(57)【要約】  ロータ（５）及びステータ（７）の一方に永久磁石（５３）を含む電動モータ（１）の製造方法であって、前記永久磁石を着磁する着磁処理工程（Ｐ４）と、前記着磁工程の後に実施され、前記着磁処理工程により着磁された永久磁石の一部を不完全着磁とする減磁処理工程（Ｐ５）と、を有し、前記減磁処理工程は、永久磁石廻りに逆磁界を発生させる減磁処理電流の位相角（β）を９０°その他の所定の値に制御する。
2015181967.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ及びステータの一方に永久磁石を含む電動モータの製造方法であって、
前記永久磁石を着磁する着磁処理工程と、
前記着磁工程の後に実施され、前記着磁処理工程により着磁された永久磁石の一部を不完全着磁とする減磁処理工程と、を有し、
前記減磁処理工程は、前記永久磁石廻りに逆磁界を発生させる減磁処理電流の位相角を所定の値に制御する電動モータの製造方法。
【請求項２】
前記減磁処理工程は、前記減磁処理電流の位相角を９０°に制御する請求項１に記載の電動モータの製造方法。
【請求項３】
前記減磁処理工程は、前記減磁処理電流の位相角を、前記電動モータを駆動するための駆動電流の最大位相角以上に制御する請求項１に記載の電動モータの製造方法。
【請求項４】
前記減磁処理工程は、前記減磁処理電流の位相角を、前記電動モータを駆動するための駆動電流の位相角範囲内で変化させる請求項１に記載の電動モータの製造方法。
【請求項５】
前記減磁処理工程は、前記減磁処理電流の位相角を、前記駆動電流の位相角範囲内で連続的に変化させる請求項４に記載の電動モータの製造方法。
【請求項６】
前記減磁処理工程は、前記減磁処理電流を直流電流とする請求項１に記載の電動モータの製造方法。
【請求項７】
前記減磁処理工程は、前記減磁処理電流の位相角が、前記電動モータを駆動するための駆動電流の位相角範囲内で変化するように、前記直流の減磁処理電流を通電しながら前記永久磁石が設けられたロータを回転させる請求項６に記載の電動モータの製造方法。
【請求項８】
前記減磁処理工程は、前記永久磁石廻りに逆磁界を発生させる減磁処理電流を、前記永久磁石が設けられたロータの回転に同期した交流電流とする請求項１に記載の電動モータの製造方法。
【請求項９】
前記減磁処理工程は、前記交流電流の位相角を、前記電動モータを駆動するための駆動電流の位相角範囲内で変化させる請求項８に記載の電動モータの製造方法。
【請求項１０】
前記減磁処理工程は、前記永久磁石廻りに逆磁界を発生させる減磁処理電流を、前記永久磁石が設けられたロータの回転に対して非同期の所定の交流電流とする請求項１に記載の電動モータの製造方法。
【請求項１１】
前記減磁処理工程は、前記非同期の交流電流を、下記式で規定する周波数ｆｓの交流電流とする請求項８に記載の電動モータの製造方法。
ｆｓ＝（Ｎｒ／６０）・［｛（βｅ−βｓ）／３６０ｎ｝＋Ｐ］
ただし、ｆｓは交流電流の周波数、Ｎｒは電動モータの機械角回転数（ｒｐｍ）、βｓは減磁処理開始時の電流位相角（ｄｅｇ）、βｅは減磁処理終了時の電流位相角（ｄｅｇ）、ｎは１以上の整数、Ｐは電動モータの極対数である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石式電動モータの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フェライト磁石などの永久磁石を用いた空気調和機の圧縮機用ブラシレスモータにおいて、低温時に生じ易い減磁を防止するために、空気調和機の圧縮機の外郭温度が低温の際には、常温以上の場合に比べて、モータに流れる電流の電流制限閾値を低く設定するものが知られている（特許文献１）。冬季などにおいて空気調和機を暖房に使用する場合に、始動時の圧縮機用モータは低温の外気と同程度の温度であり、減磁しやすいため、高出力での運転を避けて磁石に作用する逆磁界を低減し、これにより永久磁石の減磁を防止するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５０９８５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、電動モータに流れる電流の電流制限閾値を低く設定すると、最も暖房性能が必要とされる空気調和機の始動時に十分な出力が得られず、暖房機としての所期の目的を達成することができないという問題がある。【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、減磁による出力低下を抑制することができる永久磁石式電動モータの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ロータ及びステータの一方に永久磁石を含む電動モータにおいて、永久磁石を着磁処理したのち、当該永久磁石の一部が不完全着磁状態となる減磁処理を行うが、この際に、永久磁石廻りに逆磁界を発生させる減磁処理電流の位相角βを所定の値に制御することによって上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、永久磁石の一部が不完全着磁状態となる減磁処理を行うと、それ以上の磁界が作用しない限り減磁することはなく、また減磁処理電流の位相角βを制御するので、電動モータの使用時に減磁による出力低下が生じるのを効率的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】本発明の一実施の形態に係る永久磁石式電動モータを示す全体斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａの分解斜視図である。
【図１Ｃ】図１Ｂの分解斜視図である。
【図１Ｄ】図１Ｃに示すロータの１Ｄ−１Ｄ線に沿う部分断面図である。
【図２Ａ】本発明の他の実施の形態に係る永久磁石式電動モータを示す部分断面図（１Ｄ−１Ｄ線に沿う断面の一部に相当）である。
【図２Ｂ】本発明のさらに他の実施の形態に係る永久磁石式電動モータを示す部分断面図（１Ｄ−１Ｄ線に沿う断面の一部に相当）である。
【図３Ａ】本発明の一実施の形態に係る永久磁石式電動モータの製造方法を示す工程図である。
【図３Ｂ】本発明の他の実施の形態に係る永久磁石式電動モータの製造方法を示す工程図である。
【図４】図３Ａ及び図３Ｂの着磁工程における永久磁石の磁化曲線を示す図である。
【図５】本発明を電気自動車の走行駆動用モータとして適用した場合にモータに過電流が流れる場面例を説明するためのグラフである。
【図６】極低温における外部磁界Ｈｅｘが大きい場合のフェライト磁石の磁化曲線を示す図である。
【図７】極低温における外部磁界Ｈｅｘが小さい場合のフェライト磁石の磁化曲線を示す図である。
【図８】常温におけるフェライト磁石の磁化曲線を示す図である。
【図９】低温雰囲気及び常温雰囲気において種々の駆動電流を印加して電動モータを駆動した後の無負荷誘起電圧を示すグラフである。
【図１０】極低温におけるフェライト磁石の磁化曲線を用いて本発明の作用を説明するための図である。
【図１１】種々の減磁処理電流を印加して電動モータを減磁処理した後の無負荷誘起電圧を示すグラフである。
【図１２】最大残留磁束密度と保持力がそれぞれ最大・最小となる４つの組合せにおいて、電動モータの減磁処理電流に対して無負荷誘起電圧の変化の様子を示すグラフである。
【図１３】本発明の減磁処理の一例を説明するための減磁処理電流に対する無負荷誘起電圧を示すグラフである。
【図１４】本発明の減磁処理の一例を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の減磁処理の他例を示すフローチャートである。
【図１６】図１５に示す減磁処理例の作用を説明するための減磁処理電流と無負荷誘起電圧との関係を示すグラフである。
【図１７】図１５に示す減磁処理例の作用を説明するための減磁処理電流と無負荷誘起電圧との関係を示すグラフである。
【図１８】本発明の減磁処理のさらに他例を示すフローチャートである。
【図１９】図２０の減磁処理例の作用を説明するための減磁処理電流と無負荷誘起電圧との関係を示すグラフである。
【図２０】本発明の減磁処理のさらに他例を示すフローチャートである。
【図２１Ａ】本発明の減磁処理のさらに他例を説明するための減磁処理電流と無負荷誘起電圧との関係を示すグラフである。
【図２１Ｂ】本発明の減磁処理のさらに他例を説明するための減磁処理電流と無負荷誘起電圧との関係を示すグラフである。
【図２２Ａ】減磁処理電流をロータの回転に非同期の交流電流とし、式１に具体的値を代入して求められた特定の周波数で減磁処理を行った場合の三相交流の減磁処理電流、ロータの回転角及び電流位相角を示すグラフである。
【図２２Ｂ】減磁処理電流をロータの回転に非同期の交流電流とし、式１に他の具体的値を代入して求められた特定の周波数で減磁処理を行った場合の三相交流の減磁処理電流、ロータの回転角及び電流位相角を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
《永久磁石式電動モータ》
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１Ａ〜図１Ｄは、本発明の一実施の形態に係る永久磁石式電動モータ１を示す図であり、永久磁石式電動モータの一例として埋め込み磁石型同期モータ（８極２４スロットの三相交流同期モータ）の構成例を示す。本例の電動モータ１は、図１Ｃに示すように、非磁性体からなるハウジング２と、同じく非磁性体からなるフロントカバーサブアッセンブリ３と、同じく非磁性体からなるリヤカバーサブアッセンブリ４と、永久磁石としてフェライト磁石を採用したロータサブアッセンブリ５と、コイルサブアッセンブリ６と、を備える。なお、フロントカバーサブアッセンブリ３、リヤカバーサブアッセンブリ４、ロータサブアッセンブリ５及びコイルサブアッセンブリ６は、それぞれの本体に種々の部品が組み付けられたサブアッセンブリであり、以下においてフロントカバー３、リヤカバー４、ロータ５及びコイル６と略称することもある。
【００１０】
ロータ５は、ロータコア５１にシャフト５２を挿入することで構成され、ロータコア５１は、図１Ｄに示すように、中心にシャフト５２を挿入固定する孔５１１と永久磁石５３を埋め込むための孔５１２が設けられた複数の磁性鋼板を積層固着することで構成されている。なお、図１Ｄは、図１Ｃのロータ５をシャフト５２の軸に垂直な面で破断した断面の一部を示す断面図であり、８極２４スロットのうちの主として１極の部分を示す。永久磁石５３を挿入するための孔５１２は、磁性鋼板の外周部に沿って等間隔に８つ設けられ、複数の磁性鋼板を円周方向の位置を合わせて積層固着することで、孔５１２は軸方向に連なって延在し、ここに永久磁石５３を挿入し、ロータ５の両端に非磁性の端板５４などで固定することで、永久磁石５３の抜け出しが防止されている。
【００１１】
コイルサブアッセンブリ６は、ステータコア６１とコイル６２とを備え、ステータコア６１は、図１Ｄに示すように、内周側にティース６３が形成された円環形状の磁性鋼板を複数積層して固着することで構成されている。そして、複数の磁性鋼板を円周方向の位置を合わせて積層固着したのち、円周方向に沿って等間隔で形成された複数のティース６３に、インシュレータなどを介して三相交流巻線のコイル６２が巻き付けられる。このコイルアッセンブリ６は、焼嵌めなどの工法でハウジング２の内側に固定され、さらにハウジング２にフロントカバー３を組み付けることで、図１Ｂに示すステータサブアッセンブリ７（以下、単にステータ７ともいう。）が構成される。そして、ロータ５のシャフト５２の一端をフロントカバーサブアッセンブリ３の孔３１に挿通させるとともに、シャフト５２の他端をリヤカバー４の孔又は軸受（不図示）で支持し、リヤカバー４をステータサブアッセンブリ７に組み付けることで、図１Ａに示す本例の電動モータ１が組み立てられる。
【００１２】
なお、図１Ａ〜図１Ｄに示す本例の電動モータ１は、ロータ５に永久磁石５３を埋め込み、ステータ７にコイル６２を設けたタイプのものであるが、本発明の電動モータ１は、ステータ７に永久磁石を設け、ロータ５にコイル６２を設けたタイプのものでもよい。また、同図に示す本例の電動モータ１は、永久磁石５３をロータコア５１に埋め込んだ埋め込み磁石型モータであるが、本発明の電動モータ１は、ロータコア５１の表面に永久磁石を配置した表面磁石型モータであってもよい。さらに、埋め込み磁石型モータの場合に、図１Ｄに示すように直方体状磁石５３の主面をロータ５の側面に対してほぼ平行に埋め込むほか、図２Ａに示すように、この永久磁石５３とは別の永久磁石５３ａ，５３ｂを設けてもよいし、図２Ｂに示すように、２つの永久磁石５３ｃ，５３ｄをロータ５の側面に対して所定の角度をもって設けてもよい。図２Ａ及び図２Ｂは、本発明の他の実施の形態に係る永久磁石式電動モータ１のロータ５を示す部分断面図（１Ｄ−１Ｄ線に沿う断面の一部に相当）である。
【００１３】
さらに、後述する本例の減磁処理による出力抑制効果は、特に永久磁石５３にフェライト磁石を採用した場合に顕著に現れるが、ネオジムＮｄやディスプロシウムＤｙなどの重希土類磁石を排斥する趣旨ではない。効果の大小はともかく本例の減磁処理による効果を奏することは同じであるから、この種の重希土類磁石を用いてもよい。また、フェライト磁石と異なり、高温雰囲気で減磁耐力が低下する磁石を用いた電動モータである場合は、高温側において、本例に係る技術を適用すればよい。
【００１４】
《電動モータの製造方法》
次に、本例の電動モータ１の製造方法について説明する。図３Ａは、本例の電動モータ１の製造方法の一例を示す工程図であり、本例の製造方法は、図１Ｃに示すロータサブアッセンブリ５を組み立てるロータ組立工程Ｐ１と、同じく図１Ｃに示すハウジング２，フロントカバーアッセンブリ３及びコイルサブアッセンブリ６を図１Ｂに示すようにステータサブアッセンブリ７に組み立てるステータ組立工程Ｐ２と、を備える。そして、次のモータ組立工程Ｐ３では、図１Ｂに示すように、ステータサブアッセンブリ７，ロータサブアッセンブリ５及びリヤカバーサブアッセンブリ４を組み付けて、図１Ａに示す電動モータ１が完成する。なお、続く基本特性試験工程Ｐ６では、初期誘起電圧を含む電動モータの諸特性が測定され、着磁状態やコイル品質の検査などが行われる。また、出力検査工程Ｐ７では、製造された電動モータの出力測定を含む最終動作試験などが行われる。
【００１５】
なお、上述したロータ組立工程Ｐ１において、永久磁石５３は未着磁の状態であり、したがって、モータ組立工程Ｐ３においてロータサブアッセンブリ５をステータサブアッセンブリ７に組み付けるに際し、永久磁石５３の磁力によってロータサブアッセンブリ５がコイルサブアッセンブリ６に吸着することはなく、組立作業性が良好となる。
【００１６】
次の着磁処理工程Ｐ４では、図１Ａに示す電動モータ１の組み付け完成状態でコイル６２の端子を着磁電源に接続して着磁電流を通電し、永久磁石５３を完全着磁（飽和着磁）する。電動モータ１の仕様に応じて複数回の着磁処理が必要な場合は、この着磁処理工程を複数回繰り返す。なお、着磁処理を行う際の電動モータ１の形態は、図１Ａに示す組み付け完成状態のほか、図１Ａの状態からリヤカバー４を取り外した状態、すなわちステータサブアッセンブリ７にロータサブアッセンブリ５を組み付けた状態であってもよい。また、ステータサブアッセンブリ７に代えて、これと同じコイルアッセンブリを含む構造の専用着磁装置を用いてもよい。
【００１７】
図４は、着磁処理工程Ｐ４において、着磁電流により永久磁石５３に作用する磁界の強さＨ（Ａ／ｍ，横軸）と、永久磁石５３の内部の磁束密度Ｂ（Ｔ＝Ｗｂ／ｍ２）又は永久磁石５３の磁化Ｊ（Ｔ＝Ｗｂ／ｍ２）との関係を示す磁化曲線である。着磁処理工程Ｐ４では、永久磁石５３を含むロータサブアッセンブリ５に正の磁界を作用させるので、磁化曲線の第１象限を示すものとなる。この着磁処理工程Ｐ４において所定の着磁電流（たとえば、正の磁界が最も強くなる電流位相角β＝−９０°の着磁電流）を通電すると、ステータ７からの外部磁界がロータ５の永久磁石５３に作用し、これにより、初期磁化Ｊ及び初期磁束密度Ｂはゼロ（点ａ）であった永久磁石５３の磁化Ｊ及び磁束密度Ｂが、点ａ→点ｂ→点ｃと変化し、この点ｃにおいて飽和状態（完全着磁状態）に達する。永久磁石５３を飽和状態にするための通電電流値は予め理論計算や検証実験などにより求められている。永久磁石５３が飽和状態に達したらステータ７への通電を停止し、外部磁界をゼロにする。これにより、永久磁石５３の磁化Ｊ及び磁束密度Ｂは、点ｃから点ｄへ変化する。この点ｄにおける磁化は残留磁化Ｊｒ（＝４πＩｒ）、磁束密度は残留磁束密度Ｂｒと称され、後述する図６などの磁界の強さＨ＝０のときの磁化Ｊ及び磁束密度Ｂに相当する。以上の着磁処理工程Ｐ４により、永久磁石５３が完全着磁された電動モータ１が得られる。
【００１８】
永久磁石５３の着磁処理を終えると電動モータ１は駆動可能な状態になる。しかしながら、この電動モータ１をたとえば電気自動車の走行駆動用モータとして実車に搭載した場合に、走行中に減磁現象が生じることがある。図５は、電動モータ１を搭載した電気自動車が走行している場合のモータ電流指令値と、それに対する実際のモータ電流と、モータ回転数（回転速度）との関係例を示すグラフである。
【００１９】
たとえば、時間ｔ１までの間は、アクセル開度に応じて設定されたモータ電流指令値に対して、モータ電流値及びモータ回転数が正常値であったものが、時間ｔ１においてたとえばタイヤのスリップが発生したとすると、タイヤのグリップ力を回復するための制御が行われ、時間ｔ２〜ｔ３の間でモータ電流指令値より大きいモータ電流（過電流）が流れることがある。一般に電動モータ１には定格出力と定格電流が定められ、通常使用時にはこれら定格出力内及び定格電流内で使用されるが、上述した特異な状況下では定格電流を超える電流が流れることがある。この過電流により、ステータ７からの磁界がロータ５の永久磁石５３に逆磁界が作用し、これにより永久磁石５３が使用中に減磁することがある。
【００２０】
この減磁現象についてさらに詳細に説明する。ネオジムＮｄやディスプロシウムＤｙなどの重希土類元素を使わないフェライト磁石ＡＦｅ２Ｏ４（Ａ＝Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ）は、低コストであり、資源調達リスクが回避できるといった観点から、多くの永久磁石式電動モータで使用されている。しかし、フェライト磁石は低温で減磁し易いという問題点があり、減磁をすると電動モータ１の出力が低下し、所期の性能を発揮することができない。まずこの減磁現象を図６〜図９を参照して説明する。
【００２１】
図６は、所定の低温（たとえば−２０℃以下の極低温）におけるフェライト磁石の磁化曲線（磁気履歴曲線，ヒステリシスループとも称される。）を示す図であり、このうちの第２象限に表される減磁曲線を示したものである。図６の横軸は磁石に作用する磁界の強さＨ（Ａ／ｍ）、縦軸は磁石内部の磁束密度Ｂ（Ｔ＝Ｗｂ／ｍ２）又は磁石の磁化Ｊ（Ｔ＝Ｗｂ／ｍ２）を表し、Ｊ−Ｈ曲線とＢ−Ｈ曲線の両方を示したものである。電動モータ１として使用する際の減磁特性を表現する場合には、磁石には逆磁界が作用して横軸の磁界の強さＨは負の値となるため、第２象限を描画する。これらＪ−Ｈ曲線とＢ−Ｈ曲線は、磁石内部の磁束密度Ｂ，磁界の強さＨ，磁化Ｊ，真空中の透磁率μ０（＝４π×１０−７Ｈ／ｍ）を用いて、Ｂ＝μ０・Ｈ＋Ｊの関係が成立する。したがって、磁界の強さＨ＝０の場合にはＢ＝Ｊとなる。
【００２２】
図６において、Ｂ−Ｈ曲線と、磁石や磁路の形状で決まるパーミアンス係数ｐｃ（＝Ｂ／Ｈ）の傾きの直線との交点を点ａとし、点ａを通る垂線とＪ−Ｈ曲線との交点を点ｂとすると、点ａ，ｂは不動作状態（＝外部磁界Ｈがゼロ）における磁石の状態を表し、一般に「磁石の動作点」と称される。さらに、モータを駆動するために外部磁界Ｈｅｘ（図５にて説明した過電流による逆磁界などに相当）が印加されると、原点Ｏと点ｂを通る直線ｐｃ’を、印加された外部磁界Ｈｅｘだけ左に平行移動させたときのＪ−Ｈ曲線との交点ｃに、磁石の動作点が移動する。Ｂ−Ｈ曲線上の動作点は点ｃを通る垂線とＢ−Ｈ曲線との交点ｄとなる。
【００２３】
この状態から外部磁界Ｈｅｘが弱められると、動作点は、点ｄを通るリコイル透磁率μｒの傾きを有する直線上を右に移動する。外部磁界Ｈｅｘのない状態では直線ｐｃとの交点ａ’が動作点となり、上述した初期点ａに対して磁束密度の低下分ΔＢだけ永久磁石が減磁することになる。また、Ｊ−Ｈ曲線上における磁石の動作点ｂ’は、点ａ’を通る垂線に平行な直線と直線ｐｃ’の交点になる。
【００２４】
これに対して図７は、図６に示す外部磁界Ｈｅｘに比べて小さい外部磁界Ｈｅｘが印加された場合の減磁ΔＢを示す磁石特性図であり、図６のように外部磁界Ｈｅｘが大きいほど減磁の度合ΔＢは大きく、図７のように外部磁界Ｈｅｘが比較的小さい場合には減磁ΔＢはほとんど発生していないことが分かる。
【００２５】
また、磁石特性は温度により変化し、フェライト磁石では低温ほど減磁しやすい傾向にある。図８は常温（室温、以下同じ）におけるフェライト磁石の磁化曲線例であり、この場合は、図６の低温時と比較して磁束密度の低下量ΔＢが小さいことが分かる。これは、残留磁束密度Ｂｒが温度に対して負の係数を有することから、低温時に比べて常温では磁束密度Ｂの絶対値が小さくなるからである。
【００２６】
次に、このような特性を有するフェライト磁石を電動モータ１のロータ５又はステータ７に適用した場合に、磁石の減磁が電動モータの特性にどのような影響を与えるかについて説明する。一般的に、電動モータを駆動する電流が大きい程、大きなトルク・出力が得られるが、駆動電流の増大につれて磁石に作用する外部磁界Ｈｅｘも増大し、一定値以上の電流から磁石が減磁する。この磁石の減磁の度合を表す指標としては、電動モータでは無負荷誘起電圧を用いるのが一般的である。この無負荷誘起電圧とは、モータ端子を開放した無通電の状態で、ロータを所定の速度で外力により回転させたときに発生する端子電圧であり、発生電圧は磁石の磁束に比例する。
【００２７】
図９は、低温雰囲気及び常温雰囲気のそれぞれにおいて、種々の駆動電流を印加して電動モータ１を駆動した後に測定した、無負荷誘起電圧の例を示すグラフであり、横軸は電動モータの駆動電流を示し、縦軸は無負荷誘起電圧を示す。なお横軸の駆動電流は、その電動モータの定格駆動電流値を１とした場合の相対値であり、縦軸は初期状態の無負荷誘起電圧を１とした場合の相対値である。図９に示すように、定格電流より小さな駆動電流を印加して電動モータを駆動した場合には、無負荷誘起電圧は初期状態から変化はないが、定格電流を超えたある値を境に、駆動電流が増大するほど磁石が減磁し、無負荷誘起電圧が低下することが分かる。また、磁石の温度が低い方が、より小さな電流で減磁する傾向があり、同じ電流では磁石の温度が低い方が減磁の度合が大きい傾向がある。例えば、駆動電流を１以下で使用している場合は、減磁が生じ易い低温においてでも誘起電圧はほぼ初期状態に等しいが、定格電流の１．４倍の駆動電流を通電すると、低温条件では約３％の誘起電圧の低下に相当する減磁が生じることになる。
【００２８】
こうした磁石の磁束の低下は、電動モータ１のトルク・出力の低下に直結する。すなわち、表面磁石型モータでは、発生するトルクは全て磁石磁束と電流との相互作用によるマグネットトルクなので、磁石の磁束の低下率が直接モータのトルク・出力の低下率となる。また、埋め込み磁石型の場合には、磁石の磁束以外にリラクタンストルクの占める割合があるため、磁石の磁束の低下の割合ほどはモータのトルク・出力は低下しないものの、減磁の度合によっては無視できない性能低下が起こるものと考えられる。
【００２９】
注意すべきことは、このような永久磁石５３の減磁による電動モータ１のトルク・出力の低下といった性能低下が、製品である電動モータ１の使用中に発生し得ることである。すなわち、製品を購入した直後と比較して、たとえば、空気調和機の圧縮機用モータに使用した場合は暖房能力の低下が懸念され、電気自動車の走行駆動用モータに使用した場合には加速性能の低下が懸念される。また、磁石磁束の状態が変化することで、電磁気的な加振力が増大し、電動モータの騒音が悪化したり、効率悪化により空気調和機使用時の電気料金の増加や電気自動車の航続距離の低下に波及したりするおそれもある。
【００３０】
以上のようなことから、本例では電動モータ１を製品として出荷する前、すなわち製品として初期駆動する前に、電動モータの製造ラインにおいて、予め減磁処理を施す（図３Ａの減磁処理工程Ｐ５）。
【００３１】
図６にて説明したとおり、図６のＪ−Ｈ曲線において、初期のフェライト磁石型モータの不動作時の磁石の動作点は点ｂであるが、磁石の減磁耐力を超える外部磁界Ｈｅｘが作用すると磁石は減磁し、外部磁界Ｈｅｘを除去した後のモータの不動作時の磁石の動作点はｂ’となる。ところがこのとき、図１０に示すように、その後再び外部磁界Ｈｅｘを作用させても、磁石の動作点は初期状態から外部磁界Ｈｅｘを作用させたのと同じ点ｃとなり、外部磁界Ｈｅｘを除去した後の動作点はｂ’となる。すなわち、一度外部磁界Ｈｅｘを印加して減磁させると、その後は外部磁界Ｈｅｘを超えない磁界を作用させる限り、磁石の減磁は進行することがない。厳密には、図１０に示すように多少のヒステリシスをもったマイナーループの特性となるが、全体の減磁特性から考えると微小な範囲ととらえることができる。
【００３２】
たとえば、上述したとおり、本例の電動モータ１を所定の低温にて定格駆動電流の１．４倍の電流で駆動すると、無負荷誘起電圧が初期状態に対して約３％低下する（図９参照）。しかし、２度目以降に１．４倍の電流で駆動しても、磁石の減磁は進行しないため、初期状態に対して約３％の低下に留まる。また、これより小さな電流で再度駆動した場合でも、既に１．４倍の駆動電流で減磁させているため、初期状態に対して約３％低下した誘起電圧を示す。したがって、図９の低温時のような特性（図１１に点線で示す）を有する電動モータ１については、一度１．４倍の電流で駆動すると、誘起電圧の特性は図１１の実線のようになる。すなわち、初期状態に対して約３％の誘起電圧が低下しているものの、１．４倍の電流までは磁石の磁化Ｊが変化しないため、その後に減磁が進行することなく、誘起電圧の特性は１．４倍の電流まで不変となる。本例では、このような減磁処理を電動モータ１の製造工程（図３Ａ，図３Ｂの減磁処理工程Ｐ５）で実施することにより、定格電流の１．４倍の電流まで減磁耐力を向上させた電動モータ１を提供することができるようになる。
【００３３】
ただし、本例の減磁処理Ｐ５において電動モータ１の駆動電流を際限なく大きくして、永久磁石５３に作用する逆磁界を極めて大きくすると、部位により程度の差はあれ、永久磁石５３のほぼ全体が完全着磁の状態から減磁するとともに、減磁が急速に進行して磁束が著しく低下する。図９及び図１１において電流値が大きい領域では無負荷誘起電圧が急速に低下していることが、その状態を示している。ところが、電動モータ１の設計にもよるが、通常は定格電流の２〜４割増しの電流であれば、減磁するのは図１Ｄ、図２Ａ及び図２Ｂに破線円で示すように、永久磁石５３のエッジ部５３ｅなどの局所的な部位に留まることが、本発明者らによって確認されている。換言すれば、外部磁界Ｈｅｘが印加されるステータ７とのギャップＧに対向する側の永久磁石５３のエッジ部５３ｅに留まる。このため、減磁処理をしたといっても永久磁石５３の磁束の低下率は小さく、本例の電動モータ１では誘起電圧が約３％低下するだけである。
【００３４】
永久磁石式同期モータのトルクＴは、極対数Ｐｎ，磁石の鎖交磁束Φａ，電流Ｉａ，電流位相角β，ｄ軸インダクタンスＬｄ，ｑ軸インダクタンスＬｑとして、下記式１で表される。
［数１］
Ｔ＝Ｐｎ・{Φａ・Ｉａ・cosβ＋１／２・（Ｌｑ−Ｌｄ）・Ｉａ２・sin２β}    …式１
上記式１の右辺の第２項はリラクタンストルクと称され、埋め込み磁石型同期モータにおいて有効な項であり、表面磁石型モータではゼロになる。磁石の鎖交磁束Φａ，電流Ｉａは、共に電動モータのｄｑ軸座標系における値であるが、鎖交磁束Φａは磁石磁束、電流Ｉａは電動モータを駆動する交流電流に比例する。また、電動モータ１の出力はトルクと回転数の積である。以上より、駆動する電流の許容値を定格電流値に対して４割程度大きくすることが可能であれば、減磁処理の影響で磁石磁束が３％低下したとしても、大きな出力が得られることが分かる。
【００３５】
本発明において、永久磁石５３は磁石単品で完全着磁の状態から少し減磁させた状態とし、これをロータコア５１に挿入することも可能である。しかしその場合でも、永久磁石５３に作用する外部磁界Ｈｅｘが実際の電動モータ１を製品として駆動する際の条件に合致させなければならない。これは、不要な部位を減磁させて性能低下を引き起こしたり、また必要な部位に逆磁界が作用せずに、減磁処理が不十分で、製品の駆動中に減磁が進行してしまったりするのを防止するためである。
【００３６】
永久磁石５３を単品で着磁処理及び減磁処理する場合に、実際の電動モータ１と同様の磁界分布を得るためには、製品の電動モータ１と同じロータコア形状の軟磁性体に永久磁石５３を挿入し、製品の電動モータ１と同じステータ形状のヨークを用いて永久磁石５３に逆磁界Ｈｅｘを印加する必要がある。したがって、ロータ５を組立て、これをステータ７に組付けた上で、電動モータ１の製品状態で所定の電流を通電することで減磁処理をした方が、製造工程上簡素になり好ましい。
【００３７】
また、永久磁石５３が多少なりとも着磁していると、磁力によりロータ５の組立作業性が悪化する。このため、本例のように電動モータ１は無着磁の永久磁石５３をロータ５に組付け、ロータ５の状態又は電動モータ１の状態で着磁処理することが好ましい。着磁処理には、製品としてステータ７に組込んだ後に、電動モータ１に電流を通電して着磁する方法や、ロータ５の状態で生産設備である着磁ヨークで着磁する方法がある。このため、本例のように減磁処理をする際にもロータ５や電動モータ１として組み立てた状態で減磁処理をするとメリットがある。
【００３８】
なお、永久磁石５３の減磁処理をする前に、永久磁石５３は一旦完全着磁をすることが好ましい。これは、本発明の減磁処理の目的は、製品使用時に使われ得る最大電流を通電し、永久磁石５３の減磁し易い部位を製品の製造過程で減磁させておき、それ以上減磁を進行させないことであるが、減磁しやすい部位は着磁磁界も他の部位に比べて磁界が大きいからである。無着磁の状態からこの部位を不完全な状態に着磁（完全着磁に達しない状態に）すると、他の部位には十分な着磁磁界が発生せず、所望の性能を得るために必要な永久磁石５３の着磁状態を作り出すことができない。したがって、十分強い磁界で永久磁石５３の全体を完全着磁しておいてから、減磁処理により、逆磁界が発生し易い部位を減磁させるのが好ましい。
【００３９】
なお、図３Ａに示す製造工程例では、モータ組立工程Ｐ３にて図１Ａのように電動モータ１を組み立てたのち、着磁処理Ｐ４と減磁処理Ｐ５を行うが、本発明の減磁処理工程Ｐ５は着磁処理工程Ｐ４の後工程であれば特に限定されない。図３Ｂは、本発明の他の実施の形態に係る永久磁石式電動モータの製造方法を示す工程図であり、この製造工程例では、図１Ｃに示すロータサブアッセンブリ５を組み立てるロータ組立工程Ｐ１の直後に、ロータ５の永久磁石５３を着磁する着磁処理工程Ｐ４が設けられ、さらにその直後に、本例の減磁処理工程Ｐ５が設けられている。そして、減磁処理までを終えたロータサブアッセンブリ５と、ステータ組立工程Ｐ２により併行して組み立てられたステータサブアッセンブリ７とを、次のモータ組立工程Ｐ３にて組み付ける。これにより、図１Ａに示す電動モータ１が完成する。
【００４０】
次に、減磁処理Ｐ５を行う際の着磁処理電流について説明する。本例では、最も効果的・効率的に減磁処理を実行するために、交流電源又は直流電源から供給される減磁処理電流の位相角βを所定の値に制御する。たとえば、電動モータ１のｄ軸磁極軸の磁束Ψｄは、ｄ軸インダクタンスをＬｄ，ｄ軸電流をＩｄ，電流位相角をβ（−９０°≦β≦９０°）とすると、Ψｄ＝−Ｌｄ・Ｉｄ・sinβで表されるから、β＝９０°のときに逆磁界が最大（磁界が最小）となる。したがって、減磁処理工程Ｐ５において、ロータ５とステータ７との回転方向の位置を相対的に固定した状態（両方ともに非回転又は両方の回転数及び回転方向が同じ）で、交流電源装置を制御してステータ７のコイル６２に流す減磁処理電流の位相角βを９０°に設定した上で減磁処理を行う。これにより、永久磁石５３に最大の逆磁界が作用することになるので、効率的に減磁処理を行うことができる。
【００４１】
減磁処理電流の位相角βを所定の値に制御する他の例として、上述した位相角β＝９０°に設定する以外に以下の例を挙げることができる。
【００４２】
本例の減磁処理の目的は、電動モータ１を製品として使用している際に何らかの原因で減磁現象が生じるのを抑制することにある。したがって、その電動モータ１の使用状態に応じた減磁処理を予め電動モータの製造ラインで実施することが好ましいといえる。たとえば、製品としての電動モータ１について駆動電流の最大位相角βｍａｘが設定されている場合には、本例の減磁処理工程Ｐ５における減磁処理は、ロータ５とステータ７との回転方向の位置を相対的に固定した状態（両方ともに非回転又は両方の回転数及び回転方向が同じ）で、交流電源装置を制御してステータ７のコイル６２に流す減磁処理電流の位相角βをその最大位相角βｍａｘ以上の位相角β（≧βｍａｘ）に設定する。これにより、減磁処理電流の位相角β＝９０°に設定する例に比べ、使用時の最大位相角βｍａｘが９０°より小さい場合に、必要以上の減磁処理を行うことがなくなり、出力トルクの減少を抑制することができる。
【００４３】
また、製品としての電動モータ１についての駆動電流が、最大位相角βｍａｘではなく、所定の範囲（βｓ≦β≦βｅ）が設定されている場合には、本例の減磁処理工程Ｐ５において、ロータ５とステータ７との回転方向の位置を相対的に固定した状態（両方ともに非回転又は両方の回転数及び回転方向が同じ）で、交流電源装置を制御してステータ７のコイル６２に流す減磁処理電流の位相角βをその位相角の範囲内（βｓ≦β≦βｅ）で、離散的又は連続的に変化させながら減磁処理を行う。たとえば、電動モータ１の制御装置に動作点（トルク及び回転数）に応じた最適動作位相角βが記憶されることがあるため、この最適位相角の最小値をβｓ、最大値をβｅに設定して、減磁処理を行う。これにより、必要以上の減磁処理を行うことがなくなり、出力トルクの減少を抑制することができる。特に、減磁処理電流の位相角βをβｓ〜βｅまで連続的に変化させながら減磁処理を行うことで、一度に処理を完了することができ効率的である。
【００４４】
上述した例では、本例の減磁処理工程Ｐ５の減磁処理電流として交流電流を用い、ロータ５とステータ７との回転方向の位置を相対的に固定した状態（両方ともに非回転又は両方の回転数及び回転方向が同じ）で減磁処理を行ったが、直流電流を用いて減磁処理を行ってもよい。ただし、ロータ５とステータ７との回転方向の位置を考慮する必要がある。たとえば、減磁処理電流の位相角βを９０°といった固定値に設定する場合には、ロータ５及びステータ７の相対位置を目的とする減磁処理位置に設定した上で減磁処理を行う。また、減磁処理電流の位相角βを所定の範囲（βｓ≦β≦βｅ）で変化させながら減磁処理を行う場合には、ロータ５を所定の回転数で回転させながら減磁処理を行う。この場合には、直流の減磁処理電流の位相角βが、電動モータ１の駆動電流の位相角範囲内（βｓ≦β≦βｅ）で、離散的又は連続的に変化するような回転数でロータ５を回転させながら直流電流を通電する。なお、ロータ５を回転させるのが最も容易であるが、ステータ又は減磁装置を回転させてもよいし、両方を回転させてもよい。これにより、交流電流を用いた減磁処理と同様に、必要以上の減磁処理を行うことがなくなり、出力トルクの減少を抑制することができる。
【００４５】
また、上述した交流電流を用いて減磁処理する例では、ロータ５とステータ７との回転方向の位置を相対的に固定した状態で減磁処理を行ったが、交流電流を用い、且つロータ５とステータ７との回転方向の位置を相対的に回転させながら減磁処理することもできる。そしてこの場合に、減磁処理電流をロータ５の回転に同期した交流電流としてもよいし、非同期の交流電流としてもよい。減磁処理電流をロータ５の回転に同期した交流電流とする場合には、減磁処理電流の位相角βを９０°といった固定値に設定することもできるし、所定の範囲（βｓ≦β≦βｅ）で変化させることもできる。この場合には、減磁ムラを抑制するために、ロータ５は物理的に少なくとも１回転させることが望ましい。
【００４６】
減磁処理電流をロータ５の回転に非同期の交流電流とする場合には、その交流電流の周波数を下記式１で求められる値に設定することが望ましい。この場合には、減磁ムラを抑制するために、ロータ５は物理的に少なくともｎ回転させることが望ましい。
ｆｓ＝（Ｎｒ／６０）・［｛（βｅ−βｓ）／３６０ｎ｝＋Ｐ］…式１
ただし、ｆｓは交流電流の周波数、Ｎｒは電動モータの機械角回転数（ｒｐｍ）、βｓは減磁処理開始時の電流位相角（ｄｅｇ）、βｅは減磁処理終了時の電流位相角（ｄｅｇ）、ｎは１以上の整数、Ｐは電動モータの極対数である。
【００４７】
図２２Ａは、減磁処理電流をロータ５の回転に非同期の交流電流とし、機械角回転数Ｎｒ＝６０ｒｐｍ，減磁処理開始時の電流位相角βｓ＝３０ｄｅｇ，減磁処理終了時の電流位相角βｅ＝６０ｄｅｇ，ｎ＝１，極対数Ｐ＝２としたときの交流電流の周波数ｆｓ（＝２．０８３Ｈｚ）に設定した場合の作用を説明するグラフであり、上図は三相交流の減磁処理電流、中図はロータの回転角、下図は電流位相角を、それぞれ同じ時間に対して示したものである。上図に示すように周波数ｆｓ＝２．０８３Ｈｚの三相交流電流を通電して減磁処理を行うと、中図に示すようにロータ５が１回転する間に、下図に示すように電流位相角βがβｓ〜βｅまで連続的に変動し、この状態で減磁処理がなされることが分かる。
【００４８】
図２２Ｂは、同じく減磁処理電流をロータ５の回転に非同期の交流電流とし、機械角回転数Ｎｒ＝６００ｒｐｍ，減磁処理開始時の電流位相角βｓ＝３０ｄｅｇ，減磁処理終了時の電流位相角βｅ＝６０ｄｅｇ，ｎ＝３０，極対数Ｐ＝２としたときの交流電流の周波数ｆｓ（＝２０．０２７Ｈｚ）に設定した場合の作用を説明するグラフであり、上図は三相交流の減磁処理電流、中図はロータの回転角、下図は電流位相角を、それぞれ同じ時間に対して示したものである。上図に示すように周波数ｆｓ＝２０．０２７Ｈｚの三相交流電流を通電して減磁処理を行うと、中図に示すようにロータ５が３０回転する間に、下図に示すように電流位相角βがβｓ〜βｅまで連続的に変動し、この状態で減磁処理がなされることが分かる。特に本例では、１ｄｅｇ毎にβが変動する間にロータ５が１回転するので、万遍なく逆磁界を作用させることができる。また、ロータ５の機械角回転数を大きくすることで減磁処理に要する時間を短くすることができ、製造コストの低減に加え、減磁処理電流という大電流をステータコイルに通電することによる温度上昇を抑制することもできる。
【００４９】
ところで、本例の減磁処理Ｐ５を行う場合に、磁石特性のばらつき（永久磁石５３の製造上の個体差）によって、電動モータ１の製品個体ごとの出力特性の誤差が拡大する傾向になる。永久磁石５３の特性を表す指標としては、主に、磁石の磁束に関係する最大残留磁束密度Ｂｒｍａｘと、減磁に対する強さを表す保持力Ｈｃｊがあり、製造ばらつきによって、個体差、特に永久磁石５３の製造ロットによって最大残留磁束密度Ｂｒｍａｘも保持力Ｈｃｊもある程度のばらつきがある。
【００５０】
図１２は、こうした最大残留磁束密度Ｂｒｍａｘと保持力Ｈｃｊが、製造バラつきによってそれぞれ最大・最小となる４つの組合せにおいて、電動モータ１の減磁処理電流に対して無負荷誘起電圧がどのように変化するかを示したグラフである。これによると、最大残留磁束密度Ｂｒｍａｘが大きいほど初期の誘起電圧が高く、保持力Ｈｃｊが大きいほど減磁処理電流に対して誘起電圧が低下し難いことが分かる。本例の電動モータ１では、初期の誘起電圧は、主に永久磁石５３の最大残留磁束密度Ｂｒｍａｘのばらつきにより±３％、全幅で６％程度の製品個体ばらつきを有する。このような特性の電動モータ１において、本来の定格電流の１．４倍の電流で減磁処理をした場合に、図１２に示すように、誘起電圧のばらつきが８％に拡大する。これは、最大残留磁束密度Ｂｒｍａｘの個体差による初期の誘起電圧ばらつきに加え、保持力Ｈｃｊの個体差に起因する減磁度合のばらつきが上乗せされるためである。
【００５１】
その結果、従来の電動モータに対して出力性能の製品個体のばらつきが拡大する。これは、安定した性能の確保の観点からは好ましくない。そこで、本例の減磁処理を行う場合には、図１３に示すように、誘起電圧目標値Φｔに対して許容誤差±δの範囲に入るように、駆動電流を磁石特性のばらつきに応じて設定し、これにより、無負荷誘起電圧の製品個体ばらつきをほぼ一定にする。図１４は、減磁処理を行う際に製品個体差を有する電動モータ１に対して最適な減磁駆動電流を設定する手順を示すフローチャートである。
【００５２】
図１４において、最初のステップＳ１では、耐減磁保証をする最低電流Ｉｍｉｎを減磁駆動電流Ｉｄｅとし、ステップＳ２においてこれを電動モータ１に通電することで減磁処理を行う。ステップＳ３ではステップＳ２の減磁処理を行った電動モータ１の誘起電圧Φｅを測定する。続くステップＳ４では、測定した誘起電圧Φｅと目標下限値Φｌｏｗを比較し、測定した誘起電圧Φｅが目標下限値Φｌｏｗ以下である場合は、ステップＳ８へ進み、電動モータ１の部品または着磁工程や減磁工程に何らかの異常があると判断してＮＧ判定をしたのち、この処理を終了する。
【００５３】
ステップＳ４において、測定した誘起電圧Φｅが目標下限値Φｌｏｗを超える場合は、ステップＳ５へ進み、誘起電圧Φｅと目標値Φｔとの誤差（差の絶対値）がδ未満であるか否かを判断する。そして、誘起電圧Φｅと目標値Φｔとの差の絶対値がδ以上である場合はステップＳ６へ進み、減磁駆動電流ＩｄｅをΔＩだけ増加したものを減磁駆動電流とし、ステップＳ２へ戻って再び減磁処理を行う。この処理を、誘起電圧Φｅと目標値Φｔとの差の絶対値がδ未満になるまで、減磁駆動電流ＩｄｅをΔＩずつ増加させて、減磁処理を繰り返す。そして、ステップＳ５において、誘起電圧Φｅと目標値Φｔとの差の絶対値がδ未満になったらステップＳ７へ進み、減磁処理が適切になされたものとして本処理を終了する。なお、減磁駆動電流の増加量であるΔＩの値は、予め検証実験などにより定められた値であるが、誘起電圧Φｅと目標値Φｔとの誤差の大きさに応じてΔＩを調整してもよい。
【００５４】
このような減磁処理を行うことにより、減磁処理によって拡大するモータ性能の製品個体ばらつきを抑制することができる。また、減磁耐力が向上した電動モータ１を実現しつつ、駆動電流を増大することによるモータ出力の向上が可能になる。また、従来の電動モータでは避けられなかった、最大残留磁束密度Ｂｒｍａｘなどのばらつきに起因するモータ出力の製品個体ばらつきを、極めて小さくすることも可能になる。
【００５５】
図１５は、本例の減磁処理工程Ｐ５の他の実施形態に係るフローチャートである。図１３に示す誘起電圧目標値Φｔに対する許容誤差±δの範囲において、減磁処理後の無負荷誘起電圧目標値の下限値をΦｌｏｗ（＝Φｔ−δ）、上限値をΦｈｉｇｈ（＝Φｔ＋δ）とする。本例は、無負荷誘起電圧目標値の上限値と下限値との差Φｈｉｇｈ−Φｌｏｗを、減磁処理を行わない従来の電動モータのばらつき幅相当である６％に設定したものである。
【００５６】
図１５において、最初のステップＳ１１では、耐減磁保証をする最低電流Ｉｍｉｎを減磁駆動電流Ｉｄｅとし、ステップＳ１２においてこれを電動モータ１に通電することで減磁処理を行う。ステップＳ１３ではステップＳ１２の減磁処理を行った電動モータ１の誘起電圧Φｅを測定する。続くステップＳ１４では、測定した誘起電圧Φｅと目標下限値Φｌｏｗを比較し、測定した誘起電圧Φｅが目標下限値Φｌｏｗ以下である場合は、ステップＳ１５へ進み、電動モータ１の部品または着磁工程や減磁工程に何らかの異常があると判断してＮＧ判定をしたのち、この処理を終了する。
【００５７】
ステップＳ１４において、測定した誘起電圧Φｅが目標下限値Φｌｏｗを超える場合は、ステップＳ１６へ進み、測定した誘起電圧Φｅと目標上限値Φｈｉｇｈを比較し、測定した誘起電圧Φｅが目標上限値Φｈｉｇｈ未満である場合は、ステップＳ１７へ進み、減磁処理が適切になされたものとして本処理を終了する。
【００５８】
ステップＳ１６において、測定した誘起電圧Φｅが目標上限値Φｈｉｇｈを超えている場合には、減磁処理電流が不十分であるため、ステップＳ１８へ進み、予め定めておいた最大電流Ｉｍａｘを減磁駆動電流Ｉｄｅとし、ステップＳ１９においてこれを電動モータ１に通電することで再び減磁処理を行う。そして、ステップＳ２０にて、減磁処理を行った電動モータ１の誘起電圧Φｅを測定する。続くステップＳ２１では、測定した誘起電圧Φｅと目標下限値Φｌｏｗを比較し、測定した誘起電圧Φｅが目標下限値Φｌｏｗ以下である場合は、ステップＳ２３へ進み、電動モータ１の部品または着磁工程や減磁工程に何らかの異常があると判断してＮＧ判定をしたのち、この処理を終了する。
【００５９】
これに対してステップＳ２１において、測定した誘起電圧Φｅが目標下限値Φｌｏｗを超える場合は、ステップＳ２２へ進み、測定した誘起電圧Φｅと目標上限値Φｈｉｇｈを比較し、測定した誘起電圧Φｅが目標上限値Φｈｉｇｈ未満である場合は、ステップＳ１７へ進み、減磁処理が適切になされたものとして本処理を終了する。ステップＳ２２において、測定した誘起電圧Φｅが目標上限値Φｈｉｇｈを超えている場合には、ステップＳ２３へ進み、電動モータ１の部品または着磁工程や減磁工程に何らかの異常があると判断してＮＧ判定したのち、この処理を終了する。
【００６０】
図１６は、減磁処理電流と無負荷誘起電圧との関係を示すグラフであり、これを用いて図１５の減磁処理例の作用を説明する。図１６は、永久磁石５３の特性に応じて、残留磁束密度Ｂｒｍａｘ，保持力Ｈｊｃのそれぞれが上下限の場合の４本の特性線を示したものであり、磁石特性がばらついた場合でも減磁処理電流と無負荷誘起電圧の関係はこの特性線の間にある。図１６において、耐減磁保証をする最低電流Ｉｍｉｎで減磁処理を行った後、縦の太線で示す範囲の誘起電圧特性となる場合は、目標下限値Φｌｏｗと目標上限値Φｈｉｇｈの間にあり、適正な減磁処理が行えたことになる。
【００６１】
ちなみに、磁石特性によっては減磁処理が十分でなく、無負荷誘起電圧が目標上限値Φｈｉｇｈを上回る場合があり得る。この場合は、図１７に示すように、最大電流Ｉｍａｘで再び減磁処理を行う。この最大電流Ｉｍａｘは、永久磁石５３が最も減磁し難く、初期の磁束量が最も高い場合に、無負荷誘起電圧が目標条件値Φｈｉｇｈ以下になるように選定される値であり、こうすることで、無負荷誘起電圧が目標上限値Φｈｉｇｈを下回ることになり、１回の再減磁処理によって最終的には無負荷誘起電圧を目標範囲内に収めることが可能になる。
【００６２】
なお、電動モータ１の減磁処理電流と無負荷誘起電圧の特性に応じて、２水準の電流では減磁処理後の無負荷誘起電圧を目標下限値Φｌｏｗと目標上限値Φｈｉｇｈの間に収めることができない場合は、減磁処理電流を最小電流Ｉｍｉｎと、中間電流Ｉｍｉｄと、最大電流Ｉｍａｘといった３段階や、それ以上に細分化してもよい。図１８は、本例の減磁処理工程Ｐ５のさらに他の実施形態に係るフローチャートであり、減磁電流を３水準としたときの減磁処理工程Ｐ５のフローチャートである。
【００６３】
図１８において、最初のステップＳ３１では、耐減磁保証をする最低電流Ｉｍｉｎを減磁駆動電流Ｉｄｅとし、ステップＳ３２においてこれを電動モータ１に通電することで減磁処理を行う。ステップＳ３３ではステップＳ３２の減磁処理を行った電動モータ１の誘起電圧Φｅを測定する。続くステップＳ３４では、測定した誘起電圧Φｅと目標下限値Φｌｏｗを比較し、測定した誘起電圧Φｅが目標下限値Φｌｏｗ以下である場合は、ステップＳ３５へ進み、電動モータ１の部品または着磁工程や減磁工程に何らかの異常があると判断してＮＧ判定をしたのち、この処理を終了する。
【００６４】
ステップＳ３４において、測定した誘起電圧Φｅが目標下限値Φｌｏｗを超える場合は、ステップＳ３６へ進み、測定した誘起電圧Φｅと目標上限値Φｈｉｇｈを比較し、測定した誘起電圧Φｅが目標上限値Φｈｉｇｈ未満である場合は、ステップＳ３７へ進み、減磁処理が適切になされたものとして本処理を終了する。
【００６５】
これに対してステップＳ３６において、測定した誘起電圧Φｅが目標上限値Φｈｉｇｈを超えている場合には、減磁処理電流が不十分であるため、ステップＳ３８へ進み、予め定めておいた中間電流Ｉｍｉｄを減磁駆動電流Ｉｄｅとし、ステップＳ３９においてこれを電動モータ１に通電することで再び減磁処理を行う。そして、ステップＳ４０にて、減磁処理を行った電動モータ１の誘起電圧Φｅを測定する。続くステップＳ４１では、測定した誘起電圧Φｅと目標下限値Φｌｏｗを比較し、測定した誘起電圧Φｅが目標下限値Φｌｏｗ以下である場合は、ステップＳ３５へ進み、電動モータ１の部品または着磁工程や減磁工程に何らかの異常があると判断してＮＧ判定をしたのち、この処理を終了する。
【００６６】
ステップＳ４１において、測定した誘起電圧Φｅが目標下限値Φｌｏｗを超える場合は、ステップＳ４２へ進み、測定した誘起電圧Φｅと目標上限値Φｈｉｇｈを比較し、測定した誘起電圧Φｅが目標上限値Φｈｉｇｈ未満である場合は、ステップＳ３７へ進み、減磁処理が適切になされたものとして本処理を終了する。これに対して、ステップＳ４２において、測定した誘起電圧Φｅが目標上限値Φｈｉｇｈを超えている場合には、減磁処理電流が不十分であるため、ステップＳ４３へ進み、予め定めておいた最大電流Ｉｍａｘを減磁駆動電流Ｉｄｅとし、ステップＳ４４においてこれを電動モータ１に通電することで再び減磁処理を行う。そして、ステップＳ４５にて、減磁処理を行った電動モータ１の誘起電圧Φｅを測定する。続くステップＳ４６では、測定した誘起電圧Φｅと目標下限値Φｌｏｗを比較し、測定した誘起電圧Φｅが目標下限値Φｌｏｗ以下である場合は、ステップＳ４８へ進み、電動モータ１の部品または着磁工程や減磁工程に何らかの異常があると判断してＮＧ判定をしたのち、この処理を終了する。
【００６７】
ステップＳ４６において、測定した誘起電圧Φｅが目標下限値Φｌｏｗを超える場合は、ステップＳ４７へ進み、測定した誘起電圧Φｅと目標上限値Φｈｉｇｈを比較し、測定した誘起電圧Φｅが目標上限値Φｈｉｇｈ未満である場合は、ステップＳ３７へ進み、減磁処理が適切になされたものとして本処理を終了する。これに対して、ステップＳ４７において、測定した誘起電圧Φｅが目標上限値Φｈｉｇｈを超えている場合は、ステップＳ４８へ進み、電動モータ１の部品または着磁工程や減磁工程に何らかの異常があると判断してＮＧ判定をしたのち、この処理を終了する。以上の減磁処理により、最大２回の再減磁処理によって最終的には無負荷誘起電圧を目標範囲内に収めることが可能になる。
【００６８】
さて、図１９に破線で示すように、耐減磁保証をする最低電流Ｉｍｉｎで１回目の減磁処理を行った場合に、無負荷誘起電圧が目標上限値Φｈｉｇｈに一致する場合がある。このような特性を有する個体（永久磁石５３）の初期の無負荷誘起電圧をΦｔｈとすると、減磁処理を行う種々の永久磁石５３の初期無負荷誘起電圧ΦｅがΦｔｈよりも低い場合には最小減磁電流Ｉｍｉｎで減磁処理し、初期無負荷誘起電圧ΦｅがΦｔｈよりも高い場合には最大減磁電流Ｉｍａｘで減磁処理することで、減磁処理後の無負荷誘起電圧を目標下限値Φｌｏｗと目標上限値Φｈｉｇｈの間に収めることができる。このように、初期の無負荷誘起電圧Φｅに応じて、減磁処理電流を変えることで、減磁処理工程を１回で済ませることが可能になり、製造コストの削減が可能になる。図２０は、本例の減磁処理工程Ｐ５のさらに他の実施形態に係るフローチャートである。
【００６９】
図２０において、最初のステップＳ５１では、完全着磁処理された永久磁石５３を含む電動モータ１の初期誘起電圧Φｅを測定する。ステップＳ５２では、測定した初期誘起電圧Φｅと、予め検証実験等で求められた基準誘起電圧Φｔｈとを比較し、測定した誘起電圧Φｅが基準誘起電圧Φｔｈ未満である場合は、ステップＳ５３へ進み、耐減磁保証をする最低電流Ｉｍｉｎを減磁駆動電流Ｉｄｅとする。これに対して、ステップＳ５２において、測定した誘起電圧Φｅが基準誘起電圧Φｔｈ以上である場合は、ステップＳ５４へ進み、最大電流Ｉｍａｘを減磁駆動電流Ｉｄｅとする。そして、ステップＳ５５においてこれを電動モータ１に通電することで減磁処理を行う。ステップＳ５６ではステップＳ５５の減磁処理を行った電動モータ１の誘起電圧Φｅを測定する。
【００７０】
ステップＳ５７では、測定した誘起電圧Φｅが目標下限値Φｌｏｗと目標上限値Φｈｉｇｈとの間にあるか否かを判断し、測定した誘起電圧Φｅが目標下限値Φｌｏｗ以下又は目標上限値Φｈｉｇｈ以上である場合は、ステップＳ５９へ進み、電動モータ１の部品または着磁工程や減磁工程に何らかの異常があると判断してＮＧ判定をしたのち、この処理を終了する。これに対して、ステップＳ５７において、測定した誘起電圧Φｅが目標下限値Φｌｏｗを超え、且つ目標上限値Φｈｉｇｈ未満である場合は、ステップＳ５８へ進み、減磁処理が適切になされたものとして本処理を終了する。以上の減磁処理により、１回の最減磁処理によって最終的には無負荷誘起電圧を目標範囲内に収めることが可能になる。
【００７１】
《他の実施形態》
図２１Ａは、低温雰囲気及び常温雰囲気において種々の電流を印加して電動モータ１を減磁処理した後に測定した、無負荷誘起電圧の例を示すグラフであるが、電動モータ１の製品として保証したい耐減磁電流Ｉｍｉｎを通電する場合に、減磁処理工程の雰囲気温度を低温雰囲気にすれば目的とする減磁効果が得られる。しかしながら、減磁による出力低下が問題とされる低温雰囲気は−２０℃以下といった極低温の場合があり、製造ラインにこうした極低温雰囲気のゾーンを設けるのは容易でない。また、電動モータ１を極低温まで温度降下させるにはそれ相当の時間が必要となり、さらに減磁処理後に常温に戻すのにもそれ相当の時間が必要となり、製造時間が長くなる。
【００７２】
このため、本例では、常温雰囲気における減磁電流値を選定することで、目的とする低温雰囲気において減磁処理するのと等価な減磁効果を得ることとしている。すなわち、図２１Ｂは図２１Ａと同じ減磁処理電流に対する無負荷誘起電圧の例を示すグラフであり、同図に示すように、低温雰囲気において３％減の無負荷誘起電圧を得ることを目的とする場合には、減磁電流をＩｍｉｎではなく、常温雰囲気における曲線と交差するときの減磁電流Ｉｐｍｉｎとする。これにより、常温雰囲気で減磁処理をした場合に、低温雰囲気においてＩｍｉｎの減磁電流で減磁処理した場合と同じ、３％減の無負荷誘起電圧となる電動モータを得ることができる。
【００７３】
以上のように、本例の永久磁石式電動モータ及びその製造方法によれば、電動モータ１の減磁耐力が向上するので、フェライト磁石を用いた電動モータであっても低温時に駆動電流を制限する必要がなく、低温時の出力低下を抑制することができる。また、駆動電流を増加させることが可能になるので、電動モータ１の出力の向上が可能になる。
【００７４】
また、本例の電動モータを電気自動車の走行駆動用モータに適用した場合にあっては、駆動電流が瞬間的に通常運転状態以上に増大するケースがある。図５にて説明したように、電動モータ１の回転数が短時間の間に急変動する場合がそれにあたり、モータ電流が制御目標値に対して瞬間的に増大することがある。具体的な運転シーンとしては、スリップにより空転したタイヤがグリップを回復する場合が該当し、電流増大率は１．２〜１．５倍程度に達する。スリップは路面が凍結する冬季に起きやすく、その場合は電動モータ１の永久磁石５３も低温状態で減磁のリスクが高い状態と考えられる。
【００７５】
このような瞬間的な電流の増大で永久磁石５３が減磁すると、その後において電気自動車の出力が低下し、加速や登坂性能の低下を引き起こすおそれがある。このため、従来の電動モータでは、瞬間的な電流増大を想定して耐減磁設計を行っていたが、冬季など、電動モータが低温であり、大きな電流で駆動している状態であり、且つタイヤがスリップするシーンは極めて稀であり、この稀に起こるであろう現象の対策のために電動モータの出力特性を制約せざるを得なかった。これに対して、本例の発明を適用することにより、電動モータ１の出力特性を犠牲にすることなく、電流が増大した時の減磁を抑制することが可能になる。
【符号の説明】
【００７６】
１…永久磁石式電動モータ
２…ハウジング
３…フロントカバーサブアッセンブリ
３１…孔
４…リヤカバーサブアッセンブリ
５…ロータサブアッセンブリ
５１…ロータコア
５１１，５１２…孔
５２…シャフト
５３，５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄ…永久磁石
５３ｅ…エッジ部
５４…端板
６…コイルサブアッセンブリ
６１…ステータコア
６２…コイル
６３…ティース
７…ステータサブアッセンブリ
Ｇ…ギャップ
【図１Ａ】
2015181967.tif 000003
【図１Ｂ】
2015181967.tif 000004
【図１Ｃ】
2015181967.tif 000005
【図１Ｄ】
2015181967.tif 000006
【図２Ａ】
2015181967.tif 000007
【図２Ｂ】
2015181967.tif 000008
【図３Ａ】
2015181967.tif 000009
【図３Ｂ】
2015181967.tif 000010
【図４】
2015181967.tif 000011
【図５】
2015181967.tif 000012
【図６】
2015181967.tif 000013
【図７】
2015181967.tif 000014
【図８】
2015181967.tif 000015
【図９】
2015181967.tif 000016
【図１０】
2015181967.tif 000017
【図１１】
2015181967.tif 000018
【図１２】
2015181967.tif 000019
【図１３】
2015181967.tif 000020
【図１４】
2015181967.tif 000021
【図１５】
2015181967.tif 000022
【図１６】
2015181967.tif 000023
【図１７】
2015181967.tif 000024
【図１８】
2015181967.tif 000025
【図１９】
2015181967.tif 000026
【図２０】
2015181967.tif 000027
【図２１Ａ】
2015181967.tif 000028
【図２１Ｂ】
2015181967.tif 000029
【図２２Ａ】
2015181967.tif 000030
【図２２Ｂ】
2015181967.tif 000031
【手続補正書】
【提出日】平成26年10月22日(2014.10.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（削除）
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
ロータ及びステータの一方に永久磁石を含む電動モータの製造方法であって、
前記永久磁石を着磁する着磁処理工程と、
前記着磁処理工程の後に実施され、前記着磁処理工程により着磁された永久磁石の一部を不完全着磁とする減磁処理工程と、を有し、
前記減磁処理工程は、前記永久磁石廻りに逆磁界を発生させる減磁処理電流の位相角を、前記電動モータを駆動するための駆動電流の最大位相角以上に制御する電動モータの製造方法。
【請求項４】
ロータ及びステータの一方に永久磁石を含む電動モータの製造方法であって、
前記永久磁石を着磁する着磁処理工程と、
前記着磁処理工程の後に実施され、前記着磁処理工程により着磁された永久磁石の一部を不完全着磁とする減磁処理工程と、を有し、
前記減磁処理工程は、前記永久磁石廻りに逆磁界を発生させる減磁処理電流の位相角を、前記電動モータを駆動するための駆動電流の位相角範囲内で変化させる電動モータの製造方法。
【請求項５】
前記減磁処理工程は、前記減磁処理電流の位相角を、前記駆動電流の位相角範囲内で連続的に変化させる請求項４に記載の電動モータの製造方法。
【請求項６】
（削除）
【請求項７】
ロータ及びステータの一方に永久磁石を含む電動モータの製造方法であって、
前記永久磁石を着磁する着磁処理工程と、
前記着磁処理工程の後に実施され、前記着磁処理工程により着磁された永久磁石の一部を不完全着磁とする減磁処理工程と、を有し、
前記減磁処理工程は、前記永久磁石廻りに逆磁界を発生させる減磁処理電流の位相角が、前記電動モータを駆動するための駆動電流の位相角範囲内で変化するように、直流の減磁処理電流を通電しながら前記永久磁石が設けられたロータを回転させる電動モータの製造方法。
【請求項８】
（削除）
【請求項９】
ロータ及びステータの一方に永久磁石を含む電動モータの製造方法であって、
前記永久磁石を着磁する着磁処理工程と、
前記着磁処理工程の後に実施され、前記着磁処理工程により着磁された永久磁石の一部を不完全着磁とする減磁処理工程と、を有し、
前記減磁処理工程は、前記永久磁石廻りに逆磁界を発生させる減磁処理電流を、前記永久磁石が設けられたロータの回転に同期した交流電流とし、前記交流電流の位相角を、前記電動モータを駆動するための駆動電流の位相角範囲内で変化させる電動モータの製造方法。
【請求項１０】
（削除）
【請求項１１】
ロータ及びステータの一方に永久磁石を含む電動モータの製造方法であって、
前記永久磁石を着磁する着磁処理工程と、
前記着磁処理工程の後に実施され、前記着磁処理工程により着磁された永久磁石の一部を不完全着磁とする減磁処理工程と、を有し、
前記減磁処理工程は、前記永久磁石廻りに逆磁界を発生させる減磁処理電流を、前記永久磁石が設けられたロータの回転に対して非同期の所定の交流電流とし、前記非同期の交流電流を、下記式で規定する周波数ｆｓの交流電流とする電動モータの製造方法。
ｆｓ＝（Ｎｒ／６０）・［｛（βｅ−βｓ）／３６０ｎ｝＋Ｐ］
ただし、ｆｓは交流電流の周波数、Ｎｒは電動モータの機械角回転数（ｒｐｍ）、βｓは減磁処理開始時の電流位相角（ｄｅｇ）、βｅは減磁処理終了時の電流位相角（ｄｅｇ）、ｎは１以上の整数、Ｐは電動モータの極対数である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
ップＳ５６ではステップＳ５５の減磁処理を行った電動モータ１の誘起電圧Φｅを測定する。
［００７０］
ステップＳ５７では、測定した誘起電圧Φｅが目標下限値Φｌｏｗと目標上限値Φｈｉｇｈとの間にあるか否かを判断し、測定した誘起電圧Φｅが目標下限値Φｌｏｗ以下又は目標上限値Φｈｉｇｈ以上である場合は、ステップＳ５９へ進み、電動モータ１の部品または着磁工程や減磁工程に何らかの異常があると判断してＮＧ判定をしたのち、この処理を終了する。これに対して、ステップＳ５７において、測定した誘起電圧Φｅが目標下限値Φｌｏｗを超え、且つ目標上限値Φｈｉｇｈ未満である場合は、ステップＳ５８へ進み、減磁処理が適切になされたものとして本処理を終了する。以上の減磁処理により、１回の再減磁処理によって最終的には無負荷誘起電圧を目標範囲内に収めることが可能になる。
［００７１］
《他の実施形態》
図２１Ａは、低温雰囲気及び常温雰囲気において種々の電流を印加して電動モータ１を減磁処理した後に測定した、無負荷誘起電圧の例を示すグラフであるが、電動モータ１の製品として保証したい耐減磁電流Ｉｍｉｎを通電する場合に、減磁処理工程の雰囲気温度を低温雰囲気にすれば目的とする減磁効果が得られる。しかしながら、減磁による出力低下が問題とされる低温雰囲気は−２０℃以下といった極低温の場合があり、製造ラインにこうした極低温雰囲気のゾーンを設けるのは容易でない。また、電動モータ１を極低温まで温度降下させるにはそれ相当の時間が必要となり、さらに減磁処理後に常温に戻すのにもそれ相当の時間が必要となり、製造時間が長くなる。
［００７２］
このため、本例では、常温雰囲気における減磁電流値を選定することで、目的とする低温雰囲気において減磁処理するのと等価な減磁効果を得ることとしている。すなわち、図２１Ｂは図２１Ａと同じ減磁処理電流に対する無負荷誘起電圧の例を示すグラフであり、同図に示すように、低温雰囲気において３％減の無負荷誘起電圧を得ることを目的とする場合には、減磁電流をＩｍｉｎではなく、常温雰囲気における曲線と交差するときの減磁電流Ｉｐ
【手続補正書】
【提出日】平成28年10月27日(2016.10.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ及びステータの一方に永久磁石を含む電動モータの製造方法であって、
前記永久磁石を着磁する着磁処理工程と、
前記着磁処理工程の後に実施され、前記着磁処理工程により着磁された永久磁石の一部を不完全着磁とする減磁処理工程と、を有し、
前記減磁処理工程は、前記永久磁石廻りに逆磁界を発生させる減磁処理電流の位相角を、前記電動モータを駆動するための駆動電流の最大位相角以上に制御する電動モータの製造方法。
【請求項２】
ロータ及びステータの一方に永久磁石を含む電動モータの製造方法であって、
前記永久磁石を着磁する着磁処理工程と、
前記着磁処理工程の後に実施され、前記着磁処理工程により着磁された永久磁石の一部を不完全着磁とする減磁処理工程と、を有し、
前記減磁処理工程は、前記永久磁石廻りに逆磁界を発生させる減磁処理電流の位相角を、前記電動モータを駆動するための駆動電流の位相角範囲内で変化させる電動モータの製造方法。
【請求項３】
前記減磁処理工程は、前記減磁処理電流の位相角を、前記駆動電流の位相角範囲内で連続的に変化させる請求項２に記載の電動モータの製造方法。
【請求項４】
ロータ及びステータの一方に永久磁石を含む電動モータの製造方法であって、
前記永久磁石を着磁する着磁処理工程と、
前記着磁処理工程の後に実施され、前記着磁処理工程により着磁された永久磁石の一部を不完全着磁とする減磁処理工程と、を有し、
前記減磁処理工程は、前記永久磁石廻りに逆磁界を発生させる減磁処理電流の位相角が、前記電動モータを駆動するための駆動電流の位相角範囲内で変化するように、直流の減磁処理電流を通電しながら前記永久磁石が設けられたロータを回転させる電動モータの製造方法。
【請求項５】
ロータ及びステータの一方に永久磁石を含む電動モータの製造方法であって、
前記永久磁石を着磁する着磁処理工程と、
前記着磁処理工程の後に実施され、前記着磁処理工程により着磁された永久磁石の一部を不完全着磁とする減磁処理工程と、を有し、
前記減磁処理工程は、前記永久磁石廻りに逆磁界を発生させる減磁処理電流を、前記永久磁石が設けられたロータの回転に同期した交流電流とし、前記交流電流の位相角を、前記電動モータを駆動するための駆動電流の位相角範囲内で変化させる電動モータの製造方法。
【請求項６】
ロータ及びステータの一方に永久磁石を含む電動モータの製造方法であって、
前記永久磁石を着磁する着磁処理工程と、
前記着磁処理工程の後に実施され、前記着磁処理工程により着磁された永久磁石の一部を不完全着磁とする減磁処理工程と、を有し、
前記減磁処理工程は、前記永久磁石廻りに逆磁界を発生させる減磁処理電流を、前記永久磁石が設けられたロータの回転に対して非同期の所定の交流電流とし、前記非同期の交流電流を、下記式で規定する周波数ｆｓの交流電流とする電動モータの製造方法。
ｆｓ＝（Ｎｒ／６０）・［｛（βｅ−βｓ）／３６０ｎ｝＋Ｐ］
ただし、ｆｓは交流電流の周波数、Ｎｒは電動モータの機械角回転数（ｒｐｍ）、βｓは減磁処理開始時の電流位相角（ｄｅｇ）、βｅは減磁処理終了時の電流位相角（ｄｅｇ）、ｎは１以上の整数、Ｐは電動モータの極対数である。
【国際調査報告】
2015181967.tif 000032
2015181967.tif 000033
2015181967.tif 000034
2015181967.tif 000035