(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面からの振動を吸収することによってエネルギを回収する装置であって、前記装置は、
反作用質量を含む本体と、
超磁歪材料の素子を取り囲む少なくとも１つのコイルを含む磁歪アクチュエータと、を備え、
前記コイルは電力貯蔵システムへ電気的に接続され、前記装置は振動を前記素子へ伝達することにより前記コイルに電流を誘起させる脚を有し、前記装置が前記表面からのエネルギを吸収し、
前記装置はさらに底板を含み、前記底板は少なくとも表面に平行な部分と表面に垂直な部分を有し、前記表面に平行な部分の一端は前記本体にヒンジで固定され、前記表面に平行な部分の他端は前記表面に垂直な部分と接し、前記表面に平行な部分は前記脚に接続され、
前記本体は少なくとも、前記表面に垂直な部分に対して平行な面を備え、前記表面に垂直な部分と本体の前記平行な面との間に前記磁歪アクチュエータが取り付けられ、
前記底板の前記表面に垂直な部分と前記磁歪アクチュエータとの間、および前記底板の前記表面に垂直な部分に対して平行な前記本体の面と前記磁歪アクチュエータとの間にはドーム型スペーサを有し、
前記脚の前記表面に垂直な第１の軸における動きが前記底板を介して前記第１の軸と垂直な第２の軸における前記超磁歪材料の素子の歪に転換されることを特徴とする装置。
【請求項２】
振動センサが前記装置用電子装置を制御するための信号を提供するため、前記本体内に取り付けられる、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記振動センサは加速度計である、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記振動センサはピエゾ電気装置である、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
磁歪アクチュエータは振動減衰機能と音響・振動伝達機能の両方を提供するように構成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記装置は前記超磁歪材料の素子を取り囲む追加のコイルを含み、前記追加のコイルが音響又は振動信号源に接続される、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記装置は流体密閉筺体内に前記反作用質量と前記アクチュエータとを収容する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、表面からの振動エネルギを減衰させる変換器に関する。このエネルギの一部は変換され、電気エネルギとして保存される。
【背景技術】
【０００２】
本発明の第一の目的は、この動きを電気エネルギへ変換することにより、大型構造物（例、船舶、石油掘削装置、橋梁、建造物及び他の構造物）を介して伝達される音響や振動を抑制することである。
【０００３】
表面の移動や振動を、次に電源として利用でき、又は分散できる電気エネルギへ変換することにより、エネルギを吸収し、又は捕獲することは既知である。しかし、先の適用は比較的小規模で、ピエゾ電気変換器の使用が伝統的に好まれてきた。この種のアクチュエータは小規模な電力捕獲に使用できる一方、考慮される構造物の規模（例、大型クルーズ船の船体）に見出されるようなより大きな力は、大きさのオーダがより強力である必要がある。
【０００４】
変換器はセンサとしても機能する。これは現存する感知への適用を置換し、又は補完する。橋梁の例で、センサ信号を使用して通行による振動レベルをモニタする。
【０００５】
伝統的に、大規模領域に対する音響カバー範囲を提供するには、多くのスピーカを必要とするだろう。しかし、もし構造物が音響信号で駆動されるならば、少ない音源とそれらが関連する配線及び増幅で広いカバー範囲が達成される。
【発明の概要】
【０００６】
本発明によると、可聴音又は振動を放射する表面からの音響又は振動エネルギを吸収する変換器が提供され、装置は反作用質量、リニア軸受又は他の形状のガイドやスリーブ及び我々の先の特許出願（欧州特許出願Ｎｏ．０２７０８４５６．５、国際特許Ｎｏ．ＰＣＴ／ＧＢ０２／０１１１１）と概略同一構成の超磁歪材料（ＧＭＭ）のコアを取り囲む磁石、スペーサ及びコイル巻線からなる装置を備える、磁歪型アクチュエータを含む本体を備える。パネルの振動エネルギにより加速されると、変換器の反作用質量構成要素は、変換器のＧＭＭ素子へ力を加える。この結果、ＧＭＭの磁気特性が変化し、この変化がＧＭＭを取り囲む磁界の変化として現れる。この変動する磁界を使用して、ＧＭＭを取り囲むコイル内に電流を誘起させる。この電流は電池、キャパシタ又は他の電力保持溶液などの接続された電力貯蔵システムへ吸収される。好ましくは、質量は、軸方向配置の筺体内の変換器の作動部分と直列であり、より好ましくは、質量を支持するために軸受内を走る。軸受は、直線形成でもよく、又は別の実施例では、２つのより小さい軸受によってでもよい。各設計の実施例で、装置内の摩擦を減らし、変換器内で発生するノイズを最小化するには、油圧は有利である。
【０００７】
移動を軸受の限界内に拘束することにより、軸方向に作動方向へ走ることは、非常に効果的であることは分かっているが、設計はこの配列に限定されない。
【０００８】
電気信号をコイル巻線へ加え、次にＧＭＭ素子が取り付け面上に振動を発生させる形状を変化させる磁界を発生させるように、変換器を振動発生器又は音響変換器として使用することも可能である。吸収又は振動発生機能用のコイル巻線は同一であり、又は各機能が分離しているが、同一ボビンに巻かれている。
【０００９】
本発明の実施例では、横軸レバー装置に対するスラスト軸の制御は、我々の特許出願（国際特許出願Ｎｏ．ＷＯ２００４／０５７９１２Ａ３）に見られるように重要である。この実施例において、取り付け面からの振動は機械式レバーシステムにより増幅され、これにより反作用質量は、圧縮量及びそれにより発生する続く電気エネルギを増幅するＧＭＭ上の圧縮力と連携して作動する。
【００１０】
好ましくは、変換器は磁歪素子とそれに関係する電磁コイルを備える磁歪アクチュエータであり、素子は脚へ機械的に接続され、コイルは、素子に貯蔵と続く再利用のため出力される力を電力システムへ供給させるように、取り付け面からの振動により活性化される。
【００１１】
参考例と同様に、変換器は振動発生器又は音響変換器としても使用可能であり、これにより電気信号がコイル巻線へ加えられ、次にＧＭＭ素子が、取り付け面上に振動を発生させるレバーにより増幅される形状と動きを変化させるようにする磁界を発生させる。吸収又は振動発生機能用の巻線は同一であり、又は各機能毎に分離しているが、同一ボビン上に巻かれる。
【００１２】
設計は我々の関係する特許出願に規定され、及び示されるような、磁歪コアの使用に限定されないこと、及び我々の先に述べた特許による、特定周波数での振動を区別するため、並列巻コイルから恩恵を受けることができることを見ることができる。これは、ピエゾと他の高級材励起子を含む多くの素子、特許（米国特許ＮｏＵＳ４，４８５，６８８）により保護されるものに類似の柔軟な張力装置、上で言及した我々自身の出願に関する横レバー装置、及び上記の組み合わせを利用する積層高級材を含む。
【００１３】
質量、バネタイプ及びコイル巻線を、異なる周波数領域下で作動するように選択される。ある用途で、２つの変換器接続形態、例えばノイズ低減用のより低い周波数素子と音響伝送用のより高い周波数素子を組み合わせることが望ましい。装置の有効性の最適範囲は、用途により変動するが、振動減衰には２０〜２０００Ｈｚの範囲で、音響伝送には、１００〜１８，０００Ｈｚの範囲である。
【００１４】
装置の別の実施例は、それが取り付けられる取り付け面からの振動を感知し、制御用電子装置が応答し、それに反応することができる基準を提供するピエゾ電気装置又は類似の一体型センサをその構造体の中に含む。これは、異常な、又は予知されない振動を感知し、これによりアラームを起動するためであり、又はセンサを使用して、表面からの振動を検出し、振動を打ち消すため、位相を１８０度ずらして変換器を作動させる振動制御用である。同様に、本発明のこの態様により、装置が加速度計として、本装置を使用することが可能になる。２方向信号を利用して、例えば氷が時には発生し、それを除去するため表面起動（振動）を必要とする船舶上の特定振動環境を補償する。
【００１５】
装置の別の実施例は、装置が従来の音響装置と比較して改善された耐火性を有することが可能であるので、分散型拡声器火災警報システムとしての適用である。この実施で、変換器は、通常振動減衰モードにある。しかし、警報信号に応答して、予め録音された伝言、告知、及び／又は警報音は、構造体へ伝送することができる。
【００１６】
装置の表面への取り付けは、恒久的又は一時的であるが、いずれの場合も、表面へ取り付けられる脚が表面との密着が維持されるように接着され、又は固定される。装置が作動する環境は、頻繁に水、油、ジーゼル及び船舶の船体又は構造体に見られる他の有害な要素に浸かるので、装置は長年この環境に耐え、その寿命の間、安全かつ無害に作動するように設計されるだろう。
【００１７】
変換器の設計は、例えば振動のモニタが可能になるように、それがセンサとして作動することを可能する。更に電気信号を変換器へ与えることにより、音響信号を変換器が取り付けられる構造体へ伝送する。変換器の設計は、それはいかなる取り付け方向でも機能するようにする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】欧州特許出願Ｎｏ．０２７０８４５６．５、
【特許文献２】国際特許Ｎｏ．ＰＣＴ／ＧＢ０２／０１１１１、
【特許文献３】、国際特許出願Ｎｏ．ＷＯ２００４／０５７９１２Ａ３、
【特許文献４】米国特許Ｎｏ．ＵＳ４，４８５，６８８
【図面の簡単な説明】
【００１９】
本発明のいくつかの実施例が図面を参照して例のみとして記載される。
【００２０】
【図１】リニア軸受を特徴とする本発明の参考例による軸装置の立断面図である。
【図２】二重軸受リングを特徴とする本発明の参考例による軸装置の立断面図である。
【図３】外部取り付けフランジを特徴とする本発明の参考例による軸装置の立断面図である。
【図４】別の取り付け位置を示す本発明の参考例による軸装置の立断面図である。
【図５】２つのＧＭＭコアを特徴とする本発明の参考例による軸装置の立断面図である。
【図６】別のＧＭＭコア構造を特徴とする本発明の参考例による軸装置の立断面図である。
【図７】コア構造のよりコンパクト版を示す本発明の参考例による軸装置の立断面図である。
【図８】単一ＧＭＭコアを特徴とする本発明の実施例による横断装置の立断面図である。
【図９】二重ＧＭＭコアを特徴とする本発明の実施例による横断装置の立断面図である。
【図１０】別の取り付け軸と方法を示す本発明の実施例による横断装置の立断面図である。
【図１１】別の取り付け軸と方法を示す本発明の実施例による横断装置の立断面図である。
【図１２】別の取り付け軸と方法を示す本発明の実施例による横断装置の立断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は参考例を示す。図１では、吸収装置は、装置を緊張状態に保つバネ８によりアクチュエータに対してプリテンションをかけられた反作用質量７と密着するコアアセンブリ２〜６を含むケーシング１を備える。反作用質量は、図２に示すように、リニア軸受９又はこれに代わり２つの環状軸受リング１０の中に取り付けられる。コアアセンブリは、鋳造ボビン２、コイル３、磁石４、スペーサ５、及びＧＭＭ素子６を含む様々な部品から構成される。コアアセンブリ２〜６は、我々の同時係属国際特許出願、欧州特許出願Ｎｏ０２７０８４５６．５に記述され、かつ請求されるタイプである。脚１１はケース１に固定される。Ｏリング１２は水の浸入を防止する。加速度計１３などの振動センサは脚１１上に取り付けられる。
【００２２】
装置全体は、外部エネルギ貯蔵装置（表示なし）へ接続される。使用時、装置は図３と図４に示すように、取り付けフランジ１５を特徴とする変形脚による恒久接着又は器具のいずれかにより、脚１１で振動が吸収される表面へ恒久的又は一時的に取り付けられる。
【００２３】
図５は、効率を高めるために使用される二重変換器スタックを示す。図６は、図１に示す円形磁石４が、コア直径を低減するため、円筒型磁石１４と置換される別の変換器配置を示す。
【００２４】
図７は、アクチュエータコアが下部形状装置を生成するため、反作用質量７により取り囲まれる、よりコンパクトな配置を示す。殆どの構成要素は、図１と同じである。しかしこの実施例は取り付けフランジ１５及び空洞１６を充填するための油の使用も含む。
【００２５】
図８は、実施例を示す。この実施で、図１の記述で確認されるアクチュエータアセンブリは、同時係属特許出願Ｎｏ．Ｗｏ２００４／０５７９１２Ａ３に記述されるような、横軸レバー装置と置換される。ケース１、脚１１及びＯリング１２は、図１に示すものと同一である。しかし、ケース１の内部構成要素は、ボビン２、コイル３、磁石４、スペーサ５、ＧＭＭ６、及びドーム型スペーサ１７のコアアセンブリを備える横軸レバー装置により置換される。コアは変換器アセンブリの中に設置され、ヒンジ２０で本体１９へ取り付けられた底板１８を備える。変換器アセンブリはバネ８により緊張状態に保持される。
【００２６】
図９はエネルギ捕獲効率、音質を増大させるため、又はそれがエネルギ捕獲装置及び音源の両方として使用される用途に変換器を最適化するため、２つのコアアセンブリを利用するこの実施例の改善案を示す。
【００２７】
図１０は取り付けフランジで垂直に取り付けられた横軸レバー装置の実施例を示す。図１１は同じアクチュエータ装置を示す。しかし、この実施で、変換器は接着剤又は両面接着パッド２１で接着される。図１２も、装置が図示するようなフランジ、又は図１１のような接着剤を使用して水平に取り付けられることを図示する。
【符号の説明】
【００２８】
１：ケーシング
２：鋳造ボビン
３：コイル
４：磁石
５：スペーサ
６：ＧＭＭアセンブリ
７：反作用質量
８：バネ
９：リニア軸受
１０：管状軸受けリング
１１：脚
１２：Ｏリング
１３：加速度計
１５：フランジ
１６：空洞
１７：ドーム型スペーサ
１８：底板
１９：本体
２０：ヒンジ
２１：両面接着パッド
【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】
0005791011.tif 000009
【図９】
0005791011.tif 000010
【図１０】
0005791011.tif 000011
【図１１】
0005791011.tif 000012
【図１２】
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