JP2007309411A - ワイヤーの動吸振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワイヤーの振動自体を非接触下に効果的に抑制し、これにより長期に亘る信頼性やメンテナンスの便を向上させるとともに、エレベータ等にも有効に適用可能とした動吸振装置を新たに提供する。
【解決手段】エレベータ１のワイヤー１０に対し、常時非接触状態で、ワイヤー１０を吸引する永久磁石１２１並びにこの永久磁石１２１を介してワイヤー１０の振動エネルギーを吸収する板バネ製可動部１２２及びダンパー１２３からなるエネルギー吸収手段Ａを設けたので、ワイヤー１０の振動エネルギーをエネルギー吸収手段Ａに吸収させて動吸振作用を営ませることができ、ワイヤーの寿命やメンテナンス性も有効に向上させることができる。
【選択図】図１７

Description

本発明は、地震その他の要因でエレベータ等を構成するワイヤーが振動することによって生じる可能性のある災害等を未然に防止し得るようにしたワイヤーの動吸振装置に関するものである。

従来、地震その他の要因でワイヤーが振動することを防止する手立てを講じたものとして、特許文献１〜３に挙げるもの等が知られている。

これらは、いずれのものも斜張橋斜材ケーブルの制振装置に係るもので、風による振動を低減するために、磁石の吸着力を制御して斜材ケーブルの拘束・解放を行い、これにより斜材ケーブルの振動モードを変化させて、振動を制御するようにしている。
特開２００１−６４９１１号公報 特開平１１−１７２６１８号公報 特開平１０−１９５８１６号公報

しかしながら、特許文献１，２のものは、制振装置の一部がワイヤーと常時或いは間欠的に接触する構造であり、ワイヤーに直接物理的な力が加わるため、寿命やメンテナンス性を悪化させる要因となる。特に、エレベータのようにワイヤーが移動するものに適用しようとした場合、接触部分が摺動することになるため、寿命やメンテナンスへの悪影響が著しいものとなる。また、これらは風速に応じてワイヤーに対する拘束・解放を制御しているに過ぎず、地震動の特性等に対する配慮は一切なされていない。

加えて、特許文献１〜３のものはいずれも、振動モードを高次へと移行させて振幅を小さくすることにより減衰を早めるメカニズムであって、制御機構が必要である上に、振動自体に積極的な抑制を掛けるものではない。特許文献２にはダンパーが併記されてはいるものの、このダンパーは単にワイヤーと主桁の間を物理的に接続する状態で配置されているに過ぎず、またワイヤーを解放したときのみ働く構造であって常時稼動し得る状態で配されているものではない。

本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、ワイヤーの振動自体を非接触下に効果的に抑制し、これにより長期に亘る信頼性やメンテナンスの便を向上させるとともに、エレベータ等にも有効に適用可能とした動吸振装置を先ずもって提供しようとするものである。

加えて本発明は、従来の制振装置では対応できない地震波に対しても有効な手段を提示するものである。すなわち、従来よりエレベータのワイヤーには特段の地震対策は不要とされてきたが、近年において地震でワイヤーが周囲の機器に衝突して損傷、破損したり、運行が停止するなどの事故が発生した。本発明者が検討したところ、地震波は通常Ｐ波、Ｓ波で伝播するがこれに続く第３の揺れとして長周期振動があり、これがワイヤーの固有振動と共振してワイヤーに想定を超える加振がなされたことが確かめられた。この長周期地震動は人体には感じられない程弱く、このため先行研究や対策がほとんどなされて来なかったものと考えられる。

本発明は、このような新たな知見に基づき、上記動吸振装置を用いてワイヤーの固有振動数付近における加振現象にも有効に対応する手立てを同時に提示しようとするものである。

本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。

すなわち、本発明に係るワイヤーの動吸振装置は、適用対象であるワイヤーに対し、常時非接触状態で、ワイヤーを吸引する永久磁石およびこの永久磁石を介して前記ワイヤーの振動エネルギーを吸収するエネルギー吸収手段を設けたことを特徴とする。

このように、ワイヤーの振動エネルギーをエネルギー吸収手段に吸収させることで、ワイヤーに対する動吸振作用を営むことができる。しかも、エネルギー吸収手段をワイヤーに直接接触させるとワイヤーの寿命やメンテナンス性を悪化させる要因になるが、永久磁石を介して非接触で関連づけるようにしているので、そのような不具合を伴うこともない。

具体的なエネルギー吸収手段の構成としては、永久磁石の吸引力によりワイヤーの振動に連動して当該永久磁石の移動とともに所定弾性率の下に変位若しくは変形するように配置した可動部と、この可動部の変位若しくは変形を所定減衰率の下に抑制するように該可動部に係わり合わせた減衰要素とを備えているものが挙げられる。

ワイヤーが永久磁石に接近すると、吸引力が高まり、これにつれて可動部が弾性的に変位若しくは変形しながら永久磁石もワイヤーに近づく。逆に、ワイヤーが遠ざかると、吸引力が弱まり、これにつれて永久磁石も元の位置に戻ろうとする。このようにワイヤーと永久磁石が相互に接近、離反を繰り返す中、本発明はワイヤーのエネルギーを可動部を介して取り出し、これを減衰要素において消費若しくは蓄積することにより減衰するので、非接触な状態でワイヤーに対する動吸振作用を有効に営むことができる。しかも可動部は弾性的に配置されているため、無振動時には永久磁石ともども所定位置にオフセットされた状態を適切に保つこととなる。

固有振動数と共振した振動を効果的に防止するには、永久磁石の吸引力を適宜値のバネ定数に近似し、動吸振装置のパラメータである質量、弾性率（弾性係数）及び減衰率（減衰係数）のうち質量に適宜値を与えるとともに、ワイヤの振動を弦の振動と捉えて弦を適宜値の質量の質点とバネ定数のバネに置き換えたときのワイヤー固定端から所定距離離れた位置における等価モデルより外部入力に対する弦の変位の伝達関数を求め、定点理論によって弦の無限次までの全振動モードの和をとった応答曲線の定点における傾きが零ないし略零となるように前記弾性率（弾性係数）及び減衰率（減衰係数）を規定していることが望ましい。

すなわち、定点理論で応答曲線の定点における傾きが零ないし略零になる条件が満たされるよう設定すると、可動部にワイヤーの振動の振幅に近い変位又は変形が起こり、振動エネルギーを効率良く減衰要素に移すことができるようになる。しかも、弦の無限次までの全振動モードの和をとった応答曲線の定点における傾きに着目しているので、１次モードのみを抑えるように構成する場合と異なり高次の振動成分が残る不都合もなく、長周期振動との共振現象も効果的に低減することができる。

適用対象がエレベータのワイヤーである場合、当該ワイヤーは一端でエレベータ籠を懸吊支持し、他端側をエレベータ籠の上方に位置する天井壁を通過して駆動機構に係わり合わせられるが、前記永久磁石及びエネルギー吸収手段を、そのエレベータ籠の上壁近傍又は当該エレベータ籠の上方に位置する天井壁近傍に設けておくことが望ましい。

このような位置にエネルギー吸収手段を設ければ、エレベータ籠が昇降しても該エネルギー吸収手段がエレベータ籠と干渉することを有効に防止することができ、また、後記のように動吸振作用も有効に担保することができる。

本発明は、以上説明した構成であるから、ワイヤーの振動自体を非接触下に効果的に抑制し、これにより長期に亘る信頼性やメンテナンスの便を向上させるとともに、エレベータのように長手方向に移動するワイヤー等にも有効に適用可能な動吸振装置を新たに提供することが可能となる。

また、この動吸振装置を用いればワイヤーの固有振動数付近における加振現象にも有効に対応することができ、地震等による長周期振動にも動吸振効果の高い動吸振装置とすることが可能となる。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

この実施形態に係るワイヤーの動吸振装置は、エレベータのワイヤーに適用されるもので、エレベータ１の一般的構造は図１に示すように、エレベータ籠１１の昇降路１２に沿ってガイドレール１３を配置し、その昇降路１２の上方に位置する機械室１４に巻上機１５ａや制御盤１５ｂ、調速器１５ｃ等を含む駆動機構１５を配設して、図２に模式的に示すように巻上機１５ａに巻き掛けたワイヤー１０の一端でエレベータ籠１１を懸吊支持し、巻上機１５ａによって巻上げ又は繰出しを行うものである。機械室１４はコンクリートスラブ製の天井壁１６の上方に位置しており、ワイヤー１０は天井壁１６を貫通して巻上機１５ａに巻き掛けられ、他端に釣り合いおもり１７が取り付けられている。図１及び図２中、符号１８で示すものは乗り場である。

特に高層ビルの場合、ワイヤー１０の長さは数百メートルにおよび、地震による長周期振動でワイヤー１０が共振すると、昇降路１２の壁面やその付設物にワイヤー１０が衝突して、それらの部位に損傷や破損をもたらし、運行が停止するなどの事故が起こる場合がある。このため、ワイヤー１０に対してこの種の振動を抑制する手段が不可欠になってきていることは既に述べた通りである。

そこで、本実施形態は、図２に示すように、ワイヤー１０に対し非接触状態で動吸振装置２を取り付けることを試みる。この動吸振装置２は、エレベータ籠１１の昇降動作の妨げにならないようにする必要があり、また、エレベータ籠１１の昇降に伴ってエレベータ籠１１への取付部から巻取機１５ａへの巻き掛け部までのワイヤー１０の実効長が大きく変化することを踏まえて、エレベータ籠１１の上壁近傍か、天井壁１６の近傍か、少なくとも何れか一方を選択する（図２では併記してあるが必ずしも双方に設けるものではない）。

動吸振装置２は、図５に示すように、ワイヤー１０に常時非接触状態で永久磁石２１を、バネ２２を用いて所定弾性率ｋの下に変位を許容するように配置し、かつ、その変位時に駆動されてワイヤー１０の振動エネルギーを積極的に減衰させる減衰要素たるダンパー２３を採用する。本発明の可動部は永久磁石２１の移動とともにバネ２２の下に変位若しくは変形する箇所を指称するため、バネ２２が板バネである場合にはその板バネ自体が本発明の可動部をなし、永久磁石２１が剛体に支持されその剛体をバネ２２で支持する場合にはその剛体が本発明の可動部をなす。或いは、永久磁石２１を直接バネ２２で支持する場合には永久磁石２１上のバネ接続部分が本発明の可動部となる。そして、これらの可動部及びダンパー２３が本発明のエネルギー吸収手段Ａを構成する。

図６は、ワイヤー１０の一振動方向に対して永久磁石２１の重量ｍ及び吸着力−ｋｍ（後述する）、弾性率ｋ、ダンパーの減衰率ｃを各々どのような値に設定するかを探索するための概念的な解析モデルであり、実際に永久磁石１０をどのように保持し弾性率ｋの弾性をどこに具現しダンパー２３をどこに設けるか、さらにはワイヤー１０の全方位への揺れにいかに対処するか等を検討した具体的な取付構造については、後述する。

この解析モデルについて、各パラメータｍ、−ｋｍ、ｋ、ｃの最適値を決定し、その効果を検証するにあたり、先ず、ワイヤー１０の振動の特性や、動吸振装置２によって外力ｆを及ぼした場合にワイヤー１０の振動にどのように影響するか等を線形的に取り扱えるようにしておく必要がある。そこで、ここでは波動方程式を適用するためにワイヤー１０を弦と見立てて、両端固定弦の固有振動数と固有関数を解析し、次に地震動を想定して境界端（固定端）が変位する場合の振動を解析し、これを踏まえて一点に外力ｆをが加わる場合の振動を解析する。

（両端固定弦の固有周波数と固有関数）
図５においてワイヤー１０を弦として捉えた場合、その波動方程式は端点からの距離をｘ、変位をｙ、弦の線密度をρ、張力をＴとすると、

と表される。ここで、

とする。ｙを変数分離すると、

となる。この微分方程式の一般解は、

である。全長をＬとして、両端固定の境界条件

を代入すると、

となるが、Ａ_２≠０ゆえ、次のようになる。

これが両端固定弦の固有周波数と固有関数である。

（境界端が変位する場合の振動）

次に、これらを踏まえて、図３のように弦の両固定端が振動する場合を考える。弦の絶対変位をｙとすると、先述のように波動方程式は、

となる。両固定端の変位をｙ_０、ｙ_Ｌとすると、図３の一点鎖線で示した変位ｙ_Ｇは、

であり、弦の平衡位置からの相対変位をｙ_Ｒとすると、

となる。数９、数１０の式より、次式を得る。

右辺は弦に働く慣性力を表している。

数１２の式では、弦の平衡位置からの相対変位ｙ_Ｒを用いているので、両端固定の固有関数を用いて展開できる。つまり、

とでき、これを数１２の式に代入すると、

ここで、

とすると、次式を得る。

これにＦ_ｍ（ｘ）をかけ、ｘについて０からＬで積分を行うと、次式を得る。

ただし、固有関数は直交性を持つので、以下の積分値を利用した。

数１６、数１７の式より、

となる。これを数１３の式に代入すると、

ここで、ｙ_Ｌ＝κｙ_０とし、実際に計算を行うと、

となる。これが境界端変位を与えた場合の相対変位である。ここで、

をグリーン関数、すなわち境界端が単位の変位をした時の点ｘでの変位とすると、

となる。

ちなみに、中越地震の際の関東平野でのエレベータワイヤー破断事故に関して、その固有周期は、表１より、

となる。これが関東平野での長周期振動の周期に一致し、共振が起こったと考えられる。

（一点に力が加わる場合の振動）

動吸振装置２を適用する場合、その部位においてワイヤー１０に外力（負荷）を作用させることになるため、図４のように、両端が静止した弦のある点ｘ_０に力ｆが加わる場合を考える必要がある。この時、弦の従う波動方程式は、数１２の式のように、

と表される。固有関数を用いて展開し、直交性を利用して積分すると、

となる。これが弦の一点に力ｆを加えた場合の変位である。
ここで、次のように

を点ｘ_０に単位の力を加えた時の点ｘでの変位とすると、

となる。

以上を踏まえて、図５に示したワイヤー１０と動吸振装置２からなる解析モデルに戻る。弦の線密度をρ、全長をＬ、張力をＴとし、装置２の取り付け位置をワイヤー１０の上端からｄの位置とする。動吸振装置２を質量ｍの質点、バネ２２のバネ定数をｋ、減衰係数をｃ、永久磁石２１による吸引力の近似的なバネ定数を−ｋ_ｍとする。同図では、動吸振装置２の結合は天井壁に取り付けた板バネを想定しているが、取付構造は後述のようにこれに限定されるものではない。
（運動方程式）

先ず、弦の運動方程式を立てて、周波数応答を数値計算するための伝達関数を求める。
ｘ＝ｄの位置での弦の絶対変位ｙ（ｄ）と動吸振装置２の絶対変位ｙ_ｍについて、次の運動方程式が成り立つ。

ここで、数１０、数１１の式のように平衡線の座標を導入してｙ（ｘ）＝ｙ_Ｒ（ｘ）＋ｙ_Ｇ（ｘ）、ｙ_ｍ＝ｙ_Ｒｍ＋ｙ_Ｇ（ｄ）と相対変位に変換すると、

となる。また、弦の相対変位ｙ_Ｒは数２３、数３１の式より、次のように表される。

この式において、ｘ＝ｄとすると、

となり、数３５、数３７の式より、

となるので、これと数２０、数３４の式より、次式を得る。

ここで、

である。数３８、数３９の式より、角周波数ωに関する伝達関数は以下のようになる。

数３５、数３６、数４６、数４７の各式より、任意の点ｘにおける弦の変位の伝達係数は、

となる。これらより、弦の周波数応答を数値計算することができる。
（動吸振装置の最適なパラメータの決定）

ここで、図５に示した動吸振装置２の最適なパラメータを決定するために、周波数応答の最大値を抑えるという定点理論を用いる。そこで、図６のように弦を質量Ｍ（ｎ、ｄ）の質点と剛性Ｋ（ｎ、ｄ）のバネを用いて装置取付位置における等価モデルに置き換える。これらはモード次数ｎ、装置取り付け位置ｄの関数であり、次のように表される。また、ここでは境界が静止している場合を考える。

図６より運動方程式は、

となり、

とすると、

となる。ここで、

として無次元化すると、次式を得る。

これは、図７のようにζの値に依らない２つの定点Ｐ，Ｑを通る。
Ｐ、Ｑの座標は次のようになる。

ここで、この２定点の高さを等しくすることを考える。定点の座標は減衰比ζに依存しないので、ζ＝∞とし、符号を考慮すると、

となる。数５５、数５６の式より、

を得る。次に、定点で傾きを０にするようなζを求めるために、

とすると、これはζに関する二次方程式になり、最適なζが求められる。表２のように、ｍ＝５０、ｋ_Ｍ＝２００と設定すると、ｋ、ζは表３のようになる。それを数５３の式に代入すると、図７の実線のようになる。ここで、制振対象とするモード次数はｎ＝１とした。

しかしながら、実際の振動は無限次の振動モードが重なり合ったものであるため、１次モードを低減するだけでは、他の振動モードが現れて不十分である。そこで、全振動モードの和をとった応答曲線の定点における傾きが零となるようなｋとζの真値を探すべく、上述した１次モードだけの近似解（ｋ＝２５１、ζ＝０．１１）を初期値に、定点理論の考えに基づき、ｋを操作して定点の高さを揃え、次にその定点で傾きが０になるようなζを求める操作を数４６、数４７、数４８の式に対してなし、真値の探索を行った。これにより得られた結果を表４に示す（特にｋ＝３４０、ζ＝０．１１である点を参照）。

次に、このようにして求めた表４のパラメータに基づいて、弦の周波数応答のシミュレーションを試みる。
（最適条件下での周波数応答）

数４６、数４７、数４８の式より、弦の周波数応答は図８のようになる。Ｇ_Ｌ／２はｘ＝Ｌ／２での応答、Ｇ_ｍａｘは各周波数で振幅が最大になる位置での応答を示す。ピークが約２０ｄＢ抑えられており、制振効果が確認できる。また、１次モード付近では、Ｇ_Ｌ／２はＧ_ｍａｘとほぼ一致しており、実験において評価点はｘ＝Ｌ／２とするのが妥当であると確認できる。
（非最適条件下での応答）

エレベータなど、ワイヤーの全長が変化する対象の場合、パッシブな動吸振装置２は最適点を外れる。そのような場合を考慮して、表４に示した諸元の下、ワイヤー長Ｌを変化させてシミュレーションを行った。その周波数応答Ｇ_ｍａｘを図９に示す。ここで、動吸振装置２のパラメータはＬ＝２００［ｍ］で最適となるように設定した。仮にエレベータが０〜２００ｍあるとして、振動が問題になるのは、エレベータ籠が昇降動作する範囲においてワイヤーの実効長が長くなる１６０〜２００ｍの間だからである。さらに、各ワイヤー長に対して周波数応答の最大値をプロットすると、図１０のようになる。図９、図１０より、最適点を外れた場合でも、動吸振装置２の減衰作用によりワイヤーに対して制振効果が期待できることがわかる。このことより、動吸振装置２のパラメータがＬ＝２００［ｍ］以外のところで最適となるように設定されても同様の事が言える。
（動吸振装置の特性）

質量比による変化
図１１に、動吸振装置２の質量ｍを変化させて定点理論を適用した場合の周波数応答Ｇ_ｍａｘを示す。ここで、質量比は数４９の式よりμ＝ｍ／Ｍを用いた。
質量が小さいほど高い制振効果を得られることが分かる。質量比に対して、周波数応答の最大値をプロットすると、図１２のようになる。これより、最大振幅はμに比例すると考えられる。

剛性比による変化
図１３に、剛性ｋ_ｍを変化させて定点理論を適用した場合の周波数応答Ｇ_ｍａｘを示す。ここで、剛性比は数５０の式よりε＝ｋ_ｍ／Ｋを用いた。

剛性が大きいほど高い制振効果が得られることが分かる。剛性比に対して、周波数応答の最大値をプロットすると、図１４のようになる。これより、最大振幅はε^−１に比例すると考えられる。

取り付け位置比による変化
図１５に、取り付け位置ｄを変化させて定点理論を適用した場合の周波数応答Ｇ_ｍａｘを示す。ここで、取り付け位置比はλ＝ｄ／Ｌとする。

取り付け位置が大きいほど高い制振効果が得られることが分かる。取り付け位置比に対して、周波数応答の最大値をプロットすると、図１６のようになる。これより、最大振幅はλ^−１に比例すると考えられる。

このような定点理論と数値計算によって、無限次のモードを重ね合わせた周波数応答のピークが抑えられることを確認し、また、ワイヤー長が変化して最適点を外れるような場合でも制振効果が期待できることを確認した。

さらに、各パラメータが動吸振装置２の効果にどのような影響を与えるのか、様々な値に対して定点理論を適用することで定量的に把握できた。その結果、定点での振幅は

という比例関係を持つことがわかった。つまり、より腹に近い位置に、吸引力を強く保ったまま質量の小さい動吸振装置２を付ければ良いことになる。ただ、腹に近い位置はエレベータ設計上、難しいものがあり、かつ固定端近傍に設けても所要の制振効果を奏し得る点は既に述べたとおりである。

次に、永久磁石を実際にどのように配置し、弾性をエネルギー吸収手段のどこに具現するのか、或いはワイヤーの全方位への揺れにいかに対処するのか等を踏まえた具体的な取付構造に言及する。

先ず、図１７（Ａ）に示すものは、図５のモデルをより具体的な取付構造に展開したもので、コンクリートスラブ等により構成される天井壁１６に基端を固定し自由端側を垂下させてＬ字状の板バネ１２２を設け、この板バネ１２２の当該自由端側に永久磁石１２１を取り付けたものである。この板バネ１２２はワイヤー１０の振動に応じて物理的に変形する箇所となり、本発明の可動部に相当する。平面視すると地震動は直交２方向の成分に分解できることから、同図（Ｂ）に示すように直交２軸上に永久磁石１２１を一対に配置し、ワイヤー１０が何れの方向に振れても対応する１又は２の永久磁石１２１が反応するように構成してある。或いは、感度を上げるために同図（Ｃ）に示すように６個の永久磁石１２１を円周上の等角位置に配置してもよいし、更には相互に独立した吸引力が保障されればこれ以上の永久磁石を密接に配置することもできる。この場合、対称性を考慮するならば偶数個であることが望ましい。

そして、前記板バネ１２２と天井壁１６との間に、減衰要素であるダンパー１２３を設けている。このダンパー１２３には、ショックアブゾーバ、粘性流体を利用したダンパーのほか、エネルギーを蓄積するようなものを用いることが可能である。板バネ１２２及びダンパー１２３が本発明のエネルギー吸収手段Ａを構成している。

板バネ１２２の弾性率ｋやダンパー１２３の減衰率ｃは、上記解析に基づく値と実質的に等価となるように決定すればよい。巻上機１５ａのドラム中心ｎ１から永久磁石１２１の中心ｎ２までの距離は、２〜３ｍ程度に設定しておく。このような振動の節近くに動吸振装置２を配置しても実効を伴う点は既に確認済である。

図示の構成に基づき本発明の基本的作用を再確認するならば、地震動によりワイヤー１０が特定の永久磁石１２１に接近したとき、当該永久磁石１２１との間の吸引力が高まり、これにつれて板バネ１２２が弾性的に変形しながら永久磁石１２１もワイヤー１０に近づく。逆に、ワイヤー１０が遠ざかると、当該永久磁石１２１との間の吸引力が弱まり、これにつれてその永久磁石１２１も元の位置に戻ろうとする。板バネ１２２の弾性率ｋが定点理論に基づいて適切な値に設定されれば、板バネ１２２とワイヤー１０とは丁度その中間に鏡が存して互いに鏡像であるかのごとくに振る舞い、かかる作用はワイヤー１０が何れの方向に振れても営まれる。そして、板バネ１２２は変位の際に減衰要素であるダンパー１２３を引きずり、このダンパー１２３において振動エネルギーを消費するので、非接触な状態であっても板バネ１２２及びダンパー１２３からなるエネルギー吸収手段Ａがワイヤー１０に対する動吸振作用を有効に営むことになる。しかも板バネ１２２はその弾性により無振動時には永久磁石１２１ともどもワイヤー１０に対し所定位置にオフセットされた状態を保持するため、突発的な地震動に対して適切な待機状態を維持することができる。また、高次モードの加振にも対応するような形で定点理論を導入して動吸振装置のパラメータ設定を行うことで、地震動による長周期振動にワイヤー１０が大きく共振することも有効に回避することが可能となる。

なお、エレベータは、実際にはワイヤー１０を複数本並設することが多く、この場合には上記構造に若干工夫を凝らす必要がある。そこで、図１８（ａ）、（ｂ）に示すように、ワイヤー１０の配列方向に沿って配置すべき永久磁石２２１ｂと、その配列方向と直交する方向に沿って配置すべき永久磁石２２１ａとに類別した場合、配列方向の端部に位置する永久磁石２２１ｂおよび配列方向と直交する方向に対峙して配置される永久磁石２２１ａは、図１９（ａ）のように上記板バネ１２２と同様の板バネ２２２ａを用いてその自由端側の片面に取り付け、ワイヤー１０の配列方向に沿って当該ワイヤー１０，１０間に配置される永久磁石２２１ｂは、Ｌ字状をなす板バネの自由端間をＵ字状に接続した板バネ２２２ｂを用いてその自由端側の両面に取り付けるようにする。すなわち、各ワイヤー１０，１０間にも永久磁石２２１ｂが配置されて、何れのワイヤー１０も四方を永久磁石２２１ａ、２２１ｂに包囲された図１７と同等の状態となる。板バネ２２２ｂはワイヤー１０の振動に対し当該ワイヤー１０が接近したら自ら近づき離反したらオフセット位置に戻ろうとする点で上記と同様であるが、この板バネ２２２ｂを挟む２つのワイヤー１０は略同期して同じ方向に振れるため、ワイヤー１０の配列方向に沿って板バネ２２２ｂは近づいた方の永久磁石２２１ｂに向かっていくことになり、干渉が問題となることはない。ダンパー等は図示していないが、図１７の構成に準じて適宜の態様で取り付けることができる。これらの板バネ２２２ａ、２２２ｂはワイヤー１０の振動に応じて物理的に変形するため本発明の可動部に相当し、これらの板バネ２２２ａ、２２２ｂとダンパーが本発明のエネルギー吸収手段を構成することとなる。

さらに、可動部は上記のような弾性変形可能なもの以外に、図２０に示すようにコイルバネに支持されて弾性変位可能な剛体３２２としてもよい。この剛体３２２は図２１に示すように環状のもので、内側にワイヤー１０を包囲するように永久磁石３２１を直交２軸上に計４個配置しており、一対のコイルバネ３００によって１軸方向に取り付けられている。このように構成しても、コイルバネ３００の軸線方向には当該コイルバネ３００の弾性の下に剛体３２２が変位し、コイルバネ３００はその軸線と直交する方向にも弾性的に撓み得るから、剛体３２２の双方の変位動作に有効に対応することができる。そして、図示しないがそのコイルバネ３００と平行を保って動くように自在継手等を介してダンパーを配置すれば、永久磁石３２１をワイヤー１０の振動に連動して移動させ、剛体３２２の変位動作でダンパーを駆動して動吸振作用を営ませることができる。剛体３２２はワイヤー１０の振動に応じて物理的に変位する箇所となるため本発明の可動部に相当し、この剛体３２２及びダンパーが本発明のエネルギー吸収手段を構成することとなる。剛体３２２の弾性率ｋやダンパーの減衰率ｃは、上記解析に基づく値と実質的に等価となるようにしておけばよい。

勿論、ワイヤー１０が単数の場合には、個々のワイヤー１０に直交２方向にコイルバネ３００を配置してもよいのは言うまでもない。

以上、本発明の実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は図示例のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

例えば、上記実施形態で板バネを用いている箇所は、所要の弾性率（弾性係数）が得られ且つ取付構造等に不都合がなければ、板バネ以外のバネ、さらにはバネ以外の弾性体を用いることもできる。減衰要素にショックアブゾーバ、粘性流体を利用したダンパーのほか、エネルギーを蓄積するようなものを用いることができる点も既述の通りである。

また、動吸振装置を天井壁側ではなくエレベータ籠の上壁側に取り付けても同様の効果が奏される。

さらに、本発明は、エレベータのワイヤー以外に例えば斜張橋のワイヤー（ケーブル）等にも有効に適用することが可能である。

本発明の一実施形態に係る動吸振装置が適用されるエレベータの構成図。 同エレベータの模式図。 弦の境界端が変位する場合の振動を解析するための図。 一点に力が加わる場合の振動を解析するための図。 同実施形態に係る動吸振装置をワイヤーに適用した際の解析モデルを示す図。 動吸振装置の装置取付位置における等価モデル。 定点理論を説明するグラフ。 最適条件下での周波数応答を示すグラフ。 非最適条件下での周波数応答を示すグラフ。 ワイヤー長依存性を示すグラフ。 質量ｍによる周波数応答の変化の様子を示すグラフ。 質量比依存性を示すグラフ。 剛性ｋ_ｍによる周波数応答の変化の様子を示すグラフ。 剛性比依存性を示すグラフ。 取付位置ｄによる周波数応答の変化の様子を示すグラフ。 取付位置依存性を示すグラフ。 動吸振装置の具体的な構成例を示す図。 動吸振装置の他の具体的な構成例を示す図。 図１８で用いた可動部たる板バネを示す斜視図。 動吸振装置の上記以外の具体的な構成例を示す図。 図２０で用いた可動部たる剛体を示す斜視図。

符号の説明

１…エレベータ
２…動吸振装置
１０…ワイヤー
１１…エレベータ籠
１６…天上壁
２１、１２１、２２１ａ、２２１ｂ、３２１…永久磁石
２２…可動部（バネ）
２３、１２３…減衰要素（ダンパー）
１２２、２２２ａ、２２２ｂ…可動部（板バネ）
３２２…可動部（剛体）
Ａ…エネルギー吸収手段
ｃ…減衰率（減衰係数）
ｋ…弾性率（弾性係数）

Claims (4)

1. 適用対象であるワイヤーに対し、常時非接触状態で、ワイヤーを吸引する永久磁石およびこの永久磁石を介して前記ワイヤーの振動エネルギーを吸収するエネルギー吸収手段を設けたことを特徴とするワイヤーの動吸振装置。
2. エネルギー吸収手段が、永久磁石の吸引力によりワイヤーの振動に連動して当該永久磁石の移動とともに所定弾性率の下に変位若しくは変形するように配置した可動部と、この可動部の変位若しくは変形を所定減衰率の下に抑制するように該可動部に係わり合わせた減衰要素とを備えていることを特徴とする請求項１記載のワイヤーの動吸振装置。
3. 永久磁石の吸引力を適宜値のバネ定数に近似し、動吸振装置のパラメータである質量、弾性率及び減衰率のうち質量に適宜値を与えるとともに、ワイヤーの振動を弦の振動と捉えて弦を適宜値の質量の質点とバネ定数のバネに置き換えたときのワイヤー固定端から所定距離離れた位置における等価モデルより入力に対する弦の変位の伝達関数を求め、定点理論によって弦の無限次までの全振動モードの和をとった応答曲線の定点における傾きが零ないし略零となるように前記弾性率及び減衰率を規定していることを特徴とする請求項２記載のワイヤーの動吸振装置。
4. 適用対象がエレベータのワイヤーであって、ワイヤーは一端でエレベータ籠を懸吊支持し、他端側をエレベータ籠の上方に位置する天井壁を通過して駆動機構に係わり合わせたものであり、前記永久磁石及びエネルギー吸収手段をそのエレベータ籠の上壁近傍又は当該エレベータ籠の上方に位置する天井壁近傍に設けていることを特徴とする請求項１〜３記載のワイヤーの動吸振装置。
   
   
   

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