(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケイ素鋼板を積層してなる一対の足部と該両足部を連結するケイ素鋼板からなる横桟とによって形成したブリッジ状鉄芯の当該両足部にコイルを巻回して磁極を生じさせ両足部間を励磁する極間磁化器において、前記横桟だけに空洞部が設けられていると共に該空洞部の縦断面面積が横桟の縦断面面積の60％以下であることを特徴とする極間磁化器。
【請求項２】
コイルがアルミニウム電線である請求項１記載の極間磁化器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、極間磁粉探傷試験に使用される極間磁化器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知の通り、前記極間磁化器には、一般に、ケイ素鋼板を積層してなる一対の足部と該両足部を連結する横桟により形成されたブリッジ状鉄芯の当該両足部にコイルを巻回してなる構造の極間磁化器が汎用されており、その使用に当たっては、試験作業員が該極間磁化器を片手で持ちながら足部の磁極端面を検査物である鉄鋼材料製品の表面に当接させて該鉄鋼材料製品を磁化すると共に他方の片手で磁粉液を散布することによりピンホールや不連続部等の欠陥箇所の有無やその位置を知るものであるため、長時間の作業に耐えられるよう、携帯的で小形軽量であることが必須条件とされている。
【０００３】
しかし、現在市販されている前記構造の極間磁化器には、磁極中心間距離130mm で重量が約2.2kg のものと磁極中心間距離165mm で重量が約3.4kg のものがあり、約3.4kg と重いにもかかわらず、有効探傷範囲が広いため後者が普及しているのが現状である。
【０００４】
また、特開平７−２０９２５４号公報には、軽量化を実現すべく、鉄芯にケイ素鋼板の代わりに鉄アモルファス箔を使用した極間式磁粉探傷器が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
試験作業員の負担を軽減すべく極間磁化器の軽量化が望まれているが、一般に普及している極間磁化器は、前記の通り重量が約3.4kg と重く、長時間の試験作業には耐え難いものであった。
【０００６】
なお、前記公報に開示されている極間式磁粉探傷器は、鉄芯に見掛け比重7.46のケイ素鋼板の代わりに見掛け比重6.58の鉄アモルファス箔を使用し、コイルの巻き回数を減らすことにより軽量化を図っているが、ケイ素鋼板より高価な鉄アモルファス箔を使用しているため、コストがケイ素鋼板を使用したものより７〜８倍になるという問題点や鉄アモルファス箔は脆いため、足部の磁極端面を鉄板等によって必ず保護しなければならないという問題点があった。
【０００７】
そこで、本発明者は、極間磁化器の更なる軽量化を技術的課題とし、有効探傷範囲を維持したまま鉄芯となるケイ素鋼板の使用量を減らすために、ブリッジ状鉄芯に空洞部を設けるという着想のもとに、その具現化を図るべく研究、実験を重ねた結果、磁極中心間距離165mm の極間磁化器において、磁極となる足部の鉄芯に、横断面の面積が該足部の横断面面積の36％である空洞部を形成すると、この部分に巻回したコイルに流れる電流が約６倍に増加し、コイルの発熱を押さえるためにコイルの線径を太くしなければならず、空洞部を形成しないものより却って重くなるが、足部と連結している横桟に、縦断面の面積が該横桟の縦断面面積の60％である空洞部を形成する場合には、コイルに流れる電流が空洞部を形成しないものに比べて約1.4 倍ですむという刮目すべき知見を得、前記技術的課題を達成したものである。
【０００８】
さらに、鉄芯に巻回するコイルの材質を銅からアルミニウムに代えた場合、銅電線と同じ直径のアルミニウル電線では電気抵抗が高く発熱が増加するが、アルミニウル電線の直径を銅電線の直径の1.24倍にすれば銅を使用した場合の発熱量と同じになり、コイルの発熱量をそのまま現状維持した状態で、比重8.92の銅に対してアルミニウムは比重2.7 と小さいので、同じ巻数巻回しても重量が銅電線の場合の１／２以下となるという刮目すべき知見をも得、これによっても前記技術的課題を達成することができた。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記技術的課題は、次の通りの本発明によって解決できる。
【００１０】
即ち、本発明に係る極間磁化器は、ケイ素鋼板を積層してなる一対の足部と該両足部を連結するケイ素鋼板からなる横桟とによって形成したブリッジ状鉄芯の当該両足部にコイルを巻回して磁極を生じさせ両足部間を励磁する極間磁化器において、前記横桟だけに空洞部が設けられていると共に該空洞部の縦断面面積を横桟の縦断面面積の60％以下としたものである。
【００１１】
さらに、本発明は前記極間磁化器において、コイルにアルミニウム電線を用いたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１３】
実施の形態１．
図１は本発明に係る極間磁化器を示す斜視図であり、図２は図１に示す極間磁化器内部の結線及び電源コードを省略したＡ−Ａ’線断面図、図３は図１に示す極間磁化器のＢ−Ｂ’線断面図である。これらの図において、同一符号は同一又は相当部分を示し、１は一対の足部２，２と該足部２，２を連結する横桟３からなるブリッジ状（下向きコ字状）鉄芯４の該足部２，２にコイル５を巻回して足部端面（磁極端面）２ａ，２ａに磁極を生じさせ、足部２，２間を励磁する極間磁化器であり、ブリッジ状鉄芯４の足部２，２はケイ素鋼板を積層して角柱に形成され、横桟３はケイ素鋼板により角筒状に形成され、内部に空洞部３ａが設けられている。
【００１４】
そして、前記横桟３の空洞部３ａには、横桟下面３ｂから押しボタンを突出させたスイッチ６が内蔵されており、横桟３の一端の空洞部３ａには、電源コード７を通す開口８ａを設けた凸状接続筒８（図２参照）を嵌め込んで横桟３の端面にボルト等で固定され、該開口８ａから電源コード７が出ている。横桟３の他端の空洞部３ａは密封されている。また、磁極となる足部２，２の先端には、ケイ素鋼板の分離防止のために、切断部９ａを有するリング９が嵌着されている。
【００１５】
そして、極間磁化器１は、凸状接続筒８、横桟下面３ｂの開口３ｃ、リング９及び足部端面２ａ，２ａを残して全体に保護層１ａが形成されている（図２参照）。
【００１６】
次に、極間磁化器の組み立て手順を図面に基づき説明する。
図４は極間磁化器におけるブリッジ状鉄芯の組み立て説明図、図５は極間磁化器の結線図であり、これらの図において、図１〜図３と同一符号は同一又は相当部分を示し、４ａはケイ素鋼板を絶縁ワニスで接着積層して下向きコ字形状の薄板を形成したブリッジ状鉄芯４の側板、４ｂはケイ素鋼板を絶縁ワニスで接着積層して角柱を形成したブリッジ状鉄芯４の足部２の芯となる芯材、４ｃはケイ素鋼板からなる長方形状の薄板４c1の短手方向両側を前記側板４ａの厚さに相当する幅を残し、さらに長手方向片側を前記接続筒８が嵌まる幅を残して、該長方形状の薄板４c1に、ケイ素鋼板を絶縁ワニスで接着積層して形成してなる長方形状の薄板４c2を張り合わせたブリッジ状鉄芯４の上板、４ｄはブリッジ状鉄芯４の横桟３に形成される空洞部３ａにスイッチ６を挿入できる開口３ｃを残す横桟下面３ｂとなる、ケイ素鋼板の薄板４ｄ1 ，４ｄ2 からなるブリッジ状鉄芯４の下板、４ｅは横桟３の空洞部３ａを塞ぐケイ素鋼板からなる薄板である。なお、１０はアースである（図５参照）。
【００１７】
図４において、先ず、ブリッジ状鉄芯４の足部２，２を形成するために、芯材４ｂ，４ｂがブリッジ状鉄芯４の足部２，２の芯となる位置にくるように、該芯材４ｂ，４ｂを側板４ａ，４ａにより上下からで挟んで絶縁ワニスで接着し、続いて、ブリッジ状鉄芯４の横桟３となる上部開口を上板４ｃにより被せて接着し、同様に、横桟３となる下部開口をスイッチ６を挿入できる広さ（開口３ｃ）を残して下板４ｄにより塞ぐ。これにより、一対の足部２，２と該足部２，２を連結する横桟３からなるブリッジ状鉄芯４が形成され、横桟３は筒状の空洞部３ａを有することとなる。
【００１８】
次に、前記ブリッジ状鉄芯４の足部２，２にアルミニウム電線を筒状に巻回したコイル５，５をそれぞれ挿入する。
【００１９】
続いて、極間磁化器１の磁極となる足部２，２の先端に、該足部２，２の端面２ａ，２ａに端面を合わせてリング９，９を嵌め込み、横桟３の一端開口に、接続筒８を嵌めて筒状横桟３の端面にボルト等で固定し、横桟３の他端開口は薄板４ｅを当てて絶縁ワニスで接着する。
【００２０】
その後、コーティング用金型にセットしてコーティング剤を流し込み、横桟３の下面開口３ｃ、接続筒８、リング９，９及び足部２，２の端面２ａ，２ａを残して表面全体に保護層１ａを形成する。
【００２１】
最後に、横桟下面３ｂの開口３ｃから空洞部３ａ内にスイッチ６を挿入して横桟３にビス等で固定し、接続筒８の開口８ａから電源コード７を挿入する。そして、図５に示すように、コイル５，５とスイッチ６と電源コード７とを結線すると共にブリッジ状鉄芯４からアース線１０を引き出して図１に示す極間磁化器１とする。
【００２２】
本発明の構成を詳しく説明すれば次の通りである。
【００２３】
ブリッジ状鉄芯１を形成するケイ素鋼板は、一般に市販されている板厚0.23〜0.35mmのものを使用すればよい。
【００２４】
空洞部３ａは、コイル５，５の発熱量（コイルの線径）を勘案して設定する必要があるが、通常、空洞部３ａの縦断面面積を横桟３の縦断面面積の60％以下にすれば、発熱量はさほど増加しないから、コイルの線径を太くする必要はなく、また、取っ手となる横桟３の強度も確保できる。
【００２５】
また、コイル５は銅電線でもよいが、アルミニウム電線とすることにより、さらなる軽量化が図られることは既に記述した通りである。
【００２６】
なお、リング９には、誘導電流の発生を防ぐために切断部９ａが設けられているが、リング９の材質を合成樹脂とする場合には、当然切断部９ａを設ける必要はない。また、上板４ｃは必ずしも薄板４ｃ1 ，４ｃ2 により構成する必要はなく、両面フラットな薄板であってもよい。
【００２７】
【実施例】
本発明の実施例を図面に基づき説明する。
図６はブリッジ状鉄芯を構成する側板、芯材及び上板の組み立て説明図である。
【００２８】
ケイ素鋼板は新日本製鐡（株）のオリエントコア−Z11 （商品名）の板厚0.3mm のものを使用した。
【００２９】
側板４ａは、図６の（ａ）に示すように、横桟３となる縦横25×190mm のケイ素鋼板１枚と足部２となる縦横25×105mm のケイ素鋼板２枚とを下向きコ字状に形成し、その上に、横桟３となる縦横25×140mm のケイ素鋼板１枚と足部２となる縦横25×130mm のケイ素鋼板２枚とを下向きコ字状に形成して絶縁シリコンワニス（明電ケミカル（株）製：商品名：ユニコートH501）により接着積層し、続いてその上に、再び、横桟３となる縦横25×190mm のケイ素鋼板１枚と足部２となる縦横25×105mm のケイ素鋼板２枚とを下向きコ字状に形成して絶縁シリコンワニスにより接着積層し、これを交互に繰り返して12層に積層して厚さ４mmの側板４ａを２枚得た。
【００３０】
次に、図６の（ｂ）に示すように、足部２の芯材４ｂとなる縦横25×105mm のケイ素鋼板56枚を絶縁シリコンワニスにより接着積層して厚さ17mmの芯材４ｂを２個得た。
【００３１】
次に、図６の（ｃ）に示すように、縦横25×190mm のケイ素鋼板１枚を上板４ｃの薄板４ｃ1 として、この薄板４ｃ1 に、縦横17×165mm のケイ素鋼板15枚を絶縁シリコンワニスにより接着積層した厚さ５mmの薄板４ｃ2 を絶縁シリコンワニスにより接着して上板４ｃを得た。
【００３２】
次に、側板４ａ２枚と芯材４ｂ２個と上板４ｃ１枚とを、図４に示すように、絶縁シリコンワニスにより接着して下向きコ字状の角柱に組み立て、縦横25×75mmのケイ素鋼板（薄板４ｄ1 ）１枚と縦横25×15 mm のケイ素鋼板（薄板４ｄ2 ）１枚とを下板４ｄとして横桟３の開口３ｃを残して下面３ｂに当てて絶縁シリコンワニスにより接着し、ブリッジ状鉄芯４を形成した。
【００３３】
これにより、図３に示すように、横桟３には縦横25.6×25mmの縦断面に対して縦横20×17mmの縦断面を有する空洞部３ａが形成された。この空洞部３ａの縦断面面積は横桟３の縦断面面積の約53％を占めている。
【００３４】
続いて、ブリッジ状鉄芯４の足部２，２に、線径1.8mm のアルミニウム電線（住友電気工業（株）製：型番：1070）をアルマイト処理して220 回巻いた筒状のコイルをそれぞれ挿入した。また、足部２，２の先端には、厚さ５mm，幅10mmのリング９，９（材質：SUS304）を嵌めた。さらに、横桟３の一端は、接続筒８を嵌めてボルトで固定し、他端は縦横25.6×25mmのケイ素鋼板（薄板４ｅ）１枚で絶縁シリコンワニスにより接着して塞いだ。
【００３５】
その後、コーティング用金型にセットしてエポキシ樹脂（シェル化学（株）：商品名：エピコート815 ）を流し込みコーティングした後、横桟３の空洞部３ａ内にスイッチ（オムロン（株）製：型番：Z15GD55 ）を挿入してビスで固定した。
【００３６】
最後に、図５に示すように、コイル５，５とスイッチ６と電源コード７とを結線すると共にブリッジ状鉄芯４からアース線１０を引き出して磁極中心間距離165 mmの極間磁化器１を得た。
【００３７】
この極間磁化器１は、横桟３に空洞部３ａを有さないものが3.4 kgであったのに対して2.7 kgであり、0.7 kg軽くすることができた。
【００３８】
また、特性は、極間磁化器１を縦・横・厚さ500 ×500 ×12mmの鋼板上に置き、AC100V，50Hzを給電して全磁束及び表面磁場を測定したところ、全磁束70kMx ，表面磁場70Oeであり、極間磁粉探傷試験に充分な磁化能を有していることが確認できた。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、従来の極間磁化器の外形及び性能を維持したままで、より軽量で安価な極間磁化器を提供することができる。
【００４０】
従って、本発明の産業上利用性は非常に高いといえる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る極間磁化器を示す斜視図である。
【図２】図１に示す極間磁化器内部の結線及び電源コードを省略したＡ−Ａ’線断面図である。
【図３】図１に示す極間磁化器のＢ−Ｂ’線断面図である。
【図４】極間磁化器におけるブリッジ状鉄芯の組み立て説明図である。
【図５】極間磁化器の結線図である。
【図６】ブリッジ状鉄芯を構成する側板、芯材及び上板の組み立て説明図である。
【符号の説明】
１  極間磁化器                        １ａ  保護層
２  足部                              ２ａ  足部端面
３  横桟                              ３ａ  空洞部
３ｂ  横桟下面                        ３ｃ  開口
４  鉄芯                              ４ａ  側板
４ｂ  芯材                            ４ｃ  上板
４ｃ1 ，４ｃ2   薄板                  ４ｄ  下板
４ｄ1 ，４ｄ2   薄板                  ５  コイル
６  スイッチ                          ７  電源コード
８  接続筒                            ９  リング
１０  アース（アース線）
【図１】
0003629625.tif 000002
【図２】
0003629625.tif 000003
【図３】
0003629625.tif 000004
【図４】
0003629625.tif 000005
【図５】
0003629625.tif 000006
【図６】
0003629625.tif 000007