JP2012517563A - ねじり振動を除去するための減衰システムおよび方法 - Google Patents

ねじり振動を除去するための減衰システムおよび方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2012517563A
JP2012517563A JP2011548624A JP2011548624A JP2012517563A JP 2012517563 A JP2012517563 A JP 2012517563A JP 2011548624 A JP2011548624 A JP 2011548624A JP 2011548624 A JP2011548624 A JP 2011548624A JP 2012517563 A JP2012517563 A JP 2012517563A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vibration
damping system
actuator device
degrees
rotating shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2011548624A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5301684B2 (ja
Inventor
ウド マイヤー、カール
オスター‐マイアー、ヨッヘン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of JP2012517563A publication Critical patent/JP2012517563A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5301684B2 publication Critical patent/JP5301684B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/10Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system
    • F16F15/18Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using electric, magnetic or electromagnetic means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C3/00Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
    • F16C3/02Shafts; Axles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/10Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Abstract

本発明は、機械における回転軸(1)のねじり振動を減衰させるための減衰システムに関する。この減衰システムにおいては、ねじり振動を検出するためのトルクセンサ(5)が設けられている。機械的な逆振動を発生させるための少なくとも1つの磁歪式アクチュエータ装置(3,4)が設けられている。そして、トルクセンサ(5)の測定信号を時間的に分解して検出し、逆振動のための移相された信号を発生し、且つアクチュエータ装置(3,4)を駆動する制御手段が設けられている。更に、機械における回転軸(1)のねじり振動を減衰させるための方法によれば、回転軸(1)のトルク(MA)のねじり振動(dMA)が時間分解されて検出され、逆振動(dMD)のための移相された信号を発生させられ、そして機械的な逆振動(dMD)が少なくとも1つの磁歪式アクチュエータ装置(3,4)により発生させられる。
【選択図】図1

Description

本発明は、それぞれ独立の請求項の前文に記載された特徴を有する、ねじり振動を除去するための減衰システム、その減衰システムの使用およびねじり振動を除去するための方法に関する。
回転軸に力を変換する機械は、固有振動数および共振効果によって好ましくないねじり振動を発生することがあり、これらのねじり振動は、うなり騒音、又は摩耗、又は最悪の場合には振動技術的にその回転軸に結合されている部品又は部品群の故障を引き起こす。従来は回転軸上に設けた二重質量システムを用いて、そのシステムの固有振動数を変化させることによって、ねじり振動を減衰させるか又は回避していた。同様に、ベルトを用いてベルト車およびバランス質量を有する補助装置を介してねじり振動を減衰させるシステムが存在する。これらの方法の場合には、ねじり振動が機械的作用を介して減衰させられ、それらの付加的な質量および機構が機械の重量および機械の複雑性を高める。回転機械系において部分機構の投入又は遮断によってその機械系の固有振動数を変化させる場合には、結合されている機械的な減衰システムもこの変化に適合させなければならず、それによってそのシステムの複雑性が更に増す。
本発明の課題は、ねじり振動ならびにねじり振動によって引き起こされる障害作用、特に騒音発生および/又は振動を除去するための手段および方法を提供することにある。更に、簡単な手段により、変化させられた振動条件への適合化を行なうことも可能にしようとするものである。
先んじて磁気歪みおよび磁気弾性という公知の互いに逆の物理的作用を説明しておく。というのは、それらは本発明において利用される作用であるからである。
磁気歪みは、物理的には、印加された磁界による強磁性体の変形である。その際に物体は、例えば一定の体積のもとに弾性的な長さ変化を受ける。強磁性体に外部磁界が印加されると、いわゆるワイスの磁区が同じ向きに整列する。双極子の回転によって棒長が約10〜30μm/m(高磁気歪み材料では、2mm/mまで)の範囲内において変化する。強磁性体は交番磁界によって機械的振動を励起させられる。
磁気弾性効果の場合には、磁気歪みに対して逆のやり方にて、強磁性材料への機械的な力作用によってワイスの磁区の整列が起こり、それに基づいて、これらの磁区が外側に向けて変化させられた透磁率を生じさせ、この透磁率が、例えばコイルとの磁気結合によって測定可能である。
特に、本発明の第1の装置技術上の観点に基づいて、力を変換する機械における回転軸のねじり振動を減衰させるための減衰システムにおいて、本発明の課題を解決すべく、次の手段を備えることを提案する。即ち、
ねじり振動を検出するためのトルクセンサと、
機械的な逆振動を発生させるための少なくとも1つの磁歪式アクチュエータ装置と、
トルクセンサの測定信号を時間的に分解して検出し、逆振動のための移相された信号を発生し、且つそのアクチュエータ装置を駆動し得る制御手段と、
を備えることを提案する。
磁歪式アクチュエータ装置が、とりわけ回転軸を取り囲むホルダ装置上に配置された少なくとも1つの第1の電磁コイルを有するとよい。
本発明の好ましい実施態様によれば、このホルダ装置は機械のハウジングに固定されている。しかし、それによって、アクチュエータ装置と回転軸の間の間隙距離ならびにトルクセンサと回転軸との間の間隙距離が過大に変動することがないようにするために、回転軸の同心性の正確さに対して、より高い要求が課せられる。
従って、更に発展させられた実施態様においては、ホルダ装置が、機械のハウジングに対して、予め調整された間隙距離が回転軸の回転中に常に維持されたままであるように、不均衡および/又は回転不正確さおよび/又は軸受公差および/又はねじりによって引き起こされる回転軸の曲がり運動に連動して追従するホルダ装置として構成されている。これによってホルダ装置は回転軸の曲がり運動に追従する。
少なくとも1つのアクチュエータ装置の作用方向が、当該アクチュエータ装置の作用方向が回転軸の表面領域におけるねじり応力の方向にできるだけ良好に一致するように、回転軸の回転軸線に対して予め定められた傾斜角にて配置されているならば有利である。
回転軸の回転軸線に対して、第1のアクチュエータ装置の作用方向の傾斜角が30度から60度までの間、好ましくは40度から50度までの間、更に好ましくは43度から47度までの間、なおも更に好ましくは45度にあり、第2のアクチュエータ装置の作用方向の傾斜角が255度から285度までの間、好ましくは265度から275度までの間、更に好ましくは268度から272度までの間、なおも更に好ましくは270度にあるとよい。
少なくとも1つの磁歪式アクチュエータ装置が回転軸を取り囲むホルダ装置内に配置されている電磁コイルとして構成されているとよい。更に、好ましくは複数の磁歪式アクチュエータ装置がそれぞれ多数の電磁コイルを有し、これらの電磁コイルが周りを一周するように配置されているとよい。
本発明の他の好ましい実施態様においては、トルクセンサおよび少なくとも1つの電磁コイルが、回転軸を取り囲む1つの共通な又はそれぞれ個別のホルダ装置内に配置されている。これによって用途に応じた要求に対してより大きな柔軟性が可能にされている。
その柔軟性は、何倍も増幅されて調整される逆振動を発生させるべく回転軸を取り囲む多数のホルダ装置を設けるならば、更に向上させることができる。
磁気歪み効果は大きな作用深さを持たないことから、回転軸が用途上の制約により中空回転軸として実施されている場合には、本発明による減衰システムを使用することが格別に有利である。
更に、制御手段が、開ループ又は閉ループの制御回路にて、振動を除去する減衰を調整して発生させる制御アルゴリズムを有するとよい。
少なくとも1つの磁歪式アクチュエータ装置が、回転軸の表面から予め与えられた間隙だけ隔てられて配置されている。それによって、本発明による減衰は非接触にて、従って摩擦による摩耗なしに実施することができる。
更に、他の好ましい実施態様においては、複数のアクチュエータ装置が互いに妨害的影響を及ぼさないように、少なくとも1つの磁歪式アクチュエータ装置が、隣接するアクチュエータ装置から予め与えられた距離だけ隔てられている。
少なくとも1つの磁歪式アクチュエータ装置が、回転軸の相反する両回転方向もしくは両振動方向のそれぞれ1つのために設けられている少なくとも1つの第1および第2の電磁コイルを有し、第1および第2の電磁コイルの作用方向が互いにほぼ垂直に形成されているとよい。
本発明の更に別の実施態様においては、互いに相補的に作用するアクチュエータ装置の第1および第2の電磁コイルが交差させられて上下に配置されている。
この場合に、トルクセンサは、磁気歪み効果とは逆の効果である磁気弾性原理に基づいて構成されているとよい。しかし他の公知の構造様式により構成されていてもよい。
更に別の観点によれば、本発明の課題は、回転軸におけるねじり振動による騒音発生および/又は振動を低減するための先行する請求項に記載の減衰システムの使用によって解決される。
更に別の観点に従って、ここでは方法技術的な観点に従って、本発明の課題は、前述の実施態様による減衰システムを用いて機械における回転軸のねじり振動を除去するための方法により解決される。
このために、次の方法ステップが実行される。即ち、
回転軸のトルクのねじり振動を時間分解して検出し、
逆振動のための移相された信号を発生させ、
機械的な逆振動を少なくとも1つの磁歪式アクチュエータ装置により発生させる。
格別に効果的な減衰は、第1のアクチュエータ装置がトルクのねじり振動の振動最大の期間に通電され、第2のアクチュエータ装置がトルクのねじり振動の振動最小の期間に通電されるによって達成される。それによって、発生させられた減衰作用をする逆振動は、その都度、方向をねじり振動ごとに1回変化するねじり応力の方向に適合させられる。
本発明による方法により、ねじり振動を大幅に打ち消すことができるので、例えば障害となる騒音発生又は障害となる振動を除去することができる。更に、停止状態にある回転軸系においても発生するねじり振動もしくは振動を本発明に従って減衰させることができる。
以下、添付図面に基づく実施例において本発明を説明する。
図1は本発明による減衰システムの第1の好ましい実施態様を示す。
図2は減衰システムの断面図を示す。
図3は本発明による減衰システムの第2の好ましい実施態様を示す。
図4は本発明による減衰システムの第3の好ましい実施態様を示す。
図5は信号およびトルクの経過ダイアグラムを示す。
図6は減衰システムの本発明による配置の概略図を示す。
図7はねじり振動が重畳している間におけるねじり応力の経過図を示す。
図8はねじり振動が重畳している間におけるねじり応力の経過図を示す。
図1は本発明による減衰システム11の好ましい実施態様を示す。
軸受6(図6参照)において回転可能に支持された力変換機械の回転軸1は、特に表面領域において顕著に現れるねじり振動の影響下にある。このねじり振動の周波数は、その機械系の固有周波数からもたらされる。
本発明によれば、回転軸1を取り囲むホルダ装置2が特にリング状に形成されている。この実施態様では、回転軸表面に向けられたホルダ装置2の内面に、1つのトルクセンサ5と、多数の磁歪式の第1および第2のアクチュエータ装置3,4とが、回転軸の周りを環状に取り囲むように配置されている。
第1のアクチュエータ装置3は、それらの電磁的に発生させられる力作用がねじり時に回転軸1の回転軸線に対して45度で生じるねじり応力にほぼ一致するように、回転軸1の回転軸線に対して傾斜角αにて配置されている。それゆえ、第1の傾斜角αは好ましくは45度であるが、しかし30度と50度との間にあってもよい。
第2のアクチュエータ装置4は、回転軸1の異なる回転方向用もしくは振動方向用に設けられていて、従って第1の傾斜角に対して相補的に形成された第2の傾斜角βにて配置されている。
トルクセンサは、同じホルダ装置2内において内面側に配置されていてもよく、回転軸1の表面に非接触にて電磁的に結合されている。このトルクセンサが、磁気歪み原理とは逆の磁気弾性原理に基づいて構成されているならば、格別に有利である。
トルクセンサ5によって時間的に分解されて検出されるねじり振動の測定信号が、(図示されていない)制御装置によって、逆振動dMDを発生させるべく180度移相された制御信号を発生させるために使用される。移相された制御信号は、その制御装置によって増幅されて、回転軸1のねじり振動方向に応じて第1又は第2のアクチュエータ装置3又は4を制御すべく出力される。
逆振動のより大きな力作用を発生させるために、1つの回転軸1上に、磁歪式アクチュエータ装置を備えた多数の本発明によるホルダ装置2,2’を配置してもよい。
他の(図示されていない)実施態様においては、アクチュエータ装置3,4およびトルクセンサ5が別々のホルダ装置上に配置されている。更に他の実施態様においては、1つのホルダ装置2上に、多数の第1のアクチュエータ装置3のみが配置されている。後者の場合には、アクチュエータ装置3を備えた構造の等しいホルダ装置2を逆向きにして回転軸1上に配置することができるので、回転軸1の上に一方のホルダ装置を左回りに、他方の同じホルダ装置を右回りに取り付けることによって、唯一の構造形態によって回転軸1の両ねじり振動方向をカバーすることができる。
ホルダ装置2が、一実施態様においては、機械のハウジング(図示されていない)に固定接続されていて、回転軸1の表面から予め調整された間隙距離だけ隔てられて配置されている。しかし、更に有利であるのは、他の発展させられた実施態様において、ホルダ装置2が回転軸の同心性の不正確さ、軸受遊び、たわみ又はねじりに起因する回転軸1のあらゆる曲がり運動に容易に耐えるように、ホルダ装置2を機械のハウジング8に対して「浮動的」もしくは柔軟に固定することである。この場合には、トルクセンサ5の予め調整された間隙距離も磁歪式アクチュエータ装置3,4の予め調整された間隙距離も常に維持されたままであり、従ってねじり振動の測定および制御された減衰がより正確で且つより効率的である。
ホルダ装置2は、分離可能なねじ結合によってホルダ装置の組立ておよび分解を可能にする2つの軸受殻(図示されていない)から構成されているとよい。
図2には、図1の減衰システムの横断面図が示されている。特に、磁歪式アクチュエータ装置3,4がホルダ装置2の内面に回転軸1の周りを環状に囲むように配置されていて、接触が生じないように、従って摩擦および摩耗が生じないように、回転軸表面から予め与えられた間隙距離をもって隔てられていることが分かる。
磁歪式アクチュエータ装置3および4は、互いに障害的影響を及ぼさないようにそれぞれ十分に隔てられている。
活性化させられたアクチュエータ装置3又は4はそれぞれ交番磁界を発生し、この交番磁界は予め与えられた距離間隙を介して回転軸1の表面近くの領域に侵入し、ワイスの磁区の双極子を整列させる。一方向に整列させられたワイスの磁区は、回転軸の表面近くの領域の長さ変化を、当該領域の両方向に生じさせる。従って、発生させられた逆振動dMDが傾斜角α又はβに沿って回転軸1の周りにねじり振動として伝わり、そのねじり振動は、ねじり応力によって発生させられたねじり振動とは逆に向けられ、180度移相されている。
逆振動dMDの振幅および周波数は、開ループ又は閉ループの制御回路における1つ又は複数のアクチュエータ装置3および/又は4の調節によって、或る制御アルゴリズムに従って検出ねじり振動dMAに対して比例的に調節可能又は制御可能であるので、この減衰システムおよびこの方法により、ねじり振動の良好な除去効率が達成可能である。
更に、トルクセンサ5は、アクチュエータ装置3,4の作用によってトルクセンサ5が誤った信号を検出しないように、アクチュエータ装置3,4が回転軸1に影響を及ぼさない回転軸領域の上方に配置されているとよい。
図3には本発明による減衰システムの第2の好ましい実施態様が示されている。
図1における実施態様とは違って、反対作用をする複数のアクチュエータ装置3および4が、ここでは上下に交差配置されている。それぞれのこれらのアクチュエータ装置3および4は互いに妨害しない。なぜならば、決してそれらが同時に作動させられることはなく、各グループ種類が回転軸1のそれぞれ専用のねじり振動回転方向に対して作動させられるからである。同類に属するアクチュエータ装置3および4は、従来どおり互いに十分に隔てられ、従って隣接するアクチュエータ装置3又は4の作用に対して妨害的な影響を及ぼさない。
アクチュエータ装置3および4におけるこの交差させられた、もしくは部分的に重ねられた配置によって、とりわけ長さにおいてホルダ装置2のよりコンパクトな構造様式が達成され、この構造様式は幾つかの用途にとってスペース不足のゆえに有利である。
図4は本発明による減衰システムの第3の好ましい実施態様を示す。
この実施態様においては、同様にホルダ装置2の長さに関してよりコンパクトな構造様式が達成されるが、しかしこの場合には相補的に作用するアクチュエータ装置3および4が上下にではなくて周囲線に沿って隣り合わせに配置されている。
図5は、時間的に分解された信号およびトルクの経過ダイアグラムを示す。
一定であると仮定される駆動トルクMAに、ねじり振動dMAが重畳されている。本発明により正確に移相されて発生させられた逆振動dMDが更に重畳されるので、理想的な場合には、ねじり振動dMAが逆振動dMDによって消去される。ねじり振動の検出は、時間分解のほかに、逆振動の振幅も制御可能であるように振幅においても行なわれ、適合化された大きさでもって実行される。
ねじり振動dMAは正弦波状振動によって表されており、この振動は一定と仮定される駆動トルクMAの上側の振動最大値dMAmaxを持つ半波と、駆動トルクMAの下側の振動最小値dMAminを持つ半波とを有する。
ねじり応力は、振動最大dMAmaxおよび振動最小dMAminの期間中に、その都度回転軸線に対して傾斜した異なる方向において、図1に示されているようにそれぞれ傾斜角αおよびβでもって経過する。ねじり応力の回転方向反転が起こる。それゆえ、本発明によれば、ねじり振動の振動最大値dMAmaxの期間中には、第1の磁歪式アクチュエータ装置3のコイルのみが通電され、振動最小値dMAminの期間中には、第2の磁歪式アクチュエータ装置4のコイルのみが通電される。
従って、逆振動dMDの信号は第1および第2のアクチュエータ装置3および4に分配される。この信号分配は、対称的に、即ち正弦振動の零通過時に行なわれるべきである。
従って、第1および第2の互いに相補的に配列されたアクチュエータ装置3および4を備えた好ましい装置は、両アクチュエータ装置のうち一方のみしか持たない装置よりも二倍効率的である。
図6は、減衰システム11の本発明による配置の概略図を示す。
回転軸1は2つの軸受6,6において回転可能に支持されている。これらの軸受はすべり軸受、玉軸受又はころ軸受等として実施することができる。回転軸1には駆動装置トルクMAが回転方向に作用し、駆動装置トルクMAに反作用トルクとして出力トルクMRが反対に作用するので、回転軸1はねじり応力にさらされている。機械的な回転軸システムの固有振動数によってねじり振動が生じ、このねじり振動は、特に回転軸1の表面近くの領域において強められて形成され、ねじり応力を引き起こす。
回転軸の強磁性材料、例えば合金鋼が、ねじり応力によって引き起こされる材料圧縮に基づいて、透磁率の磁歪変化を発生する。回転軸表面材料の透磁率の時間分解された変化が、磁気弾性作用をするトルクセンサ5によって検出され、(図示されていない)制御装置に引き渡される。制御装置は、ホルダ装置2の外側に配置されていてもよいし、ホルダ装置2の内側に配置されていてもよい。
制御装置は、検出信号に対して移相された減衰信号を発生し、この減衰信号は増幅されて、回転軸1の回転方向に応じて磁歪式アクチュエータ装置3又は4を制御するために使用される。
フレキシブルケーブル12は十分な長さを有するので、このケーブルを介してアクチュエータ装置3,4と、トルクセンサ5と、場合によっては制御装置とに電流を供給することができ、且つ信号交換をすることができる。
この実施態様では、アクチュエータ装置3,4を備えた本発明によるホルダ装置2は機械のハウジング8に固定して取付けられてはおらず、柔軟に吊持されている。
伝達要素10が2つのヒンジ7,7のところでホルダ装置2と固定装置9とに旋回可能に接続されている。それによって、ホルダ装置2は、回転軸1の回転軸線に対して垂直な平面内において少なくとも2つの運動自由度を有する。
従って、伝達要素10は、回転軸1の回転方向に応じて引張力も圧縮力もホルダ装置2に伝達することができ、ホルダ装置2を回転軸1と一緒に回転しないように固定保持することができる。本発明の減衰システムのこのような柔軟な吊持によって、ねじり振動の検出とアクチュエータ装置による反対方向の移相された逆振動の発生とに対する回転軸1の過大な曲がりによる妨害的影響が排除もしくは強く低減される。
図7および図8は、一定のトルクMAにねじり振動が重畳されている間におけるねじり応力13,14の経過図を示す。
ねじり振動を明らかにするために、回転軸1は停止しているものと仮定する。ここで、回転軸1が或る部分長にわたって、例えば軸に結合されている質量によって、回転振動もしくはねじり振動の状態に置かれたならば、回転軸1の両端は互いに相手方に対して逆に回転し、回転軸1の弾性によって行ったり来たり振動する。
ねじり振動によって引き起こされて、ねじり振動の回転方向が変化し、その回転方向にともなって図7におけるねじり応力13と図8におけるねじり応力14とが相補的に変化する。
回転軸1が一定のトルクMAにより矢印にて示された回転方向に回転する際には、ねじり振動がトルクMAに重畳される。この場合に、前もって説明したねじり振動の方向反転は維持されたままである。
その都度相補的な向きにされるねじり振動が、図7では、図5に示されたねじり振動の振動最大dMAmaxに相当し、図8では、図5に示されたねじり振動の振動最小dMAminに相当する。
本発明による減衰システムおよび方法により、騒音を発生するねじり振動が除去されるばかりでなく、トルク振動ピークも弱められ、それによってシステム寿命が延長され、従ってコストの低減が可能である。
更に、本発明によるねじり振動除去は、例えば機械系の固有振動数が部分機構の投入又は遮断によって変化する場合に、変化した振動条件に自動的に適応する。課題解決手段として、本発明による減衰システムは、機械系のねじり固有振動数に影響を全く又は殆ど及ぼさず、僅かな重量によって傑出している。
1 回転軸
2 ホルダ装置
3 第1のアクチュエータ装置
4 第2のアクチュエータ装置
5 トルクセンサ
6 軸受
7 ヒンジ
8 ハウジング
9 固定装置
10 伝達要素
11 減衰システム
12 フレキシブルケーブル
13 ねじり応力
14 ねじり応力
α 傾斜角
β 傾斜角
A 駆動装置トルク
R 出力トルク
dMA ねじり振動
dMD 逆振動
dMAmax 振動最大
dMDmin 振動最小

Claims (18)

  1. 力を変換する機械における回転軸(1)のねじり振動を除去するための減衰システム(11)であって、その機械がハウジングを有する減衰システム(11)において、
    ねじり振動(dMA)を検出するためのトルクセンサ(5)が設けられ、
    機械的な逆振動(dMD)を発生させるための少なくとも1つの磁歪式アクチュエータ装置(3,4)が設けられ、
    トルクセンサ(5)の測定信号を時間的に分解して検出し、逆振動(dMD)のための移相された信号を発生し、且つ前記アクチュエータ装置(3,4)を駆動する制御手段が設けられていることを特徴とする減衰システム。
  2. 磁歪式アクチュエータ装置(5)が、ホルダ装置(2)上に配置された少なくとも1つの第1の電磁コイル(3,4)を有することを特徴とする請求項1記載の減衰システム。
  3. ホルダ装置(2)が、機械のハウジングに固定されているか、又はこの機械のハウジングに対して、予め調整された間隙距離が回転軸(1)の回転中に常に維持されたままであるように、不均衡および/又は共心不正確さおよび/又は軸受公差および/又はねじりによって引き起こされる回転軸(1)の曲がり運動に連動して追従するホルダ装置(2)として構成されていることを特徴とする請求項2記載の減衰システム。
  4. 少なくとも1つのアクチュエータ装置(3,4)の作用方向が回転軸(1)の表面領域におけるねじり応力の方向にできるだけ良好に一致するように、少なくとも1つのアクチュエータ装置(3,4)の作用方向が回転軸(1)の回転軸線に対して予め定められた傾斜角(α,β)にて配置されていることを特徴とする請求項1乃至3の1つに記載の減衰システム。
  5. 回転軸の軸線に対して、第1のアクチュエータ装置(3)の作用方向の傾斜角(α)が30度から60度までの間、好ましくは40度から50度までの間、更に好ましくは43度から47度までの間、なおも好ましくは45度にあり、第2のアクチュエータ装置(4)の作用方向の傾斜角(β)が255度から285度までの間、好ましくは265度から275度までの間、更に好ましくは268度から272度までの間、なおも好ましくは270度にあることを特徴とする請求項1乃至4の1つに記載の減衰システム。
  6. 少なくとも1つの磁歪式アクチュエータ装置(3,4)が回転軸(1)を取り囲むホルダ装置(2)として構成されていることを特徴とする請求項1乃至5の1つに記載の減衰システム。
  7. トルクセンサ(5)および少なくとも1つの電磁コイル(3,4)が、回転軸(1)を取り囲む1つの共通な又はそれぞれ個別のホルダ装置(2)内に配置されていることを特徴とする請求項1乃至6の1つに記載の減衰システム。
  8. 何倍も増幅される逆振動を発生させるべく、回転軸(1)を取り囲む多数のホルダ装置(2)が設けられていることを特徴とする請求項1乃至7の1つに記載の減衰システム。
  9. 回転軸(1)が中空回転軸であることを特徴とする請求項1乃至8の1つに記載の減衰システム。
  10. 前記制御手段が或る制御アルゴリズムを有することを特徴とする請求項1乃至9の1つに記載の減衰システム。
  11. 少なくとも1つの磁歪式アクチュエータ装置(3,4)が、回転軸(1)の表面から予め与えられた間隙だけ隔てられて配置されていることを特徴とする請求項1乃至10の1つに記載の減衰システム。
  12. 複数のアクチュエータ装置(3,4)が互いに妨害的影響を及ぼさないように、少なくとも1つの磁歪式アクチュエータ装置(3,4)が、隣接するアクチュエータ装置(3,4)から予め与えられた距離だけ隔てられていることを特徴とする請求項1乃至11の1つに記載の減衰システム。
  13. 少なくとも1つの磁歪式アクチュエータ装置(3,4)が、回転軸(1)の相反する両回転方向のそれぞれ1つのために設けられている少なくとも1つの第1および第2の電磁コイル(3,4)を有し、第1および第2の電磁コイル(3,4)の作用方向が互いにほぼ垂直に形成されていることを特徴とする請求項1乃至12の1つに記載の減衰システム。
  14. 互いに相補的に作用するアクチュエータ装置(3,4)の第1および第2の電磁コイル(3,4)が交差させられて上下に配置されていることを特徴とする請求項13記載の減衰システム。
  15. トルクセンサ(5)が磁気弾性原理に基づいて構成されていることを特徴とする請求項1乃至14の1つに記載の減衰システム。
  16. 回転軸におけるねじり振動による騒音発生および/又は振動を低減するための請求項1乃至15の1つに記載の減衰システムの使用。
  17. 請求項1乃至15の1つに記載の減衰システムを用いて機械における回転軸(1)のねじり振動を除去するための方法において、
    回転軸(1)のトルク(MA)のねじり振動(dMA)を時間分解して検出し、
    逆振動(dMD)のための移相された信号を発生させ、
    機械的な逆振動(dMD)を少なくとも1つの磁歪式アクチュエータ装置(3,4)により発生させることを特徴とする方法。
  18. 第1のアクチュエータ装置(3)がトルク(MA)のねじり振動(dMA)の振動最大(dMAmax)の期間に通電され、第2のアクチュエータ装置(4)がトルク(MA)のねじり振動(dMA)の振動最小(dMAmin)の期間に通電されることを特徴とする請求項17記載の方法。
JP2011548624A 2009-02-10 2010-01-05 ねじり振動を除去するための減衰システムおよび方法 Expired - Fee Related JP5301684B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009008075A DE102009008075A1 (de) 2009-02-10 2009-02-10 Dämpfungssystem und Verfahren zum Eliminieren der Torsionschwingungen
DE102009008075.9 2009-02-10
PCT/EP2010/050041 WO2010091904A1 (de) 2009-02-10 2010-01-05 Dämpfungssystem und verfahren zum eliminieren der torsionsschwingungen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012517563A true JP2012517563A (ja) 2012-08-02
JP5301684B2 JP5301684B2 (ja) 2013-09-25

Family

ID=42121645

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011548624A Expired - Fee Related JP5301684B2 (ja) 2009-02-10 2010-01-05 ねじり振動を除去するための減衰システムおよび方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8465374B2 (ja)
EP (1) EP2396567A1 (ja)
JP (1) JP5301684B2 (ja)
CN (1) CN102308117B (ja)
DE (1) DE102009008075A1 (ja)
WO (1) WO2010091904A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016109288A (ja) * 2014-12-09 2016-06-20 本田技研工業株式会社 電磁ダンパ
US9657806B2 (en) 2014-12-09 2017-05-23 Honda Motor Co., Ltd. Electromagnetic damper
JP2019524048A (ja) * 2016-06-20 2019-08-29 ヌオーヴォ・ピニォーネ・テクノロジー・ソチエタ・レスポンサビリタ・リミタータNuovo Pignone Tecnologie S.R.L. ターボ機械システムにおけるねじり振動の低減のための電気アクチュエータ装置

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013202560A1 (de) * 2013-02-18 2014-08-21 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Winkelmesseinrichtung
CN105317923B (zh) * 2014-07-08 2017-12-26 东北大学 一种利用超声振动抑制小型旋转机械转子系统振动的方法
EP3002566A1 (en) 2014-09-30 2016-04-06 Alstom Technology Ltd A system for compensating rotor vibrations
CN105864272B (zh) * 2016-05-24 2018-09-25 西南交通大学 一种低频隔振超材料轴结构
CN109559731B (zh) * 2017-09-25 2023-11-24 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 磁致伸缩降噪组件
CN107974805B (zh) * 2017-11-14 2023-06-06 珠海格力电器股份有限公司 一种减振结构、洗衣机及其减振方法
CN107831801A (zh) * 2017-12-08 2018-03-23 北京海月星科技有限公司 一种减振装置
DE102018207140B4 (de) * 2018-05-08 2023-12-28 Airbus Helicopters Technik Gmbh Verfahren zur Dämpfung von Torsionsschwingungen in einem Antriebsstrang und Antriebsstrang
FR3084688B1 (fr) * 2018-08-01 2020-09-18 Somfy Activites Sa Actionneur domotique electromecanique
DE102018119972A1 (de) * 2018-08-16 2020-02-20 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Aktorsystem, insbesondere für ein Fahrzeug
DE102018009834A1 (de) * 2018-12-14 2020-06-18 Karlsruher Institut für Technologie Sensorvorrichtung und Verfahren zur Bestimmung eines Drehmoments einer Drehmoment-Übertragungseinrichtung
CN110044387A (zh) * 2019-05-05 2019-07-23 武汉珞珈新空科技有限公司 一种抗震式低速输出轴和编码器的连接装置
CN110850903B (zh) * 2019-11-07 2021-04-13 西安交通大学 转轴径向振动主动控制系统及主动控制方法
CN113809871A (zh) * 2020-06-11 2021-12-17 中国船舶重工集团公司第七一一研究所 一种用于抑制扭矩波动的自动控制装置
CN111677753B (zh) * 2020-06-17 2021-07-30 苏州贝基电子科技有限公司 用于超高转速转子的振动补偿式滚子轴承
US11674412B2 (en) 2021-04-16 2023-06-13 Baker Hughes Holdings Llc Closed loop control employing magnetostrictive sensing
CN113833605B (zh) * 2021-08-31 2023-02-14 浙江运达风电股份有限公司 一种风电机组传动链扭振附加阻尼控制方法
CN115500900B (zh) * 2022-09-13 2024-03-19 以诺康医疗科技(苏州)有限公司 一种用于超声手术刀的切削部、过渡部及超声手术刀

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001145850A (ja) * 1999-08-31 2001-05-29 Dana Corp 車両の駆動列アセンブリに使用する駆動軸管
JP2002327659A (ja) * 2001-04-27 2002-11-15 Denso Corp 磁歪式アクチュエータおよび燃料噴射弁
US20040069092A1 (en) * 2002-10-11 2004-04-15 Schankin David Paul Torsional active vibration control system
JP2006136443A (ja) * 2004-11-11 2006-06-01 Inax Corp 振動発生器付き浴槽

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3019651B2 (ja) * 1993-03-05 2000-03-13 神鋼電機株式会社 回転機の振動抑制装置
AU6614196A (en) * 1995-07-14 1997-02-18 Felix Bottcher Gmbh & Co. Method and device for reducing flexional vibrations in rotating systems
JPH10309951A (ja) * 1997-05-09 1998-11-24 Honda Motor Co Ltd 回転体の制振装置
DE19721298C2 (de) * 1997-05-21 2001-09-06 Mannesmann Sachs Ag Hybrid-Fahrantrieb für ein Kraftfahrzeug
US6279391B1 (en) * 1999-10-26 2001-08-28 Meritor Heavy Vehicle Systems, Llc Electrical engine firing pulse converter
US6606922B2 (en) * 2000-04-28 2003-08-19 Schmitt Measurement Systems, Inc. Rotational imbalance compensator
US6520678B2 (en) * 2001-03-27 2003-02-18 Spicer Driveshaft, Inc. Vehicle center bearing assembly including piezo-based device for vibration damping
FR2824374B1 (fr) 2001-05-04 2005-11-11 Valeo Dispositif de filtration de vibrations en rotation et transmission pour vehicule automobile comportant un tel dispositif
DE10355624A1 (de) * 2003-11-28 2005-07-07 Volkswagen Ag Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen an einer Fahrzeug- oder Maschinenkomponente
DE102006062126A1 (de) * 2006-12-30 2008-07-03 Robert Jahn Rotationswerkzeug, Verfahren zur Schwingungsdämpfung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001145850A (ja) * 1999-08-31 2001-05-29 Dana Corp 車両の駆動列アセンブリに使用する駆動軸管
JP2002327659A (ja) * 2001-04-27 2002-11-15 Denso Corp 磁歪式アクチュエータおよび燃料噴射弁
US20040069092A1 (en) * 2002-10-11 2004-04-15 Schankin David Paul Torsional active vibration control system
JP2006136443A (ja) * 2004-11-11 2006-06-01 Inax Corp 振動発生器付き浴槽

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016109288A (ja) * 2014-12-09 2016-06-20 本田技研工業株式会社 電磁ダンパ
US9657806B2 (en) 2014-12-09 2017-05-23 Honda Motor Co., Ltd. Electromagnetic damper
JP2019524048A (ja) * 2016-06-20 2019-08-29 ヌオーヴォ・ピニォーネ・テクノロジー・ソチエタ・レスポンサビリタ・リミタータNuovo Pignone Tecnologie S.R.L. ターボ機械システムにおけるねじり振動の低減のための電気アクチュエータ装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010091904A1 (de) 2010-08-19
EP2396567A1 (de) 2011-12-21
CN102308117A (zh) 2012-01-04
DE102009008075A1 (de) 2010-08-12
JP5301684B2 (ja) 2013-09-25
US20110319177A1 (en) 2011-12-29
US8465374B2 (en) 2013-06-18
CN102308117B (zh) 2015-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5301684B2 (ja) ねじり振動を除去するための減衰システムおよび方法
US5291975A (en) System and method for damping narrow band axial vibrations of a rotating device
US5834867A (en) Electromagnetic rotary vibrator and damper for a rotary body
US2363373A (en) Shaft vibration pickup
JPS63254219A (ja) 流体軸受を有する回転機械振動の電磁的減少装置
US4667413A (en) Inclinometers
NO20110051A1 (no) Forbedringer ved eller vedrorende gyroskop med vibrerende struktur
JP2976578B2 (ja) ロータのバランス修正方法
JP4980386B2 (ja) スピンドルモーター用の能動電磁減衰システム
US5609230A (en) Vibration cancellation device
JP5823586B2 (ja) 回転式試験システム
EP2740954B1 (en) Magnetic bearing apparatus and method for reducing vibration caused by magnetic bearing apparatus
CN105787153B (zh) 一种减振联轴器的设计方法
CN109312818A (zh) 离心力摆装置
JP2007121042A (ja) タイヤ試験機及びタイヤ試験の方法
JP2005512081A (ja) 磁気トルク/力変換器
Tonoli et al. Electromechanical dampers for vibration control of structures and rotors
Půst Weak and strong nonlinearities in magnetic bearings
KR100701628B1 (ko) 자력을 이용한 비틀림 진동 시뮬레이터
JP2684882B2 (ja) 回転体の振動抑制装置
JP2012078648A (ja) 画像形成装置及び像担持体ユニット
JP6624689B2 (ja) 洗濯機
JP2003156100A (ja) 回転体制振装置
JP2013132340A (ja) 洗濯機
CN110468557A (zh) 洗衣机及旋转装置

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130125

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130129

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130423

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130521

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130619

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees