JP3963395B2 - 板ばね振動型磁気式ダンパ - Google Patents

Description

本発明は、振動を嫌う塔状または柱状の構造物や配管系などの構造物の振動を吸収するためのダンパであって、特に振動を移動磁界により生ずるうず電流を利用して減衰させる磁気式のものに関する。

従来、構造物などの制振対象に固定される支持台に一端が固定された対向する一対の板ばねと、この板ばねの自由端に固定された導電性の重錘と、この重錘が相互間の磁界を横切るように重錘の両側に間隔を置いて対向する位置で支持台に固定された一対の磁石とを備えたダンパが知られている（たとえば特許文献１参照）。このダンパは、制振対象の振動に伴って板ばねが振動すると、重錘が磁石に対して相対変位し、磁石の磁束が重錘に鎖交して電磁誘導現象によりうず電流が励起され、うず電流損が生じて、振動を減衰させるものである。
実公平３−１５８７１号公報

上記従来のダンパにおいては、制振対象の振動を、制振対象に対して数％の質量の重錘で吸収するものであるから、質量が小さい分だけ重錘の運動が激しくなり、高速で振動する。しかし、ダンパの板ばね及び重錘から決定される固有振動数は制振対象のそれに近く調整されるので、高速の振動を実現するために板ばねの可動範囲は制振対象のそれに対して大きくならざるを得ない。このため、固定された磁石に対して導体（重錘）を移動させる構造では、常に導体を磁石間に配置させるようにするために、板ばねの可動範囲分の長さを要する導体が最大振幅時に可動範囲の１／２だけ、板ばねの可動範囲より外側に大きく張り出るので、ダンパ全体が大型になる。また、ダンパの板ばねの可動範囲が一方向であるため、制振対象が塔状構造物などのようにあらゆる方向の振動が予想される場合にも、抑制される振動が一方向に限定される。さらに、うず電流が生ずる導体を板ばねに固定しているため、ダンパの磁石のみならず、周辺の環境に磁界が存在する場合には、それによるうず電流が生じ、予め最適値に設定したダンパの振動減衰特性を決定する要素に影響を及ぼす。つまり、ダンパの振動減衰特性を制振対象の振動特性に適合させるために、重錘の固有振動数と同様に予め最適値に設定された磁界強度が外部磁界により増減して、予定された制振効果が得られなくなる。そこで、本発明は、可動部の可動方向の長さを短くして、装置の小型化を図ると共に、あらゆる方向の振動に対応でき、しかも制振対象物の周辺の磁界に影響を受けない板ばね振動型磁気式ダンパを提供することを課題としている。

上記課題を解決するため、この出願の発明においては、塔状、柱状または管状の制振対象の周囲に固定される第１の固定部材と、この第１の固定部材に対して制振対象の軸線方向に離れた位置において制振対象の周囲に固定される第２の固定部材と、制振対象の外周の対向部に配置され、それぞれ制振対象の半径方向に突出するように、第１の固定部材に固定される少なくとも一対の取付片と、これら各取付け片の延出方向に沿う対向面にそれぞれ一端が固定され、第２の固定部材側へ制振対象の軸線方向に沿い互いに平行に伸びる各一対の板ばねと、これら各一対の板ばねの他端部間にそれぞれ固定される慣性部材と、これら各慣性部材に、一対の対向片を介して板ばねの可動方向と直交するように相対向してそれぞれ固定され、相互間に並び方向の磁界を形成する各一対の磁石板と、磁界を横切るように各一対の磁石板間に、その可動方向に沿うようにそれぞれ配置され、第２の固定部材に支持部材を介して固定される少なくとも対向一対の導体板とを具備させて板ばね振動型磁気式ダンパを構成した。

塔状、柱状または管状の制振対象に対して優れた制振作用を示し、制振対象への装着も容易である。制振対象の振動により磁石板が導体板に沿って移動するので、板ばねの最大振幅時の外側への余分な張り出しを短縮することができ、全体を小型化することができるし、外部磁界により減衰比が影響されることがなく、最適値に調整した状態が維持される。さらに、複数の吸振要素が振動成分毎に振動を減衰させるので、あらゆる方向の振動に対して制振効果を得ることができるという効果を有する。

本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態に係る磁気式ダンパの設置状態の正面図、図２は磁気式ダンパの斜視図、図３は正面図、図４は平面図、図５は底面図である。図１において、１は例えばコンデンサ型計器用変圧器などの塔状構造物Ｓの上端に取り付けられた磁気式ダンパである。この磁気ダンパ１は、図２乃至図５に示すように、箱形のケース２の内部に構造物Ｓに取り付けるための固定部材である支持杆３を備えている。この支持杆３の下端部には矩形の取付け台座３ａを、上端部には矩形の支持天板３ｂを、また中間部には固定板３ｃを有する。取付け台座３ａは、構造物Ｓの上端にボルトで固定される。支持杆３の周囲には、等間隔に四つの吸振要素４が設けられている。吸振要素４は、支持杆３のフランジ支持天板３ｂにボルトで固定された水平に張り出す取付け片５を有する。この取付け片５には対向する一対の板ばね６，６の一端部が固定される。取付け片５は板ばね６の長さを調整できるように固定位置が変更可能である。板ばね６は取付け片５から垂直に下方へ伸び、その下端部に略コ字状の慣性部材７がボルトで固定されている。この慣性部材７は、対向片７ａ，７ａの並びが板ばね６の可動方向と直交している。対向片７，７ａの内側面には磁石板８，８が固着されている。この磁石板８，８は並び方向に磁界を形成するように異極面が対峙している。支持杆３の固定板３ｃの四側面には垂直の導体板９がボルト１０で夫々固定されている。導体板９のボルト挿通孔９ａは縦方向の長孔を成し、導体板９の取付け位置を上下に変更自在である。導体板９の上縁部は磁石板８，８間に位置するように配置される。

この磁気式ダンパ１においては、構造物Ｓが水平方向に振動すると、吸振要素４における慣性部材７の慣性により板ばね６が取付け片５への固定端を中心に振り子式に振動する。このため、構造物Ｓと一体に固定された導体板９に対して、板ばね６と一体に振動する磁石板８が相対的に変位する。従って、移動する磁石板８，８間の磁束が導体板９に鎖交するので、うず電流が励起され、振動の速度に比例した反力が減衰力として働き、またうず電流損が生じて振動エネルギを消費し、振動が減衰する。この磁気式ダンパ１では、板ばね６の可動範囲相当の長さを有する導体板９が支持杆３に固定され、導体板９に比較して非常に小さい磁石板８が移動する構造であるため、可動部の最大振幅時において、板ばね６の外側に張り出すスペースを最小限に止めることができる。四つの吸振要素４には、構造物Ｓの振動の各方向成分が夫々作用するので、この磁気式ダンパ１は構造物Ｓの水平方向のあらゆる振動に対応する。吸振要素４は導体板９が固定され、磁石板８が移動する構造であるため、磁石板８以外による周辺の磁界の影響を受けず、予め最適に設定した減衰比にずれが生じない。なお、制振対象の構造物Ｓの振動特性に応じて有効な制振効果を得るために、吸振要素４の振動減衰特性を決定する要素である固有振動数や減衰比は最適なものに調整する必要がある。この固有振動数は板ばね６の長さを変更することで調整され、減衰比は磁石板８，８の間隔、磁石板８の大きさや数、複数の場合はその配置、さらには導体板９の厚さを変更することにより調整される。

上記実施形態においては、磁気式ダンパ１を塔状構造物Ｓに設置するに当たり、支持杆３の取付け台座３ａをボルトにて塔状構造物Ｓの上端に固定したが、これに代えて、図６に示すように、半円弧状の二つのバンド片１１ａから成る締止め部材１１で構成することができる。一方のバンド片１１ａは支持台３ｂの下面に固着されている。そして、一方のバンド片１１ａの両端部に他方のそれを突き合わせて構造物Ｓを挟み付けるようにボルトで締め止める。

他の実施形態を図７に示す。この実施形態では、磁気式ダンパ１２をコンクリート柱Ｐの制振のために用いている。磁気式ダンパ１２においては、コンクリート柱Ｐの上端部の周りに二つの吸振要素１３，１３が１８０°の間隔をおいて設けられている。吸振要素１３は、先の実施形態における支持杆３の代わりに、板ばね６や導体板９を固定する固定部材として上下一対のバンド金具１４を備えている。このバンド金具１４は、半円弧状の一対のバンド片１４ａから成る。上部バンド金具１４には、取付け片５を介して板ばね６、慣性部材７、対向片７ａ、磁石板８が、下部バンド金具１４には、取付け片１５を介して導体板９が固着されている。そして、バンド金具１４は、一方のバンド片１４ａの両端部に他方のそれを突き合わせてボルトにて締め止めることによってコンクリート柱Ｐに夫々固定される。この磁気式ダンパ１２においては、吸振要素１３が振動に対してその並び方向の成分に作用して先の実施形態と同様にして制振効果を発揮する。なお、この実施形態においては、コンクリート柱Ｐを制振対象としたが、本発明に係る磁気式ダンパはその他の塔状、柱状の構造物、さらに配管にも適用することができる。そして、制振対象に取り付けるための固定部材に、公知の種々のものを適用することができる。特に、配管に適用する場合にも、第１の実施形態における支持杆３や、第２の実施形態におけるバンド金具１４を固定部材として採用することができるし、吸振要素４，１３の数を自由に設定することができる。

この出願の発明は、コンクリート柱Ｐの制振のために利用することができる。

本発明に係る磁気式ダンパの設置状態の正面図である。 磁気式ダンパの斜視図である。 磁気式ダンパの正面図である。 磁気式ダンパの平面図である。 磁気式ダンパの底面図である。 他の実施形態に係る固定部材の斜視図である。 他の実施形態に係る磁気式ダンパの設置状態の正面図である。

符号の説明

１ 磁気式ダンパ
２ ケース
３ 支持杆
３ａ 台座
３ｂ 支持天板
３ｃ 固定板
４ 吸振要素
５ 取付け片
６ 板ばね
７ 慣性部材
７ａ 対向片
８ 磁石板
９ 導体板
１０ ボルト
１１ 締止め部材
１１ａ バンド片
１２ 磁気式ダンパ
１３ 吸振要素
１４ バンド金具
１４ａ バンド片
１５ 取付け片
Ｐ コンクリート柱（制振対象）
Ｓ 塔状構造物（制振対象）

Claims (2)

1. 塔状、柱状または管状の制振対象の周囲に固定される第１の固定部材と、
   この第１の固定部材に対して前記制振対象の軸線方向に離れた位置において制振対象の周囲に固定される第２の固定部材と、
   前記制振対象の外周の対向部に配置され、それぞれ制振対象の半径方向に突出するように、前記第１の固定部材に固定される少なくとも一対の取付け片と、
   これら各取付け片の延出方向に沿う対向面にそれぞれ一端が固定され、前記第２の固定部材側へ前記制振対象の軸線方向に沿い互いに平行に伸びる各一対の板ばねと、
   これら各一対の板ばねの他端部間にそれぞれ固定される慣性部材と、
   これら各慣性部材に、一対の対向片を介して前記板ばねの可動方向と直交するように相対向してそれぞれ固定され、相互間に並び方向の磁界を形成する各一対の磁石板と、
   前記磁界を横切るように前記各一対の磁石板間に、その可動方向に沿うようにそれぞれ配置され、前記第２の固定部材に取付け片を介して固定される少なくとも対向一対の導体板と、を具備することを特徴とする板ばね振動型磁気式ダンパ。
2. 前記制振対象がコンクリート柱であり、
   前記第１の固定部材が、前記コンクリート柱の外周に固定される第１のバンド金具であり、
   前記第２の固定部材が、前記第１のバンド金具の下方に間隔を置いて前記コンクリート柱の外周に固定される第２のバンド金具であることを特徴とする請求項１に記載の板ばね振動型磁気式ダンパ。

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