JP2021042765A - Dynamic damper - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、動吸振器に関する。 The present invention relates to a dynamic vibration absorber.
制振対象物(例えば自動車等)の振動を抑制する制振装置に適用されるパッシブ動吸振器が、従来から広く知られている。パッシブ動吸振器は、バネ要素と、バネ要素を介して制振対象物に取り付けられる質量体とを備え、バネ要素のバネ定数と質量体の質量とによって決まる共振周波数及びその近傍の周波数の振動を抑制する。 A passive mass damper applied to a vibration damping device that suppresses vibration of a vibration damping object (for example, an automobile or the like) has been widely known. A passive mass damper includes a spring element and a mass body attached to a vibration damping object via the spring element, and vibrates at a resonance frequency and a frequency in the vicinity thereof, which is determined by the spring constant of the spring element and the mass of the mass body. Suppress.
また、例えば特許文献1には、リニアモータを有するアクティブ制振装置が開示されている。リニアモータには、例えばレシプロモータと呼ばれる電磁モータが適用される。レシプロモータは、永久磁石を有する固定子と、板バネを介して固定子に往復動可能に支持された可動子と、コイルとを備え、コイルに交流電流を流すことにより可動子を往復駆動可能に構成されている。アクティブ制振装置は、例えば、加振されている制振対象物の振動を検出し、検出された振動の情報に基づいてリニアモータを制御し、可動子を往復駆動する。これによって、制振対象物の振動を打ち消す反力が生じ、振動が抑制される。
Further, for example,
パッシブ動吸振器においては、バネ定数及び質量が予め決定されている。このため、動吸振器の共振周波数と大きく異なる周波数の振動を抑制するためには、バネ要素及び/又は質量体を交換等することによりバネ定数及び/又は質量を調整しなければならない。したがって、例えば、制振対象物の振動の原因となりうる振動源が複数存在する(つまり、振動源による加振周波数が複数種類存在する)場合等に、振動を十分に抑制できないおそれがある。一方、特許文献1に記載のアクティブ制振装置においては、検出された振動の情報に基づいて交流電流の周波数を制御することにより、可動子自体の振動の周波数を変更して様々な周波数の振動を抑制することが考えられる。しかしながら、このようにして制振対象物の振動を抑制するためには、非常に複雑且つ繊細な制御が求められるため、制御手段のコスト増大等の問題につながる。
In a passive mass damper, the spring constant and mass are predetermined. Therefore, in order to suppress vibration at a frequency significantly different from the resonance frequency of the dynamic vibration absorber, the spring constant and / or mass must be adjusted by exchanging the spring element and / or the mass body. Therefore, for example, when there are a plurality of vibration sources that can cause vibration of the vibration damping object (that is, there are a plurality of types of vibration frequencies generated by the vibration sources), the vibration may not be sufficiently suppressed. On the other hand, in the active vibration damping device described in
本発明の目的は、複雑な制御を行わなくても様々な周波数の振動を抑制可能な動吸振器を提供することである。 An object of the present invention is to provide a dynamic vibration absorber capable of suppressing vibrations of various frequencies without performing complicated control.
第1の発明の動吸振器は、制振対象物に取り付けられ、前記制振対象物の振動を抑制する動吸振器であって、固定子と、前記固定子に取り付けられた永久磁石と、少なくとも前記永久磁石が生成する磁束によって発生する磁力により所定方向に往復移動可能に設けられた可動子と、を有する磁気バネ部と、前記固定子に固定され、且つ、前記可動子が前記所定方向に移動可能に取り付けられた、前記所定方向に変形可能な第1板バネ、を有する機械バネ部と、前記磁気バネ部のバネ定数と前記機械バネ部のバネ定数とによって決まる合成バネ定数を切り換えるバネ定数切換部と、を備えるものである。 The dynamic vibration absorber of the first invention is a dynamic vibration absorber that is attached to a vibration damping object and suppresses vibration of the vibration damping object, and includes a stator, a permanent magnet attached to the stator, and a permanent magnet. A magnetic spring portion having at least a mover provided so as to be reciprocally movable in a predetermined direction by a magnetic force generated by a magnetic flux generated by the permanent magnet, and a mover fixed to the stator and having the mover in the predetermined direction. The mechanical spring portion having the first leaf spring that can be deformed in a predetermined direction, which is movably attached to the magnetic spring portion, and the synthetic spring constant determined by the spring constant of the magnetic spring portion and the spring constant of the mechanical spring portion are switched. It is provided with a spring constant switching unit.
本発明の動吸振器においては、少なくとも可動子が質量体として機能し、機械バネ部及び磁気バネ部がバネ要素として機能する。さらに、当該動吸振器においては、バネ定数切換部によって合成バネ定数が切り換えられ、これによって動吸振器の共振周波数が切り換えられる。つまり、当該動吸振器は、可動子の動作を随時制御して反力を生じさせるものではない。したがって、複雑な制御を行わなくても様々な周波数の振動を抑制できる。 In the Tuned Mass Damper of the present invention, at least the mover functions as a mass body, and the mechanical spring portion and the magnetic spring portion function as spring elements. Further, in the Tuned Mass Damper, the combined spring constant is switched by the spring constant switching unit, whereby the resonance frequency of the Tuned Mass Damper is switched. That is, the dynamic vibration absorber does not generate a reaction force by controlling the movement of the mover at any time. Therefore, vibrations of various frequencies can be suppressed without complicated control.
第2の発明の動吸振器は、前記第1の発明において、前記バネ定数切換部は、電流が流れているときに、前記可動子の前記所定方向における位置を変更させるための磁束を生成するコイルと、前記コイルに電力を供給する制御部と、を有し、前記制御部によって前記コイルに電流を流し、前記可動子の前記所定方向における位置の変化に応じて前記第1板バネのバネ定数が変化するバネ定数変化領域に前記可動子を位置させることにより、前記コイルに流れる電流の大きさに応じて前記機械バネ部のバネ定数を切り換えることを特徴とするものである。 In the dynamic vibration absorber of the second invention, in the first invention, the spring constant switching unit generates a magnetic flux for changing the position of the mover in the predetermined direction when a current is flowing. It has a coil and a control unit that supplies power to the coil. The control unit causes the coil to flow a current, and the spring of the first leaf spring responds to a change in the position of the mover in the predetermined direction. By locating the mover in the spring constant change region where the constant changes, the spring constant of the mechanical spring portion is switched according to the magnitude of the current flowing through the coil.
本発明では、コイルに流れる電流の大きさを変更することによって磁束の強さを変更し、バネ定数変化領域に位置している可動子の位置を変更することができる。これにより、機械バネ部のバネ定数を切り換えることができ、合成バネ定数を切り換えることができる。 In the present invention, the strength of the magnetic flux can be changed by changing the magnitude of the current flowing through the coil, and the position of the mover located in the spring constant change region can be changed. As a result, the spring constant of the mechanical spring portion can be switched, and the synthetic spring constant can be switched.
第3の発明の動吸振器は、前記第1又は第2の発明において、前記機械バネ部は、前記固定子に固定され且つ前記第1板バネと前記所定方向に並べて配置され、前記所定方向に変形可能な第2板バネ、を有し、前記バネ定数切換部は、電流が流れているときに、前記可動子の前記所定方向における位置を変更させるための磁束を生成するコイルと、前記コイルに電力を供給する制御部と、を備え、前記制御部によって前記コイルに供給される電力の大きさに応じて、前記第1板バネが前記第2板バネに接触していない第1状態と、前記第1板バネが前記第2板バネに接触している第2状態との間で前記機械バネ部の状態を変更することにより、前記機械バネ部のバネ定数を切り換えることを特徴とするものである。 In the first or second invention, the dynamic vibration absorber of the third invention has the mechanical spring portion fixed to the stator and arranged side by side with the first leaf spring in the predetermined direction. The spring constant switching unit includes a second leaf spring that can be deformed into a spring, and a coil that generates a magnetic flux for changing the position of the mover in the predetermined direction when a current is flowing. A first state including a control unit that supplies power to the coil, and the first leaf spring is not in contact with the second leaf spring according to the magnitude of the power supplied to the coil by the control unit. The feature is that the spring constant of the mechanical spring portion is switched by changing the state of the mechanical spring portion between the first leaf spring and the second state in which the first leaf spring is in contact with the second leaf spring. It is something to do.
本発明では、第1板バネを第2板バネに接触させてこれらの板バネを一体的に変形可能とすることで、機械バネ部のバネ定数を増大させることができる。これにより、第1板バネが第2板バネに接触していないときと第2板バネに接触しているときとで、機械バネ部のバネ定数を大きく異ならせることができる。したがって、機械バネ部のバネ定数を効果的に切り換えることができる。 In the present invention, the spring constant of the mechanical spring portion can be increased by bringing the first leaf spring into contact with the second leaf spring so that these leaf springs can be integrally deformed. As a result, the spring constant of the mechanical spring portion can be significantly different between when the first leaf spring is not in contact with the second leaf spring and when it is in contact with the second leaf spring. Therefore, the spring constant of the mechanical spring portion can be effectively switched.
第4の発明の動吸振器は、前記第1〜第3のいずれかの発明において、前記可動子及び前記永久磁石は、前記所定方向と交差する交差方向において互いに向かい合うように配置され、前記バネ定数切換部は、前記可動子と前記永久磁石との前記交差方向における隙間の大きさを変更することにより前記磁気バネ部のバネ定数を切り換えることを特徴とするものである。 In the dynamic vibration absorber of the fourth invention, in any one of the first to third inventions, the mover and the permanent magnet are arranged so as to face each other in an intersecting direction intersecting the predetermined direction, and the spring. The constant switching unit is characterized in that the spring constant of the magnetic spring portion is switched by changing the size of the gap in the crossing direction between the mover and the permanent magnet.
本発明では、可動子と永久磁石との隙間の大きさを変更することにより、永久磁石と可動子との間で流れる磁束の強さを変化させることができる。これによって、可動子が所定方向に移動したときの復元力(可動子が元の位置に戻される力)を変更することにより、磁気バネ部のバネ定数を切り換えることができる。 In the present invention, the strength of the magnetic flux flowing between the permanent magnet and the mover can be changed by changing the size of the gap between the mover and the permanent magnet. As a result, the spring constant of the magnetic spring portion can be switched by changing the restoring force (force for returning the mover to its original position) when the mover moves in a predetermined direction.
第5の発明の動吸振器は、前記第1の発明において、前記固定子は、前記永久磁石として、前記所定方向と交差する交差方向において、第1の極性を有する磁極が前記可動子の前記所定方向における一方側の端部と向かい合うように配置された第1永久磁石と、前記交差方向において、前記第1の極性とは反対の第2の極性を有する磁極が前記可動子の前記所定方向における他方側の端部と向かい合うように配置された第2永久磁石と、を有し、前記バネ定数切換部は、電流が流れているときに、前記第1永久磁石と前記可動子との間で流れる磁束及び前記第2永久磁石と前記可動子との間で流れる磁束の両方を強め又は弱める磁束を生成することにより、前記磁気バネ部のバネ定数を切り換えるコイルを備えることを特徴とするものである。 In the dynamic vibration absorber of the fifth invention, in the first invention, the stator is the permanent magnet, and the magnetic pole having the first polarity in the intersecting direction intersecting the predetermined direction is the mover. A first permanent magnet arranged so as to face one end in a predetermined direction and a magnetic pole having a second polarity opposite to the first polarity in the intersecting direction are in the predetermined direction of the mover. It has a second permanent magnet arranged so as to face the other end of the magnet, and the spring constant switching portion is between the first permanent magnet and the mover when a current is flowing. It is characterized by comprising a coil for switching the spring constant of the magnetic spring portion by generating a magnetic flux that strengthens or weakens both the magnetic flux flowing in the magnet and the magnetic flux flowing between the second permanent magnet and the mover. Is.
本発明では、コイルに電流が流れているときに生成される磁束によって、第1永久磁石と可動子との間で流れる磁束及び第2永久磁石と可動子との間で流れる磁束の両方を強めることができる。これにより、磁気バネの復元力を強めることができ、磁気バネ部のバネ定数を大きくすることができる。逆に、第1永久磁石と可動子との間で流れる磁束及び第2永久磁石と可動子との間で流れる磁束の両方を弱めることで、磁気バネの復元力を弱め、磁気バネ部のバネ定数を小さくすることができる。以上のようにして、磁気バネ部のバネ定数を切り換えることができる。 In the present invention, the magnetic flux generated when a current is flowing through the coil strengthens both the magnetic flux flowing between the first permanent magnet and the mover and the magnetic flux flowing between the second permanent magnet and the mover. be able to. As a result, the restoring force of the magnetic spring can be strengthened, and the spring constant of the magnetic spring portion can be increased. Conversely, by weakening both the magnetic flux flowing between the first permanent magnet and the mover and the magnetic flux flowing between the second permanent magnet and the mover, the restoring force of the magnetic spring is weakened, and the spring of the magnetic spring portion. The constant can be reduced. As described above, the spring constant of the magnetic spring portion can be switched.
<第1実施形態>
次に、本発明の第1実施形態に係る動吸振器1の概略について、図1の概略図を参照しつつ説明する。動吸振器1は、制振対象物2に取り付けられ、制振対象物2の振動を抑制する装置である。制振対象物2は、例えば自動車のフレーム等である。図1に示すように、動吸振器1は、制振対象物2に固定されるリニアモータ3と、リニアモータ3に電力を供給する制御部4とを備える。
<First Embodiment>
Next, the outline of the
リニアモータ3は、例えばレシプロモータと呼ばれる電磁モータである。リニアモータ3は、質量体として機能する可動子14(後述)と、バネ要素及び減衰要素とを有する。バネ要素及び減衰要素を介して制振対象物に取り付けられた可動子14が制振対象物2の肩代わりとなって振動することにより、制振対象物2の振動を抑制する。バネ要素の詳細については後述する。減衰要素は本発明との密接な関わりを持たないため、減衰要素に関する説明は省略する。制御部4は、リニアモータ3に電力を供給する(詳細は後述)。
The
(リニアモータ)
リニアモータ3の構成について、図2及び図3を参照しつつ説明する。図2は、リニアモータ3の斜視図である。図3は、コイル15、16(後述)に電流が流れていないときの磁束の流れを示す説明図である。図2に示すように、リニアモータ3は、固定子11と、永久磁石12、13と、可動子14と、コイル15、16と、板バネ17、18(本発明の第1板バネ)とを有する。以下、図2に示すような、可動子14が往復移動可能な方向を可動子移動方向(本発明の所定方向)とする。可動子移動方向と直交する、可動子14が永久磁石12、13と向かい合う方向を直交方向とする。
(Linear motor)
The configuration of the
固定子11は、例えば、可動子移動方向に積み重ねられた積層鋼板によって形成された概ね筒状の磁性部材である。固定子11は、可動子14を囲うように配置されている。固定子11は、可動子移動方向と直交する直交方向において可動子14の一方側に配置された凸部11aと、可動子14の他方側に配置された凸部11bとを有する。凸部11aの直交方向における他方側の端部には、永久磁石12が固定されている。凸部11bの直交方向における一方側の端部には、永久磁石13が固定されている。
The
図3に示すように、永久磁石12、13は、可動子移動方向に沿って延びた形状を有する。永久磁石12の可動子移動方向における一方側部分が、第1の極性を有する(例えばN極)。永久磁石12の可動子移動方向における他方側部分(図3のハッチング部分参照)が、第1の極性とは反対の第2の極性を有する(例えばS極)。永久磁石12は、凸部11aの直交方向における他方側端部に固定されている。また、永久磁石13の可動子移動方向における一方側部分が第2の極性を有し、永久磁石13の可動子移動方向における他方側部分が第1の極性を有する。永久磁石13は、凸部11bの直交方向における他方側端部に固定されている。永久磁石12、13は、直交方向において可動子14と向かい合うように配置されている。永久磁石12、13と可動子14との間には、隙間が形成されている。
As shown in FIG. 3, the
可動子14は、例えば、可動子移動方向に積み重ねられた積層鋼板によって形成された、略円筒状の磁性部材である。可動子14は、直交方向において永久磁石12、13と向かい合うように配置されている。可動子14の可動子移動方向における一方側の端部が、永久磁石12、13の可動子移動方向における一方側部分と直交方向において向かい合っている。可動子14の可動子移動方向における他方側の端部が、永久磁石12、13の可動子移動方向における他方側部分と直交方向において向かい合っている。可動子14は、可動子移動方向に延びたシャフト19に固定されている。シャフト19は、板バネ17、18を介して固定子11に支持されている。このようにして、可動子14は固定子11に取り付けられ、可動子移動方向に移動可能に構成されている。
The
コイル15は、その軸方向が直交方向に沿うように、凸部11aを囲むように巻かれている。同様に、コイル16は、凸部11bを囲むように巻かれている。コイル15の巻き方向とコイル16の巻き方向は同じである。コイル15、16は、制御部4と電気的に接続されている。
The
板バネ17、18は、可動子移動方向と略直交する仮想面内に配置された、概ね8の字型(図2参照)のバネ部材である。すなわち、板バネ17、18は、概ね、リングが直交方向に2つ並べて配置された形状をしている。板バネ17の直交方向における中心部には、シャフト19の可動子移動方向における一方側の端部が固定されている。板バネ18の直交方向における中心部には、シャフト19の可動子移動方向における他方側の端部が固定されている。板バネ17の直交方向における両端部は、固定子11の可動子移動方向における一方側の端部にそれぞれ固定されている。板バネ18の直交方向における両端部は、固定子11の可動子移動方向における他方側の端部にそれぞれ固定されている。板バネ17、18は、可動子移動方向に変形可能に構成されている。板バネ17、18の直交方向における両端部は変位せず、直交方向における中央側部分が変位する。
The leaf springs 17 and 18 are substantially 8-shaped (see FIG. 2) spring members arranged in a virtual plane substantially orthogonal to the moving direction of the mover. That is, the
以上の構成を有するリニアモータ3は、制御部4によって電力が供給されている場合でも供給されていない場合でも、質量体とバネ要素とを備える動吸振器として機能する。上述したように、可動子14が質量体に相当する。なお、可動子14とは別の質量体(不図示)が、可動子14に固定されていても良い。また、リニアモータ3は、バネ要素として、以下の磁気バネ要素及び機械バネ要素を有する。すなわち、リニアモータ3は、磁気バネ要素として機能する磁気バネ部6と、機械バネ要素として機能する機械バネ部7とを有する。
The
磁気バネ部6は、上述した固定子11、永久磁石12、13、可動子14を有する。すなわち、固定子11、永久磁石12、13、可動子14によって、磁束が流れる磁気回路が形成されている。具体的には、永久磁石12、13によって生成される磁束は、例えば図3の矢印101、102、103、104で示されるように流れる。すなわち、可動子移動方向における一方側においては、直交方向における他方側に向かって磁束が流れる。可動子移動方向における他方側においては、直交方向における一方側に向かって磁束が流れる。これにより、可動子14の可動子移動方向における位置を所定の基準位置に維持しようとする磁力が発生する。例えば、コイル15、16に電流が流れていないとき、基準位置は、可動子移動方向における永久磁石12、13の中心位置である。可動子14に外力が加えられ、可動子14が基準位置から変位すると、可動子14を基準位置に戻そうとする磁力が復元力として可動子14に作用する。このように、磁気バネ部6は、磁気バネ要素として機能する。磁気バネ部6のバネ定数は、可動子14の変位量と上記磁力(復元力)との比例係数である。
The
機械バネ部7は、上述した板バネ17、18を有する。すなわち、可動子14が可動子移動方向に変位すると、板バネ17、18が可動子移動方向に変形し、弾性復元力が可動子14に作用する。このように、機械バネ部7は、機械バネ要素として機能する。機械バネ部7のバネ定数(可動子の変位量と復元力との比例係数)は、板バネ17、18のバネ定数によって決まる。磁気バネ部6と機械バネ部7とは並列に配置されている。このような構成を有する動吸振器1の共振周波数は、主に、可動子14の質量と、磁気バネ部6のバネ定数と機械バネ部7のバネ定数とを合算することにより得られる合成バネ定数と、によって決まる。共振周波数は、合成バネ定数の平方根に比例することが好ましい。
The
(可動子の変位)
次に、制御部4が動作しており、コイル15、16に電流が流れているときの可動子14の変位及び板バネ17、18の変形について、図4(a)、(b)を参照しつつ説明する。図4(a)は、コイル15、16に電流が流れているときの磁束の流れを示す説明図である。図4(b)は、板バネ17、18の変形を示す説明図である。図4(a)、(b)においてコイル15、16に付されたO印及びX印は、電流の向きを示す。O印は紙面手前側を示し、X印は紙面奥側を示す。すなわち、図4(a)、(b)においては、コイル15、16の可動子移動方向における一方側部分においては紙面奥側に電流が流れ、コイル15、16の可動子移動方向における他方側部分においては紙面手前側に電流が流れている。
(Displacement of mover)
Next, refer to FIGS. 4A and 4B for the displacement of the
上述したように、コイル15、16は、その軸方向が直交方向に沿うように巻かれている。また、コイル15の巻き方向とコイル16の巻き方向は同じである。したがって、例えば図4(a)に示すようにコイル15、16に電流が流れているとき、当該電流によって、矢印105、106、107、108で示されるような、直交方向における他方側に向かう磁束が生成される。このとき、可動子移動方向における一方側においては、永久磁石12、13によって生成される磁束とコイル15、16によって生成される磁束とが互いに強め合う。また、可動子移動方向における他方側においては、永久磁石12、13によって生成される磁束がコイル15、16によって生成される磁束により弱められる。これにより、可動子移動方向における一方側に向かう力が可動子14に作用する(図4(a)の矢印109参照)。これにより、可動子14が可動子移動方向において変位する。また、このとき、図4(b)に示すように、板バネ17、18は、可動子移動方向における一方側にたわむ。
As described above, the
(バネ定数の切換)
ここで、リニアモータ3は、従来、板バネ17、18のバネ定数が略一定である範囲内で可動子14を変位させるように使用されていた。すなわち、可動子14の可動子移動方向における移動範囲が所定範囲内に収まるように、コイル15、16に電力が供給されていた。第1実施形態では、動吸振器1は、複雑な制御を行わなくても様々な周波数の振動を抑制できるようにするため、機械バネ部7のバネ定数を変更し、且つ、変更後のバネ定数を維持する(言い換えると、バネ定数を切り換える)バネ定数切換部8(図3参照)を有する。以下、図5(a)、(b)を参照しつつ具体的に説明する。図5(a)は、板バネ17、18の変形量と復元力との関係を示すグラフである。図5(b)は、板バネ17、18の変形量とバネ定数との関係を示すグラフである。本実施形態において、板バネ17の特性と板バネ18の特性は同じである。
(Switching of spring constant)
Here, the
バネ定数切換部8は、上述した制御部4と、コイル15、16と、機械バネ部7(板バネ17、18)とを有する。制御部4は、一般的な直流電源を有し、コイル15、16に直流電流を流すことが可能に構成されている。また、制御部4は、コイル15、16に流す直流電流の大きさを変更可能に構成されている。コイル15、16に流す直流電流の大きさは、例えば制御部4によって制御される。
The spring
図5(a)に示すように、板バネ17、18の変形量が小さいときには、板バネ17、18による弾性復元力が変形量に概ね比例する(線形領域)。つまり、線形領域においては、図5(b)に示すように、弾性復元力及び変形量から算出される比例定数であるバネ定数が、略一定である。一方、板バネ17、18の変形量が大きくなると、弾性復元力が変形量に比例しなくなる(非線形領域)。すなわち、非線形領域において、図5(b)に示すように、変形量(つまり、可動子14の可動子移動方向における変位)が大きくなるほど板バネ17、18のバネ定数が大きくなる。非線形領域において、板バネ17、18のバネ定数は、変形量に応じて連続的に変化する。
As shown in FIG. 5A, when the amount of deformation of the
本実施形態では、上述したような板バネ17、18の特性を利用して、機械バネ部7のバネ定数を切り換える。具体的には、制御部4は、板バネ17、18の変形量が非線形領域内の所定の変形量に維持されるように、コイル15、16に直流電流を流す。言い換えると、制御部4は、可動子14の可動子移動方向における位置の変化に応じて板バネ17、18のバネ定数が変化する領域(バネ定数変化領域)に可動子14が位置するように、コイル15、16に電力を供給する。言い換えると、制御部4は、可動子14の基準位置がバネ定数変化領域に収まるように、コイル15、16に電力を供給する。直流電流の大きさが変更されることにより、可動子14の可動子移動方向における位置が変更され、機械バネ部7のバネ定数が変更される。直流電流が所定の値に維持されることにより、機械バネ部7のバネ定数は所定の値に維持される。このようにして、コイル15、16に流れる電流の大きさ(言い換えると、コイル15、16に供給される電力の大きさ)に応じて機械バネ部7のバネ定数が切り換えられ、合成バネ定数が切り換えられる。これにより、動吸振器1の共振周波数が切り換えられる。合成バネ定数は、直流電流の大きさの変化に応じて連続的に変化させることが可能である。
In the present embodiment, the spring constant of the
なお、板バネ17、18は、図6(a)のグラフに示すように、バネ定数の変化量がコイル15、16に流れる直流電流の大きさの2乗に概ね比例するように構成されていることが好ましい。つまり、板バネ17、18は、上述した線形領域が実質的に存在しないように構成されていても良い。バネ定数の変化量が直流電流の大きさの2乗に概ね比例する場合、図6(b)のグラフに示すように、共振周波数の変化量を直流電流の大きさに概ね比例させることができる。したがって、直流電流の大きさに基づいて共振周波数を容易に切り換えることができる。
As shown in the graph of FIG. 6A, the
以上のように、バネ定数切換部8によって合成バネ定数が切り換えられ、これによって動吸振器1の共振周波数が切り換えられる。つまり、当該動吸振器1は、可動子14の動作を随時制御して反力を生じさせるものではない。したがって、複雑な制御を行わなくても様々な周波数の振動を抑制できる。
As described above, the combined spring constant is switched by the spring
また、制御部4によって供給される電力の大きさを変更することにより、コイル15、16に流れる電流の大きさを変更して磁束の強さを変更し、バネ定数変化領域に位置している可動子14の位置を変更できる。これにより、機械バネ部7のバネ定数を切り換えることができ、合成バネ定数を切り換えることができる。
Further, by changing the magnitude of the electric power supplied by the
次に、上述した第1実施形態に変更を加えた変形例について説明する。但し、第1実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。 Next, a modified example in which the above-described first embodiment is modified will be described. However, those having the same configuration as that of the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted as appropriate.
(1)第1実施形態において、コイル15、16に流れる電流の大きさが制御されるものとしたが、これには限られない。コイル15、16を含む電気回路の電気抵抗値が分かっている場合には、コイル15、16への印加電圧が制御されても良い。
(1) In the first embodiment, the magnitude of the current flowing through the
(2)第1実施形態において、固定子11の可動子移動方向における一方側端部に板バネ17が、可動子移動方向における他方側端部に板バネ18が、それぞれ1枚ずつ固定されているものとしたが、これには限られない。例えば、板バネ17、18のバネ定数の特性と異なる特性を有する別の板バネが、板バネ17、18と並列に配置されていても良い。
(2) In the first embodiment, one
(3)第1実施形態において、機械バネ部7が2枚の板バネ17、18を有するものとしたが、これには限られない。板バネ17、18のうち一方のみが設けられていても良い。
(3) In the first embodiment, the
(4)第1実施形態において、機械バネ部7のバネ定数の変化量がコイル15、16に流れる直流電流の大きさの2乗に概ね比例することが好ましいものとしたが、これには限られない。バネ定数の変化量は、必ずしも直流電流の大きさの2乗に比例しなくても良い。つまり、共振周波数の変化量は、必ずしも直流電流の大きさに比例しなくても良い。
(4) In the first embodiment, it is preferable that the amount of change in the spring constant of the
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態に係る動吸振器1aについて、図7及び図8(a)、(b)を参照しつつ説明する。但し、第1実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。図7は、第2実施形態に係るリニアモータ3aの模式図である。図8(a)、(b)は、リニアモータ3aの動作を示す説明図である。
<Second Embodiment>
Next, the
動吸振器1aのリニアモータ3aには、第1実施形態において説明した磁気バネ部6が設けられている。また、第1実施形態において説明した機械バネ部7の代わりに、以下の構成を有する機械バネ部7aが設けられている。図7に示すように、機械バネ部7aは、上述した板バネ17、18に加えて、板バネ21、22(本発明の第2板バネ)、及び板バネ23、24を有する。また、動吸振器1aのバネ定数切換部8aは、上述した制御部4と、コイル15、16と、機械バネ部7aとを有する。
The
板バネ17、21、23は、この順に可動子移動方向における他方側から一方側に並べて設けられ、互いに離隔して配置されている。また、板バネ18、22、24は、この順に可動子移動方向における他方側から一方側に並べて設けられ、互いに離隔して配置されている。板バネ21〜24は、板バネ17、18と同様に、直交方向における両端部が固定子11に固定されている。板バネ21〜24は、板バネ17、18と異なり、可動子14を支持するシャフト19には固定されておらず、シャフト19と隙間を空けて設けられている。
The leaf springs 17, 21, and 23 are provided side by side from the other side to one side in the mover moving direction in this order, and are arranged apart from each other. Further, the
以上の構成を有する動吸振器1aにおいて、制御部4によってコイル15、16に直流電流が流れ、可動子14が可動子移動方向における一方側に移動すると、機械バネ部7aの状態は以下のように変わる。直流電流が小さいとき、板バネ17、18は板バネ21、22に接触しておらず(第1状態)、可動子14には板バネ17、18による弾性復元力が作用する。すなわち、機械バネ部7aのバネ定数は専ら板バネ17、18のバネ定数によって決まる。一方、第1状態と比べて大きな直流電流を流すことにより、図8(a)に示すように、板バネ17の直交方向における中心部を板バネ21に接触させ、板バネ18の直交方向における中心部を板バネ22に接触させることができる(第2状態)。つまり、板バネ17と板バネ21とを一体的に動かし、板バネ18と板バネ22とを一体的に動かすことができる。このとき、可動子14には、板バネ17、18、21、22による弾性復元力の合力が作用する。つまり、第2状態において可動子14に弾性復元力を加える板バネの数が、第1状態において可動子14に弾性復元力を加える板バネの数よりも多い。これにより、第2状態における機械バネ部7aのバネ定数を、第1状態における機械バネ部7aのバネ定数よりも大きくすることができる。このように、板バネ17、18が板バネ21、22に接触していないときと板バネ21、22に接触しているときとで、機械バネ部7aのバネ定数を大きく異ならせることができる。したがって、機械バネ部7aのバネ定数を効果的に切り換えることができる。また、直流電流がさらに大きい場合、可動子14が可動子移動方向における一方側にさらに移動する。これにより、図8(b)に示すように、板バネ21が板バネ23に接触し、板バネ22が板バネ24に接触する。これにより、バネ定数をさらに増大させることができる。なお、板バネ17、18は、第1状態において、上述した第1実施形態と同様に、非線形領域において使用されても良い。
In the
次に、上述した第2実施形態に変更を加えた変形例について説明する。但し、第2実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。 Next, a modified example in which the above-described second embodiment is modified will be described. However, those having the same configuration as that of the second embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted as appropriate.
(1)第2実施形態において、機械バネ部7aが板バネ17、18、21、22、23、24(すなわち、合計6枚の板バネ)を有するものとしたが、板バネの数はこれに限られない。すなわち、板バネの数は、より多くても良い。逆に、板バネ23、24が設けられていなくても良く、さらに、板バネ21、22のうち一方のみが設けられていても良い。
(1) In the second embodiment, the
(2)第2実施形態において、例えば板バネ17、18が板バネ21、22に接触するかしないかの境目の状態である場合、外部からの力により可動子14が振動させられると、板バネ17、18と板バネ21、22との接触及び離隔が繰り返し発生しうる。これにより、バネ定数が意図せず変動するおそれや、板バネ同士の衝突音が繰り返し発生して騒音となるおそれがある。これを回避するために、制御部4(図1参照)が以下のようにリニアモータ3を制御しても良い。例えば、板バネ17、18が板バネ21、22に確実に接触している(つまり、第2状態が確実に維持される)ときにコイル15、16に流れる電流の大きさの情報を、制御部4が記憶していても良い。そして、例えば板バネ17、18の状態を第1状態から第2状態に切り換える際、制御部4は、記憶された大きさの電流をコイル15、16に流させても良い。このようにして、板バネ17、18が板バネ21、22に接触するかしないかの境目の状態になることを避けても良い。
(2) In the second embodiment, for example, when the
(3)上記(2)の変形例において述べた、バネ定数の意図しない変動の問題及び騒音の問題を解決するために、後述する動吸振器1bのリニアモータ3bが以下の構成を有していても良い。以下、図9及び図10(a)、(b)を参照しつつ説明する。図9は、リニアモータ3bの模式図である。図10(a)、(b)は、リニアモータ3bの動作を示す説明図である。図9及び図10(a)、(b)においては、説明の簡単化のため、可動子移動方向におけるシャフト19の他方側部分及び板バネ18、22、24の図示を省略している。また、図9及び図10(a)、(b)においては、後述する永久磁石25、26の磁極を見やすくするため、図8等と比べて板バネ17、21、23の間隔を大きく示している。但し、このような図面の相違は、上述した機械バネ部7aの構成と、後述する機械バネ部7bの構成とが互いに異なることを必ずしも意味するものではない。
(3) In order to solve the problem of unintended fluctuation of the spring constant and the problem of noise described in the modified example of (2) above, the
動吸振器1bのリニアモータ3bは、磁気バネ部6bと機械バネ部7bを有する。機械バネ部7bの構成は、機械バネ部7aの構成と同様である。磁気バネ部6bは、上述した永久磁石12、13の代わりに永久磁石25、26を有し、可動子14の代わりに可動子27を有する。永久磁石25、26には、多極着磁が施されている。図9の例では、永久磁石25、26には、可動子移動方向においてN極とS極が5個ずつ交互に並べられている。以下、永久磁石25、26のうち、可動子移動方向における中央部に位置した、1対の磁極に相当する部分を、それぞれ第1部分25a、26aとする。これに合わせて、可動子27の可動子移動方向における長さは、第1部分25a、26aの可動子移動方向における長さよりも短くなっている。また、可動子移動方向において第1部分25a、26aの一方側にそれぞれ隣接配置された部分を第2部分25b、26bとする。第1部分25a、26aの可動子移動方向における中心と第2部分25b、26bの可動子移動方向における中心との距離は、板バネ17と板バネ21との可動子移動方向における距離と略等しい。さらに、可動子移動方向において第2部分25b、26bの一方側にそれぞれ隣接配置された部分を第3部分25c、26cとする。
The
このような構成において、コイル15、16に電流が流れていないとき、可動子27の可動子移動方向における位置は、第1部分25a、26aの可動子移動方向における延在範囲内に安定的に収まっている。この位置を第1安定位置とする。一方、コイル15、16に大きな電流が流れると、可動子27が可動子移動方向に勢いよく移動しうる。その結果、例えば、図10(a)に示すように、可動子27が第2部分25b、26bの可動子移動方向における延在範囲内へ移動し、位置が安定する(第2安定位置)。このとき、板バネ17が板バネ21に確実に接触し、バネ定数が確実に切り換わる。このように、第1安定位置から第2安定位置へのいわゆる乗り越えを発生させることにより、バネ定数を確実に切り換えることができる。また、可動子27が第2安定位置に位置しているときにコイル15、16にさらに大きな電流を流すことにより、図10(b)に示すように、可動子27を第3部分25c、26cの可動子移動方向における延在範囲内へ移動させ、位置を安定させることができる(第3安定位置)。
In such a configuration, when no current is flowing through the
<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態に係る動吸振器1cについて、図11及び図12(a)、(b)を参照しつつ説明する。但し、第1〜第2実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。図11は、第3実施形態に係るリニアモータ3cの模式図である。図12(a)、(b)は、リニアモータ3cの動作を示す説明図である。
<Third Embodiment>
Next, the
動吸振器1cのリニアモータ3cは、磁気バネ部6cと、上述した機械バネ部7とを有する。リニアモータ3cは、磁気バネ部6cのバネ定数を変更可能とするために、バネ定数切換部8cを有する。磁気バネ部6cは、固定子31と、永久磁石32、33と、可動子34とを有する。また、バネ定数切換部8cは、固定子31と、永久磁石32、33と、可動子34と、上述したコイル15、16とを有する。
The
図11に示すように、固定子31は、上述した凸部11a、11bの代わりに凸部31a、31bを有する。永久磁石32、33は、凸部31a、31bにそれぞれ固定されており、上述した永久磁石12、13と同様の特性を有する。凸部31aの、永久磁石32が固定される面は、可動子移動方向における一方側且つ直交方向における他方側に向かって傾斜している。これにより、永久磁石32の可動子34と対向する対向面32aは、可動子移動方向における一方側に向かうほど直交方向における他方側へ向かうように傾斜している。凸部31bの、永久磁石33が固定される面は、可動子移動方向における一方側且つ直交方向における一方側に向かって傾斜している。これにより、永久磁石33の可動子34と対向する対向面33aは、可動子移動方向における一方側に向かうほど直交方向における一方側へ向かうように傾斜している。つまり、対向面32aと対向面33aとの直交方向における距離は、可動子移動方向における一方側に向かうほど狭くなっている。
As shown in FIG. 11, the
図11に示すように、可動子34は、可動子移動方向における一方側に向かうほど直交方向におけるサイズが小さくなっている。一例として、可動子34は円錐台状に形成されている。可動子34と永久磁石32とは、対向面32aと直交する第1交差方向において互いに向かい合うように配置されている。可動子34と永久磁石33とは、対向面33aと直交する第2交差方向において互いに向かい合うように配置されている。第1交差方向及び第2交差方向が、本発明の交差方向に相当する。可動子34は、コイル15、16に電流が流れていない場合、可動子移動方向における所定位置(第1位置)に位置している。可動子34と永久磁石32との第1交差方向における隙間、及び、可動子34と永久磁石33との第2交差方向における隙間(以下、単に「可動子34と永久磁石32、33との隙間」と呼ぶ)は、可動子34が第1位置に位置しているとき、所定の第1隙間である。この状態で可動子34に外力が加えられたとき、磁気バネ部6cによって、可動子34を第1位置に戻そうとする復元力(第1復元力)が可動子34に作用する。つまり、コイル15、16に電流が流れていないとき、第1位置が可動子34の基準位置である。
As shown in FIG. 11, the size of the
以上のような構成を有するリニアモータ3cにおいて、コイル15、16に直流電流を流して可動子34の基準位置を変更すると、可動子34と永久磁石32、33との隙間の大きさが変化する。例えば、可動子移動方向において、第1位置よりも一方側である第2位置(図12(a)参照)に可動子34が移動すると、上記隙間が第1隙間よりも小さい第2隙間になる。これにより、永久磁石32、33と可動子34との間で流れる磁束が強まるので、可動子34を第2位置に戻そうとする復元力(第2復元力)が第1復元力よりも強まる。つまり、可動子34の基準位置が第2位置であるときの磁気バネ部6cのバネ定数が、可動子34の基準位置が第1位置であるときの磁気バネ部6cのバネ定数よりも大きくなる。一方、可動子移動方向において、第1位置よりも他方側である第3位置(図12(b)参照)に可動子34が移動すると、上記隙間が第1隙間よりも大きい第3隙間になる。これにより、可動子34の基準位置が第3位置であるときの磁気バネ部6cのバネ定数が、可動子34の基準位置が第1位置であるときの磁気バネ部6cのバネ定数よりも小さくなる。以上のようにして、可動子34と永久磁石32、33との隙間の大きさを変更することにより、磁気バネ部6cのバネ定数を変更できる。これによって、合成バネ定数を切り換えることができる。合成バネ定数は、可動子34の基準位置の変化に応じて連続的に変化させることが可能である。
In the
次に、上述した第3実施形態に変更を加えた変形例について説明する。但し、第3実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。 Next, a modified example in which the above-described third embodiment is modified will be described. However, those having the same configuration as that of the third embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted as appropriate.
(1)上述したリニアモータ3cにおいて、板バネ17、18は、上述した第1実施形態と同様に、非線形領域において使用されても良い。
(1) In the
(2)リニアモータ3cは、機械バネ部7の代わりに、例えば第2実施形態において説明した機械バネ部7aを有していても良い。
(2) The
<第4実施形態>
次に、本発明の第4実施形態に係る動吸振器1dについて、図13(a)、(b)を参照しつつ説明する。但し、第1〜第3実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。図13(a)、(b)は、第4実施形態に係る動吸振器1dの模式図である。
<Fourth Embodiment>
Next, the
動吸振器1dは、第1実施形態と同様のリニアモータ3と、バネ定数切換部としてのカム装置40とを有する。カム装置40は、可動子14と永久磁石12、13との隙間の大きさを変更するように構成されている。カム装置40は、カム41とモータ42とを有する。カム41は、例えば、周面が固定子11の直交方向における一方側の端面に接触するように配置されている。カム41の径は、例えば、カム41の周方向における位置に応じて滑らかに変化している。カム41は、可動子移動方向及び直交方向の両方と直交する方向(紙面垂直方向)に延びた回転軸43に固定されている。カム41及び回転軸43は、モータ42によって回転駆動される。モータ42は、例えば公知のステッピングモータであり、正逆回転可能に構成されている。
The
以上のような動吸振器1dにおいては、例えば図13(a)に示すようにカム41の小径部が固定子11への接触している場合と、例えば図13(b)に示すようにカム41の大径部が固定子11に接触している場合とで、可動子14と永久磁石12、13との隙間の大きさが異なる。すなわち、カム41の小径部が固定子11に接触している場合は、固定子11がカム41によって押される量が小さいため上記隙間は比較的大きい。つまり、カム41の小径部が固定子11に接触している状態を維持することで、磁気バネ部6のバネ定数が比較的小さい状態を維持できる。一方、モータ42が動作してカム41の大径部が固定子11に接触したとき、固定子11がカム41によって大きく押されるため上記隙間が小さくなる。つまり、カム41の大径部が固定子11に接触している状態を維持することで、磁気バネ部6のバネ定数が大きい状態を維持できる。以上のようにして、可動子14と永久磁石12、13との隙間の大きさを変更することにより、磁気バネ部6のバネ定数を切り換えることができる。なお、第4実施形態においては、コイル15、16は必ずしも設けられていなくても良い。
In the
次に、上述した第4実施形態に変更を加えた変形例について説明する。但し、第4実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。 Next, a modified example in which the above-described fourth embodiment is modified will be described. However, those having the same configuration as that of the fourth embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted as appropriate.
(1)可動子14と永久磁石12、13との隙間の大きさを切り換えるための構成は、上述したカム装置40に限られない。例えば、カム装置40の代わりに、不図示のボールネジ機構によって上記隙間の大きさを変更しても良い。
(1) The configuration for switching the size of the gap between the
<第5実施形態>
次に、本発明の第5実施形態に係る動吸振器1eについて、図14及び図15(a)、(b)を参照しつつ説明する。但し、第1〜第4実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。図14は、第5実施形態に係る動吸振器1eの模式図である。図15(a)、(b)は、後述する磁気バネ部6eを通る磁束を示す説明図である。
<Fifth Embodiment>
Next, the
図14に示すように、動吸振器1eは、磁気バネ部6eと、上述した機械バネ部7とを有する。磁気バネ部6eは、上述した可動子14と、固定子51と、永久磁石52、53、54、55とを有する。また、動吸振器1eは、バネ定数切換部8eとして、コイル56、57を有する。動吸振器1eは、リニアモータとは異なり、コイル56、57に電流を流すことによって可動子14を動かすようには構成されていない。動吸振器1eは、コイル56、57に電流を流して磁束を生成し、可動子14に作用する復元力を変化させることによって、磁気バネ部6eのバネ定数を切り換えるように構成されている(詳細は後述)。
As shown in FIG. 14, the
固定子51の直交方向における一方側部分の可動子移動方向における中央部には、凹部51aが形成されている。言い換えると、凹部51aの可動子移動方向における一方側に凸部51bが形成され、他方側に凸部51cが形成されている。凸部51bの直交方向における他方側端部に永久磁石52(本発明の第1永久磁石)が固定されている。凸部51cの直交方向における他方側端部に永久磁石53(本発明の第2永久磁石)が固定されている。永久磁石52、53は、直交方向における磁極の向きが互いに反対向きになるように配置されている。例えば、永久磁石52の直交方向における一方側部分がS極、他方側部分がN極である場合、永久磁石53の直交方向における一方側部分がN極、他方側部分がS極である。同様に、固定子51の直交方向における他方側部分の可動子移動方向における中央部には、凹部51dが形成されている。凹部51dの可動子移動方向における一方側に凸部51eが形成され、他方側に凸部51fが形成されている。凸部51eの直交方向における一方側端部に永久磁石54が固定され、凸部51fの直交方向における一方側端部に永久磁石55が固定されている。永久磁石54の磁極の向きは、永久磁石52の磁極の向きと同じである。永久磁石55の磁極の向きは、永久磁石53の磁極の向きと同じである。コイル56、57に電流が流れていないとき、例えば図14の矢印111〜116に示す向きに磁束が流れている。具体的には、永久磁石52、可動子14、永久磁石53、固定子51の順に、図14における反時計回りに磁束が流れている。また、永久磁石54、固定子51、永久磁石55、可動子14の順に、図14における反時計回りに磁束が流れている。
A
コイル56は、固定子51の直交方向における一方側部分の、可動子移動方向における中央部(すなわち、凹部51a)に巻かれている。コイル56の軸方向は、可動子移動方向と略平行である。コイル57は、固定子51の直交方向における他方側部分の、可動子移動方向における中央部(すなわち、凹部51d)に巻かれている。コイル57の軸方向は、可動子移動方向と略平行である。コイル56の巻き方向とコイル57の巻き方向は、互いに逆向きである。コイル56、57は、制御部4と電気的に接続されている。
The
以上のような動吸振器1eにおいて、コイル56、57に電流を流すことにより、上述した磁束を強め或いは弱めることができる。具体的には以下のとおりである。すなわち、所定の向き(第1の向き)に電流を流すことにより、図15(a)における反時計回りの磁束が生成される(図15(a)の矢印121〜123及び矢印124〜126参照)。この磁束と、永久磁石52〜55によって生成される磁束(図15(a)参照)とが互いに強め合うことにより、可動子14に作用する磁気バネ部6eによる復元力が強くなる(すなわち、バネ定数が大きくなる)。また、第1の向きとは反対向き(第2の向き)に電流を流すことにより、図15(b)における時計回りの磁束が生成される(図15(b)の矢印131〜133及び矢印134〜136参照)。この磁束が、永久磁石52〜55によって生成される磁束を弱めることにより、可動子14に作用する磁気バネ部6eによる復元力が弱くなる(すなわち、バネ定数が小さくなる)。以上のようにして、磁気バネ部6eのバネ定数を切り換えることができる。第5実施形態において、直交方向が本発明の交差方向に相当するが、これに限られるものではない。
In the
次に、上述した第5実施形態に変更を加えた変形例について説明する。但し、第5実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。 Next, a modified example in which the above-described fifth embodiment is modified will be described. However, those having the same configuration as that of the fifth embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted as appropriate.
(1)コイルの巻き方は、上述したものに限られない。例えば、図16(a)、(b)に示すように、動吸振器1fの磁気バネ部6fのバネ定数を切り換えるバネ定数切換部8fにおいて、固定子51の凸部51b、51c、51e、51fにそれぞれコイル61、62、63、64が巻かれていても良い。コイル61〜64の軸方向は、直交方向に沿っている。コイル61、63の巻き方向は同じであり、コイル62、64の巻き方向はコイル61、63の巻き方向と反対向きである。コイル61〜64は、互いに電気的に接続されている。このような構成においても、所定の向きに電流を流すことにより、永久磁石52〜55によって生成される磁束と互いに強め合う磁束を発生させることができる(図16(a)の矢印141〜144参照)。また、所定の向きとは逆向きに電流を流すことにより、永久磁石52〜55によって生成される磁束を弱める磁束を発生させることができる(図16(b)の矢印151〜154参照)。
(1) The method of winding the coil is not limited to that described above. For example, as shown in FIGS. 16A and 16B, in the spring
1 動吸振器
2 制振対象物
4 制御部
6 磁気バネ部
7 機械バネ部
8 バネ定数切換部
11 固定子
12 永久磁石
13 永久磁石
14 可動子
15 コイル
16 コイル
17 板バネ(第1板バネ)
18 板バネ(第1板バネ)
21 板バネ(第2板バネ)
22 板バネ(第2板バネ)
57 コイル
58 コイル
1
18 Leaf spring (1st leaf spring)
21 leaf spring (second leaf spring)
22 leaf spring (second leaf spring)
57 coil 58 coil
Claims (5)
固定子と、前記固定子に取り付けられた永久磁石と、少なくとも前記永久磁石が生成する磁束によって発生する磁力により所定方向に往復移動可能に設けられた可動子と、を有する磁気バネ部と、
前記固定子に固定され、且つ、前記可動子が前記所定方向に移動可能に取り付けられた、前記所定方向に変形可能な第1板バネ、を有する機械バネ部と、
前記磁気バネ部のバネ定数と前記機械バネ部のバネ定数とによって決まる合成バネ定数を切り換えるバネ定数切換部と、を備えることを特徴とする動吸振器。 A dynamic vibration absorber that is attached to a vibration damping object and suppresses vibration of the vibration damping object.
A magnetic spring portion having a stator, a permanent magnet attached to the stator, and a mover provided so as to be reciprocally movable in a predetermined direction by a magnetic force generated by at least the magnetic flux generated by the permanent magnet.
A mechanical spring portion having a first leaf spring that is fixed to the stator and has the mover movably attached in the predetermined direction and is deformable in the predetermined direction.
A dynamic vibration absorber including a spring constant switching unit that switches a synthetic spring constant determined by the spring constant of the magnetic spring portion and the spring constant of the mechanical spring portion.
電流が流れているときに、前記可動子の前記所定方向における位置を変更させるための磁束を生成するコイルと、
前記コイルに電力を供給する制御部と、を有し、
前記制御部によって前記コイルに電流を流し、前記可動子の前記所定方向における位置の変化に応じて前記第1板バネのバネ定数が変化するバネ定数変化領域に前記可動子を位置させることにより、前記コイルに流れる電流の大きさに応じて前記機械バネ部のバネ定数を切り換えることを特徴とする請求項1に記載の動吸振器。 The spring constant switching unit is
A coil that generates magnetic flux to change the position of the mover in the predetermined direction when an electric current is flowing.
It has a control unit that supplies electric power to the coil.
A current is passed through the coil by the control unit, and the mover is positioned in a spring constant change region in which the spring constant of the first leaf spring changes according to a change in the position of the mover in the predetermined direction. The dynamic vibration absorber according to claim 1, wherein the spring constant of the mechanical spring portion is switched according to the magnitude of the current flowing through the coil.
前記固定子に固定され且つ前記第1板バネと前記所定方向に並べて配置され、前記所定方向に変形可能な第2板バネ、を有し、
前記バネ定数切換部は、
電流が流れているときに、前記可動子の前記所定方向における位置を変更させるための磁束を生成するコイルと、
前記コイルに電力を供給する制御部と、を備え、
前記制御部によって前記コイルに供給される電力の大きさに応じて、前記第1板バネが前記第2板バネに接触していない第1状態と、前記第1板バネが前記第2板バネに接触している第2状態との間で前記機械バネ部の状態を変更することにより、前記機械バネ部のバネ定数を切り換えることを特徴とする請求項1又は2に記載の動吸振器。 The mechanical spring portion is
It has a second leaf spring fixed to the stator, arranged side by side with the first leaf spring in the predetermined direction, and deformable in the predetermined direction.
The spring constant switching unit is
A coil that generates magnetic flux to change the position of the mover in the predetermined direction when an electric current is flowing.
A control unit that supplies electric power to the coil is provided.
Depending on the magnitude of the power supplied to the coil by the control unit, the first state in which the first leaf spring is not in contact with the second leaf spring and the first leaf spring are the second leaf spring. The dynamic vibration absorber according to claim 1 or 2, wherein the spring constant of the mechanical spring portion is switched by changing the state of the mechanical spring portion with and from the second state in contact with the mechanical spring portion.
前記バネ定数切換部は、
前記可動子と前記永久磁石との前記交差方向における隙間の大きさを変更することにより前記磁気バネ部のバネ定数を切り換えることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の動吸振器。 The mover and the permanent magnet are arranged so as to face each other in an intersecting direction intersecting the predetermined direction.
The spring constant switching unit is
The dynamic vibration absorber according to any one of claims 1 to 3, wherein the spring constant of the magnetic spring portion is switched by changing the size of the gap between the mover and the permanent magnet in the crossing direction. ..
前記永久磁石として、
前記所定方向と交差する交差方向において、第1の極性を有する磁極が前記可動子の前記所定方向における一方側の端部と向かい合うように配置された第1永久磁石と、
前記交差方向において、前記第1の極性とは反対の第2の極性を有する磁極が前記可動子の前記所定方向における他方側の端部と向かい合うように配置された第2永久磁石と、を有し、
前記バネ定数切換部は、
電流が流れているときに、前記第1永久磁石と前記可動子との間で流れる磁束及び前記第2永久磁石と前記可動子との間で流れる磁束の両方を強め又は弱める磁束を生成することにより、前記磁気バネ部のバネ定数を切り換えるコイルを備えることを特徴とする請求項1に記載の動吸振器。 The stator is
As the permanent magnet
A first permanent magnet arranged so that a magnetic pole having a first polarity faces one end of the mover in the predetermined direction in an intersecting direction intersecting the predetermined direction.
In the crossing direction, there is a second permanent magnet arranged so that a magnetic pole having a second polarity opposite to the first polarity faces the other end of the mover in the predetermined direction. And
The spring constant switching unit is
To generate a magnetic flux that strengthens or weakens both the magnetic flux flowing between the first permanent magnet and the mover and the magnetic flux flowing between the second permanent magnet and the mover when an electric current is flowing. The dynamic vibration absorber according to claim 1, further comprising a coil for switching the spring constant of the magnetic spring portion.
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JP2019162805A JP2021042765A (en) | 2019-09-06 | 2019-09-06 | Dynamic damper |
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2019
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