JP2001145310A - 磁石発電機用ロータの着磁・検査方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 着磁と着磁検査とを１台の装置で行えるよう
にすると共に、着磁の良否を検査したりロータの回転方
向の位置（例えば点火タイミング検出用突部の位置）を
検査する際にロータを回転させることを不要にして装置
の小型化を可能にし、設置スペースの減少と設備費の低
下を可能にする。 【解決手段】 永久磁石材が固定された磁石発電機用ロ
ータの着磁・検査方法であって、(a) ロータを直線移動
する昇降軸に装着する工程と；(b) 昇降軸に装着したロ
ータの回転方向の装着位置をロータの昇降中に検出する
工程と；(c) 工程(b)でロータの回転方向の装着位置が
適正である時にロータを着磁用コイルに対向する着磁位
置に直線移動して永久磁石材に着磁する工程と；(d) 着
磁後にロータを直線移動させて永久磁石材を着磁コイル
から離す際に着磁検査を行う工程と；(e) ロータを昇降
軸から取外す工程と；を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、磁石発電機に用
いるロータの永久磁石材に着磁すると共に、この着磁結
果の適否を検査する着磁・検査方法と装置とに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】自動二輪車等の小型内燃機関（エンジ
ン）では、永久磁石式交流発電機（磁石発電機、フライ
ホイールマグネトともいう）が広く用いられている。こ
の発電機は内燃機関のクランク軸にフライホイール兼用
のロータを固定し、このロータに固定した永久磁石がス
テータに対向した位置で回転することによりステータコ
イルに電圧を誘起させるものである。

【０００３】ここにロータに固定する永久磁石は、環状
に形成した磁石材料、例えばアルニコ系磁石やフェライ
ト系磁石や希土類コバルト系磁石やネオジム・鉄・ホウ
素磁石などの磁石材料をロータに接着固定しておき、こ
の磁石材料を着磁コイルによって着磁することにより所
定の極性をもった永久磁石とされる。すなわち着磁コイ
ルは、ロータの磁極数に対応した数の鉄心に巻付けたも
ので、各鉄心が磁石材料に対向して所定の磁極数に磁化
する（着磁という）ものである。

【０００４】従来はこの着磁のための専用装置（着磁
機）を用いて着磁を行った後に、この着磁すみのロータ
を実際にエンジンに組込んだ状態と同じように高速回転
させて発電させることによって着磁結果の良否（適否）
を検査していた。すなわちこの検査装置は、ロータの着
脱を行うための昇降装置と、ロータを高速回転（約1500
R.P.M.）させる回転駆動装置と、発電コイルとを備える
ものであった。

【０００５】なおロータの外周面には、通常点火タイミ
ングを設定するための突部が突部されている。例えばロ
ータの内周面から外周面に突出するようにロールプレス
加工した部分（ハーフピアスという）を設け、この突部
をロータの外周面に近接して対向するパルサコイルによ
って検出することにより点火タイミングを決めている。

【０００６】この場合には永久磁石の回転方向の磁極位
置を点火タイミング検出用の突部に対して正確に設定す
る必要が生じる。そこで前記の従来の検査装置には、ロ
ータの回転駆動装置や発電コイルだけでなく、点火タイ
ミングを検出するためのパルサコイルも設けておく必要
があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の検査
装置は昇降装置と回転駆動装置と発電コイルとパルサコ
イルとを必要とするために、大型化しかつ構造が複雑に
なる。またこの検査装置は着磁装置とは別に設置してお
かなければならないから、ロータを着磁時と検査時とで
それぞれ異なる装置に付け換える必要が生じ作業能率が
悪くなる。さらに２つの装置を設置するために広い設置
スペースが必要になり、設備費が上昇するという問題も
あった。

【０００８】そこで出願人は着磁装置と検査装置とを１
つの装置に合体させることを提案している（例えば特願
平１０−２２２６７２号）。この装置は着磁用コイルに
ホール素子を取付けておき、着磁終了後にロータを低速
（例えば３R.P.M.）で回転させながら磁束密度（ガウス
量）の分布を測定し、この磁束密度の分布（例えばホー
ル素子の出力波形の面積）から着磁の良否を判定する。

【０００９】またロータの外周面に設けた点火タイミン
グ検出用突部を、ロータを回転させながらレーザセンサ
により検出し、レーザセンサにより突部を検出した時の
ロータの回転角度位置から突部の位置を判定していた。
このように既提案のものは、ロータを着脱位置と着磁・
検査位置との間で昇降させる昇降装置だけでなく、ロー
タを回転させるための回転駆動装置も必要であったため
に、検査装置が大型化するという問題があった。

【００１０】

【発明の目的】この発明はこのような事情に鑑みなされ
たものであり、着磁と着磁検査とを１台の装置で行える
ようにすると共に、着磁の良否を検査したりロータの回
転方向の位置（例えば点火タイミング検出用突部の位
置）を検査する際にロータを回転させることを不要にし
て装置の小型化を可能にし、設置スペースの減少と設備
費の低下を可能にすることができる磁石発電機用ロータ
の着磁・検査方法を提案することを第１の目的とする。
またこの方法の実施に直接使用する装置を提供すること
を第２の目的とする。

【００１１】

【発明の構成】この発明によれば第１の目的は、永久磁
石材が固定された磁石発電機用ロータの着磁・検査方法
であって、(a) ロータを直線移動する昇降軸に装着する
工程と；(b) 昇降軸に装着したロータの回転方向の装着
位置をロータの昇降中に検出する工程と；(c) 前記工程
(b)でロータの回転方向の装着位置が適正である時にロ
ータを着磁用コイルに対向する着磁位置に直線移動して
永久磁石材に着磁する工程と；(d) 着磁後にロータを直
線移動させて前記永久磁石材を前記着磁コイルから離す
際に着磁検査を行う工程と；(e) ロータを昇降軸から取
外す工程と；を備えることを特徴とする磁石発電機用ロ
ータの着磁・検査方法、により達成される。

【００１２】工程(b)でロータの回転方向の位置を検出
するためには、ロータの外周面に突出した点火タイミン
グ検出用の突部に係合して作動する接触式変位センサを
用いることができる。この接触式変位センサとしては例
えば変位によるインダクタンス変化を起電力に変換する
差動変圧器を用いた電気マイクロメータを用いることが
でき、３つの接触式変位センサで突部の回転方向の前・
後端の位置と高さが許容範囲内が否かを判別するように
構成することができる。

【００１３】工程(d)の着磁検査は、着磁用コイルに巻
付けた着磁検査用コイルの誘起電圧から磁束量（磁束密
度、ガウス量など）を検出することにより着磁の適否を
判定することができる。すなわちロータの昇降移動時に
おける着磁検査用コイルの鎖交磁束数の変化による誘電
電圧の変化を検出するものである。着磁検査は他の方法
で行ってもよい。例えば各磁極に対応してホール素子な
どの磁気抵抗素子を設けておき、ロータの昇降に伴って
これら磁気抵抗素子が永久磁石付近を昇降方向に横断す
る時の検出出力の変化から着磁の良否を判定することが
できる。

【００１４】第２の目的は、永久磁石材が固定された磁
石発電機用ロータの着磁・検査方法であって、ロータを
着脱可能に保持してロータと共に直線移動する昇降軸
と、この昇降軸を昇降動する昇降制御部と、昇降軸に装
着したロータの回転方向の装着位置の適否を判定するロ
ータ位置検査部と、ロータの着磁位置で永久磁石材に対
向する着磁用コイルと、着磁用コイルに流す電流を制御
する着磁電流制御部と、着磁用コイルに巻付けられた着
磁検査用コイルと、ロータが着磁位置から離れる際に着
磁検査用コイルが出力する誘起電圧に基づいて永久磁石
の着磁の適否を判定する着磁検査部と、ロータ位置検査
部および着磁検査部の出力に基づいて昇降制御部および
着磁電流制御部を制御するコントローラと、を備えるこ
とを特徴とする磁石発電機用ロータの着磁・検査装置、
により達成される。

【００１５】

【実施態様】図１は本願発明の一実施態様である着磁・
検査装置を一部断面した側面図、図２はその制御系を示
すブロック図、図３は動作流れ図、図４は動作手順の前
半を示す図、図５は同じく動作手順の後半を示す図であ
る。

【００１６】図１において符号１０は水平基台、１２は
この水平基台１０から下方へ垂直に延びる起立フレー
ム、１４はこの起立フレーム１２の下端に結合された下
フレームである。起立フレーム１２にはガイドレール１
６が垂直に固定され、このガイドレール１６にはリニア
軸受１８，１８が垂直に移動可能に保持されている。リ
ニア軸受１８，１８は移動体２０に固定されている。

【００１７】下フレーム１４の下面にはエアシリンダ２
２が取付けられている。このエアシリンダ２２のロッド
２４は、下フレーム１４を貫通して上方へ垂直に突出
し、前記移動体２０にジョイント２６を介して接続され
ている。前記水平基台１０には、エアシリンダ２２の垂
直上方に位置する円形の窓２８が設けられている。この
窓２８には昇降軸３０が貫通している。昇降軸３０の下
端は、前記移動体２０にクランプ金具３２で固定されて
いる。

【００１８】水平基台１０の上面には窓２８に連続して
起立するコイル保持筒３４が固定されている。すなわち
このコイル保持筒３４は水平基台１０に固定される下筒
３６と、この下筒３６に固定され昇降軸３０のガイドと
なるガイド筒３８とを持つ。このガイド筒３８の上部に
着磁用コイル４０が固定されている。なおこの着磁用コ
イル４０には着磁検査用コイル４２も巻付けられている
（図２参照）。下筒３６とガイド筒３８には冷却液通路
が形成され、着磁コイル４０やガイド筒３８などを冷却
する。

【００１９】４４はロータである。このロータ４４は昇
降軸３０の上端に設けたチャック部４６に着脱可能なボ
ス部４８と、略碗状のフライホイール部５０とを結合し
たものである。フライホイール部５０の内周面には円筒
形の磁石材料５２が接着により固定されている。フライ
ホイール部５０の外周面には点火タイミング検出用の突
部（ハーフピアス）５４がプレス形成されている。なお
ボス部４８には、ロータ４４の昇降軸３０に対する取付
角度を設定するためのキー溝が形成され、チャック部４
６にはこのキー溝に係入するキー（図示せず）が設けら
れている。

【００２０】従ってロータ４４をオペレータは手作業で
チャック部４６に取付ける際には、キー溝とキーを係合
させることによりロータ４４の回転方向の取付角度を常
に一定にすることができる。また突部５４は、このキー
溝を基準にして一定の回転角度範囲内に形成される。

【００２１】５６（５６ａ，５６ｂ，５６ｃ）は突部５
４の位置と高さを検出するための接触式変位センサであ
る。すなわち昇降軸３０に装着されたロータ４４が昇降
する際に、突部５４がこれらのセンサ５６に接触し、突
部５４の両端の位置がセンサ５６ａ，５６ｂによって検
出され、突部５４の高さがセンサ５６ｃによって検出さ
れる。これらのセンサ５６は、突部５４の位置および高
さが所定の許容範囲か否かを判定する。なお突部５６の
高さはパルサコイルの出力電圧レベルに影響するのでこ
の高さが許容範囲内か否か検査されるものである。

【００２２】なおこの接触式変位センサ５６としては、
例えば変位によるインダクタンス変化を起電力に変換し
て取出す差動変圧器の原理を用いた電気マイクロメータ
などの接触式リニア変位センサを用いることができる。
ここにロータ４４のフライホール部５０とボス部４８と
を等角度間隔に位置する３個のリベットで結合した場合
には、フライホイール部５０とボス部４８の結合角度を
１２０°間違えて結合することが考えられる。このよう
なロータ４４を昇降軸３０のチャック部４６に取付ける
と、突部５４の位置も１２０°変化してしまい、突部５
４が接触式変位センサ５６に正しく接触せずにこの接触
式変位センサ５６を破損することが起こり得る。

【００２３】このような不都合を防ぐためには各接触式
変位センサ５６の上方に別のマイクロスイッチなどをそ
れぞれ配設しておき、ロータ４４の下降時に突部５４を
まずこれらのマイクロスイッチによって検出するように
すればよい。これらのマイクロスイッチにより突部５４
の概略位置を検出してフライホイール部５０とボス部４
８との結合に間違いが無いことを予め確認した後、突部
５４を接触式リニア変位センサ５６の接触させて正高精
度に位置を検出すればよい。

【００２４】次に図２に基づいて着磁・検査装置の制御
系を説明する。６０はロータ位置検査部であり、センサ
５６の出力に基づいてロータ４４が昇降軸３０に正しい
向きにして装着されているか否かを判定する。またこの
検査部６０は、ボス部４８のキー溝に対して突部５４が
正しい位置に形成されているか否かも判定する。さらに
突部５４の高さも適正か否か判定する。この判定結果は
コントローラ６２に送られる。

【００２５】６４は着磁検査部であり、着磁用コイル４
０より適正に着磁されたか否かを判定する。すなわち着
磁後にロータ４４を上昇させる際に、着磁検査用コイル
４２に誘起される電圧から磁束密度を検出し、磁束密度
が適正か否かを判定するものである。この判定結果はコ
ントローラ６２に送られる。

【００２６】６６は着磁電流制御部であり、直流電源６
８から供給される直流をコントローラ６２の指令に基づ
いて制御し、着磁コイル４０に供給する。７０は昇降制
御部であり、コントローラ６２の指令に基づいてエアシ
リンダ２２を制御し、昇降軸３０を昇降させるものであ
る。

【００２７】次にこの装置の動作を図３〜５に基づいて
説明する。まずコントローラ６２は昇降軸３０を最も高
い位置（ロータ着脱位置Ｐ₁）に昇降させ（図３のステ
ップＳ１００）、この状態でオペレータは手作業でロー
タ４４をチャック部４６に装着する（ステップＳ１０
２、図４の（Ａ））。この時ボス部４８のキー溝をチャ
ック部４６のキーに係合させるのは前記した通りであ
る。

【００２８】コントローラ６２は昇降軸３０を測定位置
Ｐ₂まで下降させる（ステップＳ１０４、図４の
（Ｂ））。この時ロータ４４の突部（ハーフピアス）５
４がセンサ５６の先端に接触する。センサ５６の出力は
ロータ位置検査部６０に送られ、ここで突部５６の前端
および後端位置と、高さがそれぞれ許容範囲内に入って
いるか否かが判定される。この判定結果が適正ならば、
コントローラ６２は昇降軸３０をさらに下降させて着磁
位置Ｐ₃にする（図４の（Ｃ））。この位置では着磁用
コイル４０は磁石材料５２に内側から近接して対向す
る。

【００２９】コントローラ６２はこの位置Ｐ₃で着磁電
流制御部６６に対して着磁開始指令を出し、その結果着
磁用コイル４０に電流が流される。この着磁用コイル４
０が発生する磁束によりロータ４４の永久磁石材料５２
が磁極数に応じて所定の角度ごとに所定の極性に着磁さ
れる（ステップＳ１１０）。

【００３０】この着磁が終わるとコントローラ６２は昇
降軸３０をロータ着脱位置Ｐ₁まで上昇させる。この時
に着磁検査用コイル４２の鎖交磁束数が変化することに
より、このコイル４２に電圧が誘起される。着磁検査部
６４はこの誘起電圧の大きさおよび変化から着磁が適切
に行われたか否かを判定する（ステップ１１２、図４の
（Ｄ））。

【００３１】着磁が適正であればコントローラ６２はロ
ータ４４の下にワーク排出板７２を進入させる（ステッ
プＳ１１４、図５の（Ｅ））。そして昇降軸３０を下降
させれば、昇降軸３０がロータ４４から脱出し、ロータ
４４はこの排出板７２の上に残る（ステップＳ１１６、
図５の（Ｅ））。この排出板７２の側方には排出ロッド
７４が配設され、この排出ロッド７４はロータを排出コ
ンベア７６に押し出す。そして排出板７２を昇降軸３０
の上方から側方へ復帰させる（ステップＳ１１８）。そ
の後昇降軸３０を元の位置、すなわちロータ着脱位置Ｐ
₁に復帰させ、次の未着磁のロータ４４を装着して以上
の動作を繰り返せばよい。

【００３２】なおコントローラ６２は、突部５４の位置
や高さに異常があったり、着磁検査の結果着磁が適切に
行われていない場合には、異常の種類を示したり、警告
を発するのがよい。また異常が発生したロータは正規の
ロータとは別の位置に排出しておくのがよい。

【００３３】

【発明の効果】請求項１の発明は以上のように、着磁と
着磁検査を１台の装置で行うことが可能であり、しかも
ロータを昇降させることによりロータの回転方向の位置
を検査すると共に、着磁結果の良否を判定するから、ロ
ータを回転させる必要がなくなる。このため装置の小型
化が可能になり、装置の設置スペースの減少と設備費の
低減が可能になる。

【００３４】また請求項４の発明によれば、この方法の
実施に直接使用する装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の一実施態様である着磁・検査装置の
一部断面側面図

【図２】同じく制御系を示すブロック図

【図３】動作流れ図

【図４】動作手順（前半）の説明図

【図５】動作手順（後半）の説明図

【符号の説明】

２２ エアシリンダ ３０ 昇降軸 ３４ コイル保持筒 ４０ 着磁用コイル ４２ 着磁検査用コイル ４４ ロータ ５２ 磁石材料（永久磁石） ５４ 突部（ハーフピアス） ５６ 接触式変位センサ ６０ ロータ位置検査部 ６２ コントローラ ６４ 着磁検査部 ６６ 着磁電流制御部 ７０ 昇降制御部 Ｐ₁ ロータ着脱位置 Ｐ₂ 測定位置 Ｐ₃ 着磁位置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F069 AA01 AA42 AA83 BB40 CC02 CC05 DD27 GG06 GG58 GG64 HH02 HH14 HH24 PP01 5H611 AA05 BB02 BB07 PP05 QQ03 RR02 UA07 UB01 5H622 CA01 CA05 CB05 PP05 PP19

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 永久磁石材が固定された磁石発電機用ロ
   ータの着磁・検査方法であって、 (a) ロータを直線移動する昇降軸に装着する工程と； (b) 昇降軸に装着したロータの回転方向の装着位置をロ
   ータの昇降中に検出する工程と； (c) 前記工程(b)でロータの回転方向の装着位置が適正
   である時にロータを着磁用コイルに対向する着磁位置に
   直線移動して永久磁石材に着磁する工程と； (d) 着磁後にロータを直線移動させて前記永久磁石材を
   前記着磁コイルから離す際に着磁検査を行う工程と； (e) ロータを昇降軸から取外す工程と；を備えることを
   特徴とする磁石発電機用ロータの着磁・検査方法。
2. 【請求項２】 工程(b)では、ロータの外周面に突設し
   た点火タイミング検出用の突部の位置を接触式変位セン
   サにより検出する請求項１の磁石発電機用ロータの着磁
   ・検査方法。
3. 【請求項３】 工程(d)の着磁検査は、着磁用コイルに
   巻付けられた着磁検査用コイルの誘起電圧に基づいて磁
   束量を検出して着磁の適否を判定する請求項１または２
   の磁石発電機用ロータの着磁・検査方法。
4. 【請求項４】 永久磁石材が固定された磁石発電機用ロ
   ータの着磁・検査方法であって、 ロータを着脱可能に保持してロータと共に直線移動する
   昇降軸と、この昇降軸を昇降動する昇降制御部と、昇降
   軸に装着したロータの回転方向の装着位置の適否を判定
   するロータ位置検査部と、ロータの着磁位置で永久磁石
   材に対向する着磁用コイルと、着磁用コイルに流す電流
   を制御する着磁電流制御部と、着磁用コイルに巻付けら
   れた着磁検査用コイルと、ロータが着磁位置から離れる
   際に着磁検査用コイルが出力する誘起電圧に基づいて永
   久磁石の着磁の適否を判定する着磁検査部と、ロータ位
   置検査部および着磁検査部の出力に基づいて昇降制御部
   および着磁電流制御部を制御するコントローラと、を備
   えることを特徴とする磁石発電機用ロータの着磁・検査
   装置。
5. 【請求項５】 ロータ位置検査部は、ロータの外周面に
   突出した点火タイミング検出用の突部の位置を検出する
   接触式変位センサの出力に基づいてロータ位置の適否を
   判定する請求項４の磁石発電機用ロータの着磁・検査装
   置。