JP2520199B2 - 大振幅低周波振動装置 - Google Patents

大振幅低周波振動装置

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JP2520199B2
JP2520199B2 JP3030907A JP3090791A JP2520199B2 JP 2520199 B2 JP2520199 B2 JP 2520199B2 JP 3030907 A JP3030907 A JP 3030907A JP 3090791 A JP3090791 A JP 3090791A JP 2520199 B2 JP2520199 B2 JP 2520199B2
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/04—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with electromagnetism
    • B06B1/045—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with electromagnetism using vibrating magnet, armature or coil system

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、予め決められたＸ′Ｘ
方向に沿ってフレームを低周波振動させる大振幅低周波
振動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】低周波振動、例えば数Ｈｚから数十Ｈｚ
の間の振動数を有し、予め決められた方向に沿って構造
物内に生じ、これに無視し得ない応力を生じさせる振動
を減衰させる必要があることがしばしばある。これとは
対照的に、ある場合には、所定の方向に沿って構造物内
に大振幅低周波振動を作り出せることは望ましく、斯る
振動は振動現象をシミュレートし、或は相殺するのに加
えて、種々の目的、例えば仕分け或は洗浄のために使わ
れる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】各種タイプの一方向振
動装置が既に存在する予め決められた方向の周波数の振
動を作り出し、或は減衰させる。しかしながら、これら
の駆動装置は小質量或は限られた変位、例えば１ｍｍの
変位の可能性を有する作動部材を有することが多く、そ
の結果約数Ｈｚの低周波数の振動を発生させ、或は減衰
させるのに十分大きい力を作り出すのを不可能にしてい
る。従って、比較的高周波の振動を発生する振動ポット
（ｐｏｔｓ）が公知で、それは小さい片持ち作動質量部
（ｍａｓｓ）に固定された、そして永久磁石の空隙内に
配されている小さいコイルを備えた出口を備え、永久磁
石自身はばねによってフレームに取付けられている。小
さい片持ち作動質量部を有するこのような駆動装置は少
なくとも数百Ｈｚの周波数の使用に対してのみ適してお
り、それはまたサスペンション（ｓｕｓｐｅｎｓｉｏ
ｎ）と作動質量部組立体が非常に大きな剛性を有してい
ない限り不都合を招くことにもなり、その結果この装置
は横方向の衝撃に対して非常に敏感になる。
【０００４】さらに一般的に、従来の振動ポットはステ
ータ（ａ ｓｔａｔｏｒ）と出口との間に力を生じさせ
る相対的な振動装置（ｒｅｌａｔｉｖｅ ｖｉｂｒａ−
ｔｏｒｓ）を形成し、これとは対照的に絶対的な振動装
置（ａｂｓｏｌｕｔｅｖｉｂｒａｔｏｒ）は必要とされ
る力を生じさせるために使用される絶対的な振動装置の
ステータ或はフレーム上の反力を伴う自由質量部を有し
ている。振動ポットタイプの相対的振動装置は、依然と
して脆く、かつ使用が難しいままである。公知の自由質
量部付き絶対的振動装置の一例は、三つの異なる方向に
力を生じさせることができるハウジング内の電磁石によ
って装着された球形自由物体を有する無指向性の振動装
置によって形成されている。しかしながら、このような
振動装置は高周波装置であり、小さい空隙を有していな
ければならず、このことは約１ｍｍを超える変位を受け
入れることができないことを意味している。本発明は、
上述した欠点を取り除き、低周波域で、与えられた方向
に構造物に作用でき、横方向の衝撃に対して敏感になる
ことなく大きな力を出し得る大振幅駆動装置を形成する
振動装置を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】これらの目的は、以下の
構成からなる低周波振動装置により達成され、それは、
予め決められたＸ′Ｘ方向においてフレームに低周波振
動させるために低周波振動領域において作用する低周波
振動装置であって、 ａ） 予め決められたＸ′Ｘ方向に沿って延在する軸を
中心とする柱状で、第１，第２コイルをそれぞれ周辺部
に設けた第１，第２柱状磁極片と、少なくとも一つの磁
場発生手段とを備え、上記磁場発生手段が上記第１，第
２柱状磁極片間に配置されて、それらの間に作り出され
るべき磁束を生じる第１構造物と、 ｂ） 基本的には柱状強磁性体からなり、これが上記軸
を共通軸とし、周辺部を上記第１，第２コイルのそれぞ
れに面して位置させた第３，第４柱状磁極片を有し、上
記強磁性体を貫いて上記磁束が作り出されるのを可能に
する第２構造物と、 ｃ） 上記第１構造物に対して、接触することなく、径
方向に上記第２構造物を保持するように上記第１，第２
柱状磁極片により構成された組立体の両側に配置された
第１，第２ラジアル磁気軸受と、 ｄ） 上記軸に沿った上記低周波振動を含む振動を検出
するものであって、上記第１，第２構造物のうちの一方
に配置された少なくとも一つの振動検出器と、 ｅ） 上記第２構造物の上記対応する第３および第４柱
状磁極片に対する第１構造物のコイルの軸方向位置を検
出するための位置検出器と、 ｆ） 上記位置検出器からの信号の関数として上記コイ
ルを通って流れる電流を制御するための付加的なサーボ
制御ループと、 ｇ） 少なくとも上記検出器により出される信号、およ
び上記位置検出器により出される信号の関数として上記
コイルを通って流れる電流を制御するためのサーボ制御
回路とからなっている。
【０００６】第１の可能な実施例では、上記第１構造物
が、フレームに固定される一方、上記第２構造物が上記
第１構造物に対して浮動の状態で装着されている。第２
の可能な実施例では、上記第１構造物が、フレームに固
定された上記第２構造物に対して浮動の状態で装着され
ている。上記第１構造物は上記第２構造物の内側に、こ
れと同軸上に配置されても良いが、上記第１構造物の内
側に、これと同軸上に配された上記第２構造物と対向さ
せた配置もまた可能である。上記振動検出器が、上記フ
レームに固定された静止第１構造物上に装着してもよ
い。特別な実施例では、磁場を作り出すための上記磁場
発生手段が、磁束集束回路により上記第１，第２柱状磁
極片に接続された永久磁石からなっている。
【０００７】もう一つの特別な実施例では、磁場を作り
出すための上記磁場発生手段が、上記第１，第２柱状磁
極片に固定されたコイルとヨークとからなる少なくとも
一つの電磁石によって構成されている。上記第１，第２
コイル内を流れる電流をサーボ制御するための回路は、
上記振動装置が振動減衰器として働くように形成されて
もよい。
【０００８】
【作用】本発明に係る振動装置は、自由質量部を有する
絶対的振動装置からなり、必要とされる力はフレームに
固定された静止第１構造物上に発生する反力から生じ
る。予め決められた方向に沿った自由質量部の変位の振
幅は、必要とされるエネルギの著しい増加を伴うことな
くかなりのものとなり、この振幅は上記第１構造物の第
１，第２巻線の上記と同じ予め決められた方向における
寸法に対する上記第２構造物の第３，第４柱状磁極片の
この方向における寸法にのみ依存する。本発明の他の特
徴及び利点は、以下の限定されるものではない特有の実
施例より、そして添付図面を参照することにより明らか
になる。
【０００９】
【実施例】本発明に係る振動装置の第１実施例は図１か
ら図５を参照して最初に記述されている。この装置は、
例えば水平であってもよいＸ′Ｘ軸に沿って動作するよ
うに形成されている。
【００１０】図１，図２に示された振動装置１００は、
基本的には振動がＸ′Ｘ方向において減衰され、発生さ
せられ、或は相殺させられなければならない外部フレー
ムに中央第１構造物１０が固定されるのを可能にする端
部フランジ１１，１２が設けられたシャフト１０ａを備
えた中央第１構造物１０からなっている。このシャフト
１０ａの中央部は、例えばサマリウム−コバルトタイプ
のものからなる柱状永久磁石１３を保持し、これととも
に、回転体１４，１６がその両側に磁束集束体として作
用するように配されている。永久磁石１３から離れた回
転体１４，１６の端部は、それ自身それぞれ第１，第２
柱状磁極片１５，１７と接触しており、これらは軸Ｘ′
Ｘを共通軸とし、それらの周辺部にそれぞれ第１，第２
コイル１８，１９が設けられている。第２構造物２０
は、第１構造物１０と同軸であって、その近くに二つの
第１，第２ラジアル磁気軸受２３，２４によって保持さ
れた自由質量部を形成している。第１，第２ラジアル磁
気軸受２３，２４の各々は中央シャフト１０ａ上に装着
されたステータヨーク（ｓｔａｔｏｒ ｙｏｋｅ）２３
ａ，２４ａのそれぞれを備え、そして、これらには磁気
コイル２３ｂ，２４ｂのそれぞれと、対応するステータ
ヨーク２３ａ，２４ａの柱状の周辺部のまわりに、それ
ぞれ空隙を残すように浮動状態の構造物（ｔｈｅ ｆｌ
ｏａｔｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）２０上に装着された
柱状回転体形状の磁極片２３ｃ，２４ｃのそれぞれとが
設けられ、上記空隙はこれを横切る方向に、例えば数十
分の１ｍｍである。第１，第２ラジアル磁気軸受２３，
２４はラジアル検出器（ｒａ−ｄｉａｌ ｄｅｔｅｃｔ
ｏｒｓ）を基にしてサーボ制御され、そしてこれは上記
第１，第２ラジアル磁気軸受２３，２４のすぐ近く、或
はその他上記第１，第２ラジアル磁気軸受２３，２４と
同じ径方向の平面内に配置してもよい。
【００１１】第１，第２ラジアル磁気軸受２３，２４に
よって内側の第１構造物１０のまわりに浮動の状態で装
着された外側の第２構造物２０は、内側の第１構造物１
０と同軸の柱状強磁性回路を含む点で独特のもので、そ
の回路は柱状の第３，第４磁極片２１，２２を有し、そ
の内側の周辺部２１ａ，２２ａは第１，第２コイル１
８，１９のそれぞれの一つと対向する一方、内側の第１
構造物１０の一部を形成する第１，第２柱状磁極片１
５，１７の外側の周辺部に対してそれぞれ空隙を残して
いる。図４に示されているように、中央の永久磁石１３
によって作り出される磁束の線は磁束集束体１４，１６
を通って、第１，第２コイル１８，１９に設けられた第
１，第２柱状磁極片１５，１７に至り、そして第１，第
３柱状磁極片１５，２１及び第２，第４柱状磁極片１
７，２２の対の間の空隙を通過して、浮動状態の外側の
第２構造物２０の強磁性回路を通るループを形成してい
る。
【００１２】中央の第１構造物１０と浮動状態の外側の
第２構造物２０は、従ってまず第１に、内側の第１構造
物１０に対して径方向（軸Ｘ′Ｘに対して垂直方向）の
所定位置に外側の第２構造物を保持する第１，第２ラジ
アル磁気軸受２３，２４により、そして第２に番号１３
から２２で示された部材によって構成されたリニア電磁
モータによって接触することなく相互に結合されてお
り、これにより外側の第２構造物２０が内側の第１構造
物１０に対して、比較的大きい振幅、例えば約±１０ｍ
ｍで軸方向に変位することを可能にしている。例えば、
鋼鉄からなる第１，第２柱状磁極片１５，１７は、好ま
しくはそれぞれ渦電流を制限するために少なくとも一つ
の軸方向の半平面（図５）を塞ぐ隙間１５１を有するの
がよい。磁束集束体１４，１６は例えば軟鋼（ｍｉｌｄ
ｓｔｅｅｌ）から作られる。一例として、第１，第２柱
状磁極片１５，１７は各々約０．１ｍの直径を有してい
る。第１構造物１０の第１，第２磁極片１５，１７と第
２構造物２０の第３，第４磁極片２１，２２との間の空
隙ｅは例えば、これを横切る方向に０．００１ｍと０．
００３ｍとの間にある。
【００１３】第１構造物１０上に第１，第２コイル１
８，１９を保持する第１，第２柱状磁極片１５，１７の
各々の軸方向長さは約１０ｍｍと約３０ｍｍとの間にあ
るのに対して、第２構造物２０の第３，第４柱状磁極片
２１，２２の軸方向長さは約３０ｍｍと約６０ｍｍとの
間にある。当然、第３，第４柱状磁極片２１，２２は、
常に第２構造物２０の最大許容軸方向変位に等しい大き
さだけ（例えば、もし振動装置の軸方向変位能、即ちそ
の振動の振幅ａが±１０ｍｍであるならば２０ｍｍ）だ
け第１，第２柱状磁極片１５，１７より大きい。位置セ
ンサ２６（図２）は、第１，第３柱状磁極片１５，２１
及び第２，第４柱状磁極片１７，２２をお互いに対とし
て向い合った状態を保つために、お互いに対する相対的
な第１，第２構造物１０，２０の変位を検出する。一或
はそれよりも多くの加速度計２５が第１構造物１０或は
フレーム上に配されており、このフレームに第１構造物
１０が、上記リニアモータの第１，第２コイル１８，１
９に電気を通すサーボ制御回路用のセンサとして作用す
るように固定されている。
【００１４】第１，第２コイル１８，１９を制御するこ
のサーボ制御回路は図３においてブロック図で示されて
いる。振動検出器２５からの信号は、基本周波数ｆ0，
例えば約５Ｈｚとこの基本周波数ｆ0の高調波（ａ ｈ
ａｒｍｏｎｉｃｓ）である周波数ｆ1（例えば、ｆ1＝１
０Ｈｚ）とにそれぞれ中心合せされた帯域フィルタ３
１，３２に並列的に加えられている。例えば、減衰のた
めに、考慮されるべき振動の周波数に対応する帯域フィ
ルタ３１，３２により伝えられる信号は増幅器から第
１，第２コイル１８，１９に供給される出力とともに積
分器と整形回路（ｓｈａｐｉｎｇ ｃｉｒ−ｃｕｉｔ）
３３を介して、例えば四象限タイプ（ｆｏｕｒ ｑｕａ
ｄｒａｎｔｔｙｐｅ）の増幅器に送られる。追加された
サーボ制御ループは検出器２６からの信号が加えられる
信号整形回路３４を含み、増幅器３５の第２入力部に接
続される出力部を有している。
【００１５】図３では、第１，第２ラジアル磁気軸受２
３，２４をサーボ制御するための回路は示されていない
が、その理由はそれらは従来のものであって、軸方向の
変位を生み出すためのリニアモータをサーボ制御する回
路とは独立しているからである。一例として、第１，第
２コイル１８，１９を保持する第１，第２柱状磁極片１
５，１７は、直径Ｄ＝０．１ｍ、軸方向長さｂ＝０．０
２ｍで、それによりラジアル方向の大きさｅ＝０．００
２ｍの空隙を形成する浮動の状態で装着された第２構造
物の第３，第４柱状磁極片２１，２２と共働する。永久
磁石１３は、一対の第１，第３柱状磁極片１５，２１及
び第２，第４柱状磁極片１７，２２間に１テスラの磁場
を作り出すように選ばれている。
【００１６】振動の周波数ｆ＝５Ｈｚ，質量ｍ＝１００
ｋｇを有する浮動の状態で装着された第２構造物のため
に、力Ｆ＝１０００ニュートンが次式で与えられるよう
に、浮動の状態で装着された第２構造物２０の軸方向の
変位の振幅ａが０．０１ｍである振動装置１００により
加えられる。 ａ＝Ｆ／｛（２πｆ）2・ｍ｝＝０．０１ｍ 浮動の状態で装着された第２構造物２０が実質的に軸方
向変位ａをなすことができる故、振動装置１００を低周
波数で、質量が約１０００ニュートンの相当な力を生
じ、或は相殺するために約５０ｋｇと１００ｋｇとの間
にある浮動の状態で装着された第２構造物２０とともに
使用することが可能で、それは片持ち状態で装着された
従来技術に係る振動ポットを使用することが不可能で、
小さい空隙を有するアキシャル磁気軸受を使用すること
が不可能である。
【００１７】第１，第２コイル１８，１９に要求される
磁化電流Ｉは； Ｉ＝Ｆ／（Ｄ・π・Ｂ） で、振動装置によって生じさせられる力Ｆ，第１，第２
柱状磁極片１５，１７の直径Ｄ，第１，第２コイル１
８，１９での磁場の値Ｂに対する上述した数値のときＩ
＝３１８３Ａとなる。第１，第２コイル１８，１９にお
けるジュール効果による損失は上述した状況の下で次式
により概算され； Ｎ＝Ｒ・Ｉ2 ここで、Ｒは第１，第２コイル１８，１９の抵抗を表し
ている。厚さｅb＝０．００１ｍ，銅の絶縁性を考慮し
た係数ｋ＝１．２５，銅の抵抗率σに対する１．７×１
０-8Ω／ｍの値を有する第１，第２コイル１８，１９に
対して、第１，第２コイル１８，１９の抵抗は次式によ
り求められ； Ｒ＝ｋ・σ・Ｄ・π／（２・ｂ） ｋ，σ，Ｄ，及びｂに対する上述した数値の場合、Ｒ＝
５．３×１０-5Ωとなる。
【００１８】上記損失Ｎは、これらの条件下で算出で
き、５３８Ｗとなる。１０００ニュートンの振幅を有す
る正弦波形の力の場合は、上記損失は２６９Ｗとなり、
これは過熱を起こすことはない。しかしながら、例えば
圧縮空気によって第１，第２コイル１８，１９を冷却す
るためのシステムを使用することもまた可能である。本
発明に係る振動装置１００を二つずつ組んで安定化させ
られ、或は励磁されるように一つのフレームの各々の側
に装着されたそれらの静止部分である第一構造物１０を
有するようにして使用してもよく、これによって干渉を
起こすトルクの発生を防ぐことになる。
【００１９】加速度計或は速度計のような一或はそれよ
り多くの振動センサ２５が、本発明に係る一或はそれよ
り多くの振動装置１００の第一構造物１０を固定するフ
レーム上のさまざまな位置に安定化させられるように配
置されたとき、振動の基本周波数ｆ0及びその高調波ｆ1
に中心合わせされた狭い周波数バンドに敏感な振動セン
サ２５の関数として本振動装置のコイル１８，１９内を
流れる電流をサーボ制御するループを最適化するために
作用マトリックス（ａｎ ｉｎｆｌｕｅｎ−ｃｅ ｍａ
ｔｒｉｘ）を使用することは可能である。ある状況の下
で、リニアモータの第１，第２コイル１８，１９が置か
れた磁場を作り出すための永久磁石を使用している図１
から図５に示す実施例は、永久磁石１３と静止した中央
の第１構造物１０の強磁性部１４，１５，１６及び１７
との組立ての必要性を考慮すれば、そして永久磁石の貧
弱な機械的強度を考慮すれば不十分な機械的強度を有す
るものでもよい。
【００２０】図６，７に示された実施例は、振動装置２
００の第２実施例のリニアモータ用の磁場が永久磁石に
よる代わりに、電磁石２１３によって作り出されている
限りにおいて、この欠点を取り除いている。図６，７の
振動装置２００は、軸Ｘ′Ｘを中心とし、二つの第１，
第２ラジアル磁気軸受２２３，２２４により接触するこ
となくお互いに対して保持された二つの同軸の第１，第
２構造物２１０，２２０を備え、本振動装置の第２構造
物２２０の一つが軸Ｘ′Ｘに沿って固定され、或は振動
させられるフレームに固定され、本振動装置の他の第１
構造物２１０が第２構造物２２０に対して浮動の状態で
装着され、上記浮動の状態で装着された第１構造物２１
０を上記フレームに固定された第２構造物２２０に対し
て軸方向に作動させるリニアモータを設ける限りにおい
て、構造上図１から図５の振動装置１００にかなり似て
いる。
【００２１】図１から図５に示されている実施例とは異
なり、図６，７における振動装置２００は静止第２構造
物２２０内に配された、浮動の状態で装着された第１構
造物２１０を有している。その結果、振動装置の組立て
体の回りの外側の保護ケーシングを設ける必要がなく、
その理由はその外側の第２構造物２２０自身が保護ケー
シングを形成しているからである。静止第２構造物２２
０が振動装置２００の外側の構造物を構成していること
を考慮すれば、第１，第２ラジアル磁気軸受２２３，２
２４は積層ステータヨーク２２３ａ，２２４ａと中央の
浮動の状態で装着された第１構造物２１０の回りの第２
構造物２２０上に装着された電磁コイル２２３ｂ，２２
４ｂとからなり、積層回転体形状の磁極片２２３ｃ，２
２４ｃ自身は浮動の状態で装着され、軸対称な中央の第
１構造物２１０の周辺部に配置されている。静止した外
側の第２構造物２２０に対する内側の第１構造物の径方
向の位置を検出するための検出器２３１，２３２が第
１，第２ラジアル磁気軸受２２３，２２４の近くに配さ
れている。図６における番号２２３，２２９は第１，第
２ラジアル磁気軸受２２３，２２４用のサーボ制御回路
３３８（図７）とラジアル検出器２３１，２３２及び第
１，第２ラジアル磁気軸受２２３，２２４の巻線２２３
ｂ，２２４ｂの双方とを互いに接続するコネクタを示し
ている。
【００２２】第１，第２ラジアル磁気軸受２２３，２２
４間の静止した外側の第２構造物２２０の中央部は、二
つの端部のそれぞれの一つに第３，第４柱状磁極片２２
１，２２２を有し、図１から図５に示された振動装置１
００の第３，第４柱状磁極片２１，２２と同様の働きを
なす軸対称の強磁性部２３６を備えている。これらの磁
極片は中央の第１構造物２１０に固定された第１，第２
柱状磁極片２１５，２１７に面して位置し、対をなす第
１，第３柱状磁極片２１５，２２１及び第２，第４柱状
磁極片２１７，２２２間の柱状で環状の空隙内に配置さ
れた第１，第２コイル２１８，２１９を備えた柱状内周
部２２１ａ，２２２ａを有している。従って、この第
１，第２柱状磁極片２１５，２１７は図１から図５の振
動装置１００の第１，第２柱状磁極片１５，１７と同様
の働きをなし、これらの柱状磁極片はそれが面する第
３，第４柱状磁極片２２１，２２２よりもＸ′Ｘ方向に
おいて短い。第１，第２柱状磁極片２１５，２１７は、
コイル２１４を有する電磁石２１３のヨークにより構成
された強磁性回路２１６の一部を構成する。電磁石２１
３により作られる磁束は図６において破線で示され、そ
れは強磁性回路２１６，２３６を介して、第１，第３柱
状磁極片２１５，２２１及び第２，第４柱状磁極片２１
７，２２２を貫き、そして柱状磁極片間の空隙を貫いて
通っている。
【００２３】浮動の状態で装着された内側の第１構造物
２１０内に配された第１，第２コイル２１８，２１９
は、内側の第１構造物２１０内に形成され、振動装置２
００の端部に自分自身が開口し、軸方向の通路２３９内
に開口した通路２３８内に配置された接続ワイヤを介し
て電力供給されている。冷却用圧縮空気の流れを通路２
３９，２３８を通って生じさせて、第１，第２コイル２
１８，２１９及びコイル２１４内に分散した熱を取り除
くようにしてもよい。従って、励磁したコイル２１４内
におけるジュール効果の損失は、第１，第２構造物２１
０，２２０の形態、又はその他に空気の流れのいずれか
によって取り除かれる熱に関する限り、欠点とはならな
い。図６は各種コイル２１８，２１４及び２１９を取り
囲む領域における外側の第２構造物２２０の中間部に形
成された冷却フィン２２７を示している。振動装置１０
０に関しては、Ｘ′Ｘ方向における振動を検出するため
の一或はそれよりも多くの振動検出器２２５が、静止第
２構造物２２０上に、或は振動体である第２構造物２２
０が外側の第２構造物２２０上に形成された固定フラン
ジ２４０により固定されたフレーム上に配されている。
図２，３の検出器２６に類似した検出器２２６はまた第
１，第２構造物２１０，２２０の軸方向の相対位置を検
出すること、そして浮動の状態で装着された内側の第１
構造物２１０とその第１，第２コイル２１８，２１９が
静止した外側の第２構造物２２０の対応する柱状磁極片
２２１，２２２に面して、確かに位置することを保証す
るのに役立っている。
【００２４】図７は図６の実施例に対応するサーボ制御
回路を示す図である。部材２２５，２２６，２１８及び
２１９と共働する回路３３１から３３５は、図３を参照
して記述されたサーボ制御回路内の回路３１から３５の
対応するものに似ており、それらは対応する部材２５，
２６，１８及び１９と共働し、これらの回路の再度の記
述は割愛する。特に、回路３３４はＰＩＤ（比例−積分
−微分）タイプの回路によって構成してもよい。図７は
また、励磁する電磁石２１３のコイル２１４とサーボ制
御用回路３３８とに、ラジアル検出器２３１，２３２に
よって与えられる信号に基づいて電磁石の巻線２２３
ｂ，２２４ｂに加えられる供給電流を供給する増幅器３
３９を示している。一例として、第１，第３柱状磁極片
２１５，２２１及び第２，第４柱状磁極片２１７，２２
２間の空隙及びこれらの磁極片の寸法は、図１から図５
の実施例を参照して上述したものと同じオーダの大きさ
の数値を有するように選んでもよく、内部の浮動状態の
第１構造物２１０の質量についても同様である。
【００２５】第１，第２柱状磁極片２１５，２１７は第
１，第２柱状磁極片１５，１７（図５参照）と同様に軸
方向の半平面に沿って分割されるのがよい。本発明に係
る振動装置はまた、軸Ｘ′Ｘが水平でなく、水平に対し
て傾斜していても、垂直でも使用可能である。斯る状態
下で浮動の状態で装着された構造物（図１から図５の実
施例における第２構造物２０，図６，７の実施例におけ
る第１構造物２１０）の重量の影響は、上記浮動の状態
で装着された構造物に作用する低剛性ばねにより補償さ
れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 永久磁石を使用した振動装置の第１実施例の
四分の一の軸方向に沿った概略断面図である。
【図２】 振動装置全体の第１実施例を示す図１と同様
に軸方向に沿った断面図である。
【図３】 図１，２の振動装置と共働するサーボ制御回
路のブロック図である。
【図４】 磁束の線を示す図１の実施例の詳細図であ
る。
【図５】 巻線を備え、本発明に係る振動装置への使用
に適した分割された柱状磁極片の一例を示す斜視図であ
る。
【図６】 電磁石を使用した振動装置の第２実施例の軸
方向に沿った半断面図である。
【図７】 図６の振動装置と共働するサーボ制御回路を
示すブロック図である。
【符号の説明】
１０，２１０ 第１構造物 １５，２１５ 第１柱状磁極片 １７，２１７ 第２柱状磁極片 １８，２１８ 第１コイル １９，２１９ 第２コイル １３，２１３ 磁場発生手段 ２０，２２０ 第２構造物 ２１，２２１ 第３柱状磁極片 ２２，２２２ 第４柱状磁極片 ２１ａ，２２ａ，２２１ａ，２２２ａ 周辺部 ２３，２２３ 第１ラジアル磁気軸受 ２４，２２４ 第２ラジアル磁気軸受 ２５，２２５ 検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジャン・ジョリヴェ フランス27620ガスニイ、ギバニイ、リ ュ・ドゥ・フライセ49番 (56)参考文献 特開 昭47−35707（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−93978（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭63−34706（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (18)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 予め決められたＸ′Ｘ方向においてフレ
    ームに低周波振動させるために低周波振動領域にて作用
    する低周波振動装置において、 ａ） 予め決められたＸ′Ｘ方向に沿って延在する軸を
    中心とする柱状で、第１，第２コイル（１８，１９；２
    １８，２１９）をそれぞれ周辺部に設けた第１，第２柱
    状磁極片（１５，１７；２１５，２１７）と、少なくと
    も一つの磁場発生手段（１３；２１３）とを備え、上記
    磁場発生手段が上記第１，第２柱状磁極片（１５，１
    ７；２１５，２１７）間に配置されて、それらの間に作
    り出されるべき磁束を生じる第１構造物（１０，２１
    ０）と、 ｂ） 基本的には柱状強磁性体からなり、これが上記軸
    を共通軸とし、周辺部（２１ａ，２２ａ；２２１ａ，２
    ２２ａ）を上記第１，第２コイル（１８，１９；２１
    ８，２１９）のそれぞれに面して位置させた第３，第４
    柱状磁極片（２１，２２；２２１，２２２）を有し、上
    記強磁性体を貫いて上記磁束が作り出されるのを可能に
    する第２構造物（２０；２２０）と、 ｃ） 上記第１構造物（１０；２１０）に対して、接触
    することなく、径方向に上記第２構造物（２０，２２
    ０）を保持するように上記第１，第２柱状磁極片（１
    ５，１７；２１５，２１７）により構成された組立体の
    両側に配置された第１，第２ラジアル磁気軸受（２３，
    ２４；２２３，２２４）と、 ｄ） 上記軸に沿った上記低周波振動を含む振動を検出
    するものであって、上記第１，第２構造物（１０，２
    ０；２１０，２２０）のうちの一方に配置された少なく
    とも一つの振動検出器（２５；２２５）と、 ｅ） 上記第２構造物（２０，２２０）の上記対応する
    第３および第４柱状磁極片（２１，２２；２２１，２２
    ２）に対する第１構造物（１０；２１０）のコイル（１
    ８，１９；２１８，２１９）の軸方向位置を検出するた
    めの位置検出器（２６，２２６）と、 ｆ） 上記位置検出器（２６；２２６）からの信号の関
    数として上記コイル（１８，１９；２１８，２１９）を
    通って流れる電流を制御するための付加的なサーボ制御
    ループ（３４；３３４）と、 ｇ） 少なくとも上記検出器（２５；２２５）により出
    される信号、および上記位置検出器（２６；２２６）に
    より出される信号の関数として上記コイル（１８，１
    ９；２１８，２１９）を通って流れる電流を制御するた
    めのサーボ制御回路とからなることを特徴とする低周波
    振動装置。
  2. 【請求項２】 上記第１構造物（１０）が、フレームに
    固定される一方、上記第２構造物（２０）が、上記第１
    構造物（１０）に対して浮動の状態で装着されているこ
    とを特徴とする請求項１に記載の振動装置。
  3. 【請求項３】 上記第１構造物（２１０）が、フレーム
    に固定された上記第２構造物（２２０）に対して浮動の
    状態で装着されていることを特徴とする請求項１に記載
    の振動装置。
  4. 【請求項４】 上記第１構造物（１０；２１０）が上記
    第２構造物（２０；２２０）の内側に、これと同軸上に
    配置されていることを特徴とする請求項１から３のいず
    れかに記載の振動装置。
  5. 【請求項５】 上記振動検出器（２５；２２５）が、上
    記フレームに固定された静止した第１，第２構造物（１
    ０；２２０）上に装着されてい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振動装置。
  6. 【請求項６】 複数の振動検出器（２５；２２５）が上
    記フレームに固定された静止した第１，第２構造物（１
    ０；２２０）上に分布させられた複数の振動検出器（２
    ５；２２５）を備えていることを特徴とする請求項５に
    記載の振動装置。
  7. 【請求項７】 上記磁場発生手段（１３）が、磁束集束
    回路（１４，１６）により上記第１，第２柱状磁極片
    （１５，１７）に接続された永久磁石からなることを特
    徴とする請求項１から６のいずれかに記載の振動装置。
  8. 【請求項８】 上記磁場発生手段（２１３）が、上記第
    １，第２柱状磁極片（２１５，２１７）に固定されたコ
    イル（２１４）とヨーク（２１６）とからなる少なくと
    も一つの電磁石によって構成されていることを特徴とす
    る請求項１から６のいずれかに記載の振動装置。
  9. 【請求項９】 上記第１，第２柱状磁極片（１５，１
    ７）が少なくとも一つの軸方向の半平面に沿って分割さ
    れていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに
    記載の振動装置。
  10. 【請求項１０】 上記第１，第２コイル（１８，１９；
    ２１８，２１９）を貫いて流れる電流をサーボ制御する
    ための上記回路が、四象限タイプの出力増幅器（３５；
    ３３５）を備えていることを特徴とする請求項１から９
    のいずれかに記載の振動装置。
  11. 【請求項１１】 上記第１，第２コイル（１８，１９；
    ２１８，２１９）を貫いて流れる電流をサーボ制御する
    ための上記回路が、上記振動検出器（２５；２２５）か
    らの信号が印加される少なくとも一つの帯域フィルタ
    （３１，３２；３３１，３３２）を備えていることを特
    徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の振動装
    置。
  12. 【請求項１２】 上記第１，第２柱状磁極片（１５，１
    ７；２１５，２１７）の軸方向長さが約１０ｍｍから３
    ０ｍｍの間で、上記第３，第４柱状磁極片（２１，２
    ２；２２１，２２２）の軸方向長さが約３０ｍｍと６０
    ｍｍとの間であることを特徴とする請求項１から１１の
    いずれかに記載の振動装置。
  13. 【請求項１３】 上記第１，第３柱状磁極片（１５，２
    １；２１５，２２１）間、及び上記第２，第４柱状磁極
    片（１７，２２；２１７，２２２）間の空隙がこれを横
    切る方向に約１ｍｍと３ｍｍとの間であることを特徴と
    する請求項１から１２のいずれかに記載の振動装置。
  14. 【請求項１４】 上記第１，第２ラジアル磁気軸受（２
    ３，２４；２２３，２２４）と共働し、上記ラジアル磁
    気軸受と同じ径方向の平面内に配されたラジアル検出器
    を備えていることを特徴とする請求項１から１３のいず
    れかに記載の振動装置。
  15. 【請求項１５】 上記第１，第２コイル（１８，１９；
    ２１８，２１９）内を流れる電流をサーボ制御するため
    の回路が、上記振動装置が振動減衰器として働くように
    形成したことを特徴とする請求項１から１４のいずれか
    に記載の振動装置。
  16. 【請求項１６】 上記第１，第２コイル（１８，１９；
    ２１８，２１９）内を流れる電流をサーボ制御するため
    の回路が、上記振動装置が振動発振器として働くように
    形成したことを特徴とする請求項１から１４のいずれか
    に記載の振動装置。
  17. 【請求項１７】 上記フレームに対して浮動の状態で装
    着された上記第１，第２構造物（１０，２０；２１０，
    ２２０）の一つが約５０ｋｇから１００ｋｇまでの範囲
    にあることを特徴とする請求項１から１６のいずれかに
    記載の振動装置。
  18. 【請求項１８】 数Ｈｚから数十Ｈｚの範囲の周波数の
    振動をなすように形成したことを特徴とする請求項１か
    ら１７のいずれかに記載の振動装置。
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