JPH1038029A - 制振機能付き円板状構造物 - Google Patents
制振機能付き円板状構造物Info
- Publication number
- JPH1038029A JPH1038029A JP21530596A JP21530596A JPH1038029A JP H1038029 A JPH1038029 A JP H1038029A JP 21530596 A JP21530596 A JP 21530596A JP 21530596 A JP21530596 A JP 21530596A JP H1038029 A JPH1038029 A JP H1038029A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- disk
- piezoelectric element
- shaped structure
- resistance
- vibration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Reciprocating Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 減衰を付加することにより、共振が起きた際
の円板状構造物の振幅を低減するとともに、不安定振動
が問題になる場合も安定性を改善することができる制振
機能付き円板状構造物を提供する。 【解決手段】 円板体１の片面もしくは両面の外周部
に、複数の圧電素子２を円周等配に設け、圧電素子２の
両電極に電気抵抗４を接続した。
の円板状構造物の振幅を低減するとともに、不安定振動
が問題になる場合も安定性を改善することができる制振
機能付き円板状構造物を提供する。 【解決手段】 円板体１の片面もしくは両面の外周部
に、複数の圧電素子２を円周等配に設け、圧電素子２の
両電極に電気抵抗４を接続した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機、ポンプ、
遠心分離器、磁気ディスク装置などに用いられる制振機
能付き円板状構造物に関する。
遠心分離器、磁気ディスク装置などに用いられる制振機
能付き円板状構造物に関する。
【０００２】
【従来の技術】圧縮機、ポンプ、遠心分離器などの円板
状の回転体を有する回転機械においては、その固有振動
数が回転体の回転数または回転数の整数倍と一致すると
共振が起こることがある。そのため、設計段階では両者
が一致しないように設計している。また、磁気ディスク
装置に用いられる磁気ディスクなどの弾性円板では、減
衰が小さいため、不安定振動の問題から機器の性能向上
のための軽量化および高速化が制限されている。
状の回転体を有する回転機械においては、その固有振動
数が回転体の回転数または回転数の整数倍と一致すると
共振が起こることがある。そのため、設計段階では両者
が一致しないように設計している。また、磁気ディスク
装置に用いられる磁気ディスクなどの弾性円板では、減
衰が小さいため、不安定振動の問題から機器の性能向上
のための軽量化および高速化が制限されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の回転機械では、運転回転数が可変な場合があ
り、共振を避けることができない場合がある。また、磁
気ディスクなどの弾性円板においては、上述したように
減衰が小さいため、不安定振動の問題があり、そのため
機器の軽量化および高速化が制限されるという問題点が
ある。本発明は上述の事情に鑑みなされたもので、減衰
を付加することにより、共振が起きた際の円板状構造物
の振幅を低減するとともに、不安定振動が問題になる場
合も安定性を改善することができる制振機能付き円板状
構造物を提供することを目的とする。
た従来の回転機械では、運転回転数が可変な場合があ
り、共振を避けることができない場合がある。また、磁
気ディスクなどの弾性円板においては、上述したように
減衰が小さいため、不安定振動の問題があり、そのため
機器の軽量化および高速化が制限されるという問題点が
ある。本発明は上述の事情に鑑みなされたもので、減衰
を付加することにより、共振が起きた際の円板状構造物
の振幅を低減するとともに、不安定振動が問題になる場
合も安定性を改善することができる制振機能付き円板状
構造物を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明は、円板状構造物の片面もしくは両面の外周
部に、複数の圧電素子を円周等配に設け、該圧電素子の
両電極に電気抵抗を接続したことを特徴とするものであ
る。
め、本発明は、円板状構造物の片面もしくは両面の外周
部に、複数の圧電素子を円周等配に設け、該圧電素子の
両電極に電気抵抗を接続したことを特徴とするものであ
る。
【０００５】圧電素子の個数は、注目する節直径モード
の２倍の個数が最も制振効果が大きい。接続する抵抗の
抵抗値は、問題となる振動モードの減衰比が最大になる
ように定める。
の２倍の個数が最も制振効果が大きい。接続する抵抗の
抵抗値は、問題となる振動モードの減衰比が最大になる
ように定める。
【０００６】上記のように構成された制振機能付き円板
状構造体においては、振動エネルギは圧電素子により電
気エネルギに変換され、さらに抵抗により熱エネルギに
変換され散逸される。したがって、系の減衰が増大し、
振幅が低減される。
状構造体においては、振動エネルギは圧電素子により電
気エネルギに変換され、さらに抵抗により熱エネルギに
変換され散逸される。したがって、系の減衰が増大し、
振幅が低減される。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る制振機能付き
円板状構造物の実施の形態を図１乃至図５を参照して説
明する。図１は制振機能付き円板状構造物を示す平面
図、図２は制振機能付き円板状構造物を示す断面図であ
る。図１および図２に示されるように、制振機能付き円
板状構造物は、弾性円板等の円板体１と、円板体１の片
面もしくは両面の外周部に設けられた複数の圧電素子２
とを備えている。複数の圧電素子２は円周等配に配置さ
れている。
円板状構造物の実施の形態を図１乃至図５を参照して説
明する。図１は制振機能付き円板状構造物を示す平面
図、図２は制振機能付き円板状構造物を示す断面図であ
る。図１および図２に示されるように、制振機能付き円
板状構造物は、弾性円板等の円板体１と、円板体１の片
面もしくは両面の外周部に設けられた複数の圧電素子２
とを備えている。複数の圧電素子２は円周等配に配置さ
れている。
【０００８】各圧電素子２の正極と負極には、リード線
３により電気抵抗４が接続され、閉回路が形成されてい
る。圧電素子２は薄膜状に形成されており、円板体１に
貼り付け又は蒸着又は埋め込みにより設けられている。
圧電素子２は、問題となる振動モード毎に最適な圧電素
子の個数が存在する。具体的には、減衰を大きくしたい
節直径モードの節直径数の２倍の個数がよい。例えば、
４節直径モードの場合は４×２＝８個設けるのがよい。
また、圧電素子２の取り付け位置は、円板体１のひずみ
の大きい箇所に取り付けることが好ましい。なお、図１
および図２に示す例においては、中心部に円板体１を保
持する軸を設け、又、圧電素子２は円板体１の片面に設
けた例が示されている。
３により電気抵抗４が接続され、閉回路が形成されてい
る。圧電素子２は薄膜状に形成されており、円板体１に
貼り付け又は蒸着又は埋め込みにより設けられている。
圧電素子２は、問題となる振動モード毎に最適な圧電素
子の個数が存在する。具体的には、減衰を大きくしたい
節直径モードの節直径数の２倍の個数がよい。例えば、
４節直径モードの場合は４×２＝８個設けるのがよい。
また、圧電素子２の取り付け位置は、円板体１のひずみ
の大きい箇所に取り付けることが好ましい。なお、図１
および図２に示す例においては、中心部に円板体１を保
持する軸を設け、又、圧電素子２は円板体１の片面に設
けた例が示されている。
【０００９】電気抵抗４は、表面実装型抵抗であって、
酸化金属皮膜抵抗等の金属皮膜抵抗からなっている。電
気抵抗４の抵抗値は、問題となる振動モードの減衰が大
きくなるように定める。
酸化金属皮膜抵抗等の金属皮膜抵抗からなっている。電
気抵抗４の抵抗値は、問題となる振動モードの減衰が大
きくなるように定める。
【００１０】図３は円板体１の両面に同一個数の圧電素
子を同位相で設ける例を示す。即ち、圧電素子２は、円
板体１の両面に同位相で且つ同一数設けられている。円
板体の両面に同じ個数の圧電素子を同位相で設ける場合
には、片面の場合より２倍近い効果が得られる。
子を同位相で設ける例を示す。即ち、圧電素子２は、円
板体１の両面に同位相で且つ同一数設けられている。円
板体の両面に同じ個数の圧電素子を同位相で設ける場合
には、片面の場合より２倍近い効果が得られる。
【００１１】図４は円板体１の両面に同一個数の圧電素
子を異なった位相で設ける例を示す。即ち、円板体の両
面に同一個数かつ同位相で圧電素子を設ける場合には、
加振点の位置により減衰の大きさが変わる可能性があ
る。このことが望ましくない場合には、圧電素子を円板
体の両面に位相を変えて設ける。また、円板体の両面に
圧電素子を設ける場合に、表裏に違う個数を設けること
により異なる２つのモードの減衰が大きくなるようにす
る。例えば、３節直径モードと６節直径モードの減衰を
大きくしたい場合には、圧電素子を、表面に３×２＝６
個設け、裏面に６×２＝１２個設ける。
子を異なった位相で設ける例を示す。即ち、円板体の両
面に同一個数かつ同位相で圧電素子を設ける場合には、
加振点の位置により減衰の大きさが変わる可能性があ
る。このことが望ましくない場合には、圧電素子を円板
体の両面に位相を変えて設ける。また、円板体の両面に
圧電素子を設ける場合に、表裏に違う個数を設けること
により異なる２つのモードの減衰が大きくなるようにす
る。例えば、３節直径モードと６節直径モードの減衰を
大きくしたい場合には、圧電素子を、表面に３×２＝６
個設け、裏面に６×２＝１２個設ける。
【００１２】図５は磁気ディスクのような円板体１に圧
電素子を設ける例を示し、図５（ａ）は平面図、図５
（ｂ）は断面図である。即ち、磁気ディスクのように、
圧電素子を設けることにより円板体１の厚さｔが場所に
より変化するのが困る場合には、圧電素子２および抵抗
４を蒸着する位置の基板を必要な厚さだけ削っておく。
電素子を設ける例を示し、図５（ａ）は平面図、図５
（ｂ）は断面図である。即ち、磁気ディスクのように、
圧電素子を設けることにより円板体１の厚さｔが場所に
より変化するのが困る場合には、圧電素子２および抵抗
４を蒸着する位置の基板を必要な厚さだけ削っておく。
【００１３】
【実施例】次に、本発明の具体的な実施例を説明する。
本実施例においては、円板体として弾性ディスクを例に
挙げて説明する。本実施例で取り上げる系の概念図を図
６に示す。弾性ディスクの材質はアルミニウム合金、圧
電素子は厚さ（ｚ）方向に分極された円弧状の圧電セラ
ミックスで、諸材料定数を表１に示す。 表１ 圧電素子材料 弾性ディスク材料 密度 （ｋｇ／ｍ3） ７６００ ２６００ ヤング率（ＧＰａ） ６４ ６７ 圧電定数（Ｃ／ｍ2） −１３．３５ 誘電定数（Ａ2ｓ2／Ｎｍ2） １９８５ε0 ε0＝８．９×１０-12（Ａ2ｓ2／Ｎｍ2 ）
本実施例においては、円板体として弾性ディスクを例に
挙げて説明する。本実施例で取り上げる系の概念図を図
６に示す。弾性ディスクの材質はアルミニウム合金、圧
電素子は厚さ（ｚ）方向に分極された円弧状の圧電セラ
ミックスで、諸材料定数を表１に示す。 表１ 圧電素子材料 弾性ディスク材料 密度 （ｋｇ／ｍ3） ７６００ ２６００ ヤング率（ＧＰａ） ６４ ６７ 圧電定数（Ｃ／ｍ2） −１３．３５ 誘電定数（Ａ2ｓ2／Ｎｍ2） １９８５ε0 ε0＝８．９×１０-12（Ａ2ｓ2／Ｎｍ2 ）
【００１４】ディスクの外周に等間隔に円弧状の圧電素
子１２枚を導電性接着剤で貼り付け、さらにすべての圧
電素子の両電極に同じ抵抗値を持つ電気抵抗を接続し
た。ディスクは中心から半径ｒ0のところで固定されて
いる。ディスクの外周半径をｒ2、厚さをｈとする。そ
の上に貼り付けた圧電素子の内側の半径をｒ1、厚さを
Ｈとし、円弧の角度をθ0とする。圧電素子に接続した
外部抵抗をＲで表す。外部抵抗を変えて実験を行った。
これらの値を表２に示す。 表２ ｒ0（ｍｍ） ２５ ｒ1（ｍｍ） １４０ ｒ2（ｍｍ） １５０ ｈ（ｍｍ） ２ Ｈ（ｍｍ） ０.５ θ0（rad） ２８×（２π／１８０） Ｒ（ｋΩ） ０，７.５，１５，３０，４５，６０，７５
子１２枚を導電性接着剤で貼り付け、さらにすべての圧
電素子の両電極に同じ抵抗値を持つ電気抵抗を接続し
た。ディスクは中心から半径ｒ0のところで固定されて
いる。ディスクの外周半径をｒ2、厚さをｈとする。そ
の上に貼り付けた圧電素子の内側の半径をｒ1、厚さを
Ｈとし、円弧の角度をθ0とする。圧電素子に接続した
外部抵抗をＲで表す。外部抵抗を変えて実験を行った。
これらの値を表２に示す。 表２ ｒ0（ｍｍ） ２５ ｒ1（ｍｍ） １４０ ｒ2（ｍｍ） １５０ ｈ（ｍｍ） ２ Ｈ（ｍｍ） ０.５ θ0（rad） ２８×（２π／１８０） Ｒ（ｋΩ） ０，７.５，１５，３０，４５，６０，７５
【００１５】インパルスハンマを用いてディスクの固定
部近傍を打撃し、過電流式の非接触変位計で振動を測定
した。その結果をＦＦＴ（高速フーリエ変換器）に入力
して伝達関数を求めた。例として実験で得られた短絡
（Ｒ＝０）とＲ＝１５（ｋΩ）の時の伝達関数をそれぞ
れ図７と図８に示す。また、短絡（Ｒ＝０）時の各モー
ドの固有振動数の実験結果と有限要素法による解析結果
を表３に示す。 表３ 実 験 有限要素法 周波数（Ｈｚ） 周波数（Ｈｚ） モード ８３．４ ８６．０ （０，１） ９４．４ ９７．３ （１，０） １２３．１ １２１．２ （０，２） ２６０．０ ２５５．０ （０，３） ４５８．１ ４４９．６ （０，４） − ６１５．６ （２，０） ６４９．０ ６６１．６ （１，１） ７０５．９ ６９４．７ （０，５） ８２２．５ ８２３．７ （１，２）
部近傍を打撃し、過電流式の非接触変位計で振動を測定
した。その結果をＦＦＴ（高速フーリエ変換器）に入力
して伝達関数を求めた。例として実験で得られた短絡
（Ｒ＝０）とＲ＝１５（ｋΩ）の時の伝達関数をそれぞ
れ図７と図８に示す。また、短絡（Ｒ＝０）時の各モー
ドの固有振動数の実験結果と有限要素法による解析結果
を表３に示す。 表３ 実 験 有限要素法 周波数（Ｈｚ） 周波数（Ｈｚ） モード ８３．４ ８６．０ （０，１） ９４．４ ９７．３ （１，０） １２３．１ １２１．２ （０，２） ２６０．０ ２５５．０ （０，３） ４５８．１ ４４９．６ （０，４） − ６１５．６ （２，０） ６４９．０ ６６１．６ （１，１） ７０５．９ ６９４．７ （０，５） ８２２．５ ８２３．７ （１，２）
【００１６】（ｍ，ｎ）モードとは、節円数がｍで節直
径数がｎのモードを意味する。有限要素法で固有値解析
した際に圧電素子の圧電効果は無視した。解析で得られ
た（０，３）、（０，４）、（０，５）モードの振動モ
ードを図９に示す。図７と図８の比較から（０，３）、
（０，４）、（０，５）モードにおける減衰効果は明ら
かである。また、今回の実験において抵抗値を変えても
固有振動数の変化は１％以内であった。
径数がｎのモードを意味する。有限要素法で固有値解析
した際に圧電素子の圧電効果は無視した。解析で得られ
た（０，３）、（０，４）、（０，５）モードの振動モ
ードを図９に示す。図７と図８の比較から（０，３）、
（０，４）、（０，５）モードにおける減衰効果は明ら
かである。また、今回の実験において抵抗値を変えても
固有振動数の変化は１％以内であった。
【００１７】実験から得られた抵抗値と減衰比の関係を
図１０に示す。図中、横軸は抵抗値Ｒで、縦軸は減衰比
ζである。ただし、（０，１）モードは得られた減衰比
のばらつきが大きかったので、表示していない。その理
由として、このモードはディスク内周の固定条件の影響
を大きく受けるためと考えられている。図１０より節直
径のみが存在するモードについて以下のことがわかる。
（０，２）モードではあまり減衰効果はないが、節直径
数が増えると効果が大きくなる傾向を示した。また、
（０，３）モードより節直径数が多いモードでは、モー
ド毎に最大減衰効果が得られる抵抗の値が存在し、節直
径数が増えると最適な抵抗値は小さくなる。そこで、抵
抗によって消費されるエネルギと振動エネルギとの比は
最大となる。節円が存在するモードでは、減衰比はほと
んど抵抗に依存していない。これは、今回用いた圧電素
子の半径方向の幅が小さいためであると考えられる。
図１０に示す。図中、横軸は抵抗値Ｒで、縦軸は減衰比
ζである。ただし、（０，１）モードは得られた減衰比
のばらつきが大きかったので、表示していない。その理
由として、このモードはディスク内周の固定条件の影響
を大きく受けるためと考えられている。図１０より節直
径のみが存在するモードについて以下のことがわかる。
（０，２）モードではあまり減衰効果はないが、節直径
数が増えると効果が大きくなる傾向を示した。また、
（０，３）モードより節直径数が多いモードでは、モー
ド毎に最大減衰効果が得られる抵抗の値が存在し、節直
径数が増えると最適な抵抗値は小さくなる。そこで、抵
抗によって消費されるエネルギと振動エネルギとの比は
最大となる。節円が存在するモードでは、減衰比はほと
んど抵抗に依存していない。これは、今回用いた圧電素
子の半径方向の幅が小さいためであると考えられる。
【００１８】厚さ（ｚ）方向に分極された円弧状圧電材
料の構成関係は、円柱座標系（ｒ，θ，ｚ）（図６参
照）を用いると、
料の構成関係は、円柱座標系（ｒ，θ，ｚ）（図６参
照）を用いると、
【数１】 で与えられる。ただし本実施例では、圧電素子の半径方
向の幅がディスクの外径と比べて十分小さいと仮定し
て、半径方向の変形を無視した。ここで、ＴθとＳθは
円周（θ）方向の応力とひずみ、ＤzとＥzは厚さ（ｚ）
方向の電気変位（電束密度）と電界強度、Ｃ11 Eは短絡
されたときの円周（θ）方向のヤング率、ｅ31は厚さ
（ｚ）方向の電界と円周（θ）方向のひずみとの関係を
表す圧電定数、ε33 Sはひずみがないときの厚さ（ｚ）
方向の誘電定数である。ひずみＳθとディスクの中心線
のたわみ変位ｗとの間、電界Ｅzと圧電素子内部の電気
ポテンシャルφとの間に、それぞれ、
向の幅がディスクの外径と比べて十分小さいと仮定し
て、半径方向の変形を無視した。ここで、ＴθとＳθは
円周（θ）方向の応力とひずみ、ＤzとＥzは厚さ（ｚ）
方向の電気変位（電束密度）と電界強度、Ｃ11 Eは短絡
されたときの円周（θ）方向のヤング率、ｅ31は厚さ
（ｚ）方向の電界と円周（θ）方向のひずみとの関係を
表す圧電定数、ε33 Sはひずみがないときの厚さ（ｚ）
方向の誘電定数である。ひずみＳθとディスクの中心線
のたわみ変位ｗとの間、電界Ｅzと圧電素子内部の電気
ポテンシャルφとの間に、それぞれ、
【数２】 となる関係がある。圧電素子のディスクに接する側の電
極の電気ポテンシャルを０とすると、その内部の電気ポ
テンシャルは、
極の電気ポテンシャルを０とすると、その内部の電気ポ
テンシャルは、
【数３】 で与えられる。ここで、ｖはディスクが振動するときに
圧電素子の両電極の間に生じる電圧、すなわち抵抗Ｒに
かかる電圧である。数式（２）と数式（３）より、
圧電素子の両電極の間に生じる電圧、すなわち抵抗Ｒに
かかる電圧である。数式（２）と数式（３）より、
【数４】 を得ることができる。圧電素子が全部でＫ枚貼られてい
るとして、ｋ枚目の回路に流れる電流ｉkは次式で与え
られる。
るとして、ｋ枚目の回路に流れる電流ｉkは次式で与え
られる。
【数５】
【００１９】ここで、上付き・は時間ｔに対する微分を
表す。また、θk1、θk2 はｋ枚目の圧電素子の円弧の
両端の円周方向の座標を表す。ただし、θk2−θk1＝θ
0 である。系が調和振動をしていると仮定して、
表す。また、θk1、θk2 はｋ枚目の圧電素子の円弧の
両端の円周方向の座標を表す。ただし、θk2−θk1＝θ
0 である。系が調和振動をしていると仮定して、
【数６】 とすると、数式（５）は、
【数７】 となる。ここで、上線付きｗと上線付きφはそれぞれた
わみ変位と電気ポテンシャルの振幅を表す。一方、ｋ枚
目の圧電素子の両電極の間に生じる電圧をｖkとすると
電流ｉkとの間には、
わみ変位と電気ポテンシャルの振幅を表す。一方、ｋ枚
目の圧電素子の両電極の間に生じる電圧をｖkとすると
電流ｉkとの間には、
【数８】 となる関係がある。これを数式（７）に代入し、数式
（４）の関係を利用すると、
（４）の関係を利用すると、
【数９】 が得られる。この式はディスクのたわみ変位ｗと抵抗Ｒ
にかかる電圧ｖkとの関係を表している。
にかかる電圧ｖkとの関係を表している。
【００２０】次に、加振力の振動数が系のｎ次モードの
固有振動数ωnに等しい場合の強制振動において、ディ
スクのたわみ変位と固有ベクトルの間に近似的に、
固有振動数ωnに等しい場合の強制振動において、ディ
スクのたわみ変位と固有ベクトルの間に近似的に、
【数１０】 が成立する。ここで、Ｘnは変位のｎ次モードの固有ベ
クトルで、αnは対応するモード座標である。ここで、
λ＝ｊωnとし、数式（１０）を利用するとｋ枚目の圧
電素子のｎ次モードに対応する電圧ｖknは、
クトルで、αnは対応するモード座標である。ここで、
λ＝ｊωnとし、数式（１０）を利用するとｋ枚目の圧
電素子のｎ次モードに対応する電圧ｖknは、
【数１１】 となる。ただし、
【数１２】 である。モード座標を、
【数１３】 とすると、数式（１１）は次のように変形できる。
【数１４】 振動の１周期にわたってｋ枚目の抵抗で消費されるエネ
ルギＪknは、vknの共役をｖ* knとすると、
ルギＪknは、vknの共役をｖ* knとすると、
【数１５】 となる。したがって、全Ｋ枚の圧電素子において振動の
１周期の間に散逸された振動エネルギＪnは、
１周期の間に散逸された振動エネルギＪnは、
【数１６】 となる。
【００２１】ｎ次モードにおいて抵抗で散逸されたエネ
ルギと系の最大運動エネルギＴn の比をβn とし、モー
ド質量は正規化されているとすると、
ルギと系の最大運動エネルギＴn の比をβn とし、モー
ド質量は正規化されているとすると、
【数１７】 となる。ただし、ｃn、ζn はそれぞれｎ次モードの等
価粘性係数、減衰比を表す。βn がわかれば系のｎ次モ
ードに対応する減衰比は数式（１７）により次のように
求められる。
価粘性係数、減衰比を表す。βn がわかれば系のｎ次モ
ードに対応する減衰比は数式（１７）により次のように
求められる。
【数１８】 本実施例では、固有ベクトルＸn を有限要素法で求め
た。ただし、固有ベクトルを求める際に圧電素子の圧電
効果を無視した。また、本解析では半径方向のひずみを
無視しているため節円モードは解析できない。数式（１
５）より、以下の項が大きい場合に大きな減衰効果が得
られることがわかる。
た。ただし、固有ベクトルを求める際に圧電素子の圧電
効果を無視した。また、本解析では半径方向のひずみを
無視しているため節円モードは解析できない。数式（１
５）より、以下の項が大きい場合に大きな減衰効果が得
られることがわかる。
【数１９】 この項は、節直径モードの次数が高くなると１枚の圧電
素子に引っ張りと圧縮の応力が同時に存在し、生じた電
圧が相殺される。逆に、節直径モードの次数が低すぎる
とひずみが小さくなり、減衰効果も小さい。したがっ
て、本実施例のようにディスクの外周に圧電素子を等間
隔に貼り付ける場合、各モードに対応して圧電素子の最
適な枚数が存在することがわかる。本推定方法を用いる
ことにより、特定のモードの減衰比を大きくするように
圧電素子を設計することができる。
素子に引っ張りと圧縮の応力が同時に存在し、生じた電
圧が相殺される。逆に、節直径モードの次数が低すぎる
とひずみが小さくなり、減衰効果も小さい。したがっ
て、本実施例のようにディスクの外周に圧電素子を等間
隔に貼り付ける場合、各モードに対応して圧電素子の最
適な枚数が存在することがわかる。本推定方法を用いる
ことにより、特定のモードの減衰比を大きくするように
圧電素子を設計することができる。
【００２２】実験において、減衰効果が大きかった
（０，３）、（０，４）、（０，５）モードについて解
析を行った。その結果を図１１に示す。比較のため、対
応するモードの実験値も示している。図中、横軸は抵抗
値Ｒで、縦軸は減衰比ζである。これまでの解析では機
械的減衰を無視していたが、図１１では実験から得られ
た短絡（Ｒ＝０）時の減衰比を解析結果に足すことによ
り考慮している。図１１より（０，３）、（０，４）モ
ードについては解析と実験はよく一致している。（０，
５）モードは定量的に一致しないが、傾向は一致してい
る。（０，５）モードの場合、抵抗を接続したときの制
振効果が大きく、図８に示したように伝達関数のピーク
が小さかったので、実験値の誤差が大きかったと考えら
れる。
（０，３）、（０，４）、（０，５）モードについて解
析を行った。その結果を図１１に示す。比較のため、対
応するモードの実験値も示している。図中、横軸は抵抗
値Ｒで、縦軸は減衰比ζである。これまでの解析では機
械的減衰を無視していたが、図１１では実験から得られ
た短絡（Ｒ＝０）時の減衰比を解析結果に足すことによ
り考慮している。図１１より（０，３）、（０，４）モ
ードについては解析と実験はよく一致している。（０，
５）モードは定量的に一致しないが、傾向は一致してい
る。（０，５）モードの場合、抵抗を接続したときの制
振効果が大きく、図８に示したように伝達関数のピーク
が小さかったので、実験値の誤差が大きかったと考えら
れる。
【００２３】以上のように、円弧状の圧電素子を貼り付
けた弾性ディスクについて、インパルス加振をすること
により、減衰比を実験的に求めた。その結果、モード毎
に最大減衰効果を得るための最適な抵抗値が存在し、節
直径数が増えると最適な抵抗値が小さくなることがわか
った。さらに、強制加振力を受けるときに振動の１周期
において散逸されるエネルギと最大運動エネルギとの比
から節直径モードの減衰比を解析的に推定した。両者は
同じ傾向を示した。解析により、各節直径モードに対し
て圧電素子の最適な枚数を求めることができることを示
した。弾性ディスクの制振方法として、本発明で提案し
た方法を用いることにより減衰比を大きくすることが可
能であることが確認された。
けた弾性ディスクについて、インパルス加振をすること
により、減衰比を実験的に求めた。その結果、モード毎
に最大減衰効果を得るための最適な抵抗値が存在し、節
直径数が増えると最適な抵抗値が小さくなることがわか
った。さらに、強制加振力を受けるときに振動の１周期
において散逸されるエネルギと最大運動エネルギとの比
から節直径モードの減衰比を解析的に推定した。両者は
同じ傾向を示した。解析により、各節直径モードに対し
て圧電素子の最適な枚数を求めることができることを示
した。弾性ディスクの制振方法として、本発明で提案し
た方法を用いることにより減衰比を大きくすることが可
能であることが確認された。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
減衰を付加することにより共振が起きた際の円板状構造
物の振幅を低減することができる。また、不安定振動が
問題となる円板状構造物についても、安定性を改善する
ことができる。
減衰を付加することにより共振が起きた際の円板状構造
物の振幅を低減することができる。また、不安定振動が
問題となる円板状構造物についても、安定性を改善する
ことができる。
【図１】本発明に係る制振機能付き円板状構造物を示す
平面図である。
平面図である。
【図２】本発明に係る制振機能付き円板状構造物を示す
断面図である。
断面図である。
【図３】円板体の両面に同一個数の圧電素子を同位相で
設ける例を示す図である。
設ける例を示す図である。
【図４】円板体の両面に同一個数の圧電素子を異なった
位相で設ける例を示す図である。
位相で設ける例を示す図である。
【図５】磁気ディスク等の円板体に圧電素子を設ける例
を示す図であり、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は断
面図である。
を示す図であり、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は断
面図である。
【図６】円板体として弾性ディスクの場合の例を示す図
であり、図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は断面図であ
る。
であり、図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は断面図であ
る。
【図７】Ｒ＝０の場合の伝達関数を示すグラフである。
【図８】Ｒ＝１５ｋΩの場合の伝達関数を示すグラフで
ある。
ある。
【図９】弾性ディスクの振動モードを示す図である。
【図１０】抵抗値と減衰比の関係を示すグラフである。
【図１１】解析と実験の比較を表すグラフである。
１ 円板体 ２ 圧電素子 ３ リード線 ４ 電気抵抗
Claims (9)
- 【請求項１】 円板状構造物の片面もしくは両面の外周
部に、複数の圧電素子を円周等配に設け、該圧電素子の
両電極に電気抵抗を接続したことを特徴とする制振機能
付き円板状構造物。 - 【請求項２】 前記圧電素子は、円板状構造物に貼り付
けまたは蒸着または埋め込みにより設けられていること
を特徴とする請求項１記載の制振機能付き円板状構造
物。 - 【請求項３】 前記圧電素子は、薄膜の圧電素子である
ことを特徴とする請求項１記載の制振機能付き円板状構
造物。 - 【請求項４】 前記圧電素子は、円板状構造物の表面に
蒸着された圧電素子であることを特徴とする請求項１記
載の制振機能付き円板状構造物。 - 【請求項５】 前記抵抗は、表面実装型抵抗であること
を特徴とする請求項１記載の制振機能付き円板状構造
物。 - 【請求項６】 前記抵抗は、金属被膜抵抗であることを
特徴とする請求項１記載の制振機能付き円板状構造物。 - 【請求項７】 前記抵抗は、酸化金属被膜抵抗であるこ
とを特徴とする請求項６記載の制振機能付き円板状構造
物。 - 【請求項８】 前記圧電素子は、振動モードの減衰が大
きくなるように個数及び配置を定めることを特徴とする
請求項１記載の制振機能付き円板状構造物。 - 【請求項９】 前記抵抗は、振動モードの減衰が大きく
なるように抵抗値を定めることを特徴とする請求項１記
載の制振機能付き円板状構造物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21530596A JPH1038029A (ja) | 1996-07-26 | 1996-07-26 | 制振機能付き円板状構造物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21530596A JPH1038029A (ja) | 1996-07-26 | 1996-07-26 | 制振機能付き円板状構造物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1038029A true JPH1038029A (ja) | 1998-02-13 |
Family
ID=16670129
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21530596A Pending JPH1038029A (ja) | 1996-07-26 | 1996-07-26 | 制振機能付き円板状構造物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1038029A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2230440B (en) * | 1989-02-09 | 1993-05-19 | Sandoz Ltd | Novel cyclosporin galenic forms |
| CN108119603A (zh) * | 2017-12-07 | 2018-06-05 | 南京航空航天大学 | 一种基于压电堆叠的减振环装置 |
| CN109578503A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-04-05 | 南京航空航天大学 | 叉型压电堆叠减振环 |
-
1996
- 1996-07-26 JP JP21530596A patent/JPH1038029A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2230440B (en) * | 1989-02-09 | 1993-05-19 | Sandoz Ltd | Novel cyclosporin galenic forms |
| CN108119603A (zh) * | 2017-12-07 | 2018-06-05 | 南京航空航天大学 | 一种基于压电堆叠的减振环装置 |
| CN109578503A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-04-05 | 南京航空航天大学 | 叉型压电堆叠减振环 |
| CN109578503B (zh) * | 2018-12-11 | 2024-02-13 | 南京航空航天大学 | 叉型压电堆叠减振环 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4370465B2 (ja) | 制振装置 | |
| JP5186495B2 (ja) | 振動型アクチュエータ及びそれを備えた駆動装置 | |
| US9407173B2 (en) | Piezo actuator having an electrode structure for a torsional vibration mode, and rotation-type ultrasonic motor including same | |
| JP2013523438A (ja) | 触覚アクチュエータシステム、およびそれに関する方法 | |
| JP3541996B2 (ja) | 磁歪装置 | |
| JP5453163B2 (ja) | 振動減衰システムを備えた翼 | |
| JPH1038029A (ja) | 制振機能付き円板状構造物 | |
| US4399386A (en) | Rotative motor using plural arrays of piezoelectric elements | |
| EP0991175A1 (en) | High-performance integrated microactuator, particularly for a hard disc read/write transducer | |
| JP3828256B2 (ja) | 超音波モータ及びその駆動方法 | |
| US11387705B2 (en) | Torsional mass tuned damper | |
| JPH0847213A (ja) | 同調振動吸収装置 | |
| US4399385A (en) | Rotative motor using a triangular piezoelectric element | |
| JP4053896B2 (ja) | 超音波モータ | |
| JPH09153436A (ja) | 可変容量コンデンサ | |
| US12507594B2 (en) | Piezoelectric device | |
| JPS63190570A (ja) | 超音波モ−タ | |
| JPS63181676A (ja) | 超音波回転振動子 | |
| JP2769151B2 (ja) | 超音波モータ | |
| JP3074379B2 (ja) | 回転型圧電アクチュエータ | |
| JPS5818283B2 (ja) | シンドウコンベア | |
| JP5418246B2 (ja) | 振動発電装置 | |
| JPS5852428B2 (ja) | ミラ−回動制御素子 | |
| JP4438152B2 (ja) | 振動アクチュエータ | |
| JPH0697864B2 (ja) | 超音波モータ |