JPS5848200A - 回転トランス機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、回転トランス機構に係るものであシ、非接触
電気的接続装置、例えば渦流探傷器、特に回転プローブ
コイル方式渦流探傷器における回転プローブ（検出素子
）と探傷器本体との電気的結合を非接触状態で磁力線を
介して行わせるに当って用いられる非接触電気的接続装
置として最適である回転トランス機構を提供することを
目的とする〇 一般に１回転可能状態にあるローターコイル（以下、Ｒ
コイルとする。）と固定状１あるステーターコイル（以
下、Ｂコイルとする。）との二ヶのコイルを、若干の空
隙を置いて、前者を内側に後者を外側に同軸に配置して
なる回転トランス機構はよく知られておシ、その用途の
一つとしては、周知の通り、回転プローブコイル方式渦
流探傷器における回転グローブと探傷器本体との電気的
結合を非接触状態で磁力線を介して行わせるに当っての
非接触電気的接続装置としての使用例がある。

即ち、例えば特開昭４９−５６５９１号公報に開示され
ている通り、回転ブローブプイル方式渦流探傷器におい
て、回転可能状態にあるＲコイルの端子を回転プー−ブ
に接続し、該Ｒコイルの外側に若干の空隙を置いて同軸
に配置された固定状態にあるＳコイルの端子を探傷器本
体に接続し、回転プローブと探傷器本体との間を無接触
状態で磁力線を介して電気的に結合している機構が提案
されている。この機構にあっては、回転運動を行なう回
転プローブに対して固定された探傷器本体からの交流電
力の伝送と回転運動を行なう回転グローブから固定され
た探傷器本体への電気的信号の伝達とが非接触状態で行
われるのである。

ところで、１掲の用途に用いられる回転トランス機構に
シいては通常のトランスのように単に電力の伝送を目的
とする場合とは異なシ、弱電的な電気的信号による情報
伝送を目的として用いられているために、−次巻線とし
ての８コイルと二次巻線としてのＲコイルとの間の磁気
的結合状態が問題となる。評言すれば一回転トランス機
構においてはＲコイルと８コイルとの間Ｋａ当然若干の
空隙が設けられているが、Ｒコイルの回転に伴ないＲコ
イルと８コイルとの空隙の間隔量（以下、牙とする。）
が変動するとＲコイルと８コイルとの磁気的結合状態が
変化し、これによって生じる信号変化が゛ノイズとな）
探傷精度を劣化させてしまうことになる。この場合、１
の変化量（以下、Δｔとする。）は、専ら回転機構自体
の機械的精度に左右されるものであシ、牙が比較的大き
い場合に社さほど機械的精度を要求されることなくΔＪ
ｈを小さくすることができる。しかし牙を大急くすれば
、当然−次巻線としての８コイルと二次巻線としてのＲ
フィルとの間の漏洩磁束が大きくな）伝送効率が低下し
てしまうととくなる。従って２をできるだけ小さく（狭
まく）設定して置く必要があるが、ｔを小さくすればす
る租Δｔ／Ｊの値は大きくなる（Ｒコイルと８コイルと
の磁気的結合状態の変化が大きくなる。）ので機械的精
度を可及的に向上させΔ２を小さくすることが要求され
ることになる。か＼る事情によって回転トランス機構を
回転プループコイル方式渦流探傷器における非接触電気
的接続装置として応用する場合には、回転機構等の設計
、製作に極めて高度な機械的精度が要求されており、こ
のためその設計、製作は困難視されているとともに製造
コストも極めて高価なものとなっている。

本発明者は、上記の現況に鑑み、高度な機械的精度を要
求されることなくＲ：Ｉイルと８コイルとの間の伝送効
率を良くすることかで舞、更にＲコイルの回転に伴な゛
うＲコイルとＳコイルとの間隔の変動によっても両コイ
ル間の磁気的結合状態に実質的な変化を及ぼすことがな
い回転トランス機構を提供せんと研究μ作を重ねた末、
本発明を完成したものである。　　　　゛ 即ち、本発明は、回転可能状態にあるＲ：１イルと該Ｒ
コイルの外側に若干の空隙を置いて配置された固定状態
にある日コイルとからなる回転トランス機構において、 一対の横断面方形状の半環状コアー２．２のそれぞれの
内外円弧面に添ってコイル２１．２１　を捲線するとと
もに溝部が外方を向いて形成された横断面口状の環状コ
アー１の溝底面にコイル１１を捲線し、該横断面目状の
環状コアー１の溝部内に、前記一対の横断面方形状の半
環状コアー２，２′を空隙を置き且つ前記コイル２１．
２１’のそれぞれの内円弧面゛が酊記コイル１１面に非
接触状態で所定の間隔をもって対面するように配置し、
前記の横断面口状の環状コｆ’１を回転可能状態とする
ことによってそのコイル１１をＲロイルに、前記一対の
横断面方形状の半環状コアー２，２　を固定状態とする
ことによってそのコイル２１．２１’をＳコイルにして
なる回転トラレス機構である。　　　次に、本発明の構
成、効果を図面を用いて説明する。

第１図は本発明に係る回転トランス機構の斜視説明図で
あり、第２図は第１図の五−人　線において切断した拡
大部分説明図である。第３図は本発明におけるそれぞれ
の内外円弧面に添ってコイルが捲線された一対の横断面
方形状の半環状コアーの斜視説明図である。尚、第４図
は第３図の矢印個所の拡大部分説明図であり、第５図は
第２図に描かれている切断間を模型的に示した平面説明
図である。

不発吸に係る回転トランス機構は、第１〜第５図に示す
通り、それぞれの内外円弧面に添つイコイル２１．２１
　　が捲線された一対の横断面方形状の半環状コアー２
．２（特に第３図、第４図参照）と溝底面にコイル１１
が捲線された溝部が外方を向いて形成されている横断面
口状の環状コアー１（特に第１図、第２図参照）とから
構成されている。

そして、横断面口状の環状コアー１の溝部内に、一対の
横断面方形状の半環状コアー２，２　が、空隙（８５図
中の各Ｇ）を置ぎ且つそのコイル２１゜２１　のそれぞ
れの内円弧面が環状コアー１のプイルＵ面に非接触状態
で所定の間隔（第５図中の２）を置込て対面するように
配置されている（特に第２図、第５図参照、尚、第１図
中の点線は環状ファー１内における半環状コアー２，２
の位置を示している。）。

上記の通りの位置関係において、環状コアー１を回転可
能状態とすることによってそのコイルｎは二次捲線とし
てのＲコイルとされ、一対の半環状コアー２．２　を固
定状態とすることによってそのコイル２１．２１　は一
体内に一次捲線としての８−コイルとされ、ここに回転
トランス機構が形成されるのである。

尚、環状コアー１を回転可能状態とするには、環状コア
ー１の中心孔（第１図中矢印Ｂで示す。）に軸管を固定
しく図示せず。、）、該軸管を周知の回転機構−例えば
、軸管を軸受によって支持すると共に該軸管外側の適当
個所に回転動力を伝達するプーリー、歯車等を固着し、
このプーリー、歯車等を介して外部回転動力を伝達して
軸管を回転させる。−によって回転させる。また一対の
半環状プアー２，２を環状コアー１の溝部内の所定位置
で固定状態とするには、一対の半環状ファー２゜２のそ
れぞれに絶縁材料（例えば、合成樹脂材料）からなる固
定用保持具を固着し、当該保持具の一部を外部の適当個
所に固定することによって固定状態とする。

尚、また、コイル２１とコイル２２　とは、半環状プア
ー２．２に同一方向の磁束を発生させるように直列（後
出第６図参照）又は、並列に接続されて一体的に一次捲
線としてのコイルを形成する。

上記の通りの構造の本発明に係る回転トランス機構の製
作に当っては、先づ、一対の横断面・方形状の半環状コ
アー２，２　と横断面口状の環状コアー１の両者は、フ
ェライト、積層珪素鋼板等の周知の高透磁性材料を使用
してプレス加工、切削・研磨加工等によって所期の形状
、寸法に製作する。

コアー２，２′とコアー１との寸法関係は、コアー２．
２　とコアー１とのそれぞれの所定位置にコイルが捲線
された状−態において前者が後者の溝部内に非接触状態
で収納されるものとする。両者の寸法関係かで色るだけ
精度の高いものであることが望ましいことは勿論ではあ
るが、後述する理由によって、第５図中の矢印牙の空隙
の間隔離余裕をもってとることができ、また同図中の矢
印Ｇの空隙についてはで救る虻は接近した状態にするこ
とが要求されるが、これは比較的容易に行える。

尚、本発明の実施に当っては、通常矢印２の空隙の間隔
が２〜５ａ程度に、矢印Ｇの空隙の間隔が８．１〜ｏ、
２１Ｌ１程度となるように設計、製作することが好適で
ある。

次に、コアー２，２　及びコアー１に捲線されるコイル
としても銅線等の周知の捲線材料が使用される。横断面
し状の環状コアー１の溝底面へのコイルＵの捲線は、該
溝底面部は筒状体であるから、その周囲に添って直接捲
線して行くことによって容易に行なえるが、一対の横断
面方形状の半環状コアー２，２のそれぞれの内外円弧面
へのコイル２１、２１’の捲線は、内外円弧面、特に内
円弧面に添わせるものであるから直接捲線して行くこと
は極めて困難であるので、か＼る場合に一般に採用され
ている捲冶具を使用する手段による必要があり、あらか
じめ捲冶具を用いて所定の形状に捲線して置いたものを
半環状コアー２．２′のそれぞれに嵌め、しかる後、内
外円弧面に添わせることによって行なう。

以上の通電の構造の本発明に係る回転トランス機構は、
その構造上、次の通電の特長を備えている。

先づ、第１点は、Ｒコイルと８コイルとの間の伝送効率
が極めて良い点である。これは横断面Ｕ状め環状コアー
１の溝部内に、一対の横断面方形状の半環状コアー２，
２が若干の空隙を置龜・且つそのコイル２１ｅ　２１　
のそれぞれの内円弧面が環状コアー１のコイルＵ面に非
接触−状態で対面するように配置するという構造（特に
第５図参照）を採ることによシ、Ｂ″：Ｉイル（：２イ
ル２１）に交流電力が通電されるとこれに伴ない半環状
コアー２に発生する磁束が環状コアー１の溝部両側部の
存在によって第５図中の点線で示す磁路ｐを形成し、漏
洩磁束が殆んど外部には出ないからである。

従って、第５図に示すように半環状コアー２が環状コア
ー１の溝内に位置している限プにおいては、１；岬と！
空隙の間隔（第５図中矢印ｔ）°を余裕をも１．）うて
設電しても両コイル間の伝送効率が低下することはない
。もつとも環状コアー１０溝部両内側面と半環状コアー
２．２の側面（コイル２１．２１が捲線されていない個
所）との各空隙の間隔（第５図中矢印Ｇ）紘できだけ接
近した状態として置く必要があシ、午の間隔Ｇがあま力
に、も大きい場゛合には、轟然伝送効率は低下してしま
うことになるＯ ところで、不発＠におゆる如き回転機構の設計製作に当
っては、一般によく知られている通り、回転軸に垂直に
発生する１２し１（第５図中では矢印夛の１アレ＃）を
抑制する九めに要求される機械的精度は１回転軸に平行
に発生する１フレ“（第５図中では矢印Ｇの０フレ９）
を抑制するために要求される精度と比較して、極めて高
度なものである。換言すれば、矢印ｅｏ　′ｈフレ＃辻
容易に防止することが可能であるが、矢印１の１フレ０
を防止することは極めて困難なのである。従って、上述
の通電に矢印ｔの間隔を余裕をもって設定で籾ることは
、矢印Ｇの間隔を小さくすることが要求されてはいても
機構自体の設計、製作上大色なメリットとなるのである
。

次に、第２点は、Ｒコイルの１転に伴なうＲコイル藺と
Ｂ′：１イル面との間隔の変動によっても両コーイル間
の磁気的結合状態に変化を受けることが殆んどない点で
ある。これも上述の通りの構造（特に第５図参照）を採
った結果、８コイル（・ｉル２１）に交流電力が通電さ
れ、これに伴なって半環状フ７２に発生する磁束が環状
コアー１の溝部両側部の存在によって第５図中の点線で
示す磁路ｅを形成し、この磁路Ｉの長さが、環状コアー
１の回転に伜なつうＲコイル（コイルＵ）面と８コイル
（コイル２１）面との空隙の間隔（第５図中矢印ｔ）の
変化によって変化しても、半環状コアー２が環状コアー
１の溝内に位置している限りにおいては、当核磁路ｅを
通る磁束の大急さに変化を受けることが実質的になくな
るからである。この作用を第５′図中の磁路ｅの磁気抵
抗震の面が１明する。環状コアー１及び半環状コアー２
中の磁路の長さを−１この磁路の断面積をム、この磁路
。

の透磁率を汽（ミニ−）とすると、第４図中の磁路ｇｏ
磁気抵抗り社次の通〉に表わせる。

第４図中の環状コアー１及び半環状プアー２のｔ　　　
ｌ１ｍ 中での磁気抵抗−は８”−−ｇ；・・・・・■（高透磁
性材料中） 第４図中の空隙Ｇの場所での磁気抵抗ＲｍＯは；Ｒｊｌ
’　Ｏｍ一旦−・・・・■　（空気中）ム０４ 従って、第４図中の磁路１の磁気抵抗は逼／　　　　／
　　　ＩＩＷｌ　　　　２Ｇｈ＋　２Ｒ１１ｏ譚、に十
茹ん 高透磁性材料の断面積ムと空隙の断面積ムＯとは実際上
あｔｂ変らないので、ム＝ムＯとすれば；ｔ　　　　ｔ
　　　１１！ｍ　　　２ＧＲＩｌＫ冨Ｒｍ＋２Ｒ１１０
−Ｔ（７ｃ＋λ「）ｅ−・■となる。

０式において、高透磁性材料の汽の値は空気の導確率即
ち、ＭＯの値の数千倍の値を持っており、また−の長さ
は２Ｇの長さの数拾倍である。

従って、今、環状コアー１の回転に伴表って第５図中の
矢印ｉの間隔が変化すると、０式中の−が変動するので
あるが０式の第１頂は丸の値が大。

きいために第２項５の値に比較して数百分の１となＯｓ
”朧の値は実質的には変化しないのである。

−即ち、第５図中の矢印ｔの間隔が変化しても、磁路１
の磁気抵抗Ｒｍｄ実質的には変化せず従って当賦磁路４
中を通る磁束の大きさも実質的には変化を受けないので
あり、これは第５図中の磁路ｌに形成されているＲコイ
ル（コイルＵ）と−コイルにイル２１）との間の磁気的
繍合状態忙実質的に変化を受けるこ七がないことを意味
している。

上述の通電に、環状コアー１の回転に伴なって発生する
矢印ｔの間隔の変動によってもＲコイルと８コイルとの
間の磁気的結合状態に実質的な変化を受けないことは、
機構自体の設計、製作上大急なメリットとなるとともに
、本発明に係る回転トランス機構を回転プローブコイル
方式渦流探傷器における回転プローブと探傷器本体との
非接触電気的接続装置として応用する場合には、ノイズ
の減少、換言すれば探傷精度の向上という大匙な、　　
尚、上声応用に際しては、Ｒコイル（コイルＵ）Ｏ端子
を回転プ關−ブに、Ｂコイル（コイル２１゜、２１′、
）の端子を探傷器本体に接続すればよいこと舷勿論であ
る。第６図はその配線の一例を示す結線説明図である。

同図に示す如く、コイル２１の一方の端子２１１とコイ
ル２１′の一方の端子２１１と□は、−次捲線端子とし
て探傷器本体（図示せず）に接続され、コイル２１の他
方め端子２１２とコイル２１　の他方の端子２１２　と
は直列接続される。またコイルＵの各端子１１１は回転
プローブＰの端子に接続される。図示しないがコイル２
１と２１　とを並　　　　−列接続することも勿論可能
である。

尚、また、本発明に係る回転トランス機構は上記の応用
例にとどまらず、機構自体の設計・製作が容易で低コズ
トで製造できるにもか＼わらず伝送効率が良くまたＲコ
イルの回転に伴なって発生するＲコイルと８コイルとの
間の磁気的結合状態の変化が殆んど生じないという利点
を生かして、例えば、抵抗線ひずみ測定装置、−棒・管
状体超音波探傷装置等への応用も可能である。

更に、第５点として、本発明に係る回転トランス機構は
、その製作過程における組立工程が非常に容易に行える
ことが挙げられる。即ち、組立工程においては、始めに
環状コアー１を前記した如き周知の回転横溝をＩｖ＝て
回転可能に設置して置色、続いて骸環状；アー１に対し
て半環状コアー２．２ヲそれぞれ個別に組込んで嵌゛装
させるの゛で、環状物と環状物とを同軸に組立てる場合
と比較して、組立工程が非常に容易に行えるのである゛
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る回転トランス機構の斜視説明図で
あシ、第２図は第１図のムーム練において切断した拡大
部分説明図である。 第５図は本発明における半環状コアーの斜視説明図であ
る。第４図線第５図の矢印個所の拡大部分説明図である
。 第５図は本発明に係る回転トランス機構における磁路の
状態を説明する丸めに第２図に描かれている切断藺ｔｓ
ｍ的に示した平面説明図である。 第１〜５図において； １は、溝部が外方を向いて形成されている横断面Ｕ状の
環状プアー。 為２は、一対の横断面方形状の半環状コアー。 １１は、環状プアー１の溝底面に捲線されたコイル０ ２１、■は、半環状コアー２．２のそれぞれの内外円弧
面に添って捲線されたコイル。 尚、第°１．図における矢印Ｂは環状コアー１の中心孔
を示し、同図中の点線は環状コアー１内における半環状
コアー２，２の位置を示す。 また、第５図における矢印２、Ｇはそれぞれ間隔を示し
、点線１は磁路を表わす、 第６図は、本発明に係る回転トラ、ンス機構を回転プロ
ーブコイル方式渦流探傷器における非接触電気的接続装
置として用いた場合の配線の一例を示す結線説明図であ
る。 第６図において１ ２１はコイル、２１１．２１２はコイル２１の各端子、
２１はコイル、　２１１．２１２はコイル２１　Ｏ各端
子、１１はコイル、１１１はコイル１１の各端子、Ｐ１
０′″′ｏ−１ｆｙｒ−ｆｏ・′　　　ッ□特許出願人 特殊塗料株式金離 第１凹

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １・回転可能状態にあるローターコイルと該ｉ−ターゴ
   イルの外側に若干の空隙を置いて配置された固定状態に
   あるステーターコイルとからなる回転トランス機構にお
   いて、 一対の横断面方形状の半環状；アー２．２　のそれぞれ
   の内外円弧面に添ってコイル２１．２１　　を捲線する
   とともに、溝部が外方を向いて形成され九横断面口状の
   環状コアー１の溝底面にコイルＵを捲線し゛、咳横断面
   Ｕ状の環状コアー１の溝部内に、前記一対の横断面方形
   状の半環状＝アー２，２′を空隙を置き且つ前記コイル
   ２１．２１　　のそれぞれの内円弧面が前記コイル１１
   面に非接触状態で対面するように配置し、前記横断面Ｕ
   状の環状コアー１を回転可能状態とすることＫよってそ
   のコイル１１を四−タープイルに、前記一対の横断面方
   形状の°半環、状コアー零、２を固定状態とすることに
   よってそのコイル２１．２１　をステーターコイルにし
   たことを特徴とする回転トランス機構〇