JPH0478346A - 制振装置 - 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】 〔産業上の利用分野］ 本発明は電子計算機、精密機械装置等若しくは建物等に
加わる振動を緩和し、前記機器、建物等を地震その他の
外乱振動から保護する制振装置に関するものであり、特
にうず電流またはうず電流と磁気ヒステリシスにより制
動力を利用した制振装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来機械装置、建物等の制振装置としては、防振ばね若
しくは防振ゴム等を使用するものがありこれらの装置は
機械装置や建物の床等の可動側と機械装置若しくは建物
の基礎等の固定側との間に配設し、交通振動、建設工事
に起因する振動、地震、風雲等の外乱振動を周期の長い
緩やかな動きに変換するものである。

このような装置としては、構造物の底部に例えばボール
−、アリングやローラを組み込んだり、ゴムや空気ばね
等を使用するものがある。しかし前者においては摩擦係
数が大であるため、免震若しくは制振作用が必ずしも充
分でなく、一方後者においては重量と弾性係数によって
一定の固有振動を有するため、地震波と共振しないとい
う保証がない。

またオイルダンパや鉄板ダンパ等を使用する制振装置も
提案されているが、前者においては油洩れその他の不都
合発生を防止するための日常のメンテナンスが煩雑であ
ると共に、寒暖の温度差により、油の粘性が変化し、制
振作用が不安定になるという欠点がある。一方後者にお
いては、メンテナンスが容易であると共に、温度による
変化がないという利点はあるものの、往復のヒステリシ
スが存在し、リニアリティを欠如するという欠点がある
。

上記のような欠点を解消するメカニカルな制振装置とし
て２Ｍ１気減衰器付ボールねじ式防振器の提案がある（
日本機械学会論文集（０編）５１巻４７１号（昭６Ｏ−
１１）参照）、この装置はボールねじの先端に銅若しく
はアルミニウムのような導電材料からなる平板を設け９
この平板が磁界中において回転した場合に平板内に発生
するうず電流による制動力を利用するものである。

また上記同様にうず電流を利用するものとして。

回転球体と円錐または円弧状の凹面受は皿との組み合わ
せによる防振、免震装置に、磁性体とこの磁性体の磁力
により制動される導体板とからなるダンパを組み合わせ
たことを要旨とする提案も開示されている（特開昭６３
−２２３２４４号公報参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のような導体板と磁性体との組み合わせになるダン
パを使用することにより、定期的な点検作業が不必要と
なり、性能の安定性が保証されるという利点がある。し
かしながら上記従来のものにおいては、導体板が介在す
る磁界の強さが一定であるため、被振動体に対する制振
作用若しくは免振作用が必ずしも充分でないという問題
点も併存する。

そこで最近では被振動物に振動検出センサを取り付け、
センサの検出信号で磁気ダイバ（ｉｔ電磁石の駆動を制
御する準能動的制振法が提案されている。しかし磁気ダ
ンパを電磁石で構成すると（例えば上記の特開昭６３−
２２３２４４号公報の実施例参照）１機械装置、建物等
のような大重量の可動体を制動するに足る制動力を得る
ためには制振装置全体が大型化せざるを得す、また応答
性も低下してしまうなどの問題点がある。

本発明は上記従来技術に存在する問題点を解決し、小型
化が可能であると共に、優れた制振作用を有する制振装
置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、まず第１の発明においては
、中空円筒状に形成したハウジングの内周面に２強磁性
材料によりハウジングの軸線を含む平面への投影形状を
略Ｕ字形に形成したヨークを円周方向に複数個配設し、
このヨークにコイルを巻装すると共に、ヨークの開口端
に空隙を介して異極を対向させてなる永久磁石を設け、
前記ハウジングのヨーク開口端例の端部内面に、ボール
ナットを非回転かつ軸方向移動自在に嵌挿し、ボールナ
ットに螺合させたポールねじの端部に導電材料により中
空円筒状に形成したロータを固着し。

このロータを前記空隙内に回転自在に配設し１被振動体
に設けたセンサの信号により電流可変に前記コイルに通
電し、前記空隙内に前記永久磁石の磁界と逆方向の磁界
を印加可能に構成する。という技術的手段を採用した。

次に第２の発明においては、中空円筒状に形成したハウ
ジングの中間部内面に１強磁性材料によりハウジングの
軸線を含む平面への投影形状を略Ｈ形に形成したヨーク
を円周方向に複数個配設し。

このヨークにコイルを巻装すると共に、ヨークの各開口
端に空隙を介して異極を対向させてなる永久磁石を設け
、前記ハウジングの両端部内面に各々、ボールナットを
非回転かつ軸方向移動自在に嵌挿し、ポールナンドに螺
合させたポールねしの端部に導電材料により中空円筒状
に形成したロータを固着し、これらのロータを前記空隙
内に回転自在に配設し、被振動体に設けたセンサの信号
によりｉｔ電流可変前記コイルに通電し、前記空隙内に
前記永久磁石の磁界と逆方向の磁界を印加可能に構成す
る。という技術的手段を採用した。

第３の発明においては、被振動体の下端部に導電材料に
より平板状に形成した可動板を固着し。

櫛歯状に形成したヨークにコイルを巻装すると共に、ヨ
ークの櫛歯状端部に隣接して異極が現れるように永久磁
石を設け、このヨークを前記可動板の下方に空隙を介し
て前記永久磁石の磁界が可動板に作用するように配設し
、被振動体に設けたセンサの信号により電流可変に前記
コイルに通電し。

前記空隙内に前記永久磁石の磁界と逆方向の磁界を印加
可能に構成する。という技術的手段を採用した。

更に第４の発明においては、上記第１ないし第３の発明
に、永久磁石の端部にボールピースを固着する。という
技術的手段を付加した。

上記の発明において、ロータ又は可動板はアルミニウム
又は銅のような金属材料で形成されるが。

これらの一部茗しくは全部を半硬質磁性材料によって形
成することもできる。

すなわち上記の発明において使用し得る半硬質磁性材料
としては、焼入鋼（磁石鋼より稍低目のＣ量を有する炭
素鋼、Ｃｒ綱、Ｃｏ＠を４００〜５００℃で焼戻し）、
α／γ変態型合金（Ｆｅ−ＣｒＶ　（Ｃｒ）系合金、Ｆ
ｅ−Ｍｎ系合金（Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉ。

Ｃｒを添加したものを含む）、Ｆｅ−Ｎｉ系合金）。

アルニコ系合金（Ｆｅ−Ｎｉ−Ａｊ！あるいはＦｅ−Ｃ
ｏ−Ｎｉ−Ａｌ系合金のうち高い保磁力を有する組成を
外れたもの）、析出型合金（高Ｃｏ−Ｆｅ系合金Ｆｅ−
Ｃｕ系合金、Ｆｅ−Ｍｏ−Ｃｏ系合金）等を使用するこ
とができる。上記半硬質磁性材料のうちＦｅ−Ｃｒ−Ｃ
ｏ系合金（例えば特公昭５３−３５５３６号。

同５５−３００５２号公報参照）が好ましい。

また永久磁石としては、コイルおよびうず電流による減
磁界に対抗するため２保磁力の大なるものが望ましく２
例えば希土類永久磁石を使用することが好ましい。

〔作　用） ロータ若しくは可動板を配設する空隙内の磁界を、ヨー
クに巻装したコイルに通電することによって可変に制御
することにより、被振動体に対する制振作用若しくは免
振作用を的確にすることができる。

またロータ若しくは可動板の一部若しくは全部を半硬質
磁性材料によって形成した場合には、半硬質磁性材料に
固有の磁気ヒステリシスのために。

永久磁石による磁化よりも遅れて進む磁束を生じ。

この遅れによってロータに制動トルクを発生する。

この制動トルクは半硬質磁性材料に固有の磁気ヒステリ
シスループの面積に略比例する。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例を示す縦断面図、第２図および
第３図は各々第１図におけるＡ−Ａ線断面図およびＢ−
Ｂ線断面拡大図である。これらの図において、ｌはハウ
ジングであり１例えば軟鋼により中空円筒状に形成する
。２はヨークであり。

軟鋼等の強磁性材料により、ハウジング１の軸線を含む
平面への投影形状を略コ字形若しくは略Ｕ字状に形成し
、ハウジング１の内周面に１円周方向に等間隔に４対固
着する。次に４は永久磁石であり１例えば５ｓＣｏ５系
磁石（日立金属製Ｈ−１８Ｂ）によりアーク状に形成し
、空隙５を介しかつ異極を対向させて、エポキシ系接着
剤を介し前記ヨーク２の開口端の内面に固着する。なお
永久磁石４は例えば４対を円周方向等間隔に配設し、か
つ隣接する極性が相互に異なる磁極が表面に現れるよう
に配設する。３はコイルであり、ヨーク２に巻装すると
共に、制御装置を介して直流型Ｂ（何れも図示せず）と
電流可変に接続する。なお上記制御装置は被振動体に設
けたセンサ（何れも図示せず）の信号によって作動可能
のように構成する。

この場合において、コイル３は前記永久磁石４による磁
界を打ち消す磁界を発生するように巻装する。６はステ
ーパイプであり７例えば軟鋼により中空円筒状に形成し
、ハウジング１の左端面に同軸的に固着する。次に７は
アーム２８はシャフト９は回り止め、１０はボールナ・
７トであり、夫々同軸的に組み合わせ、滑り軸受ＩＩお
よびスラスト軸受１２を介して前記ハウジングＩおよび
ステーバイブロ内に同軸的に挿入する。すなわちアーム
７、回り止め９およびボールナット１０は一体に固着す
ると共に、シャフト８の中間部から左端に亘ってボール
ねし８ａを刻設し７　このボールねし８ａと、ボールナ
ット１０とを螺合させる。従って、ボールナット１０は
非回転状態でステーバイブロ内を軸方向移動可能であり
、ボールナラ１−１０の軸方向移動により、シャフト８
が回転するように形成されている。次に１３は保持部材
であり。

外周を円筒面に形成してシャフト８の右端に固着し、こ
の保持部材１３の外周に中空円筒状に形成したロータ１
４を固着する。なおロータ１４はアルミニウム合金によ
って形成し５前記永久磁石４゜４間に形成される空隙５
内において回転可能なように形成する。１５は金具であ
り、各々アーム７およびヨーク２とピン１６を介して回
転自在に接続する。

上記構成により、１対の金具１５．１５を各々可動側お
よび固定側の構成部材に接続し、第１図においてアーム
７とステーバイブロとの間に左右方向の振動若しくは相
対移動を付与すると、、ボールナット１０とボールねじ
８ａとの螺合によりシャフト８が回転する。従ってシャ
フト８に固着した保持部材１３６回転し、ロータＩ４は
永久磁石４．４間に形成された空隙５内において回転す
る。ロータ１４を形成するＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系合金は導
電性材料であるため、上記回転によりロータ１４内には
うず電流が発生する。そしてこのうず電流によって誘起
される磁界は、前記永久磁石４による磁界と逆方向に作
用するから、ヨーク１４に制動作用が発生する。一方上
記ローク１４の回転により１円周方向においてＮ、Ｓ交
番磁界が印加されるから、ロータ１４には磁気ヒステリ
シスが生し、磁気ヒステリシスループの面積に相当する
ヒステリシス損がロータ１４の制動力として作用する。

すなわちアーム７の水平方向の移動をうず電流積に加え
てヒステリシス損を重畳させて制動することができ、ダ
ンパとして機能させ得るのである。

この場合において１振動が始まった瞬間において、セン
サ（図示せず）の信号により、制御装置を介して直流電
源（何れも図示せず）からコイル３に直流電流を通電し
て、空隙５内の磁界強度を０にする。そして以後の振動
に対応してコイル３に通電する直流電流の大きさおよび
方向を制御する。従って前記永久磁石による空隙５内の
磁界強度をＢとすると、コイル３への直流電流の大きさ
方向を制御することによって、空隙５内の磁界強度をＯ
〜２Ｂの範囲で変化させることができる。

従って同一の磁界強度範囲を電磁石のみの構成で行うも
のと比較して装置全体をコンパクトにすることができる
。

第４図は本発明の他の実施例におけるハウジングを示す
要部縦断面図であり、同一部分は前記第１図ないし第３
図と同一の参照符号で示す。第４図において、ヨーク２
は強磁性材料により、ハウジング１の軸線を含む平面へ
の投影形状を略工字形若しくは■１形に形成し２両端の
開口端に各々空隙５を介して異極を対向させてなる永久
磁石４を設けると共に、ハウジング】の中間部に固着す
る。

そして上記永久磁石４によって形成される空隙５内には
前記実施例と同一構成のロータを初めとする構成部材を
左右１対配設する。

上記構成により前記実施例と同様な制動作用を期待でき
るが２本実施例におけるようにロータを初めとする可動
部材を左右１対設けることにより可動部材と静止部材と
の相対速度を１７２　とすることができ、より大荷重を
印加でき、および／または装置全体を小型化することが
可能である。

」―記の実施例においては、永久磁石４を円周方向に４
対設けた例を示したが、制動トルクその他を勘案して任
意の設置個数を選定できる。また永久磁石４の形状はア
ーク状のみならず、直方体状とすることもできる。

第５図は本発明の更に他の実施例を示す要部正面図、第
６図は第５図におけるＣ−Ｃ線矢視図である。両図にお
いて２１は被振動体であり、鉄板その他の構造材料から
なる支持部材２２によって支持されている。２３は可動
板であり２例えば銅等の導電材料により平板状に形成し
て、被振動体２１の下端部に固着する。次に２４はヨー
クであり、軟綱等の強磁性材料により１例えば正面形状
を山型若しくはＥ型に形成し、スペーサ２５を介して床
面２６に配設する。２７はコイルであり。

ヨーク２４に巻装すると共に、制御装置を介して直情型
ｔＡ（何れも図示せず）と電流可変に接続する。なお上
記制御装置は前記実施例と同様に被振動体２１に設けた
センサ（図示せず）の信号によって作動可能のように構
成する。この場合コイル２７は後述する永久磁石による
磁界を打ち消す磁界を発生するように巻装する。２８は
永久磁石であり２例えばＳｓ　Ｃｏｓ系磁石（日立金属
製１ｌ−１８Ｂ）により形成し、ヨーク２４の端部にエ
ポキシ系接着剤を介して固着する。２９はボールピース
であり、永久磁石２８の端部に同様の接着剤を介して固
着する。なおヨーク２４の端部においては、隣接して異
極が現れるように形成すると共に５　ヨーク２４を、空
隙３０を介して永久磁石２９の磁界が可動板２３に作用
するように配設する。

上記の構成により、地震等に起因して被振動体２１と一
体に固着した可動板２３と永久磁石２８との間に水平方
向の相対移動が発生すると、可動板２３内にうず電流が
発生し、前記実施例におけると同様に制動作用が発生す
る。また被振動体２１に設けたセンサ（図示せず）の信
号によるコイル２７による空隙３０内の磁界強度制御作
用は前記実施例と同様である。

本実施例においては、永久磁石２８の端部にボールピー
ス２９を固着した例について記述したが。

このように形成すると、永久磁石２８による磁束が可動
板２３内に有効に作用するため好ましい。

またヨーク２４の形状は、正面形状において櫛歯状に形
成して、永久磁石２８を４個以上設けるようにしてもよ
く１更にヨーク２４を３列以上配設してもよい。なお可
動板２３の一部若しくは全部を前記実施例におけるよう
な半硬質磁性材料によって形成すると、磁気ヒステリシ
スによる制動力を付加することができる。

［発明の効果〕 本発明は以上記述のような構成および作用であるから、
磁界発生部材を電磁石のみによって構成したものと比較
して装置全体を小型化若しくはコンパクト化することが
できる。すなわち永久磁石と電磁石とのハイブリッド型
式としたことによりコイルの電気的容量を１７２とする
ことができ、冷却機構が不要となると共に、コイルのイ
ンダクタンスが小となり２時定数が小さく、立ち上がり
が早いため、応答性および制御性を向上させることがで
きる。また直流電源も小容量のもので充分に作動させ得
る。更番二ロータ若しくは可動板の一部若しくは全部を
半硬質磁性材料で形成すると、従来のうず電流による制
動力に加えて、磁気ヒステリシスによる制動力を重畳さ
せることができ、装置全体を小型化することができると
共に優れた制動機能若しくは制振機能を発揮させ得ると
いう効果がある。

可動板。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）中空円筒状に形成したハウジングの内周面に、強
   磁性材料によりハウジングの軸線を含む平面への投影形
   状を略Ｕ字形に形成したヨークを円周方向に複数個配設
   し、このヨークにコイルを巻装すると共に、ヨークの開
   口端に空隙を介して異極を対向させてなる永久磁石を設
   け、前記ハウジングのヨーク開口端側の端部内面にボー
   ルナットを非回転かつ軸方向移動自在に嵌挿し、ボール
   ナットに螺合させたボールねじの端部に導電材料により
   中空円筒状に形成したロータを固着し、このロータを前
   記空隙内に回転自在に配設し、被振動体に設けたセンサ
   の信号により電流可変に前記コイルに通電し、前記空隙
   内に前記永久磁石の磁界と逆方向の磁界を印加可能に構
   成したことを特徴とする制振装置。
2. （２）中空円筒状に形成したハウジングの中間部内面に
   、強磁性材料によりハウジングの軸線を含む平面への投
   影形状を略Ｈ形に形成したヨークを円周方向に複数個配
   設し、このヨークにコイルを巻装すると共に、ヨークの
   各開口端に空隙を介して異極を対向させてなる永久磁石
   を設け、前記ハウジングの両端部内面に各々ボールナッ
   トを非回転かつ軸方向移動自在に嵌挿し、ボールナット
   に螺合させたボールねじの端部に導電材料により中空円
   筒状に形成したロータを固着し、これらのロータを前記
   空隙内に回転自在に配設し、被振動体に設けたセンサの
   信号により電流可変に前記コイルに通電し、前記空隙内
   に前記永久磁石の磁界と逆方向の磁界を印加可能に構成
   したことを特徴とする制振装置。
3. （３）被振動体の下端部に導電材料により平板状に形成
   した可動板を固着し、櫛歯状に形成したヨークにコイル
   を巻装すると共に、ヨークの櫛歯状端部に隣接して異極
   が現れるように永久磁石を設け、このヨークを前記可動
   板の下方に空隙を介して前記永久磁石の磁界が可動板に
   作用するように配設し、被振動体に設けたセンサの信号
   により電流可変に前記コイルに通電し、前記空隙内に前
   記永久磁石の磁界と逆方向の磁界を印加可能に構成した
   ことを特徴とする制振装置。
4. （４）永久磁石の端部にボールピースを固着した請求項
   （１）ないし（３）何れかに記載の制振装置。