JPH05187152A

JPH05187152A - 除振装置

Info

Publication number: JPH05187152A
Application number: JP33626191A
Authority: JP
Inventors: Kazuhide Watanabe; 和英渡辺; Yoichi Kanemitsu; 陽一金光
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1991-11-26
Filing date: 1991-11-26
Publication date: 1993-07-27

Abstract

(57)【要約】【目的】高層建築物の地震や風による振動（揺れ）を
防止する、コンパクトな除振装置を提供する。【構成】非磁性体の導体板（１０）上に搭載した制振
用質量（３）と、電磁誘導によりその導体板（１０）を
非接触支持する電磁石（９）群と、建物の振動を検出す
る振動検出装置（１３）と、検出された振動に基づき、
電磁石（９）の励磁電流を制御し、制振用質量（３）を
取付けた導体板（１０）を縦方向の浮上制御及び横方向
の移動制御を行うことによって、高層建築物を制振する
制御装置（１２）とから構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は除振装置に係り、特に高
層建築物が地震や風によって振動しないように、能動的
に建屋を制振する除振装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】数十階建ての高層ビルや、高い橋等の高
層建築物においては、地震や強風による振動（揺れ）が
大きく、この振動（揺れ）を取り除くため除振装置が用
いられている。図５は従来の除振装置の一例の説明図で
ある。高層建築物１の最上部、２〜３階分には除振装置
設置室２が設けられている。この除振装置設置室２に
は、制振用質量（マス）３が天井から吊り下げられてい
る。この制振用質量の重量は建物の数％の重量に相当す
るものである。制振用質量３は、天井より前後左右に振
子のように移動可能な状態で吊り下げられている。

【０００３】高層建築物１が地震又は強風により揺れる
と、高層建築物の最上部の除振装置設置室２が最も大き
く揺れる。除振装置設置室２では、制振用質量３は、振
子のように天井から吊り下げられているので、天井の揺
れ（移動）に対して反対方向に揺れる（移動する）。反
対方向に揺れた（移動した）制振用質量は、重力により
元に戻ろうとする。この制振用質量３の元に戻ろうとす
る力が、反力として建物の天井に伝えられ、除振装置設
置室２の天井には揺れを元に戻そうとする力が働く。こ
のようにして、従来、高層ビルの振動を押さえること
（制振）が行われてきた。

【０００４】しかしながら、係る従来の除振装置におい
ては、建物の数％にも相当する制振用質量を天井より吊
すものであった。そのため除振装置のスペースが高層ビ
ルの２〜３階分に相当するスペースを必要とし、しか
も、建築物の振動の最も大きい場所に置かれる必要があ
った。高層ビル等で振動の最も大きい場所は、一般には
最上階であり、高層ビルで最も展望等がよく価値の高い
最上階に、２〜３階分を除振装置設置のためのスペース
に裂かなければならなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】係る従来技術の問題点
に鑑み、本発明は、小さなスペースで高層ビル等の高層
建築物を効率的に制振することのできる除振装置を提供
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の除振装置は、非
磁性体の導体板上に取付けた制振用質量と、該導体板を
電磁誘導により非接触支持する電磁石群と、建物の振動
を検出する振動検出装置と、該振動検出装置により検出
された振動に基づき前記電磁石群の励磁電流を制御する
制御装置とから構成される。

【０００７】

【作用】振動検出装置により建築物の振動（揺れ）が検
出されると、制御装置は電磁石群に励磁電流を印加し、
制振用質量が搭載された導体板に誘導渦電流が生じるこ
とによって、制振用質量と共に導体板が浮上する。振動
検出装置により検出された建物の揺れの方向に、前記電
磁石群に移動磁界を形成することによって、制御用質量
を搭載した導体板を揺れと同方向への移動制御を行う。
揺れと同方向への移動の力が加えられた制御用質量は、
反力として、建屋に対して揺れと反対方向の力を発生す
る。この反力の大きさを、建屋の揺れの力に合わせるこ
とによって建屋が制振される。

【０００８】

【実施例】図１は、本発明の一実施例の除振装置の説明
図である。この除振装置は、高層ビル等の高層建築物の
中で、最も揺れの激しい、一般的には最上階に設置され
る。除振装置設置室２は高層ビル１の最上階に位置して
いる。除振装置設置室２の１隅には、振動検出装置１３
が置かれている。この振動検出装置１３は、地震或いは
強風等による建築物の振動（揺れ）、特に加速度を検出
する。除振装置設置室２の床には、多数の制御用電磁石
９が配列されており電磁石群を構成する。制御用電磁石
９は、電磁石ヨーク１４と電磁石コイル１５とから構成
され、ヨークの向きを交互にして配列されている。Ｘ−
Ｙ方向に規則的に配列された電磁石群は、非磁性体の導
体板１０の上に搭載された制振用質量（マス）３を支持
する。制振用質量（マス）３は建物の数％の重量を有す
る。非磁性体の導体板１０はアルミ等の金属板である。

【０００９】制御装置１２は、振動検出装置１３で検出
された、建築物の振動（揺れ）の加速度を受けて、揺れ
を打消すに必要な励磁電流を計算し、位置検出センサに
よって制振用質量の位置を検出し、導体板１０に搭載さ
れた制振用質量３の浮上・移動に必要な電磁石を選択
し、励磁電流を電磁石９に供給する。かかる除振装置設
置室２のスペースは、電磁石群に支持された制振用質量
が主な設置物なので、高層ビルの１階分程度に、コンパ
クトに収まる。

【００１０】電磁石９の電磁石コイル１５に電流が流れ
ていない時には、制振用質量３を搭載した、非磁性体の
導体板１０が、重力により電磁石ヨーク１４に接触した
状態で支持されている。電磁石コイル１５に交流の励磁
電流が流れると、非磁性体の導体板１０には、電磁石ヨ
ーク１４の磁束の変化を妨げる方向に起電力が発生し、
渦電流が生じる。非磁性体の導体板１０に発生した渦電
流は、電磁石ヨーク１４の磁束に反対の方向の磁束を発
生させる。それ故、非磁性体の導体板１０と電磁石９と
の間には、磁気的な反発力が生じ、非磁性体の導体板１
０及びこれに搭載された制振用質量３は、電磁石ヨーク
１４より浮上する。

【００１１】Ｘ−Ｙ面に配列された導体板１０の下の電
磁石コイル１５に、同じ大きさで、同じ位相の励磁電流
を流した場合には、非磁性体の導体板１０には均一な状
態で浮上力が加わり、制振用質量３は真上に（縦方向
に）浮上する。

【００１２】隣接する電磁石９の電磁石コイル１５に互
いに位相が１２０°づつ異なった大きさの等しい励磁電
流を流すと、電磁石９には移動磁界が発生する。導体板
１０にはこの移動磁界によって生じる磁束の変化を妨げ
る向きに渦電流が生じるので、誘導リニアモータの原理
により、非磁性体の導体板１０には移動磁界に伴った横
方向への推力が発生する。この推力によって、非磁性体
の導体板１０に搭載された制振用質量３が横方向へ移動
する。即ち、制御装置１２によって、電磁石群１１の励
磁電流の大きさ及び位相を制御することにより、制振用
質量３を浮上させ及び横方向に移動制御することができ
る。

【００１３】横方向の推力は、導体板１０に流れる渦電
流と、導体板に鎖交する磁束密度に比例する。磁束密度
は、電磁石コイル１５の励磁電流に、ほぼ比例し、渦電
流は、磁束密度に比例するので、横方向の推力は、磁束
の飽和を考慮しなければ励磁電流の二乗にほぼ比例する
と考えられる。

【００１４】振動検出装置１３は建屋の振動（揺れ）の
加速度を検出する。検出された加速度は制御装置１２に
入力される。そして入力された加速度を打ち消すに必要
な、大きさ及び位相の励磁電流を計算する。計算された
大きさ及び位相の励磁電流が電磁石９の各電磁石コイル
１５に印加される。生じる移動磁界によって、制振用質
量３を移動させる推力が働く。この推力の大きさは、建
築物の揺れの加速度を打ち消す大きさであるので、その
反力が、電磁石９の設置された建築物の最上層階の除振
装置設置室２に加わる。それ故、建物の振動（揺れ）が
押さえられる。

【００１５】図２は、本発明の一実施例の除振装置の平
面図である。除振装置設置室２には、Ｘ方向Ｙ方向に規
則的に電磁石ヨーク１４と電磁石コイル１５とからなる
電磁石９及び位置検出センサ１６が配列されている。電
磁石ヨーク１４及び電磁石コイル１５の向きは、図示す
るように、ＸＹ方向に交互に配列されており、位置検出
センサ１６は電磁石９に対応して配列されている。即
ち、制振用質量を浮上、移動させる際には、位置検出セ
ンサ１６によって制振用質量３の位置を検出し、浮上、
移動に必要な電磁石９をその信号から選択して励磁す
る。尚、図３は、電磁石９の断面図であり、電磁石コイ
ル１５に励磁電流が流れると電磁石ヨーク１４には、磁
束１９が生ずる。

【００１６】図４は、本発明の一実施例の除振装置の制
御系のブロック図である。振動検出装置１３はＸ，Ｙ両
方向の建屋の加速度を検出する。そして制御装置１２
は、浮上磁界、移動磁界を、Ｘ方向、Ｙ方向に形成する
ことができ、制振用質量３を浮上後Ｘ方向Ｙ方向に移動
させることができる。それ故振動検出装置１３で、Ｘ方
向Ｙ方向の加速度が検出されたら、その方向に応じた推
力を制振用質量３に与えるような電磁石コイル１５の励
磁電流の大きさが制御装置１２によって計算され、ドラ
イブ回路１７により計算された励磁電流が、位置検出セ
ンサ１６により励磁電磁石選択回路１８で選択された電
磁石９に印加される。従ってＸ方向Ｙ方向に、加速度が
振動検出装置１３によって検出されると、制振用質量３
にはそのＸ方向Ｙ方向の加速度を打ち消すような推力を
制振用質量３の下の電磁石９によって働かせることがで
き、この推力は反作用として、建物の振動（揺れ）を押
さえる。

【００１７】数十階建の高層建築物を制振するには、制
振用質量３の重量は数トンないし数十トンになる。この
ため、制振用質量を常時浮上させておくと、電磁石コイ
ル１５には常時大きな励磁電流を流さねばならなくな
る。建物が揺れない時に、大きな電力を消費するのはエ
ネルギーの無駄である。そのため、この制御装置１２
は、振動検出装置１３で一定レベルの大きさの加速度を
検出し、そのレベル以上の場合に、電磁石９に励磁電流
を印加する。例えば地震の場合、最初の揺れが一定レベ
ルに達することによって、制御装置１２は電磁石９に励
磁電流を印加して、制振用質量３を浮上させる。次の揺
れに対して、移動磁界を形成し、その推力により振動を
抑制するように働かせる。従って、ある一定レベルの大
きさの揺れ以下の場合には、この除振装置は働かず、エ
ネルギーの無駄を省くことができる。強風の場合も同様
であり、強い風によって建物の揺れが一定レベル以上に
達した場合にこの制御装置が作動する。

【００１８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は、
制振用質量を搭載した非磁性の導体板を、電磁石の磁束
によって浮上移動せしめることにより、反作用の力によ
って振動を抑制するものである。従って、制振用質量と
電磁石群が収納されるスペースがあれば足りるので、高
層建築物の一階分程度のコンパクトなものにすることが
できる。それ故、高層ビル等の高層建築物の高価なスペ
ースを有効に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の除振装置の説明図。

【図２】本発明の一実施例の除振装置の平面図。

【図３】電磁石の断面図。

【図４】本発明の一実施例の除振装置の制御系のブロッ
ク図。

【図５】従来の除振装置の説明図。

【符号の説明】

１高層建築物２除振装置設置室３制振用質量９電磁石１０非磁性体の導体板１２制御装置１３振動検出装置１４電磁石ヨーク１５電磁石コイル１６位置検出センサ１７ドライブ回路１８励磁電磁石選択回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非磁性体の導体板上に搭載された制振用
質量と、該導体板を電磁誘導により非接触支持する電磁
石群と、建築物の振動を検出する振動検出装置と、該振
動検出装置により検出された振動に基づき前記電磁石群
の励磁電流を制御する制御装置とからなる除振装置。
【請求項２】前記制御装置は、前記電磁石群により、
前記制振用質量を取付けた前記導体板を、縦方向の浮上
制御及び横方向の移動制御を行うことを特徴とする請求
項１の除振装置。
【請求項３】前記制御装置は、前記振動検出装置によ
り、建物の振動の加速度を検出し、該検出された加速度
を前記制振用質量により打ち消すように、前記電磁石群
に励磁電流を印加することを特徴とする請求項２の除振
装置。
【請求項４】前記制御装置は、建築物の一定レベルの
振動を検出し、そのレベル以上の場合に、前記電磁石群
に励磁電流を印加することを特徴とする請求項３の除振
装置。