JPH04254027A - 磁気ダンパ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種装置の振動の減衰
や運動に負荷を与えるための磁気ダンパ装置において、
特にその制動力を向上させ、小形化を図った並進形の磁
気ダンパ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の磁気ダンパ装置については、文
献として例えば「日本機械学会講演論文集Ｎｏ，８９０
−２６」などによりその理論的基礎が与えられている。 図６（ａ），（ｂ）にはその従来における並進形磁気ダ
ンパ装置の基本モデルが示されている。図における磁気
ダンパ装置は、一端がコ字形に連結され、他端を上下に
対向させたヨーク１，２と、各ヨーク１，２の上下対向
面にそれぞれ配置され、そのＮ極およびＳ極を対向させ
た永久磁石３，４と、両永久磁石３，４により構成され
る磁気回路の高磁束密度を有する空隙ｄに非接触状態で
配置された導体板５とを備えている。

【０００３】以上の構成において、導体板５が所定の速
度ｖで矢印方向に相対移動すると前記空隙ｄ内の磁束を
切るため、起電力Ｅが導体板５に誘導され、その結果図
６（ｂ）に鎖線で示すように渦電流が流れる。この渦電
流が磁界との作用によって前記導体板５に前記ｖ方向と
逆向きの制動力を生じさせる。

【０００４】この制動力は、導体板５あるいはヨーク１
，２側に連結された図示しない各種装置や構造物の振動
の減衰や運動に負荷を与え、減衰力が運動速度に極めて
正確に比例すること、無接触で作用し安定していること
および温度に対する変化が少ないことなどの利点がある
ので、例えば特開昭６１−１３１８４１号公報（Ｂ２３
Ｑ　　１／２６）に示すテーブル装置の高精度位置決め
などに用いられているほか、各種の用途に応用すること
ができる。

【０００５】しかしながら、従来の並進形磁気ダンパ装
置は、Ｎ極からＳ極に向かう一方向の磁場中のみで導体
板５の相対移動により制動力を発生しているため、以下
に述べる実用上の問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、まず、制動
力を発生させるのに有効に使われる渦電流は、前記空隙
ｄ内の部分だけであり、それ以外に流れる渦電流は制動
力に対しては有効に使われず、その結果として効率が低
くくなるため、十分に制動力を発生させるには強力な磁
石をより多く必要とする欠点があった。

【０００７】また、導体板５中に渦電流を十分に流すた
めには、高磁束密度領域より導体が十分に大きくしなけ
ればならず、前述の文献などでは３倍以上が好ましいと
している。したがって、導体板５は著しく大きくなり、
磁気ダンパ装置全体が大型化する欠点があった。

【０００８】本発明は以上の問題を解決するものであっ
て、この種の並進形ダンパ装置において、制動力をより
強力にし、また装置全体の小形化を図ったダンパ装置を
提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
、本発明は、ヨークの対向面の一方ないしは双方に磁石
を配置することにより構成される磁気回路と、この磁気
回路の高磁束密度を有する空隙に非接触状態で配置され
た電気的良導体からなる導体板とを備えた磁気ダンパ装
置において、同一ヨーク面に配置される前記磁石の磁極
が２極以上存在するとともに、隣り合う磁極が少なくと
も１ヶ所以上は異極に形成されている。

【００１０】また、本発明では、同一ヨーク面に配列さ
れた隣り合う異極同士の磁石間において、エアギャップ
が存在しない配置が一つ以上あるようにできる。

【００１１】

【作用】以上の構成の磁気ダンパ装置にあっては、高磁
束密度の空隙で磁界の向きが複数存在し、導体板が相対
移動したとき、前記磁石の極数に応じたそれぞれ隣同士
逆方向の起電力が発生するため、高磁束密度空隙内での
導体板に渦電流がより多く流れ、その分だけ外部側に向
かう渦電流は減少し、前記空隙内での渦電流を多くする
ことができる。異極同士の磁石間において、エアギャッ
プがないと渦電流の経路が短くなるため、さらに渦電流
が流れ易くなる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。図１（ａ），（ｂ）は、本発明の基本的な構
成である２極形の極配列に適用した場合の第一実施例を
示している。

【００１３】図１（ａ）において、一端がコ字形に連結
された上下のヨーク１０，１２の他端側対向面には、エ
アギャップａｄを設けて、異極同士の一対の磁石１４（
Ｎ極），１６（Ｓ極）および１８（Ｓ極），２０（Ｎ極
）がそれぞれ対向配置され、対向面においてそれぞれの
磁石１４，１６、１８，２０間で図中矢印に示すＮ極か
らＳ極に向かう双方向の磁場により磁気回路を構成して
いる。そして、この磁気回路の高磁束密度を有する空隙
ｄには、非接触状態で所定の奥行き寸法ｗのアルミニウ
ム板などの電気的良導体であって非磁性体からなる導体
板２２が配置され、並進形磁気ダンパ装置が構成されて
いる。

【００１４】以上の構成において、導体板２２が図１（
ｂ）に示すように所定の速度ｖで矢印方向に所定の速度
で相対移動すると、前記空隙ｄ内の磁束を切るため、フ
レミングの右手の法則によって起電力Ｅが導体板２２に
誘導され、その結果３つの渦電流が流れる。この渦電流
が磁界との作用によって前記導体板２２に前記矢印方向
と逆向きの制動力を生じさせ、導体板２２あるいはヨー
ク１０，１２側に連結された図示しない各種装置の振動
の減衰や運動に負荷を与えるのであるが、この実施例に
おいては、中央の実線で示す渦電流Ａが主に流れ、その
分その左右の鎖線で示す外側に向かう渦電流ＢはＡより
流れない。

【００１５】これは隣同士でそれぞれ逆向きの起電力Ｅ
が発生するため、隣り合う磁石１４，１６、１８，２０
間の実線で示す渦電流は流れ易くなり、その分左右では
流れなくなる。それゆえ高磁束密度の空隙ｄ内での渦電
流は従来より二倍の起電力を有しており、流れる経路も
短くなるため、より多く流れ制動力に有効に使われるこ
とになるのである。また、左右の渦電流は広範囲に流れ
にくくなる分だけ導体板２２の面積も減少できる。

【００１６】図２（ａ），（ｂ）は本発明を３極形の極
配列に適用した場合の第二実施例を示している。

【００１７】図において、上部側ヨーク１０にはＳ，Ｎ
，Ｓ極の異極配列で三つの永久磁石３０，３２，３４が
ギャップを設けることなく形成されているとともに、下
部側ヨーク１２には前記各磁石に対向してＮ，Ｓ，Ｎ極
の異極配列で三つの永久磁石３６，３８，４０が同様に
形成され、対向面における各永久磁石の図中矢印に示す
Ｎ極からＳ極に向かう三方向の磁場により磁気回路を構
成している。この磁気回路の高磁束密度を有する空隙ｄ
には、前記と同様に非接触状態で所定の奥行き寸法ｗの
導体板２２が配置され、並進形磁気ダンパ装置を構成し
ている。

【００１８】以上の構成において、導体板２２が所定の
速度ｖで矢印方向に相対移動すると、前記空隙ｄ内の磁
束を切るため、前記と同様に起電力Ｅが導体板２２に誘
導され、その結果図２（ｂ）に示すように４つの渦電流
が流れる。そして前記と同様の原理により中央の実線で
示す二つの渦電流Ａが主に流れ、その左右の鎖線で示す
外側に向かう渦電流Ｂは中央より流れにくいものとなる
。

【００１９】この実施例においても前記第一実施例と同
様にその制動力を極数に応じて大きくでき、導体板２２
の面積を減少できるとともに、個々の磁石間でエアギャ
ップが設けられていないため、磁路が短くなり、磁束密
度も大きくなる。そして、制動力は磁束密度の二乗に比
例するため、この効果も有効に作用することになる。

【００２０】なお、前記各実施例では磁気回路を構成す
る磁石を永久磁石としたが、例えば制動力を制御する必
要があるなど、用途によっては電磁石を用いても良い。 また一方のヨークのみに磁石を設けても良い。さらに導
体板２２として、前記各実施例ではアルミニウム板など
の金属製の電気的良導体であるが、非金属材料の電気的
良導体を用いても良い。

【００２１】次に、本発明の効果を確認するために、図
３（ａ），（ｂ）に示すダンパ装置の試作モデルを作り
、制動力を測定した。この試作モデルは、上下のヨーク
１０，１２の対向面にそれぞれ同一幅ｈ，同一奥行きｇ
の永久磁石５０を４つまで配列できるようにしたもので
あり、それぞれの永久磁石５０を２個ずつ，３個ずつお
よび４個ずつ異極（本発明），および同一極性（比較例
）に配列したときの導体板２２の一定速度での移動時に
おける制動力（単位：ｇｆ）を測定した。また、同時に
導体板２２の奥行き寸法ｗを５０〜１５０ｍｍまで変え
たときの制動力に与える影響も測定した。この時磁石の
中心と導体板の中心は、合うように配置する。以上の測
定結果を図４に示す。

【００２２】図４において、同一奥行き寸法ｗで本発明
の磁石の極配列による制動力は同一極配列の比較例に比
べて１．５〜２．４倍と極めて高くなっている。また、
導体板５２の奥行き寸法ｗが１００ｍｍ程度で本発明で
は制動力が飽和状態となり、それ以上の寸法を増す必要
がないことも確認された。

【００２３】また、図５は前記４つの磁石５０の配列を
それぞれ異極および同極配列とした場合における導体板
２２の移動距離と制動力の関係を示している。なお、使
われた導体板２２はアルミニウム製であり、厚み２ｍｍ
，幅１５０ｍｍである。

【００２４】図５において、本発明の磁極配列では１１
０ｍｍまでの移動範囲まで制動力がほぼ一定の４１．２
ｇｆと極めて高く、その後漸減する。これに対し、比較
例の磁極配列では６０ｍｍまでの移動範囲まで制動力が
ほぼ一定の１７．４ｇｆとなり、その後漸減しており、
制動力が本発明の半分以下と低く、また制動力が及ぶ範
囲も狭いことが確認された。

【００２５】

【発明の効果】以上各実施例によって詳細に説明し、ま
た比較測定結果からも明らかなように、本発明による磁
気ダンパ装置にあっては、高磁束密度の空隙で磁界の向
きが複数存在し、導体板が相対移動したとき前記磁石の
極数に応じたそれぞれ隣同士逆方向の起電力が発生する
ため、高磁束密度空隙内での導体板に渦電流がより多く
流れ、その分だけ外部側に向かう渦電流は減少すること
により、前記空隙内での渦電流を多くすることができ、
導体板の面積も小さくできる。したがって本発明によれ
ば、装置が小形化し、しかも強力な制動力を確保できる
。また、本発明にあっては異極同士の磁石間においてエ
アギャップをなくすことによって、渦電流の経路を短く
できるため、渦電流が流れ易くなり、制動力をさらに向
上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）はこの発明の第一実施例による斜視図で
ある。 （ｂ）は同導体板を移動させたときの渦電流の発生状態
を示す説明図である。

【図２】（ａ）はこの発明の第二実施例による正面図で
ある。 （ｂ）は同導体板を移動させたときの渦電流の発生状態
を示す説明図である。

【図３】（ａ）はこの発明の磁気ダンパ装置の試作モデ
ルの正面図である。 （ｂ）は同試作モデルの平面図である。

【図４】試作モデルを用いて本発明の磁極配列と比較例
の同一磁極配列における制動力を比較測定した結果を示
す図表である。

【図５】試作モデルを用いて本発明の磁極配列と比較例
の同一磁極配列における制動力を移動距離の関係を比較
測定した結果を示すグラフである。

【図６】（ａ）は並進形磁気ダンパ装置の基本モデルを
示す正面図である。 （ｂ）は同導体板を移動させたときの渦電流の発生状態
を示す説明図である。

【符号の説明】

１０，１２　　ヨーク １４，１６，１８，２０，３０，３２，３４，３６，３
８，４０，５０　　永久磁石 ２２　　導体板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ヨークの対向面の一方ないしは双方に
   磁石を配置することにより構成される磁気回路と、この
   磁気回路の高磁束密度を有する空隙に非接触状態で配置
   された電気的良導体からなる導体板とを備えた磁気ダン
   パ装置において、　　同一ヨーク面に配置される前記磁
   石の磁極が２極以上存在するとともに、隣り合う磁極が
   少なくとも１ヶ所以上は異極に形成されていることを特
   徴とする磁気ダンパ装置。
2. 【請求項２】　　前記同一ヨーク面に配列された隣り合
   う異極同士の磁石間において、エアギャップが存在しな
   い配置が一つ以上あることを特徴とする請求項１記載の
   磁気ダンパ装置。