(57)【要約】【課題】２種類の永久磁石を併用することにより、レアアースを削減しつつ、減磁タフネスを向上させると共に、永久磁石の温度特性によるトルクの変動を抑制する。【解決手段】電動機１２のロータ１８において、第１永久磁石２８がロータ１８の回転方向の遅角側に配置される一方で、第２永久磁石３０が当該回転方向の進角側に配置されている。制御装置１０によって巻線２０に供給される駆動電流ｉの位相βは、第１永久磁石２８の温度に基づき遅角側又は進角側に設定されるか、あるいは、第１永久磁石２８の温度に応じた第１永久磁石２８の保磁力Ｈｆに基づき遅角側又は進角側に設定される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１永久磁石、及び、温度上昇に伴って保磁力が小さくなる第２永久磁石を備えたロータと、巻線が巻かれたステータとを有する回転電機において、
前記第１永久磁石は、前記ロータの回転方向の遅角側に配置され、
前記第２永久磁石は、前記ロータの回転方向の進角側に配置され、
前記巻線に供給される電流の位相は、前記第１永久磁石の温度に基づき遅角側又は進角側に設定されることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
請求項１記載の回転電機において、
前記電流の位相は、前記温度が所定温度よりも低い場合、前記所定温度のときの位相よりも遅角側に設定され、一方で、前記温度が前記所定温度よりも高い場合、前記所定温度のときの位相よりも進角側に設定されることを特徴とする回転電機。
【請求項３】
第１永久磁石、及び、温度上昇に伴って保磁力が小さくなる第２永久磁石を備えたロータと、巻線が巻かれたステータとを有する回転電機において、
前記第１永久磁石は、前記ロータの回転方向の遅角側に配置され、
前記第２永久磁石は、前記ロータの回転方向の進角側に配置され、
前記巻線に供給される電流の位相は、前記第１永久磁石の温度に応じた前記第１永久磁石の保磁力に基づき遅角側又は進角側に設定されることを特徴とする回転電機。
【請求項４】
請求項３記載の回転電機において、
前記電流の位相は、前記第１永久磁石の保磁力が所定温度のときの保磁力よりも小さい場合、前記所定温度のときの位相よりも遅角側に設定され、一方で、前記第１永久磁石の保磁力が前記所定温度のときの保磁力よりも大きい場合、前記所定温度のときの位相よりも進角側に設定されることを特徴とする回転電機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転電機において、
前記第１永久磁石は、フェライト磁石であり、
前記第２永久磁石は、希土類磁石であることを特徴とする回転電機。
【請求項６】
第１永久磁石、及び、温度上昇に伴って保磁力が小さくなる第２永久磁石を備えたロータと、巻線が巻かれたステータとを有する回転電機を制御する回転電機制御装置において、
前記第１永久磁石は、前記ロータの回転方向の遅角側に配置され、
前記第２永久磁石は、前記ロータの回転方向の進角側に配置され、
前記回転電機制御装置は、前記巻線に電流を供給する電流供給部と、前記第１永久磁石の温度を検出する温度センサと、前記温度センサが検出した前記温度に基づいて前記電流の位相を制御する位相制御部とを有し、
前記位相制御部は、前記温度センサが検出した前記温度に基づいて、前記電流の位相を遅角側又は進角側に設定することを特徴とする回転電機制御装置。
【請求項７】
請求項６記載の回転電機制御装置において、
前記位相制御部は、前記温度センサで検出された前記温度が所定温度よりも低い場合、前記電流の位相を前記所定温度のときの位相よりも遅角側に設定し、一方で、前記温度が前記所定温度よりも高い場合、前記電流の位相を前記所定温度のときの位相よりも進角側に設定することを特徴とする回転電機制御装置。
【請求項８】
第１永久磁石、及び、温度上昇に伴って保磁力が小さくなる第２永久磁石を備えたロータと、巻線が巻かれたステータとを有する回転電機を制御する回転電機制御装置において、
前記第１永久磁石は、前記ロータの回転方向の遅角側に配置され、
前記第２永久磁石は、前記ロータの回転方向の進角側に配置され、
前記回転電機制御装置は、前記巻線に電流を供給する電流供給部と、前記第１永久磁石の温度を検出する温度センサと、前記温度センサが検出した前記温度に基づいて前記電流の位相を制御する位相制御部とを有し、
前記位相制御部は、前記温度センサが検出した前記温度に応じた前記第１永久磁石の保磁力に基づいて、前記電流の位相を遅角側又は進角側に設定することを特徴とする回転電機制御装置。
【請求項９】
請求項８記載の回転電機制御装置において、
前記位相制御部は、前記温度センサで検出された前記温度に応じた前記第１永久磁石の保磁力が所定温度のときの保磁力よりも小さい場合、前記電流の位相を前記所定温度のときの位相よりも遅角側に設定し、一方で、前記温度に応じた前記第１永久磁石の保磁力が前記所定温度のときの保磁力よりも大きい場合、前記電流の位相を前記所定温度のときの位相よりも進角側に設定することを特徴とする回転電機制御装置。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれか１項に記載の回転電機制御装置において、
前記第１永久磁石は、フェライト磁石であり、
前記第２永久磁石は、希土類磁石であることを特徴とする回転電機制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１永久磁石及び第２永久磁石を備えたロータと、巻線が巻かれたステータとを有する回転電機、並びに、回転電機を制御する回転電機制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ディスプロシウム（Ｄｙ）等のレアアースを用いた高保磁力の永久磁石（希土類磁石）をロータに具備させることにより、回転電機のトルクを増大させることが行われている。しかしながら、近年、レアアースの価格の高騰が回転電機のコストに大きな影響を与えている。
【０００３】
そこで、特許文献１には、フェライト磁石及び希土類磁石の２種類の永久磁石をロータに具備させた電動機を構成することにより、リラクタンストルク及び磁束密度の選択幅を広くすると共に、低コスト化を図ることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１１３１９９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、コスト削減のため、単純に、永久磁石に含まれるレアアースの量を少なくしたり、又は、レアアースを含まない永久磁石を使用した場合、永久磁石の保磁力が低下する。この結果、永久磁石が高温になったとき、又は、ステータに巻回された巻線に大電流が流れたときに、当該永久磁石に不可逆減磁が発生し、回転電機のトルクが却って低下するおそれがある。
【０００６】
すなわち、希土類磁石は、高温時に保磁力が小さくなる（図４Ｂ参照）。この場合、回転電機を制御するため、巻線に供給する電流の位相（ロータの位置に対する駆動電流の位相である電流進角）を進角側にすると、ロータにおける回転方向の遅角側（逆回転方向側）に配置された永久磁石が減磁する（図３Ａ〜図３Ｃ参照）。この結果、高温時又は大電流を流したときに、永久磁石に不可逆減磁が発生し、回転電機のトルクが低下する。
【０００７】
また、減磁の発生に関わりなく、永久磁石の温度特性（図４Ａ及び図４Ｂ参照）に起因して磁束密度が変化すれば、回転電機のトルクが変動（増加又は減少）し、当該トルクを一定値に維持することができなくなる。
【０００８】
本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、２種類の永久磁石を併用することにより、レアアースを削減しつつ、減磁タフネスを向上させると共に、永久磁石の温度特性によるトルクの変動を抑制することができる回転電機及び回転電機制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る回転電機は、第１永久磁石、及び、温度上昇に伴って保磁力が小さくなる第２永久磁石を備えたロータと、巻線が巻かれたステータとを有する。
【００１０】
そして、上記の目的を達成するため、本発明に係る回転電機では、前記第１永久磁石が前記ロータの回転方向の遅角側に配置される一方で、前記第２永久磁石が前記ロータの回転方向の進角側に配置されている。この場合、前記巻線に供給される電流の位相は、前記第１永久磁石の温度に基づき遅角側又は進角側に設定されるか、あるいは、前記第１永久磁石の温度に応じた前記第１永久磁石の保磁力に基づき遅角側又は進角側に設定されることが好ましい。
【００１１】
一方、上記の目的を達成するため、本発明に係る回転電機制御装置では、前記巻線に電流を供給する電流供給部と、前記第１永久磁石の温度を検出する温度センサと、前記温度センサが検出した前記温度に基づいて前記電流の位相を制御する位相制御部とを有する。この場合、前記位相制御部は、前記温度センサが検出した前記温度に基づいて前記電流の位相を遅角側又は進角側に設定するか、あるいは、前記温度センサが検出した前記温度に応じた前記第１永久磁石の保磁力に基づいて前記電流の位相を遅角側又は進角側に設定することが好ましい。
【００１２】
これらの発明によれば、前記ロータにおいて、前記回転方向の遅角側に前記第１永久磁石が配置されると共に、前記回転方向の進角側に前記第２永久磁石が配置される。これにより、希土類磁石のみを配置する場合と比較して、レアアースを削減することができる。また、高温時に電流進角が進角側となる電流が前記巻線を流れても、前記回転方向の遅角側に配置された永久磁石（前記第１永久磁石）の減磁の発生を抑制し、減磁タフネスを向上させることができる。
【００１３】
また、前記第１永久磁石の温度、又は、前記第１永久磁石の温度に応じた前記第１永久磁石の保磁力に基づいて、前記電流の位相（電流進角）が遅角側又は進角側に設定されるので、温度変化に伴う一方の永久磁石の磁束密度の変化に起因して、前記回転電機のトルクが変動（増加又は減少）する場合でも、他方の永久磁石によって当該トルクの変動を抑制することができる。すなわち、温度変化に関わりなく、前記回転電機のトルクを維持することが可能となる。
【００１４】
このように、本発明によれば、前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石の２種類の永久磁石を併用することにより、レアアースを削減しつつ、減磁タフネスを向上させると共に、前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石の温度特性による前記回転電機のトルクの変動を抑制することができる。
【００１５】
ここで、前記回転電機について、より具体的に説明すると、前記電流の位相は、前記第１永久磁石の温度が所定温度よりも低い場合、前記所定温度のときの位相よりも遅角側に設定され、一方で、前記温度が前記所定温度よりも高い場合、前記所定温度のときの位相よりも進角側に設定されることが好ましい。あるいは、前記電流の位相は、前記第１永久磁石の保磁力が所定温度のときの保磁力よりも小さい場合、前記所定温度のときの位相よりも遅角側に設定され、一方で、前記第１永久磁石の保磁力が前記所定温度のときの保磁力よりも大きい場合、前記所定温度のときの位相よりも進角側に設定されることが好ましい。
【００１６】
また、上記の回転電機制御装置について、より具体的に説明すると、前記位相制御部は、前記温度センサで検出された前記第１永久磁石の温度が所定温度よりも低い場合、前記電流の位相を前記所定温度のときの位相よりも遅角側に設定し、一方で、前記温度が前記所定温度よりも高い場合、前記電流の位相を前記所定温度のときの位相よりも進角側に設定することが好ましい。あるいは、前記位相制御部は、前記温度センサで検出された前記温度に応じた前記第１永久磁石の保磁力が所定温度のときの保磁力よりも小さい場合、前記電流の位相を前記所定温度のときの位相よりも遅角側に設定し、一方で、前記温度に応じた前記第１永久磁石の保磁力が前記所定温度のときの保磁力よりも大きい場合、前記電流の位相を前記所定温度のときの位相よりも進角側に設定することが好ましい。
【００１７】
従って、前記第１永久磁石の温度が前記所定温度よりも高い場合、又は、前記温度に応じた前記第１永久磁石の保磁力が前記所定温度のときの保磁力よりも大きい場合には、前記電流の位相が前記所定温度のときの位相よりも進角側に設定される。これにより、当該第１永久磁石の大きな保磁力によって、前記第２永久磁石の減磁を発生させることなく、前記第１永久磁石によるトルクを加算することが可能となり、前記第２永久磁石の温度特性による前記回転電機のトルクの減少を容易に補うことができる。
【００１８】
一方、前記第１永久磁石の温度が前記所定温度よりも低い場合、又は、前記温度に応じた前記第１永久磁石の保磁力が前記所定温度のときの保磁力よりも小さい場合には、前記第１永久磁石の温度特性に起因した磁束密度の増加により、前記回転電機のトルクが大きくなると共に、前記第１永久磁石の減磁が発生する可能性がある。この場合には、前記電流の位相を前記所定温度のときの位相よりも遅角側に設定する。これにより、前記第１永久磁石の減磁を発生させることなく、前記第１永久磁石の温度特性に起因した前記トルクの増加を抑えることができる。
【００１９】
このようにすることで、不可逆減磁の発生を抑制して減磁タフネスをさらに向上させると共に、前記回転電機のトルクの変動を確実に抑えることができる。
【００２０】
そして、前記第１永久磁石がフェライト磁石であると共に、前記第２永久磁石が希土類磁石であれば、上記の各効果が容易に得られる。
【００２１】
すなわち、レアアースの量が多い永久磁石（前記希土類磁石）と、レアアースの量が少ないか又はレアアースを含まない永久磁石（前記フェライト磁石）とを併用することにより、希土類磁石のみ用いる場合と比較して、レアアースの量を減らしつつ、減磁タフネスの向上とトルクの変動の抑制とを図ることができる。
【００２２】
また、前記フェライト磁石は、高温で大きな保磁力を有するので、高温時には、前記電流の位相を進角側に設定しても減磁することがない。これにより、前記フェライト磁石によるトルクの加算が可能となり、高温での前記希土類磁石の温度特性による前記回転電機のトルクの減少を容易に補うことができる。この結果、高温における前記希土類磁石の不可逆減磁の発生を抑制しつつ、前記回転電機のトルクの変動を抑制することができる。
【００２３】
一方、低温時には、前記フェライト磁石の温度特性により磁束密度が大きくなって前記回転電機のトルクが増加すると共に、該フェライト磁石の保磁力の低下によって不可逆減磁が発生する可能性がある。そのため、低温時には、前記電流の位相を遅角側に設定することにより、磁束密度の増加による前記回転電機のトルクの増加を抑えると共に、前記フェライト磁石の不可逆減磁の発生を抑制する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、第１永久磁石及び第２永久磁石の２種類の永久磁石を併用することにより、レアアースを削減しつつ、減磁タフネスを向上させると共に、永久磁石の温度特性による回転電機のトルクの変動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係る制御装置の構成図である。
【図２】図１の電動機の模式的な構成図である。
【図３】図３Ａ〜図３Ｃは、比較例に係る電動機において、電流進角を変化させたときの永久磁石の減磁を図示した図である。
【図４】図４Ａは、第１永久磁石のＢ−Ｈ曲線の温度特性を模式的に示すグラフであり、図４Ｂは、第２永久磁石のＢ−Ｈ曲線の温度特性を模式的に示すグラフである。
【図５】電動機のトルクと電流進角との関係を模式的に図示したグラフである。
【図６】図６Ａ〜図６Ｃは、温度変化に伴うトルク特性の変化に応じて電流進角を設定する場合を図示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明に係る回転電機及び回転電機制御装置について好適な実施形態を例示し、添付の図面を参照しながら説明する。
【００２７】
［本実施形態の構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る回転電機制御装置１０（以下、制御装置１０ともいう。）の構成図である。制御装置１０は、電気自動車、ハイブリッド自動車等に搭載され、駆動源としてのＰＭモータ等の電動機（回転電機）１２と、該電動機１２を駆動制御する駆動制御装置１４と、直流電源であるバッテリ１６とを備える。
【００２８】
図２は、電動機１２の１極分の構成を模式的に図示したものである。電動機１２は、ロータ１８と、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の巻線２０をティース２２に巻回してなるステータ２４と、ステータ２４と対向するように、ロータ１８を構成するロータコア２６に配置されたＮ極及びＳ極の第１永久磁石２８及び第２永久磁石３０とを有する。なお、ロータ１８の中心には図示しない回転軸が設けられている。
【００２９】
第１永久磁石２８は、フェライト磁石であり、一方で、第２永久磁石３０は、希土類磁石（例えば、ネオジム磁石）である。図２において、ロータ１８の回転方向を反時計回りの円弧状矢印で図示した場合、第１永久磁石２８は、ロータ１８の回転方向の遅角側（逆回転方向側）に配置される。一方、第２永久磁石３０は、ロータ１８の回転方向の進角側（回転方向側）に配置されている。
【００３０】
そして、本実施形態では、遅角側の１個の第１永久磁石２８と、進角側の１個の第２永久磁石３０とによって、１極分の永久磁石を構成する。なお、図２では、第１永久磁石２８のｄ軸を「ｄＦｅ軸」、第２永久磁石３０のｄ軸を「ｄＮｄ軸」、１極分の永久磁石のｄ軸を「ｄ軸」として図示している。
【００３１】
また、図２に示す第１永久磁石２８及び第２永久磁石３０の形状は一例であり、形状及び大きさを適宜変更してもよい。例えば、第１永久磁石２８及び第２永久磁石３０を互いに異なる大きさにしてもよい。また、第１永久磁石２８については、フェライト磁石に代えて、Ｄｙを含むネオジム磁石であってもよい。一方、第２永久磁石３０については、Ｄｙの含有量の少ないネオジム磁石又はＤｙを含まないネオジム磁石であってもよい。
【００３２】
以下の説明では、第１永久磁石２８がフェライト磁石であり、第２永久磁石３０がネオジム磁石である場合について説明する。
【００３３】
図１に戻り、電動機１２を制御する駆動制御装置１４は、制御部（位相制御部）３２と、インバータ回路（電流供給部）３４と、インバータ回路３４から出力されるＵ相、Ｖ相の交流電流ｉｕ、ｉｖを検出する電流検出器３６ｕ、３６ｖとを有する。制御部３２は、ＣＰＵ及びメモリ等を有するコンピュータで構成される。
【００３４】
インバータ回路３４は、図示しない複数のスイッチング素子を有する。この場合、制御部３２によって複数のスイッチング素子のオンオフが制御される（電流変換制御が行われる）ことにより、インバータ回路３４は、バッテリ１６から供給される直流電流を三相の駆動電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗに変換し、変換した三相の駆動電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを電動機１２に供給する。変換された三相の駆動電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗは、図２のステータ２４の三相の巻線２０に供給される。これにより、電動機１２が駆動し、ロータ１８が回転軸を中心に回転する。
【００３５】
制御部３２は、電流変換制御を行う際に、ロータ１８の位置に対する駆動電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗの位相β（電流進角）を制御する。駆動電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗの位相β及び振幅Ｉは、インバータ回路３４を構成する複数のスイッチング素子のオンオフによって制御される。三相の駆動電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗは、図２のｄ軸の電流Ｉｄ（以下、励磁電流Ｉｄともいう。）と、ｑ軸の電流Ｉｑ（以下、トルク電流Ｉｑともいう。）とで表され、励磁電流Ｉｄとトルク電流Ｉｑとが合成されたものである。なお、三相の駆動電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗは、振幅Ｉが同一であり、以下、三相の駆動電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを総称して駆動電流ｉと呼ぶ場合がある。
【００３６】
ここで、トルク電流Ｉｑは、Iｑ＝Ｉｃｏｓβで表され、励磁電流Ｉｄは、Ｉｄ＝−Ｉｓｉｎβで表される。この場合、駆動電流ｉの位相βを大きくする程（電流進角を進角側に移行させる程）、負の励磁電流Ｉｄが増大する。一方、駆動電流ｉの位相βを小さくする程（電流進角を遅角側に移行させる程）、負の励磁電流Ｉｄが減少する。この負の励磁電流Ｉｄが増大すると第１永久磁石２８及び第２永久磁石３０が受ける巻線２０からの反磁界が大きくなる。また、負の励磁電流Ｉｄが減少すると、第１永久磁石２８及び第２永久磁石３０が受ける巻線２０からの反磁界が小さくなる。
【００３７】
そして、巻線２０にトルク電流Ｉｑが流れると、トルク電流Ｉｑと第１永久磁石２８及び第２永久磁石３０の磁束φとによってマグネットトルクが発生する。また、巻線２０に励磁電流Ｉｄが流れると、リラクタンストルクが発生する。従って、電動機１２の出力トルクＴは、マグネットトルクとリラクタンストルクとの合成となる。
【００３８】
電動機１２には、ロータ１８の回転角度θを検出する位置検出器３８が組み付けられている。位置検出器３８は、ホール素子やエンコーダを用いて構成された周知のものである。
【００３９】
制御部３２は、電流指令算出部４０、電流変換部４２、減算器４４、４６、電圧指令算出部４８、電圧変換部５０及びインバータ制御部５２を備える。
【００４０】
電流指令算出部４０は、電動機１２の出力トルクＴを指令トルク値Ｔ１とするために必要な駆動電流ｉの振幅Ｉ及び位相βを設定し、設定した振幅Ｉ及び位相βに基づいて励磁電流指令値Ｉｄｃ及びトルク電流指令値Ｉｑｃを算出する。なお、振幅Ｉが一定の場合に位相βを変えると、電動機１２の出力トルクＴが変動するので、電流指令算出部４０は、最小の駆動電流ｉ（振幅Ｉ）で電動機１２の出力トルクＴが最大となるように、駆動電流ｉの振幅Ｉ及び位相βを設定する。これにより、最小の駆動電流ｉで電動機１２の出力トルクＴが指令トルク値Ｔ１となる位相β（ベスト位相βｂ）となるように、インバータ回路３４が制御される。
【００４１】
電流変換部４２は、電流検出器３６ｕ、３６ｖが検出したＵ相、Ｖ相の駆動電流ｉｕ、ｉｖを励磁電流Ｉｄ及びトルク電流Ｉｑに変換する。なお、電動機１２は、三相であり、その任意の１つの相を流れる駆動電流ｉは、他の２つの相を流れる駆動電流ｉによって一義的に決まるので、本実施形態では、２つの相（Ｕ相、Ｖ相）の駆動電流ｉｕ、ｉｖを検出する。
【００４２】
減算器４４は、電流指令算出部４０が算出した励磁電流指令値Ｉｄｃから電流変換部４２が変換した励磁電流Ｉｄを減算することで偏差を求める。減算器４６は、電流指令算出部４０が算出したトルク電流指令値Ｉｑｃから電流変換部４２が変換したトルク電流Ｉｑを減算することで偏差を求める。
【００４３】
電圧指令算出部４８は、減算器４４、４６が求めた偏差（Ｉｄｃ−Ｉｄ）及び（Ｉｑｃ−Ｉｑ）に応じて、ｄ軸の電圧指令値Ｖｄｃ（以下、励磁電圧指令値Ｖｄｃともいう。）、ｑ軸の電圧指令値Ｖｑｃ（以下、トルク電圧指令値Ｖｑｃともいう。）を算出する。
【００４４】
電圧変換部５０は、偏差（Ｉｄｃ−Ｉｄ）、（Ｉｑｃ−Ｉｑ）がそれぞれ「０」となるように、ＰＩ制御等のフィードバック制御に基づいて励磁電圧指令値Ｖｄｃ及びトルク電圧指令値Ｖｑｃを算出する。そして、電圧変換部５０は、電圧指令算出部４８が算出した励磁電圧指令値Ｖｄｃ及びトルク電圧指令値Ｖｑｃを、電動機１２の各相の印加電圧の指令電圧値Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃに変換する。
【００４５】
指令電圧値Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃは、電動機１２の各相の印加電圧の大きさ及び位相を規定するものであり、インバータ制御部５２は、電圧変換部５０が変換した指令電圧値Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃに基づいて、インバータ回路３４に複数のスイッチング素子を制御する制御信号を送る。これにより、インバータ回路３４から出力される三相の駆動電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗの振幅Ｉ及び位相βは、電流指令算出部４０が設定した振幅Ｉ及び位相βとなり、電動機１２の各相に印加される電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗは、指令電圧値Ｖｕｃ、Ｖｖｃ、Ｖｗｃとなる。従って、電動機１２の出力トルクＴは、指令トルク値Ｔ１となる。
【００４６】
制御装置１０は、温度センサ５４をさらに有し、制御部３２は、温度算出部５６をさらに有する。温度センサ５４は、第１永久磁石２８の温度を示す情報を検出するものであり、例えば、電動機１２の潤滑油の温度（油温）や巻線２０の温度を検出する。油温や巻線２０の温度が検出されると、温度算出部５６は、温度センサ５４の検出信号から第１永久磁石２８の温度を周知の手法を用いて推定（算出）する。なお、温度センサ５４は、第１永久磁石２８及び第２永久磁石３０の温度を検出してもよい。また、温度センサ５４は、第１永久磁石２８の温度、又は、第１永久磁石２８及び第２永久磁石３０の温度を直接検出してもよい。以下の説明では、温度センサ５４が第１永久磁石２８の温度を検出する場合について説明する。
【００４７】
本実施形態において、制御部３２は、第１永久磁石２８の温度に応じて、駆動電流ｉの位相β（電流進角）を進角側又は遅角側に設定する。位相βの進角側又は遅角側への設定は、電流指令算出部４０で行われる。当該温度に基づく位相βの設定については、後述する。
【００４８】
なお、駆動制御装置１４の基本的な構成及び動作については、特開２０１４−１０７９２８号公報に開示されているので、駆動制御装置１４の詳細な説明は省略する。
【００４９】
［本実施形態の作用］
本実施形態に係る制御装置１０及び電動機１２は、以上のように構成される。
【００５０】
ここで、制御装置１０及び電動機１２の作用及び効果の説明に先立ち、従来技術の問題点について、図３Ａ〜図４Ｂを参照しながら説明する。なお、図３Ａ〜図３Ｃに示す従来技術（比較例）の電動機６０の説明において、電動機１２と同じ構成要素については、同じ参照符号を付けて説明する。
【００５１】
図３Ａ〜図３Ｃに示す比較例に係る電動機６０では、ロータ１８のロータコア２６において、ステータ２４と対向するように、２個の永久磁石６２、６４がロータ１８の回転方向に沿って順に配置されている。この場合、２個の永久磁石６２、６４は、いずれもＤｙを含まない磁石（ネオジム磁石）であり、これらの永久磁石６２、６４で１極分の永久磁石を構成する。
【００５２】
ここで、巻線２０に駆動電流ｉを供給して、円弧状の矢印方向（反時計方向）にロータ１８を回転させた場合、駆動電流ｉの位相β（電流進角）が図３Ａ〜図３Ｃの順に進角側に大きくなると、ロータ１８の回転方向の遅角側の永久磁石６２に減磁が発生する。すなわち、図６Ａでの位相（電流進角）をβ１、図６Ｂでの位相をβ２、図６Ｃでの位相をβ３とし、β１＜β２＜β３とした場合、位相βがβ１→β２→β３の順に進角側に大きくなると、減磁が発生している領域は、斜線のハッチングで示すように、図６Ａ〜図６Ｃの順に拡大する。特に、図６Ｃに示すように、位相β３の場合、永久磁石６２の減磁の発生が顕著になる。
【００５３】
図４Ａは、フェライト磁石のＢ−Ｈ曲線を模式的に示し、図４Ｂは、ネオジム磁石のＢ−Ｈ曲線を模式的に示している。
【００５４】
図４Ａにおいて、フェライト磁石のＢ−Ｈ曲線は、温度Ｔｆによって保磁力Ｈｆ及び磁束密度が変化する温度特性を有する。すなわち、フェライト磁石のＢ−Ｈ曲線は、図４Ａに示すように、温度Ｔｆ１、Ｔｆ２、Ｔｆ３、Ｔｆ４（Ｔｆ１＞Ｔｆ２＞Ｔｆ３＞Ｔｆ４）によって特性が変化する。
【００５５】
また、温度Ｔｆが高温になる程、保磁力Ｈｆの値は大きくなる一方で、磁束密度は低下する。すなわち、温度がＴｆ４→Ｔｆ３→Ｔｆ２→Ｔｆ１の順に高くなると、保磁力Ｈｆは、Ｈｆ４→Ｈｆ３→Ｈｆ２→Ｈｆ１の順に大きくなる。
【００５６】
一方、図４Ｂにおいて、ネオジム磁石のＢ−Ｈ曲線についても、温度Ｔｎによって保磁力Ｈｎ及び磁束密度が変化する温度特性を有する。すなわち、ネオジム磁石のＢ−Ｈ曲線は、図４Ｂに示すように、温度Ｔｎ１、Ｔｎ２、Ｔｎ３、Ｔｎ４、Ｔｎ５（Ｔｎ１＞Ｔｎ２＞Ｔｎ３＞Ｔｎ４＞Ｔｎ５）によって特性が変化する。
【００５７】
また、温度Ｔｎが高温になる程、保磁力Ｈｎの値は小さくなる一方で、磁束密度は低下する。すなわち、温度がＴｎ５→Ｔｎ４→Ｔｎ３→Ｔｎ２→Ｔｎ１の順に高くなると、保磁力Ｈｎは、Ｈｎ５→Ｈｎ４→Ｈｎ３→Ｈｎ２→Ｈｎ１の順に小さくなる。
【００５８】
従って、電動機６０の各永久磁石６２、６４にネオジム磁石を用いた場合、各永久磁石６２、６４が相対的に高温になると、保磁力Ｈｎが小さくなると共に、磁束密度も低下する。これにより、不可逆減磁が発生しやすくなると共に、マグネットトルクが減少し、結果的に、電動機６０の出力トルクＴが減少してしまう。
【００５９】
一方、電動機６０の各永久磁石６２、６４にフェライト磁石を用いた場合、各永久磁石６２、６４が相対的に低温になると、保磁力Ｈｆが小さくなる一方で、磁束密度が増加する。この場合も、不可逆減磁が発生しやすくなると共に、マグネットトルクが減少し、結果的に、電動機６０の出力トルクＴが減少してしまう。
【００６０】
さらに、各永久磁石６２、６４での減磁の発生とは関わりなく、当該永久磁石６２、６４の温度特性（図４Ａ及び図４Ｂ参照）に起因して磁束密度が変化すれば、電動機６０の出力トルクＴが変動（増加又は減少）する。この結果、電動機６０を一定の出力トルクＴに維持することが困難となる。
【００６１】
以上の問題点を解決するため、本実施形態に係る制御装置１０及び電動機１２は、下記の構成により顕著な作用を奏する。
【００６２】
本実施形態では、電動機１２の構造面からは、図２に示すように、ロータ１８の回転方向の遅角側にフェライト磁石の第１永久磁石２８を配置し、一方で、回転方向の進角側にネオジム磁石（希土類磁石）の第２永久磁石３０を配置している。
【００６３】
また、本実施形態では、駆動電流ｉの位相β（電流進角）の観点からは、図５〜図６Ｃに示すように、電動機１２の出力トルクＴの動作点Ｐ１を、第１永久磁石２８の温度に応じてＰ２又はＰ３に変化させる。
【００６４】
図５には、第１永久磁石２８によるトルク特性６６、第２永久磁石３０によるトルク特性６８、及び、２つのトルク特性６６、６８の合成トルク特性７０がそれぞれ図示されている。また、図５には、第１永久磁石２８のｑ軸であるｑＦｅ軸と、第２永久磁石３０のｑ軸であるｑＮｄ軸と、第１永久磁石２８及び第２永久磁石３０を１極分としたときのｑ軸とを図示している。なお、動作点Ｐ０は、図３Ａ〜図３Ｃの比較例に係る電動機６０のように、ネオジム磁石の永久磁石６２、６４を用いたときの動作点を示している。
【００６５】
ここで、所定温度（例えば、常温）における電動機１２の出力トルクＴの動作点をＰ１とした場合、第１永久磁石２８が所定温度から高温になったとき、合成トルク特性７０上、動作点をＰ１から進角側のＰ２に移動させる。すなわち、高温になればフェライト磁石（第１永久磁石２８）の保磁力Ｈｆが大きくなると共に（図４Ａ参照）、ネオジム磁石（第２永久磁石３０）の保磁力Ｈｎが小さくなる（図４Ｂ参照）。そこで、進角側の第１永久磁石２８のトルク特性６６（第１永久磁石２８によるトルク）によって、出力トルクＴの減少分を補う。
【００６６】
一方、第１永久磁石２８が所定温度から低温になったとき、合成トルク特性７０上、動作点をＰ１から遅角側のＰ３に移動させる。すなわち、低温になればフェライト磁石（第１永久磁石２８）の保磁力Ｈｆが小さくなると共に（図４Ａ参照）、ネオジム磁石（第２永久磁石３０）の保磁力Ｈｎが大きくなる。そこで、遅角側の第２永久磁石３０のトルク特性６８（第２永久磁石３０によるトルク）によって、出力トルクＴの減少分を補う。
【００６７】
なお、動作点Ｐ１〜Ｐ３の調整は、図１の電流指令算出部４０において、温度算出部５６から取得した第１永久磁石２８の温度に基づき、動作点Ｐ１を変更すべきか否かを判断し、動作点Ｐ２に変更する場合には、位相βを進角側に調整し、一方で、動作点Ｐ３に変更する場合には、位相βを遅角側に調整すればよい。これにより、位相βが進角側又は遅角側に調整された駆動電流ｉが巻線２０に供給され、ロータ１８の回転速度が変化することにより、合成トルク特性７０上の動作点をＰ１からＰ２又はＰ３に容易に変更させることができる。
【００６８】
ここで、図５の電流進角の調整について、図６Ａ〜図６Ｃを参照しながら、より詳しく説明する。
【００６９】
図６Ａには、所定温度での合成トルク特性７２が図示されている。この場合、出力トルクＴの動作点は、合成トルク特性７２上、Ｐ１に設定されている。この動作点Ｐ１では、第１永久磁石２８（フェライト磁石）の減磁は発生しておらず、前述したベスト位相βｂに近い位相βとなる。
【００７０】
図６Ｂは、第１永久磁石２８の温度が上昇した場合を示す。この場合、所定温度と比較して、第１永久磁石２８の温度特性（図４Ａ参照）により磁束密度が低下する。この結果、図６Ｂに示すように、合成トルク特性が参照数字７２の特性から参照数字７４の特性に変化し、同じ位相β（電流進角）では出力トルクＴが減少する。
【００７１】
そこで、本実施形態では、動作点を、所定温度の合成トルク特性７２上のＰ１から、上昇した温度における合成トルク特性７４上のＰ２（進角側）にスライドさせる。すなわち、本実施形態では、出力トルクＴの低下を補うため、位相βを進角側に制御して、温度上昇時の出力トルクＴが所定温度での出力トルクＴと略同じ値となるようにすることで、温度上昇に伴う出力トルクＴの変動を抑制している。このように、合成トルク特性が低下しても、位相β（電流進角）を進角側に制御することにより、保磁力Ｈｆの大きな第１永久磁石２８によるトルクで、出力トルクＴを維持させるか、又は、出力トルクＴの低下を最小限に留めることができる。
【００７２】
また、高温時に保磁力Ｈｆが大きいフェライト磁石（第１永久磁石２８）がロータ１８の進行方向の遅角側に配置されているので、位相βを進角側に制御しても第１永久磁石２８の不可逆減磁は発生しない。
【００７３】
図６Ｃは、第１永久磁石２８の温度が低下した場合を示す。この場合、所定温度と比較して、第１永久磁石２８の温度特性（図４Ａ参照）により磁束密度は大きくなる。この結果、図６Ｃに示すように、合成トルク特性が参照数字７２の特性から参照数字７６の特性に変化し、同じ位相β（電流進角）では出力トルクＴが増加する。この結果、低温時に保磁力Ｈｆの低いフェライト磁石（第１永久磁石２８）が不可逆減磁を起こしてしまう。
【００７４】
そこで、本実施形態では、動作点を、所定温度の合成トルク特性７２上のＰ１から、低下した温度における合成トルク特性７６上のＰ３（遅角側）にスライドさせる。このように、本実施形態では、位相β（電流進角）を遅角側に制御することにより、第１永久磁石２８の保磁力の低下に起因する第１永久磁石２８の減磁の発生を回避しつつ、低温時の出力トルクＴを所定温度での出力トルクＴと略同じ値に維持することで、温度低下に伴う出力トルクＴの変動を抑制している。
【００７５】
上記の説明では、第１永久磁石２８の温度に基づいて、駆動電流ｉの位相βを調整する場合について説明した。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、第１永久磁石２８の保磁力Ｈｆは、温度によって変化する。そこで、電流指令算出部４０は、保磁力Ｈｆが所定温度のときの保磁力よりも大きいか又は小さいかによって、位相βを調整してもよい。この場合でも、動作点をＰ１からＰ２又はＰ３に容易に変更することができる。
【００７６】
［本実施形態の効果］
以上説明したように、本実施形態に係る制御装置１０及び電動機１２によれば、ロータ１８において、回転方向の遅角側に第１永久磁石２８が配置されると共に、回転方向の進角側に第２永久磁石３０が配置される。これにより、希土類磁石のみを配置する場合と比較して、レアアースを削減することができる。また、高温時に位相β（電流進角）が進角側となる駆動電流ｉが巻線２０を流れても、回転方向の遅角側に配置された永久磁石（第１永久磁石２８）の減磁の発生を抑制し、減磁タフネスを向上させることができる。
【００７７】
また、第１永久磁石２８の温度、又は、第１永久磁石２８の温度に応じた第１永久磁石２８の保磁力Ｈｆに基づいて、駆動電流ｉの位相β（電流進角）が遅角側又は進角側に設定されるので、温度変化に伴う一方の永久磁石の磁束密度の変化に起因して、電動機１２の出力トルクＴが変動（増加又は減少）する場合でも、他方の永久磁石によって出力トルクＴの変動を抑制することができる。すなわち、温度変化に関わりなく、出力トルクＴを維持することが可能となる。
【００７８】
このように、本実施形態によれば、第１永久磁石２８及び第２永久磁石３０の２種類の永久磁石を併用することにより、レアアースを削減しつつ、減磁タフネスを向上させると共に、第１永久磁石２８及び第２永久磁石３２の温度特性による電動機１２の出力トルクＴの変動を抑制することができる。
【００７９】
具体的に、第１永久磁石２８の温度が所定温度よりも高い場合、又は、当該温度に応じた第１永久磁石２８の保磁力Ｈｆが所定温度のときの保磁力Ｈｆよりも大きい場合には、駆動電流ｉの位相βが所定温度のときの位相βよりも進角側に設定される。これにより、第１永久磁石２８の大きな保磁力Ｈｎによって、第２永久磁石３０の減磁を発生させることなく、第１永久磁石２８によるトルクを加算することが可能となり、第２永久磁石３０の温度特性による電動機１２の出力トルクＴの減少を容易に補うことができる。
【００８０】
一方、第１永久磁石２８の温度が所定温度よりも低い場合、又は、当該温度に応じた第１永久磁石２８の保磁力Ｈｆが所定温度のときの保磁力Ｈｆよりも小さい場合には、第１永久磁石２８の温度特性に起因した磁束密度の増加により、電動機１２の出力トルクＴが大きくなると共に、第１永久磁石２８の減磁が発生する可能性がある。この場合には、駆動電流ｉの位相βを所定温度のときの位相βよりも遅角側に設定する。これにより、第１永久磁石２８の減磁を発生させることなく、第１永久磁石２８の温度特性に起因した出力トルクＴの増加を抑えることができる。
【００８１】
このようにすることで、不可逆減磁の発生を抑制して減磁タフネスをさらに向上させると共に、電動機１２の出力トルクＴの変動を確実に抑えることができる。
【００８２】
そして、第１永久磁石２８がフェライト磁石であると共に、第２永久磁石３０が希土類磁石であれば、上記の各効果が容易に得られる。
【００８３】
すなわち、レアアースの量が多い第２永久磁石３０（希土類磁石）と、レアアースの量が少ないか又はレアアースを含まない第１永久磁石２８（フェライト磁石）とを併用することにより、希土類磁石のみ用いる場合と比較して、レアアースの量を減らしつつ、減磁タフネスの向上と出力トルクＴの変動の抑制とを図ることができる。
【００８４】
また、第１永久磁石２８としてのフェライト磁石は、高温で大きな保磁力Ｈｆを有するので、高温時には、駆動電流ｉの位相βを進角側に設定しても減磁することがない。これにより、フェライト磁石によるトルクの加算が可能となり、高温での希土類磁石（第２永久磁石３０）の温度特性による電動機１２の出力トルクＴの減少を容易に補うことができる。この結果、高温における希土類磁石の不可逆減磁の発生を抑制しつつ、出力トルクＴの変動を抑制することができる。
【００８５】
一方、低温時には、フェライト磁石（第１永久磁石２８）の温度特性により磁束密度が大きくなって出力トルクＴが増加すると共に、フェライト磁石の保磁力Ｈｆの低下によって不可逆減磁が発生する可能性がある。そのため、低温時には、位相βを遅角側に設定することにより、磁束密度の増加による出力トルクＴの増加を抑えると共に、フェライト磁石の不可逆減磁の発生を抑制する。
【００８６】
なお、本発明は、上述した実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは当然可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１０…制御装置（回転電機制御装置）      １２…電動機（回転電機）
１４…駆動制御装置                      １８…ロータ
２０…巻線                              ２４…ステータ
２６…ロータコア
２８…第１永久磁石（フェライト磁石）    ３０…第２永久磁石（希土類磁石）
３２…制御部（位相制御部）
３４…インバータ回路（電流供給部）
４０…電流指令算出部                    ５４…温度センサ
５６…温度算出部                        ６６、６８…トルク特性
７０、７２、７４、７６…合成トルク特性
【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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