JPH04312236A - 防振装置 - Google Patents
防振装置Info
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- JPH04312236A JPH04312236A JP7296091A JP7296091A JPH04312236A JP H04312236 A JPH04312236 A JP H04312236A JP 7296091 A JP7296091 A JP 7296091A JP 7296091 A JP7296091 A JP 7296091A JP H04312236 A JPH04312236 A JP H04312236A
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- 239000003990 capacitor Substances 0.000 abstract description 4
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- 101000582320 Homo sapiens Neurogenic differentiation factor 6 Proteins 0.000 description 1
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Landscapes
- Vibration Prevention Devices (AREA)
- Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、防振装置に関し、詳し
くは機械部材に発生する機械振動を抑制する防振装置に
関するものである。
くは機械部材に発生する機械振動を抑制する防振装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の防振装置としては、例えば防振ゴ
ムを用いて振動エネルギを吸収することにより機械振動
の抑制を図る装置や、機械振動の位相、振幅などを解析
し、機械振動に対して逆相となる振動を外部から機械部
材に対して強制的に加えることによって機械振動を抑制
するアクティブダンパなどがある。
ムを用いて振動エネルギを吸収することにより機械振動
の抑制を図る装置や、機械振動の位相、振幅などを解析
し、機械振動に対して逆相となる振動を外部から機械部
材に対して強制的に加えることによって機械振動を抑制
するアクティブダンパなどがある。
【０００３】しかし、上述の装置では、振動の周波数，
振幅などの条件によっては機械部材に発生する機械振動
の抑制を十分にはかれないと言う問題があった。そこで
、本発明者により機械振動をセミアクティブに抑制する
方法が、特願平１−１５６１６２号の願書に添付した明
細書及び図面、及び、１９９０年電子情報通信学会秋期
全国大会講演論文Ａ−１８７「圧電素子を用いた共振振
動の抑圧」等により提案されている。これは、振動体で
ある機械部材にとりつけられた電気機械変換素子が機械
部材の変形に伴って変形し、機械振動と同一周波数の電
気出力を発生しようとすると、電気機械変換素子の容量
リアクタンス成分とインピーダンス素子が構成する閉回
路の反共振周波数が機械部材の振動周波数に略一致され
ているから、電気機械変換素子の電気端子にほとんど電
流が流れなくすることができる。電気機械変換素子の変
形量は、その電気端子の出力端の電流の大きさに比例す
るが、このように電流が流れにくくなると、電気機械変
換素子の機械変形が禁止され、振動の抑圧が行われると
言うものである。
振幅などの条件によっては機械部材に発生する機械振動
の抑制を十分にはかれないと言う問題があった。そこで
、本発明者により機械振動をセミアクティブに抑制する
方法が、特願平１−１５６１６２号の願書に添付した明
細書及び図面、及び、１９９０年電子情報通信学会秋期
全国大会講演論文Ａ−１８７「圧電素子を用いた共振振
動の抑圧」等により提案されている。これは、振動体で
ある機械部材にとりつけられた電気機械変換素子が機械
部材の変形に伴って変形し、機械振動と同一周波数の電
気出力を発生しようとすると、電気機械変換素子の容量
リアクタンス成分とインピーダンス素子が構成する閉回
路の反共振周波数が機械部材の振動周波数に略一致され
ているから、電気機械変換素子の電気端子にほとんど電
流が流れなくすることができる。電気機械変換素子の変
形量は、その電気端子の出力端の電流の大きさに比例す
るが、このように電流が流れにくくなると、電気機械変
換素子の機械変形が禁止され、振動の抑圧が行われると
言うものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
防振装置に於いて、その振動抑圧効果はインピーダンス
素子の値により変化するのに対して、その最適決定法が
述べられていなかった。そのために、場合によっては十
分な防振効果が得られないことがある。すなわち、前記
機械部材の共振の鋭さＱに対して、電気機械変換素子の
容量リアクタンス成分とインピーダンス素子が構成する
閉回路の共振の鋭さＱが大きすぎると共振周波数に於い
ては振動の抑制効果が高いが、共振周波数を少しでもは
ずれると振動の抑圧がほとんどできないと言う事がある
。またその逆の場合には、もちろん共振周波数に於いて
も振動の抑制効果が小さい。
防振装置に於いて、その振動抑圧効果はインピーダンス
素子の値により変化するのに対して、その最適決定法が
述べられていなかった。そのために、場合によっては十
分な防振効果が得られないことがある。すなわち、前記
機械部材の共振の鋭さＱに対して、電気機械変換素子の
容量リアクタンス成分とインピーダンス素子が構成する
閉回路の共振の鋭さＱが大きすぎると共振周波数に於い
ては振動の抑制効果が高いが、共振周波数を少しでもは
ずれると振動の抑圧がほとんどできないと言う事がある
。またその逆の場合には、もちろん共振周波数に於いて
も振動の抑制効果が小さい。
【０００５】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、振動体である機械部材に応じて
、電気機械変換素子を用いた防振装置の効果を十分に得
ることができる優れた防振装置を得ることをその目的と
している。
になされたものであり、振動体である機械部材に応じて
、電気機械変換素子を用いた防振装置の効果を十分に得
ることができる優れた防振装置を得ることをその目的と
している。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の防振装置に於いては、機械部材にとりつけら
れ、機械的振動及び電気的振動のエネルギ変換を行う電
気機械変換素子と、電気機械変換素子に接続され、該電
気機械変換素子とともに閉回路を構成するインピーダン
ス素子とを具備し、前記電気機械変換素子の容量リアク
タンス成分と前記インピーダンス素子が構成する閉回路
の反共振周波数を、前記機械部材の機械振動周波数に略
一致させ、かつ該電気機械変換素子の容量リアクタンス
成分とインピーダンス素子が構成する閉回路の共振の鋭
さＱと、前記機械部材の共振の鋭さＱとが略一致するよ
うにインピーダンス素子の抵抗成分を調節してある。
に本発明の防振装置に於いては、機械部材にとりつけら
れ、機械的振動及び電気的振動のエネルギ変換を行う電
気機械変換素子と、電気機械変換素子に接続され、該電
気機械変換素子とともに閉回路を構成するインピーダン
ス素子とを具備し、前記電気機械変換素子の容量リアク
タンス成分と前記インピーダンス素子が構成する閉回路
の反共振周波数を、前記機械部材の機械振動周波数に略
一致させ、かつ該電気機械変換素子の容量リアクタンス
成分とインピーダンス素子が構成する閉回路の共振の鋭
さＱと、前記機械部材の共振の鋭さＱとが略一致するよ
うにインピーダンス素子の抵抗成分を調節してある。
【０００７】
【作用】上記の構成を有する本発明の防振装置に於いて
は、電気機械変換素子の容量リアクタンス成分とインピ
ーダンス素子が構成する閉回路の共振の鋭さＱと、前記
機械部材の共振の鋭さＱとが略一致するようにインピー
ダンス素子の抵抗成分を調節してあるので、共振周波数
付近に於いて一様に振動を抑制することができる。
は、電気機械変換素子の容量リアクタンス成分とインピ
ーダンス素子が構成する閉回路の共振の鋭さＱと、前記
機械部材の共振の鋭さＱとが略一致するようにインピー
ダンス素子の抵抗成分を調節してあるので、共振周波数
付近に於いて一様に振動を抑制することができる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。図１は、本発明の防振装置の一実施
例である。この防振装置１０は、振動子１００の振動を
抑制するものである。振動子１００は、角柱形状を有す
る金属弾性体１１０に励振用圧電体１２０が着設され、
支持部材１３０により支持された構造をとっている。励
振用圧電体１２０は、図示しない駆動装置に電気的に接
続されている。ここに、金属弾性体１１０の寸法は、長
さｌ＝６０ｍｍ、幅ｗ＝９ｍｍ、厚さｔ＝１ｍｍとした
。
参照して説明する。図１は、本発明の防振装置の一実施
例である。この防振装置１０は、振動子１００の振動を
抑制するものである。振動子１００は、角柱形状を有す
る金属弾性体１１０に励振用圧電体１２０が着設され、
支持部材１３０により支持された構造をとっている。励
振用圧電体１２０は、図示しない駆動装置に電気的に接
続されている。ここに、金属弾性体１１０の寸法は、長
さｌ＝６０ｍｍ、幅ｗ＝９ｍｍ、厚さｔ＝１ｍｍとした
。
【０００９】一方、防振装置１０は、金属弾性体１１０
に着設された防振用圧電体２０と、防振用圧電体２０に
接続されたインピーダンス素子３０からなる。このイン
ピーダンス素子３０は、コイルＬａ３１、可変抵抗Ｒａ
３２及びコンデンサＣａ３３より構成されている。また
、励振用圧電体１２０と防振用圧電体２０は、形状・材
質ともに同じものを用いている。
に着設された防振用圧電体２０と、防振用圧電体２０に
接続されたインピーダンス素子３０からなる。このイン
ピーダンス素子３０は、コイルＬａ３１、可変抵抗Ｒａ
３２及びコンデンサＣａ３３より構成されている。また
、励振用圧電体１２０と防振用圧電体２０は、形状・材
質ともに同じものを用いている。
【００１０】上述の振動子１００の振動特性の実測結果
を図２に示す。振動モードは曲げ振動１次モードで、そ
の共振周波数ｆｒ＝１．４４３ｋＨｚ、単位入力電圧あ
たりの端部最大振幅Ｕ０／Ｖ＝０．５８６μｍ／Ｖ、共
振の鋭さＱ０＝７２及び共振点における圧電体１２０の
入力アドミッタンスＣ０は１．３８ｎＦであった。
を図２に示す。振動モードは曲げ振動１次モードで、そ
の共振周波数ｆｒ＝１．４４３ｋＨｚ、単位入力電圧あ
たりの端部最大振幅Ｕ０／Ｖ＝０．５８６μｍ／Ｖ、共
振の鋭さＱ０＝７２及び共振点における圧電体１２０の
入力アドミッタンスＣ０は１．３８ｎＦであった。
【００１１】図３は、上述の振動子１００及び防振装置
１０の電気的等価回路を示す回路図である。励振用圧電
素子１２０は、機械コンプライアンスＣｍ１２１、力係
数１２２及び静電容量Ｃ０１２３によって表すことがで
きる。防振用圧電体２０も同様である。また、金属弾性
体１１０も、ＬＭ１１１、ＣＭ１１２、ＲＭ１１３の直
列等価回路で表すことができる。
１０の電気的等価回路を示す回路図である。励振用圧電
素子１２０は、機械コンプライアンスＣｍ１２１、力係
数１２２及び静電容量Ｃ０１２３によって表すことがで
きる。防振用圧電体２０も同様である。また、金属弾性
体１１０も、ＬＭ１１１、ＣＭ１１２、ＲＭ１１３の直
列等価回路で表すことができる。
【００１２】今回、励振用圧電体１２０と防振用圧電体
２０を振動プロファイルに関して金属弾性体上の対象な
位置に着設したので、２つの圧電体は単純な等価回路で
表現でき、上述の電気的等価回路はさらに簡略化するこ
とが可能で、図４のように表される。同図に於いて、励
振用圧電体１２０の駆動用電源を定電圧電源２００で示
している。
２０を振動プロファイルに関して金属弾性体上の対象な
位置に着設したので、２つの圧電体は単純な等価回路で
表現でき、上述の電気的等価回路はさらに簡略化するこ
とが可能で、図４のように表される。同図に於いて、励
振用圧電体１２０の駆動用電源を定電圧電源２００で示
している。
【００１３】ここに、各素子の定数は、共振時の測定結
果を元に以下の式を用いて算出した。
果を元に以下の式を用いて算出した。
【００１４】
【数１】
【００１５】
【数２】
【００１６】
【数３】
【００１７】上記ωは、共振周波数ｆｒを用いて以下の
式で表される。
式で表される。
【００１８】
【数４】
【００１９】さらに、コイルＬａ３１及びコンデンサＣ
ａ３３の値は、防振用圧電体２０の静電容量Ｃ０とイン
ピーダンス素子３０が構成する閉回路の反共振周波数を
、前記振動子１００の機械振動周波数ｆｒ＝１．４４３
ｋＨｚに略一致するように選択してある。ここで、コン
デンサＣａ３３を用いているのは、静電容量Ｃ０の値が
比較的小さいので、該機械振動周波数ｆｒに於いて反共
振するコイルは大型になるため、コイルＬａ３１を小型
化するためである。
ａ３３の値は、防振用圧電体２０の静電容量Ｃ０とイン
ピーダンス素子３０が構成する閉回路の反共振周波数を
、前記振動子１００の機械振動周波数ｆｒ＝１．４４３
ｋＨｚに略一致するように選択してある。ここで、コン
デンサＣａ３３を用いているのは、静電容量Ｃ０の値が
比較的小さいので、該機械振動周波数ｆｒに於いて反共
振するコイルは大型になるため、コイルＬａ３１を小型
化するためである。
【００２０】図４に示す等価回路モデルの機械振動系に
流れる電流Ｉは、振動子１００の振動振幅に比例する。 今、定電圧駆動を前提としているので、機械振動系から
みた入力アドミッタンスが振動振幅Ｕと比例すると言え
る。すなわち、振動子１００の自由振動時の入力アドミ
ッタンスと、防振時の入力アドミッタンスを比較すれば
、振動振幅の減衰比Ｕ／Ｕ０を推定することができる。 そこで、上記電気的等価回路に於いて、可変抵抗Ｒａ３
２を変化させる事によって防振装置の共振の鋭さＱを変
化させた場合の、振動振幅Ｕ／Ｕ０の変化を計算した結
果を図５に示す。ここに、非防振時における振動振幅を
Ｕ０、共振の鋭さをＱ０で表している。
流れる電流Ｉは、振動子１００の振動振幅に比例する。 今、定電圧駆動を前提としているので、機械振動系から
みた入力アドミッタンスが振動振幅Ｕと比例すると言え
る。すなわち、振動子１００の自由振動時の入力アドミ
ッタンスと、防振時の入力アドミッタンスを比較すれば
、振動振幅の減衰比Ｕ／Ｕ０を推定することができる。 そこで、上記電気的等価回路に於いて、可変抵抗Ｒａ３
２を変化させる事によって防振装置の共振の鋭さＱを変
化させた場合の、振動振幅Ｕ／Ｕ０の変化を計算した結
果を図５に示す。ここに、非防振時における振動振幅を
Ｕ０、共振の鋭さをＱ０で表している。
【００２１】同図より明らかなように、防振用圧電体２
０の静電容量２３とインピーダンス素子３０が構成する
閉回路の共振の鋭さＱと、前記機械部材である振動子１
００の共振の鋭さＱ０とが略一致するようにインピーダ
ンス素子３０の抵抗成分３２を調節すると、振動子１０
０の振動振幅を最も小さくすることができる。すなわち
、本防振装置１０の防振効果を高めることが可能になる
。
０の静電容量２３とインピーダンス素子３０が構成する
閉回路の共振の鋭さＱと、前記機械部材である振動子１
００の共振の鋭さＱ０とが略一致するようにインピーダ
ンス素子３０の抵抗成分３２を調節すると、振動子１０
０の振動振幅を最も小さくすることができる。すなわち
、本防振装置１０の防振効果を高めることが可能になる
。
【００２２】上記実施例に於いては、被防振源である機
械部材として振動子１００を例にとり説明したが、それ
に限定されるものではなく、それ自身が励振源を持たず
、他の励振源の振動が伝搬して振動しているような機械
部材に対し、本防振装置を用いても同様な効果が得られ
るものである。
械部材として振動子１００を例にとり説明したが、それ
に限定されるものではなく、それ自身が励振源を持たず
、他の励振源の振動が伝搬して振動しているような機械
部材に対し、本防振装置を用いても同様な効果が得られ
るものである。
【００２３】また、上記防振用圧電体２０及びインピー
ダンス素子３０が構成する回路は、ほとんど電力消費を
しないと言う点で、電源回路が不要で他の防振装置に対
して有利である。
ダンス素子３０が構成する回路は、ほとんど電力消費を
しないと言う点で、電源回路が不要で他の防振装置に対
して有利である。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の防振装置に於いては、振動体である機械部材に応
じて、電気機械変換素子を用いた防振装置の効果を十分
に得ることができる優れた防振装置を実現することがで
きる。
発明の防振装置に於いては、振動体である機械部材に応
じて、電気機械変換素子を用いた防振装置の効果を十分
に得ることができる優れた防振装置を実現することがで
きる。
【図１】本発明の防振装置の一実施例を示す図である。
【図２】振動子１００の振動特性の実測結果を示す図で
ある。
ある。
【図３】振動子１００及び防振装置１０の電気的等価回
路を示す回路図である。
路を示す回路図である。
【図４】図３で示した等価回路を単純な等価回路に簡略
化した図である。
化した図である。
【図５】可変抵抗Ｒａ３２を変化させる事によって防振
装置の共振の鋭さＱを変化させた場合の、振動振幅Ｕ／
Ｕ０の変化を計算した結果を示す図である。
装置の共振の鋭さＱを変化させた場合の、振動振幅Ｕ／
Ｕ０の変化を計算した結果を示す図である。
１００ 機械部材
２０ 電気機械変換素子
３０ インピーダンス素子
３２ 抵抗成分
Claims (2)
- 【請求項１】 機械部材に発生する機械振動を抑制す
る防振装置に於いて、機械部材にとりつけられ、機械的
振動及び電気的振動のエネルギ変換を行う電気機械変換
素子と、電気機械変換素子に接続され、該電気機械変換
素子とともに閉回路を構成するインピーダンス素子とを
具備し、前記電気機械変換素子の容量リアクタンス成分
と前記インピーダンス素子が構成する閉回路の反共振周
波数を、前記機械部材の機械振動周波数に略一致させ、
かつ、該電気機械変換素子の容量リアクタンス成分とイ
ンピーダンス素子が構成する閉回路の共振の鋭さＱと、
前記機械部材の共振の鋭さＱとが略一致するようにイン
ピーダンス素子の抵抗成分を調節したことを特徴とする
防振装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の防振装置に於いて、
電気機械変換素子として圧電体を用いることを特徴とす
る防振装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7296091A JPH04312236A (ja) | 1991-04-05 | 1991-04-05 | 防振装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7296091A JPH04312236A (ja) | 1991-04-05 | 1991-04-05 | 防振装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04312236A true JPH04312236A (ja) | 1992-11-04 |
Family
ID=13504458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7296091A Pending JPH04312236A (ja) | 1991-04-05 | 1991-04-05 | 防振装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04312236A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0926387A3 (en) * | 1997-12-26 | 2001-04-18 | United Technologies Corporation | Method and apparatus for damping vibration in turbomachine components |
| EP1291551A1 (en) * | 2001-09-11 | 2003-03-12 | BorgWarner Inc. | Control system for vibration employing piezoelectric strain actions |
| FR2951222A1 (fr) * | 2009-10-09 | 2011-04-15 | Snecma | Amortissement d'une piece tournante par dispositif piezoelectrique dissipatif passif ou semi-passif. |
| FR2951223A1 (fr) * | 2009-10-09 | 2011-04-15 | Snecma | Amortissement d'une piece tournante par dispositif piezoelectrique dissipatif semi-actif commute. |
-
1991
- 1991-04-05 JP JP7296091A patent/JPH04312236A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0926387A3 (en) * | 1997-12-26 | 2001-04-18 | United Technologies Corporation | Method and apparatus for damping vibration in turbomachine components |
| US6299410B1 (en) | 1997-12-26 | 2001-10-09 | United Technologies Corporation | Method and apparatus for damping vibration in turbomachine components |
| EP1291551A1 (en) * | 2001-09-11 | 2003-03-12 | BorgWarner Inc. | Control system for vibration employing piezoelectric strain actions |
| FR2951222A1 (fr) * | 2009-10-09 | 2011-04-15 | Snecma | Amortissement d'une piece tournante par dispositif piezoelectrique dissipatif passif ou semi-passif. |
| FR2951223A1 (fr) * | 2009-10-09 | 2011-04-15 | Snecma | Amortissement d'une piece tournante par dispositif piezoelectrique dissipatif semi-actif commute. |
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