JP2001349374A

JP2001349374A - 磁気バネ構造及び該磁気バネ構造を用いた除振機構

Info

Publication number: JP2001349374A
Application number: JP2000166592A
Authority: JP
Inventors: Yoshimi Enoki; 芳美榎; Shigeki Wagata; 茂樹我田; Hiroki Oshita; 裕樹大下; Yoshinori Fujita; 悦則藤田; Hiroki Yoda; 浩樹誉田; Hideyuki Yamane; 秀之山根
Original assignee: Delta Tooling Co Ltd
Current assignee: Delta Tooling Co Ltd
Priority date: 2000-06-02
Filing date: 2000-06-02
Publication date: 2001-12-21
Also published as: DE60116408T2; KR100469104B1; DE60116408D1; EP1160482B1; EP1160482A2; KR20010112076A; CN1326874A; US20020003327A1; US20030234476A1; CN1187537C; EP1160482A3

Abstract

(57)【要約】【課題】従来よりも簡易な構造で、かつ安価に製造可
能な磁気バネ構造及び除振機構を提供する。【解決手段】磁気バネ構造１０は、互いに隣接する他
方に対して磁極の向きを反対にし、かつそれぞれ所定の
間隙をおいて配置された複数の固定磁石１２，１３間
に、固定磁石１２，１３の磁界の影響によって、固定磁
石１２，１３の磁化方向と平行な方向に付勢される、磁
性材料から形成された移動体１４を配置した構成であ
る。この所定の位置関係で配置される固定磁石１２，１
３と移動体１４とにより構成される磁気回路構成のみ
で、減衰装置として利用でき、また、金属バネやゴム等
の緩衝部材とを組み合わせた全体のバネ定数を擬似的に
略０に設定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気バネ構造及び
該磁気バネ構造を用いた除振機構に関し、特に、自動
車、電車、船舶などの乗物のシートに用いられるサスペ
ンションユニットやエンジンマウント等における除振構
造に組み込むのに適する磁気バネ構造及び該磁気バネ構
造を用いた除振機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】剛性を確保するために、内部減衰の少な
い材料で構成されることが多い機械や構造物の振動・騒
音対策として、様々な制振材、制振器、制御方法が提案
されている。

【０００３】特に、乗物については高速化が進み、人体
の振動暴露による肉体や神経系の損傷が問題とされてい
る。これらは、疲労、頭痛、肩こり、腰痛、視力低下な
どの症状として表れる。通常、振動絶縁については、金
属バネ、空気バネ、ゴム、粘弾性材料、ダンパといった
バネと減衰材を最適に組み合わせて用いるが、この組合
せは、動倍率と損失係数のように背反関係にあることが
多い。すなわち、低周波特性を改善するために動倍率を
小さくすれば、損失係数の小さい硬いバネになり高周波
特性が悪くなる。高周波特性を改善するために損失係数
を上げれば、減衰材に近く動倍率の大きい柔らかいバネ
になり、低周波特性が悪くなる。そのため、動吸振器を
含めた受動制振装置や準能動・能動制御により振動を抑
制する試みが数多くなされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような中で、近
年、減衰装置として磁気バネ構造を使用したものが知ら
れている。また、磁気バネ構造に金属バネやゴム等の緩
衝部材を組み合わせることにより、全体のバネ定数を擬
似的に略０に設定することが可能な除振機構も試みられ
ている。しかしながら、コストやメンテナンスを考慮す
ると、より簡易な構成で、減衰装置として利用でき、ま
た、緩衝部材と組み合わせたバネ定数を擬似的に略０と
することができる新たな磁気バネ構造の開発が常に望ま
れている。かかる機構が開発されれば、サスペンション
ユニットやエンジンマウント等の構造を簡素化して小型
化でき、かつより高性能な制御が可能になると共に、メ
ンテナンス作業も容易になる。

【０００５】一方、磁石の反発力を利用して任意の物体
を持ち上げるといった浮上機構に磁気バネ構造が利用さ
れる場合があるが、負荷質量を、磁石の反発力を利用し
て相対的に浮上させた状態で支持するには、磁石のみで
は不安定であることから、リンク機構やガイド機構等が
必要となる。しかし、リンク機構等を設けた場合には、
部品構成が複雑となり装置が大型化する。また、がたつ
きやリンク部材の摩擦抵抗等が精密な制御の妨げとな
り、さらにメンテナンス作業も複雑となる。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みなされたものであ
り、所定の磁気回路構成のみで、減衰装置として利用で
き、また、金属バネやゴム等の緩衝部材とを組み合わせ
た全体のバネ定数を擬似的に略０に設定することがで
き、従来よりも簡易な構造で、かつ安価に製造可能な磁
気バネ構造及び除振機構を提供することを課題とする。
また、磁気回路構成のみで負荷質量を相対的に浮上させ
ることができる磁気バネ構造を提供することを課題とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明者が検討したところ、固定磁石に対して、磁
性材料からなる移動体を所定の位置関係で配置すること
により、上記課題を解決することを見出し、本発明を完
成するに至った。

【０００８】すなわち、請求項１記載の本発明では、磁
性材料から形成された移動体と、前記移動体の外周に配
置され、移動体の通路となる間隙を形成し、磁界の影響
によって前記移動体を付勢する固定磁石とを具備するこ
とを特徴とする磁気バネ構造を提供する。請求項２記載
の本発明では、前記固定磁石が、配置面方向に互いに所
定の間隙をおいて配置された複数から構成され、当該間
隙が前記移動体の通路を形成していることを特徴とする
請求項１記載の磁気バネ構造を提供する。請求項３記載
の本発明では、配置面方向に隣接する前記固定磁石同士
の磁極の向きが、互いに反対となるように配置されてい
ることを特徴とする請求項２記載の磁気バネ構造を提供
する。請求項４記載の本発明では、前記固定磁石が、筒
形に形成されており、その内部間隙が前記移動体の通路
を形成していることを特徴とする請求項１記載の磁気バ
ネ構造を提供する。請求項５記載の本発明では、前記各
固定磁石が、複数枚積層されて構成されていることを特
徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の磁気バネ構
造を提供する。請求項６記載の本発明では、前記移動体
は、その磁化方向が前記固定磁石の磁化方向と直交する
ように設けられた永久磁石からなることを特徴とする請
求項１〜５のいずれか１に記載の磁気バネ構造を提供す
る。請求項７記載の本発明では、前記移動体は、その磁
化方向が前記固定磁石の磁化方向と平行となるように設
けられた永久磁石からなることを特徴とする請求項１〜
５のいずれか１に記載の磁気バネ構造を提供する。請求
項８記載の本発明では、前記移動体が、複数枚積層され
て構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいず
れか１に記載の磁気バネ構造を提供する。請求項９記載
の本発明では、前記移動体が強磁性体からなり、付勢方
向に沿った変位範囲内において、バネ定数が正負間で反
転する箇所を複数備えたものであることを特徴とする請
求項１〜５のいずれか１に記載の磁気バネ構造を提供す
る。請求項１０記載の本発明では、前記移動体が強磁性
体からなり、付勢方向に沿って変位する際に磁極反転を
示すものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれ
か１に記載の磁気バネ構造を提供する。請求項１１記載
の本発明では、前記固定磁石の磁界の影響によって付勢
される前記移動体を、当該付勢方向におけるバネ定数が
正の値を示す範囲における所定の位置で安定的に保持す
る浮上機構として用いられることを特徴とする請求項１
〜１０のいずれか１に記載の磁気バネ構造を提供する。
請求項１２記載の本発明では、請求項１〜１０のいずれ
か１に記載の磁気バネ構造と、前記磁気バネ構造の移動
体に直接又は間接に支持される負荷質量の相対的な動作
方向にほぼ沿った弾性力を発揮可能な緩衝部材とを具備
し、前記固定磁石の磁界の影響によって付勢される前記
移動体を、当該付勢方向におけるバネ定数が負の値を示
す範囲内で変位可能に設け、前記緩衝部材との重畳して
得られる全体のバネ定数が擬似的に略０となるように設
定されていることを特徴とする除振機構を提供する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて更に詳しく説明する。図１は、本発明の磁気バ
ネ構造の実施形態を示す概念図である。この磁気バネ構
造１０は、非磁性材料からなる保持部材１１上に、配置
面方向に沿って互いに離間して配置した２つの永久磁石
からなる固定磁石１２，１３を有している。固定磁石１
２，１３は、磁化方向（着磁方向）が、図１において上
下方向（鉛直方向）となるように着磁されていると共
に、互いに磁極の向きが反対となるように配置されてい
る。

【００１０】固定磁石１２，１３との間には、例えば、
非磁性材料からなる保持部材１４ａに支持されて移動体
１４が配置されている。本実施形態では、この移動体１
４は、永久磁石を使用しており、その着磁方向が固定磁
石１２，１３の着磁方向と直交する向きとなるように配
設している。なお、移動体１４は、磁性材料から形成さ
れ、固定磁石１２，１３と共に磁気回路を形成し、固定
磁石１２，１３の磁界の影響によって、移動体１４の通
路となる固定磁石１２，１３間の間隙に沿って（本実施
形態では固定磁石１２，１３の磁化方向と平行な方向
（付勢方向）に沿って）付勢されるものであれば良く、
永久磁石に限らず、鉄、フェライトなどの強磁性体を使
用することもできる。

【００１１】図２は、磁気バネ構造１０の荷重−変位特
性を示す図である。このデータを測定する際に用いた磁
気バネ構造１０の構成は、図１に示したとおりであっ
た。また、固定磁石１２，１３の大きさは、いずれも７
０×３５×ｔ１０であり、移動体１４の大きさは６０×
１０×ｔ１０であった。固定磁石１２，１３には、ネオ
ジム・鉄・ボロン磁石（以下、場合により単に「ネオジ
ム磁石」と称する）を用いた。また、移動体１４として
は、ネオジム・鉄・ボロン磁石を用いた場合、強磁性体
である鉄（Ｆｅ）を用いた場合、フェライトを用いた場
合について測定した。

【００１２】また、固定磁石１２，１３は、図１に示し
たように保持部材１１に支持させたが、保持部材１１に
は、固定磁石１２，１３間の間隙に対応する部位に貫通
部が形成されており、移動体１４を、上方から、固定磁
石の磁化方向に平行な方向に沿って、移動体１４の通路
となる固定磁石１２，１３間の間隙及び保持部材１１の
貫通部を通過させ、その際に発生する固定磁石１２，１
３と移動体１４間の反発力及び吸引力を荷重として測定
した。また、永久磁石であるネオジム磁石からなる移動
体１４の場合には、固定磁石１２，１３間に上方から挿
入する際に、固定磁石１２，１３の上側の磁極に吸引さ
れるような向きにして移動させた。例えば、図１のよう
に、右側に配置した固定磁石１２の上側がＳ極で、左側
に配置した固定磁石１３の上側がＮ極となっている場合
には、移動体１４を構成する永久磁石は、右側の固定磁
石１２に対してＮ極が対向し、左側の固定磁石１３に対
してＳ極が対向する向きにして移動させた。荷重の正の
値は固定磁石と移動体間の反発力を、負の値は固定磁石
と移動体間の吸引力を示す。移動体１４の移動速度は１
００ｍｍ／ｍｉｎとし、変位ストローク１１０ｍｍで往
復させた。

【００１３】図２から明らかなように、移動体１４がネ
オジム磁石の場合には、固定磁石１２，１３に接近する
に従って、吸引力が大きくなり、吸引力が最大となるａ
点から、固定磁石１２，１３間の磁化方向の所定の位置
で反発力が最大となるｂ点に至るまで、ほぼ線形のバネ
特性を示すと共に、変化曲線の傾きとして現れるバネ定
数が正の値を示す。さらに、移動すると、下向きの反発
力が最大となるｃ点に至る。従って、ｂ−ｃ点間におい
ては、ほぼ線形のバネ特性を示す一方で、バネ定数は負
の値となる。

【００１４】移動体１４が鉄（Ｆｅ）の場合には、固定
磁石１２，１３に接近するに従って、吸引力が大きくな
り、吸引力が最大となるｄ点からさらに移動するとバネ
定数値が正から負に反転するピーク（ｅ点）に至り、そ
の後、固定磁石１２，１３間の磁化方向の所定の位置で
再び吸引力のピーク（ｆ点）が現れた後、バネ定数値が
正から負に反転する次のピーク（ｇ点）を経て、次の吸
引力のピーク（ｈ点）が現れる。つまり、付勢方向に沿
って変位すると、固定磁石１２，１３の磁界の影響が及
ぶ範囲においてはバネ定数が正から負に反転する２つの
ピーク（ｅ点及びｇ点）と、バネ定数が負から正に反転
する３つのピーク（ｄ点、ｆ点及びｈ点）を有する特性
を示す。また、バネ定数が正から負に反転する２つのピ
ーク（ｅ点及びｇ点）を境にいずれに変位しても線形の
バネ特性を示し、ｄ−ｅ点間及びｆ−ｇ点間においては
正のバネ定数を、ｅ−ｆ点間及びｇ−ｈ間においては負
のバネ定数をそれぞれ示す。

【００１５】移動体１４がフェライトの場合には、上方
から下方に向かって移動する際には、固定磁石１２，１
３間の所定の位置で反発力が最大となるものの、バネ定
数はあまり大きく現れない。しかしながら、フェライト
の場合には、往復ストローク中に往と復とで磁極反転が
起こり、ヒステリシスロスが大きいという特性を有す
る。

【００１６】移動体１４がネオジム磁石又は鉄の場合に
は、上記のように互いに異なる特性を示すものの、いず
れも往復のストロークでほぼ同じ軌跡をたどる。従っ
て、バネ特性が線形に変化する範囲を利用して、本実施
形態に示した磁気回路からなる浮上機構やバネ定数が擬
似的に略０の特性を備えた除振機構に用いるのに適して
いる。すなわち、いずれの場合も、バネ定数が正の値を
示す範囲を利用することで物体を持ち上げる浮上機構と
して利用できるし、また、バネ定数が負の値を示す範囲
を利用するように設定し、金属バネやゴム等の線形の正
のバネ定数を備えた緩衝部材と組み合わせることで、両
者を重畳した全体のバネ定数が所定の変位範囲において
略０となる除振機構を形成することができる（図１３参
照）。

【００１７】一方、フェライトの場合には、上記のよう
にヒステリシスロスが大きいため、特に、金属バネ等の
緩衝部材と組み合わせた擬似的に略０のバネ定数を備え
た除振機構を形成し難い面がある。しかしながら、磁極
反転によるヒステリシスロスにより、大きな減衰力を発
揮することができる。従って、フェライトの場合には、
磁気バネ構造として単独で用いて、あるいは負荷質量に
よっては金属バネ等の緩衝部材と組み合わせた上で、減
衰機構として利用するのに適している。

【００１８】図３〜図７は、上記磁気バネ構造１０の浮
上機構としての応用例を模式的に示す図である。図３に
示した態様では、移動体１４として永久磁石（ネオジム
磁石）を用いており、右側に配置した固定磁石１２の上
側をＮ極とし、左側に配置した固定磁石１３の上側をＳ
極として、さらに固定磁石１２，１３を支持するために
その下面に保持部材１１を配置している。また、移動体
１４を、図３において、上方向に変位させるようにする
に当たって、移動体１４を構成する永久磁石は、右側の
固定磁石１２に対してＳ極を対向させ、左側の固定磁石
１３に対してＮ極を対向させている。この結果、右側の
固定磁石１２の下側に位置するＳ極と移動体１４のＳ極
との間、及び左側の固定磁石１３の下側に位置するＮ極
と移動体１４のＮ極との間に反発力が作用し、移動体１
４は、上方向に離脱しようとして変位する。その一方、
変位した移動体１４には、右側の固定磁石１２の上側に
位置するＮ極と移動体１４のＳ極との間、及び左側の固
定磁石１３の上側に位置するＳ極と移動体１４のＮ極と
の間に吸引力が作用する。従って、反発力と吸引力がバ
ランスして、移動体１４は、所定量上方向へ変位した浮
上状態で安定的に支持されることになる。このバランス
した位置、すなわち、浮上状態で安定的に支持される位
置が、図２のａ−ｂ点間において荷重０の目盛りとの交
差点となる。

【００１９】本実施形態の磁気バネ構造１０を用いた浮
上機構によれば、リンク機構やガイド機構等を用いるこ
となく、移動体１４を安定して浮上させることができ
る。従って、従来の浮上機構と比較して構成を簡略化し
小型化が可能であると共に、安価に製造することができ
る。また、リンク機構等を備えていないため、メンテナ
ンス作業も容易となる。

【００２０】なお、移動体１４は、通路となる固定磁石
１２，１３間の間隙に配置され、この間隙に沿って変位
できれば良く、その幅が、必ずしも固定磁石１２，１３
間の間隙に略一致している必要はないが、図３に示した
ように略一致している場合には、固定磁石１２，１３が
移動体１４の変位時のガイドとして役立つ。また、固定
磁石１２，１３間での移動体１４の動作をより円滑にす
るため、図４（ａ），（ｂ）に示したように、固定磁石
１２，１３の内側面又は移動体１４の外面に摩擦抵抗を
低減する材料（例えば、テフロン（商品名）等）１５を
塗布、貼着などして固着することもできる。

【００２１】図３のように、固定磁石１２，１３及び移
動体１４が単層の永久磁石から構成される場合には、固
定磁石１２，１３と対向する極性により、移動方向はい
ずれか一方になるが、移動体１４として鉄等の強磁性体
を用いた場合には、図５（ａ），（ｂ），（ｃ）に示し
たように、固定磁石１２，１３が単層であっても、その
磁界の影響による磁化方向によって、図５において上下
いずれの方向にも移動した状態で安定的に保持されると
いう特性を備える。つまり、図２のｄ−ｅ点間、ｆ−ｇ
点間及びｈ−ｉ点間において荷重０の目盛りとの交差点
でバランスする。

【００２２】なお、上記説明では、磁気バネ構造１０を
構成する固定磁石１２，１３として永久磁石を用いてい
るが、図６に示したように、永久磁石に代えて電磁石を
用いることもできる。電磁石を用いた場合には、移動体
１４の移動動作を、電磁石への励磁電流のＯＮ／ＯＦＦ
切り換えで制御することができる。また、上記説明で
は、配置面方向に沿って所定間隔をおいて配置した２つ
の固定磁石１２，１３間に１つの移動体１４を配置した
構成を示しているが、図７に示したように、配置面方向
に沿って３つの固定磁石１２，１３，１６を、隣接する
もの同士、所定間隔をおいて配置し、各間隙に移動体１
４，１７を配置する構成とすることもできる。もちろ
ん、より多くの固定磁石及び移動体を配置する構成とす
ることもできる。

【００２３】また、磁気バネ構造１０を構成する固定磁
石や移動体の配置の仕方としては、上記のように配置面
方向に一列で並列させる場合に限らず、図８及び図９に
示したように、例えば、保持部材１１上に、４つの固定
磁石１２，１３，１６，１８を、隣接するもの同士の磁
極の向きが反対となるように均等間隔で格子状に配置
し、各固定磁石間に、移動体１４，１７，２０，２１と
なる永久磁石を、その着磁方向が固定磁石の着磁方向に
対して直交する向きで配置する構成とすることもでき
る。この場合、４つの移動体１４，１７，２０，２１
が、同時にかつ確実に各固定磁石間で動作するように、
これらの移動体１４，１７，２０，２１は、例えば、十
字状に形成した支持部材２２に支持させることができ
る。なお、永久磁石からなる各移動体１４，１７，２
０，２１の磁力が各固定磁石に対して効果的に作用する
よう、支持部材２２は合成樹脂等の非磁性材料から形成
することが好ましい。

【００２４】また、図８及び図９に示した磁気バネ構造
１０を浮上機構として利用する場合には、支持部材２２
における、移動体１４，１７，２０，２１が支持されて
いる面と反対側の端面に、さらに、支持部材２２を支持
する基台２３を設け、この基台２３に上記各固定磁石１
２，１３，１６，１８に同極を対向させた永久磁石２
４，２５，２６（なお、１つは図示せず）を設けること
もできる。これにより、固定磁石１２，１３，１６，１
８と永久磁石２４，２５，２６との間で反発磁界が形成
され、移動体１４，１７，２０，２１の浮上状態での位
置をより安定的にすることができる。

【００２５】次に、本発明の磁気バネ構造を用いた除振
機構の実施形態について説明する。図１０〜図１２は、
上記した磁気バネ構造１０が組み込まれた除振機構の一
例としての除振モデル３０を示す図である。図におい
て、符号３１はベース板であり、実際には例えば車体フ
レームなどに固定されるが、この除振モデル３０を用い
て加振試験を行う場合には、試験装置のテーブル（図示
せず）に固定される。ベース板３１には前面及び後面開
口の略箱形の筐体３２が取り付けられている。筐体３２
内の底部付近には、台座部３３が固定されており、この
台座部３３に磁気バネ構造１０を構成する固定磁石１
２，１３が支持されている。すなわち、台座部３３に支
持部材である非磁性材料からなる保持部材１１が固定さ
れ、この保持部材１１に所定間隔をおいて一対の固定磁
石１２，１３が固着されている。そして、固定磁石１
２，１３間に位置するように移動体１４が配置されてい
る。

【００２６】移動体１４は、連結ロッド３４の先端に保
持されており、連結ロッド３４の上端には、上下動作部
材３５の一端が連結され、さらに、上下動作部材３５の
他端には、負荷質量支持部材３６が取り付けられてい
る。負荷質量支持部材３６は、その上部に負荷質量を支
持可能となっている。上下動作部材３５の両側部には、
筐体３２内に上下方向に沿って配置したレール部材３７
に係合して摺動するスライドガイド３５ａが突設されて
おり、上下動作部材３５の上下動作を安定化させてい
る。

【００２７】負荷質量支持部材３６は、略コ字状に形成
され、筐体３２の上壁３２ａを上方から抱持するような
形態で上下動作部材３５に連結されており、筐体３２の
上壁３２ａと負荷質量支持部材３６の上壁３６ａとの間
には隙間が形成されている。そして、この除振モデル３
０では、この隙間にコイルスプリング４０を配設してい
る。コイルスプリング４０は、連結ロッド３４、上下動
作部材３５及び負荷質量支持部材３６を介して支持され
る負荷質量の相対的な動作方向、すなわち、固定磁石１
２，１３に対する移動体１４の相対的な移動方向（付勢
方向）にほぼ沿って弾性変形可能な緩衝部材を構成する
ものである。緩衝部材としては、金属バネやゴム等が挙
げられる。また、移動体１４の相対的な移動方向にほぼ
沿って弾性変形可能である限り、配設位置も限定される
ものではなく、例えば、筐体３２の内部に配設すること
もできる。

【００２８】図１３は、移動体１４としてネオジム・鉄
・ボロン磁石（ネオジム磁石）を用いた上記除振モデル
３０の静特性を示す荷重−変位曲線の試験データであ
る。この結果から明らかなように、線形の正のバネ定数
を示すコイルスプリング４０の弾性力に対し、図２に示
したｂ−ｃ点間においては、磁気バネ構造１０の負のバ
ネ定数を示す範囲が重畳され、図１３に示したように、
ｂ−ｃ点間においては、変位量が増加しても荷重がほと
んど変動せず、曲線の傾きで示されるバネ定数が略０と
なる。従って、負荷質量を支持した状態で、磁気バネ構
造１０における移動体１４の固定磁石１２，１３に対す
る相対的な変位範囲が、図２に示したｂ−ｃ点間となる
ように設定すると共に、コイルスプリング４０のバネ定
数と、磁気バネ構造１０における図２のｂ−ｃ点間のバ
ネ定数の絶対値とをほぼ一致するように調整すれば、全
体のバネ力が変化せず、振動伝達を効果的に減殺するこ
とができる。

【００２９】図１４は、振動伝達特性を示す図である。
試験例１〜３はいずれも図１３の試験に使用した移動体
１４としてネオジム磁石を用いた除振モデル３０のデー
タである。この試験は、負荷質量支持部材３６に負荷質
量を支持した状態で、移動体１４の位置が図２のｂ−ｃ
間におけるほぼ中立となる位置に初期設定した上で、ベ
ース板３１を加振装置のテーブルに固定して加振し、周
波数に対する負荷質量の振動伝達率を測定したものであ
る。また、比較のため、従来、エンジンマウントに使用
しているゴムマウント中に液を封入した減衰機構である
「液封マウント」について所定の質量を支持させて振動
伝達率を測定した。なお、図において、例えば、「１．
０ｍｍｐ−ｐ」とは、一方へ振れたときと他方へ振れた
ときのピーク間距離が１．０ｍｍであることを示すもの
である。

【００３０】図１４から明らかなように、本実施形態の
除振モデル３０では、試験例１〜３のいずれの場合も、
比較例である液封マウントの振動伝達率より、いずれの
周波数領域においも遙かに低かった。特に、試験例の場
合には、比較例と比較して共振峰が低周波域に移行し、
人体が敏感に感ずる３Ｈｚ以上から高周波領域までの広
い範囲の振動を低減している。

【００３１】図１５は、除振モデル３０を構成する磁気
バネ構造１０の移動体１４として、強磁性体である鉄を
用いた場合の静特性を示す荷重−変位曲線のデータであ
る。試験方法は図１３に示した場合と同様である。図２
に示したように、移動体１４として鉄を用いた場合に
は、負のバネ定数を２カ所において示す。従って、図１
５から明らかなように、線形の正のバネ定数を示すコイ
ルスプリング４０の弾性力に対し、図２に示したｅ−ｆ
点間及びｇ−ｈ点間の２カ所において、磁気バネ構造１
０の負のバネ定数を示す範囲が重畳され、変位量が増加
しても荷重がほとんど変動せず、曲線の傾きで示される
バネ定数が略０となっている。

【００３２】従って、異なる負荷質量Ｍ０又はＭ０＋Ｍ
１を支持した状態で、磁気バネ構造１０における移動体
１４の固定磁石１２，１３に対する相対的な変位範囲
が、図２に示したｅ−ｆ点間又はｇ−ｈ点間となるよう
に設定すると共に、コイルスプリング４０のバネ定数
と、磁気バネ構造１０における図２のｅ−ｆ点間又はｇ
−ｈ点間のバネ定数の絶対値とをほぼ一致するように調
整すれば、それぞれの範囲において全体のバネ力が変化
せず、振動伝達を効果的に減殺することができる。

【００３３】図１６〜図１８は、除振モデル３０を構成
する磁気バネ構造１０の移動体１４として鉄を用いた場
合の振動特性を示す図であり、それぞれ、ピーク間振幅
を０．２ｍｍ、１．０ｍｍ、２．０ｍｍと変化させて測
定したものである。また、試験例４は、負荷質量をＭ０
＋Ｍ１とした場合のデータであり、試験例５は負荷質量
をＭ０とした場合のデータである。比較のため、図１４
と同様に液封マウントに所定の質量を載せた場合の測定
データを示す。なお、試験方法は、図１４の場合と同様
である。図１６〜図１８から明らかなように、いずれも
比較例よりも振動伝達率が大幅に低減しており、除振効
果の高いことがわかる。

【００３４】本発明の磁気バネ構造及び除振機構は上記
した実施形態に限定されるものではないことはもちろん
であり、例えば、磁気バネ構造に用いる固定磁石と移動
体の形状又は配置を図１９及び図２０のように設定する
こともできる。いずれの場合でも、固定磁石の移動体に
対する磁界の作用が、移動体の変位位置に応じて変化す
るため、移動体を少なくともいずれか一方に付勢するこ
とができ、磁気バネ構造として機能する。従って、いず
れの場合も、簡易な構成で浮上機構や除振機構を形成で
きるという上記実施形態と同様の作用効果を備えるもの
である。

【００３５】具体的には、図１９（ａ）に示したもの
は、配置面方向に離間して配置される一対の固定磁石５
１，５２を、それぞれ、２枚の磁石５１ａ，５１ｂ及び
５２ａ，５２ｂを積層させることにより構成したもので
ある。また、各磁石５１ａ，５１ｂ及び５２ａ，５２ｂ
は、いずれも着磁方向を配置面方向に沿わせて配置して
おり、移動体６１は、一対の固定磁石５１，５２間の間
隙に、着磁方向が各磁石５１ａ，５１ｂ及び５２ａ，５
２ｂの着磁方向に平行となるように配置している。

【００３６】図１９（ｂ）は、固定磁石５１，５２及び
移動体６１の着磁方向がいずれも上下方向となるように
配置したものである。図１９（ｃ）は、図１９（ａ）と
同様に固定磁石５１，５２をそれぞれ２枚の磁石５１
ａ，５１ｂ及び５２ａ，５２ｂを積層して構成する一方
で、移動体６１を、その着磁方向が固定磁石５１，５２
の各磁石５１ａ，５１ｂ及び５２ａ，５２ｂの着磁方向
と直交する方向となるように配置したものである。

【００３７】図２０（ａ）は、図１と同様に固定磁石５
１，５２の着磁方向に対して、移動体６１の着磁方向が
直交するように配置しているが、移動体６１を２つの磁
石６１ａ，６１ｂを積層して構成している点で異なる。
移動体６１が２つの磁石６１ａ，６１ｂの積層体である
ため、変位範囲においてバネ定数の正負の符号が反転す
る複数のピーク値を有し、図５に示した鉄等の強磁性体
を用いた場合と同様の作用効果を得ることができる。

【００３８】図２０（ｂ）は、図１９（ａ）と同様に、
固定磁石５１，５２をそれぞれ２つの磁石５１ａ，５１
ｂ及び５２ａ，５２ｂの積層体から構成すると共に、さ
らに、移動体６１を２つの磁石６１ａ，６１ｂの積層体
から構成したものである。図２０（ｃ）の場合には、さ
らに、固定磁石５１，５２を、３つの磁石５１ａ，５１
ｂ，５１ｃ及び５２ａ，５２ｂ，５２ｃの積層体から構
成したものである。図２０（ｄ）は、固定磁石５１，５
２を、３つの磁石５１ａ，５１ｂ，５１ｃ及び５２ａ，
５２ｂ，５２ｃの積層体から構成する一方で、移動体６
１を、その着磁方向が各磁石５１ａ，５１ｂ，５１ｃ及
び５２ａ，５２ｂ，５２ｃの着磁方向に直交する方向と
なるように配置したものである。いずれも、移動体６１
の変位範囲において複数箇所で反発力が強くなったり弱
くなったりするため、バネ定数値の符号が正負に反転す
るピーク値を複数有している。

【００３９】なお、図１９及び図２０において、複数枚
の磁石を積層した構造の固定磁石又は移動体を用いたも
のがあるが、それらの場合における磁石の積層数は限定
されるものではないことはもちろんである。

【００４０】また、移動体の外周に配置される固定磁石
は、図１に示したように、別部材からなる場合には、配
置面方向に沿って移動体を挟むように配置する必要があ
るが、図２１に示した固定磁石５３のように、円筒や角
筒などの筒形に形成して、その内部間隙５３ａを移動体
６２の通路として利用する構成とすることもできる。ま
た、このような筒形にする場合にも、固定磁石５３や移
動体６２を構成する磁石は、種々のレイアウトで配置す
ることができる。但し、固定磁石５３を筒形とする場合
には、その形態的な制約から、移動体６２を挟んで磁極
が対象となるもの、例えば、図１９（ｂ），（ｃ）、図
２０（ｄ）のような場合に限られることになることはも
とよりである。

【００４１】また、上記した除振モデル３０では、緩衝
部材としてコイルスプリング４０を使用している。しか
しながら、本発明では、除振機構を構成する緩衝部材と
しては、負荷質量の相対的な動作方向にほぼ沿った弾性
力を発揮し得るものであれば良く、このような金属バネ
あるいはゴム等に限られるものではない。例えば、図８
に示したように、磁気バネ構造１０の固定磁石１２，１
３，１６，１８に同極を対向させた永久磁石２４，２
５，２６を配置し、両者間で形成される反発磁界を備え
た磁気回路からなる緩衝機構を緩衝部材として利用する
こともできる。この場合には、金属バネ等と比較して線
形のバネ特性は生じにくいが、磁気バネ構造１０を形成
する固定磁石１２，１３，１６，１８及び移動体１４，
１７，２０，２１、並びにこの固定磁石と共に緩衝機構
を構成する永久磁石２４，２５，２６の各磁界の強さや
バランス等を適宜に調整することにより、全体としての
バネ定数が略０となる範囲を設定することが可能とな
る。緩衝部材をこのような磁気回路から構成した場合に
は、除振機構全体を磁気回路のみで形成でき、さらなる
構造の簡素化、メンテナンス作業の容易化を図ることが
できる。なお、磁気回路からなる緩衝機構を構成する固
定磁石及び永久磁石の配設数や配置等は任意であり、図
８に示したものに限定されるものではないことはもちろ
んである。

【００４２】

【発明の効果】本発明の磁気バネ構造は、磁性材料から
形成された移動体の外周に、移動体の通路となる間隙を
形成すると共に、磁界の影響によって前記移動体を付勢
する固定磁石を配置した構成である。この所定の位置関
係で配置される固定磁石と移動体とにより構成される磁
気回路構成のみで、減衰装置として利用でき、また、金
属バネやゴム等の緩衝部材とを組み合わせた全体のバネ
定数を擬似的に略０に設定することができる。従って、
従来よりも簡易な構造で、かつ安価に製造可能な磁気バ
ネ構造及び除振機構を提供できる。また、磁気回路構成
のみで負荷質量を相対的に浮上させる浮上機構を構成す
ることができ、従来の磁石間の反発力を利用した浮上機
構に必要であったリンク機構やガイド機構を不要にし、
構造を簡素化し、製造コストの低減、メンテナンス作業
の容易化に資する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一の実施形態にかかる磁気バ
ネ構造を模式的に示す図である。

【図２】図２は、上記実施形態にかかる磁気バネ構造の
荷重−変位特性を示すグラフである。

【図３】図３は、上記実施形態にかかる磁気バネ構造を
応用した浮上機構の一例を示す模式図である。

【図４】図４は、上記実施形態にかかる磁気バネ構造を
応用した浮上機構の他の例を示す模式図である。

【図５】図５は、上記実施形態にかかる磁気バネ構造を
応用した浮上機構の他の例を示す模式図である。

【図６】図６は、上記実施形態にかかる磁気バネ構造を
応用した浮上機構の他の例を示す模式図である。

【図７】図７は、上記実施形態にかかる磁気バネ構造を
応用した浮上機構の他の例を示す模式図である。

【図８】図８は、上記実施形態にかかる磁気バネ構造を
応用した浮上機構のさらに他の例を示す斜視図である。

【図９】図９は、図８に示した浮上機構の固定磁石の配
置を説明するための図である。

【図１０】図１０は、磁気バネ構造が組み込まれた除振
機構の一例としての除振モデルを示す正面図である。

【図１１】図１１は、図１０の除振モデルの側面図であ
る。

【図１２】図１２は、図１０の除振モデルの概略断面図
である。

【図１３】図１３は、磁気バネ構造の移動体として永久
磁石を用いた場合の静特性を示す荷重−変位曲線のグラ
フである。

【図１４】図１４は、磁気バネ構造の移動体として永久
磁石を用いた場合の振動伝達率を示すグラフである。

【図１５】図１５は、磁気バネ構造の移動体として鉄を
用いた場合の静特性を示す荷重−変位曲線のグラフであ
る。

【図１６】図１６は、磁気バネ構造の移動体として鉄を
用い、振幅０．２ｍｍで加振した際の振動伝達率を示す
グラフである。

【図１７】図１７は、磁気バネ構造の移動体として鉄を
用い、振幅１．０ｍｍで加振した際の振動伝達率を示す
グラフである。

【図１８】図１８は、磁気バネ構造の移動体として鉄を
用い、振幅２．０ｍｍで加振した際の振動伝達率を示す
グラフである。

【図１９】図１９は、磁気バネ構造を構成する固定磁石
と移動体の形状又は配置を変化させた例を模式的に示す
図である。

【図２０】図２０は、磁気バネ構造を構成する固定磁石
と移動体の形状又は配置を変化させた他を模式的に示す
図である。

【図２１】図２１は、固定磁石の他の例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０磁気バネ構造１２，１３，１６，１８，５１，５２，５３固定磁石１４，１７，２０，２１，６１，６２移動体３０除振モデル３４連結ロッド３５上下動作部材３６負荷質量支持部材４０コイルスプリング

フロントページの続き (72)発明者大下裕樹広島県広島市安芸区矢野新町一丁目２番10 号株式会社デルタツーリング内 (72)発明者藤田悦則広島県広島市安芸区矢野新町一丁目２番10 号株式会社デルタツーリング内 (72)発明者誉田浩樹広島県広島市安芸区矢野新町一丁目２番10 号株式会社デルタツーリング内 (72)発明者山根秀之広島県広島市安芸区矢野新町一丁目２番10 号株式会社デルタツーリング内Ｆターム(参考） 3J048 AA07 BE08 CB12 EA01 EA16 EA36 EA37

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁性材料から形成された移動体と、前記移動体の外周に配置され、移動体の通路となる間隙
を形成し、磁界の影響によって前記移動体を付勢する固
定磁石とを具備することを特徴とする磁気バネ構造。
【請求項２】前記固定磁石が、配置面方向に互いに所
定の間隙をおいて配置された複数から構成され、当該間
隙が前記移動体の通路を形成していることを特徴とする
請求項１記載の磁気バネ構造。
【請求項３】配置面方向に隣接する前記固定磁石同士
の磁極の向きが、互いに反対となるように配置されてい
ることを特徴とする請求項２記載の磁気バネ構造。
【請求項４】前記固定磁石が、筒形に形成されてお
り、その内部間隙が前記移動体の通路を形成しているこ
とを特徴とする請求項１記載の磁気バネ構造。
【請求項５】前記各固定磁石が、複数枚積層されて構
成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか
１に記載の磁気バネ構造。
【請求項６】前記移動体は、その磁化方向が前記固定
磁石の磁化方向と直交するように設けられた永久磁石か
らなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記
載の磁気バネ構造。
【請求項７】前記移動体は、その磁化方向が前記固定
磁石の磁化方向と平行となるように設けられた永久磁石
からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に
記載の磁気バネ構造。
【請求項８】前記移動体が、複数枚積層されて構成さ
れていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１に
記載の磁気バネ構造。
【請求項９】前記移動体が強磁性体からなり、付勢方
向に沿った変位範囲内において、バネ定数が正負間で反
転する箇所を複数備えたものであることを特徴とする請
求項１〜５のいずれか１に記載の磁気バネ構造。
【請求項１０】前記移動体が強磁性体からなり、付勢
方向に沿って変位する際に磁極反転を示すものであるこ
とを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載の磁気
バネ構造。
【請求項１１】前記固定磁石の磁界の影響によって付
勢される前記移動体を、当該付勢方向におけるバネ定数
が正の値を示す範囲における所定の位置で安定的に保持
する浮上機構として用いられることを特徴とする請求項
１〜１０のいずれか１に記載の磁気バネ構造。
【請求項１２】請求項１〜１０のいずれか１に記載の
磁気バネ構造と、前記磁気バネ構造の移動体に直接又は間接に支持される
負荷質量の相対的な動作方向にほぼ沿った弾性力を発揮
可能な緩衝部材とを具備し、前記固定磁石の磁界の影響によって付勢される前記移動
体を、当該付勢方向におけるバネ定数が負の値を示す範
囲内で変位可能に設け、前記緩衝部材との重畳して得ら
れる全体のバネ定数が擬似的に略０となるように設定さ
れていることを特徴とする除振機構。