JPH09329184A - Magnetic spring having damping characteristics and vibration mechanism having the magnetic spring - Google Patents
Magnetic spring having damping characteristics and vibration mechanism having the magnetic springInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の永久磁石を
有する磁気バネに関し、更に詳しくは、複数の永久磁石
の反発力を利用した正、0又は負の減衰特性を有する磁
気バネ、及び、該磁気バネを有し減衰機能構造を持たな
いが安定である非線形振動機構あるいは係数励振振動機
構に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic spring having a plurality of permanent magnets, and more specifically, a magnetic spring having a positive, zero or negative damping characteristic utilizing the repulsive force of a plurality of permanent magnets, and The present invention relates to a nonlinear vibration mechanism or a coefficient excitation vibration mechanism that has the magnetic spring and does not have a damping function structure but is stable.
【0002】[0002]
【従来の技術】現在、様々な形で振動モデルが提案され
実用化されている。一般的に、振動特性には、負荷質量
依存性と入力依存性がある。負荷質量依存性は荷重−変
位特性の曲率と相関があり、入力依存性は荷重−変位特
性のヒステリシスと相関があると考えられている。2. Description of the Related Art At present, vibration models have been proposed and put into practical use in various forms. Generally, the vibration characteristics have a load mass dependency and an input dependency. It is considered that the load mass dependency has a correlation with the curvature of the load-displacement characteristic, and the input dependency has a correlation with the hysteresis of the load-displacement characteristic.
【0003】自動車用サスペンションシステムを例にと
れば、道路条件、操縦安定性、インピーダンス(の差)
条件などがサスペンションシステムのバネ定数など乗り
心地に関する調整のポイントになる。すべての条件下で
最適を求めるとすれば、能動的制御が必要となる。悪路
走行と高速走行では、低周波大振幅の領域で大きな差が
生じる。減衰性が低い場合は、変位の伝達率が高くな
り、共振点は低周波側へ移動する。減衰性を上げるに
は、ダンパーの減衰比を大きくするか、あるいは、バネ
定数を小さくする必要がある。そのため、従来の受動的
な振動モデルでは、その性能に限界が生じる。Taking an automobile suspension system as an example, road conditions, driving stability, and impedance (difference)
Conditions etc. are the points for adjusting the ride comfort such as the spring constant of the suspension system. If optimum is to be obtained under all conditions, active control is required. There is a big difference between low-frequency and high-amplitude driving in low-frequency and high-amplitude regions. When the damping property is low, the transmissibility of displacement is high, and the resonance point moves to the low frequency side. In order to improve the damping property, it is necessary to increase the damping ratio of the damper or decrease the spring constant. Therefore, the performance of the conventional passive vibration model is limited.
【0004】具体的な例として、サスペンションシート
について述べる。サスペンションシートとは、主に土工
機械、リクリエ−ショナルビークル(RV)等のオフロ
ード車、及び、トラック、バス等の長距離走行車両に搭
載され、除振機構を持つシートであり、除振機構として
は、例えば金属バネ、エアサスペンション、エアダンパ
等が使用されている。これらのシートは、約1.5〜1
2Hz、特に3〜5Hzの範囲内の振動絶縁性の改善に
注目されてきた。そのため、サスペンションシートの共
振周波数は、1〜2.5Hzの間に設定されている。A suspension seat will be described as a specific example. The suspension seat is a seat that is mainly mounted on earth-moving machines, off-road vehicles such as recreational vehicles (RV), and long-distance traveling vehicles such as trucks and buses, and has a vibration isolation mechanism. As such, for example, a metal spring, an air suspension, an air damper, etc. are used. These sheets are about 1.5-1
Attention has been focused on improving vibration isolation in the 2 Hz range, especially in the 3-5 Hz range. Therefore, the resonance frequency of the suspension seat is set between 1 and 2.5 Hz.
【0005】図51に従来のサスペンションシートの振
動特性を示す。図51において、(a)は剛体シート
を、(b)はサスペンションシートを、(c)はバネリ
ッチシートを、(d)はダンパーの無いサスペンション
シートを示している。FIG. 51 shows the vibration characteristics of a conventional suspension seat. In FIG. 51, (a) shows a rigid seat, (b) shows a suspension seat, (c) shows a spring-rich seat, and (d) shows a damper-less suspension seat.
【0006】バネ定数の小さい(柔らかいバネ)シート
では、衝撃や低周波の振動に暴露されたときに大きな動
的変位が発生する。例えば、ペダルの踏み込み等のドラ
イバーの運転操作を妨げないように、サスペンション機
構のストロークは、通常100mm以下に制限されてい
る。そのため、大きく変位したときサスペンションの端
部まで達し、底付き感が発生する。A sheet having a small spring constant (soft spring) causes a large dynamic displacement when exposed to impact or low-frequency vibration. For example, the stroke of the suspension mechanism is usually limited to 100 mm or less so as not to interfere with the driver's driving operation such as pedaling. Therefore, when it is largely displaced, it reaches the end of the suspension, and a bottoming feeling occurs.
【0007】また、1994年にStilesは、底付きがサ
スペンションシートの性能に及ぼす影響を調査するため
トラクターで実車走行評価実験を行った。その結果、サ
スペンションシートの45%がドライバーに加わる加速
度を上昇させ、底付きによる振動絶縁性の劣化が明らか
にされている。底付き感、及び、車両への急激で瞬間的
な衝撃荷重が加わった時の対処法としてショックアブソ
ーバが使用されている。Further, in 1994, Stiles conducted an actual vehicle running evaluation test with a tractor in order to investigate the effect of bottoming on the performance of the suspension seat. As a result, 45% of the suspension seat increases the acceleration applied to the driver, and it has been clarified that the vibration insulation due to the bottoming is deteriorated. A shock absorber is used as a bottoming feeling and a coping method when a sudden and instantaneous shock load is applied to a vehicle.
【0008】最近では、シートにアクチュエータを取り
付け、振動をアクティブ制御することにより着座感を向
上したアクティブサスペンションシートも提案されてい
る。Recently, an active suspension seat has been proposed in which an actuator is attached to the seat and vibration is actively controlled to improve a seating feeling.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金属バ
ネ、エアサスペンション、エアダンパ等を使用した除振
機構は、車体フロアから伝わる振動のうち4〜20Hz
の振動の周波数を低下させて着座感あるいは使用感をさ
らに向上させることはできなかった。However, a vibration isolation mechanism using a metal spring, an air suspension, an air damper, etc., has a vibration of 4 to 20 Hz among the vibrations transmitted from the vehicle body floor.
It was not possible to further improve the sitting feeling or the feeling of use by lowering the frequency of the vibration.
【0010】また、上記アクティブサスペンションシー
トは重たく高価であるばかりでなく、アクチュエータを
常に作動させておく必要があり、アクチュエータをOF
Fにすると振動がアクチュエータを介して乗員に直接伝
わり、着座感が損なわれるという問題があった。In addition to the fact that the active suspension seat is heavy and expensive, it is necessary to keep the actuator constantly operating.
When set to F, the vibration is directly transmitted to the occupant via the actuator, and the seating feeling is impaired.
【0011】さらに、ショックアブソーバを使用したサ
スペンションシートにおいて、減衰が大きすぎるとサス
ペンションの減衰域、共振周波数の約1.4倍以上で、
シート本来の振動絶縁性を劣化させる可能性がある。Further, in a suspension seat using a shock absorber, if the damping is too large, the damping range of the suspension is about 1.4 times the resonance frequency,
It may deteriorate the original vibration insulation of the seat.
【0012】本発明は、従来技術の有するこのような問
題点に鑑みてなされたものであり、永久磁石を利用して
正、0又は負の減衰特性を有する磁気バネを提供すると
ともに、この磁気バネを利用し減衰機能構造を持たない
が安定である非線形振動機構あるいは係数励振振動機構
を提供することにより、安価で簡素な構成の動特性制御
系あるいは高能率機関を実現することを目的としてい
る。The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and provides a magnetic spring having a positive, zero or negative damping characteristic by using a permanent magnet, and at the same time, provides the magnetic spring. The purpose of the present invention is to realize a dynamic characteristic control system or a high-efficiency engine with a cheap and simple structure by providing a nonlinear vibration mechanism or a coefficient excitation vibration mechanism that uses a spring but does not have a damping function structure but is stable. .
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のうちで請求項1に記載の発明は、少なくと
も二つの永久磁石を互いに離間せしめ、上記少なくとも
二つの永久磁石間の幾何学的寸法を運動行程内機構ある
いは外力により入出力で変化させ、その運動系内で反発
力に変換させることにより、上記少なくとも二つの永久
磁石の平衡位置からの入力側の反発力より出力側の反発
力を大きくしたことを特徴とする0又は負の減衰特性を
有する磁気バネである。In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 of the present invention is characterized in that at least two permanent magnets are separated from each other, and a geometry between the at least two permanent magnets is provided. The mechanical dimensions are changed by input / output by a mechanism in the movement stroke or external force, and converted into a repulsive force within the movement system, so that the repulsive force on the output side from the repulsive force on the input side from the equilibrium position of the at least two permanent magnets is changed. It is a magnetic spring having a zero or negative damping characteristic characterized by a large repulsive force.
【0014】また、請求項2に記載の発明は、上記少な
くとも二つの永久磁石の最近接位置あるいは最近接位置
を過ぎた位置で最大反発力を発生するようにしたことを
特徴とする。The invention according to claim 2 is characterized in that the maximum repulsive force is generated at the closest position of the at least two permanent magnets or at a position beyond the closest position.
【0015】また、請求項3に記載の発明は、上記少な
くとも二つの永久磁石の離間距離、対向面積、磁束密
度、磁界のいずれか一つを変化させることにより上記幾
何学的寸法を変化させるようにしたことを特徴とする。Further, in the invention according to claim 3, the geometrical dimension is changed by changing any one of the separation distance, the facing area, the magnetic flux density and the magnetic field of the at least two permanent magnets. It is characterized by having done.
【0016】さらに、請求項4に記載の発明は、少なく
とも二つの永久磁石を互いに離間せしめ、上記少なくと
も二つの永久磁石間の幾何学的寸法を運動行程内機構あ
るいは外力により入出力で変化させて減衰項を引き出す
ことにより非線形の減衰・ばね構造としたことを特徴と
する正の減衰特性を有する磁気バネである。Further, in the invention according to claim 4, at least two permanent magnets are separated from each other, and the geometrical dimension between the at least two permanent magnets is changed by input / output by a mechanism in a motion stroke or an external force. A magnetic spring having a positive damping characteristic, which is characterized by a nonlinear damping / spring structure by extracting a damping term.
【0017】また、請求項5に記載の発明は、請求項4
に記載の発明において、上記少なくとも二つの永久磁石
の最近接位置で最大反発力を発生するようにしたことを
特徴とする。The invention described in claim 5 is the same as the invention in claim 4.
In the invention described in (3), the maximum repulsive force is generated at the closest position of the at least two permanent magnets.
【0018】また、請求項6に記載の発明は、請求項4
に記載の発明において、上記少なくとも二つの永久磁石
の離間距離、対向面積、磁束密度、磁界のいずれか一つ
を変化させることにより上記幾何学的寸法を変化させる
ようにしたことを特徴とする。The invention according to claim 6 is the same as the invention according to claim 4.
In the invention described in (3), the geometrical dimension is changed by changing any one of the separation distance, the facing area, the magnetic flux density, and the magnetic field of the at least two permanent magnets.
【0019】さらに、請求項7に記載の発明は、互いに
離間する少なくとも二つの永久磁石間の幾何学的寸法を
運動行程内機構あるいは外力により変化させることによ
り0又は負の減衰特性を示す磁気バネを有し、持続ある
いは発散振動にエネルギを変換する構造を有することを
特徴とする係数励振振動機構である。Further, the invention according to claim 7 is a magnetic spring exhibiting zero or negative damping characteristics by changing the geometrical dimension between at least two permanent magnets separated from each other by a mechanism in the movement stroke or an external force. And has a structure for converting energy into continuous or divergent vibration.
【0020】また、請求項8に記載の発明は、請求項7
に記載の発明において、上記幾何学的寸法を外力により
変化させて上記機構の運動系内のバネ定数と減衰係数を
バネ構造系で変化させるようにしたことを特徴とする。The invention according to claim 8 is the same as claim 7
In the invention described in (1), the geometrical dimension is changed by an external force so that the spring constant and the damping coefficient in the motion system of the mechanism are changed by the spring structure system.
【0021】また、請求項9に記載の発明は、請求項7
に記載の発明において、上記幾何学的寸法を運動行程内
機構あるいは外力により変化させることにより振動特性
を改善したことを特徴とする。The invention described in claim 9 is the same as claim 7
In the invention described in (1), the vibration characteristic is improved by changing the geometrical dimension by a mechanism in a movement stroke or an external force.
【0022】また、請求項10に記載の発明は、請求項
7に記載の発明において、上記幾何学的寸法を運動行程
内機構あるいは外力により変化させて励振あるいは共振
振動数を可変とし、該共振振動数を追尾させて常に周波
数特性の共振振動数の低下するところ、あるいは、振幅
の変動を少なくするところで動作するようにしたことを
特徴とする。According to a tenth aspect of the invention, in the invention according to the seventh aspect, the excitation or the resonance frequency is made variable by changing the geometrical dimension by a mechanism in the movement stroke or an external force, and the resonance frequency is changed. It is characterized in that it operates so that the resonance frequency of the frequency characteristic is always lowered by tracking the frequency, or the fluctuation of the amplitude is reduced.
【0023】また、請求項11に記載の発明は、請求項
7に記載の発明において、上記幾何学的寸法を運動行程
内機構あるいは外力により変化させて、変位が小さいと
きは負の減衰で変位の増大とともに正の減衰とし、正と
負の減衰が釣り合う振幅で振動を定常的にしたことを特
徴とする。According to the invention described in claim 11, in the invention according to claim 7, the geometrical dimension is changed by a mechanism in a movement stroke or an external force, and when the displacement is small, the displacement is negative damping. It is characterized in that the vibration is made to be positive with the increase of, and the oscillation is made steady with an amplitude in which positive and negative damping are balanced.
【0024】さらに、請求項12に記載の発明は、互い
に離間する少なくとも二つの永久磁石間の幾何学的寸法
を運動行程内機構あるいは外力により変化させることに
より正の減衰特性を示す磁気バネを有し、上記運動行程
内機構のバネ特性より減衰特性を大きくしたことを特徴
とする非線形振動機構である。Further, the invention according to claim 12 has a magnetic spring which exhibits a positive damping characteristic by changing the geometrical dimension between at least two permanent magnets separated from each other by a mechanism in the movement stroke or an external force. However, the non-linear vibration mechanism is characterized in that the damping characteristic is made larger than the spring characteristic of the mechanism in the movement stroke.
【0025】また、請求項13に記載の発明は、請求項
12に記載の発明において、上記幾何学的寸法を運動行
程内機構あるいは外力により変化させることにより振動
特性を改善したことを特徴とする。According to a thirteenth aspect of the invention, in the twelfth aspect of the invention, the vibration characteristics are improved by changing the geometrical dimensions by a mechanism in the movement stroke or an external force. .
【0026】また、請求項14に記載の発明は、請求項
12に記載の発明において、上記幾何学的寸法を運動行
程内機構あるいは外力により変化させて共振振動数を可
変とし、該共振振動数を追尾させて常に周波数特性の共
振振動数の低下するところ、あるいは、振幅の変動を少
なくするところで動作するようにしたことを特徴とす
る。According to a fourteenth aspect of the present invention, in the invention according to the twelfth aspect, the resonance frequency is made variable by changing the geometrical dimension by a mechanism in the movement stroke or an external force, and the resonance frequency is changed. Is operated so that the resonance frequency of the frequency characteristic is constantly lowered or the fluctuation of the amplitude is reduced.
【0027】さらに、請求項15に記載の発明は、互い
に離間する少なくとも二つの永久磁石間の幾何学的寸法
を運動行程内機構あるいは外力により変化させて共振振
動数を可変とし、該共振振動数を追尾させて常に周波数
特性の共振振動数の高いところ、あるいは、振幅の変動
の大きなところで動作するように、小さな入力で大きな
加速度あるいは振幅を生み出すようにしたことを特徴と
する非線形振動機構である。Further, in the invention as set forth in claim 15, the resonance frequency is made variable by changing the geometrical dimension between at least two permanent magnets separated from each other by a mechanism in the movement stroke or an external force, and the resonance frequency is changed. Is a non-linear vibration mechanism characterized by generating a large acceleration or amplitude with a small input so that it can be operated at a location where the resonance frequency of the frequency characteristic is high or where there is a large fluctuation in amplitude. .
【0028】[0028]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。互いに離間し同磁極
を対向させた少なくとも二つの永久磁石を有する磁気バ
ネ構造体の場合、離間した永久磁石同士は非接触のた
め、構造体自体の摩擦損失が無視できる程小さいとき可
逆的で、その静特性は入力時(行き)と同一ライン上を
非線形で出力され(帰り)、さらに、非接触対偶特有の
自由度、浮上制御系の不安定度を利用することにより、
小さな入力で静磁界(磁石の配置)を変化させることで
負の減衰を生じやすい。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the case of a magnetic spring structure having at least two permanent magnets spaced apart from each other and having the same magnetic poles opposed to each other, the separated permanent magnets are not in contact with each other, and therefore reversible when the friction loss of the structure itself is negligible, Its static characteristics are output nonlinearly (return) on the same line as when it is input (going), and by using the degree of freedom peculiar to the non-contact pair even and the instability of the levitation control system,
Negative attenuation is likely to occur by changing the static magnetic field (arrangement of magnets) with a small input.
【0029】本発明はこの事実に着目してなされたもの
であり、二つの永久磁石間の幾何学的寸法を運動行程内
機構あるいは外力により入力側(行き)と出力側(帰
り)で変化させ、その運動系内で反発力に変換させるこ
とにより、二つの永久磁石の平衡位置からの入力側の反
発力より出力側の反発力を大きくしている。The present invention has been made by paying attention to this fact, and the geometrical dimension between the two permanent magnets is changed on the input side (going) and the output side (returning) by the mechanism in the motion stroke or the external force. , The repulsive force on the output side is made larger than the repulsive force on the input side from the equilibrium position of the two permanent magnets by converting the repulsive force in the motion system.
【0030】以下、その基本原理について説明する。図
1は、入力側と出力側における二つの永久磁石2,4の
平衡位置を示した模式図で、図2は、いずれか一方の永
久磁石に加えられた荷重と、二つの永久磁石の平衡位置
からの変位量との関係を示した磁気バネ構造体の基本特
性を示している。The basic principle will be described below. FIG. 1 is a schematic diagram showing the equilibrium positions of the two permanent magnets 2 and 4 on the input side and the output side. FIG. 2 shows the load applied to one of the permanent magnets and the equilibrium of the two permanent magnets. The basic characteristics of the magnetic spring structure showing the relationship with the displacement amount from the position are shown.
【0031】図1に示されるように、永久磁石2に対す
る永久磁石4の入力側の平衡位置とバネ定数をそれぞれ
x0,k1とし、出力側の平衡位置とバネ定数をそれぞ
れx1,k2とすると、x0〜x1の間で面積変換が行わ
れ、各平衡位置では次の関係が成立する。 −k1/x0+mg=0 −k2/x1+mg=0 k2>k1 As shown in FIG. 1, the input side equilibrium position and spring constant of the permanent magnet 4 with respect to the permanent magnet 2 are x 0 and k 1 , respectively, and the output side equilibrium position and spring constant are x 1 and k 1 , respectively. If the value is 2 , area conversion is performed between x 0 and x 1 , and the following relationship holds at each equilibrium position. -K 1 / x 0 + mg = 0 -k 2 / x 1 + mg = 0 k 2> k 1
【0032】従って、その静特性は、図2に示されるよ
うに負の減衰特性を示し、位置x1と位置x0における
ポテンシャルの差が発振のポテンシャルエネルギと考え
ることができる。Therefore, the static characteristic shows a negative damping characteristic as shown in FIG. 2, and the potential difference between the position x 1 and the position x 0 can be considered as the potential energy of oscillation.
【0033】また、図1のモデルを製作し、荷重と変位
量との関係を、荷重を加える時間を変えて実測したとこ
ろ、図3に示されるようなグラフが得られた。これは、
二つの永久磁石2,4が最近接位置に近づくと、大きな
反発力が作用すること、また、平衡位置からの変位量が
微小に変化すると摩擦損失が磁気バネのダンパー効果に
より発生し、そのことにより減衰項が現れたものと解釈
される。Further, when the model of FIG. 1 was manufactured and the relationship between the load and the displacement amount was actually measured while changing the load application time, a graph as shown in FIG. 3 was obtained. this is,
When the two permanent magnets 2 and 4 approach the closest position, a large repulsive force acts, and when the displacement amount from the equilibrium position changes slightly, friction loss occurs due to the damper effect of the magnetic spring. Is interpreted as the appearance of a damping term.
【0034】図3において、(a)は一定荷重を加えた
場合のグラフで、(a)、(b)、(c)の順で荷重を
加えた時間が短くなっている。すなわち、荷重の加え方
により静特性が異なり、荷重を加える時間が長いほど力
積が大きい。In FIG. 3, (a) is a graph when a constant load is applied, and the time when the load is applied becomes shorter in the order of (a), (b) and (c). That is, the static characteristics differ depending on how the load is applied, and the longer the load is applied, the greater the impulse.
【0035】また、希土類磁石は、磁化の強さが磁界に
依存しない。つまり、内部磁気モーメントが磁界による
影響を受けにくいので、減磁曲線上で磁化の強さはほと
んど変化せず、ほぼその飽和磁化の強さの値を保ってい
る。従って、希土類磁石では、端面上に磁荷が均一に分
布していると仮定したチャージモデルを用いて、入出力
が考えられる。In the rare earth magnet, the strength of magnetization does not depend on the magnetic field. In other words, since the internal magnetic moment is hardly affected by the magnetic field, the magnetization intensity hardly changes on the demagnetization curve, and the value of the saturation magnetization is almost maintained. Therefore, in the rare-earth magnet, input and output can be considered using a charge model that assumes that magnetic charges are uniformly distributed on the end face.
【0036】図4はその考え方を示しており、磁石を最
小単位の磁石の集合と定義し、各単位磁石間の力の関係
を三つに分類して計算したものである。 (a)吸引(r,mとも同一なので、2タイプを1つで
定義する) f(1)=(m2/r2)dx1dy1dx2dy2 fx (1)=f(1)cosθ fz (1)=f(1)sinθ (b)反発 fx (2)=f(2)cosθ fz (2)=f(2)sinθ (c)反発 fx (3)=f(3)cosθ fz (3)=f(3)sinθ 従って、 −fx=2fx (1)−fx (2)−fx (3) −fz=2fz (1)−fz (2)−fz (3) ここで、クーロンの法則は次のように表されるので、 上記−fx,−fzを磁石の寸法の範囲で積分して力を求
めることができる。FIG. 4 shows the idea, in which a magnet is defined as a set of magnets having a minimum unit, and the relationship of forces between the unit magnets is classified into three and calculated. (A) withdrawing (r, since the same also m, defines the two types in one 1) f (1) = ( m 2 / r 2) dx 1 dy 1 dx 2 dy 2 f x (1) = f (1 ) cosθ f z (1) = f (1) sinθ (b) repulsion f x (2) = f ( 2) cosθ f z (2) = f (2) sinθ (c) rebound f x (3) = f (3) cos θ f z (3) = f (3) sin θ Therefore, −f x = 2f x (1) −f x (2) −f x (3) −f z = 2f z (1) −f z (2) −f z (3) Here, Coulomb's law is expressed as Can be determined force by integrating the -f x, the -f z in the range of dimensions of the magnet.
【0037】これを図5に示されるように、対向する磁
石を各磁気ギャップ毎に完全にラップした状態(x軸移
動量=0mm)から完全にずれた状態(x軸移動量=5
0mm)まで移動させて計算したのが図6のグラフであ
る。ただし、「内部磁気モーメントは一定」と定義して
あるが、磁気ギャップが小さいときは磁石の周辺で乱れ
が生じるので、補正している。As shown in FIG. 5, this is completely deviated (x-axis movement amount = 5) from the state (x-axis movement amount = 0 mm) in which opposing magnets are completely wrapped for each magnetic gap.
0 mm) is calculated in the graph of FIG. However, it is defined as "the internal magnetic moment is constant", but when the magnetic gap is small, the disturbance is generated around the magnet, so the correction is made.
【0038】上記計算結果は実測値とも略一致してお
り、図2のポイントaからbに移動させる力がx方向荷
重で、出力はz方向荷重で表されており、不安定系故の
入力<出力の関係が静的に明確になっている。The above calculation results substantially match the measured values, and the force to move from point a to b in FIG. 2 is the load in the x direction, and the output is the load in the z direction. <The output relationship is clarified statically.
【0039】また、図7は、図5に示される磁石の離間
距離を3mmに保持し、完全にずれた状態から完全にラ
ップした状態まで移動させ、さらにこの状態から完全に
ずれた状態まで移動した時の関係を表したグラフであ
る。このグラフは、x方向荷重の絶対値は同じで出力方
向が逆になって出てくる特性で、完全ラップ状態に近づ
く場合は抵抗つまり減衰となり、完全ラップ状態から完
全にずれた状態に移行する場合は加速されることを示し
ている。この特性を非接触ダンパに活用することで、従
来のダンパでは達成できなかった人が認知できる低・中
・高周波領域(0〜50Hz)の振動エネルギの低減つ
まり振動伝達率の改善が可能になった。Further, in FIG. 7, the separation distance of the magnets shown in FIG. 5 is maintained at 3 mm, the magnet is moved from the completely displaced state to the completely wrapped state, and further moved from this state to the completely displaced state. It is a graph showing the relationship when doing. This graph shows that the absolute value of the load in the x direction is the same and the output direction is reversed, and the output direction is reversed. When approaching the fully wrapped state, resistance or attenuation occurs, and the state shifts from the completely wrapped state to a completely deviated state The case indicates that it will be accelerated. By utilizing this characteristic for a non-contact damper, it becomes possible to reduce vibration energy in low, medium, and high frequency regions (0 to 50 Hz) that can be perceived by a person who could not be achieved by the conventional damper, that is, to improve the vibration transmission rate. Was.
【0040】また、図8に示されるように、対向する磁
石の回転角度を変化させると、図9に示されるようなグ
ラフが得られた。当然のことながら、対向面積が減少す
ると最大荷重が減少し、所定の入力を加えることによる
面積変換を介して出力を変化させることが可能なことを
示している。Further, as shown in FIG. 8, when the rotation angle of the opposing magnets was changed, a graph as shown in FIG. 9 was obtained. Naturally, as the facing area decreases, the maximum load decreases, indicating that the output can be changed via area conversion by applying a predetermined input.
【0041】図10は、永久磁石としてネオジム系磁石
を採用した場合の磁石間距離と荷重との関係を示すグラ
フであり、反発力は質量増加とともに増加する。ここ
で、反発力Fは、 F∝Br2×(幾何学的寸法) Br:磁化の強さ で表され、幾何学的寸法とは、対向する磁石の離間距
離、対向面積、磁束密度、磁界の強さ等により決定され
る寸法を意味する。磁石材料が同一の場合、磁化の強さ
(Br)は一定であるので、幾何学的寸法を変化させる
ことにより磁石の反発力を変えることができる。FIG. 10 is a graph showing the relationship between the distance between magnets and the load when a neodymium magnet is used as the permanent magnet, and the repulsive force increases as the mass increases. Here, the repulsive force F is represented by F∝Br 2 × (geometrical dimension) Br: strength of magnetization, and the geometrical dimension means a distance between opposing magnets, an opposing area, a magnetic flux density, and a magnetic field. Means the size determined by the strength of If the magnet material is the same, the strength of the magnetization (Br) is constant, so that the repulsive force of the magnet can be changed by changing the geometric dimensions.
【0042】図11は、永久磁石2,4の対向面積を変
化させることにより幾何学的寸法を変化させるようにし
た第一の具体的な磁気バネモデルを示している。図11
において、互いに平行に延在する基台6と頂板8とは、
2本のリンク10a,10bからなる左右一対のXリン
ク10により互いに接続されている。リンク10a,1
0bの一端は、基台6と頂板8にそれぞれ枢着されると
ともに、リンク10a,10bの他端は、頂板8に摺動
自在に取り付けられた上部スライダ12と、基台6に摺
動自在に取り付けられた下部スライダ14にそれぞれ枢
着されている。FIG. 11 shows a first specific magnetic spring model in which the geometrical dimensions are changed by changing the facing areas of the permanent magnets 2, 4. FIG.
, The base 6 and the top plate 8 extending in parallel with each other,
They are connected to each other by a pair of left and right X links 10 composed of two links 10a and 10b. Link 10a, 1
One end of Ob is pivotally connected to the base 6 and the top plate 8, respectively, and the other end of the links 10a and 10b is slidable to the upper slider 12 slidably attached to the top plate 8 and the base 6. Are pivotally attached to the lower sliders 14 attached to the respective sliders.
【0043】また、基台6にはリニアウェイ16が固定
され、永久磁石2が載置された磁石載置台18がリニア
ウェイ16に摺動自在に取り付けられる一方、もう一つ
の永久磁石4が頂板8に固定されている。基台6にはさ
らに支持台20が固定され、この支持台20に第1アー
ム22aと第2アーム22bからなるL字状レバー22
の中央部が枢着されている。第1アーム22aの一端は
磁石載置台18に枢着されるとともに、第2アーム22
bにはバランスウェイト24が取り付けられている。The linear way 16 is fixed to the base 6, and the magnet mounting table 18 on which the permanent magnets 2 are mounted is slidably attached to the linear way 16, while the other permanent magnet 4 is mounted on the top plate. It is fixed at 8. A support 20 is further fixed to the base 6, and an L-shaped lever 22 including a first arm 22a and a second arm 22b is fixed to the support 20.
The center of is pivoted. One end of the first arm 22a is pivotally attached to the magnet mounting table 18, and the second arm 22a
The balance weight 24 is attached to b.
【0044】上記構成において、基台6にある入力が加
えられ、基台6が頂板8に向かって移動すると、バラン
スウェイト24の慣性力により磁石載置台18はリニア
ウェイ16に沿って図中右方向に移動する。その結果、
二つの永久磁石2,4の対向面積が徐々に増加して、永
久磁石2,4の最近接位置あるいはこの位置を過ぎた位
置で最大反発力が発生するとともに、反発力により基台
6は下方に移動する。基台6が頂板8に対し一往復する
間に、図11の磁気バネは図3に示されるような負の減
衰特性を示す。なお、バランスウェイト24は基台6に
対し多少の位相遅れがあるので、最大反発力が発生する
位置は、入力に応じてバランスウェイト24を第2アー
ム22bに対して移動させることにより適宜調節するこ
とができる。また、永久磁石4を上部スライダ12と連
動させることにより、タイミング、対向面積の調節も可
能である。In the above structure, when an input is applied to the base 6 and the base 6 moves toward the top plate 8, the inertial force of the balance weight 24 causes the magnet mounting table 18 to move along the linear way 16 to the right in the figure. Move in the direction. as a result,
The opposing area of the two permanent magnets 2 and 4 gradually increases, and a maximum repulsive force is generated at a position where the permanent magnets 2 and 4 are closest to or past this position, and the base 6 is lowered by the repulsive force. Go to While the base 6 reciprocates once with respect to the top plate 8, the magnetic spring of FIG. 11 exhibits a negative damping characteristic as shown in FIG. Since the balance weight 24 has a slight phase delay with respect to the base 6, the position where the maximum repulsive force is generated is appropriately adjusted by moving the balance weight 24 with respect to the second arm 22b according to the input. be able to. Further, the timing and the facing area can be adjusted by linking the permanent magnet 4 with the upper slider 12.
【0045】図12は、二つの永久磁石2,4を基台6
と頂板8にそれぞれ固定し、他の二つの永久磁石26,
28間のギャップ(離間距離)を可変とすることによ
り、幾何学的寸法を変化させるようにしたものである。
図12において、永久磁石28は、永久磁石4とは逆に
S極を下方に向けた状態で頂板8に固定される一方、永
久磁石26は、永久磁石2とは逆にS極を上方に向けた
状態で揺動レバー30の一端に固定されている。揺動レ
バー30は、その中央部が支持台20に揺動自在に取り
付けられ、永久磁石26の反対側の揺動レバー30には
バランスウェイト24が取り付けられている。FIG. 12 shows a base 6 having two permanent magnets 2 and 4.
And the top plate 8 respectively, and the other two permanent magnets 26,
The geometric dimensions are changed by making the gap (separation distance) between 28 variable.
In FIG. 12, the permanent magnet 28 is fixed to the top plate 8 with the S pole facing downward, opposite to the permanent magnet 4, while the permanent magnet 26 has the S pole facing upward, opposite to the permanent magnet 2. The swing lever 30 is fixed to one end of the swing lever 30 in the turned state. The swing lever 30 has a center portion swingably attached to the support base 20, and a balance weight 24 is attached to the swing lever 30 on the opposite side of the permanent magnet 26.
【0046】上記構成において、基台6に取り付けられ
た二つの永久磁石2,26は逆磁極を対向させているの
で、永久磁石2,26間に吸引力が働き、この吸引力が
バランスバネとして作用する。基台6にある入力が加え
られ、基台6が頂板8に向かって移動すると、バランス
ウェイト24の慣性力により、永久磁石26は永久磁石
2との吸引力に抗して上方に向かって揺動する。その結
果、永久磁石26,28間のギャップが徐々に変化し
て、その最近接位置あるいはこの位置を過ぎた位置で最
大反発力が発生するとともに、反発力により基台6は下
方に移動する。基台6が頂板8に対し一往復する間に、
図12の磁気バネは図3に示されるような負の減衰特性
を示す。なお、最大反発力が発生する位置は、入力に応
じてバランスウェイト24を揺動レバー30に対して移
動させることにより適宜調節することができることは図
11のモデルと同様である。In the above structure, since the two permanent magnets 2 and 26 attached to the base 6 have opposite magnetic poles facing each other, an attractive force acts between the permanent magnets 2 and 26, and this attractive force acts as a balance spring. To work. When an input on the base 6 is applied and the base 6 moves toward the top plate 8, the inertia of the balance weight 24 causes the permanent magnet 26 to swing upward against the attraction with the permanent magnet 2. Move. As a result, the gap between the permanent magnets 26 and 28 gradually changes, and a maximum repulsive force is generated at the closest position or a position past this position, and the base 6 is moved downward by the repulsive force. While the base 6 makes one round trip to the top plate 8,
The magnetic spring shown in FIG. 12 exhibits a negative damping characteristic as shown in FIG. It should be noted that the position where the maximum repulsive force is generated can be appropriately adjusted by moving the balance weight 24 with respect to the swing lever 30 in accordance with the input, similarly to the model in FIG.
【0047】図13は、回転レバーを使用して対向する
二つの永久磁石2,4の幾何学的寸法を変化させるよう
にしたものである。図13において、永久磁石2は基台
6に固定され、この永久磁石2に対向する永久磁石4
は、基台6上に立設されたフレーム32に摺動自在に取
り付けられた取付台34に固定されている。取付台34
にはリンク36の一端が枢着され、その他端は、下部ス
ライダ14の片側に固定された第1支持台38に枢着さ
れている。FIG. 13 shows a structure in which the rotary lever is used to change the geometrical dimensions of the two opposing permanent magnets 2 and 4. In FIG. 13, a permanent magnet 2 is fixed to a base 6, and a permanent magnet 4 facing the permanent magnet 2.
Is fixed to a mounting base 34 slidably mounted on a frame 32 erected on the base 6. Mounting stand 34
, One end of a link 36 is pivotally mounted, and the other end is pivotally mounted on a first support base 38 fixed to one side of the lower slider 14.
【0048】また、下部スライダ14の反対側には第2
支持台40が固定され、第2支持台40に一端が枢着さ
れたレバー42の他端にはピン44が取り付けられてい
る。このピン44は、リンク36の中間部に穿設された
長孔36aに遊挿されるとともに、頂板8に枢着された
アーム46の下端に取り付けられている。On the opposite side of the lower slider 14, a second
The support base 40 is fixed, and a pin 44 is attached to the other end of the lever 42 having one end pivotally connected to the second support base 40. The pin 44 is loosely inserted into a long hole 36 a formed in an intermediate portion of the link 36, and is attached to a lower end of an arm 46 pivotally attached to the top plate 8.
【0049】上記構成において、基台6にある入力が加
えられ基台6が頂板8に向かって移動すると、レバー4
2が図中矢印方向に回転し、二つの永久磁石2,4は互
いに接近する。永久磁石2,4は同一磁極を対向させて
いるので、レバー42の回転とともに反発力が徐々に増
大し、永久磁石2,4が最近接位置を通過すると、その
反発力により永久磁石2,4は互いに離反する。基台6
が頂板8に対し一往復する間に、図13の磁気バネはレ
バー比が変わることで図3に示されるような負の減衰特
性を示す。In the above structure, when an input is applied to the base 6 and the base 6 moves toward the top plate 8, the lever 4
2 rotates in the direction of the arrow in the figure, and the two permanent magnets 2 and 4 approach each other. Since the permanent magnets 2 and 4 face the same magnetic pole, the repulsive force gradually increases with the rotation of the lever 42, and when the permanent magnets 2 and 4 pass the closest position, the permanent magnets 2 and 4 Depart from each other. Base 6
13 makes one reciprocation with respect to the top plate 8, the magnetic spring of FIG. 13 exhibits a negative damping characteristic as shown in FIG. 3 as the lever ratio changes.
【0050】図14は、永久磁石の極変換を利用して幾
何学的寸法を変化させるようにした磁気バネを示してい
る。図14において、基台6に回動自在に取り付けられ
た永久磁石2には小径プーリ48が一体的に固定されて
おり、このプーリ48は、基台6に回動自在に固定され
た大径プーリ50にベルト52で連結されている。プー
リ50の中心にはリンク54の一端が固定されるととも
に、リンク54の他端にはバランスウェイト24が取り
付けられたレバー56が固定されている。なお、バラン
スウェイト24の下端位置は、頂板8にブラケット58
を介して取り付けられたバネ部材60により規制されて
いる。FIG. 14 shows a magnetic spring in which the geometrical dimension is changed by utilizing the pole conversion of a permanent magnet. In FIG. 14, a small-diameter pulley 48 is integrally fixed to the permanent magnet 2 rotatably attached to the base 6, and the pulley 48 is a large-diameter rotatably fixed to the base 6. It is connected to a pulley 50 by a belt 52. One end of a link 54 is fixed to the center of the pulley 50, and a lever 56 to which the balance weight 24 is attached is fixed to the other end of the link 54. In addition, the lower end position of the balance weight 24 is
And is regulated by a spring member 60 attached via the.
【0051】上記構成において、基台6にある入力が加
えられ基台6が頂板8に向かって移動すると、バランス
ウェイト24の慣性力により、大径プーリ50が図中矢
印方向に回転し、ベルト52を介して永久磁石2が同一
方向に回転する。その結果、永久磁石2のS極が、頂板
8に固定された永久磁石4のN極に引き寄せられるが、
バランスウェイト24が多少の位相遅れの後追随する
と、永久磁石2が矢印の逆方向に回転することとなり、
永久磁石2のN極が対向する。同一磁極が対向すること
により反発力が発生し、基台6が頂板8から離反するよ
うに下降するが、基台6が一往復する間に、図14の磁
気バネは図3に示されるような負の減衰特性を示す。In the above structure, when an input is applied to the base 6 and the base 6 moves toward the top plate 8, the inertial force of the balance weight 24 causes the large-diameter pulley 50 to rotate in the direction of the arrow in the drawing, and the belt. The permanent magnet 2 rotates in the same direction via 52. As a result, the S pole of the permanent magnet 2 is attracted to the N pole of the permanent magnet 4 fixed to the top plate 8,
If the balance weight 24 follows the phase lag by a certain amount, the permanent magnet 2 will rotate in the opposite direction of the arrow.
The N pole of the permanent magnet 2 faces. When the same magnetic poles face each other, a repulsive force is generated, and the base 6 descends so as to separate from the top plate 8. While the base 6 makes one reciprocation, the magnetic spring of FIG. 14 is as shown in FIG. Shows a negative attenuation characteristic.
【0052】図15は、永久磁石の磁束密度を変化させ
ることにより幾何学的寸法を変化させるようにした磁気
バネを示している。図15において、基台6に固定され
た第1支持プレート62と、この第1支持プレート62
と所定距離離間して平行に延在する第2支持プレート6
4に、複数の遮蔽板66の両端がそれぞれ枢着されてい
る。第2支持プレート64の一端は、アーム68を介し
てL字状レバー70の中間部に枢着されるとともに、L
字状レバー70の一端は、基台6に固定された支持台7
2に枢着され、その他端側にはバランスウェイト24が
取り付けられている。FIG. 15 shows a magnetic spring in which the geometrical dimension is changed by changing the magnetic flux density of the permanent magnet. In FIG. 15, a first support plate 62 fixed to the base 6 and the first support plate 62
Support plate 6 extending in parallel with a predetermined distance
4, both ends of the plurality of shielding plates 66 are pivotally connected. One end of the second support plate 64 is pivotally connected to an intermediate portion of an L-shaped lever 70 via an arm 68,
One end of the L-shaped lever 70 is connected to a support base 7 fixed to the base 6.
2 and a balance weight 24 is attached to the other end.
【0053】上記構成において、基台6にある入力が加
えられ基台6が頂板8に向かって移動すると、バランス
ウェイト24の慣性力により、第2支持プレート64が
図中矢印方向に移動し、永久磁石2の上方が遮蔽板66
によりある程度遮蔽される。その結果、基台6に取り付
けられた永久磁石2の磁束密度が低下し、頂板8に取り
付けられた永久磁石4との反発力が減少する。In the above structure, when an input is applied to the base 6 and the base 6 moves toward the top plate 8, the inertial force of the balance weight 24 moves the second support plate 64 in the direction of the arrow in the figure. The shield plate 66 is above the permanent magnet 2.
To some extent. As a result, the magnetic flux density of the permanent magnet 2 attached to the base 6 decreases, and the repulsive force with the permanent magnet 4 attached to the top plate 8 decreases.
【0054】バランスウェイト24が多少の位相遅れの
後追随すると、第2支持プレート64は矢印の逆方向に
移動するので、永久磁石2の上方が開放されて永久磁石
2,4の反発力が増大し、基台6が頂板8から離反する
ように下降するが、基台6が一往復する間に、図15の
磁気バネは図3に示されるような負の減衰特性を示す。When the balance weight 24 follows a slight phase delay and then follows, the second support plate 64 moves in the direction opposite to the arrow, so that the upper side of the permanent magnet 2 is opened and the repulsive force of the permanent magnets 2, 4 increases. Then, the base 6 descends so as to be separated from the top plate 8, but while the base 6 makes one reciprocation, the magnetic spring of FIG. 15 exhibits a negative damping characteristic as shown in FIG.
【0055】次に、上記磁気バネの動特性を図16に示
される簡略化した基本モデルを状態方程式で説明する。
図16の入力Fが、永久磁石の面積変換等の幾何学的寸
法変化によってもたらされた力である。Next, the dynamic characteristics of the magnetic spring will be described with a simplified basic model shown in FIG.
The input F in FIG. 16 is a force caused by a geometric dimensional change such as the area conversion of the permanent magnet.
【0056】また、図17は、対向面積50×25mm
2、厚さ10mmの二つの永久磁石(Nd−Fe−B
系)を互いに反発し合うように対向させたとき、磁石表
面間距離(x)と反発力(f)の関係を示したものであ
る。実線はLevenberg-Marquardtアルゴリズムを使用
し、回帰分析を行った結果で、f=66/xの関係によ
く従うことを示している。即ち、磁石間に働く反発力は
k/xで与えられる。Further, FIG. 17 shows a facing area of 50 × 25 mm.
2 , two permanent magnets with a thickness of 10 mm (Nd-Fe-B
2 shows the relationship between the distance between magnet surfaces (x) and the repulsive force (f) when they are opposed to each other so as to repel each other. The solid line is the result of regression analysis using the Levenberg-Marquardt algorithm, and shows that the relationship of f = 66 / x is well followed. That is, the repulsive force acting between the magnets is given by k / x.
【0057】このことを考慮して、磁気バネ特性の関数
化を行い、運動方程式を立案した。磁石間に働く反発力
は上述したようにk/zで与えられるから、図16にお
いて、上部永久磁石4の質量とこの磁石4に加わる荷重
を合わせた質量をm、バネ定数をk、減衰係数をr、質
量mに入力される調和振動をF(t)とすると、その状
態方程式は、In consideration of this, the function of the magnetic spring characteristic was converted into a function equation. Since the repulsive force acting between the magnets is given by k / z as described above, in FIG. 16, the mass including the mass of the upper permanent magnet 4 and the load applied to the magnet 4 is m, the spring constant is k, and the damping coefficient is Is r, and the harmonic vibration input to the mass m is F (t), the equation of state is
【数1】 と表される。[Equation 1] It is expressed as
【0058】ここで、平衡位置をx0、平衡位置からの
変位をyとすると、Here, when the equilibrium position is x 0 and the displacement from the equilibrium position is y,
【数2】 [Equation 2]
【0059】ここで、k/x0 2=k′とおくと、Here, if k / x 0 2 = k 'is set,
【数3】 (Equation 3)
【0060】調和振動をF(t)=Feiωtとおき、y
=xeiωtとおくと、[0060] The harmonic vibration F (t) = Fe iωt Distant, y
= Xe iωt ,
【数4】 ここで、φは位相遅れを示す。(Equation 4) Here, φ indicates a phase delay.
【数5】 従って、固有振動数(共振周波数)ω0は、(Equation 5) Therefore, the natural frequency (resonance frequency) ω 0 is
【数6】 となる。固有振動数とバネ定数の関係が、金属バネとは
逆の関係になっている。つまり、非線形であるため、動
作点の設定位置及び磁気回路の調整で、荷重−変位特性
の最適な曲率を求めることができれば、共振点を一定に
することができる。(Equation 6) Becomes The relationship between the natural frequency and the spring constant is opposite to that of the metal spring. That is, since it is non-linear, the resonance point can be made constant if the optimum curvature of the load-displacement characteristic can be obtained by adjusting the set position of the operating point and the magnetic circuit.
【0061】ここで、式(2)はさらに、次のように表
すこともできる。Here, the equation (2) can be further expressed as follows.
【数7】 yをxとおいて、3次の項まで考慮すると、(Equation 7) When y is x and considering the third-order term,
【数8】 (Equation 8)
【0062】式(3)には、2次の項に−bx2という
減衰項が表れているが、式(3)をさらに簡単なイメー
ジに置き換えると、In equation (3), the attenuation term of -bx 2 appears in the quadratic term, but if equation (3) is replaced with a simpler image,
【数9】 [Equation 9]
【0063】ここで、x=x0cosωtとおくと、Here, if x = x 0 cos ωt,
【数10】 (Equation 10)
【0064】つまり、微小振動領域では、周期的な外力
に対して、絶えず一定の反発力((b/2)x0 2)が加
わっていて、その力で周期的外力を減衰させることにな
る。つまり、永久磁石の運動の軌跡を調整することによ
り、ダンパー機構を付与しなくても減衰効果を得ること
ができる。That is, in the minute vibration region, a constant repulsive force ((b / 2) x 0 2 ) is constantly applied to the periodic external force, and the periodic external force is attenuated by the force. . That is, by adjusting the trajectory of the movement of the permanent magnet, it is possible to obtain a damping effect without adding a damper mechanism.
【0065】そこで、図18の装置を使用して、磁石単
体の動特性を調べたところ図19及び図20に示される
ような結果が得られた。Then, when the dynamic characteristics of the magnet alone were examined using the apparatus of FIG. 18, the results shown in FIGS. 19 and 20 were obtained.
【0066】図18の装置は、二つの永久磁石2,4を
互いに対向せしめ、面積変換することなくXリンク10
を介してその離間距離を変更するようにした装置であ
る。In the apparatus shown in FIG. 18, the two permanent magnets 2 and 4 are made to face each other, and the X link 10 is not converted.
Is a device that changes the separation distance via the.
【0067】また、図19及び図20において、横軸は
周波数(Hz)を示し、縦軸は振動伝達率(G/G)を
示している。また、図19において、(a),(b),
(c),(d),(e),(f)はそれぞれ、50×5
0×10mm,50×50×15mm,50×50×2
0mm,75×75×15mm,75×75×20m
m,75×75×25mmの磁石を使用して、同じ負荷
30kgを加えているのに対し、図20においては、5
0×50×20mmの同じ磁石を使用して、53kgと
80kgの異なる負荷を加えたものである。19 and 20, the horizontal axis represents frequency (Hz) and the vertical axis represents vibration transmissibility (G / G). In FIG. 19, (a), (b),
(C), (d), (e) and (f) are each 50 × 5
0x10mm, 50x50x15mm, 50x50x2
0mm, 75 × 75 × 15mm, 75 × 75 × 20m
20 and the same load of 30 kg was applied using a magnet of 75 × 75 × 25 mm in FIG.
Different loads of 53 kg and 80 kg were applied using the same magnet of 0 × 50 × 20 mm.
【0068】図19及び図20は磁気バネの非線形特性
を示したもので、両図から、負荷質量が同一の場合は、
磁石の対向面積が大きくなると磁石間距離が大きくな
り、共振点は低周波域へ移行し、振動伝達率も下がる。
つまり、金属バネや空気バネとは逆の挙動を示す。一
方、磁石サイズが同じ場合には、負荷質量が変わっても
共振点は変化せず、負荷質量を大きくすると振動伝達率
は下がっている。つまり、負荷の軽重で共振点における
振動伝達率に大小が生ずることがわかる。19 and 20 show the non-linear characteristics of the magnetic spring. From both figures, when the load mass is the same,
When the facing area of the magnets increases, the distance between the magnets increases, the resonance point shifts to the low frequency range, and the vibration transmissibility also decreases.
That is, the behavior is opposite to that of the metal spring and the air spring. On the other hand, when the magnet size is the same, the resonance point does not change even if the load mass changes, and the vibration transmissibility decreases as the load mass increases. In other words, it can be seen that the vibration transmissibility at the resonance point varies depending on the weight of the load.
【0069】以上のことから、固有振動数が同一になる
荷重−変位曲線を設計することで、低周波領域のみであ
るが、負荷質量が変動しても共振点を一定に保ち、振動
伝達率を小さく抑えることができる。これらは、式
(4)、(5)、(6)で述べているバネ定数kと負荷
質量mによる減衰効果である。From the above, by designing a load-displacement curve having the same natural frequency, only in the low frequency region, the resonance point is kept constant even if the load mass changes, and the vibration transmissibility is maintained. Can be kept small. These are damping effects due to the spring constant k and the load mass m described in the equations (4), (5), and (6).
【0070】また、図21は比較例としての、従来の乗
用車シートの動特性を示すグラフであり、振動伝達率が
全体として高く、負荷の変動にともない共振点及び振動
伝達率はともに変動している。FIG. 21 is a graph showing the dynamic characteristics of a conventional passenger car seat as a comparative example, in which the vibration transmissibility is high as a whole, and both the resonance point and the vibration transmissibility fluctuate as the load changes. There is.
【0071】ところで、上記式(1)において、対向す
る永久磁石間の幾何学的寸法を運動行程内機構(反発系
の中で、永久磁石を動かすメカニズム)あるいは外力に
より変化させると、バネ定数kは、図22に示されるよ
うに、時間とともに変化する長方形波k(t)であっ
て、周期T=2π/ωにおいて、+k’と−k’の値を
1/2周期毎に交互にとる。従って、式(1)は次のよ
うに表される。By the way, in the above formula (1), when the geometrical dimension between the opposing permanent magnets is changed by a mechanism within the movement stroke (a mechanism for moving the permanent magnet in the repulsion system) or an external force, the spring constant k 22 is a rectangular wave k (t) that changes with time as shown in FIG. 22, and takes the values of + k ′ and −k ′ alternately in every ½ cycle in the cycle T = 2π / ω. . Therefore, equation (1) is expressed as follows.
【数11】 (i)0<t<π/ωにおいて、[Equation 11] (I) When 0 <t <π / ω,
【数12】 (ii)π/ω≦t<2π/ωにおいて、(Equation 12) (Ii) When π / ω ≦ t <2π / ω,
【数13】 (Equation 13)
【0072】ここで、0<t<π/ωの時の平衡位置を
x0、平衡位置からの変位をy1とすると、When the equilibrium position when 0 <t <π / ω is x 0 and the displacement from the equilibrium position is y 1 ,
【数14】 [Equation 14]
【0073】ここで、(n−k’)/x0 2=k1′と
おくと、If (n−k ′) / x 0 2 = k 1 ′ is set,
【数15】 (Equation 15)
【0074】調和振動をF(t)=Feiωtとおき、y
1=xeiωtとおくと、[0074] The harmonic vibration F (t) = Fe iωt Distant, y
1 = xe iωt ,
【数16】 ここで、φは位相遅れを示す。(Equation 16) Here, φ indicates a phase delay.
【数17】 従って、共振周波数ω0は、[Equation 17] Therefore, the resonance frequency ω 0 is
【数18】 (Equation 18)
【0075】同様に、π/ω≦t<2π/ωの時、Similarly, when π / ω ≦ t <2π / ω,
【数19】 従って、y1<y2で、発散することとなる。[Equation 19] Therefore, divergence occurs when y 1 <y 2 .
【0076】一般に、自励振動系は負の粘性減衰を有す
るバネ−質量系と置き換えることができ、振動中に外部
から振動エネルギが導入されるが、実際に発生する振動
は、質点に空気抵抗や各種の抵抗が発生し、エネルギを
消失する。In general, the self-excited vibration system can be replaced with a spring-mass system having negative viscous damping, and vibration energy is introduced from the outside during vibration. However, the vibration actually generated is air resistance at the mass point. And various kinds of resistance are generated and energy is lost.
【0077】しかしながら、本発明の負の減衰特性を有
する磁気バネに外力として振動エネルギが導入される
と、上記したように、y1<y2で発散し、発散し続け
ると振幅が次第に増大し系が破壊されるか、あるいは、
変位の増大とともに大きくなる減衰項を上記状態方程式
に追加することにより、正の減衰が作用し負の減衰と釣
り合った状態で定常的な振動を行うようになる。すなわ
ち、バネ定数k(t)と同様、減衰係数も可変で、式
(1)はさらに次のように書き直すこともできる。However, when vibration energy is introduced as an external force to the magnetic spring of the present invention having a negative damping characteristic, as described above, the energy diverges with y 1 <y 2 , and if the energy continues to diverge, the amplitude gradually increases. The system is destroyed, or
By adding a damping term that increases as the displacement increases to the above-mentioned equation of state, a positive damping acts and a steady oscillation is performed in a state of being balanced with the negative damping. That is, similarly to the spring constant k (t), the damping coefficient is also variable, and the equation (1) can be further rewritten as follows.
【数20】 (Equation 20)
【0078】本発明の磁気バネを有する振動系は、持続
振動、発散振動を誘発するエネルギ変化・変換系が振動
系内部に存在しており、上記状態方程式に正の減衰項を
機構的に加えることにより、さらに次の状態方程式を得
ることができる。In the vibration system having the magnetic spring of the present invention, an energy change / conversion system for inducing continuous vibration and divergent vibration exists inside the vibration system, and a positive damping term is mechanically added to the above equation of state. As a result, the following equation of state can be obtained.
【数21】 (Equation 21)
【0079】この状態方程式は、r2≠0の時、xが増
大すると左辺3項が大きくなり、かつ、バネ項の減衰項
により正の減衰が働く。従って、永久磁石による内部励
振特性として、変位が小さい時は負の減衰で、変位の増
大とともに正の減衰が働き、正と負の減衰がつりあう振
幅で振動が定常的になる。In this equation of state, when r 2 ≠ 0, as x increases, the third term on the left side becomes larger, and the damping term of the spring term causes positive damping. Therefore, as the internal excitation characteristics of the permanent magnet, when the displacement is small, the damping is a negative damping, and the positive damping works as the displacement increases, so that the vibration becomes steady at an amplitude where the positive and the negative damping balance.
【0080】また、振動系の質量、減衰係数、バネ定数
のうち一つ以上について、その大きさが時間とともに変
化する場合、これによって生じる振動を係数励振振動と
呼ばれているが、上記式(7),(8),(9)は励振
源自体が振動する係数励振振動となっており、系内の非
振動的エネルギが系内部で振動的な励振に変換されて振
動を発生させる。When the magnitude of at least one of the mass, damping coefficient and spring constant of the vibration system changes with time, the vibration caused by this is called coefficient excitation vibration. 7), (8), and (9) are coefficient excitation vibrations in which the excitation source itself vibrates, and non-oscillating energy in the system is converted into oscillatory excitation in the system to generate vibration.
【0081】通常は供給エネルギは動力エネルギの一部
が変換したものであるから、動力エネルギに上限がある
と供給エネルギにも限りがあり、これが消費エネルギに
等しくなった時点で振幅が抑えられる。永久磁石による
ポテンシャルエネルギは、その系の動力エネルギとは独
立しており、消費エネルギとの格差を広げることができ
るが、永久磁石の質量当たりの最大エネルギ積が増大す
れば、さらにこの格差を大幅に広げることも可能で、1
サイクル中で、負の減衰による供給エネルギを減衰によ
る消費エネルギよりも大きくすることにより、振動エネ
ルギは増大する。Since the supplied energy is usually a part of the motive energy converted, if the kinetic energy has an upper limit, the supplied energy is also limited, and the amplitude is suppressed when this becomes equal to the consumed energy. The potential energy of the permanent magnet is independent of the power energy of the system and can widen the gap with the energy consumption. However, if the maximum energy product per mass of the permanent magnet increases, this gap can be further increased. Can be expanded to 1
By making the supplied energy due to negative damping greater than the energy consumed due to damping during the cycle, the vibration energy is increased.
【0082】前述したように、式(1)において、減衰
係数r及びバネ定数(係数)kは自由に制御することが
可能で、例えば図1の模式図において、永久磁石4が最
下端にある時、永久磁石2との対向面積を最大とするこ
とで振幅を減衰でき、磁力ブレーキ、動吸振器等に応用
することができる。また、最下端から最上端に向かって
永久磁石4が離れ出してから対向面積を最大にすること
で反発力を増大することができるので、発電機やアンプ
等に応用することもできる。As described above, in the formula (1), the damping coefficient r and the spring constant (coefficient) k can be freely controlled. For example, in the schematic view of FIG. 1, the permanent magnet 4 is at the lowermost end. At this time, the amplitude can be attenuated by maximizing the facing area with the permanent magnet 2, and it can be applied to a magnetic brake, a dynamic vibration absorber, or the like. In addition, since the repulsive force can be increased by maximizing the facing area after the permanent magnet 4 is separated from the lowermost end toward the uppermost end, the permanent magnet 4 can be applied to a generator, an amplifier, and the like.
【0083】また、上記状態方程式の解から分かるよう
に、本発明の係数励振振動系は、負荷の変動によって固
有振動数が変化しても、励振振動数を移動させることで
振幅の変動を少なくすることができる。すなわち、励振
振動数を可変とし、手動又は自動的に共振振動数を追尾
させて、常に周波数特性の共振振動数が低下するところ
で動作させることが可能で、自動車用シートの除振装置
として使用することにより、振動絶縁性が向上でき、そ
の個別性能を改善することができる。例えば、共振点を
4Hz以下に下げることもできる。また、負の減衰を利
用することによる低周波の改善と永久磁石の持つ非線形
特性を特化させることによる体重差の吸収が可能とな
る。As can be seen from the solution of the above equation of state, the coefficient-excited vibration system of the present invention reduces fluctuations in amplitude by moving the excitation frequency even if the natural frequency changes due to load fluctuations. can do. In other words, the excitation frequency is variable, and the resonance frequency can be manually or automatically tracked to operate at a position where the resonance frequency of the frequency characteristic always decreases, and used as an anti-vibration device for an automobile seat. Thereby, the vibration insulation can be improved, and the individual performance thereof can be improved. For example, the resonance point can be lowered to 4 Hz or less. Also, it is possible to improve the low frequency by using the negative attenuation and to absorb the weight difference by specializing the nonlinear characteristics of the permanent magnet.
【0084】ここで、ウレタンとファイバを組み合わせ
たパッドあるいは本発明の磁気バネ構造を採用したベッ
ド型除振ユニットを使用して振動実験を行ったところ、
図23に示されるような結果が得られた。Here, a vibration experiment was conducted using a pad combining urethane and fiber or a bed type vibration isolation unit adopting the magnetic spring structure of the present invention.
The result as shown in FIG. 23 was obtained.
【0085】図23のグラフからわかるように、パッド
とともに本発明の磁気バネ構造を採用したものは、パッ
ドのみを採用したものに比べ、共振周波数が半分以下の
3Hzまで減少し、除振ユニットとして極めて有効であ
ることが認められた。さらに、セミアクティブ制御を行
うことにより、共振点における振動伝達率を1/3程度
に減少することができた。As can be seen from the graph of FIG. 23, when the magnetic spring structure of the present invention is used together with the pad, the resonance frequency is reduced to 3 Hz, which is less than half of that when only the pad is used. It was found to be extremely effective. Furthermore, by performing the semi-active control, the vibration transmissibility at the resonance point could be reduced to about 1/3.
【0086】さらに、図24のマグレブ(magnetic lev
itation:磁気浮上)ユニットの動特性を調べたとこ
ろ、図25のような結果が得られた。Further, the maglev (magnetic lev
When the dynamic characteristics of the unit were examined, the results as shown in FIG. 25 were obtained.
【0087】図24のマグレブユニットは、基台74の
上に複数の揺動レバー76を介してシート78を揺動自
在に支承し、基台74の上面に二つの永久磁石80,8
2を所定距離離間せしめて固定する一方、この永久磁石
80,82に対し同磁極が対向する永久磁極84をシー
ト78の下面に固定している。なお、永久磁極80,8
2,84としては、75×75×25mmのものを使用
した。In the maglev unit shown in FIG. 24, a seat 78 is swingably supported on a base 74 via a plurality of swing levers 76, and two permanent magnets 80, 8 are provided on the upper surface of the base 74.
2 are fixed at a predetermined distance, and a permanent magnetic pole 84 having the same magnetic pole facing the permanent magnets 80 and 82 is fixed to the lower surface of the sheet 78. The permanent magnetic poles 80, 8
As 2,84, one having a size of 75 × 75 × 25 mm was used.
【0088】このマグレブユニットに53kg,75k
g,80kgの異なる負荷を加えたが、図25に示され
るように、負荷の変動による振動伝達率の差を小さく抑
えることができるとともに、共振点を略一致させること
ができた。In this maglev unit, 53 kg, 75 k
Although different loads of g and 80 kg were applied, as shown in FIG. 25, the difference in the vibration transmissibility due to the fluctuation of the load could be suppressed small, and the resonance points could be substantially matched.
【0089】また、乗用車用シート、サスペンションシ
ートA、サスペンションシートB、及び、本発明にかか
るマグレブユニットの乗り心地評価を調べたところ、図
26のような結果が得られた。なお、マグレブユニット
の負荷は53kgとし、75×75×25mmの永久磁
石を使用した。また、図中、「固定」はシートをサスペ
ンションに固定しただけの状態を示すとともに、ウレタ
ン、ゲル、スチレンはユニットの上に取り付けたクッシ
ョン材を示している。When the ride comfort evaluations of the passenger car seat, the suspension seat A, the suspension seat B, and the maglev unit according to the present invention were examined, the results shown in FIG. 26 were obtained. The load of the maglev unit was 53 kg, and a 75 × 75 × 25 mm permanent magnet was used. In the drawing, “fixed” indicates a state in which the seat is merely fixed to the suspension, and urethane, gel, and styrene indicate a cushion material mounted on the unit.
【0090】ここで、乗り心地評価定数として、”SAE
paper 820309”に記載され次式で表される乗り心地指数
R(Ride Number)を使用した。 R=K/(A・B・fn) 変数A,B,fnはシートの伝達関数(T.F.)から求
められ、それぞれ次の値を示している。 A: T.F.の最大値 B: 10HzにおけるT.F.値 fn:共振周波数あるいはAが現れた周波数 K: 全く異なったシートを表現する乗り心地係数(多
様なシートを使用したので、K値は"1”と定めた) ISO乗り心地評価は小さい数値で乗り心地が良いこと
を表すのに対し、上記乗り心地指数Rはその数値が大き
いほど良い乗り心地を意味している。Here, as the riding comfort evaluation constant, "SAE
paper 820309 "and a ride comfort index R (Ride Number) expressed by the following equation: R = K / (A.B.fn) The variables A, B and fn are transfer functions of the seat (T.F.). .), And shows the following values: A: Maximum value of TF B: TF value at 10 Hz fn: Resonance frequency or frequency at which A appears K: A completely different sheet Expressed ride comfort coefficient (K value is set to "1" because various seats were used.) The ISO ride comfort evaluation indicates that the ride comfort is good with a small numerical value. The higher the value, the better the ride.
【0091】図26からわかるように、乗り心地評価を
したシートのうち、乗用車用シートは0.2〜0.3(オ
ールウレタン系)、0.3〜0.5(バネ系)、体重調整
を行ったサスペンションシートは0.5〜0.7の値を示
し、本発明のマグレブユニットの乗り心地は他のシート
より良く、53kgの負荷に対して0.75〜1.60の
乗り心地評価定数が得られた。As can be seen from FIG. 26, among the seats for which the ride comfort was evaluated, the passenger car seats were 0.2 to 0.3 (all urethane type), 0.3 to 0.5 (spring type), and weight adjustment. The suspension seat subjected to the test showed a value of 0.5 to 0.7, and the riding comfort of the maglev unit of the present invention was better than other seats, and a riding comfort rating of 0.75 to 1.60 for a load of 53 kg was evaluated. The constant was obtained.
【0092】また、図27は負荷を変えた場合のマグレ
ブユニットの乗り心地評価定数を示しており、この図か
らわかるように、どの負荷に対しても0.7以上の乗り
心地評価定数が得られ、本発明にかかるマグレブユニッ
トの乗り心地の良さを示している。FIG. 27 shows the riding comfort evaluation constants of the maglev unit when the load is changed. As can be seen from this figure, a riding comfort evaluation constant of 0.7 or more is obtained for any load. In other words, the riding comfort of the maglev unit according to the present invention is shown.
【0093】また、図28は、乗用車用シート、サスペ
ンションシートA、サスペンションシートB、及び、本
発明にかかるマグレブユニットの動特性を示しており,
図中、(a)は乗用車用シート、(b),(c)はサス
ペンションシートAにそれぞれ53kg及び75kgの
負荷を加えたもの、(d),(e)はサスペンションシ
ートBにそれぞれ45kg及び75kgの負荷を加えた
もの、(f),(g)は本発明にかかるマグレブユニッ
トにおいてクッション材を変えたもの、(h)は本発明
にかかるマグレブユニットをセミアクティブ制御したも
のをそれぞれ示している。FIG. 28 shows the dynamic characteristics of the passenger car seat, the suspension seat A, the suspension seat B, and the maglev unit according to the present invention.
In the drawing, (a) is a passenger car seat, (b) and (c) are suspension seats A with a load of 53 kg and 75 kg, respectively, and (d) and (e) are suspension seats B and 45 kg and 75 kg, respectively. (F) and (g) show the case where the cushioning material is changed in the maglev unit according to the present invention, and (h) shows the case where the maglev unit according to the present invention is semi-actively controlled. .
【0094】図28からわかるように、マグレブユニッ
トの共振点は2〜3Hzの間にあり、低・高周波領域の
振動伝達率も小さいことがわかる。さらに、セミアクテ
ィブ制御を行うことにより、共振点をさらに減少させる
ことができるとともに、その振動伝達率を広範囲の周波
数領域において低減できることが確認できた。As can be seen from FIG. 28, the resonance point of the maglev unit is between 2 and 3 Hz, and the vibration transmissibility in the low and high frequency regions is also small. Furthermore, it has been confirmed that by performing the semi-active control, the resonance point can be further reduced and the vibration transmissibility can be reduced in a wide frequency range.
【0095】また、本発明の非線形振動系あるいは係数
励振振動系に衝突振動を活用することもできる。衝突
は、摩擦とともに代表的な機械系の非線形現象であり、
衝突を生ずると物体の変形抵抗のように急に運動を妨げ
るものが作用するので、急速に減速して非常に大きな加
速度を生ずる。磁気バネも衝突と同一の現象(疑似)を
起こしている。Further, the collision vibration can be utilized in the nonlinear vibration system or the coefficient excitation vibration system of the present invention. Collision is a typical nonlinear phenomenon of mechanical systems along with friction.
When a collision occurs, an object that suddenly hinders the movement, such as the deformation resistance of the object, acts, and thus decelerates rapidly to produce a very large acceleration. The magnetic spring also causes the same phenomenon (quasi) as the collision.
【0096】物体がある運動エネルギを持って衝突する
と接触部の変形、すなわち、塑性変形仕事、接触表面の
摩擦仕事、物体内部への弾性波動、外部への音響エネル
ギとして散逸し、残りが弾性エネルギに変換し、運動エ
ネルギに再変換される。前述したように、磁気バネの場
合、非接触のため大きな損失がなく、その静特性として
同一ライン上を非線形で帰り、負の減衰を生じさせやす
い。When an object collides with a certain kinetic energy, it deforms at the contact portion, that is, plastic deformation work, friction work on the contact surface, elastic waves inside the object, and is dissipated as acoustic energy to the outside, and the rest is elastic energy. Is converted into kinetic energy. As described above, in the case of the magnetic spring, there is no large loss due to non-contact, and the static characteristics return non-linearly on the same line and tend to cause negative damping.
【0097】例えば、マグレブユニットでストッパに当
たらない場合は、加速度に変換され+αの反発力で自励
させたり、非接触故の低減衰振動ながら、人体に悪影響
を与えない振動特性を示す。さらに、金属バネとの組合
せにより、加速度が減衰を越える場合ハードバネによる
完全弾性衝突を誘発させ自励させて、2次共振を防ぐこ
ともできる。エネルギ損失分は磁場のポテンシャルエネ
ルギの変換によって補うこともできる。For example, when the maglev unit does not hit the stopper, it exhibits vibration characteristics which are converted into acceleration and self-excited by a repulsive force of + α, or have low damping vibration due to non-contact but do not adversely affect the human body. Further, in combination with a metal spring, when the acceleration exceeds the damping, it is possible to induce a complete elastic collision by the hard spring to excite the self-excitation, thereby preventing the secondary resonance. The energy loss can be compensated by converting the potential energy of the magnetic field.
【0098】また、一般的な防振の基本原理として、質
量効果、振動絶縁、振動減衰、振動干渉、伝播の指向性
を考慮する必要があり、弾性支持すると、上下動や横揺
れを惹起するので、防振基礎を重たくかつ大きくし、支
持スパンを長くとればよい。また、粘性ダンパ、摩擦ダ
ンパの併用で減衰を与えると、衝撃によって与えられた
エネルギをダンパ等で次の衝撃までに速やかに消散して
振れを減衰させることができる。Further, as a general basic principle of anti-vibration, it is necessary to consider the directivity of mass effect, vibration insulation, vibration damping, vibration interference, and propagation. When elastically supported, vertical motion and roll are induced. Therefore, the vibration-proof foundation should be heavy and large, and the support span should be long. Further, when damping is given by using a viscous damper and a friction damper together, the energy given by the impact can be quickly dissipated by the damper or the like by the next impact, and the vibration can be attenuated.
【0099】さらに、摩擦減衰を抑えるために、ストッ
パを弾性支持することにより対向衝撃を利用して防振と
エネルギ変換を行い、磁気バネの反発力不足を補うこと
もできる。Further, in order to suppress the frictional damping, the stopper is elastically supported to utilize the opposite impact to perform vibration isolation and energy conversion, thereby compensating for the insufficient repulsive force of the magnetic spring.
【0100】図29は、ストッパを弾性支持した場合の
モデルを示しており、弾性支持部材のバネ定数kを所定
の加速度あるいは振幅を吸収可能で、かつ、可変とし、
バネ定数kを適宜調節して共振点を調節できるようにし
たものである。FIG. 29 shows a model in which the stopper is elastically supported. The spring constant k of the elastic support member is made variable and can absorb a predetermined acceleration or amplitude.
The resonance point can be adjusted by appropriately adjusting the spring constant k.
【0101】この構成は、所定値以下の加速度あるいは
振幅がストッパに加わると、弾性支持部材が弾性変形す
ることにより摩擦減衰を抑制し、その対向衝撃を利用し
て磁気バネの反発力不足を補償するとともに、除振性能
を向上させることができる。With this structure, when acceleration or amplitude of a predetermined value or less is applied to the stopper, the elastic support member elastically deforms to suppress friction damping, and the opposing impact is used to compensate for the insufficient repulsive force of the magnetic spring. In addition, the vibration isolation performance can be improved.
【0102】図30は、対向面積50×25mm2、厚
さ10mmの磁石で、摩擦ロスを極力小さく抑えたスラ
イド型原理モデルの入出力の実験値を示したものであ
り、このときの負荷質量は3.135kgであった。FIG. 30 shows experimental values of input and output of a slide-type principle model in which a facing area is 50 × 25 mm 2 and a thickness is 10 mm, and friction loss is suppressed as small as possible. Was 3.135 kg.
【0103】同様に、面積変換率80%(対向面積:2
50→1250mm2)のスライド型から、面積変化の
度合いが非線形の回転型で、面積変換率を50%(対向
面積:625→1250mm2)に変えた場合を考え
る。Similarly, the area conversion rate is 80% (facing area: 2
Consider a case where the slide type of 50 → 1250 mm 2 ) is changed to the rotary type in which the degree of area change is non-linear and the area conversion rate is changed to 50% (opposing area: 625 → 1250 mm 2 ).
【0104】図31は、対向面積50×25mm2、厚
さ10mmの磁石を対向させ、一方の磁石の重心位置を
回転中心として面積変換させた回転型原理モデルの入出
力の実験値を示しており、図32は、同じ回転型原理モ
デルの入力と出力の実験値を表したものである。FIG. 31 shows experimental values of input and output of a rotary principle model in which a magnet having an opposing area of 50 × 25 mm 2 and a thickness of 10 mm is opposed, and the area is converted with the center of gravity of one magnet as the center of rotation. FIG. 32 shows experimental values of input and output of the same rotation type principle model.
【0105】永久磁石を使用したエネルギー取り出し
は、(見かけ上の出力/入力)の差を大きくしていくこ
とで、見かけ上エネルギーを生み出していることにな
る。図33は、入出力原理モデルの要点を示す。非接触
系であるため、加速度も活用でき、より大きなエネルギ
ーを見かけ上生み出すことができる。磁石間に働く反発
力は、仮想仕事の原理が適用され、磁石の移動による蓄
積磁気エネルギーの変化分と磁石の移動による仕事量が
等しくなっている。磁気エネルギーの引き出し方が倍力
アクチュエータのポイントになる。Energy extraction using a permanent magnet means that apparent energy is produced by increasing the difference in (apparent output / input). FIG. 33 shows the main points of the input / output principle model. Since it is a non-contact system, acceleration can also be used and larger energy can be apparently generated. The principle of virtual work is applied to the repulsive force acting between the magnets, and the amount of change in the stored magnetic energy due to the movement of the magnet is equal to the amount of work due to the movement of the magnet. How to extract magnetic energy is the key to boosting actuators.
【0106】つまり、無限遠にある永久磁石を、ある有
限の位置に設置するために仕事が必要になる。一度設置
すると、例えば、反発系の永久磁石の対向する面積を変
えることをトリガーとすることで、その設置に使われた
仕事、即ち蓄積された磁気エネルギーを開放して出力と
して利用し、アンプのように力を増幅させることができ
る。That is, work is required to set a permanent magnet at infinity at a certain finite position. Once installed, for example, by changing the facing area of the permanent magnet of the repulsion system as a trigger, the work used for the installation, that is, the stored magnetic energy is released and used as an output, So that the power can be amplified.
【0107】電気的エネルギーを入力することで、増幅
するトランジスタと同じ効果となるが、このアンプの特
徴は蓄積された磁気エネルギーを効率よく力学的エネル
ギーに変換し、利用することにある。即ち、見かけ上、
小さな入力(仕事)で大きな出力(仕事)をすることに
なる。Inputting electrical energy has the same effect as a transistor for amplification, but the characteristic of this amplifier is to efficiently convert the stored magnetic energy into mechanical energy and utilize it. That is, apparently
A small input (work) will produce a large output (work).
【0108】仕事Wは、 W=Wg(h)+Wm(h)=mgh+Wm(h) で表される。エネルギーの変化分ΔWは、 ΔW=mg・Δh+ΔWm(h) となる。 mg・Δh≫ΔW であるため、 mg・Δh−ΔW=−ΔWm(h)>0 ΔWm(h)は蓄積磁気エネルギーの減少分を示す。回
転型モデルは、 −ΔWm(h)≒ΔW となり mg・Δh≒2ΔW となっている。The work W is represented by W = W g (h) + W m (h) = mgh + W m (h). The amount of change in energy ΔW is ΔW = mg · Δh + ΔW m (h). Since mg · Δh >> ΔW, mg · Δh−ΔW = −ΔW m (h)> 0 ΔW m (h) indicates a decrease in the accumulated magnetic energy. The rotation type model has −ΔW m (h) ≈ΔW and mg · Δh≈2ΔW.
【0109】また、蓄積磁気エネルギーは、磁石間距離
が小さく磁束密度が一様とすると、 Wm(h)=1/2BHV=B2Sh/(2μ0) となる。このときのBは空隙部の磁束密度、Hは空隙部
の磁界、Vは空隙部の体積、hは空隙部の距離、Sは磁
石断面積を示す。磁石のΔhだけの移動による蓄積磁気
エネルギーの変化分は、 ΔWm(h)=B2SΔh/(2μ0) となる。磁石間の反発力をFとすると、移動による仕事
量は、FΔhとなる。 ΔWm(h)=FΔh となり、反発力Fは、 F=B2S/(2μ0) (N) で表される。Br=1.0T、対向面積100×100
mm2、厚さ10mmをチャージモデルで計算すると、
図34が得られる。Further, the accumulated magnetic energy is W m (h) = 1 / 2BHV = B 2 Sh / (2μ 0 ) when the distance between the magnets is small and the magnetic flux density is uniform. At this time, B is the magnetic flux density of the void, H is the magnetic field of the void, V is the volume of the void, h is the distance of the void, and S is the magnet cross-sectional area. The change in the stored magnetic energy due to the movement of the magnet by Δh is ΔW m (h) = B 2 SΔh / (2μ 0 ). When the repulsive force between the magnets is F, the work amount due to the movement is FΔh. ΔW m (h) = FΔh, and the repulsive force F is represented by F = B 2 S / (2μ 0 ) (N). Br = 1.0T, facing area 100 × 100
Calculating mm 2 and thickness 10 mm with the charge model,
34 is obtained.
【0110】また、図35は、反発力の変化の様子を示
しており、使用した磁石は、対向面積50×25m
m2、厚さ10mmである。FIG. 35 shows how the repulsive force changes, and the magnet used has a facing area of 50 × 25 m.
m 2 and thickness 10 mm.
【0111】同様に、金属バネモデルで考えてみる。図
36は、図37で示す金属バネモデルで、mg=10
N、k=1N/mm、L=200mmに設定し、摩擦0
で機械的変形なしの理想状態の計算値である。Similarly, consider a metal spring model. FIG. 36 shows the metal spring model shown in FIG. 37, where mg = 10.
N, k = 1 N / mm, L = 200 mm, no friction
Is the calculated value in the ideal state without mechanical deformation.
【0112】静的には、金属バネ、空気バネ、磁気バネ
は同じ傾向を示す。しかしながら、磁気浮上対偶は、従
来の機械的対偶に比べて低次対偶となり、非線形性及び
加速度の活用という面を加えると、効率を含めて実用上
大きな差が生じる。図38は回転型の原理モデルを、図
39はスライド型の原理モデルを示している。図38の
回転型原理モデルにおいて、下部永久磁石2は基台90
に回動自在に取り付けられており、上部永久磁石4はス
ライダ92に上下方向に摺動自在に取り付けられてい
る。従って、互いに対向する二つの永久磁石2,4は、
その離間距離あるいは対向面積を変更することにより、
図35に示されるような荷重−変位特性を示す。Statically, metal springs, air springs, and magnetic springs show the same tendency. However, the magnetic levitation pair is a lower order kinematic pair than the conventional mechanical kinematic pair, and when the aspects of non-linearity and utilization of acceleration are added, a great difference in practical use, including efficiency, occurs. 38 shows a rotary type principle model, and FIG. 39 shows a slide type principle model. In the rotary principle model of FIG. 38, the lower permanent magnet 2 has a base 90.
The upper permanent magnet 4 is attached to the slider 92 slidably in the vertical direction. Therefore, the two permanent magnets 2 and 4 facing each other are
By changing the separation distance or the facing area,
35 shows a load-displacement characteristic as shown in FIG.
【0113】一方、図39のスライド型原理モデルにお
いて、下部永久磁石2は基台90に水平方向に摺動自在
に取り付けられており、上部永久磁石4はスライダ92
に上下方向に摺動自在に取り付けられている。従って、
互いに対向する二つの永久磁石2,4は、その離間距離
あるいは対向面積を変更することにより、図36に示さ
れるような入出力仕事特性を示す。On the other hand, in the slide type principle model of FIG. 39, the lower permanent magnet 2 is attached to the base 90 so as to be slidable in the horizontal direction, and the upper permanent magnet 4 is attached to the slider 92.
It is attached to the upside down so that it can slide freely. Therefore,
The two permanent magnets 2 and 4 facing each other show the input / output work characteristics as shown in FIG. 36 by changing the spacing distance or the facing area.
【0114】そこで、図11の磁気バネモデルの加振装
置あるいは駆動装置としての特性を調べたところ、図4
0及び図41のような結果が得られた。詳述すると、図
11の磁気バネモデルにおいて、磁石載置台18、L字
状レバー22、バランスウェイト24を取り除いた状態
で、図40の加速度を得るためには図中点線で示される
推力が必要であった。一方、磁石載置台18、L字状レ
バー22、バランスウェイト24を取り付け、バランス
ウェイト24の位置を調節した図11の磁気バネモデル
の場合、実線で示される入力で前記加速度を得ることが
でき、周波数約5.5Hzにおける最小入力時大きな
(0.9〜1G)加速度を生み出すことができた。ま
た、振幅についても、図41に示されるように、かなり
増幅することができた。Therefore, when the characteristics of the magnetic spring model of FIG. 11 as an oscillating device or a driving device were examined, the results shown in FIG.
0 and the results shown in FIG. 41 were obtained. More specifically, in the magnetic spring model of FIG. 11, the thrust indicated by the dotted line in the figure is required to obtain the acceleration of FIG. 40 with the magnet mounting table 18, the L-shaped lever 22 and the balance weight 24 removed. there were. On the other hand, in the case of the magnetic spring model of FIG. 11 in which the magnet mounting table 18, the L-shaped lever 22 and the balance weight 24 are attached and the position of the balance weight 24 is adjusted, the acceleration can be obtained by the input shown by the solid line, and the frequency can be obtained. It was possible to generate a large (0.9 to 1 G) acceleration at the minimum input at about 5.5 Hz. Further, the amplitude could be considerably amplified as shown in FIG. 41.
【0115】すなわち、反発系の永久磁石の対向面積等
いわゆる幾何学的寸法を変化させることにより、その磁
気バネの共振周波数を利用して、小さな駆動力(入力)
で大きな加速度及び振幅を得ることができる。図11の
磁気バネモデルで言えば、ギャップ量と対向面積が変数
になる。例えば、ギャップ量(入力)の変化に応じてバ
ランスウェイト24により二つの永久磁石2,4の対向
面積を追従させることにより、磁気バネのバネ定数の任
意の共振点に追従させることが可能である。That is, by changing the so-called geometrical dimension such as the facing area of the repulsive permanent magnet, the resonance frequency of the magnetic spring is used to make a small driving force (input).
A large acceleration and amplitude can be obtained at. In the magnetic spring model of FIG. 11, the gap amount and the facing area are variables. For example, by causing the facing area of the two permanent magnets 2, 4 to follow the balance weight 24 according to the change in the gap amount (input), it is possible to follow an arbitrary resonance point of the spring constant of the magnetic spring. .
【0116】減衰特性を付与するために、電磁誘導によ
る磁気力の応用を考える。まず、図42を参照して金属
導体中の磁場について述べる。図42において、(a)
は円柱状磁石と金属導体の座標を、(b)は円柱状磁石
の円柱座標を、(c)は金属導体中の電流密度をそれぞ
れ示している。Consider the application of magnetic force by electromagnetic induction in order to impart damping characteristics. First, the magnetic field in the metal conductor will be described with reference to FIG. In FIG. 42, (a)
Shows the coordinates of the cylindrical magnet and the metal conductor, (b) shows the cylindrical coordinates of the cylindrical magnet, and (c) shows the current density in the metal conductor.
【0117】図42(a)に示されるように、半径aで
磁化Mの円柱状磁石で下面の任意の点(x,y)が、導
体中の任意の点(ξ,0,z)に作る磁場dHLは、As shown in FIG. 42 (a), an arbitrary point (x, y) on the lower surface of a cylindrical magnet having a radius a and a magnetization M is set to an arbitrary point (ξ, 0, z) in the conductor. make magnetic field dH L is,
【数22】 dsは点(x,y)を含む微小面積である。z成分は、(Equation 22) ds is a minute area including the point (x, y). The z component is
【数23】 であるから、(Equation 23) Because
【数24】 (Equation 24)
【0118】図42(b)に示されるように、円柱座標
を使うと、 x=r・cos(ψ)・y=r・sin(ψ)ds=r
dψdr であるから、As shown in FIG. 42B, using cylindrical coordinates, x = r.cos (.psi.). Y = r.sin (.psi.) Ds = r
Since dψdr,
【数25】 上面が作る磁界Hz uは、磁石の厚さをhとして、(Equation 25) The magnetic field H z u created by the top surface is given by the thickness of the magnet h.
【数26】 になる。(Equation 26) become.
【0119】以上のようにして、導体中(ξ,0,z)
における磁場の垂直成分Hz(ξ,0,z)は、 Hz(ξ,0,z)=Hz L(ξ,0,z)+Hz u(ξ,0,
z) から求めることができる。As described above, in the conductor (ξ, 0, z)
The vertical component H z (ξ, 0, z) of the magnetic field at is Hz (ξ, 0, z) = H z L (ξ, 0, z) + H z u (ξ, 0, z)
z) can be obtained.
【0120】次に、導体中の誘導電流について述べる。
磁石が接近すると、下向き(z方向)の磁束が増加する
ので、それを妨げる方向に起電力eが生じる。Next, the induced current in the conductor will be described.
When the magnet approaches, the downward (z direction) magnetic flux increases, so that an electromotive force e is generated in a direction that obstructs the magnetic flux.
【数27】 ここに、φ(R,z)は、導体中、半径Rで囲まれた領
域内の磁束である。接近する速度をvとすると、 v=−dz/dt=−Δz/Δt ∴Δt=Δz/|v| 式(10)より、円周Rに沿う電圧Vは、 V=|e|=v・Δφ(R,z)/Δz=v・dφ(R,z)/dz …(11) となる。[Equation 27] Here, φ (R, z) is the magnetic flux in the region surrounded by the radius R in the conductor. When the approaching speed is v, v = −dz / dt = −Δz / Δt ∴Δt = Δz / | v | From the equation (10), the voltage V along the circumference R is V = | e | = v · Δφ (R, z) / Δz = v · dφ (R, z) / dz (11)
【0121】磁束φ(R,z)は、以下のように決定さ
れる。図42(c)に示されるように、半径ξの円周と
半径ξ+dξの円周で囲まれた部分の磁界は、Hz(ξ,
0,z)で与えられ、その面積は2πξ・dξであるか
ら、Δφ(ξ,z)=μ0Hz(ξ,0,z)・2πξ・d
ξ ∴φ(ξ,z)=∫0 Rμ0Hz(ξ,0,z)・2πξ・d
ξ となる。The magnetic flux φ (R, z) is determined as follows. As shown in FIG. 42 (c), the magnetic field in the portion surrounded by the circumference of radius ξ and the circumference of radius ξ + dξ is H z (ξ,
0, z) and its area is 2πξ · dξ, so Δφ (ξ, z) = μ 0 H z (ξ, 0, z) · 2πξ · d
ξ ∴φ (ξ, z) = ∫ 0 R μ 0 H z (ξ, 0, z) ・ 2πξ ・ d
ξ.
【0122】電気抵抗率をρ、電圧をV、電流をI、回
路の断面積をS、回路の長さをd=2πRとすると、電
流密度Jは、 J(R,z)=1/s=V/(ρd)=V/(2πR・ρ) …(12) 式(12)に式(11)を代入して、 J(R,z)=v/(2πR・ρ)・dφ(R,z)/dz …(13)When the electric resistivity is ρ, the voltage is V, the current is I, the cross-sectional area of the circuit is S, and the length of the circuit is d = 2πR, the current density J is J (R, z) = 1 / s. = V / (ρd) = V / (2πR · ρ) (12) Substituting the formula (11) into the formula (12), J (R, z) = v / (2πR · ρ) · dφ (R , z) / dz (13)
【0123】次に、磁石と導体との相互作用エネルギー
について述べる。磁束が変化したことにより、導体中に
増加した電流エネルギー、即ち磁気エネルギー密度um
は、Next, the interaction energy between the magnet and the conductor will be described. Due to the change of the magnetic flux, the increased current energy in the conductor, that is, the magnetic energy density u m
Is
【数28】 である。[Equation 28] It is.
【0124】電流密度Jに働く力は、 fz(R,z)=∂υm(R,z)/∂z である。従って、半径Rの全電流I(R)に働くFz(R)
は、The force acting on the current density J is f z (R, z) = ∂υ m (R, z) / ∂z. Therefore, F z (R) acting on the total current I (R) of radius R
Is
【数29】 となり、ここに、z1は磁石下面から導体上面までの距
離、z2は導体下面までの距離である。(Equation 29) Where z 1 is the distance from the magnet lower surface to the conductor upper surface, and z 2 is the distance from the conductor lower surface.
【0125】式(13)、(14)、(15)よりFrom equations (13), (14) and (15)
【数30】 全体に働く力は、[Equation 30] The force acting on the whole is
【数31】 で与えられる。ここに、φ(R,z)は、導体中半径R
で囲まれた領域内の磁束で、z1、z2は、それぞれ導体
上面、下面の座標で、Fzは導体の厚さT=z2−z1に
依存する。[Equation 31] Given in. Where φ (R, z) is the radius of the conductor R
In the region surrounded by, z 1 and z 2 are the coordinates of the upper and lower surfaces of the conductor, respectively, and F z depends on the conductor thickness T = z 2 −z 1 .
【0126】図43は、サスペンションシート用除振装
置に応用した事例であり、(a)は除振装置全体を、
(b)は(a)の除振装置の側面図で、上下方向の減衰
構造を、(c)は(a)の除振装置の上部に揺動自在に
取り付けられた水平方向の除振ユニットを示している。
図中、2,4,94,96は永久磁石を示しており、9
8は導体としての銅板を示している。FIG. 43 shows an example of application to a vibration isolation device for suspension seats. (A) shows the entire vibration isolation device.
(B) is a side view of the vibration isolator of (a), and (c) is a horizontal vibration isolation unit swingably attached to the upper part of the vibration isolator of (a). Is shown.
In the figure, 2, 4, 94 and 96 indicate permanent magnets, and 9
Reference numeral 8 indicates a copper plate as a conductor.
【0127】この除振装置は、上下方向のバネ性を永久
磁石2,4による反発系で得て、それを平行リンク10
0,100で支持し、前後及び上下方向の電磁誘導によ
る減衰構造が着脱できるサスペンションシート用除振装
置である。また、銅板98の板厚を変えることで電磁誘
導による減衰力を変化させることができる。This anti-vibration device obtains the springiness in the vertical direction by the repulsion system by the permanent magnets 2 and 4, and uses it for the parallel link 10.
This is a vibration isolation device for suspension seats, which is supported by 0, 100 and can be attached and detached with a damping structure by electromagnetic induction in the front-back and up-down directions. Further, the damping force by electromagnetic induction can be changed by changing the plate thickness of the copper plate 98.
【0128】図44は、前後方向に対する減衰力効果の
有無による振動特性を比較したグラフであり、低周波領
域における振動伝達率が電磁誘導によりある程度抑制さ
れている。FIG. 44 is a graph comparing the vibration characteristics with and without the damping force effect in the front-rear direction, and the vibration transmissibility in the low frequency region is suppressed to some extent by electromagnetic induction.
【0129】本発明にかかる磁気バネ構造体においては
反発磁極が対向しているので、磁石は互いに減磁界中に
置かれていることに相当し、使用中に減磁することが心
配される。減磁対策として、疑似的消磁構造、即ち磁極
が交互に並ぶように配置することにより減磁界が小さく
なる。このとき、磁壁に相当する交互磁石間で漏れ磁界
が生じ、対向磁石が接近したとき、より強い反発力が得
られることになる。従って、対向磁石間の距離の関数と
しての反発力は、交互磁石数に依存する。図45はこの
様子を示したものである。In the magnetic spring structure according to the present invention, since the repulsive magnetic poles face each other, it means that the magnets are placed in a demagnetizing field with each other, and there is a fear of demagnetization during use. As a demagnetization measure, a pseudo degaussing structure, that is, the magnetic poles are arranged alternately so that the demagnetization field becomes small. At this time, a leakage magnetic field is generated between the alternating magnets corresponding to the domain walls, and a stronger repulsive force is obtained when the opposing magnets approach each other. Therefore, the repulsive force as a function of the distance between opposed magnets depends on the number of alternating magnets. FIG. 45 shows this state.
【0130】図45において、(a)単極,(b)2
極,(c)3極,(d)田形4極の磁石配置は、対向面
積(75×75mm2)、体積(75×75×25m
m3)及びBr値(11.7KG)は同一であるが、パー
ミアンス係数が下記のように異なっている。なお、
(e)は(d)田形4極における矢印方向から見た図で
ある。 パーミアンス係数 (a) 0.10 (b) 0.37 (c) 0.54 (d) 0.49In FIG. 45, (a) single pole, (b) 2
The magnet arrangement of the poles, (c) 3 poles, (d) 4 poles of the Tagata is facing area (75 × 75 mm 2 ), volume (75 × 75 × 25 m).
m 3 ) and Br value (11.7 KG) are the same, but the permeance coefficient is different as described below. In addition,
(E) is a view seen from the direction of the arrow in (d) Tagata 4-pole. Permeance coefficient (a) 0.10 (b) 0.37 (c) 0.54 (d) 0.49
【0131】図46は、(a)〜(d)のそれぞれの磁
石配置における磁石間距離と反発力との関係を示したグ
ラフである。このグラフからわかるように、対向磁石が
互いに接近した場合には、上述したように磁壁に相当す
る交互磁石間で漏れ磁界が生じることから、極数が多い
ほど反発力が大きい。FIG. 46 is a graph showing the relationship between the distance between magnets and the repulsive force in the respective magnet arrangements of (a) to (d). As can be seen from this graph, when the opposing magnets are close to each other, a leakage magnetic field is generated between the alternating magnets corresponding to the domain walls as described above, and thus the repulsive force is larger as the number of poles is larger.
【0132】次に、サスペンションシート用除振装置を
使用して、田形4極と2極の振動特性を比較したところ
図47のような結果が得られた。このグラフからわかる
ように、田形4極は吸引力による減衰効果もあり、2極
より内臓、脊柱の共振周波数帯の振動伝達率を下げてい
る。なお、加振条件は、加速度一定で0.3G、LOG-SWE
EPのサイン波を使用し、負荷質量は53kgに設定し
た。Next, when the vibration characteristics of the Tagata 4-pole and 2-pole were compared by using the suspension seat vibration isolation device, the results shown in FIG. 47 were obtained. As can be seen from this graph, the 4-pole Tagata also has a damping effect due to the attractive force, and lowers the vibration transmissibility in the resonance frequency band of the internal organs and spinal column than the 2-pole. The vibration conditions are 0.3G with constant acceleration and LOG-SWE.
A sine wave of EP was used and the load mass was set to 53 kg.
【0133】従来、自動車用シートで使用されている平
衡点まわりのkは10〜30N/mmの間にあり、負荷
質量が増すと底付き傾向となる。逆に、負荷質量が減少
すると、共振周波数が内臓あるいは脊柱の共振方向にず
れたり、振動伝達率が上昇する。そのため、バネ、減衰
機能を付与するウレタンフォームをパッド層に用い、金
属バネでソフトバネリッチ構造としている。また、減衰
機能を強化するためには、ショックアブソーバーを用い
ている。これらの各種機能部品を使用し、自動車用シー
トは、振動絶縁性、減衰性、人体支持圧、姿勢保持性を
バランスさせている。Conventionally, k around the equilibrium point used in automobile seats is in the range of 10 to 30 N / mm, and tends to bottom when the load mass increases. Conversely, when the load mass decreases, the resonance frequency shifts in the resonance direction of the internal organs or the spinal column, and the vibration transmissibility increases. Therefore, a soft spring-rich structure is used with a metal spring by using urethane foam that provides a spring and a damping function for the pad layer. A shock absorber is used to enhance the damping function. By using these various functional parts, the automobile seat balances vibration insulation, damping, human body support pressure, and posture retention.
【0134】しかしながら、2〜3.5Hzの低周波域
で振動伝達率が1.0G/G以下で、高周波域での2次
共振がなく、かつ、フワフワ感もないという特性を両立
させることは困難とされている。However, in the low frequency range of 2 to 3.5 Hz, the vibration transmissibility is 1.0 G / G or less, there is no secondary resonance in the high frequency range, and there is no fluffy feeling. It is considered difficult.
【0135】その対応策として、図48に示されるよう
に、金属バネと空気バネとは逆の挙動を示す磁気バネ特
性を用いることで、滑らかな固有振動数変化と荷重−た
わみ特性が設計できる。また、図49に示されるような
特性を有するサスペンションユニットで、図50に示さ
れるように、2〜3.5Hzで振動伝達率が1.0G/G
をきり、3.5〜50Hz間で0.4G/Gをきる理想的
な状態を達成できた。As a countermeasure against this, as shown in FIG. 48, a smooth natural frequency change and a load-deflection characteristic can be designed by using a magnetic spring characteristic exhibiting a behavior opposite to that of a metal spring and an air spring. . Further, in the suspension unit having the characteristics shown in FIG. 49, as shown in FIG. 50, the vibration transmissibility is 1.0 G / G at 2 to 3.5 Hz.
It was possible to achieve an ideal state of cutting 0.4 G / G between 3.5 and 50 Hz.
【0136】以上より、本発明にかかる磁気バネをサス
ペンションシートに組み込むことにより、 (1)低周波域2〜3.5Hzで振動伝達率2.0G/G
以下という条件下でのサスペンションシートでは、体重
調整、ダンパーのハード・ソフト調整機能が不要にな
る。 (2)低周波域2〜3.5Hzで振動伝達率1.0G/G
以下という条件下でのサスペンションシートでは、体重
調整が必要になる。 (3)底付き対応機能として磁気バネ特性を組み合わせ
ることで、加速度一定で0.3G、LOG-SWEEPのサイン波
では、サスペンションユニットは、高周波域5〜50H
zで高い振動絶縁性を達成できる。From the above, by incorporating the magnetic spring according to the present invention into the suspension seat, (1) the vibration transmissibility of 2.0 G / G in the low frequency range of 2 to 3.5 Hz.
The suspension seat under the following conditions does not require weight adjustment and damper hard / soft adjustment functions. (2) Vibration transmissibility 1.0G / G in the low frequency range 2 to 3.5Hz
Weight adjustment is required for the suspension seat under the following conditions. (3) By combining magnetic spring characteristics as a bottomed support function, the suspension unit operates in the high frequency range of 5 to 50H with a constant acceleration of 0.3G and a LOG-SWEEP sine wave.
High vibration isolation can be achieved with z.
【0137】一方、負の減衰特性の入出力の関係を倍力
機構とすることで、小さな入力で大きな出力を出すアン
プが実現できる。これを能動的制御に応用した場合、 (1)駆動部と可動部が非接触なので、隔壁で仕切られ
たところでも動力の伝達が可能になる。 (2)駆動部と可動部が別空間なので、レイアウトの自
由度が広がる。 (3)倍力機能を有し、かつ、駆動部と可動部とも殆ど
そんしつないため、低騒音で省エネとなる。 (4)アクチュエータ機能をOFFにしても、振動絶縁
性を有する構造である。つまり、バネ性と減衰性を有す
る柔構造のアクチュエータとなる。On the other hand, by setting the input / output relationship of the negative attenuation characteristic to the boosting mechanism, an amplifier which produces a large output with a small input can be realized. When this is applied to active control, (1) Since the drive unit and the movable unit are not in contact with each other, power can be transmitted even when the partition is partitioned. (2) Since the drive section and the movable section are separate spaces, the degree of freedom in layout is widened. (3) Since it has a boosting function and the driving part and the movable part are almost incompatible, low noise and energy saving are achieved. (4) The structure has vibration insulation even if the actuator function is turned off. That is, the actuator has a flexible structure having a spring property and a damping property.
【0138】[0138]
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。対
向する少なくとも二つの永久磁石間の幾何学的寸法を外
力により入力側と出力側で変化させ、その運動系内で反
発力に変換させることにより、永久磁石の平衡位置から
の入力側の反発力より出力側の反発力を大きくしたの
で、パッシブコントロール、セミアクティブコントロー
ル、アクティブコントロールのいずれも同一構想で対処
できる。Since the present invention is configured as described above, it has the following effects. The repulsive force on the input side from the equilibrium position of the permanent magnet is changed by changing the geometrical dimension between at least two facing permanent magnets on the input side and the output side by an external force and converting it into a repulsive force within its motion system. Since the repulsive force on the output side has been increased, passive control, semi-active control, and active control can all be handled with the same concept.
【0139】また、永久磁石の対向面積を最近接位置あ
るいは最近接位置を過ぎた位置で最大反発力を発生する
ようにしたので、ポテンシャルの場としての磁場を有効
利用することができ、廉価な磁力ブレーキ、動吸振器、
発電機、アンプ等が実現できる。Further, since the maximum repulsive force is generated at the position where the permanent magnets face each other at the closest position or at a position beyond the closest position, it is possible to effectively use the magnetic field as a potential field, which is inexpensive. Magnetic brake, dynamic vibration absorber,
A generator and an amplifier can be realized.
【0140】さらに、本発明にかかる非線形振動系ある
いは係数励振振動系は、正、0又は負の減衰特性を示す
磁気バネを利用して、減衰あるいは持続あるいは発散振
動にエネルギを変換する構造としたので、自動車用シー
トあるいは救急車用ベッド等の除振装置に組み込むこと
により、高周波領域の振動伝達率の低減、体重差の吸
収、及び、共振点の低下等低周波領域の振動エネルギの
低減にも効果がある。Further, the non-linear vibration system or the coefficient excitation vibration system according to the present invention has a structure in which energy is converted into damping or continuous or divergent vibration by using a magnetic spring exhibiting positive, zero or negative damping characteristics. Therefore, by incorporating it into an anti-vibration device such as an automobile seat or an ambulance bed, it is possible to reduce the vibration transmissibility in the high frequency region, absorb the weight difference, and reduce the vibration energy in the low frequency region such as the lowering of the resonance point. effective.
【図1】 本発明にかかる磁気バネにおいて、二つの永
久磁石の入力側と出力側の平衡位置を示した模式図であ
る。FIG. 1 is a schematic view showing an equilibrium position between an input side and an output side of two permanent magnets in a magnetic spring according to the present invention.
【図2】 図1の磁気バネにおいて、加えられた荷重と
永久磁石の平衡位置からの変位量との関係を示す基本特
性のグラフである。FIG. 2 is a graph of basic characteristics showing the relationship between the applied load and the displacement amount of the permanent magnet from the equilibrium position in the magnetic spring of FIG.
【図3】 実測された荷重と変位量との関係を示すグラ
フである。FIG. 3 is a graph showing a relationship between an actually measured load and a displacement amount.
【図4】 永久磁石の端面上に磁荷が均一に分布してい
ると仮定したチャージモデルにおける入出力の考え方を
示す模式図であり、(a)は吸引を、(b)は反発を、
(c)は(b)とは異なる部位の反発をそれぞれ示して
いる。FIG. 4 is a schematic diagram showing the concept of input and output in a charge model assuming that magnetic charges are uniformly distributed on the end face of a permanent magnet, where (a) shows attraction, (b) shows repulsion,
(C) shows the repulsion of a part different from (b).
【図5】 同磁極を対向させた永久磁石において、一方
を他方に対し移動させた(対向面積を変えた)場合の模
式図である。FIG. 5 is a schematic diagram of a case where one of the permanent magnets whose magnetic poles are opposed to each other is moved relative to the other (the facing area is changed).
【図6】 図5に基づいて計算した場合のX軸移動量に
対するX軸及びZ軸方向の荷重を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing a load in the X-axis and Z-axis directions with respect to an X-axis movement amount when calculated based on FIG. 5;
【図7】 図5の永久磁石の離間距離を一定に保持し、
一方を他方に対し完全にずれた状態から完全にラップし
た状態まで移動し、さらにこの状態から完全にずれた状
態まで移動させた時の変位量と荷重との関係を示すグラ
フである。FIG. 7 is a diagram showing a state in which the distance between the permanent magnets shown in FIG.
6 is a graph showing the relationship between the displacement and the load when one is moved from a completely shifted state to the other from a completely wrapped state, and further moved from this state to a completely shifted state.
【図8】 同磁極を対向させた永久磁石において、一方
を他方に対し回転させた(対向面積を変えた)場合の模
式図である。FIG. 8 is a schematic diagram of a case where one of the permanent magnets having the same magnetic poles is rotated with respect to the other (the facing area is changed).
【図9】 図8に基づいて永久磁石を回転させた場合の
対向面積に対する最大荷重を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing the maximum load with respect to the facing area when the permanent magnet is rotated based on FIG.
【図10】 永久磁石としてネオジム系磁石を採用した
場合の磁石間距離と荷重との関係を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing a relationship between a distance between magnets and a load when a neodymium magnet is used as a permanent magnet.
【図11】 永久磁石の対向面積を変化させることによ
り幾何学的寸法を変化させるようにした第一の磁気バネ
モデルの正面図である。FIG. 11 is a front view of the first magnetic spring model in which the geometrical dimension is changed by changing the facing area of the permanent magnet.
【図12】 永久磁石間の離間距離を変化させることに
より幾何学的寸法を変化させるようにした第二の磁気バ
ネモデルの正面図である。FIG. 12 is a front view of a second magnetic spring model in which the geometrical dimension is changed by changing the distance between the permanent magnets.
【図13】 レバー比変換との組合せで幾何学的寸法を
変化させるようにした第三の磁気バネモデルの正面図で
ある。FIG. 13 is a front view of a third magnetic spring model in which geometrical dimensions are changed in combination with lever ratio conversion.
【図14】 極変換により幾何学的寸法を変化させるよ
うにした第四の磁気バネモデルの正面図である。FIG. 14 is a front view of a fourth magnetic spring model in which a geometrical dimension is changed by polar conversion.
【図15】 磁気回路変換により幾何学的寸法を変化さ
せるようにした第五の磁気バネモデルの正面図である。FIG. 15 is a front view of a fifth magnetic spring model in which geometrical dimensions are changed by magnetic circuit conversion.
【図16】 磁気バネの特性を説明するための基本モデ
ルである。FIG. 16 is a basic model for explaining the characteristics of the magnetic spring.
【図17】 対向する二つの永久磁石の離間距離と反発
力との関係を示すグラフである。FIG. 17 is a graph showing the relationship between the repulsive force and the distance between two opposing permanent magnets.
【図18】 面積変換しない場合の磁気バネの静・動特
性を得るために使用された装置の正面図である。FIG. 18 is a front view of an apparatus used to obtain the static / dynamic characteristics of a magnetic spring without area conversion.
【図19】 図18の装置を使用して得られた磁気バネ
の動特性を示しており、(a)は50×50×10mm
の磁石を使用した場合の、(b)は50×50×15m
mの磁石を使用した場合の、(c)は50×50×20
mmの磁石を使用した場合の、(d)は75×75×1
5mmの磁石を使用した場合の、(e)は75×75×
20mmの磁石を使用した場合の、(f)は75×75
×25mmの磁石を使用した場合のグラフである。FIG. 19 shows the dynamic characteristics of a magnetic spring obtained using the apparatus of FIG. 18, (a) 50 × 50 × 10 mm.
(B) is 50 × 50 × 15m when using the magnet of
(c) is 50 x 50 x 20 when using m magnet
(d) when a magnet of mm is used is 75 × 75 × 1
(E) when using a 5 mm magnet is 75 × 75 ×
(F) when a 20 mm magnet is used is 75 × 75
It is a graph at the time of using the magnet of x25mm.
【図20】 図18の装置を使用して得られた磁気バネ
の動特性を示しており、同じ磁石を使用して負荷を変え
た場合のグラフである。20 is a graph showing dynamic characteristics of a magnetic spring obtained by using the device of FIG. 18, and is a graph when the same magnet is used and a load is changed.
【図21】 比較例としての従来の乗用車用シートの動
特性を示すグラフである。FIG. 21 is a graph showing dynamic characteristics of a conventional passenger car seat as a comparative example.
【図22】 本発明の磁気バネ構造におけるバネ定数及
び係数の時間に対する変化を示すグラフである。FIG. 22 is a graph showing changes in spring constant and coefficient with time in the magnetic spring structure of the present invention.
【図23】 パッドのみを使用した場合、パッドと磁気
バネを使用した場合、及び、さらにセミアクティブ制御
した場合のベッド型除振ユニットの動特性を示すグラフ
である。FIG. 23 is a graph showing dynamic characteristics of the bed type vibration isolation unit when only the pad is used, when the pad and the magnetic spring are used, and when the semi-active control is further performed.
【図24】 磁気バネの動特性を測定するために使用さ
れたマグレブユニットの正面図である。FIG. 24 is a front view of the maglev unit used to measure the dynamic characteristics of the magnetic spring.
【図25】 図24のマグレブユニットを使用して測定
されたマグレブユニットの動特性を示すグラフである。FIG. 25 is a graph showing dynamic characteristics of the maglev unit measured using the maglev unit of FIG. 24;
【図26】 マグレブユニットを含む種々のシートを使
用して測定された乗り心地評価定数を示すグラフであ
る。FIG. 26 is a graph showing riding comfort evaluation constants measured using various seats including a maglev unit.
【図27】 負荷及びクッション材を変えて測定された
マグレブユニットの乗り心地評価定数を示すグラフであ
る。FIG. 27 is a graph showing riding comfort evaluation constants of a maglev unit measured by changing loads and cushion materials.
【図28】 マグレブユニットを含む種々のシートを使
用して測定された動特性を示すグラフである。FIG. 28 is a graph showing dynamic characteristics measured using various sheets including a Maghreb unit.
【図29】 ストッパ及び弾性支持部材を磁気バネに組
み込んだモデルの模式図である。FIG. 29 is a schematic view of a model in which a stopper and an elastic support member are incorporated in a magnetic spring.
【図30】 スライド型原理モデルの入出力仕事特性を
示すグラフである。FIG. 30 is a graph showing input / output work characteristics of the sliding principle model.
【図31】 回転型原理モデルの入出力の実験値を示す
グラフである。FIG. 31 is a graph showing experimental values of input and output of the rotary principle model.
【図32】 回転型原理モデルの入出力仕事特性を示す
グラフである。FIG. 32 is a graph showing input / output work characteristics of the rotary principle model.
【図33】 入出力原理モデルの要点を示す説明図であ
る。FIG. 33 is an explanatory diagram showing the main points of the input / output principle model.
【図34】 あるチャージモデルで計算した磁石間距離
と反発力及び磁束密度との関係を示すグラフである。FIG. 34 is a graph showing the relationship between the distance between magnets calculated by a certain charge model, the repulsive force, and the magnetic flux density.
【図35】 面積変換による回転型原理モデルの変位と
反発力との関係を示すグラフである。FIG. 35 is a graph showing the relationship between the displacement and the repulsive force of the rotary principle model by area conversion.
【図36】 スライド型金属バネモデルの入出力仕事特
性を示すグラフである。FIG. 36 is a graph showing input / output work characteristics of a sliding metal spring model.
【図37】 金属バネモデルの要点を示す説明図であ
る。FIG. 37 is an explanatory diagram showing the main points of the metal spring model.
【図38】 回転型原理モデルの斜視図である。FIG. 38 is a perspective view of a rotary principle model.
【図39】 スライド型原理モデルの斜視図である。FIG. 39 is a perspective view of a slide-type principle model.
【図40】 図11の磁気バネモデルにおいて、バラン
スウェイトがある場合とない場合の入力あるいは要求推
力と加速度との関係を示すグラフである。FIG. 40 is a graph showing the relationship between the input or required thrust and the acceleration with and without the balance weight in the magnetic spring model of FIG. 11.
【図41】 図11の磁気バネモデルにおいて、バラン
スウェイトがある場合とない場合の周波数に対する振幅
及び加速度の関係を示すグラフである。41 is a graph showing the relationship between the amplitude and the acceleration with respect to the frequency in the case where the balance weight is provided and the case where the balance weight is not provided in the magnetic spring model of FIG. 11.
【図42】 金属導体中の磁場モデルを示しており、
(a)は円柱状磁石と金属導体の座標を、(b)は円柱
状磁石の円柱座標を、(c)は金属導体中の電流密度を
示す図である。FIG. 42 shows a magnetic field model in a metal conductor,
(A) is a figure which shows the coordinate of a cylindrical magnet and a metal conductor, (b) is a figure which shows the cylindrical coordinate of a cylindrical magnet, (c) is a figure which shows the current density in a metal conductor.
【図43】 本発明にかかる磁気バネを組み込んだサス
ペンションシート用除振装置を示しており、(a)は除
振装置全体の正面図を、(b)はその側面図を、(c)
は(a)の除振装置の上部に揺動自在に取り付けられた
水平方向の除振ユニットの斜視図である。43A and 43B show a vibration isolation device for a suspension seat incorporating a magnetic spring according to the present invention, wherein FIG. 43A is a front view of the entire vibration isolation device, FIG. 43B is a side view thereof, and FIG.
FIG. 7A is a perspective view of a horizontal vibration isolation unit swingably attached to the upper portion of the vibration isolation device of FIG.
【図44】 電磁誘導による前後方向減衰力効果の振動
特性を示すグラフである。FIG. 44 is a graph showing vibration characteristics of a front-rear damping force effect by electromagnetic induction.
【図45】 極数の異なる磁気バネの磁石配置を示して
おり、(a)は単極磁気バネの正面図を、(b)は2極
磁気バネの正面図を、(c)は3極磁気バネの正面図を
(d)は田形4極磁気バネの正面図を、(e)は(d)
における矢印方向から見た平面図である。45A and 45B show magnet arrangements of magnetic springs having different numbers of poles, where FIG. 45A is a front view of a single-pole magnetic spring, FIG. 45B is a front view of a 2-pole magnetic spring, and FIG. The front view of the magnetic spring is shown in (d), and the front view of the Tagata 4-pole magnetic spring is shown in (e).
It is the top view seen from the arrow direction in.
【図46】 極数別磁石間距離と反発力との関係を示す
グラフである。FIG. 46 is a graph showing the relationship between the distance between magnets by pole number and the repulsive force.
【図47】 2極磁気バネと田形4極磁気バネを採用し
たサスペンションシート用除振装置の振動特性を示すグ
ラフである。FIG. 47 is a graph showing vibration characteristics of a vibration isolation device for a suspension seat that employs a 2-pole magnetic spring and a Tagata 4-pole magnetic spring.
【図48】 各種バネの振動特性を示しており、(a)
は金属バネの振動特性を、(b)は空気バネの振動特性
を、(c)は磁気バネの振動特性を示すグラフである。FIG. 48 shows vibration characteristics of various springs, (a)
3 is a graph showing the vibration characteristics of a metal spring, (b) is a graph showing the vibration characteristics of an air spring, and (c) is a graph showing the vibration characteristics of a magnetic spring.
【図49】 磁気バネを採用したサスペンションユニッ
トの静特性を示すグラフである。FIG. 49 is a graph showing static characteristics of a suspension unit that employs a magnetic spring.
【図50】 従来のサスペンションユニットと磁気バネ
を採用したサスペンションユニットの振動特性を示すグ
ラフである。FIG. 50 is a graph showing vibration characteristics of a conventional suspension unit and a suspension unit employing a magnetic spring.
【図51】 従来の一般的なサスペンションシートの振
動特性を示すグラフである。FIG. 51 is a graph showing vibration characteristics of a conventional general suspension seat.
2,4 永久磁石 2,4 permanent magnet
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中平 宏 広島県広島市安芸区矢野新町一丁目2番10 号 株式会社デルタツーリング内 (72)発明者 川崎 誠司 広島県広島市安芸区矢野新町一丁目2番10 号 株式会社デルタツーリング内 (72)発明者 誉田 浩樹 広島県広島市安芸区矢野新町一丁目2番10 号 株式会社デルタツーリング内 (72)発明者 榎 芳美 広島県広島市安芸区矢野新町一丁目2番10 号 株式会社デルタツーリング内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Hiroshi Nakahira 1-10-10 Yanoshinmachi, Aki-ku, Hiroshima-shi, Hiroshima Prefecture Delta Touring Co., Ltd. (72) Inventor Seiji Kawasaki, Yachishinmachi, Aki-ku, Hiroshima-shi, Hiroshima 2-chome, Delta Touring Co., Ltd. (72) Inventor Hiroki Honda, 1-chome, Yano-shinmachi, Aki-ku, Hiroshima-shi, Hiroshima Prefecture 2-chome, Delta Touring Co., Ltd. (72) Yoshimi Enoki, Yano, Aki-ku, Hiroshima-shi, Hiroshima 1-2-10 Shinmachi Inside Delta Touring Co., Ltd.
Claims (15)
せしめ、上記少なくとも二つの永久磁石間の幾何学的寸
法を運動行程内機構あるいは外力により入出力で変化さ
せ、その運動系内で反発力に変換させることにより、上
記少なくとも二つの永久磁石の平衡位置からの入力側の
反発力より出力側の反発力を大きくしたことを特徴とす
る0又は負の減衰特性を有する磁気バネ。1. At least two permanent magnets are separated from each other, and a geometrical dimension between the at least two permanent magnets is changed by input / output by a mechanism in a movement stroke or an external force, and converted into a repulsive force in the movement system. By so doing, the repulsive force on the output side is made larger than the repulsive force on the input side from the equilibrium position of the at least two permanent magnets, and the magnetic spring has a zero or negative damping characteristic.
位置あるいは最近接位置を過ぎた位置で最大反発力を発
生するようにした請求項1に記載の0又は負の減衰特性
を有する磁気バネ。2. The magnetic spring having a zero or negative damping characteristic according to claim 1, wherein the maximum repulsive force is generated at the closest position of the at least two permanent magnets or a position beyond the closest position.
離、対向面積、磁束密度、磁界のいずれか一つを変化さ
せることにより上記幾何学的寸法を変化させるようにし
た請求項1に記載の0又は負の減衰特性を有する磁気バ
ネ。3. The geometrical dimension is changed by changing any one of a separation distance, a facing area, a magnetic flux density, and a magnetic field of the at least two permanent magnets. Or a magnetic spring with negative damping properties.
せしめ、上記少なくとも二つの永久磁石間の幾何学的寸
法を運動行程内機構あるいは外力により入出力で変化さ
せて減衰項を引き出すことにより非線形の減衰・ばね構
造としたことを特徴とする正の減衰特性を有する磁気バ
ネ。4. Non-linear damping by deriving at least two permanent magnets from each other and changing the geometrical dimension between the at least two permanent magnets at the input and output by a mechanism in the motion stroke or external force to derive a damping term. A magnetic spring having a positive damping characteristic characterized by having a spring structure.
位置で最大反発力を発生するようにした請求項4に記載
の正の減衰特性を有する磁気バネ。5. The magnetic spring having a positive damping characteristic according to claim 4, wherein the maximum repulsive force is generated at the closest position of the at least two permanent magnets.
離、対向面積、磁束密度、磁界のいずれか一つを変化さ
せることにより上記幾何学的寸法を変化させるようにし
た請求項4に記載の正の減衰特性を有する磁気バネ。6. The positive dimension according to claim 4, wherein the geometrical dimension is changed by changing any one of a separation distance, a facing area, a magnetic flux density, and a magnetic field of the at least two permanent magnets. Magnetic spring with damping characteristics.
石間の幾何学的寸法を運動行程内機構あるいは外力によ
り変化させることにより0又は負の減衰特性を示す磁気
バネを有し、持続あるいは発散振動にエネルギを変換す
る構造を有することを特徴とする係数励振振動機構。7. A magnetic spring that exhibits zero or negative damping characteristics by changing the geometrical dimension between at least two permanent magnets that are separated from each other by a mechanism within a movement stroke or an external force, and is used for continuous or divergent vibrations. A coefficient-excited vibration mechanism having a structure for converting energy.
て上記機構の運動系内のバネ定数と減衰係数をバネ構造
系で変化させるようにした請求項7に記載の係数励振振
動機構。8. The coefficient-excited vibration mechanism according to claim 7, wherein the geometrical dimension is changed by an external force so that the spring constant and the damping coefficient in the motion system of the mechanism are changed by the spring structure system.
いは外力により変化させることにより振動特性を改善し
た請求項7に記載の係数励振振動機構。9. The coefficient-excited vibration mechanism according to claim 7, wherein the vibration characteristics are improved by changing the geometrical dimensions by a mechanism within a movement stroke or an external force.
るいは外力により変化させて励振あるいは共振振動数を
可変とし、該共振振動数を追尾させて常に周波数特性の
共振振動数の低下するところ、あるいは、振幅の変動を
少なくするところで動作するようにした請求項7に記載
の係数励振振動機構。10. Excitation or resonance frequency is made variable by changing the geometrical dimension by a mechanism in a movement stroke or an external force, and the resonance frequency is tracked to constantly decrease the resonance frequency of the frequency characteristic. Alternatively, the coefficient-excited vibration mechanism according to claim 7, wherein the coefficient-excited vibration mechanism operates at a place where fluctuations in amplitude are reduced.
るいは外力により変化させて、変位が小さいときは負の
減衰で変位の増大とともに正の減衰とし、正と負の減衰
が釣り合う振幅で振動を定常的にした請求項7に記載の
係数励振振動機構。11. The geometrical dimension is changed by a mechanism within a movement stroke or an external force, and when the displacement is small, a negative damping causes a positive damping with an increase in the displacement, and a vibration with an amplitude that balances the positive and negative damping. The coefficient-excited vibration mechanism according to claim 7, wherein
磁石間の幾何学的寸法を運動行程内機構あるいは外力に
より変化させることにより正の減衰特性を示す磁気バネ
を有し、上記運動行程内機構のバネ特性より減衰特性を
大きくしたことを特徴とする非線形振動機構。12. A magnetic spring having a positive damping characteristic by changing the geometrical dimension between at least two permanent magnets separated from each other by a mechanism in motion or external force, the spring of the mechanism in motion. A non-linear vibration mechanism characterized by having a larger damping characteristic than the characteristic.
るいは外力により変化させることにより振動特性を改善
した請求項12に記載の非線形振動機構。13. The non-linear vibration mechanism according to claim 12, wherein the vibration characteristics are improved by changing the geometrical dimensions by a mechanism within a movement stroke or an external force.
るいは外力により変化させて共振振動数を可変とし、該
共振振動数を追尾させて常に周波数特性の共振振動数の
低下するところ、あるいは、振幅の変動を少なくすると
ころで動作するようにした請求項12に記載の非線形振
動機構。14. A place where a resonance frequency is variable by changing the geometrical dimension by a mechanism in a movement stroke or an external force, and the resonance frequency is tracked so that the resonance frequency of the frequency characteristic always decreases, or The non-linear vibration mechanism according to claim 12, wherein the non-linear vibration mechanism is operated at a place where fluctuations in amplitude are reduced.
磁石間の幾何学的寸法を運動行程内機構あるいは外力に
より変化させて共振振動数を可変とし、該共振振動数を
追尾させて常に周波数特性の共振振動数の高いところ、
あるいは、振幅の変動の大きなところで動作するよう
に、小さな入力で大きな加速度あるいは振幅を生み出す
ようにしたことを特徴とする非線形振動機構。15. A resonance frequency is made variable by changing a geometrical dimension between at least two permanent magnets separated from each other by a mechanism in a motion stroke or an external force, and the resonance frequency is tracked so that a resonance of a frequency characteristic is constantly generated. Where the frequency is high,
Alternatively, a non-linear vibration mechanism characterized in that it produces a large acceleration or amplitude with a small input so that it operates in the presence of large fluctuations in amplitude.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2018203040A (en) * | 2017-06-02 | 2018-12-27 | デルタ工業株式会社 | Suspension mechanism |
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- 1997-04-07 JP JP08804797A patent/JP3747112B2/en not_active Expired - Fee Related
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GB2419281A (en) * | 2004-10-25 | 2006-04-26 | Keith Dixon | Magnetically-suspended chair |
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