特許 5994269 モータトルクの設定方法及び設定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5994269

(24)【登録日】2016年9月2日

(45)【発行日】2016年9月21日

(54)【発明の名称】モータトルクの設定方法及び設定装置

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/27 20060101AFI20160908BHJP

   G01R 33/12 20060101ALI20160908BHJP

【ＦＩ】

   H02K1/27 501Z

   G01R33/12 M

【請求項の数】7

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2012-26565(P2012-26565)

(22)【出願日】2012年2月9日

(65)【公開番号】特開2013-165554(P2013-165554A)

(43)【公開日】2013年8月22日

【審査請求日】2015年1月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003137

【氏名又は名称】マツダ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】特許業務法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】椛嶌 寿行

(72)【発明者】

【氏名】坂手 宣夫

【審査官】 森山 拓哉

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−２５７８７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０１５５７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０２９０８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ １／２７

Ｇ０１Ｒ ３３／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも演算部及び記憶部を有するコンピュータを用いて、ロータコアに永久磁石が埋め込まれたモータの初期トルクを設定するモータトルクの設定方法であって、
上記演算部が、上記記憶部に予め記憶されている、上記永久磁石材料の高温でのＢ−Ｈカーブデータを読み出し、当該高温でのＢ−Ｈカーブデータに基づき有限要素法による磁場解析を行って、高温における、上記永久磁石の各要素における所定回転角度毎の表面磁束密度を算出する磁束密度算出工程と、
上記演算部が、上記永久磁石の各要素毎に、上記所定回転角度毎の表面磁束密度の中から、高温での表面磁束密度の最小値を算出する最小磁束密度算出工程と、
上記演算部が、上記永久磁石の各要素毎に、上記表面磁束密度の最小値としての動作点に対応する磁化を、残留磁束密度で除した値である磁化パラメータを算出する磁化パラメータ算出工程と、
上記演算部が、上記記憶部に予め記憶されている、実験データに基づき設定された、磁化パラメータと不可逆減磁率との相関関係データを読み出し、当該相関関係データに基づいて、上記算出された磁化パラメータから、上記永久磁石の各要素における減磁率を算出する減磁率算出工程と、
上記演算部が、上記永久磁石の各要素における減磁率に基づいて、減磁後の総トルクを算出するトルク算出工程と、を含むことを特徴とするモータトルクの設定方法。

【請求項2】

請求項１記載のモータトルクの設定方法において、
上記記憶部には、上記永久磁石材料の室温でのＢ−Ｈカーブデータも記憶されており、
上記磁束密度算出工程の前に、
上記演算部が、上記永久磁石材料の室温でのＢ−Ｈカーブデータを読み出し、当該室温でのＢ−Ｈカーブデータに基づき有限要素法による磁場解析を行って、室温における、上記モータの設計総トルク、リラクタンストルク、設計磁石鎖交磁束量、及び、上記永久磁石の各要素における所定回転角度毎の表面磁束密度を算出する減磁前特性算出工程と、
上記演算部が、上記設計磁石鎖交磁束量と、上記永久磁石の各要素における室温での表面磁束密度とに基づいて、漏れ磁束係数を算出する漏れ磁束係数算出工程と、をさらに含み、
上記トルク算出工程は、
上記演算部が、上記永久磁石の各要素における減磁率と、上記漏れ磁束係数と、上記永久磁石の各要素における高温での表面磁束密度とに基づいて、上記永久磁石の減磁後の磁石鎖交磁束量を算出する鎖交磁束量算出工程と、
上記演算部が、上記設計磁石鎖交磁束量と、上記減磁後の磁石鎖交磁束量と、上記設計総トルクと、上記リラクタンストルクとに基づいて、減磁後の総トルクを算出する総トルク算出工程と、を有していることを特徴とするモータトルクの設定方法。

【請求項3】

請求項２記載のモータトルクの設定方法において、
上記総トルク算出工程の後に、上記減磁後の総トルクと、上記設計総トルクとに基づいて、初期トルクを設定する初期トルク設定工程をさらに含むことを特徴とするモータトルクの設定方法。

【請求項4】

請求項２記載のモータトルクの設定方法において、
上記漏れ磁束係数は、下記式（１）により算出されることを特徴とするモータトルクの設定方法。
漏れ磁束係数（％）＝設計磁石鎖交磁束量×１００／Σ（永久磁石の各要素における室温での表面磁束密度×永久磁石の各要素における磁極面の面積）・・・式（１）

【請求項5】

請求項２記載のモータトルクの設定方法において、
上記減磁後の磁石鎖交磁束量は、下記式（２）により算出されることを特徴とするモータトルクの設定方法。
減磁後の磁石鎖交磁束量＝Σ（永久磁石の各要素における減磁率×永久磁石の各要素における高温での表面磁束密度×永久磁石の各要素における磁極面の面積）×漏れ磁束係数・・・式（２）

【請求項6】

請求項２記載のモータトルクの設定方法において、
上記減磁後の総トルクは、下記式（３）により算出されることを特徴とするモータトルクの設定方法。
減磁後の総トルク＝（設計総トルク−リラクタンストルク）×（減磁後の磁石鎖交磁束量／設計磁石鎖交磁束量）＋リラクタンストルク・・・式（３）

【請求項7】

ロータコアに永久磁石が埋め込まれたモータの初期トルクを設定するモータトルクの設定装置であって、
予め算出された、上記永久磁石材料の高温でのＢ−Ｈカーブデータと、実験データに基づいて予め設定された、動作点に対応する磁化を残留磁束密度で除した値である磁化パラメータと不可逆減磁率との相関関係データと、を記憶する記憶部と、
上記記憶部から読み出した高温でのＢ−Ｈカーブデータに基づき有限要素法による磁場解析を行って、高温における、上記永久磁石の各要素における所定回転角度毎の表面磁束密度を算出する第１演算部と、
上記第１演算部によって算出された高温での表面磁束密度の中から、上記永久磁石の各要素毎に、高温での表面磁束密度の最小値を算出する第２演算部と、
上記第２演算部によって算出された表面磁束密度の最小値としての動作点に対応する磁化を、残留磁束密度で除して磁化パラメータを算出するとともに、上記記憶部から読み出した、上記相関関係データに基づいて、当該算出された磁化パラメータから上記永久磁石の各要素における減磁率を算出する第３演算部と、
上記第３演算部によって算出された上記永久磁石の各要素における減磁率に基づいて、減磁後の総トルクを算出する第４演算部と、を備えていることを特徴とするモータトルクの設定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＣＡＥ（Computer Aided Engineering）によるモータトルクの設定方法及び設定装置に関し、特に、埋込磁石型同期モータの初期トルクを設定する、モータトルクの設定方法及び設定装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来から、埋込磁石型同期モータ（ＩＰＭＳＭ）は、自動車の駆動用モータやポンプ類駆動用モータやパワステ駆動用モータ、さらには冷蔵庫や洗濯機や乾燥機といった家電製品の駆動用モータに用いられており、その高出力化および高効率化が求められている。

【0003】

このような高出力化および高効率化の要求に対応するべく、従来から設計支援ツールとしてのＣＡＥを用いたモータトルクの設定が行われているが、埋込磁石型モータでは、使用時における過大な電流に起因する磁界や温度上昇によって熱減磁が生じる場合があることから、モータトルクの設定を行う際には、減磁がモータ特性にどのような影響を及ぼすか（例えば、減磁後の総トルク等）を磁場解析により予測し、かかる影響を反映させた慎重な初期トルクの設定が必要となる。

【0004】

例えば、特許文献１には、有限要素法による磁場解析を行って、各要素における磁束密度及びこれに対応するパーミアンス係数を算出し、パーミアンス係数等に基づいて減磁後のＢ−Ｈカーブデータ（修正Ｂ−Ｈカーブデータ）を各要素毎に定義し、再度、各要素毎に定義された修正Ｂ−Ｈカーブデータを用いて有限要素法による磁場解析を行い、減磁後の永久磁石中の磁束密度分布を算出することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００４−１２７０５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上記特許文献１のものでは、有限要素法による磁場解析結果に基づいて、永久磁石の各要素に対して各要素固有の材料データ（修正Ｂ−Ｈカーブデータ）を定義し、要素数と同じ数の修正Ｂ−Ｈカーブデータについて、再度、有限要素法による磁場解析を行うことから、非線形計算の収束が遅くなり、膨大な時間を要するという問題があるとともに、要素数如何によっては非線形計算が収束せず、求める解が得られないおそれもある。

【0007】

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、埋込磁石型同期モータの初期トルクを設定するモータトルクの設定方法及び設定装置において、迅速且つ確実に計算を収束させて、減磁後の総トルクを高い精度で算出する技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明に係るモータトルクの設定方法及び設定装置では、高温における、永久磁石の各要素における所定回転角度毎の表面磁束密度を算出するための磁場解析を行った後は、非線形計算を行うことなく、各要素の減磁量を実験データを用いて算出するようにしている。

【0009】

具体的には、第１の発明は、少なくとも演算部及び記憶部を有するコンピュータを用いて、ロータコアに永久磁石が埋め込まれたモータの初期トルクを設定するモータトルクの設定方法を対象としている。

【0010】

そして、上記演算部が、上記記憶部に予め記憶されている、上記永久磁石材料の高温でのＢ−Ｈカーブデータを読み出し、当該高温でのＢ−Ｈカーブデータに基づき有限要素法による磁場解析を行って、高温における、上記永久磁石の各要素における所定回転角度毎の表面磁束密度を算出する磁束密度算出工程と、上記演算部が、上記永久磁石の各要素毎に、上記所定回転角度毎の表面磁束密度の中から、高温での表面磁束密度の最小値を算出する最小磁束密度算出工程と、上記演算部が、上記永久磁石の各要素毎に、上記表面磁束密度の最小値としての動作点に対応する磁化を、残留磁束密度で除した値である磁化パラメータを算出する磁化パラメータ算出工程と、上記演算部が、上記記憶部に予め記憶されている、実験データに基づき設定された、磁化パラメータと不可逆減磁率との相関関係データを読み出し、当該相関関係データに基づいて、上記算出された磁化パラメータから、上記永久磁石の各要素における減磁率を算出する減磁率算出工程と、上記演算部が、上記永久磁石の各要素における減磁率に基づいて、減磁後の総トルクを算出するトルク算出工程と、を含むことを特徴とするものである。

【0011】

第１の発明によれば、高温における、永久磁石の各要素における所定回転角度毎の表面磁束密度を算出する磁束密度算出工程までは、有限要素法による磁場解析（非線形計算）を行うが、その後の工程においては、コンピュータの記憶部に予め記憶されている、実験データに基づき設定された相関関係データを用いた線形計算により、永久磁石の各要素における減磁率を算出することから、迅速且つ確実に計算を収束させることができる。

【0012】

ところで、磁性材料の磁気特性を測定する場合には、通常、磁性材料が磁気飽和した状態にある飽和点から開始して、励磁電流を変化させながら磁束密度を測定することにより、Ｂ−Ｈカーブ（ヒステリシス曲線）を求めるが、磁性材料の減磁後のＢ−Ｈカーブを求めようとしても、磁気飽和させるということは減磁した磁性材料の磁気を復元させることを意味することから、飽和点から測定を開始することはできない。このため、このような一般的なＢ−Ｈカーブの求め方による限り、磁性材料の減磁後のＢ−Ｈカーブを正確に実測することは難しく、それ故、減磁後のＢ−Ｈカーブを算出（予測）しても、実測値と比較し難いことから、その正確性を客観的に検証することは困難である。

【0013】

そこで、第１の発明では、永久磁石の減磁後のＢ−Ｈカーブを求める（推定する）ことはせず、表面磁束密度の最小値に対応する磁化を、残留磁束密度で除した値である磁化パラメータを算出するとともに、実験データに基づき設定された、磁化パラメータと不可逆減磁率との相関関係データを用いて減磁率を算出し、かかる算出された減磁率に基づいて減磁後の総トルクを算出するようにしていることから、減磁後の総トルクを高い精度で算出することができる。

【0014】

以上により、埋込磁石型同期モータの初期トルクを設定するモータトルクの設定方法において、迅速且つ確実に計算を収束させて、減磁後の総トルクを高い精度で算出することができる。

【0015】

第２の発明は、上記第１の発明において、上記記憶部には、上記永久磁石材料の室温でのＢ−Ｈカーブデータも記憶されており、上記磁束密度算出工程の前に、上記演算部が、上記永久磁石材料の室温でのＢ−Ｈカーブデータを読み出し、当該室温でのＢ−Ｈカーブデータに基づき有限要素法による磁場解析を行って、室温における、上記モータの設計総トルク、リラクタンストルク、設計磁石鎖交磁束量、及び、上記永久磁石の各要素における所定回転角度毎の表面磁束密度を算出する減磁前特性算出工程と、上記演算部が、上記設計磁石鎖交磁束量と、上記永久磁石の各要素における室温での表面磁束密度とに基づいて、漏れ磁束係数を算出する漏れ磁束係数算出工程と、をさらに含み、上記トルク算出工程は、上記演算部が、上記永久磁石の各要素における減磁率と、上記漏れ磁束係数と、上記永久磁石の各要素における高温での表面磁束密度とに基づいて、上記永久磁石の減磁後の磁石鎖交磁束量を算出する鎖交磁束量算出工程と、上記演算部が、上記設計磁石鎖交磁束量と、上記減磁後の磁石鎖交磁束量と、上記設計総トルクと、上記リラクタンストルクとに基づいて、減磁後の総トルクを算出する総トルク算出工程と、を有していることを特徴とするものである。

【0016】

第２の発明によれば、鎖交磁束量算出工程では、それ以前の工程において得られた、永久磁石の各要素における高温での表面磁束密度及び漏れ磁束係数と、相関関係データを用いて簡単に算出された減磁率と、に基づいて、迅速且つ簡単に減磁後の磁石鎖交磁束量を算出することができる。

【0017】

さらに、総トルク算出工程では、それ以前の工程において得られた、設計磁石鎖交磁束量、設計総トルク、リラクタンストルク、及び、減磁後の磁石鎖交磁束量に基づいて、迅速且つ簡単に減磁後の総トルクを算出することができる。

【0018】

第３の発明は、上記第２の発明において、上記総トルク算出工程の後に、上記減磁後の総トルクと、上記設計総トルクとに基づいて、初期トルクを設定する初期トルク設定工程をさらに含むことを特徴とするものである。

【0019】

第３の発明によれば、減磁後の総トルクと、設計総トルクとに基づいて、例えば、設計総トルクに、減磁後の総トルクと設計総トルクとの差を上乗せするといった簡単な手法で、初期トルクを設定することができる。

【0020】

第４の発明は、上記第２の発明において、上記漏れ磁束係数は、下記式（１）により算出されることを特徴とするものである。
漏れ磁束係数（％）＝設計磁石鎖交磁束量×１００／Σ（永久磁石の各要素における室温での表面磁束密度×永久磁石の各要素における磁極面の面積）・・・式（１）
第４の発明によれば、簡単な線形計算により好適に漏れ磁束係数を算出することができる。

【0021】

第５の発明は、上記第２の発明において、上記減磁後の磁石鎖交磁束量は、下記式（２）により算出されることを特徴とするものである。
減磁後の磁石鎖交磁束量＝Σ（永久磁石の各要素における減磁率×永久磁石の各要素における高温での表面磁束密度×永久磁石の各要素における磁極面の面積）×漏れ磁束係数・・・式（２）
ここで、減磁後の磁石鎖交磁束量を求めるに当たっては、減磁後の漏れ磁束係数を別途算出し、これを用いて減磁後の磁石鎖交磁束量を算出すべきとも思える。しかし、減磁後の漏れ磁束係数を式（１）によって求めるには、減磁後の磁石鎖交磁束量が必要となる。とすれば、減磁後の磁石鎖交磁束量を、有限要素法による磁場解析で直接求めればよいが、磁場解析で減磁後の磁石鎖交磁束量を求めるには、減磁後のＢ−Ｈカーブが必要であるところ、上述の如く、減磁後のＢ−Ｈカーブを正確に求めることは困難である。

【0022】

そこで、本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、減磁率が極めて高い（例えば５０％を超える）場合でない限り、永久磁石の漏れ磁束係数は、減磁の前後でほとんど変化しないという知見を得、かかる知見に基づいて式（２）を提案した。そうして、第５の発明によれば、漏れ磁束係数が減磁の前後でほとんど変化しないという知見に基づいて、減磁前の漏れ磁束係数を転用することにより、簡単且つ迅速に減磁後の磁石鎖交磁束量を得ることができる。

【0023】

第６の発明は、上記第２の発明において、上記減磁後の総トルクは、下記式（３）により算出されることを特徴とするものである。
減磁後の総トルク＝（設計総トルク−リラクタンストルク）×（減磁後の磁石鎖交磁束量／設計磁石鎖交磁束量）＋リラクタンストルク・・・式（３）
マグネットトルクは磁石鎖交磁束量に依存するところ、第６の発明によれば、設計磁石鎖交磁束量に対する減磁後の磁石鎖交磁束量の比を用いて、減磁後のマグネットトルクを算出することから、簡単且つ高い精度で、減磁後の総トルクを算出することができる。

【0024】

第７の発明は、ロータコアに永久磁石が埋め込まれたモータの初期トルクを設定するモータトルクの設定装置を対象としている。

【0025】

そして、予め算出された、上記永久磁石材料の高温でのＢ−Ｈカーブデータと、実験データに基づいて予め設定された、動作点に対応する磁化を残留磁束密度で除した値である磁化パラメータと不可逆減磁率との相関関係データと、を記憶する記憶部と、上記記憶部から読み出した高温でのＢ−Ｈカーブデータに基づき有限要素法による磁場解析を行って、高温における、上記永久磁石の各要素における所定回転角度毎の表面磁束密度を算出する第１演算部と、上記第１演算部によって算出された高温での表面磁束密度の中から、上記永久磁石の各要素毎に、高温での表面磁束密度の最小値を算出する第２演算部と、上記第２演算部によって算出された表面磁束密度の最小値としての動作点に対応する磁化を、残留磁束密度で除して磁化パラメータを算出するとともに、上記記憶部から読み出した、上記相関関係データに基づいて、当該算出された磁化パラメータから上記永久磁石の各要素における減磁率を算出する第３演算部と、上記第３演算部によって算出された上記永久磁石の各要素における減磁率に基づいて、減磁後の総トルクを算出する第４演算部と、を備えていることを特徴とするものである。

【0026】

第７の発明によれば、上記第１の発明と同様の効果を得ることができる。

【発明の効果】

【0027】

本発明に係るモータトルクの設定方法及び設定装置によれば、高温における、永久磁石の各要素における所定回転角度毎の表面磁束密度の算出までは、有限要素法による磁場解析を行うが、その後は、コンピュータの記憶部に予め記憶されている、実験データに基づき設定された相関関係データを用いた線形計算により、永久磁石の各要素における減磁率を算出することから、迅速且つ確実に計算を収束させることができる。

【0028】

また、正確に求めることが困難な、永久磁石の減磁後のＢ−Ｈカーブを求めることはせず、磁化パラメータを算出するとともに、実験データに基づき設定された、磁化パラメータと不可逆減磁率との相関関係データを用いて減磁率を算出し、かかる算出された減磁率に基づいて減磁後の総トルクを算出するようにしていることから、減磁後の総トルクを高い精度で算出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本発明の実施形態に係るモータトルクの設定装置を実現するコンピュータシステムの概略構成を示す図である。

【図2】ＨＤＤの記憶内容の一例を示す図である。

【図3】モータトルクの設定装置による初期トルクの設定手順を示すフローチャートである。

【図4】モータトルクの設定装置の解析対象となる埋込磁石型同期モータを模式的に示す図である。

【図5】永久磁石材料の室温及び高温におけるＢ−Ｈカーブのうち第２象限の部分を示す図である。

【図6】埋込磁石型同期モータに設定された三角形メッシュデータの一例を示す図である。

【図7】解析上のロータの回転を説明する模式図である。

【図8】永久磁石の漏れ磁束係数の算出方法を説明する模式図である。

【図9】磁化パラメータの算出方法を説明する模式図である。

【図10】相関関係データの算出方法を説明する模式図である。

【図11】実験データに基づいて予め設定された、磁化パラメータと不可逆減磁率との相関関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

【0031】

−装置構成−
図１は、本実施形態に係るモータトルクの設定装置を実現するコンピュータシステムの概略構成を示す図である。このコンピュータシステム１は、システム全体の制御を司るＣＰＵ（Central Processing Unit）３と、ブートプログラム等を記憶しているＲＯＭ（Read Only Memory ）５と、メインメモリとして機能するＲＡＭ（Random Access Memory）７と、２次記憶装置としてのＨＤＤ（Hard Disk Drive）９と、解析結果等を表示するＣＲＴディスプレイ１１と、ＣＲＴディスプレイ１１に表示する画像データを蓄積するメモリとして機能するＶＲＡＭ（Video Random Access Memory）１３と、入力装置としてのキーボード１５及びマウス１７と、を備えている。なお、このコンピュータシステム１はインタフェース２１を介して外部機器と通信を行うことが可能となっている。

【0032】

ＨＤＤ９には、図２に示すように、そのプログラムメモリに、オペレーティングシステム（ＯＳ）１９、磁場解析プログラム２９、アプリケーションプログラム３９等が格納される一方、そのデータメモリに、有限要素モデルデータ４９、後述するＢ−Ｈカーブデータ５９、後述する相関関係データ６９等が格納される。この他、磁場解析プログラム２９の実行によって作成される有限要素法解析の各種計算結果や、アプリケーションプログラム３９の実行によって作成される各種計算結果も、このＨＤＤ９のデータメモリに記憶される。なお、磁場解析プログラム２９（ソフトウェア）としては、例えば、株式会社ＪＳＯＬ製の「ＪＭＡＧ」を用いることができる。

【0033】

上記構成において、磁場解析プログラム２９及びアプリケーションプログラム３９は、キーボード１５やマウス１７からの入力される特定指令に応じて起動される。その際、磁場解析プログラム２９及びアプリケーションプログラム３９はＨＤＤ９からＲＡＭ７にロードされ、ＣＰＵ３によって実行されることによって、このコンピュータシステム１はモータトルクの設定装置として機能することになる。これにより、ＣＰＵ３が、本発明でいうところの演算部（第１〜第４演算部）に対応し、ＨＤＤ９が、本発明でいうところの記憶部に対応している。なお、このコンピュータシステム１は上記のようなスタンドアロンの形式ではなく、クライアントサーバ型のネットワークシステムの形式をとり得る。

【0034】

−モータトルクの設定方法−
図３は、本実施形態のモータトルクの設定装置を用いた初期トルクの設定手順を示すフローチャートである。以下、このフローチャートを参照しながら、本実施形態におけるモータトルクの設定装置１の動作を詳しく説明する。

【0035】

本実施形態のモータトルクの設定装置１は、図４に示すような、１２個のティース２８の間に１２個のスロット３０が形成されたステータコア２６を有し、各ティース２８に集中巻きでコイル３５が巻回されたステータ２５と、ロータコア３１に８つの永久磁石３３が埋め込まれたロータ２７と、を備える、８極１２スロットの埋込磁石型同期モータ２３をその解析対象とし、使用時の温度上昇によって生じる熱減磁や、過大な電流に起因する磁界によって生じる熱減磁がモータ特性に及ぼす影響を考慮しつつ、初期トルクを設定するものである。より具体的には、モータトルクの設定装置１は、埋込磁石型同期モータ２３の減磁後の総トルクＴａ’を算出（予測）し、熱減磁により減少したトルクの分だけ上乗せするように、初期トルクを設定するものである。なお、以下の説明では、２次元解析モデルを用いて説明を行うが、これに限らず、３次元解析モデルを用いても同様の解析を行うことができる。

【0036】

最初のステップＳ１では、モータトルクの設定装置１を用いた解析を行うのに先立ち、磁場解析に用いられる、ロータ２７に埋め込まれた永久磁石３３を構成する永久磁石材料の室温及び高温でのＢ−Ｈカーブデータ５９を作成する（Ｂ−Ｈカーブデータ作成工程）。ここで、室温とは、２０℃〜２５℃であり、また、高温とは、埋込磁石型同期モータ２３の使用時の温度上昇を考慮して１５０℃〜１８０℃である。

【0037】

Ｂ−Ｈカーブは、直流磁化特性測定装置（Ｂ−Ｈトレーサー）等を用いて求めることが可能である。具体的には、Ｂ−Ｈトレーサー等を用いて、室温及び高温において、永久磁石３３を外部磁界により、磁気飽和させ、その飽和点（飽和磁束密度の値を示す状態）から、外部磁場を変化させながら（実際には励磁電流を変化させながら）磁束密度をそれぞれ測定記録することで、図５に示すような、室温（実線）及び高温（破線）におけるＢ−Ｈカーブを得ることができる。なお、図５は、永久磁石材料の室温及び高温におけるＢ−Ｈカーブ（ヒステリシス曲線）のうち第２象限の部分（減磁曲線）のみを示している。

【0038】

そうして、得られたＢ−Ｈカーブを、磁場解析プログラム２９及びアプリケーションプログラム３９が読み込めるような数値データに変換することによって、Ｂ−Ｈカーブデータ５９を作成する。

【0039】

次のステップＳ２では、ステップＳ１で得られた、永久磁石材料の室温及び高温でのＢ−Ｈカーブデータ５９をＨＤＤ９に記憶させる（Ｂ−Ｈカーブデータ記憶工程）。なお、Ｂ−Ｈカーブデータ５９が、磁場解析プログラム２９に付随するデータベースに含まれている場合や、過去に行われた解析時のデータベースとしてＨＤＤ９に既に記憶されている場合には、ステップＳ１及びステップＳ２を省略することができる。

【0040】

次のステップＳ３では、ロータコア３１の材質、ロータコア３１の形状、永久磁石３３の形状や配置位置、コイル３５の巻数、駆動条件（電流、位相、ロータ２７の回転数等）、ロータ２７の所定回転角度θ、分割要素数などの有限要素モデルデータ４９を、キーボード１５やマウス１７を用いて入力し、ＨＤＤ９に記憶させる（有限要素モデルデータ入力工程）。

【0041】

次のステップＳ４では、ＣＰＵ３が、埋込磁石型同期モータ２３上に複数の要素３７を設定し、ＨＤＤ９から読み出した室温でのＢ−Ｈカーブデータ５９に基づき有限要素法による磁場解析を行って、室温における、埋込磁石型同期モータ２３の設計総トルクＴａ、設計磁石鎖交磁束量Ψa１及び永久磁石３３の各要素３７の所定回転角度θ毎の表面磁束密度Ｂを算出する（室温下モータ特性算出工程）。

【0042】

このステップＳ４では、先ず、磁場解析プログラム２９の自動設定機能を用いて、図６に示すように、埋込磁石型同期モータ２３の横断面上に複数の要素（三角形メッシュ及び四角形メッシュ）３７を設定する。なお、埋込磁石型同期モータ２３の横断面全体に亘って要素３７を設定してもよいが、本実施形態の埋込磁石型同期モータ２３ように対称性を有する形状のモータを解析する場合には、計算回数を減らすべく、図６で示すような４分の１分割モデルで解析を行うのが好ましい。また、図６は、あくまで説明のために、複数の要素３７を設定した状態を模式的に示したものであって、実際には、より多数の要素３７が設定されることになる。

【0043】

そうして、磁場解析プログラム２９を用いて、室温における、埋込磁石型同期モータ２３の設計総トルクＴａ及び設計磁石鎖交磁束量Ψa１を算出するとともに、図７に示すように、ロータ２７をその中心廻りに所定角度づつ回転させつつ、永久磁石３３の各要素３７の所定回転角度θ毎の表面磁束密度Ｂを算出するが、これらの算出機能は一般的な解析ソフトに装備された機能により、公知の解析手法を用いて行われることから説明を省略する。ここで、設計総トルクＴａとは、熱減磁を考慮することなく、設計通りに埋込磁石型同期モータ２３が機能したときに出力されるトルクであり、また、設計磁石鎖交磁束量Ψa１とは、熱減磁を考慮することなく、入力された電流によって永久磁石３３から発生する、コイル３５に鎖交する磁束量を意味する。

【0044】

次のステップＳ５では、ＣＰＵ３が、有限要素法による磁場解析を行って、室温における、磁石埋込型モータのリラクタンストルクＴｒを算出する（リラクタンストルク算出工程）。このステップＳ５では、ステップＳ４で設定された４分の１分割モデルを用いて磁場解析プログラム２９による解析を行う。具体的には、永久磁石３３を空気層に置き換えて、ステップＳ４と全く同様に総トルクを算出すれば、その値が、ロータコア３１（金属）自体と、コイル３５に流した電流により生じる電磁石とが引き合う力であるリラクタンストルクＴｒとなる。

【0045】

これらにより、室温下モータ特性算出工程Ｓ４及びリラクタンストルク算出工程Ｓ５が、本発明でいうところの、演算部が、永久磁石材料の室温でのＢ−Ｈカーブデータを読み出し、当該室温でのＢ−Ｈカーブデータに基づき有限要素法による磁場解析を行って、室温における、モータの設計総トルク、リラクタンストルク、設計磁石鎖交磁束量、及び、永久磁石の各要素における所定回転角度毎の表面磁束密度を算出する減磁前特性算出工程に対応している。

【0046】

次のステップＳ６では、ＣＰＵ３が、設計磁石鎖交磁束量Ψa１と永久磁石３３の各要素３７の室温での表面磁束密度Ｂとに基づいて、漏れ磁束係数ＬＦを算出する（漏れ磁束係数算出工程）。ここで、漏れ磁束係数ＬＦとは、永久磁石３３から流れ出る総磁束量のうち、コイル３５に鎖交する磁束量の割合を示す値であり、下記式（１）により算出される。
漏れ磁束係数ＬＦ（％）＝設計磁石鎖交磁束量Ψa１×１００／Σ（永久磁石３３の各要素３７における室温での表面磁束密度Ｂ×永久磁石３３の各要素３７における磁極面の面積ΔＡ）・・・式（１）
ここで、「永久磁石３３の各要素３７における室温での表面磁束密度Ｂ」とは、モータのトルクが主として表面磁束密度のピーク値に依存することを考慮して、所定回転角度θ毎に算出された複数の表面磁束密度Ｂのうち、表面磁束密度Ｂの最大値のことである。

【0047】

また、「永久磁石３３の各要素３７における磁極面」とは、図８に示すように、永久磁石３３を構成する全ての要素３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ，３７ｅ，３７ｆ，３７ｇ，３７ｈ，３７ｉ，３７ｊ，３７ｋ，３７ｌ，３７ｍ，３７ｎ，３７ｏ，３７ｐについての、各要素３７ａ，３７ｂ，…３７ｏ，３７ｐのステータ２５と対向する面（図中の太線参照）のことである。

【0048】

すなわち、永久磁石３３の各要素３７ａ，３７ｂ，…３７ｏ，３７ｐの、ステータ２５と対向する面の面積をそれぞれΔＡａ、ΔＡｂ、ΔＡｃ、ΔＡｄ、ΔＡｅ、ΔＡｆ、ΔＡｇ、ΔＡｈ、ΔＡｉ、ΔＡｊ、ΔＡｋ、ΔＡｌ、ΔＡｍ、ΔＡｎ、ΔＡｏ、ΔＡｐとし、ステータ２５と対向する面の長さを、それぞれΔｌａ、Δｌｂ、Δｌｃ、Δｌｄ、Δｌｅ、Δｌｆ、Δｌｇ、Δｌｈ、Δｌｉ、Δｌｊ、Δｌｋ、Δｌｌ、Δｌｍ、Δｌｎ、Δｌｏ、Δｌｐとし、永久磁石３３の軸方向の長さをＬとすると、「永久磁石３３の各要素３７における磁極面の面積ΔＡ」は、それぞれ、
ΔＡａ＝Δｌａ×Ｌ、ΔＡｂ＝Δｌｂ×Ｌ、ΔＡｃ＝Δｌｃ×Ｌ、ΔＡｄ＝Δｌｄ×Ｌ、ΔＡｅ＝Δｌｅ×Ｌ、ΔＡｆ＝Δｌｆ×Ｌ、ΔＡｇ＝Δｌｇ×Ｌ、ΔＡｈ＝Δｌｈ×Ｌ、ΔＡｉ＝Δｌｉ×Ｌ、ΔＡｊ＝Δｌｊ×Ｌ、ΔＡｋ＝Δｌｋ×Ｌ、ΔＡｌ＝Δｌｌ×Ｌ、ΔＡｍ＝Δｌｍ×Ｌ、ΔＡｎ＝Δｌｎ×Ｌ、ΔＡｏ＝Δｌｏ×Ｌ、ΔＡｐ＝Δｌｐ×Ｌと表せる。

【0049】

よって、各要素３７ａ，３７ｂ，…３７ｏ，３７ｐのステータ２５と対向する面の表面磁束密度をそれぞれＢａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄ、Ｂｅ、Ｂｆ、Ｂｇ、Ｂｈ、Ｂｉ、Ｂｊ、Ｂｋ、Ｂｌ、Ｂｍ、Ｂｎ、Ｂｏ、Ｂｐとすると、「Σ（永久磁石３３の各要素３７における室温での表面磁束密度Ｂ×永久磁石３３の各要素３７における磁極面の面積ΔＡ）」は、
Σ（Ｂ×ΔＡ）＝Ｂａ×ΔＡａ＋Ｂｂ×ΔＡｂ＋Ｂｃ×ΔＡｃ＋Ｂｄ×ΔＡｄ＋Ｂｅ×ΔＡｅ＋Ｂｆ×ΔＡｆ＋Ｂｇ×ΔＡｇ＋Ｂｈ×ΔＡｈ＋Ｂｉ×ΔＡｉ＋Ｂｊ×ΔＡｊ＋Ｂｋ×ΔＡｋ＋Ｂｌ×ΔＡｌ＋Ｂｍ×ΔＡｍ＋Ｂｎ×ΔＡｎ＋Ｂｏ×ΔＡｏ＋Ｂｐ×ΔＡｐと表せる。

【0050】

ここで、本実施形態では、図８に示すように、ステータ２５と対向する面の長さΔｌａ，Δｌｂ，…Δｌｏ，Δｌｐは、すべてΔｌで共通であるから、
Σ（Ｂ×ΔＡ）＝Δｌ×Ｌ×（Ｂａ＋Ｂｂ＋Ｂｃ＋Ｂｄ＋Ｂｅ＋Ｂｆ＋Ｂｇ＋Ｂｈ＋Ｂｉ＋Ｂｊ＋Ｂｋ＋Ｂｌ＋Ｂｍ＋Ｂｎ＋Ｂｏ＋Ｂｐ）と表せる。

【0051】

そうして、永久磁石３３の長さ（形状）は、ステップ３で入力されており、これらの表面磁束密度Ｂａ，Ｂｂ，Ｂｃ，…は、ステップＳ４で既に算出されており、また、Δｌは、要素（例えば、要素３７ａと要素３７ｂ）の接点座標から簡単に算出されることから、式（１）を用いた簡単な線形計算により、漏れ磁束係数ＬＦを迅速に算出することができる。なお、各要素３７の接点座標から永久磁石３３の各要素３７ａ，３７ｂ，…３７ｏ，３７ｐの磁極面の長さを算出する機能、及び、式（１）を実行する機能は、アプリケーションプログラム３９に組み込まれている。

【0052】

このようにして、室温での漏れ磁束係数ＬＦが求まると、次のステップからは、ＨＤＤ９に記憶させた、高温でのＢ−Ｈカーブデータ５９に基づいて、減磁後のモータ特性を算出していく。ここで、従来の磁場解析方法によれば、高温でのＢ−Ｈカーブデータ上における動作点を算出し、動作点がクニック点よりも上か下かで不可逆減磁が生じるか否かを判定し、不可逆減磁が生じる場合には、Ｂ−Ｈカーブデータを減磁後のＢ−Ｈカーブデータに修正して、要素と同じ数の修正Ｂ−Ｈカーブデータについて、再度、有限要素法による磁場解析を行うのであるが、このような従来の解析手法には以下のような問題がある。

【0053】

すなわち、磁性材料の磁気特性を測定する場合には、外部磁界により、磁性材料を磁気飽和させ、その飽和点（飽和磁束密度の値を示す状態）から、励磁電流を変化させながら磁束密度を測定することにより、Ｂ−Ｈカーブを求めるが、磁性材料の減磁後のＢ−Ｈカーブを求めようとしても、磁気飽和させるということは減磁した磁性材料の磁気を復元させることを意味することから、飽和点から測定を開始することはできない。このため、このような一般的なＢ−Ｈカーブの求め方による限り、磁性材料の減磁後のＢ−Ｈカーブを正確に求めることは困難である。それ故、減磁後のＢ−Ｈカーブを算出しても、実測値と比較し難いことから、その正確性を客観的に検証することは難しいという問題がある。

【0054】

また、要素と同じ数の修正Ｂ−Ｈカーブデータについて、再度、有限要素法による磁場解析を行うと、非線形計算の収束が遅く、膨大な時間を要するという問題があり、また、要素数如何によっては非線形計算が収束せず、求める解が得られないおそれもある。

【0055】

そこで、正確に求めることが困難な永久磁石の減磁後のＢ−Ｈカーブを求めることなく、線形計算により減磁後の総トルクを高い精度で算出することができないか、という視点に立って、以下の解析手法に至った。

【0056】

すなわち、先ず、高温における、永久磁石３３の各要素３７の所定回転角度θ毎の表面磁束密度Ｂ’を算出することにより、図９に示すように、高温におけるＢ−Ｈカーブ上で動作点Ｂｍの動く範囲を調べる。ここで、動作点ＢｍがＢ−Ｈカーブ上を少しでも移動するということは、減磁が生じていることを意味する。

【0057】

そうして、最も減磁の大きいときの動作点Ｂｍを求めるべく、各要素３７毎に、高温での表面磁束密度Ｂ’の最小値Ｂｍｉｎ’を算出する。ここで、永久磁石３３に外部磁界による減磁界が作用する場合は、第２象限で描かれるＢ−Ｈカーブ上ではなく、Ｊ−Ｈカーブ（４πＩ−Ｈカーブ）上での解析が必要になることから、最小値Ｂｍｉｎ’から垂線を上げて、Ｊ−Ｈカーブとの交点を磁化Ｊ１とすれば、磁化Ｊ１は外部磁界を除いて自己減磁界の影響だけを受けた時の磁化力を示すことになる。

【0058】

そうして、減磁率は、残留磁束密度Ｂｒから動作点Ｂｄがどれだけ下がったかを表すものなので、磁化Ｊ１を、残留磁束密度Ｂｒで除した値である磁化パラメータ（＝Ｊ１／Ｂｒ）を算出する。このようにして算出された磁化パラメータを用いて、実験データに基づき設定された、磁化パラメータと不可逆減磁率との相関関係データ６９を用いて、減磁率を算出する。このような手法を用いることにより、本実施形態の設定装置１では、動作点とクニック点との関係だけに頼るのではなく、ロータ２７の回転による動作点Ｂｍの動きを加味しつつ、熱減磁がモータ特性に及ぼす影響を、高い精度で検証することができる。

【0059】

具体的には、ステップＳ７では、ＣＰＵ３が、ＨＤＤ９から読み出した高温でのＢ−Ｈカーブデータ５９に基づいて、磁場解析プログラム２９を用いて（有限要素法による磁場解析を行って）、高温における、永久磁石３３の各要素３７の所定回転角度θ毎の表面磁束密度Ｂ’を算出する（磁束密度算出工程）。このステップＳ７では、ＣＰＵ３が本発明でいうところの第１演算部に対応し、永久磁石３３の各要素３７毎に、回転角度の数（４分の１分割モデルで９０°回転させるとし、所定回転角度を１°とすれば９０個）に対応した複数の表面磁束密度Ｂ’を算出する。

【0060】

そうして、次のステップＳ８では、ＣＰＵ３が、各要素３７毎に、高温での表面磁束密度Ｂ’の最小値Ｂｍｉｎ’を算出する（最小磁束密度算出工程）。このステップＳ８では、ＣＰＵ３が、本発明でいうところの第２演算部に対応し、アプリケーションプログラム３９を用いて、ステップＳ７で算出された複数の表面磁束密度Ｂ’の中から、その最小値を検索し、ヒットした値を各要素３７の最小値Ｂｍｉｎ’（動作点）として定義する。

【0061】

次のステップＳ９では、ＣＰＵ３が、アプリケーションプログラム３９を用いて、各要素３７毎に、高温での表面磁束密度Ｂ’の最小値Ｂｍｉｎ’としての動作点に対応する磁化Ｊ１を、残留磁束密度Ｂｒで除した値である磁化パラメータ（＝Ｊ１／Ｂｒ）を算出する（磁化パラメータ算出工程）。ここで磁束密度は、加えられた磁場Ｈと永久磁石３３の磁化Ｊとの和で表されることから、高温での表面磁束密度Ｂ’の最小値Ｂｍｉｎ’としての動作点に対応する磁化Ｊ１は、真空の透磁率をμ_０とすると、ＭＫＳＡ単位系では、Ｊ１＝Ｂｍｉｎ’−μ_０×Ｈと、また、ＣＧＳ単位系では、Ｊ１＝Ｂｍｉｎ’−×Ｈと、表される。

【0062】

次のステップＳ１０では、ＣＰＵ３が、ＨＤＤ９に予め記憶されている、磁化パラメータと不可逆減磁率との相関関係データ６９を読み出し、当該相関関係データ６９に基づいて、算出された磁化パラメータ（＝Ｊ１／Ｂｒ）から永久磁石３３の各要素３７における減磁率を算出する（減磁率算出工程）。ここで、相関関係データ６９は、実験データに基づき設定されたものであり、その作成手順は以下の通りである。

【0063】

すなわち、７．０ｍｍ×７．０ｍｍの正方形断面を有し、厚さ（磁化方向）が異なる（ｔ＝１．０ｍｍ，１．５ｍｍ，２．０ｍｍ，２．５ｍｍ，３．０ｍｍ，３．５ｍｍ）６種類の正方形角柱状の永久磁石を用意する。そうして、フラックスメータを用いて、これら全てについて、室温（２０℃〜２５℃）における磁束量を測定する。

【0064】

次いで、これら６種類の永久磁石を１００℃から２５０℃まで１０℃づつ温度を上げながら、各温度につき１時間加熱保持し、保持後の室温における磁束量をフラックスメータを用いて測定するとともに、図１０に示すように、Ｂ−Ｈトレーサーを用いて、各温度での（１６通りの）永久磁石のＢ−Ｈカーブを作成する。また、１６通りの温度における保持後の室温における磁束量と、保持前の室温における磁束量とに基づいて、各温度毎の磁束量の変化率（不可逆減磁率）を算出する。これにより、１６（通り）×６（種類）＝９６（個）の不可逆減磁率を得る。

【0065】

一方、６種類の永久磁石のパーミアンス係数を近似式により算出し、図１０に示すように、１６通りの温度におけるＢ−Ｈカーブと、６つのパーミアンス直線との交点である動作点Ｂｍを求める。これにより、１６（通り）×６（種類）＝９６（個）の動作点Ｂｍを得る。そうして、ＭＫＳＡ単位系では、式Ｊ＝Ｂｍ−μ_０×Ｈを用いて、また、ＣＧＳ単位系では、式Ｊ＝Ｂｍ−×Ｈを用いて、９６個の動作点Ｂｍに対応する９６個の磁化Ｊを求める。次いで、各温度（各Ｂ−Ｈカーブ）につき６個づつ存在している磁化Ｊを、各Ｂ−Ｈカーブにおける残留磁束密度Ｂｒで除して、９６個の磁化パラメータ（＝Ｊ／Ｂｒ）を求める。これにより、９６個の不可逆減磁率に対応する９６個の磁化パラメータが得られる。

【0066】

そうして、磁化パラメータを横軸、不可逆減磁率を縦軸とし、９６個の点をプロットし、最小二乗法等により、最も多くこれらの点を通る直線を求めることで、磁化パラメータと不可逆減磁率との相関関係を定義し、これを数値化した相関関係データ６９を作成する。なお、動作点の位置に対する不可逆減磁率は、材質ごとに異なることから、用いる永久磁石の材質ごとに相関関係データ６９を作成する必要がある。以上の作業を、材質の異なる磁石Ａ、磁石Ｂ、磁石Ｃについてそれぞれ行い、得られた磁化パラメータと不可逆減磁率との相関関係データ６９を、ＨＤＤ９に予め記憶させておく。

【0067】

図１１は、実験データに基づいて予め設定された、磁化パラメータと不可逆減磁率との相関関係を示す図である。ロータコア３１に埋め込まれた永久磁石３３が、例えば磁石Ｂであり、磁化パラメータ（＝Ｊ１／Ｂｒ）が、例えば０．８であれば、図１１から、不可逆減磁率は−２０（％）ということになる。なお、本実施形態では、埋込磁石型同期モータ２３の減磁後の総トルクＴａ’を算出することから、このステップＳ１０で算出する永久磁石３３の各要素３７の減磁率としては、−２０（％）ではなく、減磁前の状態（１００（％））から不可逆減磁率（−２０（％））を差し引いた値である０．８（８０（％））を算出する。

【0068】

なお、このステップＳ９及びＳ１０では、ＣＰＵ３が、本発明でいうところの、表面磁束密度の最小値としての動作点に対応する磁化を、残留磁束密度で除して磁化パラメータを算出するとともに、記憶部から読み出した、相関関係データに基づいて、当該算出された磁化パラメータから永久磁石の各要素における減磁率を算出する第３演算部に対応している。

【0069】

次のステップＳ１１では、ＣＰＵ３が、永久磁石３３の各要素３７における減磁率と、漏れ磁束係数ＬＦと、永久磁石３３の各要素３７における高温での表面磁束密度Ｂ’とに基づいて、減磁後の磁石鎖交磁束量Ψa２を算出する（鎖交磁束量算出工程）。ここで、減磁後の磁石鎖交磁束量Ψa２は、下記式（２）により算出される。
減磁後の磁石鎖交磁束量Ψa２＝Σ（永久磁石３３の各要素３７における減磁率×永久磁石３３の各要素３７における高温での表面磁束密度Ｂ’×永久磁石３３の各要素３７における磁極面の面積）×漏れ磁束係数ＬＦ・・・式（２）
ここで、「永久磁石３３の各要素３７における高温での表面磁束密度Ｂ’」とは、減磁率との整合を図るべく、所定回転角度θ毎に算出された複数の表面磁束密度Ｂ’のうち、最小値Ｂｍｉｎ’のことである。また、「永久磁石３３の各要素３７における磁極面」とは、ステップＳ６と同様に、永久磁石３３を構成する全ての要素３７ａ，３７ｂ，…３７ｏ，３７ｐについての、各要素３７ａ，３７ｂ，…３７ｏ，３７ｐのステータ２５と対向する面のことである。

【0070】

なお、減磁後の磁石鎖交磁束量Ψa２を求めるに当たっては、減磁後の漏れ磁束係数を別途算出し、これを用いて減磁後の磁石鎖交磁束量Ψa２を算出すべきとも思えるが、減磁後の漏れ磁束係数を上記式（１）によって求めるには、減磁後の磁石鎖交磁束量Ψa２が必要となる。とすれば、減磁後の磁石鎖交磁束量Ψa２を、有限要素法による磁場解析で直接求めればよいが、磁場解析で減磁後の磁石鎖交磁束量Ψa２を求めるには、減磁後のＢ−Ｈカーブが必要であるところ、上述の如く、減磁後のＢ−Ｈカーブを正確に求めることは困難である。

【0071】

そこで、式（２）では、減磁率が極めて高い（例えば５０％以上）場合でない限り、永久磁石の漏れ磁束係数は、減磁の前後でほとんど変化しないという知見に基づいて、減磁前の漏れ磁束係数ＬＦを転用することにより、簡単且つ迅速に減磁後の磁石鎖交磁束量Ψa２を得るようにしている。

【0072】

次のステップＳ１２では、ＣＰＵ３が、設計磁石鎖交磁束量Ψa１と、減磁後の磁石鎖交磁束量Ψa２と、設計総トルクＴａと、リラクタンストルクＴｒとに基づいて、減磁後の総トルクＴａ’を算出する（総トルク算出工程）。ここで、減磁後の総トルクＴａ’は、下記式（３）により算出される。
減磁後の総トルクＴａ’＝（設計総トルクＴａ−リラクタンストルクＴｒ）×（減磁後の磁石鎖交磁束量Ψa２／設計磁石鎖交磁束量Ψa１）＋リラクタンストルクＴｒ・・・式（３）
このように、ステップＳ１２では、設計磁石鎖交磁束量Ψa１に対する減磁後の磁石鎖交磁束量Ψa２の比を用いて、減磁後のマグネットトルクを算出することから、簡単且つ高い精度で、減磁後の総トルクＴａ’を算出することができる。

【0073】

これらにより、ステップＳ１１（鎖交磁束量算出工程）とステップＳ１２（総トルク算出工程）とが、本発明で言うところの、演算部が、永久磁石の各要素における減磁率に基づいて、減磁後の総トルクを算出するトルク算出工程に対応しているとともに、ＣＰＵ３が、本発明でいうところの、算出された上記永久磁石の各要素における減磁率に基づいて、減磁後の総トルクを算出する第４演算部に対応している。

【0074】

そうして、次のステップＳ１３では、減磁後の総トルクＴａ’と、設計総トルクＴａとの差に基づいて、初期トルクを設定する（初期トルク設定工程）。具体的には、このステップＳ１３では、設計総トルクＴａに、減磁後の総トルクＴａ’と設計総トルクＴａとの差を上乗せすることにより初期トルクを設定する。

【0075】

−解析結果−
以上のようにして、初期トルクを設定して、実機により検証を行ったところ、１７０℃という高温下での使用にも拘わらず、測定されたモータトルクは、設計トルクと２％しか違わないことが確認された。これにより、本実施形態に係るモータトルクの設定方法及び設定装置の有用性が確認された。

【0076】

−効果−
本実施形態によれば、高温における、永久磁石３３の各要素３７の所定回転角度θ毎の表面磁束密度Ｂ’を算出する磁束密度算出工程Ｓ７までは、有限要素法による磁場解析を行うが、その後の工程においては、算出された高温における表面磁束密度Ｂ’に基づいて、コンピュータ１のＨＤＤ９に予め記憶されている、実験データに基づき設定された相関関係データ６９を用いた線形計算により、各要素の減磁率を算出することから、迅速且つ確実に計算を収束させることができる。

【0077】

また、正確に求めることが困難な、永久磁石３３の減磁後のＢ−Ｈカーブを求めることはせず、表面磁束密度Ｂ’の最小値Ｂｍｉｎ’としての動作点に対応する磁化Ｊ１を、残留磁束密度Ｂｒで除した値である磁化パラメータを算出するとともに、実験データに基づき設定された、磁化パラメータと不可逆減磁率との相関関係データ６９を用いて減磁率を算出し、かかる算出された減磁率に基づいて減磁後の総トルクＴａ’を算出するようにしていることから、減磁後の総トルクＴａ’を高い精度で算出することができる。

【0078】

さらに、漏れ磁束係数算出工程Ｓ６では、簡単な線形計算により漏れ磁束係数ＬＦを算出することができる。

【0079】

また、鎖交磁束量算出工程Ｓ１１では、減磁前の漏れ磁束係数ＬＦを転用することにより、簡単且つ迅速に減磁後の磁石鎖交磁束量Ψa２を得ることができる。

【0080】

さらに、マグネットトルクは磁石鎖交磁束量に依存するところ、総トルク算出工程Ｓ１２では、設計磁石鎖交磁束量Ψa１に対する減磁後の磁石鎖交磁束量Ψa２の比を用いて、減磁後のマグネットトルクを算出することから、簡単且つ高い精度で、減磁後の総トルクＴａ’を算出することができる。

【0081】

また、初期トルク設定工程Ｓ１３では、減磁後の総トルクＴａ’と、設計総トルクＴａとの差に基づいて、例えば、設計総トルクＴａに当該差を上乗せするといった簡単な手法で、初期トルクを設定することができる。

【0082】

（その他の実施形態）
本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。

【0083】

上記実施形態では、解析対象として、ステータ２５にスロット３０が１２個形成されるとともに、ロータコア３１に８つの永久磁石３３が埋め込まれた、８極１２スロットの埋込磁石型同期モータ２３を用いたが、これに限らず、ステータ２５に１２個よりも多い又は少ないスロット３０が形成されるとともに、ロータコア３１に８つより多い又は少ない永久磁石３３が埋め込まれた埋込磁石型同期モータにも適用できる。

【0084】

また、上記実施形態では、初期トルク設定工程Ｓ１３において、減磁後の総トルクＴａ’と、設計総トルクＴａとの差に基づいて、初期トルクを設定したが、これに限らず、例えば、減磁後の総トルクＴａ’と、設計総トルクＴａとの比に基づいて、初期トルクを設定してもよい。

【0085】

さらに、上記実施形態では、漏れ磁束係数算出工程Ｓ６において、「永久磁石３３の各要素３７における室温での表面磁束密度Ｂ」として、所定回転角度θ毎に算出された複数の表面磁束密度Ｂのうち、表面磁束密度Ｂの最大値を用いているが、これに限らず、例えば、所定回転角度における表面磁束密度等を用いてもよい。

【0086】

このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

【産業上の利用可能性】

【0087】

以上説明したように、本発明は、ロータコアに永久磁石が埋め込まれたモータの初期トルクを設定するモータトルクの設定方法及び設定装置等について有用である。

【符号の説明】

【0088】

１ コンピュータシステム（コンピュータ）
３ ＣＰＵ（演算部，第１演算部，第２演算部，第３演算部，第４演算部）
９ ＨＤＤ（記憶部）
２３ 埋込磁石型同期モータ（モータ）
３１ ロータコア
３３ 永久磁石
３７ 要素
５９ Ｂ−Ｈカーブデータ
６９ 相関関係データ
Ｓ４ 室温下モータ特性算出工程（減磁前特性算出工程）
Ｓ５ リラクタンストルク算出工程（減磁前特性算出工程）
Ｓ６ 漏れ磁束係数算出工程
Ｓ７ 磁束密度算出工程
Ｓ８ 最小磁束密度算出工程
Ｓ９ 磁化パラメータ算出工程
Ｓ１０ 減磁率算出工程
Ｓ１１ 鎖交磁束量算出工程（トルク算出工程）
Ｓ１２ 総トルク算出工程（トルク算出工程）
Ｓ１３ 初期トルク設定工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】