(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物に振動可能な状態で支持された振動体と、
前記振動体の鉛直方向下側の面に連結し、前記振動体と連結して移動する第１部材と、
前記第１部材の下方に離間して前記構造物の表面であって水平方向に延びる平面に固定される第２部材と、
前記第１部材と前記第２部材との間を一定の範囲内に保持する保持機構と、
前記振動体の前記構造物に対する前記平面の方向の振動を検出する振動検出部と、
前記振動検出部が検出した前記平面の方向の振動を打ち消す方向に前記第１部材を前記第２部材に対して振動させる制御部と、
を有し、
前記保持機構は、
前記構造物と前記振動体との間に設けられ、前記振動体を前記構造物に対して揺動可能に支持する支持部材と、
前記構造物に固定された前記第２部材の上面に設けられ、傾きの平面内分布が、前記第１部材の揺動に応じた傾きに対応しており、前記構造物に対する高さの平面内分布が、前記第１部材の揺動に応じた底面の前記構造物との間隔に対応している下に凸の曲面と、
を有し、
前記第１部材と前記第２部材とのうちいずれか一方が、軸方向が前記平面に平行になるように設けられた１次コイル体であり、
前記第１部材と前記第２部材とのうち他方が、前記１次コイル体が発生させる磁力に応じて、前記１次コイル体に対して前記軸方向に垂直な方向で、かつ前記平面内の方向に力を発生させる２次導体であり、
前記制御部は、前記振動検出部が検出した振動に基づいて、導線を介して前記１次コイル体に所定の電流を流して、前記所定の電流に応じて前記１次コイル体に磁力を発生させ、前記１次コイル体に発生させた前記磁力に応じて前記２次導体の内部に渦電流を発生させ、前記２次導体の内部の前記渦電流に応じて前記１次コイル体を前記平面の方向に駆動させることで、前記１次コイル体を前記２次導体に対して振動させて、前記振動検出部が検出した振動を打ち消す方向に前記第２部材に対して前記振動体及び前記第１部材を振動させることを特徴とする制振装置。
【請求項２】
前記１次コイル体は、第１コイルと、前記第１コイルと軸方向が異なる第２コイルと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の制振装置。
【請求項３】
前記振動体の下方と前記第１部材との間に設けられ、前記振動体に対する前記第１部材の移動を案内する第１部材案内機構と、
をさらに有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の制振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
制振装置は、一般的に、建物の地震対策に使用されており、振動体と、地震によって発生した振動を減衰させる方向に振動体を駆動させる駆動機構と、を有する。この駆動機構は、回転型モータとボールねじ又は歯車とを組み合わせた機構、並びに電気アクチュエータを用いた機構及び同期型リニアモータを用いた機構が例示される。特許文献１には、この駆動機構として同期型リニアモータを用いた制振装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２９９４９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、回転型モータとボールねじ又は歯車とを組み合わせた駆動機構を有する制振装置では、回転型モータの回転運動をボールねじ又は歯車で直線運動へ変換する際の変換効率が低いため、駆動機構により駆動される振動体の構造物に対する速度に制限が生じる。回転型モータとボールねじとを組み合わせた駆動機構を有する制振装置では、ボールねじの仕様によっても、駆動機構により駆動される振動体の構造物に対する速度に制限が生じる。また、電気アクチュエータを用いた駆動機構を有する制振装置では、電気アクチュエータに用いられるシリンダを長くするに従ってコストが著しく増加するので、駆動機構により駆動される振動体の構造物に対する速度が大きくなる制振装置に向かない。
【０００５】
特許文献１に記載されている制振装置では、駆動機構である同期型リニアモータに磁石を用いるため、駆動機構により振動体に与えられる駆動力に制限が生じる。また、この制振装置では、同期型リニアモータにレールを用いるため、駆動機構により駆動される振動体の構造物に対して移動する方向が１方向に制限される。
【０００６】
そのため、上記の制振装置は、いずれも、駆動機構により振動体を構造物に対して高速度かつ長ストロークで振動させることに向かないので、近年要求される長周期地震の対応に限界がある。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、振動体を構造物に対して高速度かつ長ストロークで、平面内の任意の方向に振動させることができる制振装置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】
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の制振装置は、構造物に振動可能な状態で支持された振動体と、前記振動体の鉛直方向下側の面に連結し、前記振動体と連結して移動する第１部材と、前記第１部材の下方に離間して前記構造物の表面であって水平方向に延びる平面に固定される第２部材と、前記第１部材と前記第２部材との間を一定の間隔の範囲内に保持する保持機構と、前記振動体の前記構造物に対する前記平面の方向の振動を検出する振動検出部と、前記振動検出部が検出した前記平面の方向の振動を打ち消す方向に前記第１部材を前記第２部材に対して振動させる制御部と、を有し、前記第１部材と前記第２部材とのうちいずれか一方が、軸方向が前記平面に平行になるように設けられた１次コイル体であり、前記第１部材と前記第２部材とのうち他方が、前記１次コイル体が発生させる磁力に応じて、前記１次コイル体に対して前記軸方向に垂直な方向で、かつ前記平面内の方向に力を発生させる２次導体であることを特徴とする。
【０００９】
この制振装置は、可動子として振動体と連結して移動する第１部材を有し、固定子として構造物に固定された第２部材を有するので、第１部材を第２部材に対して振動させることで、振動体を構造物に対して高速度かつ長ストロークで、平面内の任意の方向に振動させることができる。
【００１０】
本発明の制振装置において、前記１次コイル体は、第１コイルと、前記第１コイルと軸方向が異なる第２コイルと、を含むことが好ましい。これにより、１次コイル体を２次導体に対して平面内の任意の方向に移動させることができるので、振動体を構造物に対して平面内の任意の方向に振動させることができる。
【００１１】
本発明の制振装置において、前記振動体の下方と前記第１部材との間に設けられ、前記振動体に対する前記第１部材の移動を案内する第１部材案内機構と、をさらに有することが好ましい。これにより、前記振動体から前記第１部材が抜け落ちることを防止することができる。
【００１２】
本発明の制振装置において、前記保持機構は、前記１次コイル体と前記２次導体とが、前記平面に平行な第１方向に相対的に移動可能に保持する第１方向保持機構と、前記１次コイル体と前記２次導体とが、前記平面に平行であり第１方向に直交する第２方向に相対的に移動可能に保持する第２方向保持機構と、を有することが好ましい。これにより、第１部材と第２部材との間を適切な間隔の許容範囲内に保持しつつ、第１部材を第２部材に対して平面内の任意の方向に移動させることができるので、第１部材の第２部材に対する移動を安定させることができる。
【００１３】
本発明の制振装置において、前記保持機構は、前記１次コイル体と前記２次導体とが、前記平面に平行な方向に相対的に移動可能に保持するボールベアリングと、を有することが好ましい。これにより、第１部材と第２部材との間を適切な間隔の許容範囲内に保持しつつ、第１部材を第２部材に対して平面内の任意の方向に移動させることができるので、第１部材の第２部材に対する移動を安定させることができる。
【００１４】
本発明の制振装置において、前記振動体が振動した場合に前記振動体に復元力を付与する復元力機構と、をさらに有することが好ましい。これにより、振動体に復元力が働くので、第１部材の第２部材に対する移動における消費電力を抑えることができる。
【００１５】
本発明の制振装置において、前記復元力機構は、前記構造物と前記振動体との間に設けられ、前記振動体を前記構造物に対して揺動可能に支持する支持部材と、を有することが好ましい。これにより、支持部材に支持された振動体に振り子の復元力を働かせることができる。
【００１６】
本発明の第１方向保持機構及び第２方向保持機構を有する制振装置において、前記復元力機構は、前記振動体と前記第１方向保持機構との間及び前記第１方向保持機構と前記第２方向保持機構との間に設けられ、前記振動体を前記構造物に対して前記平面の方向に振動可能に支持するコイルバネと、を有することが好ましい。これにより、コイルバネに支持された振動体に、コイルバネの弾性力を復元力として働かせることができる。
【００１７】
本発明のボールベアリングを有する制振装置において、前記復元力機構は、前記構造物に固定された前記第２部材の上面に設けられた下に凸の曲面と、を有することが好ましい。これにより、振動体に、下に凸の曲面による復元力を働かせることができる。
【００１８】
本発明の第１方向保持機構及び第２方向保持機構またはボールベアリングを有さない制振装置において、前記保持機構は、前記構造物と前記振動体との間に設けられ、前記振動体を前記構造物に対して揺動可能に支持する支持部材と、前記構造物に固定された前記第２部材の上面に設けられた下に凸の曲面と、を有することが好ましい。これにより、第１部材と第２部材との間を一定距離の範囲内に保持しつつ、第１部材が第２部材に対して平面内の任意の方向に移動することができるので、第１部材の第２部材に対する移動を安定させることができる。また、支持部材に支持された振動体に復元力が働くので、第１部材の第２部材に対する移動における消費電力を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、振動体を構造物に対して高速度かつ長ストロークで、平面内の任意の方向に振動させることができる制振装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る制振装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態に係る制振装置に用いられている保持機構の構成を示す図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態に係る制振装置に用いられている保持機構の構成の詳細を示す図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施の形態に係る制振装置に用いられている１次コイル体及び２次導体の構成を示す図である。
【図５】図５は、本発明の第２の実施の形態に係る制振装置の構成を示す図である。
【図６】図６は、本発明の第３の実施の形態に係る制振装置の構成を示す図である。
【図７】図７は、本発明の第３の実施の形態に係る制振装置に用いられている復元力機構の構成を示す図である。
【図８】図８は、本発明の第４の実施の形態に係る制振装置の構成を示す図である。
【図９】図９は、本発明の第５の実施の形態に係る制振装置の構成を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の第６の実施の形態に係る制振装置の構成を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の第７の実施の形態に係る制振装置の構成を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の第８の実施の形態に係る制振装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明の実施の形態に係る制振装置を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施の形態の説明は、本発明を限定するものではなく、適宜変更して実施可能である。
【００２２】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る制振装置１０の構成を示す図である。図２は、本発明の第１の実施の形態に係る制振装置１０に用いられている保持機構２４の構成を示す図である。図３は、本発明の第１の実施の形態に係る制振装置１０に用いられている保持機構２４の構成の詳細を示す図である。図４は、本発明の第１の実施の形態に係る制振装置１０に用いられている１次コイル体２６及び２次導体２８の構成を示す図である。以下、図１から図４を用いて、制振装置１０について説明する。
【００２３】
制振装置１０は、高層建築物等の建物の地震対策として、建物の間に設けられる。制振装置１０は、図１に示すように、建物の内部に設けられている。具体的には、建物の上側構造物１２と上側構造物１２の鉛直方向下側に設けられた下側構造物１４との間に設けられている。つまり、制振装置１０は、上側構造物１２と下側構造物１４との間の空間に設けられている。上側構造物１２と下側構造物１４とは、一体で振動する。
【００２４】
制振装置１０は、振動体１６と、復元力機構２０と、第１部材案内機構として機能する鉛直方向スライド機構２２と、誘導型リニアモータの可動子である第１部材としての１次コイル体２６と、誘導型リニアモータの固定子である第２部材としての２次導体２８と、１次コイル体２６と２次導体２８との間を一定の間隔の範囲内に保持する保持機構２４と、振動体１６の下側構造物１４に対する水平面に沿った平面の方向の振動を検出する振動検出部３０と、誘導型リニアモータを制御する制御部３２と、を有する。制振装置１０は、誘導型リニアモータにより積極的に制振するアクティブ型制振機構と、復元力機構２０により復元力で制振するパッシブ型制振機構と、を有するハイブリッド型制振装置である。
【００２５】
振動体１６は、誘導型リニアモータの可動子である１次コイル体２６と連結して一体となって移動する。振動体１６は、１次コイル体２６と共に振動することで、制振に寄与する。振動体１６は、その質量に応じて制振に寄与するので、マスダンパとも呼ばれる。振動体１６は、振動体１６の鉛直方向上側及び水平方向の全面を覆うように配された枠部材１８を介して、複数本のロープ２０ａ及び複数本のロープ２０ｂで上側構造物１２に吊るされている。複数本のロープ２０ａ及び複数本のロープ２０ｂは、支持部材として機能する。より具体的には、振動体１６は、複数本のロープ２０ｂで枠部材１８に吊るされており、枠部材１８は、複数本のロープ２０ａで上側構造物１２に吊るされている。ロープ２０ａ及びロープ２０ｂは、図１では、共に２本ずつ描かれているが、これに限定されることはなく、１本でも、３本以上であってもよい。枠部材１８、ロープ２０ａ及びロープ２０ｂは、振動体１６を上側構造物１２に対して揺動可能に、すなわち振動可能に支持し、振動体１６が振動した場合に振動体１６に振り子の復元力を付与する復元力機構２０として機能する。すなわち、復元力機構２０は、複数本のロープ２０ａと、複数本のロープ２０ｂと、を有する。制振装置１０は、復元力機構２０を有するので、復元力が誘導型リニアモータによる制振を補うので、誘導型リニアモータの消費電力を抑えることができる。
【００２６】
振動体１６は、鉛直方向下側の面に筒状の穴１６ａが設けられている。振動体１６は、筒状の穴１６ａに鉛直方向スライド機構２２が挿入され、配されている。鉛直方向スライド機構２２は、振動体１６が設けられている側と反対側の端部に、１次コイル体２６が設けられている。すなわち、鉛直方向スライド機構２２は、振動体１６の下方と第１部材である１次コイル体２６との間に設けられており、振動体１６と１次コイル体２６とを連結して一体となっている。鉛直方向スライド機構２２は、振動体１６に対する１次コイル体２６の移動を案内するので、振動体１６から１次コイル体２６が抜け落ちることを防止することができる。
【００２７】
保持機構２４は、図１、図２及び図３に示すように、Ｘ軸可動用ガイドレール２４ｘと、Ｘ軸可動用ガイドレール２４ｘに対して鉛直方向下側に設けられたＹ軸可動用ガイドレール２４ｙと、を有する。保持機構２４は、本実施の形態では、Ｘ軸可動用ガイドレール２４ｘがＹ軸可動用ガイドレール２４ｙよりも鉛直方向上側に設けられているが、これに限定されることはなく、Ｘ軸可動用ガイドレール２４ｘがＹ軸可動用ガイドレール２４ｙよりも鉛直方向下側に設けられていてもよい。Ｘ軸可動用ガイドレール２４ｘは、水平面に沿って延在する平面の方向、好ましくは水平方向の第１方向であるＸ軸方向に、２本平行に設けられている。Ｘ軸可動用ガイドレール２４ｘは、水平面に沿って延在する平面の方向、好ましくは水平方向の第２方向でありＸ軸方向に直交するＹ軸方向に、鉛直方向スライド機構２２の幅よりも広く、１次コイル体２６の幅よりも狭い間隔を空けて、設けられている。以下、水平面に沿って延在する平面をＸＹ平面と称する。Ｙ軸可動用ガイドレール２４ｙは、Ｘ軸可動用ガイドレール２４ｘの下方に、Ｙ軸方向に２本平行に設けられている。Ｙ軸可動用ガイドレール２４ｙは、Ｘ軸方向に、２次導体２８の幅と同等の間隔を空けて、２次導体２８の上に設けられている。
【００２８】
Ｘ軸可動用ガイドレール２４ｘは、両端部を除く鉛直方向下側に、第１溝部２４ｘａを有する。第１溝部２４ｘａは、１次コイル体２６の鉛直方向上側に設けられた凸部２６ａに、互いにＸ軸方向にスライド可能に、かつ、鉛直方向に離れないように嵌め合わされる。これにより、Ｘ軸可動用ガイドレール２４ｘは、１次コイル体２６を、Ｘ軸可動用ガイドレール２４ｘに対してＸ軸方向に相対的に移動可能に、鉛直方向上側から保持する第１方向保持機構として機能する。
【００２９】
Ｘ軸可動用ガイドレール２４ｘは、両端の鉛直方向下側に、第２溝部２４ｘｙを有する。第２溝部２４ｘｙは、Ｙ軸可動用ガイドレール２４ｙの鉛直方向上側の凸部に、互いにＹ軸方向にスライド可能に、嵌め合わされる。これにより、Ｙ軸可動用ガイドレール２４ｙは、Ｙ軸可動用ガイドレール２４ｙに対してＹ軸方向に相対的に移動可能に、Ｘ軸可動用ガイドレール２４ｘを保持する第２方向保持機構として機能する。
【００３０】
保持機構２４は、Ｘ軸可動用ガイドレール２４ｘに鉛直方向の上側から保持された１次コイル体２６と、Ｙ軸可動用ガイドレール２４ｙの鉛直方向の下側に設けられた２次導体２８と、をＸＹ平面に垂直な方向であるＺ軸方向に間隔ｄを離間して保持する。間隔ｄは、１次コイル体２６及び２次導体２８が誘導型リニアモータとして機能するために適切な間隔である。保持機構２４は、Ｘ軸可動用ガイドレール２４ｘとＹ軸可動用ガイドレール２４ｙとの剛性が高く、たわみ量が小さい。そのため、１次コイル体２６と２次導体２８との距離が、誘導型リニアモータとして機能するために適切な間隔の許容範囲内に保持される。これにより、誘導型リニアモータは、安定して駆動することができる。
【００３１】
１次コイル体２６は、保持機構２４により、２次導体２８に対向して、２次導体２８の鉛直方向上側にＺ軸方向に間隔ｄを離間して、下側構造体１４に対してＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能に、保持されている。２次導体２８は、下側構造物１４の表面であって水平方向に延びる平面上に固定されている。すなわち、２次導体２８は、ＸＹ平面となる、好ましくは水平面となる下側構造体１４の上に固定して設けられている。第１部材である１次コイル体２６は、誘導型リニアモータにおける可動子として機能し、第２部材である２次導体２８は、誘導型リニアモータにおける固定子として機能する。誘導型リニアモータを駆動することで、１次コイル体２６は、２次導体２８に対して高速度かつ長ストロークで振動することができる。第１部材である１次コイル体２６は、鉛直方向スライド機構２２を介して振動体１６と連結して一体となって、平面方向に移動する。そのため、誘導型リニアモータを駆動することで、振動体１６は、下側構造物１４に対して高速度かつ長ストロークで振動することができる。
【００３２】
１次コイル体２６は、振動体１６とともに、誘導型リニアモータの駆動に応じて、下側構造物１４に対して振動する。そのため、１次コイル体２６の質量は、振動体１６の質量とともに、制振装置１０の可動質量に含まれる。よって、１次コイル体２６は、その質量分に応じて制振に寄与することができる。また、１次コイル体２６は、その質量分だけ、制振装置１０の設計上必要な可動質量に対して振動体１６の質量を軽減することに寄与することができる。
【００３３】
１次コイル体２６は、図４に示すように、第１コイル２６ｘと、第２コイル２６ｙと、を含む。１次コイル体２６は、導線３４を介して、制御部３２と電気的に接続されている。導線３４は、第１コイル２６ｘと制御部３２とを接続する導線３４ｘと、第２コイル２６ｙと制御部３２とを接続する導線３４ｙと、を含む。第１コイル２６ｘと第２コイル２６ｙとは、本実施の形態では、いずれも３相コイルであり、導線３４ｘ及び導線３４ｙが３本接続されて、３相交流電圧を印加し、駆動力が発生する。つまり第１コイル２６ｘと第２コイル２６ｙとは、それぞれ、少なくとも３つのコイル（導線が巻かれている方向は同じコイル）を有し、別の相の電流が印加される。なお、第１コイル２６ｘと第２コイル２６ｙは、これに限定されず、所定の方向に駆動力を発生させることができればよい。
【００３４】
第１コイル２６ｘは、軸方向がＸＹ平面に平行なＹ軸方向に向けられており、導線３４ｘからの電流に応じて磁力を発生させ、この磁力に応じて２次導体２８の内部に渦電流を発生させ、２次導体２８に対してＸ軸方向に駆動力を発生させる。第２コイル２６ｙは、軸方向がＸＹ平面に平行なＸ軸方向に向けられており、導線３４ｙからの電流に応じて磁力を発生させ、この磁力に応じて２次導体２８の内部に渦電流を発生させ、２次導体２８に対してＹ軸方向に駆動力を発生させる。第１コイル２６ｘと第２コイル２６ｙとは、２次導体２８の内部に発生させる渦電流が互いに干渉して駆動が影響を受けない程度に十分な間隔を保って配置される。第１コイル２６ｘと第２コイル２６ｙとは、本実施の形態では、互いに軸方向が直交しているが、これに限定されることはなく、互いに軸方向が異なっていればよい。これにより、１次コイル体２６は、２次導体２８に対してＸＹ平面内の任意の方向に駆動力を発生させることができる。すなわち、１次コイル体２６は、２次導体２８に対してＸＹ平面内の任意の方向に移動することができるので、振動体１６を下側構造体１４に対してＸＹ平面内の任意の方向に振動させることができる。
【００３５】
１次コイル体２６は、本実施の形態では、互いに軸方向が異なる２つのコイルが設けられているが、これに限定されることはなく、３つ以上のコイルが設けられていてもよい。１次コイル２６は、３つ以上のコイルが設けられている場合、いずれか２つのコイルが、互いに軸方向が異なっていればよい。１次コイル体２６は、ＸＹ平面の方向における方向毎の必要な駆動力に従って設計され、方向毎に１つまたは複数個のコイルが設置されてもよい。
【００３６】
２次導体２８は、アルミニウムや銅に例示される磁化しない導体の平板である。２次導体２８は、１次コイル体２６に電流が流れることで、渦電流を発生させる。２次導体２８は、発生した渦電流に応じて、１次コイル体２６をＸＹ平面に平行な方向に駆動する。２次導体２８は、１次コイル体２６の各軸方向に垂直な方向で、かつ平面内の方向に力を発生させる。２次導体２８は、１次コイル体２６に含まれるコイルの数によらず、本実施の形態のように１枚で十分であるが、２枚以上設けてもよい。２次導体２８は、２枚以上設けられる場合、重ねてもよいし、ＸＹ平面の方向に並べてもよい。２次導体２８は、外部からの電流を要しないので、制御装置１０の構成に制限を与えないので、電源供給及び建物の構造等といった制御装置１０の仕様に応じた幅広い設計を可能にする。
【００３７】
振動検出部３０は、本実施の形態では、振動体１６に対向する下側構造物１４に設けられているが、これに限定されることはなく、下側構造物１４に対向する振動体１６に設けられてもよい。振動検出部３０は、制御部３２と電気的に接続されており、振動体１６の下側構造物１４に対するＸＹ平面の方向の振動を検出し、検出したＸＹ平面の方向の振動の情報を制御部３２に送信する。
【００３８】
制御部３２は、導線３４ｘを介して第１コイル２６ｘと接続されており、導線３４ｘを介して第１コイル２６ｘに電流を流すことができる。制御部３２は、導線３４ｙを介して第２コイル２６ｙと接続されており、導線３４ｙを介して第２コイル２６ｙに電流を流すことができる。制御部３２は、振動検出部３０と電気的に接続されている。制御部３２は、振動検出部３０が検出したＸＹ平面の方向の振動の情報を振動検出部３０から受信する。制御部３２は、受信したＸＹ平面の方向の振動の情報に基づいて、導線３４ｘ及び導線３４ｙに所定の電流を流して、この振動を打ち消す方向に１次コイル体２６を２次導体２８に対して振動させる。
【００３９】
第１の実施の形態に係る制振装置１０は、以上のような構成を有する。制振装置１０は、地震力を受けると、まず、振動検出部３０が、地震力が作用することで生じる下側構造物１４のＸＹ平面の方向の振動を検出する。制振装置１０は、次に、制御部３２がこの検出されたＸＹ平面の方向の振動に基づいて、導線３４ｘ及び導線３４ｙに所定の電流を流して、この振動を打ち消す方向に１次コイル体２６を２次導体２８に対して振動させる。このように、制振装置１０は、地震力によって建物が受ける振動を低減する。第１の実施の形態に係る制振装置１０は、１次コイル体２６及び２次導体２８を含む誘導型リニアモータで振動体１６及び１次コイル体２６が駆動されるので、振動体１６及び１次コイル体２６を２次導体２８に対して高速度かつ長ストロークで、水平面内の任意の方向に振動させることができる。そのため、第１の実施の形態に係る制振装置１０は、近年要求される長周期地震の対応が可能である。
【００４０】
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る制振装置４０の構成を示す図である。第２の実施の形態に係る制振装置４０は、第１の実施の形態に係る制振装置１０において、保持機構２４が、保持機構としてのボールベアリング４２に変更されたものである。第２の実施の形態に係る制振装置４０は、これに伴って、第１の実施の形態に係る制振装置１０において、１次コイル体２６が、鉛直方向上側の凸部２６ａのないものに変更されている。第２の実施の形態に係る制振装置４０は、第１の実施の形態と同様の構成に第１の実施の形態と同一の符号群を用い、その詳細な説明を省略する。
【００４１】
ボールベアリング４２は、本実施の形態では、１次コイル体２６の鉛直方向下側に４箇所に設けられているが、これに限定されることはなく、３箇所以上に設けられていればよい。ボールベアリング４２は、２次導体２８の上面を回転する。１次コイル体２６は、振動体１６と連結して一体となり、ボールベアリング４２が２次導体２８の上面を回転することで、ボールベアリング４２のＺ軸方向の長さの分に応じた間隔ｄを離間して、２次導体２８の上面をＸＹ平面内の任意の方向に移動する。すなわち、ボールベアリング４２は、１次コイル体２６と２次導体２８との間を適切な間隔の許容範囲内に保持しつつ、１次コイル体２６を２次導体２８に対して水平面内の任意の方向に移動させることができるので、誘導型リニアモータを安定して駆動させることができる。
【００４２】
第２の実施の形態に係る制振装置４０は、第１の実施の形態に係る制振装置１０において、保持機構２４が、保持機構としてのボールベアリング４２に変更されたので、保持機構２４に含まれるＸ軸可動用ガイドレール２４ｘ及びＹ軸可動用ガイドレール２４ｙのたわみ量を考慮する必要がなくなる。また、第２の実施の形態に係る制振装置４０は、Ｘ軸可動用ガイドレール２４ｘ及びＹ軸可動用ガイドレール２４ｙがなくなるので、第１の実施の形態に係る制振装置１０と比較して誘導型リニアモータが駆動する際の摺動面が減少し、構造が単純になる。よって、第２の実施の形態に係る制振装置４０は、第１の実施の形態に係る制振装置１０よりも設計が容易となるので、電源供給及び建物の構造等といった制御装置４０の仕様に応じたより幅広い設計を可能にする。
【００４３】
図６は、本発明の第３の実施の形態に係る制振装置５０の構成を示す図である。図７は、本発明の第３の実施の形態に係る制振装置５０に用いられている復元力機構５４の構成を示す図である。第３の実施の形態に係る制振装置５０は、第１の実施の形態に係る制振装置１０において、振動体１６、枠部材１８及び復元力機構２０が、振動体５２及び復元力機構５４に変更され、鉛直方向スライド機構２２が除かれたものである。第３の実施の形態に係る制振装置５０は、第１の実施の形態と同様の構成に第１の実施の形態と同一の符号群を用い、その詳細な説明を省略する。
【００４４】
振動体５２は、図６に示すように、振動体１６における筒状の穴１６ａを有さず、ロープ２０ｂに吊るされる箇所も有さないので、振動体１６よりも単純な形状である。振動体５２は、鉛直方向下側に、１次コイル体２６が直接連結して設けられており、１次コイル体２６と一体となって移動する。Ｘ軸可動用ガイドレール２４ｘとＹ軸可動用ガイドレール２４ｙとを含む保持機構２４は、振動体５２がロープ２０ｂに吊るされていないので、振動体５２及び１次コイル体２６の可動質量の全てを支持する。そのため、第３の実施の形態に係る制振装置５０に用いられる保持機構２４は、第１の実施の形態に係る制振装置１０に用いられる保持機構２４と比較して、より剛性が高く、よりたわみ量が小さい構成となっている。
【００４５】
復元力機構５４は、図７に示すように、振動体５２及び１次コイル体２６に対して第１方向であるＸ軸方向に復元力を付与するＸ軸方向復元力機構５４ｘと、振動体５２及び１次コイル体２６に対して第２方向であるＹ軸方向に復元力を付与するＹ軸方向復元力機構５４ｙと、を有する。Ｘ軸方向復元力機構５４ｘは、振動体５２のＸ軸方向両側に、Ｘ軸方向に互いに反対に向けて設けられた２本のＸ軸方向コイルバネ５６ｘと、２本のＸ軸方向コイルバネ５６ｘの振動体５２とは反対側の各端を固定する２つのＸ軸方向コイルバネ固定部５８ｘと、を有する。２つのＸ軸方向コイルバネ固定部５８ｘは、Ｘ軸可動用ガイドレール２４ｘの鉛直方向上側の面の両端部に、それぞれ固定して設けられている。２本のＸ軸方向コイルバネ５６ｘは、振動体５２を直接支持する。
【００４６】
Ｙ軸方向復元力機構５４ｙは、各Ｘ軸可動用ガイドレール２４ｘのＸ軸方向の両端部に、Ｙ軸方向に互いに反対に向けて設けられた計４本のＹ軸方向コイルバネ５６ｙと、４本のＹ軸方向コイルバネ５６ｙのＸ軸可動用ガイドレール２４ｘとは反対側の各端を固定する４つのＹ軸方向コイルバネ固定部５８ｙと、を有する。４つのＹ軸方向コイルバネ固定部５８ｙは、各Ｙ軸可動用ガイドレール２４ｙの鉛直方向上側の面の両端部に、それぞれ固定して設けられている。４本のＹ軸方向コイルバネ５６ｙは、２本のＸ軸可動用ガイドレール２４ｘを介して、振動体５２を支持する。
【００４７】
復元力機構５４は、２本のＸ軸方向コイルバネ５６ｘ及び４本のＹ軸方向コイルバネ５６ｙによって支持された振動体５２に、各コイルバネ５６ｘ，５６ｙの弾性力を復元力として働かせることができる。第３の実施の形態に係る制振装置５０は、復元力機構５４を有するので、復元力機構２０を有する第１の実施の形態に係る制振装置１０と同様に、復元力が誘導型リニアモータによる制振を補うので、誘導型リニアモータの消費電力を抑えることができる。第３の実施の形態に係る制振装置５０は、第１の実施の形態に係る制振装置１０において、振動体１６、枠部材１８及び復元力機構２０が、振動体５２及び復元力機構５４に変更され、鉛直方向スライド機構２２が除かれたので、装置全体のＺ軸方向の高さが低くなる。そのため、第３の実施の形態に係る制振装置５０は、第１の実施の形態に係る制振装置１０と比較して、装置が要する高さ方向の設置スペースを低減することができる。
【００４８】
図８は、本発明の第４の実施の形態に係る制振装置６０の構成を示す図である。第４の実施の形態に係る制振装置６０は、第２の実施の形態に係る制振装置４０において、振動体１６が振動体６２に変更され、枠部材１８、復元力機構２０及び鉛直方向スライド機構２２が除かれたものである。第４の実施の形態に係る制振装置６０は、第２の実施の形態と同様の構成に第２の実施の形態と同一の符号群を用い、その詳細な説明を省略する。
【００４９】
第４の実施の形態に係る制振装置６０は、復元力機構を有さないので、パッシブ型制振機構を有さない。そのため、第４の実施の形態に係る制振装置６０は、誘導型リニアモータにより積極的に制振するアクティブ型制振機構を有するアクティブ型制振装置である。第４の実施の形態に係る制振装置６０は、復元力機構を有さないが、第２の実施の形態に係る制振装置４０と同様に、地震力を受けると、まず、振動検出部３０が、地震力が作用することで生じる下側構造物１４のＸＹ平面の方向の振動として検出する。制振装置４０は、次に、制御部３２がこの検出されたＸＹ平面の方向の振動に基づいて、導線３４ｘ及び導線３４ｙに所定の電流を流して、この振動を打ち消す方向に第１コイル体２６を２次導体２８に対して振動させる。このように、制振装置４０は、地震力によって建物が受ける振動を低減する。第４の実施の形態に係る制振装置６０は、第２の実施の形態に係る制振装置４０と同様に、１次コイル体２６及び２次導体２８を含む誘導型リニアモータで振動体６２及び１次コイル体２６が駆動されるので、振動体６２及び１次コイル体２６を２次導体２８に対して高速度かつ長ストロークで、ＸＹ平面内の任意の方向に振動させることができる。そのため、第４の実施の形態に係る制振装置６０は、第２の実施の形態に係る制振装置４０と同様に、近年要求される長周期地震の対応が可能である。
【００５０】
第４の実施の形態に係る制振装置６０は、第２の実施の形態に係る制振装置４０において、振動体１６が振動体６２に変更され、枠部材１８、復元力機構２０及び鉛直方向スライド機構２２が除かれたので、装置全体のＺ軸方向の高さが低くなる。そのため、第４の実施の形態に係る制振装置６０は、第２の実施の形態に係る制振装置４０と比較して、装置が要する高さ方向の設置スペースを低減することができる。第４の実施の形態に係る制振装置６０は、第２の実施の形態に係る制振装置４０よりも設計が容易となるので、電源供給及び建物の構造等といった制御装置６０の仕様に応じたより幅広い設計を可能にする。
【００５１】
図９は、本発明の第５の実施の形態に係る制振装置７０の構成を示す図である。第５の実施の形態に係る制振装置７０は、第３の実施の形態に係る制振装置５０において、復元力機構５４が除かれたものである。第５の実施の形態に係る制振装置７０は、第３の実施の形態と同様の構成に第３の実施の形態と同一の符号群を用い、その詳細な説明を省略する。
【００５２】
第５の実施の形態に係る制振装置７０は、復元力機構を有さないので、パッシブ型制振機構を有さない。そのため、第５の実施の形態に係る制振装置７０は、誘導型リニアモータにより積極的に制振するアクティブ型制振機構を有するアクティブ型制振装置である。第５の実施の形態に係る制振装置７０は、復元力機構を有さないが、同じく復元力機構を有さない第４の実施形態に係る制振装置６０と同様の効果を有する。
【００５３】
第５の実施の形態に係る制振装置７０は、第３の実施の形態に係る制振装置５０において、復元力機構５４が除かれたので、第３の実施の形態に係る制振装置５０よりも設計が容易となるため、電源供給及び建物の構造等といった制御装置７０の仕様に応じたより幅広い設計を可能にする。
【００５４】
図１０は、本発明の第６の実施の形態に係る制振装置８０の構成を示す図である。第６の実施の形態に係る制振装置８０は、第１の実施の形態に係る制振装置１０において、振動体１６及び２次導体２８が振動体８２及び２次導体８４に変更され、鉛直方向スライド機構２２及び保持機構２４が除かれたものである。第６の実施の形態に係る制振装置８０は、第１の実施の形態と同様の構成に第１の実施の形態と同一の符号群を用い、その詳細な説明を省略する。
【００５５】
振動体８２は、図１０に示すように、振動体１６における筒状の穴１６ａを有さず、鉛直方向下側の面に、１次コイル体２６が直接設けられている。また、振動体８２は、支持部材であるロープ２０ａ及びロープ２０ｂに吊るされている。そのため、振動体８２は、１次コイル体２６と連結して一体となって揺動する。復元力機構２０は、振動体８２及び１次コイル体２６の可動質量の全てを支持する。２次導体８４は、上面に設けられた下に凸の曲面８４ａを有する。
【００５６】
１次コイル体２６は、基底状態で、鉛直方向下側の底面がＸＹ平面と平行になり、下に凸の曲面８４ａの底である中央のＸＹ平面に平行な領域とＺ軸方向に間隔ｄを離間して対向する位置に配されている。１次コイル体２６は、揺動に応じて、底面がＸＹ平面に対して傾きを有し、底面の下側構造物１４との間隔が変化する。下に凸の曲面８４ａは、傾きのＸＹ平面内分布が、１次コイル体２６の揺動に応じた傾きに対応する。下に凸の曲面８４ａは、下側構造物１４に対する高さのＸＹ平面内分布が、１次コイル体２６の揺動に応じた底面の下側構造物１４との間隔に対応する。そのため、１次コイル体２６と２次導体８４とは、間隔ｄを保持したまま、かつ、１次コイル体２６の底面と下に凸の曲面８４ａとが互いに対向したまま、互いに振動することができる。すなわち、復元力機構２０及び下に凸の曲面８４ａは、保持機構として機能する。
【００５７】
第６の実施の形態に係る制振装置８０は、第１の実施の形態に係る制振装置１０において、鉛直方向スライド機構２２が除かれ、復元力機構２０及び下に凸の曲面８４ａを互いに非接触の保持機構として機能させるので、１次コイル体２６と２次導体８４との間の摺動がなくなり、１次コイル体２６の２次導体８４に対する移動が滑らかになる。
【００５８】
図１１は、本発明の第７の実施の形態に係る制振装置９０の構成を示す図である。第７の実施の形態に係る制振装置９０は、第４の実施の形態に係る制振装置６０において、２次導体２８が２次導体９２に変更されたものである。第７の実施の形態に係る制振装置９０は、第４の実施の形態と同様の構成に第４の実施の形態と同一の符号群を用い、その詳細な説明を省略する。
【００５９】
２次導体９２は、上面に設けられた下に凸の曲面９２ａを有する。振動体６２及び１次コイル体２６は、ボールベアリング４２が回転することで、下に凸の曲面９２ａの上を移動する。振動体６２及び１次コイル体２６は、基底状態で、鉛直方向下側の底面がＸＹ平面と平行になり、下に凸の曲面９２ａの底である中央のＸＹ平面に平行な領域とＺ軸方向に間隔ｄを離間して対向する位置に配されている。振動体６２及び１次コイル体２６は、下に凸の曲面９２ａにおいて基底状態から外れると、ボールベアリング４２が下に凸の曲面９２ａ上で基底状態に向かって回転することで、この基底状態に戻ろうとする復元力を受ける。すなわち、下に凸の曲面９２ａは、復元力機構として機能する。下に凸の曲面９２ａは、その曲率が、その上を移動する振動体６２及び１次コイル体２６の振動の固有周期を決める。そのため、下に凸の曲面９２ａの曲率は、振動体６２及び１次コイル体２６の振動の固有周期が建物の振動の固有周期に近くなるように設計される。
【００６０】
第７の実施の形態に係る制振装置９０は、下に凸の曲面９２ａの曲率が復元力機構として機能し、建物の振動の固有周期と近い振動体６２及び１次コイル体２６の振動の固有周期を与えるので、第４の実施の形態に係る制振装置６０と比較して、設計の容易さを保持しつつ、より高い制振機能が得られる。
【００６１】
図１２は、本発明の第８の実施の形態に係る制振装置１００の構成を示す図である。第８の実施の形態に係る制振装置１００は、第１の実施の形態に係る制振装置１０において、第１部材が１次コイル体２６から２次導体１２６に変更され、第２部材が２次導体２８から１次コイル体１２８に変更されたものである。すなわち、１次コイル体と２次導体とを入れ替えたものである。第８の実施の形態に係る制振装置１００は、これに伴って、第１の実施の形態に係る制振装置１０において、第１部材である１次コイル体２６と制御部３２とを電気的に接続する導線３４が、第２部材である１次コイル体１２８と制御部３２とを電気的に接続する導線１３４に変更されている。第８の実施の形態に係る制振装置１００は、第１の実施の形態と同様の構成に第１の実施の形態と同一の符号群を用い、その詳細な説明を省略する。
【００６２】
第１部材である２次導体１２６は、誘導型リニアモータにおける可動子として機能し、第２部材である１次コイル体１２８は、誘導型リニアモータにおける固定子として機能する。２次導体１２６は、２次導体２８と同様の構成を有する。１次コイル体１２８は、１次コイル体２６と同様の構成であるが、１次コイル体２６よりも水平方向に広がっているので、１次コイル体２６よりもたくさんのコイルが敷き詰められている。導線１３４は、１次コイル体１２８に敷き詰められているコイルの数が１次コイル体２６に含まれるコイルの数よりも多いので、導線３４よりも多くの線を有する。
【００６３】
第８の実施の形態に係る制振装置１００は、以上のような構成を有する。そのため、制振装置１００は、地震力を受けると、まず、振動検出部３０が、地震力が作用することで生じる下側構造物１４のＸＹ平面の方向の振動として検出する。制振装置１００は、次に、制御部３２がこの検出されたＸＹ平面の方向の振動に基づいて、導線１３４に所定の電流を流して、この振動を打ち消す方向に２次導体１２６を第１コイル体１２８に対して振動させる。このように、制振装置１００は、地震力によって建物が受ける振動を低減する。第８の実施の形態に係る制振装置１００は、２次導体１２６及び１次コイル体１２８を含む誘導型リニアモータで振動体１６及び２次導体１２６が駆動されるので、振動体１６及び２次導体１２６を１次コイル体１２８に対して高速度かつ長ストロークで、水平面内の任意の方向に振動させることができる。そのため、第８の実施の形態に係る制振装置１００は、近年要求される長周期地震の対応が可能である。
【００６４】
第９から第１４の実施の形態に係る制振装置は、それぞれ第２から第７の実施の形態に係る制振装置４０，５０，６０，７０，８０，９０において、第１部材が１次コイル体２６から２次導体１２６に変更され、第２部材が２次導体２８から１次コイル体１２８に変更されたものである。すなわち、いずれも、１次コイル体と２次導体とを入れ替えたものである。第９から第１４の実施の形態に係る制振装置は、これに伴って、それぞれ第２から第７の実施の形態に係る制振装置４０，５０，６０，７０，８０，９０において、第１部材である１次コイル体２６と制御部３２とを電気的に接続する導線３４が、第２部材である１次コイル体１２８と制御部３２とを電気的に接続する導線１３４に変更されている。第９から第１４の実施の形態に係る制振装置は、それぞれ第２から第７の実施の形態と同様の構成に第２から第７の実施の形態と同一の符号群を用い、その詳細な説明を省略する。
【００６５】
第９から第１４の実施の形態に係る制振装置は、以上のような構成を有するので、第８の実施の形態に係る制振装置１００と同様の駆動をしつつ、それぞれ第２から第７の実施の形態に係る制振装置４０，５０，６０，７０，８０，９０と同様の効果を奏する。
【符号の説明】
【００６６】
１０，４０，５０，６０，７０，８０，９０  制振装置
１２  上側構造物
１４  下側構造物
１６，５２，６２，８２  振動体
２０，５４  復元力機構
２２  鉛直方向スライド機構
２４  保持機構
２４ｘ  Ｘ軸可動用ガイドレール
２４ｙ  Ｙ軸可動用ガイドレール
２６，１２８  １次コイル体
２６ｘ  第１コイル
２６ｙ  第２コイル
２８，８４，９２，１２６  ２次導体
３０  振動検出部
３２  制御部
３４，１３４  導線
４２  ボールベアリング
８４ａ，９２ａ  下に凸の曲面
【図１】
0006632355.tif 000002
【図２】
0006632355.tif 000003
【図３】
0006632355.tif 000004
【図４】
0006632355.tif 000005
【図５】
0006632355.tif 000006
【図６】
0006632355.tif 000007
【図７】
0006632355.tif 000008
【図８】
0006632355.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0006632355.tif 000011
【図１１】
0006632355.tif 000012
【図１２】
0006632355.tif 000013