JP2000051790A

JP2000051790A - 電磁モ―タ及びこのようなモ―タを少なくとも１つ備えたアクティブ振動制御装置

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Publication number: JP2000051790A
Application number: JP11217768A
Authority: JP
Inventors: Michel Pompei; ポンペイミシェル
Original assignee: Hutchinson SA
Current assignee: Hutchinson SA
Priority date: 1998-07-30
Filing date: 1999-07-30
Publication date: 2000-02-22
Also published as: DE69920116D1; EP0976946A1; FR2781938A1; FR2781938B1; EP0976946B1; ATE276454T1; DK0976946T3; DE69920116T2; ES2229645T3; US6064129A

Abstract

(57)【要約】【課題】変位を適切に制御できる、長さが短い電磁モ
ータを提供する。【解決手段】電磁モータは、並列して配置されて反対
方向に力を交互に及ぼす複数のアクチュエータを有して
いる。この電磁モータは、少なくとも４つの平行軸アク
チュエータ（２１．１、２１．２、２１．３、２１．
４）を有し、第１の方向に力（２７．１、２７．２）を
及ぼす２つの第１アクチュエータ（２１．１、２１．
２）と、反対方向に力（２７．３、２７．４）を及ぼす
２つの他のアクチュエータ（２１．３、２１．４）とを
備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として電磁モー
タ（特にリニアモータ）及びこのようなモータを少なく
とも１つ備えたアクティブ振動制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】リニアモータは、極板を吸引する少なく
とも１つの電磁石を用いて実現され得る。反対方向の２
つの力が、このようなモータによって得られ、或いは、
極板を吸引する電磁石の使用によって得られる。これに
関して、極板又は電磁石のいずれかが、いずれの一方が
移動可能かに依存して第１の方向に移動され、また、弾
性戻り手段が反対方向に作用する。この方法は、双方の
方向において変位を制御出来るように望まれる場合には
不適切である。或いは、それぞれが極板に面して配置さ
れて極板を吸引するようにされた、整列した一対の電磁
石を実装することによって、反対方向の２つの力が得ら
れる。この第２の方法では、かなりの長さを有するリニ
アモータを用いるという結果を招く。さらに、このよう
なモータは、複数の軸に沿った変位を提供することが出
来ず、このような異なる軸に沿って延びるモータの組立
は、著しく複雑でかさばったアセンブリという結果を招
いてしまう。

【０００３】いずれが移動部分であるかに依存して起こ
る極板又は電磁石の変位は、他の機械的部材への伝達の
ために使用され得る。勿論、移動部分は機械的案内手段
や弾性サスペンションによって静的に保持される。弾性
サスペンションによって保持される場合、移動部分の質
量は、サスペンションの自然振動数を超える場合に、力
を加える作用点として働く。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従って、変位を適切に
制御できる、長さが短いモータの要請があった。

【０００５】本発明の目的は、このような要請に応え、
短い電磁モータを提供することである。

【０００６】本発明の他の目的は、既存の装置に適合可
能な形状を有し、振動する機械用のバイブレータとして
も使用され得る上記のようなモータを提供することであ
る。

【０００７】本発明のさらに他の目的は、上記のような
リニアモータを提供することである。

【０００８】本発明のさらに他の目的は、必要に応じ
て、２つ又は３つの直交軸に沿った変位を実現するのに
適切なモータを提供することである。

【０００９】本発明のさらに他の目的は、コンパクトで
効率の良いアクティブ振動制御装置を提供することであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、複
数のアクチュエータを備え、並列して配置されて反対方
向に力を交互に及ぼす複数のアクチュエータを有する電
磁モータであって、該モータは、少なくとも４つの平行
軸アクチュエータを有し、第１の方向に力を及ぼす２つ
の第１アクチュエータと、反対方向に力を及ぼす２つの
他のアクチュエータとを備える電磁モータによって達成
される。

【００１１】前記２つの第１アクチュエータ及び前記２
つの他のアクチュエータは、前記アクチュエータの作動
軸について対称的に配置されていることが望ましい。

【００１２】前記モータはリニアモータであってもよ
い。

【００１３】前記アクチュエータは、電磁石であっても
よい。

【００１４】様々なアクチュエータを受け入れ、前記モ
ータの慣性質量を形成するプレートを備えていてもよ
い。

【００１５】必要に応じて、移動装置を３つの直交軸に
沿って配置することを可能にするアクチュエータをさら
に備えていてもよい。

【００１６】振動吸収性スタッドを受け入れるのに適切
なハウジング又はケースと、前記スタッドを固定する手
段とを備えていてもよい。

【００１７】振動吸収性スタッドを受け入れる中央凹部
を備えていてもよい。

【００１８】或いは、本発明のアクティブ振動制御装置
は、排除すべき振動を検知する振動センサと、リアルタ
イムでアクチュエータ制御信号を発生するコントローラ
手段とを備え、また、該コントローラ手段の制御のもと
に振動を発生する少なくとも一つの上記本発明のモータ
を備えており、前記振動は、制御すべき振動に対して同
振幅、逆位相であり、これにより上記目的を達成する。

【００１９】このように上記目的は、本発明のモータに
従って、複数の電磁アクチュエータ（典型的にはコイル
又は電磁石）を整列化することを回避できる構造とする
ことによって達成される。

【００２０】有利な変形例では、本発明のモータの電磁
アクチュエータは、対をなす平行な軸を有している。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明を
説明する。図２〜図１６において、同じ参照符号は同じ
要素を表すものとして用いられている。本発明は、以下
の説明及び（限定を意図しない例示としての）添付の図
面により、より良く理解される。

【００２２】図１は、従来タイプのリニアモータ１を示
す。リニアモータ１は、ケース又はハウジング３内にお
いて、同軸線上に配置され、共通軸９に対して整列する
２つの電磁石７．１及び７．２を有し、慣性質量（内部
質量）を形成する移動装置５を備える。必要に応じて、
電磁石７．１は吸引を行う。すなわち、電磁石７．１
は、電力が供給されると、ハウジング３に安定的に固定
され電磁石７．１に面している極板１１．１を吸引す
る。この引力により、慣性質量５は矢印１３．１の方向
に移動する。

【００２３】必要に応じて、電磁石７．２は、吸引を行
う。すなわち、電磁石７．２は、電力が供給されると、
ハウジング３に安定的に固定され電磁石７．２に面して
いる極板１１．２を吸引する。この引力により、慣性質
量５は矢印１３．２に沿って移動する。

【００２４】図２は、本発明による電磁モータ１５の第
１の実施態様を示す。電磁モータ１５は、ケース又はハ
ウジング１７内に備えられ、並列して配置された２つの
アクチュエータ２１．１及び２１．２を有する慣性質量
１９を形成する移動装置を備える。例として、アクチュ
エータ２１．１及び２１．２は、電磁石タイプ又は電磁
コイルタイプで構成される。有利には、２つのアクチュ
エータ２１．１及び２１．２は、２つの平行する軸２
３．１及び２３．２上に配置される。それらの軸が平行
な状態で、アクチュエータ２１．１及び２１．２が並列
して配置されることにより、慣性質量１９の長さを低減
することが可能になり、従って、本発明のモータの全体
寸法を低減することが可能になる。２つのアクチュエー
タ２１．１及び２１．２は、反対方向に配置され、それ
ぞれは、相互に他方と反対方向に作用を与えるのに適切
である。典型的には、シリコン鋼からなる磁気シートで
ある極板２５．１は、ハウジング１７に安定的に固定さ
れ、アクチュエータ２１．１に面する。アクチュエータ
２１．１に電気が供給されると、このアクチュエータに
より極板２５．１が吸引されることになり、従って、慣
性質量１９が矢印２７．１の方向に移動することにな
り、これにより力が発生する。

【００２５】典型的にはシリコン鋼からなる磁気シート
である極板２５．２は、ハウジング１７に安定して固定
され、アクチュエータ２１．２に面する。アクチュエー
タ２１．２に電気が供給されると、このアクチュエータ
により極板２５．２が吸引されることになり、従って、
慣性質量１９が矢印２７．２の方向に移動することにな
り、これにより力が発生する。

【００２６】アクチュエータ２１．１及び２１．２に電
気が供給されない場合において、慣性質量１９は、電磁
気力を受けず、サスペンション手段（図示せず）によっ
て保持される。

【００２７】アクチュエータ２１．１及び２１．２によ
って発生した力はまた、慣性質量１９の回転トルクをも
発生する。

【００２８】対照的に、図３及び図４に示す実施態様で
は、線形変位が回転トルクなしで達成される。これらの
図において、慣性質量１９のみが示されており、対応す
る極板は、ハウジング（図示せず）に安定して固定さ
れ、アクチュエータに面していることが理解される。

【００２９】図３に示す実施態様では、４つのアクチュ
エータ、すなわち、軸２３．１上のアクチュエータ２
１．１、軸２３．２上のアクチュエータ２１．２、軸２
３．３上のアクチュエータ２１．３、軸２３．４上のア
クチュエータ２１．４が用いられる。これらのアクチュ
エータは、慣性質量１９において規則的に間隔を設けて
配置されており、例えば、直方体の形状に配置されてい
る。慣性質量１９の重心を通り、その主面２９．１及び
２９．２に垂直な軸２３’が示されている。軸２３．
１、２３．２、２３．３、２３．４及び２３’は、有利
には、全て平行である。軸２３’に対して対称的に配置
されたアクチュエータは、有利には、アクチュエータ２
１．１〜２１．４により及ぼされる引力を記号で表した
矢印２７．１〜２７．４で示されるように、慣性質量１
９の一つの主面へと方向づけられている。示した例にお
いては、アクチュエータ２１．１及び２１．２は、上面
２９．１の方向に面し、一方、アクチュエータ２１．３
及び２１．４は、底面２９．２の方向に面している。

【００３０】任意の一方向について、前記軸上で同じ方
向に動作するアクチュエータは、アクチュエータの作動
軸の回りに対称的に配置され、これにより、トルクの発
生が避けられる。任意の一つの軸に沿って同じ方向に動
作するアクチュエータの数Ｎは、偶数すなわちＮ＝２ｍ
（ｍ＝１，２，・・・，）であり、これらのアクチュエ
ータは、作動軸の回りに対称的に配置される。

【００３１】第１の実施態様において、慣性質量１９の
厚さｅは、実質的にアクチュエータ２１．１〜２１．４
の高さに等しい。このような状況のもとで、アクチュエ
ータは、実質的に慣性質量１９の厚さ方向全体に亘って
延びる。変形例においては、厚さｅは、アクチュエータ
２１．１〜２１．４の長さよりも大きい。このような状
況のもとでは、アクチュエータを、各アクチュエータが
面する方向の慣性質量１９の主面の近くに移動させるこ
とが有利である。

【００３２】図４は、本発明の慣性質量１９の一実施態
様を示す。この慣性質量１９の一実施態様は、慣性質量
を３つの相互に垂直な軸に沿って移動することを可能に
するアクチュエータを備える。アクチュエータ２１．１
〜２１．４に加えて、慣性質量１９は４つのアクチュエ
ータ２１．５〜２１．８を有し、これらは反対方向に対
をなして整列されており、主面２９．１及び２９．２の
対角線と平行に、慣性質量１９の厚さ方向における中心
の位置に位置している。

【００３３】アクチュエータ２１．６及び２１．８は、
アクチュエータ２１．５及び２１．７のように、整列さ
れており、慣性質量の寸法を増大させ得る。それでもな
お、このことは、２つ又は３つの直交軸に沿って動作可
能なモータにおいて比較的容易に許容される。なぜな
ら、追加のアクチュエータは、他の軸に対応したアクチ
ュエータ間の、利用可能に残された空間において受容さ
れるからである。

【００３４】４つの平行軸アクチュエータ（図３に示す
慣性質量のアクチュエータ２１．１〜２１．４に類似）
を変位軸ごとに実装することもやはり、本発明の範囲を
超えるものではない。このような状況の下で、慣性質量
１９は例えば立方体形状を取り得、慣性質量の重心を通
過する軸に対して規則的に分布された１２個のアクチュ
エータを有し得る。ただし、これらのアクチュエータは
好適にはオフセットされ、慣性質量内部で利用可能な体
積を最大限に利用するものとする。

【００３５】勿論、本発明のモータは所望に応じて、起
動されるアクチュエータに電気を供給する手段、アクテ
ィブ軸の数に対応する弾性サスペンション手段、なかで
もリーフサスペンション手段、又は有利にはエラストマ
ーからなる全方向性サスペンション手段を、ハウジング
１７内部の慣性質量１９の位置を検出してサーボ制御を
可能にする任意のセンサとともに、さらに備えることが
できる。

【００３６】勿論、本発明は、慣性質量上にアクチュエ
ータを配置する形態に限られず、アクチュエータが極板
の代わりに、極板と交換されてハウジング１７に安定的
に固定され、慣性質量１９により形成された移動装置が
様々な磁石によって吸引される１つ又はそれ以上の極板
を携えるような変形態様もまた包含する。

【００３７】図５は、本発明のモータの変形態様を示
す。この態様では、極性質量(pole masses)が、軸２３
上で正反対にあり反対方向の極性を与えられた永久磁石
２５’．１及び２５’．２によって置き換えられてい
る。単一のアクチュエータ２１（例えばコイル）は、矢
印２１．１により記号で表されるように、永久磁石２
５’．１によって吸引され永久磁石２５’．２によって
反発される。或いは反対に、アクチュエータ２１は、矢
印２１．２により表されるように、永久磁石２５’．２
によって吸引され永久磁石２５’．１によって反発され
る。これらは、電気がコイルを流れる方向に依存して決
まる。

【００３８】同様に、引力の代わりに斥力を及ぼすアク
チュエータを実装することは、本発明の範囲を超えるも
のではない。

【００３９】図６〜図１０は、３つの垂直な軸に沿って
動作するのに適切な、本発明のモータの第１の好適な実
施態様を示し、モータは、正方形のベースを有する直方
体の形状のコンパクトな高さの低いハウジング内に収容
される。ハウジングのこの形状により、本発明のモータ
に他のデバイスを重ね合わせることが可能になり、振動
吸収材（有利には、例えば天然ゴムなどのエラストマ
ー）からなるスタッド３１と重ねあわせることが可能に
なる。一組のこのようなスタッドは、振動を発生する傾
向がある機械、例えば回転性機械の支持部材として使用
され得る。振動は、スタッド３１により極めて大きく減
衰される。本発明のモータは、スタッド３１によって伝
達されるような残余振動(residual vibration)を積極的
に制御するための装置内に組み込まれ得、その一例を図
１６に示す。

【００４０】図６〜図１０に示すモータは、電磁アクチ
ュエータを支持する支持プレート３３を有し、このプレ
ートは、上部要素３３．１と底部要素３３．２とを有
し、これらは有利には水平面について対称とされてい
る。プレート３３は、アクチュエータ２１．１〜２１．
８を受容し、それらの軸は、必要に応じて所望の変位を
得ることが可能なように配置される。限定的なものでは
ない示された例において、プレート３３は八角形であ
り、８つのアクチュエータ受け入れ凹部を有する。一例
として、変圧器の磁気回路を使用することが可能であ
る。アクチュエータに付与されたプレート（図６、図
７、図９及び図１０）は、円柱状ケース（図７）内、或
いは、有利には、正方形のベースを有する直方体（図
８、図９及び図１０）形状のハウジング内に配置され
る。極板２５．５、２５．６、２５．７及び２５．８
は、ハウジング１７の垂直壁に安定的に固定される。極
板２５．１及び２５．２は、本発明のモータの頂部閉鎖
プレート３５に安定的に固定される。極板２５．３及び
２５．４は、本発明のモータの底部閉鎖プレート３７に
安定的に固定される。

【００４１】ハウジング１７はまた、プレート３３を懸
垂する(suspend)サスペンション手段（例えば、４つの
エラストマースタッド３９（図６及び図７にはそのうち
の一つのみを示す）及び／又は同様にエラストマーから
なる弾性当接部材４１を受容する。変形例では、サスペ
ンションは、ばね、特に鋼ばねを用いて得られ得る。ア
クチュエータ２１．１〜２１．８は、互いに対して安定
して固定される以前に、プレート３３における２つの部
分３３．１及び３３．２の間に配置される。組み立てら
れたプレート３３は、ハウジング１７内に配置される。
有利には、スタッド３１用の支持プレートを有する底部
プレート及び頂部プレートが、例えば、これらの要素の
４つの角部に配置された開口部４３を通るボルト及びナ
ット（図示せず）によって、一緒に組み立てられる。モ
ータ１５及び固定スタッド３１を備える組み立て体は、
次に振動が制御されるべき機械の支持部に安定的に固定
され得る。機械は適所に配置され、必要な電気的接続が
為される。

【００４２】図１１〜図１５は、スタッド３１を受け入
れる中央開口を有する、本発明のモータ１５の変形例を
示す。この中央開口は、底部プレート３７、プレート３
３及び頂部プレート３５の全てにわたって形成される。
図１２〜図１５に示す本発明のモータのハウジングの垂
直方向での拡がりは、スタッド３１の高さよりも小さ
く、これにより、その振動を排除すべき回転性機械又は
その他の形態の機械と、本発明のモータ１５との間の直
接的な接触が避けられる。図１１〜図１５に示すモータ
は、スタッド上に支持される既存の機械に容易に適合さ
れ得る。この実装は、以下のようにして行われる。振動
を排除すべき機械が分離及び除去され、スタッドが本発
明のモータにより取り囲まれ、機械が本発明のモータに
より取り囲まれたスタッド上に戻されて適所配置され、
必要な電気的接続が為される。

【００４３】図１６は、本発明のアクティブ振動制御装
置を示す。この装置において注目すべきことは、本発明
のモータ１５（例えば、本願の図６〜図１０に示される
ようなモータ）を有していることである。機械４５（例
えば、モータ）は、４つの振動ダンピングスタッド３１
を介してフロア４７により支持されている。振動ダンピ
ングスタッドのそれぞれは、本発明のモータ１５（図に
は２つのみを示す）によって支持されている。変形例
（図示せず）において、図１１〜図１５に示すモータ１
５は、スタッド３１を取り囲む。第１の振動センサ４９
が機械４５上に配置され、第２の振動センサ５１がフロ
ア４７上に配置される。センサ４９及び５１は、モータ
１５の様々なアクチュエータにリアルタイムで制御信号
を送達するコントローラ５３に接続されており、これに
より機械４５の動作により発生された振動と同振幅であ
り逆位相である振動を生成する。有利には、制御信号
は、増幅器５５．１〜５５．４を介して関与するモータ
１５に付与される。

【００４４】本発明は、主として振動の制御に適用さ
れ、産業上では、ロータリマシン、変圧器、測定器など
に適用可能である。また、振動を利用する機械のための
振動発生器又は逆位相のノイズを発するのに適した構造
において振動を発生することによってノイズを制御する
ための振動発生器としても使用し得る。

【００４５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、変位の
制御が可能な比較的寸法が小さい短い電磁モータ（例え
ばリニアモータの形態であり得る）が提供される。ま
た、このようなモータは、既存の装置に適合可能な形状
を有し、振動する機械用のバイブレータとしても使用さ
れ得る。また、必要に応じて、２つ又は３つの直交軸に
沿った変位を実現するのに適切であり得る。

【００４６】或いは、本発明によれば、上述のようなモ
ータを備えるコンパクトで効率の良いアクティブ振動制
御装置もまた提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】公知のタイプのモータの断面図である。

【図２】本発明によるモータの第１の実施態様の断面図
である。

【図３】本発明のモータの好適な実施態様が動作して、
単一軸に沿う変位を提供する上での原理を示す斜視図で
ある。

【図４】必要に応じて、３つの直交軸に沿って移動する
のに適切なモータの実施態様を示す図３と類似の図であ
る。

【図５】本発明のモータの変形態様の断面図である。

【図６】本発明の図３に示すモータの関連するアクチュ
エータ−キャリアプレートの一実施形態及び極板の斜視
図である。

【図７】円柱状ケースに搭載された図６のプレートの斜
視図である。

【図８】支持スタッド上に重ね合わせられるように設計
された、本発明の図４のモータの第１の好適な変形態様
の分解斜視図である。

【図９】アクチュエータキャリアプレートが組み立てら
れた状態の図８のモータの類似図である。

【図１０】プレートがハウジング内部に配置された状態
の図８のモータの類似図である。

【図１１】支持スタッドの回りに外装されるように設計
された、本発明の図４のモータの第２の好適な変形態様
の分解斜視図である。

【図１２】アクチュエータ支持プレートが組み立てられ
た状態の図１１のモータの類似図である。

【図１３】アクチュエータ支持プレートがこれのハウジ
ング内に配置された状態の図１１のモータの類似図であ
る。

【図１４】支持スタッドの回りに配置された図１１のモ
ータの類似図である。

【図１５】オーバーがハウジング上に適所配置された状
態の図１１のモータの類似図である。

【図１６】本発明のリニアモータを４つ使用したアクテ
ィブ振動制御装置の概略図である。

【符号の説明】

１５電磁モータ１７ハウジング１９慣性質量２１．１〜２１．４アクチュエータ２３．１〜２３．４軸２３’ 重心を通る垂直軸２５．１、２５．２極板２７．１〜２７．４引力２９．１、２９．２主面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のアクチュエータを備え、並列して
配置されて反対方向に力を交互に及ぼす複数のアクチュ
エータを有する電磁モータであって、該モータは、少なくとも４つの平行軸アクチュエータ
（２１．１、２１．２、２１．３、２１．４）を有し、
第１の方向に力（２７．１、２７．２）を及ぼす２つの
第１アクチュエータ（２１．１、２１．２）と、反対方
向に力（２７．３、２７．４）を及ぼす２つの他のアク
チュエータ（２１．３、２１．４）とを備えることを特
徴とする電磁モータ。
【請求項２】前記２つの第１アクチュエータ（２１．
１、２１．２）及び前記２つの他のアクチュエータ（２
１．３、２１．４）は、前記アクチュエータの作動軸に
ついて対称的に配置されていることを特徴とする請求項
１に記載の電磁モータ。
【請求項３】前記モータはリニアモータであることを
特徴とする請求項１に記載の電磁モータ。
【請求項４】前記アクチュエータ（２１．１、２１．
２、２１．３、２１．４）は、電磁石であることを特徴
とする請求項１又は２に記載の電磁モータ。
【請求項５】様々なアクチュエータを受け入れ、前記
モータの慣性質量を形成するプレート（３３）を備える
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電
磁モータ。
【請求項６】必要に応じて、移動装置（１９、３３）
を３つの直交軸に沿って配置することを可能にするアク
チュエータ（２１．５、２１．６、２１．７、２１．
８）をさらに備えることを特徴とする請求項１から５に
記載の電磁モータ。
【請求項７】振動吸収性スタッド（３１）を受け入れ
るのに適切なハウジング又はケース（１７）と、前記スタッド（３１）を固定する手段（４３）とを備え
ることを特徴とする請求項１から６にいずれかに記載の
電磁モータ。
【請求項８】振動吸収性スタッド（３１）を受け入れ
る中央凹部を備えることを特徴とする請求項１から７の
いずれかに記載の電磁モータ。
【請求項９】アクティブ振動制御装置であって、排除すべき振動を検知する振動センサ（４９、５１）
と、リアルタイムでアクチュエータ制御信号を発生する
コントローラ手段（５３）とを備え、該コントローラ手段（５３）の制御のもとに振動を発生
する、少なくとも一つの前記請求項１から８のいずれか
に記載のモータ（１５）を備え、前記振動は、制御すべき振動に対して同振幅、逆位相で
あることを特徴とするアクティブ振動制御装置。