(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
三つの磁化要素が相互に１２０度の位相差をもって配置され、その三つの磁化要素がΔ結線又はＹ結線され、
前記磁化要素は、継鉄に電線が巻かれた二つの磁極を含み、前記二つの磁極の電線が和動接続されており、
前記二つの磁極は、前記三つの磁化要素の配置の中心点へ向けて間隔が広がっていくように相対角度をもって設けられている、ことを特徴とする分割ヨーク型磁化器。
【請求項２】
請求項１に記載の分割ヨーク型磁化器において、前記三つの磁化要素が同心円上に配置されている、ことを特徴とする分割ヨーク型磁化器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁粉探傷等に用いられる磁化器に関する。
【背景技術】
【０００２】
非破壊検査方法の一例として、磁化装置で被検査体を磁化し、磁化した被検査体に磁粉を散布し、その被検査体に付着した磁粉の分布状態から、その被検査体の傷や割れを検出する磁粉探傷方法が公知である。このような磁粉探傷方法において磁化装置で被検査体を磁化する際には、被検査体に生じている傷や割れの方向と磁界の磁力線方向との角度によって、その傷や割れの検出精度が異なってくる。具体的には、傷や割れに対して磁力線が直交する状態において、傷や割れで生ずる漏洩磁束が最も大きくなるため、傷や割れに付着した磁粉により形成される磁粉模様を最も明瞭に識別することができる。
【０００３】
しかし被検査体に生じている傷や割れの方向を予測することは、通常困難な場合が多い。そのため、多方向の磁界を発生させる磁化装置を用いて被検査体を磁化することによって、傷や割れの方向にかかわらず傷や割れに磁力線が直交する状態で被検査体を磁化し、被検査体の傷や割れの検出精度を向上させることが従来から行われている。
【０００４】
多方向の磁界を発生させる磁化装置の一例として三極ヨーク型磁化器が公知である（例えば特許文献１を参照）。以下、従来技術の三極ヨーク型磁化器について図１２〜図１６を参照しながら説明する。
図１２は、従来技術の三極ヨーク型磁化器の斜視図である。図１３は、従来技術の三極ヨーク型磁化器の平面図である。図１４は、従来技術の三極ヨーク型磁化器の内部磁気回路の模式図である。図１５は、従来技術の三極ヨーク型磁化器の結線図である。図１６は、従来技術の三極ヨーク型磁化器５０によって形成される回転磁界で被検査体を磁化した時の被検査体表面の磁束密度分布をコンピュータシュミレーションで解析した図である。
従来技術の三極ヨーク型磁化器５０は、第１磁化要素５１、第２磁化要素５２、第３磁化要素５３、基部５４及び三極ヨーク５５を含む。第１磁化要素５１、第２磁化要素５２及び第３磁化要素５３は、相互に１２０度の位相差をもって基部５４に配置されて固定されている。
【０００５】
三極ヨーク５５は、ケイ素鋼板を積層して形成した継鉄であり、第１ヨーク５５１、第２ヨーク５５２及び第３ヨーク５５３を有している。第１ヨーク５５１には電線が巻かれてコイルＬ５１が構成されており、この第１ヨーク５５１とコイルＬ５１とで構成される磁極が第１磁化要素５１となる。第２ヨーク５５２には電線が巻かれてコイルＬ５２が構成されており、この第２ヨーク５５２とコイルＬ５２とで構成される磁極が第２磁化要素５２となる。第３ヨーク５５３には電線が巻かれてコイルＬ５３が構成されており、この第３ヨーク５５３とコイルＬ５３とで構成される磁極が第３磁化要素５３となる。
【０００６】
コイルＬ５１、コイルＬ５２及びコイルＬ５３は、Δ結線されている。より具体的には、コイルＬ５１とコイルＬ５３との接続点は端子Ａ１に接続され、コイルＬ５１とコイルＬ５２との接続点は端子Ａ２に接続され、コイルＬ５２とコイルＬ５３との接続点は端子Ａ３に接続されている。
【０００７】
このように相互に１２０度の位相差をもって配置された第１磁化要素５１、第２磁化要素５２及び第３磁化要素５３を備える三極ヨーク型磁化器５０は、端子Ａ１〜Ａ３に三相交流電圧を印加することによって、磁界の方向が３６０度変化する回転磁界を形成することができる（図１６）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特公昭６１−２５３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
出願人は、従来技術の三極ヨーク型磁化器５０によって形成される回転磁界で被検査体を磁化した時の被検査体表面の磁束密度分布をコンピュータシミュレーションで解析した。その結果、従来技術の三極ヨーク型磁化器５０は、第１磁化要素５１、第２磁化要素５２及び第３磁化要素５３の内側の領域（図１３の符号Ｂを付した波線で示した領域）では回転磁束密度の分布は均一であるが、その外側の領域では回転磁束密度の分布に偏りがあり均一でないことが分かった（図１６）。このような被検査体表面の回転磁束密度の偏りは、前述した磁粉探傷方法において磁粉探傷の精度を低下させる要因となる。
【００１０】
このような状況に鑑み本発明はなされたものであり、その目的は、被検査体表面の回転磁束密度の偏りが小さい均一性の高い回転磁界を広範囲に形成可能な磁化器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
＜本発明の第１の態様＞
本発明の第１の態様は、三つの磁化要素が相互に１２０度の位相差をもって配置され、その三つの磁化要素がΔ結線又はＹ結線され、前記磁化要素は、継鉄に電線が巻かれた二つの磁極を含み、前記二つの磁極の電線が和動接続されており、前記二つの磁極は、前記三つの磁化要素の配置の中心点へ向けて間隔が広がっていくように相対角度をもって設けられている、ことを特徴とする分割ヨーク型磁化器である。
【００１２】
このように三つの磁化要素は、各々が二つの磁極で構成され、三つの磁化要素の配置の中心点へ向けて間隔が広がっていくように二つの磁極が相対角度をもって設けられている。そのため従来技術の三極ヨーク型磁化器よりも三つの磁化要素の内側の領域を広くすることができる。それによって均一性の高い回転磁界が広範囲に形成され、被検査体表面の回転磁束密度の偏りを小さくすることができる。
【００１３】
また三つの磁化要素は各々が二つの磁極で構成されているので、六つの磁極によって回転磁界が形成されることになる。それによって被検査体の表面における回転磁界の各方向における磁束密度の偏りが従来よりも大幅に小さい回転磁界を形成することができる。
【００１４】
これにより本発明の第１の態様によれば、被検査体表面の回転磁束密度の偏りが小さい均一性の高い回転磁界を広範囲に形成可能な磁化器を提供することができるという作用効果が得られる。
【００１５】
＜本発明の第２の態様＞
本発明の第２の態様は、前述した本発明の第１の態様において、前記三つの磁化要素が同心円上に配置されている、ことを特徴とする分割ヨーク型磁化器である。
このような特徴によれば、回転磁界の各方向に対する磁界の強さをより均一にすることができるので、被検査体表面の回転磁束密度の偏りをさらに小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、被検査体表面の回転磁束密度の偏りが小さい均一性の高い回転磁界を広範囲に形成可能な磁化器を提供することができるという作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施例の分割ヨーク型磁化器の平面図。
【図２】本発明の第１実施例の分割ヨーク型磁化器の正面図。
【図３】本発明の第１実施例の分割ヨーク型磁化器の内部磁気回路の模式図。
【図４】本発明の第１実施例の分割ヨーク型磁化器の結線図。
【図５】本発明の第１実施例の分割ヨーク型磁化器による被検査体表面の磁束密度分布を解析した図。
【図６】本発明に係る第１実施例の分割ヨーク型磁化器と従来技術の三極ヨーク型磁化器の回転磁界により被検査体を磁化したときの被検査体表面の回転磁束密度のリサージュ波形図。
【図７】本発明の第２実施例の分割ヨーク型磁化器の内部磁気回路の模式図。
【図８】本発明の第２実施例の分割ヨーク型磁化器の結線図。
【図９】本発明の第３実施例の分割ヨーク型磁化器の平面図。
【図１０】本発明の第４実施例の分割ヨーク型磁化器の平面図。
【図１１】本発明の第５実施例の分割ヨーク型磁化器の平面図。
【図１２】従来技術の三極ヨーク型磁化器の斜視図。
【図１３】従来技術の三極ヨーク型磁化器の平面図。
【図１４】従来技術の三極ヨーク型磁化器の内部磁気回路の模式図。
【図１５】従来技術の三極ヨーク型磁化器の結線図。
【図１６】従来技術の三極ヨーク型磁化器による被検査体表面の磁束密度分布を解析した図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
尚、本発明は、以下説明する実施例に特に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変形が可能であることは言うまでもない。
【００１９】
＜第１実施例＞
本発明の第１実施例について、図１〜図６を参照しながら説明する。
図１は、第１実施例の分割ヨーク型磁化器１００の平面図である。図２は、第１実施例の分割ヨーク型磁化器１００の正面図である。図３は、第１実施例の分割ヨーク型磁化器１００の内部磁気回路の模式図である。図４は、第１実施例の分割ヨーク型磁化器１００の結線図である。図５は、第１実施例の分割ヨーク型磁化器１００によって形成される回転磁界で被検査体を磁化した時の被検査体表面の磁束密度分布をコンピュータシミュレーションで解析した図である。
【００２０】
第１実施例の分割ヨーク型磁化器１００は、第１磁化要素１０、第２磁化要素２０、第３磁化要素３０、基部１７及び六極ヨーク１８を備える。「三つの磁化要素」としての第１磁化要素１０、第２磁化要素２０及び第３磁化要素３０は、相互に１２０度の位相差をもって基部１７に配置されて固定されている。
【００２１】
六極ヨーク１８は、ケイ素鋼板を積層して形成した継鉄であり、第１ヨーク１８１、第２ヨーク１８２、第３ヨーク１８３、第４ヨーク１８４、第５ヨーク１８５及び第６ヨーク１８６を有している。第１ヨーク１８１には電線が巻かれてコイルＬ１１が構成されており、この第１ヨーク１８１とコイルＬ１１とで第１磁極１１が構成されている。第２ヨーク１８２には電線が巻かれてコイルＬ１２が構成されており、この第２ヨーク１８２とコイルＬ１２とで第２磁極１２が構成されている。第３ヨーク１８３には電線が巻かれてコイルＬ１３が構成されており、この第３ヨーク１８３とコイルＬ１３とで第３磁極１３が構成されている。第４ヨーク１８４には電線が巻かれてコイルＬ１４が構成されており、この第４ヨーク１８４とコイルＬ１４とで第４磁極１４が構成されている。第５ヨーク１８５には電線が巻かれてコイルＬ１５が構成されており、この第５ヨーク１８５とコイルＬ１５とで第５磁極１５が構成されている。第６ヨーク１８６には電線が巻かれてコイルＬ１６が構成されており、この第６ヨーク１８６とコイルＬ１６とで第６磁極１６が構成されている。
【００２２】
第１磁化要素１０は、第１磁極１１と第２磁極１２とで構成されている。第１磁極１１のコイルＬ１１と第２磁極１２のコイルＬ１２は、磁束が同じ向きになるように同じ巻き方向（符号Ｃで示した巻き方向）で巻かれて接続されている（和動接続）。第１磁極１１と第２磁極１２は、基部（磁化器バックヨーク）１７に軸芯が直交する向きで、三つの磁化要素（第１磁化要素１０、第２磁化要素２０、第３磁化要素３０）の配置の中心点Ａへ向けて間隔が広がっていくように相対角度をもって設けられている。
尚、第１磁極１１のコイルＬ１１と第２磁極１２のコイルＬ１２は、直列に接続しても並列に接続してもよい。
【００２３】
第２磁化要素２０は、第３磁極１３と第４磁極１４とで構成されている。第３磁極１３のコイルＬ１３と第４磁極１４のコイルＬ１４は、第１磁化要素１０と同様に、磁束が同じ向きになるように同じ巻き方向（符号Ｃで示した巻き方向）で巻かれて接続されている（和動接続）。第３磁極１３と第４磁極１４は、基部（磁化器バックヨーク）１７に軸芯が直交する向きで、三つの磁化要素の配置の中心点Ａへ向けて間隔が広がっていくように相対角度をもって設けられている。
尚、第３磁極１３のコイルＬ１３と第４磁極１４のコイルＬ１４は、直列に接続しても並列に接続してもよい。
【００２４】
第３磁化要素３０は、第５磁極１５と第６磁極１６とで構成されている。第５磁極１５のコイルＬ１５と第６磁極１６のコイルＬ１６は、第１磁化要素１０と同様に、磁束が同じ向きになるように同じ巻き方向（符号Ｃで示した巻き方向）で巻かれて接続されている（和動接続）。第５磁極１５と第６磁極１６は、基部（磁化器バックヨーク）１７に軸芯が直交する向きで、三つの磁化要素の配置の中心点Ａへ向けて間隔が広がっていくように相対角度をもって設けられている。
尚、第５磁極１５のコイルＬ１５と第６磁極１６のコイルＬ１６は、直列に接続しても並列に接続してもよい。
【００２５】
第１実施例の分割ヨーク型磁化器１００は、第１磁極１１と第２磁極１２との相対角度、第３磁極１３と第４磁極１４との相対角度、第５磁極１５と第６磁極１６との相対角度は、いずれも約６０度に設定されている。
【００２６】
第１磁化要素１０、第２磁化要素２０及び第３磁化要素３０は、Δ結線で接続されている。より具体的には、コイルＬ１１とコイルＬ１６との接続点は端子Ａ１に接続され、コイルＬ１２とコイルＬ１３との接続点は端子Ａ２に接続され、コイルＬ１４とコイルＬ１５との接続点は端子Ａ３に接続されている。端子Ａ１〜Ａ３は、基部１７に取り付けられた端子台（図示せず）に設けられている。分割ヨーク型磁化器１００は、端子Ａ１〜Ａ３に三相交流電圧を印加することによって、磁界の方向が３６０度変化する回転磁界を形成することができる。
【００２７】
尚、第１磁化要素１０、第２磁化要素２０及び第３磁化要素３０は、本発明に必須の要素ではないが、同心円上に配置されているのが好ましい。それによって分割ヨーク型磁化器１００に三相交流電圧を印加したときに、その分割ヨーク型磁化器１００が形成する回転磁界の各方向に対する磁界の強さをより均一にすることができる。
【００２８】
このような構成の本発明に係る分割ヨーク型磁化器１００は、第１磁化要素１０、第２磁化要素２０及び第３磁化要素３０は、各々が二つの磁極で構成され、三つの磁化要素の配置の中心点Ａへ向けて間隔が広がっていくように二つの磁極が相対角度をもって設けられている。そのため本発明に係る分割ヨーク型磁化器１００は、従来技術の三極ヨーク型磁化器５０（図１２〜図１５）と同等の性能を維持したまま、第１磁化要素１０、第２磁化要素２０及び第３磁化要素３０の内側の領域（図１の符号Ｂを付した波線で示した領域）を従来よりも広くすることができる。それによって均一性の高い回転磁界が広範囲に形成され、被検査体表面の回転磁束密度の偏りを小さくすることができる（図５）。
【００２９】
また第１磁化要素１０、第２磁化要素２０及び第３磁化要素３０は、各々が二つの磁極で構成されている。つまり本発明に係る分割ヨーク型磁化器１００は、六つの磁極（第１磁極１１〜第６磁極１６）によって回転磁界が形成されることになる。それによって回転磁束密度の偏りが従来よりも大幅に少なくなり、広範囲に均一な回転磁束密度を形成することができる(図５）。
【００３０】
このようにして本発明によれば、被検査体表面の回転磁束密度の偏りが小さい均一性の高い回転磁界を広範囲に形成可能な分割ヨーク型磁化器１００を提供することができる。
【００３１】
図６は、本発明に係る第１実施例の分割ヨーク型磁化器１００と従来技術の三極ヨーク型磁化器５０により被検査体を磁化したときの被検査体表面の回転磁束密度のリサージュ波形図である。
出願人は、本発明の効果をさらに検証すべく、本発明に係る第１実施例の分割ヨーク型磁化器１００と従来技術の三極ヨーク型磁化器５０（図１２〜図１５）のそれぞれの回転磁束密度のリサージュ波形をコンピュータシミュレーションにより解析して対比した。具体的には以下の解析条件に基づいて、三つの磁化要素の配置の中心点Ａを原点とするＸ−Ｙ座標（単位：ｍｍ）における測定点Ｐ１〜Ｐ４（図１、図１３）で回転磁束密度のリサージュ波形をコンピュータシミュレーションにより解析した。
【００３２】
各磁化要素のコイル巻数は２７０ターン、励磁電流は９．５６Ａとした。ヨーク材は、ケイ素鋼板で占有率９５％の積層鋼板とし、被検査体は、１３クロム鋼（ＳＵＳ４１０）の強磁性体鋼板を用いた。
【００３３】
図６（ａ）は、測定点Ｐ１（Ｘ−Ｙ座標０,０）におけるＸ−Ｙ平面のリサージュ波形である。
測定点Ｐ１（Ｘ−Ｙ座標０,０）、すなわち三つの磁化要素の配置の中心点Ａにおけるリサージュ波形は、本発明に係る分割ヨーク型磁化器１００、従来技術の三極ヨーク型磁化器５０、いずれも円形であった。これは被検査体表面におけるＸ−Ｙ平面の各方向の回転磁束密度が均一であることを意味する。
【００３４】
図６（ｂ）は、測定点Ｐ２（Ｘ−Ｙ座標０,８０）におけるＸ−Ｙ平面のリサージュ波形であり、図６（ｃ）は、測定点Ｐ３（Ｘ−Ｙ座標０,−６０）におけるＸ−Ｙ平面のリサージュ波形であり、図６（ｄ）は、測定点Ｐ４（Ｘ−Ｙ座標５０,０）におけるＸ−Ｙ平面のリサージュ波形である。
測定点Ｐ２（Ｘ−Ｙ座標０,５０）、測定点Ｐ３（Ｘ−Ｙ座標０,−６０）、測定点Ｐ４（Ｘ−Ｙ座標５０,０）のリサージュ波形から、従来技術の三極ヨーク型磁化器５０は、三つの磁化要素の配置の中心点Ａから離れた位置では、被検査体の表面におけるＸ−Ｙ平面の各方向の回転磁束密度に顕著な偏りが生じていることが分かる。それに対して本発明に係る分割ヨーク型磁化器１００のリサージュ波形は、従来技術の三極ヨーク型磁化器５０のリサージュ波形と比較してより円形に近い。これは本発明に係る分割ヨーク型磁化器１００は、被検査体の表面における回転磁束密度の偏りが従来よりも小さく、Ｘ−Ｙ平面の各方向における回転磁束密度の均一性が従来よりも高いことを意味する。
【００３５】
＜第２実施例＞
本発明の第２実施例について、図７及び図８を参照しながら説明する。
尚、第１実施例と共通する構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３６】
図７は、第２実施例の分割ヨーク型磁化器１００の内部磁気回路の模式図である。図８は、第２実施例の分割ヨーク型磁化器１００の結線図である。
第２実施例の分割ヨーク型磁化器１００は、第１磁化要素１０、第２磁化要素２０及び第３磁化要素３０がＹ結線で接続されている。それ以外の構成は、第１実施例の分割ヨーク型磁化器１００と同じである。より具体的にはコイルＬ１１は、一端が端子Ａ１に接続され、他端がコイルＬ１２の一端に接続されている。コイルＬ１３は、一端が端子Ａ２に接続され、他端がコイルＬ１４の一端に接続されている。コイルＬ１５は、一端が端子Ａ３に接続され、他端がコイルＬ１６の一端に接続されている。コイルＬ１２の他端、コイルＬ１４の他端、コイルＬ１６の他端は、共通の接続点に接続されている。このような構成でも本発明に係る分割ヨーク型磁化器１００は実施可能であり、第１実施例の分割ヨーク型磁化器１００と同様の作用効果を得ることができる。
尚、第１実施例と同様に、第１磁極１１のコイルＬ１１と第２磁極１２のコイルＬ１２、第３磁極１３のコイルＬ１３と第４磁極１４のコイルＬ１４、第５磁極１５のコイルＬ１５と第６磁極１６のコイルＬ１６は、並列に接続してもよい。
【００３７】
＜第３実施例＞
本発明の第３実施例について、図９を参照しながら説明する。
尚、第１実施例と共通する構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３８】
図９は、第３実施例の分割ヨーク型磁化器１００の平面図である。
第３実施例の分割ヨーク型磁化器１００は、第１磁極１１と第２磁極１２との相対角度、第３磁極１３と第４磁極１４との相対角度、第５磁極１５と第６磁極１６との相対角度は、いずれも約４０度に設定されている。それ以外の構成は、第１実施例の分割ヨーク型磁化器１００と同じである。このような構成でも本発明に係る分割ヨーク型磁化器１００は実施可能であり、第１実施例の分割ヨーク型磁化器１００と同様の作用効果を得ることができる。
【００３９】
＜第４実施例＞
本発明の第４実施例について、図１０を参照しながら説明する。
尚、第１実施例と共通する構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４０】
図１０は、第４実施例の分割ヨーク型磁化器１００の平面図である。
第４実施例の分割ヨーク型磁化器１００は、第１磁極１１と第２磁極１２との相対角度、第３磁極１３と第４磁極１４との相対角度、第５磁極１５と第６磁極１６との相対角度は、いずれも約８０度に設定されている。それ以外の構成は、第１実施例の分割ヨーク型磁化器１００と同じである。このような構成でも本発明に係る分割ヨーク型磁化器１００は実施可能であり、第１実施例の分割ヨーク型磁化器１００と同様の作用効果を得ることができる。
【００４１】
＜第５実施例＞
本発明の第５実施例について、図１１を参照しながら説明する。
尚、第１実施例と共通する構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４２】
図１１は、第５実施例の分割ヨーク型磁化器１００の平面図である。
第５実施例の分割ヨーク型磁化器１００は、第１磁極１１と第２磁極１２との相対角度、第３磁極１３と第４磁極１４との相対角度、第５磁極１５と第６磁極１６との相対角度は、いずれも約１６０度に設定されている。それ以外の構成は、第１実施例の分割ヨーク型磁化器１００と同じである。このような構成でも本発明に係る分割ヨーク型磁化器１００は実施可能であり、第１実施例の分割ヨーク型磁化器１００と同様の作用効果を得ることができる。
【００４３】
特にこの第５実施例は、第１磁化要素１０、第２磁化要素２０及び第３磁化要素３０の磁極間の相対角度がそれぞれ１６０度に設定されていることによって、第１磁化要素１０、第２磁化要素２０及び第３磁化要素３０の内側の領域（図１１の符号Ｂを付した波線で示した領域）を第１〜４実施例よりも広くすることができる。それによって第５実施例の分割ヨーク型磁化器１００は、均一性の高い回転磁界が第１〜４実施例よりも広範囲に形成され、被検査体表面の回転磁束密度の偏りを最も小さくすることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１０  第１磁化要素
１１〜１６  第１磁極〜第６磁極
２０  第２磁化要素
３０  第３磁化要素
１００  分割ヨーク型磁化器
Ａ１〜Ａ３  端子
Ｌ１１〜Ｌ１６  第１コイル〜第６コイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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