(57)【要約】【課題】電源の増幅器への負荷をより軽減する。【解決手段】直流磁界が形成された空間内に配置され、電流が流れることによって上下方向に駆動する可動コイル部（４）と、可動コイル部（４）に固定され、試験体（Ｓ）が載置される振動台（５）と、を備えた動電式振動発生機（１０）において、可動コイル部（４）に、交流電源（Ａ）に接続された第１の可動コイル（４１）と、第１の可動コイル（４１）の外周又は内周に配置され、直流電源に接続された第２の可動コイル（４２）と、を備えた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流磁界が形成された空間内に配置され、電流が流れることによって上下方向に駆動する可動コイル部と、
前記可動コイル部に固定され、試験体が載置される振動台と、
を備えた動電式振動発生機において、
前記可動コイル部は、
交流電源に接続された第１の可動コイルと、
前記第１の可動コイルの外周又は内周に配置され、直流電源に接続された第２の可動コイルと、
を備えることを特徴とする動電式振動発生機。
【請求項２】
請求項１に記載の動電式振動発生機において、
前記振動台の上下方向の位置を検出する位置検出手段と、
前記位置検出手段により検出された位置に基づいて、前記振動台の位置を基準位置に戻すために前記第２の可動コイルに供給される直流電流を制御する直流電源制御手段と、
を備えることを特徴とする動電式振動発生機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の動電式振動発生機において、
前記直流電源からの直流電流の供給をオフにした状態で、前記振動台の振動時における前記第２の可動コイルの速度を測定する速度測定手段と、
前記速度測定手段により測定された速度に基づいて、前記振動台の振動制御を行うために前記第１の可動コイルに供給される交流電流の制御を行う制御手段と、
を備えることを特徴とする動電式振動発生機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動電式振動発生機に関する。
【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。この振動試験機としては、例えば、図３に示すように、振動を発生させる動電式振動発生機１００がある（例えば、特許文献１参照。）。
この動電式振動発生機１００においては、直流磁界中の可動コイル１０１に電源１０２から交流電流が供給されることにより、可動コイル１０１が振動し、この可動コイル１０１の振動に伴って振動台１０３が振動して試験体Ｓの振動試験を行うようになっている。
この振動台１０３は、空気バネ１０４によってその荷重が支持されているが、バネのヒステリシス特性により、振動中に波形の歪みを生じるほか、振動によって機械的な疲労を生じ、基準位置からずれてしまうことがある。
これらの問題を解決するために、可動コイル１０１に交流電流の他に電源１０２から直流電流を供給して力を発生させ、振動台１０３を基準位置に戻す方法が用いられている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−３１０８４６号公報  （第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記動電式振動発生機１００においては、可動コイル１０１に供給する交流電流に加え、振動台１０３を基準位置に戻す力を発生させる直流電流を増幅する必要があるため、電源１０２の増幅器に大きな負荷をかけてしまうという問題点があった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電源の増幅器への負荷をより軽減できる動電式振動発生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、直流磁界が形成された空間内に配置され、電流が流れることによって上下方向に駆動する可動コイル部（４）と、可動コイル部（４）に固定され、試験体（Ｓ）が載置される振動台（５）と、を備えた動電式振動発生機（１０）において、可動コイル部（４）は、交流電源（Ａ）に接続された第１の可動コイル（４１）と、第１の可動コイル（４１）の外周又は内周に配置され、直流電源に接続された第２の可動コイル（４２）と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、直流磁界が形成された空間内に配置された第１の可動コイルに交流電源から交流電流を流すと、第１の可動コイルには上方向に作用する力と下方向に作用する力とが交互に発生する。また、試験体を載せた振動台の荷重に応じて第２の可動コイルに直流電源から直流電流を流すことにより、試験体を載せた振動台の荷重による基準位置からのずれをキャンセルして基準位置に戻すことができる。
更に、第１の可動コイルと第２の可動コイルの各可動コイルに異なる電源から電流を供給するようにしたので、各電源の増幅器への負荷を軽減することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の動電式振動発生機（１０）において、前記振動台（５）の上下方向の位置を検出する位置検出手段（８）と、位置検出手段（８）により検出された位置に基づいて、振動台（５）の位置を基準位置に戻すために第２の可動コイル（４２）に供給される直流電流を制御する直流電源制御手段（９）と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、位置検出手段が振動台の上下方向の位置を検出し、検出された位置に基づいて、直流電源制御手段が第２の可動コイルに供給する直流電流を制御して振動台を基準となる位置に戻す。
よって、振動台を基準となる位置に戻した状態で振動試験が行われるので、より正確に振動試験を行うことができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の動電式振動発生機（１０）において、直流電源（Ｄ２）からの直流電流の供給をオフにした状態で、振動台（５）の振動時における第２の可動コイル（４２）の速度を測定する速度測定手段（９）と、速度測定手段（９）により測定された速度に基づいて、振動台（５）の振動制御を行うために第１の可動コイル（４１）に供給される交流電流の制御を行う制御手段（９）と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、速度測定手段が直流電源からの直流電流の供給をオフにした状態で、振動台の振動時における第２の可動コイルの速度を測定し、測定された速度に基づいて、制御手段が第１の可動コイルに供給される交流電流を制御する。
よって、第２の可動コイルの振動時における速度を測定するだけで、第１の可動コイルの振動を制御することができる。また、直流電源からの電源供給をオフにすることで、第２の可動コイルを速度計として用いることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態における動電式振動発生機について詳細に説明する。
図１に示すように、動電式振動発生機１０は、一方の磁極に磁化される外側磁極１、他方の磁極に磁化される内側磁極２、磁界を形成する磁界形成部としての励磁コイル３、励磁コイル３が形成する磁界中に配置された可動コイル部４、可動コイル部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、振動台支持部６の変位を計測する位置検出手段としての変位計８、可動コイル部４に供給する電流を制御する制御部９、操作部１１、表示部１２等を備えている。
【００１３】
外側磁極１は、内部に格納された励磁コイル３によって磁化される磁性体である。
内側磁極２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、励磁コイル３によって外側磁極１と異なる磁極に磁化される磁性体である。
励磁コイル３は、外側磁極１内部に外周を囲まれるように格納され、外側磁極１の内壁に円周に沿って形成された突部１ａ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１は、直流電源Ｄ１に接続され、直流電流を流すことにより、励磁されて直流磁界を形成し、磁性体である外側磁極１の突部１ａと内側磁極２との間のギャップＧには、可動コイル部４を横切る磁界が形成される。
【００１４】
可動コイル部４は、ギャップＧに配置された第１の可動コイル４１と、この第１の可動コイル４１の外周に沿ってギャップＧに配置された第２の可動コイル４２とを備えている。
第１の可動コイル４１は、交流電源Ａと接続され、この交流電源Ａから交流電流が供給されると、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。
第２の可動コイル４２は、直流電源Ｄ２と接続され、この直流電源Ｄ２から直流電流が供給されると、上方向或いは下方向に作用する力が発生する。従って、振動台５が、自重及び試験体Ｓの荷重等によって基準位置から下方向にずれた場合であっても、この第２の可動コイル４２に上方向に力が生じる直流電流を供給することにより、振動台５を基準位置に戻した状態で、試験を行うことができるようになっている。また、第２の可動コイル４２と、第１の可動コイル４１とは一体となって動くようになっている。
【００１５】
また、第１の可動コイル４１及び第２の可動コイル４２は、内側磁極２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支持部６の下端部に固定されており、第１の可動コイル４１が振動することによって振動台支持部６が振動して振動台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（図示しない）により測定できるようになっている。
【００１６】
変位計８は、例えば、リニアスケールからなり、振動台支持部６の基準位置からの変位、即ち、振動台５の水平面に対して垂直な方向の変位が測定され、測定された変位は、変位信号として制御部９に出力される。
ここで、振動台支持部６の基準位置は、振動台５が水平に保たれる位置を基準位置としている。
【００１７】
制御部９は、内部に、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）９１、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）９２、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）９３等を備えて構成される。
具体的には、ＣＰＵ９１は、変位計８により検出された位置に基づいて、第２の可動コイル４２に供給する直流電流を制御する直流電源制御手段として機能する。また、ＣＰＵ９１は、直流電源Ｄ２からの電流の供給をオフにした状態で、振動台５の振動時における第２の可動コイル４２の速度を測定する速度測定手段として機能するとともに、測定された速度に基づいて、第１の可動コイル４１に供給される交流電流を制御する制御手段として機能する。
【００１８】
ＲＡＭ９２は、ＣＰＵ９１のワークエリアを形成するとともに、ＣＰＵ９１の制御の下、処理データを一時的に記憶するメモリエリアを有する。
【００１９】
ＲＯＭ９３には、ＣＰＵ９１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。
具体的には、ＲＯＭ９３は、変位計８によって検出された位置に基づいて、第２の可動コイル４２に供給する直流電流を制御する機能を実現させる直流電源制御プログラムを有する。
また、ＲＯＭ９３は、直流電源Ｄ２からの電流の供給をオフにした状態で、振動台５の振動時における第２の可動コイル４２の速度を測定する機能を実現させる速度測定プログラム、測定された速度に基づいて、第１の可動コイル４１に供給される交流電流を制御する機能を実現させる交流電流制御プログラムを有する。
【００２０】
操作部１１は、キーボードやマウス等からなり、試験体Ｓの質量、寸法、重心値、偏心量等の数値データや振動試験に関するコマンドを入力、或いは選択するためのものである。
表示部１２は、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）表示装置等からなり、操作部１１から入力された数値データやコマンド、或いは算出された数値データ等を表示するためのものである。
【００２１】
次に、動電式振動発生機１０による試験体Ｓの振動制御動作（方法）について説明する。
まず、動電式振動発生機１０に電源を入れるとともに、振動台５に試験体Ｓを設置し、使用者が表示部１２を見ながら操作部１１を操作して、可動コイル４の振動を開始するよう指示を与えると、ＣＰＵ９１が位置検出プログラムを実行することにより、変位計８が振動台５の水平面に対して垂直な方向の変位を測定する。
【００２２】
次いで、ＣＰＵ９１は、交流電流制御プログラムを実行することにより、交流電源Ａから供給される交流電流を、第１の可動コイル４１を振動させる周波数に調整し、第１の可動コイル４１に流す。ここで、交流電流の制御について説明すると、第２の可動コイル４２への直流電流の供給を遮断した場合、第２の可動コイル４２は、第１の可動コイル４１の影響により、上下方向に移動することとなる。このとき、ＣＰＵ９１が速度測定プログラムを実行することにより、第２の可動コイル４２の振動の速度を測定する。そして、この振動の速度波形を逆相にして交流電源Ａに戻すことにより、交流電流の波形を補正し、交流電流を安定した状態で第１の可動コイル４１に供給する。
【００２３】
また、ＣＰＵ９１は、直流電源制御プログラムを実行することにより、変位計８で測定された振動台５の変位量に基づいて、直流電源Ｄ２から供給される直流電流量を調整し、第２の可動コイル４２に流す。このとき、ＣＰＵ９１は、第１の可動コイル４１に交流電流を流す信号を交流電源Ａに送信し、交流電源Ａ内の増幅器（図示しない）により増幅させる。また、ＣＰＵ９１は、第２の可動コイル４２に直流電流を流す信号を直流電源Ｄ２に送信し、直流電源Ｄ２内の増幅器（図示しない）により増幅させる。
これにより、振動台５を基準位置に戻して試験体Ｓの振動試験を行うことができる。
【００２４】
本実施の形態の動電式振動発生機１０によれば、励磁コイル３が形成する磁界の中で第１の可動コイル４１に交流電源Ａから交流電流を流すと、第１の可動コイル４１には上方向に作用する力と下方向に作用する力とが交互に発生する。また、試験体Ｓを載せた振動台５の荷重に応じて第２の可動コイル４２に直流電源Ｄ２から直流電流を流すことにより、試験体Ｓを載せた振動台５の荷重による基準位置からのずれをキャンセルして基準位置に戻すことができる。
よって、第１の可動コイル４１と第２の可動コイル４２の各可動コイル４に異なる電源から電流を供給するようにしたので、各電源の増幅器への負荷を軽減することができる。
【００２５】
また、変位計８により、振動台５の上下方向の位置を検出し、検出された位置に基づいて、ＣＰＵ９１が直流電源制御プログラムを実行することにより、第２の可動コイル４２に供給する直流電流を制御して振動台５を基準位置に戻す。
よって、振動台５を基準位置に戻した状態で振動試験が行われるので、より正確に振動試験を行うことができる。
【００２６】
更に、ＣＰＵ９１が速度測定プログラムを実行することにより、直流電源Ｄ２からの電源供給をオフにした状態で、振動台５の振動時における第２の可動コイル４２の速度を測定し、測定された速度に基づいて、ＣＰＵ９１が交流電流制御プログラムを実行することにより、第１の可動コイル４１に供給される交流電流を制御する。よって、第２の可動コイル４２の速度を測定するだけで、第１の可動コイル４１の振動を制御することができる。
また、第２の可動コイル４２の振動の速度波形を逆相にして交流電源Ａに戻すことにより、交流電流の波形を補正し、交流電流を安定した状態で第１の可動コイル４１に供給することができる。
【００２７】
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、励磁コイル３に直流電流を供給する直流電源Ｄ１と第２の可動コイル４２に直流電流を供給する直流電源Ｄ２とを別個に設けたが、同じ直流電源を用いてもよい。また、励磁コイル３は、上下方向に２層に設けたが、１層であってもよい。また、振動台支持部６を支持するものは空気バネ７に限らず、板バネやコイルバネであってもよい。更に、試験体Ｓの荷重によって、第１の可動コイル４１及び第２の可動コイル４２を変更することは勿論可能である。その他、本発明は、発明の要旨を逸脱しない範囲内で自由に変更、改良が可能である。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、直流磁界が形成された空間内に配置された第１の可動コイルに交流電源から交流電流を流すと、第１の可動コイルには上方向に作用する力と下方向に作用する力とが交互に発生する。また、試験体を載せた振動台の荷重に応じて第２の可動コイルに直流電源から直流電流を流すことにより、試験体を載せた振動台の荷重による基準位置からのずれをキャンセルして基準位置に戻すことができる。
更に、第１の可動コイルと第２の可動コイルの各可動コイルに異なる電源から電流を供給するようにしたので、各電源の増幅器への負荷を軽減することができる。
【００２９】
請求項２に記載の発明によれば、位置検出手段が振動台の上下方向の位置を検出し、検出された位置に基づいて、直流電源制御手段が第２の可動コイルに供給する直流電流を制御して振動台を基準となる位置に戻す。
よって、振動台を基準となる位置に戻した状態で振動試験が行われるので、より正確に振動試験を行うことができる。
【００３０】
請求項３に記載の発明によれば、速度測定手段が直流電源からの直流電流の供給をオフにした状態で、振動台の振動時における第２の可動コイルの速度を測定し、測定された速度に基づいて、制御手段が第１の可動コイルに供給される交流電流を制御する。
よって、第２の可動コイルの振動時における速度を測定するだけで、第１の可動コイルの振動を制御することができる。また、直流電源からの電源供給をオフにすることで、第２の可動コイルを速度計として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態における動電式振動発生機の断面図である。
【図２】本実施の形態における制御部を説明するブロック図である。
【図３】従来技術における動電式振動発生機の断面図である。
【符号の説明】
４      可動コイル部
４１    第１の可動コイル
４２    第２の可動コイル
５      振動台
８      変位計（位置検出手段）
９      制御部（直流電源制御手段、速度測定手段、制御手段）
１０    動電式振動発生機
Ａ      交流電源
Ｄ１、Ｄ２    直流電源
【図１】
2004219196.tif 000003
【図２】
2004219196.tif 000004
【図３】
2004219196.tif 000005