JPH04337141A - 磁気ダンパ装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種装置の振動の減衰
や、運動に負荷を与えるための磁気ダンパ装置に関する
。

【０００２】

【従来の技術】この種の磁気ダンパ装置については、文
献として例えば「日本機械学会講演論文集Ｎｏ，８９０
−２６」などによりその理論的基礎が与えられている。 図１４（Ａ），（Ｂ）にはその従来における並進形磁気
ダンパ装置の基本モデルが示されている。図における磁
気ダンパ装置は、一端がコ字形に連結され、他端を上下
に対向させたヨーク１，２と、各ヨーク１，２の上下対
向面にそれぞれ配置され、そのＮ極およびＳ極を対向さ
せた永久磁石３，４と、両永久磁石３，４により構成さ
れる磁気回路の高磁束密度を有する空隙ｄに非接触状態
で配置された導体板５とを備えている。

【０００３】以上の構成において、導体板５が所定の速
度ｖで矢印方向に相対移動すると上記空隙ｄ内の磁束を
切るため、起電力Ｅが導体板５に誘導され、その結果図
１４（Ｂ）に鎖線で示すように渦電流が流れる。この渦
電流が磁界との作用によって上記導体板５に上記の移動
方向と逆向きの制動力を生じさせる。

【０００４】この制動力は、導体板５あるいはヨーク１
，２側に連結された図示しない各種装置や構造物の、振
動の減衰や、運動に負荷を与え、減衰力が運動速度に極
めて正確に比例すること、無接触で作用し安定している
ことおよび温度に対する変化が少ないことなどの利点が
あるので、例えば特開昭６１−１３１８４１号公報に示
すテーブル装置の高精度位置決めなどに用いられている
ほか、各種の用途に応用することができる。そして、上
記公報にも示されているように、通常は、磁石３，４す
なわちヨーク１，２を移動不能に固定し、その固定され
た磁石３，４間に導体板５を所望の直線方向に前後進移
動可能に配置している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
磁気ダンパ装置は、以下に示す問題を有する。すなわち
、導体板５が移動する際にその導体板５が受ける制動力
は、導体板５の移動速度ｖに比例し、永久磁石３，４に
より生じる磁場の強さの２乗に比例し、かつ導体板５の
抵抗率に逆比例するが、このうち上記従来の磁気ダンパ
装置では、磁場の強さと導体板５の抵抗率は一定である
ため、その制動力は移動速度にのみ比例することになる
。

【０００６】従って、その磁気ダンパ装置を各種装置に
連結し、その装置の振動を防止するといった制振装置と
して用いると、係る装置に加わる振動には、振動時の相
対移動速度が種々の異なるものがあるが、それ以外に、
振動の大きさ（振幅）や振動の周波数も様々なものがあ
るため、結局ある固有の振動の大きさ（振幅）や振動の
周波数に対する制振力は有するものの、複数種のファク
ターに対応して効率良く制振することができなかった。 本発明は以上の問題を解決するものであって、この種の
並進形ダンパ装置において、異なる振幅，周波数に対す
る振動に対しても確実に制振，制動させることのできる
磁気ダンパ装置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明に係る磁気ダンパ装置では、ヨークの対向
面の一方ないしは双方に磁石を配置することにより構成
される磁気回路と、この磁気回路の高磁束密度を有する
空隙に非接触状態で配置され、該磁石から発生する磁束
を切る方向に、該磁石とで相対移動する導体とを備えた
磁気ダンパ装置において、前記導体内に抵抗率の異なる
部位を設けるようにした。

【０００８】

【作用】以上の構成の磁気ダンパ装置にあっては、導体
と磁気回路とを相対移動させると、発生する制動力は移
動速度に比例するが、その比例係数は、抵抗率に逆比例
するため、上記のように異なる抵抗率の箇所を設けるこ
とにより、制動力が変更される。よって、種々の振動の
振幅、周波数に対応して、効果的な制振，制動が行われ
る。

【０００９】

【実施例】以下、本発明に係るダンパ装置の好適な一実
施例を添付図面を用いて詳細に説明する。まず本発明に
係るダンパ装置は、ヨーク並びに永久磁石からなる磁気
回路の基本的な構成並びにその磁気回路と導体板との配
置は上記した従来のダンパ装置と同様であり、その特徴
点のみ説明すると、本発明では、上記導体板を以下に示
すごとく改良することにより、導体板を移動させたとき
に生じる制動力を変化させるようにしている。具体的に
は以下の通りである。

【００１０】図１は、本発明の第１実施例を示している
。同図（Ａ）に示すように、本例における導体板１０は
、偏平な帯板状で移動方向に対して一方端側に設けられ
た抵抗率の大きなアルミニウムからなる第１の領域１１
と、他方端側に設けられた抵抗率の小さな銅からなる第
２の領域１２とを有し、両領域１１，１２の境界面１３
を上記移動方向に沿って斜めに傾斜状に配置している。 尚、厚み方向に対しては、変化させていない。

【００１１】ここで、かかる導体板１０を用いて形成さ
れる磁気ダンパ装置の制動力に付いて考えると、制動力
Ｆは、導体板１０と磁気回路との相対移動速度ｖに比例
するため、 Ｆ＝Ｃｖ　　　　　　　　　　　　　　　　…（１）と
なり、上記式（１）の比例定数Ｃは、Ｃ＝Ｂ２　ｔＳＣ
０　／ρ　　　　…（２）と表せられる。ここで、Ｂは
高磁束密度領域における磁束密度，ｔは高磁束密度領域
内に位置する導体板の厚み，Ｓは高磁束密度領域の面積
、Ｃ０　は導体板の形状などによって定まる係数、ρは
導体板の抵抗率である。

【００１２】従って、導体板１０を所定方向に一定速度
ｖで移動させた場合を考えると、上記式（２）中永久磁
石の形状等は変化しないため、Ｂ並びにＳは一定である
。また、導体板１０の厚み並びに形状も一定であるため
、Ｃ０　並びにｔも一定である。しかし、上述のごとく
導体板１０には、移動方向に対して抵抗率の異なる２つ
の領域１１，１２を設けているため、導体板１０と磁気
回路との相対位置関係に対してρは変化する。すなわち
、Ｆはρに逆比例することになる。

【００１３】その結果、図１（Ｂ）に示すように、磁気
回路中に抵抗率の大きな第１の領域１１のみが位置して
いる時には制動力が小さく、一方、抵抗率の小さな第２
の領域１２のみが位置しているときには制動力が大きく
なる。そして、両領域１１，１２が混在している時、す
なわち、磁気回路中に境界面１３が位置している時には
、両領域１１，１２の存在比率に応じて制動力が決定さ
れ、具体的には第２の領域１２側に近付くにつれて制動
力が徐々に上昇する。

【００１４】従って、図１（Ａ）中の矢印方向に導体板
１０を移動させると、当初は比較的弱い制動力が働き、
その後、徐々に制動力が上昇し、最後に比較的強い制動
力が働くことになる。そして、逆方向に移動させると、
上記とは逆に移動するにしたがって制動力が弱くなる。 すなわち本例では、導体板１０の移動中に、磁気ダンパ
装置で生じる制動力を変化させることができるとともに
、往復動させると、その移動方向により、制動力の変化
の過程が異なるのである。

【００１５】図２は本発明に係る磁気ダンパ装置の第２
実施例を示しており、その特徴点のみ説明すると、導体
板１５の移動方向略中央部に、抵抗率の小さな銅からな
る２等辺三角形の第２の領域１６を設けている。具体的
には、導体板１５の移動方向一側縁１５ａに、第２の領
域１６の底辺を位置させている。そして、それ以外の部
位には抵抗率の大きなアルミニウムからなる第１の領域
１７を設けている。

【００１６】かかる構成にすることにより、導体板１５
を矢印方向に移動させると、同図（Ｂ）に示すように、
最初は第１の領域１７により生じる低い制動力が働き、
その移動途中で制動力が徐々に上昇し、次いで減少する
。このように、本例では、上記第１実施例と相違して、
移動途中で制動力が一度変化し、再び元に戻るようにな
り、しかも、往復動させたとしても、移動方向に関係な
く上記の制動力の変化が現れる。尚、第１，第２の領域
１７，１６の配置関係を逆にしても良く、係る場合には
、当初大きな制動力を発揮し、その移動途中で一度小さ
くなった後、元の大きな制動力に戻る。

【００１７】図３は本発明に係る磁気ダンパ装置の第３
実施例を示しており、その特徴点のみ説明すると、本実
施例における導体板２０では、アルミニウムからなる第
１の領域２１と銅からなる第２の領域２２との境界面２
３を略Ｖ字状に設定しており、そのＶ字状の先端を移動
方向に向けている。かかる構成にすることにより、上記
第１実施例と同様に、境界面２３部位で徐々にアルミニ
ウムと銅との存在比率が変化するため、導体板２０を図
（Ａ）中矢印方向に移動させると、同図（Ｂ）に示すよ
うな制動力特性が得られる。すなわち、本例では上記第
１実施例と同様な制動力特性が得られるが、境界面２３
を略Ｖ字状としたため、第２の領域２２の先端側２２ａ
の両側に第１の領域２１が位置するため、接合部位にお
ける機械的強度が向上する。

【００１８】図４は本発明に係る磁気ダンパ装置の第４
実施例における制動力特性を示している。本実施例では
、図１（Ａ）に示した第１実施例と同様の配置パターン
で導体板を形成するが、第１の領域を酸化アルミニウム
（Ａｌ２　Ｏ３　）で形成し、第２の領域をアルミニウ
ムで形成している。第１の領域を形成する酸化アルミニ
ウムは、抵抗率が非常に大きな非導電性の材料であるの
で、第１の領域に基づいて生じる制動力はほぼ零となる
。従って、図４に示すように、本例における制動力特性
は、第１の領域側では、ほとんど制動力がなく、第２の
領域側に入るにしたがって、徐々に制動力が上昇するよ
うになる。尚、本例では、製造のし易さを考慮して、ア
ルミニウムと酸化アルミニウムで２つの領域を形成した
が、より制動力の変化を大きく、すなわち、第２の領域
側で生じさせることのできる制動力をより大きくする場
合には、第２の領域をたとえば銅等の抵抗率のより小さ
なもので形成すれば良い。

【００１９】図５は本発明に係る磁気ダンパ装置の第５
実施例を示している。本例では、上記各実施例と相違し
て、導体板３０の厚み方向で抵抗率の異なる部位を形成
している。すなわち、同図（Ａ），（Ｂ）に示すように
、導体板３０の表面側をアルミニウムからなる第１の領
域３１とし、裏面側を銅からなる第２の領域３２として
いる。そして、本例では、両領域３１，３２の境界面３
３は、導体板３０の表面と平行に設置している。すなわ
ち、アルミニウムと銅との存在比率は、導体板３０の移
動方向に沿って一定である。

【００２０】かかる構成にすることにより、同図（Ｃ）
に示すように、導体板３０を移動させた時に生じる制動
力は一定であるが、両領域３１，３２の厚さｔ１，ｔ２
の比率を変えることにより、導体板３０で得られる制動
力を変化させることができる。その結果、種々の振動の
振幅，周波数に対応して、効果的な制振，制動を行うこ
とが可能となる。尚、本例では上述のごとく移動方向に
対して各領域３１，３２の厚みをそれぞれ一定に保たせ
たが、異ならせても良く、その場合には、上記した各実
施例度同様に、制動力特性も傾斜状になる。

【００２１】図６は本発明に係る磁気ダンパ装置の第６
実施例を示し、本例も上記第５実施例と同様に導体板３
５の厚み方向に抵抗率の異なる領域を形成しているが、
上記実施例と相違して、本例では３層構造としている。 すなわち、導体板３５の両表面には銅からなる第１の領
域３６，３６を設けると共に、それら両領域３６，３６
間に銀からなる第２の領域３７を介在させている。かか
る構成にすることにより、もともと抵抗率の小さい銅と
、その銅よりさらに抵抗率の小さい銀で導体板３５を形
成したため、非常に大きな制動力を得ることができる。 また、銀の両面を銅で被覆した構成としたことにより、
使用時に銀が酸化して抵抗率が変化するのを防止してい
る。尚、本例においても、上記第５実施例と同様に、各
領域３６，３７の厚さの比率を変えることにより所望の
制動力を得ることができ、しかも、本例では２つの第１
の領域３６，３６の厚さを等しくしたが、異なるように
しても良いのはもちろんである。

【００２２】図７は本発明に係る磁気ダンパ装置の第７
実施例を示し、本例では、上記第１実施例と同様に導体
板４０をアルミニウムからなる第１の領域４１と、銅か
らなる第２の領域４２とから形成しているが、本例では
、両領域４１，４２の境界面４３を導体板４０の厚み方
向で移動方向に対し傾斜状に配置していることを特徴と
している。尚、本例の制動力特性は、同図（Ｃ）に示し
ているが、上述の第１実施例と同様の特性傾向を持つ。

【００２３】図８は本発明に係る磁気ダンパ装置の第８
実施例を示しており、同図（Ａ）（Ｂ）に示すように、
本例では、導体板４５の移動方向に沿って、両端部側に
アルミニウムからなる第１の領域４６を形成し、中央部
に直方体状の第２の領域４７を形成している。その結果
、上記した各実施例は、いずれも連続的に制動力が変化
するようにしていたが、本例では、同図（Ｃ）に示すよ
うに断続的、すなわち、導体板４５を移動させて高磁束
密度領域内に中央の第２の領域４７が位置すると急に制
動力が上昇し、次いで、第１の領域４６に至ると急激に
制動力が減少するようになる。

【００２４】図９は本発明に係る磁気ダンパ装置の第９
実施例を示しており、本例でも導体板５０の厚み方向で
抵抗率が異なるようにしている。すなわち、同図（Ａ）
（Ｂ）に示すように、上記第６実施例と同様に第１の領
域５１を銅で形成し、第２の領域５２を銀で形成してい
る。そして具体的には、第２の領域５２の平断面形状を
略等脚台形状に形成し、その等脚台形の下辺を導体板５
０の一側面に露出させている。また、等脚台形の上辺は
、第１の領域５１で覆われている。すなわち、導体板５
０の他側表面には、第１の領域５１のみが存在するよう
になっている。

【００２５】本例の制動力特性は、同図（Ｃ）に示すよ
うに、移動当初は、第１の領域（銅）５１のみによる所
定の制動力が発生し、その後第２の領域５２側に移動す
るにつれて徐々に制動力が向上し、一定期間最高の制動
力が生じた後、徐々に減少して元に戻る。そして、第２
の領域５２の上辺側に対向する第１の領域５１の厚さｔ
３の厚さを制御することにより、上記最高の制動力の大
きさを制御することができる。

【００２６】図１０は本発明に係る磁気ダンパ装置の第
１０実施例における制動力特性を示しており、本実施例
では、第１，第２の領域の形状構成自体は上記第９実施
例と同様であるが、第１の領域を抵抗率の非常に大きな
酸化アルミニウムで形成し、第２の領域を銅で形成して
いる。かかる構成にすることにより、その制動力特性は
同図に示すように当初はほとんど零で、途中で急激に制
動力が上昇した後、再びほぼ零に戻るようになる。

【００２７】図１１は本発明に係る磁気ダンパ装置の第
１１実施例を示しており、本実施例では、導体板５５の
形成する第１の領域５６と第２の領域５７との境界面５
８を同図（Ａ）に示すように鋸状にしている。さらに、
第１の領域５６を酸化アルミニウムで形成し、第２の領
域５７を銅で形成している。かかる構成にしたことによ
り、その制動力特性は、同図（Ｂ）に示すように、導体
板５５を矢印方向に移動させると、上昇，下降を繰り返
しながら制動力が上昇するようになる。

【００２８】図１２は本発明に係る磁気ダンパ装置の第
１２実施例を示している。同図に示すように、本実施例
では上記した各実施例（いずれもいわゆる並進形磁気ダ
ンパ装置）と相違して、回転型磁気ダンパ装置に適用し
た例について説明している。まず、同図（Ａ）を用いて
この回転型磁気ダンパ装置の概略構成について説明する
と、同心円筒状の外ヨーク６０，内ヨーク６２とが同一
部材で構成されており、その一端側は開口され、他端側
の中央部には回転軸６３が一体的に形成されている。そ
して、両ヨーク６０，６２の少なくとも一方（本例では
外ヨーク６０のみ）に、永久磁石６４を装着して磁気回
路が構成される。また、その両ヨーク６０，６２の開口
側には、やはり一端開口された円筒状の導体６６が両ヨ
ーク６０，６２間に非接触状態で挿入配置され、その導
体６６は他端側に設けられた回転軸６７を中心として回
動自在となっている。

【００２９】ここで本発明では、上記円筒状の導体６６
を同図（Ｂ）に示すように、酸化アルミニウムで形成さ
れる略円筒状の第１の領域６８の外側表面に、略９０度
間隔で軸方向に延びる帯状の第２の領域６９を形成して
いる。この第２の領域６９としては、例えば銅を用いて
形成される。係る構成とすることにより、同図（Ｃ）に
示すように、導体６６の回転角度に対する制動力特性は
、ほぼ零と所定の制動力とが交互に発生するため、９０
度間隔毎の間欠回転（完全には停止はしないが）が可能
となる。そして、第２の領域６９の設置数や、設置位置
（間隔）を異ならせることにより、種々の回転パターン
を得ることができる。また、本例では第１の領域６８を
酸化アルミニウムで形成することにより、係る部位にお
ける制動力をほぼ零にしたが、例えば、アルミニウムそ
の他の導電性材料で形成することにより、制動力の下限
をアップすることができる。

【００３０】図１３は本発明の第１３実施例を示してお
り、本実施例では、上記第１２実施例と相違して、円筒
状の導体７０の外周表面に形成する各第２の領域７１を
末広がり状に形成すると共に、全体的に湾曲させている
。係る構成とすることにより、その制動力特性は、同図
（Ｂ）に示すように、ある地点で急激に上昇し、その後
一定期間最高の制動力を維持した後、徐々に減少するよ
うになる。そして、本例では、回転方向の向きにより、
制動力の上昇カーブが異なる。すなわち、上記と逆方向
に回転させた場合には、制動力は徐々に上昇し、急激に
低下するようになる。

【００３１】尚、上記した各実施例では、いずれも各領
域が所定の境界面で完全に区分けされているが、例えば
、いわゆる傾斜機能材料と称される合金の組成（混合比
率）が連続的に異なる材質を用いて導体板を形成しても
良い。かかる構成とすると、厳格な境界面は現れないが
、その混合比率が場所により異なるため、導体板を移動
させたときに生じる制動力も相対位置により異なり、上
記各実施例と同様の効果を得ることができる。

【００３２】尚また、磁気ダンパ装置の構成としては、
上記した２つの構成の他に、例えば図示省略するが、一
対の円盤状のヨークの対向面の少なくとも一方に複数の
磁石を配置すると共に、そのヨーク間の空隙に非接触状
態で回転可能に配置された円盤状の導体板を備えてなる
回転型磁気ダンパ装置など、種々の構成に適用すること
ができる。

【００３３】なおまた、上記各実施例では磁気回路を構
成する磁石を永久磁石としたが、例えば制動力を制御す
る必要があるなど、用途によっては電磁石を用いても良
い。また一方のヨークのみに磁石を設けても良く、基本
的な磁気回路構成は種々のものに適用することができる
。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、本発明による磁気ダンパ
装置にあっては、導体板の一部に抵抗率の異なる箇所を
設けたため、磁石と導体板との相対位置関係を変化させ
たときに生じる制動力は抵抗率に反比例するので、相対
移動途中で制動力を変化させたり、或いは、１種の材料
では得られない、特異な制動力を発揮することができる
。その結果、種々の振動の振幅，周波数に対応して、効
果的な制振，制動を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明に係る磁気ダンパ装置の第１実
施例に用いられる導体板の平面図である。 （Ｂ）はその制動力特性を示す図である。

【図２】（Ａ）は本発明に係る磁気ダンパ装置の第２実
施例に用いられる導体板の平面図である。 （Ｂ）はその制動力特性を示す図である。

【図３】（Ａ）は本発明に係る磁気ダンパ装置の第３実
施例に用いられる導体板の平面図である。 （Ｂ）はその制動力特性を示す図である。

【図４】本発明に係る磁気ダンパ装置の第４実施例にお
ける制動力特性を示す図である。

【図５】（Ａ）は本発明に係る磁気ダンパ装置の第５実
施例に用いられる導体板の平面図である。 （Ｂ）はその正面図である。 （Ｃ）はその制動力特性を示す図である。

【図６】（Ａ）は本発明に係る磁気ダンパ装置の第５実
施例に用いられる導体板の正面図である。 （Ｂ）はその制動力特性を示す図である。

【図７】（Ａ）は本発明に係る磁気ダンパ装置の第７実
施例に用いられる導体板の平面図である。 （Ｂ）はその正面図である。 （Ｃ）はその制動力特性を示す図である。

【図８】（Ａ）は本発明に係る磁気ダンパ装置の第８実
施例に用いられる導体板の平面図である。 （Ｂ）はその正面図である。 （Ｃ）はその制動力特性を示す図である。

【図９】（Ａ）は本発明に係る磁気ダンパ装置の第９実
施例に用いられる導体板の平面図である。 （Ｂ）はその正面図である。 （Ｃ）はその制動力特性を示す図である。

【図１０】本発明に係る磁気ダンパ装置の第１０実施例
における制動力特性を示す図である。

【図１１】（Ａ）は本発明に係る磁気ダンパ装置の第１
１実施例に用いられる導体板の平面図である。 （Ｂ）はその制動力特性を示す図である。

【図１２】（Ａ）は本発明に係る磁気ダンパ装置の第１
２実施例を示す部分断面図である。 （Ｂ）はその導体を示す斜視図である。 （Ｃ）はその制動力特性を示す図である。

【図１３】（Ａ）は本発明に係る磁気ダンパ装置の第１
３実施例に用いられる導体を示す斜視図である。 （Ｂ）はその制動力特性を示す図である。

【図１４】（Ａ）は磁気ダンパ装置の基本モデルを示す
正面図である。 （Ｂ）は同導体板を移動させたときの渦電流の発生状態
を示す説明図であり、同図（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視図であ
る。

【符号の説明】

１０，１５，２０，２５，３０，３５，４０，４５，５
０，５５，６６，７０導体板 １１，１７，２１，２６，３１，３６，４１，４６，５
１，５６，６８第１の領域 １２，１６，２２，２７，３２，３７，４２，４７，５
２，５７，６９，７１第２の領域

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ヨークの対向面の一方ないしは双方に
   磁石を配置することにより構成される磁気回路と、この
   磁気回路の高磁束密度を有する空隙に非接触状態で配置
   され、該磁石から発生する磁束を切る方向に、該磁石と
   で相対移動する導体とを備えた磁気ダンパ装置において
   、前記導体内に抵抗率の異なる部位を設けたことを特徴
   とする磁気ダンパ装置。