(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
逆突極性を有するロータを備えた永久磁石モータの着磁方法において、永久磁石素材を備えたロータをステータに組み込んだ状態で、ロータを正規着磁位置にロックした状態で、まず正規の着磁電流の半分以下の電流を流して少なくとも一回以上仮の着磁を行った後、正規の着磁電流を流して完全に着磁を行うことを特徴とする永久磁石モータの着磁方法。
【請求項２】
永久磁石素材を備えたロータをステータに組み込んだ状態で、ステータ巻線の３相のうち２相を短絡させて一方の電極とし、残りの１相を他方の電極として直流電流を流すことにより、ロータの位置を決定した後、ロータをその位置にロックし、先に短絡した２相の短絡を解除して、その２相間に着磁電流を流すことによりロータを着磁することを特徴とする請求項１記載の永久磁石モータの着磁方法。
【請求項３】
永久磁石素材を備えたロータをステータに組み込んだ状態で、ステータ巻線の２相間に直流電流を流すことにより、ロータの位置を決定した後、ロータをその位置にロックし、先に電流を流した２相を短絡させて一方の電極とし、残りの１相を他方の電極として着磁電流を流すことによりロータを着磁することを特徴とする請求項１記載の永久磁石モータの着磁方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は逆突極性を有するロータ構造をとることにより、マグネットトルクにあわせてリラクタンストルクをも利用する永久磁石モータの着磁方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、鉄などの高透磁率材からなる円筒状ロータ本体に軸方向に永久磁石を埋設する等により、逆突極性を有するロータ構造とすることにより、マグネットトルクにあわせてリラクタンストルクをも利用する永久磁石モータが知られている。図７は、リラクタンストルクを有効に利用する構造として本願発明者らが開発した逆突極性を有する永久磁石モータの構造である。この永久磁石モータは、高透磁率材の鉄芯あるいは積層された電磁鋼板などで構成された円筒状ロータコア２ａの内部に、永久磁石素材３ａ、３ｂを軸方向に埋め込み、これを着磁してロータ２を形成している。このロータ２が、ステータ１に施された巻線５により発生する回転磁界によりマグネットトルクおよびリラクタンストルクを発生し、回転している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記構成においては、ロータ２内に永久磁石素材３ａ、３ｂを組み込んだ状態で着磁する際、リラクタンストルクが作用し、ロータ２に回転力が働き、ロータ位置がずれ、着磁不完全という問題が発生していた。そのため、ロータ２を固定する必要があった。そして、上記のような着磁には、定格電流の数十倍から数百倍という電流を流すため、専用の着磁器に位置を確認した上でロータ２を設置し、回転防止の押さえ治具で押さえて着磁しており、生産性が低いという問題点を有していた。
【０００４】
特開昭５７−１４２１６５号公報の「永久磁石回転機の着磁方法およびその着磁装置」に述べられる着磁方法を図８に示す。この従来例は、ロータコア２ａの表面にリング状の永久磁石素材３ｄを配し、ステンレスなどの管７により永久磁石３ｄの飛散を防止する構造のロータ２の着磁に関するものである。まず図８の（ａ）に示すように、位置決め電源９ａよりステータ巻線５に電流を流し、ロータ２の永久磁石素材３ｄの軸Ｍと巻線５の起磁力の軸Ｎと一致させる。その後図８の（ｂ）に示すように、巻線５の起磁力の軸をＧの方向となるようにして、着磁電源９ｂからロータ２の永久磁石素材３ｄに着磁する電流を供給する。この従来例において、ロータ２は非突極の構造を持ち、リラクタンストルクは発生しないので、着磁時にリラクタンストルクが作用してロータ位置ずれが生ずるという問題は発生しない。
【０００５】
近年、機器の高効率化にともない、マグネットトルクとあわせてリラクタンストルクをも利用する逆突極の構造をもつ永久磁石ロータが開発されている。この場合には、ロータ内に永久磁石素材を組込んだ状態で着磁する際、上述のようにリラクタンストルクが働き、ロータ位置ずれが問題となる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題点を解決するため、逆突極性を有するロータを備えた永久磁石モータの着磁方法において、永久磁石素材を備えたロータをステータに組み込んだ状態で、ロータを正規着磁位置にロックした状態で、まず正規の着磁電流の半分以下の電流を流して少なくとも一回以上仮の着磁を行った後、正規の着磁電流を流して完全に着磁を行うことを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、最初に着磁電流の半分以下のピーク電流にて仮の着磁を行うことにより、着磁する際に発生するリラクタンストルクを小さくすることができ、ロータをロックさせる力を小さくできるため、モータを破壊することなくロータをステータに組み込んだ状態で、正確な着磁が可能となる。
【０００８】
上記発明において、永久磁石素材を備えたロータをステータに組み込んだ状態で、ステータ巻線の３相のうち２相を短絡させて一方の電極とし、残りの１相を他方の電極として直流電流を流すことにより、ロータの位置を決定した後、ロータをその位置にロックし、先に短絡した２相の短絡を解除して、その２相間に着磁電流を流すことによりロータを着磁するように構成すると好適である。
【０００９】
上記構成によれば、リラクタンストルクを利用した位置合わせにより、永久磁石の極中心と着磁中心を精度良く一致させることができ、ロータをステータに組み込んだ状態で、逆突極性を有するロータの正確な着磁が可能である。
【００１０】
また上記発明において、永久磁石素材を備えたロータをステータに組み込んだ状態で、ステータ巻線の２相間に直流電流を流すことにより、ロータの位置を決定した後、ロータをその位置にロックし、先に電流を流した２相を短絡させて一方の電極とし、残りの１相を他方の電極として着磁電流を流すことによりロータを着磁するように構成すると好適である。
【００１１】
上記構成によれば、リラクタンストルクを利用した位置合わせにより、永久磁石の極中心と着磁中心を精度良く一致させることができ、ロータをステータに組み込んだ状態で、逆突極性を有するロータの正確な着磁が可能である。
【００１６】
なお上記発明において、ロータを正規着磁位置にロックする方法として、人手による方法を用いてもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
図１〜図５は、本発明における一実施の形態を示す図である。図において、１はアウター側のステータ、２はインナー側の逆突極性を有するロータである。ステータ１のステータヨーク１ａにはティース８が形成され、各ティース８には巻線５が捲回されている。各巻線５は３相Ｙ結線されている（３相Ｒ、Ｓ、Ｔの配線は図７参照）。９は直流電流である。ロータ２のロータヨーク２ａには円弧状の永久磁石素材３ａ、３ｂが２層状態で埋設されている。６はロータ２に一体に固定されたシャフトである。
【００２０】
図２のステータ１に施された巻線５に、図１に示すように、２相Ｒ、Ｓを短絡させて一方の電極とし、残りの１相Ｔを他方の電極として直流電流を流すことにより、図２にＰａ１で示す磁束が流れ、リラクタンストルクが働き、図２のロータ２の位置にロータが移動する。図２の巻線５の・と×は、互いに逆向きの電流が流れていることを示す（後述の図５、図６でも同様である。）。
【００２１】
図２のロータ２の位置でシャフト６を固定し、図３のように、ステータ巻線５における先に短絡したＲ、Ｓの２相の短絡を解除し、この２相間に図４に示す様な着磁電流を流すことにより、ロータ２に図５のＰａ２のような磁束が発生し、ロータ２に内設した永久磁石素材３ａ、３ｂを着磁する。
【００２２】
この際、ピーク電流値が図４に示すＩｍａｘである正規の着磁電流を一度に流すと、ロータ位置が微小な角度をもって正規着磁位置からずれていた場合、あるいは製造上の誤差によりロータコア形状に微小に非対象部分を有した場合、リラクタンストルクが発生し、ロータが回転し、完全に着磁されないことがある。そこで、まずＩｍａｘ／２以下のピーク値をもつ電流で仮の着磁を行った後、Ｉｍａｘのピーク電流値をもつ正規の電流を流し、完全に着磁を行う。これは、一度目の着磁では、電流が低いため、リラクタンストルクが小さく、永久磁石素材３ａ、３ｂは不完全ながら磁化されているので、二度目の着磁では、マグネットトルクも発生し、リラクタンストルクを打ち消すため、着磁の際の回転トルクは小さくなる。
【００２３】
一般に、マグネットトルクはマグネット磁束と電流に比例し、リラクタンストルクは電流の二乗に比例する。電流進角をβとし、マグネット磁束をΨ、電流をＩとすると、マグネットトルクはΨＩｃｏｓβに比例し、リラクタンストルクはＩ2 ｓｉｎ２βに比例する。比例係数をｃ１、ｃ２とする。着磁電流は、β＝９０度であるので、着磁位置からのロータの角度のズレをθとすると、マグネットトルクは
ＴＭ＝−ｃ１Ψｓｉｎθ
リラクタンストルクは
ＴＲ＝ｃ２Ｉ2 ｓｉｎ２θ
と表せる。
【００２４】
１回目から正規の着磁電流（ピーク値Ｉｍａｘ）を流した場合、
Ｔ１＝ｃ２Ｉｍａｘ2 ｓｉｎ２θ
のトルクが働く。
【００２５】
一方、１回目に流す着磁電流をそのピーク値がＩｍａｘ／２のものとすると、
Ｔ２＝ｃ２（Ｉｍａｘ／２）2 ｓｉｎ２θ＝Ｔ１／４
となり、この着磁において、不完全に着磁され、マグネット磁束がΨ’となったとすると、２回目に正規の着磁電流（ピーク値Ｉｍａｘ）を流したとしても、働くトルクは、
Ｔ３＝ｃ２Ｉｍａｘ2 ｓｉｎ２θ−ｃ１Ψ’Ｉｍａｘｓｉｎθ
となり、Ｔ１より小さくなる。
【００２６】
仮の着磁を２回以上とし、ピーク電流を段階的に大きくしていけば、着磁する際にロータ２に働く回転トルクをより小さくすることが可能である。
【００２７】
上記実施の形態においては、位置合わせの際、ステータ巻線５の２相Ｒ、Ｓを短絡させて、一方の電極とし、残りの１相Ｔを他方の電極として直流電流を流したが、図３のように２相Ｒ、Ｓ間に電流を流して、位置合わせを行い、図１のように、先に電流を流した２相Ｒ、Ｓを短絡して一方の電極とし、残りの１相Ｔを他方の電極として着磁電流を流してもよい。
【００２８】
次に、本発明の参考例について説明する。
【００２９】
図６は、順突極性を有する構造のロータ２を備えた永久磁石モータを示す（図２と共通するものは共通符号を付してその説明を省略する。）。
【００３０】
図１に示すように、２相Ｒ、Ｓを短絡させて一方の電極とし、残りの１相Ｔを他方の電極として直流電流を流すことにより、ロータ２に図６に示すＰａ３のような磁束が発生し、リラクタンストルクが働き、図６の位置にロータ２が移動する。シャフト６を固定し、図１に示すように着磁電流を流すことによりロータ２にＰａ３のような磁束が発生し、永久磁石素材３ｃを着磁をする。
【００３１】
上記参考例においては、図３のように、ステータ巻線５の２相Ｒ、Ｓ間に直流電流を流して位置合わせを行い、同じ２相Ｒ、Ｓ間に着磁電流を流して着磁を行ってもよい。
【００３２】
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００３３】
【発明の効果】
本発明により、ロータをステータに組み込んだ状態で、精度良く、かつ高い生産性でロータの着磁を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す回路図。
【図２】本発明の一実施の形態を示すモータの断面図。
【図３】本発明の一実施の形態を示す回路図。
【図４】本発明の一実施の形態における着磁電流波形を示す図。
【図５】本発明の一実施の形態を示すモータの断面図。
【図６】本発明の他の実施の形態を示すモータの断面図。
【図７】従来の、マグネットトルクのみならず、リラクタンストルクをも利用する構造の永久磁石モータの断面図。
【図８】非突極性を有するロータの着磁する先行技術の構成図。
【符号の説明】
１  ステータ
２  ロータ
３ａ、３ｂ、３ｃ  永久磁石素材
５  ステータ巻線
【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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