JP2633068B2 - Damping device - Google Patents

Damping device

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JP2633068B2
JP2633068B2 JP2192699A JP19269990A JP2633068B2 JP 2633068 B2 JP2633068 B2 JP 2633068B2 JP 2192699 A JP2192699 A JP 2192699A JP 19269990 A JP19269990 A JP 19269990A JP 2633068 B2 JP2633068 B2 JP 2633068B2
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yoke
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coil
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義彦 栗山
三郎 岡田
輝雄 梅原
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Hitachi Metals Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION 【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本発明は電子計算機、精密機械装置等若しくは建物等
に加わる振動を緩和し、前記機器、建物等を地震その他
の外乱振動から保護する制振装置に関するものであり、
特にうず電流またはうず電流と磁気ヒステリシスにより
制動力を利用した制振装置に関するものである。
The present invention relates to a vibration damping device that alleviates vibration applied to a computer, a precision mechanical device, or a building or the like, and protects the device, the building, or the like from an earthquake or other disturbance vibration.
More particularly, the present invention relates to a vibration damping device using a braking force by eddy current or eddy current and magnetic hysteresis.

【従来の技術】[Prior art]

従来機械装置、建物等の制振装置としては、防振ばね
若しくは防振ゴム等を使用するものがあり、これらの装
置は機械装置や建物の床等の可動側と、機械装置若しく
は建物の基礎等の固定側との間に配設し、交通振動、建
設工事に起因する振動、地震、風震等の外乱振動を周期
の長い緩やかな動きに変換するものである。 このような装置としては、構造物の底部に例えばボー
ルベアリングやローラを組み込んだり、ゴムや空気ばね
等を使用するものがある。しかし前者においては摩擦係
数が大であるため、免振若しくは制振作用が必ずしも充
分でなく、一方後者においては重量と弾性係数によって
一定の固有振動を有するため、地震波と共振しないとい
う保証がない。 またオイルダンパや鉄板ダンパ等を使用する制振装置
も提案されているが、前者においては油洩れその他の不
都合発生を防止するための日常のメンテナンスが煩雑で
あると共に、寒暖の温度差により、油の粘性が変化し、
制振作用が不安定になるという欠点がある。一方後者に
おいては、メンテナンスが容易であると共に、温度によ
る変化がないという利点はあるものの、往復のヒステリ
シスが存在し、リニアリティを欠如するという欠点があ
る。 上記のような欠点を解消するメカニカルな制振装置と
して、磁気減衰器付ボールねじ式防振器の提案がある
(日本機械学会論文集(C編)51巻471号(昭60−11)
参照)。この装置はボールねじの先端に銅若しくはアル
ミニウムのような導電材料からなる平板を設け、この平
板が磁界中において回転した場合に平板内に発生するう
ず電流による制動力を利用するものである。 また上記同様にうず電流を利用するものとして、回転
球体と円錐または円弧状の凹面受け皿との組み合わせに
よる防振、免振装置に、磁性体とこの磁性体の磁力によ
り制動される導体板とからなるダンパを組み合わせたこ
とを要旨とする提案も開示されている(特開昭63−2232
44号公報参照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a vibration damping device for a mechanical device, a building, or the like, there is a device using a vibration-proof spring or a vibration-proof rubber. It is arranged between the fixed side and the like, and converts disturbance vibrations such as traffic vibrations, vibrations caused by construction work, earthquakes, wind quakes, and the like into gentle movements having a long cycle. As such an apparatus, there is an apparatus in which, for example, a ball bearing or a roller is incorporated at the bottom of a structure, or rubber or an air spring is used. However, the former has a large friction coefficient, so that the vibration isolation or damping action is not always sufficient. On the other hand, the latter has a certain natural vibration due to its weight and elastic coefficient, so there is no guarantee that it will not resonate with seismic waves. Also, a vibration damping device using an oil damper or a steel plate damper has been proposed. Changes the viscosity of
There is a disadvantage that the damping action becomes unstable. On the other hand, the latter has the advantage that maintenance is easy and there is no change due to temperature, but there is a drawback that there is reciprocal hysteresis and linearity is lacking. As a mechanical vibration damping device that solves the above-mentioned drawbacks, there is a proposal of a ball screw type vibration isolator with a magnetic damper (Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, Vol. C, No. 51, No. 471 (Showa 60-11)).
reference). In this apparatus, a flat plate made of a conductive material such as copper or aluminum is provided at the tip of a ball screw, and a braking force due to an eddy current generated in the flat plate when the flat plate rotates in a magnetic field is used. In addition, as described above, as a device utilizing eddy current, a vibration proof and vibration isolating device using a combination of a rotating sphere and a conical or arc-shaped concave saucer is provided by a magnetic material and a conductor plate that is braked by the magnetic force of the magnetic material. Japanese Patent Application Laid-open No. Sho 63-2232 discloses a proposal in which a combination of different dampers is used.
No. 44).

【発明が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the invention]

上記のような導体板と磁性体との組み合わせになるダ
ンパを使用することにより、定期的な点検作業が不必要
となり、性能の安定性が保証されるという利点がある。
しかしながら上記従来のものにおいては、導体板が介在
する磁界の強さが一定であるため、被振動体に対する制
振作用若しくは免振作用が必ずしも充分でないという問
題点も併存する。 そこで最近では被振動物に振動検出センサを取り付
け、センサの検出信号で磁気ダンパ(電磁石)の駆動を
制御する準能動的制振法が提案されている。しかし磁気
ダンパを電磁石で構成すると(例えば上記の特開昭63−
223244号公報の実施例参照)、機械装置、建物等のよう
な大重量の可動体を制動するに足る制動力を得るために
は制振装置全体が大型化せざるを得ず、また応答性も低
下してしまうなどの問題点がある。 本発明は上記従来技術に存在する問題点を解決し、小
型化が可能であると共に、優れた制振作用を有する制振
装置を提供することを目的とする。
The use of the above-described damper, which is a combination of a conductor plate and a magnetic material, has the advantage that periodic inspection work is not required and performance stability is guaranteed.
However, in the above-described conventional device, since the strength of the magnetic field interposed by the conductor plate is constant, there is also a problem that the vibration damping action or the vibration isolation action on the vibrating body is not always sufficient. Therefore, recently, a quasi-active vibration suppression method has been proposed in which a vibration detection sensor is attached to an object to be vibrated and the driving of a magnetic damper (electromagnet) is controlled by a detection signal of the sensor. However, if the magnetic damper is constituted by an electromagnet (for example, as described in
No. 223244), in order to obtain a braking force sufficient to brake a heavy moving body such as a mechanical device, a building, etc., the entire vibration damping device must be enlarged, and the responsiveness is increased. There is a problem that the temperature also decreases. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the problems existing in the prior art and to provide a vibration damping device that can be reduced in size and has excellent vibration damping action.

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

上記目的を達成するために、まず第1の発明において
は、中空円筒状に形成したハウジングの内周面に、強磁
性材料によりハウジングの軸線を含む平面への投影形状
を略U字形に形成したヨークを円周方向に複数個配設
し、このヨークにコイルを巻装すると共に、ヨークの開
口部に空隙を介して異極を対向させてなり磁界強度をB
に形成してなる永久磁石を設け、前記ハウジングの端部
内面にボールナットを非回転かつ軸方向移動自在に嵌挿
し、ボールナットに螺合させたボールねじに導電材料に
より中空円筒状に形成したロータを固着し、このロータ
を前記空隙内に回転自在に配設し、被振動体に設けたセ
ンサの信号により電流の方向およびその大きさを可変に
前記コイルに通電し、前記空隙内に0〜2Bの磁界を発生
させ得るように構成する、という技術的手段を採用し
た。 次に第2の発明においては、中空円筒状に形成したハ
ウジングの中間部内面に、強磁性材料によりハウジング
の軸線を含む平面への投影形状を略H形に形成したヨー
クを円周方向に複数個配設し、このヨークにコイルを巻
装すると共に、ヨークの各開口部に空隙を介して異極を
対向させてなり磁界強度をBに形成してなる永久磁石を
設け、前記ハウジングの両端部内面を各々ボールナット
を非回転かつ軸方向移動自在に嵌挿し、ボールナットに
螺合させたボールねじに導電材料により中空円筒状に形
成したロータを固着し、これらのロータを前記空隙内に
回転自在に配設し、被振動体に設けたセンサの信号によ
り電流の方向およびその大きさを可変に前記コイルに通
電し、前記空隙内に0〜2Bの磁界を発生させ得るように
構成する、という技術的手段を採用した。 第3の発明においては、被振動体の下端部に導電材料
により平板状に形成した可動板を固着し、櫛歯状に形成
したヨークにコイルを巻装すると共に、ヨークの櫛歯状
端部に隣接して異極が現れるように磁界強度をBに形成
してなる永久磁石を設け、このヨークを前記可動板の下
方に空隙を介して前記永久磁石の磁界が可動板に作用す
るように配設し、被振動体に設けたセンサの信号により
電流の方向およびその大きさを可変に前記コイルに通電
し、前記空隙内に0〜2Bの磁界を発生させ得るように構
成する、という技術的手段を採用した。 上記第1ないし第3の発明において、永久磁石の端部
にポールピースを固着してもよい。 また、ロータ又は可動板はアルミニウム又は銅のよう
な金属材料で形成されるが、これらの一部若しくは全部
を半硬質磁性材料によって形成することもできる。 すなわち上記の発明において使用し得る半硬質磁性材
料としては、焼入鋼(磁石鋼より稍低目のC量を有する
炭素鋼、Cr鋼、Co鋼を400〜500℃で焼戻し)、α/γ変
態型合金(Fe−Cr−V(Cr)系合金、Fe−Mn系合金(C
o,Ni,Ti,Crを添加したものを含む)、Fe−Ni系合金)、
アルニコ系合金(Fe−Ni−AlあるいはFe−Co−Ni−Al系
合金のうち高い保磁力を有する組成を外れたもの)、析
出型合金(高Co−Fe系合金、Fe−Cu系合金、Fe−Mo−Co
系合金)等を使用することができる。上記半硬質磁性材
料のうち、Fe−Cr−Co系合金(例えば特公昭53−35536
号、同55−30052号公報参照)が好ましい。 また永久磁石としては、コイルおよびうず電流による
減磁界に対抗するため、保磁力の大なるものが望まし
く、例えば希土類永久磁石を使用することが好ましい。
In order to achieve the above object, in the first aspect of the invention, a projection shape onto a plane including an axis of the housing is formed in a substantially U-shape with a ferromagnetic material on an inner peripheral surface of a hollow cylindrical housing. A plurality of yokes are arranged in the circumferential direction, a coil is wound around the yokes, and different poles are opposed to openings of the yokes via a gap to reduce the magnetic field strength to B.
A ball nut is inserted into the end inner surface of the housing so as to be non-rotatable and freely movable in the axial direction, and is formed into a hollow cylindrical shape from a conductive material by a ball screw screwed to the ball nut. A rotor is fixed, and the rotor is rotatably disposed in the gap. The direction of the current and the magnitude of the current are variably energized according to a signal from a sensor provided on the vibrating body, and 0 is supplied to the gap. A technical means of generating a magnetic field of ~ 2B was adopted. Next, in the second invention, on the inner surface of the intermediate portion of the housing formed in a hollow cylindrical shape, a plurality of yokes each formed in a circumferential direction by projecting a substantially H-shaped projection shape onto a plane including the axis of the housing from a ferromagnetic material. A coil is wound around the yoke, and a permanent magnet is formed in each opening of the yoke by opposing opposite poles through a gap to form a magnetic field strength of B. The inner surface of each part is fitted with a ball nut in a non-rotatable and axially movable manner, and a hollow cylindrical rotor made of a conductive material is fixed to a ball screw screwed to the ball nut, and these rotors are inserted into the gap. The coil is rotatably arranged, and the direction and magnitude of the current are variably supplied to the coil by a signal from a sensor provided on the vibrating body, so that a magnetic field of 0 to 2B can be generated in the gap. The technique of It adopted the means. In the third invention, a movable plate formed of a conductive material is fixed to the lower end of the vibrating body, a coil is wound around a comb-shaped yoke, and a comb-shaped end of the yoke is formed. A permanent magnet formed with a magnetic field strength of B so that a different pole appears adjacent to the yoke is provided, and this yoke is provided below the movable plate so that the magnetic field of the permanent magnet acts on the movable plate via a gap. A technique of arranging and variably energizing the coil in accordance with a signal of a sensor provided on the vibrated body and applying a current to the coil to generate a magnetic field of 0 to 2B in the gap. Tactics were adopted. In the first to third aspects, the pole piece may be fixed to the end of the permanent magnet. Further, the rotor or the movable plate is formed of a metal material such as aluminum or copper, but a part or all of them may be formed of a semi-hard magnetic material. That is, as the semi-hard magnetic material that can be used in the above invention, hardened steel (carbon steel, Cr steel, or Co steel having a slightly lower C content than magnet steel at 400 to 500 ° C.), α / γ Transformation type alloy (Fe-Cr-V (Cr) alloy, Fe-Mn alloy (C
o, Ni, Ti, Cr added), Fe-Ni alloy),
Alnico-based alloys (Fe-Ni-Al or Fe-Co-Ni-Al-based alloys deviating from a composition having a high coercive force), precipitation-type alloys (high Co-Fe-based alloys, Fe-Cu-based alloys, Fe-Mo-Co
Alloy) can be used. Among the above semi-hard magnetic materials, Fe-Cr-Co alloys (for example, JP-B-53-35536)
And No. 55-30052). Further, as the permanent magnet, a magnet having a large coercive force is desirable in order to oppose the demagnetizing field due to the coil and the eddy current. For example, it is preferable to use a rare earth permanent magnet.

【作用】[Action]

ロータ若しくは可動板を配設する空隙内の磁界を、ヨ
ークに巻装したコイルに通電することによって可変に制
御することにより、被振動体に対する制振作用若しくは
免振作用を的確にすることができる。 またロータ若しくは可動板の一部若しくは全部を半硬
質磁性材料によって形成した場合には、半硬質磁性材料
に固有の磁気ヒステリシスのために、永久磁石による磁
化よりも遅れて進む磁束を生じ、この遅れによってロー
タに制動トルクを発生する。この制動トルクは半硬質磁
性材料に固有の磁気ヒステリシスループの面積に略比例
する。 上記構成における特徴ある可変磁気回路による作用を
要約すると上記のようになる。 (a)振動が生じていないとき コイルには通電せず、永久磁石による磁界のみをロー
タ若しくは可動板に印加しておく。すなわち可動側と固
定側とがロックされた状態にしておく。 (b)振動が始まった瞬間 被振動体に設けられたセンサによって振動を検出し、
このセンサからの信号によりコイルに通電して、ロータ
若しくは可動板に印加される磁界を「0」にする。すな
わち前記(a)の状態のままでは、振動が被振動体に伝
達されてしまうためである。この場合、各永久磁石の磁
界の強度とその方向は予め判明しているので、それらの
磁界と打ち消し合う磁界を発生するようにコイルに通電
すればよい。 (c)振動発生後 発生した振動の大きさに対応させて、ロータ若しくは
可動板に印加する磁界強度を0〜2Bの範囲で変化させ
る。この場合2Bは永久磁石の磁界とコイルの磁界とを合
わせた磁界の最大磁界強度であり、予想される最大振
動、被振動体の重量や構造、ロータ若しくは可動板の磁
気特性などによって設定する。最大磁界強度の1/2、す
なわちBを永久磁石の磁界強度として設定する。そして
センサからの信号により、コイルへの通電電流の値を制
御し、コイルにより発生する磁界を−B〜+B(絶対値
でB以下)まで変化させることにより、前記永久磁石に
よる磁界と重畳させて0〜2Bの範囲でロータ若しくは可
動板に印加する磁界を変化させることができるのであ
る。 上記のような作用により、ロータ若しくは可動板に印
加する磁界強度を0〜2B(最大磁界強度)の範囲で変化
させるに当たって、永久磁石およびコイルの磁界強度は
最大磁界強度の1/2でよいこととなるのである。
By variably controlling the magnetic field in the gap in which the rotor or the movable plate is provided by energizing the coil wound around the yoke, it is possible to accurately control the vibration of the vibrated body or the vibration isolation function. . When a part or the whole of the rotor or the movable plate is formed of a semi-hard magnetic material, a magnetic flux that advances later than the magnetization by the permanent magnet is generated due to a magnetic hysteresis inherent in the semi-hard magnetic material, and this delay is caused. As a result, a braking torque is generated in the rotor. This braking torque is substantially proportional to the area of the magnetic hysteresis loop inherent to the semi-hard magnetic material. The operation of the characteristic variable magnetic circuit in the above configuration is summarized as described above. (A) When no vibration occurs No current is applied to the coil, and only the magnetic field generated by the permanent magnet is applied to the rotor or the movable plate. That is, the movable side and the fixed side are locked. (B) The moment the vibration starts Vibration is detected by a sensor provided on the vibrated body,
The coil is energized by a signal from the sensor, and the magnetic field applied to the rotor or the movable plate is set to “0”. That is, the vibration is transmitted to the vibrated body in the state of (a). In this case, since the strength and direction of the magnetic field of each permanent magnet are known in advance, the coil may be energized so as to generate a magnetic field that cancels the magnetic field. (C) After the vibration is generated The intensity of the magnetic field applied to the rotor or the movable plate is changed in the range of 0 to 2B according to the magnitude of the generated vibration. In this case, 2B is the maximum magnetic field strength of the magnetic field obtained by combining the magnetic field of the permanent magnet and the magnetic field of the coil, and is set in accordance with the expected maximum vibration, the weight and structure of the vibrator, the magnetic characteristics of the rotor or the movable plate, and the like. 1/2 of the maximum magnetic field strength, that is, B is set as the magnetic field strength of the permanent magnet. Then, the value of the current flowing through the coil is controlled by a signal from the sensor, and the magnetic field generated by the coil is changed from -B to + B (absolute value B or less), so that the magnetic field is superimposed on the magnetic field generated by the permanent magnet. The magnetic field applied to the rotor or the movable plate can be changed in the range of 0 to 2B. In changing the magnetic field intensity applied to the rotor or the movable plate in the range of 0 to 2B (maximum magnetic field intensity) by the above-described operation, the magnetic field intensity of the permanent magnet and the coil may be half of the maximum magnetic field intensity. It becomes.

【実施例】【Example】

第1図は第1の発明の実施例を示す縦断面図、第2図
および第3図は各々第1図におけるA−A線断面図およ
びB−B線断面拡大図である。これらの図において、1
はハウジングであり、例えば軟鋼により中空円筒状に形
成する。2はヨークであり、軟鋼等の強磁性材料によ
り、ハウジング1の軸線を含む平面への投影形状を略コ
字形若しくは略U字形状に形成し、ハウジング1の内周
面に、円周方向に等間隔に4対固着する。 次に4は永久磁石であり、例えばSmCo5系磁石(日立
金属製H−18B)によりアーク状に形成し、空隙5を介
しかつ異極を対向させて、エポキシ系接着剤を介し前記
ヨーク2の開口部の内面に固着する。なお永久磁石4は
例えば4対を円周方向等間隔に配設し、かつ隣接する極
性が相互に異なる磁極が表面に現れるように配設する。
3はコイルであり、ヨーク2に巻装すると共に、制御装
置を介して直流電源(何れも図示せず)と電流の方向お
よびその大きさを可変に接続する。なお上記制御装置は
被振動体に設けたセンサ(何れも図示せず)の信号によ
って作動可能のように構成する。 6はステーパイプであり、例えば軟鋼により中空円筒
状に形成し、ハウジング1の左端面に同軸的に固着す
る。次に7はアーム、8はシャフト、9は回り止め、10
はボールナットであり、夫々同軸的に組み合わせ、滑り
軸受11およびスラスト軸受12を介して前記ハウジング1
およびステーパイプ6内に同軸的に挿入する。すなわち
アーム7、回り止め9およびボールナット10は一体に固
着すると共に、シャフト8の中間部から左端に亘ってボ
ールねじ8aを刻設し、このボールねじ8aとボールナット
10とを螺合させる。 従ってボールナット10は非回転状態でステーパイプ6
内を軸方向移動可能であり、ボールナット10の軸方向移
動により、シャフト8が回転するように形成されてい
る。次に13は保持部材であり、外周を円筒面に形成して
シャフト8の右端に固着し、この保持部材13の外周に中
空円筒状に形成したロータ14を固着する。なおロータ14
はアルミニウム合金によって形成し、前記永久磁石4,4
間に形成される空隙5内において回転可能なように形成
する。15は金具であり、各々アーム7およびヨーク2と
ピン16を介して回転自在に接続する。 上記構成により、1対の金具15,15を各々可動側およ
び固定側の構成部材に接続し、第1図においてアーム7
とステーパイプ6との間に左右方向の振動若しくは相対
移動を付与すると、ボールナット10とボールねじ8aとの
螺合により、シャフト8が回転する。従ってシャフト8
に固着した保持部材13も回転し、ロータ14は永久磁石4,
4間に形成された空隙5内において回転する。 ロータ14を形成するFe−Cr−Co系合金は導電性材料で
あるため、上記回転によりロータ14内にはうず電流が発
生する。そしてこのうず電流によって誘起される磁界
は、前記永久磁石4による磁界と逆方向に作用するか
ら、ロータ14に制動作用が発生する。一方上記ロータ14
の回転により、円周方向においてN,S交番磁界が印加さ
れるから、ロータ14には磁界ヒステリシスが生じ、磁気
ヒステリシスループの面積に相当するヒステリシス損が
ロータ14の制動力として作用する。すなわちアーム7の
水平方向の移動をうず電流損に加えてヒステリシス損を
重畳させて制動することができ、ダンパとして機能させ
得るのである。 この場合において、振動が始まった瞬間において、セ
ンサ(図示せず)の信号により、制御装置を介して直流
電源(何れも図示せず)からコイル3に直流電流を通電
して、空隙5内の磁界強度を0にする。そして以後の振
動に対応してコイル3に通電する直流電流の大きさおよ
び方向を制御する。従って前記永久磁石による空隙5内
の磁界強度をBとすると、コイル3への直流電流の大き
さ方向を制御することによって、空隙5内の磁界強度を
0〜2Bの範囲で変化させることができる。従って同一の
磁界強度範囲を電磁石のみで構成で行うものと比較して
装置全体をコンパクトにすることができる。 第4図は第2の発明の実施例におけるハウジングを示
す要部縦断面図であり、同一部分は前記第1図ないし第
3図と同一の参照符号で示す。第4図において、ヨーク
2は強磁性材料により、ハウジング1の軸線を含む平面
への投影形状を略エ字形若しくはH形に形成し、両端の
開口部に各々空隙5を介して異極を対向させてなる永久
磁石4を設けると共に、ハウジング1の中間部に固着す
る。そして上記永久磁石4によって形成される空隙5内
には前記実施例と同一構成のロータを初めとする構成部
材を左右1対配設する。 上記構成により前記実施例と同様な制動作用を期待で
きるが、本実施例におけるようにロータを初めとする可
動部材を左右1対設けることにより、可動部材と静止部
材との相対速度を1/2とすることができ、より大荷重を
印加でき、および/または装置全体を小型化することが
可能である。 上記の実施例においては、永久磁石4を内周方向に4
対設けた例を示したが、制動トルクその他を勘案して任
意の設置個数を選定できる。また永久磁石4の形状はア
ーク状のみならず、直方体状とすることもできる。 第5図は第3の発明の実施例を示す要部正面図、第6
図は第5図におけるC−C線矢視図である。両図におい
て21は被振動体であり、鉄板その他の構造材料からなる
支持部材22によって支持されている。23は可動板であ
り、例えば銅等の導電材料により平板状に形成して、被
振動体21の下端部に固着する。 次に24はヨークであり、軟鋼等の強磁性材料により、
例えば正面形状を山型若しくはE型に形成し、スペーサ
25を介して床面26に配設する。27はコイルであり、ヨー
ク24に巻装すると共に、制御装置を介して直流電流(何
れも図示せず)と電流の方向および大きさを可変に接続
する。なお上記制御装置は前記実施例と同様に被振動体
21に設けたセンサ(図示せず)の信号によって作動可能
のように構成する。 28は永久磁石であり、例えばSmCo5系磁石(日立金属
製H−18B)により形成し、ヨーク24の端部にエポキシ
系接着剤を介して固着する。29はポールピースであり、
永久磁石28の端部に同様の接着剤を介して固着する。な
おヨーク24の端部においては、隣接して異極が現れるよ
うに形成すると共に、ヨーク24を、空隙30を介して永久
磁石28の磁界が可動板23に作用するように配設する。 上記の構成により、地震等に起因して被振動体21と一
体に固着した可動板23と永久磁石28との間に水平方向の
相対移動が発生すると、可動板23内にうず電流が発生
し、前記実施例におけると同様に制動作用が発生する。
また被振動体21に設けたセンサ(図示せず)の信号によ
るコイル27による空隙30内の磁界強度制御作用は前記実
施例と同様である。 本実施例においては、永久磁石28の端部にポールピー
ス29を固着した例について記述したが、このように形成
すると、永久磁石28による磁束が可動板23内に有効に作
用するため好ましい。またヨーク24の形成は、正面形状
において櫛歯状に形成して、永久磁石28を4個以上設け
るようにしてもよく、更にヨーク24を3列以上配設して
もよい。なお可動板23の一部若しくは全部を前記実施例
におけるような半硬質磁性材料によって形成すると、磁
気ヒステリシスによる制動力を付加することができる。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the first invention, and FIGS. 2 and 3 are sectional views taken along lines AA and BB in FIG. 1, respectively. In these figures, 1
Is a housing formed of, for example, mild steel into a hollow cylindrical shape. Reference numeral 2 denotes a yoke, which is formed by using a ferromagnetic material such as mild steel to project a substantially U-shaped or substantially U-shaped projection shape onto a plane including the axis of the housing 1. Four pairs are fixed at equal intervals. A permanent magnet 4 is formed in an arc shape by, for example, a SmCo 5 magnet (H-18B made by Hitachi Metals), and the yoke 2 is sandwiched by an epoxy-based adhesive with a gap 5 facing the opposite pole. To the inner surface of the opening. For example, four pairs of permanent magnets 4 are arranged at equal intervals in the circumferential direction, and are arranged such that adjacent magnetic poles having mutually different polarities appear on the surface.
Reference numeral 3 denotes a coil wound around the yoke 2 and variably connected to a DC power supply (both not shown) and the direction and magnitude of current through a control device. The control device is configured to be operable by a signal from a sensor (neither is shown) provided on the vibrated body. Reference numeral 6 denotes a stay pipe formed of, for example, mild steel in a hollow cylindrical shape and fixed coaxially to the left end surface of the housing 1. Next, 7 is an arm, 8 is a shaft, 9 is a detent, 10
Are ball nuts, which are coaxially combined with each other and are connected to the housing 1 via a slide bearing 11 and a thrust bearing 12.
And coaxially inserted into the stay pipe 6. That is, the arm 7, the detent 9 and the ball nut 10 are integrally fixed, and a ball screw 8a is engraved from the middle part of the shaft 8 to the left end.
Screw with 10. Therefore, the ball nut 10 is not rotated and the stay pipe 6 is not rotated.
The shaft 8 can be moved in the axial direction, and the shaft 8 is rotated by the axial movement of the ball nut 10. Next, a holding member 13 has an outer periphery formed into a cylindrical surface and is fixed to the right end of the shaft 8, and a hollow cylindrical rotor 14 is fixed to the outer periphery of the holding member 13. The rotor 14
Is formed of an aluminum alloy, and the permanent magnets 4, 4
It is formed so as to be rotatable in the gap 5 formed therebetween. Reference numeral 15 denotes a metal fitting which is rotatably connected to the arm 7 and the yoke 2 via a pin 16. According to the above configuration, the pair of metal fittings 15, 15 are connected to the movable side and the fixed side, respectively.
When vibration or relative movement in the left-right direction is applied between the shaft 8 and the stay pipe 6, the shaft 8 is rotated by the screwing of the ball nut 10 and the ball screw 8a. Therefore shaft 8
The holding member 13 fixed to the rotor also rotates, and the rotor 14
It rotates in the space 5 formed between the four. Since the Fe—Cr—Co-based alloy forming the rotor 14 is a conductive material, an eddy current is generated in the rotor 14 due to the rotation. The magnetic field induced by the eddy current acts in a direction opposite to that of the magnetic field generated by the permanent magnet 4, so that a braking action is generated on the rotor 14. On the other hand, the rotor 14
As a result, the N and S alternating magnetic fields are applied in the circumferential direction, so that a magnetic field hysteresis occurs in the rotor 14, and a hysteresis loss corresponding to the area of the magnetic hysteresis loop acts as a braking force of the rotor 14. That is, the horizontal movement of the arm 7 can be braked by superimposing a hysteresis loss in addition to the eddy current loss, and the arm 7 can function as a damper. In this case, at the moment when the vibration starts, a DC current is applied to the coil 3 from a DC power supply (neither is shown) through a control device by a signal of a sensor (not shown), and Set the magnetic field strength to zero. Then, the magnitude and direction of the DC current supplied to the coil 3 are controlled according to the subsequent vibration. Therefore, assuming that the magnetic field strength in the gap 5 by the permanent magnet is B, the magnetic field strength in the gap 5 can be changed in the range of 0 to 2B by controlling the magnitude direction of the DC current to the coil 3. . Therefore, the entire device can be made more compact as compared with the case where the same magnetic field intensity range is performed only by the electromagnet. FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a main part showing a housing according to an embodiment of the second invention, and the same parts are denoted by the same reference numerals as in FIGS. 1 to 3. In FIG. 4, the yoke 2 is formed of a ferromagnetic material so that the shape of the yoke 2 projected onto a plane including the axis of the housing 1 is substantially E-shaped or H-shaped. The permanent magnet 4 is provided and fixed to an intermediate portion of the housing 1. In the gap 5 formed by the permanent magnet 4, a pair of left and right constituent members including a rotor having the same configuration as that of the above embodiment is disposed. With the above configuration, the same braking action as in the above embodiment can be expected, but by providing a pair of left and right movable members including the rotor as in this embodiment, the relative speed between the movable member and the stationary member is reduced by half. It is possible to apply a larger load and / or to downsize the entire device. In the above embodiment, the permanent magnet 4 is
Although an example is shown in which pairs are provided, an arbitrary number can be selected in consideration of braking torque and the like. The shape of the permanent magnet 4 can be not only an arc shape but also a rectangular parallelepiped shape. FIG. 5 is a front view of an essential part showing an embodiment of the third invention, and FIG.
The figure is a view taken along the line CC in FIG. In both figures, reference numeral 21 denotes a vibrated body, which is supported by a support member 22 made of an iron plate or other structural material. Reference numeral 23 denotes a movable plate, which is formed in a plate shape from a conductive material such as copper, and is fixed to the lower end of the vibrated body 21. Next, 24 is a yoke, which is made of a ferromagnetic material such as mild steel.
For example, the front shape is formed in a mountain shape or an E shape, and a spacer is formed.
It is arranged on the floor 26 via 25. Reference numeral 27 denotes a coil wound around the yoke 24 and variably connected to a direct current (both not shown) and the direction and magnitude of the current via a control device. Note that the control device is the same as that of the above-described embodiment.
It is configured to be operable by a signal from a sensor (not shown) provided at 21. Reference numeral 28 denotes a permanent magnet, which is formed of, for example, a SmCo 5 magnet (H-18B made by Hitachi Metals) and is fixed to the end of the yoke 24 via an epoxy adhesive. 29 is a pole piece,
It is fixed to the end of the permanent magnet 28 via a similar adhesive. In addition, at the end of the yoke 24, the yoke 24 is formed so that a different pole appears adjacent to the yoke 24, and the yoke 24 is arranged so that the magnetic field of the permanent magnet 28 acts on the movable plate 23 via the gap 30. With the above configuration, when a relative movement in the horizontal direction occurs between the movable plate 23 fixed to the vibrated body 21 and the permanent magnet 28 due to an earthquake or the like, an eddy current is generated in the movable plate 23. As in the previous embodiment, a braking action occurs.
Further, the action of controlling the magnetic field strength in the air gap 30 by the coil 27 by the signal of the sensor (not shown) provided on the vibrated body 21 is the same as in the above-described embodiment. In the present embodiment, an example in which the pole piece 29 is fixed to the end of the permanent magnet 28 has been described. However, it is preferable to form the pole piece 29 in this manner because the magnetic flux from the permanent magnet 28 effectively acts in the movable plate 23. The yoke 24 may be formed in a comb shape in a front view, and four or more permanent magnets 28 may be provided. Further, three or more rows of the yokes 24 may be provided. When a part or the whole of the movable plate 23 is formed of a semi-hard magnetic material as in the above embodiment, a braking force by magnetic hysteresis can be added.

【発明の効果】【The invention's effect】

本発明は以上記述のような構成および作用であるか
ら、磁界発生部材を電磁石のみによって構成したものと
比較して装置全体を小型化若しくはコンパクト化するこ
とができる。 すなわち永久磁石と電磁石とのハイブリット型式とし
たことにより、コイルの電気的容量を1/2とすることが
でき、冷却機構が不要となると共に、コイルのインダク
タンスが小となり、時定数が小さく、立ち上がりが早い
ため、応答性および制御性を向上させることができる。
また直流電源も小容量のもので充分に作動させ得る。 更にロータ若しくは可動板の一部若しくは全部を半硬
質磁性材料で形成すると、従来のうず電流による制動力
に加えて、磁気ヒステリシスによる制動力を重畳させる
ことができ、装置全体を小型化することができると共に
優れた制動機能若しくは制振機能を発揮させ得るという
効果がある。
Since the present invention has the configuration and operation as described above, it is possible to reduce the size or the size of the entire device as compared with a configuration in which the magnetic field generating member is configured only by electromagnets. In other words, by adopting a hybrid type of permanent magnet and electromagnet, the electric capacity of the coil can be halved, a cooling mechanism is not required, the inductance of the coil is small, the time constant is small, and Responsiveness and controllability can be improved.
In addition, a DC power supply having a small capacity can be operated sufficiently. Further, when a part or the whole of the rotor or the movable plate is formed of a semi-hard magnetic material, a braking force due to magnetic hysteresis can be superimposed in addition to a conventional braking force due to eddy current, and the entire apparatus can be miniaturized. There is an effect that it is possible to exhibit an excellent braking function or vibration damping function.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は第1の発明の実施例を示す縦断面図、第2図お
よび第3図は各々第1図におけるA−A線断面図および
B−B線断面拡大図、第4図は第2の発明の実施例にお
けるハウジングを示す要部縦断面図、第5図は第3の発
明の実施例を示す要部正面図、第6図は第5図における
C−C線矢視図である。 1:ハウジング、2,24:ヨーク、3,27:コイル、4,28:永久
磁石、8a:ボールねじ、10:ボールナット、14:ロータ、2
3:可動板。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the first invention, FIGS. 2 and 3 are enlarged sectional views taken along lines AA and BB in FIG. 1, and FIG. FIG. 5 is a vertical sectional view of a main part showing a housing in an embodiment of the second invention, FIG. 5 is a front view of a main part showing an embodiment of the third invention, and FIG. 6 is a view taken along line CC in FIG. is there. 1: Housing, 2, 24: Yoke, 3, 27: Coil, 4, 28: Permanent magnet, 8a: Ball screw, 10: Ball nut, 14: Rotor, 2
3: Movable plate.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梅原 輝雄 埼玉県熊谷市三ヶ尻5200番地 日立金属 株式会社熊谷工場内 (56)参考文献 特開 昭63−312536(JP,A) 実開 平1−168087(JP,U) 実開 昭53−146839(JP,U) 実開 昭62−34242(JP,U) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Teruo Umehara 5200 Sankajiri, Kumagaya-shi, Saitama Hitachi Metals, Ltd. Kumagaya Plant (56) References JP-A-63-312536 (JP, A) (JP, U) Japanese Utility Model Showa 53-146839 (JP, U) Japanese Utility Model Utility Model Showa 62-34242 (JP, U)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】中空円筒状に形成したハウジングの内周面
に、強磁性材料によりハウジングの軸線を含む平面への
投影形状を略U字形に形成したヨークを円周方向に複数
個配設し、このヨークにコイルを巻装すると共に、ヨー
クの開口部に空隙を介して異極を対向させてなり磁界強
度をBに形成してなる永久磁石を設け、前記ハウジング
の端部内面にボールナットを非回転かつ軸方向移動自在
に嵌挿し、ボールナットに螺合させたボールねじに導電
材料により中空円筒状に形成したロータを固着し、この
ロータを前記空隙内に回転自在に配設し、被振動体に設
けたセンサの信号により電流の方向およびその大きさを
可変に前記コイルに通電し、前記空隙内に0〜2Bの磁界
を発生させ得るように構成したことを特徴とする制振装
置。
1. A plurality of yokes each having a substantially U-shape projected on a plane including an axis of a housing made of a ferromagnetic material and arranged in a circumferential direction on an inner peripheral surface of a housing formed in a hollow cylindrical shape. A coil is wound around the yoke, and a permanent magnet is formed in the opening of the yoke with different poles facing each other via a gap to form a magnetic field strength of B. A ball nut is provided on the inner surface of the end of the housing. Is inserted non-rotatably and axially movably, a rotor formed into a hollow cylindrical shape by a conductive material is fixed to a ball screw screwed into a ball nut, and the rotor is rotatably disposed in the gap. The vibration control device is characterized in that a current direction and a magnitude of the current are variably supplied to the coil by a signal of a sensor provided on the vibrating body, and a magnetic field of 0 to 2B can be generated in the gap. apparatus.
【請求項2】中空円筒状に形成したハウジングの中間部
内面に、強磁性材料によりハウジングの軸線を含む平面
への投影形状を略H形に形成したヨークを円周方向に複
数個配設し、このヨークにコイルを巻装すると共に、ヨ
ークの各開口部に空隙を介して異極を対向させてなり磁
界強度をBに形成してなる永久磁石を設け、前記ハウジ
ングの両端部内面に各々ボールナットを非回転かつ軸方
向移動自在に嵌挿し、ボールナットに螺合させたボール
ねじに導電材料により中空円筒状に形成したロータを固
着し、これらのロータを前記空隙内に回転自在に配設
し、被振動体に設けたセンサの信号により電流の方向お
よびその大きさを可変に前記コイルに通電し、前記空隙
内に0〜2Bの磁界を発生させ得るように構成したことを
特徴とする制振装置。
2. A plurality of yokes each having a substantially H-shape projected on a plane including an axis of the housing made of a ferromagnetic material are arranged on an inner surface of an intermediate portion of a hollow cylindrical housing in a circumferential direction. A coil is wound around the yoke, and permanent magnets are formed in each opening of the yoke with different poles facing each other via a gap to form a magnetic field strength of B. A ball nut is inserted in a non-rotatable and axially movable manner, and a hollow cylindrical rotor made of a conductive material is fixed to a ball screw screwed to the ball nut, and these rotors are rotatably arranged in the gap. The direction of the current and the magnitude of the current are variably energized to the coil by the signal of the sensor provided on the vibrating body, and it is configured to generate a magnetic field of 0 to 2B in the gap. Damping device
【請求項3】被振動体の下端部に導電材料により平板状
に形成した可動板を固着し、櫛歯状に形成したヨークに
コイルを巻装すると共に、ヨークの櫛歯状端部に隣接し
て異極が現れるように磁界強度をBに形成してなる永久
磁石を設け、このヨークを前記可動板の下方に空隙を介
して前記永久磁石の磁界が可動板に作用するように配設
し、被振動体に設けたセンサの信号により電流の方向お
よびその大きさを可変に前記コイルに通電し、前記空隙
内に0〜2Bの磁界を発生させ得るように構成したことを
特徴とする制振装置。
3. A movable plate formed of a conductive material is fixed to a lower end of a vibrating body, and a coil is wound around a comb-shaped yoke, and is adjacent to a comb-shaped end of the yoke. And a yoke is provided below the movable plate through a gap so that the magnetic field of the permanent magnet acts on the movable plate. The direction of the current and the magnitude of the current are variably supplied to the coil by a signal of a sensor provided on the vibrating body, and a magnetic field of 0 to 2B is generated in the gap. Damping device.
【請求項4】永久磁石の端部にポールピースを固着した
請求項(1)ないし(3)の何れか1項に記載の制振装
置。
4. The vibration damping device according to claim 1, wherein a pole piece is fixed to an end of the permanent magnet.
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