JP2000320607A - 渦電流式ダンパ - Google Patents

渦電流式ダンパ

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JP2000320607A
JP2000320607A JP11133860A JP13386099A JP2000320607A JP 2000320607 A JP2000320607 A JP 2000320607A JP 11133860 A JP11133860 A JP 11133860A JP 13386099 A JP13386099 A JP 13386099A JP 2000320607 A JP2000320607 A JP 2000320607A
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rod
damper
guide
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English (en)
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Takeyasu Suzuki
猛康 鈴木
Homare Kaneko
誉 金子
Fujita Katsukawa
藤太 勝川
Kazuo Miyagawa
一夫 宮川
Koichi Miura
孝一 三浦
Mamoru Izawa
衛 井澤
Taro Tonegawa
太郎 利根川
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Nippon Steel Corp
Kumagai Gumi Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
Kumagai Gumi Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 メンテナンスが不要で、どのような状態であ
っても機能すること。 【解決手段】 第1連結部材1と第2連結部材11を相
対変位可能に接続する。第1連結部材1は、第2連結部
材11との接続側にボールねじ2aを形成したロッド2
と、ロッド2のボールねじ2aに螺合し、ボールねじ2
aとの相対変位に基づいてボールねじ2a上を回転摺動
すべく、ベアリングボール5を介して軸支した案内ナッ
ト3と、ロッド2より大きな径を有し、案内ナット3を
介してこれと一体的な回転摺動可能に装着した伝導体の
ドラム4からなる。第2連結部材11は、ドラム4の内
周面に対し軸受け12を介して一定の隙間を保持するよ
うに配置したケーシング13を、第1連結部材1との接
続側に形成し、かつ、ケーシング13の外周面に永久磁
石1を装着した構成である。 【効果】 メンテナンスフリーで、しかも、簡単でかつ
小型の構成でしかも大きな減衰効果を達成することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばビル等の建
築物において、地震または台風等の風に対する居住性を
向上させたり、倒壊を防止したり、揺れを吸収するため
のダンパに関するものである。
【0002】
【従来の技術】この種ダンパは、高層ビルにあっては制
振のため、また、中・低層ビルにあってはゴム支承と併
用して免震のために使用されており、従来は、オイルダ
ンパや摩擦ダンパ等が多く採用されていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、オイル
ダンパでは、オイル漏れに対する点検や、劣化に伴う定
期的な交換が必要であったり、また、経年的な性能の把
握が困難である等、メンテナンス上の課題が多い。一
方、摩擦ダンパは、摺動面が存在するので、摩擦面が摩
耗した場合や、摩擦面同士の間で滑りが発生する以前に
は、ダンパとして機能しないという問題がある。
【0004】本発明は、従来のオイルダンパや摩擦ダン
パにあった上記問題点に鑑みてなされたものであり、オ
イルダンパのようなメンテナンスが不要で、しかも、ど
のような状態であってもダンパとして機能する渦電流式
ダンパを提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明の渦電流式ダンパは、ロッドの案内ねじ
部に、案内ねじ部上を回転摺動すベく、軸受けを介して
軸支された案内ナットを螺合すると共に、ロッドより大
径の伝導体の回転体を、前記案内ナットを介して回転摺
動が可能なように装着した第1連結部材と、前記回転体
の内周面又は両側面に対し、軸受けを介して一定の隙間
を保持するように配置したケーシングを、第1連結部材
との接続側に形成し、かつ、このケーシングの外周面又
は内側面に永久磁石を装着した第2連結部材を、相対変
位が可能なように互いに接続することとしている。そし
て、このようにすることで、オイルダンパのようなメン
テナンスが不要で、しかも、どのような状態であっても
ダンパとして機能することになる。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の渦電流式ダンパは、相対
変位が可能なように互いに接続される、第1連結部材と
第2連結部材からなり、第1連結部材は、第2連結部材
との接続側に案内ねじ部が形成されたロッドと、このロ
ッドの前記案内ねじ部に螺合する共に、案内ねじ部との
相対変位に基づいて案内ねじ部上を回転摺動すべく、軸
受けを介して軸支された案内ナットと、前記ロッドより
大きな径を有し、前記案内ナットを介して、案内ナット
と一体的に回転摺動が可能なように装着された伝導体の
回転体からなり、一方、第2連結部材は、前記回転体の
内周面又は両側面に対し、軸受けを介して一定の隙間を
保持するように配置したケーシングを、第1連結部材と
の接続側に形成し、かつ、前記ケーシングの外周面又は
内側面に永久磁石を装着したものである。
【0007】上記した本発明の渦電流式ダンパでは、第
1連結部材と第2連結部材が軸方向に相対変位すると、
案内ねじに螺合する案内ナットと共に伝導体である回転
体が回転する。回転体がこの回転体と一定の隙間を保持
してケーシングに装着された永久磁石の磁界を切ると、
「フレミングの右手の法則」に従って回転体に渦電流が
発生する。回転体に発生した渦電流は、永久磁石の磁界
と作用して「フレミングの左手の法則」に従って回転体
の回転方向と逆の方向に電磁力を発生させる。そして、
この電磁力が回転体の制動力となり、案内ナット、案内
ねじを介して、第1連結部材と第2連結部材の相対変位
を抑える減衰力となる。
【0008】本発明の渦電流式ダンパにおいて、減衰力
を得るための手段として、軸方向変位を案内ねじによっ
て回転方向の変位に変換している理由は、変位の増幅に
より、小さな軸方向変位でも、大きな減衰力が得られる
からである。
【0009】すなわち、軸方向速度と回転方向速度にお
いて、相対速度増大比率Nは、案内ねじ部及び案内ナッ
トのピッチ(リード)をp、回転体の代表半径をrとし
た場合、N=2πr/pで表すことができる。今、仮に
pを8cm、rを20cmに設定すると、相対速度増大
比率Nは15.7倍に増幅されることになる。従って、
回転体に作用する制動力の源である電磁力は、磁界を切
る速度、すなわち、回転速度に比例することから、本発
明の渦電流式ダンパでは、その増大分だけ大きな減衰力
が得られることになる。
【0010】本発明の渦電流式ダンパでは、オイルのよ
うな粘性体を使用していないので、オイル漏れに対する
点検や、劣化に伴う定期的な交換が不要である。また、
経年的な性能の変化もオイルのように大きくない。従っ
て、メンテナンスの必要は皆無であるといえる。
【0011】また、本発明の渦電流式ダンパでは、摩擦
ダンパのように摺動面が存在しないので、どのような状
態であっても、ダンパとして機能する。
【0012】
【実施例】以下、本発明の渦電流式ダンパを図1〜図5
に示す実施例に基づいて説明する。図1は回転体がドラ
ムタイプの本発明に係る渦電流式ダンパの断面図、図2
は回転体がディスクタイプの本発明に係る渦電流式ダン
パのディスク部分を拡大して示す断面図、図3は本発明
の渦電流式ダンパを高層ビルの屋上に設置した場合の模
式的説明図、図4は本発明の渦電流式ダンパを建築構造
物の構造体に設置した場合の模式的説明図、図5は本発
明の渦電流式ダンパを基礎上に免震ゴムパッドを介して
支持された建築構造物に設置した場合の模式的説明図で
ある。
【0013】図1において、1は第1連結部材であり、
ロッド2と、案内ナット3と、回転体である伝導体のド
ラム4とから構成されている。このうち、ロッド2の後
述する第2連結部材11との接続側には案内ねじ部、例
えばボールねじ2aがその外周面に形成されており、こ
のボールねじ2aに、軸受けであるベアリングボール5
を介して案内ナット3が螺合している。従って、案内ナ
ット3はボールねじ2aとの相対変位に基づいてボール
ねじ2a上を円滑に回転摺動するようになっている。
【0014】また、ドラム4は前記したロッド2よりも
十分に大きな外径を有し、前記した案内ナット3に一体
的に取り付けられている。従って、このドラム4は案内
ナット3の前記回転摺動に伴って、案内ナット3と一体
的に回転摺動することになる。
【0015】11は前記した構成の第1連結部材1と相
対変位が可能なように接続される第2連結部材であり、
前記したドラム4の内周面に対し、軸受け12を介して
一定の隙間を保持するように配置したケーシング13
を、第1連結部材1との接続側に形成した構成で、前記
ケーシング13の外周面には永久磁石14を装着してい
る。
【0016】上記した本発明の渦電流式ダンパAでは、
例えば地震等によって第1連結部材1と第2連結部材1
1が軸方向に相対変位すると、ボールねじ2aに螺合す
る案内ナット3と共にドラム4が回転する。この回転す
るドラム4がケーシング13に装着された永久磁石14
の磁界を切ると、「フレミングの右手の法則」に従って
ドラム4に渦電流が発生し、この渦電流は永久磁石14
の磁界と作用して「フレミングの左手の法則」に従って
ドラム4と逆の回転方向に電磁力を発生させる。この電
磁力が制動力としてドラム4に働き、案内ナット3、ボ
ールねじ2aを介して、第1連結部材1と第2連結部材
11の相対変位を抑える減衰力となる。
【0017】本発明の渦電流式ダンパAは図1に示した
実施例に限らず、種々の変更が可能である。例えば、図
1に示す実施例では、回転体として、ドラムタイプのも
のを示したが、図2に示したようなディスクタイプのも
のでもよい。この図2に示すディスクタイプでは、案内
ナット3に一体的に取り付けたディスク6の両側面すな
わち表裏面に対し、軸受け12を介して一定の隙間を保
持するようにケーシング13を配置し、このケーシング
13の内側面に永久磁石14を装着する。
【0018】上記したような本発明の渦電流式ダンパA
は、例えば図3に示すような、高層ビル20の屋上に設
置する。このような場合には、ある質量の錘21とばね
22を介して圧縮及び引張が可能なように設置する。こ
のような場合には、地震等によって発生する揺れに伴っ
て錘21が変位し、この変位によって本発明の渦電流式
ダンパAが減衰効果を発揮し、高層ビル20の揺れのエ
ネルギーが吸収されて有効に制振される。なお、図3中
の27はバッファを示す。
【0019】また、本発明の渦電流式ダンパAは、例え
ば図4に示すような、建築構造物23の構造体における
対向角部の取り付けプレート23aの間に、連結部材2
4を介して圧縮及び引張が可能なように設置する。この
ような場合には、地震等によって発生する構造体の歪み
変位によって伸縮される本発明の渦電流式ダンパAが減
衰効果を発揮し、構造体の歪みエネルギーが吸収されて
有効に制振される。
【0020】また、本発明の渦電流式ダンパAは、例え
ば図5に示すような、基礎25とこの基礎25上に免震
ゴムパッド26を介して支持されている建築構造物23
との間に、それぞれの支持支柱を介して圧縮及び引張が
可能なように設置する。このような場合には、地震等に
よって発生する基礎25及び建築構造物23間の水平方
向の相対変位によって伸縮される本発明の渦電流式ダン
パAが減衰効果を発揮し、基礎25及び建築構造物23
間の前記水平方向の相対変位エネルギーが吸収されて有
効に制振される。
【0021】本実施例では、案内ねじ(ボールねじ2
a)部上を、案内ナット3が回転摺動する手段として、
ベアリングボール5を案内ナット3内に内装したものを
示したが、同様の作用を奏するものであれば、他の構造
を採用しても良いことは言うまでもない。
【0022】また、本発明の渦電流式ダンパの採用場所
が、先に説明した場所に限らないことも言うまでもない
ことである。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の渦電流式
ダンパは、減衰力を得る源として、摺動部が一切無い永
久磁石を使用した非接触の渦電流方式としているので、
経年変化や漏れ等のためのメンテナンスが必要であっ
た、従来のオイルや粘性体を使用した方式のダンパに対
し、メンテナンスフリーを実現することができる。
【0024】また、本発明の渦電流式ダンパは、その減
衰機構がねじ部の直線変位をドラム等の回転体の回転運
動に変換するように構成しているので、その変位変換倍
率が従来のこの種ダンパと比較して大幅に増大される。
従って、簡単でかつ小型の構成でしかも大きな減衰効果
を容易に達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】回転体がドラムタイプの本発明に係る渦電流式
ダンパの断面図である。
【図2】回転体がディスクタイプの本発明に係る渦電流
式ダンパのディスク部分を拡大して示す断面図である。
【図3】本発明の渦電流式ダンパを高層ビルの屋上に設
置した場合の模式的説明図で、(a)は全体図、(b)
は要部拡大図である。
【図4】本発明の渦電流式ダンパを建築構造物の構造体
に設置した場合の模式的説明図である。
【図5】本発明の渦電流式ダンパを基礎上に免震ゴムパ
ッドを介して支持された建築構造物に設置した場合の模
式的説明図である。
【符号の説明】
A 渦電流式ダンパ 1 第1連結部材 2 ロッド 2a ボールねじ 3 案内ナット 4 ドラム 5 ベアリングボール 6 ディスク 11 第2連結部材 12 軸受け 13 ケーシング 14 永久磁石
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金子 誉 東京都新宿区津久戸町2番1号 株式会社 熊谷組東京本社内 (72)発明者 勝川 藤太 東京都新宿区津久戸町2番1号 株式会社 熊谷組東京本社内 (72)発明者 宮川 一夫 大阪府大阪市此花区島屋5丁目1番109号 住友金属工業株式会社関西製造所製鋼品 事業所内 (72)発明者 三浦 孝一 大阪府大阪市此花区島屋5丁目1番109号 住友金属工業株式会社関西製造所製鋼品 事業所内 (72)発明者 井澤 衛 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号 住友金属工業株式会社内 (72)発明者 利根川 太郎 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号 住友金属工業株式会社内 Fターム(参考) 3J048 AA06 AC08 BE09 DA03 EA38

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 相対変位が可能なように互いに接続され
    る、第1連結部材と第2連結部材からなり、第1連結部
    材は、第2連結部材との接続側に案内ねじ部が形成され
    たロッドと、このロッドの前記案内ねじ部に螺合すると
    共に、案内ねじ部との相対変位に基づいて案内ねじ部上
    を回転摺動すべく、軸受けを介して軸支された案内ナッ
    トと、前記ロッドより大きな径を有し、前記案内ナット
    を介して、案内ナットと一体的に回転摺動が可能なよう
    に装着された伝導体の回転体からなり、一方、第2連結
    部材は、前記回転体の内周面又は両側面に対し、軸受け
    を介して一定の隙間を保持するように配置したケーシン
    グを、第1連結部材との接続側に形成し、かつ、前記ケ
    ーシングの外周面又は内側面に永久磁石を装着したこと
    を特徴とする渦電流式ダンパ。
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