JP6741191B1

JP6741191B1 - 制振装置

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Publication number: JP6741191B1
Application number: JP2020519819A
Authority: JP
Inventors: 永生土肥; 知己若▲崎▼
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2018-12-14
Filing date: 2019-12-11
Publication date: 2020-08-19
Anticipated expiration: 2039-12-11
Also published as: JPWO2020122110A1; US20220045590A1; WO2020122110A1; EP3896826A1; CN113196628A; EP3896826A4

Abstract

制振装置は、回転駆動部の出力軸又は出力軸の回転と連動して回転するシャフトに固定されて出力軸の回転に応じて回転する軟磁性体のロータと、ロータの回転軸の径方向の周囲に設けられるステータと、ステータに固定されて回転軸を挟んで対になるよう設けられたコイルと、コイルと接続可能に設けられる充放電部と、コイルと充放電部との接続を切替可能に設けられる切替回路と、ロータの回転角度を検出する第１検出部と、ロータの回転角度に応じて切替回路の動作を制御する制御回路とを備える。

Description

本発明は、制振装置に関する。

モータ等、出力軸を回転駆動させる回転駆動部で生じる周期的なトルクの変動（トルクリップル）を低減させる制振装置が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２０１７−１３９８４０号公報

従来の制振装置は、出力軸に固定された磁石と、当該磁石の外周に設けられたコイルを利用している。このような構造では、出力軸の回転速度が高まる程、磁石の回転動作に伴ってコイルに生じる起電力による電圧が高まる。このため、コイルを含む回路に要求される高電圧耐性のレベルが高くなり、回路の複雑化、高コスト化を生じさせていた。

本発明は、より簡易な構成で回転駆動部によるトルクリップルを低減可能な制振装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の制振装置は、回転駆動部の出力軸又は前記出力軸の回転と連動して回転するシャフトに固定されて前記出力軸の回転に応じて回転する軟磁性体のロータと、前記ロータの回転軸の径方向の周囲に設けられるステータと、前記ステータに固定されて前記回転軸を挟んで対になるよう設けられたコイルと、前記コイルと接続可能に設けられる充放電部と、前記コイルと前記充放電部との接続を切替可能に設けられる切替回路と、前記ロータの回転角度を検出する第１検出部と、前記ロータの回転角度に応じて前記切替回路の動作を制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記回転駆動部で生じるトルクの変動においてトルクが最小になる期間を含む第１期間に対応する前記ロータの回転角度で前記充放電部から前記コイルに電力が供給され、前記トルクが最大になる期間を含む第２期間に対応する前記ロータの回転角度で前記コイルの電力が前記充放電部に供給され、前記第１期間から前記第２期間への移行期間に対応する前記ロータの回転角度で前記充放電部と前記コイルとの間の電流が生じない前記コイルの閉回路が形成されるよう前記切替回路を動作させる。

従って、回転駆動部によるトルクの変動を低減させるよう作用するトルクを制振装置で生じさせることができ、回転駆動部に生じるトルクと制振装置によるトルクの合成トルクによるトルクの変動幅を回転駆動部によるトルクの変動幅よりも小さくすることができる。よって、回転駆動部によるトルクリップルを低減できる。また、ロータは、軟磁性体である。このため、単にロータが回転しても、ロータがコイルに起電力を生じさせて制振装置が発電機のようにふるまうことを抑制することができる。従って、コイルを含む回路に要求される高電圧耐性のレベルをより低くすることができ、制振装置をより簡易な構成にすることができる。

本発明の制振装置では、前記ロータの回転速度を検出する第２検出部を備え、前記切替回路は、前記コイルと前記充放電部との接続を開閉するスイッチを含み、前記制御回路は、前記回転速度が予め定められた前記制振装置の有効回転速度範囲外である場合、前記コイルと前記充放電部とを非接続にする。

従って、回転駆動部によるトルクリップルを低減できる制振装置のトルクをより確実に生じさせることができる。

本発明の制振装置では、前記コイルは、複数対設けられ、前記ロータは、前記回転軸を挟んで互いに径方向の反対側に突出するよう設けられた対となる極部を複数有し、前記極部の対の数は、前記コイルの対の数以上である。

従って、極部の数を回転駆動部によるトルクの変動周期に対応した数にすることで、回転駆動部によるトルクの変動周期に対応した周期で制振装置によるトルクの変動を生じさせることができる。

本発明の制振装置では、前記複数対のコイルは、前記切替回路を共有する。

従って、複数対のコイルの切替制御タイミングを統一することができ、制振装置の誤動作の可能性をより低減することができる。

本発明の制振装置では、前記対になるよう設けられたコイルは、前記充放電部に対して並列に接続可能に設けられる。

従って、充放電部に対する接続の形態が並列であるか直列であるかを除いてコイルを構成する導線の電気的条件が等しい場合に、直列に比してコイルのインダクタンスをより低く抑えやすくなる。なお、導線の電気的条件が等しいとは、導線の総延設長が等しいこと、同じ長さの導線が生じさせる電気的抵抗値が等しいこと等、接続の形態を除いてコイルの構成に実質的な差がないことをさす。

本発明の制振装置では、前記対になるよう設けられたコイルは、前記充放電部に対して直列に接続可能に設けられる。

従って、充放電部に対する接続の形態が並列であるか直列であるかを除いてコイルを構成する導線の電気的条件が等しい場合に、並列に比してコイルのインダクタンスをより高めやすくなる。

本発明の制振装置によれば、より簡易な構成で回転駆動部によるトルクリップルを低減できる。

図１は、実施形態の制振装置が設けられた回転駆動部及びその周辺機器の主要構成例を示す図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図３は、制振装置の主要構成を示す概略的な回路図である。図４は、コイル、充放電部及び切替回路を含む回路の概略構成例を示す図である。図５は、ロータの回転角度と、第１期間、移行期間及び第２期間との関係の一例を示す図である。図６は、コイル、充放電部及び切替回路を含む回路の第１期間における状態を示す図である。図７は、コイル、充放電部及び切替回路を含む回路の移行期間における状態を示す図である。図８は、コイル、充放電部及び切替回路を含む回路の第２期間における状態を示す図である。図９は、電流計と電流計で測定される電流と第１期間、移行期間及び第２期間との関係を示す模式的なグラフである。図１０は、回転駆動部のトルクと、制振装置のトルクと、トルクとトルクが合成された合成トルクとの関係を示す図である。図１１は、合成トルクによるトルクの変動幅がトルクよりも大きくなる回転速度で第１スイッチをＯＮにした例を示す図である。図１２は、コイル、充放電部及び切替回路を含む変形例における回路の概略構成例を示す図である。図１３は、実施形態２の制振装置の主要構成を示す断面図である。図１４は、コイル、充放電部及び切替回路を含む実施形態２における回路の概略構成例を示す図である。図１５は、実施形態３の制振装置の主要構成を示す断面図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する各実施形態の要件は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

（実施形態１）
図１は、実施形態の制振装置１が設けられた回転駆動部Ｍ及びその周辺機器の主要構成例を示す図である。回転駆動部Ｍは、後述する図１０で例示するトルクＷ１のように、出力に周期的なトルクの変動を生じる回転駆動部である。回転駆動部Ｍは、例えばレシプロエンジンであるが、電動機であってもよい。

図１では、回転駆動部Ｍの出力軸は、シャフトＳ１に連結されて回転駆動部Ｍから延出している。回転駆動部Ｍが動作すると、円柱状のシャフトＳ１が円中の中心を回転中心として回転駆動される。シャフトＳ１は、回転駆動部Ｍの出力軸であってもよい。

図１に示す回転駆動部Ｍは、シャフトＳ１を介してギヤボックスＧと連結されている。ギヤボックスＧは、シャフトＳ１を介して伝達される回転駆動力に応じて、ギヤボックスＧの筐体を挟んでシャフトＳ１と反対側に延出するシャフトＳ２を動作させる。図１に示すシャフトＳ２は、シャフトＳ１と同一の回転方向に駆動されるが、逆回転方向に駆動されてもよいし、直動等の回転以外の駆動力が伝達されてもよい。また、ギヤボックスＧ及びシャフトＳ２は省略可能である。シャフトＳ１は、駆動する終端の対象に直結されてもよい。

図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図３は、制振装置１の主要構成を示す概略的な回路図である。図１から図３に示すように、シャフトＳ１には、制振装置１が設けられている。制振装置１は、ロータ１０と、ステータ２０と、コイル３０と、充放電部４０と、切替回路５０と、検出部６０と、制御回路７０とを備える。

ロータ１０は、シャフトＳ１に固定される軟磁性体である。ロータ１０は、例えばフェライト系ステンレス鋼を素材とするが、これに限られるものでなく、軟磁性体として機能する程度に磁力を保持する力が小さく、透磁性が大きい素材であればよい。ロータ１０は、シャフトＳ１の回転に応じて回転する。

図１に示すロータ１０には、シャフトＳ１を挟んで互いに径方向の反対側に突出するよう設けられた１対の極部１１，１１を有する。図１に示す極部１１は、ロータ１０から末広がりになる扇状の外周部を有するロータ１０の一部分であるが、これは極部１１の形態の一例であってこれに限られるものでなく、その具体的形態については適宜変更可能である。

ステータ２０は、ロータ１０の回転軸の径方向の周囲に設けられる。実施形態１におけるロータ１０の回転軸は、シャフトＳ１である。図１に示す制振装置１のステータ２０は、回転駆動部Ｍの筐体に固定されているが、回転駆動部Ｍとステータ２０とは離れていてもよい。ステータ２０は、ロータ１０が回転可能な空間を内包する枠体又は箱体である。ステータ２０が箱体である場合、当該箱体にシャフトＳ１が回転可能な状態で貫通する。実施形態１のロータ１０及びステータ２０は、例えばシャフトＳ１の延出方向に積層されたフェライト系ステンレス鋼板の積層構造体であるが、これに限られるものでなく、ステータ２０の具体的態様は適宜変更可能である。

図１に示すステータ２０の内周面には、シャフトＳ１に向かって延出する１対の芯部２１，２１が設けられている。なお、極部１１の外周部と芯部２１の内周部とは非接触であり、極部１１はステータ２０の内側で回転可能に設けられている。１対の芯部２１，２１には１対のコイル３０，３０が設けられている。コイル３０は、ステータ２０の芯部２１に固定されてシャフトＳ１を挟んで対になるよう設けられる。

充放電部４０は、１対のコイル３０，３０と接続可能に設けられる。充放電部４０は、例えばリチウムイオンバッテリ等の二次電池であるが、１対のコイル３０，３０に対する電力の供給による放電と１対のコイル３０，３０からの電力の供給による充電とが可能な充放電体であればよく、例えばキャパシタ等の蓄電可能な受動素子であってもよい。実施形態１では、１対のコイル３０，３０は、充放電部４０と接続された場合に充放電部４０に対して並列に接続される。

切替回路５０は、１対のコイル３０，３０と充放電部４０との接続を切替可能に設けられる。図３に示す切替回路５０は、第１スイッチ５１と、第２スイッチ５２と、第３スイッチ５３とを含む。第１スイッチ５１は、充放電部４０の正極と１対のコイル３０，３０との間の接続を開閉可能に設けられる。第２スイッチ５２は、第１スイッチ５１と１対のコイル３０，３０との間の接続を開閉可能に設けられる。第１スイッチ５１と第２スイッチ５２とは、配線４１を介して接続される。第２スイッチ５２とコイル３０，コイル３０とは、配線４２を介して接続される。第３スイッチ５３は、充放電部４０の負極と１対のコイル３０，３０との間の接続を開閉可能に設けられる。充放電部４０と第３スイッチ５３とは、配線４３を介して接続される。配線４３が接続される充放電部４０の負極側は、接地電位と接続されるように設けられている。図３等では、配線４３に接続される接地電位をグランドＧＮＤで図示している。第３スイッチ５３と１対のコイル３０，３０とは、配線４４を介して接続される。

配線４１と配線４４は、整流部Ｄ１を介して接続される。整流部Ｄ１は、配線４４側から配線４１側に電流を流し、逆方向の電流を流さない。配線４２と配線４３は、整流部Ｄ２を介して接続される。整流部Ｄ２は、配線４３側から配線４２側に電流を流し、逆方向の電流を流さない。整流部Ｄ１及び整流部Ｄ２は、例えばダイオードのように整流作用を有する電気素子であるが、整流器であってもよい。

検出部６０は、ロータ１０の回転角度を検出する第１検出部として機能する。実施形態１の検出部６０は、所定周期でロータ１０の回転角度を検出し、回転角度を示す信号を出力する。なお、検出部６０の具体的態様は、ロータ１０の回転角度を直接検出するものに限定されない。例えば、シャフトＳ１の回転角度を検出する機能を回転駆動部Ｍが含んでいる場合、回転駆動部Ｍから出力されるシャフトＳ１の回転角度に対応してロータ１０の回転角度を制御回路７０が把握可能にしてもよい。無論、回転駆動部Ｍから独立して設けられたエンコーダ等の回転角度検出器をロータ１０又はシャフトＳ１に設けてもよい。

制御回路７０は、ロータ１０の回転角度に応じて切替回路５０の動作を制御する。制御回路７０は、第１制御部７１と、第２制御部７２とを含む。第１制御部７１は、ロータ１０の回転角度に応じて第２スイッチ５２及び第３スイッチ５３の動作を制御する。第２制御部７２は、検出部６０から所定周期で出力される信号に基づいて把握されるロータ１０の回転角度の変化に基づいて、ロータ１０の回転速度を検出する。すなわち、実施形態１の検出部６０と第２制御部７２は協働することで、第２検出部として機能する。また、第２制御部７２は、ロータ１０の回転速度が予め定められた回転速度範囲外である場合、１対のコイル３０，３０と充放電部４０とを非接続にするよう第１スイッチ５１の動作を制御する。この第２制御部７２の機能については後述する。制御回路７０は、例えば集積回路であるが、これに限られるものでなく、第１制御部７１及び第２制御部７２の機能を含む回路又は回路の集合体であればよく、複数の回路によって構成されていてもよい。

図４は、コイル３０、充放電部４０及び切替回路５０を含む回路の概略構成例を示す図である。図４等で示す回路の概略構成では、図３で図示されているロータ１０，検出部６０及び制御回路７０の図示を省略している。図４等に示す回路の概略構成では、充放電部４０と第１スイッチ５１との間に電流計Ａ１が設けられている。また、図４等に示す回路の概略構成では、配線４２とコイル３０との間に電流計Ａ２が設けられている。電流計Ａ１，電流計Ａ２は省略可能である。

図５は、ロータ１０の回転角度と、第１期間Ｔ１、移行期間Ｔ２及び第２期間Ｔ３との関係の一例を示す図である。図５に示す制振装置１の断面図は、図２と同様、図１のＡ−Ａ断面図である。また、図５を参照した説明では、図２に示すロータ１０の回転角度を０度（θ［ｄｅｇ］）とする。回転角度が０度のロータ１０は、極部１１がコイル３０に最接近する。また、図１のＡ−Ａ断面図である図５において、ロータ１０は、左回りに回転するものとする。

第１期間Ｔ１は、ロータ１０の回転角度が−α度からβ度の期間である。移行期間Ｔ２は、ロータ１０の回転角度がβ度からγ度の期間である。第２期間Ｔ３は、ロータ１０の回転角度がγ度からα度の期間である。ここで、α＞γ＞β＞０である。より具体的には、例えば、ロータ１０の回転角度をＤとすると、第１期間Ｔ１におけるロータ１０の回転角度は−α≧Ｄ＞βであり、移行期間Ｔ２におけるロータ１０の回転角度は、β≧Ｄ＞γであり、第２期間Ｔ３におけるロータ１０の回転角度は、γ≧Ｄ＞αであるが、不等号と併記される等号の位置は、矛盾が生じない範囲内で適宜変更可能である。

図５に示す例の場合、α＝９０である。従って、図５に示す第１期間Ｔ１は、ロータ１０の回転角度が−９０度から０度を超えるβ度までの期間である。また、図５に示す移行期間Ｔ２は、ロータ１０の回転角度がβ度からγ度までの期間である。ここで、β及びγは９０度未満であり、かつ、β＜γである。また、図５に示す移行期間Ｔ２は、ロータ１０の回転角度がγ度から９０度までの期間である。

図６は、コイル３０、充放電部４０及び切替回路５０を含む回路の第１期間Ｔ１における状態を示す図である。図７は、コイル３０、充放電部４０及び切替回路５０を含む回路の移行期間Ｔ２における状態を示す図である。図８は、コイル３０、充放電部４０及び切替回路５０を含む回路の第２期間Ｔ３における状態を示す図である。図９は、電流計Ａ１と電流計Ａ２で測定される電流と第１期間Ｔ１、移行期間Ｔ２及び第２期間Ｔ３との関係を示す模式的なグラフである。図１０は、回転駆動部ＭのトルクＷ１と、制振装置１のトルクＷ２と、トルクＷ１とトルクＷ２が合成された合成トルクＷ３との関係を示す図である。

図６から図１０を参照した説明では、第１スイッチ５１がＯＮであるものとする。すなわち、１対のコイル３０，３０と充放電部４０とが接続されているものとする。また、図９のＬ１は、電流計Ａ１により計測される電流を示す。また、図９のＬ２は、電流計Ａ２により計測される電流を示す。

図１０のトルクＷ１で示すように、実施形態１では、回転駆動部Ｍのトルクの変動によるトルクリップルが１８０度周期で生じるものとする。また、第１期間Ｔ１が、回転駆動部Ｍのトルクの変動においてトルクが最小になる期間を含む。また、第２期間Ｔ３が、回転駆動部Ｍのトルクの変動においてトルクが最大になる期間を含む。また、移行期間Ｔ２は、第１期間Ｔ１から移行期間Ｔ２への期間である。図１０では、トルクＷ１における最低トルクＰ１と、最高トルクＰ２を示している。実施形態１の制振装置１は、図１０のトルクＷ１で示す回転駆動部Ｍのトルクリップルを前提として設けられている。

検出部６０により検出されるロータ１０の回転角度が第１期間Ｔ１の回転角度に該当する場合、第１制御部７１は、図６に示すように、第２スイッチ５２と第３スイッチ５３の両方をＯＮにする。これによって充放電部４０からコイル３０に電力が供給され、コイル３０が励磁される。このため、第１期間Ｔ１においては、図９に示すように、充放電部４０から１対のコイル３０，３０に向かって流れる電流が電流計Ａ１及び電流計Ａ２によって計測される。従って、図５に示す−α度からβ度の間、１対の極部１１，１１が１対のコイル３０，３０に引き寄せられるように磁力が働く。

実施形態１では、第１期間Ｔ１における１対のコイル３０，３０の磁力は、図１０のトルクＷ２に示すように、ロータ１０の回転角度が−α度（−９０度）から０度に向かって変化する間、極部１１をコイル３０に引き寄せてロータ１０の回転角度を０度に向かわせるプラスのトルクをロータ１０に生じさせる。ロータ１０の回転角度が０度になると、当該トルクは０になる。また、当該磁力は、ロータ１０の回転角度が０度を超えると、極部１１をコイル３０に引き寄せてロータ１０の回転角度を０度に戻そうとするマイナスのトルクをロータ１０に生じさせる。

検出部６０により検出されるロータ１０の回転角度が移行期間Ｔ２の回転角度に該当する場合、第１制御部７１は、図７に示すように、第２スイッチ５２をＯＦＦにし、第３スイッチ５３をＯＮにする。これによって１対のコイル３０，３０、配線４３、配線４４、第３スイッチ５３及び整流部Ｄ２を含む閉回路が形成されて当該閉回路内で電流が還流する。当該閉回路における電流の還流経路には、充放電部４０、第１スイッチ５１、第２スイッチ５２及び電流計Ａ１が含まれないため、コイル３０と充放電部４０との間に電流Ｌ１は生じない。このため、移行期間Ｔ２においては、図９に示すように、電流計Ａ１が電流を計測しなくなる。また、電流計Ａ２が計測する電流Ｌ２が第１期間Ｔ１よりも増加する。移行期間Ｔ２では、当該閉回路内で還流する電流によって励磁され続けて磁力を生じるコイル３０と、充放電部４０の回転角度の変化とによって生じる電磁誘導で、当該閉回路内を流れる電流Ｌ２が若干増加する。従って、図５に示すβ度からγ度の間、１対の極部１１，１１が１対のコイル３０，３０に引き寄せられるように働く磁力は、−α度からβ度の間よりも若干増加する。なお、移行期間Ｔ２における電流の増加及びこれに伴う電圧の上昇の度合いは、ロータ１０が強磁性体である場合に比して有意に小さい。

実施形態１では、移行期間Ｔ２における１対のコイル３０，３０の磁力は、ロータ１０の回転角度がβ度からγ度に向かって変化する間、極部１１をコイル３０に引き寄せてロータ１０の回転角度を０度に戻そうとするマイナスのトルクをロータ１０に生じさせる（図１０参照）。

検出部６０により検出されるロータ１０の回転角度が第２期間Ｔ３の回転角度に該当する場合、第１制御部７１は、図８に示すように、第２スイッチ５２と第３スイッチ５３の両方をＯＦＦにする。これによって１対のコイル３０，３０と充放電部４０の正極との間に整流部Ｄ１が介在し、１対のコイル３０，３０と充放電部４０の負極との間に整流部Ｄ２が介在する回路が形成される。整流部Ｄ１は、充放電部４０の負極からコイル３０側に流れる電流を流す整流作用を生じさせる。整流部Ｄ２は、１対のコイル３０，３０から充放電部４０側に流れる電流を流す整流作用を生じさせる。従って、移行期間Ｔ２に還流していた電流が充放電部４０に流れ込む。すなわち、第２期間Ｔ３では、１対のコイル３０，３０の電流が回生電流となって充放電部４０を充電するように作用する。このため、移行期間Ｔ２においては、図９に示すように、１対のコイル３０，３０から充放電部４０に向かって流れる電流が電流計Ａ１及び電流計Ａ２によって計測される。回生電流は、徐々に減少する。なお、電流計Ａ１が設けられる充放電部４０と第１スイッチ５１との間では、第１期間Ｔ１と第２期間Ｔ３とで計測される電流の向きが逆転する。従って図９では右向きをプラス、左向きをマイナスとして表示している。

実施形態１では、第２期間Ｔ３における１対のコイル３０，３０の磁力は、図１０に示すように、ロータ１０の回転角度がα度（９０度）に向かって変化する間、極部１１をコイル３０に引き寄せてロータ１０の回転角度を０度に戻そうとするマイナスのトルクをロータ１０に生じさせる。当該マイナスのトルクは、極部１１がコイル３０に引き寄せられる力がピークを迎えた後に減少する。

図６から図１０を参照して説明したように、実施形態１では、ロータ１０の回転角度が−９０度から０度になるまでロータ１０にプラスのトルクが働く。このため、ロータ１０に働くプラスのトルクが、最低トルクＰ１を含む回転駆動部Ｍのトルクに合成され、第１期間Ｔ１においてシャフトＳ１に働く合成トルクＷ３を第１期間Ｔ１におけるトルクＷ１よりも高くする。一方、ロータ１０の回転角度が０度から９０度になるまでロータ１０にマイナスのトルクが働く。このため、ロータ１０に働くマイナスのトルクが、最高トルクＰ２を含む回転駆動部Ｍのトルクに合成され、第２期間Ｔ３においてシャフトＳ１に働く合成トルクＷ３を第２期間Ｔ３におけるトルクＷ１よりも低くする。これによって、図１０の合成トルクＷ３が示すように、トルクＷ１に比してトルクの変動幅がより小さくなる。

図６から図１０を参照して説明した第１期間Ｔ１、移行期間Ｔ２、第２期間Ｔ３は、周期的に繰り返される。実施形態１では、ロータ１０が１回転する回転角度の変化（３６０度）のうち１／２（１８０度）を１周期として、第１期間Ｔ１、移行期間Ｔ２、第２期間Ｔ３が繰り返される。すなわち、実施形態１では、−９０度から０度を挟んだ９０度を１周期、９０度から１８０度を挟んだ２７０度を１周期として、ロータ１０が１回転する間に２周期分の第１期間Ｔ１、移行期間Ｔ２、第２期間Ｔ３が繰り返し行われる。なお、９０度から２７０度の１周期では、「１８０度」が、−９０度から０度を挟んだ９０度の１周期における「０度」に対応する。

なお、極部１１の数をｎとすると、制振装置１が生じさせるトルクリップルは、（３６０／ｎ）度周期になる。従って、実施形態１では、ｎ＝２であるので、制振装置１が生じさせるトルクＷ２のトルクリップルは、図１０に示すように１８０度周期になる。これによって、図１０に示すような２次変動トルクであるトルクＷ１を生じさせる回転駆動部Ｍによるトルクの変動幅を小さくするトルクＷ２を生じさせる制振装置１を提供することができる。言い換えれば、極部１１の数がｎである制振装置１は、ｎ次変動のトルクリップルを生じさせる回転駆動部Ｍに対応した構成である。

また、βとγの具体的な値は、移行期間Ｔ２におけるトルクＷ１に含まれるトルクの漸増とトルクＷ２に含まれるトルクの漸減とを対応させ、ロータ１０の回転角度がγからαになる期間内に回生電流値が０又はより０に近い値になるよう、制振装置１の具体的態様、特に、ロータ１０及び極部１１並びにコイル３０が生じさせるトルクに応じて設定される。

図６から図１０を参照して説明した、制振装置１によるトルクＷ２は、回転速度が予め定められた回転速度範囲内である場合に生じるよう制御される。当該回転速度範囲は、合成トルクＷ３によるトルクの変動幅がトルクＷ１によるトルクの変動幅よりも小さくなるシャフトＳ１の回転速度範囲である。当該回転速度範囲は、制振装置１の具体的態様、特に、ロータ１０及び極部１１並びにコイル３０がシャフトＳ１の回転速度に応じて生じさせるトルクに対応する。言い換えれば、合成トルクＷ３によるトルクの変動幅がトルクＷ１によるトルクの変動幅よりも小さくなるシャフトＳ１の回転速度範囲が、制振装置１の有効回転速度範囲である。当該有効回転速度範囲を示す情報は、第２制御部７２が取得可能な状態で制御回路７０（図３参照）に記憶されている。第２制御部７２は、検出部６０からの信号に基づいて求められたロータ１０の回転速度が、当該情報の示す有効回転速度範囲に含まれるか判定する。

図１１は、合成トルクＷ６によるトルクの変動幅がトルクＷ１よりも大きくなる回転速度で第１スイッチ５１をＯＮにした例を示す図である。ロータ１０及び極部１１並びにコイル３０が生じさせるトルクは、回転速度に応じて増減する。このため、図１１のトルクＷ５１で示すように、ロータ１０及び極部１１並びにコイル３０が生じさせるトルクの変動幅がトルクＷ１よりもトルクの変動幅が２倍を超えると、トルクＷ１とトルクＷ５１とを合成した合成トルクＷ６によるトルクの変動幅がトルクＷ１によるトルクの変動幅よりも大きくなる。このような回転速度域で、図６から図１０を参照して説明したコイル３０の励磁等が有効になると、シャフトＳ１に働くトルクの変動幅が制振装置１によってより大きくなってしまうことになる。なお、図１１に示すトルクＷ５２は、トルクＷ５１の原点をトルクＷ１と同じ位置に移動させた仮想的なものである。

そこで、実施形態１では、ロータ１０の回転速度が予め定められた回転速度範囲外である場合、第２制御部７２は、第１スイッチ５１をＯＦＦにする。第１スイッチ５１がＯＦＦになると、１対のコイル３０，３０と充放電部４０とが非接続の状態になる。これによって、１対のコイル３０，３０と充放電部４０との間の電流が生じなくなる。すなわち、ロータ１０及び極部１１並びにコイル３０が生じさせるトルクによってシャフトＳ１に働くトルクの変動幅が制振装置１によってより大きくなってしまう状態の発生を抑制できる。

一方、ロータ１０の回転速度が予め定められた回転速度範囲内である場合、第２制御部７２は、第１スイッチ５１をＯＮにする。これによって、図６から図１０を参照して説明したように、トルクＷ２を生じさせることでトルクＷ１よりもトルクの変動幅が小さい合成トルクＷ３を生じさせることができる。

以上、実施形態１によれば、制御回路７０は、第１期間Ｔ１に充放電部４０から１対のコイル３０，３０に電力が供給され、第２期間Ｔ３に１対のコイル３０，３０の電力が充放電部４０に供給され、移行期間Ｔ２に充放電部４０を含まない１対のコイル３０，３０の閉回路が形成されるよう切替回路５０を動作させる。これによって、トルクＷ１によるトルクの変動を低減させるよう作用するトルクＷ２を生じさせることができる。従って、シャフトＳ１に働くトルクを、トルクＷ１に比してトルクの変動幅がより小さい合成トルクＷ３にすることができる。よって、回転駆動部ＭによるトルクＷ１のトルクリップルを低減できる。また、ロータ１０は、軟磁性体である。このため、単にロータ１０が回転しても、制振装置１が発電機のようにふるまうことを抑制することができる。従って、コイル３０を含む回路に要求される高電圧耐性のレベルをより低くすることができ、制振装置１をより簡易な構成にすることができる。

また、切替回路５０は、１対のコイル３０，３０と充放電部４０との接続を開閉する第１スイッチ５１を含む。制御回路７０は、有効回転速度範囲外である場合、１対のコイル３０，３０と充放電部４０とを非接続にする。これによって、トルクＷ１のトルクの変動幅を小さくするよう働くトルクＷ２をより確実に生じさせることができる。

特に、回転駆動部Ｍが自動車に搭載されるエンジンである場合、出力軸の回転速度が低回転速度域である場合にトルクリップルによる振動が大きくなりやすい。このような低回転速度域に対応する制振装置１を当該エンジンに取り付けることで、振動を大幅に抑制することができる。

なお、図１０を参照した説明では、トルクＷ１が正弦波と同様に形の整った波形である場合を例としているが、回転駆動部Ｍによるトルクの変動と回転角度との関係及び当該変動に対応した制振装置１によるトルクの変動と回転角度との関係はこれに限られるものでない。回転駆動部Ｍによるトルクの変動が正弦波とは異なる波形を描く場合であっても、回転駆動部Ｍによるトルク平均に対してトルクが小さくなるタイミングでコイル３０を励磁し、回転駆動部Ｍによるトルク平均に対してトルクが大きくなるタイミングでコイル３０から充放電部４０に電力を回生させるようにすることで、同様の効果を奏することができる。

（変形例）
図１２は、コイル３１、充放電部４０及び切替回路５０を含む変形例における回路の概略構成例を示す図である。実施形態１では、１対のコイル３０，３０は、充放電部４０と接続された場合に充放電部４０に対して並列に接続されていたが、これに限られるものでない。図１２に示すように、１対のコイル３１，３１は、充放電部４０と接続された場合に充放電部４０に対して直列に接続されるようにしてもよい。図１２に示す１対のコイル３１，３１は、充放電部４０に対して直列に接続されることを除いて１対のコイル３０，３０と同様の構成である。

変形例によれば、実施形態１に比して１対のコイル３１，３１のインダクタンスをより高めやすくなる。

（実施形態２）
図１３は、実施形態２の制振装置１Ａの主要構成を示す断面図である。図１４は、コイル３０Ａ、充放電部４０及び切替回路５０を含む実施形態２における回路の概略構成例を示す図である。

実施形態２の制振装置１Ａが備えるロータ１０Ａは、シャフトＳ１を挟んで互いに径方向の反対側に突出するよう設けられた対となる極部１１Ａを複数有する。図１３では、ロータ１０Ａが１２対２４個の極部１１Ａを有する構成を例示している。このため、制振装置１Ａが生じさせるトルクリップルは、１５度周期になる。従って、２４次変動のトルクリップルを生じさせる回転駆動部Ｍに対応した構成として制振装置１Ａを用いることができる。

極部１１Ａの対の数は、コイル３０Ａの対の数以上である。図１３に示す構成の場合、極部１１Ａの数と、コイル３０Ａの数とは等しい。すなわち、コイル３０Ａは、シャフトＳ１を挟んで１２対２４個設けられる。ステータ２０Ａは、コイル３０Ａを支持するための形態で設けられる。また、芯部２１Ａの数は、コイル３０Ａの数に対応する。

コイル３０Ａは、切替回路５０を共有する。具体的には、図１４に例示するように、全てのコイル３０Ａが並列に接続され、充放電部４０との電気的な接続経路に設けられた第１スイッチ５１、第２スイッチ５２及び第３スイッチ５３並びに整流部Ｄ１及び整流部Ｄ２を共有している。言い換えれば、図１４に示す構成は、図４に示す構成における２つのコイル３０がより多数のコイル３０Ａに置換された点を除いて、図４に示す構成と同様である。

なお、図１４では、全てのコイル３０Ａが充放電部４０に対して並列であるが、これに限られるものでない。例えば、図１２に示す構成と同様、全てのコイル３０Ａが充放電部４０に対して直列であってもよい。また、対になるコイル３０Ａが互いに並列又は直列の一方の形態で接続され、複数対のコイル３０Ａ，３０Ａが互いに並列又は直列の他方の形態で接続されてもよい。すなわち、直列と並列は混在していてもよい。

実施形態２におけるコイル３０Ａと充放電部４０との切替周期は、極部１１Ａの数に対応する。すなわち、実施形態２では、例えばα＝７．５である。

図１３及び図１４を参照して特筆した事項を除いて、実施形態２のロータ１０Ａ、極部１１Ａ、ステータ２０Ａ、芯部２１Ａ、コイル３０Ａはそれぞれ、実施形態１のロータ１０、極部１１、ステータ２０、芯部２１、コイル３０と同様の構成である。以上、特筆した事項を除いて、制振装置１Ａの構成は、制振装置１と同様である。

実施形態２によれば、極部１１Ａの数を回転駆動部Ｍによるトルクの変動周期に対応した数にすることで、回転駆動部Ｍによるトルクの変動周期に対応した周期で制振装置１Ａによるトルクの変動を生じさせることができる。

また、複数対のコイル３０Ａの切替制御タイミングを統一することができる。このため、仮に複数対のコイル３０Ａがそれぞれ異なるタイミングで動作した場合に生じる誤動作の可能性を、図１４に示す構成では排除することができる。従って、制振装置１Ａの誤動作を抑制することができる。

（実施形態３）
図１５は、実施形態３の制振装置１Ｂの主要構成を示す断面図である。実施形態３の制振装置１Ｂが備える極部１１Ｂの対の数は、コイル３０Ｂの対の数より多い。図１５に示す構成の場合、コイル３０Ｂは、シャフトＳ１を挟んで２対４個設けられる。ステータ２０Ｂは、コイル３０Ｂを支持するための形態で設けられる。また、芯部２１Ｂの数は、コイル３０Ｂの数に対応する。

実施形態３におけるコイル３０Ｂと充放電部４０との切替周期は、極部１１Ｂの数に対応する。すなわち、実施形態３では、実施形態２と同様、例えばα＝７．５である。

図１５を参照して特筆した事項を除いて、実施形態３のロータ１０Ｂ、極部１１Ｂ、ステータ２０Ｂ、芯部２１Ｂ、コイル３０Ｂはそれぞれ、実施形態２のロータ１０Ａ、極部１１Ａ、ステータ２０Ａ、芯部２１Ａ、コイル３０Ａと同様の構成である。以上、特筆した事項を除いて、制振装置１Ｂの構成は、制振装置１と同様である。

実施形態３によれば、より少ないコイル３０Ｂによって実施形態２と同様の効果を奏することができる。

１，１Ａ，１Ｂ制振装置
１０，１０Ａ，１０Ｂロータ
１１，１１Ａ，１１Ｂ極部
２０，２０Ａ，２０Ｂステータ
２１，２１Ａ，２１Ｂ芯部
３０，３１，３０Ａ，３０Ｂコイル
４０充放電部
５０切替回路
５１第１スイッチ
５２第２スイッチ
５３第３スイッチ
６０検出部
７０制御回路
７１第１制御部
７２第２制御部
Ｄ１，Ｄ２整流部
Ｓ１シャフト
Ｍ回転駆動部

Claims

回転駆動部の出力軸又は前記出力軸の回転と連動して回転するシャフトに固定されて前記出力軸の回転に応じて回転する軟磁性体のロータと、
前記ロータの回転軸の径方向の周囲に設けられるステータと、
前記ステータに固定されて前記回転軸を挟んで対になるよう設けられたコイルと、
前記コイルと接続可能に設けられる充放電部と、
前記コイルと前記充放電部との接続を切替可能に設けられる切替回路と、
前記ロータの回転角度を検出する第１検出部と、
前記ロータの回転角度に応じて前記切替回路の動作を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記回転駆動部で生じるトルクの変動においてトルクが最小になる期間を含む第１期間に対応する前記ロータの回転角度で前記充放電部から前記コイルに電力が供給され、前記トルクが最大になる期間を含む第２期間に対応する前記ロータの回転角度で前記コイルの電力が前記充放電部に供給され、前記第１期間から前記第２期間への移行期間に対応する前記ロータの回転角度で前記充放電部と前記コイルとの間の電流が生じない前記コイルの閉回路が形成されるよう前記切替回路を動作させる
制振装置。
前記ロータの回転速度を検出する第２検出部を備え、
前記切替回路は、前記コイルと前記充放電部との接続を開閉するスイッチを含み、
前記制御回路は、前記回転速度が予め定められた前記制振装置の有効回転速度範囲外である場合、前記コイルと前記充放電部とを非接続にする
請求項１に記載の制振装置。
前記コイルは、複数対設けられ、
前記ロータは、前記回転軸を挟んで互いに径方向の反対側に突出するよう設けられた対となる極部を複数有し、
前記極部の対の数は、前記コイルの対の数以上である
請求項１又は２に記載の制振装置。
複数対のコイルは、前記切替回路を共有する
請求項３に記載の制振装置。
前記対になるよう設けられたコイルは、前記充放電部に対して並列に接続可能に設けられる
請求項１から４のいずれか一項に記載の制振装置。
前記対になるよう設けられたコイルは、前記充放電部に対して直列に接続可能に設けられる
請求項１から４のいずれか一項に記載の制振装置。