(57)【要約】【課題】電磁気的な手段を用いることにより、簡易な構造で振動体から被防振体への振動の伝達を遮断し被防振体の防振を図る。【解決手段】振動体と、前記振動体の上方に配置される被防振体と、前記振動体と被防振体のいずれか一方に固定されると共に、電源に接続された一次コイルと、前記振動体と被防振体のいずれか他方に固定されると共に、超電導線の両端を接続して閉回路とした二次コイルとを備え、前記一次コイルと二次コイルとは軸線方向の端部同士が対向配置されると共に接離自在に配置され、前記一次コイルへの通電時に一次コイルに発生する磁束に反発する磁束を前記二次コイルに発生させ、該反発力で前記被防振体を振動体の振動が伝わらないように浮上させる構成としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動体と、
前記振動体の上方に配置される被防振体と、
前記振動体と被防振体のいずれか一方に固定されると共に、電源に接続された一次コイルと、
前記振動体と被防振体のいずれか他方に固定されると共に、超電導線の両端を接続して閉回路とした二次コイルとを備え、
前記一次コイルと二次コイルとは軸線方向の端部同士が対向配置されると共に接離自在に配置され、前記一次コイルへの通電時に一次コイルに発生する磁束に反発する磁束を前記二次コイルに発生させ、該反発力で前記被防振体を振動体の振動が伝わらないように浮上させる構成としていることを特徴とする防振装置。
【請求項２】
前記一次コイルも超電導線から形成した超電導コイルである請求項１に記載の防振装置。
【請求項３】
前記振動体と被防振体との離間距離を測定する距離測定手段と、
前記距離測定手段で測定された距離に対応して、前記一次コイルへの通電量を調節して前記振動体と被防振体との間の離間距離を変える通電量調節手段を備え、
前記振動体の振動発生時に、該振動体と被防振体との間の離間距離を変えることで被防振体を振動体に追従させて振動させない構成としている請求項１または請求項２に記載の防振装置。
【請求項４】
前記振動体は、車輪を介して路面あるいは線路上に支持される自動車あるいは列車の車台フレームである一方、
前記被防振体は、前記車台フレーム上に弾性支持材を介して支持されると共に、連結シャフトで上下移動自在に連結される車両本体であり、
前記一次コイルと二次コイルの反発力により前記車両本体を車台フレームから浮上させて、車両の走行時に前記車台フレームに発生する振動を前記車両本体に直接伝達させない構成としている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の防振装置。
【請求項５】
前記車両本体の下面側に設ける架台に前記電源と接続される一次コイルを固定する一方、  前記車台フレームの上面側に設ける架台に前記二次コイルを搭載固定し、これら一次コイルと二次コイルとを対向配置している請求項４に記載の防振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防振装置に関し、詳しくは、列車や自動車等の車両の防振に用いられるものであり、振動発生源となる振動体と、該振動体から振動が伝達される被防振体との間に介在させて、振動体の振動を被防振体に直接伝達させないようして車両の防振を図るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車や列車等の車両に快適に乗車できるよう車両の振動を減衰あるいは防止する様々な防振装置が提供されている。
例えば、特開平５−１０３７２号公報（特許文献１）では、図８に示すように、防振装置１をエンジンに設けられたエンジン側ブラケット２と車体フレームに設けられた車体側ブラケット３との間にボルトＢとナットＮで締結固定して配置している。
詳細には、防振装置１は、複数の部材からなるケース４内に弾性緩衝部材５、エチレングリコールからなる液体６、外力の作用や磁界変化に応じて歪みを生じる超磁歪部材７等を収容しており、これら弾性緩衝部材５、液体６、超磁歪部材７により様々な周波数の振動を吸収して、エンジン側ブラケット２から車体側ブラケット３に振動を伝達しないようにしている。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１０３７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１の防振装置１では、弾性緩衝部材５等の機械的な手段によりエンジン側ブラケット２から伝わる振動を吸収しているため、エンジン側ブラケット２から車体側ブラケット３に伝わる振動をある程度減衰することはできるが、振動減衰率が低く完全な防振を図ることが困難な問題がある。
また、防振装置１は多数の部材を組み合わせて形成しているため、構造が複雑になりコスト高になる問題もある。
【０００５】
本発明は前記問題に鑑みてなされたものであり、機械的手段による防振に代えて、電磁気的な防振手段を用いることにより、簡易な構造で振動体から被防振体への振動の伝達を遮断し、被防振体の防振を図ることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明は、
振動体と、
前記振動体の上方に配置される被防振体と、
前記振動体と被防振体のいずれか一方に固定されると共に、電源に接続された一次コイルと、
前記振動体と被防振体のいずれか他方に固定されると共に、超電導線の両端を接続して閉回路とした二次コイルとを備え、
前記一次コイルと二次コイルとは軸線方向の端部同士が対向配置されると共に接離自在に配置され、前記一次コイルへの通電時に一次コイルに発生する磁束に反発する磁束を前記二次コイルに発生させ、該反発力で前記被防振体を振動体の振動が伝わらないように浮上させる構成としていることを特徴とする防振装置を提供している。
【０００７】
前記一次コイルへの通電により磁束が発生すると、一次コイルと対向配置させた二次コイルには、一次コイルに発生した磁束を打ち消すような電流が流れて、一次コイルに発生した磁束と反対方向の磁束が発生する。これにより、一次コイルと二次コイルとの間に磁気的な反発力を発生させることができる。
また、二次コイルを超電導線により形成しているため、超電導線の両端を接続した接続部以外は抵抗がなく、二次コイルに一旦電流が流れると長時間流れ続け、一次コイルと二次コイルを離反した所定の位置に留めておくことができる。
よって、一次コイルに電流を流すと、振動体と被防振体のいずれか一方に設けた一次コイルと、いずれか他方に設けた二次コイルに磁気的な反発力が発生し、この反発力により振動体から被防振体を浮上させることができる。この被防振体の浮上によって振動体の振動が被防振体に直接伝達せず、被防振体の防振を図ることができる。
また、一次コイルと二次コイルの磁気的反発力を利用した簡易な構造であるため、低コスト化を図ることもできる。
【０００８】
前記一次コイルも超電導線から形成した超電導コイルとしていることが好ましい。
このように、電源側と接続する一次コイルを超電導コイルとすると、該超電導コイル側の大電流により二次コイルとの間で磁束同士の反発で発生させる浮上力を強くすることが、被防振体が重量物であっても浮上させることができる。また、一次コイルを超電導コイルとすると、一次コイルも小型化でき、狭小なスペースにも配置することができる。
このように、接離自在に対向配置する防振用の一次コイルおよび二次コイルとも超電導コイルとすることが好ましい。
超電導線としてはビスマス系超電導線であることが好ましい。高温超電導線であるビスマス系超電導線は７７ケルビン程度で十分に超電導状態とすることができ、該超電導温度とした容器中に前記超電導コイルを冷却保持している。
【０００９】
前記振動体と被防振体との離間距離を測定する距離測定手段と、
前記距離測定手段で測定された距離に対応して、前記一次コイルへの通電量を調節して前記振動体と被防振体との間の離間距離を変える通電量調節手段を備え、
前記振動体の振動発生時に、該振動体と被防振体との間の離間距離を代えることで被防振体を振動体に追従させて振動させない構成としていることが好ましい。
【００１０】
前記一次コイルへ常に一定値の電流を流す場合には、一次コイルと二次コイルの反発力が常に一定であるため、振動体と被防振体との離間距離が一定に保たれる。
よって、前記振動体に大きな振動が発生して振動体が被防振体から離反する方向に移動し、振動体と被防振体の離間距離が大きくなると、被防振体は振動体との離間距離を一定に保持するために、被防振体は振動体側へと近接する方向に追従移動し、被防振体に振動が発生することとなる。
逆に、前記振動体に大きな振動が発生して振動体が被防振体に近接する方向に移動し、振動体と被防振体の離間距離が小さくなると、被防振体は振動体との離間距離を一定に保持するために、被防振体は振動体側から離れる方向に追従移動し、被防振体に振動が発生することとなる。
【００１１】
そこで、一次コイルへの通電量を一定にして離間距離を一定に保持するのではなく、振動体と被防振体との離間距離に応じて通電量を変えて、振動体が振動しても離間距離を変えることで被防振体を追従させず、被防振体が振動しないようにしている。
詳細には、振動体と被防振体との離間距離を距離測定手段により測定しており、この離間距離が大きくなったときには一次コイルへの通電量を大きくして一次コイルと二次コイルの反発力を大きくし、被防振体の浮上高さを保つようにしている。
逆に、前記振動体と被防振体の離間距離が小さくなったときには、一次コイルへの通電量を小さくして一次コイルと二次コイルの反発力を小さくし、この場合にも被防振体の浮上高さを保つようにしている。
これにより、振動体に揺れのような大きな振動が生じても被防振体は浮上高さを保つことができ、被防振体が振動するのを防止することができる。
【００１２】
本発明の防振装置は、車両や列車に適用し、路面側から車室側へ振動が伝わらないようにする場合に好適に用いられる。
即ち、前記振動体は、車輪を介して路面あるいは線路上に支持される自動車あるいは列車の車台フレームである一方、
前記被防振体は、前記車台フレーム上に弾性支持材を介して支持されると共に、連結シャフトで上下移動自在に連結される車両本体であり、
前記一次コイルと二次コイルの反発力により前記車両本体を車台フレームから浮上させて、車両の走行時に前記車台フレームに発生する振動を前記車両本体に直接伝達させない構成としている。
【００１３】
前記構成によれば、車両の走行時には路面や線路の凹凸により車輪を介して車台フレームは振動するが、乗員を乗せた車両本体には車台フレームの振動が伝わらず、快適な乗車が可能となる。また、前記車台フレームと車両本体と間の連結シャフトにセンサを前記距離測定手段として付設しておき、該センサによりインバータ電源を制御をして、一次コイルの励起パワーと、その微分係数等を変化させ、該一次コイルと前記二次コイルの反発力を調整することが好ましい。
【００１４】
特に、電源と接続する給電側の一次コイルと、無給電の二次コイルの配置は、一次コイルを車両本体の下面側に設ける架台する一方、二次コイルは前記車台フレームの上面側に設ける架台に固定することが好ましい。
該構成では、一次コイルは車両本体の被防振体側に配置されると共に、二次コイルは車台フレームの振動体側に配置され、一次コイルの励起により一次コイルを固定した被防振側の車両本体を車台フレームから浮上させることとなる。
【００１５】
さらに、本発明の防振装置は、車両に用いられるものに限らず、地面と建物にそれぞれコイルを設けて耐震装置として利用したり、船体と船室にそれぞれコイルを設けて船室の防振装置として利用したり、滑走路と飛行機にそれぞれコイルを設けて飛行機の着陸時の振動を低減する装置として利用することもできる。
【発明の効果】
【００１６】
前述したように、本発明によれば、一次コイルに電流を流すと、振動体と被防振体のいずれか一方に設けた一次コイルといずれか他方に設けた二次コイルに磁気的な反発力が発生し、この反発力により振動体上の被防振体が振動体から浮上する。この被防振体の浮上によって振動体の振動が被防振体に直接伝達せず、被防振体の防振を図ることができる。
また、一次コイルと二次コイルの磁気的反発力を利用した簡易な構造であるため、低コスト化を図ることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図５は、本発明の第１実施形態を示し、本実施形態の防振装置１０は、車輪２１を介して線路３０上に支持される車台フレーム２２（振動体）から、該車台フレーム２２上に配置され乗客を乗せる車両本体２３（被防振体）へ振動が直接伝わるのを防止するものである。
【００１８】
図３に示すように、車台フレーム２２から上方に向けて上面開口のガイド筒２４を突設する一方、車両本体２３から下方に向けて連結シャフト２５を突設し、該連結シャフト２５をガイド筒２４内に挿入して、車両本体２３を車台フレーム２２上に上下移動可能な状態で配置している。また、連結シャフト２５の下端面に上下方向に伸縮可能なバネ２６（弾性支持材）を取り付けており、該バネ２６により車両本体２３を車台フレーム２２上に弾性支持している。
また、車両本体２３上にパンタグラフ２７を設けており、該パンタグラフ２７を介して架線３１から供給される電力を車輪２１に連結した車軸（図示せず）を回転させるためのモータ（図示せず）に供給して列車２０を走行させると共に、前記電力を防振装置１０にも供給して該防振装置１０を稼動させている。
【００１９】
防振装置１０は、車両本体２３に配置された複数の一次コイル１１と、車台フレーム２２に配置された複数の二次コイル１２と、一次コイル１１への通電量を調節するインバータ電源１３と、車台フレーム２２と車両本体２３の離間距離を測定するセンサ１４（距離測定手段）を備えている。
【００２０】
前記一次コイル１１は車両本体２３の下面側に設けた架台２３ａに固定する一方、二次コイル１２は車台フレーム２２の上面側に設ける架台２２ａに搭載固定し、これら一次コイル１１と二次コイル１２は軸線方向の端部同士をそれぞれ対向させて配置している。
また、防振装置１０は、列車２０の各車両に設けており、本実施形態では、図１（Ｂ）に示すように、車両の前部と後部の左右両側、即ち、計４ヶ所にそれぞれ一次コイル１１と二次コイル１２を配置している。
【００２１】
一次コイル１１はビスマス系超電導線からなる超電導コイルであり、一次コイル１１の超電導線の両端はリード線を介してインバータ電源１３に接続している。
一方、二次コイル１２もビスマス系超電導線からなる超電導コイルであり、二次コイル１２の超電導線の両端を銀によって溶接して閉回路としている。
また、車台フレーム２２と車両本体２３には一次コイル１１と二次コイル１２をそれぞれ超電導状態となる温度まで冷却する冷却手段（図示せず）をそれぞれ設けている。
【００２２】
また、距離測定用のセンサ１４を連結シャフト２５に取り付けており、該センサ１４により車台フレーム２２と車両本体２３の離間距離を測定している。該センサ１４はインバータ電源１３（通電量調節手段）と接続しており、センサ１４によって測定された車台フレーム２２と車両本体２３の離間距離がインバータ電源１３に入力され、この離間距離に応じてインバータ電源１３により一次コイル１１への通電量を調節する構成としている。
【００２３】
列車２０を走行させる際には、一次、二次コイル１１、１２を超電導温度にまで冷却しておき、架線３１から供給された電力をインバータ電源１３を介して一次コイル１４に通電する。すると、図２（Ｂ）に示すように、一次コイル１１の周りに矢印で示す磁束Ｆ１が発生する一方、二次コイル１２側では、磁束Ｆ１を打ち消そうとする磁束Ｆ２を発生させるように誘導電流が流れる。これにより、一次コイル１１と二次コイル１２が反発し、車両本体２３が車台フレーム２２から所要高さ（図２（Ｂ）に示す車両本体の基準高さ）まで浮上する。二次コイル１２は超電導線からなるため、半田付けした接続部以外は抵抗がなく、極めて低抵抗であるため、一旦電流が流れると長時間流れ続け、車両本体２３が所要高さで浮上した状態で維持される。
なお、一次コイル１１への通電前は、図３（Ａ）に示すように、車両本体２３は車台フレーム２２にバネ２６を介して弾性支持された状態となっているが、一次コイル１１に通電した状態では、図３（Ｂ）に示すように、車両本体２３が浮上してバネ２６が伸長され、車両本体２３はバネ２６を介して車台フレーム２２に支持されていない。
【００２４】
次に、列車２０の走行中に車台フレーム２２に振動が生じたときの、防振装置１０による車両本体２３への防振作用について説明する。
例えば、線路上に凸部があり、該凸部上を列車２０が通過すると、図４（Ａ）に示すように、まず車台フレーム２２が上方に押し上げられる。このとき、センサ１４が車台フレーム２２と車両本体２３の離間距離が小さくなっていくことを検知し、この検知信号がインバータ電源１３へ伝達される。この検知信号を受信したインバータ電源１３により一次コイル１１への通電量が前記離間距離に応じて小さくされ、一次コイル１１と二次コイル１２との間の磁束Ｆ１’とＦ２’による反発力が小さくなる。一次コイル１１と二次コイル１２との間の反発力が小さくなると、図４（Ｂ）に示すように、車両本体２３は車台フレーム２２のように上方に押し上げられず、所要の高さ位置（前記車両本体の基準高さ）で保持されたままの状態となる。これにより、車両本体２３が車台フレーム２２からの振動を受けるのを防止することができる。
【００２５】
逆に、図５（Ａ）に示すように、車台フレーム２２が下方に下がると、センサ１４が車台フレーム２２と車両本体２３の離間距離が大きくなっていくことを検知し、この検知信号がインバータ電源１３へ伝達される。この検知信号を受信したインバータ電源１３により一次コイル１１への通電量が前記離間距離に応じて大きくされ、一次コイル１１と二次コイル１２との間の磁束Ｆ１”とＦ２”による反発力が大きくなる。一次コイル１１と二次コイル１２との間の反発力が大きくなると、図５（Ｂ）に示すように、車両本体２３は車台フレーム２２のように下方に下がらず、所要の高さ位置（前記車両本体の基準高さ）で保持されたままの状態となる。これにより、車両本体２３が車台フレーム２２からの振動を受けるのを防止することができる。
このように、車台フレーム２２が上下に振動しても、車両本体２３は上下にほとんど振動することがなく、電磁気的な手段を用いた防振装置１０により車両本体２３の防振を図ることができる。
【００２６】
なお、本実施形態では、車台フレーム２２と車両本体２３との間隔に応じて一次コイル１１への通電量を変えて車両本体２３の防振を図っているが、一次コイル１１への通電量が一定であっても、車両本体２３を車台フレーム２２から浮上させているため、車台フレーム２２からの振動が車両本体２３へ直接伝わらず、車両本体２３の振動を低減することができる。
また、本実施形態では、一次コイル１１と二次コイル１２を共に超電導線から形成しているが、一次コイルは常電導線により形成してもよい。
【００２７】
図６は本発明の第２実施形態を示す。
本実施形態では、一次コイル１１を車台フレーム２２に設ける一方、二次コイル１２を車両本体２３に設けている。よって、一次コイル１１への通電量を調節するインバータ電源１３も車台フレーム２２に設けている。
なお、他の構成及び作用効果は第１実施形態と同様のため、同一の符号を付して説明を省略する。
【００２８】
図７は、本発明の第３実施形態を示す。
本実施形態では、車台フレーム２２と車両本体２３との離間距離を測定するセンサ１４に替えて、車両本体２３と線路３０との距離を測定するセンサ１５を設けている。該センサ１５は車両本体２３の前端に設けており、所要距離前方の凹凸の有無を検知している。これにより、列車２０の進路の凹凸を予め検知しておき、凹凸上を走行するタイミングに合わせて前記第１実施形態のように一次コイル１１への通電量を変えて車両本体２３に振動が生じないようにしている。
なお、本実施形態の防振装置を搭載する車両が自動車である場合には、センサ１５により車両本体と路面との距離を測定している。
【００２９】
前記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、前記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の防振装置は、列車や自動車等の車両用の防振装置として好適に用いられ、また、地面と建物にそれぞれコイルを設けた耐震装置、船体と船室にそれぞれコイルを設けた船室の防振装置、滑走路と飛行機にそれぞれコイルを設けた飛行機の着陸時の振動を低減する装置としても利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１実施形態の防振装置を搭載した列車を示し、（Ａ）は側面概略図、（Ｂ）は平面概略図である。
【図２】防振装置の一次コイルと二次コイルを示し、（Ａ）は一次コイルへの通電前の状態を示す図面、（Ｂ）は一次コイルへ通電して車両本体が浮上した状態を示す図面である。
【図３】車両本体の車台フレームへの保持構造を示し、（Ａ）は一次コイルへの通電前の状態を示す図面、（Ｂ）は一次コイルへ通電して車両本体が浮上した状態を示す図面である。
【図４】（Ａ）（Ｂ）は車台フレームが上方に押し上げられたときの防振装置の作用を示す図面である。
【図５】（Ａ）（Ｂ）は車台フレームが下方に下がったときの防振装置の作用を示す図面である。
【図６】本発明の第２実施形態を示す図面である。
【図７】本発明の第３実施形態を示す図面である。
【図８】従来例を示す図面である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  防振装置
１１  一次コイル
１２  二次コイル
１３  インバータ電源（通電量調節手段）
１４、１５  センサ（距離測定手段）
２０  列車
２１  車輪
２２  車台フレーム（振動体）
２３  車両本体（被防振体）
【図１】
2008069919.tif 000003
【図２】
2008069919.tif 000004
【図３】
2008069919.tif 000005
【図４】
2008069919.tif 000006
【図５】
2008069919.tif 000007
【図６】
2008069919.tif 000008
【図７】
2008069919.tif 000009
【図８】
2008069919.tif 000010