WO2010117068A1 - 制振構造 - Google Patents

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WO2010117068A1
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vibration
hollow body
vibrating
hollow
vibrating body
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PCT/JP2010/056475
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English (en)
French (fr)
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一樹 次橋
明男 杉本
善三 山口
京子 増田
宜男 矢野
Original Assignee
株式会社神戸製鋼所
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/32—Correcting- or balancing-weights or equivalent means for balancing rotating bodies, e.g. vehicle wheels
    • F16F15/36—Correcting- or balancing-weights or equivalent means for balancing rotating bodies, e.g. vehicle wheels operating automatically, i.e. where, for a given amount of unbalance, there is movement of masses until balance is achieved
    • F16F15/363—Correcting- or balancing-weights or equivalent means for balancing rotating bodies, e.g. vehicle wheels operating automatically, i.e. where, for a given amount of unbalance, there is movement of masses until balance is achieved using rolling bodies, e.g. balls free to move in a circumferential direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F7/00—Vibration-dampers; Shock-absorbers
    • F16F7/01—Vibration-dampers; Shock-absorbers using friction between loose particles, e.g. sand
    • F16F7/015—Vibration-dampers; Shock-absorbers using friction between loose particles, e.g. sand the particles being spherical, cylindrical or the like

Definitions

  • the present invention relates to a damping structure that can be effectively used for a vibrating structure.
  • Patent Document 1 attempts to reduce motor vibration of various frequencies and level characteristics by fixing a vibration damping member filled with a granular material to a motor.
  • the technique described in Patent Document 2 is based on the meshing of the timing belt and the pulley by providing a cavity in the timing pulley that meshes with the timing belt and transmits power, and disposes the powder particles in the cavity. We are trying to reduce noise by dampening vibration.
  • the vibration control effect can surely be obtained.
  • the damping effect of the granular material has a characteristic of having a non-linear characteristic, there is a problem that a certain damping effect cannot be obtained only by filling the hollow portion with the granular material. .
  • the vibration damping effect by the granular material is manifested when the granular material moves by vibration and collides, deforms, and rubs with each other.
  • a vibration acceleration of 1 G or more is necessary to obtain a vibration damping effect because the powder particles need to move while resisting gravity.
  • the present invention has been made to solve these conventional problems. By promoting the movement of powder particles in a hollow body, a sufficient damping effect can be obtained even for vibrations having a small amplitude. It is an object to provide a vibration control structure that can be used.
  • the present invention provides a damping structure in which a damping member is provided on a structure to be damped, and the damping member is filled with a hollow body and the hollow body partially leaving a space.
  • a granular material that moves in the hollow body when the structural body vibrates, and is attached to the hollow body and vibrates relative to the hollow body when the structural body vibrates into the granular body. It is characterized by comprising a vibrating body that touches and exerts a force.
  • the vibrating body vibrates with a larger amplitude or a different phase than the hollow body.
  • the vibrating body is attached to the hollow body so that the vibration direction of the vibrating body is different from the vibration direction of the structural body.
  • the vibrating body passes through a point where the vibrating body is attached to the hollow body and has an asymmetric shape or mass distribution with respect to an axis parallel to the vibration direction of the structure. Is preferably provided.
  • the inner wall surface of the hollow body is formed in a state inclined with respect to the vibration direction of the structure.
  • a plurality of the vibrating bodies are provided in the hollow body, and that the plurality of vibrating bodies vibrate with different amplitudes when the structure vibrates. .
  • the vibrating body is provided so that at least one end projects from the hollow body to the outside through the hollow body.
  • the vibrating body provided so as to exert a force on the powder body vibrates in the hollow body, and promotes the movement of the powder body in the hollow body.
  • the powder moves more intensely. In this way, the powder particles collide with each other, elastically deform, and rub, so that the vibration energy of the structure can be absorbed, and even if the vibration acceleration is a small vibration of less than 1G, the damping effect is ensured. Can be expressed.
  • the granular material moves more vigorously due to the vibration of the vibrating body.
  • the powder particles collide with each other, elastically deform, and rub, so that the vibration energy of the structure can be absorbed, and even if the vibration acceleration is a small vibration of less than 1G, the damping effect is ensured. Can be expressed.
  • the vibrating body when the vibrating body is attached to the hollow body so that the vibration direction of the vibrating body is different from the vibration direction of the structural body, even if the direction in which the structural body vibrates is the vertical direction, It vibrates in a direction in which the granular material is less affected by gravity, that is, in a direction other than the vertical direction. Therefore, the motion of the powder particles in the hollow body can be surely promoted, and even if the vibration of the structure is small, the vibration damping effect can be expressed more reliably.
  • the vibrating body when the vibrating body is provided so that the shape or mass distribution is asymmetric with respect to an axis passing through a point attached to the hollow body and parallel to the vibration direction of the structural body, The vibration body vibrates more reliably and greatly in a direction different from the vibration direction of the structure.
  • the vibrating body since the vibrating body is provided so as to have an unbalanced structure with respect to the vibration direction axis of the structure, even if the vibration of the structure to be controlled is small, The vibration control effect can be surely exhibited.
  • the powder particles vibrate and convect in the hollow body under the influence of the vibration of the vibration body.
  • the body is in contact with the inclined inner wall surface, and the damping effect for the vibration direction of the structure is easily transmitted to the hollow body. As a result, even if the vibration of the structure to be damped is small, the damping effect can be expressed more reliably.
  • a plurality of vibrating bodies are provided in the hollow body, and when the plurality of vibrating bodies vibrate with different amplitudes when the structure vibrates, the frequency characteristics of the vibration amplitude of each vibrating body are different. The damping effect can be surely exhibited even for small vibrations in a wider frequency range.
  • the vibrating body when the vibrating body is provided so that at least one end projects through the hollow body and protrudes from the hollow body to the outside, the vibrating body is buried in the granular body in the hollow body, and the powder Even when it is difficult to vibrate due to the weight of the granules, the end of the vibrating body protruding into the space outside the hollow body vibrates reliably. As a result, since the vibrating body vibrates, the vibration damping effect can be surely exhibited.
  • the damping member 2 is attached to the side surface parallel to the vibration direction of the structure 1 to be damping.
  • the damping member 2 is provided in the exterior of the structure 1 used as the damping object, although embodiment which attached the damping member 2 to the side surface of the structure 1 is mainly demonstrated, the upper surface of the structure 1 is demonstrated.
  • the structure 1 to be controlled is, for example, a motor or a stator of a generator, a frame structure of a building, or the like.
  • the damping member 2 is filled with the granular material 3 leaving a space 4 in a hollow body 5 which is a rectangular parallelepiped container, and is also a rod-shaped or plate-shaped vibrating body 6. Is configured to protrude from the inner wall surface of the hollow body 5 in a cantilever manner.
  • the vibrating body 6 is disposed so as to be covered with the powder body 3, and can exert a force in contact with the powder body 3 during vibration. Since the powder body 3 is partially filled in the hollow body 5 leaving the space 4, it can move within the hollow body 5.
  • the granular material 3 and the hollow body 5 are formed of a metal such as steel or aluminum, a resin such as plastic or rubber, a ceramic such as glass or a sintered body, or the like. Moreover, the granular material 3 demonstrated by this invention has shown the thing of a granular material or a granular material, and is not only a mixture of a granular material and a granular material, but either a granular material or a granular material. There may be.
  • the damping member 2 when vibration in the vertical direction as indicated by the white arrow in both directions occurs in the structure 1, the damping member 2 (hollow body 5) similarly vibrates up and down.
  • the powder body 3 in the hollow body 5 also receives vibration from the vibrating body 6, and thus moves more intensely.
  • the vibration energy of the structure 1 is converted into energy such as elastic deformation, friction and collision between the particles (powder particles 3) by the more intense movement of the powder particles 3. Therefore, since vibration energy is dissipated, a damping action is exhibited and vibration of the structure 1 is suppressed.
  • the vibrating body 6 is configured to resonate in the vibration suppression target frequency band because the powder body 3 can be moved more intensely.
  • the damping member 2 is filled with the powder body 3 while leaving the space 4 partially in the hollow body 5 that is a rectangular parallelepiped container, and the vibration body 6 that is a mass body. Is supported between the upper and lower inner wall surfaces of the hollow body 5 via a spring 7. The vibrating body 6 is disposed so as to be covered with the powder body 3.
  • Other configurations are the same as those of the embodiment shown in FIG.
  • the vibration damping member 2 (hollow body 5) similarly vibrates up and down.
  • the vibrating body 6 supported on the wall surface by the spring 7 also vibrates greatly in the vertical direction.
  • the powder body 3 in the hollow body 5 is further moved because the movement is promoted by the movement of the vibrating body 6.
  • the vibration energy of the structure 1 is converted into energy such as elastic deformation, friction and collision between the particles (powder particles 3). That is, since vibration energy is dissipated, the vibration of the structure 1 is suppressed by the damping action.
  • the vibrating body 6 is configured to resonate in the vibration control target frequency band because the powder body 3 can be moved more intensely.
  • the spring 7 that supports the vibrating body 6 may be appropriately selected from a metal coil spring, a leaf spring, an elastic resin member such as a disc spring, rubber, and the like depending on the use environment of the damping member 2 and the like.
  • the damping member 2 is filled with the granular material 3 while leaving the space 4 partially in the hollow body 5 which is a rectangular parallelepiped container, and is also a rod-shaped or plate-shaped vibrating body. 6 is configured to stand upright so that the bottom surface (inner wall surface) of the hollow body 5 is covered with the granular material 3.
  • the vibration control member 2 when vibration in the vertical direction as indicated by the white arrow in both directions occurs in the structure 1 to be controlled, the vibration control member 2 (hollow body 5) similarly vibrates up and down, while the vibration body 6 Swings in the left and right directions starting from the mounting part (lower part).
  • the powder body 3 in the hollow body 5 receives lateral vibration due to the lateral movement of the vibrating body 6, so that it is easy to move without being affected by gravity. It will move more violently depending on the direction.
  • the motion of the granular material 3 that has become more intense promotes that the vibration energy of the structure 1 is converted into energy such as elastic deformation, friction, and collision between the particles (the granular material 3).
  • the vibration of the body 1 is suppressed by the damping action.
  • the vibrating body 6 is configured to resonate in the vibration control target frequency band because the powder body 3 can be moved more intensely.
  • the rod-like or plate-like vibrating body 6 is erected on the bottom surface orthogonal to the vibration direction of the structure 1, and the vibration body 6 is orthogonal to the vibration direction of the structure 1. Vibrate in the direction.
  • the vibration direction of the vibration body 6 may be a direction different from the vibration direction of the structure 1.
  • the vibration body 6 may be attached to an inclined bottom surface.
  • the hollow body 5 which is a rectangular parallelepiped container, is partially filled with the powder body 3 leaving the space 4, and the rod-like or plate-like vibrating body 6 is made up of the powder grain. It is suspended from the upper surface (inner wall surface) of the hollow body 5 so as to be covered with the body 3.
  • the vibration damping member 2 (hollow body 5) similarly vibrates up and down, while the vibration body 6 has its mounting portion (upper part). ) Swings in both the left and right directions. Therefore, the granular material 3 in the hollow body 5 moves more vigorously as in the embodiment shown in FIG. 3, and the vibration damping effect is further increased.
  • the upper portion of the vibrating body 6 exists in the space 4 inside the hollow body 5, not in the granular material 3. Therefore, the pressure of the granular material 3 that hinders the movement of the vibrating body 6 to the left and right sides is smaller than that of the embodiment shown in FIG. 3, and even when the structure 1 vibrates further smaller, It will vibrate reliably.
  • the vibrating body 6 is configured to resonate in the vibration control target frequency band because the powder body 3 can be moved more intensely. Moreover, the vibrating body 6 may be attached to the inclined upper surface.
  • the vibration damping member 2 is a granular material that partially leaves the space 4 in the hollow body 5 that is a rectangular parallelepiped container. 3 is filled, and a rod-like or plate-like vibrating body 6 is erected such that the bottom surface (inner wall surface) of the hollow body 5 is covered with the granular material 3.
  • the shape of the vibrating body 6 is asymmetric with respect to an axis that passes through the attachment portion of the vibrating body 6 (the base point of vibration of the vibrating body 6) and is parallel to the vibration direction of the structure 1. Yes.
  • the vibrating body 6 is provided so that it may become asymmetrical in the left-right direction of a figure. That is, in the embodiment shown in FIG. 5, the vibrating body 6 has a shape that is inclined with respect to the vibration direction of the structure 1 even when the vibrating body 6 is not vibrating. In the embodiment shown in FIG. 6, the vibrating body 6 has a shape in which the upper end is bent at a right angle.
  • the vibrating body 6 is provided so as to have an asymmetric shape in the left-right direction in the figure, and therefore the vibration of the structure 1 to be controlled is in the vertical direction as indicated by the white arrow in both directions.
  • the vibration in the lateral direction of the vibrating body 6 is likely to be excited, and the vibrating body 6 vibrates in the lateral direction.
  • a greater vibration damping effect can be obtained.
  • the vibrating body 6 is configured to resonate in the vibration control target frequency band because the powder body 3 can be moved more intensely.
  • FIGS. 7 and 8 The embodiment shown in FIGS. 7 and 8 is similar to the embodiment shown in FIG. 3 in that the damping member 2 is filled with the granular material 3 while leaving the space 4 partially in the hollow body 5 and is in the form of a rod.
  • the plate-like vibrating body 6 is configured to stand so as to be covered with the powder body 3 on the bottom surface (inner wall surface) of the hollow body 5.
  • the vibrating body 6 does not necessarily have a rod shape or a plate shape, and may be a mass body supported by springs between inner wall surfaces on both sides of the hollow body 5, for example.
  • the side surface (inner wall surface) of the hollow body 5 is formed in a state inclined with respect to the vibration direction of the structure 1.
  • the inner wall surface of the hollow body 5 is inclined in one direction, and the longitudinal section of the hollow body 5 is a trapezoid with a short lower side.
  • the inner wall surface is inclined while changing the inclination direction in the middle, and the vertical cross section of the hollow body 5 is a hourglass shape with a narrowed middle (hourglass shape).
  • the vertical cross-sectional shape of the hollow body 5 is such that the side surface (inner wall surface) of the hollow body 5 is inclined with respect to the vibration direction of the structure 1, such as a trapezoid with a short upper side, a parallelogram, and a drum shape with an expanded middle. As long as it is formed, any shape may be sufficient and the side surface (inner wall surface) of the hollow body 5 may be a curved surface.
  • the damping member 2 (hollow body 5) is attached to the upper surface of the structure 1.
  • the vibrator 6 swings in the left and right directions as shown by the two-way black arrow. Due to the movement of the vibrating body 6, the movement in the left-right direction of the powder body 3 in the hollow body 5 is particularly promoted as in the embodiment shown in FIGS. 3 to 6.
  • the vibration of the structure 1 is dissipated as the energy of elastic deformation, friction, collision, etc. between the particles (powder 3) due to the accelerated movement of the powder 3 and the vibration of the structure 1 is suppressed. It will be.
  • the powder body 3 convects in the hollow body 5 as indicated by, for example, the unidirectional black arrows shown in FIGS. 7 and 8 (note that convection is shown in FIGS. 6 can also occur in the embodiment shown in FIG.
  • Convection causes dissipation of vibration energy due to elastic deformation, friction, collision, etc. between the granular material 3 descending along the inner wall surface of the hollow body 5 and the inner wall surface, but the inner wall surface is inclined.
  • the energy dissipation is increased because the descending due to the convection of the granular material 3 and the inclined inner wall surface come into contact with each other at an angle.
  • the vibration damping member 2 can more reliably exhibit a large vibration damping effect.
  • the vibrating body 6 is configured to resonate in the vibration suppression target frequency band because the powder body 3 can be moved more intensely.
  • the vibration damping member 2 is filled with the powder body 3 while leaving the space 4 partially in the hollow body 5 which is a rectangular parallelepiped container, and also has a rod-like or plate-like vibration.
  • the body 6 is configured to protrude from the inner wall surface of the hollow body 5 in a cantilever manner.
  • the hollow body 5 that is a rectangular parallelepiped container is partially filled with the granular material 3 leaving the space 4, and the vibrating body 6 that is a mass body is a hollow body. 5 is configured to be supported between upper and lower inner wall surfaces via a spring 7.
  • a spring 7 Similar to the embodiment shown in FIGS.
  • the vibrating body 6 is provided so as to be covered with the granular material 3, but the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 is different from the embodiment shown in FIGS. 1 and 2. Differently, a plurality of vibrating bodies 6 are provided in the hollow body 5.
  • the plurality of vibrating bodies 6 are configured to vibrate with different amplitudes. Specifically, in the embodiment shown in FIG. 9, the length of the vibrating body 6 is different, and in the embodiment shown in FIG. 10, the mass of the vibrating body 6 is different. By configuring in this way, the frequency characteristics of the vibration amplitude of the vibrating body 6 are different from each other. Compared to the case where only one vibrating body 6 is provided or a plurality of vibrating bodies 6 having the same configuration are provided, A more reliable damping effect can be exhibited even for small vibrations in a wider frequency range.
  • the vibrating body 6 is configured to resonate in the vibration suppression target frequency band because the powder body 3 can be moved more intensely.
  • the damping member 2 is filled with the granular material 3 while leaving the space 4 partially in the hollow body 5 which is a rectangular parallelepiped container, and is also a rod-shaped or plate-shaped vibrating body.
  • 6 is configured so as to penetrate the bottom surface (inner wall surface) of the hollow body 5.
  • One end of the vibrating body 6 is covered with the granular material 3 inside the hollow body 5, and the other end protrudes to the outside of the hollow body 5.
  • a through-hole that is slightly larger than the cross section of the vibrating body 6 is formed on the bottom surface of the hollow body 5, and a flange (not shown) is formed around the vibrating body 6. Can be provided.
  • the dropping of the granular material 3 from the gap between the vibrating body 6 and the through hole can be achieved by making the width of the gap between the vibrating body 6 and the through hole smaller than the diameter of the granular body 3, This can be prevented by covering the gap between the through hole with an elastic body such as rubber.
  • the end portion of the vibrating body 6 protruding from the hollow body 5 to the external space is not directly affected by the pressure of the granular material 3. Therefore, even if the vibrating body 6 is completely buried in the hollow body 5 so as to be covered with the powder body 3 and is difficult to vibrate due to the pressure of the powder body, the vibrating body 6 is reliably Can vibrate. Therefore, according to the damping member 2 of this embodiment, the damping effect can be exhibited even when the vibration of the structure 1 is small.
  • FIG. 11 corresponds to the embodiment in which the vibrating body 6 of the embodiment shown in FIG. 3 penetrates the inner wall surface of the hollow body 5, but the other embodiment in which the vibrating body 6 is rod-shaped or plate-shaped.
  • the present invention can also be applied to the vibrating body 6 having a configuration. Further, both end portions of the vibrating body 6 may protrude into the space outside the hollow body 5 so that the vibrating body 6 pierces both side surfaces (inner wall surfaces on both sides) of the hollow body 5.
  • the vibrating body 6 is configured to resonate in the vibration control target frequency band because the powder body 3 can be moved more intensely.
  • the structure 1 to be controlled is a stator (stator) of the motor.
  • the hollow body 5 (damping member 2) filled with the powder body 3 is not attached to the structure 1 but is built in the stator (structure 1).
  • the stator is cylindrical, and a plurality of arc-shaped hollow bodies 5 having the same size and filled with the powder particles 3 are formed at equal intervals in the circumferential direction.
  • the plurality of hollow bodies 5 may not necessarily be the same size and may not be formed at equal intervals. .
  • each hollow body 5 only one rod-like or plate-like vibrating body 6 is provided inside each hollow body 5.
  • inside each hollow body 5. A plurality of rod-like or plate-like vibrating bodies 6 are provided.
  • the plurality of vibrating bodies 6 are provided in a so-called radial shape, even when the vibration direction of the stator (structure 1) changes as the rotor (rotor) rotates, the vibration body 6 is stable. A damping effect can be exhibited.
  • this invention is applicable also when the structure 1 is a rotor (rotor), a gearwheel, etc.
  • the hollow body 5 (damping member 2) filled with the powder particles 3 is accommodated in a rotor (rotor), a gear, or the like. It is possible. Since the rotor and the gear rotate, it is preferable to provide a plurality of rod-like or plate-like vibrating bodies 6 radially as in the embodiment shown in FIG.
  • the above embodiment has shown only the case where the vibration direction of the structure 1 is the vertical direction.
  • the vibration damping structure according to the present invention works effectively even when vibrating in the direction or rotational vibration.
  • the granular material 3 is filled in the closed space is shown in the above-described embodiment, it may not be a complete closed space as long as the granular material 3 does not leak.

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Abstract

　本発明は、中空体内での粉粒体の運動を促進することで、振幅が小さい振動に対しても、十分な制振効果を得ることができる制振構造を提供する。本発明の制振構造においては、制振対象である構造体１に制振部材２が設けられる。制振部材２は、中空体５と、中空体５内に上部に部分的に空間４を残して充填されると共に構造体１が振動する際に中空体５内で運動する粉粒体３と、中空体５内に取り付けられて中空体５に対し相対的に振動する振動体６と、により構成される。振動体６は、振動時に粉粒体３に接して力を及ぼす。

Description

制振構造
　本発明は、振動する構造体に有効に用いることができる制振構造に関する。
　モータや発電機のステータやロータ、或いは減速機などの歯車や回転シャフト、自動車等輸送機器の梁部材、更には、建築物の躯体構造、大型機械構造やその固定構造物等は振動する。このような振動している構造体に、粒状や粉状の粉粒体が中空状の閉空間に充填された制振部材を設けることにより、構造体が振動するのを抑止しようとする制振技術は既に開発されている。この技術は、従来から幅広く用いられていた粘弾性体等の制振材や動吸振器などを用いる技術では対処できない分野で、実際に採用されている。また、このような技術は、特許文献１、特許文献２等としても提案されている。
　特許文献１記載の技術は、粉粒体材料が充填された制振部材をモータに固定することによって、様々な周波数やレベル特性のモータ振動を低減しようとしている。また、特許文献２記載の技術は、タイミングベルトと噛み合って動力を伝達するタイミングプーリに空洞を設け、その空洞内に粉粒体を移動可能に配設することで、タイミングベルトとプーリの噛み合いによる振動を減衰させて騒音を低減しようとしている。
　これらの技術を採用すれば確かに制振効果を得ることはできる。しかしながら、粉粒体による制振効果は非線形特性を有するという特徴があるため、単に粉粒体を中空部に充填するだけでは、条件によっては確実な制振効果を得ることができないという問題がある。
　また、これらの技術によっては、小さい振幅に対しては十分な制振効果を得ることができない。粉粒体による制振効果は、粉粒体が振動により運動し、互いに衝突、変形、摩擦することによって発現される。特に鉛直方向の振動を対象にする場合には、粉粒体が重力に抵抗して運動する必要があるので、制振効果を得るために１Ｇ以上の振動加速度が必要という問題があった。
日本国特開２０００－４６１０３号公報 日本国特開平６－２８８４６３号公報
　本発明は、これら従来の問題を解決するためになされたものであり、中空体内での粉粒体の運動を促進することにより、振幅が小さい振動に対しても十分な制振効果を得ることができる制振構造を提供することを課題とする。
　本発明は、制振対象である構造体に制振部材が設けられる制振構造であって、前記制振部材は、中空体と、前記中空体内に部分的に空間を残して充填されると共に前記構造体が振動する際に前記中空体内で運動する粉粒体と、前記中空体に取り付けられると共に前記構造体が振動する際に前記中空体に対し相対的に振動して前記粉粒体に接して力を及ぼす振動体と、から構成されることを特徴とする。
　本発明においては、前記振動体は、前記中空体より大きな振幅または異なる位相で振動することが好ましい。
　また、本発明においては、前記振動体の振動方向が前記構造体の振動方向とは異なるように、前記振動体が前記中空体に取り付けられていることが好ましい。
　また、本発明においては、前記振動体は、前記振動体が前記中空体に取り付けられた点を通ると共に前記構造体の振動方向と平行な軸に対して、形状または質量分布が非対称となるように設けられていることが好ましい。
　また、本発明においては、前記中空体の内壁面は、前記構造体の振動方向に対して傾いた状態で形成されていることが好ましい。
　また、本発明においては、前記振動体は前記中空体に複数設けられており、前記構造体が振動する際に前記複数の振動体がそれぞれ異なる振幅で振動するように構成されていることが好ましい。
　また、本発明においては、前記振動体は、前記中空体を遊貫して少なくとも一方の端部が前記中空体から外部へ突出するように設けられることが好ましい。
　本発明によると、構造体が振動する際に粉粒体に接して力を及ぼすように設けられた振動体が中空体内で振動して、中空体内での粉粒体の運動を促進させるので、中空体内部に単に粉粒体を充填した場合と比較して、粉粒体はより激しく運動することになる。このように、粉粒体が互いに衝突、弾性変形、摩擦することによって、構造体の振動エネルギーを吸収することができ、振動加速度が１Ｇ未満の小さな振動であっても、制振効果を確実に発現することができる。
　また、本発明において、振動体が中空体より大きな振幅または異なる位相で振動すると、振動体の振動を受けて粉粒体はより激しく運動することになる。このように、粉粒体が互いに衝突、弾性変形、摩擦することによって、構造体の振動エネルギーを吸収することができ、振動加速度が１Ｇ未満の小さな振動であっても、制振効果を確実に発現することができる。
　また、本発明において、振動体の振動方向が構造体の振動方向とは異なるように、振動体が前記中空体に取り付けられていると、構造体が振動する方向が鉛直方向であっても、粉粒体が重力の影響を受けることが少ない方向、すなわち、鉛直方向以外にも振動する。従って、中空体内での粉粒体の運動を確実に促進させることができ、構造体の振動が小さい場合であっても、より確実に制振効果を発現することができる。
　また、本発明において、振動体が中空体に取り付けられた点を通ると共に構造体の振動方向と平行な軸に対して、形状または質量分布が非対称となるように設けられていると、構造体の振動を受けて、振動体が構造体の振動方向とは異なる方向に、より確実により大きく振動する。このように、振動体が、構造体の振動方向の軸に対してアンバランスな構造となるように設けられているため、制振対象となる構造体の振動が小さい場合であっても、より確実に制振効果を発現することができる。
　また、本発明において、中空体の内壁面は、前記構造体の振動方向に対して傾いた状態で形成されていると、振動体の振動の影響を受けて中空体内で振動し対流する粉粒体が傾斜した内壁面に接触して、構造体の振動方向に対する制振効果を中空体に伝達しやすい。その結果、制振対象となる構造体の振動が小さい場合であっても、より確実に制振効果を発現することができる。
　また、本発明において、振動体は中空体に複数設けられており、構造体が振動する際に複数の振動体がそれぞれ異なる振幅で振動すると、各振動体の振動振幅の周波数特性が異なるので、より広い周波数の範囲における小さな振動に対しても、確実に制振効果を発現することができる。
　また、本発明において、振動体が、中空体を遊貫して少なくとも一方の端部が中空体から外部へ突出するように設けられると、振動体が中空体内では粉粒体内に埋まり、その粉粒体の重量を受けて振動しにくい場合であっても、中空体外部の空間に突出した振動体の端部が確実に振動する。その結果、振動体が振動するので、確実に制振効果を発現することができる。
棒状または板状の振動体が中空体の内壁面から片持ち方式で突出した、本発明の実施形態の縦断面図である。 質量体である振動体が中空体の上下の内壁面間にバネにより支持された状態で設けられた、本発明の実施形態の縦断面図である。 棒状または板状の振動体が中空体の底面に立設された、本発明の実施形態の縦断面図である。 棒状または板状の振動体が中空体の上面から垂下された、本発明の実施形態の縦断面図である。 棒状または板状の振動体が傾斜した状態で中空体の底面に立設された、本発明の実施形態の縦断面図である。 棒状または板状の上端が直角に折れ曲がった振動体が、中空体の底面に立設された、本発明の実施形態の縦断面図である。 中空体の内壁面が傾斜した、本発明の実施形態の縦断面図である。 中空体の内壁面が途中で傾斜方向を変えて傾斜した、本発明の実施形態の縦断面図である。 長さが異なる棒状または板状の振動体が複数設けられた、本発明の実施形態の縦断面図である。 質量が異なる振動体がバネにより支持された状態で複数設けられた、本発明の実施形態の縦断面図である。 棒状または板状の振動体が中空体を貫通して外部へと突出するように設けられた、本発明の実施形態の縦断面図である。 モータのステータに制振部材が内蔵された、本発明の実施形態の縦断面図である。 モータのステータに制振部材が内蔵された、本発明の異なる実施形態の縦断面図である。
　以下、添付図面に示す実施形態に基づいて、本発明を更に詳細に説明する。
　まず、制振対象となる構造体１の振動方向と平行する側面に制振部材２が取り付けられた実施形態について説明する。尚、制振対象となる構造体１の外部に制振部材２を設ける場合については、構造体１の側面に制振部材２を取り付けた実施形態について主に説明するが、構造体１の上面等その他の部位に制振部材２を取り付けても制振効果を発現できることは勿論である。また、図１～１１に示す実施形態において、制振対象となる構造体１は、例えば、モータや発電機のステータ、建築物の躯体構造などである。
　図１に示す実施形態において、制振部材２は、直方体形状の容器である中空体５に部分的に空間４を残して粉粒体３が充填されると共に、棒状または板状の振動体６が中空体５の内壁面から片持ち方式で突出するように構成されている。振動体６は、粉粒体３で被覆されるように配置されており、振動時に粉粒体３に接して力を及ぼすことができる。粉粒体３は、中空体５に部分的に空間４を残して充填されているため、中空体５内で運動可能である。尚、粉粒体３および中空体５は、鋼、アルミなどの金属、プラスチック、ゴムなどの樹脂、ガラス、焼結体などのセラミックス等で形成されている。また、本発明で説明される粉粒体３とは、粉状体或いは粒状体のことを示しており、粉状体と粒状体の混合物だけではなく、粉状体、粒状体のいずれかであっても良い。
　この実施形態の場合、構造体１に両方向白矢印で示すような上下方向の振動が発生すると、制振部材２（中空体５）も同様に上下に振動する。中空体５の内壁面に片持ち方式で取り付けられた振動体６は、その取付部を基点として、より大きく上下に振動する。中空体５内の粉粒体３は、中空体５から振動を受けることに加え、振動体６からも振動を受けるために、さらに激しく運動する。
　より激しくなった粉粒体３の運動により、構造体１の振動エネルギーは、粒子（粉粒体３）間の弾性変形、摩擦、衝突などのエネルギーに変換される。従って、振動エネルギーが散逸するので、制振作用が発現して、構造体１の振動は抑制されることとなる。
　尚、振動体６は、制振対象周波数帯域において共振するように構成されていることが、粉粒体３をより激しく運動させることができるので好ましい。
　図２に示す実施形態においては、制振部材２が、直方体形状の容器である中空体５に部分的に空間４を残して粉粒体３が充填されると共に、質量体である振動体６が中空体５の上下の内壁面間にバネ７を介して支持されるよう構成されている。振動体６は、粉粒体３で被覆されるように配置されている。その他の構成は図１に示す実施形態と同様である。
　この実施形態でも、制振対象となる構造体１に両方向白矢印で示すような上下の振動が発生すると、制振部材２（中空体５）も同様に上下に振動し、中空体５の内壁面にバネ７により支持された振動体６もまた上下により大きく振動する。中空体５内の粉粒体３は、中空体５から振動を受けることに加え、振動体６の動きによりその運動を促進されるために、更に大きく動くことになる。
　これにより、構造体１の振動エネルギーは、粒子（粉粒体３）間の弾性変形、摩擦、衝突などのエネルギーに変換される。すなわち、振動エネルギーが散逸するので、構造体１の振動は制振作用によって抑制されることとなる。尚、この実施形態でも、振動体６は制振対象周波数帯域において共振するように構成されていることが、粉粒体３をより激しく運動させることができるので好ましい。また、振動体６を支持するバネ７は、金属製のコイルバネ、板バネ、皿バネやゴムなどの弾性樹脂部材などから、制振部材２の使用環境などによって適宜選択すれば良い。
　図３に示す実施形態においては、制振部材２が、直方体形状の容器である中空体５に部分的に空間４を残して粉粒体３が充填されると共に、棒状または板状の振動体６が中空体５の底面（内壁面）に粉粒体３で被覆されるようにして立設されるよう構成されている。
　この実施形態では、制振対象となる構造体１に両方向白矢印で示すような上下方向の振動が発生すると、制振部材２（中空体５）が同様に上下に振動する一方、振動体６はその取付部（下部）を基点として左右両方向に揺れ動く。中空体５内の粉粒体３は、中空体５から振動を受けることに加え、振動体６の横方向の動きにより横方向の振動を受けるために、重力の影響を受けず運動しやすい横方向により一層激しく動くことになる。
　より一層激しくなった粉粒体３の運動により、構造体１の振動エネルギーが、粒子（粉粒体３）間の弾性変形、摩擦、衝突などのエネルギーへと変換されることが促進され、構造体１の振動は制振作用によって抑制されることとなる。尚、この実施形態でも、振動体６は、制振対象周波数帯域において共振するように構成されていることが、粉粒体３をより激しく運動させることができるので好ましい。
　尚、図３に示す実施形態では、棒状または板状の振動体６は、構造体１の振動方向と直交する底面に立設されており、振動体６は構造体１の振動方向と直交する方向に振動する。しかしながら、振動体６の振動方向は構造体１の振動方向と異なる方向であれば良く、例えば、振動体６は傾斜する底面に取り付けられていても良い。
　図４に示す実施形態においては、直方体形状の容器である中空体５に、部分的に空間４を残して粉粒体３が充填されると共に、棒状または板状の振動体６が、粉粒体３で被覆されるようにして中空体５の上面（内壁面）から垂下されている。
　この実施形態では、構造体１に両方向白矢印で示すような上下の振動が発生すると、制振部材２（中空体５）が同様に上下に振動する一方、振動体６はその取付部（上部）を基点として左右両方向へ揺れ動く。従って、中空体５内の粉粒体３は、図３に示す実施形態と同様に一層激しく運動することとなり、制振効果はより大きくなる。
　尚、この実施形態では、振動体６の上部が、粉粒体３の中ではなく、中空体５内部の空間４内に存在する。従って、振動体６の左右両側への動きを阻害するような粉粒体３の圧力は図３に示す実施形態より小さく、構造体１が更に小さく振動する場合であっても、振動体６は確実に振動することになる。
　尚、この実施形態でも、振動体６は、制振対象周波数帯域において共振するように構成されていることが、粉粒体３をより激しく運動させることができるので好ましい。また、振動体６は傾斜する上面に取り付けられていても良い。
　図５および図６に示す実施形態においては、図３に示す実施形態と同様に、制振部材２が、直方体形状の容器である中空体５に、部分的に空間４を残して粉粒体３が充填されると共に、棒状または板状の振動体６が中空体５の底面（内壁面）に粉粒体３で被覆されるようにして立設されるよう構成されている。但し、これらの実施形態では、振動体６の形状が、振動体６の取付部（振動体６の振動の基点）を通ると共に構造体１の振動方向と平行な軸に対して非対称となっている。分かりやすく説明すると、図５および図６に示す実施形態においては、振動体６が、図の左右方向において非対称となるように設けられている。つまり、図５に示す実施形態では、振動体６は振動していない状態でも、構造体１の振動方向に対して傾いた状態となるような形状を有している。図６に示す実施形態では、振動体６は、上端が直角に折れ曲がった形状を有している。
　これらの実施形態では、振動体６が、図の左右方向において非対称形状を有するように設けられているので、制振対象となる構造体１の振動が両方向白矢印で示すように上下方向であっても、振動体６の横方向の振動が励起されやすくなり、振動体６は横方向に振動することになる。その結果、図３に示す実施形態同様に、より大きな制振効果を得ることができる。
　尚、振動体６の形状だけでなく、振動体６の質量分布が非対称であってもよい。
　また、これらの実施形態でも、振動体６は、制振対象周波数帯域において共振するように構成されていることが、粉粒体３をより激しく運動させることができるので好ましい。
　図７および図８に示す実施形態は、図３に示す実施形態と同様に、制振部材２が、中空体５に部分的に空間４を残して粉粒体３が充填されると共に、棒状または板状の振動体６が中空体５の底面（内壁面）に粉粒体３で被覆されるようにして立設されるよう構成されている。尚、これらの実施形態では、振動体６は必ずしも棒状または板状でなくてもよく、例えば中空体５の両側の内壁面間にバネにより支持された質量体であってもよい。
　これらの実施形態が図３に示す実施形態と異なるのは、中空体５の側面（内壁面）が、構造体１の振動方向に対して傾いた状態で形成されていることである。図７に示す実施形態では、中空体５の内壁面が一方向に傾斜しており、中空体５の縦断面は下辺が短い台形である。また、図８に示す実施形態では、内壁面が途中で傾斜方向を変えて傾斜しており、中空体５の縦断面は中間がくびれた鼓形（砂時計形）である。中空体５の縦断面形状は、上辺が短い台形、平行四辺形、中間が膨れた太鼓形等、中空体５の側面（内壁面）が、構造体１の振動方向に対して傾いた状態で形成されておればどのような形状であってもよく、中空体５の側面（内壁面）が曲面であってもよい。
　尚、これらの実施形態では、中空体５の側面が傾斜しているので、制振部材２（中空体５）は構造体１の上面に取り付けられている。しかしながら、中空体５の側壁を分厚くすることや、中空体５の側面のうち構造体１への取付面を垂直面とすることで、構造体１の側面に制振部材２を取り付けることも可能である。
　これらの実施形態でも、構造体１に両方向白矢印で示すような上下の振動が発生すると、振動体６は両方向黒矢印で示すように左右両方向へ揺れ動く。この振動体６の動きにより、図３～図６に示す実施形態同様に、中空体５内の粉粒体３の左右方向の動きが特に促進される。
　促進された粉粒体３の運動により、構造体１の振動エネルギーは、粒子（粉粒体３）間の弾性変形、摩擦、衝突などのエネルギーとして散逸され、構造体１の振動は抑制されることとなる。
　更に、振動体６の動きを受けて、粉粒体３は中空体５内で、例えば図７および図８に示す一方向黒矢印で示すように対流する（尚、対流は、図３～図６に示す実施形態においても生じうる）。対流によって、中空体５の内壁面に沿って下降する粉粒体３と内壁面との間で、弾性変形、摩擦、衝突などによる振動エネルギーの散逸が発現するが、内壁面が傾斜している場合には、粉粒体３の対流による下降と傾斜内壁面が角度を持って接するため、エネルギー散逸が拡大される。その結果、構造体１の振動が小さい場合であっても、制振部材２によってより確実に大きな制振効果を発現することができる。
　尚、これらの実施形態でも、振動体６は、制振対象周波数帯域において共振するように構成されていることが、粉粒体３をより激しく運動させることができるので好ましい。
　図９に示す実施形態においては、制振部材２が、直方体形状の容器である中空体５に、部分的に空間４を残して粉粒体３が充填されると共に、棒状または板状の振動体６が中空体５の内壁面から片持ち方式で突出するように構成されている。また、図１０に示す実施形態においては、直方体形状の容器である中空体５に、部分的に空間４を残して粉粒体３が充填されると共に、質量体である振動体６が中空体５の上下の内壁面間にバネ７を介して支持されるよう構成されている。これらの実施形態では、図１および図２に示す実施形態と同様に、振動体６が粉粒体３で被覆されるように設けられているが、図１および図２に示す実施形態とは異なり、複数の振動体６が中空体５内に設けられている。
　図９および図１０に示す実施形態においては、構造体１が振動する際に、複数の振動体６がそれぞれ異なる振幅で振動するように構成されている。具体的には、図９に示す実施形態では振動体６の長さがそれぞれ異なり、図１０に示す実施形態では振動体６の質量がそれぞれ異なる。このように構成することで、振動体６の振動振幅の周波数特性がそれぞれ異なるものとなり、一つだけの振動体６を設ける場合、または同じ構成の振動体６を複数設ける場合と比較して、より広い周波数の範囲における小さな振動に対しても更に確実な制振効果を発現することができる。
　尚、これらの実施形態でも、振動体６は、制振対象周波数帯域において共振するように構成されていることが、粉粒体３をより激しく運動させることができるので好ましい。
　図１１に示す実施形態においては、制振部材２が、直方体形状の容器である中空体５に部分的に空間４を残して粉粒体３が充填されると共に、棒状または板状の振動体６が中空体５の底面（内壁面）を遊貫するように設けられるように構成されている。振動体６の一方の端部は中空体５の内部で粉粒体３で被覆され、他方の端部は中空体５の外部へ突出する。振動体６の横断面よりやや大きな貫通孔を中空体５の底面に形成し、振動体６の周囲に不図示の鍔を形成すること等により、中空体５を遊貫した状態で振動体６を設けることができる。振動体６と貫通孔の間の隙間からの粉粒体３の脱落は、振動体６と貫通孔の間との隙間の幅を粉粒体３の径より小さくすることや、振動体６と貫通孔との間の隙間をゴム等の弾性体で被覆することにより防止することができる。
　この実施形態において、中空体５から外部空間に突出した振動体６の端部は、粉粒体３の圧力の影響を直接受けない。そのため、中空体５内では振動体６が粉粒体３で被覆されるようにして完全に埋まり、その粉粒体の圧力の影響により振動しにくい場合であっても、振動体６が確実に振動することができる。従って、この実施形態の制振部材２によれば、構造体１の振動が小さい場合であっても制振効果を発現することができる。
　尚、図１１に示す実施形態は、図３に示す実施形態の振動体６が中空体５の内壁面を遊貫したものに相当するが、振動体６が棒状または板状である他の実施形態の振動体６にも応用することができる。また、振動体６が中空体５の両側面（両側の内壁面）を串刺しするように、振動体６の両端部が中空体５外部の空間に突出しても良い。
　尚、この実施形態でも、振動体６は、制振対象周波数帯域において共振するように構成されていることが、粉粒体３をより激しく運動させることができるので好ましい。
　図１２および図１３に示す実施形態において、制振対象となる構造体１はモータのステータ（固定子）である。これらの実施形態において、粉粒体３が充填された中空体５（制振部材２）は、構造体１に取り付けられるのではなく、ステータ（構造体１）に内蔵されている。ステータは円筒状であり、粉粒体３が充填された複数の同じ大きさの円弧状の中空体５が、円周方向に等間隔で形成されている。尚、複数の中空体５が全て同じ大きさで等間隔に形成されていることが好ましいが、中空体５は必ずしも同じ大きさでなくても良く、また等間隔に形成されていなくても良い。
　図１２に示す実施形態においては、各中空体５の内部に、棒状または板状の振動体６が一つだけ設けられており、図１３に示す実施形態においては、各中空体５の内部に、棒状または板状の振動体６が複数設けられている。図１３に示す実施形態では、複数の振動体６がいわゆる放射状に設けられているので、ロータ（回転子）の回転に伴ってステータ（構造体１）の振動方向が変化した場合でも、安定した制振効果を発現することができる。
　尚、本発明は、構造体１がロータ（回転子）や歯車等である場合にも適用することができる。具体的には、構造体１がステータである場合と同様に、粉粒体３が充填された中空体５（制振部材２）をロータ（回転子）や歯車等に内蔵することにより対応することが可能である。ロータや歯車は回転するので、図１３に示す実施形態のように、棒状または板状の振動体６を放射状に複数設けることが好ましい。
　尚、従来技術においては鉛直方向の小さい振動に対する制振効果の劣化がより著しいため、上記した実施形態では、構造体１の振動方向が鉛直方向である場合のみを示したが、水平方向または斜め方向に振動する場合や回転振動に対しても、本発明による制振構造は有効に作用する。また、上記した実施形態では、粉粒体３が閉空間に充填される場合のみが示されているが、粉粒体３が漏出しない限りにおいて、完全な閉空間でなくても良い。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られず、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することが可能である。本出願は２００９年４月９日出願の日本特許出願（特願２００９－０９５０８１）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
１…構造体
２…制振部材
３…粉粒体
４…空間
５…中空体
６…振動体
７…バネ

Claims (7)

  1. 　制振対象である構造体に制振部材が設けられる制振構造であって、
    　前記制振部材は、中空体と、前記中空体内に部分的に空間を残して充填されると共に前記構造体が振動する際に前記中空体内で運動する粉粒体と、前記中空体に取り付けられると共に前記構造体が振動する際に前記中空体に対し相対的に振動して前記粉粒体に接して力を及ぼす振動体と、から構成されることを特徴とする制振構造。
  2. 　前記振動体は、前記中空体より大きな振幅または異なる位相で振動することを特徴とする請求項１記載の制振構造。
  3. 　前記振動体の振動方向が前記構造体の振動方向とは異なるように、前記振動体が前記中空体に取り付けられていることを特徴とする請求項１または２記載の制振構造。
  4. 　前記振動体は、前記振動体が前記中空体に取り付けられた点を通ると共に前記構造体の振動方向と平行な軸に対して、形状または質量分布が非対称となるように設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の制振構造。
  5. 　前記中空体の内壁面は、前記構造体の振動方向に対して傾いた状態で形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の制振構造。
  6. 　前記振動体は前記中空体に複数設けられており、前記構造体が振動する際に前記複数の振動体がそれぞれ異なる振幅で振動するように構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の制振構造。
  7. 　前記振動体は、前記中空体を遊貫して少なくとも一方の端部が前記中空体から外部へ突出するように設けられることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の制振構造。
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