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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025025018
(43)【公開日】2025-02-21
(54)【発明の名称】巻線界磁型回転電機
(51)【国際特許分類】
H02K 19/36 20060101AFI20250214BHJP
H02K 19/28 20060101ALI20250214BHJP
【ＦＩ】
H02K19/36 C
H02K19/28
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023129451
(22)【出願日】2023-08-08
(71)【出願人】
【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
(74)【代理人】
【識別番号】100121821
【弁理士】
【氏名又は名称】山田 強
(74)【代理人】
【識別番号】100139480
【弁理士】
【氏名又は名称】日野 京子
(74)【代理人】
【識別番号】100125575
【弁理士】
【氏名又は名称】松田 洋
(74)【代理人】
【識別番号】100175134
【弁理士】
【氏名又は名称】北 裕介
(74)【代理人】
【識別番号】100207859
【弁理士】
【氏名又は名称】塩谷 尚人
(72)【発明者】
【氏名】吉村 雅貴
【テーマコード（参考）】
5H619
【Ｆターム（参考）】
5H619AA13
5H619BB01
5H619BB06
5H619BB13
5H619BB15
5H619PP13
5H619PP31
(57)【要約】
【課題】界磁電流に応じて生じる磁束を適正に検出し、ひいては界磁電流の推定を可能とする巻線界磁型回転電機を提供する。
【解決手段】巻線界磁型の回転電機４０において、ロータ６０は、周方向に並ぶ磁極ごとに設けられた主極部６２を有するロータコア６１と、主極部６２に巻回された界磁巻線７０とを有する。ロータコア６１には回転軸３２が一体化されている。回転軸３２は、強磁性体材料よりなる。軸巻線１５１は、回転軸３２に巻回され、界磁巻線７０に流れる界磁電流により通電される。磁気センサ１５２は、回転軸３２の軸方向端部に設けられ、軸巻線１５１の通電により生じる磁束を検出する。
【選択図】 図１０
【解決手段】巻線界磁型の回転電機４０において、ロータ６０は、周方向に並ぶ磁極ごとに設けられた主極部６２を有するロータコア６１と、主極部６２に巻回された界磁巻線７０とを有する。ロータコア６１には回転軸３２が一体化されている。回転軸３２は、強磁性体材料よりなる。軸巻線１５１は、回転軸３２に巻回され、界磁巻線７０に流れる界磁電流により通電される。磁気センサ１５２は、回転軸３２の軸方向端部に設けられ、軸巻線１５１の通電により生じる磁束を検出する。
【選択図】 図１０
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ステータ巻線（５２）を有するステータ（５０）と、
周方向に並ぶ磁極ごとに設けられ径方向に突出する主極部（６２）を有するロータコア（６１）と、前記主極部に巻回された界磁巻線（７０）とを有するロータ（６０）と、
前記ロータコアに一体化された回転軸（３２）と、を備え、
前記界磁巻線に界磁電流を誘起させるための高周波電流が前記ステータ巻線に流れる巻線界磁型回転電機（４０）であって、
前記回転軸は、強磁性体材料よりなり、
前記回転軸に巻回され、前記界磁巻線に流れる界磁電流により通電される軸巻線（１５１）と、
前記回転軸の軸方向端部に設けられ、前記軸巻線の通電により生じる磁束を検出する磁束検出部（１５２）と、
を備える、巻線界磁型回転電機。
周方向に並ぶ磁極ごとに設けられ径方向に突出する主極部（６２）を有するロータコア（６１）と、前記主極部に巻回された界磁巻線（７０）とを有するロータ（６０）と、
前記ロータコアに一体化された回転軸（３２）と、を備え、
前記界磁巻線に界磁電流を誘起させるための高周波電流が前記ステータ巻線に流れる巻線界磁型回転電機（４０）であって、
前記回転軸は、強磁性体材料よりなり、
前記回転軸に巻回され、前記界磁巻線に流れる界磁電流により通電される軸巻線（１５１）と、
前記回転軸の軸方向端部に設けられ、前記軸巻線の通電により生じる磁束を検出する磁束検出部（１５２）と、
を備える、巻線界磁型回転電機。
【請求項2】
前記回転軸の軸線が直線状に延びる方向において前記磁束検出部を挟んで前記回転軸の反対側に、前記回転軸の軸方向端面から流出する磁束を集める集磁部材（１５３）が設けられている、請求項１に記載の巻線界磁型回転電機。
【請求項3】
前記界磁巻線は、第１巻線部（７１ａ）及び第２巻線部（７１ｂ）を有し、前記第１巻線部の第１端及び第２端と前記第２巻線部の第１端及び第２端とのうち、前記第１巻線部の第２端と前記第２巻線部の第１端との電気的な接続により前記各巻線部が直列に接続されており、
前記第１巻線部及び前記第２巻線部の直列接続体の両端にダイオード（９３）が接続されるとともに、前記第２巻線部に並列にコンデンサ（９１）が接続されており、
前記第１巻線部と前記コンデンサと前記ダイオードとを含む直列共振回路において前記第１巻線部の第１端側又は第２端側に、当該第１巻線部に直列に前記軸巻線として第１軸巻線（１５１Ａ）が接続され、
前記第２巻線部と前記コンデンサとを含む並列共振回路において前記第２巻線部の第１端側又は第２端側に、当該第２巻線部に直列に前記軸巻線として第２軸巻線（１５１Ｂ）が接続されている、請求項１又は２に記載の巻線界磁型回転電機。
前記第１巻線部及び前記第２巻線部の直列接続体の両端にダイオード（９３）が接続されるとともに、前記第２巻線部に並列にコンデンサ（９１）が接続されており、
前記第１巻線部と前記コンデンサと前記ダイオードとを含む直列共振回路において前記第１巻線部の第１端側又は第２端側に、当該第１巻線部に直列に前記軸巻線として第１軸巻線（１５１Ａ）が接続され、
前記第２巻線部と前記コンデンサとを含む並列共振回路において前記第２巻線部の第１端側又は第２端側に、当該第２巻線部に直列に前記軸巻線として第２軸巻線（１５１Ｂ）が接続されている、請求項１又は２に記載の巻線界磁型回転電機。
【請求項4】
前記第１軸巻線及び前記第２軸巻線の巻き数比は、前記第１巻線部及び前記第２巻線部の巻き数比と等しい、請求項３に記載の巻線界磁型回転電機。
【請求項5】
前記ロータは、前記第１巻線部、前記第２巻線部、前記ダイオード及び前記コンデンサを電気的に接続して前記直列共振回路及び前記並列共振回路を構成する回路モジュール（１０２）を有し、
前記回路モジュールは、前記第１巻線部の第１端側及び第２端側の導線端部（１２５）、並びに前記第２巻線部の第１端側及び第２端側の導線端部（１２６）を保持する導線保持部（１３２）を有し、
前記導線保持部に保持された前記第１巻線部の第１端側又は第２端側の導線端部に、前記第１軸巻線が接続され、
前記導線保持部に保持された前記第２巻線部の第１端側又は第２端側の導線端部に、前記第２軸巻線が接続されている、請求項３に記載の巻線界磁型回転電機。
前記回路モジュールは、前記第１巻線部の第１端側及び第２端側の導線端部（１２５）、並びに前記第２巻線部の第１端側及び第２端側の導線端部（１２６）を保持する導線保持部（１３２）を有し、
前記導線保持部に保持された前記第１巻線部の第１端側又は第２端側の導線端部に、前記第１軸巻線が接続され、
前記導線保持部に保持された前記第２巻線部の第１端側又は第２端側の導線端部に、前記第２軸巻線が接続されている、請求項３に記載の巻線界磁型回転電機。
【請求項6】
前記界磁巻線は、第１巻線部（７１ａ）及び第２巻線部（７１ｂ）を有し、前記第１巻線部の第１端及び第２端と前記第２巻線部の第１端及び第２端とのうち、前記第１巻線部の第２端と前記第２巻線部の第１端との電気的な接続により前記各巻線部が直列に接続されており、
前記第１巻線部の第１端と前記第２巻線部の第２端との間にダイオード（９３）が接続されるとともに、前記第２巻線部に並列にコンデンサ（９１）が接続されており、
前記第１巻線部と前記コンデンサと前記ダイオードとを含む直列共振回路において前記第１巻線部の第１端側又は第２端側に、当該第１巻線部に直列に前記軸巻線が接続されている、請求項１又は２に記載の巻線界磁型回転電機。
前記第１巻線部の第１端と前記第２巻線部の第２端との間にダイオード（９３）が接続されるとともに、前記第２巻線部に並列にコンデンサ（９１）が接続されており、
前記第１巻線部と前記コンデンサと前記ダイオードとを含む直列共振回路において前記第１巻線部の第１端側又は第２端側に、当該第１巻線部に直列に前記軸巻線が接続されている、請求項１又は２に記載の巻線界磁型回転電機。
【請求項7】
前記界磁巻線は、第１巻線部（７１ａ）及び第２巻線部（７１ｂ）を有し、前記第１巻線部の第１端及び第２端と前記第２巻線部の第１端及び第２端とのうち、前記第１巻線部の第２端と前記第２巻線部の第１端との電気的な接続により前記各巻線部が直列に接続されており、
前記第１巻線部の第１端と前記第２巻線部の第２端との間にダイオード（９３）が接続されるとともに、前記第２巻線部に並列にコンデンサ（９１）が接続されており、
前記第２巻線部と前記コンデンサとを含む並列共振回路において前記第２巻線部の第１端側又は第２端側に、当該第２巻線部に直列に前記軸巻線が接続されている、請求項１又は２に記載の巻線界磁型回転電機。
前記第１巻線部の第１端と前記第２巻線部の第２端との間にダイオード（９３）が接続されるとともに、前記第２巻線部に並列にコンデンサ（９１）が接続されており、
前記第２巻線部と前記コンデンサとを含む並列共振回路において前記第２巻線部の第１端側又は第２端側に、当該第２巻線部に直列に前記軸巻線が接続されている、請求項１又は２に記載の巻線界磁型回転電機。
【請求項8】
前記回転軸には、前記軸巻線が巻回された状態で当該軸巻線を樹脂封止する樹脂封止部（１５５）が設けられている、請求項１又は２に記載の巻線界磁型回転電機。
【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、巻線界磁型回転電機に関する。
【背景技術】
【0002】
巻線界磁型回転電機では、ロータにおいて、ロータコアの各主極部（磁気突極部）に界磁巻線が巻回され、その界磁巻線の通電に伴い主極部ごとに磁極が形成される。また、ブラシレス構造の巻線界磁型回転電機において、ロータの界磁電流を検出する技術が知られている。例えば特許文献１に記載の技術では、交流励磁機における空隙磁束のｑ軸成分を検出して電圧波形を出力するｑ軸巻線を備え、交流励磁機の単体試験時に、交流励磁機に流れる直流出力電流と、ｑ軸巻線が出力する電圧波形の電圧レベルとの比例係数を求めて、当該比例係数を基準校正値として保持するとともに、ブラシレス同期機の動作時に、ｑ軸巻線出力電圧が出力する電圧波形の電圧レベルと、基準校正値との積を演算して界磁電流を求めるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平１０－３０９１００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記特許文献１の技術は、界磁電流に対するｑ軸巻線の電圧波形の直線性を用い、予め抽出しておいた基準校正値と、ｑ軸巻線が出力する電圧波形の電圧レベルとの積を求めることにより界磁電流を推定するものであり、ｑ軸巻線の電圧波形を用いて界磁電流を間接的に求めるものとしている。この場合、上記の推定アルゴリズムは、制御装置（マイコン）の演算負荷の圧迫を招くことが懸念される。なお、上記技術では、サージ電圧に対する処理も必要になることも考えられる。
【0005】
本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、界磁電流に応じて生じる磁束を適正に検出し、ひいては界磁電流の推定を可能とする巻線界磁型回転電機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、
ステータ巻線を有するステータと、
周方向に並ぶ磁極ごとに設けられ径方向に突出する主極部を有するロータコアと、前記主極部に巻回された界磁巻線とを有するロータと、
前記ロータコアに一体化された回転軸と、を備え、
前記界磁巻線に界磁電流を誘起させるための高周波電流が前記ステータ巻線に流れる巻線界磁型回転電機であって、
前記回転軸は、強磁性体材料よりなり、
前記回転軸に巻回され、前記界磁巻線に流れる界磁電流により通電される軸巻線と、
前記回転軸の軸方向端部に設けられ、前記軸巻線の通電により生じる磁束を検出する磁束検出部と、
を備える。
ステータ巻線を有するステータと、
周方向に並ぶ磁極ごとに設けられ径方向に突出する主極部を有するロータコアと、前記主極部に巻回された界磁巻線とを有するロータと、
前記ロータコアに一体化された回転軸と、を備え、
前記界磁巻線に界磁電流を誘起させるための高周波電流が前記ステータ巻線に流れる巻線界磁型回転電機であって、
前記回転軸は、強磁性体材料よりなり、
前記回転軸に巻回され、前記界磁巻線に流れる界磁電流により通電される軸巻線と、
前記回転軸の軸方向端部に設けられ、前記軸巻線の通電により生じる磁束を検出する磁束検出部と、
を備える。
【0007】
上記構成の巻線界磁型回転電機では、ステータ巻線に高周波電流を流すことに伴い、界磁巻線に界磁電流が誘起される。この場合、強磁性体材料よりなる回転軸に、界磁巻線に流れる界磁電流により通電される軸巻線が巻回されていることで、回転軸の軸線方向に磁束が生じる。そして、回転軸の軸方向端部に設けられた磁束検出部により、軸巻線の通電により生じる磁束が検出される。本構成では、界磁電流により生じる磁束量を直接的に検出することができる。その結果、界磁電流に応じて生じる磁束を適正に検出し、ひいては界磁電流の推定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】回転電機の制御システムの全体構成図。
【図2】インバータ及びその周辺構成を示す図。
【図3】ロータ及びステータの横断面図。
【図4】ロータが備える電気回路を示す図。
【図5】ロータの全体の構成を示す斜視図。
【図6】ロータの分解斜視図。
【図7】ロータの縦断面図。
【図8】ロータ主部において、巻線ユニットを分解して示す斜視図。
【図9】ロータ主部の横断面図。
【図10】回転電機の構成を簡略化して示す縦断面図。
【図11】ロータの共振回路において軸巻線の接続位置を示す電気回路図。
【図12】各巻線部におけるコイル体の接続に関する構成を示す斜視図。
【図13】第１巻線部及び第２巻線部等と軸巻線との接続に関する構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本開示に係る回転電機を具体化した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。回転電機は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両において走行動力源として用いられる。
【0010】
まず、図１を用いて、回転電機を備える制御システムについて説明する。制御システムは、直流電源１０、インバータ２０、制御装置３０及び回転電機４０を備えている。回転電機４０は、巻線界磁型の同期機である。例えば、回転電機４０、インバータ２０及び制御装置３０は機電一体型駆動装置として構成されていてもよいし、回転電機４０、インバータ２０及び制御装置３０それぞれが各コンポーネントで構成されていてもよい。
【0011】
回転電機４０は、ハウジング４１と、ハウジング４１内に収容されるステータ５０及びロータ６０とを備えている。本実施形態の回転電機４０は、ロータ６０がステータ５０の径方向内側に配置されたインナロータ型の回転電機である。ステータ５０は、ステータコア５１と、ステータ巻線５２とを備えている。ステータ巻線５２は、例えば銅線で構成されており、電気角で互いに１２０°ずれた状態で配置されたＵ，Ｖ，Ｗ相巻線５２Ｕ，５２Ｖ，５２Ｗを含む。ロータ６０は、ロータコア６１と、界磁巻線７０とを備えている。ロータコア６１の中心孔には、回転軸３２が組み付けられている。回転軸３２は、軸受４２，４３によりハウジング４１に回転可能に支持されている。
【0012】
図２に示すように、インバータ２０は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の上アームスイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐと、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の下アームスイッチＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎとの直列接続体を備えている。各相において上アームスイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐと下アームスイッチＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎとの接続点には、Ｕ，Ｖ，Ｗ相巻線５２Ｕ，５２Ｖ，５２Ｗの第１端が接続されている。Ｕ，Ｖ，Ｗ相巻線５２Ｕ，５２Ｖ，５２Ｗの第２端は、中性点で接続されている。すなわち、本実施形態において、ステータ巻線５２は星形結線されている。ただし、ステータ巻線５２はΔ結線されていてもよい。本実施形態において、各スイッチＳＵｐ～ＳＷｎは、ＩＧＢＴである。各スイッチＳＵｐ～ＳＷｎには、フリーホイールダイオードが逆並列に接続されている。
【0013】
各相の上アームスイッチＳＵｐ，ＳＶｐ，ＳＷｐのコレクタには、直流電源１０の正極端子が接続されている。各相の下アームスイッチＳＵｎ，ＳＶｎ，ＳＷｎのエミッタには、直流電源１０の負極端子が接続されている。なお、直流電源１０には、平滑コンデンサ１１が並列接続されている。
【0014】
続いて、図３を用いて、ステータ５０及びロータ６０について説明する。
【0015】
ステータ５０及びロータ６０は、いずれも回転軸３２と共に同軸上に配置されている。以下の記載では、回転軸３２が延びる方向を軸方向とし、回転軸３２の中心から放射状に延びる方向を径方向とし、回転軸３２を中心として円周状に延びる方向を周方向としている。
【0016】
ステータコア５１は、軟磁性体からなる積層鋼板により構成されており、円環状のバックヨーク５１ａと、バックヨーク５１ａから径方向内側に向かって突出する複数のティース５１ｂとを有している。隣り合うティース５１ｂの間に、周方向並ぶ複数のスロット５４が形成されている。これら各スロット５４に各相の相巻線が所定順序で収容されることにより、ステータ巻線５２が構成されている。例えば、ステータ５０において、複数の導体セグメントを用いたセグメントコイル構造が採用されているとよい。ただし、ステータ巻線５２の構造は任意である。
【0017】
ロータコア６１は、軟磁性体からなり、例えば積層鋼板により構成されている。ロータコア６１は、円筒状の円筒部６１ａと、円筒部６１ａから径方向外側に向かって突出する複数の主極部６２とを有している。主極部６２には集中巻により界磁巻線７０が巻回されている。本実施形態において、主極部６２は、周方向に等間隔で８個設けられている。
【0018】
界磁巻線７０は、第１巻線部７１ａ及び第２巻線部７１ｂを備えている。各主極部６２には、径方向外側に第１巻線部７１ａが巻回され、第１巻線部７１ａよりも径方向内側に第２巻線部７１ｂが巻回されている。ステータ５０との関係で言えば、径方向において第１巻線部７１ａはステータ５０に近い側に、第２巻線部７１ｂはステータ５０から遠い側に巻回されている。各主極部６２において、第１巻線部７１ａ及び第２巻線部７１ｂの巻方向は互いに同じになっている。また、周方向に隣り合う主極部６２のうち、一方に巻回された各巻線部７１ａ，７１ｂの巻方向と、他方に巻回された各巻線部７１ａ，７１ｂの巻方向とは逆になっている。このため、周方向に隣り合う主極部６２どうしで互いに磁化方向が逆になる。ロータ６０では、ロータコア６１における各主極部６２と、その各主極部６２に巻装された界磁巻線７０とにより、周方向に並ぶ複数の磁極（界磁極）が形成されている。
【0019】
図４に、主極部６２に巻回された各巻線部７１ａ，７１ｂを備えるロータ６０側の電気回路を示す。第１巻線部７１ａ及び第２巻線部７１ｂは直列接続されており、第２巻線部７１ｂには、複数の第１コンデンサ９１により構成されるコンデンサ部ＣＣが並列接続されている。コンデンサ部ＣＣは、複数の第１コンデンサ９１の並列接続体として構成されている。また、第１巻線部７１ａ及び第２巻線部７１ｂの直列接続体には、第２コンデンサ９２が並列接続されている。第２コンデンサ９２は、ノイズ抑制用に設けられている。第１コンデンサ９１及び第２コンデンサ９２は、例えば積層セラミックコンデンサであり、互いに同じ構成のものとしている。
【0020】
各巻線部７１ａ，７１ｂからなる直列接続体の両端間には整流素子としてのダイオード９３が接続されている。つまり、ダイオード９３のカソードには、第１巻線部７１ａの第１端が接続され、第１巻線部７１ａの第２端には、第２巻線部７１ｂの第１端が接続されている。第２巻線部７１ｂの第２端には、ダイオード９３のアノードが接続されている。
【0021】
本実施形態では、第１巻線部７１ａ、第１コンデンサ９１及びダイオード９３により直列共振回路が構成され、第２巻線部７１ｂ及び第１コンデンサ９１により並列共振回路が構成されている。この場合、第１巻線部７１ａは第１コンデンサ９１に直列接続され、第２巻線部７１ｂは第１コンデンサ９１に並列接続されている。直列共振回路の共振周波数である第１共振周波数をｆ１、並列共振回路の共振周波数である第２共振周波数をｆ２とすると、これら各共振周波数ｆ１，ｆ２は、下式（１），（２）で表される。Ｌ１は第１巻線部７１ａのインダクタンスであり、Ｌ２は第２巻線部７１ｂのインダクタンスであり、Ｃは第１コンデンサ９１の静電容量である。
ｆ１＝１／（２π√（Ｌ１×Ｃ）） …（１）
ｆ２＝１／（２π√（Ｌ２×Ｃ）） …（２）
ステータ巻線５２に高周波励磁電流が流れると、ステータコア５１及びロータコア６１を含む磁気回路に主磁束の高周波成分による変動が発生する。主磁束の変動が起きることにより、各巻線部７１ａ，７１ｂにそれぞれ誘起電圧が発生し、各巻線部７１ａ，７１ｂに電流が誘起される。この際、各巻線部７１ａ，７１ｂにそれぞれ極性の同じ誘起電圧が発生する場合、各巻線部７１ａ，７１ｂの誘起電流が相殺されないため、誘起電流が増加する。ダイオード９３により、各巻線部７１ａ，７１ｂに流れる電流が一方向に整流される。これにより、ダイオード９３により整流された方向に界磁巻線７０に界磁電流が流れ、界磁巻線７０が励磁される。
ｆ１＝１／（２π√（Ｌ１×Ｃ）） …（１）
ｆ２＝１／（２π√（Ｌ２×Ｃ）） …（２）
ステータ巻線５２に高周波励磁電流が流れると、ステータコア５１及びロータコア６１を含む磁気回路に主磁束の高周波成分による変動が発生する。主磁束の変動が起きることにより、各巻線部７１ａ，７１ｂにそれぞれ誘起電圧が発生し、各巻線部７１ａ，７１ｂに電流が誘起される。この際、各巻線部７１ａ，７１ｂにそれぞれ極性の同じ誘起電圧が発生する場合、各巻線部７１ａ，７１ｂの誘起電流が相殺されないため、誘起電流が増加する。ダイオード９３により、各巻線部７１ａ，７１ｂに流れる電流が一方向に整流される。これにより、ダイオード９３により整流された方向に界磁巻線７０に界磁電流が流れ、界磁巻線７０が励磁される。
【0022】
図２の説明に戻り、制御装置３０は、マイコン（コンピュータに相当）を主体として構成され、マイコンはＣＰＵを備えている。制御装置３０は、インバータ２０を構成する各スイッチＳＵｐ～ＳＷｎをオンオフする駆動信号を生成する。詳しくは、制御装置３０は、直流電源１０から出力された直流電力を交流電力に変換してＵ，Ｖ，Ｗ相巻線５２Ｕ，５２Ｖ，５２Ｗに供給すべく、各スイッチＳＵｐ～ＳＷｎをオンオフする駆動信号を生成し、生成した駆動信号を各スイッチＳＵｐ～ＳＷｎのゲートに供給する。
【0023】
制御装置３０は、各相巻線５２Ｕ，５２Ｖ，５２Ｗに基本波電流及び高周波励磁電流の合成電流を流すように各スイッチＳＵｐ～ＳＷｎをオンオフする。基本波電流は、回転電機４０にトルクを発生させることを主とする電流である。高周波励磁電流は、基本波電流よりも周波数の高い高周波電流であり、界磁巻線７０を励磁することを主とする電流である。高周波電流として高調波電流を用いることも可能である。各相巻線５２Ｕ，５２Ｖ，５２Ｗに流れる相電流は、電気角で１２０°ずつずれている。
【0024】
【0025】
ロータ６０は大別して、ロータ主部１０１と、ロータ主部１０１の軸方向両側のうち一端側に設けられた回路モジュール１０２と、ロータ主部１０１の軸方向一端側及び他端側に取り付けられた円環部材としてのコイルエンドカバー１０３，１０４とを有している。ロータ主部１０１は、図３で説明したとおりロータコア６１と界磁巻線７０とを備えており、ロータコア６１の中心孔には回転軸３２が組み付けられている。界磁巻線７０は、周方向に並べて配置された複数の巻線ユニット１１０よりなる。
【0026】
回路モジュール１０２は、中空部に回転軸３２が挿通された状態で、回転軸３２に固定されている。回路モジュール１０２は、界磁巻線７０のコイルエンド部に軸方向に対向する位置に設けられている。回路モジュール１０２は、図４で説明した各コンデンサ９１，９２、ダイオード９３や、これら各素子を電気的に接続するバスバー等を備える電気回路部である。
【0027】
図８は、ロータ主部１０１において、巻線ユニット１１０を分解して示す斜視図であり、図９は、ロータ主部１０１の一部について断面構造を示す横断面図である。ロータ主部１０１は、ロータ６０の磁極ごとに設けられた複数の巻線ユニット１１０を有している。各巻線ユニット１１０は、軸方向を長手方向とする環状に形成され、その中空部分にロータコア６１の主極部６２が挿通された状態でロータコア６１に組み付けられている。
【0028】
巻線ユニット１１０は、主極部６２への装着状態で径方向外側となる第１コイルモジュール１１１と、径方向内側となる第２コイルモジュール１１２とを有している。第１コイルモジュール１１１は、第１巻線部７１ａに相当するコイルモジュールであり、第２コイルモジュール１１２は、第２巻線部７１ｂに相当するコイルモジュールである。
【0029】
第１コイルモジュール１１１は、平角線からなる導線材がロータ６０の周方向及び径方向に多重に巻回されてなる環状のコイル体１２１と、そのコイル体１２１に一体に設けられた薄板状の絶縁体１２２とを有している。絶縁体１２２は、周方向に延びかつコイル体１２１の径方向外側及び径方向内側を覆う部分と、径方向に延びかつコイル体１２１の中空部を覆う部分とを有している。つまり、コイル体１２１は、径方向内外になる部位と、主極部６２に対向する内周側の部位とが絶縁体１２２により絶縁被覆されている。
【0030】
第２コイルモジュール１１２は、平角線からなる導線材がロータ６０の周方向及び径方向に多重に巻回されてなる環状のコイル体１２３と、そのコイル体１２３に一体に設けられた薄板状の絶縁体１２４とを有している。絶縁体１２４は、周方向に延びかつコイル体１２３の径方向外側及び径方向内側を覆う部分と、径方向に延びかつコイル体１２３の中空部を覆う部分とを有している。つまり、コイル体１２３は、径方向内外になる部位と、主極部６２に対向する内周側の部位とが絶縁体１２４により絶縁被覆されている。
【0031】
コイル体１２１，１２３は、例えばα巻きコイルとして構成され、周回の重なり方向（ロータ周方向）に多重となり、かつ中空部の延びる方向（ロータ径方向）に２層となるように導線材が巻回された空芯コイルである。本実施形態では、コイル体１２１，１２３の導線材として、導体断面が長辺及び短辺を有する矩形状の平角導線を用いることとしている。コイル体１２１，１２３は、導線材の周回により長辺部が多重に重なる向きで巻回されている。平角線は、アルミニウム等からなる導体と、導体を覆う絶縁層とからなる。
【0032】
第１コイルモジュール１１１では、１つのコイル体１２１から軸方向に２本の導線端部１２５が引き出されている。第２コイルモジュール１１２では、径方向に並ぶ３つのコイル体１２３から軸方向に計６本の導線端部１２６が引き出されている。
【0033】
図９に示すように、第１コイルモジュール１１１では、導線材が径方向に２層に巻装され、第２コイルモジュール１１２では、導線材が径方向に６層に巻装されている。コイル体１２１，１２３で言えば、第１コイルモジュール１１１では、コイル体１２１が径方向に１つ設けられ、第２コイルモジュール１１２では、コイル体１２３が径方向に３つ並べて設けられている。この場合、各主極部６２における第２巻線部７１ｂの巻き数が、第１巻線部７１ａの巻き数よりも多くなっている。なお、各コイルモジュール１１１，１１２では、周方向の巻き線数（換言すれば周方向の導線材の並び数）が相違しており、径方向外側では径方向内側に比べて巻き線数が多くなっている。これにより、界磁巻線７０における占積率の向上が図られている。
【0034】
また、ロータ主部１０１においてロータコア６１の主極部６２どうしの間には、各主極部６２に第１コイルモジュール１１１及び第２コイルモジュール１１２を組み付けた状態で、これら各コイルモジュール１１１，１１２の組み付け状態を保持する保持板１２７，１２８が設けられている。保持板１２７は、第１コイルモジュール１１１の径方向外側に取り付けられ、保持板１２８は、第１コイルモジュール１１１と第２コイルモジュール１１２との間に取り付けられている。
【0035】
なお、図６に示すように、ロータ６０は、巻線ユニット１１０の軸方向端部に組み付けられるコイルエンドリング８１を有している。コイルエンドリング８１は、図７に示すように、径方向において第１コイルモジュール１１１のコイルエンド部と第２コイルモジュール１１２のコイルエンド部との間であって、かつ軸方向において保持板１２８とコイルエンドカバー１０３との間に挟まれた状態で設けられている。
【0036】
本実施形態では、巻線界磁型の回転電機４０において、界磁巻線７０の通電に伴い回転軸３２に磁束を生じさせ、その磁束を検出する構成が設けられており、以下にその構成を説明する。図１０は、回転電機４０の構成を簡略化して示す縦断面図である。
【0037】
図１０において、ハウジング４１は、円筒部４５と、その円筒部４５の軸方向両側に設けられた端板部４６，４７とを有している。円筒部４５の内周側にはステータ５０が固定されている。軸方向一端側の端板部４７には筒状のボス部４８が設けられている。端板部４６には軸受４２が組み付けられ、端板部４７のボス部４８には軸受４３が組み付けられている。軸受４２，４３により回転軸３２が回転可能に支持されている。回転軸３２は、鉄等の強磁性体材料よりなり、ロータ６０と一体回転可能に設けられている。
【0038】
軸受４２，４３は非磁性構造を有するものであるとよい。例えば、軸受４２，４３が転がり軸受である場合において、軌道輪である外輪及び内輪が非磁性ステンレス鋼により構成されるとともに、転動体である玉がセラミックスにより構成されているとよい。又は、軌道輪及び転動体がセラミックスにより構成されていてもよい。その他、樹脂製の軸受を用いることも可能である。
【0039】
回転軸３２には、界磁巻線７０から延びる軸巻線１５１が巻回されている。軸巻線１５１は、界磁巻線７０に直列に接続されており、界磁巻線７０に流れる界磁電流により通電される。本実施形態では、軸巻線１５１として、第１巻線部７１ａを含む直列共振回路に設けられる第１軸巻線１５１Ａと、第２巻線部７１ｂを含む並列共振回路に設けられる第２軸巻線１５１Ｂとを有している。ただし、その詳細は後述する。
【0040】
端板部４７のボス部４８には、回転軸３２の軸線が直線状に延びる方向に並べて、磁束検出部としての磁気センサ１５２と、集磁部材としての集磁板１５３とが設けられている。磁気センサ１５２は、回転軸３２から離れ、かつ回転軸３２の軸方向端面に対向する位置に設けられている。磁気センサ１５２は、例えばホールセンサである。集磁板１５３は、磁気センサ１５２を挟んで回転軸３２の反対側に設けられている。回転軸３２、磁気センサ１５２及び集磁板１５３は、回転軸３２の軸線方向に互いに空隙を隔てた位置にそれぞれ設けられている。磁気センサ１５２及び集磁板１５３は、ボス部４８の内周側に固定されているとよい。
【0041】
回転電機４０において、ステータ巻線５２の通電に伴い界磁巻線７０に界磁電流（誘導電流）が流れる際には、軸巻線１５１にも界磁電流が流れ、回転軸３２に磁束が発生する。そして、回転軸３２に生じた磁束が磁気センサ１５２により検出される。この場合、磁気センサ１５２を挟んで回転軸３２の反対側に集磁板１５３が設けられていることにより、回転軸３２の軸方向端面から流出する磁束が磁気センサ１５２の付近に集められ、界磁電流により生じる磁束が適正に検出される。
【0042】
磁気センサ１５２の検出結果は制御装置３０に入力される。制御装置３０では、磁気センサ１５２の磁束検出値に所定の比例係数を乗算することにより界磁電流を推定する。この場合、回転電機４０において界磁電流と回転軸３２に生じる磁束量との関係を適合等により求めておき、その関係に基づいて比例係数を設定しておくとよい。また、界磁電流と磁束量との関係をマップに定義しておき、そのマップを用い、磁気センサ１５２により検出された磁束量に基づいて界磁電流を推定することも可能である。
【0043】
制御装置３０は、例えば、界磁電流の目標値を設定するとともに、その目標値と界磁電流の推定値（実界磁電流）とに基づいてフィードバック制御を実施する。また、制御装置３０において、界磁電流の推定値に基づいて、界磁巻線７０に適正に界磁電流が流れているか否の異常判定を実施することも可能である。
【0044】
図１１は、ロータ６０に設けられる共振回路において軸巻線１５１の接続位置を示す電気回路図である。なお、図１１では、第１巻線部７１ａの一方の端部を第１端Ａ１、他方の端部を第２端Ａ２とし、第２巻線部７１ｂの一方の端部を第１端Ｂ１、他方の端部を第２端Ｂ２としており、第１巻線部７１ａの第２端Ａ２と第２巻線部７１ｂの第１端Ｂ１とが電気的に接続されることで、これら各巻線部７１ａ，７１ｂが直列に接続されている。
【0045】
図１１では、第１巻線部７１ａと第１コンデンサ９１とダイオード９３とを含む直列共振回路において第１巻線部７１ａの第１端Ａ１側の位置Ｐ１又は第２端Ａ２側の位置Ｐ２に、第１巻線部７１ａに直列に第１軸巻線１５１Ａが接続されるようになっている。また、第２巻線部７１ｂと第１コンデンサ９１とを含む並列共振回路において第２巻線部７１ｂの第１端Ｂ１側の位置Ｐ３又は第２端Ｂ２側の位置Ｐ４に、第２巻線部７１ｂに直列に第２軸巻線１５１Ｂが接続されるようになっている。
【0046】
第１巻線部７１ａに直列に第１軸巻線１５１Ａが接続され、かつ第２巻線部７１ｂに直列に第２軸巻線１５１Ｂが接続される構成では、図７に示すように、第１軸巻線１５１Ａ及び第２軸巻線１５１Ｂが、回転軸３２に軸方向に並べて配置されているとよい。また、第１軸巻線１５１Ａ及び第２軸巻線１５１Ｂの巻き数比は、第１巻線部７１ａ及び第２巻線部７１ｂの巻き数比と等しくなっているとよい。本実施形態では、第２巻線部７１ｂの巻き数が第１巻線部７１ａの巻き数よりも多くなっていることから、第２軸巻線１５１Ｂの巻き数が第１軸巻線１５１Ａの巻き数よりも多くなっている。
【0047】
この場合、第１軸巻線１５１Ａ及び第２軸巻線１５１Ｂにて発生する合計磁束量が、第１巻線部７１ａ及び第２巻線部７１ｂにて発生するトルク寄与分の磁束量（ロータ６０の界磁磁束量）と比例関係になる。そのため、各軸巻線１５１Ａ，１５１Ｂの合計磁束量とロータ６０の界磁磁束量との比例関係から比例係数を求めておき、制御装置３０において、磁気センサ１５２の磁束検出値に比例係数を乗算して界磁磁束量を算出し、さらにその界磁磁束量からトルクを推定するとよい。
【0048】
ここで、軸巻線１５１についてロータ６０における具体的な接続構造について説明する。図１２は、ロータ６０において、各巻線部７１ａ，７１ｂにおけるコイル体１２１，１２３の接続に関する構成を示す斜視図である。図１２には、ロータ主部１０１の軸方向片側に回路モジュール１０２が組み付けられた状態が示されている。なお図１２では、軸巻線１５１に関する構成を省略している。
【0049】
回路モジュール１０２は、上述した各コンデンサ９１，９２やダイオード９３を保持する部品ホルダ１３０を備えている。部品ホルダ１３０は、合成樹脂等の電気的絶縁性を有する材料にて構成されている。部品ホルダ１３０は、円環状をなす本体部１３１と、本体部１３１から径方向外側に向けて放射状に延びる複数の導線保持部１３２とを備えている。図１２では樹脂モールド部１０５により覆われて不図示となっているが、本体部１３１には、回転軸３２を囲む円環状となる位置に、各コンデンサ９１，９２やダイオード９３が並べて設けられている。
【0050】
部品ホルダ１３０には、主極部６２と同数（８つ）の導線保持部１３２が設けられている。各導線保持部１３２には、軸方向に貫通する複数の挿通孔１３３が形成されている。これら各挿通孔１３３には、各巻線部７１ａ，７１ｂのコイル体１２１，１２３から延びる導線端部１２５，１２６やバスバーが所定の組み合わせで挿通され、同じ挿通孔１３３に挿通されたものどうしが溶接等により接合されている。なお、導線端部１２５，１２６は、挿通孔１３３に挿通された状態で導線保持部１３２に固定されているとよい。
【0051】
８つの導線保持部１３２のうち、図１２に示した３つの導線保持部１３２Ａ，１３２Ｂ，１３２Ｃについて詳しく説明する。
【0052】
導線保持部１３２Ａでは、径方向に４列に並ぶ各コイル体１２１，１２３について同列のコイル体どうしが接続されている。具体的には、導線保持部１３２Ａにおいて、接続部Ｘ１では、周方向に隣り合う各コイル体１２１の導線端部１２５が１つずつ挿通孔１３３に挿通され、その導線端部１２５どうしが接続されている。また、接続部Ｘ２～Ｘ４ではそれぞれ、周方向に隣り合う各コイル体１２３の導線端部１２６が１つずつ挿通孔１３３に挿通され、その導線端部１２６どうしが接続されている。接続部Ｘ５では、第１コンデンサ９１との接続のためのバスバー１４１，１４２が接続されている。
【0053】
また、導線保持部１３２Ｂでは、各列のコイル体１２１，１２３において異なる列のものどうしの接続（レーンチェンジ接続）や、バスバーを介しての各コンデンサ９１，９２やダイオード９３との接続が行われている。具体的には、導線保持部１３２Ｂにおいて、接続部Ｙ１では、第１巻線部７１ａのコイル体１２１の導線端部１２５と、第２コンデンサ９２用のバスバー１４３の一方の端部と、ダイオード９３のカソード接続用のバスバー１４４の端部とが接続されている。この接続部Ｙ１の接続は、図１１の回路図において軸巻線１５１を非接続とした状態での第１巻線部７１ａの第１端Ａ１側の接続に相当する。
【0054】
また、接続部Ｙ２では、第１巻線部７１ａのコイル体１２１の導線端部１２５と、第２巻線部７１ｂのコイル体１２３の導線端部１２６と、第１コンデンサ９１用のバスバー１４２の端部とが接続されている。この接続部Ｙ２の接続は、図１１の回路図において軸巻線１５１を非接続とした状態での第１巻線部７１ａの第２端Ａ２と第２巻線部７１ｂの第１端Ｂ１との間の接続に相当する。接続部Ｙ３，Ｙ４ではそれぞれ、異なる列の各コイル体１２３の導線端部１２６どうしが接続されている。接続部Ｙ５では、第２コンデンサ９２との接続のためのバスバー１４３，１４５が接続されている。
【0055】
導線保持部１３２Ｃにおいて、接続部Ｚ１では、第２巻線部７１ｂのコイル体１２３の導線端部１２６と、各コンデンサ９１，９２共通のバスバー１４６の端部と、ダイオード９３のアノード接続用のバスバー１４７の端部とが接続されている。この接続部Ｚ１の接続は、図１１の回路図において軸巻線１５１を非接続とした状態での第２巻線部７１ｂの第２端Ｂ２側の接続に相当する。
【0056】
各巻線部７１ａ，７１ｂは、主極部６２ごとの各コイル体１２１，１２３が周方向に接続されることにより構成されている。第１巻線部７１ａでは、複数のコイル体１２１からなる直列接続体の両端の導線端部１２５が第１端Ａ１及び第２端Ａ２となっている。また、第２巻線部７１ｂでは、複数のコイル体１２３からなる直列接続体の両端の導線端部１２６が第１端Ｂ１及び第２端Ｂ２となっている。本実施形態では、第１巻線部７１ａの第１端Ａ１及び第２端Ａ２である導線端部１２５と、第２巻線部７１ｂの第１端Ｂ１及び第２端Ｂ２である導線端部１２６とを導線保持部１３２の挿通孔１３３に挿通させ固定した状態で、それら導線端部１２５，１２６のいずれかに軸巻線１５１Ａ，１５１Ｂを電気的に接続させる構成としている。
【0057】
図１３は、回路モジュール１０２の導線保持部１３２において、第１巻線部７１ａの両端Ａ１，Ａ２及び第２巻線部７１ｂの両端Ｂ１，Ｂ２等と軸巻線１５１Ａ，１５１Ｂとの接続に関する構成を説明するための図である。
【0058】
図１３（ａ）は、第１巻線部７１ａの第１端Ａ１（図１１のＰ１）に第１軸巻線１５１Ａを接続する場合の構成を示す図である。この場合、第１巻線部７１ａの第１端Ａ１と、第２コンデンサ９２用のバスバー１４３及びダイオード９３用のバスバー１４４との間に、第１軸巻線１５１Ａが接続されている。図１２で言えば、接続部Ｙ１において、第１巻線部７１ａの導線端部１２５と、バスバー１４３，１４４とが導線保持部１３２の別々の挿通孔１３３に保持され、それら両者の間に第１軸巻線１５１Ａが接続される構成になっているとよい。
【0059】
図１３（ｂ）は、第１巻線部７１ａの第２端Ａ２（図１１のＰ２）に第１軸巻線１５１Ａを接続する場合の構成を示す図である。この場合、第１巻線部７１ａの第２端Ａ２と、第２巻線部７１ｂの第１端Ｂ１及び第１コンデンサ９１用のバスバー１４２との間に、第１軸巻線１５１Ａが接続されている。図１２で言えば、接続部Ｙ２において、第１巻線部７１ａの導線端部１２５と、第２巻線部７１ｂの導線端部１２６及びバスバー１４２とが導線保持部１３２の別々の挿通孔１３３に保持され、それら両者の間に第１軸巻線１５１Ａが接続される構成になっているとよい。
【0060】
図１３（ｃ）は、第２巻線部７１ｂの第１端Ｂ１（図１１のＰ３）に第２軸巻線１５１Ｂを接続する場合の構成を示す図である。この場合、第２巻線部７１ｂの第１端Ｂ１と、第１巻線部７１ａの第２端Ａ２及び第１コンデンサ９１用のバスバー１４２との間に、第２軸巻線１５１Ｂが接続されている。図１２で言えば、接続部Ｙ２において、第２巻線部７１ｂの導線端部１２６と、第１巻線部７１ａの導線端部１２５及びバスバー１４２とが導線保持部１３２の別々の挿通孔１３３に保持され、それら両者の間に第２軸巻線１５１Ｂが接続される構成になっているとよい。
【0061】
図１３（ｄ）は、第２巻線部７１ｂの第２端Ｂ２（図１１のＰ４）に第２軸巻線１５１Ｂを接続する場合の構成を示す図である。この場合、第２巻線部７１ｂの第２端Ｂ２と、各コンデンサ９１，９２共通のバスバー１４６及びダイオード９３用のバスバー１４７との間に、第２軸巻線１５１Ｂが接続されている。図１２で言えば、接続部Ｚ１において、第２巻線部７１ｂの導線端部１２６と、バスバー１４６，１４７とが導線保持部１３２の別々の挿通孔１３３に保持され、それら両者の間に第２軸巻線１５１Ｂが接続される構成になっているとよい。
【0062】
図１３（ａ）～（ｄ）の構成において、軸巻線１５１Ａ，１５１Ｂは、各巻線部７１ａ，７１ｂ（コイル体１２１，１２３）とは別の導線材により形成されており、各巻線部７１ａ，７１ｂの導線端部１２５，１２６に対して溶接やカシメ等により接続されているとよい。
【0063】
図１３（ａ）～（ｄ）の構成によれば、回路モジュール１０２の導線保持部１３２に保持された状態の導線端部１２５，１２６に対して各軸巻線１５１Ａ，１５１Ｂが接続される。この場合、回路モジュール１０２の導線保持部１３２において導線端部１２５，１２６の位置決めがなされており、各軸巻線１５１Ａ，１５１Ｂの取り付け作業が簡易なものとなっている。
【0064】
ロータ６０では、図１３（ａ），（ｂ）のいずれかの構成により、第１巻線部７１ａに直列に第１軸巻線１５１Ａが接続されるとともに、図１３（ｃ），（ｄ）のいずれかの構成により、第２巻線部７１ｂに直列に第２軸巻線１５１Ｂが接続されるとよい。なお、図１３（ｂ）及び図１３（ｃ）の組み合わせとする場合には、導線保持部１３２において、第１巻線部７１ａの導線端部１２５（第２端Ａ２）と、第２巻線部７１ｂの導線端部１２６（第１端Ｂ１）と、バスバー１４２とが各々個別に保持されているとよい。
【0065】
第１軸巻線１５１Ａ及び第２軸巻線１５１Ｂは、上記のとおり各巻線部７１ａ，７１ｂの端部やバスバー端部に接続された状態で、回転軸３２に軸方向に並べて配置されている（図７参照）。
【0066】
図１０に示すように、回転軸３２には、軸巻線１５１が巻回された状態で軸巻線１５１を樹脂封止する樹脂封止部１５５が設けられているとよい。回転軸３２に軸巻線１５１が巻回された構成では、回転軸３２の回転に伴い軸巻線１５１が回転する。この場合、回転軸３２の回転の加減速に起因して軸巻線１５１の撓みや位置ずれが生じることが懸念される。この点、軸巻線１５１が樹脂封止部１５５により封止されていることにより、軸巻線１５１の撓みや位置ずれが抑制される。
【0067】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【0068】
ロータ６０において、強磁性体材料よりなる回転軸３２に、界磁巻線７０に直列接続された軸巻線１５１を巻回し、回転軸３２の軸方向端部に設けた磁気センサ１５２により、軸巻線１５１の通電により生じる磁束を検出するようにした。この場合、界磁電流により生じる磁束量を直接的に検出することができる。その結果、界磁電流に応じて生じる磁束量を適正に検出し、ひいては界磁電流の推定が可能となる。
【0069】
回転軸３２の軸線が直線状に延びる方向において、磁気センサ１５２を挟んで回転軸３２の反対側に、回転軸３２の軸方向端面から流出する磁束を集める集磁板１５３を設ける構成とした。これにより、回転軸３２の軸方向端部付近に、磁束の偏りを生じさせる強磁性体が存在しても、回転軸３２の軸方向端面から流出する磁束を磁気センサ１５２で適正に検出することができ、ひいては界磁電流の推定精度の向上を図ることができる。
【0070】
なお、仮に回転電機４０の周囲に強磁性体で構成された部品が存在していると、回転軸３２から流出した磁束がその強磁性体に引き寄せられて、磁気センサ１５２を通過する磁束量が意図せず変動することが懸念される。磁束量が変動すると、電流推定誤差が生じることが懸念される。この点、集磁板１５３が設けられていることにより、周囲環境の影響を受けにくくなり、電流推定の精度が向上する。
【0071】
回転電機４０において、回転軸３２を回転可能に支持する軸受４２，４３を非磁性構造のものとした。これにより、磁性構造の軸受を用いる場合に比べて、回転軸３２の軸方向端面から流出し磁気センサ１５２により検出される磁束量を大きくすることができ、磁束検出の精度を高めることができる。
【0072】
第１巻線部７１ａと第１コンデンサ９１とダイオード９３とを含む直列共振回路において第１巻線部７１ａの第１端側又は第２端側に、第１巻線部７１ａに直列に第１軸巻線１５１Ａを接続するとともに、第２巻線部７１ｂと第１コンデンサ９１とを含む並列共振回路において第２巻線部７１ｂの第１端側又は第２端側に、第２巻線部７１ｂに直列に第２軸巻線１５１Ｂを接続する構成とした。これにより、ステータ巻線５２の高周波通電に伴い各巻線部７１ａ，７１ｂに各々界磁電流が流れる場合において、各巻線部７１ａ，７１ｂの界磁電流に応じて生じる磁束を適正に検出することができる。この場合、回転電機４０のトルク生成に寄与する界磁電流の大きさを把握可能になり、回転電機４０のトルクフィードバック制御等を適正に行わせることができる。
【0073】
第１軸巻線１５１Ａ及び第２軸巻線１５１Ｂの巻き数比が、第１巻線部７１ａ及び第２巻線部７１ｂの巻き数比と等しくなる構成とした。これにより、各軸巻線１５１Ａ，１５１Ｂの発生する合計磁束量が、各巻線部７１ａ，７１ｂが発生するロータ６０の界磁磁束量（トルクに寄与する磁束量）と比例関係になり、界磁磁束量やトルクの推定を好適に行わせることができる。
【0074】
回路モジュール１０２において部品ホルダ１３０の導線保持部１３２に各巻線部７１ａ，７１ｂの導線端部１２５，１２６を保持するとともに、その導線端部１２５に第１軸巻線１５１Ａを接続し、かつ導線端部１２６に第２軸巻線１５１Ｂを接続する構成とした。この場合、各軸巻線１５１Ａ，１５１Ｂの接続は、回路モジュール１０２の導線保持部１３２に保持された状態の導線端部１２５，１２６に対して行われればよい構成となっており、軸巻線１５１の固定を簡易かつ好適に行わせることができる。
【0075】
回転軸３２に巻回された軸巻線１５１（１５１Ａ，１５１Ｂ）を樹脂封止する樹脂封止部１５５を設ける構成とした。これにより、回転軸３２の回転の加減速が生じても、軸巻線１５１の撓みや位置ずれが生じることを抑制できる。
【0076】
（他の実施形態）
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。
【0077】
・上記実施形態では、軸巻線１５１として、第１巻線部７１ａに直列に接続された第１軸巻線１５１Ａと、第２巻線部７１ｂに直列に接続された第２軸巻線１５１Ｂとを設ける構成としたが、これを変更してもよい。例えば、これら第１軸巻線１５１Ａと第２軸巻線１５１Ｂとのうち一方のみを設ける構成としてもよい。
【0078】
図１１で説明すれば、第１巻線部７１ａを含む直列共振回路において第１巻線部７１ａの両端Ａ１，Ａ２のいずれかに軸巻線１５１を接続し、かつ第２巻線部７１ｂを含む並列共振回路には軸巻線１５１を接続しない構成とする。この構成では、磁気センサ１５２により、第１巻線部７１ａを流れる電流分の磁束が検出される。この場合、磁気センサ１５２の検出値に基づいて、例えばダイオード９３の異常を検出することが可能となる。
【0079】
また、第２巻線部７１ｂを含む並列共振回路において第２巻線部７１ｂの両端Ｂ１，Ｂ２のいずれかに軸巻線１５１を接続し、かつ第１巻線部７１ａを含む直列共振回路には軸巻線１５１を接続しない構成とする。この構成では、磁気センサ１５２により、第２巻線部７１ｂを流れる電流分の磁束が検出される。この場合、磁気センサ１５２の検出値に基づいて、例えば第１コンデンサ９１の異常を検出することが可能となる。
【0080】
・上記実施形態では、界磁巻線７０の各巻線部７１ａ，７１ｂを、複数のコイル体１２１，１２３の直列接続体として構成したが、これを変更してもよい。例えば、各巻線部７１ａ，７１ｂを、各主極部６２に対して１本の導線材を連続的に巻回することにより構成してもよい。
【0081】
・軸巻線１５１Ａ、１５１Ｂは、各巻線部７１ａ，７１ｂとして巻回された導線材の一部により構成されていてもよい。なお、各主極部６２に対して導線材を連続的に巻回して各巻線部７１ａ，７１ｂを形成する構成では、回路モジュール１０２の導線保持部１３２が不要となり、各巻線部７１ａ，７１ｂから連続的に軸巻線１５１Ａ，１５１Ｂが巻回されるとよい。この場合、各巻線部７１ａ，７１ｂと各軸巻線１５１Ａ、１５１Ｂとが直列に接続される構成において、各巻線部７１ａ，７１ｂの導線端部１２５，１２６と軸巻線１５１Ａ，１５１Ｂとの溶接やカシメ等の接続作業を省略できる。
【0082】
・ロータ６０において、第２巻線部７１ｂが第１巻線部７１ａよりも径方向外側（ステータ５０側）に配置されていてもよい。
【0083】
・ロータ６０の界磁巻線７０は、第１巻線部７１ａ及び第２巻線部７１ｂに分けられたものでなくてもよい。また、共振回路は、並列共振回路を有さず、界磁巻線７０とコンデンサとダイオードとによる直列共振回路として設けられていてもよい。
【0084】
・ステータ５０において、ステータコアは、ティースが設けられていないステータコアであってもよい。
【0085】
・回転電機としては、車載主機として用いられる回転電機に限らず、例えば、電動機兼発電機であるＩＳＧ（Integrated Starter Generator）として用いられる回転電機であってもよい。
【0086】
・回転電機システムが搭載される移動体としては、車両に限らず、例えば、航空機又は船舶であってもよい。また、回転電機システムは、移動体に搭載されるシステムに限らず、定置式のシステムであってもよい。
【0087】
上述の実施形態から抽出される技術思想を以下に記載する。
［構成１］
ステータ巻線（５２）を有するステータ（５０）と、
周方向に並ぶ磁極ごとに設けられ径方向に突出する主極部（６２）を有するロータコア（６１）と、前記主極部に巻回された界磁巻線（７０）とを有するロータ（６０）と、
前記ロータコアに一体化された回転軸（３２）と、を備え、
前記界磁巻線に界磁電流を誘起させるための高周波電流が前記ステータ巻線に流れる巻線界磁型回転電機（４０）であって、
前記回転軸は、強磁性体材料よりなり、
前記回転軸に巻回され、前記界磁巻線に流れる界磁電流により通電される軸巻線（１５１）と、
前記回転軸の軸方向端部に設けられ、前記軸巻線の通電により生じる磁束を検出する磁束検出部（１５２）と、
を備える、巻線界磁型回転電機。
［構成２］
前記回転軸の軸線が直線状に延びる方向において前記磁束検出部を挟んで前記回転軸の反対側に、前記回転軸の軸方向端面から流出する磁束を集める集磁部材（１５３）が設けられている、構成１に記載の巻線界磁型回転電機。
［構成３］
前記界磁巻線は、第１巻線部（７１ａ）及び第２巻線部（７１ｂ）を有し、前記第１巻線部の第１端及び第２端と前記第２巻線部の第１端及び第２端とのうち、前記第１巻線部の第２端と前記第２巻線部の第１端との電気的な接続により前記各巻線部が直列に接続されており、
前記第１巻線部及び前記第２巻線部の直列接続体の両端にダイオード（９３）が接続されるとともに、前記第２巻線部に並列にコンデンサ（９１）が接続されており、
前記第１巻線部と前記コンデンサと前記ダイオードとを含む直列共振回路において前記第１巻線部の第１端側又は第２端側に、当該第１巻線部に直列に前記軸巻線として第１軸巻線（１５１Ａ）が接続され、
前記第２巻線部と前記コンデンサとを含む並列共振回路において前記第２巻線部の第１端側又は第２端側に、当該第２巻線部に直列に前記軸巻線として第２軸巻線（１５１Ｂ）が接続されている、構成１又は２に記載の巻線界磁型回転電機。
［構成４］
前記第１軸巻線及び前記第２軸巻線の巻き数比は、前記第１巻線部及び前記第２巻線部の巻き数比と等しい、構成３に記載の巻線界磁型回転電機。
［構成５］
前記ロータは、前記第１巻線部、前記第２巻線部、前記ダイオード及び前記コンデンサを電気的に接続して前記直列共振回路及び前記並列共振回路を構成する回路モジュール（１０２）を有し、
前記回路モジュールは、前記第１巻線部の第１端側及び第２端側の導線端部（１２５）、並びに前記第２巻線部の第１端側及び第２端側の導線端部（１２６）を保持する導線保持部（１３２）を有し、
前記導線保持部に保持された前記第１巻線部の第１端側又は第２端側の導線端部に、前記第１軸巻線が接続され、
前記導線保持部に保持された前記第２巻線部の第１端側又は第２端側の導線端部に、前記第２軸巻線が接続されている、構成３又は４に記載の巻線界磁型回転電機。
［構成６］
前記界磁巻線は、第１巻線部（７１ａ）及び第２巻線部（７１ｂ）を有し、前記第１巻線部の第１端及び第２端と前記第２巻線部の第１端及び第２端とのうち、前記第１巻線部の第２端と前記第２巻線部の第１端との電気的な接続により前記各巻線部が直列に接続されており、
前記第１巻線部の第１端と前記第２巻線部の第２端との間にダイオード（９３）が接続されるとともに、前記第２巻線部に並列にコンデンサ（９１）が接続されており、
前記第１巻線部と前記コンデンサと前記ダイオードとを含む直列共振回路において前記第１巻線部の第１端側又は第２端側に、当該第１巻線部に直列に前記軸巻線が接続されている、構成１又は２に記載の巻線界磁型回転電機。
［構成７］
前記界磁巻線は、第１巻線部（７１ａ）及び第２巻線部（７１ｂ）を有し、前記第１巻線部の第１端及び第２端と前記第２巻線部の第１端及び第２端とのうち、前記第１巻線部の第２端と前記第２巻線部の第１端との電気的な接続により前記各巻線部が直列に接続されており、
前記第１巻線部の第１端と前記第２巻線部の第２端との間にダイオード（９３）が接続されるとともに、前記第２巻線部に並列にコンデンサ（９１）が接続されており、
前記第２巻線部と前記コンデンサとを含む並列共振回路において前記第２巻線部の第１端側又は第２端側に、当該第２巻線部に直列に前記軸巻線が接続されている、構成１又は２に記載の巻線界磁型回転電機。
［構成８］
前記回転軸には、前記軸巻線が巻回された状態で当該軸巻線を樹脂封止する樹脂封止部（１５５）が設けられている、構成１～７のいずれかに記載の巻線界磁型回転電機。
［構成１］
ステータ巻線（５２）を有するステータ（５０）と、
周方向に並ぶ磁極ごとに設けられ径方向に突出する主極部（６２）を有するロータコア（６１）と、前記主極部に巻回された界磁巻線（７０）とを有するロータ（６０）と、
前記ロータコアに一体化された回転軸（３２）と、を備え、
前記界磁巻線に界磁電流を誘起させるための高周波電流が前記ステータ巻線に流れる巻線界磁型回転電機（４０）であって、
前記回転軸は、強磁性体材料よりなり、
前記回転軸に巻回され、前記界磁巻線に流れる界磁電流により通電される軸巻線（１５１）と、
前記回転軸の軸方向端部に設けられ、前記軸巻線の通電により生じる磁束を検出する磁束検出部（１５２）と、
を備える、巻線界磁型回転電機。
［構成２］
前記回転軸の軸線が直線状に延びる方向において前記磁束検出部を挟んで前記回転軸の反対側に、前記回転軸の軸方向端面から流出する磁束を集める集磁部材（１５３）が設けられている、構成１に記載の巻線界磁型回転電機。
［構成３］
前記界磁巻線は、第１巻線部（７１ａ）及び第２巻線部（７１ｂ）を有し、前記第１巻線部の第１端及び第２端と前記第２巻線部の第１端及び第２端とのうち、前記第１巻線部の第２端と前記第２巻線部の第１端との電気的な接続により前記各巻線部が直列に接続されており、
前記第１巻線部及び前記第２巻線部の直列接続体の両端にダイオード（９３）が接続されるとともに、前記第２巻線部に並列にコンデンサ（９１）が接続されており、
前記第１巻線部と前記コンデンサと前記ダイオードとを含む直列共振回路において前記第１巻線部の第１端側又は第２端側に、当該第１巻線部に直列に前記軸巻線として第１軸巻線（１５１Ａ）が接続され、
前記第２巻線部と前記コンデンサとを含む並列共振回路において前記第２巻線部の第１端側又は第２端側に、当該第２巻線部に直列に前記軸巻線として第２軸巻線（１５１Ｂ）が接続されている、構成１又は２に記載の巻線界磁型回転電機。
［構成４］
前記第１軸巻線及び前記第２軸巻線の巻き数比は、前記第１巻線部及び前記第２巻線部の巻き数比と等しい、構成３に記載の巻線界磁型回転電機。
［構成５］
前記ロータは、前記第１巻線部、前記第２巻線部、前記ダイオード及び前記コンデンサを電気的に接続して前記直列共振回路及び前記並列共振回路を構成する回路モジュール（１０２）を有し、
前記回路モジュールは、前記第１巻線部の第１端側及び第２端側の導線端部（１２５）、並びに前記第２巻線部の第１端側及び第２端側の導線端部（１２６）を保持する導線保持部（１３２）を有し、
前記導線保持部に保持された前記第１巻線部の第１端側又は第２端側の導線端部に、前記第１軸巻線が接続され、
前記導線保持部に保持された前記第２巻線部の第１端側又は第２端側の導線端部に、前記第２軸巻線が接続されている、構成３又は４に記載の巻線界磁型回転電機。
［構成６］
前記界磁巻線は、第１巻線部（７１ａ）及び第２巻線部（７１ｂ）を有し、前記第１巻線部の第１端及び第２端と前記第２巻線部の第１端及び第２端とのうち、前記第１巻線部の第２端と前記第２巻線部の第１端との電気的な接続により前記各巻線部が直列に接続されており、
前記第１巻線部の第１端と前記第２巻線部の第２端との間にダイオード（９３）が接続されるとともに、前記第２巻線部に並列にコンデンサ（９１）が接続されており、
前記第１巻線部と前記コンデンサと前記ダイオードとを含む直列共振回路において前記第１巻線部の第１端側又は第２端側に、当該第１巻線部に直列に前記軸巻線が接続されている、構成１又は２に記載の巻線界磁型回転電機。
［構成７］
前記界磁巻線は、第１巻線部（７１ａ）及び第２巻線部（７１ｂ）を有し、前記第１巻線部の第１端及び第２端と前記第２巻線部の第１端及び第２端とのうち、前記第１巻線部の第２端と前記第２巻線部の第１端との電気的な接続により前記各巻線部が直列に接続されており、
前記第１巻線部の第１端と前記第２巻線部の第２端との間にダイオード（９３）が接続されるとともに、前記第２巻線部に並列にコンデンサ（９１）が接続されており、
前記第２巻線部と前記コンデンサとを含む並列共振回路において前記第２巻線部の第１端側又は第２端側に、当該第２巻線部に直列に前記軸巻線が接続されている、構成１又は２に記載の巻線界磁型回転電機。
［構成８］
前記回転軸には、前記軸巻線が巻回された状態で当該軸巻線を樹脂封止する樹脂封止部（１５５）が設けられている、構成１～７のいずれかに記載の巻線界磁型回転電機。
【符号の説明】
【0088】
３２…回転軸、４０…回転電機、５０…ステータ、５２…ステータ巻線、６０…ロータ、６１…ロータコア、６２…主極部、７０…界磁巻線、１５１…軸巻線、１５２…磁気センサ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】