TW201920850A - 渦電流式阻尼器 - Google Patents

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Abstract

渦電流式阻尼器(1)是包含：螺軸(7)、複數的第1永久磁石(3)、複數的第2永久磁石(4)、圓筒形狀的磁石保持構件(2)、具有導電性的圓筒形狀的導電構件(5)及與螺軸(7)咬合的滾珠螺母(6)。螺軸(7)是可移動於軸方向。第1永久磁石(3)是在螺軸(7)的周圍沿著圓周方向來配列。第2永久磁石(4)是在第1永久磁石(3)彼此之間與第1永久磁石(3)取間隙而配置，第1永久磁石(3)與磁極的配置會反轉。磁石保持構件(2)是保持第1永久磁石(3)及第2永久磁石(4)。導電構件(5)是與第1永久磁石(3)及第2永久磁石(4)取間隙而對向。滾珠螺母(6)是被配置於磁石保持構件(2)及導電構件(5)的內部來固定於磁石保持構件(2)或導電構件(5)。

Description

渦電流式阻尼器
本發明是有關渦電流式阻尼器。
為了從地震等所造成的振動來保護建築物，在建築物安裝制振裝置。制振裝置是將給予建築物的運動能量變換成其他的能量(例如熱能量)。藉此，建築物的大的搖晃會被抑制。制振裝置是例如阻尼器。阻尼器的種類是例如有油壓式、抗剪力式。一般，建築物大多是使用油壓式或抗剪力式阻尼器。油壓式阻尼器是利用缸筒(cylinder)內的非壓縮性流體來使振動衰減。抗剪力式阻尼器是利用黏性流體的抗剪力來使振動衰減。
然而，特別是在抗剪力式阻尼器使用的黏性流體的黏度是依存於黏性流體的溫度。亦即，抗剪力式阻尼器的衰減力是依存於溫度。因此，在將抗剪力式阻尼器使用於建築物時，須考慮使用環境來選擇適當的黏性流體。並且，使用油壓式或抗剪力式等的流體的阻尼器是流體的壓力會藉由溫度上昇等而上昇，恐有缸筒的密封材等的機械性的要素破損之虞。作為衰減力的溫度依存極小的阻尼器，有渦電流式阻尼器。
渦電流式阻尼器是例如被揭示於日本特公平5-86496號公報(專利文獻1)、特開平9-177880號公報(專利文獻2)及特開2000-320607號公報(專利文獻3)。
專利文獻1的渦電流式阻尼器是包含：被安裝於主筒的複數的永久磁石、被連接至螺軸的磁滯(Hysteresis)材、與螺軸咬合的滾珠螺母(ball nut)、及被連接至滾珠螺母的副筒。複數的永久磁石是磁極的配置會交替地相異。磁滯材是與複數的永久磁石對向，可相對旋轉。一旦運動能量給予此渦電流式阻尼器，則副筒及滾珠螺母會移動於軸方向，磁滯材會藉由滾珠螺桿的作用來旋轉。藉此，運動能量會藉由磁滯損耗而被消耗。並且，在專利文獻1記載，由於在磁滯材產生渦電流，因此運動能量會藉由渦電流損耗而被消耗。
專利文獻2的渦電流式阻尼器是包含導體棒及被配列於導體棒的軸方向之環狀的複數的永久磁石。導體棒是貫通環狀的複數的永久磁石的內部。一旦導體棒移動於軸方向，則通過導體棒的磁束會從複數的永久磁石變化，在導體棒的表面產生渦電流。藉此，導體棒是接受與移動方向相反方向的力。亦即，在專利文獻2記載導體棒是接受衰減力。
專利文獻3的渦電流式阻尼器是包含：與螺軸咬合的引導螺母、被安裝於引導螺母的導電體的磁鼓、被設在磁鼓的內周面側的套筒(casing)、及被安裝於套筒的外周面，與磁鼓的內周面取一定的間隙而對向的複數的永久磁石。即使隨著螺軸的進退而引導螺母及磁鼓旋轉，也因為磁鼓內周面與永久磁石是非接觸，所以不滑動。在專利文獻3記載，藉此，相較於油壓式阻尼器，維修次數會被減低。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特公平5-86496號公報 　　[專利文獻2]日本特開平9-177880號公報 　　[專利文獻3]日本特開2000-320607號公報
(發明所欲解決的課題)
然而，在專利文獻1的渦電流式阻尼器中，滾珠螺母會移動於螺軸的軸方向。為了確保如此的滾珠螺母的可動域，阻尼器的尺寸大。在專利文獻2的渦電流式阻尼器中，環狀的永久磁石被配列於軸方向，因此阻尼器的尺寸大。在專利文獻3的渦電流式阻尼器中，由於引導螺母被設在磁鼓的外部，因此塵埃容易侵入至引導螺母與滾珠螺桿之間。並且，在專利文獻3的渦電流式阻尼器中，引導螺母會被設在磁鼓的外部，引導螺母的凸緣部會被固定於磁鼓，引導螺母的圓筒部會朝與磁鼓相反側而延伸。因此，須拉長確保引導螺母的圓筒部之與磁鼓相反側的端和被固定於建物的安裝具之間的距離(滾珠螺桿的行程距離)，渦電流式阻尼器容易大型化。而且，在專利文獻3中有關管理磁鼓內周面與永久磁石的間隙之技術是未特別言及。
本發明的目的是在於提供一種可小型化的渦電流式阻尼器。 (用以解決課題的手段)
本實施形態的渦電流式阻尼器，係包含： 　　螺軸，其係可移動於軸方向； 　　複數的第1永久磁石，其係繞螺軸，沿著圓周方向而被配列； 　　複數的第2永久磁石，其係於第1永久磁石彼此之間，與第1永久磁石取間隙而被配置，且磁極的配置與第1永久磁石反轉； 　　圓筒形狀的磁石保持構件，其係保持第1永久磁石及第2永久磁石； 　　圓筒形狀的導電構件，其係具有導電性，與第1永久磁石及第2永久磁石取間隙而對向；及 　　滾珠螺母，其係被配置於磁石保持構件及導電構件的內部，而被固定於磁石保持構件或導電構件，與螺軸咬合。 [發明的效果]
若根據本實施形態的渦電流式阻尼器，則可實現小型化。
(1)本實施形態的渦電流式阻尼器是包含：可移動於軸方向的螺軸、複數的第1永久磁石、複數的第2永久磁石、圓筒形狀的磁石保持構件、具有導電性的圓筒形狀的導電構件、及與螺軸咬合的滾珠螺母。第1永久磁石是在螺軸的周圍，沿著圓周方向而配列。第2永久磁石是在第1永久磁石彼此之間，與第1永久磁石取間隙而配置，且磁極的配置與前述第1永久磁石反轉。磁石保持構件是保持第1永久磁石及第2永久磁石。導電構件是與第1永久磁石及第2永久磁石取間隙而對向。滾珠螺母是被配置於磁石保持構件及導電構件的內部，而被固定於磁石保持構件或導電構件。
若根據本實施形態的渦電流式阻尼器，則滾珠螺母會被配置於磁石保持構件及導電構件的內部。即使藉由振動等，運動能量被賦予渦電流式阻尼器，螺軸移動於軸方向，也滾珠螺母不移動於軸方向。因此，不須在渦電流式阻尼器設置滾珠螺母的可動域。因此，可縮小磁石保持構件及導電構件等的零件。藉此，可實現渦電流式阻尼器的小型化。並且，可實現渦電流式阻尼器的輕量化。而且，由於各零件為簡素的構成，因此渦電流式阻尼器的組裝容易。進而，渦電流式阻尼器的零件成本及製造成本便宜。
(2)在上述(1)的渦電流式阻尼器中，磁石保持構件亦可被配置於導電構件的內側。此情況，第1永久磁石及第2永久磁石會被安裝於磁石保持構件的外周面，滾珠螺母會被固定於磁石保持構件。
若根據上述(2)的渦電流式阻尼器，則導電構件的內周面會與第1永久磁石及第2永久磁石取間隙而對向。藉由螺軸的軸方向的移動，滾珠螺母及磁石保持構件會旋轉。另一方面，導電構件是不旋轉。藉此，從第1永久磁石及第2永久磁石通過導電構件的磁束會變化，在導電構件的內周面產生渦電流。藉由此渦電流來產生反磁場，對旋轉的磁石保持構件賦予反力(制動力)。其結果，螺軸會接受衰減力。
又，若根據上述(2)的渦電流式阻尼器，則導電構件會被配置於磁石保持構件的外側而與外氣接觸。藉此，導電構件是藉由外氣來被冷卻。其結果，可抑制導電構件的溫度上昇。
(3)上述(2)的渦電流式阻尼器亦可更包含： 　　前端側軸承，其係於比第1永久磁石及第2永久磁石更靠螺軸的前端側，被安裝於導電構件的內周面，支撐磁石保持構件的外周面；及 　　根部側軸承，其係於比第1永久磁石及第2永久磁石更靠螺軸的根部側，被安裝於導電構件的內周面，支撐磁石保持構件的外周面。
若根據上述(3)的渦電流式阻尼器，則被安裝於導電構件的2個軸承會夾著永久磁石來以2點支撐磁石保持構件。因此，即使磁石保持構件與導電構件相對地旋轉，也永久磁石與導電構件的內周面的間隙容易維持於一定。
(4)在上述(1)的渦電流式阻尼器中，導電構件亦可被配置於磁石保持構件的內側。此情況，第1永久磁石及第2永久磁石會被安裝於磁石保持構件的內周面，滾珠螺母會被固定於導電構件。
若根據上述(4)的渦電流式阻尼器，則導電構件的外周面會與第1永久磁石及第2永久磁石取間隙而對向。藉由螺軸的軸方向的移動，滾珠螺母及導電構件會旋轉。另一方面，磁石保持構件是不旋轉。藉此，從第1永久磁石及第2永久磁石通過導電構件的磁束會變化，在導電構件的外周面產生渦電流。藉由此渦電流來產生反磁場，對旋轉的導電構件賦予反力。其結果，螺軸會接受衰減力。
又，若根據上述(4)的渦電流式阻尼器，則磁石保持構件會被配置於導電構件的外側而與外氣接觸。藉此，磁石保持構件是藉由外氣來被冷卻。其結果，可抑制第1永久磁石及第2永久磁石的溫度上昇。
(5)上述(4)的渦電流式阻尼器亦可更包含： 　　前端側軸承，其係於比第1永久磁石及第2永久磁石更靠螺軸的前端側，被安裝於磁石保持構件的內周面，支撐導電構件的外周面；及 　　根部側軸承，其係於比第1永久磁石及第2永久磁石更靠螺軸的根部側，被安裝於磁石保持構件的內周面，支撐導電構件的外周面。
若根據上述(5)的渦電流式阻尼器，則被安裝於磁石保持構件的2個軸承會夾著永久磁石來以2點支撐導電構件。因此，即使磁石保持構件與導電構件相對地旋轉，也永久磁石與導電構件的內周面的間隙容易維持於一定。
(6)在上述(1)的渦電流式阻尼器中，磁石保持構件亦可被配置於導電構件的內側。此情況，第1永久磁石及第2永久磁石會被安裝於磁石保持構件的外周面，滾珠螺母會被固定於導電構件。
若根據上述(6)的渦電流式阻尼器，則導電構件的內周面會與第1永久磁石及第2永久磁石取間隙而對向。藉由螺軸的軸方向的移動，滾珠螺母及導電構件會旋轉。另一方面，磁石保持構件是不旋轉。藉此，從第1永久磁石及第2永久磁石通過導電構件的磁束會變化，在導電構件的內周面產生渦電流。藉由此渦電流來產生反磁場，對旋轉的導電構件賦予反力。其結果，螺軸會接受衰減力。
又，若根據上述(6)的渦電流式阻尼器，則導電構件會被配置於磁石保持構件的外側而與外氣接觸。藉此，旋轉的導電構件是藉由外氣來效率佳地被冷卻。其結果，可抑制導電構件的溫度上昇。
(7)在上述(1)的渦電流式阻尼器中，導電構件亦可被配置於磁石保持構件的內側。此情況，第1永久磁石及第2永久磁石會被安裝於磁石保持構件的內周面，滾珠螺母會被安裝於磁石保持構件。
若根據上述(7)的渦電流式阻尼器，則導電構件的外周面會與第1永久磁石及第2永久磁石取間隙而對向。藉由螺軸的軸方向的移動，滾珠螺母及磁石保持構件會旋轉。另一方面，導電構件是不旋轉。藉此，從第1永久磁石及第2永久磁石通過導電構件的磁束會變化，在導電構件的外周面產生渦電流。藉由此渦電流來產生反磁場，對旋轉的磁石保持構件賦予反力。其結果，螺軸會接受衰減力。
又，若根據上述(7)的渦電流式阻尼器，則磁石保持構件會被配置於導電構件的外側來與外氣接觸。藉此，旋轉的磁石保持構件是藉由外氣來效率佳地被冷卻。其結果，可抑制第1永久磁石及第2永久磁石的溫度上昇。
(8)在上述(1)~(7)的任一個的渦電流式阻尼器中，第1永久磁石是亦可沿著磁石保持構件的軸方向來配置複數個。此情況，第2永久磁石是沿著磁石保持構件的軸方向來配置複數個。
若根據上述(8)的渦電流式阻尼器，則即使1個的第1永久磁石及1個的第2永久磁石各者的尺寸小，也複數的第1永久磁石及複數的第2永久磁石的總尺寸大。因此，可一面提高渦電流式阻尼器的衰減力，一面第1永久磁石及第2永久磁石的成本便宜即可解決。並且，第1永久磁石及第2永久磁石之往磁石保持構件的安裝也容易。
以下，參照圖面來說明有關本實施形態的渦電流式阻尼器。
圖1是被適用於建物內的渦電流式阻尼器的概略圖。在圖1中，顯示第1實施形態的渦電流式阻尼器及建物的一部分，作為一例。渦電流式阻尼器1是例如被適用於居住用、商用等的高層的建物B內。與導電構件5一體的安裝具8a會經由第1連結構件EN1來連結至建物B的下樑BD。與螺軸7一體的安裝具8b會經由第2連結構件EN2來連結至建物B的上樑BU。此情況，安裝具8a會被安裝於從下樑BD延伸至上方若干的第1連結構件EN1，安裝具8b會被安裝至從上樑BU延伸的V字支架狀的第2連結構件EN2。渦電流式阻尼器1是水平延伸於下樑BD與上樑BU之間。第1連結構件EN1及第2連結構件EN2是以鋼等的剛性高的材料所構成。
另外，往建物B之渦電流式阻尼器1的連結方法是任意，當然亦可採用其他的適當的方法(包含連結的建物B的部位)。
[第1實施形態] 　　圖2是在沿著第1實施形態的渦電流式阻尼器的軸方向的面的剖面圖。圖3是圖2的一部分擴大圖。參照圖2及圖3，渦電流式阻尼器1是包含：磁石保持構件2、複數的第1永久磁石3、複數的第2永久磁石4、導電構件5、滾珠螺母6及螺軸7。
[磁石保持構件] 　　磁石保持構件2是包含主筒2A、前端側副筒2B及根部側副筒2C。
主筒2A是以螺軸7作為中心軸的圓筒形狀。主筒2A的螺軸7的軸方向的長度是比第1永久磁石3及第2永久磁石4的螺軸7的軸方向的長度更長。
前端側副筒2B是從主筒2A的前端側(螺軸7的自由端側或安裝具8a側)的端延伸。前端側副筒2B是以螺軸7作為中心軸的圓筒形狀。前端側副筒2B的外徑是比主筒2A的外徑更小。
參照圖3，根部側副筒2C是在主筒2A的根部側(安裝具8b側)隔著滾珠螺母的凸緣部6A而設。根部側副筒2C是包含凸緣固定部21C及圓筒狀支撐部22C。凸緣固定部21C是以螺軸7作為中心軸的圓筒形狀，被固定於滾珠螺母的凸緣部6A。圓筒狀支撐部22C是從凸緣固定部21C的根部側(安裝具8b側)的端延伸，為圓筒形狀。圓筒狀支撐部的外徑是比凸緣固定部21C的外徑更小。
如此的構成的磁石保持構件2是可將滾珠螺母的圓筒部6B及螺軸7的一部分收容於內部。磁石保持構件2的材質是無特別加以限定。然而，磁石保持構件2的材質是透磁率高的鋼等為理想。磁石保持構件2的材質是例如碳鋼、鑄鐵等的強磁性體。此情況，磁石保持構件2是實現作為軛的任務。亦即，來自第1永久磁石3及第2永久磁石4的磁束不易洩漏至外部，渦電流式阻尼器1的衰減力提高。如後述般，磁石保持構件2是可對於導電構件5旋轉。
[第1永久磁石及第2永久磁石] 　　圖4是在與第1實施形態的渦電流式阻尼器的軸方向垂直的面的剖面圖。圖5是圖4的一部分擴大圖。圖6是表示第1永久磁石及第2永久磁石的立體圖。在圖4~圖6中省略螺軸等的一部分的構成。參照圖4~圖6，複數的第1永久磁石3及複數的第2永久磁石4是被安裝於磁石保持構件2(主筒2A)的外周面。第1永久磁石3是在螺軸的周圍(亦即沿著磁石保持構件2的圓周方向)被配列。同樣，第2永久磁石4是在螺軸的周圍(亦即沿著磁石保持構件2的圓周方向)被配列。第2永久磁石4是在第1永久磁石3彼此之間取間隙而配置。亦即，第1永久磁石3與第2永久磁石4是沿著磁石保持構件2的圓周方向來交替地取間隙而配置。
第1永久磁石3及第2永久磁石4的磁極是被配置於磁石保持構件2的徑方向。第2永久磁石4的磁極的配置是與第1永久磁石3的磁極的配置反轉。例如參照圖5及圖6，在磁石保持構件2的徑方向，第1永久磁石3的N極是被配置於外側，其S極是被配置於內側。因此，第1永久磁石3的S極會與磁石保持構件2接觸。另一方面，在磁石保持構件2的徑方向，第2永久磁石4的N極是被配置於內側，其S極是被配置於外側。因此，第2永久磁石4的N極會與磁石保持構件2接觸。
第2永久磁石4的大小及特質是與第1永久磁石3的大小及特質相同為理想。第1永久磁石3及第2永久磁石4是例如藉由黏著劑來固定於磁石保持構件2。另外，當然不限於黏著劑，第1永久磁石3及第2永久磁石4是亦可以螺栓等來固定。
[導電構件] 　　參照圖2及圖3，導電構件5是包含：中央圓筒部5A、前端側圓錐部5B、前端側圓筒部5C、根部側圓錐部5D及根部側圓筒部5E。
中央圓筒部5A是以螺軸7作為中心軸的圓筒形狀。中央圓筒部5A的內周面是與第1永久磁石3及第2永久磁石4取間隙而對向。中央圓筒部5A的內周面與第1永久磁石3(或第2永久磁石4)的間隙的距離是沿著螺軸7的軸方向而為一定。中央圓筒部5A的螺軸7的軸方向的長度是比第1永久磁石3及第2永久磁石4的螺軸7的軸方向的長度更長。
前端側圓錐部5B是以螺軸7作為中心軸的圓錐形狀。前端側圓錐部5B是從中央圓筒部5A的前端側(螺軸7的自由端側或安裝具8a側)的端延伸，隨著朝向前端側(螺軸7的自由端側或安裝具8a側)而外徑及內徑變小。
前端側圓筒部5C是以螺軸7作為中心軸的圓筒形狀。前端側圓筒部5C是從前端側圓錐部5B的前端側(螺軸7的自由端側或安裝具8a側)的端延伸。前端側圓筒部5C的前端側(螺軸7的自由端側或安裝具8a側)的端是被固定於安裝具8a。
根部側圓錐部5D是以螺軸7作為中心軸的圓錐形狀。根部側圓錐部5D是從中央圓筒部5A的根部側(安裝具8b側)的端延伸，隨著朝向根部側(安裝具8b側)而外徑及內徑變小。
根部側圓筒部5E是以螺軸7作為中心軸的圓筒形狀。根部側圓筒部5E是從根部側圓錐部5D的根部側(安裝具8b側)的端延伸。根部側圓筒部5E的根部側(安裝具8b側)的端是成為自由端。
如此的構成的導電構件5是可收容磁石保持構件2、第1永久磁石3、第2永久磁石4、滾珠螺母6及螺軸7的一部分。並且，磁石保持構件2是同心狀配置於導電構件5的內側。如後述般，為了使渦電流產生於導電構件5的內周面(中央圓筒部5A的內周面)，導電構件5是與磁石保持構件2相對地旋轉。為此，在導電構件5與第1永久磁石3及第2永久磁石4之間是設有間隙。與導電構件5一體的安裝具8a是被固定於建物支撐面或建物內。因此，導電構件5是不繞著螺軸7旋轉。
導電構件5是具有導電性。導電構件5的材質是例如為碳鋼、鑄鐵等的強磁性體。其他，導電構件5的材質是可為肥粒鐵(ferrite)系不鏽鋼等的弱磁性體，或亦可為鋁合金、奧斯田鐵(austenite)系不鏽鋼、銅合金等的非磁性體。
導電構件5是可旋轉地支撐磁石保持構件2。磁石保持構件2的支撐是例如設為其次般的構成為理想。
參照圖2，渦電流式阻尼器1是更包含前端側軸承9A及根部側軸承9B。前端側軸承9A是在比第1永久磁石3及第2永久磁石4更靠螺軸7的前端側(螺軸7的自由端側或安裝具8a側)，被安裝於導電構件5(前端側圓筒部5C)的內周面，支撐磁石保持構件2(前端側副筒2B)的外周面。又，根部側軸承9B是在比第1永久磁石3及第2永久磁石4更靠螺軸7的根部側(安裝具8b側)，被安裝於導電構件5(根部側圓筒部5E)的內周面，支撐磁石保持構件2(圓筒狀支撐部22C)的外周面。
藉由如此的構成，在螺軸7的軸方向，磁石保持構件2被支撐於第1永久磁石3及第2永久磁石4的兩側。因此，即使磁石保持構件2旋轉，也第1永久磁石3(第2永久磁石4)與導電構件5的間隙容易保持於一定的距離。若間隙被保持於一定的距離，則根據渦電流的制動力可安定取得。又，若間隙被保持於一定的距離，則由於第1永久磁石3及第2永久磁石4與導電構件5接觸的可能性低，因此可更縮小間隙。如此一來，後述般通過導電構件5之來自第1永久磁石3及第2永久磁石4的磁束量會增加，可使制動力更增大，或即使縮小永久磁石的數量，也可發揮所望的制動力。
在磁石保持構件2的軸方向，於磁石保持構件2與導電構件5之間是設有推力軸承10。另外，前端側軸承9A、根部側軸承9B及推力軸承10的種類是無特別加以限定，當然亦可為滾珠式、滾輪式、滑動式等。
另外，中央圓筒部5A、前端側圓錐部5B、前端側圓筒部5C、根部側圓錐部5D及根部側圓筒部5E是分別為別的構件，藉由螺栓等來連結組裝。
[滾珠螺母] 　　滾珠螺母6是包含凸緣部6A及圓筒部6B。凸緣部6A為圓筒形狀。凸緣部6A是被設在磁石保持構件的主筒2A的根部側(安裝具8b側)的端與根部側副筒2C的凸緣固定部21C的前端側(安裝具8a側)的端之間，被固定於兩者。圓筒部6B是被設在比凸緣部6A更靠螺軸7的前端側，從凸緣部6A的前端側的面延伸。
如此的構成的滾珠螺母6是被配置於磁石保持構件2及導電構件5的內部。由於滾珠螺母6是被固定於磁石保持構件2，因此只要滾珠螺母6旋轉，則磁石保持構件2也旋轉。滾珠螺母6的種類是無特別加以限定。滾珠螺母6是亦可使用周知的滾珠螺母。在滾珠螺母6的內周面是形成螺紋部。另外，在圖2中，省略滾珠螺母6的圓筒部6B的一部分的描繪，使可見螺軸7。
[螺軸] 　　螺軸7是貫通滾珠螺母6，經由滾珠來與滾珠螺母6咬合。在螺軸7的外周面是形成有對應於滾珠螺母6的螺紋部之螺紋部。螺軸7及滾珠螺母6是構成滾珠螺桿。滾珠螺桿是將螺軸7的軸方向的移動變換成滾珠螺母6的旋轉運動。安裝具8b會被連接至螺軸7。與螺軸7一體的安裝具8b是被固定於建物支撐面或建物內。渦電流式阻尼器1為設置於例如建物內與建物支撐面之間的免震層的事例時，與螺軸7一體的安裝具8b會被固定於建物內，與導電構件5一體的安裝具8a是被固定於建物支撐面。渦電流式阻尼器1為設置於例如建物內的任意的層間的事例時，與螺軸7一體的安裝具8b會被固定於任意的層間的上部樑側，與導電構件5一體的安裝具8a是被固定於任意的層間的下部樑側。因此，螺軸7是不繞軸旋轉。
與螺軸7一體的安裝具8b及與導電構件5一體的安裝具8a的固定是亦可為上述的說明的相反。亦即，與螺軸7一體的安裝具8b可被固定於建物支撐面，與導電構件5一體的安裝具8a可被固定於建物內。
螺軸7是可沿著軸方向來進退移動於磁石保持構件2及導電構件5的內部。因此，藉由振動等，一旦運動能量被賦予渦電流式阻尼器1，則螺軸7會移動於軸方向。若螺軸7移動於軸方向，則滾珠螺母6會藉由滾珠螺桿的作用來繞著螺軸旋轉。隨著滾珠螺母6的旋轉，磁石保持構件2會旋轉。藉此，與磁石保持構件2一體的第1永久磁石3及第2永久磁石4會對於導電構件5相對旋轉，因此在導電構件5產生渦電流。其結果，在渦電流式阻尼器1產生衰減力，使振動衰減。
若根據本實施形態的渦電流式阻尼器1，則滾珠螺母6會被配置於導電構件5及磁石保持構件2的內部。即使藉由振動等，運動能量被賦予渦電流式阻尼器1，與安裝具8b一體的螺軸7移動於軸方向，也滾珠螺母6不移動於軸方向。因此，不須在渦電流式阻尼器1設置滾珠螺母6的可動域。因此，可縮小磁石保持構件2及導電構件5等的零件。藉此，可使渦電流式阻尼器1小型化，可實現渦電流式阻尼器1的輕量化。
又，藉由滾珠螺母6被配置於導電構件5及磁石保持構件2的內部，塵埃不易侵入至滾珠螺母6與螺軸7之間，螺軸7可長期間順利地移動。又，藉由滾珠螺母6被配置於導電構件5及磁石保持構件2的內部，可縮短安裝具8b的前端側(安裝具8a側)的端與導電構件5的根部側(安裝具8b側)的端的距離，可使渦電流式阻尼器形成小型。又，由於各零件為簡素的構成，因此渦電流式阻尼器1的組裝容易。並且，渦電流式阻尼器1的零件成本及製造成本便宜。
又，導電構件5是在內部收容第1永久磁石3及第2永久磁石4。亦即，導電構件5的螺軸7的軸方向的長度是比第1永久磁石3(第2永久磁石4)的螺軸7的軸方向的長度更長，導電構件5的體積大。若導電構件5的體積變大，則導電構件5的熱容量也大。因此，渦電流的產生所造成導電構件5的溫度上昇會被抑制。若導電構件5的溫度上昇被抑制，則來自導電構件5的輻射熱所造成第1永久磁石3及第2永久磁石4的溫度上昇會被抑制，第1永久磁石3及第2永久磁石4的溫度上昇所造成的減磁會被抑制。
接著，說明有關渦電流的發生原理及根據渦電流的衰減力的發生原理。
[根據渦電流的衰減力] 　　圖7是表示渦電流式阻尼器的磁路的模式圖。參照圖7，第1永久磁石3的磁極的配置是與鄰接的第2永久磁石4的磁極的配置反轉。因此，從第1永久磁石3的N極出來的磁束是到達鄰接的第2永久磁石4的S極。從第2永久磁石4的N極出來的磁束是到達鄰接的第1永久磁石3的S極。藉此，在第1永久磁石3、第2永久磁石4、導電構件5及磁石保持構件2之中形成有磁路。由於第1永久磁石3及第2永久磁石4與導電構件5之間的間隙是充分地小，因此導電構件5是處於磁場之中。
若磁石保持構件2旋轉(參照圖7中的箭號)，則第1永久磁石3及第2永久磁石4對於導電構件5移動。因此，通過導電構件5的表面(在圖7是第1永久磁石3及第2永久磁石4所對向的導電構件5的內周面)的磁束會變化。藉此在導電構件5的表面(在圖7是導電構件5的內周面)產生渦電流。一旦渦電流產生，則新的磁束(反磁場)會產生。此新的磁束是妨礙磁石保持構件2(第1永久磁石3及第2永久磁石4)與導電構件5的相對旋轉。本實施形態的情況，磁石保持構件2的旋轉會被妨礙。若磁石保持構件2的旋轉被妨礙，則與磁石保持構件2一體的滾珠螺母6的旋轉也被妨礙。若滾珠螺母6的旋轉被妨礙，則螺軸7的軸方向的移動也被妨礙。此為渦電流式阻尼器1的衰減力。藉由振動等的運動能量所產生的渦電流是使導電構件的溫度上昇。亦即，被賦予渦電流式阻尼器的運動能量會被變換成熱能量，可取得衰減力。
若根據本實施形態的渦電流式阻尼器，則第1永久磁石的磁極的配置會與在磁石保持構件的圓周方向和第1永久磁石鄰接的第2永久磁石的磁極的配置反轉。因此，根據第1永久磁石及第2永久磁石的磁場會在磁石保持構件的圓周方向產生。並且，藉由在磁石保持構件的圓周方向配列複數個第1永久磁石及第2永久磁石，到達導電構件的磁束的量會增加。藉此，在導電構件產生的渦電流會變大，渦電流式阻尼器的衰減力會提高。
[磁極的配置] 　　在上述的說明中，第1永久磁石及第2永久磁石的磁極的配置是針對磁石保持構件的徑方向的情況進行說明。然而，第1永久磁石及第2永久磁石的磁極的配置是不限於此。
圖8是表示磁極的配置為圓周方向的第1永久磁石及第2永久磁石的立體圖。參照圖8，第1永久磁石3及第2永久磁石4的磁極的配置是沿著磁石保持構件2的圓周方向。此情況也是第1永久磁石3的磁極的配置與第2永久磁石4的磁極的配置反轉。在第1永久磁石3與第2永久磁石4之間是設有強磁性體的磁極片11。
圖9是表示圖8的渦電流式阻尼器的磁路的模式圖。參照圖9，從第1永久磁石3的N極出來的磁束是通過磁極片11，到達第1永久磁石3的S極。有關第2永久磁石4也同樣。藉此，在第1永久磁石3、第2永久磁石4、磁極片11及導電構件5之中形成有磁路。藉此，與上述同樣，可在渦電流式阻尼器1取得衰減力。
[永久磁石之往軸方向的配置] 　　為了更擴大渦電流式阻尼器1的衰減力，只要擴大在導電構件5產生的渦電流即可。使大的渦電流產生的1個方法是只要使從第1永久磁石3及第2永久磁石4出來的磁束的量增加即可。亦即，只要擴大第1永久磁石3及第2永久磁石4的大小即可。然而，尺寸大的第1永久磁石3及第2永久磁石4成本高，往磁石保持構件2的安裝也不容易。
圖10是表示被複數個配置於軸方向的第1永久磁石及第2永久磁石的立體圖。參照圖10，第1永久磁石3及第2永久磁石4是亦可被複數個配置於1個的磁石保持構件2的軸方向。藉此，1個的第1永久磁石3及1個的第2永久磁石4各者的尺寸小即可解決。另一方面，被安裝於磁石保持構件2的複數的第1永久磁石3及第2永久磁石4的總尺寸大。因此，第1永久磁石3及第2永久磁石4的成本便宜即可解決。並且，第1永久磁石3及第2永久磁石4之往磁石保持構件2的安裝也容易。
被配置於軸方向之第1永久磁石3及第2永久磁石4的磁石保持構件2的圓周方向的配置是與上述同樣。亦即，第1永久磁石3與第2永久磁石4是沿著磁石保持構件2的圓周方向來交替地配置。
由提高渦電流式阻尼器1的衰減力的觀點來看，在磁石保持構件2的軸方向，第1永久磁石3與第2永久磁石4鄰接為理想。此情況，磁路不僅在磁石保持構件2的圓周方向，在軸方向也產生。因此，在導電構件5產生的渦電流變大。其結果，渦電流式阻尼器1的衰減力會變大。
然而，在磁石保持構件2的軸方向，第1永久磁石3及第2永久磁石4的配置並無特別加以限定。亦即，在磁石保持構件2的軸方向，第1永久磁石3是亦可被配置於第1永久磁石3的旁邊，或亦可被配置於第2永久磁石4的旁邊。
在上述的第1實施形態中，說明有關磁石保持構件被配置於導電構件的內側，第1永久磁石及第2永久磁石被安裝於磁石保持構件的外周面，且磁石保持構件旋轉的情況。然而，本實施形態的渦電流式阻尼器是並非限於此。
[第2實施形態] 　　第2實施形態的渦電流式阻尼器是磁石保持構件會被配置於導電構件的外側，不旋轉。渦電流是藉由內側的導電構件旋轉而產生。另外，在第2實施形態的渦電流式阻尼器中，磁石保持構件與導電構件的配置關係會與第1實施形態逆轉。然而，第2實施形態的磁石保持構件的形狀是與第1實施形態的導電構件相同，第2實施形態的導電構件的形狀是與第1實施形態的磁石保持構件相同。因此，在第2實施形態中，磁石保持構件及導電構件的詳細的形狀的說明省略。
圖11是在沿著第2實施形態的渦電流式阻尼器的軸方向的面的剖面圖。圖12是在與第2實施形態的渦電流式阻尼器的軸方向垂直的面的剖面圖。參照圖11及圖12，磁石保持構件2是可收容導電構件5、滾珠螺母6及螺軸7。第1永久磁石3及第2永久磁石4是被安裝於磁石保持構件2的內周面。因此，導電構件5的外周面會與第1永久磁石3及第2永久磁石4取間隙而對向。
參照圖2，安裝具8a是被連接至磁石保持構件2。因此，磁石保持構件2是不繞著螺軸7旋轉。另一方面，滾珠螺母6是被連接至導電構件5。因此，若滾珠螺母6旋轉，則導電構件5旋轉。如此的構成的情況，亦如上述般，由於與磁石保持構件2一體的第1永久磁石3及第2永久磁石4會對於導電構件5相對旋轉，因此在導電構件5產生渦電流。其結果，在渦電流式阻尼器1產生衰減力，可使振動衰減。
圖13是被適用在與圖1不同的建物內的渦電流式阻尼器的概略圖。在圖13中顯示第3實施形態的渦電流式阻尼器及建物的一部分作為一例。此建物是例如被設立在建物的基礎上的居住用或商用的高層建築物。此建物的基礎是免震構造。此基礎是包含基礎樑FB、混凝土板CS及2個的固定部FI。圖13所示的基礎樑FB是被組合成井字形狀的複數的基礎樑之中，被安裝於上方的1個的基礎樑(上基礎)。1個的固定部FI是被安裝於基礎樑FB。另一個的固定部FI是被安裝於混凝土板CS。免震裝置SI是被設在2個的固定部FI之間，連結2個的固定部FI。上基礎(基礎樑FB)及建物B的本體部分是經由免震裝置SI來被支撐於混凝土板CS(下基礎)。
與導電構件5一體的安裝具8a會經由第1連結構件EN1來連結至建物B的下基礎(混凝土板CS)。與螺軸7一體的安裝具8b會經由第2連結構件EN2來連結至建物B的上基礎(基礎樑FB)。此情況，安裝具8a會被安裝於從下基礎延伸至上方若干的第1連結構件EN1，安裝具8b會被安裝於從上基礎延伸至下方若干的第2連結構件EN2。渦電流式阻尼器1是在下基礎與上基礎之間水平延伸。
[第3實施形態] 　　第3實施形態的渦電流式阻尼器是磁石保持構件會被配置於導電構件的內側，不旋轉。渦電流是藉由外側的導電構件旋轉而產生。
圖14是在沿著第3實施形態的渦電流式阻尼器的軸方向的面的剖面圖。圖15是圖14的一部分擴大圖。參照圖14及圖15，導電構件5是可收容磁石保持構件2、滾珠螺母6及螺軸7。第1永久磁石3及第2永久磁石4是被安裝於磁石保持構件2的外周面。因此，導電構件5的內周面會與第1永久磁石3及第2永久磁石4取間隙而對向。
安裝具8a是被連接至磁石保持構件2。因此，磁石保持構件2是不繞著螺軸7旋轉。另一方面，滾珠螺母6是被連接至導電構件5。因此，若滾珠螺母6旋轉，則導電構件5旋轉。如此的構成的情況，亦如上述般，由於與磁石保持構件2一體的第1永久磁石3及第2永久磁石4會對於導電構件5相對旋轉，因此在導電構件5產生渦電流。其結果，在渦電流式阻尼器1產生衰減力，可使振動衰減。
[第4實施形態] 　　第4實施形態的渦電流式阻尼器是導電構件會被配置於磁石保持構件的內側，不旋轉。渦電流是藉由外側的磁石保持構件旋轉而產生。
圖16是在沿著第4實施形態的渦電流式阻尼器的軸方向的面的剖面圖。參照圖16，磁石保持構件2是可收容導電構件5、滾珠螺母6及螺軸7。第1永久磁石3及第2永久磁石4是被安裝於磁石保持構件2的內周面。因此，導電構件5的外周面會與第1永久磁石3及第2永久磁石4取間隙而對向。
參照圖2，安裝具8a是被連接至導電構件5。因此，導電構件5是不繞著螺軸7旋轉。另一方面，滾珠螺母6是被固定於磁石保持構件2。因此，若滾珠螺母6旋轉，則磁石保持構件2旋轉。如此的構成的情況，亦如上述般，由於與磁石保持構件2一體的第1永久磁石3及第2永久磁石4會對於導電構件5相對旋轉，因此在導電構件5產生渦電流。其結果，在渦電流式阻尼器1產生衰減力，可使振動衰減。
如上述般，若渦電流式阻尼器產生衰減力，則導電構件的溫度上昇。第1永久磁石及第2永久磁石是與導電構件對向。因此，第1永久磁石及第2永久磁石也許溫度藉由來自導電構件的輻射熱而上昇。若永久磁石的溫度上昇，則磁力恐有降低之虞。
在第1實施形態的渦電流式阻尼器中，導電構件5會被配置於磁石保持構件2的外側。亦即，導電構件5會被配置於最外側而與外氣接觸。藉此，導電構件5是藉由外氣來被冷卻。因此，可抑制導電構件5的溫度上昇。其結果，可抑制第1永久磁石及第2永久磁石的溫度上昇。
在第2實施形態的渦電流式阻尼器中，磁石保持構件2會被配置於導電構件5的外側。亦即，磁石保持構件2會被配置於最外側而與外氣接觸。藉此，磁石保持構件2是藉由外氣來被冷卻。因此，可經由磁石保持構件2來冷卻第1永久磁石及第2永久磁石。其結果，可抑制第1永久磁石及第2永久磁石的溫度上昇。
在第3實施形態的渦電流式阻尼器中，導電構件5會被配置於磁石保持構件2的外側。亦即，導電構件5會被配置於最外側而與外氣接觸。並且，導電構件5是繞著螺軸7旋轉。藉此，旋轉的導電構件5是藉由外氣來效率佳地被冷卻。因此，可抑制導電構件5的溫度上昇。其結果，可抑制第1永久磁石及第2永久磁石的溫度上昇。
在第4實施形態的渦電流式阻尼器中，磁石保持構件2會被配置於導電構件5的外側。亦即，磁石保持構件2會被配置於最外側而與外氣接觸。並且，磁石保持構件2是繞著螺軸7旋轉。藉此，旋轉的磁石保持構件2是藉由外氣來效率佳地被冷卻。因此，可經由磁石保持構件2來冷卻第1永久磁石3及第2永久磁石4。其結果，可抑制第1永久磁石及第2永久磁石的溫度上昇。
參照圖14，在第3實施形態的渦電流式阻尼器中，亦可對被配置於最外側的導電構件5賦予例如以鋼材等所構成的配重。若螺軸7的軸方向的移動被變換成滾珠螺母6的旋轉運動，則滾珠螺母6的旋轉運動是被傳達至與滾珠螺母6一體的導電構件5。藉此，導電構件5會繞著滾珠螺桿的軸旋轉。導電構件5的慣性質量會藉由配重而變大。亦即，導電構件5之繞著滾珠螺桿的軸的慣性力矩會藉由配重而變大。其結果，滾珠螺母6會變難旋轉，螺軸7的軸方向的移動會被妨礙，可使更抑制建物的振動。
參照圖16，在第4實施形態的渦電流式阻尼器中，亦可對被配置於最外側的磁石保持構件2賦予例如以鋼材等所構成的配重。與上述同樣，磁石保持構件2之繞著滾珠螺桿的軸的慣性力矩會藉由配重而變大，因此可使更抑制建物的振動。
賦予配重而積極地擴大導電構件5或磁石保持構件2的慣性力矩時，2個的安裝具8a、8b的至少一方是亦可經由彈性體來安裝於第1連結構件EN1或第2連結構件EN2(參照圖1)。若安裝具經由彈性體來安裝於連結構件，則螺軸7的軸方向的移動會更藉由彈性體而被妨礙，可更使抑制建物的振動。換言之，彈性體是在渦電流式阻尼器中構成附加振動系。彈性體是例如天然橡膠、盤形彈簧等。
以上，說明有關本實施形態的渦電流式阻尼器。由於渦電流是藉由通過導電構件5的磁束的變化而產生，因此只要第1永久磁石3及第2永久磁石4對於導電構件5相對旋轉即可。並且，導電構件5與磁石保持構件2的位置關係是並無特別加以限定，只要導電構件5存在於根據第1永久磁石3及第2永久磁石4之磁場中。
其他，本發明是不限於上述的實施形態，當然可在不脫離本發明的主旨範圍實施各種的變更。 [產業上的利用可能性]
本發明的渦電流式阻尼器是對建造物的制振裝置及免震裝置有用處。
1‧‧‧渦電流式阻尼器
2‧‧‧磁石保持構件
3‧‧‧第1永久磁石
4‧‧‧第2永久磁石
5‧‧‧導電構件
6‧‧‧滾珠螺母
7‧‧‧螺軸
8a、8b‧‧‧安裝具
9‧‧‧徑向軸承
10‧‧‧推力軸承
11‧‧‧磁極片
圖1是被適用於建物內的渦電流式阻尼器的概略圖。 　　圖2是在沿著第1實施形態的渦電流式阻尼器的軸方向的面的剖面圖。 　　圖3是圖2的一部分擴大圖。 　　圖4是在與第1實施形態的渦電流式阻尼器的軸方向垂直的面的剖面圖。 　　圖5是圖4的一部分擴大圖。 　　圖6是表示第1永久磁石及第2永久磁石的立體圖。 　　圖7是表示渦電流式阻尼器的磁路的模式圖。 　　圖8是表示磁極的配置為圓周方向的第1永久磁石及第2永久磁石的立體圖。 　　圖9是表示圖8的渦電流式阻尼器的磁路的模式圖。 　　圖10是表示被複數個配置於軸方向的第1永久磁石及第2永久磁石的立體圖。 　　圖11是在沿著第2實施形態的渦電流式阻尼器的軸方向的面的剖面圖。 　　圖12是在與第2實施形態的渦電流式阻尼器的軸方向垂直的面的剖面圖。 　　圖13是被適用在與圖1不同的建物內的渦電流式阻尼器的概略圖。 　　圖14是在沿著第3實施形態的渦電流式阻尼器的軸方向的面的剖面圖。 　　圖15是圖14的一部分擴大圖。 　　圖16是在沿著第4實施形態的渦電流式阻尼器的軸方向的面的剖面圖的一部分擴大圖。

Claims (8)

  1. 一種渦電流式阻尼器，其特徵係具備： 　　螺軸，其係可移動於軸方向； 　　複數的第1永久磁石，其係繞前述螺軸，沿著圓周方向而被配列； 　　複數的第2永久磁石，其係於前述第1永久磁石彼此之間，與前述第1永久磁石取間隙而被配置，且磁極的配置與前述第1永久磁石反轉； 　　圓筒形狀的磁石保持構件，其係保持前述第1永久磁石及前述第2永久磁石； 　　圓筒形狀的導電構件，其係具有導電性，與前述第1永久磁石及前述第2永久磁石取間隙而對向；及 　　滾珠螺母，其係被配置於前述磁石保持構件及前述導電構件的內部，而被固定於前述磁石保持構件或前述導電構件，與前述螺軸咬合。
  2. 如申請專利範圍第1項之渦電流式阻尼器，其中， 　　前述磁石保持構件被配置於前述導電構件的內側， 　　前述第1永久磁石及前述第2永久磁石被安裝於前述磁石保持構件的外周面， 　　前述滾珠螺母被固定於前述磁石保持構件。
  3. 如申請專利範圍第2項之渦電流式阻尼器，其中，更具備： 　　前端側軸承，其係於比前述第1永久磁石及前述第2永久磁石更靠前述螺軸的前端側，被安裝於前述導電構件的內周面，支撐前述磁石保持構件的外周面；及 　　根部側軸承，其係於比前述第1永久磁石及前述第2永久磁石更靠前述螺軸的根部側，被安裝於前述導電構件的內周面，支撐前述磁石保持構件的外周面。
  4. 如申請專利範圍第1項之渦電流式阻尼器，其中， 　　前述導電構件被配置於前述磁石保持構件的內側， 　　前述第1永久磁石及前述第2永久磁石被安裝於前述磁石保持構件的內周面， 　　前述滾珠螺母被固定於前述導電構件。
  5. 如申請專利範圍第4項之渦電流式阻尼器，其中，更具備： 　　前端側軸承，其係於比前述第1永久磁石及前述第2永久磁石更靠前述螺軸的前端側，被安裝於前述磁石保持構件的內周面，支撐前述導電構件的外周面；及 　　根部側軸承，其係於比前述第1永久磁石及前述第2永久磁石更靠前述螺軸的根部側，被安裝於前述磁石保持構件的內周面，支撐前述導電構件的外周面。
  6. 如申請專利範圍第1項之渦電流式阻尼器，其中， 　　前述磁石保持構件被配置於前述導電構件的內側， 　　前述第1永久磁石及前述第2永久磁石被安裝於前述磁石保持構件的外周面， 　　前述滾珠螺母被固定於前述導電構件。
  7. 如申請專利範圍第1項之渦電流式阻尼器，其中， 　　前述導電構件被配置於前述磁石保持構件的內側， 　　前述第1永久磁石及前述第2永久磁石被安裝於前述磁石保持構件的內周面， 　　前述滾珠螺母被固定於前述磁石保持構件。
  8. 如申請專利範圍第1~7項中的任一項所記載之渦電流式阻尼器，其中， 　　前述第1永久磁石係沿著前述磁石保持構件的軸方向被配置複數個， 　　前述第2永久磁石係沿著前述磁石保持構件的軸方向被配置複數個。
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