(57)【要約】【課題】  測定精度の変動を抑制することができる振動検出器を提供する。【解決手段】  磁石を備え一部に空隙部を有する磁気回路と、前記空隙部に配置され前記磁気回路に対して相対的に変位可能な導体と、を備える振動検出器であって、低熱膨張係数材料と高熱膨張係数材料との熱膨張係数差を利用して、周囲温度が高くなれば前記空隙部に近づき、周囲温度が低くなれば前記空隙部から遠ざかることで、前記空隙部における磁束密度の変化を低減する低減部材、を備えることを特徴とする振動検出器。【選択図】  図１
2019190930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石を備え一部に空隙部を有する磁気回路と、前記空隙部に配置され前記磁気回路に対して相対的に変位可能な導体と、を備える振動検出器であって、
低熱膨張係数材料と高熱膨張係数材料との熱膨張係数差を利用して、周囲温度が高くなれば前記空隙部に近づき、周囲温度が低くなれば前記空隙部から遠ざかることで、前記空隙部における磁束密度の変化を低減する低減部材、を備えることを特徴とする振動検出器。
【請求項２】
前記低減部材は、磁性体であることを特徴とする請求項１記載の振動検出器。
【請求項３】
前記低減部材は、前記磁気回路が生成する磁場と反発する磁場を生成する磁石であることを特徴とする請求項１記載の振動検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件は、振動検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気回路が生成する磁界の中を導体が振動することによって得られる起電力を測定することで、振動の大きさを検出する振動検出器が開示されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−４２８３７号公報
【特許文献２】特開２００１−３３６９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
磁気回路を構成する磁石の特性は、周囲温度により変化する。例えば、周囲温度が高くなると、磁石の磁力が弱くなる傾向にある。したがって、振動検出器の感度が設置環境により変化し、振動検出器の測定精度が変動するおそれがある。
【０００５】
１つの側面では、本発明は、測定精度の変動を抑制することができる振動検出器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１つの態様では、本発明に係る振動検出器は、磁石を備え一部に空隙部を有する磁気回路と、前記空隙部に配置され前記磁気回路に対して相対的に変位可能な導体と、を備える振動検出器であって、低熱膨張係数材料と高熱膨張係数材料との熱膨張係数差を利用して、周囲温度が高くなれば前記空隙部に近づき、周囲温度が低くなれば前記空隙部から遠ざかることで、前記空隙部における磁束密度の変化を低減する低減部材、を備えることを特徴とする。
【０００７】
上記振動検出器において、前記低減部材を磁性体としてもよい。
【０００８】
上記振動検出器において、前記低減部材を、前記磁気回路が生成する磁場と反発する磁場を生成する磁石としてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
測定精度の変動を抑制することができる振動検出器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）は第１実施形態に係る振動検出器の全体構成を例示する模式的な断面図であり、（ｂ）は磁束線を例示する図である。
【図２】（ａ）は比較形態に係る振動検出器の全体構成を例示する模式的な断面図であり、（ｂ）は磁束線を例示する図である。
【図３】（ａ）は第２実施形態に係る振動検出器の全体構成を例示する模式的な断面図であり、（ｂ）は磁束線を例示する図である。
【図４】（ａ）は磁場を例示する図であり、（ｂ）および（ｃ）は磁石の配置を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ、実施形態について説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
図１（ａ）は、第１実施形態に係る振動検出器１００の全体構成を例示する模式的な断面図である。図１（ａ）において、感度軸（例えば鉛直方向）をＹ軸とし、感度軸と直交する方向（例えば水平方向）をＸ軸とする。
【００１３】
図１（ａ）で例示するように、振動検出器１００は、有底有蓋であってＹ軸に沿って軸を有する略円筒形状を有するケース１０内に各機器が配置された構造を有する。ケース１０は、ＳＵＳ３０４などの非磁性の金属からなる。
【００１４】
ケース１０内において、ヨーク２１が配置されている。ヨーク２１は、磁性体からなり、有底であってＹ軸に沿って軸を有する略円筒形状を有する。ヨーク２１の外径はケース１０の内径よりも若干小さく設定されているため、ヨーク２１は、ケース１０内に収容されるとともにケース１０内に固定される。ヨーク２１の上端部は、内方に対して突出してリング形状をなしている。このリング形状の部分は、ヨーク２１の外極として機能する。
【００１５】
ヨーク２１の底部の上面中心部に、Ｙ軸方向に沿って軸を有する略円柱形状の磁石２２が配置されている。磁石２２上には、Ｙ軸方向に沿って軸を有する略円柱形状のトッププレート２３が配置されている。トッププレート２３は、磁性体からなる。トッププレート２３は、ヨーク２１のリング形状の外極と対向する位置に配置されている。それにより、トッププレート２３は、内極として機能する。
【００１６】
ヨーク２１の外極と、内極として機能するトッププレート２３との間の空隙部２４には、直流磁界が形成される。それにより、図１（ｂ）で例示するように、ヨーク２１、磁石２２、トッププレート２３および空隙部２４によって磁気回路が形成される。すなわち、磁束線は、磁石２２、トッププレート２３、空隙部２４、ヨーク２１、磁石２２というループを形成する。または、磁束線は、磁石２２、ヨーク２１、空隙部２４、トッププレート２３、磁石２２というループを形成する。なお、図１（ｂ）においては、磁束線が描かれており、図１（ａ）のハッチを省略してある。
【００１７】
この空隙部２４において、Ｙ軸方向を軸として周回するように巻線導体を備える略円筒形状のコイル３０が配置されている。コイル３０は、上下１対の支持バネ４０によって支持されている。支持バネ４０は、ヨーク２１に固定されている。それにより、空隙部２４において、磁気回路に対して相対的に変位可能であって、振動可能である。コイル３０は、非磁性材料製のボビンを使用せずにコイル線材だけで直接円筒状に巻線するか、もしくはボビン上にコイル線材を円筒状に巻線して形成されている。コイル３０から２本のリード線５１は、ケース１０の蓋を貫通する出力端子５２に接続されている。
【００１８】
コイル３０がＹ軸方向に沿って振動すると、コイル３０と磁気回路との間の相対速度に比例した電圧Ｅがコイル３０の両端に発生する。この電圧は、下記式（１）で表すことができる。出力端子５２を用いてこの電圧Ｅを測定することにより、コイル３０の振動速度ｖを検出することができ、振動変位を検出することができる。
Ｅ＝ＢＬｖ      （１）
Ｂ：コイル３０が位置している空隙部２４の磁束密度
Ｌ：コイル３０の有効長
ｖ：コイル３０と磁気回路との間の相対速度
【００１９】
本実施形態に係る振動検出器１００は、ヨーク２１の上端に、有蓋であってＹ軸方向に沿って軸を有する略円筒形状の支持枠６０を備えている。支持枠６０は、非磁性体からなる。支持枠６０の外径はケース１０の内径よりも若干小さく設定されているため、支持枠６０は、ケース１０内に収容されるとともにケース１０内に固定される。
【００２０】
支持枠６０の蓋部の下面中心部に、Ｙ軸方向に沿って軸を有する略円柱形状の位置決め部材７０が固定されている。位置決め部材７０は、非磁性体からなる。位置決め部材７０の下端には、磁性体８０が固定されている。Ｙ軸方向において、磁性体８０は、空隙部２４よりも上方に位置するが、当該空隙部２４の近傍に位置している。
【００２１】
位置決め部材７０の熱膨張係数は、支持枠６０の熱膨張係数よりも高く設定されている。例えば、支持枠６０は、セラミックなどによって構成されている。位置決め部材７０は、アルミニウム、樹脂材などによって構成されている。それにより、周囲温度が上昇した場合に、支持枠６０の膨張量よりも位置決め部材７０の膨張量の方が大きくなる。したがって、磁性体８０は、周囲温度が低い場合よりも高い場合において、空隙部２４に近づくことになる。周囲温度が下降した場合には、支持枠６０の収縮量よりも位置決め部材７０の収縮量の方が大きくなる。したがって、磁性体８０は、周囲温度が高い場合よりも低い場合において、空隙部２４から遠ざかることになる。
【００２２】
ここで、本実施形態に係る振動検出器１００の効果について説明するため、比較形態に係る振動検出器２００について説明する。図２（ａ）は、振動検出器２００の構成を例示する模式的な断面図である。図２（ａ）で例示するように、振動検出器２００が振動検出器１００と異なる点は、支持枠６０、位置決め部材７０および磁性体８０が備わっていない点である。
【００２３】
振動検出器２００においても、出力端子５２を用いて電圧Ｅを測定することによって、振動速度ｖを検出することができる。しかしながら、磁石２２の特性は、周囲温度により変化する。例えば、周囲温度が高くなると、図２（ｂ）で例示した磁石２２の磁力が弱くなる傾向にある。したがって、振動検出器１００の感度が設置環境により変化し、振動検出器１００の測定精度が変動してしまう。
【００２４】
これに対して、本実施形態に係る振動検出器１００においては、磁性体８０が空隙部２４の近くに位置していることから、図１（ｂ）で例示するように、上述した磁束線のループの一部は磁性体８０を通過することになる。磁性体８０の位置が変動すると、磁性体８０を通過する磁束線の分布も変化する。周囲温度が高くなって磁石２２の磁力が弱くなった場合に、支持枠６０の熱膨張係数と位置決め部材７０の熱膨張係数との差を利用して、磁性体８０が空隙部２４に近づくことになる。この場合、空隙部２４の磁束密度が大きくなる。したがって、周囲温度が高くなって磁石２２の磁力が弱くなった場合における空隙部２４の磁束密度の変化が低減される。その結果、振動検出器１００の測定精度の変動を抑制することができる。
【００２５】
なお、周囲温度が低くなって磁石２２の磁力が強くなった場合には、支持枠６０の熱膨張係数と位置決め部材７０の熱膨張係数との差を利用して、磁性体８０が空隙部２４から遠ざかることになる。この場合、空隙部２４の磁束密度が小さくなる。それにより、周囲温度が低くなって磁石２２の磁力が強くなった場合における空隙部２４の磁束密度の変化が低減される。その結果、振動検出器１００の測定精度の変動を抑制することができる。
【００２６】
本実施形態においては、ヨーク２１、磁石２２およびトッププレート２３が、磁石を備え一部に空隙部を有する磁気回路の一例として機能する。コイル３０が、前記空隙部に配置され前記磁気回路に対して相対的に変位可能な導体の一例として機能する。支持枠６０が、低熱膨張係数材料の一例として機能する。位置決め部材７０が、高熱膨張係数材料の一例として機能する。磁性体８０が、低熱膨張係数材料と高熱膨張係数材料との熱膨張係数差を利用して、周囲温度が高くなれば前記空隙部に近づき、周囲温度が低くなれば前記空隙部から遠ざかることで、前記空隙部における磁束密度の変化を低減する低減部材の一例として機能する。
【００２７】
（第２実施形態）
図３（ａ）は、第２実施形態に係る振動検出器１００ａを例示する模式的な断面図である。振動検出器１００ａが図１の振動検出器１００と異なる点は、磁性体８０の代わりに磁石９０が設けられている点である。磁石９０は、図４（ａ）で例示するように、磁石９０が生成する磁場と、ヨーク２１、磁石２２、トッププレート２３および空隙部２４によって構成される磁気回路が生成する磁場とが互いに反発するように配置される。例えば、図４（ｂ）で例示するように、磁石２２のＮ極がＹ軸上方に位置し、Ｓ極がＹ軸下方に位置する場合には、磁石９０は、Ｎ極がＹ軸下方に位置し、Ｓ極がＹ軸上方に位置するように配置される。図４（ｃ）で例示するように、磁石２２のＳ極がＹ軸上方に位置し、Ｎ極がＹ軸下方に位置する場合には、磁石９０は、Ｓ極がＹ軸下方に位置し、Ｎ極がＹ軸上方に位置するように配置される。
【００２８】
磁石２２が生成する磁束線と、磁石９０が生成する磁束線とは、互いに交差しない。したがって、図３（ｂ）で例示するように、磁石９０が空隙部２４に近づくと、磁石２２が生成する磁束線がＹ軸方向の下方に押し込まれる。それにより、空隙部２４の磁束密度が大きくなる。磁石９０が空隙部２４から遠ざかると、空隙部２４の磁束密度が小さくなる。
【００２９】
本実施形態においては、周囲温度が上昇して磁石２２の磁力が弱くなった場合に、支持枠６０の熱膨張係数と位置決め部材７０の熱膨張係数との差を利用して、磁石９０が空隙部２４に近づくことになる。それにより、空隙部２４における磁束密度の変化が低減される。その結果、振動検出器１００ａの測定精度の変動を抑制することができる。
【００３０】
なお、周囲温度が低くなって磁石２２の磁力が強くなった場合には、支持枠６０の熱膨張係数と位置決め部材７０の熱膨張係数との差を利用して、磁石９０が空隙部２４から遠ざかることになる。それにより、空隙部２４における磁束密度の変化が低減される、その結果、振動検出器１００ａの測定精度の変動を抑制することができる。
【００３１】
本実施形態においては、ヨーク２１、磁石２２およびトッププレート２３が、磁石を備え一部に空隙部を有する磁気回路の一例として機能する。コイル３０が、前記空隙部に配置され前記磁気回路に対して相対的に変位可能な導体の一例として機能する。支持枠６０が、低熱膨張係数材料の一例として機能する。位置決め部材７０が、高熱膨張係数材料の一例として機能する。磁石９０が、低熱膨張係数材料と高熱膨張係数材料との熱膨張係数差を利用して、周囲温度が高くなれば前記空隙部に近づき、周囲温度が低くなれば前記空隙部から遠ざかることで、前記空隙部における磁束密度の変化を低減する低減部材の一例として機能する。
【００３２】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  ケース
２１  ヨーク
２２  磁石
２３  トッププレート
２４  空隙部
３０  コイル
４０  支持バネ
５１  リード線
５２  出力端子
６０  支持枠
７０  位置決め部材
８０  磁性体
９０  磁石
１００  振動検出器
【図１】
2019190930.tif 000003
【図２】
2019190930.tif 000004
【図３】
2019190930.tif 000005
【図４】
2019190930.tif 000006