特開 2021-131347 電磁式振動計

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-131347(P2021-131347A)

(43)【公開日】2021年9月9日

(54)【発明の名称】電磁式振動計

(51)【国際特許分類】

   G01H 11/02 20060101AFI20210813BHJP

   F16F 15/03 20060101ALI20210813BHJP

【ＦＩ】

   G01H11/02 Z

   F16F15/03 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2020-27871(P2020-27871)

(22)【出願日】2020年2月21日

(71)【出願人】

【識別番号】597103872

【氏名又は名称】倉橋護謨工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098202

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 信彦

(72)【発明者】

【氏名】野村 幸司

【テーマコード（参考）】

2G064

3J048

【Ｆターム（参考）】

2G064AB02

2G064BA02

2G064BD02

2G064BD08

2G064BD11

2G064BD12

3J048BC01

3J048BE09

3J048BF03

3J048EA07

(57)【要約】

【課題】同一構成の電磁式振動計間の出力電圧、減衰定数を容易に一致可能とする構造を提供することで、同一構成の電磁式振動計間に互換性をもたせる。
【解決手段】磁界中を導体が運動することにより振動を検出する電磁式振動計である。磁界中に運動可能に配される振子１に、第一巻線２ａと、この第一巻線２ａと電気的に絶縁された第二巻線２ｂとを備えている。前記第一巻線２ａを含んだ回路５を、前記第一巻線２ａと感度調整用の抵抗６とを並列に接続させたものとして、前記第一巻線２ａにより出力を得るようにすると共に、前記第二巻線２ｂを含んだ回路７を、前記第二巻線２ｂと減衰定数調整用の抵抗８とを並列に接続させたものとして、前記第二巻線２ｂにより前記振子１の運動を減衰可能としてなる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

磁界中を導体が運動することにより振動を検出する電磁式振動計であって、
磁界中に運動可能に配される振子に、第一巻線と、この第一巻線と電気的に絶縁された第二巻線とを備えており、
前記第一巻線を含んだ回路を、前記第一巻線と感度調整用の抵抗とを並列に接続させたものとして、前記第一巻線により出力を得るようにすると共に、
前記第二巻線を含んだ回路を、前記第二巻線と減衰定数調整用の抵抗とを並列に接続させたものとして、前記第二巻線により前記振子の運動を減衰可能としてなる、電磁式振動計。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、電磁式振動計の改良に関する。

【背景技術】

【0002】

磁界中を導体が運動することにより振動を検出する電磁式振動計がある。図２は、典型的な電磁式振動計の要部断面構成図である。

【0003】

図２中、符号１で示されるのは振子、符号１ａで示されるのは前記振子１を構成する錘、符号１ｂで示されるのは前記振子１を構成するボビン部、符号１ｃで示されるのは振子１を構成するバネ、符号２で示されるのは前記ボビン部１ｂに巻かれた導体としての巻線、符号３で示されるのが振子１の支持体、符号３ａで示されるのが支持体３側の一部となる永久磁石、符号３ｂで示されるのが前記永久磁石３ａの一方の磁極側に添装される磁性体、符号３ｃで示されるのが前記永久磁石３ｂの他方の磁極側に添装される底部３ｄとこの底部３ｄを囲む周回状の立ち上がり部３ｅとを備えた磁性体である。

【0004】

前記磁性体３ｂと前記磁性体３ｃの立ち上がり部３ｅとの間に形成される同心円状の空隙４に磁界（その磁力線の向きを図２において矢印で示す。）が形成され、この磁界中に前記巻線２が位置されている。図２中、符号５で示されるのが、前記巻線２を含んだ回路であり、この回路５には巻線２と並列に抵抗６が接続され、この回路５から出力が得られるようになっている。

【0005】

以下では、
ｍを振子１の質量、
λを減衰に関する定数（制動力）、
kをバネ１ｃのばね定数、
hを減衰定数、
ωnを固有円振動数、
Bを磁束密度、
lを巻線２の長さ、
R1を巻線２の抵抗、
R2を巻線２に並列に接続される抵抗６
eiを巻線2の起電力
eoを出力電圧、
として説明する。

【0006】

図２において支持体３側が固定側、巻線１側が可動側とし、図２の右側半分で説明する（図２において矢印で示す磁力線の向きは紙面左から右）。振子１を構成する錘１ａが上向きに速度vで運動した時に発生する電圧eiは、フレミングの右手の法則により、（１）式で示される。

【0007】

【数1】

【0008】

（１）式から、出力電圧は速度に比例する。電圧の発生する向きは、紙面手前から奥である。

【0009】

電磁式振動計では、前記回路５に並列に電気抵抗６を入れることにより電磁制動がかかり、振子１に減衰をかけることができる。抵抗６が並列に接続されることにより前記巻線２に電流ｉが流れる。巻線２に電流が流れることにより、今度は、フレミングの左手の法則により巻線２に速度ｖと反対の方向に力が発生する。

【0010】

流れる電流ｉは、（２）式で示される。

【0011】

【数2】

【0012】

発生する力は、（３）式で示される。

【0013】

【数3】

【0014】

（１）（２）（３）式より、（４）式が得られる。

【0015】

【数4】

【0016】

（４）式より発生する力λは、速度ｖに比例し、振子１の速度方向と逆に働くことから、振子１に制動（減衰）を与えられる。巻線２による減衰定数（ｈ）は、ｈ＝λ／（２ｍωｎ）より（５）式となる。

【0017】

【数5】

【0018】

抵抗６を増減させることにより、減衰定数を調整することができる。抵抗６を接続した場合の出力電圧は、巻線２の抵抗と抵抗６により分割され（６）式により表される。

【0019】

【数6】

【0020】

前記（５）（６）式から、減衰定数、出力電圧ともに、巻線２に並列に接続する抵抗６で最終的に調整できるが、巻線２の抵抗（R1）、振子１の質量（ｍ）、固有円振動数（ωｎ）、磁束密度（B）は同一構成の電磁式振動計においてバラツキがあり、同一構成の電磁式振動計間の減衰定数、出力電圧を一致させることは容易でない。

【0021】

振動測定の場合はその３成分（Ｘ、Ｙ、Ｚの３方向）に対応した電磁式振動計が必要とされるなど、測定にあたっては複数の電磁式振動計が同時に使用される場合が多い。しかるに、図２に示される従来の電磁式振動計は、互換性をもたせ難く、このため、収録装置側で各電磁式振動計に対する感度設定が必要となるといった面倒を強いられていた。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0022】

そこで、この発明は、同一構成の電磁式振動計間の出力電圧、減衰定数を容易に一致可能とする構造を提供して、同一構成の電磁式振動計間に互換性をもたせることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0023】

前記目的を達成するために、この発明にあっては、電磁式振動計を、磁界中を導体が運動することにより振動を検出する電磁式振動計であって、
磁界中に運動可能に配される振子に、第一巻線と、この第一巻線と電気的に絶縁された第二巻線とを備えており、
前記第一巻線を含んだ回路を、前記第一巻線と感度調整用の抵抗とを並列に接続させたものとして、前記第一巻線により出力を得るようにすると共に、
前記第二巻線を含んだ回路を、前記第二巻線と減衰定数調整用の抵抗とを並列に接続させたものとして、前記第二巻線により前記振子の運動を減衰可能としてなる、ものとした。

【発明の効果】

【0024】

この発明によれば、同一構成の電磁式振動計間の出力電圧、減衰定数を容易に一致させることができ、同一構成の電磁式振動計間に互換性をもたせることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】図１は、この発明の一実施の形態にかかる電磁式振動計の要部断面構成図である。

【図2】図２は、従来の電磁式振動計の要部断面構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、図１に基づいて、この発明の典型的な実施の形態について、説明する。図１は、この発明の一実施の形態にかかる電磁式振動計の要部を、これを構成する後述の振子１の移動方向に沿う向きで断面にして示している。

【0027】

この実施の形態にかかる電磁式振動計は、磁界中を導体が運動することにより振動を検出するものである。かかる運動には、後述の支持体３側が移動することによる相対的な運動も含む。

【0028】

かかる電磁式振動計は、前記磁界中に運動可能に配される振子１に、後述の第一巻線２ａと、この第一巻線２ａと電気的に絶縁された第二巻線２ｂとを備えている。

【0029】

また、かかる電磁式振動計は、前記第一巻線２ａを含んだ後述の回路５を、前記第一巻線２ａと感度調整用の抵抗６とを並列に接続させたものとして、前記第一巻線２ａにより出力を得るようにすると共に、
前記第二巻線２ｂを含んだ後述の回路７を、前記第二巻線２ｂと減衰定数調整用の抵抗８とを並列に接続させたものとして、前記第二巻線２ｂにより前記振子１の運動を減衰可能としている。

【0030】

図１中、符号１で示されるのは振子、符号１ａで示されるのは前記振子１を構成する錘、符号１ｂで示されるのは前記振子１を構成するボビン部、符号１ｃで示されるのは振子１を構成するバネ、符号２ａで示されるのは前記ボビン部１ｂに巻かれた導体としての第一巻線、符号２ｂで示されるのは前記ボビン部１ｂに巻かれた導体としての第二巻線、符号３で示されるのが振子１の支持体、符号３ａで示されるのが支持体３側の一部となる永久磁石、符号３ｂで示されるのが前記永久磁石３ａの一方の磁極側に添装される磁性体、符号３ｃで示されるのが前記永久磁石３ｂの他方の磁極側に添装される底部３ｄとこの底部３ｄを囲む周回状の立ち上がり部３ｅとを備えた磁性体である。

【0031】

前記磁性体３ｂと前記磁性体３ｃの立ち上がり部３ｅとの間に形成される同心円状の空隙４に磁界（その磁力線の向きを図１において矢印で示す。）が形成され、この磁界中に前記第一巻線２ａ及び第二巻線２ｂが位置されている。

【0032】

図１中、符号５で示されるのが、前記第一巻線２ａを含んだ回路であり、この回路５には第一巻線２ａと並列に抵抗６が接続され、この回路５から出力が得られるようになっている。

【0033】

また、図１中、符号７で示されるのが、前記第二巻線２ｂを含んだ回路であり、この回路７には第二巻線２ｂと並列に抵抗８が接続されている。

【0034】

以下では、
ｍを振子１の質量、
λを減衰器４に関する定数（制動力）、
kをバネ１ｃのばね定数、
hを減衰定数、
ωnを固有円振動数、
Bを磁束密度、
lを第一巻線２ａの長さ、
R1を第一巻線２ａの抵抗、
R2を第一巻線２ａに並列に接続される抵抗６、
eoを出力電圧、
ｌｇを第二巻線２ｂの長さ、
R3を第二巻線２ｂの抵抗、
R4を第二巻線２ｂに並列に接続される抵抗８、
λｇを第二巻線２ｂによる減衰力、
ｈｇを第二巻線２ｂによる減衰定数、
として説明する。

【0035】

信号コイルによる出力電圧は、（７）式で示される。

【0036】

【数7】

【0037】

第二巻線２ｂによる減衰力（λg）は、（８）式で示される。

【0038】

【数8】

【0039】

第二巻線２ｂによる減衰定数(hg)は、（９）式で示される。

【0040】

【数9】

【0041】

振子１全体の減衰定数は、第一巻線２ａの減衰定数と、振子１のボビン部１ｂを磁性材で構成した場合はこのボビン部１ｂの減衰定数と、第二巻線２ｂの減衰定数の和となる。

【0042】

以上から、電磁式振動計の出力電圧は第一巻線２ａに並列に接続した抵抗６により、振子１に対する減衰定数は第二巻線２ｂに並列に接続した抵抗８により、互いに影響なく独立に設定できることが分かる。

【0043】

これにより、この実施の形態にかかる電磁式振動計によれば、同一構成の電磁式振動計間の出力電圧、減衰定数を容易に一致させることができ、同一構成の電磁式振動計間に互換性をもたせることが可能となる。

【0044】

以上に説明した実施の形態では、振子１の一つのボビン部１ｂに第一巻線２ａと第二巻線２ｂとを一緒に巻いているが、振子１における第一巻線２ａの巻線位置と異なる位置に第二巻線２ｂを巻くようにし、支持体３側には各巻線２ａ、２ｂに対応した磁界がそれぞれ形成されるようにするなど、電磁式振動計の具体的な形状、構造は、本発明の目的を達成し得る範囲で適宜変更して構わない。すなわち、本発明は以上に説明した実施態様に限定されるものではなく、本発明の目的を達成し得るすべての実施態様を含むものである。

【符号の説明】

【0045】

１ 振子
１ａ 錘
１ｂ ボビン部
１ｃ バネ
２ａ 第一巻線
２ｂ 第二巻線
３ 支持体
３ａ 永久磁石
３ｂ 磁性材
３ｃ 磁性材
３ｄ 底部
３ｅ 立ち上がり部
４ 空隙
５ 回路
６ 抵抗
７ 回路
８ 抵抗

【図1】

【図2】