(57)【要約】【課題】振動を効率的に低減できる新たな構造の制振構造体を提供する。【解決手段】本発明の制振構造体は、柱および／または壁で区画された内部空間を形成する骨格部（１１）と、骨格部に一端が連結されて内部空間内へ延在する伝導部（１２）と、内部空間内にあり、伝導部に連結されていると共に伝導部に対して拡張している励振部（１３）と、少なくとも励振部に接触する流動材（１４）とを備える。振動し易い励振部が流動材と接触しつつ振動エネルギーを吸収することにより、高い制振性が発揮される。骨格部、伝導部、励振部および流動材からなる単位セルを複数連設した制振部材を、加振源を包囲する筐体自体の少なくとも一部として利用すると好ましい。微小な単位セルからなる制振部材は、例えば、粉末積層法により製造できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱および／または壁で区画された内部空間を形成する骨格部と、
該骨格部に一端が連結されて該内部空間内へ延在する伝導部と、
該内部空間内にあり、該伝導部に連結されていると共に該伝導部に対して拡張している励振部と、
少なくとも該励振部に接触する流動材と、
を備える制振構造体。
【請求項２】
前記骨格部は隔壁からなり、
前記内部空間は閉空間であり、
前記流動材は該閉空間に充填されている請求項１に記載の制振構造体。
【請求項３】
前記骨格部、前記伝導部、前記励振部および前記流動材からなる単位セルを、複数連設した制振部材である請求項１または２に記載の制振構造体。
【請求項４】
前記制振部材は、加振源を包囲する筐体または該加振源に連なる筐体の少なくとも一部を構成している請求項３に記載の制振構造体。
【請求項５】
前記流動材は、粉末である請求項１〜４のいずれかに記載の制振構造体。
【請求項６】
請求項５に記載の制振構造体を粉末積層法により製造する制振構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動を低減できる制振構造体等に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機（モータ、発電機等）などの作動中に発生する振動は、機器の信頼性、精度、低騒音等を確保するため、少ないほど好ましい。そこで、振動の発生自体を抑制する他、発生した振動を効果的に低減する制振構造体に関する提案も多くなされている。このような制振構造体に関連する記載が、例えば下記の特許文献１にある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−８２８８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１は、凸状の曲面を有する運動促進部材を中空体内に配設し、その中空体内に粉粒体を充填した制振構造体を提案している。この制振構造体は、制振対象の振動方向と同じ方向に中空体および運動促進部材を一体的に振動させ（［００３５］）、それらと粉粒体との摩擦または衝突により振動エネルギーを吸収されている。
【０００５】
特許文献１の制振構造体は、粉粒体を中空状の閉空間に充填した従来の制振部材に対して、単に、粉粒体との接触面積を増加させる運動促進部材を閉空間に配置しただけのものに過ぎない。このような制振構造体は、結局、従来のものと同様に、例えば、振動加速度が１Ｇ未満の小さな振動等の振動エネルギーを殆ど吸収できず、十分な制振性を確保できない。
【０００６】
なお、特許文献１の制振構造体は、制振対象（振動源）であるモーターのステータ（ハウジング・ケース・筐体）の端面に、別部材として、いわゆる後付けされる（［００４２］）。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、振動の低減を図れる新たな構造の制振構造体等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究した結果、粉末等の流動材を収容する内部空間内に、振動源からの振動を直接的に受けて振動し易い励振部を設けることを思いついた。このような制振構造体を用いることにより、高い制振効果が得られることも確認した。この成果を発展させることにより、以降に述べる本発明を完成するに至った。
【０００９】
《制振構造体》
（１）本発明の制振構造体は、柱および／または壁で区画された内部空間を形成する骨格部と、該骨格部に一端が連結されて該内部空間内へ延在する伝導部と、該内部空間内にあり、該伝導部に連結されていると共に該伝導部に対して拡張している励振部と、少なくとも該励振部に接触する流動材と、を備える。
【００１０】
（２）本発明の制振構造体によれば、従来よりも幅広い帯域の振動について、その振動エネルギーを効果的に吸収して優れた制振性を確保できる。この理由は、次のように考えられる。
【００１１】
本発明の制振構造体の場合、励振部が内部空間内において遊離しておらず、骨格部の振動が伝導部を介して励振部へ直接的に伝達される。ここで励振部は、伝導部よりも拡張しており、細い伝導部により少なくとも１箇所以上で支持された状態となっている。このため、骨格部や伝導部における振動（例えば、振幅、振動加速度）が僅かでも、励振部はそれらよりも大きく振動（振幅）し得る。そして内部空間にある流動材は、骨格部や伝導部との接触・衝突のみならず、励振部とより多く接触・衝突するようになる。この結果、骨格部へ導入される振動エネルギーは効果的に散逸されて、本発明の制振構造体は高い制振性を発揮するようになる。
【００１２】
《制振構造体の製造方法》
本発明は制振構造体の製造方法としても把握できる。例えば、粉末を流動材とする制振構造体なら、粉末積層法により制振構造体を製造すると好適である。粉末積層法によれば、骨格部、伝導部および励振部を造形する際に、内部空間への粉末の充填も併せて行えるため、制振構造体を効率的に製造できる。
【００１３】
なお、粉末積層法は、積層造形法（いわゆる３次元造形法または３Ｄプリンター法）の一種であり、粉末焼結積層造形法でも、粉末固着積層造形法でもよい。粉末焼結積層造形法によれば、各層の原料粉末に加熱源であるレーザー光等を逐次照射して、その原料粉末を順次焼結（溶融を含む。）させていくことにより、制振構造体を製造できる。粉末固着積層造形法によれば、各層の原料粉末に、接着剤（インク）を逐次吹付けて、その原料粉末を順次結着させていくことにより、制振構造体を製造できる。いずれの場合でも、原料粉末の焼結または結着（単に「焼結等」という。）により骨格部、伝導部および励振部が造形され、焼結等せずに内部空間内に残存した原料粉末が流動材となる。
【００１４】
《その他》
特に断らない限り本明細書でいう「ｘ〜ｙ」は下限値ｘおよび上限値ｙを含む。本明細書に記載した種々の数値または数値範囲に含まれる任意の数値を新たな下限値または上限値として「ａ〜ｂ」のような範囲を新設し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施例である制振部材の外観、内部（透視）および（単位）セルを示す模式図である。
【図２】別な実施例である制振部材のセルの断面を示す模式図である。
【図３】制振性を評価するために用いた音圧測定の様子を示す模式図である。
【図４】各試料に係る音圧測定結果を示すグラフである。
【図５】他の制振部材のセルの断面を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の構成要素に、本明細書中から任意に選択した一つまたは二つ以上の構成要素を付加し得る。本明細書で説明する内容は、本発明の制振構造体としてのみならず、その製造方法にも適宜該当する。方法的な構成要素であっても、物に関する構成要素ともなり得る。
【００１７】
《骨格部》
骨格部は、柱または壁からなり、内部空間を形成している。内部空間は、開空間でも閉空間でもよい。柱からなる骨格部により開空間が形成される場合、流動材の漏出を防止するために、制振構造体の少なくとも最外側面は隔壁となっていることが好ましい。例えば、少なくとも最外側に配置される骨格部の最外側面が壁からなっているとよい。
【００１８】
もっとも、壁（隔壁）からなる骨格部により閉空間（内部空間）が形成されており、各閉空間に流動材が充填されていると、より好ましい。これにより流動材は、励振部のみならず、骨格部の壁面等とも確実に接触して、より多くの振動エネルギーが吸収され得る。
【００１９】
《伝導部／励振部》
伝導部と励振部は、骨格部により形成される内部空間内にあり、伝導部の一端は骨格部に連結され、伝導部の他端は励振部に連結されている。このため励振部は伝導部を介して内部空間内で振動（または揺動）する。
【００２０】
励振部と伝導部は、形状（表面形状を含む）、大きさ（体積）、比表面積、質量、密度（材質を含む）等の少なくとも一つ以上が異なると好ましい。励振部が伝導部より拡張している場合、励振部は伝導部により支持（例えば片持ち支持等）された状態となり、振動（大きく振幅）し易くなり、流動材との接触面積も多くなって好ましい。特に励振部は、一つの伝導部よりも体積、質量および表面積のいずれもが大きいと好ましい。
【００２１】
一つの内部空間内に励振部は一つ以上あればよい。内部空間あたりの励振部の配置数を増加させたり、励振部の形状を工夫して、流動材と接触し得る励振部の表面積を増加させるとより好ましい。なお、一つの励振部に連結される伝導部は単数でも複数でもよい。
【００２２】
また、励振部や伝導部の外表面または骨格部の内側の外表面を、凹凸模様にしたり粗面化して、それらの表面積を増加させてもよい。これにより流動材が接触する各部の表面積が増加し、振動エネルギーの吸収量も多くなる。
【００２３】
《流動材》
流動材は、励振部等の表面に接触して振動エネルギーを吸収できるものであればよく、固体（例えば、粉末（粗粒物を含む）、ゲル等）でも液体（例えば、油、ジェル等）でもよい。それらの材質は、例えば、金属、樹脂、ゴム、セラミックス等である。なお、磁力を利用する装置（電動機等）の制振には、非磁性材を流動材に用いると好ましい。
【００２４】
《制振部材》  
制振構造体は、一組の骨格部、伝導部、励振部および流動材のみからなるものでもよいし、それら一組を単位セルとして、複数の単位セルが連設した制振部材でもよい。本発明では、制振構造体や単位セルのサイズを問わない。このため、微細または小型の単位セルが多数集合して一つの制振構造体（制振部材）が構成されてもよいし、大型な単位セルが１個または数〜数十個レベルで集合して、一つの制振構造体（制振部材）が構成されてもよい。小さい単位セルが多数集合した制振部材を用いると、振幅は小さいが周波数が大きい微小振動等も効率的に制振でき得る。さらに、制振部材は、形態（サイズ、形状等）が異なる単位セルを複数組合わせたものでもよい。これにより、多様な周波数や振幅等を含む振動についても、効率的な制振が可能となる。
【００２５】
本発明の制振部材は、汎用品でも、専用品でもよい。汎用品は、例えば、板状、ブロック状、柱状、管状、環状等の汎用形状部材である。専用品は、例えば、制振対象である機器や装置に沿った形状をした必須部材である。例えば、制振部材は、既存の機器や装置に対して後付けされるものではなく、例えば、加振源を包囲する筐体（例えば、電動機のハウジングまたはケーシング）自体の少なくとも一部を構成しているものであると好ましい。
【００２６】
ちなみに、本発明に係る骨格部、伝導部、励振部および流動材の各材質は、それぞれ異なっていても良いし、全て同じでもよいし、複数の組み合せでもよい。また、骨格部、伝導部および励振部の連結は、一体成形（積層造形を含む。）されたものでもよいし、ネジ等の締結具や溶接等の接合手段を用いてなされたものでもよい。前者は、単位セルが微細（例えば一辺が１０ｍｍ以下）または小型（例えば一辺が５００ｍｍ以下）であるときに好ましい。後者は、単位セルが大型（例えば一辺が５００ｍｍ超）であるときに好ましい。
【実施例】
【００２７】
複数の試料を製作し、それらの制振効果を評価した。このような具体例を挙げつつ、以下に本発明をさらに詳しく説明する。
【００２８】
《試料の製造》
（１）試料１
粉末焼結積層造形法により図１に示す制振部材１０を製造した。制振部材１０（制振構造体）は、外観が直方体状（１０１ｍｍ×５１ｍｍ×１６ｍｍ）であり、内部は立方体状（一辺５ｍｍ）のセル１（単位セル）が規則的に多数（２０×１０×３個）配列されてなる。
【００２９】
セル１は、骨格部１１と、伝導部１２と、励振部１３と、内部空間に流動可能に充填された粉末１４（流動材）とからなる。骨格部１１は、６つの正方形状の隔壁を有し、立方体状の内部空間（閉空間）を構成している。
【００３０】
伝導部１２は、細くて短い円柱状（φ０．５ｍｍ）の支柱であり、骨格部１１の一隔壁の内側にある４つの角部（隅部）から対角線状に延在している。励振部１３は、内部空間の略中心部に配設された球体（φ３ｍｍ）からなり、伝導部１２の他端により支持されている。なお、内部空間内には粉末１４が充填されている。こうして得られた制振部材１０を試料１という。
【００３１】
粉末焼結積層造形法は、いわゆる３Ｄプリンター（ＳＬＭ２８０ＨＬ  SLM Solutions 社製）を用いて実施した。原料粉末には、市販されているＡｌＳｉ１０Ｍｇ粉末（成分組成：Ａｌ−１０ｗｔ％Ｓｉ−０．３５ｗｔ％Ｍｇ、粒径：２０〜６３μｍ）を使用した。内部空間内に残存した原料粉末が上述した粉末１４となっている。ちなみに、上記の原料粉末は流動性に優れるため、流動材としても好ましい。
【００３２】
（２）試料２
セル１の形状を変更したセル２からなる制振部材（試料２）も用意した。セル２は、図２に示すように、骨格部２１と、伝導部２２と、励振部２３と、内部空間に流動可能に充填された粉末２４（流動材）とからなる。骨格部２１も、６つの正方形状の隔壁からなり、立方体状の内部空間（閉空間）を構成している。
【００３３】
伝導部２２は、短い円柱状（φ０．５ｍｍ）の支柱であり、骨格部２１の一隔壁の中央から法線状に１本突出している。励振部２３は、内部空間の略中心部に配設された中実球体２３１（φ１．５ｍｍ）と、中実球体２３１を内包する中空球体２３２（φ３．５ｍｍ×φ２．５ｍｍ）とからなる。中実球体２３１は、伝導部２２の他端で支持されており、中空球体２３２は、伝導部２２の中間で支持されている。内部空間内には、前述した原料粉末からなる粉末２４が充填されている。その他、試料２は試料１と同様に製造される。
【００３４】
（３）試料Ｃ１、Ｃ２
比較試料として、制振部材１０の内部空間に充填する粉末１４を除いた試料Ｃ１と、制振部材１０と同サイズの中実な圧延材（ＪＩＳ  Ａ２０１７）からなる試料Ｃ２も用意した。
【００３５】
《測定》
図３に示すように、ワイヤーで懸架した各試料を、ハンマーで軽く打撃する。このとき、各試料から生じる音圧を、その下方に配置した騒音計で経時的に測定する。こうして、図４に示すように、各試料に係る音圧の時間変化を得た。
【００３６】
《評価》
図４から明らかなように、試料１および試料２は、早期に音圧が急減しており、高い制振性を発揮していることがわかる。特に、粉末との接触面積が大きい試料２の方が、音圧の減衰性が高いことがわかる。
【００３７】
一方、試料Ｃ１は、試料１と同様な構造（骨格部、伝導部および励振部）であっても、粉末（流動材）を含まないために、音圧はあまり減衰せず、制振性に劣ることがわかる。さらに、中実なＡｌ合金板である試料Ｃ２では、音圧が殆ど減衰せず、初期の音圧が長時間継続した。
【００３８】
《変形例》  
図１に示したセル１は、例えば、図５（１）に示すセル３、図５（２）に示すセル４のように変形してもよい。セル３も、セル１と同様に、骨格部３１と、伝導部３２と、励振部３３と、内部空間に流動可能に充填された粉末３４（流動材）とからなる。但し、伝導部３２は、細くて短い円柱が、骨格部１１の対向する隔壁の内側角部から、それぞれ４本ずつ対角線状に延在してなる。これら合計８本の伝導部３２の中央他端が、内部空間の中央にある球状の励振部３３に連結されている。セル１とセル３は振動特性が異なるため、それらの使い分けにより、振動エネルギーを効率的に吸収できる周波数帯域を調整できる。
【００３９】
セル４も、セル１と同様に、骨格部４１と、伝導部４２と、励振部４３と、内部空間に流動可能に充填された粉末４４（流動材）とからなる。但し、骨格部４１の隔壁内面および励振部４３の外表面は、凹凸模様となっており、粉末４４との接触面積が増大している。これにより振動エネルギーをより多く吸収できるため、セル４からなる制振部材は制振効果が高い。
【符号の説明】
【００４０】
１    セル（単位セル）
１０  制振部材（制振構造体）
１１  骨格部
１２  伝導部
１３  励振部
１４  粉末（流動材）
【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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