(57)【要約】【課題】相互に独立した一対の電磁デバイスを連結した電磁デバイス回路によって電磁デバイスを制御して、該電磁デバイスを介して懸架される被懸架部材における２自由度の減衰特性を個別に制御可能とすることによって、自動車等のサスペンションに適用した場合に、所望の特性を発揮することができるようにする。【解決手段】相互に独立した一対の電磁デバイス、及び、外部抵抗又は電源を含む電磁デバイス回路１０と、前記外部抵抗又は電源を制御する制御装置とを有する電磁デバイスシステムであって、各電磁デバイスは変位可能な作動部を備え、前記制御装置は、前記外部抵抗又は電源を制御して、前記一対の電磁デバイスを介して懸架された被懸架部材における２自由度の減衰特性を個別に制御する。【選択図】図１
2008144920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）相互に独立した一対の電磁デバイス、及び、外部抵抗又は電源を含む電磁デバイス回路と、
（ｂ）前記外部抵抗又は電源を制御する制御装置とを有する電磁デバイスシステムであって、
（ｃ）各電磁デバイスは変位可能な作動部を備え、
（ｄ）前記制御装置は、前記外部抵抗又は電源を制御して、前記一対の電磁デバイスを介して懸架された被懸架部材における２自由度の減衰特性を個別に制御することを特徴とする電磁デバイスシステム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記被懸架部材における２自由度のうちの１自由度についてのみアクティブな力を付与するように、前記電源の出力電圧又は電磁デバイス回路を流れる電流を制御する請求項１に記載の電磁デバイスシステム。
【請求項３】
前記外部抵抗は、一方の電磁デバイスの正負の極に他方の電磁デバイスの同極性の極が接続される回路と成るように接続された抵抗、及び、一方の電磁デバイスの正負の極に他方の電磁デバイスの逆極性の極が接続される回路となるように接続された抵抗を含む請求項１に記載の電磁デバイスシステム。
【請求項４】
前記一対の電磁デバイスは、相互に同じ向きの電源電圧が印加されるように接続される請求項２に記載の電磁デバイスシステム。
【請求項５】
前記一対の電磁デバイスは、相互に逆向きの電源電圧が印加されるように接続される請求項２に記載の電磁デバイスシステム。
【請求項６】
（ａ）各々が変位可能な作動部を備える相互に独立した一対の電磁デバイス、及び、制御可能な外部抵抗又は電源を含む電磁デバイス回路を有する電磁デバイスシステムの制御方法であって、
（ｂ）前記外部抵抗又は電源を制御して、前記一対の電磁デバイスを介して懸架された被懸架部材における２自由度の減衰特性を個別に制御することを特徴とする電磁デバイスシステムの制御方法。
【請求項７】
前記被懸架部材における２自由度のうちの１自由度についてのみアクティブな力を付与するように、前記電源の出力電圧又は電磁デバイス回路を流れる電流を制御する請求項６に記載の電磁デバイスシステムの制御方法。
【請求項８】
前記外部抵抗は、一方の電磁デバイスの正負の極に他方の電磁デバイスの同極性の極が接続される回路と成るように接続された抵抗、及び、一方の電磁デバイスの正負の極に他方の電磁デバイスの逆極性の極が接続される回路となるように接続された抵抗を含む請求項６に記載の電磁デバイスシステムの制御方法。
【請求項９】
前記一対の電磁デバイスは、相互に同じ向きの電源電圧が印加されるように接続される請求項７に記載の電磁デバイスシステムの制御方法。
【請求項１０】
前記一対の電磁デバイスは、相互に逆向きの電源電圧が印加されるように接続される請求項７に記載の電磁デバイスシステムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁デバイスシステム及びその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車、鉄道車両等の車両においては、ばねとダンパとを含むサスペンションが広く使用され、車両が道路や軌道を走行する際に発生する振動や動揺を抑制するようになっている。そして、近年においては、電磁デバイスを使用して前記振動や動揺を制御する技術が提案されている（例えば、特許文献１及び２並びに非特許文献１及び２参照。）。
【特許文献１】特開２００４−１４４２９９号公報
【特許文献２】特開２００１−３１０７３６号公報
【非特許文献１】林隆三、須田義大、「電磁デバイスにおける等価慣性質量の及ぼす影響の検討」日本機械学会主催第１４回交通物流部門大会（ＴＲＡＮＳＬＯＧ２００５）、Ｎｏ．０５−５２、２００５．１２、ｐ．１７５−１７６
【非特許文献２】林隆三、須田義大、「電磁デバイスの加速度特性の制御に関する研究」日本機械学会Ｄｙｎａｍｉｃｓ  ａｎｄ  Ｄｅｓｉｇｎ  Ｃｏｆｅｒｅｎｃｅ  ２００６  ＣＤ−ＲＯＭ論文集
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来の電磁デバイスは、単独で使用することを想定しているので、例えば、自動車等のサスペンションに使用した場合に、振動や動揺を適切に抑制させることができなかった。また、特許文献２には左右の電磁ダンパをスイッチ及び可変抵抗を介して接続することによって振動を抑制する技術が記載されているが、該技術では並進方向及び回転方向の減衰特性を独立して変化させることができない。
【０００４】
本発明は、前記従来の問題点を解決して、相互に独立した一対の電磁デバイスを連結した電磁デバイス回路によって電磁デバイスを制御して、該電磁デバイスを介して懸架される被懸架部材における２自由度の減衰特性を個別に制御可能とすることによって、自動車等のサスペンションに適用した場合に、所望の特性を発揮することができる電磁デバイスシステム及びその制御方法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】
【０００５】
そのために、本発明の電磁デバイスシステムにおいては、相互に独立した一対の電磁デバイス、及び、外部抵抗又は電源を含む電磁デバイス回路と、前記外部抵抗又は電源を制御する制御装置とを有する電磁デバイスシステムであって、各電磁デバイスは変位可能な作動部を備え、前記制御装置は、前記外部抵抗又は電源を制御して、前記一対の電磁デバイスを介して懸架された被懸架部材における２自由度の減衰特性を個別に制御する。
【０００６】
本発明の他の電磁デバイスシステムにおいては、さらに、前記制御装置は、前記被懸架部材における２自由度のうちの１自由度についてのみアクティブな力を付与するように、前記電源の出力電圧又は電磁デバイス回路を流れる電流を制御する。
【０００７】
本発明の更に他の電磁デバイスシステムにおいては、さらに、前記外部抵抗は、一方の電磁デバイスの正負の極に他方の電磁デバイスの同極性の極が接続される回路と成るように接続された抵抗、及び、一方の電磁デバイスの正負の極に他方の電磁デバイスの逆極性の極が接続される回路となるように接続された抵抗を含む。
【０００８】
本発明の更に他の電磁デバイスシステムにおいては、さらに、前記一対の電磁デバイスは、相互に同じ向きの電源電圧が印加されるように接続される。
【０００９】
本発明の更に他の電磁デバイスシステムにおいては、さらに、前記一対の電磁デバイスは、相互に逆向きの電源電圧が印加されるように接続される。
【００１０】
本発明の電磁デバイスシステムの制御方法においては、各々が変位可能な作動部を備える相互に独立した一対の電磁デバイス、及び、制御可能な外部抵抗又は電源を含む電磁デバイス回路を有する電磁デバイスシステムの制御方法であって、前記外部抵抗又は電源を制御して、前記一対の電磁デバイスを介して懸架された被懸架部材における２自由度の減衰特性を個別に制御する。
【００１１】
本発明の他の電磁デバイスシステムの制御方法においては、さらに、前記被懸架部材における２自由度のうちの１自由度についてのみアクティブな力を付与するように、前記電源の出力電圧又は電磁デバイス回路を流れる電流を制御する。
【００１２】
本発明の更に他の電磁デバイスシステムの制御方法においては、さらに、前記外部抵抗は、一方の電磁デバイスの正負の極に他方の電磁デバイスの同極性の極が接続される回路と成るように接続された抵抗、及び、一方の電磁デバイスの正負の極に他方の電磁デバイスの逆極性の極が接続される回路となるように接続された抵抗を含む。
【００１３】
本発明の更に他の電磁デバイスシステムの制御方法においては、さらに、前記一対の電磁デバイスは、相互に同じ向きの電源電圧が印加されるように接続される。
【００１４】
本発明の更に他の電磁デバイスシステムの制御方法においては、さらに、前記一対の電磁デバイスは、相互に逆向きの電源電圧が印加されるように接続される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、電磁デバイスシステムにおいては、相互に独立した一対の電磁デバイスを連結した電磁デバイス回路によって電磁デバイスを制御して、該電磁デバイスを介して懸架される被懸架部材における２自由度の減衰特性を個別に制御可能とするようになっている。これにより、自動車等のサスペンションに適用した場合に、所望の特性を発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明の第１の実施の形態における電磁デバイス回路の構成を示す図、図２は本発明の第１の実施の形態における電磁デバイスを使用したサスペンションモデルの構成を示す図、図３は本発明の第１の実施の形態における電磁デバイスの構成の例を示す図である。
【００１８】
図において、１０は、本実施の形態における電磁デバイスシステムの電磁デバイス回路であり、一対の電磁デバイス１１を有する。なお、１１Ｌは左側の電磁デバイスであり、１１Ｒは右側の電磁デバイスであるが、統合的に説明する場合には、電磁デバイス１１として説明する。また、ｒは電磁デバイス１１Ｒ及び１１Ｌの内部抵抗であり、Ｒ1 〜Ｒ4 は電磁デバイス回路１０に配設された抵抗値を制御可能な外部抵抗である。さらに、ｉR 及びｉL は電磁デバイス１１Ｒ及び１１Ｌを流れる電流であり、ｉ1 〜ｉ4 は外部抵抗Ｒ1 〜Ｒ4 を流れる電流である。なお、外部抵抗Ｒ1 〜Ｒ4 を統合的に説明する場合には、外部抵抗Ｒとして説明する。
【００１９】
そして、前記電磁デバイス１１Ｒ及び１１Ｌは、図２に示されるようなサスペンションモデル２０において使用される。該サスペンションモデル２０は、自動車、鉄道車両等の車体等に該当する被懸架部材としての可動部材２１、及び、道路、線路等に該当する固定部材２２を有し、前記可動部材２１の左右両端と固定部材２２との間には電磁デバイス１１Ｒ及び１１Ｌの変位可能な作動部が各々連結されている。なお、図２において、２３は左右の電磁デバイス１１Ｒ及び１１Ｌとの連結点の中点、すなわち、可動部材２１における長手方向の中点であり、ｌは、左側の電磁デバイス１１Ｌの連結点から中点２３までの距離を示している。さらに、ｚL 、ｚR 及びｚC は、可動部材２１における左右の電磁デバイス１１Ｒ及び１１Ｌとの連結点並びに中点２３の並進方向（図２における上下方向）の変位を示し、θは中点２３を中心とする回転方向の変位を示している。
【００２０】
なお、本実施の形態における電磁デバイスシステムは、前記電磁デバイス回路１０の他に、前記外部抵抗Ｒ1 〜Ｒ4 の抵抗値を制御する図示されない制御装置を有する。該制御装置は、ＣＰＵ、ＭＰＵ等の演算手段、磁気ディスク、半導体メモリ等の記憶手段、入出力インターフェイス等を備えるコンピュータであり、例えば、パーソナルコンピュータ、サーバ、ワンチップマイコン等であるが、いかなるものであってもよい。そして、前記制御装置は、外部抵抗Ｒ1 〜Ｒ4 を制御して該外部抵抗Ｒ1 〜Ｒ4 の抵抗値を制御する。
【００２１】
前記電磁デバイスシステムは、いかなる種類の装置やシステムに適用されるものであってもよく、例えば、二輪車、四輪車等の自動車のサスペンション系、鉄道車両のサスペンション系、モノレールのサスペンション系、新交通システムやリニアモータカーの磁気浮上式車両のサスペンション系等に適用されるものであってもよい。また、遊戯施設の乗物や工場、倉庫内の物流搬送システムの搬送器のサスペンション系に適用されてもよい。さらに、船舶の振動や動揺を抑制する船舶減揺装置に適用されてもよいし、高層ビル等の建築物の振動や動揺を抑制する建築物減揺装置に適用されてもよいし、工場に配設された工作機械等の各種機械の振動や動揺を抑制する制振装置に適用されてもよい。ここでは、説明の都合上、自動車のサスペンションに適用されるものとして説明する。
【００２２】
また、前記電磁デバイス１１は、例えば、電磁石、電動モータ、リニアモータ等であるが制御可能な電磁デバイスであればいかなるものであってもよく、ここでは、図３に示されるように、電力を供給することによって伸縮するアクチュエータであるものとして説明する。すなわち、電磁デバイス１１は、図３に示されるように、第１ケーシング１１ａ、該第１ケーシング１１ａに対して長手方向（図における左右方向）に移動可能な第２ケーシング１１ｂ、前記第１ケーシング１１ａ内に取り付けられた直流モータ１１ｃ、該直流モータ１１ｃの回転軸に接続されたボールねじ軸１１ｄ、及び、前記第２ケーシング１１ｂに取り付けられ前記ボールねじ軸１１ｄに螺（ら）合するボールナット１１ｅを有する。そして、前記第１ケーシング１１ａ及び第２ケーシング１１ｂの、例えば、端部が、変位可能な作動部として、可動部材２１及び固定部材２２に連結される。
【００２３】
この場合、前記可動部材２１及び固定部材２２に連結された第１ケーシング１１ａ及び第２ケーシング１１ｂが相対的に外力によって変位させられると、前記ボールナット１１ｅがボールねじ軸１１ｄに対して矢印Ａで示されるように直線運動を行う。ここで、前記ボールナット１１ｅは、第２ケーシング１１ｂに取り付けられて回転不能となっているので、前記ボールねじ軸１１ｄが矢印Ｂで示されるように回転させられる。すなわち、前記ボールねじ軸１１ｄとボールナット１１ｅとによって構成されるボールねじ機構によって、矢印Ａで示される直線運動が矢印Ｂで示される回転運動に変換される。そして、前記ボールねじ軸１１ｄに接続された直流モータ１１ｃの回転軸が回転させられると、前記直流モータ１１ｃによって発電が行われる。これにより、矢印Ｂで示される回転運動の運動エネルギが電気エネルギに変換されて消費されるので、前記矢印Ａで示される直線運動の運動エネルギも消費される。すなわち、前記直流モータ１１ｃによって発電が行われることにより、前記第１ケーシング１１ａと第２ケーシング１１ｂとの相対的な直線運動が減衰させられる。
【００２４】
また、前記直流モータ１１ｃに電気エネルギが供給されると直流モータ１１ｃの回転軸が矢印Ｂで示されるように回転するので、ボールねじ機構によって矢印Ｂで示される回転運動が矢印Ａで示される直線運動に変換され、第１ケーシング１１ａ及び第２ケーシング１１ｂが相対的に変位させられる。すなわち、直流モータ１１ｃに電流を流すことによって、第１ケーシング１１ａと第２ケーシング１１ｂとの間隔が伸縮し、可動部材２１の両端と固定部材２２との間隔を伸縮させることができる。
【００２５】
次に、前記構成の電磁デバイス回路１０によってサスペンションモデル２０の動作を制御する方法について説明する。
【００２６】
まず、前記電磁デバイス回路１０を使用することなく、各電磁デバイス１１を独立に使用した場合のサスペンションモデル２０における２自由度の減衰特性、すなわち、可動部材２１の並進方向及び回転方向（ロール方向）の減衰特性について考える。なお、等価慣性質量による影響は、電磁デバイス１１の連携と無関係なので、ここでは、電磁力のみを考えるものとする。
【００２７】
この場合、外部抵抗Ｒを接続した電磁デバイス１１が発生する電磁力Ｆは、次の式（１）で表される。
【００２８】
【数１】
2008144920.tif 000003
なお、φは直流モータ１１ｃのモータ定数、ｚは並進方向の変位である。また、ｚ上のドットは１次の時間微分であること、すなわち、速度であることを表す。
【００２９】
そして、電磁デバイス１１を図２に示されるように使用した場合、各電磁デバイス１１が伸縮する速度、すなわち、ストローク速度、並びに、電磁デバイス１１によって懸架された部材としての可動部材２１の並進方向の速度及び回転方向の速度は、次の式（２）及び（３）のようになる。
【００３０】
【数２】
2008144920.tif 000004
前記式（２）及び（３）から、左右の電磁デバイス１１Ｒ及び１１Ｌが発生する力ＦR 及びＦL は、次の式（４）及び（５）のようになる。
【００３１】
【数３】
2008144920.tif 000005
したがって、可動部材２１に入力される並進方向の力Ｆz 、及び、回転方向（中点２３を中心とする回転方向）のモーメントＴは、次の式（６）及び（７）のようになる。
【００３２】
【数４】
2008144920.tif 000006
これらの式から、可動部材２１には、並進方向及び回転方向の両方の動きに対して、短絡した電磁デバイス１１の２つ分の減衰が発生することが分かる。したがって、可動部材２１の並進方向及び回転方向の減衰特性は、各々独立でなく、接続される外部抵抗Ｒの抵抗値によって同時に決定されることとなる。
【００３３】
そこで、本実施の形態においては、電磁デバイス回路１０を使用することによって、可動部材２１の並進方向及び回転方向の減衰特性を独立に、すなわち、個別に制御するようになっている。
【００３４】
ここで、前記電磁デバイス回路１０における外部抵抗Ｒ1 及びＲ2 の抵抗値をＲt とし、外部抵抗Ｒ3 及びＲ4 の抵抗値をＲr とした場合、左右の電磁デバイス１１Ｒ及び１１Ｌが各々以下の式（８）及び（９）で表される逆起電力を発生しているとき、キルヒホッフの法則によって、次の式（１０）〜（１５）が成り立つ。なお、外部抵抗Ｒ1 及びＲ2 は、一方の電磁デバイス１１の正負の極に他方の電磁デバイス１１の同極性の極が接続された状態で電流が流れる際の抵抗であり、外部抵抗Ｒ3 及びＲ4 は、一方の電磁デバイス１１の正負の極に他方の電磁デバイス１１の逆極性の極が接続された状態で電流が流れる際の抵抗である。
【００３５】
【数５】
2008144920.tif 000007
前記式（１０）〜（１５）から成る連立方程式を解くと、ｉR 、ｉL 及びｉ1 〜ｉ4 は次の式（１６）〜（１９）のようになる。
【００３６】
【数６】
2008144920.tif 000008
そして、前記式（２）及び（３）を用いて座標変換を行うと、次の式（２０）〜（２３）のようになる。
【００３７】
【数７】
2008144920.tif 000009
前記式（２２）から、ｉ1 及びｉ2 は、可動部材２１の並進方向の動きに対してのみ流れる電流であることが分かり、前記式（２３）から、ｉ3 及びｉ4 は、可動部材２１の回転方向の動きに対してのみ流れる電流であることが分かる。そして、可動部材２１に入力される並進方向の力Ｆz 、及び、回転方向のモーメントＴは、次の式（２４）及び（２５）のようになる。
【００３８】
【数８】
2008144920.tif 000010
前記式（２４）及び（２５）から、可動部材２１の並進方向の減衰特性は外部抵抗Ｒ1 及びＲ2 の抵抗値Ｒt を制御することによって自由に制御することができ、また、可動部材２１の回転方向の減衰特性は外部抵抗Ｒ3 及びＲ4 の抵抗値Ｒr を制御することによって自由に制御することができることが分かる。すなわち、電磁デバイス回路１０の外部抵抗Ｒ1 〜Ｒ4 の抵抗値を制御することによって、可動部材２１の２自由度の減衰特性を個別に制御することができる。
【００３９】
次に、数値シミュレーションの結果について説明する。
【００４０】
図４は本発明の第１の実施の形態における数値シミュレーションに使用する電磁デバイスの諸元表、図５は本発明の第１の実施の形態における数値シミュレーションによる上下速度−減衰力特性を示す図、図６は本発明の第１の実施の形態における数値シミュレーションによる回転角速度−減衰モーメント特性を示す図、図７は本発明の第１の実施の形態における数値シミュレーションによる左側の電磁デバイスの速度−減衰力特性を示す図、図８は本発明の第１の実施の形態における数値シミュレーションによる右側の電磁デバイスの速度−減衰力特性を示す図である。
【００４１】
本実施の形態においては、図２に示されるようなサスペンションモデル２０を定置試験モデルとして使用し、数値シミュレーションを行った。この場合、電磁デバイス１１の諸元を図４に示されるような値とした。また、数値シミュレーションにおいては、摩擦力や等価慣性質量の影響は考慮しなかった。
【００４２】
なお、試験条件は以下のように決定した。
電磁デバイス間距離：ｌ＝０．７５〔ｍ〕
並進減衰要抵抗：条件１  Ｒt ＝２．０〔Ω〕、条件２  Ｒt ＝１．０〔Ω〕
回転減衰要抵抗：条件１  Ｒr ＝１．０〔Ω〕、条件２  Ｒr ＝３．０〔Ω〕
加振波形：正弦波
加振速度：並進  ０．１５〔ｍ／ｓ〕、回転  ０．１５〔ｒａｄ／ｓ〕
加振周波数：並進  １．０〔Ｈｚ〕、回転  １．５〔Ｈｚ〕
そして、並進方向、すなわち、上下方向に関する速度−減衰力特性が図５に示され、回転方向に関する角速度−減衰モーメント特性が図６に示されている。なお、図５及び６において、点線は、比較のために短絡した電磁デバイス１１を使用した場合の特性を示し、実線は条件１の場合の特性を示し、一点鎖線は条件２の場合の特性を示している。図５及び６から、各々の抵抗値を変えることによって、並進方向の減衰特性と回転方向の減衰特性とが変化しているので、並進方向の減衰特性と回転方向の減衰特性とを独立に制御可能であることが分かる。
【００４３】
また、左側の電磁デバイス１１Ｌ及び右側の電磁デバイス１１Ｒの速度−減衰力特性が図７及び８に示されている。なお、図７及び８において、実線は条件１の場合の特性を示し、一点鎖線は条件２の場合の特性を示している。図７及び８から、左右の電磁デバイス１１Ｒ及び１１Ｌの減衰力特性が時として第２象限及び第４象限に入っているので、左右の電磁デバイス１１Ｒ及び１１Ｌが連携していることが分かる。
【００４４】
このように、本実施の形態において、電磁デバイス回路１０は、互いに接続された一対の独立した電磁デバイス１１、及び、電磁デバイス１１同士の間に配設された外部抵抗Ｒ1 〜Ｒ4 を有し、制御装置が外部抵抗Ｒ1 〜Ｒ4 の抵抗値を制御することによって、可動部材２１の並進方向の減衰特性と回転方向の減衰特性とを独立に制御する、すなわち、可動部材２１の２自由度の減衰特性を個別に制御することができるようになっている。これにより、一対の電磁デバイス１１を自動車のサスペンション等に使用した場合に、所望の性能を発揮させることができる。
【００４５】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、前記第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによって、その説明を省略する。また、前記第１の実施の形態と同じ動作及び効果についても、その説明を省略する。
【００４６】
図９は本発明の第２の実施の形態における電磁デバイス回路の構成を示す図である。
【００４７】
本実施の形態において、電磁デバイス回路１０は、制御可能な電源１２を有する。そして、制御装置は、電源１２を制御して該電源１２が出力する電源電圧Ｅ及び／又は電源電流ｉE を制御する。また、各電磁デバイス１１には外部抵抗Ｒが接続されている。
【００４８】
前記電磁デバイス回路１０においては、左右の電磁デバイス１１Ｒ及び１１Ｌに同じ向きの電圧を印加するようになっていて、これにより、可動部材２１の並進方向に対する剛性を与えることができる。なお、その他の点の構成については、前記第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００４９】
次に、本実施の形態の電磁デバイス回路１０によってサスペンションモデル２０の動作を制御する方法について説明する。
【００５０】
図９に示されるような構成の電磁デバイス回路１０においては、キルヒホッフの法則により、次の式（２６）〜（２８）が成り立つ。
【００５１】
【数９】
2008144920.tif 000011
前記式（２６）〜（２８）から成る連立方程式を解くと、ｉR 、ｉL 及びｉE は、次の式（２９）〜（３１）のようになる。
【００５２】
【数１０】
2008144920.tif 000012
そして、前記式（２）及び（３）を用いて座標変換を行うと、次の式（３２）〜（３４）のようになる。
【００５３】
【数１１】
2008144920.tif 000013
前記式（３２）〜（３４）から、可動部材２１に入力される並進方向の力Ｆz 、及び、回転方向のモーメントＴは次の式（３５）及び（３６）のようになる。
【００５４】
【数１２】
2008144920.tif 000014
前記式（３５）及び（３６）から、電源電圧Ｅは、並進方向の力Ｆz についてのみ作用し、回転方向のモーメントＴに作用しないことが分かる。
【００５５】
ここで、左右の電磁デバイス１１Ｒ及び１１Ｌが並進方向の剛性及び減衰を有するためには、次の式（３７）のようになればよい。
【００５６】
【数１３】
2008144920.tif 000015
なお、ｋz は目標とするばね定数であり、ｃz は目標とする減衰係数である。
【００５７】
前記式（３５）及び（３７）から、次の式（３８）を得ることができる。
【００５８】
【数１４】
2008144920.tif 000016
そして、該式（３８）を解くと、電源電圧Ｅは、次の式（３９）のようになる。
【００５９】
【数１５】
2008144920.tif 000017
このように、電源電圧Ｅが前記式（３９）で表されるように電源１２を制御することによって、左右の電磁デバイス１１Ｒ及び１１Ｌは、ばね定数がｋz である並進方向の剛性、及び、減衰係数がｃz である並進方向の減衰を有することになる。
【００６０】
次に、本実施の形態における数値シミュレーションの結果について説明する。
【００６１】
図１０は本発明の第２の実施の形態における数値シミュレーションによる上下速度−減衰力特性を示す図、図１１は本発明の第２の実施の形態における数値シミュレーションによる回転角速度−減衰モーメント特性を示す図、図１２は本発明の第２の実施の形態における数値シミュレーションによる上下変位−復元力特性を示す図である。
【００６２】
本実施の形態においても、前記第１の実施の形態と同様に、図２に示されるようなサスペンションモデル２０を定置試験モデルとして使用し、数値シミュレーションを行った。この場合、電磁デバイス１１の諸元を図４に示されるような値とした。また、数値シミュレーションにおいては、摩擦力や等価慣性質量の影響は考慮しなかった。
【００６３】
なお、試験条件は以下のように決定した。
電磁デバイス間距離：ｌ＝０．７５〔ｍ〕
回転減衰要抵抗：２．０〔Ω〕
目標特性：条件１  ばね定数ｋz ＝２００００〔Ｎ・ｍ／ｒａｄ〕
減衰係数ｃz ＝０〔Ｎ／ｍ／ｓ〕
条件２  ばね定数ｋz ＝０〔Ｎ・ｍ／ｒａｄ〕
減衰係数ｃz ＝５０００〔Ｎ／ｍ／ｓ〕
条件３  ばね定数ｋz ＝２００００〔Ｎ・ｍ／ｒａｄ〕
減衰係数ｃz ＝５０００〔Ｎ／ｍ／ｓ〕
加振波形：正弦波
加振速度：並進  ０．１５〔ｍ／ｓ〕、回転  ０．１５〔ｒａｄ／ｓ〕
加振周波数：並進  １．０〔Ｈｚ〕、回転  １．５〔Ｈｚ〕
そして、並進方向、すなわち、上下方向に関する速度−減衰力特性が図１０に示され、回転方向に関する角速度−減衰モーメント特性が図１１に示され、並進方向、すなわち、上下方向に関する変位−復元力特性が図１２に示されている。なお、図１０〜１２において、点線は条件１の場合の特性を示し、実線は条件２の場合の特性を示し、一点鎖線は条件３の場合の特性を示している。
【００６４】
図１０及び１２から、条件１の場合には復元力のみが発生し、条件２の場合には減衰力のみが発生し、条件３の場合には復元力及び減衰力が同時に発生することが分かる。また、図１１から、すべての条件において減衰モーメント特性に差異はなく、電源電圧Ｅが回転方向には影響を与えないことが分かる。
【００６５】
このように、本実施の形態においては、電磁デバイス回路１０が電源１２を有するので、該電源１２を制御して電源電圧Ｅを制御し、左右の電磁デバイス１１Ｒ及び１１Ｌに同じ向きの電圧を印加することによって、可動部材２１の並進方向に対する剛性を与えることができる。つまり、前記第１の実施の形態と同様に、可動部材２１の２自由度の減衰特性を個別に制御することができるだけでなく、可動部材２１の２自由度のうちの１自由度についてのみアクティブな力を付与し、他の自由度についてはパッシブな減衰特性を付与することができるようになっている。
【００６６】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、前記第１及び第２の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによって、その説明を省略する。また、前記第１及び第２の実施の形態と同じ動作及び効果についても、その説明を省略する。
【００６７】
図１３は本発明の第３の実施の形態における電磁デバイス回路の構成を示す図である。
【００６８】
本実施の形態において、電磁デバイス回路１０は、左右の電磁デバイス１１Ｒ及び１１Ｌに逆向きの電圧を印加するようになっていて、これにより、可動部材２１の回転方向に対する剛性を与える、すなわち、上下系のサスペンションによりスタビライザの機能を持たせることが可能となる。なお、その他の点の構成については、前記第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００６９】
次に、本実施の形態の電磁デバイス回路１０によってサスペンションモデル２０の動作を制御する方法について説明する。
【００７０】
図１３に示されるような構成の電磁デバイス回路１０においては、キルヒホッフの法則により、次の式（４０）〜（４２）が成り立つ。
【００７１】
【数１６】
2008144920.tif 000018
そして、前記式（４０）〜（４２）から成る連立方程式を解くと、ｉR 、ｉL 及びＥは次の式（４３）〜（４５）のようになる。
【００７２】
【数１７】
2008144920.tif 000019
【００７３】
【数１８】
2008144920.tif 000020
【００７４】
【数１９】
2008144920.tif 000021
同方向の回転及び逆方向の回転に対して電磁デバイス１１が発生する並進方向の力及び回転方向のモーメントをＦz 及びＴとすると、前記式（４８）〜（５０）から、Ｆz 及びＴは、次の式（５１）及び（５２）のように表される。
【００７５】
【数２０】
2008144920.tif 000022
前記式（５１）及び（５２）から、電源電流ｉE は、逆方向の回転についてのみ作用し、同方向の回転に作用しないことが分かる。
【００７６】
ここで、左右の電磁デバイス１１Ｒ及び１１Ｌが逆方向の回転に対して剛性及び減衰を有するためには、次の式（５３）のようになればよい。
【００７７】
【数２１】
2008144920.tif 000023
なお、ｋは目標とするばね定数であり、ｃは目標とする減衰係数である。
【００７８】
また、θr は一対の電磁デバイス１１の逆方向の回転角であり、左右の電磁デバイス１１Ｒ及び１１Ｌの回転角θR 及びθL から、次の式（５４）のように表される。
【００７９】
【数２２】
2008144920.tif 000024
前記式（５２）及び（５３）から、次の式（５５）を得ることができる。
【００８０】
【数２３】
2008144920.tif 000025
そして、該式（５５）を解くと、電源電流ｉE は、次の式（５６）のようになる。
【００８１】
【数２４】
2008144920.tif 000026
このように、本実施の形態においては、電源電流ｉE が前記式（５６）で表されるように電源１２を制御することによって、左右の電磁デバイス１１Ｒ及び１１Ｌは、ばね定数がｋである逆方向回転の剛性、及び、減衰係数がｃである逆方向回転の減衰を有することになる。つまり、前記第１の実施の形態と同様に、可動部材２１の２自由度の減衰特性を個別に制御することができるだけでなく、前記第２の実施の形態と同様に、可動部材２１の２自由度のうちの１自由度についてのみアクティブな力を付与し、他の自由度についてはパッシブな減衰特性を付与することができるようになっている。
【００８２】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の第１の実施の形態における電磁デバイス回路の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における電磁デバイスを使用したサスペンションモデルの構成を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における電磁デバイスの構成の例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における数値シミュレーションに使用する電磁デバイスの諸元表である。
【図５】本発明の第１の実施の形態における数値シミュレーションによる上下速度−減衰力特性を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態における数値シミュレーションによる回転角速度−減衰モーメント特性を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態における数値シミュレーションによる左側の電磁デバイスの速度−減衰力特性を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態における数値シミュレーションによる右側の電磁デバイスの速度−減衰力特性を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態における電磁デバイス回路の構成を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態における数値シミュレーションによる上下速度−減衰力特性を示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態における数値シミュレーションによる回転角速度−減衰モーメント特性を示す図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態における数値シミュレーションによる上下変位−復元力特性を示す図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態における電磁デバイス回路の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００８４】
１０    電磁デバイス回路
１１、１１Ｌ、１１Ｒ    電磁デバイス
１２    電源
２１    可動部材
【図１】
2008144920.tif 000027
【図２】
2008144920.tif 000028
【図３】
2008144920.tif 000029
【図４】
2008144920.tif 000030
【図５】
2008144920.tif 000031
【図６】
2008144920.tif 000032
【図７】
2008144920.tif 000033
【図８】
2008144920.tif 000034
【図９】
2008144920.tif 000035
【図１０】
2008144920.tif 000036
【図１１】
2008144920.tif 000037
【図１２】
2008144920.tif 000038
【図１３】
2008144920.tif 000039