JPH0884454A - 回転機械の制振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、既設の回転機械にも大きな改造を加
えることなく容易に設置でき、回転機械の回転軸の振動
を外部からの強制的な減衰力を付加することなく制振す
ることを最も主要な目的としている。 【構成】本発明は、回転機械の回転軸の外周部に嵌め込
まれた磁性材からなるスリーブと、スリーブの外周部
に、外周側の極性が全てＮ極となるように円筒状に貼付
けられた第１の永久磁石と、スリーブの外周部で第１の
永久磁石から回転軸方向に一定距離だけ離れた位置に、
外周側の極性が全てＳ極となるように円筒状に貼付けら
れた第２の永久磁石と、両先端に第３の永久磁石が貼付
けられ、第１，第２の永久磁石と対向する位置に、永久
磁石の極性により反発力が生じるように配設された断面
コ字状の磁極と、磁極の外周部に回転軸と同心に配設さ
れ、磁力により回転軸の回りを浮上する浮上リングとを
備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転機械の回転軸の振
動、例えば不釣り合い振動等を、外部からの強制的な減
衰力を付加することなく制振できるようにした回転機械
の制振装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、回転機械の回転軸には、材料上
あるいは部品構成上の不釣り合いが存在するため、通
常、運転前には、「釣り合わせ」と呼ばれるバランス取
りの作業が行なわれ、この不釣り合いが回転機械毎に決
められた許容値内に入るように、調整作業が行なわれ
る。

【０００３】しかしながら、不釣り合いを完全に取り去
ることは現実的にできないので、その残留不釣り合いを
ｍｒ（ｍ：不釣り合い質量、ｒ：回転半径）とすると、
回転軸の回転角速度をωとして、

【０００４】

【数１】 なる不釣り合い遠心力Ｆが回転軸に作用する。 一方、回転軸を、簡単のために１自由度モデルに置き換
えると、その運動は、等価質量をＭ、等価減衰をＣ、等
価ばね剛性をＫ、質量中心の変位をｘとして、

【０００５】

【数２】 なる運動方程式で表わすことができる。この（２）式は
簡単に計算でき、変位ｘ（ｔ）の解は、

【０００６】

【数３】 となる。

【０００７】上式より、（Ｋ−Ｍω² ）が最小となる回
転角速度ωの時、ｘは逆に大きくなる。これを回転軸の
「危険速度」と称し、一般的には、回転速度はこの危険
速度以下に設定される。よって、危険速度を超えて回転
させなければならないような回転機械においては、上式
のＣの値をできるだけ大きくなるように設計することに
なる。

【０００８】しかしながら、回転軸に対して減衰を与え
る有効な手段としては、通常の回転機械においては、す
べり軸受の油膜のスクイズ膜効果か、転がり軸受の外周
部に構成するスクイズフィルムタンパしかない。これら
の減衰作用は決して少なくないのであるが、軸受部にし
か与えられないのが欠点であり、例えば軸受と軸受との
中間部や、軸受からオーバーハングした部分が振れ易い
振動モードでは、十分な減衰効果が与えられず、振動変
位が大きくなる可能性がある。

【０００９】そして、この回転軸の不釣り合い振動が大
きいと、回転軸自身の機械的強度に悪影響を与えるだけ
でなく、軸受を介して回転機械全体に振動が伝搬して、
全体の機械的強度に悪影響を及ぼすことになる。さらに
は、回転機械の架台から建物の床に伝わり、建物全体や
付近の機械、構造物にも影響を及ぼすことになる。

【００１０】ところで、このような不釣り合い振動の大
きい回転機械の回転軸の振動を低減するためには、減衰
効果のある軸受を追加するのが最も効果的ではある。し
かしながら、かかる方法では、機械的な損失が増えるば
かりでなく、潤滑油を供給するための構造が必要にな
り、既設の回転機械に追加することはほとんど不可能で
ある。

【００１１】また、新たに設計する回転機械において
も、軸受の数や位置は、機器の配置の関係からほぼ決ま
ってしまい、振動低減の観点からの設計自由度は余りな
いのが現状である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
回転機械の回転軸の振動を低減する手段は、既設の回転
機械に追加することがほとんど不可能であり、また新た
に設計する回転機械においても設計自由度が得られない
という問題があった。

【００１３】本発明の目的は、既設の回転機械にも大き
な改造を加えることなく容易に設置でき、回転機械の回
転軸の振動を外部からの強制的な減衰力を付加すること
なく制振することが可能な回転機械の制振装置を提供す
ることにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、まず、請求項１に係る発明では、回転機械の回転
軸の外周部に嵌め込まれた磁性材からなるスリーブと、
スリーブの外周部に、外周側の極性が全てＮ極となるよ
うに円筒状に貼り付けられた第１の永久磁石と、スリー
ブの外周部で第１の永久磁石から回転軸方向に一定距離
だけ離れた位置に、外周側の極性が全てＳ極となるよう
に円筒状に貼り付けられた第２の永久磁石と、両先端に
第３の永久磁石が貼り付けられ、第１および第２の永久
磁石と対向する位置に、永久磁石の極性により反発力が
生じるように配設された断面コ字状の磁極と、磁極の外
周部に回転軸と同心に配設され、磁力により回転軸の回
りを浮上する浮上リングとを備えて成る。

【００１５】また、請求項２に係る発明では、上記請求
項１に係る発明の回転機械の制振装置において、永久磁
石の反発力による回転軸と浮上リングの相対バネ剛性
と、磁極を含む浮上リングの総質量から決定される浮上
リングの固有振動数を、回転軸の固有振動数の近傍に設
定するようにしている。

【００１６】さらに、請求項３に係る発明では、上記請
求項２に係る発明の回転機械の制振装置において、磁極
の回りにコイルを巻き、かつ当該コイルの両端に抵抗を
接続するようにしている。

【００１７】一方、請求項４に係る発明では、上記請求
項２に係る発明の回転機械の制振装置において、磁極の
回りにコイルを巻き、かつ当該コイルに電流を流して電
磁石を形成し、第３の永久磁石の磁力に加えて当該電磁
石の磁力により浮上リングの相対バネ剛性を決定するよ
うにしている。

【００１８】また、請求項５に係る発明では、上記請求
項４に係る発明の回転機械の制振装置において、回転軸
の適当な位置の振動を検出する第１の検出手段と、浮上
リングの振動を検出する第２の検出手段、もしくは回転
軸と浮上リングの相対振動を検出する第３の検出手段
と、各検出手段からの検出信号に基づいて、電磁石のコ
イルに流す電流を制御する制御手段とを付加して成る。

【００１９】さらに、請求項６に係る発明では、上記請
求項１に係る発明の回転機械の制振装置において、回転
軸のスリープ状に貼り付ける第１および第２の永久磁石
を、円錐状に貼り付けるようにしている。

【００２０】さらにまた、請求項７に係る発明では、上
記請求項１に係る発明の回転機械の制振装置において、
浮上リングを、回転軸と直交方向に自由に移動させ、回
転軸方向に移動させないようにする手段を付加して成
る。

【００２１】

【作用】従って、本発明の回転機械の制振装置において
は、回転機械の回転軸に対して磁気浮上する浮上リング
が動吸振器の副振動系となり、回転軸の振動を吸振する
ことができる。

【００２２】また、電磁石を併用したハイブリッド型の
ものにおいては、永久磁石の磁束に電磁石による磁束を
加えることで、動吸振器のチューニング（主振動系であ
る回転軸系の固有振動数に対し、副振動系である浮上リ
ングの固有振動数を近接させる作業）が容易となる上、
浮上リングの浮上バネ剛性や減衰をアクティブに制御す
ることができる。これにより、回転機械の最適な振動制
御が可能となる。

【００２３】さらに、永久磁石に両端に抵抗を接続して
コイルを併用したものにおいては、浮上リングの動きに
伴う磁束の変化に対応した電流に抵抗を与えることで、
減衰効果を高めることができる。

【００２４】すなわち、一般に、動吸振器は、特定の周
波数の振動には制振効果が大きいが、その周波数の前後
に新たな共振周波数（振動が拡大する周波数）が作られ
てしまうため、周波数の変動する回転機械には適用し難
い。そこで、上述の副振動系に減衰を与えることで、広
い範囲の周波数領域において制振効果を得ることができ
ることになる。

【００２５】

【実施例】本発明の回転機械の制振装置は、一般に動吸
振器（ダイナミックダンパ）と称される吸振装置であっ
て、回転機械の回転軸の回りに電磁力により反発して浮
上する浮上リングを載せ、この電磁力を制御により加減
して、相互に作用するバネ力や減衰力を制御し、回転軸
の振動を吸収するものである。

【００２６】すなわち、本発明の回転機械の制振装置
は、上記吸振装置であって、回転機械の回転軸の回り
に、永久磁石と電磁石の併用による電磁力により反発し
て浮上する浮上リングを載せ、かつ永久磁石の材料や形
状、磁石間の隙間やリングの重さをあらかじめ設定し
て、回転軸系の固有振動数と浮上リングの固有振動数と
をほぼ一致させ、かつ浮上リング上に設けられた電磁石
のコイルの電流を、回転軸の振動や浮上リングの振動を
計測した信号により加減する制御を行なうものである。

【００２７】また、本発明の回転機械の制振装置は、上
記吸振装置であって、回転機械の回転軸の回りに永久磁
石のみの磁力により反発して浮上する浮上リングを載
せ、かつ回転軸とリング相互の反発によるバネ力を、永
久磁石の材料や形状、永久磁石間の隙間の大きさや浮上
リングの重さ等を考慮することで、回転軸系の固有振動
数と浮上リングの固有振動数とを近似させるものであ
る。

【００２８】さらに、本発明の回転機械の制振装置は、
上記吸振装置であって、回転機械の回転軸の回りに永久
磁石の反発力により浮上する浮上リングに永久磁石の磁
束に対してコイルを有し、そのコイルの両端に抵抗を接
続するものである。

【００２９】以下、上記のような考え方に基づく本発明
の一実施例について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明による回転機械の制振装置の構成例を示す
縦断面図、図２は同じくその横断面図である。

【００３０】図１および図２において、回転機械の回転
軸１の外周部には、磁性材からなるスリーブ２を嵌め込
んでいる。また、このスリーブ２の外周部には、外周側
の極性が全てＮ極となるように、第１の永久磁石３を円
筒状に隙間なく貼り付けている。さらに、このスリーブ
２の外周部で第１の永久磁石３から回転軸１方向に一定
距離だけ離れた位置には、外周側の極性が全てＳ極とな
るように、第２の永久磁石４を円筒状に隙間なく貼り付
けている。

【００３１】一方、これら第１および第２の永久磁石３
および４と対向する位置には、あるギャップを存して永
久磁石の極性により反発力が生じるように断面コ字状の
磁極５を全部で４つ配設し、さらにこの４つの磁極５の
回りにコイル６，７を巻き、かつこのコイル６，７に電
流を流して、ハイブリッド型の電磁石をリング状に構成
している。なお、このコイル６，７の両端には、図示し
ない抵抗を接続している。

【００３２】また、この４つの磁極５の両先端、すなわ
ち内周側には、回転軸１側の第１，第２の永久磁石３，
４と反発するように、第３の永久磁石８，９を貼り付け
ている。具体的には、第３の永久磁石８の内周側がＮ極
に、第３の永久磁石９の内周側がＳ極となる。

【００３３】さらに、この４つの磁極５の外周部には、
磁力により回転軸１の回りを浮上する浮上リング１０
を、回転軸１と同心に配設固定している。一方、上記コ
イル６，７に流す電流をアクティブに制御するため、回
転軸１の適当な位置の振動を検出する図示しないセンサ
ーと、回転軸１と浮上リング１０の相対振動（変位）を
検出する図示しないセンサ、あるいは浮上リング１０の
絶対振動（変位）を検出する図示しないセンサとを、そ
れぞれｘ，ｙ方向に設置している。

【００３４】そして、このように構成したハイブリッド
型の電磁石のコイル６，７に流す電流を、例えば図３に
ブロック図を示すような制御装置により、上記各センサ
からの検出信号に基づいて制御するようにしている。

【００３５】なお、上記において、永久磁石の反発力に
よる回転軸１と浮上リング１０の相対バネ剛性と、磁極
５を含む浮上リング１０の総質量から決定される浮上リ
ング１０の固有振動数を、回転軸１の固有振動数の近傍
に設定するようにしている。

【００３６】次に、以上のように構成した本実施例の回
転機械の制振装置の作用について説明する。回転機械の
回転軸１の回りに、電磁力により反発して浮上する浮上
リング１０を載せ、この電磁力を制御により加減して、
相互に作用するバネ力や減衰力を制御し、回転軸１の振
動を吸収する。

【００３７】すなわち、本実施例の回転機械の制振装置
は、前記吸振装置であって、回転機械の回転軸１の回り
に、第３の永久磁石８，９と電磁石の併用による電磁力
により反発して浮上する浮上リング１０を載せ、かつ第
３の永久磁石８，９の材料や形状、磁石間の隙間や浮上
リング１０の重さをあらかじめ設定して、回転軸系の固
有振動数と浮上リング１０の固有振動数とをほぼ一致さ
せ、かつ浮上リング１０上に設けられた電磁石のコイル
６，７の電流を、回転軸１の振動や浮上リング１０の振
動を計測した信号に基づいて加減する制御を行なう。

【００３８】具体的には、図３において、センサは前述
の通り４個備えており、その出力はそれぞれ分岐して、
その一方はそのままＡ／Ｄコンバータに、他方は微分器
を通してＡ／Ｄコンバータに入力する。

【００３９】すなわち、この時点でＡ／Ｄコンバータに
は、８個の信号が入力されることになる。この入力され
た信号は、あらかじめプログラムされた制御演算器によ
り演算し、その結果をＤ／Ａコンバータによりアナログ
変換して出力する。

【００４０】この場合、本実施例では、合計８個の磁極
５があり、それぞれにコイル６，７が巻かれているの
で、Ｄ／Ａコンバータからはそれぞれのコイル６，７に
対する電流指令値を出力し、パワーアンプを介して増幅
された電流を、それぞれのコイル６，７に流すことにな
る。

【００４１】次に、この制御演算器にあらかじめプログ
ラムされた制御演算について、以下に詳述する。すなわ
ち、回転軸１の等価質量と吸振用の浮上リング１０との
間に作用する磁力Ｆは、磁力がクーロンの法則に従うと
して、次のような（４）式で表わすことができる（図４
参照）。

【００４２】

【数４】

【００４３】ここで、ｍは永久磁石の磁荷（Ｗｂ）、
μ₀ は空気中の透磁率（Ｈ／ｍ）、γ₁ ，γ₂ はそれぞ
れＮ極，Ｓ極のギャップ、Ｌ_eff1，Ｌ_eff2はそれぞれＮ
極，Ｓ極のハイブリッド電磁石の自己インダクタンスに
おける磁力に対する有効成分（Ｈｍ）、ｉ₁ ，ｉ₂ はＮ
極，Ｓ極のハイブリッド電磁石に流れる電流（Ａ）であ
る。これを、平衡点（γ₁ ＝γ₂ ＝γ₀ 、ｉ₁ ＝ｉ₂ ＝
ｉ₀ ）回りで線形化近似すると、上記（４）式は次の
（５）式のようになる。

【００４４】

【数５】 いま、回転軸１の振動を（１）式のように１自由度系で
表わすと、吸振器を含む回転軸１の運動方程式は、

【００４５】

【数６】

【００４６】

【数７】

【００４７】

【数８】

【００４８】

【数９】 となる。

【００４９】ここで、ｘ₁ ，ｙ₁ は回転軸１のｘ方向、
ｙ方向の変位、ｘ₂ ，ｙ₂ は吸振用の浮上リング１０重
心の変位、Ｍ₁ ，Ｃ₁ ，Ｋ₁ はそれぞれ回転軸１の振動
を表わす等価質量、等価減衰、等価バネ剛性、Ｍ₂ は吸
振用の浮上リング１０の質量、ｉ₁ ，ｉ₂ はｘ方向の２
つのハイブリッド電磁石のコイル６，７それぞれに流れ
る電流、ｉ₃ ，ｉ₄ はｙ方向の２つのハイブリッド電磁
石のコイル６，７それぞれに流れる電流、εは偏重心の
偏心率、ωは回転角速度、βは位相である。

【００５０】本吸振器は、上記（６）〜（９）式の電流
ｉ₁ ，ｉ₂ ，ｉ₃ ，ｉ₄ を制御することで制振効果を高
めるものである。すなわち、具体的には、これらの式か
ら系の状態方程式と観測方程式を導き、回転軸１の振動
を抑制することを制御目標とした評価関数を定義する。
そして、最適制御則に従って、この評価関数を最小化す
る最適制御則を求め、この最適制御則により入力信号
（変位と速度）に対する各コイル６，７に流す電流値を
演算する。

【００５１】図５は、これらの式を用いてシミュレーシ
ョン解析した結果の一例を示す図である。なお、図５
中、横軸は回転数（周波数）、縦軸は振動変位の大きさ
をそれぞれ示している。

【００５２】図５において、一点鎖線１１が回転機械の
制振装置を取り付けない場合（従来手法）の振動変位
で、ある特定の回転数（図５中では、周波数１４Ｈｚ）
において、急激に振動変位が拡大している様子がわか
る。

【００５３】これに対して、本実施例による回転機械の
制振装置のうち、永久磁石８，９の反発力だけを利用し
た場合には、図５中破線１２に示すような振動応答とな
り、振動の山が２つできるが、山の高さは半分程度に低
減していることがわかる。もちろん、従来手法の振動の
山となる１４Ｈｚ付近の振動応答で比較すると、永久磁
石８，９のみの場合でも、大幅に振動振幅が低減してい
ることがわかる。

【００５４】さらに、本実施例による回転機械の制振装
置をハイブリッド型の電磁石として、電磁石のコイル
６，７に流れる電流をアクティブに制御した場合には、
図５中の実線１３に示すような振動応答となり、２つで
きる山の高さも十分に低減できることがわかる。そし
て、この場合には、全体に回転数（図５中では周波数）
が変化しても、振動が拡大することはない。

【００５５】一方、図６（ａ）は、本実施例による制振
装置を、回転機械に適用した場合の一例を示す概要図で
ある。図６（ａ）において、回転機械の回転軸１４は、
両端の軸受１５，１６によって支持されており、中央に
円板１７が取り付けられている。そして、本実施例の制
振装置１８は、中央の円板１７付近の振動が大きくなる
箇所に設置される。

【００５６】また、図６（ｂ）は、回転機械の回転軸１
４が、本実施例による制振装置無しで危険速度付近で回
転した時の振動振幅の分布の一例を示しており、さらに
図６（ｃ）は、本実施例による制振装置１８を設置した
場合の振動振幅の分布の一例を示している。

【００５７】図６（ｂ），（ｃ）中のδ₁ とδ₂ は、図
５における一点鎖線１１と実線１３の振動振幅の違いに
相当し、本実施例による制振装置の効果により、振動が
大幅に低減されていることがわかる。

【００５８】一方、図７（ａ）は、同様に本実施例によ
る制振装置を、回転機械に適用した場合の他の例を示す
概要図である。図７（ａ）において、回転機械の回転軸
１９は、軸受２０，２１により支持され、かつ各軸受２
０，２１間の中央に円板２２が、また回転軸１９のオー
バーハングした部分に円板２３がそれぞれ取り付けられ
ている。そして、本実施例の制振装置２４は、オーバー
ハングした部分の円板２３付近の振動が大きくなる箇所
に設置される。

【００５９】また、図７（ｂ）は、回転機械の回転軸１
９が、本実施例による制振装置を取り付けない場合で回
転した時の振動振幅の分布の一例を示しており、さらに
図７（ｃ）は本実施例による制振装置２４を設置した場
合の振動振幅の分布の一例を示している。

【００６０】図７（ｂ），（ｃ）から、回転軸１９の端
部の振動の他、各軸受２０，２１間中央の振動振幅も十
分に抑えられていることがわかる。上述したように、本
実施例による回転機械の制振装置は、回転機械の回転軸
１の回りに回転軸１と同心の浮上リング１０を、回転軸
１と浮上リング１０に設けた磁極５の各永久磁石３，
４，８，９の磁気反発力によって非接触で浮上させると
共に、反発のバネ剛性と浮上リング１０の質量を調整し
て動吸振器を構成し、また上記磁極５にコイル６，７を
巻いて電磁石を形成し、この電磁石のコイル６，７の電
流を回転軸１および浮上リング１０の動きに応じて制御
して、回転軸１の振動を抑制するアクティブ動吸振器を
構成するようにしたものである。

【００６１】従って、回転機械の回転軸１に対して磁気
浮上する浮上リング１０が動吸振器の副振動系となり、
回転軸１の振動を吸振することが可能となる。また、電
磁石を併用したハイブリッド型のものとしているので、
永久磁石８，９の磁束に電磁石による磁束を加えること
で、動吸振器のチューニング（主振動系である回転軸系
の固有振動数に対し、副振動系である浮上リング１０の
固有振動数を近接させる作業）が容易となる上、浮上リ
ング１０の浮上バネ剛性や減衰をアクティブに制御する
ことができる。これにより、回転機械の最適な振動制御
が可能となる。

【００６２】さらに、永久磁石に両端に抵抗を接続して
コイル６，７を併用したものとしているので、浮上リン
グ１０の動きに伴う磁束の変化に対応した電流に抵抗を
与えることで、減衰効果を高めることが可能となる。

【００６３】すなわち、一般に、動吸振器は、特定の周
波数の振動には制振効果が大きいが、その周波数の前後
に新たな共振周波数（振動が拡大する周波数）が作られ
てしまうため、周波数の変動する回転機械には適用し難
い。そこで、上述の副振動系に減衰を与えることで、広
い範囲の周波数領域において制振効果を得ることが可能
となる。

【００６４】以上により、回転機械の例えば不釣り合い
による回転軸１の振動を、外部からの強制的な減衰力を
付加することなく、広い範囲の回転数（周波数）領域で
大幅に低減することが可能となり、結果として振動の少
ない回転機械を得ることができる。

【００６５】また、本実施例の制振装置は、小形で設置
スペースが小さい上、大きな改造が不要であるため、既
設の回転機械にも容易に設置することが可能である。
尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、次
のようにしても同様に実施できるものである。

【００６６】（ａ）図８および図９は、それぞれ本発明
による回転機械の制振装置の他の実施例を示す縦断面図
であり、図１および図２と同一要素には同一符号を付し
て示している。

【００６７】すなわち、本各実施例による回転機械の制
振装置は、それぞれ図８および図９に示すように、回転
軸１側と浮上リング１０側の磁極部分がＮ極とＳ極とが
対向するような円錐状に構成しているもので、これ以外
の構成については、全て上記実施例の制振装置と同様で
ある。

【００６８】このように構成することにより、浮上リン
グ１０を半径方向だけでなく、回転軸１方向にも浮上さ
せることができ、浮上リング１０の回転軸１方向の移動
防止手段が不要となる。

【００６９】（ｂ）図１０は、本発明による回転機械の
制振装置の他の実施例を示す縦断面図であり、図１およ
び図２と同一要素には同一符号を付して示している。す
なわち、本実施例による回転機械の制振装置は、図１０
に示すように、縦型の回転軸１に設置するようにしたも
のである。そして、それぞれの磁極の構成は上記実施例
の場合と同様であるが、浮上リング２５がサポート２６
の面を自由にスライドできるように構成している。な
お、この場合は、摺動する２つの面の表面仕上げを良く
し、間に潤滑材（例えば、油、グリース、炭素粉等）を
介在させるようにしている。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、回
転機械の回転軸の外周部に嵌め込まれた磁性材からなる
スリーブと、スリーブの外周部に、外周側の極性が全て
Ｎ極となるように円筒状に貼り付けられた第１の永久磁
石と、スリーブの外周部で第１の永久磁石から回転軸方
向に一定距離だけ離れた位置に、外周側の極性が全てＳ
極となるように円筒状に貼り付けられた第２の永久磁石
と、両先端に第３の永久磁石が貼り付けられ、第１およ
び第２の永久磁石と対向する位置に、永久磁石の極性に
より反発力が生じるように配設された断面コ字状の磁極
と、磁極の外周部に回転軸と同心に配設され、磁力によ
り回転軸の回りを浮上する浮上リングとを備えるように
したので、既設の回転機械にも大きな改造を加えること
なく容易に設置でき、回転機械の回転軸の振動を外部か
らの強制的な減衰力を付加することなく制振することが
可能な回転機械の制振装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による回転機械の制振装置の一実施例を
示す縦断面図。

【図２】本発明による回転機械の制振装置の一実施例を
示す横断面図。

【図３】同実施例における回転機械の制振装置の制御方
法の一例を示すブロック図。

【図４】同実施例における回転機械の制振装置の作用を
説明するための概念図。

【図５】同実施例における回転機械の制振装置の効果を
説明するための振動応答特性図。

【図６】同実施例における回転機械の制振装置の適用の
一例を示す概要図。

【図７】同実施例における回転機械の制振装置の適用の
その他の例を示す概要図。

【図８】本発明による回転機械の制振装置の他の実施例
を示す縦断面図。

【図９】本発明による回転機械の制振装置の他の実施例
を示す縦断面図。

【図１０】本発明による回転機械の制振装置の他の実施
例を示す縦断面図。

【符号の説明】

１…回転軸、２…スリーブ、３…第１の永久磁石、４…
第２の永久磁石、５…磁極、６…コイル、７…コイル、
８…第３の永久磁石、９…第３の永久磁石、１０…浮上
リング、１１…従来手法による回転軸の振動振幅、１２
…本実施例による永久磁石のみからなる回転機械の制振
装置を設置した場合の振動振幅、１３…本実施例による
ハイブリッド電磁石からなる制振装置を設置した場合の
振動振幅、１４…回転軸、１５…軸受、１６…軸受、１
７…円板、１８…本実施例による回転機械の制振装置、
１９…回転軸、２０…軸受、２１…軸受、２２…円板、
２３…円板、２４…本実施例による回転機械の制振装
置、２５…浮上リング、２６…サポート。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転機械の回転軸の外周部に嵌め込まれ
   た磁性材からなるスリーブと、 前記スリーブの外周部に、外周側の極性が全てＮ極とな
   るように円筒状に貼り付けられた第１の永久磁石と、 前記スリーブの外周部で前記第１の永久磁石から回転軸
   方向に一定距離だけ離れた位置に、外周側の極性が全て
   Ｓ極となるように円筒状に貼り付けられた第２の永久磁
   石と、 両先端に第３の永久磁石が貼り付けられ、前記第１およ
   び第２の永久磁石と対向する位置に、永久磁石の極性に
   より反発力が生じるように配設された断面コ字状の磁極
   と、 前記磁極の外周部に前記回転軸と同心に配設され、磁力
   により前記回転軸の回りを浮上する浮上リングと、 を備えて成ることを特徴とする回転機械の制振装置。
2. 【請求項２】 前記請求項１に記載の回転機械の制振装
   置において、 前記永久磁石の反発力による回転軸と浮上リングの相対
   バネ剛性と、前記磁極を含む浮上リングの総質量から決
   定される浮上リングの固有振動数を、前記回転軸の固有
   振動数の近傍に設定するようにしたことを特徴とする回
   転機械の制振装置。
3. 【請求項３】 前記請求項２に記載の回転機械の制振装
   置において、 前記磁極の回りにコイルを巻き、かつ当該コイルの両端
   に抵抗を接続するようにしたことを特徴とする回転機械
   の制振装置。
4. 【請求項４】 前記請求項２に記載の回転機械の制振装
   置において、 前記磁極の回りにコイルを巻き、かつ当該コイルに電流
   を流して電磁石を形成し、前記第３の永久磁石の磁力に
   加えて当該電磁石の磁力により前記浮上リングの相対バ
   ネ剛性を決定するようにしたことを特徴とする回転機械
   の制振装置。
5. 【請求項５】 前記請求項４に記載の回転機械の制振装
   置において、 前記回転軸の適当な位置の振動を検出する第１の検出手
   段と、前記浮上リングの振動を検出する第２の検出手
   段、もしくは前記回転軸と浮上リングの相対振動を検出
   する第３の検出手段と、前記各検出手段からの検出信号
   に基づいて、前記電磁石のコイルに流す電流を制御する
   制御手段とを付加して成ることを特徴とする回転機械の
   制振装置。
6. 【請求項６】 前記請求項１に記載の回転機械の制振装
   置において、 前記回転軸のスリープ状に貼り付ける第１および第２の
   永久磁石を、円錐状に貼り付けるようにしたことを特徴
   とする回転機械の制振装置。
7. 【請求項７】 前記請求項１に記載の回転機械の制振装
   置において、 前記浮上リングを、回転軸と直交方向に自由に移動さ
   せ、回転軸方向に移動させないようにする手段を付加し
   て成ることを特徴とする回転機械の制振装置。