仮想電流ｂ及びｃまでの距離をｒとする。また点Ｑ１から仮想電流ａ及びｄまでの距離をｒ１とする。４つの仮想電流が発生する磁界は、ｘ方向成分及びｙ方向成分に分けて考える。点Ｑ１における仮想電流ａによる磁界のｘ方向成分ＨａｘＱ１は以下のように表される。
ＨａｘＱ１＝−ｋ１×Ｉｕ×ｃｏｓθ１          （２８）
点Ｑ１における仮想電流ａによる磁界のｙ方向成分ＨａｙＱ１は以下のように表される。
ＨａｙＱ１＝−ｋ１×Ｉｕ×ｓｉｎθ１          （２９）
点Ｑ１における仮想電流ｂによる磁界のｘ方向成分ＨｂｘＱ１は以下のように表される。
ＨｂｘＱ１＝ｋ×Ｉｕ×ｃｏｓθ          （３０）
点Ｑ１における仮想電流ｂによる磁界のｙ方向成分ＨｂｙＱ１は以下のように表される。
ＨｂｙＱ１＝ｋ×Ｉｕ×ｓｉｎθ          （３１）
点Ｑ１における仮想電流ｃによる磁界のｘ方向成分ＨｃｘＱ１は以下のように表される。
ＨｃｘＱ１＝ｋ×Ｉｕ×ｃｏｓθ          （３２）
点Ｑ１における仮想電流ｃによる磁界のｙ方向成分ＨｃｙＱ１は以下のように表される。
ＨｃｙＱ１＝−ｋ×Ｉｕ×ｓｉｎθ          （３３）
点Ｑ１における仮想電流ｄによる磁界のｘ方向成分ＨｄｘＱ１は以下のように表される。
ＨｄｘＱ１＝−ｋ１×Ｉｕ×ｃｏｓθ１          （３４）
点Ｑ１における仮想電流ｄによる磁界のｙ方向成分ＨｄｙＱ１は以下のように表される。
ＨｄｙＱ１＝ｋ１×Ｉｕ×ｓｉｎθ１          （３５）
ここでｋは点Ｑ１からの距離に関係する正の定数であり、式（９）の関係が成り立つ。ｋ１は点Ｑ１からの距離に関係する正の定数であり、次の関係が成り立つ。
ｋ１∝１／ｒ１          （３６）
【００４６】
点Ｑ１における漏れ磁界の径方向成分ＨｒＱ１及び周方向成分ＨｔＱ１は以下のようになる。径方向成分ＨｒＱ１は、
ＨｒＱ１＝ＨａｙＱ１＋ＨｂｙＱ１＋ＨｃｙＱ１＋ＨｄｙＱ１＝０          （３７）
となる。点Ｑ１における漏れ磁界の周方向成分ＨｔＱ１は、
ＨｔＱ１＝−（ＨａｘＱ１＋ＨｂｘＱ１＋ＨｃｘＱ１＋ＨｄｘＱ１）
＝（２ｋ１×ｃｏｓθ１−２ｋ×ｃｏｓθ）×Ｉｕ          （３８）
【００４７】
次に異相のスロット中心での漏れ磁束を考える。図１７は異相スロット中心での漏れ磁束を説明する図であり、図１５の左上方のＶ−相とＵ−相に該当する部分を示している。図１７の左側の突極１３にはＶ−相の電機子巻線３（破線で示す）が巻き回され、右側の突極１３にはＵ−相の電機子巻線３（破線で示す）が巻き回されている。図４で説明したのと同様にアンペアターン分の電流が各突極近傍で２点に集中していると考える。Ｖ−相の仮想電流ｅの電流−Ｉｖは紙面の表側から裏側に流れており、Ｖ−相の仮想電流ｆの電流Ｉｖは紙面の裏側から表側に流れている。Ｕ−相の仮想電流ａの電流−Ｉｕは紙面の表側から裏側に流れており、Ｕ−相の仮想電流ｂの電流Ｉｕは紙面の裏側から表側に流れている。点Ｑ２は投影面上における軸５の軸中心からＶ−相とＵ−相間のスロット中心径線上にある。
【００４８】
４つの仮想電流（ａ，ｂ，ｅ，ｆ）が発生する磁界（Ｈａ，Ｈｂ，Ｈｅ，Ｈｆ）を合成して漏れ磁界を計算する。同相ペアスロット部分での漏れ磁束と比較するために、仮想電流ｆ及びａと点Ｑ２とを結んだ線とスロット中心径線とのなす角度をθとし、仮想電流ｅ及びｂと点Ｑ２とを結んだ線とスロット中心径線とのなす角度をθ１とし、点Ｑ２から仮想電流ｆ及びａまでの距離をｒ、点Ｑ２から仮想電流ｅ及びｂまでの距離をｒ１とする。４つの仮想電流が発生する磁界は、ｘ方向成分及びｙ方向成分に分けて考える。点Ｑ２における仮想電流ｅによる磁界のｘ方向成分ＨｅｘＱ２は以下のように表される。
ＨｅｘＱ２＝−ｋ１×Ｉｖ×ｃｏｓθ１          （３９）
点Ｑ２における仮想電流ｅによる磁界のｙ方向成分ＨｅｙＱ２は以下のように表される。
ＨｅｙＱ２＝−ｋ１×Ｉｖ×ｓｉｎθ１          （４０）
点Ｑ２における仮想電流ｆによる磁界のｘ方向成分ＨｆｘＱ２は以下のように表される。
ＨｆｘＱ２＝ｋ×Ｉｖ×ｃｏｓθ          （４１）
点Ｑ２における仮想電流ｆによる磁界のｙ方向成分ＨｆｙＱ２は以下のように表される。
ＨｆｙＱ２＝ｋ×Ｉｖ×ｓｉｎθ          （４２）
点Ｑ２における仮想電流ａによる磁界のｘ方向成分ＨａｘＱ２は以下のように表される。
ＨａｘＱ２＝−ｋ×Ｉｕ×ｃｏｓθ          （４３）
点Ｑ２における仮想電流ａによる磁界のｙ方向成分ＨａｙＱ２は以下のように表される。
ＨａｙＱ２＝ｋ×Ｉｕ×ｓｉｎθ          （４４）
点Ｑ２における仮想電流ｂによる磁界のｘ方向成分ＨｂｘＱ２は以下のように表される。
ＨｂｘＱ２＝ｋ１×Ｉｕ×ｃｏｓθ１          （４５）
点Ｑ２における仮想電流ｂによる磁界のｙ方向成分ＨｂｙＱ２は以下のように表される。
ＨｂｙＱ２＝−ｋ１×Ｉｕ×ｓｉｎθ１          （４６）
ここでｋ及びｋ１は点Ｑ２からの距離に関係する正の定数であり、式（９）及び（３６）の関係が成り立つ。
【００４９】
点Ｑ２における漏れ磁界の径方向成分ＨｒＱ２及び周方向成分ＨｔＱ２は以下のようになる。径方向成分ＨｒＱ２は、
ＨｒＱ２＝ＨｅｙＱ２＋ＨｆｙＱ２＋ＨａｙＱ２＋ＨｂｙＱ２
＝（ｋ×ｓｉｎθ−ｋ１×ｓｉｎθ１）×（Ｉｕ＋Ｉｖ）          （４７）
となる。点Ｑ２における漏れ磁界の周方向成分ＨｔＱ２は、
ＨｔＱ２＝−（ＨｅｘＱ２＋ＨｆｘＱ２＋ＨａｘＱ２＋ＨｂｘＱ２）
＝（ｋ×ｃｏｓθ−ｋ１×ｃｏｓθ１）×（Ｉｕ−Ｉｖ）          （４８）
【００５０】
点Ｑ１と点Ｑ２の径方向成分Ｈｒの絶対値を考える。式（３７）からＨｒＱ１＝０なので、｜ＨｒＱ１｜＝０である。式（４７）から｜ＨｒＱ２｜≧０となる。したがって常に｜ＨｒＱ２｜≧｜ＨｒＱ１｜が成立する。
【００５１】
同相ペアのスロット中心径線上の点Ｑ１と異相のスロット中心径線上の点Ｑ２それぞれにおける連続する４つの仮想電流による漏れ磁束の径方向成分を軸５から同一距離（同一の半径円周上）で比較すると、常に｜ＨｒＱ２｜≧｜ＨｒＱ１｜が成立しているので、同相ペアのスロット中心径線上での漏れ磁束の径方向成分が異相のスロット中心径線上での漏れ磁束の径方向成分より小さい。したがってホール素子１０を同相ペアのスロット中心径線上に配置して、さらに回転センサの第２の永久磁石８の径方向成分を検出する向きにすることで、回転電機の電機子巻線３からの漏れ磁束の検出を低減することができる。
【００５２】
通常、電機子巻線３からの漏れ磁束の影響はホール素子１０が電機子巻線３から離れるほど小さくなる。実施の形態１と同様に回転子の外周側に固定子コア２aがある図１のような回転電機の場合に、回転子４の軸５に垂直な投影面上では電機子巻線３の内周端から離れ、軸５に近づくほど電機子巻線３からの漏れ磁束を小さくすることができる。つまりホール素子１０を同相ペアのスロット中心径線上で軸５の近傍に配置して、さらに回転センサの第２の永久磁石８の径方向成分を検出する向きにすることで、回転電機の電機子巻線３からの漏れ磁束の検出を低減することができる。
【００５３】
実施の形態１と同様にホール素子１０が検出する第２の永久磁石８の磁束を電機子巻線３からの漏れ磁束の１００倍以上にすれば、電機子巻線３からの漏れ磁束による回転センサの検出誤差を１％以下にすることができる。したがって回転センサの精度を向上することができる。
【００５４】
次に点Ｑ１と点Ｑ２の周方向成分Ｈｔの絶対値が｜ＨｔＱ１｜≧｜ＨｔＱ２｜となる場合を考える。式｜ＨｔＱ１｜≧｜ＨｔＱ２｜に（３８）と式（４８）を代入すると以下のようになる。
｜（２ｋ１×ｃｏｓθ１−２ｋ×ｃｏｓθ）×Ｉｕ｜
≧｜（ｋ×ｃｏｓθ−ｋ１×ｃｏｓθ１）×（Ｉｕ−Ｉｖ）｜          （４９）
｜Ｉｕ−Ｉｖ｜＝√３｜Ｉｕ｜なので、変形すると
２｜ｋ×ｃｏｓθ−ｋ１×ｃｏｓθ１｜
≧√３｜ｋ×ｃｏｓθ−ｋ１×ｃｏｓθ１｜          （４９ａ）
となる。
【００５５】
｜ｋ×ｃｏｓθ−ｋ１×ｃｏｓθ１｜＞０の場合は、式（４９ａ）の両辺から
｜ｋ×ｃｏｓθ−ｋ１×ｃｏｓθ１｜を除すると２≧√３となり、常に式（４９ａ）が成立する。また、ｋ×ｃｏｓθ−ｋ１×ｃｏｓθ１＝０の場合は、式（４９ａ）の両辺は共に０となり、式（４９ａ）は成立する。したがって式（４９ａ）は常に成立する。式（４９ａ）が成立するのは｜ＨｔＱ１｜≧｜ＨｔＱ２｜が成立するときなので、常に
｜ＨｔＱ１｜≧｜ＨｔＱ２｜が成立する。
【００５６】
同相ペアのスロット中心径線上の点Ｑ１と異相のスロット中心径線上の点Ｑ２それぞれにおける連続する４つの仮想電流による漏れ磁束の周方向成分を軸５から同一距離（同一の半径円周上）で比較すると、異相のスロット中心径線上での漏れ磁束の周方向成分が同相ペアのスロット中心径線上での漏れ磁束の周方向成分より小さい。したがってホール素子１０を異相のスロット中心径線上に配置して、さらに回転センサの第２の永久磁石８の周方向成分を検出する向きにすることで、回転電機の電機子巻線３からの漏れ磁束の検出を低減することができる。
【００５７】
通常、電機子巻線３からの漏れ磁束の影響はホール素子１０が電機子巻線３から離れるほど小さくなる。回転子の外周側に固定子コア２aがある図１のような回転電機の場合に、回転子４の軸５に垂直な投影面上では電機子巻線３の内周端から離れ、軸５に近づくほど電機子巻線３からの漏れ磁束を小さくすることができる。つまりホール素子１０を異相のスロット中心径線上で軸５の近傍に配置して、さらに回転センサの第２の永久磁石８の周方向成分を検出する向きにすることで、回転電機の電機子巻線３からの漏れ磁束の検出を低減することができる。この効果を得るには図１８に示すような位置にホール素子１０を配置すればよい。図１８はこの実施の形態で使用できる第２の回転電機の概略正面図である。図に付した同一の記号は同一或いは相当するものである。
【００５８】
今まで電機子巻線３の漏れ磁束の径方向成分と周方向成分について式を用いて定性的に説明したが、シミュレーションによって正確な漏れ磁束の変化を調べた結果について述べる。図１９はシミュレーションを行ったホール素子１０の配置例を示す図である。回転電機の極数及びスロット数は上述したものと同じ１０及び１２である。図に付した同一の記号は同一或いは相当するものである。１０ａ乃至１０ｃはそれぞれ電機子巻線３の漏れ磁束の径方向成分、周方向成分、軸方向成分を検出する向きに配置した磁束検出器である。図２０は固定子コア２aの円筒形状を展開し、その上部を外周側から見た図である。３ｂは電機子巻線３の固定子コア２a上部のコイルエンドである。コイルエンド３ｂが左からＵ＋相（図１９の上方のＵ＋相に相当する）、Ｕ−相、Ｖ−相、Ｖ＋相、Ｗ＋相、Ｗ−相のように同相ペアを形成して並んでいる。１２スロットの回転電機の電機子巻線３は等間隔に配置されているので、コイルエンド３ｂの間隔は機械角で３０°となる。電機子巻線３の漏れ磁束の磁束密度の径方向成分Ｂｒ、周方向成分Ｂｔ、軸方向成分Ｂｚの向きは図中に示した向きである。次に径方向成分Ｂｒ、周方向成分Ｂｔ、軸方向成分Ｂｚの３次元シミュレーションの結果を示す。
【００５９】
図２１は漏れ磁束の径方向成分の分布図である。電機子電流の１周期分の磁場解析の結果から漏れ磁束の最大値を抽出したものである。横軸は周方向の角度であり、縦軸Ｄはスロットピッチで規格化した軸方向の距離である。横軸は周期性を考慮して０°から１８０°までの１８０°の範囲について示しており、１５°、４５°、７５°、１０５°、１３５°、１６５°の位置にＵ＋，Ｕ−，Ｖ−，Ｖ＋，Ｗ＋，Ｗ−各相のコイルエンド３ｂがそれぞれ位置している。漏れ磁束は等高線で示していて、この図から固定子コア２a端部の近傍すなわちＤ＝０．６近傍では、３０°、９０°、１５０°の位置で漏れ磁束の径方向成分が非常に小さくなっていることが確認できる。これは、それぞれＵ＋相とＵ−相、Ｖ−相とＶ＋相、Ｗ＋相とＷ−相のスロット中心位置に該当する。ここで漏れ磁束の径方向成分の小さい理由は、Ｕ＋相とＵ−相では同じ相であるが巻き方向が逆であるため１８０°位相が反転した電流が流れているのと等価である。このときＵ+相とＵ−相に挟まれた領域では径方向の磁界が互いにキャンセルして小さくなったと考えられる。Ｖ+相とＶ−相、Ｗ+相とＷ−相に挟まれた領域についても同様の考え方が適用できる。図２２に横軸に周方向の角度、縦軸に漏れ磁束の径方向成分Ｂｒの最大値をプロットしたグラフを示す。１５°から４５°、７５°から１０５°、１３５°から１６５°の範囲では漏れ磁束の影響が小さく、特に３０°、９０°、１５０°の位置ではきわめて小さいことが確認できる。すなわち定性的に解析したときと同様にホール素子１０を同相ペアのスロット中心径線近傍に配置して、さらに回転センサの第２の永久磁石８の径方向成分を検出する向きにすることで、回転電機の電機子巻線３からの漏れ磁束の検出を低減することができる。
【００６０】
図２３は漏れ磁束の周方向成分の分布図である。図２１と同様に電機子電流の１周期分の磁場解析の結果から漏れ磁束の最大値を抽出したものである。横軸は周方向の角度であり、縦軸Ｄはスロットピッチで規格化した軸方向の距離である。横軸は周期性を考慮して０°から１８０°までの１８０°の範囲について示しており、０°、６０°、１２０°付近において，漏れ磁束が小さくなっていることが分かる。横軸に周方向の角度位置、縦軸に漏れ磁束の周方向成分Ｂｔの最大値をプロットしたグラフが図２４である。Ｕ−相とＶ−相に挟まれた領域（４５°から７５°）、Ｖ＋相とＷ＋相に挟まれた領域（１０５°から１３５°）、Ｗ−相とＵ−相（あるいはＷ＋相とＵ＋相）に挟まれた領域（１６５°から１８０°と０°から１５°）では漏れ磁束の周方向成分が小さいことが確認できる。すなわち定性的に解析したときと同様にホール素子１０を異相のスロット中心径線上に配置して、さらに回転センサの第２の永久磁石８の周方向成分を検出する向きにすることで、回転電機の電機子巻線３からの漏れ磁束の検出を低減することができる。
【００６１】
図２５は漏れ磁束の軸方向成分の分布図である。図２１と同様に電機子電流の１周期分の磁場解析の結果から漏れ磁束の最大値を抽出したものである。横軸は周方向の角度であり、縦軸Ｄはスロットピッチで規格化した軸方向の距離である。横軸は周期性を考慮して０°から１８０°までの１８０°の範囲について示しており、１５°、４５°、７５°、１０５°、１３５°、１６５°の位置にＵ＋，Ｕ−，Ｖ−，Ｖ＋，Ｗ＋，Ｗ−各相のコイルエンド３ｂがそれぞれ位置している。漏れ磁束は等高線で示していて、この図から固定子コア端部の近傍すなわちＤ＝０．６近傍では、３０°、９０°、１５０°の位置で漏れ磁束の軸方向成分が非常に小さくなっていることが確認できる。図２１の径方向成分とほぼ同じ傾向を示していることが分かる。横軸に周方向の角度位置、縦軸に漏れ磁束の軸方向成分Ｂｚの最大値をプロットしたグラフが図２６である。図２２と同様の傾向を示しており、１５°から４５°、７５°から１０５°、１３５°から１６５°の範囲では漏れ磁束の影響が小さく、特に３０°、９０°、１５０°の位置ではきわめて小さいことが確認できる。通常、電機子巻線３からの漏れ磁束の影響はホール素子１０が電機子巻線３から離れるほど小さくなる。回転子４の外周側に固定子コア２aがある図１のような回転電機の場合に、回転子４の軸５に垂直な投影面上では軸５に近づくほど電機子巻線３からの漏れ磁束を小さくすることができる。
【００６２】
以上述べたことをまとめる。ホール素子１０を同相ペアのスロット中心径線近傍に配置して、さらに回転センサの第２の永久磁石８の径方向成分あるいは軸方向成分を検出する向きにすることで、回転電機の電機子巻線３からの漏れ磁束の検出を低減することができる。また、ホール素子１０を異相のスロット中心径線近傍に配置して、さらに回転センサの第２の永久磁石８の周方向成分を検出する向きにすることで、回転電機の電機子巻線３からの漏れ磁束の検出を低減することができる。通常、電機子巻線３からの漏れ磁束の影響はホール素子１０が電機子巻線３から離れるほど小さくなる。回転子４の外周側に固定子コア２aがある図１のような回転電機の場合に、回転子４の軸５に垂直な投影面上では電機子巻線３の内周端から離れ、軸５に近づくほど電機子巻線３からの漏れ磁束を小さくすることができる。つまりホール素子１０を軸５の近傍に配置することで、さらに回転センサの第２の永久磁石８の径方向成分、周方向成分、軸方向成分を検出する向きにすることで、回転電機の電機子巻線３からの漏れ磁束の検出を低減することができる。
【００６３】
本実施の形態の回転電機は、電機子巻線３を巻いた突極１３を極端に不等間隔で配置していた従来とは異なり、電機子巻線３を巻いた突極１３を均等に配置しても回転電機の電機子巻線３からの漏れ磁束の検出を低減することができる。電機子巻線３を巻く空間を確保できるので、十分な回数だけ電機子巻線を巻くことができる。したがって十分なトルクを発生させることができ、効率を低下させない回転電機が得られる。また電機子巻線３からの漏れ磁束の検出を低減することで、回転センサの精度を向上することができる。高精度の回転センサであれば回転電機を正確に制御することができ、駆動電流の位相にずれが生じることがないので、回転電機のトルクリップルを低減することができる。さらに高精度の回転センサであれば検出誤差の許容度が大きいので、回転センサと回転電機本体との距離を近づけても電機子巻線３の漏れ磁束の影響を小さくすることができる。したがって高精度の回転センサを回転電機本体に近付けることで回転電機の小形化が可能となる。
【００６４】
尚、同相ペアを配置する例は他にもある。図２７は実施の形態２で使用できる第３の回転電機の概略正面図である。図に付した同一の記号は同一或いは相当するものである。
図２７は８極９スロットの回転電機であり、電機子巻線３の配置が上方のＵ＋相から左周りにＵ−，Ｕ＋，Ｖ＋，Ｖ−，Ｖ＋，Ｗ＋，Ｗ−，Ｗ＋各相のようになっている。このような配置であれば径方向の磁束を検出する場合には、図２７のホール素子１０ａのようにＵ＋相とＵ−相の電機子巻線３の間、望ましくは中心位置に配置されていれば、漏れ磁束の影響を低減できる。これにより回転センサの精度が向上するという効果が得られる。無論Ｕ＋相とＵ−相の電機子巻線３の間への配置に限らず、Ｖ＋相とＶ−相の巻線の間やＷ＋相とＷ−相の電機子巻線３の間でも同様の効果が得られる。すなわち同相ペアのスロット中心径線近傍、望ましくは同相ペアのスロット中心径線上に配置されていればよい。
【００６５】
また周方向の磁束を検出する場合には図２７のホール素子１０ｂのようにＵ＋相とＶ＋相の間に配置するのがよい。無論Ｖ＋相とＷ＋相の間やＷ＋相とＵ＋相の間に配置してもよい。すなわち異相のスロット中心径線近傍、望ましくは異相のスロット中心径線上に配置されていればよい。
【００６６】
軸方向の磁束を検出する場合には，漏れ磁束の傾向は径方向成分の場合と同じであるので、同相ペアのスロット中心径線近傍のぞましくは同相ペアのスロット中心径線上に配置されていればよい。
【００６７】
また、極数とスロット数の比が８：９であれば他の組み合わせでもよい。図２７のような９スロットかつ各相の並びが実現されていれば、極数が異なる例えば１０極９スロットの場合でも同様な傾向となる。したがって１０極９スロットの場合やスロット数の比が１０：９であれば他の組み合わせであれば同じ効果が得られる。
【００６８】
同相ペアを配置する第４の例としては図２８のような例もある。図２８は実施の形態２で使用できる第４の回転電機の概略正面図である。図に付した同一の記号は同一或いは相当するものである。１４極１２ロットの回転電機である。電機子巻線３の配置が上方のＵ＋相から左周りにＵ−，Ｗ−，Ｗ＋，Ｖ＋，Ｖ−，Ｕ−，Ｕ＋，Ｗ＋，Ｗ−，Ｖ−，Ｖ＋各相となっている。径方向あるいは軸方向の磁束を検出する場合には、図２８のホール素子１０ａの位置すなわち同相ペアのスロット中心径線近傍、望ましくは同相ペアのスロット中心径線上に配置されていればよい。周方向の磁束を検出する場合には、図２８のホール素子１０ｂの位置すなわち異相のスロット中心径線近傍、望ましくは異相のスロット中心径線上に配置されていればよい。また極数とスロット数の比が１４：１２であれば同様の配置とすればよい。
【００６９】
実施の形態３．
実施の形態１及び２では固定子コア２aの突極１３の全てに電機子巻線３が巻き回された回転電機について述べたが、これに限ることはない。電機子巻線３が１つ飛ばしの突極１３に巻き回された場合であっても電機子巻線３からの漏れ磁束の検出を低減することができる。このような回転電機は電機子巻線３を少なくできるのでコストを下げられる利点がある。以下に説明する。
【００７０】
図２９はこの発明の実施の形態３における回転電機の概略正面図である。図に付した同一の記号は同一或いは相当するものである。８極１２スロットの回転電機である。電機子巻線３が全ての突極１３に巻かれておらず、１つ飛ばしに計６つの突極１３に巻き回されている。電機子巻線３は上方のＵ相から左周りに、Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相、Ｗ相、Ｖ相の順で配置されている。このような場合でも電機子巻線３を基準とすれば、実施の形態1の場合と同様に考えることができる。
【００７１】
径方向の磁束を検出する場合には、図２９のホール素子１０ａの位置のように隣り合う異なる相の巻線の間の中心位置近傍に配置されていればよい。軸方向の磁束を検出する場合も同様である。一方、周方向の磁束を検出する場合には、図２９のホール素子１０ｂのように電機子巻線３が巻かれた突極中心径線近傍に配置するのがよい。
【００７２】
電機子巻線３が突極１３に巻き回されていない別の例を示す。図３０はこの実施の形態で使用できる第２の回転電機の概略正面図である。図に付した同一の記号は同一或いは相当するものである。１０極１２スロットの回転電機であり、電機子巻線３が１つ飛ばしに６つの突極１３に巻き回されている。また電機子巻線３の配置は上方のＵ＋相から左周りにＶ−，Ｗ＋，Ｕ−，Ｖ＋，Ｗ−各相となっている。この例も巻線の向きは異なっていても実施の形態1と同様にＵ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線が1つずつ並んだ電機子巻線３の配置パターンを有している。したがって実施の形態1の場合と同様に考えることができる。すなわち径方向の磁束を検出する場合には、図３０のホール素子１０ａの位置のように隣り合う異なる相の巻線の間の中心位置近傍に配置されていればよい。軸方向の磁束を検出する場合も同様である。一方、周方向の磁束を検出する場合には、図３０のホール素子１０ｂのように電機子巻線３が巻かれた突極中心径線近傍に配置するのがよい。
【００７３】
図２９及び３０で示した回転電機は、全ての突極１３に電機子巻線３が巻き回されている例と同等の出力を出すために、電流Ｉで２つの電機子巻線３で発生させた磁束を１つの電機子巻線３に２倍の電流Ｉで駆動することで達成できる。つまり全ての突極に電機子巻線３が巻き回されている例に比べて1つの電機子巻線３のアンペアターンが大きくなる。これによって漏れ磁束の影響も大きくなってしまう。したがって、本実施の形態で述べた位置にホール素子を配置することで、漏れ磁束の影響が低減でき、回転センサの精度が向上することができる。高精度の回転センサであれば、回転センサと回転電機本体との距離を近づけることができる。したがって高精度の回転センサを回転電機本体に近付けることで回転電機の小形化が可能となる。
【００７４】
尚、実施の形態１乃至３の回転電機では回路基板１１が蓋１２の内側に取り付けられ、回転センサが蓋１２側に配置された例で説明したが、回路基板１１がフレーム１の底内面に取り付けられ、回転センサがフレームの底側に配置された場合であっても構わない。
【００７５】
また、磁束測定環７が第２の永久磁石８の外側にヨーク９を備え、ホール素子１０がこの磁束測定環７の内側に配置される場合で説明したが、図３１に示すように第２の永久磁石８の内側にヨーク９を備え、ホール素子１０がこの磁束測定環７の外側に配置される場合であっても構わない。図３１のホール素子１０ａは回転センサの第２の永久磁石８の径方向成分を検出する場合の配置例であり、ホール素子１０ｂは回転センサの第２の永久磁石８の周方向成分を検出する場合の配置例である。図に付した同一の記号は同一或いは相当するものである。ヨーク９の半径を小さくすることでホール素子１０は軸５に近付けることができる。第２の永久磁石８の極数を４極の場合で示したが、これに限らない。また、ホール素子１０の数は実施の形態１乃至３で示した数に限定されることはなく、１つであっても、複数個であっても構わない。
【００７６】
また、電気子巻線が突極に巻かれた回転電機で説明したが、電気子巻線だけが周方向に配置されるスロットレスモータであっても構わない。突極中心を電気子巻線中心に置き換えて、スロット中心を隣接する電気子巻線の間隙中心に置き換えればよい。
【００７７】
また、回転子に永久磁石を備えた回転電機で説明したが、回転子に永久磁石を備えないリラクタンスモータであっても構わない。
【００７８】
また、実施の形態２及び３の回転電機は実施の形態１と同様に、実施の形態で示した極数とスロット数の比に限らず、同じ極数とスロット数の比となる電機子巻線の配置パターンを有していればよい。
【００７９】
実施の形態４．
実施の形態１乃至３では電機子巻線３からの漏れ磁束の検出を低減することで回転センサの精度を向上させた回転電機について説明してきたが、この回転電機を自動車用電動パワーステアリング装置に適用することができる。以下に説明する。
【００８０】
図３２は自動車用電動パワーステアリング装置の概念図である。ステアリングホイール１５から人間の操舵力がコラムシャフト１６に伝達される。ウォームギヤ１７（図では詳細は省略し、ギヤボックスのみ示している）は回転電機１８の出力の回転方向を直角に変えながら伝達する。ウォームギヤ１７は同時に出力を減速させて、ハンドルジョイント１９を回すことでアシストトルクを増加させる。例えばウォームギヤのギア比は２０：１である。ハンドルジョイント１９は操舵力をステアリングギヤ２０（図では詳細は省略し、ギヤボックスのみ示している）に伝える。ステアリングギヤ２０はハンドルジョイント１９の回転を減速すると同時にラック２１の直線運動に変換し、ラック２１の所要の変移を発生させる。このラック２１の直線運動により車輪を動かし、車両の方向転換等を可能とする。
【００８１】
上記のような電動パワーステアリング装置では回転電機１８で発生するトルクの脈動がウォームギヤ１７とコラムシャフト１６を介して、ステアリングホイール１５に伝達される。したがって、回転電機１８がトルクに大きな脈動を発生する場合、滑らかなステアリング感覚を得ることが出来ない。実施の形態１乃至３で述べた回転電機は電機子巻線３の漏れ磁束の影響が小さいものであり、高精度の回転センサを構成できる。高精度の回転センサであれば回転電機を正確に制御することができ、駆動電流の位相にずれが生じることがないので、回転電機のトルクリップルを低減することができる。したがって実施の形態１乃至３の回転電機を組み込むことで、回転電機のトルクリップルが低減でき、滑らかなステアリング感覚の電動パワーステアリング装置が実現できる。また回転センサと回転電機本体とを近づけて配置することができ小形の電動パワーステアリング装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】この発明の実施の形態１における回転電機の概略構成図である。
【図２】実施の形態１における回転センサの正面図である。
【図３】実施の形態１における回転電機の概略正面図である。
【図４】実施の形態１における突極部分での漏れ磁束を説明する図である。
【図５】実施の形態１におけるスロット部分での漏れ磁束を説明する図である。
【図６】図４の点Ｐを移動させたときの角度及び距離を説明する図である。
【図７】実施の形態１で使用できる第２の回転センサの正面図である。
【図８】実施の形態１で使用できる第２の回転電機の概略正面図である。
【図９】実施の形態１における磁束検出器の配置例を示す図である。
【図１０】実施の形態１のコイルエンドと磁束方向を示す図である。
【図１１】実施の形態１の漏れ磁束の径方向成分の分布図である。
【図１２】実施の形態１の漏れ磁束の周方向成分の分布図である。
【図１３】実施の形態１の漏れ磁束の軸方向成分の分布図である。
【図１４】実施の形態１で使用できる第３の回転センサの側面図である。
【図１５】この発明の実施の形態２における回転電機の概略正面図である。
【図１６】実施の形態２の同相ペアスロット部分での漏れ磁束を説明する図である。
【図１７】実施の形態２の同相ペア外での漏れ磁束を説明する図である。
【図１８】実施の形態２で使用できる第２の回転電機の概略正面図である。
【図１９】実施の形態２における磁束検出器の配置例を示す図である。
【図２０】実施の形態２のコイルエンドと磁束方向を示す図である。
【図２１】実施の形態２の漏れ磁束の径方向成分の分布図である。
【図２２】実施の形態２の漏れ磁束の径方向成分の最大値を示す図である。
【図２３】実施の形態２の漏れ磁束の周方向成分の分布図である。
【図２４】実施の形態２の漏れ磁束の周方向成分の最大値を示す図である。
【図２５】実施の形態２の漏れ磁束の軸方向成分の分布図である。
【図２６】実施の形態２の漏れ磁束の軸方向成分の最大値を示す図である。
【図２７】実施の形態２で使用できる第３の回転電機の概略正面図である。
【図２８】実施の形態２で使用できる第４の回転電機の概略正面図である。
【図２９】この発明の実施の形態３における回転電機の概略正面図である。
【図３０】実施の形態３で使用できる第２の回転電機の概略正面図である。
【図３１】この発明で使用できる第４の回転センサの正面図である。
【図３２】この発明の実施の形態４におけるパワーステアリング装置の図である。
【符号の説明】
【００８３】
１  フレーム、２  固定子、３  電機子巻線、４  回転子、５  軸、７  磁束測定環、８  永久磁石、１０  ホール素子、１３  突極、１４  スロット。
【図１】
2008079452.tif 000003
【図２】
2008079452.tif 000004
【図３】
2008079452.tif 000005
【図４】
2008079452.tif 000006
【図５】
2008079452.tif 000007
【図６】
2008079452.tif 000008
【図７】
2008079452.tif 000009
【図８】
2008079452.tif 000010
【図９】
2008079452.tif 000011
【図１０】
2008079452.tif 000012
【図１１】
2008079452.tif 000013
【図１２】
2008079452.tif 000014
【図１３】
2008079452.tif 000015
【図１４】
2008079452.tif 000016
【図１５】
2008079452.tif 000017
【図１６】
2008079452.tif 000018
【図１７】
2008079452.tif 000019
【図１８】
2008079452.tif 000020
【図１９】
2008079452.tif 000021
【図２０】
2008079452.tif 000022
【図２１】
2008079452.tif 000023
【図２２】
2008079452.tif 000024
【図２３】
2008079452.tif 000025
【図２４】
2008079452.tif 000026
【図２５】
2008079452.tif 000027
【図２６】
2008079452.tif 000028
【図２７】
2008079452.tif 000029
【図２８】
2008079452.tif 000030
【図２９】
2008079452.tif 000031
【図３０】
2008079452.tif 000032
【図３１】
2008079452.tif 000033
【図３２】
2008079452.tif 000034