(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、導電部材８と、磁石保持部材４と、第１永久磁石６と、第２永久磁石７と、ねじ軸２と、ボールナット３と、を備える。円筒形状の導電部材８は、導電性を有する。円筒形状の磁石保持部材４は、導電部材８と隙間を空けて対向する表面５及び表面５に設けられた凹部９を含む。第１永久磁石６は、凹部９に固定され、導電部材８と隙間を空けて対向する。第２永久磁石７は、凹部９に固定され、導電部材８と隙間を空けて対向し、磁石保持部材４の円周方向において第１永久磁石６に隣接し、第１永久磁石６と磁極の配置が反転する。ボールナット３は、磁石保持部材４又は導電部材８に固定され、ねじ軸２とかみ合う。磁石保持部材４の熱伝導率は、第１永久磁石６の熱伝導率及び第２永久磁石７の熱伝導率よりも高い。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有する円筒形状の導電部材と、
前記導電部材と隙間を空けて対向する表面及び前記表面に設けられた凹部を含む円筒形状の磁石保持部材と、
前記凹部に固定され、前記導電部材と隙間を空けて対向する第１永久磁石と、
前記凹部に固定され、前記導電部材と隙間を空けて対向し、前記磁石保持部材の円周方向において前記第１永久磁石に隣接し、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、
ねじ軸と、
前記磁石保持部材又は前記導電部材に固定され、前記ねじ軸とかみ合うボールナットと、を備え、
前記磁石保持部材の熱伝導率は、前記第１永久磁石の熱伝導率及び前記第２永久磁石の熱伝導率よりも高い、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、
前記磁石保持部材の表面と前記導電部材との距離は、前記第１永久磁石の前記導電部材に対向する表面と前記導電部材との距離と同じである、渦電流式ダンパ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２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４】
請求項１〜請求項３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、粘性流体の温度に依存する。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、導電部材と、磁石保持部材と、第１永久磁石と、第２永久磁石と、ねじ軸と、ボールナットと、を備える。円筒形状の導電部材は、導電性を有する。円筒形状の磁石保持部材は、導電部材と隙間を空けて対向する表面及び表面に設けられた凹部を含む。第１永久磁石は、凹部に固定され、導電部材と隙間を空けて対向する。第２永久磁石は、凹部に固定され、導電部材と隙間を空けて対向し、磁石保持部材の円周方向において第１永久磁石に隣接し、第１永久磁石と磁極の配置が反転する。ボールナットは、磁石保持部材又は導電部材に固定され、ねじ軸とかみ合う。磁石保持部材の熱伝導率は、第１永久磁石の熱伝導率及び第２永久磁石の熱伝導率よりも高い。
【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、凹部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、磁極の配置が円周方向である第１永久磁石及び第２永久磁石を示す斜視図である。
【図８】図８は、図７の渦電流式ダンパの磁気回路を示す模式図である。
【図９】図９は、軸方向に複数個配置された第１永久磁石及び第２永久磁石を示す斜視図である。
【図１０】図１０は、第２実施形態の渦電流式ダンパの軸方向に沿った面での断面図である。
【図１１】図１１は、第２実施形態の渦電流式ダンパの軸方向に垂直な面での断面図である。
【図１２】図１２は、第３実施形態の渦電流式ダンパの軸方向に沿った面での断面図である。
【図１３】図１３は、図１２の一部拡大図である。
【図１４】図１４は、第４実施形態の渦電流式ダンパの軸方向に沿った面での断面図である。
【図１５】図１５は、フィンを含む渦電流式ダンパの断面図である。
【図１６】図１６は、フィンの他の実施形態を示す断面図である。
【図１７】図１７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、導電部材と、磁石保持部材と、第１永久磁石と、第２永久磁石と、ねじ軸と、ボールナットと、を備える。円筒形状の導電部材は、導電性を有する。円筒形状の磁石保持部材は、導電部材と隙間を空けて対向する表面及び表面に設けられた凹部を含む。第１永久磁石は、凹部に固定され、導電部材と隙間を空けて対向する。第２永久磁石は、凹部に固定され、導電部材と隙間を空けて対向し、磁石保持部材の円周方向において第１永久磁石に隣接し、第１永久磁石と磁極の配置が反転する。ボールナットは、磁石保持部材又は導電部材に固定され、ねじ軸とかみ合う。磁石保持部材の熱伝導率は、第１永久磁石の熱伝導率及び第２永久磁石の熱伝導率よりも高い。
【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。磁石保持部材又は導電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又は導電部材も回転する。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。これにより、磁石保持部材又は導電部材が回転すると、導電部材に渦電流が発生し、減衰力が得られる。その一方で、導電部材は渦電流により発熱する。ここで、第１永久磁石及び第２永久磁石は、磁石保持部材の導電部材と対向する表面（外周面又は内周面）に設けられた凹部に固定される。したがって、導電部材と磁石保持部材の表面との距離及び導電部材と第１永久磁石及び第２永久磁石との距離に関して、従来の磁石保持部材の表面に永久磁石が固定されていたものと比較して、導電部材と磁石保持部材の表面との距離を短くすることができる。加えて、磁石保持部材の熱伝導率は高い。そのため、導電部材に発生した熱は、磁石保持部材に優先的に伝達される。磁石保持部材は、第１永久磁石及び第２永久磁石と比べて熱容量が大きい。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、磁石保持部材の表面と導電部材との距離は、第１永久磁石の導電部材に対向する表面と導電部材との距離と同じであるのが好ましい。
【００１６】
磁石保持部材の表面（外周面又は内周面）は導電部材に近づくことで導電部材の熱を優先的に吸収しやすくなる。したがって、干渉しない限り、磁石保持部材の表面は導電部材に近い方が好ましい。一方、第１永久磁石は第２永久磁石とともに磁気回路を形成し、導電部材に渦電流を発生させる。渦電流が強い方が渦電流式ダンパの減衰力が高まるため、第１永久磁石も導電部材に可能な限り近づける方が好ましい。したがって、磁石保持部材の表面及び第１永久磁石の導電部材と対向する表面共に、導電部材に極力近づけるのが好ましい。第２永久磁石についても同様である。
【００１７】
（３）上記（１）又は（２）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。
【００１８】
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。また、磁石保持部材が回転しない場合（ボールナットが導電部材に固定される場合）であっても、フィンが設けられた分、導電部材の熱を吸収できる容量が増える。したがって、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。
【００１９】
（４）上記（１）〜（３）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。
【００２０】
このような構成によれば、導電部材が回転しない場合、フィンは渦電流式ダンパ内の熱を吸収又は放熱する。導電部材が回転する場合、渦電流式ダンパ内の空気がより拡散され、又は外気と接することによりフィンが冷却される。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。
【００２１】
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。
【００２２】
［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１を参照して、渦電流式ダンパ１は、導電部材８と、磁石保持部材４と、第１永久磁石６と、第２永久磁石７と、ねじ軸２と、ボールナット３と、を含む。
【００２３】
［導電部材］
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。
【００２４】
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。
【００２５】
図２は、図１の一部拡大図である。図２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１４は、建物支持面又は建物内に固定される（図１参照）。そのため、導電部材８はねじ軸２周りに回転しない。
【００２６】
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。これらの材質の熱伝導率は、永久磁石よりも高い。
【００２７】
［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は、表面（外周面）５及び表面５に設けられた凹部９を含む。表面（外周面）５は、干渉を回避するため導電部材８と隙間を空けて対向する。
【００２８】
一般には、第１永久磁石６及び第２永久磁石７は、磁石保持部材の表面（外周面）５に固定される。したがって、第１永久磁石６及び第２永久磁石７と導電部材８との距離は、磁石保持部材の表面（外周面）５と導電部材８との距離よりも短い。したがって、渦電流により発熱した導電部材８の熱が、第１永久磁石６及び第２永久磁石７に伝達されやすい。しかしながら、本実施形態の渦電流式ダンパは、凹部９を含む。凹部９は、底面１０を含む。底面１０と導電部材８との距離は、磁石保持部材の表面（外周面）５と導電部材８との距離よりも長い。この底面１０に第１永久磁石６及び第２永久磁石７が固定される。したがって、第１永久磁石６及び第２永久磁石７と導電部材８との距離が長くなる。これにより、導電部材８の熱が第１永久磁石６及び第２永久磁石７に伝達されにくくなる。
【００２９】
また、導電部材８と磁石保持部材の表面５との距離及び導電部材８と第１永久磁石６及び第２永久磁石７との距離を見ると、凹部に第１永久磁石及び第２永久磁石が固定されることにより磁石保持部材の表面（外周面）に第１永久磁石及び第２永久磁石が固定される場合と比べて導電部材８と磁石保持部材の表面５との距離を短くすることができる。表面（外周面）５は導電部材８と対向するため、導電部材８の熱が磁石保持部材４に伝達されやすくなる。さらには、磁石保持部材の熱伝導率は、第１永久磁石の熱伝導率及び第２永久磁石の熱伝導率よりも高い。したがって、熱の特性上、導電部材の熱は熱伝導率の高い磁石保持部材に伝達されやすい。
【００３０】
このような構成により、導電部材に発生した熱は、磁石保持部材に優先的に伝達される。磁石保持部材は、円筒形状であり第１永久磁石及び第２永久磁石と比べて熱容量が大きい。そのため、同じ量の熱が伝達されても第１永久磁石及び第２永久磁石の昇温量に比べて磁石保持部材の昇温量の方が小さくて済む。要するに、従来、第１永久磁石及び第２永久磁石に伝達されていた熱を、渦電流式ダンパの永久磁石以外の部品に分散させることで、導電部材の過度な温度上昇を抑制し、かつ、第１永久磁石及び第２永久磁石の温度上昇も抑制する。
【００３１】
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も回転し、磁石保持部材４は導電部材８に対して相対的に回転可能となる。
【００３３】
図３は、凹部を示す斜視図である。図３を参照して、凹部９は、磁石保持部材４の円周方向にわたって設けられる。磁石保持部材４の軸方向に沿った凹部９の長さは特に限定されないが、第１永久磁石６及び第２永久磁石７を収容可能である必要がある。また、磁石保持部材４の軸方向に沿った凹部９の長さは、磁石保持部材４の表面（外周面）５の長さよりも短い。これにより、磁石保持部材４の外周面に凹部９を設けても、導電部材と対向する表面（外周面）５が存在し得る。
【００３４】
図３では、複数の第１永久磁石６及び複数の第２永久磁石７が、１つの凹部９に固定される場合を示す。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。たとえば、磁石保持部材４の円周方向に沿って複数の凹部９が設けられてもよい。各凹部９に第１永久磁石６及び第２永久磁石７が１つずつ固定されてもよい。
【００３５】
［第１永久磁石及び第２永久磁石］
第１永久磁石６は、凹部９に固定される。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第１永久磁石６に隣接する。より具体的には、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。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。
【００３６】
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。
【００３７】
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（凹部９の底面１０）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。このような構成により、導電部材に渦電流を発生させることができる。この点については後述する。
【００３８】
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。
【００３９】
図２を参照して、磁石保持部材４の径方向において、磁石保持部材４の導電部材８と対向する表面５と導電部材８との距離は、第１永久磁石６の導電部材８に対向する表面と導電部材８との距離と同じであるのが好ましい。すなわち、磁石保持部材の表面（外周面）５は、第１永久磁石６の導電部材８に対向する表面と同一曲面上に存在するのが好ましい。上述したように、磁石保持部材の表面（外周面）５は導電部材８に近づくことで導電部材８の熱を優先的に吸収しやすくなる。したがって、干渉しない限り、磁石保持部材の表面（外周面）５は導電部材８の内周面に近い方が好ましい。一方、後述するように、第１永久磁石６は第２永久磁石７とともに磁気回路を形成し、導電部材８に渦電流を発生させる。渦電流が強い方が渦電流式ダンパの減衰力が高まるため、第１永久磁石６も導電部材８の内周面に可能な限り近づける方が好ましい。したがって、磁石保持部材の表面（外周面）５及び第１永久磁石６の導電部材８と対向する表面共に、導電部材８に可能な限り近づけると、導電部材８から同じ距離となる。
【００４０】
［ねじ軸］
図１を参照して、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。
【００４１】
［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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
［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。
【００４７】
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。
【００４８】
続いて、本実施形態の渦電流式ダンパの好適な態様及び他の実施形態について説明する。
【００４９】
［磁極の配置］
上述の説明では、第１永久磁石及び第２永久磁石の磁極の配置は、磁石保持部材の径方向である場合について説明した。しかしながら、第１永久磁石及び第２永久磁石の磁極の配置は、これに限定されない。
【００５０】
図７は、磁極の配置が円周方向である第１永久磁石及び第２永久磁石を示す斜視図である。図７を参照して、第１永久磁石６及び第２永久磁石７の磁極の配置は、磁石保持部材４の円周方向に沿う。この場合であっても、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。第１永久磁石６と第２永久磁石７との間には、強磁性体のポールピース１１が設けられる。
【００５１】
図８は、図７の渦電流式ダンパの磁気回路を示す模式図である。図８を参照して、第１永久磁石６のＮ極から出た磁束は、ポールピース１１を通って、第１永久磁石６のＳ極に到達する。第２永久磁石７についても同様である。第１永久磁石６、第２永久磁石７、ポールピース１１及び導電部材８の中で、磁気回路が形成される。これにより、上述と同様に、渦電流式ダンパに減衰力が得られる。
【００５２】
［永久磁石の軸方向への配置］
渦電流式ダンパの減衰力をより大きくするには、導電部材に発生する渦電流を強くすればよい。強い渦電流を発生させる１つの方法として、第１永久磁石及び第２永久磁石から出る磁束の量を増やすことが考えられる。すなわち、第１永久磁石及び第２永久磁石のサイズを大きくする。しかしながら、サイズの大きい第１永久磁石及び第２永久磁石はコストが高く、磁石保持部材への取り付けも容易ではない。
【００５３】
図９は、軸方向に複数個配置された第１永久磁石及び第２永久磁石を示す斜視図である。図９を参照して、第１永久磁石６及び第２永久磁石７は、１つの磁石保持部材４の軸方向に複数個配置されてもよい。これにより、１つの第１永久磁石６及び１つの第２永久磁石７それぞれのサイズは小さくて済む。したがって、第１永久磁石６及び第２永久磁石７のコストは安価で済む。また、第１永久磁石６及び第２永久磁石７の磁石保持部材４への取り付けも容易である。また、磁石保持部材４に取り付けられた複数の第１永久磁石６及び第２永久磁石７の総サイズは大きい。したがって、導電部材に発生する渦電流の強さは強くなる。
【００５４】
軸方向に配置された第１永久磁石６及び第２永久磁石７の、磁石保持部材４の円周方向の配置は、上述と同様である。すなわち、磁石保持部材４の円周方向に沿って第１永久磁石６と第２永久磁石７は交互に配置され、磁極の配置は反転する。
【００５５】
渦電流式ダンパの減衰力を高める観点から、磁石保持部材４の軸方向において、第１永久磁石６は第２永久磁石７と隣接するのが好ましい。この場合、磁気回路が磁石保持部材４の円周方向だけでなく、軸方向においても生じる。したがって、導電部材８に発生する渦電流が強くなる。その結果、渦電流式ダンパの減衰力が大きくなる。
【００５６】
しかしながら、磁石保持部材４の軸方向において、第１永久磁石６及び第２永久磁石７の配置は特に限定されない。すなわち、磁石保持部材４の軸方向において、第１永久磁石６は第１永久磁石６の隣に配置されていてもよいし、第２永久磁石７の隣に配置されていてもよい。
【００５７】
上述した第１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て第１永久磁石及び第２永久磁石が磁石保持部材の外周面に取り付けられ、磁石保持部材が回転す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。
【００５８】
［第２実施形態］
第２実施形態の渦電流式ダンパは、磁石保持部材が導電部材の外側に配置され、回転しない。渦電流は、内側の導電部材が回転することで発生する。
【００５９】
図１０は、第２実施形態の渦電流式ダンパの軸方向に沿った面での断面図である。図１１は、第２実施形態の渦電流式ダンパの軸方向に垂直な面での断面図である。図１０及び図１１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。第１永久磁石６及び第２永久磁石７は、磁石保持部材４の内周面に取り付けられる。したがって、導電部材８の外周面が、第１永久磁石６、第２永久磁石７及び磁石保持部材４の表面（内周面）５と隙間を空けて対向する。
【００６０】
第２実施形態では、磁石保持部材４はねじ軸２周りに回転しない。一方で、ボールナット３は、導電部材８に固定される。したがって、ボールナット３が回転すれば、導電部材８は回転する。このような構成の場合でも、上述したように、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、振動を減衰させることができる。
【００６１】
また、第２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。これにより、磁石保持部材４は外気によって冷却される。そのため、磁石保持部材４を通じて第１永久磁石及び第２永久磁石を冷却できる。その結果、導電部材、第１永久磁石及び第２永久磁石の温度上昇を抑制できる。
【００６２】
［第３実施形態］
第３実施形態の渦電流式ダンパは、磁石保持部材が導電部材の内側に配置され、回転しない。渦電流は、外側の導電部材が回転することで発生する。
【００６３】
図１２は、第３実施形態の渦電流式ダンパの軸方向に沿った面での断面図である。図１３は、図１２の一部拡大図である。図１２及び図１３を参照して、導電部材８は、磁石保持部材４、ボールナット３及びねじ軸２を収容可能である。第１永久磁石６及び第２永久磁石７は、磁石保持部材４の外周面に取り付けられる。したがって、導電部材８の内周面が、第１永久磁石６、第２永久磁石７及び磁石保持部材４の表面（外周面）５と隙間を空けて対向する。
【００６４】
第３実施形態では、磁石保持部材４はねじ軸２周りに回転しない。一方で、ボールナット３は、導電部材８に接続される。したがって、ボールナット３が回転すれば、導電部材８は回転する。このような構成の場合でも、上述したように、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、振動を減衰させることができる。
【００６５】
また、第３実施形態の渦電流式ダンパでは、導電部材８が磁石保持部材４の外側に配置される。つまり、導電部材８が最も外側に配置されて外気と接する。また、導電部材８は、ねじ軸２周りに回転する。これにより、回転する導電部材８は外気によって効率良く冷却される。そのため、導電部材８の温度上昇を抑制できる。その結果、第１永久磁石及び第２永久磁石の温度上昇を抑制できる。
【００６６】
［第４実施形態］
第４実施形態の渦電流式ダンパは、導電部材が磁石保持部材の内側に配置され、回転しない。渦電流は、外側の磁石保持部材が回転することで発生する。
【００６７】
図１４は、第４実施形態の渦電流式ダンパの軸方向に沿った面での断面図である。図１４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。第１永久磁石６及び第２永久磁石７は、磁石保持部材４の内周面に取り付けられる。したがって、導電部材８の外周面が、第１永久磁石６、第２永久磁石７及び磁石保持部材４の表面（内周面）５と隙間を空けて対向する。
【００６８】
第４実施形態では、導電部材８はねじ軸２周りに回転しない。一方で、ボールナット３は、磁石保持部材４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。このような構成の場合でも、上述したように、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、振動を減衰させることができる。
【００６９】
また、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を通じて第１永久磁石及び第２永久磁石を冷却できる。その結果、第１永久磁石及び第２永久磁石の温度上昇を抑制できる。
【００７０】
［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。
【００７１】
図１５は、フィンを含む渦電流式ダンパの断面図である。図１５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。なお、磁石保持部材４が回転しない場合であっても、フィンが設けられた分、導電部材からの熱を吸収できる容量が増える。したがって、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。
【００７２】
図１６は、フィンの他の実施形態を示す断面図である。図１６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。なお、導電部材８が回転する場合は、フィン１３も回転するため、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。
【００７３】
図１７は、フィンの他の実施形態を示す断面図である。図１７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。なお、導電部材８が回転する場合であっても、回転するフィン１３が外気と接するため、フィンが冷却され、導電部材８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。
【００７４】
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１５〜図１７に示すフィンを組み合せて用いてもよい。
【００７５】
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】
【００７６】
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】
【００７７】
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：表面
６：第１永久磁石
７：第２永久磁石
８：導電部材
９：凹部
１０：底面
１１：ポールピース
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2019100438.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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