CN107276363B - 减振装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种减振装置，以简易的结构可使质量部比较高速且大范围地移动。减振装置具备：质量部，该质量部具有规定的质量；以及驱动部，该驱动部使质量部沿着与水平面平行的方向移动，驱动部具有：一次线圈，该一次线圈具有与水平面平行的卷绕轴，与质量部连接；二次导体，在电流流过一次线圈流动而产生了磁力时，该二次导体在内部产生涡电流；以及旋转部，在保持将卷绕轴维持成与水平面平行的状态下，该旋转部使一次线圈绕与水平面垂直的方向的轴旋转。

Description

减振装置

技术领域

本发明涉及减振装置。

背景技术

设置于建筑物的质量减振器型减振装置具备重物(质量部)，该重物(质量部)具有规定的质量，可移动，通过重物移动，来抑制因强风、地震而在建筑物产生的振动。在主动方式或混合方式(同时具有主动方式和被动方式的功能)的情况下，减振装置具有利用电能使重物移动的驱动机构。

驱动机构存在旋转式马达和滚珠丝杆或齿轮的组合而成的驱动机构、使用了电致动器的驱动机构、或使用了同步型线性马达的驱动机构等。在下述的专利文献1中，公开了将使用了同步型线性马达的驱动机构作为驱动机构。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第2994900号公报

减振装置除了要求以往的强风响应控制之外，还要求对长周期地震的响应控制，为了应对由长周期地震引起的振动，要求加快重物的移动速度、延长重物的移动范围、即要求高速度化、高行程化。

在具有将旋转式马达和滚珠丝杆或齿轮组合而成的驱动机构的减振装置中，将旋转运动向直线运动转换，因此，发生效率降低。另外，在滚珠丝杆存在危险速度，因此，可使用的速度受到限制，因此，不适于减振装置的高速度化。

使用了电致动器的驱动机构若延长缸，则高成本化。因此，不适合用于应对长周期地震的高行程化。

如专利文献1所记载那样的使用了同步型线性马达的驱动机构使用磁铁，因此，所产生的磁力存在极限，使重物移动的力受到限制。另外，沿着轨道配置同步型线性马达，因此，为了使重物沿着两个方向移动，需要在两个方向分别配置同步型线性马达。

发明内容

发明所要解决的课题

本发明是鉴于这样的状况而做成的，目的在于提供一种减振装置，能够以简易的结构使质量部比较高速且大范围地移动。

用于解决课题的手段

为了解决上述问题，本发明的减振装置采用以下的技术方案。

即本发明的减振装置具备：质量部，该质量部具有规定的质量；驱动部，该驱动部使所述质量部沿着与水平面平行的方向移动，所述驱动部具有：一次线圈，该一次线圈具有与所述水平面平行的卷绕轴，与所述质量部连接；以及二次导体，在电流流过所述一次线圈流动而产生了磁力时，该二次导体在内部产生涡电流；旋转部，该旋转部保持将所述卷绕轴维持成与所述水平面平行的状态，使所述一次线圈绕与所述水平面垂直的方向的轴线旋转，由所述一次线圈和所述二次导体构成感应型线性马达。

根据该结构，具有规定的质量的质量部利用驱动部沿着与水平面平行的方向移动。只要质量部振动，就能够抑制在设置有减振装置的建筑物中产生的振动。在电流流过一次线圈而产生了磁力时，二次导体在内部产生涡电流，通过一次线圈和二次导体实现感应型线性马达，一次线圈和与一次线圈连接的质量部移动。另外，一次线圈利用旋转部绕与水平面垂直的方向的轴旋转，因此，与水平面平行的一次线圈的卷绕轴的轴向变化。因而，本发明能够变更在电流流过一次线圈时移动的一次线圈的移动方向、即质量部的移动方向。

在上述发明中，也可以是，该减振装置还具备：振动检测部，该振动检测部对建筑物的水平方向的振动进行检测；以及控制部，该控制部基于由所述振动检测部检测到的振动的振动方向，以消除所述建筑物的振动的方式决定所述一次线圈的旋转角度，也可以是，所述旋转部基于由所述控制部决定好的所述一次线圈的所述旋转角度使所述一次线圈旋转。

根据该结构，一次线圈基于由振动检测部检测到的振动的振动方向，以消除建筑物的振动的方式利用旋转部进行旋转，因此，在电流流过一次线圈而一次线圈和质量部移动时，能够消除建筑物的振动。

在上述发明中，也可以是，该减振装置还具有保持部，该保持部抑制所述质量部的旋转，以所述一次线圈和所述二次导体处于彼此分开的位置的方式支承所述一次线圈。

根据该结构，利用保持部来抑制质量部的旋转，因此，在质量部的朝向保持恒定的状态下，一次线圈相对于质量部旋转。另外，一次线圈和二次导体被保持部维持在彼此分开的位置，因此，一次线圈和二次导体易于作为感应型线性马达发挥功能。

在上述发明中，也可以是，该减振装置还具备复原力机构，该复原力机构设置于所述质量部，使所述质量部产生振动。

根据该结构，复原力机构使质量部产生振动，利用在质量部产生的振动的复原力来抑制建筑物的振动。由此，能够以较少的电能驱动质量部，能够谋求电能消耗的降低。

发明的效果

根据本发明，能够以简易的结构使质量部比较高速且大范围地移动。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式的减振装置的立体图。

图2是表示本发明的第一实施方式的减振装置的纵剖视图，是以图1的II-II线剖切而得到的图。

图3是表示本发明的第一实施方式的减振装置的纵剖视图，是以图1的III-III线剖切而得到的图。

图4是表示本发明的第一实施方式的减振装置的一次线圈和二次导体的俯视图。

图5是表示本发明的第一实施方式的减振装置的一次线圈和二次导体的俯视图，表示一次线圈相对于图4旋转后的状态。

图6是表示本发明的第一实施方式的减振装置的一次线圈和自由球轴承的立体图。

图7是表示本发明的第一实施方式的变形例的减振装置的立体图。

图8是表示本发明的第一实施方式的变形例的减振装置的纵剖视图。

图9是表示本发明的第二实施方式的减振装置的纵剖视图。

图10是表示本发明的第二实施方式的减振装置的变形例的纵剖视图。

图11是表示本发明的第三实施方式的减振装置的俯视图。

图12是表示本发明的第三实施方式的减振装置的纵剖视图，是以图11的XII-XII线剖切而得到的图。

符号说明

1 减振装置

2 质量部

2a 突出部

3 驱动部

4 保持部

5 一次线圈

6 二次导体

7 旋转部

7A 旋转轴

8 控制部

9 振动检测部

10 X轴可动用导轨

11 Y轴可动用导轨

12 自由球轴承

13 复原力机构

18 框构件

18a 水平构件

18b 水平构件

18c 铅垂构件

20a 绳索

20b 绳索

21 铅垂方向滑动机构

22 孔

23 复原力机构

24 螺旋弹簧

25 螺旋弹簧

26 壁部

27 壁部

28 滑动件

30 上部构造物

具体实施方式

[第一实施方式]

以下，使用图1～图5对本发明的第一实施方式的减振装置1进行说明。

减振装置1设置于建筑物，对因强风或地震等而在建筑物产生的振动进行抑制。在本实施方式中，对将减振装置1适用于主动方式的例子进行说明。减振装置1使用利用电能进行动作的驱动部3来使质量部2移动。

如图1～图3所示，减振装置1具备例如质量部2、驱动部3以及保持部4等。

质量部2具有以抑制建筑物的振动的方式决定的规定的质量，与驱动部3的一次线圈5连结而与一次线圈5一体地移动。质量部2根据在建筑物产生的振动而利用驱动部3沿着水平方向振动，从而减振装置1发挥减振功能。

驱动部3利用电能进行动作，使质量部2向与水平面平行的面内的任意的方向移动。

驱动部3具有一次线圈5、二次导体6以及旋转部7等。由一次线圈5和二次导体6实现感应型线性马达。

一次线圈5隔着旋转部7设置于质量部2的下方。另外，一次线圈5在二次导体6的上方而与二次导体6分开地设置。如图4和图5所示，一次线圈5通过旋转部7而绕Z轴旋转。一次线圈5的卷绕轴的轴向与一次线圈5的绕Z轴的旋转无关，而始终与XY平面平行。在此，将设置减振装置1的水平面设为由X轴和Y轴规定的XY平面，将与水平面垂直的方向设为Z轴。此外，一次线圈5既可以仅设置有一个，也可以设置有多个。在一次线圈5设置有多个的情况下，各自的卷绕轴彼此平行。

对一次线圈5施加例如三相交流电压，在施加电压时，产生向规定的方向移动的驱动力。即通过电流向一次线圈5流动，从而使一次线圈5产生磁力，根据在一次线圈5中产生的磁力，在二次导体6的内部产生涡电流。其结果，在一次线圈5内产生沿着与XY平面平行的方向且与卷绕轴垂直的方向移动的驱动力。

二次导体6是板状，是例如铝或铜等未磁化的导体。质量部2在二次导体6上移动。因而，二次导体6至少具有与质量部2的移动范围相应的宽度。此外，为了使效率提高，也可以在二次导体6的下表面侧重叠铁板等磁性体。

旋转部7设置于质量部2，借助旋转轴7A与一次线圈5连接起来。旋转部7具有旋转式马达，能够使一次线圈5相对于质量部2旋转。旋转部7基于从控制部8接收的控制信号，使一次线圈5旋转到由控制部8决定好的旋转角度。一次线圈5的旋转角度既可以控制在以例如质量部2为基准而决定好的局部坐标上，也可以控制在全局坐标上。在电流流过一次线圈5时，一次线圈5与旋转部7使一次线圈5旋转的旋转角度相对应地移动。

保持部4具有X轴可动用导轨10和Y轴可动用导轨11。X轴可动用导轨10和Y轴动用导轨11上下重叠地设置。

X轴可动用导轨10是长条形的轨道构件，与水平面的面内方向中的、例如作为水平方向的第一方向的X轴方向平行地设置有两根。在X轴可动用导轨10的上表面设置有滑动件(未图示)，Y轴可动用导轨11借助滑动件载置。由此，载置到滑动件的Y轴可动用导轨11可沿着X轴可动用导轨10在X轴方向上移动。

Y轴可动用导轨11是长条形的轨道构件，与水平面的面内方向中的、例如作为水平方向的第二方向的Y轴方向平行地设置有两根。在两根Y轴可动用导轨11的上表面设置有台(未图示)，借助台载置质量部2。由此，质量部2可沿着Y轴可动用导轨11在Y轴方向上移动。另外，质量部2以旋转被抑制的方式载置于台和两根Y轴可动用导轨11。由此，一次线圈5可相对于质量部2旋转。

X轴可动用导轨10和Y轴可动用导轨11这两者组合而供质量部2移动，从而质量部2能够一边被保持部4支承，一边在与XY平面平行的面内方向自由地移动。

以一次线圈5和二次导体6处于彼此分开的位置的方式质量部2被保持部4支承。一次线圈5与二次导体6之间的距离被设定为在一次线圈5和二次导体6作为感应型线性马达发挥功能的范围内。

X轴可动用导轨10和Y轴可动用导轨11考虑一次线圈5与二次导体6之间的距离来决定刚性。

由于一次线圈5的移动，X轴可动用导轨10和Y轴可动用导轨11的挠曲量产生变化，一次线圈5与二次导体6之间的距离也变化。因而，考虑质量部2的质量、一次线圈5的质量、旋转部7的质量、一次线圈5与二次导体6之间的距离来决定X轴可动用导轨10和Y轴可动用导轨11的刚性，以便维持在一次线圈5和二次导体6作为感应型线性马达发挥功能的范围内。

如图6所示，也可以是，在一次线圈5的下表面，从下表面突出地设置有自由球轴承12。自由球轴承12具有可自由地旋转的球体。由此，质量部2、一次线圈5的质量、旋转部7的质量也向自由球轴承12传递，因此，能够使X轴可动用导轨10和Y轴可动用导轨11的刚性降低。另外，X轴可动用导轨10和Y轴可动用导轨11难以挠曲，因此，一次线圈5与二次导体6之间的距离易于维持在一次线圈5和二次导体6作为感应型线性马达发挥功能那样的规定范围。

振动检测部9对设置有例如减振装置1的建筑物的水平方向的振动进行检测。振动检测部9在设置有减振装置1的设置面设置。振动检测部9将检测到的与振动有关的信息向控制部8发送。

控制部8基于由振动检测部9检测到的振动值和振动方向，计算质量部2的移动速度和移动方向。基于检测到的振动值和振动方向，以消除建筑物的振动的方式计算质量部2的移动速度和移动方向。控制部8以成为算出来的质量部2的移动速度的方式来决定向一次线圈5流动的电流，使决定好的电流向一次线圈5流动。另外，控制部8以成为算出来的质量部2的移动方向的方式决定一次线圈5的旋转角度，向旋转部7发送与旋转角度有关的控制信号。

接着，对上述的本实施方式的减振装置1的动作进行说明。

若由于强风或地震等而在建筑物产生振动，则利用振动检测部9对建筑物的水平方向的振动进行检测。然后，利用控制部8，基于检测到的振动的振动值和振动方向，以消除建筑物的振动的方式计算质量部2的移动速度和移动方向。

另外，利用控制部8，以成为算出来的质量部2的移动速度的方式决定向一次线圈5流动的电流，决定好的电流向一次线圈5流动。其结果，使一次线圈5产生磁力，根据在一次线圈5产生的磁力在二次导体6的内部产生涡电流。其结果，在一次线圈5产生沿着与XY平面平行的方向且与卷绕轴垂直的方向移动的驱动力，一次线圈5和质量部2以消除建筑物的振动那样的速度移动。

而且，利用控制部8，以成为算出来的质量部2的移动方向的方式决定一次线圈5的旋转角度。并且，从控制部8向旋转部7发送与旋转角度有关的控制信号。若旋转部7接收与旋转角度有关的控制信号，则基于控制信号对一次线圈5的方向进行调整。其结果，一次线圈5和质量部2以消除建筑物的振动那样的角度移动。

以上，根据本实施方式，在由一次线圈5和二次导体6构成的感应型线性马达中，一次线圈5旋转，一次线圈5的行进方向被变更。并且，通过一次线圈5和与一次线圈5连接的质量部2移动，从而能够抑制建筑物因风、地震而产生的振动。由于使用感应型线性马达，因此，一次线圈5相对于二次导体6比较高速且大范围地移动。因而，本实施方式的减振装置1能够使质量部2比较高速且大范围地移动。而且，使质量部2移动的一次线圈5具有利用旋转部7进行旋转的结构，因此，在本实施方式中，无需准备仅可进行X方向的移动的一次线圈和仅可进行Y方向的移动的一次线圈这两种线圈，且无需考虑多种一次线圈间的干涉。因而，本实施方式能够以简易的结构使质量部2移动。

[第一实施方式的变形例]

接着，使用图7和图8对本发明的第一实施方式的变形例的减振装置1进行说明。

在上述的第一实施方式中，对质量部2载置于Y轴可动用导轨11的上表面的情况进行了说明，但本发明并不限定该例子。例如质量部2可沿着Y轴可动用导轨11在Y轴方向上移动地设置在两根Y轴可动用导轨11之间。质量部2以旋转被抑制的方式借助滑动件28设置于两根Y轴可动用导轨11。

如图8所示，旋转部7设置于质量部2，借助旋转轴7A与一次线圈5连接起来。质量部2和旋转部7的旋转被抑制，因此，一次线圈5相对于质量部2旋转。

另外，在一次线圈5的下表面，从下表面突出地设置有自由球轴承12。质量部2、一次线圈5的质量、旋转部7的质量也向自由球轴承12传递，因此，能够使X轴可动用导轨10和Y轴可动用导轨11的刚性降低。

[第二实施方式]

接着，使用图9对本发明的第二实施方式的减振装置1进行说明。

在减振装置1设为混合方式来使用的情况下，具有复原力机构13。混合方式同时具有利用感应型线性马达使质量部2积极地移动的主动方式和利用设置于质量部2的复原力机构13以复原力进行减振的被动方式这两者的功能。

通过复原力机构13工作，能够以较少的电能驱动质量部2，能够谋求电能消耗的降低。如图9所示，复原力机构13具有框构件18、多根绳索20a以及多根绳索20b等。复原力机构13使质量部2产生振动，利用在质量部2产生的振动的复原力来抑制建筑物的振动。

框构件18具有配置于质量部2的铅垂方向上方的水平构件18a和在质量部2的侧方而与质量部2的外侧方向水平地配置的水平构件18b，这些水平构件18a、18b借助沿着铅垂方向配置的铅垂构件18c一体地结合。

绳索20a的上端部与上部构造物30连接，下端部与框构件18的水平构件18b连接。另外，绳索20b的上端部与框构件18的水平构件18a连接，下端部与质量部2的突出部2a连接。突出部2a从质量部2的下部向外侧方向沿着水平方向延伸设置。由此，框构件18借助绳索20a支承于上部构造物30，质量部2借助绳索20b支承于框构件18。

框构件18、多根绳索20a和多根绳索20b将质量部2支承成可相对于上部构造物30摆动、即可振动。由此，复原力机构13在质量部2振动了的情况下对质量部2施加摆锤的复原力。所施加的复原力特性可考虑设置有减振装置1的建筑物的固有周期来决定。

铅垂方向滑动机构21设置于质量部2的下部，具有使质量部2和一次线圈5能够沿着铅垂方向相对移动(滑动)的结构。在质量部2的下表面形成有可收容铅垂方向滑动机构21的孔22。铅垂方向滑动机构21在一个方向上较长，配置于在质量部2的下表面形成的孔22的内部。铅垂方向滑动机构21在水平方向上被约束而同时与质量部2连接，下端部与旋转部7连接。铅垂方向滑动机构21在质量部2与旋转部7之间传递水平方向的力。另一方面，铅垂方向滑动机构不传递铅垂方向的力。由此，铅垂方向滑动机构能够吸收在质量部2振动时产生的质量部2和旋转部7的上下运动。

在将上述的复原力机构13与具有X轴可动用导轨10和Y轴可动用导轨11的保持部4组合的情况下，不是如第一实施方式那样将质量部2载置于Y轴可动用导轨11，而是旋转部7可沿着Y轴可动用导轨11在Y轴方向上移动地设置在两根Y轴可动用导轨11之间。旋转部7以旋转被抑制的方式设置于两根Y轴可动用导轨11。旋转部7的下方与一次线圈5连接。因而，一次线圈5相对于旋转部7旋转。

质量部2被摆锤构造的绳索20a、20b支承，因此，保持部4所支承的铅垂方向的负荷是一次线圈5的质量和铅垂方向滑动机构21的质量。

通过一次线圈5的移动，X轴可动用导轨10和Y轴可动用导轨11的挠曲量产生变化，一次线圈5与二次导体6之间的距离也变化。因而，考虑一次线圈5的质量、旋转部7的质量、铅垂方向滑动机构21的质量、一次线圈5与二次导体6之间的距离来决定X轴可动用导轨10和Y轴可动用导轨11的刚性，以便维持在一次线圈5和二次导体6作为感应型线性马达发挥功能的范围内。

在该情况下，与第一实施方式相比，对保持部4所支承的铅垂方向的负荷追加铅垂方向滑动机构21的质量，但排除质量部2的质量。因而，X轴可动用导轨10和Y轴可动用导轨11的刚性也可以比第一实施方式的导轨的刚性低。

如图10所示，也可以在一次线圈5的下表面，从下表面突出地设置有自由球轴承12。自由球轴承12具有可自由地旋转的球体。由此，一次线圈5的质量和旋转部7的质量也向自由球轴承12传递，因此，能够使X轴可动用导轨10和Y轴可动用导轨11的刚性降低。另外，X轴可动用导轨10和Y轴可动用导轨11难以挠曲，因此，一次线圈5与二次导体6之间的距离易于维持在一次线圈5和二次导体6作为感应型线性马达发挥功能那样的规定范围内。

以上，根据本实施方式，在由一次线圈5和二次导体6构成的感应型线性马达中，一次线圈5旋转，一次线圈5的行进方向被变更。并且，通过一次线圈5和与一次线圈5连接的质量部2移动，能够抑制建筑物因风、地震而产生的振动。通过设置于质量部2的复原力机构13工作，能够以较少的电能驱动质量部2，能够谋求电能消耗的降低。

[第三实施方式]

接着，使用图11和图12对本发明的第三实施方式的减振装置1进行说明。

复原力机构并不限定于在第二实施方式中进行了说明的摆锤构造，只要具有将一次线圈5和二次导体6的距离维持在恰当的范围且一次线圈5可旋转的结构，也可以是其他结构。

例如，复原力机构23具有与X轴方向平行地配置的螺旋弹簧24和与Y轴方向平行地设置的螺旋弹簧25。螺旋弹簧24的一端与Y轴可动用导轨11的侧面连接，并且另一端与设置于X轴可动用导轨10的端部的壁部26连接。另外，螺旋弹簧25的一端与质量部2的侧面连接，另一端与设置于Y轴可动用导轨11的端部的壁部27连接。

复原力机构23在质量部2振动了的情况下对质量部2施加螺旋弹簧24、25的复原力。所施加的复原力特性可考虑设置有减振装置1的建筑物的固有周期来决定。

在是具有螺旋弹簧24、25的复原力机构23的情况下，不产生质量部2的铅垂方向的移动，因此，没有设置第二实施方式那样的铅垂方向滑动机构21。另外，与摆锤构造的情况相比，能够使减振装置1所需的高度方向的设置空间减少。

旋转部7设置于质量部2的下表面。在上述的结构中，质量部2在Y轴可动用导轨11上的旋转受到了抑制。因而，在旋转部7的驱动下，一次线圈5相对于质量部2旋转。

以上，根据本实施方式，在由一次线圈5和二次导体6构成的感应型线性马达中，一次线圈5旋转，一次线圈5的行进方向被变更。并且，通过一次线圈5和与一次线圈5连接的质量部2移动，能够抑制建筑物因风、地震而产生的振动。通过使设置于质量部2的复原力机构23工作，能够以较少的电能驱动质量部2，能够谋求电能消耗的降低。

Claims (5)

1.一种减振装置，其特征在于，具备：

质量部，该质量部具有规定的质量；以及

驱动部，该驱动部使所述质量部沿着与水平面平行的方向移动，

所述驱动部具有：

一次线圈，该一次线圈具有与所述水平面平行的卷绕轴，与所述质量部连接；

二次导体，在电流流过所述一次线圈而产生了磁力时，该二次导体在内部产生涡电流；以及

旋转部，该旋转部在保持将所述卷绕轴维持成与所述水平面平行的状态下，使所述一次线圈绕与所述水平面垂直的方向的轴旋转，

由所述一次线圈和所述二次导体构成感应型线性马达。

2.根据权利要求1所述的减振装置，其特征在于，还具备：

振动检测部，该振动检测部对建筑物的水平方向的振动进行检测；以及

控制部，该控制部基于由所述振动检测部检测到的振动的振动方向，以消除所述建筑物的振动的方式决定所述一次线圈的旋转角度，

所述旋转部基于由所述控制部决定好的所述一次线圈的所述旋转角度使所述一次线圈旋转。

3.根据权利要求1所述的减振装置，其特征在于，

还具有保持部，该保持部抑制所述质量部的旋转，以使所述一次线圈和所述二次导体处于彼此分开的位置的方式支承所述一次线圈。

4.根据权利要求2所述的减振装置，其特征在于，

还具有保持部，该保持部抑制所述质量部的旋转，以使所述一次线圈和所述二次导体处于彼此分开的位置的方式支承所述一次线圈。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的减振装置，其特征在于，

该减振装置还具备复原力机构，该复原力机构设置于所述质量部，使所述质量部产生振动。

Images