(57)【要約】      （修正有）【課題】電気機械の回転子を磁化する方法が提供される。【解決手段】方法は、金属リングに収納された回転子スピンドル１８の周囲に非磁化異方性永久磁石セグメント１９のアレイを組み付けることを含む。方法は、非磁化異方性永久磁石セグメント１９の複数の最適磁化配向方向を判定することを更に含む。更に、方法は、非磁化異方性永久磁石セグメント１９の最適磁化配向方向が磁化固定具１２により発生される複数の磁束線と整列されるように、組み立てられた非磁化異方性永久磁石セグメント１９を回転子スピンドル１８の周囲に位置決めすることを含む。最後に、方法は、パルス直流を介してパルスの最適持続時間だけ非磁化異方性永久磁石セグメント１９を磁化するために磁化固定具１２を励磁することを含む。【選択図】図１
2011087458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械の回転子（１６）を磁化する方法において、
止めリング（２６）に収納された回転子スピンドル（１８）の周囲に非磁化異方性永久磁石セグメント（１９）のアレイを組み付ける工程と、
前記非磁化異方性永久磁石セグメント（１９）による複数の最適磁化配向方向を判定する工程と、
前記非磁化異方性永久磁石セグメント（１９）による前記最適磁化配向方向が、磁化固定具（１２）により発生される複数の磁束線と整列するように、前記組み付けられた非磁化異方性永久磁石セグメント（１９）を前記回転子スピンドル（１８）の周囲に位置決めする工程と、
前記非磁化異方性永久磁石セグメントを磁化するために、最適パルス持続時間の間パルス直流により、前記磁化固定具（１２）を励磁する工程とを具備し、
前記励磁工程は、最適の長さの時間にわたり前記磁化固定具（１２）に電源を電気的に接続することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記パルスの最適持続時間だけ前記磁化固定具（１２）を励磁することは、前記止めリング（２６）に最適に磁束を浸透させる請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記パルスの最適持続時間は、前記止めリング（２６）の厚さの関数である請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記止めリング（２６）の厚さは、前記止めリング（２６）の電気的表皮厚さの約１０分の１より小さい請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記パルスの最適持続時間は、前記止めリング（２６）の透磁率及び前記止めリング（２６）の抵抗率の関数である請求項１記載の方法。
【請求項６】
電気機械の回転子のマグネタイザシステム（１０）において、
複数の磁極片（２１、２２、２３、２４）が延出している磁化ヨーク（２８）と、
前記磁極片の周囲に巻き付けられた複数のコイル（３０、３２、３４、３６）と、
ウルトラキャパシタバンク（１０２）、半導体スイッチ（１０６）及びバッテリ又は発電機を備え、パルス直流を介して前記パルスの最適持続時間だけ磁化固定具（１２）を励磁する磁化回路（４６）とを具備する磁化システム（１０）。
【請求項７】
前記複数のコイル（３０、３２、３４、３６）は、冷却材を流すことができるように構成された中空の管コイルであり且つ前記複数のコイル（３０、３２、３４、３６）は、前記磁化回路（４６）のクローバーダイオード（１０８）と並列に配置される請求項６記載のマグネタイザシステム（１０）。
【請求項８】
前記磁化システム（１０）は、前記磁化固定具（１２）のインピーダンスと等しいソースインピーダンスを更に供給する請求項６記載のマグネタイザシステム（１０）。
【請求項９】
電気機械の回転子を製造する方法において、
止めリング（２６）に収納された回転子スピンドル（１８）の周囲に非磁化永久磁石セグメント（１９）のアレイをめぐらして回転子構体（１６）を提供する工程と、
前記回転子構体（１６）に結合された磁化システム（１０）であって、さらに、
複数の磁極片（２１、２２、２３、２４）が延出している磁化ヨーク（２８）と、
前記磁極片（２１、２２、２３、２４）の周囲に巻き付けられた複数のコイル（３０、３２、３４、３６）と、
パルス直流を介して前記パルスの最適持続時間だけ磁化固定具（１２）を励磁する磁化回路（４６）と、
を有する前記磁化システム（１０）を構成する工程と、
前記磁化固定具（１２）を励磁することにより発生される磁界を介して前記回転子構体の前記非磁化永久磁石セグメント（１９）のアレイを磁化する工程と、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記回転子構体（１６）を構成する工程は、
前記非磁化永久磁石セグメント（１９）の複数の最適磁化配向方向を判定する工程と、
前記磁化固定具（１２）により発生され、前記非磁化永久磁石セグメント（１９）における最大の大きさである磁束線に基づいて、組み立てられた前記非磁化永久磁石セグメント（１９）を位置決めする工程と、を含む請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に電気機械に関し、特に電気機械における永久磁石回転子の磁化に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電動機又は発電機などの電気機械は、固定子の中に配設された回転子を含む。回転子は、電力を機械的動力に変換するため又は機械的動力を電力に変換するために利用される。ある特定の電気機械は永久磁石型回転子を使用し、それらの回転子は、電気機械を小型化し且つ電気機械の総効率を向上する。一般に、そのような回転子は回転子スピンドルの周囲に配設された環状永久磁石を含む。大型の機械の場合、永久磁石は、回転子スピンドルの周囲に組み付けられた複数の永久磁石により一般に形成される。一般に、永久磁石セグメントは回転子スピンドルに組み付けられる前に磁化される。例えば、大きな荒削り磁石ブロックから複数の永久磁石セグメントが切り出され、所定の形状になるまで研磨される。その後、セグメントはソレノイドコイルにより個別に磁化される。ある特定の用途、特に大型の機械において、永久磁石セグメントの磁化は、K. Halbach（ハルバッハ磁化としても知られる）により提案された磁化ベクトルを介して実現される。永久磁石の表面にこの磁化ベクトルが印加されると、電気機械の中に正弦形状により近い磁束分布が発生し、その結果、ＡＣ高調波損失が減少し且つトルクリップル、振動及び音響雑音が減少する。その後、永久磁石セグメントは回転子スピンドルに接合される。
【０００３】
しかし、特に大型の電気機械の場合、事前に磁化された永久磁石セグメントから回転子を組み立てるのに長い時間を要し且つセグメントの扱いが難しいため、繁雑な作業になることもある。磁化永久磁石セグメントを位置決めし且つ保持するために、組み立て工程は、機械装置を使用する相当に大きな力による嵌め込み及び整列を含んでもよい。磁化永久磁石ブロックが拘束を外れた場合、この方法は物理的事故につながりやすい。従って、製造の便を考慮して、回転子は磁化前の磁石から組み立てられ、非磁化磁石に必要な電界を印加することにより、磁石はすべて一度に磁化される。更に、遠心力による永久磁石構体の破壊及び散乱を防止するために、高速電動機などの電気機械は、回転子の永久磁石構体の周囲に保持リング又は止めリングを更に含んでもよい。止めリングは金属材料から製造される場合が多く、そのため、相当に高いレベルの導電率を有するという金属本来の特性を備えている。非磁化磁石の磁化中、永久磁石構体の周囲の金属止めリング又は金属保持リングは渦電流を誘導し、渦電流は非磁化磁石が磁化されるのを妨げる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７，０４５，９２３号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２００５／００３０１３６号明細書
【特許文献３】国際公開第WO２００５／０６４６２３号
【非特許文献１】Al-Anani, N.A.; Jewell, G.W.; Howe, D.; "DESIGN, ANALYSIS, AND SIMULATION OF IMPULSE MAGNETIZATION SYSTEMS BASED ON SOLENOID MAGNETIZING FIXTURES"; Journal: COMPEL: The International Journal for Computation and Mathematics in Electrical and Electronic Engineering; Year: 1992, Volume: 11, Issue: 1, Page: 225-228.
【非特許文献２】George J. Cunningham; "MAGNETIZATION AND MAGNETIC MEASUREMENT OF MULTIPOLE HIGH COERCIVITY PERMANENT MAGNET ROTORS"; Electrical Electronics Insulation Conference, 1995, and Electrical Manufacturing & Coil Winding Conference; Proceedings Publication Date: 18-21 Sep 1995; On page(s): 301-302.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、永久磁石ＡＣ同期機械に磁石を保持するために金属止めリングが利用されている場合に、電気機械回転子の非磁化永久磁石セグメントを磁化するためのより単純で効率のよい技術が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態によれば、電気機械の回転子を磁化する方法が提供される。方法は、止めリングに収納された回転子スピンドルの周囲に非磁化異方性永久磁石セグメントのアレイを組み付けることを含む。方法は、非磁化異方性永久磁石セグメントの複数の最適磁化配向方向を判定することを更に含む。更に、方法は、非磁化異方性永久磁石セグメントの最適磁化配向方向が磁化固定具により発生される複数の磁束線と整列されるように、組み立てられた非磁化異方性永久磁石セグメントを回転子スピンドルの周囲に位置決めすることを含む。最後に、方法は、パルス直流を介してパルスの最適持続時間だけ非磁化異方性永久磁石セグメントを磁化するために磁化固定具を励磁することを含む。
【０００７】
本発明の別の実施形態によれば、電気機械の回転子のマグネタイザシステムが提供される。マグネタイザシステムは磁化ヨークを含み、磁化ヨークは磁化ヨークから延出する複数の磁極片を含む。マグネタイザシステムは、磁極片の周囲に巻き付けられた複数のコイルを更に含む。更に、マグネタイザシステムは、パルス直流を介してパルスの最適持続時間だけ磁化固定具を励磁する磁化回路を含む。
【０００８】
本発明の更に別の実施形態によれば、電気機械の回転子を製造する方法が提供される。方法は、止めリングに収納された回転子スピンドルの周囲に非磁化永久磁石セグメントのアレイによって回転子構体を構成することを含む。方法は、回転子構体に結合されたマグネタイザシステムを構成することを更に含む。マグネタイザシステムは磁化ヨークを含み、磁化ヨークは磁化ヨークから延出する複数の磁極片を更に含む。マグネタイザシステムは、磁極片の周囲に巻き付けられた複数のコイルと、パルス直流を介してパルスの最適持続時間だけ磁化固定具を励磁する磁化回路とを更に含む。最後に、方法は、磁化固定具を励磁することにより発生される磁界を介して回転子構体の非磁化永久磁石セグメントのアレイを磁化することを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の上記の特徴、態様及び利点並びに他の特徴、態様及び利点は、添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読むことにより更によく理解されるだろう。図面中、同じ図中符号は一貫して同じ部分を示す。
【図１】図１は本発明の例示的な一実施形態に係る回転子マグネタイザシステムを示した図である。
【図２】図２は本発明の例示的な一実施形態に係る回転子マグネタイザシステムの磁化回路を示した図である。
【図３】図３は本発明の例示的な一実施形態に係るマグネタイザ及び永久磁石回転子の４分円部分におけるピーク電流時の磁束分布を概略的に示した図である。
【図４】図４は本発明の一実施形態に係る磁化電流パルスを例示したグラフである。
【図５】図５は本発明の例示的な一実施形態に係る電気機械の回転子の磁化方法を示したフローチャートである。
【図６】図６は本発明の一実施形態に係る電気機械の回転子を製造する例示的な方法を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に詳細に説明されるように、本発明の実施形態は、パルス直流を使用してパルスの最適持続時間だけ電気機械の回転子を磁化することに関する。本明細書において使用される場合の用語「クローバー」は、電源に装着された回路を電源装置の過電圧状態が損傷するのを防止するために使用される電気回路を示す。本発明は、非磁化永久磁石セグメントを含む回転子を金属止めリングを使用して組み立てる方法及びパルスの最適持続時間だけ電流を流すことを含めてマグネタイザシステムにおいて回転子を磁化する方法に関する。更に、本発明は、電流流れを制御するスイッチの最適「オン時間」を計算することに関し、これは、回転子の止めリングにおける渦電流の発生を抑制することにより、回転子の非磁化永久磁石セグメントを有効に磁化するために必要である。
【００１１】
本発明の種々の実施形態の要素を説明する場合、単数形及び「前記」という言葉は、１つ以上のその要素の存在を意味することを意図する。「具備する」、「含む」及び「有する」という用語は、包括的な意味を有し、そこに挙げられている要素以外の別の要素が存在していてもよいことを表す。動作パラメータの例は、いずれも開示される実施形態の他のパラメータを除外しない。
【００１２】
図１は、本発明の例示的な一実施形態に係る回転子を磁化するマグネタイザシステム１０を示す。マグネタイザシステム１０は長手方向軸１３に沿って延出する磁化固定具１２を含み、磁化固定具１２の内面１１は空胴１４を規定する。磁化固定具１２は空胴１４の中で磁界を発生するように構成される。回転子構体１６の複数の非磁化永久磁石セグメントを磁化するために、回転子構体１６は、磁化固定具１２の空胴１４の中に長手方向軸１３に沿って固定配置される。
【００１３】
図示されるように、回転子構体１６は、軸２０に取り付けられた回転子スピンドル１８を含む。一実施形態において、軸２０は回転子スピンドル１８と一体に形成されてもよい。別の実施形態において、回転子スピンドル１８及び軸２０は強磁性材料から形成されてもよい。例示的な一実施形態において、回転子構体１６は、回転子スピンドル１８の周囲に複数の回転子磁極片２１、２２、２３及び２４を含む。各磁極片は、複数の非磁化永久磁石セグメント１９を含む。非磁化永久磁石セグメント１９は、回転子スピンドル１８の周囲に配列され、環状アレイを形成する。本発明の１つの態様によれば、電気機械の中で高調波をあまり含まないほぼ正弦形の磁束分布を発生するために、回転子構体１６の永久磁石セグメントはハルバッハ配列（すなわち、前述のハルバッハ磁化により得られるアレイ）を形成する。これにより、ＡＣ高調波損失、トルクリップル、振動及び音響雑音は減少する。ハルバッハアレイ（回転子磁極片２１により示されるようなアレイ）において、各永久磁石セグメント１９の配向方向１７は、各回転子磁極片２１、２２、２３及び２４の横軸（以下、Ｑ軸という）において配向方向１７が回転子の回転方向にほぼ接し且つ各回転子磁極片２１、２２、２３及び２４の直軸（以下、Ｄ軸という）において配向方向１７が回転方向に対してほぼ垂直になるように設定される。Ｄ軸は、磁界が最も強力に放射方向に誘導される磁極の場所として定義されてもよく、Ｑ軸は、磁界が最も強力に周囲方向に誘導される磁極の場所に一般に対応する。尚、磁極のＱ軸及びＤ軸は電気的には９０°異なるが、それらの軸の相対的な物理的場所は、回転子の磁極の配置関係及び数によって決まる。例えば、４極回転子の場合、各磁極のＱ軸及びＤ軸は、角度に関して厳密に４５°離間している。
【００１４】
図１に示されるように、回転子構体１６は、複数の永久磁石セグメント１９を回転子構体１６の所期の場所に固着するために回転子構体１６の外周を被覆する止めリング２６を更に含む。特定の一実施形態において、遠心力に対して永久磁石セグメントを実質的に拘束するために、止めリング２６は強度の高い金属から形成される。磁化固定具１２は、回転子構体１６の非磁化異方性永久磁石セグメント１９を磁化するために空胴１４の中で磁界を発生するように構成される。
【００１５】
更に、磁化固定具１２は、磁化ヨーク２８の周囲に巻き付けられた複数の磁化コイルを含む。一般に、選択される磁化コイルの数は、回転子の磁極片の数と等しい、従って、磁化固定具１２は、一例として取り上げた４極回転子に合わせて、磁化ヨーク２８に形成された溝穴３８、４０、４２及び４２の中に収容された４つの磁化コイル３０、３２、３４及び３６を含む。磁化コイル３０、３２、３４及び３６は、磁化回路４６に適切に配列される。更に、磁化コイル３０、３２、３４及び３６は、磁化回路４６に設けられた電源４８により励磁される。磁化固定具１２ は、磁化ヨーク２８から内側へ延出する磁化磁極片５０、５２、５４及び５６を更に含む。複数の磁化コイル３０、３２、３４及び４６は、磁極片５０、５２、５４及び５６の周囲に巻き付けられ、電源４８により励磁された場合に空胴１４の中で磁界を発生する。電源４８は、パルス直流を介して印加されるパルスの最適持続時間だけ永久磁石セグメントを磁化するために磁化固定具１２ を励磁する。一実施形態において、磁化コイル３０、３２、３４及び３６は、冷却材が内部を流れるように構成された中空の管コイルを含む。図示されるように、磁化回路４６は、電源４８の充電中又は放電中に磁化コイル３０、３２、３４及び３６における電流の流れを制御するように構成された半導体スイッチ４７を更に含む。磁化回路４６は、半導体スイッチ４７が非導通状態にある場合に電流の流れを供給する少なくとも１つのクローバーダイオード４９を更に含む。尚、マグネタイザシステム１０は、磁化固定具１２ のインピーダンスに等しいソースインピーダンスを供給してもよい。
【００１６】
図２は、本発明の例示的な一実施形態に係るマグネタイザシステム１０の磁化回路１００（図１において図中符号４６により示される）を示した概略図である。図示されるように、磁化回路１００は、図１のマグネタイザシステム１０の磁化固定具１２に配置されたコイル１０４（図１において磁化コイル３０、３２、３４及び３６として示される）を励磁するための電源１０２を含む。コイル１０４は、磁束界を発生するために本質的に誘導性であり、磁束界は回転子の非磁化永久磁石セグメントを磁化する。一実施形態において、電源１０２はパルスＤＣ電源である。パルスモードにおいて、磁化回路１００の電流の流れは０からピーク値まで増加する。一実施形態において、電源４８はウルトラキャパシタバンクである。別の実施形態において、電源１０２はバッテリである。尚、図２に示されるようなコイル１０４は、図１の磁化固定具１２の磁化コイルを簡略化して示したものである。
【００１７】
更に、磁化回路１００は、コイル１０４及び電源１０２と直列に接続された半導体スイッチ１０６を含む。動作中、半導体スイッチ１０６は、コイル１０４のウルトラキャパシタバンク１０２の放電中の電流の流れを整流するように構成される。これにより、コイル１０４に大きな電流が連続的に流れる時間はごく短時間に限られるので、コイル１０４の損傷は防止される。磁化回路１００は、コイル１０４の両端に結合されたクローバー回路１１０を更に含む。従って、クローバー回路１１０は、半導体スイッチ１０６が開成された後に磁化固定具に蓄積されるエネルギーの放電経路を形成する。一実施形態において、クローバー回路１１０はコイル１０４と並列の構成である。クローバー回路１１０は少なくとも１つのクローバーダイオード１０８を含む。一実施形態において、クローバー回路１１０は複数のクローバーダイオード１０８を含む。クローバーダイオード１０８の例は通常の整流ダイオードであるが、それに限定されない。
【００１８】
図３は、本発明の例示的な一実施形態に係るマグネタイザシステム２０２及び永久磁石回転子構体２０４の４分円部分のマグネタイザ磁束分布２００を示した概略図である。４分円部分２００は、磁化回路１００（図２に示される）のピーク電流流れにおける複数の磁束線２０６を示す。励磁された場合、磁化コイル２０８は、マグネタイザ磁極片２０９、止めリング２１０及び回転子構体２０４を通る磁束線２０６を発生する。図３に示されるように、マグネタイザ磁束分布２００は、厚さTRRの止めリング２１０ を含めて回転子構体２０４を完全に貫通する。各マグネタイザ磁極の中心は、回転子磁極２１０のＤ軸と一致する。４分円部分に示されるように、回転子磁極２１０ は磁束線が通過する複数の永久磁石セグメント２１２を含み、磁束線は磁化を誘導する。磁束界は止めリング２１０に渦電流を更に誘導する。止めリング２１０の渦電流は、マグネタイザシステム２０２で発生される磁束に対して反発する傾向を有する反応電流として作用する。従って、止めリング２１０の反応電流は、回転子２０４の非磁化永久磁石セグメント２１２の磁化を妨害する。止めリング２１０の反応電流を激減させるために、マグネタイザシステム１０（図１に示される）の磁化回路１００（図２に示される）における電流の流れは、マグネタイザ電流パルスの最適持続時間だけ十分に保持される。
【００１９】
図４は、本発明の例示的な一実施形態に係るマグネタイザ電流パルス３０２の正弦波形の４分の１を近似して示したグラフ３００である。グラフ表示３００はマグネタイザ電流と時間の関係を示す。Ｘ軸３０４はミリ秒単位で時間を示す。Ｙ軸３０６はアンペア単位で電流を示す。グラフ表示３００は、マグネタイザ電流パルス３０２の傾きS1に対応する時間T1を含む。傾きS1は、電源１０２（図２に示される）からの電流が磁化コイル２０８（図３に示される）へ放電される間の電流パルス形状の急激な立ち上がりを示す。時間T1より前のマグネタイザ電流パルス３０２の期間は、図１の磁化固定具１２の不飽和磁化を示す。更に、グラフ表示３００は、マグネタイザ電流パルス３０２のポイントS2に対応する時間T2を更に含む。ポイントS2はピーク電流を示し、図１の磁化固定具１２における飽和磁化を更に示唆する。時間T2において、半導体スイッチ１０６（図２）が切り換えられるので、電源１０２（図２）からの電流の流れは停止する。従って、期間0〜T2（以下、「TRISE」という）は、永久磁石セグメント２１２で完全な磁束浸透が実現されるまで磁化コイル２０８（図３に示される）を通して電流が増加しつつ流れるマグネタイザ電流パルス３０２の最適持続時間を示す。時間T2の後、クローバー回路１１０（図２に示される）のクローバーダイオード１０８を介する抵抗放電により、図２の磁化回路１００の電流は滑らかに減衰し始める。
【００２０】
止めリング２１０及び永久磁石セグメント２１２（図３に示される）における完全な磁束浸透を実現するために必要とされる期間TRISEは、回転子構体の止めリングの複数のパラメータを使用して十分に計算されてもよい。計算に使用されるパラメータは、例えば、抵抗率（ρ）、透磁率（μ）及び止めリングの厚さTRRなどであるが、それらに限定されない。止めリングの厚さTRRは、電気的表皮厚さδと関連付けることが可能である。電気的表皮厚さ（δ）は、発生された渦電流が止めリング２１０の特性を有する材料の中に印加振動磁界の特定の周波数（f）で閉じ込められる実際の厚さを示す。周波数（f）は、一般に表皮厚さ周波数と呼ばれてもよい。与えられる任意の周波数で、以下に示す形態の式を使用して表皮厚さ（δ）を計算することが可能である。
2011087458.tif 000003
【００２１】
期間TRISEは、一般にマグネタイザ電流パルス３０２の近似４分の１正弦波形の基本周波数の周期の４分の１と等しいので、期間TRISEを表皮厚さ周波数（f）と次のように関連付けてもよい。
2011087458.tif 000004
【００２２】
特定の一実施形態において、止めリング厚さTRRは、止めリングの電気的表皮厚さ（δ）の１０分の１より小さい。この関係は、止めリングで渦電流を確実にほぼ消滅させると共に、止めリング及び永久磁石セグメントに磁束を完全に浸透させる。従って、止めリングの厚さが表皮厚さの１０分の１である場合、最適期間TRISEは、上記の式（１）及び（２）を使用して次のように表されてもよい。
2011087458.tif 000005
【００２３】
従って、式（３）の期間TRISEは、止めリング及び永久磁石セグメントに磁束を完全に浸透させるための電流流れの最適持続時間を規定する。図４に示されるように、マグネタイザ電流パルス３０２におけるスイッチの最適「オン時間」は期間TRISEである。
【００２４】
図５は、本発明の例示的な一実施形態に係る電気機械の回転子を磁化する方法４００を示したフローチャートである。ステップ４０２において、方法は、止めリングに収納された回転子スピンドルの周囲に非磁化異方性永久磁石セグメントのアレイを組み付けることを含む。方法は、ステップ４０４において、非磁化異方性永久磁石セグメントの複数の最適磁化配向方向を判定することを更に含む。磁性材料の中には、好適な磁化方向性を備えた異方性磁化特性を有するものがある。好適な磁化の方向が磁化パルスのピーク時の予想磁束線とほぼ整列するように、永久磁石のセグメントは製造され且つ回転子の周囲に位置決めされる。更に、方法のステップ４０６は、判定された磁化固定具の配向方向に基づいて、組み立てられた非磁化永久磁石セグメントを位置決めすることを含む。最後に、ステップ４０８において、方法は、パルス直流を介してパルスの最適持続時間だけ永久磁石セグメントを磁化するために磁化固定具を励磁することを含む。一実施形態において、励磁することは、磁化固定具の励磁コイルを通るパルス直流を判定された期間だけ制御することを含む。従って、ステップ４０８は、本質的には、最適の長さの時間だけ電源を磁化固定具に電気的に接続することを含む。先に説明したように、この期間は、判定された期間TRISEであり、マグネタイザ電流パルスの近似４分の１正弦波形のパルス立ち上り時間である。期間TRISEにわたり磁化固定具を励磁することにより、回転子構体の止めリングに最適の状態で磁束が浸透する。磁束の浸透は、止めリングにおける渦電流の発生を抑制するので、回転子構体の非磁化永久磁石セグメントの磁化に対する妨害は阻止される。
【００２５】
図６は、本発明の一実施形態に係る電気機械の回転子を製造する方法５００を示したフローチャートである。ステップ５０２に示されるように、方法は、軸の周囲に回転子スピンドルを組み付けることにより始まる。先に述べたように、ある特定の実施形態において、軸は回転子スピンドルと一体に形成されてもよい。ステップ５０４において、個々の永久磁石セグメントの好適な磁化方向が磁化パルスのピークで発生される磁束線とほぼ一致するように、永久磁石セグメントは、回転子スピンドルの周囲に組み付けられる。一実施形態において、永久磁石セグメントは、互いに接合されると共に、回転子スピンドルに接合される。ステップ５０６に示されるように、永久磁石セグメントの周囲に止めリングが配設されてもよい。従って、方法は、止めリングに収納された回転子スピンドルの周囲に非磁化永久磁石セグメントのアレイを有する回転子構体を構成することを含む。次に、方法はステップ５０８へ進み、マグネタイザシステムの磁化固定具の中に回転子構体を配置する。先に説明した通り、ステップ５０８は、永久磁石セグメントの磁化方向を磁化固定具から発生される磁束の計算上の方向と整列させることを含む。次に、ステップ５１０に示されるように、磁化コイルが電源により励磁される。負荷を与えられている間の電源の内部インピーダンスが磁化固定具のインピーダンスとほぼ一致するように、電源は磁化固定具に同調されてもよい。これにより、電源のエネルギー伝達能力を最大限に利用できる。永久磁石セグメントが磁化された後、回転子構体は磁化固定具から取り外され、固定子の中に組み付けられる（ステップ５１２）。方法５００は、完全自動化組み立てラインで実現されてもよいが、半自動方式又は手動操作により実現されてもよいことが当業者には理解されるだろう。
【００２６】
本発明の方法は、マグネタイザ電流パルスの印加につれて止めリングの反応電流が消滅し且つ磁化を受けている永久磁石材料の中の磁化磁束を減少させないようにマグネタイザ電流パルスの形状を規定することにより、回転子構体の完全な磁化を確実に実行するという利点を有する。本発明の方法は、電気機械の回転子の磁化を１ステップ処理で容易に実現できるようにし、それにより、先に説明したように煩雑で難しい事前磁化ブロックからの回転子組み立て作業を不要にする。本発明に従って磁化された回転子は、電気機械の中で改善された正弦形状磁束分布を発生する。電動機を含む広範囲の電気機械、特にガスライン圧縮機、航空機用電動機、航空機用発電機、船舶用推進電動機などを含む用途に本発明の方法が取り入れられてもよい。
【００２７】
更に、異なる実施形態の種々の特徴を入れ替えてもよいことは当業者により認識されるだろう。同様に、本発明の開示の原理に従って更に別のシステム及び技術を構成するために、先に説明した種々の方法ステップ及びその特徴、並びにそのような方法及び特徴の各々に代わる他の周知の同等の方法及び特徴が当業者により混合され且つ組み合わされてもよい。任意の特定の実施形態に従って、先に説明したような目的及び利点のすべてが必ずしも実現されなくてもよいことを当然理解すべきである。従って、例えば、本明細書において教示された１つの利点又はいくつかの利点を実現するか又は最適化するような態様で、本明細書で教示又は示唆された他の目的又は利点を必ずしも実現することなく、本明細書において説明されたシステム及び技術が実現又は実施されてもよいことは当業者により認識されるだろう。
【００２８】
本発明のある特定の特徴のみを図示し且つ説明したが、当業者には多くの変形及び変更が明らかだろう。従って、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の精神の範囲内に入るそのような変形及び変更のすべてを含むことを意図すると理解すべきである。
【符号の説明】
【００２９】
１０    マグネタイザシステム
１２    磁化固定具
１４    空胴
１６    回転子構体
１８    回転子スピンドル
１９    非磁化異方性永久磁石セグメント
２０    軸
２１    回転子磁極片
２２    回転子磁極片
２３    回転子磁極片
２４    回転子磁極片
２６    止めリング
２８    磁化ヨーク
３０    磁化コイル
３２    磁化コイル
３４    磁化コイル
３６    磁化コイル
３８    溝穴
４０    溝穴
４２    溝穴
４２    溝穴
４６    磁化回路
４７    半導体スイッチ
４８    電源
４９    クローバーダイオード
５０    磁化磁極片
５２    磁化磁極片
５４    磁化磁極片
５６    磁化磁極片
１００    磁化回路
１０２    電源
１０４    コイル
１０６    半導体スイッチ
１０８    クローバーダイオード
１１０    クローバー回路
２００    マグネタイザ磁束分布
２０２    マグネタイザシステム
２０４    永久磁石回転子構体
２０６    磁束線
２０８    磁化コイル
２０９    マグネタイザ磁極片
２１０    止めリング
２１２    磁石セグメント
３００    近似４分の１正弦波形のグラフ表示
３０２    マグネタイザ電流パルス
３０４    Ｘ軸
３０６    Ｙ軸
４００    磁化方法
【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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