JPH0847213A - 同調振動吸収装置 - Google Patents
同調振動吸収装置Info
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- JPH0847213A JPH0847213A JP7158050A JP15805095A JPH0847213A JP H0847213 A JPH0847213 A JP H0847213A JP 7158050 A JP7158050 A JP 7158050A JP 15805095 A JP15805095 A JP 15805095A JP H0847213 A JPH0847213 A JP H0847213A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/02—Additional mass for increasing inertia, e.g. flywheels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
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- F16F15/1407—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using masses freely rotating with the system, i.e. uninvolved in transmitting driveline torque, e.g. rotative dynamic dampers the rotation being limited with respect to the driving means
- F16F15/1414—Masses driven by elastic elements
-
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- F16F15/1421—Metallic springs, e.g. coil or spiral springs
- F16F15/1428—Metallic springs, e.g. coil or spiral springs with a single mass
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- F16F15/1435—Elastomeric springs, i.e. made of plastic or rubber
- F16F15/1442—Elastomeric springs, i.e. made of plastic or rubber with a single mass
-
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 最小の速度誤差を有するＡＣモーターを提供
する。 【構成】 同調振動吸収装置３０がＡＣ同期モーター２
０のモーターアーマチュアに装着される。同調振動吸収
装置はＡＣモーターの１２０Ｈｚ角偏差摂動を有意に減
少する共振防止を提供する。同調振動吸収装置はＡＣモ
ーターのアーマチュアに付着されるハブを有する。慣性
リングがスポークを介してハブに接続される。スポーク
及び慣性リングはモーターにねじり共振を提供し、ＡＣ
モーターにより生じる角速度誤差を減少する。１２０Ｈ
ｚの速度誤差の減少により、モーターは厳しい動作条件
を有するデジタル印刷装置に使用されることができる。
する。 【構成】 同調振動吸収装置３０がＡＣ同期モーター２
０のモーターアーマチュアに装着される。同調振動吸収
装置はＡＣモーターの１２０Ｈｚ角偏差摂動を有意に減
少する共振防止を提供する。同調振動吸収装置はＡＣモ
ーターのアーマチュアに付着されるハブを有する。慣性
リングがスポークを介してハブに接続される。スポーク
及び慣性リングはモーターにねじり共振を提供し、ＡＣ
モーターにより生じる角速度誤差を減少する。１２０Ｈ
ｚの速度誤差の減少により、モーターは厳しい動作条件
を有するデジタル印刷装置に使用されることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＡＣモータの作用におけ
る改良に関する。より詳細には、本発明はＡＣモータに
おける１２０Ｈｚのポールノイズを抑制する、同調振動
吸収装置（アブソーバ）を用いる。
る改良に関する。より詳細には、本発明はＡＣモータに
おける１２０Ｈｚのポールノイズを抑制する、同調振動
吸収装置（アブソーバ）を用いる。
【０００２】
【従来の技術】ＡＣ同期モータは様々な駆動装置への適
用にみられ、簡素さ、信頼性及び低コストが設計の基準
である場合ＤＣモータよりも好ましい。しかし、ＡＣモ
ータは６０Ｈｚの整流から生じる比較的大きな１２０Ｈ
ｚの速度誤差を有するため、ＤＣモータが一般的に選択
される。この速度誤差は定常速度の約３パーセントであ
る。従って、１２０Ｈｚの電気ポールノイズを許容でき
る光レンズゼログラフィック（電子写真）プラットフォ
ームはＡＣモータを用いる。単一の画像ブラック及びト
リレベルシステムもＡＣモータを使用できる。しかし、
レーザ印刷は速度誤差により非常に敏感であり、０．２
５％の速度誤差しか許容できない。
用にみられ、簡素さ、信頼性及び低コストが設計の基準
である場合ＤＣモータよりも好ましい。しかし、ＡＣモ
ータは６０Ｈｚの整流から生じる比較的大きな１２０Ｈ
ｚの速度誤差を有するため、ＤＣモータが一般的に選択
される。この速度誤差は定常速度の約３パーセントであ
る。従って、１２０Ｈｚの電気ポールノイズを許容でき
る光レンズゼログラフィック（電子写真）プラットフォ
ームはＡＣモータを用いる。単一の画像ブラック及びト
リレベルシステムもＡＣモータを使用できる。しかし、
レーザ印刷は速度誤差により非常に敏感であり、０．２
５％の速度誤差しか許容できない。
【０００３】標準のＡＣモータはゼログラフィックプリ
ンターに必要な動作品質を伝えることができないため、
ＤＣモータは高性能装置、例えばデジタルプリンターや
受光（例えば、感光）駆動ベルトの使用に通常選択され
る。しかし、ＤＣモータは動作品質の条件が厳しいた
め、フィードバック動作を必要とする。ＡＣモータに代
わる他の例は、よりコストの高いＤＣサーボ制御モータ
又はプリンターの各被駆動部分のための個々のモータシ
ステムである。デジタルシステムの動作品質の条件がよ
りずっと厳しいため、ＤＣモータは受光体駆動装置及び
マルチ画像カラーシステムのために選択される典型的な
モータである。
ンターに必要な動作品質を伝えることができないため、
ＤＣモータは高性能装置、例えばデジタルプリンターや
受光（例えば、感光）駆動ベルトの使用に通常選択され
る。しかし、ＤＣモータは動作品質の条件が厳しいた
め、フィードバック動作を必要とする。ＡＣモータに代
わる他の例は、よりコストの高いＤＣサーボ制御モータ
又はプリンターの各被駆動部分のための個々のモータシ
ステムである。デジタルシステムの動作品質の条件がよ
りずっと厳しいため、ＤＣモータは受光体駆動装置及び
マルチ画像カラーシステムのために選択される典型的な
モータである。
【０００４】一般の６０Ｈｚ同期ＡＣモータは４つのポ
ールを有し、それぞれが回転方向に４分の１ターン（４
分の１回転）毎に配置される。モータのロータが３０回
毎秒で回転すると、１２０Ｈｚの振動動作が生じる。同
様に、一般の５０Ｈｚ同期ＡＣモータは１００Ｈｚの振
動動作を有する。この振動動作を減少する一つの方法
は、振動を減少するためにロータに慣性を加えることで
ある。しかし、慣性を増やすと、モータは始動や制止を
するのがより困難になる。理論的に、適切な大きさに作
られたフライホイールは適切な減少（減衰：attenuatio
n)を提供できるが、フライホイールは非常に大きいため
惰走時間及び始動時間が非常に増えるであろう。これら
の増加は非常に大きいため、始動が完全に妨げられる可
能性がある。従来の技術では、システムの慣性に最小限
の慣性を加えても充分な減少を提供することはできな
い。
ールを有し、それぞれが回転方向に４分の１ターン（４
分の１回転）毎に配置される。モータのロータが３０回
毎秒で回転すると、１２０Ｈｚの振動動作が生じる。同
様に、一般の５０Ｈｚ同期ＡＣモータは１００Ｈｚの振
動動作を有する。この振動動作を減少する一つの方法
は、振動を減少するためにロータに慣性を加えることで
ある。しかし、慣性を増やすと、モータは始動や制止を
するのがより困難になる。理論的に、適切な大きさに作
られたフライホイールは適切な減少（減衰：attenuatio
n)を提供できるが、フライホイールは非常に大きいため
惰走時間及び始動時間が非常に増えるであろう。これら
の増加は非常に大きいため、始動が完全に妨げられる可
能性がある。従来の技術では、システムの慣性に最小限
の慣性を加えても充分な減少を提供することはできな
い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、最小
の速度誤差を有するＡＣモータを提供することである。
の速度誤差を有するＡＣモータを提供することである。
【０００６】本発明の更なる目的は、減少された１２０
Ｈｚ励振（励磁）周波数を有するＡＣモータを提供する
ことである。
Ｈｚ励振（励磁）周波数を有するＡＣモータを提供する
ことである。
【０００７】本発明の更なる目的は、１２０Ｈｚでの振
動動作が減少されるようにＡＣモータを適合する方法を
提供することである。
動動作が減少されるようにＡＣモータを適合する方法を
提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段と作用】ＡＣ同期モータの
ロータアーマチュアに同調振動吸収装置を装着すること
により、１２０Ｈｚの振動動作は減少され、ほぼ取り除
かれる。同調振動吸収装置は１２０Ｈｚで "共振防止
（anti-resonance) ”を設定し、１２０Ｈｚの励振を有
意に減少する。この励振振動は、装置の動作品質の条件
にかなう速度誤差に減少される。モータは、例えばデジ
タルプリンターにおいて使用される。
ロータアーマチュアに同調振動吸収装置を装着すること
により、１２０Ｈｚの振動動作は減少され、ほぼ取り除
かれる。同調振動吸収装置は１２０Ｈｚで "共振防止
（anti-resonance) ”を設定し、１２０Ｈｚの励振を有
意に減少する。この励振振動は、装置の動作品質の条件
にかなう速度誤差に減少される。モータは、例えばデジ
タルプリンターにおいて使用される。
【０００９】フライホイールが似たような減少に使用さ
れる場合、同調振動吸収装置は "死慣性（dead inerti
a)"を増加させることなく "有効な" 慣性を有意に増加
させる。従って、モータの始動時間の問題が回避され
る。
れる場合、同調振動吸収装置は "死慣性（dead inerti
a)"を増加させることなく "有効な" 慣性を有意に増加
させる。従って、モータの始動時間の問題が回避され
る。
【００１０】本発明の請求項１の態様は、モータの角速
度誤差を減少するための同調振動吸収装置であって、前
記モータのアーマチュアシャフトに接続されるハブを含
み、前記アーマチュアシャフトへ慣性を生じる慣性リン
グを含み、前記慣性リングのねじり共振を提供する複数
のスポークを含み、各スポークが前記慣性リング及びハ
ブに直接結合され、前記慣性リング及び前記複数のスポ
ークがモータの角速度誤差を減少するために共振防止を
生じるアーマチュアシャフトの駆動周波数とほぼ等しい
結合共振周波数を有する。
度誤差を減少するための同調振動吸収装置であって、前
記モータのアーマチュアシャフトに接続されるハブを含
み、前記アーマチュアシャフトへ慣性を生じる慣性リン
グを含み、前記慣性リングのねじり共振を提供する複数
のスポークを含み、各スポークが前記慣性リング及びハ
ブに直接結合され、前記慣性リング及び前記複数のスポ
ークがモータの角速度誤差を減少するために共振防止を
生じるアーマチュアシャフトの駆動周波数とほぼ等しい
結合共振周波数を有する。
【００１１】
【実施例】本発明は図示される実施例を特定に参照して
ここに詳細に述べられるが、これらの実施例に限定され
る意図のないことが理解される。反対に、請求の範囲に
より定義される本発明の精神及び範囲内に係る全ての変
更、代替及び同等のものを含むことが目的である。
ここに詳細に述べられるが、これらの実施例に限定され
る意図のないことが理解される。反対に、請求の範囲に
より定義される本発明の精神及び範囲内に係る全ての変
更、代替及び同等のものを含むことが目的である。
【００１２】図１は１自由度のスプリング質量システム
（spring-mass system) の集中パラメーター表示を示
す。ロータの慣性と電気スプリングがそれぞれ慣性定数
Ｊ1 とスプリング定数Ｋ1 により表される。慣性定数
は、モータの定格速度で作動させる際にロータに蓄えら
れるエネルギーである。電磁駆動力Ｆがロータ慣性Ｊ1
に加えられる。この力Ｆのコンプライアンスから電気的
スティフネス（剛性）が生じる。実際には、６０Ｈｚの
ライン周波数がロータを３０回／秒で駆動し、１２０Ｈ
ｚの駆動（強制）周波数及び速度誤差周波数を生じる。
また、５０Ｈｚのライン周波数は１００Ｈｚの駆動周波
数を生じる。
（spring-mass system) の集中パラメーター表示を示
す。ロータの慣性と電気スプリングがそれぞれ慣性定数
Ｊ1 とスプリング定数Ｋ1 により表される。慣性定数
は、モータの定格速度で作動させる際にロータに蓄えら
れるエネルギーである。電磁駆動力Ｆがロータ慣性Ｊ1
に加えられる。この力Ｆのコンプライアンスから電気的
スティフネス（剛性）が生じる。実際には、６０Ｈｚの
ライン周波数がロータを３０回／秒で駆動し、１２０Ｈ
ｚの駆動（強制）周波数及び速度誤差周波数を生じる。
また、５０Ｈｚのライン周波数は１００Ｈｚの駆動周波
数を生じる。
【００１３】図２は２自由度のスプリング質量システム
の集中パラメーター表示を示す。図１のように、ロータ
慣性と電気スプリングはそれぞれ慣性定数Ｊ1 とスプリ
ング定数Ｋ1 により表される。２自由度の場合、同調振
動吸収装置の慣性と第２の電気スプリングがそれぞれ慣
性定数Ｊ2 とスプリング定数Ｋ2 により表される。
の集中パラメーター表示を示す。図１のように、ロータ
慣性と電気スプリングはそれぞれ慣性定数Ｊ1 とスプリ
ング定数Ｋ1 により表される。２自由度の場合、同調振
動吸収装置の慣性と第２の電気スプリングがそれぞれ慣
性定数Ｊ2 とスプリング定数Ｋ2 により表される。
【００１４】同調振動吸収装置を設計する際の二つの重
要な設計パラメーターは、同調共振周波数ω2 と、同調
振動吸収装置の慣性Ｊ2 のロータ慣性Ｊ1 に対する慣性
比である。この慣性比は次のように表される。
要な設計パラメーターは、同調共振周波数ω2 と、同調
振動吸収装置の慣性Ｊ2 のロータ慣性Ｊ1 に対する慣性
比である。この慣性比は次のように表される。
【００１５】
【数１】
【００１６】μの値が高いほど、即ち同調振動吸収装置
の慣性がロータの慣性に相対して高いほど、結果として
生じる速度誤差周波数の減少は大きくなる。しかし、慣
性におけるこの増加は、モータの惰走時間及び始動時間
の増加や同調振動吸収装置のスプリングへの圧迫の増加
等望ましくない影響を有する。一般的なＡＣモータに使
用されるＡＣ同期モータのパラメーター値は表１に示さ
れる。
の慣性がロータの慣性に相対して高いほど、結果として
生じる速度誤差周波数の減少は大きくなる。しかし、慣
性におけるこの増加は、モータの惰走時間及び始動時間
の増加や同調振動吸収装置のスプリングへの圧迫の増加
等望ましくない影響を有する。一般的なＡＣモータに使
用されるＡＣ同期モータのパラメーター値は表１に示さ
れる。
【００１７】
【表１】
【００１８】電気スティフネス定数Ｋ1 及び減衰係数ζ
f は経験的事実に基づいて決定された。摂動周波数ωf
は分析により得られ、残りのパラメーターは販売（ベン
ダー）仕様である。
f は経験的事実に基づいて決定された。摂動周波数ωf
は分析により得られ、残りのパラメーターは販売（ベン
ダー）仕様である。
【００１９】理想的な同調振動吸収装置は、ロータ慣性
Ｊ1 の駆動周波数ω2 にほぼ等しい共振周波数を発す
る。従って、同調振動吸収装置は共振防止を発する、即
ち同調せずに振動したり、摂動エネルギーを吸収したり
する。図２の単なる２自由度の質量及び同調振動吸収シ
ステムのための減少振幅Ｘ1 を決定する式は次のとおり
である。
Ｊ1 の駆動周波数ω2 にほぼ等しい共振周波数を発す
る。従って、同調振動吸収装置は共振防止を発する、即
ち同調せずに振動したり、摂動エネルギーを吸収したり
する。図２の単なる２自由度の質量及び同調振動吸収シ
ステムのための減少振幅Ｘ1 を決定する式は次のとおり
である。
【００２０】
【数２】
【００２１】式中、ωf はラジアン／秒における起電力
駆動（強制）関数の角周波数である。式２の分子は、ω
2 がωf と等しくなるとゼロに減少する。しかし、この
式は材料減衰の影響を含まない。
駆動（強制）関数の角周波数である。式２の分子は、ω
2 がωf と等しくなるとゼロに減少する。しかし、この
式は材料減衰の影響を含まない。
【００２２】同調振動吸収装置の基本的なねじり共振
は、減少される必要のあるねじり外乱と一致するように
設計される。６０Ｈｚの同期ＡＣモータの場合、その外
乱は６０サイクル電源に対し１２０Ｈｚである。
は、減少される必要のあるねじり外乱と一致するように
設計される。６０Ｈｚの同期ＡＣモータの場合、その外
乱は６０サイクル電源に対し１２０Ｈｚである。
【００２３】図３を参照すると、第１の好ましい実施例
である同調振動吸収装置３０がＡＣモータ２０のロータ
に取りつけられている。様々な形状及び設計の同調振動
吸収装置３０が利用されることが可能である。
である同調振動吸収装置３０がＡＣモータ２０のロータ
に取りつけられている。様々な形状及び設計の同調振動
吸収装置３０が利用されることが可能である。
【００２４】図４は、第１の好ましい実施例である同調
振動吸収装置３０の正面図を示す。図５は、第１の好ま
しい実施例である同調振動吸収装置３０の３次元図であ
る。慣性リング３２は、重く "剛性" に設計されてい
る。柔軟（フレキシブル）スプリング３４は柔軟であ
り、慣性リング３２がモータの励振周波数と同調しない
ように設計されている。従って、同調振動吸収装置の柔
軟なスプリングは、慣性リング３２の必要とされる基本
ねじり共振を生じるように選択される。取付ハブ３６は
ＡＣ同期モータ２０の駆動シャフト上に装着している。
振動吸収装置３０の正面図を示す。図５は、第１の好ま
しい実施例である同調振動吸収装置３０の３次元図であ
る。慣性リング３２は、重く "剛性" に設計されてい
る。柔軟（フレキシブル）スプリング３４は柔軟であ
り、慣性リング３２がモータの励振周波数と同調しない
ように設計されている。従って、同調振動吸収装置の柔
軟なスプリングは、慣性リング３２の必要とされる基本
ねじり共振を生じるように選択される。取付ハブ３６は
ＡＣ同期モータ２０の駆動シャフト上に装着している。
【００２５】図６のグラフを参照すると、ラインＡ−Ｃ
は有限要素モデル及び計算である。ラインＡは慣性が全
くないＡＣモータを表す。ラインＢは死慣性、例えばフ
ライホイールを有するＡＣモータを表す。ラインＣは、
第１の好ましい実施例である同調振動吸収装置を有する
ＡＣモータを表す。モータアーマチュアに加えられる死
慣性の量は、ラインＡを生じるのに使用されるモータの
アーマチュア慣性に等しい。従って、全慣性は二倍にな
る。同調振動吸収装置を使用して加えられる慣性もま
た、モータのアーマチュア慣性に等しい。同調振動吸収
装置のハブが固定されると１２０Ｈｚの外側の慣性リン
グの基本ねじり共振が生じるよう、同調振動吸収装置の
柔軟スプリングが選択されている。
は有限要素モデル及び計算である。ラインＡは慣性が全
くないＡＣモータを表す。ラインＢは死慣性、例えばフ
ライホイールを有するＡＣモータを表す。ラインＣは、
第１の好ましい実施例である同調振動吸収装置を有する
ＡＣモータを表す。モータアーマチュアに加えられる死
慣性の量は、ラインＡを生じるのに使用されるモータの
アーマチュア慣性に等しい。従って、全慣性は二倍にな
る。同調振動吸収装置を使用して加えられる慣性もま
た、モータのアーマチュア慣性に等しい。同調振動吸収
装置のハブが固定されると１２０Ｈｚの外側の慣性リン
グの基本ねじり共振が生じるよう、同調振動吸収装置の
柔軟スプリングが選択されている。
【００２６】同調振動吸収装置がモータアーマチュアに
接続されると、約２０ＨｚであるＡＣモータの電気機械
共振は同調振動吸収装置内の１２０Ｈｚの設計共振と組
み合わされる。従って、１４．６Ｈｚにおけるより低い
共振と、１６８．８Ｈｚにおけるより高い共振の二つの
システム（系）共振が生じる。より重要なことに、共振
防止はちょうど１２０Ｈｚで生じ、ラインＣにおいて明
らかである。
接続されると、約２０ＨｚであるＡＣモータの電気機械
共振は同調振動吸収装置内の１２０Ｈｚの設計共振と組
み合わされる。従って、１４．６Ｈｚにおけるより低い
共振と、１６８．８Ｈｚにおけるより高い共振の二つの
システム（系）共振が生じる。より重要なことに、共振
防止はちょうど１２０Ｈｚで生じ、ラインＣにおいて明
らかである。
【００２７】図６のラインＡは、慣性が全くないモータ
アーマチュアが１２０Ｈｚで１１．５７ラジアン／秒の
励振を生じることを示す。ラインＢにより示されるよう
に、モータアーマチュアが死慣性に接続されると、励振
は５．７ラジアン／秒に減少する。死慣性はモータの１
２０Ｈｚ応答をわずか２：１の係数（率）で減少する。
モータアーマチュアが第１の好ましい実施例である同調
振動吸収装置に接続されると、ラインＣにより示される
ように励振及び外乱は０．２３ラジアン／秒に減少され
た。従って、同調振動吸収装置はモータアーマチュアの
１２０Ｈｚ応答を５０：１の係数で減少する。従って、
同調振動吸収装置は１２０ＨｚのＡＣモータにより生じ
る励振振動を有意に減少させる。
アーマチュアが１２０Ｈｚで１１．５７ラジアン／秒の
励振を生じることを示す。ラインＢにより示されるよう
に、モータアーマチュアが死慣性に接続されると、励振
は５．７ラジアン／秒に減少する。死慣性はモータの１
２０Ｈｚ応答をわずか２：１の係数（率）で減少する。
モータアーマチュアが第１の好ましい実施例である同調
振動吸収装置に接続されると、ラインＣにより示される
ように励振及び外乱は０．２３ラジアン／秒に減少され
た。従って、同調振動吸収装置はモータアーマチュアの
１２０Ｈｚ応答を５０：１の係数で減少する。従って、
同調振動吸収装置は１２０ＨｚのＡＣモータにより生じ
る励振振動を有意に減少させる。
【００２８】減衰の動的効果を理解するため、同調振動
吸収装置を有するＡＣモータは様々な減衰率及び慣性比
μで作動された。図７及び８は、０．５パーセントの減
衰率を有する速度応答曲線を示す。慣性比μを変えるこ
とにより、異なるグラフ線が形成される。しかし、各グ
ラフ線は１２０Ｈｚにおける電気的外乱の減少を示す。
より良い減少は、同調振動吸収装置の慣性Ｊ2 がロータ
慣性Ｊ1 に相対して増加する、即ち慣性率μが増加する
際に生じる。より良い減少はまた、同調振動吸収装置の
共振周波数が駆動周波数ωf に等しくなるときに生じ
る。
吸収装置を有するＡＣモータは様々な減衰率及び慣性比
μで作動された。図７及び８は、０．５パーセントの減
衰率を有する速度応答曲線を示す。慣性比μを変えるこ
とにより、異なるグラフ線が形成される。しかし、各グ
ラフ線は１２０Ｈｚにおける電気的外乱の減少を示す。
より良い減少は、同調振動吸収装置の慣性Ｊ2 がロータ
慣性Ｊ1 に相対して増加する、即ち慣性率μが増加する
際に生じる。より良い減少はまた、同調振動吸収装置の
共振周波数が駆動周波数ωf に等しくなるときに生じ
る。
【００２９】図９及び１０は、３パーセントの減衰率と
種々の慣性比μを有する速度応答曲線を示す。図１０で
は、２．０の慣性比を有する減少は図８の同じ慣性比を
有する減少ほどよいものではない。従って、減衰率が可
能な限り減少されるべきである。１００％の減少は、同
調振動吸収装置の共振が駆動周波数と同一であり、減衰
率がゼロのときに生じる。ゼロ減衰は不可能であるが、
あらゆる与えられた慣性比μの減少を最大にするために
は、減衰が最小にされることが重要である。
種々の慣性比μを有する速度応答曲線を示す。図１０で
は、２．０の慣性比を有する減少は図８の同じ慣性比を
有する減少ほどよいものではない。従って、減衰率が可
能な限り減少されるべきである。１００％の減少は、同
調振動吸収装置の共振が駆動周波数と同一であり、減衰
率がゼロのときに生じる。ゼロ減衰は不可能であるが、
あらゆる与えられた慣性比μの減少を最大にするために
は、減衰が最小にされることが重要である。
【００３０】図１１−１６は、ＡＣモータの速度対時間
のプロット及び速度対周波数のプロットを示す。図１１
を参照すると、裸のアーマチュアを有するＡＣモータの
ＡＣに結合された速度対時間信号は、１２０Ｈｚ周波数
におけるモータポールのノイズを示す。図１２では、１
２０Ｈｚにおける０．７０回／秒のゼロトゥピーク（ゼ
ロからピークまでの）振幅を決定するため信号の高速フ
ーリエ変換（ＦＦＴ）を行うことにより、速度誤差が決
定される。
のプロット及び速度対周波数のプロットを示す。図１１
を参照すると、裸のアーマチュアを有するＡＣモータの
ＡＣに結合された速度対時間信号は、１２０Ｈｚ周波数
におけるモータポールのノイズを示す。図１２では、１
２０Ｈｚにおける０．７０回／秒のゼロトゥピーク（ゼ
ロからピークまでの）振幅を決定するため信号の高速フ
ーリエ変換（ＦＦＴ）を行うことにより、速度誤差が決
定される。
【００３１】アーマチュア慣性に相当する死慣性を有す
るＡＣモータが、図１３及び１４を生じるため使用され
た。死慣性を付与することによりアーマチュア慣性が２
倍になるとき、１２０Ｈｚにおいて約２：１の励振振幅
の減少が生じる。この信号の高速フーリエ変換を行った
後、図１４に示されるような１２０Ｈｚにおける０．４
１回／秒のゼロトゥピーク振幅が生じる。
るＡＣモータが、図１３及び１４を生じるため使用され
た。死慣性を付与することによりアーマチュア慣性が２
倍になるとき、１２０Ｈｚにおいて約２：１の励振振幅
の減少が生じる。この信号の高速フーリエ変換を行った
後、図１４に示されるような１２０Ｈｚにおける０．４
１回／秒のゼロトゥピーク振幅が生じる。
【００３２】同調振動吸収装置を有するＡＣモータが、
図１５及び１６を生じるため使用された。死慣性と同じ
慣性を有すると、同調振動吸収装置は共振を８０：１の
係数で減少する。従って、最終速度誤差は０．０３パー
セント未満である。このことは、同調振動吸収装置を持
たないＡＣモータにくらべ重要な向上である。
図１５及び１６を生じるため使用された。死慣性と同じ
慣性を有すると、同調振動吸収装置は共振を８０：１の
係数で減少する。従って、最終速度誤差は０．０３パー
セント未満である。このことは、同調振動吸収装置を持
たないＡＣモータにくらべ重要な向上である。
【００３３】上述のように、減少されない駆動モータは
０．７回／秒（４．５ラジアン／秒）の速度誤差を有
し、３０回／秒（１８８．５ラジアン／秒）の公称速度
の２．４％である。単一カラーのゼログラフィックレー
ザプリンタの条件のため、公称速度の０．２５％ゼロト
ゥピークである速度誤差を目標とすることが最小の許容
可能な速度誤差として選択される。この速度誤差を公称
の０．２５％（０．４７ラジアン／秒）の速度誤差に減
少させるためには、同調振動吸収装置は振幅において９
０％の減少を与えなければならない。３％の減衰に関す
る図１０の速度応答曲線を使用すると、０．５μ又はそ
れ未満の慣性比が０．４７ラジアン／秒である最大値を
完全に上回る速度応答を生じる。
０．７回／秒（４．５ラジアン／秒）の速度誤差を有
し、３０回／秒（１８８．５ラジアン／秒）の公称速度
の２．４％である。単一カラーのゼログラフィックレー
ザプリンタの条件のため、公称速度の０．２５％ゼロト
ゥピークである速度誤差を目標とすることが最小の許容
可能な速度誤差として選択される。この速度誤差を公称
の０．２５％（０．４７ラジアン／秒）の速度誤差に減
少させるためには、同調振動吸収装置は振幅において９
０％の減少を与えなければならない。３％の減衰に関す
る図１０の速度応答曲線を使用すると、０．５μ又はそ
れ未満の慣性比が０．４７ラジアン／秒である最大値を
完全に上回る速度応答を生じる。
【００３４】図１０では、設計包絡線は０．４７ラジア
ン／秒及び１２０±３Ｈｚの幅の最大速度応答を有す
る。０．７の慣性比は、その値が０．４７ラジアン／秒
のしきい値を常に下回る速度応答を提供し、かつ同調振
動吸収装置が３Ｈｚもの励振周波数偏差を伴う共振周波
数を有することを可能にするため、０．７の慣性比が選
択される。
ン／秒及び１２０±３Ｈｚの幅の最大速度応答を有す
る。０．７の慣性比は、その値が０．４７ラジアン／秒
のしきい値を常に下回る速度応答を提供し、かつ同調振
動吸収装置が３Ｈｚもの励振周波数偏差を伴う共振周波
数を有することを可能にするため、０．７の慣性比が選
択される。
【００３５】図１６は図１５の信号の高速フーリエ変換
を示し、ここでゼロトゥピーク振幅は１２０Ｈｚにおい
て０．００８回／秒である。従って、死慣性を加えても
４１％の減少しか生じない一方、同調振動吸収装置は９
９％の減少誤差振幅の減少を生じる。与えられた慣性に
対し、同調振動吸収装置は単一のフライホイール慣性を
抑制することよりもＡＣモータのポールノイズを抑制す
ることにおいてより効果的である。従って、同調振動吸
収装置のコスト又は複雑さにおけるあらゆる増加が正当
化されることができる。
を示し、ここでゼロトゥピーク振幅は１２０Ｈｚにおい
て０．００８回／秒である。従って、死慣性を加えても
４１％の減少しか生じない一方、同調振動吸収装置は９
９％の減少誤差振幅の減少を生じる。与えられた慣性に
対し、同調振動吸収装置は単一のフライホイール慣性を
抑制することよりもＡＣモータのポールノイズを抑制す
ることにおいてより効果的である。従って、同調振動吸
収装置のコスト又は複雑さにおけるあらゆる増加が正当
化されることができる。
【００３６】同調振動吸収装置の設計及びパラメーター
は、優れた性能を達成するのに重要である。同調振動吸
収装置の減少能力を決定する４つの要因が存在し、それ
らは同調振動吸収装置の "スプリング" における材料減
衰の量ζ、同調振動吸収装置の共振周波数ｆ2 、同調振
動吸収装置の慣性比μ及びモータ自体の動的特性であ
る。最初の３つの要因は、同調振動吸収装置の設計によ
り決定される。
は、優れた性能を達成するのに重要である。同調振動吸
収装置の減少能力を決定する４つの要因が存在し、それ
らは同調振動吸収装置の "スプリング" における材料減
衰の量ζ、同調振動吸収装置の共振周波数ｆ2 、同調振
動吸収装置の慣性比μ及びモータ自体の動的特性であ
る。最初の３つの要因は、同調振動吸収装置の設計によ
り決定される。
【００３７】第１の好ましい実施例の同調振動吸収装置
において、次の式が同調振動吸収装置のスポークの有効
スティフネスＫspoke を決定する。
において、次の式が同調振動吸収装置のスポークの有効
スティフネスＫspoke を決定する。
【００３８】
【数３】
【００３９】式中、Ｅは材料の弾性（曲げ係数）、ｒi
はハブ半径、ｗはスポークの幅、Ｌはスポークの長さ、
そしてｔはスポークの厚みである。スポークの厚みが増
加すると、同調吸収装置の "スプリング" の有効スティ
フネスに最大の影響を与える。
はハブ半径、ｗはスポークの幅、Ｌはスポークの長さ、
そしてｔはスポークの厚みである。スポークの厚みが増
加すると、同調吸収装置の "スプリング" の有効スティ
フネスに最大の影響を与える。
【００４０】再び図５を参照すると、矩形の外側リング
断面を有する３本のスポークのスチール設計が第１の好
ましい実施例として示される。スポーク、外側リング及
び内側ハブが一つの連続するスチール片から構成される
よう、この同調振動吸収装置をワイヤＥＤＭ構造で製造
することが好ましい。これにより、スポークをハブとリ
ングとの間に精密に配置し、固定する必要が取り除かれ
る。同調振動吸収装置においてスプリングのように作用
するスポークが剛性である場合、該装置は外側リングの
慣性に等しい慣性を有するフライホイールのように作動
するであろう。従って、速度誤差を減少する同調振動吸
収装置を形成するには、同調振動吸収装置の寸法及びス
チール特性が考慮されなければならない。表２は、必要
とされる減少特性を達成する同調振動吸収装置の寸法及
びパラメーターを示す。
断面を有する３本のスポークのスチール設計が第１の好
ましい実施例として示される。スポーク、外側リング及
び内側ハブが一つの連続するスチール片から構成される
よう、この同調振動吸収装置をワイヤＥＤＭ構造で製造
することが好ましい。これにより、スポークをハブとリ
ングとの間に精密に配置し、固定する必要が取り除かれ
る。同調振動吸収装置においてスプリングのように作用
するスポークが剛性である場合、該装置は外側リングの
慣性に等しい慣性を有するフライホイールのように作動
するであろう。従って、速度誤差を減少する同調振動吸
収装置を形成するには、同調振動吸収装置の寸法及びス
チール特性が考慮されなければならない。表２は、必要
とされる減少特性を達成する同調振動吸収装置の寸法及
びパラメーターを示す。
【００４１】
【表２】
【００４２】大量の同調振動吸収装置を製造する際、ス
チールよりもプラスチックが好ましい。スチール設計を
全プラスチック構造に適合させるため、射出成形を考慮
してある幾何学的変更がなされる。図１７を参照する
と、第２の好ましい実施例である同調振動吸収装置が示
されている。スチール設計の矩形の断面の代わりに、プ
ラスチック同調振動吸収装置４０はＩ形ビーム断面を備
える慣性リング４２を有する。スポーク４４は慣性リン
グ４２をハブ４６に接続する。図１８は、図１７のライ
ンＡ−Ａにおいて示されるプラスチック同調振動吸収装
置の断面図である。プラスチック同調振動吸収装置の構
造はこの構造に限定されない。
チールよりもプラスチックが好ましい。スチール設計を
全プラスチック構造に適合させるため、射出成形を考慮
してある幾何学的変更がなされる。図１７を参照する
と、第２の好ましい実施例である同調振動吸収装置が示
されている。スチール設計の矩形の断面の代わりに、プ
ラスチック同調振動吸収装置４０はＩ形ビーム断面を備
える慣性リング４２を有する。スポーク４４は慣性リン
グ４２をハブ４６に接続する。図１８は、図１７のライ
ンＡ−Ａにおいて示されるプラスチック同調振動吸収装
置の断面図である。プラスチック同調振動吸収装置の構
造はこの構造に限定されない。
【００４３】使用されるプラスチック材料は、例えばＧ
Ｅ（General Electric) 社のＰｌａｓｔｉｃｓ ＨＶ７
０６５ ＶＡＬＯＸである。このプラスチックは比較的
低い曲げ係数と、比較的高い密度を有する。この特性の
組み合わせは、与えられた外径に対し比較的厚いスポー
ク断面を可能にし、射出されたプラスチックの半径方向
フローを容易にする。プラスチック同調振動吸収装置の
特性及び寸法が、表３に示される。
Ｅ（General Electric) 社のＰｌａｓｔｉｃｓ ＨＶ７
０６５ ＶＡＬＯＸである。このプラスチックは比較的
低い曲げ係数と、比較的高い密度を有する。この特性の
組み合わせは、与えられた外径に対し比較的厚いスポー
ク断面を可能にし、射出されたプラスチックの半径方向
フローを容易にする。プラスチック同調振動吸収装置の
特性及び寸法が、表３に示される。
【００４４】
【表３】
【００４５】同調振動吸収装置の主な目的は、最小の慣
性を加えて最大の振動減少を提供することである。同調
振動吸収装置において、減少を決定する３つの要因（材
料減衰ζ、共振周波数ｆ2 及び慣性比μ）を変えること
により、殆どの臨界パラメーターが決定されることが可
能である。
性を加えて最大の振動減少を提供することである。同調
振動吸収装置において、減少を決定する３つの要因（材
料減衰ζ、共振周波数ｆ2 及び慣性比μ）を変えること
により、殆どの臨界パラメーターが決定されることが可
能である。
【００４６】第２の好ましい実施例であるプラスチック
同調振動吸収装置の１０００個の任意サンプルの分析
が、製造公差を変えることによりテストされた。同調振
動吸収装置は、ＶＡＬＯＸに類似する３０％ガラス充填
のポリエステルサーマルプラスチックを用いて射出成形
により製造された。材料の弾性及び密度の好適な公差は
それぞれ１０％と２％であると想定された。図１９の表
は、設計パラメーターにおいて許容される公差のばらつ
きに対する、同調振動吸収装置の共振周波数の相対感度
を示す。
同調振動吸収装置の１０００個の任意サンプルの分析
が、製造公差を変えることによりテストされた。同調振
動吸収装置は、ＶＡＬＯＸに類似する３０％ガラス充填
のポリエステルサーマルプラスチックを用いて射出成形
により製造された。材料の弾性及び密度の好適な公差は
それぞれ１０％と２％であると想定された。図１９の表
は、設計パラメーターにおいて許容される公差のばらつ
きに対する、同調振動吸収装置の共振周波数の相対感度
を示す。
【００４７】図１９を参照すると、計測されたパラメー
ター（材料弾性Ｅ、材料密度ｐ、スポークの厚みｔi 、
Ｉ形ビーム慣性リング（図１８を参照）の様々な半径ｒ
2 −ｒ5 、ハブの半径ｒ1 、Ｉ形ビームウェブ断面の厚
みｓ及びスポークの幅ｗ）の各々の好適な公差をテスト
するため、実験０が実施された。例えば、±５２０Ｎ／
ｍｍ2 の好適公差では、材料弾性Ｅは５２４０Ｎ／ｍｍ
2 である。好適公差を使用して、±３Ｈｚの許容可能範
囲、即ち１１７−１２３Ｈｚの範囲に入る共振周波数を
生じた同調振動吸収装置の数は８４％であり、標準偏差
は２．２２Ｈｚであった。
ター（材料弾性Ｅ、材料密度ｐ、スポークの厚みｔi 、
Ｉ形ビーム慣性リング（図１８を参照）の様々な半径ｒ
2 −ｒ5 、ハブの半径ｒ1 、Ｉ形ビームウェブ断面の厚
みｓ及びスポークの幅ｗ）の各々の好適な公差をテスト
するため、実験０が実施された。例えば、±５２０Ｎ／
ｍｍ2 の好適公差では、材料弾性Ｅは５２４０Ｎ／ｍｍ
2 である。好適公差を使用して、±３Ｈｚの許容可能範
囲、即ち１１７−１２３Ｈｚの範囲に入る共振周波数を
生じた同調振動吸収装置の数は８４％であり、標準偏差
は２．２２Ｈｚであった。
【００４８】実験１では、材料弾性Ｅ（プラスチックの
曲げ係数）の公差が５０％減少された。他の公差は変え
られなかった。許容可能な共振周波数バンド内のサンプ
ル数は９６％に増え、標準偏差は１．４３Ｈｚのみであ
った。これは、実験０の同調振動吸収装置に使用された
公差と比べるとかなりの進歩である。材料弾性の公差を
小さくすることにより、減少特性が大幅に増加した。
曲げ係数）の公差が５０％減少された。他の公差は変え
られなかった。許容可能な共振周波数バンド内のサンプ
ル数は９６％に増え、標準偏差は１．４３Ｈｚのみであ
った。これは、実験０の同調振動吸収装置に使用された
公差と比べるとかなりの進歩である。材料弾性の公差を
小さくすることにより、減少特性が大幅に増加した。
【００４９】実験２では、材料密度ｐが５０％減少され
た。材料弾性、スポークの厚み及び半径は不変であっ
た、即ち実験０と同じであった。許容可能な共振周波数
バンド内のサンプル数は８３％で、標準偏差は２．２５
Ｈｚであった。従って、材料密度の公差を変えること
は、同調振動吸収装置の減少特性に殆ど影響を及ぼさな
かった。
た。材料弾性、スポークの厚み及び半径は不変であっ
た、即ち実験０と同じであった。許容可能な共振周波数
バンド内のサンプル数は８３％で、標準偏差は２．２５
Ｈｚであった。従って、材料密度の公差を変えること
は、同調振動吸収装置の減少特性に殆ど影響を及ぼさな
かった。
【００５０】実験３では、スポークの厚みの公差を４８
％減少した。許容可能な共振周波数バンド内のサンプル
数は８２％で、標準偏差は２．１７Ｈｚであった。従っ
て、スポークの厚みの公差を減らすことも殆ど影響を及
ぼさない。
％減少した。許容可能な共振周波数バンド内のサンプル
数は８２％で、標準偏差は２．１７Ｈｚであった。従っ
て、スポークの厚みの公差を減らすことも殆ど影響を及
ぼさない。
【００５１】実験４では、外径ｒ5 （ハブ中心からＩ形
ビームの外側までの半径）の許容可能な公差を３３％減
少した。許容可能な共振周波数バンド内のサンプル数は
８３％で、標準偏差は２．２２Ｈｚであった。実験５で
もまた半径ｒ1 からｒ5 の許容可能な公差を減少し、許
容可能な共振周波数バンド内のサンプルの８２％を達成
した。従って、半径の公差を変えることは同調振動吸収
装置の減少特性に殆ど影響を及ぼさない。
ビームの外側までの半径）の許容可能な公差を３３％減
少した。許容可能な共振周波数バンド内のサンプル数は
８３％で、標準偏差は２．２２Ｈｚであった。実験５で
もまた半径ｒ1 からｒ5 の許容可能な公差を減少し、許
容可能な共振周波数バンド内のサンプルの８２％を達成
した。従って、半径の公差を変えることは同調振動吸収
装置の減少特性に殆ど影響を及ぼさない。
【００５２】実験６では、パラメーターの全ての公差を
調整し、許容可能な共振周波数バンド内のサンプルの９
８％を達成した。標準偏差は１．２１Ｈｚであった。従
って、これらの全てのパラメーターの公差を小さくする
ことにより、最良の減少特性が達成される。
調整し、許容可能な共振周波数バンド内のサンプルの９
８％を達成した。標準偏差は１．２１Ｈｚであった。従
って、これらの全てのパラメーターの公差を小さくする
ことにより、最良の減少特性が達成される。
【００５３】結論として、最も影響を及ぼすパラメータ
ーから順に並べると：第１は材料弾性で、第２が材料密
度、第３がスポークの厚み、そして第４が外径ｒ5 であ
る。この感度は、これらのパラメーターの公差を相対的
に小さくする必要があることを示唆している。しかし、
材料弾性を変えることは、許容可能な性能を生じるサン
プルの数を増加するのに最も重要な要因である。
ーから順に並べると：第１は材料弾性で、第２が材料密
度、第３がスポークの厚み、そして第４が外径ｒ5 であ
る。この感度は、これらのパラメーターの公差を相対的
に小さくする必要があることを示唆している。しかし、
材料弾性を変えることは、許容可能な性能を生じるサン
プルの数を増加するのに最も重要な要因である。
【００５４】ＡＣモータのために同調振動吸収装置を設
計する際、設計者が考慮しなければならないいくつかの
他の要因がある。図６に示されるように、別のシステム
（系）共振周波数が同調振動吸収装置の設計周波数の上
に生じる。従って、設計者はその周波数が励振するのを
避けるよう注意しなければならない。しかし、最もやっ
かいな周波数は、モータアーマチュアの出力ピニオンギ
アの周波数であろう。１０個の歯を有する歯車を想定す
ると、３０回／秒での励振は３００Ｈｚである。歯車の
ノイズに起因するゲインが生じないよう、これは１６
８．８Ｈｚ（図６参照）でのシステム（系）共振からず
っと遠くへ除去されるべきである。
計する際、設計者が考慮しなければならないいくつかの
他の要因がある。図６に示されるように、別のシステム
（系）共振周波数が同調振動吸収装置の設計周波数の上
に生じる。従って、設計者はその周波数が励振するのを
避けるよう注意しなければならない。しかし、最もやっ
かいな周波数は、モータアーマチュアの出力ピニオンギ
アの周波数であろう。１０個の歯を有する歯車を想定す
ると、３０回／秒での励振は３００Ｈｚである。歯車の
ノイズに起因するゲインが生じないよう、これは１６
８．８Ｈｚ（図６参照）でのシステム（系）共振からず
っと遠くへ除去されるべきである。
【００５５】受光体システム全体の動的応答は共振周波
数に影響を与えうる。ＡＣモータは３０回／秒で回転す
るため、一般の受光体システムの他の主要慣性に相対す
る有効な主要駆動モータ慣性は、速度比の二乗に比例す
る。
数に影響を与えうる。ＡＣモータは３０回／秒で回転す
るため、一般の受光体システムの他の主要慣性に相対す
る有効な主要駆動モータ慣性は、速度比の二乗に比例す
る。
【００５６】
【数４】
【００５７】式中、Ｊ1 はモータ慣性、Ｊx は装置内の
結合慣性、Ｖ1 はモータ駆動の速度、そしてＶx は装置
慣性を生じる装置内のモータ駆動の速度である。主要駆
動モータアーマチュアは、他のシステムよりも数桁高
い。式４の結果、同調振動吸収装置／モータアーマチュ
アシステムの動的応答は、他の駆動システムの動的応答
とは別に考慮されることが可能である。
結合慣性、Ｖ1 はモータ駆動の速度、そしてＶx は装置
慣性を生じる装置内のモータ駆動の速度である。主要駆
動モータアーマチュアは、他のシステムよりも数桁高
い。式４の結果、同調振動吸収装置／モータアーマチュ
アシステムの動的応答は、他の駆動システムの動的応答
とは別に考慮されることが可能である。
【００５８】減少特性における向上は、同調振動吸収装
置の自然共振を個々に同調することにより生じることが
可能である。高速ロータ均衡を実施するのに使用される
ものに類似する自動レーザカッティングプロセスが、シ
ステムを１２０Ｈｚに正確に同調し、かつＡＣモータ／
同調振動吸収装置システムのコストをＤＣサーボモータ
システムよりも低く抑えるのに容易に適用されることが
できる。
置の自然共振を個々に同調することにより生じることが
可能である。高速ロータ均衡を実施するのに使用される
ものに類似する自動レーザカッティングプロセスが、シ
ステムを１２０Ｈｚに正確に同調し、かつＡＣモータ／
同調振動吸収装置システムのコストをＤＣサーボモータ
システムよりも低く抑えるのに容易に適用されることが
できる。
【００５９】別の方法は、同調振動吸収装置の設計を変
えることである。減少特性は、鉛のスプリングをプラス
チックの慣性リング及びハブに挿入することにより影響
される。
えることである。減少特性は、鉛のスプリングをプラス
チックの慣性リング及びハブに挿入することにより影響
される。
【００６０】第１及び第２の好ましい実施例は、スポー
ク−ホイール概念を使用する。これらの同調振動吸収装
置は、外側慣性リングを内側ハブに接続するいくつかの
柔軟なスポークを用いるため、最も実用的である。スポ
ークは伸長や圧縮に強いが、モータからのトルク力に応
じて曲がる。この組み合わせにより、このタイプの回転
装置に望ましい特徴である、高い半径スティフネス及び
比較的低いねじりスティフネスが生じる。しかし、図２
０−２６は同調振動吸収装置の７つの他の設計を示す。
ク−ホイール概念を使用する。これらの同調振動吸収装
置は、外側慣性リングを内側ハブに接続するいくつかの
柔軟なスポークを用いるため、最も実用的である。スポ
ークは伸長や圧縮に強いが、モータからのトルク力に応
じて曲がる。この組み合わせにより、このタイプの回転
装置に望ましい特徴である、高い半径スティフネス及び
比較的低いねじりスティフネスが生じる。しかし、図２
０−２６は同調振動吸収装置の７つの他の設計を示す。
【００６１】図２０は、第３の好ましい実施例である同
調振動吸収装置１００を示す。同心慣性リング１０２
が、エラストマー媒体１０４を使用することによりハブ
１０６に取り付けられる。エラストマー媒体は柔軟であ
り、適切なスプリング特性を有する。エラストマー充填
設計は、外側慣性リング１０２を内側ハブ１０６に接続
するために固形のエラストマー媒体を使用する。目下、
一般にエラストマーにみられる減衰比は３パーセントレ
ベルをはるかに上回る。しかし、この設計は、３パーセ
ントを下回る減衰比を有する新しいエラストマーの開発
を伴って実用的になりうる。
調振動吸収装置１００を示す。同心慣性リング１０２
が、エラストマー媒体１０４を使用することによりハブ
１０６に取り付けられる。エラストマー媒体は柔軟であ
り、適切なスプリング特性を有する。エラストマー充填
設計は、外側慣性リング１０２を内側ハブ１０６に接続
するために固形のエラストマー媒体を使用する。目下、
一般にエラストマーにみられる減衰比は３パーセントレ
ベルをはるかに上回る。しかし、この設計は、３パーセ
ントを下回る減衰比を有する新しいエラストマーの開発
を伴って実用的になりうる。
【００６２】図２１は、第４の好ましい実施例である同
調振動吸収装置１１０を示す。同心慣性リング１１２
が、伸長／圧縮スプリング１１４を介してロータハブ１
１６に取り付けられる。同心リング１１２及びハブ１１
６はフランジ１１８及び１２０をそれぞれ有する。スプ
リング１１４は各フランジ１１８をフランジ１２０へ接
続する。スプリング１１４は半径方向の支持を提供する
のに十分に剛性ではないため、図２７に示される別個の
軸受構造が、慣性リング１１２への支持を提供するのに
必要とされる。軸受１９０が慣性リング１１２とハブ１
１６との間に装着され、慣性リング１１２が回転できる
ようにする。
調振動吸収装置１１０を示す。同心慣性リング１１２
が、伸長／圧縮スプリング１１４を介してロータハブ１
１６に取り付けられる。同心リング１１２及びハブ１１
６はフランジ１１８及び１２０をそれぞれ有する。スプ
リング１１４は各フランジ１１８をフランジ１２０へ接
続する。スプリング１１４は半径方向の支持を提供する
のに十分に剛性ではないため、図２７に示される別個の
軸受構造が、慣性リング１１２への支持を提供するのに
必要とされる。軸受１９０が慣性リング１１２とハブ１
１６との間に装着され、慣性リング１１２が回転できる
ようにする。
【００６３】図２２は、第５の好ましい実施例である同
調振動吸収装置１３０を示す。ハブ１３６が楕円プレー
ト１３４に取り付けられる。対向する同調ねじり振子１
３２が位置１３８でプレート１３４に取り付けられる。
プレート１３４が回転すると、ねじり振子１３２が位置
１３８のまわりで自由に回転し、ＡＣモータのポールノ
イズを抑制するために必要な慣性を提供する。
調振動吸収装置１３０を示す。ハブ１３６が楕円プレー
ト１３４に取り付けられる。対向する同調ねじり振子１
３２が位置１３８でプレート１３４に取り付けられる。
プレート１３４が回転すると、ねじり振子１３２が位置
１３８のまわりで自由に回転し、ＡＣモータのポールノ
イズを抑制するために必要な慣性を提供する。
【００６４】図２３は、第６の好ましい実施例である同
調振動吸収装置１４０を示す。ねじりスプリング１４４
は同心慣性リング１４２とハブ１４６を結合する。第４
の好ましい実施例に類似して、ねじりスプリング１４４
は半径方向の支持を提供するのに十分に剛性ではないた
め、図２７に示される別個の軸受構造が慣性リング１４
２への支持を提供するのに必要とされる。
調振動吸収装置１４０を示す。ねじりスプリング１４４
は同心慣性リング１４２とハブ１４６を結合する。第４
の好ましい実施例に類似して、ねじりスプリング１４４
は半径方向の支持を提供するのに十分に剛性ではないた
め、図２７に示される別個の軸受構造が慣性リング１４
２への支持を提供するのに必要とされる。
【００６５】図２４は、第７の好ましい実施例である同
調振動吸収装置１５０を示す。軌道マス１５２が、片持
スプリング１５４によりロータハブ１５６に取り付けら
れる。軌道マス１５２は、回転すると、ＡＣモータのポ
ールノイズを抑制するのに必要な慣性を提供する。
調振動吸収装置１５０を示す。軌道マス１５２が、片持
スプリング１５４によりロータハブ１５６に取り付けら
れる。軌道マス１５２は、回転すると、ＡＣモータのポ
ールノイズを抑制するのに必要な慣性を提供する。
【００６６】図２５は第８の好ましい実施例である同調
振動吸収装置１６０を示す。電気機械システム（系）
は、スプリング定数を生じるため起電力（ＥＭＦ）を使
用する。慣性リング１６２が、ハブ１６８のまわりを回
転する。磁石１６４及び１６６が、剛性慣性リング１６
２に輪止めを提供する磁界を形成することにより、電気
スプリングのように作動する。図２８は、慣性リング１
６２へ支持を提供する別個の軸受構造１９０を示す。
振動吸収装置１６０を示す。電気機械システム（系）
は、スプリング定数を生じるため起電力（ＥＭＦ）を使
用する。慣性リング１６２が、ハブ１６８のまわりを回
転する。磁石１６４及び１６６が、剛性慣性リング１６
２に輪止めを提供する磁界を形成することにより、電気
スプリングのように作動する。図２８は、慣性リング１
６２へ支持を提供する別個の軸受構造１９０を示す。
【００６７】図２６は、第９の好ましい実施例である同
調振動吸収装置１７０を示す。同調振動吸収装置は、ロ
ータ／ステータの巻線に供給される電流を変えることに
より調整可能である。同調ステータは、ロータシャフト
１８０に取り付けられるロータ１７８を有する。アーマ
チュア１７２は、軸受１７６を介してモータハウジング
１７４に接続される。アーマチュア１７２において電流
が変えられると、ＡＣモータのポールノイズを抑制する
ため、磁気抵抗が変わり正確な慣性を生じる。
調振動吸収装置１７０を示す。同調振動吸収装置は、ロ
ータ／ステータの巻線に供給される電流を変えることに
より調整可能である。同調ステータは、ロータシャフト
１８０に取り付けられるロータ１７８を有する。アーマ
チュア１７２は、軸受１７６を介してモータハウジング
１７４に接続される。アーマチュア１７２において電流
が変えられると、ＡＣモータのポールノイズを抑制する
ため、磁気抵抗が変わり正確な慣性を生じる。
【００６８】同調振動吸収装置のこれらのサンプル設計
は単なる例である。ＡＣモータにより生じる望ましくな
い周波数を減少するあらゆる設計が、本発明の精神及び
範囲により包含されることが意図される。
は単なる例である。ＡＣモータにより生じる望ましくな
い周波数を減少するあらゆる設計が、本発明の精神及び
範囲により包含されることが意図される。
【図１】自由スプリング質量周波数の１自由度の集中パ
ラメーター表示を示す。
ラメーター表示を示す。
【図２】同調振動吸収装置の表示を含む、自由スプリン
グ質量周波数の２自由度の集中パラメーター表示を示
す。
グ質量周波数の２自由度の集中パラメーター表示を示
す。
【図３】同調振動吸収装置が取り付けられたＡＣモータ
である。
である。
【図４】第１の好ましい実施例の同調振動吸収装置であ
る。
る。
【図５】図４に示される第１の好ましい実施例の３次元
図である。
図である。
【図６】モータアーマチュアの励振による主要駆動モー
タ周波数応答のグラフである。
タ周波数応答のグラフである。
【図７】０．５％の材料減衰を有する同調振動吸収装置
を使用するモータの、半対数周波数応答曲線である。
を使用するモータの、半対数周波数応答曲線である。
【図８】０．５％の材料減衰を有する同調振動吸収装置
を使用するモータのための、周波数応答曲線を示す。
を使用するモータのための、周波数応答曲線を示す。
【図９】３％の材料減衰を有する同調振動吸収装置を使
用するモータの、半対数周波数応答曲線である。
用するモータの、半対数周波数応答曲線である。
【図１０】３％の材料減衰を有する同調振動吸収装置を
使用するモータのための、周波数応答曲線を示す。
使用するモータのための、周波数応答曲線を示す。
【図１１】主要駆動モータにおける１２０Ｈｚのポール
ノイズ誤差の速度対時間プロットを示す。
ノイズ誤差の速度対時間プロットを示す。
【図１２】１２０Ｈｚのポールノイズ誤差を示す主要駆
動モータ時間応答の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を示
す。
動モータ時間応答の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を示
す。
【図１３】死慣性が加えられた主要駆動モータの速度対
時間プロットである。
時間プロットである。
【図１４】死慣性が加えられた主要駆動モータ時間応答
のＦＦＴである。
のＦＦＴである。
【図１５】同調振動吸収装置を有する主要駆動モータの
速度対時間曲線である。
速度対時間曲線である。
【図１６】同調振動吸収装置を有する主要駆動モータ時
間応答のＦＦＴである。
間応答のＦＦＴである。
【図１７】同調振動吸収装置の第２の好ましい実施例で
ある。
ある。
【図１８】図１７のラインＡ−Ａを介する第２の好まし
い実施例の断面図である。
い実施例の断面図である。
【図１９】同調振動吸収装置を設計する際に臨界パラメ
ーターを分析するための表である。
ーターを分析するための表である。
【図２０】エラストマー媒体を介してハブに取り付けら
れる同心慣性リングを使用する、同調振動吸収装置の第
３の好ましい実施例を示す。
れる同心慣性リングを使用する、同調振動吸収装置の第
３の好ましい実施例を示す。
【図２１】伸長／圧縮スプリングを介してハブに取り付
けられる同心慣性リングを使用する、同調振動吸収装置
の第４の好ましい実施例を示す。
けられる同心慣性リングを使用する、同調振動吸収装置
の第４の好ましい実施例を示す。
【図２２】ハブに取り付けられた対向する同調ねじり振
子を使用する、同調振動吸収装置の第５の好ましい実施
例を示す。
子を使用する、同調振動吸収装置の第５の好ましい実施
例を示す。
【図２３】ハブを同心慣性リングに接続するねじりスプ
リングを使用する、同調振動吸収装置の第６の好ましい
実施例を示す。
リングを使用する、同調振動吸収装置の第６の好ましい
実施例を示す。
【図２４】軌道マスをハブに接続する片持スプリングを
使用する、同調振動吸収装置の第７の好ましい実施例で
ある。
使用する、同調振動吸収装置の第７の好ましい実施例で
ある。
【図２５】スプリング定数を生じるために電気機械の等
価物を使用する、同調振動吸収装置の第８の好ましい実
施例である。
価物を使用する、同調振動吸収装置の第８の好ましい実
施例である。
【図２６】必要なスティフネスを生じるため、電気ステ
ータを慣性として使用し、ステータからグラウンドまで
スプリングを使用する、同調振動吸収装置の第９の好ま
しい実施例である。
ータを慣性として使用し、ステータからグラウンドまで
スプリングを使用する、同調振動吸収装置の第９の好ま
しい実施例である。
【図２７】第４及び第６の好ましい実施例のための軸受
構造を示す。
構造を示す。
【図２８】第８の好ましい実施例のための軸受構造を示
す。
す。
２０ ＡＣモータ ３０ 同調振動吸収装置 ３２ 慣性リング ３４ 柔軟スプリング ３６ 装着ハブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウィリアム ジェイ．ノワク アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14580 ウェブスター ラークストン ドライヴ 1074 (72)発明者 デービッド ケイ．ショグレン アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14519 オンタリオ レイク ロード 776
Claims (1)
- 【請求項１】 モータの角速度誤差を減少するための同
調振動吸収装置であって、 前記モータのアーマチュアシャフトに接続されるハブを
含み、 前記アーマチュアシャフトへ慣性を生じる慣性リングを
含み、 前記慣性リングのねじり共振を提供する複数のスポーク
を含み、各スポークが前記慣性リング及びハブに直接結
合され、前記慣性リング及び前記複数のスポークがモー
タの角速度誤差を減少するために共振防止を生じるアー
マチュアシャフトの駆動周波数とほぼ等しい結合共振周
波数を有する、 同調振動吸収装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US269502 | 1988-11-14 | ||
| US08/269,502 US5481142A (en) | 1994-07-01 | 1994-07-01 | Tuned vibration absorbers for AC motors |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0847213A true JPH0847213A (ja) | 1996-02-16 |
Family
ID=23027539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7158050A Withdrawn JPH0847213A (ja) | 1994-07-01 | 1995-06-23 | 同調振動吸収装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5481142A (ja) |
| JP (1) | JPH0847213A (ja) |
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| CN100443347C (zh) * | 2005-07-28 | 2008-12-17 | 三菱电机株式会社 | 电动动力转向装置 |
| JP2019060493A (ja) * | 2017-09-22 | 2019-04-18 | 株式会社エクセディ | ダイナミックダンパ装置 |
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| FI112298B (fi) * | 1996-12-19 | 2003-11-14 | Kone Corp | Menetelmä ja laitteisto moottorin värähtelyjen vaimentamiseksi |
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Also Published As
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020903 |