JPH06249290A - 渦電流ダンパ - Google Patents
渦電流ダンパInfo
- Publication number
- JPH06249290A JPH06249290A JP5656193A JP5656193A JPH06249290A JP H06249290 A JPH06249290 A JP H06249290A JP 5656193 A JP5656193 A JP 5656193A JP 5656193 A JP5656193 A JP 5656193A JP H06249290 A JPH06249290 A JP H06249290A
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- JP
- Japan
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- cylindrical member
- magnetic flux
- mode
- rotating body
- eddy current
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/0408—Passive magnetic bearings
- F16C32/0436—Passive magnetic bearings with a conductor on one part movable with respect to a magnetic field, e.g. a body of copper on one part and a permanent magnet on the other part
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Dynamo-Electric Clutches, Dynamo-Electric Brakes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 有効なプリセッション（Ｐ）モードの渦電流
ダンパを提供する。 【構成】 良導体からなる円筒状部材２をその回転軸と
同心に備えた回転体１と、軸に垂直で軸対称な放射方向
の磁束を発生させる永久磁石又は電磁石４を備えた固定
部３とからなり、前記回転体１の円筒状部材２には前記
固定部３の磁束が貫通するように配置された。
ダンパを提供する。 【構成】 良導体からなる円筒状部材２をその回転軸と
同心に備えた回転体１と、軸に垂直で軸対称な放射方向
の磁束を発生させる永久磁石又は電磁石４を備えた固定
部３とからなり、前記回転体１の円筒状部材２には前記
固定部３の磁束が貫通するように配置された。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気軸受等により非接
触で浮上支持される回転体の振動を減衰するためのダン
パに係り、特に回転体のコニカル (円錐) 振動を電磁力
により減衰させることを目的とした渦電流ダンパに関す
る。
触で浮上支持される回転体の振動を減衰するためのダン
パに係り、特に回転体のコニカル (円錐) 振動を電磁力
により減衰させることを目的とした渦電流ダンパに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】例えば磁気軸受によって、非接触浮上し
た状態で支持された回転軸を高速に回転させた場合、剛
体の円錐振動モードとして二つの振れ回りモードがある
ことは良く知られている。即ち、高速の回転方向と同方
向の振れ回りのニューテーションモード（以下、Ｎモー
ドと略称する）と、低速のプリセッションモード（以
下、Ｐモードと略称する）である。Ｐモードの振れ回り
は回転軸の傾きに対する復元剛性が正（傾けば元へ戻
る）ならば回転軸の回転方向とは逆方向の、復元剛性が
負（傾けば益々傾く）ならば回転方向と同方向の低速度
の振れ回りである。Ｎモードは主として、回転部が持っ
ている角運動量ベクトル回りの回転軸の速い円錐運動で
あるのに対して、Ｐモードは主として角運動量ベクトル
の遅い円錐運動であり、Ｎモードが減衰した後では角運
動量ベクトルは回転軸にほぼ一致する。従って、Ｐモー
ドの振れ回りを減衰させるには角運動量ベクトルの傾き
をゼロにするように外部からトルクを作用させることが
できればよい（例えば、日本機械学会論文集、５８巻、
５５６号、Ｃ編、村上力、『「眠りゴマ」の原理による
無制御回転型磁気軸受』，１９９２．１２）。
た状態で支持された回転軸を高速に回転させた場合、剛
体の円錐振動モードとして二つの振れ回りモードがある
ことは良く知られている。即ち、高速の回転方向と同方
向の振れ回りのニューテーションモード（以下、Ｎモー
ドと略称する）と、低速のプリセッションモード（以
下、Ｐモードと略称する）である。Ｐモードの振れ回り
は回転軸の傾きに対する復元剛性が正（傾けば元へ戻
る）ならば回転軸の回転方向とは逆方向の、復元剛性が
負（傾けば益々傾く）ならば回転方向と同方向の低速度
の振れ回りである。Ｎモードは主として、回転部が持っ
ている角運動量ベクトル回りの回転軸の速い円錐運動で
あるのに対して、Ｐモードは主として角運動量ベクトル
の遅い円錐運動であり、Ｎモードが減衰した後では角運
動量ベクトルは回転軸にほぼ一致する。従って、Ｐモー
ドの振れ回りを減衰させるには角運動量ベクトルの傾き
をゼロにするように外部からトルクを作用させることが
できればよい（例えば、日本機械学会論文集、５８巻、
５５６号、Ｃ編、村上力、『「眠りゴマ」の原理による
無制御回転型磁気軸受』，１９９２．１２）。
【０００３】前者Ｎモードのための渦電流ダンパは、回
転部に永久磁石を配置し、固定部に銅などの導電性の高
い部材（良導体）を配置して構成することは良く知られ
ている。しかし、後者のＰモードのための渦電流ダンパ
に関しては殆ど注意が払われていない。その理由は、ボ
ールベアリング等、通常の軸受で支持された回転体の場
合には傾き剛性が正なので、Ｎモードのダンパだけでも
Ｐモードをも抑制できることと、Ｐモードのダンパは大
きすぎるとＮモードに悪影響を与える可能性もあるから
である。
転部に永久磁石を配置し、固定部に銅などの導電性の高
い部材（良導体）を配置して構成することは良く知られ
ている。しかし、後者のＰモードのための渦電流ダンパ
に関しては殆ど注意が払われていない。その理由は、ボ
ールベアリング等、通常の軸受で支持された回転体の場
合には傾き剛性が正なので、Ｎモードのダンパだけでも
Ｐモードをも抑制できることと、Ｐモードのダンパは大
きすぎるとＮモードに悪影響を与える可能性もあるから
である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、傾き剛
性が正の回転体であっても、Ｐモードのダンパを備える
ことによりＰモードをより安定化することが可能とな
る。また、傾き剛性が負の回転体は通常は実用にならな
いが、Ｐモードのダンパを備えることにより静止時には
不安定であっても、回転させることにより安定化すると
いうこれまでにない回転体を実現することも可能にな
る。
性が正の回転体であっても、Ｐモードのダンパを備える
ことによりＰモードをより安定化することが可能とな
る。また、傾き剛性が負の回転体は通常は実用にならな
いが、Ｐモードのダンパを備えることにより静止時には
不安定であっても、回転させることにより安定化すると
いうこれまでにない回転体を実現することも可能にな
る。
【０００５】本発明はこれらの点を鑑みなされたもので
あり、有効なＰモードのダンパを提供することを目的と
する。
あり、有効なＰモードのダンパを提供することを目的と
する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の渦電流ダンパ
は、良導体からなる円筒状部材をその回転軸と同心に備
えた回転体と、軸に垂直で軸対称な放射方向の磁束を発
生させる永久磁石又は電磁石を備えた固定部とからな
り、前記回転体の円筒状部材には前記固定部の磁束が貫
通するように配置されたことを特徴とする。
は、良導体からなる円筒状部材をその回転軸と同心に備
えた回転体と、軸に垂直で軸対称な放射方向の磁束を発
生させる永久磁石又は電磁石を備えた固定部とからな
り、前記回転体の円筒状部材には前記固定部の磁束が貫
通するように配置されたことを特徴とする。
【０００７】
【作用】回転体の回転軸が傾くことによって、良導体か
らなる円筒状部材を貫通する固定部による磁束の量が、
円筒状部材の円周方向位置によって変化を生じることと
なる。このため、円筒状部材には渦電流が流れ、その渦
電流は固定部の永久磁石又は電磁石による磁束との相互
作用によって、回転体の円筒状部材に接線力（接線方向
の力）を発生させる。この接線力により回転部の振れ回
りを減衰させることができる。
らなる円筒状部材を貫通する固定部による磁束の量が、
円筒状部材の円周方向位置によって変化を生じることと
なる。このため、円筒状部材には渦電流が流れ、その渦
電流は固定部の永久磁石又は電磁石による磁束との相互
作用によって、回転体の円筒状部材に接線力（接線方向
の力）を発生させる。この接線力により回転部の振れ回
りを減衰させることができる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照しな
がら説明する。
がら説明する。
【０００９】渦電流によるＰモードのダンパは、基本的
にはＮモードのダンパとは逆に、高導電性部材（良導
体）を回転体に、磁束発生源を固定部に配置することに
より構成される。ただし、単に良導体を回転体に固定し
磁束を鎖交させただけでは回転部の重心の移動、即ち併
進運動（円筒モード）の安定性、即ち、Ｎモードの振れ
回りに悪影響を与えるので、この悪影響を小さくする必
要がある。
にはＮモードのダンパとは逆に、高導電性部材（良導
体）を回転体に、磁束発生源を固定部に配置することに
より構成される。ただし、単に良導体を回転体に固定し
磁束を鎖交させただけでは回転部の重心の移動、即ち併
進運動（円筒モード）の安定性、即ち、Ｎモードの振れ
回りに悪影響を与えるので、この悪影響を小さくする必
要がある。
【００１０】図１は、本発明の第１実施例の渦電流ダン
パの説明図である。回転体１には、銅などの良導体から
なる円筒状部材２がその回転軸と同心状に固定されてお
り、図示しない磁気軸受等により支持されて高速回転し
ている。固定部３には永久磁石４を備え、永久磁石４の
起磁力により生ずる磁束は、継鉄５を通って磁極６で空
気中のギャップを通るように構成される。永久磁石４に
代えて電磁石を用いても良く、電磁石の場合は励磁電流
の大きさを調整することにより、減衰力を調整すること
が可能である。回転体１と固定部３の位置関係は、固定
部１の磁極６間のギャップの磁束を貫通するように回転
体１の円筒状部材２が同心に配置される。
パの説明図である。回転体１には、銅などの良導体から
なる円筒状部材２がその回転軸と同心状に固定されてお
り、図示しない磁気軸受等により支持されて高速回転し
ている。固定部３には永久磁石４を備え、永久磁石４の
起磁力により生ずる磁束は、継鉄５を通って磁極６で空
気中のギャップを通るように構成される。永久磁石４に
代えて電磁石を用いても良く、電磁石の場合は励磁電流
の大きさを調整することにより、減衰力を調整すること
が可能である。回転体１と固定部３の位置関係は、固定
部１の磁極６間のギャップの磁束を貫通するように回転
体１の円筒状部材２が同心に配置される。
【００１１】図２は、本発明の第２実施例の渦電流ダン
パの説明図である。本実施例においては、固定部３の磁
束は継鉄を介さず、直接永久磁石の磁極より放射される
ように構成されている。良導体からなる円筒状部材２を
固定部３の磁束が貫通するように回転体１が同心に配置
されていること等のその他の構成は第１実施例と同様で
ある。
パの説明図である。本実施例においては、固定部３の磁
束は継鉄を介さず、直接永久磁石の磁極より放射される
ように構成されている。良導体からなる円筒状部材２を
固定部３の磁束が貫通するように回転体１が同心に配置
されていること等のその他の構成は第１実施例と同様で
ある。
【００１２】即ち、固定部３における磁束発生のための
永久磁石４を図示するように、発生磁束の一部または全
部が軸に垂直方向のラジアル磁束を軸対称に放射状に発
生するように配置し、回転体には銅などの導電性の高い
材料（良導体）からなる円筒状部材を該磁束の一部が貫
通するように配置する。このような配置を採ることによ
り、回転体の回転軸が傾いた場合には、該円筒状部材を
貫通する磁束量が該円筒状部材の周方向位置によって変
化を生じ、円筒状部材に渦電流が流れて、該渦電流は永
久磁石または該電磁石との相互作用によって円筒状部材
に円周方向位置に対し不均一な接線方向の力（接線力）
を発生する。この不均一な接線力が回転体の有する角運
動量ベクトルの傾きを修正するトルクとなり回転体の低
周波の振れ回りを減衰させることが出来る。
永久磁石４を図示するように、発生磁束の一部または全
部が軸に垂直方向のラジアル磁束を軸対称に放射状に発
生するように配置し、回転体には銅などの導電性の高い
材料（良導体）からなる円筒状部材を該磁束の一部が貫
通するように配置する。このような配置を採ることによ
り、回転体の回転軸が傾いた場合には、該円筒状部材を
貫通する磁束量が該円筒状部材の周方向位置によって変
化を生じ、円筒状部材に渦電流が流れて、該渦電流は永
久磁石または該電磁石との相互作用によって円筒状部材
に円周方向位置に対し不均一な接線方向の力（接線力）
を発生する。この不均一な接線力が回転体の有する角運
動量ベクトルの傾きを修正するトルクとなり回転体の低
周波の振れ回りを減衰させることが出来る。
【００１３】図３は、本発明の渦電流ダンパの動作を説
明する説明図である。例えば図３に示すように、回転軸
が右に傾いた場合を考える。この場合、上部円筒状部材
２のある点に着目すると、この点が図の左側を通過する
時には切る磁束量が多い。しかし、回転体１が回転する
に従いこの点は磁石から遠ざかり、切る磁束量も次第に
減少していき、右側にくるとそれは最小になる。この磁
束量の変化によって渦電流が流れ、この電流と磁束との
相互作用は回転を止める作用、つまりドラグとなる。と
ころで、このドラグは円筒状部材２の周方向に対して一
様ではなく、切る磁束量が最大になる付近がドラグの最
大点８となる。従って、不均一のドラグの回転部重心Ｇ
に対するトルクはほぼドラグの最大点８によるもので代
表される。上部の最大点８におけるドラグの方向は紙面
の向こう側を向いており、下部の最大点８におけるドラ
グの方向は紙面の手前側を向いている、従って、これら
の力による重心回りのトルクは図示のようになる。
明する説明図である。例えば図３に示すように、回転軸
が右に傾いた場合を考える。この場合、上部円筒状部材
２のある点に着目すると、この点が図の左側を通過する
時には切る磁束量が多い。しかし、回転体１が回転する
に従いこの点は磁石から遠ざかり、切る磁束量も次第に
減少していき、右側にくるとそれは最小になる。この磁
束量の変化によって渦電流が流れ、この電流と磁束との
相互作用は回転を止める作用、つまりドラグとなる。と
ころで、このドラグは円筒状部材２の周方向に対して一
様ではなく、切る磁束量が最大になる付近がドラグの最
大点８となる。従って、不均一のドラグの回転部重心Ｇ
に対するトルクはほぼドラグの最大点８によるもので代
表される。上部の最大点８におけるドラグの方向は紙面
の向こう側を向いており、下部の最大点８におけるドラ
グの方向は紙面の手前側を向いている、従って、これら
の力による重心回りのトルクは図示のようになる。
【００１４】例えば図３のような構成では、回転体１の
角運動量ベクトルＨがほぼ回転軸に近いものとすれば、
このトルクは回転部に外部から作用するトルクであり角
運動量ベクトルＨの傾き角をゼロにもっていく成分が多
い。角運動量ベクトルＨがゼロになるということは、Ｐ
モードが減衰することと等価であるので、本渦電流ダン
パにより有効にＰモードの振動を減衰させることが出来
ることを意味している。図３とは逆の構成の場合、即ち
上部円筒状部材が永久磁石４の上部に下向きに配置さ
れ、下部円筒上部材が永久磁石４の下部に上向きに配置
された場合には、前述の作用が逆になり、Ｐモードを発
散させてしまう。
角運動量ベクトルＨがほぼ回転軸に近いものとすれば、
このトルクは回転部に外部から作用するトルクであり角
運動量ベクトルＨの傾き角をゼロにもっていく成分が多
い。角運動量ベクトルＨがゼロになるということは、Ｐ
モードが減衰することと等価であるので、本渦電流ダン
パにより有効にＰモードの振動を減衰させることが出来
ることを意味している。図３とは逆の構成の場合、即ち
上部円筒状部材が永久磁石４の上部に下向きに配置さ
れ、下部円筒上部材が永久磁石４の下部に上向きに配置
された場合には、前述の作用が逆になり、Ｐモードを発
散させてしまう。
【００１５】図４は、円筒状リング２の他の実施例を示
す説明図である。ここでは円環状の銅リング９が非導電
性の非磁性材料７によって支持されている。また、この
ような薄いリング状の良導体に、図１に示すような高密
度の磁束を貫通させることによって大きなドラグが得ら
れ、Ｐモードに強い減衰力が与えられる。又、回転体１
の重心の微小なラジアル変位つまり併進運動または具体
的には円筒モードの運動に対しては、円筒状部材が切る
磁束量の変化が殆どないので、Ｎモードに対して殆ど影
響がない。従って、本構造を採用すれば円筒モードの運
動、即ちＮモードに悪影響を与えることなく、Ｐモード
の振動を強く減衰させることができる。
す説明図である。ここでは円環状の銅リング９が非導電
性の非磁性材料７によって支持されている。また、この
ような薄いリング状の良導体に、図１に示すような高密
度の磁束を貫通させることによって大きなドラグが得ら
れ、Ｐモードに強い減衰力が与えられる。又、回転体１
の重心の微小なラジアル変位つまり併進運動または具体
的には円筒モードの運動に対しては、円筒状部材が切る
磁束量の変化が殆どないので、Ｎモードに対して殆ど影
響がない。従って、本構造を採用すれば円筒モードの運
動、即ちＮモードに悪影響を与えることなく、Ｐモード
の振動を強く減衰させることができる。
【００１６】
【発明の効果】以上のように、本Ｐモードのダンパを採
用することにより、傾き剛性が正の回転体の場合には、
Ｐモードをより安定化することが可能であり、また、通
常は実用にならない傾き剛性が負の回転体でも、Ｐモー
ドのダンパを備えることによりより安定化する回転体を
実現することも可能になる。
用することにより、傾き剛性が正の回転体の場合には、
Ｐモードをより安定化することが可能であり、また、通
常は実用にならない傾き剛性が負の回転体でも、Ｐモー
ドのダンパを備えることによりより安定化する回転体を
実現することも可能になる。
【図１】本発明の第１実施例の渦電流ダンパの構成を示
す説明図。
す説明図。
【図２】本発明の第２実施例の渦電流ダンパの構成を示
す説明図。
す説明図。
【図３】本発明の渦電流ダンパの動作を説明する説明
図。
図。
【図４】円筒状リングの構成を示す説明図。
１ 回転体 ２ 円筒状部材 ３ 固定部 ４ 永久磁石 ５ 継鉄 ６ 磁極 ７ 非導電性の非磁性材料 ８ ドラグの最大点 ９ 銅リング
Claims (1)
- 【請求項１】 良導体からなる円筒状部材をその回転軸
と同心に備えた回転体と、軸に垂直で軸対称な放射方向
の磁束を発生させる永久磁石又は電磁石を備えた固定部
とからなり、前記回転体の円筒状部材には前記固定部の
磁束が貫通するように配置されたことを特徴とする渦電
流ダンパ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5656193A JPH06249290A (ja) | 1993-02-22 | 1993-02-22 | 渦電流ダンパ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5656193A JPH06249290A (ja) | 1993-02-22 | 1993-02-22 | 渦電流ダンパ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06249290A true JPH06249290A (ja) | 1994-09-06 |
Family
ID=13030541
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5656193A Pending JPH06249290A (ja) | 1993-02-22 | 1993-02-22 | 渦電流ダンパ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06249290A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6213737B1 (en) | 1997-04-18 | 2001-04-10 | Ebara Corporation | Damper device and turbomolecular pump with damper device |
| GB2511856A (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-17 | Goodrich Actuation Systems Ltd | Damping arrangement for aircraft landing gear, for example a nosewheel |
| CN105041936A (zh) * | 2015-06-30 | 2015-11-11 | 上海材料研究所 | 一种电涡流阻尼器的安装方法 |
-
1993
- 1993-02-22 JP JP5656193A patent/JPH06249290A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6213737B1 (en) | 1997-04-18 | 2001-04-10 | Ebara Corporation | Damper device and turbomolecular pump with damper device |
| GB2511856A (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-17 | Goodrich Actuation Systems Ltd | Damping arrangement for aircraft landing gear, for example a nosewheel |
| GB2511856B (en) * | 2013-03-15 | 2015-07-01 | Goodrich Actuation Systems Ltd | Damping arrangement for aircraft landing gear, for example a nosewheel |
| CN105041936A (zh) * | 2015-06-30 | 2015-11-11 | 上海材料研究所 | 一种电涡流阻尼器的安装方法 |
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