WO2008053921A1

WO2008053921A1 - Procédé d'analyse d'aimantation, dispositif d'analyse d'aimantation et programme informatique

Info

Publication number: WO2008053921A1
Application number: PCT/JP2007/071232
Authority: WO
Inventors: Hidenari Shimamura; Mitsutoshi Natsumeda
Original assignee: Hitachi Metals, Ltd.
Priority date: 2006-10-31
Filing date: 2007-10-31
Publication date: 2008-05-08
Also published as: US20100060266A1; CN101529265A; CN101529265B; EP2098880A1; US8169213B2; JPWO2008053921A1; EP2098880A4; JP4915419B2; EP2098880B1

Description

明細書

着磁解析方法、着磁解析装置及びコンピュータプログラム

技術分野

[0001] 本発明は、着磁器で磁石素材に着磁してなる永久磁石の着磁状態を解析する着磁解析方法、着磁解析装置及びコンピュータプログラムに関する。

背景技術

[0002] 本明細書において、永久磁石とは磁石素材に磁界を印加して着磁した物をいい、磁石素材とは着磁前の物をレ、う。

従来、磁石素材に着磁してなる永久磁石の着磁状態を示すパラメータを算出する（着磁解析する）ために、種々の方法、装置等が提案されている（特許文献 1 , 2参照）

[0003] 特許文献 1に開示されて!/、る着磁解析装置は、着磁解析を行なう場合に必要となる複数種類の第 1パラメータの候補を表示画面上に表示し、表示された候補の中から必要な第 1パラメータを決定して、更に第 1パラメータの特性を決める複数の第 2パラメータについての入力を求め、入力された第 1及び第 2パラメータに基づいて、永久磁石の着磁状態を示す磁界分布を算出する。

[0004] 特許文献 2に開示されている着磁解析装置は、設定された固有のパラメータと磁石素材の特性とに基づいて、着磁器と磁石素材とを含んだ系に対応したパラメータを算出し、設定された固有のパラメータと系に対応したパラメータとに基づいて着磁器に流れる電流波形を算出し、算出された電流波形に基づいて、永久磁石の着磁状態を示す磁化分布を算出する。

特許文献 1 :特開 2000— 346919号公報

特許文献 2：特開 2002— 329624号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] ところで、永久磁石を用いてなるピックアップ、モータ等の機器の設計においては、永久磁石の着磁状態を考慮する必要がある。しかしながら、従来の着磁解析方法においては、着磁解析によって得られる着磁状態と、実測される着磁状態とが大幅に異なることがある。このため、設計時に予定した機器の特性と、実際に製造された機器の特性とが異なり、所望の特性を得られないこと力 ^Sある。

[0006] 永久磁石の着磁状態の解析結果と実測結果との乖離を防ぐベぐ発明者らは、永久磁石の不完全着磁領域 (永久磁石が飽和するまで着磁できな!/、領域。例えば多極着磁された永久磁石における極間部のニュートラルゾーン等）に着目した。

[0007] 従来、永久磁石の不完全着磁領域まで考慮した着磁解析は行なわれて!/、な!/、。即ち、着磁解析の際に、不完全着磁領域は考慮されていないか、又は十分に考慮されておらず、例えば、永久磁石の全部分が完全着磁領域 (即ち着磁率 100%)であると仮定されているか、又は、不完全着磁領域は未着磁領域 (即ち着磁率 0%)であると仮定されている。

また、特許文献 1 , 2においては、不完全着磁領域の存在について何ら言及されておらず、このため解析過程において、不完全着磁領域の存在が一切考慮されていない。

[0008] 本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、不完全着磁領域の各部位について、予め実測してなり、印加される着磁磁界に応じた減磁曲線を用いることにより、不完全着磁領域の着磁状態を考慮することができる着磁解析方法を提供することにある。

[0009] 本発明の他の目的は、磁石素材に印加される着磁磁界の算出結果と、不完全着磁領域の各部位について、予め実測してなり、印加される着磁磁界に応じた減磁曲線とに基づいて算出した不完全着磁領域に係る領域パラメータを用いて、解析対象となる永久磁石の着磁状態を示す状態パラメータを算出することにより、不完全着磁領域の着磁状態を反映させつつ高精度に着磁解析することができる着磁解析方法、着磁解析装置、及びコンピュータを着磁解析装置として機能させるためのコンビユータプログラムを提供することにある。

[0010] 本発明の更に他の目的は、リコイル比透磁率と保磁力とを不完全着磁領域に係る領域パラメータとして用いる構成とすることにより、不完全着磁領域の減磁特性を反映させつつ高精度に着磁解析することができる着磁解析方法を提供することにある。課題を解決するための手段

[0011] 第 1発明に係る着磁解析方法は、着磁器で磁石素材に着磁してなる永久磁石の着磁状態を解析する着磁解析方法において、着磁状態を解析するに際し、永久磁石の不完全着磁領域の各部位について、予め実測してなり、印加される着磁磁界に応じた減磁曲線を用い、解析対象となる永久磁石の不完全着磁領域に係る領域パラメータを算出することを特徴とする。

[0012] 第 2発明に係る着磁解析方法は、前記着磁器に係る着磁器パラメータ及び磁石素材に係る磁石パラメータを用いて磁場解析を行なうことによって、前記磁石素材の各部位に印加される着磁磁界を算出し、該着磁磁界の算出結果と、前記減磁曲線とに基づいて、前記領域パラメータを前記各部位について算出し、前記領域パラメータの算出結果を用いて磁場解析を行なうことによって、前記解析対象となる永久磁石の着磁状態を示す状態パラメータを算出することを特徴とする。

[0013] 第 3発明に係る着磁解析方法は、前記領域パラメータとして、不完全着磁領域の減磁特性を近似的に表わすリコイル比透磁率と保磁力とを用いることを特徴とする。

[0014] 第 4発明に係る着磁解析装置は、着磁器で磁石素材に着磁してなる永久磁石の着磁状態を解析する着磁解析装置において、前記着磁器に係る着磁器パラメータ及び磁石素材に係る磁石パラメータを用いて磁場解析を行なうことによって、前記磁石素材の各部位に印加される着磁磁界を算出する着磁磁界算出手段と、該着磁磁界算出手段による算出結果、及び、永久磁石の不完全着磁領域の各部位について、予め実測してなり、印加される着磁磁界に応じた減磁曲線に基づいて、解析対象となる永久磁石の不完全着磁領域に係る領域パラメータを前記各部位について算出するパラメータ算出手段と、該パラメータ算出手段による算出結果を用いて磁場解析を行なうことによって、前記解析対象となる永久磁石の着磁状態を示す状態パラメ一タを算出する着磁状態算出手段とを備えることを特徴とする。

[0015] 第 5発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、着磁器で磁石素材に着磁してなる永久磁石の着磁状態を解析させるためのコンピュータプログラムであって、コンピュータに、前記着磁器に係る着磁器パラメータ及び磁石素材に係る磁石パラメータを用いて磁場解析を行なわせることによって、前記磁石素材の各部位に印加される着磁磁界を算出させるステップと、コンピュータに、前記着磁磁界の算出結果、及び、与えられた減磁曲線に基づいて、解析対象となる永久磁石の不完全着磁領域に係る領域パラメータを前記各部位について算出させるステップと、コンピュータに、前記領域パラメータの算出結果を用いて磁場解析を行なわせることによって、前記解析対象となる永久磁石の着磁状態を示す状態パラメータを算出させるステップとを実行させることを特徴とする。

[0016] 第 1発明にあっては、着磁状態を解析するに際し、不完全着磁領域に係る予め実測された減磁曲線、即ち、永久磁石の不完全着磁領域の各部位について、予め実測してなり、印加される着磁磁界に応じた減磁曲線を用いて、解析対象となる永久磁石の不完全着磁領域に係る領域パラメータを算出する。

ここで、領域パラメータは、例えば、着磁磁界に対応する減磁曲線に基づいて求められるリコイル比透磁率及び保磁力等である。

[0017] 不完全着磁領域に係る減磁曲線は、例えば完全着磁領域に係る減磁曲線に基づいて、この減磁曲線の相似形で定義することも従来行なわれていた力 S、このような減磁曲線は、実際の減磁曲線とは大きく異なることがあるため、このような減磁曲線を用いて着磁状態を解析した場合、解析結果としての着磁状態と、実際の着磁状態とが大幅に異なることがある。

[0018] 一方、不完全着磁領域に係る予め実測された減磁曲線を用いて着磁状態を解析した場合、この減磁曲線から実際の着磁状態を反映した領域パラメータが得られるため、解析結果としての着磁状態と、実際の着磁状態とが略一致する。

ここで、材料、グレード等の種類が異なる永久磁石に関する減磁曲線は異なるが、同じ種類の永久磁石に関しては、形状、寸法等に関係なく同じ減磁曲線を利用することが可能であるため、形状、寸法等が異なる永久磁石毎に、実測された減磁曲線を新たに準備する必要はなレ、。

[0019] 第 2発明、第 4発明及び第 5発明にあっては、解析対象となる永久磁石の不完全着磁領域に係る領域パラメータに基づ!/、て、解析対象となる永久磁石の着磁状態を示す状態パラメータを算出する。例えば、第 5発明のコンピュータプログラムを、パーソナルコンピュータ、サーバ等にインストールすることによって第 4発明の着磁解析装置となし、この着磁解析装置を用いて、第 2発明の着磁解析方法が実行される。

ここで、着磁器パラメータとは、着磁器に係る空芯コイルの巻数及び抵抗値、コンデンサの静電容量及び着磁電圧、並びに着磁器の内部抵抗値等をいい、磁石パラメータとは、磁石素材に係る抵抗率、及び初磁化曲線等をいい、また、状態パラメータとは、永久磁石の着磁状態を示すものをいう。

[0020] 以下では、着磁解析装置の作用を例に、具体的に説明する。

まず、着磁磁界算出手段が、磁石素材に磁界を印加して着磁する着磁器に係るコィル形状、電源回路等の着磁器パラメータ、及び磁石素材に係る初磁化曲線、抵抗率等の磁石パラメータを用いて、磁場解析を有限要素法、積分要素法等で行なう。これによって、着磁磁界算出手段は、磁石素材の各部位に印加される着磁磁界を算出する。なお、当然のことながら磁場解析時には渦電流を考慮することが必要である

[0021] 次に、パラメータ算出手段が、着磁磁界算出手段による算出結果と、不完全着磁領域に係る予め実測された減磁曲線とに基づ!/、て、解析対象となる永久磁石の不完全着磁領域に係る領域パラメータを、磁石素材の各部位について算出する。

ここで、不完全着磁領域に係る予め実測された減磁曲線が用いられているため、算出された不完全着磁領域に係る領域パラメータには、不完全着磁領域の着磁状態が反映されている。

[0022] 最後に、着磁状態算出手段が、ノラメータ算出手段による算出結果 (即ち不完全着磁領域の着磁状態が反映されて!/、る領域パラメータ）を用いて磁場解析を有限要素法、積分要素法等で行なう。これによつて、着磁状態算出手段は、解析対象となる永久磁石の着磁状態を示す状態パラメータを算出する。

以上のようにして、不完全着磁領域の着磁状態を考慮しつつ、永久磁石の着磁状態が高精度に解析される。

なお、有限要素法、積分要素法等で行なう磁場解析は、従来の手順と略同様の手順で簡易に行なうことが可能である。 [0023] 第 3発明にあっては、不完全着磁領域に係る領域パラメータ力リコイル比透磁率及び保磁力である。このため、例えば第 4発明の着磁解析装置が備えるパラメータ算出手段は、領域パラメータとしてリコイル比透磁率と保磁力とを算出する。

リコイル比透磁率及び保磁力夫々は、不完全着磁領域に係る予め実測された減磁曲線に基づいて容易に算出され、不完全着磁領域の減磁特性を近似的に表わしている。つまり、算出されたリコイル比透磁率及び保磁力夫々には、不完全着磁領域の着磁状態が反映されている。

発明の効果

[0024] 第 1発明の着磁解析方法による場合、不完全着磁領域に係る予め実測された減磁曲線を用いて永久磁石の着磁状態を解析することによって、不完全着磁領域の着磁状態が反映された解析結果を得ることができる。

このため、解析結果としての着磁状態と、実測される着磁状態との乖離を防止することができ、延いては、永久磁石の着磁状態の解析結果に基づいて設計される機器に関して、設計時に予定した機器の特性と、実際に製造された機器の特性とを略一致させること力 Sでさる。

[0025] 第 2発明の着磁解析方法、第 4発明の着磁解析装置及び第 5発明のコンピュータプログラムによる場合、不完全着磁領域の着磁状態が反映されている領域パラメータを用いて、簡易な手順で、不完全着磁領域の着磁状態が考慮された高精度な着磁解析を容易に実行すること力できる。

[0026] 第 3発明の着磁解析方法による場合、不完全着磁領域に係る減磁特性をリコイル比透磁率と保磁力とで近似して、永久磁石の着磁状態を容易且つ高精度に着磁解析すること力でさる。

図面の簡単な説明

[0027] [図 1]本発明の実施の形態 1に係る着磁解析装置の構成を示すブロック図である。

[図 2]本発明の実施の形態 1に係る着磁解析方法の解析対象である永久磁石となすべき磁石素材の模式的な斜視図である。

[図 3]本発明の実施の形態 1に係る着磁解析方法の解析対象である永久磁石となすべき磁石素材に磁界を印加して着磁する着磁器の要部を示す回路図である。園 4]本発明の実施の形態 1に係る着磁解析方法で用いられる永久磁石の初磁化曲線を示す特性図である。

園 5]本発明の実施の形態 1に係る着磁解析方法で用いられる減磁曲線を示す特性図である。

[図 6]従来の手法で、不完全着磁領域の減磁曲線を完全着磁領域の減磁曲線の相似形で表現した特性図である。

園 7]本発明の実施の形態 1に係る完全着磁領域及び不完全着磁領域夫々に係る着磁磁界と保磁力との関係を示す特性図である。

園 8]本発明の実施の形態 1に係る完全着磁領域及び不完全着磁領域夫々に係る着磁磁界とリコイル比透磁率との関係を示す特性図である。

園 9]本発明の実施の形態 1に係る着磁解析装置の CPUが実行する着磁解析処理の手順を示すフローチャートである。

園 10]本発明の実施の形態 1に係る着磁解析装置で算出された不完全着磁状態の永久磁石の第 1の注目部位に対応する解析結果を示す特性図である。

園 11]本発明の実施の形態 1に係る着磁解析装置で算出された不完全着磁状態の永久磁石の第 2の注目部位に対応する解析結果を示す特性図である。

園 12]本発明の実施の形態 1に係る着磁解析装置で算出された不完全着磁状態の永久磁石の第 3の注目部位に対応する解析結果を示す特性図である。

園 13]本発明の実施の形態 1に係る着磁解析装置で算出された着磁率 44%の永久磁石の解析結果を示す特性図である。

園 14]本発明の実施の形態 1に係る着磁解析装置で算出された着磁率 50%の永久磁石の解析結果を示す特性図である。

[図 15]従来の着磁解析方法で算出された完全着磁状態の永久磁石の解析結果を示す特性図である。

[図 16]従来の着磁解析方法で算出された不完全着磁状態の永久磁石の解析結果を示す特性図である。

[図 17]本発明の実施の形態 2に係る着磁解析方法の解析対象である永久磁石となすべき磁石素材の模式的な斜視図である。 [図 18]本発明の実施の形態 2に係る着磁解析方法で用いられる永久磁石の初磁化曲線を示す特性図である。

[図 19]本発明の実施の形態 2に係る着磁解析方法で用いられる減磁曲線を示す特性図である。

[図 20]本発明の実施の形態 2に係る完全着磁領域及び不完全着磁領域夫々に係る着磁磁界と保磁力との関係を示す特性図である。

[図 21]本発明の実施の形態 2に係る完全着磁領域及び不完全着磁領域夫々に係る着磁磁界とリコイル比透磁率との関係を示す特性図である。

[図 22]本発明の実施の形態 2に係る着磁解析装置で算出された永久磁石の第 1の着磁条件下での解析結果を示す特性図である。

[図 23]本発明の実施の形態 2に係る着磁解析装置で算出された永久磁石の第 2の着磁条件下での解析結果を示す特性図である。

[図 24]本発明の実施の形態 2に係る着磁解析装置で算出された永久磁石の第 3の着磁条件下での解析結果を示す特性図である。

[図 25]第 1、第 2及び第 3夫々の着磁条件下で着磁してなる永久磁石を備える電動モ一タの無負荷誘起電圧を示す特性図である。

符号の説明

[0028] 1 着磁解析装置

10 CPU

2 CD-ROM

3, 32 永久磁石（解析対象）

30, 31 磁石素材

4 着磁器

51 , 52, 53, 54, 55, 56 減磁曲線

510, 520, 530, 540, 550, 560 減磁曲線

発明を実施するための最良の形態

[0029] 以下、本発明を、その実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。

実施の形態 1 [0030] 図 1は、本発明の実施の形態 1に係る着磁解析装置 1の構成を示すブロック図であ着磁解析装置 1は、例えばパーソナルコンピュータを用いてなり、 CPU10、 ROM1 1、 RAM12、表示部 13、操作部 14、補助記憶部 15及び外部記憶部 16を備え、これらの装置各部はバス、信号線等を介して適宜に接続されて!/、る。

[0031] 表示部 13は、例えば液晶ディスプレイを用いてなり、 CPU10に制御されて、着磁解析装置 1の作動状態を示すメッセージ、ユーザに対する各種の指示を示すメッセ一ジ等を表示する。

操作部 14は、例えばキーボード及びマウスを用いてなる。

着磁解析装置 1のユーザは、表示部 13を視認しながら操作部 14を操作することによって、例えば所要のデータを着磁解析装置 1に入力し、着磁解析処理（図 9参照）を実行させる。

[0032] 補助記憶部 15は、例えばハードディスクを用いてなり、 CPU10によって、各種のコンピュータプログラム、データ等の読み書きが行なわれる。

また、外部記憶部 16は、例えば CD— ROMドライブを用いてなり、 CPU10に制御されて、可搬性を有する記録媒体 (例えば本実施の形態のコンピュータプログラムが記録されている CD— ROM2)力、らコンピュータプログラム、データ等を読み込む。読み込まれたコンピュータプログラム、データ等は、補助記憶部 15に書き込まれる。

[0033] CPU10は着磁解析装置 1の制御中枢であり、 RAM12を作業領域として用い、 R OM11及び/又は補助記憶部 15に記憶されたコンピュータプログラム、データ等に従って装置各部を制御し、各種処理を実行する。

更に詳細には、 CPU10が、着磁磁界算出ステップ、パラメータ算出ステップ、着磁状態算出ステップ等を含む本実施の形態のコンピュータプログラムに従って、着磁磁界算出処理 (後述する図 9に示す S17参照）、パラメータ算出処理（S 18参照）、着磁状態算出処理（S 19参照）等を含む着磁解析処理を実行することによって、パーソナルコンピュータが本実施の形態の着磁解析装置 1として機能する。

[0034] 以下に、本実施の形態における着磁解析方法を説明する。

図 2は、本発明の実施の形態 1に係る着磁解析方法の解析対象である永久磁石 3 となすべき磁石素材 30の模式的な斜視図であり、図 3は、磁石素材 30に磁界を印加して着磁する着磁器 4の要部を示す回路図である。

図 4は、本発明の実施の形態 1に係る着磁解析方法で用いられる永久磁石 3の初磁化曲線を示す特性図であり、横軸は磁界 H [kA/m]を示し、縦軸は磁束密度 B [ T]を示している。

[0035] 本実施の形態においては、着磁器 4を用いて磁石素材 30を、磁化方向が図 2に示す白抜矢符方向の永久磁石 3となし、永久磁石 3の表面の各部（具体的には図 2に示す第 1、第 2、及び第 3の注目部位 3a, 3b, 3c夫々）に関して、図示しない計測機器 (例えばガウスメータ）で実測された磁石表面の磁束密度分布（即ち実測結果）と、着磁解析装置 1で算出された磁石表面の磁束密度分布（即ち解析結果）とを比較す以下、磁石表面の磁束密度分布を磁束分布という。

[0036] 図 2に示すように、磁石素材 30 (及びこれを着磁してなる永久磁石 3)の形状は、縦長さ Lが 10 [mm]、横幅 Bが 10 [mm]、厚さ Dが 4 [mm]の直方体状である。

永久磁石 3の注目部位 3a, 3b, 3cは、永久磁石 3の縦長さ L X横幅 Bの一面に関し、縦長さ L方向の一端（例えば図 10に示す 0 [mm]の位置）から他端（10 [mm]の位置）まで連続する直線的な部位であり、更に詳細には、第 1の注目部位 3aは永久磁石 3の横幅 B方向中心位置、第 3の注目部位 3cは永久磁石 3の横幅 B方向一端部、第 2の注目部位 3bは第 1の注目部位 3aと第 3の注目部位 3cとの中間部に夫々位。

[0037] また、磁石素材 30は希土類希元素を含む異方性磁性体であり、磁石素材 30の抵抗率は 144 X 10— ⁸[ Ω .πι]である。

更に、磁石素材 30の磁化特性は非線形であり、これを示すデータとして、図 4に示すような初磁化曲線が用いられる。

本実施の形態における初磁化曲線は、解析対象である永久磁石 3となすべき磁石素材 30に関して予め実測してなり、印加される着磁磁界に対応した初磁化曲線である力磁石素材 30と同じ種類の磁石素材に関して実測された初磁化曲線を用いても問題はない。 [0038] 磁石素材 30の材料、抵抗率、及び初磁化曲線は、磁石素材 30の固有の磁石パラメータ（以下、磁石特性という）として、後述するように、磁場解析処理（図 9に示す S 1 7及び/又は S19参照）の際に用いられる。

[0039] 図 3に示すように、着磁器 4は、所要の寸法を有する空芯コイル 41、スィッチ 42、及び大容量のコンデンサ 43が直列に接続されている。

電源装置 44及びスィッチ 45は夫々コンデンサ 43に並列に接続されており、コンデンサ 43には、電源装置 44から給電されることによって、大量の電荷が蓄えられる。また、空芯コイル 41の内部の中心位置に、永久磁石 3となすべき磁石素材 30が配される。

スィッチ 42をオフに、スィッチ 45をオンとして、コンデンサ 43に大量の電荷を蓄えた後、スィッチ 42, 45の極性を同時に反転させることによって、コンデンサ 43から空芯コイル 41へ大きなノルス電流が流れ、このとき空芯コイル 41で発生した巨大な磁界が磁石素材 30に印加され、このため磁石素材 30が着磁されて永久磁石 3となる。

[0040] ここで、空芯コイル 41の巻き数は 45 [turn]、空芯コイル 41の抵抗値は 45. 28 [m

Ω ]、コンデンサ 43の静電容量は 3375 [ F]、コンデンサ 43の両端の電圧（即ち着磁電圧）は 500V、着磁器 4の内部抵抗値は 72 [m Ω ]である。

空芯コイル 41の巻き数及び抵抗値、コンデンサ 43の静電容量及び着磁電圧、並びに着磁器 4の内部抵抗値は、着磁器 4の固有の着磁器パラメータ（以下、回路条件という）として、後述するように、着磁解析の際に用いられる。

[0041] ところで、着磁解析には、有限要素法、積分要素法等、種々の方法を用いることができる力例えば有限要素法の場合、メッシュ分割モデルを作成して、過渡応答解析をする。

この場合、空芯コイル 41の形状及び寸法に応じたメッシュ分割モデルが作成され、更に、磁石素材 30 (延いては永久磁石 3)の形状及び寸法に応じたメッシュ分割モデルが作成される（図 2参照）。

空芯コイル 41の形状及び寸法と、磁石素材 30の形状及び寸法（即ち永久磁石 3の形状及び寸法）と、これらのメッシュ分割モデルと（以下、モデル形状という）は、後述するように、着磁解析の際に用いられる。 [0042] 図 5は、本発明の実施の形態 1に係る着磁解析方法で用いられる減磁曲線 50〜5 6夫々を示す特性図であり、完全着磁領域に係る減磁曲線 50と、不完全着磁領域に係る予め実測された減磁曲線 5；!〜 56夫々とを示す特性図である。

また、図 6は、従来の手法で、不完全着磁領域の減磁曲線 61〜66を完全着磁領域の減磁曲線 60の相似形で表現した特性図である。

図 5及び図 6夫々の横軸は磁界 H [kA/m]を示し、縦軸は磁束密度 B [T]を示している。

[0043] 図 5に示す減磁曲線 5；!〜 56夫々は、解析対象である永久磁石 3となすべき磁石素材 30を用いて実測してなる減磁曲線である。具体的には、磁石素材 30に 1257、 1019、 859、 700、 533、又は 366 [kA/m]の着磁磁界（gち着磁器 4によって印加される磁界）を印加してなる不完全着磁状態の永久磁石に関して実測してなり、印カロされる着磁磁界に応じた減磁曲線である。

ただし、磁石素材 30と同じ種類の磁石素材を用いて実測された減磁曲線を用いても問題はなぐこの場合も、減磁曲線 5；!〜 56夫々と略同様の減磁曲線が得られる。

[0044] また、図 5及び図 6に示す減磁曲線 50, 60は、共に、磁石素材 30に 2777 [kA/ m]の着磁磁界が印加されてなる永久磁石の完全着磁領域に係る減磁曲線であり、減磁曲線 50, 60は一致する。

[0045] 以上のような減磁曲線に基づいて、保磁力 H とリコイル比透磁率とが算出される

。図 5及び図 6には、減磁曲線 54, 64に係る保磁力 H (正確には保磁力の負数"

H ")とリコイル比透磁率とが図示されている。

保磁力の負数" H "は、減磁曲線と横軸との交点の値であり、リコイル比透磁率

11は、減磁曲線の傾きである。リコイル比透磁率及び保磁力 H は、減磁特性を近似的に表わすパラメータである。

[0046] 図 7は、完全着磁領域及び不完全着磁領域夫々に係る着磁磁界 Hと保磁力 H との関係を示す特性図であり、横軸は着磁磁界 H [kA/m]を示し、縦軸は保磁力 H

[kA/m]を示している。

また、図 8は、完全着磁領域及び不完全着磁領域夫々に係る着磁磁界 Hとリコイル比透磁率との関係を示す特性図であり、横軸は着磁磁界 H[kA/m]を示し、縦軸はリコイル比透磁率を示している。

図 7及び図 8夫々において、プロット（黒四角印）及び実線で示されているグラフ力図 5に示す実測に基いた減磁曲線の定義に対応し、二点鎖線で示されているグラフ力図 6に示す従来の手法の定義に対応する。

[0047] 図 5に示すように、実測された各減磁曲線 51 , 52, 53, 54, 55, 56は、傾き（即ちリコイル比透磁率）が、着磁磁界 Hの大きさの減少に伴って増大し、横軸に係る切片（即ち保磁力の負数" H ")の値が、着磁磁界 Hの大きさの減少に伴って増大す

cb

る非線形特性として定義される。

[0048] このため、図 7に示すように、着磁磁界 Hの大きさの増大に伴って、 0 [kA/m]〜l 592 [kA/m]の着磁磁界 Hに対応する保磁力 H (即ち不完全着磁領域に係る保

cb

磁力 H )は急激に増大し、 1592 [kA/m]以上の着磁磁界 Hに対応する保磁力 H cb c

(即ち完全着磁領域に係る保磁力 H )は緩慢に増大する。

b cb

また、図 8に示すように、着磁磁界 Hの大きさの増大に伴って、 0 [kA/m]〜； 1592 [kA/m]の着磁磁界 Hに対応するリコイル比透磁率 μ (即ち不完全着磁領域に係るリコイル比透磁率）は急激に減少し、 1592 [kA/m]以上の着磁磁界 Ηに対応するリコイル比透磁率 (即ち完全着磁領域に係るリコイル比透磁率 )は略一定である。

[0049] 一方、図 6に示すように、従来の手法に定義された各減磁曲線 61 , 62, 63, 64, 6 5, 66は、減磁曲線 60の傾き（即ちリコイル比透磁率）と同一の傾きを有し、横軸に係る切片（即ち保磁力の負数" Η ")の値が、着磁磁界 Ηの大きさの減少に伴って

cb

増大する線形特性として定義され、図 5に示す実測された減磁曲線 5；!〜 56と大きく異なる。

このため、図 7に示すように、着磁磁界 Hの大きさの増大に伴って、保磁力 H は正

cb 比例的に増大する。また、図 8に示すように、着磁磁界 Hの大きさが増大しても、リコィル比透磁率は一定である。

[0050] 図 5に示すような減磁曲線 5；!〜 56に基づいて、即ち、不完全着磁領域に係る予め実測された減磁曲線 5；!〜 56に基づいて算出される保磁力 H とリコイル比透磁率

cb

とは、不完全着磁領域の減磁特性を近似的に表わしており、不完全着磁領域の着磁状態を反映している。

このため、本実施の形態においては、このような保磁力 H とリコイル比透磁率と

cb

を、永久磁石 3の不完全着磁領域に係る領域パラメータとして用いる。

[0051] 次に、着磁解析装置 1による具体的な計算手順を説明する。

図 9は、着磁解析装置 1の CPU 10が実行する着磁解析処理の手順を示すフ口一チャートである。

CPU10は、作業者に対して所要のデータの入力を促す入力画面を、表示部 13に表示させる（Sl l)。

[0052] そして、 CPU10は、モデル形状のデータを受け付け（S 12)、磁石特性のデータを受け付け（S13)、減磁曲線のデータを受け付け（S 14)、回路条件のデータを受け付け（S15)、非線形反復計算条件等の解析条件のデータを受け付ける（S16)。 S 12

〜S 15に関し、 CPU10は、受け付けた各種のデータ、即ち作業者によって入力されたデータを補助記憶部 15に記憶させる。

[0053] CPU10による着磁解析処理の実行前に、作業者は、磁石素材 30を用いて実測作業を行ない初磁化曲線のデータ及び減磁曲線のデータを準備する力、、又は、予め実測されている初磁化曲線のデータ及び減磁曲線のデータを準備する。

[0054] 次に、作業者は、空芯コイル 41の形状及び寸法に応じたメッシュ分割モデルを作成し、更に、磁石素材 30の形状及び寸法に応じたメッシュ分割モデルを作成する。作業者は、作成したこれらのメッシュ分割モデルのデータと、空芯コイル 41の形状及び寸法夫々のデータと、永久磁石 3の形状及び寸法夫々のデータとを、モデル形状のデータとして、着磁解析装置 1に入力する。

なお、メッシュ分割モデルのデータは、外部から着磁解析装置 1に入力する構成ではなぐ空芯コイル 41の形状及び寸法、磁石素材 30の形状及び寸法等に応じて、着磁解析装置 1で生成する構成でもよレヽ。

[0055] 次いで、作業者は、磁石素材 30の固有の磁石パラメータである磁石素材 30の材料のデータ、抵抗率のデータ、及び初磁化曲線のデータを、磁石特性のデータとして、着磁解析装置 1に入力する。

また、作業者は、実測された減磁曲線のデータを、着磁解析装置 1に入力する。更に作業者は、着磁器 4の固有の着磁器パラメータである空芯コイル 41の巻き数及び抵抗値夫々のデータ、コンデンサ 43の静電容量及び着磁電圧夫々のデータ、並びに着磁器 4の内部抵抗値のデータを、回路条件のデータとして、着磁解析装置 1に入力する。

[0056] そして、作業者は、非線形反復計算条件等を着磁解析装置 1に入力する。

以上のような各種のデータの入力は、作業者が操作部 14を用いて手作業で入力するか、又は、データが記憶されている記録媒体を外部記憶部 16に読み取らせて入力する。なお、補助記憶部 15に予め記憶されているデータを選択する、図示しないネットワークからデータをダウンロードする等の手段でデータを入力する構成でもよい

〇

[0057] S12〜S16夫々にて各種のデータの受け付けが完了した場合、 CPU10は、受け付けたデータの内、着磁器 4の固有の着磁器パラメータ及び磁石素材 30の固有の磁石パラメータ夫々のデータ、メッシュ分割モデルのデータ等を適宜に用いて有限要素法で磁場解析を行なうことによって、磁石素材 30のメッシュ分割モデルの各メッシュ要素に印加される着磁磁界を算出する（S 17)。 S 17における磁場解析の手順は従来の磁場解析の手順と略同様であり、算出された着磁磁界は補助記憶部 15に記

I思れる。

[0058] 次いで CPU10は、 S17で求めた各メッシュ要素に係る着磁磁界の算出結果と、 S 1 4で受け付けた減磁曲線のデータとに基づいて、永久磁石 3の不完全着磁領域に係る領域パラメータを各メッシュ要素について算出する（S 18)。 S 18で算出される領域ノラメータは、具体的には、各メッシュ要素に印加される着磁磁界に対応する減磁曲線に基づいて求められるリコイル比透磁率及び保磁力 H であり、算出された領域

cb

ノラメータは補助記憶部 15に記憶される。

[0059] 更に CPU10は、 S18で求めた各メッシュ要素に係るリコイル比透磁率及び保磁力 H を用いて磁場解析を行なうことによって、永久磁石 3の着磁状態を示す状態パ cb

ラメータを算出する（SI 9)。 SI 9で算出される状態パラメータは、メッシュ分割モデルの各メッシュ要素の磁束密度 B、磁界 H等であり、算出された状態パラメータは補助記憶部 15に記憶される。また、 S 19における磁場解析の手順は従来の磁場解析の手順と略同様である。

[0060] 最後に CPU10は、 S19で算出された状態パラメータを所定の形式に編集してなる出力画面を表示部 13に表示させ（S20)、着磁解析処理を終了する

S20では、 CPU10は、第 1、第 2、及び第 3の注目部位 3a, 3b, 3c (図 2参照）夫々における磁束密度 Bを S19で算出された状態パラメータをもとに算出し、注目部位 3a , 3b, 3c夫々に関する磁束分布のグラフを表示させる。本実施の形態においては、この磁束分布が解析結果である。

[0061] ここで、第 1、第 2、及び第 3の注目部位 3a, 3b, 3c夫々に関して実測された磁束分布のデータ（即ち実測結果)を補助記憶部 15に予め記憶させておき、このデータも同時に出力画面に表示することによって、解析結果と実測結果とを比較させるようにしてもよい。

[0062] 以上のような着磁解析処理において、着磁解析装置 1は、磁石素材 30に磁界を印加して着磁する着磁器 4で磁石素材 30に着磁してなる永久磁石 3の着磁状態を解析する。

また、 S 17における CPU10は、着磁器 4に係る着磁器パラメータ及び磁石素材 30 に係る磁石パラメータを用いて磁場解析を行なうことによって、磁石素材 30の各部位に印加される着磁磁界を算出する着磁磁界算出手段として機能する。

[0063] 更に、 S 18における CPU10は、着磁磁界算出手段による算出結果と、永久磁石の不完全着磁領域の各部位について、予め実測してなり、印加される着磁磁界に応じた減磁曲線とに基づ!/、て、解析対象となる永久磁石 3の不完全着磁領域に係る領域ノラメータを磁石素材 30の各部位について算出するパラメータ算出手段として機能する。ここで、解析対象となる永久磁石 3の不完全着磁領域に係る領域パラメータとして、 CPU10は、不完全着磁領域の減磁特性を近似的に表わすリコイル比透磁率と保磁力 H とを用いる。

cb

[0064] 更にまた、 S19における CPU10は、ノラメータ算出手段による算出結果を用いて磁場解析を行なうことによって、解析対象となる永久磁石 3の着磁状態を示す状態パラメータを算出する着磁状態算出手段として機能する。

[0065] 図 10、図 11及び図 12は、着磁磁界の大きさを調整し、意図的に不完全着磁した永久磁石 3に関し、着磁解析装置 1で算出された不完全着磁状態の永久磁石 3の第 1、第 2及び第 3の注目部位 3a, 3b, 3cに対応する解析結果を示す特性図であり、図 9に示す S20においては、これらのような特性図が出力画面に表示される。

[0066] 図 10、図 11及び図 12夫々の横軸は、注目部位 3a, 3b, 3c上の位置（具体的には永久磁石 3の一端からの距離 [mm] )を示し、縦軸は磁束密度 B [mT]を示している。 0 [mm]の位置が前記一端、 10 [mm]の位置が永久磁石の他端である。

図 10、図 11及び図 12夫々において、プロット（黒四角印）及び実線で示されているグラフが解析結果であり、実線で示されてレ、るグラフが実測結果である。

[0067] 図 10、図 11及び図 12夫々に示すように、着磁解析装置 1で算出された解析結果としての磁束分布と、実測された磁束分布とは略一致する。特に、距離 2 [mm]〜8 [m m] (即ち永久磁石の中央部）に対応する解析結果と実測結果とが非常によく一致している。

[0068] ところで、距離 1 [mm]前後、及び距離 9 [mm]前後（即ち永久磁石 3の一端及び他端夫々の近傍）に対応する解析結果と実測結果との差異は、中央部に比べて大きい。このような誤差は、不完全着磁状態の減磁特性をリコイル比透磁率と保磁力 H とで近似して扱ったこと、不完全着磁状態の永久磁石は不安定であって物性が振 cb

れ易いこと等が原因であると考えられ、不完全着磁状態の減磁特性を、実測で得られた減磁曲線のデータとして扱うことで、更なる精度向上が図られると考えられる。

[0069] 図 13及び図 14は、着磁解析装置 1で算出された着磁率 44%及び着磁率 50%夫々の永久磁石の解析結果を示す特性図である。ここで、例えば着磁率 44%とは、完全着磁された永久磁石における総磁束量の 44%の磁束量が得られるように不完全着磁されている状態をいう。

図 10、図 11及び図 12夫々同様に、図 13及び図 14夫々の横軸は、例えば注目部位 3a上の位置を示し、縦軸は磁束密度 B [mT]を示している。また、プロット（黒四角印）及び実線で示されて!/、るグラフが解析結果であり、実線で示されて!/、るグラフが実測結果である。

図 13及び図 14夫々に示すように、永久磁石の着磁率が異なる場合でも、着磁解析装置 1で算出された解析結果としての磁束分布と、実測された磁束分布とは略一致する。

[0070] 図 15は、図 6に示した従来の着磁解析方法で算出された完全着磁状態 (着磁率 1 00%)の永久磁石の解析結果を示す特性図である。また、図 16は、従来の着磁解析方法で算出された不完全着磁状態 (着磁率 44%)の永久磁石の解析結果を示す特 1·生図である。

図 15及び図 16夫々の横軸は、例えば図 2に示す注目部位 3aのような永久磁石表面の注目部位の位置（具体的には永久磁石の一端からの距離 [mm] )を示し、縦軸は磁束密度 B [mT]を示している。 0 [mm]の位置が前記一端、 10 [mm]の位置が永久磁石の他端である。

[0071] 図 15及び図 16夫々において、プロット（黒四角印）及び実線で示されているグラフが解析結果であり、実線で示されているグラフが実測結果である。ここで、図 16に示されている実測結果は、図 13に示されている実測結果と同一のものである。

図 15に示すように、従来の着磁解析方法を用いた場合でも、完全着磁状態の永久磁石の解析結果と実測結果とは略一致する。

しかしながら、従来の着磁解析方法を用いた場合、図 16に示すように、不完全着磁状態の永久磁石の解析結果と実測結果が大幅に異なる。特に、距離 2 [mm]〜8 [mm] (即ち永久磁石の中央部）に対応する解析結果と実測結果が非常に大きく乖離している。

[0072] このような誤差は、前述の通り永久磁石の不完全着磁領域まで考慮して着磁状態を高精度に解析する本実施の形態の着磁解析方法に従って、着磁解析装置 1を用いて着磁解析処理を行なうことによって、減少させることが可能となる（図 13参照）。

[0073] ところで、磁石素材 30を用いて実測された初磁化曲線及び減磁曲線は、夫々、磁石素材 30と同じ種類の磁石素材を着磁してなる永久磁石の着磁解析処理に流用することが可能であるため、同一種類の磁石素材であれば、異なる形状、寸法等の永久磁石に対する着磁解析を行なう際に、 V、ちいち初磁化曲線及び減磁曲線夫々を実測して求める必要がない。即ち、初磁化曲線及び減磁曲線を使いまわすことが可能であり、これによつて、解析作業の利便性が向上される。

[0074] また、本実施の形態においては、本発明のコンピュータプログラムは、可搬性を有する記録媒体（CD— ROM2)に記憶されて配布されるが、これに限らず、通信回線を介して配信されてもよい。又は、コンピュータプログラム力コンピュータを用いてなる着磁解析装置が備えるプログラム記憶手段（例えば ROM)に予め記憶してあってあよい。

[0075] このようなコンピュータプログラムは、揮発性又は不揮発性の記憶手段（例えば RA M又はハードディスク）にインストールされてから実行されてもよぐ記録媒体又は配信元から読み取られて直接的に実行されてもよい。

そして、このようなコンピュータプログラムは、着磁磁界算出手段、パラメータ算出手段、及び着磁状態算出手段を、コンピュータのハードウェア要素を用いてソフトウェア的に実現する。

[0076] なお、本実施の形態においては希土類磁石且つ単極着磁された磁石である永久磁石 3を例示した力これに限らず、希土類磁石以外の種類の磁石、又は多極着磁された磁石に対しても、本発明を適用することが可能である。

また、本実施の形態では直方体状の永久磁石 3を例示したが、これに限らず、環状、筒状等、形状が異なる永久磁石に対して本発明を適用してもよい。

実施の形態 2

[0077] 図 17は、本発明の実施の形態 2に係る着磁解析方法の解析対象である永久磁石 32となすべき磁石素材 31の模式的な斜視図である。また、図 18は、この着磁解析方法で用いられる永久磁石 32の初磁化曲線を示す特性図であり、横軸は磁界 H[k A/m]を示し、縦軸は磁束密度 B[T]を示している。

本実施の形態では、実施の形態 1の図 3に示す着磁器 4に相当する着磁器 4で磁石素材 31に着磁してなる永久磁石 32を解析対象とする着磁解析方法を説明する。ただし、本実施の形態の着磁器 4は、空芯コイル 41とは異なる着磁コイルを備える。本実施の形態に係る着磁解析装置 1は、実施の形態 1の図 1に示す着磁解析装置 1と略同様の構成を有する。

その他、実施の形態 1に対応する部分には同一符号を付してそれらの説明を省略する。

[0078] 図 17に示すように、永久磁石 32は円筒状であり、電動モータのシャフト SHの外周に取り付けられてロータを形成するために用いられる。

更に詳細には、永久磁石 32は、外径 36. 45 [mm] ,内径 30. 45 [mm] ,軸長方向の長さ 21 [mm]を有する Nd Fe B系ラジアル異方性焼結磁石であり、円筒状の磁石素材 31を交互異極にスキュー着磁してなる。永久磁石 32のスキュー角は、軸長方向に対して 13. 3 [° ]である。このように着磁された永久磁石 32は、外周面側 N 極 32aと外周面側 S極 32bとが周方向に交互に形成された一体のリングとなっている。つまり、永久磁石 32は磁化方向が径方向である。

[0079] このように多極着磁（具体的には 6極着磁）された永久磁石 32は、極間部に不完全着磁領域 (ニュートラルゾーン)を有する。従来の着磁解析方法では、不完全着磁領域を経験的に定めて (例えば 1 [mm] )、不完全着磁領域を未着磁領域、その他を完全着磁領域として解析して!/ヽた。

本実施の形態においては、永久磁石 32の軸方向中央部の外周面から 1 [mm]離隔し、且つ周方向に沿う位置を注目部位 3d (図 17参照）とし、図示しない計測機器で実測された注目部位 3dの磁束密度分布（即ち実測結果）と、着磁解析装置 1で算出された注目部位 3dの磁束密度分布（即ち解析結果）とを比較する。

[0080] 以下では、注目部位 3dの磁束密度分布を磁束分布という。また、後述する図 22〜図 24夫々には、外周面側 N極 32aの周方向一端部から、この外周面側 N極 32aに隣り合う外周面側 S極 32bの周方向他端部まで連続する 120° 分の円弧状の注目部位 3dの磁束分布を図示している。更に、外周面側 N極 32aの周方向一端部を 0 [ ° ]の位置とする。

また、磁石素材 31は希土類希元素を含む異方性磁性体であり、磁石素材 31の抵抗率は 144 X 10— ⁸[ Ω ·πι]、残留磁束密度は 1. 23 [Τ]、保磁力は 1671 [kA/m] 以上である。

[0081] 更に、磁石素材 31の磁化特性は非線形であり、これを示すデータとして、図 18に示すような初磁化曲線が用いられる。この初磁化曲線は、解析対象である永久磁石 32となすべき磁石素材 31に関して予め実測してなり、印加される着磁磁界に対応した初磁化曲線である。

磁石素材 31の材料、抵抗率、及び初磁化曲線は、磁石素材 31の固有の磁石パラメータ（即ち磁石特性）として、磁場解析の際に用いられる。

磁石素材 31は、着磁器 4が備える着磁コイルの内部の中心位置に配されてスキュ一着磁され、永久磁石 32となる。

[0082] ここで、着磁コイルの巻き数は 6 [turn]、着磁コイルの抵抗値は 24. 6 [m Ω ]、コンデンサ 43の静電容量は 4000 [ F]、コンデンサ 43の両端の電圧（即ち着磁電圧）は 1000〜3000 [V]、着磁器 4の内部抵抗値は 44 [m Ω ]である。

着磁コイルの巻き数及び抵抗値、コンデンサ 43の静電容量及び着磁電圧、並びに着磁器 4の内部抵抗値は、着磁器 4の固有の着磁器パラメータ（即ち回路条件)として、着磁解析の際に用いられる。本実施の形態では、回路条件の一つであるコンデンサ 43の着磁電圧に着目し、第 1の条件（1000 [V] )、第 2の条件（2000 [V] )、及び第 3の条件（3000 [V] )の 3種類の条件下で着磁解析を行なう。以下では、この 3 種類の条件を着磁条件と!/、う。

[0083] 本実施の形態における着磁解析には有限要素法を用い、メッシュ分割モデルを作成して、過渡応答解析をする。この場合、着磁コイルの形状及び寸法に応じたメッシュ分割モデルが作成され、更に、磁石素材 31 (延いては永久磁石 32)の形状及び寸法に応じたメッシュ分割モデルが作成される。

着磁コイルの形状及び寸法と、磁石素材 31の形状及び寸法（即ち永久磁石 32の形状及び寸法）と、これらのメッシュ分割モデルと（即ちモデル形状）は、着磁解析の際に用いられる。

[0084] 図 19は、本発明の実施の形態 2に係る着磁解析方法で用いられる減磁曲線 500 〜560夫々を示す特性図であり、完全着磁領域に係る減磁曲線 500と、不完全着磁領域に係る予め実測された減磁曲線 510〜560夫々とを示す特性図である。図 19 の横軸は磁界 H [kA/m]を示し、縦軸は磁束密度 B [T]を示して!/、る。

図 19に示す減磁曲線 510〜560夫々は、解析対象である永久磁石 32となすべき磁石素材 31を用いて実測してなる減磁曲線である。具体的には、磁石素材 31に 14 05、 1015、 834、 661、 484、又は 306 [kA/m]の着磁磁界を印カロしてなる不完全着磁状態の永久磁石に関して実測してなり、印加される着磁磁界に応じた減磁曲線である。 [0085] また、図 19に示す減磁曲線 500は、磁石素材 31に 5570 [kA/m]の着磁磁界が印加されてなる永久磁石の完全着磁領域に係る減磁曲線である。

以上のような減磁曲線に基づいて、保磁力 H とリコイル比透磁率とが算出される

cb

。図 19には、減磁曲線 540に係る保磁力 H とリコイル比透磁率とが図示されてい

cb 保磁力の負数" H "は、減磁曲線と横軸との交点の値であり、リコイル比透磁率

cb

11は、減磁曲線の傾きである。リコイル比透磁率及び保磁力 H は、減磁特性を近

cb

似的に表わすパラメータである。

[0086] 図 20は、完全着磁領域及び不完全着磁領域夫々に係る着磁磁界 Hと保磁力 H との関係を示す特性図であり、横軸は着磁磁界 H[kA/m]を示し、縦軸は保磁力 H [kA/m]を示している。また、図 21は、完全着磁領域及び不完全着磁領域夫々 cb

に係る着磁磁界 Hとリコイル比透磁率との関係を示す特性図であり、横軸は着磁磁界 H[kA/m]を示し、縦軸はリコイル比透磁率を示している。図 20及び図 21夫々は、図 19に示す実測に基いた減磁曲線の定義に対応する。

以上のような図 19、図 20及び図 21夫々の特性図は、実施の形態 1の図 5、図 7及び図 8夫々の特性図に相当するため、これらについての詳細な説明は省略する。

[0087] 本実施の形態の着磁解析装置 1による着磁解析処理の手順は、実施の形態 1の図 9に示す着磁解析処理の手順と同様である。

従って、着磁解析装置 1の CPU10は、 S11〜S16の処理を実行することによって各種データの受け付けが完了した後、受け付けたデータの内、回路条件、磁石特性、モデル形状等のデータを適宜に用いて有限要素法で磁場解析を行なうことによつて、磁石素材 31のメッシュ分割モデルの各メッシュ要素に印加される着磁磁界を算出する（S17の処理)。

次いで CPU10は、 S17で求めた各メッシュ要素に係る着磁磁界の算出結果と、減磁曲線のデータとに基づいて、リコイル比透磁率及び保磁力 H を各メッシュ要素

cb

につ!/、て算出する（S 18の処理）。

[0088] 更に CPU10は、 S18で求めた各メッシュ要素に係るリコイル比透磁率及び保磁力 H を用いて磁場解析を行なうことによって、永久磁石 32の着磁状態を示す状態ノラメータを算出する（S19の処理)。

最後に CPU10は、 S19で算出された状態パラメータを所定の形式に編集してなる出力画面を表示部 13に表示させ（S20の処理）、着磁解析処理を終了する。

S20では、 CPU10は、図 17に示す注目き位 3dにおける磁束密度 Bを、 S19で算出された状態パラメータをもとに算出し、注目部位 3dに関する磁束分布のグラフを表示させる。本実施の形態においては、この磁束分布が解析結果である。

[0089] 図 22、図 23及び図 24は、本発明の実施の形態 2に係る着磁解析装置 1で算出された永久磁石 32の第 1、第 2及び第 3夫々の着磁条件下での注目部位 3dに係る解析結果を示す特性図であり、 S20の処理においては、これらのような特性図が出力画面に表示される。各特性図の横軸は、注目部位 3d上の位置 [° ]を示し、縦軸は磁束密度 B [T]を示している。横軸の 0 [° ]の位置が前記周方向一端部、 120 [° ] の位置が前記周方向他端部である。また、実線で示されているグラフが解析結果であり、破線で示されてレ、るグラフが実測結果である。

[0090] 図 22、図 23及び図 24夫々に示すように、何れの着磁条件に関しても、着磁解析装置 1で算出された解析結果としての磁束分布と、実測された磁束分布とは、ピーク磁束密度がよく一致しており、また、 60 [° ]近傍のゼロクロス部の磁束密度分布の傾向も一致している。即ち、本発明の着磁解析方法においては、着磁解析によって得られる着磁状態と、実測される着磁状態とがよく一致している。何故ならば、実測に基いた減磁曲線を用いることによって、永久磁石 32の不完全着磁領域 (ニュートラルゾーン）を十分に考慮して!/、るからである。

[0091] 図 25は、第 1、第 2及び第 3夫々の着磁条件下で着磁してなる永久磁石 32を備える電動モータの無負荷誘起電圧を示す特性図であり、横軸は着磁電圧 [V]を示し、縦軸は無負荷誘起電圧 [V/krpm]を示してレ、る。

図 25においては、各着磁条件下で着磁してなる永久磁石 32を備える電動モータの無負荷誘起電圧の実測値がプロット（黒丸印）のみで示されている。また、着磁解析装置 1で算出された各着磁条件下での解析結果に基づいて求めた無負荷誘起電圧の計算値がプロット（白丸印）及び実線で示されている。更に、従来の着磁解析方法を用いて算出された各着磁条件下での解析結果に基づいて求めた無負荷誘起電圧の計算値（12. 1 [V/krpm] )が破線で示されている。

図 25に示すように、実測値と、本発明の着磁解析方法に係る解析結果に基づいて求めた無負荷誘起電圧の計算値とはよく一致しているが、従来の着磁解析方法に係る解析結果に基づいて求めた無負荷誘起電圧の計算値は実測値との差が大きぐこの差は、特に着磁電圧が低くなるほど広がる傾向にある。

図 25に示す特性図からは、従来の着磁解析方法を用いる場合、設計時に予定した機器の特性と、実際に製造された機器の特性とが異なり、所望の特性を得られないことがある力本発明の着磁解析方法を用いる場合は、設計時に予定した機器の特性と実際に製造された機器の特性とが略一致するため、容易に所望の特性を得られること力 ^sゎカゝる。

なお、本実施の形態 1 , 2に記載した各種の数値 (例えば永久磁石 3, 32夫々の寸法）は一例であり、これらに限定されるものではない。

Claims

請求の範囲

[1] 着磁器で磁石素材に着磁してなる永久磁石の着磁状態を解析する着磁解析方法において、

着磁状態を解析するに際し、永久磁石の不完全着磁領域の各部位について、予め実測してなり、印加される着磁磁界に応じた減磁曲線を用い、

解析対象となる永久磁石の不完全着磁領域に係る領域パラメータを算出することを特徴とする着磁解析方法。

[2] 前記着磁器に係る着磁器パラメータ及び磁石素材に係る磁石パラメータを用いて磁場解析を行なうことによって、前記磁石素材の各部位に印加される着磁磁界を算出し、

該着磁磁界の算出結果と、前記減磁曲線とに基づいて、前記領域パラメータを前記各部位について算出し、

前記領域パラメータの算出結果を用いて磁場解析を行なうことによって、前記解析対象となる永久磁石の着磁状態を示す状態パラメータを算出することを特徴とする請求項 1に記載の着磁解析方法。

[3] 前記領域パラメータとして、不完全着磁領域の減磁特性を近似的に表わすリコイル比透磁率と保磁力とを用いることを特徴とする請求項 1又は 2に記載の着磁解析方法

[4] 着磁器で磁石素材に着磁してなる永久磁石の着磁状態を解析する着磁解析装置において、

前記着磁器に係る着磁器パラメータ及び磁石素材に係る磁石パラメータを用いて磁場解析を行なうことによって、前記磁石素材の各部位に印加される着磁磁界を算出する着磁磁界算出手段と、

該着磁磁界算出手段による算出結果、及び、永久磁石の不完全着磁領域の各部位について、予め実測してなり、印加される着磁磁界に応じた減磁曲線に基づいて、解析対象となる永久磁石の不完全着磁領域に係る領域パラメータを前記各部位について算出するパラメータ算出手段と、

該パラメータ算出手段による算出結果を用いて磁場解析を行なうことによって、前記解析対象となる永久磁石の着磁状態を示す状態パラメータを算出する着磁状態算出手段と

を備えることを特徴とする着磁解析装置。

コンピュータに、着磁器で磁石素材に着磁してなる永久磁石の着磁状態を解析させるためのコンピュータプログラムであって、

コンピュータに、前記着磁器に係る着磁器パラメータ及び磁石素材に係る磁石パラメータを用いて磁場解析を行なわせることによって、前記磁石素材の各部位に印加される着磁磁界を算出させるステップと、

コンピュータに、前記着磁磁界の算出結果、及び、与えられた減磁曲線に基づいて、解析対象となる永久磁石の不完全着磁領域に係る領域パラメータを前記各部位について算出させるステップと、

コンピュータに、前記領域パラメータの算出結果を用いて磁場解析を行なわせることによって、前記解析対象となる永久磁石の着磁状態を示す状態パラメータを算出さを実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。