JP5749809B2 - 磁性体評価装置およびその方法 - Google Patents

Description

本発明は永久磁石を評価するための磁性体評価装置およびその方法に関し、詳しくは、磁石に発生する渦電流を検出して永久磁石の良不良を評価する磁性体評価装置およびその方法に関する。

従来、磁石の渦電流損を評価する装置として、断熱された試料室の中に被評価磁石を入れて、この被評価磁石に磁場をかけて被評価磁石に取り付けた熱電対により温度を測定する装置がある（たとえば、特許文献１）。この従来装置は、渦電流損を、その損出により発生した熱として捕らえることで磁石を評価している。

特開平２００３−２３４２２５号公報

従来の技術では、渦電流損を、それにより発生した熱として捕らえるために周囲の温度変化を遮断するために十分に断熱された試料室を設ける必要がある。また、試料室を介して磁場を試料室内に置かれた磁石に届かせるために大型の磁場発生装置が必要となる。

このため従来の装置は、装置全体の大型化が避けられず、装置コストが高くなる一因となっていた。

そこで本発明の目的は、より簡易な構成で磁石に発生する渦電流を検出して、磁石を評価することのできる磁性体評価装置と、この装置を用いた磁性体評価方法を提供することである。

上記目的を達成するための本発明による磁性体評価装置は、複数の磁石片を絶縁物をはさんで接合した磁石（被評価磁石）を評価する装置である。この装置は、磁界を発生させる励磁コイルと、磁界によって被評価磁石の磁石片に発生する渦電流を検出するための検出コイルを備える。励磁コイルは、被評価磁石の少なくとも一つの磁石片と当該一つの磁石片に隣接する他の磁石片との間の絶縁物を含む領域に相当する範囲の大きさの磁界を発生させる。検出コイルは、そのコイル径が、複数の磁石片が並ぶ方向における一つの磁石片の長さよりも小さい。

また、上記目的を達成するための本発明による磁性体評価方法は、複数の磁石片を絶縁物をはさんで接合してなる磁石（被評価磁石）を評価する方法である。この方法は、被評価磁石の少なくとも一つの磁石片と当該一つの磁石片に隣接する他の磁石片との間の絶縁物を含む領域に相当する範囲の大きさの磁界を発生させる励磁コイルと、磁石片が並ぶ方向における一つの磁石片の長さよりも小さなコイル径の検出コイルとを有する磁性体評価装置を用いる。この方法においては、被評価磁石に発生する渦電流と発熱量の関係から渦電流量のしきい値をあらかじめ求めておき、励磁コイルにより発生させた磁界を被評価磁石に印加して、検出コイルが検出した渦電流量がしきい値を超える場合に不良であると判定する。

また、上記目的を達成するための本発明による磁性体評価方法は、複数の磁石片を絶縁物をはさんで接合してなる磁石（被評価磁石）を評価する方法である。この方法は、被評価磁石の少なくとも一つの磁石片と当該一つの磁石片に隣接する磁石片との間の絶縁物を含む領域に相当する範囲の大きさの磁界を発生させる励磁コイルと、磁石片が並ぶ方向における一つの磁石片の長さよりも小さなコイル径の検出コイルと、磁石を磁石片が並ぶ方向に磁界の中を連続的に移動させる移動部とを有する磁性体評価装置を用いる。そしてこの方法は、励磁コイルにより発生させた磁界の中を移動部により被評価磁石を移動させて、検出コイルが検出した渦電流量の変化に特異点がある場合に不良であると判定する。

励磁コイルは、複数の磁石片を絶縁物をはさんで接合してなる磁石（被評価磁石）の少なくとも一つの磁石片と当該一つの磁石片に隣接する他の磁石片との間の絶縁物を含む領域に相当する範囲の大きさの磁界を発生させるものとし、検出コイルのコイル径を複数の磁石片が並ぶ方向における一つの磁石片の長さよりも小さなものとした。これにより、被評価磁石の中の一つの磁石片で発生する渦電流のみを、直接かつ確実に検出することができる。このように渦電流を直接検出しているため、従来のような断熱材に覆われた試料室が不要となり装置を小型化することができる。

本発明を適用した磁性体評価装置の構成を説明するための図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）図中の矢印Ｂ方向から見た側面図であり、（ｃ）は検出コイル系統のブロック図である。 被評価磁石を説明するため概略図である。 励磁コイルと検出コイルの関係について説明するための平面図である。 評価方法の手順を示すフローチャートである。 実施例１で評価のために用いたサンプル磁石を説明するための説明図である。 大きさの異なる検出コイルで渦電流を計測した値と、温度変化の相関をとったグラフである。 断熱材により囲われた容器内で交番磁界をかけて計測した飽和温度と、検出コイルで検出した電圧との関係を示すグラフである。 実施例３で評価のために用いたサンプル磁石を説明する説明図である。 実施例３における渦電流の測定結果を示すグラフである。 コイル径の異なる複数の検出コイルを設けた場合の検出コイル系統のブロック図である。

以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面における各部材の大きさや比率は説明の都合上誇張されており、実際の大きさや比率とは異なる。

図１は、本発明を適用した磁性体評価装置の構成を説明するための図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）図中の矢印Ｂ方向から見た側面図であり、（ｃ）は検出コイル系統のブロック図である。

この磁性体評価装置１は、Ｃ字形のヨーク１１、励磁コイル１２、検出コイル１３を有する。また、ヨーク１１のＣ字形の分割部分に被評価磁石を連続的に移動させるコンベア１４を有する。また、検出コイル１３のコイル線両端には電圧計３１（図１（ｃ）参照）が接続されている。電圧計３１の計測値は、磁石の良不良を判定するためコンピュータ３２（図１（ｃ）参照）に入力されている。コンピュータ３２は判定部である。

ヨーク１１は磁路を形成するためのものである。ヨーク１１は鉄心であり、フェライト板などを積層したものなど磁路を形成する材料として一般的に用いられているものでよい。

励磁コイル１２は、ヨーク１１に巻かれている。この励磁コイル１２に高周波電流（交番電流）を流すことで、ヨーク１１を通してＣ字形の分割部分（評価位置１５）にも交番磁界が発生する。励磁コイル１２は評価位置１５にできるだけ効率よく強力な磁界を発生させるために、ヨーク１１のＣ字形の分割部分の近傍（ヨーク１１の分割部分）からはみ出さないように巻かれている。

このＣ字形の分割部分に被評価磁石を通すことで、励磁コイル１２によって発生している交番磁界による磁束が被評価磁石を通過する。このとき被評価磁石には、交番磁界を打ち消す方向の渦電流が発生する。

励磁コイル１２に印加する高周波電流は、評価する磁石の用途に応じて適宜設定すればよい。たとえば、電気自動車やハイブリット自動車などの駆動用モータに用いられる磁石を評価する場合、モータの最大回転数相当の周波数およびその高調波に相当する周波数となる高周波電流を印加することで、モータに実装された状態に近い状態で磁石の渦電流損を評価することができる。

一方、励磁コイル１２に印加する高周波電流の電圧、すなわち発生させる交番磁界の強度は、検出コイル１３にて渦電流を検出できる程度であればどのような値でもよい（詳細後述）。

高周波電流は、被評価磁石が評価位置１５を通過する間は継続して励磁コイル１２に印加する。

検出コイル１３は、被評価磁石に発生した渦電流を検出するための少なくとも一つのコイルを備える。被評価磁石に渦電流が発生すると、その渦電流によって検出コイル１３に誘導電流が発生する。この検出コイル１３のコイル線両端に電圧計３１を取り付けておけば検出コイル１３に発生した電圧を計ることができ、その値が渦電流量となる。渦電流によって生じる損出（渦電流損）は発熱現象となる。そこで検出コイル１３に流れた渦電流量（電圧値）と発熱量との関係を、あらかじめ検量線を作成しておいて換算することで、渦電流量から渦電流損による発熱量を推定することができる（詳細後述）。なお、検出コイル１３に発生した電流は、電圧計以外にも、たとえば電流計を取り付けて検出コイルに流れる電流値として検出してもよい。また、シンクロスコープを検出コイル１３に接続して、電圧変動波形を直接見られるようにしてもよい。

この検出コイル１３は、被評価磁石の連続的な移動を妨げないクリアランスを保って、励磁コイル１２と同軸となるように配置する。

コンベア１４（移動部）は、ベルトコンベアなどであり、被評価磁石を載せて、被評価磁石が評価位置１５を通過するように連続的に一定の速度で移動する。このベルトコンベアは、少なくとも磁場内に入る部分は、非磁性体かつ非導電体によって形成しておく。これは、磁場内に磁性体や導電体が入ってしまうと、それらにより磁界が乱れたり、それらにから発生した渦電流により計測誤差が起こるためである。このため、コンベアの材質としては、たとえばゴムや樹脂素材などが好ましい。

コンピュータ３２（渦電流量判定部および渦電流変化判定部）は、検出コイル１３に発生した電流による電圧を検出し、被評価磁石の良不良を判定する。この判定方法の詳細については後述するが２つの判定方法を用いている。第１の判定方法は、あらかじめ発熱量と検出コイル１３により検出される電圧値との相関関係を示す検量線を作成しておいて、検量線のなかの電圧値にしきい値を設定し、しきい値を超えた場合に不良と判定する。この場合コンピュータ３２は渦電流量判定部となる。第２の判定方法は渦電流の変化の仕方から得意な変動がないか否かにより被評価磁石の良不良を判定する。この場合コンピュータ３２は渦電流変化判定部となる。

コンピュータ３２は、一般的なコンピュータ同様に、ディスプレイを備え判定結果を表示させることができるようになっている。また、通信手段を備えて、工程管理用のホストコンピュータや判定結果を蓄積するためのサーバなどと接続されていてもよい。

ここで、本実施形態において評価対象としている被評価磁石について説明する。

図２は、被評価磁石を説明するため概略図である。

被評価磁石は、図２（ａ）に示したように、元は一体的な一つの永久磁石１００を、図２（ｂ）に示すように、複数の磁石片１０１に分割した後、図２（ｃ）に示すように、再び分割面において再結合した磁石１０２である。接合には、分割面に接着剤を塗布して接着して一体化する。そのほか、分割面を酸化して絶縁膜を形成したり、絶縁材をはさんだりした上で、樹脂モールドにより一体化する形態もある。したがって、被評価磁石は、接着の場合も樹脂モールドの場合も接合面において磁石片同士が絶縁物１０３をはさんで接合されたものとなっている。なお、当然のことではあるが接合後の磁石１０２も永久磁石である。

このような一つの永久磁石１００を分割後に再接合した磁石１０２は、たとえば特開２００９−３３９５８号公報や特開２００９−１４２０８１号公報に開示されているものである。なお、本実施形態においては、これら公報に記載されたような、元々一つの磁石を分割した後、接合した磁石以外にも、個別に形成された磁石片を絶縁物を介して一体化した永久磁石でも評価することができる。

上述した被評価磁石の形態を踏まえて、本実施形態の磁性体評価装置１における励磁コイル１２と検出コイル１３の関係について説明する。

図３は、励磁コイルと検出コイルの関係について説明するための平面図である。

被評価磁石は、上述したように複数の磁石片１０１が接続されて一体化した形態である。そして本実施形態では、一体となった複数の磁石片１０１の一つひとつについての渦電流を検出する。

励磁コイル１２は、少なくとも一つの磁石片とその一つの磁石片に隣接する磁石片との間の絶縁物１０３を含む領域に相当する範囲の大きさの交番磁界を発生させることができればよい。このような励磁コイル１２の大きさとすることで、図３に示すように、励磁コイル１２によって生じる交番磁界は、評価する磁石片１０１とそれに隣接する磁石片１０１の一部の領域を覆うようになる。このため、ヨーク１１もその断面（Ｃ字形の分割部分の端面）は、隣接する２つの磁石片１０１を含む範囲より大きくする。これにより少なくとも評価する一つの磁石片１０１とそれに隣接する磁石片１０１の一部が交番磁界の中に入り、評価対象の磁石片１０１とともにそれに隣接して、評価対象の磁石片１０１に影響を及ぼす隣接する磁石片１０１の一部にも渦電流を発生させることができる。

なお、交番磁界の大きさの上限は特にないが、あまり大きいと励磁コイル１２が大きくなって装置の小型化の妨げとなる。そこで、たとえば、隣接する２つの磁石片１０１を含む領域に相当する範囲の大きさの交番磁界を発生させる程度とすれば、確実に一つの磁石片１０１とそれに隣接する磁石片１０１の一部に交番磁界をかけることができるので好ましい。隣接する２つの磁石片１０１を含む領域に相当する範囲の大きさの交番磁界を発生させるために必要な、より具体的な励磁コイルの大きさとしては、磁石片が並ぶ方向における一つの磁石片１０１の長さの２／３〜２倍の範囲であることが好ましい（図５を参照すれば、励磁コイルの大きさは、図５（ｂ）の磁石片１０１の長さｘ１×２／３〜ｘ１×２の範囲となる）。これは、励磁コイル１２の大きさが一つの磁石片１０１の長さの２／３未満であると、磁界の大きさが十分ではなく、２倍を超えてしまうと装置が大型化して好ましくないためである。

一方、検出コイル１３は、評価する磁石片１０１とそれに隣接する磁石片１０１が正常な状態において発生した渦電流のうち、評価する磁石片１０１の渦電流のみを検出する大きさにする。具体的には、図３に示すように、検出コイル１３のコイル径を、磁石片が並ぶ方向における、評価する一つの磁石片１０１の長さ以下の大きさとする（図５を参照すれば、検出コイル１３のコイル径は図５（ｂ）の磁石片１０１の長さｘ１以下となる）。

検出コイル１３は、ヨーク１１のＣ字形の分割部分の端面に、励磁コイル１２と同一軸上となるように設けられている。同一軸上とは、励磁コイル１２の磁石片１０１が並んでいる方向のコイル径の中心と検出コイル１３の磁石片１０１が並んでいる方向のコイル径の中心とが同じ位置であるということである。検出コイル１３を励磁コイル１２と同一軸上に配置することで、磁石片１０１に発生した渦電流を確実に検出することができる。ただし、同一軸上といっても機械的な配置誤差として、たとえばコイル線の太さ程度であれば許容範囲である。また、実際の装置製作に当たっては、たとえば励磁コイル１２の位置に対して検出コイル１３の位置を移動させて、最も渦電流が検知できる位置に配置するようにしてもよい。

これにより、評価する磁石片１０１が正常で、隣接する磁石片１０１も正常な場合は評価する磁石片１０１のみの渦電流を検出することができる。一方、評価する磁石片１０１または隣接する磁石片１０１のいずれかに異常がある場合は、渦電流が正常時と異なるため、複数の磁石片１０１を一体化した被評価磁石に異常があることがわかる。評価する磁石片１０１または隣接する磁石片１０１のいずれかに異常がある場合とは、評価する磁石片１０１が正常で隣接する磁石片１０１が異常な場合、評価する磁石片１０１が異常で隣接する磁石片１０１が異常な場合などである。また、磁石片１０１の異常とは、たとえば、一つの磁石片１０１内部のクラックや磁石片外周の欠け、また、隣接している磁石片同士の接合面での絶縁不良などである。このような異常があると、一つの磁石片１０１内で発生する渦電流が他の磁石片１０１と異なったり、複数の磁石片１０１をまたいで大きな渦電流が発生したりして、それが原因で大きな発熱などが起こる。

この検出コイル１３は、一つのヨーク端面内にコイル径（磁石片１０１が隣接する方向の大きさ）の異なるものを複数設けるようにしてもよい。これにより被評価磁石の磁石片１０１の大きさが変わっても、磁石片１０１の大きさに合わせて、使用する検出コイル１３を切り替えるだけで即座に対応することができる。

図１０は、このコイル径の異なる複数の検出コイルを設けた場合の検出コイル系統のブロック図である。使用する検出コイル１３を切り替えるためには、たとえば図１０に示すように、複数の検出コイル１３１，１３２，１３３と電圧計３１との間に、接続を切り替えるスイッチ１３５を取り付けておけばよい。

次に、この磁性体評価装置１を用いた磁石１０２の評価方法を説明する。図４は、評価方法の手順を示すフローチャートである。

まず、オペレーターは、励磁コイル１２に高周波を流して交番磁界を形成する。そして、その状態でコンベア１４を動作させて、交番磁界の中、すなわち評価位置１５に被評価磁石を通過させる（Ｓ１）。

オペレーターは、被評価磁石を通過させながら検出コイル１３に発生した誘導電流を電圧計３１により計測する。電圧計３１の値は、コンピュータ３２に入力される（Ｓ２）。コンピュータ３２は、入力された電圧計３１の値から、被評価磁石の良否を判定する（Ｓ３）。この判定は、検出コイルの電圧としきい値との比較、電圧変動波形による評価である（詳細後述）。ここで異常がなければその被評価磁石は良品とする（Ｓ４）。一方、異常があれば、その被評価磁石全体を不良品とする（Ｓ５）。

このような評価の流れは、たとえばコンピュータ３２によって制御することができる。すなわち、コンピュータ３２が、まず、励磁コイル１２およびコンベア１４を起動させる。そしてコンピュータ３２は、検出コイル１３に発生した誘導電流を電圧計３１により計測した値を取り込んで、良否判定を実行するのである。なお、コンピュータ３２以外のコンピュータが励磁コイル１２およびコンベア１４の起動、停止などを制御して、コンピュータ３２は電圧計３１の値を取り込んで判定のみするようにしてもよい。

このようにして本実施形態の磁性体評価装置１は、連続的に被評価磁石の評価を行うことが可能となっている。

［実施例］
実際に実施形態の渦電流評価装置を試作して、分割後に接合した磁石の評価を行った。

（実施例１）
実施例１は、磁石片１０１の大きさと検出コイル１３のコイル径の関係を評価した。

図５は、実施例１で評価のために用いたサンプル磁石を説明するための説明図である。

サンプル１（非分割磁石）は、図５（ａ）に示すように、分割していない１つの永久磁石１００である。大きさは、図示するように、長さ（図中ｘ）１２．４ｍｍ、幅（図中ｙ）２１．４ｍｍ、厚さ２．３５ｍｍである。同じ大きさ、同じ特性の永久磁石１００をサンプル１として複数個用意した。

サンプル２（分割再結合磁石）は、図５（ｂ）に示すように、サンプル１と同じ特性、同じ大きさの磁石を２分割し、分割面全面に接着剤を塗布して接着して再結合した永久磁石１０２である。接着剤が絶縁物１０３となっている。これを複数用意した。複数のサンプル２の磁石１０２は、再接合後の全体長さ（図中ｘ）が１２．３５〜１２．５ｍｍである。幅（図中ｙ）および厚さはサンプル１と同じである。分割後の磁石片１０１の長さ（図中ｘ１）は６．１５〜６．２０ｍｍである。再接合後の長さｘがサンプル１と比べて変化しているのは、サンプル１と同形状の磁石を分割した後に接着剤により接着したため、接着剤の塗布分だけわずかに長くなったためである。

なお、サンプル１および２は、それぞれの複数の磁石にいずれも異常のないことを目視により確認した。

そして渦電流の計測は、検出コイル１３の大きさを変えて行った。

第１検出コイルは、分割した磁石片１０１を接合したことにより複数の磁石片１０１が並ぶ方向（図５中のｘと同じ方向）のコイル径が、ひとつの磁石片１０１の長さよりも大きな検出コイル１３である。幅方向（図５中のｙと同じ方向）は磁石１０２の幅より小さい。具体的には、コイル内径の長さ６ｍｍ、同幅１８ｍｍ、コイル外径の長さ６．３ｍｍ、同幅１８．３ｍｍ、コイル線直径０．０８ｍｍ、コイル線巻数２巻きである。

第２検出コイルは、分割した磁石片１０１を接合したことにより複数の磁石片１０１が並ぶ方向（図５中のｘと同じ方向）の一つの磁石片１０１の長さｘ１よりも小さな検出コイル１３である。幅方向（図５中のｙと同じ方向）は磁石１０２の幅より小さい。具体的には、コイル内径の長さ１ｍｍ、同幅６ｍｍ、コイル外径の長さ２．１３ｍｍ、同幅７．１３ｍｍ、コイル線直径０．０８ｍｍ、コイル線巻数８巻きである。

励磁コイル１２およびヨーク１１は、サンプル１および２の磁石全体が励磁コイル１２によって発生する交番磁界の中に入る大きさとした。

図６は、大きさの異なる検出コイル１３で渦電流を計測した値と、昇温速度の相関をとったグラフである。縦軸は検出コイル１３で渦電流計測値（電圧値）であり、横軸は昇温速度である。昇温速度の計測は、渦電流を計測したサンプルを、別途、従来技術（特許文献１）同様に断熱材により囲われた容器内に入れて磁界をかけ、磁石１０２に取り付けた熱電対により温度を計測することにより行った。磁石１０２は磁界をかけることで渦電流が発生し、ある程度温度が上昇すると飽和温度に達しそれ以上上昇しなくなる。昇温速度は、はじめの温度（室温）から飽和温度までの温度差を、磁界をかけてから飽和温度に到達した時点までの時間で割った値である。

図６において、三角印は第１検出コイルによる結果であり、丸印は第２検出コイルによる結果である。

昇温速度は、発生する渦電流が大きいほど速くなり、渦電流は特性が同じ磁石１０２であれば大きさの大きい方が多く発生する。したがって、図６において、サンプル１群として丸で囲んだ方の昇温速度が、サンプル２群として丸で囲んだ方より速くなっている。

図６の結果から、第１検出コイルを使用した場合には、渦電流計測値と昇温速度との相関が求められない。一方、第２検出コイルを使用した場合には、渦電流計測値と昇温速度との相関があり、検出された渦電流計測値に対応して昇温速度が異なっている。つまり、サンプル１に対しては、渦電流の電圧が正側で昇温速度が速い部分に集まっている。一方、サンプル２は、渦電流の電圧が負側で昇温速度が遅い部分に集まっている。

これらの結果から、第１検出コイルでは、コイル径の大きさが磁石片１０１の隣接方向について一つの磁石片１０１より大きさため、サンプル２のように分割再結合した磁石１０２の場合、それぞれの磁石片１０１ごとの渦電流を分離して計測できていない。このためサンプル１もサンプル２も同じような傾向の渦電流として計測された結果になっている。

一方、第２検出コイルは、コイル径の大きさが磁石片１０１の隣接方向について一つの磁石片１０１より小さいため、分割した磁石片１０１ごとに渦電流を分離して計測できている。したがって、サンプル１とサンプル２で、異なる渦電流の傾向をはっきりと計測している。

さらに検出コイル１３の大きさを変えて測定した。検出コイル内径の長さ（分割磁石片の隣接する方向）１ｍｍ、幅１２ｍｍ（第３検出コイルとする）。検出コイル内径の長さ（分割磁石片の隣接する方向）１ｍｍ、幅１８ｍｍ（第４検出コイルとする）。コイル線の直径および巻き数は、第３および第４検出コイル共に第２検出コイルと同様、コイル線直径０．０８ｍｍ、コイル線巻数８巻きである。これらの第３および第４検出コイルを用いた場合も、第２検出コイルと同様の渦電流計測値と昇温速度との相関があった。この結果から、検出コイル１３のコイル径は、分割した磁石片１０１が並ぶ方向において一つの磁石片１０１より小さければ、幅方向（磁石片１０１が隣接していない方向）の大きさは、いかような大きさであってもよいことがわかった。

（実施例２）
上記サンプル２と同様に、分割再結合した形態のサンプルを、大きさを違えて複数個用意した。つまり元々一つの磁石を２分割して、これを再び接着剤で接合した分割接合磁石１０２を、大きさだけ違えて複数個用意した。これをサンプル３とする。なお、サンプル３の複数の磁石１０２はいずれも異常のないことを目視により確認した。

この複数個のサンプル３を、別途、従来技術（特許文献１）同様に断熱材により囲われた容器内に入れて交番磁界をかけ、磁石１０２に取り付けた熱電対により温度を計測した。このときの交番磁界の強さは、被評価磁石が車両のモータに使用されるときと同じ強さおよび周波数となるようにした。

そして、温度測定を行ったものと同じサンプル３を実施例１の第２検出コイル、すなわち、サンプル３の各磁石片１０１よりも小さな検出コイル１３を用いて、渦電流によって検出コイル１３に発生した電圧を検出した。なお、励磁コイル１２およびヨーク１１は一つの磁石片１０１よりも大きくした。これにより励磁コイル１２によって発生する交番磁界の中に評価対象の磁石片１０１が全て入り、それに隣接する両側の磁石片１０１の一部も入る大きさとした。このときの交番磁界の強さは、あくまでも評価のためのものであるため、被評価磁石が車両のモータに使用されるときよりも弱く、検出コイル１３が検出可能な程度の大きさの渦電流が磁石片１０１に発生する程度としている。

図７は、断熱材により囲われた容器内で交番磁界をかけて計測した飽和温度と、検出コイルで検出した電圧との関係を示すグラフである。縦軸は飽和温度であり上に行くほど温度が高い。横軸は磁石片一つの渦電流計測値（電圧の絶対値）であり、右に行くほど電圧の絶対値が高い。

既に説明したように、磁石片１０１の大きさと渦電流の発生量は、磁石片１０１が大きくなるほど大きくなり、それに伴って発熱量も多くなる。したがって、検出される飽和温度も磁石片１０１の大きさが大きいほど大きくなる。

図７に示すように、渦電流量（電圧）が大きいほど飽和温度が高くなっている。このことから、図７を検量線として用いて、渦電流の計測値（検出コイルの電圧）から、渦電流損に起因する発熱量（温度）を推定することができる。

この検量線を用いて、磁石１０２を実際に使用したときに許容できる温度（Ｔ）のときの渦電流検出値（電圧）にしきい値（ｔｈ）を設ければ、そのしきい値を超える渦電流を検出したときには不良と判断することができる。

このように検出コイル１３により計測した渦電流量と発熱量との相関関係をあらかじめとっておいて検量線作成しておけば、実際に評価する際に発生させる交番磁界は、検出コイル１３で磁石片１０１に生じた渦電流を検出できる程度のものでよくなる。このため、実際の使用条件と同程度の大きな磁界をかける必要がなくなるのである。

（実施例３）
実施例３は故意に異常を作った磁石を製作して渦電流を計測した。図８は、実施例３で評価のために用いたサンプル磁石を説明する説明図である。

サンプル４は、図８（ａ）に示すように、元々一つの永久磁石を複数の磁石片１０１に分割し、分割面を接着剤により接着した磁石１０２である。接着剤が絶縁物１０３となっている。そして、複数の磁石片１０１を接続している接着剤を部分的に塗布しないことで、絶縁破壊された部分１か所を作り出した（絶縁破壊部分１１３）。

サンプル５は、図８（ｂ）に示すように、元々一つの永久磁石を複数の磁石片１０１に分割し、そのうちの一つの磁石片１２１について外周の一部を欠いて欠損部分１２２を作った。その後、他の磁石片１０１と接着した。接着部に絶縁破壊はない。

評価は、実施例１の第２検出コイル同様、各サンプル内の一つの磁石片１０１よりも小さな検出コイル１３を用いて、渦電流により検出コイル１３に発生した電圧を計測した。なお、励磁コイル１２およびヨーク１１は一つの磁石片１０１よりも大きくした。これにより励磁コイル１２によって発生する交番磁界の中に評価対象の磁石片１０１が全て入り、それに隣接する両側の磁石片１０１の一部も入る大きさとした。

そして、磁性体評価装置１の評価位置１５に対して、各サンプルを、複数の磁石片１０１が接合されている方向に連続的に移動させて検出コイル１３の電圧値を測定した。

図９は実施例３における渦電流の測定結果を示すグラフである。

サンプル４の評価結果を図９（ａ）に示す。サンプル４を連続的に移動させているため、検出コイル１３の電圧を連続的に計測すると、計測された電圧値は変動したグラフとなる。これはサンプル４を連続的に移動させているために、検出される渦電流が強くなったり弱くなったりするためである。そして各波の振幅は、ほとんど同じであるが、一部で振幅が大きくなると共に電圧が大きくなった部分がある。この振幅および電圧値が大きくなった部分は、サンプル４の絶縁破壊部分１１３の位置と一致する。

サンプル５の評価結果を図９（ｂ）に示す。サンプル５でも、検出コイル１３の電圧が変動したグラフになる。これはサンプル４と同じで、サンプル５を連続的に移動させているために、検出される渦電流が強くなったり弱くなったりするためである。そして各波の振幅は、ほとんど同じであるが、一部で電圧が小さくなった部分がある。この電圧が小さくなった部分は、サンプル５の欠損部分１２２を作った磁石片１２１の位置と一致する。

なお、サンプル４も５も、サンプルの移動速度は同じであり、図９（ａ）および（ｂ）のグラフの周期（単位時間当たりの山（または谷）の数）は移動速度によって異なる。移動速度が速ければ図９（ａ）および（ｂ）の周期は短くなる（単位時間当たりの山（または谷）の数が多くなる）。一方、移動速度が遅ければ図９（ａ）および（ｂ）の周期は長くなる（単位時間当たりの山（または谷）の数が少なくなる）。

実際の判定評価はコンピュータ３２が行う。このため、被評価磁石を移動させる移動速度は、磁石片１０１に生じた渦電流により検出コイル１３に誘導電流が流れて、その電圧の変動をコンピュータ３２が認識できる速さにまで速くすることが可能である。もちろん、この電圧変動の波形を人が見て判断することも可能である。その場合に被評価磁石を移動させる移動速度は、検出される電圧変動を人が波形として認識できる程度の速さにする必要がある。

この実施例３の結果から、被評価磁石を連続的に移動させながら渦電流を検出し、そのときの電圧変化の波に特異点、すなわち振幅が大きく変動したり、検出された電圧値が他の山や谷の電圧値と比べて大きく変動したりした場合には異常のあることがわかる。

以上説明した実施例１〜３の結果から以下のようにして分割接合磁石の評価を行うことができる。

第１に、検出コイル１３のコイル径は、被評価磁石である分割接合磁石の各磁石片１０１を接合した方向については、磁石片１０１よりも小さくする。つまり、検出コイル１３の大きさを一つの磁石片１０１からの渦電流のみを検出し、それに隣接する磁石片１０１からの渦電流は検出しない大きさとするのである（実施例１参照）。

第２に、検出コイル１３によって検出される渦電流量（電圧値）と発熱量（飽和温度）の関係から検量線を求めておく。そして検出コイル１３によって検出される渦電流量に検量線から求めたしきい値を設定して、当該しきい値を超えた場合は不良とする（実施例２参照）。これを第１の判定方法という。

第３に、被評価磁石を連続的に移動させながら検出コイル１３によって検出される渦電流量（電圧値）の変化の波形に特異点がある場合不良とする（実施例３参照）。これを第２の判定方法という。なお、評価の際の特異点は、たとえば多くのサンプルによる評価結果を集積して、統計的に振幅や電圧値が他の波形と比較して何パーセント変化した場合に異常とするかを決めておくとよい。

以上説明した実施形態および実施例によれば以下の効果を奏する。

（１）複数の磁石片１０１を絶縁物１０３をはさんで接合してなる磁石１０２を評価する際に、励磁コイル１２により、少なくとも一つの磁石片１０１とこの一つの磁石片１０１に隣接する磁石片１０１との間の絶縁物を含む領域に相当する範囲の大きさの交番磁界を発生させる。そして、この交番磁界により磁石片１０１に発生する渦電流を検出するための検出コイル１３としては、コイル径が複数の磁石片１０１が並ぶ方向の一つの磁石片１０１の長さよりも小さなものとした。これにより、複数の磁石片１０１を絶縁物１０３をはさんで接合してなる磁石１０２の中の一つの磁石片１０１で発生する渦電流のみを、直接かつ確実に検出することができる。したがって、渦電流を直接検出しているため、従来のような断熱材に覆われた試料室が不要となり、装置を小型化することができる。このため装置コストを低減することができるようになる。

また、検出コイル１３を一つの磁石片１０１より小さくして、複数の磁石片１０１が絶縁物１０３を介して接合されていても、確実に一つひとつの磁石片に発生する渦電流を検出することができる。したがって、磁石片同士の間の絶縁物の欠損による絶縁破壊による不良、一つひとつの磁石片１０１に存在する欠損やクラック（内部損傷）などによる不良を検出することができる。

（２）検出コイル１３で検出する渦電流量（電圧）と、発熱量（飽和温度）との相関関係を示す検量線をあらかじめ作成しておいて、飽和温度が不良となる渦電流量のしきい値を求めておく。そして検出された渦電流量がこのしきい値を超える場合に不良と判定することとした。このため、発生させる渦電流自体は小さくてもそれによる発熱量は推定できるようになる。したがって、被評価磁石に対して実際に用いられる状態と同じような強い交番磁界をかける必要がなくなるので、励磁コイル１２を小さくすることができ、装置の小型化に寄与する。また、交番磁界を弱くすることができるということは、励磁コイル１２により発生させる磁界が弱いということである。したがって周辺装置を磁界からシールドするのも容易になり、周辺装置を含めた評価工程に用いる全体の装置コストを低減することもできるようになる。

（３）被評価磁石を連続的に移動させながら交番磁界をかけて、そのとき発生する渦電流を検出コイル１３により検出する。そして、検出した渦電流量（電圧）の波形から特異点がある場合にその磁石１０２を不良と判定することとした。これにより被評価磁石を連続的に移動させながら評価を行うことができる。このため従来技術のように、断熱された試料室内に一つずつ被評価磁石を入れて評価する場合と比較して、試料室内に被評価磁石を出し入れする時間が不要となるので、格段に評価に係る時間を短縮することができる。また、検出した渦電流量（電圧）の波形から特異点を見つけて不良を判定するため、被評価磁石に対して実際に用いられる状態と同じような強い交番磁界をかける必要がなくなり、励磁コイルを小型化できるので、装置を小型化することができる。また、交番磁界を弱くすることができるということは、励磁コイル１２により発生させる磁界が弱いとゆうことである。したがって周辺装置を磁界からシールドするのも容易になり、周辺装置を含めた評価工程に用いる全体の装置コストを低減することもできるようになる。

（４）検出コイル１３として、複数の磁石片１０１が並ぶ方向のコイル径が異なる複数のコイルを有するようにして、評価対象となる磁石片１０１の複数の磁石片１０１が並ぶ方向の長さに応じて、この複数のコイルのいずれかを選択して切り替えることとした。このため評価対象となる磁石片１０１における複数の磁石片１０１が並ぶ方向の長さが違っても、簡単な切り替え操作で最適なコイル径の検出コイル１３により渦電流を検出することが可能となる。

（５）検出コイル１３で検出する渦電流量（電圧）と、発熱量（飽和温度）との相関関係を示す検量線をあらかじめ作成しておいて、飽和温度が不良となる渦電流量のしきい値を求めておく。そして検出された渦電流量がこのしきい値を超える場合に不良と判定することとした。このため、発生させる渦電流自体は小さくてもそれによる発熱量は推定できるようになる。したがって、被評価磁石に対して実際に用いられる状態と同じような強い交番磁界をかける必要がなくなり、装置を小型化することができる。また、交番磁界を弱くすることができるということは、励磁コイル１２により発生させる磁界が弱いとゆうことである。したがって周辺装置を磁界からシールドするのも容易になり、周辺装置を含めた評価工程に用いる全体の装置コストを低減することもできるようになる。

（６）励磁コイル１２により発生させた交番磁界の中を連続的に被評価磁石を移動させて、検出コイル１３が検出した渦電流量の変化に特異点がある場合に不良と判定することとした。このため、磁石１０２を評価する際に磁石１０２を留め置く必要がなくなり、評価時間を短くすることができる。また、検出した渦電流量（電圧）の波形から特異点を見つけて不良を判定するため、被評価磁石に対して実際に用いられる状態と同じような強い交番磁界をかける必要がなくなり、装置を小型化することができる。また、交番磁界を弱くすることができるということは、励磁コイル１２により発生させる磁界が弱いとゆうことである。したがって周辺装置を磁界からシールドするのも容易になり、周辺装置を含めた評価工程に用いる全体の装置コストを低減することもできるようになる。

本発明は上述した実施形態に限定されない。

たとえばコンベア１４の終端、すなわち、評価位置１５を被評価磁石が通過した後に、良品と不良品を分けて搬送する経路を設けてもよい。そして、コンピュータ３２の指示によって、被評価磁石が良品と判定されれば良品経路へ、不良品と判定されれば不良品経路へ向かうようにコンベア１４の搬送先を変更する。このようにすることで被評価磁石の評価位置１５への投入から良不良の判定、そしてその結果による選別までをインラインで自動化することができる。

また、実施形態では、渦電流量をしきい値から判定する第１の判定方法と、磁石を連続的に移動して渦電流量の変化から判定する第２の判定方法を説明した。これらの判定方法は、被評価磁石を連続的に移動させて両方の判定方法を用いて判定してもよいし、いずれか一方の判定方法だけで判定してもよい。たとえば、両方の判定方法を用いて判定すれば、より判定精度が向上する。また、第１の方法だけでも、渦電流損による異常発熱現象が起こる可能性を判定することができる。また、第２の判定方法だけでも、磁石片一つひとつの欠損や内部損傷の判定とともに、絶縁破壊の判定も行うことができる。

なお、第１の判定方法のみを行う場合、被評価磁石を連続的に移動させて判定してもよいし、磁石片が評価位置１５に来るたびにいったん停止させて評価してもよい。移動させながら判定する場合は、変動する波形の絶対値があらかじめ決めたしきい値を超える場合に不良と判定する。いったん停止させて判定する場合は、そのとき検出された渦電流量がしきい値を超える場合は不良と判定すればよい。

そのほか、本発明は特許請求の範囲に記載された構成に基づきさまざまな改変が可能であり、それらについても本発明の範疇である。

さらに、本出願は、２０１１年１１月７日に出願された日本特許出願番号２０１１−２４３６１１号に基づいており、それらの開示内容は、参照され、全体として、組み入れられている。

１ 磁性体評価装置、
１１ ヨーク、
１２ 励磁コイル、
１３ 検出コイル、
１４ コンベア、
１５ 評価位置、
３１ 電圧計、
３２ コンピュータ、
１００ 永久磁石、
１０１ 磁石片、
１０２ 磁石。

Claims (6)

1. 複数の磁石片を絶縁物をはさんで接合してなる磁石の少なくとも一つの磁石片と当該一つの磁石片に隣接する他の磁石片との間の絶縁物を含む領域に相当する範囲の大きさの磁界を発生させる励磁コイルと、
   前記磁石片が並ぶ方向における一つの前記磁石片の長さよりも小さなコイル径の検出コイルと、
   を有することを特徴とする磁石評価装置。
2. 前記検出コイルが検出した渦電流量が、前記磁石に発生する渦電流と発熱量の関係からあらかじめ求められた渦電流量のしきい値を超える場合に不良であると判定する渦電流量判定部を有することを特徴とする請求項１に記載の磁石評価装置。
3. 前記磁石を前記磁石片が並ぶ方向に前記磁界の中を連続的に移動させる移動部と、
   前記移動部により前記磁石を移動させながら、前記検出コイルが検出した渦電流量の変化に特異点がある場合に不良であると判定する渦電流変化判定部と、
   を有することを特徴とする請求項１または２記載の磁石評価装置。
4. 前記検出コイルは、前記複数の前記磁石片が並ぶ方向のコイル径が異なる前記複数のコイルを有し、評価対象となる前記磁石片の前記複数の前記磁石片が並ぶ方向の長さに応じて、前記複数のコイルを切り替えて使用するものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の磁石評価装置。
5. 複数の磁石片を絶縁物をはさんで接合してなる磁石の少なくとも一つの磁石片と当該一つの磁石片に隣接する他の磁石片との間の絶縁物を含む領域に相当する範囲の大きさの磁界を発生させる励磁コイルと、前記磁石片が並ぶ方向における一つの前記磁石片の長さよりも小さなコイル径の検出コイルと、を有する磁石評価装置を用いて、前記磁石を評価する磁石評価方法であって、
   前記磁石に発生する渦電流と発熱量の関係から渦電流量のしきい値をあらかじめ求めておき、
   前記励磁コイルにより発生させた磁界を前記磁石にかけて、前記検出コイルが検出した渦電流量が、前記しきい値を超える場合に不良であると判定することを特徴とする磁石評価方法。
6. 複数の磁石片を絶縁物をはさんで接合してなる磁石の少なくとも一つの磁石片と当該一つの磁石片に隣接する他の磁石片との間の絶縁物を含む領域に相当する範囲の大きさの磁界を発生させる励磁コイルと、前記磁石片が並ぶ方向における一つの前記磁石片の長さよりも小さなコイル径の検出コイルと、前記磁石を前記磁石片が並ぶ方向に前記磁界の中を連続的に移動させる移動部と、を有する磁石評価装置を用いて、前記磁石を評価する磁石評価方法であって、
   前記励磁コイルにより発生させた磁界の中を前記移動部により前記磁石を移動させて、前記検出コイルが検出した渦電流量の変化に特異点がある場合に不良であると判定することを特徴とする磁石評価方法。

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