JP2004219307A - 振動試験機 - Google Patents
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Abstract
【課題】磁束密度が比較的低い直流磁界中であっても、変動磁界の影響を受けることなく、励磁コイルが形成する直流磁界のみによる可動コイルの加振を実現する。
【解決手段】直流電流が通電されることにより直流磁界を形成する第1の励磁コイル(31)と、第1の励磁コイル(31)により形成された直流磁界内に配置され、交流電流が通電されることにより交流磁界を形成して上下方向に駆動する可動コイル(4)と、を備えた振動試験機(10)に、第1の励磁コイル(31)の外周側又は内周側に設けられた第2の励磁コイル(32)と、直流磁界と交流磁界との干渉によって発生した変動磁界と大きさが略等しく、磁界の向きが逆向きとなる直流磁界を第2の励磁コイル(32)に発生させる制御を行う制御手段(50)と、を設けた。
【選択図】 図1
【解決手段】直流電流が通電されることにより直流磁界を形成する第1の励磁コイル(31)と、第1の励磁コイル(31)により形成された直流磁界内に配置され、交流電流が通電されることにより交流磁界を形成して上下方向に駆動する可動コイル(4)と、を備えた振動試験機(10)に、第1の励磁コイル(31)の外周側又は内周側に設けられた第2の励磁コイル(32)と、直流磁界と交流磁界との干渉によって発生した変動磁界と大きさが略等しく、磁界の向きが逆向きとなる直流磁界を第2の励磁コイル(32)に発生させる制御を行う制御手段(50)と、を設けた。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動試験機に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、電気・電子分野等の比較的小型の部品から航空・宇宙分野等の比較的大型の製品について、様々な振動条件の下で振動試験を行わせることにより、部品や製品の耐震性や耐久性を調査、及び評価する装置として、振動試験機が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
振動試験機は、励磁コイルに直流電流を通電することにより直流磁界を形成し、直流磁界中に設けられた可動コイルに交流電源から交流電流が通電されることにより、可動コイルが振動し、この可動コイルの振動に伴って振動台が振動して試験体の振動試験を行うようになっている。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−310846号公報(図1)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、磁束密度が比較的低い直流磁界中で可動コイルが交流磁界を形成すると、直流磁界と交流磁界との干渉によって変動磁界が発生するため、励磁コイルが形成する直流磁界に変動磁界が加わって可動コイルの振動波形が歪み、正確な振動試験を行うことが困難であった。
【0005】
そこで、本発明の課題は、磁束密度が比較的低い直流磁界中であっても、変動磁界の影響を受けずに励磁コイルが形成する直流磁界のみによる可動コイルの加振ができ、正確な振動試験を行うことができる振動試験機を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、例えば、図1に示すように、直流電流が通電されることにより直流磁界を形成する第1の励磁コイル(31)と、前記第1の励磁コイル(31)により形成された直流磁界内に配置され、交流電流が通電されることにより交流磁界を形成して上下方向に駆動する可動コイル(4)と、を備えた振動試験機(10)であって、前記第1の励磁コイル(31)の外周側又は内周側に設けられた第2の励磁コイル(32)と、前記直流磁界と前記交流磁界との干渉によって発生した変動磁界と大きさが略等しく、磁界の向きが逆向きとなる直流磁界を前記第2の励磁コイル(32)に発生させる制御を行う制御手段(50)と、を設けたことを特徴とする。
【0007】
請求項1に記載の発明によれば、制御手段が第2の励磁コイルに通電される電流を制御することにより、第2の励磁コイルは、第1の励磁コイルが形成する直流磁界と可動コイルが形成する交流磁界との干渉によって発生した変動磁界と大きさが略等しく、磁界の向きが逆向きとなる直流磁界を発生させることにより、変動磁界を相殺する。
よって、可動コイルは変動磁界の影響を受けることなく、第1の励磁コイルが形成する直流磁界のみによって加振されるので、磁束密度が比較的低い直流磁界中であっても、変動磁界の影響を受けることなく、正確な振動試験を行うことができる。
【0008】
請求項2に記載の発明は、例えば、図2、図3に示すように、直流電流が通電されることにより直流磁界を形成する励磁コイル(3)と、前記励磁コイル(3)により形成された直流磁界内に配置され、交流電流が通電されることにより交流磁界を形成して上下方向に駆動する可動コイル(4)と、を備えた振動試験機(20)であって、前記励磁コイル(3)は、巻線(3M)を所定の軸線方向に沿って巻きつけたコイル層(3R)が前記所定の軸線から遠ざかる方向に複数積層された第1のコイル(3a)と、前記コイル層(3R)間に設けられた第2のコイル(3b)と、を備え、前記直流磁界と前記交流磁界との干渉によって発生した変動磁界と大きさが略等しく、磁界の向きが逆向きとなる直流磁界を前記第2のコイル(3b)に発生させる制御を行う制御手段(50)と、を設けたことを特徴とする。
【0009】
請求項2に記載の発明によれば、制御手段が第2のコイルに通電される電流を制御することにより、第2のコイルは、第1のコイルが形成する直流磁界と可動コイルが形成する交流磁界との干渉によって発生した変動磁界と大きさが略等しく、磁界の向きが逆向きとなる直流磁界を発生させることにより、変動磁界を相殺する。
よって、可動コイルは変動磁界の影響を受けることなく、第1のコイルが形成する直流磁界のみによって加振されるので、磁束密度が比較的低い直流磁界中であっても、変動磁界の影響を受けることなく、正確な振動試験を行うことができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
〔第1の実施の形態〕
以下、図面を参照して本発明の第1の実施の形態における振動試験機10について詳細に説明する。
図1に示すように、振動試験機10は、一方の磁極に磁化される内側磁極1、他方の磁極に磁化される外側磁極2、直流磁界を形成する第1の励磁コイル31及び第2の励磁コイル32、第1の励磁コイル31が形成する直流磁界中に配置された可動コイル4、可動コイル4に取り付けられるとともに試験体Sを取り付ける振動台5、振動台5を、空気バネ7を介して支持する振動台支持部6、第1の励磁コイル31が形成する直流磁界と可動コイル4が形成する交流磁界との干渉によって発生した変動磁界と大きさが略等しく、磁界の向きが逆向きとなる直流磁界を第2の励磁コイル32に発生させるように電源Dの制御を行う制御手段としての制御部50等を備えている。
【0011】
内側磁極1は、振動台支持部6及び空気バネ7を介して振動台5を支持するものであり、第1の励磁コイル31によって外側磁極2と異なる磁極に磁化される磁性体である。
外側磁極2は、内側磁極1の外側に設けられ、第1の励磁コイル31によって磁化される磁性体である。
【0012】
第1の励磁コイル31は、外側磁極2の内側に外周を囲まれるように格納され、外側磁極2の壁面に円周に沿って形成された突部2aを挟んで上下方向に2層に設けられている。第1の励磁コイル31は、直流電源に接続され、直流電流を流すことにより、磁性体である外側磁極2の突部2aと内側磁極1との間のギャップGには、可動コイル4を横切る直流磁界が形成される。
【0013】
第2の励磁コイル32は、第1の励磁コイル31の内周側に格納され、外側磁極2の壁面に円周に沿って形成された突部2aを挟んで上下方向に2層に設けられている。第2の励磁コイル32は、第1の励磁コイル31が形成する直流磁界と可動コイル4が形成する交流磁界との干渉によって発生した変動磁界と大きさが略等しく、磁界の向きが逆向きとなる直流磁界を発生させるために設けられている。そのため、第2の励磁コイル32は、第1の励磁コイル31に比べて巻数も小さく、形成される直流磁界の大きさも小さい。
【0014】
可動コイル4は、交流電流を通電可能な電源と接続され、この電源から交流電流が通電されると、可動コイル4には、上方向或いは下方向に作用する力が発生して振動台5が基準位置に戻されるとともに、可動コイル4は、ギャップGに形成された直流磁界中を交流電流の周波数に基づく振動数で振動する。これにより、振動台5に取り付けられた試験体Sを振動させることができる。
【0015】
この可動コイル4は、内側磁極1の上面に取り付けられた空気ばね7によって支持される振動台5の下端部に固定されており、可動コイル4が振動することによって振動台5が振動する。更に、振動台5には試験体Sが取り付けられており、振動台5の振動に伴って試験体Sが振動し、この時の振動特性を加速度計(図示略)等により測定できるようになっている。
【0016】
制御部50は、各部を制御するのに必要なシステムプログラム等を実行するCPU(図示省略)、CPUのワークエリア等として使用されるRAM(図示省略)、CPUが実行するシステムプログラム等が記憶されたROM(図示省略)を備えている。
CPUは、ROM内に格納されたプログラムを読み出してRAM内に展開し、当該プログラムに基づいて各部への指示等を制御する。
【0017】
具体的に、CPUは、第1の励磁コイル31によって形成された直流磁界と可動コイル4によって形成された交流磁界との干渉によって発生した変動磁界と大きさが略等しく、磁界の向きが逆向きとなる直流磁界を第2の励磁コイル32に発生させるように電源Dを制御し、第2の励磁コイル32に流す電流を制御する。
【0018】
ROMには、CPUが各種機能を実行するためのプログラムが格納されている。
具体的に、ROMは、第1の励磁コイル31によって形成された直流磁界と可動コイル4によって形成された交流磁界との干渉によって発生した変動磁界と大きさが略等しく、磁界の向きが逆向きとなる直流磁界を第2の励磁コイル32に発生させるように電源Dを制御し、第2の励磁コイル32に流す電流を制御する機能を実現させる電流制御プログラムを有する。
【0019】
第1の実施の形態の振動試験機10によれば、振動台5に試験体Sを取り付け、第1の励磁コイル31に直流電流を通電し、可動コイル4に交流電流を通電すると、ギャップGには、可動コイル4を横切る直流磁界が形成され、この直流磁界中に配置された可動コイル4は交流電流の周波数に基づく振動数で上下方向に振動する。このとき、ギャップGには、直流磁界と交流磁界との干渉により所定の大きさ及び向きを有する変動磁界が発生する。
ここで、CPUが電流制御プログラムを実行することにより、第2の励磁コイル32に通電される電流が制御され、第2の励磁コイル32には、第1の励磁コイル31が形成する直流磁界と可動コイル4が形成する交流磁界との干渉によって発生した変動磁界と大きさが略等しく、磁界の向きが逆向きとなる直流磁界が発生し、変動磁界を相殺する。これにより、可動コイル4は、第1の励磁コイル31が形成する直流磁界のみによって加振されるので、磁束密度が比較的低い直流磁界中であっても、変動磁界の影響を受けることなく、正確な振動試験を行うことができる。
【0020】
〔第2の実施の形態〕
次に、本発明の第2の実施の形態について、図2、図3を用いて説明する。
第1の実施の形態は、第1の励磁コイル31の内周側に第2の励磁コイル32を設けたものであったが、第2の実施の形態では、励磁コイル3が、巻線3Mを励磁コイル3の軸線方向に沿って巻きつけたコイル層3Rが同心円状に複数積層された第1のコイル3aと、コイル層3R間に設けられた第2のコイル3bと、から構成されている。なお、第1の実施の形態と同様の機能を有する構成要素には、同一符号を付して説明を省略する。
【0021】
励磁コイル3は、外側磁極2の内側に外周を囲まれるように格納され、外側磁極2の壁面に円周に沿って形成された突部2aを挟んで上下方向に2層に設けられている。この励磁コイル3は、直流電源に接続され、直流電流を流すことにより、磁性体である外側磁極2の突部2aと内側磁極1との間のギャップGには、可動コイル4を横切る直流磁界が形成される。なお、図2における電源D及び制御部50は、励磁コイル3の第2のコイル3bに接続されており、その構成は第1の実施の形態と同様である。
図3に示すように、第1のコイル3aは、巻線3Mを励磁コイル3の軸線方向に沿って巻きつけたコイル層3Rが同心円上に広がるように複数積層されて形成されている。また、第2のコイル3bは、第1のコイル3aの各コイル層3Rの間に、第1のコイル3aの各コイル層3Rの外面を覆うように設けられており、銅板等から形成されている。
【0022】
また、第1のコイル3aの各コイル層3R間は、第2のコイル3bによって遮蔽された状態となっており、各コイル層3Rにおける巻線3Mから発生した熱は、隣接する第2のコイル3bに伝熱されることとなり、隣のコイル層3Rの巻線3Mに伝熱しない構造となっている。
更に、第2のコイル3bは、巻線3Mが形成するコイル層3Rの軸線方向の両端部3Eより突出するように設けられており、外気に晒された両端部3Eにおいて第2のコイル3bの熱を放熱できるようになっている。
【0023】
第2の実施の形態の振動試験機20によれば、振動台5に試験体Sを取り付け、第1のコイル3aに直流電流を通電し、可動コイル4に交流電流を通電すると、ギャップGには、可動コイル4を横切る直流磁界が形成され、この直流磁界中に配置された可動コイル4は交流電流の周波数に基づく振動数で上下方向に振動する。このとき、ギャップGには、直流磁界と交流磁界との干渉により所定の大きさ及び向きを有する変動磁界が発生する。
ここで、CPUが電流制御プログラムを実行することにより、第2のコイル3bに通電される電流が制御され、第2のコイル3bには、第1のコイル3aが形成する直流磁界と可動コイル4が形成する交流磁界との干渉によって発生した変動磁界と大きさが略等しく、磁界の向きが逆向きとなる直流磁界が発生し、変動磁界を相殺する。これにより、可動コイル4は、第1のコイル3aが形成する直流磁界のみによって加振されるので、磁束密度が比較的低い直流磁界中であっても、変動磁界の影響を受けることなく、正確な振動試験を行うことができる。
【0024】
また、第1のコイル3aの巻線3Mに直流電流を通電すると、巻線3Mが発熱し、第1のコイル3aの温度が上昇する。このとき、第1のコイル3a外部に位置する巻線3Mは、外気に晒されることによって冷却され、第1のコイル3a内部に位置する巻線3Mは、発熱した熱を第2のコイル3bに伝えることにより、冷却される。また、巻線3Mから伝熱された第2のコイル3bは、励磁コイル3の軸線方向の両端部3Eより突出しているため、その突出箇所が外気に晒されることで冷却される。
更に、励磁コイル3を上記構成とすることで、変動磁界を相殺するほかにも、振動試験機20の冷却効率を高めることができ、熱による振動試験結果への影響を低減できることとなって、より正確な振動試験を行うことができる。
【0025】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、変動磁界を相殺する第2の励磁コイル32は一つに限らず、複数設けても良い。また、第2の励磁コイル32を第1の励磁コイル31の外周側に設けても良い。その他、発明の要旨を逸脱しない範囲内で変更可能である。
【0026】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、第2の励磁コイルが、第1の励磁コイルが形成する直流磁界と可動コイルが形成する交流磁界との干渉によって発生した変動磁界と大きさが略等しく、磁界の向きが逆向きとなる直流磁界を発生させることにより、変動磁界を相殺する。
よって、可動コイルは変動磁界の影響を受けることなく、第1の励磁コイルが形成する直流磁界のみによって加振されるので、磁束密度が比較的低い直流磁界中であっても、変動磁界の影響を受けることなく、正確な振動試験を行うことができる。
【0027】
請求項2に記載の発明によれば、制御手段が第2のコイルに通電される電流を制御することにより、第2のコイルは、第1のコイルが形成する直流磁界と可動コイルが形成する交流磁界との干渉によって発生した変動磁界と大きさが略等しく、磁界の向きが逆向きとなる直流磁界を発生させることにより、変動磁界を相殺する。
よって、可動コイルは変動磁界の影響を受けることなく、第1のコイルが形成する直流磁界のみによって加振されるので、磁束密度が比較的低い直流磁界中であっても、変動磁界の影響を受けることなく、正確な振動試験を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態における振動試験機の断面図である。
【図2】第2の実施の形態における振動試験機の断面図である。
【図3】第2の実施の形態における励磁コイルの断面図である。
【符号の説明】
3 励磁コイル
3a 第1のコイル
3b 第2のコイル
3M 巻線
3R コイル層
31 第1の励磁コイル
32 第2の励磁コイル
4 可動コイル
10、20 振動試験機
50 制御部(制御手段)
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動試験機に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、電気・電子分野等の比較的小型の部品から航空・宇宙分野等の比較的大型の製品について、様々な振動条件の下で振動試験を行わせることにより、部品や製品の耐震性や耐久性を調査、及び評価する装置として、振動試験機が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
振動試験機は、励磁コイルに直流電流を通電することにより直流磁界を形成し、直流磁界中に設けられた可動コイルに交流電源から交流電流が通電されることにより、可動コイルが振動し、この可動コイルの振動に伴って振動台が振動して試験体の振動試験を行うようになっている。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−310846号公報(図1)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、磁束密度が比較的低い直流磁界中で可動コイルが交流磁界を形成すると、直流磁界と交流磁界との干渉によって変動磁界が発生するため、励磁コイルが形成する直流磁界に変動磁界が加わって可動コイルの振動波形が歪み、正確な振動試験を行うことが困難であった。
【0005】
そこで、本発明の課題は、磁束密度が比較的低い直流磁界中であっても、変動磁界の影響を受けずに励磁コイルが形成する直流磁界のみによる可動コイルの加振ができ、正確な振動試験を行うことができる振動試験機を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、例えば、図1に示すように、直流電流が通電されることにより直流磁界を形成する第1の励磁コイル(31)と、前記第1の励磁コイル(31)により形成された直流磁界内に配置され、交流電流が通電されることにより交流磁界を形成して上下方向に駆動する可動コイル(4)と、を備えた振動試験機(10)であって、前記第1の励磁コイル(31)の外周側又は内周側に設けられた第2の励磁コイル(32)と、前記直流磁界と前記交流磁界との干渉によって発生した変動磁界と大きさが略等しく、磁界の向きが逆向きとなる直流磁界を前記第2の励磁コイル(32)に発生させる制御を行う制御手段(50)と、を設けたことを特徴とする。
【0007】
請求項1に記載の発明によれば、制御手段が第2の励磁コイルに通電される電流を制御することにより、第2の励磁コイルは、第1の励磁コイルが形成する直流磁界と可動コイルが形成する交流磁界との干渉によって発生した変動磁界と大きさが略等しく、磁界の向きが逆向きとなる直流磁界を発生させることにより、変動磁界を相殺する。
よって、可動コイルは変動磁界の影響を受けることなく、第1の励磁コイルが形成する直流磁界のみによって加振されるので、磁束密度が比較的低い直流磁界中であっても、変動磁界の影響を受けることなく、正確な振動試験を行うことができる。
【0008】
請求項2に記載の発明は、例えば、図2、図3に示すように、直流電流が通電されることにより直流磁界を形成する励磁コイル(3)と、前記励磁コイル(3)により形成された直流磁界内に配置され、交流電流が通電されることにより交流磁界を形成して上下方向に駆動する可動コイル(4)と、を備えた振動試験機(20)であって、前記励磁コイル(3)は、巻線(3M)を所定の軸線方向に沿って巻きつけたコイル層(3R)が前記所定の軸線から遠ざかる方向に複数積層された第1のコイル(3a)と、前記コイル層(3R)間に設けられた第2のコイル(3b)と、を備え、前記直流磁界と前記交流磁界との干渉によって発生した変動磁界と大きさが略等しく、磁界の向きが逆向きとなる直流磁界を前記第2のコイル(3b)に発生させる制御を行う制御手段(50)と、を設けたことを特徴とする。
【0009】
請求項2に記載の発明によれば、制御手段が第2のコイルに通電される電流を制御することにより、第2のコイルは、第1のコイルが形成する直流磁界と可動コイルが形成する交流磁界との干渉によって発生した変動磁界と大きさが略等しく、磁界の向きが逆向きとなる直流磁界を発生させることにより、変動磁界を相殺する。
よって、可動コイルは変動磁界の影響を受けることなく、第1のコイルが形成する直流磁界のみによって加振されるので、磁束密度が比較的低い直流磁界中であっても、変動磁界の影響を受けることなく、正確な振動試験を行うことができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
〔第1の実施の形態〕
以下、図面を参照して本発明の第1の実施の形態における振動試験機10について詳細に説明する。
図1に示すように、振動試験機10は、一方の磁極に磁化される内側磁極1、他方の磁極に磁化される外側磁極2、直流磁界を形成する第1の励磁コイル31及び第2の励磁コイル32、第1の励磁コイル31が形成する直流磁界中に配置された可動コイル4、可動コイル4に取り付けられるとともに試験体Sを取り付ける振動台5、振動台5を、空気バネ7を介して支持する振動台支持部6、第1の励磁コイル31が形成する直流磁界と可動コイル4が形成する交流磁界との干渉によって発生した変動磁界と大きさが略等しく、磁界の向きが逆向きとなる直流磁界を第2の励磁コイル32に発生させるように電源Dの制御を行う制御手段としての制御部50等を備えている。
【0011】
内側磁極1は、振動台支持部6及び空気バネ7を介して振動台5を支持するものであり、第1の励磁コイル31によって外側磁極2と異なる磁極に磁化される磁性体である。
外側磁極2は、内側磁極1の外側に設けられ、第1の励磁コイル31によって磁化される磁性体である。
【0012】
第1の励磁コイル31は、外側磁極2の内側に外周を囲まれるように格納され、外側磁極2の壁面に円周に沿って形成された突部2aを挟んで上下方向に2層に設けられている。第1の励磁コイル31は、直流電源に接続され、直流電流を流すことにより、磁性体である外側磁極2の突部2aと内側磁極1との間のギャップGには、可動コイル4を横切る直流磁界が形成される。
【0013】
第2の励磁コイル32は、第1の励磁コイル31の内周側に格納され、外側磁極2の壁面に円周に沿って形成された突部2aを挟んで上下方向に2層に設けられている。第2の励磁コイル32は、第1の励磁コイル31が形成する直流磁界と可動コイル4が形成する交流磁界との干渉によって発生した変動磁界と大きさが略等しく、磁界の向きが逆向きとなる直流磁界を発生させるために設けられている。そのため、第2の励磁コイル32は、第1の励磁コイル31に比べて巻数も小さく、形成される直流磁界の大きさも小さい。
【0014】
可動コイル4は、交流電流を通電可能な電源と接続され、この電源から交流電流が通電されると、可動コイル4には、上方向或いは下方向に作用する力が発生して振動台5が基準位置に戻されるとともに、可動コイル4は、ギャップGに形成された直流磁界中を交流電流の周波数に基づく振動数で振動する。これにより、振動台5に取り付けられた試験体Sを振動させることができる。
【0015】
この可動コイル4は、内側磁極1の上面に取り付けられた空気ばね7によって支持される振動台5の下端部に固定されており、可動コイル4が振動することによって振動台5が振動する。更に、振動台5には試験体Sが取り付けられており、振動台5の振動に伴って試験体Sが振動し、この時の振動特性を加速度計(図示略)等により測定できるようになっている。
【0016】
制御部50は、各部を制御するのに必要なシステムプログラム等を実行するCPU(図示省略)、CPUのワークエリア等として使用されるRAM(図示省略)、CPUが実行するシステムプログラム等が記憶されたROM(図示省略)を備えている。
CPUは、ROM内に格納されたプログラムを読み出してRAM内に展開し、当該プログラムに基づいて各部への指示等を制御する。
【0017】
具体的に、CPUは、第1の励磁コイル31によって形成された直流磁界と可動コイル4によって形成された交流磁界との干渉によって発生した変動磁界と大きさが略等しく、磁界の向きが逆向きとなる直流磁界を第2の励磁コイル32に発生させるように電源Dを制御し、第2の励磁コイル32に流す電流を制御する。
【0018】
ROMには、CPUが各種機能を実行するためのプログラムが格納されている。
具体的に、ROMは、第1の励磁コイル31によって形成された直流磁界と可動コイル4によって形成された交流磁界との干渉によって発生した変動磁界と大きさが略等しく、磁界の向きが逆向きとなる直流磁界を第2の励磁コイル32に発生させるように電源Dを制御し、第2の励磁コイル32に流す電流を制御する機能を実現させる電流制御プログラムを有する。
【0019】
第1の実施の形態の振動試験機10によれば、振動台5に試験体Sを取り付け、第1の励磁コイル31に直流電流を通電し、可動コイル4に交流電流を通電すると、ギャップGには、可動コイル4を横切る直流磁界が形成され、この直流磁界中に配置された可動コイル4は交流電流の周波数に基づく振動数で上下方向に振動する。このとき、ギャップGには、直流磁界と交流磁界との干渉により所定の大きさ及び向きを有する変動磁界が発生する。
ここで、CPUが電流制御プログラムを実行することにより、第2の励磁コイル32に通電される電流が制御され、第2の励磁コイル32には、第1の励磁コイル31が形成する直流磁界と可動コイル4が形成する交流磁界との干渉によって発生した変動磁界と大きさが略等しく、磁界の向きが逆向きとなる直流磁界が発生し、変動磁界を相殺する。これにより、可動コイル4は、第1の励磁コイル31が形成する直流磁界のみによって加振されるので、磁束密度が比較的低い直流磁界中であっても、変動磁界の影響を受けることなく、正確な振動試験を行うことができる。
【0020】
〔第2の実施の形態〕
次に、本発明の第2の実施の形態について、図2、図3を用いて説明する。
第1の実施の形態は、第1の励磁コイル31の内周側に第2の励磁コイル32を設けたものであったが、第2の実施の形態では、励磁コイル3が、巻線3Mを励磁コイル3の軸線方向に沿って巻きつけたコイル層3Rが同心円状に複数積層された第1のコイル3aと、コイル層3R間に設けられた第2のコイル3bと、から構成されている。なお、第1の実施の形態と同様の機能を有する構成要素には、同一符号を付して説明を省略する。
【0021】
励磁コイル3は、外側磁極2の内側に外周を囲まれるように格納され、外側磁極2の壁面に円周に沿って形成された突部2aを挟んで上下方向に2層に設けられている。この励磁コイル3は、直流電源に接続され、直流電流を流すことにより、磁性体である外側磁極2の突部2aと内側磁極1との間のギャップGには、可動コイル4を横切る直流磁界が形成される。なお、図2における電源D及び制御部50は、励磁コイル3の第2のコイル3bに接続されており、その構成は第1の実施の形態と同様である。
図3に示すように、第1のコイル3aは、巻線3Mを励磁コイル3の軸線方向に沿って巻きつけたコイル層3Rが同心円上に広がるように複数積層されて形成されている。また、第2のコイル3bは、第1のコイル3aの各コイル層3Rの間に、第1のコイル3aの各コイル層3Rの外面を覆うように設けられており、銅板等から形成されている。
【0022】
また、第1のコイル3aの各コイル層3R間は、第2のコイル3bによって遮蔽された状態となっており、各コイル層3Rにおける巻線3Mから発生した熱は、隣接する第2のコイル3bに伝熱されることとなり、隣のコイル層3Rの巻線3Mに伝熱しない構造となっている。
更に、第2のコイル3bは、巻線3Mが形成するコイル層3Rの軸線方向の両端部3Eより突出するように設けられており、外気に晒された両端部3Eにおいて第2のコイル3bの熱を放熱できるようになっている。
【0023】
第2の実施の形態の振動試験機20によれば、振動台5に試験体Sを取り付け、第1のコイル3aに直流電流を通電し、可動コイル4に交流電流を通電すると、ギャップGには、可動コイル4を横切る直流磁界が形成され、この直流磁界中に配置された可動コイル4は交流電流の周波数に基づく振動数で上下方向に振動する。このとき、ギャップGには、直流磁界と交流磁界との干渉により所定の大きさ及び向きを有する変動磁界が発生する。
ここで、CPUが電流制御プログラムを実行することにより、第2のコイル3bに通電される電流が制御され、第2のコイル3bには、第1のコイル3aが形成する直流磁界と可動コイル4が形成する交流磁界との干渉によって発生した変動磁界と大きさが略等しく、磁界の向きが逆向きとなる直流磁界が発生し、変動磁界を相殺する。これにより、可動コイル4は、第1のコイル3aが形成する直流磁界のみによって加振されるので、磁束密度が比較的低い直流磁界中であっても、変動磁界の影響を受けることなく、正確な振動試験を行うことができる。
【0024】
また、第1のコイル3aの巻線3Mに直流電流を通電すると、巻線3Mが発熱し、第1のコイル3aの温度が上昇する。このとき、第1のコイル3a外部に位置する巻線3Mは、外気に晒されることによって冷却され、第1のコイル3a内部に位置する巻線3Mは、発熱した熱を第2のコイル3bに伝えることにより、冷却される。また、巻線3Mから伝熱された第2のコイル3bは、励磁コイル3の軸線方向の両端部3Eより突出しているため、その突出箇所が外気に晒されることで冷却される。
更に、励磁コイル3を上記構成とすることで、変動磁界を相殺するほかにも、振動試験機20の冷却効率を高めることができ、熱による振動試験結果への影響を低減できることとなって、より正確な振動試験を行うことができる。
【0025】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、変動磁界を相殺する第2の励磁コイル32は一つに限らず、複数設けても良い。また、第2の励磁コイル32を第1の励磁コイル31の外周側に設けても良い。その他、発明の要旨を逸脱しない範囲内で変更可能である。
【0026】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、第2の励磁コイルが、第1の励磁コイルが形成する直流磁界と可動コイルが形成する交流磁界との干渉によって発生した変動磁界と大きさが略等しく、磁界の向きが逆向きとなる直流磁界を発生させることにより、変動磁界を相殺する。
よって、可動コイルは変動磁界の影響を受けることなく、第1の励磁コイルが形成する直流磁界のみによって加振されるので、磁束密度が比較的低い直流磁界中であっても、変動磁界の影響を受けることなく、正確な振動試験を行うことができる。
【0027】
請求項2に記載の発明によれば、制御手段が第2のコイルに通電される電流を制御することにより、第2のコイルは、第1のコイルが形成する直流磁界と可動コイルが形成する交流磁界との干渉によって発生した変動磁界と大きさが略等しく、磁界の向きが逆向きとなる直流磁界を発生させることにより、変動磁界を相殺する。
よって、可動コイルは変動磁界の影響を受けることなく、第1のコイルが形成する直流磁界のみによって加振されるので、磁束密度が比較的低い直流磁界中であっても、変動磁界の影響を受けることなく、正確な振動試験を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態における振動試験機の断面図である。
【図2】第2の実施の形態における振動試験機の断面図である。
【図3】第2の実施の形態における励磁コイルの断面図である。
【符号の説明】
3 励磁コイル
3a 第1のコイル
3b 第2のコイル
3M 巻線
3R コイル層
31 第1の励磁コイル
32 第2の励磁コイル
4 可動コイル
10、20 振動試験機
50 制御部(制御手段)
Claims (2)
- 直流電流が通電されることにより直流磁界を形成する第1の励磁コイルと、前記第1の励磁コイルにより形成された直流磁界内に配置され、交流電流が通電されることにより交流磁界を形成して上下方向に駆動する可動コイルと、を備えた振動試験機であって、
前記第1の励磁コイルの外周側又は内周側に設けられた第2の励磁コイルと、
前記直流磁界と前記交流磁界との干渉によって発生した変動磁界と大きさが略等しく、磁界の向きが逆向きとなる直流磁界を前記第2の励磁コイルに発生させる制御を行う制御手段と、
を設けたことを特徴とする振動試験機。 - 直流電流が通電されることにより直流磁界を形成する励磁コイルと、前記励磁コイルにより形成された直流磁界内に配置され、交流電流が通電されることにより交流磁界を形成して上下方向に駆動する可動コイルと、を備えた振動試験機であって、
前記励磁コイルは、
巻線を所定の軸線方向に沿って巻きつけたコイル層が前記所定の軸線から遠ざかる方向に複数積層された第1のコイルと、
前記コイル層間に設けられた第2のコイルと、を備え、
前記直流磁界と前記交流磁界との干渉によって発生した変動磁界と大きさが略等しく、磁界の向きが逆向きとなる直流磁界を前記第2のコイルに発生させる制御を行う制御手段と、
を設けたことを特徴とする振動試験機。
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- 2003-01-16 JP JP2003008189A patent/JP2004219307A/ja active Pending
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