JP2020148270A - 渦電流式ダンパの異常判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】渦電流式ダンパにおける永久磁石の磁束密度の異常を精度良く判定することができる渦電流式ダンパの異常判定装置を提供する。【解決手段】本発明は、構造物Ｂの振動に伴って永久磁石１４の磁界内を相対的に回転する外筒１３（導電部材）に渦電流を発生させ、渦電流によるローレンツ力を制動力として作用させることにより、振動エネルギを減衰する渦電流式ダンパ１の異常を判定する異常判定装置である。本発明によれば、外筒１３が通過する磁界の磁束密度ＤＭを検出する磁気センサ３１と、検出された磁束密度ＤＭに基づき、磁界の磁束密度の異常を判定するＥＣＵ３０（第１判定手段）を備える。【選択図】図７

Description

本発明は、構造物などの振動に伴って永久磁石の磁界内を回転する導電部材に、渦電流によるローレンツ力を制動力として作用させることによって、構造物などの振動を抑制する渦電流式ダンパの異常を判定する異常判定装置に関する。

従来の渦電流式ダンパとして、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。このダンパは、ボールねじ式のものであり、構造物の支持体及び被支持体にそれぞれ連結された外筒及び内筒と、外筒に回転自在に支持されたねじ軸と、内筒に固定されるとともに、ねじ軸に螺合するボールナットを備える。さらに、ねじ軸の外周面に固定された導電部材と、外筒の内周面に固定され、導電部材に対向する永久磁石を備える。

このダンパでは、地震時などに構造物の支持体と被支持体が相対変位すると、その相対変位がねじ軸の回転運動に変換され、ねじ軸と一体の導電部材が、対向する永久磁石の磁界内を回転する。これに伴い、導電部材に渦電流が発生し、この渦電流と永久磁石の磁界の相互作用によるローレンツ力が、導電部材に制動力として作用することによって、振動エネルギが減衰され、構造物の振動が抑制される。

特公平５−８６４９６号公報

以上のような渦電流式ダンパでは、その構成上、導電部材が通過する磁界の磁束密度が設計どおりに維持されていないと、所要の減衰性能を確保できず、構造物の振動抑制効果を十分に得ることができない。一方、磁束密度が低下する現象は、一般的に認められ、「減磁」と呼ばれており、その要因に応じて、外部から印加される磁界の影響による外部減磁や、磁石の表面から内部に発生する磁界の影響による内部減磁、温度変化による温度減磁などに分類される。

これらの減磁のうち、減衰性能への影響が最も大きいものは、温度減磁である。例えば永久磁石の温度が１２０℃まで上昇すると、ダンパの減衰性能が低下し始めるという特性が認められる。このため、構造物が長周期地震動などにより繰り返し変形すると、エネルギの吸収により永久磁石の温度が上記の温度まで上昇することによって、減衰性能に悪影響を及ぼすおそれがある。また、温度減磁が一旦、発生すると、その後に永久磁石の温度が低下しても、磁束密度は回復せず、永久磁石の温度が上記温度まで上昇するごとに、段階的に磁束密度が減少し、減衰性能が低下する。このように、永久磁石の温度は、渦電流式ダンパの磁束密度と減衰性能に非常に大きな影響を及ぼす。しかし、上述した従来の渦電流式ダンパでは、このような温度減磁などによる磁束密度の低下を想定しておらず、渦電流式ダンパの異常を判定することができない。

また、磁束密度が正常であったとしても、例えば永久磁石の粉の付着などによる、他の部材との摩擦や接触、引っかかりなどの機械的要因によって、永久磁石と導電部材との相対的な回転が阻害され、回転の不足や不能に至ることがある。その場合にも、所要の減衰性能を確保できず、振動抑制効果を維持できない。従来の渦電流式ダンパでは、このような動作状態の異常も想定しておらず、その判定を行うことができない。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、渦電流式ダンパにおける永久磁石の磁束密度の異常を精度良く判定することができる渦電流式ダンパの異常判定装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、構造物の振動に伴って永久磁石の磁界内を相対的に回転する導電部材に渦電流を発生させ、渦電流によるローレンツ力を制動力として作用させることにより、振動エネルギを減衰する渦電流式ダンパの異常を判定する異常判定装置であって、導電部材が通過する磁界の磁束密度を検出する磁束密度検出手段と、検出された磁束密度に基づき、磁界の磁束密度の異常を判定する第１判定手段と、を備えることを特徴とする。

本発明の渦電流式ダンパでは、構造物の振動に伴って永久磁石の磁界内を相対的に回転する導電部材に渦電流を発生させ、この渦電流によるローレンツ力を制動力として作用させることにより、振動エネルギが減衰される。本発明の異常判定装置によれば、導電部材が通過する磁界の実際の磁束密度を検出し、検出された磁束密度に基づき、永久磁石の磁束密度の異常を判定する。したがって、磁束密度の低下（減磁）の要因にかかわらず、地震時に限定されない常時において、渦電流式ダンパにおける永久磁石の磁束密度の異常を精度良く判定することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の渦電流式ダンパの異常判定装置において、永久磁石の温度を検出する温度検出手段をさらに備え、第１判定手段は、検出された永久磁石の温度に基づき、磁界の磁束密度の異常が発生するおそれがあるか否かを判定することを特徴とする。

この構成によれば、検出された永久磁石の温度に基づき、磁界の磁束密度の異常が発生するおそれがあるか否かを判定する。前述したように、永久磁石の温度が磁束密度の低下に及ぼす影響は非常に大きく（温度減磁）、この温度減磁が一旦、発生すると、その後に永久磁石の温度が低下しても、磁束密度は回復しない。このような観点から、本構成によれば、検出された永久磁石の実際の温度に基づき、磁界の磁束密度の異常が発生するおそれがあるか否かを、予測的に適切に判定することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の渦電流式ダンパの異常判定装置において、地震が発生したか否かを判定する地震発生判定手段と、導電部材に設けられたコイルに発生した誘導電流を検出する電流センサと、永久磁石と導電部材との相対的な回転速度を検出する回転速度検出手段と、地震が発生したと判定されたときに、検出された誘導電流及び回転速度に基づき、渦電流式ダンパの動作状態の異常を判定する第２判定手段と、をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、地震が発生したか否かを判定するとともに、導電部材に設けられたコイルに発生した誘導電流を検出し、永久磁石と導電部材との相対的な回転速度を検出する。そして、地震が発生したと判定されたときに、検出された渦電流及び回転速度に基づき、渦電流式ダンパの動作状態の異常を判定する。前述したように、永久磁石の磁束密度が正常な場合でも、他の部材との摩擦や接触、引っかかりなどの機械的要因によって、永久磁石と導電部材との相対的な回転が阻害され、回転の不足や不能に至り、渦電流式ダンパの動作状態の異常が発生することがある。

一方、渦電流式ダンパの動作状態が正常であれば、永久磁石と導電部材との相対的な回転速度と、導電部材に設けられたコイルに発生した誘導電流の大きさ（電流値）とローレンツ力の間に、所定の関係が成立する。このような観点から、本構成によれば、検出された実際の誘導電流及び回転速度に基づき、渦電流式ダンパの動作状態の異常を判定するので、この異常判定を精度良く行うことができる。また、動作状態の異常判定を、地震が発生したと判定された場合に限り、実行するので、渦電流式ダンパが作動していない状況における誤判定を確実に回避することができる。

請求項４に係る発明は、請求項１から３のいずれかに記載の渦電流式ダンパの異常判定装置において、渦電流式ダンパの異常の判定結果を表示する表示手段をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、第１判定手段及び／又は第２判定手段による異常判定の結果が表示手段に表示される。この表示から、渦電流式ダンパの異常の発生の有無及び可能性や、磁束密度及び／又は動作状態のいずれの異常が発生したかを容易に把握でき、その異常に適切に対処することができる。

請求項５に係る発明は、請求項１から４のいずれかに記載の渦電流式ダンパの異常判定装置において、渦電流式ダンパは、ねじ溝が形成されたねじ軸と、ねじ溝に多数のボールを介して回転自在に螺合するナット部材を有し、構造物の振動に伴うねじ軸とナット部材との相対変位を、導電部材及び永久磁石の相対的な回転運動に変換するボールねじ式のダンパであることを特徴とする。

この構成によれば、渦電流式ダンパは、構造物の振動に伴うねじ軸とナット部材との相対変位を、導電部材及び永久磁石の相対的な回転運動に変換するボールねじ式のダンパである。本発明の異常判定装置は、このようなボールねじ式の渦電流式ダンパに適用することで、前述した効果を有効に得ることができる。

請求項６に係る発明は、請求項１から４のいずれかに記載の渦電流式ダンパの異常判定装置において、渦電流式ダンパは、作動流体を充填したシリンダ内に摺動自在に設けられたピストンと、シリンダに連通する連通路に設けられた歯車モータを有し、構造物の振動に伴うピストンの摺動によって発生した連通路内の作動流体の流動を、歯車モータによって導電部材及び永久磁石の相対的な回転運動に変換する歯車モータ式のダンパであることを特徴とする。

この構成によれば、渦電流式ダンパは、構造物の振動に伴うピストンの摺動によって発生した連通路内の作動流体の流動を、歯車モータによって導電部材及び永久磁石の相対的な回転運動に変換する歯車モータ式のダンパである。本発明の異常判定装置は、このような歯車モータ式の渦電流式ダンパに適用することで、前述した効果を有効に得ることができる。

本発明の第１実施形態による渦電流式ダンパ（ボールねじ式）の縦断面図である。 図１のダンパにおける複数の永久磁石及び磁気センサの配置や磁力線の発生状態などを示す部分拡大断面図である。 ダンパを構造物に適用した例を概略的に示す図である。 ダンパの異常判定装置を示すブロック図である。 ダンパの電気回路を示す図である。 永久磁石の磁束密度の異常判定処理を示すフローチャートである。 ダンパの動作状態の異常判定処理を示すフローチャートである。 図７の異常判定処理において用いられるマップである。 本発明の第２実施形態による渦電流式ダンパ（歯車モータ式）の一部を切り欠いた縦断面図である。 図９のダンパにおける複数の永久磁石及び磁気センサの配置や磁力線の発生状態などを示す部分拡大断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。図１〜図２は、本発明の第１実施形態による渦電流式ダンパとその異常判定装置を示す。この渦電流式ダンパ（以下「ダンパ」という）１は、ボールねじ式のものであり、ボールねじ１１、内筒１２、外筒１３及び複数の永久磁石１４などで構成されている。

ボールねじ１１は、ねじ軸１１ａと、ねじ軸１１ａのねじ溝に収容された多数のボール１１ｂを有し、これらのボール１１ｂを介して、内筒１２のナット部１２ａに螺合している。ねじ軸１１ａは、外端部において、自在継手１７ａを介して、第１フランジ１７に移動不能に連結されている。

内筒１２は、強磁性体（例えば鋼材）で構成され、一端側の内周面にねじ軸１１ａが螺合するナット部１２ａが形成されている。内筒１２は、両端部において軸受１９、１９を介して、外筒１３に回転自在に支持されている。

外筒１３は、導電材料（例えば鋼材）で構成されており（導電部材）、内筒１２の外周側を覆うように配置されている。また、内筒１２及び外筒１３の互いに面一の両端面を覆うように、端板２０及び第２フランジ２１が設けられており、外筒１３は、端板２０及び第２フランジ２１にねじ２２で固定されている。

複数の永久磁石１４は、内筒１２の外周面に取り付けられ、ダンパ１の軸線方向の３つの位置に３列で配置されるとともに、各列において、複数個（本例では８個）、周方向に等間隔に配置されており、外筒１３の内周面に所定の間隔を隔てて対向している。また、図２に示すように、永久磁石１４の磁極は内筒１２の径方向に配置され、磁極の向きは、隣り合う各２つの永久磁石１４、１４の間で異なるように設定されている。

以上の構成のダンパ１は、例えば図３に示すように、構造物Ｂの上下の梁ＢＵ、ＢＬ及び左右の柱ＰＬ、ＰＲで構成される門型フレーム内に配置され、上梁ＢＵに連結されたＶ型ブレースＢＲと下梁ＢＬ及び左柱ＰＬの角部との間に、第１及び第２フランジ１７、２１を介して水平に設置される。

その状態から、地震時などに構造物Ｂが振動するのに伴い、上下の梁ＢＵ、ＢＬの間に水平方向の相対変位が発生すると、それらに連結されたねじ軸１１ａとナット部１２ａを有する内筒１２との相対的な直線運動が、内筒１２の回転運動に変換され、内筒１２及び複数の永久磁石１４が外筒１３に対して回転する。

これに伴い、図２に示すように、永久磁石１４の磁界内を相対的に回転する外筒１３（導電部材）の内表面に、渦電流が発生する。そして、この渦電流と永久磁石１４の磁界との相互作用によってローレンツ力が発生し、このローレンツ力が内筒１２に、その回転方向と反対方向の制動力として作用することにより、減衰効果が発揮され、構造物Ｂの振動が抑制される。

次に、ダンパ１の異常判定装置について説明する。図４に示すように、本実施形態の異常判定装置は、磁気センサ３１、磁石温度センサ３２、電流センサ３３、第１及び第２加速度センサ３４、３５と、これらのセンサ３１〜３５の検出結果などに応じて異常判定処理を実行するＥＣＵ（電子制御ユニット）３０と、異常判定の結果を表示するディスプレイ４１などで構成されている。

図２に示すように、磁気センサ３１は、外筒１３の内周面に、永久磁石１４と同数、設けられ、周方向に等間隔に配置されている。磁気センサ３１は、磁気抵抗効果素子を用いたＭＲセンサやＡＭＲセンサ、又はホール素子を用いたホールセンサなどで構成されており、外筒１３を通過する磁束密度ＤＭを検出し、その検出信号をＥＣＵ３０に出力する。また、ＥＣＵ３０は、入力された検出信号に基づき、磁束密度ＤＭが変化する周期などから、内筒１２の回転速度ＶＭを算出する。

なお、磁気センサ３１として、用途ごとに異なるタイプのものを使い分けてもよい。例えば、磁束密度ＤＭの検出用に、磁気抵抗効果素子型のＭＲセンサなどを用いる一方、回転速度の算出用にホールセンサを用いてもよい。また、磁気センサ３１の数は、永久磁石１４と必ずしも同じではなく、適宜、増減してもよい。さらに、磁気センサ３１を、図１に示した３列すべての永久磁石１４に対して設けることも、１列又は２列のみの永久磁石１４に対して設けることも可能である。磁気センサ３１は、永久磁石１４と対向するように配置してもよいし、ボールねじ１１の軸線方向に若干ずれた所定の位置に配置することも可能である。また、磁気センサ３１は、永久磁石１４の温度上昇に耐えうる材質であることが望ましい。

磁石温度センサ３２は、例えばサーミスタで構成されている。図１に示すように、磁石温度センサ３２は、３列の永久磁石１４から軸線方向に若干ずれた所定の位置にそれぞれ配置され、外筒１３の内周面に設けられている。各磁石温度センサ３２は、永久磁石１４の周辺の温度を磁石温度ＴＭとして検出し、その検出信号をＥＣＵ３０に出力する。

また、外筒１３には複数のコイル３６が設けられている。これらのコイル３６は、電気エネルギの回生用のものであり、永久磁石１４と同数、設けられるとともに、変動磁場により発生した誘導電流が流れるように構成されている。電流センサ３３は、この誘導電流の大きさを電流値ＩＳとして検出し、ＥＣＵ３０に出力する。

また、これらのコイル３６は、互いに直列に接続されるとともに、図５に示すように、コンデンサ３８、バッテリ３９、スイッチ４０及び磁気センサ３１が、順に直列に接続されている。この構成により、ダンパ１の作動時にコイル３６に流れる誘導電流による電気エネルギが、コンデンサ３８に回生され、電力として蓄えられる。また、例えばバッテリ３９の充電率ＳＯＣが所定のしきい値以下になったときに、スイッチ４０をＯＮすることによって、コンデンサ３８に蓄えた電力をバッテリ３９に充電することができる。

また、図３に示すように、構造物Ｂの上梁ＢＵ及び下梁ＢＬにはそれぞれ、第１及び第２加速度センサ３４、３５が設けられている。第１及び第２加速度センサ３４、３５は、上梁ＢＵの振動による水平方向の加速度（以下「上梁加速度」という）ＡＢＵ、及び下梁ＢＬの振動による水平方向の加速度（以下「下梁加速度」という）ＡＢＬをそれぞれ検出し、それらの検出信号をＥＣＵ３０に出力する。

ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びＩ／Ｏインターフェースなどを有するマイクロコンピュータで構成されている。ＥＣＵ３０は、上記のセンサ３１〜３５の検出信号などに応じ、ＲＯＭに記憶されたプログラムに従って、ダンパ１の異常判定として、永久磁石１４の磁束密度の異常判定処理と、ダンパ１の動作状態の異常判定処理を実行する。

このうち、図６は、磁束密度の異常判定処理を示す。本処理は、地震の発生の有無などにかかわらず常時、所定時間ごとに繰り返し実行される。本処理では、まずステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、それぞれの磁気センサ３１で検出された複数の磁束密度ＤＭ１〜ＤＭｎを算術平均することによって、平均磁束密度ＤＭＡＶＥを算出する。

次に、算出した平均磁束密度ＤＭＡＶＥが所定のしきい値ＤＬＭＴ以上であるか否かを判別する（ステップ２）。この答えがＮＯで、ＤＭＡＶＥ＜ＤＬＭＴのときには、複数の永久磁石１４の磁束密度が全体的に減少しており、異常が発生していると判定する。そして、そのことを表すために磁束密度異常フラグＦ＿ＤＭＮＧを「１」にセットし（ステップ３）、本処理を終了する。

上記ステップ２の答えがＹＥＳのときには、複数の磁束密度ＤＭ１〜ＤＭｎがいずれも、前記しきい値ＤＬＭＴ以上であるか否かを判別する（ステップ４）。この答えがＮＯで、磁束密度ＤＭ１〜ＤＭｎの少なくとも１つがしきい値ＤＬＭＴを下回っているときには、一部の永久磁石１４の磁束密度が減少しており、異常が発生していると判定し、前記ステップ３に進み、磁束密度異常フラグＦ＿ＤＭＮＧを「１」にセットする。

上記ステップ４の答えがＹＥＳのときには、それぞれの磁石温度センサ３２で検出された複数の磁石温度ＴＭ１〜ＴＭｍがいずれも、所定温度ＴＬＭＴ（例えば９０℃）以下であるか否かを判別する（ステップ５）。この答えがＮＯで、磁石温度ＴＭ１〜ＴＭｍの少なくとも１つが所定温度ＴＬＭＴを上回っているときには、その永久磁石１４に温度による磁束密度の減少（温度減磁）が発生しているおそれがあると判定し、前記ステップ３に進み、磁束密度異常フラグＦ＿ＤＭＮＧを「１」にセットする。

一方、前記ステップ５の答えがＹＥＳのとき、すなわちステップ２、４及び５の条件がすべて成立しているときには、永久磁石１４の磁束密度が正常であると判定し、磁束密度異常フラグＦ＿ＤＭＮＧを「０」にセットし（ステップ６）、本処理を終了する。以上の処理によって得られた異常判定の結果は、例えば「異常あり」又は「異常なし」を意味する文言などによって、ディスプレイ４１に適宜、表示される。

次に、図７を参照しながら、ダンパ１の動作状態の異常判定処理について説明する。本処理は、所定時間ごとに繰り返し実行される。本処理では、まずステップ１１において、第１及び第２加速度センサ３４、３５で検出された上梁及び下梁加速度の絶対値｜ＡＢＵ｜又は｜ＡＢＬ｜が、値０に近い所定値ＡＲＥＦよりも大きいか否かを判別する。この答えがＮＯで、上梁及び下梁加速度ＡＢＵ、ＡＢＬがいずれもほぼ０のときには、地震などによる振動が構造物Ｂに発生していないと判定し、そのまま本処理を終了する。

上記ステップ１１の答えがＹＥＳのときには、地震などによる振動が構造物Ｂに発生していると判定し、次のステップ１２以降において、ダンパ１の動作状態の実質的な異常判定を実行する。まずステップ１２では、磁気センサ３１の検出信号に基づき、内筒１２の回転速度ＶＭを算出する。

次に、算出した内筒１２の回転速度ＶＭに応じ、図８に示すマップを検索することによって、基準電流量ＩＲＥＦを算出する（ステップ１３）。この基準電流量ＩＲＥＦは、内筒１２の回転速度ＶＭに対し、外筒１３に設けられたコイル３６において発生すると想定された誘導電流の大きさに相当する。

次に、基準電流量ＩＲＥＦを所定の比率α（例えば１０％）で割増した値（＝ＩＲＥＦ・（１＋（α／１００））及び割引した値（＝ＩＲＥＦ・（１−（α／１００））を、それぞれ上限電流量ＩＬＭＴＨ及び下限電流量ＩＬＭＴＬとして算出する（ステップ１４）。以上の算出方法から、これらの基準電流量ＩＲＥＦと上限／下限電流量ＩＬＭＴＨ、ＩＬＭＴＬとの関係は、図８のように示される。

次に、電流センサ３３で検出された電流値ＩＳが、下限電流量ＩＬＭＴＬ以上で、かつ上限電流量ＩＬＭＴＨ以下であるか否か、すなわち基準電流量ＩＲＥＦを中心とする所定範囲内にあるか否かを判別する（ステップ１５）。

この答えがＹＥＳで、ＩＬＭＴＬ≦ＩＳ≦ＩＬＭＴＨが成立し、外筒１３に設けられたコイル３６において発生している誘導電流による実際の電流値ＩＳが所定範囲内にあるときには、ダンパ１が正常に動作していると判定する。そして、そのことを表すために、動作状態異常フラグＦ＿ＤＰＮＧを「０」にセットし（ステップ１６）、本処理を終了する。

一方、上記ステップ１５の答えがＮＯで、ＩＳ＜ＩＬＭＴＬ又はＩＳ＞ＩＬＭＴＨが成立し、外筒１３のコイル３６における実際の電流値ＩＳが所定範囲から外れたときには、ダンパ１の動作状態が異常であると判定する。そして、動作状態異常フラグＦ＿ＤＰＮＧを「１」にセットし（ステップ１７）、本処理を終了する。以上の処理によって得られた異常判定の結果は、ディスプレイ４１に適宜、表示される。

以上のように、本実施形態の磁束密度の異常判定処理（図６）によれば、導電部材である外筒１３が通過する永久磁石１４の実際の磁束密度ＤＭを検出し、検出された磁束密度ＤＭに基づき、永久磁石１４の磁束密度の異常を判定する。したがって、磁束密度の低下（減磁）の要因にかかわらず、地震時に限定されない常時において、ダンパ１における永久磁石１４の磁束密度の異常を精度良く判定することができる。

また、検出された永久磁石１４の実際の温度（磁石温度ＴＭ）に基づき、磁束密度の異常が発生するおそれがあるか否かを判定するので、永久磁石１４の温度の上昇に起因する磁束密度の異常（温度減磁）を予測的に適切に判定することができる。

さらに、動作状態の異常判定処理（図７）によれば、地震が発生したと判定されたときに、検出された誘導電流の電流値ＩＳ及び内筒１２の回転速度ＶＭに基づき、ダンパ１の動作状態の異常判定を精度良く行うことができる。また、動作状態の異常判定を、地震が発生したと判定された場合に限り、実行するので、ダンパ１が作動していない状況における誤判定を確実に回避することができる。

また、上述した磁束密度及び動作状態の異常判定の結果がディスプレイ４１に表示されるので、この表示から、異常の発生の有無及び可能性と、磁束密度又は動作状態のいずれの異常が発生したかを容易に把握でき、その異常に適切に対処することができる。

次に、図９〜図１０を参照しながら、本発明の第２実施形態による渦電流式ダンパとその異常判定装置について説明する。

この渦電流式ダンパ（以下「ダンパ」という）５１は、歯車モータ式のものであり、シリンダ５２と、シリンダ５２内に摺動自在に設けられたピストン５３と、ピストン５３をバイパスし、シリンダ５２内に連通する連通路５４と、連通路５４に配置された歯車モータ５５と、歯車モータ５５の回転軸５６に一体に連結されたフライホイール６２と、フライホイール６２に設けられた複数の永久磁石６４と、フライホイール６２及び複数の永久磁石６４を収容するケーシング６３などを備えている。

シリンダ５２は、円筒状の周壁５２ａと、その左右の端部に設けられた第１及び第２端壁５２ｂ、５２ｃを一体に有する。また、第１端壁５２ｂには、外方に突出する中空状のロッド収容部５２ｆが同心状に一体に設けられ、その端部には、自在継手を介して、第１取付具ＦＬ１が設けられている。

ピストン５３は、シリンダ５２内に軸線方向に摺動自在に設けられており、シリンダ５２内を、図９の左側の第１流体室５２ｄと右側の第２流体室５２ｅに区画している。これらの第１及び第２流体室５２ｄ、５２ｅと連通路５４には、作動流体ＨＦが充填されている。作動流体ＨＦは、適度な粘性を有する通常の作動油などで構成されている。

ピストン５３には、ピストンロッド６０が一体に設けられている。ピストンロッド６０は、ピストン５３の両側に延び、第１及び第２端壁５２ｂ、５２ｃの孔をシールを介して液密に貫通した状態で、外方に延びている。ピストンロッド６０の一端部は、シリンダ５２のロッド収容部５２ｆに収容され、他端部には、自在継手を介して、第２取付具ＦＬ２が設けられている。

また、ピストン５３には、軸線方向に貫通する２つの連通孔５３ａ、５３ａが形成されており、各連通孔５３ａにリリーフ弁６１が設けられている。リリーフ弁６１、６１は、互いに同じ構成を有し、常閉弁として構成されており、弁体と、弁体を閉弁方向に付勢するばねを有する。

一方のリリーフ弁６１は、第１流体室５２ｄ内の作動流体ＨＦの圧力が第１所定圧に達するまで、一方の連通孔５３ａを閉鎖し、第１所定圧に達したときに、その連通孔５３ａを開放する。これにより、第１流体室５２ｄ内の圧力が第２流体室５２ｅ側に逃がされ、第１所定圧以下に制限される。同様に、他方のリリーフ弁６１は、第２流体室５２ｅ内の圧力が第１所定圧に達するまで、他方の連通孔５３ａを閉鎖し、第１所定圧に達したときに、その連通孔５３ａを開放する。これにより、第２流体室５２ｅ内の圧力が第１流体室５２ｄ側に逃がされ、第１所定圧以下に制限される。

連通路５４は、シリンダ５２の周壁５２ａの両端部に形成された連通口５２ｈ、５２ｈを介して、第１及び第２流体室５２ｄ、５２ｅに連通している。

歯車モータ５５は、連通路５４に配置されており、連通路５４内の作動流体ＨＦの流動を回転運動に変換し、回転軸５６から出力する。歯車モータ５５は、内接式のものであり、ハウジング７４と、ハウジング７４に収容された回転自在のギヤ７５と、前記回転軸５６を有する。なお、歯車モータ５５として外接式のものを用いてもよい。

ハウジング７４は、連通路５４に連通するように設けられており、その上面にケーシング６３が一体に取り付けられている。ギヤ７５は、ハウジング７４に流入する作動流体ＨＦの圧力によって駆動され、鉛直軸線回りに回転する。回転軸５６は、ギヤ７５と同軸状に一体に設けられ、上方に延びており、ハウジング７４及びケーシング６３などの孔を密閉した状態で貫通し、これらに回転自在に支持されている。

フライホイール６２は、強磁性体（例えば鋼材）で構成され、円板状に形成されており、回転軸５６に同軸状に一体に設けられている。

図９及び図１０に示すように、永久磁石６４は、フライホイール６２の上面及び下面の外周部の同じ位置に、それぞれ複数個（本例では８個）、背中合わせに設けられており、周方向に等間隔に配置されている。また、永久磁石６４の磁極は、フライホイール６２の主面と直交する方向（上下方向）に配置され、磁極の向きは、上面内又は下面内の隣り合う各２つの永久磁石６４、６４の間で交互に異なるように、また、上面及び下面の互いに背中合わせの２つの永久磁石６４、６４の間では、互いに同じに設定されている。

ケーシング６３は、導電材料（例えば鋼材）で構成されており（導電部材）、上壁６３ａ、下壁６３ｂ及び周壁６３ｃを一体に有し、歯車モータ５５のハウジング７４に回転不能に固定されている。ケーシング６３は、フライホイール６２及び永久磁石６４を収容しており、上壁６３ａ及び下壁６３ｂが上下の永久磁石６４にそれぞれ対向し、周壁６３ｃがフライホイール６２の周縁部に対向している。また、ケーシング６３は、回転軸５６との間を密閉していることで、永久磁石６４による磁気が外部に漏れ出るのを防止するシールドの機能を果たす。

図示しないが、以上の構成のダンパ５１は、図３に示した第１実施形態のダンパ１の場合と同様、構造物Ｂの上下の梁ＢＵ、ＢＬ及び左右の柱ＰＬ、ＰＲで構成される門型フレーム内に配置され、Ｖ型ブレースＢＲと下梁ＢＬ及び左柱ＰＬの角部との間に、第１及び第２取付具ＦＬ１、ＦＬ２を介して水平に設置される。

その状態から、地震時などに構造物Ｂが振動するのに伴い、上下の梁ＢＵ、ＢＬの間に水平方向の相対変位が発生すると、ピストン５３は、図９に示す中立位置から、相対変位に応じた方向及びストロークで、シリンダ５２内を摺動する。このピストン５３の摺動に伴い、第１又は第２流体室５２ｄ、５２ｅ内の作動流体ＨＦがピストン５３で押し出され、連通路５４に流入する。

この連通路５４内の作動流体ＨＦの流動が、歯車モータ５５によりギヤ７５の回転運動に変換されることによって、回転軸５６と一体のフライホイール６２が回転駆動され、回転慣性質量効果（慣性力）が発揮される。また、作動流ＨＦが連通路５４を流動する際の粘性抵抗によって粘性減衰効果（粘性力）が発揮される。

さらに、フライホイール６２と一体に複数の永久磁石６４が回転することにより、図１０に示すように、導電部材であるケーシング６３が、永久磁石６４の磁界内を相対的に回転する。これにより、ケーシング６３の上壁６３ａ及び下壁６３ｂのそれぞれの内表面に渦電流が発生すると同時に、この渦電流と永久磁石６４の磁界との相互作用によって、フライホイール６２の回転と反対方向にローレンツ力が発生する。そして、このローレンツ力がフライホイール６２に抵抗力（制動力）として作用することで、減衰効果が発揮され、構造物Ｂの振動が抑制される。

ダンパ５１の異常判定装置は、図４に示した第１実施形態の異常判定装置と基本的に同じ構成を有し、第１実施形態と同様の５つのセンサ３１〜３５、ＥＣＵ３０及びディスプレイ４１などで構成されている。

図１０に示すように、本実施形態では、磁気センサ３１は、ケーシング６３の上壁６３ａ及び下壁６３ｂの内表面にそれぞれ、永久磁石６４と同数、設けられ、周方向に等間隔に配置されている。この構成により、磁気センサ３１は、ケーシング６３の上壁６３ａ及び下壁６３ｂを通過する磁束密度ＤＭを検出し、その検出信号をＥＣＵ３０に出力する。

本実施形態の異常判定装置の他の構成及びＥＣＵ３０で実行される異常判定の内容は、第１実施形態と同じである。したがって、この異常判定装置においても、前述した第１実施形態と同様の動作及び効果を得ることができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態の異常判定処理（図７）では、地震の発生の有無を判定するためのパラメータとして、構造物Ｂに発生した加速度を用いているが、これに限らず、例えば構造物の速度や変位を用いてもよい。

また、第２実施形態では、渦電流式ダンパとして、構造物の振動に伴う作動流体の流動を、歯車モータによって導電部材と永久磁石との相対的な回転運動に変換する歯車モータ式のダンパを用いているが、歯車モータに代えて、他の形式の圧力モータ、例えばピストンモータやベーンモータ、ねじモータなどを用いてもよいことは、もちろんである。また、両実施形態では、導電部材（外筒１３、ケーシング６３）に発生した誘導電流を検出するために、導電部材にコイル３６を設けているが、図７に示した誘導電流値ＩＳを用いた動作状態の異常判定処理を実行しない場合には、コイル３６を省略することが可能である。

さらに、実施形態では、ディスプレイ４１への異常判定結果の表示方法について、「異常あり」や「異常なし」を意味する文言などを適宜、表示すると説明したが、これに限らず、例えば図示してもよい。例えば図７の動作状態の異常判定の場合には、図８に示したような基準電流量ＩＲＥＦ及び上限／下限電流量ＩＬＭＴＨ、ＩＬＭＴＬのラインをディスプレイ４１に図示するとともに、同図の点Ａ及び点Ｂのように、異常判定の際に取得された回転速度及び電流値の動作点（ＶＭ，ＩＳ）をプロットしてもよい。

これにより、点Ａのように、動作点が上限／下限電流量ＩＬＭＴＨ、ＩＬＭＴＬで規定される領域内に位置する場合には、動作状態が正常であり、また、点Ｂのように、動作点が領域外に位置する場合には、動作状態が異常であることを、視覚的に容易に理解させることができる。

また、実施形態に示した磁気センサ３１や磁石温度センサ３２などの構成、数及び配置などは、あくまでも例示であり、適宜、変更することができる。その他、細部の構成を、本発明の趣旨の範囲内で適宜、変更することが可能である。

１ 第１実施形態の渦電流式ダンパ（ボールねじ式のダンパ）
１１ａ ねじ軸
１１ｂ ボール
１２ 内筒（ナット部材）
１２ａ ナット部（ナット部材）
１３ 外筒（導電部材）
１４ 永久磁石
３０ ＥＣＵ（第１判定手段、地震発生判定手段、第２判定手段）
３１ 磁気センサ（磁束密度検出手段、回転速度検出手段）
３２ 磁石温度センサ（温度検出手段）
３３ 電流センサ
３４ 第１加速度センサ（地震発生判定手段）
３５ 第２加速度センサ（地震発生判定手段）
３６ コイル
４１ ディスプレイ（表示手段）
５１ 第２実施形態の渦電流式ダンパ（歯車モータ式のダンパ）
５２ シリンダ
５３ ピストン
５４ 連通路
５５ 歯車モータ
６３ ケーシング（導電部材）
６４ 永久磁石
Ｂ 構造物
ＤＭ 磁束密度
ＴＭ 磁石温度（永久磁石の温度）
ＩＳ 電流値（コイルに発生した誘導電流）
ＶＭ 内筒の回転速度（永久磁石と導電部材との相対的な回転速度）
ＨＦ 作動流体

Claims (6)

1. 構造物の振動に伴って永久磁石の磁界内を相対的に回転する導電部材に渦電流を発生させ、当該渦電流によるローレンツ力を制動力として作用させることにより、振動エネルギを減衰する渦電流式ダンパの異常を判定する異常判定装置であって、
   前記導電部材が通過する前記磁界の磁束密度を検出する磁束密度検出手段と、
   当該検出された磁束密度に基づき、前記磁界の磁束密度の異常を判定する第１判定手段と、
   を備えることを特徴とする渦電流式ダンパの異常判定装置。
2. 前記永久磁石の温度を検出する温度検出手段をさらに備え、
   前記第１判定手段は、前記検出された永久磁石の温度に基づき、前記磁界の磁束密度の異常が発生するおそれがあるか否かを判定することを特徴とする、請求項１に記載の渦電流式ダンパの異常判定装置。
3. 地震が発生したか否かを判定する地震発生判定手段と、
   前記導電部材に設けられたコイルに発生した誘導電流を検出する電流センサと、
   前記永久磁石と前記導電部材との相対的な回転速度を検出する回転速度検出手段と、
   地震が発生したと判定されたときに、前記検出された誘導電流及び回転速度に基づき、当該渦電流式ダンパの動作状態の異常を判定する第２判定手段と、をさらに備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の渦電流式ダンパの異常判定装置。
4. 当該渦電流式ダンパの異常の判定結果を表示する表示手段をさらに備えることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の渦電流式ダンパの異常判定装置。
5. 前記渦電流式ダンパは、ねじ溝が形成されたねじ軸と、前記ねじ溝に多数のボールを介して回転自在に螺合するナット部材を有し、
   前記構造物の振動に伴う前記ねじ軸と前記ナット部材との相対変位を、前記導電部材及び前記永久磁石の相対的な回転運動に変換するボールねじ式のダンパであることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の渦電流式ダンパの異常判定装置。
6. 前記渦電流式ダンパは、作動流体を充填したシリンダ内に摺動自在に設けられたピストンと、前記シリンダに連通する連通路に設けられた歯車モータを有し、
   前記構造物の振動に伴う前記ピストンの摺動によって発生した前記連通路内の作動流体の流動を、前記歯車モータによって前記導電部材及び前記永久磁石の相対的な回転運動に変換する歯車モータ式のダンパであることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の渦電流式ダンパの異常判定装置。

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