JP2006084035A - 動吸振器 - Google Patents

Abstract

【課題】小型、軽量、簡単な構成であり、なおかつ単体で２次元方向の振動にも追従し、
振動を低減できる動吸振器を提供する。
【解決手段】本発明に係る動吸振器は、可動重量部５と、この可動重量部５にバックヨー
ク７を介して縦横複数設けられ隣接する矩形又は円形の磁石とは互いに異なる磁極を有す
る可動部磁石６と、制振対象物１に前記可動部磁石６と異なる磁極が対向するようにバッ
クヨーク１０を介して設けられた固定部磁石９と、前記可動部磁石６と固定部磁石９との
隙間１２に介挿された導体板１６と、前記可動重量部５に設けられた可動部ベアリング受
け座１３と、前記制振対象物１に設けられた固定部ベアリング受け座１４と、これらに挟
着された剛球１５とからなることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は構造物の制振装置に係り、特に一つの可動重量を用いて２次元方向の振動に対応
し、制振効果を得る動吸振器に関する。

従来の動吸振器は、制振対象構造物の振動方向を特定し、その方向に対して制振効果を
発揮するように、付加重量を振動させる構成となっており、制振すべき振動方向が複数の
場合、その各方向に対応した個数分、動吸振器を設置する必要があった（例えば、特許文
献１参照）。

以下、従来の動吸振器について図７を用いて説明する。この図７は従来の動吸振器を設
置した様子を模式的に示したものである。制振対象物１の振動方向に対応して、付加重量
２をばね要素３と減衰要素４により支持した動吸振器を複数個設置している。

このように構成された動吸振器においては、建築構造物等のように、動吸振器の設置ス
ペースが十分に確保する場合には、複数個設置する上では問題はなかった。
特開昭６３−１１４７７４号公報

一方、機械構造物のように、動吸振器の設置スペースが限られ、しかも複数方向の制振が
必要な場合、付加重量の振動方向が一定している従来構造のままでは機構が複雑で小型化
に限界があり、制振効果を得るために適切な配置設定を行うことが困難である、という課
題があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、小型、軽量、簡単な構成であり、
なおかつ単体で２次元方向の振動にも追従し、振動を低減できる動吸振器を提供すること
を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の動吸振器においては、可動重量部と、この可動重量
部の水平面にバックヨークを介して所定の間隔を有して縦横複数設けられ垂直方向に磁化
した矩形又は円形の磁石であって隣接する磁石とは互いに異なる磁極を有して成る可動部
磁石と、制振対象物に前記可動部磁石と同一形状であって前記可動部磁石と異なる磁極が
対向するようにバックヨークを介して所定の間隔を有して縦横複数設けられた固定部磁石
と、前記可動重量部に設けられた可動部ベアリング受け座と、前記制振対象物に設けられ
た固定部ベアリング受け座と、この可動部ベアリング受け座と固定部ベアリング受け座と
に挟着され前記可動重量部の水平運動を可能にする剛球とを具備し、前記矩形又は円形の
磁石の間隔を前記可動部磁石側および固定部磁石側の同一箇所において広げたスペースを
設け、このスペースに前記可動部ベアリング受け座と固定部ベアリング受け座とを設けて
剛球を挟着したことを特徴とするものである。

本発明の動吸振器によれば、可動重量は２次元方向に対して、磁気復元力により支持さ
れており、１つの可動重量で２次元方向に制振効果が得られる。さらに、対向磁石間に導
体板を配置することで、磁気ダンパとしても併用し、ばね要素と減衰要素がすべての可動
重量の下部に収納できること、および小型磁石を多数配列することにより同じ対向面積を
有する大型磁石に比べ大きな復元力が得られるため、動吸振器を大幅に小型、軽量化する
ことができる。

以下に本発明に係る動吸振器の第１の実施の形態を図１および図２に基づき説明する。図
１は第１の実施の形態を示す縦断面図であり、図２は図１におけるＢ−Ｂ線矢視断面図で
ある。ここで、同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略す
る。

本実施の形態では、動吸振器の可動重量５に、厚さ方向に磁化した可動部矩形磁石６を
四辺にて隣接する各矩形磁石と所定の距離を置いて水平面内の縦横に多数配列し、隣接す
る磁石同士は互いに異なる磁極を持つように構成した上、バックヨーク７を介して固定し
ている。

ここで、多数配列した可動部矩形磁石６とバックヨーク７を総称して可動部磁石列８と
呼ぶ。これと対向する制振対象物１にも可動部磁石列８と同一形状、同一配置を成す固定
部矩形磁石９を多数配列し、静止状態にて対向する可動部矩形磁石６とは互いに異なる磁
極を有するように構成した上、バックヨーク１０を介して設置している。

また、多数配列した固定部矩形磁石９とバックヨーク１０を総称して固定部磁石列１１
と呼ぶ。可動部磁石列８と固定部磁石列１１とは上下に一定の隙間１２を保って設置され
ているが、これは可動重量５と制振対象物１に各々固定された受け座１３，１４を介して
複数の剛球１５を直接挟み込むことにより確保している。

また、この隙間１２には導体板１６を磁石と非接触になるように設置されている。導体
板１６は図示しない支持脚を介して制振対象物１、可動重量５のいずれかに固定されてい
る。

さらに、第１の実施の形態の可動部磁石列８および固定部磁石列１１について構成する
矩形磁石あるい円形磁石を多数配列している中間部対向する同一場所にて、隣接する磁石
間隔を広げることにより中間スペース２０を設け、可動部磁石列８および固定部磁石列１
１を分割し、そのスペースの可動重量５および制振対象物１に、各々中間受け座２１，２
２を設置し、剛球２３を挟み込んでいる。

このように構成された、第１の実施の形態においては、可動重量５が静止位置から動いた
場合、すなわち対向している可動部矩形磁石６と固定部矩形磁石９が水平方向にずれた場
合に、これらは互いに異なる磁極を持つため、吸引力が働く一方、隣接する同一磁極に近
づくことにより反発力が働く。これらは、いずれも２次元方向の移動に対して可動重量５
の移動量を元に戻す復元力として作用する。さらに、対向磁石間の隙間１２に設置した導
体板１６を通過する磁束は、可動重量５の移動に伴い、導体板１６と相対運動することに
なり、これは導体板１６に発生する渦電流損による磁気減衰力として作用する。以上によ
り、磁気ばねおよび磁気ダンパとして作用し、可動重量５を制振対象物１に取り付けるこ
とにより、制振対象物１の振動を低減することができる。特に小型の矩形磁石に分割し多
数配列したことから同じ対向面積を有する大型磁石に比べ、可動重量５の移動に対し、可
動部矩形磁石６と固定部矩形磁石９のずれ面積量を多くすることができる分、大きな磁気
復元力が得られる。従って、動吸振器に必要な磁気ばね定数を得るための磁石の物量を少
なくできるため、動吸振器をさらに小型化することができる。

さらに、特に磁石配列個数が多くなり、可動部磁石列８の断面積が大きくなった場合、
中間位置にも上下方向の支持部がとれるため、可動重量５を含めた全体としての面外変形
が防止できる。従って、対向する磁石間隙間を全面に亘り均一に保てるとともに、剛球２
３の転がりによる可動重量５の水平運動が抵抗なく行える。

次に本発明に係る動吸振器の第２の実施の形態について図３を用いて説明する。本実施の
形態においては、第１の実施の形態の可動部磁石列８および固定部磁石列１１を構成する
矩形磁石に代えて、各々可動部円形磁石１８および固定部円形磁石１９を水平面内の縦横
に所定の間隔を保ち多数配列し、隣接する磁石同士は異なる磁極を持つように、また静止
状態にて対向する位置にある可動部円形磁石１８と固定部円形磁石１９は異なる磁極を持
つよう構成している。

このように構成された本実施の形態においては、磁石が円形であるため、２次元の任意
の方向に対して同一の磁気ばね定数が得られるので、たとえば、回転体の振れ回り振動を
抑制するのに特に有効である。

本発明に係る動吸振器の第３の実施の形態について、図４を用いて説明する。本実施の
形態は、第１の実施の形態における可動部磁石列８および固定部磁石列１１について、可
動部矩形磁石６と固定部矩形磁石９の水平面内における縦横の配列個数を変えたものであ
る。

このように構成された本実施の形態においては、矩形磁石の辺に平行な水平２方向に関
して、可動重量５の移動に伴う可動部矩形磁石６と固定部矩形磁石９のずれ面積を任意に
調整することができる。従って、制振対象物１が２方向で異なる振動数を持つ場合、異な
る振動数に対応して制振効果を発揮することができる。

なお、本実施の形態の説明に用いた図４では、可動部矩形磁石６あるいは固定部矩形磁
石９のそれぞれ隣接する磁石間距離を変えることなく縦横の配列個数を変えているが、隣
接する磁石間距離を縦の配列あるいは横の配列で異なるものとすることによれば、配列個
数を変えなくとも本実施の形態と同様に制振対象物１が２方向で異なる振動数を持つ場合
に、異なる振動数に対応して制振効果を発揮することが可能である。

さらに、図４においては、矩形磁石の縦横の長さの比はほぼ１のものが例示されている
ため、縦横の配列個数を変えると、全体としては、多くの配列を有する横の辺が長い長方
形となっている。 しかしながら、矩形磁石の辺の長さの比は必ずしも１である必要はな
い。例えば、矩形磁石の内、磁石自体の縦横の辺の長さの比が大きなものを使用して縦横
の配列を行うことによれば、多くの配列を有する辺が必ずしも長くはならず、その全体の
縦横の辺の長短は自由度を増すことになる。

本発明に係る動吸振器の第４の実施の形態について、図５を用いて説明する。本実施の
形態においては、可動部磁石列８を構成するバックヨーク７を可動重量５と一体と考え、
磁石が固定されている平板２４と上部平板２５を縦リブ２６を介して結合させ、全体とし
てハニカム構造を構成し、可動部全体としての面外剛性を確保したものである。

このような構成により、対向する磁石間隙間を全面に亘り均一に保てるとともに、剛球
の転がりによる可動重量の水平運動が抵抗なく行えるという効果を発揮する。

最後に、本発明に係る第５の実施の形態を図６を用いて説明する。本実施の形態は、可
動部矩形磁石６と固定部矩形磁石９の水平面内の周辺部における配列個数を場所により任
意に調整することにより、可動部磁石列８および固定部磁石列１１の最外周形状を任意に
設定するものである。

このように構成された本実施の形態においては、動吸振器の外形形状を任意に設定する
上で、磁石の配置スペースを小さくすることができる。なお、本実施の形態において示し
た配列は、図３を用いて説明した本発明に係る動吸振器の第２の実施の形態における可動
部円形磁石１８と固定部円形磁石１９の配列においても適用可能である。

以上、第１の実施の形態から第５の実施の形態においては制振対象物１上に載知される
場合について図面を用いて説明したが、制振対象物１が吊り下げられ、動吸振器がその下
面に設置される場合においても、可動部矩形磁石６と固定部矩形磁石９の磁力によって可
動重量５は落下することなく本発明に係る動吸振器は設置可能である。

本発明に係る動吸振器の第１の実施の形態を示す縦断面図。 図１におけるＢ−Ｂ線矢視断面図。 本発明に係る動吸振器の第２の実施の形態を示す構成図。 本発明に係る動吸振器の第３の実施の形態を示す構成図。 本発明に係る動吸振器の第４の実施の形態を示す構成図。 本発明に係る動吸振器の第５の実施の形態を示す縦断面図。 （ａ）は動吸振器の従来例を示す立面図、（ｂ）は動吸振器の従来例を示す側面図。

符号の説明

１…制振対象物 、２…付加重量、３…ばね要素、 ４…減衰要素、５…可動重量 、６…
可動部矩形磁石、７…バックヨーク、 ８…可動部磁石列、９…固定部矩形磁石、１０…
バックヨーク、１１…固定部磁石列、１２…隙間、１３…受け座、１４…受け座、１５…
剛球、１６…導体板、１８…可動部円形磁石、１９…固定部円形磁石、２０…中間スペー
ス、２１…中間受け座、２２…中間受け座、２３…剛球、２４…平板、２５…上部平板、
２６…縦リブ、２７…第２固定磁石列、２８…第２可動磁石列、２９…第２可動重量、３
０…第２受け座、３１…第２受け座、３２…第２剛球、３３…第２導体板。

Claims (5)

1. 可動重量部と、
   この可動重量部の水平面にバックヨークを介して所定の間隔を有して縦横複数設けられ垂
   直方向に磁化した矩形又は円形の磁石であって隣接する磁石とは互いに異なる磁極を有し
   て成る可動部磁石と、
   制振対象物に前記可動部磁石と同一形状であって前記可動部磁石と異なる磁極が対向する
   ようにバックヨークを介して所定の間隔を有して縦横複数設けられた固定部磁石と、
   前記可動重量部に設けられた可動部ベアリング受け座と、
   前記制振対象物に設けられた固定部ベアリング受け座と、
   この可動部ベアリング受け座と固定部ベアリング受け座とに挟着され前記可動重量部の水
   平運動を可能にする剛球と、
   を具備し、
   前記矩形又は円形の磁石の間隔を前記可動部磁石側および固定部磁石側の同一箇所におい
   て広げたスペースを設け、このスペースに前記可動部ベアリング受け座と固定部ベアリン
   グ受け座とを設けて剛球を挟着したことを特徴とする動吸振器。
2. 前記可動部磁石と固定部磁石との隙間に非接触に介挿された導体板を有することを特徴
   とする請求項１記載の動吸振器。
3. 前記可動部磁石と固定部磁石において、前記矩形又は円形の磁石の縦横配列個数を縦と
   横で異なるように設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の動吸振器。
4. 前記バックヨークは水平板と縦リブを組み合わせたハニカム構造であることを特徴とす
   る請求項１乃至３のいずれかに記載の動吸振器。
5. 前記可動部磁石と固定部磁石において、所定の間隔を有して形成される縦横配列個数を
   変化させ、前記可動部磁石と固定部磁石の最外周形状を任意に設定可能とすることを特徴
   とする請求項１乃至４のいずれかに記載の動吸振器。

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