(57)【要約】      （修正有）【課題】Ｙ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平面に発生する磁界の方向成分を調整して被検査体を磁化することが可能な被検査体の磁化方法、被検査体の磁化装置を提供する。【解決手段】被検査体の磁化方法は、三極ヨークの第１〜第３磁極にコイルがそれぞれ巻かれて構成された第１〜第３磁化要素が相互に１２０度の位相差をもって配置され、コイルがΔ結線又はＹ結線されている第１磁化器１０ａと第２磁化器１０ｂとを、被検査体を挟んで対向させて配置し、第１磁化器１０ａ及び第２磁化器１０ｂに三相交流電圧を印加し、第１磁化器１０ａを固定した状態で、第２磁化器１０ｂの第１〜第３磁化要素の中心軸を回転軸として第２磁化器１０ｂを回転させながら被検査体に磁粉を散布する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
継鉄に電線が巻かれた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の電線がΔ結線又はＹ結線されている第１磁化器と、継鉄に電線が巻かれた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の電線がΔ結線又はＹ結線されている第２磁化器とを被検査体を挟んで対向させて配置し、
前記第１磁化器及び前記第２磁化器に三相交流電圧を印加し、
前記第１磁化器を固定した状態で、前記第２磁化器の三つの磁化要素の中心軸を回転軸として前記第２磁化器を回転させながら前記被検査体に磁粉を散布する、被検査体の磁化方法。
【請求項２】
請求項１に記載の被検査体の磁化方法において、前記第２磁化器を１８０度以上回転させる、ことを特徴とする被検査体の磁化方法。
【請求項３】
継鉄に電線が巻かれた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の電線がΔ結線又はＹ結線されている第１磁化器と、
継鉄に電線が巻かれた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の電線がΔ結線又はＹ結線されており、被検査体を挟んで前記第１磁化器に対向して配置される第２磁化器と、
前記第１磁化器及び前記第２磁化器に三相交流電圧を印加する電源装置と、を備え、
前記第１磁化器は、固定支持されており、前記第２磁化器は、前記第１磁化器の三つの磁化要素の中心軸を回転軸として回転可能に支持されている、ことを特徴とする被検査体の磁化装置。
【請求項４】
請求項３に記載の被検査体の磁化装置において、前記第２磁化器は、１８０度以上回転可能に支持されている、ことを特徴とする被検査体の磁化装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の被検査体の磁化装置において、駆動力源の駆動力で前記第２磁化器を回転させる回転装置をさらに備える、ことを特徴とする被検査体の磁化装置。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれか１項に記載の被検査体の磁化装置を備える磁粉探傷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁粉探傷において被検査体を磁化する磁化方法、被検査体を磁化する磁化装置、被検査体の磁化装置を備えた磁粉探傷装置に関する。
【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、傷や割れの長手方向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】
このような従来技術の一例として、継鉄に電線が巻かれた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の電線がΔ結線又はＹ結線されている三極ヨークを用いた被検査体の磁化装置が公知である。より具体的には、被検査体を挟んで２つの三極ヨークを対向させて配置し、２つの三極ヨークのそれぞれに三相交流電圧を印加するとともに、一方の三極ヨークに印加する三相交流電圧の周波数が他方の三極ヨークに印加する三相交流電圧の周波数の非逓倍となるようにした被検査体の磁化装置が公知である（例えば特許文献１を参照）。当該従来技術によれば、Ｘ−Ｙ平面、Ｙ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平面のそれぞれに回転磁界（磁力線の方向が３６０度平面で変化する磁界）を形成することができるので、Ｘ−Ｙ平面、Ｙ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平面の全面において高い磁粉探傷精度が得られる磁粉探傷装置を実現することができる。
尚、ここでＸ−Ｙ平面は、Ｘ軸及びＹ軸に沿う平面であり、Ｙ−Ｚ平面は、Ｙ軸及びＺ軸に沿う平面であり、Ｚ−Ｘ平面は、Ｚ軸及びＸ軸に沿う平面である。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、三次元空間の直交座標系における座標軸であり、Ｘ軸とＹ軸とは直交する軸であり、Ｚ軸は、Ｘ軸及びＹ軸の双方に直交する軸である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１９８０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで被検査体の磁化装置においては、被検査体をより効率良く短時間で磁化する上では、可能な限り磁化器に近い位置に被検査体を配置するのが望ましい。しかし磁化器と被検査体との距離を短くしていくと、磁化器の磁力で被検査体が吸引されて磁化器に接触し、被検査体あるいは磁化器が損傷等してしまう虞が生ずる。また特に被検査体のＹ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平面を効率良く短時間で磁化するために、その形状等に適した回転速度で被検査体を回転させながら磁化する場合がある。しかしながら被検査体を回転可能な状態で強固に支持することは困難な場合が多く、前述したように磁化器の吸引力で被検査体が磁化器に接触してしまう可能性が高まることになり、被検査体と磁化器との距離を長くせざるを得なくなってしまう。
【０００７】
このようなことから被検査体を回転させるのではなく、被検査体はしっかりと固定した状態で、被検査体の形状等に応じて、Ｙ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平面の磁界の方向成分を調整したいという要請がある。しかしながら上記の特許文献１に開示されている従来技術は、Ｙ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平面の磁界の方向成分は、非逓倍の関係となる２つの交流周波数の比率に依存する。そのため上記の特許文献１に開示されている従来技術は、２つの三極ヨークに印加する三相交流電圧の周波数が固定されていると、Ｙ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平面に発生する磁界の方向成分を調整することができない。またＹ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平面に発生する磁界の方向成分を調整できるようにするには、２つの三極ヨークに印加する三相交流電圧の少なくとも一方の周波数を調整可能な電力変換装置が必要になるため、被検査体の磁化装置のコストが増加してしまう虞が生ずる。
【０００８】
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、Ｙ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平面に発生する磁界の方向成分を調整して被検査体を磁化することが可能な被検査体の磁化方法、被検査体の磁化装置を簡易システムで実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
＜本発明の第１の態様＞
本発明の第１の態様は、継鉄に電線が巻かれた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の電線がΔ結線又はＹ結線されている第１磁化器と、継鉄に電線が巻かれた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の電線がΔ結線又はＹ結線されている第２磁化器とを被検査体を挟んで対向させて配置し、前記第１磁化器及び前記第２磁化器に三相交流電圧を印加し、前記第１磁化器を固定した状態で、前記第２磁化器の三つの磁化要素の中心軸を回転軸として前記第２磁化器を回転させながら前記被検査体に磁粉を散布する、被検査体の磁化方法である。
【００１０】
第１磁化器及び第２磁化器は、相互に１２０度の位相差をもって配置された三つの磁化要素で構成されている。そのため第１磁化器及び第２磁化器に三相交流電圧を印加することによって、磁界の強さが平面で３６０度、ほぼ均一となる回転磁界を形成することができる。したがって第１磁化器及び第２磁化器が対面する面をＸ−Ｙ平面とすると、磁界の強さが平面で３６０度、ほぼ均一となる回転磁界をＸ−Ｙ平面に形成することができる。また第１磁化器がＸ−Ｙ平面に形成する回転磁界と第２磁化器がＸ−Ｙ平面に形成する回転磁界によって、Ｙ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平面にも磁界が形成されることになる。
【００１１】
そして第１磁化器を固定した状態で、第２磁化器の三つの磁化要素の中心軸を回転軸として第２磁化器を回転させる。すると第１磁化器が形成するＸ−Ｙ平面の回転磁界と第２磁化器が形成するＸ−Ｙ平面の回転磁界との間に位相のずれが生じ、さらに第２磁化器を回転させていくに従って、その位相のずれが変化していくことになる。それによってＹ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平面に発生する磁界の方向成分が変化する。つまり第２磁化器を回転させることによって、Ｙ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平面に発生する磁界の方向を放射状に、つまりあらゆる方向に変化させることができる。すなわち第２磁化器を回転させることによって、Ｙ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平面に発生する磁界の方向成分を調整することができる。したがって第１磁化器を固定した状態で、第２磁化器の三つの磁化要素の中心軸を回転軸として第２磁化器を回転させながら被検査体に磁粉を散布することによって、より高い磁粉探傷精度を得ることができる。
【００１２】
このように本発明によれば、第２磁化器を回転させることによって、第１磁化器と第２磁化器に印加する三相交流電圧の周波数を変化させることなく、Ｙ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平面に発生する磁界の方向成分を調整することができる。そのため従来のように周波数が異なる三相交流電圧を生成するための電力変換装置を設ける必要がない。そして第２磁化器の回転速度や回転位置等を調整することによって、極めて容易に、Ｙ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平面に発生する磁界の方向成分を調整することができる。
【００１３】
これにより本発明の第１の態様によれば、Ｙ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平面に発生する磁界の方向成分を調整して被検査体を磁化することが可能な被検査体の磁化方法を簡易システムで実現できるという作用効果が得られる。
【００１４】
＜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、前記第２磁化器を１８０度以上回転させる、ことを特徴とする被検査体の磁化方法である。
このような特徴によれば、少なくとも第２磁化器を１８０度以上回転させることによって、Ｙ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平面に発生する磁界の方向成分を３６０度全方向に調整することができる。
【００１５】
＜本発明の第３の態様＞
本発明の第３の態様は、継鉄に電線が巻かれた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の電線がΔ結線又はＹ結線されている第１磁化器と、継鉄に電線が巻かれた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の電線がΔ結線又はＹ結線されており、被検査体を挟んで前記第１磁化器に対向して配置される第２磁化器と、前記第１磁化器及び前記第２磁化器に三相交流電圧を印加する電源装置と、を備え、前記第１磁化器は、固定支持されており、前記第２磁化器は、前記第１磁化器の三つの磁化要素の中心軸を回転軸として回転可能に支持されている、ことを特徴とする被検査体の磁化装置である。
本発明の第３の態様によれば、被検査体の磁化装置において、前述した本発明の第１の態様に記載の被検査体の磁化方法を実施することができ、それによって前述した本発明の第１の態様に記載の発明による作用効果を得ることができる。
【００１６】
＜本発明の第４の態様＞
本発明の第４の態様は、前述した本発明の第３の態様において、前記第２磁化器は、１８０度以上回転可能に支持されている、ことを特徴とする被検査体の磁化装置である。
本発明の第４の態様によれば、被検査体の磁化装置において、前述した本発明の第２の態様に記載の被検査体の磁化方法を実施することができ、それによって前述した本発明の第２の態様に記載の発明による作用効果を得ることができる。
【００１７】
＜本発明の第５の態様＞
本発明の第５の態様は、前述した本発明の第３の態様又は第４の態様において、駆動力源の駆動力で前記第２磁化器を回転させる回転装置をさらに備える、ことを特徴とする被検査体の磁化装置である。
このような特徴によれば、Ｙ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平面に発生する磁界の方向成分を自動的に調整することができる。
【００１８】
＜本発明の第６の態様＞
本発明の第６の態様は、前述した本発明の第３〜第５の態様のいずれかに記載の被検査体の磁化装置を備える磁粉探傷装置である。
本発明の第６の態様によれば、磁粉探傷装置において、前述した本発明の第３〜第５の態様のいずれかに記載の発明による作用効果が得られる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、Ｙ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平面に発生する磁界の方向成分を調整して被検査体を磁化することが可能な被検査体の磁化方法、被検査体の磁化装置を簡易システムで実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】三極ヨーク型磁化器の斜視図。
【図２】三極ヨーク型磁化器の正面図。
【図３】三極ヨーク型磁化器の構造図、結線図。
【図４】三極ヨーク型磁化器の変形例の構造図、結線図。
【図５】第１実施例の被検査体の磁化装置の構成を図示した構成図。
【図６】第１実施例の被検査体の磁化装置の結線図。
【図７】第２実施例の被検査体の磁化装置の構成を図示した構成図。
【図８】第２実施例の被検査体の磁化装置の結線図。
【図９】第１実施例において、第２磁化器１０ｂの回転角度が０°のときに発生する磁界を模式的に図示した平面図。
【図１０】第１実施例において、第２磁化器１０ｂの回転角度が６０°のときに発生する磁界を模式的に図示した平面図。
【図１１】第１実施例において、第２磁化器１０ｂの回転角度が１２０°のときに発生する磁界を模式的に図示した平面図。
【図１２】第１実施例において、第２磁化器１０ｂの回転角度が１８０°のときに発生する磁界を模式的に図示した平面図。
【図１３】第１実施例において、第２磁化器１０ｂの回転角度が２４０°のときに発生する磁界を模式的に図示した平面図。
【図１４】第１実施例において、第２磁化器１０ｂの回転角度が３００°のときに発生する磁界を模式的に図示した平面図。
【図１５】第２実施例において、第２磁化器１０ｂの回転角度が０°のときに発生する磁界を模式的に図示した平面図。
【図１６】第２実施例において、第２磁化器１０ｂの回転角度が６０°のときに発生する磁界を模式的に図示した平面図。
【図１７】第２実施例において、第２磁化器１０ｂの回転角度が１２０°のときに発生する磁界を模式的に図示した平面図。
【図１８】第２実施例において、第２磁化器１０ｂの回転角度が１８０°のときに発生する磁界を模式的に図示した平面図。
【図１９】第２実施例において、第２磁化器１０ｂの回転角度が２４０°のときに発生する磁界を模式的に図示した平面図。
【図２０】第２実施例において、第２磁化器１０ｂの回転角度が３００°のときに発生する磁界を模式的に図示した平面図。
【図２１】第１実施例の被検査体の磁化装置のＸ−Ｙ平面の回転磁束密度のリサージュ波形。
【図２２】第１実施例の被検査体の磁化装置のＺ−Ｘ平面の回転磁束密度のリサージュ波形。
【図２３】第１実施例の被検査体の磁化装置のＹ−Ｚ平面の回転磁束密度のリサージュ波形。
【図２４】第２実施例の被検査体の磁化装置のＸ−Ｙ平面の回転磁束密度のリサージュ波形。
【図２５】第２実施例の被検査体の磁化装置のＺ−Ｘ平面の回転磁束密度のリサージュ波形。
【図２６】第２実施例の被検査体の磁化装置のＹ−Ｚ平面の回転磁束密度のリサージュ波形。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
＜三極ヨーク型磁化器の構成＞
三極ヨーク型磁化器１０の構成について、図１〜図４を参照しながら説明する。
図１は、三極ヨーク型磁化器１０の斜視図である。図２は、三極ヨーク型磁化器１０の正面図である。図３は、三極ヨーク型磁化器１０の構成を図示したものであり、図３（ａ）は三極ヨーク型磁化器１０の構造図、図３（ｂ）は三極ヨーク型磁化器１０の結線図である。
【００２３】
「第１磁化器」及び「第２磁化器」としての三極ヨーク型磁化器１０は、第１磁化要素１１、第２磁化要素１２、第３磁化要素１３、基部１４及び三極ヨーク１５を含む。第１磁化要素１１、第２磁化要素１２及び第３磁化要素１３は、相互に１２０度の位相差をもって基部１４に配置されて固定されている。
【００２４】
三極ヨーク１５は、珪素鋼板を積層して形成した継鉄であり、第１磁極１５１、第２磁極１５２及び第３磁極１５３を有している。第１磁極１５１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磁極１５１とコイルＬ１１とで第１磁化要素１１が構成されている。第２磁極１５２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磁極１５２とコイルＬ１２とで第２磁化要素１２が構成されている。第３磁極１５３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磁極１５３とコイルＬ１３とで第３磁化要素１３が構成されている。
尚、より強力な磁界を形成する上では、コイルＬ１１、コイルＬ１２及びコイルＬ１３の巻き数は多い方が望ましい。
【００２５】
コイルＬ１１、コイルＬ１２及びコイルＬ１３は、Δ結線されている。より具体的には、コイルＬ１１とコイルＬ１３との接続点は端子Ａ１に接続され、コイルＬ１１とコイルＬ１２との接続点は端子Ａ２に接続され、コイルＬ１２とコイルＬ１３との接続点は端子Ａ３に接続されている。
【００２６】
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１１、第２磁化要素１２及び第３磁化要素１３を備える三極ヨーク型磁化器１０は、端子Ａ１〜Ａ３に三相交流電圧を印加することによって、磁界の強さが平面で３６０度、ほぼ均一となる回転磁界を形成することができる。また第１磁化要素１１、第２磁化要素１２及び第３磁化要素１３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。それによって三極ヨーク型磁化器１０に三相交流電圧を印加したときに、その三極ヨーク型磁化器１０が形成する回転磁界の強さをより均一にすることができる。
【００２７】
図４は、三極ヨーク型磁化器１０の変形例を図示したものであり、図４（ａ）三極ヨーク型磁化器１０の構造図、図４（ｂ）は三極ヨーク型磁化器１０の結線図である。
三極ヨーク型磁化器１０の変形例は、コイルＬ１１〜Ｌ１３の結線が異なる以外は、図１〜図３に図示した三極ヨーク型磁化器１０と同じ構成である。三極ヨーク型磁化器１０の変形例は、コイルＬ１１、コイルＬ１２及びコイルＬ１３がＹ結線されている。より具体的には、コイルＬ１１、コイルＬ１２及びコイルＬ１３は、一端が共通の接続点に接続されている。コイルＬ１１の他端は端子Ａ１に接続され、コイルＬ１２の他端は端子Ａ２に接続され、コイルＬ１３の他端は端子Ａ３に接続されている。
【００２８】
＜被検査体の磁化装置の第１実施例＞
本発明に係る被検査体の磁化装置の第１実施例について、図５及び図６を参照しながら説明する。
図５は、第１実施例の被検査体の磁化装置の構成を図示した構成図である。図６は、第１実施例の被検査体の磁化装置の結線図である。
【００２９】
第１実施例の被検査体の磁化装置は、第１磁化器１０ａ、第２磁化器１０ｂ、回転装置２０及び電源装置１００を備える。
【００３０】
第１磁化器１０ａ、第２磁化器１０ｂは、いずれも図１〜図４に図示して説明した三極ヨーク型磁化器１０であり、コイルＬ１１、Ｌ１２、Ｌ１３がΔ接続されている。第１磁化器１０ａのコイルＬ１１、Ｌ１２、Ｌ１３の巻方向と第２磁化器１０ｂのコイルＬ１１、Ｌ１２、Ｌ１３の巻方向は、第１実施例においては同位相になっている。より具体的には第１磁化器１０ａ、第２磁化器１０ｂは、いずれもコイルＬ１１の巻き始めとコイルＬ１３の巻き終わりが端子Ａ１に接続され、コイルＬ１２の巻き始めとコイルＬ１１の巻き終わりが端子Ａ２に接続され、コイルＬ１３の巻き始めとコイルＬ１２の巻き終わりが端子Ａ３に接続されている。
【００３１】
第１磁化器１０ａは、第１磁化要素１１、第２磁化要素１２及び第３磁化要素１３の先端が、被検査体が配置される磁化領域１のＸ−Ｙ平面に対面するように配置されて固定支持されている。第２磁化器１０ｂは、被検査体を挟んで第１磁化器１０ａに対向して配置される。つまり第２磁化器１０ｂは、第１磁化要素１１、第２磁化要素１２及び第３磁化要素１３の先端が、磁化領域１のＸ−Ｙ平面に対面するように配置されている。また第２磁化器１０ｂは、三つの磁化要素（第１磁化要素１１、第２磁化要素１２、第３磁化要素１３）の中心軸を回転軸として符合Ｄで図示した回転方向へ回転可能に支持されている。ここで三つの磁化要素の中心軸とは、第１磁化要素１１、第２磁化要素１２及び第３磁化要素１３の配置の中心点Ｐ（図２）を通り、かつＺ軸に平行な軸を意味する。
【００３２】
回転装置２０は、「駆動力源」としてのモータ２１と回転シャフト２２とを含む。モータ２１は、例えば電動モータ等である。回転シャフト２２は、一端がモータ２１の回転駆動軸に連結されており、他端が第２磁化器１０ｂに連結されている。つまり回転装置２０は、モータ２１の回転駆動力で第２磁化器１０ｂを符合Ｄで図示した回転方向へ回転させる装置である。
【００３３】
電源装置１００は、三相交流電圧を第１磁化器１０ａに印加する。より具体的に電源装置１００は、商用三相交流電源のＲ相と第１磁化器１０ａの端子Ａ１とを接続し、商用三相交流電源のＳ相と第１磁化器１０ａの端子Ａ２とを接続し、商用三相交流電源のＴ相と第１磁化器１０ａの端子Ａ３とを接続する。また電源装置１００は、三相交流電圧を第２磁化器１０ｂに印加する。より具体的には電源装置１００は、商用三相交流電源のＲ相と第２磁化器１０ｂの端子Ａ１とを接続し、商用三相交流電源のＳ相と第２磁化器１０ｂの端子Ａ２とを接続し、商用三相交流電源のＴ相と第２磁化器１０ｂの端子Ａ３とを接続する。
【００３４】
Ｘ−Ｙ平面には、第１磁化器１０ａによって、磁界の強さが平面で３６０度、ほぼ均一となる回転磁界Ｃ１が形成される。また磁化領域１を挟んで反対側のＸ−Ｙ平面には、第２磁化器１０ｂによって、磁界の強さが平面で３６０度、ほぼ均一となる回転磁界Ｃ２が形成される。そのため第１磁化器１０ａが形成する回転磁界Ｃ１と第２磁化器１０ｂが形成する回転磁界Ｃ２によって、Ｙ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平面にも磁界が形成される。
【００３５】
そして第１磁化器１０ａを固定した状態で、回転装置２０により第２磁化器１０ｂを回転方向Ｄへ回転させると、第１磁化器１０ａが形成するＸ−Ｙ平面の回転磁界Ｃ１と第２磁化器１０ｂが形成するＸ−Ｙ平面の回転磁界Ｃ２との間に位相のずれが生じる。そして第２磁化器１０ｂを回転させていくに従って、その位相のずれが変化していくことになる。それによってＹ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平面に発生する磁界の方向を放射状に、つまりあらゆる方向に変化させることができる。つまり第２磁化器１０ｂを回転させることによって、Ｙ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平面に発生する磁界の方向成分を調整することができる。
【００３６】
したがって第１磁化器１０ａを固定した状態で、回転装置２０により第２磁化器１０ｂを回転方向Ｄへ回転させながら磁化領域１の被検査体に磁粉を散布することによって、より高い磁粉探傷精度を得ることができる。このとき第２磁化器１０ｂは、少なくとも１８０度以上回転させるのが好ましく、３６０度以上回転させるのがより好ましい。それによって、Ｙ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平面に発生する磁界の方向成分を３６０度全方向に調整することができる。また例えば第２磁化器１０ｂを回転方向Ｄへ手動で回転させても本発明は実施可能であることは言うまでもない。
【００３７】
図９〜図１４は、第１磁化器１０ａと第２磁化器１０ｂのコイルＬ１１、Ｌ１２、Ｌ１３の巻方向を同位相とした場合において、第１磁化器１０ａと第２磁化器１０ｂとの間に発生する磁界を模式的に図示した平面図である。図９は第２磁化器１０ｂの回転角度が０°、図１０は第２磁化器１０ｂの回転角度が６０°、図１１は第２磁化器１０ｂの回転角度が１２０°、図１２は第２磁化器１０ｂの回転角度が１８０°、図１３は第２磁化器１０ｂの回転角度が２４０°、図１４は第２磁化器１０ｂの回転角度が３００°のときの状態を図示したものである。
【００３８】
図９〜図１４においては、便宜的に、第１磁化器１０ａの第１磁化要素１１ａ、第２磁化要素１２ａ、第３磁化要素１３ａを横一列に並べて図示してある。同様に、第２磁化器１０ｂの第１磁化要素１１ｂ、第２磁化要素１２ｂ、第３磁化要素１３ｂを横一列に並べて図示してある。また第１磁化器１０ａの第１磁化要素１１ａ、第２磁化要素１２ａ、第３磁化要素１３ａ、第２磁化器１０ｂの第１磁化要素１１ｂ、第２磁化要素１２ｂ、第３磁化要素１３ｂの極性は、三相交流の電圧の変化に応じて変化する。そのため図９〜図１４においては、便宜上、第１磁化器１０ａの第１磁化要素１１ａ及び第３磁化要素１３ａ並びに第２磁化器１０ｂの第１磁化要素１１ｂ及び第３磁化要素１３ｂがＮ極で、第１磁化器１０ａの第２磁化要素１２ａ及び第２磁化器１０ｂの第２磁化要素１２ｂの極性がＳ極となる時点を例に図示してある。
【００３９】
第２磁化器１０ｂの回転角度が３６０°変化する過程において、同極性の磁化要素が対向する領域では、Ｘ軸方向及びＹ軸方向成分の磁束密度が支配的になる。また異極性の磁化要素が対向する領域では、Ｚ軸方向成分の磁束密度が支配的になる。したがって第２磁化器１０ｂを回転させることによって、Ｙ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平面に発生する磁界の方向を放射状に、つまりあらゆる方向に変化させることができる。  
【００４０】
このように本発明によれば、第２磁化器１０ｂを回転させることによって、第１磁化器１０ａと第２磁化器１０ｂに印加する三相交流電圧の周波数を変化させることなく、Ｙ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平面に発生する磁界の方向成分を調整することができる。そのため従来のように周波数が異なる三相交流電圧を生成するための電力変換装置を設ける必要がない。そして第２磁化器１０ｂの回転速度や回転位置等を調整することによって、極めて容易に、Ｙ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平面に発生する磁界の方向成分を調整することができる。したがって本発明によれば、Ｙ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平面に発生する磁界の方向成分を調整して被検査体を磁化することが可能な被検査体の磁化方法、磁化装置を簡易システムで実現することができる。
【００４１】
＜被検査体の磁化装置の第２実施例＞
本発明に係る被検査体の磁化装置の第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。
図７は、第２実施例の被検査体の磁化装置の構成を図示した構成図である。図８は、第２実施例の被検査体の磁化装置の結線図である。
【００４２】
第２実施例の被検査体の磁化装置は、第１磁化器１０ａのコイルＬ１１、Ｌ１２、Ｌ１３の巻方向と第２磁化器１０ｂのコイルＬ１１、Ｌ１２、Ｌ１３の巻方向が逆位相になっている点で、第１実施例の被検査体の磁化装置と構成が異なる。より具体的には第１磁化器１０ａは、コイルＬ１１の巻き始めとコイルＬ１３の巻き終わりが端子Ａ１に接続され、コイルＬ１２の巻き始めとコイルＬ１１の巻き終わりが端子Ａ２に接続され、コイルＬ１３の巻き始めとコイルＬ１２の巻き終わりが端子Ａ３に接続されている。他方、第２磁化器１０ｂは、コイルＬ１３の巻き始めとコイルＬ１１の巻き終わりが端子Ａ１に接続され、コイルＬ１１の巻き始めとコイルＬ１２の巻き終わりが端子Ａ２に接続され、コイルＬ１２の巻き始めとコイルＬ１３の巻き終わりが端子Ａ３に接続されている。
尚、それ以外の構成については、第１実施例の被検査体の磁化装置と同様であるため詳細な説明を省略する。
【００４３】
第１実施例と同様に、第１磁化器１０ａを固定した状態で、回転装置２０により第２磁化器１０ｂを回転方向Ｄへ回転させると、第１磁化器１０ａが形成するＸ−Ｙ平面の回転磁界Ｃ１と第２磁化器１０ｂが形成するＸ−Ｙ平面の回転磁界Ｃ２との間に位相のずれが生じる。そして第２磁化器１０ｂを回転させていくに従って、その位相のずれが変化していくことになる。それによってＹ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平面に発生する磁界の方向を放射状に、つまりあらゆる方向に変化させることができる。つまり第２磁化器１０ｂを回転させることによって、Ｙ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平面に発生する磁界の方向成分を調整することができる。
【００４４】
図１５〜図２０は、第１磁化器１０ａと第２磁化器１０ｂのコイルＬ１１、Ｌ１２、Ｌ１３の巻方向を逆位相とした場合において、第１磁化器１０ａと第２磁化器１０ｂとの間に発生する磁界を模式的に図示した平面図である。図１５は第２磁化器１０ｂの回転角度が０°、図１６は第２磁化器１０ｂの回転角度が６０°、図１７は第２磁化器１０ｂの回転角度が１２０°、図１８は第２磁化器１０ｂの回転角度が１８０°、図１９は第２磁化器１０ｂの回転角度が２４０°、図２０は第２磁化器１０ｂの回転角度が３００°のときの状態を図示したものである。
【００４５】
図１５〜図２０においては、便宜的に、第１磁化器１０ａの第１磁化要素１１ａ、第２磁化要素１２ａ、第３磁化要素１３ａを横一列に並べて図示してある。同様に、第２磁化器１０ｂの第１磁化要素１１ｂ、第２磁化要素１２ｂ、第３磁化要素１３ｂを横一列に並べて図示してある。また第１磁化器１０ａの第１磁化要素１１ａ、第２磁化要素１２ａ、第３磁化要素１３ａ、第２磁化器１０ｂの第１磁化要素１１ｂ、第２磁化要素１２ｂ、第３磁化要素１３ｂの極性は、三相交流の電圧の変化に応じて変化する。そのため図１５〜図２０においては、便宜上、第１磁化器１０ａの第１磁化要素１１ａ及び第３磁化要素１３ａ並びに第２磁化器１０ｂの第２磁化要素１２ｂがＮ極で、第１磁化器１０ａの第２磁化要素１２ａ並びに第２磁化器１０ｂの第１磁化要素１１ｂ及び第３磁化要素１３ｂの極性がＳ極となる時点を例に図示してある。
【００４６】
第１実施例と同様に、第２磁化器１０ｂの回転角度が３６０°変化する過程において、同極性の磁化要素が対向する領域では、Ｘ軸方向及びＹ軸方向成分の磁束密度が支配的になる。また異極性の磁化要素が対向する領域では、Ｚ軸方向成分の磁束密度が支配的になる。したがって第２磁化器１０ｂを回転させることによって、Ｙ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平面に発生する磁界の方向を放射状に、つまりあらゆる方向に変化させることができる。したがって第１実施例と同様に、第１磁化器１０ａを固定した状態で、回転装置２０により第２磁化器１０ｂを回転方向Ｄへ回転させながら磁化領域１の被検査体に磁粉を散布することによって、より高い磁粉探傷精度を得ることができる。
【００４７】
＜コンピュータシミュレーションによる解析＞
出願人は、本発明の効果をさらに検証すべく、本発明に係る被検査体の磁化装置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のリサージュ波形を、以下の解析条件でコンピュータシミュレーションにより解析した。
【００４８】
三極ヨーク型磁化器１０の三極ヨーク１５は、電気抵抗率４．５×１０-7Ω／ｍ、占積率９５％、透磁率は非線形Ｂ−Ｈ曲線とし、第１〜第３磁極１５１〜１５３の寸法を５０ｍｍ×６０ｍｍ×２３０ｍｍとした。コイルＬ１１〜Ｌ１３は、巻数を２７０ターンとし、Ｙ結線とした。励磁電流は、周波数５０Ｈｚで最大値を８．０６Ａの正弦波交流とした。第１磁化器１０ａと第２磁化器１０ｂとの間の磁化領域１には、強磁性鋼材としてＳＵＳ４１０（１３クロム鋼）を配置した。強磁性鋼材は、５０ｍｍ×５０ｍｍ×５０ｍｍの立方体とし、透磁率は非線形Ｂ−Ｈ曲線とした、第１磁化器１０ａと強磁性鋼材との間隔、第２磁化器１０ｂと強磁性鋼材との間隔は、それぞれ１０ｍｍとした。そして第１〜第３磁極１５１〜１５３の配置角度が１８０度ずれた位置関係となるように第１磁化器１０ａと第２磁化器１０ｂとを対向させ、これを基準位置として第２磁化器１０ｂを６０度ずつ回転させたときの強磁性鋼材表面のＸ−Ｙ平面、Ｙ−Ｚ平面及びＺ−Ｘ平面の回転磁束密度のリサージュ波形の変化を解析した。
【００４９】
図２１〜図２３は、第１磁化器１０ａと第２磁化器１０ｂのコイルＬ１１、Ｌ１２、Ｌ１３の巻方向を同位相とした被検査体の磁化装置（第１実施例）の解析結果を図示したリサージュ波形である。
【００５０】
図２１はＸ−Ｙ平面の回転磁束密度のリサージュ波形である。横軸ＢｘはＸ軸方向成分の磁束密度であり、縦軸ＢｙはＹ軸方向成分の磁束密度であり、単位はともにテスラ［Ｔ］である。このＸ−Ｙ平面の回転磁束密度のリサージュ波形（図２１）から、Ｘ−Ｙ平面の回転磁束密度は、第２磁化器１０ｂの回転角度にかかわらず、磁界の強さが平面で３６０度、ほぼ均一となる回転磁界が形成されることが分かる。
【００５１】
図２２はＺ−Ｘ平面の回転磁束密度のリサージュ波形である。横軸ＢｘはＸ軸方向成分の磁束密度であり、縦軸ＢｚはＺ軸方向成分の磁束密度であり、単位はともにテスラ［Ｔ］である。  
Ｚ−Ｘ平面の回転磁束密度は、まず第２磁化器１０ｂの回転角度が０度のときにＸ軸方向成分の磁束密度が最も支配的になる。そして第２磁化器１０ｂを回転角度６０度、１２０度へ回転させていくに従って、Ｘ軸方向成分の磁束密度が減少するとともに、Ｚ軸方向成分の磁束密度が増加し、第２磁化器１０ｂの回転角度が１８０度と２４０度との間でＺ軸方向成分の磁束密度が最も支配的になる。そして第２磁化器１０ｂを回転角度２４０度、３００度へさらに回転させていくと、Ｚ軸方向成分の磁束密度が減少するとともに、Ｘ軸方向成分の磁束密度が増加し、第２磁化器１０ｂが３６０度回転したところで再びＸ軸方向成分の磁束密度が最も支配的になる。つまりＺ−Ｘ平面の回転磁束密度のリサージュ波形（図２２）からは、第２磁化器１０ｂを回転させることによって、Ｚ−Ｘ平面に発生する磁界の方向成分を３６０度全方向に調整できることが分かる。
【００５２】
図２３はＹ−Ｚ平面の回転磁束密度のリサージュ波形である。横軸ＢｙはＹ軸方向成分の磁束密度であり、縦軸ＢｚはＺ軸方向成分の磁束密度であり、単位はともにテスラ［Ｔ］である。  
Ｙ−Ｚ平面の回転磁束密度は、まず第２磁化器１０ｂの回転角度が０度のときにＹ軸方向成分の磁束密度が最も支配的になる。そして第２磁化器１０ｂを回転角度６０度、１２０度へ回転させていくに従って、Ｙ軸方向成分の磁束密度が減少するとともに、Ｚ軸方向成分の磁束密度が増加し、第２磁化器１０ｂの回転角度が１８０度のときにＺ軸方向成分の磁束密度が最も支配的になる。そして第２磁化器１０ｂを回転角度２４０度、３００度へさらに回転させていくと、Ｚ軸方向成分の磁束密度が減少するとともに、Ｙ軸方向成分の磁束密度が増加し、第２磁化器１０ｂが３６０度回転したところで再びＹ軸方向成分の磁束密度が最も支配的になる。つまりＹ−Ｚ平面の回転磁束密度のリサージュ波形（図２３）からは、第２磁化器１０ｂを回転させることによって、Ｙ−Ｚ平面に発生する磁界の方向成分を３６０度全方向に調整できることが分かる。
【００５３】
図２４〜図２６は、第１磁化器１０ａと第２磁化器１０ｂのコイルＬ１１、Ｌ１２、Ｌ１３の巻方向を逆位相とした被検査体の磁化装置（第２実施例）の解析結果を図示したリサージュ波形である。
【００５４】
図２４はＸ−Ｙ平面の回転磁束密度のリサージュ波形である。横軸ＢｘはＸ軸方向成分の磁束密度であり、縦軸ＢｙはＹ軸方向成分の磁束密度であり、単位はともにテスラ［Ｔ］である。このＸ−Ｙ平面の回転磁束密度のリサージュ波形（図２４）から、Ｘ−Ｙ平面の回転磁束密度は、第２磁化器１０ｂの回転角度にかかわらず、磁界の強さが３６０度、ほぼ均一となる回転磁界が形成されることが分かる。
【００５５】
図２５はＺ−Ｘ平面の回転磁束密度のリサージュ波形である。横軸ＢｘはＸ軸方向成分の磁束密度であり、縦軸ＢｚはＺ軸方向成分の磁束密度であり、単位はともにテスラ［Ｔ］である。  
Ｚ−Ｘ平面の回転磁束密度は、まず第２磁化器１０ｂの回転角度が０度のときにＺ軸方向成分の磁束密度が最も支配的になる。そして第２磁化器１０ｂを回転角度６０度、１２０度へ回転させていくに従って、Ｚ軸方向成分の磁束密度が減少するとともに、Ｘ軸方向成分の磁束密度が増加し、第２磁化器１０ｂの回転角度が１８０度のときにＸ軸方向成分の磁束密度が最も支配的になる。そして第２磁化器１０ｂを回転角度２４０度、３００度へさらに回転させていくと、Ｘ軸方向成分の磁束密度が減少するとともに、Ｚ軸方向成分の磁束密度が増加し、第２磁化器１０ｂが３６０度回転したところで再びＺ軸方向成分の磁束密度が最も支配的になる。つまりＺ−Ｘ平面の回転磁束密度のリサージュ波形（図２４）からは、第２磁化器１０ｂを回転させることによって、Ｚ−Ｘ平面に発生する磁界の方向成分を３６０度全方向に調整できることが分かる。
【００５６】
図２６はＹ−Ｚ平面の回転磁束密度のリサージュ波形である。横軸ＢｙはＹ軸方向成分の磁束密度であり、縦軸ＢｚはＺ軸方向成分の磁束密度であり、単位はともにテスラ［Ｔ］である。  
Ｙ−Ｚ平面の回転磁束密度は、まず第２磁化器１０ｂの回転角度が０度のときにＺ軸方向成分の磁束密度が最も支配的になる。そして第２磁化器１０ｂを回転角度６０度、１２０度へ回転させていくに従って、Ｚ軸方向成分の磁束密度が減少するとともに、Ｙ軸方向成分の磁束密度が増加し、第２磁化器１０ｂの回転角度が１２０度と１８０度の間でＹ軸方向成分の磁束密度が最も支配的になる。そして第２磁化器１０ｂを回転角度２４０度、３００度へさらに回転させていくと、Ｙ軸方向成分の磁束密度が減少するとともに、Ｚ軸方向成分の磁束密度が増加し、第２磁化器１０ｂが３６０度回転したところで再びＺ軸方向成分の磁束密度が最も支配的になる。つまりＹ−Ｚ平面の回転磁束密度のリサージュ波形（図２６）からは、第２磁化器１０ｂを回転させることによって、Ｙ−Ｚ平面に発生する磁界の方向成分を３６０度全方向に調整できることが分かる。
【符号の説明】
【００５７】
１０  三極ヨーク型磁化器
１０ａ  第１磁化器
１０ｂ  第２磁化器
２０  回転装置
２１  モータ
２２  回転シャフト
１００  電源装置
【図１】
2015078954.tif 000003
【図２】
2015078954.tif 000004
【図３】
2015078954.tif 000005
【図４】
2015078954.tif 000006
【図５】
2015078954.tif 000007
【図６】
2015078954.tif 000008
【図７】
2015078954.tif 000009
【図８】
2015078954.tif 000010
【図９】
2015078954.tif 000011
【図１０】
2015078954.tif 000012
【図１１】
2015078954.tif 000013
【図１２】
2015078954.tif 000014
【図１３】
2015078954.tif 000015
【図１４】
2015078954.tif 000016
【図１５】
2015078954.tif 000017
【図１６】
2015078954.tif 000018
【図１７】
2015078954.tif 000019
【図１８】
2015078954.tif 000020
【図１９】
2015078954.tif 000021
【図２０】
2015078954.tif 000022
【図２１】
2015078954.tif 000023
【図２２】
2015078954.tif 000024
【図２３】
2015078954.tif 000025
【図２４】
2015078954.tif 000026
【図２５】
2015078954.tif 000027
【図２６】
2015078954.tif 000028