JPH09177880A

JPH09177880A - 電磁ダンパ

Info

Publication number: JPH09177880A
Application number: JP35192795A
Authority: JP
Inventors: Kiyoto Owaki; 清人大脇; Masayuki Kawai; 正之河合
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1995-12-27
Filing date: 1995-12-27
Publication date: 1997-07-11

Abstract

(57)【要約】【課題】小型で簡単な構造にもかかわらず動きが早い
ほど強くなる強力な制動力を発生し、メンテナンスが容
易でしかも簡単に制動力を調整できる電磁ダンパを提供
する。【解決手段】永久磁石環と強磁性体環を交互にかつ永
久磁石環の同じ極性面に強磁性体環が挟まれるように積
み上げて金属製円筒ケースに収納したハイブリッド構造
を有する円筒状磁石列を構成し、断面が円形をした導体
棒を円筒状磁石列の中に同心的に挿入して摺動するよう
にした電磁ダンパで、円筒状磁石列と導体棒のそれぞれ
に連結した物体の間の振動を緩和させる。円筒状磁石列
の内壁には導体棒を案内することができる非磁性体円筒
を嵌入するものとし、導体棒を交換して制動力を調整す
るときに一緒に交換するようにすることができる。する
ことが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建造物や工場機械
・工事用機器あるいは交通機関などの振動緩和に用いる
電磁ダンパに関する。

【０００２】

【従来の技術】地震対策の一手段として地震が発生した
時の建造物の振動を緩和するためダンパが用いられる。
また工場の機械や工事用機器あるいは交通機関など震動
源の振動を減少させることにより振動公害を軽減するも
のとしてダンパが用いられる。従来このようなダンパと
して、バネ式あるいは油圧式が用いられてきたが、これ
らは構造が複雑でありまた油の補給等メンテナンスの面
で問題がある。

【０００３】同じ目的に使用するために考案されている
永久磁石を用いた電磁式ダンパは一般的な誘導リニアモ
ータ型の平板構造や電磁ブレーキと類似の構造を有し、
例えばＮ極とＳ極が交互に並んだ永久磁石列の上部にア
ルミニウム等の金属導体の平板を近接して配置して、金
属板が運動することにより磁界と作用して生じる渦電流
の反作用力を利用したものがある。このような構造の電
磁ダンパは、金属板を磁石にできるだけ近接させながら
も移動可能なように構成し、さらに平面的に配列された
磁石が互いの磁気反発力で分離しないように支持固定す
る必要があるため構造が複雑になる。

【０００４】また、上下に配置した永久磁石列の間に金
属板を挟んだ構造のものもあるが、静止時は対向する磁
石同士の引力、動作時は渦電流による磁気反発力に抗し
て磁石列を支持しなければならず、この対策を講ずるた
め大型で複雑な構造が必要となっていた。

【０００５】また発生する制動力を調整するには、磁石
列と金属板との間隔を調整する必要があるが機構が複雑
になる困難がある。さらに、平面的に配置された磁石列
の上を金属板が磁石列に平行に動くことにより制動力が
発生するのであるが、制動力の働く方向を決めるために
は、別途適当な案内機構を用いて金属板が移動できる方
向を決めておく必要がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明が解決
しようとする課題は、小型で簡単な構造で大きな制動力
を発揮でき、メンテナンスが容易な電磁ダンパを提供す
ることにある。また、本発明の別の課題は、簡単に制動
力を調整できる電磁ダンパを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の電磁ダンパは、ドーナツ型の永久磁石を積
み上げて円筒状に磁石列を構成し、断面が円形をした導
体棒を円筒状磁石列の中に同心的に挿入して摺動するよ
うにすることを特徴とする。また、本発明の電磁ダンパ
の磁石列は、永久磁石環と強磁性体環を交互に、永久磁
石環の同じ極性面に強磁性体環が挟まれるように積み上
げたハイブリッド構造にすることが好ましい。

【０００８】さらに、永久磁石環は扇形の永久磁石素片
をドーナツ型に組み合わせて面方向に着磁させることに
より構成することができる。また、本発明の電磁ダンパ
の円筒状磁石列の内壁には非磁性体で形成されていて導
体棒を案内することができる非磁性体円筒を嵌入するこ
とが好ましい。さらに、上記の非磁性体円筒は導体棒の
外径に対応した内径を有し、外径の異なる導体棒に取り
替えるときに対応する非磁性体円筒と入れ替えることが
できるように構成するとよい。また、導体棒には強磁性
体棒を同心的に嵌入してもよい。さらにまた、磁石列を
金属製の円筒ケースに収納することが好ましい。

【０００９】本発明の電磁ダンパによれば、円筒状磁石
列がドーナツ型の永久磁石を積み上げて形成されている
から、円筒内壁に十分強い磁界を発生させることが容易
に可能となる。本発明の電磁ダンパは導体棒を円筒状磁
石列内に同心的に挿入して摺動するように構成される
が、導体棒は精密加工が簡単で容易に円筒内壁に極めて
近接させるように加工できるから、導体棒表面層に大き
な渦電流を誘起させることができる。したがって全体を
コンパクトに構成した場合にも電磁ダンパは大きな制動
力を発生するようになる。また、制動力は導体棒の運動
に抗する方向に発生するから、力の方向は磁石列の円筒
が向く方向に限定され、容易に力の方向を決めることが
できる。

【００１０】また、電磁ダンパの磁石列が、永久磁石環
の同じ極性面に強磁性体環が挟まれるように積み上げた
ハイブリッド構造になっているときは、永久磁石環は同
型に形成すればよく、磁石列を構成するときに永久磁石
環を同じ極性を有する面同士が隣り合うように並べて永
久磁石環の間に強磁性体環を挟むようにすれば、一個お
きの強磁性体環がそれぞれ２個の永久磁石環のＮ極面に
挟まれてＮ極を帯び、Ｎ極性の強磁性体環に挟まれた強
磁性体環が２個の永久磁石環のＳ極面に挟まれてＳ極を
帯びるようになる。

【００１１】このようにして構成された円筒状磁石列は
Ｎ極側強磁性体環の円筒内壁側端部からＳ極側強磁性体
環の円筒内壁側端部に向かって磁束が生じ円筒内空間に
磁場が発生する。なお、面方向に着磁させた扇形の永久
磁石素片を組み合わせてドーナツ型に形成した永久磁石
環は、磁石部分が周方向に切断されているため円周方向
に途切れがない磁石体と比較すると発生する磁束密度を
大きくできる。このため円筒内空間に強い磁場が発生す
るようにすることができる。

【００１２】また、電磁ダンパの円筒状磁石列の内壁に
導体棒を案内する非磁性体円筒を嵌入するようにする
と、磁石列の内壁を平滑化して導体棒を容易に摺動させ
るようにするばかりでなく、非磁性体円筒の厚さが導体
棒表面と磁石列内壁との間の距離を規定するので、導体
棒中に渦電流を発生させる磁束密度の調整を簡単にしか
も正確に実施することができる。さらに、非磁性体円筒
の内径と導体棒の外径を対応させて両者を対にしてお
き、外径の異なる導体棒に取り替えるときに対応する非
磁性体円筒と共に入れ替えるようにすると、内部に挿入
する導体棒の直径を代えるだけで容易にかつ正確にブレ
ーキ力を調整することができる。

【００１３】また、導体棒に強磁性体棒を同心的に嵌入
したものは、導体棒中の強磁性体が磁石列が発生する磁
束が通る磁気回路の一部を構成するため、導体部分を通
過する磁束の密度が大きくなり、制動力が向上する。さ
らに、磁石列を金属製の円筒ケースに収納するようにす
ると、電磁ダンパ総体としての取り扱いが容易になるば
かりでなく、製造過程において分離しがちな磁石素片同
士を拘束してより容易に製作できる。また使用中に磁石
列が分解することを防ぐことができる。

【００１４】なお、本発明の電磁ダンパは円筒状磁石列
と導体棒の相対的速度に比例する制動力が得られるた
め、これらと連結された構造体の振動する速度が大きい
ほど大きな効果が生じる。したがって地震対策等を目的
とする場合には他の種類のダンパより少なくても同じ効
果を得ることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面によって本発明に係る
電磁ダンパを詳細に説明する。図１は、本発明の電磁ダ
ンパの１実施例を示す図面である。図１（ａ）は電磁ダ
ンパの軸を含む面における断面図、図１（ｂ）は図１
（ａ）中の１Ｂ−１Ｂで切断した断面図である。図２は
電磁ダンパに用いた永久磁石環を表す図面で、図２
（ａ）はその平面図、図２（ｂ）は側面図である。ま
た、図３は電磁ダンパに用いた強磁性体環を表す図面
で、図３（ａ）はその平面図、図３（ｂ）は側面図であ
る。

【００１６】本発明の電磁ダンパ１は、磁石列部２と導
体棒４からなる。磁石列部２は最外殻に円筒状のケース
２１を備えている。ケース２１はステンレスパイプなど
強度な構造材が用いられ、底部には強磁性体からなる底
蓋２２を備えている。底蓋２２には建造物や床に固定す
るための耳環２３が設けられている。円筒状のケース２
１の内周部分には磁石列３が収容されていてその内側に
案内筒２４が嵌入されている。

【００１７】磁石列３は永久磁石環３２と強磁性体環３
６を交互に積み上げたハイブリッド構造になっている。
永久磁石環３２は、図２に表示したように扇型の永久磁
石素片３３を非磁性体のバインダ３４で結合して円筒状
のケース２１に収まるような円環状に形成したもので、
面方向に磁化されている。図では４個の磁石素片で形成
される場合を表しているが、素片の数はいくつでもよ
い。永久磁石には金属磁石、フェライト磁石、希土類磁
石等、各種のものが利用できる。なお、焼結により形成
する場合は焼結後の寸法が変化することを考慮に入れて
設計する必要がある。強磁性体環３６は純鉄やケイ素鋼
など高透磁率材料から形成する。形状は図３に示す通り
のドーナツ型をしており、外径は円筒状のケース２１の
内径内に収まる大きさを有し、内径は永久磁石環の内径
より若干小さくなっている。

【００１８】磁石列３は、例えば第１の永久磁石環３２
をＮ極面が奥の底蓋２２に当たるように挿入して強磁性
体環３６を挿入し、第２の永久磁石環３２をＳ極面が先
の強磁性体環３６に当たるように挿入する。すると底蓋
２２はＮ極性を帯び強磁性体環３６はＳ極性を帯びる。
さらに第２の強磁性体環３６を挿入して、第３の永久磁
石環３２を今度はＮ極面が第２強磁性体環３６に当たる
ように挿入する。すると第２強磁性体環３６はＮ極性を
帯びる。このように、永久磁石環３２の極性が直前に挿
入したものと反対の向きになるようにして永久磁石環３
２と強磁性体環３６を必要な数だけ交互に挿入して積み
上げる。最外端の強磁性環３６は磁石の反発力で磁石列
が軸方向に分解しないように円筒状ケース２１にしっか
りと固着される。軸方向に反発する力を押さえるために
は別の蓋体を利用してもよい。また、径方向に膨らもう
とする力はケース２１により押さえ込むことができる。
このようなハイブリッド構造を持った磁石列３は、隣の
強磁性体環同士が異なる磁極を有し、Ｎ極側の強磁性体
環の内側に突出した部分からＳ極側の強磁性体環の内側
突出部分に向けて磁石の強さに応じた磁束が発生する。

【００１９】電磁ダンパ１の円筒状磁石列２の内壁には
導体棒を案内するための非磁性体円筒２４が嵌入されて
いて、内壁を平滑化し導体棒がスムーズに動けるように
している。非磁性体円筒２４は透磁率の低い金属やステ
ンレス鋼あるいは合成樹脂等が用いられる。従ってこの
非磁性体円筒２４が存在することによっては円筒状磁石
列２内部空間の磁界は影響を受けない。非磁性体円筒２
４は外径より大きな内径を有し導体棒４の案内をする。
また、その肉厚により円筒状磁石列２内部空間に漏れ出
る磁束密度が変化するので、内径を選択することによ
り、導体棒４の受ける反力を調整することができる。

【００２０】導体棒４は断面が円形の棒であって、端部
に建造物や床に固定するための耳環４１が設けられてい
る。導体棒４の丸棒部分は銅などの電気の良導体ででき
ていて、非磁性体円筒２４に案内されて軸方向に動き、
円筒状磁石列２内部空間の磁束を横切る。すると横切っ
た磁束に比例した渦電流が導体内に発生する。発生した
渦電流が円筒状磁石列２内部空間の磁束に伴う磁場に作
用して反力を受けるため、導体棒４は動きと逆方向に制
動力を受ける。したがって、建造物等の動きと連動して
円筒状磁石列２に対して相対的運動をしようとする導体
棒４はその動きが抑制される。この反力は磁束密度と磁
束を横切る速度に比例するから、この時の制動力は導体
棒４の速度が速いほど大きくなる。

【００２１】また、制動力を調整するには、磁石の磁化
強度や磁石列の形状を変更して磁束密度を調節する方法
の他に、円筒状磁石列２内部空間の磁束密度が壁から遠
くなるほど小さくなることを利用して導体棒４の径を変
更することにより導体が横切る磁束を調整するという簡
単な方法がある。この制動力調整方法を利用するには、
外径の異なる導体棒４ごとに対応する内径を有する非磁
性体円筒２４を準備しておき、制動力を変えたいときに
対になった導体棒４と非磁性体円筒２４を同時に取り替
えるようにするとよい。

【００２２】図４は、本発明の電磁ダンパの別の実施例
を示す図面である。図４（ａ）は電磁ダンパの軸を含む
面における断面図、図４（ｂ）は図４（ａ）中の４Ｂ−
４Ｂで切断した断面図である。上に説明した実施例と異
なるところは、導体棒４の芯に強磁性体棒４２が嵌入さ
れているところである。このように円筒状磁石列２内部
空間の磁界内に強磁性体部分が存在すると磁束の通る磁
気回路の抵抗が小さくなりかつ磁気回路中のギャップが
短くなるため、導体棒４２の導体部分が挿入される場所
の実効的な磁束密度が高くなり発生する渦電流が大きく
なる。このため電磁ダンパ１の制動力は強化される。な
お、導体棒４の芯に強磁性体棒４２を嵌入する代わりに
強磁性体棒を円筒状磁石列２の底蓋２２に非磁性体を介
して同軸に取り付け、導体棒４を中空にして円筒状磁石
列２の内壁と強磁性体棒の間に挿入するようにしてもよ
い。

【００２３】なお、上記実施例では永久磁石環３２を扇
型磁石素片３３をバインダ３４で結合して円環状に形成
し、強磁性体環３６をドーナツ型に形成している。しか
し、強磁性体環３６も永久磁石環３２を磁石素片３３と
同様な扇型の強磁性体素片から組み立てるようにするこ
ともできる。この場合には、円筒状磁石列２内壁の長さ
と等しい長さと強磁性体素片の径方向の長さと等しい幅
を有する非磁性体でできた板を、扇に分割した数だけ円
筒状磁石列２内壁と非磁性体円筒２４の間に差込み、そ
の非磁性体板の間に扇型永久磁石素片と強磁性体素片を
交互に挿入配列し最後に蓋をして円筒状磁石列２を完成
させるようにする。

【００２４】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の電磁ダンパ
は、小型で簡単な構造にもかかわらず動きが早いほど強
くなる強力な制動力を発生し、メンテナンスが容易でし
かも簡単に制動力を調整できるため、建造物の振動を緩
和する地震対策用ダンパや、工場機械・工事用機器ある
いは交通機関などの振動公害を軽減するためのダンパと
して活用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電磁ダンパの１実施例を示す図面であ
る。

【図２】図１の電磁ダンパに用いた永久磁石環を表す図
面である。

【図３】図１の電磁ダンパに用いた強磁性体環を表す図
面である。

【図４】本発明の電磁ダンパの別の実施例を示す図面で
ある。

【符号の説明】

１電磁ダンパ２磁石列部３磁石列４導体棒２１円筒状ケース２２底蓋２３耳環２４非磁性体内筒３２永久磁石環３３永久磁石素片３４バインダ３６強磁性体環４１耳環４２強磁性体棒

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ドーナツ型の永久磁石を円筒状に積み上
げて構成し内側空間に磁束を発生する磁石列と、断面が
円形をした導体棒を備え、該導体棒を前記円筒状の磁石
列の中に同心的に挿入され摺動するように構成された電
磁ダンパ。
【請求項２】請求項１記載の電磁ダンパにおいて、前
記磁石列が永久磁石環と強磁性体環を該永久磁石環の同
じ極性面に強磁性体環が挟まれるようにして交互に積み
上げたハイブリッド構造を有することを特徴とする電磁
ダンパ。
【請求項３】請求項２記載の電磁ダンパであって、前
記永久磁石環が扇形の永久磁石素片をドーナツ型に組み
合わせて面方向に着磁させたものである電磁ダンパ。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれかに記載の電
磁ダンパであって、前記円筒状磁石列の内壁に非磁性体
で形成され前記導体棒を案内する非磁性体円筒が嵌入さ
れている電磁ダンパ。
【請求項５】請求項４記載の電磁ダンパであって、前
記非磁性体円筒は前記導体棒の外径に対応した内径を有
し、外径の異なる導体棒に取り替えるときにそれと対に
なった前記非磁性体円筒に入れ替えることができる電磁
ダンパ。
【請求項６】請求項１ないし５のいずれかに記載の電
磁ダンパであって、前記導体棒に強磁性体棒を同心的に
嵌入された電磁ダンパ。
【請求項７】請求項１ないし６のいずれかに記載の電
磁ダンパであって、前記磁石列を金属製の円筒ケースに
収納した電磁ダンパ。