(57)【要約】【課題】  高効率と低騒音とを実現することができるアキシャルギャップ型の回転電機を提供する。【解決手段】  第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆ・４３１ａ〜４３１ｆおよび第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆ・４３２ａ〜４３２ｆを周方向においてハルバッハ配列で配列する。第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆ・４３１ａ〜４３１ｆの方が第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆ・４３２ａ〜４３２ｆよりも、第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆ・４３１ａ〜４３１ｆと第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆ・４３２ａ〜４３２ｆの径方向の同一の位置における周方向の長さが長くなるようにする。第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆ、４３１ａ〜４３１ｆの残留磁束密度よりも、第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆ、４３２ａ〜４３２ｆの残留磁束密度を低くする。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に配置される複数の第１の永久磁石と、周方向において前記第１の永久磁石の間の位置に配置される複数の第２の永久磁石とを有するロータと、
周方向に配置される前記複数の第１の永久磁石および前記第２の永久磁石と軸方向において所定の間隔を有した状態で配置されるステータと、を有する回転電機であって、
前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石と磁束の受け渡しを行う前記ステータ側の磁束が、その反対側の磁束よりも大きくなるように、前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石は周方向においてハルバッハ配列で配列され、
前記第１の永久磁石の残留磁化の方向は軸方向であり、
前記第２の永久磁石の残留磁化の方向は周方向であり、
前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石の径方向の同一の位置における周方向の長さは、前記第１の永久磁石の方が前記第２の永久磁石よりも長く、
前記第１の永久磁石の残留磁束密度は、前記第２の永久磁石の残留磁束密度よりも低いことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
回転軸に平行な方向における前記第１の永久磁石の端面の面積［ｍｍ2］をＳ１とし、回転軸に平行な方向における前記第１の永久磁石の端面の重心の位置における、当該端面に垂直な方向の残留磁束密度［Ｔ］をＢｒ１とし、周方向における前記第２の永久磁石の端面の面積［ｍｍ2］をＳ２とし、周方向における前記第２の永久磁石の両端面の重心の位置における、当該両端面に垂直な方向の残留磁束密度の平均値［Ｔ］をＢｒ２として、以下の（Ａ）式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
Ｂｒ２×Ｓ２×１．８≦Ｂｒ１×Ｓ１≦Ｂｒ２×Ｓ２×２．８  ・・・（Ａ）
【請求項３】
前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石は、扁平形状であり、
前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石の平面形状は扇面形状であり、
前記第１の永久磁石の中心角は前記第２の永久磁石の中心角よりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記ロータは、前記複数の第１の永久磁石および前記複数の第２の永久磁石を保持する保持部材を更に有し、
前記保持部材の軸方向の端面のそれぞれに、前記複数の第１の永久磁石および前記複数の第２の永久磁石が配置され、
前記ステータは、前記保持部材の軸方向の一方側の端面に配置された前記複数の第１の永久磁石および前記複数の第２の永久磁石と軸方向において所定の間隔を有した状態で配置される一方側ステータと、
前記保持部材の軸方向の他方側の端面に配置された前記複数の第１の永久磁石および前記複数の第２の永久磁石と軸方向において所定の間隔を有した状態で配置される他方側ステータと、を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に関し、特に、アキシャルギャップ型の回転電機に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、回転電機の効率向上と騒音低減が求められている。アキシャルギャップモータは、ラジアルギャップモータに比較して扁平であり、界磁とロータの組合せを増やしやすく効率を高めやすい。また、磁石をハルバッハ配列とすることで騒音を低減しやすい特徴がある。
【０００３】
アキシャルギャップ型の回転電機に関する技術として、以下の特許文献１〜７の技術がある。
特許文献１には、軸方向に着磁された主磁石と周方向に着磁された副磁石とが周方向に交互に配置されたアキシャルギャップ型のモータに関する技術が開示されている。主磁石の横断面の面積の方が副磁石の横断面の面積よりも大きい。また、主磁石と主磁石との間に、軸方向に２つの副磁石が櫛歯部を間に挟んだ状態で配置される。
特許文献２には、薄い円盤状の磁石を複数の磁石片で構成し、複数の磁石片をハルバッハ配列とするアキシャルギャップ型のモータに関する技術が開示されている。
特許文献３には、固定子コアに電機子巻線を回転軸の方向に沿う縦巻により巻回し、回転子に装着された永久磁石のうち回転子の径方向の同じ位置の永久磁石を同一の極性とし、永久磁石をハルバッハ配列とするアキシャルギャップ型のモータに関する技術が開示されている。
【０００４】
特許文献４〜６には、扇形形状の磁石をロータにハルバッハ配列したアキシャルギャップ型のモータに関する技術が開示されている。
特許文献７には、平面形状が扇形形状の主永久磁石片と副永久磁石片とをハルバッハ配列するアキシャルギャップモータに関する技術が開示されている。主永久磁石片の中心角の方が副永久磁石片の中心角よりも大きい。特許文献７では、主永久磁石片の軸方向の両側に磁性部材がそれぞれ配置され、周方向で隣り合う磁性部材の間に副永久磁石片が配置される。周方向で隣り合う主永久磁石片の間は空間部となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−９８９２９号公報
【特許文献２】特開２００７−１１０７８６号公報
【特許文献３】特開２００７−２３６１３０号公報
【特許文献４】特開２００７−２１５２９２号公報
【特許文献５】特開２００７−２１５２９１号公報
【特許文献６】特開２００７−１１０７８７号公報
【特許文献７】国際公開第２００９／０４４７９９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、磁気回路は１組の磁石単独で構成されており、ハルバッハ配列となっていないという課題がある。
特許文献２に記載の技術では、磁石の形状および大きさが同一であり、アキシャルギャップ配列であると、ロータの軸方向の磁束とロータの周方向の磁束に不均衡が生じ、ハルバッハ配列の磁気回路を構成することが容易でないという課題がある。
特許文献３に記載の技術では、ロータの片面においてロータの径方向に２つの永久磁石が逆極性で配置されており、ハルバッハ配列とはならないという課題がある。さらに、ロータの周方向に配置される永久磁石の組の間をどのようにハルバッハ配列とするかについて述べられていないという課題がある。
【０００７】
特許文献４〜６に記載の技術では、特許文献２と同様に、磁石の形状および大きさが同一であるためアキシャルギャップ配列であると、ロータの軸方向の磁束とロータの周方向の磁束に不均衡が生じ、ハルバッハ配列の磁気回路を構成することが容易でないという課題がある。
特許文献７に記載の技術では、主永久磁石片と副永久磁石片とが磁性部材を介して磁気的に結合される。このため、ロータの構造が複雑になることに加えて、ハルバッハ配列の磁気回路を構成することが容易でないという課題がある。
以上のことから、従来の技術では、アキシャルギャップ型の回転電機において、高効率と低騒音とを実現することが容易ではないという問題点がある。
【０００８】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、高効率と低騒音とを実現することができるアキシャルギャップ型の回転電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の回転電機は、周方向に配置される複数の第１の永久磁石と、周方向において前記第１の永久磁石の間の位置に配置される複数の第２の永久磁石とを有するロータと、周方向に配置される前記複数の第１の永久磁石および前記第２の永久磁石と軸方向において所定の間隔を有した状態で配置されるステータと、を有する回転電機であって、前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石と磁束の受け渡しを行う前記ステータ側の磁束が、その反対側の磁束よりも大きくなるように、前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石は周方向においてハルバッハ配列で配列され、前記第１の永久磁石の残留磁化の方向は軸方向であり、前記第２の永久磁石の残留磁化の方向は周方向であり、前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石の径方向の同一の位置における周方向の長さは、前記第１の永久磁石の方が前記第２の永久磁石よりも長く、前記第１の永久磁石の残留磁束密度は、前記第２の永久磁石の残留磁束密度よりも低いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高効率と低騒音とを実現することができるアキシャルギャップ型の回転電機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】回転電機の構成の一例を示す図である。
【図２】上側ステータおよび下側ステータの構成の一例を示す図である。
【図３】上側ステータおよび下側ステータの断面の一例を示す図である。
【図４】ロータの構成の一例を示す図である。
【図５】ロータの断面の一例を示す図である。
【図６】第１の永久磁石および第２の永久磁石の残留磁化（着磁）の方向の一例を説明する図である。
【図７】永久磁石における残留磁化の方向の一例を概念的に示す図である。
【図８】永久磁石における磁束の流れの一例を概念的に示す図である。
【図９】第１の永久磁石および第２の永久磁石の周方向の長さと残留磁束密度との関係を示す式の変数を説明する図である。
【図１０】各実施例の内容と、各実施例の（１）式の充足性を表形式で示す図である。
【図１１】回転電機の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。以下の実施形態では、回転電機がアキシャルギャップ電動機（アキシャルギャップモータ）である場合を例に挙げて説明する。尚、各図に示すＸ−Ｙ−Ｚ座標は、各図における向きの関係を示すものであり、Ｘ−Ｙ−Ｚ座標の原点は、必ずしも各図に示す位置にはならない。また、物理量や位置関係等が同じであることは、完全に同じである場合に加え、実質的に同じである場合も含むものとする。例えば、設計上の公差の範囲内であれば、実質的に同じになる。また、各図では、説明および図示の都合上、構成の一部を省略化または簡略化している。
【００１３】
図１は、回転電機１００の構成の一例を示す図である。図１において、回転電機１００は、上側ステータ１１０（固定子）と、下側ステータ１２０（固定子）と、ロータ１３０（回転子）と、ハウジング１４０とを有する。
【００１４】
まず、上側ステータ１１０および下側ステータ１２０の構成の一例について説明する。
図２は、上側ステータ１１０および下側ステータ１２０の構成の一例を示す図である。図２は、上側ステータ１１０および下側ステータ１２０の部分のみをＺ軸の正の方向からＺ軸の負の方向に見た図である。図２では、透視して見える部分（下側ステータ１２０）を破線で示す。また、図２では、表記の都合上、実線と破線とを別の位置に示すが、実際には、実線と破線は相互に重なる。図３は、上側ステータ１１０および下側ステータ１２０の断面の一例を示す図である。具体的に図３は、図２のＩ−Ｉ断面図である。尚、図３では、表記の都合上、説明に必要な部分のみを示す。
【００１５】
図２〜図３において、上側ステータ１１０は、ステータコア２１０と、励磁コイル群２２０とを有する。下側ステータ１２０は、ステータコア２３０と、励磁コイル群２４０とを有する。上側ステータ１１０および下側ステータ１２０は、向きが異なるだけであり、同じ構成のもので実現される。
【００１６】
ステータコア２１０は、バックヨーク部２１１と、ティース部２１２ａ〜２１２ｈとを有する。
バックヨーク部２１１は、円環形状を有する。バックヨーク部２１１の中心部には、回転電機１００の軸方向（Ｚ軸方向）に貫通する貫通孔が形成される。以下の説明では、回転電機１００の軸方向を必要に応じて軸方向と略称する。この貫通孔を構成する面（バックヨーク部２１１の内周面）には、ベアリング１５１、１５２が取り付けられる。この貫通孔にはシャフト１６０（回転軸）が挿入され、バックヨーク部２１１は、ベアリング１５１、１５２を介してシャフト１６０に（シャフト１６０が回転しても動かないように）取り付けられる。
【００１７】
ティース部２１２ａ〜２１２ｈは、磁極片（ポールピース）であり、バックヨーク部２１１の表面のうち、ロータ１３０側（Ｚ軸の負の方向側）の表面に配置される。ティース部２１２ａ〜２１２ｈは、バックヨーク部２１１からロータ１３０側に延設される。ティース部２１２ａ〜２１２ｈは、同じ形状および大きさを有し、回転電機１００の周方向に等間隔で配置される。以下の説明では、回転電機１００の周方向を、必要に応じて周方向と略称する。ティース部２１２ａ〜２１２ｈの数は８個であるので、ティース部２１２ａ〜２１２ｈは、周方向において、４５°ずつずれた位置に配置される。
バックヨーク部２１１と、ティース部２１２ａ〜２１２ｈは、磁気的に結合される。バックヨーク部２１１およびティース部２１２ａ〜２１２ｈは一体であっても一体でなくてもよい。バックヨーク部２１１およびティース部２１２ａ〜２１２ｈを一体とする（境界がないようにする）場合には、例えば、バックヨーク部２１１およびティース部２１２ａ〜２１２ｈを、圧粉磁心とすることができる。また、バックヨーク部２１１およびティース部２１２ａ〜２１２ｈを別体とし、これらが磁気的に結合されるように接着してもよい。このようにする場合、バックヨーク部２１１およびティース部２１２ａ〜２１２ｈを、例えば、電磁鋼板やアモルファス金属板を用いて構成することができる。
【００１８】
ティース部２１２ａ〜２１２ｈには、ステータコア２１０との絶縁が確保された状態で、励磁コイル群２２０が巻き回される。本実施形態では、回転電機１００は、三相交流で駆動する。励磁コイル群２２０に印加される三相を、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相とする。本実施形態では、励磁コイル群２２０は、Ｕ相電圧が印加されるＵ相コイルと、Ｖ相電圧が印加されるＶ相コイルと、Ｗ相電圧が印加されるＷ相コイルとを有する。
【００１９】
ステータコア２３０は、バックヨーク部２３１と、ティース部２３２ａ〜２３２ｈとを有する。
バックヨーク部２３１は、円環形状を有する。バックヨーク部２３１の中心部には、軸方向（Ｚ軸方向）に貫通する貫通孔が形成される。この貫通孔を構成する面（バックヨーク部２３１の内周面）には、ベアリング１５３、１５４が取り付けられる。この貫通孔にはシャフト１６０（回転軸）が挿入され、バックヨーク部２３１は、ベアリング１５３、１５４を介してシャフト１６０に（シャフト１６０が回転しても動かないように）取り付けられる。
【００２０】
ティース部２３２ａ〜２３２ｈは、磁極片（ポールピース）であり、バックヨーク部２３１の表面のうち、ロータ１３０側（Ｚ軸の正の方向側）の表面に配置される。ティース部２３２ａ〜２３２ｈは、バックヨーク部２３１からロータ１３０側に延設される。ティース部２３２ａ〜２３２ｈは、同じ形状および大きさを有し、周方向に等間隔で配置される。ティース部２３２ａ〜２３２ｈの数は８個であるので、ティース部２３２ａ〜２３２ｈは、周方向において、４５°ずつずれた位置に配置される。
【００２１】
バックヨーク部２３１と、ティース部２３２ａ〜２３２ｈは、磁気的に結合される。バックヨーク部２３１およびティース部２３２ａ〜２３２ｈは一体であっても一体でなくてもよい。バックヨーク部２３１およびティース部２３２ａ〜２３２ｈを一体とする（境界がないようにする）場合には、例えば、バックヨーク部２３１およびティース部２３２ａ〜２３２ｈを、圧粉磁心とすることができる。また、バックヨーク部２３１およびティース部２３２ａ〜２３２ｈを別体とし、これらが磁気的に結合されるように接着してもよい。このようにする場合、バックヨーク部２３１およびティース部２３２ａ〜２３２ｈを、例えば、電磁鋼板やアモルファス金属板を用いて構成することができる。
【００２２】
図２（ａ）に示すように、ティース部２１２ａ、２３２ａは、回転電機１００の軸（Ｚ軸）に沿って見た際に重なる位置に配置される。同様に、ティース部２１２ｂ、２３２ｂ、ティース部２１２ｃ、２３２ｃ、ティース部２１２ｄ、２３２ｄ、ティース部２１２ｅ、２３２ｅ、ティース部２１２ｆ、２３２ｆ、ティース部２１２ｇ、２３２ｇ、ティース部２１２ｈ、２３２ｈは、それぞれ、回転電機１００の軸（Ｚ軸）に沿って見た際に重なる位置に配置される。
【００２３】
ティース部２３２ａ〜２３２ｈには、ステータコア２３０との絶縁が確保された状態で、励磁コイル群２４０が巻き回される。励磁コイル群２４０の巻回方法は、分布巻きであっても集中巻きであってもよい（ただし、励磁コイル群２２０の巻回方法と同じにする）。励磁コイル群２４０に印加される三相を、Ｕ'相、Ｖ'相、Ｗ'相とする。本実施形態では、励磁コイル群２４０は、Ｕ'相電圧が印加されるＵ'相コイルと、Ｖ'相電圧が印加されるＶ'相コイルと、Ｗ'相電圧が印加されるＷ'相コイルとを有する。
【００２４】
図１に示すように、Ｕ相電圧、Ｖ相電圧、Ｗ相電圧は、励磁電源１７１によって、それぞれ、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルに印加される。また、Ｕ'相電圧、Ｖ'相電圧、Ｗ'相電圧は、励磁電源１７２によって、それぞれ、Ｕ'相コイル、Ｖ'相コイル、Ｗ'相コイルに印加される。励磁電源１７１、１７２は、三相交流電圧を出力する公知の電源で実現することができる。ただし、価格が低下していることや、ＳｉＣ半導体のテール電流の解消に伴う冷却のための構成が簡略化されたことや、小型化が可能となったことや、半導体による回転電機の制御技術が進歩したことから、インバータ駆動により、三相交流電圧を生成することが好ましい。
【００２５】
ハウジング１４０は、中空円筒形状を有し、非磁性かつ非導電性の材料で構成される。例えば、焼嵌めや冷し嵌め等により、ハウジング１４０の内周面にバックヨーク部２１１、２３１の外周面が密接するようにすることにより、ステータコア２１０は、ハウジング１４０に（ロータ１３０が回転しても動かないように）固定される。
【００２６】
次に、ロータ１３０の構成の一例について説明する。
図４は、ロータ１３０の構成の一例を示す図である。図４は、ロータ１３０の部分のみをＺ軸の正の方向から負の方向に見た図である。図４では、透視して見える部分を破線で示す。また、図４では、表記の都合上、実線と破線とを別の位置に示すが、実際には、実線と破線は相互に重なる。図５は、ロータ１３０の断面の一例を示す図である。具体的に図５（ａ）は、図５のＩ−Ｉ断面図であり、図５（ｂ）は、図５のII−II断面図である。図５では、表記の都合上、説明に必要な部分のみを示す。
【００２７】
図４において、ロータ１３０は、保持部材４１０と、複数の第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆ、４３１ａ〜４３１ｆと、複数の第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆ、４３２ａ〜４３２ｆとを有する。
保持部材４１０は、円環形状を有する。保持部材４１０の中心部には、軸方向に貫通する貫通孔が形成される。この貫通孔にはシャフト１６０が挿入され、この貫通孔を構成する面（保持部材４１０の内周面）は、シャフト１６０の外周面に、（電気的および磁気的に結合されない状態で）固定される。これにより、保持部材４１０（ロータ１３０）は、シャフト１６０と共に回転する。
保持部材４１０は、ロータ１３０の回転に耐え得る強度を有していれば、磁性体を用いて構成しても非磁性体を用いて構成してもよい。
【００２８】
第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆと第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆは、保持部材４１０の表面のうち、上側ステータ１１０側（Ｚ軸の正の方向側（一方側））の表面に固定される。第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆは、同じ形状および大きさを有する。第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆは、同じ形状および大きさを有する。
【００２９】
第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆおよび第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆの形状は、扁平形状である。また、第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆおよび第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆの平面形状（回転軸に垂直な方向に平行な面の形状）は、扇面形状である。第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆおよび第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆの厚み（軸方向（Ｚ軸方向）の長さ）は、同じである。第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆの中心角は、第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆの中心角よりも大きい。第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆの中心角は、第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆの周方向の両端面を回転軸の方向に延長した仮想面のなす角度のうち小さい方の角度である。第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆの中心角は、第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆの周方向の両端面を回転軸の方向に延長した仮想面のなす角度のうち小さい方の角度である。このように、第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆと第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆの径方向の同一の位置における周方向の長さは、第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆの方が第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆよりも長い。
【００３０】
図４に示すように、第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆと第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆは、周方向において１つずつ交互に配置される。周方向において隣接する第１の永久磁石および第２の永久磁石の周方向における端面（側面）は相互に接触している。このようにして配置される第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆと第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆは、全体として、中空の薄い円筒形状（円盤形状）となる。
【００３１】
ロータ１３０の回転に伴い、第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆおよび第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆの表面は、上側ステータ１１０のティース部２１２ａ〜２１２ｈの先端面（磁極面）と所定の間隔を有して対向する。ロータ１３０と上側ステータ１１０のティース部２１２ａ〜２１２ｈとの間の磁束の分布を低減させるために、第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆおよび第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆの表面と、ティース部２１２ａ〜２１２ｈの先端面は、平行（例えば、回転軸に対して垂直な方向）であるのが好ましい。
【００３２】
第１の永久磁石４３１ａ〜４３１ｆと第２の永久磁石４３２ａ〜４３２ｆは、保持部材４１０の表面のうち、下側ステータ１２０側（Ｚ軸の負の方向側（他方側））の表面に固定される。第１の永久磁石４３１ａ〜４３１ｆは、同じ形状および大きさを有する。第２の永久磁石４３２ａ〜４３２ｆは、同じ形状および大きさを有する。
第１の永久磁石４３１ａ〜４３１ｆおよび第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆの形状および大きさは同じである。第２の永久磁石４３２ａ〜４３２ｆおよび第２の永久磁石４３２ａ〜４３２ｆの形状および大きさは同じである。
【００３３】
従って、第１の永久磁石４３１ａ〜４３１ｆおよび第２の永久磁石４３２ａ〜４３２ｆの形状は、扁平形状である。また、第１の永久磁石４３１ａ〜４３１ｆおよび第２の永久磁石４３２ａ〜４３２ｆの平面形状は、扇面形状である。また、第１の永久磁石４３１ａ〜４３１ｆおよび第２の永久磁石４３２ａ〜４３２ｆの厚み（軸方向（Ｚ軸方向）の長さ）は、同じである。また、第１の永久磁石４３１ａ〜４３１ｆの中心角は、第２の永久磁石４３２ａ〜４３２ｆの中心角よりも大きい。このように、第１の永久磁石４３１ａ〜４３１ｆと第２の永久磁石４３２ａ〜４３２ｆの径方向の同一の位置における周方向の長さは、第１の永久磁石４３１ａ〜４３１ｆの方が第２の永久磁石４３２ａ〜４３２ｆよりも長い。
【００３４】
図４に示す例では、第１の永久磁石４３１ａ〜４３１ｆと第２の永久磁石４３２ａ〜４３２ｆは、周方向において１つずつ交互に配置される。周方向において隣接する第１の永久磁石および第２の永久磁石の周方向における端面（側面）は相互に接触している。このようにして配置される第１の永久磁石４３１ａ〜４３１ｆと第２の永久磁石４３２ａ〜４３２ｆは、全体として、中空の薄い円筒形状（円盤形状）となる。
【００３５】
ロータ１３０の回転に伴い、第１の永久磁石４３１ａ〜４３１ｆおよび第２の永久磁石４３２ａ〜４３２ｆの表面は、下側ステータ１２０のティース部２３２ａ〜２３２ｈの先端面（磁極面）と所定の間隔を有して対向する。ロータ１３０と下側ステータ１２０のティース部２３２ａ〜２３２ｈとの間の磁束の分布を低減させるために、第１の永久磁石４３１ａ〜４３１ｆおよび第２の永久磁石４３２ａ〜４３２ｆの表面と、ティース部２３２ａ〜２３２ｈの先端面は、平行（例えば、回転軸に対して垂直な方向）であるのが好ましい。
【００３６】
以上のように本実施形態では、第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆおよび第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆと、第１の永久磁石４３１ａ〜４３１ｆおよび第２の永久磁石４３２ａ〜４３２ｆとは、保持部材４１０の中心を通る横断面（回転軸（Ｚ軸）に垂直な方向の断面（Ｘ−Ｙ断面））を対称面とする面対称の関係にある。このようにすれば、保持部材４１０よりも上側ステータ１１０側（Ｚ軸の正の方向側）と下側ステータ１２０側（Ｚ軸の負の方向側）との同時刻における磁束の分布を可及的に対称にすることができるので好ましい。しかしながら、ロータ１３０の回転に影響しない範囲であれば、第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆおよび第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆの周方向の位置と、第１の永久磁石４３１ａ〜４３１ｆおよび第２の永久磁石４３２ａ〜４３２ｆの周方向の位置はずれていてもよい。
【００３７】
本実施形態では、第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆおよび第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆが周方向においてハルバッハ配列で配列される。同様に、第１の永久磁石４３１ａ〜４３１ｆおよび第２の永久磁石４３２ａ〜４３２ｆも周方向においてハルバッハ配列で配列される。
図６は、第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆ、４３１ａ〜４３１ｆおよび第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆ、４３２ａ〜４３２ｆの残留磁化（着磁）の方向の一例を説明する図である。図６では、第１の永久磁石４２１ｆ、４３１ｆと第２の永久磁石４２２ａ、４３２ａとの境界を通るように、上側ステータ１１０、下側ステータ１２０、およびロータ１３０（の第１の永久磁石４２１ｆ、４３１ｆと第２の永久磁石４２２ａ、４３２ａとが配置されている側の領域）を切って展開したものを、回転軸側から見た様子を示す図である。図６の右下に示す両矢印線は周方向を示す。
【００３８】
図６において、第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆ、４３１ａ〜４３１ｆおよび第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆ、４３２ａ〜４３２ｆの中に示す矢印線は、残留磁化の方向を示し、当該矢印線の数は、残留磁束密度の大きさを示し、矢印線の数が多い方が残留磁束密度が高いことを示す。尚、残留磁化の方向は、Ｎ極からＳ極に向かう方向である。
図６に示すように、第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆ、４３１ａ〜４３１ｆの残留磁化の方向は、回転軸（Ｚ軸）に平行な方向である。第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆ、４３２ａ〜４３２ｆの残留磁化の方向は、周方向である。
【００３９】
図６に示す例では、第１の永久磁石４２１ａ、４２１ｃ、４２１ｅの残留磁化の方向は、Ｚ軸の正の方向であり、上側ステータ１１０（ステータコア２１０）を向く方向である。第１の永久磁石４２１ｂ、４２１ｄ、４２１ｆの残留磁化の方向は、Ｚ軸の負の方向であり、保持部材４１０および下側ステータ１２０（ステータコア２３０）を向く方向である。第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆの残留磁化の方向は、第１の永久磁石４２１ａ、４２１ｃ、４２１ｅのうち、当該第２の永久磁石に隣接する第１の永久磁石を向く方向である。第１の永久磁石４２１ａ、４２１ｃ、４２１ｅの残留磁化の方向は、当該第１の永久磁石と磁束の受け渡しを行う上側ステータ１１０（ステータコア２１０）を向く方向である。
【００４０】
このように、第１の永久磁石４２１ａ、４２１ｃ、４２１ｅの残留磁化の方向は、当該第１の永久磁石と第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆを介して隣り合う位置にある第１の永久磁石４２１ｂ、４２１ｄ、４２１ｆの残留磁化の方向とは逆の方向である。また、第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆの残留磁化の方向は、当該第２の永久磁石と第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆを介して隣り合う位置にある第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆの残留磁化の方向とは逆の方向になる。
【００４１】
また、第１の永久磁石４３１ａ、４３１ｃ、４３１ｅの残留磁化の方向は、Ｚ軸の負の方向であり、下側ステータ１２０（ステータコア２３０）を向く方向である。第１の永久磁石４３１ｂ、４３１ｄ、４３１ｆの残留磁化の方向は、Ｚ軸の正の方向であり、保持部材４１０および上側ステータ１１０（ステータコア２１０）の方向である。このように、第１の永久磁石４３１ａ、４３１ｃ、４３１ｅの残留磁化の方向は、当該第１の永久磁石と第２の永久磁石４３２ａ〜４３２ｆを介して隣り合う位置にある第１の永久磁石４３１ｂ、４３１ｄ、４３１ｆの残留磁化の方向とは逆の方向である。また、第２の永久磁石４３２ａ〜４３２ｆの残留磁化の方向は、当該第２の永久磁石と第１の永久磁石４３１ａ〜４３１ｆを介して隣り合う位置にある第２の永久磁石４３２ａ〜４３２ｆの残留磁化の方向とは逆の方向になる。
【００４２】
図７は、永久磁石における残留磁化の方向の一例を概念的に示す図である。図７では、図６と同様の展開を行った様子を示す。図７（ａ）は、本実施形態のように、第２の永久磁石７１２ａ〜７１２ｂ、７２２ａ〜７２２ｂの残留磁化の方向が、第１の永久磁石７１１ａ〜７１１ｃ、７２１ａ〜７２１ｃのうち、残留磁化の方向が第１の永久磁石７１１ａ〜７１１ｃ、７２１ａ〜７２１ｃと磁束の受け渡しを行うステータの方向を向く第１の永久磁石７１１ｂ、７２１ｂを向く方向である場合の磁力線の一例を概念的に示す。図７（ｂ）は、第２の永久磁石７３２ａ〜７３２ｂ、７４２ａ〜７４２ｂの残留磁化の方向が、第１の永久磁石７３１ａ〜７３１ｃ、７４１ａ〜７４１ｃのうち、残留磁化の方向が第１の永久磁石７３１ａ〜７３１ｃ、７４１ａ〜７４１ｃと磁束の受け渡しを行うステータの方向とは逆の方向を向く第１の永久磁石７３１ｂ、７４１ｂを向く方向である場合の磁力線の一例を概念的に示す。
【００４３】
図７（ａ）および図７（ｂ）において、第１の永久磁石７１１ａ〜７１１ｃ、７２１ａ〜７２１ｃ、７３１ａ〜７３１ｃ、７４１ａ〜７４１ｃおよび第２の永久磁石７１２ａ〜７１２ｂ、７２２ａ〜７２２ｂ、７３２ａ〜７３２ｂ、７４２ａ〜７４２ｂの中に示す矢印線は、図６と同様に、残留磁化の方向を示し、当該矢印線の数は、残留磁束密度の大きさを示し、矢印線の数が多い方が残留磁束密度が高いことを示す。また、第１の永久磁石７１１ａ〜７１１ｃ、７３１ａ〜７３１ｃおよび第２の永久磁石７１２ａ〜７１２ｂ、７３２ａ〜７３２ｂの上側（Ｚ軸の正の方向側）と、第１の永久磁石７２１ａ〜７２１ｃ、７４１ａ〜７４１ｃおよび第２の永久磁石７２２ａ〜７２２ｂ７４２ａ〜７４２ｂの下側（Ｚ軸の負の方向側）に示す線は、磁力線を示す。
【００４４】
図７（ａ）に示すようにすることにより、第１の永久磁石７１１ａ→第２の永久磁石７１２ａ→第１の永久磁石７１１ｂの磁束の流れと、第１の永久磁石７１１ｃ→第２の永久磁石７１２ｂ→第１の永久磁石７１１ｂの磁束の流れにより、第１の永久磁石７１１ａ〜７１１ｃと磁束の受け渡しを行うステータ側（Ｚ軸の正の方向側）に磁束が集中し、その反対側（Ｚ軸の負の方向側）に発生する磁束は（極端に）弱められる。その結果、第１の永久磁石７１１ａ〜７１１ｃと、ステータとの磁気吸引力・反発力を強めることができる。
【００４５】
同様に、第１の永久磁石７２１ａ→第２の永久磁石７２２ａ→第１の永久磁石７２１ｂの磁束の流れと、第１の永久磁石７２１ｃ→第２の永久磁石７２２ｂ→第１の永久磁石７２１ｂの磁束の流れにより、第１の永久磁石７２１ａ〜７２１ｃと磁束の受け渡しを行うステータ側（Ｚ軸の負の方向側）に磁束が集中し、その反対側（Ｚ軸の正の方向側）に発生する磁束は（極端に）弱められる。その結果、第１の永久磁石７２１ａ〜７２１ｃと、ステータとの磁気吸引力・反発力を強めることができる。
尚、ここでは、第１の永久磁石７１１ａ〜７１１ｃ、７２１ａ〜７２１ｃおよび第２の永久磁石７１２ａ〜７１２ｂ、７２２ａ〜７２２ｂの間は非磁性の領域であるものとするため、この領域には磁束は発生しない。
【００４６】
一方、図７（ｂ）に示すようにすると、第１の永久磁石７３１ａ→第２の永久磁石７３２ａ→第１の永久磁石７３１ｂの磁束の流れと、第１の永久磁石７３１ｃ→第２の永久磁石７３２ｂ→第１の永久磁石７３１ａの磁束の流れにより、第１の永久磁石７３１ａ〜７３１ｃと磁束の受け渡しを行うステータとは反対側（Ｚ軸の負の方向側）に磁束が集中し、当該ステータ側（Ｚ軸の正の方向側）に発生する磁束は（極端に）弱められる。その結果、第１の永久磁石７３１ａ〜７３１ｃと、ステータとの磁気吸引力・反発力が（極端に）小さくなる。
【００４７】
同様に、第１の永久磁石７４１ａ→第２の永久磁石７４２ａ→第１の永久磁石７４１ｂの磁束の流れと、第１の永久磁石７４１ｃ→第２の永久磁石７４２ｂ→第１の永久磁石７４１ｂの磁束の流れにより、第１の永久磁石７４１ａ〜７４１ｃと磁束の受け渡しを行うステータとは反対側（Ｚ軸の正の方向側）に磁束が集中し、当該ステータ側（Ｚ軸の負の方向側）に発生する磁束は（極端に）弱められる。その結果、第１の永久磁石７４１ａ〜７４１ｃと、ステータとの磁気吸引力・反発力が（極端に）小さくなる。
尚、ここでは、第１の永久磁石７３１ａ〜７３１ｃ、７４１ａ〜７４１ｃおよび第２の永久磁石７３２ａ〜７３２ｂ、７４２ａ〜７４２ｂの間は非磁性の領域であるものとするため、この領域には磁束は発生しない。
【００４８】
以上のように、第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆおよび第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆと磁束の受け渡しを行う上側ステータ１１０側の磁束が、その反対側の磁束よりも大きくなるように、第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆおよび第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆを周方向においてハルバッハ配列で配列する。同様に、第１の永久磁石４３１ａ〜４３１ｆおよび第２の永久磁石４３２ａ〜４３２ｆと磁束の受け渡しを行う下側ステータ１２０側の磁束が、その反対側の磁束よりも大きくなるように、第１の永久磁石４３１ａ〜４３１ｆおよび第２の永久磁石４３２ａ〜４３２ｆを周方向においてハルバッハ配列で配列する。
【００４９】
尚、以上のようなハルバッハ配列は、図６〜図７に示すものに限定されない。例えば、図６において、第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆ、４３１ａ〜４３１ｆの矢印線の向きと、第２の永久磁石４３２ａ〜４３２ｆの矢印線の向きとを、図６に示す方向と逆の方向にしてもよい。
【００５０】
図６の説明に戻り、第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆ、４３１ａ〜４３１ｆの残留磁束密度の方が、第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆ、４３２ａ〜４３２ｆの残留磁束密度よりも低い。本実施形態では、第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆ、４３１ａ〜４３１ｆの残留磁束密度は同じであり、第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆ、４３２ａ〜４３２ｆの残留磁束密度は同じである。ただし、第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆ、４３１ａ〜４３１ｆの残留磁束密度の方が、第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆ、４３２ａ〜４３２ｆの残留磁束密度よりも低くなるようにしていれば、必ずしもこのようにする必要はない。
【００５１】
また、図４を参照しながら説明したように、第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆ、４３１ａ〜４３１ｆと第２の永久磁石４２２ａ〜４２２、４３２ａ〜４３２ｆの径方向の同一の位置における周方向の長さは、第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆ、４３１ａ〜４３１ｆの方が第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆ、４３２ａ〜４３２ｆよりも長い。
ここで、第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆ、４３１ａ〜４３１ｆおよび第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆ、４３２ａ〜４３２ｆの周方向の長さおよび残留磁束密度を以上のようにするに至った経緯について説明する。
【００５２】
図８は、永久磁石における磁束の流れの一例を概念的に示す図である。図８では、図６と同様の展開を行った様子を示す。図８（ａ）は、本実施形態のように、第１の永久磁石の方が第２の永久磁石よりも、残留磁束密度が低く、且つ、周方向の長さが長い場合の永久磁石における磁束の流れの一例を概念的に示す。図８（ｂ）は、第１の永久磁石および第２の永久磁石の形状、大きさ、および残留磁束密度を同じにした場合の永久磁石における磁束の流れの一例を概念的に示す。図８（ａ）および図８（ｂ）において、第１の永久磁石８１１ａ〜８１１ｃ、８２１ａ〜８２１ｃ、８３１ａ〜８３１ｃ、８４１ａ〜８４１ｃおよび第２の永久磁石８１２ａ〜８１２ｂ、８２２ａ〜８２２ｂ、８３２ａ〜８３２ｂ、８４２ａ〜８４２ｂの中に示す矢印線は、図６と同様に、残留磁化の方向を示し、当該矢印線の数は、残留磁束密度の大きさを示し、矢印線の数が多い方が残留磁束密度が高いことを示す。また、破線で示す矢印線は、磁束の流れを示す。
【００５３】
図８（ａ）および図８（ｂ）において、第１の永久磁石８１１ａ〜８１１ｃ、８３１ａ〜８３１ｃおよび第２の永久磁石８１２ａ〜８１２ｂ、８３２ａ〜８３２ｂは、当該第１の永久磁石および第２の永久磁石よりも上側（Ｚ軸の正の方向側）に配置されるステータと磁束の受け渡しを行うものとする。一方、第１の永久磁石８２１ａ〜８２１ｃ、８４１ａ〜８４１ｃおよび第２の永久磁石８２２ａ〜８２２ｂ、８４２ａ〜８４２ｂは、当該第１の永久磁石および第２の永久磁石よりも下側（Ｚ軸の負の方向側）に配置されるステータと磁束の受け渡しを行うものとする。
【００５４】
図８（ｂ）に示すように、第２の永久磁石８３２ａ〜８３２ｂ、８４２ａ〜８４２ｂの周方向の長さと、第１の永久磁石８３２ａ〜８３２ｂ、８４２ａ〜８４２ｂの周方向の長さとを径方向の同一の位置において同じにすると、周方向を流れる磁束の距離が長くなる。即ち、ロータの回転の際に、ステータと磁気吸引・反発する第１の永久磁石８３２ａ〜８３２ｂ、８４２ａ〜８４２ｂの間隔（周期）が長くなる。このため、回転電機のトルクの変動が助長され、回転電機の効率が低下する虞がある。また、回転電機の振動と騒音が大きくなる虞がある。
【００５５】
そこで、図８（ａ）に示すように、径方向の同一の位置において、第１の永久磁石８１２ａ〜８１２ｂ、８２２ａ〜８２２ｂの周方向の長さを、第２の永久磁石８１２ａ〜８１２ｂ、８２２ａ〜８２２ｂの周方向の長さよりも長くする。
また、永久磁石の形状を扁平形状とする場合には、隣接する永久磁石間を流れる磁束の量を適正にする必要がある。第１の永久磁石８１２ａ〜８１２ｂ、８２２ａ〜８２２ｂの横断面（回転軸（Ｚ軸）に垂直な方向の断面（Ｘ−Ｙ断面））の面積は、第２の永久磁石８１２ａ〜８１２ｂ、８２２ａ〜８２２ｂの横断面の面積よりも大きい。また、第２の永久磁石８１２ａ〜８１２ｂ、８２２ａ〜８２２ｂの縦断面（径方向に沿って切った断面）の面積は、第１の永久磁石８１２ａ〜８１２ｂ、８２２ａ〜８２２ｂの縦断面の面積と同じであり、小さい。このため、第１の永久磁石８１２ａ〜８１２ｂ、８２２ａ〜８２２ｂの残留磁束密度を第２の永久磁石８１２ａ〜８１２ｂ、８２２ａ〜８２２ｂの残留磁束密度よりも低くし、第１の永久磁石８１２ａ〜８１２ｂ、８２２ａ〜８２２ｂを流れる磁束の量と、第２の永久磁石８１２ａ〜８１２ｂ、８２２ａ〜８２２ｂを流れる磁束の量とを一定範囲内に揃えるようにする。これにより、相互に隣接する第１の永久磁石および第２の永久磁石（例えば、第１の永久磁石８１１ａおよび第２の永久磁石８１２ａ）の隣接面における磁束の流れを円滑にすることができる。これにより、回転電機の効率の低下と、振動と騒音の増大とを抑制することができる。
【００５６】
以上のことから、前述したように本実施形態では、第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆ、４３２ａ〜４３２ｆよりも、第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆ、４３１ａ〜４３１ｆの径方向の同一の位置における周方向の長さを長くすると共に残留磁束密度を低くする。
【００５７】
本発明者らは、第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆ、４３１ａ〜４３１ｆおよび第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆ、４３２ａ〜４３２ｆの周方向の長さと残留磁束密度との関係について調査した結果、以下の（１）式が成立するのが好ましいことを見出した。
Ｂｒ２×Ｓ２×１．８≦Ｂｒ１×Ｓ１≦Ｂｒ２×Ｓ２×２．８  ・・・（１）
【００５８】
図９は、（１）式の変数を説明する図である。図９（ａ）は、第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆ、４３１ａ〜４３１ｆに対する変数を示す図であり、図９（ｂ）は、第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆ、４３２ａ〜４３２ｆに対する変数を示す図である。
（１）式において、Ｓ１は、回転軸に平行な方向における第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆ、４３１ａ〜４３１ｆの（一つの）端面（横断面）の面積［ｍｍ2］である。Ｂｒ１は、回転軸に平行な方向における第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆ、４３１ａ〜４３１ｆの（一つの）端面（横断面）の重心の位置における、当該端面に垂直な方向の残留磁束密度［Ｔ］である。Ｓ２は、周方向の（一つの）端面（縦断面）における第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆ、４３２ａ〜４３２ｆの面積［ｍｍ2］である。Ｂｒ２は、周方向における第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆ、４３２ａ〜４３２ｆの両端面（縦断面）の重心の位置における、当該両端面に垂直な方向の残留磁束密度Ｂｒ２１、Ｂｒ２２の平均値（＝（Ｂｒ２１＋Ｂｒ２２）÷２）［Ｔ］である。
【００５９】
残留磁束密度Ｂｒ２は、周方向における残留磁束密度とするのが好ましい。しかしながら、（第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆ、４３２ａ〜４３２ｆの）周方向は曲率を有するため、周方向の残留磁束密度を測定するのは容易ではない。そこで、ここでは、前述したようにして残留磁束密度Ｂｒ２を規定する。残留磁束密度の測定は、例えば、テスラメータと磁気プローブとを用いることにより行うことができる。
【００６０】
以下の説明では、Ｂｒ１×Ｓ１を、必要に応じて、第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆ、４３１ａ〜４３１ｆの磁束と称する。
第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆ、４３１ａ〜４３１ｆの磁束Ｂｒ１×Ｓ１が、（１）式の下限値（Ｂｒ２×Ｓ２×１．８）を下回ると、第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆ、４３２ａ〜４３２ｆから、当該第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆ、４３２ａ〜４３２ｆに周方向において隣接する第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆ、４３１ａ〜４３１ｆに流入する磁束が不足すると共に、第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆ、４３１ａ〜４３１ｆと、上側ステータ１１０、下側ステータ１２０とが磁気吸引・反発する周期が長くなる。このため、回転電機１００の効率が低下すると共に、回転電機１００の騒音および振動が増大する虞がある。このような観点から（１）式の下限値としてＢｒ２×Ｓ２×１．８を定めた。
【００６１】
一方、第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆ、４３１ａ〜４３１ｆの磁束Ｂｒ１×Ｓ１が、（１）式の上限値（Ｂｒ２×Ｓ２×２．８）を上回ると、第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆ、４３２ａ〜４３２ｆから、当該第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆ、４３２ａ〜４３２ｆに周方向において隣接する第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆ、４３１ａ〜４３１ｆに流入する磁束が過剰になる。このため、周方向において相互に隣接する第１の永久磁石および第２の永久磁石（例えば、第１の永久磁石４２１ａおよび第２の永久磁石４２２ａ、４２２ｂ）の隣接面における磁気抵抗が増大する。このため、回転電機１００の効率が低下すると共に、回転電機１００の騒音および振動が増大する虞がある。このような観点から（１）式の上限値としてＢｒ２×Ｓ２×２．８を定めた。
【００６２】
ここで、（１）式のパラメータ（Ｂｒ１、Ｂｒ２、Ｓ１、Ｓ２）を決定するための指針の一例について説明する。
本実施形態のように回転電機１００を構成する場合、第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆ、４３１ａ〜４３１ｆの回転軸に平行な方向の端面の面積Ｓ１が大きくなり、第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆ、４３２ａ〜４３２ｆの周方向の端面の面積Ｓ２が小さくなるようにするのが好ましい。このようにすると、軸方向に磁化された第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆ、４３１ａ〜４３１ｆの間隔（上側ステータ１１０、下側ステータ１２０とが磁気吸引・反発する周期）が短くなるので回転電機１００のトルクの変動が抑制され、回転電機１００の効率は上昇するからである。回転軸に平行な方向における第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆ、４３１ａ〜４３１ｆの端面（横断面）の面積Ｓ１を大きくするために、（１）式の上限値（Ｂｒ２×Ｓ２×２．８）を大きくする必要がある。一方で、第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆ、４３２ａ〜４３２ｆの周方向の面積Ｓ２は小さい方が好ましい。そのために、第２の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆ、４３１ａ〜４３１ｆの残留磁束密度Ｂｒ２を上昇させ、第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆ、４３１ａ〜４３１ｆの残留磁束密度Ｂｒ１を減少させる必要がある。しかし、第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆ、４３１ａ〜４３１ｆおよび第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆ、４３２ａ〜４３２ｆの製造上、残留磁束密度の増減量には限界がある。このため、実際に製造可能な永久磁石の残留磁束密度Ｂｒのとり得る範囲内で、（１）式を満たすように、面積Ｓ１が大きくなり、且つ、面積Ｓ２が小さくなるように、（１）式のパラメータ（Ｂｒ１、Ｂｒ２、Ｓ１、Ｓ２）を決定する。尚、磁石の残留磁束密度Ｂｒの値は、値の小さい異方性フェライトで例えば０．３９〜０．４１Ｔ、値の大きなネオジム磁石で例えば１．２０〜１．２９Ｔ程度である。
【００６３】
次に、アキシャルギャップ型のモータの効率および騒音を調査した結果を示す。
永久磁石の材料として、酸化鉄に炭酸バリウムを添加して焼結し、着磁条件を調節して０．４０［Ｔ］の残留磁束密度Ｂｒ１、Ｂｒ２の異方性フェライトを得た。また、磁場中における成形条件と着磁条件とを調節して１．２０［Ｔ］の残留磁束密度Ｂｒ１、Ｂｒ２のネオジム磁石（Ｎｄ2Ｆｅ14）を得た。
【００６４】
全体として内径が２０［ｍｍ］、外径が２００［ｍｍ］、厚みが５［ｍｍ］の中空の薄い円筒形状（円盤形状）となるように、第１の永久磁石および第２の永久磁石として、平面形状が所定の中心角の扇面形状の永久磁石を得た。
第１の永久磁石および第２の永久磁石の縦断面（径方向に沿って切った断面）の面積は、何れも４５０（＝（１００−１０）×５）［ｍｍ2］である。
【００６５】
図１０は、各実施例の内容（第１の永久磁石および第２の永久磁石の構成）と、各実施例の（１）式の充足性を表形式で示す図である。
図１０において、「フェライト」は、前述した異方性フェライトを示し、「ネオジム」は、前述したネオジム磁石であることを示す。「Ｓ３」は、第２の永久磁石の横断面の面積である。「式の充足」が「○」であることは、（１）式を満たすことを示し、「×」であることは、（１）式を満たさないことを示す。「備考」の「ハルバッハ配列」は、本実施形態のように（図７（ａ）に示すように）第１の永久磁石および第２の永久磁石の配列を、ハルバッハ配列としたことを示す。「垂直配列」は、全ての永久磁石の残留磁化の方向を軸方向（Ｚ軸方向）としたことを示す。
【００６６】
図１０に示すように、発明例では、異方性フェライトからなる第１の永久磁石の中心角を４５［°］とし、ネオジム磁石からなる第２の永久磁石の中心角を１５［°］とした。このような第１の永久磁石の周方向の端面と第２の永久磁石の周方向の端面とが相互に接触するように第１の永久磁石と第２の永久磁石とを交互に１つずつ周方向に配置し、保持部材の（軸方向の）両端面に貼り付けてロータを構成した。このロータを８極のポールを有するステータで軸方向の両側から挟み込む構成のアキシャルギャップ型のモータを作製した。回転軸に平行な方向における第１の永久磁石の端面（横断面）の面積Ｓ１は３１８１［ｍｍ2］であり、周方向における第２の永久磁石の端面（縦断面）の面積Ｓ２は４５０［ｍｍ2］である。
【００６７】
比較例１の回転電機として、第１の永久磁石および第２の永久磁石の中心角を３０［°］とすると共に、第１の永久磁石をネオジム磁石からなるものとし、その他の構成は、発明例の構成と同じにしたアキシャルギャップ型のモータを作製した。
比較例２の回転電機として、第１の永久磁石および第２の永久磁石の中心角を３０［°］とすると共に、第２の永久磁石を異方性フェライトからなる永久磁石とし、その他の構成は、発明例の構成と同じにしたアキシャルギャップ型のモータを作製した。
比較例１および比較例２の回転電機では、回転軸に平行な方向における第１の永久磁石の端面（横断面）の面積Ｓ１は２１２１［ｍｍ2］であり、周方向における第２の永久磁石の端面（縦断面）の面積Ｓ２は４５０［ｍｍ2］である。
【００６８】
比較例３の回転電機として、第１の永久磁石をネオジムフェライトからなる永久磁石とすると共に、第２の永久磁石を異方性フェライトからなる永久磁石とし、その他は発明例の構成と同じにしたアキシャルギャップ型のモータを作製した。
比較例３の回転電機では、回転軸に平行な方向における第１の永久磁石の端面（横断面）の面積Ｓ１は３１８１［ｍｍ2］であり、周方向における第２の永久磁石の端面（縦断面）の面積Ｓ２は４５０［ｍｍ2］である。
【００６９】
比較例４の回転電機として、第１の永久磁石および第２の永久磁石の中心角を３０［°］とすると共に、第１の永久磁石をネオジム磁石からなる永久磁石とし、更に、全ての永久磁石の残留磁化の方向を軸方向（周方向において１個ずつ交互に軸方向の向きを反転させた構成）とし、その他の構成は、発明例の構成と同じにしたアキシャルギャップ型のモータを作製した。
比較例５の回転電機として、第１の永久磁石および第２の永久磁石の中心角を３０［°］とすると共に、第２の永久磁石を異方性フェライトからなる永久磁石とし、更に、全ての永久磁石の残留磁化の方向を軸方向（周方向において１個ずつ交互に軸方向の向きを反転させた構成）とし、その他の構成は、発明例の構成と同じにしたアキシャルギャップ型のモータを作製した。
比較例４および比較例５の回転電機では、回転軸に平行な方向における第１の永久磁石の端面（横断面）の面積Ｓ１は３１８１［ｍｍ2］であり、周方向における第２の永久磁石の端面（縦断面）の面積Ｓ２は４５０［ｍｍ2］である。
【００７０】
以上のアキシャルギャップ型のモータのそれぞれを同一の条件で回転させたときの効率を求めると共に騒音を測定した。回転数は２０００［ｒｐｍ］とした。尚、騒音は、ＪＩＳ  Ｚ８７３１（１９９９）に規定される方法で測定した。表１は、その結果を示す。
【００７１】
【表１】
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【００７２】
表１に示すように、（１）式を満たさない比較例１〜５に比べて（１）式を満たす発明例の方が、効率および騒音共に優れており、（１）式を満たすようにすることが好ましいことが分かる。
【００７３】
以上のように本実施形態では、第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆ・４３１ａ〜４３１ｆおよび第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆ・４３２ａ〜４３２ｆと磁束の受け渡しを行う上側ステータ１１０側・下側ステータ１２０側の磁束が、その反対側の磁束よりも大きくなるように、第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆ・４３１ａ〜４３１ｆおよび第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆ・４３２ａ〜４３２ｆを周方向においてハルバッハ配列で配列する。第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆ・４３１ａ〜４３１ｆの方が第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆ・４３２ａ〜４３２ｆよりも、第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆ・４３１ａ〜４３１ｆと第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆ・４３２ａ〜４３２ｆの径方向の同一の位置における周方向の長さが長くなるようにする。更に、第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆ、４３１ａ〜４３１ｆの残留磁束密度よりも、第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆ、４３２ａ〜４３２ｆの残留磁束密度を低くする。従って、高効率と低騒音とを実現することができるアキシャルギャップ型のモータを実現することができる。
【００７４】
また、本実施形態では、（１）式を満たすように第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆ・４３１ａ〜４３１ｆおよび第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆ・４３２ａ〜４３２ｆを構成する。従って、高効率と低騒音とをより確実に実現することができる。
【００７５】
本実施形態では、上側ステータ１１０および下側ステータ１２０と対向する位置のそれぞれ（保持部材４１０の軸方向の両端面）に、第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆ・４３１ａ〜４３１ｆおよび第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆ・４３２ａ〜４３２ｆを配置する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。
例えば、第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆおよび第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆと、第１の永久磁石４３１ａ〜４３１ｆおよび第２の永久磁石４３２ａ〜４３２ｆとのうち一方のみを配置し、他方を配置しなくてもよい。
【００７６】
また、上側ステータ１１０および下側ステータ１２０と対向する位置のうち、一方の位置に、本実施形態で説明したようにして第１の永久磁石および第２の永久磁石を配置し、他方の位置には、径方向の同一の位置における周方向の長さ（中心角の大きさ）および残留磁束密度が同じである第１の永久磁石および第２の永久磁石を、軸方向を向く残留磁化の方向が周方向において１個ずつ交互に反転するように配置してもよい。図１１は、このようにするアキシャルギャップ型の回転電機の一例を示す図である。図１１は、図６に対応する図であり、図６に示すロータ１３０をロータ１１００に置き換えたものである。図１１に示す例では、上側ステータ１１０と対向する位置に第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆおよび第２の永久磁石４２２ａ〜４２２ｆを配置する。下側ステータ１２０と対向する位置には、径方向の同一の位置における周方向の長さ（中心角の大きさ）および残留磁束密度が同じである第１の永久磁石１１１１ａ〜１１１１ｆおよび第２の永久磁石１１１２ａ〜１１１２ｆを、残留磁化の方向が下向き（下側ステータ１２０側（Ｚ軸の負の方向側））である第１の永久磁石１１１１ａ〜１１１１ｆと残留磁化の方向が上向きである第２の永久磁石１１１２ａ〜１１１２ｆとを周方向において交互に１個ずつ配置する。
また、本実施形態では、回転電機が電動機（モータ）である場合を例に挙げて示したが、回転電機１００を発電機（ジェネレータ）として使用してもよい。
【００７７】
また、本実施形態では、第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆ・４３１ａ〜４３１ｆと第２の永久磁石４３１ａ〜４３１ｆ・４３２ａ〜４３２ｆは、周方向において１つずつ交互に配置される場合を例に挙げて説明した。しかしながら、周方向において第１の永久磁石の間に（１つ以上の）第２の永久磁石が配置されていれば、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、第２の永久磁石４３１ａ〜４３１ｆ・４３２ａ〜４３２ｆを周方向において２つに分割した２つの第２の永久磁石を、周方向において第１の永久磁石４２１ａ〜４２１ｆ・４３１ａ〜４３１ｆの間にそれぞれ配置してもよい。
【００７８】
尚、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１００：回転電機、１１０：上側ステータ、１２０：下側ステータ、１３０：ロータ、１４０：ハウジング、１５１〜１５２：ベアリング、１６０：シャフト、１７１〜１７２：励磁電源、２１０・２３０：ステータコア、２１１・２３１バックヨーク部、２１２ａ〜２１２ｈ・２３２ａ〜２３２ｈ：ティース部、２２０・２４０：励磁コイル群、４２１ａ〜４２１ｆ・４３１ａ〜４３１ｆ：第１の永久磁石、４２２ａ〜４２２ｆ・４３２ａ〜４３２ｆ：第２の永久磁石
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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