JP2011202768A - Magnetic multiple dynamic vibration absorber - Google Patents
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Description
本発明は構造物や各種機器の制振装置に関し、特に、可動重量と永久磁石と導体板を用いた磁気式多重動吸振器に関する。 The present invention relates to a vibration damping device for structures and various devices, and more particularly, to a magnetic multiple motion vibration absorber using a movable weight, a permanent magnet, and a conductor plate.
従来の動吸振器の構造を図9乃至図11により説明する。
図9に示す従来の動吸振器は、制振対象物となるばね要素k、減衰要素cで振動している主系質量体Mに付加質量体m2をばね要素k2と減衰要素c2を介して直接取り付けたうえ、付加するパラメータm2,k2,c2を制振対象物に対して最適に選択することにより振動抑制効果を得るものである。
The structure of a conventional dynamic vibration absorber will be described with reference to FIGS.
Conventional dynamic vibration absorber shown in FIG. 9, the spring elements become damping object k, attenuate additional mass body m 2 in the main system mass M which is vibrating in damping element c and the spring element k 2 elements c 2 In addition, a vibration suppression effect is obtained by optimally selecting parameters m 2, k 2, and c 2 to be added to the object to be controlled.
また、図10に示す直列二重動吸振器では、主系質量体Mと第一動吸振器の付加質量体m1の間にはばね要素k1で減衰要素を設けず、付加質量体m2、ばね要素k2、減衰要素c2からなる第二動吸振器を取り付けることにより減衰を得るものであり、この直列二重動吸振器は特許文献1に示されるように従来の直列二重動吸振器と比べて振動抑制効果が高いことが知られている。ただし、図10に示す直列二重動吸振器は、大型建造物を対象としており、小型の機械構造物や機器に適用することは想定していない。
Further, in the series double dynamic vibration absorber shown in FIG. 10, no damping element is provided by the spring element k 1 between the main mass M and the additional mass m 1 of the first dynamic vibration absorber, and the additional mass m 2 , damping is obtained by attaching a second dynamic vibration absorber comprising a spring element k 2 and a damping element c 2 , and this series double dynamic vibration absorber is a conventional series double vibration absorber as disclosed in
一方、小型の機械構造物や機器に適用できる動吸振器として、複数の永久磁石と導体板と可動重量とを用いてばね要素k2と減衰要素c2を構成した磁気式動吸振器が提案されている(特許文献2、3)。
On the other hand, as a dynamic vibration absorber that can be applied to small mechanical structures and devices, a magnetic dynamic vibration absorber is proposed in which a spring element k 2 and a damping element c 2 are configured using a plurality of permanent magnets, a conductor plate, and a movable weight. (
この磁気式動吸振器は、図11に示すように、複数の磁石4を隣接する磁石が異磁極となるように縦横に配置し、磁性材である可動部バックヨーク5に固定することで可動部磁石列6を構成し、非磁性材からなる可動部構造体2の上下両側に固定している。複数の磁石7も隣接する磁石が異磁極となるように、可動部磁石列6と同一配置にて磁性材である固定部バックヨーク8に固定することで固定部磁石列9を構成し、一定の隙間10を介して全ての可動磁石4と固定磁石7が異磁極となるように可動部磁石列6に対向させ、固定部構造体3に固定している。また、固定部構造体3は制振対象物1に直接固定されている。
As shown in FIG. 11, this magnetic dynamic vibration absorber is movable by arranging a plurality of
さらに、上下の隙間10にそれぞれ導体板11を配置するとともに、可動部構造体2と固定部構造体3の間には、ベアリング球12が受け座13からなるベアリング機構33が設置されている。なお、図11の矢印14は磁束の流れである。
Furthermore, the
このように構成された磁気式動吸振器は、可動部構造体2が固定部構造体3に対し相対移動する場合、すなわち対向する可動部磁石列6と固定部磁石列9の位置がずれる場合、対向する磁石間に作用する磁気吸引力と磁気反発力が図1のばね要素k2になる。さらに、対向磁石どうしのずれ運動にともない、隙間の磁束14が導体板11に対し相対運動することで減衰要素c2になっている。
In the magnetic dynamic vibration absorber configured as described above, when the
このように永久磁石と導体板と可動重量からなる単純な構成により、動吸振器に必要な復元力と減衰力が同時に得られるため、コイルばね、オイルダンパ等の機械要素を各々配置していた方式に比べ、動吸振器の小型化が可能となっている。 As described above, since a simple configuration including a permanent magnet, a conductive plate, and a movable weight can simultaneously obtain a restoring force and a damping force necessary for the dynamic vibration absorber, mechanical elements such as a coil spring and an oil damper have been arranged. Compared with the method, the dynamic vibration absorber can be downsized.
上述した複数の永久磁石と導体板と可動重量を用いてばね要素と減衰要素を構成する磁気式動吸振器は一段構成の動吸振方式であるが、これを多重動吸振器構成にする場合、従来の動吸振方式をそのまま多重化すると、複数の磁石を全てバックヨークに固定して磁気回路を構成しているため、バックヨークの物量が膨大となる。そのため、設計自由度が制限され、小型の機械構造物等に適用可能な動吸振器を構成する際に、第1動吸振器の付加質量体m1、ばね要素k1及び第2動吸振器の付加質量体m2、ばね要素k2、減衰要素c2を最適に設定することが困難となる場合がある。 The magnetic dynamic vibration absorber that constitutes the spring element and the damping element using the plurality of permanent magnets, the conductive plate, and the movable weight described above is a single-stage dynamic vibration absorption system. If the conventional dynamic vibration absorption method is multiplexed as it is, a plurality of magnets are all fixed to the back yoke to constitute a magnetic circuit, so that the amount of the back yoke becomes enormous. Therefore, when a dynamic vibration absorber that can be applied to a small mechanical structure or the like is configured with a limited degree of design freedom, the additional mass body m 1 , the spring element k 1, and the second dynamic vibration absorber of the first dynamic vibration absorber It may be difficult to optimally set the additional mass body m 2 , the spring element k 2 , and the damping element c 2 .
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、第1動吸振器のばね要素となる磁石と第二動吸振器のばね要素となる磁石を一部共用することで、磁気回路を構成するバックヨークの一部を省略し、これにより、小型で設計自由度の高い磁気式多重動吸振器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and by partially sharing a magnet that is a spring element of the first dynamic vibration absorber and a magnet that is a spring element of the second dynamic vibration absorber, a magnetic circuit is provided. It is an object of the present invention to provide a magnetic multi-acting vibration absorber that is small and has a high degree of design freedom by omitting a part of the configured back yoke.
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、制振対象物に固定された固定部構造体と、前記固定部構造体の上部及び下部に固定部バックヨークを介して固定された上部及び下部の固定部磁石列と、前記固定部構造体の内部に設置された非磁性体からなる第1可動部構造体と、前記固定部磁石列と対向するように前記第1可動部構造体の上部及び下部に固定された上部及び下部の第1可動部磁石列と、前記第1可動部構造体の内部に設置された非磁性体からなる第2可動部構造体と、前記上部及び下部の第1可動磁石列と対向するように前記第2可動部構造体に固定された第2可動部磁石列と、前記上部及び下部の第1可動部磁石列と前記第2可動部磁石列との間の隙間に配置された導体板と、を有することを特徴とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and includes a fixed portion structure fixed to an object to be damped, and an upper portion fixed to an upper portion and a lower portion of the fixed portion structure via a fixed portion back yoke. And a lower fixed portion magnet row, a first movable portion structure made of a non-magnetic material installed inside the fixed portion structure, and the first movable portion structure so as to face the fixed portion magnet row. Upper and lower first movable part magnet arrays fixed to the upper and lower parts of the first movable part structure, a second movable part structure made of a non-magnetic material installed inside the first movable part structure, and the upper and lower parts A second movable portion magnet row fixed to the second movable portion structure so as to face the first movable magnet row, an upper and lower first movable portion magnet row, and a second movable portion magnet row, And a conductor plate disposed in a gap between the two.
また、本発明は、制振対象物に固定された固定部構造体と、前記固定部構造体の上部及び下部に固定部バックヨークを介して固定された上部及び下部の固定部磁石列と、前記固定部構造体の内部に設置され、上部及び下部に導体板が設けられた第1可動部構造体と、前記固定部磁石列と対向するように前記導体板に固定された上部及び下部の第1可動部磁石列と、前記第1可動部構造体の内部に設置された非磁性体からなる第2可動部構造体と、前記上部及び下部の第1可動磁石列に対向するよう前記第2可動部構造体に固定された第2可動部磁石列と、を有することを特徴とする。 The present invention also includes a fixed part structure fixed to a vibration control object, and upper and lower fixed part magnet rows fixed to an upper part and a lower part of the fixed part structure via a fixed part back yoke, A first movable part structure installed inside the fixed part structure and provided with conductor plates on the upper and lower sides; an upper part and a lower part fixed to the conductor plate so as to face the fixed part magnet row; The first movable part magnet array, the second movable part structure made of a non-magnetic material installed inside the first movable part structure, and the first movable magnet structure facing the upper and lower first movable magnet arrays. And a second movable part magnet row fixed to the two movable part structures.
また、本発明は、制振対象物に固定部バックヨークを介して固定された固定部磁石列と、第2可動部構造体に第2可動部バックヨークを介して固定された第1可動部磁石列と、前記制振対象物と前記第2可動部構造体の間に配置された非磁性体からなる第1可動部構造体と、前記固定部磁石列及び前記第2可動部磁石列に対向するように第1可動部構造体に固定された第1可動部磁石列と、前記第1可動部磁石列と前記第2可動部磁石列との間の隙間に配置された導体板と、を有することを特徴とする。 The present invention also provides a fixed part magnet array fixed to the object to be controlled via the fixed part back yoke, and a first movable part fixed to the second movable part structure via the second movable part back yoke. A magnet row, a first movable portion structure made of a non-magnetic material disposed between the vibration suppression object and the second movable portion structure, and the fixed portion magnet row and the second movable portion magnet row. A first movable part magnet row fixed to the first movable part structure so as to oppose, a conductor plate disposed in a gap between the first movable part magnet row and the second movable part magnet row, It is characterized by having.
本発明によれば、第1動吸振器のばね要素となる磁石と第2動吸振器のばね要素となる磁石を一部共用することで、磁気回路を構成するバックヨークの一部を省略し、これにより、小型で設計自由度の高い磁気式多重動吸振器を提供することができる。 According to the present invention, the magnet serving as the spring element of the first dynamic vibration absorber and the magnet serving as the spring element of the second dynamic vibration absorber are partially shared, thereby omitting a part of the back yoke constituting the magnetic circuit. Thus, it is possible to provide a magnetic multi-motion vibration absorber that is small and has a high degree of design freedom.
以下、本発明に係る磁気式多重動吸振器の実施形態を、図面を参照して説明する。
[第1の実施形態]
(構成)
本発明の第1の実施形態に係る磁気式多重動吸振器を、図1を用いて説明する。
第1の実施形態に係る磁気式多重動吸振器は、制振対象物1に直接固定された固定部構造体3と、この固定部構造体3の内部に設置された非磁性材からなる第1可動部構造体15と、この第1可動部構造体15の内部に設置された非磁性材からなる第2可動部構造体18とから構成される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a magnetic multi-motion vibration absorber according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First Embodiment]
(Constitution)
A magnetic multiple motion vibration absorber according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The magnetic multi-motion vibration absorber according to the first embodiment includes a
第1可動部構造体15の上部及び下部には、隣接する磁石が異磁極となるように複数の磁石16を図中上方向から見て縦横に配列された上部及び下部の第1可動部磁石列17が配置固定され、この上部及び下部の第1可動部磁石列17に対向して、第2可動部構造体18には、複数の磁石19を隣接する磁石が異磁極となるように縦横に配列された第2可動部磁石列20が配置されている。また、固定部構造体3の上部及び下部には、固定部バックヨーク8を介して複数の磁石7を隣接する磁石が異磁極となるように図中上方向から見て縦横に配列された上部及び下部の固定部磁石列9が配置固定されている。
The upper and lower first movable part magnets in which the plurality of
そして、固定部磁石列9に対向する第1可動部磁石列17、及び第1可動部磁石列17に対向する第2可動部磁石列18は、それぞれ同一配置とし、所定の隙間21、22を挟んで同一形状を持つ異磁極が対向する構成となっている。
The first movable
また、固定部構造体3と第1可動部構造体15の間には、ベアリング球23と受け座24からなるベアリング機構34が設置され、これにより隙間21を保持している。同様に、第1可動部構造体15と第2可動部構造体18の間には、ベアリング球26と受け座27からなるベアリング機構35が設置され、これにより隙間22を保持している。また、この隙間22には導体板25が配置されている。なお、図1の矢印28は磁束の流れを示している。
Further, a
(作用)
上記のように構成された磁気式多重動吸振器において、第1可動部構造体15が固定部構造体3に対し相対移動する場合、すなわち対向する第1可動部磁石列17と固定部磁石列9の磁石の位置がずれる場合、対向する磁石16、7間に作用する磁気吸引力と磁気反発力が図10のばね要素k1になり、第1動吸振器を構成する。また、第2可動部構造体18が第1可動部構造体15に対し相対移動する場合、すなわち対向する第2可動部磁石列18の磁石19と第1可動部磁石列17の磁石16の位置がずれる場合、対向する磁石16、19間に作用する磁気吸引力と磁気反発力が図10のばね要素k2になるとともに、対向磁石どうしのずれ運動に伴い、隙間22の磁束28が導体板25に対し相対運動することで減衰要素c2になっている。これにより第2動吸振器を構成する。
(Function)
In the magnetic multiple dynamic vibration absorber configured as described above, when the first
このように、第1可動部磁石列17と第2可動部磁石列20はいずれも非磁性材である第1可動部構造体15と第2可動部構造体18に固定することにより、第1可動部磁石列17は固定部磁石列9と対向することでばね要素k1を構成すると同時に、第2可動部磁石列20と対向することでばね要素k2を構成している。これにより、第1動吸振器のばね要素となる複数の磁石と第2動吸振器のばね要素となる複数の磁石を一部共用することで、磁束の流れを効率化し、磁気回路を構成するバックヨークの一部を省略することができる。すなわち、第2可動部磁石列20の両側の第1可動構造体15に第一可動部磁石列17を配置することで、バックヨークを省略して磁束の流れを効率化し、限られたスペースにて並列化してより大きなばね要素k2が得られる。
As described above, the first movable
(効果)
以上説明したように、本第1の実施形態によれば、上部及び下部の第一可動部磁石列17を固定部磁石列9に対向させるとともに、導体板25を介して第2可動部磁石列20に対向させることで第1及び第2動吸振器を構成し、これにより、第1動吸振器の付加質量体m1、ばね要素k1および、第2動吸振器の付加質量体m2、ばね要素k2、減衰要素c2を最適設定することが可能となり、小型の機械構造物等に適用可能な小型で設計自由度の高い磁気式多重動吸振器を提供することができる。
(effect)
As described above, according to the first embodiment, the upper and lower first movable
[第2の実施形態]
本発明の第2の実施形態に係る磁気式多重動吸振器を、図2及び図3を用いて説明する。
本第2の実施形態では、第1可動部磁石列17を構成する磁石16の断面形状を固定部磁石列9側と第2可動部磁石列20側で変化させた上、隙間21を介して固定部磁石列9の磁石7と対向する部分は磁石7と同一形状とし、隙間22を介して第2可動部磁石列の磁石19と対向する部分は磁石19と同一形状としている。第1可動部磁石列17の磁石16の断面形状の変化が傾斜状の場合と階段状の場合を図2及び図3に各々図示している。
[Second Embodiment]
A magnetic multiple motion vibration absorber according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the second embodiment, the cross-sectional shape of the
本第2の実施形態によれば、磁気復元力を得るための可動磁石の断面形状を調整することにより、第1動吸振器のばね要素k1と第2動吸振器のばね要素k2のばね定数及び減衰要素c2をさらに最適設定することが可能となる。 According to the second embodiment, by adjusting the cross-sectional shape of the movable magnet for obtaining the magnetic restoring force, the spring element k 1 of the first dynamic vibration absorber and the spring element k 2 of the second dynamic vibration absorber are adjusted. can be further optimized set the spring constant and damping element c 2 become.
[第3の実施形態]
本発明の第3の実施形態に係る磁気式多重動吸振器を、図4(a)、(b)及び図5(a)、(b)を用いて説明する。
[Third Embodiment]
A magnetic multiple motion vibration absorber according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 (a) and 4 (b) and FIGS. 5 (a) and 5 (b).
上記第1の実施形態では、第1可動部磁石列17と第2可動部磁石列20はバックヨークを用いずに、全て非磁性材である第1可動部構造体15と第2可動部構造体18に固定しているのに対し、本第3の実施形態では、第1可動部磁石列17の磁石16の一部を第1可動部バックヨーク29に固定するとともに、他の磁石16は非磁性材である第1可動部構造体15に固定している。ここで、図4(a)、(b)に示す実施形態では第1可動部バックヨーク29は第1可動部磁石列17の周辺部に、図5(a)、(b)に示す実施形態では第1可動部磁石列17の中央部に配置されているが、これに限定されず周辺部と中央部の両方または必要に応じて他の位置に配置してもよい。
また、第2可動部磁石列20は、第1可動部構造体15に固定した磁石16に対向する位置にのみ磁石19を配置し、第2可動部構造体18に固定している。
In the first embodiment, the first movable
In the second movable
本第3の実施形態によれば、第2動吸振器のばね要素k2に用いる磁石物量を調整することにより、より広い範囲でばね要素k2のばね定数を自由に設定することができる。 According to the third embodiment, by adjusting the magnet amount to be used for the spring element k 2 of the second dynamic vibration absorber, the spring constant of the spring element k 2 can be freely set in a wider range.
[第4の実施形態]
本発明の第4の実施形態に係る磁気式多重動吸振器を、図6を用いて説明する。
本第4の実施形態では、第1可動部磁石列17の磁石16を導体板30に直接固定し、第1可動部磁石列17を構成するとともに、導体板30を非磁性材である支持柱31に結合することで、第1可動部構造体15を構成している。
[Fourth Embodiment]
A magnetic multiple motion vibration absorber according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the fourth embodiment, the
本第4の実施形態によれば、導体板30が第1可動部構造体15の構造部材を兼用することで、構造部材をさらに省略できる。したがって、第1動吸振器の付加質量体m1の設定自由度が拡がり、さらに磁気式多重動吸振器の小型化を実現することができる。
According to the fourth embodiment, since the
[第5の実施形態]
本発明の第5の実施形態に係る磁気式多重動吸振器を、図7及び図8を用いて説明する。
本第5の実施形態では、図7に示すように、第1可動部磁石列17の複数の磁石16を隣接する磁石が異磁極となるように、非磁性材からなる第一可動部構造体15に図中上方向から見て縦横に配置固定して、第1可動部磁石列17を構成するとともに、制振対象物1に固定した固定部磁石列9と同一配置とし、その上部に設置する。
[Fifth Embodiment]
A magnetic multiple motion vibration absorber according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the fifth embodiment, as shown in FIG. 7, the first movable part structure made of a non-magnetic material so that the magnets adjacent to the plurality of
第1可動部磁石列17の磁石16と固定部磁石列9の磁石7は一定の隙間21を介して、同一形状を持つ異磁極が対向する構成となっている。さらに、非磁性材からなる第2可動部構造体18に、複数の磁石19を磁性材である第2可動部バックヨーク32を介して隣接する磁石が異磁極となるように縦横に配置固定し、第2可動部磁石列20を第1可動部磁石列17の上部に設置する。第1可動部磁石列17の磁石16と第2可動部磁石列20の磁石19は一定の隙間22を介して、同一形状を持つ異磁極が対向する構成となっている。
The
図8に示す実施形態では、第1可動部磁石列17の磁石16の一部を第1可動部ヨーク29に固定するとともに、他の磁石16は非磁性材である第1可動部構造体15に固定している。さらに第2可動部磁石列20は、第1可動部構造体15に固定した磁石16に対向する位置にのみ磁石19を配置し、第2可動部構造体18に固定している。
In the embodiment shown in FIG. 8, a part of the
本第5の実施形態によれば、第1及び第2動吸振器の構成を単純化することができるため、第1及び第2動吸振器の構成パラメータの設定自由度が拡がり、さらに磁気式多重動吸振器の小型化を実現することができる。 According to the fifth embodiment, since the configurations of the first and second dynamic vibration absorbers can be simplified, the degree of freedom in setting the configuration parameters of the first and second dynamic vibration absorbers is increased, and the magnetic type is further improved. Miniaturization of the multiple dynamic vibration absorber can be realized.
なお、第1から第5の実施形態において、図4(b)に示すように磁石を水平面から見て縦横に配列した例で示したが、同心円状に矩形状の磁石を配列してもよく、また、円筒状の磁石を同心円状に配置しても良いのはもちろんである。 In the first to fifth embodiments, as shown in FIG. 4B, magnets are arranged vertically and horizontally as viewed from the horizontal plane, but rectangular magnets may be arranged concentrically. Of course, the cylindrical magnets may be arranged concentrically.
1…制振対象物、2…可動部構造体、3…固定部構造体、4…磁石、5…可動部バックヨーク、6…可動部磁石列、7…磁石、8…固定部バックヨーク、9…固定部磁石列、10…隙間、11…導体板、12…ベアリング球、13…受け座、14…磁束の流れ、15…第1可動部構造体、16…磁石、17…第1可動部磁石列、18…第2可動部構造体、19…磁石、20…第2可動部磁石列、21、22…隙間、23、26…ベアリング球、24、27…受け座、25…導体板、14、28…磁束の流れ、29…第1可動部バックヨーク、30…導体板、31…支持柱、32…第2可動部バックヨーク、33、34、35…ベアリング機構。
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