(57)【要約】【課題】鉄心の所定領域内の磁束を視覚的に確認することのできる磁気観測装置を提供することを目的とする。【解決手段】磁気観測装置１は、磁束流に対して垂直方向に貫通する複数の貫通穴３を、固定子鉄心２Ａの観測対象領域内に満遍なく設け、その貫通穴３に磁気に反応する検出体（針１２）を配設することで構成されている。  これによれば、固定子鉄心２Ａに流れる磁束が貫通穴３内に漏れ、この漏れ磁束に検出体が反応する。このため、この貫通穴内に配設された検出体の挙動を観測することで、視覚的に磁気を観測することが可能となる。【選択図】図４
2012103165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気回路を形成する鉄心の観測対象領域内に一様に分布して設けられ、磁束の流れに対して垂直方向に貫通する複数の貫通穴と、
前記貫通穴内に配設されるとともに、前記貫通穴内の磁気に反応する検出体とを備える磁気観測装置。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気観測装置において、
隣接する前記貫通穴同士の間隔は、前記貫通穴の穴径以下であることを特徴とする磁気観測装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の磁気観測装置において、
前記複数の貫通穴は、略等間隔に配置されていることを特徴とする磁気観測装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の磁気観測装置において、
前記複数の貫通穴は、前記磁束の流れ方向に沿って配列されていることを特徴とする磁気観測装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の磁気観測装置において、
前記貫通穴は丸穴であることを特徴とする磁気観測装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の磁気観測装置において、
前記検出体は、形状異方性を有する軟磁性体の固形物であることを特徴とする磁気観測装置。
【請求項７】
請求項６に記載の磁気観測装置において、
前記固形物の前記貫通穴の貫通方向における厚みは、前記貫通穴の深さに比べて薄いことを特徴とする磁気観測装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載の磁気観測装置において、
前記固形物は、前記貫通穴内において、前記貫通穴の貫通方向に延びる軸周りに回転可能に配設され、前記貫通穴の内壁側への移動を制限されていることを特徴とする磁気観測装置。
【請求項９】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の磁気観測装置において、
前記検出体は、磁気異方性を有する硬磁性材の固形物であることを特徴とする磁気観測装置。
【請求項１０】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の磁気観測装置において、
前記検出体は、磁気に反応して変形可能な粘性物であることを特徴とする磁気観測装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の磁気観測装置において、
前記貫通穴に配置される光透過性の容器を備え、
前記粘性物は、前記容器にベース液とともに封入されることにより、前記貫通穴内に配設されることを特徴とする磁気観測装置。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の磁気観測装置において、
前記複数の貫通穴内に配設される前記粘性物の量は、互いに等しいことを特徴とする磁気観測装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１つに記載の磁気観測装置において、
前記鉄心は、静止器の鉄心であることを特徴とする磁気観測装置。
【請求項１４】
請求項１〜１２のいずれか１つに記載の磁気観測装置において、
前記鉄心は、回転機の鉄心であることを特徴とする磁気観測装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の磁気観測装置において、
前記鉄心は、周方向に並ぶ複数のティース部と、このティース部同士を周方向に接続するヨーク部とを有する固定子鉄心であり、
前記観測対象領域は、前記ヨーク部と前記ティース部との分岐部であり、
前記観測対象領域内において、前記固定子鉄心と同心で、且つ、それぞれの円弧が径方向に略等間隔に並ぶ複数の仮想同心円の円弧を想定したときに、
前記貫通穴は、前記複数の仮想同心円の円弧上において周方向に略等間隔に配置されていることを特徴とする磁気観測装置。
【請求項１６】
請求項１４に記載の磁気観測装置において、
前記鉄心は、周方向に並ぶ複数のティース部と、このティース部同士を周方向に接続するヨーク部とを有する固定子鉄心であり、
前記観測対象領域は、前記ヨーク部と前記ティース部との分岐部であり、
前記観測対象領域内において、互いに半径が等しく、且つ、それぞれの円弧が前記観測対象領域において径方向に略等間隔に並ぶように円中心が互いに異なる位置にある複数の仮想円の円弧を想定したときに、
前記貫通穴は、前記複数の仮想円の円弧上において周方向に略等間隔に配置されていることを特徴とする磁気観測装置。
【請求項１７】
請求項１４に記載の磁気観測装置において、
前記鉄心は、周方向に並ぶ複数のティース部と、このティース部同士を周方向に接続するヨーク部とを有する略円筒状の固定子鉄心であり、
前記観測対象領域は、前記ティース部の先端部であり、
前記観測対象領域内において、前記固定子鉄心と同心の仮想円の円弧を想定したときに、
前記貫通穴は、前記仮想円の円弧上において周方向に略等間隔に配置されていることを特徴とする磁気観測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気回路を形成する鉄心内の磁気を観測する装置に関し、特に、回転電機の固定子鉄心内の磁気を視覚で観察するのに適した磁気観測装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、回転電機の固定子鉄心の開発時には、コンピュータによる磁気解析が実施されている。そして、この磁気解析の結果の信頼性を確認するために、固定鉄心内の磁界及び磁束を実際に測定して比較することがなされている。
【０００３】
ここで、磁界及び磁束の測定方法としては、例えば、さぐりコイル法（非特許文献１参照）や、探針法（特許文献１参照）がある。
さぐりコイル法とは、さぐりコイルを鉄心に巻回し、鉄心に磁束が流れると、磁束変化に応じた電圧がコイルに発生するため、この電圧に基づいて鉄心内の磁束を測定するものである。
また、探針法とは、鉄心に磁束が流れると鉄心表面に渦電流が発生するが、２本の探針を鉄心表面に当てると渦電流によって、２本の探針に電位差が生じるため、この電位差に基づいて鉄心内の磁束を測定するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３５２５７９号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】菅野允著、「電磁気計測」、電子情報通信学会大学シリーズＢ−２、株式会社コロナ社、平成２年１月２０日、ｐ．１７６〜ｐ．１７８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、さぐりコイル法では、鉄心の外周にさぐりコイルを巻回して測定するものであって、局所的に磁束を測定することができない。
一方、探針法では、鉄心内の任意の箇所について局所的に磁界及び磁束を測定することができるが、計測方法やデータ解析が複雑であり、探針による計測後すぐに鉄心内の磁界及び磁束を視覚的に確認することはできない。
【０００７】
そこで、本発明は、鉄心の所定領域内の磁束を視覚的に確認することのできる磁気観測装置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】
【０００８】
〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の磁気観測装置は、磁気回路を形成する鉄心の観測対象領域内に一様に分布して設けられ、磁束の流れに対して垂直方向に貫通する複数の貫通穴と、貫通穴内に配設されるとともに、貫通穴内の磁気に反応する検出体とを備える。
【０００９】
すなわち、磁気観測装置は、磁束の流れに対して垂直方向に貫通する複数の貫通穴を、鉄心の観測対象領域内に満遍なく設け、その貫通穴に磁気に反応する検出体を配設することで構成されている。
【００１０】
これによれば、鉄心に流れる磁束が貫通穴内に漏れ、この漏れ磁束に検出体が反応する。このため、この検出体の挙動を観測することで、視覚的に磁気を観測することが可能となる。
【００１１】
また、貫通穴を設けると、貫通穴が無い場合と比較して、鉄心の磁気抵抗は大きくなってしまうが、鉄心全体ではなく観測対象領域内のみに貫通穴を分布させることにより、磁気抵抗が大きくなりすぎることはない。また、貫通穴を観測対象領域内に一様に分布して設けることにより、貫通穴が無い場合と同様の磁束の流れの傾向を得ることができる。
【００１２】
〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の磁気観測装置によれば、隣接する貫通穴同士の間隔は、貫通穴の穴径以下である。
隣接する貫通穴同士の間隔が大きいと、貫通穴内に磁束が漏れなくなってしまう。一方、隣接する貫通穴同士の間隔を貫通穴の穴径以下にするならば、貫通穴内への漏れ磁束を確実に得ることができる。
【００１３】
〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の磁気観測装置によれば、複数の貫通穴は、ほぼ等間隔に配置されている。
例えば、複数の貫通穴が不均等に配置されている場合、磁束の流れが貫通穴の影響を受けて偏ってしまう。一方、複数の貫通穴をほぼ等間隔に設けるならば、磁束の流れが貫通穴の影響を受けにくく、貫通穴の無い状態と同等の磁束の流れの傾向を得ることができる。
【００１４】
〔請求項４の手段〕
請求項４に記載の磁気観測装置によれば、複数の貫通穴は、磁束の流れ方向に沿って配列されている。
例えば、磁束の流れ方向に沿わずに、複数の貫通穴が蛇行して配列されている場合には、磁束が蛇行の配列の影響を受けて、磁束の流れが乱されてしまい、貫通穴の無い状態の磁束の流れを再現することが出来なくなってしまう。
一方、複数の貫通穴を磁束の流れ方向に沿って配列するならば、貫通穴の無い状態の磁束の流れに近づけることができる。
【００１５】
〔請求項５の手段〕
請求項５に記載の磁気観測装置によれば、貫通穴は丸穴である。
これによれば、穴形状に方向性がなくなるため、１つの貫通穴に対してどの方向に磁束が流れても、貫通穴内への磁束の漏れ方が同じになる。したがって、どの方向の磁束の流れに対しても検出体の反応の仕方は等しくなり、磁気の観測がしやすくなる。
【００１６】
〔請求項６の手段〕
請求項６に記載の磁気観測装置によれば、検出体は、形状異方性を有する軟磁性体の固形物である。
すなわち、固形物はいずれかの方向に長手方向を備える。軟磁性体は長手方向に磁化されやすいため、磁束の流れに置くと、長手方向は磁束の流れる方向に沿うように反応する。したがって、この反応を観察することで、視覚的に磁気の観測をすることができる。
【００１７】
〔請求項７の手段〕
請求項７に記載の磁気観測装置によれば、固形物の貫通穴の貫通方向における厚みは、貫通穴の深さに比べて薄い。
すなわち、本発明では、固形物の厚みを薄くすることで、固形物の質量を小さくしている。
これによれば、貫通穴内に磁束が流れる際に、軟磁性体の固形物が貫通穴の貫通方向に移動し、貫通穴内で浮いた状態となる。そして、固形物が浮いているか否かの反応を観察することで、視覚的に磁気の観測をすることができる。
【００１８】
〔請求項８の手段〕
請求項８に記載の磁気観測装置によれば、固形物は、貫通穴内において、貫通穴の貫通方向に延びる軸周りに回転可能に配設され、貫通穴の内壁側への移動を制限されている。
固形物の貫通穴の内壁側への移動を許容すると、磁束の流れによって、固形物が貫通穴の内壁側に引き寄せられる。このため、固形物の長手方向の向きや固形物の浮上といった反応が観測しにくくなってしまう。
そこで、本発明では、固形物の貫通穴の内壁側への移動を制限し、固形物の移動を回転方向と軸方向に限定させることで、固形物の長手方向の向きや固形物の浮上といった反応が観測しやすくなる。
【００１９】
〔請求項９の手段〕
請求項９に記載の磁気観測装置によれば、検出体は、磁気異方性を有する硬磁性材の固形物である。
これによれば、磁化方向が磁束の流れ方向を向くので、硬磁性材の固形物の磁化方向の向きを観察することで、視覚的に磁気を観測することが可能となる。
【００２０】
〔請求項１０の手段〕
請求項１０に記載の磁気観測装置によれば、検出体は、磁気に反応して変形可能な粘性物である。
貫通穴内に配されるこの粘性物は、磁束の流れに対して、貫通穴の内壁付近に引き寄せられ、磁束の流れ且つ貫通方向に直交する方向に分離するという挙動を示す。したがって、この分離方向によって、磁束の流れの向きを把握することが可能である。また、磁束量が多いほど、貫通穴の内壁に引き寄せられやすくなるため、磁束量によって分離の度合い（分離間隔）が変化するので、磁束の向きだけではなく、磁束量についても視覚的に観測することが可能になる。
【００２１】
〔請求項１１の手段〕
請求項１１に記載の磁気観測装置は、貫通穴に配置される光透過性の容器を備え、粘性物は、前記容器にベース液とともに封入されることにより、貫通穴内に配設される。
磁気に反応する粘性物（例えば、磁性流体）は、揮発性が高い。したがって、容器に封入した状態で使用することが好ましい。また、磁気に反応する粘性物のみを容器に封入すると、容器に粘性物が付着して、上述した磁気による反応を起こしにくくなるため、ベース液とともに封入している。
【００２２】
〔請求項１２の手段〕
請求項１２に記載の磁気観測装置によれば、複数の貫通穴内に配設される粘性物の量は、互いに等しい。
これによれば、粘性物の分離間隔を複数の貫通穴同士で比較することにより、磁束量の大小を相対的に比較することが可能となる。
【００２３】
〔請求項１３の手段〕
請求項１３に記載の磁気観測装置によれば、鉄心は静止器の鉄心である。
【００２４】
〔請求項１４の手段〕
請求項１４に記載の磁気観測装置によれば、鉄心は回転機の鉄心である。
【００２５】
〔請求項１５の手段〕
請求項１５に記載の磁気観測装置によれば、鉄心は、周方向に並ぶ複数のティース部と、このティース部同士を周方向に接続するヨーク部とを有する固定子鉄心であり、観測対象領域は、ヨーク部とティース部との分岐部である。
これによれば、磁束の流れの変化が激しいヨーク部とティース部との分岐部の磁気を観測することができる。
【００２６】
また、本発明では、観測対象領域内において、固定子鉄心と同心で、且つ、それぞれの円弧が径方向に略等間隔に並ぶ複数の仮想同心円の円弧を想定したときに、貫通穴は、複数の仮想同心円の円弧上において周方向に略等間隔に配置されている。これにより、分岐部に貫通穴をほぼ等間隔に配置することが可能となる。
【００２７】
〔請求項１６の手段〕
請求項１６に記載の磁気観測装置によれば、観測対象領域（分岐部）内において、互いに半径が等しく、且つ、それぞれの円弧が観測対象領域において径方向に略等間隔に並ぶように円中心が互いに異なる位置にある複数の仮想円の円弧を想定したときに、貫通穴は、複数の仮想円の円弧上において周方向に略等間隔に配置されている。これにより、分岐部に貫通穴をほぼ等間隔に配置することが可能となる。
【００２８】
〔請求項１７の手段〕
請求項１７に記載の磁気観測装置によれば、鉄心は、周方向に並ぶ複数のティース部と、このティース部同士を周方向に接続するヨーク部とを有する略円筒状の固定子鉄心であり、観測対象領域は、ティース部の先端部である。
これによれば、磁束の流れの変化が激しいティース部の先端部（ロータに対向する側の端部）磁気を観測することができる。
また、観測対象領域内において、固定子鉄心と同心の仮想円の円弧を想定したときに、貫通穴は、仮想円の円弧上において周方向に略等間隔に配置されている。これにより、ティース部の先端部に貫通穴をほぼ等間隔に配置することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】固定子鉄心の平面図である（実施例１）。
【図２】（ａ）、（ｂ）は、図１の部分拡大図である（実施例１）。
【図３】複数の貫通穴の配置態様の詳細を説明する説明図である（実施例１）。
【図４】（ａ）、（ｂ）は磁束のない場合の針の挙動を示す図（（ａ）は平面図、（ｂ）は側部断面図）であり、（ｃ）、（ｄ）は磁束のある場合での針の挙動を示す図（（ｃ）は平面図、（ｄ）は側部断面図）である（実施例１）。
【図５】（ａ）、（ｂ）は磁束による磁石の挙動を示す図である（実施例２）。
【図６】（ａ）、（ｂ）は磁束のない場合の磁性流体の挙動を示す図（（ａ）は平面図、（ｂ）は側部断面図）であり、（ｃ）、（ｄ）は磁束のある場合での磁性流体の挙動を示す図（（ｃ）は平面図、（ｄ）は側部断面図）である（実施例３）。
【図７】磁束による磁性流体の挙動のメカニズムを説明する説明図である（実施例３）。
【図８】複数の貫通穴の配置態様の詳細を説明する説明図である（実施例４）。
【図９】変圧器の鉄心の平面図である（実施例５）。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。
【実施例】
【００３１】
〔実施例１の構成〕
実施例１の磁気観測装置１を、図１〜図４を用いて説明する。
実施例１の磁気観測装置１は、観測対象となる鉄心２と、鉄心２に設けられた貫通穴３に配設された検出体（後に詳述する）とにより構成されている。磁気観測とは、磁界または磁束を観測することを指す。
【００３２】
本実施例では、鉄心２は、交流モータの固定子鉄心２Ａである。
固定子鉄心２Ａは、積層電磁鋼板により円筒状に形成されている。本実施例の固定子鉄心２Ａは、内周側にロータ（図示せず）を配置するインナーロータタイプの交流モータの固定子鉄心２Ａであり、内周側に突出するととともに、周方向に並ぶ複数のティース部４と、ティース部４同士を外周側で周方向において磁気的に接続するヨーク部５とを有している（図１参照）。
【００３３】
ティース部４は、ヨーク部５の内周側に突出しており、内周側端部（以下、ティース先端部６と呼ぶ）には、ティース幅が広くされたティースチップ部８が設けられている。
ここで、ティース部４とヨーク部５とが交差する部分をティース部４とヨーク部５との分岐部９と呼ぶ。
【００３４】
固定子鉄心２Ａに、固定子巻線（図示せず）が巻かれ、固定子巻線への通電により固定子鉄心２Ａは回転磁界を形成し、固定子鉄心２Ａの内周側に配置されたロータが回転する。
この際、固定子鉄心２Ａ内には磁束が流れて磁気回路の一部を形成する。そして、固定子鉄心２Ａの中でも、特に、分岐部９は磁束流（磁束の流れ）の変化が大きい。また、ティース先端部６も、ロータの位置の影響により、磁束流の変化が大きい箇所となっている。
【００３５】
そこで、本実施例では、固定子鉄心２Ａの分岐部９とティース先端部６とを磁気の観測対象領域としている。例えば、図１では、２箇所の分岐部９と１箇所のティース先端部６を、磁気の観測対象領域としており、各観測対象領域に複数の貫通穴３が設けられている。
【００３６】
貫通穴３は、固定子鉄心２Ａを軸方向に平行な方向に貫通する丸穴である。固定子鉄心２Ａでは、磁束流は主に固定子鉄心２Ａの軸方向に垂直な方向に沿って発生するため、貫通穴３の貫通方向は、磁束流に対して垂直方向に貫通しているといえる。
【００３７】
そして、貫通穴３は、観測対象領域である分岐部９内において、複数個設けられており、分岐部９内の複数の貫通穴３は、分岐部９内に、満遍なく、一様に分布して設けられている（図２（ａ）参照）。
また、別の観測対象領域であるティース先端部６内においても、貫通穴３が複数個一様に分布して設けられている（図２（ｂ）参照）。
そして、各観測対象領域内の複数の貫通穴３は互いに同径であって、隣接する貫通穴３同士の間隔（隣接する貫通穴３の内壁同士の最小距離）は、貫通穴３の穴径以下に設定されている。
【００３８】
〔本実施例の貫通穴３の配置態様について〕
ここで、本実施例の分岐部９内での貫通穴３の配置態様の詳細を図３を用いて説明する。
分岐部９は略扇形状をしており、この分岐部９全体に、複数の貫通穴３を一様に分布させるため、以下の手段を講じる。
【００３９】
まず、固定子鉄心２Ａの中心（Ｃｐ１）と同心であり、分岐部９の外周側部分を通る円弧Ｃ１を仮想する。
次に、仮想円弧Ｃ１と同じ半径の仮想円弧Ｃ２を、Ｃｐ１から左側且つ内周側にずれた位置にあるＣ２ｐを中心に描く。この仮想円弧Ｃ２は、ティース部４の幅方向（周方向）の中心線Ｘから右側において、仮想円弧Ｃ１よりも所定間隔内周側を通る円弧となる。
【００４０】
次に、仮想円弧Ｃ１と同じ半径の仮想円弧Ｃ３を、Ｃｐ２から左側且つ内周側にずれた位置にあるＣｐ３を中心に描く。この仮想円弧Ｃ３は、中心線Ｘの右側において、仮想円弧Ｃ２よりも所定間隔内周側を通る円弧となる。同様にして、中心位置をずらしながら、仮想円弧Ｃ１と同じ半径の仮想円弧Ｃ４（円中心はＣｐ４）、仮想円弧Ｃ５（円中心はＣｐ５）、仮想円弧Ｃ６（円中心はＣｐ６）を想定する。
【００４１】
そして、次に、仮想円弧Ｃ１と同じ半径の仮想円弧Ｃ７を、Ｃｐ１から右側且つ内周側にずれた位置にあるＣｐ７を中心に描く。この仮想円弧Ｃ７は、中心線Ｘから左側において、仮想円弧Ｃ１よりも所定間隔内周側を通る円弧となる。
次に、仮想円弧Ｃ１と同じ半径の仮想円弧Ｃ８を、Ｃｐ７から右側且つ内周側にずれた位置にあるＣｐ８を中心に描く。この仮想円弧Ｃ８は、中心線Ｘの左側において、仮想円弧Ｃ７よりも所定間隔内周側を通る円弧となる。同様にして、中心位置をずらしながら、仮想円弧Ｃ１と同じ半径の仮想円弧Ｃ９（円中心はＣｐ９）、仮想円弧Ｃ１０（円中心はＣｐ１０）、仮想円弧Ｃ１１（円中心はＣｐ１１）を想定する。
【００４２】
なお、仮想円弧Ｃ１〜Ｃ６の円中心のずらし方は、仮想円弧Ｃ１、Ｃ７〜Ｃ１１の円中心のずらし方と、中心線Ｘを中心に線対称となっている。
これにより、仮想円弧Ｃ２とＣ７、Ｃ３とＣ８、Ｃ４とＣ９、Ｃ５とＣ１０、Ｃ６とＣ１１とは、中心線Ｘ上で交わり、ほぼ連続する軌跡を描くことになる。
【００４３】
そして、この円中心をずらす間隔を、貫通穴３の径を考慮しつつ均等にすることにより、仮想円弧Ｃ１〜Ｃ６は、径方向にほぼ等間隔に並ぶ。また、仮想円弧Ｃ１とＣ７〜Ｃ１１も、径方向にほぼ等間隔に並ぶ。
【００４４】
そして、各仮想円弧Ｃ１〜Ｃ１１上に、貫通穴３の穴中心が乗るようにして、貫通穴３を周方向にほぼ等間隔に配置する。
ここで、ここで、仮想円弧Ｃ１〜Ｃ１１の径方向の間隔と、各仮想円弧Ｃ１〜Ｃ１１上での貫通穴３の穴中心の周方向間隔とをほぼ等しくすることで、複数の貫通穴３はほぼ等間隔に配列される。
【００４５】
これにより、隣接する貫通穴３同士の間隔（隣接する貫通穴３の内壁同士の最小距離）がほぼ等しくなる。つまり、図２（ａ）に示すように、例えば、ある貫通穴３ａには２つの貫通穴３ｂ、２ｃが隣接しているが、貫通穴３ａと貫通穴３ｂとの間の間隔ｈが、貫通穴３ａと貫通穴３ｃとの間隔とほぼ等しくなっている。なお、この間隔ｈは、貫通穴３の穴径よりも小さい。
【００４６】
また、このように複数の貫通穴３を配列することで、貫通穴３は径方向にも、周方向にも沿って並ぶことになる。つまり、磁束流方向に沿って配列されている。
以上のようにして、分岐部９内に、複数の貫通穴３が一様に分布して設けられている。
【００４７】
次に、本実施例のティース先端部６内での貫通穴３の配置態様の詳細を図２（ｂ）を用いて説明する。
まず、固定子鉄心２Ａの中心と同心であり、ティース先端部６の径方向中心を通る仮想円弧を想定する。そして、この円弧上に、複数の貫通穴３を周方向に等間隔に配列する。これにより、貫通穴３は周方向に沿って並ぶことになる。
なお、ティース先端部６の径方向の長さが大きい場合には、径方向に複数段の仮想円弧を想定して、各円弧上に貫通穴３を等間隔に設けてもよい。
【００４８】
〔本実施例の検出体について〕
次に、本実施例の検出体について、図４を用いて説明する。
本実施例の検出体は、軟磁性体の針１２である。針１２は略ひし形の平面形状を呈した板状部材であり、ひし形の中心に板厚方向に貫通する穴１３が設けられている。針１２の長手方向の長さは、貫通穴３の穴径よりも小さくなっている。
【００４９】
固定子鉄心２Ａの軸方向一端側に非磁性体の板材１５を設置し、板材１５に貫通穴３内に突出するピン１６を設ける。ピン１６の外径は、針１２の穴１３の内径よりもわずかに小さくなっている。
そして、針１２の穴１３にピン１６が挿通されることで、針１２はピン１６に回転自在に、且つ、軸方向に移動可能に、貫通穴３内に配設される。そして、針１２はピン１６に保持されることで、針１２自体が貫通穴３の内壁側へ移動しないように制限されている。
【００５０】
また、針１２の板厚方向の厚さは、貫通穴３の深さ（すなわち、固定子鉄心２Ａの厚さ）よりも小さくなっており、針１２の質量が小さくなっている。
【００５１】
以下に、磁束による針１２の挙動について詳細に説明する。
図４（ａ）に示すように、磁束流が生じていない場合には、針１２は反応を示さず、長手方向が適当な方向を向いている。
また、固定子鉄心２Ａは板材１５側が重力方向となるように配置されているため、図４（ｂ）に示すように、磁束流が生じていない場合には、針１２は、重力に従って、貫通穴３の下端、すなわち、板材１５の上に静止している。
【００５２】
そして、磁束流が生じると、針１２が磁化されて、長手方向の両端にＮ極とＳ極が発生する。このため、Ｎ極は磁束流方向に、Ｓ極は磁束流方向とは逆向きに力を受けるため、磁気モーメントにより、針１２はトルクを受けてピン１６を中心に回転する。
そして、針１２の長手方向が磁束流方向に沿うと、Ｎ極側とＳ極側とで力が釣り合い、安定化する。つまり、針１２の長手方向が磁束流方向に沿った状態で回転が静止する。
【００５３】
また、針１２は回転に加えて、浮上という反応も示す。
すなわち、針１２は貫通穴３の下端にある状態から、貫通穴３内部に漏れ磁束が流れると、まず、針１２の上から下に向う磁束が、針１２に流れ込む（図４（ｄ）破線矢印参照）。これにより、上方向に磁力が発生して、針１２が上方向に吸引される（図４（ｄ）破線太矢印参照）。そして、針１２がピン１６の軸方向中心位置に到達するまで、針１２は上昇する。
【００５４】
そして、針１２は、ピン１６の軸方向中心位置に到達すると、針１２に対して流れる上から下への磁束流と、上から下への磁束流とが等しくなるため、針１２の上下に発生する磁力が等しくなり、安定化する（図４（ｄ）実線矢印参照）。つまり、針１２がピン１６の軸方向中心位置に浮いた状態で、針１２の軸方向の移動が静止する。
【００５５】
〔実施例１の作用効果〕
実施例１の磁気観測装置１は、磁束流に対して垂直方向に貫通する複数の貫通穴３を、固定子鉄心２Ａの観測対象領域（分岐部９、ティース先端部６）内に満遍なく設け、その貫通穴３に磁気に反応する検出体（針１２）を配設することで構成されている。
【００５６】
これによれば、固定子鉄心２Ａに流れる磁束が貫通穴３内に漏れ、この漏れ磁束に検出体が反応する。このため、この貫通穴内に配設された検出体の挙動を観測することで、視覚的に磁気を観測することが可能となる。
【００５７】
また、貫通穴３を観測対象領域内に一様に分布して設けることにより、磁束流方向や磁束密度に関しては、貫通穴３が無い場合と同様の傾向を得ることができる。また、貫通穴３を設けると、貫通穴３が無い場合と比較して、固定子鉄心２Ａの磁気抵抗は大きくなるが、固定子鉄心２Ａの全体ではなく、観測対象領域のみに貫通穴３を設けることで、磁気抵抗が大きくなるすぎるのを防いでいる。
【００５８】
また、本実施例では、隣接する貫通穴３同士の間隔が、貫通穴３の穴径以下となっている。これによれば、貫通穴内への漏れ磁束を確実に得ることができる。逆に、隣接する貫通穴３同士の間隔が大きいと、貫通穴３内に磁束が漏れなくなってしまい、貫通穴３を設けない場合の固定子鉄心２Ａ内での磁束流を再現できなくなる。
【００５９】
また、複数の貫通穴３は、ほぼ等間隔に配置されている。
例えば、複数の貫通穴３が不均等に配置されている場合、磁束流が貫通穴３の影響を受けて偏ってしまう。しかし、複数の貫通穴３をほぼ等間隔に設けるならば、磁束流が貫通穴３の影響を受けにくく、貫通穴３の無い状態と同等の磁束流の傾向を得ることができる。
【００６０】
また、複数の貫通穴３は、磁束流方向に沿って配列されている。
例えば、磁束の流れ方向に沿わずに、蛇行して配列されている場合には、磁束がその蛇行した配列の影響を受けて、磁束流が乱されてしまい、貫通穴３の無い状態の磁束流を再現することができなくなってしまう。
これに対し、複数の貫通穴３を磁束の流れ方向に沿って配列するならば、貫通穴の無い状態の磁束流に近づけることができる。
【００６１】
また、貫通穴３は丸穴である。
これによれば、穴形状に方向性がなくなるため、１つの貫通穴３に対してどの方向に磁束が流れても、貫通穴３内への磁束の漏れ方が同じになる。したがって、どの方向の磁束流に対しても検出体の反応の仕方は等しくなり、磁気の観測がしやすくなる。
【００６２】
また、本実施例では、分岐部９内において、互いに半径が等しく、且つ、それぞれの円弧が分岐部９内において径方向に略等間隔に並ぶように円中心が互いに異なる位置にある複数の仮想円弧Ｃ１〜Ｃ１１を想定し、貫通穴３を、仮想円弧Ｃ１〜Ｃ１１上において周方向に略等間隔に配置している。これにより、分岐部９に貫通穴３をほぼ等間隔に配置することができる。
【００６３】
また、ティース先端部６内において、固定子鉄心２Ａと同心の仮想円弧を想定したときに、貫通穴３は、仮想円弧上において周方向に略等間隔に配置されている。これにより、ティース先端部６に貫通穴３をほぼ等間隔に配置することができる。
【００６４】
また、本実施例では、検出体は、軟磁性体の針１２である。針１２は貫通穴３の軸方向に延びて配されるピン１６に保持されることで、貫通穴３内に回転自在且つ軸方向の移動可能に配設されている。
このため、針１２は、磁束流に反応して、長手方向が磁束流方向に沿うように回転する。
したがって、この反応を観察することで、磁束流方向を把握することができる。すなわち、視覚的に磁気の観測をすることができる。
【００６５】
また、針１２の厚みを貫通穴３の深さに比べて薄くすることで、針１２全体の質量を小さくしている。
これによれば、図４で説明したように、貫通穴３内に磁束が流れる際に、針１２が貫通穴の貫通方向に移動し、貫通穴３内で浮いた状態となる。そして、針１２が浮いているか否かの反応を観察することで、視覚的に磁気の観測をすることができる。
【００６６】
また、針１２は、ピン１６によって貫通穴３の内壁側への移動を制限されている。
針１２の貫通穴３の内壁側への移動を許容すると、磁束流によって、針１２が貫通穴３の内壁側に引き寄せられる。このため、針１２の回転や針１２の浮上といった反応が観測しにくくなってしまう。そこで、本実施例では、針１２の貫通穴３の内壁側への移動を制限されるため、針１２の磁束流に対する反応を観測しやすくなる。
〔実施例２の構成〕
実施例２の磁気観測装置１を、図５を用いて、実施例１とは異なる点を中心に説明する。
本実施例の検出体は、磁気異方性を有する硬磁性材の固形物である。すなわち、Ｎ極とＳ極とを有する磁石１８である。
【００６７】
磁石１８は、円柱上を呈しており、円柱の軸方向に垂直な方向の一端がＮ極、他端がＳ極となっている。なお、磁石１８には、いずれがＮ極かが分かるような印がつけてある。例えば、本実施例では、磁石１８の軸方向端面に、Ｎ極側には「Ｎ」、Ｓ極側には「Ｓ」と記載されている。
磁石１８には、実施例１の針１２と同様に、ピン１６の外径よりもわずかに大きい径の穴１９を中心に有しており、穴１９がピン１６に挿通されることで、磁石１８が貫通穴３内に配設される。
【００６８】
これによれば、磁束流が生じていない場合には、適当な方向にＮ極が向いている状態であったものが、磁束流が生じると、磁石の磁化方向（Ｎ−Ｓ方向）が磁束流方向を向く。
これにより、Ｎ極、Ｓ極の向きを観察することによって、磁束流方向を把握することができる。すなわち、視覚的な磁気の観測をすることができる。
【００６９】
〔実施例３の構成〕
実施例２の磁気観測装置１を、図６、７を用いて、実施例１とは異なる点を中心に説明する。
本実施例の検出体は、磁気に反応して変形可能な粘性物である。磁気に反応して変形可能の粘性物としては、例えば、磁性流体や磁性イオン液体がある。
【００７０】
本実施例では、磁性流体２１を用いた例を具体的に説明する。
磁性流体２１とは、強磁性微粒子（例えば直径１０ｎｍ）のマグネタイトを含む磁性コロイド溶液である。通常、ベース液２２に分散されて強磁性微粒子の分散状態が保たれている。
【００７１】
図６に示すように、磁性流体２１は、貫通穴３に配置される容器２３に、ベース液２２とともに封入されることにより、貫通穴３内に配設される。
容器２３は、光透過性材料により略円筒状に形成されており、貫通穴３内に配置されて軸方向一端に底を有し、軸方向他端に開口を有するカップ部２４と、カップ部２４の開口を塞ぐ蓋体２５とを有している（図６（ｂ）参照）。カップ部２４の外径は、貫通穴３の内周面に内接する大きさに形成されている。
【００７２】
容器２３の中には、磁性流体２１とベース液２２とが入っており、容器２３は蓋体２５により密封されている。
なお、各観測対象領域内の複数の貫通穴３に配設する磁性流体２１の量は等しくされている。
【００７３】
蓋体２５も光透過材料により形成されているため、容器２３中の磁性流体２１の様子を軸方向から観察することができる。例えば、蓋体２５側から目で確認することができる（図６（ａ）、（ｃ）参照）。また、カップ部２４の底側からも目で確認することは可能である。
【００７４】
以下に、磁束による磁性流体２１の挙動について詳細に説明する。
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、磁束流が生じていない場合には、磁性流体２１は容器２３の底に沈殿した状態となっている。
このため、軸方向から観た場合に、容器２３の底面全体が磁性流体２１により満たされている様子を観察できる。
【００７５】
そして、磁束流が生じると、図６（ｃ）、（ｄ）に示すように、磁性流体２１は、磁束流方向且つ貫通方向に直交する方向に分離する。
したがって、軸方向からこの分離方向を観察することによって、磁束流方向を把握することが可能である。すなわち、分離方向に垂直な方向が磁束流方向であることがわかる。
【００７６】
ここで、この分離のメカニズムを図７を用いて説明する。
図７に示すように、貫通穴３付近に磁束流が生じると、磁束流の向きに沿う貫通穴３の内壁（図示貫通穴３の上下の鉄心部分）周辺は高磁束密度となり強い磁界が発生する。
このため、磁性流体２１は磁気エネルギーを最小にするため、磁界強度を下げて安定化に向かおうとする。すなわち、磁路を増やして磁界強度を下げようとして、磁性流体２１は、磁束密度の貫通穴３の内壁付近に引き寄せられる。
これにより、磁性流体２１は、磁束流方向且つ貫通方向に直交する方向に分離する。
【００７７】
また、磁束量が多いほど、磁性流体２１は貫通穴３の内壁に引き寄せられやすくなるため、磁性流体が磁束流に垂直な方向に分離される度合い（分離間隔Ｗ）が大きくなる。このため、分離間隔Ｗを観察することで、磁束量についても視覚的に観測することができる。
【００７８】
なお、この分離間隔Ｗを、本実施例では、カップ部２４の底面側から光を当て、蓋体２５側から輝度から把握している。分離間隔Ｗが大きければ輝度は高く、分離間隔Ｗが狭ければ輝度は低くなるからである。
【００７９】
〔実施例３の作用効果〕
請求項１０に記載の磁気観測装置によれば、検出体は、磁性流体２１である。
磁性流体２１は、磁束流に反応して、貫通穴内で磁束の流れ且つ貫通方向に直交する方向に分離する。したがって、この分離方向によって、磁束流方向を視覚的に把握することができる。
また、磁束量が多いほど、貫通穴３の内壁に引き寄せられやすくなるため、磁束量によって分離間隔Ｗが変化する。したがって、磁束流方向だけではなく、磁束量についても視覚的に観測することが可能になる。
【００８０】
なお、磁性流体２１は揮発性が高いため、容器２３に封入された状態で貫通穴３内に配設されている。この容器２３は光透過性材料で形成されているため、容器の外側から磁性流体２１の挙動を観察することができる。
また、磁性流体２１のみを容器２３に封入すると、容器２３に磁性流体２１が付着して、上述した磁気による反応を起こしにくくなるため、ベース液２２とともに容器２３に封入している。
【００８１】
また、各観測対象領域内の複数の貫通穴３に配設する磁性流体２１の量は等しくされている。
これによれば、磁性流体２１の分離間隔Ｗを複数の貫通穴３同士で比較することにより、磁束量の大小を相対的に比較することが可能となる。
【００８２】
〔実施例４の構成〕
実施例４の磁気観測装置を、図８を用いて、実施例１とは異なる点を中心に説明する。
実施例４は、分岐部９での貫通穴３の配置態様が、実施例１とは異なっている。以下に、本実施例の分岐部９内での貫通穴３の配置態様の詳細を説明する。
【００８３】
まず、固定子鉄心２Ａと同心で、分岐部９の外周側部分を通る円弧Ｄ１を仮想する。
そして、固定子鉄心２Ａと同心で、且つ、仮想円弧Ｄ１よりも所定間隔内周側を通る仮想円弧Ｄ２を想定する。すなわち、仮想円弧Ｄ２は、仮想円弧Ｄ１よりも小さい半径の円弧となる。
【００８４】
同様に、仮想円弧Ｄ２の内周側に仮想円弧Ｄ３、仮想円弧Ｄ３の内周側に仮想円弧Ｄ４、仮想円弧Ｄ４の内周側に仮想円弧Ｄ５、仮想円弧Ｄ５の内周側に仮想円弧Ｄ６を想定する。
仮想円弧Ｄ１〜Ｄ６は、それぞれ径方向にほぼ等間隔に並んでいる。
【００８５】
次に、中心線Ｘに平行で、中心線Ｘを中心に左右対称に並ぶ複数の線Ｌを仮想する。
そして、この線Ｌと各仮想円弧Ｄ１〜Ｄ６との交点が穴中心となるように、仮想円弧Ｄ１〜Ｄ６上に複数の貫通穴３が配置されている。
なお、仮想円弧Ｄ１〜Ｄ６の中心角は小さいため、複数の線Ｌと各仮想円弧Ｄ１〜Ｄ６との交点は、各仮想円弧Ｄ１〜Ｄ６において、周方向にほぼ等間隔に並ぶ。
ここで、仮想円弧Ｄ１〜Ｄ６の径方向の間隔と、貫通穴３の複数本の線Ｌ同士の間隔とを、ほぼ等しくすることで、複数の貫通穴３はほぼ等間隔に配列される。
【００８６】
このように複数の貫通穴３を配列することで、貫通穴３は径方向にも、周方向にも沿って並ぶことになる。つまり、磁束流に沿って配列されている。
以上のようにして、分岐部９内に、複数の貫通穴３が一様に分布して設けられている。
【００８７】
〔実施例５の構成〕
実施例５の磁気観測装置を、実施例１とは異なる点を中心に、図９を用いて説明する。
本実施例の磁気観測装置の観測対象は変圧器の鉄心２Ｂである。
鉄心２Ｂは、枠状の電磁鋼板を積層して形成されており、例えば、３本の脚部２７と、３本の脚部２７の上端同士、及び、下端同士を接続する継鉄部２８とからなっている。
【００８８】
そして、観測対象領域を、継鉄部２８と脚部２７との分岐部２９として、分岐部２９に複数の貫通穴３が一様に分布されている。
すなわち、脚部２７が延びる方向、及び、継鉄部２８が延びる方向に沿って、貫通穴３が並んでいる。
【００８９】
そして、貫通穴３内に実施例１〜３で説明したいずれかの検出体を配設することにより、観測対象領域の磁気を視覚的に観測することができる。
【００９０】
〔変形例〕
本発明の実施態様は、実施例に限定されず種々の変形例を考えることができる。
例えば、実施例１では、交流モータの固定子鉄心２Ａを観測対象としていたが、直流モータの電機子鉄心を観測対象にしてもよい。また、発電機の固定子鉄心や、リアクトルの鉄心を観測対象としてもよい。
【００９１】
また、実施例１の固定子鉄心２Ａはインナーロータタイプのものであったが、アウターロータタイプのものに、本発明を適用してもよい。
【００９２】
また、観測対象領域内で複数の貫通穴３を等間隔に設ける手法として、実施例１、４のような配置態様を挙げたが、配置態様はこれら実施例のものに限定されない。鉄心２形状に応じて、複数の貫通穴３が観測対象領域内で等間隔に並べるための手段は様々に取りうる。
【符号の説明】
【００９３】
１  磁気観測装置
２  鉄心
２Ａ  固定子鉄心
２Ｂ  変圧器の鉄心
３  貫通穴
４  ティース部
５  ヨーク部
６  ティース先端部
９  分岐部
１２  針（軟磁性体の固形物）
１８  磁石（硬磁性体の固形物）
２１  磁性流体（磁気に反応して変形可能な粘性物）
２２  ベース液
２３  容器
Ｃ１〜Ｃ１１  仮想円弧
Ｄ１〜Ｄ６  仮想円弧
【図１】
2012103165.tif 000003
【図２】
2012103165.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2012103165.tif 000008
【図７】
2012103165.tif 000009
【図８】
2012103165.tif 000010
【図９】
2012103165.tif 000011