(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個のティースを備えるコアシートが軸方向に複数枚積層されて構成される固定子鉄心、ならびに前記ティースに巻回される電機子巻線を有する固定子と、磁極部と複数個の永久磁石埋め込み部とを備える磁極部ユニットが軸方向に複数積層されて構成される回転子鉄心、ならびに前記埋め込み部に埋め込まれる永久磁石を有する回転子とが磁気的空隙を介して配置された回転電機であって、前記コアシートの少なくとも１枚は、隣接する前記ティースの前記回転子側の先端部を連結する連結部を有し、前記磁極部ユニットの少なくとも１つは、前記永久磁石を前記固定子側で保持する磁石保持部を有しており、前記固定子鉄心および前記回転子鉄心の横断面において、前記固定子鉄心および前記回転子鉄心の軸方向における少なくとも何れか一部の第一の断面では、前記連結部および前記磁石保持部の両方が存在し、かつ前記固定子鉄心および前記回転子鉄心の軸方向における少なくとも何れか一部の第二の断面では、前記連結部のみが存在し、かつ前記固定子鉄心および前記回転子鉄心の軸方向における少なくとも何れか一部の第三の断面では、前記磁石保持部のみが存在するものであり、前記断面の間に前記連結部および前記磁石保持部の何れも存在しないように構成された第四の断面が配置されていることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記第四の断面は、前記第一の断面と前記第二の断面との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記連結部および前記磁石保持部のどちらか一方のみが存在する断面をもつ領域の積層方向長さの、前記固定子鉄心および前記回転子鉄心の積層方向長さに対する割合が、２０％以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記連結部および前記磁石保持部のどちらか一方のみが存在する断面をもつ領域の積層方向長さの、前記固定子鉄心および前記回転子鉄心の積層方向長さに対する割合が、２０％から８０％であることを特徴とする請求項１から請求項３までの何れかに記載の回転電機。
【請求項５】
前記固定子鉄心は、前記連結部を有する前記コアシートを複数枚連続で積層した前記連結部を有するコアシートブロックと、前記連結部をもたない前記コアシートを複数枚連続で積層した前記連結部をもたないコアシートブロックから構成されており、前記回転子鉄心は、前記磁石保持部を有する前記磁極部ユニットを複数連続で積層した前記磁石保持部を有する磁極部ユニットブロックと、前記磁石保持部をもたない前記磁極部ユニットを複数連続で積層した前記磁石保持部をもたない磁極部ユニットブロックから構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４までの何れかに記載の回転電機。
【請求項６】
前記回転子鉄心を構成する磁極部ユニットは、円板状部材により形成され、前記円板状部材の周縁部を残して内径側に前記永久磁石を配設するとともに、前記円板状部材の前記周縁部を前記永久磁石が保持される前記磁石保持部としたことを特徴とする請求項１から請求項５までの何れかに記載の回転電機。
【請求項７】
前記回転子鉄心を構成する前記磁極部ユニットにおいて、前記磁極部に設けられた前記磁石保持部が、回転方向に対して非対称であることを特徴とする請求項１から請求項６までの何れかに記載の回転電機。
【請求項８】
周方向の両側に前記永久磁石が配置された前記磁極部に、前記永久磁石の固定子側部分に沿って突出し前記永久磁石を保持する前記磁石保持部を設けたものにおいて、前記磁石保持部を周方向の一方のみに突出させて設けるようにしたことを特徴とする請求項７に記載の回転電機。
【請求項９】
前記回転子鉄心を構成する磁極部ユニットは、円板状部材により形成され、前記円板状部材の周縁部を残して内径側に前記永久磁石を配設するとともに、前記円板状部材の前記周縁部を前記永久磁石が保持される前記磁石保持部としたものにおいて、前記円板状部材の周縁部の一部を削除して、前記回転子鉄心を構成する前記磁極部に設けられた前記磁石保持部が、回転方向に対して非対称であるようにしたことを特徴とする請求項７に記載の回転電機。
【請求項１０】
複数個のティースを備えるコアシートが軸方向に複数枚積層されて構成される固定子鉄心、ならびに前記ティースに巻回される電機子巻線を有する固定子と、磁極部と複数個の永久磁石埋め込み部とを備える磁極部ユニットが軸方向に複数積層されて構成される回転子鉄心、ならびに前記埋め込み部に埋め込まれる永久磁石を有する回転子とが磁気的空隙を介して配置された回転電機であって、前記コアシートの少なくとも１枚は、隣接する前記ティースの前記回転子側の先端部を連結する連結部を有し、前記磁極部ユニットの少なくとも１つは、前記永久磁石を前記固定子側で保持する磁石保持部を有しており、前記固定子鉄心および前記回転子鉄心の横断面において、前記固定子鉄心および前記回転子鉄心の軸方向における少なくとも何れか一部の断面では、前記連結部および前記磁石保持部のどちらか一方のみが存在するように構成されているものであり、前記磁石保持部を有する前記磁極部ユニットは、前記磁石保持部を設けた前記磁極部と前記磁石保持部を設けない前記磁極部とを備えていることを特徴とする回転電機。
【請求項１１】
前記電機子巻線は、第１のＵ相巻線と、第１のＶ相巻線と、第１のＷ相巻線と、第２のＵ相巻線と第２のＶ相巻線と第２のＷ相巻線を有し、前記第１のＵ相巻線と前記第１のＶ相巻線と前記第１のＷ相巻線は第１のインバータに接続され、前記第２のＵ相巻線と前記第２のＶ相巻線と前記第２のＷ相巻線は第２のインバータに接続されることを特徴とする請求項１から請求項１０までの何れかに記載の回転電機。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１までの何れかに記載の回転電機を搭載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、固定子は隣接したティースの先端部同士を連結部で連結した構造であって、回転子は永久磁石が回転子鉄心に埋め込まれた構造である回転電機およびその回転電機を採用した電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
固定子は、固定子鉄心の隣接するティース間を磁性体の連結部で連結し、剛性を高めた構造であって、回転子は、埋込磁石構造であって、磁石を保持し、かつ、固定子に面する磁石保持部を有し、磁石を保持することが可能な構造である、回転電機がある（例えば、特許文献１参照）。また、固定子は、連結部に発生する漏れ磁束による誘起電圧波形の歪みに起因するトルクリップルを低減するために連結部を有するコアシートと連結部をもたないコアシートを積層して構成され、回転子は、回転子鉄心の表面に磁石を貼り付けた表面磁石構造であるもの（例えば、特許文献２参照）、固定子は、連結部をもたず、回転子は埋め込み磁石構造であって、漏れ磁束を低減し高いトルクを得るために、磁石を保持し、かつ、固定子に面する磁石保持部が、軸方向にある箇所とない箇所が混在しているもの（例えば、特許文献３参照）、固定子は、連結部をもたず、回転子は、磁石を保持し、かつ、固定子に面するポールシューを有するもの（例えば、特許文献４）がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−７７４６９号公報
【特許文献２】特開２００７−１５１２３２号公報
【特許文献３】特開２００６−１０９６８３号公報
【特許文献４】特開平１０−１６４８０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のものでは、固定子を構成する全てのコアシートがティース先端連結部を有し、回転子を構成する全てのコアシートが磁石を保持する磁石保持部を有するため、固定子の連結部と回転子の磁石保持部で発生する漏れ磁束が大きくなり、回転電機によって得られるトルクが低下するという問題点があった。
また、特許文献２のものでは、回転子が表面磁石構造であるため、リラクタンストルクを利用できず、高いトルクを得ることが難しいという課題があった。
また、特許文献３のものでは、固定子が連結部をもたないコアシートのみで構成されており、固定子鉄心の回転子側の内周の強度が低く、また、スロットの開口部によってコギングトルク、電磁加振力の原因となるスロットパーミアンスの高調波成分が大きくなり、振動・騒音の原因になるという課題があった。
また、特許文献４のものでは、固定子は連結部をもたず、ティース先端に鍔部を有するコアシートと、鍔部をもたないコアシートから構成されており、固定子鉄心の回転子側の内周の強度が低く、振動・騒音の原因になるという課題があった。
【０００５】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、固定子の剛性を高め、回転子鉄心に埋め込まれた永久磁石の飛び出しを防ぎながらも、漏れ磁束を低減し、トルクを向上することができる回転電機を得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る回転電機は、複数個のティースを備えるコアシートが軸方向に複数枚積層されて構成される固定子鉄心、ならびに前記ティースに巻回される電機子巻線を有する固定子と、磁極部と複数個の永久磁石埋め込み部とを備える磁極部ユニットが軸方向に複数積層されて構成される回転子鉄心、ならびに前記埋め込み部に埋め込まれる永久磁石を有する回転子とが磁気的空隙を介して配置された回転電機であって、前記コアシートの少なくとも１枚は、隣接する前記ティースの前記回転子側の先端部を連結する連結部を有し、前記磁極部ユニットの少なくとも１つは、前記永久磁石を前記固定子側で保持する磁石保持部を有しており、前記固定子鉄心および前記回転子鉄心の横断面において、前記固定子鉄心および前記回転子鉄心の軸方向における少なくとも何れか一部の第一の断面では、前記連結部および前記磁石保持部の両方が存在し、かつ前記固定子鉄心および前記回転子鉄心の軸方向における少なくとも何れか一部の第二の断面では、前記連結部のみが存在し、かつ前記固定子鉄心および前記回転子鉄心の軸方向における少なくとも何れか一部の第三の断面では、前記磁石保持部のみが存在するものであり、前記断面の間に前記連結部および前記磁石保持部の何れも存在しないように構成された第四の断面が配置されていることを特徴とするものである。
また、この発明に係る回転電機は、複数個のティースを備えるコアシートが軸方向に複数枚積層されて構成される固定子鉄心、ならびに前記ティースに巻回される電機子巻線を有する固定子と、磁極部と複数個の永久磁石埋め込み部とを備える磁極部ユニットが軸方向に複数積層されて構成される回転子鉄心、ならびに前記埋め込み部に埋め込まれる永久磁石を有する回転子とが磁気的空隙を介して配置された回転電機であって、前記コアシートの少なくとも１枚は、隣接する前記ティースの前記回転子側の先端部を連結する連結部を有し、前記磁極部ユニットの少なくとも１つは、前記永久磁石を前記固定子側で保持する磁石保持部を有しており、前記固定子鉄心および前記回転子鉄心の横断面において、前記固定子鉄心および前記回転子鉄心の軸方向における少なくとも何れか一部の断面では、前記連結部および前記磁石保持部のどちらか一方のみが存在するように構成されているものであり、前記磁石保持部を有する前記磁極部ユニットは、前記磁石保持部を設けた前記磁極部と前記磁石保持部を設けない前記磁極部とを備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係る回転電機によれば、前記固定子鉄心および前記回転子鉄心の軸方向における少なくとも何れか一部の第一の断面では、前記連結部および前記磁石保持部の両方が存在し、かつ前記固定子鉄心および前記回転子鉄心の軸方向における少なくとも何れか一部の第二の断面では、前記連結部のみが存在し、かつ前記固定子鉄心および前記回転子鉄心の軸方向における少なくとも何れか一部の第三の断面では、前記磁石保持部のみが存在するものであり、前記断面の間に前記連結部および前記磁石保持部の何れも存在しないように構成された第四の断面が配置されているので、固定子の連結部と、回転子の磁石保持部で発生する漏れ磁束を低減することができるため、固定子の剛性を高め、回転子鉄心に埋込まれた永久磁石を押さえながらも、確実にトルクを向上することができる。
また、この発明に係る回転電機によれば、磁石保持部を有する磁極部ユニットは、磁石保持部を設けた磁極部と磁石保持部を設けない磁極部とを備えているので、少数の磁石保持部によって、固定子の連結部と、回転子の磁石保持部で発生する漏れ磁束を低減することができるため、簡潔な構成で、固定子の剛性を高め、回転子鉄心に埋込まれた永久磁石を押さえながらも、トルクを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】各実施の形態１〜７による回転電機を組み込み適用する電動駆動装置の説明図である。
【図２】実施の形態１における回転電機の構成を示す横断面図である。
【図３】実施の形態１における回転電機の構成を示す図２の III−III 線における縦断面図である。
【図４】実施の形態１における連結部を有するコアシートを示す平面図である。
【図５】実施の形態１における連結部をもたないコアシートを示す平面図である。
【図６】実施の形態１における磁石保持部を有する磁極部ユニットと永久磁石を示す横断面図である。
【図７】実施の形態１における磁石保持部を有する磁極部ユニットと永久磁石を示す横断面図である。
【図８】実施の形態１における磁石保持部をもたない磁極部ユニットと永久磁石を示す横断面図である。
【図９】実施の形態１における回転電機の第一の断面を示す横断面図である。
【図１０】実施の形態１における回転電機の第二の断面を示す横断面図である。
【図１１】実施の形態１における回転電機の第三の断面を示す横断面図である。
【図１２】実施の形態１における回転電機の第四の断面を示す横断面図である。
【図１３】実施の形態１における回転電機の、第二の断面と第三の断面の積層方向長さの割合と、平均トルクの関係を示す図である。
【図１４】実施の形態１における回転電機の、第二の断面と第三の断面の積層方向長さの割合と、トルクリップルの関係を示す線図である。
【図１５】実施の形態１における回転電機の構成を示す縦断面図である。
【図１６】実施の形態１における回転電機の構成を示す横断面図である。
【図１７】実施の形態２における回転電機の構成を示す縦断面図である。
【図１８】実施の形態３における回転電機の構成を示す横断面図である。
【図１９】実施の形態３における磁石保持部を有する磁極部ユニットと永久磁石を示す横断面図である。
【図２０】実施の形態３における磁石保持部をもたない磁極部ユニットと永久磁石を示す横断面図である。
【図２１】実施の形態４における回転電機の構成を示す横断面図である。
【図２２】実施の形態４における回転子の構成を示す横断面断面図である。
【図２３】実施の形態５における回転電機の構成を示す横断面断面図である。
【図２４】実施の形態６における回転電機とＥＣＵの回路の接続図である。
【図２５】実施の形態７における自動車の電動パワーステアリング装置に係る説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明の各実施の形態の回転電機について図に基づいて説明するが、各実施の形態において、同一、または相当部材、部位については、同一符号を付して説明する。
【００１０】
実施の形態１．
この発明に係る実施の形態１を図１から図１６までについて説明する。
（電動駆動装置の説明）
図１は、回転電機とＥＣＵ（Electronic Control Unit）とが一体となった電動駆動装置を示す断面図である。
まず、回転電機について説明する。回転電機１００は電磁鋼板等の磁性体のコアシート１６を積層して構成される固定子鉄心３と固定子鉄心３に収められた電機子巻線２などを有する固定子１と、固定子１を固定するフレーム４を有する。さらにフレーム４は回転電機１００の前面部に設けられたハウジング５とボルト６によって固定されている。ハウジング５には軸受け７が設けられ、軸受け７は軸受け８と協働してシャフト９を支えるとともに回転自在となるようにしている。軸受け８はフレーム４と一体あるいは別体に設けられた壁部４ａに支持されている。回転子１０は、シャフト９と回転子鉄心１１、永久磁石１２などを有し、シャフト９に回転子鉄心１１が圧入されていて、回転子鉄心１１には永久磁石１２が埋め込まれている。
【００１１】
（回転電機の断面図の説明）
図２は、本発明を実施するための実施の形態１における回転電機の構成を示す横断面図の一種である。
この回転電機１００は、回転子１０の極数が１４、固定子１のスロット数が１８の構成であり、固定子１の内側に回転自在になるよう設けられた回転子１０がある。
固定子１は、コアバック１３と、等間隔に配置されコアバック１３から磁気的空隙長の方向に突出した１８個のティースＴ１〜Ｔ１８からなるティース１４及びティース１４間に設けられた１８個のスロット１５が形成された磁性体からなる、複数枚のコアシート１６が積層されて構成される固定子鉄心３と、この固定子鉄心３の１８個のスロットに収容された電機子コイル２ａを有する。固定子鉄心３のティース１４はそれぞれ回転子１０側の磁気的空隙長の方向の先端部にティース１４から円周方向に突設した鍔部１４ａを備えており、また、固定子鉄心３を構成するコアシート１６のうち、少なくとも一枚以上は、図２のように隣接する鍔部１４ａ間が磁性体によって連結された連結部１４ｂを有している。
【００１２】
固定子１の内周には、固定子１内周を歪ませようとする径方向の力が働くが、このように鍔部１４ａ間を連結することによって、固定子鉄心３の回転子１０側の内周の強度を向上して回転電機の振動を低減でき、さらに電機子巻線２ａの固定子鉄心３からの飛出しを防ぐといった効果を得られる。また、このように隣接する鍔部１４ａ間を連結した場合、前記スロットの回転子１０側の開口部が無くなるので、コギングトルク、電磁加振力の原因となるスロットパーミアンスの高調波成分が低減でき、コギングトルク、電磁加振力を低減できる。さらに、前記のように鍔部１４ａ間を連結することで連結部１４ｂが磁束の経路となり回転子ｄ軸のインダクタンスＬｄが増加するため、弱め界磁制御の効果を強くすることが可能となり、電圧飽和を緩和できるので、回転電機の高回転時の平均トルクを向上できるといった効果が得られる。
【００１３】
電機子コイル２ａはそれぞれ相毎に接続され、さらに外部で結線されることで、電機子巻線２が構成されている。電機子コイル２ａは、Ｕ相は＋Ｕ１１、−Ｕ１２、＋Ｕ１３、−Ｕ２１、＋Ｕ２２、−Ｕ２３の６個、Ｖ相は＋Ｖ１１、−Ｖ１２、＋Ｖ１３、−Ｖ２１、＋Ｖ２２、−Ｖ２３の６個、Ｗ相は−Ｗ１１、＋Ｗ１２、−Ｗ１３、＋Ｗ２１、−Ｗ２２、＋Ｗ２３の６個がそれぞれ接続されて構成され、図２に示すように各コイル２ａはティースＴ１〜Ｔ１８それぞれに対応して、＋Ｕ１１、＋Ｖ１１、−Ｖ１２、−Ｗ１１、−Ｕ１２、＋Ｕ１３、＋Ｖ１３、＋Ｗ１２、−Ｗ１３、−Ｕ２１、−Ｖ２１、＋Ｖ２２、＋Ｗ２１、＋Ｕ２２、−Ｕ２３、−Ｖ２３、−Ｗ２２、＋Ｗ２３の順に並んでいる構成となっている。ただし、「＋」、「−」はコイルの巻極性を示しており、「＋」と「−」は巻極性が逆となる。この１８個の電機子コイル２ａはそれぞれ相毎に接続され、さらに外部で結線されることで、電機子巻線２が構成されている。
【００１４】
回転子１０は、固定子１と磁気的空隙を介して配置され、回転子鉄心１１がハウジング５に嵌着された第１の軸受７、フレーム４に嵌着された第２の軸受８により両端部が回転自在に支持されたシャフト９に固定され、さらに回転子鉄心１１に永久磁石１２が周方向に等間隔に１４個埋め込まれている。
回転子鉄心１１は、同一平面上に永久磁石１２の極数と同数の磁性体からなる磁極部１７が、ブリッジ部１８を介して一体となった磁極部ユニット１９で構成されている。ブリッジ部１８は、シャフト９に固定されているため、回転子１０の回転は、ブリッジ部１８を介してシャフト９に伝搬される。磁極部１７は、周方向に等間隔に配置されており、隣り合う磁極部１７の間には永久磁石埋め込み部１２ａが設けられている。また、回転子鉄心１１を構成する磁極部ユニット１９のうち、少なくとも一つ以上は、磁極部ユニット１９を構成する磁極部１７が、永久磁石１２を保持し、かつ、固定子１に面した、磁性体からなる磁石保持部２０を有する。穴部２１は通常では空間とされるが、ＳＵＳや樹脂などが充填される場合がある。
なお、ここでは、磁極部ユニット１９は、永久磁石１２と同数の磁極部１７がブリッジ部１８によって一体となっているとしたが、ブリッジ部１８がなく、磁極部１７が一体となっていなくてもよい。
永久磁石１２は、回転子鉄心１１に設けられた永久磁石埋め込み部１２ａに、周方向に等間隔に１４個埋め込まれている。回転電機が回転すると、永久磁石１２には径方向に遠心力が働き、回転子鉄心１１から飛び出そうとするが、回転子鉄心１１に磁石保持部２０を設けることで、磁石保持部２０が永久磁石１２を押さえ、遠心力を抑制するといった効果が得られる。
【００１５】
（回転電機の III−III 断面図の説明）
図３はこの発明を実施するための実施の形態１における回転電機の、図２で示した III−III 線での断面図である。図３（ａ）は固定子１および回転子１０の縦断面全体を示し、図３（ｂ）はその一部詳細を示している。
固定子鉄心３は、連結部１４ｂを有するコアシート１６Ａ（図４に示す）と、連結部１４ｂをもたないコアシート１６Ｂ（図５に示す）を積層して構成されており、連結部１４ｂを有するコアシート１６Ａと連結部１４ｂをもたないコアシート１６Ｂが交互に配置されている。回転子鉄心１１は、磁石保持部２０を有する磁極部ユニット１９Ａ（図７に示す）と、磁石保持部２０をもたない磁極部ユニット１９Ｂ（図８に示す）を積層して構成されている。
このため、図３（ｂ）に示すように、回転電機は、固定子１は連結部１４ｂを有し、回転子１０は磁石保持部２０を有する断面：ＳＣ１−ＳＣ１（第一の断面とする）、固定子１は連結部１４ｂを有し、回転子１０は磁石保持部２０をもたない断面：ＳＣ２−ＳＣ２（第二の断面とする）、固定子１は連結部１４ｂをもたず、回転子１０は磁石保持部２０を有する断面：ＳＣ３−ＳＣ３（第三の断面とする）、固定子１は連結部１４ｂをもたず、回転子１０は磁石保持部２０をもたない断面：ＳＣ４−ＳＣ４（第四の断面とする）で構成されており、軸方向に隣り合う固定子１の連結部１４ｂと回転子１０の磁石保持部２０の間には、軸方向の漏れ磁束Φが生じる。
（１）第一の断面：ＳＣ１−ＳＣ１
固定子１を構成する固定子鉄心３のコアシート１６は連結部１４ｂを有し、回転子１０を構成する磁極部ユニット１９における磁石保持部２０を有する断面：ＳＣ１−ＳＣ１（第一の断面）は、コアシート１６の１枚分に相当する集積方向の厚さに等しく磁極部ユニット１９の一つ分に相当する集積方向の厚さに等しい軸方向の長さをもつ集積領域ＳＲ１１の軸方向全域にわたり存在する。
（２）第二の断面：ＳＣ２−ＳＣ２
固定子１を構成する固定子鉄心３のコアシート１６は連結部１４ｂを有し、回転子１０を構成する磁極部ユニット１９における磁石保持部２０をもたない断面：ＳＣ２−ＳＣ２（第二の断面）は、コアシート１６の１枚分に相当する集積方向の厚さに等しく磁極部ユニット１９の一つ分に相当する集積方向の厚さに等しい軸方向の長さをもつ集積領域ＳＲ１２の軸方向全域にわたり存在する。
（３）第三の断面：ＳＣ３−ＳＣ３
固定子１を構成する固定子鉄心３のコアシート１６は連結部１４ｂをもたず、回転子１０を構成する磁極部ユニット１９における磁石保持部２０を有する断面：ＳＣ３−ＳＣ３（第三の断面）は、コアシート１６の１枚分に相当する集積方向の厚さに等しく磁極部ユニット１９の一つ分に相当する集積方向の厚さに等しい軸方向の長さをもつ集積領域ＳＲ１３の軸方向全域にわたり存在する。
（４）第四の断面：ＳＣ４−ＳＣ４
固定子１を構成する固定子鉄心３のコアシート１６は連結部１４ｂをもたず、回転子１０を構成する磁極部ユニット１９における磁石保持部２０をもたない断面：ＳＣ４−ＳＣ４（第四の断面）は、コアシート１６の１枚分に相当する集積方向の厚さに等しく磁極部ユニット１９の一つ分に相当する集積方向の厚さに等しい軸方向の長さをもつ集積領域ＳＲ１４の軸方向全域にわたり存在する。
回転電機を構成する固定子１の固定子鉄心３および回転子１０の回転子鉄心１１には、上記（１）〜（４）に示す４種類の断面の何れかをそれぞれもつ集積領域ＳＲ１１〜１４の各領域が図３（ａ）に軸方向長さＬとして示されている軸方向全域にわたって混在積層状態で存在するものである。
【００１６】
（回転電機の固定子鉄心の構成の説明）
図４は、隣接した鍔部１４ａ間が磁性体の連結部１４ｂで連結されている、連結部１４ｂを有する固定子コアシート１６Ａを示す平面図である。
隣接するすべての鍔部１４ａ間が磁性体の連結部１４ｂで連結されているため、固定子鉄心３の回転子１０側の内周の強度を向上して、回転電機の振動を低減でき、さらに電機子巻線２の固定子鉄心３からの飛出しを防ぐといった効果を得ることができる。一方、連結部１４ｂが磁束の経路となることにより、漏れ磁束Φが発生し、固定子１と回転子１０の間の空隙磁束が減少して回転電機によるトルクが低下する原因となる。
なお、ここでは、連結部１４ｂを有するコアシート１６Ａは、隣接する全ての鍔部１４ａ間に連結部１４ｂをもつとしたが、連結部１４ｂは全ての鍔部１４ａ間になくてもよい。このような構成にすると、連結部１４ｂの数を削減し、漏れ磁束Φを低減することができるため、トルクを向上することができるといった効果が得られる。
図５は、隣接した鍔部１４ａ同士が連結されておらず開口部１４ｃをもつ、連結部１４ｂをもたない固定子コアシート１６Ｂを示す平面図である。
連結部１４ｂをもたない固定子コアシート１６Ｂは、連結部１４ｂをもたないため、連結部１４ｂを有する固定子コアシート１６の連結部１４ｂが磁束の経路となる漏れ磁束が発生せず、トルクを向上することができる。
【００１７】
本実施の形態における固定子鉄心３は、連結部１４ｂを有するコアシート１６Ａと、連結部１４ｂをもたないコアシート１６Ｂを積層して構成されている。このため、固定子鉄心３の回転子１０側の内周の強度を向上して回転電機の振動を低減し、さらに電機子巻線２の固定子鉄心３からの飛出しを防ぎながらも、連結部１４ｂに発生する漏れ磁束Φを低減し、トルクを向上できるといった効果が得られる。
また、それぞれの固定子コアシート１６Ａ，１６Ｂは、断面がＶ字形状であるカシメを介して積層されるため、固定子コアシート１６Ａ，１６Ｂが回転せず、真円度の高い固定子鉄心を製造することができるので、コギングトルクが増加しにくいものである。
【００１８】
（回転電機の回転子鉄心の構成の説明）
図６（ａ）は、永久磁石１２を保持し、かつ、固定子１に面する磁石保持部２０を具備する、磁石保持部２０を有する磁極部１７Ａと永久磁石１２を示したものであって、図６（ｂ）は、磁石保持部２０を有する磁極部１７Ａを同一平面上に永久磁石１２と同数備えた、磁石保持部２０を有する磁極部ユニット１９Ａと永久磁石１２を示したものである。
永久磁石１２と同数の磁極部１７Ａは、その外径側端縁部から永久磁石１２の外径側側面に沿って周方向の両側に突出する磁石保持部２０を有し、永久磁石１２の径方向への移動を規制するものである。
図６（ａ）で示したように、回転電機の回転動作時には永久磁石１２に遠心力が働くが、磁石保持部２０を有する磁極部１７Ａでは、磁石保持部２０が永久磁石１２を押さえる力Ｆ１が遠心力Ｆ２の反力として働くため、永久磁石１２が回転子鉄心１１から飛び出すのを防止することができる。
一方、この磁石保持部２０が磁束の経路となることにより、漏れ磁束Φが発生し、固定子１と回転子１０間の空隙の磁束が低下して、トルクが低下する原因となる。
なお、図６（ａ）、（ｂ）では、隣接する磁極部１７Ａに設けられた磁石保持部２０の間には空隙が設けられているが、図７で示したように、隣接する磁極部１７Ａに設けられた磁石保持部２０が連結されていてもよい。このような構造にすることによって、磁石保持部２０が永久磁石１２を保持する力がさらに強まり、回転子鉄心１１の強度が向上する。また、回転子鉄心１１を構成する部品点数が少ないため、製造コストを低減し、製造が簡単になるといった効果が得られる。
図８（ａ）は、磁石保持部２０をもたない磁極部１７Ｂと永久磁石１２を示したものであって、図８（ｂ）は、磁石保持部２０をもたない磁極部１７Ｂを同一平面上に永久磁石１２と同数備えた、連結部１４ｂをもたない磁極部ユニット１９Ｂと永久磁石１２を示したものである。連結部１４ｂをもたない磁極部１７Ｂは、磁石保持部２０が磁束の経路となる漏れ磁束Φが生じないため、トルクを向上することができる。
本実施の形態における回転子鉄心１１は、磁石保持部２０を有する磁極部ユニット１９Ａと、磁石保持部２０をもたない磁極部ユニット１９Ｂを積層して構成される。このため、永久磁石１２を押さえながらも、漏れ磁束Φを低減し、トルクを向上できるといった効果が得られる。
【００１９】
（回転電機の４種類の断面の説明）
図９（ａ）は、本発明を実施するための実施の形態１における回転電機の第一の断面図、図９（ｂ）は、第一の断面の要部拡大図、図１０（ａ）は、本発明を実施するための実施の形態１における回転電機の第二の断面図、図１０（ｂ）は、第二の断面の要部拡大図、図１１（ａ）は、本発明を実施するための実施の形態１における回転電機の第三の断面図、図１１（ｂ）は、第三の断面の要部拡大図、図１２（ａ）は、本発明を実施するための実施の形態１における回転電機の第四の断面図、図１２（ｂ）は、第四の断面の要部拡大図である。
（１）第一の断面：ＳＣ１−ＳＣ１
図９（ａ）に示すように、第一の断面：ＳＣ１−ＳＣ１（図３参照）を構成する固定子鉄心３は、隣接した鍔部１４ａ間が磁性体の連結部１４ｂで連結されている、連結部１４ｂを有するコアシート１６Ａを備えたものである。また、第一の断面：ＳＣ１−ＳＣ１を構成する回転子鉄心１１は、永久磁石１２を保持し、かつ、固定子１に面する磁石保持部２０を有する磁極部１７Ａを、同一平面上に永久磁石１２の極数と同数備えた、磁石保持部２０を有する磁極部ユニット１９Ａを備えたものである。
第一の断面：ＳＣ１−ＳＣ１は、固定子１を構成する固定子鉄心３のコアシート１６は連結部１４ｂを有し、かつ、回転子１０を構成する磁極部ユニット１９Ａは磁石保持部２０を有するため、固定子鉄心３の回転子１０側の内周の強度を向上して、回転電機の振動を低減し、さらに電機子巻線２の固定子鉄心３からの飛び出しを防ぎ、また、永久磁石１２が遠心力によって回転子鉄心１１から飛び出すことを防ぐことができるといった効果が得られる。一方、固定子１の連結部１４ｂと回転子１０の磁石保持部２０の間に漏れ磁束Φが生じるといった課題がある。
（２）第二の断面：ＳＣ２−ＳＣ２
図１０（ａ）に示すように、第二の断面：ＳＣ２−ＳＣ２（図３参照）を構成する固定子鉄心３は、隣接した鍔部１４ａ間が磁性体の連結部１４ｂで連結されている、連結部１４ｂを有するコアシート１６Ａを備えたものである。また、第二の断面：ＳＣ２−ＳＣ２を構成する回転子鉄心１１は、磁石保持部２０をもたない磁極部１７Ｂを、同一平面上に永久磁石１２と同数備えた、磁石保持部２０をもたない磁極部ユニット１９Ｂを備えたものである。
第二の断面：ＳＣ２−ＳＣ２は、固定子１を構成する固定子鉄心３のコアシート１６Ａは連結部１４ｂを有し、かつ、回転子１０を構成する磁極部ユニット１９Ｂは磁石保持部２０をもたないため、固定子鉄心３の回転子１０側の内周の強度を向上して、回転電機の振動を低減し、さらに電機子巻線２の固定子鉄心３からの飛び出しを防ぎながらも、回転子１０の磁石保持部２０と、固定子１の連結部１４ｂと回転子１０の磁石保持部２０の間に生じる漏れ磁束Φを低減し、トルクを向上することができるといった効果が得られる。
（３）第三の断面：ＳＣ３−ＳＣ３
図１１（ａ）に示すように、第三の断面：ＳＣ３−ＳＣ３（図３参照）を構成する固定子鉄心３は、隣接した鍔部１４ａ間が磁性体の連結部１４ｂで連結されていない、連結部１４ｂをもたないコアシート１６Ｂを備えたものである。また、第三の断面：ＳＣ３−ＳＣ３を構成する回転子鉄心３は、磁石保持部２０を有する磁極部１７Ａを、同一平面上に永久磁石１２と同数備えた、磁石保持部２０を有する磁極部ユニット１９Ａを備えたものである。
第三の断面ＳＣ３−ＳＣ３は、固定子１を構成する固定子鉄心３のコアシート１６は連結部１４ｂをもたず、かつ、回転子１０を構成する磁極部ユニット１９Ａは磁石保持部２０を有するため、永久磁石１２が遠心力によって回転子鉄心３から飛び出すことを防ぎながらも、固定子１の連結部１４ｂと、固定子１の連結部１４ｂと回転子１０を構成する磁極部ユニット１９Ａの磁石保持部２０の間に生じる漏れ磁束Φを低減し、トルクを向上することができるといった効果が得られる。
（４）第四の断面：ＳＣ４−ＳＣ４
図１２（ａ）に示すように、第四の断面：ＳＣ４−ＳＣ４（図３参照）を構成する固定子鉄心３は、隣接した鍔部１４ａ間が磁性体の連結部１４ｂで連結されていない、連結部１４ｂをもたないコアシート１６Ｂを備えたものである。また、第四の断面：ＳＣ４−ＳＣ４を構成する回転子鉄心３は、磁石保持部２０をもたない磁極部１７Ｂを、同一平面上に永久磁石１２と同数備えた、磁石保持部２０をもたない磁極部ユニット１９Ｂを備えたものである。
第四の断面：ＳＣ４−ＳＣ４は、固定子１は連結部１４ｂをもたず、かつ、回転子１０は磁石保持部２０をもたないため、連結部１４ｂと磁石保持部２０における漏れ磁束Φをさらに低減し、トルクをさらに向上することができるといった効果が得られる。
【００２０】
本発明を実施するための実施の形態１では、回転電機は第一の断面：ＳＣ１−ＳＣ１、第二の断面：ＳＣ２−ＳＣ２、第三の断面：ＳＣ３−ＳＣ３、第四の断面：ＳＣ４−ＳＣ４を積層して構成されているため、固定子鉄心３の回転子１０側の内周の強度を向上して回転電機の振動を低減し、さらに電機子巻線２の固定子鉄心３からの飛出しを防ぎ、かつ、回転子１０の永久磁石１２を押さえながらも、固定子１の連結部１４ｂや回転子１０の磁石保持部２０で発生する漏れ磁束Φを低減し、トルクを向上することができるといった効果が得られる。
ここで、第四の断面：ＳＣ４−ＳＣ４を有する集積領域ＳＲ４を、第一の断面：ＳＣ１−ＳＣ１を有する集積領域ＳＲ１や、第二の断面：ＳＣ２−ＳＣ２を有する集積領域ＳＲ２、第三の断面：ＳＣ３−ＳＣ３を有する集積領域ＳＲ３の間に配置すると、軸方向に隣り合う固定子１の連結部１４ｂと回転子１の磁石保持部２０の間に生じる軸方向の漏れ磁束Φを低減することができ、さらにトルクを向上することができるといった効果が得られる。
【００２１】
図１３は、回転電機の積層方向長さのうち、第二の断面：ＳＣ２−ＳＣ２と第三の断面：ＳＣ３−ＳＣ３の積層方向長さが占める割合ＰＳと平均トルクの関係を示したものである。横軸は、第二の断面：ＳＣ２−ＳＣ２と第三の断面：ＳＣ３−ＳＣ３の積層方向長さの、回転電機の積層方向長さに対する割合ＰＳを示している。縦軸は、回転電機による平均トルクを、第二の断面と第三の断面の積層方向長さの、回転電機の積層方向長さに対する割合が０％の平均トルクで除した無次元の値である。
すなわち、図１３では、回転電機における固定子鉄心３および回転子鉄心１０の積層方向長さＬ（図３参照）に対する第二の断面：ＳＣ２−ＳＣ２の集積方向長さの和ＳＬ２と第三の断面：ＳＣ３−ＳＣ３の集積方向長さの和ＳＬ３との合計の割合ＰＳ＝（ＳＬ２＋ＳＬ３）／Ｌを縦軸に示すものである。
同図によると、第二の断面：ＳＣ２−ＳＣ２と第三の断面：ＳＣ３−ＳＣ３の積層方向長さの、回転電機の積層方向長さに対する割合ＰＳが０％から６０％に増加すると、第二の断面：ＳＣ２−ＳＣ２と第三の断面：ＳＣ３−ＳＣ３の積層方向長さの割合ＰＳが増えるとともに、固定子１は連結部１４ｂを有し、回転子１０は磁石保持部２０を有する第一の断面：ＳＣ１−ＳＣ１の積層方向長さの割合が低下し、固定子１の連結部１４ｂと回転子１０の磁石保持部２０の間に発生する漏れ磁束Φが減少するため、平均トルクが上昇している。第二の断面：ＳＣ２−ＳＣ２と第三の断面：ＳＣ３−ＳＣ３の積層方向長さの割合ＰＳが６０％で平均トルクは最大となっている。トルクを最大にするためには、第二の断面：ＳＣ２−ＳＣ２と第三の断面：ＳＣ３−ＳＣ３の積層方向長さの割合ＰＳを６０％にするのが最も効果的である（例えば、図３のような構成）。
第二の断面：ＳＣ２−ＳＣ２と第三の断面：ＳＣ３−ＳＣ３の積層方向長さの割合ＰＳが６０％から１００％の区間では、トルクが低下している。これは、第二の断面：ＳＣ２−ＳＣ２と第三の断面：ＳＣ３−ＳＣ３の積層方向長さの割合ＰＳが増加し、第一の断面：ＳＣ１−ＳＣ１とともに、固定子１の連結部１４ｂと回転子１０の磁石保持部２０をもたず、漏れ磁束Φが最も少ない断面形状である、第四の断面：ＳＣ４−ＳＣ４の積層方向長さの割合が減少するためである。第二の断面：ＳＣ２−ＳＣ２と第三の断面：ＳＣ３−ＳＣ３の積層方向長さの割合の増加とともにトルクが上昇する、第二の断面：ＳＣ２−ＳＣ２と第三の断面：ＳＣ３−ＳＣ３の積層方向長さの割合ＰＳが０％から６０％の区間でも、第二の断面：ＳＣ２−ＳＣ２と第三の断面：ＳＣ３−ＳＣ３の積層方向長さの割合ＰＳの増加とともにトルクが低下する、第二の断面：ＳＣ２−ＳＣ２と第三の断面：ＳＣ３−ＳＣ３の割合ＰＳが６０％から１００％までの区間でも、第二の断面：ＳＣ２−ＳＣ２と第三の断面：ＳＣ３−ＳＣ３を少なくともコアシート一枚分の厚さ以上配置することで、トルクを向上することができる。特に、第二の断面：ＳＣ２−ＳＣ２と第三の断面：ＳＣ３−ＳＣ３の積層方向長さの割合ＰＳを２０％から８０％にすると、トルクを０．１％以上向上することができる。
【００２２】
また、図１４は、回転電機の積層方向長さのうち、第二の断面：ＳＣ２−ＳＣ２と第三の断面：ＳＣ３−ＳＣ３の積層方向長さが占める割合ＰＳとトルクリップルの関係を示したものである。横軸は、第二の断面：ＳＣ２−ＳＣ２と第三の断面：ＳＣ３−ＳＣ３の積層方向長さの、回転電機の積層方向長さに対する割合ＰＳを示している。縦軸は、回転電機による平均トルクに対するトルクリップルの割合を、第二の断面：ＳＣ２−ＳＣ２と第三の断面：ＳＣ３−ＳＣ３の積層方向長さの、回転電機の積層方向長さに対する割合ＰＳが０％の平均トルクに対するトルクリップルの割合で除した無次元の値である。
すなわち、図１４は、回転電機における固定子鉄心３および回転子鉄心１０の積層方向長さＬ（図３参照）に対する第二の断面：ＳＣ２−ＳＣ２の集積方向長さの和ＳＬ２と第三の断面：ＳＣ３−ＳＣ３の集積方向長さの和ＳＬ３との合計の割合ＰＳ＝（ＳＬ２＋ＳＬ３）／Ｌを縦軸に示すものである。
同図より、第二の断面：ＳＣ２−ＳＣ２と第三の断面：ＳＣ３−ＳＣ３の積層方向長さの割合ＰＳが０％から２０％に増加すると、トルクリップルは約４％低下している。固定子１の連結部１４ｂや回転子１０の磁石保持部２０は漏れ磁束Φによって磁気飽和しやすく、トルクリップルの原因となる。特に、固定子１の連結部１４ｂと回転子１０の磁石保持部２０が同一平面上にある第一の断面：ＳＣ１−ＳＣ１では、固定子１の連結部１４ｂと回転子１０の磁石保持部２０の間に漏れ磁束Φが生じるため、固定子１の連結部１４ｂや回転子１０の磁石保持部２０の磁束密度がさらに高くなって磁気飽和しやすくなり、トルクリップルが大きくなってしまう。第二の断面：ＳＣ２−ＳＣ２と第三の断面：ＳＣ３−ＳＣ３の積層方向長さの割合ＰＳが増加し、第一の断面：ＳＣ１−ＳＣ１の積層方向長さに占める割合が低下すると、固定子１の連結部１４ｂと回転子１０の磁石保持部２０が積層方向の同一平面上にある箇所が少なくなり、固定子１の連結部１４ｂと回転子１０の磁石保持部２０の間の漏れ磁束Φによって、磁気飽和してしまう箇所が少なくなるため、第二の断面：ＳＣ２−ＳＣ２と第三の断面：ＳＣ３−ＳＣ３の積層方向長さの割合ＰＳが０％から２０％に増加すると、トルクリップルが低下している。同じ理由により、第二の断面：ＳＣ２−ＳＣ２と第三の断面：ＳＣ３−ＳＣ３の積層方向長さの割合ＰＳが２０％から８０％まで増加していくと、トルクリップルは約３％以上低下する。第二の断面：ＳＣ２−ＳＣ２と第三の断面：ＳＣ３−ＳＣ３の積層方向長さの割合ＰＳが８０％になると、トルクリップルは最小となっている。トルクリップルを最小にするためには、第二の断面：ＳＣ２−ＳＣ２と第三の断面：ＳＣ３−ＳＣ３の積層方向長さの割合ＰＳを８０％にするのが最も効果的である（例えば、図１５のような構成）。一方、第二の断面：ＳＣ２−ＳＣ２と第三の断面：ＳＣ３−ＳＣ３の積層方向長さの割合ＰＳが８０％から１００％に増加すると、トルクリップルは約２％上昇している。これは、第二の断面：ＳＣ２−ＳＣ２と第三の断面：ＳＣ３−ＳＣ３の積層方向長さの割合ＰＳが増加し、第一の断面：ＳＣ１−ＳＣ１とともに、磁気飽和しやすく、トルクリップルが増大する原因となる固定子１の連結部１４ｂや回転子１０の磁石保持部２０をもたない、第四の断面：ＳＣ４−ＳＣ４の積層方向長さの割合が減少するためである。第二の断面：ＳＣ２−ＳＣ２と第三の断面：ＳＣ３−ＳＣ３を少なくともコアシート一枚分の厚さ以上配置することで、トルクリップルを低減することができる。特に、第二の断面：ＳＣ２−ＳＣ２と第三の断面：ＳＣ３−ＳＣ３の積層方向長さの割合ＰＳを２０％から１００％にすると、トルクリップルを４％以上低減することができる。
このように、回転電機に、第二の断面：ＳＣ２−ＳＣ２と第三の断面：ＳＣ３−ＳＣ３を少なくともコアシート一枚分の厚さ以上配置すると、トルクを向上しつつ、トルクリップルを低減するといった効果が得られる。
なお、回転電機１００の回転子１０の極数を１４、固定子１のスロット数を１８としたが、この限りではない。図１６は、回転子１０の極数が１０、固定子１のスロット数が１２の回転電機である。
【００２３】
固定子１は、コアバック１３と、等間隔に配置されコアバック１３から磁気的空隙長の方向に突出した１２個のティース１４及びティース１４間に設けられた１２個のスロットが形成された磁性体からなる固定子鉄心３と、この固定子鉄心３の１２個のスロットに収容された電機子コイル２ａを有する。電機子コイル２ａはそれぞれ相毎に接続され、さらに外部で結線されることで、電機子巻線２が構成されている。
電機子コイル２ａは、Ｕ相は＋Ｕ１１、−Ｕ１２、−Ｕ２１、＋Ｕ２２の４個、Ｖ相は＋Ｖ１１、−Ｖ１２、−Ｖ２１、＋Ｖ２２の４個、Ｗ相は−Ｗ１１、＋Ｗ１２、＋Ｗ２１、−Ｗ２２の４個がそれぞれ接続されて構成され、図１６に示すように各コイルはティース１〜１２それぞれに対応して、＋Ｕ１１、−Ｕ１２、−Ｗ１１、＋Ｗ１２、＋Ｖ１１、−Ｖ１２、−Ｕ２１、＋Ｕ２２、＋Ｗ２１、−Ｗ２２、−Ｖ２１の順に並んでいる構成となっている。ただし、「＋」、「−」はコイルの巻極性を示しており、「＋」と「−」は巻極性が逆となる。この１２個の電機子コイル２ａはそれぞれ相毎に接続され、さらに外部で結線されることで、電機子巻線２が構成されている。
【００２４】
回転子１０は、固定子１と磁気的空隙を介して配置され、回転子鉄心３がハウジング５に嵌着された第１の軸受７、フレーム４に嵌着された第２の軸受９により両端部が回転自在に支持されたシャフト９に固定され、さらに回転子鉄心１１に永久磁石１２が周方向に等間隔に１０個埋め込まれている。
永久磁石１２は、回転子鉄心１１に設けられた永久磁石埋め込み部１２ａに、周方向に等間隔に１０個埋め込まれている。
このような構成にすると、固定子１のスロット数が１２、回転子１０の極数が１０のため、固定子１の連結部１４ｂおよび回転子１０の磁石保持部２０の数を削減することができるため、漏れ磁束を低減し、トルクを向上することができるといった効果が得られる。また、回転子１０の極数が１０、固定子１のスロット数が１２の回転電機では、振動が大きくなるといった課題があるが、本構成により、トルクを向上しつつトルクリップルを低減できるといった効果を得ることができる。
【００２５】
この発明に係る実施の形態１によれば、コアバック１３と複数個のティース１４を備えるコアシート１６が軸方向に複数枚積層されて構成される固定子鉄心３、ならびにティース１４に巻回される電機子巻線２を有する固定子１と、磁極部１７と複数個の埋め込み部１２ａとを備える磁極部ユニット１９が軸方向に複数積層されて構成される回転子鉄心１１、ならびに埋め込み部１２ａに埋め込まれる永久磁石１２を有する回転子１０とが磁気的空隙を介して配置された回転電機であって、コアシート１６の少なくとも１枚は、隣接するティース１４の回転子１０側の先端部を連結する連結部１４ｂを有し、磁極部ユニット１９の少なくとも１つは、永久磁石１２を前記固定子１側で保持する磁石保持部２０を有しており、コアシート１６を積層して構成される固定子鉄心３および磁極部ユニット１９を積層して構成される回転子鉄心１１からなる円盤状積層体には、前記円盤状積層体の横断面において、前記円盤状積層体の軸方向における少なくとも何れか一部分に、固定子１を構成する固定子鉄心３におけるコアシート１６の連結部１４ｂを有し、かつ、回転子１０を構成する回転子鉄心１１における磁極部ユニット１９が磁石保持部２０を持たない断面ＳＣ２を有する積層領域ＳＲ２からなる集積部分と、固定子１を構成する固定子鉄心３におけるコアシート１６の連結部１４ｂをもたず、かつ、回転子１０を構成する回転子鉄心１１における磁極部ユニット１９が磁石保持部２０を有する断面ＳＣ３を有する積層領域ＳＲ３からなる集積部分が存在するように構成されていて、固定子鉄心３および回転子鉄心１１の横断面において、固定子鉄心３および回転子鉄心１１の軸方向における少なくとも何れか一部の断面では、連結部１４ｂおよび磁石保持部２０のどちらか一方のみが存在するように構成されているので、固定子１を構成する固定子鉄心３のコアシート１６の連結部１４ｂと、回転子１０を構成する磁極部ユニット１９の磁石保持部２０で発生する漏れ磁束Φを低減することができるため、固定子１の剛性を高め、回転子鉄心１１に埋込まれた永久磁石１２を押さえながらも、トルクを向上することができる。
【００２６】
また、この発明に係る実施の形態１によれば、前項の構成において、前記円盤状積層体には、前記円盤状積層体の横断面において、前記円盤状積層体の軸方向における何れか一部分に、固定子１を構成する固定子鉄心３におけるコアシート１６の連結部１４ｂをもたず、かつ、回転子１０を構成する回転子鉄心１１における磁極部ユニット１９が磁石保持部２０を持たない断面ＳＣ４を有する積層領域ＳＲ４からなる集積部分が存在するように構成されていて、固定子鉄心３および回転子鉄心１１の軸方向における何れか一部の断面では、連結部１４ｂおよび磁石保持部２０が何れも存在しないように構成されているので、固定子１を構成する固定子鉄心３のコアシート１６の連結部１４ｂと、回転子１０を構成する磁極部ユニット１９の磁石保持部２０で発生する漏れ磁束Φを低減することができるため、固定子１の剛性を高め、回転子鉄心１１に埋込まれた永久磁石１２を押さえながらも、トルクを向上することができる。
【００２７】
そして、この発明に係る実施の形態１によれば、前項または前々項の構成において、連結部１４ｂおよび磁石保持部２０のどちらか一方のみが存在する断面をもつ領域の積層方向長さの、固定子鉄心３および回転子鉄心１１の積層方向長さに対する割合ＰＳが、２０％から８０％であることを特徴とするので、固定子１を構成する固定子鉄心３のコアシート１６の連結部１４ｂと、回転子１０を構成する磁極部ユニット１９の磁石保持部２０で発生する漏れ磁束Φを低減することができるため、固定子１の剛性を高め、回転子鉄心１１に埋込まれた永久磁石１２を押さえながらも、トルクを向上することができる。
【００２８】
実施の形態２．
この発明に係る実施の形態２を図１７について説明する。図１７は、本発明を実施するための実施の形態２における、回転電機の縦方向断面図である。
固定子鉄心１１は、連結部１４ｂを有するコアシート１６Ａを複数枚連続で積層した連結部１４ｂを有するコアシートブロック１６０Ａと、連結部１４ｂをもたないコアシート１６Ｂを複数枚連続で積層した連結部１４ｂをもたないコアシートブロック１６０Ｂから構成されており、回転子鉄心１１は磁石保持部２０を有する磁極部ユニット１９Ａを複数連続で積層した磁石保持部２０を有する磁極部ユニットブロック１９０Ａと、磁石保持部２０をもたない磁極部ユニット１９Ｂを複数連続で積層した磁石保持部２０をもたない磁極部ユニットブロック１９０Ｂから構成されている。このような構成にすると、図１７で示したように、軸方向に隣り合う固定子１の連結部１４ｂおよび回転子１０の磁石保持部２０の間で発生する軸方向の漏れ磁束を、図３で示した漏れ磁束Φと比較して低減できるため、トルクを向上できるといった効果が得られる。
【００２９】
なお、固定子鉄心３は、連結部１４ｂを有するコアシートブロック１６０Ａと、連結部１４ｂをもたないコアシートブロック１６０Ｂだけでなく、積層方向の一部に連結部１４ｂを有するコアシートや、連結部１４ｂをもたないコアシートを含んでいても、同様の効果が得られることは言うまでもない。
また、同様に、回転子鉄心１１は、磁石保持部２０を有する磁極部ユニットブロック１９０Ａと、磁石保持部２０をもたない磁極部ユニットブロック１９０Ｂだけでなく、積層方向の一部に磁石保持部２０を有する磁極部ユニットや、磁石保持部２０をもたない磁極部ユニットを含んでいても、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００３０】
この発明に係る実施の形態２によれば、前述した実施の形態１における構成において、固定子鉄心３は、連結部１４ｂを有するコアシート１６Ａを複数枚連続で積層した連結部１４ｂを有するコアシートブロック１６０Ａと、連結部１４ｂをもたないコアシート１６Ｂを複数枚連続で積層した連結部１４ｂをもたないコアシートブロック１６０Ｂから構成されており、回転子鉄心１１は、磁石保持部２０を有する磁極部ユニット１９Ａを複数連続で積層した磁石保持部２０を有する磁極部ユニットブロック１９０Ａと、磁石保持部２０をもたない磁極部ユニット１９Ｂを複数連続で積層した記磁石保持部２０をもたない磁極部ユニットブロック１９０Ｂから構成されているので、固定子１の連結部１４ｂと、回転子１０の磁石保持部２０で発生する漏れ磁束Φを低減することができるため、固定子１の剛性を高め、回転子鉄心１１に埋込まれた永久磁石１２を押さえながらも、トルクを向上することができる。
【００３１】
実施の形態３．
（回転電機の断面図の説明）
この発明に係る実施の形態３を図１８から図２０までについて説明する。図１８は、本発明を実施するための実施の形態３における回転電機の構成を示す断面図の一種である。基本的な構成は実施の形態１と同じであるが、回転子鉄心の構造が異なる。
回転子鉄心１１は、永久磁石１２と同数の磁極部１７が一体となった円形の磁性体からなる磁極部ユニット１９（１９Ａ，１９Ｂ）を積層して構成されている。磁極部ユニット１９（１９Ａ，１９Ｂ）には、永久磁石埋め込み部１２ａが、周方向に等間隔に配置されている。また、回転子鉄心１１を構成する磁極部ユニット１９（１９Ａ，１９Ｂ）のうち、少なくとも一つ以上は、永久磁石１２を保持し、かつ、固定子１に面した、磁性体からなる磁石保持部２０を有する。
【００３２】
本発明を実施するための実施の形態３における磁石保持部２０は、永久磁石１２を径方向に押さえるものではないが、磁石保持部２０が回転子鉄心１１の外周部分の強度を高めており、回転電機の回転時に永久磁石１２に遠心力が働き、永久磁石１２に径方向の力がかかっても、永久磁石１２が回転子鉄心１１から飛び出すのを防ぐことができるといった効果が得られる。
永久磁石１２は、回転子鉄心１１に設けられた永久磁石埋め込み部１２ａに、周方向に等間隔に１４個埋め込まれている。回転電機が回転動作すると、永久磁石１２には径方向に遠心力Ｆ３が働き、回転子鉄心１１から飛び出そうとするが、回転子鉄心１１に磁石保持部２０を設けることで、磁石保持部２０が永久磁石１２を押さえる力Ｆ４が働き、遠心力を抑制するといった効果が得られる。
このような構造にすることにより、固定子１に対向する回転子鉄心１１の表面積が大きくなるため、コギングトルクやトルクリップルを低減しながらも、リラクタンストルクを向上できるといった効果が得られる。
【００３３】
（回転電機の回転子鉄心の構成の説明）
図１９は、永久磁石１２を保持し、かつ、固定子１に面する磁石保持部２０を具備する、磁石保持部２０を有する磁極部ユニット１９Ａを示した平面図である。
シャフト９に設けられる磁石保持部２０を有する磁極部ユニット１９は円板状部材として形成され、その円板状部材の外周から周縁部を残した内径部分に永久磁石１２と同数の永久磁石埋め込み部１２ａが間隔を置き窄孔されて配列され、これらの永久磁石埋め込み部１２ａに永久磁石１２を配設する。永久磁石１２の外径側に位置する円板状部材の周縁部は磁極部１７を構成するとともに、この周縁部は永久磁石１２の外径方向の移動を規制する磁石保持部２０として機能する。
回転電機の回転動作時には永久磁石１２に遠心力が働くが、磁石保持部２０を有する磁極部ユニット１９Ａは、磁石保持部２０が永久磁石１２を押さえる力が遠心力の反力として働くため、永久磁石１２が回転子鉄心１１から飛び出すのを防止することができる。また、回転子鉄心１１を構成する部品点数が少ないため、製造コストを低減し、製造が簡単になるといった効果が得られる。
一方、この磁石保持部２０が磁束の経路となることにより、漏れ磁束が発生し、固定子１と回転子１０間の空隙の磁束が低下して、トルクが低下する原因となる。
【００３４】
図２０は、磁石保持部２０をもたない磁極部ユニット１９Ｂを示したものである。回転子鉄心１１は、周方向に等間隔に永久磁石埋め込み部１２ａを有し、この永久磁石埋め込み部１２ａに、永久磁石１２が埋め込まれている。
磁極部ユニット１９Ｂを構成する円板状部材は、永久磁石１２の外径側部分が削除され磁石保持部２０をもたない構成となっている。
永久磁石１２の、固定子１に面する空隙側には磁極部１７が接着剤などにより接着されており、この磁極部１７はカシメを介して一体に積層されている。磁石保持部２０をもたない磁極部ユニット１９Ｂは、磁石保持部２０が磁束の経路となる漏れ磁束Φが生じないため、トルクを向上することができる。
【００３５】
本実施の形態における回転子鉄心１１は、磁石保持部２０を有する磁極部ユニット１９Ａと、磁石保持部２０をもたない磁極部ユニット１９Ｂを積層して構成される。このため、永久磁石１２を押さえながらも、漏れ磁束を低減し、トルクを向上できるといった効果が得られる。
固定子１の連結部１４ｂと、回転子１０の磁石保持部２０の積層方向の構成は実施の形態１と同様なので、固定子１の剛性を高め、回転子鉄心１１に埋め込まれた永久磁石１２の飛び出しを防ぎながらも、漏れ磁束を低減し、トルクを向上することができるといった効果が得られる。
【００３６】
この発明に係る実施の形態３によれば、前述した実施の形態１または実施の形態２における構成において、回転子鉄心１１を構成する磁極部ユニット１９は、円板状部材により形成され、前記円板状部材の周縁部を残して内径側に永久磁石１２を配設するとともに、磁石保持部２０を有する磁極部ユニット１９Ａでは、前記円板状部材における永久磁石１２の外径側の周縁部を永久磁石１２が保持される磁石保持部２０とし、磁石保持部２０をもたない磁極部ユニット１９Ｂでは、前記円板状部材における永久磁石１２の外径側の周縁部を削除したので、固定子１の連結部１４ｂと、回転子１０の磁石保持部２０で発生する漏れ磁束Φを低減することができるため、固定子１の剛性を高め、回転子鉄心１１に埋込まれた永久磁石２０を押さえながらも、トルクを向上することができ、しかも、回転子鉄心１１を構成する部品点数が少ないため、製造コストを低減し、製造が簡単になるといった効果が得られる。
【００３７】
実施の形態４．
（回転電機の断面図の説明）
この発明に係る実施の形態４を図２１および図２２について説明する。図２１は、本発明を実施するための実施の形態４における回転電機の構成を示す断面図の一種である。基本的な構成は実施の形態１と同じであるが、回転子鉄心の構造が異なる。
回転子鉄心１１は、同一平面上に永久磁石１２の極数と同数の磁性体からなる磁極部１７を備えた磁極部ユニット１９Ｃで構成されている。磁極部１７は、周方向に等間隔に配置されており、隣り合う磁極部１７の間には永久磁石埋め込み部１２ａが設けられている。また、回転子鉄心１１を構成する磁極部ユニット１９Ｃのうち、少なくとも一つ以上は、磁極部ユニット１９Ｃを構成する磁極部１７が、永久磁石１２を保持し、かつ、固定子１に面した、磁性体からなる磁石保持部２０を有する。本発明を実施するための実施の形態５における磁石保持部２０を有する磁極部ユニット１９Ｃに設けられた磁石保持部２０は、図２１で示すように磁極部１７の左右どちらか一方にしかなく、非対称な形状である。こうすることによって、磁極部ユニット２０の磁石保持部の数を少なくすることができ、磁石保持部２０内、および固定子１の連結部１４ｂと磁石保持部２０の間に生じる漏れ磁束を低減し、トルクをさらに向上することができるといった効果が得られる。
永久磁石１２は、回転子鉄心１１に設けられた永久磁石埋め込み部１２ａに、周方向に等間隔に埋め込まれている。回転電機が回転動作すると、永久磁石１２には径方向に遠心力が働き、回転子鉄心１１から飛び出そうとするが、回転子鉄心１１に磁石保持部２０を設けることで、磁石保持部２０が永久磁石１２を押さえ、遠心力を抑制するといった効果が得られる。なお、図２１では、磁石保持部２０は磁極部１７の左側に設けられているとしたが、磁極部１７の右側に設けても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００３８】
図２２は、本発明を実施するための実施の形態４における回転電機の、回転子を示す断面図である。
回転子鉄心１１は、永久磁石１２の左側にのみ磁石保持部２０を有する磁極部ユニット１９Ｃである。このような構成にすると、磁石保持部２０が永久磁石１２を押さえ、永久磁石１２の飛び出しを防止する効果が得られるとともに、磁極部ユニット１９Ｃの磁石保持部２０の数を削減し、漏れ磁束を低減してトルクを向上することができるといった効果が得られる。なお、ここでは、磁石保持部２０は永久磁石１２の左側に設けられているとしたが、磁石保持部２０は永久磁石１２の右側に設けられていても同様の効果が得られることは言うまでもない。
また、磁極部１７の左側に磁石保持部２０を有する磁極部ユニット１９Ｃと、磁極部１７の右側に磁石保持部２０を有する磁極部ユニット１９を、同数積層することによって、回転電機の２つの回転方向（時計回り、反時計回り）に対して、トルクリップル、コギング、平均トルクの差を無くすことができる。
【００３９】
本発明を実施するための実施の形態４では、固定子１の連結部１４ｂと、回転子１０の磁石保持部２０の積層方向の構成は実施の形態１と同様なので、固定子１の連結部１４ｂに対向する回転子１の磁石保持部２０の数や、固定子１の連結部１４ｂと軸方向に隣接する回転子１０の磁石保持部２０の数を削減することができる。よって、固定子１の剛性を高め、回転子鉄心１１に埋め込まれた永久磁石１２の飛び出しを防ぎながらも、漏れ磁束Φをさらに低減し、トルクをさらに向上することができるといった効果が得られる。
【００４０】
この発明に係る実施の形態４によれば、前述した実施の形態１〜３における何れかの構成において、回転子鉄心１１を構成する磁極部１７に設けられた磁石保持部２０が、回転方向に対して非対称であるので、固定子１の連結部１４ｂと、回転子１０の磁石保持部２０で発生する漏れ磁束Φを低減することができるため、固定子１の剛性を高め、回転子鉄心１１に埋込まれた永久磁石１２を押さえながらも、トルクを向上することができる。
【００４１】
また、この発明に係る実施の形態４によれば、前項の構成において、周方向の両側に永久磁石１２が配置された磁極部１７に、永久磁石１２の固定子１側部分に沿って突出し永久磁石１２を保持する磁石保持部１２を設けたものにおいて、磁石保持部２０を周方向の一方のみに突出させて設けるようにしたので、固定子１の連結部１４ｂと、回転子１０の磁石保持部２０で発生する漏れ磁束Φを低減することができるため、固定子１の剛性を高め、回転子鉄心１１に埋込まれた永久磁石１２を押さえながらも、トルクを向上することができる。
【００４２】
そして、この発明に係る実施の形態４によれば、前々項の構成において、回転子鉄心１１を構成する磁極部ユニット１９Ｃは、円板状部材により形成され、前記円板状部材の周縁部を残して内径側に永久磁石１２を配設するとともに、前記円板状部材の前記周縁部を永久磁石１２が保持される磁石保持部２０としたものにおいて、前記円板状部材の周縁部の一部を削除して、回転子鉄心１１を構成する磁極部ユニット１９の磁極部１７に設けられた磁石保持部２０が、回転方向に対して非対称であるようにしたので、固定子１の連結部１４ｂと、回転子１０の磁石保持部２０で発生する漏れ磁束Φを低減することができるため、固定子１の剛性を高め、回転子鉄心１１に埋込まれた永久磁石１２を押さえながらも、トルクを向上することができる。
【００４３】
実施の形態５．
（回転電機の断面図の説明）
この発明に係る実施の形態５を図２３について説明する図２３は、本発明を実施するための実施の形態５における回転電機の構成を示す断面図の一種である。基本的な構成は実施の形態１と同じであるが、回転子鉄心の構造が異なる。
回転子鉄心１１は、同一平面上に永久磁石１２の極数と同数の磁性体からなる磁極部１７（１７Ａ，１７Ｂ）を備えた磁極部ユニット１９Ｄで構成されている。磁極部１７（１７Ａ，１７Ｂ）は、周方向に等間隔に配置されており、隣り合う磁極部１７（１７Ａ，１７Ｂ）の間には永久磁石埋め込み部１２ａが設けられている。また、回転子鉄心１１を構成する磁極部ユニット１９Ｄのうち、少なくとも一つ以上は、磁極部ユニット１９Ｄを構成する磁極部１７が、永久磁石１２を保持し、かつ、固定子１に面した、磁性体からなる磁石保持部２０を有する。
本発明を実施するための実施の形態７における磁石保持部２０を有する磁極部ユニット１９Ｄは、図２３で示すように、磁石保持部２０を有する磁極部１７Ａと、磁石保持部２０をもたない磁極部１７Ｂから構成されている。こうすることによって、磁極部ユニット１９Ｄの磁石保持部２０の数を少なくすることができ、磁石保持部２０内、および固定子１の連結部１４ｂと磁石保持部２０の間に生じる漏れ磁束Φを低減し、トルクをさらに向上することができるといった効果が得られる。
【００４４】
永久磁石１２は、回転子鉄心１１に設けられた永久磁石埋め込み部１２ａに、周方向に等間隔に埋め込まれている。回転電機が回転動作すると、永久磁石１２には径方向に遠心力が働き、回転子鉄心１１から飛び出そうとするが、回転子鉄心１１に磁石保持部２０を設けることで、磁石保持部２０が永久磁石１２を押さえ、遠心力を抑制するといった効果が得られる。
また、回転子鉄心１１全体での、磁極部１７（１７Ａ，１７Ｂ）に設けられた磁石保持部２０の数を回転方向に対称にすると、回転電機の２つの回転方向（時計回り、反時計回り）に対して、トルクリップル、コギング、平均トルクの差を無くすことができる。
【００４５】
本発明を実施するための実施の形態５では、固定子１の連結部１４ｂと、回転子１０の磁石保持部２０の積層方向の構成は実施の形態１と同様なので、固定子１の連結部１４ｂに対向する回転子１０の磁石保持部２０の数や、固定子１の連結部１４ｂと軸方向に隣接する回転子１０の磁石保持部２０の数を削減することができる。よって、固定子１の剛性を高め、回転子鉄心１１に埋め込まれた永久磁石１２の飛び出しを防ぎながらも、漏れ磁束Φをさらに低減し、トルクをさらに向上することができるといった効果が得られる。
【００４６】
この発明に係る実施の形態５によれば、前述した実施の形態１〜４の何れかの構成において、磁石保持部２０を有する磁極部ユニット１９Ｄは、磁石保持部２０を設けた磁極部１７Ａと磁石保持部２０を設けない磁極部１７Ｂとを備えているので、固定子１の連結部１４ｂと、回転子１０の磁石保持部２０で発生する漏れ磁束Φを低減することができるため、固定子１の剛性を高め、回転子鉄心１１に埋込まれた永久磁石１２を押さえながらも、漏れ磁束Φをさらに低減し、トルクをさらに向上することができるといった効果が得られる。トルクを向上することができる。
【００４７】
実施の形態６．
図２４は実施の形態６における回転電機とＥＣＵ２００の回路の説明図である。図２４では簡単のため詳細は省略し、電機子巻線のみ示している。
回転電機の電機子巻線は第１のＵ相巻線Ｕ１、第１のＶ相巻線Ｖ１、第１のＷ相巻線Ｗ１によって構成される電機子巻線２Ａと第２のＵ相巻線Ｕ２、第２のＶ相巻線Ｖ２、第２のＷ相巻線Ｗ２によって構成される電機子巻線２Ｂとから構成される。
ここで、図２４の電機子コイルについて、第１のＵ相巻線は＋Ｕ１１、−Ｕ１２、＋Ｕ１３が直列接続されたものから構成され、第２のＵ相巻線は−Ｕ２１、＋Ｕ２２、−Ｕ２３が直列接続されたものから構成され、第１のＶ相巻線は＋Ｖ１１、−Ｖ１２、＋Ｖ１３が直列接続されたものから構成され、第２のＶ相巻線は−Ｖ２１、＋Ｖ２２、−Ｖ２３が直列接続されたものから構成され、第１のＷ相巻線は−Ｗ１１、＋Ｗ１２、−Ｗ１３が直列接続されたものから構成され、第２のＷ相巻線は＋Ｗ２１、−Ｗ２２、＋Ｗ２３が直列接続されたものから構成される。ただし、「＋」、「−」はコイルの巻極性を示しており、「＋」と「−」は巻極性が逆となる。
【００４８】
ここでは、ＥＣＵ２００も簡単のため詳細は省略し、インバータのパワー回路部のみを示す。
ＥＣＵ２００は２台のインバータ回路から構成されていて、それぞれのインバータから２つの電機子巻線２に３相の電流を供給する。ＥＣＵにはバッテリなどの電源２１から直流電源が供給されており、ノイズ除去用のコイル２２を介して、電源リレー２３が接続されている。図２４では電源がＥＣＵの内部にあるかのように描かれているが、実際はバッテリ等の外部の電源からコネクタ２４を介して、電力が供給される。電源リレーは電源リレー２３Ａ、２４Ａの２個あり、それぞれ２個のＭＯＳ−ＦＥＴで構成され故障時などは電源リレーを開放して、過大な電流が流れないようにする。なお、図２４では、電源リレー２３Ａ，２３Ｂは電源、コイル、電源リレーの順に接続されているが、コイルよりも電源に近い位置に設けられてもよいことは言うまでもない。
コンデンサ２４Ａ、コンデンサ２４Ｂは平滑コンデンサである。図２４ではそれぞれ、１個のコンデンサで構成されているが、複数のコンデンサを並列に接続されて構成してもよいことは言うまでもない。インバータ２５Ａとインバータ２５Ｂはそれぞれ６個のＭＯＳ−ＦＥＴ（以下、単にＦＥＴと表示）を用いたブリッジで構成され、インバータ２５Ａでは、ＦＥＴ１１、ＦＥＴ１２が直列接続され、ＦＥＴ１３、ＦＥＴ１４が直列接続され、ＦＥＴ１５、ＦＥＴ１６が直列接続されて、さらにこの３組のＦＥＴが並列に接続されている。さらに、下側の３つのＦＥＴ１２、ＦＥＴ１４、ＦＥＴ１６のＧＮＤ（グランド）側にはそれぞれシャント抵抗Ｓが１つずつ接続されており、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３としている。これらシャント抵抗は電流値の検出に用いられる。
なお、シャントは３個の例を示したが、２個のシャントであってもよいし、１個のシャントであっても電流検出は可能であるため、そのような構成であってもよいことは言うまでもない。
【００４９】
回転電機側への電流の供給は図２２に示すようにＦＥＴ１１、ＦＥＴ１２の間からバスバーなどを通じて回転電機のＵ１相へ、ＦＥＴ１３、ＦＥＴ１４の間からバスバーなどを通じて回転電機のＶ１相へ、ＦＥＴ１５、ＦＥＴ１６の間からバスバーなどを通じて回転電機のＷ１相へそれぞれ供給される。インバータ２５Ｂも同様の構成となっていて、インバータ２５Ｂでは、ＦＥＴ２１、ＦＥＴ２２が直列接続され、ＦＥＴ２３、ＦＥＴ２４が直列接続され、ＦＥＴ２５、ＦＥＴ２６が直列接続されて、さらにこの３組のＦＥＴが並列に接続されている。さらに、下側の３つのＦＥＴ２２、ＦＥＴ２４、ＦＥＴ２６のＧＮＤ（グランド）側にはそれぞれシャント抵抗が１つずつ接続されており、シャント２１、シャント２２、シャント２３としている。これらシャント抵抗は電流値の検出に用いられる。なお、シャントは３個の例を示したが、２個のシャントであってもよいし、１個のシャントであっても電流検出は可能であるため、そのような構成であってもよいことは言うまでもない。回転電機側への電流の供給は図２２に示すようにＦＥＴ２１、ＦＥＴ２２の間からバスバーなどを通じて回転電機のＵ２相へ、ＦＥＴ２３、ＦＥＴ２４の間からバスバーなどを通じて回転電機のＶ２相へ、ＦＥＴ２５、ＦＥＴ２６の間からバスバーなどを通じて回転電機のＷ２相へそれぞれ供給される。２台のインバータ２５Ａ，２５Ｂは回転電機に備えられた回転角度センサ（図示しない）によって検出した回転角度に応じて制御回路（図示しない）からＭＯＳ−ＦＥＴに信号を送ることでスイッチングし、電機子巻線２Ａと電機子巻線２Ｂに所望の３相電流を供給する。なお、回転角度センサはレゾルバやＧＭＲセンサやＭＲセンサなどが用いられる。
【００５０】
このような構成の回転電機とすると以下に示すような効果が得られる。
まず、図２４では中性点Ｎ１とＮ２は電気的に接続されていない構成例を示した。このように２個の電機子回路の中性点を電気的に接続しない構成としておけば、回転電機内部で短絡が生じても電気的に独立した回路であれば、正常なインバータと電機子回路でトルクを発生できるので短絡時の影響を低減できるという効果がある。また、１台のインバータのみで回転電機を駆動した場合、電機子巻線の配置がアンバランスになり回転電機の振動、騒音が増大するといった課題があるが、実施の形態１〜５で述べた構成により、振動、騒音を低減できる。
また、２台のインバータで回転電機を駆動した場合、２台のインバータの電流、電圧にアンバランスが生じると回転電機の振動、騒音が増大するといった課題があるが、実施の形態１〜５で述べた構成により、振動、騒音を低減できる。
【００５１】
また、図２４では、モータリレーのない例を示したが、モータリレーを設けてもよい、故障時にはモータリレーを開放することでブレーキトルクを小さくするなどの対策を講じることができる。
また、図２４の電機子コイルについて、第１のＵ相巻線は＋Ｕ１１、−Ｕ１２、＋Ｕ１３が直列接続されたものから構成され、第２のＵ相巻線は−Ｕ２１、＋Ｕ２２、−Ｕ２３が直列接続されたものから構成され、第１のＶ相巻線は＋Ｖ１１、−Ｖ１２、＋Ｖ１３が直列接続されたものから構成され、第２のＶ相巻線は−Ｖ２１、＋Ｖ２２、−Ｖ２３が直列接続されたものから構成され、第１のＷ相巻線は−Ｗ１１、＋Ｗ１２、−Ｗ１３が直列接続されたものから構成され、第２のＷ相巻線は＋Ｗ２１、−Ｗ２２、＋Ｗ２３が直列接続されたものから構成されるものとしたが、他の接続方法でも同等の効果が得られることはいうまでもない。また、回転電機が他の極数、スロット数であっても同等の効果が得られることはいうまでもない。
【００５２】
この発明に係る実施の形態６によれば、前述した実施の形態１〜５の何れかの構成において、前記電機子巻線２は、第１のＵ相巻線と、第１のＶ相巻線と、第１のＷ相巻線と、第２のＵ相巻線と第２のＶ相巻線と第２のＷ相巻線を有し、前記第１のＵ相巻線と前記第１のＶ相巻線と前記第１のＷ相巻線は第１のインバータに接続され、前記第２のＵ相巻線と前記第２のＶ相巻線と前記第２のＷ相巻線は第２のインバータに接続されることを特徴とするので、固定子１の連結部１４ｂと、回転子１０の磁石保持部２０で発生する漏れ磁束Φを低減することができるため、固定子１の剛性を高め、回転子鉄心１１に埋込まれた永久磁石１２を押さえながらも、トルクを向上することができる。
【００５３】
実施の形態７．
この発明に係る実施の形態７を図２５について説明する。図２５は本発明を実施するための実施の形態７における自動車の電動パワーステアリング装置４００の説明図である。
電動パワーステアリング装置４００の作動状態において、運転者はステアリングホイール（図示しない）を操舵し、そのトルクがステアリングシャフト（図示しない）を介してシャフト４１に伝達される。このときトルクセンサ４２が検出したトルクは電気信号に変換されケーブル（図示しない）を通じてコネクタ４３Ａを介してＥＣＵ（コントロールユニット）２００に伝達される。一方、車速などの自動車の情報が電気信号に変換されコネクタ４３Ｂを介してＥＣＵに伝達される。ＥＣＵはこのトルクと車速などの自動車の情報から、必要なアシストトルクを演算し、インバータを通じて回転電機に電流を供給する。回転電機はラック軸の移動方向（矢印Ａで示す）に平行な向きに配置されている。また、ＥＣＵへの電源供給はバッテリやオルタネータから電源コネクタを介して送られる。回転電機が発生したトルクはベルト（図示せず）とボールネジ（図示せず）が内蔵されたギヤボックス４４によって減速されハウジング４５の内部にあるラック軸（図示せず）を矢印Ａの方向に動かす推力を発生させ、運転者の操舵力をアシストする。これにより、タイロッド４６が動き、タイヤが転舵して車両を旋回させることができる。回転電機のトルクによってアシストされ運転者は少ない操舵力で車両を旋回させることができる。なお、ラックブーツ４７は異物が装置内に侵入しないように設けられている。
【００５４】
このような電動パワーステアリング装置においては、回転電機が発生するコギングトルクやトルクリップルはギヤを介して運転者に伝わるため、良好な操舵感覚を得るためにはコギングトルクやトルクリップルが小さい方が望ましい。また、回転電機が動作するときの振動・騒音も小さい方が望ましい。
そこで、実施の形態１〜６で述べた回転電機を搭載すると、各々の実施の形態で述べた効果を得ることができる。特に、平均トルクを向上しながらもコギングトルクやトルクリップルを低減し、低振動・低騒音化と高トルク化、小型化の両立が可能となる。また、電動パワーステアリング装置４００における回転電機１００は、ラック軸を動かす推力を発生させるため、回転電機１００は時計回り、反時計周りのどちらにも回転動作するが、実施の形態１〜６で述べた回転電機では、回転電機の時計回り、反時計周りに対して、どちらもトルクリップルを低減することができる。また、トルクリップル、コギングトルク、平均トルクの回転方向に対する差を無くすことができる。以上より、電動パワーステアリング装置４００の低振動・低騒音化、高トルク化が図られるといった効果が得られる。
【００５５】
図２５のように回転電機１００はラック軸の移動方向Ａ（矢印で示す）に平行な向きに配置されている、電動パワーステアリング装置４００は大型車に向いているシステムであるが、回転電機１００も高出力化が必要であり、高出力化と同時に回転電機１００に起因する振動・騒音も増加するという課題があった。しかしながら、実施の形態１〜６で述べた回転電機を適用すればこの課題が解決でき、大型の車両にも電動パワーステアリング装置が適用でき、燃費を低減できるという効果がある。
【００５６】
この発明に係る実施の形態７によれば、前述した実施の形態１〜６の何れかの構成を具議する回転電機１００を搭載した電動パワーステアリング装置４００としたので、固定子１の剛性を高め、回転子鉄心１１に埋込まれた永久磁石を押さえながらも、トルクを向上できる回転電機１００を電動パワーステアリング装置４００の駆動源として活用することができる。
【００５７】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態の一部または全部を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１００  回転電機、２００  ＥＣＵ、３００  センサ部、４００  電動パワーステアリング装置、１  固定子、２，２Ａ，２Ｂ  電機子巻線、２ａ  電機子コイル、３  固定子鉄心、４  フレーム、４ａ  壁部、５  ハウジング、６  ボルト、７,８  軸受け、９  シャフト、１０  回転子、１１  回転子鉄心、１２  永久磁石、１３  コアバック、１４  ティース、１４ａ  鍔部、１４ｂ  連結部、１６，１６Ａ，１６Ｂ  コアシート、１７，１７Ａ，１７Ｂ  磁極部、１８  ブリッジ部、１９，１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄ  磁極部ユニット、２０  磁石保持部、２４  電源コネクタ、４１  シャフト、４２  トルクセンサ、４３Ａ,４３Ｂ  コネクタ、４４  ギヤボックス、４５  ハウジング、４６  タイロッド、４７  ラックブーツ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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