JP4662163B2 - 振動減衰装置 - Google Patents
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Description
前記振動発生源の振動状態を検出する振動状態検出手段と、
磁極と、当該磁極によって形成される磁束を鎖交するように設けられるコイルと、当該コイルと電気的に接続される制御手段とを有し、前記コイルへの通電状態を制御して前記コイルと前記磁極とを相対振動させることで前記振動発生源に加振する加振器とを備え、
前記制御手段は、前記振動発生源に加振して前記振動発生源の振動を減衰させる加振モードと、前記振動発生源の振動によって前記コイルで発生した起電力に基づく回生電流を回生抵抗に流す回生モードとを、前記振動状態に基づいて切り換えるように構成されている点にある。
また、本特徴構成の振動減衰装置は、上記回生モードでは振動発生源の振動(運動エネルギ)を回生電流(電気エネルギ)に変換し、回生抵抗においてジュール熱(熱エネルギ)の形態で消費する。つまり、上記回生モードにおいても、振動発生源の振動が減衰されることになる。
従って、防振に要するエネルギを浪費することなく、効果的な防振を実行可能な振動減衰装置を提供できる。
前記振動状態検出手段は、前記振動状態として前記回転機械の回転数を検出し、
前記制御手段は、前記回転数が設定範囲内にあるときに前記回生モードに切り換えるように構成されている点にある。
前記制御手段は、前記振動加速度の変動周波数が設定範囲内にあるときに前記回生モードに切り換えるように構成されている点にある。
前記制御手段は、
前記加振遂行モードにおいて、前記コイルへの通電時間を、前記振動状態検出手段の検出結果に基づく前記振動発生源の振動が大きくなると前記コイルへの通電時間を長くする第1関係に基づいて設定する第1PWM制御を実行し、
前記加振抑制モードにおいて、前記コイルへの通電時間を、前記第1関係により導出される前記コイルへの通電時間よりも短く設定する第2PWM制御を実行するように構成されている点にある。
また、振動発生源の振動状態が設定範囲にあるときに行われる回生モードでは振動の減衰を十分に行っていないため、加振モードから回生モードに制御が直接切り換わると、回生モードにおいて振動が突然現れる虞がある。但し、本特徴構成の振動減衰装置では、加振モードの実行中であって、振動発生源の振動状態が上記設定範囲の前後の境界範囲にあるとき、コイルへの通電時間を、第1関係により導出されるコイルへの通電時間よりも短く設定する上記第2PWM制御を行う加振抑制モードを実行する。つまり、加振抑制モードでは、振動発生源の振動の減衰を意図的に不十分にして振動が現れるようにすることで、加振モードから回生モードに制御が切り換わるときに振動が突然現れるのではなく、徐々に現れるようにできる。
図1は、振動減衰装置1の構成を説明する模式図であり、図2及び図3は、振動減衰装置1における加振器5の制御回路Cの概略的な電気回路図である。本発明に係る振動減衰装置1は、振動発生源としてのエンジン2に加振することで、そのエンジン2の振動を能動的に減衰させる加振器5を備えている。加振器5は、磁極6と、その磁極6によって形成される磁束を鎖交するように設けられるコイル9と、そのコイル9を有する制御回路Cとを備える。また、制御回路Cは、後述するスイッチ部SW1、SW2、SW3、SW4の入切を制御する演算処理部15と接続されている。そして、コイル9と電気的に接続される制御手段としての演算処理部15は、エンジン2の振動を能動的に減衰させる処理を実行する。
このH型ブリッジ回路において、電源Vcc側(正極側)に配置されたスイッチ部SW1及びスイッチ部SW2をハイサイド・スイッチと称し、グランド(負極側)に配置されたスイッチ部SW3及びスイッチ部SW4をローサイド・スイッチと称する。
このように、演算処理装置15は、制御回路Cが備える各スイッチ部SW1〜SW4のオン状態及びオフ状態を切り換えることでコイル9に流す電流の方向などを制御して、磁極6及びエンジン2に対する加振力の大きさやその位相などを制御する加振モードを実行する。
このように、演算処理装置15は、制御回路Cが備える各スイッチ部SW1〜SW4のオン状態及びオフ状態を切り換えることで、エンジン2の振動によるコイル9に流れる回生電流の方向を制御して、コイル9で発生した回生電流を抵抗(回生抵抗)14に流す回生モードを実行する。
図4(a)は、エンジン2が振動しているときの振動周波数と振幅の大きさとの関係を示すグラフである。エンジン2はバネ13によって支持された構造であるので、エンジン2の振動は、バネ13の伸縮による振動であると言える。よって、振動の振幅が最も大きくなる振動周波数は、エンジン2及びバネ13を有する受動振動系Pに固有の共振振動数(共振周波数)である。そして、エンジン2の振動周波数が設定範囲(共振周波数及びその近傍の範囲)にあるとき、大型の振動減衰装置を用いなければ振動を完全に減衰させることは困難である。
ここで、演算処理部15は、エンジン2の振動状態をエンジン4に備え付けられた回転センサ4の検出結果に基づいて推測する。回転機械であるエンジン2は回転数に応じて振動するため、その回転数に応じた振動周波数が受動振動系Pに現れることになる。よって、検出された回転数とその場合に予測される振動周波数とを予め対応付けておくことで、演算処理部15は、図4(b)に示すような回転数と振動の振幅との関係を用意して記憶しておくことができる。その結果、演算処理部15は、回転数が設定範囲(設定回転数又はその近傍)にあるときに、上記加振モードから上記回生モードに切り換えるように構成される。
更に、上記回生モードでは振動の減衰を十分に行っていないため、加振モードから回生モードに制御が直接切り換わると、回生モードにおいて振動が突然現れる虞がある。但し、演算処理部15は、加振モードの実行中であって、エンジン2の振動状態が上記設定範囲の前後の境界範囲にあるとき、コイル9への通電時間を、上記第1関係により導出されるコイル9への通電時間よりも短く設定する第2PWM制御を行う加振抑制モードを実行する。つまり、加振抑制モードでは、エンジン2の振動の減衰を意図的に不十分にして振動が現れるようにすることで、加振モードから回生モードに制御が切り換わるときに振動が突然現れるのではなく、過渡的に現れるようにできる。
図5(a)及び図5(b)に示すように、時刻t1では振動の振幅が小さいため、コイル9への通電時間も短い。そして、時刻t2、時刻t3と経過するにつれて振動の振幅は大きくなり、その振幅の大きさに応じてコイル9への通電時間が長くなる。但し、電流値は一定である。
上記実施形態では、コイル9を支持部材10に連結し、磁極6をエンジン2に連結した場合について説明したが、コイル9をエンジン2側に連結し、磁極6を支持部材10側に連結するように構成してもよい。
2 エンジン(振動発生源、回転機械)
3 加速度センサ(振動状態検出手段)
4 回転センサ(振動状態検出手段)
5 加振器
6 磁極
9 コイル
14 抵抗(回生抵抗)
15 演算処理部(制御手段)
Claims (2)
- 振動発生源に加振することで、前記振動発生源の振動を能動的に減衰させる振動減衰装置であって、
前記振動発生源の振動状態を検出する振動状態検出手段と、
磁極と、当該磁極によって形成される磁束を鎖交するように設けられるコイルと、当該コイルと電気的に接続される制御手段とを有し、前記コイルへの通電状態を制御して前記コイルと前記磁極とを相対振動させることで前記振動発生源に加振する加振器とを備え、
前記振動発生源は回転機械を有し、
前記振動状態検出手段は、前記振動状態として前記回転機械の回転数を検出し、
前記振動発生源に加振して前記振動発生源の振動を減衰させる加振モードは、前記回転数が設定範囲の前後の境界範囲にあるときに実行される加振抑制モードと加振遂行モードとを有し、
前記制御手段は、前記加振モードと、前記振動発生源の振動によって前記コイルで発生した起電力に基づく回生電流を回生抵抗に流す回生モードとを、前記回転数に基づいて切り換えるように構成されると共に、
前記回転数が設定範囲内にあるときに前記回生モードに切り換えるように構成され、
前記加振遂行モードにおいて、前記コイルへの通電時間を、前記振動状態検出手段の検出結果に基づく前記振動発生源の振動が大きくなると前記コイルへの通電時間を長くする第1関係に基づいて設定する第1PWM制御を実行し、
前記加振抑制モードにおいて、前記コイルへの通電時間を、前記第1関係により導出される前記コイルへの通電時間よりも短く設定する第2PWM制御を実行するように構成されている振動減衰装置。 - 振動発生源に加振することで、前記振動発生源の振動を能動的に減衰させる振動減衰装置であって、
前記振動発生源の振動状態を検出する振動状態検出手段と、
磁極と、当該磁極によって形成される磁束を鎖交するように設けられるコイルと、当該コイルと電気的に接続される制御手段とを有し、前記コイルへの通電状態を制御して前記コイルと前記磁極とを相対振動させることで前記振動発生源に加振する加振器とを備え、
前記振動状態検出手段は、前記振動状態として前記振動発生源の振動加速度を検出し、
前記振動発生源に加振して前記振動発生源の振動を減衰させる加振モードは、前記振動加速度の変動周波数が設定範囲の前後の境界範囲にあるときに実行される加振抑制モードと加振遂行モードとを有し、
前記制御手段は、前記加振モードと、前記振動発生源の振動によって前記コイルで発生した起電力に基づく回生電流を回生抵抗に流す回生モードとを、前記振動加速度に基づいて切り換えるように構成されると共に、
前記振動加速度の変動周波数が設定範囲内にあるときに前記回生モードに切り換えるように構成され、
前記加振遂行モードにおいて、前記コイルへの通電時間を、前記振動状態検出手段の検出結果に基づく前記振動発生源の振動が大きくなると前記コイルへの通電時間を長くする第1関係に基づいて設定する第1PWM制御を実行し、
前記加振抑制モードにおいて、前記コイルへの通電時間を、前記第1関係により導出される前記コイルへの通電時間よりも短く設定する第2PWM制御を実行するように構成されている振動減衰装置。
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