JP3871811B2 - 動電型ピックアップ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動電型ピックアップに係り、詳細には、振動数特性の改善（減衰力の調整）と発電感度の調整をそれぞれ独立に行う動電型ピックアップに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、振動を測定する振動計は、「振り子」と「ばね」と「減衰器」とで構成されたいわゆるサイズモ系方式のものが多く用いられている。このサイズモ系方式を採用した振動計として、従来より、動電型ピックアップが振動測定に利用されている。動電型ピックアップは、外部電源を必要とせず、出力インピーダンスが低いため外部から電気的雑音をひろうおそれも少なく、感度の低下なしに長いケーブルが使用でき、非常に使いやすい。そのため、振動速度及び振動変位の測定には、ほとんど例外なしに、動電型ピックアップが使用されている。
【０００３】
図３は、従来の動電型ピックアップ２００の構成を示す縦断面図である。この図３において、動電型ピックアップ２００は、下底を有する略円筒状の筒状本体２０２中に、同図中Ｃを中心軸として略円柱状のマグネット２０４が配置され、また、マグネット２０４の上に外側磁極２０２ａと同程度の高さになるように、Ｃを中心軸として円柱状の内側磁極２０３が配置されている。そして、マグネット２０４、外側磁極２０２ａ及び内側磁極２０３によって磁気回路が構成されている。
【０００４】
また、動電型ピックアップ２００は、Ｃを中心軸とする円筒状の発電コイル２０５が中心軸Ｃの方向に沿って所定の固有振動数で振動するように支持ばね２０７，２０７で支持されている。筒状本体２０２に対する蓋部としての蓋２１１には、発電コイル２０５と減衰調整抵抗２１０を接続するためのコイル端子２０８，２０８が設けられている。そして、前記磁気回路中を発電コイル２０５が振動することによって誘起される誘導起電力を、コイル端子２０８，２０８を介して発電コイル２０５と結線された減衰調整抵抗２１０における電圧降下の値によって測定する。すなわち、発電コイル２０５を「振り子」、支持ばね２０７を「ばね」、減衰調整抵抗２１０を「減衰器」とするサイズモ系が構成されている。
【０００５】
図３に示すような動電型ピックアップ２００では、できるだけ低い不減衰固有振動数のサイズモ系によって、できるだけ低い最低動作振動数を得るために、減衰要素を設置し適正な減衰を加えるのを原則とする。そして、発電コイル２０５に発生する電磁制動力を減衰要素として利用できることが、他のピックアップにはない動電型ピックアップ２００の特徴である。
【０００６】
具体的には、動電型ピックアップ２００が振動すると、電磁誘導による起電力として、筒状本体２０２を基準とする発電コイル２０５の相対速度ｖに比例した電圧Ｅ0 が発電コイル２０５の両端と接続されたコイル端子２０８，２０８間に発生する。このコイル端子２０８，２０８間に適正な値を持つ減衰調整抵抗２１０を直列に接続すると、発電コイル２０５と減衰調整抵抗２１０によって構成される減衰調整回路に電流が流れ、この電流により次式（１）で表される減衰力Ｆが発生する。
【０００７】
【数１】
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、発電コイル２０５を制動に利用する場合には、減衰調整抵抗２１０を調整して所要の減衰を得ることが必要になるが、次式（２）で表すように、減衰調整抵抗２１０が変化すると、動電型ピックアップ２００の出力値Ｅ（減衰調整抵抗２１０における電圧降下の値）も変化してしまうため、ピックアップの感度が変化してしまうこととなる。
【０００９】
【数２】
【００１０】
そこで、本発明の課題は、減衰要素の調整を行う減衰調整回路と、ピックアップの感度の調整を行う感度調整回路を電気的に分離して、これら２系統の調整回路によってそれぞれの値を独立に調整することが可能な動電型ピックアップを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、
外殻を構成する本体内に設けられた環状の外側磁極と内側磁極の間に形成された環状ギャップ中に直流磁界を形成する磁気回路と、
この磁気回路によって前記環状ギャップ中に形成された直流磁界中を振動することによって起電力を発生する発電コイルと、この発電コイルと直列に接続される感度調整抵抗とによって構成される感度調整回路と、
前記磁気回路によって前記環状ギャップ中に形成された直流磁界中を振動することによって起電力を発生する減衰調整コイルと、この減衰調整コイルと直列に接続される減衰調整抵抗とによって構成される減衰調整回路と、
前記発電コイル及び減衰調整コイルを前記環状ギャップ中に形成された直流磁界中を固有振動数で所定方向に振動可能に支持する支持部材とを備え、
前記感度調整回路の感度調整抵抗の値を調整することによって、前記本体の振動状態を表す出力値の出力レベルの調整を行い、前記減衰調整回路の減衰調整抵抗の値を調整することによって、前記発電コイル及び減衰調整コイルの振動に対する減衰力の調整を行うことを特徴としている。
【００１２】
請求項１記載の発明の動電型ピックアップによれば、磁気回路によって、外殻を構成する本体内に設けられた環状の外側磁極と内側磁極の間に形成された環状ギャップ中に直流磁界を形成し、支持部材によって前記直流磁界中を固有振動数で所定方向に振動可能に支持された発電コイルと感度調整抵抗が直列接続されることによって構成される感度調整回路において、感度調整抵抗の値を調整することによって、前記本体の振動状態を表す出力値の出力レベルの調整を行う。また、支持部材によって前記直流磁界中を固有振動数で所定方向に振動可能に支持された減衰調整コイルと減衰調整抵抗が直列接続されることによって構成される減衰調整回路において、減衰調整抵抗の値を調整することによって、前記発電コイル及び前記減衰調整コイルの振動に対する減衰力の調整を行う。
【００１３】
したがって、動電型ピックアップのサイズモ系における振り子の役割を果たす発電コイル及び減衰調整コイルの電磁制動力による減衰力の調整を行っても、発電コイルと直列接続された感度調整抵抗の両端電圧である動電型ピックアップの出力値のレベルは影響を受けることなく、それぞれ独立に調整することができるため、動電型ピックアップによる振動計測の信頼性を向上させることができる。
【００１４】
請求項２記載の発明は、
外殻を構成する本体内に設けられた環状の第１の外側磁極と第１の内側磁極の間に形成された第１の環状ギャップ中に直流磁界を形成する第１の磁気回路と、環状の第２の外側磁極と第２の内側磁極の間に形成された第２の環状ギャップ中に直流磁界を形成する第２の磁気回路とを磁気的に分離した状態で構成し、
前記第１の磁気回路によって前記第１の環状ギャップ中に形成された直流磁界中を振動することによって起電力を発生する発電コイルと、この発電コイルと直列に接続される感度調整抵抗とによって構成される感度調整回路と、
前記第２の磁気回路によって前記第２の環状ギャップ中に形成された直流磁界中を振動することによって起電力を発生する減衰調整コイルと、この減衰調整コイルと直列に接続される減衰調整抵抗とによって構成される減衰調整回路と、
前記発電コイルを前記第１の環状ギャップ中に形成された直流磁界中を固有振動数で所定方向に振動可能に支持する第１の支持部材と、
前記減衰調整コイルを前記第２の環状ギャップ中に形成された直流磁界中を固有振動数で所定方向に振動可能に支持する第２の支持部材と、
前記発電コイル及び減衰調整コイルが同一の振動を行うように両コイルを連結する連結部材と、
を備え、前記感度調整回路の感度調整抵抗の値を調整することによって、前記本体の振動状態を表す出力値の出力レベルの調整を行い、前記減衰調整回路の減衰調整抵抗の値を調整することによって、前記発電コイル及び前記減衰調整コイルの振動に対する減衰力の調整を行うことを特徴とする。
【００１５】
請求項２記載の発明の動電型ピックアップによれば、第１の磁気回路によって、外殻を構成する本体内に設けられた環状の第１の外側磁極と第１の内側磁極の間に形成された第１の環状ギャップ中に直流磁界を形成し、第１の支持部材によって前記第１の環状ギャップ中に形成された直流磁界中を固有振動数で所定方向に振動可能に支持された発電コイルと感度調整抵抗が直列接続されることによって構成される感度調整回路において、感度調整抵抗の値を調整することによって、前記本体の振動状態を表す出力値の出力レベルの調整を行う。また、第２の支持部材によって前記第２の環状ギャップ中に形成された直流磁界中を固有振動数で所定方向に振動可能に支持された減衰調整コイルと減衰調整抵抗が直列接続されることによって構成される減衰調整回路において、減衰調整抵抗の値を調整することによって、連結部材によって同一の振動を行うように連結された前記発電コイル及び前記減衰調整コイルの振動に対する減衰力の調整を行う。
【００１６】
したがって、動電型ピックアップのサイズモ系における振り子の役割を果たす発電コイル及び減衰調整コイルの電磁制動力による減衰力の調整を行っても、発電コイルと直列接続されたの両端電圧である動電型ピックアップの出力値のレベルは影響を受けることなく、それぞれ独立に調整することができるため、動電型ピックアップによる振動計測の信頼性を向上させることができる。
【００１７】
また、感度調整に関する磁気回路は、減衰調整に関する磁気回路と磁気的及び電気的に分離されており、連結部材によって連結され所定の固有振動数で同一の振動を行う発電コイル及び減衰調整コイルの高域での相互誘導による干渉等がないため、振動数に関わらず正確な振動測定を行うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図１及び図２を参照して本発明に係る動電型ピックアップの実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
図１を参照して、本発明の第１の実施の形態における動電型ピックアップ１について説明する。
まず構成を説明する。
図１は、動電型ピックアップ１の構成を示す縦断面図である。この図１において、動電型ピックアップ１は、下底を有する略円筒状の筒状本体２中に、同図中Ａを中心軸として略円柱状のマグネット４が配置され、また、マグネット４の上面に外側磁極２ａと同程度の高さになるように、Ａを中心軸として円柱状の内側磁極３が配置されている。そして、マグネット４、外側磁極２ａ及び内側磁極３によって磁気回路が構成されている。
【００２０】
また、動電型ピックアップ１は、Ａを中心軸とする円筒状の発電コイル５及び減衰調整コイル６が中心軸Ａの方向に沿って所定の固有振動数で振動するように支持ばね７，７で支持されている。筒状本体２に対する蓋部としての蓋１１には、発電コイル５と感度調整抵抗９、または減衰調整コイル６と減衰調整抵抗１０を接続するためのコイル端子８，８，・・・・が設けられている。そして、発電コイル５はコイル端子８，８を介して、感度調整抵抗９を含む感度調整回路と接続され、減衰調整コイル６は、コイル端子８，８を介して減衰調整抵抗１０を含む減衰調整回路と接続されている。
【００２１】
筒状本体２は、動電型ピックアップ１の主要部を格納する本体であるとともに、底部上面に当接した状態で固定されたマグネット４によって磁化される磁性体であり、上端部の円周に沿って形成された環状の突部に外側磁極２ａを形成している。
【００２２】
内側磁極３は、マグネット４の上面にＡを中心軸として当接した状態で固定された円柱状の磁性体であり、マグネット４によって磁化されて外側磁極２ａと対になる内側の磁極である。
【００２３】
マグネット４は、筒状本体２の底部上面にＡを中心軸として当接した状態で固定された略円柱状の永久磁石であり、このマグネット４の上面には、内側磁極３が当接した状態で固定されている。
【００２４】
これら、筒状本体２、内側磁極３及びマグネット４によって磁気回路が構成され、外側磁極２ａと内側磁極３の相互間の環状ギャップ部には、直流磁界が形成されている。
【００２５】
発電コイル５は、コイルの巻き線が前記外側磁極２ａと内側磁極３の相互間の環状ギャップ部中の磁束に略直交するように、Ａを中心軸とする円筒状に形成されたコイルであり、上部及び下部を環状の板ばねからなる一対の支持ばね７，７で支持されているため、中心軸Ａの方向に沿って所定の固有振動数で振動することができる。そして、この発電コイル５は、動電型ピックアップ１全体の振動に伴って振動し、巻き線が前記外側磁極２ａと内側磁極３の相互間の環状ギャップ部に形成された磁界中を中心軸Ａの方向に沿って振動することによって、電磁誘導による起電力を生じる。そして、発電コイル５の巻き線は、コイル端子８，８を介して感度調整抵抗９と直列に接続されて感度調整回路を構成し、感度調整抵抗９の値に応じて前式（１）によって表される減衰力Ｆと同様の原理による減衰力を生じる。
【００２６】
減衰調整コイル６は、発電コイル５と同様に、巻き線が前記外側磁極２ａと内側磁極３の相互間の環状ギャップ部中の磁束に略直交するように、Ａを中心軸とする円筒状に形成されたコイルであり、上部及び下部を環状の板ばねからなる一対の支持ばね７，７で支持されているため、中心軸Ａの方向に沿って所定の固有振動数で振動することができる。そして、この減衰調整コイル６は、動電型ピックアップ１全体の振動に伴って振動し、巻き線が前記外側磁極２ａと内側磁極３の相互間の環状ギャップ部に形成された磁界中を中心軸Ａの方向に沿って振動することによって、電磁誘導による起電力を生じる。そして、減衰調整コイル６の巻き線は、コイル端子８，８を介して減衰調整抵抗１０と直列に接続されて減衰調整回路を構成し、減衰調整抵抗１０の値に応じて前式（１）によって表される減衰力Ｆと同様の原理による減衰力を生じる。
【００２７】
次に上述したような構成の動電型ピックアップ１の作用を説明する。
動電型ピックアップ１を設置した被試験体が振動すると、動電型ピックアップ１の筒状本体２が振動し、支持ばね７，７で筒状本体２に支持されている発電コイル５及び減衰調整コイル６は、筒状本体２の振動とは独立に中心軸Ａに沿った方向に、筒状本体２を基準とした相対座標系において振動する。この発電コイル５及び減衰調整コイル６の振動する外側磁極２ａと内側磁極３の相互間の環状ギャップ部には、外側磁極２ａ、内側磁極３及びマグネット４で構成される磁気回路によって磁界が形成されており、発電コイル５及び減衰調整コイル６の巻き線（導体）が磁界中を運動することによって、巻き線には筒状本体２を基準とする相対運動速度に比例した起電力が発生する。
【００２８】
発電コイル５の巻き線は、感度調整抵抗９と直列接続されることにより感度調整回路を構成している。発電コイル５の抵抗値をＲC5、発電コイル５の端子間電圧をＥ05、発電コイル５のコイル有効長さをｌ5 、感度調整抵抗９の抵抗値をＲ9 とすると、動電型ピックアップ１の出力値Ｅは次式（３）で表され、発電コイル５の電磁制動力による減衰力Ｆ5 は次式（４）で表される。
【００２９】
【数３】
【００３０】
【数４】
【００３１】
なお、Ｂは外側磁極２ａと内側磁極３の相互間の環状ギャップ部の磁束密度、ｖは筒状本体２を基準とした発電コイル５及び減衰調整コイル６の相対速度である。
【００３２】
同様に、減衰調整コイル６の巻き線は、減衰調整抵抗１０と直列接続されることにより減衰調整回路を構成している。減衰調整コイル６の抵抗値をＲC6、減衰調整コイル６のコイル有効長さをｌ6 、減衰調整抵抗１０の抵抗値をＲ10とすると、減衰調整コイル６の電磁制動力による減衰力Ｆ6 は次式（５）で表される。
【００３３】
【数５】
【００３４】
動電型ピックアップ１全体のサイズモ系に対する制動力Ｆを所定の値に調整する際、減衰調整抵抗１０の抵抗値Ｒ10を変化させることによって、減衰調整抵抗１０の両端電圧も変化することとなるが、減衰調整抵抗１０の両端電圧値は動電型ピックアップ１の出力値となる値ではないので、動電型ピックアップ１による振動測定には影響しない。一方、動電型ピックアップ１による振動測定において、動電型ピックアップ１の出力値Ｅとなる感度調整抵抗９の両端電圧のレベルを所定レベルに固定することができるため、動電型ピックアップ１の感度を変化させてしまうことがない。
【００３５】
以上説明したように、本第１の実施の形態における動電型ピックアップ１によれば、外側磁極２ａ、内側磁極３及びマグネット４によって形成される磁気回路の環状ギャップ部に、支持ばね７，７によって支持される発電コイル５及び減衰調整コイル６を配置し、発電コイル５と感度調整抵抗９を直列接続することによって感度調整回路を構成し、減衰調整コイル６と減衰調整抵抗１０を直列接続することによって減衰調整回路を構成して、両回路を電気的に分離した。そして、感度調整抵抗９の値を調整することによって、動電型ピックアップ１の感度（出力レベル）を調整し、また、減衰調整抵抗１０の値を調整することによって、発電コイル５及び減衰調整コイル６の振動に対する減衰力を調整するというように、感度調整と減衰調整を独立して行うことができることとした。
【００３６】
したがって、動電型ピックアップ１のサイズモ系における振り子の役割を果たす発電コイル５及び減衰調整コイル６の電磁制動力による減衰力の調整を行っても、発電コイル５と直列接続された感度調整抵抗９の両端電圧である動電型ピックアップ１の出力値のレベルは影響を受けることなく、それぞれ独立に調整することができるため、動電型ピックアップ１による振動計測の信頼性を向上させることができる。
【００３７】
なお、上記第１の実施の形態における動電型ピックアップ１を説明する図１においては、発電コイル５の外側に減衰調整コイル６を設けたが、内側に設けてもよい。その他、形状、部材等については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であり、例えば、筒状本体２、マグネット４、内側磁極３等は、水平断面が円形となる形状が好ましいが、水平断面が正方形となる形状等の他の形状であってもかまわない。
【００３８】
（第２の実施の形態）
図２を参照して、本発明の第２の実施の形態における動電型ピックアップ１００について説明する。前記第１の実施の形態における動電型ピックアップ１では、固有振動数で振動する発電コイル５及び減衰調整コイル６の高域での相互誘導を無視できる範囲において減衰力調整に有効な構成を説明した。本第２の実施の形態においては、高域においても減衰力調整に有効である構成の動電型ピックアップ１００について説明する。
【００３９】
まず構成を説明する。
図２は、動電型ピックアップ１００の構成を示す縦断面図である。この図２において、動電型ピックアップ１００は、同図中Ｈを対称軸として略線対称の構成となっている。
【００４０】
対称軸Ｈの上側は、動電型ピックアップ１００の感度調整に関わる部分であり、中底を有する略円筒状の筒状本体１０２の中底上面に、同図中Ｂを中心軸として略円柱状のマグネット１０４が配置され、また、マグネット１０４の上面に外側磁極１０２ａと同程度の高さになるように、Ｂを中心軸として円柱状の内側磁極１０３が配置されている。そして、マグネット１０４、外側磁極１０２ａ及び内側磁極１０３によって磁気回路が構成されている。
【００４１】
また、この動電型ピックアップ１００の対称軸Ｈの上側部分は、Ｂを中心軸とする円筒状の発電コイル１０５が中心軸Ｂの方向に沿って所定の固有振動数で振動するように支持ばね１０７，１０７で支持されている。筒状本体１０２に対する上側の蓋部としての上蓋１２１には、発電コイル１０５と感度調整抵抗１０９を接続するためのコイル端子１０８，１０８が設けられている。そして、発電コイル１０５はコイル端子１０８，１０８を介して、感度調整抵抗１０９を含む感度調整回路と接続されている。
【００４２】
対称軸Ｈの下側は、動電型ピックアップ１００の減衰調整に関わる部分であり、中底を有する略円筒状の筒状本体１０２の中底下面に、同図中Ｂを中心軸として略円柱状のマグネット１１４が配置され、また、マグネット１１４の下面に外側磁極１０２ｂと同程度の高さになるように、Ｂを中心軸として円柱状の内側磁極１１３が配置されている。そして、マグネット１１４、外側磁極１０２ｂ及び内側磁極１１３によって磁気回路が構成されている。
【００４３】
また、この動電型ピックアップ１００の対称軸Ｈの下側部分は、Ｂを中心軸とする円筒状の減衰調整コイル１１６が中心軸Ｂの方向に沿って所定の固有振動数で振動するように支持ばね１１７，１１７で支持されている。筒状本体１０２に対する下側の蓋部としての下蓋１２２には、減衰調整コイル１１６と減衰調整抵抗１１０を接続するためのコイル端子１１８，１１８が設けられている。そして、減衰調整コイル１１６はコイル端子１１８，１１８を介して、減衰調整抵抗１１０を含む減衰調整回路と接続されている。
【００４４】
そして、発電コイル１０５と減衰調整コイル１１６は、支持ばね１０７及び支持ばね１１７によって支持されるコイル連結部材１２０によって連結され、同一の固有振動数で振動する構成となっている。
【００４５】
筒状本体１０２は、動電型ピックアップ１００の主要部を格納する本体であるとともに、磁性体であるため中底上面に当接した状態で固定されたマグネット１０４によって磁化されて、上端部の円周に沿って形成された環状の突部に外側磁極１０２ａを形成し、また、中底下面に当接した状態で固定されたマグネット１１４によって磁化されて、下端部の円周に沿って形成された環状の突部に外側磁極１０２ｂを形成している。また、筒状本体１０２の中底には、Ｂを中心軸としてコイル連結部材１２０を貫通させるための孔が設けられている。
【００４６】
内側磁極１０３は、マグネット１０４の上面にＢを中心軸として当接した状態で固定された略円柱状の磁性体であり、マグネット１０４によって磁化されて外側磁極１０２ａと対になる内側の磁極である。同様に、内側磁極１１３は、マグネット１１４の下面にＢを中心軸として当接した状態で固定された略円柱状の磁性体であり、マグネット１１４によって磁化されて外側磁極１０２ｂと対になる内側の磁極である。また、内側磁極１０３及び内側磁極１１３には、筒状本体１０２の中底と同様に、Ｂを中心軸としてコイル連結部材１２０を貫通させるための孔が設けられている。
【００４７】
マグネット１０４は、筒状本体１０２の中底上面にＢを中心軸として当接した状態で固定された円柱状の永久磁石であり、このマグネット１０４の上面には、内側磁極１０３が当接した状態で固定されている。同様に、マグネット１１４は、筒状本体１０２の中底下面にＢを中心軸として当接した状態で固定された円柱状の永久磁石であり、このマグネット１１４の下面には、内側磁極１１３が当接した状態で固定されている。また、マグネット１０４及びマグネット１１４には、筒状本体１０２の中底、内側磁極１０３及び内側磁極１１３と同様に、Ｂを中心軸としてコイル連結部材１２０を貫通させるための孔が設けられている。
【００４８】
これら、筒状本体１０２、内側磁極１０３、マグネット１０４、内側磁極１１３及びマグネット１１４によって磁気回路が構成され、外側磁極１０２ａと内側磁極１０３の相互間の環状ギャップ部、及び外側磁極１０２ｂと内側磁極１１３の相互間の環状ギャップ部には、直流磁界が形成されている。また、内側磁極１０３、マグネット１０４、筒状本体１０２の中底、マグネット１１４及び内側磁極１１３に設けられた孔には、発電コイル１０５及び減衰調整コイル１１６の振動によってコイル連結部材１２０が上下に振動可能であるように、摩擦係数を低くするための処理がなされている。または、孔の内径がコイル連結部材１２０の外形よりも大きくなっている（図２参照）。
【００４９】
発電コイル１０５は、コイルの巻き線が前記外側磁極１０２ａと内側磁極１０３の相互間の環状ギャップ部中の磁束に略直交するように、Ｂを中心軸とする円筒状に形成されたコイルであり、上部及び下部を環状の板ばねからなる一対の支持ばね１０７，１０７で支持されているため、中心軸Ｂの方向に沿って所定の固有振動数で振動することができる。そして、この発電コイル１０５は、動電型ピックアップ１００全体の振動に伴って振動し、巻き線が前記外側磁極１０２ａと内側磁極１０３の相互間の環状ギャップ部に形成された磁界中を中心軸Ｂの方向に沿って振動することによって、電磁誘導による起電力を生じる。そして、発電コイル１０５の巻き線は、コイル端子１０８，１０８を介して感度調整抵抗１０９と直列に接続されて感度調整回路を構成し、感度調整抵抗１０９の値に応じて前式（１）によって表される減衰力Ｆと同様の原理による減衰力を生じる。
【００５０】
減衰調整コイル１１６は、コイルの巻き線が前記外側磁極１０２ｂと内側磁極１１３の相互間の環状ギャップ部中の磁束に略直交するように、Ｂを中心軸とする円筒状に形成されたコイルであり、上部及び下部を環状の板ばねからなる一対の１１７，１１７で支持されているため、中心軸Ｂの方向に沿って所定の固有振動数で振動することができる。そして、この減衰調整コイル１１６は、動電型ピックアップ１００全体の振動に伴って振動し、巻き線が前記外側磁極１０２ｂと内側磁極１１３の相互間の環状ギャップ部に形成された磁界中を中心軸Ｂの方向に沿って所定の固有振動数で振動することによって、電磁誘導による起電力を生じる。そして、減衰調整コイル１１６の巻き線は、コイル端子１１８，１１８を介して減衰調整抵抗１１０と直列に接続されて減衰調整回路を構成し、減衰調整抵抗１１０の値に応じて前式（１）によって表される減衰力Ｆと同様の原理による減衰力を生じる。
【００５１】
次に上述したような構成の動電型ピックアップ１００の作用を説明する。
動電型ピックアップ１００を設置した被試験体が振動すると、動電型ピックアップ１００の筒状本体１０２が振動し、支持ばね１０７，１０７で筒状本体１０２に支持されている発電コイル１０５、及び支持ばね１１７，１１７で筒状本体１０２に支持されている減衰調整コイル１１６は、中心軸Ｂに沿った方向に、筒状本体１０２を基準とした相対座標系において振動する。この際、発電コイル１０５と減衰調整コイル１１６は、コイル連結部材１２０によって連結されているため、同一の振動を行う。発電コイル１０５の振動する外側磁極１０２ａと内側磁極１０３の相互間の環状ギャップ部には、外側磁極１０２ａ、内側磁極１０３及びマグネット１０４で構成される磁気回路によって磁界が形成されており、発電コイル５の巻き線（導体）が磁界中を運動することによって、巻き線には筒状本体１０２を基準とする相対運動速度に比例した起電力が発生する。同様に、減衰調整コイル１１６の巻き線にも筒状本体１０２を基準とする相対速度に比例した起電力が発生する。
【００５２】
発電コイル１０５の巻き線は、感度調整抵抗１０９と直列接続されることにより感度調整回路を構成している。発電コイル１０５の抵抗値をＲC5、発電コイル１０５の端子間電圧をＥ05、発電コイル１０５のコイル有効長さをｌ5 、感度調整抵抗１０９の抵抗値をＲ9 とすると、上記第１の実施の形態における動電型ピックアップ１の場合と同様に、動電型ピックアップ１００の出力値Ｅは前式（３）で表され、発電コイル１０５の電磁制動力による減衰力Ｆ5 は次式（６）で表される。
【００５３】
【数６】
【００５４】
なお、Ｂa は外側磁極１０２ａと内側磁極１０３の相互間の環状ギャップ部の磁束密度、ｖは筒状本体１０２を基準とした発電コイル１０５の相対速度である。
【００５５】
同様に、減衰調整コイル１１６の巻き線は、減衰調整抵抗１１０と直列接続されることにより減衰調整回路を構成している。減衰調整コイル１１６の抵抗値をＲC6、減衰調整コイル１１６のコイル有効長さをｌ6 、減衰調整抵抗１１０の抵抗値をＲ10とすると、減衰調整コイル１１６の電磁制動力による減衰力Ｆ6 は次式（７）で表される。
【００５６】
【数７】
【００５７】
なお、Ｂb は外側磁極１０２ｂと内側磁極１１３の相互間の環状ギャップ部の磁束密度であり、ｖは筒状本体１０２を基準とした減衰調整コイル１１６の相対速度であり、このｖは筒状本体１０２を基準とした発電コイル１０５の相対速度と同一である。
【００５８】
動電型ピックアップ１００全体のサイズモ系に対する制動力Ｆを所定の値に調整する際、減衰調整抵抗１１０の抵抗値Ｒ10を変化させることによって、減衰調整抵抗１１０の両端電圧も変化することとなるが、減衰調整抵抗１１０の両端電圧値は動電型ピックアップ１００の出力値となる値ではないので、動電型ピックアップ１００による振動測定には影響しない。一方、動電型ピックアップ１００による振動測定において、動電型ピックアップ１００の出力値Ｅとなる感度調整抵抗１０９の両端電圧のレベルを所定レベルに固定することができるため、動電型ピックアップ１００の感度を変化させてしまうことがない。
【００５９】
また、対称軸Ｈ上側の、外側磁極１０２ａ、内側磁極１０３及びマグネット１０４によって構成される感度調整に関する磁気回路は、対称軸Ｈ下側の、外側磁極１０２ｂ、内側磁極１１３及びマグネット１１４によって構成される減衰調整に関する磁気回路と、磁気的及び電気的に分離されており、コイル連結部材１２０によって連結され所定の固有振動数で同一の振動を行う発電コイル１０５及び減衰調整コイル１１６の高域での相互誘導による干渉等がない。
【００６０】
以上説明したように、本第２の実施の形態における動電型ピックアップ１００によれば、対称軸Ｈの上側には感度調整に関する磁気回路及び電気回路を構成し、対称軸Ｈの下側には減衰調整に関する磁気回路及び電気回路を構成して、両回路を電気的及び磁気的に分離した。すなわち、外側磁極１０２ａ、内側磁極１０３及びマグネット１０４によって形成される磁気回路の環状ギャップ部に、支持ばね１０７，１０７によって支持される発電コイル１０５を配置し、発電コイル１０５と感度調整抵抗１０９を直列接続することによって感度調整回路を構成し、外側磁極１０２ｂ、内側磁極１１３及びマグネット１１４によって形成される磁気回路の環状ギャップ部に、支持ばね１１７，１１７によって支持される減衰調整コイル１１６を配置し、減衰調整コイル１１６と減衰調整抵抗１１０を直列接続することによって減衰調整回路を構成した。更に、発電コイル１０５と減衰調整コイル１１６が同一の振動を行うように、コイル連結部材１２０によって両コイルを連結した。そして、感度調整抵抗１０９の値を調整することによって、動電型ピックアップ１００の感度（出力レベル）を調整し、また、減衰調整抵抗１１０の値を調整することによって、発電コイル１０５及び減衰調整コイル１１６の振動に対する減衰力を調整するというように、感度調整と減衰調整を独立して行うことができることとした。
【００６１】
したがって、動電型ピックアップ１００のサイズモ系における振り子の役割を果たす発電コイル１０５及び減衰調整コイル１１６の電磁制動力による減衰力の調整を行っても、発電コイル１０５と直列接続された１０９の両端電圧である動電型ピックアップ１００の出力値のレベルは影響を受けることなく、それぞれ独立に調整することができるため、動電型ピックアップ１００による振動計測の信頼性を向上させることができる。
【００６２】
また、対称軸Ｈ上側の、外側磁極１０２ａ、内側磁極１０３及びマグネット１０４によって構成される感度調整に関する磁気回路は、対称軸Ｈ下側の、外側磁極１０２ｂ、内側磁極１１３及びマグネット１１４によって構成される減衰調整に関する磁気回路と、磁気的及び電気的に分離されており、コイル連結部材１２０によって連結され所定の固有振動数で同一の振動を行う発電コイル１０５及び減衰調整コイル１１６の高域での相互誘導による干渉等がないため、振動数に関わらず正確な振動測定を行うことができる。
【００６３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、動電型ピックアップのサイズモ系における振り子の役割を果たす発電コイル及び減衰調整コイルの電磁制動力による減衰力の調整を行っても、発電コイルと直列接続された感度調整抵抗の両端電圧である動電型ピックアップの出力値のレベルは影響を受けることなく、それぞれ独立に調整することができるため、動電型ピックアップによる振動計測の信頼性を向上させることができる。
【００６４】
請求項２記載の発明によれば、動電型ピックアップのサイズモ系における振り子の役割を果たす発電コイル及び減衰調整コイルの電磁制動力による減衰力の調整を行っても、発電コイルと直列接続されたの両端電圧である動電型ピックアップの出力値のレベルは影響を受けることなく、それぞれ独立に調整することができるため、動電型ピックアップによる振動計測の信頼性を向上させることができる。
また、感度調整に関する磁気回路は、減衰調整に関する磁気回路と磁気的及び電気的に分離されており、連結部材によって連結され所定の固有振動数で同一の振動を行う発電コイル及び減衰調整コイルの高域での相互誘導による干渉等がないため、振動数に関わらず正確な振動測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における動電型ピックアップ１の構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態における動電型ピックアップ１００の構成を示す縦断面図である。
【図３】従来の動電型ピックアップ２００の構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ 動電型ピックアップ
２ 筒状本体
２ａ 外側磁極
３ 内側磁極
４ マグネット
５ 発電コイル
６ 減衰調整コイル
７ 支持ばね
８ コイル端子
９ 感度調整抵抗
１０ 減衰調整抵抗
１００ 動電型ピックアップ
１０２ 筒状本体
１０２ａ 外側磁極
１０２ｂ 外側磁極
１０３ 内側磁極
１０４ マグネット
１０５ 発電コイル
１０７ 支持ばね
１０８ コイル端子
１０９ 感度調整抵抗
１１０ 減衰調整抵抗
１１３ 内側磁極
１１４ マグネット
１１６ 減衰調整コイル
１１７ 支持ばね
１１８ コイル端子
１２０ コイル連結部材
【発明の属する技術分野】
本発明は、動電型ピックアップに係り、詳細には、振動数特性の改善（減衰力の調整）と発電感度の調整をそれぞれ独立に行う動電型ピックアップに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、振動を測定する振動計は、「振り子」と「ばね」と「減衰器」とで構成されたいわゆるサイズモ系方式のものが多く用いられている。このサイズモ系方式を採用した振動計として、従来より、動電型ピックアップが振動測定に利用されている。動電型ピックアップは、外部電源を必要とせず、出力インピーダンスが低いため外部から電気的雑音をひろうおそれも少なく、感度の低下なしに長いケーブルが使用でき、非常に使いやすい。そのため、振動速度及び振動変位の測定には、ほとんど例外なしに、動電型ピックアップが使用されている。
【０００３】
図３は、従来の動電型ピックアップ２００の構成を示す縦断面図である。この図３において、動電型ピックアップ２００は、下底を有する略円筒状の筒状本体２０２中に、同図中Ｃを中心軸として略円柱状のマグネット２０４が配置され、また、マグネット２０４の上に外側磁極２０２ａと同程度の高さになるように、Ｃを中心軸として円柱状の内側磁極２０３が配置されている。そして、マグネット２０４、外側磁極２０２ａ及び内側磁極２０３によって磁気回路が構成されている。
【０００４】
また、動電型ピックアップ２００は、Ｃを中心軸とする円筒状の発電コイル２０５が中心軸Ｃの方向に沿って所定の固有振動数で振動するように支持ばね２０７，２０７で支持されている。筒状本体２０２に対する蓋部としての蓋２１１には、発電コイル２０５と減衰調整抵抗２１０を接続するためのコイル端子２０８，２０８が設けられている。そして、前記磁気回路中を発電コイル２０５が振動することによって誘起される誘導起電力を、コイル端子２０８，２０８を介して発電コイル２０５と結線された減衰調整抵抗２１０における電圧降下の値によって測定する。すなわち、発電コイル２０５を「振り子」、支持ばね２０７を「ばね」、減衰調整抵抗２１０を「減衰器」とするサイズモ系が構成されている。
【０００５】
図３に示すような動電型ピックアップ２００では、できるだけ低い不減衰固有振動数のサイズモ系によって、できるだけ低い最低動作振動数を得るために、減衰要素を設置し適正な減衰を加えるのを原則とする。そして、発電コイル２０５に発生する電磁制動力を減衰要素として利用できることが、他のピックアップにはない動電型ピックアップ２００の特徴である。
【０００６】
具体的には、動電型ピックアップ２００が振動すると、電磁誘導による起電力として、筒状本体２０２を基準とする発電コイル２０５の相対速度ｖに比例した電圧Ｅ0 が発電コイル２０５の両端と接続されたコイル端子２０８，２０８間に発生する。このコイル端子２０８，２０８間に適正な値を持つ減衰調整抵抗２１０を直列に接続すると、発電コイル２０５と減衰調整抵抗２１０によって構成される減衰調整回路に電流が流れ、この電流により次式（１）で表される減衰力Ｆが発生する。
【０００７】
【数１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、発電コイル２０５を制動に利用する場合には、減衰調整抵抗２１０を調整して所要の減衰を得ることが必要になるが、次式（２）で表すように、減衰調整抵抗２１０が変化すると、動電型ピックアップ２００の出力値Ｅ（減衰調整抵抗２１０における電圧降下の値）も変化してしまうため、ピックアップの感度が変化してしまうこととなる。
【０００９】
【数２】
そこで、本発明の課題は、減衰要素の調整を行う減衰調整回路と、ピックアップの感度の調整を行う感度調整回路を電気的に分離して、これら２系統の調整回路によってそれぞれの値を独立に調整することが可能な動電型ピックアップを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、
外殻を構成する本体内に設けられた環状の外側磁極と内側磁極の間に形成された環状ギャップ中に直流磁界を形成する磁気回路と、
この磁気回路によって前記環状ギャップ中に形成された直流磁界中を振動することによって起電力を発生する発電コイルと、この発電コイルと直列に接続される感度調整抵抗とによって構成される感度調整回路と、
前記磁気回路によって前記環状ギャップ中に形成された直流磁界中を振動することによって起電力を発生する減衰調整コイルと、この減衰調整コイルと直列に接続される減衰調整抵抗とによって構成される減衰調整回路と、
前記発電コイル及び減衰調整コイルを前記環状ギャップ中に形成された直流磁界中を固有振動数で所定方向に振動可能に支持する支持部材とを備え、
前記感度調整回路の感度調整抵抗の値を調整することによって、前記本体の振動状態を表す出力値の出力レベルの調整を行い、前記減衰調整回路の減衰調整抵抗の値を調整することによって、前記発電コイル及び減衰調整コイルの振動に対する減衰力の調整を行うことを特徴としている。
【００１２】
請求項１記載の発明の動電型ピックアップによれば、磁気回路によって、外殻を構成する本体内に設けられた環状の外側磁極と内側磁極の間に形成された環状ギャップ中に直流磁界を形成し、支持部材によって前記直流磁界中を固有振動数で所定方向に振動可能に支持された発電コイルと感度調整抵抗が直列接続されることによって構成される感度調整回路において、感度調整抵抗の値を調整することによって、前記本体の振動状態を表す出力値の出力レベルの調整を行う。また、支持部材によって前記直流磁界中を固有振動数で所定方向に振動可能に支持された減衰調整コイルと減衰調整抵抗が直列接続されることによって構成される減衰調整回路において、減衰調整抵抗の値を調整することによって、前記発電コイル及び前記減衰調整コイルの振動に対する減衰力の調整を行う。
【００１３】
したがって、動電型ピックアップのサイズモ系における振り子の役割を果たす発電コイル及び減衰調整コイルの電磁制動力による減衰力の調整を行っても、発電コイルと直列接続された感度調整抵抗の両端電圧である動電型ピックアップの出力値のレベルは影響を受けることなく、それぞれ独立に調整することができるため、動電型ピックアップによる振動計測の信頼性を向上させることができる。
【００１４】
請求項２記載の発明は、
外殻を構成する本体内に設けられた環状の第１の外側磁極と第１の内側磁極の間に形成された第１の環状ギャップ中に直流磁界を形成する第１の磁気回路と、環状の第２の外側磁極と第２の内側磁極の間に形成された第２の環状ギャップ中に直流磁界を形成する第２の磁気回路とを磁気的に分離した状態で構成し、
前記第１の磁気回路によって前記第１の環状ギャップ中に形成された直流磁界中を振動することによって起電力を発生する発電コイルと、この発電コイルと直列に接続される感度調整抵抗とによって構成される感度調整回路と、
前記第２の磁気回路によって前記第２の環状ギャップ中に形成された直流磁界中を振動することによって起電力を発生する減衰調整コイルと、この減衰調整コイルと直列に接続される減衰調整抵抗とによって構成される減衰調整回路と、
前記発電コイルを前記第１の環状ギャップ中に形成された直流磁界中を固有振動数で所定方向に振動可能に支持する第１の支持部材と、
前記減衰調整コイルを前記第２の環状ギャップ中に形成された直流磁界中を固有振動数で所定方向に振動可能に支持する第２の支持部材と、
前記発電コイル及び減衰調整コイルが同一の振動を行うように両コイルを連結する連結部材と、
を備え、前記感度調整回路の感度調整抵抗の値を調整することによって、前記本体の振動状態を表す出力値の出力レベルの調整を行い、前記減衰調整回路の減衰調整抵抗の値を調整することによって、前記発電コイル及び前記減衰調整コイルの振動に対する減衰力の調整を行うことを特徴とする。
【００１５】
請求項２記載の発明の動電型ピックアップによれば、第１の磁気回路によって、外殻を構成する本体内に設けられた環状の第１の外側磁極と第１の内側磁極の間に形成された第１の環状ギャップ中に直流磁界を形成し、第１の支持部材によって前記第１の環状ギャップ中に形成された直流磁界中を固有振動数で所定方向に振動可能に支持された発電コイルと感度調整抵抗が直列接続されることによって構成される感度調整回路において、感度調整抵抗の値を調整することによって、前記本体の振動状態を表す出力値の出力レベルの調整を行う。また、第２の支持部材によって前記第２の環状ギャップ中に形成された直流磁界中を固有振動数で所定方向に振動可能に支持された減衰調整コイルと減衰調整抵抗が直列接続されることによって構成される減衰調整回路において、減衰調整抵抗の値を調整することによって、連結部材によって同一の振動を行うように連結された前記発電コイル及び前記減衰調整コイルの振動に対する減衰力の調整を行う。
【００１６】
したがって、動電型ピックアップのサイズモ系における振り子の役割を果たす発電コイル及び減衰調整コイルの電磁制動力による減衰力の調整を行っても、発電コイルと直列接続されたの両端電圧である動電型ピックアップの出力値のレベルは影響を受けることなく、それぞれ独立に調整することができるため、動電型ピックアップによる振動計測の信頼性を向上させることができる。
【００１７】
また、感度調整に関する磁気回路は、減衰調整に関する磁気回路と磁気的及び電気的に分離されており、連結部材によって連結され所定の固有振動数で同一の振動を行う発電コイル及び減衰調整コイルの高域での相互誘導による干渉等がないため、振動数に関わらず正確な振動測定を行うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図１及び図２を参照して本発明に係る動電型ピックアップの実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
図１を参照して、本発明の第１の実施の形態における動電型ピックアップ１について説明する。
まず構成を説明する。
図１は、動電型ピックアップ１の構成を示す縦断面図である。この図１において、動電型ピックアップ１は、下底を有する略円筒状の筒状本体２中に、同図中Ａを中心軸として略円柱状のマグネット４が配置され、また、マグネット４の上面に外側磁極２ａと同程度の高さになるように、Ａを中心軸として円柱状の内側磁極３が配置されている。そして、マグネット４、外側磁極２ａ及び内側磁極３によって磁気回路が構成されている。
【００２０】
また、動電型ピックアップ１は、Ａを中心軸とする円筒状の発電コイル５及び減衰調整コイル６が中心軸Ａの方向に沿って所定の固有振動数で振動するように支持ばね７，７で支持されている。筒状本体２に対する蓋部としての蓋１１には、発電コイル５と感度調整抵抗９、または減衰調整コイル６と減衰調整抵抗１０を接続するためのコイル端子８，８，・・・・が設けられている。そして、発電コイル５はコイル端子８，８を介して、感度調整抵抗９を含む感度調整回路と接続され、減衰調整コイル６は、コイル端子８，８を介して減衰調整抵抗１０を含む減衰調整回路と接続されている。
【００２１】
筒状本体２は、動電型ピックアップ１の主要部を格納する本体であるとともに、底部上面に当接した状態で固定されたマグネット４によって磁化される磁性体であり、上端部の円周に沿って形成された環状の突部に外側磁極２ａを形成している。
【００２２】
内側磁極３は、マグネット４の上面にＡを中心軸として当接した状態で固定された円柱状の磁性体であり、マグネット４によって磁化されて外側磁極２ａと対になる内側の磁極である。
【００２３】
マグネット４は、筒状本体２の底部上面にＡを中心軸として当接した状態で固定された略円柱状の永久磁石であり、このマグネット４の上面には、内側磁極３が当接した状態で固定されている。
【００２４】
これら、筒状本体２、内側磁極３及びマグネット４によって磁気回路が構成され、外側磁極２ａと内側磁極３の相互間の環状ギャップ部には、直流磁界が形成されている。
【００２５】
発電コイル５は、コイルの巻き線が前記外側磁極２ａと内側磁極３の相互間の環状ギャップ部中の磁束に略直交するように、Ａを中心軸とする円筒状に形成されたコイルであり、上部及び下部を環状の板ばねからなる一対の支持ばね７，７で支持されているため、中心軸Ａの方向に沿って所定の固有振動数で振動することができる。そして、この発電コイル５は、動電型ピックアップ１全体の振動に伴って振動し、巻き線が前記外側磁極２ａと内側磁極３の相互間の環状ギャップ部に形成された磁界中を中心軸Ａの方向に沿って振動することによって、電磁誘導による起電力を生じる。そして、発電コイル５の巻き線は、コイル端子８，８を介して感度調整抵抗９と直列に接続されて感度調整回路を構成し、感度調整抵抗９の値に応じて前式（１）によって表される減衰力Ｆと同様の原理による減衰力を生じる。
【００２６】
減衰調整コイル６は、発電コイル５と同様に、巻き線が前記外側磁極２ａと内側磁極３の相互間の環状ギャップ部中の磁束に略直交するように、Ａを中心軸とする円筒状に形成されたコイルであり、上部及び下部を環状の板ばねからなる一対の支持ばね７，７で支持されているため、中心軸Ａの方向に沿って所定の固有振動数で振動することができる。そして、この減衰調整コイル６は、動電型ピックアップ１全体の振動に伴って振動し、巻き線が前記外側磁極２ａと内側磁極３の相互間の環状ギャップ部に形成された磁界中を中心軸Ａの方向に沿って振動することによって、電磁誘導による起電力を生じる。そして、減衰調整コイル６の巻き線は、コイル端子８，８を介して減衰調整抵抗１０と直列に接続されて減衰調整回路を構成し、減衰調整抵抗１０の値に応じて前式（１）によって表される減衰力Ｆと同様の原理による減衰力を生じる。
【００２７】
次に上述したような構成の動電型ピックアップ１の作用を説明する。
動電型ピックアップ１を設置した被試験体が振動すると、動電型ピックアップ１の筒状本体２が振動し、支持ばね７，７で筒状本体２に支持されている発電コイル５及び減衰調整コイル６は、筒状本体２の振動とは独立に中心軸Ａに沿った方向に、筒状本体２を基準とした相対座標系において振動する。この発電コイル５及び減衰調整コイル６の振動する外側磁極２ａと内側磁極３の相互間の環状ギャップ部には、外側磁極２ａ、内側磁極３及びマグネット４で構成される磁気回路によって磁界が形成されており、発電コイル５及び減衰調整コイル６の巻き線（導体）が磁界中を運動することによって、巻き線には筒状本体２を基準とする相対運動速度に比例した起電力が発生する。
【００２８】
発電コイル５の巻き線は、感度調整抵抗９と直列接続されることにより感度調整回路を構成している。発電コイル５の抵抗値をＲC5、発電コイル５の端子間電圧をＥ05、発電コイル５のコイル有効長さをｌ5 、感度調整抵抗９の抵抗値をＲ9 とすると、動電型ピックアップ１の出力値Ｅは次式（３）で表され、発電コイル５の電磁制動力による減衰力Ｆ5 は次式（４）で表される。
【００２９】
【数３】
【数４】
なお、Ｂは外側磁極２ａと内側磁極３の相互間の環状ギャップ部の磁束密度、ｖは筒状本体２を基準とした発電コイル５及び減衰調整コイル６の相対速度である。
【００３２】
同様に、減衰調整コイル６の巻き線は、減衰調整抵抗１０と直列接続されることにより減衰調整回路を構成している。減衰調整コイル６の抵抗値をＲC6、減衰調整コイル６のコイル有効長さをｌ6 、減衰調整抵抗１０の抵抗値をＲ10とすると、減衰調整コイル６の電磁制動力による減衰力Ｆ6 は次式（５）で表される。
【００３３】
【数５】
動電型ピックアップ１全体のサイズモ系に対する制動力Ｆを所定の値に調整する際、減衰調整抵抗１０の抵抗値Ｒ10を変化させることによって、減衰調整抵抗１０の両端電圧も変化することとなるが、減衰調整抵抗１０の両端電圧値は動電型ピックアップ１の出力値となる値ではないので、動電型ピックアップ１による振動測定には影響しない。一方、動電型ピックアップ１による振動測定において、動電型ピックアップ１の出力値Ｅとなる感度調整抵抗９の両端電圧のレベルを所定レベルに固定することができるため、動電型ピックアップ１の感度を変化させてしまうことがない。
【００３５】
以上説明したように、本第１の実施の形態における動電型ピックアップ１によれば、外側磁極２ａ、内側磁極３及びマグネット４によって形成される磁気回路の環状ギャップ部に、支持ばね７，７によって支持される発電コイル５及び減衰調整コイル６を配置し、発電コイル５と感度調整抵抗９を直列接続することによって感度調整回路を構成し、減衰調整コイル６と減衰調整抵抗１０を直列接続することによって減衰調整回路を構成して、両回路を電気的に分離した。そして、感度調整抵抗９の値を調整することによって、動電型ピックアップ１の感度（出力レベル）を調整し、また、減衰調整抵抗１０の値を調整することによって、発電コイル５及び減衰調整コイル６の振動に対する減衰力を調整するというように、感度調整と減衰調整を独立して行うことができることとした。
【００３６】
したがって、動電型ピックアップ１のサイズモ系における振り子の役割を果たす発電コイル５及び減衰調整コイル６の電磁制動力による減衰力の調整を行っても、発電コイル５と直列接続された感度調整抵抗９の両端電圧である動電型ピックアップ１の出力値のレベルは影響を受けることなく、それぞれ独立に調整することができるため、動電型ピックアップ１による振動計測の信頼性を向上させることができる。
【００３７】
なお、上記第１の実施の形態における動電型ピックアップ１を説明する図１においては、発電コイル５の外側に減衰調整コイル６を設けたが、内側に設けてもよい。その他、形状、部材等については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であり、例えば、筒状本体２、マグネット４、内側磁極３等は、水平断面が円形となる形状が好ましいが、水平断面が正方形となる形状等の他の形状であってもかまわない。
【００３８】
（第２の実施の形態）
図２を参照して、本発明の第２の実施の形態における動電型ピックアップ１００について説明する。前記第１の実施の形態における動電型ピックアップ１では、固有振動数で振動する発電コイル５及び減衰調整コイル６の高域での相互誘導を無視できる範囲において減衰力調整に有効な構成を説明した。本第２の実施の形態においては、高域においても減衰力調整に有効である構成の動電型ピックアップ１００について説明する。
【００３９】
まず構成を説明する。
図２は、動電型ピックアップ１００の構成を示す縦断面図である。この図２において、動電型ピックアップ１００は、同図中Ｈを対称軸として略線対称の構成となっている。
【００４０】
対称軸Ｈの上側は、動電型ピックアップ１００の感度調整に関わる部分であり、中底を有する略円筒状の筒状本体１０２の中底上面に、同図中Ｂを中心軸として略円柱状のマグネット１０４が配置され、また、マグネット１０４の上面に外側磁極１０２ａと同程度の高さになるように、Ｂを中心軸として円柱状の内側磁極１０３が配置されている。そして、マグネット１０４、外側磁極１０２ａ及び内側磁極１０３によって磁気回路が構成されている。
【００４１】
また、この動電型ピックアップ１００の対称軸Ｈの上側部分は、Ｂを中心軸とする円筒状の発電コイル１０５が中心軸Ｂの方向に沿って所定の固有振動数で振動するように支持ばね１０７，１０７で支持されている。筒状本体１０２に対する上側の蓋部としての上蓋１２１には、発電コイル１０５と感度調整抵抗１０９を接続するためのコイル端子１０８，１０８が設けられている。そして、発電コイル１０５はコイル端子１０８，１０８を介して、感度調整抵抗１０９を含む感度調整回路と接続されている。
【００４２】
対称軸Ｈの下側は、動電型ピックアップ１００の減衰調整に関わる部分であり、中底を有する略円筒状の筒状本体１０２の中底下面に、同図中Ｂを中心軸として略円柱状のマグネット１１４が配置され、また、マグネット１１４の下面に外側磁極１０２ｂと同程度の高さになるように、Ｂを中心軸として円柱状の内側磁極１１３が配置されている。そして、マグネット１１４、外側磁極１０２ｂ及び内側磁極１１３によって磁気回路が構成されている。
【００４３】
また、この動電型ピックアップ１００の対称軸Ｈの下側部分は、Ｂを中心軸とする円筒状の減衰調整コイル１１６が中心軸Ｂの方向に沿って所定の固有振動数で振動するように支持ばね１１７，１１７で支持されている。筒状本体１０２に対する下側の蓋部としての下蓋１２２には、減衰調整コイル１１６と減衰調整抵抗１１０を接続するためのコイル端子１１８，１１８が設けられている。そして、減衰調整コイル１１６はコイル端子１１８，１１８を介して、減衰調整抵抗１１０を含む減衰調整回路と接続されている。
【００４４】
そして、発電コイル１０５と減衰調整コイル１１６は、支持ばね１０７及び支持ばね１１７によって支持されるコイル連結部材１２０によって連結され、同一の固有振動数で振動する構成となっている。
【００４５】
筒状本体１０２は、動電型ピックアップ１００の主要部を格納する本体であるとともに、磁性体であるため中底上面に当接した状態で固定されたマグネット１０４によって磁化されて、上端部の円周に沿って形成された環状の突部に外側磁極１０２ａを形成し、また、中底下面に当接した状態で固定されたマグネット１１４によって磁化されて、下端部の円周に沿って形成された環状の突部に外側磁極１０２ｂを形成している。また、筒状本体１０２の中底には、Ｂを中心軸としてコイル連結部材１２０を貫通させるための孔が設けられている。
【００４６】
内側磁極１０３は、マグネット１０４の上面にＢを中心軸として当接した状態で固定された略円柱状の磁性体であり、マグネット１０４によって磁化されて外側磁極１０２ａと対になる内側の磁極である。同様に、内側磁極１１３は、マグネット１１４の下面にＢを中心軸として当接した状態で固定された略円柱状の磁性体であり、マグネット１１４によって磁化されて外側磁極１０２ｂと対になる内側の磁極である。また、内側磁極１０３及び内側磁極１１３には、筒状本体１０２の中底と同様に、Ｂを中心軸としてコイル連結部材１２０を貫通させるための孔が設けられている。
【００４７】
マグネット１０４は、筒状本体１０２の中底上面にＢを中心軸として当接した状態で固定された円柱状の永久磁石であり、このマグネット１０４の上面には、内側磁極１０３が当接した状態で固定されている。同様に、マグネット１１４は、筒状本体１０２の中底下面にＢを中心軸として当接した状態で固定された円柱状の永久磁石であり、このマグネット１１４の下面には、内側磁極１１３が当接した状態で固定されている。また、マグネット１０４及びマグネット１１４には、筒状本体１０２の中底、内側磁極１０３及び内側磁極１１３と同様に、Ｂを中心軸としてコイル連結部材１２０を貫通させるための孔が設けられている。
【００４８】
これら、筒状本体１０２、内側磁極１０３、マグネット１０４、内側磁極１１３及びマグネット１１４によって磁気回路が構成され、外側磁極１０２ａと内側磁極１０３の相互間の環状ギャップ部、及び外側磁極１０２ｂと内側磁極１１３の相互間の環状ギャップ部には、直流磁界が形成されている。また、内側磁極１０３、マグネット１０４、筒状本体１０２の中底、マグネット１１４及び内側磁極１１３に設けられた孔には、発電コイル１０５及び減衰調整コイル１１６の振動によってコイル連結部材１２０が上下に振動可能であるように、摩擦係数を低くするための処理がなされている。または、孔の内径がコイル連結部材１２０の外形よりも大きくなっている（図２参照）。
【００４９】
発電コイル１０５は、コイルの巻き線が前記外側磁極１０２ａと内側磁極１０３の相互間の環状ギャップ部中の磁束に略直交するように、Ｂを中心軸とする円筒状に形成されたコイルであり、上部及び下部を環状の板ばねからなる一対の支持ばね１０７，１０７で支持されているため、中心軸Ｂの方向に沿って所定の固有振動数で振動することができる。そして、この発電コイル１０５は、動電型ピックアップ１００全体の振動に伴って振動し、巻き線が前記外側磁極１０２ａと内側磁極１０３の相互間の環状ギャップ部に形成された磁界中を中心軸Ｂの方向に沿って振動することによって、電磁誘導による起電力を生じる。そして、発電コイル１０５の巻き線は、コイル端子１０８，１０８を介して感度調整抵抗１０９と直列に接続されて感度調整回路を構成し、感度調整抵抗１０９の値に応じて前式（１）によって表される減衰力Ｆと同様の原理による減衰力を生じる。
【００５０】
減衰調整コイル１１６は、コイルの巻き線が前記外側磁極１０２ｂと内側磁極１１３の相互間の環状ギャップ部中の磁束に略直交するように、Ｂを中心軸とする円筒状に形成されたコイルであり、上部及び下部を環状の板ばねからなる一対の１１７，１１７で支持されているため、中心軸Ｂの方向に沿って所定の固有振動数で振動することができる。そして、この減衰調整コイル１１６は、動電型ピックアップ１００全体の振動に伴って振動し、巻き線が前記外側磁極１０２ｂと内側磁極１１３の相互間の環状ギャップ部に形成された磁界中を中心軸Ｂの方向に沿って所定の固有振動数で振動することによって、電磁誘導による起電力を生じる。そして、減衰調整コイル１１６の巻き線は、コイル端子１１８，１１８を介して減衰調整抵抗１１０と直列に接続されて減衰調整回路を構成し、減衰調整抵抗１１０の値に応じて前式（１）によって表される減衰力Ｆと同様の原理による減衰力を生じる。
【００５１】
次に上述したような構成の動電型ピックアップ１００の作用を説明する。
動電型ピックアップ１００を設置した被試験体が振動すると、動電型ピックアップ１００の筒状本体１０２が振動し、支持ばね１０７，１０７で筒状本体１０２に支持されている発電コイル１０５、及び支持ばね１１７，１１７で筒状本体１０２に支持されている減衰調整コイル１１６は、中心軸Ｂに沿った方向に、筒状本体１０２を基準とした相対座標系において振動する。この際、発電コイル１０５と減衰調整コイル１１６は、コイル連結部材１２０によって連結されているため、同一の振動を行う。発電コイル１０５の振動する外側磁極１０２ａと内側磁極１０３の相互間の環状ギャップ部には、外側磁極１０２ａ、内側磁極１０３及びマグネット１０４で構成される磁気回路によって磁界が形成されており、発電コイル５の巻き線（導体）が磁界中を運動することによって、巻き線には筒状本体１０２を基準とする相対運動速度に比例した起電力が発生する。同様に、減衰調整コイル１１６の巻き線にも筒状本体１０２を基準とする相対速度に比例した起電力が発生する。
【００５２】
発電コイル１０５の巻き線は、感度調整抵抗１０９と直列接続されることにより感度調整回路を構成している。発電コイル１０５の抵抗値をＲC5、発電コイル１０５の端子間電圧をＥ05、発電コイル１０５のコイル有効長さをｌ5 、感度調整抵抗１０９の抵抗値をＲ9 とすると、上記第１の実施の形態における動電型ピックアップ１の場合と同様に、動電型ピックアップ１００の出力値Ｅは前式（３）で表され、発電コイル１０５の電磁制動力による減衰力Ｆ5 は次式（６）で表される。
【００５３】
【数６】
なお、Ｂa は外側磁極１０２ａと内側磁極１０３の相互間の環状ギャップ部の磁束密度、ｖは筒状本体１０２を基準とした発電コイル１０５の相対速度である。
【００５５】
同様に、減衰調整コイル１１６の巻き線は、減衰調整抵抗１１０と直列接続されることにより減衰調整回路を構成している。減衰調整コイル１１６の抵抗値をＲC6、減衰調整コイル１１６のコイル有効長さをｌ6 、減衰調整抵抗１１０の抵抗値をＲ10とすると、減衰調整コイル１１６の電磁制動力による減衰力Ｆ6 は次式（７）で表される。
【００５６】
【数７】
なお、Ｂb は外側磁極１０２ｂと内側磁極１１３の相互間の環状ギャップ部の磁束密度であり、ｖは筒状本体１０２を基準とした減衰調整コイル１１６の相対速度であり、このｖは筒状本体１０２を基準とした発電コイル１０５の相対速度と同一である。
【００５８】
動電型ピックアップ１００全体のサイズモ系に対する制動力Ｆを所定の値に調整する際、減衰調整抵抗１１０の抵抗値Ｒ10を変化させることによって、減衰調整抵抗１１０の両端電圧も変化することとなるが、減衰調整抵抗１１０の両端電圧値は動電型ピックアップ１００の出力値となる値ではないので、動電型ピックアップ１００による振動測定には影響しない。一方、動電型ピックアップ１００による振動測定において、動電型ピックアップ１００の出力値Ｅとなる感度調整抵抗１０９の両端電圧のレベルを所定レベルに固定することができるため、動電型ピックアップ１００の感度を変化させてしまうことがない。
【００５９】
また、対称軸Ｈ上側の、外側磁極１０２ａ、内側磁極１０３及びマグネット１０４によって構成される感度調整に関する磁気回路は、対称軸Ｈ下側の、外側磁極１０２ｂ、内側磁極１１３及びマグネット１１４によって構成される減衰調整に関する磁気回路と、磁気的及び電気的に分離されており、コイル連結部材１２０によって連結され所定の固有振動数で同一の振動を行う発電コイル１０５及び減衰調整コイル１１６の高域での相互誘導による干渉等がない。
【００６０】
以上説明したように、本第２の実施の形態における動電型ピックアップ１００によれば、対称軸Ｈの上側には感度調整に関する磁気回路及び電気回路を構成し、対称軸Ｈの下側には減衰調整に関する磁気回路及び電気回路を構成して、両回路を電気的及び磁気的に分離した。すなわち、外側磁極１０２ａ、内側磁極１０３及びマグネット１０４によって形成される磁気回路の環状ギャップ部に、支持ばね１０７，１０７によって支持される発電コイル１０５を配置し、発電コイル１０５と感度調整抵抗１０９を直列接続することによって感度調整回路を構成し、外側磁極１０２ｂ、内側磁極１１３及びマグネット１１４によって形成される磁気回路の環状ギャップ部に、支持ばね１１７，１１７によって支持される減衰調整コイル１１６を配置し、減衰調整コイル１１６と減衰調整抵抗１１０を直列接続することによって減衰調整回路を構成した。更に、発電コイル１０５と減衰調整コイル１１６が同一の振動を行うように、コイル連結部材１２０によって両コイルを連結した。そして、感度調整抵抗１０９の値を調整することによって、動電型ピックアップ１００の感度（出力レベル）を調整し、また、減衰調整抵抗１１０の値を調整することによって、発電コイル１０５及び減衰調整コイル１１６の振動に対する減衰力を調整するというように、感度調整と減衰調整を独立して行うことができることとした。
【００６１】
したがって、動電型ピックアップ１００のサイズモ系における振り子の役割を果たす発電コイル１０５及び減衰調整コイル１１６の電磁制動力による減衰力の調整を行っても、発電コイル１０５と直列接続された１０９の両端電圧である動電型ピックアップ１００の出力値のレベルは影響を受けることなく、それぞれ独立に調整することができるため、動電型ピックアップ１００による振動計測の信頼性を向上させることができる。
【００６２】
また、対称軸Ｈ上側の、外側磁極１０２ａ、内側磁極１０３及びマグネット１０４によって構成される感度調整に関する磁気回路は、対称軸Ｈ下側の、外側磁極１０２ｂ、内側磁極１１３及びマグネット１１４によって構成される減衰調整に関する磁気回路と、磁気的及び電気的に分離されており、コイル連結部材１２０によって連結され所定の固有振動数で同一の振動を行う発電コイル１０５及び減衰調整コイル１１６の高域での相互誘導による干渉等がないため、振動数に関わらず正確な振動測定を行うことができる。
【００６３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、動電型ピックアップのサイズモ系における振り子の役割を果たす発電コイル及び減衰調整コイルの電磁制動力による減衰力の調整を行っても、発電コイルと直列接続された感度調整抵抗の両端電圧である動電型ピックアップの出力値のレベルは影響を受けることなく、それぞれ独立に調整することができるため、動電型ピックアップによる振動計測の信頼性を向上させることができる。
【００６４】
請求項２記載の発明によれば、動電型ピックアップのサイズモ系における振り子の役割を果たす発電コイル及び減衰調整コイルの電磁制動力による減衰力の調整を行っても、発電コイルと直列接続されたの両端電圧である動電型ピックアップの出力値のレベルは影響を受けることなく、それぞれ独立に調整することができるため、動電型ピックアップによる振動計測の信頼性を向上させることができる。
また、感度調整に関する磁気回路は、減衰調整に関する磁気回路と磁気的及び電気的に分離されており、連結部材によって連結され所定の固有振動数で同一の振動を行う発電コイル及び減衰調整コイルの高域での相互誘導による干渉等がないため、振動数に関わらず正確な振動測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における動電型ピックアップ１の構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態における動電型ピックアップ１００の構成を示す縦断面図である。
【図３】従来の動電型ピックアップ２００の構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ 動電型ピックアップ
２ 筒状本体
２ａ 外側磁極
３ 内側磁極
４ マグネット
５ 発電コイル
６ 減衰調整コイル
７ 支持ばね
８ コイル端子
９ 感度調整抵抗
１０ 減衰調整抵抗
１００ 動電型ピックアップ
１０２ 筒状本体
１０２ａ 外側磁極
１０２ｂ 外側磁極
１０３ 内側磁極
１０４ マグネット
１０５ 発電コイル
１０７ 支持ばね
１０８ コイル端子
１０９ 感度調整抵抗
１１０ 減衰調整抵抗
１１３ 内側磁極
１１４ マグネット
１１６ 減衰調整コイル
１１７ 支持ばね
１１８ コイル端子
１２０ コイル連結部材
Claims (2)
- 外殻を構成する本体内に設けられた環状の外側磁極と内側磁極の間に形成された環状ギャップ中に直流磁界を形成する磁気回路と、
この磁気回路によって前記環状ギャップ中に形成された直流磁界中を振動することによって起電力を発生する発電コイルと、この発電コイルと直列に接続される感度調整抵抗とによって構成される感度調整回路と、
前記磁気回路によって前記環状ギャップ中に形成された直流磁界中を振動することによって起電力を発生する減衰調整コイルと、この減衰調整コイルと直列に接続される減衰調整抵抗とによって構成される減衰調整回路と、
前記発電コイル及び減衰調整コイルを前記環状ギャップ中に形成された直流磁界中を固有振動数で所定方向に振動可能に支持する支持部材とを備え、
前記感度調整回路の感度調整抵抗の値を調整することによって、前記本体の振動状態を表す出力値の出力レベルの調整を行い、前記減衰調整回路の減衰調整抵抗の値を調整することによって、前記発電コイル及び減衰調整コイルの振動に対する減衰力の調整を行うことを特徴とする動電型ピックアップ。 - 外殻を構成する本体内に設けられた環状の第１の外側磁極と第１の内側磁極の間に形成された第１の環状ギャップ中に直流磁界を形成する第１の磁気回路と、環状の第２の外側磁極と第２の内側磁極の間に形成された第２の環状ギャップ中に直流磁界を形成する第２の磁気回路とを磁気的に分離した状態で構成し、
前記第１の磁気回路によって前記第１の環状ギャップ中に形成された直流磁界中を振動することによって起電力を発生する発電コイルと、この発電コイルと直列に接続される感度調整抵抗とによって構成される感度調整回路と、
前記第２の磁気回路によって前記第２の環状ギャップ中に形成された直流磁界中を振動することによって起電力を発生する減衰調整コイルと、この減衰調整コイルと直列に接続される減衰調整抵抗とによって構成される減衰調整回路と、
前記発電コイルを前記第１の環状ギャップ中に形成された直流磁界中を固有振動数で所定方向に振動可能に支持する第１の支持部材と、
前記減衰調整コイルを前記第２の環状ギャップ中に形成された直流磁界中を固有振動数で所定方向に振動可能に支持する第２の支持部材と、
前記発電コイル及び前記減衰調整コイルが同一の振動を行うように両コイルを連結する連結部材と、
を備え、前記感度調整回路の感度調整抵抗の値を調整することによって、前記本体の振動状態を表す出力値の出力レベルの調整を行い、前記減衰調整回路の減衰調整抵抗の値を調整することによって、前記発電コイル及び前記減衰調整コイルの振動に対する減衰力の調整を行うことを特徴とする動電型ピックアップ。
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|---|---|---|---|
| JP21442098A JP3871811B2 (ja) | 1998-07-29 | 1998-07-29 | 動電型ピックアップ |
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