JP2019140894A - 磁石ユニット及び回転電機駆動システム - Google Patents

磁石ユニット及び回転電機駆動システム Download PDF

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Abstract

【課題】磁石の減磁抑制に貢献することを可能とする。【解決手段】回転子１０において、磁石１０１は、磁極のｄ軸からｑ軸までの範囲に、ｄ軸に近い側の磁石１１５とｑ軸に近い側の磁石１１６とを有し、それら磁石１１５及び磁石１１６が、回転子コア１１に形成された磁石収容孔１２に収容されている。磁石１１５及び磁石１１６は、それぞれ直線でかつ平行な磁石磁路を有しており、回転子コア１１において磁石１１５及び磁石１１６における磁石磁路の向きを互いに異なる方向にして配置されている。【選択図】 図３５

Description

本発明は、磁石ユニット、及びそれを用いた回転電機を駆動する回転電機駆動システムに関するものである。
従来、例えば回転電機の回転子として、電磁鋼板を積層させてなる回転子コアに磁石収容孔を形成し、その磁石収容孔に磁石を挿入したＩＰＭ(Interior Permanent Magnet)型の回転子が普及してきている。例えば特許文献１には、磁石収容孔の形状を工夫し、回転子から固定子へ向かう磁束とは反対方向の磁界を抑え、固定子と鎖交する磁束を増やす技術が開示されている。このような回転電機では、永久磁石や、回転子、固定子等の形状を最適化する設計がなされており、回転電機の能力向上と、永久磁石の反磁界への耐力向上との両立が図られている。
特開２０１４−９３８５９号公報
近年では、例えば車両において走行抵抗を減らすためのスラントノーズ化や、エンジンルームの小型化などが積極的に図られる傾向にあるが、これに伴い車両用発電機やスタータの搭載スペースも極小化されてきている。この場合、重要視される能力として、小型の回転電機でも車両の発進や登坂走行を可能とすることが要求され、その要求を実現すべくトルク密度を増大化することが検討されている。このような設計をするとき、例えば固定子から発する励磁電流が短期間で大電流となる場合に、固定子側からの回転磁界が永久磁石にとって大きな反磁界となり、その反磁界に起因して磁石の減磁が生じることが懸念される。
一般的に、上記特許文献１に示されるようなＩＰＭモータに用いられる回転子は、磁石磁極の中心となるｄ軸と、磁石の磁束がニュートラルとなるｑ軸とを有する。近年では、このように定義されたｄ軸、ｑ軸を別々に扱い、ｄ軸に向けた電流、ｑ軸に向けた電流を別々に制御することによる空間的なベクトル制御が活発に行われている。この場合、ＩＰＭモータでは、ｑ軸に配置される凸な鉄心によりｑ軸のインダクタンスがｄ軸のインダクタンスよりも大きくなることによる、インダクタンス差により発生するリラクタンストルクＴｒと、ｄ軸に配置された磁石磁束を利用して発生する磁石トルクＴｍとの合力によりトルクが発生する。
なお、所定のバッテリ電圧条件下においてモータの回転速度を高める技術として、弱め界磁制御が挙げられるが、この弱め界磁制御により、強力に磁石に対する弱め磁界、すなわち反磁界が発生する。特にＩＰＭモータでは、磁石の磁束を弱めた磁石磁束によるトルク（マグネットトルク）を低下させた際に、ｑ軸のリラクタンストルク成分を利用できるため、リラクタンストルクとマグネットトルクの合力のトルクは、弱め界磁を行わない場合の、マグネットトルクのみでＩＰＭモータを動作させた場合に対して増加する傾向にあり、積極的に弱め界磁制御を行う傾向がある。これは、永久磁石にとっては、反磁界を常に掛けられ、不可逆減磁を促される環境にあるということにある。
上記ＩＰＭモータの回転子では、永久磁石の不可逆減磁対策のため、磁石に高価な重希土類であるテルビウム（Ｔｂ）やジスプロシウム（Ｄｙ）を使用したり、または永久磁石の磁石厚みや、磁石のボリュームそのものを増加させたりすることが考えられる。ゆえに、これらがコストアップの要因になっている。
なお、ＩＰＭモータの回転子として、ｄ軸を挟んで両側に永久磁石をＶ字状に配置する構成が知られている。かかる場合、その回転子では、ｄ軸を挟んで両側の永久磁石において、ｄ軸に対して斜めとなる方向に向けて磁束を生じさせる構成となるため、その一対の永久磁石において磁束の相互干渉に起因する減磁が生じることが懸念される。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、磁石の減磁抑制に貢献することを可能とする磁石ユニット及び回転電機駆動システムを提供することにある。
ここではまず、後の説明を分かりやすくするために、磁石を有する回転子の前提構成を図８６〜図９０を用いて説明する。図８６〜図９０では、埋込磁石型回転子の回転子鉄心６５０において、磁極ごとに一対の磁石４１５がＶ字状に配置された構成が例示されている。回転子の構成は、軸方向に直交する横断面の構成が示されている。なお、図８６〜図９０に示す回転電機又は回転電機に関する構成は一形態にすぎず、本開示の回転電機又はそれに好適に用いることが可能となる構成は、図８６〜図９０とは異なる構成の回転電機にも当然に適用可能となっている。
図８９は、図９０に示す埋込磁石型回転子の等価磁気回路図であり、各部の磁気抵抗を電気抵抗のシンボルで表記している。磁石４１５の磁束作用面から回転子表面までの磁気抵抗をＲ１、磁束作用面間を横断する磁気抵抗をＲｍ、磁石の内周側作用面からｑ軸を跨ぐ鉄心部分の磁気抵抗をＲ２と表記すると、回転子の磁気回路は、Ｒ１、Ｒｍが２個、Ｒ２が１個の直列回路で表現することができる。モータの磁極中央部をｄ軸、ｄ軸に磁気的に直交する方向をｑ軸としている。
図８７には、図９０の回転子において弱め磁束制御を適用しない通常モータ動作時における磁束の通り道を示す。回転子鉄心６５０には、ｄ軸を横断するように固定子の電力による励磁磁界６６１が作用していることが伺える。この励磁磁界６６１により、回転子の外周側の磁石端部（ｑ軸側端部）に強い磁束が作用し、減磁が促されることが課題である。
また、図８８には、弱め磁束制御時における磁束の通り道を示す。回転子鉄心６５０には、ｑ軸を横断するように励磁磁界６６２が作用している。ｄ軸寄りの部分には、ｄ軸に対して平行に近い向きで励磁磁界６６２が作用していることが伺える。この励磁磁界６６１により、回転子の外周側の磁石端部（ｑ軸側端部）に一層強い磁束が作用している。磁束がｑ軸を横断する状態での磁気回路を図８９に示す。なお本明細書では、永久磁石のことを単に磁石とも言う。
一対の磁石４１５がＶ字状に配置された埋込磁石型回転子では、図８６（ａ）に示すように、ｄ軸の両側の各磁石４１５において、ｄ軸側端部で互いに向き合う向きで磁束（ｄ軸に直交する向きの成分）が生じ、それに起因して互いの減磁を促進させるという実用上の課題がある。図８６（ａ）は従来の配向技術を適用したものである。すなわち磁石４１５の磁束作用面に垂直に配向したものである。このように、磁石４１５をｄ軸側に互いに向き合うように傾斜させて配置した場合、磁石４１５の磁束Φ１０は、ｄ軸に平行な成分Φ１１とｄ軸に垂直な成分Φ１２に分解される。このとき、ｄ軸に垂直な成分Φ１２が互いに逆向きに作用するので、一対の磁石４１５において相互の減磁が生じることが懸念される。
これに対し、本開示の配向を適用したのが図８６（ｂ）である。ここでは、磁石４１５の配向を磁束作用面に垂直方向からｄ軸に平行になる方向に傾斜させている（すなわち、α＜９０°となっている）。このとき、先のｄ軸に垂直となる成分Φ２２は、Φ１２よりも小さくなるので互いを減磁させる成分を低減させることができるのである。
以下に、本開示における磁石ユニット及び回転電機駆動システムについて説明する。
手段１の磁石ユニットは、
複数の磁極に対向して配置される電機子巻線を有する回転電機に用いられ、前記磁極ごとに設けられる磁石と、前記磁石を保持する保持部材とを備える磁石ユニットであって、
前記磁石は、前記磁極のｄ軸からｑ軸までの範囲に、ｄ軸に近い側の第１磁石とｑ軸に近い側の第２磁石とを有し、それら第１磁石及び第２磁石が前記保持部材に形成された磁石収容孔に収容されており、
前記第１磁石及び前記第２磁石は、それぞれ直線でかつ平行な磁石磁路を有しており、前記保持部材において前記第１磁石及び前記第２磁石における前記磁石磁路の向きを互いに異なる方向にして配置されていることを特徴とする。
上記構成の磁石ユニットでは、磁極のｄ軸からｑ軸までの範囲に第１磁石と第２磁石とが設けられ、それら第１磁石及び第２磁石が保持部材の磁石収容孔に収容されている。これら第１磁石及び第２磁石は、直線でかつ平行な磁石磁路を有するとともに、磁石磁路の向きが互いに異なるように配置されている。この場合、磁極のｄ軸からｑ軸までの範囲において、特定の場所の磁石磁束を意図的に強めることで、電機子巻線からの反磁界に対する減磁耐性を高めることができる。つまり、仮に第１磁石のみであれば反磁界による減磁の懸念が生じる場合であっても、磁石磁路の向きが異なる第２磁石が設けられていることで、第１磁石における反磁界による減磁を抑制することが可能となる。これにより、磁石の減磁抑制を実現することが可能となる。上記構成では特に、第１磁石及び第２磁石として、比較的安価なパラレル異方性磁石を用いつつ、所望の減磁抑制効果を実現することができる。
手段２の磁石ユニットは、手段１において、前記磁石収容孔は、ｄ軸に対して傾斜し、かつｄ軸側でｑ軸側よりも前記電機子巻線から離れるように設けられており、前記第２磁石の磁石磁路の向きが、前記第１磁石の磁石磁路の向きに比べてｄ軸に垂直な向きとなっていることを特徴とする。
磁石収容孔が、ｄ軸に対して傾斜し、かつｄ軸側でｑ軸側よりも電機子巻線から離れるように設けられている構成（例えば磁石収容孔がｄ軸を挟んでＶ字状に設けられている構成）では、第１磁石における最もｑ軸側となる磁石端部において減磁の発生が懸念される。この点、第２磁石の磁石磁路の向きを、第１磁石の磁石磁路の向きに比べてｄ軸に垂直な向きとすることで、第１磁石において最もｑ軸側となる磁石端部での減磁の発生を抑制することができる。
手段３の磁石ユニットは、手段２において、前記第１磁石は、互いに対向し磁束の流入流出面となる一対の作用面を有するとともに、前記一対の作用面の間における磁石厚さ寸法よりも長い長さの磁石磁路を有し、かつ磁化容易軸が前記磁石磁路に沿う向きとなるように配向がなされていることを特徴とする。
上記構成では、第１磁石は、一対の作用面の間における磁石厚さ寸法と同じ長さの磁石磁路を有する場合に比べて、実効磁束密度を増加させることが可能となっている。つまり、磁石の物理的な厚みに対して、磁石磁路長をそれよりも積極的に長くすることで、磁石のパーミアンスを高めることができ、ひいては磁石の物理的な厚みを変えなくても、すなわち磁石量を増加させなくても磁石磁束を増強できるものとなっている。特に、磁石磁路に沿う向きで配向がなされていることにより、磁束増強の効果は顕著なものとなる。その結果、より一層適正に第１磁石の減磁を抑制することが可能となる。
磁石磁路の長さは、磁束流入面と磁束流出面との間において配向方向に沿う向きの磁気的な長さである。なお、磁石磁路の長さは、磁気回路上における磁石厚みであるとも言える。磁化容易軸は、磁石において磁化され易い結晶方位のことを言う。本開示において、配向方向は、磁石磁路の向きである。また、配向方向は、配向により定められる磁石内部の磁化方向でもある。
手段４の磁石ユニットは、手段３において、前記第２磁石は、互いに対向し磁束の流入流出面となる一対の作用面を有するとともに、前記一対の作用面の間における磁石厚さ寸法よりも長い長さの磁石磁路を有し、かつ磁化容易軸が前記磁石磁路に沿う向きとなるように配向がなされていることを特徴とする。
上記構成では、第２磁石についても第１磁石と同様に、実効磁束密度を増加させ、磁石の物理的な厚みを変えなくても、すなわち磁石量を増加させなくても磁石磁束を増強できるものとなっている。これにより、より一層適正に第１磁石の減磁を抑制することが可能となる。
手段５の磁石ユニットは、手段３又は４において、前記第１磁石において、前記一対の作用面に交差するｑ軸側端面が、前記磁石磁路に平行となる向きで形成されていることを特徴とする。
第１磁石では、一対の作用面間における磁石磁路長が磁石厚さ寸法よりも長くなっているが、例えば横断面が矩形状となる磁石を用いた場合には、磁石端部において、部分的に磁石磁路長が短くなることが考えられる。この場合、第１磁石のｑ軸端面で部分的に磁石磁路長が短くなっていると、その部分は減磁に対して特に脆弱な部分となる。この点、第１磁石のｑ軸側端面を、磁石磁路に平行となる向きとしたため、減磁に対して特に脆弱な部分を排除できる。
手段６の磁石ユニットは、手段１において、前記第１磁石は、前記第２磁石よりも前記電機子巻線に近い位置にｄ軸に対して垂直に交差する向きで配置され、前記第２磁石は、ｑ軸に近づくほど前記電機子巻線から遠ざかるように配置され、前記電機子巻線に最も近い磁石端面と、前記電機子巻線から最も遠い磁石端面とが、それぞれ磁束の流入流出面となる一対の作用面となっていることを特徴とする。
上記構成によれば、磁石は、ｄ軸部分が最も電機子巻線に近づく凸形状をなしており、電機子巻線に最も近い磁石外面と電機子巻線から最も遠い磁石外面とをそれぞれ磁束作用面とし、それら磁束作用面の間に磁石磁路が形成される。この場合、磁石の厚肉となる方向に長い磁石磁路を形成することで、減磁耐力の向上を図ることができる。
例えば図７９（ｃ）に示す磁石４８０Ｃでは、第１磁石である中央磁石４８４ａが、第２磁石である端部磁石４８４ｂ，４８４ｃよりも固定子巻線に近い位置にｄ軸に対して垂直に交差する向きで配置されるとともに、端部磁石４８４ｂ，４８４ｃが、ｑ軸に近づくほど固定子巻線から遠ざかるように配置され、固定子巻線に最も近い磁石端面４８５ａと、固定子巻線から最も遠い磁石端面４８５ｂとが、それぞれ磁束の流入流出面となる一対の作用面となっている。なお、ｄ軸上では、配向方向がｄ軸に平行であることが好ましい。
手段７の磁石ユニットは、
複数の磁極に対向して配置される電機子巻線を有する回転電機に用いられ、前記磁極ごとに設けられる磁石と、前記磁石を保持する保持部材とを備える磁石ユニットであって、
前記磁石は、前記磁極のｄ軸からｑ軸までの範囲に、ｄ軸に近い側の第１磁石とｑ軸に近い側の第２磁石とを有し、それら第１磁石及び第２磁石が前記保持部材に形成された磁石収容孔に収容されており、
前記第１磁石及び前記第２磁石は、それら第１磁石及び第２磁石が互いに繋がる位置で前記電機子巻線の側に凸となる向きで折れ曲がるように配置され、さらに、互いに対向し磁束の流入流出面となる一対の作用面の間における磁石厚さ寸法よりも長い長さの磁石磁路を有していることを特徴とする。
上記構成によれば、第１磁石及び第２磁石を直線状に繋げた構成に比べて、これら第１磁石及び第２磁石を電機子巻線に近づけることができ、トルクの増加を図ることができる。この場合、電機子巻線と磁石との距離を縮めることで、その背反として反磁界が増大することが懸念されるが、その反磁界増大の影響を、各磁石の磁石磁路長を長くすること、具体的には互いに対向し磁束の流入流出面となる一対の作用面の間における磁石磁路を長くすることで解決することができる。
また、保持部材としての鉄心において、磁石（すなわち磁石収容孔）よりも電機子巻線側であって、かつ電機子巻線と磁石との両磁束の総和を受ける部分の割合を小さくすることができる。そのため、電機子巻線と磁石との両磁束による磁束飽和が生じ得る飽和領域を小さくし、磁石の能力をより効果的に引き出すことが可能となる。
なお、磁石ユニットを、内転式回転電機の回転子として用いる場合には、保持部材が回転子コアとなり、その回転子コアにおいて、第１磁石及び第２磁石が径方向外側に向けて凸となるように設けられる。そのため、回転子コアにおいて磁石収容孔よりも径方向外側となる部分が小さくなる。したがって、遠心力に対する応力集中係数が減少し、その機械的強度を増加させることができる。
手段８の磁石ユニットは、手段７において、前記第１磁石及び前記第２磁石は、それぞれ直線でかつ平行な磁石磁路を有していることを特徴とする。
上記構成では、第１磁石及び第２磁石として、比較的安価なパラレル異方性磁石を用いつつ、所望の効果を実現することができる。
手段９の磁石ユニットは、手段７又は８において、前記第１磁石及び前記第２磁石は、横断面が共に等脚台形状をなし、かつ底辺及び脚の寸法が互いに同じであり、さらに磁石磁路の向きが同じであることを特徴とする。
上記構成によれば、第１磁石及び第２磁石として同じ大きさかつ同形状の磁石を用いつつ、所望の効果を実現することができる。
第１磁石及び第２磁石は、一対の底辺のうち長い方の底辺が電機子巻線の側となる向きで配置されるとよい。
手段１０の磁石ユニットは、手段１〜９のいずれか１つにおいて、前記第１磁石及び前記第２磁石は、横断面が互いに同じ形状であり、かつ隣り合う２面として非垂直の角度で交差する２面を有しており、組み付けの向きを互いに反転させて前記保持部材に組み付けられていることを特徴とする。
上記構成によれば、第１磁石及び第２磁石として、いずれも同じ形状の磁石を用いることができ、製作コストや工程の削減が可能となる。
例えば、磁化容易軸の向きを同じにするとともに、着磁の向きを逆にすることで、第１磁石及び第２磁石を作製することが可能である。
手段１１の回転電機駆動システムは、手段１〜１０のいずれか１つに記載の磁石ユニットを有する回転電機と、前記電機子巻線と直流電源との間に設けられ、前記電機子巻線の相ごとに設けられたスイッチのオンオフにより前記電機子巻線の通電電流を調整する電力調整部と、前記スイッチのオンオフを制御する制御部と、を備える回転電機駆動システムであって、直流電源と前記電力調整部との間に、前記電力調整部における入力電圧を制御可能とする電圧変換部を設け、前記制御部は、矩形波電圧制御により前記各巻線部の通電電流を制御することを特徴とする。
上記構成によれば、電力調整部に対して直流電源の側から印加される電圧、すなわち電力調整部の入力電圧が制御され、その入力電圧に応じて電機子巻線に対する電力が制御される。この場合、所定のキャリア周波数に対してインダクタンスが低くなる回転電機において、電流変化が抑えられ、制御の発散を抑制できる。低インダクタンスとなる回転電機では、所定のキャリア周波数により通電制御が実施される場合において制御が発散することが懸念されるが、制御の発散を抑制できる。
また、矩形波電圧制御により各巻線部の通電電流が制御されることにより、電力調整部でのスイッチング回数を大幅に減らすことができ、電機子巻線のインダクタンスが小さくても電流リップルの発生が抑えられる。この場合、電圧変換部で制御される入力電圧により、電機子巻線への通電電流が調整される。なお、電圧変換部は、一般的に１５ｋＨｚを超える高周波でのＰＷＭ制御の実施が容易であり、特段の技術的困難さを必要とせずとも低騒音の電力制御が可能となっている。
矩形波電圧制御は、例えば１２０度矩形波電圧制御であるが、それに限られず、矩形波の導通幅は１２０度以外に、１８０度以下で１２０度以上の任意の導通幅とすることが可能である。
手段１２の回転電機駆動システムは、手段１１において、前記制御部は、前記電力調整部における指令電圧及び搬送波に基づいてＰＷＭ信号を生成し、そのＰＷＭ信号により前記電力調整部の前記各スイッチをオンオフして前記各巻線部の通電電流を制御する第１通電制御部と、電気角とスイッチ操作信号とが関係付けられたパターン情報に基づいてスイッチ操作信号を生成し、そのスイッチ操作信号により前記電力調整部の前記各スイッチをオンオフして前記各巻線部の通電電流を制御する第２通電制御部と、を有することを特徴とする。
本駆動システムにおける回転電機は、低インダクタンス特性に起因して低キャリア周波数のシステムにおいて制御が困難になることが懸念される。ただし、前述したとおり低インダクタンスとする構成では、高イナーシャがもたらす恩恵が大きいと考えられる。この点、本手段の構成では、ＰＷＭ制御（例えば電流フィードバック制御）による回転電機の駆動の他に、あらかじめ設定されたパターン情報による回転電機の駆動が可能になっているため、状況に応じた適宜の駆動方式の切り替えが可能となっている。例えば、電流検出が適正に行えずＰＷＭ制御が困難な状況ではパターン情報による駆動を行うとよい。これにより、各種の駆動システムにおいて、その駆動範囲を任意とすることが可能となる。
回転電機の縦断面図。 回転電機の回転子及び固定子の横断面図。 回転電機の回転子及び固定子を示す部分平面図。 回転子コアを示す部分平面図。 磁石における反磁界の影響を説明するための図。 磁石における磁束の相互干渉の影響を説明するための図。 第１実施形態の変形例１における回転子を示す部分平面図。 第１実施形態の変形例２における回転子を示す部分平面図。 第１実施形態の変形例３における回転子を示す部分平面図。 第１実施形態の変形例４における回転子を示す部分平面図。 第１実施形態の変形例５における回転子を示す部分平面図。 第１実施形態の変形例６における回転子を示す部分平面図。 第１実施形態の変形例７における回転子を示す部分平面図。 第２実施形態の回転子を示す部分平面図。 磁場配向により磁石の磁化を行う手法を説明するための説明図。 第２実施形態の変形例１における回転子を示す部分平面図。 第２実施形態の変形例２における回転子を示す部分平面図。 第２実施形態の変形例３における回転子を示す部分平面図。 第２実施形態の変形例４における回転子を示す部分平面図。 第３実施形態の回転子を示す部分平面図。 磁場配向により磁石の磁化を行う手法を説明するための説明図。 磁場配向により磁石の磁化を行う手法を説明するための説明図。 第４実施形態の回転子を示す部分平面図。 第４実施形態の変形例１における回転子を示す部分平面図。 第４実施形態の変形例２における回転子を示す部分平面図。 第４実施形態の変形例３における回転子を示す部分平面図。 第４実施形態の変形例４における回転子を示す部分平面図。 磁石の磁化容易軸の向きを詳細に示す図。 第４実施形態の変形例５における回転子を示す部分平面図。 第４実施形態の変形例６における回転子を示す部分平面図。 第４実施形態の変形例７における回転子を示す部分平面図。 第４実施形態の変形例８における回転子を示す部分平面図。 第４実施形態の変形例９における回転子を示す部分平面図。 磁石の構成を示す図。 第４実施形態の変形例１０における回転子を示す部分平面図。 第４実施形態の変形例１０における回転子を示す部分平面図。 第４実施形態の変形例１０における回転子を示す部分平面図。 第５実施形態の回転子を示す部分平面図。 磁場配向により磁石の磁化を行う手法を説明するための説明図。 第５実施形態の変形例における回転子を示す部分平面図。 他の形態における回転子を示す部分平面図。 他の形態における回転子を示す部分平面図。 他の形態における回転子を示す部分平面図。 他の形態における回転子を示す部分平面図。 第６実施形態における回転電機の縦断面図。 回転子鉄心にシャフトを圧入した状態を示す図。 （ａ）は固定子における固定子巻線の構成を示す図、（ｂ）は導線の構成を示す断面図。 回転子の構成を示す部分平面図。 磁石の横断面図。 磁石の配向方向を説明するための図。 磁石磁路の長さとパーミアンス係数との関係を示す図。 磁石の別の構成を示す横断面図。 回転子の構成を示す部分平面図。 磁石の配向工程を説明するための図。 金型とその内部の磁石とを示す断面図。 磁石の配向工程を説明するための図。 磁石に対する配向の向きを具体的に示す図。 磁石の配向工程を説明するための図。 第７実施形態における回転子の構成を示す部分平面図。 磁石の配向方向を詳細に示す図。 第８実施形態における回転子の構成を示す部分平面図。 第９実施形態における回転子の構成を示す部分平面図。 磁石の一部を変更した構成を示す図。 第１０実施形態における磁石の構成を示す横断面図。 磁石における配向方向を補足説明するための図。 第１１実施形態において着磁装置の概略構成を示す図。 第１１実施形態において着磁装置の概略構成を示す図。 第１２実施形態における回転子の構成を示す部分平面図。 ｄ軸及びｑ軸における電圧ベクトル図。 ｄ軸に直交する回転磁界を生じさせた状態を示す図。 ｑ軸に直交する回転磁界を生じさせた状態を示す図。 ｄ軸及びｑ軸における電圧ベクトル図。 回転電機駆動システムの概要を示す図。 各相の通電電流を制御する制御処理を示すブロック図。 総トルク、磁石トルク、リラクタンストルクの位相変化を示す図。 磁石により生じる回転子の表面磁束密度波形を示す図。 回転子の構成を示す部分平面図。 第１４実施形態における磁石の構成を示す横断面図。 第１４実施形態の変形例を説明するための図。 第１５実施形態における磁石の構成を示す横断面図。 多層に磁石を配置する構成を説明するための図。 多層に磁石を配置する構成を説明するための図。 別例における配向工程を説明するための図。 回転電機駆動システムに電圧制御を付加した構成を占めず図。 各相の１２０度矩形波通電を示す図。 ｄ軸付近における磁束の向きを説明するための図。 弱め磁束制御を適用しない通常モータ動作時における磁束の通り道を示す図。 弱め磁束制御時における磁束の通り道を示す図。 埋込磁石型回転子の等価磁気回路図。 ｑ軸周りの磁気抵抗を説明するための図。 表面磁石型の回転子の構成を示す図。 表面磁石型の回転子と固定子の構成を示す図。
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では電動機としての回転電機を具体化しており、その回転電機は、例えば車両動力源として用いられる。ただし、回転電機は、産業用、車両用、家電用、ＯＡ機器用、遊技機用などとして広く用いられることが可能となっている。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一又は均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。
（第１実施形態）
本実施形態に係る回転電機１は、車両用モータとして使用されるインナロータ式（内転式）の埋込磁石型回転電機（ＩＰＭモータ）であり、その概要を図１及び図２を用いて説明する。図１は、回転電機１の回転軸２に沿う方向での縦断面図であり、図２は、回転軸２に直交する方向での回転子１０及び固定子３０の横断面図である。以下の記載では、回転軸２の延びる方向を軸方向とし、回転軸２を中心として放射状に延びる方向を径方向とし、回転軸２を中心として円周状に延びる方向を周方向としている。
回転電機１は、回転軸２に固定された回転子１０と、回転子１０を包囲する位置に設けられた円環状の固定子３０と、これら回転子１０及び固定子３０を収容するハウジング４とを備えている。回転子１０及び固定子３０は同軸に配置されている。回転子１０は、固定子３０の径方向内側に対向配置されており、固定子３０の内周面と回転子１０の外周面との間には所定のエアギャップが形成されている。ハウジング４は、有底筒状の一対のハウジング部材４ａ，４ｂを有し、ハウジング部材４ａ，４ｂが開口部同士で接合された状態でボルト５の締結により一体化されている。ハウジング４には軸受け６，７が設けられ、この軸受け６，７により回転軸２及び回転子１０が回転自在に支持されている。
図２に示すように、回転子１０は、回転軸２に内周面が固定される中空円筒状の回転子コア１１を有している。回転子コア１１には、周方向に配列された複数の磁石収容孔１２が形成されており、各磁石収容孔１２には、それぞれ複数の磁石１３（永久磁石）が埋設されている。ただしその詳細は後述する。
固定子３０は、多数の電磁鋼板が積層されてなる略円筒状の固定子コア３１を有している。固定子コア３１には、軸方向に貫通し、かつ周方向に等間隔に配列された複数のスロット３２が設けられている。スロット３２には、例えば３相の固定子巻線３３が巻装されている。本実施形態では、回転子１０の磁極数に対応して３相の固定子巻線３３が収容されるように、４８個のスロット３２が周方向に等間隔に配置されている。
次に、回転子コア１１の磁石収容孔１２と磁石１３とを図３及び図４を参照して詳しく説明する。なお、図３及び図４には、回転電機１の複数の磁極（例えば全８極）のうち１極分が示されている。
回転子コア１１は、多数の電磁鋼板が積層されることで略円筒状に形成されており、その中央部には貫通孔１４が形成されている。貫通孔１４内に回転軸２が嵌合されることにより、回転子コア１１が回転軸２に固定されている。なお、回転子コア１１の多数の電磁鋼板は、カシメ、溶接等の固定手段を用いて軸方向に固定される。回転子コア１１は、図３に示すように、ｄ軸及びｑ軸を有しており、その固定手段は、回転子コア１１のｑ軸磁路に当たる部分に設けられるとよい。また、回転子１０と回転軸２との固定手法として、例えば接着剤による固定や、キー及びキー溝、又はスプライン等の凹凸構造による固定、圧入による固定などを用いることが可能である。なお、ｄ軸とは、起磁力（磁束）の中心軸を表し、ｑ軸とは、このｄ軸に磁気的に直交する軸を意味する。言い換えれば、ｑ軸では、一般的にＮ極とＳ極のどちらも磁束を持たない。
また、貫通孔１４の内周面１４ｂにおいてｄ軸上となる位置には、径方向内側に突出して回転軸２の外周面に当接する凸部１４ａが形成されている。凸部１４ａの形状は、矩形状や台形状、三角山形状等のいずれであってもよく、いずれにしろ貫通孔１４の内周面１４ｂにおいて周方向に形成された凸部１４ａ及びこの凸部１４ａ間における凹部を備え、凸部１４ａにより、局部的に回転軸２の外周面に当接する構成であればよい。なお、貫通孔１４の内周面に凸部１４ａを設けることに代えて、回転軸２の外周面に凸部を設ける構成であってもよい。
回転子コア１１において固定子３０の内周面と対向する外周面の付近には、軸方向に貫通する複数（本実施形態では１６個）の磁石収容孔１２が周方向に所定距離を隔てて設けられている。各磁石収容孔１２は、２個で一対をなし、その一対の磁石収容孔１２により、径方向外側に向かうにつれて磁石収容孔１２同士の対向間距離が大きくなる略Ｖ字状に形成されている。また、各磁石収容孔１２と固定子３０との離間距離で言えば、各磁石収容孔１２は、ｄ軸に向かうにつれて固定子３０との離間距離が大きくなるように設けられている。一対の磁石収容孔１２は、ｄ軸（磁極中心軸）を対称の軸とする対称形となっている。本実施形態では、回転子コア１１に、合計８対の磁石収容孔１２が周方向に等間隔に設けられている。
本実施形態では、一対の磁石収容孔１２には、それぞれ複数の磁石１３が組み合わされた磁石アセンブリ（以下、磁石アセンブリ１３ともいう）により１つの磁極が形成されている。この場合、８対の磁石アセンブリ１３によって、周方向に極性が交互に異なる複数の磁極（本実施形態では８極）が形成されている。１つの磁極を形成する一対の磁石１３は、ｄ軸に対して線対称となる状態で配置されている。
磁石収容孔１２の形状をより詳しく説明する。図４には、磁石収容孔１２に磁石アセンブリ１３を収容していない状態での回転子コア１１が示されている。図４では、一対の磁石収容孔１２の間において径方向に延びる軸がｄ軸、一対の磁石収容孔１２の両外側であり、ｄ軸の磁気的に直交し、かつ径方向に延びる軸がｑ軸となっている。
図４に示すように、磁石収容孔１２は、回転子コア１１外周面に近接し、かつｑ軸に近接する第１孔部１２ａと、この第１孔部１２ａよりも回転子コア１１内面及びｄ軸それぞれに近接する第２孔部１２ｂと、この第１孔部１２ａ及び第２孔部１２ｂを接続する第３孔部１２ｃと、を備えている。第１孔部１２ａは、回転子コア１１の外周面に沿って延びるように設けられ、第２孔部１２ｂは、ｄ軸に沿って延びるように設けられている。また、第３孔部１２ｃは、第１孔部１２ａと第２孔部１２ｂとを直線的に繋ぐように設けられている。
各第１、第２及び第３の孔部１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、回転子コア１１の軸方向に直交する横断面が略長方形の形状を有しており、その長方形の横断面の長手方向の長さは、第３孔部１２ｃが一番長くなっている。なお、以下、特に断らない限り、磁石及び磁石収容孔の長手方向とは、上記横断面における長手方向（長さ方向）を言うものとする。
図４に示すように、一対の磁石収容孔１２では、第２孔部１２ｂ同士がｄ軸を挟んで近接しており、その中間部分に、径方向に延びる中央ブリッジ１５が形成されている。中央ブリッジ１５が幅狭に形成されることにより、ｄ軸上において磁束飽和が生じ、磁気回路の形成が阻害されるようになっている。このため、中央ブリッジ１５を介して発生する漏れ磁束の量を低減することができる。
また、磁石収容孔１２の第１孔部１２ａでは、その径方向外側壁面が回転子コア１１の外周面に接近しており、第１孔部１２ａと回転子コア１１の外周面との間に外側ブリッジ１６が形成されている。
図３に示すように、各磁石収容孔１２には、磁石アセンブリ１３として、第３孔部１２ｃに主磁石２１が配置されるとともに、第１孔部１２ａ及び第２孔部１２ｂにそれぞれ補助磁石２２，２３が配置されている。つまり、各磁石収容孔１２には、主磁石２１の長手方向の両端側に補助磁石２２，２３がそれぞれ配置されている。主磁石２１は、回転子コア１１の軸方向に直交する横断面形状が四角形状をなしており、対向する磁束作用面（主面）２１ａ，２１ｂを有し、磁束作用面２１ａは磁束作用面２１ｂよりも固定子３０に近接する。なお、磁束作用面とは、磁束の流入及び流出面を意味する。
主磁石２１は、磁石内部の磁化容易軸あるいは磁化方向、すなわち、磁石磁路である内部磁力線の向きが、ｄ軸に対して傾斜し、かつ磁石収容孔１２よりも固定子３０側及び反固定子側のうち固定子３０側で交差する向きで定められている。主磁石２１が第１磁石部に相当する。
ここで、各実施形態において、磁石は、その対象体における磁化容易軸が配向された後で、所定の着磁方向で対象体に対して着磁が行われた結果、着磁後の対象体（すなわち、磁石）の磁束が向く方向が各実施形態における磁化方向を意味する。
なお、各実施形態において、磁石における磁路（磁力線）の向きとは、磁束が向いている方向を示すものであり、プローブ等で計測することもでき、また計算で算出することも可能である。
また、主磁石２１は、長手方向における互いに対向する第１の端部２１ｃ及び第２の端部２１ｃ，２１ｄを有し、第１及び第２の端部２１ｃ，２１ｄは、それぞれｑ軸及びｄ軸に近接している。
補助磁石２２，２３は、それぞれ第１及び第２の孔部１２ａ，１２ｂに配置されることにより、主磁石２１における第１の端部２１ｃ及び第２の端部２１ｄにそれぞれ当接又は近接した状態で設けられている。補助磁石２２，２３では、それぞれ、磁石内部の磁化容易軸（矢印で示す）が、主磁石２１の磁化容易軸に交差する向きで定められている。補助磁石２２，２３が第２磁石部に相当する。主磁石２１及び補助磁石２２，２３は、例えば焼結ネオジム磁石等の希土類磁石である。
これら各磁石２１〜２３は、それぞれ磁石収容孔１２の内壁面に接触した状態で配置されることが好ましいが、回転子コア１１との線膨張率の差を考慮して、微小な隙間が敢えて付与されていてもよい。なお、各磁石２１〜２３と磁石収容孔１２の内壁面との間に樹脂材や接着剤等を充填させて、各磁石２１〜２３を固定する構成であってもよい。樹脂材や接着剤等により各磁石２１〜２３を固定することにより、微振動による騒音などを抑制できる。また、回転子１０に対する固定子３０の通電位相のばらつきを抑制できる。
主磁石２１は、各磁石２１〜２３のうちで最も大きく、磁極ごとの極性に応じて設けられる主たる磁石であり、横断面の形状が長方形状をなしている。
上述したように、１つの磁極（例えば図３においてはＮ極）を構成する一対の主磁石２１（例えば、図３においては、Ｎ極）は、それぞれの磁化容易軸が、対応するｄ軸に向かい、かつｄ軸に対して傾斜するように配置されている。
特に、各主磁石２１は、磁化容易軸、すなわち該主磁石２１において磁化され易い結晶方位を有しており、この磁化容易軸が該主磁石２１の第１及び第２の磁束作用面２１ａ，２１ｂに直交する向き（換言すれば、第１及び第２の端部２１ｃ，２１ｄの端面に平行な向き）となっており、磁石収容孔１２に収容された状態では磁化容易軸がｄ軸に対して傾いている。図１には、図３には、Ｎ極の磁極が示されており、一対の主磁石２１の磁化容易軸は、ｄ軸に近づき、かつ回転子コア１１の外周側に向かう方向となっている。図３には、Ｎ極の磁極が示されており、一対の主磁石２１の磁化容易軸は、ｄ軸に近づき、かつ回転子コア１１の外周側に向かう方向となっている。
なお、各実施形態において、磁石における磁化容易軸、磁路の長さ及び向きを考える（例えば、測定する）場合、この磁石の周囲に、該磁石の保磁力よりも大きい磁界を発生させる磁束発生ユニット（例えば、通電された電機子巻線）が無い状態で、磁化容易軸、磁路の長さ及び向きを考えることとする。
なお、磁石における磁化容易軸の向きとは、磁化容易軸の方向が揃っている程度を示す配向率が５０％以上となる方向、又は、その磁石の配向の平均となる方向である。
ここで、磁石の配向率とは、例えばある磁石において、磁化容易軸が６つあり、その内の５つが同じ第１の方向を向き、残りの１つが第１の方向に対して９０度傾いた第２の方向を向いている場合に、配向率は、５／６である。また、残りの１つが第１の方向に対して４５度傾いた第３の方向を向いている場合には、ｃｏｓ４５°＝０．７０７であるため、配向率は、（５＋０．７０７）／６となる。
なお、ある磁石において、全ての磁化容易軸（磁路）の配向方向において、平均的な方向、あるいは最も多い数の方向（上記配向率が５０パーセント以上の方向）を、この磁石における１つの代表的な磁化容易軸（磁路）方向として記載する場合もある。
主磁石２１は、横断面で長辺部を形成する磁束作用面２１ａ，２１ｂに対する配向率が高く、その磁束作用面２１ａ，２１ｂに垂直となる向きで配向方向が設定されている。ただし、主磁石２１は、磁束作用面２１ａ，２１ｂに垂直する方向の配向成分が少しでもあれば、垂直方向に磁束を流出させ、その機能を果たすものとなっている。
補助磁石２２，２３は、磁石収容孔１２において主磁石２１が設けられていないスペースに、主磁石２１の長手方向の第１及び第２の端部２１ｃ，２１ｄの両端面にそれぞれ当接又は近接した状態で設けられている。補助磁石２２，２３では、その磁化容易軸が主磁石２１と異なっており、主磁石２１の長手方向の第１及び第２の端部２１ｃ，２１ｄの端面に対して交差する向きで、磁化容易軸（磁化方向、配向方向）が定められている。図１の構成では、補助磁石２２，２３の磁化容易軸が主磁石２１の第１及び第２の端部２１ｃ，２１ｄの端面に向かう向きとなっており、その向きで磁化容易軸が定められている。
主磁石２１の第１の端部２１ｃにおいて、主磁石２１の磁化容易軸と補助磁石２２の磁化容易軸とのなす角度、すなわち主磁石２１の磁石磁路の進行方向と補助磁石２２の磁石磁路の進行方向とにより形成される角度は鋭角（９０度未満）である。また、主磁石２１の第２の端部２１ｄにおいて、主磁石２１の磁化容易軸と補助磁石２３の磁化容易軸とのなす角度、すなわち主磁石２１の磁石磁路の進行方向と補助磁石２３の磁石磁路の進行方向とにより形成される角度は鋭角（９０度未満）である。
本実施形態では、主磁石２１の長手方向の両端側に補助磁石２２，２３がそれぞれ設けられることにより、補助磁石２２，２３により支えられた状態で主磁石２１の位置が定められる。そのため、磁石収容孔１２を囲む周囲壁に、主磁石２１を固定する位置決め突起を設けることが不要となり、回転子コア１１側の位置決め突起と主磁石２１との線膨張率の差異を考慮して構造設計することの省略が可能となっている。
ここで、上述したとおり回転子コア１１において磁石収容孔１２の第１孔部１２ａの径方向外側壁面が回転子コア１１の外周面に接近しており、第１孔部１２ａと回転子コア１１の外周面との間に外側ブリッジ１６が形成されている。この場合、外側ブリッジ１６が幅狭に形成されることにより、回転子コア１１の外周面付近において、補助磁石２２による磁束の自己短絡が抑制されるものとなっている。
本実施形態では、磁石収容孔１２に配置される磁石アセンブリ１３として、主磁石２１に加えて補助磁石２２，２３を用いたことにより、主磁石２１の長手方向両端、すなわち第１及び第２の端部２１ｃ，２１ｄにおいて耐減磁能力の向上を図ることができる。つまり、補助磁石２２，２３によれば、磁石収容孔１２内において疑似的に磁石磁路が延ばされることで、磁石パーミアンスが増え、反磁界等の対向磁界に対する耐力が増強される。以下には、その点について詳しく説明する。ここでは、比較例として一般的な磁石Ｖ字配置の回転子を図５（ａ），（ｂ）及び図６に示しつつ、本実施形態の回転子１０の特徴点を説明する。図５（ａ），（ｂ）及び図６に示す回転子では、回転子コア２０１に、ｄ軸を挟んで両側で対称形をなす長方形状の磁石収容孔２０２がＶ字状に形成されており、その磁石収容孔２０２内に、磁化容易軸が、ｄ軸に対して傾斜する向きで一対の永久磁石２０３が配置されている。
図５（ａ），（ｂ）には、固定子巻線の導体２０４の通電に伴い、回転子コア２０１の外周面に、反磁界として固定子による回転磁界が生じる状態が示されている。より具体的には、図５（ａ）には、ｑ軸上の導体２０４が通電される状態が示され、図５（ｂ）には、ｄ軸上の導体２０４が通電される状態が示されており、これら各状態では、図示のとおり固定子の回転磁界が反磁界として作用する。この場合、その反磁界により、永久磁石２０３のｑ軸側端部の角部Ｐ１において減磁が生じることが懸念される。
こうした不都合に対して、主磁石２１の第１の端部２１ｃに近接又は当接するように設けられた補助磁石２２は以下の役割を果たす。図３に示すように、補助磁石２２は、磁化容易軸が、主磁石２１よりもｑ軸に直交する向きになっており、補助磁石２２の磁束により主磁石２１のｑ軸側端部の磁束が補強される。この場合、補助磁石２２から、固定子３０側からの反磁束に対抗する磁束が送り込まれ、ｑ軸付近の減磁耐力の向上が図られている。
また、補助磁石２２は、主磁石２１の第１の端部２１ｃの端面に対向して設けられており、主磁石２１の第１の端部２１ｃの端面を向く磁石磁路のうち固定子３０に近い側となる角部Ｐ１を通る磁石磁路の磁路長が、他の部位の磁石磁路長よりも長くなっている。これにより、主磁石２１の第１の端部２１ｃにおいて減磁の可能性が最も高い角部Ｐ１での減磁が好適に抑制される。ただし、補助磁石２２の磁路長がいずれの部位でも同一長さとなる構成であってもよい。
また、図６に示すように、各永久磁石２０３では、磁化容易軸が、ｄ軸に対して傾斜し、かつその延長方向がｄ軸に交差する向きとなっている。そのため、Ｎ磁極においては、図の左右の永久磁石２０３の磁束が互いにｄ軸側を向き、その各磁束が相互に干渉することに起因して相互に減磁が生じることが懸念される。より詳しくは、左右の永久磁石２０３の磁束には、ｄ軸に直交する磁束ベクトルＶ１とｄ軸に平行な磁束ベクトルＶ２とが含まれており、そのうちｄ軸に直交する磁束ベクトルＶ１による相互干渉に起因して、永久磁石２０３のｄ軸側端部の角部Ｐ２において減磁が生じることが懸念される。
こうした不都合に対して、主磁石２１のｄ軸側端部の側に設けられた補助磁石２３は以下の役割を果たす。図３に示すように、補助磁石２３は、磁化容易軸がｄ軸に平行となる向きになっており、補助磁石２３の磁束により主磁石２１の第２の端部２１ｄの磁束が補強される。この場合、補助磁石２３から、左右一対の主磁石２１の対向磁束分を補う磁束が送り込まれ、ｄ軸付近の減磁耐力の向上が図られている。
なお、回転電機１のトルク設計に際しては、磁石の実効磁束密度に磁石の磁束流出面の表面積を掛けることで、磁石磁力が計算される。また、ｄ軸に直交する向きの磁力は、磁石磁力とｄ軸に対する傾斜角度に応じて決まるため、磁石収容孔１２のＶ字角度が小さいほど、すなわちｄ軸に対する主磁石２１の長手方向の傾斜角度が小さいほど、補助磁石２３の効力が最大限に発揮される。
また、補助磁石２３は、主磁石２１の第２の端部２１ｄの端面に対向して設けられており、主磁石２１の第２の端部２１ｄの端面を向く磁石磁路のうち固定子３０に近い側となる角部Ｐ２を通る磁石磁路の磁路長が、他の部位の磁石磁路長よりも長くなっている。これにより、主磁石２１のｄ軸側端部において減磁の可能性が高い角部Ｐ２での減磁が好適に抑制される。ただし、補助磁石２３の磁路長がいずれの部位でも同一長さとなる構成であってもよい。
ちなみに、従来技術では、磁石収容孔１２において主磁石２１が設けられていないスペースが空隙とされるか、又は当該スペースに回転子コア１１よりも磁性の低い固定接着剤等、又は非磁性体が挿入配置されており、いわばデッドスペースとなっている。この点、本実施形態では、これまでデッドスペースとなっていた部分に補助磁石２２，２３を配置することで、体格の増加を招くことなく、上記のとおりの磁束補強が可能となっている。
図示は省略するが、Ｓ極を形成する磁石アセンブリ１３においては、主磁石２１及び補助磁石２２，２３の磁化容易軸が、Ｎ極の磁石アセンブリ１３における主磁石２１及び補助磁石２２，２３の磁化容易軸と逆向きになっている。
磁石収容孔１２において磁石アセンブリ１３が配置されていない部分は、回転子１０内での磁石磁束の自己短絡を抑制するフラックスバリアとして機能する。図３の構成では、磁石収容孔１２の第１孔部１２ａにおいて、補助磁石２２の外周側に外側フラックスバリア２４が設けられている。外側フラックスバリア２４によれば、回転子コア１１の外周面側（すなわち固定子３０との対向面側）において補助磁石２２の端部付近で生じる磁束の自己短絡を抑制することができる。また、補助磁石２２における固定子３０からの反磁界による減磁を抑えることができる。外側フラックスバリア２４は、空隙とされるか、又は非磁性体が収容されているとよい。
また、磁石収容孔１２の第２孔部１２ｂにおいて、補助磁石２３のｄ軸側に内側フラックスバリア２５が設けられている。つまり、磁石収容孔１２の第２孔部１２ｂがｄ軸側拡張部分に相当し、その第２孔部１２ｂには、補助磁石２３が設けられるとともに、その補助磁石２３よりもｄ軸側に内側フラックスバリア２５が設けられている。内側フラックスバリア２５によれば、ｄ軸を挟んで両側に配置された補助磁石２２，２３においてｄ軸に直交する向きの磁束を抑えることができる。また、ｄ軸でのインダクタンスが低くなり、リラクタンストルクを好適に生じさせることができる。内側フラックスバリア２５は、空隙とされるか、又は非磁性体が収容されているとよい。
各補助磁石２２，２３が減磁することは、基本的に構わないと考えられる。これは、磁石アセンブリ１３では、主磁石２１における回転子コア１１との接触面が主な磁束流出を担っているからであり、補助磁石２２，２３はそのパーミアンスを向上させる役割を担っているからである。このため、本実施形態では、補助磁石２２，２３として、主磁石２１より残留磁束密度Ｂｒが高く、より固有保磁力ｉＨｃの小さい組成のネオジム磁石を選定している。当然、ネオジム磁石と、フェライト磁石など、異なる材料の組み合わせを選定しても構わない。
ネオジム磁石よりも保磁力が小さい磁石としては、保磁力が大きい順に、サマリウム磁石、フェライト磁石、ＦＣＣ磁石、アルニコ磁石、などが挙げられる。すなわち、サマリウム磁石を主磁石２１として選定した場合に、フェライト磁石等を補助磁石２２，２３とすることでも、本実施形態における所望の効果を十分に得られるものとなっている。
ちなみに、従来技術では、大きな反磁界のかかる部位に対して、磁石厚みを厚くしたり、保磁力を高めるべく重希土類の含有量を多くしたり、微細化したりすることを施した磁石を採用することで、減磁を避けてきた。これに対して、本実施形態の回転電機１では、反磁界を略半減することができたため、重希土類を完全にフリーとして構成することができる。このため、例えば現状の車両用製品において貴重な重希土類をフリーとすることにより、磁束密度の高いネオジムの成分割合を増やすことができ、従来と同じ磁石量において、３割以上のトルク上昇を果たしつつ、コスト維持、またはコストダウンを果たすことができる。
以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
回転子１０の磁石アセンブリ１３として、極性に応じた磁束を生じさせる主磁石２１に加えて、主磁石２１における第１の端部２１ｃ（すなわち磁極境界側の端部）に近接または当接する位置に、磁石内部の磁化容易軸が、主磁石２１における磁化容易軸に交差する向きとなっている補助磁石２２を設ける構成とした。この場合、補助磁石２２により主磁石２１の第１の端部２１ｃの磁束を補強することが可能になる。そのため、固定子３０側からの反磁界に対する耐減磁能力が高められ、磁極磁石である主磁石２１の減磁を適正に抑制できる。
また、主磁石２１（一対の磁石）の第２の端部２１ｄに当接または近接する位置に、磁化容易軸が、主磁石２１の磁化容易軸に交差する向きとなっている補助磁石２３を設ける構成としたため、主磁石２１のｄ軸側端部の磁束を補強することが可能になる。つまり、ｄ軸付近において磁束の相互干渉に対する耐減磁能力を高めることにより、主磁石２１の減磁を適正に抑制できる。
主磁石２１の第１の端部２１ｃでは、ｑ軸に対向する端面において固定子３０に近い側となる角部Ｐ１にて減磁の可能性が高くなると考えられる。この点、補助磁石２２は、主磁石２１の第１の端部２１ｃの端面に対向して設けられており、主磁石２１の第１の端部２１ｃの端面において角部Ｐ１を通る磁石磁路長が、他の部位の磁石磁路長よりも長くなっている。つまり、角部Ｐ１を磁束補強点とし、その磁束補強点に対して補助磁石２２による磁束強化を行わせるようにした。これにより、主磁石２１の第１の端部２１ｃにおける減磁を好適に抑制できる。
また、主磁石２１の第２の端部２１ｄでは、ｄ軸に対向する端面において固定子３０に近い側となる角部Ｐ２にて減磁の可能性が高くなると考えられる。この点、補助磁石２３は、主磁石２１の第２の端部２１ｄの端面に対向して設けられており、主磁石２１の第２の端部２１ｄの端面において角部Ｐ２を通る磁石磁路長が、他の部位の磁石磁路長よりも長くなっている。つまり、角部Ｐ２を磁束補強点とし、その磁束補強点に対して補助磁石２３による磁束強化を行わせるようにした。これにより、主磁石２１の第２の端部２１ｄにおける減磁を好適に抑制できる。
磁石収容孔１２の第２孔部１２ｂ（ｄ軸側拡張部分）に、補助磁石２３と内側フラックスバリア２５とを設ける構成としたため、主磁石２１のｄ軸側端部における補助磁石２３の磁石量を必要最小限に削減しつつ、所望の効果を得ることができる。これにより、コスト低減を図ることができる。
補助磁石２２，２３が、主磁石２１の固有保磁力ｉＨｃよりも小さい固有保磁力ｉＨｃを有する構成とした。これにより、補助磁石２２，２３として安価な磁石を用いつつも、所望とする主磁石２１の磁束補強を実現できる。
なお、主磁石２１が、補助磁石２２，２３の固有保磁力ｉＨｃよりも小さい固有保磁力ｉＨｃを有する構成としてもよい。この場合、主磁石２１として安価な磁石を用い、磁石コストを低減することができる。磁石磁束の大半は、主磁石２１の表面積により決まるため、本構成がコスト面で好適となる。
補助磁石２２，２３の固有保磁力が主磁石２１よりも大きい構成では、減磁に対する耐力が高められる。したがって、回転子１０が固定子３０側からの強い反磁界に曝される場合において好適な構成を実現できる。
また、主磁石２１の両端の補助磁石２２，２３について固有保磁力が互いに異なっている構成としてもよい。この場合、仮に主磁石２１のｄ軸側端部及びｑ軸側端部で、反磁界の影響度合いが互いに相違していても、その反磁界の影響度合いに応じて補助磁石２２，２３を適宜設定することができる。
回転子コア１１の貫通孔１４の内周面においてｄ軸上となる位置に、径方向内側に突出して回転軸４０の外周面に当接する凸部１４ａを形成した。これにより、回転子コア１１を回転軸４０に組み付けた状態において、回転子コア１１における貫通孔１４の内周面から径方向外側に伝わる応力を磁石アセンブリ１３にて受けることができる。これにより、磁石アセンブリ１３の位置ずれを抑制でき、磁石アセンブリ１３の磁気特性が意図せず変化する等の不都合を抑制できる。
以下に、第１実施形態における回転子１０の一部を変更した変形例を説明する。ここでは、図１に示す構成との相違点を中心に、各変形例を説明する。なお、以下において回転子１０を説明するための各図面では、回転子１０以外の構成の図示を省略するが、いずれも上記同様、回転子１０が固定子３０に対して径方向内側に対向配置されている。
（変形例１）
図７に示す変形例１の回転子１０では、主磁石２１の第１の端部２１ｃ及び第２の端部２１ｄのうち、第１の端部２１ｃのみに補助磁石２２を設ける構成としている。例えば、左右一対の主磁石２１において互いに減磁し合う磁力が比較的小さい場合において、ｄ軸側の補助磁石２３を無くすことが可能である。
（変形例２）
図８に示す変形例２の回転子１０では、回転子コア１１において固定子３０の内周面と対向する外周面の付近には、軸方向に貫通する８個の磁石収容孔１２０が周方向に所定距離を隔てて設けられている。
本変形例２では、各磁石収容孔１２０に収容された磁石アセンブリ１３５により１つの磁極が形成されている。８個の磁石アセンブリ１３５によって、周方向に極性が交互に異なる複数の磁極（本実施形態では８極）が形成されている。１つの磁極(図８ではＮ極)を形成する磁石アセンブリ１３５は、ｄ軸に対して線対称となる状態で配置されている。
すなわち、各磁石収容孔１２０は、磁極中心である対応するｄ軸を跨ぎ、かつｄ軸に直交する向きに位置する第１孔部１２０ａと、この第１孔部１２０ａの両端部から、それぞれ回転軸２に向かって所定角度で曲げられて延びる第２孔部１２０ｂとを備えている。この第１孔部１２０ａ内に、横断面矩形状の主磁石２１０が収容され、また、第２孔部１２０ｂ内に一対の補助磁石２２０がそれぞれ収容されている。この場合、図７と同様に、主磁石２１０の第１の端部２１０ｃにのみ補助磁石２２０が設けられている。
（変形例３）
図９に示す変形例３の回転子１０では、主磁石２１の第１の端部２１ｃおよび第２の端部２１ｄのうち、第２の端部２１ｄのみに近接または当接するように補助磁石２３を設ける構成としている。例えば、固定子３０側からの反磁束が比較的小さい場合において、ｑ軸側の補助磁石２２を無くすことが可能である。
（変形例４）
図１０に示す変形例４の回転子１０では、一対の磁石収容孔１２の第２孔部１２ｂが接続されており、この結果、磁石収容孔１２は、磁極中心であるｄ軸を跨いで周方向に連続するように設けられている。そして、一体化された磁石収容孔１２における第２孔部１２ｂ内において、左右一対の主磁石２１の間に、補助磁石４１が設けられている。補助磁石４１は、それぞれの主磁石２１の第２の端部２１ｄに当接又は近接した状態で設けられ、磁化容易軸がｄ軸に平行となる向きになっている。この場合、補助磁石４１の磁束により主磁石２１の第２の端部２１ｄの磁束が補強される。つまり、図１等で説明した補助磁石２３と同様に、補助磁石４１から、左右一対の主磁石２１の対向磁束分を補う磁束が送り込まれ、ｄ軸付近の減磁耐力の向上が図られている。
（変形例５）
図１１に示す変形例５の回転子１０では、主磁石２１は、その長手方向、すなわちｑ軸側からｄ軸側に向かう方向において分割され、かつ互いに磁化容易軸が異なる複数の分割磁石（magnet segments）２７ａ，２７ｂを有している。これら各分割磁石２７ａ，２７ｂは、いずれも横断面が長方形状をなす永久磁石である。そして、複数の分割磁石２７ａ，２７ｂのうちｑ軸に近接して配置された分割磁石２７ａは、ｄ軸に近接して配置された分割磁石２７ｂよりも、磁化容易軸が、ｑ軸に対して平行な方向に近い向きになっている。
上記構成によれば、主磁石２１を構成する複数の分割磁石２７ａ，２７ｂは、互いに磁化容易軸が異なっており、ｑ軸側となる分割磁石２７ａは、磁化容易軸がｑ軸に対して平行な方向に近い向きになっている。これにより、主磁石２１の自身にあっても、ｄ軸側端部付近において固定子３０側からの反磁界に対する耐減磁能力を高めることが可能となる。
また、複数の分割磁石２７ａ，２７ｂは、その分割磁石２７ａ，２７ｂの端部同士が対向する部位で固定子３０側に凸となるように配置されている。つまり、分割磁石２７ａ，２７ｂは、１本の直線状でなく、折れ曲がった２本の直線状で、かつ固定子３０側に凸となるように並べて配置されている。これにより、主磁石２１（すなわち分割磁石２７ａ，２７ｂ）を回転子コア１１の外周面に近づけることができ、固定子３０と主磁石２１との距離を縮めることでトルクを増大させることができる。この場合、固定子３０と主磁石２１との距離を縮めることで、その背反として反磁界が増大するが、その反磁界増大の影響を補助磁石２２，２３により解決することができる。
また、回転子コア１１において、磁石アセンブリ１３（すなわち磁石収容孔１２）よりも固定子３０側であって、かつ固定子３０と磁石アセンブリ１３との両磁束の総和を受ける部分の割合を小さくすることができる。そのため、固定子３０と磁石アセンブリ１３との両磁束による磁束飽和が生じ得る飽和領域を減少させ、磁石アセンブリ１３の能力をより効果的に引き出すことが可能となる。
（変形例６）
図１２に示す変形例６の回転子１０では、磁石アセンブリ１３として主磁石２１と第１の端部２１ｃに近接又は当接する補助磁石２２とが設けられている。これら主磁石２１及び補助磁石２２は、横断面が矩形状をなし、かつ対向する一対の磁束作用面２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂに対して磁化容易軸が直交する向きとなっている。そして、主磁石２１及び補助磁石２２は、ｄ軸又はｑ軸に対する磁化容易軸の角度を互いに異ならせた状態で回転子コア１１の磁石収容孔１２に配置されている。
主磁石２１及び補助磁石２２は互いに離間した位置に配置されており、詳しくは、補助磁石２２が、主磁石２１のｑ軸側の磁石端面に対して鉄心を挟んで対向する位置に配置されている。主磁石２１の磁化容易軸は、ｄ軸に対して平行か又は傾斜する向きとなっており、補助磁石２２の磁化容易軸は、主磁石２１よりもｄ軸に直交する向きとなっている。この場合、補助磁石２２の磁化容易軸の延長線上に、主磁石２１の角部Ｐ１（すなわち、主磁石２１のｑ軸側端部において固定子３０に最も近い磁束補強点）が位置しており、補助磁石２２からの磁束により主磁石２１の角部Ｐ１での磁束補強が行われる。
横断面が矩形状をなし、かつ対向する一対の磁束作用面に対して磁化容易軸が直交する向きとなっている磁石は、最も汎用性があり、製造面やコスト面に優れると考えられる。そして、この磁石を主磁石２１及び補助磁石２２として用い、回転子コア１１に、ｄ軸又はｑ軸に対する磁化容易軸の角度を互いに異ならせて配置する構成とした。これにより、構成の簡易化を図りつつ、主磁石２１におけるｑ軸側端部の磁束補強を好適に実現できる。
なお、上記構成によれば、主磁石２１及び補助磁石２２として寸法及び性能が全く同じ磁石、すなわち同じ品番の磁石を用いても、所望とする耐減磁性能を実現できる。ただし、主磁石２１及び補助磁石２２は、横幅寸法（磁化容易軸に直交する方向の幅寸法）が相違していてもよい。また、主磁石２１及び補助磁石２２は、縦幅寸法（磁化容易軸と同じ方向の幅寸法）が相違していてもよい。
（変形例７）
図１３（ａ）に示す変形例７の回転子１０では、回転子コア１１において、その外周面（すなわち固定子３０との対向面）に軸方向に延びる溝４２が形成されている。溝４２は、回転子コア１１の外周面において補助磁石２２の径方向外側となる位置に設けられている。補助磁石２２と溝４２との間が外側ブリッジ１６となっている。
また、図１３（ｂ）に示す回転子１０では、回転子コア１１においてその外周面に軸方向に延びる溝４３が形成されている。溝４３は、回転子コア１１の外周面においてｄ軸上となる位置に設けられている。これ以外に、溝４３を、回転子コア１１の外周面においてｑ軸上となる位置に設けることも可能である。
回転子コア１１において固定子３０との対向面側の領域は、固定子３０から受ける回転磁束と磁石の磁束とにより磁気飽和する可能性が高くなると考えられる。この点、回転子コア１１における固定子３０との対向面に軸方向に延びる溝４２，４３を形成することで、回転子コア１１における固定子近傍領域での磁束の向き及び磁束量を調整することができ、磁石アセンブリ１３の能力をより効果的に引き出すことができる。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態を、第１実施形態との相違点を中心に説明する。第２実施形態では、磁石の磁化容易軸が、磁石の磁束作用面のうち少なくともいずれかに対して非垂直の角度で交差する向きとなるものとしており、特に、磁石において、当該磁石における固定子３０側の磁束作用面とその反対側の磁束作用面とで異なる向きとなるように、磁化容易軸が変化するものとなっている。図１４に、本実施形態における回転子１０の構成を示す。
図１４に示すように、回転子コア１１には、円弧状（弓なりの形状）をなす一対の磁石収容孔１２が形成されている。図１４の回転子コア１１においても、図３等の構成と同様に、一対の磁石収容孔１２が、外周側に向かうにつれて対向間距離が大きくなるように略Ｖ字状に形成されており、一対の磁石収容孔１２は、ｄ軸（磁極中心軸）を対称の軸とする線対称となっている。また、各磁石収容孔１２と固定子３０との離間距離で言えば、各磁石収容孔１２は、ｄ軸に向かうにつれて固定子３０との離間距離が大きくなるように設けられている。
磁石収容孔１２は、互いに等距離で隔てられた円弧状の曲面５２ａ，５２ｂと、その曲面５２ａ，５２ｂの両端位置を互いに連結する平坦状の連結面５２ｃ，５２ｄとにより囲まれて形成されている。連結面５２ｃ，５２ｄのうちｑ軸に近い連結面５２ｃは、ｑ軸に平行になるように設けられている。また、ｄ軸に近い連結面５２ｄは、ｄ軸に垂直になるように設けられている。
そして、磁石収容孔１２内に、その孔形状と同じ形状の磁石５１が挿入配置されている。この場合、一対の磁石収容孔１２に収容された一対の磁石５１により１つの磁極が形成されている。図１４に示すように、磁石５１は、長手方向において対向する端部５１ａおよび５１ｂを有しており、磁石５１の磁化容易軸（すなわち、磁石磁路である内部磁力線の向き）が矢印で示されている。磁石５１は、両端５１ａおよび５１ｂにおけるｑ軸に近い端部５１ｂからｄ軸に近い端部５１ａに向かうに従って、磁化容易軸が、ｑ軸に対して垂直な方向に近い向きからｄ軸に対して平行な方向に近い向きに、反固定子側に凸の非直線状に切り替わるように設けられている。つまり、磁石５１における磁石磁路は、磁石５１を短手方向に横切る方向に定められており、かつその向きが回転子コア１１の中心軸側に凸となる円弧状をなしている。
このように磁石５１の磁化容易軸が定められていることにより、磁石５１において、固定子３０側の回転磁束による反磁界に対する耐減磁能力が高められることになり、磁石５１の減磁を適正に抑制できる。つまり、磁化容易軸が、磁石５１におけるｑ軸に近い端部５１ｂではｑ軸に対して垂直な方向に近い向きとなり、かつｄ軸に近い端部５１ｂではｄ軸に対して平行な方向に近い向きとなるように、反固定子側に凸の非直線状に切り替わることにより、磁石磁路長を長くして磁石磁束を強化するとともに、固定子３０側からの反磁界に対抗する磁束を好適に生じさせることができる。
また、磁石５１のｄ軸側端部５１ａにおいては、磁化容易軸が、ｄ軸に対して平行な方向に近い向きになっているため、ｄ軸付近における磁束の相互干渉に起因する減磁を抑制することができる。
また、回転子コア１１において、磁石５１は、ｑ軸側端部５１ｂが径方向においてｄ軸側端部５１ａよりも固定子３０に近い部位に位置し、かつｑ軸側端部５１ｂとｄ軸側端部５１ａとの間において固定子３０側に凸となるように設けられている。つまり、ｄ軸を挟んで一対となる磁石５１は、これらの両方の磁石５１により略Ｖ字状をなし、かつそれぞれが固定子３０側（図の上側）を凸とする円弧状をなしている。磁石収容孔１２の形状も同様である。
さらに換言すれば、磁石収容孔１２は、曲面５２ａおよび５２ｂにおける固定子３０に近い磁束流出面である曲面５２ａが、磁石収容孔１２の両端よりなる線分（すなわち曲面５２ａの両端を結ぶ直線）より、固定子３０側に凸状となるように迫り出す形状となっている。
上記構成によれば、磁石５１を回転子コア１１の外周面に近づけることができ、固定子３０と磁石５１との距離を縮めることでトルクを増大させることができる。この場合、固定子３０と磁石５１との距離を縮めることで、その背反として反磁界が増大するが、その反磁界増大の影響を、磁石５１において上記のとおり非直線状とした磁化容易軸により解決することができる。
また、回転子コア１１において、磁石５１（すなわち磁石収容孔１２）よりも固定子３０側であって、かつ固定子３０と磁石５１との両磁束の総和を受ける部分の割合を小さくすることができる。そのため、固定子３０と磁石５１との両磁束による磁束飽和が生じ得る飽和領域を小さくし、磁石５１の能力をより効果的に引き出すことが可能となる。
また、磁石５１が径方向外側に向けて凸となっているため、回転子コア１１において磁石収容孔１２よりも径方向外側となる部分が小さくなる。したがって、遠心力に対する応力集中係数が減少し、その機械的強度を増加させることができる。
本実施形態の回転子１０を、第１実施形態における図３の構成、すなわち主磁石２１の両側端部に補助磁石２２，２３を設けた構成と対比すれば、本実施形態の磁石５１は、補助磁石２２，２３の役割を１つの磁石５１で構成したものであると言える。
なお、図１４には、Ｎ極を形成する磁石５１を示すが、Ｓ極を形成する場合には、磁石５１の磁化容易軸が、図１４に示す磁化容易軸と逆向きになっている。
なお、図１４に示す磁石５１を、複数の磁石に分割して構成してもよい。つまり、磁石５１を、長手方向に複数に分割し、各磁石の端面同士を当接させて配置してもよい。この場合、磁石収容孔１２内に、分割された複数の磁石を並べて配置するとよい。これにより、回転電機１の動作時において、磁石５１に鎖交する磁束変化による渦電流損失等を防ぐことができる。
図１４の構成において、図１３（ａ），（ｂ）のように、回転子コア１１の外周面（固定子３０との対向面）に軸方向に延びる溝４２，４３を形成してもよい。これにより、回転子コア１１における固定子近傍領域での磁束の向き及び磁束量を調整することができ、磁石の能力をより効果的に引き出すことができる。
ここで、本実施形態で用いる磁石５１の製造方法について説明する。図１５は、磁場配向により磁石５１の磁化を行う手法を説明するための説明図である。
図１５に示すように、配向装置６０は、磁場コイル６１と、磁場コイル６１内に配置される配向鉄心６２及び金型６３（磁石作成型）とを備えている。磁場コイル６１は、通電に伴いコイル内部を通過する磁場を生成する。配向鉄心６２は、磁場コイル６１にて生成される磁場を所定方向に湾曲させる役割を有しており、配向鉄心６２により湾曲された磁場が金型６３を通過する。磁場コイル６１によれば直線磁場が形成され、配向鉄心６２によれば湾曲磁場が生成される。金型６３は、非磁性体により形成されており、磁石５１の形状に合わせて形成された金型室６３ａを有している。
磁石５１の製造に際しては、金型６３の金型室６３ａ内に、磁石原料を粉砕した磁石粉末が充填され、その金型室６３ａ内において磁石粉末が所定形状に圧縮成形される。そして、磁場コイル６１内において、配向鉄心６２により図示のとおり湾曲した磁場が形成され、金型室６３ａ内の磁石粉末に対して磁場配向が行われる。このとき、磁石粉末はそれぞれの磁化容易方向を揃えるようにして整列され、圧縮により固定される。その後、磁石粉末の成形体が焼結され、さらに磁石の着磁が行われる。この一連の工程により、磁石５１が製造される。
上記により、磁石５１の磁化容易軸が非直線状（すなわち円弧状）に切り替わるものとなる。そして、この磁石５１を磁石収容孔１２に収容することで、図１４に示すとおり磁石５１の磁化容易軸を、ｑ軸側端部５１ｂからｄ軸側端部５１ａに向かうに従って、ｑ軸に対して垂直な方向に近い向きからｄ軸に対して平行な方向に近い向きに、反固定子側に凸の非直線状に切り替わるようにすることができる。
以下に、第２実施形態における回転子１０の一部を変更した変形例を説明する。ここでは、図１４に示す構成との相違点を中心に、各変形例を説明する。
（変形例１）
図１６に示す変形例１の回転子１０では、磁石５１におけるｄ軸側端部の端面及びｑ軸側端部の端面が、磁石５１の磁化容易軸に合わせた向きに形成されている。また、磁石収容孔１２内には、磁石５１において磁化容易軸に合わせた向きに形成された各端面の外側に、フラックスバリア５３，５４が設けられている。フラックスバリア５３，５４は、磁石５１の長手方向両端の一部を欠落させることで形成されている。つまり、磁石５１において、磁束作用面に交差する磁石端面が、磁化容易軸に平行となる向きで形成されており、磁石収容孔１２内には、磁石５１のｄ軸側端部５１ａ及びｑ軸側端部５１ｂの外側に、フラックスバリア５３，５４が設けられている。
詳しくは、図１６の回転子１０では、図１４に示す磁石５１のｑ軸側端部における固定子側角部分を部分的に欠落させることで、フラックスバリア５３が形成されている。また、図１４に示す磁石５１のｄ軸側端部におけるｄ軸側角部分を部分的に欠落させることで、フラックスバリア５４が形成されている。なお、磁石端部５１ａ及び５１ｂの端面は、曲面状、平面状のいずれであってもよい。
上記のとおり磁石５１の磁化容易軸がｑ軸側端部５１ｂとｄ軸側端部５１ａとで非直線状に切り替わるようになっている構成では、磁化容易軸が直線状でありかつ磁石長手方向に直交する向きになっている構成に比べて磁石磁路長（すなわち、内部磁力線の長さ）を長くすることが可能になっているが、磁石５１の端部においては、磁石磁路長が短い部分が局部的に存在することが考えられる。この場合、磁石磁路長はパーミアンスに比例するため、磁石端部において短縮されることは望ましくない。
この点、磁石５１のｄ軸側端部５１ａ及びｑ軸側端部５１ｂの各端面（すなわち、磁束作用面に交差する磁石端面）を、磁石５１の磁化容易軸に合わせた向きに形成したことにより、磁石５１において磁石磁路長が短い部分が局部的に存在することを抑制できる。また、磁石５１のｄ軸側端部５１ａ、ｑ軸側端部５１ｂにフラックスバリア５３，５４を設けることで、磁石５１の両端部における減磁を抑制することができる。
なお、磁石５１において、ｄ軸側端部５１ａ及びｑ軸側端部５１ｂのうち一方の端面が、磁化容易軸に合わせた向きに形成されている構成であってもよい。
（変形例２）
図１７に示す変形例２の回転子１０では、ｄ軸側のフラックスバリア５４が、ｄ軸に沿って、磁石５１の径方向内側の端部よりも軸中心側に延びるように形成されている。ｄ軸を挟んで両方のフラックスバリア５４の間はｄ軸コア部５５となっている。つまり、磁石５１は、回転子コア１１においてｄ軸コア部５５を挟んで一方側及び他方側となる一対の磁石５１として配置されており、回転子コア１１には、ｄ軸コア部５５を挟み、かつ一対の磁石５１の反固定子側の端部から反固定子側に延びるようにフラックスバリア５４が設けられている。フラックスバリア５４は、磁石収容孔１２の一部として構成されており、空隙、あるいは合成樹脂やセラミック等の非磁性材料が収容されることで構成されている。フラックスバリア５４が非磁性体部に相当する。
また、フラックスバリア５４は、磁石５１において最も径方向内側となる点Ｐ１１と、回転子コア１１の回転中心Ｐ１０とを結ぶ仮想線Ｌ１よりもｑ軸側に張り出している。なお、ｑ軸の磁束量を考慮して、磁石５１の周方向に位置するｑ軸コア部５６の幅に応じてフラックスバリア５４の周方向の大きさを定めるとよく、磁石収容孔１２のｑ軸側端部Ｐ１２と回転子コア１１の回転中心Ｐ１０とを結ぶ仮想線Ｌ２と同じ位置まで、又はその仮想線Ｌ２よりも所定量だけｑ軸側となる位置まで、フラックスバリア５４を張り出させることも可能である。
上記構成によれば、フラックスバリア５４によりｄ軸コア部５５の磁気抵抗を上げることができる。これにより、一対の磁石５１間での短絡を抑制し、磁力をより一層有効に活用できる。
また、ｄ軸コア部５５は、ｄ軸上においてｄ軸に沿って細長く延びる鉄心部分であり、このｄ軸コア部５５により、遠心力により磁石５１が脱落することのないように強度補強されている。ただし、ｄ軸コア部５５は、磁気回路的には邪魔なものであり、ｄ軸コア部５５の軸方向長さを大きくすることにより、ｄ軸コア部５５の磁気抵抗を増大させることが可能となる。これにより、一対の磁石５１においてｄ軸側へ向かう磁束ベクトルを小さくすることが可能となり、減磁に対して好適な形状となるばかりか、トルク向上が可能となっている。
また、磁石収容孔１２により回転子コア１１がｑ軸側とｄ軸側とに分断された状態で、反固定子側に延びるフラックスバリア５４（非磁性体部）が設けられているため、一対の磁石５１にそれぞれ生じる磁束の相互的な作用を減らしつつ、それぞれの磁束を好適に設計することができる。
また、フラックスバリア５４を、上記仮想線Ｌ１よりもｑ軸側に張り出させる構成としたため、回転子１０のイナーシャを極力下げることができる。
（変形例３）
図１８に示す変形例３の回転子１０では、上記構成との相違点として、磁石収容孔１２とその内部に収容される磁石５１との横断面（回転子コア１１の軸方向に直交する断面）が、それぞれ円弧状でなく長方形状となっている。また、ｄ軸を挟んで左右一対の磁石収容孔１２及び磁石５１がＶ字状に配置されている。ただし、磁石５１では、上記同様、磁化容易軸がｑ軸側端部５１ｂとｄ軸側端部５１ａとで非直線状に切り替わるようになっている。
（変形例４）
図１９に示す変形例４の回転子１０では、上記構成との相違点として、磁石収容孔１２とその内部に収容される磁石５１との横断面（回転子コア１１の軸方向に直交する断面）が、それぞれ円弧状でなく長方形状となっている。また、ｄ軸を挟んで左右一対の磁石収容孔１２及び磁石５１が、ｄ軸に直交する方向の同一直線上に一列に並ぶように配置されている。ただし、磁石５１では、上記同様、磁化容易軸がｑ軸側端部５１ｂとｄ軸側端部５１ａとで非直線状に切り替わるようになっている。
なお、図１９の構成において、左右一対の磁石収容孔１２は同一直線上に並んでいるが、各磁石収容孔１２と固定子３０との離間距離で言えば、各磁石収容孔１２は、ｄ軸に向かうにつれて固定子３０との離間距離が大きくなるように設けられている。
（第３実施形態）
次に、第３実施形態を、第１実施形態等との相違点を中心に説明する。第３実施形態では、第２実施形態と同様に、磁石において、当該磁石における固定子３０側の磁束作用面とその反対側の磁束作用面とで異なる向きとなるように、磁化容易軸が変化するものとなっている。図２０に、本実施形態における回転子１０の構成を示す。
図２０に示すように、回転子コア１１には、円弧状（弓なりの形状）をなす一対の磁石収容孔１２が形成されている。磁石収容孔１２の形状については既述の図１４と同様であり、ここでは説明を省略する。そして、磁石収容孔１２内に、その孔形状と同じ形状の磁石７１が挿入配置されている。この場合、一対の磁石収容孔１２に収容された一対の磁石７１により１つの磁極が形成されている。図２０には、磁石７１の磁化容易軸（すなわち、磁石磁路である磁石磁力線の向き）が矢印で示されている。磁石７１は、両端７１ａおよび７１ｂにおけるｄ軸に近い端部７１ａからｑ軸に近い端部７１ｂに向かうに従って、磁化容易軸が、ｄ軸に対して垂直な方向に近い向きからｑ軸に対して平行な方向に近い向きに、反固定子側に凸の非直線状に切り替わるように設けられている。つまり、磁石７１における磁石磁路は、その向きが回転子コア１１の中心軸側に凸となる円弧状をなしている。
このように磁石７１の磁化容易軸が定められていることにより、磁石７１において、固定子３０側の回転磁束による反磁界に対する耐減磁能力が高められることになり、磁石７１の減磁を適正に抑制できる。つまり、磁化容易軸が、ｄ軸に近い端部７１ａではｄ軸に対して垂直な方向に近い向きとなり、かつｑ軸に近い端部７１ｂではｑ軸に対して平行な方向に近い向きとなるように、反固定子側に凸の非直線状に切り替わることにより、磁石磁路長を長くして磁石磁束を強化するとともに、固定子３０側からの反磁界に対抗する磁束を好適に生じさせることができる。
また、磁石７１のｄ軸側端部７１ａにおいては、磁化容易軸が互いに向き合う方向になっていないため、ｄ軸付近における磁束の相互干渉に起因する減磁が生じないものとなっている。
また、回転子コア１１において、磁石７１は、ｑ軸側端部７１ｂが径方向においてｄ軸側端部７１ａよりも固定子３０に近い部位に位置し、かつｑ軸側端部７１ｂとｄ軸側端部７１ａとの間において固定子３０側に凸となるように設けられている。つまり、ｄ軸を挟んで一対となる磁石７１は、これらの両方の磁石７１により略Ｖ字状をなし、かつそれぞれが固定子３０側（図の上側）を凸とする円弧状をなしている。磁石収容孔１２の形状も同様である。
さらに換言すれば、磁石収容孔１２は、曲面５２ａおよび５２ｂにおける固定子３０に近い磁束流出面である曲面５２ａが、磁石収容孔１２の両端よりなる線分（すなわち曲面５２ａの両端を結ぶ直線）より、固定子３０側に凸状となるように迫り出す形状となっている。
上記構成によれば、磁石７１を回転子コア１１の外周面に近づけることができ、固定子３０と磁石７１との距離を縮めることでトルクを増大させることができる。この場合、固定子３０と磁石７１との距離を縮めることで、その背反として反磁界が増大するが、その反磁界増大の影響を、磁石７１において上記のとおり非直線状とした磁化容易軸により解決することができる。
また、回転子コア１１において、磁石７１（すなわち磁石収容孔１２）よりも固定子３０側であって、かつ固定子３０と磁石７１との両磁束の総和を受ける部分の割合を小さくすることができる。そのため、固定子３０と磁石７１との両磁束による磁束飽和が生じ得る飽和領域を小さくし、磁石７１の能力をより効果的に引き出すことが可能となる。
また、磁石７１が径方向外側に向けて凸となっているため、回転子コア１１において磁石収容孔１２よりも径方向外側となる部分が小さくなる。したがって、遠心力に対する応力集中係数が減少し、その機械的強度を増加させることができる。
なお、図２０には、Ｎ極を形成する磁石７１を示すが、Ｓ極を形成する場合には、磁石７１の磁化容易軸が、図２０に示す磁化容易軸と逆向きになっている。
図２０に示す磁石７１を用いる場合には、一対の磁石７１の間に、フラックスバリアを設けた磁石収容孔１２が設けられているとよい。これにより、ｄ軸を跨ぐ方向での磁束の通過を抑制できる。
なお、図２０に示す磁石７１を、複数の磁石に分割して構成してもよい。つまり、磁石７１を、長手方向に複数に分割し、各磁石の端面同士を当接させて配置してもよい。この場合、磁石収容孔１２内に、分割された複数の磁石を並べて配置するとよい。これにより、回転電機１の動作時において、磁石７１に鎖交する磁束変化による渦電流損失等を防ぐことができる。
ここで、本実施形態で用いる磁石７１の製造方法について説明する。図２１は、磁場配向により磁石７１の磁化を行う手法を説明するための説明図である。
図２１に示すように、配向装置６０は、磁場コイル６１と、磁場コイル６１内に配置される配向鉄心６２及び金型６３（磁石作成型）とを備えている。これら各々の構成は図１５で説明したとおりである。
磁石７１の製造に際しては、金型６３の金型室６３ａ内に、磁石原料を粉砕した磁石粉末が充填され、その金型室６３ａ内において磁石粉末が所定形状に圧縮成形される。そして、磁場コイル６１内において、配向鉄心６２により図示のとおり湾曲した磁場が形成され、金型室６３ａ内の磁石粉末に対して磁場配向が行われる。このとき、磁石粉末はそれぞれの磁化容易方向を揃えるようにして整列され、圧縮により固定される。その後、磁石粉末の成形体が焼結され、さらに磁石の着磁が行われる。この一連の工程により、磁石７１が製造される。
上記により、磁石７１の磁化容易軸が非直線状（すなわち円弧状）に切り替わるものとなる。そして、この磁石７１を磁石収容孔１２に収容することで、図２０に示すとおり磁石７１の磁化容易軸を、ｄ軸側端部７１ａからｑ軸側端部７１ｂに向かうに従って、ｄ軸に対して垂直な方向に近い向きからｑ軸に対して平行な方向に近い向きに、反固定子側に凸の非直線状に切り替わるようにすることができる。
（磁石製造方法の変形例）
円弧状の磁化容易軸が定められる磁石の製造方法として以下を用いることも可能である。図２２（ａ），（ｂ）において、配向装置８０は、磁場コイル８１と、磁場コイル８１内に配置される配向鉄心８２及び金型８３（磁石作成型）とを備えている。配向装置８０の構成は、配向鉄心８２の形状が異なる以外、基本的に既述の配向装置６０と同じである。配向鉄心８２は、磁場コイル８１内において径方向の中心位置に設けられている。本例では、配向鉄心８２が断面円形状をなすことから、配向磁場が配向鉄心８２の中心に向けて集約されるようになっている。図中、磁力線Ｓ１は配向鉄心８２に向けて直線状に延びており、これを配向中心としている。
図２２（ａ）では、湾曲磁場内において配向中心Ｓ１に対して片側となる領域で磁石配向が行われる。また、図２２（ｂ）では、湾曲磁場内において配向中心Ｓ１を跨ぐ領域で磁石配向が行われる。
磁石Ｍｇの製造に際しては、磁場コイル８１内に配置される金型８３に磁石粉末が充填され、磁場コイル８１により生成される磁場を配向鉄心８２により湾曲させた状態で、金型８３内の磁石粉末に対して磁場配向が行われる。そして、金型８３内の磁石粉末が焼結される。
なお、回転子に多角形の永久磁石を装着する構成では、多角形の永久磁石群を、直線配向方向の中で異なる角度に配置し、配向を行うとよい。
（第４実施形態）
次に、第４実施形態を、第１実施形態等との相違点を説明する。第４実施形態では、磁石の磁化容易軸が、磁石の磁束作用面のうち少なくともいずれかに対して非垂直の角度で交差する向きとなるものとしており、特に、磁石において、磁化容易軸が、ｄ軸に対して傾斜し、かつ磁束作用面に対して非垂直の角度で交差する向きとなっている。図２３に、本実施形態における回転子１０の構成を示す。
図２３に示すように、各磁石収容孔１２は、２個で一対をなし、ｄ軸に対して垂直な向きに延びるように直線状に形成されている。ただし、各磁石収容孔１２と固定子３０との離間距離で言えば、各磁石収容孔１２は、ｄ軸に向かうにつれて固定子３０との離間距離が大きくなるように設けられていると言える。一対の磁石収容孔１２は、ｄ軸（磁極中心軸）を対称の軸とする対称形となっている。本実施形態では、回転子コア１１に、合計８対の磁石収容孔１２が周方向に等間隔に設けられている。
本実施形態では、一対の磁石収容孔１２に収容された一対の磁石１０１により１つの磁極が形成されている。この場合、８対の磁石１０１によって、周方向に極性が交互に異なる複数の磁極（本実施形態では８極）が形成されている。１つの磁極を形成する一対の磁石１０１は、ｄ軸に対して線対称となる状態で配置されている。
磁石１０１は、軸方向に直交する横断面形状が四角形状をなしており、磁化容易軸（すなわち、磁石磁路である磁石磁力線の向き）が、ｄ軸に対して傾斜し、かつ磁束を生じさせる対向する磁束作用面１０１ａ及び１０１ｂに対して非垂直の角度で交差する向きで定められている。この場合特に、磁石１０１の磁化容易軸が、互いに対向しかつ各々が磁束作用面となる二辺の磁石側面（固定子３０側の側面及び反固定子側の側面）に対して非垂直の角度で交差する向きとなっている。また、一対の磁石１０１からすると、その一対の磁石１０１におけるそれぞれの磁化容易軸が、各磁束作用面１０１ａおよび１０１ｂに対して傾斜し、かつ磁石収容孔１２よりも固定子３０側となる位置で互いに交差するように定められている。磁石１０１は、例えば焼結ネオジム磁石等の希土類磁石である。
ｄ軸を挟んで一方側及び他方側の各磁石１０１では、互いに逆向きの磁化容易軸が定められている。また、各磁石１０１の磁化容易軸は、平行かつ直線状に定められている。この場合、各磁石１０１では、磁化容易軸が、磁束作用面１０１ａおよび１０１ｂに対して非垂直の角度で交差する向きとなっているため、磁化容易軸が磁束作用面１０１ａおよび１０１ｂに直交する構成に比べて、磁石磁路長（すなわち、内部磁力線の長さ）が長くなる。そのため、磁石１０１の磁束が強化され、固定子３０側の回転磁束による反磁界に対する耐減磁能力が高められるようになっている。
なお、図２３には、Ｎ極を形成する磁石１０１を示すが、Ｓ極を形成する場合には、磁石１０１の磁化容易軸が、図２３に示す磁化容易軸と逆向きになっている。
磁石収容孔１２において磁石１０１が配置されていない部分、すなわち、磁石収容孔１２の横断面長手方向におけるｑ軸に近い第１の端部およびｄ軸に近い第２の端部には、それぞれ回転子１０内での磁石磁束の自己短絡を抑制するフラックスバリア１０２，１０３が設けられている。この場合、磁石１０１のｑ軸側端部に設けられた外側フラックスバリア１０２によれば、磁石１０１のｑ軸側端部付近で生じる磁束の自己短絡を抑制できる。
特に、磁石収容孔１２におけるｄ軸に近い第２の端部は、ｄ軸に沿って固定子３０に向かう方向および回転軸２に向かう方向それぞれに延びており、この結果、磁石１０１のｄ軸側端部に設けられた内側フラックスバリア１０３も、ｄ軸に沿って延びるように設けられている。この内側フラックスバリア１０３によれば、ｄ軸を挟んで両側に配置された一対の磁石１０１においてｄ軸に直交する向きの磁束を抑えることができる。さらに、ｄ軸でのインダクタンスが低くなり、リラクタンストルクを好適に生じさせることができる。各フラックスバリア１０２，１０３は、空隙とされるか、又は樹脂材料やセラミック材料等の非磁性材料が収容されているとよい。一対のフラックスバリア１０２，１０３の間は、ｄ軸に沿って延びる中央ブリッジ１０４となっている。
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。
埋込磁石型回転電機の回転子１０では、固定子３０側からの回転磁界が反磁界として作用することに起因して、回転子コア１１の固定子３０との対向面側において磁石１０１の減磁が生じることが懸念される。この点、本実施形態では、回転子１０の磁石１０１の磁化容易軸が、ｄ軸に対して傾斜し、かつ磁束を生じさせる磁束作用面に対して非垂直の角度で交差する向きとなっているため、磁化容易軸が磁束作用面に直交する構成に比べて、磁石磁路長（すなわち、内部磁力線の長さ）が長くなり、磁石磁束が強化される。これにより、固定子３０側の回転磁束による反磁界に対する耐減磁能力が高められ、磁石１０１の減磁を適正に抑制できる。
磁石１０１を、回転子コア１１においてｄ軸を挟んで一方側及び他方側の両側に配置し、ｄ軸の両側における磁石１０１のそれぞれの磁化容易軸を、磁石１０１の磁束作用面に対して傾斜し、かつ磁石収容孔１２よりも固定子３０側となる位置で互いに交差するようにした。これにより、回転子コア１１において、反磁界に対する耐減磁能力を高めつつ、ｄ軸における磁束強化を好適に実施できる。
磁石１０１の横断面形状が四角形状をなしている場合において、磁石１０１の磁化容易軸を、互いに対向しかつ各々が磁束作用面となる二辺の磁石側面１０１ａおよび１０１ｂに対して非垂直の角度で交差する向きとなるようにすることにより、磁石磁路長（すなわち、内部磁力線の長さ）を、磁石１０１の二辺の間の距離よりも長くすることができる。これにより、磁石磁束を強化し、反磁界に対する耐減磁能力を高めることができる。
従来技術では、大きな反磁界のかかる部位に対して、磁石厚みを厚くしたり、保磁力を高めるべく重希土類の含有量を多くしたり、微細化したりすることにより対策を施し、その対策を施した磁石により減磁を抑制するようにしていた。これに対して、本実施形態の回転電機１では、磁石１０１の磁化容易軸の工夫により反磁界に起因する減磁を抑制することができるため、磁石１０１のサイズアップが不要であり、また重希土類を完全にフリーとして構成することが可能となる。このため、例えば現状の車両用製品において貴重な重希土類をフリーとすることにより、磁束密度の高いネオジムの成分割合を増やすことができ、磁石量を増やすことなくトルク上昇を実現でき、コスト維持、又はコストダウンを果たすことができる。
一般に、磁石は、その配向方向を切削面と平行とすることで作られる。これは、磁石作成時の配向磁場と切削面とが平行となることで、磁石作成数が、一度の配向磁場励磁に対して、最大となるためである。これに対して、本実施形態では断面四角形の磁石１０１の配向方向を斜めにしている。つまり、最も減磁しやすい端部に、四角形の１辺よりも長い磁路を有する、磁束作用面１０１ａおよび１０１ｂの垂直方向よりも角度のついた配向を施している。これにより、磁石１０１の減磁しやすい部分の減磁耐力が向上する。したがって、磁石作成数は減るものの、磁石そのものの重量が小さくなり、結果的に多数の磁石を一度の配向から入手できるばかりか、ネオジム等磁石材料の投入量を減らすことにより、相乗的にコストダウンをすることができる。
また、発明者の試算によれば、同じ磁力を出す磁石を作る場合において、磁石重量を３割程度減らすことができ、レアアースの使用量、また搭載する回転電機の重量、イナーシャを減らすことができる。そのため、回転電機において機械追従性、機械的信頼性が向上し、エネルギ消費の低減や安全性向上にも貢献することができる。
以下に、第４実施形態における回転子１０の一部を変更した変形例を説明する。ここでは、図２３に示す構成との相違点を中心に、各変形例を説明する。なお、以下に示す各変形例においても、ｄ軸を中心にして示す１極分の部分平面図を用いて、回転子１０の構成を説明する。
（変形例１）
図２４に示す変形例１では、磁石１０１において、ｑ軸側端部１０１ｃの端面及びｄ軸側端部１０１ｄの端面が、それぞれ磁束作用面１０１ａおよび１０１ｂに対する磁化容易軸の角度に合わせた向きに形成されている。つまり、磁石１０１では、ｑ軸側端部１０１ｃ及びｄ軸側端部１０１ｄの各端面の向きが磁化容易軸と同じ（すなわち、平面視において磁化容易軸と平行な向き）になっている。そして、磁石１０１のｑ軸側端部１０１ｃ及びｄ軸側端部１０１ｄの各端面の外側に、フラックスバリア１０２，１０３が設けられている。
なお、図２４では、磁石１０１におけるｑ軸側端部１０１ｃ及びｄ軸側端部１０１ｄの各端面を、それぞれ磁束作用面１０１ａおよび１０１ｂに対する磁化容易軸の角度に合わせた向きに形成しているが、これに代えて、磁石１０１のｑ軸側端部１０１ｃ及びｄ軸側端部１０１ｄのうちｑ軸側端部１０１ｃの端面のみを、磁束作用面１０１ａおよび１０１ｂに対する磁化容易軸の角度に合わせた向きに形成してもよい。ｄ軸側端部１０１ｄについては、図２３のようにｄ軸に平行のままとする。要するに、磁石１０１の横断面形状は、矩形状（長方形状）である以外に、図２４に示す平行四辺形状や、その他、台形状であってもよい。
上記のとおり磁石１０１の磁化容易軸が、磁束作用面１０１ａおよび１０１ｂに対して非垂直の角度で交差する向きとなっている構成では、磁石１０１の磁化容易軸が、磁束作用面１０１ａおよび１０１ｂに対して垂直に交差する向きとなっている場合に比べて、磁石磁路長を長くすることが可能になっているが、磁石１０１の端部においては、部分的に磁石磁路長が短くなることが考えられる。この点、磁石１０１のｑ軸側端部１０１ｃの端面を、磁束作用面１０１ａおよび１０１ｂに対する磁化容易軸の角度に合わせた向きにすることで、磁石１０１において磁石磁路長が短い部分が局部的に存在することを抑制できる。
なお、図２４の構成では、磁束増加に寄与しない磁石端部が斜めに排除されており、図２３の構成と比べて磁石量が削減されている。そのため、磁石作成型内の取り数増加や、材料投入量の削減が可能となる。
（変形例２）
図２５に示す変形例２では、磁石１０１は、ｑ軸側端部１０１ｃ及びｄ軸側端部１０１ｄにおける磁化容易軸の磁石長さが、他の部位における磁化容易軸の磁石長さよりも長くなっている。つまり、磁石１０１における第２磁束作用面１０１ｂに凹溝が形成され、この結果、磁石１０１のｑ軸側端部１０１ｃ及びｄ軸側端部１０１ｄにはそれぞれ延長部１０１ｅが設けられており、その延長部１０１ｅにより局部的に磁石磁束が延長されている。延長部１０１ｅは、磁束延長部として機能する。延長部１０１ｅは、磁束作用面１０１ａおよび１０１ｂの内、回転軸２に近い磁束作用面１０１ｂに設けられている。
なお、図２５では、磁石１０１のｑ軸側端部１０１ｃ及びｄ軸側端部１０１ｄにそれぞれ延長部１０１ｅを設けているが、これに代えて、磁石１０１のｑ軸側端部１０１ｃ及びｄ軸側端部１０１ｄのうちｑ軸側端部１０１ｃだけに延長部１０１ｅを設けてもよい。
本変形例２によれば、磁石１０１の磁化容易軸を磁束作用面１０１ａおよび１０１ｂに対して非垂直の角度で交差させることで磁石磁路長を長くした構成において、ｑ軸側端部１０１ｃおよびｄ軸側端部１０１ｄにおける磁石磁路長を局部的にさらに延長することができる。これにより、耐減磁能力のより一層の向上を図ることができる。
（変形例３）
回転子コア１１において磁石１０１を図２６（ａ），（ｂ）のように配置してもよい。
図２６（ａ）に示す回転子１０では、回転子コア１１において固定子３０の内周面と対向する外周面の付近には、軸方向に貫通する８個の磁石収容孔１２５が周方向に所定距離を隔てて設けられている。各磁石収容孔１２５は、磁極中心である対応するｄ軸を跨ぎ、かつｄ軸に直交する向きに配置されている。
本変形例３では、各磁石収容孔１２５内に収容される磁石１０１において、ｄ軸よりも図の左側では、磁化容易軸が右斜め上方に向き、ｄ軸よりも図の右側では、磁化容易軸が左斜め上方に向くようになっている。これにより、ｄ軸を挟んで両側のいずれにおいても、磁石１０１の磁化容易軸が、ｄ軸上であってかつ磁石１０１（磁石収容孔１２５）よりも固定子３０側を通る向きになっている。この場合、ｄ軸を挟んで両側の磁石１０１では、磁化容易軸を直線状に延ばした線が、ｄ軸上であってかつ磁石１０１よりも固定子３０側（すなわち磁石１０１の端部以外）に集合する。
また、図２６（ａ）に示す回転子１０では、磁石１０１においてｄ軸上で磁石磁束の相互干渉による減磁が生じるおそれがある。そこで、図２６（ｂ）に示すように、磁石１０１における第２磁束作用面１０１ｂにおいてｄ軸上に配置された凹溝１０１ｆを設けてもよい。この場合、磁石１０１の凹溝１０１ｆのｄ軸を挟んで対向する側面における図の左側の側面は、対応する右斜め上方を向いている磁化容易軸に沿っており、また、図の右側の側面は、左斜め上方を向いている対応する磁化容易軸に沿っている。本構成では、磁石量を減らせる分、コスト低減が可能になる。
（変形例４）
図２７に示す変形例４では、磁石１０１は、ｄ軸側端部１０１ｄおよびｑ軸側端部１０１ｃの一方に近い位置における磁化容易軸が他方に近い位置における磁化容易軸と相違している。この場合特に、ｄ軸側端部１０１ｄにおいて磁化容易軸がｄ軸に対して平行な方向に近い方向になっており、そのｄ軸側端部１０１ｄからｑ軸側端部１０１ｃに向けて、磁化容易軸のｄ軸に平行な方向に対する傾斜角度が増大していく（すなわち、ｄ軸に対する非平行度が高くなっていく）ように構成されている。換言すると、磁石１０１は、ｄ軸寄りの部分とｑ軸寄りの部分とで磁化方向が相違しており、ｄ軸寄りの部分とｑ軸寄りの部分とのうちｄ軸寄りの部分では、ｑ軸寄りの部分よりも磁化方向がｄ軸に平行になっている。
詳しくは、図２８に示すように、磁石１０１におけるｑ軸側端部１０１ｃよりもｄ軸側端部１０１ｄに近い所定位置における磁化容易軸をＸ１、ｄ軸側端部１０１ｄよりもｑ軸側端部１０１ｃに近い所定位置における磁化容易軸をＸ２とすると、ｄ軸側端部１０１ｄに近い位置の磁化容易軸Ｘ１が、ｑ軸側端部１０１ｃに近い位置の磁化容易軸Ｘ２よりもｄ軸に平行に近くなっている。また、磁石１０１において、磁束作用面１０１ａおよび１０１ｂに垂直な方向、すなわち、ｄ軸に平行な方向、に対する磁化容易軸Ｘ２の傾斜角度（θ２）が、磁束作用面１０１ａおよび１０１ｂに垂直な方向に対する磁化容易軸Ｘ１の傾斜角度（θ１）よりも大きくなっている。
磁石１０１では、ｑ軸側端部１０１ｃからｄ軸側端部１０１ｄに向かうのに伴い、磁化容易軸の磁石長さ、すなわち磁化容易軸における始点から終点までの磁石磁路長が徐々に短くなっている。なお、各磁石１０１では、磁化容易軸として、磁束を生じさせる磁束作用面１０１ａおよび１０１ｂに対して非垂直の角度で交差する向きとなる磁化容易軸以外に、磁束を生じさせる磁束作用面１０１ａおよび１０１ｂに対して垂直に交差する向きとなる磁化容易軸が含まれていてもよい。
ちなみに、図２８では、磁石１０１の磁束作用面１０１ａおよび１０１ｂとｄ軸とが直交する関係となっているため、磁束作用面１０１ａおよび１０１ｂに垂直な方向とｄ軸方向とが一致する。これに対し、磁石１０１の磁束作用面１０１ａおよび１０１ｂがｄ軸に直交しない場合には、磁束作用面１０１ａおよび１０１ｂに垂直な方向とｄ軸方向とが一致しない。ただし、かかる場合においても、磁石１０１において、ｑ軸側端部に近い位置における磁化容易軸Ｘ２の磁束作用面１０１ａおよび１０１ｂに垂直な方向に対する傾き（傾斜角度、θ２）が、ｄ軸側端部１０１ｄに近い位置における磁化容易軸Ｘ１の磁束作用面１０１ａおよび１０１ｂに垂直な方向に対する傾き（傾斜角度、θ１）よりも大きくなっていればよい。
なお、磁化容易軸Ｘ１，Ｘ２の向きを示す傾きθ１，θ２は、磁石における磁化容易軸の向き（配向方向）に相当するものであり、その磁化容易軸の向きとは、前述のとおり配向率が５０％以上となる方向、又は、その磁石の配向の平均となる方向である。より具体的には、図２８では、例えば磁化容易軸をＸ１とする部位において、傾きをθ１とする配向率が５０％以上であるとよい。又は、同じく磁化容易軸をＸ１とする部位において、配向の平均となる方向が傾きθ１であるとよい。
本変形例４によれば、磁石１０１において、ｄ軸側端部１０１ｄに近い位置における磁化容易軸がｑ軸側端部１０１ｃに近い位置における磁化容易軸と相違している。すなわち、磁石１０１において、ｄ軸側端部１０１ｄに近い位置における磁化容易軸のｄ軸に対する傾きが、ｑ軸側端部１０１ｃに近い位置における磁化容易軸のｄ軸に対する傾きと相違している。これにより、磁石１０１よりも固定子３０側において、ｄ軸からｑ軸までの間における特定箇所で磁束を集めることができ、磁石磁束の強化を図ることができる。
また、磁石１０１において、ｄ軸側端部１０１ｄに近い位置における磁化容易軸は、ｑ軸側端部１０１ｃに近い位置における磁化容易軸よりも、ｄ軸に対して平行に近くなっており、この結果、ｑ軸側端部１０１ｃに近い位置における磁石磁路長がｄ軸側端部１０１ｄに近い位置における磁石磁路長よりも長くなる。
このため、ｑ軸における磁石磁束を強化し、磁石のｑ軸側端部１０１ｃにおける反磁界に対する減磁対策を適正に図ることができる。また、ｄ軸側端部１０１ｄにおける磁石磁路長を最短にすることができるため、ｄ軸を挟んで両側の一対の磁石１０１においてｄ軸側端部１０１ｄの磁化容易軸が互いに向き合う側に傾いている場合に、その磁束の相互干渉を抑制できる。これにより、ｄ軸での減磁抑制も可能となる。
さらに、磁石１０１において、ｑ軸側端部１０１ｃに近い位置における磁化容易軸の磁束作用面１０１ａおよび１０１ｂに垂直な方向に対する傾きが、ｄ軸側端部１０１ｄに近い位置における磁化容易軸の磁束作用面１０１ａおよび１０１ｂに垂直な方向に対する傾きよりも大きいこと（すなわち、図２８においてθ２＞θ１であること）により、ｑ軸側端部１０１ｃにおいて磁石磁路長を最も長くして、磁石１０１のｑ軸側端部１０１ｃにおける反磁界に対する減磁耐性を強くすることができる。その結果、磁石１０１のｑ軸側端部１０１ｃにおける減磁抑制と磁石トルクの増加とを共に実現できることとなる。
なお、図２７に示す構成では、磁石収容孔１２がｄ軸に対して垂直な向きに延びるように直線状に形成されている。そのため、かかる構成によれば、磁石１０１におけるｄ軸側端部１０１ｄおよびｑ軸側端部１０１ｃのうち、ｄ軸側端部１０１ｄに近い位置の磁化容易軸を、ｑ軸側端部１０１ｃに近い位置における磁化容易軸よりもｄ軸に対して平行にすることにより、ｑ軸側端部１０１ｃに近い位置における磁化容易軸の磁束作用面１０１ａおよび１０１ｂに垂直な方向に対する傾きが、ｄ軸側端部１０１ｄに近い位置における磁化容易軸の磁束作用面１０１ａおよび１０１ｂに垂直な方向に対する傾きよりも大きくなる構成（すなわち、θ２＞θ１となる構成）を実現することができる。
（変形例５）
図２９に示す変形例５では、変形例４と同様に、磁石１０１において、ｄ軸側端部１０１ｄおよびｑ軸側端部１０１ｃの一方に近い位置における磁化容易軸が他方に近い位置における磁化容易軸と相違している。すなわち磁石１０１において、ｄ軸寄りの部分とｑ軸寄りの部分とで磁化方向が相違している。ただし、本変形例５では、磁石１０１の磁化容易軸が変形例４とは異なっており、磁石１０１において、ｄ軸側端部１０１ｄおよびｑ軸側端部１０１ｃのうち、ｑ軸側端部１０１ｃに近い位置における磁化容易軸がｄ軸側端部１０１ｄに近い位置よりも磁化容易軸よりもｑ軸に対して平行に近くなっている。磁石１０１では、ｄ軸側端部１０１ｄからｑ軸側端部１０１ｃに向かうのに伴い、磁化容易軸の磁石長さ、すなわち磁化容易軸における始点から終点までの磁石磁路長が徐々に短くなっている。
この場合、磁石１０１におけるｑ軸側端部１０１ｃでは、磁化容易軸がｑ軸に平行になっていることで、ｑ軸において、回転子コア１１の固定子対向面に直交する向きの磁石磁束、すなわち反磁界に対抗する向きの磁石磁束を強化することができ、磁石１０１のｑ軸側端部１０１ｃにおける反磁界に対する減磁対策を適正に図ることができる。
（変形例６）
図３０に示す変形例６では、磁石１０１の磁化容易軸が円弧状、すなわち非直線状をなしている。これにより、磁石磁路長を一層長くすることができる。そのため、磁石磁束の一層の強化を図ることができる。
（変形例７）
図３１（ａ），（ｂ）に示すように、回転子コア１１における磁石収容孔１２を、ｄ軸を挟んで両側で一対とし、径方向外側に向かうにつれて磁石収容孔１２同士の対向間距離が大きくなる略Ｖ字状に形成してもよい。すなわち、各磁石収容孔１２は、回転子コア１１の軸方向に直交する横断面が矩形状であり、その対向する第１および第２の主面における固定子３０に近い第１の主面の外側角部１２Ｒ１が内側角部１２Ｒ２よりも固定子３０に近くなるように傾斜することにより、一対の磁石収容孔１２全体で略Ｖ字形状を構成している。
図３１（ａ）では、上述の図２３と同様に、磁石１０１の磁化容易軸が、ｄ軸に対して傾斜し、かつ磁束を生じさせる磁束作用面１０１ａおよび１０１ｂに対して非垂直の角度で交差する向きで定められている。
また、図３１（ｂ）では、上述の図２７と同様に、磁石１０１において、ｄ軸側端部１０１ｄに近い位置における磁化容易軸とｑ軸側端部１０１ｃに近い位置における磁化容易軸とを相違させている。すなわち、磁石１０１において、ｄ軸寄りの部分とｑ軸寄りの部分とで磁化方向を相違させている。この場合特に、磁石１０１において、ｄ軸側端部１０１ｄに近い位置およびｑ軸側端部１０１ｃに近い位置におけるｄ軸側端部１０１ｄに近い位置における磁化容易軸は、ｑ軸側端部１０１ｃに近い位置における磁化容易軸よりも、ｄ軸に対して平行に近くなっている。なお、上述の図２９と同様に、磁石１０１において、ｄ軸側端部１０１ｄに近い位置およびｑ軸側端部１０１ｃに近い位置におけるｑ軸側端部１０１ｃに近い位置における磁化容易軸を、ｄ軸側端部１０１ｄに近い位置における磁化容易軸よりも、ｑ軸に対して平行に近くなるように構成してもよい。
（変形例８）
図３２（ａ），（ｂ）に変形例８を示す。図３２（ａ）では、回転子コア１１の磁石収容孔１２５においてｄ軸の両側に、磁化容易軸（磁石磁路の向き）が非対称となる状態で磁石１０１が収容されている。この場合、磁石１０１の磁化容易軸が、ｄ軸に対して傾斜し、かつ磁束を生じさせる磁束作用面に対して非垂直の角度で交差する向きとなっており、さらにｄ軸に対して一方側及び他方側の両側でいずれも同じ向きとなっている。図３２（ａ）の構成においても、磁石磁路長を長くすることにより、反磁界に対する磁束強化が可能となる。なお、磁石１０１の磁石磁路は、直線状以外であってもよく、例えば反固定子側（図の下側）に凸となる円弧状であってもよい。
図３２（ｂ）は、回転子１０と固定子３０とを示す構成例である。図３２（ｂ）において、中央の磁極はＮ極であり、その左右両側の磁極はＳ極である。この場合、磁石１０１は、磁極ごとにｄ軸を挟んで両側となる部分を有し、その両側の部分において、ｄ軸に対して斜めとなり、かつ周方向に対する傾きが同じ方向となる磁石磁路が形成されたものとなっている。
回転子コア１１において、磁化容易軸がｄ軸の両側に非対称となる状態で磁石１０１を配置することにより、磁化容易軸がｄ軸に対して対称となる状態で磁石を配置する場合に比べて、正回転時に発生するトルクのピーク値を高めることができる。このため、ｄ軸の両側に磁化容易軸が非対称となる磁石１０１は、一方向のみに回転する回転電機、又は主に一方向に回転する回転電機に好適である。
（変形例９）
図３３に示す変形例９では、ｄ軸を挟んで両側の各磁石１０１を、横断面が台形状をなす２つの磁石１１１，１１２を用いて構成している。すなわち、各磁石１０１は、２つの磁石１１１，１１２から構成された磁石アセンブリである。各磁石１１１，１１２は、２つの底角が同じ角度となる等脚台形状をなしており、脚同士を当接させた状態で、固定子３０側に凸となる向きで配置されている。各磁石１１１，１１２では、一対の脚のうち一方に平行となる向きで磁化容易軸（磁石磁路の向き）が定められており、これにより各底辺（上底及び下底）である磁束作用面に対して磁化容易軸が非垂直の角度で交差するものとなっている。また、各磁石１１１，１１２は、磁化容易軸に平行となる脚同士を当接させているため、ｄ軸の両側では、それぞれ各磁石１１１，１１２の磁化容易軸が同じ向きとなっている。
換言すれば、磁石１０１は、磁極のｄ軸からｑ軸までの範囲に、ｄ軸に近い側の磁石１１１（第１磁石に相当）とｑ軸に近い側の磁石１１２（第２磁石に相当）とを有し、それら各磁石１１１，１１２が回転子コア１１の磁石収容孔１２に収容されている。この場合、各磁石１１１，１１２は、それら各磁石１１１，１１２が互いに繋がる位置で固定子巻線の側に凸となる向きで折れ曲がるように配置されている。また、各磁石１１１，１１２は、互いに対向し磁束の流入流出面となる一対の作用面（磁石１１１の作用面１１１ａ，１１１ｂ、磁石１１２の作用面１１２ａ，１１２ｂ）を有し、各作用面の間における磁石厚さ寸法よりも長い長さの磁石磁路を有している。各磁石１１１，１１２は、それぞれ直線でかつ平行な磁石磁路を有している。各磁石１１１，１１２は、横断面が共に等脚台形状をなし、かつ底辺及び脚の寸法が互いに同じであり、さらに磁石磁路の向きが同じである。
図３３の回転子１０では、各磁石１１１，１１２を直線状に繋げた構成に比べて、これら各磁石１１１，１１２を固定子巻線に近づけることができ、トルクの増加を図ることができる。この場合、固定子巻線と磁石との距離を縮めることで、その背反として反磁界が増大することが懸念されるが、その反磁界増大の影響を、各磁石１１１，１１２の磁石磁路長を長くすること、具体的には一対の磁束作用面の間における磁石磁路を長くすることで解決することができる。
また、回転子コア１１において、磁石１０１（すなわち磁石収容孔１２）よりも固定子巻線側であって、かつ固定子巻線と磁石との両磁束の総和を受ける部分の割合を小さくすることができる。そのため、固定子巻線と磁石との両磁束による磁束飽和が生じ得る飽和領域を小さくし、磁石の能力をより効果的に引き出すことが可能となる。
内転式回転電機の回転子１０では、回転子コア１１において磁石収容孔１２よりも径方向外側となる部分が小さくなる。したがって、遠心力に対する応力集中係数が減少し、その機械的強度を増加させることができる。
各磁石１１１，１１２は、形状、寸法、磁化容易軸を同一とする同じ品番の磁石である。この場合、図３４（ａ）に示すように、同じ品番の磁石１１１，１１２を用意するとともに、図３４（ｂ），（ｃ）に示すように、一方の磁石１１２の向きを逆にして、両者を接合するようにしている。ただし、磁石１１１，１１２として、底辺長さが互いに異なる磁石を用いることも可能である。
各磁石１１１，１１２は、横断面が互いに同じ形状であり、かつ隣り合う２面として非垂直の角度で交差する２面を有しており、組み付けの向きを互いに反転させて回転子コア１１に組み付けられるものであるとよい。各磁石１１１，１１２は、例えば図３４（ｄ）に示すように、磁石磁路が斜めになるように配向された板状の磁石ブロックＭＢを、底辺の長短が互い違いになるようにして複数の等脚台形状に分断して形成されるとよい。この場合、分断された各磁石は同形状となり、組み付けの向きを互いに反転させて回転子コア１１に組み付けられる。
図３４（ｅ），（ｆ）に示すように複数の磁石が分断されてもよい。図３４（ｅ）では、各磁石は、一対の脚の傾きが互いに異なっている。また、図３４（ｆ）では、各磁石は、平行四辺形となっている。いずれにおいても、分断された各磁石は、同じ形状となり、組み付けの向きを互いに反転させて回転子コア１１に組み付けられる。
（変形例１０）
図３５に示す変形例１０においても、各磁石１０１は、２つの磁石１１１，１１２から構成された磁石アセンブリである。ｄ軸両側の各磁石１０１は、２つの底角が異なる角度となる台形状の磁石１１５，１１６を用いて構成されている。この場合、一方の底角は直角であり、他方の底角は鋭角である。そして、底角が直角となる側の脚同士を当接させた状態で、各磁石１１５，１１６が配置されている。
各磁石１１５，１１６では、台形における一対の脚のうち底角が鋭角となる側の脚に平行となる向きで磁化容易軸（磁石磁路の向き）が定められており、これにより各底辺（上底及び下底）である磁束作用面に対して磁化容易軸が非垂直の角度で交差するものとなっている。また、ｑ軸側の磁石１１６は、磁化容易軸がｑ軸に垂直又は垂直に近い角度となり、ｄ軸側の磁石１１５は、磁化容易軸がｄ軸に平行又は平行に近い角度となっている。
換言すれば、磁石１０１は、磁極のｄ軸からｑ軸までの範囲に、ｄ軸に近い側の磁石１１５（第１磁石に相当）とｑ軸に近い側の磁石１１６（第２磁石に相当）とを有し、それら各磁石１１５，１１６が回転子コア１１の磁石収容孔１２に収容されている。この場合、各磁石１１５，１１６は、それぞれ直線でかつ平行な磁石磁路を有しており、各磁石１１５，１１６において磁石磁路の向きを互いに異なる方向にして回転子コア１１に固定されている。
より詳細には、磁石収容孔１２は、ｄ軸に対して傾斜し、かつｄ軸側でｑ軸側よりも固定子巻線（外周面である巻線対向面）から離れるように設けられている。そして、磁石１１６の磁石磁路の向きが、磁石１１５の磁石磁路の向きに比べてｄ軸に垂直な向きとなっている。また、磁石１１５は、互いに対向し磁束の流入流出面となる一対の作用面１１５ａ，１１５ｂを有するとともに、一対の作用面１１５ａ，１１５ｂの間における磁石厚さ寸法よりも長い長さの磁石磁路を有し、かつ磁化容易軸が磁石磁路に沿う向きとなるように配向がなされている。さらに、磁石１１６は、互いに対向し磁束の流入流出面となる一対の作用面１１６ａ，１１６ｂを有するとともに、一対の作用面１１６ａ，１１６ｂの間における磁石厚さ寸法よりも長い長さの磁石磁路を有し、かつ磁化容易軸が磁石磁路に沿う向きとなるように配向がなされている。なお、磁石厚さ寸法は、作用面１１５ａ，１１５ｂに直交する向きの厚さ、作用面１１６ａ，１１６ｂに直交する向きの厚さ（いずれも両作用面間の最短距離）と定義できる。
図３５の回転子１０では、磁極のｄ軸からｑ軸までの範囲において、特定の場所の磁石磁束を意図的に強めることで、固定子巻線からの反磁界に対する減磁耐性を高めることができる。つまり、仮に磁石１１５のみであれば反磁界による減磁の懸念が生じる場合であっても、磁石磁路の向きが異なる磁石１１６が設けられていることで、磁石１１５における反磁界による減磁を抑制することが可能となる。これにより、磁石１０１の減磁抑制を実現することが可能となる。上記構成では特に、各磁石１１５，１１６として、比較的安価なパラレル異方性磁石を用いつつ、所望の減磁抑制効果を実現することができる。
図３６、図３７では、図３５の構成の一部を変更している。すなわち、これら各構成では、磁石１１５，１１６のうちｑ軸側の磁石１１６として、磁化容易軸が磁束作用面に垂直となる磁石を用いている。またこのうち、図３７では、ｄ軸側の磁石１１５を平行四辺形としており、磁化容易軸が左右両側の辺に平行となっている。磁石１１５，１１６の間には、フラックスバリアが設けられている。ただし、磁石１１５，１１６の間が、フラックスバリアでなく鉄心であってもよい。図３７の構成では、磁石１１５において、一対の作用面１１５ａ，１１５ｂに交差するｑ軸側端面１１５ｃが、磁石磁路に平行となる向きで形成されている。
（第５実施形態）
次に、第５実施形態を、第１実施形態等との相違点を説明する。図３８に、本実施形態における回転子１０の構成を示す。
図３８では、磁石収容孔１２は、横断面における長手方向に沿ってｑ軸側端部およびｄ軸側端部を有しており、回転子コア１１における径方向において、ｑ軸側端部がｄ軸側端部よりも固定子３０に近い部位に位置しており、かつｑ軸側端部とｄ軸側端部との間において固定子３０側に凸となるように形成されている。
この磁石収容孔１２に収容されている磁石１２１は、磁束作用面１２１ａおよび１２１ｂと、ｑ軸側端部１２１ｃおよびｄ軸側端部１２１ｄとを有しており、磁石収容孔１２と同様に、回転子コア１１における径方向において、ｑ軸側端部１２１ｃがｄ軸側端部１２１ｄよりも固定子３０に近い部位に位置しており、かつｑ軸側端部１２１ｃとｄ軸側端部１２１ｄとの間において固定子３０側に凸となるように設けられている。
より具体的には、磁石１２１の横断面形状が、固定子３０側に凸の円弧状であり、特に三日月形状となっている。なお、磁石１２１は、円弧状に湾曲して固定子３０側に凸になっている以外に、磁束作用面１２１ａおよび１２１ｂが１カ所又は複数箇所で折れ曲がることにより固定子３０側に凸になっていてもよい。
磁石１２１においては、磁化容易軸が、ｄ軸に対して傾斜し、かつ磁束を生じさせる磁束作用面１２１ａおよび１２１ｂに対して非垂直の角度で交差する向きとなっている。ただし、磁束作用面１２１ａおよび１２１ｂに垂直となる向きの磁化容易軸が含まれていてもよい。磁化容易軸は、直線状であってもよいし、非直線状（すなわち円弧状）であってもよい。
また本実施形態では、磁石１２１において、ｑ軸側端部１２１ｃおよびｄ軸側端部１２１ｄにおけるｄ軸側端部１２１ｄに近接する部分とｑ軸側端部１２１ｃに近接する部分とで磁化容易軸を相違させており、特に、ｄ軸側端部１２１ｄに近接する部分とｑ軸側端部１２１ｃに近接する部分とのうちｄ軸側端部１２１ｄに近接する部分では、ｑ軸側端部１２１ｃに近接するよりも磁化容易軸をｄ軸に対して平行に近くなるようにしている。この結果、磁石１２１の磁路長を長くすることができる。
なお、磁石１２１において、ｑ軸側端部１２１ｃに近接する部分における磁化容易軸の磁束作用面１２１ａおよび１２１ｂに垂直な方向に対する傾きが、ｄ軸側端部１２１ｄに近接する部分における磁化容易軸の磁束作用面１２１ａおよび１２１ｂに垂直な方向に対する傾きよりも大きくなっていてもよい。
上記構成によれば、磁石１２１を回転子コア１１の外周面（すなわち固定子対向面）に近づかせることができるため、ｄ軸の磁気抵抗が下がり、トルクを増大させることができる。この場合、固定子３０と磁石１２１との距離を縮めることで、その背反として反磁界が増大するが、その反磁界増大の影響を、磁石１２１において上記のとおり磁路長を長くすることにより解消できる。
また、本実施形態の構成によれば、回転子コア１１において、磁石１２１（すなわち磁石収容孔１２）よりも固定子３０に近い位置であって、かつ固定子３０と磁石１２１との両磁束の総和を受ける部分の割合を小さくすることができる。そのため、固定子３０と磁石１２１との両磁束による磁束飽和が生じ得る飽和領域を小さくし、磁石１２１の能力をより効果的に引き出すことが可能となる。
特に、磁石収容孔１２の横断面長手方向の両端部におけるｄ軸に近い方の端部には、磁石１２１が収容されず、この端部は、ｄ軸に沿って延びてフラックスバリア１２２を構成している。
ここで、本実施形態で用いる磁石１２１の製造方法について説明する。図３９は、磁場配向により磁石１２１の磁化を行う手法を説明するための説明図である。図３９によれば、図３８における左側の磁石１２１の着磁が行われる。
図３９に示すように、配向装置１３０は、磁場コイル１３１と、磁場コイル１３１内に配置される配向鉄心１３２及び金型１３３とを備えている。磁場コイル１３１は、通電に伴いコイル内部を通過する磁場を生成する。配向鉄心１３２は、磁場コイル１３１にて生成される磁場を所定方向に湾曲させる役割を有しており、配向鉄心１３２により湾曲された磁場が金型１３３を通過する。磁場コイル１３１によれば直線磁場が生成され、配向鉄心１３２によれば湾曲磁場が生成される。金型１３３は、非磁性体により形成されており、磁石１２１の形状に合わせて形成された金型室１３３ａを有している。
磁石１２１の製造に際しては、金型１３３の金型室１３３ａ内に、磁石原料を粉砕した磁石粉末が充填され、その金型室１３３ａ内において磁石粉末が所定形状に圧縮成形される。そして、磁場コイル１３１内において、配向鉄心１３２により図示のとおり湾曲した磁場が形成され、金型室１３３ａ内の磁石粉末に対して磁場配向が行われる。このとき、磁石粉末はそれぞれの磁化容易方向を揃えるようにして整列され、圧縮により固定される。この場合特に、配向鉄心１３２は、磁石１２１の長手方向において片側にオフセットした位置に配置されているとよい。その後、磁石粉末の成形体が焼結され、さらに磁石の着磁が行われる。この一連の工程により、磁石１２１が製造される。なお、図３８における右側の磁石１２１を製造する場合には、配向鉄心１３２の位置が変更されればよい。上記により、図３８で用いられる磁石１２１が製造される。
また、図４０に示す構成では、磁石１２１は、回転子コア１１において、ｑ軸側端部１２１ｃが、径方向においてｄ軸側端部１２１ｄよりも固定子３０に近い部位に位置しており、かつｑ軸側端部１２１ｃとｄ軸側端部１２１ｄとの間において反固定子側に凸となるように設けられている。より具体的には、磁石１２１の横断面形状が、反固定子側（回転軸２側）に凸の円弧状であり、特に三日月形状となっている。なお、磁石１２１は、円弧状に湾曲して反固定子側に凸になっている以外に、複数の直線部分が１カ所又は複数箇所で折れ曲がることにより反固定子側に凸になっていてもよい。
磁石１２１においては、磁化容易軸が、ｄ軸に対して傾斜し、かつ磁束を生じさせる磁束作用面１２１ａおよび１２１ｂに対して非垂直の角度で交差する向きとなっている。ただし、磁束作用面１２１ａおよび１２１ｂに垂直となる向きの磁化容易軸が含まれていてもよい。磁化容易軸は、直線状であってもよいし、非直線状（すなわち円弧状）であってもよい。
上記手段によれば、回転子コア１１において磁石１２１よりも固定子３０側となる領域が広くなるため、その領域における磁石配置により磁石磁力の増加を図ることができる。
（他の実施形態）
・回転子１０として、図４１〜図４４に示す構成のものを用いることも可能である。
図４１に示す回転子１０では、ｄ軸を挟んで両側に設けられ、かつ略Ｖ字状をなす一対の磁石収容孔１２に、それぞれ磁石１４１が収容されている。すなわち、磁石１４１がＶ字配置されている。磁石１４１は、ｄ軸に対して傾斜する向きで設けられており、その磁化容易軸はｄ軸に水平又は平行に近い向きとなっている。この場合、磁石１４１の磁化容易軸は、磁石１４１の磁束作用面１４１ａおよび１４１ｂに対して非垂直の角度で交差している。また、一対の磁石収容孔１２の間であって、かつｄ軸上となる位置に中央開口部１４２が設けられている。この構成によれば、磁石１４１の磁化容易軸はｄ軸に平行又は平行に近い向きとなっているため、得られる磁束におけるｄ軸に対向する成分を減少させることができ、ｄ軸減磁を抑制することができる。なお、中央開口部１４２は、空間であるか、又は非磁性材料が充填された非磁性体部であるとよい。
図４２に示す回転子１０では、ｄ軸を挟んで両側に設けられ、かつ略Ｖ字状をなす一対の磁石収容孔１２に、それぞれ磁石１４３が収容されている。すなわち、磁石１４３がＶ字配置されている。磁石１４３は、ｄ軸に対して傾斜する向きで設けられており、その磁化容易軸はｑ軸に垂直又は垂直に近い向きとなっている。この場合、磁石１４３の磁化容易軸は、磁石１４３の磁束作用面１４３ａおよび１４３ｂに対して非垂直の角度で交差している。また、各磁石収容孔１２のｄ軸側端部には、ｄ軸に沿ってフラックスバリア１４４がそれぞれ設けられている。
図４２の構成では、ｑ軸の磁石磁束が強められている。この場合、図示のようにｑ軸コア部に直接磁力を向けることで、ｑ軸コア部の飽和による弱め界磁効果の促進が期待できる。また、ｄ軸の同極間距離（例えば、隣接する磁石１４３間のｄ軸を挟んだ最短距離）を大きくすることで、隣接する磁石１４３の磁束によるｄ軸減磁（自己減磁）を抑えることが可能である。
図４３に示す回転子１０では、ｄ軸を挟んで両側に設けられ、かつ略Ｖ字状をなす一対の磁石収容孔１２に、ｄ軸を挟んで両側に、それぞれ２個ずつの磁石１４５が設けられている。磁石１４５は、ｄ軸を挟んで両側にＶ字配置されている。磁石１４５は、ｑ軸側端部及びｄ軸側端部（すなわち磁石端面側）において磁化容易軸の磁石長さが、中央側の部位における磁化容易軸の磁石長さよりも長いものとなっている。
具体的には、各磁石１４５は、ベース部、およびこのベース部から互いに直交する方向に延びる第１および第２の端部を有している。ペアの磁石１４５は、それぞれの第１の端部を突き合わせるように接続された状態で各磁石収容孔１２に収容されることにより一体化されている。この一体化されたペアの磁石１４５は、固定子側の磁束作用面１４５ａが磁化容易軸に垂直な平坦面とされ、反固定子側の磁束作用面１４５ｂには、その中央部に凹溝が形成されている。
また、図４４に示す回転子１０では、ｄ軸を挟んで両側に設けられ、かつ略Ｖ字状をなす一対の磁石収容孔１２に、ｄ軸を挟んで両側に、それぞれ２個ずつの磁石１４６が設けられている。磁石１４６は、ｄ軸を挟んで両側にＶ字配置されている。
具体的には、各磁石１４６は、横断面が略台形状を有している。すなわち、各磁石１４６は、上底を構成する第１の端面と、下底を構成し、第１の端面よりも長い第２の端面とを有している。ペアの磁石１４６は、それぞれの第１の端面を突き合わせるように接続された状態で各磁石収容孔１２に収容されることにより一体化されている。この一体化されたペアの磁石１４６は、固定子側の磁束作用面１４６ａが磁化容易軸に垂直な平坦面とされ、反固定子側の磁束作用面１４６ｂには、その中央部に凹溝が形成されている。
・上記各構成の磁石（磁石１３等）を、複数に分割された分割磁石により実現してもよい。この場合、ｄ軸を挟んで両側それぞれにおいて、磁石長手方向に沿って複数に分割磁石を並べて配置するとよい。これにより、導電体である磁石１３の渦損を下げることができる。例えば断面正方形状をなし、かつ磁化容易軸の異なる複数の磁石（分割磁石）を用い、それらを一列に並べて断面長尺状の磁石１３を構成するとよい。これにより、断面長尺状の磁石において可変配向により磁化容易軸を定めるよりも、磁石の配向率を高めることができる。
・上述した各構成の回転子１０では、磁石のｑ軸側端部及びｄ軸側端部に、フラックスバリアを任意に設定することが可能である。
・回転子１０において、回転子コア１１を軸方向に複数に分割するとともに、その各分割コアを所定角度ずつ周方向にずらすことで、回転子１０をスキュー構造としてもよい。これにより、トルクリプルを低減することができる。
・回転電機として、回転子１０側に磁石（磁石１３等）を設けるとともに、固定子３０側に固定子巻線３３を設ける構成としたものに代えて、固定子３０側に磁石（磁石１３等）を設けるとともに、回転子１０側に固定子巻線３３を設ける構成としたものを用いてもよい。この場合、軟磁性体コアとしての固定子コアに、上述した各種形態の磁石収容孔が形成されるとともに、その磁石収容孔内に、上述した各種形態の磁石が収容される。
（第６実施形態）
以下には、第６実施形態としての回転電機５００を説明する。回転電機５００が電磁機械に相当する。図４５は、回転電機５００の縦断面図である。図４５に示すように、回転電機５００は、端盤ハウジング５０１、円筒ハウジング５０２、ベアリング５０３，５０４、ベアリングホルダ５０５、与圧ばね５０７、回転子６００、シャフト６０１等を備えている。端盤ハウジング５０１は、円筒ハウジング５０２に対して所定のはめあい公差を用いて精度よく取り付けられている。
端盤ハウジング５０１は、回転子６００を回転自在に保持するためベアリング５０４を所定のはめあい公差で保持している。端盤ハウジング５０１は３次元的な意匠をしており、アルミダイカスト等で作られる。なお、ベアリング保持部には、ベアリング５０４と膨張係数差の少ない鉄鋼材料を使うことが望ましい。そのため、鍛造で作られた鉄製のベアリングホルダ５０５内にベアリング５０４が配置されている。端盤ハウジング５０１は、自身を軸方向に貫通する任意の個数のねじ穴に通されたねじ５０６により、円筒ハウジング５０２に対して締結されている。円筒ハウジング５０２には、端盤ハウジング５０１を締結するためのねじ穴５０８が設けられている。
また、円筒ハウジング５０２は、回転子６００を回転自在に保持するベアリング５０３を所定のはめあい公差で保持する保持穴５０９を有している。回転子６００には、ベアリング５０３，５０４により所定のはめあい公差で回転自在な状態でシャフト６０１が組み付けられている。ベアリング５０３，５０４とシャフト６０１乃至ハウジング５０１，５０２は、圧入ではなく、すきまばめとして抜け止めリングなどを用いて締結されてもよい。
ベアリング５０３は、その外輪が、皿ばねである与圧ばね５０７により所定の力で押されており、ベアリング５０３内の外輪と内輪は、その中間に位置する玉により常時所定の力で接触を促されるように構成されている。これにより、外輪と内輪は、玉との接触荷重、接触位置が一定に保たれ、静粛な回転を寿命期間に渡って行うことができる。ベアリング５０３には、与圧ばね５０７の力がシャフト６０１を通して与えられ、ベアリング５０３，５０４のそれぞれの内輪が、外輪よりも回転子６００からみて遠い距離にそれぞれ配置されることとなる。これにより軸力が相殺され、回転子６００の位置が、安定して、固定子７００（すなわち、電機子）との好適な位置となるように設定されている。
前記好適な位置とは、例えば回転子６００と固定子７００との軸方向長さの中央が一致することである。ベアリング５０３は、与圧ばね５０７と接触している。ベアリング５０３と与圧ばね５０７との接触面は摩擦係数が０．４以上に設定されており、摩擦力によりその周方向の回転が抑止されている。当然、与圧力を出すために、永久磁石を備える回転子６００と固定子７００との中心位置をずらして磁力による恒久的な与圧を掛けてもよい。磁気的に与圧を与える構成は、軸方向片側にディスクプレートを持つハードディスクドライブ用モータや、軸方向片側に羽根車を持つファンモータ等で特に有効である。
回転子６００は、シャフト６０１に圧入などで締結された回転子鉄心６１０（固定子コア）を備えている。回転子鉄心６１０には永久磁石（磁石４００）が収容されている。回転子６００は、任意の磁極と隣の磁極とがＮ，Ｓ交互に構成される永久磁石型回転子として構成されている。回転子６００は、永久磁石を軸方向に堅牢に支えるべくシャフト６０１に対して圧入固定された端板６０４を有している。
回転子６００は、シャフト６０１に圧入などで締結された回転子の角度検出を行うレゾルバ回転子６０２を備えている。レゾルバ回転子６０２と組となるレゾルバ固定子６０３は、ベアリング５０４と同軸となるよう精度よく、端盤ハウジング５０１に対して圧入により固定されている。本実施形態では、レゾルバ回転子６０２と、回転子鉄心６１０に対する、シャフト６０１との締結にも圧入が用いられている。レゾルバ回転子６０２の原理は詳しく説明しないが、レゾルバ回転子６０２とレゾルバ固定子６０３との空間に磁気抵抗の大小を持ち、その大小関係により起こるレゾルバ固定子巻線の電圧変動から回転子位置を検出し、検出した回転子位置を制御装置（コントローラ）９３０に図示されないＡＤ変換機を通して知らせるものである。
本構成を持つ回転角度センサにおいては、ホール素子等と異なり、レゾルバ回転子とレゾルバ固定子が精度よく同じ線膨張係数の材料で作られていれば、温度によりその特性を変えることもほぼなく正確な角度を出力する。そのため、回転数制御範囲が広がった本実施形態の回転電機構成においてより有効である。当然、各相に対応した複数ホールセンサ、または代表の相の位置を読み取る１ホールセンサ方式をとっても良い。ホールセンサ方式の場合は、モータがφ５０以下と小型で、前記レゾルバの構成が困難となる場合、更には８０℃以上の高温にならないといった条件下では、安価で望ましい手法である。
また、回転子６００とシャフト６０１の圧入公差は、最大回転数の際に、圧入公差が数ミクロン望ましくは限りなくゼロとなる寸法を狙って設計されている。このようにすることで、如何なる回転数においても、回転子６００がシャフト６０１に固定されていることとなる。
図４６に圧入の説明図を示す。回転子鉄心６１０には、磁石部の回転子内周側の磁極角に内包される角度範囲内に接触部分６０５が設けられており、それ以外の部分ではすきま６０６を設けるべく寸法設定がなされている。これにより、回転子鉄心６１０の圧入時に起こる変形が、回転子外形まで伝わらず、精度の高いエアギャップ距離設計をなすことができる。図４６に一点鎖線で表す磁石部６０７とシャフト６０１との間にフラックスバリア６０８を設けることにより、磁石部６０７に圧入応力が伝わらなくなることも言うまでもない。
また、シャフト６０１と回転子鉄心６１０との間の公差をすきまばめとし、回転方向の周り止めとしてキーやピンを用いることも考えられる。このようにすることで、生産性が良く、かつ脱着が容易な構成が得られる。前記キーは、脱着性を若干失うが中間ばめか軽圧入程度の圧入であることが望ましい。キーまでもがすきまばめであると、前記キーとキー溝との隙間で回転子６００が周方向に回転中に移動し、前記レゾルバが出力した角度位置に対して回転子６００が違う応答を返すことがあり、制御困難となることが考えられるためである。
または、シャフト６０１をスプライン勘合、またはローレット加工を施したシャフト表面とし、回転子鉄心６１０を圧入しつつ挿入してもよい。当然、スプライン構造において、シャフト６０１に刻んだ歯と回転子鉄心６１０に刻んだ歯とが、前記制御の問題を看過できるのであれば、すきまばめであってもよい。固定子７００を通して前記電圧変動が制御装置９３０に伝えられる。
次に、固定子７００について図４７（ａ），（ｂ）を用いて説明する。固定子７００は、固定子鉄心７１０と、多相の相巻線を有してなる固定子巻線７２０とを備えている。本実施形態の回転電機５００は、倍スロットの３相永久磁石型回転電機の構成となっており、固定子鉄心７１０は、固定子巻線７２０を構成する導線７２１を収容するスロット７１１として、周方向に４８個のスロット、すなわち回転子６００の極数８に対して３相×２倍の数のスロットを有している。本実施形態では、横断面が矩形状をなす角形の導線７２１（角線）が３相分布巻きとなるように巻装されている。
導線７２１は、横断面が４角形のものに限られず６角形などであるものでもよい。導線７２１として角線を用いることにより、断面が丸形の導線（丸線）と比べて高い占積率を実現できる。ここでいう占積率とは、スロット面積内部における銅の占有面積の割合である。角形（多角形）の導線７２１を使い、導線間をすきまなく面接触で構成することにより、同じスロット面積において低い直流抵抗値の固定子巻線を設定することが可能となり、固定子７００の径方向の厚みを薄くすることができる。
なお、導線７２１として、断面が楕円形状の導線を用いることも可能である。導線７２１は、スロット７１１に収容された状態において、周方向の幅寸法に対して径方向の厚さ寸法が小さい扁平形状であるとよい。
固定子７００を薄くする効果として、同じ外形のモータにおいては、回転子６００と固定子７００のエアギャップの径方向の長さの増加が考えられる。トルクは、回転子半径と導体に鎖交する磁束と導体に流れる電流を掛けたものであるから、前記占積率の増加によりトルク増加が実現されるのである。
従来技術では、回転子半径の増加によりイナーシャが増加する場合に、背反として不都合が生じることがある。例えば、過剰に径の大きい回転子を車両用エンジンと同期して回転するトラクションモータとして採用した場合、モータの回転数同期が困難となることが考えられる。
本実施形態では、後述するように回転子６００のパーミアンスＰｃが高いため、磁石の有効磁束量を増加させることができる。そのため、同等の大きさの磁石と比較して、磁石の体積当たりのトルク寄与率が大きく、大きな磁束を生じさせることができる。この上で固定子巻線７２０のインピーダンス設定を低くすれば、具体的には導線７２１の本数を従来よりも少なく設定すれば、電気・機械総合時定数Ｔｋを小さくし、機械的制御性を改善することができる。つまり、下式（１）に示される電気・機械総合時定数Ｔｋは分子にインダクタンスＬを持つため、磁石磁束Ψの増加分の逆数だけ巻数を低下させる設定とすることで、電気・機械総合時定数Ｋｔを小さくし、機械的制御性を改善することができる。
Ｔｋ=（Ｊ・Ｌ）÷（Ｋｔ・Ｋｅ） …（１）
なお、Ｊはイナーシャ、Ｌはインダクタンス、Ｋｔはトルク定数、Ｋｅは逆起電力定数である。
更に、インダクタンスの低下によるサージ電圧の低下の効果も奏する。なお、導線７２１は導体であればよく、例えばカーボンナノチューブを利用した導体、またはアルミ、銀、金などでも好適な性能を発揮できる。
導線７２１は、導体部７２２と、その外周を覆うポリイミド、アミドイミド、ポリアミドイミドなどからなる、一般的にエナメル被膜と呼ばれる被膜７２３とを有する。また、被膜７２３の外に外層被膜７２４を有する。外層被膜７２４は、被膜７２３よりも高い絶縁耐圧を持つことが特徴である。当然、撚り線、リッツ線などでもよい。本実施形態においては、ＰＥＥＫ材よりなる外層被膜７２４を有しており、スロット７１１内に、ワニス７１３を介してスロット７１１の鋼材と接している。スロット７１１とワニス７１３、ワニス７１３と外層被膜７２４により、スロット内構成部材を固定することが望ましい。
これにより、固定子巻線７２０の振動を好適に、例えば弊社調べでは３〜５ｄＢ程度に抑えることができる。なお、ワニス７１３はシリカなどを多く含まないエポキシ樹脂やシリコーン接着材等であることが望ましい。この構成にすることで、被膜７２３、外層被膜７２４、ワニス７１３の順番に、線膨張係数を徐々に高くすることができる。
外層被膜７２４をＰＰＳ材とする場合は、ＰＰＳ材の線膨張係数は状態によって大きな幅を持つため、エナメル被膜よりも線膨張係数を高く設定するように配合が必要である。上記のとおり線膨張係数を設定することにより、線膨張係数の差により生じる絶縁部材への応力を、効果的に抑制することが可能となる。つまり、電車や自動車のような環境で空冷、水冷、または油冷などにより固定子巻線７２０がワニス７１３より順次導線の内層へ向かい冷やされると、それに伴い線膨張係数の差による絶縁部材への応力が生じると考えられるが、その絶縁部材への応力を効果的に抑制することができる。
また、ワニス７１３と外層被膜７２４との間の接着力は、外層被膜７２４と被膜７２３の接着力よりも低くなるように設定されている。これにより、ワニス７１３が線膨張係数差による応力で割れても、被膜７２３まで割れが及ばない構成を得ることができる。また、被膜７２３と導体部７２２との接着力が、外層被膜７２４と被膜７２３との接着力よりも低くなるように設定しており、万が一に外層被膜７２４が割れた場合においても、被膜７２３により、固定子巻線７２０の固定子コアに対する絶縁が担保されるのである。本構成は、スロット７１１内よりも、直接外気や冷却油に接触するスロット７１１外に突出する導体部分にてより強い効果を発する。
回転子６００は、中空円筒状の回転子鉄心６１０を有しており、その回転子鉄心６１０の内周面がシャフト６０１の外周面に固定されている。
図４８に回転子６００の構成を具体的に示す。なお、図４８では、回転子６００における複数の磁極のうち１極分だけを抽出して示している。中央が磁極中心となるｄ軸であり、左右両端が磁極境界部となるｑ軸である。
回転子鉄心６１０には、ｄ軸を挟んで両側に磁石収容孔６１１が形成されている、ペアの磁石収容孔６１１は、対応するｄ軸に対して対象に配置されており、ｄ軸上で離間した状態で、ｄ軸の両側に略直線状となるように設けられている。そして、各磁石収容孔６１１内に、例えば焼結ネオジム磁石等の永久磁石よりなる磁石４００が収容されている。
ここで、本実施形態における磁石４００について図４９を用いて説明する。図４９には、磁石４００における回転子鉄心６１０の軸方向に直交する横断面を示すとともに、磁石４００の配向方向を矢印にて示している。なお、図４９に限らず後述の各図においても磁石の配向方向を矢印にて示すこととしている。配向方向は、磁石４００の磁化容易軸が揃えられた方向であり、その磁化容易軸の向きに沿って磁石磁路が形成されている。磁石４００の配向方向は、磁石内部の磁力線の向き（磁化容易軸の向き）でもある。
図４９に示すように、磁石（磁石本体）４００は横断面が平行四辺形状をなしており、互いに対向し、かつ固定子７００およびシャフト６０１それぞれに対向する第１および第２の主面４０１ａおよび４０１ｂが、磁束が流出又は流入する作用面４０１ａ，４０１ｂとなっている。つまり、図示の構成では、互いに平行に対向する２組の対向面のうち長辺側となる各対向面がそれぞれ作用面４０１ａ，４０１ｂとなっている。磁石４００において、長手側となる一対の長手側磁石面と短手側となる一対の短手側磁石面とのうち、一対の長手側磁石面が一対の作用面４０１ａ，４０１ｂである。回転子鉄心６１０においては、左右２つの磁石４００がｄ軸に対して線対称に設けられている（図４８参照）。
磁石４００では、配向により結晶方位の向きが揃えられている。配向方向が完全に任意の方向に向いている場合に、異方性磁石は理想的にその特性を発揮するものとなっている。磁石４００の配向方向は、磁石製造時における配向磁場により揃えられる。
磁石４００では、２組の対向面のうち一方の組の対向面が、それぞれ磁束が流出又は流入する作用面４０１ａ，４０１ｂとなり、他方の組の対向面４０１ｃおよび４０１ｄが、それぞれ磁束が流出又は流入しない非作用面となっている。磁石４００は、一対の作用面４０１ａ，４０１ｂの間における磁石厚さ寸法よりも長い長さの磁石磁路を有し、かつ磁化容易軸が磁石磁路に沿う向きとなるように配向がなされている。言い換えれば、磁石４００は、一対の作用面４０１ａ，４０１ｂの間における磁化容易軸に沿った線分の長さは、磁石厚さ寸法よりも長くなっている。
換言すると、磁石４００の配向方向は、作用面４０１ｂから作用面４０１ａに向かう向きであり、かつ作用面４０１ａ，４０１ｂに対して直交以外の角度で交わっており、その向きは、例えば非作用面と同じ向き（平行な向き）となっている。
図５０（ａ）は、本実施形態の磁石４００を示す図であり、（ｂ）は、比較例としての磁石４０２を示す図である。なお、図５０（ａ），（ｂ）の各磁石の断面積は同じであり、各作用面の幅寸法Ｗと幾何学的な厚み寸法Ｔは同一である。幅寸法Ｗは、いずれも長辺側の長さと同じ寸法であり、厚み寸法Ｔは、いずれも長辺同士（作用面同士）の間を直交線で繋ぐ離間距離である。比較例としての磁石４０２は横断面が矩形状をなしており、その配向方向（磁化容易軸）は、互いに対向する２辺の作用面４０３ａ，４０３ｂに対して直交している。
本実施形態の磁石４００では、配向方向が作用面４０１ａ，４０１ｂに対して直交以外の角度で交わっているのに対し、比較例の磁石４０２では、配向方向が作用面４０３ａ，４０３ｂに対して直交している。つまり、比較例の磁石４０２では、その厚み寸法Ｔと磁石内部の磁気回路の長さ（すなわち、磁石磁路長）とが等しくなっている。これに対し、本実施形態の磁石４００では、配向方向が作用面に対して任意の角度θで傾いているため、厚み寸法Ｔよりも磁石磁路長が長くなっている。そのため、本実施形態の磁石４００では、比較例の磁石４０２と同等の重量と総磁力でありながら、実効磁束密度Ｂｄを増大させることが可能となっている。なお、実効磁束密度Ｂｄ［Ｔ］は、以下の式（２）により得られる。
Ｂｄ＝Ｂｒ÷｛１＋１／Ｐｃ｝ …（２）
Ｂｒ［Ｔ］は残留磁束密度であり、Ｐｃは、磁石の磁束の通りやすさを表すパーミアンス係数である。式（２）によれば、パーミアンスが無限大となると、ＢｄとＢｒとが等しくなることが読み取れる。
磁石磁路長Ｌとパーミアンス係数Ｐｃの関係を図５１に示す。図５１に示されるように、配向方向の磁石磁路長Ｌが長いほど、パーミアンス係数Ｐｃが上昇することが見て取れる。本実施形態では、同等の体積の磁石容量において、磁化容易軸（配向方向）の工夫により磁石磁路長Ｌを延長し、実効磁束密度Ｂｄを増加させることを実現している。磁石４００の磁石磁路長Ｌは、磁石４０２のそれに比べて「１／ｃｏｓθ」倍だけ大きくなっている。
言い換えれば、磁石４００における一対の作用面４０１ａ，４０１ｂの間における磁化容易軸に沿った線分の長さＬが、磁石厚さ寸法Ｔよりも「１／ｃｏｓθ」倍だけ大きくなっている。
次に、磁石４００を組み付けた状態の回転子６００の詳細を説明する。図４８に示すように、磁石４００は、作用面４０１ａ，４０１ｂがｄ軸に直交する向きとなり、非作用面であるｑ軸側端部の端面４０１ｃ及びｄ軸側端部の端面４０１ｄが、ｄ軸に非平行な向きとなっている。この場合、ｑ軸側及びｄ軸側の各端面４０１ｃ，４０１ｄは、それぞれ作用面４０１ａ，４０１ｂに対する配向方向の角度に合わせた向きに形成されている。換言すれば、各端面４０１ｃ，４０１ｄの向きが配向方向と同じすなわち、平面視において磁化容易軸と平行な向きになっている。
そして、磁石収容孔６１１におけるｑ軸に対向する端部には、磁石４００のｑ軸側端部を構成する端面４０１ｃに隣接してフラックスバリア６１３が設けられる。同様に、磁石収容孔６１１におけるｄ軸に対向する端部には、磁石４００のｄ軸側端部を構成する端面４０１ｄに隣接してフラックスバリア６１４が設けられる。このフラックスバリア６１４は、ｄ軸方向に沿って、特に、シャフト６０１に向かって延びている。
なお、図４８では、磁石４００におけるｑ軸側及びｄ軸側の各端面４０１ｃ，４０１ｄが、それぞれ作用面４０１ａ，４０１ｂに対する配向方向の角度に合わせた向きに形成されているが、これを変更してもよい。図示はしないが、例えば磁石４００のｑ軸側及びｄ軸側のうちｑ軸側の端面４０１ｃのみが、作用面４０１ａ，４０１ｂに対する配向方向の角度に合わせた向きに形成されてもよい。ｄ軸側の端面４０１ｄについては、ｄ軸に平行のままとする。要するに、磁石４００の横断面形状は、矩形状（長方形状）や、平行四辺形状、台形状等、任意の四角形状とすることが可能である。
磁石４００の横断面形状を矩形状とし、その上で配向方向を磁束作用面４０１ａおよび４０１ｂに対して非垂直の角度で交差する向きとすることも可能である。ただしかかる場合には、磁石磁路長の延長化が可能になるものの、磁石４００の端部においては、部分的に磁石磁路長が短くなることが考えられる。この点、図４８に示す構成では、磁石４００のｑ軸側端部の端面４０１ｃが、磁束作用面４０１ａおよび４０１ｂに対する配向方向の角度に合わせた向きになっているため、磁石４００において磁石磁路長が短い部分が局部的に存在することを抑制できる。
なお、図４８の構成では、磁束増加に寄与しない磁石端部が斜めに排除されており、長辺と短辺が直角である長方形の構成と比べて磁石量が削減されている。そのため、磁石作成型内の取り数増加や、材料投入量の削減が可能となる。
回転子６００に組み込む永久磁石として、図５２に示す磁石４０４を用いることも可能である。磁石４０４は、横断面形状が矩形状をなし、かつ配向方向が直線状でなく曲線状になっている。つまり、磁石４０４では、磁束の作用面４０５ａ，４０５ｂに対して、配向方向が直線状ではなく曲線状に定められている。図５１に示されるとおり、磁石磁路長Ｌが大きいほどパーミアンス係数Ｐｃが高くなるため、配向方向を曲線にすることで磁石磁路長Ｌがより一層延長され、パーミアンス係数Ｐｃをより一層高めることが可能となる。
図５３に示すＮ極に対応するペアの磁石収容孔６１１は、回転子鉄心６１０に対し、対応するｄ軸に対して対称に配置されており、かつｄ軸に対して垂直な向きに延びるように直線状に形成されている。
図５３は、磁石収容孔６１１が形成された回転子鉄心６１０に、図５２に示した磁石４０４を組み付けた状態を示す図である。図５３では、回転子鉄心６１０において、左右２つの磁石４０４がｄ軸に対して線対称に設けられている。すなわち、一対の磁石４０４の磁化容易軸は、作用面４０５ｂから作用面４０５ａに向かう方向であり、かつｄ軸に向かって曲がるように配向されている。
磁石収容孔６１１において磁石４０４が配置されていない部分、すなわち、磁石収容孔６１１の横断面長手方向におけるｄ軸に近い端部には、回転子鉄心６１０内での磁石磁束の自己短絡を抑制するフラックスバリア６１４が設けられている。このフラックスバリア６１４ｄ軸に沿って延びるようになっている。
次に、上記実施形態における永久磁石の製造方法を説明する。ここでは特に、永久磁石の一連の製造工程のうち配向工程について詳しく説明する。まずは、磁石製造工程の一連の流れを簡単に説明する。
まずネオジム磁石等の磁石原料の配合が行われ、次に、磁石原料が溶解炉で溶解された後、インゴットが生成される。その後、インゴットの粉砕により数ミクロン程度の微粉末が生成され（粉砕工程）、磁石粉末よりなる成形体を磁場中にセットした状態で磁石の結晶方位、すなわち磁化容易軸を揃える配向が行われる（配向工程）。このとき、例えば微粉末がプレス金型に充填された状態で、微粉末の結晶方位が配向磁場（配向磁界）の方向に揃えられ、配向方向における高い磁気特性が付与される。その後、配向が付与された磁石（プレス成形された圧粉体）、すなわち磁化容易軸が揃った状態となっている磁石に対して真空中で焼結及び熱処理が行われる（焼結工程）。その後、着磁磁場中に磁石を配置した状態で着磁が行われる（着磁工程）。以上により、永久磁石の製造が完了する。
図５４（ａ），（ｂ）を用いて、配向工程に関わる具体的な構成を説明する。図５４（ａ）は、配向工程（磁場中成形）で用いられる配向装置３００の概略構成を示す図であり、図５４（ｂ）は、配向工程により配向された複数の磁石ＭＧを示す図である。なお、図５４（ａ）では、磁石ＭＧの作成に用いる磁石作成型である金型２５０が示されており、その金型２５０は、磁石ＭＧにおいて一対の磁束作用面が形成される外面が配向磁界に対して斜めに交差する向きとなるようにセットされるようになっている。
配向装置３００は、金型２５０を内包可能な大きさの磁場発生装置３０１を備えている。磁場発生装置３０１は、通電により内部に所定方向の配向磁界を生成するコイル３０１ａを有しており、そのコイル３０１ａの軸方向に対して、配向対象である金型２５０内の磁石粉末成形体の外面となる任意の面に直交する法線Ｎ（例えば金型２５０内の磁石粉末成形体の任意の面直交する法線）が非平行の所定角度となるようにして、コイル３０１ａ内に金型２５０が配置される。これにより、磁石の外面となる磁石粉末成形体の任意の面に対して垂直でない向きで配向磁界をかけた状態で配向が行われる。なお、金型２５０は、磁石粉末が充填された状態で、コイル３０１ａ内の空間に配置される。
この場合、磁場発生装置３０１（コイル３０１ａ）への通電により発生する配向磁場３０２を金型２５０に与え、その状態で、金型２５０の磁石粉末に対する配向を実施する。これにより、配向率を高めつつ、磁石ＭＧを好適に作成することができる。配向率は、磁石ＭＧの飽和磁束密度に対する残留磁束密度Ｂｒの比率でもある。
本実施形態においては、コイル３０１ａを用いた磁場発生装置３０１により強力な磁場を生み出すことができるため、配向率が９０％以上と良好な状態になる。図５４（ｂ）において、斜めの実線は磁石ＭＧの配向方向を示す。上記構成の配向工程によれば、例えば上述の磁石４００を、高い配向率で好適に得ることができる。またこの場合、磁石ＭＧにおいて直線でかつ平行な向きとなる配向を好適に実施できる。
配向及び焼結が行われた後の磁石ＭＧを複数に切断し、その切断した各磁石ＭＧに対して着磁を行うようにしてもよい。図５５（ａ）は、金型２５０とその内部の磁石ＭＧとを示す断面図である。
図５５（ａ）に示すように、金型２５０には、複数個分（図では４つ分）の磁石ＭＧ１〜ＭＧ４を切出し可能とする大きさを有する磁石ＭＧ（磁石ブロック）が収容され、その状態で、磁石ＭＧの配向及び焼結が行われる。そして、焼結後において、切断作業により、磁石ＭＧが複数の磁石ＭＧ１〜ＭＧ４に分割される。なお、焼結工程では磁石ＭＧの収縮が生じるため、配向工程（磁場中成形）では、その収縮分を想定しつつ金型２５０により磁石ＭＧが成形される。配向工程では、磁石ＭＧの所定の外面に対して斜めとなる向きで配向が行われる。そのため、磁石ＭＧ（磁石ブロック）が直方体状をなしている場合において、切断作業では、磁石ＭＧにおける所定の外面（図では縦向きの外面）に対して平行に切断が行われるとよい。
これにより、磁石ＭＧ１〜ＭＧ４として、互いに対向しかつ磁束の流入流出面となる一対の作用面の間における磁石厚さ寸法よりも長い長さの磁石磁路を有し、かつ磁化容易軸が磁石磁路に沿う向きとなるように配向がなされている磁石（例えば図４９の磁石４００）を好適に作製することができる。
図５５（ｂ）に示すように、金型２５０は、その内部空間を区画する内壁として、配向磁界（図の矢印方向）に対して傾斜する第１壁２５１と、配向磁界に対して平行となる第２壁２５２とを有する構成であるとよい。これにより、各磁石ＭＧ１〜ＭＧ４において磁石厚さ寸法よりも長い長さの磁石磁路を好適に形成しつつ、磁石磁路が部分的に短くなる箇所を、配向工程の段階で好適に排除することができる。したがって、磁石材料の削減や切削工程の削減等を図ることができる。
図５６（ａ），（ｂ）を用いて、配向工程に関わる別の構成を説明する。図５６（ａ）は、配向装置３１０の構成を側方視で示す概略図であり、図５６（ｂ）は、配向装置３１０の構成を断面視で示す概略図である。図５６（ｂ）には、配向磁場３１６と金型２６０との位置関係が示されている。
本実施形態の配向装置３１０は、所定距離を隔てて同軸に配置される磁場発生用の一対のコイル３１１，３１２と、それら一対のコイル３１１，３１２の間においてコイル中心軸から外方に離れた位置に配置される配向ヨークとしての複数の鉄心３１３とを備えている。これらコイル３１１，３１２及び鉄心３１３が磁場発生装置に相当する。コイル３１１，３１２は、通電に伴い内向き、すなわち配向装置３１０の中心側に向けて磁界を生じさせる。また、複数の鉄心３１３は、円状に分散配置されている。複数の鉄心３１３が配置される径方向の位置は、コイル３１１，３１２よりも径方向外側であってもよい。なお、複数の鉄心３１３は、断面が円環状をなす以外に、断面が矩形状又は円弧状の形状をなしていてもよい。磁石ＭＧを成形するための金型２６０は、複数の鉄心３１３が並ぶ仮想円よりも内側に配置される。
すなわち、コイル３１１，３１２は、通電に伴い内向き、すなわち配向装置３１０の中心側に向けて不均等な磁界を生じさせる。具体的には、コイル３１１、３１２から生じる磁界は、複数の鉄心３１３の数および間隔に応じて、不均等に配向されている。
２つのコイル３１１，３１２により、互いに逆の極性を持った磁場３１４，３１５が、磁石粉末が充填された金型２６０に向けて生成される。そしてこの状況において、２つの磁場の反発（磁界の衝突）により、各鉄心３１３に向かって径方向外側に拡がっていく配向磁場３１６が生成される。この場合、逆極性の磁場の反発により放射状に一様に拡がるように生じる磁場が、周方向に分散配置された鉄心３１３に集まることで、磁場に分布を持たせることができる。つまり、曲率を持った配向磁場３１６（円弧を描く向きの配向磁界）を生成することができる。この配向磁場３１６を利用することにより、上述の磁石４００，４０４を高い配向率で好適に得ることができる。
図５７（ａ）は、磁石ＭＧに対する配向の向きを具体的に示す図である。図５７（ａ）では、磁場の反発が領域Ｋ１で生じ、その磁場の反発により領域Ｋ１から鉄心３１３に向けて配向磁場３１６が生成されている。配向磁場３１６は、磁束が鉄心３１３に集まることで円弧を描くように生成される。この場合において、配向磁場中に所定の向き（例えば一対の作用面が形成される磁石外面が配向磁界に対して斜めに交差する向き）で金型２６０を配置することで、金型２６０内の磁石ＭＧに対して所望の向きで配向を行うことができる。これにより、磁石ＭＧとして、互いに対向しかつ磁束の流入流出面となる一対の作用面の間における磁石厚さ寸法よりも長い長さの磁石磁路を有し、かつ磁化容易軸が磁石磁路に沿う向きとなるように配向がなされている磁石（例えば図５３の磁石４０４）を好適に作製することができる。本構成は、磁石ＭＧにおいて円弧状となる配向を好適に実施できる。
図５７（ｂ）のように金型２６０を構成することも可能である。この場合、金型２６０は環状なし、周方向に８つの収容部２６１を有している。収容部２６１は、棒状の鉄心３１３に応じて設けられ、その数は鉄心数の２倍であるとよい。各収容部２６１の間には、配向磁場３１６の向きに応じた角度で仕切り壁２６２，２６３が設けられている。
図５８（ａ），（ｂ）を用いて、配向工程に関わる別の構成を説明する。図５８（ａ）は、配向装置３２０の構成を側方視で示す概略図であり、図５８（ｂ）は、配向装置３２０の構成を断面視で示す概略図である。図５８（ｂ）には、配向磁場３２２と金型２７０との位置関係が示されている。
本実施形態の配向装置３２０は、磁場発生装置３２１を構成する直線状の導体３２１ａを有しており、導体３２１ａへの通電に伴い、その導体３２１ａを中心とする周方向に配向磁場３２２が生成される。磁石粉末が充填された金型２７０は、導体３２１ａの周囲に所定の向きで配置される。この配向磁場３２２を利用することにより、上述の磁石４００，４０４を高い配向率で好適に得ることができる。この場合、射出成形の金型に磁石粉体を充填し成形することで、無切削で磁石の製作が可能となり、効率向上が可能となる。
導体３２１ａの周囲において、複数の金型２７０を円環状に配置することが可能である。また、所望とする配向方向に応じて、金型２７０の向きを適宜設定するとよい。
上記によれば、磁石として、互いに対向しかつ磁束の流入流出面となる一対の作用面を有するとともに、その一対の作用面の間における磁石厚さ寸法よりも長い長さの磁石磁路を有し、かつ磁化容易軸が磁石磁路に沿う向きとなるように配向がなされている磁石（例えば図５３の磁石４０４）を好適に作製することができる。本構成は、磁石ＭＧにおいて円弧状となる配向を好適に実施できる。
（第７実施形態）
本実施形態では、回転子６００における永久磁石の構成を変更している。図５９に、本実施形態における回転子６００の具体的な構成を示す。図５９に示すように、回転子鉄心６１０の磁石収容孔６１１には、ｄ軸を挟んで両側に磁石４１０が収容されている。左右２つの磁石４１０は、ｄ軸に対して線対称に設けられている。
磁石４１０は、横断面が矩形状をなしており、径方向の内外に並び、かつ互いに対向する２辺の面が、磁束が流出又は流入する作用面４１１ａ，４１１ｂとなっている。また、磁石４１０では、ｄ軸に近い部分４１２ａとｑ軸に近い部分４１２ｂとで配向方向（磁化容易軸）が相違している。つまり、磁石４１０では、磁石長手方向における一方の端部と他方の端部とで、磁石磁路の向きが相違している。特にｄ軸に近い部分４１２ａとｑ軸に近い部分４１２ｂとのうちｄ軸に近い部分４１２ａでは、ｑ軸に近い部分４１２ｂよりも配向方向がｄ軸に平行に近くなっている。換言すれば、磁石４１０では、ｄ軸寄りの部分とｑ軸寄りの部分とで配向方向（磁化容易軸）が相違しており、ｄ軸寄りの部分では、ｑ軸寄りの部分よりも配向方向がｄ軸に平行に近くなっている。
また、磁石４１０は、横断面長手方向におけるｑ軸およびｄ軸それぞれに近接するｑ軸側端部４１１ｃおよびｄ軸側端部４１１ｄを有している。つまり、作用面４１１ａ，４１１ｂに沿った長手方向における両端部がｑ軸側端部４１１ｃおよびｄ軸側端部４１１ｄである。この場合、ｄ軸側端部４１１ｄおよびｑ軸側端部４１１ｃの一方に近い位置における配向方向（磁化容易軸）が他方に近い位置における磁化容易軸と相違している。つまり、磁石４１０において、ｄ軸側端部４１１ｄおよびｑ軸側端部４１１ｃのうち、ｄ軸側端部４１１ｄに近い部分４１２ａでは、ｑ軸側端部４１１ｃに近い部分４１２ｂよりも配向方向がｄ軸に平行に近くなっている。
詳しくは、図６０に示すように、磁石４１０におけるｑ軸側端部４１１ｃよりもｄ軸側端部４１１ｄに近い所定位置における配向方向をＸ１、ｄ軸側端部４１１ｄよりもｑ軸側端部４１１ｃに近い所定位置における配向方向をＸ２とすると、ｄ軸側端部４１１ｄに近い位置の配向方向Ｘ１が、ｑ軸側端部４１１ｃに近い位置の配向方向Ｘ２よりもｄ軸に平行に近くなっている。つまり、磁石４１０において、作用面４１１ａおよび４１１ｂに垂直な方向、すなわち、ｄ軸、に対する配向方向Ｘ２の傾斜角（θ２）が、配向方向Ｘ１のｄ軸に対する傾斜角（θ１）よりも大きくなっている。本実施形態の磁石４１０では、ｑ軸側端部１０１ｃからｄ軸側端部１０１ｄに向かうのに伴い、配向方向の磁石長さ、すなわち配向方向における始点から終点までの磁石磁路が徐々に短くなっている。
図５９のように配向方向（配向角度）を設定することにより、ｄ軸付近では、ｄ軸を挟んで両側の磁石４１０において互いに向き合う方向での磁石磁束が減じられる。これにより、ｄ軸を挟んで両側の磁石４１０の磁束が互いに反発することで生じる減磁を抑制することができる。
ｄ軸付近における配向方向設定の効果を、図８６（ａ），（ｂ）を用いて説明する。なお、図８６（ａ），（ｂ）では、回転子鉄心６５０に、磁石４１５が略Ｖ字状に配置された構成が示されている。図８６（ａ）が従来の構成に相当し、図８６（ｂ）が本実施形態の構成に相当する。
ここで、図５９に示す磁石４１０のｄ軸側端部４１１ｄにおける磁束作用面４１１ａに直交する方向に対して傾斜し、かつｄ軸に向かう方向に延びるように磁化容易軸（図６０におけるＸ１方向）に配向した構成の効果を図８６（ａ）および（ｂ）を用いて説明する。
図８６（ａ）および（ｂ）では、回転子鉄心６５０に、一対の磁石４１５が略Ｖ字状に配置された構成が示されている。このとき、図８６（ａ）が従来の構成に相当、すなわち、磁石４１５におけるｄ軸側端部の磁化容易軸が磁束作用面に直交する方向であるのに対し、図８６（ｂ）は、磁石自体の構成は、図５９に示す構成と異なるが、本実施形態の構成に相当、すなわち、磁石４１５におけるｄ軸側端部の磁化容易軸が磁束作用面に直交する方向に対して傾斜し、かつｄ軸に向かう点で、図５９に示す構成と同一である。
図８６（ａ）では、磁石４１５において磁束作用面に対して垂直に磁束Φ１０が生じており、その磁束Φ１０は、ｄ軸に平行な成分Φ１１と、ｄ軸に垂直な成分Φ１２とを含む。この場合、ｄ軸に垂直な成分Φ１２が、ｄ軸を挟んで互いに対向し合う磁束、すなわち互いに反発し合う磁束となっている。
一方で、図８６（ｂ）では、磁石４１５のｄ軸付近において磁束作用面に対して垂直以外の角度で交差するように磁束Φ２０が生じており、その磁束Φ２０は、ｄ軸に平行な成分Φ２１と、ｄ軸に垂直な成分Φ２２とを含む。この場合、図８６（ｂ）に示す磁束Φ２０は、図８６（ａ）に示す磁束Φ１０に比べてｄ軸に平行に近い向きとなっている。これにより、ｄ軸に垂直な成分Φ２２がΦ１２よりも小さくなっている。そのため、ｄ軸を挟んで互いに対向し合う磁束、すなわち互いに反発しあう磁束を弱めることができ、ひいては減磁の抑制が可能となっている。
なお、図５９に示す磁石４１０の配向方向は、全てが磁束作用面４１１ａ，４１１ｂに対して非垂直の角度で交差する向きとなっている以外に、その配向方向として、磁束作用面４１１ａ，４１１ｂに対して垂直に交差する向きとなるものが含まれている構成であってもよい。
また、図５９に示す構成では、磁石４１０において、径方向の内外に並ぶ一対の対向面が、磁束が流出又は流入する作用面４１１ａ，４１１ｂとなっていることに加え、ｑ軸側の端面も磁束が流出又は流入する作用面４１１ｃとなっている。つまり、磁石４１０のｑ軸側端部では、ｄ軸側端部よりも配向方向がｑ軸に直交する向きとなっていることから、ｑ軸側端面４１１ｃにおいても磁束の流出又は流入が可能となっている。以下には説明の便宜上、磁石４１０において、径方向の内外に並ぶ一対の対向面を第１作用面４１１ａ，４１１ｂ、ｑ軸側端面４１１ｃを第２作用面４１１ｃとも称する。なお、磁石４１０では、固定子側（図の上側）の第１作用面４１１ａに直交する方向に対して配向方向が傾いていることにより、第２作用面４１１ｃが形成されることになる。
この場合、一対の第１作用面４１１ａ，４１１ｂのうち固定子側となる作用面４１１ａと第２作用面４１１ｃとの間においてその一方から他方に延びる磁石磁路が形成されている。また、磁石４１０は、第２作用面４１１ｃが磁石収容孔６１１の内壁面（鉄心側面）に接触した状態、すなわちその内壁面に対して極力隙間が生じないような状態で設けられている。
Ｎ磁極であれば、固定子側の第１作用面４１１ａが磁束の流出面であり、反固定子側の第１作用面４１１ｂと第２作用面４１１ｃとが磁束流入面である。Ｓ磁極であればその逆である。換言すれば、例えばＮ磁極では、３つの磁束作用面のうち、固定子側となる第１作用面４１１ａが磁石４１０の磁束流出面となるとともに、残り２つの第１作用面４１１ｂ及び第２作用面４１１ｃが共に磁束流入面となっている。
ここで、第２作用面４１１ｃが磁束流入面である場合には、２つの作用面（反固定子側の第１作用面４１１ｂ、及び第２作用面４１１ｃ）から流入した磁束が、１つの作用面（固定子側の第１作用面４１１ａ）から流出する。また、第２作用面４１１ｃが磁束流出面である場合には、１つの作用面（固定子側の第１作用面４１１ａ）から流入した磁束が、２つの作用面（反固定子側の第１作用面４１１ｂ、及び第２作用面４１１ｃ）から流出する。この場合、磁石４１０のｑ軸側端部の付近の鉄心において、磁束の集約や分散が可能となる。
第１作用面４１１ａ，４１１ｂは、磁極中心で生じる磁束（磁極磁束）を生成する作用面であり、第２作用面４１１ｃは、ｑ軸を通る磁石磁束を生成する作用面である。本実施形態の磁石４１０では、第１作用面４１１ａ，４１１ｂ及び第２作用面４１１ｃのいずれにおいても、作用面に対して配向方向が非垂直の角度で交差する向きとなっている。
本実施形態の磁石４１０では、一対の第１作用面４１１ａ，４１１ｂのうち固定子側となる作用面４１１ａと第２作用面４１１ｃとの間に磁石磁路が形成されている。本構成では、第２作用面４１１ｃが磁石４１０のｑ軸端面に設けられていることから、隣り合う逆極性の各磁極においては、各磁極の磁石４１０の第２作用面４１１ｃ（ｑ軸端面）を通じて磁石磁束が流れる。そのため、ｑ軸側の鉄心において磁気飽和の状態を調整することが可能となる。本構成は、埋込磁石型の回転子鉄心６１０において、従来用いられてないｑ軸鉄心を磁石４１０の磁気回路磁路として積極的に用いることとした構成である。
また、磁石４１０は、第２作用面４１１ｃが磁石収容孔６１１の内壁面に接触するようにして設けられているため、ｑ軸を挟んで両側となる隣り合う磁極の磁石４１０において、各磁石４１０の第２作用面４１１ｃとその間の鉄心とを介して磁気回路磁路を好適に形成することができる。それにより、ｑ軸側の鉄心部分において、磁気飽和の状態を好適に調整することができる。
（第８実施形態）
本実施形態では、回転子６００における永久磁石の構成を変更している。図６１に、本実施形態における回転子６００の具体的な構成を示す。
図６１に示すように、回転子鉄心６１０には、ｄ軸を挟んで両側に磁石収容孔６１１が形成され、その磁石収容孔６１１内にそれぞれ磁石４２０が収容されている。磁石収容孔６１１及び磁石４２０は、ｑ軸側端部とｄ軸側端部とで径方向の位置が互いに異なっており、ｑ軸側端部はｄ軸側端部よりも径方向外側に配置されている。また、磁石収容孔６１１及び磁石４２０は、いずれも横断面が回転子６００の径方向外側に向けて凸となる凸形状をなしている。図６１の構成では、磁石収容孔６１１及び磁石４２０は、回転子６００の径方向外側及びｄ軸側に向けて凸となる円弧状をなしている。左右の磁石収容孔６１１及び磁石４２０は、ｄ軸に対して線対称に設けられており、磁極ごとに言えば、略Ｖ字状に配置されている。
ここで、本実施形態の回転子６００について、平板状の永久磁石を用いた従来構成との相違及び本実施形態の利点を図８７〜図９０を用いて説明する。図８７〜図９０では、回転子鉄心６５０に、磁石４１５が略Ｖ字状に配置された構成が示されている。図８７では、図示しない固定子からの回転磁界としてｄ軸を横切る励磁磁界６６１が生じており、図８８では、図示しない固定子からの回転磁界としてｑ軸を横切る励磁磁界６６２が生じている。また、図８９は、図９０に示す埋込磁石型回転子の等価磁気回路図である。
図８７及び図８８に示す構成において、図示しない固定子から生じる励磁磁界６６１，６６２が回転子に付与される状態では、回転子外径側から磁束が適応されるため、回転子鉄心６５０の外径側部分６５１が、内径側部分６５２より低い励磁磁界で磁気飽和することが容易に想定できる。特に、鉄量の少ないｑ軸側部分６５３で磁気飽和が発生することが、当該部位付近における減磁を考えると対策すべき課題となる。ｑ軸側部分６５３の磁気飽和により、略Ｖ字状に配置された磁石４１５に囲まれた回転子鉄心６５０の外径側部分６５１が飽和する。そして、透磁率が低下し、図８９に示される磁気抵抗Ｒ１の抵抗値の増加が発生する。この状態では、磁石４１５が磁気飽和した鉄心の中に存在することになり、空気中に存在する磁石のように低いパーミアンスとなる。そのため、減磁や磁束低下の状態に晒されることとなる。
これに対して、図６１の回転子鉄心６１０では、磁石４２０を径方向外側に凸となる凸形状としたため、略Ｖ字状に配置された磁石４２０に囲まれた回転子鉄心６１０の外径側部分６５１、すなわち、磁気飽和しやすい部分の鉄を減らし、図８９に示される磁気抵抗Ｒ１の低減を図ることができる。これにより、減磁耐性を高めることができる。また、磁石４２０を径方向外側に凸となる凸形状として、ｄ軸付近における外周側の鉄心を減らすことにより、鉄損の低減にも効果が期待できる。
また、図６１に示す構成では、磁石４２０において、径方向の内外に並ぶ一対の対向面が、磁束が流出又は流入する第１作用面４２１ａ，４２１ｂとなっていることに加え、ｑ軸側の端面が、磁束が流出又は流入する第２作用面４２１ｃとなっている。
つまり、磁石４２０では、配向方向が直線状ではなく、ｄ軸側に凸となる曲線状となっている。これにより、ｑ軸端部では、ｑ軸に対向するｑ軸端面が磁束作用面（第２作用面４２１ｃ）となっている。この場合、第２作用面４２１ｃと回転子外径側の第１作用面４２１ａとの間に磁石磁路が形成されるようになっており、その磁石磁路の長さは、磁石４２０における物理的厚み、すなわち２つの第１作用面４２１ａ，４２１ｂの間の距離よりも長くなっている。なお、第２作用面４２１ｃと回転子外径側の第１作用面４２１ａとの間の物理的な距離、すなわち、第２作用面４２１ｃと回転子外径側の第１作用面４２１ａ間の磁化容易軸に沿った曲線の最短距離、が磁石厚さ寸法よりも長くなっているとよい。
Ｎ磁極であれば、固定子側（図の上側）の第１作用面４２１ａが磁束の流出面であり、反固定子側（図の下側）の第１作用面４２１ｂと第２作用面４２１ｃとが磁束流入面である。Ｓ磁極であればその逆である。
また、磁石４２０には、ｑ軸側端面において固定子側の第１作用面４２１ａと第２作用面４２１ｃとの間に、磁束の流入及び流出が生じない非作用面４２２が設けられている。この非作用面４２２は、磁石４２０のｑ軸端面を内側に円弧状に凹ませて形成されており、それは磁石配向に沿う向き（概ね合致する向き）となっている。そして、その非作用面４２２と鉄心（磁石収容孔６１１の内壁面）との間は、磁石収容孔６１１内において磁石４２０が存在していない非磁性部６２１（例えば空間）となっている。この場合、磁石４２０のｑ軸側端面において、その一部でありかつ磁束作用面である第２作用面４２１ｃで磁石４２０が鉄心と接し、他の部分である非作用面４２２では磁石４２０が鉄心に接しない構成となっている。
これにより、埋込磁石型の回転子鉄心において従来使われないｑ軸鉄心を、磁石磁束が通る磁気回路磁路として使うことができる。つまり、磁石４２０のｑ軸側端部に第２作用面４２１ｃが設けられていることにより、回転子鉄心６１０のｑ軸側部分６２２に磁束が通り易くなるようになっている。この場合、磁石４２０のｑ軸側端部の外側に非磁性部６２１が設けられていることにより、ｑ軸側部分６２２により一層集中的に磁束が流れるようになっている。また、磁石４２０の磁束を、第２作用面４２１ｃを含む各作用面で分散させることが可能となり、磁気飽和を必要最小限にして減磁耐力をより一層良好にすることができる。この場合、ｑ軸付近において回転子鉄心６１０内で磁石磁束がループすることを抑制しつつ、第２作用面４２１ｃを用いて磁気飽和の状態を適正に調整することができる。
磁束の分散による効果を補足説明する。インナ回転側の回転子では、回転子鉄心において磁石より内径側に固定子からの磁束が届きにくいため、磁石よりも内径側では磁束として主に磁石磁束が存在することとなる。故に、磁石内径側の鉄心量は、磁石の発生磁束量を許容するように適宜設計されている。本実施形態によれば、ｑ軸上の鉄心を磁石４２０の第２作用面４２１ｃを通る磁束の通り道として構成できることから、効果的に磁束を分散させることができる。第２作用面４２１ｃによれば、例えば回転子裏側の鉄量の減少による軽量化や、磁気飽和の緩和による高効率化が期待できる。
また、図６１の磁石４２０のｑ軸端部では、ｑ軸端面における非作用面４２２が内側に凹んだ円弧状に形成され、その円弧状の端面に沿って磁石配向がなされている。そして、２つの作用面４２１ａ，４２１ｃ間に、磁石４２０のｄ軸端部の弧状に沿って磁石磁路が形成されている。これにより、磁石量の削減を図り、かつ減磁耐力を一層高くすることができる。
なお、図６１に示す回転子鉄心６１０において、ｄ軸を挟んで両側の各磁石４２０よりもｄ軸側の部分には、左右一対のフラックスバリア６２３が設けられ、それら各フラックスバリア６２３の間には、ｄ軸中央の鉄心リブ６２４が設けられている。鉄心リブ６２４により、ｄ軸上での強度補強が図られている。
（第９実施形態）
本実施形態では、回転子６００における永久磁石の構成を変更している。図６２に、本実施形態における回転子６００の具体的な構成を示す。図６２に示すように、回転子鉄心６１０の磁石収容孔６１１には磁石４３０が収容されている。磁石収容孔６１１及び磁石４３０は、ｄ軸に直交する向きに直線状に配置されている。つまり、磁石４３０は、ｄ軸を跨いでｄ軸に対して垂直方向に延在している。
磁石４３０では、径方向の内外に並ぶ一対の対向面が、磁束が流出又は流入する第１作用面４３１ａ，４３１ｂとなっていることに加え、ｑ軸側の端面が、磁束が流出又は流入する第２作用面４３１ｃとなっている。つまり、磁石４３０では、ｑ軸寄りの部分において、径方向内側に凸となる曲線状の配向方向が定められており、これにより、ｑ軸端部では、ｑ軸に対向するｑ軸端面が磁束作用面（第２作用面４３１ｃ）となっている。本構成では、第２作用面４３１ｃと固定子側の第１作用面４３１ａとの間においてその一方から他方に延びる磁石磁路が形成されている。磁石磁路の長さ（第２作用面４３１ｃと固定子側の第１作用面４３１ａとの間の最短距離）は、磁石４２０における物理的厚み、すなわち２つの第１作用面４３１ａ，４３１ｂの間の最短距離よりも長くなっている。
磁石４３０のｑ軸側端部に第２作用面６３１ｃが設けられていることにより、回転子鉄心６１０のｑ軸側部分６２５において磁束が通り易くなっている。この場合、磁石４３０のｑ軸側端部において高いパーミアンスを得られるようになっている。また、磁石４３０には、ｑ軸側端面において固定子側の第１作用面４３１ａと第２作用面４３１ｃとの間に、磁束の流入及び流出が生じない非作用面４３２が設けられている。この非作用面４３２は、磁石４３０のｑ軸端面を内側に円弧状に凹ませて形成されており、それは磁石配向に沿う向き（概ね合致する向き）となっている。そして、その非作用面４３２と鉄心（磁石収容孔６１１の内壁面）との間は、磁石収容孔６１１内において磁石４３０が存在していない非磁性部６２６（例えば空間）となっている。この場合、磁石４３０のｑ軸側端部の外側に非磁性部６２６が設けられていることにより、ｑ軸側部分６２５においてより一層集中的に磁束が流れるようになっている。
なお、図５９や図６１、図６２に示されるように、各磁石４１０，４２０，４３０にそれぞれ第２作用面が設けられる場合において、その磁石形状は任意である。すなわち、磁石形状にかかわらず所望の効果が得られるものとなっている。
また、磁石４３０のｄ軸付近では、その配向方向がｑ軸側端部に近い部分の配向方向とは異なっており、ｄ軸での配向方向はｄ軸に平行となっている。これにより、磁石４３０のｄ軸部分においてｄ軸に垂直な成分による減磁を抑えることが可能になっている。
図６２に示す磁石構造では、磁石４３０がｄ軸に直交する向きに延びるように設けられているため、図８９における磁気抵抗Ｒ１が小さくなり、略Ｖ字型の配置と比べて磁石量を抑えることができる。この回転子６００の構成は、例えば車両においてエンジン軸直結のモータジェネレータに好適に用いられる構成である。つまり、減速を行い、出力軸においてエンジンと同等のトルクを減速機を介して出力するモータジェネレータシステムでは、回転数が高く、遠心力に対する強度が不足するためである。理由としては、図６１に示す構成では、ｄ軸中央の鉄心リブ６２４が強度補強の役割を果たしているのに対して、ｄ軸中央の鉄心リブがない本実施形態の図６２の構成では強度が低いためである。
しかし、減速機を介しないシステムでは、モータジェネレータが０〜９０００ｒｐｍ程度のエンジン回転数で動作するため、ｄ軸中央の鉄心リブを不要にすることができる。本実施形態の構成を採用することにより、磁石体積当たりの出力トルクを、図６１におけるｄ軸鉄心が許容可能な磁束量の分だけ、磁石磁束を改善することができる。
ｄ軸中央の鉄心リブは強度補強とはなるが、磁石の磁束を回転子内で完結させる磁路となることが考えられる。そのため、エンジン回転数程度のモータや、Φ１００（外径１００ｍｍ）未満の小型で遠心力が小さいモータにおいては、図６２に示す構成の方が優れた構成となる。
図６３には、磁石４３０の構成の一部を変更した磁石４３３を示している。図６３に示す磁石４３３は、複数の磁石の集合体として構成されており、ｄ軸を跨ぐ位置に設けられる中央磁石４３４ａと、その中央磁石４３４ａの両端に接合される２つの端部磁石４３４ｂ，４３４ｃとからなる。中央磁石４３４ａは、横断面が矩形状をなしているのに対し、端部磁石４３４ｂ，４３４ｃは、回転子鉄心６１０の外周側でかつｄ軸側となる角部が一部切り欠かれた形状をなしている。図６３に示す磁石４３３において、配向方向や磁束作用面の設定は、図６２に示す磁石４３０と同じである。
図６３に示す磁石４３３では、上記同様、ｑ軸側端部において高いパーミアンスを得ることができるとともに、磁石中央部において左右両側からの磁束集中による減磁を抑えることができる。
（第１０実施形態）
図６４（ａ），（ｂ）に示す磁石４４０，４５０を回転子６００に用いることも可能である。図６４（ａ），（ｂ）に示す各磁石４４０，４５０は、例えば上述した図４８の回転子６００に適用される。この場合、回転子６００において、磁石４００に代えて磁石４４０及び磁石４５０のいずれかが用いられ、その磁石４４０及び磁石４５０のいずれかが、ｄ軸を挟んで両側に線対称でそれぞれ配置される。なお、永久磁石を変更する際には、磁石外周側と内周側の作用面間の距離が再設定されて適応される。
図６４（ａ）では、磁石４４０において、図の上下（回転子６００の径方向の内外）に並ぶ一対の対向面が第１作用面４４１ａ，４４１ｂであり、図の左端面（ｑ軸側端面）が第２作用面４４１ｃである。なお、磁石４４０の左端面においては一部のみが第２作用面４４１ｃとなり、それ以外は非作用面となっている。
また、図６４（ｂ）では、磁石４５０において、図の上下（回転子６００の径方向の内外）に並ぶ一対の対向面が第１作用面４５１ａ，４５１ｂであり、図の左端面（ｑ軸側端面）が第２作用面４５１ｃである。なお、磁石４５０の左端面においては一部のみが第２作用面４５１ｃとなり、それ以外は非作用面となっている。
各磁石４４０，４５０には、矢印にて円弧状の配向方向が示されている。各磁石４４０，４５０は、それぞれ第２作用面４４１ｃ，４５１ｃの側をｑ軸側として、回転子鉄心６１０においてｄ軸の両側に設けられた磁石収容孔６１１にそれぞれ収容配置される。
各磁石４４０，４５０を比べると、その両者は、一対の第１作用面４４１ａ，４４１ｂの間の最短距離、すなわち物理的な磁石厚さが相違しており、磁石４４０の方が磁石４５０よりも厚さ寸法が小さいものとなっている。この場合、各磁石４４０，４５０では、配向の曲率（配向円の半径）が相違しており、磁石４４０の方が磁石４５０よりも配向円の曲率半径が小さいものとなっている。配向円の曲率半径に応じて配向を適宜設定することにより、配向率の向上を図ることができる。配向円の曲率半径が小さい磁石４４０では、例えば上述した図５８（ｂ）に記載の配向磁場３２２により配向されることが好適である。
配向磁場は、ネオジム磁石では２Ｔ程度であることが知られているため、飽和磁束密度が２Ｔ程度の鉄系の鉄心では、急激な曲率変更がしにくいことが想像に足る。このため、既述の図５８（ａ），（ｂ）の手法で発生される配向磁場が、最も小さい曲率半径のものとして考えても相違ない。
ここで、上述した図５４（ａ）の如く、旋回した長尺のコイル３０１ａにより配向磁場３０２が生成される場合には、配向方向の曲率が大きくなることが容易に想定される。また、図５４（ａ）に記載の配向磁場３０２は、図５８（ａ），（ｂ）に記載の少ない本数の導体で生成される配向磁場３２２に比べ、旋回するコイル３０１ａの軸寸法内で一様に２Ｔ以上を保つことが容易に可能である。このため、高い配向率を実現するには、図５４（ａ）の手法により配向されることが好ましい。
各磁石４４０，４５０における配向方向を、図６５（ａ），（ｂ）を用いて補足説明する。図６５（ａ）には、磁石４４０の配向方向を定める配向円３３２を一点鎖線で示している。これは一般的に極異方配向と呼ばれる配向である。この場合、回転子外周面から固定子内径までのエアギャップ空間におけるｑ軸上の中心点３３１により配向円３３２を定め、その配向円３３２により配向方向設定を行うことで、回転子の固定子との磁束授受を行うエアギャップ面での磁束密度波形を、正弦波とすることが可能となる。
また、図６５（ｂ）には、磁石４５０の配向方向を定める配向円３３４を一点鎖線で示している。この場合、配向方向設定を行う配向円３３４の中心点３３３を、ｑ軸位置から隣接極側に離し、かつ前記エアギャップ空間から固定子側に離れた位置に設定している。これによる効果は、配向率の向上である。
配向円の曲率半径が小さい磁石４４０は、図５８（ｂ）に記載の配向磁場３２２により配向されることが好適であるが、図５８（ａ），（ｂ）の手法では、図５４（ａ）の手法と比べて導体本数を多く取ることができず、高い配向率を出しにくいと考えられる。そのため、図６５（ｂ）に示されるように配向円の曲率半径を大きくし、図５４（ａ）の手法により高い配向磁場を適応可能とすることが望ましい。
（第１１実施形態）
第１１実施形態として、永久磁石の着磁工程で用いる着磁装置について説明する。着磁工程では、配向及び焼結が終了した磁石について着磁装置による着磁が行われる。本実施形態の着磁装置は、一対の磁束作用面の間に円弧状をなす磁石磁路を有する磁石を製作する上で好適に用いることができるものとなっている。例えば、図５２の磁石４０４、図６１の磁石４２０、図６２の磁石４３０、図６３の端部磁石４３４ｂ，４３４ｃ、図６４の磁石４４０，４５０の製造時において、本実施形態の着磁装置が用いられるとよい。この着磁は、例えば図５６〜図５８で説明した配向工程の後に実施される。図６６（ａ），（ｂ）及び図６７にはそれぞれ、略円筒形状を有する着磁装置について、その軸方向に直交する横断面方向の概略構成を示している。
着磁装置について横断面方向の概略構成を示している。
図６６（ａ）に示すように、着磁装置３４０は、上記横断面において略円形状をなす内側着磁鉄心３４１と、その内側着磁鉄心３４１の外周側に配置される円環状の外側着磁鉄心３４２とを備えている。内側着磁鉄心３４１が第２着磁鉄心に相当し、外側着磁鉄心３４２が第１着磁鉄心に相当する。内側着磁鉄心３４１の外周面および外側着磁鉄心３４２の内周面の間には隙間が形成されており、その隙間が磁石挿入空間３４３となっている。つまり、各着磁鉄心３４１，３４２は、所定間隔を隔てて互いに対向する状態で配置されている。各着磁鉄心３４１，３４２は、飽和磁束密度Ｂｓが２Ｔ程度の軟磁性体により作成されている。
内側着磁鉄心３４１には、外周面において、外側着磁鉄心３４２の内周面に向かって開口する導体収容凹部としての複数のスロット３４４が周方向に所定ピッチで形成されている。各スロット３４４には、着磁導体としての着磁コイル３４５が巻装されている。例えば、内側着磁鉄心３４１における、隣り合うスロット３４４内の部分（以下、保持部とする）に着磁コイル３４５が取り付けられており、この結果、隣り合うスロット３４４間では、着磁コイル３４５の導体に対する通電の向きが互いに逆になっている。
例えば、図６６（ａ）では、６個の保持部があり、それぞれに着磁コイル３４５が巻きつけられている。なお、１つの着磁コイル３４５をそれぞれスロット間に巻きつけてもよい。
そして、着磁工程においては、磁石挿入空間３４３の所定位置に着磁対象の磁石ＭＧ１０がセットされ、その状態で、通電装置により着磁コイル３４５への通電により着磁が行われる。この場合、各スロット３４４における着磁コイル３４５の導体を中心にして、内側着磁鉄心３４１と外側着磁鉄心３４２との両方を跨ぐようにして磁石挿入空間３４３に着磁磁場３４６が生成され、その着磁磁場３４６の磁束により、磁石挿入空間３４３にセットされた磁石ＭＧ１０に対して着磁が行われる。
外側着磁鉄心３４２は、その内周面および外周面間の最短距離を外側着磁鉄心３４２の厚さ寸法Ｔ１１として有している。外側着磁鉄心３４２は、着磁コイル３４５への通電により着磁磁場が生じる場合において、磁石挿入空間３４３にセットされた磁石ＭＧ１０に対して所望の方向の強力な磁界を発生させる磁束誘導ヨーク（着磁ヨーク）である。外側着磁鉄心３４２は、その特徴として、径方向の厚さ寸法Ｔ１１が、内側着磁鉄心３４１の極ピッチ（内側着磁鉄心３４１の外周面に沿う円上において、隣り合うスロット３４４のスロット中心位置での距離ピッチ、又は隣り合うスロット３４４の間の鉄心幅寸法）よりも小さい寸法となっている。このように設定することで、着磁磁場３４６は外側着磁鉄心３４２まで完全に通り切らず、エアギャップ面の任意の点から同心円に近い磁束を設定することが可能となる。つまり、外側着磁鉄心３４２では、周方向よりも先に径方向に磁気飽和が生じることになり、磁石挿入空間３４３において比較的大きい曲率で円弧状の着磁磁場３４６が生成される。
なお、外側着磁鉄心３４２の径方向の厚さ寸法Ｔ１１は、内側着磁鉄心３４１の極ピッチの１／２よりも小さい寸法であることが望ましい。着磁コイル３４５は、外側着磁鉄心３４２での磁気飽和を生じさせることを可能とする大きさの電流で通電されるとよい。
本手法によれば、図６４（ａ）に記載した配向磁石、すなわち配向円の曲率半径が比較的小さい磁石４４０において、所望とする着磁を容易に実施でき、９７％以上の高い着磁率を実現することができる。
なお、図６６（ｂ）に示すように、内側着磁鉄心３４１およびスロットを用いず、外側着磁鉄心３４２に対向するように、着磁コイル３４５を設けることも可能であり、着磁コイル３４５に対する通電により、図中符号３４６で示す着磁磁場を生成することも可能である。また、内側着磁鉄心３４１を非磁性体により製造された円弧状の保持部として構成することも可能である。
いずれにしろ、所定厚さを有する着磁鉄心（外側着磁鉄心３４２）を用い、その着磁鉄心において厚さ方向の一方の側に導体（着磁コイル３４５）と磁石ＭＧ１０とを配置した状態で、導体の通電により着磁磁界を生成して、磁石ＭＧ１０において互いに対向する一対の対向面の間に円弧状をなす磁石磁路を形成するものであればよい。なおこの場合には、着磁鉄心（外側着磁鉄心３４２）から離間した位置に導体（着磁コイル３４５）を配置するとともに、周方向において導体中心位置から離れ、かつ導体よりも着磁鉄心に近い位置に磁石ＭＧ１０を配置するとよい。
また、図６７に示す着磁装置３５０は、図６６（ａ）の着磁装置３４０と基本構造は同じであり、一部を変更したものである。図６７に示すように、略円筒形状を有する着磁装置３５０は、その軸方向に直交する横断面において略円形状をなす内側着磁鉄心３５１と、その内側着磁鉄心３５１の外周側に配置される上記横断面において円環状の外側着磁鉄心３５２とを備えている。内側着磁鉄心３５１が第２着磁鉄心に相当し、外側着磁鉄心３５２が第１着磁鉄心に相当する。内側着磁鉄心３５１の外周面および外側着磁鉄心３５２の内周面の間には隙間が形成されており、その隙間が磁石挿入空間３５３となっている。各着磁鉄心３５１，３５２は、飽和磁束密度Ｂｓが２Ｔ程度の軟磁性体により作成されている。内側着磁鉄心３５１の外周面には、導体収容凹部としての複数のスロット３５４が周方向に所定ピッチで形成されており、各スロット３５４には、着磁導体としての着磁コイル３５５が巻装されている。隣り合うスロット３５４では、着磁コイル３５５の導体に対する通電の向きが互いに逆になっている。
例えば、図６７では、６個の保持部があり、それぞれに着磁コイル３５５が巻きつけられている。なお、１つの着磁コイル３５５をそれぞれスロット間に巻きつけてもよい。
着磁工程においては、磁石挿入空間３５３の所定位置に着磁対象の磁石ＭＧ１０がセットされ、その状態で、通電装置（図６６（ａ）参照）により着磁コイル３５５への通電により着磁が行われる。この場合、各スロット３５４における着磁コイル３５５の導体を中心にして、内側着磁鉄心３５１と外側着磁鉄心３５２との両方を跨ぐようにして磁石挿入空間３５３に着磁磁場３５６が生成され、その着磁磁場３５６の磁束により、磁石挿入空間３５３にセットされた磁石ＭＧ１０に対して着磁が行われる。
外側着磁鉄心３５２は、着磁コイル３５５への通電により着磁磁場が生じる場合において、磁石挿入空間３５３にセットされた磁石ＭＧ１０に対して所望の方向の強力な磁界を発生させる磁束誘導ヨーク（着磁ヨーク）である。外側着磁鉄心３５２は、その特徴として、その内周面および外周面間の最短距離を外側着磁鉄心３５２の厚さ寸法Ｔ１２として有している。外側着磁鉄心３５２の径方向の厚さ寸法Ｔ１２は、内側着磁鉄心３５１の極ピッチ（内側着磁鉄心３５１の外周面に沿う円上において、隣り合うスロット３５４のスロット中心位置での距離ピッチ、又は隣り合うスロット３５４の間の鉄心幅寸法）よりも大きい寸法となっている。このように設定することで、磁石挿入空間３５３に２Ｔ以上の強大な磁界が適応されても外側着磁鉄心３５２が磁気飽和しないことになり、その外側着磁鉄心３５２によって、曲率が小さい状態で着磁磁場３５６を発生させることができる。
本手法によれば、図６４（ｂ）に記載した配向磁石、すなわち配向円の曲率半径が比較的大きい磁石４５０において、所望とする着磁を容易に実施でき、９７％以上の高い着磁率を実現することができる。
なお、図６７においても、内側着磁鉄心３５１およびスロットを用いずに、外側着磁鉄心３５２に対向するように、着磁コイル３５５を設けることも可能であり、着磁コイル３５５に対する通電により、図中符号３５６で示す着磁磁場を生成することも可能である。また、内側着磁鉄心３５１を非磁性体により製造された円弧状の保持部として構成することも可能である。すなわち、所定厚さを有する着磁鉄心（外側着磁鉄心３５２）を用い、その着磁鉄心において厚さ方向の一方の側に導体（着磁コイル３５５）と磁石ＭＧ１０とを配置した状態で、導体の通電により着磁磁界を生成して、磁石ＭＧ１０において互いに対向する一対の対向面の間に円弧状をなす磁石磁路を形成するものであればよい。
上記着磁工程では、常温下で行われることが望ましい。温度を上げて常温下で行われることにより、着磁対象の磁石の保持力を下げることができ、磁石の着磁をより容易に行うことを可能にする。
なお、上記の各着磁装置３４０，３５０を用いた磁石製造過程では、着磁工程の前に、着磁後にＮＳ極が交互に現れる任意の形状に磁石を集合させて磁石集合体とする工程が設定されていてもよい。
図６６（ａ），（ｂ）及び図６７で説明した着磁装置３４０，３５０では、円形状の内側着磁鉄心３４１，３５１において複数のスロット３４４，３５４を円周状に所定ピッチで配置したが、これを変更し、複数のスロット３４４，３５４を直線状に所定ピッチで配置する構成であってもよい。すなわち、各着磁装置において、互いに対向する一対の着磁鉄心の対向面を直線状に配置し、一方の着磁鉄心に、所定間隔でスロットを設けるとともに、そのスロットに着磁コイルを巻装する構成とする。また、一対の着磁鉄心間の隙間を磁石挿入空間とし、その磁石挿入空間に、着磁対象となる磁石をセットするとよい。
この場合、配向円の曲率半径が比較的大きい磁石４４０の着磁を行う着磁装置と、配向円の曲率半径が比較的大きい磁石４５０の着磁を行う着磁装置とでは、着磁コイルを巻装していない側の着磁鉄心（第１着磁鉄心）について、その厚み寸法（一対の着磁鉄心が並ぶ方向の厚さ寸法）を相違させる。すなわち、磁石４４０の着磁を行う着磁装置では、第１着磁鉄心の厚さ寸法が、着磁コイルの距離ピッチよりも小さい寸法となっているのに対し、磁石４５０の着磁を行う着磁装置では、第１着磁鉄心の厚さ寸法が、着磁コイルの距離ピッチよりも大きい寸法となっている。
（第１２実施形態）
次に、第１２実施形態における回転子６００を説明する。図６８に示すように、回転子鉄心６１０には、ｄ軸を跨ぎ、かつその両側に円弧状に延びるようにして磁石収容孔６１１が形成され、その磁石収容孔６１１内に磁石４６０が収容されている。磁石収容孔６１１及び磁石４６０は、その横断面が円弧状をなしており、回転子鉄心６１０の外径から見て磁石６４０までの距離が、ｑ軸からｄ軸に向かうにつれ徐々に遠ざかるように設定されている。要するに、磁石６４０は、ｄ軸上で回転子鉄心６１０の外周面から最も離れ、かつｑ軸に向かうにつれて回転子鉄心６１０の外周面に近づくような、径方向内側に向かって凸となる凸形状をなしている。磁石収容孔６１１及び磁石４６０は、ｄ軸に対して線対称に設けられている。
磁石４６０は、径方向の内外に並ぶ一対の対向面が、磁束が流出又は流入する作用面４６１ａ，４６１ｂとなっており、その作用面４６１ａ，４６１ｂは、ｄ軸を中心に描いた円弧状をなしている。
また、磁石４６０は、ｄ軸を含むｄ軸近傍領域４６２ａと、そのｄ軸近傍領域４６２ａを挟んで両側の外側領域４６２ｂとで配向方向が相違している。具体的には、ｄ軸近傍領域４６２ａでは、ｄ軸に平行な方向に配向方向が定められているのに対し、外側領域４６２では、回転子鉄心６１０の外周面側でｄ軸に近づくような向きで、ｄ軸に対して傾く方向に配向方向が定められている。
この場合、ｄ軸近傍領域４６２ａの範囲は、ｄ軸を中心として周方向の両側に所定角度で定められている。具体的には、ｄ軸近傍領域４６２ａの範囲は、回転子鉄心６１０の中心を通るｄ軸を中心とする角度θｃで定められる範囲であり、角度θｃは電気角で３２．７度であることが望ましい。３相巻線を有する固定子７００において例えば多く流通している８極４８スロット、すなわち１極に対し６スロットを備え、かつ固定子巻線７２０を分布巻とする回転電機の場合には、１極に対して６回、すなわち１極対に対しては１２回のスロットを跨ぐために１１次乃至１３次の高調波が生じる。この点、ｄ軸近傍領域４６２ａを電気角３２．７度（すなわち、３６０度を次数１１で割った角度）の範囲で定める構成とすれば、１１次の高調波成分を、磁石４６０と固定子巻線７２０とにより起こる逆起電力成分から無くすことができる。
ｄ軸近傍領域４６２ａを３２．７度より大きい角度で設定する場合、多量な磁束量により高調波成分の振幅が大きくなる。これに対して、ｄ軸近傍領域４６２ａを３２．７度より小さい角度で設定する場合、その角度よりも大きく設定された場合の高調波成分よりも矮小な磁束量により、高調波成分の振幅が小さくなる。
なお、ｄ軸近傍領域４６２ａの範囲（角度θｃ）を、電気角で３２．７度以下かつ１．０度以上のいずれかの角度で設定してもよい。例えば、角度θを電気角で２７．７度（すなわち、３６０度を次数１３で割った角度）としてもよい。この場合、１３次の成分を好適に排除できる。また、ｄ軸近傍領域４６２ａの範囲（角度θｃ）を、電気角で３２．７度以下かつ２７．７度以上のいずれかの角度としてもよい。
（第１３実施形態）
次に、回転電機５００の通電制御について説明する。まずは図６９の電圧ベクトル図を用いて、本実施形態における空間ベクトル制御に関して説明する。図６９には、ｄ軸上に磁石磁束Ψが任意に設定されており、ｑ軸上に、磁石磁束Ψに対してフレミングの法則によりトルクを無駄なく出力でき、電気角でｄ軸に直交するｑ軸電流Ｉｑが記載されている。この状態を、回転子１極分で図７０に示す。図７０では、回転子鉄心６１０において２つの磁石４７０が略Ｖ字状に配置されている。なお、２つの磁石４７０は、略Ｖ字状でなく、ｄ軸に直交する方向に一直線状に配置されていてもよい。磁石４７０では、図５９に示す磁石４１０、図６１に示す磁石４２０、図６２に示す磁石４３０、図６３に示す磁石４３３、図６４（ａ），（ｂ）に示す磁石４４０，４５０と同様に、径方向の内外に並ぶ一対の対向面が、磁束が流出又は流入する磁束作用面（第１作用面４７１ａ，４７１ｂ）となり、ｑ軸側の端面も同様に磁束が流出又は流入する磁束作用面（第２作用面４７１ｃ）となっている。
図７０では、２つの磁石４７０の中央であるｄ軸がＮ極である場合において、そのｄ軸線上における固定子巻線７２０の導線７２１に、紙面手前側に向かって電流を流すことにより、ｄ軸に直交する磁界Φａが回転子６００に供給され、回転子６００が半時計回りに回転する。
一方、図７１（ａ）には、ｑ軸の成分による磁界Φｂ，Φｃが描かれている。この磁界Φｂ，Φｃによって、回転子鉄心６１０の表面近くでありかつｑ軸付近の部分６２８が磁気飽和する。この状態を図７２に示す。図７２において、電流位相を磁石磁束Ψに対してβとすると、βが９０度から２７０度の状態で、磁気飽和を促すｄ軸電流Ｉｄ（すなわち、負の方向のｄ軸電流Ｉｄ）による磁界が生じることとなる。
ここで、第２作用面４７１ｃは、第１作用面４７１ａ，４７１ｂよりも回転子鉄心６１０の外周に近い位置に、磁気飽和領域に面するように設定される。図７１（ａ）において、第２作用面４７１ｃを通る磁気回路では、磁気飽和がコントロールされることにより磁気抵抗値が変化する。そのため、磁気回路を図７１（ｂ）の等価回路図で表現すると、磁気飽和領域が可変抵抗器Ｒ３として機能する。つまり、第２作用面４７１ｃを通る磁石磁束を、可変抵抗器Ｒ３の磁気抵抗を上下させることにより可変磁束とすることができる。この場合、磁石としてはパーミアンスが可変されたことと同義となるから、結果的に、電磁石のように可変磁束を行えることとなる。
ｑ軸上の磁気飽和領域を可変抵抗器Ｒ３として機能させることにより、ｑ軸上のＬｄ・Ｉｄの磁束による弱め界磁制御が可能となり、力行動作の回転数範囲を拡張することが可能となる。また、力行動作の回転数範囲を広げる制御範囲を拡張することができる。図７２には、ｑ軸上に、通例埋め込み磁石型で生じる磁石磁束Ψを示すとともに、説明の便宜上、重ならないようにしてＬｄ・Ｉｄの磁束を示している。この制御は、電流通電位相のコントロール機構を備えるインバータ９００（図７３（ａ）参照）や制御装置９３０（図７４参照）により実施される。
このとき、前述した磁石磁束Ψの増加分の逆数だけ、固定子巻線７２０の巻数を少なくする設定と組み合わせると、高速化による電流制御性が、電気的時定数の低下により改善するので、一層好適である。
回転電機駆動システムの概要を示す図７３（ａ）を用いて、インバータ９００の構成を説明する。インバータ９００は、相巻線の相数と同数の上下アームを有する電力調整部としてのインバータブリッジ９１０を備えている。インバータ９００は、インバータブリッジ９１０における上下アームの各スイッチＳｐ，Ｓｎのオンオフにより、固定子巻線７２０の各相巻線における通電電流を調整する。インバータブリッジ９１０には、直流電源９５０と平滑コンデンサ９５５とが並列に接続されている。直流電源９５０は、例えば複数の単電池が直列接続された組電池により構成されている。
制御部としての制御装置９３０は、ＣＰＵや各種メモリからなるマイコンを備えており、回転電機５００における各種の検出情報や、力行駆動及び発電の要求に基づいて、インバータ９００における各スイッチＳｐ，Ｓｎのオンオフにより各相の通電制御を実施する。回転電機５００の検出情報には、前記レゾルバ（６０２，６０３）の角度検出器により検出される回転子６００の回転角度や、電圧センサにより検出される電圧、電流センサにより検出される各相の通電電流が含まれる。
なお、回転子角度センサとしてレゾルバが用いられることにより、従来よりも広い制御範囲を持つ本実施形態の回転電機５００を、高温条件下でより高精度に制御することが可能となる。
インバータブリッジ９１０は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相からなる３相において上アームスイッチＳｐと下アームスイッチＳｎとの直列接続体をそれぞれ備えている。各相の上アームスイッチＳｐの高電位側端子は直流電源の正極端子９１１に接続され、各相の下アームスイッチＳｎの低電位側端子は直流電源の負極端子９１２に接続されている。各相の上アームスイッチＳｐと下アームスイッチＳｎとの間の中間接続点には、それぞれＵ相巻線、Ｖ相巻線、Ｗ相巻線の一端が接続されている。これら各相巻線は星形結線（Ｙ結線）されており、各相巻線の他端は中性点にて互いに接続されている。制御装置９３０は、インバータブリッジ９１０の各スイッチＳｐ，Ｓｎを操作する操作信号を生成して出力する。より具体的には、制御装置９３０は、インバータブリッジ９１０における各相電圧の指令電圧及び三角波等の周期的搬送波に基づく、搬送波の周期毎の両者の大小比較により、pulse-width modulation (PWM)信号を生成し、そのＰＷＭ信号により各スイッチＳｐ，Ｓｎをオンオフして各相巻線の通電電流を制御する。
固定子巻線７２０では、各相に設けられたスイッチＳｐ，Ｓｎによりその通電位相が制御され、特にこの場合、ｄ軸に直交する磁束を発生させる第１の位相を有する各相電流（すなわち、ｑ軸電流Ｉｑを生じさせる電流）に加えて、その第１の位相とは異なる第２の位相を有する各相電流（すなわち、ｄ軸電流Ｉｄを生じさせる電流）が流れるように位相制御が実施される。これにより、図７１（ａ）に示す、第２作用面４７１ｃの磁石磁路でありかつ回転子鉄心６１０のｑ軸付近の部分６２８において、ｄ軸電流Ｉｄにより磁気飽和の状態が可変制御される。この場合、進角制御によりｄ軸電流Ｉｄが与えられ、そのｄ軸電流Ｉｄにより生じる磁束により磁気飽和状態と非磁気飽和状態とが可変に制御されるとよい。
制御装置９３０は、ｄ軸に直交する磁束を発生させる電流位相の電流（図７０参照）と、ｄ軸に直交する磁束を発生させる電流位相とは異なる電流（図７１（ａ）参照）とを適切に制御することにより、隣り合う各磁極ペアにおける第２作用面４７１ｃの間の鉄心部分が磁気飽和する状態と磁気飽和しない状態とを可変に制御するとよい。この場合、トルク指令値や回転電機５００の回転速度に基づいて、磁気飽和状態と非磁気飽和状態とを可変に制御するとよい。
例えば低トルクかつ高回転域において磁気飽和状態とし、それ以外で非磁気飽和状態とする。より具体的には、図７３（ｂ）に示すトルク特性において、制御切替線Ａ１を定めておき、その制御切替線Ａ１よりも高回転側の領域Ａ２において磁気飽和を生じさせる制御を実施するとよい。
例えば、ｄ軸電流Ｉｄの位相（第２位相）を、ｑ軸電流Ｉｑの位相（第１位相）に対して進み位相とし、位相差角度が５０°以下にすることが望ましい。
図７４には、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の各相電流を制御する制御処理が示されている。ここではＵ，Ｖ，Ｗ相側の制御処理について説明する。
電流指令値設定部９３１はトルク−ｄｑ変換マップを用い、回転電機５００に対する力行トルク指令値又は発電トルク指令値や、回転子６００の回転電気角θを時間微分して得られる電気角速度ωに基づいて、ｄ軸の電流指令値とｑ軸の電流指令値とを設定する。ｄｑ変換部９３２は、相ごとに設けられた電流センサによる３相（Ｕ、Ｖ、Ｗ相）それぞれの電流検出値（各相電流）を、界磁方向をｄ軸とする直交２次元回転座標系の成分であるｄ軸電流とｑ軸電流とに変換する。詳細は公知なので省略する。
フィードバック制御部９３３は、ｄ軸電流をｄ軸の電流指令値にフィードバック制御するための操作量として、上記ｄ軸電流とｄ軸電流指令値との偏差量にＰＩ（Proportional-Integral）ゲインを施して補正指令量、すなわち、ｄ軸の指令電圧を算出する。また、ｑ軸電流フィードバック制御部９３４は、ｑ軸電流をｑ軸の電流指令値にフィードバック制御するための操作量として、上記ｑ軸電流とｑ軸電流指令値との偏差量にＰＩゲインを施して補正指令量、すなわち、ｑ軸の指令電圧を算出する。
２相⇒３相変換部９３５は、ｄ軸及びｑ軸の指令電圧を、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の指令電圧に変換する。なお、上記の各部９３１〜９３５が、ｄｑ変換理論による基本波電流のフィードバック制御を実施するフィードバック制御部であり、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の指令電圧がフィードバック制御値である。
そして、操作信号生成部９３６は、周知の三角波キャリア比較方式を用い、３相の指令電圧に基づいて、インバータの操作信号を生成する。具体的には、操作信号生成部９３６は、３相の指令電圧を電源電圧で規格化した信号と、三角波信号等のキャリア信号（搬送波）との大小比較に基づくＰＷＭ制御により、各相における上下アームのスイッチ操作信号（デューティ信号）を生成する。ドライバ９３７は、操作信号生成部９３６で生成されたスイッチ操作信号に基づいて、インバータブリッジ９１０における各３相のスイッチＳｐ，Ｓｎをオンオフさせる。
本実施形態の回転電機５００では、強力な磁石を採用することと、その磁束増分の逆数倍の固定子巻線７２０の調整を行うことにより、インダクタンスが所定値より低くなることが考えられる。かかる場合には、図７３（ａ）のインバータブリッジ９１０と固定子巻線７２０との間に、インダクタンスの低下分（前記所定値までの差分）を埋めるインダクタンスを有する電流センサを設けるとよい。この構成によれば、電流フィードバック構成部品である電流センサをインダクタとしても機能させることができ、一層効果的である。
本実施形態では、周期的搬送波の周波数、すなわち、インバータ９００における各スイッチのスイッチング周波数を定めるキャリア周波数が１５ｋＨｚを超える周波数に設定されている。これにより、可聴域範囲から外れる領域でＰＷＭ制御が行われることになり、キャリア音が耳障りとならない回転電機駆動システムを提供できる。本実施形態の回転電機５００では、上記構成の回転子６００を採用したことにより、従来の回転電機に比べてインダクタンスが低くなり、高いキャリア周波数での制御が実現可能となっている。
また、本実施形態の回転電機５００では、従来と比べて磁石磁束が高く、かつ低インダクタンスであるため、その回転電機５００を用いた回転電機駆動システムでは、電流制御マップが、磁石トルクとリラクタンストルクとのうち磁石トルク寄り（つまりＩｑ寄り）に設定されている。
埋め込み磁石型回転電機のトルクＴは、一般的にｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑ、ｄ軸インダクタンスＬｄ、ｑ軸インダクタンスＬｑ、磁石磁束Ψを用いて、以下式で示される。
Ｔ＝Ｉｄ・Ｉｑ・（Ｌｄ−Ｌｑ）＋Ψ・Ｉｑ …（３）
式（３）の右辺において、第１項はリラクタンストルクに相当し、第２項は磁石トルクに相当する。
図７５には、ｄ軸を基準とする回転子６００の回転電気角θが９０〜１８０度となる範囲において、リラクタンストルクと磁石トルクと総トルクとの推移がそれぞれ示されている。なお、ｄ軸上の位相角度を０度としている。図７５には、リラクタンストルクが破線で示され、磁石トルクが一点鎖線で示され、総トルクが実線で示されており、太線で示される各トルクが、式（３）で示される従来のトルクである。
図７５において、従来の総トルクは、後述する電流位相が１３５度付近で最大となることが伺える。これに対し、本実施形態では、図７５中の細線で示されるように、従来よりもｑ軸電流Ｉｑの項（式（３）の右辺第２項）に偏って総トルクが発現するものとなっている。こうした特性が得られるため、特に弱め界磁制御を積極的に行わない高速回転領域や、例えば−２０℃といった極低温であるためにベアリングオイルの粘性が高く瞬間的に大トルクを必要とする場合、すなわちＩｄ成分が小さい領域において、積極的にＩｑ成分を使うことで効果的な制御が可能となる。
本実施形態の磁石（例えば磁石４７０）を利用した場合、電流ベクトル、すなわちｄ−ｑ座標におけるｄ軸電流ベクトルとｑ軸電流ベクトルとから構成される電流ベクトルの位相である電流位相βを１３５°（図７４参照）とする通電よりも、電流位相βを９０〜１３５°の範囲内とする通電の方がトルクが大きいことになる。β９０より大きい電流位相角度の力行範囲では、力率がインダクタンスによるインピーダンスにより低下することが一般的に課題となっており、インバータ９００や回転電機５００よりも前段である直流電源９５０側の負担が大きくなっている。本実施形態においては、電流位相βを１３５°未満としてトルク最大値を設定することができ、電流位相βを１３５°より９０°近くに設定する範囲を大幅に増やすことができる。そして、回転電機駆動システムにおいて、トルク最大値における回転電機５００とインバータ９００とが成す力率によって決まる回転電機以前の電流容量を小さくすることができる。
本実施形態では、およその場合に好適な影響を与えるものとなっているが、用途によっては、インダクタンスの低下が悪影響を与えることも考えられる。例えば、４ｋＨｚ程度のキャリア周波数で制御しなければならない場合である。このような場合に備えて、ＰＷＭフィードバック制御以外の制御が可能になっているとよい。
つまり、制御装置９３０は、インバータブリッジ９１０における指令電圧及び搬送波に基づいてＰＷＭ信号を生成し、そのＰＷＭ信号により各スイッチＳｐ，Ｓｎをオンオフして巻線通電電流を制御する第１通電制御部９３０Ａ（図７３（ａ）参照）と、回転子６００の回転電気角θ（あるいは電気角速度ω）と各スイッチの複数のオンオフパターンとが関係付けられたパターン情報に基づいて、現在の回転子６００の回転電気角θに基づいて、対応するオンオフスイッチングパターンを読み出し、そのオンオフスイッチングパターンにより各スイッチＳｐ，Ｓｎをオンオフして巻線通電電流を制御する第２通電制御部９３０Ｂと、を有しているとよい。
具体的には、制御装置９３０のメモリに、低電流制御域のオンオフスイッチングパターンを記憶しておく。これにより、オームの法則から計算される電流値とかけ離れた数アンペアの制御、またはゼロアンペアの制御を、安定して行うことができるようになる。本実施形態の構成によれば、状況に応じた適宜の駆動方式の切り替えが可能となっている。
オンオフスイッチングパターンにより各スイッチＳｐ，Ｓｎをオンオフして巻線通電電流を制御する第２通電制御として、１２０度矩形波通電制御、１５０度矩形波通電制御、１８０度矩形波通電制御などの矩形波通電（図８５参照）を実施することも可能である。
また、本実施形態における回転子６００では、磁石の配向工夫による減磁耐力の向上に加え、回転子表面の表面磁束密度をコントロールすることによるトルク増加の実現が可能となっている。これについて以下に詳述する。
ここでの説明では、回転子６００として例えば図７７の構成を想定する。この場合、図７７に示す回転子６００は、回転子鉄心６１０に、図６４（ｂ）で説明した磁石４５０が埋め込まれた構成となっている。ただし、既述した特異な磁石配向を有するものであれば、他の磁石を用いる構成であってもよい。また、図７６には、磁石４５０により生じる回転子６００の表面磁束密度波形を示す。なお、実線は磁石４５０による磁束波形であり、破線が１次磁束波形（基本波磁束の波形）であり、一点鎖線が３次磁束波形（３次高調波磁束の波形）である。
磁石４５０は、固定子７００（すなわち、電機子）に対する鎖交磁束として、ｄ軸において同じ極性の１次波形と３次波形とが合成された磁石磁束を生じさせるものとなっており、例えば図７６では電気角９０度となるｄ軸上において１次波形と３次波形とが共に正極性となっている。この場合、磁石４５０の磁束密度波形は、１次磁束波形に対して、位相を６０度ずらした３次高調波磁束が重ね合わされてなる磁束密度波形となっている。つまり、磁石４５０の磁束密度波形は、ｄ軸上の磁束密度が、破線で示す１次波形の磁束密度よりも高くなり、また１次波形に比べてｄ軸側に集約されている。
この磁束波形を実現することにより、回転電機５００におけるトルク増加が可能となる。この場合、通例用いられる正弦波の極異方配向、またはそれを目的としたハルバッハ配列等の磁石配置よりも、大きなトルクを出すことができる。回転電機５００では、１２０度矩形波通電モード、１５０度矩形波通電モード、１８０度矩形波通電モードなどが可能である。これらの矩形波通電が行われる場合には、３次高調波電流を含んだ電流により回転電機が制御されることが考えられるが、上記構成の磁石を用いることにより、良好なトルク出力を出すことができる。
図７６の表面磁束密度波形を生じさせるための磁石４５０の構成を、図７７を用いて説明する。磁石４５０では、図７７に示す配向円３３６に沿った円弧状に磁化容易軸が揃えられ、これにより配向方向が定められている。この場合、配向円３３６は、回転子のｑ軸上となり、かつ回転子鉄心６１０の外周面（固定子側の周面）よりも遠方に離れた位置を、中心点３３５とする円である。このような配向円３３６に基づいて配向が行われることにより、磁石４５０の存在する領域では、配向円３３６の中心点３３５が回転子鉄心６１０の外周面上に定められる場合又はその外周面付近に定められる場合に比べて円弧が大径となる。そのため、磁石４５０のｑ軸側端面（第２作用面４５１ｃ側）からｄ軸方向に向かう向き、すなわちｑ軸に直角又は直角に近い角度で交差する向きで、磁石配向を行わせることが可能になっている。磁石４５０では、固定子側の第１作用面４５１ａにおいてｄ軸側に偏るようにして磁束が発生する。
磁石４５０における磁束分布を、横軸を回転子表面角度位置にして表すと、正弦波状よりもｄ軸上での波高部が盛り上がり、かつ波高ピーク部分の両脇が凹んだような分布、すなわち図７６に示す磁束分布となる。これを周波数分析すると、基本波の３倍調波が混在していることは明らかである。
配向円３３６の中心点３３５の位置を調整することで、３次高調波の割合を調整することが可能となる。この場合、中心点３３５を遠くすること（すなわち回転子表面から離すこと）により、３次成分が増加する。
配向円３３６の中心点３３５を、ｑ軸線上以外の位置にすることも可能である。つまり、配向円３３６の中心点３３５を、図７７のｑ軸よりも右側又は左側とする。この場合、ｄ軸上の位置を中心点３３５とする配向円３３６と、ｄ軸からずれた位置を中心点３３５とする配向円３３６とを混在させた配向磁場中で配向を行うとよい。これにより、３次以外の成分を含んだ配向磁石を作り込むことが可能になる。なお、３次高調波の位相は６０度に限定するものではなく、前後に変位していてもよい。例えば５０度から７０度の間の任意の角度とすることが可能である。
磁石４５０の具体的な構成として、１磁極内において、回転子鉄心６１０の中心を通るｄ軸を中心とし、かつ電気角で１２０度以下かつ７２度以上の角度範囲に磁束作用面を集中させることが望ましい。この場合、多相モータとして一般的な電気角で１２０度に固定子巻線７２０が配列された構成に対して、固定子巻線７２０の１相内で磁束作用面を完結させることにより、余計な高調波が出なくなる。そのため、ｄ軸磁束を使う電流制御において、ｄ軸部の磁束最大値により良好にフレミングの法則により力を出せるようになる。なお、相手となる固定子７００は、例えばリラクタンス差の少ないスロットレス構造、コアレス構造であることが、より一層望ましい。
（第１４実施形態）
図７８に、本実施形態の回転子６００の構成を示す。図７８において、回転子鉄心６１０には、ｄ軸を跨ぎ、かつｄ軸を挟んで線対称な形状を有する磁石収容孔６１１が形成されており、この磁石収容孔６１１は、回転子鉄心６１０の軸方向に直交する横断面が、略矩形かつ固定子７００に向けて凸状となる形状を有している。
この磁石収容孔６１１には、ｄ軸において回転子鉄心６１０の外周面（固定子７００とのエアギャップ面）に突出する凸形状をなす磁石４８０が設けられている。磁石４８０は、回転子鉄心６１０の外周面から磁石４８０までの径方向距離が、ｄ軸からｑ軸に向かうにつれ徐々に大きくなるように設定されており、ｄ軸のエアギャップ面に向けて凸形状となっている。つまり、磁石４８０は、ｄ軸側の部分が最も固定子巻線に近く、かつｑ軸に近づくほど固定子巻線から遠ざかるように配置されている。この場合、磁石４８０は、横断面が逆Ｕ字状をなすものとなっており、磁石４８０の径方向外側面及び径方向内側面の両面はいずれも、ｄ軸から離れるほど、鉄心外周面からの径方向距離が次第に大きくなる構成となっている。なお、磁石４８０は、横断面が逆Ｖ字状をなすものであってもよい。
また、磁石４８０では、配向方向が、磁石４８０のｄ軸の頂点に向かうように定められており、回転子鉄心６１０の内径側から磁束を集めるように配向されていることが特徴である。磁石４８０の配向方向は、円弧状をなし、概ね磁石４８０の長手方向に沿うように定められている。この場合特に、磁石４８０は、固定子７００に対向する方向の寸法（すなわち径方向における最長磁石長さＬａ）よりも長い磁石磁路を有するものとなっている。これにより、ｄ軸における磁石磁束の強化が可能となる。
磁石４８０においては、長手方向の両方の端面４８１と磁石中央の頂部４８２とが、磁束が流出又は流入する磁束作用面となっている。つまり、磁石４８０では、固定子巻線に最も近い磁石外面（頂部４８２）と、固定子巻線から最も遠い磁石外面（４８１）とが、それぞれ磁束の流入流出面となる一対の作用面となっている。ｄ軸付近（頂部４８２付近）においては、配向方向がｄ軸に平行又は平行に近い向きとなっていることが好ましい。この場合、磁石中央部が高いパーミアンスとなるように構成されている。本構成においては、磁石４８０の厚肉となる方向に長い磁石磁路を形成することで、減磁耐力の向上を図ることができる。
また、図７８において、符号６３１，６３２は、磁石収容孔６１１と磁石４８０の外周面および内周面との空間、又は該空間内に非磁性材料が充填された非磁性部（フラックスバリア）である。つまり、磁石４８０の内側面と、頂部４８２を除く部位である外側面とは、磁束の流出及び流入のない非作用面となっており、その非作用面に隣り合わせとなる位置に非磁性部６３１，６３２が設けられている。
図７８の構成によれば、磁石４８０は、回転子鉄心６１０の内径に広がるスペースに対してその磁石磁路を長く持つことができる。この場合、磁石４８０は、回転子鉄心６１０における配置可能スペースを大きく用いて配置される。回転子鉄心６１０では、ｑ軸近傍の部分６３３が磁石減磁の可能性が高い領域となっているが、磁石４８０は、部分６３３から離間させた位置に設けられ、その上で磁石磁路が確保されている。これにより、減磁耐力を強くすることができる。
また、磁石４８０は、その径方向内側を円弧状に凹ませて横断面を逆Ｕ字状にしたため、例えば径方向内側を凹ませていない形状（かまぼこ状）にするよりも磁石重量を少なくすることができ、高いパーミアンスの磁石を提供することができる。
なお、図７８の構成では、磁石４８０のｄ軸方向の外径および内径を、ｄ軸に直交する方向の外径および内径よりも大きくした半楕円形状としたが、これを変更し、磁石４８０のｄ軸方向の外径および内径を、ｄ軸に直交する方向の外径および内径よりも小さくした半楕円形状としたり、磁石４８０のｄ軸方向の外径および内径とｄ軸に直交する方向の外径および内径とを同じにする半円形状としたりしてもよい。
図７９（ａ），（ｂ）には、磁石４８０の端部におけるｄ軸に直交する方向の外径寸法（すなわち、楕円形状の磁石４８０における長径を一定にした場合の長径と短径との比率）を互いに異ならせた構成を、磁石４８０Ａ、磁石４８０Ｂとしてそれぞれ示す。なお、図７９（ａ）〜（ｃ）において図の左右方向の中央がｄ軸である。磁石４８０Ｂでは、その端部の短径ｔ２が磁石４８０Ａの端部の短径ｔ１よりも短くなっている。この場合、ｄ軸に直交する方向の径（ｄ軸直交寸法）に対する磁石４８０のｄ軸方向の径（ｄ軸寸法）の比率（ｄ軸寸法／ｄ軸直交寸法）は、磁石４８０Ｂの方が大きい。そのため、磁石４８０Ａ，４８０Ｂを比べると、磁石４８０Ｂの方がｄ軸に対する傾きがより急峻になっている。
また、図７９（ｃ）は、直線配向の複数の磁石４８４ａ，４８４ｂ，４８４ｃ（すなわち配向方向が直線である磁石）を用いて磁石アセンブリ４８０Ｃを構成している。磁石アセンブリ４８０Ｃは、複数の磁石４８４ａ，４８４ｂ，４８４ｃを一体化させた磁石集合体として構成されており、図７８に示す磁石４８０に類するものとなっている。すなわち、磁石アセンブリ４８０Ｃは、ｄ軸を跨ぐ位置に設けられ、ｄ軸に直交する向きに延びる中央磁石４８４ａと、その中央磁石４８４ａの長手方向両端に接合される２つの端部磁石４８４ｂ，４８４ｃとからなる。２つの端部磁石４８４ｂ，４８４ｃは、ｄ軸に対して斜めとなり、かつ回転子鉄心６１０の外周側ほど（図の上側ほど）ｄ軸に近づくようになる向きで中央磁石４８４ａの両端に接合されている。
すなわち、中央磁石４８４ａおよび端部磁石４８４ｂ，４８４ｃは、固定子７００（電機子）に向けて凸形状を有している。
中央磁石４８４ａの配向方向は、中央磁石４８４ａの長手方向に直交しており、ｄ軸に平行となる向きである。また、２つの端部磁石４８４ｂ，４８４ｃの配向方向は、端部磁石４８４ｂ，４８４ｃの長手方向と同じ向きであり、ｄ軸に対して斜めとなる向きである。中央磁石４８４ａでは、長辺側の一対の対向面が磁束作用面となっているのに対し、端部磁石４８４ｂ，４８４ｃでは、長手方向の両端面が磁束作用面となっている。
つまり、磁石アセンブリ４８０Ｃでは、第１磁石である中央磁石４８４ａが、第２磁石である端部磁石４８４ｂ，４８４ｃよりも固定子巻線に近い位置にｄ軸に対して垂直に交差する向きで配置されるとともに、端部磁石４８４ｂ，４８４ｃが、ｑ軸に近づくほど固定子巻線から遠ざかるように配置され、固定子巻線に最も近い磁石端面４８５ａと、固定子巻線から最も遠い磁石端面４８５ｂとが、それぞれ磁束の流入流出面となる一対の作用面となっている。
磁石アセンブリ４８０Ｃにおいても、上記同様、ｄ軸での磁石磁束を強化し、パーミアンスを向上させることが可能となる。
（第１５実施形態）
図８０に、本実施形態の回転子６００の構成を示す。図８０において、回転子鉄心６１０には、周方向に隣り合う２つのｄ軸（磁極中心）の間に、回転子鉄心６１０の軸に直交する横断面において、径方向中心側に凸となる円弧状の磁石収容孔６４１が形成されている。磁石収容孔６４１は、磁極と同じ数だけ設けられている。本実施形態では、８つの磁石収容孔６４１が設けられている。各磁石収容孔６４１は、その両端がｄ軸付近に位置しており、隣り合う各磁石収容孔６４１はｄ軸鉄心６４２を挟んでそれぞれ設けられている。
各磁石収容孔６４１に、その磁石収容孔６４１と同じ形状の磁石４９０が収容されている。つまり、磁石４９０は、磁石収容孔６４１と同様に、径方向中心側に凸となる円弧状をなしている。磁石４９０は、ｄ軸付近で回転子鉄心６１０の外周面に最も近づき、ｑ軸で回転子鉄心６１０の外周面から最も離れるように設けられている。この場合、磁石４９０は、ｑ軸上を中心とし、かつ固定子巻線とは反対側（反固定子巻線側）、すなわち回転子鉄心６１０に向かう側に凸となる円弧形状を有しており、その両端が、それぞれｄ軸付近に配置されている。本実施形態の回転子６００では、周方向に隣り合う各ｄ軸間に、それぞれ１つずつの磁石収容孔６４１及び磁石４９０が設けられている。
磁石４９０では、配向方向が、磁石４９０の長手方向に沿う向きで円弧状に定められており、長手方向の両方の端面４９１が、磁束が流出又は流入する磁束作用面となっている。つまり、磁石４９０では、両側の磁石端面であるｄ軸側端面が磁束作用面となっている。磁石４９０における磁石磁路長は、その長手方向の長さ（円弧長）と略同じ長さとなっている。磁石４９０は、磁石端部がｄ軸に位置し、そのｄ軸端部に向けて配向方向が定められていることが特徴である。この場合特に、磁石４９０は、固定子７００に対向する方向の寸法（すなわち径方向における最長磁石長さＬｂ）よりも長い磁石磁路を有するものとなっている。これにより、ｄ軸における磁石磁束の強化が可能となる。また、磁石４９０の厚肉となる方向に長い磁石磁路を形成することで、減磁耐力の向上を図ることができる。なお、図８０の構成によれば、表面磁石型に近い回転子特性が得られるものとなっている。
また、回転子鉄心６１０において、磁石収容孔６４１（磁石４９０）の径方向外側には空間又は非磁性材料が充填された非磁性部６４３（フラックスバリア）が設けられている。つまり、磁石４９０の外側面は、磁束の流出及び流入のない非作用面となっており、その非作用面に隣り合わせとなる位置に非磁性部６４３が設けられている。回転子鉄心６１０において、磁石収容孔６４１とその外側の非磁性部６４３との間には、それら両者を隔てるブリッジ６４４が設けられている。
上記構成の回転子６００では、磁石４９０のｄ軸に沿って配向がなされているため、極ピッチ円弧と磁極ごとの磁石磁路長とを略同一とすることができ、減磁に対して最も強い構成が得られる。
（他の実施形態）
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更することが可能である。
・回転電機５００の回転子６００における磁石配置として以下の構成を採用することも可能である。図８１に示される回転子鉄心６１０では、ｄ軸上の所定点を中心にして、その所定点からの距離が相違するｎ個の層（Ａ層、Ｂ層、Ｃ層、…ｎ層）が定められている。これら各層は、例えば同心円状に定められるとよい。この場合、層ごとに、永久磁石が配置される。各層の永久磁石は、同じ形状及び性能のものが配置されてもよいし、異なる形状又は性能のものが組み合わされて配置されてもよい。
図８２にその一例を示す。図８２には、回転子鉄心６１０に、図６２で説明した磁石４３０と、図６４で説明した磁石４４０とを組み付けた構成が示されている。すなわち、回転子鉄心６１０のＡ層内に磁石４３０が配置され、Ｂ層からＣ層にかけての領域に磁石４４０が配置されている。この構成では、Ａ層内の磁石４３０による端部減磁の抑制と、Ｂ−Ｃ層配置の磁石４４０による最も外周側での減磁の抑制との効果が得られることとなる。なお、各層における永久磁石の組み合わせは任意である。
・配向工程に関わる具体的な構成を以下のように変更してもよい。図８３（ａ），（ｂ）を用いて、配向工程に関わる具体的な構成を説明する。図８３（ａ）は、配向工程（磁場中成形）で用いられる配向装置３６０の概略構成を示す図であり、図８３（ｂ）は、配向工程により作成される複数の磁石ＭＧを示す図である。
配向装置３６０は、磁石ＭＧの作成に用いる金型２８０を内包可能な大きさの磁場発生装置３６１を備えている。磁場発生装置３６１は、通電により内部に所定方向の磁束を生成するコイル３６１ａを有しており、そのコイル３６１ａの軸方向に対して、配向対象である磁石ＭＧの任意の平面に直交する法線Ｎが平行となるようにして、コイル３６１ａ内に金型２８０が配置される。この場合、磁場発生装置３６１（コイル３６１ａ）への通電により発生する配向磁場３６２を金型２８０に与え、その状態で、金型２８０の磁石粉末に対する配向を実施することにより、配向率を高めつつ磁石ＭＧを作成することができる。
本実施形態においては、コイル３６１ａを用いた磁場発生装置３６１により強力な磁場を生み出すことができるため、磁石ＭＧの配向率が９０％以上と良好な状態になる。磁石ＭＧを、複数の磁石片を切り出し可能な大きさの磁石ブロックとして用い、その磁石ブロックに対する配向工程後に、任意の形状に切り出す工程を経て磁石を得るようにしてもよい。本構成の配向工程では、磁場発生装置３６１において、コイル３６１ａの軸方向に対して、磁石ＭＧの任意の平面に直交する法線Ｎが平行となるようにして金型２８０が配置されるため、配向後の磁石ＭＧを、磁束作用面に対して角度を付けて切り出していくとよい。これにより、磁束作用面に対して角度が付いた配向方向を持つ永久磁石を得ることができる。図８３（ｂ）に示される斜めの実線は磁石ＭＧの配向方向を示す。上記構成の配向工程によれば、例えば図４９に示す磁石４００を、高い配向率で好適に得ることができる。
図８３（ａ）の構成では、磁場発生装置３６１において、コイル３６１ａの軸方向に対して、磁石ＭＧの法線Ｎが平行となるようにして金型２８０が配置されるため、磁場発生装置３６１を小型化が可能である。
・別の実施形態の回転電機駆動システムを図８４に示す。図８４の回転電機駆動システムでは、直流電圧を供給する直流電源９５０とインバータブリッジ９１０との間に、インバータブリッジ９１０における入力電圧を制御可能とする電圧変換部を設け、制御装置９３０が、矩形波電圧制御により固定子巻線の各相巻線の通電電流を制御することを特徴としている。電圧変換部は、電圧コンバータ９６０と、電圧コンバータ９６０への電圧入力ラインに設けられたスイッチング素子９６４と、そのスイッチング素子９６４を制御する電圧コントローラ９６３とを有している。
電圧コンバータ９６０は、１次コイル９６１と２次コイル９６２とを有している。２次コイル９６２では、コイル巻数が１次コイル９６１のコイル巻数よりも多く設定されている。ただし、本実施形態では昇圧が目的でないため、２次コイル９６２のコイル巻数は１次コイル９６１に比べて同等以上であればよい。１次コイル９６１により発生された磁束が２次コイル９６２に鎖交することにより、直流電源９５０の電圧が２次コイル９６２を通してインバータブリッジ９１０に供給される。また、インダクタンスが所定以上に設定されており、直流電源９５０側に挿入されたスイッチング素子９６４のオンオフによる電圧変動が少なくなるように設定されている。この構成により、１次コイル９６１により磁束が安定して送り込まれ、その磁束により２次コイル９６２で二次側電圧が生成される（直流電圧が発電される）。これにより、インバータブリッジ９１０は、スイッチング素子９６４と１次コイル９６１により作られる可変電圧により動作する。
電圧コントローラ９６３は、例えば、固定子巻線７２０の各相の相電流を読み込み、その相電流に基づいてスイッチング素子９６４をデューティ制御する。これにより、インバータブリッジ９１０への入力電圧が可変に制御される。この場合、高い電圧をキャリア周波数で投入するよりも１パルス当たりの電圧振幅が低く抑えられ、電圧振動による鉄損発生を大きく抑えることができる。
低インダクタンスとなる回転電機５００では、所定のキャリア周波数により通電制御が実施される場合において制御が発散することが懸念される。この点、本実施形態の構成では、直流電源９５０とインバータブリッジ９１０との間において、インバータブリッジ９１０への入力電圧が制御されることにより、電流変化が抑えられ、制御の発散を抑制できる。
制御装置９３０は、矩形波電圧制御モードとして、例えば１２０度矩形波電圧制御モードを実施する。ただし、矩形波電圧制御はそれに限られず、矩形波の導通幅は１２０度以外に、１８０度以下で１２０度以上の任意の導通幅とすることが可能である。
本実施形態では、インバータブリッジ９１０に入力される電圧が可変であり、各スイッチＳｐ，Ｓｎは、キャリア周波数に同期させず、前記レゾルバの信号に基づいて矩形波の操作信号に基づいてオンオフされる。例えば、図８５（ａ）〜（ｃ）に示す１２０度矩形波電圧制御モードを実施する場合には、各相のスイッチを、電気角で１２０°のオン期間を有する矩形波パルスでオンするとともに、電気角で６０°の期間でオフすることを繰り返すことにより、全てのスイッチにおいて、１電気角周期につき３相の電圧を出力する際に合計１２回（相毎に４回）のオンオフが行われる。これにより、数ｋＨｚ以上が通例であるキャリア周波数に対して、インバータブリッジ９１０でのスイッチング回数が格段に少なくなり、回転電機駆動システムにおけるスイッチング損失を大幅に低減することができる。また、固定子巻線のインダクタンスが小さくても電流リップルの発生が抑えられる。なお、上述したように、オン期間が電気角で１５０°なら１５０度矩形波電圧制御モードであり、オン期間が電気角で１８０°なら１８０度矩形波電圧制御モードである。
本実施形態の回転電機５００では、例えば図６１に示されるように、磁石４２０においてｑ軸からｄ軸に向かうように磁石配向がなされているため、１磁極内で磁極中央部（ｄ軸）に向かう磁束が多くなる。そのため、１８０°矩形波通電ではなく、１２０°矩形波通電との相性が良好である。
図８４の回転電機駆動システムは、第１〜第５実施形態にて説明した回転電機１（図１〜図４４で説明した構成）についても適宜の適用が可能である。
・表面磁石型回転電機への適用も可能である。図９１（ａ），（ｂ）は、表面磁石型の回転子１０１０の構成を示す図である。この回転子１０１０は、例えば図１及び図２示す回転電機１に用いることが可能である。
図９１（ａ）に示すように、回転子１０１０は、回転子コア１０１１と、回転子コア１０１１の外周面（すなわち固定子巻線の対向面）に固定された磁石１０１２とを有している。磁石１０１２は、互いに対向しかつ磁束の流入流出面となる一対の作用面１０１２ａ，１０１２ｂを有するとともに、その一対の作用面１０１２ａ，１０１２ｂの間における磁石厚さ寸法よりも長い長さの磁石磁路を有し、かつ磁化容易軸が磁石磁路に沿う向きとなるように配向がなされているものである。
また、図９１（ｂ）に示す回転子１０１０では、回転子コア１０１１の外周面に凹部１０１３が形成され、その凹部１０１３に一部が入り込む状態で磁石１０１２が固定されている。
また、図９２には、回転子コア１０１１においてｄ軸の両側に、磁石磁路の向きが非対称となる状態で磁石１０１２が固定された構成を示す。すなわち、磁石１０１２は、磁極ごとにｄ軸を挟んで両側となる部分を有し、その両側の部分において、ｄ軸に対して斜めとなり、かつ周方向に対する傾きが同じ方向となる磁石磁路が形成されたものとなっている。
・上記実施形態では、磁石において互いに平行な一対の対向面を、一対の磁束作用面（一対の第１作用面）として設定したが、これを変更し、磁石において互いに非平行な一対の対向面を、一対の磁束作用面（一対の第１作用面）として設定することも可能である。この場合、磁石磁路が、一対の作用面のうち一方の作用面に対して非垂直の向きで交差し、かつ他方の作用面に対して垂直の向きで交差するようになっていてもよい。
・回転電機を、回転界磁形の回転電機に代えて、回転電機子形の回転電機とすることも可能である。この場合、回転軸には電機子としての回転子が固定され、その回転子の径方向外側に、界磁子としての固定子が設けられる。回転子は、回転子コアとその外周部に固定された多相の電機子巻線とを有し、固定子は、固定子コアと、その固定子コアに固定された磁石とを有するものとなる。
・本発明は、さらには発電機と電動機を選択的に使用し得る回転電機にも本発明を適用することができる。
・回転電機に代えて、他の電動機又は電磁機械に本発明を適用することも可能である。例えば、移動体の直線移動を可能とするリニアモータに本発明を適用することが可能である。いずれにしろ、電動機又は電磁機械として、巻線に対向する位置に設けられ、巻線の通電により当該巻線に対する相対動作が可能である磁石を備え、複数の磁石が、相対動作の動作方向に極性を交互にして配置されている構成を有するものであればよい。
この明細書における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品および／または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
１，５００…回転電機、１０，６００…回転子、１１，６１０…回転子コア、３０，７００…固定子、３３，７２０…固定子巻線、１０１，４００，４０４，４１０…磁石。

Claims (12)

  1. 複数の磁極に対向して配置される電機子巻線（３３）を有する回転電機（１）に用いられ、前記磁極ごとに設けられる磁石（１０１）と、前記磁石を保持する保持部材（１１）とを備える磁石ユニット（１０）であって、
    前記磁石は、前記磁極のｄ軸からｑ軸までの範囲に、ｄ軸に近い側の第１磁石（１１５，４８４ａ）とｑ軸に近い側の第２磁石（１１６，４８４ｂ，４８４ｃ）とを有し、それら第１磁石及び第２磁石が前記保持部材に形成された磁石収容孔（１２）に収容されており、
    前記第１磁石及び前記第２磁石は、それぞれ直線でかつ平行な磁石磁路を有しており、前記保持部材において前記第１磁石及び前記第２磁石における前記磁石磁路の向きを互いに異なる方向にして配置されている磁石ユニット。
  2. 前記磁石収容孔は、ｄ軸に対して傾斜し、かつｄ軸側でｑ軸側よりも前記電機子巻線から離れるように設けられており、
    前記第２磁石の磁石磁路の向きが、前記第１磁石の磁石磁路の向きに比べてｄ軸に垂直な向きとなっている請求項１に記載の磁石ユニット。
  3. 前記第１磁石は、互いに対向し磁束の流入流出面となる一対の作用面（１１５ａ，１１５ｂ）を有するとともに、前記一対の作用面の間における磁石厚さ寸法よりも長い長さの磁石磁路を有し、かつ磁化容易軸が前記磁石磁路に沿う向きとなるように配向がなされている請求項２に記載の磁石ユニット。
  4. 前記第２磁石は、互いに対向し磁束の流入流出面となる一対の作用面（１１６ａ，１１６ｂ）を有するとともに、前記一対の作用面の間における磁石厚さ寸法よりも長い長さの磁石磁路を有し、かつ磁化容易軸が前記磁石磁路に沿う向きとなるように配向がなされている請求項３に記載の磁石ユニット。
  5. 前記第１磁石において、前記一対の作用面に交差するｑ軸側端面（１１５ｃ）が、前記磁石磁路に平行となる向きで形成されている請求項３又は４に記載の磁石ユニット。
  6. 前記第１磁石（４８４ａ）は、前記第２磁石（４８４ｂ，４８４ｃ）よりも前記電機子巻線に近い位置にｄ軸に対して垂直に交差する向きで配置され、
    前記第２磁石は、ｑ軸に近づくほど前記電機子巻線から遠ざかるように配置され、前記電機子巻線に最も近い磁石端面（４８５ａ）と、前記電機子巻線から最も遠い磁石端面（４８５ｂ）とが、それぞれ磁束の流入流出面となる一対の作用面となっている請求項１に記載の磁石ユニット。
  7. 複数の磁極に対向して配置される電機子巻線（３３）を有する回転電機（１）に用いられ、前記磁極ごとに設けられる磁石（１０１）と、前記磁石を保持する保持部材（１１）とを備える磁石ユニット（１０）であって、
    前記磁石は、前記磁極のｄ軸からｑ軸までの範囲に、ｄ軸に近い側の第１磁石（１１１）とｑ軸に近い側の第２磁石（１１２）とを有し、それら第１磁石及び第２磁石が前記保持部材に形成された磁石収容孔（１２）に収容されており、
    前記第１磁石及び前記第２磁石は、それら第１磁石及び第２磁石が互いに繋がる位置で前記電機子巻線の側に凸となる向きで折れ曲がるように配置され、さらに、互いに対向し磁束の流入流出面となる一対の作用面（１１１ａ，１１１ｂ，１１２ａ，１１２ｂ）の間における磁石厚さ寸法よりも長い長さの磁石磁路を有している磁石ユニット。
  8. 前記第１磁石及び前記第２磁石は、それぞれ直線でかつ平行な磁石磁路を有している請求項７に記載の磁石ユニット。
  9. 前記第１磁石及び前記第２磁石は、横断面が共に等脚台形状をなし、かつ底辺及び脚の寸法が互いに同じであり、さらに磁石磁路の向きが同じである請求項７又は８に記載の磁石ユニット。
  10. 前記第１磁石及び前記第２磁石は、横断面が互いに同じ形状であり、かつ隣り合う２面として非垂直の角度で交差する２面を有しており、組み付けの向きを互いに反転させて前記保持部材に組み付けられている請求項１〜９のいずれか１項に記載の磁石ユニット。
  11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の磁石ユニットを有する回転電機（１）と、
    前記電機子巻線と直流電源（９５０）との間に設けられ、前記電機子巻線の相ごとに設けられたスイッチ（Ｓｐ，Ｓｎ）のオンオフにより前記電機子巻線の通電電流を調整する電力調整部（９１０）と、
    前記スイッチのオンオフを制御する制御部（９３０）と、
    を備える回転電機駆動システムであって、
    直流電源（９５０）と前記電力調整部との間に、前記電力調整部における入力電圧を制御可能とする電圧変換部（９６０，９６３）を設け、
    前記制御部は、矩形波電圧制御により前記各巻線部の通電電流を制御する回転電機駆動システム。
  12. 前記制御部は、
    前記電力調整部における指令電圧及び搬送波に基づいてＰＷＭ信号を生成し、そのＰＷＭ信号により前記電力調整部の前記各スイッチをオンオフして前記各巻線部の通電電流を制御する第１通電制御部と、
    電気角とスイッチ操作信号とが関係付けられたパターン情報に基づいてスイッチ操作信号を生成し、そのスイッチ操作信号により前記電力調整部の前記各スイッチをオンオフして前記各巻線部の通電電流を制御する第２通電制御部と、
    を有する請求項１１に記載の回転電機駆動システム。
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