TWI678483B - 渦電流式阻尼器 - Google Patents

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Abstract

渦電流式阻尼器(1)，具備：可於軸方向移動的螺紋軸(7)、複數個第1永久磁鐵(3)、複數個第2永久磁鐵(4)、圓筒形狀之磁鐵保持構件(2)、具有導電性的圓筒形狀之導電構件(5)、與螺紋軸(7)咬合的滾珠螺母(6)、將導電構件(5)之與第1永久磁鐵(3)及第2永久磁鐵(4)相對向的面予以覆蓋的傳熱層(12)。磁鐵保持構件(2)，是保持第1永久磁鐵(3)及第2永久磁鐵(4)。導電構件(5)，是與第1永久磁鐵(3)及第2永久磁鐵(4)空出間隙來相對向。滾珠螺母(6)，是配置在磁鐵保持構件(2)及導電構件(5)的內部而固定在磁鐵保持構件(2)或導電構件(5)。傳熱層(12)，具有比導電構件(5)還高的熱傳導率。

Description

渦電流式阻尼器
本發明是關於渦電流式阻尼器。
為了從地震等的振動來保護建築物，在建築物安裝有制振裝置。制振裝置是將賦予至建築物的運動能量變換為其他的能量(例如：熱能量)。藉此，抑制建築物之較大的搖晃。制振裝置例如為阻尼器。阻尼器的種類例如為油壓式、剪斷阻抗式。一般來說，於建築物多使用有油壓式或剪斷阻抗式阻尼器。油壓式阻尼器，是利用缸體內的非壓縮性流體來使振動衰減。剪斷阻抗式阻尼器，是利用黏性流體的剪斷阻抗來使振動衰減。
但是，特別是在剪斷阻抗式阻尼器所使用之黏性流體的黏度，是依存於黏性流體的溫度。亦即，剪斷阻抗式阻尼器的減振力，是依存於溫度。於是，在將剪斷阻抗式阻尼器使用於建築物之際，有必要考慮使用環境來選擇適當的黏性流體。且，油壓式或剪斷阻抗式等之使用流體的阻尼器，會因溫度上昇等而使流體的壓力上昇，有著缸體的密封材等之機械要件破損之虞。作為減振力之溫度依存極小的阻尼器，有著渦電流式阻尼器。
以往的渦電流式阻尼器，例如揭示於日本特公平5-86496號公報(專利文獻1)及日本特開2000-320607號公報(專利文獻2)。
專利文獻1的渦電流式阻尼器，具備：安裝在主筒的複數個永久磁鐵、連接於螺紋軸的磁滯材、與螺紋軸咬合的滾珠螺母、連接於滾珠螺母的副筒。複數個永久磁鐵，其磁極的配置是交互相異。磁滯材具有導電性。以下，亦將磁滯材稱為導電構件。磁滯材，是與複數個永久磁鐵相對向，而可相對旋轉。若對該渦電流式阻尼器賦予運動能量的話，副筒及滾珠螺母會往軸方向移動，藉由滾珠螺桿的作用來使磁滯材旋轉。藉此，因磁滯損而消費運動能量。且，由於在磁滯材產生渦電流，故因渦電流損而消費運動能量，這些都記載於專利文獻1。
專利文獻2的渦電流式阻尼器，含有：與螺紋軸咬合的導引螺帽、安裝在導引螺帽的導電體之筒體、設在筒體之內周面側的殼體、安裝在殼體之外周面且與筒體之內周面空出一定的間隙來相對向的複數個永久磁鐵。即使伴隨著螺紋軸的進退而使導引螺帽及筒體旋轉，由於筒體內周面與永久磁鐵為非接觸故不會滑動。藉此，與油壓式阻尼器相比之下使保養次數降低，這些都記載於專利文獻2。
[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2000-320607號公報
[發明所欲解決的課題]
在專利文獻1的渦電流式阻尼器，是使複數個永久磁鐵沿著圓周方向配列。若對該阻尼器賦予運動能量的話，在由永久磁鐵的各個所產生的磁場之中使導電構件旋轉。此時，導電構件的表面之中，在與永久磁鐵的各個相對向的區域各自產生渦電流。藉此，對旋轉的導電構件賦予有制動力，而使減振力產生。此外，產生有渦電流的區域會各自發熱。因此，於導電構件，形成有永久磁鐵之數量的發熱區域。
假設導電構件往一方向高速旋轉的情況，發熱區域會以高速於圓周方向移動。因此，圓周方向的發熱會被均勻化，在圓周方向不會產生溫度差。
但是，作為制振裝置來使用的渦電流式阻尼器，為了使振動衰減，導電構件是反覆進行正旋轉與逆旋轉。亦即，導電構件的旋轉方向會反覆切換。在旋轉方向的切換點，導電構件的旋轉速度會變零。藉此，導電構件會有以極低速來旋轉的時候。
在導電構件以極低速來旋轉的情況，於導電構件，不只是形成有永久磁鐵之數量的發熱區域，還在發熱區域彼此之間形成有低溫區域。發熱區域的熱膨脹，是被熱膨脹較小的低溫區域所拘束。因此，會在發熱區域產生歪曲，其結果會在發熱區域產生熱應力。若反覆進行極低速的旋轉的話，會反覆負載有熱應力，而使導電構件疲勞損傷。
特別是，在導電構件的旋轉方向反覆切換的渦電流式阻尼器，其構造上，必然會使導電構件之圓周方向的旋轉速度變化，故難以使導電構件之圓周方向的發熱均勻化。
且，在專利文獻2的渦電流式阻尼器，由於導引螺帽是設在筒體的外部，故灰塵容易侵入至導引螺帽與滾珠螺桿之間。且，在專利文獻2的渦電流式阻尼器，導引螺帽是設在筒體的外部，導引螺帽的凸緣部是固定於筒體，導引螺帽的圓筒部是朝向與筒體的相反之側來延伸。因此，有必要將導引螺帽之圓筒部之與筒體相反側的端部和固定於建築物的安裝件之間的距離(滾珠螺桿的行程距離)確保為較長，渦電流式阻尼器容易大型化。此外，於專利文獻2並沒有特別提到管理筒體內周面與永久磁鐵之間間隙的技術。
本發明的目的，是提供一種渦電流式阻尼器，其可抑制渦電流所產生之導電構件的疲勞損傷。本發明的另一個目的，是提供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，具備：可於軸方向移動的螺紋軸、沿著繞螺紋軸的圓周方向來配列的複數個第1永久磁鐵、在第1永久磁鐵彼此之間與第1永久磁鐵空出間隙來配置且磁極的配置與第1永久磁鐵相反的複數個第2永久磁鐵、保持第1永久磁鐵及第2永久磁鐵的圓筒形狀之磁鐵保持構件、具有導電性且與第1永久磁鐵及第2永久磁鐵空出間隙來相對向的圓筒形狀之導電構件、配置在磁鐵保持構件及導電構件的內部而固定在磁鐵保持構件或導電構件且與螺紋軸咬合的滾珠螺母、將導電構件之與第1永久磁鐵及第2永久磁鐵相對向的面予以覆蓋且具有比導電構件還高之熱傳導率的傳熱層。

[發明的效果]
根據本實施形態的渦電流式阻尼器，可抑制渦電流所產生之導電構件的疲勞損傷。且，根據本實施形態的渦電流式阻尼器，可小型化。
本實施形態的渦電流式阻尼器，具備：可於軸方向移動的螺紋軸、複數個第1永久磁鐵、複數個第2永久磁鐵、圓筒形狀之磁鐵保持構件、具有導電性的圓筒形狀之導電構件、與螺紋軸咬合的滾珠螺母、將導電構件之與第1永久磁鐵及第2永久磁鐵相對向的面予以覆蓋的傳熱層。第1永久磁鐵，是沿著繞螺紋軸的圓周方向來配列。第2永久磁鐵，是在第1永久磁鐵彼此之間與第1永久磁鐵空出間隙來配置，且磁極的配置與第1永久磁鐵相反。磁鐵保持構件，是保持第1永久磁鐵及第2永久磁鐵。導電構件，是與第1永久磁鐵及第2永久磁鐵空出間隙來相對向。滾珠螺母，是配置在磁鐵保持構件及導電構件的內部而固定在磁鐵保持構件或導電構件。傳熱層，具有比導電構件還高的熱傳導率。
根據本實施形態的渦電流式阻尼器，若對阻尼器賦予運動能量的話，螺紋軸會往軸方向移動。藉由螺紋軸之軸方向的移動，滾珠螺母會旋轉。藉此，在由第1及第2永久磁鐵的各個所產生的磁場之中，導電構件是對於第1及第2永久磁鐵來相對旋轉。此時，導電構件的表面之中，在與第1及第2永久磁鐵的各個相對向的區域各自產生渦電流。藉此，對旋轉的導電構件賦予有制動力，而使減振力產生。此外，產生有渦電流的區域會各自發熱。
此處，導電構件之與第1及第2永久磁鐵相對向的面，是被具有比導電構件還高之熱傳導率的傳熱層所覆蓋。因此，在導電構件對第1及第2永久磁鐵以極低速來相對旋轉的情況，於導電構件產生的發熱區域之熱，是迅速地傳導至傳熱層，進一步往傳熱層的圓周方向分散。藉此，可降低在導電構件之圓周方向之溫度差的產生。於是，可抑制渦電流所產生之導電構件的疲勞損傷。
且，根據本實施形態的渦電流式阻尼器，滾珠螺母是配置在導電構件及磁鐵保持構件的內部。即使藉由振動等來對渦電流式阻尼器賦予運動能量，而使螺紋軸往軸方向移動，滾珠螺母亦不會往軸方向移動。於是，沒有必要在渦電流式阻尼器設置滾珠螺母的可動區域。因此，可使磁鐵保持構件及導電構件等的零件變小。藉此，可實現渦電流式阻尼器的小型化。而且，還可實現渦電流式阻尼器的輕量化。此外，由於各零件為簡易的構造，故渦電流式阻尼器的組裝為容易。此外，渦電流式阻尼器的零件成本及製造成本為便宜。
上述之本實施形態的渦電流式阻尼器，可採用下述之(1)～(4)之任一者的構造。
(1)磁鐵保持構件配置在導電構件的內側。第1永久磁鐵及第2永久磁鐵安裝在磁鐵保持構件的外周面。滾珠螺母固定在磁鐵保持構件。
該情況時，導電構件的內周面，是與第1及第2永久磁鐵空出間隙來相對向。在導電構件的內周面形成有傳熱層。藉由螺紋軸之軸方向的移動，使滾珠螺母及磁鐵保持構件旋轉。另一方面，導電構件不會旋轉。藉此，從第1及第2永久磁鐵通過導電構件的磁通會變化，而在導電構件的內周面產生渦電流。藉由該渦電流而產生反磁場，對旋轉的磁鐵保持構件賦予反作用力(制動力)。其結果，螺紋軸會承受減振力。
且，該情況時，導電構件是配置在磁鐵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冷卻。其結果，可抑制導電構件的溫度上昇。
(2)導電構件配置在磁鐵保持構件的內側。第1永久磁鐵及第2永久磁鐵安裝在磁鐵保持構件的內周面。滾珠螺母固定在導電構件。
該情況時，導電構件的外周面，是與第1及第2永久磁鐵空出間隙來相對向。在導電構件的外周面形成有傳熱層。藉由螺紋軸之軸方向的移動，使滾珠螺母及導電構件旋轉。另一方面，磁鐵保持構件不會旋轉。藉此，從第1及第2永久磁鐵通過導電構件的磁通會變化，而在導電構件的外周面產生渦電流。藉由該渦電流而產生反磁場，對旋轉的導電構件賦予反作用力。其結果，螺紋軸會承受減振力。
且，該情況時，磁鐵保持構件是配置在導電構件的外側而與外氣接觸。藉此，磁鐵保持構件是藉由外氣來冷卻。其結果，可抑制第1及第2永久磁鐵的溫度上昇。
(3)磁鐵保持構件配置在導電構件的內側。第1永久磁鐵及第2永久磁鐵安裝在磁鐵保持構件的外周面。滾珠螺母固定在導電構件。
該情況時，導電構件的內周面，是與第1及第2永久磁鐵空出間隙來相對向。在導電構件的內周面形成有傳熱層。藉由螺紋軸之軸方向的移動，使滾珠螺母及導電構件旋轉。另一方面，磁鐵保持構件不會旋轉。藉此，從第1及第2永久磁鐵通過導電構件的磁通會變化，而在導電構件的內周面產生渦電流。藉由該渦電流而產生反磁場，對旋轉的導電構件賦予反作用力。其結果，螺紋軸會承受減振力。
且，該情況時，導電構件是配置在磁鐵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而效率良好地被冷卻。其結果，可抑制導電構件的溫度上昇。
(4)導電構件配置在磁鐵保持構件的內側。第1永久磁鐵及第2永久磁鐵安裝在磁鐵保持構件的內周面。滾珠螺母固定在磁鐵保持構件。
該情況時，導電構件的外周面，是與第1及第2永久磁鐵空出間隙來相對向。在導電構件的外周面形成有傳熱層。藉由螺紋軸之軸方向的移動，使滾珠螺母及磁鐵保持構件旋轉。另一方面，導電構件不會旋轉。藉此，從第1及第2永久磁鐵通過導電構件的磁通會變化，而在導電構件的外周面產生渦電流。藉由該渦電流而產生反磁場，對旋轉的磁鐵保持構件賦予反作用力。其結果，螺紋軸會承受減振力。
且，該情況時，磁鐵保持構件是配置在導電構件的外側而與外氣接觸。藉此，旋轉的磁鐵保持構件是藉由外氣而效率良好地被冷卻。其結果，可抑制第1及第2永久磁鐵的溫度上昇。
本實施形態的渦電流式阻尼器中，只要傳熱層具有比導電構件還高的熱傳導率，則傳熱層的材質並無限定。作為典型的例子，傳熱層為金屬層。作為在導電構件形成金屬層的手法，可舉出電鍍、覆蓋焊接、銅焊、熱噴塗、及熱擴散接合等。該等手法之中以電鍍為佳。因為可簡單地形成厚度均勻的金屬層(傳熱層)。
在本實施形態的渦電流式阻尼器，傳熱層由銅或銅合金所成為佳。因為銅及銅合金的熱傳導率極高。
在傳熱層由銅或銅合金所成的情況，傳熱層的厚度為0.6mm以上為佳。若銅或銅合金的傳熱層為0.6mm以上的話，從導電構件的發熱區域傳到傳熱層的熱，會有效地往傳熱層的圓周方向分散。較佳的話，此情況之傳熱層的厚度為0.8mm以上。
在本實施形態的渦電流式阻尼器，傳熱層亦可由鋁或鋁合金所成。因為鋁及鋁合金的熱傳導率，雖沒有銅及銅合金的熱傳導率那麼高，但也是極高。
在傳熱層由鋁或鋁合金所成的情況，傳熱層的厚度為1.0mm以上為佳。若鋁或鋁合金的傳熱層為1.0mm以上的話，從導電構件的發熱區域傳到傳熱層的熱，會有效地往傳熱層的圓周方向分散。較佳的話，此情況之傳熱層的厚度為1.3mm以上。
在傳熱層由銅、銅合金、鋁或鋁合金所成的情況，傳熱層的厚度為2.0mm以下為佳。這是因為以下的理由。銅、銅合金、鋁及鋁合金是非磁性材。若這種材質的傳熱層過厚的話，第1及第2永久磁鐵與導電構件之間的距離會變大，導致制動力降低。因此，在傳熱層由銅、銅合金、鋁或鋁合金所成的情況，就確保制動力的觀點來看，傳熱層的厚度為2.0mm以下為佳。
在本實施形態的渦電流式阻尼器，第1永久磁鐵是沿著磁鐵保持構件的軸方向來配置複數個，第2永久磁鐵是沿著磁鐵保持構件的軸方向來配置複數個。
該情況時，即使1個第1永久磁鐵及1個第2永久磁鐵各自的尺寸較小，複數個第1及第2永久磁鐵的總尺寸也是大的。於是，不但能提高渦電流式阻尼器的減振力，第1及第2永久磁鐵的成本也較為便宜。且，第1及第2永久磁鐵對磁鐵保持構件的安裝亦為容易。
以下，參照圖式，針對本實施形態的渦電流式阻尼器進行說明。
[第1實施形態]
圖1是第1實施形態之渦電流式阻尼器之沿著軸方向之面的剖面圖。圖2是圖1的一部分擴大圖。參照圖1及圖2，渦電流式阻尼器1，具備：磁鐵保持構件2、複數個第1永久磁鐵3、複數個第2永久磁鐵4、導電構件5、滾珠螺母6、螺紋軸7、傳熱層12(參照圖2)。
[磁鐵保持構件]
磁鐵保持構件2，含有：主筒2A、前端側副筒2B、根部側副筒2C。
主筒2A，是以螺紋軸7為中心軸的圓筒形狀。主筒2A之螺紋軸7之軸方向的長度，比第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4之螺紋軸7之軸方向的長度還長。
前端側副筒2B，是從主筒2A之前端側(螺紋軸7的自由端側或安裝件8a側)的端部延伸。前端側副筒2B，是以螺紋軸7為中心軸的圓筒形狀。前端側副筒2B的外徑，是比主筒2A的外徑還小。
根部側副筒2C，是在主筒2A的根部側(安裝件8b側)，夾著滾珠螺母的凸緣部6A來設置。根部側副筒2C，含有：凸緣固定部21C、圓筒狀支撐部22C。凸緣固定部21C，是以螺紋軸7為中心軸的圓筒形狀，固定在滾珠螺母的凸緣部6A。圓筒狀支撐部22C，是從凸緣固定部21C之根部側(安裝件8b側)的端部延伸，為圓筒形狀。圓筒狀支撐部的外徑，比凸緣固定部21C的外徑還小。
如此構成的磁鐵保持構件2，可將滾珠螺母6之圓筒部6B及螺紋軸7的一部分收容在內部。磁鐵保持構件2的材質，並無特別限定。但是，磁鐵保持構件2的材質，以磁導率高的鋼等為佳。磁鐵保持構件2的材質，例如為碳鋼、鑄鐵等的強磁性材。該情況時，磁鐵保持構件2，是發揮作為磁軛的功能。亦即，來自第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4的磁通難以洩漏至外部，提高渦電流式阻尼器1的減振力。如後述般，磁鐵保持構件2可對於導電構件5來旋轉。
[第1永久磁鐵及第2永久磁鐵]
圖3是第1實施形態之渦電流式阻尼器之與軸方向垂直之面的剖面圖。圖4是圖3的一部分擴大圖。圖5是表示第1實施形態之第1永久磁鐵及第2永久磁鐵的立體圖。在圖3～圖5省略螺紋軸等之一部分的構造。參照圖3～圖5，複數個第1永久磁鐵3及複數個第2永久磁鐵4，是安裝在磁鐵保持構件2(主筒2A)的外周面。第1永久磁鐵3，是繞螺紋軸(亦即沿著磁鐵保持構件2的圓周方向)來配列。同樣地，第2永久磁鐵4，是繞螺紋軸(亦即沿著磁鐵保持構件2的圓周方向)來配列。第2永久磁鐵4，是在第1永久磁鐵3彼此之間空出間隙來配置。也就是說，沿著磁鐵保持構件2的圓周方向，使第1永久磁鐵3與第2永久磁鐵4交互地空出間隙來配置。
第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4的磁極，是配置在磁鐵保持構件2的徑方向。第2永久磁鐵4的磁極的配置是與第1永久磁鐵3的磁極的配置相反。例如參照圖4及圖5，在磁鐵保持構件2的徑方向上，第1永久磁鐵3的N極是配置在外側，其S極是配置在內側。因此，第1永久磁鐵3的S極是與磁鐵保持構件2相接。另一方面，在磁鐵保持構件2的徑方向上，第2永久磁鐵4的N極是配置在內側，其S極是配置在外側。因此，第2永久磁鐵4的N極是與磁鐵保持構件2相接。
第2永久磁鐵4的尺寸及特質是與第1永久磁鐵3的尺寸及特質相同為佳。第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4，是例如藉由接著劑來固定於磁鐵保持構件2。又，不限於接著劑，第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4當然亦可用螺絲等來固定。
[導電構件]
參照圖1及圖2，導電構件5，含有：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、根部側圓筒部5E。
中央圓筒部5A，是以螺紋軸7為中心軸的圓筒形狀。中央圓筒部5A的內周面，是與第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4空出間隙而相對向。中央圓筒部5A的內周面與第1永久磁鐵3(或第2永久磁鐵4)之間的間隙的距離，是沿著螺紋軸7的軸方向成為一定。中央圓筒部5A之螺紋軸7之軸方向的長度，比第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4之螺紋軸7之軸方向的長度還長。
前端側圓錐部5B，是以螺紋軸7為中心軸的圓錐形狀。前端側圓錐部5B，是從中央圓筒部5A之前端側(螺紋軸7的自由端側或安裝件8a側)的端部延伸，隨著朝向前端側(螺紋軸7的自由端側或安裝件8a側)使外徑及內徑變小。
前端側圓筒部5C，是以螺紋軸7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之前端側(螺紋軸7的自由端側或安裝件8a側)的端部延伸。前端側圓筒部5C之前端側(螺紋軸7的自由端側或安裝件8a側)的端部，是固定於安裝件8a。
根部側圓錐部5D，是以螺紋軸7為中心軸的圓錐形狀。根部側圓錐部5D，是從中央圓筒部5A之根部側(安裝件8b側)的端部延伸，隨著朝向根部側(安裝件8b側)使外徑及內徑變小。
根部側圓筒部5E，是以螺紋軸7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之根部側(安裝件8b側)的端部延伸。根部側圓筒部5E之根部側(安裝件8b側)的端部，是成為自由端。
如此構成的導電構件5，可收容磁鐵保持構件2、第1永久磁鐵3、第2永久磁鐵4、滾珠螺母6及螺紋軸7的一部分。也就是說，磁鐵保持構件2在導電構件5的內側配置成同心狀。如後述般，為了在導電構件5的內周面(中央圓筒部5A的內周面)產生渦電流，導電構件5是與磁鐵保持構件2相對地旋轉。因此，在導電構件5與第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4之間，設有間隙。與導電構件5一體的安裝件8a，是固定在建築物支撐面或建築物內。因此，導電構件5不會繞螺紋軸7旋轉。
導電構件5具有導電性。導電構件5的材質，例如為碳鋼、鑄鐵等的強磁性材。
導電構件5是將磁鐵保持構件2支撐成可旋轉。磁鐵保持構件2的支撐，例如為下述的構造為佳。
參照圖1，渦電流式阻尼器1，進一步含有：前端側軸承9A、根部側軸承9B。前端側軸承9A，是在比第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4還靠螺紋軸7的前端側(螺紋軸7的自由端側或安裝件8a側)，安裝在導電構件5(前端側圓筒部5C)的內周面，且支撐磁鐵保持構件2(前端側副筒2B)的外周面。且，根部側軸承9B，是在比第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4還靠螺紋軸7的根部側(安裝件8b側)，安裝在導電構件5(根部側圓筒部5E)的內周面，且支撐磁鐵保持構件2(圓筒狀支撐部22C)的外周面。
藉由這種構造，於螺紋軸7之軸方向在第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4的兩側支撐磁鐵保持構件2。因此，即使磁鐵保持構件2旋轉，第1永久磁鐵3(第2永久磁鐵4)與導電構件5之間的間隙也容易保持一定的距離。只要間隙保持在一定的距離的話，可穩定得到渦電流所致的制動力。且，只要間隙保持在一定的距離的話，第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4與導電構件5接觸的可能性較低，故可使間隙變得更小。如此一來，如後述般通過導電構件5之來自第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4的磁通量會增加，可使制動力更加增大，即使永久磁鐵的數量減少亦可發揮出所期望的制動力。
在磁鐵保持構件2的軸方向上，於磁鐵保持構件2與導電構件5之間，設有推力軸承10。又，前端側軸承9A、根部側軸承9B及推力軸承10的種類，並未特別限定，為滾珠式、輥子式、滑動式等皆可。
又，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，是各自為不同構件，藉由螺栓等來連結組裝。
參照圖2及圖4，導電構件5的內周面，是與複數個第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4相對向的面。於導電構件5的內周面形成有傳熱層12。本實施形態的傳熱層12是藉由電鍍所形成之銅或銅合金的金屬層。傳熱層12的熱傳導率比導電構件5的熱傳導率還高。
[滾珠螺母]
滾珠螺母6，含有：凸緣部6A、圓筒部6B。凸緣部6A為圓筒形狀。凸緣部6A，是設在磁鐵保持構件之主筒2A之根部側(安裝件8b側)的端部與根部側副筒2C之凸緣固定部21C之前端側(安裝件8a側)的端部之間，且固定於兩者。圓筒部6B，是設在比凸緣部6A還靠螺紋軸7的前端側，且從凸緣部6A之前端側的面延伸。
如此構成的滾珠螺母6，是配置在磁鐵保持構件2及導電構件5的內部。滾珠螺母6，是固定在磁鐵保持構件2，故若滾珠螺母6旋轉的話，磁鐵保持構件2也會旋轉。滾珠螺母6的種類，並未特別限定。滾珠螺母6，是使用周知的滾珠螺母即可。於滾珠螺母6的內周面，形成有螺紋部。又，在圖1，是省略滾珠螺母6之圓筒部6B之一部分的描繪，而能看得見螺紋軸7。
[螺紋軸]
螺紋軸7，是貫通滾珠螺母6，而透過滾珠來與滾珠螺母6咬合。在螺紋軸7的外周面，形成有與滾珠螺母6的螺紋部對應的螺紋部。螺紋軸7及滾珠螺母6，是構成滾珠螺桿。滾珠螺桿，是將螺紋軸7之軸方向的移動變換成滾珠螺母6的旋轉運動。於螺紋軸7連接有安裝件8b。與螺紋軸7一體的安裝件8b，是固定在建築物支撐面或建築物內。渦電流式阻尼器1，例如為設置在建築物內與建築物支撐面之間的避震層之事例的情況，與螺紋軸7一體的安裝件8b是固定在建築物內，與導電構件5一體的安裝件8a是固定在建築物支撐面。渦電流式阻尼器1，例如為設置在建築物內之任意的層間之事例的情況，與螺紋軸7一體的安裝件8b是固定在任意的層間的上部樑側，與導電構件5一體的安裝件8a是固定在任意的層間的下部樑側。因此，螺紋軸7不會繞軸旋轉。
與螺紋軸7一體的安裝件8b及與導電構件5一體的安裝件8a的固定，亦可與上述的說明相反。亦即，與螺紋軸7一體的安裝件8b是固定在建築物支撐面，與導電構件5一體的安裝件8a是固定在建築物內亦可。
螺紋軸7，可在磁鐵保持構件2及導電構件5的內部沿著軸方向進退移動。於是，若因振動等而對渦電流式阻尼器1賦予運動能量的話，螺紋軸7會往軸方向移動。若螺紋軸7往軸方向移動的話，會藉由滾珠螺桿的作用而使滾珠螺母6繞螺紋軸7旋轉。伴隨著滾珠螺母6的旋轉，磁鐵保持構件2會旋轉。藉此，與磁鐵保持構件2一體的第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4會對導電構件5進行相對旋轉，而在導電構件5產生渦電流。其結果，於渦電流式阻尼器1產生減振力，而使振動衰減。
根據本實施形態的渦電流式阻尼器1，導電構件5之與第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4相對向的內周面，是被具有比導電構件5還高之熱傳導率的傳熱層12所覆蓋。因此，在導電構件5對第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4以極低速來相對旋轉的情況，於導電構件5產生的發熱區域之熱，是迅速地傳導至傳熱層12，進一步往傳熱層12的圓周方向分散。藉此，可降低在導電構件5之圓周方向之溫度差的產生。於是，可抑制渦電流所產生之導電構件5的疲勞損傷。
且，根據本實施形態的渦電流式阻尼器1，滾珠螺母6是配置在導電構件5及磁鐵保持構件2的內部。即使藉由振動等來對渦電流式阻尼器1賦予運動能量，而使與安裝件8b一體的螺紋軸7往軸方向移動，滾珠螺母6亦不會往軸方向移動。於是，沒有必要在渦電流式阻尼器1設置滾珠螺母6的可動區域。因此，可使磁鐵保持構件2及導電構件5等的零件變小。藉此，可使渦電流式阻尼器1變得小型，可實現渦電流式阻尼器1的輕量化。
且，藉由使滾珠螺母6配置在導電構件5及磁鐵保持構件2的內部，而使灰塵不易侵入滾珠螺母6與螺紋軸7之間，可長期間地使螺紋軸7圓滑地動作。且，藉由使滾珠螺母6配置在導電構件5及磁鐵保持構件2的內部，可使安裝件8b之前端側(安裝件8a側)的端部與導電構件5之根部側(安裝件8b側)的端部之間的距離變短，可使渦電流式阻尼器變得小型。且，由於各零件為簡易的構造，故渦電流式阻尼器1的組裝為容易。且，渦電流式阻尼器1的零件成本及製造成本為便宜。
且，導電構件5是在內部收容第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4。亦即，導電構件5之螺紋軸7之軸方向的長度，比第1永久磁鐵3(第2永久磁鐵4)之螺紋軸7之軸方向的長度還長，導電構件5的體積較大。若導電構件5的體積較大的話，導電構件5的熱容量也較大。因此，因產生渦電流所致之導電構件5的溫度上昇會受到抑制。若導電構件5的溫度上昇受到抑制的話，來自導電構件5的輻射熱所致之第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4的溫度上昇會受到抑制，第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4的溫度上昇所致之減磁會受到抑制。
接著，針對渦電流的產生原理及渦電流所致之減振力的產生原理進行說明。
[渦電流所致的減振力]
圖6是表示渦電流式阻尼器之磁通路的示意圖。參照圖6，第1永久磁鐵3之磁極的配置，是與鄰接的第2永久磁鐵4之磁極的配置相反。於是，從第1永久磁鐵3的N極出來的磁通，是到達鄰接的第2永久磁鐵4的S極。從第2永久磁鐵的N極出來的磁通，是到達鄰接的第1永久磁鐵3的S極。藉此，在第1永久磁鐵3、第2永久磁鐵4、導電構件5及磁鐵保持構件2之中，形成有磁通路。由於第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4和導電構件5之間的間隙夠小，故導電構件5是位於磁場之中。
若磁鐵保持構件2旋轉的話(參照圖6中的箭頭)，第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4會對導電構件5移動。因此，通過導電構件5之表面(在圖6為與第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4相對向的導電構件5之內周面)的磁通量會變化。藉此，在導電構件5的表面(在圖6為導電構件5的內周面)產生渦電流。若產生渦電流的話，會產生新的磁通量(抗磁場)。該新的磁通量，會妨礙磁鐵保持構件2(第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4)與導電構件5的相對旋轉。本實施形態的情況，是妨礙磁鐵保持構件2的旋轉。若磁鐵保持構件2的旋轉受到妨礙的話，與磁鐵保持構件2一體的滾珠螺母6的旋轉也會受到妨礙。若滾珠螺母6的旋轉受到妨礙的話，螺紋軸7之軸方向的移動也會受到妨礙。這就是渦電流式阻尼器1的減振力。因振動等而由運動能量所產生的渦電流，會使導電構件5的溫度上昇。亦即，賦予至渦電流式阻尼器的運動能量會變換成熱能量，而得到減振力。
根據本實施形態的渦電流式阻尼器，第1永久磁鐵之磁極的配置，在磁鐵保持構件的圓周方向上，第1永久磁鐵與鄰接的第2永久磁鐵之磁極的配置相反。因此，第1永久磁鐵及第2永久磁鐵所致的磁場是在磁鐵保持構件的圓周方向產生。且，在磁鐵保持構件的圓周方向複數配列第1永久磁鐵及第2永久磁鐵，藉此使到達導電構件的磁通之量增加。藉此，在導電構件產生的渦電流變大，使渦電流式阻尼器的減振力變高。
[磁極的配置]
在上述的說明，第1永久磁鐵及第2永久磁鐵之磁極的配置，是以磁鐵保持構件之徑方向的情況進行了說明。但是，第1永久磁鐵及第2永久磁鐵之磁極的配置，並不限定於此。
圖7是表示磁極之配置為圓周方向的第1永久磁鐵及第2永久磁鐵的立體圖。參照圖7，第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4之磁極的配置，是沿著磁鐵保持構件2的圓周方向。即使是該情況，第1永久磁鐵3之磁極的配置，也是與第2永久磁鐵4之磁極的配置相反。在第1永久磁鐵3與第2永久磁鐵4之間，設有強磁性材的磁極片11。
圖8是表示圖7之渦電流式阻尼器之磁通路的示意圖。參照圖8，從第1永久磁鐵3的N極出來的磁通，是通過磁極片11而到達第1永久磁鐵3的S極。關於第2永久磁鐵4亦相同。藉此，在第1永久磁鐵3、第2永久磁鐵4、磁極片11及導電構件5之中，形成有磁通路。藉此，與上述同樣地，於渦電流式阻尼器1得到減振力。
[永久磁鐵往軸方向的配置]
為了使渦電流式阻尼器1的減振力變得更大，只要使產生在導電構件的渦電流變大即可。產生較大渦電流的1個方法，只要增加從第1永久磁鐵及第2永久磁鐵出來的磁通之量即可。亦即，只要使第1永久磁鐵及第2永久磁鐵的尺寸變大即可。但是，尺寸較大的第1永久磁鐵及第2永久磁鐵成本較高，對磁鐵保持構件的安裝亦不容易。
圖9是表示於軸方向配置複數個之第1永久磁鐵及第2永久磁鐵的立體圖。參照圖9，第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4，是在1個磁鐵保持構件2的軸方向配置複數個亦可。藉此，1個第1永久磁鐵3及1個第2永久磁鐵4各自的尺寸可以較小。另一方面，安裝在磁鐵保持構件2的複數個第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4的總尺寸較大。於是，第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4的成本較為便宜。且，第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4對磁鐵保持構件2的安裝亦為容易。
配置在軸方向的第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4，在磁鐵保持構件2之圓周方向的配置，是與上述相同。亦即，沿著磁鐵保持構件2的圓周方向交互配置第1永久磁鐵3與第2永久磁鐵4。
就提高渦電流式阻尼器1的減振力的觀點來看，在磁鐵保持構件2的軸方向上，第1永久磁鐵3是與第2永久磁鐵4鄰接為佳。該情況時，磁通路不僅是在磁鐵保持構件2的圓周方向，在軸方向也會產生。於是，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的減振力變大。
但是，在磁鐵保持構件2的軸方向上，第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4的配置並未特別限定。亦即，在磁鐵保持構件2的軸方向上，第1永久磁鐵3是配置在第1永久磁鐵3的旁邊亦可，配置在第2永久磁鐵4的旁邊亦可。
在上述的第1實施形態，是針對磁鐵保持構件配置在導電構件的內側且第1永久磁鐵及第2永久磁鐵是安裝在磁鐵保持構件的外周面，而且是使磁鐵保持構件旋轉的情況進行了說明。但是，本實施形態的渦電流式阻尼器，並不限定於此。
[第2實施形態]
第2實施形態的渦電流式阻尼器，是使磁鐵保持構件配置在導電構件的外側，不會旋轉。渦電流，是藉由內側的導電構件旋轉而產生。又，在第2實施形態的渦電流式阻尼器，磁鐵保持構件與導電構件的配置關係是與第1實施形態相反。但是，第2實施形態的磁鐵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實施形態的磁鐵保持構件相同。因此，在第2實施形態省略磁鐵保持構件及導電構件之詳細形狀的說明。
圖10是第2實施形態之渦電流式阻尼器之沿著軸方向之面的剖面圖。圖11是第2實施形態之渦電流式阻尼器之與軸方向垂直之面的剖面圖。參照圖10及圖11，磁鐵保持構件2，可收容導電構件5、滾珠螺母6及螺紋軸7。第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4，是安裝在磁鐵保持構件2的內周面。於是，導電構件5的外周面，是與第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4空出間隙來相對向。於導電構件5的外周面形成有傳熱層12。
圖1所示的安裝件8a是連接於磁鐵保持構件2。因此，磁鐵保持構件2不會繞螺紋軸7旋轉。另一方面，滾珠螺母6，是連接於導電構件5。於是，若滾珠螺母6旋轉的話，導電構件5會旋轉。即使是這種構造的情況，亦如上述般，與磁鐵保持構件2一體的第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4會對導電構件5進行相對旋轉，而在導電構件5產生渦電流。其結果，於渦電流式阻尼器1產生減振力，而可使振動衰減。
[第3實施形態]
第3實施形態的渦電流式阻尼器，是使磁鐵保持構件配置在導電構件的內側，不會旋轉。渦電流，是藉由外側的導電構件旋轉而產生。
圖12是第3實施形態之渦電流式阻尼器之沿著軸方向之面的剖面圖。圖13是圖12的一部分擴大圖。參照圖12及圖13，導電構件5，可收容磁鐵保持構件2、滾珠螺母6及螺紋軸7。第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4，是安裝在磁鐵保持構件2的外周面。於是，導電構件5的內周面，是與第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4空出間隙來相對向。於導電構件5的內周面形成有傳熱層12。
安裝件8a是連接於磁鐵保持構件2。因此，磁鐵保持構件2不會繞螺紋軸7旋轉。另一方面，滾珠螺母6，是連接於導電構件5。於是，若滾珠螺母6旋轉的話，導電構件5會旋轉。即使是這種構造的情況，亦如上述般，與磁鐵保持構件2一體的第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4會對導電構件5進行相對旋轉，而在導電構件5產生渦電流。其結果，於渦電流式阻尼器1產生減振力，而可使振動衰減。
[第4實施形態]
第4實施形態的渦電流式阻尼器，是使導電構件配置在磁鐵保持構件的內側，不會旋轉。渦電流，是藉由外側的磁鐵保持構件旋轉而產生。
圖14是第4實施形態之渦電流式阻尼器之沿著軸方向之面的剖面圖。參照圖14，磁鐵保持構件2，可收容導電構件5、滾珠螺母6及螺紋軸7。第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4，是安裝在磁鐵保持構件2的內周面。於是，導電構件5的外周面，是與第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4空出間隙來相對向。於導電構件5的外周面形成有傳熱層12。
圖1所示的安裝件8a是連接於導電構件5。因此，導電構件5不會繞螺紋軸7旋轉。另一方面，滾珠螺母6，是固定在磁鐵保持構件2。於是，若滾珠螺母6旋轉的話，磁鐵保持構件2會旋轉。即使是這種構造的情況，亦如上述般，與磁鐵保持構件2一體的第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4會對導電構件5進行相對旋轉，而在導電構件5產生渦電流。其結果，於渦電流式阻尼器1產生減振力，而可使振動衰減。
如上述般，當渦電流式阻尼器產生減振力時，導電構件的溫度會上昇。第1永久磁鐵及第2永久磁鐵，是與導電構件相對向。於是，第1永久磁鐵及第2永久磁鐵，可能會藉由來自導電構件及傳熱層的輻射熱而使溫度上昇。若永久磁鐵的溫度上昇的話，有磁力降低之虞。
在第1實施形態的渦電流式阻尼器，是使導電構件5配置在磁鐵保持構件2的外側。也就是說，導電構件5是配置在最外側而與外氣接觸。藉此，導電構件5是藉由外氣來冷卻。因此，可抑制導電構件5的溫度上昇。其結果，可抑制第1永久磁鐵及第2永久磁鐵的溫度上昇。
在第2實施形態的渦電流式阻尼器，是使磁鐵保持構件2配置在導電構件5的外側。也就是說，磁鐵保持構件2是配置在最外側而與外氣接觸。藉此，磁鐵保持構件2是藉由外氣來冷卻。因此，可通過磁鐵保持構件2來冷卻第1永久磁鐵及第2永久磁鐵。其結果，可抑制第1永久磁鐵及第2永久磁鐵的溫度上昇。
在第3實施形態的渦電流式阻尼器，是使導電構件5配置在磁鐵保持構件2的外側。也就是說，導電構件5是配置在最外側而與外氣接觸。且，導電構件5是繞螺紋軸7旋轉。藉此，旋轉的導電構件5是藉由外氣而效率良好地被冷卻。因此，可抑制導電構件5的溫度上昇。其結果，可抑制第1永久磁鐵及第2永久磁鐵的溫度上昇。
在第4實施形態的渦電流式阻尼器，是使磁鐵保持構件2配置在導電構件5的外側。也就是說，磁鐵保持構件2是配置在最外側而與外氣接觸。且，磁鐵保持構件2是繞螺紋軸7旋轉。藉此，旋轉的磁鐵保持構件2是藉由外氣而效率良好地被冷卻。因此，可通過磁鐵保持構件2來冷卻第1永久磁鐵及第2永久磁鐵。其結果，可抑制第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4的溫度上昇。
以上，針對本實施形態的渦電流式阻尼器進行說明。由於渦電流是因應通過導電構件5的磁通的變化而產生，故第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4對導電構件5進行相對旋轉即可。且，只要導電構件5存在於第1永久磁鐵3及第2永久磁鐵4的磁場之中的話，就沒有特別限定導電構件與磁鐵保持構件的位置關係。
其他，本發明並不限定於上述的實施形態，在不超脫本發明之主旨的範圍，自然可進行各種的變更。

[產業上的可利用性]
本發明的渦電流式阻尼器，在建築物的制振裝置及避震裝置上為有用。
1：渦電流式阻尼器
2：磁鐵保持構件
3：第1永久磁鐵
4：第2永久磁鐵
5：導電構件
6：滾珠螺母
7：螺紋軸
8a、8b：安裝件
9：徑向軸承
10：推力軸承
11：磁極片
12：傳熱層
圖1是第1實施形態之渦電流式阻尼器之沿著軸方向之面的剖面圖。
圖2是圖1的一部分擴大圖。
圖3是第1實施形態之渦電流式阻尼器之與軸方向垂直之面的剖面圖。
圖4是圖3的一部分擴大圖。
圖5是表示第1實施形態之第1永久磁鐵及第2永久磁鐵的立體圖。
圖6是表示第1實施形態之渦電流式阻尼器之磁通路的示意圖。
圖7是表示磁極之配置為圓周方向的第1永久磁鐵及第2永久磁鐵的立體圖。
圖8是表示圖7之渦電流式阻尼器之磁通路的示意圖。
圖9是表示於軸方向配置複數個第1永久磁鐵及第2永久磁鐵的立體圖。
圖10是第2實施形態之渦電流式阻尼器之沿著軸方向之面的剖面圖。
圖11是第2實施形態之渦電流式阻尼器之與軸方向垂直之面的剖面圖。
圖12是第3實施形態之渦電流式阻尼器之沿著軸方向之面的剖面圖。
圖13是圖12的一部分擴大圖。
圖14是第4實施形態之渦電流式阻尼器之沿著軸方向之面的剖面圖。

Claims (6)

  1. 一種渦電流式阻尼器，具備：可於軸方向移動的螺紋軸、沿著繞前述螺紋軸的圓周方向來配列的複數個第1永久磁鐵、在前述第1永久磁鐵彼此之間空出間隙來配置且磁極的配置與前述第1永久磁鐵相反的複數個第2永久磁鐵、保持前述第1永久磁鐵及前述第2永久磁鐵的圓筒形狀之磁鐵保持構件、具有導電性且與前述第1永久磁鐵及前述第2永久磁鐵空出間隙來相對向的圓筒形狀之導電構件、配置在前述磁鐵保持構件及前述導電構件的內部而固定在前述磁鐵保持構件或前述導電構件且與前述螺紋軸咬合的滾珠螺母、將前述導電構件之與前述第1永久磁鐵及前述第2永久磁鐵相對向的面予以覆蓋且具有比前述導電構件還高之熱傳導率的傳熱層。
  2. 如請求項1所述之渦電流式阻尼器，其中，前述傳熱層由銅或銅合金所成。
  3. 如請求項2所述之渦電流式阻尼器，其中，前述傳熱層的厚度為0.6mm以上。
  4. 如請求項1所述之渦電流式阻尼器，其中，前述傳熱層由鋁或鋁合金所成。
  5. 如請求項4所述之渦電流式阻尼器，其中，前述傳熱層的厚度為1.0mm以上。
  6. 如請求項2至請求項5中任1項所述之渦電流式阻尼器，其中，前述傳熱層的厚度為2.0mm以下。
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