(57)【要約】【課題】大型化するのを防止することが可能な回転電機を提供する。【解決手段】この回転電機１００は、永久磁石３０が配置されたロータ１０と、ロータ１０の径方向外側に対向するように配置されたステータ２０とを備え、永久磁石３０は、少なくとも一部の磁化方向Ｂ１がロータ１０の回転軸線方向に垂直なＸＹ平面に対して交差する方向に設定されている。【選択図】図４
2018093579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石が配置されたロータと、
前記ロータの径方向一方側に対向するように配置されたステータとを備え、
前記永久磁石は、少なくとも一部の磁化方向が前記ロータの回転軸線方向に垂直な平面に対して交差する方向に設定されている、回転電機。
【請求項２】
前記永久磁石は、前記磁化方向が、前記ロータの回転軸線方向に垂直な平面に対して交差する方向で、かつ、前記永久磁石の回転軸線方向の中央部側に向かう方向に設定されている、請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記永久磁石の少なくとも回転軸線方向の一方側端部は、前記磁化方向が前記永久磁石の回転軸線方向の中央部側に向かう方向に設定されている、請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記永久磁石は、前記ロータの回転軸線方向に前記ロータに加わる電磁力を発生させるような、前記ロータの回転軸線方向に垂直な平面に対する交差角を有する前記磁化方向に設定されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項５】
前記永久磁石は、前記ロータが回転する際に、前記ロータの回転軸線方向に前記ロータに加わる荷重であるスラスト荷重の少なくとも一部を打ち消す前記電磁力を発生させるような前記交差角を有する前記磁化方向に設定されている、請求項４に記載の回転電機。
【請求項６】
前記永久磁石は、前記ロータに接続されたギア部により生じる前記スラスト荷重の少なくとも一部を打ち消す前記電磁力を発生させるような前記交差角を有する前記磁化方向に設定されている、請求項５に記載の回転電機。
【請求項７】
前記ロータまたは前記ステータのいずれか一方には、前記ロータの回転軸線方向の一方側の周方向の磁極中心と他方側の周方向の磁極中心とが互いに異なる周方向位置に配置されるスキューが形成されており、
前記永久磁石は、前記スキューに起因して生じる前記スラスト荷重の少なくとも一部を打ち消す前記電磁力を発生させるような前記交差角を有する前記磁化方向に設定されている、請求項５または６に記載の回転電機。
【請求項８】
前記永久磁石は、前記磁化方向が前記ロータの回転軸線方向に垂直な平面に対して交差する方向に設定されている第１永久磁石部と、前記磁化方向が前記ロータの回転軸線方向に垂直な平面に沿った方向に設定されている第２永久磁石部とを有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項９】
前記第１永久磁石部と前記第２永久磁石部とは、互いに別個の前記永久磁石により構成されている、請求項８に記載の回転電機。
【請求項１０】
前記永久磁石は、着磁された際に前記磁化方向を形成する磁化容易軸が前記ロータの回転軸線方向に垂直な平面に対して交差するように形成されていることにより、前記磁化方向が前記ロータの回転軸線方向に垂直な平面に対して交差する方向に設定されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項１１】
前記永久磁石は、複数設けられており、
複数の前記永久磁石は、前記ロータの回転軸線方向から見て、Ｖ字状に配置されることにより１つの磁極を構成しており、
前記磁極のうちの前記磁極の周方向の中心よりも周方向に一方側の一方磁極部と、前記磁極のうちの他方側の他方磁極部とは、前記ロータの回転軸線方向に垂直な平面に対して交差する前記磁化方向が前記磁極の周方向の中心に対して対称になる方向に設定されている、請求項１〜１０のいずれか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、回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、永久磁石が配置されたロータを備える回転電機が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１に記載の埋込磁石型モータ（回転電機）は、ロータコアと、永久磁石と、ステータと、回転軸と、軸受とを備える。ロータコアは、ステータの径方向内側に配置されている。そして、ロータコアには、回転軸が嵌め込まれる中央孔と、回転軸線方向に延びる貫通孔として形成されているとともに永久磁石を収容する４つの収容孔が設けられている。そして、回転軸は、中央孔に嵌め込まれているとともに、軸受に支持されている。また、永久磁石は、４つの収容孔のそれぞれに収容されている。そして、永久磁石は、回転軸線方向に垂直な方向に磁化方向が設定されているとともに、回転軸線方向の一端側の周方向の磁極中心と他端側の周方向の磁極中心とを異なる周方向位置になるようにスキューが形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２５４５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載のような従来の埋込磁石型モータでは、永久磁石の回転軸線方向の一端近傍の部分の磁束および他端近傍の部分の磁束がステータよりも回転軸線方向の外側（一方側および他方側）に漏れてしまい、この漏れ磁束に起因して埋込磁石型モータが動作する際の電力と回転運動との間のエネルギー変換効率が低下するという不都合がある。この結果、上記特許文献１に記載のような従来の埋込磁石型モータ（回転電機）では、所望の容量（モータトルク）を得るために、漏れ磁束による効率の低下を考慮して、回転電機を大型化する必要があるという問題点がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、大型化するのを防止することが可能な回転電機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面における回転電機は、永久磁石が配置されたロータと、ロータの径方向一方側に対向するように配置されたステータとを備え、永久磁石は、少なくとも一部の磁化方向がロータの回転軸線方向に垂直な平面に対して交差する方向に設定されている。
【０００８】
この発明の一の局面における回転電機では、上記のように、永久磁石の少なくとも一部の磁化方向がロータの回転軸線方向に垂直な平面に対して交差する方向に設定されている。これにより、磁化方向をロータの回転軸線方向の中央部側に向かう方向に設定すれば、永久磁石の回転軸線方向の端部側から漏れる磁束を低減することができる。その結果、漏れ磁束に起因して回転電機を動作する際の電力と回転運動との間のエネルギー変換効率が低下するのを防止することができるので、所望の容量（モータトルク）を得るために、回転電機を大型化するのを防止することができる。ここで、一般的に、回転電機のロータには、回転軸線方向に沿ってスラスト荷重がかかる場合がある。たとえば、ロータまたはステータにスキューが形成されている場合や、ロータにシャフトを介してギアが接続されている場合には、ロータを回転させた際に、回転軸線方向に沿ってロータにスラスト荷重がかかる。このため、スラスト荷重に起因して、ロータに嵌め込まれたシャフト（回転軸）を支持するための軸受にかかる負担が大きくなり、軸受を大型化する必要が生じる。その結果、回転電機が大型化するという問題点がある。これに関して、本発明では、永久磁石の少なくとも一部の磁化方向をロータの回転軸線方向に垂直な平面に対して交差する方向に設定するので、磁化方向をスキューやギアに起因するスラスト荷重の少なくとも一部を打ち消すような電磁力を発生させるような交差角を有する方向に設定すれば、ロータに加わるスラスト荷重を低減することができる。その結果、ロータに接続されるシャフトを支持する軸受が大型化するのを防止することができる。したがって、上記のように構成することにより、回転電機が大型化するのを防止することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、上記のように、回転電機が大型化するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態による回転電機および回転電機に接続される機器の構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態による回転電機の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による回転電機の磁極の構成を説明するための図である。
【図４】本発明の第１実施形態による回転電機の磁化方向を説明するための図である。
【図５】本発明の第１実施形態による回転電機の永久磁石の構成を示す斜視図である。
【図６】本発明の第１実施形態による回転電機の永久磁石の磁化容易軸の構成を説明するための図である。
【図７】本発明の第２実施形態による回転電機の構成を説明するための図である。
【図８】本発明の第２実施形態による回転電機の永久磁石の磁化容易軸の構成を説明するための図である。
【図９】本発明の第１および第２実施形態の第１変形例による回転電機の構成を示す図である。
【図１０】本発明の第１および第２実施形態の第２変形例による回転電機の構成を示す図である。
【図１１】本発明の第１および第２実施形態の第３変形例および第４変形例による回転電機の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
［第１実施形態］
図１〜図６を参照して、第１実施形態による回転電機１００の構成について説明する。
【００１３】
図１および図２に示すように、回転電機１００は、ロータ１０と、ステータ２０とを備える。ロータ１０は、円環形状を有するステータ２０の径方向内側に配置されている。すなわち、回転電機１００は、インナーロータ型の回転電機として構成されている。また、ロータ１０には、複数の永久磁石３０が配置されている。
【００１４】
なお、本願明細書では、「径方向」と記載した場合は、回転電機１００（ロータ１０）の径方向（矢印Ｒ方向）を意味するものとする。また、「周方向」と記載した場合は、回転電機１００の周方向（矢印Ａ方向）を意味するものとする。また、「軸方向」と記載した場合は、回転電機１００の回転軸線（符号Ｃ１）に沿った方向（矢印Ｚ方向）を意味するものとして記載している。
【００１５】
回転電機１００は、たとえば、モータまたはジェネレータとして構成されている。回転電機１００がモータとして構成される場合には、回転電機１００は、電力がステータ２０に供給されることによりロータ１０を回転させて、減速機１０１を介して負荷１０２に回転運動を伝達する。また、回転電機１００がジェネレータとして構成される場合には、回転電機１００は、負荷１０２側からの回転運動をロータ１０が取得することによりステータ２０に電力を発生させ、バッテリ等（図示せず）に電力を回生するように構成されている。具体的には、回転電機１００は、車両に搭載されるモータ・ジェネレータとして構成されている。
【００１６】
具体的には、回転電機１００は、シャフト４１と、軸受部４２ａおよび４２ｂと、ギア部４３とを備える。シャフト４１は、軸方向に延びる円柱または円筒形状を有するように形成されている。そして、シャフト４１は、矢印Ｚ１方向側に配置された軸受部４２ａと、矢印Ｚ２方向側に配置された軸受部４２ｂとにより、シャフト４１の周方向に回転可能に支持されている。そして、ロータ１０およびギア部４３は、シャフト４１に固定されており、シャフト４１を回転軸として、シャフト４１と一体的に回転するように構成されている。
【００１７】
また、ギア部４３は、たとえば、軸方向のかみ合い力（スラスト荷重ｆｓ１）が発生するハスバ歯車からなる。そして、回転電機１００は、たとえば、減速機１０１に接続されており、減速機１０１を介して、負荷１０２に回転運動を伝達するように構成されている。具体的には、減速機１０１は、ギア部４３と噛み合う（歯合する）第１ギア１０１ａと、第１ギア１０１ａと一体的に回転するとともに、第１ギア１０１ａと歯数が異なる第２ギア１０１ｂと、第１ギア１０１ａおよび第２ギア１０１ｂを回転可能に支持する軸受１０１ｃとを含む。
【００１８】
減速機１０１は、回転電機１００からの回転速度を減速して、負荷１０２に伝達するように構成されている。これにより、回転電機１００のロータ１０および軸受部４２ａには、負荷１０２に減速機１０１を介して回転運動を伝達する際に、ギア部４３からＺ軸に平行な方向に沿って、スラスト荷重ｆｓ１（図４参照）が加わる。
【００１９】
（ロータの構成）
図１に示すように、ロータ１０は、たとえば、磁性を有する複数の電磁鋼板が回転軸線方向に積層されることにより形成されたロータコアブロック１０ａおよび１０ｂと、ロータコアブロック１０ａおよび１０ｂを回転軸線方向両側から挟むように配置されているエンドプレート１０ｃおよび１０ｄとを含む。ロータコアブロック１０ａおよび１０ｂは、互いに略同一の形状を有するように形成されている。そして、ロータコアブロック１０ａおよび１０ｂは、互いに回転軸線方向から見た場合の永久磁石３０の周方向位置がずれた状態（図３参照）で、回転軸線方向に積層されている。これにより、ロータ１０には、スキュー（ブロックスキュー）が形成されている。また、エンドプレート１０ｃは、ロータコアブロック１０ａの矢印Ｚ１方向側に配置されている。また、エンドプレート１０ｄは、ロータコアブロック１０ｂの矢印Ｚ２方向側に配置されている。
【００２０】
詳細には、ロータコアブロック１０ａには、それぞれ、永久磁石３０を配置することが可能な複数（たとえば、１６個）の磁石用孔部１１が設けられている。すなわち、ロータコアブロック１０ａおよび１０ｂに、合計３２個の磁石用孔部１１が設けられており、３２個の磁石用孔部１１にそれぞれ永久磁石３０が配置されている。すなわち、回転電機１００は、埋込磁石型の回転電機として構成されている。磁石用孔部１１は、回転軸線方向に延びる貫通孔として形成されており、矢印Ｚ１方向側から見て、矩形形状を有するように形成されている。
【００２１】
そして、図３に示すように、ロータコアブロック１０ａに配置されている２つの永久磁石３０により１つの磁極１２が形成されている。たとえば、第１実施形態では、２つの永久磁石３０は、矢印Ｚ１方向側から見て、径方向外側に広がるＶ字形状を有するように配置されている。そして、磁極１２（２つの永久磁石３０）は、径方向外側および径方向内側のそれぞれが同一の極（Ｎ極またはＳ極）が形成されている。
【００２２】
また、図３では、ロータコアブロック１０ａの磁極１２の周方向中心の線をＣ２とし、ロータコアブロック１０ｂの磁極１２の周方向中心の線をＣ３として図示している。ここで、ロータコアブロック１０ａにおいて、周方向中心の線Ｃ２よりも矢印Ａ１方向側に配置されている永久磁石３０を、第１永久磁石３０ａとし、周方向中心の線Ｃ２よりも矢印Ａ２方向側に配置されている永久磁石３０を、第２永久磁石３０ｂとする。すなわち、第１永久磁石３０ａおよび第２永久磁石３０ｂは、周方向中心の線Ｃ２に対して線対称に配置されている。なお、第１永久磁石３０ａは、特許請求の範囲の「一方磁極部」の一例である。また、第２永久磁石３０ｂは、特許請求の範囲の「他方磁極部」の一例である。
【００２３】
ここで、第１実施形態では、矢印Ｚ１方向側に配置されているロータコアブロック１０ａが形成する磁極１２の周方向中心（磁極中心）の線Ｃ２と、矢印Ｚ２方向側に配置されているロータコアブロック１０ａが形成する磁極１２の周方向中心（磁極中心）の線Ｃ３とは、互いに異なる周方向位置に配置されている。すなわち、ロータ１０には、スキューが形成されている。
【００２４】
これにより、図４に示すように、ロータ１０が回転される際に、スキューが形成されていることに起因するスラスト荷重ｆｓ２が矢印Ｚ２方向にロータ１０に加わる。また、以下の記載では、スラスト荷重ｆｓ１とスラスト荷重ｆｓ２との合計値（方向が逆の場合には差分値）を「スラスト荷重ｆｓ」として記載する。また、図４では、スラスト荷重ｆｓ１とスラスト荷重ｆｓ２とを同一の方向として図示しているが、回転電機１００は、スラスト荷重ｆｓ１とスラスト荷重ｆｓ２とが互いに異なる方向に、ロータ１０およびシャフト４１に加わるように構成されていてもよい。
【００２５】
（ステータの構成）
ステータ２０は、図４に示すように、ステータコア２１と、ステータコア２１に配置された巻線２２とを有する。たとえば、ステータコア２１は、複数の電磁鋼板が回転軸線方向に積層されることにより形成されている。そして、図２に示すように、ステータコア２１は、径方向外側において円環形状に形成されたバックヨーク部２１ａと、バックヨーク部２１ａから径方向内側に向かって延びる複数（たとえば、４８本）のティース２１ｂとを含む。そして、隣り合うティース２１ｂ同士の間にはスロット２１ｃが形成されている。そして、巻線２２は、導線により構成されている。そして、巻線２２は、スロット２１ｃに配置されるように、巻線２２がティース２１ｂに分布巻または集中巻されている。なお、図２では、巻線２２の図示を省略している。
【００２６】
そして、ステータ２０は、巻線２２に電力が供給されて電流が流されることにより、磁場を発生させるように構成されている。そして、ステータ２０は、ロータ１０の径方向外側に対向するように配置されており、ステータ２０の磁場とロータ１０の磁場とが相互作用することにより、ロータ１０を回転させるように構成されている。
【００２７】
（永久磁石の磁化方向に関する構成）
ここで、第１実施形態では、図４および図５に示すように、永久磁石３０は、磁化方向Ｂ１が回転軸方向に直交する平面（以下「ＸＹ平面」とする）に交差するように構成されている。具体的には、永久磁石３０は、ロータ１０（ロータコアブロック１０ａまたは１０ｂ）に配置された状態で、磁化方向Ｂ１が矢印Ｚ１方向側に傾斜するように構成されている。なお、本願明細書では、「磁化方向」とは、永久磁石３０の残留磁化の分極の方向（磁化ベクトル）を意味するものとし、後述する永久磁石３０に着磁する方向を意味する「着磁方向」とは区別して記載している。
【００２８】
そして、図４に示すように、永久磁石３０は、ＸＹ平面に対して、磁化方向Ｂ１が交差角θ１を有するように設定されている。また、図５に示すように、たとえば、永久磁石３０は、直方体形状（四角柱形状）を有するように形成されている。そして、永久磁石３０は、径方向一方側の面３１の全体から略一様に交差角θ１を有する磁化方向Ｂ１に向かって磁束を形成している。すなわち、磁化方向Ｂ１は、面３１となす角が９０度よりも交差角θ１分小さく（または大きく）設定されている。
【００２９】
すなわち、第１実施形態では、ロータコアブロック１０ｂに配置されている永久磁石３０は、磁化方向Ｂ１がロータコアブロック１０ａ側（中央部側）に向かう方向に設定されている。言い換えると、第１実施形態では、永久磁石３０のうちの少なくとも矢印Ｚ２方向側の端部近傍の部分の磁化方向Ｂ１が、永久磁石３０の回転軸線方向の中央部側に向かう方向に設定されている。これにより、ロータコアブロック１０ｂに配置されている永久磁石３０からの漏れ磁束が低減される。
【００３０】
ここで、第１実施形態では、永久磁石３０の磁化方向Ｂ１は、永久磁石３０によりロータ１０の回転軸線方向（矢印Ｚ２方向）にロータ１０に加わる電磁力ｆｍを発生させるような交差角θ１を有するように設定されている。具体的には、交差角θ１は、０度よりも大きく４５度以下に設定されている。たとえば、永久磁石３０は、交差角θ１が４５度となるように磁化方向Ｂ１が設定されている。なお、交差角θ１が４５度を超えるように設定した場合、ロータ１０に生じさせるトルクの低下が比較的大きくなる（たとえば、交差角を設けない場合の７割以下のトルクの大きさとなる）ため、交差角θ１は、４５度以下が好ましい。
【００３１】
これにより、ステータ２０の巻線２２に電力が供給されて、ステータ２０による磁場と交差角θ１を有する磁化方向Ｂ１が設定されたロータ１０が生じさせる磁場との相互作用により、ステータ２０に対してロータ１０およびシャフト４１に周方向のトルクが生じるとともに、ステータ２０に対してロータ１０およびシャフト４１に矢印Ｚ２方向に電磁力ｆｍが生じる。また、ステータ２０には、電磁力ｆｍの反作用の力ｆｒが矢印Ｚ１方向に加わる。
【００３２】
また、交差角θ１は、電磁力ｆｍがスラスト荷重ｆｓ以下の大きさを有するように設定されている。これにより、電磁力ｆｍは、スラスト荷重ｆｓの少なくとも一部を打ち消すことが可能になる。言い換えると、第１実施形態では、交差角θ１は、ギア部４３および減速機１０１により生じるスラスト荷重ｆｓ１の少なくとも一部を打ち消すことが可能であるとともに、ロータ１０のスキューに起因して生じるスラスト荷重ｆｓ２の少なくとも一部を打ち消すことが可能な角度に設定されている。
【００３３】
そして、図３に示すように、第１実施形態では、交差角θ１を有する第１永久磁石３０ａおよび交差角θ１を有する第２永久磁石３０ｂがロータ１０に配置されることにより、磁極１２のうちの周方向中心の線Ｃ２（またはＣ３）よりも周方向に一方側の第１永久磁石３０ａと、他方側の第２永久磁石３０ｂとは、交差角θ１を有する磁化方向Ｂ１が、磁極１２の周方向中心の線Ｃ２（またはＣ３）に対して対称になる方向に設定されている。
【００３４】
また、図６に示すように、第１実施形態では、永久磁石３０は、磁化容易軸（Ｃ軸）３２がＸＹ平面に対して交差するように形成されていることにより、磁化方向Ｂ１がＸＹ平面に対して交差角θ１を有するように形成されている。詳細には、永久磁石３０は、焼結磁石（焼結希土類磁石）、フェライト磁石、または、アルニコ磁石などから形成されている。たとえば、永久磁石３０は、焼結磁石（ネオジム磁石やサマコバ磁石等）からなる。そして、永久磁石３０は、焼結される工程の前の成形工程の際に印加される磁場の向きが、面３１に対して、９０度よりも交差角θ１分小さい（または大きい）角度を有するように設定されている。
【００３５】
これにより、着磁工程前の永久磁石３０は、磁化容易軸３２が面３１に対して９０度よりも交差角θ１分小さく（または大きく）設定される。その結果、図６に示すように、着磁装置１０３により永久磁石３０が着磁される着磁方向Ｂ２が、面３１に対して９０度方向（垂直方向）に設定されている場合でも、着磁工程後の永久磁石３０には、磁化容易軸３２に沿った方向に分極が形成される。言い換えると、着磁工程後の永久磁石３０には、着磁方向Ｂ２が面３１に対して垂直方向に設定されている場合でも、交差角θ１を有するように分極（磁化方向Ｂ１）が形成される。なお、着磁工程は、たとえば、ロータコアブロック１０ａまたは１０ｂに、永久磁石３０を配置した状態で、実施されてもよいし、ロータコアブロック１０ａおよび１０ｂとは別個に永久磁石３０を配置した状態で、実施されてもよい。
【００３６】
［第２実施形態］
図２および図７を参照して、第２実施形態による回転電機２００について説明する。第２実施形態による回転電機２００では、永久磁石２３０は、磁化方向Ｂ１１がＸＹ平面に対して交差する方向に設定されている第１永久磁石部２３１と、磁化方向Ｂ１２がＸＹ平面に沿った方向に設定されている第２永久磁石部２３２とを含む。なお、上記第１実施形態と同一の構成については、図中において同じ符号を付して図示し、その説明を省略する。
【００３７】
第２実施形態では、図７に示すように、回転電機２００は、ロータ２１０と、複数の永久磁石２３０とを含む。ロータ２１０は、たとえば、１つのロータコアブロック２１０ａを含む。そして、ロータコアブロック２１０ａには、複数の磁石用孔部２１１が形成されている。たとえば、複数の磁石用孔部２１１は、回転軸線方向から見て、第１実施形態による回転電機１００の磁石用孔部１１と同一の周方向位置および径方向位置（図２参照）に配置されている。
【００３８】
永久磁石２３０は、磁化方向Ｂ１１がＸＹ平面に対して交差する方向に設定されている（交差角θ２を有する）第１永久磁石部２３１と、第１永久磁石部２３１とは別個の永久磁石２３０により構成され、磁化方向Ｂ１２がＸＹ平面に沿った方向に設定されている（交差角が略０である）第２永久磁石部２３２とを含む。また、交差角θ２は、ＸＹ平面に向かって矢印Ｚ１方向側に交差（入射）する角度であり、０度よりも大きく４５度以下の大きさである。
【００３９】
そして、図７に示すように、第１永久磁石部２３１は、磁石用孔部２１１において、矢印Ｚ２方向側に配置されているとともに、第２永久磁石部２３２は、磁石用孔部２１１において、矢印Ｚ１方向側に配置されている。これにより、第１永久磁石部２３１の磁化方向Ｂ１１は、永久磁石２３０の回転軸線方向の中央部側に向かう方向に設定されている。また、たとえば、第１永久磁石部２３１と第２永久磁石部２３２とは、接触するように配置されている。
【００４０】
また、図８に示すように、第１永久磁石部２３１は、磁化容易軸２３１ａがＸＹ平面に対して交差角θ２を有するように形成されている。また、第２永久磁石部２３２は、磁化容易軸２３２ａがＸＹ平面に対して平行になるように構成されている。これにより、たとえば、第１永久磁石部２３１および第２永久磁石部２３２が着磁される際の磁場方向（着磁方向）Ｂ１３を同一の方向にした場合でも、第１永久磁石部２３１に交差角θ２を有する磁化方向Ｂ１１（分極）を構成することが可能になるとともに、第２永久磁石部２３２に交差角を有しない磁化方向Ｂ１２（分極）を構成することが可能になる。なお、回転電機２００のその他の構成は、上記第１実施形態の回転電機１００の構成と同様である。
【００４１】
［第１および第２実施形態の効果］
上記第１および第２実施形態では、永久磁石（３０、２３０）の少なくとも一部の磁化方向（Ｂ１、Ｂ１１）がロータ（１０、２１０）の回転軸線方向に垂直な平面に対して交差する方向に設定されている。これにより、磁化方向（Ｂ１、Ｂ１１）をロータ（１０、２１０）の回転軸線方向の中央部側に向かう方向に設定すれば、永久磁石（３０、２３０）の回転軸線方向の端部側から漏れる磁束を低減することができる。その結果、漏れ磁束に起因して回転電機（１００、２００）を動作する際の電力と回転運動との間のエネルギー変換効率が低下するのを防止することができるので、所望の容量（モータトルク）を得るために、回転電機（１００、２００）を大型化するのを防止することができる。ここで、一般的に、回転電機のロータには、回転軸線方向に沿ってスラスト荷重がかかる場合がある。たとえば、ロータまたはステータにスキューが形成されている場合や、ロータにシャフトを介してギアが接続されている場合には、ロータを回転させた際に、回転軸線方向に沿ってロータにスラスト荷重がかかる。このため、スラスト荷重に起因して、ロータに嵌め込まれたシャフト（回転軸）を支持するための軸受にかかる負担が大きくなり、軸受を大型化する必要が生じる。その結果、回転電機が大型化するという問題点がある。これに関して、上記実施形態では、永久磁石（３０、２３０）の少なくとも一部の磁化方向（Ｂ１、Ｂ１１）をロータ（１０、２１０）の回転軸線方向に垂直な平面に対して交差する方向に設定するので、磁化方向（Ｂ１、Ｂ１１）をスキューやギア（４３）に起因するスラスト荷重（ｆｓ）の少なくとも一部を打ち消すような電磁力（ｆｍ）を発生させるような交差角（θ１、θ２）を有する方向に設定すれば、ロータ（１０、２１０）に加わるスラスト荷重（ｆｓ）を低減することができる。その結果、ロータ（１０、２１０）に接続されるシャフト（４１）を支持する軸受（４２ａ、４２ｂ）が大型化するのを防止することができる。したがって、回転電機（１００、２００）が大型化するのを防止することができる。
【００４２】
また、上記第１および第２実施形態では、永久磁石（３０、２３０）は、磁化方向（Ｂ１、Ｂ１１）が、ロータ（１０、２１０）の回転軸線方向に垂直な平面に対して交差する方向で、かつ、永久磁石（３０、２３０）の回転軸線方向の中央部側に向かう方向に設定されている。このように構成すれば、永久磁石（３０、２３０）の回転軸線方向の外側から漏れる磁束を低減することができるので、漏れ磁束に起因して回転電機（１００、２００）を動作する際の電力と回転運動との間のエネルギー変換効率が低下するのを防止することができる。
【００４３】
また、上記第１および第２実施形態では、永久磁石（３０、２３０）の少なくとも回転軸線方向の一方側端部（３０、２３１）は、磁化方向（Ｂ１、Ｂ１１）が永久磁石（３０、２３０）の回転軸線方向の中央部側に向かう方向に設定されている。ここで、永久磁石の回転軸線方向の端部近傍は、永久磁石の回転軸線方向の中央部に比べて、漏れ磁束が大きくなる。この点を考慮して、上記実施形態のように構成することにより、比較的漏れ磁束が大きくなりやすい永久磁石（３０、２３０）の回転軸線方向の端部近傍のうちの少なくとも一方側端部（３０，２３１）の磁化方向（Ｂ１、Ｂ１１）を永久磁石（３０、２３０）の回転軸線方向の中央部側に向かう方向に設定することによって、効果的に、漏れ磁束が生じるのを防止することができる。
【００４４】
また、上記第１および第２実施形態では、永久磁石（３０、２３０）は、ロータ（１０、２１０）の回転軸線方向にロータ（１０、２１０）に加わる電磁力（ｆｍ）を発生させるような、ロータ（１０、２１０）の回転軸線方向に垂直な平面に対する交差角（θ１、θ２）を有する磁化方向（Ｂ１、Ｂ１１）に設定されている。このように構成すれば、ロータ（１０、２１０）において、所望の回転軸線方向（矢印Ｚ２方向側）にロータ（１０、２１０）に加わる電磁力（ｆｍ）を発生させることができる。
【００４５】
また、上記第１および第２実施形態では、永久磁石（３０、２３０）は、ロータ（１０、２１０）が回転する際に、ロータ（１０、２１０）の回転軸線方向にロータ（１０、２１０）に加わる荷重であるスラスト荷重（ｆｓ）の少なくとも一部を打ち消す電磁力（ｆｍ）を発生させるような交差角（θ１、θ２）を有する磁化方向（Ｂ１、Ｂ１１）に設定されている。このように構成すれば、ロータ（１０、２１０）にスラスト荷重（ｆｓ）が掛かっている場合に、スラスト荷重（ｆｓ）の少なくとも一部を打ち消すことができる。その結果、ロータ（１０、２１０）に接続されたシャフト（４１）を支持する軸受（４２ａ、４２ｂ）が大型化するのを防止することができるので、その分、回転電機（１００、２００）が大型化するのを抑制することができる。
【００４６】
また、上記第１および第２実施形態では、永久磁石（３０、２３０）は、ロータ（１０、２１０）に接続されたギア部（４３）により生じるスラスト荷重（ｆｓ１）の少なくとも一部を打ち消す電磁力（ｆｍ）を発生させるような交差角（θ１、θ２）を有する磁化方向（Ｂ１、Ｂ１１）に設定されている。このように構成すれば、ロータ（１０、２１０）に接続されたギア部（４３）に起因するスラスト荷重（ｆｓ１）の少なくとも一部を電磁力（ｆｍ）により打ち消すことができるので、ロータ（１０、２１０）に嵌め込まれたシャフト（４１）を回転軸線方向に支持する軸受（４２ａ、４２ｂ）に回転軸線方向にかかる負担（荷重）を低減することができる。その結果、回転電機（１００、２００）にギア部（４３）を接続する場合でも、軸受（４２ａ、４２ｂ）が大型化するのを防止することができるので、回転電機（１００、２００）が大型化するのを防止することができる。
【００４７】
また、上記第１実施形態では、ロータ（１０）またはステータ（２０）のいずれか一方には、ロータ（１０）の回転軸線方向の一方側の周方向の磁極中心（Ｃ２）と他方側の周方向の磁極中心（Ｃ３）とが互いに異なる周方向位置に配置されるスキューが形成されており、永久磁石（３０）は、スキューに起因して生じるスラスト荷重（ｆｓ２）の少なくとも一部を打ち消す電磁力（ｆｍ）を発生させるような交差角（θ１）を有する磁化方向（Ｂ１）に設定されている。このように構成すれば、ロータ（１０）またはステータ（２０）にスキューが形成されるので、回転電機（１００）が動作する際に生じるノイズや振動を低減することができる。そして、電磁力（ｆｍ）によりスキューに起因して生じるスラスト荷重（ｆｓ２）の少なくとも一部を打ち消すことができるので、ロータ（１０）またはステータ（２０）にスキューを形成する場合にも、軸受（４２ａ、４２ｂ）が大型化するのを防止して、回転電機（１００）が大型化するのを防止することができる。
【００４８】
また、上記第２実施形態では、永久磁石（２３０）は、磁化方向（Ｂ１１）がロータ（２１０）の回転軸線方向に垂直な平面に対して交差する方向に設定されている第１永久磁石部（２３１）と、磁化方向（Ｂ１１）がロータ（２１０）の回転軸線方向に垂直な平面に沿った方向に設定されている第２永久磁石部（２３２）とを有する。このように構成すれば、たとえば、永久磁石（２３０）の回転軸線方向の一方側を第１永久磁石部（２３１）とするとともに、第１永久磁石部（２３１）の磁化方向（Ｂ１、Ｂ１１）をロータ（１０、２１０）の回転軸線方向の中央部側に向かう方向に設定すれば、永久磁石（２３０）の漏れ磁束が比較的生じやすい部分（２３１）の磁化方向（Ｂ１、Ｂ１１）を効果的に設定することができる。
【００４９】
また、上記第２実施形態では、第１永久磁石部（２３１）と第２永久磁石部（２３２）とは、互いに別個の永久磁石（２３０）により構成されている。このように構成すれば、永久磁石（２３０）ごとに、磁化方向（Ｂ１、Ｂ１１）を設定することができるので、１つの永久磁石内において部分ごとに磁化方向を設定する場合に比べて、容易に磁化方向（Ｂ１、Ｂ１１）を設定することができる。
【００５０】
また、上記第１および第２実施形態では、永久磁石（３０、２３０）は、着磁された際に磁化方向（Ｂ１、Ｂ１１）を形成する磁化容易軸（３２、２３１ａ、２３２ａ）がロータ（１０、２１０）の回転軸線方向に垂直な平面に対して交差するように形成されていることにより、磁化方向（Ｂ１、Ｂ１１）がロータ（１０、２１０）の回転軸線方向に垂直な平面に対して交差する方向に設定されている。このように構成すれば、永久磁石（３０、２３０）に着磁する着磁方向（Ｂ２）が、ロータ（１０、２１０）の回転軸線方向に垂直な方向である場合にも、永久磁石（３０、２３０）の磁化方向（Ｂ１、Ｂ１１）をロータ（１０、２１０）の回転軸線方向に垂直な平面に対して交差する方向に設定（形成）することができる。その結果、ロータ（１０、２１０）の回転軸線方向に垂直な方向に磁場を印加する従来の着磁装置（１０３）を用いて永久磁石（３０、２３０）を着磁する場合にも、永久磁石（３０、２３０）の磁化方向（Ｂ１、Ｂ１１）をロータ（１０、２１０）の回転軸線方向に垂直な平面に対して交差する方向に設定することができる。このため、専用の着磁装置を新たに設ける必要がないので、回転電機（１００、２００）を製造するための装置が複雑化するのを防止することができる。
【００５１】
また、上記第１および第２実施形態では、永久磁石（３０、２３０）は、複数設けられており、複数の永久磁石（３０、２３０）は、ロータ（１０、２１０）の回転軸線方向から見て、Ｖ字状に配置されることにより１つの磁極（１２）を構成しており、磁極（１２）のうちの磁極（１２）の周方向の中心（Ｃ２）よりも周方向に一方側の一方磁極部（３０ａ）と、磁極（１２）のうちの他方側の他方磁極部（３０ｂ）とは、ロータ（１０、２１０）の回転軸線方向に垂直な平面に対して交差する磁化方向（Ｂ１、Ｂ１１）が磁極（１２）の周方向の中心に対して対称になる方向に設定されている。このように構成すれば、周方向に一方側の一方磁極部（３０ａ）と他方側の他方磁極部（３０ｂ）とが、周方向に対称に構成することができるので、回転軸線方向に垂直な平面に対して交差する磁化方向（Ｂ１、Ｂ１１）に設定した場合にも、磁極（１２）によりバランス良く磁束を生成することができる。
【００５２】
［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
【００５３】
たとえば、上記第１および第２実施形態では、回転電機をインナーロータ型の回転電機として構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、回転電機をアウターロータ型の回転電機として構成してもよい。
【００５４】
また、上記第１および第２実施形態では、永久磁石を、回転軸線方向に電磁力ｆｍを生じさせるように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図９に示す第１変形例の回転電機３００のように、永久磁石３３０は、回転軸線方向に生じる電磁力ｆｍは略０になるように構成されている。
【００５５】
ここで、図９に示すように、第１および第２実施形態による第１変形例による回転電機３００は、ロータ３１０およびステータ２０にはスキューが形成されておらず、かつ、シャフト４１が接続されるギアにハスバ歯車は使用されていない。そして、永久磁石３３０は、矢印Ｚ２方向に交差角θ３を有する磁化方向Ｂ２１に設定されている第１永久磁石部３３１と、交差角を有しない磁化方向Ｂ２２に設定されている第２永久磁石部３３２と、第１永久磁石部３３１の磁化方向Ｂ２１とは反対側の矢印Ｚ１方向に交差角θ３（−θ３）を有する磁化方向Ｂ２３に設定されている第３永久磁石部３３３とを含む。また、第１永久磁石部３３１、第２永久磁石部３３２、および、第３永久磁石部３３３は、矢印Ｚ２方向にこの順で配置されている。
【００５６】
すなわち、第１永久磁石部３３１の磁化方向Ｂ２１および第３永久磁石部３３３の磁化方向Ｂ２３は、それぞれ、永久磁石３３０の回転軸線方向の中央部側に向かう方向に設定されている。これにより、永久磁石３３０の回転軸線方向の両端部において、漏れ磁束を低減することが可能になる。
【００５７】
また、上記第１実施形態では、ロータにスキューを形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ロータにスキューを形成せずに、ステータにスキューを形成してもよい。
【００５８】
また、上記第１実施形態では、ロータにスキューを形成して、上記第２実施形態では、ロータにスキューを形成しない例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、上記第１実施形態のロータにスキューを形成せずに、上記第２実施形態のロータにスキューを形成してもよい。
【００５９】
また、上記第２実施形態では、第１永久磁石部と第２永久磁石部とを別個の永久磁石により形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１０に示す第２変形例による回転電機４００のように、回転電機４００に、磁化方向Ｂ１１に設定された第１永久磁石部と磁化方向Ｂ１２に設定された第２永久磁石部とを含む永久磁石４３０を備えてもよい。
【００６０】
また、上記第１および第２実施形態では、複数の永久磁石をロータの回転軸線方向から見て、Ｖ字状に配置することにより１つの磁極を構成する回転電機の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１１（ａ）に示す第３変形例による回転電機５００のように、ロータ５１０に配置された１つの永久磁石５３０により１つの磁極が構成されていてもよい。
【００６１】
また、上記第１および第２実施形態では、回転電機を埋込磁石型の回転電機として構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１１（ｂ）に示す第４変形例による回転電機６００のように、回転電機６００は、ロータ６１０の表面に永久磁石６３０が配置されていてもよい。
【００６２】
また、上記第１および第２実施形態では、着磁方向Ｂ２をＸＹ平面に沿った方向にする例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、着磁方向Ｂ２を磁化方向Ｂ１と同一の方向としてもよい。
【００６３】
また、上記第１および第２実施形態では、永久磁石を焼結磁石から構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、永久磁石を焼結磁石以外の磁石から構成してもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０  ロータ
２０  ステータ
３０、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０  永久磁石
３０ａ  第１永久磁石（一方磁極部）      ３０ｂ  第２永久磁石（他方磁極部）
３２、２３１ａ、２３２ａ  磁化容易軸    ４３  ギア部
１００、２００、３００、４００、５００、６００  回転電機
２３１、３３１  第１永久磁石部          ２３２、３３２  第２永久磁石部
３３３  第３永久磁石部（第１永久磁石部）
Ｂ１、Ｂ１１、Ｂ２１、Ｂ２３  磁化方向  ｆｓ  スラスト荷重
ｆｍ  電磁力
【図１】
2018093579.tif 000003
【図２】
2018093579.tif 000004
【図３】
2018093579.tif 000005
【図４】
2018093579.tif 000006
【図５】
2018093579.tif 000007
【図６】
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【図７】
2018093579.tif 000009
【図８】
2018093579.tif 000010
【図９】
2018093579.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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