(57)【要約】【課題】振動発生時の中空体内での粉粒体の運動を促進することで、振幅が小さい振動に対しても、十分な制振効果を得ることができる制振構造を提供することを課題とする。【解決手段】制振対象となる構造体１に制振部材２を設けてなる制振構造であって、その制振部材２は、中空体３と、その中空体３の内部に一部空間６を残して充填され、構造体１が振動を受けた際に中空体３内部で運動する粉粒体４と、中空体３内部に設けられ振動時に粉粒体４の運動を促進する凸状の曲面５ａを有する運動促進部材５を有して構成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制振対象となる構造体に制振部材を設けてなる制振構造であって、前記制振部材は、中空体と、前記中空体内に一部空間を残して充填され前記構造体が振動を受けた際に前記中空体内で運動する粉粒体と、前記中空体内に設けられ振動時に前記粉粒体の運動を促進する凸状の曲面を有する運動促進部材とから構成されることを特徴とする制振構造。
【請求項２】
前記運動促進部材は、円形断面を有することを特徴とする請求項１記載の制振構造。
【請求項３】
前記運動促進部材は、球状或いは半球状であることを特徴とする請求項２記載の制振構造。
【請求項４】
前記運動促進部材は中空状であり、その内部にも粉粒体が充填されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の制振構造。
【請求項５】
前記運動促進部材は、前記中空体の内部に固定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の制振構造。
【請求項６】
制振対象となる前記構造体は円筒形状のステータであって、前記中空体は前記ステータの端面に設けられた円環状で且つ扁平形状の中空体であり、複数に区切られた各中空空間内に、夫々前記粉粒体が充填されていると共に前記運動促進部材が設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の制振構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータや発電機のステータやロータ、或いは減速機などの歯車や回転シャフト、自動車等輸送機器の梁部材、更には、建築物の躯体構造、大型機械構造やその固定構造物等の振動が発生する構造体等に有効に用いることができる制振構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータや発電機のステータやロータ、或いは減速機などの歯車や回転シャフト、自動車等輸送機器の梁部材、更には、建築物の躯体構造、大型機械構造やその固定構造物等の振動が発生する構造体に、粒状や粉状の粉粒体を中空状の閉空間に充填した制振部材を設けることで、構造体が振動することを抑止しようとする制振技術は既に開発されている。この技術は、従来から幅広く用いられていた粘弾性体等の制振材や動吸振器などを用いる技術では対処できない分野で、実際に採用されている。また、このような技術は、特許文献１、特許文献２等としても提案されている。
【０００３】
特許文献１記載の技術は、モータに、粉粒体材料を充填した制振部材を固定することで、様々な周波数やレベル特性のモータ振動の低減に適用しようとした技術である。また、特許文献２記載の技術は、タイミングベルトと噛み合って動力を伝達するタイミングプーリに空洞を設け、その空洞内に粉粒体を移動可能に配設することで、タイミングベルトとプーリの噛み合いによる振動を減衰させ、それによって発生する騒音を低減させようという技術である。
【０００４】
これらの技術を採用することで、確かに制振効果を得ることはできるが、粉粒体による制振効果は非線形特性を有するという特徴があり、単に粉粒体を中空部に充填するだけでは、条件によれば確実に制振効果を得ることができないという問題を併せ持っていた。
【０００５】
その問題は、小さい振幅に対しては十分な制振効果を得ることができないという問題である。粉粒体による制振効果は、粉粒体が振動により運動し、粉粒体同士、或いは、粉粒体が中空部の内面に、衝突、変形、摩擦することによって発現されるのであるが、特に鉛直方向の振動を対象にする場合、粉粒体が運動するには重力に抵抗する必要があり、制振効果を得るためには１Ｇ以上の振動加速度が必要という問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−４６１０３号公報
【特許文献２】特開平６−２８８４６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、これら従来の問題を解決せんとしてなされたもので、振動発生時の中空体内での粉粒体の運動を促進することで、振幅が小さい振動に対しても、十分な制振効果を得ることができる制振構造を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の発明は、制振対象となる構造体に制振部材を設けてなる制振構造であって、前記制振部材は、中空体と、前記中空体内に一部空間を残して充填され前記構造体が振動を受けた際に前記中空体内で運動する粉粒体と、前記中空体内に設けられ振動時に前記粉粒体の運動を促進する凸状の曲面を有する運動促進部材とから構成されることを特徴とする制振構造である。
【０００９】
請求項２記載の発明は、前記運動促進部材は、円形断面を有することを特徴とする請求項１記載の制振構造である。
【００１０】
請求項３記載の発明は、前記運動促進部材は、球状或いは半球状であることを特徴とする請求項２記載の制振構造である。
【００１１】
請求項４記載の発明は、前記運動促進部材は中空状であり、その内部にも粉粒体が充填されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の制振構造である。
【００１２】
請求項５記載の発明は、前記運動促進部材は、前記中空体の内部に固定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の制振構造である。
【００１３】
請求項６記載の発明は、制振対象となる前記構造体は円筒形状のステータであって、前記中空体は前記ステータの端面に設けられた円環状で且つ扁平形状の中空体であり、複数に区切られた各中空空間内に、夫々前記粉粒体が充填されていると共に前記運動促進部材が設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の制振構造である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の請求項１記載の制振構造によると、振動を受けた際に粉粒体が運動すると、それら粉粒体は運動促進部材の凸状の曲面に衝突して、夫々の粉粒体は様々な方向の力を受け、様々な方向に向けて跳ね返るので、運動を更に促進させられる。その結果、中空体内部に単に粉粒体を充填した場合と比較して、粉粒体同士、或いは、粉粒体と中空部の内面の衝突、弾性変形、摩擦がより激しくなり、その振動エネルギーの吸収もより大きくなる。従って、振動加速度が１Ｇ未満の小さな振動であっても、制振効果を確実に発現することができる。
【００１５】
本発明の請求項２記載の制振構造によると、運動促進部材は円形断面を有するため、振動を受けた際の、粉粒体同士、或いは、粉粒体と中空部の内面の衝突、弾性変形、摩擦がより激しくなり、その振動エネルギーの吸収もより大きくなる。従って、振動加速度が１Ｇ未満の小さな振動であっても、制振効果を確実に発現することができる。
【００１６】
本発明の請求項３記載の制振構造によると、運動促進部材の形状が球状或いは半球状であるため、中空体内部に充填された粉粒体に対して、構造体の振動方向とは異なる更に様々な方向に確実に振動を伝達することができ、より確実に安定した制振効果を発現することができる。
【００１７】
本発明の請求項４記載の制振構造によると、中空状の運動促進部材の内部にも粉粒体が充填されているので、その粉粒体が運動促進部材の内面にも衝突してより激しく運動することになり、より確実に安定した制振効果を発現することができる。
【００１８】
本発明の請求項５記載の制振構造によると、運動促進部材が中空体の内部に固定されているため、運動促進部材が制振効果を中空体に伝える働きをし、より安定した制振効果を発現することができる。
【００１９】
本発明の請求項６記載の制振構造によると、モータや発電機のステータで発生する振動に対して、確実に制振効果を発現させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態を示すもので、構造体の側面に制振部材を取り付けた一実施形態の縦断面図である。
【図２】本発明の実施形態を示すもので、構造体の側面に制振部材を取り付けた異なる実施形態の縦断面図である。
【図３】本発明の実施形態を示すもので、構造体の内部に制振部材を内蔵した一実施形態の縦断面図である。
【図４】本発明の実施形態を示すもので、構造体の内部に制振部材を内蔵した異なる実施形態の縦断面図である。
【図５】本発明の実施形態を示すもので、ステータの端面に制振部材を取り付けた一実施形態の制振部材を示す縦断面図である。
【図６】本発明の実施形態を示すもので、ステータの端面に制振部材を取り付けた状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて更に詳細に説明する。
【００２２】
まず、制振対象となる構造体１の振動方向と平行する側面に制振部材２を取り付けた実施形態について、図１および図２に基づいて説明する。尚、本明細書では、制振対象となる構造体１の外部に制振部材２を設ける実施形態については、構造体１の側面に制振部材２を取り付けた実施形態についてのみ詳細に説明するが、制振部材２を、構造体１の上面等その他の部位に取り付けても制振効果を発現できることは勿論である。
【００２３】
図１に示す実施形態に係る制振部材２は、直方体形状の容器でなる中空体３と、その中空体３内に一部空間６を残して充填され、構造体１が振動を受けた際に中空体３内で運動する粉粒体４と、中空体３内に粉粒体４で被覆されるようにして設けられ、振動時に粉粒体４の運動を促進する断面円形で中空状の運動促進部材５を有して構成されている。
【００２４】
これら制振部材２を構成する中空体３、粉粒体４および運動促進部材５は、鋼、アルミニウムなどの金属、プラスチック、ゴムなどの樹脂、ガラス、焼結体などのセラミックス等で形成されている。制振対象である構造体１がモータのような磁力を発するものである場合には、粉粒体４は非磁性体で形成されていることが望ましい。また、粉粒体４は、粉状体或いは粒状体のいずれであっても良い。この粉粒体４は、中空体３内に一部空間６を残して充填されているため、中空体３内で運動可能であるが、中空体３内の容積の７５％前後を占めるようにして充填することが、粉粒体４を中空体３内でより効率良く運動させることができる点で好ましい。
【００２５】
図１に示す実施形態では、運動促進部材５は断面円形で中空状であると説明したが、その形状は、表面に凸状の曲面５ａが形成されておれば、球形、円筒形のいずれであっても良く、更には、半球形、円錐形等の形状とすることも可能である。また、運動促進部材５の断面形状は必ずしも真円形でなくても良く、例えば楕円形、或いは、多面体であっても球形に近い形状であればサッカーボールのような形状のものであれば構わない。本発明では、サッカーボールのような形状の多面体も凸状の曲面５ａを有するものとする。尚、運動促進部材５は中空のものには限らず、内部空間を有さない中実のものであっても構わない。
【００２６】
この運動促進部材５は、中空体３の内部に固定されていることが好ましく、また、運動促進部材５が半球形や円錐形の場合は、中空体３の内面から内側に隆起するような中空体３の内壁面と一体のもの、すなわち、中空体３の内壁面を構成しているものであっても構わない。尚、図１に示す実施形態は、運動促進部材５が中空体３に固定された実施形態を示しているが、運動促進部材５は粉粒体４と同様に、構造体１が振動を受けた際に中空体３内で運動するもの、すなわち、中空体３に固定されていないものであっても構わない。
【００２７】
この図１に示す実施形態の場合、制振対象となる構造体１に両方向矢印で示すような上下方向の振動が発生すると、中空体３および運動促進部材５も、構造体１と同様に上下に振動する。運動促進部材５の凸状の曲面５ａに衝突した粉粒体４は、中空体３内で様々な方向に運動するようになり、更には、中空体３の内面および運動促進部材５の曲面５ａに繰り返し衝突した粉粒体４の運動はより激しくなる。
【００２８】
中空体３内で様々な方向に激しく動く粉粒体４の運動により、構造体１の振動エネルギーは、粒子（粉粒体４）、中空体３、運動促進部材５の弾性変形や、それらの互いの摩擦、衝突などにより散逸され、制振作用が発現して、構造体１の振動は抑制されることとなる。
【００２９】
尚、図１に示す実施形態は、運動促進部材５が断面円形で中空状であるが、表面に凸状の曲面５ａさえ形成されておれば、運動促進部材５は中空状ではなく、断面円弧状、断面Ｓ字状のいわゆる薄片状であっても構わない。運動促進部材５がこのような形状であっても、衝突した粉粒体４が様々な方向に運動するようになり、制振作用を効率的に発現することができる。
【００３０】
図２に示す実施形態は、図１に示す実施形態と同様に、直方体形状の容器でなる中空体３と、その中空体３内に一部空間６を残して充填され、構造体１が振動を受けた際に中空体３内で運動する粉粒体４と、中空体３内に粉粒体３で被覆されるようにして設けられ、振動時に粉粒体４の運動を促進する断面円形で中空状の運動促進部材５を有して構成されているが、図２に示す実施形態では、更に、断面円形の運動促進部材５の内部空間にも、粉粒体４が充填されている。
【００３１】
尚、運動促進部材５の内部が、中空体３の内部と連通している場合、例えば、中空体３が円筒形で一端側が中空体３の内面と接触していない場合等、いわゆる開放形の場合は、粉粒体４は、中空体３内に一部空間６を残して充填されておれば、振動時に粉粒体４が、中空体３内と同時に運動促進部材５の内部でも運動できる。しかし、運動促進部材５の内部が、中空体３の内部と連通していない場合、例えば、運動促進部材５が球形の場合等、いわゆる閉鎖形の場合は、運動促進部材５の内部は、中空体３の内部とは仕切られるため、粉粒体４を運動促進部材５の内部でも運動させるためには粉粒体４は、運動促進部材５の内部に一部空間６ａを残して充填する必要がある。
【００３２】
この図２に示す実施形態では、粉粒体４が、中空体３内部に加え、運動促進部材５の内部でも激しく様々な方向に運動するため、制振作用をより効率的に発現することができる。
【００３３】
図３および図４に示す実施形態は、図１および図２に示す実施形態のように、制振部材２を制振対象となる構造体１に取り付けた実施形態ではなく、制振対象となる構造体１の内部に制振部材２を内蔵した実施形態である。
【００３４】
図３に示す実施形態に係る制振部材２は、円柱状の空間が内部に形成された中空体３と、その中空体３内に一部空間６を残して充填され、構造体１が振動を受けた際に中空体３内で運動する粉粒体４と、中空体３内に粉粒体３で被覆されるようにして設けられ、振動時に粉粒体４の運動を促進する断面円形で中空状の運動促進部材５を有して構成されている。
【００３５】
これら制振部材２を構成する中空体３、粉粒体４および運動促進部材５は、中空体３が構造体１に内蔵され、その形状が円柱状であることを除き、材質、構成等は、図１に示す実施形態の制振部材２と同一である。
【００３６】
この実施形態の場合、制振対象となる構造体１に振動が発生すると、中空体３および運動促進部材５も構造体１と同じ方向に振動する。運動促進部材５の凸状の曲面５ａに衝突した粉粒体４は、中空体３内で様々な方向に運動するようになり、更には、中空体３の内面および運動促進部材５の曲面５ａに繰り返し衝突した粉粒体４は、中空体３内部でより激しく運動する。
【００３７】
中空体３内部で様々な方向に激しく動く粉粒体４の運動によって、構造体１の振動エネルギーは、粒子（粉粒体４）、中空体３、運動促進部材５の弾性変形や、それらの互いの摩擦、衝突などにより散逸され、制振作用が発現して、構造体１の振動は抑制されることとなる
【００３８】
この図３に示す実施形態の場合、中空体３の内面も曲面であるため、制振対象となる構造体１に、上下、左右、斜め等、あらゆる方向の振動が起こった場合や、振動方向が刻々変化する場合にも、安定して効果を発現する。
【００３９】
図４に示す実施形態は、図３に示す実施形態と同様に、構造体１に内蔵され、円柱状の空間が内部に形成された中空体３と、その中空体３内に一部空間６を残して充填され、構造体１が振動を受けた際に中空体３内で運動する粉粒体４と、中空体３内に粉粒体４で被覆されるようにして設けられ、振動時に粉粒体４の運動を促進する断面円形で中空状の運動促進部材５を有して構成されているが、図４に示す実施形態では、更に、断面円形の運動促進部材５の内部にも、粉粒体４が充填されている。
【００４０】
これら制振部材２を構成する中空体３、粉粒体４および運動促進材５は、中空体３が構造体１に内蔵され、その形状が円柱状であることを除き、材質、構成等は、図２に示す実施形態の制振部材２と同一である。
【００４１】
この図４に示す実施形態では、図２に示す実施形態と同様に、粉粒体４が、中空体３内部に加え、運動促進材５の内部でも激しく様々な方向に運動するため、制振作用をより効率的に発現することができる。
【００４２】
図５および図６に示す実施形態は、本発明をモータのステータ（固定子）に適用した実施形態である。この実施形態の場合、制振対象となる構造体１は円筒形状のステータ１ａであり、制振部材２は、ステータ１ａの両端面のうち、振動振幅のより大きい側の端面に取り付けられている。
【００４３】
中空体３は、円筒形状のステータ１ａと略同一径（外径、内径とも）の円環状であって、厚みがステータ１ａの厚み（長さ）より十分に薄い扁平形状である。その中空体３の中空空間は、複数の仕切り壁７で例えば等間隔に仕切られており、仕切られた各中空空間内には、夫々粉粒体４が一部空間６を残して充填されていると共に、断面円形の運動促進部材５が設けられており、また、運動促進部材５の内部には、必要に応じて、粉粒体４が一部空間６ａを残して充填されている。
【００４４】
尚、図５に示す実施形態は、運動促進部材５の内部に粉粒体４が一部空間６ａを残して充填された実施形態であるが、運動促進部材５の内部に粉粒体４が充填されていなくても良い。また、図５に示す実施形態では、中空体３の円環状の中空空間６は、１２枚の仕切り壁７で等間隔に仕切られているが、必ずしも等間隔に仕切られている必要はなく、また、仕切り壁７の枚数も１２枚でなくても良い。
【００４５】
更には、特に図示はしないが、仕切り壁７と運動促進部材５の機能を兼ね備えた断面波形の円環状の部材を中空体３の円環状の中空空間６に設けても良い。
【００４６】
この実施形態では、ステータ１ａの端面に設けられた中空体３の各中空空間内部で様々な方向に激しく動く粉粒体４の運動によって、ステータ１ａの振動エネルギーは、粒子（粉粒体４、中空体３、運動促進部材５の弾性変形や、それらの互いの摩擦、衝突などにより散逸され、制振作用が発現して、構造体１の振動は抑制されることとなる。
【符号の説明】
【００４７】
１…構造体
１ａ…ステータ
２…制振部材
３…中空体
４…粉粒体
５…運動促進部材
５ａ…曲面
６…空間
６ａ…空間
７…仕切り壁
【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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