WO2020054117A1 - 振動減衰装置及び電動アクチュエータ - Google Patents

振動減衰装置及び電動アクチュエータ Download PDF

Info

Publication number
WO2020054117A1
WO2020054117A1 PCT/JP2019/016148 JP2019016148W WO2020054117A1 WO 2020054117 A1 WO2020054117 A1 WO 2020054117A1 JP 2019016148 W JP2019016148 W JP 2019016148W WO 2020054117 A1 WO2020054117 A1 WO 2020054117A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
shaft
vibration
unit
support
damping device
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/016148
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
雄貴 森崎
康寛 齋木
大山 健一
Original Assignee
三菱重工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱重工業株式会社 filed Critical 三菱重工業株式会社
Priority to US17/274,863 priority Critical patent/US11444511B2/en
Priority to EP19859223.0A priority patent/EP3835616A1/en
Publication of WO2020054117A1 publication Critical patent/WO2020054117A1/ja

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/04Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with electromagnetism
    • B06B1/045Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with electromagnetism using vibrating magnet, armature or coil system
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/24Casings; Enclosures; Supports specially adapted for suppression or reduction of noise or vibrations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/08Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with magnetostriction
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C13/00Control systems or transmitting systems for actuating flying-control surfaces, lift-increasing flaps, air brakes, or spoilers
    • B64C13/24Transmitting means
    • B64C13/26Transmitting means without power amplification or where power amplification is irrelevant
    • B64C13/28Transmitting means without power amplification or where power amplification is irrelevant mechanical
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C13/00Control systems or transmitting systems for actuating flying-control surfaces, lift-increasing flaps, air brakes, or spoilers
    • B64C13/24Transmitting means
    • B64C13/38Transmitting means with power amplification
    • B64C13/50Transmitting means with power amplification using electrical energy
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/002Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion characterised by the control method or circuitry
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/005Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion using electro- or magnetostrictive actuation means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H25/00Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20Screw mechanisms
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H25/00Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20Screw mechanisms
    • F16H25/24Elements essential to such mechanisms, e.g. screws, nuts
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/06Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F2222/00Special physical effects, e.g. nature of damping effects
    • F16F2222/06Magnetic or electromagnetic
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F2228/00Functional characteristics, e.g. variability, frequency-dependence
    • F16F2228/06Stiffness
    • F16F2228/066Variable stiffness
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F2230/00Purpose; Design features
    • F16F2230/18Control arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H25/00Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20Screw mechanisms
    • F16H2025/2031Actuator casings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H25/00Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20Screw mechanisms
    • F16H2025/2062Arrangements for driving the actuator
    • F16H2025/2075Coaxial drive motors

Definitions

  • the present invention relates to a vibration damping device and an electric actuator.
  • Patent Literature 1 describes an example of a vibration damping device that attenuates torque fluctuation and torsional vibration of a rotating body that rotates by receiving torque.
  • the conventional hydraulic actuator uses a hydraulic pressure as a drive source, so that the hydraulic oil has a function of damping vibration.
  • the electric actuator has no vibration damping device.
  • the present invention has been made in view of the above, and has as its object to provide a vibration damping device and an electric actuator that dampen vibration in a wide frequency band.
  • the vibration damping device of the present invention is provided between a first support portion and a second support portion provided to face the first support portion, and a vibration absorbing portion which expands and contracts by electricity, and It is characterized by comprising: a measuring unit that measures vibration; and a control unit that electrically controls the vibration absorbing unit so as to cancel the vibration of the second support unit measured by the measuring unit.
  • the frequency of expansion and contraction of the vibration absorbing section can be varied by electrically controlling the vibration absorbing section, vibration in a wide frequency band can be attenuated.
  • the frequency of expansion and contraction of the vibration absorbing unit is electrically controlled based on the frequency of vibration of the second support unit measured in real time, it is possible to more suitably attenuate the vibration.
  • the vibration absorbing section includes a magnetostrictive member that connects the first support section and the second support section, and the magnetostriction in which a direction in which the first support section and the second support section face each other is an axial direction. And at least one coil provided on the outer periphery of the member, and it is preferable that the control unit controls a current flowing through the coil.
  • the magnetostrictive member can be expanded and contracted by causing a current to flow through the coil and generating a magnetic field in the magnetostrictive member. Can be expanded and contracted. This makes it possible to attenuate the vibration. Further, since the magnetostrictive member has a high response and a wide range of corresponding frequencies, it is possible to attenuate vibration in a wider frequency band.
  • a plurality of the coils are provided in the axial direction.
  • the vibration absorbing section includes an electrostrictive member that connects the first support section and the second support section, and the control section controls a voltage applied to the electrostrictive member.
  • the electrostrictive member by applying a voltage directly to the electrostrictive member, the electrostrictive member can be expanded and contracted. Therefore, the voltage is applied to the electrostrictive member based on the vibration frequency of the second support portion measured in real time. Can be applied to expand and contract. This makes it possible to attenuate the vibration. Further, by directly applying a voltage to the electrostrictive member, the expansion and contraction of the vibration absorbing portion can be more appropriately controlled.
  • the electrostrictive member is a laminate in which a plurality of electrostrictive members are stacked in a direction in which the first support portion and the second support portion face each other.
  • the amount of expansion and contraction of the electrostrictive member can be increased.
  • the electric actuator of the present invention includes the vibration damping device and an electric unit that operates by electricity, wherein the electric unit includes a housing that is a fixed side, and an opposite side of the fixed side with respect to the housing.
  • the electric unit includes a housing that is a fixed side, and an opposite side of the fixed side with respect to the housing.
  • a shaft that is movable in an axial direction that is a direction toward the movable side, and a driving unit that is provided between the housing and the shaft and drives the shaft with respect to the housing. I do.
  • vibration of the electric actuator in a wide frequency band can be attenuated. Further, since the frequency of expansion and contraction of the vibration absorbing section is electrically controlled based on the frequency of vibration of the second support section measured in real time, vibration of the electric actuator can be more appropriately attenuated.
  • the drive unit is connected to the housing, a screw shaft that rotates around an axis, a nut attached to the screw shaft, and a drive source that drives the rotation of the screw shaft, the shaft, It is preferable that the nut is fixed to the nut and linearly moves in the axial direction via the nut by rotation of the screw shaft.
  • the shaft includes a first shaft and a second shaft movable in an axial direction with respect to the first shaft, wherein the first support portion includes the first shaft, and the second support Preferably, the portion includes the second shaft, and the vibration absorbing portion is provided between the first shaft and the second shaft.
  • the vibration can be attenuated on the shaft that is the movable side in the electric actuator, so that the transmission of the vibration to the fixed side can be further suppressed.
  • the shaft includes a first shaft and a second shaft movable in an axial direction with respect to the first shaft
  • the first support unit includes the drive unit
  • the second support unit Preferably includes the second shaft
  • the vibration absorbing unit includes the first shaft provided between the driving unit and the second shaft.
  • the structure of the electric actuator can be made simpler.
  • the first support section includes the housing
  • the second support section includes the drive section
  • the vibration absorbing section is provided between the housing and the drive section.
  • the structure of the electric actuator can be made simpler.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an electric actuator including the vibration damping device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a graph illustrating an example of an excitation waveform by the vibration damping device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an electric actuator including the vibration damping device according to the second embodiment.
  • the electric actuators 1 and 2 shown in the following embodiments are actuators that use electricity for power.
  • the electric actuators 1 and 2 are provided between the body B of the aircraft and the control surface R in the following embodiments.
  • the fixed side is the body B side
  • the movable side is the control surface R side.
  • the electric actuators 1 and 2 expand and contract by converting, for example, the rotational force of an electric motor into linear movement on the movable side.
  • the vibration damping devices 10 and 60 shown in the following embodiments absorb vibrations such as flutter and buzz on the control surface R of the aircraft, which are applied to the electric actuators 1 and 2.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an electric actuator including the vibration damping device according to the first embodiment.
  • the electric actuator 1 includes a vibration damping device 10 and a motor unit 12.
  • the motor unit 12 operates by electricity.
  • the electric unit 12 includes a driving unit 14, a housing 16, and a shaft 18.
  • the drive unit 14 includes a drive source 20, a screw shaft 22, and a nut 24 in the present embodiment.
  • the drive source 20 is, for example, an electric motor.
  • the drive shaft 20a of the drive source 20 is connected to one end of the screw shaft 22 via a shaft coupling 26.
  • the drive source 20 is provided on the body B side of the housing 16 in the present embodiment.
  • the screw shaft 22 is provided inside the housing 16 along the axial direction AD.
  • the screw shaft 22 is connected to the housing 16 via a rolling bearing 28 provided in a radial direction.
  • one end of the screw shaft 22 is connected to a drive shaft 20 a of the drive source 20 via a shaft coupling 26.
  • the screw shaft 22 is rotated around the axis by the drive source 20.
  • the nut 24 is attached to the screw shaft 22.
  • the nut 24 linearly moves in the axial direction AD due to the rotation of the screw shaft 22.
  • the housing 16 is a member on the fixed side (body B side) of the electric actuator 1.
  • the housing 16 is connected to the body B.
  • the housing 16 has a cylindrical shape that accommodates the drive source 20, the screw shaft 22, the nut 24, and a part of the shaft 18.
  • the shaft 18 is a member on the movable side (the control surface R side) in the electric actuator 1.
  • the shaft 18 includes a first shaft 32 and a second shaft 34 in the present embodiment.
  • the first shaft 32 has a first tubular portion 32a, a second tubular portion 32b, and a partition 32c.
  • the first tubular portion 32a extends in the axial direction AD from the end on the body B side.
  • the second cylindrical portion 32b extends in the axial direction AD from the end on the control surface R side.
  • the partition 32c is a wall that partitions the first tubular portion 32a and the second tubular portion 32b in the axial direction AD.
  • a part of the screw shaft 22 closer to the control surface R than the nut 24 is provided inside the first tubular portion 32a.
  • the end of the first shaft 32 on the body B side is fixed to the nut 24.
  • the first shaft 32 linearly moves in the axial direction AD via the nut 24 by the rotation of the screw shaft 22. That is, the first shaft 32 linearly moves with respect to the housing 16 via the drive unit 14.
  • the screw shaft 22 has a stopper 22a provided at the tip.
  • the stopper 22a limits the maximum movement amount of the first shaft 32 with respect to the housing 16. Specifically, the movement of the first shaft 32 toward the body B is restricted by the stopper 22a abutting on the partition 32c.
  • the end on the control surface R side of the housing 16 and the peripheral surface of the first shaft 32 are closed by the seal 30.
  • the seal 30 is a reciprocating seal for suppressing entry of dust and the like into the housing 16.
  • the seal 30 is, for example, a dust seal.
  • the second shaft 34 is provided on the control surface R side of the first shaft 32.
  • the second shaft 34 has a columnar shape provided inside the second tubular portion 32b.
  • the second shaft 34 is movable in the axial direction AD with respect to the first shaft 32.
  • the second shaft 34 is connected to the control surface R.
  • the vibration damping device 10 includes a vibration absorbing unit 36, a measuring unit 38, and a control unit 40.
  • the vibration absorbing section 36 is provided between the first supporting section 42 and the second supporting section 44.
  • the second support 44 is provided to face the first support 42.
  • the first support part 42 includes the first shaft 32 in the present embodiment.
  • the second support portion 44 includes the second shaft 34 in the present embodiment.
  • the vibration absorber 36 is provided between the first shaft 32 and the second shaft 34 in the present embodiment. The vibration absorber 36 expands and contracts by electricity.
  • the vibration absorber 36 includes the magnetostrictive member 46 and three coils 48 in the present embodiment.
  • the magnetostrictive member 46 is connected to the first support 42 and the second support 44 in the axial direction AD.
  • the first support portion 42 and the second support portion 44 face each other in the axial direction AD.
  • the magnetostrictive member 46 is a columnar member provided by a magnetic material.
  • the magnetic material is, for example, iron.
  • the magnetostrictive member 46 expands and contracts in the axial direction AD by being magnetized with magnetism.
  • the amount of displacement of the magnetostrictive member 46 in the axial direction AD is, for example, about 1% of the length.
  • the response of the magnetostrictive member 46 is on the order of 10 to 100 kHz.
  • the magnetostrictive member 46 is provided inside the second cylindrical portion 32b of the first shaft 32.
  • the magnetostrictive member 46 is connected to the partition 32c of the first shaft 32 at the end on the side of the body B.
  • the magnetostrictive member 46 is connected to an end of the second shaft 34 on the body B side at an end on the control surface R side.
  • the magnetostrictive member 46 is joined to the first shaft 32 and the second shaft 34 by, for example, welding.
  • the coil 48 is provided to face the magnetostrictive member 46 in the radial direction. In the present embodiment, the coil 48 is provided on the outer periphery of the second cylindrical portion 32b of the first shaft 32.
  • the vibration absorber 36 generates a magnetic field parallel to the axial direction AD inside the coil 48 when a current flows through the coil 48.
  • the magnetostrictive member 46 is magnetized by a magnetic field parallel to the axial direction AD generated by the coil 48 and expands and contracts in the axial direction AD.
  • the measuring unit 38 measures the vibration of the second support unit 44.
  • the measuring unit 38 measures the vibration of the second shaft 34 in the present embodiment.
  • the measurement unit 38 includes a sensor 50 and a measurement device 52.
  • the sensor 50 is a strain gauge in the present embodiment.
  • the sensor 50 is provided on a peripheral surface of the second shaft 34.
  • the sensor 50 outputs a signal obtained by the distortion of the second shaft 34 to the measuring device 52.
  • the measuring device 52 measures a change in distortion of the second shaft 34 based on a signal input from the sensor 50.
  • the measuring device 52 measures the vibration of the second shaft 34 based on a change in the distortion of the second shaft 34.
  • the measuring device 52 may be provided inside the electric actuator 1 or may be provided outside.
  • the sensor 50 is a strain gauge, but any sensor may be used as long as it measures vibration of the second shaft 34, and for example, may measure displacement and load. .
  • the control unit 40 includes an analysis unit 54 and a vibration unit 56.
  • the control unit 40 may be provided inside the electric actuator 1 or may be provided outside.
  • the analysis unit 54 may be provided in a control device different from the control unit 40.
  • Control unit 40 includes an arithmetic processing unit that executes a predetermined control program.
  • the arithmetic processing device includes an integrated circuit such as a CPU (Central Processing Unit).
  • the analysis unit 54 acquires data on the vibration of the second shaft 34 measured by the measurement unit 38.
  • the control unit 40 causes the analysis unit 54 to analyze the frequency in real time from the vibration data of the second shaft 34 and calculate the excitation frequency for canceling the vibration of the second shaft 34.
  • the control unit 40 controls a current flowing through the coil 48.
  • the control unit 40 causes the excitation unit 56 to pass the current of the excitation frequency calculated by the analysis unit 54 to the coil 48.
  • the magnetostrictive member 46 repeatedly expands and contracts in the axial direction AD according to the frequency, and cancels the vibration of the second shaft 34. That is, the control unit 40 electrically controls the vibration absorbing unit 36 so as to cancel the vibration of the second shaft 34 measured by the measuring unit 38.
  • the vibration damping device 10 attenuates the vibration applied to the control surface R side of the electric actuator 1.
  • FIG. 2 is a graph illustrating an example of an excitation waveform by the vibration damping device according to the first embodiment.
  • the waveform of the vibration is a sine wave.
  • the vibration damping device 10 can apply vibration to the magnetostrictive member 46 with a waveform obtained by combining waveforms having different frequencies and amplitudes.
  • the magnetostrictive member 46 expands and contracts in the axial direction AD by a displacement amount due to a waveform obtained by combining waveforms having different frequencies and amplitudes.
  • the vibration damping device 10 can attenuate compound vibrations in different frequency bands.
  • the vibration damping device 10 and the electric actuator 1 of the first embodiment since the frequency of expansion and contraction of the vibration absorbing unit 36 can be varied by electrically controlling the vibration absorbing unit 36, a wide frequency band is provided. Can be attenuated. In addition, since the frequency of expansion and contraction of the vibration absorber 36 is electrically controlled based on the frequency of the vibration of the second shaft 34 (the second support portion 44) measured in real time, the vibration can be more appropriately attenuated. is there.
  • the vibration absorption unit 36 connects the first shaft 32 (the first support 42) and the second shaft 34 (the second support 44).
  • the control unit 40 includes a magnetostrictive member 46 and at least one coil 48 provided on the outer periphery of the magnetostrictive member 46 with the direction in which the first shaft 32 and the second shaft 34 face each other in the axial direction AD. Control the current flowing through By applying a current to the coil 48 and generating a magnetic field in the magnetostrictive member 46, the magnetostrictive member 46 can be expanded and contracted. Can be done. This makes it possible to attenuate the vibration. Further, since the magnetostrictive member 46 has a high response and a wide range of corresponding frequencies, it is possible to attenuate vibration in a wider frequency band.
  • the drive unit 14 includes a screw shaft 22 connected to the housing 16 and rotating around the shaft, a nut 24 attached to the screw shaft 22, and a drive source 20 for driving the rotation of the screw shaft 22. Since the nut 18 is provided fixed to the nut 24 and linearly moves in the axial direction AD via the nut 24 by the rotation of the screw shaft 22, the vibration of the electric actuator 1 can be attenuated with a simple configuration. .
  • the shaft 18 includes the first shaft 32 and the second shaft 34 that is movable in the axial direction AD with respect to the first shaft 32, and the first support portion 42 includes the first shaft 32, Since the second supporting portion 44 includes the second shaft 34 and the vibration absorbing portion 36 is provided between the first shaft 32 and the second shaft 34, the vibration is attenuated on the shaft 18 which is the movable side in the electric actuator 1. it can. Thus, transmission of vibration to the fixed side can be further suppressed.
  • the vibration absorber 36 is provided between the first shaft 32 and the second shaft 34, but the vibration absorber 36 may include the first shaft 32. That is, at least a part of the first shaft 32 may be provided by a magnetic material, and the coil 48 may be provided on the outer periphery of the housing 16 so as to face the first shaft 32 in the radial direction.
  • the first support unit 42 includes the drive unit 14
  • the second support unit 44 includes the second shaft 34.
  • the first shaft 32 is provided between the drive unit 14 and the second shaft 34 as in the present embodiment.
  • the first support section 42 includes the drive section 14, the second support section 44 includes the second shaft 34, and the vibration absorbing section 36 is provided between the drive section 14 and the second shaft 34.
  • the structure of the electric actuator 1 can be simplified.
  • the vibration absorbing section 36 may be provided between the housing 16 and the driving section 14.
  • the first support section 42 includes the housing 16
  • the second supporting section 44 includes the driving section 14.
  • the first support section 42 includes the housing 16, the second support section 44 includes the drive section 14, and the vibration absorbing section 36 is provided between the housing 16 and the drive section 14. 1 can be made simpler.
  • a plurality of vibration absorbing units 36 may be provided. Further, in one vibration absorbing portion 36, a plurality of magnetostrictive members 46 may be provided. When a plurality of magnetostrictive members 46 are provided, all the magnetostrictive members 46 are arranged in series in the axial direction AD.
  • the electric actuator 2 and the vibration damping device 60 according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
  • the electric actuator 2 is different from the electric actuator 1 of the first embodiment in the configuration of the shaft 18 and the point that a vibration damping device 60 is provided instead of the vibration damping device 10, and other configurations are the same as those of the first embodiment.
  • the same components as those of the electric actuator 1 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • the shaft 18 includes a first shaft 62 and a second shaft 64 instead of the first shaft 32 and the second shaft 34.
  • the first shaft 62 has a first tubular portion 62a, a second tubular portion 62b, and a partition 62c.
  • the first cylindrical portion 62a extends in the axial direction AD from the end on the side of the body B.
  • the second tubular portion 62b is provided on the control surface R side of the first tubular portion 62a.
  • the partition 62c is a wall that partitions the first tubular portion 62a and the second tubular portion 62b in the axial direction AD.
  • a part of the screw shaft 22 closer to the control surface R than the nut 24 is provided inside the first tubular portion 62a.
  • the end of the first shaft 62 on the body B side is fixed to the nut 24.
  • the stopper 22 a provided at the tip of the screw shaft 22 limits the maximum movement amount of the first shaft 62 with respect to the housing 16. Specifically, the movement of the first shaft 62 toward the machine body B is restricted by the stopper 22a abutting on the partition 62c.
  • the end on the control surface R side of the housing 16 and the peripheral surface of the first shaft 62 are closed by the seal 30.
  • the second shaft 64 is provided on the control surface R side of the first shaft 62.
  • the second shaft 64 includes a columnar shape provided inside the second cylindrical portion 62b, and a flange portion 64a.
  • the flange portion 64a divides the inside of the second tubular portion 62b into the body B side and the control surface R side.
  • the second shaft 34 is movable in the axial direction AD with respect to the first shaft 32.
  • the second shaft 34 is connected to the control surface R.
  • the vibration damping device 60 includes a vibration absorbing unit 66 instead of the vibration absorbing unit 36 of the first embodiment.
  • the vibration absorbing section 66 is provided between the first support section 42 and the second support section 44.
  • the first support portion 42 includes a first shaft 62 in the present embodiment.
  • the second support portion 44 includes a second shaft 64 in the present embodiment.
  • the vibration absorbing section 66 is provided between the first shaft 62 and the second shaft 64.
  • the vibration absorber 36 expands and contracts by electricity.
  • the vibration absorber 66 includes the electrostrictive member 68 in the present embodiment.
  • the electrostrictive member 68 connects the first support 42 and the second support 44.
  • the electrostrictive member 68 is a ring-shaped member provided by a piezoelectric element.
  • the piezoelectric element is, for example, ceramic.
  • the electrostrictive member 68 expands and contracts in the axial direction AD by applying an electric field.
  • the electrostrictive member 68 includes a first stacked body 68a and a second stacked body 68b in which a plurality of electrostrictive members 68 are stacked in the axial direction AD.
  • the first stacked body 68a and the second stacked body 68b are provided inside the second cylindrical portion 62b of the first shaft 62.
  • the first stacked body 68a is connected to the first shaft 62 at the end on the body B side.
  • the first stacked body 68a is connected to the flange portion 64a of the second shaft 64 at an end on the control surface R side.
  • the second stacked body 68b is connected to the flange portion 64a of the second shaft 64 at an end on the side of the body B.
  • the second stacked body 68b is connected to the first shaft 62 at an end on the control surface R side.
  • the first stacked body 68a and the second stacked body 68b are joined to the first shaft 62 and the second shaft 64 by, for example, an adhesive.
  • the control unit 40 controls the voltage applied to the electrostrictive member 68.
  • the control unit 40 causes the vibration unit 56 to apply the voltage of the vibration frequency calculated by the analysis unit 54 to the electrostrictive member 68 based on the vibration of the second shaft 64 measured by the measurement unit 38.
  • the control unit 40 can cause the vibration unit 56 to apply voltages having different frequencies to the first stacked body 68a and the second stacked body 68b.
  • the electrostrictive member 68 repeats expansion and contraction in the axial direction AD according to the frequency.
  • the control unit 40 controls the displacement of each of the first stacked body 68a and the second stacked body 68b in the axial direction AD to be positive and negative symmetric.
  • the flange portion 64a of the second shaft 64 repeatedly moves in the axial direction AD, and cancels the vibration of the second shaft 64. That is, the control unit 40 electrically controls the vibration absorbing unit 66 so as to cancel the vibration of the second shaft 64 measured by the measuring unit 38.
  • the vibration damping device 60 attenuates the vibration applied to the control surface R side of the electric actuator 2.
  • the vibration absorbing unit 66 includes the first shaft 62 (the first supporting unit 42) and the second shaft 64 (the second supporting unit 44). And the control unit 40 controls the voltage applied to the electrostrictive member 68.
  • the electrostrictive member 68 can be expanded and contracted, so that a voltage is applied to the electrostrictive member 68 based on the vibration frequency of the second shaft 64 measured in real time. Can be expanded and contracted. This makes it possible to attenuate the vibration.
  • the expansion and contraction of the vibration absorbing section 66 can be more appropriately controlled.
  • the electrostrictive member 68 is formed by laminating a plurality of electrostrictive members 68 in a direction (axial direction AD) in which the first shaft 62 (first support portion 42) and the second shaft 64 (second support portion 44) face each other. With the laminated body (the first laminated body 68a and the second laminated body 68b), the amount of expansion and contraction of the electrostrictive member 68 can be increased.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Abstract

幅広い周波数帯による振動を減衰する振動減衰装置及び電動アクチュエータを提供する。振動減衰装置10及び電動アクチュエータ1は、第1支持部42と第1支持部42に対向して設けられる第2支持部44との間に設けられ、電気によって伸縮する振動吸収部36と、第2支持部44の振動を計測する計測部38と、計測部38により計測された第2支持部44の振動を打ち消すように、振動吸収部36を電気制御する制御部40と、を備える。

Description

振動減衰装置及び電動アクチュエータ
 本発明は、振動減衰装置及び電動アクチュエータに関する。
 アクチュエータを搭載する装置及び機器の運転及び変形等に伴う振動を減衰することが求められている。特許文献1には、トルクを受けて回転する回転体のトルク変動及びねじり振動を減衰する振動減衰装置の一例が記載されている。
特開2013-92183号公報
 ところで、従来の油圧アクチュエータは、駆動源に油圧を使用するため、作動油が振動を減衰させる機能を有している。これに対し、電動アクチュエータは振動減衰装置を持たない。
 本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、幅広い周波数帯による振動を減衰する振動減衰装置及び電動アクチュエータを提供することを目的とする。
 本発明の振動減衰装置は、第1支持部と前記第1支持部に対向して設けられる第2支持部との間に設けられ、電気によって伸縮する振動吸収部と、前記第2支持部の振動を計測する計測部と、前記計測部により計測された前記第2支持部の振動を打ち消すように、前記振動吸収部を電気制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
 この構成によれば、振動吸収部を電気制御することによって、振動吸収部の伸縮の周波数を可変にできるので、幅広い周波数帯による振動を減衰することが可能である。また、リアルタイムで計測した第2支持部の振動の周波数に基づいて、振動吸収部の伸縮の周波数を電気制御するので、より好適に振動を減衰することが可能である。
 また、前記振動吸収部は、前記第1支持部と前記第2支持部とを接続する磁歪部材と、前記第1支持部と前記第2支持部とが対向する方向を軸方向とする前記磁歪部材の外周に設けられる少なくとも1つのコイルと、を含み、前記制御部は、前記コイルに流す電流を制御することが好ましい。
 この構成によれば、コイルに電流を流し、磁歪部材に磁界を発生させることによって、磁歪部材を伸縮させることができるので、リアルタイムで計測した第2支持部の振動の周波数に基づいて、磁歪部材を伸縮させることができる。これによって、振動を減衰することが可能である。また、磁歪部材は、応答性が高く、対応周波数の範囲が広いため、より幅広い周波数帯による振動を減衰することが可能である。
 また、前記コイルは、前記軸方向に複数並べて設けられることが好ましい。
 この構成によれば、異なる周波数帯による複合した振動を減衰することが可能である。
 また、前記振動吸収部は、前記第1支持部と前記第2支持部とを接続する電歪部材を含み、前記制御部は、前記電歪部材に印加する電圧を制御することが好ましい。
 この構成によれば、電歪部材に直接電圧を印加することによって、電歪部材を伸縮させることができるので、リアルタイムで計測した第2支持部の振動の周波数に基づいて、電歪部材に電圧を印加して伸縮させることができる。これによって、振動を減衰することが可能である。また、電歪部材に直接電圧を印加することによって、振動吸収部の伸縮をより好適に制御することができる。
 また、前記電歪部材は、前記第1支持部と前記第2支持部とが対向する方向に複数の電歪部材を積層した積層体であることが好ましい。
 この構成によれば、電歪部材の伸縮量を拡大することが可能である。
 また、本発明の電動アクチュエータは、前記振動減衰装置と、電気により動作する電動部と、を備え、前記電動部は、固定側となるハウジングと、前記ハウジングに対して、固定側の反対側となる可動側に向かう方向である軸方向に移動可能であるシャフトと、前記ハウジングと前記シャフトとの間に設けられ、前記ハウジングに対して前記シャフトを駆動させる駆動部と、を含むことを特徴とする。
 この構成によれば、振動吸収部を電気制御することによって、振動吸収部の伸縮の周波数を可変にできるので、幅広い周波数帯による電動アクチュエータの振動を減衰することが可能である。また、リアルタイムで計測した第2支持部の振動の周波数に基づいて、振動吸収部の伸縮の周波数を電気制御するので、より好適に電動アクチュエータの振動を減衰することが可能である。
 また、前記駆動部は、前記ハウジングに接続され、軸周りに回転するネジ軸と、前記ネジ軸に取り付けられるナットと、前記ネジ軸の回転を駆動する駆動源と、を含み、前記シャフトは、前記ナットに固定して設けられ、前記ネジ軸の回転により前記ナットを介して前記軸方向に直線運動することが好ましい。
 この構成によれば、簡素な構成によって、電動アクチュエータの振動を減衰することが可能である。
 また、前記シャフトは、第1シャフトと、前記第1シャフトに対して軸方向に移動可能な第2シャフトと、を含み、前記第1支持部は、前記第1シャフトを含み、前記第2支持部は、前記第2シャフトを含み、前記振動吸収部は、前記第1シャフトと前記第2シャフトとの間に設けられていることが好ましい。
 この構成によれば、電動アクチュエータにおいて可動側となるシャフトにおいて振動を減衰できるので、固定側への振動の伝達をより抑制することができる。
 また、前記シャフトは、第1シャフトと、前記第1シャフトに対して軸方向に移動可能な第2シャフトと、を含み、前記第1支持部は、前記駆動部を含み、前記第2支持部は、前記第2シャフトを含み、前記振動吸収部は、前記駆動部と前記第2シャフトとの間に設けられた、前記第1シャフトを含むことが好ましい。
 この構成によれば、電動アクチュエータの構造をより単純にすることができる。
 また、前記第1支持部は、前記ハウジングを含み、前記第2支持部は、前記駆動部を含み、前記振動吸収部は、前記ハウジングと前記駆動部との間に設けられていることが好ましい。
 この構成によれば、電動アクチュエータの構造をより単純にすることができる。
図1は、第1実施形態の振動減衰装置を備える電動アクチュエータを示す模式図である。 図2は、第1実施形態の振動減衰装置による加振波形の一例を示すグラフである。 図3は、第2実施形態の振動減衰装置を備える電動アクチュエータを示す模式図である。
 以下に、本発明に係る振動減衰装置及び電動アクチュエータの実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。なお、以下の実施形態の説明において、同一構成には同一符号を付し、異なる構成には異なる符号を付すものとする。
 以下の各実施形態に示す電動アクチュエータ1、2は、動力に電気を用いたアクチュエータである。電動アクチュエータ1、2は、以下の実施形態において、航空機の機体Bと舵面Rとの間に設けられる。電動アクチュエータ1、2は、固定側が機体B側となり、可動側が舵面R側となる。電動アクチュエータ1、2は、例えば電気モータの回転力を可動側の直線運動に変換することによって伸縮する。以下の実施形態に示す振動減衰装置10、60は、電動アクチュエータ1、2にかかる航空機の舵面Rのフラッタ及びバズ等の振動を吸収する。
[第1実施形態]
 図1及び図2を用いて第1実施形態の電動アクチュエータ1及び振動減衰装置10を説明する。図1は、第1実施形態の振動減衰装置を備える電動アクチュエータを示す模式図である。図1に示すように、電動アクチュエータ1は、振動減衰装置10と、電動部12と、を備える。まず、電動部12の構成について説明する。電動部12は、電気により動作する。電動部12は、駆動部14と、ハウジング16と、シャフト18と、を含む。
 駆動部14は、本実施形態において、駆動源20と、ネジ軸22と、ナット24と、を含む。駆動源20は、例えば電気モータである。駆動源20の駆動軸20aは、本実施形態において、軸継手26を介してネジ軸22の一端に接続される。駆動源20は、本実施形態において、ハウジング16の機体B側に設けられる。ネジ軸22は、ハウジング16の内部において、軸方向ADに沿って設けられる。ネジ軸22は、径方向に設けられた転がり軸受28を介してハウジング16と接続される。ネジ軸22の一端は、本実施形態において、軸継手26を介して駆動源20の駆動軸20aに接続される。ネジ軸22は、駆動源20によって軸周りに回転する。ナット24は、ネジ軸22に取り付けられる。ナット24は、ネジ軸22の回転により軸方向ADに直線運動する。
 ハウジング16は、電動アクチュエータ1において、固定側(機体B側)の部材となる。ハウジング16は、機体Bに接続する。ハウジング16は、駆動源20と、ネジ軸22と、ナット24と、シャフト18の一部と、を収容する筒形状を含む。
 シャフト18は、電動アクチュエータ1において、可動側(舵面R側)の部材となる。シャフト18は、本実施形態において、第1シャフト32と、第2シャフト34と、を含む。第1シャフト32は、第1筒状部32aと、第2筒状部32bと、仕切り32cと、を有する。第1筒状部32aは、機体B側の端部から軸方向ADに延びる。第2筒状部32bは、舵面R側の端部から軸方向ADに延びる。仕切り32cは、第1筒状部32aと第2筒状部32bとを軸方向ADに仕切る壁である。ネジ軸22におけるナット24より舵面R側の一部は、第1筒状部32aの内部に設けられる。第1シャフト32の機体B側の端部は、ナット24に固定される。第1シャフト32は、ネジ軸22の回転によりナット24を介して軸方向ADに直線運動する。すなわち、第1シャフト32は、駆動部14を介してハウジング16に対して直線運動する。ネジ軸22は、先端に設けられるストッパ22aを有する。ストッパ22aは、第1シャフト32のハウジング16に対する最大移動量を制限する。具体的には、ストッパ22aが仕切り32cに当接することよって、第1シャフト32は、機体B側への移動を規制される。ハウジング16の舵面R側の端部と第1シャフト32の周面とは、シール30によって閉塞される。シール30は、ハウジング16内への塵埃等の侵入を抑制する往復動用のシールである。シール30は、例えばダストシールである。第2シャフト34は、第1シャフト32の舵面R側に設けられる。第2シャフト34は、第2筒状部32bの内部に設けられる柱形状を含む。第2シャフト34は、第1シャフト32に対して軸方向ADに移動可能である。第2シャフト34は、舵面Rに接続される。
 次に、振動減衰装置10について説明する。振動減衰装置10は、振動吸収部36と、計測部38と、制御部40と、を含む。
 振動吸収部36は、第1支持部42と第2支持部44との間に設けられる。第2支持部44は、第1支持部42に対向して設けられる。第1支持部42は、本実施形態において、第1シャフト32を含む。第2支持部44は、本実施形態において、第2シャフト34を含む。振動吸収部36は、本実施形態において、第1シャフト32と第2シャフト34との間に設けられる。振動吸収部36は、電気によって伸縮する。
 振動吸収部36は、本実施形態において、磁歪部材46と、3つのコイル48と、を含む。磁歪部材46は、第1支持部42と第2支持部44と軸方向ADに接続する。第1支持部42と第2支持部44とは、軸方向ADに対向する。磁歪部材46は、磁性材料によって設けられる柱形状の部材である。磁性材料は、例えば鉄である。磁歪部材46は、磁性を持って磁化することによって、軸方向ADに伸縮する。磁歪部材46の軸方向ADの変位量は、例えば長さの1%程度である。磁歪部材46の応答性は、10~100kHzオーダーである。磁歪部材46は、本実施形態において、第1シャフト32の第2筒状部32bの内部に設けられる。磁歪部材46は、本実施形態において、機体B側の端部で第1シャフト32の仕切り32cに接続される。磁歪部材46は、本実施形態において、舵面R側の端部において、第2シャフト34の機体B側の端部に接続される。磁歪部材46は、第1シャフト32及び第2シャフト34と、例えば溶接によって接合される。コイル48は、磁歪部材46の径方向に対向して設けられる。コイル48は、本実施形態において、第1シャフト32の第2筒状部32bの外周に設けられる。コイル48は、本実施形態において、3つ設けられるが、少なくとも1つ設けられれば良く、好ましくは2つ以上設けられる。複数のコイル48は、軸方向ADに並べて設けられる。振動吸収部36は、コイル48に電流が流れることによって、コイル48の内側において、軸方向ADに平行な磁界が発生する。磁歪部材46は、コイル48によって発生した軸方向ADに平行な磁界によって磁化して軸方向ADに伸縮する。
 計測部38は、第2支持部44の振動を計測する。計測部38は、本実施形態において、第2シャフト34の振動を計測する。計測部38は、センサ50と、計測装置52と、を含む。センサ50は、本実施形態において、歪みゲージである。センサ50は、第2シャフト34の周面に設けられる。センサ50は、第2シャフト34の歪みによって得られる信号を、計測装置52に出力する。計測装置52は、センサ50から入力される信号に基づいて、第2シャフト34の歪みの変化を計測する。計測装置52は、第2シャフト34の歪みの変化によって、第2シャフト34の振動を計測する。計測装置52は、電動アクチュエータ1の内部に設けてもよいし、外部に設けてもよい。本実施形態において、センサ50は、歪みゲージであるが、第2シャフト34の振動を計測するものであれば、どのようなものであってもよく、例えば、変位及び荷重を計測してもよい。
 制御部40は、解析部54と、加振部56と、を含む。制御部40は、電動アクチュエータ1の内部に設けてもよいし、外部に設けてもよい。例えば、解析部54を、制御部40とは別の制御装置に設けてもよい。制御部40は、予め定められる制御プログラムを実行する演算処理装置を含む。演算処理装置は、例えばCPU(Central Processing Unit)等の集積回路を含む。解析部54は、計測部38により計測された第2シャフト34の振動のデータを取得する。制御部40は、解析部54に、第2シャフト34の振動のデータから周波数をリアルタイムで解析させ、第2シャフト34の振動を打ち消す加振周波数を算出させる。制御部40は、コイル48に流す電流を制御する。制御部40は、加振部56に、解析部54が算出した加振周波数の電流をコイル48に流させる。コイル48の内側の磁界が周波数に合わせて変化することによって、磁歪部材46は、周波数に合わせて軸方向ADに伸縮を繰り返し、第2シャフト34の振動を打ち消す。すなわち、制御部40は、計測部38により計測された第2シャフト34の振動を打ち消すように、振動吸収部36を電気制御する。これにより、振動減衰装置10は、電動アクチュエータ1の舵面R側にかかる振動を減衰する。
 本実施形態において、制御部40は、加振部56に、3つのコイル48に対してそれぞれ異なる周波数の電流を流させることができる。図2は、第1実施形態の振動減衰装置による加振波形の一例を示すグラフである。図2に示すように、例えばコイル1つに所定の周波数及び振幅の電流を流す場合、振動の波形は正弦波となる。コイル2つのそれぞれ異なる周波数及び振幅の電流を流す場合、振動の波形は合成波となる。振動減衰装置10は、コイル48を複数設けることによって、周波数及び振幅の異なる波形が合成された波形による加振を磁歪部材46に対して行うことができる。すなわち、磁歪部材46は、周波数及び振幅の異なる波形が合成された波形による変位量によって、軸方向ADに伸縮する。これにより、振動減衰装置10は、異なる周波数帯による複合した振動を減衰することが可能である。
 以上のように、第1実施形態の振動減衰装置10及び電動アクチュエータ1によれば、振動吸収部36を電気制御することによって、振動吸収部36の伸縮の周波数を可変にできるので、幅広い周波数帯による振動を減衰することが可能である。また、リアルタイムで計測した第2シャフト34(第2支持部44)の振動の周波数に基づいて、振動吸収部36の伸縮の周波数を電気制御するので、より好適に振動を減衰することが可能である。
 また、第1実施形態の振動減衰装置10及び電動アクチュエータ1は、振動吸収部36が、第1シャフト32(第1支持部42)と第2シャフト34(第2支持部44)とを接続する磁歪部材46と、第1シャフト32と第2シャフト34とが対向する方向を軸方向ADとする磁歪部材46の外周に設けられる少なくとも1つのコイル48と、を含み、制御部40が、コイル48に流す電流を制御する。コイル48に電流を流し、磁歪部材46に磁界を発生させることによって、磁歪部材46を伸縮させることができるので、リアルタイムで計測した第2シャフト34の振動の周波数に基づいて、磁歪部材46を伸縮させることができる。これによって、振動を減衰することが可能である。また、磁歪部材46は、応答性が高く、対応周波数の範囲が広いため、より幅広い周波数帯による振動を減衰することが可能である。
 また、コイル48が、軸方向ADに複数並べて設けられることによって、異なる周波数帯による複合した振動を減衰することが可能である。
 また、駆動部14が、ハウジング16に接続され、軸周りに回転するネジ軸22と、ネジ軸22に取り付けられるナット24と、ネジ軸22の回転を駆動する駆動源20と、を含み、シャフト18が、ナット24に固定して設けられ、ネジ軸22の回転によりナット24を介して軸方向ADに直線運動するので、簡素な構成によって、電動アクチュエータ1の振動を減衰することが可能である。
 また、シャフト18が、第1シャフト32と、第1シャフト32に対して軸方向ADに移動可能な第2シャフト34と、を含み、第1支持部42が、第1シャフト32を含み、第2支持部44が、第2シャフト34を含み、振動吸収部36が、第1シャフト32と第2シャフト34との間に設けられるので、電動アクチュエータ1において可動側となるシャフト18において振動を減衰できる。これにより、固定側への振動の伝達をより抑制することができる。
 本実施形態において、振動吸収部36は、第1シャフト32と第2シャフト34との間に設けられるが、振動吸収部36は第1シャフト32を含んでもよい。すなわち、第1シャフト32の少なくとも一部を磁性材料によって設け、第1シャフト32の径方向に対向するようにハウジング16の外周にコイル48を設けてもよい。第1シャフト32を振動吸収部36とする場合、第1支持部42は、駆動部14を含み、第2支持部44は、第2シャフト34を含む。第1シャフト32は、本実施形態と同様に、駆動部14と第2シャフト34との間に設けられる。
 第1支持部42が、駆動部14を含み、第2支持部44が、第2シャフト34を含み、振動吸収部36が、駆動部14と第2シャフト34との間に設けられた、第1シャフト32を含むことによって、電動アクチュエータ1の構造をより単純にすることができる。
 振動吸収部36は、ハウジング16と駆動部14との間に設けられてもよい。振動吸収部36がハウジング16と駆動部14との間に設けられる場合、第1支持部42は、ハウジング16を含み、第2支持部44は、駆動部14を含む。
 第1支持部42が、ハウジング16を含み、第2支持部44は、駆動部14を含み、振動吸収部36が、ハウジング16と駆動部14との間に設けられていることによって、電動アクチュエータ1の構造をより単純にすることができる。
 振動吸収部36は、複数設けられてもよい。また、1つの振動吸収部36において、磁歪部材46は、複数設けられてもよい。磁歪部材46を複数設ける場合、全ての磁歪部材46は、軸方向ADに直列に配置される。
[第2実施形態]
 図3を用いて第2実施形態の電動アクチュエータ2及び振動減衰装置60を説明する。
電動アクチュエータ2は、第1実施形態の電動アクチュエータ1と比較して、シャフト18の構成と、振動減衰装置10の代わりに振動減衰装置60を備える点とにおいて異なり、その他の構成は第1実施形態と同様である。第2実施形態の電動アクチュエータ2において、第1実施形態の電動アクチュエータ1と同一の構成については同一の参照符号を付して説明を省略し、異なる構成について説明する。
 第2実施形態の電動アクチュエータ2において、シャフト18は、第1シャフト32及び第2シャフト34の代わりに第1シャフト62及び第2シャフト64を含む。第1シャフト62は、第1筒状部62aと、第2筒状部62bと、仕切り62cと、を有する。第1筒状部62aは、機体B側の端部から軸方向ADに延びる。第2筒状部62bは、第1筒状部62aの舵面R側に設けられる。仕切り62cは、第1筒状部62aと第2筒状部62bとを軸方向ADに仕切る壁である。ネジ軸22におけるナット24より舵面R側の一部は、第1筒状部62aの内部に設けられる。第1シャフト62の機体B側の端部は、ナット24に固定される。ネジ軸22の先端に設けられるストッパ22aは、第1シャフト62のハウジング16に対する最大移動量を制限する。具体的には、ストッパ22aが仕切り62cに当接することよって、第1シャフト62は、機体B側への移動を規制される。ハウジング16の舵面R側の端部と第1シャフト62の周面とは、シール30によって閉塞される。第2シャフト64は、第1シャフト62の舵面R側に設けられる。第2シャフト64は、第2筒状部62bの内部に設けられる柱形状と、フランジ部64aと、を含む。フランジ部64aは、第2筒状部62bの内部を機体B側と舵面R側とに分割する。第2シャフト34は、第1シャフト32に対して軸方向ADに移動可能である。第2シャフト34は、舵面Rに接続される。
 振動減衰装置60は、第1実施形態の振動吸収部36の代わりに振動吸収部66を含む。振動吸収部66は、第1支持部42と第2支持部44との間に設けられる。第1支持部42は、本実施形態において、第1シャフト62を含む。第2支持部44は、本実施形態において、第2シャフト64を含む。振動吸収部66は、本実施形態において、第1シャフト62と第2シャフト64との間に設けられる。振動吸収部36は、電気によって伸縮する。
 振動吸収部66は、本実施形態において、電歪部材68を含む。電歪部材68は、第1支持部42と第2支持部44とを接続する。電歪部材68は、圧電素子によって設けられる環形状の部材である。圧電素子は、例えばセラミックである。電歪部材68は、電界を印加することによって、軸方向ADに伸縮する。電歪部材68は、本実施形態において、軸方向ADに複数の電歪部材68を積層した第1積層体68a及び第2積層体68bを含む。第1積層体68a及び第2積層体68bは、第1シャフト62の第2筒状部62bの内側に設けられる。第1積層体68aは、機体B側の端部で第1シャフト62に接続される。第1積層体68aは、舵面R側の端部で第2シャフト64のフランジ部64aに接続される。第2積層体68bは、機体B側の端部で第2シャフト64のフランジ部64aに接続される。第2積層体68bは、舵面R側の端部で第1シャフト62に接続される。第1積層体68a及び第2積層体68bと、第1シャフト62及び第2シャフト64とは、例えば接着剤によって接合される。
 このような振動減衰装置60において、制御部40は、電歪部材68に印加する電圧を制御する。制御部40は、計測部38が計測した第2シャフト64の振動に基づいて、解析部54が算出した加振周波数の電圧を、加振部56によって電歪部材68に印加させる。制御部40は、加振部56に、第1積層体68a及び第2積層体68bに対してそれぞれ異なる周波数の電圧を印加させることができる。電歪部材68の電界が周波数に合わせて変化することによって、電歪部材68は、周波数に合わせて軸方向ADに伸縮を繰り返す。この際、制御部40は、第1積層体68a及び第2積層体68bのそれぞれの軸方向ADの変位が正負対称になるよう制御する。これにより、第2シャフト64のフランジ部64aが軸方向ADに移動を繰り返し、第2シャフト64の振動を打ち消す。すなわち、制御部40は、計測部38により計測された第2シャフト64の振動を打ち消すように、振動吸収部66を電気制御する。これにより、振動減衰装置60は、電動アクチュエータ2の舵面R側にかかる振動を減衰する。
 以上のように、第2実施形態の振動減衰装置60及び電動アクチュエータ2は、振動吸収部66が、第1シャフト62(第1支持部42)と第2シャフト64(第2支持部44)とを接続する電歪部材68を含み、制御部40が、電歪部材68に印加する電圧を制御する。電歪部材68に直接電圧を印加することによって、電歪部材68を伸縮させることができるので、リアルタイムで計測した第2シャフト64の振動の周波数に基づいて、電歪部材68に電圧を印加して伸縮させることができる。これによって、振動を減衰することが可能である。また、電歪部材68に直接電圧を印加することによって、振動吸収部66の伸縮をより好適に制御することができる。
 また、電歪部材68が、第1シャフト62(第1支持部42)と第2シャフト64(第2支持部44)とが対向する方向(軸方向AD)に複数の電歪部材68を積層した積層体(第1積層体68a及び第2積層体68b)であることによって、電歪部材68の伸縮量を拡大することが可能である。
 1、2 電動アクチュエータ
 10、60 振動減衰装置
 12 電動部
 14 駆動部
 16 ハウジング
 18 シャフト
 20 駆動源
 20a 駆動軸
 22 ネジ軸
 22a ストッパ
 24 ナット
 26 軸継手
 28 転がり軸受
 30 シール
 32、62 第1シャフト
 32a、62a 第1筒状部
 32b、62b 第2筒状部
 32c、62c 仕切り
 34、64 第2シャフト
 64a フランジ部
 36、66 振動吸収部
 38 計測部
 40 制御部
 42 第1支持部
 44 第2支持部
 46 磁歪部材
 48 コイル
 50 センサ
 52 計測装置
 54 解析部
 56 加振部
 68 電歪部材
 68a 第1積層体
 68b 第2積層体
 B 機体
 R 舵面
 AD 軸方向

Claims (10)

  1.  第1支持部と前記第1支持部に対向して設けられる第2支持部との間に設けられ、電気によって伸縮する振動吸収部と、
     前記第2支持部の振動を計測する計測部と、
     前記計測部により計測された前記第2支持部の振動を打ち消すように、前記振動吸収部を電気制御する制御部と、を備えることを特徴とする振動減衰装置。
  2.  前記振動吸収部は、前記第1支持部と前記第2支持部とを接続する磁歪部材と、
     前記第1支持部と前記第2支持部とが対向する方向を軸方向とする前記磁歪部材の外周に設けられる少なくとも1つのコイルと、を含み、
     前記制御部は、前記コイルに流す電流を制御することを特徴とする請求項1に記載の振動減衰装置。
  3.  前記コイルは、前記軸方向に複数並べて設けられることを特徴とする請求項2に記載の振動減衰装置。
  4.  前記振動吸収部は、前記第1支持部と前記第2支持部とを接続する電歪部材を含み、
     前記制御部は、前記電歪部材に印加する電圧を制御することを特徴とする請求項1に記載の振動減衰装置。
  5.  前記電歪部材は、前記第1支持部と前記第2支持部とが対向する方向に複数の電歪部材を積層した積層体であることを特徴とする請求項4に記載の振動減衰装置。
  6.  請求項1から5のいずれか一項に記載の振動減衰装置と、
     電気により動作する電動部と、を備え、
     前記電動部は、
     固定側となるハウジングと、
     前記ハウジングに対して、固定側の反対側となる可動側に向かう方向である軸方向に移動可能であるシャフトと、
     前記ハウジングと前記シャフトとの間に設けられ、前記ハウジングに対して前記シャフトを駆動させる駆動部と、を含むことを特徴とする電動アクチュエータ。
  7.  前記駆動部は、
     前記ハウジングに接続され、軸周りに回転するネジ軸と、
     前記ネジ軸に取り付けられるナットと、
     前記ネジ軸の回転を駆動する駆動源と、を含み、
     前記シャフトは、前記ナットに固定して設けられ、前記ネジ軸の回転により前記ナットを介して前記軸方向に直線運動することを特徴とする請求項6に記載の電動アクチュエータ。
  8.  前記シャフトは、第1シャフトと、前記第1シャフトに対して軸方向に移動可能な第2シャフトと、を含み、
     前記第1支持部は、前記第1シャフトを含み、
     前記第2支持部は、前記第2シャフトを含み、
     前記振動吸収部は、前記第1シャフトと前記第2シャフトとの間に設けられていることを特徴とする請求項6又は7に記載の電動アクチュエータ。
  9.  前記シャフトは、第1シャフトと、前記第1シャフトに対して軸方向に移動可能な第2シャフトと、を含み、
     前記第1支持部は、前記駆動部を含み、
     前記第2支持部は、前記第2シャフトを含み、
     前記振動吸収部は、前記駆動部と前記第2シャフトとの間に設けられた、前記第1シャフトを含むことを特徴とする請求項6又は7に記載の電動アクチュエータ。
  10.  前記第1支持部は、前記ハウジングを含み、
     前記第2支持部は、前記駆動部を含み、
     前記振動吸収部は、前記ハウジングと前記駆動部との間に設けられていることを特徴とする請求項6又は7に記載の電動アクチュエータ。
PCT/JP2019/016148 2018-09-14 2019-04-15 振動減衰装置及び電動アクチュエータ WO2020054117A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/274,863 US11444511B2 (en) 2018-09-14 2019-04-15 Vibration damping device and electrically driven actuator
EP19859223.0A EP3835616A1 (en) 2018-09-14 2019-04-15 Vibration damping device and electrically driven actuator

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-173028 2018-09-14
JP2018173028A JP2020045929A (ja) 2018-09-14 2018-09-14 振動減衰装置及び電動アクチュエータ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020054117A1 true WO2020054117A1 (ja) 2020-03-19

Family

ID=69776658

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/016148 WO2020054117A1 (ja) 2018-09-14 2019-04-15 振動減衰装置及び電動アクチュエータ

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11444511B2 (ja)
EP (1) EP3835616A1 (ja)
JP (1) JP2020045929A (ja)
WO (1) WO2020054117A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2801826C1 (ru) * 2021-01-11 2023-08-16 Шэньчжэнь Шокз Ко., Лтд. Способы оптимизации рабочего состояния наушников с костной проводимостью

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11808327B2 (en) * 2021-07-28 2023-11-07 Columbus Mckinnon Corporation Linear actuator with an integrated variable frequency drive
DE102022108181B3 (de) 2022-04-05 2023-05-11 Liebherr-Aerospace Lindenberg Gmbh Steuerelektronik, elektromechanischer Aktuator, Luftfahrzeug und Verfahren zur Dämpfung der Bewegung eines elektromechanischen Aktuators

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05280587A (ja) * 1992-04-03 1993-10-26 Honda Motor Co Ltd 振動制御装置
JPH0781561A (ja) * 1993-09-17 1995-03-28 Tokico Ltd 車両用制振装置
JP3131090U (ja) * 2007-02-08 2007-04-19 株式会社アイソニック 磁歪素子アクチュエータ
JP2010101129A (ja) * 2008-10-27 2010-05-06 Takenaka Komuten Co Ltd 架構の制振装置、及び架構の制振装置を床部に備えたクリーンルーム
JP2011147228A (ja) * 2010-01-13 2011-07-28 Fujikura Rubber Ltd ポリマーアクチュエータ
JP2013092183A (ja) 2011-10-25 2013-05-16 Toyota Motor Corp 振動減衰装置
JP2014217215A (ja) * 2013-04-26 2014-11-17 国立大学法人九州工業大学 振動低減方法ならびに振動低減装置およびそれを備えたハイブリッド車両

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3173040A (en) * 1962-11-19 1965-03-09 North American Aviation Inc Electromotive linear actuator
US5275388A (en) 1991-11-26 1994-01-04 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Vibration control system
EP0896855B1 (en) * 1993-10-12 2003-02-26 SMC Kabushiki Kaisha Actuator
US8001861B2 (en) * 2007-10-10 2011-08-23 Parker-Hannifin Corporation High force electro-mechanical actuator
WO2010111376A1 (en) * 2009-03-25 2010-09-30 Nikhil Bhat Energy harvesting system
JP5925672B2 (ja) * 2012-12-27 2016-05-25 株式会社構造計画研究所 減衰装置、及び構造物の制振装置
US10113610B2 (en) * 2017-03-28 2018-10-30 SK Commercial Construction, Inc. Method for improved semiconductor processing equipment tool pedestal / pad vibration isolation and reduction
US10748389B2 (en) * 2018-06-15 2020-08-18 Immersion Corporation Damping for a haptic actuator
US11541797B2 (en) * 2019-01-25 2023-01-03 DRiV Automotive Inc. Systems and methods for minimizing motion sickness in vehicles
CN110578770B (zh) * 2019-09-23 2020-07-28 上海大学 基于同步开关阻尼技术的电磁-压电复合振动控制装置
JP7383571B2 (ja) * 2020-06-16 2023-11-20 株式会社ミツバ アクチュエータ

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05280587A (ja) * 1992-04-03 1993-10-26 Honda Motor Co Ltd 振動制御装置
JPH0781561A (ja) * 1993-09-17 1995-03-28 Tokico Ltd 車両用制振装置
JP3131090U (ja) * 2007-02-08 2007-04-19 株式会社アイソニック 磁歪素子アクチュエータ
JP2010101129A (ja) * 2008-10-27 2010-05-06 Takenaka Komuten Co Ltd 架構の制振装置、及び架構の制振装置を床部に備えたクリーンルーム
JP2011147228A (ja) * 2010-01-13 2011-07-28 Fujikura Rubber Ltd ポリマーアクチュエータ
JP2013092183A (ja) 2011-10-25 2013-05-16 Toyota Motor Corp 振動減衰装置
JP2014217215A (ja) * 2013-04-26 2014-11-17 国立大学法人九州工業大学 振動低減方法ならびに振動低減装置およびそれを備えたハイブリッド車両

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2801826C1 (ru) * 2021-01-11 2023-08-16 Шэньчжэнь Шокз Ко., Лтд. Способы оптимизации рабочего состояния наушников с костной проводимостью

Also Published As

Publication number Publication date
US20220060081A1 (en) 2022-02-24
EP3835616A1 (en) 2021-06-16
JP2020045929A (ja) 2020-03-26
US11444511B2 (en) 2022-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7637359B2 (en) Modular interface for damping mechanical vibrations
US9746047B2 (en) Sound reduction or vibration damping apparatus and structural member
JP2559589B2 (ja) 吸振装置
US8004153B2 (en) Fine positioning system using an inertial motor based on a mechanical amplifier
Rimašauskienė et al. Experimental analysis of active–passive vibration control on thin-walled composite beam
WO2020054117A1 (ja) 振動減衰装置及び電動アクチュエータ
US20070212939A1 (en) Pushing Force Deviating Interface For Damping Mechanical Vibrations
US10355622B2 (en) Lifting system, method for electrical testing, vibration damper, and machine assembly
JP6041474B2 (ja) ねじり試験機
JPH04236835A (ja) 摺動部を有する機械要素及び等速自在継手
US20180062062A1 (en) Adaptive electromechanical shunt system, related adaptation law circuit and method for controlling vibrations of structures
Parameswaran et al. Active vibration control of a smart cantilever beam on general purpose operating system
Ye et al. A novel ring-beam piezoelectric actuator for small-size and high-precision manipulator
KR100976530B1 (ko) 압전 파이버 복합 액추에이터를 이용한 축부재의 진동 감쇠장치
JP5591199B2 (ja) 振動絶縁装置
Ghodsi et al. A new active anti-vibration system using a magnetostrictive bimetal actuator
JP2016109283A (ja) 動吸振器及び動吸振器の設計方法
JP2008193874A (ja) 超音波モータ制御装置
Bartel et al. Development and testing of active vibration control systems with piezoelectric actuators
US8037981B1 (en) Device and process for oscillation insulation in a transmission path
US6492760B1 (en) Actuator
Gao et al. Ultrasonic friction reduction investigation on a longitudinal-vibration-mode pneumatic cylinder
Lees et al. Active balancing of flexible rotors using strain actuators
US20090248209A1 (en) Apparatus for reduction of vibrations of a structure
JP2012065454A (ja) 振動アクチュエータ

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19859223

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019859223

Country of ref document: EP

Effective date: 20210308

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE