JP2014222093A - Base isolation device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a base isolation device capable of easily coping with not only a heavy load but also a light load.SOLUTION: A base isolation device includes a slide plate, a retainer, and a base plate. The slide plate, the retainer, and the base plate have a magnet generating attraction force in the center. The slide plate and the base plate respectively have an upper plate 23 and a lower plate 43 having opposite magnetic polarity to that of the magnet around the magnet. The retainer is movable in a horizontal direction by a rolling element 35. The rolling element 35 is a high magnetic permeability material part, and can be rolled between the upper plate 23 and the lower plate 43. A supporting part 33 is a low magnetic permeability material part, and supports the rolling element 35 so as to be rolled. Thereby, a magnetic circuit is formed around the supporting part 33, and magnetic attraction force can be efficiently generated.

Description

本発明は、免震装置に関し、特に、地盤上又は構造物上の免震対象物を鉛直方向に支持し、水平方向に変形復元可能な免震装置に関する。   The present invention relates to a seismic isolation device, and more particularly, to a seismic isolation device that supports a base isolation object on a ground or a structure in a vertical direction and can be deformed and restored in a horizontal direction.

免震対象物(例えば、住宅、事務所、高層ビル、橋梁、プラントなど)の地震動対策は、大きく、耐震(耐力の向上、補強など)、制震(制震装置による振幅の低減、エネルギー吸収など)、免震(免震装置による振動絶縁、固有周期の伸長など)が知られている。   The seismic motion countermeasures for seismic isolation objects (for example, houses, offices, high-rise buildings, bridges, plants, etc.) are large, earthquake resistance (improvement of strength, reinforcement, etc.), vibration control (reduction of amplitude by the vibration control device, energy absorption) Etc.) and seismic isolation (vibration isolation by seismic isolation devices, natural period extension, etc.) are known.

免震装置は、免震対象物と地震動を絶縁するためのものであり、地震入力エネルギーが免震対象物に入りにくくし、激しく揺れないようにするものである。免震床や免震テーブルにも免震装置が使用される。従来の免震装置は、水平固有周期の伸長が行われている。現在では、一般的なスペクトル特性を持つ地震波に対して、周期4秒以上となるような水平固有周期の伸長が実現されている。免震装置の代表例としては、積層ゴム支承と転がり免震支承が知られている。積層ゴム支承は、ゴムのせん断剛性を利用した弾性型である。転がり免震支承は、転動可能な物体を、中央を広くして両側を狭くした形状で挟むことにより、水平方向の力がかかっても、振り子のようにして、広い中央に戻るようにする、重力を利用するものである。   The seismic isolation device is for insulating the seismic isolation object from the seismic motion, and makes it difficult for the seismic input energy to enter the seismic isolation object and not to shake vigorously. Seismic isolation devices are also used for base isolation floors and tables. In conventional seismic isolation devices, the horizontal natural period is extended. At present, for natural seismic waves with spectral characteristics, the horizontal natural period has been extended so that the period is 4 seconds or more. As representative examples of seismic isolation devices, laminated rubber bearings and rolling seismic isolation bearings are known. The laminated rubber bearing is an elastic type utilizing the shear rigidity of rubber. Rolling seismic isolation bearings allow a rollable object to be sandwiched in a shape that is wide at the center and narrowed at both sides, so that it can return to a wide center like a pendulum, even when a horizontal force is applied. , Using gravity.

制震装置として、磁石を利用することは知られている。例えば、特許文献1及び2には、制振対象構造物と可動重量とに、それぞれ、磁石が同心円状又は平面上に交互に複数設け、これらの磁石による吸引力及び反発力を利用して位置を復元することが記載されている。   It is known to use a magnet as a vibration control device. For example, in Patent Documents 1 and 2, a plurality of magnets are provided concentrically or alternately on a flat surface on a vibration control target structure and a movable weight, respectively, and positions using the attractive force and repulsive force of these magnets. Is described to restore.

特許第3038347号公報Japanese Patent No. 3038347 特許第4040123号公報Japanese Patent No. 4040123

積層ゴム支承は、高層建物や橋梁などの大型構造物の免震装置として多数の実績がある。しかしながら、積層ゴムの水平剛性と鉛直剛性の比率の特徴から、大型構造物に比べて鉛直反力が小さな一般住宅などの小型構造物では固有周期の伸長に必要な小さな水平剛性を積層ゴムでは実現することが困難である。また、火災などへの安全性が求められる構造物では、防火設備が必要である。   Laminated rubber bearings have many achievements as seismic isolation devices for large structures such as high-rise buildings and bridges. However, due to the characteristics of the ratio between the horizontal rigidity and the vertical rigidity of laminated rubber, the laminated rubber achieves the small horizontal rigidity required for the extension of the natural period in small structures such as ordinary houses that have a smaller vertical reaction force than large structures. Difficult to do. In addition, fire prevention equipment is required for structures that require safety against fire.

また、転がり免震支承は、例えば多数の転動体と平面転動面を組み合わせる方法では、大きな鉛直反力に対応できるが、水平移動に対する復元力を発生しない。そのため、積層ゴムや弾性バネなどの復元力装置を併設し、さらに、摩擦減衰が小さいので減衰装置を併設する必要がある。また、例えば単一の転動体と曲面転動面を組み合わせる方法では、重力による復元力が発生するが、風時などの居住性を考慮して復元力が小さい小振幅において免震装置の作動を停止する振止装置を併設することが多く、免震装置自体の減衰は極めて小さいので減衰装置を併設する必要がある。さらに、大きな鉛直反力に対応するためには多数の免震装置を設置する必要があり、大型構造物への適用には困難さが認められる。   In addition, the rolling seismic isolation bearing can cope with a large vertical reaction force by, for example, a method of combining a large number of rolling elements and a planar rolling surface, but does not generate a restoring force for horizontal movement. Therefore, it is necessary to provide a restoring force device such as a laminated rubber or an elastic spring, and further to provide a damping device because frictional damping is small. In addition, for example, in the method of combining a single rolling element and a curved rolling surface, a restoring force is generated by gravity, but the seismic isolation device is operated at a small amplitude with a small restoring force in consideration of habitability such as wind. There is often a stop device to stop, and since the damping of the seismic isolation device itself is extremely small, it is necessary to provide a damping device. Furthermore, it is necessary to install a number of seismic isolation devices in order to cope with a large vertical reaction force, which is difficult to apply to large structures.

このように、既存の免震装置は、短所を補うために、異種の免震装置、減衰装置などの制震装置、振止装置などを併設していた。   As described above, the existing seismic isolation devices are provided with different types of seismic isolation devices, damping devices such as damping devices, and anti-vibration devices in order to compensate for the shortcomings.

また、従来の磁石の利用は、専ら、複数の磁石を用いることによる単純な吸引力と反発力を利用して、エネルギーを吸収して、加速度や変形を抑制しようとする制振装置に関するするものであった。これらの装置では、磁石による復元力は、変位に対して、ほぼ線形に変化することが想定されていた(例えば、特許文献1の「磁気ばね定数」に関する説明並びに図7及び図19のグラフ参照)。   In addition, the use of conventional magnets is mainly related to a vibration damping device that uses a simple attractive force and repulsive force by using a plurality of magnets to absorb energy and suppress acceleration and deformation. Met. In these apparatuses, it is assumed that the restoring force by the magnet changes substantially linearly with respect to the displacement (for example, see the description of “magnetic spring constant” in Patent Document 1 and the graphs of FIGS. 7 and 19). ).

そこで、本願発明は、重荷重だけでなく軽荷重にも容易に対応可能な免震装置を提案することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to propose a seismic isolation device that can easily cope with not only a heavy load but also a light load.

本願発明の第1の観点は、地盤上又は構造物上の免震対象物を鉛直方向に支持し、水平方向に変形復元可能な免震装置であって、前記免震対象物に固定されるためのスライドプレートと、前記地盤又は前記構造物に固定されるためのベースプレートと、前記スライドプレート及び前記ベースプレートとの間に水平方向に移動可能に存在するリテーナーを備え、前記スライドプレートは、前記リテーナー側において第1磁極を有する上部磁気部と、前記リテーナー側において前記第1磁極と対極である第2磁極を有する上部プレート部を備え、前記ベースプレートは、前記リテーナー側において前記第2磁極を有する下部磁気部と、前記リテーナー側において前記第1磁極を有する下部プレート部を備え、前記リテーナーは、復元した場合に前記上部磁気部及び前記下部磁気部に対向する位置に存在し、前記スライドプレート側に前記第2磁極を有し、前記ベースプレート側に前記第1磁極を有する中部磁気部と、復元した場合に前記上部プレート部及び前記下部プレート部に接し、転動可能な磁性体の転動体と、少なくとも前記中部磁気部と前記転動体との間に存在し、前記転動体よりも磁性が低い支持部を備えることを特徴とするものである。   A first aspect of the present invention is a seismic isolation device that supports a seismic isolation object on a ground or a structure in a vertical direction and can be deformed and restored in a horizontal direction, and is fixed to the seismic isolation object. A slide plate, a base plate to be fixed to the ground or the structure, and a retainer that is movable in a horizontal direction between the slide plate and the base plate, the slide plate being the retainer An upper magnetic part having a first magnetic pole on the side, and an upper plate part having a second magnetic pole opposite to the first magnetic pole on the retainer side, and the base plate has a lower magnetic pole having the second magnetic pole on the retainer side A magnetic part and a lower plate part having the first magnetic pole on the retainer side, wherein the retainer is A middle magnetic part that exists at a position opposite to the upper magnetic part and the lower magnetic part, has the second magnetic pole on the slide plate side, and has the first magnetic pole on the base plate side; A rolling element of a magnetic body that is in contact with the plate part and the lower plate part and is rollable, and a support part that is present at least between the middle magnetic part and the rolling element and has lower magnetism than the rolling element. It is characterized by.

本願発明の第2の観点は、第1の観点の免震装置であって、前記スライドプレートは、前記上部磁気部及び前記上部プレート部との間に形成された上部溝部を有し、前記ベースプレートは、前記下部磁気部及び前記下部プレート部との間に形成された下部溝部を有し、前記リテーナーの前記中部磁気部が、前記スライドプレートの前記上部磁気部及び前記上部溝部と重なって前記リテーナー側の前記上部プレート部とは重ならず、かつ、前記ベースプレートの前記下部磁気部及び前記下部溝部と重なって前記リテーナー側の前記下部プレート部とは重ならない場合の接線剛性に比較して、前記リテーナーの前記中部磁気部が、前記リテーナー側の前記上部プレート部の一部と重なり、かつ、前記リテーナー側の前記下部プレート部の一部と重なる場合の接線剛性を減少させるものである。   A second aspect of the present invention is the seismic isolation device according to the first aspect, wherein the slide plate has an upper groove portion formed between the upper magnetic portion and the upper plate portion, and the base plate Has a lower groove portion formed between the lower magnetic portion and the lower plate portion, and the retainer retains the middle magnetic portion of the retainer overlapping the upper magnetic portion and the upper groove portion of the slide plate. Compared to the tangential rigidity when it does not overlap the upper plate part on the side and does not overlap the lower magnetic part and the lower groove part of the base plate and does not overlap the lower plate part on the retainer side, The middle magnetic part of the retainer overlaps with a part of the upper plate part on the retainer side and overlaps with a part of the lower plate part on the retainer side. It is intended to reduce the tangential stiffness when that.

本願発明の第3の観点は、第1又は第2の観点の免震装置であって、前記上部磁気部、前記中部磁気部及び前記下部磁気部は、同じ大きさで対面するものであり、前記スライドプレートの前記リテーナー側において、前記上部磁気部の前記第1磁極を有する部分を内側に、前記上部プレート部の前記第2磁極を有する部分を外側に配置し、前記ベースプレートの前記リテーナー側において、前記下部磁気部の前記第2磁極を有する部分を内側に、前記下部プレート部の前記第1磁極を有する部分を外側に配置して、前記上部磁気部、前記中部磁気部、前記下部磁気部、前記下部プレート部、前記転動体及び前記上部プレート部により、磁性が低い前記支持部の周りに磁気回路を形成するものである。   A third aspect of the present invention is the seismic isolation device according to the first or second aspect, wherein the upper magnetic part, the middle magnetic part and the lower magnetic part face each other in the same size, On the retainer side of the slide plate, a portion having the first magnetic pole of the upper magnetic portion is disposed on the inside, and a portion having the second magnetic pole of the upper plate portion is disposed on the outside, and on the retainer side of the base plate The upper magnetic part, the middle magnetic part, and the lower magnetic part are arranged such that a part having the second magnetic pole of the lower magnetic part is disposed inside and a part having the first magnetic pole of the lower plate part is disposed outside. The lower plate portion, the rolling element and the upper plate portion form a magnetic circuit around the support portion having low magnetism.

本願発明の第4の観点は、第1から第3のいずれかの観点の免震装置であって、前記スライドプレートと前記リテーナーとの間、及び/又は、前記リテーナーと前記ベースプレートとの間に生じる摩擦を制御する摩擦制御手段を備えるものである。   A fourth aspect of the present invention is the seismic isolation device according to any one of the first to third aspects, between the slide plate and the retainer and / or between the retainer and the base plate. Friction control means for controlling the generated friction is provided.

本願発明の第5の観点は、第1から第4のいずれかの観点の免震装置であって、前記リテーナーは、前記スライドプレート及び前記ベースプレートの間の隙間を制御する隙間制御手段を備えるものである。   A fifth aspect of the present invention is the seismic isolation device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the retainer includes a gap control means for controlling a gap between the slide plate and the base plate. It is.

本願発明の第6の観点は、第1から第5のいずれかの観点の免震装置であって、前記転動体は、回転軸を互いに並行とする複数の円筒ローラーであり、又は、3個以上の球であって、少なくとも一つは、他の2つの球を結んだ直線上にはないものである。   A sixth aspect of the present invention is the seismic isolation device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the rolling elements are a plurality of cylindrical rollers whose rotation axes are parallel to each other, or three The above spheres, at least one of which is not on a straight line connecting the other two spheres.

なお、上部プレート部、下部プレート部、上部磁気部、中部磁気部及び下部磁気部の一部を磁気発生部(例えば磁石等)とし、他を、支持部よりも磁性が高い磁性体としてもよい。一部を磁性体とすることにより、最少個数の磁石等を用いて、ベースプレートとリテーナーとベースプレートにおける磁気回路を形成することができる。磁石等としては、例えば、高磁束のネオジウム系磁石、低磁束のフェライト系磁石などを用いることができる。磁石の種類は、免震対象物の質量や社会的な重要度に合わせて選定すればよい。磁石の固定は、既存の接着剤やしまりばねなどの技術で容易に実現可能である。   A part of the upper plate part, the lower plate part, the upper magnetic part, the middle magnetic part, and the lower magnetic part may be used as a magnetic generator (for example, a magnet), and the other may be a magnetic body having higher magnetism than the support part. . By using a part of the magnetic body, a magnetic circuit in the base plate, the retainer, and the base plate can be formed using a minimum number of magnets. As a magnet etc., a high magnetic flux neodymium magnet, a low magnetic flux ferrite magnet, etc. can be used, for example. The type of magnet may be selected according to the mass of the seismic isolation object and the social importance. The fixing of the magnet can be easily realized by a technique such as an existing adhesive or a tight spring.

ここで、変形復元可能とは、外乱の作用によって、免震装置のスライドプレートとリテーナーおよびベースプレートのそれぞれが、元の位置から水平方向に相対的に移動し、外乱の作用が無くなるとスライドプレート、リテーナーおよびベースプレートが元の位置に戻ることを示す。   Here, deformable and recoverable means that the slide plate, the retainer, and the base plate of the seismic isolation device move in the horizontal direction relative to each other in the horizontal direction due to the action of the disturbance, and when the action of the disturbance disappears, Indicates that the retainer and base plate return to their original positions.

また、本願発明の各観点の免震装置において、支持部等(低透磁率材料部)の磁性が低い部分を構成する各材料の磁束密度は、転動体等(高透磁率材料部)の磁性が高い部分を構成する各材料の磁束密度に比べて、無視することができる程度に小さいことが望ましい。例えば、高透磁率材料部の磁束密度は、低透磁率材料部の磁束密度の50倍以上であれば、低透磁率材料部の磁界の影響を十分に無視することができる。   Further, in the seismic isolation device of each aspect of the present invention, the magnetic flux density of each material constituting the low magnetic part of the support part (low magnetic permeability material part) is the same as that of the rolling element (high magnetic permeability material part). Compared to the magnetic flux density of each material that constitutes a portion with a high value, it is desirable that it be negligibly small. For example, if the magnetic flux density of the high permeability material portion is 50 times or more than the magnetic flux density of the low permeability material portion, the influence of the magnetic field of the low permeability material portion can be sufficiently ignored.

本願発明の各観点によれば、磁力線が形成する磁気回路は、磁性が低い支持部の周りに発生し、ベースプレートの下部磁気部から、下部磁気部とリテーナーの中部磁気部の間の隙間、中部磁気部、中部磁気部とスライドプレートの上部磁気部の間の隙間を貫通して上部磁気部に向かい、スライドプレートにおいて上部磁気部から上部プレート部に向かって貫通し、スライドプレートの上部プレート部から転動体内部を貫通してベースプレートの下部プレート部に向かい、ベースプレートにおいて下部プレート部から下部磁気部に向かって貫通するもの、又は、これと逆順となるものである。これにより、磁気抵抗が少なく周回路となる磁路を形成して磁束を増強し、磁気吸引力及び磁気復元力を効率よく発生させる磁気回路を構成して、重荷重だけでなく軽荷重にも容易に対応することが可能になる。   According to each aspect of the present invention, the magnetic circuit formed by the magnetic lines of force is generated around the support portion having low magnetism, and the gap between the lower magnetic portion and the middle magnetic portion of the retainer from the lower magnetic portion of the base plate, the middle portion Passing through the gap between the magnetic part, the middle magnetic part and the upper magnetic part of the slide plate, going to the upper magnetic part, penetrating from the upper magnetic part to the upper plate part in the slide plate, from the upper plate part of the slide plate It passes through the inside of the rolling element toward the lower plate portion of the base plate, and passes through the base plate from the lower plate portion toward the lower magnetic portion, or in reverse order. As a result, a magnetic circuit that forms a magnetic circuit with less magnetic resistance is formed to enhance the magnetic flux, and a magnetic circuit that efficiently generates magnetic attraction force and magnetic restoring force is configured. It becomes possible to cope easily.

さらに、磁気回路による、スライドプレートの上部磁気部、リテーナーの中部磁気部、ベースプレートの下部磁気部の間の相互の磁気吸引力の作用、及び、スライドプレートの上部プレート部、転動体、ベースプレートの下部プレート部の間の相互の磁気吸引力の作用によって、スライドプレート、リテーナー、ベースプレートの間に生じる水平方向の相互の変位を元に戻す磁気復元力を発生させるだけでなく、スライドプレート、リテーナー、及び、ベースプレート間の水平方向の相互の変位の増加に伴って、磁気復元力の接線剛性が減少する。磁気復元力が、このような力学特性を有することから、水平変位の増加により水平固有周期が増加する非線形固有振動特性を有することとなる。この非線形固有振動特性を持つ本発明の免震装置の共振条件は、振動体の固有周期と外乱の周期の一致、及び、振動体の固有周期に対応する固有振幅と外乱の作用による振動体の振幅の一致の二つである。例えば、振幅に拘わらずに固有周期が一定である線形固有振動特性を持つ免震装置であれば、共振条件は振動体の固有周期と外乱の周期の一致のみである。よって、共振の条件が固有周期と固有振幅の二つである非線形固有振動特性を持つ本願発明の各観点の免震装置は、積層ゴム支承や転がり免震支承等の線形固有振動特性を持つ免震装置に比べて、地震動との共振の可能性を著しく小さくすることができる。   Furthermore, the action of the mutual magnetic attractive force between the upper magnetic part of the slide plate, the middle magnetic part of the retainer, and the lower magnetic part of the base plate by the magnetic circuit, and the lower plate part of the slide plate, the rolling element, and the lower part of the base plate The action of the mutual magnetic attractive force between the plate portions not only generates a magnetic restoring force that restores the horizontal mutual displacement generated between the slide plate, retainer, and base plate, but also the slide plate, retainer, and As the horizontal displacement between the base plates increases, the tangential rigidity of the magnetic restoring force decreases. Since the magnetic restoring force has such a dynamic characteristic, it has a non-linear natural vibration characteristic in which the horizontal natural period increases as the horizontal displacement increases. The resonance condition of the seismic isolation device of the present invention having this nonlinear natural vibration characteristic is that the natural period of the vibrator and the period of the disturbance coincide with each other, and that the natural amplitude corresponding to the natural period of the vibrator and the action of the disturbance It is two of coincidence of amplitude. For example, in the case of a seismic isolation device having a linear natural vibration characteristic in which the natural period is constant regardless of the amplitude, the resonance condition is only the coincidence between the natural period of the vibrating body and the period of the disturbance. Therefore, the seismic isolation device of each aspect of the present invention having a nonlinear natural vibration characteristic in which the resonance condition is two of the natural period and the natural amplitude is an isolation device having linear natural vibration characteristics such as laminated rubber bearings and rolling seismic isolation bearings. Compared with seismic devices, the possibility of resonance with ground motion can be significantly reduced.

さらに、スライドプレート、リテーナー、及び、ベースプレート間の相互の磁気吸引力と磁気復元力の作用によって、リテーナー(特に、転動体)の逸脱を防止することができ、免震装置の地震時の安定作動を実現することが可能になる。一般に、一つの免震対象物に対して、複数の免震装置が使用される。各免震装置の転動平面は、望ましくは互いに平行になることが理想的であるが、装置の据付誤差などにより各装置の転動平面が互いに平行とならない場合がある。また、地震時中に、地盤又は構造物の変形により、いずれかの免震装置に傾きが生じたり、不等沈下が生じたりすることがある。そのような場合には、従来の装置では、作動中に転動体と転動平面とが離れて転動体の回転不足が生じてしまった。転動体の回転不足がリテーナーの中で偏ったりリテーナーの全体に広がると、リテーナーの移動方向が本来移動すべき方向から逸れたりリテーナーが回転したりする。最悪の場合はリテーナーが逸脱し、転動体が転動平面から外れ、免震装置の機能が失われる場合がある。本願発明の各観点の免震装置によれば、磁気吸引力と磁気復元力は、リテーナーがスライドプレートとベースプレートのそれぞれの変位の中間の位置に留まるように作用するので、リテーナーの運動が転動体の運動のみに依存する場合に比べて、地震時のリテーナーの逸脱、すなわち、転動体の転動平面からの逸脱の可能性を著しく小さくすることが可能になる。   Furthermore, the action of the mutual magnetic attractive force and magnetic restoring force between the slide plate, retainer, and base plate can prevent the retainer (especially rolling elements) from deviating, and the seismic isolation device can operate stably during an earthquake. Can be realized. Generally, a plurality of seismic isolation devices are used for one seismic isolation object. The rolling planes of the seismic isolation devices are preferably ideally parallel to each other, but the rolling planes of the devices may not be parallel to each other due to installation errors of the devices. In addition, during the earthquake, due to deformation of the ground or structure, any of the seismic isolation devices may be tilted or uneven settlement may occur. In such a case, in the conventional apparatus, the rolling element is separated from the rolling plane during operation, resulting in insufficient rotation of the rolling element. If insufficient rotation of the rolling element is biased in the retainer or spreads throughout the retainer, the moving direction of the retainer deviates from the direction in which the retainer should originally move or the retainer rotates. In the worst case, the retainer may deviate, the rolling element may come off the rolling plane, and the function of the seismic isolation device may be lost. According to the seismic isolation device of each aspect of the present invention, the magnetic attractive force and the magnetic restoring force act so that the retainer stays at an intermediate position between the displacements of the slide plate and the base plate. Compared to the case where only the motion of the rolling element depends only on, it is possible to significantly reduce the possibility of the deviation of the retainer at the time of the earthquake, that is, the deviation of the rolling element from the rolling plane.

本願発明の各観点によれば、磁気吸引力及び磁気復元力を効率よく発生させて免震対象物の水平固有周期の伸長を実現し、重荷重だけでなく軽加重にも容易に対応して居住性を向上させるだけでなく、非線形固有振動特性により共振可能性を低くしたり、リテーナーの逸脱の可能性を低くしたりすることが可能になる。さらに、ゴムのような可燃性の材料を免震対象物を鉛直方向に支持する部材の材料として用いる必要がないため、火災への安全性を向上させることもできる。このように、本願発明の各観点によれば、地震に対して安全な社会の維持・構築に貢献することができる。   According to each aspect of the present invention, it is possible to efficiently generate a magnetic attractive force and a magnetic restoring force to realize the extension of the horizontal natural period of the seismic isolation object, and easily handle not only heavy loads but also light loads. In addition to improving the habitability, it is possible to reduce the possibility of resonance or reduce the possibility of deviation of the retainer by the non-linear natural vibration characteristics. Furthermore, since it is not necessary to use a combustible material such as rubber as a material for a member that supports the seismic isolation object in the vertical direction, safety against fire can be improved. Thus, according to each aspect of the present invention, it is possible to contribute to the maintenance and construction of a safe society against earthquakes.

さらに、本願発明の第2の観点によれば、スライドプレートにおいて上部磁気部と上部プレート部との間に形成された上部溝部、及び、ベースプレートにおいて下部磁気部及び下部プレート部との間に形成された下部溝部を利用して、磁気復元力の接線剛性を、水平相対変位の小さい側に高剛性領域を形成し、大きい側に低剛性領域を形成することができる。本願発明の各観点によれば、磁気吸引力及び磁気復元力を効率よく発生させており、風等による小振幅時について、従来の装置に比べて、振止装置の必要性は低い。さらに、一般に、小振動に対しては、免震対象物地震が十分な地震時安全性を確保していると考えられる。本願発明の第2の観点によれば、小振動に比較して、地震等の大振動に対して固有周期をより伸長して免震効果を高めることにより、効率よく免震効果を実現することが可能になる。   Furthermore, according to the second aspect of the present invention, an upper groove portion formed between the upper magnetic portion and the upper plate portion in the slide plate, and a lower magnetic portion and the lower plate portion in the base plate are formed. By using the lower groove portion, the tangential rigidity of the magnetic restoring force can be formed on the side where the horizontal relative displacement is small, and the low rigidity region can be formed on the large side. According to each aspect of the present invention, the magnetic attraction force and the magnetic restoring force are efficiently generated, and the necessity of the anti-vibration device is low compared to the conventional device when the amplitude is small due to wind or the like. Furthermore, it is generally considered that seismic isolation target earthquakes ensure sufficient safety for small vibrations. According to the 2nd viewpoint of this invention, compared with a small vibration, it implement | achieves a seismic isolation effect efficiently by extending a natural period more with respect to large vibrations, such as an earthquake, and improving a seismic isolation effect. Is possible.

さらに、本願発明の第3の観点によれば、リテーナーにおいて、中部磁気発生部は内側に配置され、その外側に転動体が配置されることによって、大きな鉛直支持力と小さな復元力に対応することが可能になる。すなわち、上部プレート部及び下部プレート部の面積を大きくして転動体の数を増やすことによって鉛直支持力を大きくし、上部磁気発生部、下部磁気発生部及び中部磁気発生部の面積を小さくして、磁気発生源の起磁力を小さくすることによって磁気復元力を小さくすることが可能となる。これは、特に、免震対象物の自重が大きく大きな鉛直力が必要であるが、大きな復元力は必要としない場合に、経済的に適したものである。   Furthermore, according to the third aspect of the present invention, in the retainer, the middle magnetism generating portion is arranged on the inner side, and the rolling elements are arranged on the outer side, thereby corresponding to a large vertical supporting force and a small restoring force. Is possible. That is, by increasing the area of the upper plate part and the lower plate part and increasing the number of rolling elements, the vertical support force is increased, and the areas of the upper magnet generator, the lower magnet generator, and the middle magnet generator are reduced. It is possible to reduce the magnetic restoring force by reducing the magnetomotive force of the magnetic source. This is particularly economically suitable when the seismic isolation object has a large weight and requires a large vertical force but does not require a large restoring force.

さらに、本願発明の第4の観点によれば、スライドプレートとリテーナーとの間、及び/又は、ベースプレートとリテーナーとの間に生じる摩擦を制御することにより、装置に減衰を付加することができる。また、本願発明の第5の観点によれば、上側隙間及び下側隙間の間隔により磁気抵抗を調整することよって、磁気回路の磁束を容易に調整する、すなわち、磁気吸引力及び磁気復元力の大きさを容易に調整することが可能になる。上側隙間と下側隙間の磁気抵抗は、それらの間隔によって大きく変動する。そのため、隙間保持手段によって、上側隙間と下側隙間の間隔を一定に保つことによって、両隙間の磁気抵抗を一定になり、磁気回路を安定化することが可能になる。なお、第4の観点の減衰の付加と、第5の観点の隙間の間隔保持は、一つの手段によって同時に行うことができる。   Furthermore, according to the fourth aspect of the present invention, damping can be added to the apparatus by controlling the friction generated between the slide plate and the retainer and / or between the base plate and the retainer. Further, according to the fifth aspect of the present invention, the magnetic resistance is adjusted by the distance between the upper gap and the lower gap, thereby easily adjusting the magnetic flux of the magnetic circuit, that is, the magnetic attractive force and the magnetic restoring force. The size can be easily adjusted. The magnetic resistance of the upper gap and the lower gap varies greatly depending on the distance between them. Therefore, by maintaining the gap between the upper gap and the lower gap constant by the gap holding means, the magnetic resistance of both gaps can be made constant and the magnetic circuit can be stabilized. Note that the addition of attenuation according to the fourth aspect and the gap interval holding according to the fifth aspect can be simultaneously performed by one means.

さらに、本願発明の第6の観点によれば、転動体を複数の円筒ローラーによって構成する場合には、免震対象物の免震方向が一方向に限定することができ、さらに、ローラーは、球に比べて1個あたりの支圧耐力が大きいことから、免震対象物の作動方向が限定され、質量が大きい場合に対応することができる。他方、転動体を複数の球によって構成する場合には、任意の水平方向の地震動に免震効果を発揮でき、さらに、免震対象物の質量に応じて、球の個数により鉛直方向の支持力を調整することができる。   Furthermore, according to the sixth aspect of the present invention, when the rolling element is constituted by a plurality of cylindrical rollers, the seismic isolation direction of the seismic isolation object can be limited to one direction. Since the bearing strength per one piece is larger than that of the sphere, the operation direction of the seismic isolation object is limited, and it is possible to cope with the case where the mass is large. On the other hand, when the rolling element is composed of a plurality of spheres, it can exert a seismic isolation effect on any horizontal seismic motion, and the vertical bearing capacity depends on the number of spheres according to the mass of the seismic isolation object. Can be adjusted.

本願発明の実施の形態に係る免震システムの構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the seismic isolation system which concerns on embodiment of this invention. 図1のスライドプレート11の概要を示す図であり、(a)中央断面図と、(b)底面図である。It is a figure which shows the outline | summary of the slide plate 11 of FIG. 1, (a) Center sectional drawing, (b) Bottom view. 図1のリテーナー13の概要を示す第1図であり、平面図である。It is a 1st figure which shows the outline | summary of the retainer 13 of FIG. 1, and is a top view. 図1のリテーナー13の概要を示す第2図であり、転動体35を含む中央断面図である。FIG. 2 is a second sectional view showing an outline of the retainer 13 of FIG. 図1のリテーナー13の概要を示す第3図であり、(a)隙間保持器37を含む中央断面図と、(b)隙間保持器37の拡大図である。FIG. 3 is a third view showing an outline of the retainer 13 of FIG. 1, (a) a central sectional view including a gap retainer 37, and (b) an enlarged view of the gap retainer 37. 図1のベースプレート15の概要を示す図であり、(a)中央断面図と、(b)平面図である。It is a figure which shows the outline | summary of the baseplate 15 of FIG. 1, (a) Center sectional drawing, (b) Plan view. 図1の免震装置3の中央断面図であって、(a)転動体35を含むものと、(b)隙間保持器37を含むものである。FIG. 2 is a central sectional view of the seismic isolation device 3 of FIG. 1, which includes (a) a rolling element 35 and (b) a gap retainer 37. 図1の免震装置3の磁気回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the magnetic circuit of the seismic isolation apparatus 3 of FIG. 図8の磁気回路と等価な磁気回路を示す図である。It is a figure which shows the magnetic circuit equivalent to the magnetic circuit of FIG. 図1の免震装置3について、静止状態Iにおける転動体35を含む中央断面図における主要な磁力線を示す図である。It is a figure which shows the main magnetic field lines in the center sectional drawing containing the rolling element 35 in the stationary state I about the seismic isolation apparatus 3 of FIG. 図1の免震装置3について、スライドプレートとベースプレートの相対変位uが0<u<2eを満たす状態IIにおけるせん断変形の様子及び主要な磁力線の位置を示す図であり、(a)全体図と、(b)中央部の拡大図である。FIG. 2 is a diagram showing the state of shear deformation and the position of main magnetic lines of force in the state II in which the relative displacement u between the slide plate and the base plate satisfies 0 <u <2e, with respect to the seismic isolation device 3 of FIG. (B) It is an enlarged view of the center part. 図1の免震装置3について、相対変位uがu=2eを満たす状態IIIにおけるせん断変形の様子及び主要な磁力線の位置を示す図であり、(a)全体図と、(b)中央部の拡大図である。It is a figure which shows the mode of the shear deformation | transformation in the state III with which the relative displacement u satisfy | fills u = 2e, and the position of main magnetic field lines about the seismic isolation apparatus 3 of FIG. It is an enlarged view. 図1の免震装置3について、相対変位uが2e<u<aを満たす状態IVにおけるせん断変形の様子及び主要な磁力線の位置を示す図であり、(a)全体図と、(b)中央部の拡大図である。FIG. 4 is a diagram showing the state of shear deformation and the positions of main magnetic lines of force in the state IV where the relative displacement u satisfies 2e <u <a, with respect to the seismic isolation device 3 of FIG. It is an enlarged view of a part. リテーナー13に作用する主な力、及び、それらに対応して、スライドプレート11とベースプレート15に作用する力を示す図である。It is a figure which shows the main force which acts on the retainer 13, and the force which acts on the slide plate 11 and the base plate 15 corresponding to them. 転動体35に作用する主な力、及び、これらに対応して、スライドプレート11とベースプレート15に作用する力を示す図である。It is a figure which shows the main force which acts on the rolling element 35, and the force which acts on the slide plate 11 and the base plate 15 corresponding to these. 図5(b)の隙間保持器37の他の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the clearance gap holder 37 of FIG.5 (b). 転動体35としてローラーにより実現する場合に、磁路を作動方向と作動直角方向に発生させる例を示す図であり、(a)側面図、(b)スライドプレートの底面図、(c)リテーナーの平面図、(d)ベースプレートの平面図である。When it implement | achieves with a roller as the rolling element 35, it is a figure which shows the example which produces | generates a magnetic path in an operation | movement direction and an operation right angle direction, (a) Side view, (b) Bottom view of a slide plate, (c) Retainer It is a top view, (d) It is a top view of a base plate. 転動体35としてローラーにより実現する場合に、磁路を作動直角方向に発生させる例を示す図であり、(a)側面図、(b)スライドプレートの底面図、(c)リテーナーの平面図、(d)ベースプレートの平面図である。It is a figure which shows the example which produces | generates a magnetic path in an operation | movement right angle direction, when implement | achieving with a roller as the rolling element 35, (a) Side view, (b) Bottom view of a slide plate, (c) Plan view of a retainer, (D) It is a top view of a base plate. 組み立てる前のスライドプレート11の上部磁石21と上部プレート23の磁束密度の分布を示すグラフである。It is a graph which shows distribution of the magnetic flux density of the upper magnet 21 and the upper plate 23 of the slide plate 11 before an assembly. 組み立てる前のリテーナー13の磁束密度の分布を示すグラフである。It is a graph which shows distribution of the magnetic flux density of the retainer 13 before assembling. 組み立てる前のベースプレート15の下部磁石41の上面と下部プレート43の上面の磁束密度の分布を示すグラフである。6 is a graph showing the distribution of magnetic flux density on the upper surface of the lower magnet 41 and the upper surface of the lower plate 43 of the base plate 15 before assembly. 組み立てられた免震装置3の相対変位uと復元力Rの履歴曲線を示すグラフである。It is a graph which shows the hysteresis curve of the relative displacement u of the assembled seismic isolation apparatus 3, and the restoring force R. FIG. 免震装置3の自由振動記録の一例である。It is an example of a free vibration record of the seismic isolation device 3. 図23と同様な試験を10回繰り返して得られた振幅と周期の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the amplitude obtained by repeating the test similar to FIG. 23 10 times, and a period.

以下では、図面を参照して、本願発明の実施例について説明する。なお、本願発明は、この実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment.

図1は、本願発明の実施の形態に係る免震システムの一例の概要を示す図である。図1の免震システムは、地盤7上に、免震対象物1、免震装置3、及び、下部構造5(本願請求項の「構造物」の一例)を備える。下部構造5は、地盤7の上に位置する。免震装置3は、下部構造5の上で、免震対象物1を鉛直方向に支持し、鉛直方向に直交する水平面内の任意の水平方向において、免震対象物1と下部構造5の相対変位に対する復元性を有する。ここで、水平方向の相対変位に関する復元性とは、免震対象物1に対する水平方向と平行な外力の作用に対して、免震装置3が水平方向にせん断変形することにより、免震対象物1が静止時の元の位置から外力の作用方向に移動し、外力を取り除くと、免震装置3のせん断変形が元に戻ることによって、免震対象物1が静止時の元の位置に戻ることを意味する。免震装置3のせん断変形を元に戻す復元力は、せん断変形の増加に対して復元力の接線剛性が減少する漸軟ばね型の力学特性を示す。ここで、復元力の接線剛性とは、変形の微小増加量と変形の微小増加で生じる復元力の増加量との比であり、式(1)で定義される。なお、式(1)中の「変形」は、せん断変形、変位、相対変位と読み替えてもよい。   FIG. 1 is a diagram showing an outline of an example of a seismic isolation system according to an embodiment of the present invention. The seismic isolation system of FIG. 1 includes a seismic isolation object 1, a seismic isolation device 3, and a lower structure 5 (an example of “structure” in the claims of the present application) on the ground 7. The lower structure 5 is located on the ground 7. The seismic isolation device 3 supports the seismic isolation object 1 in the vertical direction on the lower structure 5, and the relative between the seismic isolation object 1 and the lower structure 5 in an arbitrary horizontal direction in a horizontal plane perpendicular to the vertical direction. Has resilience to displacement. Here, the resilience related to the relative displacement in the horizontal direction means that the seismic isolation device 3 is sheared and deformed in the horizontal direction against the action of an external force parallel to the horizontal direction on the seismic isolation target 1. When 1 moves from the original position when stationary to the acting direction of the external force and the external force is removed, the shear deformation of the seismic isolation device 3 returns to the original, so that the seismic isolation object 1 returns to the original position when stationary. Means that. The restoring force that restores the shear deformation of the seismic isolation device 3 exhibits a gradual soft spring type mechanical characteristic in which the tangential rigidity of the restoring force decreases with increasing shear deformation. Here, the tangential rigidity of the restoring force is a ratio between the minute increase in deformation and the increase in the restoring force caused by the minute increase in deformation, and is defined by Equation (1). “Deformation” in equation (1) may be read as shear deformation, displacement, and relative displacement.

免震装置3は、スライドプレート11(本願請求項の「スライドプレート」の一例)と、リテーナー13(本願請求項の「リテーナー」の一例)と、ベースプレート15(本願請求項の「ベースプレート」の一例)を備える。   The seismic isolation device 3 includes a slide plate 11 (an example of “slide plate” in the claims of the present application), a retainer 13 (an example of “retainer” in the claims of the present application), and a base plate 15 (an example of “base plate” in the claims of the present application). ).

Figure 2014222093
Figure 2014222093

図2は、スライドプレート11の概要を示す図である。(a)は中央断面図であり、(b)はリテーナー13側からの底面図である。スライドプレート11は、免震対象物1に固定される。スライドプレート11は、上部磁石21(本願請求項の「上部磁気部」の一例)と、上部プレート23(本願請求項の「上部プレート部」の一例)と、上部溝25(本願請求項の「上部溝部」の一例)を備える。   FIG. 2 is a diagram showing an outline of the slide plate 11. (A) is center sectional drawing, (b) is a bottom view from the retainer 13 side. The slide plate 11 is fixed to the seismic isolation object 1. The slide plate 11 includes an upper magnet 21 (an example of an “upper magnetic part” in the claims), an upper plate 23 (an example of an “upper plate part” in the claims), and an upper groove 25 (an “upper magnetic part” in the claims). An example of an “upper groove portion”.

スライドプレート11は、概円盤状の形状である。リテーナー13と対面する面は、上部磁石21を内側にし、これを囲うように上部プレート23を配置している。上部溝25は、上部磁石21と上部プレート23の境界に位置する。上部磁石21の直径をaとする。上部溝25の幅をeとする。上部磁石21の直径aと上部溝25の幅eは、それぞれ、免震装置3のせん断変形可能量と復元力特性に関係する。   The slide plate 11 has a generally disc shape. The surface facing the retainer 13 has the upper magnet 21 inside, and the upper plate 23 is arranged so as to surround it. The upper groove 25 is located at the boundary between the upper magnet 21 and the upper plate 23. Let the diameter of the upper magnet 21 be a. The width of the upper groove 25 is assumed to be e. The diameter a of the upper magnet 21 and the width e of the upper groove 25 are related to the amount of shear deformation and the restoring force characteristic of the seismic isolation device 3, respectively.

図3、4及び5は、リテーナー13の概要を示す図である。図3は、平面図である。図4は、転動体を含む面での中央断面図である。図5において、(a)は隙間保持器を含む面での断面図であり、(b)は隙間保持器の近傍の拡大図である。リテーナー13は、スライドプレート11とベースプレート15の間に存在し、水平方向に移動可能なものである。リテーナー13は、中部磁石31(本願請求項の「中部磁気部」の一例)と、支持部33(本願請求項の「支持部」の一例)と、転動体35(本願請求項の「転動体」の一例)と、隙間保持器37(本願請求項の「摩擦制御手段」及び「隙間制御手段」の一例)を備える。   3, 4 and 5 are diagrams showing an outline of the retainer 13. FIG. 3 is a plan view. FIG. 4 is a central cross-sectional view of a plane including rolling elements. 5A is a cross-sectional view of a surface including the gap retainer, and FIG. 5B is an enlarged view of the vicinity of the gap retainer. The retainer 13 exists between the slide plate 11 and the base plate 15 and can move in the horizontal direction. The retainer 13 includes a middle magnet 31 (an example of a “middle magnetic part” in the claims), a support part 33 (an example of a “support part” in the claims), and a rolling element 35 (a “rolling element” in the claims). And a gap retainer 37 (an example of “friction control means” and “gap control means” in the claims).

リテーナー13は、概円盤状の磁気発生体である中部磁石31を中央に備え、その外側を囲うように概円盤状の低透磁率材料部である支持部33を備える。支持部33には、転動体35(支持部33内の大きな円で図示)が転動可能に格納され、また、隙間保持器37(支持部33内の小さな円で図示)が設けられている。中部磁石31は、支持部33の中央に設けられた円筒穴に固定され、転動体35は、支持部33に設けられた穴(例えば、円筒穴でもよい)に転動可能に格納される。隙間保持器37を格納するための穴は、例えば、スライドプレート11に対面する側及びベースプレート15に対面する側に開口する止まり円筒穴とし、鉛直方向に上下一対となるように配置する。なお、転動体35を格納するための穴は、転動体35を転動自在に格納できればよく、円筒穴でなくてもよい。例えば、転動体35とリテーナー13の鉛直方向の相対変位を制限し、スライドプレート11とリテーナー13の鉛直方向の間隔及びリテーナー13とベースプレート15の鉛直方向の間隔を一定とする形態としてもよい。このような構成により、転動体35を格納するための穴は、隙間保持手段を兼ねることができる。   The retainer 13 includes a middle magnet 31 that is a substantially disk-shaped magnetic generator at the center, and a support portion 33 that is a generally disk-shaped low-permeability material portion so as to surround the outside. In the support portion 33, a rolling element 35 (shown by a large circle in the support portion 33) is stored so as to be able to roll, and a gap holder 37 (shown by a small circle in the support portion 33) is provided. . The middle magnet 31 is fixed to a cylindrical hole provided in the center of the support portion 33, and the rolling element 35 is stored in a hole (for example, a cylindrical hole) provided in the support portion 33 so as to be able to roll. The holes for storing the gap retainer 37 are, for example, blind cylindrical holes that open on the side facing the slide plate 11 and the side facing the base plate 15 and are arranged in a vertical pair. The hole for storing the rolling element 35 is not limited to the cylindrical hole as long as the rolling element 35 can be stored freely. For example, the relative displacement in the vertical direction between the rolling elements 35 and the retainer 13 may be limited, and the vertical distance between the slide plate 11 and the retainer 13 and the vertical distance between the retainer 13 and the base plate 15 may be constant. With such a configuration, the hole for storing the rolling element 35 can also serve as a gap holding means.

中部磁石31は、直径b・高さcの円盤状の形態とする。中部磁石31は、スライドプレート11側とベースプレート15側とで、異なる磁極とする。なお、中部磁石31は、その一部を高透磁率材料で作成したものでもよい。例えば、中部磁石21のスライドプレート11側及び/又はベースプレート13側の一部を、高透磁率材料のヨークとしてもよい。   The middle magnet 31 has a disk shape with a diameter b and a height c. The middle magnet 31 has different magnetic poles on the slide plate 11 side and the base plate 15 side. The middle magnet 31 may be partly made of a high permeability material. For example, a part of the middle magnet 21 on the slide plate 11 side and / or the base plate 13 side may be a yoke of high magnetic permeability material.

図4を参照して、転動体35について説明する。転動体35は、復元した位置において、上部プレート23及び下部プレート43に対向する位置にあり、上部プレート23及び下部プレート43の間で回転して移動する。スライドプレート11、リテーナー13、及び、ベースプレート15は、転動体35の転動に伴う水平方向の移動によって、相互に水平方向の相対変位が生じる。転動体35の転動に伴ってスライドプレート11、リテーナー13、ベースプレート15が水平方向に相互に移動することを、免震装置3のせん断変形と定義する。リテーナー13の水平方向の変位は、スライドプレート11とベースプレート15の水平方向のそれぞれの変位の中間になる。   The rolling element 35 will be described with reference to FIG. The rolling element 35 is in a position facing the upper plate 23 and the lower plate 43 at the restored position, and rotates and moves between the upper plate 23 and the lower plate 43. The slide plate 11, the retainer 13, and the base plate 15 are displaced relative to each other in the horizontal direction due to the horizontal movement accompanying the rolling of the rolling elements 35. The movement of the slide plate 11, the retainer 13, and the base plate 15 in the horizontal direction as the rolling elements 35 roll is defined as shear deformation of the seismic isolation device 3. The horizontal displacement of the retainer 13 is intermediate between the horizontal displacements of the slide plate 11 and the base plate 15.

転動体35は、直径d(d>c)の球であり、高透磁率材料で形成する。転動体35は、支持部33に、転動自在に且つ鉛直方向に遊動自在になるように格納される。図3では、転動体35の配置は、直径の異なる二つの円周q上とr上に転動体35が交互に並ぶ千鳥配置とした。転動体35の配置は、望ましくは、単位面積当たりの転動体35の個数が多く、中部磁石31のスライドプレート11側の中心とベースプレート15側の中心を結ぶ軸線に対して、転動体35の位置が軸対称となるようなものがよい。転動体35の配置は、免震装置3の最大せん断変形量、転動体35の個数と直径d、中部磁石31の直径bなどに応じて、適宜、決めればよい。   The rolling element 35 is a sphere having a diameter d (d> c) and is made of a high magnetic permeability material. The rolling element 35 is stored in the support portion 33 so as to be freely rotatable and freely movable in the vertical direction. In FIG. 3, the rolling elements 35 are arranged in a staggered arrangement in which the rolling elements 35 are alternately arranged on two circumferences q and r having different diameters. The arrangement of the rolling elements 35 is desirably large in the number of rolling elements 35 per unit area, and the position of the rolling elements 35 with respect to the axis connecting the center of the middle magnet 31 on the slide plate 11 side and the center on the base plate 15 side. It is preferable that is symmetrical about the axis. The arrangement of the rolling elements 35 may be appropriately determined according to the maximum shear deformation amount of the seismic isolation device 3, the number and diameter d of the rolling elements 35, the diameter b of the middle magnet 31, and the like.

図5を参照して、隙間保持器37について説明する。隙間保持器37は、スライドプレート3とリテーナー5の間及びベースプレート7とリテーナー5の間にあって、スライドプレート3とリテーナー5の鉛直方向の間隔及びベースプレート7とリテーナー5の鉛直方向の間隔をそれぞれ一定に保つと共に、免震装置3に摩擦減衰を付与するものである。   The gap holder 37 will be described with reference to FIG. The gap holder 37 is located between the slide plate 3 and the retainer 5 and between the base plate 7 and the retainer 5, and the vertical distance between the slide plate 3 and the retainer 5 and the vertical distance between the base plate 7 and the retainer 5 are respectively constant. While maintaining, it provides friction damping to the seismic isolation device 3.

隙間保持器37は、圧縮体371と、副転動体373と、副転動体保持器375で構成し、これらは低透磁率材料で形成する。副転動体保持器375は概円筒状であり、一方の先端に圧縮体371を備え、他方の先端に備えた半球状の凹面で副転動体373を転動自在に保持する。なお、凹面と副転動体373の間に、低透磁率材料で形成された小型転動体を介在させてもよい。圧縮体371は、概円盤状とし、鉛直方向の圧縮力Vによって変形と復元が可能である。圧縮体371は、弾性に限らず、弾塑性、粘弾性などの力学特性を示す材料で形成してもよく、形状は、格納できる他の形状としてもよい。さらに、圧縮体371は、皿ばねや弦巻ばねなどの形態を用いてもよい。本実施例では、副転動体373は球である。   The gap holder 37 includes a compression body 371, a sub rolling element 373, and a sub rolling element holder 375, which are formed of a low magnetic permeability material. The auxiliary rolling element holder 375 has a substantially cylindrical shape. The auxiliary rolling element holder 375 includes a compression body 371 at one end, and holds the auxiliary rolling element 373 with a semispherical concave surface provided at the other end. A small rolling element made of a low magnetic permeability material may be interposed between the concave surface and the sub rolling element 373. The compression body 371 has a substantially disc shape, and can be deformed and restored by a compression force V in the vertical direction. The compression body 371 is not limited to elasticity, and may be formed of a material exhibiting mechanical characteristics such as elastoplasticity and viscoelasticity, and the shape may be other shapes that can be stored. Furthermore, the compression body 371 may use a form such as a disc spring or a string spring. In this embodiment, the auxiliary rolling element 373 is a sphere.

隙間保持器37は、副転動体373と圧縮体371が、それぞれ、リテーナー13の外方と内方に位置するように、且つ、鉛直方向に遊動自在になるように、支持部33の格納部内に挿入される。また、図5に示すように、隙間保持器37は、鉛直方向に上下一対となるように配置される。上下一対の隙間保持器37の上方の先端は、スライドプレート11と接触し、下方の先端はベースプレート15に接触する。上方の先端と下方の先端の鉛直方向の間隔dは、転動体35の直径に等しい。上方の先端と下方の先端には、上下一対の圧縮力Vが作用する。上下一対の圧縮力Vの作用下で、隙間保持器37の支持部33からの突出高jは、一定に保たれる。すなわち、隙間保持器37は、リテーナー13とスライドプレート11の鉛直方向の間隔、及び、リテーナー13とベースプレート15の鉛直方向の間隔を一定に保つ。   The gap retainer 37 is provided in the storage portion of the support portion 33 so that the auxiliary rolling member 373 and the compression member 371 are positioned outward and inward of the retainer 13 and are freely movable in the vertical direction. Inserted into. Moreover, as shown in FIG. 5, the clearance gap holder 37 is arrange | positioned so that it may become a pair of upper and lower sides in a perpendicular direction. The upper tip of the pair of upper and lower gap holders 37 contacts the slide plate 11, and the lower tip contacts the base plate 15. A vertical distance d between the upper tip and the lower tip is equal to the diameter of the rolling element 35. A pair of upper and lower compression forces V act on the upper tip and the lower tip. Under the action of the pair of upper and lower compression forces V, the protrusion height j from the support portion 33 of the gap retainer 37 is kept constant. That is, the gap holder 37 keeps the distance between the retainer 13 and the slide plate 11 in the vertical direction and the distance between the retainer 13 and the base plate 15 in the vertical direction constant.

図6は、ベースプレート15の概要を示す図である。(a)は中央断面図であり、(b)はリテーナー13側からの平面図である。ベースプレート15の構成は、スライドプレート11の構成と同様であるが、上下が逆となり、磁極が異なる。ベースプレート15は、下部構造5に固定される。ベースプレート15は、下部磁石41(本願請求項の「下部磁気部」の一例)と、下部プレート43(本願請求項の「下部プレート部」の一例)と、下部溝45(本願請求項の「下部溝部」の一例)を備える。   FIG. 6 is a view showing an outline of the base plate 15. (A) is center sectional drawing, (b) is a top view from the retainer 13 side. The configuration of the base plate 15 is the same as the configuration of the slide plate 11, but the top and bottom are reversed and the magnetic poles are different. The base plate 15 is fixed to the lower structure 5. The base plate 15 includes a lower magnet 41 (an example of a “lower magnetic part” in the claims), a lower plate 43 (an example of a “lower plate part” in the claims), and a lower groove 45 (an “lower part” in the claims). An example of “groove”.

ベースプレート15は、概円盤状の形状である。リテーナー13と対面する面は、下部磁石41を内側にし、これを囲うように下部プレート43を配置している。下部溝45は、下部磁石41と下部プレート43の境界に位置する。下部磁石41の直径をaとする。下部溝45の幅をeとする。下部磁石41の直径aと下部溝45の幅eは、それぞれ、免震装置3のせん断変形可能量と復元力特性に関係する。   The base plate 15 has a generally disc shape. The surface facing the retainer 13 has the lower magnet 41 inside, and the lower plate 43 is disposed so as to surround it. The lower groove 45 is located at the boundary between the lower magnet 41 and the lower plate 43. Let the diameter of the lower magnet 41 be a. Let the width of the lower groove 45 be e. The diameter a of the lower magnet 41 and the width e of the lower groove 45 are related to the amount of shear deformation and the restoring force characteristic of the seismic isolation device 3, respectively.

図7は、免震装置3が静止状態、すなわち、スライドプレート11とベースプレート15の相対変位がゼロである中立時における、免震装置3の鉛直断面図である。(a)は、転動体35を含み、(b)は、隙間保持器37を含む。   FIG. 7 is a vertical sectional view of the seismic isolation device 3 when the seismic isolation device 3 is stationary, that is, when the relative displacement between the slide plate 11 and the base plate 15 is zero. (A) includes a rolling element 35, and (b) includes a gap retainer 37.

図7において、スライドプレート11の上部磁石21の下面とリテーナー13の中部磁石31の上面は、隙間を挟んで鉛直方向に互いに対面する。リテーナー13の中部磁石31の下面とベースプレート15の下部磁石41の上面は、隙間を挟んで鉛直方向に互いに対面する。スライドプレート11の上部磁石21の下面とベースプレート15の下部磁石の上面は、リテーナー13を挟んで鉛直方向に互いに対面する。スライドプレート11の上部磁石21の下面とリテーナー13の中部磁石31の上面の隙間、及び、リテーナー13の中部磁石31の下面とベースプレート15の下部磁石41の上面の隙間を、それぞれ、上側隙間、及び、下側隙間という。   In FIG. 7, the lower surface of the upper magnet 21 of the slide plate 11 and the upper surface of the middle magnet 31 of the retainer 13 face each other in the vertical direction with a gap therebetween. The lower surface of the middle magnet 31 of the retainer 13 and the upper surface of the lower magnet 41 of the base plate 15 face each other in the vertical direction with a gap therebetween. The lower surface of the upper magnet 21 of the slide plate 11 and the upper surface of the lower magnet of the base plate 15 face each other in the vertical direction with the retainer 13 interposed therebetween. The gap between the lower surface of the upper magnet 21 of the slide plate 11 and the upper surface of the middle magnet 31 of the retainer 13, and the gap between the lower surface of the middle magnet 31 of the retainer 13 and the upper surface of the lower magnet 41 of the base plate 15, respectively, This is called the lower gap.

図7(a)において、スライドプレート11の上部プレート23の下面とベースプレート15の下部プレート15の上面は、リテーナー13を挟んで鉛直方向に互いに対面する。免震装置3は、スライドプレート11の上部プレート23の下面とベースプレート15の下部プレート43の上面が転動体35と接触するように組み立てられている。転動体35の弾性変形を無視すると、スライドプレート11の上部プレート23の下面とベースプレート15の下部プレート43の上面の鉛直方向の間隔は、転動体の直径dに等しい。スライドプレート11の上部プレート23の下面及びベースプレート15の下部プレート43の上面が転動体35と接触する接触部を、それぞれ、上側接触部及び下側接触部という。   In FIG. 7A, the lower surface of the upper plate 23 of the slide plate 11 and the upper surface of the lower plate 15 of the base plate 15 face each other in the vertical direction with the retainer 13 interposed therebetween. The seismic isolation device 3 is assembled so that the lower surface of the upper plate 23 of the slide plate 11 and the upper surface of the lower plate 43 of the base plate 15 are in contact with the rolling elements 35. If the elastic deformation of the rolling element 35 is ignored, the vertical distance between the lower surface of the upper plate 23 of the slide plate 11 and the upper surface of the lower plate 43 of the base plate 15 is equal to the diameter d of the rolling element. The contact portions where the lower surface of the upper plate 23 of the slide plate 11 and the upper surface of the lower plate 43 of the base plate 15 are in contact with the rolling elements 35 are referred to as an upper contact portion and a lower contact portion, respectively.

図7(b)において、スライドプレート11の上部プレート23の下面及びベースプレート15の下部プレート43の上面は、それぞれ、隙間保持器37の上方及び下方の先端に接触する。スライドプレート11の上部プレート23の下面とベースプレート15の下部プレート43の上面の鉛直方向の間隔は、転動体35の直径dに等しい。   In FIG. 7B, the lower surface of the upper plate 23 of the slide plate 11 and the upper surface of the lower plate 43 of the base plate 15 are in contact with the upper and lower tips of the gap retainer 37, respectively. The vertical distance between the lower surface of the upper plate 23 of the slide plate 11 and the upper surface of the lower plate 43 of the base plate 15 is equal to the diameter d of the rolling element 35.

本実施例では、スライドプレート11の上部磁石21及びベースプレート15の下部磁石41の直径aと、リテーナー13の中部磁石31の上面及び下面の直径bは等しい。この理由は、後述する。   In this embodiment, the diameter a of the upper magnet 21 of the slide plate 11 and the lower magnet 41 of the base plate 15 is equal to the diameter b of the upper surface and the lower surface of the middle magnet 31 of the retainer 13. The reason for this will be described later.

ここで、高透磁率材料と低透磁率材料について説明する。高透磁率材料は、低透磁率材料と比較して、例えば、免震装置3が発生する磁界に拘わらず、同一条件の磁界中において、一方の材料の磁束密度の大きさが、他方の材料の磁束密度に比べて、50倍以上大きいものをしようすることが考えられる。高透磁率材料と低透磁率材料は、それぞれ、金属や非金属の材料であってよい。高透磁率材料の磁束密度に対し、低透磁率材料の磁束密度が1/50(上記50倍の逆数)以下であれば、免震装置におけるスライドプレート、リテーナー、ベースプレートの磁石が発する磁界に対する低透磁率材料の影響は、実用的に無視できる。   Here, the high permeability material and the low permeability material will be described. Compared with a low-permeability material, for example, the high-permeability material has a magnetic flux density of one material in the same condition, regardless of the magnetic field generated by the seismic isolation device 3. It is conceivable to use a magnetic flux density that is 50 times greater than the magnetic flux density. The high permeability material and the low permeability material may each be a metal or non-metal material. If the magnetic flux density of the low-permeability material is 1/50 (the reciprocal of 50 times the above) or less than the magnetic flux density of the high-permeability material, the magnetic field generated by the slide plate, retainer, and base plate magnet in the seismic isolation device is low. The influence of the magnetic permeability material can be ignored practically.

続いて、スライドプレート11、リテーナー13及びベースプレート15の構成及び磁極について説明する。以下では、第1磁極をS極、第2磁極をN極として説明するが、逆であってもよい。また、上側隙間、下側隙間、上側接触部の付近、下側接触部の付近を除く部分の磁束漏れを無視する。   Next, the configuration and magnetic poles of the slide plate 11, the retainer 13, and the base plate 15 will be described. In the following description, the first magnetic pole is assumed to be the S pole, and the second magnetic pole is assumed to be the N pole. Further, magnetic flux leakage is ignored in portions other than the upper gap, the lower gap, the vicinity of the upper contact portion, and the vicinity of the lower contact portion.

まず、スライドプレート11について説明する。図2(a)に、スライドプレート11の磁気極性の一例を示す。上部磁石21は、リテーナー13側(下側)がS極、異なる側(上側)がN極の磁石である。スライドプレート11のリテーナー13側において、上部磁石21は、内側に配置される。上部プレート23は、高透磁率材料のものであり、リテーナー13側では上部磁石21の外側に配置され、リテーナー13とは反対側では上部磁石21のN極側を覆うように配置されている。本実施例では、上部プレート23は、上部磁石21を格納するために中央が凹んでおり、上部磁石21は、凹んだ部分に接着剤などで固定されている。本実施例では、スライドプレート11のリテーナー13側は、平面状になっている。転動体35は、上部プレート23上を転動するが、上部磁石21上には侵入しない。上部プレート23は、上部磁石21のN極によって、リテーナー15側においてN極となる。   First, the slide plate 11 will be described. FIG. 2A shows an example of the magnetic polarity of the slide plate 11. The upper magnet 21 is a magnet having an S pole on the retainer 13 side (lower side) and an N pole on a different side (upper side). On the retainer 13 side of the slide plate 11, the upper magnet 21 is disposed inside. The upper plate 23 is made of a high permeability material, and is disposed outside the upper magnet 21 on the retainer 13 side, and is disposed so as to cover the N pole side of the upper magnet 21 on the opposite side to the retainer 13. In the present embodiment, the upper plate 23 is recessed at the center for storing the upper magnet 21, and the upper magnet 21 is fixed to the recessed portion with an adhesive or the like. In this embodiment, the retainer 13 side of the slide plate 11 is flat. The rolling elements 35 roll on the upper plate 23 but do not enter the upper magnet 21. The upper plate 23 becomes an N pole on the retainer 15 side by the N pole of the upper magnet 21.

続いて、リテーナー13について説明する。図4及び図5(a)に、リテーナー13の磁気極性の一例を示す。中部磁石31は、スライドプレート11側(上側)がN極、ベースプレート15側(下側)がS極の磁石である。支持部33は、低透磁率材料のものである。転動体35は、高透磁率材料のものである。隙間保持器37は、低透磁率材料のものである。   Next, the retainer 13 will be described. 4 and 5A show an example of the magnetic polarity of the retainer 13. FIG. The middle magnet 31 is a magnet having an N pole on the slide plate 11 side (upper side) and an S pole on the base plate 15 side (lower side). The support portion 33 is made of a low magnetic permeability material. The rolling element 35 is made of a high magnetic permeability material. The gap retainer 37 is made of a low magnetic permeability material.

続いて、ベースプレート15について説明する。図6に、ベースプレート15の磁気極性の一例を示す。ベースプレート15の構成は、スライドプレート11の構成と同様であるが、上下が逆となり、磁極が異なる。下部磁石41は、リテーナー13側(上側)がN極、異なる側(下側)がS極の磁石である。ベースプレート15のリテーナー13側において、下部磁石41は、内側に配置される。下部プレート43は、高透磁率材料のものであり、リテーナー13側では下部磁石41の外側に配置され、リテーナー13とは反対側では下部磁石41のS極側を覆うように配置されている。本実施例では、下部プレート43は、下部磁石41を格納するために中央が凹んでおり、下部磁石41は、凹んだ部分に接着剤などで固定されている。本実施例では、ベースプレート15のリテーナー13側は、平面状になっている。転動体35は、下部プレート43上を転動するが、下部磁石41上には侵入しない。下部プレート43は、下部磁石41のS極によって、リテーナー13側においてS極となる。   Next, the base plate 15 will be described. FIG. 6 shows an example of the magnetic polarity of the base plate 15. The configuration of the base plate 15 is the same as the configuration of the slide plate 11, but the top and bottom are reversed and the magnetic poles are different. The lower magnet 41 is a magnet having an N pole on the retainer 13 side (upper side) and an S pole on a different side (lower side). On the retainer 13 side of the base plate 15, the lower magnet 41 is disposed inside. The lower plate 43 is made of a high magnetic permeability material, and is disposed outside the lower magnet 41 on the retainer 13 side, and is disposed so as to cover the S pole side of the lower magnet 41 on the side opposite to the retainer 13. In the present embodiment, the lower plate 43 is recessed at the center for storing the lower magnet 41, and the lower magnet 41 is fixed to the recessed portion with an adhesive or the like. In this embodiment, the retainer 13 side of the base plate 15 is flat. The rolling element 35 rolls on the lower plate 43, but does not enter the lower magnet 41. The lower plate 43 becomes an S pole on the retainer 13 side by the S pole of the lower magnet 41.

なお、上部溝25及び/又は下部溝45は、低透磁率材料で充填して閉塞してもよい。これにより、上部磁石21と上部プレート23、及び/又は、下部磁石41と下部プレート43が、異物などで磁気的に短絡し難くなる。また、これにより、上部磁石21と上部プレート23、及び/又は、下部磁石41と下部プレート43を固定してもよい。また、上部磁石21及び/又は下部磁石41を、コイル式電磁石としても良い。この場合、コイル部を上部溝25及び/又は下部溝45に設置すると効果的であり、上部磁石21と上部プレート23とを、及び/又は、下部磁石41と下部プレート43とを、連続する磁心として構成しても良い。   The upper groove 25 and / or the lower groove 45 may be filled with a low magnetic permeability material and closed. This makes it difficult for the upper magnet 21 and the upper plate 23 and / or the lower magnet 41 and the lower plate 43 to be magnetically short-circuited by foreign matter or the like. Moreover, this may fix the upper magnet 21 and the upper plate 23 and / or the lower magnet 41 and the lower plate 43. Further, the upper magnet 21 and / or the lower magnet 41 may be coiled electromagnets. In this case, it is effective to install the coil portion in the upper groove 25 and / or the lower groove 45, and the upper magnet 21 and the upper plate 23 and / or the lower magnet 41 and the lower plate 43 are connected to a continuous magnetic core. You may comprise as.

スライドプレート11、リテーナー13、及び、ベースプレート15は、これらの磁気特性に係る構成上の特徴により、水平方向のせん断変形に関する漸軟ばね型の復元力特性が付与され、地盤7の地震動に対して、優れた免震効果を発揮する。免震装置3の漸軟ばね型の復元力特性により、振動体(免震対象物1及び免震装置3)の水平方向の水平固有周期は、免震装置3のせん断変形の振幅(免震対象物1と下部構造5の相対振幅)の増加に伴って増加する。本願発明によれば、振動体は、漸軟ばね型の非線形固有振動特性を有する。免震装置3の復元力特性を適宜調整することにより、振動体の固有周期を伸長し、所要の非線形固有振動特性を得ることができる。   The slide plate 11, the retainer 13, and the base plate 15 are provided with a gradual soft spring type restoring force characteristic related to the shearing deformation in the horizontal direction due to the structural characteristics related to the magnetic characteristics, and against the earthquake motion of the ground 7. Exhibits excellent seismic isolation effect. Due to the gradual soft spring type restoring force characteristics of the seismic isolation device 3, the horizontal natural period of the vibrating body (the seismic isolation object 1 and the seismic isolation device 3) is the shear deformation amplitude of the seismic isolation device 3 (seismic isolation). The relative amplitude of the object 1 and the substructure 5 increases with an increase. According to the present invention, the vibrating body has a gradual soft spring type nonlinear natural vibration characteristic. By appropriately adjusting the restoring force characteristics of the seismic isolation device 3, it is possible to extend the natural period of the vibrating body and obtain the required nonlinear natural vibration characteristics.

図8は、免震装置3の磁気回路の一例を示す図である。磁力線が形成する磁気回路は、次のようになる。まず、ベースプレート15の下部磁石41から、下側隙間、リテーナー13の中部磁石31、上側隙間を貫通して、スライドプレート11の上部磁石21に向かう。そして、上部プレート23が高透磁率材料であることから、スライドプレート11において、上部磁石21から上部プレート23に向かって貫通する。そして、転動体35が高透磁率材料であることから、スライドプレート11の上部プレート23から転動体35を貫通して、ベースプレート15の下部プレート43に向かう。下部プレート43が高透磁率材料であることから、ベースプレート15において、下部プレート43から下部磁石41に向かって貫通する。なお、S極とN極が逆の場合には、逆順となる。このように、磁気抵抗が少なく周回路となる磁路を形成して磁束を増強し、磁気吸引力及び磁気復元力を効率よく発生させる磁気回路を構成して、重荷重だけでなく軽荷重にも容易に対応することが可能になる。   FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a magnetic circuit of the seismic isolation device 3. The magnetic circuit formed by the magnetic lines of force is as follows. First, the lower magnet 41 of the base plate 15 passes through the lower gap, the middle magnet 31 of the retainer 13, and the upper gap to go to the upper magnet 21 of the slide plate 11. Since the upper plate 23 is made of a high magnetic permeability material, the slide plate 11 penetrates from the upper magnet 21 toward the upper plate 23. Since the rolling element 35 is made of a high magnetic permeability material, the rolling element 35 passes through the rolling element 35 from the upper plate 23 of the slide plate 11 toward the lower plate 43 of the base plate 15. Since the lower plate 43 is made of a high magnetic permeability material, the base plate 15 penetrates from the lower plate 43 toward the lower magnet 41. When the S pole and the N pole are reversed, the order is reversed. In this way, a magnetic circuit that forms a magnetic circuit with less magnetic resistance and forms a peripheral circuit is formed to enhance magnetic flux, and a magnetic circuit that efficiently generates magnetic attractive force and magnetic restoring force is configured, so that not only heavy load but also light load Can be easily handled.

さらに、図8の磁気回路において、下部磁石41、中部磁石31、及び、上部磁石21の間の相互の磁気吸引力の作用、及び、上部プレート23、転動体35、下部プレート43の間の相互の磁気吸引力の作用によって、スライドプレート11、リテーナー13及びベースプレート15の間に、水平方向の相互の変位を元に戻す磁気復元力が発生する。さらに、スライドプレート11、リテーナー13及びベースプレート15の間の水平方向の相互の変位が増加するに伴い、磁気復元力の接線剛性が減少する。磁気復元力は、このような力学的特性を有することから、水平変位の増加により水平固有周期が増加する非線形固有振動特性を有することとなる。そのため、免震装置3の共振条件は、振動体の固有周期と外乱の周期の一致、及び、振動体の固有周期に対応する固有振幅と外乱の作用による振動体の振幅の一致の二つである。よって、免震装置3は、線形固有振動特性を持つ免震装置に比べて、地震動との共振の可能性を著しく小さくすることができる。   Further, in the magnetic circuit of FIG. 8, the mutual magnetic attraction force between the lower magnet 41, the middle magnet 31, and the upper magnet 21, and the mutual interaction between the upper plate 23, the rolling element 35, and the lower plate 43. Due to the action of the magnetic attraction force, a magnetic restoring force is generated between the slide plate 11, the retainer 13 and the base plate 15 to restore the mutual displacement in the horizontal direction. Furthermore, as the mutual displacement in the horizontal direction among the slide plate 11, the retainer 13, and the base plate 15 increases, the tangential rigidity of the magnetic restoring force decreases. Since the magnetic restoring force has such a mechanical characteristic, the magnetic restoring force has a non-linear natural vibration characteristic in which the horizontal natural period increases as the horizontal displacement increases. Therefore, there are two resonance conditions for the seismic isolation device 3; the coincidence between the natural period of the vibrator and the period of the disturbance, and the coincidence between the natural amplitude corresponding to the natural period of the vibrator and the amplitude of the vibrator due to the action of the disturbance. is there. Therefore, the seismic isolation device 3 can remarkably reduce the possibility of resonance with seismic motion as compared with the seismic isolation device having linear natural vibration characteristics.

さらに、スライドプレート11、リテーナー13及びベースプレート15の間の相互の磁気吸引力と磁気復元力の作用によって、リテーナー13の逸脱を防止することができ、免震装置の地震時の安定作動を実現することが可能になる。リテーナー13に生じる磁気吸引力と磁気復元力は、リテーナー13がスライドプレート11とベースプレート15のそれぞれの変位の中間の位置に留まるように作用するので、リテーナー13の運動が転動体35の運動のみに依存する場合に比べて、地震時のリテーナー11の逸脱、すなわち、転動体35の転動平面からの逸脱の可能性を著しく小さくすることが可能になる。   Furthermore, the action of the mutual magnetic attraction force and magnetic restoring force between the slide plate 11, the retainer 13, and the base plate 15 can prevent the retainer 13 from deviating, and the seismic isolation device can be stably operated during an earthquake. It becomes possible. Since the magnetic attraction force and the magnetic restoring force generated in the retainer 13 act so that the retainer 13 stays at an intermediate position between the displacements of the slide plate 11 and the base plate 15, the movement of the retainer 13 is limited to the movement of the rolling element 35. Compared with the case where it depends, the possibility of deviation of the retainer 11 during an earthquake, that is, the possibility of deviation from the rolling plane of the rolling element 35 can be significantly reduced.

図9は、スライドプレート11の上部磁石21及び上部プレート23、リテーナー13の中部磁石31及び転動体35、並びに、ベースプレート15の下部磁石41及び下部プレート43が構成する磁気回路と等価な磁気回路を示す図である。ここで、磁気発生部151、153及び155は、それぞれ、上部磁石21、中部磁石31、及び、下部磁石41の起磁力である。磁気抵抗157及び159は、それぞれ、上側隙間及び下側隙間の磁気抵抗である。磁気抵抗161、163及び165は、それぞれ、上部プレート23(上部プレート23と上部磁石21の接触部を含む。)、転動体35(上側接触部と下側接触部を含む。)、及び、下部プレート43(下部プレート43と下部磁石41の接触部を含む)の磁気抵抗である。Φは、磁束である。   FIG. 9 shows a magnetic circuit equivalent to the magnetic circuit formed by the upper magnet 21 and the upper plate 23 of the slide plate 11, the middle magnet 31 and the rolling element 35 of the retainer 13, and the lower magnet 41 and the lower plate 43 of the base plate 15. FIG. Here, the magnetism generating portions 151, 153, and 155 are magnetomotive forces of the upper magnet 21, the middle magnet 31, and the lower magnet 41, respectively. The magnetic resistances 157 and 159 are the magnetic resistances of the upper gap and the lower gap, respectively. The magnetic resistances 161, 163, and 165 respectively include an upper plate 23 (including a contact portion between the upper plate 23 and the upper magnet 21), a rolling element 35 (including an upper contact portion and a lower contact portion), and a lower portion. The magnetic resistance of the plate 43 (including the contact portion between the lower plate 43 and the lower magnet 41). Φ is a magnetic flux.

図9の等価磁気回路の磁束Φの大きさは、磁気発生部151、153及び155の起磁力の大きさ、及び、磁気抵抗157及び159の大きさによって、容易に調整ができる。すなわち、上部磁石21、中部磁石31、下部磁石41のそれぞれの起磁力、及び、上側隙間と下側隙間のそれぞれの大きさによって、等価磁気回路を流れる磁束Φの大きさを調整できる。免震装置の磁気吸引力は、磁束Φの大きさによって決まる。磁気発生部151、153及び155のそれぞれの起磁力の方向を総て逆転させると、磁束Φの向きは逆転する。   The magnitude of the magnetic flux Φ of the equivalent magnetic circuit of FIG. 9 can be easily adjusted by the magnitude of the magnetomotive force of the magnetic generators 151, 153, and 155 and the magnitude of the magnetic resistances 157 and 159. That is, the magnitude of the magnetic flux Φ flowing through the equivalent magnetic circuit can be adjusted by the magnetomotive forces of the upper magnet 21, the middle magnet 31, and the lower magnet 41 and the magnitudes of the upper gap and the lower gap. The magnetic attraction force of the seismic isolation device is determined by the magnitude of the magnetic flux Φ. When the direction of the magnetomotive force of each of the magnetism generators 151, 153, and 155 is reversed, the direction of the magnetic flux Φ is reversed.

なお、上部磁石、中部磁石及び下部磁石は、少なくとも一つを電磁石で構成してもよい。そのような構成では、電磁石の起磁力を時間的に変化させることにより、磁束Φの大きさ、すなわち、免震装置の磁気吸引力を時間的に変化させることができる。   Note that at least one of the upper magnet, the middle magnet, and the lower magnet may be an electromagnet. In such a configuration, the magnitude of the magnetic flux Φ, that is, the magnetic attraction force of the seismic isolation device can be changed with time by changing the magnetomotive force of the electromagnet with time.

また、上部磁石21、中部磁石31及び下側磁石41の何れか一つまたは二つを、ヨークに置き換えてもよい。このような構成では、等価磁気回路において、それらに対応する磁気発生部の起磁力の何れか一つまたは二つが磁気抵抗に置き換わる磁気回路が成立する。したがって、このような構成では実施例に比べて磁気回路の磁束が大幅に小さくなり、結果として磁気吸引力も大幅に小さくなる。   Further, any one or two of the upper magnet 21, the middle magnet 31 and the lower magnet 41 may be replaced with a yoke. With such a configuration, in the equivalent magnetic circuit, a magnetic circuit in which any one or two of the magnetomotive forces of the corresponding magnetic generators are replaced with the magnetic resistance is established. Accordingly, in such a configuration, the magnetic flux of the magnetic circuit is significantly reduced as compared with the embodiment, and as a result, the magnetic attractive force is also significantly reduced.

本願発明の特徴は、図9で表される磁気回路を成立させ、効率的に磁気吸引力を発生させるために、スライドプレート11、リテーナー13、ベースプレート15に所要の磁気特性を持たせると共に、それらを適切に配置するところにある。この特徴に付随して、本実施例には、磁気発生源をスライドプレート11、リテーナー13及びベースプレート15に分散させることにより、且つ、これらの3個の磁気発生源により磁気回路の起磁力を高めることにより、体積的にコンパクトな装置を実現できる特徴がある。   A feature of the present invention is that the slide plate 11, the retainer 13, and the base plate 15 have the required magnetic characteristics in order to establish the magnetic circuit shown in FIG. Are in place. Accompanying this feature, the present embodiment distributes the magnetic source to the slide plate 11, the retainer 13 and the base plate 15, and increases the magnetomotive force of the magnetic circuit by these three magnetic sources. Thus, there is a feature that a device that is compact in volume can be realized.

さらに、本実施例では、磁石の磁束密度の分布を考慮して、上部磁石21、中部磁石31、下部磁石41を同径とし、各磁極の磁束密度が高い外縁部を対向させることによって磁気吸引力を高める。磁石の磁束密度は、内側に比べて外縁部が大きくなり、磁界中の磁性体の磁束密度は、磁路が短くなる部分で大きくなる性質がある。また、磁気吸引力は、互いに異極で磁束密度が大きい部分同士が対面する場合に大きくなる性質がある。本実施例では、静止状態の免震装置3において、磁気吸引力をより大きくするために、上部磁石21、中部磁石31、下部磁石41のそれぞれの直径を同径とし、上部磁石21及び中部磁石31のそれぞれの外縁部を向き合わせ、且つ、下部磁石41及び中部磁石31のそれぞれの外縁部を向き合わせた。   Further, in this embodiment, in consideration of the distribution of the magnetic flux density of the magnet, the upper magnet 21, the middle magnet 31, and the lower magnet 41 have the same diameter, and the outer edge portions where the magnetic flux density of each magnetic pole is high are opposed to each other. Increase power. The magnetic flux density of the magnet is larger at the outer edge than at the inner side, and the magnetic flux density of the magnetic material in the magnetic field has a property of increasing at the portion where the magnetic path is shortened. Further, the magnetic attractive force has a property of increasing when portions having different polarities and high magnetic flux densities face each other. In the present embodiment, in the stationary seismic isolation device 3, in order to increase the magnetic attractive force, the upper magnet 21, the middle magnet 31, and the lower magnet 41 have the same diameter, and the upper magnet 21 and the middle magnet. Each outer edge part of 31 was faced, and each outer edge part of the lower magnet 41 and the middle magnet 31 was faced.

中部磁石31の直径bは、上部磁石21と下部磁石41の直径aより小さくしてもよいが、本実施例に比べて磁気吸引力が小さくなる。中部磁石31の直径bを上部磁石21と下部磁石41の直径aより大きくしてもよいが、本実施例に比べて磁気吸引力がさらに小さくなる。   The diameter b of the middle magnet 31 may be smaller than the diameter a of the upper magnet 21 and the lower magnet 41, but the magnetic attractive force is smaller than that of the present embodiment. Although the diameter b of the middle magnet 31 may be larger than the diameter a of the upper magnet 21 and the lower magnet 41, the magnetic attractive force is further reduced as compared with the present embodiment.

続いて、免震装置の水平変位方向の復元力の特性について説明する。   Next, characteristics of the restoring force in the horizontal displacement direction of the seismic isolation device will be described.

図10は、免震装置3について、転動体35を含む中央断面図における主要な磁力線を示す図である。磁石の磁束密度は、外縁部が内側に比べて大きくなり、磁界中の磁性体の磁束密度は磁路が短くなる部分で大きくなる性質がある。そのため、図10の磁力線で示すように、上部磁石と下部磁石のそれぞれの外縁部付近の磁束密度が特に大きくなる。   FIG. 10 is a diagram showing main magnetic lines of force in the central cross-sectional view including the rolling elements 35 for the seismic isolation device 3. The magnetic flux density of the magnet is larger at the outer edge portion than at the inner side, and the magnetic flux density of the magnetic material in the magnetic field has a property of increasing at the portion where the magnetic path is shortened. Therefore, as shown by the magnetic field lines in FIG. 10, the magnetic flux density near the outer edge portions of the upper magnet and the lower magnet is particularly increased.

図10は、静止状態の免震装置3の断面図であり、スライドプレート11とベースプレート15の水平方向の相互の相対変位はゼロである。これを状態Iと呼ぶ。この状態では、互いに異極である上部磁石21の下面と中部磁石31の上面が正対し、中部磁石31の下面と下部磁石41の上面が正対している。そのため、下部磁石41の上面から中部磁石31の下面に向かう磁界(磁力線)は、下側隙間を直線的に貫通する。同様に、中部磁石31の上面から上部磁石21の下面に向かう磁界(磁力線)は、上側隙間を直線的に貫通する。特に、上部磁石21、中部磁石31、下部磁石41のそれぞれの磁極面の磁束密度は、磁極面の中心から外縁に向かって大きくなり、磁気回路の磁路はスライドプレートの上部プレート内の最短経路、及び、ベースプレートの下部プレート内の最短経路となる。そのため、上部磁石21の下面、中部磁石31の上面及び下面、並びに、下部磁石41の上面のそれぞれの外縁部の内側周辺部が主要な磁路を形成し、これらの部分の磁束密度が大きくなる。これらの外縁部の内側周辺部の磁界によって、主に磁気吸引力が生じる。   FIG. 10 is a sectional view of the seismic isolation device 3 in a stationary state, in which the relative displacement between the slide plate 11 and the base plate 15 in the horizontal direction is zero. This is called state I. In this state, the lower surface of the upper magnet 21 and the upper surface of the middle magnet 31, which have different polarities, face each other, and the lower surface of the middle magnet 31 and the upper surface of the lower magnet 41 face each other. Therefore, the magnetic field (lines of magnetic force) from the upper surface of the lower magnet 41 toward the lower surface of the middle magnet 31 linearly penetrates the lower gap. Similarly, the magnetic field (lines of magnetic force) from the upper surface of the middle magnet 31 toward the lower surface of the upper magnet 21 linearly penetrates the upper gap. In particular, the magnetic flux density of each magnetic pole surface of the upper magnet 21, the middle magnet 31, and the lower magnet 41 increases from the center of the magnetic pole surface toward the outer edge, and the magnetic path of the magnetic circuit is the shortest path in the upper plate of the slide plate. And the shortest path in the lower plate of the base plate. Therefore, the lower surface of the upper magnet 21, the upper and lower surfaces of the middle magnet 31, and the inner peripheral portion of each outer edge of the upper surface of the lower magnet 41 form a main magnetic path, and the magnetic flux density of these portions increases. . A magnetic attractive force is mainly generated by the magnetic field in the inner peripheral portion of these outer edge portions.

図3に示すように、転動体35は、水平面内に、中部磁石31(磁気発生体)を中心として放射状に配置されている。そのため、各転動体35を通る図10に示すような磁力線が放射状に存在する。すなわち、スライドプレート11の上部磁石21及び上部プレート23、リテーナー13の中部磁石31及び転動体35、ベースプレートの下部磁石41及び下部プレート43は、図10の磁力線で示されるような磁路群からなる磁気回路を構成する。この磁気回路の作用によって、スライドプレート11とリテーナー13とベースプレート15の磁石の相互間、及び、スライドプレート11と転動体35とベースプレート15との相互間に、鉛直方向の磁気吸引力が作用する。すなわち、免震装置には、鉛直方向に磁気吸引力が発生する。転動体35は、この磁気吸引力に抗し、ベースプレート11とスライドプレート15の鉛直方向の間隔を一定に保つ。   As shown in FIG. 3, the rolling elements 35 are arranged radially in the horizontal plane around the middle magnet 31 (magnetic generator). Therefore, there are radial magnetic lines as shown in FIG. 10 that pass through the rolling elements 35. That is, the upper magnet 21 and the upper plate 23 of the slide plate 11, the middle magnet 31 and the rolling element 35 of the retainer 13, and the lower magnet 41 and the lower plate 43 of the base plate are composed of magnetic path groups as indicated by the magnetic lines of force in FIG. 10. Configure the magnetic circuit. Due to the action of this magnetic circuit, a vertical magnetic attractive force acts between the magnets of the slide plate 11, the retainer 13 and the base plate 15, and between the slide plate 11, the rolling elements 35 and the base plate 15. That is, a magnetic attraction force is generated in the vertical direction in the seismic isolation device. The rolling element 35 resists the magnetic attraction force and keeps the vertical distance between the base plate 11 and the slide plate 15 constant.

図11は、水平方向の一対の力Rがスライドプレートとベースプレートに作用し、水平方向のスライドプレートとベースプレートの相対変位uが、0<u<2eを満たす状態における免震装置のせん断変形の様子、及び、主要な磁力線の位置を示す。これを状態IIと呼ぶ。(a)は、全体図であり、(b)は、中央部の拡大図である。   FIG. 11 shows a state of shear deformation of the seismic isolation device in a state where a pair of horizontal forces R act on the slide plate and the base plate and the relative displacement u between the horizontal slide plate and the base plate satisfies 0 <u <2e. And the position of the main magnetic field lines. This is called state II. (A) is an overall view, and (b) is an enlarged view of a central portion.

図11に示すように、上部磁石21の下面と中部磁石31の上面、及び、中部磁石31の下面と下部磁石41の上面がそれぞれ水平方向にずれることによって、上部磁石21の下面と中部磁石31の上面が部分的に重なり、中部磁石31の上面から上部磁石21の下面へ向かう磁界で磁界の曲がりが生じる。同様に、下部磁石41の上面と中部磁石31の下面が部分的に重なり、下部磁石41の上面から中部磁石31の下面に向かう磁界で磁界の曲がりが生じる。これらの磁界の曲りによって、力Rにつり合う水平方向の復元力が生じる。この復元力の方向は、磁気回路で発生する磁気吸引力の方向と直交するので、この復元力をここでは特に磁気横吸引力と呼ぶ。磁気横吸引力の大きさは磁界の方向と磁界の強さによって決まる。力Rを取り除くと、この磁気横吸引力によって、スライドプレート11とベースプレート15の相対変位はゼロとなり、免震装置3のせん断変形は元に戻る。   As shown in FIG. 11, the lower surface of the upper magnet 21 and the upper surface of the middle magnet 31, and the lower surface of the middle magnet 31 and the upper surface of the lower magnet 41 are displaced in the horizontal direction, respectively. Are partially overlapped, and the magnetic field is bent by the magnetic field from the upper surface of the middle magnet 31 toward the lower surface of the upper magnet 21. Similarly, the upper surface of the lower magnet 41 and the lower surface of the middle magnet 31 partially overlap, and a magnetic field is bent by a magnetic field from the upper surface of the lower magnet 41 toward the lower surface of the middle magnet 31. The bending of these magnetic fields generates a horizontal restoring force that balances the force R. Since the direction of the restoring force is orthogonal to the direction of the magnetic attractive force generated in the magnetic circuit, this restoring force is particularly called a magnetic transverse attractive force here. The magnitude of the magnetic attraction force is determined by the direction of the magnetic field and the strength of the magnetic field. When the force R is removed, the relative displacement between the slide plate 11 and the base plate 15 becomes zero by this magnetic lateral attractive force, and the shear deformation of the seismic isolation device 3 is restored.

図12は、図11の状態に比べて力Rと相対変位uが大きくなり、相対変位uが、u=2eを満たす状態の免震装置3のせん断変形の様子、及び主要な磁力線の位置を示す。これを状態IIIと呼ぶ。(a)は、全体図であり、(b)は、中央部の拡大図である。   FIG. 12 shows the state of shear deformation of the seismic isolation device 3 in a state in which the force R and the relative displacement u are larger than the state of FIG. Show. This is called state III. (A) is an overall view, and (b) is an enlarged view of a central portion.

図12に示すように、中部磁石31の上面と上部磁石21の下面は部分的に重なり、上部溝25の一方は、中部磁石31の上面と重なり、中部磁石31の上面と上部プレート23の下面は重ならない。中部磁石31の上面と上部溝25が最も重なる部分の幅は、上側溝25の幅eと等しくなる。中部磁石31の上面と上部溝25が重なる部分では、中部磁石31の上面から上部磁石21の下面へ向かう磁界で磁界の曲がりが生じる。同様に、下部磁石41の上面と中部磁石31の下面は部分的に重なり、下部溝45の一方は、中部磁石31の下面と重なり、中部磁石31の上面と下部プレート43の上面は重ならない。下部溝45と中部磁石31の下面が最も重なる部分の幅は、下側溝の幅eと等しくなる。下部溝45と中部磁石31の下面が重なる部分では、下部磁石41の上面から中部磁石31の下面へ向かう磁界で磁界の曲がりが生じる。これらの磁界の曲りによって、力Rにつり合う水平方向の磁気横吸引力が生じる。   As shown in FIG. 12, the upper surface of the middle magnet 31 and the lower surface of the upper magnet 21 partially overlap, and one of the upper grooves 25 overlaps the upper surface of the middle magnet 31, and the upper surface of the middle magnet 31 and the lower surface of the upper plate 23. Do not overlap. The width of the portion where the upper surface of the middle magnet 31 and the upper groove 25 overlap most is equal to the width e of the upper groove 25. In a portion where the upper surface of the middle magnet 31 and the upper groove 25 overlap, a magnetic field is bent by a magnetic field from the upper surface of the middle magnet 31 toward the lower surface of the upper magnet 21. Similarly, the upper surface of the lower magnet 41 and the lower surface of the middle magnet 31 partially overlap, one of the lower grooves 45 overlaps the lower surface of the middle magnet 31, and the upper surface of the middle magnet 31 and the upper surface of the lower plate 43 do not overlap. The width of the portion where the lower groove 45 and the lower surface of the middle magnet 31 overlap most is equal to the width e of the lower groove. In a portion where the lower groove 45 and the lower surface of the middle magnet 31 overlap, a magnetic field is bent by a magnetic field from the upper surface of the lower magnet 41 toward the lower surface of the middle magnet 31. The bending of these magnetic fields generates a horizontal magnetic attraction force that balances the force R.

図13は、図12の状態に比べて力Rと相対変位uが大きくなり、相対変位uが、2e<u<aを満たす状態の免震装置のせん断変形の様子、及び、主要な磁力線の位置を示す。これを状態IVと呼ぶ。(a)は、全体図であり、(b)は、中央部の拡大図である。   FIG. 13 shows the state of shear deformation of the seismic isolation device in which the force R and the relative displacement u are larger than those in FIG. 12 and the relative displacement u satisfies 2e <u <a, and the main magnetic field lines. Indicates the position. This is called state IV. (A) is an overall view, and (b) is an enlarged view of a central portion.

図13に示すように、中部磁石31の上面と上部磁石21の下面は部分的に重なり、上部溝25の一方は、中部磁石31の上面と重なり、中部磁石31の上面と上部プレート23の下面は部分的に重なる。上部溝25と中部磁石31の上面が重なる部分では、状態IIIと同様に、中部磁石31の上面から上部磁石21の下面へ向かう磁界で磁界の曲がりが生じる。さらに、上部プレート23の下面と中部磁石31の上面は、共に同じ極性の磁極であるから、中部磁石31の上面と上部プレート23の下面が重なる部分では磁界の反発が生じ、磁界の向きが水平方向と平行になる。磁界の曲りにより磁気横吸引力が生じる一方で、磁界の反発部分で磁気反発力が生じ、磁気横吸引力を弱める作用が発生する。同様に、下部磁石41の上面と中部磁石31の下面は部分的に重なり、下部溝45の一方は、中部磁石31の下面と重なり、中部磁石31の下面と下部プレート43の上面は部分的に重なる。下部溝45と中部磁石31の下面が重なる部分では、状態IIIと同様に、下部磁石41の上面から中部磁石31の下面へ向かう磁界で磁界の曲がりが生じる。さらに、下部プレート43の上面と中部磁石31の下面は、共に同じ極性の磁極であるから、中部磁石31の下面と下部プレート43の上面が重なる部分では磁界の反発が生じ、磁界の向きが水平方向と平行になる。磁界の曲りにより磁気横吸引力が生じる一方で、磁界の反発部分で磁気反発力が生じ、磁気横吸引力を弱める作用が発生する。   As shown in FIG. 13, the upper surface of the middle magnet 31 and the lower surface of the upper magnet 21 partially overlap, and one of the upper grooves 25 overlaps the upper surface of the middle magnet 31, and the upper surface of the middle magnet 31 and the lower surface of the upper plate 23. Partially overlap. In a portion where the upper groove 25 and the upper surface of the middle magnet 31 overlap, a magnetic field is bent by a magnetic field from the upper surface of the middle magnet 31 toward the lower surface of the upper magnet 21 as in the state III. Further, since the lower surface of the upper plate 23 and the upper surface of the middle magnet 31 are magnetic poles having the same polarity, a magnetic field repulsion occurs in the portion where the upper surface of the middle magnet 31 and the lower surface of the upper plate 23 overlap, and the direction of the magnetic field is horizontal. Parallel to the direction. While the magnetic transverse attractive force is generated by the bending of the magnetic field, the magnetic repulsive force is generated in the repulsive part of the magnetic field, and the action of weakening the magnetic transverse attractive force occurs. Similarly, the upper surface of the lower magnet 41 and the lower surface of the middle magnet 31 partially overlap, one of the lower grooves 45 overlaps the lower surface of the middle magnet 31, and the lower surface of the middle magnet 31 and the upper surface of the lower plate 43 partially Overlap. In the portion where the lower groove 45 and the lower surface of the middle magnet 31 overlap, the magnetic field is bent by the magnetic field from the upper surface of the lower magnet 41 toward the lower surface of the middle magnet 31 as in the state III. Further, since the upper surface of the lower plate 43 and the lower surface of the middle magnet 31 are magnetic poles having the same polarity, a magnetic field repulsion occurs in the portion where the lower surface of the middle magnet 31 and the upper surface of the lower plate 43 overlap, and the direction of the magnetic field is horizontal. Parallel to the direction. While the magnetic transverse attractive force is generated by the bending of the magnetic field, the magnetic repulsive force is generated in the repulsive part of the magnetic field, and the action of weakening the magnetic transverse attractive force occurs.

状態II、状態III及び状態IVを比較すると、状態IIと状態IIIで磁界が反発する部分は無く、状態IVになると磁界が反発する部分が生じる。そのため、状態IVは、状態IIに比べて磁気横吸引力の増加を弱める作用が急激に大きくなる。状態IIIは、状態IIと状態IVの中間に位置する。すなわち、状態IVの磁気横吸引力の接線剛性は、状態IIのそれに比べて急激に小さくなり、状態IIIを接線剛性が急激に変わる分岐点と考えてよい。ここでは、状態IIにおける相対変位uの範囲を高剛性領域と呼び、状態IVにおける相対変位uの範囲を低剛性領域と呼び、状態IIIの変位uを分岐相対変位ubと呼ぶ。状態IIにあるように、低剛性領域と高剛性領域の分岐相対変位ubは、上部溝25と下部溝45の幅eの二倍である。以上の磁気横吸引力の特性から、免震装置3は、相対変位の小さい方から順に高剛性領域と低剛性領域に区分される漸軟ばね型の復元力特性を持つ。 Comparing State II, State III, and State IV, there is no portion where the magnetic field repels in State II and State III, and a portion where the magnetic field repels occurs in State IV. Therefore, in the state IV, the action of weakening the increase in the magnetic transverse attractive force is rapidly increased as compared with the state II. State III is located between state II and state IV. That is, the tangential stiffness of the magnetic transverse attractive force in the state IV is abruptly smaller than that in the state II, and the state III may be considered as a branch point where the tangential stiffness changes abruptly. Here, it referred to the range of relative displacement u in the state II and the high rigidity region, the range of relative displacement u in the state IV is referred to as a low rigidity region, called the displacement u states III and branch relative displacement u b. As in state II, branching relative displacement u b of the low rigidity region and the high rigidity region is twice the width e of the upper groove 25 and lower groove 45. From the above characteristics of the magnetic transverse attractive force, the seismic isolation device 3 has a gradually soft spring type restoring force characteristic that is divided into a high rigidity region and a low rigidity region in order from the smaller relative displacement.

なお、相対変位uが上部磁石21の下面と下部磁石41の上面の直径a及び中部磁石31の上面及び下面の直径bに近づくと、磁界の反発部分が急激に拡大するので、相対変位uの上限は直径aとするのが望ましい。   When the relative displacement u approaches the diameter a of the upper surface of the upper magnet 21 and the upper surface of the lower magnet 41 and the diameter b of the upper surface and the lower surface of the middle magnet 31, the repulsive part of the magnetic field rapidly expands. The upper limit is desirably a diameter a.

また、状態I〜状態IVの磁気横吸引力の大きさは、免震装置3の磁界の強さによって決まるので、免震装置3の磁気横吸引力は、図9に示す磁気回路の磁束Φの大きさによって調整できる。また、本実施例の免震装置3を含む振動体は、漸軟ばね型の復元力特性を持つ。復元力の大きさは上部磁石21、中部磁石31、下部磁石41のそれぞれの起磁力と上側隙間と下側隙間の磁気抵抗によって容易に調整できるので、想定される地震動のスペクトル特性に合わせて、振動体の水平方向の固有周期を伸長できる。この固有周期の伸長により、免震対象物に作用する地震力を低減できる。   Further, since the magnitude of the magnetic transverse attractive force in states I to IV is determined by the strength of the magnetic field of the seismic isolation device 3, the magnetic lateral attractive force of the seismic isolation device 3 is the magnetic flux Φ of the magnetic circuit shown in FIG. It can be adjusted by the size of Moreover, the vibrating body including the seismic isolation device 3 of the present embodiment has a gradually soft spring type restoring force characteristic. Since the magnitude of the restoring force can be easily adjusted by the magnetomotive force of each of the upper magnet 21, the middle magnet 31, and the lower magnet 41 and the magnetic resistance of the upper gap and the lower gap, according to the assumed spectral characteristics of the earthquake motion, The natural period of the vibrating body in the horizontal direction can be extended. By extending the natural period, the seismic force acting on the seismic isolation object can be reduced.

さらに、免震装置3のせん断変形の振幅が増加すると、振動体の水平方向の固有周期が増加する。すなわち、振動体は、漸軟ばね型の非線形固有振動特性を有する非線形振動体である。振動体が外乱と共振するためには、外乱の周期が振動体の固有周期に一致し、且つ、外乱の作用による振動体の振幅が振動体の固有周期に対応する固有振幅に一致する必要がある。振幅に拘わらず固有周期が一定である線形固有振動特性を有する線形振動体の共振の条件は、外乱の周期と固有周期の一致のみである。一般の地震動では、周期と振幅の二つの条件が揃うことは非常に稀であるので、線形振動体となるような他の免震装置に比べて、本願発明の免震装置3は地震時の共振の可能性を極めて低くできる。   Furthermore, when the amplitude of the shear deformation of the seismic isolation device 3 increases, the natural period in the horizontal direction of the vibrating body increases. That is, the vibrating body is a nonlinear vibrating body having a gradual soft spring type nonlinear natural vibration characteristic. In order for the vibrating body to resonate with the disturbance, the period of the disturbance must match the natural period of the vibrating body, and the amplitude of the vibrating body due to the action of the disturbance must match the natural amplitude corresponding to the natural period of the vibrating body. is there. The resonance condition of the linear vibrator having the linear natural vibration characteristic in which the natural period is constant regardless of the amplitude is only the coincidence between the period of the disturbance and the natural period. In general seismic motion, it is very rare that the two conditions of the period and the amplitude are met. Therefore, compared to other seismic isolation devices that are linear oscillators, the seismic isolation device 3 of the present invention is less The possibility of resonance can be greatly reduced.

次に、隙間保持器37の作用について説明する。組み立てられた免震装置3においては、上下一対の隙間保持器37の上方の先端と下方の先端の間隔は、転動体35の直径dに等しい。また、リテーナー13の支持部33からの隙間保持器37の突出高さは、上側も下側もjである。中部磁石31の高さはcなので、上側隙間と下側隙間のそれぞれの隙間間隔gは、式(2)で表される。隙間間隔gは、上側隙間と下側隙間の磁気抵抗を決定する。隙間保持器37は、隙間間隔gを一定にすることにより、両隙間の磁気抵抗を一定にし、磁気回路を安定化する。   Next, the operation of the gap retainer 37 will be described. In the assembled seismic isolation device 3, the distance between the upper tip and the lower tip of the pair of upper and lower gap holders 37 is equal to the diameter d of the rolling element 35. Moreover, the protrusion height of the gap holder 37 from the support portion 33 of the retainer 13 is j on both the upper side and the lower side. Since the height of the middle magnet 31 is c, the gap intervals g of the upper gap and the lower gap are expressed by Expression (2). The gap interval g determines the magnetic resistance between the upper gap and the lower gap. The gap retainer 37 stabilizes the magnetic circuit by making the gap resistance g constant, thereby making the magnetic resistance of both gaps constant.

Figure 2014222093
Figure 2014222093

組み立て直前、すなわち、図5(b)の一対の圧縮力Vが作用する直前の隙間保持器37の上方の先端と下方の先端の間隔を、初期高さhとする。初期高さhは、転動体35の直径dよりも大きくなる(すなわち、h>dとなる)ように設定する。h>dの条件で免震装置3を組み立てると、上下一対の隙間保持器37は、スライドプレート11とベースプレート15から圧縮されて圧縮変形を生じ、図5(b)に示すように、上下一対の圧縮力Vが作用する。圧縮変形量はh−dであるので、圧縮力Vは、式(3)で表される。ここで、kは、1個の隙間保持器37の鉛直方向の圧縮変形のばね定数とする。圧縮体371は、ばね定数kを調整する。   The interval between the upper tip and the lower tip of the gap retainer 37 immediately before assembly, that is, immediately before the pair of compressive forces V in FIG. The initial height h is set to be larger than the diameter d of the rolling element 35 (that is, h> d). When the seismic isolation device 3 is assembled under the condition of h> d, the pair of upper and lower gap retainers 37 are compressed from the slide plate 11 and the base plate 15 to cause compressive deformation, and as shown in FIG. The compressive force V is applied. Since the amount of compressive deformation is hd, the compression force V is expressed by Equation (3). Here, k is a spring constant of compressive deformation in the vertical direction of one gap retainer 37. The compression body 371 adjusts the spring constant k.

Figure 2014222093
Figure 2014222093

隙間保持器37と上部プレート23に相対運動が生じる場合、又は、隙間保持器37と下部プレート43に相対運動が生じる場合に、隙間保持器37と上部プレート23又は下部プレート43の各面の間に作用する運動抵抗力Fは、共に、式(4)で表される。ここで、μは運動抵抗係数とする。式(4)の運動抵抗力Fは、隙間保持器37、上部プレート23、下部プレート43のそれぞれに各々の相対運動を妨げる方向に作用する。この運動抵抗力Fは、副転動体373と副転動体保持器375の間の摩擦によって主に生成される。運動抵抗力Fは、副転動体373の転がり摩擦抵抗力でもある。   When relative movement occurs between the gap retainer 37 and the upper plate 23, or when relative movement occurs between the gap retainer 37 and the lower plate 43, the gap retainer 37 and the upper plate 23 or the lower plate 43 between each surface. Both of the movement resistance forces F acting on are expressed by equation (4). Here, μ is a motion resistance coefficient. The movement resistance force F of Expression (4) acts on the gap holder 37, the upper plate 23, and the lower plate 43 in a direction that prevents the relative movement of each. This motion resistance force F is mainly generated by friction between the auxiliary rolling element 373 and the auxiliary rolling element holder 375. The movement resistance force F is also a rolling friction resistance force of the auxiliary rolling element 373.

Figure 2014222093
Figure 2014222093

免震装置3が静止状態である状態Iから作動状態の状態IIに移る過程では、状態Iを脱する直前では運動抵抗力は静止摩擦力となる。隙間保持器37のばね定数k、高さの差(h−d)、運動抵抗係数μを適切に設定することにより、免震装置3がせん断変形を開始する免震対象物1の慣性力又は外力の大きさを調整することができる。例えば、小規模地震や低風速時などでは、免震装置3は作動させる必要はないので、隙間保持器37の運動抵抗力を利用して、免震装置3の作動を止めることができる。すなわち、隙間保持器37に免震装置3の作動開始のトリガー機能を持たせることができる。   In the process in which the seismic isolation device 3 moves from the state I in the stationary state to the state II in the operating state, the motion resistance force becomes a static frictional force immediately before leaving the state I. By appropriately setting the spring constant k, height difference (hd), and motion resistance coefficient μ of the gap retainer 37, the inertial force of the seismic isolation object 1 at which the seismic isolation device 3 starts shear deformation or The magnitude of the external force can be adjusted. For example, since the seismic isolation device 3 does not need to be operated in a small earthquake or a low wind speed, the operation of the seismic isolation device 3 can be stopped using the movement resistance force of the gap retainer 37. That is, the gap retainer 37 can be provided with a trigger function for starting the operation of the seismic isolation device 3.

また、免震装置3の作動時、すなわち、状態IIから状態IVまでの状態では、隙間保持器37の運動抵抗力Fは、免震装置3のせん断変形運動を妨げる動摩擦力となる。よって、隙間保持器37のばね定数k、高さの差(h−d)、運動抵抗係数μを適切に設定することにより、隙間保持器37は、免震装置3に摩擦減衰を付与することができる。長周期地震動などとの共振が想定される場合でも、摩擦減衰を適切に付与することにより、想定される振幅を固有振幅より小さくすることによって、共振を避けることができる。   Further, when the seismic isolation device 3 is operated, that is, from the state II to the state IV, the motion resistance force F of the gap retainer 37 becomes a dynamic friction force that hinders the shear deformation motion of the seismic isolation device 3. Therefore, the gap holder 37 imparts friction damping to the seismic isolation device 3 by appropriately setting the spring constant k, the height difference (h−d), and the motion resistance coefficient μ of the gap holder 37. Can do. Even when resonance with long-period ground motion is assumed, resonance can be avoided by making the assumed amplitude smaller than the natural amplitude by appropriately applying frictional damping.

図14は、リテーナー13に作用する主な力、及び、それらに対応して、スライドプレート11とベースプレート15に作用する力を図示する。リテーナー13には、上側隙間と下側隙間で発生する磁気吸引力Pと磁気横吸引力S、隙間保持器37に作用する圧縮力Vと運動抵抗力Fが作用する。磁気吸引力Pと磁気横吸引力Sは、リテーナー13がスライドプレート11とベースプレート15のそれぞれの位置の中間の位置に留まるように作用する。よって、転動体35とスライドプレート11、又は、転動体35とベースプレート15の間で接触不良が生じ、転動体35に回転不足が生じる場合においても、スライドプレート11とベースプレート15の相対変位の中間の位置に転動体35が留まるように、リテーナー13は転動体35に作用する。すなわち、リテーナー13に作用する磁気吸引力Pと磁気横吸引力Sは、スライドプレート11とベースプレート15からのリテーナー13の逸脱、すなわち、転動体35の逸脱を防止する。   FIG. 14 illustrates the main forces acting on the retainer 13 and the corresponding forces acting on the slide plate 11 and the base plate 15. The retainer 13 is subjected to a magnetic attractive force P and a magnetic lateral attractive force S generated in the upper gap and the lower gap, a compressive force V and a motion resistance force F acting on the gap retainer 37. The magnetic attractive force P and the magnetic lateral attractive force S act so that the retainer 13 stays at an intermediate position between the slide plate 11 and the base plate 15. Therefore, even when a contact failure occurs between the rolling element 35 and the slide plate 11 or between the rolling element 35 and the base plate 15, and insufficient rotation occurs in the rolling element 35, the relative displacement between the slide plate 11 and the base plate 15 is intermediate. The retainer 13 acts on the rolling element 35 so that the rolling element 35 remains at the position. That is, the magnetic attractive force P and the magnetic lateral attractive force S acting on the retainer 13 prevent the retainer 13 from deviating from the slide plate 11 and the base plate 15, that is, the rolling element 35.

図14では、スライドプレート11に作用する力として、外力R、免震対象物1とスライドプレート11の自重W、磁気吸引力Pと磁気横吸引力S、隙間保持器37に作用する圧縮力Vと摩擦力Fを示した。スライドプレート11には、これらの力の他に、転動体35との接触部で力が作用する。これについては後述する。   In FIG. 14, as the force acting on the slide plate 11, the external force R, the self-weight W of the seismic isolation object 1 and the slide plate 11, the magnetic attractive force P and the magnetic lateral attractive force S, and the compressive force V acting on the gap retainer 37. And the frictional force F was shown. In addition to these forces, a force acts on the slide plate 11 at the contact portion with the rolling element 35. This will be described later.

図14では、ベースプレート15に作用する力として、磁気吸引力Pと磁気横吸引力S、隙間保持器37に作用する圧縮力Vと運動抵抗力F、及び、下部構造5から受ける反力Zを示した。リテーナー13の自重とベースプレート15の自重は無視する。これらの力の他に、転動体35との接触部で力が作用する。これについては後述する。   In FIG. 14, as the force acting on the base plate 15, the magnetic attractive force P and the magnetic lateral attractive force S, the compressive force V and the motion resistance force F acting on the gap retainer 37, and the reaction force Z received from the lower structure 5 are obtained. Indicated. The weight of the retainer 13 and the weight of the base plate 15 are ignored. In addition to these forces, a force acts at the contact portion with the rolling element 35. This will be described later.

図15に、転動体35に作用する鉛直力Qと転がり抵抗力Fbを図示する。また、これらに対応して、スライドプレート11とベースプレート15に作用する力を図示した。また、図14で示した磁気吸引力Pと磁気横吸引力Sも併記した。   FIG. 15 illustrates a vertical force Q and a rolling resistance force Fb acting on the rolling element 35. Corresponding to these, the forces acting on the slide plate 11 and the base plate 15 are shown. Further, the magnetic attractive force P and the lateral magnetic attractive force S shown in FIG. 14 are also shown.

図14と図15に示すスライドプレート11に作用する鉛直方向の力のつり合い式より、転動体35に作用する鉛直力Qは、式(5)で示される。1個の転動体の転がり抵抗力Fbは、式(6)で表される。ここに、μbは、転動体35の転がり抵抗係数である。 From the balance formula of the vertical force acting on the slide plate 11 shown in FIGS. 14 and 15, the vertical force Q acting on the rolling element 35 is expressed by Equation (5). The rolling resistance force Fb of one rolling element is expressed by equation (6). Here, μ b is a rolling resistance coefficient of the rolling element 35.

Figure 2014222093
Figure 2014222093

図14と図15に示したスライドプレート11に作用する水平方向の力のつり合い式より、外力R、すなわち、免震装置の復元力は式(7)で表される。ここで、ΣFは隙間保持器37に作用する運動抵抗力の総和であり、ΣFbは転動体35の転がり抵抗力の総和である。式(7)は、相対変位uに対応する相対速度の符号によって向きが変わるΣFとΣFbを復元力Rに含むので、免震装置は、クーロン摩擦減衰の減衰特性を持つ。ただし、転動体35の転がり抵抗係数μbは、転動体の形態で決まる1/1000程度の小さな値であるので、隙間保持器37の圧縮力V又は運動抵抗係数μで免震装置4のクーロン摩擦減衰量を調整するのが望ましい。 From the balance formula of the horizontal force acting on the slide plate 11 shown in FIGS. 14 and 15, the external force R, that is, the restoring force of the seismic isolation device is expressed by the equation (7). Here, ΣF is the sum of the movement resistance forces acting on the gap retainer 37, and ΣFb is the sum of the rolling resistance forces of the rolling elements 35. Since Equation (7) includes ΣF and ΣFb whose directions change depending on the sign of the relative velocity corresponding to the relative displacement u in the restoring force R, the seismic isolation device has a damping characteristic of Coulomb friction damping. However, since the rolling resistance coefficient μ b of the rolling element 35 is a small value of about 1/1000 determined by the form of the rolling element, the coulomb of the seismic isolation device 4 is determined by the compressive force V of the gap holder 37 or the motion resistance coefficient μ. It is desirable to adjust the friction damping amount.

Figure 2014222093
Figure 2014222093

図16は、図5(b)で説明した隙間保持器37の別の形態を示す。図16の形態では、隙間保持器は、圧縮体51と摩擦体53で構成する。圧縮体51の特徴は、図5(b)の圧縮体371と同様である。摩擦体53は、上部プレート23及び下部プレート43に比べて軟質な低透磁率材料で構成した概円筒状であり、一方の先端に圧縮体51を備え、他方の先端が上部プレート23又は下部プレート43との摩擦面となる。隙間保持器は、摩擦面と圧縮体がそれぞれリテーナーの外方と内方に位置するように、且つ、鉛直方向に遊動自在になるように、支持部33の格納部内に挿入される。上下一対の摩擦面に、鉛直方向の一対の圧縮力Vが作用する。組み立て前の上下一対の摩擦面同士の初期高さはhとする。組立後に隙間保持器に作用する圧縮力Vは式(3)で示される。   FIG. 16 shows another form of the gap retainer 37 described in FIG. In the form of FIG. 16, the gap retainer is composed of a compression body 51 and a friction body 53. The feature of the compression body 51 is the same as that of the compression body 371 in FIG. The friction body 53 has a substantially cylindrical shape made of a soft, low-permeability material compared to the upper plate 23 and the lower plate 43, and includes a compression body 51 at one end, and the other end is the upper plate 23 or the lower plate. 43 and a friction surface. The gap retainer is inserted into the storage portion of the support portion 33 so that the friction surface and the compression body are positioned outward and inward of the retainer and are freely movable in the vertical direction. A pair of vertical compressive forces V act on the pair of upper and lower friction surfaces. The initial height between the pair of upper and lower friction surfaces before assembly is assumed to be h. The compression force V acting on the gap retainer after assembly is expressed by equation (3).

隙間保持器と上部プレート23に相対運動が生じる場合、又は、隙間保持器と下部プレート43に相対運動が生じる場合に、隙間保持器37と各転動平面の間に作用する運動抵抗力Fは式(4)で表される。ここで、摩擦体53と上部プレート23及び下部プレート43との動摩擦係数が、運動抵抗係数μとなる。式(4)の運動抵抗力Fは、隙間保持器、上部プレート23、下部プレート43のそれぞれに各々の相対運動を妨げる方向に作用する。この運動抵抗力Fは、摩擦力である。圧縮体51と摩擦体53を各々適切な材料と適切な形態とすることにより、必要な摩擦減衰を免震装置3に付与できる。   When relative movement occurs between the gap holder and the upper plate 23, or when relative movement occurs between the gap holder and the lower plate 43, the motion resistance force F acting between the gap holder 37 and each rolling plane is It is expressed by equation (4). Here, the dynamic friction coefficient between the friction body 53 and the upper plate 23 and the lower plate 43 is the movement resistance coefficient μ. The movement resistance force F of the equation (4) acts on each of the gap retainer, the upper plate 23, and the lower plate 43 in the direction of preventing the relative movement. This movement resistance force F is a frictional force. Necessary frictional damping can be imparted to the seismic isolation device 3 by making the compression body 51 and the friction body 53 each have an appropriate material and an appropriate form.

このように、本願発明の隙間保持器は、例えば、以下のように捉えることができる。すなわち、リテーナーの支持部に止まり穴状の隙間保持器格納部をスライドプレート側とベースプレート側のそれぞれの位置が鉛直方向に対称となるように配置し、一方の先端に副転動体を転動自在に保持し、且つ、他方の先端に圧縮体を備える概円筒状の隙間保持器を、副転動体と圧縮体をそれぞれリテーナーの外方と内方に向くように且つ鉛直方向に遊動自在になるように隙間保持器格納部に装着し、鉛直方向に一対の副転動体の頂部間の高さを転動体の直径より大きくする構成とすることができる。この構成によれば、磁気吸引力に起因して隙間保持器に作用する圧縮力と圧縮力による隙間保持器の圧縮変形を利用して、上側隙間と下側隙間の間隔を一定に保ち、圧縮力によって発生する副転動体の転がり抵抗により免震装置に減衰を付与することができる。   Thus, the gap holder of the present invention can be grasped as follows, for example. In other words, a blind hole-shaped gap retainer storage section is arranged on the retainer support section so that the respective positions on the slide plate side and the base plate side are symmetrical in the vertical direction, and the secondary rolling element is freely rollable at one end. And a substantially cylindrical gap retainer having a compression body at the other end so that the secondary rolling element and the compression body can be freely moved in the vertical direction so as to face outward and inward of the retainer, respectively. Thus, it can be set as the structure which attaches to a clearance holder storage part and makes the height between the top parts of a pair of sub rolling elements larger than the diameter of a rolling element in a perpendicular direction. According to this configuration, the compression force acting on the gap retainer due to the magnetic attractive force and the compression deformation of the gap retainer due to the compression force are used to keep the upper gap and the lower gap constant and compress Attenuation can be imparted to the seismic isolation device by the rolling resistance of the secondary rolling elements generated by the force.

また、本願発明の隙間保持器は、例えば、以下のように捉えることができる。すなわち、リテーナーの支持部に止まり穴状の隙間保持器格納部をスライドプレート側とベースプレート側のそれぞれの位置が鉛直方向に一対となるように配置し、一方の先端に摩擦体を備え且つ他方の先端に圧縮体を備える概円筒状の隙間保持器を、摩擦体と圧縮体をそれぞれリテーナーの外方と内方に向くように且つ鉛直方向に遊動自在になるように隙間保持器格納部に装着し、鉛直方向に一対の摩擦体の先端間の高さを転動体の直径より大きくする構成を示した。この構成によれば、磁気吸引力に起因して隙間保持器に作用する圧縮力と圧縮力による隙間保持器の圧縮変形を利用して、上側隙間と下側隙間の間隔を一定に保ち、且つ摩擦体と転動平面との摩擦により免震装置に減衰を付与することができる。隙間の間隔の保持、減衰の付加、減衰性能の調整を同時に行える。先の構成では、固体と固体の摩擦抵抗に比べると副転動体の転がり抵抗ははるかに小さいので、減衰を増加させるには限界がある。この構成によれば、摩擦体と圧縮体のばね定数を適切に設定することによって、必要な摩擦力を発生させ、装置が必要とする減衰性能を付与することができる。また、静止摩擦力を用いて、微小振幅時の振れ止めを行うことができる。   Moreover, the clearance gap holder of this invention can be caught as follows, for example. In other words, a blind hole-shaped gap retainer storage portion is arranged on the support portion of the retainer so that the respective positions on the slide plate side and the base plate side are paired in the vertical direction, and one end is provided with a friction body and the other Mounts a generally cylindrical gap holder with a compression body at the tip in the gap holder housing so that the friction body and the compression body face the outside and the inside of the retainer and are freely movable in the vertical direction. And the structure which makes the height between the front-end | tips of a pair of friction body larger than the diameter of a rolling element in the perpendicular direction was shown. According to this configuration, the gap between the upper gap and the lower gap is kept constant by using the compression force acting on the gap holder due to the magnetic attractive force and the compression deformation of the gap holder by the compression force, and Damping can be imparted to the seismic isolation device by friction between the friction body and the rolling plane. It is possible to simultaneously maintain the gap interval, add attenuation, and adjust the attenuation performance. In the above configuration, the rolling resistance of the secondary rolling element is much smaller than the friction resistance between the solid and the solid, so there is a limit to increase the damping. According to this configuration, by appropriately setting the spring constants of the friction body and the compression body, a necessary frictional force can be generated and the damping performance required by the device can be imparted. Further, it is possible to perform steadying at a minute amplitude by using a static friction force.

続いて、転動体の他の例について、ローラーにより実現する場合について説明する。図17は、磁路を作動方向と作動直角方向に発生させる例を示す。図18は、磁路を作動直角方向に発生させる例を示す。図17及び18において、(a)は、側面図、(b)は、スライドプレートのリテーナー側の図、(c)は、リテーナーの平面図、(d)は、ベースプレートのリテーナー側の図である。   Then, the case where it implement | achieves with a roller about the other example of a rolling element is demonstrated. FIG. 17 shows an example in which the magnetic path is generated in the direction perpendicular to the operation direction. FIG. 18 shows an example in which the magnetic path is generated in the direction perpendicular to the operation. 17 and 18, (a) is a side view, (b) is a view of the retainer side of the slide plate, (c) is a plan view of the retainer, and (d) is a view of the retainer side of the base plate. .

図17を参照して、スライドプレート及びベースプレートは、それぞれ、中央に上部磁石及び下部磁石を配置し、そのまわりに上部プレート及び下部プレートを配置し、これらの間には、上部溝及び下部溝が形成されている。リテーナーでは、中央に中部磁石を配置し、小さい円が隙間保持器を格納する部分であり、中部磁石のまわりの長方形は、転動体であるローラーを格納する部分である。この場合、漸軟ばね型の復元力特性を示すが、作動方向と比較して、作動直角方向の磁路が強くなる。そのため、上部溝及び下部溝による接線剛性の変化は、球の場合によりも少なくなると考えられる。   Referring to FIG. 17, each of the slide plate and the base plate has an upper magnet and a lower magnet arranged at the center, and an upper plate and a lower plate are arranged around the upper and lower magnets. Is formed. In the retainer, the middle magnet is arranged at the center, and a small circle is a portion for storing the gap retainer, and a rectangle around the middle magnet is a portion for storing the roller which is a rolling element. In this case, a gradually soft spring type restoring force characteristic is shown, but the magnetic path in the direction perpendicular to the operation is stronger than in the operation direction. Therefore, the change in tangential rigidity due to the upper groove and the lower groove is considered to be smaller than that in the case of a sphere.

図18を参照して、スライドプレート及びベースプレートは、それぞれ、中央に上部磁石及び下部磁石を配置し、そのまわりに上部プレート及び下部プレートを配置し、これらの間には、上部溝及び下部溝が形成されている。リテーナーでは、中央に中部磁石を配置し、小さい円が隙間保持器を格納する部分であり、中部磁石の上下の長方形は、転動体であるローラーを格納する部分である。図17と比較して、転動体は、磁石の作動方向には設けられていない。この場合、漸軟ばね型の復元力特性を示すが、作動方向と比較して、作動直角方向の磁路が強くなる。そのため、上部溝及び下部溝による接線剛性の変化は、球の場合によりも少なくなると考えられる。   Referring to FIG. 18, in the slide plate and the base plate, an upper magnet and a lower magnet are arranged at the center, and an upper plate and a lower plate are arranged around the upper and lower magnets. Is formed. In the retainer, the middle magnet is arranged in the center, and a small circle is a portion for storing the gap retainer, and the upper and lower rectangles of the middle magnet are portions for storing the rollers that are rolling elements. Compared with FIG. 17, the rolling element is not provided in the operating direction of the magnet. In this case, a gradually soft spring type restoring force characteristic is shown, but the magnetic path in the direction perpendicular to the operation is stronger than in the operation direction. Therefore, the change in tangential rigidity due to the upper groove and the lower groove is considered to be smaller than that in the case of a sphere.

続いて、作動試験について説明する。表1に、作動試験に用いた免震装置の構成要素の主要な外形寸法を示す。表2に、磁気特性に係る寸法を示す。表1のようにスライドプレートとリテーナーとベースプレートの外径は、それぞれ、340mm、280mm、390mmとした。転動体の直径は28.6mmとし、転動体の配置は直径240mmと直径180mmの円周上に転動体が交互に並ぶ千鳥配置とした。転動体の個数は30個である。上部磁石の下面、中部磁石の上面及び下面、並びに、下部磁石の上面の直径は、共に80mmとした。上部溝と下部溝の幅は、共に5mmとした。上側隙間と下側隙間は共に1.8mmとした。各構成要素の質量は表1の通りである。   Subsequently, the operation test will be described. Table 1 shows the main external dimensions of the components of the seismic isolation device used in the operation test. Table 2 shows dimensions related to magnetic characteristics. As shown in Table 1, the outer diameters of the slide plate, retainer, and base plate were 340 mm, 280 mm, and 390 mm, respectively. The diameter of the rolling elements was 28.6 mm, and the rolling elements were arranged in a staggered arrangement with rolling elements alternately arranged on a circumference of 240 mm in diameter and 180 mm in diameter. The number of rolling elements is 30. The diameters of the lower surface of the upper magnet, the upper and lower surfaces of the middle magnet, and the upper surface of the lower magnet were all 80 mm. The widths of the upper and lower grooves were both 5 mm. Both the upper gap and the lower gap were 1.8 mm. The mass of each component is as shown in Table 1.

Figure 2014222093
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Figure 2014222093
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表3に、上部磁石21、下部磁石41、中部磁石31の仕様を示す。リテーナー13の中部磁石31は、上側を磁石とし、下側をヨークとする構成とした。使用した磁石は、外径×厚が80mm×5mmのネオジウム磁石である。   Table 3 shows the specifications of the upper magnet 21, the lower magnet 41, and the middle magnet 31. The middle magnet 31 of the retainer 13 is configured such that the upper side is a magnet and the lower side is a yoke. The magnet used was a neodymium magnet with an outer diameter × thickness of 80 mm × 5 mm.

表4に、各構成要素の材料を示す。高透磁率材料としては、スライドプレート11とベースプレート15に機械構造用炭素鋼(S50C)を使用し、転動体35に高炭素クロム軸受鋼を使用した。低透磁率材料としては、リテーナー13にアルミニューム合金(A5052)を使用し、隙間保持器37の副転動体373と副転動体保持器375にオーステナイト系ステンレス鋼を使用し、隙間保持器37の圧縮体371にポリウレタンゴムを使用した。転動体35の鉛直支持力は約4kN/個であり、免震装置3の鉛直支持力は約120kNである。   Table 4 shows the material of each component. As the high magnetic permeability material, carbon steel for machine structure (S50C) was used for the slide plate 11 and the base plate 15, and high carbon chromium bearing steel was used for the rolling elements 35. As the low permeability material, an aluminum alloy (A5052) is used for the retainer 13, an austenitic stainless steel is used for the auxiliary rolling element 373 and the auxiliary rolling element holder 375 of the gap retainer 37, and the gap retainer 37 Polyurethane rubber was used for the compression body 371. The vertical support force of the rolling elements 35 is about 4 kN / piece, and the vertical support force of the seismic isolation device 3 is about 120 kN.

Figure 2014222093
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Figure 2014222093
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図19は、組み立てる前のスライドプレート11の上部磁石21と上部プレート23の磁束密度の分布を示すグラフである。上部磁石21の下面はS極であり、中部磁石31の上面がN極である。スライドプレート11の上部磁石21の下面以外の面は、総てN極である。上部磁石21の下面の中央部から外縁に向かって磁束密度が増加し、上部プレート24の下面の内縁から外側に向かって磁束密度が減少する特徴が確認される。   FIG. 19 is a graph showing the magnetic flux density distribution of the upper magnet 21 and the upper plate 23 of the slide plate 11 before assembly. The lower surface of the upper magnet 21 is an S pole, and the upper surface of the middle magnet 31 is an N pole. Surfaces other than the lower surface of the upper magnet 21 of the slide plate 11 are all N poles. It is confirmed that the magnetic flux density increases from the central part of the lower surface of the upper magnet 21 toward the outer edge, and the magnetic flux density decreases from the inner edge of the lower surface of the upper plate 24 toward the outer side.

図20は、組み立てる前のリテーナーの磁束密度の分布を示すグラフである。中部磁石31の上面がN極であり、下面がS極である。中部磁石31の下面の磁束密度は、上面の磁束密度の約1/2程度である。これは、ヨークの磁気抵抗のために、上面より下面の磁束密度が小さくなった。磁極面の中央部から外縁に向かって磁束密度が増加する特徴が確認される。   FIG. 20 is a graph showing the magnetic flux density distribution of the retainer before assembly. The upper surface of the middle magnet 31 is an N pole, and the lower surface is an S pole. The magnetic flux density on the lower surface of the middle magnet 31 is about ½ of the magnetic flux density on the upper surface. This is because the magnetic flux density on the lower surface is smaller than the upper surface due to the magnetic resistance of the yoke. It is confirmed that the magnetic flux density increases from the central part of the magnetic pole surface toward the outer edge.

図21は、組み立てる前のベースプレート15の下部磁石41の上面と下部プレート43の上面の磁束密度の分布を示すグラフである。下部磁石41の上面はN極であり、下部プレート43の上面がS極である。ベースプレート15の下部磁石41の上面以外の面は、総てS極である。下部磁石41の上面の中央部から外縁に向かって磁束密度が増加し、下部プレート43の上面の内縁から外側に向かって磁束密度が減少する特徴が確認される。   FIG. 21 is a graph showing the magnetic flux density distribution on the upper surface of the lower magnet 41 and the upper surface of the lower plate 43 of the base plate 15 before assembly. The upper surface of the lower magnet 41 is an N pole, and the upper surface of the lower plate 43 is an S pole. Surfaces other than the upper surface of the lower magnet 41 of the base plate 15 are all S poles. It is confirmed that the magnetic flux density increases from the central portion of the upper surface of the lower magnet 41 toward the outer edge, and the magnetic flux density decreases from the inner edge of the upper surface of the lower plate 43 toward the outer side.

表5は、組み立てられた免震装置3の磁気吸引力Pの試験結果である。鉛直方向にスライドプレート11とベースプレート15を引っ張って、転動体35がスライドプレート11又はベースプレート15と離間するときの磁気吸引力Pを求めた。表5の磁気吸引力には、スライドプレート11、転動体35及びリテーナー13の自重は除外されている。磁気吸引力は2098Nであり、磁石メーカーの技術資料によれば、使用したネオジウム磁石と鉄板(SS400)の磁気吸引力は170Nであった。よって、図9で示した磁気回路によって、免震装置3の磁気吸引力は、磁石と鉄板の磁気吸引力の約12倍となることが確認された。これより、免震装置3では図9の磁気回路が成立していることが確認された。   Table 5 shows the test results of the magnetic attractive force P of the assembled seismic isolation device 3. By pulling the slide plate 11 and the base plate 15 in the vertical direction, the magnetic attractive force P when the rolling element 35 is separated from the slide plate 11 or the base plate 15 was obtained. The magnetic weight of Table 5 excludes the weight of the slide plate 11, the rolling element 35 and the retainer 13. The magnetic attractive force was 2098N, and according to the technical data of the magnet manufacturer, the magnetic attractive force of the used neodymium magnet and iron plate (SS400) was 170N. Therefore, it was confirmed by the magnetic circuit shown in FIG. 9 that the magnetic attractive force of the seismic isolation device 3 is about 12 times the magnetic attractive force of the magnet and the iron plate. From this, it was confirmed that the magnetic circuit shown in FIG.

Figure 2014222093
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図22は、組み立てられた免震装置3の図11、図12及び図13に示す相対変位uと復元力Rの履歴曲線である。横軸はuであり、縦軸はRである。免震装置3は、免震対象物1を搭載していない。高剛性領域IIと低剛性領域IVの境界IIIの変位は、上部溝と下部溝の幅の2倍である10mmである。静止状態Iから徐々に相対変位uを大きくすると、相対変位の増加に比例して復元力が増加する。相対変位が状態IIIの10mmに近くになるにつれて接線剛性が減少し、相対変位が状態IIIを超えて低剛性領域IVに入ると接線剛性の減少が大きくなり、相対変位が状態IIIから離れるに従って、相対変位の増加に比例して復元力が増加する特徴が確認される。   FIG. 22 is a history curve of the relative displacement u and the restoring force R shown in FIGS. 11, 12, and 13 of the assembled seismic isolation device 3. The horizontal axis is u, and the vertical axis is R. The seismic isolation device 3 is not equipped with the seismic isolation object 1. The displacement at the boundary III between the high rigidity region II and the low rigidity region IV is 10 mm, which is twice the width of the upper groove and the lower groove. When the relative displacement u is gradually increased from the stationary state I, the restoring force increases in proportion to the increase in the relative displacement. As the relative displacement approaches 10 mm of state III, the tangential rigidity decreases.When the relative displacement exceeds state III and enters the low rigidity region IV, the decrease in tangential rigidity increases, and as the relative displacement moves away from state III, The characteristic that the restoring force increases in proportion to the increase in relative displacement is confirmed.

相対変位を減少させると、相対変位が増加する場合に比べて、復元力が約24N減少することが確認される。これは、式(7)で示した、転動体35の転がり抵抗力と隙間保持器37の運動抵抗力が作用したためである。なお、上部磁石11と下部磁石41及び中部磁石31の磁石を設置する前に、主に隙間保持器37で発生する運動抵抗力を計測した。その運動抵抗力は約10Nであった。よって、先の復元力の減少分約24Nの内、約20Nは隙間保持器37で発生する運動抵抗力であり、残りの約4Nは主に磁気吸引力で発生する転動体35の転がり抵抗力である考えられる。転動体35の転がり抵抗係数は1/1000程度であるので、磁気吸引力は2098Nであるから、転がり抵抗力は約2Nと推定される。この転がり抵抗力の2倍が履歴曲線に現れるので、先の復元力の減少分約24Nの内、約4Nが転動体35の転がり抵抗で生じたと考えられる。   It is confirmed that when the relative displacement is decreased, the restoring force is reduced by about 24N compared to the case where the relative displacement is increased. This is because the rolling resistance force of the rolling element 35 and the motion resistance force of the gap retainer 37 acted by the equation (7). In addition, before installing the magnet of the upper magnet 11, the lower magnet 41, and the middle magnet 31, the movement resistance force mainly generated in the gap holder 37 was measured. Its resistance to movement was about 10N. Therefore, of the decrease in restoring force of about 24N, about 20N is the movement resistance force generated by the gap retainer 37, and the remaining about 4N is the rolling resistance force of the rolling element 35 mainly generated by the magnetic attraction force. Is considered. Since the rolling resistance coefficient of the rolling element 35 is about 1/1000, the magnetic attraction force is 2098N, so the rolling resistance force is estimated to be about 2N. Since twice this rolling resistance appears in the hysteresis curve, it is considered that about 4N of the decrease in the restoring force of about 24N was caused by the rolling resistance of the rolling element 35.

図22より、免震装置3は、上部溝と下部溝の幅で分岐点が規定されるバイリニア型の復元力特性を持ち、主に隙間保持器37で発生する運動抵抗力によるクーロン減衰を持つことが確認される。   From FIG. 22, the seismic isolation device 3 has a bilinear type restoring force characteristic in which a branch point is defined by the width of the upper groove and the lower groove, and has a Coulomb attenuation mainly due to a movement resistance force generated in the gap holder 37. That is confirmed.

図23は、免震装置3の自由振動記録の一例である。横軸は時間であり、縦軸はスライドプレート11とベースプレート15の相対変位である。免震装置3を手で数回加振し、その後の自由振動状態の相対変位を計測した。図より、振幅の減少と共に周期が減少する特徴と前記クーロン減衰によって時間の経過と共に振幅が減少する特徴が確認される。   FIG. 23 is an example of free vibration recording of the seismic isolation device 3. The horizontal axis is time, and the vertical axis is the relative displacement between the slide plate 11 and the base plate 15. The seismic isolation device 3 was vibrated several times by hand, and then the relative displacement in the free vibration state was measured. From the figure, it is confirmed that the period decreases as the amplitude decreases and that the amplitude decreases over time due to the Coulomb attenuation.

図24は、図23と同様な試験を10回繰り返して得られた振幅と周期の関係を示すグラフである。振幅が数ミリの微小振幅時の周期は約0.32秒であり、振幅の増加と共に周期が増加する特徴が見られる。特に、振幅が10mmを超える領域では、振幅の増加に比例して周期が増加する特徴を明確に確認できる。これより、免震装置3は振幅の増加に比例して固有周期が増加する非線形固有振動特性を持つことが確認される。   FIG. 24 is a graph showing the relationship between the amplitude and the period obtained by repeating the same test as in FIG. 23 ten times. The period when the amplitude is a few millimeters is about 0.32 seconds, and the period increases as the amplitude increases. In particular, in the region where the amplitude exceeds 10 mm, the characteristic that the period increases in proportion to the increase in the amplitude can be clearly confirmed. From this, it is confirmed that the seismic isolation device 3 has nonlinear natural vibration characteristics in which the natural period increases in proportion to the increase in amplitude.

図22より微小振幅における復元力の接線剛性すなわちばね定数を6.0N/mmと仮定して、免震対象物1の質量を5000kgと仮定して、免震装置3で支持された免震対象物1の固有周期を試算する。   22 shows that the tangential stiffness of the restoring force at a small amplitude, that is, the spring constant is 6.0 N / mm, and the mass of the seismic isolation object 1 is 5000 kg, and the seismic isolation object supported by the seismic isolation device 3. Estimate the natural period of one.

免震対象物1を搭載しない免震装置3の固有周期は、数7のように計算される。この固有周期0.33sは、図24の実験結果と良く対応する。   The natural period of the seismic isolation device 3 on which the seismic isolation object 1 is not mounted is calculated as shown in Equation 7. This natural period 0.33 s corresponds well with the experimental result of FIG.

Figure 2014222093
Figure 2014222093

次に、免震対象物1を搭載した場合の免震装置3の固有周期は、微小振幅時の場合において数8のように計算される。図24では微小振幅の周期は約0.32sであり、計算値と実験値は良い対応を示した。次に、図24では振幅が40mmの周期は約5.2sであるので、免震対象物1を搭載した場合で、振幅が40mmの場合の固有周期は、微小振幅の固有周期4.59sの約1.6倍の約7.3sになると推定される。   Next, the natural period of the seismic isolation device 3 when the seismic isolation object 1 is mounted is calculated as in Equation 8 in the case of a minute amplitude. In FIG. 24, the period of the minute amplitude is about 0.32 s, and the calculated value and the experimental value show a good correspondence. Next, in FIG. 24, the period with an amplitude of 40 mm is about 5.2 s. Therefore, when the seismic isolation object 1 is mounted, the natural period when the amplitude is 40 mm is about 1.6 of the natural period 4.59 s of minute amplitude. It is estimated to be about 7.3s.

一般に、免震構造物1では、固有周期が4秒以上となるように免震装置3のばね定数を設定する。実施例の免震装置3の固有周期は4.59s以上となるので、免震装置3は質量5000kgの免震対象物1に対して、耐震設計上の有効な固有周期の伸長を実現できることが確認される。   Generally, in the base isolation structure 1, the spring constant of the base isolation device 3 is set so that the natural period is 4 seconds or more. Since the natural period of the seismic isolation device 3 of the embodiment is 4.59 s or more, it is confirmed that the seismic isolation device 3 can realize an effective natural period extension in the seismic design for the seismic isolation object 1 having a mass of 5000 kg. Is done.

Figure 2014222093
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なお、転動平面と転動体の防錆のため、下記の方法をとることが可能である。摩擦制御手段及び隙間制御手段としては、リテーナーの総ての転動体格納部を外側から囲繞するように、周回溝状の隙間保持器格納部を、リテーナーの支持部のスライドプレート側とベースプレート側のそれぞれに鉛直方向に一対となる位置に配置し、隙間保持器は平面視した場合にリング状であって、リングの断面で見ると一方の側に摩擦体を備え且つ他方の側に圧縮体を備え、摩擦体をリテーナーの外方に且つ圧縮体側をリテーナーの内方に位置するように隙間保持器を隙間保持器格納部に装着し、鉛直方向に一対の摩擦体の先端間の高さを転動体の直径より大きくする構成でも良い。この構成によれば、一対の摩擦体をそれぞれ上部プレートおよび下部プレートに接触させ、主に磁気吸引力に起因して隙間保持器に作用する圧縮力と圧縮力による隙間保持器の圧縮変形を利用して、上側隙間の間隔と下側隙間の間隔を一定に保ち、且つ摩擦体と上部プレートとの摩擦及び摩擦体と下部プレートとの摩擦により免震装置に減衰を付与し、且つ装置内部を密閉すると共に装置内部の空気を不活性・不燃性流体で置換することができる。この構成では、隙間の間隔の保持、減衰の付加、減衰の調整、装置内部の防錆が同時にできる。さらに、前記不活性・不燃性流体に粘性を持たせることによって、免震装置に粘性減衰を付与することも可能である。   In addition, the following method can be taken for rust prevention of a rolling plane and a rolling element. As the friction control means and the clearance control means, the circumferential groove-shaped gap retainer storage portions are arranged on the slide plate side and the base plate side of the retainer support portion so as to surround all the rolling element storage portions of the retainer from the outside. The gap holders are arranged in pairs in the vertical direction, and the gap retainer is ring-shaped when viewed in plan, and has a friction body on one side and a compression body on the other side when viewed in cross section of the ring. The gap holder is attached to the gap holder storage portion so that the friction body is located outside the retainer and the compression body side is located inside the retainer, and the height between the tips of the pair of friction bodies is set in the vertical direction. The structure larger than the diameter of a rolling element may be sufficient. According to this configuration, a pair of friction bodies are brought into contact with the upper plate and the lower plate, respectively, and the compressive force acting on the gap retainer mainly due to the magnetic attractive force and the compression deformation of the gap retainer due to the compressive force are utilized. The upper gap and the lower gap are kept constant, the friction between the friction body and the upper plate, and the friction between the friction body and the lower plate are applied to the seismic isolation device. It can be sealed and the air inside the device can be replaced with an inert / nonflammable fluid. With this configuration, it is possible to simultaneously maintain the gap interval, add attenuation, adjust attenuation, and prevent rust inside the apparatus. Furthermore, it is also possible to give viscous damping to the seismic isolation device by imparting viscosity to the inert / nonflammable fluid.

装置内部の防錆は装置を実現する上で大きな課題である。転動平面と転動体の防錆は特に重要である。不活性・不燃性流体としては、安価な窒素ガスを用いることができる。これにより、不活性・不燃性流体の追加充填などの定期的なメンテナンスは必要であるが、装置内部の防錆ができる。   Rust prevention inside the device is a major issue in realizing the device. Rust prevention of the rolling plane and rolling elements is particularly important. An inexpensive nitrogen gas can be used as the inert / nonflammable fluid. Thereby, periodic maintenance such as additional filling with an inert / incombustible fluid is necessary, but rust prevention inside the apparatus can be achieved.

1 免震対象物、3 免震装置、5 下部構造、7 地盤、11 スライドプレート、13 リテーナー、15 ベースプレート、21 上部磁石、23 上部プレート、25 上部溝、31 中部磁石、33 支持部、35 転動体、37 隙間保持器、371 圧縮体、373 副転動体、375 副転動体保持器、41 下部磁石、43 下部プレート、45 下部溝、151,153,155 起磁力、157,159,161,163,165 磁気抵抗、51 圧縮体、53 摩擦体   1 Seismic isolation object, 3 seismic isolation device, 5 substructure, 7 ground, 11 slide plate, 13 retainer, 15 base plate, 21 upper magnet, 23 upper plate, 25 upper groove, 31 middle magnet, 33 support, 35 rolls Moving body, 37 Gap retainer, 371 Compressor, 373 Sub rolling element, 375 Sub rolling element retainer, 41 Lower magnet, 43 Lower plate, 45 Lower groove, 151, 153, 155 Magnetomotive force, 157, 159, 161, 163 , 165 Magnetoresistive, 51 compression body, 53 friction body

Claims (6)

地盤上又は構造物上の免震対象物を鉛直方向に支持し、水平方向に変形復元可能な免震装置であって、
前記免震対象物に固定されるためのスライドプレートと、
前記地盤又は前記構造物に固定されるためのベースプレートと、
前記スライドプレート及び前記ベースプレートとの間に水平方向に移動可能に存在するリテーナーを備え、
前記スライドプレートは、
前記リテーナー側において第1磁極を有する上部磁気部と、
前記リテーナー側において前記第1磁極と対極である第2磁極を有する上部プレート部を備え、
前記ベースプレートは、
前記リテーナー側において前記第2磁極を有する下部磁気部と、
前記リテーナー側において前記第1磁極を有する下部プレート部を備え、
前記リテーナーは、
復元した場合に前記上部磁気部及び前記下部磁気部に対向する位置に存在し、前記スライドプレート側に前記第2磁極を有し、前記ベースプレート側に前記第1磁極を有する中部磁気部と、
復元した場合に前記上部プレート部及び前記下部プレート部に接し、転動可能な磁性体の転動体と、
少なくとも前記中部磁気部と前記転動体との間に存在し、前記転動体よりも磁性が低い支持部を備えることを特徴とする免震装置。
A seismic isolation device that supports seismic isolation objects on the ground or structure in the vertical direction and can be deformed and restored in the horizontal direction,
A slide plate for fixing to the seismic isolation object;
A base plate for fixing to the ground or the structure;
A retainer that is movable in a horizontal direction between the slide plate and the base plate;
The slide plate is
An upper magnetic part having a first magnetic pole on the retainer side;
An upper plate portion having a second magnetic pole as a counter electrode to the first magnetic pole on the retainer side;
The base plate is
A lower magnetic part having the second magnetic pole on the retainer side;
A lower plate portion having the first magnetic pole on the retainer side;
The retainer is
A middle magnetic part that exists at a position facing the upper magnetic part and the lower magnetic part when restored, has the second magnetic pole on the slide plate side, and has the first magnetic pole on the base plate side;
A rolling element made of a magnetic material that comes into contact with the upper plate part and the lower plate part when it is restored;
A seismic isolation device comprising a support portion that exists at least between the middle magnetic portion and the rolling element and is lower in magnetism than the rolling element.
前記スライドプレートは、前記上部磁気部及び前記上部プレート部との間に形成された上部溝部を有し、
前記ベースプレートは、前記下部磁気部及び前記下部プレート部との間に形成された下部溝部を有し、
前記リテーナーの前記中部磁気部が、前記スライドプレートの前記上部磁気部及び前記上部溝部と重なって前記リテーナー側の前記上部プレート部とは重ならず、かつ、前記ベースプレートの前記下部磁気部及び前記下部溝部と重なって前記リテーナー側の前記下部プレート部とは重ならない場合の接線剛性に比較して、前記リテーナーの前記中部磁気部が、前記リテーナー側の前記上部プレート部の一部と重なり、かつ、前記リテーナー側の前記下部プレート部の一部と重なる場合の接線剛性を減少させる、請求項1に記載の免震装置。
The slide plate has an upper groove formed between the upper magnetic part and the upper plate part,
The base plate has a lower groove formed between the lower magnetic part and the lower plate part,
The middle magnetic part of the retainer overlaps the upper magnetic part and the upper groove part of the slide plate and does not overlap the upper plate part on the retainer side, and the lower magnetic part and the lower part of the base plate Compared to the tangential rigidity when overlapping with the groove portion and not the lower plate portion on the retainer side, the middle magnetic portion of the retainer overlaps with a part of the upper plate portion on the retainer side, and The seismic isolation device according to claim 1, wherein the tangential rigidity when overlapping with a part of the lower plate portion on the retainer side is reduced.
前記上部磁気部、前記中部磁気部及び前記下部磁気部は、同じ大きさで対面するものであり、
前記スライドプレートの前記リテーナー側において、前記上部磁気部の前記第1磁極を有する部分を内側に、前記上部プレート部の前記第2磁極を有する部分を外側に配置し、
前記ベースプレートの前記リテーナー側において、前記下部磁気部の前記第2磁極を有する部分を内側に、前記下部プレート部の前記第1磁極を有する部分を外側に配置して、
前記上部磁気部、前記中部磁気部、前記下部磁気部、前記下部プレート部、前記転動体及び前記上部プレート部により、磁性が低い前記支持部の周りに磁気回路を形成する、請求項1又は2に記載の免震装置。
The upper magnetic part, the middle magnetic part, and the lower magnetic part face each other in the same size,
On the retainer side of the slide plate, a portion having the first magnetic pole of the upper magnetic portion is disposed inside, and a portion having the second magnetic pole of the upper plate portion is disposed outside,
On the retainer side of the base plate, the portion having the second magnetic pole of the lower magnetic portion is disposed on the inside, and the portion having the first magnetic pole of the lower plate portion is disposed on the outside,
The magnetic circuit is formed around the support part having low magnetism by the upper magnetic part, the middle magnetic part, the lower magnetic part, the lower plate part, the rolling element, and the upper plate part. The seismic isolation device described in 1.
前記スライドプレートと前記リテーナーとの間、及び/又は、前記リテーナーと前記ベースプレートとの間に生じる摩擦を制御する摩擦制御手段を備える、請求項1から3のいずれかに記載の免震装置。   The seismic isolation device according to any one of claims 1 to 3, further comprising friction control means for controlling friction generated between the slide plate and the retainer and / or between the retainer and the base plate. 前記リテーナーは、前記スライドプレート及び前記ベースプレートの間の隙間を制御する隙間制御手段を備える、請求項1から4のいずれかに記載の免震装置。   The seismic isolation device according to any one of claims 1 to 4, wherein the retainer includes a gap control unit that controls a gap between the slide plate and the base plate. 前記転動体は、
回転軸を互いに並行とする複数の円筒ローラーであり、又は、
3個以上の球であって、少なくとも一つは、他の2つの球を結んだ直線上にはない、請求項1から5のいずれかに記載の免震装置。
The rolling element is
A plurality of cylindrical rollers whose rotation axes are parallel to each other, or
The seismic isolation device according to any one of claims 1 to 5, wherein three or more spheres, at least one of which is not on a straight line connecting the other two spheres.
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