(57)【要約】【課題】導電部材及び永久磁石の過度な温度上昇を抑制できる渦電流式ダンパを提供する。【解決手段】渦電流式ダンパ１は、ねじ軸２と、ボールナット３と、磁石保持部材４と、通風路５と、第１永久磁石６と、第２永久磁石７と、導電部材８と、を備える。円筒形状の磁石保持部材４は、ボールナット３に固定される。通風路５は、磁石保持部材４に設けられ、磁石保持部材４の軸方向Ｃに対し傾斜する。第１永久磁石６は、磁石保持部材４の円周方向において通風路５に隣接し、磁石保持部材４に固定される。第２永久磁石７は、磁石保持部材４の円周方向において通風路５を挟んで第１永久磁石６に隣接し、磁石保持部材４に固定され、第１永久磁石６と磁極の配置が反転している。円筒形状の導電部材８は、導電性を有し、第１永久磁石６及び第２永久磁石７と隙間を空けて対向する。【選択図】図３
2019100364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ軸と、
前記ねじ軸とかみ合うボールナットと、
前記ボールナットに固定された円筒形状の磁石保持部材と、
前記磁石保持部材に設けられ、前記磁石保持部材の軸方向に対し傾斜した通風路と、
前記磁石保持部材の円周方向において前記通風路に隣接し、前記磁石保持部材に固定された第１永久磁石と、
前記磁石保持部材の円周方向において前記通風路を挟んで前記第１永久磁石に隣接し、前記磁石保持部材に固定され、前記第１永久磁石と磁極の配置が反転した第２永久磁石と、
導電性を有し、前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石と隙間を空けて対向する円筒形状の導電部材と、を備える、渦電流式ダンパ。
【請求項２】
請求項１に記載の渦電流式ダンパであって、
前記第１永久磁石は、前記通風路に沿って前記磁石保持部材の軸方向に対し傾斜した第１側面を含み、
前記第２永久磁石は、前記通風路に沿って前記磁石保持部材の軸方向に対し傾斜した第２側面を含む、渦電流式ダンパ。
【請求項３】
請求項１に記載の渦電流式ダンパであってさらに、
前記通風路に沿って前記第１永久磁石に隣接し、前記磁石保持部材に固定された第３永久磁石と、
前記通風路に沿って前記第２永久磁石に隣接し、前記磁石保持部材の円周方向において前記通風路を挟んで前記第３永久磁石に隣接し、前記磁石保持部材に固定され、前記第３永久磁石と磁極の配置が反転した第４永久磁石と、を備える、渦電流式ダンパ。
【請求項４】
請求項３に記載の渦電流式ダンパであって、
前記通風路は、前記磁石保持部材の軸方向に対し傾斜した入側通風路と、前記入側通風路の延びる方向に対し傾斜した出側通風路と、を含み、
前記第１永久磁石は、前記磁石保持部材の円周方向において前記入側通風路を挟んで前記第２永久磁石と隣接し、
前記第３永久磁石は、前記磁石保持部材の円周方向において前記入側通風路と前記出側通風路との境界で前記通風路を挟んで前記第４永久磁石と隣接し、
前記渦電流式ダンパはさらに、
前記出側通風路に沿って前記第３永久磁石に隣接し、前記磁石保持部材に固定された第５永久磁石と、
前記出側通風路に沿って前記第４永久磁石に隣接し、前記磁石保持部材の円周方向において前記出側通風路を挟んで前記第５永久磁石に隣接し、前記磁石保持部材に固定され、前記第５永久磁石と磁極の配置が反転した第６永久磁石と、を備える、渦電流式ダンパ。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の渦電流式ダンパであってさらに、
前記磁石保持部材に固定されたフィンを備える、渦電流式ダンパ。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の渦電流式ダンパであってさらに、
前記導電部材に固定されたフィンを備える、渦電流式ダンパ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、渦電流式ダンパに関する。
【背景技術】
【０００２】
地震等による振動から建築物を保護するために、建築物に制震装置が取り付けられる。制震装置は建築物に与えられた運動エネルギを熱エネルギ等の他のエネルギに変換する。これにより、建築物の大きな揺れが抑制される。制震装置はたとえば、ダンパである。ダンパの種類はたとえば、オイル式、せん断抵抗式がある。一般に、建築物にはオイル式やせん断抵抗式ダンパが使用されることが多い。オイル式ダンパは、シリンダ内の非圧縮性流体を利用して振動を減衰させる。せん断抵抗式ダンパは、粘性流体のせん断抵抗を利用して振動を減衰させる。
【０００３】
しかしながら、特にせん断抵抗式ダンパで用いられる粘性流体の粘度は、粘性流体の温度に依存する。すなわち、せん断抵抗式ダンパの減衰力は、温度に依存する。したがって、せん断抵抗式ダンパを建築物に使用する際には、使用環境を考慮して適切な粘性流体を選択する必要がある。また、オイル式やせん断抵抗式などの流体を用いているダンパは、温度上昇等によって流体の圧力が上昇し、シリンダのシール材などの機械的な要素が破損する恐れがある。減衰力が温度に依存しないダンパとして、渦電流式ダンパがある。
【０００４】
渦電流式ダンパはたとえば、特公平５−８６４９６号公報（特許文献１）に開示される。
【０００５】
特許文献１の渦電流式ダンパは、主筒に取り付けられた複数の永久磁石と、ねじ軸に接続されたヒステリシス材と、ねじ軸と噛み合うボールナットと、ボールナットに接続された副筒と、を備える。複数の永久磁石は、磁極の配置が交互に異なる。ヒステリシス材は、複数の永久磁石と対向し、相対回転可能である。この渦電流式ダンパに運動エネルギが与えられると、副筒及びボールナットが軸方向に移動し、ボールねじの作用によってヒステリシス材が回転する。これにより、ヒステリシス損により運動エネルギが消費される。また、ヒステリシス材に渦電流が発生するため、渦電流損により運動エネルギが消費される、と特許文献１には記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平５−８６４９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
渦電流式ダンパでは渦電流が発生する部材（導電部材）に集中的に熱が発生する。そのため、短期間に余震が何度も発生したり、１回の地震が長時間続いたりすると、導電部材が高温になる。渦電流を発生させるために導電部材は永久磁石の近傍に設けられる。導電部材が高温になると、輻射熱により永久磁石も高温になる。永久磁石が高温になると、永久磁石が減磁し、発生する渦電流が弱まる。これにより、渦電流式ダンパの減衰力が低下する。そのため、渦電流式ダンパは冷却機構を含むのが望まれる。
【０００８】
しかしながら、特許文献１には、渦電流式ダンパの冷却機構については何ら開示されていない。
【０００９】
本発明の目的は、導電部材及び永久磁石の過度な温度上昇を抑制できる渦電流式ダンパを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本実施形態の渦電流式ダンパは、ねじ軸と、ボールナットと、磁石保持部材と、通風路と、第１永久磁石と、第２永久磁石と、導電部材と、を備える。ボールナットは、ねじ軸とかみ合う。円筒形状の磁石保持部材は、ボールナットに固定される。通風路は、磁石保持部材に設けられ、磁石保持部材の軸方向に対し傾斜する。第１永久磁石は、磁石保持部材の円周方向において通風路に隣接し、磁石保持部材に固定される。第２永久磁石は、磁石保持部材の円周方向において通風路を挟んで第１永久磁石に隣接し、磁石保持部材に固定され、第１永久磁石と磁極の配置が反転している。円筒形状の導電部材は、導電性を有し、第１永久磁石及び第２永久磁石と隙間を空けて対向する。
【発明の効果】
【００１１】
本実施形態の渦電流式ダンパによれば、導電部材及び永久磁石の過度な温度上昇を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、渦電流式ダンパの軸方向の断面図である。
【図２】図２は、図１の一部拡大図である。
【図３】図３は、通風路を示す斜視図である。
【図４】図４は、渦電流式ダンパの軸方向に垂直な断面図である。
【図５】図５は、図４の一部拡大図である。
【図６】図６は、渦電流式ダンパの磁気回路を示す模式図である。
【図７】図７は、第２実施形態の第１永久磁石〜第４永久磁石を示す斜視図である。
【図８】図８は、第３実施形態の第１永久磁石〜第６永久磁石を示す斜視図である。
【図９】図９は、第４実施形態の渦電流式ダンパの軸方向の断面図である。
【図１０】図１０は、図９の一部拡大図である。
【図１１】図１１は、フィンを含む渦電流式ダンパの断面図である。
【図１２】図１２は、フィンの他の実施形態を示す断面図である。
【図１３】図１３は、フィンの他の実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（１）本実施形態の渦電流式ダンパは、ねじ軸と、ボールナットと、磁石保持部材と、通風路と、第１永久磁石と、第２永久磁石と、導電部材と、を備える。ボールナットは、ねじ軸とかみ合う。円筒形状の磁石保持部材は、ボールナットに固定される。通風路は、磁石保持部材に設けられ、磁石保持部材の軸方向に対し傾斜する。第１永久磁石は、磁石保持部材の円周方向において通風路に隣接し、磁石保持部材に固定される。第２永久磁石は、磁石保持部材の円周方向において通風路を挟んで第１永久磁石に隣接し、磁石保持部材に固定され、第１永久磁石と磁極の配置が反転している。円筒形状の導電部材は、導電性を有し、第１永久磁石及び第２永久磁石と隙間を空けて対向する。
【００１４】
ねじ軸及びボールナットは、ボールねじを構成する。渦電流式ダンパに振動が加えられ、ねじ軸が並進運動すると、ねじ軸とかみ合うボールナットが回転運動する。磁石保持部材はボールナットに固定される。したがって、ボールナットが回転すると磁石保持部材も回転する。磁石保持部材には第１永久磁石及び第２永久磁石が固定される。磁石保持部材の円周方向において、第１永久磁石と第２永久磁石との間には隙間が設けられる。この隙間が通風路である。磁石保持部材の回転に伴い、第１永久磁石及び第２永久磁石も回転する。第１永久磁石及び第２永久磁石が回転すると、第１永久磁石と第２永久磁石との間の通風路に空気が流れる。この空気の流れにより、第１永久磁石、第２永久磁石及び導電部材の近傍の熱が拡散される。したがって、第１永久磁石、第２永久磁石及び導電部材の過度な温度上昇が抑制される。
【００１５】
（２）上記（１）の渦電流式ダンパにおいて、第１永久磁石は、通風路に沿って磁石保持部材の軸方向に対し傾斜した第１側面を含み、第２永久磁石は、通風路に沿って磁石保持部材の軸方向に対し傾斜した第２側面を含むのが好ましい。
【００１６】
渦電流式ダンパに振動が加えられると、ねじ軸が磁石保持部材の内側に進入したり、退出したりする。すなわち、渦電流式ダンパに振動が加えられると、磁石保持部材が正転、逆転を繰り返す。この場合、磁石保持部材が正転したとき、第１永久磁石の通風路と隣接する方の側面が、通風路内に空気の流れを生じさせる。磁石保持部材が逆転したとき、第２永久磁石の通風路と隣接する方の側面が、通風路内に空気の流れを生じさせる。したがって、磁石保持部材の正転時も逆転時も冷却効果が発揮され、第１永久磁石、第２永久磁石及び導電部材の過度な温度上昇が十分に抑制される。
【００１７】
（３）上記（１）の渦電流式ダンパはさらに、第３永久磁石と、第４永久磁石とを備えるのが好ましい。第３永久磁石は、通風路に沿って第１永久磁石に隣接し、磁石保持部材に固定される。第４永久磁石は、通風路に沿って第２永久磁石に隣接し、磁石保持部材の円周方向において通風路を挟んで第３永久磁石に隣接し、磁石保持部材に固定され、第３永久磁石と磁極の配置が反転している。
【００１８】
（４）上記（３）の渦電流式ダンパはさらに、第５永久磁石と、第６永久磁石とを備えるのが好ましい。この場合、通風路は、磁石保持部材の軸方向に対し傾斜した入側通風路と、入側通風路の延びる方向に対し傾斜した出側通風路と、を含む。第１永久磁石は、磁石保持部材の円周方向において入側通風路を挟んで第２永久磁石と隣接する。第３永久磁石は、磁石保持部材の円周方向において入側通風路と出側通風路との境界で通風路を挟んで第４永久磁石と隣接する。第５永久磁石は、出側通風路に沿って第３永久磁石に隣接し、磁石保持部材に固定される。第６永久磁石は、出側通風路に沿って第４永久磁石に隣接し、磁石保持部材の円周方向において出側通風路を挟んで第５永久磁石に隣接し、磁石保持部材に固定され、第５永久磁石と磁極の配置が反転している。
【００１９】
上記（３）及び（４）の構成によれば、通風路に沿って複数の永久磁石が配列される。したがって、１つの永久磁石のサイズが小さくても、渦電流式ダンパの減衰力は十分に発揮される。これにより、各永久磁石のサイズが小さくて済み、渦電流式ダンパの生産効率が向上する。
【００２０】
（５）上記（１）〜（４）の渦電流式ダンパはさらに、磁石保持部材に固定されたフィンを備えるのが好ましい。
【００２１】
このような構成によれば、磁石保持部材が回転すれば、フィンも回転する。したがって、渦電流式ダンパ内の空気がより拡散され、各永久磁石及び導電部材の過度な温度上昇がさらに抑制される。
【００２２】
（６）上記（１）〜（５）の渦電流式ダンパはさらに、導電部材に固定されたフィンを備えるのが好ましい。
【００２３】
このような構成によれば、フィンは渦電流式ダンパ内の熱を吸収又は放熱する。これにより、各永久磁石及び導電部材の過度な温度上昇がさらに抑制される。
【００２４】
以下、図面を参照して、本実施形態の渦電流式ダンパについて説明する。
【００２５】
［第１実施形態］
図１は、渦電流式ダンパの軸方向の断面図である。図２は、図１の一部拡大図である。図１及び図２を参照して、渦電流式ダンパ１は、ねじ軸２と、ボールナット３と、磁石保持部材４と、通風路５と、第１永久磁石６と、第２永久磁石７と、導電部材８と、を含む。
【００２６】
［ねじ軸］
ねじ軸２の外周面には、ねじ部が形成されている。ねじ軸２は、中心軸を含む。ねじ軸２は、中心軸方向に延びる。ねじ軸２は、ボールナット３を貫通し、ボールを介してボールナット３とかみ合う。
【００２７】
［ボールナット］
ボールナット３は、ねじ軸２とかみ合う。ボールナット３の内周面には、ねじ軸２とかみ合うねじ部が形成されている。ボールナット３は、磁石保持部材４及び導電部材８の内部に配置される。ボールナット３の種類は、特に限定されない。ボールナット３は、周知のボールナットを用いてよい。
【００２８】
すなわち、ねじ軸２及びボールナット３は、ボールねじを構成する。ボールねじは、ねじ軸２の軸方向の並進運動をボールナット３の回転運動に変換する。ねじ軸２には取付具１５が接続される。ねじ軸２と一体の取付具１５は、建物支持面又は建物内に固定される。渦電流式ダンパ１が、たとえば建物内と建物支持面との間の免震層に設置される事例の場合、ねじ軸２と一体の取付具１５が建物内に固定され、導電部材８と一体の取付具１４は建物支持面に固定される。渦電流式ダンパ１が、たとえば建物内の任意の層間に設置される事例の場合は、ねじ軸２と一体の取付具１５が任意の層間の上部梁側に固定され、導電部材８と一体の取付具１４は任意の層間の下部梁側に固定される。そのため、ねじ軸２はその中心軸周りに回転しない。
【００２９】
ねじ軸２と一体の取付具１５及び導電部材８と一体の取付具１４の固定は、上述の説明の逆であってもよい。すなわち、ねじ軸２と一体の取付具１５が建物支持面に固定され、導電部材８と一体の取付具１４が建物内に固定されてもよい。
【００３０】
ねじ軸２は、磁石保持部材４及び導電部材８の内部に軸方向に沿って進出又は退出可能である。したがって、振動等により、渦電流式ダンパ１に運動エネルギが与えられると、ねじ軸２が軸方向に移動する。ねじ軸２が軸方向に移動すれば、ボールねじの機能によってボールナット３がねじ軸の中心軸周りに回転する。ボールナット３の回転に伴い、ボールナット３に固定された磁石保持部材４が回転する。これにより、磁石保持部材４と一体の第１永久磁石６及び第２永久磁石７が導電部材８に対して相対回転するため、導電部材８には渦電流が発生する。その結果、渦電流式ダンパ１に減衰力が生じ、振動を減衰させる。渦電流の発生メカニズムについては後に詳述する。
【００３１】
［磁石保持部材］
磁石保持部材４は、ねじ軸２を中心軸とする円筒形状である。磁石保持部材４は、ボールナット３及びねじ軸２を収容可能である。磁石保持部材４の材質は、特に限定されない。しかしながら、磁石保持部材４の材質は、透磁率の高い鋼等が好ましい。磁石保持部材４の材質はたとえば、炭素鋼、鋳鉄等の強磁性体である。この場合、磁石保持部材４は、ヨークとしての役割を果たす。すなわち、第１永久磁石６及び第２永久磁石７からの磁束が外部に漏れにくくなり、渦電流式ダンパ１の減衰力が高まる。
【００３２】
磁石保持部材４は、ボールナット３に固定される。したがって、ボールナット３が回転すれば、磁石保持部材４も回転する。また、後述するように、磁石保持部材４は導電部材８に対して回転可能である。
【００３３】
［通風路］
図３は、通風路を示す斜視図である。図３を参照して、通風路５は、磁石保持部材４の外周面に設けられる。通風路５は、磁石保持部材４の外周面、第１永久磁石６の第１側面９及び第２永久磁石７の第２側面１０によって形成される領域である。通風路５は、磁石保持部材４の軸方向Ｃにおいて、第１永久磁石６の一方の端から他方の端まで延びる。ただし、通風路５は、磁石保持部材４の軸方向Ｃに対し傾斜する。このような構成により、導電部材、第１永久磁石６及び第２永久磁石７に発生した熱を拡散させることができる。以下、この点について詳述する。
【００３４】
磁石保持部材４が図３中の白抜き矢印の方向に回転する場合について説明する。通風路５を形成する第１永久磁石の第１側面９は通風路５に沿うため、第１側面９は磁石保持部材４の軸方向Ｃに対し傾斜している。そのため、第１側面９の一方の端は、磁石保持部材４の回転方向において他方の端に対して先行する。磁石保持部材４が回転すると、第１側面９の先行する端から他方の端に向けて空気が流れる（図３中の黒塗り矢印参照）。この空気の流れにより、導電部材、第１永久磁石６及び第２永久磁石７に発生した熱が渦電流式ダンパ内に拡散される。渦電流式ダンパは多くの部品により構成されるため、拡散された熱が第１永久磁石、第２永久磁石及び導電部材以外の部品に伝達される。これにより、導電部材、第１永久磁石６及び第２永久磁石７の過度の温度上昇が抑制される。
【００３５】
磁石保持部材４が、図３中の白抜き矢印と反対方向に回転する場合も同様である。ねじ軸２が磁石保持部材４の内部に進入する場合と、退出する場合とで磁石保持部材の回転方向は異なる。磁石保持部材４が図３中の白抜き矢印と反対方向に回転する場合、第２側面１０の一方の端が磁石保持部材の回転方向において他方の端に対し先行する。すなわち、第２永久磁石７の第２側面１０が空気の流れを生じさせる。この場合、通風路５間の空気の流れは、図３中の黒塗り矢印と反対方向となる。
【００３６】
要するに、第１実施形態の渦電流式ダンパによれば、磁石保持部材が正転する場合も反転する場合も通風路に空気が流れるため、導電部材８、第１永久磁石６及び第２永久磁石７の過度の温度上昇が抑制される。
【００３７】
［第１永久磁石及び第２永久磁石］
図３を参照して、第１永久磁石６は、磁石保持部材４の円周方向において通風路５に隣接する。上述したように、第１永久磁石６は通風路５を形成するからである。第１永久磁石６は、磁石保持部材４の外周面に固定される。
【００３８】
第２永久磁石７も、第１永久磁石６と同様である。第２永久磁石７は、磁石保持部材４の円周方向において通風路５に隣接する。第２永久磁石７も通風路５を形成するからである。また、第２永久磁石７は、磁石保持部材４の円周方向において通風路５を挟んで第１永久磁石６に隣接する。換言すれば、第１永久磁石６は、磁石保持部材４の円周方向において隙間を空けて第２永久磁石７と隣接する。この隙間が通風路５に相当する。
【００３９】
第１永久磁石６の磁極面の平面形状は、平行四辺形である。磁石保持部材４の円周方向の第１永久磁石６の辺の長さは、磁石保持部材４の軸方向Ｃの第１永久磁石６の辺の長さよりも長い。第１永久磁石６のサイズは特に限定されない。しかしながら、導電部材に発生させる渦電流の大きさが大きければ、渦電流式ダンパの減衰力は高まる。したがって、減衰力の観点からは、第１永久磁石６のサイズは大きい方が好ましい。たとえば、第１永久磁石６の磁石保持部材４の軸方向Ｃの長さは、磁石保持部材４の軸方向Ｃの長さの８０％以上であるのが好ましい。
【００４０】
しかしながら、第１永久磁石６の形状は特に限定されるものではない。第１永久磁石６の磁極面の平面形状は、長方形であってもよい。第２永久磁石７のサイズ及び特質は第１永久磁石６のサイズ及び特質と同じである。そのため、第２永久磁石の形状等についての説明は省略する。
【００４１】
図４は、渦電流式ダンパの軸方向に垂直な断面図である。図４を参照して、磁石保持部材４に複数の第１永久磁石６及び複数の第２永久磁石７が固定される場合を示す。この場合、隙間を空けて隣接する２つの第１永久磁石６の間に１つの第２永久磁石７が配置される。すなわち、第１永久磁石６及び第２永久磁石７は、磁石保持部材４の円周方向に交互に配列される。
【００４２】
図５は、図４の一部拡大図である。図５を参照して、第１永久磁石６及び第２永久磁石７の磁極は、磁石保持部材４の径方向に配置される。第２永久磁石７の磁極の配置は第１永久磁石６の磁極の配置と反転している。具体的には、磁石保持部材４の径方向において、第１永久磁石６のＮ極は外側に配置され、Ｓ極は内側に配置される。そのため、第１永久磁石６のＳ極が磁石保持部材４と接する。一方、磁石保持部材４の径方向において、第２永久磁石７のＮ極は内側に配置され、そのＳ極は外側に配置される。そのため、第２永久磁石７のＮ極が磁石保持部材４と接する。
【００４３】
第１永久磁石６及び第２永久磁石７はたとえば、接着剤により磁石保持部材４に固定される。なお、接着剤に限らず、第１永久磁石６及び第２永久磁石７はネジ等で固定されてもよいことはもちろんである。
【００４４】
［導電部材］
図１を参照して、導電部材８は、ねじ軸２を中心軸とする円筒形状である。導電部材８は、磁石保持部材４、第１永久磁石６、第２永久磁石７、ボールナット３及びねじ軸２を収容可能である。つまり、磁石保持部材４が導電部材８の内側に同心状に配置される。
【００４５】
図５を参照して、導電部材８の内周面は、第１永久磁石６及び第２永久磁石７と隙間を空けて対向する。後述するように、導電部材８の表面（内周面）に渦電流を発生させるため、導電部材８は磁石保持部材４と相対的に回転する。干渉を回避するため、導電部材８と第１永久磁石６及び第２永久磁石７との間には、隙間が設けられる。導電部材８と一体の取付具は、建物支持面又は建物内に固定される。そのため、導電部材８はねじ軸２周りに回転しない。
【００４６】
導電部材は、導電性を有する。導電部材の材質はたとえば、炭素鋼、鋳鉄等の強磁性体である。その他に、導電部材の材質は、フェライト系ステンレス鋼等の弱磁性体であってもよいし、アルミニウム合金、オーステナイト系ステンレス鋼、銅合金等の非磁性体であってもよい。
【００４７】
図１を参照して、導電部材８は磁石保持部材４を回転可能に支持する。磁石保持部材４の径方向において、磁石保持部材４と導電部材８との間には、ラジアル軸受１６が設けられる。また、磁石保持部材４の軸方向において、磁石保持部材４と導電部材８との間には、スラスト軸受１７が設けられる。なお、ラジアル軸受やスラスト軸受の種類は、特に限定されることなく、ボール式、ローラー式、滑り式などでもよいことはもちろんである。
【００４８】
続いて、渦電流の発生原理及び渦電流による減衰力の発生原理について説明する。
【００４９】
［渦電流による減衰力］
図６は、渦電流式ダンパの磁気回路を示す模式図である。図６を参照して、第１永久磁石６の磁極の配置は、隣接する第２永久磁石７の磁極の配置と反転している。したがって、第１永久磁石６のＮ極から出た磁束は、隣接する第２永久磁石７のＳ極に到達する。第２永久磁石７のＮ極から出た磁束は、隣接する第１永久磁石６のＳ極に到達する。これにより、第１永久磁石６、第２永久磁石７、導電部材８及び磁石保持部材４の中で、磁気回路が形成される。第１永久磁石６及び第２永久磁石７と、導電部材８との間の隙間は十分に小さいため、導電部材８は磁界の中にある。
【００５０】
磁石保持部材４が回転すると（図６中の矢印参照）、第１永久磁石６及び第２永久磁石７は導電部材８に対して移動する。そのため、導電部材８の表面（図６では第１永久磁石６及び第２永久磁石７が対向する導電部材８の内周面）を通過する磁束が変化する。これにより導電部材８の表面に渦電流が発生する。渦電流が発生すると、新たな磁束（反磁界）が発生する。この新たな磁束は、磁石保持部材４と導電部材８との相対回転を妨げる。すなわち、磁石保持部材４の回転が妨げられる。磁石保持部材４の回転が妨げられれば、磁石保持部材４に固定されたボールナット３の回転も妨げられる。ボールナット３の回転が妨げられれば、ねじ軸２の軸方向の移動も妨げられる。これが渦電流式ダンパ１の減衰力である。振動等による運動エネルギにより発生する渦電流は、導電部材の温度を上昇させる。すなわち、渦電流式ダンパに与えられた運動エネルギが熱エネルギに変換され、減衰力が得られる。
【００５１】
［第２実施形態］
第２実施形態の渦電流式ダンパは、第１実施形態と比べて、第１永久磁石及び第２永久磁石の形状が異なる。また、第２実施形態の渦電流式ダンパは、第１実施形態の渦電流式ダンパの構成に加えてさらに、第３永久磁石及び第４永久磁石を含む。なお、第２実施形態の渦電流式ダンパにおいて、第１実施形態の渦電流式ダンパと同じ構成は説明を省略する。
【００５２】
図７は、第２実施形態の第１永久磁石〜第４永久磁石を示す斜視図である。図７を参照して、渦電流式ダンパは、第１永久磁石６と、第２永久磁石７と、第３永久磁石１８と、第４永久磁石１９とを含む。第１永久磁石６の磁極面の平面形状は正方形である。第１永久磁石６の磁極面の１辺の長さは、磁石保持部材４の軸方向Ｃの長さの１／３よりも短い。要するに、第２実施形態の第１永久磁石６は、第１実施形態の第１永久磁石よりも小さい。サイズの小さい第１永久磁石６を用いることによって、第１永久磁石の製造が容易になる。また、第１永久磁石６として汎用の永久磁石を用いることもできる。そのため、第２実施形態の渦電流式ダンパは、生産効率が高い。第１永久磁石、第２永久磁石、第３永久磁石及び第４永久磁石は、同じ形状、特性の永久磁石である。
【００５３】
第１永久磁石６及び第２永久磁石７の配置は、第１実施形態と同様である。すなわち、第１永久磁石６は、通風路５を挟んで磁石保持部材４の円周方向に第２永久磁石７と隣接する。第１永久磁石６の磁極の配置は、第２永久磁石７の磁極の配置と反転している。
【００５４】
第３永久磁石１８は、磁石保持部材４の外周面に固定される。第３永久磁石１８は、通風路５に沿って第１永久磁石６に隣接する。通風路５は、磁石保持部材４の軸方向に対し傾斜する。第２実施形態において、通風路５は、磁石保持部材４の外周面、第１永久磁石６、第２永久磁石７、第３永久磁石１８及び第４永久磁石１９によって形成される。通風路５は磁石保持部材４の軸方向Ｃに対し傾斜しているため、第３永久磁石１８は、磁石保持部材４の円周方向において第１永久磁石６からずれた位置に配置される。
【００５５】
第４永久磁石１９は、磁石保持部材４の外周面に固定される。第４永久磁石１９は、通風路５に沿って第２永久磁石７に隣接する。第４永久磁石１９は、磁石保持部材４の円周方向において第２永久磁石７からずれた位置に配置される。第４永久磁石１９は、磁石保持部材４の円周方向において通風路５を挟んで第３永久磁石１８に隣接する。このような構成により、通風路５は磁石保持部材４の軸方向に対し傾斜するため、第１実施形態と同様に、導電部材８、第１永久磁石６、第２永久磁石７、第３永久磁石１８及び第４永久磁石１９の過度の温度上昇が抑制される。
【００５６】
また、第４永久磁石１９の磁極の配置は、第３永久磁石１８の磁極の配置と反転している。そのため、第３永久磁石１８、第４永久磁石１９、導電部材８及び磁石保持部材４の中においても、磁気回路が形成される。したがって、永久磁石のサイズが小さくても、渦電流式ダンパの減衰力は、第１実施形態と比べても劣らない。
【００５７】
上述の説明では、磁石保持部材４の円周方向において、通風路５の片側に第１永久磁石６及び第３永久磁石１８が配置される場合を説明した。しかしながら、第２実施形態の渦電流式ダンパはこれに限定されない。図７に示すように、通風路５に沿って第３永久磁石１８に隣接するさらなる永久磁石が設けられてもよい。第２永久磁石７及び第４永久磁石１９が配置された通風路５のもう一方の側においても同様である。ただし、渦電流を発生させるため、磁石保持部材４の円周方向において通風路５を挟んで隣接する２つの永久磁石の磁極の配置は互いに反転している。
【００５８】
また、第１永久磁石６と第３永久磁石１８との間に隙間が設けられていてもよい。この場合、第１永久磁石６及び第３永久磁石１８が空気と接する面積が増えるため、第１永久磁石６及び第３永久磁石１８の過度な温度上昇がさらに抑制される。第２永久磁石７及び第４永久磁石１９においても同様である。
【００５９】
なお、図７では、第３永久磁石１８の磁極の配置が第１永久磁石６の磁極の配置と同じである場合を示した。しかしながら、第３永久磁石１８の磁極の配置は、第１永久磁石６と異なってもよい。要するに、磁石保持部材４の円周方向において、通風路５を挟んで隣接する２つの永久磁石の磁極の配置が異なっていればよい。
【００６０】
［第３実施形態］
第３実施形態の渦電流式ダンパは、第２実施形態と比べて、通風路の形状が異なる。また、第３実施形態の渦電流式ダンパは、第２実施形態の渦電流式ダンパの構成に加えてさらに、第５永久磁石及び第６永久磁石を含む。なお、第３実施形態の渦電流式ダンパにおいて、上述の第１実施形態及び第２実施形態の渦電流式ダンパと同じ構成は説明を省略する。
【００６１】
図８は、第３実施形態の第１永久磁石〜第６永久磁石を示す斜視図である。図８を参照して、渦電流式ダンパは、第１永久磁石６と、第２永久磁石７と、第３永久磁石１８と、第４永久磁石１９と、第５永久磁石２０と、第６永久磁石２１とを含む。第３実施形態の各永久磁石のサイズは、第２実施形態と同様に小さい。したがって、渦電流式ダンパの生産効率が高い。第１永久磁石〜第６永久磁石は、同じ形状、特性の永久磁石である。
【００６２】
通風路５は、磁石保持部材４の軸方向に対し傾斜している。通風路５は、途中で屈曲している。具体的には、第３実施形態の通風路５は、入側通風路１１と、出側通風路１２とを含む。入側通風路１１は、磁石保持部材４の軸方向Ｃに対し傾斜している。出側通風路１２は、入側通風路１１の延びる方向に対し傾斜している。すなわち、出側通風路１２の延びる方向は、磁石保持部材４の軸方向Ｃに対し傾斜していてもよいし、磁石保持部材４の軸方向Ｃと平行であってもよい。出側通風路１２の延びる方向は、入側通風路１１の延びる方向と交差していればよい。この場合であっても、磁石保持部材４が回転すれば、通風路５に空気が流れ、導電部材８及び各永久磁石の過度な温度上昇が抑制される。
【００６３】
通風路５を形成する各永久磁石の配置は次のとおりである。第１永久磁石６、第２永久磁石７、第３永久磁石１８及び第４永久磁石１９の配置は第２実施形態と同様である。第１永久磁石６、第２永久磁石７、第３永久磁石１８及び第４永久磁石１９によって、入側通風路１１が形成される。第１永久磁石６は、磁石保持部材４の円周方向において入側通風路１１を挟んで第２永久磁石７と隣接する。第３永久磁石１８及び第４永久磁石１９は、入側通風路１１と出側通風路１２との境界に設けられる。すなわち、第３永久磁石１８は、磁石保持部材４の円周方向において入側通風路１１と出側通風路１２との境界で通風路５を挟んで第４永久磁石１９と隣接する。
【００６４】
第３永久磁石１８、第４永久磁石１９、第５永久磁石２０及び第６永久磁石２１によって、出側通風路１２が形成される。第５永久磁石２０は、出側通風路１２に沿って第３永久磁石１８に隣接する。出側通風路１２は入側通風路１１に対し傾斜しているため、第５永久磁石２０は、磁石保持部材４の円周方向において第３永久磁石１８からずれた位置に配置される。
【００６５】
第６永久磁石２１は、出側通風路１２に沿って第４永久磁石１９に隣接する。第６永久磁石２１は、磁石保持部材４の円周方向において第４永久磁石１９からずれた位置に配置される。第６永久磁石２１は、磁石保持部材４の円周方向において出側通風路１２を挟んで第５永久磁石２０に隣接する。このような構成により、磁石保持部材４の軸方向において通風路５は屈曲する。この場合であっても、通風路５の一部又は全部が磁石保持部材４の軸方向に対し傾斜するため、導電部材８、第１永久磁石６〜第６永久磁石２１の過度の温度上昇が抑制される。
【００６６】
好ましくは、出側通風路１２の延びる方向は、入側通風路１１の延びる方向と交差し、かつ、入側通風路１１の磁石保持部材４の軸方向Ｃに対する傾斜角度と同じ角度、磁石保持部材４の軸方向Ｃに対し傾斜する。また、第３永久磁石１８及び第４永久磁石１９は、磁石保持部材４の軸方向Ｃにおいて、磁石保持部材４の中央に固定されるのが好ましい。第１永久磁石６は、磁石保持部材４の軸方向の中央に対し第５永久磁石２０と対称に設けられるのが好ましい。第２永久磁石７は、磁石保持部材４の軸方向の中央に対し第６永久磁石２１と対称に設けられるのが好ましい。この場合、磁石保持部材４の軸方向の中央に対し、入側通風路１１は出側通風路１２と対称となる。そのため、第１永久磁石〜第６永久磁石が、均一に冷却されやすい。
【００６７】
また、第６永久磁石２１の磁極の配置は、第５永久磁石２０の磁極の配置と反転している。そのため、第５永久磁石２０、第６永久磁石２１、導電部材８及び磁石保持部材４の中においても、磁気回路が形成される。したがって、永久磁石のサイズが小さくても、渦電流式ダンパの減衰力は、第１実施形態と比べても劣らない。
【００６８】
上述の第１〜第３実施形態では、磁石保持部材が導電部材の内側に配置され、各永久磁石が磁石保持部材の外周面に固定される場合について説明した。しかしながら、本実施形態の渦電流式ダンパは、これに限定されない。
【００６９】
［第４実施形態］
第４実施形態の渦電流式ダンパは、第１〜第３実施形態の渦電流式ダンパと比べて、磁石保持部材及び導電部材の位置関係が異なる。第４実施形態の渦電流式ダンパでは、磁石保持部材が導電部材の外側に配置され、各永久磁石が磁石保持部材の内周面に固定される。第４実施形態の渦電流式ダンパにおいても、各永久磁石の配置は、第１実施形態〜第３実施形態の永久磁石の配置が採用できる。
【００７０】
図９は、第４実施形態の渦電流式ダンパの軸方向の断面図である。図９を参照して、磁石保持部材４は、導電部材８、ボールナット３及びねじ軸２を収容可能である。
【００７１】
図１０は、図９の一部拡大図である。図１０を参照して、第１永久磁石６は、磁石保持部材４の内周面に固定される。第２永久磁石〜第６永久磁石も同様である。したがって、導電部材８の外周面が、各永久磁石と隙間を空けて対向する。
【００７２】
第４実施形態の渦電流式ダンパでは、磁石保持部材４が導電部材８の外側に配置される。つまり、磁石保持部材４が最も外側に配置されて外気と接する。また、磁石保持部材４は、ねじ軸２周りに回転する。これにより、回転する磁石保持部材４は外気によって効率良く冷却される。そのため、磁石保持部材４を通じて各永久磁石を冷却できる。その結果、各永久磁石の過度な温度上昇をさらに抑制できる。
【００７３】
取付具１４は導電部材８に接続される。そのため、導電部材８はねじ軸２周りに回転しない。一方で、磁石保持部材４は、ボールナット３に固定される。したがって、ボールナット３が回転すれば、磁石保持部材４は回転する。したがって、磁石保持部材４が回転すれば通風路内の空気が流れ、導電部材及び各永久磁石の過度な温度上昇が抑制される。また、磁石保持部材４に固定された各永久磁石が導電部材８に対して相対回転するため、導電部材８には渦電流が発生する。その結果、渦電流式ダンパ１に減衰力が生じ、振動を減衰させることができる。
【００７４】
［フィン］
導電部材及び各永久磁石の冷却効果をさらに高めるため、渦電流式ダンパはフィンを含んでもよい。以下では、例として、第１実施形態の渦電流式ダンパにフィンが設けられる場合について説明する。しかしながら、第２〜第４実施形態の渦電流式ダンパも、以下の説明と同様のフィンを含むことができる。
【００７５】
図１１は、フィンを含む渦電流式ダンパの断面図である。図１１を参照して、フィン１３は、磁石保持部材４の外周面に固定される。磁石保持部材４が回転すると、フィン１３も磁石保持部材４の中心軸周りに回転する。フィン１３の回転により、渦電流式ダンパ内の空気が流れ、導電部材８及び各永久磁石の熱が拡散される。したがって、導電部材及び各永久磁石の過度な温度上昇がさらに抑制される。
【００７６】
図１２は、フィンの他の実施形態を示す断面図である。図１２を参照して、フィン１３は、導電部材８の内周面に固定される。導電部材８は、磁石保持部材４の軸回りに回転しない。この場合、フィン１３は渦電流式ダンパ内の熱を吸収する。したがって、導電部材及び各永久磁石の過度な温度上昇がさらに抑制される。
【００７７】
図１３は、フィンの他の実施形態を示す断面図である。図１３を参照して、フィン１３は導電部材８の外周面に固定される。この場合、フィン１３は導電部材８の熱を外部に放出する。これにより、導電部材８の温度が低下し、導電部材８が各永久磁石の熱を吸収できるようになる。したがって、導電部材及び各永久磁石の過度な温度上昇がさらに抑制される。
【００７８】
フィン１３の数は特に限定されない。たとえば、フィン１３は、磁石保持部材４の円周方向に複数配置されてもよい。また、図１１〜図１３に示すフィンを組み合せて用いてもよい。
【００７９】
以上、本実施形態の渦電流式ダンパについて説明した。その他、本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明の渦電流式ダンパは、建造物の制震装置および免震装置に有用である。
【符号の説明】
【００８１】
１：渦電流式ダンパ
２：ねじ軸
３：ボールナット
４：磁石保持部材
５：通風路
６：第１永久磁石
７：第２永久磁石
８：導電部材
９：第１側面
１０：第２側面
１１：入側通風路
１２：出側通風路
１３：フィン
１４：取付具（導電部材と一体）
１５：取付具（ねじ軸と一体）
１６：ラジアル軸受
１７：スラスト軸受
１８：第３永久磁石
１９：第４永久磁石
２０：第５永久磁石
２１：第６永久磁石
【図１】
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【図２】
2019100364.tif 000004
【図３】
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【図４】
2019100364.tif 000006
【図５】
2019100364.tif 000007
【図６】
2019100364.tif 000008
【図７】
2019100364.tif 000009
【図８】
2019100364.tif 000010
【図９】
2019100364.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2019100364.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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