(57)【要約】【課題】挿入対象の磁石挿入孔についての制約が少なく、且つ、エアギャップに形成される磁束密度分布の急激な変化を抑制することが可能な磁石ユニットを実現する。【解決手段】磁石ユニット３０は、残留磁束密度が互いに異なる複数の永久磁石を備える。複数の永久磁石は、それぞれの磁化方向が同じ側を向くように、軸方向及び磁化方向の双方に直交する対象方向に並べて配置される。複数の永久磁石には、当該複数の永久磁石の中で残留磁束密度が最も高い第一永久磁石４１と、第一永久磁石４１よりも残留磁束密度が低い第二永久磁石４２とが含まれる。第一永久磁石４１が、第二永久磁石４２よりも、複数の磁極Ｐのそれぞれの周方向Ｃの中心Ｑ側に配置される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に延びる磁石挿入孔が周方向の複数位置に形成されたロータコアを有する回転電機用ロータに用いられ、１つの前記磁石挿入孔に挿入される磁石ユニットであって、
残留磁束密度が互いに異なる複数の永久磁石を備え、
前記複数の永久磁石は、それぞれの磁化方向が同じ側を向くように、前記軸方向及び前記磁化方向の双方に直交する対象方向に並べて配置され、
前記複数の永久磁石には、当該複数の永久磁石の中で残留磁束密度が最も高い第一永久磁石と、前記第一永久磁石よりも残留磁束密度が低い第二永久磁石とが含まれ、
前記第一永久磁石が、前記第二永久磁石よりも、前記回転電機用ロータの複数の磁極のそれぞれの前記周方向の中心側に配置される磁石ユニット。
【請求項２】
前記複数の永久磁石は、前記第二永久磁石が前記対象方向の端部に位置するように、前記対象方向に並べて配置され、
前記第二永久磁石は、前記第一永久磁石よりも保持力の高い磁石である請求項１に記載の磁石ユニット。
【請求項３】
前記磁極の前記周方向の中心部を含むように配置される前記磁石挿入孔に挿入され、
前記複数の永久磁石には、前記第一永久磁石及び前記第二永久磁石に加えて、前記第一永久磁石よりも残留磁束密度が低い第三永久磁石が含まれ、
前記第一永久磁石が、前記周方向における前記第二永久磁石と前記第三永久磁石との間に配置される請求項１又は２に記載の磁石ユニット。
【請求項４】
前記磁極の前記周方向の中心である磁極中心を挟んで前記周方向の両側に配置される一対の前記磁石挿入孔のそれぞれに挿入され、
前記磁極中心に対する前記磁石挿入孔の配置位置に応じて、前記第一永久磁石が前記第二永久磁石よりも前記磁極中心側に配置される向きで前記磁石挿入孔に挿入される請求項１又は２に記載の磁石ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機用ロータに用いられる磁石ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機用ロータに用いられる磁石ユニットの一例として、特開平１０−１２６９８５号公報（特許文献１）には、埋込磁石構造のロータに用いられる永久磁石（９）が記載されている。ロータコアとステータコアとの間のエアギャップに形成される磁束密度分布が周方向に急激に変化する場合には、コギングトルクやトルクリップルが発生すると共に、鉄損の増加の要因ともなる。そこで、特許文献１の構成では、当該文献の図２及び図４に示されるように、永久磁石挿入孔（１０）における永久磁石（９）が配置される領域に対して周方向の両側に空隙（１４）を設けることで、磁束密度分布の変化を緩やかなものとして、コギングトルクやトルクリップルの抑制を図っている。
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載のように磁石挿入孔の内部に形成される空隙によって磁束密度分布の急激な変化を抑制する構成では、磁石挿入孔の形状についての制約が多くなりやすい。また、特許文献１の図４に示されるように、永久磁石が配置される周方向の領域では磁束密度の大きさが周方向に一様となるため、磁束密度分布に含まれる高調波成分の低減を十分に図ることができないおそれもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１２６９８５号公報（段落００４９、図２、図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、挿入対象の磁石挿入孔についての制約が少なく、且つ、エアギャップに形成される磁束密度分布の急激な変化を抑制することが可能な磁石ユニットの実現が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記に鑑みた、軸方向に延びる磁石挿入孔が周方向の複数位置に形成されたロータコアを有する回転電機用ロータに用いられ、１つの前記磁石挿入孔に挿入される磁石ユニットの特徴構成は、残留磁束密度が互いに異なる複数の永久磁石を備え、前記複数の永久磁石は、それぞれの磁化方向が同じ側を向くように、前記軸方向及び前記磁化方向の双方に直交する対象方向に並べて配置され、前記複数の永久磁石には、当該複数の永久磁石の中で残留磁束密度が最も高い第一永久磁石と、前記第一永久磁石よりも残留磁束密度が低い第二永久磁石とが含まれ、前記第一永久磁石が、前記第二永久磁石よりも、前記回転電機用ロータの複数の磁極のそれぞれの前記周方向の中心側に配置される点にある。
【０００７】
上記の特徴構成によれば、磁石ユニットが、第一永久磁石に加えて第一永久磁石よりも残留磁束密度が低い第二永久磁石を備えるため、第一永久磁石が配置される周方向の領域と、第二永久磁石に対して第一永久磁石側とは反対側の周方向の領域との間において、エアギャップに形成される磁束密度分布の急激な変化を抑制することができる。そして、第一永久磁石は、第二永久磁石よりも磁極の周方向の中心側に配置されるため、エアギャップに形成される磁束密度分布を、磁極の周方向の中心部において高く、そこから周方向に緩やかに変化する分布とすることが可能となる。なお、上記の効果は、磁石ユニット単体で実現することが可能であるため、挿入対象の磁石挿入孔についての制約は少なく抑えることができる。
以上のように、上記の特徴構成によれば、挿入対象の磁石挿入孔についての制約が少なく、且つ、エアギャップに形成される磁束密度分布の急激な変化を抑制することが可能な磁石ユニットを実現することができる。そして、この結果、例えば、コギングトルクの低減、トルクリップルの低減、鉄損の低減等を図ることが可能となる。
なお、上記の特徴構成によれば、磁石ユニットが複数の永久磁石を備えるため、磁石ユニットが単一の永久磁石で構成される場合に比べて、渦電流の経路を分断して渦電流損を低減できるという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第一の実施形態に係る回転電機を示す図
【図２】第一の実施形態に係るロータの一部の軸方向に直交する断面図
【図３】第一の実施形態に係る磁石ユニットの斜視図
【図４】第二の実施形態に係るロータの一部の軸方向に直交する断面図
【図５】第二の実施形態に係る磁石ユニットの斜視図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
〔第一の実施形態〕
磁石ユニットの第一の実施形態について、図面（図１〜図３）を参照して説明する。なお、以下の説明では、「軸方向Ｌ」、「径方向Ｒ」、及び「周方向Ｃ」は、回転電機用ロータ（以下、「ロータ２」という。）の軸心Ａ（図１参照）を基準として定義している。軸心Ａは仮想軸であり、ロータ２が軸心Ａ回りに回転する。また、後述するように、軸方向Ｌ及び磁化方向Ｍの双方に直交する方向を対象方向Ｄと定義している（図３参照）。
【００１０】
以下では、磁石ユニット３０がロータコア１５に装着された状態（図２に示す状態）を想定し、上記の各方向を用いて磁石ユニット３０についての説明を行う。また、本明細書では、寸法、配置方向、配置位置等に関する用語は、誤差（製造上許容され得る程度の誤差）による差異を有する状態も含む概念として用いている。
【００１１】
磁石ユニット３０は、ロータ２に用いられる。詳細は後述するが、図２に示すように、ロータ２は、軸方向Ｌに延びる磁石挿入孔２０が周方向Ｃの複数位置に形成されたロータコア１５を有しており、磁石ユニット３０は、１つの磁石挿入孔２０（磁石挿入孔２０のそれぞれ）に挿入される。図１に示すように、ロータ２は、回転電機用のロータであり、ステータ３と共に、回転電機１に用いられる。図１に示す例では、回転電機１はケース４に収容されており、ステータ３のコアであるステータコア１０が、ケース４（ここではケース４の内面）に固定され、ロータ２が、ケース４に対して回転可能に支持されている。具体的には、回転電機１は、軸受５を介してケース４に対して回転可能に支持されるロータ軸６を備えており、ロータ２のコアであるロータコア１５が、ロータ軸６と一体回転するように連結されている。
【００１２】
ロータコア１５は、ステータコア１０に対して径方向Ｒに対向配置される。本実施形態では、回転電機１は、インナーロータ型の回転電機である。すなわち、本実施形態では、磁石ユニット３０が用いられるロータ２は、インナーロータ型の回転電機用のロータであり、ロータ２は、ステータ３（ステータコア１０）よりも径方向Ｒの内側であって径方向Ｒに見てステータ３（ステータコア１０）と重複する位置に配置されている。回転電機１は回転界磁型の回転電機であり、ステータコア１０にはコイル１３が巻装されている。そして、ステータ３から発生する磁界により、界磁としてのロータ２が回転する。なお、本明細書では、「回転電機」は、モータ（電動機）、ジェネレータ（発電機）、及び必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念として用いている。
【００１３】
ロータ２は、磁石ユニット３０が装着されるロータコア１５を有している。図２に示すように、磁石ユニット３０の装着対象のロータコア１５には、軸方向Ｌに延びる磁石挿入孔２０が周方向Ｃの複数位置に形成されている。そして、磁石ユニット３０は、１つの磁石挿入孔２０（磁石挿入孔２０のそれぞれ）に挿入される。すなわち、１つのロータコア１５には、当該ロータコア１５に形成される磁石挿入孔２０と同数の磁石ユニット３０が装着される。ロータ２は、埋込磁石構造の回転電機（例えば、同期電動機）に用いられるロータであり、磁石挿入孔２０は、軸方向Ｌに直交する方向に開口しない形状（すなわち、軸方向Ｌに見て全周に亘って閉じた形状）に形成される。ロータコア１５は、例えば、円環板状の磁性体板（例えば、電磁鋼板等）を軸方向Ｌに複数積層して形成され、或いは、磁性材料の粉体である磁性粉体を加圧成形してなる圧粉材を主な構成要素として形成される。
【００１４】
磁石挿入孔２０は、ロータコア１５を軸方向Ｌに貫通するように形成される。本実施形態では、磁石挿入孔２０は、軸方向Ｌに平行に延びるように形成される。また、本実施形態では、磁石挿入孔２０は、軸方向Ｌに直交する断面形状が軸方向Ｌに沿って均一に（一様に）形成される。このような磁石挿入孔２０の形状に合わせて、本実施形態では、磁石ユニット３０は、全体として軸方向Ｌに平行に延びるように磁石挿入孔２０の内部に配置される。そして、磁石ユニット３０の全体の軸方向Ｌに直交する断面形状は、軸方向Ｌに沿って均一に形成される。
【００１５】
図２に示すように、本実施形態では、周方向Ｃに複数形成される磁極Ｐのそれぞれが、１つの磁石ユニット３０により形成される。すなわち、本実施形態では、磁石ユニット３０は、磁極Ｐの周方向Ｃの中心部に配置される磁石挿入孔２０に挿入される。磁極Ｐの周方向Ｃの中心を磁極中心Ｑとして、磁極Ｐの周方向Ｃの中心部は、磁極中心Ｑを含む周方向Ｃの領域である。磁石ユニット３０は、周方向Ｃに隣り合う２つの磁極Ｐが互いに逆の極性となる向きで、周方向Ｃに複数（磁極Ｐと同数）形成された磁石挿入孔２０のそれぞれに挿入される。なお、図２に示す例では、磁石挿入孔２０は、磁石ユニット３０が配置される磁石配置領域に加えて、ロータコア１５の内部を流れる磁束に対して磁気抵抗（フラックスバリア）として機能する領域を、磁石配置領域に対して周方向Ｃの両側に有している。
【００１６】
図２に示すように、本実施形態では、磁石挿入孔２０（磁石配置領域）は、軸方向Ｌに見て、磁極中心Ｑから周方向Ｃの両側に、磁極中心Ｑにおいて径方向Ｒに直交する方向（以下、「延在方向」という。）に直線状に延びるように形成される。すなわち、磁石挿入孔２０の延在方向は、軸方向Ｌに見て、軸心Ａを基準とする円の磁極中心Ｑにおける接線方向と一致する。また、本実施形態では、磁石挿入孔２０（磁石配置領域）は、軸方向Ｌ及び上記延在方向の双方に直交する方向の幅（磁極中心Ｑにおいて径方向Ｒに平行となる方向の幅）が、当該延在方向に沿って均一に形成されている。そして、磁石挿入孔２０（磁石配置領域）のこの幅は、磁石挿入孔２０（磁石配置領域）の上記延在方向の幅よりも短い。すなわち、本実施形態では、磁石挿入孔２０（磁石配置領域）は、軸方向Ｌに直交する断面の形状が、長辺が上記延在方向に沿う矩形状に形成されている。
【００１７】
次に、本開示の要部である磁石ユニット３０の構成について説明する。磁石ユニット３０は、残留磁束密度が互いに異なる複数の永久磁石を備える。図３に示すように、磁石ユニット３０が備える複数の永久磁石には、当該複数の永久磁石の中で残留磁束密度が最も高い第一永久磁石４１と、第一永久磁石４１よりも残留磁束密度が低い第二永久磁石４２とが含まれる。上述したように、本実施形態では、磁石ユニット３０は、磁極Ｐの周方向Ｃの中心部を含むように配置される磁石挿入孔２０に挿入される。そして、図３に示すように、磁石ユニット３０が備える複数の永久磁石には、第一永久磁石４１及び第二永久磁石４２に加えて、第一永久磁石４１よりも残留磁束密度が低い第三永久磁石４３が含まれる。本実施形態では、第一永久磁石４１、第二永久磁石４２、及び第三永久磁石４３の３つの永久磁石によって、磁石ユニット３０が形成されている。本実施形態では、第三永久磁石４３は、第二永久磁石４２と残留磁束密度が等しい。このように、磁石ユニット３０は、複数の永久磁石の組み合わせにより形成されている。図３に示すように、本実施形態では、磁石ユニット３０の全体の形状は、磁石挿入孔２０（磁石配置領域）の形状に合わせて、直方体状に形成されている。なお、１つの磁石ユニット３０を形成する複数の永久磁石は、接着剤等により互いに固定された状態で磁石挿入孔２０に挿入され、或いは、互いに固定されていない状態で磁石挿入孔２０に挿入される。後者の場合、磁石挿入孔２０の内部での複数の永久磁石の相対位置は、接着剤や充填剤等により直接的に或いは間接的に固定される。
【００１８】
磁石ユニット３０が有する複数の永久磁石は、主成分が互いに同一の永久磁石であっても、主成分が互いに異なる永久磁石であっても良い。磁石ユニット３０が有する複数の永久磁石が、主成分が互いに同一の永久磁石とされる場合、例えば、主成分に添加する添加元素（例えばジスプロシウム等）の添加量の調整により、複数の永久磁石の間で残留磁束密度を互いに異ならせることや、複数の永久磁石の間で保持力を互いに異ならせることができる。この場合、例えば、第一永久磁石４１、第二永久磁石４２、及び第三永久磁石４３を全て、ネオジム磁石等の希土類磁石とすることができる。一般に、希土類磁石（ネオジム磁石）への添加元素（ジスプロシウムやテルビウム等）の添加量が多くなるに従って、保持力は増大し、残留磁束密度は減少する。また、磁石ユニット３０が有する複数の永久磁石が、主成分が互いに異なる永久磁石とされる場合、例えば、第一永久磁石４１としてネオジム磁石等の希土類磁石を用い、第二永久磁石４２及び第三永久磁石４３としてフェライト磁石を用いることができる。なお、磁石ユニット３０を構成する永久磁石として、焼結磁石ではなく、ボンド磁石やラバー磁石等を用いることもできる。
【００１９】
図３に示すように、磁石ユニット３０が備える複数の永久磁石は、それぞれの磁化方向Ｍが同じ側を向くように、軸方向Ｌ及び磁化方向Ｍの双方に直交する対象方向Ｄに並べて配置される。よって、図２に示すように、１つの磁石ユニット３０に備えられる複数の永久磁石（ここでは、第一永久磁石４１、第二永久磁石４２、及び第三永久磁石４３）は、互いに同方向の磁束Ｂを発生させる。このように、１つの磁石ユニット３０に備えられる複数の永久磁石の間で磁化方向Ｍは共通の方向となり、以下ではこの共通の磁化方向Ｍを、磁石ユニット３０の磁化方向Ｍという場合がある。図２に示すように、磁石ユニット３０は、当該磁石ユニット３０の磁化方向Ｍが径方向Ｒの外側又は内側を向くように配置される。
【００２０】
本実施形態では、図３に示すように、磁石ユニット３０が備える複数の永久磁石は、第二永久磁石４２が対象方向Ｄの端部に位置するように、対象方向Ｄに並べて配置される。また、磁石ユニット３０が備える複数の永久磁石は、第三永久磁石４３が対象方向Ｄの端部に位置するように、対象方向Ｄに並べて配置される。すなわち、本実施形態では、第二永久磁石４２が、磁石ユニット３０における対象方向Ｄの一方側の端部に配置され、第三永久磁石４３が、磁石ユニット３０における対象方向Ｄの他方側の端部に配置される。そして、第一永久磁石４１は、対象方向Ｄにおける第一永久磁石４１と第二永久磁石４２との間に配置されている。本実施形態では、対象方向Ｄにおける第一永久磁石４１と第二永久磁石４２との間や、対象方向Ｄにおける第一永久磁石４１と第三永久磁石４３との間には、他の永久磁石は配置されていない。
【００２１】
図３に示すように、本実施形態では、第一永久磁石４１、第二永久磁石４２、及び第三永久磁石４３のそれぞれは、軸方向Ｌに直交する断面形状が軸方向Ｌに沿って均一に形成されており、軸方向Ｌに平行に延びるように配置される。具体的には、第一永久磁石４１、第二永久磁石４２、及び第三永久磁石４３のそれぞれは、軸方向Ｌの長さが互いに等しい直方体状に形成されている。そして、本実施形態では、第一永久磁石４１の対象方向Ｄの幅は、第二永久磁石４２の対象方向Ｄの幅や第三永久磁石４３の対象方向Ｄの幅よりも大きく形成されており、第二永久磁石４２の対象方向Ｄの幅は、第三永久磁石４３の対象方向Ｄの幅と等しく形成されている。また、本実施形態では、第一永久磁石４１の磁化方向Ｍの幅、第二永久磁石４２の磁化方向Ｍの幅、及び第三永久磁石４３の磁化方向Ｍの幅が、互いに等しく形成されている。すなわち、第三永久磁石４３は、第二永久磁石４２と同じ形状を有している。
【００２２】
図２に示すように、磁石ユニット３０は、第一永久磁石４１が第二永久磁石４２よりも磁極中心Ｑ側に配置される向きで、磁石挿入孔２０に挿入される。すなわち、第一永久磁石４１は、第二永久磁石４２よりも、ロータ２の複数の磁極Ｐのそれぞれの周方向Ｃの中心側に配置される。また、本実施形態では、第一永久磁石４１は、第三永久磁石４３よりも、複数の磁極Ｐのそれぞれの周方向Ｃの中心側に配置される。具体的には、磁石ユニット３０は、第一永久磁石４１（第一永久磁石４１の対象方向Ｄの中心）が磁極中心Ｑに配置されるように、磁石挿入孔２０に挿入される。また、磁石ユニット３０は、磁極中心Ｑにおいて対象方向Ｄが周方向Ｃに沿う向きで、すなわち、軸方向Ｌに直交する断面において、対象方向Ｄが磁極中心Ｑにおいて径方向Ｒに直交する向きで、磁石挿入孔２０に挿入される。よって、第一永久磁石４１は、周方向Ｃにおける第二永久磁石４２と第三永久磁石４３との間に配置される。
【００２３】
上記のように磁石ユニット３０が磁石挿入孔２０に配置される結果、図２に示すように、磁石ユニット３０から発生する磁束Ｂの密度は、第一永久磁石４１が配置される周方向Ｃの位置（領域）で最も高くなる。そして、第一永久磁石４１に対して周方向Ｃの両側に、第一永久磁石４１よりも残留磁束密度の低い永久磁石（第二永久磁石４２及び第三永久磁石４３）が配置されるため、ロータコア１５とステータコア１０との間のエアギャップに形成される磁束密度分布を、第一永久磁石４１の配置位置から周方向Ｃの両側に緩やかに変化する分布とすることができる。すなわち、エアギャップに形成される磁束密度分布を、磁極Ｐの中央部において最大となる正弦波状の分布に近づけることができる。この結果、磁束密度分布に含まれる高調波成分を低減することが可能となり、例えば、コギングトルクの低減、トルクリップルの低減、鉄損の低減等を図ることが可能となる。
【００２４】
ところで、本実施形態では、磁石ユニット３０が、磁極Ｐの周方向Ｃの中心部を含むように配置される磁石挿入孔２０に挿入されるため、熱や反磁界による影響が、磁石ユニット３０における周方向Ｃの両端部で大きくなりやすい。この点に鑑みて、本実施形態では、第二永久磁石４２及び第三永久磁石４３として、第一永久磁石４１よりも保持力の高い磁石を用いている。本実施形態では、第三永久磁石４３は、第二永久磁石４２と保持力が等しい。このように、第二永久磁石４２や第三永久磁石４３の保持力を高く確保することで、第二永久磁石４２や第三永久磁石４３の熱や反磁界による減磁を抑制して、磁石ユニット３０の全体の残留磁束密度を適切に維持することが可能となっている。更には、第一永久磁石４１については、第二永久磁石４２や第三永久磁石４３よりも保持力の低い永久磁石を用いることができる。よって、保持力を増大させることで残留磁束密度が減少するような永久磁石を用いる場合であっても、第一永久磁石４１に必要な保持力が低く抑えられる分、第一永久磁石４１の残留磁束密度を高く確保することが容易となっている。また、保持力の高い永久磁石が高価である場合には、第一永久磁石４１に必要な保持力が低く抑えられる分、磁石ユニット３０全体のコストの低減を図ることも可能となる。
【００２５】
〔第二の実施形態〕
磁石ユニットの第二の実施形態について、図４及び図５を参照して説明する。以下では、本実施形態の磁石ユニットについて、第一の実施形態との相違点を中心に説明する。特に明記しない点については第一の実施形態と同様であり、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２６】
図４に示すように、本実施形態では、周方向Ｃに複数形成される磁極Ｐのそれぞれが、２つの磁石ユニット３０（後述する第一磁石ユニット３１及び第二磁石ユニット３２）により形成される。すなわち、本実施形態では、磁石ユニット３０は、磁極Ｐの周方向Ｃの中心（磁極中心Ｑ）を挟んで周方向Ｃの両側に配置される一対の磁石挿入孔２０のそれぞれに挿入される。ここで、これら一対の磁石挿入孔２０のうち、周方向Ｃの一方側に配置される磁石挿入孔２０を第一磁石挿入孔２１とし、周方向Ｃの他方側に配置される磁石挿入孔２０を第二磁石挿入孔２２とする。また、第一磁石挿入孔２１に挿入される磁石ユニット３０を第一磁石ユニット３１とし、第二磁石挿入孔２２に挿入される磁石ユニット３０を及び第二磁石ユニット３２とする。
【００２７】
図４及び図５に示すように、磁極中心Ｑを挟んで周方向Ｃの両側に配置される第一磁石挿入孔２１及び第二磁石挿入孔２２は、軸方向Ｌに直交する断面において、磁極中心Ｑを通って径方向Ｒに平行に延びる線分を対称軸として、互いに対称な形状とされている。具体的には、本実施形態では、第一磁石挿入孔２１及び第二磁石挿入孔２２は、軸方向Ｌに直交する断面において、径方向Ｒの外側に向かうに従って互いの間隔が広くなるＶ字状に配置されている。そして、１つの磁極Ｐを形成する第一磁石ユニット３１及び第二磁石ユニット３２は、互いに同じ極性（Ｎ極又はＳ極）の磁極面を径方向Ｒの外側に向けて配置されている。このような磁石ユニット３０の配置構成を採用することで、本実施形態に係る回転電機１では、磁石ユニット３０（永久磁石）による鎖交磁束（コイル鎖交磁束）によって生じるマグネットトルクに加えて、ｑ軸インダクタンス（Ｌｑ）とｄ軸インダクタンス（Ｌｄ）との間の突極性（Ｌｄ＜Ｌｑ）によって生じるリラクタンストルクも利用することが可能となっている。
【００２８】
本実施形態では、磁石ユニット３０（３１，３２）は、第一永久磁石４１と第二永久磁石４２とを備えているが、第三永久磁石４３は備えていない。すなわち、本実施形態では、第一永久磁石４１及び第二永久磁石４２の２つの永久磁石によって、磁石ユニット３０が形成されている。そのため、図５に示すように、本実施形態では、第二永久磁石４２が、磁石ユニット３０（３１，３２）における対象方向Ｄの一方側の端部に配置され、第一永久磁石４１が、磁石ユニット３０（３１，３２）における対象方向Ｄの他方側の端部に配置される。
【００２９】
図４に示すように、磁石ユニット３０（３１，３２）は、磁極中心Ｑに対する磁石挿入孔２０（２１，２２）の配置位置に応じて、第一永久磁石４１が第二永久磁石４２よりも磁極中心Ｑ側に配置される向きで磁石挿入孔２０（２１，２２）に挿入される。すなわち、第一磁石ユニット３１及び第二磁石ユニット３２の双方について、第一永久磁石４１が、第二永久磁石４２よりも、周方向Ｃにおいて磁極中心Ｑ側に配置される。よって、第一磁石ユニット３１の第一永久磁石４１及び第二磁石ユニット３２の第一永久磁石４１を一対の第一永久磁石４１とし、第一磁石ユニット３１の第二永久磁石４２及び第二磁石ユニット３２の第二永久磁石４２を一対の第二永久磁石４２とすると、一対の第一永久磁石４１（少なくとも一対の第一永久磁石４１のそれぞれの磁極中心Ｑ側の端部）は、一対の第二永久磁石４２の周方向Ｃの間に配置される。
【００３０】
上記のように磁石ユニット３０（３１，３２）が磁石挿入孔２０（２１，２２）に配置される結果、第一磁石ユニット３１及び第二磁石ユニット３２により形成される磁束密度は、磁極Ｐの周方向Ｃの中央部において最も高くなる。そして、一対の第一永久磁石４１の周方向Ｃの両側に、第一永久磁石４１よりも残留磁束密度の低い一対の第二永久磁石４２が配置されるため、ロータコア１５とステータコア１０との間のエアギャップに形成される磁束密度分布を、磁極Ｐの周方向Ｃの中央部から周方向Ｃの両側に緩やかに変化する分布とすることができる。すなわち、エアギャップに形成される磁束密度分布を、磁極Ｐの中央部において最大となる正弦波状の分布に近づけることができる。この結果、磁束密度分布に含まれる高調波成分を低減することが可能となり、例えば、コギングトルクの低減、トルクリップルの低減、鉄損の低減等を図ることが可能となる。
【００３１】
本実施形態では、図４に示すように磁石ユニット３０（３１，３２）が配置されるため、熱や反磁界による影響が、第一磁石ユニット３１及び第二磁石ユニット３２のそれぞれの第二永久磁石４２について大きくなりやすい。この点に鑑みて、本実施形態では、第二永久磁石４２として、第一永久磁石４１よりも保持力の高い磁石を用いている。このように、第二永久磁石４２の保持力を高く確保することで、第二永久磁石４２の熱や反磁界による減磁を抑制して、磁石ユニット３０の全体の残留磁束密度を適切に維持することが可能となっている。
【００３２】
〔その他の実施形態〕
次に、磁石ユニットのその他の実施形態について説明する。
【００３３】
（１）上記第一の実施形態では、第二永久磁石４２及び第三永久磁石４３が第一永久磁石４１よりも保持力の高い磁石である構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、磁石ユニット３０全体の残留磁束密度を適切に維持することができる程度に第二永久磁石４２や第三永久磁石４３の減磁を抑制できる場合には、第二永久磁石４２や第三永久磁石４３として、第一永久磁石４１と同じ或いはそれ以下の保持力を有する永久磁石を用いることも可能である。上記第二の実施形態についても同様に、磁石ユニット３０全体の残留磁束密度を適切に維持することができる程度に第二永久磁石４２の減磁を抑制できる場合には、第二永久磁石４２として、第一永久磁石４１と同じ或いはそれ以下の保持力を有する永久磁石を用いることも可能である。
【００３４】
（２）上記第一の実施形態では、対象方向Ｄにおける第一永久磁石４１と第二永久磁石４２との間や、対象方向Ｄにおける第一永久磁石４１と第三永久磁石４３との間に、他の永久磁石が配置されない構成を例として説明し、上記第二の実施形態では、対象方向Ｄにおける第一永久磁石４１と第二永久磁石４２との間に他の永久磁石が配置されない構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、磁石ユニット３０が、第一永久磁石４１と第二永久磁石４２との間に配置される単数又は複数の永久磁石（以下、第一中間永久磁石という。）を備える構成とすることもできる。この場合、単数又は複数の第一中間永久磁石の残留磁束密度を、第一永久磁石４１の残留磁束密度と第二永久磁石４２の残留磁束密度との間の値に設定すると好適である。また、第一中間永久磁石が複数存在する場合には、第一永久磁石４１の側から第二永久磁石４２の側に向かって残留磁束密度の高い順に複数の第一中間永久磁石が配置される構成とすると好適である。同様に、上記第一の実施形態において、磁石ユニット３０が、第一永久磁石４１と第三永久磁石４３との間に配置される単数又は複数の永久磁石（以下、第二中間永久磁石という。）を備える構成とすることもできる。この場合、単数又は複数の第二中間永久磁石の残留磁束密度を、第一永久磁石４１の残留磁束密度と第三永久磁石４３の残留磁束密度との間の値に設定すると好適である。また、第二中間永久磁石が複数存在する場合には、第一永久磁石４１の側から第三永久磁石４３の側に向かって残留磁束密度の高い順に複数の第二中間永久磁石が配置される構成とすると好適である。
【００３５】
（３）上記第一の実施形態では、１つの磁極Ｐが１つの磁石ユニット３０により形成される場合を例として説明し、上記第二の実施形態では、１つの磁極Ｐが２つの磁石ユニット３０により形成される場合を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、１つの磁極Ｐが３つ以上の磁石ユニット３０により形成される構成とすることもできる。
【００３６】
（４）上記第一及び第二の実施形態では、磁石ユニット３０が、インナーロータ型の回転電機用のロータに用いられる場合を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、磁石ユニット３０が、アウターロータ型の回転電機用のロータに用いられても良い。
【００３７】
（５）なお、上述した各実施形態で開示された構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示された構成と組み合わせて適用すること（その他の実施形態として説明した実施形態同士の組み合わせを含む）も可能である。その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で単なる例示に過ぎない。従って、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で、適宜、種々の改変を行うことが可能である。
【００３８】
〔上記実施形態の概要〕
以下、上記において説明した磁石ユニットの概要について説明する。
【００３９】
軸方向（Ｌ）に延びる磁石挿入孔（２０）が周方向（Ｃ）の複数位置に形成されたロータコア（１５）を有する回転電機用ロータ（２）に用いられ、１つの前記磁石挿入孔（２０）に挿入される磁石ユニット（３０）であって、残留磁束密度が互いに異なる複数の永久磁石を備え、前記複数の永久磁石は、それぞれの磁化方向（Ｍ）が同じ側を向くように、前記軸方向（Ｌ）及び前記磁化方向（Ｍ）の双方に直交する対象方向（Ｄ）に並べて配置され、前記複数の永久磁石には、当該複数の永久磁石の中で残留磁束密度が最も高い第一永久磁石（４１）と、前記第一永久磁石（４１）よりも残留磁束密度が低い第二永久磁石（４２）とが含まれ、前記第一永久磁石（４１）が、前記第二永久磁石（４２）よりも、前記回転電機用ロータ（２）の複数の磁極（Ｐ）のそれぞれの前記周方向の中心（Ｑ）側に配置される。
【００４０】
上記の構成によれば、磁石ユニット（３０）が、第一永久磁石（４１）に加えて第一永久磁石（４１）よりも残留磁束密度が低い第二永久磁石（４２）を備えるため、第一永久磁石（４１）が配置される周方向（Ｃ）の領域と、第二永久磁石（４２）に対して第一永久磁石（４１）側とは反対側の周方向（Ｃ）の領域との間において、エアギャップに形成される磁束密度分布の急激な変化を抑制することができる。そして、第一永久磁石（４１）は、第二永久磁石（４２）よりも磁極（Ｐ）の周方向の中心（Ｑ）側に配置されるため、エアギャップに形成される磁束密度分布を、磁極（Ｐ）の周方向（Ｃ）の中心部において高く、そこから周方向（Ｃ）に緩やかに変化する分布とすることが可能となる。なお、上記の効果は、磁石ユニット（３０）単体で実現することが可能であるため、挿入対象の磁石挿入孔（２０）についての制約は少なく抑えることができる。
以上のように、上記の構成によれば、挿入対象の磁石挿入孔（２０）についての制約が少なく、且つ、エアギャップに形成される磁束密度分布の急激な変化を抑制することが可能な磁石ユニット（３０）を実現することができる。そして、この結果、例えば、コギングトルクの低減、トルクリップルの低減、鉄損の低減等を図ることが可能となる。
なお、上記の構成によれば、磁石ユニット（３０）が複数の永久磁石を備えるため、磁石ユニット（３０）が単一の永久磁石で構成される場合に比べて、渦電流の経路を分断して渦電流損を低減できるという利点もある。
【００４１】
ここで、前記複数の永久磁石は、前記第二永久磁石（４２）が前記対象方向（Ｄ）の端部に位置するように、前記対象方向（Ｄ）に並べて配置され、前記第二永久磁石（４２）は、前記第一永久磁石（４１）よりも保持力の高い磁石であると好適である。
【００４２】
上記のように複数の永久磁石が配置される場合、第一永久磁石（４１）が第二永久磁石（４２）よりも磁極（Ｐ）の周方向の中心（Ｑ）側に配置される向きで磁石ユニット（３０）を磁石挿入孔（２０）に挿入することで、第二永久磁石（４２）は、熱や反磁界の影響を受けやすい領域（例えば、磁極（Ｐ）の周方向（Ｃ）の端部領域）に配置される。この点に関し、上記の構成によれば、第二永久磁石（４２）の保持力を高く確保することができるため、第二永久磁石（４２）の熱や反磁界による減磁を抑制して、磁石ユニット（３０）の全体の残留磁束密度を適切に維持することが可能となる。
一方で、第一永久磁石（４１）については、第二永久磁石（４２）よりも保持力の低い永久磁石を用いることができる。よって、第二永久磁石（４２）と同じ又はそれ以上の保持力を有する永久磁石を第一永久磁石（４１）として用いる場合に比べて、第一永久磁石（４１）の残留磁束密度を高く確保することが容易となる。
【００４３】
また、磁石ユニット（３０）が、前記磁極（Ｐ）の前記周方向（Ｃ）の中心部を含むように配置される前記磁石挿入孔（２０）に挿入され、前記複数の永久磁石には、前記第一永久磁石（４１）及び前記第二永久磁石（４２）に加えて、前記第一永久磁石（４１）よりも残留磁束密度が低い第三永久磁石（４３）が含まれ、前記第一永久磁石（４１）が、前記周方向（Ｃ）における前記第二永久磁石（４２）と前記第三永久磁石（４３）との間に配置されると好適である。
【００４４】
この構成によれば、第一永久磁石（４１）に対して周方向（Ｃ）の両側に、第一永久磁石（４１）よりも残留磁束密度の低い永久磁石（４２，４３）が配置されるため、エアギャップに形成される磁束密度分布を、磁極（Ｐ）の周方向（Ｃ）の中央部において高く、そこから周方向（Ｃ）の両側に向かって緩やかに減少する分布とすることができる。すなわち、エアギャップに形成される磁束密度分布を正弦波状の分布に近づけて、磁束密度分布に含まれる高調波成分を低減することが可能となる。この結果、例えば、コギングトルクの低減、トルクリップルの低減、鉄損の低減等をより一層図ることができる。
【００４５】
また、磁石ユニット（３０）が、前記磁極（Ｐ）の前記周方向（Ｃ）の中心である磁極中心（Ｑ）を挟んで前記周方向（Ｃ）の両側に配置される一対の前記磁石挿入孔（２１，２２）のそれぞれに挿入され、磁石ユニット（３０）が、前記磁極中心（Ｑ）に対する前記磁石挿入孔（２１，２２）の配置位置に応じて、前記第一永久磁石（４１）が前記第二永久磁石（４２）よりも前記磁極中心（Ｑ）側に配置される向きで前記磁石挿入孔（２１，２２）に挿入されると好適である。
【００４６】
この構成によれば、一対の磁石挿入孔（２１，２２）のいずれに対しても、磁石ユニット（３０）が、第一永久磁石（４１）が第二永久磁石（４２）よりも磁極中心（Ｑ）側に配置される向きで挿入されるため、エアギャップに形成される磁束密度分布を、磁極（Ｐ）の周方向（Ｃ）の中央部において高く、そこから周方向（Ｃ）の両側に向かって緩やかに減少する分布とすることができる。すなわち、エアギャップに形成される磁束密度分布を正弦波状の分布に近づけて、磁束密度分布に含まれる高調波成分を低減することが可能となる。この結果、例えば、コギングトルクの低減、トルクリップルの低減、鉄損の低減等をより一層図ることができる。
【００４７】
本開示に係る磁石ユニットは、上述した各効果のうち、少なくとも１つを奏することができれば良い。
【符号の説明】
【００４８】
２：ロータ（回転電機用ロータ）
１５：ロータコア
２０：磁石挿入孔
２１：第一磁石挿入孔（磁石挿入孔）
２２：第二磁石挿入孔（磁石挿入孔）
３０：磁石ユニット
３１：第一磁石ユニット（磁石ユニット）
３２：第二磁石ユニット（磁石ユニット）
４１：第一永久磁石
４２：第二永久磁石
４３：第三永久磁石
Ｃ：周方向
Ｄ：対象方向
Ｌ：軸方向
Ｍ：磁化方向
Ｐ：磁極
Ｑ：磁極中心（磁極の周方向の中心）
【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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