(57)【要約】【課題】変圧器リード線の接続部等の、絶縁体中に非磁性金属部位が含まれている場合において、当該絶縁体から磁性金属異物を高い感度の下に検出する。【解決手段】実施形態の絶縁体内部の磁性金属異物検出装置は、永久磁石と、前記永久磁石の両端部に接続されるとともに、磁性金属異物を含む絶縁体からなる被検査物を挟み込むようにして配設された一対の磁束誘導手段と、前記一対の磁束誘導手段の少なくとも一方を巻回するように配設されたコイルと、前記コイルに電気的に接続された直流電源とを具える。また、前記直流電源からは、前記コイルに対して、当該コイルが発生する磁束が前記永久磁石からの磁束を打ち消すような逆向きの磁束を生ぜしめるように電流が印加される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石と、
前記永久磁石の両端部に接続されるとともに、磁性金属異物を含む絶縁体からなる被検査物を挟み込むようにして配設された一対の磁束誘導手段と、
前記一対の磁束誘導手段の少なくとも一方を巻回するように配設されたコイルと、
前記コイルに電気的に接続された直流電源とを具え、
前記直流電源からは、前記コイルに対して、当該コイルが発生する磁束が前記永久磁石からの磁束を打ち消すような逆向きの磁束を生ぜしめるように電流が印加されることを特徴とする、絶縁体内部の磁性金属異物の検出装置。
【請求項２】
一端が磁性金属異物を含む絶縁体からなる被検査物に対向するように配設された永久磁石と、
前記永久磁石の他端に接続されるとともに、一端が磁性金属異物を含む絶縁体からなる被検査物に対向するようにして配設された磁束誘導手段と、
前記磁束誘導手段を巻回するように配設されたコイルと、
前記コイルに電気的に接続された直流電源とを具え、
前記直流電源からは、前記コイルに対して、当該コイルが発生する磁束が前記永久磁石からの磁束を打ち消すような逆向きの磁束を生ぜしめるように電流が印加されることを特徴とする、絶縁体内部の磁性金属異物の検出装置。
【請求項３】
前記磁束誘導手段はヨーク部材であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の絶縁体内部の磁性金属異物の検出装置。
【請求項４】
前記ヨーク部材は方向性電磁鋼板を含むことを特徴とする、請求項３に記載の絶縁体内部の磁性金属異物の検出装置。
【請求項５】
永久磁石の両端部に接続され、磁性金属異物を含む絶縁体からなる被検査物を挟み込むようにして一対の磁束誘導手段を配設するステップと、
前記一対の磁束誘導手段の少なくとも一方を巻回するようにコイルを配設するステップと、
前記コイルに直流電源を電気的に接続するステップと、
前記直流電源から、前記コイルに対して、当該コイルが発生する磁束が前記永久磁石からの磁束を打ち消すような逆向きの磁束を生ぜしめるようにして電流を印加するステップと、
を具えることを特徴とする、絶縁体内部の磁性金属異物の検出方法。
【請求項６】
一端が磁性金属異物を含む絶縁体からなる被検査物に対向するように永久磁石を配設するステップと、
前記永久磁石の他端に接続され、一端が磁性金属異物を含む絶縁体からなる被検査物に対向するようにして磁束誘導手段を配設するステップと、
前記磁束誘導手段を巻回するようにコイルを配設するステップと、
前記コイルに直流電源を電気的に接続するステップと、
前記直流電源から、前記コイルに対して、当該コイルが発生する磁束が前記永久磁石からの磁束を打ち消すような逆向きの磁束を生ぜしめるようにして電流を印加するステップと、
を具えることを特徴とする、絶縁体内部の磁性金属異物の検出方法。
【請求項７】
前記磁束誘導手段はヨーク部材であることを特徴とする、請求項５又は６に記載の絶縁体内部の磁性金属異物の検出方法。
【請求項８】
前記ヨーク部材は方向性電磁鋼板を含むことを特徴とする、請求項７に記載の絶縁体内部の磁性金属異物の検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、絶縁体内部の磁性金属異物検出装置及び検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
変圧器等の電気機器に使用される絶縁体中に、工具の破片等の磁性金属異物が混入すると、破壊電圧低下の原因となるので、このような磁性金属異物検査は重要である。このような磁性金属異物の代表的な検査手法としてはＸ線異物検出機を用いる手法と磁気を利用して金属異物を検出する金属検出機を使用する手法とがある。特に、変圧器リード線の接続部においては、リード芯線に巻きつけられている絶縁紙を一度剥がして芯線をボルト締結後、絶縁紙を再度手作業で巻きなおすため、ボルトや工具類から発生した磁性金属異物を巻き込んでしまうリスクが高く、磁性異物検査の必要性が高い。
【０００３】
金属検出機は電磁石や永久磁石で磁性金属異物からなる被検査物あるいは磁性金属異物を含む被検査物を磁化し、被検査物中に磁性金属異物が存在する事によって生じる磁界の変化を捕らえる事で磁性金属異物の有無を検出するもので、Ｘ線異物検出機に比べ装置価格やメンテナンス費用を抑えることができるというメリットを持つ。
【０００４】
しかしながら、磁気によって金属異物を検出する方法を用いた場合、例えば変圧器リード線の絶縁被覆部分の検査においては、被検査物である絶縁体中に銅線等の非磁性金属部位が存在するので、当該非磁性金属部位に渦電流が発生してしまって印加磁界が弱められてしまい、上記絶縁体中に含まれる磁性金属異物に対する検出感度が低下してしまって磁性金属異物の検出が困難になるという問題があった。
【０００５】
また、変圧器リード線の接続部の中心部分には磁性体のボルト等が存在するため、当該接続部の奥深くまで磁束が浸透するような磁化方式を用いると、ボルトが磁化されてしまうため、磁性金属異物の検出が困難となってしまうという問題があった。
【０００６】
上述のような問題を解決する手段として非磁性金属部位を含む被検査物の全体を磁化し、被検査物中の磁性金属異物の残留磁化を磁気センサで検出するという手法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
しかしながら、特許文献１で提案されている手法は、被検査物を磁性金属異物に残留磁化を検出できるレベルまで磁化する必要がある。このような手法を、例えば変圧器リード線の接続部の磁性金属異物の検査に適用しようとした場合、接続部中心付近に位置するボルトまで磁化されてしまい、磁性金属異物の残留磁化のみならずボルトの残留磁化をも検出してしまうため、当該磁性金属異物の検出が困難となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−７２４７９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、変圧器リード線の接続部等の、絶縁体中に非磁性金属部位が含まれている場合において、当該絶縁体から磁性金属異物を高い感度の下に検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態の絶縁体内部の磁性金属異物検出装置は、永久磁石と、前記永久磁石の両端部に接続されるとともに、磁性金属異物を含む絶縁体からなる被検査物を挟み込むようにして配設された一対の磁束誘導手段と、前記一対の磁束誘導手段の少なくとも一方を巻回するように配設されたコイルと、前記コイルに電気的に接続された直流電源とを具える。また、前記直流電源からは、前記コイルに対して、当該コイルが発生する磁束が前記永久磁石からの磁束を打ち消すような逆向きの磁束を生ぜしめるように電流が印加される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態における磁性体内部の磁性金属異物検出装置の概略構成図である。
【図２】第２の実施形態における磁性体内部の磁性金属異物検出装置の概略構成図である。
【図３】第３の実施形態における磁性体内部の磁性金属異物検出装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態における絶縁体内部の磁性金属異物検出装置の概略構成図である。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態の絶縁体内部の磁性金属異物検出装置１０は、永久磁石１１と、永久磁石１１の両端部に接続されるとともに、磁性金属異物を含む絶縁体からなる被検査物Ｓを挟み込むようにして配設された一対のヨーク部材からなる一対の磁束誘導手段１２と、一対の磁束誘導手段１２の一方を巻回するように配設されたコイル１３と、コイル１３に電気的に接続された直流電源１４とを有する。
【００１４】
永久磁石１１は、ネオジウム磁石、アルニコ磁石、フェライト磁石などの汎用の磁石から構成することができる。
【００１５】
磁束誘導手段１２を構成するヨーク部材は、永久磁石１１等からの磁束を可能な限り総て被検査物Ｓまで誘導するために透磁率の高い物質であることが好ましく、具体的には磁心などに用いられる方向性電磁鋼板などが好ましく用いることができる。また、ステンレス鋼などを用いることもできる。
【００１６】
また、磁束誘導手段１２を構成するヨーク部材は、永久磁石１１等からの磁束を可能な限り総て被検査物Ｓまで誘導すべく分岐のない形状であることが好ましく、当該目的のため本実施形態では連続した矩形状のヨーク部材から磁束誘導手段１２を構成するようにしている。
【００１７】
次に、図１に示す磁性金属異物検出装置１０を用いた絶縁体内部、すなわち被検査物Ｓ内部の磁性金属異物の検出方法について説明する。
【００１８】
図１に示す磁性金属異物検出装置１０において、直流電源１４からコイル１３に対して、当該コイル１３が発生する磁束が永久磁石１１からの磁束を打ち消すような、すなわち永久磁石１１からの磁束とコイル１３からの磁束との合計がゼロとなるように、永久磁石１１からの磁束に対して逆向きの磁束を生ぜしめるように電流を印加する。
【００１９】
上記逆向きの磁束を生ぜしめるためにコイル１３に流す電流は、被検査物Ｓを一対の磁束誘導手段１２で挟み込む以前の予備実験において予め決定することもできるし、被検査物Ｓを一対の磁束誘導手段１２で挟み込むように配設し、被検査物Ｓの磁性金属異物が存在しない箇所において予備実験を行って決定することもできる。
【００２０】
上記のような状態で、例えば被検査物Ｓ中に磁性金属異物が含まれていると、永久磁石１１からの磁束と、コイル１３からの逆向きの磁束とのバランスがくずれ、これら合計の磁束がゼロでなくなるので、このような磁束の変化を電流の変化として電流計１５で計測することにより、被検査物Ｓ中に含まれている磁性金属異物を検出することができるようになる。
【００２１】
なお、本実施形態では、永久磁石１１からの磁束とコイル１３からの磁束との合計等の磁束は、一対の磁束誘導手段１２が被検査物Ｓを挟み込んで形成されている空間内に配設された磁束計測器１６によって計測しているが、これに限定されるものではない。
【００２２】
本実施形態では、永久磁石１１から発生した磁束はループを形成し、当該磁束は磁束誘導手段１２によって誘導され、被検査物Ｓを透過させるようにしている。したがって、計測に寄与する磁束の量を増やすことができるので、絶縁体からなる被検査物Ｓ内部の磁性金属異物を高感度に測定することができる。
【００２３】
また、本実施形態では、絶縁体からなる被検査物Ｓ内部の磁性金属異物の検出に際し、磁束発生のために直流電源に接続された送信コイルを用いておらず、永久磁石１１を用いているので、送信コイルへ通電することによる発熱やそれに伴う磁束の不安定性などの問題を回避することができる。
【００２４】
さらに、本実施形態では、上述のように、永久磁石１１からの磁束とコイル１３からの逆向きの磁束とが互いに打消し合うようにしているので、コイル１３及び直流電源１４を含む電気回路のインピーダンスを低下させることができる。したがって、直流電源１４の容量を小さくすることができるので、直流電源１４、すなわち絶縁体内部の磁性金属異物検出装置１０の大きさを小型化することができる。
【００２５】
（第２の実施形態）
図２は、本実施形態における絶縁体内部の磁性金属異物検出装置の概略構成図である。なお、図１に示す絶縁体内部の磁性金属異物検出装置１０と類似あるいは同一の構成要素については同一の参照数字を用いている。
【００２６】
図２に示すように、本実施形態の絶縁体内部の磁性金属異物検出装置２０は、第１の実施形態に係る絶縁体内部の磁性金属異物検出装置１０において、一対の磁束誘導手段１２が連続した矩形状のヨーク部材から構成される代わりに、Ｕ字型の湾曲状のヨーク部材から構成されている点で相違する。
【００２７】
しかしながら、本実施形態においても、磁束誘導手段１２を構成するヨーク部材は分岐のない形状であるため、永久磁石１１等からの磁束を可能な限り総て被検査物Ｓまで誘導することができる。したがって、第１の実施形態と同様に、永久磁石１１から発生した磁束はループを形成し、当該磁束は磁束誘導手段１２によって誘導され、被検査物Ｓを透過させるようにできるので、計測に寄与する磁束の量を増やすことができ、絶縁体からなる被検査物Ｓ内部の磁性金属異物を高感度に測定することができる。
【００２８】
なお、本実施形態では、一対の磁束誘導手段１２を連続した湾曲状のヨーク部材から構成したが、一方を連続した矩形状のヨーク部材とし、他方を連続した湾曲状のヨーク部材とすることもできる。
【００２９】
その他の特徴及び利点については第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００３０】
（第３の実施形態）
図３は、本実施形態における絶縁体内部の磁性金属異物検出装置の概略構成図である。なお、図１に示す絶縁体内部の磁性金属異物検出装置１０と類似あるいは同一の構成要素については同一の参照数字を用いている。
【００３１】
図３に示すように、本実施形態の絶縁体内部の磁性金属異物検出装置３０は、一端１１Ａが磁性金属異物を含む絶縁体からなる被検査物Ｓに対向するように配設された永久磁石１１と、永久磁石１１の他端１１Ｂに接続されるとともに、一端１２Ａが磁性金属異物を含む絶縁体からなる被検査物Ｓに対向するようにして配設されたヨーク部材からなる磁束誘導手段１２と、磁束誘導手段１２を巻回するように配設されたコイル１３と、コイル１３に電気的に接続された直流電源１４とを有する。
【００３２】
永久磁石１１は、第１の実施形態同様に、ネオジウム磁石、アルニコ磁石、フェライト磁石などの汎用の磁石から構成することができる。
【００３３】
磁束誘導手段１２を構成するヨーク部材は、永久磁石１１等からの磁束を可能な限り総て被検査物Ｓまで誘導するために透磁率の高い物質であることが好ましく、第１の実施形態同様に、磁心などに用いられる方向性電磁鋼板などが好ましく用いることができる。また、ステンレス鋼などを用いることもできる。
【００３４】
また、磁束誘導手段１２を構成するヨーク部材は、永久磁石１１等からの磁束を可能な限り総て被検査物Ｓまで誘導すべく分岐のない形状であることが好ましく、当該目的のため本実施形態では連続した矩形状のヨーク部材から磁束誘導手段１２を構成するようにしている。しかしながら、第２の実施形態で示したように、連続したＵ字型の湾曲状のヨーク部材から構成することもできる。
【００３５】
本実施形態では、絶縁体内部の磁性金属異物検出装置３０を上述のような構成とすることにより、磁束誘導手段１２を単一のヨーク部材から構成することができるようになるので、第１の実施形態における絶縁体内部の磁性金属異物検出装置１０と比較して、永久磁石１１と磁束誘導手段１２との境界部（接続部）の数を一つに減らすことができる。したがって、絶縁体内部の磁性金属異物検出装置３０の機械的強度を向上させることができるとともに、その小型化を図ることができる。
【００３６】
なお、本実施形態では、永久磁石１１のＳ極側の一端１１Ａを磁性金属異物を含む絶縁体からなる被検査物Ｓに対向するように配設し、永久磁石１１のＮ極側の他端１１Ｂを磁束誘導手段１２であるヨーク部材と接続するようにしているが、各端部におけるＳ極及びＮ極の位置を逆にしてもよい。
【００３７】
また、図３に示す絶縁体内部の磁性金属異物検出装置３０を用いた絶縁体内部、すなわち被検査物Ｓ内部の磁性金属異物の検出方法、並びにその他の特徴及び利点については第１の実施形態の場合と同様であるので説明を省略する。
【００３８】
以上、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掲示したものであり、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。
【符号の説明】
【００３９】
１０，２０，３０  絶縁体内部の磁性金属異物検出装置
１１  永久磁石
１２  磁束誘導手段（ヨーク部材）
１３  コイル
１４  直流電源
１５  電流計
１６  磁束計測器
Ｓ  被検査物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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