JPH0444062B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、例えばビル、アンテナ、原子力の
制御盤などに代表される構造物の振動を低減ある
いは制振する振動制御装置に関するものである。

〔従来技術〕

従来この種の装置として第１図に示すものがあ
つた。図において、１は風や地震などの外力を受
けて振動を生ずる構造物で、例えばビル、アンテ
ナ、原子力の制御盤などである。２は付加重錘と
アクチユエータを有する付加重錘駆動装置、３は
構造物１の水平方向の振動を検出する振動検出器
で、この例では加速度計、４は振動検出器３から
の検出信号に基づいて付加重錘駆動装置２を制御
する制御回路である。

第２図は第１図に示す付加重錘駆動装置の一例
を示す断面図である。図において、２１は付加重
錘であり、構造物１の約１％の質量を有している
のが一般的である。２２はヨーク部とコイル部を
有し、電磁力で両者が水平方向に相対移動する動
電型アクチユエータであり、ヨーク部が取付台２
８を介して構造物に固定され、コイル部が駆動部
２６と連結されている。２３は軸受支持台、２４
は直動軸受、２５は連結棒、２７は連結棒２５と
駆動部２６を結合するカツプリングであり、付加
重錘２１は連結棒２５とカツプリング２７を介し
てアクチユエータ２２の駆動部２６に連結されて
いる。２８はアクチユエータ２２を装着する取付
台、２９は軸受支持台２３および取付台２８を固
定する架台であり、構造物１の床部または天井部
に設置されている。

次に動作について第１図、第２図をもとに説明
する。構造物１が風や地震などの外力を受けて水
平方向に振動すると、この構造物１の振動は振動
検出器３により電気信号として検出される。この
電気信号を受けた制御回路４では、所要の振動変
位量あるいは振動速度などに変換し、付加重錘駆
動装置２の駆動を制御する。すなわち、アクチユ
エータ２２は、制御回路４からの制御信号に応じ
て駆動部２６、カツプリング２７、および連結棒
２５を介して付加重錘２１を第２図に矢印で示す
ように直線往復動的に水平駆動させる。この時、
作用、反作用の法則に基づき、アクチユエータ２
２で発生した駆動力は取付台２８および架台２９
を介して構造物１に印加される。この駆動力が構
造物１の振動に対抗するように、以下に説明する
原理に基づいて制御回路４を設定すると、構造物
１の振動は極度に減衰し、振動制御装置としての
機能を発揮する。

すなわち、この装置の振動低減原理は、構造物
１に強制力（外力）と制御力とが作用したとき、
ｍを構造物１のモード質量、ｃを減衰係数、ｋを
構造物１のバネ定数、Ｆを外力、Ｕを制御力、ｘ
を構造物１の変位として成立する運動方程式mx¨
＋ｃｘ・＋kx＝Ｆ−Ｕを前提とする。

ここで、例えば構造物１の振動加速度x¨を検知
してこれを速度ｘ・、変位ｘの信号に変換した後こ
れらの値を上記運動方程式に適用することにより
外力Ｆを減衰させることのできる最適な制御力Ｕ
（すなわち、構造物１の振動速度に比例する制御
力）を得ている（詳しくは、特願昭57−41094号
明細書（特開昭58−160411号公報）「振動制御方
法」に記載）。

従来の振動制御装置は以上のように構成されて
いるので、構造物１の１％程度の付加重錘が必要
とされるにもかかわらず、動電型アクチユエータ
２２のコイル部とヨーク部で重い方のヨーク部が
構造物１に固定されているため、ヨーク部の重量
を有効に利用できていないなどの欠点があつた。

〔発明の概要〕

この発明は以上のような従来のものの欠点を除
去するためになされたもので、付加重錘駆動装置
はヨーク部とコイル部を有し、電磁力で両者が水
平方向に相対移動する動電型アクチユエータによ
り構成され、上記コイル部が構造物に固定され、
上記ヨーク部は、上記構造物に固定されたリニア
ガイドベアリングを介して上記構造物と水平方向
に相対移動可能な支持台に固定され、さらにこの
支持台は上記リニアガイドベアリングとの間で磁
気反発力が発生して上記相対移動が容易になるよ
うに構成することにより、上記コイル部より重い
ヨーク部が付加重錘または付加重錘の一部となつ
て移動するので、上記ヨーク部の重量をも付加重
錘として有効に利用することができ、さらに上記
相対移動も磁気反発力により容易となる振動制御
装置を提供することを目的としている。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図をもとに説明す
る。

第３図はこの発明の一実施例に係わる動電型ア
クチユエータを示す断面図、第４図は第３図に示
す動電型アクチユエータをそれぞれ直交するＸ，
Ｙ軸方向に駆動するように２個配置した付加重錘
駆動装置を示す平面図である。図において、２２
ａ，２２ｂは動電型アクチユエータ、３０は励磁
コイルすなわちコイル部、３１，３１ａ，３１ｂ
はコイルボビン、３２はコイルボビン固定台であ
り、架台２９を介して構造物に固定されている。
３３は励磁ヨーク、３４は円筒状マグネツト、３
５はセンタポールであり、これら励磁ヨーク３
３、円筒状マグネツト３４、およびセンタポール
３５をヨーク部と総称する。３６，３６ａ，３６
ｂ，３７，３７ａ，３７ｂはヨーク部を支持台３
８，３８ａ，３８ｂに固定する固定台、３９，３
９ａ，３９ｂは支持台３８，３８ａ，３８ｂに固
定されたヨーク部を直線運動させるためのリニア
ガイドベアリングであり、このリニアガイドベア
リング３９，３９ａ，３９ｂは架台２９を介して
構造物に固定されている。４０は支持台３８に配
設された第１の永久磁石、４１はリニアガイドベ
アリング３９に配設され、第１の永久磁石４０と
の間に磁気反発を生ずる第２の永久磁石である。
これら第１、第２の永久磁石４０，４１の磁気反
発力によりヨーク部とリニアガイドベアリング３
９の相対移動が容易となる。

これらの図から明らかなように、コイル部３０
が構造物に固定され、ヨーク部が付加重錘となつ
てリニアガイドベアリング３９，３９ａ，３９ｂ
により構造物との間で相対運動可能に取付けられ
ている。また、第４図においては、コイルボビン
固定台３２はコイルボビン３１ａ，３１ｂを介し
て２個のアクチユエータ２２ａ，２２ｂと連結さ
れ、そのヨーク部（図示せず）はそれぞれ直交す
るＸ，Ｙ軸方向に駆動するように構成されてい
る。

第５図は第４図に示す付加重錘駆動装置を用い
たこの発明の一実施例による振動制御装置の制御
システムを示す構成図であり、図において、３ａ
はＸ軸方向振動検出器、３ｂはＹ軸方向振動検出
器、４ａ，４ｂは制御回路である。

次に動作について説明する。第１図に示す構造
物１が風や地震などの外力を受けて振動すると
き、一般にこの構造物１の振動は水平面内で２個
の互いに直角な成分に分けることができる。水平
面内で互いに直角な方向のこれらの振動成分を振
動検出器３ａ，３ｂで電気信号として検出する。

第４図、第５図に示すＸ軸方向の振動に対し
て、Ｘ軸方向振動検出器３ａの検出信号を制御回
路４ａに入力し、構造物１のＸ軸方向の振動を減
衰させるのに必要な変位量または速度量などに変
換する。制御回路４ａからの出力信号を基に電力
増幅して動電型アクチユエータ２２ａに駆動力を
発生させる。動電型アクチユエータ２２ａでは、
コイル部３０が構造物に固定されているため、ヨ
ーク部が付加重錘となつてリニアガイドベアリン
グ３９ａに沿つてＸ軸方向に振動的に駆動する。
Ｙ軸方向の振動に対しても同様に制御でき、ま
た、Ｘ軸方向とＹ軸方向のヨーク部の駆動はそれ
ぞれ独立に制御することができる。

なお、上記実施例では第３図に示すこの発明の
一実施例に係わる動電型アクチユエータをその駆
動方向が互いに直角となるように２個配置した場
合について説明したが、従来と同様に１個用いて
もよい。

なお、上記実施例ではヨーク部を付加重錘とし
た場合について説明したが、ヨーク部だけで十分
な重量が得られなければ、ヨーク部に重錘を追加
結合してもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、付加重錘駆
動装置はヨーク部とコイル部を有し、電磁力で両
者が水平方向に相対移動する動電型アクチユエー
タにより構成された上記コイル部が構造物に固定
され、上記ヨーク部は上記構造物に固定されたリ
ニアガイドベアリングを介して上記構造物と水平
方向に相対移動可能な支持台に固定され、さらに
この支持台は上記リニアガイドベアリングとの間
で磁気反発力が発生して上記相対移動が容易にな
るように構成したので、上記コイル部より重いヨ
ーク部が付加重錘または付加重錘の一部となつて
移動するので、上記ヨーク部の重量をも付加重錘
として有効に利用することができ、さらに上記相
対移動も磁気反発力により容易となる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の振動制御装置を示す構成図、第
２図は第１図の従来の付加重錘駆動装置を示す断
面図、第３図はこの発明の一実施例に係わる動電
型アクチユエータを示す断面図、第４図は第３図
に示す動電型アクチユエータをそれぞれ直交する
Ｘ，Ｙ軸方向に駆動するように２個配置した付加
重錘駆動装置を示す平面図、第５図は４図に示す
付加重錘駆動装置を用いたこの発明の一実施例に
よる振動制御装置の制御システムを示す構成図で
ある。 図において、１は構造物、２は付加重錘駆動装
置、３，３ａ，３ｂは振動検出器、４，４ａ，４
ｂは制御回路、２２，２２ａ，２２ｂは動電型ア
クチユエータ、３０はコイル部である。３３は励
磁ヨーク、３４は円筒状マグネツト、３５はセン
タポールであり、これらをヨーク部と総称する。
３９，３９ａ，３９ｂはリニアガイドベアリン
グ、４０，４１は第１，第２の永久磁石である。
なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示
すものとする。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 外力を受けて振動を生ずる構造物に付加重錘
   駆動装置を設置し、上記構造物の水平方向の振動
   を振動検出器で検出し、この検出信号に基づいて
   制御回路で制御信号を発生し、この信号で上記付
   加重錘駆動装置の駆動を制御し、上記構造物の水
   平方向の振動を制御するものにおいて、上記付加
   重錘駆動装置はヨーク部とコイル部を有し、電磁
   力で両者が水平方向に相対移動する動電型アクチ
   ユエータにより構成され、上記コイル部が上記構
   造物に固定され、上記ヨーク部は、上記構造物に
   固定されたリニアガイドベアリングを介して上記
   構造物と水平方向に相対移動可能な支持台に固定
   され、さらにこの支持台は上記リニアガイドベア
   リングとの間で磁気反発力が発生して上記相対移
   動が容易になるように構成されていることを特徴
   とする構造物の振動制御装置。