(57)【要約】      （修正有）【課題】ビークルの２つの部分を分離するアイソレーションシステムに関し、より具体的には、構成要素間の運動を減衰させる同調磁気ダッシュポットの提供。【解決手段】第２の構成要素１１４に対して可動な第１の構成要素１１２と、第１の構成要素１１２と第２の構成要素１１４との間に配置された同調磁気ダッシュポット１１６とを含む。同調磁気ダッシュポット１１６は、第２の構成要素１１４に対する第１の構成要素１１２の運動を減衰し、第１の構成要素１１２に連結されたボイスコイル１１８と、第２の構成要素１１４に連結されボイスコイル１１８と同心である磁石と、臨界周波数√２ωｎを下回るときの減衰が臨界周波数√２ωｎを上回るときの減衰よりも大きくなる周波数依存減衰を可能にするように、ボイスコイル１１８と直列に配置されたインダクタとを含む。ここで、ωｎは第２の構成要素１１４に対する第１の構成要素１１２の運動の固有振動数である。【選択図】図３
2019082247.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第２の構成要素（１１４）に対する第１の構成要素（１１２）の運動を減衰するための同調磁気ダッシュポット（１０８）であって、前記同調磁気ダッシュポットは、
前記第１の構成要素に連結されたボイスコイル（１１８）と、
前記第２の構成要素に連結され、前記ボイスコイルと同心である磁石（１２０）と、
臨界周波数√２ωｎを下回るときの減衰が前記臨界周波数√２ωｎを上回るときの減衰よりも大きくなる周波数依存減衰を可能にするように、前記ボイスコイルと直列に配置されたインダクタ（１２２）とを含み、ωｎは前記第２の構成要素に対する前記第１の構成要素の運動の固有振動数である、同調磁気ダッシュポット（１０８）。
【請求項２】
前記ボイスコイル（１１８）は固有のインダクタンスを有し、前記ボイスコイルと前記磁石（１２０）は、前記第２の構成要素（１１４）に対する前記第１の構成要素（１１２）の運動を減衰するための逆起電力（ＥＭＦ）を提供するように動作し、
前記インダクタ（１２２）は、ある周波数で提供された逆ＥＭＦを修正するため、前記ボイスコイルに直列に加えられる付加インダクタンスである、請求項１に記載の同調磁気ダッシュポット（１０８）。
【請求項３】
ばね（１０６）は、前記第２の構成要素に対する前記第１の構成要素の相対配置を制御するため、前記第１の構成要素（１１２）と前記第２の構成要素（１１４）との間に延在する、請求項１又は２に記載の同調磁気ダッシュポット（１０８）。
【請求項４】
更にフレーム（１２６）を備え、
前記ボイスコイル（１１８）は前記フレーム内に支持され、
前記磁石（１２０）は前記ボイスコイルによって、前記フレームに対して可動で、
前記インダクタ（１２２）は前記フレーム内に配置される、請求項１から３のいずれか一項に記載の同調磁気ダッシュポット（１０８）。
【請求項５】
第２の構成要素（１１４）に対して可動な第１の構成要素（１１２）と、
前記第１の構成要素と前記第２の構成要素との間に配置された同調磁気ダッシュポット（１０８）であって、前記第２の構成要素に対する前記第１の構成要素の運動を減衰するための同調磁気ダッシュポットとを備えるシステム（１１０）であって、前記同調磁気ダッシュポットは、
前記第１の構成要素に連結されたボイスコイル（１１８）と、
前記第２の構成要素に連結され、前記ボイスコイルと同心である磁石（１２０）と、
臨界周波数√２ωｎを下回るときの減衰が前記臨界周波数√２ωｎを上回るときの減衰よりも大きくなる周波数依存減衰を可能にするように、前記ボイスコイルと直列に配置されたインダクタ（１２２）とを含み、ωｎは前記第２の構成要素に対する前記第１の構成要素の運動の固有振動数である、システム（１１０）。
【請求項６】
ヘキサポッドに配置された複数の同調磁気ダッシュポット（１０８）を更に備える、請求項５に記載のシステム（１１０）。
【請求項７】
前記ボイスコイル（１１８）は固有のインダクタンスを有し、前記ボイスコイルと前記磁石（１２０）は、前記第２の構成要素（１１４）に対する前記第１の構成要素（１１２）の運動を減衰するための逆起電力（ＥＭＦ）を提供するように動作し、前記インダクタ（１２２）は、ある周波数で提供された逆ＥＭＦを修正するため、前記ボイスコイルに直列に加えられる付加インダクタンスである、請求項５又は６に記載のシステム（１１０）。
【請求項８】
ばね（１０６）は、前記第２の構成要素に対する前記第１の構成要素の相対配置を制御するため、前記第１の構成要素（１１２）と前記第２の構成要素（１１４）との間に延在する、請求項５から７のいずれか一項に記載のシステム（１１０）。
【請求項９】
前記同調磁気ダッシュポット（１０８）はフレーム（１２６）を更に含み、
前記ボイスコイル（１１８）は前記フレームに支持され、
前記磁石（１２０）は前記ボイスコイルによって、前記フレームに対して可動で、
前記インダクタ（１２２）は前記フレーム内に配置される、請求項５から８のいずれか一項に記載のシステム（１１０）。
【請求項１０】
前記第１の構成要素（１１２）と前記第２の構成要素（１１４）との間に配置される能動型アイソレーションシステムであって、前記同調磁気ダッシュポット（１０８）と並列して操作される能動型アイソレーションシステムを更に備える、請求項５から９のいずれか一項に記載のシステム（１１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は概して、ビークルの２つの部分を両者のうちの一方によって引き起こされる運動から分離するアイソレーションシステムに関し、より具体的には、構成要素間の運動を減衰させる同調磁気ダッシュポット（ｔｕｎｅｄ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｄａｓｈｐｏｔ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビークル内の貨物に伝わる振動は問題を引き起こすことがある。例えば、ビークルが自動車の場合には、振動は不快感の原因となる。ビークルが打ち上げロケットの場合には、振動が任務を危険にさらすことがある。したがって、アイソレーションシステムは典型的には、本体からの振動が貨物に伝わるのを防止するため、ビークルの本体と貨物を分離するために使用される。
【０００３】
アイソレーションシステムには、当該技術分野でよく知られているように、受動型システム、準能動型システム、及び能動型システムがある。受動型システムは、入ってくる衝撃や振動から懸垂部材を分離するため、マウントや衝撃吸収材などの受動型制振装置を利用する。受動型システムは、適切なアイソレーションを提供することができるが、通常はシステムからエネルギーだけを消し去る。
【０００４】
準能動型システムは、より良いアイソレーションを提供するため、アイソレーションシステムのパラメータを変化させるように開発されている。例えば、準能動型システムは、必要に応じて制御可能なダンパーを提供するため、制御可能なダンパーを組み込むことができる。
【０００５】
能動型システムは更に、外力を利用してシステムの分離された部材の運動を制御する。例示的な能動型システムは、典型的には自動車で使用されるもので、運動が路面によって全体的に決定される受動型サスペンションを使用するのではなく、シャーシ又は車体に対するホイールの運動を制御するために使用される。
【０００６】
アイソレーションシステムにより、スカイフック（ｓｋｙｈｏｏｋ）理論は、すべてのアイソレーションシステムは（受動型、準能動型、能動型のいずれかを）実現するように設計されており、空中の仮想フックに吊るされているかのうように安定した姿勢を維持し、外的条件に影響されないという考え方になる。このように、アイソレーションシステムの目標は、システムの運動に抗する力を加えることによって、共振時のシステムの増幅をほとんどなくす或いは全くなくすことである。これは、能動的な制御力を本体の速度に比例させ、ωｎ（ここでωｎは、システムの固有振動数で、システムは減衰力がない場合に振動する傾向がある）を下回る増幅がなくなるように、システム本体とアクチュエータの力との間に確立されたフィードバックリンクを有するスカイフックアイソレータを実装することによって、能動型システムで実現可能である。
【０００７】
受動型システムでは、スカイフックの設計は共振増幅と高周波減衰との間のトレードオフを含む。必要なことは、能動型アイソレーションと外力を必要としない、スカイフックのほぼ理想的な性能である受動型アイソレーションを用いてアイソレーション性能を実現する方法である。
【発明の概要】
【０００８】
一実施例では、第２の構成要素に対する第１の構成要素の運動を減衰するための同調磁気ダッシュポットについて記述される。同調磁気ダッシュポットは、第１の構成要素に連結されたボイスコイルと、第２の構成要素に連結されボイスコイルと同心である磁石と、臨界周波数√２ωｎを下回るときの減衰が臨界周波数√２ωｎを上回るときの減衰よりも大きくなる周波数依存減衰を可能にするように、ボイスコイルと直列に配置されたインダクタとを備える。ここで、ωｎは第２の構成要素に対する第１の構成要素の運動の固有振動数である。
【０００９】
別の実施例では、システムは、第２の構成要素に対して可動な第１の構成要素と、第１の構成要素と第２の構成要素との間に配置される同調磁気ダッシュポットとを含むように記述されている。同調磁気ダッシュポットは、第２の構成要素に対する第１の構成要素の運動を減衰するためのものである。同調磁気ダッシュポットは、第１の構成要素に連結されたボイスコイルと、第２の構成要素に連結されボイスコイルと同心である磁石と、臨界周波数√２ωｎを下回るときの減衰が臨界周波数√２ωｎを上回るときの減衰よりも大きくなる周波数依存減衰を可能にするように、ボイスコイルと直列に配置されたインダクタとを含む。ここで、ωｎは第２の構成要素に対する第１の構成要素の運動の固有振動数である。
【００１０】
上述の特徴、機能、及び利点は、様々な実施形態において単独で実現することが可能であり、或いは、更に別の実施形態において組み合わせることが可能である。これらの実施形態は、以下の説明及び添付図面を参照することによって更に詳細に理解することができる。
【００１１】
例示的な実施形態の特徴と考えられる新規の特性は、添付の特許請求の範囲に明記される。しかし、例示的な実施形態だけでなく好ましい使用モードとそれらの更なる目的及び説明も、添付図面と併せて本開示の例示的な実施形態についての下記の詳細説明を読むことにより、最もよく理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】例示的な実装による、外乱力（ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ  ｆｏｒｃｅ）が生成され減衰されるシステムの例示的な図である。
【図２】例示的な実装による、減衰ξの様々な値に対して、例えば図１に示したシステムなどの、例示的な受動型アイソレータの伝達率（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｂｉｌｉｔｙ）を示す例示的なプロットである。
【図３】例示的な実装による、磁気スカイフックダンパーアイソレーションにインダクタを使用する例示的なシステムを示す。
【図４】例示的な実装による、同調磁気ダッシュポットのインダクタンスを示す概略図である。
【図５】例示的な実装による、インダクタ調節機能を有する例示的なシステムを示す。
【図６】例示的な実装による、減衰ξの様々な値に対して、同調磁気ダッシュポットの伝達率を示す例示的なプロットである。
【図７】例示的な実装による、第１の構成要素と第２の構成要素との間に配置された能動型アイソレーションシステムを有する例示的なシステムを示す。
【図８】例示的な実施形態による、第２の構成要素に対する第１の構成要素の運動を減衰するための例示的な方法のフロー図を示す。
【図９】例示的な実施形態による、当該方法と併用される例示的な方法のフロー図を示す。
【図１０】例示的な実施形態による、当該方法と併用される例示的な方法のフロー図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
これより、添付図面を参照して開示の実施形態について更に詳細に説明するが、添付図面には、開示されるすべての実施形態が示されているわけではない。実際には、いくつかの異なる実施形態が説明されうるが、これらの実施形態は、本書に明示されている実施形態に限定されると解釈すべきではない。むしろ、これらの実施形態は、この開示が網羅的かつ包括的になるように、かつ、本開示の範囲が当業者に十分に伝わるように、説明される。
【００１４】
共振時の増幅をほとんどなくす或いは全くなくすことが能動型制振システムの目的である。図１は、例示的な実装により、外乱力が生成され減衰されるシステム１００の例示的な図である。システム１００は、ばね１０６とダッシュポット１０８によって、第２の質量１０４に連結された第１の質量１０２を含む。第１の質量１０２（例えば、ダーティボディ（ｄｉｒｔｙ  ｂｏｄｙ））は支持構造体の変位ｘｄを引き起こし、システムの出力は第２の質量（例えば、クリーンボディ（ｃｌｅａｎ  ｂｏｄｙ））の変位ｘｃになる。ばね１０６とダッシュポット１０８は、外乱をある程度減衰するように動作し、システム１００の伝達率は（ダーティボディすなわち第１の質量１０２の変位と、クリーンボディすなわち第２の質量１０４の変位との間の関数によって）、ｘｃ／ｘｄとして決定されうる。
【００１５】
図２は、図１に示したシステム１００など、例示的な実装により、減衰ξの様々な値に対する、例示的な受動型アイソレータの伝達率を示す例示的なプロットである。図２はまた、例示的な能動型アイソレーションの目標となる曲線を示しており、１Ｈｚ未満で増幅は発生せず、１Ｈｚを超えると減衰が始まる。
【００１６】
図２に示したように、例示的な受動型アイソレータのすべての曲線は、ω＜√２ωｎのときは１Ｈｚより大きく、ω＞√２ωｎのときは１Ｈｚより小さくなる。したがって、臨界周波数√２ωｎはシステムの増幅と減衰の領域を分離する。
【００１７】
ξ＝０のとき、高周波減衰率は１／ｓ２、すなわち−４０ｄＢ／ｄｅｃａｄｅで、一方、非常に大きな振幅はコーナー周波数ωｎ（ばね質量システムの固有振動数）の近傍で発生する。減衰は次に共振時の振幅を低減するが、高周波減衰率が１／ｓ（−２０ｄＢ／ｄｅｃａｄｅ）になるため、高周波では有効性が低下する傾向もある。
【００１８】
受動型アイソレータの設計は、共振増幅と高周波減衰との間のトレードオフを含む。理想的なアイソレータは、増幅ピークを低減するための、臨界周波数√２ωｎ（ここでωｎは、構成要素の運動の固有振動数である）を下回るときの高減衰と、減衰率を改善するための、√２ωｎを上回るときの低減衰を備えた、周波数依存減衰を有しうる。能動型アイソレーションシステムの設計の目標は一般的に、ばねとダッシュポットに並列して動作するアクチュエータに力を加えることで、これは、ωｎを下回ると増幅がなく、（例えば、図２に点線で示したように）高周波での減衰率が−４０ｄＢ／ｄｅｃａｄｅになるように動作する。
【００１９】
１／ｓ２ロールオフ（ラプラス領域における値で、時間領域では１／ω２）を犠牲にすることなく、共振時の高減衰を実現する能力は、図２に示したように、スカイフック減衰と称される。スカイフック減衰は、あたかも空中の仮想フックによって吊るされているかのように安定性を維持することを意味し、したがって、ダンパーが（スカイフック）周辺の貨物に従った慣性基準に取り付けられていた場合には、１／ｓ２ロールオフを犠牲にすることなく、共振時の高い減衰を実現することができる。能動型アイソレーション技術は多くの場合、フィードバック制御システムを複雑化し、外力に対するニーズを加えた形でスカイフック減衰を実現するように設計されている。本書に記載の実施例では、理想に近いアイソレーション性能を実現するためのシステム及び方法が、能動型アイソレーションを必要とすることなく記述されている。新しいアプローチは完全に受動型にすることが可能で、例えば、外力を必要としない。
【００２０】
本書に記載の幾つかの実施例では、能動型アイソレーションとほぼ同等の振動アイソレーション性能を実現する方法は、ボイスコイル／磁気ダッシュポット及び外部インダクタの使用によって示されている。したがって、例示的な受動型アイソレータは、外力ソースを必要とすることなく、高い周波数でスカイフック減衰を実現することができる。
【００２１】
図３は、例示的な実装による、磁気スカイフックダンパーアイソレーションでインダクタを使用する例示的なシステム１１０を示す。システム１１０は、第２の構成要素１１４に対して可動な第１の構成要素１１２と、第１の構成要素１１２と第２の構成要素１１４との間に配置される同調磁気ダッシュポット１１６とを含む。同調磁気ダッシュポット１１６は、第２の構成要素１１４に対する第１の構成要素１１２の運動を減衰する。例えば、第１の構成要素１１２はベースであってよく、第２の構成要素１１４はベース上に配置された貨物であってよい。その結果、第１の構成要素１１２の運動／振動は第２の構成要素１１４に転移され、同調磁気ダッシュポット１１６は、例えば、第２の構成要素１１４に転移されうるこれらの振動を減衰するように動作する。
【００２２】
特定の実施例では、第１の構成要素１１２はビークルのフレームを含み、第１の構成要素１１２と第２の構成要素１１４との間に配置され、第２の構成要素１１４に対して第１の構成要素１１２が受ける振動を減衰する同調磁気ダッシュポット１１６がなかったならば、第２の構成要素１１４は、第１の構成要素１１２が受けるのと同じ振動を受けるフレームに取り付けられた本体を含む。
【００２３】
同調磁気ダッシュポット１１６は、第１の構成要素１１２に連結されたボイスコイル１１８と、第２の構成要素１１４に連結されボイスコイル１１８と同心である磁石１２０と、臨界周波数√２ωｎを下回るときの減衰が臨界周波数√２ωｎを上回るときの減衰よりも大きくなる周波数依存減衰を可能にするように、ボイスコイル１１８と直列に配置されたインダクタ１２２とを含む。ここで、ωｎは第２の構成要素１１４に対する第１の構成要素１１２の運動の固有振動数である。
【００２４】
ボイスコイル１１８は第１の構成要素１１２に物理的に接続されるか固定されてよく、磁石１２０は第２の構成要素１１４に物理的に接続されるか固定されてよい。他の実施例では、ボイスコイル１１８が第１の構成要素１１２（貨物）に物理的に接続されるか固定され、磁石１２０が第２の構成要素１１４（ベース）に物理的に接続されるか固定されるように、システム１１０は、第２の構成要素１１４がベースで、第１の構成要素１１２が貨物であるように反転されてもよい。
【００２５】
システム１１０はまた、第２の構成要素１１４に対する第１の構成要素１１２の相対配置を制御するため、第１の構成要素１１２と第２の構成要素１１４との間に延在するばね１２４を含む。ばね１２４は、第２の構成要素１１４に対して第１の構成要素１１２が受ける振動を更に減衰するように動作する。
【００２６】
同調磁気ダッシュポット１１６は更にフレーム１２６を含み、ボイスコイル１１８はフレーム１２６内に支持され、磁石１２０はボイスコイル１１８によって、フレーム１２６に対して可動で、インダクタ１２２はフレーム１２６内に配置されうる。
【００２７】
同調磁気ダッシュポット１１６の磁石１２０は、ボイスコイル１１８内で同心状に往復運動する同調磁気ダッシュポット１１６に対して移動質量を提供する。ボイスコイル１１８は、磁石１２０を中立位置から上下に動かすように能動的に電力供給されることはなく、したがって、同調磁気ダッシュポット１１６は外力ソースを使用しない。むしろ、第１の構成要素１１２が受けるエネルギーが同調磁気ダッシュポット１１６によって消し去られるように、受動型アイソレーションが使用される。例えば、ボイスコイル１１８近傍での（磁石が固定される第２の構成要素１１４の運動による）磁石１２０の速度は、ボイスコイル１１８に逆起電力を生み出す。ボイスコイル１１８が短絡した場合、実効減衰係数は（ｂｌ２）／ｒで、ここで、ｂｌは力を印加電流に関連付けるボイスコイルの力係数で、ｒはボイスコイル１１８とボイスコイル１１８を短絡させる導線の抵抗である。
【００２８】
図３に示したように、ボイスコイル１１８と磁石１２０をばね１２４と並列に組み合わせて使用するときには、ボイスコイル１１８と磁石１２０の組み合わせは、エネルギーを吸収し、共振時の応答を制限するダッシュポットとして使用可能である。
【００２９】
図２では、ボイスコイルダッシュポットによって設計された受動型アイソレーションシステムは、減衰係数によって決定される共振時の振幅を有するξ１又はξ２でラベル付けされた曲線のように振る舞うが、これはボイスコイルの力係数の強さに依存する。一方、ξ２に対応する更に減衰された曲線は、共振時により低い振幅を有し、√２ωｎを超える挙動は１／ｓに近づくロールオフと共に低下する。アイソレーションシステムの目標は１／ｓ２のロールオフであるため、ボイスコイルの高い力係数のダンパーはこの目標を達成することができないことがありうる。
【００３０】
例えば、既存のボイスコイル／磁石システムでは、磁石はボイスコイルに電流を誘導するようにボイスコイルに対して動き、電流は外部の機械システムに対して減衰するように見えるボイスコイルの抵抗によって消失する。このようなシステムは低い周波数で機能するが、動作は２００Ｈｚ〜５００Ｈｚの間で低下し始め、減衰は約５００Ｈｚで停止する。
【００３１】
本書に記載の実施例では、ボイスコイル１１８を短絡するのではなく、同調磁気ダッシュポット１１６は、高い周波数でダッシュポットとしての性能が低下するように動作する、ボイスコイル１１８と直列のインダクタ１２２を使用する。インダクタ１２２の値は、決定論的な方法で選択され、同調磁気ダッシュポット１１６が減衰を停止して、スカイフック減衰を実現するように制御を行う。
【００３２】
同調磁気ダッシュポット１１６は、ボイスコイル１１８のある量のパッシブインダクタンスを有し、減衰が大幅に低下する遷移周波数は１００Ｈｚ台で、これは多くのシステムの所望のアイソレーション周波数よりもかなり高い。ボイスコイル１１８に直列に外部インダクタンス（例えば、インダクタ１２２）を加えること、及びインダクタ１２２の値を調節することによって、大幅に低い遷移周波数が実現される。調節可能なインダクタ１２２を加えることで、臨界周波数√２ωｎを下回る高減衰と臨界周波数√２ωｎを上回る低減衰を備えた、周波数依存減衰を実現することができる。したがって、動作中、インダクタ１２２は、共振時に第２の構成要素１１４に対する第１の構成要素１１２の変位の振幅を低減する。
【００３３】
図３は、ボイスコイル１１８に直列な１つのインダクタを示しているが、２つ以上のインダクタを使用しうる。インダクタ１２２はまた、以下で説明するように、調節可能なインダクタ、或いは可変インダクタであってもよい。
【００３４】
加えて、図３のシステム１１０は、自由度１のアイソレータに対して同調磁気ダッシュポット１１６を示しているが、追加のダンパーが含まれてもよい。例えば、システム１１０は、自由度６のアイソレータに対して、ヘキサポッドに配置された複数の同調磁気ダッシュポットを含みうる。
【００３５】
図４は、例示的な実装による、同調磁気ダッシュポット１１６のインダクタンスを示す概略図である。ボイスコイル１１８は、インダクタ１２２により外部に追加されたインダクタンスと直列に示される、固有のインダクタンス１２８を有する。ボイスコイル１１８と磁石１２０は、第２の構成要素１１４に対する第１の構成要素１１２の運動を減衰するための逆起電力（ＥＭＦ）を提供するように動作し、また、インダクタ１２２は、ある周波数で提供された逆ＥＭＦを修正するため、ボイスコイル１１８に直列に加えられる付加インダクタンスである。
【００３６】
図５は、例示的な実装による、インダクタ調節機能を備えた例示的なシステム１１０を示す。図５では、コンピューティングデバイス１３０は、第１の構成要素１１２、第２の構成要素１１４、インダクタ１２２、及びインダクタ１２２をボイスコイル１１８に接続する導線に連結される一又は複数のプロセッサ１３２を含む。
【００３７】
インダクタ１２２のインダクタンスは、同調磁気ダッシュポット１１６の遮断周波数に基づいており、その結果、遮断周波数を超えると、同調磁気ダッシュポット１１６は、第２の構成要素１１４に対する第１の構成要素１１２の運動の減衰をほとんど行わない。ボイスコイル１１８は固有のインダクタンスｂｌを有し、インダクタ１２２の値は、減衰が停止する所望の遮断周波数を実現するように調節可能である。コンピューティングデバイス１３０は、第１の構成要素１１２と第２の構成要素１１４の運動又は変位のフィードバックを受信し、これに基づいてインダクタ１２２の値を調節する。
【００３８】
プロセッサ１３２は、汎用プロセッサ又は特殊用途プロセッサ（例えば、デジタル信号プロセッサ、特定用途向け集積回路など）であってよい。プロセッサ１３２は、データ記憶装置１３４に保存されており、かつ本書に記載のインダクタ１２２の値を決定する機能を提供するように実行可能なプログラム命令（例えば、コンピュータ可読プログラム命令）を、実行するように構成されうる。データ記憶装置１３４は、プロセッサ１３２が読み取ることができる、又はアクセスすることができる一又は複数のコンピュータ可読記憶媒体を含みうる、あるいはその形態を取りうる。コンピュータ可読記憶媒体は、例えば全体的に又は部分的にプロセッサ１３２に組み込まれうる、光メモリ、磁気メモリ、有機メモリ又は他のメモリ又はディスク記憶装置等の揮発性及び／又は非揮発性記憶構成要素を含みうる。データ記憶装置１３４は、非一過性コンピュータ可読媒体と見なされる。
【００３９】
インダクタ１２２の値を決定するため、以下の運動方程式
2019082247.tif 000003
によって決定されるｙ／ｘによって与えられる同調磁気ダッシュポット１１６の伝達率が分析されるが、ここで、ｍは第１の構成要素１１２の質量、ｙは第１の構成要素１１２の変位、ｘは第２の構成要素１１４の変位、ｉはインダクタ１２２を通る電流、ｆはボイスコイル１１８によって与えられる力、ｒはボイスコイル１１８とインダクタ１２２の抵抗、ｌはボイスコイル１１８の内部インダクタンス、ｌｅｘｔはインダクタ１２２のインダクタンス、ｂｌはボイスコイルの力係数、ｋはばね定数である。所望の伝達率ｙ／ｘに対してこれら３つの方程式を解くことによって、インダクタ１２２の決定値が得られる（例えば、ｌｅｘｔ）。
【００４０】
図６は、例示的な実装により、減衰ξの様々な値に対して、同調磁気ダッシュポット１１６の伝達率を示す例示的なプロットである。
【００４１】
一実施例では、曲線１３６で示されているように、非常に小さいξで軽く減衰されたアイソレータが生成され（図２のξ＝０曲線に適合する）、１／ｓ２のロールオフを示す。別の実施例では、比較的高い減衰と１／ｓに近いロールオフを有する短いダッシュポットが、曲線１３８で示したように生成される。
【００４２】
しかしながら、インダクタ１２２を調節することによって、ボイスコイル１１８の固有／内部インダクタンスの約６０倍の外部インダクタンス（例えば、インダクタ１２２（ｌｅｘｔ）の値）を有するダッシュポットが、曲線１４０で示したように実現されうる。曲線１４０は、曲線１３８と比較して、共振時の振幅増が非常に小さい（例えば、約２０％増）が、曲線１３８と比較して、アイソレータ周波数を１０倍したときの伝達率が６６％減を示した。曲線１４０のラインロールオフは、曲線１３６の所望の１／ｓ２ロールオフに非常によく適合し、曲線１３８と比較すると、周波数が高くなるにつれて性能がよくなる。
【００４３】
したがって、外部インダクタンス（例えば、曲線１４０）を有する同調磁気ダッシュポット１１６は、ロールオフで軽く減衰されたアイソレータの所望の性能特性（曲線１３６で示される）を実現し、一方で、共振時の短いダッシュポット（曲線１３８で表される）の所望の性能特性も実現している。幾つかの実施例では、インダクタ１２２を調節することによって、従来のアイソレータ（曲線１３６で示される）で見られた増幅ピークを低減するため、臨界周波数√２ωｎ（ここでωｎは、構成要素の運動の固有振動数）を下回るときに高い減衰が実現され、短いダッシュポット（曲線１３８で示される）で見られた減衰率を改善するため、臨界周波数√２ωｎを上回るときに低い減衰が実現される。
【００４４】
インダクタ１２２のインダクタンス値は、曲線１４０から見た性能に適合する又はよく似た同調磁気ダッシュポット１１６によって、性能が明らかになるまで調節可能である。一実施例では、インダクタ１２２のインダクタンスは、ボイスコイル１１８の固有のインダクタンスのおよそ６０倍になるように選択されうる。
【００４５】
同調磁気ダッシュポット１１６の外部インダクタンスを使用することにより、アイソレータの性能が改善され、調節可能なアイソレータは共振時の低振幅及び／又はアイソレータ性能の改善を実現することができる。
【００４６】
図７は、例示的な実装により、第１の構成要素１１２と第２の構成要素１１４との間に配置された能動型アイソレーションシステム１４２を備える例示的なシステム１１０を示す。能動型アイソレーションシステム１４２は、同調磁気ダッシュポット１１６と並列に操作されうる。図７では、同調磁気ダッシュポット１１６は次いで、例えば、バックアップ用の減衰システムになりうる。
【００４７】
図８は、例示的な実施形態による、第２の構成要素１１４に対する第１の構成要素１１２の運動を減衰するための例示的な方法のフロー図を示す。図８に示した方法２００は、本書で示され説明されているように、システム１１０と共に使用されることが可能な方法の一実施形態を提示している。本書に開示されるこのプロセスと方法及び他のプロセスと方法について、フロー図は、本実施形態の可能な一実装の機能及び工程を示すものと理解されたい。場合によっては、装置及び／又はシステムの構成要素が機能を実行するように構成されてもよい。このような実行を可能にするため、構成要素は、（ハードウェア及び／又はソフトウェア付きで）実際に構成及び構築されてよい。他の実施例では、装置及び／又はシステムの構成要素は、例えば特定の方法で操作されたときに、この機能の実行に適合するように構成されてもよく、この機能の実行が可能であるように構成されてもよく、この機能の実行が適切であるように構成されてもよい。方法２００は、ブロック２０２〜２０６のうちの一又は複数で示すように、一又は複数の工程、機能、又は動作を含んでもよい。ブロックは順番に示されているが、これらのブロックはまた、並行して実行されてもよく、及び／又は、本書に記載の順序とは異なる順序で実行されてもよい。更に、様々なブロックを組み合わせてブロックの数を減らしたり、分割してブロックを追加したり、所望の実装に基づいて取り除いたりしてもよい。
【００４８】
本書で開示されているこのプロセス及び方法、並びに他のプロセス及び方法について、フロー図にはこれらの実施例の可能な一実装の機能性及び工程が示されていることを理解されたい。これに関して、任意のブロックは、プロセスにおいて特定の論理的機能又はステップを実装するためのプロセッサによって実行可能な一又は複数の命令を含む、プログラムコードのモジュール、セグメント、又は一部分を表しうる。プログラムコードは、例えば、ディスクドライブ又はハードドライブを含む記憶デバイスなどの、任意の種類のコンピュータ可読媒体又はデータ記憶装置に記憶されうる。更に、プログラムコードは、コンピュータ可読記憶媒体で機械可読形式に符号化されうるか、又は、他の非一過性の媒体又は製品で符号化されうる。このコンピュータ可読媒体は、例えば、レジスタメモリ、プロセッサキャッシュ、及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）のようなデータを短期間記憶するコンピュータ可読媒体などの非一過性コンピュータ可読媒体又はメモリを含んでもよい。コンピュータ可読媒体は、例えば、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、光学又は磁気ディスク、コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）のような二次的又は永続的な長期的ストレージなどの非一過性媒体を更に含んでもよい。コンピュータ可読媒体は、更に、任意の他の揮発性又は非揮発性のストレージシステムであってもよい。コンピュータ可読媒体は、例えば、有形のコンピュータ可読記憶媒体とみなされうる。
【００４９】
加えて、図８の、及び、本書で開示されている他のプロセス及び方法における各ブロックは、プロセスで特定の論理的機能を実施するために配線されている回路を表しうる。代替的な実行形態は本開示の例の範囲に含まれる。本開示の例においては、当業者が理解しうるように、機能が、関連する機能性に応じて、図示又は説明されている順序とは違う順序で実行されうる（実質的に同時に、又は逆順で実行されることを含む）。
【００５０】
方法２００は、ブロック２０２で、第１の構成要素１１２にボイスコイル１１８を連結することを含む。方法２００は、ブロック２０４で、磁石１２０を第２の構成要素１１４に結合し、ボイスコイル１１８に対して同心にすることを含む。方法は、ブロック２０６で、臨界周波数√２ωｎを下回るときの減衰が臨界周波数√２ωｎを上回るときの減衰よりも大きくなる周波数依存減衰を可能にするように、ボイスコイル１１８と直列にインダクタ１２２を配置することを含む。ここで、ωｎは第２の構成要素に対する第１の構成要素の運動の固有振動数である。
【００５１】
図９に、例示の実施形態による、方法２００とともに使用するための例示的な方法のフロー図を示す。ブロック２０８で、機能は、第２の構成要素１１４に対する第１の構成要素１１２の運動を減衰するための逆起電力（ＥＭＦ）を提供するようにボイスコイル１１８と磁石１２０を動作することを含み、また、インダクタ１２２は、ある周波数で提供された逆ＥＭＦを修正するため、ボイスコイル１１８に直列に加えられる付加インダクタンスである。
【００５２】
図１０に、例示的な実施形態による、方法２００と併用される例示的な方法のフロー図を示す。ブロック２１０では、機能は、以下の運動方程式
2019082247.tif 000004
によって決定されるｙ／ｘによって与えられる同調磁気ダッシュポット１１６の伝達率に基づいて、インダクタ１２２のインダクタンスの値を決定することを含み、ここで、ｍは第１の構成要素１１２の質量、ｙは第１の構成要素１１２の変位、ｘは第２の構成要素１１４の変位、ｉはインダクタ１２２を通る電流、ｆはボイスコイル１１８によって与えられる力、ｒはボイスコイル１１８とインダクタ１２２の抵抗、ｌはボイスコイル１１８の内部インダクタンス、ｌｅｘｔはインダクタ１２２のインダクタンス、ｂｌはボイスコイルの力係数、ｋはばね定数である。
【００５３】
本書で使用されている「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」又は「約（ａｂｏｕｔ）」という語は、記載されている特性、パラメータ、又は値が厳密に実現される必要はないが、特性によって得られることになっている影響を無効にしない量の、許容誤差、測定エラー、測定精度限界、及び、当業者には既知のその他の要因などを含む偏差又は変動が発生しうることを、意味している。
本書で開示されている装置及び方法の種々の実施例は、多種多様な構成要素、特徴及び機能を含む。本書で開示されている装置及び方法の様々な例は、本書で開示されている装置及び方法のその他の例のうちの任意のものの、任意の構成要素、特徴及び機能を、任意の組み合わせにおいて含む可能性があり、かつ、かかる可能性は全て本開示の範囲に含まれると意図されていることを、理解すべきである。更に、本開示は、以下の条項による実施形態を含む。
【００５４】
条項１．  第２の構成要素に対する第１の構成要素の運動を減衰するための同調磁気ダッシュポットであって、前記同調磁気ダッシュポットは、
前記第１の構成要素に連結されたボイスコイルと、
前記第２の構成要素に連結され、前記ボイスコイルと同心である磁石と、
臨界周波数√２ωｎを下回るときの減衰が前記臨界周波数√２ωｎを上回るときの減衰よりも大きくなる周波数依存減衰を可能にするように、前記ボイスコイルと直列に配置されたインダクタとを含み、ωｎは前記第２の構成要素に対する前記第１の構成要素の運動の固有振動数である、同調磁気ダッシュポット。
【００５５】
条項２．  前記同調磁気ダッシュポットは外力ソースを使用しない条項１に記載の同調磁気ダッシュポット。
【００５６】
条項３．  前記ボイスコイルは固有のインダクタンスを有し、前記ボイスコイルと前記磁石は、前記第２の構成要素に対する前記第１の構成要素の運動を減衰するための逆起電力（ＥＭＦ）を提供するように動作し、前記インダクタは、ある周波数で提供された逆ＥＭＦを修正するため、前記ボイスコイルに直列に加えられる付加インダクタンスである、条項１に記載の同調磁気ダッシュポット。
【００５７】
条項４．  前記インダクタのインダクタンスは前記同調磁気ダッシュポットの遮断周波数に基づいており、前記遮断周波数を超えると、前記同調磁気ダッシュポットは、前記第２の構成要素に対する前記第１の構成要素の運動の減衰をほとんど提供しない、条項３に記載の同調磁気ダッシュポット。
【００５８】
条項５．  ばねは、前記第２の構成要素に対する前記第１の構成要素の相対配置を制御するため、前記第１の構成要素と前記第２の構成要素との間に延在する、条項１に記載の同調磁気ダッシュポット。
【００５９】
条項６．  前記同調磁気ダッシュポットの伝達率は以下の運動方程式
2019082247.tif 000005
によって決定されるｙ／ｘによって与えられ、
ここで、ｍは前記第１の構成要素の質量、ｙは前記第１の構成要素の変位、ｘは前記第２の構成要素の変位、ｉは電流、ｆは前記ボイスコイルによって与えられる力、ｒは前記ボイスコイルと前記インダクタの抵抗、ｌは前記ボイスコイルの内部インダクタンス、ｌｅｘｔは前記インダクタのインダクタンス、ｂｌは前記ボイスコイルの力係数、ｋはばね定数である、条項５に記載の同調磁気ダッシュポット。
【００６０】
条項７．  前記インダクタは、共鳴時の前記第１の構成要素の変位の振幅を低減する、条項６に記載の同調磁気ダッシュポット。
【００６１】
条項８．  前記ボイスコイルは固有のインダクタンスを有し、前記インダクタは前記ボイスコイルの前記固有のインダクタンスのおよそ６０倍のインダクタンスを有する、条項１に記載の同調磁気ダッシュポット。
【００６２】
条項９．  フレームを更に備え、
前記ボイスコイルは前記フレーム内に支持され、
前記磁石は前記ボイスコイルによって、前記フレームに対して可動で、
前記インダクタは前記フレーム内に配置される、条項１に記載の同調磁気ダッシュポット。
【００６３】
条項１０．  第２の構成要素に対して可動な第１の構成要素と、
前記第１の構成要素と前記第２の構成要素との間に配置された同調磁気ダッシュポットであって、前記第２の構成要素に対する前記第１の構成要素の運動を減衰するための同調磁気ダッシュポットとを備えるシステムであって、前記同調磁気ダッシュポットは、
前記第１の構成要素に連結されたボイスコイルと、
前記第２の構成要素に連結され、前記ボイスコイルと同心である磁石と、
臨界周波数√２ωｎを下回るときの減衰が前記臨界周波数√２ωｎを上回るときの減衰よりも大きくなる周波数依存減衰を可能にするように、前記ボイスコイルと直列に配置されたインダクタとを含み、ωｎは前記第２の構成要素に対する前記第１の構成要素の運動の固有振動数である、システム。
【００６４】
条項１１．  ヘキサポッドに配置された複数の同調磁気ダッシュポットを更に備える、条項１０に記載のシステム。
【００６５】
条項１２．  前記同調磁気ダッシュポットは外力ソースを使用しない条項１０に記載のシステム。
【００６６】
条項１３．  前記ボイスコイルは固有のインダクタンスを有し、前記ボイスコイルと前記磁石は、前記第２の構成要素に対する前記第１の構成要素の運動を減衰するための逆起電力（ＥＭＦ）を提供するように動作し、
前記インダクタは、ある周波数で提供された逆ＥＭＦを修正するため、前記ボイスコイルに直列に加えられる付加インダクタンスである、条項１０に記載のシステム。
【００６７】
条項１４．  前記インダクタのインダクタンスは前記同調磁気ダッシュポットの遮断周波数に基づいており、前記遮断周波数を超えると、前記同調磁気ダッシュポットは、前記第２の構成要素に対する前記第１の構成要素の運動の減衰をほとんど提供しない、条項１３に記載のシステム。
【００６８】
条項１５．  ばねは、前記第２の構成要素に対する前記第１の構成要素の相対配置を制御するため、前記第１の構成要素と前記第２の構成要素との間に延在する、条項１０に記載のシステム。
【００６９】
条項１６．  前記同調磁気ダッシュポットの伝達率は以下の運動方程式
2019082247.tif 000006
によって決定されるｙ／ｘによって与えられ、ここで、ｍは前記第１の構成要素の質量、ｙは前記第１の構成要素の変位、ｘは前記第２の構成要素の変位、ｉは前記インダクタを通る電流、ｆは前記ボイスコイルによって与えられる力、ｒは前記ボイスコイルと前記インダクタの抵抗、ｌは前記ボイスコイルの内部インダクタンス、ｌｅｘｔは前記インダクタのインダクタンス、ｂｌは前記ボイスコイルの力係数、ｋはばね定数である、条項１５に記載のシステム。
【００７０】
条項１７．  前記インダクタは、共鳴時の前記第１の構成要素の変位の振幅を低減する、条項１６に記載のシステム。
【００７１】
条項１８．  前記ボイスコイルは固有のインダクタンスを有し、前記インダクタは前記ボイスコイルの前記固有のインダクタンスのおよそ６０倍のインダクタンスを有する、条項１０に記載のシステム。
【００７２】
条項１９．  前記同調磁気ダッシュポットはフレームを更に含み、
前記ボイスコイルは前記フレームに支持され、
前記磁石は前記ボイスコイルによって、前記フレームに対して可動で、
前記インダクタは前記フレーム内に配置される、条項１０に記載のシステム。
【００７３】
条項２０．  前記第１の構成要素と前記第２の構成要素との間に配置された能動型アイソレーションシステムであって、前記同調磁気ダッシュポットと並列して操作される能動型アイソレーションシステムを更に備える、条項１０に記載のシステム。
【００７４】
種々の有利な構成の説明は、例示及び説明を目的として提示されており、完全であること、または開示された形態の実施例に限定されるべきものではない。当業者には、多くの修正形態及び変形形態が自明であろう。更に、種々の有利な実施例は、他の有利な実施例と比べて異なる利点を説明しうる。選択された一又は複数の実施例は、実施例の原理と実際的な用途を最もよく説明するため、及び、様々な実施例の開示内容と、検討される特定の用途に適した様々な修正例とを当業者が理解できるようにするために、選択及び記述されている。
【図１】
2019082247.tif 000007
【図２】
2019082247.tif 000008
【図３】
2019082247.tif 000009
【図４】
2019082247.tif 000010
【図５】
2019082247.tif 000011
【図６】
2019082247.tif 000012
【図７】
2019082247.tif 000013
【図８】
2019082247.tif 000014
【図９】
2019082247.tif 000015
【図１０】
2019082247.tif 000016
【外国語明細書】
2019082247000001.pdf
2019082247000002.pdf
2019082247000003.pdf
2019082247000004.pdf