JP6852694B2 - 電動機の磁気発生装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動機の磁気発生装置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、磁石の減磁を適正に抑制することができる電動機の磁気発生装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。

第１の手段では、
巻線に対向する位置に設けられ、前記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、複数の前記磁石が、前記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電動機に適用され、
前記磁石は、
磁極中心であるｄ軸を挟んで両側に互いに離間した状態で一対の磁石として設けられ、磁石内部の磁化方向が、前記ｄ軸に対して傾斜し、かつ前記巻線側及び反巻線側のうち前記巻線側で交差する向きになっている第１磁石部と、
前記第１磁石部における前記一対の磁石のｄ軸側端部の側に設けられ、前記磁化方向が、前記第１磁石部の前記磁化方向に交差する向きとなっている第２磁石部と、
を有する。

電動機において、磁極中心であるｄ軸を挟んで両側に互いに離間した状態で一対の磁石として第１磁石部が設けられており、さらに第１磁石部において、磁石内部の磁化方向が、ｄ軸に対して傾斜し、かつ巻線側で交差する向きになっている場合には、第１磁石部のｄ軸側端部（すなわち磁極中心側）において一対の磁石の磁束が互いに干渉し、その相互干渉に起因して磁石の減磁（自己減磁）が生じることが懸念される。この点、本手段では、磁石として、上記の第１磁石部に加えて、第１磁石部における一対の磁石のｄ軸側端部の側に、磁石内部の磁化方向が、第１磁石部の磁化方向に交差する向きとなっている第２磁石部を設ける構成とした。この場合、第２磁石部により第１磁石部の端部の磁束を補強することが可能になる。そのため、ｄ軸付近における磁束の相互干渉に対する耐減磁能力が高められ、第１磁石部（すなわち磁極磁石）の減磁を適正に抑制できる。

なお、第３磁石部の磁化方向を第１磁石部の磁化方向よりもｄ軸に平行となる向きとし、その第３磁石部の磁束により、第１磁石部のｄ軸側端部の磁束を補強するとよい。

第２の手段では、前記電動機は、前記巻線が巻装された巻線側部材と、前記巻線側部材に対して径方向に対向配置され、前記磁石を有する磁石側部材とを備える回転電機であり、前記磁石側部材として用いられる電動機の磁気発生装置であって、前記磁石側部材は、磁極ごとにｄ軸を挟んで両側に位置するように設けられた複数の磁石収容孔を有する軟磁性体コアを含み、前記磁石収容孔内に、前記第１磁石部及び前記第２磁石部が収容されている。

電動機としての回転電機は、巻線が巻装された巻線側部材（例えば固定子）と、巻線側部材に対して径方向に対向配置され、磁石を有する磁石側部材（例えば回転子）とを備えており、特に埋込磁石式の回転電機では、磁石側部材が、磁石が埋め込まれた軟磁性体コアを有する。こうした回転電機において、磁石収容孔内に、第１磁石部及び第２磁石部を収容する構成とした。これにより、埋込磁石式の回転電機において、上記同様、第１磁石部のｄ軸側端部（詳しくは、一対の磁石のｄ軸側端部）において相互の磁束干渉に対する耐減磁能力を高めることができる。

第３の手段では、前記磁石収容孔が、ｄ軸を挟んで両側に対称形で設けられており、かつ、前記磁石が、ｄ軸を挟んで両側に対称に配置されている。

磁石収容孔及び磁石がｄ軸を挟んで両側に対称に設けられていることにより、回転電機の回転方向がいずれであっても同様に、磁石において減磁を好適に抑制することができる。

第４の手段では、前記磁石収容孔は、前記第１磁石部における前記一対の磁石の間に、ｄ軸側に拡張されたｄ軸側拡張部分を有しており、前記ｄ軸側拡張部分に、前記第２磁石部が設けられるとともに、その第２磁石部よりもｄ軸側にフラックスバリアが設けられている。

上記手段によれば、磁石収容孔のｄ軸側拡張部分に、第２磁石部とフラックスバリアとが設けられているため、第１磁石部における一対の磁石のｄ軸側端部の側における第２磁石部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。

第５の手段では、前記第１磁石部における前記一対の磁石のｄ軸側端部において当該一対の磁石同士で最も近い部位を磁束補強点とし、その磁束補強点に対して前記第２磁石部による磁束強化を行わせる。

第１磁石部のｄ軸側端部では、一対の磁石同士における最も近い部位で磁束干渉の影響が最大となり、減磁が最も生じ易くなると考えられる。この点、上記手段によれば、磁束干渉の影響が最大となる部位を磁束補強点とし、その磁束補強点に対して、第２磁石部により好適に磁束強化を行わせることができる。

第６の手段では、前記第１磁石部の前記磁化方向と、前記第２磁石部の前記磁化方向とのなす角度が鋭角である。

これにより、第１磁石部の磁束強化を図る上で好適な構成を実現できる。また特に、第１磁石部のｄ軸側端部において一対の磁石同士で最も近い部位を磁束補強点とする場合に、その磁束補強点に対する磁束強化を一層適正に行わせることができる。

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。 磁石の磁化方向を詳細に示す図。 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。

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に固定される回転子コア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。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。

また、貫通孔１４の内周面において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突出部１４ａが形成されている。突出部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の内周面において周方向に凹凸が形成され、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の内周面に突出部１４ａを設けることに代えて、回転軸２の外周面に突出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に収容された一対の磁石１３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の間がｄ軸、一対の磁石収容孔１２の両外側がｑ軸となっている。

図４に示すように、磁石収容孔１２は、その長手方向におけるｑ軸寄りの部分であるｑ軸側部分１２ａが回転子コア１１の外周面付近に設けられる一方、ｄ軸寄りの部分であるｄ軸側部分１２ｂが、ｑ軸側部分１２ａよりも回転子コア１１の径方向内側に設けられており、ｑ軸側部分１２ａとｄ軸側部分１２ｂとの間が中間部１２ｃとなっている。ｑ軸側部分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、ｄ軸側部分１２ｂは、ｄ軸に沿って延びるように設けられている。また、中間部１２ｃは、ｑ軸側部分１２ａとｄ軸側部分１２ｂとを直線的に繋ぐように設けられている。

一対の磁石収容孔１２では、ｄ軸側部分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。

また、磁石収容孔１２のｑ軸側部分１２ａでは、磁石収容孔１２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、ｑ軸側部分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１３として、中間部１２ｃに主磁石２１が配置されるとともに、ｑ軸側部分１２ａ及びｄ軸側部分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、軸方向に直交する横断面形状が四角形状をなしており、磁石内部の磁化方向（すなわち、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。また、補助磁石２２，２３は、主磁石２１においてその主磁石２１の磁化方向に交差する方向の両端部、すなわちｄ軸側端部及びｑ軸側端部に当接又は近接した状態でそれぞれ設けられ、主磁石２１の磁化方向に交差する向きで磁化方向が定められている。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。一対の主磁石２１により、回転子コア１１の各磁極が形成されている。主磁石２１は、磁化容易軸が主磁石２１の長辺に直交する向き（換言すれば、短辺に平行な向き）となっており、磁石収容孔１２に収容された状態では磁化方向がｄ軸に対して傾いている。図１には、Ｎ極の磁極が示されており、一対の主磁石２１の磁化方向は、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。

主磁石２１は、横断面で長辺部を形成する側面に対する配向率が高く、その側面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、長辺部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、その磁化方向が主磁石２１と異なっており、主磁石２１の長手方向端面に対して交差する向きで、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の端面に向かう向きとなっており、その向きで磁化方向が定められている。

主磁石２１のｑ軸側端部において、主磁石２１の磁化方向と補助磁石２２の磁化方向とのなす角度、すなわち主磁石２１の内部磁力線の進行方向と補助磁石２２の内部磁力線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ｄ軸側端部において、主磁石２１の磁化方向と補助磁石２３の磁化方向とのなす角度、すなわち主磁石２１の内部磁力線の進行方向と補助磁石２３の内部磁力線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ｑ軸側部分１２ａでは、磁石収容孔１２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、ｑ軸側部分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ｄ軸側端部及びｑ軸側端部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、磁化方向が、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ｑ軸側端部の側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、磁化方向が、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ｑ軸側端面に対向して設けられており、主磁石２１のｑ軸側端面において固定子３０に近い側となる角部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。これにより、主磁石２１のｑ軸側端部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、磁化方向が、ｄ軸に対して傾斜し、かつ磁石収容孔２０２よりも固定子側で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とｄ軸に平行な磁束ベクトルとが含まれており、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、磁化方向が、主磁石２１よりも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ｄ軸側端部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ｄ軸側端面に対向して設けられており、主磁石２１のｄ軸側端面において固定子３０に近い側となる角部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。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１３においては、主磁石２１及び補助磁石２２，２３の磁化方向が、Ｎ極の磁石１３における主磁石２１及び補助磁石２２，２３の磁化方向と逆向きになっている。

磁石収容孔１２において磁石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ｑ軸側部分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ｄ軸側部分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ｄ軸側部分１２ｂがｄ軸側拡張部分に相当し、そのｄ軸側部分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、磁石１３におけるｑ軸側端部（すなわち磁極境界側の端部）の側に、磁石内部の磁化方向が、主磁石２１における磁化方向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ｑ軸側端部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ｄ軸側端部の側に、磁化方向が、主磁石２１の磁化方向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ｑ軸側端部では、ｑ軸側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ｑ軸側端面に対向して設けられており、主磁石２１のｑ軸側端面において角部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ｑ軸側端部における減磁を好適に抑制できる。

また、主磁石２１のｄ軸側端部では、ｄ軸側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ｄ軸側端面に対向して設けられており、主磁石２１のｄ軸側端面において角部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ｄ軸側端部における減磁を好適に抑制できる。

磁石収容孔１２のｄ軸側部分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突出部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１３にて受けることができる。これにより、磁石１３の位置ずれを抑制でき、磁石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ｑ軸側端部及びｄ軸側端部のうち、ｑ軸側端部のみに補助磁石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、磁極中心であるｄ軸を跨ぎ、かつｄ軸に直交する向きに磁石収容孔１２を設け、その磁石収容孔１２内に、断面矩形状の主磁石２１を収容する構成としている。また、磁石収容孔１２は、ｑ軸側の両端が、コア中心部に向けて角度変更して延長されており、その両端部分に補助磁石２２が収容されている。この場合、図７と同様に、主磁石２１のｑ軸側端部にのみ補助磁石２２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ｑ軸側端部及びｄ軸側端部のうち、ｄ軸側端部のみに補助磁石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、磁石収容孔１２が、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、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、主磁石２１のｄ軸側端部に当接又は近接した状態で設けられ、磁化方向が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ｄ軸側端部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、かつ互いに磁化方向が異なる複数の分割磁石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軸側となる分割磁石２７ａは、ｄ軸側となる分割磁石２７ｂよりも、磁化方向が、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、互いに磁化方向が異なっており、ｑ軸側となる分割磁石２７ａは、磁化方向が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１３として主磁石２１とｑ軸側端部の側の補助磁石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に対して磁化方向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軸に対する磁化方向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の磁化方向は、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の磁化方向は、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の磁化方向の延長線上に、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方向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軸に対する磁化方向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（磁化方向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（磁化方向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、磁石の磁化方向が、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、磁化方向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軸側の連結面５２ｃは、ｑ軸に平行になるように設けられている。また、ｄ軸側の連結面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には、磁石５１の磁化方向（すなわち、内部磁力線の向き）が矢印で示されている。磁石５１は、ｑ軸側からｄ軸側に向かうに従って、磁化方向が、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における内部磁力線は、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の磁化方向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、磁化方向が、ｑ軸側ではｑ軸に対して垂直な方向に近い向きとなり、かつｄ軸側では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軸側においては、磁化方向が、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軸側端部が径方向においてｄ軸側端部よりも固定子３０に近い部位に位置し、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、磁束流出面のｄ軸側の最も固定子３０側を象る線（すなわち曲面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方向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の磁化方向が、図１４に示す磁化方向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の磁化方向が非直線状（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の磁化方向を、ｑ軸側からｄ軸側に向かうに従って、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１５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の磁化方向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において磁化方向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、磁化方向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、ｄ軸側及びｑ軸側の磁石端面の外側に、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の磁化方向がｑ軸側とｄ軸側とで非直線状に切り替わるようになっている構成では、磁化方向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軸側端部及びｑ軸側端部の各端面（すなわち、磁束作用面に交差する磁石端面）を、磁石５１の磁化方向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、ｑ軸側端部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軸側端部及びｑ軸側端部のうち一方の端面が、磁化方向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の一部に、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（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、磁化方向がｑ軸側とｄ軸側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（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、磁化方向がｑ軸側とｄ軸側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、磁化方向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の磁化方向（すなわち、磁石磁力線の向き）が矢印で示されている。磁石７１は、ｄ軸側からｑ軸側に向かうに従って、磁化方向が、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における内部磁力線は、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の磁化方向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、磁化方向が、ｄ軸側ではｄ軸に対して垂直な方向に近い向きとなり、かつｑ軸側では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軸側においては、磁化方向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軸側端部が径方向においてｄ軸側端部よりも固定子３０に近い部位に位置し、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、磁束流出面のｄ軸側の最も固定子３０側を象る線（すなわち曲面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方向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の磁化方向が、図２０に示す磁化方向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の磁化方向が非直線状（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の磁化方向を、ｄ軸側からｑ軸側に向かうに従って、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）
円弧状の磁化方向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、磁石の磁化方向が、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、磁化方向が、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、磁化方向（すなわち、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磁束作用面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の磁化方向が、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方向が、各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方向が定められている。また、各磁石１０１の磁化方向は、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、磁化方向が、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、磁化方向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の磁化方向が、図２３に示す磁化方向と逆向きになっている。

回転子コア１１には、磁石１０１のｑ軸側及びｄ軸側に、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。また、磁石１０１のｄ軸側に設けられた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。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の磁化方向が、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、磁化方向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のそれぞれの磁化方向を、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の磁化方向を、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の磁化方向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軸側端部の端面及びｄ軸側端部の端面が、それぞれ磁束作用面に対する磁化方向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軸側端部及びｄ軸側端部の各端面の向きが磁化方向と同じ（すなわち、平面視において磁化方向と平行な向き）になっている。そして、磁石１０１のｑ軸側端部及びｄ軸側端部の各端面の外側に、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軸側端部及びｄ軸側端部の各端面を、それぞれ磁束作用面に対する磁化方向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軸側端部及びｄ軸側端部のうちｑ軸側端部の端面のみを、磁束作用面に対する磁化方向の角度に合わせた向きに形成してもよい。ｄ軸側端部については、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の磁化方向が、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構成では、磁石１０１の磁化方向が、磁束作用面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軸側端部の端面を、磁束作用面に対する磁化方向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軸側端部及びｄ軸側端部における磁化方向の磁石長さが、他の部位における磁化方向の磁石長さよりも長くなっている。つまり、磁石１０１のｑ軸側端部及びｄ軸側端部にはそれぞれ延長部１０１ａが設けられており、その延長部１０１ａにより局部的に磁石磁束が延長されている。延長部１０１ａは、磁束延長部として機能する。延長部１０１ａは、磁石１０１の固定子３０側と反固定子側とのうち反固定子側の磁束作用面に設けられている。

なお、図２５では、磁石１０１のｑ軸側端部及びｄ軸側端部にそれぞれ延長部１０１ａを設けているが、これに代えて、磁石１０１のｑ軸側端部及びｄ軸側端部のうちｑ軸側端部だけに延長部１０１ａを設けてもよい。

本変形例２によれば、磁石１０１の磁化方向を磁束作用面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、ｄ軸側端部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、ｄ軸を跨ぐようにして１極に１つの磁石収容孔１２が設けられており、その磁石収容孔１２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、磁化方向が右斜め上方に向き、ｄ軸よりも図の右側では、磁化方向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の磁化方向が、ｄ軸上であってかつ磁石１０１（磁石収容孔１２）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、磁化方向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においてｄ軸上となる部分を欠落させた構成としてもよい。この場合、磁石１０１の欠落部１０１ｂは、磁化方向に合わせた向きで形成されるとよい。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。この場合特に、磁石１０１において、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、ｄ軸側の所定位置における磁化方向をＸ１、ｑ軸側の所定位置における磁化方向をＸ２とすると、ｄ軸側の磁化方向Ｘ１が、ｑ軸側の磁化方向Ｘ２よりもｄ軸に平行になっている。また、磁石１０１において、磁束作用面に垂直な方向に対する磁化方向Ｘ２の傾き（θ２）が、磁束作用面に垂直な方向に対する磁化方向Ｘ１の傾き（θ１）よりも大きくなっている。

磁石１０１では、ｑ軸からｄ軸に向かうのに伴い、磁化方向の磁石長さ、すなわち磁化方向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、磁化方向として、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る磁化方向以外に、磁束を生じさせる磁束作用面に対して垂直に交差する向きとなる磁化方向が含まれていてもよい。

ちなみに、図２８では、磁石１０１の磁束作用面とｄ軸とが直交する関係となっているため、磁束作用面に垂直な方向とｄ軸方向とが一致する。これに対し、磁石１０１の磁束作用面がｄ軸に直交しない場合には、磁束作用面に垂直な方向と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軸側における磁化方向Ｘ２の磁束作用面に垂直な方向に対する傾き（θ２）が、ｄ軸側における磁化方向Ｘ１の磁束作用面に垂直な方向に対する傾き（θ１）よりも大きくなっていればよい。

本変形例４によれば、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、すなわち磁石１０１のｄ軸側とｑ軸側とで磁化方向の角度が相違している。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ことにより、ｑ軸寄りの部分において、ｄ軸寄りの部分に比べて磁石磁路長が長くなる。そのため、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軸を挟んで両側の磁石１０１においてｄ軸側端部の磁化方向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軸側における磁化方向の磁束作用面に垂直な方向に対する傾きが、ｄ軸側における磁化方向の磁束作用面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の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、ｑ軸寄りの部分よりも磁化方向をｄ軸に平行にすることにより、ｑ軸側における磁化方向の磁束作用面に垂直な方向に対する傾きが、ｄ軸側よりも大きくなる構成（すなわち、θ２＞θ１となる構成）が実現される。

（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の磁化方向が変形例４とは異なっており、磁石１０１において、ｄ軸寄りの部分とｑ軸寄りの部分とのうちｑ軸寄りの部分では、ｄ軸寄りの部分よりも磁化方向がｑ軸に平行になっている。磁石１０１では、ｄ軸からｑ軸に向かうのに伴い、磁化方向の磁石長さ、すなわち磁化方向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、ｑ軸寄りの部分では磁化方向が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の磁化方向が円弧状、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。図３１（ａ）では、上述の図２３と同様に、磁石１０１の磁化方向が、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。なお、上述の図２９と同様に、磁石１０１において、ｄ軸寄りの部分とｑ軸寄りの部分とのうちｑ軸寄りの部分では、ｄ軸寄りの部分よりも磁化方向がｑ軸に平行になっていてもよい。

（変形例８）
図３２に示す変形例８では、回転子コア１１の磁石収容孔１２においてｄ軸の両側に、磁化方向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の磁化方向が、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。

（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。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方向が定められており、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方向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、磁化方向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の磁化方向が同じ向きとなっている。

各磁石１１１，１１２は、形状、寸法、磁化方向を同一とする同じ品番の磁石である。この場合、図３４に示すように、同じ品番の磁石１１１，１１２を用意し（図３４（ａ））、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（図３４（ｂ），（ｃ））。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。

（変形例１０）
図３５に示す変形例１０では、ｄ軸両側の各磁石１０１に用いる磁石１１１，１１２として、２つの底角が異なる角度となる台形状の磁石１１１，１１２を用いている。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１１１，１１２が配置されている。

各磁石１１１，１１２では、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方向が定められており、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方向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１１１は、磁化方向がｑ軸に垂直又は垂直に近い角度となり、ｄ軸側の磁石１１２は、磁化方向がｄ軸に平行又は平行に近い角度となっている。

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１１１，１１２のうちｑ軸側の磁石１１１として、磁化方向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１１２を平行四辺形としており、磁化方向が左右両側の辺に平行となっている。磁石１１１，１１２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１１１，１１２の間が、フラックスバリアでなく鉄心であってもよい。

（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１２１は、回転子コア１１において、ｑ軸側端部が、径方向において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、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、磁化方向が、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。ただし、磁束作用面に垂直となる向きの磁化方向が含まれていてもよい。磁化方向は、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、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おり、特に、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をｄ軸に平行になるようにしている。なお、磁石１２１において、ｑ軸側における磁化方向の磁束作用面に垂直な方向に対する傾きが、ｄ軸側における磁化方向の磁束作用面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側であって、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。

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軸側端部が、径方向において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、磁化方向が、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。ただし、磁束作用面に垂直となる向きの磁化方向が含まれていてもよい。磁化方向は、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、その磁化方向は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の磁化方向は、磁石１４１の磁束作用面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。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、その磁化方向は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の磁化方向は、磁石１４３の磁束作用面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軸側には、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軸の同極間距離を大きくすることで、ｄ軸減磁（自己減磁）が抑えられている。

図４３に示す回転子１０では、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）において磁化方向の磁石長さが、中央側の部位における磁化方向の磁石長さよりも長いものとなっている。各磁石１４５は、固定子側の磁束作用面が磁化方向に垂直な平坦面とされ、反固定子側の磁束作用面が段差面とされており、互いに逆向きにして当接されている。

また、図４４に示す回転子１０では、ｄ軸を挟んで両側に、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。磁石１４６は、ｑ軸側端部及びｄ軸側端部（すなわち磁石端面側）において磁化方向の磁石長さが、中央側の部位における磁化方向の磁石長さよりも長いものとなっている。各磁石１４６は、固定子側の磁束作用面が磁化方向に垂直な平坦面とされ、反固定子側の磁束作用面が傾斜面とされており、互いに逆向きにして当接されている。

・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、かつ磁化方向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方向を定めるよりも、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。

・回転電機に代えて、他の電動機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…回転電機（電動機）、１０…回転子（磁気発生装置）、１３…磁石、２１…主磁石（第１磁石部）、２３…補助磁石（第２磁石部）、３３…固定子巻線。

Claims (5)

1. 巻線（３３）に対向する位置に設けられ、前記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（１３）を備え、複数の前記磁石が、前記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電動機（１）に適用され、
   前記磁石は、
   磁極中心であるｄ軸を挟んで両側に互いに離間した状態で一対の磁石として設けられ、磁石内部の磁化方向が、前記ｄ軸に対して傾斜し、かつ前記巻線側及び反巻線側のうち前記巻線側で交差する向きになっている第１磁石部（２１）と、
   前記第１磁石部における前記一対の磁石のｄ軸側端部の側に設けられ、前記磁化方向が、前記第１磁石部の前記磁化方向に交差する向きとなっている第２磁石部（２３，４１）と、
   を有し、
   前記第１磁石部における前記一対の磁石のｄ軸側端部において当該一対の磁石同士で最も近い部位を磁束補強点（Ｐ２）とし、その磁束補強点に対して前記第２磁石部による磁束強化を行わせる電動機の磁気発生装置。
2. 前記電動機は、前記巻線が巻装された巻線側部材（３０）と、前記巻線側部材に対して径方向に対向配置され、前記磁石を有する磁石側部材（１０）とを備える回転電機（１）であり、前記磁石側部材として用いられる電動機の磁気発生装置であって、
   前記磁石側部材は、磁極ごとにｄ軸を挟んで両側に位置するように設けられた複数の磁石収容孔（１２）を有する軟磁性体コア（１１）を含み、
   前記磁石収容孔内に、前記第１磁石部及び前記第２磁石部が収容されている請求項１に記載の電動機の磁気発生装置。
3. 前記磁石収容孔が、ｄ軸を挟んで両側に対称形で設けられており、かつ、前記磁石が、ｄ軸を挟んで両側に対称に配置されている請求項２に記載の電動機の磁気発生装置。
4. 前記磁石収容孔は、前記第１磁石部における前記一対の磁石の間に、ｄ軸側に拡張されたｄ軸側拡張部分を有しており、
   前記ｄ軸側拡張部分に、前記第２磁石部が設けられるとともに、その第２磁石部よりもｄ軸側にフラックスバリア（２５）が設けられている請求項２又は３に記載の電動機の磁気発生装置。
5. 前記第１磁石部の前記磁化方向と、前記第２磁石部の前記磁化方向とのなす角度が鋭角である請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動機の磁気発生装置。

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