WO2014129348A1

WO2014129348A1 - 磁石評価装置およびその方法

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Publication number: WO2014129348A1
Application number: PCT/JP2014/053083
Authority: WO
Inventors: 浩司檜垣; 西村　公男; 正博小又; 渡辺　英樹; 泰久小池; 関川　岳; 靖志松下; 晃久堀; 巧大島; 倫人岸; 長谷川　清; 紘章澁川; 一宏高市; 英雄作山; 裕平山根; 嘉人小澤
Original assignee: 日産自動車株式会社
Priority date: 2013-02-25
Filing date: 2014-02-10
Publication date: 2014-08-28
Also published as: CN105026947B; JP5943140B2; EP2960669B1; JPWO2014129348A1; CN105026947A; EP2960669A4; US9625539B2; EP2960669A1; US20160011282A1

Abstract

【課題】より簡易な構成で磁石に発生する渦電流損を評価することのできる磁石評価装置を提供する。【解決手段】複数の磁石片１０１を絶縁物１０３をはさんで接合してなる被評価磁石５１と、同形態のマスター磁石５５を励磁コイル１２による発生させた交番磁界中を通過させて、磁石片１０１に生じた渦電流を検出コイル１３に発生した電圧または電流として測定し、被評価磁石５１の測定値とマスター磁石５５の測定値を比較することで、被評価磁石５１を評価する磁石評価装置１。

Description

磁石評価装置およびその方法

　本発明は永久磁石を評価するための磁石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石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損を評価することのできる磁石評価装置と、この装置を用いた磁石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石評価装置は、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、前記磁石に発生する渦電流を検出する検出コイルと、複数の磁石片を絶縁物をはさんで接合してなる被評価磁石と、複数の磁石片を絶縁物をはさんで接合してなるマスター磁石とを、前記磁界中を通過させるように搬送する搬送部と、前記被評価磁石が前記磁界を通過したときに前記検出コイルに発生した電圧または電流を測定した測定値と、前記マスター磁石が前記磁界を通過したときに前記検出コイルに発生した電圧または電流を測定した測定値とを比較する評価部と、を有することを特徴とする。

　また、上記目的を達成するための本発明による磁石評価方法は、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、前記磁石に発生する渦電流を検出する検出コイルと、複数の磁石片を絶縁物をはさんで接合してなる被評価磁石と、複数の磁石片を絶縁物をはさんで接合してなるマスター磁石とを、前記磁界中を通過させるように搬送する搬送部と、を有する磁石評価装置を使用して、前記搬送部によって前記被評価磁石と前記マスター磁石を前記磁界中を通過させて、前記被評価磁石が前記磁界を通過したときに前記検出コイルに発生した電圧または電流と、前記搬送部によって搬送された前記マスター磁石が前記磁界を通過したときに前記検出コイルに発生した電圧または電流とを比較することで、前記被評価磁石を評価することを特徴とする。

　本発明は、被評価磁石に磁界を与える励磁コイルと、被評価磁石に発生した渦電流を検出する検出コイルを備える。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。そして、これら励磁コイルと検出コイルに、あらかじめ渦電流損が所定値以下であることがわかっているマスター磁石とともに、被評価磁石を搬送する。そして被評価磁石およびマスター磁石を搬送した時に検出コイルに発生した電圧または電流を測定して比較することで、被評価磁石を評価することとした。このため直接磁石に発生した渦電流を測定して評価することができるので従来のような大きな試料室が不要になり、装置構成を小型化することができる。

本発明を適用した磁石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。励磁コイル、検出コイル、および被評価磁石（マスター磁石）の関係について説明するための評価位置における概略断面図である。磁石評価装置を用いた磁石の評価方法を説明するための概略図である。評価方法の手順を示すフローチャートである。磁石における渦電流量と発熱量との関係を示すグラフである。磁石における渦電流量と磁石の体積との関係を示すグラフである。分割接合磁石と非分割磁石における渦電流検出結果を示すグラフである。マスター磁石の位置ごとに設定したしきい値と、被評価磁石の関係を示すグラフである。

　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石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（ただし図（ａ）中のホルダー５０は除く）であり、（ｃ）は検出コイル系統のブロック図である。

　この磁石評価装置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（評価位置１５）に被評価磁石５１およびマスター磁石５５を連続的に通過させるように搬送するコンベア１４を有する。このコンベア１４（搬送部）は、被評価磁石とマスター磁石を整列させて連続的に流すためのホルダー５０に被評価磁石５１とマスター磁石５５をセットしたうえで搬送する（詳細後述）。

　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は評価部である。

　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５１およびマスター磁石５５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５１およびマスター磁石５５を通過する。このとき被評価磁石５１およびマスター磁石５５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５１およびマスター磁石５５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５１およびマスター磁石５５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５１およびマスター磁石５５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。

　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５１およびマスター磁石５５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は、ベルトコンベアなどであり、被評価磁石５１およびマスター磁石５５をセットしたホルダー５０が評価位置１５を通過するように連続的に一定の速度で搬送する。このコンベア１４は、少なくとも磁場内に入る部分は、磁界中で誘導電流が発生しないように、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。

　ホルダー５０は、被評価磁石５１およびマスター磁石５５を整列させて保持する役割を果たす。このホルダー５０を用いることで、被評価磁石５１およびマスター磁石５５の相対位置関係が必ず揃うので、コンベア１４上に、被評価磁石５１とマスター磁石５５を個別に置く場合よりも、評価位置１５内の同じ位置に被評価磁石５１およびマスター磁石５５を持って行きやすくなる。ホルダー５０は、磁界中で誘導電流が発生しないように非磁性体かつ非導電体の素材、たとえば、ゴム、樹脂、セラミックスなどを用いて製作する。

　なお、ホルダー５０を省略して、直接、被評価磁石５１およびマスター磁石５５をコンベア上に整列させておくようにしてもよい。また、コンベアの代わりに、ホルダーにセットした被評価磁石５１およびマスター磁石５５をロボットアームなどによって評価位置１５内を通過させてもよい。

　コンピュータ３２（評価部）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５１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、概略、マスター磁石５５により検出した電流値をしきい値として、被評価磁石５１による電流がこのしきい値以下であれば良品と判定している。

　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５１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５１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である。このような磁石を分割接合磁石と称する。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５１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（被評価磁石５１）も永久磁石である。図２（ｃ）において、ｘは被評価磁石５１の長さ方向全長を示し、ｘ１は一つの磁石辺１０１の長さを示す（ここでは、複数の磁石片１０１はそれぞれ同じｘ１の長さを有することとして説明するが、これは異なっていてもよい）。またｙは被評価磁石５１の幅を示す。

　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。

　マスター磁石５５は、図示しないが、被評価磁石５１と同様に、永久磁石である複数の磁石片を絶縁物を挟んで接合して一体化した磁石である。なお、マスター磁石５５として使用するためには、あらかじめ渦電流損が所定値以下であることがわかっている磁石を用いる。

　マスター磁石５５は、被評価磁石５１と同様の形態のものが好ましい。つまり、被評価磁石５１が一つの永久磁石を分割後に再接合した磁石である場合は、マスター磁石５５についても、一つの永久磁石を分割後に再接合した磁石を用いる。被評価磁石５１がそれぞれ個別に制作された複数の永久磁石を接合した磁石である場合は、マスター磁石５５についても、それぞれ個別に制作された複数の永久磁石を接合した磁石を用いる。また、マスター磁石の大きさ（全長ｘと幅ｙ、および個々の磁石辺の長さｘ１）は被評価磁石５１と同じであることが好ましい。

　ただし、同様形態とした場合でも、接合する磁石片の数は異なっていてもよい。たとえば、被評価磁石５１が３個以上（たとえば３個、４個、５個、…１０個、さらにそれ以上など）の磁石片からなる場合でも、マスター磁石３３は少なくとも３個の磁石片であれば十分である。その理由を説明する。被評価磁石５１の評価においては、端にある磁石片と両隣に磁石片がある間の磁石片とで検出コイルによって検出される電圧が異なる（詳細後述）。このためマスター磁石５５には、端にある磁石片と、両隣に磁石片がある間の磁石片とを有するようにする必要があるので、マスター磁石５５は少なくとも３個の磁石片によって構成することになる。一方、両隣に磁石片がある間の磁石片は、複数存在したとしても、一つひとつは正常な磁石片であれば検出コイルに発生する電圧はそれほど大きな違いは現れない。このため、マスター磁石５５を少なくとも３個の磁石片で構成すれば、３個以上の磁石片からなる被評価磁石５１であっても評価可能なのである。なお、評価方法の詳細は後述する。

　上述した被評価磁石５１およびマスター磁石５５の形態を踏まえて、本実施形態の磁石評価装置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、検出コイル、および被評価磁石（マスター磁石）の関係について説明するための平面図である。また、図４は励磁コイル、検出コイル、および被評価磁石（マスター磁石）の関係について説明するための評価位置における概略断面図（コンベア１４を除く）である。図４中、ＥＣは励磁コイル１２の寸法、ＤＣは検出コイル１３の寸法、Ｍは磁石の寸法であり、いずれも図４に示された方向はそれらの幅となる（Ｍは図２中のｙと同じである）。また、図４中、Ｇは、検出コイル１３と磁石片１０１との距離（ギャップ）である。

　ここでは、図２に示した被評価磁石５１を例に説明するが、マスター磁石５５も同様である。

　被評価磁石５１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、被評価磁石５１およびマスター磁石５５ともに、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。

　ここで、励磁コイル１２が印加する交番磁界に関し、コイル端部では広がるように発生する傾向がある為、励磁コイルと磁石の寸法が同程度の場合、磁石端部に作用する磁場にバラツキが生じ、その結果、磁石に発生する渦電流にムラが生じ、評価精度に影響する。そこで励磁コイル１２を磁石片１０１の縦横寸法に対して、十分大きくすることにより、磁石片１０１に均一な交番磁界を印加することが出来、その結果、より高い精度で磁石の渦電流損を評価することができる。このため、励磁コイル１２は、長さ方向には図３に示すように、少なくとも一つの磁石片１０１とその一つの磁石片１０１に隣接する磁石片１０１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大きさとする。一方、幅方向には、図４に示すように、磁石片１０１の幅よりも大きくする。したがって、励磁コイル１２の寸法ＥＣ＞磁石の寸法Ｍとするのである。

　このような励磁コイル１２の大きさとすることで、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は、その断面（Ｃ字形の分割部分の端面）が、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２（ｃ）を参照して説明する。励磁コイル１２の大きさは、磁石片１０１の長さｘ１×２／３～ｘ１×２の範囲とすることが好ましい。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。

　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（検出コイル１３のコイル径は図２（ｃ）の磁石片１０１の長さｘ１以下とする）。一方、検出コイル１３の幅も、図４に示すように、磁石片１０１よりも小さくする。

　各磁石片に発生する渦電流が発する磁場は磁石片から広がるように発生し、また磁石片端部形状や隣り合う磁石片との接着部の影響で、磁石片端部の磁場にはムラが生じる。そこで磁石に生じる渦電流が発する磁場を均一な状態で測定する為に、検出コイル１３の寸法を磁石の縦横寸法に対して小さくすることが好ましいのである。すなわち、磁石の寸法Ｍ＞検出コイル１３の寸法ＤＣとするのである。

　さらに、各磁石片１０１に発生する渦電流が発する磁場は磁石片から広がるように発生するため、磁石片１０１からの距離や、磁石片１０１の中心線ｃからのズレ量等も検出コイル１３での測定値に影響する。そこで、検出コイル１３と磁石片１０１との距離（ギャップＧ）を十分近くすることが好ましい。また、測定時には、検出コイル１３の中心線Ｃと磁石片１０１の中心線ｃを合せるなど（図４ではＣとｃが同じ位置である）、検出コイル１３と磁石片１０１を適切な位置関係にすることにより、より高い精度で磁石の渦電流損を評価することができる。このような検出コイル１３の中心線Ｃと磁石片１０１の中心線ｃとの位置関係は、ホルダー５０を用いることで被評価磁石５１とマスター磁石５５の両方に対して容易に位置決めすることができる。

　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。

　この検出コイル１３は、一つのヨーク１１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５１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。このようにコイル径の異なる複数の検出コイルを設けた場合、複数の検出コイルと電圧計との間にスイッチを取り付けて、被評価磁石の磁石片の大きさに対応して使用する検出コイルを切り替えるとよい。

　次に、この磁石評価装置１を用いた磁石の評価方法を説明する。図５は磁石評価装置１を用いた磁石の評価方法を説明するための概略図である。図６は評価方法の手順を示すフローチャートである。

　まず、図５を参照して、この評価方法の概要を説明する。この評価方法は、ヨーク１１、励磁コイル１２、および検出コイル１３からなる磁石評価装置の評価位置１５内に評価したい被評価磁石５１と比較対象であるマスター磁石５５を通過させる。そしてこれら被評価磁石５１およびマスター磁石５５に発生した渦電流損を検出コイル１３によって検出し、評価する。

　評価は、まず、図５（ａ）に示すように、ホルダー５０に対して、被評価磁石５１およびマスター磁石５５をセットする。被評価磁石５１およびマスター磁石５５は前述したとおり、いずれも分割接合磁石である。そしてこの図５（ａ）では、被評価磁石５１のうち端の磁石片を端部磁石片１０１ａと称する。一方、両隣に磁石片がある磁石片を中間部磁石片１０１ｂと称する。マスター磁石５５も同様に、端の磁石片を端部磁石片２０１ａとし、両隣に磁石片がある磁石片を中間部磁石片２０１ｂとする。なお、図５（ａ）で絶縁物は図示省略した。

　ホルダー５０はこれら被評価磁石５１およびマスター磁石５５の幅方向の中心が揃うように形成されている。ホルダー５０は、図示したものにあっては、被評価磁石５１およびマスター磁石５５を載せる底部分５０ａと、この底部分５０ａの幅方向両端から立ち上がり、被評価磁石５１およびマスター磁石５５の幅方向の両端面を規制する壁部材５０ｂが設けられている。このホルダー５０に被評価磁石５１およびマスター磁石５５を乗せることで、被評価磁石５１およびマスター磁石５５の両方の幅方向の中央が揃うようになっている。

　ここで、一つのホルダー５０には少なくとも１個のマスター磁石５５をセットし、被評価磁石５１は１個以上セットしてもよい。しかし、一つのホルダー５０内に被評価磁石５１を２個以上の複数個をセットした場合、それら複数の被評価磁石５１およびマスター磁石５５を測定する間の時間が長くなって、環境温度などが変化するおそれがある。そうすると、それら複数の被評価磁石５１およびマスター磁石５５の測定結果に環境温度の違いが影響する恐れがある。したがって、最も好まししくは一つのホルダー５０に被評価磁石５１を１個、マスター磁石５５を１個セットすることである。このようにすることで、被評価磁石５１とマスター磁石５５を測定する時間間隔を短くして常に同じ環境で測定することができる。もちろん測定時間が長くなっても環境温度などが変わらなければ、一つのホルダー５０に少なくとも１個のマスター磁石５５と、被評価磁石５１を複数個セットしてもよい
　評価は、図５（ｂ）に示すように、ホルダー５０ごと被評価磁石５１およびマスター磁石５５をヨーク１１、励磁コイル１２、および検出コイル１３が配置されている評価位置１５内に順次通過させる。これにより被評価磁石５１およびマスター磁石５５が通過する際、励磁コイル１２により交番磁界（高周波磁場）ｈ１が被評価磁石５１およびマスター磁石５５に印加され、被評価磁石５１およびマスター磁石５５に渦電流ｓが発生する。発生した渦電流により生じた磁場ｈ２により検出コイル１３に誘導電流が流れる。そして、検出コイル１３に生じた誘導電流の電圧（または電流）が観測されることで、渦電流損の評価が行われる。

　このようにして評価位置１５中に被評価磁石５１およびマスター磁石５５を順次通過させることにより、周辺温度や外乱要因がほぼ同じ環境、同じ条件となるようにして被評価磁石５１を評価することが可能となる。

　次に図６を参照して評価方法の手順を説明する。

　評価に先立ち、被評価磁石５１およびマスター磁石５５をホルダー５０にセットする（Ｓ０）。

　その後、ホルダー５０をコンベア１４の所定位置に置いて、励磁コイル１２に高周波を流して交番磁界を発生させる（Ｓ１）。コンベア１４上にホルダー５０を置くときの所定位置は、被評価磁石５１およびマスター磁石５５の中央が励磁コイル１２および検出コイル１３の中央から多少ずれていてもかまわない。これは、本評価方法はあくまでも被評価磁石５１とマスター磁石５５との比較であるため、被評価磁石５１およびマスター磁石５５が同じようにずれていれば、検出される渦電流も同じ傾向で増減するからである。なお、被評価磁石５１およびマスター磁石５５の一部が、励磁コイル１２および検出コイル１３からはみ出すほど大きくずれると、誤差が生じるため好ましくない。したがって、既に説明した通り、励磁コイル１２の寸法ＥＣ＞磁石の寸法Ｍ、かつ磁石の寸法Ｍ＞検出コイル１３の寸法ＤＣ、となるようにする。最も好ましくは、被評価磁石５１およびマスター磁石５５のそれぞれの幅の中央が励磁コイル１２および検出コイル１３の中央にくるように置くことである。

　続いて、コンベア１４を起動して、交番磁界の中すなわち評価位置１５に被評価磁石５１およびマスター磁石５５を順次通過させながら渦電流を測定する（Ｓ１）。渦電流は、被評価磁石５１およびマスター磁石５５を通過させながら検出コイル１３に発生した誘導電流を磁石片１０１ごとに電圧計３１により測定することに行われる。そして電圧計３１の値は、コンピュータ３２に入力される。

　続いて、コンピュータ３２により、入力された電圧計３１の値から、被評価磁石５１の良否を判定する（Ｓ３）。この判定は、マスター磁石５５の各磁石片１０１ごとの電圧と被評価磁石５１の各磁石片１０１の電圧を比較することにより行って判定する（判定方法は後述する）。

　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。まず、オペレーターによってホルダー５０にセットされた被評価磁石５１およびマスター磁石５５がコンベア１４上に置かれる。その後、コンピュータ３２が、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により測定した値を、磁石片１０１ごとに取り込んでメモリに記録する。その後、コンピュータ３２によりメモリに取り込んだ電圧値を被評価磁石５１とマスター磁石５５で磁石片ごとに比較して評価する。なお、メモリに取り込んだ電圧値はファイルとして記録しておいて後から出力できるようにしてもよい。

　なお、励磁コイル１２およびコンベア１４の起動、停止などはコンピュータ３２以外のライン制御装置が制御して、コンピュータ３２は電圧計３１の値の取り込みと評価をするようにしてもよい。

　ここで説明した手順では、磁界（評価位置１５）中へ搬送する順番を、被評価磁石５１が先でマスター磁石５５を後からとしたが、マスター磁石５５が先で被評価磁石５１を後からとしてもよい。そのようにした場合でも全く同じように評価することができる。

　次に、評価原理とそれに基づく評価方法について説明する。

　図７は、磁石における渦電流量と発熱量との関係を示すグラフである。図において縦軸は磁石の発熱量（℃）であり上に行くほど温度が高いことを示し、横軸は渦電流量（Ｖ）であり、右に行くほど電圧が高いことを示している。

　磁石の発熱量は、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サンプルとなる磁石を入れて磁界をかけ、磁石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。このとき磁石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。そこで、発熱量としてはこの飽和温度とした。

　一方、渦電流量は、発熱量を測定したサンプル磁石と同じ磁石を本実施形態同様の装置により、渦電流量を測定した。サンプル磁石は、大きさの違うものを複数用意することで、それぞれのサンプル磁石において発生する渦電流、発熱量が異なるようにした。なお、サンプル磁石はいずれも目視により不良ではない（クラックや欠損などがない）ことを確認した。

　図７に示したように、渦電流の検出電圧と発熱量には相関関係があることがわかる。

　図８は、磁石における渦電流量と磁石の体積との関係を示すグラフである。図において縦軸は渦電流量（Ｖ）であり、上に行くほど電圧が高いことを示し、横軸は磁石の大きさ（体積）であり、右に行くほど体積が大きいことを示している。

　図８の結果は、図７と同様に大きさの異なる複数のサンプル磁石を用いて、本実施形態同様の装置により渦電流量を測定したものである。

　図８に示すように、磁石の大きさと渦電流量には相関関係のあることがわかる。

　これら図７および図８の結果から、本実施形態の磁石評価装置により測定した渦電流量は、測定する磁石の大きさおよびその磁石が渦電流によって生じた発熱と、互いに相関関係のあることがわかる。そして、本実施形態の磁石評価装置を用いることで、従来技術のような断熱された試料室と同様に渦電流損を測定できることがわかる。

　次に、図９は、分割接合磁石と非分割磁石における渦電流検出結果を示すグラフである。図において縦軸は検出コイルの電圧（Ｖ）、横軸は時間（磁石片の並び方向に被評価磁石を動かしている）である。

　そして図中のａは分割接合磁石の測定値であり、複数個の磁石片を絶縁物を挟んで接合した分割接合磁石の測定値である。図中のｂは非分割磁石の測定値であり、分割接合磁石と同じ磁石片一つひとつを接合する前に、互いに渦電流の影響がない程度に離して測定した測定値である（つまり、磁石片を一つひとつ測定したものである）。なお、図中の測定値ｂは、実際には各磁石片の間隔を離しているため磁石片ごとに測定時間間隔が離れているが、図においては、測定値ｂの電圧ピークが分割接合磁石の測定値ａと同じほぼ位置にくるように調整して示している。

　図から、分割接合磁石の測定値ａは、非分割磁石の測定値ｂより低いことがわかる。これは、分割接合磁石の場合、各磁石片の測定値は隣り合う磁石片の影響を受けたために、測定値が小さくなったものである。さらに、この測定値ａをよく見ると、端部に位置する磁石片（図５（ａ）の端部磁石片１０１ａ）の方が両隣に磁石片がある中間の磁石片（図５（ａ）の中間部磁石片１０１ｂ）よりも高いことがわかる。

　そこで、本実施形態は、評価の際に被評価磁石のなかの端にある磁石片はマスター磁石の端にある磁石片と比較し、両隣に磁石片がある中間の磁石片はマスター磁石においても両隣に磁石片のある磁石片と比較することとした。図５を参照すれば、被評価磁石５１の端にある磁石片１０１ａはマスター磁石５５の端にある磁石片２０１ａの測定値と比較する。一方、両隣に磁石片がある中間の磁石片１０１ｂはマスター磁石５５においても両隣に磁石片のある磁石片２０１ｂの測定値と比較するのである。

　このような被評価磁石とマスター磁石との比較に当たっては、マスター磁石５５における磁石片の位置ごとにしきい値を設定して、同じ位置関係にある被評価磁石５１の磁石片の測定値を比較するようにしてもよい。

　図１０は、マスター磁石の位置ごとに設定したしきい値と、被評価磁石の関係を示すグラフである。

　マスター磁石における進行方向先端側の磁石片の測定値（電圧）を第１しきい値、中間の磁石片の測定値（電圧）を第２しきい値、進行方向後端の磁石片の測定値（電圧）を第３しきい値とする。そして評価の際には、第１～第３しきい値に対応する位置における被評価磁石の磁石片の測定値を、第１～第３しきい値と比較する。

　なお、しきい値の設定は、図１０においては、マスター磁石の測定値（電圧）をそれぞれの位置ごとにそのまましきい値としたが、これに代えて、マスター磁石の測定値（電圧）に対して、若干の余裕を持たせたしきい値を設定してもよい。たとえば、マスター磁石として、渦電流損が求められている許容範囲に対して十分小さな磁石を選定した場合、測定値よりも大きな、渦電流損として許容される値をしきい値と設定するのである。具体的には、マスター磁石の渦電流損が許容範囲よりも１０％以上小さな磁石を選定した場合は、測定値に対して１０％程度大きな電圧値をしきい値と設定するなどである。

　このようにしきい値を設定することで、マスター磁石の測定値そのものではなく、測定値に基づいた許容範囲となるしきい値により評価することができるようになる。たとえば、マスター磁石を選定する際に、被評価磁石よりも、絶縁物の絶縁性が良いものを使用した場合、マスター磁石の渦電流損は所望する値よりも高いことになる。このような場合にマスター磁石の測定値そのものを使用して良否判定してしまうと、被評価磁石の渦電流損としては、使用に耐えうる値であっても、不良と判定されてしまうことがある。そこで、このような場合には、マスター磁石で測定される値に基づいて渦電流損として許容される範囲内となるようなしきい値を設定すれば、過剰な不良判定を防止することができる。

　もちろん、しきい値自体をマスター磁石で測定された値そのものとしてもよい。このようにした場合でも、比較の際にいちいちメモリからマスター磁石で測定された値を読み出さすことなく、しきい値と比較だけで被評価磁石の良否を評価することができる。

　以上説明した実施形態によれば以下の効果を奏する。

　（１）本実施形態は、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。一方、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、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（被評価磁石５１とマスター磁石５５）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。そのうえで、被評価磁石５１とマスター磁石５５を連続的に流して、これらの渦電流を測定して、被評価磁石５１とマスター磁石５５のそれぞれの磁石片ごとに測定した渦電流を比較することで被評価磁石５１の評価することとしている。これにより、交番磁界を作用させるのとほぼ同時に、磁石に発生する渦電流が発する磁場を測定することが出来、極めて短い時間で被評価磁石の良否を評価、判定することが可能となる。

　しかも、本実施形態は、被評価磁石５１とマスター磁石５５によって発生した渦電流に起因する電圧値または電流値を比較するだけであるので、測定した渦電流を渦電流損となる発熱量に換算したりする必要がないので、極めて簡単に磁石の評価を行うことができる。さらに、本実施形態を用いることで、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１０１に発生する渦電流を検出することができる。このため、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）本実施形態では、被評価磁石５１を構成する複数の磁石片１０１のうち端にある端部磁石片１０１ａが磁界中を通過した時に検出コイル１３に発生した電圧または電流の測定値と、マスター磁石５５を構成する複数の磁石片のうち端にある端部磁石片２０１ａが磁界中を通過した時に検出コイル１３に発生した電圧または電流の測定値とを比較することとした。また、被評価磁石５１の複数の磁石片１０１のうち両隣に磁石片がある中間部磁石片１０１ｂが磁界中を通過した時に検出コイル１３に発生した電圧または電流の測定値と、マスター磁石５５の複数の磁石片のうち両隣に磁石片がある中間部磁石片２０１ｂが磁界中を通過した時に検出コイル１３に発生した電圧または電流の測定値とを比較することとした。

　このように被評価磁石５１とマスター磁石５５を比較する際に、それぞれ同じ位置にある磁石辺同士の測定値を比較することで、より正確に磁石片ごとの良否を評価することができる。

　（３）本実施形態では、マスター磁石５５を構成する磁石片の位置に対応して、第１しきい値、第２しきい値、第３しきい値を設定した。すなわちマスター磁石５５の複数の磁石片のうち、コンベア１４（搬送部）により搬送させる方向の先端にある端部磁石片２０１ａが磁界中を通過した時に検出コイル１３に発生した電圧または電流の測定値に基づいた第１しきい値、マスター磁石５５の複数の磁石片のうち両隣に磁石片がある中間部磁石片２０１ｂが磁界中を通過した時に検出コイル１３に発生した電圧または電流の測定値に基づいた第２しきい値、マスター磁石５５の複数の磁石片のうち、コンベア１４（搬送部）により搬送させる方向の後端にある端部磁石片２０１ａが磁界中を通過した時に検出コイル１３に発生した電圧または電流の測定値に基づいた第３しきい値である。

　そして、被評価磁石５１の各磁石片が磁界中を通過した時に検出コイル１３に発生した電圧または電流の測定値をそれぞれ磁石片の位置に対応した第１～第３しきい値と評価する。

　このように、マスター磁石５５を構成する磁石片の位置に対応してしきい値を設定することで、マスター磁石５５の測定値そのものだけでなく、マスター磁石５５の測定値から所定の許容範囲となる値をしきい値として設定することができるようになる。

　（４）本実施形態では、被評価磁石５１およびマスター磁石５５の位置を揃えるホルダーを用意しておいて、このホルダーに被評価磁石５１およびマスター磁石５５をセットしたうえで搬送することとした。このため被評価磁石５１およびマスター磁石５５を搬送する際の位置決めが容易になる。

　以上、本発明を適用した実施形態を説明したが本発明はこのような実施形態に限定されるものではない。たとえば、上述した実施形態では、被評価磁石、マスター磁石共に磁石片の数を３個以上としているが、２個の磁石片によって構成される被評価磁石を評価することもできる。２個の磁石片によって構成される被評価磁石を評価する場合は、マスター磁石も２個の磁石片によって構成されたものを用いることが好ましい。しかし、３個の磁石片によって構成されたマスター磁石を用いて、このマスター磁石の端部磁石片の測定値と２個の磁石片の被評価磁石のそれぞれの磁石片の測定値を比較することでも評価可能である。すでに説明した通り、各磁石片の測定値は、片側の隣にのみ磁石片がある場合と両隣に磁石片がある場合で測定値が異なる。このため３個の磁石片のマスター磁石を用いても、そのうちの端部磁石片の測定値は、２個の磁石片からなる磁石と形態的には同じものとなるので、その測定値を使用することで、２個の磁石片によって構成される被評価磁石を評価することができるのである。

　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、２０１３年２月２５日に出願された日本特許出願番号２０１３－０３４５０１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　磁石評価装置、
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、
５０　ホルダー、
５１　被評価磁石、
５５　マスター磁石、
１００　永久磁石、
１０１　磁石片、
１０１ａ、２０１ａ　端部磁石片、
１０１ｂ、２０１ｂ　中間部磁石片。

Claims

　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、
　前記磁石に発生する渦電流を検出する検出コイルと、
　複数の磁石片を絶縁物をはさんで接合してなる被評価磁石と、複数の磁石片を絶縁物をはさんで接合してなるマスター磁石とを、前記磁界中を通過させるように搬送する搬送部と、
　前記被評価磁石が前記磁界を通過したときに前記検出コイルに発生した電圧または電流を測定した測定値と、前記マスター磁石が前記磁界を通過したときに前記検出コイルに発生した電圧または電流を測定した測定値とを比較する評価部と、
　を有することを特徴とする磁石評価装置。
　前記評価部は、
　前記被評価磁石の前記複数の磁石片のうち端にある端部磁石片が前記磁界中を通過した時に前記検出コイルに発生した電圧または電流の測定値と、前記マスター磁石の前記複数の磁石片のうち端にある端部磁石片が前記磁界中を通過した時に前記検出コイルに発生した電圧または電流の測定値とを比較し、
　前記被評価磁石の前記複数の磁石片のうち両隣に磁石片がある中間部磁石片が前記磁界中を通過した時に前記検出コイルに発生した電圧または電流の測定値と、前記マスター磁石の前記複数の磁石片のうち両隣に磁石片がある中間部磁石片が前記磁界中を通過した時に前記検出コイルに発生した電圧または電流の測定値とを比較することを特徴とする請求項１に記載の磁石評価装置。
　前記評価部は、
　前記マスター磁石の前記複数の磁石片のうち、前記搬送部により搬送させる方向の先端にある前記端部磁石片が前記磁界中を通過した時に前記検出コイルに発生した電圧または電流の測定値に基づいた第１しきい値、
　前記マスター磁石の前記複数の磁石片のうち両隣に磁石片がある前記中間部磁石片が前記磁界中を通過した時に前記検出コイルに発生した電圧または電流の測定値に基づいた第２しきい値、
　前記マスター磁石の前記複数の磁石片のうち、前記搬送部により搬送させる方向の後端にある前記端部磁石片が前記磁界中を通過した時に前記検出コイルに発生した電圧または電流の測定値に基づいた第３しきい値、をそれぞれ設定して、
　前記被評価磁石の前記複数の磁石片のうち前記搬送部により搬送させる方向の先端にある前記端部磁石片が前記磁界中を通過した時に前記検出コイルに発生した電圧または電流の測定値と前記第１しきい値を比較し、
　前記被評価磁石の前記複数の磁石片のうち両隣に磁石片がある前記中間部磁石片が前記磁界中を通過した時に前記検出コイルに発生した電圧または電流の測定値と前記第２しきい値を比較し、
　前記被評価磁石の前記複数の磁石片のうち前記搬送部により搬送させる方向の後端にある前記端部磁石片が前記磁界中を通過した時に前記検出コイルに発生した電圧または電流の測定値と前記第３しきい値を比較することを特徴とする請求項２に記載の磁石評価装置。
　前記搬送部は、前記被評価磁石および前記マスター磁石の位置を揃えるホルダーにセットされた状態で前記被評価磁石および前記マスター磁石を搬送す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。
　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、
　前記磁石に発生する渦電流を検出する検出コイルと、
　複数の磁石片を絶縁物をはさんで接合してなる被評価磁石と、複数の磁石片を絶縁物をはさんで接合してなるマスター磁石とを、前記磁界中を通過させるように搬送する搬送部と、
　を有する磁石評価装置を使用して、
　前記搬送部によって前記被評価磁石と前記マスター磁石を前記磁界中を通過させて、前記被評価磁石が前記磁界を通過したときに前記検出コイルに発生した電圧または電流と、前記搬送部によって搬送された前記マスター磁石が前記磁界を通過したときに前記検出コイルに発生した電圧または電流とを比較することで、前記被評価磁石を評価することを特徴とする磁石評価方法。
　前記被評価磁石の前記複数の磁石片のうち端にある端部磁石片が前記磁界中を通過した時に前記検出コイルに発生した電圧または電流の測定値と、前記マスター磁石の前記複数の磁石片のうち端にある端部磁石片が前記磁界中を通過した時に前記検出コイルに発生した電圧または電流の測定値とを比較し、
　前記被評価磁石の前記複数の磁石片のうち両隣に磁石片がある中間部磁石片が前記磁界中を通過した時に前記検出コイルに発生した電圧または電流の測定値と、前記マスター磁石の前記複数の磁石片のうち両隣に磁石片がある中間部磁石片が前記磁界中を通過した時に前記検出コイルに発生した電圧または電流の測定値とを比較することを特徴とする請求項５に記載の磁石評価方法。
　前記マスター磁石の前記複数の磁石片のうち、前記搬送部により搬送させる方向の先端にある前記端部磁石片が前記磁界中を通過した時に前記検出コイルに発生した電圧または電流の測定値に基づいた第１しきい値、
　前記マスター磁石の前記複数の磁石片のうち両隣に磁石片がある前記中間部磁石片が前記磁界中を通過した時に前記検出コイルに発生した電圧または電流の測定値に基づいた第２しきい値、
　前記マスター磁石の前記複数の磁石片のうち、前記搬送部により搬送させる方向の後端にある前記端部磁石片が前記磁界中を通過した時に前記検出コイルに発生した電圧または電流の測定値に基づいた第３しきい値、をそれぞれ設定して、
　前記被評価磁石の前記複数の磁石片のうち前記搬送部により搬送させる方向の先端にある前記端部磁石片が前記磁界中を通過した時に前記検出コイルに発生した電圧または電流の測定値と前記第１しきい値を比較し、
　前記被評価磁石の前記複数の磁石片のうち両隣に磁石片がある前記中間部磁石片が前記磁界中を通過した時に前記検出コイルに発生した電圧または電流の測定値と前記第２しきい値を比較し、
　前記被評価磁石の前記複数の磁石片のうち前記搬送部により搬送させる方向の後端にある前記端部磁石片が前記磁界中を通過した時に前記検出コイルに発生した電圧または電流の測定値と前記第３しきい値を比較することを特徴とする請求項６に記載の磁石評価方法。