(57)【要約】【課題】バネにより振動自在に支持された発電コイルの過拘束を防ぐ構造を備える動電型振動検出器を提供する。【解決手段】発電コイルを挟み込むように設けられ、当該発電コイルをその中心軸方向に振動自在にケースに支持するとともに中心軸を回転軸として回転変位させる、少なくとも一対の支持バネを備える動電型振動検出器において、発電コイルと少なくともいずれか一方の支持バネとの間、及び／又は、ケースと少なくともいずれか一方の支持バネとの間、に挿入され、発電コイルをその中心軸を回転軸として回転変位可能に支持する支持機構を更に備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電コイルを挟み込むように設けられ、前記発電コイルをその中心軸方向に振動自在にケースに支持するとともに前記中心軸を回転軸として回転変位させる、少なくとも一対の支持バネを備える動電型振動検出器において、
前記ケースと少なくともいずれか一方の前記支持バネとの間、及び／又は、前記発電コイルと少なくともいずれか一方の前記支持バネとの間に挿入され、前記発電コイルを前記中心軸を回転軸として回転変位可能に支持する支持機構を更に備える
ことを特徴とする動電型振動検出器。
【請求項２】
前記支持機構は、
同心円状に重ね合わせるように配置された２つのリングと、
前記２つのリングを円周方向に相対的に回転変位可能に連結する３枚以上の板バネと、
を備え、
前記ケースと前記支持バネとの間に挿入される場合には、一方のリングが前記ケースに、他方のリングが前記支持バネに、それぞれ固定され、
前記発電コイルと前記支持バネとの間に挿入される場合には、一方のリングが前記発電コイルに、他方のリングが前記支持バネに、それぞれ固定される
ことを特徴とする請求項１に記載の動電型振動検出器。
【請求項３】
前記支持バネ、前記リング、及び前記板バネは、導体であることを特徴とする請求項２に記載の動電型振動検出器。
【請求項４】
前記支持バネ、前記リング、及び前記板バネが導通していることを特徴とする請求項３に記載の動電型振動検出器。
【請求項５】
前記支持バネは、
円環状の内輪と、
前記内輪と同心円状に設けられ前記内輪より径が大きい円環状の外輪と、
前記内輪と前記外輪との間に設けられるバネ部と、
を備え、
前記内輪は、前記支持機構が前記発電コイル側に設けられる場合は前記支持機構に固定され、前記支持機構が前記発電コイル側に設けられない場合は前記発電コイルに固定され、
前記外輪は、前記支持機構が前記ケース側に設けられる場合は前記支持機構に固定され、前記支持機構が前記ケース側に設けられない場合は前記ケースに固定される
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の動電型振動検出器。
【請求項６】
前記支持バネは、ダイヤフラムバネであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の動電型振動検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バネにより振動自在に支持された発電コイルの過拘束を防ぐ構造を備える動電型振動検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に従来の動電型振動検出器１００の構成例を示す。動電型振動検出器１００は円筒形であり、図１(a)は断面図、図１(b)はＡ−Ａ´線断面図（紙面の手前側半分を含む）である。動電型振動検出器１００は、例えば、動電型速度計や動電型過減衰加速度計であり、磁界の中を導体が振動すると導体に振動速度や振動加速度に比例した起電力が発生する原理を利用して、振動速度や振動加速度を検出する機器である。
【０００３】
動電型振動検出器１００は、磁気回路１０１、発電コイル１０２、一対の支持バネ１０３ａ、１０３ｂ、及びケース１０４を備える。磁気回路１０１は前記ケース内に固定され、円筒状の内極１０１ａと、内極１０１ａと空隙部１０５を挟んで取り囲むように対向する円環状の外極１０１ｂと、を備える。発電コイル１０２は感度軸１０６を中心軸とする円環状であり、磁界が形成された内極１０１ａと外極１０１ｂとの間の空隙部１０５に挿入される。一対の支持バネ１０３ａ、１０３ｂは、発電コイル１０２を挟み込むように設けられ、発電コイル１０２を感度軸１０６方向に振動自在にケース１０４に支持する。なお、支持バネ１０３ａ、１０３ｂは必ずしも一対に限定されず、必要に応じて対数を増やしても構わない。支持バネ１０３ａ（１０３ｂ）は、一般には図２に示すようなダイヤフラムバネであり、発電コイル１０２に取り付けられる内輪１０３ａａ（１０３ｂａ）と、内輪１０３ａａ（１０３ｂａ）と同心円状に設けられケース１０４に取り付けられる外輪１０３ａｂ（１０３ｂｂ）と、内輪を外輪に対し相対的に振動可能に支持するバネ部１０３ａｃ（１０３ｂｃ）と、を備える。このとき、支持バネ１０３ａ（１０３ｂ）は、内輪１０３ａａ（１０３ｂａ）及び外輪１０３ａｂ（１０３ｂｂ）が発電コイル１０２と同心円状になるように設けられる。
【０００４】
このような構成の下で、発電コイル１０２が感度軸１０６方向に振動すると、磁気回路１０１に対する相対速度や相対加速度に比例した電圧がコイルの両端に発生するため、これにより振動を検出することができる（特許文献１参照）。
【０００５】
動電型振動検出器１００では、発電コイル１０２の各端末（巻き始め、巻き終わり）とそれらに対応するケース１０４に取り付けられた各出力端子１０７との間を線材（リード線）１０８で接続し、発電コイル１０２からの出力を各出力端子１０７から検出器外部へ取り出すことが多い。しかし、この線材１０８がバネ要素として寄与し、正確な振動の検出を阻害してしまう場合がある。そこでそのような不都合を避けるには、一般に導体である支持バネ１０３ａ、１０３ｂを出力配線の一部として利用する方法が採られる。具体的には例えば図３に示すように、巻き始めを支持バネ１０３ａに、巻き終わりを支持バネ１０３ｂにそれぞれ接続し、各支持バネと各出力端子１０７との間をバネ要素として寄与しない線材１０９により接続する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１６２０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一対の支持バネとして、例えば図２に示すようなダイヤフラムバネを採用した場合、バネ部が内輪と外輪との間を内輪から見て反時計回りで結んでいるため、外輪が固定された状態で内輪が振動すると、内輪が反時計回りに回転する。このように一対の支持バネとして、感度軸方向に変位する時に回転変位を伴うものを採用した場合、両方の支持バネの外輪をケースに直接的に固定するとともに、発電コイルを振動自在に支持する両方の支持バネの内輪を発電コイルに直接的に固定すると、２つの支持バネの加工精度に起因する寸法のばらつきにより回転運動がうまく吸収されず、感度軸方向のスムーズな振動に支障を来す過拘束状態になる場合がある。
【０００８】
本発明は、バネにより振動自在に支持された発電コイルの過拘束を防ぐ構造を備える動電型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】
【０００９】
本発明の動電型振動検出器は、発電コイルを挟み込むように設けられ、当該発電コイルをその中心軸方向に振動自在にケースに支持するとともに当該中心軸を回転軸として回転変位させる、少なくとも一対の支持バネを備え、更に、ケースと少なくともいずれか一方の支持バネとの間、及び／又は、発電コイルと少なくともいずれか一方の支持バネとの間に挿入され、当該発電コイルをその中心軸を回転軸として回転変位可能に支持する支持機構を備える。
このような支持機構を設けることで、支持バネがその中心軸方向に変位する時に回転を伴うものであっても、支持機構によって回転運動が吸収されるため、発電コイルの過拘束状態が緩和され、発電コイルを中心軸方向にスムーズに振動させることが可能となる。
【００１０】
支持機構は例えば、同心円状に重ね合わせるように配置された２つのリングと、当該２つのリングを円周方向に相対的に回転変位可能に連結する３枚以上の板バネと、から構成するとよい。このとき、ケースと支持バネとの間に挿入する場合には、一方のリングをケースに、他方のリングを支持バネに、それぞれ固定し、発電コイルと支持バネとの間に挿入する場合には、一方のリングを発電コイルに、他方のリングを支持バネに、それぞれ固定する。
２つのリングを３枚以上の板バネによりこのように連結することで、２つのリングを円周方向に相対的に回転させることができ、かつ、その他の方向への変位を抑制することができる。そして、このように構成した支持機構を、ケースと少なくともいずれか一方の前記支持バネとの間、及び／又は、発電コイルと少なくともいずれか一方の支持バネとの間に挿入することで、発電コイルを、その中心軸を回転軸として回転変位可能に支持することができる。
【００１１】
支持バネを出力配線の一部として利用する場合、出力端子までの経路のとりかたによっては支持機構も出力配線の一部として利用する必要が生じる。このような場合には支持バネだけでなく支持機構を構成するリング及び板バネについても導体により構成するとよい。これにより、発電コイルの端末と出力端子との間を導通させることができる。更に、導通を確実にするため、支持バネとリングとの接着、及び／又はリングと板バネとの接着を、例えば導電性接着剤やはんだ付けや溶接などにより行ってもよい。
【００１２】
支持バネは例えば、円環状の内輪と、内輪と同心円状に設けられ内輪より径が大きい円環状の外輪と、内輪と外輪との間に設けられるバネ部と、から構成するとよい。このような構成を備える支持バネとしては、例えばダイヤフラムバネが挙げられる。支持バネをこのように構成した場合、内輪については、支持機構が発電コイル側に設けられる場合は支持機構に固定し、支持機構が発電コイル側に設けられない場合は発電コイルに固定する。また、外輪については、支持機構がケース側に設けられる場合は支持機構に固定し、支持機構がケース側に設けられない場合はケースに固定する。これにより、過拘束されることなく発電コイルをスムーズに振動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】動電型振動検出器１００の構成例を示す図である。
【図２】支持バネの構成例を示す図である。
【図３】動電型振動検出器１００において支持バネを出力配線として利用する構成を説明する図である。
【図４】動電型振動検出器２００ａの構成例を示す図である。
【図５】動電型振動検出器２００ａの構成例を示す別の図である。
【図６】動電型振動検出器２００ａの構成例を示す更に別の図である。
【図７】支持機構の構成例を示す図である。
【図８】板バネの構成例を示す図である。
【図９】動電型振動検出器２００ｂの構成例を示す図である。
【図１０】動電型振動検出器２００ｂの構成例を示す別の図である。
【図１１】動電型振動検出器２００ｂの構成例を示す更に別の図である。
【図１２】動電型振動検出器２００ａ及び２００ｂにおいて支持バネを出力配線として利用する構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の各実施形態を図面を参照しつつ説明する。なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【００１５】
〔第１実施形態〕
図４に本発明の動電型振動検出器２００ａの構成例を示す。動電型振動検出器２００ａは円筒形であり、図４(a)は断面図、図４(b)はＢ−Ｂ´線断面図（紙面の手前側半分を含む）である。動電型振動検出器２００ａは、例えば、動電型速度計や動電型過減衰加速度計であり、磁界の中を導体が振動すると導体に振動速度や振動加速度に比例した起電力が発生する原理を利用して、振動速度や振動加速度を検出する機器である。
【００１６】
動電型振動検出器２００ａは、磁気回路１０１、発電コイル１０２、一対の支持バネ１０３ａ、１０３ｂ、支持機構２０１、及びケース１０４、を備える。つまり、動電型振動検出器２００ａは、従来技術として説明した動電型振動検出器１００に支持機構２０１を加えた構成を備える。
【００１７】
動電型振動検出器２００ａの基本的な動作原理は動電型振動検出器１００と同様である。すなわち、磁界が形成された磁気回路１０１の空隙部１０５において、発電コイル１０２がその中心軸である感度軸１０６方向に振動すると、磁気回路１０１に対する相対速度や相対加速度に比例した電圧がコイルの両端に発生するため、これにより振動速度や振動加速度を検出することができる。
【００１８】
支持バネ１０３ａ、１０３ｂは、発電コイル１０２を両側から挟み込むように設けられ、発電コイル１０２を感度軸１０６方向に振動自在にケース１０４に支持する。支持バネ１０３ａ、１０３ｂには、一般に図２に示すようなダイヤフラムバネが採用される。しかしダイヤフラムバネのように、感度軸１０６方向に変位する時に回転変位を伴う支持バネを採用した場合、ケース１０４への固定に係る部分（図２に示すダイヤフラムバネにおいては外輪１０３ａｂ、１０３ｂｂ）を共にケース１０４に直接的に固定するとともに、発電コイル１０２を振動自在に支持する部分（図２に示すダイヤフラムバネにおいては内輪１０３ａａ、１０３ｂａ）を共に発電コイル１０２に直接的に固定すると、２つの支持バネ１０３ａ、１０３ｂの加工精度に起因する寸法のばらつきにより回転運動がうまく吸収されず、感度軸１０６方向のスムーズな振動に支障を来す過拘束状態になる場合がある。
【００１９】
そこで本発明においては、ケース１０４と支持バネ１０３ａ（図２に示すダイヤフラムバネにおいては外輪１０３ａｂ）との間、又はケース１０４と支持バネ１０３ｂ（図２に示すダイヤフラムバネにおいては外輪１０３ｂｂ）との間のいずれか一方に、感度軸１０６を回転軸として発電コイル１０２を回転変位可能に支持する支持機構２０１を挿入する。このような支持機構２０１を挿入することで、支持バネ１０３ａ、１０３ｂが感度軸１０６方向に変位する時に回転を伴うものであっても、支持機構２０１によって回転運動が吸収されるため、発電コイル１０２の過拘束状態が緩和され、発電コイル１０２を感度軸１０６方向にスムーズに振動させることが可能となる。なお、支持機構２０１の挿入は、ケース１０４と支持バネ１０３ａとの間、又はケース１０４と支持バネ１０３ｂとの間のいずれか一方のみで効果は得られるが、双方に挿入しても構わない。
【００２０】
図４(a)は、支持機構２０１をケース１０４と支持バネ１０３ａとの間に挿入した例を示したものである。また、図５(a)及び図６(a)についても同様であり、図５(b)はＣ−Ｃ´線断面図、図６(b)はＤ−Ｄ´線断面図（いずれも紙面の手前側半分を含む）である。
【００２１】
支持機構２０１は、例えば図７に示すように、同心円状に重ね合わせるように配置された２つのリング２０１ａと、２つのリング２０１ａを円周方向に相対的に回転変位可能に連結する３枚以上の板バネ２０１ｂと、から構成するとよい。板バネ２０１ｂにより２つのリング２０１ａを円周方向に相対的に回転変位可能に連結するには、板バネの幅方向がリングの直径方向を向き、各板バネの板面の法線の方向が各板バネの配設位置においてリングの接線方向を向くように、リングの中心に対して放射状に配設するとよい。
【００２２】
板バネ２０１ｂは、適正なバネ定数と（感度軸１０６と直交する方向の）横剛性を実現するために３枚以上設ける必要があるが、３枚以上であれば枚数は任意である。配置間隔についても任意であるが、バランスをとる観点から等間隔で設けるのが望ましい。形状は図８(a)に示すような矩形（紙面縦方向が幅方向、横方向が長さ方向、左右両端が各リングへの固定端、図８(b),(c)について同様）が好適であるが、適正なバネ定数と横剛性が実現されれば、例えば矩形の中間部がくびれた図８(b)に示すような形状や、矩形の中間部に深く切り込みが入った図８(c)に示すような形状など、任意の形状として構わない。
【００２３】
支持機構２０１の２つのリング２０１ａは発電コイル１０２と同心円状に配置され、一方のリング２０１ａはケース１０４に、他方のリング２０１ａは支持バネ１０３ａに、それぞれ固定される。２つのリング２０１ａそれぞれの径は所望の動電型振動検出器２００ａの構造に応じて任意である。支持バネ１０３ａが図２に示すダイヤフラムバネの場合、支持バネ１０３ａに固定される方のリング２０１ａは、支持バネ１０３ａの外輪１０３ａｂに固定される。そのため、支持バネ１０３ａに固定される方のリング２０１ａの径は、支持バネ１０３ａの外輪１０３ａｂの径に合わせて設計すればよい。また、ケース１０４に固定される方のリング２０１ａの径は、ケース１０４側の固定スペースに応じて設計すればよい。
【００２４】
２つのリングを３枚以上の板バネによりこのように連結することで、２つのリングを円周方向に相対的に回転させることができ、かつ、その他の方向への変位を抑制することができる。そして、このように構成した支持機構を、ケースと少なくともいずれか一方の支持バネとの間に挿入することで、感度軸を回転軸として、発電コイルを回転変位可能に支持することができる。
【００２５】
〔第２実施形態〕
図９に本発明の動電型振動検出器２００ｂの構成例を示す。図９(a)は断面図、図９(b)はＥ−Ｅ´線断面図（紙面の手前側半分を含む）である。動電型振動検出器２００ｂは、動電型振動検出器２００ａと構成要素は全く同じで、支持機構２０１の挿入位置のみが異なる構成である。具体的には、発電コイル１０２と支持バネ１０３ａ（図２に示すダイヤフラムバネにおいては内輪１０３ａａ）との間、又は発電コイル１０２と支持バネ１０３ｂ（図２に示すダイヤフラムバネにおいては内輪１０３ｂａ）との間のいずれか一方に支持機構２０１を挿入することで過拘束状態を緩和する。このように支持機構を挿入することによっても、支持機構によって回転運動が吸収されるため、発電コイルの過拘束状態が緩和され、発電コイルを感度軸方向にスムーズに振動させることが可能となる。なお、支持機構２０１の挿入は、発電コイル１０２と支持バネ１０３ａとの間、又は発電コイル１０２と支持バネ１０３ｂとの間のいずれか一方のみで効果は得られるが、双方に挿入しても構わない。また、発電コイル１０２と支持バネ１０３ａとの間、又は発電コイル１０２と支持バネ１０３ｂとの間の一方又は双方に挿入した上で、更に、ケース１０４と支持バネ１０３ａとの間、又はケース１０４と支持バネ１０３ｂとの間の一方又は双方に挿入しても構わない。
【００２６】
図９(a)は、支持機構２０１を発電コイル１０２と支持バネ１０３ａとの間に挿入した例を示したものである。また、図１０(a)及び図１１(a)についても同様であり、図１０(b)はＦ−Ｆ´線断面図、図１１(b)はＧ−Ｇ´線断面図（いずれも紙面の手前側半分を含む）である。
【００２７】
支持機構２０１を図７に示すように構成した場合、２つのリング２０１ａは発電コイル１０２と同心円状に配置され、一方のリング２０１ａは発電コイル１０２に、他方のリング２０１ａは支持バネ１０３ａに、それぞれ固定される。２つのリング２０１ａそれぞれの径は所望の動電型振動検出器２００ｂの構造に応じて任意である。支持バネ１０３ａが図２に示すダイヤフラムバネの場合、支持バネ１０３ａに固定される方のリング２０１ａは、支持バネ１０３ａの内輪１０３ａａに固定される。そのため、支持バネ１０３ａに固定される方のリング２０１ａの径は、支持バネ１０３ａの内輪１０３ａａの径に合わせて設計すればよい。また、発電コイル１０２に固定される方のリング２０１ａの径は、発電コイル１０２の径に合わせて設計すればよい。
【００２８】
重ね合わせるように配置された２つのリングを３枚以上の板バネにより円周方向に相対的に回転変位可能に連結して構成した支持機構を、発電コイルと少なくともいずれか一方の支持バネとの間に挿入することで、感度軸を回転軸として、発電コイルを回転変位可能に支持することができる。
【００２９】
〔第３実施形態〕
動電型振動検出器２００ａ及び２００ｂにおいて、図４(a)や図９(a)に示すように発電コイル１０２の各端末（巻き始め、巻き終わり）とそれらに対応するケース１０４に取り付けられた各出力端子１０７とを線材（リード線）１０８で接続し、発電コイル１０２からの出力を各出力端子１０７から検出器外部へ取り出すと、線材１０８がバネ要素として寄与し、正確な振動の検出を阻害してしまう場合がある。
【００３０】
そこで、一般に導体である支持バネ１０３ａ、１０３ｂを発電コイル１０２の各端末（巻き始め、巻き終わり）からの出力配線の一部として利用し、動電型振動検出器２００ａの場合は例えば図１２(a)の点線で示すバネ要素として寄与しない線材１０９を経由して、また動電型振動検出器２００ｂの場合は例えば図１２(b)の点線で示すバネ要素として寄与しない線材１０９を経由して、それぞれ出力することが考えられる。
【００３１】
しかし、これらの例の場合、発電コイル１０２の各端末からバネ要素として寄与しない線材１０９までの経路には、支持バネ１０３ａだけでなく支持機構２０１が介在する。そこで、このような場合には支持機構２０１（リング２０１ａ及び板バネ２０１ｂ）についても導体で構成すればよい。これにより、発電コイル１０２の各端末と各出力端子１０７との間を導通させることができる。更に、導通を確実にするため、支持バネ１０３ａとリング２０１ａとの接着、及び／又はリング２０１ａと板バネ２０１ｂとの接着を、例えば導電性接着剤やはんだ付けや溶接などにより行ってもよい。
【００３２】
本発明の動電型振動検出器の各構成要素及び各機能は、必要に応じ併合・分割しても構わない。また、本発明において表現されている技術的思想の範囲内で適宜変更が可能であり、その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含む。
【符号の説明】
【００３３】
１００、２００ａ、２００ｂ  動電型振動検出器
１０１  磁気回路
１０１ａ  内極
１０１ｂ  外極
１０２  発電コイル
１０３ａ、１０３ｂ  支持バネ
１０３ａａ、１０３ｂａ  内輪
１０３ａｂ、１０３ｂｂ  外輪
１０３ａｃ、１０３ｂｃ  バネ部
１０４  ケース
１０５  空隙部
１０６  感度軸
１０７  出力端子
１０８  線材（リード線）
１０９  バネ要素として寄与しない線材
２０１  支持機構
２０１ａ  リング
２０１ｂ  板バネ
【図１】
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【図２】
2017049183.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2017049183.tif 000007
【図６】
2017049183.tif 000008
【図７】
2017049183.tif 000009
【図８】
2017049183.tif 000010
【図９】
2017049183.tif 000011
【図１０】
2017049183.tif 000012
【図１１】
2017049183.tif 000013
【図１２】
2017049183.tif 000014