JP2020043630A - 振動試験装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 消費電力を削減して省エネ化を図るとともに、必要に応じて、大きな加振力を得ることも可能な振動試験装置を提供する。【解決手段】 被試験体が搭載される可動部と、透磁性を有する磁路部材と、該磁路部材に流れる磁束を発生させる磁束発生手段とを有する固定部とを備え、磁束発生手段は、磁路部材の空隙部に静磁場を形成するように配置され、空隙部に形成される静磁場に対して直交する方向に駆動電流を流すことによって可動部に所望の振動を発生させる振動発生手段を備え、磁束発生手段が、励磁コイルと永久磁石とを含むように構成する。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、宇宙航空機器、自動車機器、エレクトロニクス製品、精密機械などの工業製品の振動特性試験や耐久試験などを行うための振動試験装置及びその制御方法に関する。

従来、例えば、宇宙航空機器、自動車機器、エレクトロニクス製品、精密機器などの工業製品の振動特性試験や耐久試験などを行うために、振動試験装置を用いた振動試験が行われている。

振動試験装置としては、主に、特許文献１に開示されるような動電式の振動試験装置と、誘導式の振動試験装置とが知られている。
図１０に示すように、動電式の振動試験装置１００は、被試験体（図示せず）が搭載される可動部１０２と、磁路部材を有する固定部１１４と、を有している。

固定部１１４は、例えば、鉄などの透磁性を有する材料から構成される磁路部材１１６と、この磁路部材１１６に流れる磁束を発生させる励磁コイル１１８と、を備えている。励磁コイル１１８は、図示しない定電圧源から直流電圧が印加されることによって、磁路部材１１６に一定の磁束を流している。

一方、可動部１０２は、被試験体を搭載する試験台１０４と、可動部１０２と固定部１１４とを連結し可動部１０２を可動状態で保持する可動部支持用バネ１０６と、磁路部材の空隙に挿入される駆動コイル１０８と、を備えている。

駆動コイル１０８は、励磁コイル１１８によって発生した磁界（静磁場）と直交するように取り付けられ、駆動コイル１０８に交流電流を流すことによって、可動部１０２を振動させることができる。なお、駆動コイル１０８に流す交流電流の大きさを変えることによって、発生させる振動（加振力）の大きさをコントロールすることができる。

一方で、誘導式の振動試験装置２００は、図１１に示すように、被試験体（図示せず）が搭載された可動部２０２と、磁路部材を有する固定部２１４と、を有している。
固定部２１４は、例えば、鉄などの透磁性を有する材料から構成される磁路部材２１６と、この磁路部材２１６に流れる磁束を発生させる励磁コイル２１８と、後述する可動部２０２の誘導リング２０８と磁気的に結合し交流電流を発生させるステータコイル２２０と、を備えている。励磁コイル２１８は、図示しない定電圧源から直流電圧が印加されることによって、磁路部材２１６に一定の磁束を流している。

一方、可動部２０２は、被試験体を搭載する試験台２０４と、可動部２０２と固定部２１４とを連結し可動部２０２を可動状態で保持する可動部支持用バネ２０６と、ステータコイル２２０，２２２の空隙に挿入される誘導リング２０８と、を備えている。

このように構成し、ステータコイル２２０，２２２に交流電流を流すことによって、ステータコイル２２０，２２２を一対の一次側コイルとし、誘導リング２０８を二次側コイルとして電磁誘導により、誘導リング２０８に交流電流が発生する。

これにより、励磁コイル２１８によって発生した磁界と、誘導リング２０８によって発生した磁界とにより、可動部２０２を振動させることができる。なお、ステータコイル２２０，２２２に流す交流電流の大きさを変えることによって、発生させる振動（加振力）の大きさをコントロールすることができる。

特開２０００−１２１４９０号公報 特開２０１４−０７４６１２号公報 特開２００７−３２２２７８号公報 特開２０１０−２７６４２５号公報

このような振動試験装置１００，２００では、磁路部材１１６，２１６に磁束を発生させるために励磁コイル１１８，２１８に定電圧源から直流電圧を印加する必要がある。
このため、振動試験装置１００，２００の加振力を大きくしたり、大型化を図ったりした場合などには、励磁コイル１１８，２１８に流す電流量が大きくなり、消費電力が非常に大きくなってしまう。

このような問題を解決するために、特許文献２〜４に開示されるように、磁路部材に磁束を発生させるための手段として、励磁コイルの代わりに永久磁石を用いた振動試験装置も開発されている。

しかしながら、永久磁石を用いた場合、磁路部材には一定の磁束しか流すことができない。このため、加振力は駆動コイル１０８やステータコイル２２０，２２２に流す交流電流の大きさによってしか調節することができず、大きな加振力を得づらいという課題があった。

本発明では、このような現状に鑑み、消費電力を削減して省エネ化を図るとともに、必要に応じて、大きな加振力を得ることも可能な振動試験装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

本発明は、前述したような従来技術における課題を解決するために発明されたものであって、本発明の振動試験装置は、
被試験体が搭載される可動部と、
透磁性を有する磁路部材と、該磁路部材に流れる磁束を発生させる磁束発生手段とを有する固定部と、を備え、
前記磁束発生手段は、前記磁路部材の空隙部に静磁場を形成するように配置され、
前記空隙部に形成される静磁場に対して直交する方向に駆動電流を流すことによって前記可動部に所望の振動を発生させる振動発生手段を備え、
前記磁束発生手段が、励磁コイルと永久磁石とを含むことを特徴とする。

このような振動試験装置では、前記振動発生手段の鉛直方向上方側及び下方側にそれぞれ、前記励磁コイルと前記永久磁石を設けことができる。
また、前記磁路部材の前記空隙部と隣接する位置に前記永久磁石が設けられ、前記磁路部材のセンターポール部に前記励磁コイルが巻回することもできる。

また、このような振動試験装置では、前記励磁コイル及び前記永久磁石の少なくとも一方を冷却するための冷却手段をさらに備えることが好ましい。
このような振動試験装置としては、前記振動発生手段が、前記可動部の底部に設けられ、前記空隙部に挿入された状態で配置される駆動コイルを含み、
前記駆動コイルに前記駆動電流を与えることによって、前記可動部に所望の振動が与えられるように構成された動電式振動試験装置とすることができる。

また、前記振動発生手段が、
前記磁路部材の前記空隙部に設けられたステータコイルと、
前記可動部の底部に設けられ、前記空隙部に挿入された状態で配置されて、前記ステータコイルと磁気的に結合する誘導リングと、
とを含み、
前記ステータコイルに前記駆動電流を与えることによって、前記可動部に所望の振動が与えられるように構成された誘導式振動試験装置とすることもできる。

また、本発明の振動試験装置の制御方法は、
上述するいずれかに記載の振動試験装置の制御方法であって、
前記被試験体に加える振動の大きさに応じて、前記励磁コイルに印加する直流電流の大きさを調節することを特徴とする。

本発明では、磁路部材に流れる磁束を発生させる磁束発生手段として、励磁コイルと永久磁石の両方を用いているため、被試験体に対して加える振動（加振力）が小さくてよい場合には、励磁コイルに印加する直流電圧を小さくすることができ、省エネ化を図ることができる。

一方で、被試験体に対して加える振動（加振力）を大きくしたい場合には、励磁コイルに印加する直流電圧を大きくすればよい。この場合にも、永久磁石による磁束が発生しているため、励磁コイルのみの振動試験装置と比べて、必要となる直流電圧は小さくて済む。

このように、本発明によれば、被試験体に対して加える振動（加振力）して幅広い大きさを設定できるとともに、消費電力を削減して省エネ化を図ることができる。

図１は、本発明の振動試験装置の一実施例である動電式振動試験装置の構成を示す模式図である。 図２は、図１の動電式振動試験装置の制御の流れを示す制御フロー図である。 図３は、図１の動電式振動試験装置の変形例を示す模式図である。 図４は、図１の動電式振動試験装置の変形例を示す模式図である。 図５は、図１の動電式振動試験装置の変形例を示す模式図である。 図６は、図１の動電式振動試験装置の変形例を示す模式図である。 図７は、図１の動電式振動試験装置の変形例を示す模式図である。 図８は、図１の動電式振動試験装置の変形例を示す模式図である。 図９は、図１の動電式振動試験装置の変形例を示す模式図である。 図１０は、図１の動電式振動試験装置の変形例を示す模式図である。 図１１は、本発明の振動試験装置の一実施例である誘導式振動試験装置の構成を示す模式図である。 図１２は、本発明の振動試験装置の一実施例である誘導式振動試験装置の別の構成を説明するための模式図である。 図１３は、本発明の振動試験装置の一実施例である誘導式振動試験装置の別の構成を説明するための模式図である。 図１４は、本発明の振動試験装置の一実施例である誘導式振動試験装置の別の構成を説明するための模式図である。 図１５は、従来の動電式振動試験装置の構成を説明するための模式図である。 図１６は、従来の誘導式振動試験装置の構成を説明するための模式図である。

以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面に基づいて、より詳細に説明する。
図１は、本発明の振動試験装置の一実施例である動電式振動試験装置の構成を示す模式図である。

図１に示すように、本実施例の動電式振動試験装置１０は、磁路部材１６や磁束発生手段１３などを有する固定部１１と、被試験体（図示せず）が搭載される可動部３０と、可動部３０の底部に設けられ磁路部材１６の空隙部２４に挿入される駆動コイル３７と、を備えている。

固定部１１は、例えば、鉄などの透磁性を有する材料から構成される磁路部材１６と、この磁路部材１６に流れる磁束を発生させる磁束発生手段１３とを備えている。磁束発生手段１３は、磁路部材１６に一定の磁束を流し、磁路部材１６の空隙部２４に挿入される駆動コイル３７に対して直交する磁界（静磁場）を発生させるように配置される。

本発明では、磁束発生手段１３が、励磁コイル１４と永久磁石１５とを含んでいる。図１に示す実施例では、駆動コイル３７の鉛直方向下方側に永久磁石１５が設けられ、駆動コイル３７の鉛直方向上方側に励磁コイル１４が設けられている。

励磁コイル１４には、電圧制御回路４０を介して直流電圧を印加する直流電源４１が接続されている。電圧制御回路４０は、直流電源４１から送られる直流電圧の大きさを調節可能に構成される。これにより、励磁コイル１４には、所望の大きさの直流電圧を印加することができる。

このように構成することによって、励磁コイル１４により発生させる磁界（静磁場）の大きさを調節することができ、被試験体に対して加える振動（加振力）を調節することができる。すなわち、被試験体に対して加える振動（加振力）が小さくてよい場合には、励磁コイル１４に印加する直流電流を小さくし、一方で、大きな加振力が必要な場合には、励磁コイル１４に印加する直流電流を大きくすることで調節することができる。

永久磁石１５と励磁コイル１４とは、磁路部材１６の空隙部２４における磁界の向きが平行となるように配置される。この状態で、励磁コイル１４に印加する直流電圧の大きさを変化させることによって、磁路部材１６の空隙部２４における磁界の強さを変化させることができる。

なお、永久磁石１５としては、特に限定されるものではないが、例えば、フェライト磁石、ネオジム磁石、アルニコ磁石、サマコバ磁石などを用いることができる。
可動部３０は、被試験体（図示せず）を載置する試験台３３と、可動部３０と固定部１１とを連結し可動部３０を可動状態で保持する可動部懸架用バネ３４と、を備えるとともに、可動部３０の底部には、磁路部材１６の空隙部２４に挿入される振動発生手段である駆動コイル３７が設けられている。

駆動コイル３７は、制御回路１８を介して交流電圧を印加する交流電源１９と接続されており、駆動コイル３７に交流電源１９から交流電圧を印加させることにより、駆動コイル３７に駆動電流が流れ、磁束発生手段１３によって発生した磁界（静磁場）と作用して、可動部３０を振動させることができる。なお、制御回路１８により、駆動コイル３７に印加する交流電圧の大きさを変えることによって、発生させる振動（加振力）の大きさをコントロールすることができ、被試験体に対して加える振動（加振力）を一定とするだけでなく、所望のパターンとすることもできる。

また、可動部３０は、固定部１１に設けられた軸受け２２に挿入される軸３９を有している。
可動部３０は、軸３９及び軸受け２２と、上述する可動部懸架用バネ３４とによって、水平方向及び鉛直方向の可動域を所定の範囲に制限されている。なお、本実施形態では、可動部懸架用バネ３４を設けた構成としているが、可動部懸架用バネ３４を設けなくても構わない。

また、固定部１１と可動部３０との間に、ダンパー（図示せず）を設けることもできる。このようにダンパーを設けることにより、可動部３０に必要以上の加振力が加わり破損するようなことを防止できる。

また、固定部１１の底部１１ａには、冷却用の貫通孔２０ａが設けられており、固定部１１と、冷却ブロア４４とが、ブロアホース４６を介して接続されている。これによって、励磁コイル１４や駆動コイル３７に電流が流れることによって高温となった励磁コイル１４や駆動コイル３７、永久磁石１５などを冷却することができる。

本実施例では、永久磁石１５の温度を直接的に測定するための温度測定手段として熱電対４８を備えている。熱電対４８は、制御装置７０に接続され、永久磁石１５の温度を常時、もしくは、定期的に制御装置７０に送信し、制御装置７０は、この永久磁石１５の温度に基づいて、冷却ブロア４４の出力（回転数）を制御している。

なお、本実施例では、温度測定手段として熱電対を用いているが、これに限定されることはなく、例えば、サーミスタや測温抵抗体などを用いてもよいし、赤外線や可視光線などを用いた放射温度計など非接触の温度測定手段としてもよい。

制御装置７０は、上述するように、温度測定手段である熱電対４８により測定された永久磁石１５の温度を受信し、永久磁石１５の温度に基づき冷却ブロア４４の出力を決定し、冷却ブロア４４の出力を制御可能なものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、汎用コンピュータであってもよいし、専用に設計されたマイクロコントローラであってもよい。

このように構成された動電式振動試験装置１０では、例えば、以下のように制御装置７０を動作させることにより、冷却ブロア４４の制御を行うことができる。
以下、図２に示す制御フロー図に基づいて、制御装置７０の動作について説明する。

動電式振動試験装置１０が作動すると同時に、熱電対４８によって永久磁石１５の温度測定が開始され、制御装置７０では、この測定された温度に基づいて、冷却ブロア４４の制御が開始される。

なお、動電式振動試験装置１０によって振動試験が開始（Ｓ１１）される前に、制御装置７０では初期化が行われ（Ｓ１０）、永久磁石１５の制御温度が設定される。なお、制御温度は、例えば、動電式振動試験装置１０の規模などによって適宜設定することができるが、永久磁石１５の熱減磁を考慮し適宜設定することができる。例えば、永久磁石１５として熱減磁の大きいフェライト磁石やネオジム磁石を用いた場合には、概ね１００℃以下となるように制御することが好ましく、永久磁石１５として熱減磁の小さいアルニコ磁石を用いた場合には、概ね３００℃以下となるように制御することが好ましい。

振動試験が開始されると、まず、冷却ブロアの動作を開始する（Ｓ１２）。
次いで、熱電対４８によって、永久磁石１５の温度が測定され、所定の時間における温度上昇量から、制御装置７０によって温度上昇の傾きを算出し（Ｓ１３）、温度上昇の傾きが所定値よりも大きい場合（Ｓ１４）には、冷却ブロア４４の回転数を高くする（Ｓ１７）。

温度上昇の傾きが、所定値よりも小さい場合には、永久磁石１５の温度と制御温度とが比較され（Ｓ１５）、永久磁石１５の温度が制御温度よりも低い場合には、冷却ブロア４４の回転数を低くする（Ｓ１６）。

一方で、永久磁石１５の温度が制御温度よりも高い場合には、冷却ブロア４４の回転数を高くする（Ｓ１７）。
次いで、永久磁石１５の温度と、事前に設定された制御温度よりも高い所定の温度（以下、「異常検出温度」という）とが比較される（Ｓ１８）。

永久磁石１５の温度が、異常検出温度よりも高い場合には、動電式振動試験装置１０を緊急停止させ（Ｓ１９）、冷却ブロア４４の制御も終了する。
永久磁石１５の温度が異常検出温度よりも低い場合には、次いで、振動試験が終了したか否かが判断され（Ｓ２０）、振動試験が終了している場合には、永久磁石１５の温度が、事前に設定された制御温度よりも低い所定の温度（以下、「ブロア停止温度」という）よりも低くなるまで、冷却ブロア４４による冷却動作を継続する（Ｓ２１〜Ｓ２３）。

なお、永久磁石１５の冷却中に、振動試験が再開された場合（Ｓ２２）には、Ｓ１３に戻って、同じように冷却ブロア４４の制御が行われる。
永久磁石１５の温度が、ブロア停止温度よりも低くなった場合には、冷却ブロア４４を停止させる（Ｓ２４）。そして、振動試験が開始されるまで待機状態となる（Ｓ１１）。

Ｓ２０において、振動試験が継続していると判断された場合には、Ｓ１３に戻って、冷却ブロア４４の制御が継続される。
なお、本実施例では、上述するように、永久磁石１５の温度が制御温度よりも高い場合に、冷却ブロア４４の回転数を上昇させ、一方で、永久磁石１５の温度が制御温度よりも低い場合に、冷却ブロア４４の回転数を低下させるように制御しているが、冷却ブロア４４の回転数の制御はこれに限定されるものではない。

例えば、制御温度の範囲内において、制御温度に比例して冷却ブロア４４の回転数を上昇又は低下させるように制御するようにしてもよい。
図３〜１０は、動電式振動試験装置１０の変形例の構成を示す模式図である。

図３〜１０に示す動電式振動試験装置１０は、基本的には、図１に示す動電式振動試験装置１０と同様な構成であるため、同様な構成要素には、同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。

図３に示す動電式振動試験装置１０では、駆動コイル３７の鉛直方向下方側に励磁コイル１４が設けられ、駆動コイル３７の鉛直方向上方側に永久磁石１５が設けられている。
このように構成した場合にも、図１に示す動電式振動試験装置１０と同様な効果を得ることができる。

また、図４に示す動電式振動試験装置１０では、駆動コイル３７の鉛直方向下方側に励磁コイル１４が設けられ、この励磁コイル１４によって発生する磁束の経路上に永久磁石１５が設けられている。

このように、磁路部材１６の一部として永久磁石１５を設けるようにしても、永久磁石１５によって、磁路部材１６の空隙部２４に磁界（静磁場）を発生させることができる。
なお、図５に示すように、励磁コイル１４は、駆動コイル３７の鉛直方向上方側に配置するようにしてもよい。

また、永久磁石１５は、磁路部材１６の空隙部２４に磁界（静磁場）を発生させることができれば、磁路部材１６の配置場所は特に限定されるものではなく、例えば、図６に示すように、駆動コイル３７に対向するように、磁路部材１６の空隙部２４に隣接して配置してもよい。

また、図７に示す動電式振動試験装置１０では、駆動コイル３７の鉛直方向上方側及び下方側にそれぞれ、励磁コイル１４と永久磁石１５とが設けられている。
このように構成した場合にも、図１に示す動電式振動試験装置１０と同様な効果を得ることができる。

また、図８に示すように、駆動コイル３７の鉛直方向上方側及び下方側にそれぞれ、励磁コイル１４を設け、それぞれの励磁コイル１４によって発生する磁束の経路上に永久磁石１５が設けられている。

また、図９に示す動電式振動試験装置１０では、磁路部材１６の空隙部２４と隣接する位置に永久磁石１５が設けられ、磁路部材１６のセンターポール部２３に励磁コイル１４が巻回されている。

また、図１０に示す動電式振動試験装置１０では、駆動コイル３７の鉛直方向下方側に励磁コイル１４が設けられ、磁路部材１６のセンターポール部２３に永久磁石１５が配置されている。

このように構成した場合にも、永久磁石１５による磁束と、励磁コイル１４による磁束とが磁路部材１６に流れ、空隙部２４に磁界（静磁場）を発生させることができる。
図６は、本発明の振動試験装置の一実施例である誘導式振動試験装置の構成を示す模式図である。

この誘導式振動試験装置８０において、図１，３〜５に示す動電式振動試験装置１０と同様な構成要素には、同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
図６に示す誘導式振動試験装置８０では、磁路部材１６の空隙部２４に、ステータコイル２６，２８が設けられている。ステータコイル２６は磁路部材１６の空隙部２４において内側に設けられたコイルであり、ステータコイル２８は磁路部材１６の空隙部２４において外側に設けられたコイルである。

ステータコイル２６，２８は、制御回路１８を介して交流電圧を印加する交流電源１９と接続されており、ステータコイル２６，２８に交流電源１９から交流電圧を印加することにより、被試験体に所望の加振力を与えるために必要な駆動電流を、後述する誘導リング３６に発生させることができる。

なお、制御回路１８により、ステータコイル２６，２８に印加する交流電圧を制御することによって、被試験体に対して加える振動（加振力）を一定とするだけでなく、所望のパターンとすることもできる。

可動部３０の底部には、磁路部材１６の空隙部２４、すなわち、ステータコイル２６とステータコイル２８との間に挿入される誘導リング３６が設けられている。
誘導リング３６を形成する材料としては、例えば、アルミニウム、銅、チタン、マグネシウムやこれらを主成分とする合金などを用いることができ、軽量化の観点から、アルミニウムを用いることが好ましい。

本実施形態では、ステータコイル２６，２８と誘導リング３６により振動発生手段を構成する。
なお、本実施形態において、振動発生手段であるステータコイル２６，２８及び誘導リング３６の鉛直方向下方側に永久磁石１５が設けられ、ステータコイル２６，２８及び誘導リング３６の鉛直方向上方側に励磁コイル１４が設けられているが、例えば、図３〜５に示すように、磁束発生手段の位置は適宜変更することができる。

このように構成された誘導式振動試験装置８０は、動電式振動試験装置１０と同様に図２に示す制御フロー図に基づき、冷却ブロア４４の制御を行うことができる。
図７は、本発明の振動試験装置の一実施例である誘導式振動試験装置の別の構成を説明するための模式図である。

この誘導式振動試験装置８０は、基本的には、図６に示す誘導式振動試験装置８０と同様な構成であるため、同様な構成要素には、同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。

本実施例の誘導式振動試験装置８０では、温度測定手段を備えず、交流電源１９からステータコイル２６，２８に印加する交流電圧値及び／又は交流電流値を測定する入力値測定手段である電圧／電流測定手段４９を備えている。

本実施例では、電圧／電流測定手段４９によって測定されたステータコイル２６，２８に印加される交流電圧値及び／又は交流電流値が、制御装置７０に送信され、制御装置７０は、受信した交流電圧値及び／又は交流電流値（入力値）に基づき、冷却ブロア４４の出力を決定している。

具体的には、制御装置７０に、印加する交流電圧値及び／又は交流電流値と、想定される永久磁石１５の温度との関係を示す変換テーブルを記憶しておき、制御装置７０において、受信した交流電圧値及び／又は交流電流値を、この変換テーブルに基づき、永久磁石１５の温度を算出する。

そして、算出された永久磁石１５の温度に基づき、上述するように、図２に示す制御フロー図に基づいて、制御装置７０を動作させることによって、冷却ブロア４４の出力を決定することができる。

また、変換テーブルとして、印加する交流電圧値及び／又は交流電流値と、想定される冷却ブロア４４の出力との関係を示すテーブルを制御装置７０に記憶しておき、受信した交流電圧値及び／又は交流電流値から、冷却ブロア４４の出力を直接決定するようにしてもよい。

なお、本実施形態では、誘導式振動試験装置８０を例に挙げているが、動電式振動試験装置１０にも同様に適用可能である。具体的には、駆動コイル３７に印加する交流電圧値及び／又は交流電流値を電圧／電流測定手段４９により測定するように構成すればよい。

図８は、本発明の振動試験装置の一実施例である誘導式振動試験装置の別の構成を説明するための模式図である。
この誘導式振動試験装置８０は、基本的には、図６，７に示す誘導式振動試験装置８０と同様な構成であるため、同様な構成要素には、同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。

本実施例の誘導式振動試験装置８０では、冷却手段として、冷却液噴霧装置５０を備えている。
冷却液噴霧装置５０は、噴霧冷却液タンク５２と、ポンプ５４と、噴霧ノズル５６と、配管５８とを有している。

本実施例において噴霧ノズル５６は、磁路部材１６の空隙部２４において、ステータコイル２６，２８と干渉しないように、噴霧冷却液を磁路部材１６における永久磁石１５近傍や誘導リング３６に噴霧できるように設けられている。

ポンプ５４は、制御装置７０に接続される。制御装置７０は、ポンプ５４を制御することにより、噴霧ノズル５６から噴霧される噴霧冷却液の量を制御することができる。
噴霧ノズル５６から噴霧される噴霧冷却液の量は、例えば、温度測定手段である熱電対４８により測定された永久磁石１５の温度に基づき、制御装置７０により決定するようにしてもよいし、事前に設定した一定量を噴霧するようにしてもよい。また、図７に示す実施例のように、ステータコイル２６，２８への入力値と、噴霧冷却液の量との関係を示す変換テーブルを制御装置７０に記憶しておき、この変換テーブルを用いて、ステータコイル２６，２８への入力値から、噴霧冷却液の量を決定するようにしてもよい。

噴霧ノズル５６は、少なくとも磁路部材１６における永久磁石１５近傍に噴霧冷却液を噴霧するように配置される。なお、本実施例のように、噴霧ノズル５６を、誘導リング３６に噴霧冷却液を噴霧するように配置したり、また、磁路部材１６における励磁コイル１４近傍に噴霧冷却液を噴霧するように配置することもできる。このように、電流が流れることにより発熱する誘導リング３６や励磁コイル１４近傍に噴霧冷却液を噴霧して冷却することにより、永久磁石１５の温度上昇を抑えるとともに、誘導リング３６や励磁コイル１４の抵抗値が上昇してしまうことを防ぐことができる。

噴霧冷却液としては、水（蒸留水やＲＯ水、脱イオン水などの純水）を用いることが好ましいが、これに限定されるものではなく、例えば、水道水等の添加物が含まれた水であってもよい。

また、冷却手段として、図６に示す冷却ブロア４４を組み合わせて用いるようにしてもよい。
なお、本実施例では、誘導式振動試験装置８０を例に挙げているが、動電式振動試験装置１０にも同様に適用可能である。具体的には、噴霧冷却液を磁路部材１６における永久磁石１５近傍や駆動コイル３７に噴霧できるように噴霧ノズル５６を設ければよい。

図９は、本発明の振動試験装置の一実施例である誘導式振動試験装置の別の構成を説明するための模式図である。
この誘導式振動試験装置８０は、基本的には、図６〜８に示す誘導式振動試験装置８０と同様な構成であるため、同様な構成要素には、同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。

本実施例の誘導式振動試験装置８０では、冷却手段として、冷却液循環装置６０を備えている。
冷却液循環装置６０は、熱交換器６２と、ポンプ６４と、冷却パイプ６６と、配管６８とを有している。

本実施例における冷却液循環装置６０では、熱交換器６２で冷却された循環冷却液が、ポンプ６４により配管６８を介して冷却パイプ６６に送られる。本実施例において冷却パイプ６６は、永久磁石１５近傍及び誘導リング３６近傍に配置されており、誘導リング３６や永久磁石１５から循環冷却液に熱が移動し、加熱された循環冷却液は熱交換器６２に送られ冷却される。

冷却液循環装置６０において、冷却パイプ６６に送液される循環冷却液の量、すなわち、冷却能力は、ポンプ６４と接続される制御装置７０により制御される。例えば、温度測定手段である熱電対４８により測定された永久磁石１５の温度が高い場合には、冷却能力を上げるために循環冷却液の流量を増やし、一方で、永久磁石１５の温度が低い場合には、冷却能力を下げるために循環冷却液の流量を減らすように制御することができる。

また、図７に示す実施例のように、ステータコイル２６，２８への入力値と、送液される循環冷却液の量との関係を示す変換テーブルを制御装置７０に記憶しておき、この変換テーブルを用いて、ステータコイル２６，２８への入力値から、循環冷却液の量を決定するようにしてもよい。

冷却パイプ６６は、少なくとも永久磁石１５に接するように設けられる。冷却パイプ６６は、冷却パイプ６６内を流れる循環冷却液が漏れないことを求められるとともに、永久磁石１５と循環冷却液との熱交換効率を高くすることが求められる。このような観点から、冷却パイプ６６は、銅、銀、金、アルミニウムなどの材料により形成することが好ましい。なお、本実施例のように、冷却パイプ６６を、誘導リング３６に接するように設けたり、また、励磁コイル１４に接するように設けることもできる。このように、電流が流れることにより発熱する誘導リング３６や励磁コイル１４の近傍に冷却パイプ６６を配置して冷却することにより、永久磁石１５の温度上昇を抑えるとともに、誘導リング３６や励磁コイル１４の抵抗値が上昇してしまうことを防ぐことができる。

なお、可動部３０が振動することから、冷却パイプ６６と配管６８とは、例えば、ゴムチューブやシリコンチューブなどの可撓性を有する配管により接続することが好ましい。また、冷却パイプ６６と配管６８とを、可撓性を有さない配管により接続する場合には、可動部３０の動作を妨げない機構を設ける必要がある。

循環冷却液としては、水（蒸留水やＲＯ水、脱イオン水などの純水）を用いることができるが、これに限定されるものではなく、例えば、水道水等の添加物が含まれた水であってもよいし、水に防錆剤や消泡剤を添加したものであってもよく、また、油を用いてもよい。

なお、本実施例では、冷却手段として、冷却液循環装置６０のみを用いているが、図１に示す冷却ブロア４４や、図５に示す冷却液噴霧装置５０と組み合わせて用いることもできる。

また、本実施例では、誘導式振動試験装置８０を例に挙げているが、動電式振動試験装置１０にも同様に適用可能である。具体的には、冷却パイプ６６を永久磁石１５や励磁コイル１４に接するように配置すればよい。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、磁束発生手段１３は、動電式振動試験装置１０では駆動コイル３７と、誘導式振動試験装置８０では誘導リング３６と、それぞれ直交する磁界（静磁場）を発生させられればよいのであって、磁束発生手段１３である励磁コイル１４や永久磁石１５の位置は特に限定されないなど、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

１０ 動電式振動試験装置
１１ 固定部
１１ａ 底部
１３ 磁束発生手段
１４ 励磁コイル
１５ 永久磁石
１６ 磁路部材
１８ 制御回路
１９ 交流電源
２０ａ 貫通孔
２２ センターポール部
２４ 空隙部
２６ ステータコイル
２８ ステータコイル
３０ 可動部
３３ 試験台
３４ 可動部懸架用バネ
３６ 誘導リング
３７ 駆動コイル
３９ 軸
４０ 電圧制御回路
４１ 直流電源
４４ 冷却ブロア
４６ ブロアホース
４８ 熱電対
４９ 電流測定手段
５０ 冷却液噴霧装置
５２ 噴霧冷却液タンク
５４ ポンプ
５６ 噴霧ノズル
５８ 配管
６０ 冷却液循環装置
６２ 熱交換器
６４ ポンプ
６６ 冷却パイプ
６８ 配管
７０ 制御装置
８０ 誘導式振動試験装置
１００ 振動試験装置
１０２ 可動部
１０４ 試験台
１０６ 可動部支持用バネ
１０８ 駆動コイル
１１４ 固定部
１１６ 磁路部材
１１８ 励磁コイル
２００ 振動試験装置
２０２ 可動部
２０４ 試験台
２０６ 可動部支持用バネ
２０８ 誘導リング
２１４ 固定部
２１６ 磁路部材
２１８ 励磁コイル
２２０ ステータコイル
２２２ ステータコイル

Claims (7)

1. 被試験体が搭載される可動部と、
   透磁性を有する磁路部材と、該磁路部材に流れる磁束を発生させる磁束発生手段とを有する固定部と、を備え、
   前記磁束発生手段は、前記磁路部材の空隙部に静磁場を形成するように配置され、
   前記空隙部に形成される静磁場に対して直交する方向に駆動電流を流すことによって前記可動部に所望の振動を発生させる振動発生手段を備え、
   前記磁束発生手段が、励磁コイルと永久磁石とを含むことを特徴とする振動試験装置。
2. 前記振動発生手段の鉛直方向上方側及び下方側にそれぞれ、前記励磁コイルと前記永久磁石が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の振動試験装置。
3. 前記磁路部材の前記空隙部と隣接する位置に前記永久磁石が設けられ、前記磁路部材のセンターポール部に前記励磁コイルが巻回されていることを特徴とする請求項１に記載の振動試験装置。
4. 前記励磁コイル及び前記永久磁石の少なくとも一方を冷却するための冷却手段をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の振動試験装置。
5. 前記振動発生手段が、前記可動部の底部に設けられ、前記空隙部に挿入された状態で配置される駆動コイルを含み、
   前記駆動コイルに前記駆動電流を与えることによって、前記可動部に所望の振動が与えられるように構成されたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の振動試験装置。
6. 前記振動発生手段が、
   前記磁路部材の前記空隙部に設けられたステータコイルと、
   前記可動部の底部に設けられ、前記空隙部に挿入された状態で配置されて、前記ステータコイルと磁気的に結合する誘導リングと、
   とを含み、
   前記ステータコイルに前記駆動電流を与えることによって、前記可動部に所望の振動が与えられるように構成されたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の振動試験装置。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の振動試験装置の制御方法であって、
   前記被試験体に加える振動の大きさに応じて、前記励磁コイルに印加する直流電圧の大きさを調節することを特徴とする振動試験装置の制御方法。

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