(57)【要約】【課題】超音波探傷プローブを狭い空間に設置する場合であっても、検査対象の表面との接触を確認して探傷することができる超音波探傷技術を提供する。【解決手段】超音波探傷装置１５は、検査対象の表面と当該検査対象の当該表面に間隙を介して対向する対向配置物との間隙に挿入可能な本体１６と、表面に接触離脱が可能なように本体１６に取り付けられ、表面への接触状態の確認のために検査対象の内部に表面から第１の方向に送信される第１の超音波ｕ１と、検査対象の内部の探傷のために表面から第１の方向とは異なる第２の方向に送信される第２の超音波ｕ２をそれぞれ送信可能に構成された超音波探傷プローブ１７と、本体１６に設けられ、超音波探傷プローブを表面に接触離脱させる駆動機構２１と、を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象の表面と当該検査対象の当該表面に間隙を介して対向する対向配置物との前記間隙に挿入可能な本体と、
前記表面に接触離脱が可能なように前記本体に取り付けられ、前記表面への接触状態の確認のために前記検査対象の内部に前記表面から第１の方向に送信される第１の超音波と、前記検査対象の内部の探傷のために前記表面から前記第１の方向とは異なる第２の方向に送信される第２の超音波とをそれぞれ送信可能に構成された超音波探傷プローブと、
前記本体に設けられ、前記超音波探傷プローブを前記表面に接触離脱させる駆動機構と、を備えることを特徴とする超音波探傷装置。
【請求項２】
前記検査対象は回転電機の回転子であり、
前記対向配置物は前記回転子の径方向外側に前記間隙を介して設置された固定子であることを特徴とする請求項１に記載の超音波探傷装置。
【請求項３】
前記第１の超音波は、前記回転子に設けられた隣接するティースの間に配置される楔の前記表面から当該楔の底面に向かって送信されることを特徴とする請求項２に記載の超音波探傷装置。
【請求項４】
前記超音波探傷プローブは、前記第１の超音波および前記第２の超音波の前記表面への入射点が同一となるように構成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の超音波探傷装置。
【請求項５】
前記第１の超音波および前記第２の超音波を前記検査対象の前記表面に伝播させるシューをさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の超音波探傷装置。
【請求項６】
前記超音波探傷プローブは、前記第１の超音波を送信する第１探触子と、前記第２の超音波を送信する第２探触子と、を備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の超音波探傷装置。
【請求項７】
前記シューは、
前記超音波探傷プローブからの送信超音波が伝播する第１シューと、
前記第１シューと接する第１境界面を有し、当該第１境界面において前記送信超音波を第１送信超音波と第２送信超音波に分けるとともに当該第１送信超音波および第２送信超音波の一方を前記第１の超音波および前記第２の超音波の一方として前記検査対象の内部に前記表面から入射させる第２シューと、
前記第２シューと接する第２境界面を有し、当該第２境界面から前記第１送信超音波および前記第２送信超音波の他方を入射させて前記第１の超音波および前記第２の超音波の他方として前記検査対象の内部に前記表面から入射させる第３シューと、を有することを特徴とする請求項５に記載の超音波探傷装置。
【請求項８】
前記検査対象の前記表面に送信される前記第１の超音波及び前記第２の超音波のそれぞれは、異なる周波数を有する超音波であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の超音波探傷装置。
【請求項９】
第１探触子及び第２探触子のそれぞれにおいて受信された反射信号について、各探触子から送信された超音波に対応する前記周波数以外の信号を除外するフィルタをさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の超音波探傷装置。
【請求項１０】
検査対象の表面と当該検査対象の表面に間隙を介して対向する対向配置物との前記間隙に超音波探傷装置を挿入する挿入工程と、
前記間隙に挿入された前記超音波探傷装置を前記検査対象の表面に接触させる接触工程と、
前記接触工程の後、前記超音波探傷装置から前記検査対象の内部の第１の方向に第１の超音波を送受信して前記超音波探傷装置の前記表面への接触状態を確認する接触状態確認工程と、
前記超音波探傷装置から前記検査対象の内部の前記第１の方向とは異なる第２の方向に第２の超音波を送受信する探傷工程と、を備えることを特徴とする超音波探傷方法。
【請求項１１】
前記検査対象は回転電機の回転子であり、
前記対向配置物は前記回転子の径方向外側に前記間隙を介して設置された固定子であることを特徴とする請求項１０に記載の超音波探傷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、超音波探傷技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波探傷技術は、超音波を検査対象に送信して、受信された反射信号に基づいて対象内部における欠陥の有無を非破壊で検知する技術であり、様々な分野で欠かせない検査技術となっている。
【０００３】
例えば、回転電機における回転子（ロータ）の欠陥検査に用いられる超音波探傷では、回転子の内部を正確に探傷するとともに検査の効率性を高める様々な技術が検討されている。
【０００４】
従来では、超音波発生器を回転子の表面に複数配列して、回転子表面に沿って移動しながら検査を実施する技術が開示されており、回転子内部の欠陥を自動でより短時間に検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−７５１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、回転子に対する定期検査時では、回転子を回転電機から抜いて、検査員が回転子にアクセス可能な状態で亀裂の有無など欠陥探傷を実施している。すなわち、欠陥探傷においては、探傷プローブを検査対象の表面で走査させ、熟練した検査員が超音波の反射信号の変化を確認しながら欠陥の有無を判定する。このために従来は、回転子を回転電機から引き抜いて、検査員が検査対象にアクセス可能であり探傷プローブと検査表面である回転子表面との接触を目視などにより容易に確認可能な状態で検査を実施するのが通常である。
【０００７】
しかしながら、検査のために回転電機から回転子を引き抜き、また検査が完了した後に回転子を回転電機の内部に挿入する工程は検査期間の中でも長い期間を占めるため、検査のために比較的長い時間を要する。
【０００８】
回転子を回転電機から引き抜くこと無く検査を行なうことがきれば検査時間の短縮が可能となるが、回転子を抜かずに回転子と固定子との間隙のような極めて狭い空間に探傷プローブを挿入し、回転子の表面に探傷プローブを設置して超音波探傷を実施する場合、回転子の内部に超音波を正確に送信するために探傷プローブと回転子表面との接触状態の確認は容易では無い。
【０００９】
探傷プローブと回転子表面との接触が確認できないと、反射信号が発生しない場合に、接触状態の不良により信号が得られていないのか、欠陥が無いために信号が得られていないのかを判定することができない。このため、欠陥を有する部位に対しても欠陥なしと評価してしまう恐れがあり検査の信頼性が著しく低下する。
【００１０】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、超音波探傷プローブを狭い空間に設置する場合であっても、検査対象の表面との接触を確認して探傷することができる超音波探傷技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の実施形態に係る超音波探傷装置において、検査対象の表面と当該検査対象の当該表面に間隙を介して対向する対向配置物との前記間隙に挿入可能な本体と、前記表面に接触離脱が可能なように前記本体に取り付けられ、前記表面への接触状態の確認のために前記検査対象の内部に前記表面から第１の方向に送信される第１の超音波と、前記検査対象の内部の探傷のために前記表面から前記第１の方向とは異なる第２の方向に送信される第２の超音波をそれぞれ送信可能に構成された超音波探傷プローブと、前記本体に設けられ、前記超音波探傷プローブを前記表面に接触離脱させる駆動機構と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の実施形態に係る超音波探傷方法において、検査対象の表面と当該検査対象の表面に間隙を介して対向する対向配置物との前記間隙に超音波探傷装置を挿入する挿入工程と、前記間隙に挿入された前記超音波探傷装置を前記検査対象の表面に接触させる接触工程と、前記接触工程の後、前記超音波探傷装置から前記検査対象の内部の第１の方向に第１の超音波を送受信して前記超音波探傷装置の前記表面への接触状態を確認する接触状態確認工程と、前記超音波探傷装置から前記検査対象の内部の前記第１の方向とは異なる第２の方向に第２の超音波を送受信する探傷工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の実施形態により、超音波探傷プローブを狭い空間に設置する場合であっても、検査対象の表面との接触を確認して探傷することができる超音波探傷技術を提供する。 
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係る超音波探傷装置を、回転電機の間隙に設置した場合の一例を示す構成図。
【図２】（Ａ）回転子の外周面（表面）に配置された超音波探傷装置の斜視図、（Ｂ）第１実施形態に係る超音波探傷装置の構成を示す構成図。
【図３】超音波探傷プローブと回転子表面との接触確認時における第１超音波の送信状態を示す説明図。
【図４】（Ａ）回転子の楔内部の探傷時における第２超音波の送信状態を示す説明図、（Ｂ）超音波探傷プローブの上面図。
【図５】第１実施形態に係る超音波探傷方法の一例を示すフローチャート。
【図６】第２実施形態に係る超音波探傷装置の構成を説明する説明図。
【図７】第３実施形態に係る超音波探傷装置の構成を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る超音波探傷装置１５を回転電機の内部に設置し、その回転子に超音波探傷を実施する場合の一例を示している。回転電機は、回転軸を中心に回転する回転子１０と、回転子１０の径方向外側に一定の間隙を介して設置された固定子１１とで構成されている。
【００１６】
なお、本実施形態は、回転電機の回転子１０の超音波探傷のほか、回転電機の固定子１１の超音波探傷にも適用可能であり、さらに、検査対象の表面に間隙を介して対向する対向配置物があるような検査対象に対して超音波探傷を実施する場合に適用可能である。本実施形態が好適な検査対象は、検査対象と対抗配置物との間隙の大きさ例えば数ｃｍから５０ｃｍ程度である。すなわち、本実施形態は、超音波探傷装置１５が挿入可能な大きさから、作業員が超音波探傷装置１５の後述する探傷プローブ１７と検査対象表面との接触状態を目視で十分に確認できる最小の大きさまでの間隙を介して対向配置物が配置されているような検査対象に対して適用することが好ましい。
【００１７】
回転子１０は、複数のティース１２が回転軸の周方向に設けられている。そして、隣接するティース１２の間にコイル等が収容されて、最外周部分には楔１３が嵌め込まれコイル等が固定されている。固定子１１には、複数のスロットが設けられており、このスロットに固定子コイルが収容されている。回転子１０が回転電機の内部に設置された状態において、固定子１１は回転子１０（および楔１３）の対向配置物であり、回転子１０（および楔１３）の表面に間隙を介して配置されている。
【００１８】
超音波探傷装置１５は、回転子１０と固定子１１とで形成された間隙に挿入されて設置される。本実施形態では特に、回転子１０のうちの楔１３を検査対象として、ティース１２と楔１３との接触によって楔１３に生じた疲労亀裂を超音波探傷装置１５によって探傷するものとして説明する。
【００１９】
超音波探傷装置１５は、本体１６と、探傷プローブ１７と、駆動機構２１と、を少なくとも備えている。移動機構２４は、本体１６に取り付けられており、本体１６を所定の探傷位置に移動させるための装置である。
【００２０】
本体１６は、回転子１０と固定子１１とで形成された間隙に挿入可能に構成されている。挿入される間隙の大きさに応じて本体１６の大きさは適宜調整される。
【００２１】
探傷プローブ１７は、駆動機構２１を介して検査対象（ここでは、楔１３）の表面に接触離脱が可能に本体１６に取り付けられており、送信方向が異なる２つの超音波ｕ１、ｕ２を楔１３の表面に送信するプローブである。
【００２２】
探傷プローブ１７は、第１探触子１８と、第２探触子１９と、シュー２０と、を備えており、２つの探触子がシュー２０を介して一体に構成されている。なお、各探触子に電圧を印加して超音波を発生させるための高電圧発生器や検査対象からの反射信号を各探傷子を介して受信するための受信器等は本体１６の外部にケーブル等を介して設けられている。なお、これらの高電圧発生器や受信機、切替器等の機器を本体１６に設けても構わない。
【００２３】
第１探触子１８及び第２探触子１９は、超音波を送受信するセンサであり、例えば、それぞれ超音波の送受信のための圧電素子を有する。第１探触子１８は、楔１３の表面と探傷プローブ１７との接触を確認するための第１超音波ｕ１を送信する探触子である。第２探触子１９は、楔１３内部の亀裂を探傷するための第２超音波ｕ２を送信する探触子である。なお、シュー２０上に対する２つの探触子の配置については後述する。
【００２４】
シュー２０は、第１探触子１８から送信される第１超音波ｕ１と第２探触子１９から送信される第２超音波ｕ２とを楔１３の表面（すなわち回転子１０の外周面）から楔１３（回転子１０）の内部に伝播させるものである。異なる媒質を超音波が通過する場合、媒質間の音響インピーダンスの差が小さい程、境界面での超音波の反射は小さくなり透過する割合は大きくなる。シュー２０は、探触子から送信される超音波を楔１３の内部に高い効率で斜角により送信するための役割を有している。シュー２０としては、アクリルが例示される。なお、特に斜角での探傷を行なわない場合などでは、シュー２０を設けずに各探触子を直接楔１３の表面に接触させる構成としてもよい。
【００２５】
駆動機構２１は、探傷プローブ１７を支持して本体１６に取り付けられており、探傷プローブ１７を楔１３の表面に対して上下に駆動して、探傷プローブ１７を楔１３の表面に接触、又は、離脱させる装置である。例えば駆動機構２１として、図１に示すように、探傷動作時以外には探傷プローブ１７を楔１３の表面から離脱させた位置に保持して、探傷動作時には探傷プローブ１７を楔１３の表面方向に下降させるガイド部２２と、バネなどを用いて探傷動作時に楔１３の表面に対してシュー２０を押しつける押圧部２３と、を備える構成がある。
【００２６】
図２（Ａ）は、回転子１０の側面に配置された超音波探傷装置１５の斜視図である。なお、以下で説明する図面では、固定子１１の記載を適宜省略する。
【００２７】
図２（Ａ）に示すように、回転子１０と固定子１１との間隙に挿入された本体１６は、移動機構２４により所定の探傷位置に移動される。移動機構２４は、本体１６を回転子１０の表面に沿って所定の探傷位置に移動させる装置であれば良い。例えば、移動機構２４として、モータ駆動により回転子１０の表面を移動可能なローラーと、本体１６を所定の探傷位置で保持させるために回転子１０の表面に吸着する本体保持部と、を備える構成が考えられる。本体保持部の例としては、検査対象が本実施形態の回転子１０や楔１３のように磁性体である場合は永久磁石や電磁石などの磁力を用いて本体１６を保持する機構を用いることなどができ、また、検査対象が非磁性体である場合はサクションカップなどの負圧を発生させて本体１６を保持する機構を用いることなどが可能である。
【００２８】
図２（Ｂ）は、探傷プローブ１７が楔１３の表面に接触する場合を示す図である。なお、実際の楔１３の表面は曲面となるが説明のために楔１３の表面及び底面を平面として記載している。
【００２９】
探傷位置に配置された探傷プローブ１７は、駆動機構２１により楔１３の表面方向に下降されて、楔１３の表面に接触する。なお、探傷動作が終了した後は、駆動機構２１により探傷プローブ１７は上昇されて、楔１３の表面から離脱される。
【００３０】
続いて、異なる方向から送信される２つの超音波を用いて楔１３の表面との接触確認と楔１３内部の探傷を行う方法について説明する。
【００３１】
図３は、探傷プローブ１７と楔１３の表面との接触確認時における第１超音波ｕ１の送信状態を示す説明図である。
【００３２】
第１探触子１８は、シュー２０の上面に楔１３の表面と平行に設置される。第１探触子１８から送信された第１超音波ｕ１は、楔１３の表面に対して法線方向から楔１３の内部に入射して、楔１３の内部を伝搬してその底面に向かって送信される。
【００３３】
第１探触子１８は、探傷プローブ１７と楔１３の表面とが接触している場合、超音波の送信後から所定の時間経過後に、楔１３の底面から反射された反射信号を受信する。一方、探傷プローブ１７と楔１３の表面とが接触していない場合、シュー２０と楔１３の間には空気などの気体が存在するためにこの部分は超音波が透過せず、楔１３の底面からの反射信号を受信することは無い。
【００３４】
このため、第１探触子１８から送信された第１超音波ｕ１による反射信号の有無によって探傷プローブ１７と楔１３の表面との接触確認ができる。
【００３５】
図４は、楔１３内部の探傷時における第２超音波ｕ２の送信状態を示す説明図であり、図４（Ｂ）は、探傷プローブ１７の上面図である。
【００３６】
第２探触子１９は、楔１３の表面に対して斜角で第２超音波ｕ２を送信するために、シュー２０の上面に形成された斜面に設置される。
【００３７】
第２探触子１９が配置されるシュー２０の形状について具体的に説明する。なお、楔１３に発生する欠陥の位置は構造上、ある程度決まった範囲にある。このため、楔１３内に送信される第２超音波ｕ２の探傷角θは、楔１３内で想定される欠陥の検出範囲に基づいて設定される。
【００３８】
ここで、シュー２０中の音速をＶａとし、楔１３中の音速をＶｂとした場合、第２超音波ｕ２の楔１３表面に対する入射角θｉと屈折角である探傷角θとの間には下記（１）に示すスネルの法則が成立する。この式（１）により入射角θｉが決定し、入射角がθｉとなるようにシュー２０の形状も決定する。
【００３９】
Ｖａ／Ｖｂ＝ｓｉｎθｉ／ｓｉｎθ      ・・・式（１）
Ｖａ：シュー中の音速
Ｖｂ：楔中の音速
θｉ：入射角
θ：探傷角
【００４０】
例えば、シュー２０の材質をアクリルとし、楔１３の材質を炭素鋼とした場合について検討する。シュー２０中を伝搬する縦波の音速は２３００（ｍ／ｓ）であり、楔１３中を伝搬する横波の音速は３２００（ｍ／ｓ）となる。
【００４１】
探傷角θを４５度に設定した場合、上記式（１）を用いて計算すると入射角θｉは約３０度となる。このため、入射角θｉが約３０度となるように、第２探触子１９が配置されるシュー２０の斜面を形成する。
【００４２】
そして、探傷角θで送信された第２超音波ｕ２は、楔１３の内部を伝搬する。第２探触子１９は、楔１３の内部に亀裂が有る場合、超音波の送信後から所定の時間経過後に、亀裂から反射された反射信号を受信する。一方、楔１３の内部に亀裂が無い場合、所定の時間内に反射信号を受信することは無い。このため、送信された第２超音波ｕ２によって所定の時間内に生じる反射信号の有無により楔１３の内部の亀裂の有無を判定できる。
【００４３】
したがって、第１超音波ｕ１により探傷プローブ１７と楔１３の表面との接触確認した上で、第２超音波ｕ２により楔１３内の亀裂の有無を判定することができる。
【００４４】
また、探傷プローブ１７は、第１超音波ｕ１及び第２超音波ｕ２の表面への入射点が同一となるように構成されることが望ましい。図４（Ａ）、（Ｂ）で示すように、第１超音波ｕ１及び第２超音波ｕ２の表面への入射点が一致するように、第１探触子１８と第２探触子１９をシュー２０上に配置する。
【００４５】
入射位置を一致させることにより、第１超音波ｕ１により楔１３の表面との接触が確認できた位置に第２超音波ｕ２が送信されるため、より信頼性の高い探傷を実施することができる。
【００４６】
本実施形態では、楔１３の底面からの反射信号により接触確認を行う場合を示したが、対象表面との接触を確認する方法として検査対象の形状エコーを利用してもよい。具体的には、検査対象の形状が判明している場合に、第１探触子１８をシュー２０の斜面に配置して、表面に対して斜角で第１超音波ｕ１を送信する。そして、検査対象の境界部分からの反射信号が受信された場合は、探傷プローブ１７が表面に接触していると判定する。
【００４７】
なお、第１実施形態では、第１探触子１８と第２探触子１９の２つの探触子を組み合わせた場合を例示しているが、接触確認用と探傷用としてそれぞれ複数の探触子を組み合わせて設けても良い。なお、複数の探触子から超音波を送信する場合、概同一の入射位置から対象内部の複数の方向に伝播するように探触子をシュー２０上に配置することが望ましい。
【００４８】
図５は、第１実施形態に係る超音波探傷方法の一例を示すフローチャートである（適宜、図１参照）。
【００４９】
回転子１０と固定子１１との間隙に本体１６を挿入して、所定の探傷位置に配置する（Ｓ１０；挿入工程）。
【００５０】
駆動機構２１は、探傷プローブ１７を駆動して、楔１３の表面に探傷プローブ１７を接触させる（Ｓ１１；接触工程）。
【００５１】
第１探触子１８は、楔１３の内部に第１超音波ｕ１を送信する（Ｓ１２；接触状態確認工程）。楔１３の底面からの反射信号を受信した場合は、探傷プローブ１７が楔１３の表面に接触していると判定する（Ｓ１３、ＹＥＳ）。反射信号を受信しない場合は、楔１３の表面に接触していないとして、駆動機構２１は、探傷プローブ１７が表面に接触するように、再度探傷プローブ１７を楔１３の表面方向に駆動する（Ｓ１３、ＮＯ）。
【００５２】
接触が確認された場合に、第２探触子１９は、楔１３の内部に第２超音波ｕ２を送信する（Ｓ１４；探傷工程）。超音波を送信した後から所定の時間経過後に反射信号を受信した場合は、楔１３内部に亀裂有りと判定する（Ｓ１５）。一方、所定の時間経過後に反射信号を受信しない場合は、楔１３内部に亀裂なしと判定する。
【００５３】
このように、検査対象表面との接触確認用と探傷用の送信方向が異なる２つの超音波を送信することで、超音波探傷プローブを狭い空間に設置する場合であっても、検査対象の表面と探傷プローブ１７との接触を確認でき、信頼性の高い超音波探傷を実現できる。
【００５４】
（第２実施形態）
図６は、第２実施形態における超音波探傷装置１５の構成図を示している。なお、図６において図１（第１実施形態）と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
【００５５】
第１探触子１８と第２探触子１９が同じ種類の探触子であるとき、２つの探触子が近いタイミングで超音波を送信した場合、検査対象の形状によっては一方の探触子から送信された超音波の反射信号が他方の探触子で検出されるおそれがある。第１探触子１８及び第２探触子１９における送受信タイミングを変えることでこのような事象を避けることができるが、逐次的な超音波の送受信を実施することで検査時間が長くなるおそれがある。
【００５６】
そこで、第２実施形態では、検査対象の表面に送信される第１超音波ｕ１及び第２超音波ｕ２のそれぞれを、異なる周波数の超音波とする。各探触子から送信される超音波の周波数は、探触子が有する圧電素子の形状、種類などによって変更される。
【００５７】
具体的には、第１探触子１８は、探傷プローブ１７と楔１３との接触が確認できれば良いため、低い周波数（例えば、２０ｋＨｚ）の超音波を送受信する探触子とする。一方、第２探触子１９は、金属内部の微細な欠陥を検出するために、高い周波数（例えば、５ＭＨｚ）の超音波を送受信する探触子とする。
【００５８】
探触子ごとに送受信する周波数を変えることで、仮に第１探触子１８から送信された超音波の反射信号が第２探触子１９の方向に伝搬された場合でも周波数の違いにより第２探触子１９で受信されることは無い。
【００５９】
このため、送信された探触子とは異なる探触子で反射信号が受信されることが無く、検出精度が向上できる。また、２つの探触子から同時に超音波を送信した場合であっても、接触状態の確認と亀裂の有無を正確に把握することができるため、探傷検査にかかる時間を短縮することができる。
【００６０】
また、第１探触子１８及び第２探触子１９のそれぞれにおいて受信された反射信号について、各探触子から送信された超音波に対応する周波数以外の信号を除外するフィルタを備えても良い。具体的には、反射信号を受信する受信器に各探触子の送信周波数に応じて周波数フィルタを設ける。
【００６１】
例えば、低い周波数（例えば、２０ｋＨｚ）の超音波を送信する第１探触子１８で受信した反射信号に対して、５００ｋＨｚ以下の信号のみを通過させるローパスフィルタを適用する。一方、高い周波数（例えば、５ＭＨｚ）の超音波を送信する第２探触子１９で受信した超音波信号には１ＭＨｚ以上の信号のみを通過させるハイパスフィルタを適用する。これにより、反射信号を接触確認用と探傷用とに正確に分離することができる。
【００６２】
（第３実施形態）
図７は、第３実施形態における超音波探傷装置１５の構成図を示している。なお、図７において図１（第１実施形態）と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
【００６３】
第１実施形態における超音波探傷装置１５では、２つの探触子を用いて送信方向の異なる超音波を検査対象に送信して、検査対象表面への探傷プローブの接触確認と対象内部の探傷とを実現した。一方、第３実施形態では、１つの探触子２５を用い、音響インピーダンスが異なる３つのシュー２０を用いて超音波を伝搬させて、検査対象表面への探傷プローブの接触確認と対象内部の探傷とを実現する。
【００６４】
第３実施形態に係る探傷プローブは、探触子２５と、３つのシュー２０（２０１，２０２，２０３）とを備えている。
【００６５】
シュー２０は、３つのシュー２０により上下２層で構成されている。上層には第１シュー２０１が配置され、下層には第２シュー２０２及び第３シュー２０３の２つが配置されている。第２シュー２０２と第３シュー２０３とは接しており、その境界面は検査対象の表面に対して斜めの角度を有している。なお、以下では、第１シュー２０１と第２シュー２０２とが接する面を第１境界面とし、第２シュー２０２と第３シュー２０３とが接する面を第２境界面とする。
【００６６】
そして、超音波を送信する探触子２５は、第１シュー２０１の上面に形成された斜面に配置される。
【００６７】
探触子２５から送信された縦波の超音波は、第１シュー２０１中を伝搬して、第２シュー２０２との境界である第１境界面に到達する。
【００６８】
第２シュー２０２は、第１境界面において到達した超音波を、媒質中を伝搬する音速の違いによって縦波と横波の２つの超音波に分ける。そして、横波の超音波は、楔１３の内部に表面から入射して、楔１３内部を探傷するための第２超音波ｕ２として楔１３内部を伝搬する。
【００６９】
第２シュー２０２で分けられた縦波の超音波は、第３シュー２０３との境界である第２界面に到達する。第３シュー２０３は、第２境界面で屈折した縦波の超音波を楔１３の内部に表面から入射させる。この超音波が、探傷プローブと楔１３との接触を確認するための第１超音波ｕ１となる。
【００７０】
以下、計算式を示してより具体的に説明する。ここでは、第１シュー２０１中を伝搬する縦波の音速をＶ１ｌとし、第２シュー２０２中を伝搬する縦波及び横波の音速をそれぞれＶ２ｌ、Ｖ２ｓとし、第３シュー２０３中を伝搬する縦波の音速をＶ３ｌとする。そして、楔中の音速をＶｓとする。
【００７１】
探触子２５から送信された縦波の超音波は、第１シュー２０１中を伝搬して、入射角θ１で第１境界面に到達する。到達した超音波は、第１境界面で屈折して、第２シュー２０２中で縦波と横波の２つの超音波に分かれる。横波の超音波における屈折角をθ２として、縦波の超音波における屈折角をθ３とした場合、入射角と屈折角との間には下記式（２）、（３）に示すスネルの法則が成立する。
【００７２】
Ｖ１ｌ／Ｖ２ｌ＝ｓｉｎθ１／ｓｉｎθ３      ・・・式（２）
Ｖ１ｌ／Ｖ２ｓ＝ｓｉｎθ１／ｓｉｎθ２      ・・・式（３）
【００７３】
第２シュー２０２で分かれた縦波の超音波は、第２シュー２０２中を伝搬して、入射角θ４で第２境界面に到達する。到達した超音波は、第２境界面において屈折角θ５で屈折して、楔１３の表面に対して法線方向から表面に入射されて、楔１３内部の底面に向かって送信される。ここで、第２境界面での超音波の入射角と屈折角との間には下記式（４）に示すスネルの法則が成立する。
【００７４】
Ｖ２ｌ／Ｖ３ｌ＝ｓｉｎθ４／ｓｉｎθ５      ・・・式（４）
【００７５】
第２シュー２０２で分かれた横波の超音波は、第２シュー２０２中を伝搬して、入射角θ６で楔１３の表面に到達する。到達した超音波は、楔１３の表面において探傷角θで屈折して、楔１３内部に送信される。楔１３の表面での超音波の入射角と屈折角との間には下記式（５）に示すスネルの法則が成立する。
【００７６】
Ｖ２ｓ／Ｖｓ＝ｓｉｎθ６／ｓｉｎθ      ・・・式（５）
【００７７】
３つのシュー２０中の音速、検査対象の音速、探傷角θは既知のパラメータとなる。このため、上記式（２）〜（５）を計算することで、３種類のシュー２０の組み合わせ、第２境界面の角度、及び探触子２５が配置される斜面の角度が決定できる。
【００７８】
このように、第３実施形態では、音響インピーダンスが異なる３つのシュー２０を利用することで、１つの探触子２５を用いて方向の異なる２つの超音波を検査対象に送信する。１つの探触子２５のみで接触確認用と探傷用の超音波を送信できるため、第１実施形態における効果を奏するとともに超音波探傷装置をより簡易に構成することができる。
【００７９】
以上述べた各実施形態の超音波探傷装置によれば、検査対象表面との接触確認用と探傷用の送信方向が異なる２つの超音波を送信することにより、探傷プローブを狭い空間に設置する場合であっても、検査対象の表面との接触を確認して超音波探傷することができる。
【００８０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００８１】
なお、上記の実施形態では、回転電機の内部に超音波探傷装置を設置する例を挙げて説明しているが、本実施形態における超音波探傷装置は様々な構造物や機器の狭隘部に適用できる。
【符号の説明】
【００８２】
１０…回転子、１１…固定子、１２…ティース、１３…楔、１５…超音波探傷装置、１６…本体、１７…超音波探傷プローブ（探傷プローブ）、１８…第１探触子、１９…第２探触子、２０…シュー、２０１…第１シュー、２０２…第２シュー、２０３…第３シュー、２１…駆動機構、２２…ガイド部、２３…押圧部、２４…移動機構、２５…探触子、ｕ１…第１の超音波（第１超音波）、ｕ２…第２の超音波（第２超音波）。
【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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