JP4074123B2 - Magnetic spring damping device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は構造物や回転機械などの振動を抑制する磁気ばね制振装置に係り、特に、制振対象の振動変化に追従して、好適な制振性能が得られる磁気ばね制振装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、付加質量をばね要素と減衰要素を介して構造物や回転機械などの制振対象物に取り付けた種々の磁気ばね制振装置(動吸振器)が提案されている(たとえば特開平9−287633号公報参照)。この動吸振器は、たとえば図9および図10に示すように、制振対象物1に取り付けられた固定部磁石列2と、制振対象物1に対して水平方向に相対運動可能な可動質量3と、この可動質量3に取り付けられ、固定部磁石列2に対向して設けられた可動部磁石列4とを有する。
【0003】
この動吸振器の可動部磁石列4では、厚さ方向(鉛直方向)に磁化した多数の可動部磁石5が所定の間隔で水平面内に縦横に2次元的に配列されており、バックヨーク6を介して可動質量3に固定されている。これらの可動部磁石5の隣接する磁石同士は互いに異なる磁極を持っている。
【0004】
一方、これと対向する制振対象物1には、固定部磁石7とバックヨーク8からなる固定部磁石列2が固定されている。固定部磁石列2は、可動部磁石列4と同一形状、同一位置とした上で、対向する部分が異なる磁極を持つように構成されている。
【0005】
ここで可動部磁石列4と固定部磁石列2の間の隙間9は、受け座41、42を介して剛球43を挟み込むことにより一定に保たれている。この隙間9には導体板10が配置されている。
【0006】
このような構成で、可動質量3が平衡状態から動き、対向している可動部磁石5と固定部磁石7が水平方向にずれた場合、互いに異なる磁極を持つため、吸引力が働くとともに、隣接する同一磁極に近づくことにより反発力が働く。これらはいずれも2次元方向の移動に対して可動質量3の移動量を元に戻す復元力として作用する。
【0007】
さらに導体板10を通過する磁束は、可動質量3の移動、すなわち可動部磁石5の移動に伴い、導体板10と相対運動することとなり、導体板10に発生する渦電流損による磁気減衰力として作用する。
【0008】
このように磁気力を利用して復元力と減衰力が同時に得られる磁気ばね・ダンパ要素を構成して動吸振器に適用することにより、動吸振器の小型化が可能となっている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例の磁気ばね・ダンパ要素を用いた動吸振器では、磁気ばね定数(復元力と変位の比)が一定に保たれているため、制振対象物に動吸振器を設置した後に、温度などの環境条件の変化、あるいは機械などでは運転条件の変化に伴い、制振対象物の固有振動数が変化した場合、動吸振器の最適調整状態が崩れることによる制振効果の低下を防ぐことが困難であった。
【0010】
また回転機械など振動源を持つ対象物の定常振動を抑制するために、磁気ばね要素と可動質量からなる付加質量系の固有振動数を、制振対象物の振動数に一致させることにより、反共振を利用して対象物の振動を抑制する制振装置においても、制振装置を設置した後、振動源の振動数変化があると追従できないため、制振効果の低下を防ぐことが困難であった。
【0011】
本発明はかかる従来の事情に対処してなされたものであり、制振装置を設置した後でも制振対象物の振動特性変化に追従して、制振装置のばね定数を調整できる磁気ばね制振装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するものであって、請求項1に記載の発明は、制振対象物に固定されて所定方向に配列され永久磁石からなる固定部磁石列と、前記制振対象物に対して前記所定方向に相対的に運動可能に配置された可動質量と、前記可動質量に固定され、隙間を介して前記固定部磁石列に対向して前記所定方向に配列され永久磁石からなる可動部磁石列と、を有し、前記可動部磁石列と前記固定部磁石列が一定の隙間を保持して前記所定方向に相対移動するときに前記所定方向に磁気復元力が作用する磁気ばね制振装置において、前記固定部磁石列又は可動部磁石列の外側に隣接し磁極が異なるように配列された複数の電磁石により構成されており、前記電磁石に供給される電流を制御することによって前記磁気復元力特性を代表するばね定数を制御する制御手段を有すること、を特徴とする。
【0013】
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の磁気ばね制振装置において、前記制振対象物および可動質量の前記所定方向の振動を検出する振動検出センサと、前記振動検出センサの出力を比較して、前記磁気復元力特性を代表するばね定数が最適に近づくような前記電磁石に供給する電磁石電流の目標値を求め、電磁石電流を前記目標値に近づけるべく制御する手段と、を有することを特徴とする。
【0014】
また、請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の磁気ばね制振装置において、前記振動検出センサの出力信号から、前記制振対象物および可動質量の各振動の位相差および振動数差を抽出する抽出手段と、前記位相差および振動数差と前記磁気ばね定数の関係から、前記電磁石電流の目標値を求める演算手段と、を有すること、を特徴とする。
【0015】
また、請求項4に記載の発明は、請求項1に記載の磁気ばね制振装置において、前記制振対象物は回転機械であって、前記回転機械の回転数を検出する検出手段を有し、前記制御手段は、前記磁気ばね定数および前記可動質量とから決定される付加質量系の固有振動数を前記回転数に近づけるように、前記電磁石に供給される電流を制御するものであること、を特徴とする。
【0016】
また、請求項5に記載の発明は、請求項1に記載の磁気ばね制振装置において、前記固定部磁石列と前記可動部磁石列との間に挟まれ、前記制振対象物に支持された導体板と、この導体板と前記可動部磁石列との間の距離を調節する導体板位置調節手段と、を有すること、を特徴とする。
【0017】
また、請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の磁気ばね制振装置において、前記導体板距離調節手段は、前記磁気復元力のばね定数に対応して決められる適当な磁気減衰比に近い磁気減衰比が得られるように制御されること、を特徴とする。
【0018】
また、請求項7に記載の発明は、請求項5に記載の磁気ばね制振装置において、前記導体板位置調節手段は、モータによって回転駆動されるボールねじにより前記導体板を直動するものであること、を特徴とする。
【0019】
また、請求項8に記載の発明は、請求項7に記載の磁気ばね制振装置において、前記固定部磁石列は前記可動質量を反対側から挟む2箇所に配置され、前記可動部磁石列は、前記固定部磁石列に対向する2箇所に配置され、前記導体板は前記2箇所の固定部磁石列と可動部磁石列に挟まれた2箇所に配置され、前記ボールねじは、軸方向に互いに結合された右ねじ部と左ねじ部とを有し、前記ボールねじを回転することによって、前記2箇所の導体板を同時に駆動できるように構成されていること、を特徴とする。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係る磁気ばね制振装置の実施の形態を図1ないし図8を参照しながら説明する。ここで、従来技術と、または相互に同一または類似の部分には同じ符号を付して、重複説明は省略する。
【0021】
[第1の実施の形態]
本発明に係る磁気ばね制振装置の第1の実施の形態を図1ないし図4を参照して説明する。図1に示すように、この磁気ばね制振装置は、制振対象物1に対して強固に固定された制振装置本体50と、制振対象物1および可動質量3におのおの取り付けられた振動検出センサ12および13と、可動質量3に設置された電磁石14に制御電流を供給する制御装置15とを有する。制振装置本体50は、制振対象物1に剛に結合された外容器11に固定される2対の固定部磁石列2および可動質量3に固定される可動部磁石列4とその一部を成す電磁石14を有する。
【0022】
二つの可動部磁石列4は、可動質量3の上面と下面に、厚さ方向に磁化した可動部磁石5を所定の間隔をおいて隣接する磁石同士が互いに異なる磁極を持つように縦横に多数配列し、バックヨーク6を介して固定したものと、可動部磁石5に隣接して電磁石14を所定の間隔をおいて隣接する磁極が異なるように多数配列したことにより構成している。
【0023】
制振対象物1に剛に結合された外容器11には、固定部磁石7とバックヨーク8からなる固定部磁石列2が、可動質量3の上面と下面に配置された可動部磁石列4と同一形状、同一位置とした上、対向する部分が異なる磁極を持つように固定されており、一定の隙間9を介して対向することにより磁気ばね要素を構成している。本実施の形態では可動質量3の上下両側に2組の磁気ばね要素が配置されていることになる。
【0024】
制御装置15は、制振対象物1および可動質量3におのおの取り付けられた振動検出センサ12および13からの信号を受けて、可動部磁石列4の一部をなす電磁石14に供給する制御電流を決定する演算部を備えている。制御装置15での演算内容等については、図3等を参照して後述する。
【0025】
このように構成された本実施の形態の磁気ばね制振装置においては、制振対象物1の振動特性変化に応じて、磁気ばね要素を構成する可動部磁石列5と固定部磁石列9の間に作用する磁気力が自動調整できることとなる。すなわち、磁気復元力特性を代表するばね定数を制御することができる。したがって、制振装置を設置した後でも制振対象物1の振動特性変化に追従して、制振装置本体50の磁気ばね定数が自動調整でき、制振対象物1の振動を常に効果的に抑制することができる。
【0026】
図2は、本発明の磁気ばね制振装置において、永久磁石と電磁石の組合せにより磁気ばね定数を自動調整する概念を説明するものであり、可動質量3の変位(横軸)と磁気復元力(縦軸)の関係を示している。従来の永久磁石同士の異磁極が対向した磁気ばね要素による磁気ばね定数(PP)に対して、永久磁石と電磁石が対向する部位を付加することで、電磁石に印加する電流を調整することにより、永久磁石と電磁石で異磁極が対向する場合(PE+)には(PP)を大きくする方向に作用し、永久磁石と電磁石で同磁極が対向する場合(PE−)には(PP)を小さくする方向に作用することになる。
【0027】
電磁石に供給する制御電流の向きと大きさを、制振対象物1の振動特性変化に応じて調整することで、磁気復元力特性を代表するばね定数が自動調整でき、制振対象物1の振動を常に効果的に抑制することができる。
【0028】
図3は、制御装置15(図1)を具体化して示すものである。制振対象物1に取り付けられた振動検出センサ12と可動質量3に取り付けられた振動検出センサ13からの検出信号を受けて、位相差検出部17において制振対象物1と可動質量3の位相差を検出するとともに、振動数差検出部18において制振対象物1と可動質量3の振動数および振動数差を検出する。その上で、制御量演算部19においてこの位相差および振動数差を基に磁気ばね定数の最適ばね定数からのずれ量を算出するとともに、磁気ばね定数と電磁石14に印加する電流の関係から制御量を決定し、制御量演算部19から電磁石14の電源部に制御信号を送る構成となっている。
なお、図示されていないが、制御装置15は、A/D変換器、D/A変換器および周波数フィルタも備えている。
【0029】
この構成によれば、制振対象物1と可動質量3の位相差および振動数差に応じて、磁気ばね要素を構成する可動部磁石列2と固定部磁石列4の間に作用する磁気復元力すなわち磁気ばね定数が自動調整できることとなる。したがって、制振装置を設置した後でも制振対象物1の振動特性変化に追従して、制振装置の磁気復元力特性を代表するばね定数が自動調整でき、制振対象物1の振動を常に効果的に抑制することができる。
【0030】
図4は、可動質量3の支持構造を具体的に示す。すなわち、可動質量3にベアリング33を固定し、外容器11に固定された受け座34を設け、ベアリング33は受け座34に転がり接触する構成としている。前述のように、外容器11は制振対象物1に固定されている。このような構成により、可動質量3の上下移動は拘束され、2次元平面(水平面)内での自由な移動が可能である。
【0031】
なお、図4の構成とは逆に、外容器11にベアリングを固定し、可動質量3に受け座を固定して、それらベアリングと受け座の間で転がり接触する構成とすることも可能である(図示せず)。
【0032】
また、図4の支持構造は、可動質量3の可動方向を水平面内にするものであるが、本発明としては、可動質量3の移動方向すなわち磁石の配列の方向は、水平に限定されるものではなく、任意の方向とすることができる。
また、磁石5、7、14の配列は、1次元的でもよいし、図10に示すように2次元的でもよい。
【0033】
[第2の実施の形態]
図5は、本発明に係る磁気ばね制振装置の第2の実施の形態の磁気ばね制振装置を示す。この磁気ばね制振装置では、外容器11の上下に固定された固定部磁石列2の一部が電磁石16で構成され、可動部3に固定された可動部磁石列4はすべて永久磁石で構成されている。
【0034】
この実施の形態でも、制御装置15によって電磁石16に供給される電流を制御することにより、第1の実施の形態と同様に、制振対象物1の振動特性変化に応じて、磁気ばね要素を構成する可動部磁石列4と固定部磁石列2の間に作用する磁気力を自動調整することができる。
【0035】
なお、変形例として、固定部磁石列2と可動部磁石列4の両方のそれぞれ一部として電磁石を採用すること(第1の実施の形態と第2の実施の形態の組合せ)も可能である(図示せず)。さらに、固定部磁石列2と可動部磁石列4のすべての磁石を電磁石として、その一部あるいはすべてに対する供給電流を制御装置15で制御することも可能である。
【0036】
[第3の実施の形態]
図6は、本発明に係る磁気ばね制振装置の第3の実施の形態の磁気ばね制振装置を示す。この実施の形態は、第1の実施の形態(図1等)の変形例であって、制振対象物1が回転機械の場合に適用できるものである。この場合は、制振対象物(回転機械)1の回転数を検出するための回転数検出器20が設けられている。そして、磁気ばね要素と可動質量からなる付加質量系の固有振動数を、回転機器の回転数に一致させるように電磁石14の電流を制御する。
【0037】
これにより、反共振を利用して回転機器の振動を抑制することができる。すなわち、回転数検出器20の信号を受けて、制御量演算部21において回転数と同期する磁気ばね定数を算出するとともに、磁気ばね定数と電磁石14に印加する電流の関係から制御量を決定し、制御量演算部21から電磁石14の電源部に制御信号を送る構成となっている。
【0038】
この構成によれば、回転機器の回転振動を抑制する場合、回転数変動に追従して、制振装置の磁気ばね定数を自動調整することができ、回転機械の振動を常に効果的に抑制することができる。
【0039】
なお、ここでは第1の実施の形態の変形例として説明したが、第2の実施の形態(図5等)の変形例として、制振対象物1が回転機械の場合に適用することも、同様に可能である。
【0040】
[第4の実施の形態]
図7は、本発明に係る磁気ばね制振装置の第4の実施の形態の磁気ばね制振装置を示す。この実施の形態は、第1の実施の形態(図1等)の変形例であって、導体板10の配置・駆動機構等を加えたものである。可動部磁石5と固定部磁石7の間の隙間9に配置された導体板10は、右ねじ部22と左ねじ部23を連結して一体構造としたボールねじ軸24と、各々ボール保持器25を介して結合しており、ボールねじ軸24は制御信号を受けて回転するモータ26より減速器27を介して駆動される構成となっている。
【0041】
ボールねじ軸24は、外容器11に設置された回転軸受28において支持されている。さらに導体板11は支持部材29に固定されたスライド軸受30を介して、外容器11に固定されたレール31と連結している。制御装置32では、磁気ばね定数を自動調整するために電磁石14に送る制御信号とともに、最適ばね定数に対応した最適減衰比を算出し、隙間9における導体板10の隙間厚さ方向の設置位置と磁気減衰比の関係から、導体板10の最適位置を決定し、ボールねじ軸24を駆動するモータ26に制御信号を送るものである。
【0042】
この実施の形態によれば、制振対象物1の振動特性変化に追従して、制振装置の磁気ばね定数を自動調整した上で、導体板10の円滑な上下移動を可能としたことで磁気減衰比も最適状態に自動調整でき、制振対象物1の振動をさらに効果的に抑制することができる。
【0043】
図8は、可動部磁石5と固定部磁石7の間の隙間9を一定とし、隙間9に配置した導体板10と可動部磁石5との距離dをパラメータとして種々に変えた場合の減衰比を、横軸を入力加速度として示す。隙間9を9.8mmで一定として、実験および解析により求めた値を示す。ここでは、dが小さくなるに従い、磁気減衰比が大きくなるようすが確認できる。
【0044】
以上説明した第4の実施の形態では、第1の実施の形態(図1)の変形例として、これに導体板の配置・駆動機構を適用する構成を示した。第2の実施の形態(図5)、第3の実施の形態(図6)についても同様に、これらの変形例として、導体板の配置・駆動機構を適用することが可能である。
【0045】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の磁気ばね制振装置によれば、制振装置を設置した後に制振対象物の振動特性が変化しても、その変化に追従して制振対象物の振動を効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る磁気ばね制振装置の第1の実施の形態の模式的縦断面図。
【図2】本発明により磁気ばね定数を自動調整する概念の説明図であって、磁気ばね制振装置の復元力と変位の関係を表すグラフ。
【図3】図1に示す磁気ばね制振装置における制御装置をより詳細に示す模式的縦断面図。
【図4】図1に示す磁気ばね制振装置におけるベアリングと受け座の具体例の模式的縦断面図。
【図5】本発明に係る磁気ばね制振装置の第2の実施の形態の模式的縦断面図。
【図6】本発明に係る磁気ばね制振装置の第3の実施の形態の模式的縦断面図。
【図7】本発明に係る磁気ばね制振装置の第4の実施の形態の模式的縦断面図。
【図8】導体板の位置をパラメータとして磁気減衰比と入力加速度の関係を表すグラフ。
【図9】従来の磁気ばね・ダンパ要素を用いた制振装置の模式的縦断面図。
【図10】図9のA−A線矢視水平断面図。
【符号の説明】
1…制振対象物、2…固定部磁石列、3…可動質量、4…可動部磁石列、5…可動部磁石、6…バックヨーク、7…固定部磁石、8…バックヨーク、9…隙間、10…導体板、11…外容器、12…振動検出センサ、13…振動検出センサ、14…電磁石、15…制御装置、16…電磁石、17…位相差検出部、18…振動数差検出部、19…制御量演算部、20…回転数検出器、21…制御量演算部、22…右ねじ部、23…左ねじ部、24…ボールねじ軸、25…ボール保持器、26…モータ、27…減速器、28…回転軸受、29…支持部材、30…スライド軸受、31…レール、32…制御装置、33…ベアリング、34…受け座、41…受け座、42…受け座、43…剛球、50…制振装置本体。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic spring vibration damping device that suppresses vibration of a structure, a rotating machine, and the like, and more particularly, to a magnetic spring vibration damping device that can obtain suitable vibration damping performance by following a vibration change of a vibration damping object.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various magnetic spring damping devices (dynamic vibration absorbers) have been proposed in which an additional mass is attached to a damping object such as a structure or a rotary machine via a spring element and a damping element (for example, Japanese Patent Laid-Open No. Hei 9-1990). No. 287633). For example, as shown in FIG. 9 and FIG. 10, this dynamic vibration absorber includes a
[0003]
In the movable
[0004]
On the other hand, a fixed
[0005]
Here, the
[0006]
With such a configuration, when the
[0007]
Further, the magnetic flux passing through the
[0008]
In this way, the dynamic vibration absorber can be miniaturized by configuring the magnetic spring / damper element that can simultaneously obtain the restoring force and the damping force by using the magnetic force and applying it to the dynamic vibration absorber.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional dynamic damper using the magnetic spring / damper element, the magnetic spring constant (ratio of restoring force and displacement) is kept constant, so after installing the dynamic damper on the object to be controlled If the natural frequency of the object to be controlled changes due to changes in environmental conditions such as temperature or operating conditions on machinery, etc., the vibration damping effect will be reduced due to the loss of the optimal adjustment state of the dynamic vibration absorber. It was difficult to prevent.
[0010]
In addition, in order to suppress steady vibration of an object having a vibration source such as a rotating machine, the natural frequency of the additional mass system consisting of the magnetic spring element and the movable mass is made to match the frequency of the object to be controlled. Even in a vibration suppression device that suppresses vibration of an object using resonance, it is difficult to prevent a decrease in the vibration suppression effect because it cannot follow if there is a change in the frequency of the vibration source after the vibration suppression device is installed. there were.
[0011]
The present invention has been made in response to such a conventional situation, and is capable of adjusting the spring constant of the vibration damping device by following the vibration characteristic change of the vibration damping object even after the vibration damping device is installed. An object is to provide a vibration device.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention achieves the above-mentioned object, and the invention according to
[0013]
According to a second aspect of the present invention, in the magnetic spring vibration damping device according to the first aspect, a vibration detection sensor that detects vibrations in the predetermined direction of the vibration suppression object and the movable mass, and the vibration detection sensor. Means for obtaining a target value of an electromagnet current to be supplied to the electromagnet so that a spring constant representing the magnetic restoring force characteristic approaches optimally, and controlling the electromagnet current to approach the target value; It is characterized by having.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, in the magnetic spring vibration damping device according to the first aspect, from the output signal of the vibration detection sensor, the phase difference and the frequency of each vibration of the vibration damping object and the movable mass. And extracting means for extracting a difference, and calculating means for obtaining a target value of the electromagnet current from the relationship between the phase difference and the frequency difference and the magnetic spring constant.
[0015]
According to a fourth aspect of the present invention, in the magnetic spring vibration damping device according to the first aspect, the object to be damped is a rotating machine, and has a detecting means for detecting the number of rotations of the rotating machine. The control means controls the current supplied to the electromagnet so as to bring the natural frequency of the additional mass system determined from the magnetic spring constant and the movable mass close to the rotation number; It is characterized by.
[0016]
According to a fifth aspect of the present invention, in the magnetic spring vibration damping device according to the first aspect, the magnetic spring damping device is sandwiched between the fixed portion magnet row and the movable portion magnet row, and is supported by the damping object. And a conductive plate position adjusting means for adjusting a distance between the conductive plate and the movable part magnet row.
[0017]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the magnetic spring damping device according to the fifth aspect, wherein the conductor plate distance adjusting means is an appropriate magnetic damping ratio determined corresponding to a spring constant of the magnetic restoring force. It is controlled to obtain a magnetic damping ratio close to.
[0018]
According to a seventh aspect of the present invention, in the magnetic spring damping device according to the fifth aspect, the conductor plate position adjusting means linearly moves the conductor plate by a ball screw that is rotationally driven by a motor. It is characterized by being.
[0019]
According to an eighth aspect of the present invention, in the magnetic spring damping device according to the seventh aspect, the fixed portion magnet row is disposed at two positions sandwiching the movable mass from the opposite side, and the movable portion magnet row is The conductive plate is disposed at two positions sandwiched between the two fixed portion magnet rows and the movable portion magnet row, and the ball screw is disposed in the axial direction. It has a right screw portion and a left screw portion that are coupled to each other, and is configured such that the two conductor plates can be driven simultaneously by rotating the ball screw.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a magnetic spring damping device according to the present invention will be described below with reference to FIGS. Here, parts that are the same as or similar to those in the prior art are given the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted.
[0021]
[First Embodiment]
A first embodiment of a magnetic spring damping device according to the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the magnetic spring damping device includes a damping device
[0022]
The two movable
[0023]
In the
[0024]
The
[0025]
In the magnetic spring damping device of the present embodiment configured as described above, the movable
[0026]
FIG. 2 explains the concept of automatically adjusting the magnetic spring constant by a combination of a permanent magnet and an electromagnet in the magnetic spring damping device of the present invention. The displacement (horizontal axis) of the
[0027]
By adjusting the direction and magnitude of the control current supplied to the electromagnet according to the vibration characteristic change of the
[0028]
FIG. 3 shows the control device 15 (FIG. 1) in detail. In response to detection signals from the
Although not shown, the
[0029]
According to this configuration, the magnetic restoration acting between the movable
[0030]
FIG. 4 specifically shows the support structure of the
[0031]
In contrast to the configuration of FIG. 4, it is also possible to fix the bearing to the
[0032]
The support structure of FIG. 4 is such that the movable direction of the
The arrangement of the
[0033]
[Second Embodiment]
FIG. 5 shows a magnetic spring damping device according to a second embodiment of the magnetic spring damping device according to the present invention. In this magnetic spring damping device, a part of the fixed
[0034]
Also in this embodiment, by controlling the current supplied to the
[0035]
As a modification, it is also possible to employ electromagnets as a part of both the fixed
[0036]
[Third Embodiment]
FIG. 6 shows a magnetic spring damping device according to a third embodiment of the magnetic spring damping device according to the present invention. This embodiment is a modification of the first embodiment (FIG. 1 and the like), and can be applied to the case where the
[0037]
Thereby, the vibration of the rotating device can be suppressed using anti-resonance. That is, in response to a signal from the
[0038]
According to this configuration, when the rotational vibration of the rotating device is suppressed, the magnetic spring constant of the vibration damping device can be automatically adjusted following the rotational speed fluctuation, and the vibration of the rotating machine is always effectively suppressed. be able to.
[0039]
In addition, although demonstrated as a modification of 1st Embodiment here, as a modification of 2nd Embodiment (FIG. 5 etc.), applying to the case where the damping
[0040]
[Fourth Embodiment]
FIG. 7 shows a magnetic spring vibration damping device according to a fourth embodiment of the magnetic spring vibration damping device of the present invention. This embodiment is a modification of the first embodiment (FIG. 1 and the like), and includes an arrangement / drive mechanism of the
[0041]
The ball screw
[0042]
According to this embodiment, the
[0043]
FIG. 8 shows a damping ratio when the
[0044]
In the fourth embodiment described above, as a modification of the first embodiment (FIG. 1), the configuration in which the conductor plate arrangement / drive mechanism is applied is shown. Similarly, for the second embodiment (FIG. 5) and the third embodiment (FIG. 6), the arrangement / driving mechanism of the conductor plate can be applied as a modification of these.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the magnetic spring vibration damping device of the present invention, even if the vibration characteristic of the vibration damping object changes after the vibration damping device is installed, the vibration of the vibration damping object follows the change. Can be effectively suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a first embodiment of a magnetic spring vibration damping device according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a concept of automatically adjusting a magnetic spring constant according to the present invention, and is a graph showing a relationship between a restoring force and a displacement of a magnetic spring damping device.
3 is a schematic longitudinal sectional view showing a control device in the magnetic spring vibration damping device shown in FIG. 1 in more detail. FIG.
4 is a schematic longitudinal sectional view of a specific example of a bearing and a receiving seat in the magnetic spring damping device shown in FIG.
FIG. 5 is a schematic longitudinal sectional view of a second embodiment of the magnetic spring damping device according to the present invention.
FIG. 6 is a schematic longitudinal sectional view of a third embodiment of a magnetic spring vibration damping device according to the present invention.
FIG. 7 is a schematic longitudinal sectional view of a fourth embodiment of a magnetic spring damping device according to the present invention.
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the magnetic damping ratio and input acceleration with the position of the conductor plate as a parameter.
FIG. 9 is a schematic longitudinal sectional view of a vibration damping device using a conventional magnetic spring / damper element.
10 is a horizontal sectional view taken along line AA in FIG. 9;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記固定部磁石列又は可動部磁石列の外側に隣接し磁極が異なるように配列された複数の電磁石により構成されており、
前記電磁石に供給される電流を制御することによって前記磁気復元力特性を代表するばね定数を制御する制御手段を有すること、
を特徴とする磁気ばね制振装置。A fixed part magnet array which is fixed to the vibration control object and is arranged in a predetermined direction and made of permanent magnets, a movable mass which is arranged to be movable relative to the vibration control object in the predetermined direction, and the movable A movable portion magnet row made of permanent magnets arranged in the predetermined direction so as to be opposed to the fixed portion magnet row via a gap, and the movable portion magnet row and the fixed portion magnet row are In the magnetic spring vibration damping device in which a magnetic restoring force acts in the predetermined direction when the relative movement is performed in the predetermined direction while maintaining a certain gap,
It is composed of a plurality of electromagnets arranged adjacent to the outside of the fixed part magnet row or the movable part magnet row so that the magnetic poles are different ,
Having control means for controlling a spring constant representing the magnetic restoring force characteristic by controlling a current supplied to the electromagnet;
Magnetic spring damping device characterized by
前記制振対象物および可動質量の前記所定方向の振動を検出する振動検出センサと、
前記振動検出センサの出力を比較して、前記磁気復元力特性を代表するばね定数が最適に近づくような前記電磁石に供給する電磁石電流の目標値を求め、電磁石電流を前記目標値に近づけるべく制御する手段と、
を有することを特徴とする磁気ばね制振装置。The magnetic spring damping device according to claim 1,
A vibration detection sensor for detecting the vibration in the predetermined direction of the vibration suppression object and the movable mass;
By comparing the outputs of the vibration detection sensors, a target value of the electromagnet current to be supplied to the electromagnet so that a spring constant representing the magnetic restoring force characteristic approaches optimally is obtained, and the electromagnet current is controlled to approach the target value Means to
A magnetic spring damping device characterized by comprising:
前記振動検出センサの出力信号から、前記制振対象物および可動質量の各振動の位相差および振動数差を抽出する抽出手段と、
前記位相差および振動数差と前記磁気ばね定数の関係から、前記電磁石電流の目標値を求める演算手段と、
を有すること、を特徴とする磁気ばね制振装置。The magnetic spring damping device according to claim 1,
Extraction means for extracting a phase difference and a frequency difference of each vibration of the object to be controlled and the movable mass from an output signal of the vibration detection sensor;
Calculation means for obtaining a target value of the electromagnet current from the relationship between the phase difference and frequency difference and the magnetic spring constant;
A magnetic spring damping device characterized by comprising:
前記回転機械の回転数を検出する検出手段を有し、
前記制御手段は、前記磁気ばね定数および前記可動質量とから決定される付加質量系の固有振動数を前記回転数に近づけるように、前記電磁石に供給される電流を制御するものであること、
を特徴とする磁気ばね制振装置。2. The magnetic spring damping device according to claim 1, wherein the damping object is a rotating machine,
Detecting means for detecting the number of rotations of the rotating machine;
The control means controls the current supplied to the electromagnet so that the natural frequency of the additional mass system determined from the magnetic spring constant and the movable mass is close to the rotational speed;
Magnetic spring damping device characterized by
前記固定部磁石列と前記可動部磁石列との間に挟まれ、前記制振対象物に支持された導体板と、
この導体板と前記可動部磁石列との間の距離を調節する導体板位置調節手段と、
を有すること、を特徴とする磁気ばね制振装置。The magnetic spring damping device according to claim 1,
A conductor plate sandwiched between the fixed portion magnet row and the movable portion magnet row and supported by the object to be damped;
Conductor plate position adjusting means for adjusting the distance between the conductor plate and the movable part magnet row;
A magnetic spring damping device characterized by comprising:
前記導体板距離調節手段は、前記磁気復元力のばね定数に対応して決められる適当な磁気減衰比に近い磁気減衰比が得られるように制御されること、
を特徴とする磁気ばね制振装置。The magnetic spring damping device according to claim 5,
The conductor plate distance adjusting means is controlled so as to obtain a magnetic damping ratio close to an appropriate magnetic damping ratio determined corresponding to a spring constant of the magnetic restoring force;
Magnetic spring damping device characterized by
前記導体板位置調節手段は、モータによって回転駆動されるボールねじにより前記導体板を直動するものであること、
を特徴とする磁気ばね制振装置。The magnetic spring damping device according to claim 5,
The conductor plate position adjusting means is a unit that linearly moves the conductor plate by a ball screw that is rotationally driven by a motor;
Magnetic spring damping device characterized by
前記固定部磁石列は前記可動質量を反対側から挟む2箇所に配置され、前記可動部磁石列は、前記固定部磁石列に対向する2箇所に配置され、
前記導体板は前記2箇所の固定部磁石列と可動部磁石列に挟まれた2箇所に配置され、
前記ボールねじは、軸方向に互いに結合された右ねじ部と左ねじ部とを有し、前記ボールねじを回転することによって、前記2箇所の導体板を同時に駆動できるように構成されていること、
を特徴とする磁気ばね制振装置。The magnetic spring damping device according to claim 7,
The fixed part magnet row is arranged at two places sandwiching the movable mass from the opposite side, and the movable part magnet row is arranged at two places facing the fixed part magnet row,
The conductor plate is disposed at two locations sandwiched between the two fixed portion magnet rows and the movable portion magnet row,
The ball screw has a right screw portion and a left screw portion that are coupled to each other in the axial direction, and is configured to be able to drive the two conductor plates simultaneously by rotating the ball screw. ,
Magnetic spring damping device characterized by
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