JP2015052457A - Detector and detection method of magnetic metal foreign-matter in insulator - Google Patents
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Abstract
Description
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。 Embodiments described herein relate generally to a magnetic metal foreign object detection device and a detection method inside an insulator.
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知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。 Such magnetic metal foreign matter inspection is important because magnetic metal foreign matter such as tool fragments mixed in an insulator used in electrical equipment such as a transformer may cause a reduction in breakdown voltage. As a typical inspection method for such magnetic metal foreign matter, there are a method using an X-ray foreign matter detector and a method using a metal detector for detecting a metal foreign matter using magnetism. In particular, in the transformer lead wire connection part, the insulation paper wound around the lead core wire is peeled off once, the core wire is fastened with bolts, and then the insulation paper is manually rewound again, resulting from bolts and tools. There is a high risk of involving magnetic metal foreign matter, and there is a high need for magnetic foreign matter inspection.
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知するもので、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。磁化方式としては大きなコイルで交流磁界中を発生させその中に被検査物を通過させる方法、被検査物に対して永久磁石などを走査させる方法が一般的である。 A metal detector magnetizes an inspection object made of magnetic metal foreign matter or an inspection object containing magnetic metal foreign matter with an electromagnet or a permanent magnet, and captures changes in the magnetic field caused by the presence of the magnetic metal foreign matter in the inspection object. It detects the presence or absence of magnetic metal foreign matter, and has the merit that the apparatus price and maintenance cost can be reduced compared with the X-ray foreign matter detector. As a magnetization method, a method in which an AC magnetic field is generated with a large coil and an object to be inspected is passed therethrough, and a method in which a permanent magnet or the like is scanned with respect to the object to be inspected.
しかしながら、磁気によって金属異物を検知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。 However, when using a method of detecting a metal foreign object by magnetism, for example, in the inspection of the insulation coating portion of the transformer lead wire, there is a nonmagnetic metal part such as a copper wire in the insulator as the object to be inspected. An eddy current is generated in the non-magnetic metal part, the applied magnetic field is weakened, the detection sensitivity for the magnetic metal foreign substance contained in the insulator is lowered, and it is difficult to detect the magnetic metal foreign substance. There was a problem of becoming.
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。 Moreover, since there is a magnetic bolt or the like in the central portion of the connection portion of the transformer lead wire, using a magnetization method in which magnetic flux penetrates deep into the connection portion, the bolt is magnetized, There was a problem that it was difficult to detect magnetic metal foreign matter.
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)。 As a means for solving the above-described problems, a method has been proposed in which the entire object to be inspected including the non-magnetic metal part is magnetized and the residual magnetization of the magnetic metal foreign matter in the object to be detected is detected by a magnetic sensor ( For example, see Patent Document 1).
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。 However, the technique proposed in Patent Document 1 needs to magnetize the inspection object to a magnetic metal foreign object to a level at which residual magnetization can be detected. When such a method is applied to, for example, inspection of a magnetic metal foreign object at the connection portion of a transformer lead wire, the bolt located near the center of the connection portion is magnetized, and not only the residual magnetization of the magnetic metal foreign material. Since the residual magnetization of the bolt is also detected, it is difficult to detect the magnetic metal foreign matter.
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。 An object of the present invention is to detect magnetic metal foreign matter from an insulator with high sensitivity when the insulator includes a non-magnetic metal part, such as a connection portion of a transformer lead wire. .
実施形態の絶縁体内部の磁性金属異物検出装置は、磁性金属異物及び非磁性金属部位を含む絶縁体からなる被検査物の被検査部位を覆うようにして配設され、前記被検査部位に対して所定の直流磁界を印加するためのコイルと、前記被検査部位と前記コイルとの間に配設され、前記被検査部位に前記磁性金属異物が含まれることに起因して変化する前記直流磁界の分布状態を検知するための磁界検知装置と、前記コイルに対して直流電流を供給するための直流電源と、を具える。 The magnetic metal foreign object detection device inside the insulator according to the embodiment is disposed so as to cover an inspection site of an inspection object made of an insulator including a magnetic metal foreign material and a nonmagnetic metal site, A coil for applying a predetermined DC magnetic field, and the DC magnetic field that is disposed between the inspection site and the coil and changes due to the magnetic metal foreign matter being contained in the inspection site A magnetic field detection device for detecting a distribution state of the current and a DC power source for supplying a DC current to the coil.
(第1の実施形態)
図1は、本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を示す斜視図であり、図2は、図1に示す磁性金属異物検出装置の透過斜視図である。また、図3〜図5は、図1及び図2に示す磁性金属異物検出装置による磁性金属異物の検出方法を説明するための図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a magnetic metal foreign object detection device inside a magnetic body in the present embodiment, and FIG. 2 is a transparent perspective view of the magnetic metal foreign object detection device shown in FIG. 3 to 5 are diagrams for explaining a magnetic metal foreign object detection method by the magnetic metal foreign object detection device shown in FIGS. 1 and 2.
図1及び図2に示すように、本実施形態の磁性体内部の磁性金属異物検出装置10は、絶縁体からなる被検査物Sの被検査部位STを覆うようにして配設されたコイル(以下、「送信コイル」という)11と、被検査部位STとコイル11との間に配設された磁界検知手段としての追加のコイル(以下、「受信コイル」という)12とを有している。送信コイル11には直流電源13が接続されており、直流電源13から送信コイル11に対して所定の直流電流を印加することにより、送信コイル11から被検査部位STに対して所定の直流磁界が印加されるようになっている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the magnetic metal foreign
なお、本実施形態及び以下の実施形態における“直流磁界”とは、送信コイル11に対して直流電流が印加されることにより発生した磁界を意味するものである。
The “DC magnetic field” in this embodiment and the following embodiments means a magnetic field generated by applying a direct current to the
受信コイル12は、以下に説明する磁性金属異物の検出方法において、被検査物Sの被検査部位ST内に磁性金属異物が含まれることによって生じる直流磁界の分布状態(分布の乱れ)を検知した後、検知した直流磁界に相当する電流あるいは電圧信号を計測するための電流測定器又は電圧測定器14に導線15を介して接続されている。
The
送信コイル11は被検査物Sの被検査部位STの全体を覆うことが要求され、かつ被検査部位STに対して、以下に説明する検出方法において被検査物S中の磁性金属異物を検出すべく十分な大きさの直流磁界を印加することが要求されるので、そのコイル径及び巻線数は、これらの要求を満足すべく適宜に決定する。
The
また、受信コイル12は、以下に説明する磁性金属異物の検出方法において、被検査物Sの被検査部位STの長さ方向(図中のY方向)の全体に亘って走査し、上述した直流磁界の分布状態(分布の乱れ)を検出することが要求されるので、そのコイル径は上記分布状態を十分に検出できるように小さいことが要求され、その巻線数は上記分布状態を十分に検出できるような数とする。
The
次に、図1及び図2に示す磁性金属異物検出装置10を用いた場合の磁性金属異物の検出方法について、図3〜図5を参照しながら説明する。なお、本実施形態において、被検査物S(被検査部位ST)は、変圧器リード線の接続部の構成を考慮し、略中央部に磁性金属異物Dを含み、その下方にアルミニウム箔等の非磁性金属部位NMが存在する場合を考える。
Next, a magnetic metal foreign object detection method using the magnetic metal foreign
最初に、直流電源13より直流電流を送信コイル11に供給し、図3に示すように、送信コイル11から直流磁界Bを発生させる。このとき、被検査物Sの被検査部位ST中に磁性金属異物Dが存在しないと、受信コイル12で検知する直流磁界Bの、被検査部位STの幅方向(図中のX方向)における直流磁界成分Bxの分布状態は、図4に示すように、被検査部位STの長さ方向(図中のY方向)の一端側から他端側までほぼ一定の値となる。
First, a direct current is supplied from the direct
したがって、受信コイル12を被検査物Sの被検査部位STの長さ方向(図中のY方向)の全体に亘って走査しても、被検査部位STの幅方向における直流磁界Bの成分Bxの分布状態が一定であることから、当該受信コイル12に電流が流れることがない。
Therefore, even if the
一方、本実施形態のように、被検査物S(すなわち被検査部位ST)の略中央部に磁性金属異物Dを含む場合は、直流磁界Bが磁性金属異物Dに引きつけられる(図中のZ方向)ので、図5に示すように、被検査部位STの当該磁性金属異物Dが存在する略中央部の、直流磁界の幅方向における成分Bxが局所的に減少することになる。 On the other hand, when the magnetic metal foreign material D is included in the substantially central portion of the inspection object S (that is, the inspection site ST) as in this embodiment, the DC magnetic field B is attracted to the magnetic metal foreign material D (Z in the figure). Therefore, as shown in FIG. 5, the component Bx in the width direction of the DC magnetic field at the substantially central portion where the magnetic metal foreign matter D of the site to be inspected ST is locally reduced.
したがって、受信コイル12を被検査物Sの被検査部位STの長さ方向(図中のY方向)の全体に亘って走査した場合、被検査部位STの長さ方向(図中のY方向)における直流磁界Bの幅方向成分Bxの分布状態がその略中央部において局所的に変化することから、受信コイル12が被検査部位STの略中央部に至ると、上述した直流磁界の幅方向の成分Bxの変化に伴って、受信コイル12に電流が流れるようになる。この結果、この電流を電流測定器14あるいは電圧測定器14で計測することにより、被検査物S中の磁性金属異物Dの検出が可能となる。
Therefore, when the
なお、本実施形態では、送信コイル11より発生した直流磁界B(の変化)を用いて被検査物S中の磁性金属異物Dを検出するようにしているので、磁性金属異物Dの下方にアルミニウム箔等の非磁性金属部位NMが存在しても、当該非磁性金属部位NMに渦電流が生じることがない。したがって、直流磁界Bの過度の減少を抑制することができ、これによって直流磁界Bの幅方向成分Bxをある程度の大きさに保持することができる。このため、上記磁性金属異物Dの検出に関する磁界強度(Bx)を十分に保持することができるので、十分に高い検出感度の下に、上記磁性金属異物Dを検出することができる。
In the present embodiment, since the magnetic metal foreign matter D in the inspection object S is detected using the DC magnetic field B (change) generated from the
また、非磁性金属部位NM中に渦電流が生じないことから、磁性金属異物Dが非磁性金属部位NMに近接して存在する場合においても、上記磁性金属異物Dの検出に関する磁界強度(Bx)を十分に保持することができるので、十分に高い検出感度の下に、上記磁性金属異物Dを検出することができる。 Further, since no eddy current is generated in the nonmagnetic metal part NM, the magnetic field intensity (Bx) relating to the detection of the magnetic metal foreign substance D even when the magnetic metal foreign substance D exists close to the nonmagnetic metal part NM. Since the magnetic metal foreign matter D can be detected with sufficiently high detection sensitivity.
さらに、本実施形態では、磁性金属異物Dの検出に際して、直流磁界Bの、被検査部位STの幅方向(図中のX方向)におけるBxの分布状態を用いているので、変圧器リード線の接続部等のように、内部の奥深くに存在するボルト等の磁性金属体の影響を無視することができる。したがって、被検査物Sにおいて必須の磁性金属体の影響を受けることなく、被検査物S中の金属磁性異物Dの検出を行うことができる。 Furthermore, in the present embodiment, when detecting the magnetic metal foreign matter D, the DC magnetic field B uses the distribution state of Bx in the width direction (X direction in the drawing) of the site ST to be inspected. Like a connection part etc., the influence of magnetic metal bodies, such as a bolt which exists deep inside, can be disregarded. Therefore, it is possible to detect the metallic magnetic foreign substance D in the inspection object S without being affected by the magnetic metal body essential in the inspection object S.
本実施形態では、単一の受信コイル12を被検査物Sの被検査部位STの長さ方向(図中のY方向)に沿って走査させたが、複数の受信コイルを準備し、これらを同時に上記長さ方向に走査させることもできる。また、複数の受信コイルを被検査部位STの周回方向に並べて走査させてもよい。さらに、直流磁界を増大させるべく、送信コイル11のコア内に磁性体を配設することもよい。
In the present embodiment, the
(第2の実施形態)
図6は、本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を示す透過斜視図である。
(Second Embodiment)
FIG. 6 is a transparent perspective view showing a schematic configuration of the magnetic metal foreign object detection device inside the magnetic body in the present embodiment.
図6に示すように、本実施形態の磁性金属異物検出装置20は、図1〜図3に示す第1の実施形態の磁性金属異物検出装置10において、単一の受信コイル12に代えて、第1の追加のコイル(以下、「第1の受信コイル」という)22−1及び第2の追加のコイル(以下、「第2の受信コイル」という)22−2を配設し、これらを被検査物Sの被検査部位STの略中心部から当該被検査部位STの長さ方向(図中のY方向)に沿って互いに逆向きに走査するように構成した点で相違する。
As shown in FIG. 6, the magnetic metal foreign
第1の実施形態の磁性金属異物検出装置10では、直流磁界Bの幅方向(X方向)成分Bxが当該幅方向(X方向)において均一でなくなると、受信コイル12を走査させた場合おいて、上述した幅方向の直流磁界成分Bxの不均一性に基づいて、磁性金属異物Dが存在しない場合においても受信コイル12内に電流が流れてしまい、磁性金属異物Dの検出を正確に行うことができない場合がある。
In the magnetic metal foreign
しかしながら、本実施形態では、第1の受信コイル22−1及び第2の受信コイル22−2を準備し、これらの受信コイルを被検査物Sの被検査部位STの略中心部から当該被検査部位STの長さ方向(図中のY方向)に沿って互いに逆向きに走査するようにしているので、上述した幅方向の直流磁界成分Bxの不均一性に基づく第1の受信コイル22−1及び第2の受信コイル22−2に流れる電流はほぼ等しくなり、これら電流の差分をとることにより上記直流磁界成分Bxの不均一性をキャンセルすることができるようになる。したがって、第1の受信コイル22−1及び/又は第2の受信コイル22−2において、磁性金属異物Dに起因した幅方向の直流磁界成分Bxの変化を検出し、当該磁性金属異物Dの検出を正確に行うことができるようになる。 However, in the present embodiment, the first receiving coil 22-1 and the second receiving coil 22-2 are prepared, and these receiving coils are inspected from the substantially central portion of the inspection site ST of the inspection object S. Since scanning is performed in opposite directions along the length direction of the portion ST (Y direction in the figure), the first receiving coil 22-based on the non-uniformity of the DC magnetic field component Bx in the width direction described above. The currents flowing through the first and second receiving coils 22-2 are substantially equal, and by taking the difference between these currents, the non-uniformity of the DC magnetic field component Bx can be canceled. Therefore, the first receiving coil 22-1 and / or the second receiving coil 22-2 detects a change in the DC magnetic field component Bx in the width direction caused by the magnetic metal foreign matter D, and detects the magnetic metal foreign matter D. Can be performed accurately.
なお、その他の特徴及び作用効果については第1の実施形態と同様であるので、本実施形態では説明を省略する。 Since other features and operational effects are the same as in the first embodiment, description thereof is omitted in this embodiment.
(第3の実施形態)
図7は、本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を示す透過斜視図である。
(Third embodiment)
FIG. 7 is a transparent perspective view showing a schematic configuration of the magnetic metal foreign object detection device inside the magnetic body in the present embodiment.
図7に示すように、本実施形態の磁性金属異物検出装置30は、図1〜図3に示す第1の実施形態の磁性金属異物検出装置10において、単一の受信コイル12に代えて、複数の磁気センサ素子32Aを含む磁気センサ32を被検査物Sの被検査部位STの全体に亘って配設している点で相違する。
As shown in FIG. 7, the magnetic metal foreign
第1の実施形態の磁性金属異物検出装置10では、直流磁界Bの幅方向(X方向)成分Bxが当該幅方向(X方向)において均一でなくなると、受信コイル12を走査させた場合おいて、上述した幅方向の直流磁界成分Bxの不均一性に基づいて、磁性金属異物Dが存在しない場合においても受信コイル12内に電流が流れてしまい、磁性金属異物Dの検出を正確に行うことができない場合がある。
In the magnetic metal foreign
しかしながら、本実施形態では、複数の磁気センサ素子32Aを含む磁気センサ32を被検査物Sの被検査部位STの全体に亘って配設しているので、上述した幅方向の直流磁界成分Bxの不均一性に基づく、磁気センサ32の磁気センサ素子32Aに流れる電流はほぼ等しくなり、これら電流の差分をとることにより上記直流磁界成分Bxの不均一性をキャンセルすることができるようになる。したがって、磁気センサ32において、磁性金属異物Dに起因した幅方向の直流磁界成分Bxの変化を検出し、当該磁性金属異物Dの検出を正確に行うことができるようになる。
However, in this embodiment, since the
また、磁気センサ32自体が、上述した受信コイル12に比較して高い感度を有するので、上述した差分による検出感度の向上に加えて、磁気センサ32自体による検出感度の向上も図ることができる。
Further, since the
さらに、磁気センサ32自体が高い検出感度を有するので、第1の実施形態と同様に、例えば磁気センサ32を磁気センサ素子32Aの単体から構成し、被検査部位STの長さ方向(図中Y方向)に走査させた場合においても、第1の実施形態における受信コイル12と比較して、高い感度で幅方向の直流磁界成分Bxの変化を検出することができ、磁性金属異物Dの検出を正確に行うことができるようになる。
Further, since the
なお、その他の特徴及び作用効果については第1の実施形態と同様であるので、本実施形態では説明を省略する。 Since other features and operational effects are the same as in the first embodiment, description thereof is omitted in this embodiment.
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。 As mentioned above, although several embodiment of this invention was described, these embodiment was posted as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
10,20,30 絶縁体内部の磁性金属異物検出装置
11 コイル(送信コイル)
12 追加のコイル(受信コイル)
13 直流電源
14 電流測定器又は電圧測定器
15 導線
S 被検査物
ST 被検査部位
B 直流磁界
D 金属磁性異物
NM 非磁性金属部位
22−1 第1の追加のコイル(第1の受信コイル)
22−2 第2の追加のコイル(第2の受信コイル)
32 磁気センサ
32A 磁気センサ素子
10, 20, 30 Magnetic metal foreign object detection device inside
12 Additional coil (receiver coil)
13
22-2 Second additional coil (second receiving coil)
32
Claims (11)
前記被検査部位と前記コイルとの間に配設され、前記被検査部位に前記磁性金属異物が含まれることに起因して変化する前記直流磁界の分布状態を検知するための磁界検知装置と、
前記コイルに対して直流電流を供給するための直流電源と、
を具えることを特徴とする、絶縁体内部の磁性金属異物検出装置。 A coil for applying a predetermined direct-current magnetic field to the inspected part, which is disposed so as to cover the inspected part of the inspected object including an insulator including a magnetic metal foreign matter and a nonmagnetic metal part;
A magnetic field detection device that is disposed between the inspection site and the coil and detects a distribution state of the DC magnetic field that changes due to the magnetic metal foreign matter included in the inspection site;
A direct current power source for supplying direct current to the coil;
A magnetic metal foreign matter detection device inside an insulator, comprising:
前記被検査部位と前記コイルとの間に磁界検知装置を配設し、前記被検査部位に前記磁性金属異物が含まれることに起因して変化する前記直流磁界の分布状態を検知するステップと、
を具えることを特徴とする、絶縁体内部の磁性金属異物検出方法。 A coil is disposed so as to cover a portion to be inspected of an inspection object made of an insulator including a magnetic metal foreign matter and a non-magnetic metal portion, and a DC current is supplied to the coil from a DC power source, whereby the coil Generating a predetermined DC magnetic field from and applying the DC magnetic field to the site to be inspected;
Disposing a magnetic field detection device between the inspected part and the coil, and detecting a distribution state of the DC magnetic field that changes due to the magnetic metal foreign matter being included in the inspected part;
A magnetic metal foreign object detection method inside an insulator, comprising:
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