(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
順に設けられたインフィード部分と、クローポール全体磁気特性測定ユニットと、アウトフィード部分と、それらの間に設けられたマニピュレータとを含み、
前記マニピュレータは、制御ユニットが出力した操作指令を受信し、順に前記インフィード部分上の測定されるクローポールをつかみ、前記クローポール全体磁気特性測定ユニット上の被測クローポールを送出し、前記クローポール全体磁気特性測定ユニットは、前記制御ユニットの指令に基づいて前記クローポール全体磁気特性測定ユニットに制御電源を出力し、前記被測クローポールの誘導電流を受け、前記制御ユニットに検出結果を送信し、
前記クローポール全体磁気特性測定ユニットは、測定台と、内側から外側へ測定台に設けられた巻取ロールと、クローポール着脱機構と、直流磁気特性測定器とを含み、
前記被測クローポールの位置決め及び脱離が前記クローポール着脱機構及び測定台により達成され、前記巻取ロールには、それぞれ前記直流磁気特性測定器に接続された測定コイル及び励磁コイルが並置され、前記測定コイルが前記被測クローポール内に位置し、前記被測クローポールの外部に前記測定コイルと磁気回路を構成する透磁性リングが設けられ、前記直流磁気特性測定器は、前記制御ユニットの指令に基づいて前記クローポール全体磁気特性測定ユニットに制御電源を出力し、前記励磁コイルが前記直流磁気特性測定器からの励起電圧を受け、前記測定コイルは、誘導電流を発生させることにより前記直流磁気特性測定器に誘導電流を出力し、前記直流磁気特性測定器は、出力した励磁電流を記録し、検出した誘導電流を誘起電圧に換算し、それを時間領域で積分して磁気誘導の強度を取得し、計算することで測定されるクローポール部品全体の磁化曲線が得られ、前記磁化曲線は、クローポール部品の磁気特性を示すことを特徴とする、クローポール全体磁気特性のオンライン自動測定システム。
【請求項２】
前記クローポール着脱機構は、前記測定台の内部に設けられた位置決め軸及び前記位置決め軸に接続された油圧シリンダを含み、
前記位置決め軸に透磁性ブロックが設けられ、前記透磁性ブロックは測定台と被測クローポールとの間に位置し、前記油圧シリンダにより位置決め軸の昇降を駆動することにより、測定台に対する被測クローポールの位置決め及び脱離を達成することを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記位置決め軸は、階段状構造であり、被測クローポールと測定台の中心ボスとの同軸度を保証するためのものであり、
前記位置決め軸の大端と小端との接合面は、環状透磁性ブロックの下端面に接触し、前記大端の直径が前記被測クローポールの中心孔の内径に適合し、小端の直径が環状透磁性ブロックの内径に適合することを特徴とする、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記透磁性ブロックの外径は、測定台の中心ボスの外径よりも小さく、内径は、被測クローポール内孔の内径よりも小さいことを特徴とする、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記透磁性ブロックは、着脱が便利になるようにテーパ角度を有することを特徴とする、請求項２から４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
前記位置決め軸と被測クローポールとの接触面には、環状スリーブが設けられ、前記環状スリーブの内径は、位置決め軸の小端の外径に適合し、外径は、被測クローポールの中心孔の内径に適合することを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記巻取ロールには、上係止溝及び下係止溝が設けられ、
前記上係止溝は、サイズが比較的小さく、前記測定コイルの巻き取りに用いられ、前記下係止溝は、サイズが比較的大きく、励磁コイルの巻き取りに用いられ、前記巻取ロールの下端の内径と測定台の中心ボスの外径とは隙間嵌めされることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記励磁コイルに励起電流Ｉを流した後、電磁誘導により磁場が発生し、この場合の外部磁場の強度Ｈ＝Ｎ１×Ｉ／Ｌｅであり、ここで、Ｎ１は励磁コイルの巻数であり、Ｌｅは等価磁路長であり、
誘導コイルに発生した誘導電気信号を測定し、電子積分器により誘導電流を算出し、計算することでコイル誘導により発生した誘導磁束Φが得られ、外部磁場の強度の増加につれて、算出された対応する磁気誘導の強度はＢ＝Φ／（Ｎ２×Ａｅ）となり、ここで、Ｎ２は励磁コイルの巻数であり、Ａｅは等価断面積であることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記アウトフィード部分は、それぞれ合格クローポール及び不合格クローポールを載置する２つのコンベアベルトを含み、
前記合格クローポールを載置するコンベアベルトと不合格クローポールを載置するコンベアベルトとは、始端が重なり合うことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記マニピュレータは、反転機能を有し、制御ユニットの指令を受け、順にインフィードコンベアベルトから測定されるクローポールをつかみ、クローポール磁気特性整体測定装置内に送入し、制御ユニット信号を待ち、測定されたクローポールをつかんでアウトフィードコンベアベルトに送り、
前記制御ユニットは、中央コントローラと、マニピュレータコントローラ及び駆動器と、コンベアベルトコントローラ及び駆動器と、クローポール着脱コントローラ及び駆動器とを含み、
前記中央コントローラは、それぞれ前記マニピュレータコントローラ、前記直流磁気特性測定器、前記コンベアベルトコントローラ及び前記クローポール着脱コントローラに接続され、制御信号を送信し、前記直流磁気特性測定器は、測定結果を前記中央コントローラに送信することで秩序がある検出と分類を達成することを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電機磁気特性測定分野の技術に関し、具体的には、クローポール全体磁気特性のオンライン自動測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
クローポール形発電機は、自動車ジェネレータにおいて最も一般的なタイプである。１対のクローポールは、互いに組み合わせてローターの磁極を形成し、励磁コイルの作用下で磁化されて磁場を形成し、回転してステータコイルを切断することにより電圧が誘起され、発電が実現される。クローポール部品の磁気特性を改善することにより、クローポール形発電機の同じ回転速度での発電効率を向上させることができる。実際には、異なる多くのクローポール製造プロセス及び原料があり、いかにクローポール全体磁気特性を測定し評価し、その製造プロセス及び原料成分を最適化するかは非常に重要である。そのため、工業的な大量生産に向けられ、オンライン自動測定を実現することでクローポール部品の品質をより効果的に制御できるクローポール全体磁気特性の測定システムの開発が必要となる。
【発明の概要】
【０００３】
本発明は、従来技術に存在するクローポール全体磁気特性のオンライン自動測定を実現できないという欠陥に対して、クローポール全体磁気特性のオンライン自動測定システムを提供し、完全に自動化された検出プロセスによりクローポール部品の検出効率を顕著に向上させる。
【０００４】
本発明は、以下の技術手段により達成される。
本発明は、順に設けられたインフィード部分と、クローポール全体磁気特性測定ユニットと、アウトフィード部分と、それらの間に設けられたマニピュレータとを含み、前記マニピュレータは、制御ユニットが出力した操作指令を受信し、順に前記インフィード部分上の測定されるクローポールをつかみ、前記クローポール全体磁気特性測定ユニット上の被測クローポールを送出し、前記クローポール全体磁気特性測定ユニットは、前記制御ユニットの指令に基づいて前記クローポール全体磁気特性測定ユニットに制御電源を出力し、前記被測クローポールの誘導電流を受け、前記制御ユニットに検出結果を送信するクローポール全体磁気特性のオンライン自動測定システムに関する。
【０００５】
前記クローポール全体磁気特性測定ユニットは、測定台と、内側から外側へ測定台に設けられた巻取ロールと、クローポール着脱機構と、直流磁気特性測定器とを含み、前記被測クローポールの位置決め及び脱離が前記クローポール着脱機構及び測定台により達成され、前記巻取ロールには、それぞれ前記直流磁気特性測定器に接続された測定コイル及び励磁コイルが並置され、前記測定コイルが前記被測クローポール内に位置し、前記被測クローポールの外部に被測クローポールと磁気回路を構成する透磁性リングが設けられ、前記直流磁気特性測定器は、前記制御ユニットの指令に基づいて前記クローポール全体磁気特性測定ユニットに制御電源を出力し、前記励磁コイルが前記直流磁気特性測定器からの励起電圧を受け、前記測定コイルは、誘導電流を発生させることにより前記直流磁気特性測定器に誘導電流を出力し、前記直流磁気特性測定器は、出力した励磁電流を記録し、検出した誘導電流を誘起電圧に換算し、それを時間領域で積分して磁気誘導の強度を取得し、計算することで測定されるクローポール部品全体の磁化曲線が得られ、前記磁化曲線は、クローポール部品の磁気特性を示す。
【０００６】
前記励磁コイルに励起電流Ｉを流した後、電磁誘導により磁場が発生し、この場合の外部磁場の強度Ｈ＝Ｎ１×Ｉ／Ｌｅであり、ここで、Ｎ１は励磁コイルの巻数であり、Ｌｅは等価磁路長であり、誘導コイルに発生した誘導電気信号を測定し、電子積分器により誘導電流を算出し、計算することでコイル誘導により発生した誘導磁束Φが得られ、外部磁場の強度の増加につれて、算出された対応する磁気誘導の強度はＢ＝Φ／（Ｎ２×Ａｅ）となり、ここで、Ｎ２は励磁コイルの巻数であり、Ａｅは等価断面積である。
【０００７】
前記クローポール着脱機構は、前記測定台の内部に設けられた位置決め軸及び前記位置決め軸に接続された油圧シリンダを含み、前記位置決め軸に透磁性ブロックが設けられ、前記透磁性ブロックは測定台と被測クローポールとの間に位置し、前記油圧シリンダにより位置決め軸の昇降を駆動することにより、測定台に対する被測クローポールの位置決め及び脱離を達成する。
【０００８】
前記位置決め軸は、階段状構造であり、被測クローポールと測定台の中心ボスとの同軸度を保証するためのものであり、前記位置決め軸の大端と小端との接合面は、環状透磁性ブロックの下端面に接触し、前記大端の直径が前記被測クローポールの中心孔の内径に適合し、小端の直径が環状透磁性ブロックの内径に適合する。
【０００９】
前記透磁性ブロックの外径は、測定台の中心ボスの外径よりも小さく、内径は、被測クローポール内孔の内径よりも小さい。前記透磁性ブロックは、好ましくは着脱が便利になるようにテーパ角度を有する。
【００１０】
前記位置決め軸と被測クローポールとの接触面には、環状スリーブが設けられ、前記環状スリーブの内径は、位置決め軸の小端の外径に適合し、外径は、被測クローポールの中心孔の内径に適合する。
【００１１】
前記巻取ロールには、上係止溝及び下係止溝が設けられ、前記上係止溝は、サイズが比較的小さく、前記測定コイルの巻き取りに用いられ、前記下係止溝は、サイズが比較的大きく、励磁コイルの巻き取りに用いられ、前記巻取ロールの下端の内径と測定台の中心ボスの外径とは隙間嵌めされる。
【００１２】
前記測定台の底部には、磁気遮蔽のための磁気遮蔽板が設けられ、その厚さは、測定台の厚さの１．５倍よりも厚い。
【００１３】
前記インフィード部分は、測定されるクローポールを載置するコンベアベルトを使用するが、これに限定されない。
【００１４】
前記アウトフィード部分は、それぞれ合格クローポール及び不合格クローポールを載置する２つのコンベアベルトを含み、前記合格クローポールを載置するコンベアベルトと不合格クローポールを載置するコンベアベルトとは、始端が重なり合う。
【００１５】
前記マニピュレータは、反転機能を有し、制御ユニットの指令を受け、順にインフィードコンベアベルトから測定されるクローポールをつかみ、クローポール磁気特性整体測定装置内に送入し、制御ユニット信号を待ち、測定されたクローポールをつかんでアウトフィードコンベアベルトに送る。
【００１６】
前記制御ユニットは、中央コントローラと、マニピュレータコントローラ及び駆動器と、ンベアベルトコントローラ及び駆動器と、クローポール着脱コントローラ及び駆動器とを含み、
前記中央コントローラは、それぞれ前記マニピュレータコントローラ、前記直流磁気特性測定器、前記コンベアベルトコントローラ及び前記クローポール着脱コントローラに接続され、制御信号を送信し、前記直流磁気特性測定器は、測定結果を前記中央コントローラに送信することで秩序がある検出と分類を達成する。
【発明の効果】
【００１７】
従来技術と比べて、本発明は、クローポール部品の非破壊検出を達成し、従来のクローポール部品の生産ラインと組み合わせて全自動オンライン検出が実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の上面図である。
【図２】クローポール全体磁気特性測定ユニットの模式図である。
【図３】透磁性リングの模式図である。
【図４】測定台の模式図である。
【図５】巻取ロールの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本実施例に係るクローポール全体磁気特性のオンライン自動測定システムである。前記システムは、インフィード部分であるインフィードコンベアベルト１と、反転機能を有するマニピュレータ３と、クローポール着脱機構４と、制御ユニット５、クローポール全体磁気特性測定ユニット８と、アウトフィード部分である不合格品搬出ベルト１０及びアウトフィードコンベアベルト１２とを含む。マニピュレータは、制御ユニットが出力した操作指令を受け、順にインフィード部分上の測定されるクローポールをつかみ、クローポール全体磁気特性測定ユニット上の被測クローポールを送出し、クローポール全体磁気特性測定ユニットが制御ユニットの指令に基づいてクローポール全体磁気特性測定ユニットに制御電源を出力し、被測クローポールの誘導電流を受け、制御ユニットに検出結果を送信する。
【００２０】
図２に示すように、前記クローポール全体磁気特性測定ユニット８は、中心円形ボス付き測定台８−２と、巻取ロール８−８に設けられ、それぞれ直流磁気特性測定器６に接続された励磁コイル８−３及び測定コイル８−５と、被測クローポール９外に設けられた透磁性リング８−４と、クローポール着脱機構とを含む。
【００２１】
図３に示すように、前記透磁性リング８−４の総高さは、被測クローポール総高さの１．１−１．２倍であり、その内径Ｄ０と被測クローポールの外径との差は、０．４−０．８ｍｍに制御されるべきであり、その外径は、下記数１に示されるとおりであり、ここで、Ｓクローポールが被測クローポールの中心ボスの断面積であり、κ＝１０−１２である。
【数１】
0006933833.tif 000002
【００２２】
前記透磁性リング８−４の底部に測定台に組み合わせる階段構造が設けられ、その材料は、高透磁率で高飽和磁気誘導の強磁性材料であり、前記透磁性リング８−４の昨日は、主に被測クローポールと磁気回路を構成することである。
【００２３】
本実施例には、被測クローポールの外径は９８．７ｍｍであるため、透磁性リングの内径は９８．７＋０．３×２＝９９．３ｍｍであり、透磁性リングの外径は９９．３＋１５×２＝１２９．３ｍｍである。
【００２４】
図４に示すように、前記測定台８−２の中央貫通孔の直径は、被測クローポール部品の中心孔の直径に適合し、中心ボスの直径は、被測クローポール部品の中心ボスの直径よりも３−５ｍｍ大きく、その外リングの厚さｔ１は、透磁性リングの厚さに適合し、底部の厚さｔ２は、外リングの厚さの１．５倍以上である。前記測定台は、底部の磁気遮蔽板にボルト接続される。材料は、高透磁率で高飽和磁気誘導の強磁性材料である。
【００２５】
前記透磁性ブロック８−７のテーパ角度は８°である。
【００２６】
前記巻取ロール８−８には上下２つの係止溝が設けられ、そのうち、サイズが比較的小さい上係止溝は、測定コイルの巻き取りに用いられ、サイズが比較的大きい下係止溝は、励磁コイルの巻き取りに用いられる。下端の内径と測定台の中心ボスの外径とは隙間嵌めされる。材料は、常磁性材料である。
【００２７】
前記巻取ロール８−８の巻き取り方は、ワイヤを同一方向に沿って下係止溝上に均一に巻き取って励磁コイルを形成すると同時に、もう１本のワイヤを同一方向に沿って上係止溝に均一に巻き取って測定コイルを形成することである。
【００２８】
前記励磁コイル８−３のワイヤの巻数は、モータの実際の使用における被測クローポールの励磁コイルの必要な巻数の１．１−１．２倍である。対応する測定コイル８−５の最大巻数は、数２を満たし、ここで、φｍａｘは、本測定装置の測定可能な最大磁束であり、Ｂｍａｘの推奨値は、２．０Ｔｅｓｌａであり、Ｓは、被測クローポールの中心ボスの断面積である。測定レンジは、１５００アンペアターンに設定され、被測クローポールの型番に対応するクローポール形発電機ローターの励磁コイルの巻数は３６０ターンである。安全のために、前記巻取ロール上の励磁コイルの巻数が４００ターン、直流磁気特性測定器の最大磁束レンジが０．８ｍｗｂ、予測被測クローポールの最大磁束密度が２．１Ｔ、クローポールボスの断面積が１９００ｍｍ２に設定される。算出した測定コイルの最大巻数は２．５ターンであり、測定器の安全な動作を保証するために、励磁コイルの巻数は２ターンに設定される。直流磁気特性測定器が出力する励磁電流が３．７５Ａに設定される。
【数２】
0006933833.tif 000003
【００２９】
本装置は、以下のように測定を行う。
測定過程において、被測クローポールの型番に基づいて直流磁気特性測定器６の関連パラメータを設定する。具体的には、有効断面積を１９００ｍｍ２、励磁コイル巻数を４００ターン、測定コイル巻数を２ターンに設定する。インフィードコンベアベルト１のクローポール位置決め溝に測定されるクローポール２を置く。クローポール着脱機構の駆動器油圧シリンダ４を復帰させる。制御ユニット５により測定結果の分類スキームを設定する。反転機能を有するマニピュレータ３を磁気特性測定装置から遠い初期位置に復帰させた後、システム全体をオンにし、動作を開始させる。
【００３０】
ステップ１：反転機能を有するマニピュレータ３によりインフィードコンベアベルト１の所定位置から測定されるクローポール２をつかみ、突き出し機構を有するクローポール全体磁気特性測定ユニット８内に置き、反転機能を有するマニピュレータ３を初期位置に復帰させ、信号を制御ユニット５に送信する。同時に、フィードコンベアベルトにより、次の測定されるクローポールを所定位置に搬送する。
【００３１】
ステップ２：制御ユニット５は反転機能を有するマニピュレータ３からの信号を受信し、直流磁気特性測定器６をオンにする。直流磁気特性測定器６は、測定終了まで順に被測クローポールを消磁し、測定し、測定結果を制御ユニット５に送信する。
【００３２】
ステップ３：制御ユニット５は、測定結果を受信し、システムが設定した分類スキームに基づいて信号を反転機能を有するマニピュレータ３及び突き出し機構の油圧シリンダ駆動器４に送信する。
【００３３】
ステップ４：クローポール着脱機構の駆動器４は、制御ユニットからの信号を受信し、被測クローポールが突き出されるように油圧シリンダを駆動する。
【００３４】
ステップ：制御ユニット５は、駆動器４からのフィードバック信号を受信し、被測クローポールがアウトフィードコンベアベルト１２の所定位置までつかまれるか、又は不合格品コンベアベルト１０に直接置かれた後、マニピュレータ３が復帰するようにマニピュレータ３を制御する。合格品はアウトフィードコンベアベルトにより次の生産工程に搬送される。測定結果を表１に示す。
【００３５】
システムがオンにされた後、上記循環動作を行うことにより、クローポール全体磁気特性のオンライン自動測定が実現される。直流磁気特性測定器の測定点の数を調整することにより各被測定品の測定時間を調整することができ、これにより、生産ラインの生産ペースへの適応が容易になる。制御ユニットの測定結果の分類スキームを変更することにより、クローポールの磁気特性によるスクリーニングという機能が実現される。
【００３６】
【表１】
0006933833.tif 000004
【００３７】
本発明の原理及び趣旨から逸脱しない限り、当業者は、上記実施例に対して局所調整を行うことができる。本発明の保護範囲は、特許請求の範囲に定められ、上記実施例に制限されず、その範囲内の各実施形態は、全て本発明に拘束される。
【符号の説明】
【００３８】
１  インフィードコンベアベルト、
２  測定されるクローポール、
３  マニピュレータ、
４  クローポール着脱機構、
５  制御ユニット、
６  直流磁気特性測定器、
７  測定コイル及び励磁コイルリード線、
８  クローポール全体磁気特性測定ユニット、
８−１  磁気遮蔽板、
８−２  中心円形ボス付き測定台８−２、
８−３  励磁コイル、
８−４  透磁性リング、
８−５  測定コイル、
８−６  環状スリーブ８−６、
８−７  透磁性ブロック、
８−８  巻取ロール、
８−９  位置決め軸、
８−１０  油圧シリンダ及びその駆動器、
９  被測クローポール、
１０  不合格品搬出ベルト、
１１  合格クローポール、
１２  アウトフィードコンベアベルト。
【図１】
0006933833.tif 000005
【図２】
0006933833.tif 000006
【図３】
0006933833.tif 000007
【図４】
0006933833.tif 000008
【図５】
0006933833.tif 000009