JPH0145575B2 - - Google Patents

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JPH0145575B2
JPH0145575B2 JP55088807A JP8880780A JPH0145575B2 JP H0145575 B2 JPH0145575 B2 JP H0145575B2 JP 55088807 A JP55088807 A JP 55088807A JP 8880780 A JP8880780 A JP 8880780A JP H0145575 B2 JPH0145575 B2 JP H0145575B2
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JP
Japan
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magnetic flux
coil
phase difference
detected
excitation coil
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JP55088807A
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English (en)
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JPS5713349A (en
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Yoshikazu Takekoshi
Takeshi Yagisawa
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication of JPS5713349A publication Critical patent/JPS5713349A/ja
Publication of JPH0145575B2 publication Critical patent/JPH0145575B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、例えば積層された電気鉄板から成る
回転電機等の積層鉄心の、旋削加工時に生じる層
間短絡、つまり加工ブリツジ等を、磁気的手段に
より容易に検出し得るようにした電磁誘導検査装
置に関する。 従来、電気機器例えば回転電機の鉄心は、寸法
精度上積層された回転子鉄心の外旋、或いは固定
子鉄心を内旋することがある。また、このような
回転電機はその特性試験を行なうと、当初の設計
値に対して予想以上の高い損失を示すことがあ
る。その原因は、鉄心旋削時に生じる層間短絡つ
まり加工ブリツジに起因するものが多い。そのた
め、回転電機の組立前にこの鉄心における加工ブ
リツジの有無の検出が必要となる。 ところで、従来このような加工ブリツジの有無
を検出するには、例えば回転子鉄心の場合には、
試験用の固定子鉄心との組合せ磁気試験によつて
行なうとか、或いは旋削された鉄心表面に励磁コ
イルと磁束検出コイルとを有するプローブを配設
して、このプローブにより局部鉄損を測定するよ
うな方法等がとられている。 しかしながら、まず前者の方法においては、量
産機種に対しては有効な手段であるが、大形機の
ような受注生産機種でその回転子の形状が異なる
ようなときは不適当なものとなる。また、後者の
方法においては、どのような機種に対しても適用
することができる反面、その測定精度が劣つてし
まうという欠点がある。 本発明は上述のような問題点を解決するために
成されたもので、その目的は位相角の変化をとら
えて積層鉄心の特性を容易にしかも高精度にて検
出することが可能な信頼性の高い電磁誘導検査装
置を提供することにある。 上記の目的を達成するために本発明では、被測
定部材である積層鉄心の表面に近接して設けら
れ、当該積層鉄心を磁化するための励磁コイルと
この励磁コイルの主磁束を検出する主磁束検出コ
イルと励磁コイル外部の磁束を検出する外部磁束
検出コイルとを備えたプローブと、励磁コイルに
高周波電流を通電する高周波電源と、主磁束検出
コイルにより検出される主磁束と外部磁束検出コ
イルにより検出される励磁コイル外部の磁束との
位相差を検出する位相差検出部と、この位相差検
出部により検出される位相差から鉄損値を算出す
る鉄損演算部と、この鉄損演算部により算出され
た鉄損値から積層鉄心の特性を検出する判定部と
を備えた構成とするようにしている。 本発明は、導電材を高周波で励磁した際に導電
材に生ずる渦電流が、プローブの励磁コイル近傍
における磁束の位相に変化を与えることを利用し
て、積層鉄心の加工ブリツジ等、導電材から成る
構造部材の特性を検出するようにしたものであ
る。 以下、示す図面を参照して本発明の一実施例に
ついて説明する。 第1図は、加工ブリツジを検出するための電磁
誘導検査装置の構成例を示すブロツク図である。
第1図において、1は被測定部材であり、例えば
けい素鋼帯の積層鉄心(回転子鉄心)である。一
方、2は被測定部材1に近接して設け、それを高
周波電源3により高周波電流を通電して磁化する
(検査)プローブの励磁コイル、4はプローブの
主磁束検出コイル、5は被測定部材1により左右
される励磁コイル2外部の磁束を検出するコイ
ル、6は各磁束検出コイル4,5によつて検出さ
れる主磁束と励磁コイル2外部の磁束との位相差
を検出する位相差検出部、7は位相差検出部6に
より検出される位相差から鉄損を算出する鉄損演
算部、8は鉄損演算部7の演算結果である鉄損値
から鉄心加工ブリツジの良否、つまり積層鉄心の
層間短絡の度合を判定する判定部である。ここ
で、励磁コイル2と、主磁束検出コイル4と、外
部磁束検出コイル5とから、プローブ9を構成し
ている。 次に、かかる構成の電磁誘導検査装置の作用に
ついて述べる。 いま、被測定部材1における加工ブリツジの有
無を検出するにあたり、励磁用高周波電源3より
プローブ9の励磁コイル2に高周波電流を通電す
ると、電磁誘導の原理によつて、プローブ9の主
磁束検出コイル4及び外部磁束検出コイル5に磁
束が生ずる。これにより、夫々の磁束検出コイル
4,5によつて検出された磁束が位相差検出部6
に導入され、ここにおいてその各磁束、すなわち
主磁束と励磁コイル2外部の磁束との位相差が検
出される。次に、この位相差検出部6の位相差信
号は鉄損演算部7に導入され、ここで所定の演算
式に基づいてその鉄損値が算出され、これより次
段の判定部8に加えられる。そして、最終的にこ
の判定部8において、被測定部材1における加工
ブリツジの良否、つまり層間短絡の度合が判定さ
れ、例えばその旨の表示等が行なわれる。ここ
で、被測定部材1に加工ブリツジが無い場合に
は、位相差検出部6において検出される磁束の位
相差は零であり、また加工ブリツジが存在する場
合には、その度合いに応じて磁束位相差が検出さ
れ、被測定部材1の一特性である加工ブリツジが
検出されることになる。 以下、この点についてより詳細に述べる。 いま、励磁用高周波電源3よりプローブ9の励
磁コイル2に高周波電流を通電すると、励磁コイ
ル2に流れる励磁電流によつて磁束が生じると共
に、被測定部材1に流れる渦電流によつて磁束が
生じる。この場合、励磁コイル2に流れる励磁電
流と被測定部材1に流れる渦電流には位相のずれ
があり、例えば被測定部材1が鉄の時には、被測
定部材1に流れる渦電流は励磁コイル2に流れる
励磁電流より約45゜の遅れとなり、また被測定部
材1が銅やアルミの時には、被測定部材1に流れ
る渦電流は励磁コイル2に流れる励磁電流より約
90゜の遅れとなる。この結果、励磁コイル2に流
れる励磁電流の作る磁束と、被測定部材1に流れ
る渦電流の作る磁束には位相差が生じる。一方、
主磁束検出コイル4と鎖交する磁束は、ほとんど
が励磁コイル2に流れる励磁電流の作る磁束であ
り、また外部磁束検出コイル5と鎖交する磁束
は、励磁コイル2に流れる励磁電流の作る磁束と
被測定部材1に流れる渦電流の作る磁束との合成
磁束である。このため、主磁束検出コイル4から
の出力と、外部磁束検出コイル5からの出力との
間には位相差が生じ、かつこの位相差は被測定部
材1に流れる渦電流の大小に対応する。すなわ
ち、被測定部材1が例えば積層鉄心である時、層
間絶縁が不良で鉄板間に層間短絡があれば渦電流
が流れ、この渦電流が大きい時は各磁束検出コイ
ル4,5の出力間の位相差も大きい。一方、この
層間短絡は積層鉄心の鉄損増加をもたらす好まし
くない状態であることから、各磁束検出コイル
4,5の出力間の位相差も大きく検出された場合
には積層鉄心の層間短絡が推定され、その鉄心は
不良品と判定される。従つて、この各磁束検出コ
イル4,5の出力間の位相差を検出することによ
つて渦電流の量を推定でき、これにより被測定部
材1の特性を検出することができる。 なお、上記において、各磁束検出コイル4,5
の出力間の位相差を検出する方法としては、例え
ば電力(本文では鉄損と表現している)を読む方
法がある。すなわち、いま励磁コイル2に流れる
励磁電流を〓、主磁束検出コイル4の出力を〓0
外部磁束検出コイル5の出力を〓とする時、 〓=i sinωt とすれば、 〓0=e0cosωt また 〓=e cos(ωt+α) |〓×(〓・k〓0)|=P (e=ke0となるようにkを合せると精度が良い) を電力として読む。この場合、位相差α=0なら
ばkがいくらであつても電力P=0となり、位相
差αが大となれば電力Pも大となる。 因に、第2図は被測定部材1の表面に、プロー
ブ9の励磁コイル2を約10mmの位置に近接して設
け、被測定部材1の表面を励磁周波数1000ヘルツ
にて磁化した場合の、励磁コイル2近傍における
磁束密度及び磁磁電流に対する磁束の位相差を、
数値解析により算出した箇所を示すもので、図中
10〜15は夫々その解析点を示すものである。
一方、表は被測定部材1において、その鉄心旋削
時に加工ブリツジの無い鉄心1、0.01mmの表面層
で加工ブリツジした鉄心2、及び加工ブリツジの
度合2の1/2程度の鉄心3の場合の夫夫について、
上記第2図に示す各解析点の磁束密度及びその位
相を示したものである。なお、表において各解析
点の磁束の位相は、励磁コイル2内の中心の磁束
(コイル4の磁束)を基準に示している。
【表】 この表からわかるように、加工ブリツジの度合
は磁束密度よりその位相角との間に良い相関関係
があり、またこれは励磁コイル2の外部において
顕著である。つまり、被測定部材1の一つの特性
である加工ブリツジを検出するには、励磁コイル
2内の磁束の位相より、励磁コイル2近傍の磁束
の位相に大きく現われることが明らかであり、こ
の励磁コイル2近傍の磁束の位相を検出すれば容
易に行なうことが可能である。なお、本実施例に
おいては磁束位相差検出の後処理、つまり装置製
作上の簡易さ、安定性から、位相比較は主磁束を
主体としたもので、磁束検出には磁束検出コイル
を用い、例えば位相測定用の検出位置が第2図の
点13の場合は励磁コイル2軸と直角方向の磁束
成分を、また検出位置が点15の場合は平行成分
の比較で、加工ブリツジの有無の検出を行なつて
いるものである。すなわち、位相測定用の検出位
置(主磁束検出コイル4を基準とした場合の)、
換言すれば外部磁束検出コイル5の位置選定につ
いては、前表に示した解析結果から本実施例の回
転子鉄心の場合、点13,15となるようにプロ
ーブ9を構成すれば、最も効果的な位相差検出を
行なうことができるものである。 このように、けい素鋼帯の積層鉄心より成る被
測定部材(回転子鉄心)1の加工ブリツジを検出
するにあたり、被測定部材1である積層鉄心の表
面に、高周波電源3により励磁される励磁コイル
2と、主磁束検出用の主磁束検出コイル4と、外
部磁束検出用の外部磁束検出コイル5とを備えた
プローブ9を近接して設け、励磁コイル2に高周
波励磁電流を通電してこの励磁コイル2近傍の磁
束を外部磁束検出コイル5にて検出し、且つこの
励磁コイル2近傍(外部)の磁束と上記主磁束と
の位相差を位相差検出部6にて検出することによ
り、被測定部材1の一特性である加工ブリツジの
良否を、鉄損演算部7及び判定部8により検出す
るようにしたものである。 従つて、被測定部材1である積層鉄心における
加工ブリツジの有無を、容易にしかも極めて高い
精度でもつて検出することが可能となり、その信
頼性を大幅に向上させることができる。また、こ
のような検出手段は、量産機種或いは受注生産機
種で回転子形状が異なるようなもの等、どのよう
な機種に対しても適用することが可能であり、そ
の信頼性のより高い装置が得られる。更に、その
装置構成としては前述したように簡単なものであ
る為、経済的にも有利なものである。 尚、本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、次のようにしても同様に実施することがで
きるものある。 (1) 上記実施例においては、被測定部材として、
回転子鉄心の加工ブリツジを検出する場合につ
いて述べたものであるが、これに限らず例えば
前述にて検出した磁束の位相差を基に、回転子
鉄心の渦流探傷或いは電気導電度等のその他の
特性を測定してそれを表示するように構成して
もよいものである。またこの場合、特に渦流探
傷について考えた時、回転子鉄心にクラツク或
いは異物混入等異常個所があることを検出した
場合にのみ装置が動作するように構成すること
が考えられる。 (2) 上記実施例においては、磁束検出にあたつて
磁束検出コイルを用いたものであるが、これの
みならずその他の磁束検出用素子を用いてもよ
いことは言うまでもない。 以上説明したように本発明によれば、被測定部
材である積層鉄心の表面に近接して設けられ、当
該積層鉄心を磁化するための励磁コイルとこの励
磁コイルの主磁束を検出する主磁束検出コイルと
励磁コイル外部の磁束を検出する外部磁束検出コ
イルとを備えたプローブと、励磁コイルに高周波
電流を通電する高周波電源と、主磁束検出コイル
により検出される主磁束と外部磁束検出コイルに
より検出される励磁コイル外部の磁束との位相差
を検出する位相差検出部と、この位相差検出部に
より検出される位相差から鉄損値を算出する鉄損
演算部と、この鉄損演算部により算出された鉄損
値から積層鉄心の特性を検出する判定部とを備え
た構成としたので、積層鉄心の特性を容易にしか
も高精度にて検出することが可能な極めて信頼性
の高い電磁誘導検査装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す構成ブロツク
図、第2図は、本発明による数値解析結果を説明
するための図である。 1……被測定部材、2……励磁コイル、3……
高周波電源、4……主磁束検出コイル、5……外
部磁束検出コイル、6……位相差検出部、7……
鉄損演算部、8……判定部、9……プローブ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 被測定部材である積層鉄心の表面に近接して
    設けられ、当該積層鉄心を磁化するための励磁コ
    イルとこの励磁コイルの主磁束を検出する主磁束
    検出コイルと前記励磁コイル外部の磁束を検出す
    る外部磁束検出コイルとを備えたプローブと、前
    記励磁コイルに高周波電流を通電する高周波電源
    と、前記主磁束検出コイルにより検出される主磁
    束と前記外部磁束検出コイルにより検出される励
    磁コイル外部の磁束との位相差を検出する位相差
    検出部と、この位相差検出部により検出される位
    相差から鉄損値を算出する鉄損演算部と、この鉄
    損演算部により算出された鉄損値から前記積層鉄
    心の特性を検出する判定部とを備えた構成とした
    ことを特徴とする電磁誘導検査装置。
JP8880780A 1980-06-30 1980-06-30 Inspection device for electromagnetic induction Granted JPS5713349A (en)

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JP8880780A JPS5713349A (en) 1980-06-30 1980-06-30 Inspection device for electromagnetic induction

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JPS5713349A JPS5713349A (en) 1982-01-23
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP6378554B2 (ja) * 2014-06-26 2018-08-22 大日機械工業株式会社 非破壊検査装置および非破壊検査方法
JP6374751B2 (ja) * 2014-10-02 2018-08-15 アンリツインフィビス株式会社 金属検出機
JP2020056754A (ja) * 2018-10-04 2020-04-09 株式会社ミツトヨ 電磁誘導式エンコーダ

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