JPH06281531A - 動電式振動衝撃発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超大変位と高加速度を同時に達成すること。 【構成】 センターポール５を並設し、センターポール
５の上下にメインヨーク６を配設する。サイドヨーク７
でセンターポール５及びメインヨーク６を連結する。励
磁コイル４をメインヨーク６の両端にそれぞれ設ける。
両センターポール５の外周面には、所定の間隙を介して
円筒状の駆動コイル２をセンターポール５の軸方向に移
動自在に遊嵌する。供試品１１を載置する振動台１を、
両センターポール５の間に配置する。振動台１はガイド
機構９を介してセンターポール５の軸方向に移動自在に
ガイドされる。ここで本発明では従来と異なり、駆動軸
を使用せず、振動台１と駆動コイル２とを、駆動コイル
２の外表面に固定した連結部３を介して結合している。
したがって可動部１３の質量を軽減することが可能とな
り、要求される超大変位と高加速度を同時に満たすこと
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は自動車の衝突時の衝撃
環境に代表されるような変位及び加速度が大きい振動及
び衝撃環境を実験室で再現するための動電式振動衝撃発
生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来の技術の原形を示す例とし
て、例えば特開昭５５−３１４６６号公報に示された動
電式振動衝撃発生装置を挙げることができる。この例で
は、可能な変位は±５０ｍｍ、加速度は１０００ｍ／ｓ
^２程度である。この原形の延長線上にあると見なすこと
ができる従来の技術を示す例として、図４に示す大変位
動電式振動衝撃発生装置を挙げることができる。

【０００３】図４において、本体３０は磁性体製の円筒
状のヨーク３１で構成され、外側をメインヨーク３２と
し、また内側をセンターポール３４としている。そして
上記メインヨーク３２とセンターポール３４との端部間
を架橋している部分をサイドヨーク３３としている。上
記センターポール３４の略中央部分には、外側に駆動コ
イル３５を設けたアーマチュア３６がセンターポール３
４の軸方向に移動自在に遊嵌されている。またメインヨ
ーク３２の両側の内側には、ヨーク３１に磁界を発生さ
せるための励磁コイル３７が巻装してある。３９は駆動
軸であり、この駆動軸３９の一端側は上記アーマチュア
３６と連結固定され、他端には供試品を載置する振動台
４０が一体に形成してある。上記駆動軸３９は、ガイド
ローラ３８を介して本体３０よりその軸方向に突出自在
になっている。なお図５は要部斜視図を示し、振動台４
０の下面にはガイド部４２が形成されていて、このガイ
ド部４２に穿孔した孔４３に本体３０より一体に突設し
ているガイド軸４１が挿通されている。つまり駆動軸３
９は、アーマチュア３６の駆動（振動）によりガイド軸
４１のガイドによりその軸方向に振動可能となってい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】かかる従来例において
は、図４から明らかなように、メインヨーク３２の加振
方向の長さを必要な変位分だけ長くしたものである。そ
して駆動コイル３５と励磁コイル３７との間の距離、ま
たは本体３０の側面と振動台４０との間の距離Ｓは、変
位±Ｓのとき、駆動軸３９を本体３０より外部へ突出し
ているために駆動軸３９は２Ｓ以上の長さとなる。この
方式では、可能な衝撃変位は±２５０ｍｍ、衝撃加速度
は１０００ｍ／ｓ^２程度である。ところで自動車の衝突
時の車体の代表的な衝撃変位は１〜３ｍ、加速度は１０
００〜２０００ｍ／ｓ^２である。図４に示す従来例の方
式では、１〜３ｍの超大変位を可能にしようとすれば、
駆動軸３９の長さを必要変位の２倍以上としなければな
らない。しかも必然的に駆動軸３９の質量が増加し、一
定の加振力では加速度の目標値１０００〜２０００ｍ／
ｓ^２を達成することが不可能である。駆動軸３９を細く
すると質量の増加は軽減されるが、駆動軸３９をバネと
し、駆動コイル３５と振動台４０を質量とする軸方向共
振振動数が低下し、高振動数の忠実な再現ができなくな
る。

【０００５】また加振力を増加して変位及び加速度の目
標値を達成しようとすれば、駆動コイル３５の直径は大
きくしなければならず、直径の増加は駆動コイル３５及
びアーマチュア３６の質量増加を招き、加振力対質量の
比、すなわち加速度の増加はそれほど効果がないばかり
か、駆動コイル３５及びアーマチュア３６自体の共振振
動数が低下するという問題が発生し、目標値を達成する
ことができない。また寸法及び質量の増加は、コストの
上昇につながることは明らかである。

【０００６】この発明は上記従来の欠点を解決するため
になされたものであって、その目的は、超大変位と高加
速度を同時に達成することが可能な動電式振動衝撃発生
装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで請求項１の動電式
振動衝撃発生装置は、磁性体製のセンターポール５とメ
インヨーク６とを平行に配置し、上記センターポール５
及びメインヨーク６間を磁性体製のサイドヨーク７によ
り連結し、上記メインヨーク６に磁界発生用の励磁コイ
ル４を装着し、上記センターポール５の外周に軸方向に
移動自在に駆動コイル２を遊嵌し、供試品１１を載置す
る振動台１１と上記駆動コイル２とは、上記センターポ
ール５とは略直交して延びる連結部３を介して結合した
ことを特徴としている。

【０００８】請求項２の動電式振動衝撃発生装置は、セ
ンターポール５を２本並設し、両センターポール５にそ
れぞれ駆動コイル２を設け、両側の駆動コイル２と振動
台１とはそれぞれ連結部３を介して結合したことを特徴
としている。

【０００９】

【作用】上記請求項１の動電式振動衝撃発生装置によれ
ば、従来使用していた駆動軸を用いずに、振動台１を連
結部３を介して駆動コイル２に結合しているために、従
来の駆動軸を突出していた分だけ本装置を小型化するこ
とができる。また振動台１、連結部３及び駆動コイル２
等から成る可動部分の質量を軽減することが可能とな
り、要求される超大変位と高加速度を同時に達成するこ
とができる。さらに従来の駆動軸を使用しないので、駆
動軸をバネとする共振振動数は存在しない。したがって
高振動数の振動衝撃も忠実に再現することができる。

【００１０】また請求項２の動電式振動衝撃発生装置に
よれば、センターポール５を２本並設し、両センターポ
ール５にそれぞれ駆動コイル２を設けていることで、駆
動コイル２の直径を小さくすることが可能で、駆動コイ
ル２の共振振動数を高くすることができる。

【００１１】

【実施例】次にこの発明の動電式振動衝撃発生装置の具
体的な実施例について、図面を参照しつつ詳細に説明す
る。図１は本装置の上から見た断面図を示し、また図２
は正面から見た断面図を示している。さらに図３は側面
から見た断面図を示している。図１に示すように、本体
Ａの両側には磁性体製で円柱状のセンターポール５が配
置されており、それぞれセンターポール５の上下には、
図２及び図３に示すように、所定の間隙を介して磁性体
製のメインヨーク６が設けてある。そして図３に示すよ
うに、センターポール５の端部及び上下のメインヨーク
６の端部間を磁性体製のサイドヨーク７により一体的に
連結してある。また図１及び図３に示すように、メイン
ヨーク６の両側の内周面には、センターポール５、メイ
ンヨーク６及びサイドヨーク７に磁界を発生させるため
の励磁コイル４がそれぞれ巻装されている。これらセン
ターポール５、メインヨーク６、サイドヨーク７等は、
図２及び図３に示すように、台座８の上に配設されてい
る。さらに図１及び図２に示すように、台座８の上面で
あって両センターポール５の間には、センターポール５
の軸方向と同方向にガイド機構９が設けられており、こ
のガイド機構９の上面には、ガイド溝１０が凹設されて
いる。

【００１２】両センターポール５の外周面には、所定の
間隙を介して円筒状の駆動コイル２がセンターポール５
の軸方向に移動自在に遊嵌されている。供試品１１を載
置する振動台１は、両センターポール５の間に配置さ
れ、振動台１の下面より突設したガイド部１２が、ガイ
ド機構９のガイド溝１０内に挿入され、振動台１がガイ
ド部１２及びガイド溝１０を介してガイド機構９及びセ
ンターポール５の軸方向にガイドされるようになってい
る。ここで本発明では従来と異なり、駆動軸（図４参
照）３９を使用せず、図２に示すように、振動台１と駆
動コイル２とを、駆動コイル２の外表面に固定した連結
部３を介して結合している。すなわち振動台１の両側と
左右のセンターポール５の駆動コイル２とが連結部３を
介して一体化した可動部１３を形成している。この可動
部１３は、通常は図１に示すように、本体Ａの略中央部
分に位置している。

【００１３】次に動作について説明する。センターポー
ル５の両端部の外側に位置する励磁コイル４に直流電流
を図３の２４に示す方向に流すと、同図２５に示す方向
に直流磁束が発生する。この磁束は、駆動コイル２の円
筒の表面に直交する方向に作用する。そして駆動コイル
２に必要な振動衝撃波形に相当する電流を流すと、フレ
ミングの左手の法則により加振力が発生する。駆動コイ
ル２に流れる電流の向きが図３の２１に示す向きのとき
は、同図２６の向きに加振力Ｆが発生する。駆動コイル
２に流れる電流の向きが逆の場合は、逆向きに加振力が
発生する。なお図１に示す２２の矢印が振動方向を示し
ている。ここで駆動コイル２、連結部３、振動台１及び
供試品１１から成る可動部１３は、ガイド機構９によっ
て振動方向のみにガイドされ（図１の矢印２２参照）、
振動方向以外の方向には拘束されるようになっている。
また図３に示すＳが可動部１３の振動（移動）範囲であ
り、可動部１３を本体Ａの内部に配置して、内部のセン
ターポール５に移動自在に遊嵌しているために、変位を
大きくしているにも関わらず可動部を小型にすることが
できる。

【００１４】さて加振力Ｆの大きさは、駆動コイル２と
交鎖する磁束の大きさと、駆動コイル２に流れる電流の
大きさに比例する。この加振力Ｆは、駆動コイル２の外
側面に固定された連結部３を介して振動台１へ伝達さ
れ、振動台１に取付けられた供試品１１に振動衝撃を与
えることができる。

【００１５】駆動コイル２、連結部３、振動台１及び供
試品１１の合計質量をｍ、加振力をＦとすると、得られ
る加速度Ａは次式で表される。 Ａ＝Ｆ／ｍ

【００１６】本発明では、従来例にある駆動軸を使用せ
ず、振動台１と駆動コイル２とを駆動コイル２の外側面
に固定した連結部３を介して結合したので、可動部１３
の質量を軽減することが可能となり、要求される超大変
位と高加速度を同時に満たすことができるものである。

【００１７】また本発明では、一定の加振力を得るため
に、平行に配置された２つの駆動コイル２を使用してい
るので、駆動コイル２の直径を小さくすることが可能
で、駆動コイル２の共振振動数を高くすることができ
る。

【００１８】また従来用いていた駆動軸を使用しないの
で、駆動軸をバネとする共振振動数は存在しない。した
がって高振動数の振動衝撃も忠実に再現することができ
る。

【００１９】なお駆動コイル２に流れる電流は、図示し
ていないが電力増幅器によって得ている。また上記電力
増幅器への入力信号は、例えば本出願人において出願し
た特開平２−１８４９０６号公報に記載してある方法に
より行っている。

【００２０】

【発明の効果】以上のように請求項１の動電式振動衝撃
発生装置によれば、従来使用していた駆動軸を用いず
に、振動台を連結部を介して駆動コイルに結合している
ために、従来の駆動軸を突出していた分だけ本装置を小
型化することができる。また振動台、連結部及び駆動コ
イル等から成る可動部分の質量を軽減することが可能と
なり、要求される超大変位と高加速度を同時に達成する
ことができる。さらに従来の駆動軸を使用しないので、
駆動軸をバネとする共振振動数は存在しない。したがっ
て高振動数の振動衝撃も忠実に再現することができる。

【００２１】また請求項２の動電式振動衝撃発生装置に
よれば、センターポールを２本並設し、両センターポー
ルにそれぞれ駆動コイルを設けていることで、駆動コイ
ルの直径を小さくすることが可能で、駆動コイルの共振
振動数を高くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例の動電式振動衝撃発生装置の
上から見た断面図である。

【図２】この発明の実施例の動電式振動衝撃発生装置の
正面から見た断面図である。

【図３】この発明の実施例の動電式振動衝撃発生装置の
側面から見た断面図である。

【図４】従来例の動電式振動衝撃発生装置の断面図であ
る。

【図５】従来例の要部斜視図である。

【符号の説明】

１ 振動台 ２ 駆動コイル ３ 連結部 ４ 励磁コイル ５ センターポール ６ メインヨーク ７ サイドヨーク ９ ガイド機構 １１ 供試品 １３ 可動部 Ａ 本体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性体製のセンターポール（５）とメイ
   ンヨーク（６）とを平行に配置し、上記センターポール
   （５）及びメインヨーク（６）間を磁性体製のサイドヨ
   ーク（７）により連結し、上記メインヨーク（６）に磁
   界発生用の励磁コイル（４）を装着し、上記センターポ
   ール（５）の外周に軸方向に移動自在に駆動コイル
   （２）を遊嵌し、供試品（１１）を載置する振動台
   （１）と上記駆動コイル（２）とは、上記センターポー
   ル（５）とは略直交して延びる連結部（３）を介して結
   合したことを特徴とする動電式振動衝撃発生装置。
2. 【請求項２】 センターポール（５）を２本並設し、両
   センターポール（５）にそれぞれ駆動コイル（２）を設
   け、両側の駆動コイル（２）と振動台（１）とはそれぞ
   れ連結部（３）を介して結合したことを特徴とする請求
   項１の動電式振動衝撃発生装置。