(57)【要約】  【課題】半製品状の軽合金ホイールなどの被加熱物を効率的に加熱して短時間で所定温度とすることができる電磁誘導加熱装置を提供する。  【解決手段】電磁誘導加熱装置１は、被加熱物８側に同じ極が位置するように複数の磁石２１が配置された回転体２と、回転体２を回転させる回転駆動モータ３と、を備えており、回転体２を回転させて生じる誘導電流により被加熱物８を加熱する。移動用モータ６で回転体２の磁石２１と被加熱物８との距離Ｄを制御することにより、熱膨張係数の大きな軽合金ホイールなどを効率的によく加熱できる。【選択図】図１
2018018604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物側に同じ極が位置するように複数の磁石が配置された回転体と、
前記回転体を回転させる回転駆動手段と、を備えており、
前記回転体を回転させて生じる誘導電流により前記被加熱物を加熱することを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【請求項２】
前記回転体には複数の前記磁石が配置されており、
前記被加熱物は、半製品状の軽合金ホイールである請求項１に記載の電磁誘導加熱装置。
【請求項３】
前記被加熱物の温度を測定する温度測定手段と、
前記回転体および前記被加熱物の少なくとも一方を移動させることにより前記距離を変化させる移動手段と、をさらに備えている請求項１または２に記載の電磁誘導加熱装置。
【請求項４】
前記温度測定手段は、前記半製品状の軽合金ホイールにおける、前記回転体側の第１の温度と、前記回転体と反対側の第２の温度とを測定し、
前記第１の温度および前記第２の温度に基づいて、前記回転体の回転数および前記距離の少なくとも一方を変化させる請求項３に記載の電磁誘導加熱装置。
【請求項５】
前記第１の温度と前記第２の温度との差が５０〜１５０℃になるように、前記回転体の回転および前記磁石と前記被加熱物との距離の少なくとも一方を変化させる請求項４に記載の電磁誘導加熱装置。
【請求項６】
複数の前記磁石と前記被加熱物との距離を測定する距離測定手段をさらに備えており、
前記移動手段は、前記距離測定手段が測定した距離に基づいて、前記回転体および前記被加熱物の少なくとも一方を移動させる請求項３、４または５に記載の電磁誘導加熱装置。
【請求項７】
前記距離測定手段を複数備えており、
前記移動手段は、前記複数の距離測定手段によって検出された複数の距離のうちの最大値または最小値に基づいて、前記被加熱物および前記回転駆動手段の少なくとも一方を移動させる請求項６に記載の電磁誘導加熱装置。
【請求項８】
前記距離測定手段は、前記回転体の前記磁石と前記被加熱物との間の静電容量の変化、またはレーザー光の変化に基づいて、前記距離を測定するものである請求項６または７に記載の電磁誘導加熱装置。
【請求項９】
電磁誘導によって半製品状の軽合金ホイールを加熱する加熱工程を備えている、軽合金ホイールの製造方法。
【請求項１０】
前記加熱工程は、前記半製品状の軽合金ホイールの下方において、請求項１の電磁誘導加熱装置の前記回転体を回転させることによって生じる誘導電流により前記半製品状の軽合金ホイールを加熱する請求項９に記載の軽合金ホイールの製造方法。
【請求項１１】
前記半製品状の軽合金ホイールを形成する鋳造工程と、
前記加熱工程により加熱された軽合金ホイールを加工する加工工程と、を備えている請求項９または１０に記載の軽合金ホイールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電磁誘導加熱装置および軽合金ホイール製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム合金製のアルミホイールなどの軽合金ホイールの製造方法として、従来、半製品状のアルミホイールを鋳造し、当該アルミホイールにスピニング加工を施して所定のリム形状を形成する製造方法がある。例えば、特許文献１には、半製品状のアルミホイールを鋳造し、次に半製品状のアルミホイールの一部を加工してリム部を形成する製造方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１２７０３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
加工によりアルミホイールのリム部の一部を形成する製造方法では、半製品状のアルミホイールを加工する前にあらかじめ加熱して加工に適した温度にしておく必要がある。特許文献１には加熱炉を用いて加熱することが記載されているが、加熱炉で半製品状のアルミホイールをあらかじめ加熱する工程には時間がかかり、アルミホイール製造設備の大規模化につながるという問題がある。
そこで、本発明は、半製品状の軽合金ホイールなどの被加熱物を効率的に加熱して短時間で所定温度とすることができる電磁誘導加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本出願の発明者らは、電磁誘導加熱を用いることにより、従来の加熱炉による製造方法よりも短時間で被加熱物を効率よく加熱できることを見出し、本発明に至った。
上記の課題を解決するために提供される本発明は次のとおりである。
［１］被加熱物側に同じ極が位置するように複数の磁石が配置された回転体と、前記回転体を回転させる回転駆動手段と、を備えており、前記回転体を回転させて生じる誘導電流により前記被加熱物を加熱することを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【０００６】
［２］前記回転体には複数の前記磁石が配置されており、前記被加熱物は、半製品状の軽合金ホイールである［１］に記載の電磁誘導加熱装置。
【０００７】
［３］前記被加熱物の温度を測定する温度測定手段と、前記回転体および前記被加熱物の少なくとも一方を移動させることにより前記距離を変化させる移動手段と、をさらに備えている［１］または［２］に記載の電磁誘導加熱装置。
【０００８】
［４］前記温度測定手段は、前記半製品状の軽合金ホイールにおける、前記回転体側の第１の温度と、前記回転体と反対側の第２の温度とを測定し、前記第１の温度および前記第２の温度に基づいて、前記回転体の回転数および前記距離の少なくとも一方を変化させる［３］に記載の電磁誘導加熱装置。
【０００９】
［５］前記第１の温度と前記第２の温度との差が５０〜１５０℃になるように、前記回転体の回転および前記磁石と前記被加熱物との距離の少なくとも一方を変化させる［４］に記載の電磁誘導加熱装置。
【００１０】
［６］複数の前記磁石と前記被加熱物との距離を測定する距離測定手段をさらに備えており、前記移動手段は、前記距離測定手段が測定した距離に基づいて、前記回転体および前記被加熱物の少なくとも一方を移動させる［３］、［４］または［５］に記載の電磁誘導加熱装置。
【００１１】
［７］前記距離測定手段を複数備えており、前記移動手段は、前記複数の距離測定手段によって検出された複数の距離のうちの最大値または最小値に基づいて、前記被加熱物および前記回転駆動手段の少なくとも一方を移動させる［６］に記載の電磁誘導加熱装置。
【００１２】
［８］前記距離測定手段は、前記回転体の前記磁石と前記被加熱物との間の静電容量の変化、またはレーザー光の変化に基づいて、前記距離を測定するものである［６］または［７］に記載の電磁誘導加熱装置。
【００１３】
［９］電磁誘導によって半製品状の軽合金ホイールを加熱する加熱工程を備えている、軽合金ホイールの製造方法。
【００１４】
［１０］前記加熱工程は、前記半製品状の軽合金ホイールの下方において、請求項１の電磁誘導加熱装置の前記回転体を回転させることによって生じる誘導電流により前記半製品状の軽合金ホイールを加熱する［９］に記載の軽合金ホイールの製造方法。
【００１５】
［１１］前記半製品状の軽合金ホイールを形成する鋳造工程と、前記加熱工程により加熱された軽合金ホイールを加工する加工工程と、を備えている［９］または［１０］に記載の軽合金ホイールの製造方法。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、被加熱物側に同じ極が位置するように複数の磁石が配置されていることによって、磁力線が平行となって遠くにまで到達するから、回転体の回転により生じる誘導電流により効率よく被加熱物を加熱することができる。したがって、半製品状の軽合金ホイールのような被加熱物を効率よく加熱して短時間で所定温度とすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第一の実施形態に係る電磁誘導加熱装置１の概略構成を模式的に示すブロック図
【図２】図１におけるＡＡ矢視図であり、回転体２を磁石２１が設けられた磁石面側から見た正面図
【図３】回転体２および被加熱物８の側面図
【図４】図１の電磁誘導加熱装置１の変形例を模式的に示すブロック図
【図５】第二の実施形態に係るアルミホイールの製造方法のフローチャート
【図６】第二の実施形態に係るアルミホイールの製造方法における、電磁誘導加熱装置１を用いた加熱工程を模式的に示すブロック図
【図７】実施例１の測定結果を示すグラフ
【図８】実施例２の測定結果を示すグラフ
【図９】実施例３の測定結果を示すグラフ
【図１０】実施例３の測定結果を示すグラフ
【図１１】実施例３の測定結果を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第一の実施形態）
本発明の実施形態について、図面を参照しつつ以下に説明する。
図１は、本発明の第一の実施形態に係る電磁誘導加熱装置１の概略構成を模式的に示すブロック図である。同図に示すように、本実施形態の電磁誘導加熱装置１は、回転体２、回転駆動モータ(回転駆動手段)３、距離測定手段４、温度測定手段５、移動用モータ（移動手段）６、および制御手段７を備えている。
【００１９】
図２は、図１におけるＡＡ矢視図であり、回転体２に磁石２１が設けられた面（以下、「磁石面」ともいう）側から見た正面図である。図１および図２に示すように、回転体２は円盤の一方の面に複数の磁石２１が、同心円状（円環状）に配置されて構成されている。回転体２は、磁石面とは反対の面において、磁石２１の同心円の中心の位置で回転軸２２を介して回転駆動モータ３と接続されている。回転駆動モータ３で回転体２を回転し、被加熱物８に誘導電流を生じさせて加熱する。回転体２と回転駆動モータ３とを繋げる手段としては回転軸２２の他、チェーン、ベルトなど他の公知の手段を用いてもよい。
【００２０】
磁石２１としては、フェライト磁石、サマコバ磁石（Ｓｍ−Ｃｏ系マグネット）、ネオジウム磁石（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系マグネット）などの希土類磁石、アルニコ磁石（Ａｌ・Ｎｉ・Ｃｏ磁石）等を用いることができる。被加熱物８を効率よく加熱する観点から、希土類磁石等の磁力が強い磁石が好ましい。
【００２１】
図３は回転体２および被加熱物８の側面図である。同図中の磁石２１に付した矢印は、始点側がＳ極側を示しており、終点側がＮ極側を示している。図３には、全ての磁石２１のＮ極が被加熱物８側に位置する例を示したが、全ての磁石２１のＳ極が被加熱物８側に位置する構成としてもよい。全ての磁石２１を被加熱物８側に同じ極が位置するように配置することにより図３に点線矢印で示すように磁束が平行になり、回転体２から遠くの位置にまで磁力線が到達する。したがって、回転体２を回転させることにより、被加熱物８の広い範囲において大きな渦状の誘導電流（以下、「渦電流」ともいう。）を発生させることができるから、被加熱物８を効率良く加熱することができる。
【００２２】
図３では、被加熱物８に誘導電流を生じさせるために、回転体２を回転させる構成を示した。しかし、被加熱物８を回転させて、回転体２を固定することにより、誘導電流を生じさせる構成としてもよい。ただし、回転体２を回転させることによって磁石２１の冷却効果が得られることから、キュリー点が比較的低い希土類磁石を磁石２１として用いる場合、回転体２を回転させる構成が好ましい。電磁誘導加熱装置１は、冷却ファンなどの冷却手段を用いて磁石２１を冷却することとしてもよい。
【００２３】
回転駆動モータ３（図１に参照）は、回転軸２２を介して回転体２を回転駆動するものであり、後述する制御手段７により、回転トルク、回転数等を変更可能に構成されている。
【００２４】
距離測定手段４は、回転体２の磁石２１の被加熱物８側端と被加熱物８との距離Ｄを測定するものである。距離測定手段４としては、例えば、回転体２の磁石２１と被加熱物８との間の静電容量の変化や、両者の間隙を通過するレーザー光の変化を検知する手段が挙げられる。
【００２５】
図１には距離測定手段４を２つ備えた例を示したが、距離測定手段４は、１個または３個以上であってもよい。測定精度の観点から、複数の距離測定手段４を用いて距離Ｄを測定することが好ましい。
【００２６】
温度測定手段５は、被加熱物８の温度を測定して結果を制御手段７に出力する。温度測定手段５として、熱電対等の公知の温度センサを用いることができる。図１に示すように被加熱物８の温度を１箇所で測定する構成としてもよいが、被加熱物８の部位ごとに温度を測定する必要がある場合には、複数の温度測定手段５を用いて被加熱物８の温度を測定することが好ましい。
【００２７】
移動用モータ６は、回転駆動モータ３を回転軸２２と平行な方向に移動させて、回転体２と被加熱物８との距離Ｄを変化させるものである。例えば、距離測定手段４によって被加熱物８が熱膨張して距離Ｄが小さくなった場合、被加熱物８から離れる方向に回転駆動モータ３を移動させて距離Ｄを加熱効率の良好な大きさに維持することができる。
【００２８】
図１には、回転体２の位置を変化させるために、回転駆動モータ３を移動させる移動用モータ６を備えた構成を示したが、被加熱物８の位置を移動させる構成、または、回転体２および被加熱物８の位置をそれぞれ移動させる構成としてもよい。
【００２９】
制御手段７は、上述した回転駆動モータ３、距離測定手段４、温度測定手段５および移動用モータ６と有線または無線で電気的に接続され、それぞれを制御するものであり、例えばコンピュータなどを用いて構成することができる。制御手段７による制御について、以下に説明する。
【００３０】
制御手段７は、距離測定手段４により測定された距離Ｄを用いて回転駆動モータ３や移動用モータ６を制御する。被加熱物８の加熱により膨張変形していること検知した場合、回転駆動モータ３を停止したり、移動用モータ６により回転体２を移動させたりする。これにより、回転体２と被加熱物８とが接触することを防止できる。例えば、回転体２と被加熱物８との距離Ｄが接触の危険があるほど小さくなった場合、被加熱物８から離れる方向に回転体２を移動させる。この際、距離Ｄを加熱効率が良好な距離に維持すれば、加熱効率を良好にすることができる。
【００３１】
制御手段７は、温度測定手段５により測定された被加熱物８の温度を用いて回転駆動モータ３や移動用モータ６を制御することができる。例えば、被加熱物８が所定温度に到達するまでは、加熱効率が高い距離Ｄおよび回転数に維持し、目的の温度に近づくにつれて距離Ｄおよび回転数を変化させることにより、被加熱物８の温度を精緻に制御できる。被加熱物８が所定温度に到達した時点で、回転駆動モータ３を停止させて、回転体２を被加熱物８から離れる方向に移動させてもよい。
【００３２】
電磁誘導加熱装置１が距離測定手段４を複数備えている場合、制御手段７は、検出された複数の距離Ｄのうちの最大値または最小値を用いて各部を制御してもよい。
【００３３】
被加熱物８は、磁界を変化させることにより渦電流が生じる素材からなるものである。被加熱物８は、例えば、アルミニウムを含有するアルミニウム合金などからなる物、具体的には、アルミサッシ、アルミホイールなどが挙げられる。また、アルミニウム、マグネシウム、チタンなど軽金属を主体とする合金である軽合金からなる物も被加熱物８として加熱することができる。
【００３４】
図４は本実施形態の電磁誘導加熱装置１の変形例を模式的に示すブロック図である。同図に示すように、被加熱物８の両側にそれぞれ電磁誘導加熱装置１を配置する構成としてもよい。電磁誘導加熱装置１を複数用いることにより、被加熱物８が所定の温度に達するまでの時間を短縮したり、被加熱物８をより高温にしたりすることができる。
【００３５】
（第二の実施形態）
第一の実施形態において説明した電磁誘導加熱装置１を用いて、軽合金ホイールの一例であるアルミニウム合金製の半製品状のアルミホイールを加熱するアルミホイールの製造方法について説明する。
【００３６】
図５は本発明の第２の実施形態に係るアルミホイールの製造方法のフローチャートである。同図に示すように、本実施形態のアルミホイールの製造方法は、所定のアルミニウム合金材を鋳造して半製品状のアルミホイールを形成する鋳造工程Ｓ１と、鋳造工程Ｓ１にて形成された半製品状のアルミホイールを加熱する加熱工程Ｓ２と、加熱工程Ｓ２において加熱された半製品状のアルミホイールを加工して所定の形態からなるリム部を形成する加工工程Ｓ３とを備えている。
【００３７】
（鋳造工程Ｓ１）
鋳造工程Ｓ１は、鋳型により形成されるキャビティ内に溶湯を注入し、冷却した後、型開きしアルミニウム合金製鋳物である半製品状のアルミホイールを形成する工程である。一体型（ワンピースタイプ）のアルミホイールを製造する場合、リム部とディスク部とを一体的に形成する。分離型（ツーピースタイプ）のアルミホイールを製造する場合、リム部とディスク部とを別々に形成する。いずれの場合にも、後の加工工程Ｓ３によってリム部の一部を変形させてリム部を所定の形状とする。
本発明においては、鋳造工程Ｓ１により形成されたアルミニウム合金製鋳物を半製品状のアルミホイール（ニアネットシェープ）という。
【００３８】
（加熱工程Ｓ２）
加熱工程Ｓ２は、後の加工工程Ｓ３において加工に適した温度に半製品状のアルミホイールを予め加熱しておく工程である。
従来、加工工程の前に半製品状のアルミホイールを例えば１５０〜４００℃程度の加工に適した温度に加熱するために加熱炉が用いられていた。しかし、加熱炉を用いた加熱は、半製品状のアルミホイールを所定温度に加熱するまでに長時間を要すること、および加熱炉が広い設置場所を必要とすることから、アルミホイール製造の経済性を低下させる一因となっていた。
【００３９】
また、従来の加熱炉を用いた加熱では、半製品のアルミホイールの全体が所定温度にまで加熱される。しかし、加工工程Ｓ３において加工されるのは半製品のアルミホイールの一方の側面のリム部のみである。例えば、一体型のアルミホイールを加工する場合、鋳造工程Ｓ１で形成されたディスク部が加工工程Ｓ３によって変形しないように、他方の側面は低い温度に維持することが好ましい。したがって、半製品のアルミホイールの側面うち、塑性変形される一方の側面が他方よりも高い温度になるように加熱することができれば、アルミホイール製造における効率をさらに向上させることができる。
【００４０】
そこで、本実施形態のアルミホイールの製造方法の加熱工程Ｓ２は、電磁誘導加熱装置１を用いた電磁誘導によって半製品状のアルミホイールを加熱する。電磁誘導加熱装置１は、半製品状のアルミホイールを効率よく加熱でき、また、狭い場所にも設置できる。したがって、アルミホイールの製造に要する時間、エネルギー、空間等を抑制することが可能である。
【００４１】
また、電磁誘導加熱装置１を用いることにより、半製品状のアルミホイールの一方の側面を選択的に加熱して高い温度とすること、すなわち半製品状のアルミホイールに温度勾配が生じるように加熱することができる。したがって、加工工程Ｓ３において、一方の側面を加工に適した温度とし、他方の側面を意図しない変形などが生じない温度とすることができる。
【００４２】
電磁誘導加熱装置１を用いた加熱工程Ｓ２によれば、半製品状のアルミホイールを例えば１５０〜５００℃程度に加熱することが可能である。
【００４３】
（加工工程Ｓ３）
加工工程Ｓ３は、鋳造工程Ｓ１において形成された半製品状のアルミホイールを所定形状に変形する工程である。加工工程Ｓ３としては、例えば、塑性加工工程や、鍛造（プレス）工程等が挙げられる。
塑性加工工程は、半製品状のアルミホイールを耐圧性の型枠に入れて型枠ごと回転させながら、後にリム部を形成することとなる部分にローラを所定圧力にて押しつけて移動させることにより、所定形状とする工程である。塑性加工工程において、半製品状のアルミホイールにおいて、完成品よりも肉厚に形成されているリム部を引き伸ばす加工を行う。
鍛造工程は、半製品状のアルミホイールを耐圧性の金型に入れ、高圧プレスにより所定形状のアルミホイールを形成する工程である。鍛造工程は、バスやトラックのような大型車のアルミホイールの製造に好適に用いられる。
【００４４】
完成品のアルミホイールに変形を生じさせない観点から、加工工程Ｓ３が終了した時点においてアルミホイール全体の温度が均一であることが好ましい。塑性加工によって所定形状とされる場合、加工工程Ｓ３で引き伸ばされる一方の側のリム部のほうが他方の側よりも温度低下の程度が大きい。このため、加工工程Ｓ３が開始する時点において、加工される一方の側のリム部の温度を高くしておくことにより、ひずみが抑えられたアルミホイールとすることができる。この観点から、引き伸ばされる一方の側のリム部と他方の側のリム部との温度差は、加工工程Ｓ３が終了した時点おいて、１００℃以内であることが好ましく、５０℃以内であることがより好ましく、３０℃以内であることがさらに好ましい。なお、ここでいう「温度差」は、引き伸ばされる一方の側と、他方の側のそれぞれのリム部の温度の平均値をいう。
【００４５】
図６は、本実施形態における電磁誘導加熱装置１を用いた加熱工程Ｓ２を模式的に示すブロック図である。同図に示す電磁誘導加熱装置１は、温度測定手段５として、半製品状のアルミホイール８１の回転体側の第１の温度を測定する温度測定手段５Ａと、回転体２とは反対側の第２の温度を測定する温度測定手段５Ｂとを備えている。以下では、「半製品状のアルミホイール８１」を、適宜、「アルミホイール８１」ともいう。
【００４６】
図６に示すように、加熱工程Ｓ２では、被加熱物８である半製品状のアルミホイール８１の下方側のみにおいて回転体２を回転させる。これにより、半製品状のアルミホイール８１の一方側のみを加熱することができるから、アルミホイール８１に温度勾配を生じさせて、加工工程において加工される側面を選択的に高温にすることが可能である。また、回転体２をアルミホイール８１の下方で回転させることにより、加熱されたアルミホイール８１の熱が磁石２１に対して影響を及ぼすことを抑制できる。
【００４７】
加熱工程Ｓ２（図５参照）では、制御手段７は、温度測定手段５Ａおよび５Ｂにより測定される第１の温度および第２の温度を用いて、回転駆動モータ３および移動用モータ６を制御する。これにより、半製品状のアルミホイール８１の両側面のうち、回転体２側の側面を加工に適した所定温度とし、回転体２の反対側の側面を意図しない変形が生じない温度とすることができる。
【００４８】
加熱工程Ｓ２における加熱効率および半製品状のアルミホイール８１の両側面を加工工程Ｓ３に適した温度にする観点から、加熱工程Ｓ２における温度測定手段５Ａおよび５Ｂにより測定される第１の温度と前記第２の温度との差を、５０〜１５０℃とすることが好ましく、７０〜１３０℃とすることがより好ましく、８０〜１３０℃とすることがさらに好ましい。
【００４９】
なお、第二の実施形態では、本発明の電磁誘導加熱装置１をアルミホイールの製造方法に用いる場合について説明した。アルミサッシを製造する場合、ダイスを通過させて柱状のアルミニウム合金原料を所定形状とする前に所定温度に加熱しておく必要がある。この場合、本発明の電磁誘導加熱装置１を用いれば、温度勾配が生じるように柱状のアルミニウム合金原料を加熱することができる。柱状のアルミニウム合金原料の最初にダイスを通過する側を後にダイスを通過する側よりも高温に加熱することで、加工工程の終了時におけるアルミサッシの温度を均一として、温度の不均一によるひずみの少ないアルミサッシを効率よく製造することができる。
【実施例】
【００５０】
以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
以下の構成を備えた電磁誘導加熱装置１（図５参照）を用いて、被加熱物８の回転体２側端面に穴をあけて側端面から４４ｍｍのところに埋め込んだ熱電対よりなる温度測定手段５Ａを用いて測定した。
・被加熱物
・材質：アルミニウム合金製
・外形：直径４２５ｍｍ×１１８ｍｍ
・重量：１１．８ｋｇ
・比熱：９００（Ｊ／Ｋｇ  Ｋ）（２０℃）
・熱伝導率：２０４（Ｗ／ｍ  Ｋ）
【００５１】
（実施例１）
直径３９０ｍｍの円周上に２８個のネオジウム磁石が均等配置された回転体２、および出力１１ＫＷの回転駆動モータ３を備えた電磁誘導加熱装置１を用いた。被加熱物８から回転体２の磁石２１までの距離Ｄを２．０ｍｍ、２．５ｍｍ、３．０ｍｍに設定した。それぞれの距離について回転体２の回転数を変化させて、室温と被加熱物８の温度差が１００℃になるまで、すなわち被加熱物８の温度が室温から１００℃上昇するまでに要する時間（秒）を測定した。表１および図７に結果を示す。
【００５２】
【表１】
2018018604.tif 000003
【００５３】
（実施例２）
実施例１と同じ電磁誘導加熱装置１を用いて、被加熱物８の端から回転体２の磁石２１までの距離Ｄを２．６ｍｍ、２．８ｍｍ、３．０ｍｍに設定した。それぞれの距離について回転体２の回転数を変化させて、室温と被加熱物８の温度差が２００℃になるまで、すなわち被加熱物８の温度が室温から２００℃上昇するまでに要する時間（秒）を測定した。表２および図８に結果を示す。
【００５４】
【表２】
2018018604.tif 000004
【００５５】
（実施例３）
実施例１と同じ電磁誘導加熱装置１を用いて、実施例１において最も短い時間で加熱できたＤ＝２．０ｍｍで、回転数１７５０ｒｐｍで、８４６秒間加熱することにより、被加熱物を３５０℃とすることができた。
【００５６】
(実施例４)
ネオジウム磁石の代わりにフェライト磁石を備えた回転体２を用いた点、および回転駆動モータ３の出力が３．５ＫＷである点において、実施例１とは異なる電磁誘導加熱装置１を用いた。被加熱物８の端から回転体２の磁石２１までの距離Ｄを１．８ｍｍ、２．０ｍｍ、２．２ｍｍ、２．４ｍｍ、２．６ｍｍ、２．８ｍｍに設定した。それぞれについて、回転体２の回転数を変化させて、室温の被加熱物８が４０℃になるまでに要する時間（秒）を測定した。表３および図９〜図１１に結果を示す。
【００５７】
【表３】
2018018604.tif 000005
【００５８】
実施例１〜４の結果から以下のことが分かった。
（１）ネオジウム磁石を用いた実施例１〜３および異方性フェライト磁石を用いた実施例４のいずれも、磁気誘導によってアルミニウム合金製の被加熱物を加熱することができた。
（２）ネオジウム磁石を用いることによりアルミニウム合金製の被加熱物を加工に十分な３５０℃にまで加熱することができた。
（３）ネオジウム磁石と異方性フェライト磁石とでは、加熱効率の良好な回転数が異なる。本実施例においては、ネオジウム磁石では約１７５０（ｒｐｍ）、異方性フェライト磁石では約３１００（ｒｐｍ）がそれぞれ最適であった。
（４）被加熱物と磁石との距離Ｄを小さくすることが、加熱効率の向上に有効であった。
（５）被加熱物の回転体側の第１の温度とその反対側の第２の温度との差が１００℃程度となる条件で加熱した場合に、２００℃程度となる条件で加熱した場合よりも、加熱効率が良好であった。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の電磁誘導加熱装置は、例えば、半製品状の軽合金ホイールなどを効率的に加熱して短時間で加工工程に適した所定温度とする装置として有用である。
【符号の説明】
【００６０】
１  電磁誘導加熱装置
２  回転体
２１  磁石
２２  回転軸
３  回転駆動モータ（回転駆動手段）
４  距離測定手段
５，５Ａ，５Ｂ  温度測定手段
６  移動用モータ（移動手段）
７  制御手段
８  被加熱物
８１  半製品状のアルミホイール
Ｄ  磁石と被加熱物との距離
【図１】
2018018604.tif 000006
【図２】
2018018604.tif 000007
【図３】
2018018604.tif 000008
【図４】
2018018604.tif 000009
【図５】
2018018604.tif 000010
【図６】
2018018604.tif 000011
【図７】
2018018604.tif 000012
【図８】
2018018604.tif 000013
【図９】
2018018604.tif 000014
【図１０】
2018018604.tif 000015
【図１１】
2018018604.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成29年2月2日(2017.2.2)
【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】
被加熱物側に同じ極が位置するように複数の磁石が配置された回転体と、
前記回転体を回転させる回転駆動手段と、
前記被加熱物の温度を測定する温度測定手段と、
前記回転体および前記被加熱物の少なくとも一方を移動させることにより、前記回転体と前記被加熱物との距離を変化させる移動手段と、を備えており、
前記回転体を回転させて生じる誘導電流により前記被加熱物を加熱することを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【請求項２】
複数の前記磁石と前記被加熱物との距離を測定する距離測定手段をさらに備えており、
前記移動手段は、前記距離測定手段が測定した距離に基づいて、前記回転体および前記被加熱物の少なくとも一方を移動させる請求項１に記載の電磁誘導加熱装置。
【請求項３】
前記距離測定手段を複数備えており、
前記移動手段は、前記複数の距離測定手段によって検出された複数の距離のうちの最大値または最小値に基づいて、前記被加熱物および前記回転体の少なくとも一方を移動させる請求項１に記載の電磁誘導加熱装置。
【請求項４】
前記距離測定手段は、前記回転体の前記磁石と前記被加熱物との間の静電容量の変化、またはレーザー光の変化に基づいて、前記距離を測定するものである請求項２または３に記載の電磁誘導加熱装置。
【請求項５】
被加熱物側に同じ極が位置するように複数の磁石が配置された回転体と、
前記回転体を回転させる回転駆動手段と、
前記被加熱物の温度を測定する温度測定手段と、
前記回転体および前記被加熱物の少なくとも一方を移動させることにより、前記回転体と前記被加熱物との距離を変化させる移動手段とを備えており、
前記回転体には複数の前記磁石が配置されており、
前記被加熱物は、半製品状の軽合金ホイールであり、
前記温度測定手段は、前記半製品状の軽合金ホイールにおける、前記回転体側の第１の温度と、前記回転体と反対側の第２の温度とを測定し、
前記移動手段は、前記第１の温度および前記第２の温度に基づいて、前記距離を変化させ、
前記回転駆動手段は、前記第１の温度および前記第２の温度に基づいて、前記回転体の回転数を変化させ、
前記回転体を回転させて生じる誘導電流により前記被加熱物を加熱することを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【請求項６】
前記第１の温度と前記第２の温度との差が５０〜１５０℃になるように、前記回転体の回転数および前記磁石と前記被加熱物との距離の少なくとも一方を変化させる請求項５に記載の電磁誘導加熱装置。
【請求項７】
電磁誘導によって半製品状の軽合金ホイールを加熱する加熱工程を備えている、軽合金ホイールの製造方法において、
前記加熱工程は、前記半製品状の軽合金ホイールの下方において、請求項１の電磁誘導加熱装置の前記回転体を回転させることによって生じる誘導電流により前記半製品状の軽合金ホイールを加熱することを特徴とする軽合金ホイールの製造方法。
【請求項８】
前記半製品状の軽合金ホイールを形成する鋳造工程と、
前記加熱工程により加熱された軽合金ホイールを加工する加工工程と、を備えている請求項７に記載の軽合金ホイールの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
加工によりアルミホイールのリム部の一部を形成する製造方法では、半製品状のアルミホイールを加工する前にあらかじめ加熱して加工に適した温度にしておく必要がある。特許文献１には加熱炉を用いて加熱することが記載されているが、加熱炉で半製品状のアルミホイールをあらかじめ加熱する工程には時間がかかり、アルミホイール製造設備の大規模化につながるという問題がある。
そこで、本発明の課題は、半製品状の軽合金ホイールなどの被加熱物を効率的に加熱して短時間で所定温度とすることができる電磁誘導加熱装置を提供することにある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本出願の発明者らは、電磁誘導加熱を用いることにより、従来の加熱炉による製造方法よりも短時間で被加熱物を効率よく加熱できることを見出し、本発明に至った。
上記の課題を解決するために提供される本発明は次のとおりである。
［１］被加熱物側に同じ極が位置するように複数の磁石が配置された回転体と、前記回転体を回転させる回転駆動手段と、前記被加熱物の温度を測定する温度測定手段と、前記回転体および前記被加熱物の少なくとも一方を移動させることにより、前記回転体と前記被加熱物との距離を変化させる移動手段と、を備えており、前記回転体を回転させて生じる誘導電流により前記被加熱物を加熱することを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
［２］複数の前記磁石と前記被加熱物との距離を測定する距離測定手段をさらに備えており、前記移動手段は、前記距離測定手段が測定した距離に基づいて、前記回転体および前記被加熱物の少なくとも一方を移動させる［１］に記載の電磁誘導加熱装置。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
［３］前記距離測定手段を複数備えており、前記移動手段は、前記複数の距離測定手段によって検出された複数の距離のうちの最大値または最小値に基づいて、前記被加熱物および前記回転体の少なくとも一方を移動させる［１］に記載の電磁誘導加熱装置。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
［４］前記距離測定手段は、前記回転体の前記磁石と前記被加熱物との間の静電容量の変化、またはレーザー光の変化に基づいて、前記距離を測定するものである［２］または［３］に記載の電磁誘導加熱装置。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
［５］被加熱物側に同じ極が位置するように複数の磁石が配置された回転体と、前記回転体を回転させる回転駆動手段と、前記被加熱物の温度を測定する温度測定手段と、前記回転体および前記被加熱物の少なくとも一方を移動させることにより、前記回転体と前記被加熱物との距離を変化させる移動手段とを備えており、前記回転体には複数の前記磁石が配置されており、前記被加熱物は、半製品状の軽合金ホイールであり、前記温度測定手段は、前記半製品状の軽合金ホイールにおける、前記回転体側の第１の温度と、前記回転体と反対側の第２の温度とを測定し、前記移動手段は、前記第１の温度および前記第２の温度に基づいて、前記距離を変化させ、前記回転駆動手段は、前記第１の温度および前記第２の温度に基づいて、前記回転体の回転数を変化させ、前記回転体を回転させて生じる誘導電流により前記被加熱物を加熱することを特徴とする電磁誘導加熱装置。
［６］前記第１の温度と前記第２の温度との差が５０〜１５０℃になるように、前記回転体の回転数および前記磁石と前記被加熱物との距離の少なくとも一方を変化させる［５］に記載の電磁誘導加熱装置。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
［７］電磁誘導によって半製品状の軽合金ホイールを加熱する加熱工程を備えている、軽合金ホイールの製造方法において、前記加熱工程は、前記半製品状の軽合金ホイールの下方において、請求項１の電磁誘導加熱装置の前記回転体を回転させることによって生じる誘導電流により前記半製品状の軽合金ホイールを加熱することを特徴とする軽合金ホイールの製造方法。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
［８］前記半製品状の軽合金ホイールを形成する鋳造工程と、前記加熱工程により加熱された軽合金ホイールを加工する加工工程と、を備えている［７］に記載の軽合金ホイールの製造方法。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
移動用モータ６は、回転駆動モータ３を回転軸２２と平行な方向に移動させて、回転体２と被加熱物８との距離Ｄを変化させるものである。例えば、距離測定手段４によって被加熱物８が熱膨張して距離Ｄが小さくなったと測定された場合、被加熱物８から離れる方向に回転駆動モータ３を移動させて距離Ｄを加熱効率の良好な大きさに維持することができる。
【手続補正書】
【提出日】平成29年2月14日(2017.2.14)
【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】
被加熱物側に同じ極が位置するように複数の磁石が配置された回転体と、
前記回転体を回転させる回転駆動手段と、
前記被加熱物の温度を測定する温度測定手段と、
前記回転体および前記被加熱物の少なくとも一方を移動させることにより、前記回転体と前記被加熱物との距離を変化させる移動手段と、を備えており、
前記回転体を回転させて生じる誘導電流により前記被加熱物を加熱することを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【請求項２】
複数の前記磁石と前記被加熱物との距離を測定する距離測定手段をさらに備えており、
前記移動手段は、前記距離測定手段が測定した距離に基づいて、前記回転体および前記被加熱物の少なくとも一方を移動させる請求項１に記載の電磁誘導加熱装置。
【請求項３】
前記距離測定手段を複数備えており、
前記移動手段は、前記複数の距離測定手段によって検出された複数の距離のうちの最大値または最小値に基づいて、前記被加熱物および前記回転体の少なくとも一方を移動させる請求項２に記載の電磁誘導加熱装置。
【請求項４】
前記距離測定手段は、前記回転体の前記磁石と前記被加熱物との間の静電容量の変化、またはレーザー光の変化に基づいて、前記距離を測定するものである請求項２または３に記載の電磁誘導加熱装置。
【請求項５】
被加熱物側に同じ極が位置するように複数の磁石が配置された回転体と、
前記回転体を回転させる回転駆動手段と、
前記被加熱物の温度を測定する温度測定手段と、
前記回転体および前記被加熱物の少なくとも一方を移動させることにより、前記回転体と前記被加熱物との距離を変化させる移動手段とを備えており、
前記回転体には複数の前記磁石が配置されており、
前記被加熱物は、半製品状の軽合金ホイールであり、
前記温度測定手段は、前記半製品状の軽合金ホイールにおける、前記回転体側の第１の温度と、前記回転体と反対側の第２の温度とを測定し、
前記移動手段は、前記第１の温度および前記第２の温度に基づいて、前記距離を変化させ、
前記回転駆動手段は、前記第１の温度および前記第２の温度に基づいて、前記回転体の回転数を変化させ、
前記回転体を回転させて生じる誘導電流により前記被加熱物を加熱することを特徴とする電磁誘導加熱装置。
【請求項６】
前記第１の温度と前記第２の温度との差が５０〜１５０℃になるように、前記回転体の回転数および前記磁石と前記被加熱物との距離の少なくとも一方を変化させる請求項５に記載の電磁誘導加熱装置。
【請求項７】
電磁誘導によって半製品状の軽合金ホイールを加熱する加熱工程を備えている、軽合金ホイールの製造方法において、
前記加熱工程は、前記半製品状の軽合金ホイールの下方において、請求項１の電磁誘導加熱装置の前記回転体を回転させることによって生じる誘導電流により前記半製品状の軽合金ホイールを加熱することを特徴とする軽合金ホイールの製造方法。
【請求項８】
前記半製品状の軽合金ホイールを形成する鋳造工程と、
前記加熱工程により加熱された軽合金ホイールを加工する加工工程と、を備えている請求項７に記載の軽合金ホイールの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
［３］前記距離測定手段を複数備えており、前記移動手段は、前記複数の距離測定手段によって検出された複数の距離のうちの最大値または最小値に基づいて、前記被加熱物および前記回転体の少なくとも一方を移動させる［２］に記載の電磁誘導加熱装置。