(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動重量部と、この可動重量部の水平面にバックヨークを介して所定の間隔を有して格子状に縦複数列及び横複数列にわたり各列複数個設けられ垂直方向に磁化した矩形磁石からなり各矩形磁石は縦横で隣接する矩形磁石と異なる磁極となるように配置されてなる可動部磁石と、制振対象物に前記可動部磁石と同一形状であって前記可動部磁石と異なる磁極が対向するようにバックヨークを介して所定の間隔を有して格子状に縦複数列及び横複数列にわたり各列複数個設けられた矩形磁石からなる固定部磁石と、前記可動重量部に設けられた可動部ベアリング受け座と、前記制振対象物に設けられた固定部ベアリング受け座と、この可動部ベアリング受け座と固定部ベアリング受け座とに挟着され前記可動重量部の水平運動を可能にする剛球とを有し、前記矩形磁石の間隔を前記可動部磁石側および固定部磁石側の同一箇所において広げたスペースを設け、このスペースに前記可動部ベアリング受け座と固定部ベアリング受け座とを設けて剛球を挟着したことを特徴とする動吸振器。
【請求項２】
可動重量部と、この可動重量部の水平面にバックヨークを介して所定の間隔を有して格子状に縦複数列及び横複数列にわたり各列複数個設けられ垂直方向に磁化した矩形磁石からなり各矩形磁石は縦横で隣接する矩形磁石と異なる磁極となるように配置されてなる可動部磁石と、制振対象物に前記可動部磁石と同一形状であって前記可動部磁石と異なる磁極が対向するようにバックヨークを介して所定の間隔を有して格子状に縦複数列及び横複数列にわたり各列複数個設けられた矩形磁石からなる固定部磁石と、前記可動部磁石と固定部磁石との隙間に非接触に介挿された導体板と、前記可動重量部に設けられた可動部ベアリング受け座と、前記制振対象物に設けられた固定部ベアリング受け座と、この可動部ベアリング受け座と固定部ベアリング受け座とに挟着され前記可動重量部の水平運動を可能にする剛球とを有し、前記矩形磁石の間隔を前記可動部磁石側および固定部磁石側の同一箇所において広げたスペースを設け、このスペースに前記可動部ベアリング受け座と固定部ベアリング受け座とを設けて剛球を挟着したことを特徴とする動吸振器。
【請求項３】
前記矩形磁石に代えて円形磁石を有することを特徴とする請求項１または２記載の動吸振器。
【請求項４】
前記バックヨークは水平板と縦リブを組み合わせたハニカム構造であ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動吸振器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は構造物の制振装置に係り、特に一つの可動重量を用いて２次元方向の振動に対応し、制振効果を得る動吸振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の動吸振器は、制振対象構造物の振動方向を特定し、その方向に対して制振効果を発揮するように、付加重量を振動させる構成となっており、制振すべき振動方向が複数の場合、その各方向に対応した個数分、動吸振器を設置する必要があった。
【０００３】
以下、従来の動吸振器について図１０を用いて説明する。この図１０は従来の動吸振器を設置した様子を模式的に示したものである。
制振対象物１の振動方向に対応して、付加重量２をばね要素３と減衰要素４により支持した動吸振器を複数個設置している。
【０００４】
このように構成された動吸振器においては、建築構造物等のように、動吸振器の設置スペースが十分に確保する場合には、複数個設置する上では問題はなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一方、機械構造物のように、動吸振器の設置スペースが限られ、しかも複数方向の制振が必要な場合、付加重量の振動方向が一定している従来構造のままでは機構が複雑で小型化に限界があり、制振効果を得るために適切な配置設定を行うことが困難であった。
【０００６】
本発明は係る従来の事情に対処してなされたものであり、その目的は、小型、軽量、簡単な構成であり、なおかつ単体で２次元方向の振動にも追従し、振動を低減できる動吸振器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明においては、可動重量部と、この可動重量部の水平面にバックヨークを介して所定の間隔を有して格子状に縦複数列及び横複数列にわたり各列複数個設けられ垂直方向に磁化した矩形磁石からなり各矩形磁石は縦横で隣接する矩形磁石と異なる磁極となるように配置されてなる可動部磁石と、制振対象物に前記可動部磁石と同一形状であって前記可動部磁石と異なる磁極が対向するようにバックヨークを介して所定の間隔を有して格子状に縦複数列及び横複数列にわたり各列複数個設けられた矩形磁石からなる固定部磁石と、前記可動重量部に設けられた可動部ベアリング受け座と、前記制振対象物に設けられた固定部ベアリング受け座と、この可動部ベアリング受け座と固定部ベアリング受け座とに挟着され前記可動重量部の水平運動を可能にする剛球とを有し、前記矩形磁石の間隔を前記可動部磁石側および固定部磁石側の同一箇所において広げたスペースを設け、このスペースに前記可動部ベアリング受け座と固定部ベアリング受け座とを設けて剛球を挟着したことを特徴とする動吸振器を提供するものである。
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明に、前記可動部磁石と固定部磁石との隙間に非接触に介挿された導体板を設けたものである。
【０００８】
また、請求項３記載の発明は、請求項１乃至請求項２記載の動吸振器において、矩形磁石に代えて円形磁石を有するものである。
請求項１記載の発明では、可動重量部が静止位置から動いた場合、すなわち、対向している磁石が水平方向にずれた場合に、静止位置にて対向している矩形磁石あるいは円形断面磁石同士は互いに異なる磁極を有するため、吸引力が働く一方、隣接する同一磁極に近づくことにより反発力が働く。これらは、いずれも２次元方向の移動に対して可動重量の移動量を元に戻す復元力として作用する。さらに加えて請求項２記載の発明によれば、対向磁石間に設置した導体板を通過する磁束は、可動重量の移動に伴い、導体板と相対運動することになり、これは導体板に発生する渦電流損による磁気減衰力として作用する。以上により、磁気ばねおよび磁気ダンパとして構成し、これらのばね定数、減衰係数を制振対象物の振動特性に合わせて、動吸振器理論に基づいて調整した上で、制振対象物にこの磁気ばね・磁気ダンパにより可動重量部を支持している動吸振器を設置することにより、制振対象物の振動を低減することができる。特に小型の矩形磁石あるいは請求項３記載の発明による円形断面磁石に分割し多数配列したことから同じ対向面積を有する大型磁石に比べ、可動重量の移動に対し、可動部磁石と固定部磁石のずれ面積量を多くすることができる分、大きな磁気復元力が得られる。
【００１０】
本発明では、矩形磁石あるいは円形断面磁石の配列個数が非常に多くなった場合、配列の中間部にも剛球を配置することによって、可動部磁石および固定部磁石全体の面外変形を防ぎ、両者の隙間を全面に亘り一定に保つ。
【００１４】
請求項４記載の発明では、請求項１乃至３記載の動吸振器において、バックヨークを水平板と縦リブを組み合わせたハニカム構造とするものである。本発明では、矩形磁石あるいは円形断面磁石の配列個数が非常に多くなった場合、可動部磁石と一体を成すバックヨークを、水平板と縦リブを組み合わせたハニカム構造により構成することにより、可動部全体の面外変形を防ぎ、固定部との隙間を一定に保ち、剛球の転がりによる可動重量部の水平運動が抵抗なく行える。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係る動吸振器の第１の実施の形態を図１および図２に基づき説明する。図１は第１の実施の形態を示す縦断面図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。
【００２０】
本実施の形態では、動吸振器の可動重量５に、厚さ方向に磁化した可動部矩形磁石６を四辺にて隣接する各矩形磁石と所定の距離を置いて水平面内の縦横に多数配列し、隣接する磁石同士は互いに異なる磁極を持つように構成した上、バックヨーク７を介して固定している。
【００２１】
ここで、多数配列した可動部矩形磁石６とバックヨーク７を総称して可動部磁石列８と呼ぶ。これと対向する制振対象物１にも可動部磁石列８と同一形状、同一配置を成す固定部矩形磁石９を多数配列し、静止状態にて対向する可動部矩形磁石６とは互いに異なる磁極を有するように構成した上、バックヨーク１０を介して設置している。
【００２２】
また、多数配列した固定部矩形磁石９とバックヨーク１０を総称して固定部磁石列１１と呼ぶ。可動部磁石列８と固定部磁石列１１とは上下に一定の隙間１２を保って設置されているが、これは可動重量５と制振対象物１に各々固定された受け座１３，１４を介して複数の剛球１５を直接挟み込むことにより確保している。
【００２３】
さらに、この隙間１２には導体板１６を磁石と非接触になるように設置されている。導体板１６は支持脚１７を介して制振対象物１、可動重量５のいずれかに固定されている。
【００２４】
このように構成された、第１の実施の形態においては、可動重量５が静止位置から動いた場合、すなわち対向している可動部矩形磁石６と固定部矩形磁石９が水平方向にずれた場合に、これらは互いに異なる磁極を持つため、吸引力が働く一方、隣接する同一磁極に近づくことにより反発力が働く。これらは、いずれも２次元方向の移動に対して可動重量５の移動量を元に戻す復元力として作用する。さらに、対向磁石間の隙間１２に設置した導体板１６を通過する磁束は、可動重量５の移動に伴い、導体板１６と相対運動することになり、これは導体板１６に発生する渦電流損による磁気減衰力として作用する。以上により、磁気ばねおよび磁気ダンパとして作用し、可動重量５を制振対象物１に取り付けることにより、制振対象物１の振動を低減することができる。特に小型の矩形磁石に分割し多数配列したことから同じ対向面積を有する大型磁石に比べ、可動重量５の移動に対し、可動部矩形磁石６と固定部矩形磁石９のずれ面積量を多くすることができる分、大きな磁気復元力が得られる。従って、動吸振器に必要な磁気ばね定数を得るための磁石の物量を少なくできるため、動吸振器をさらに小型化することができる。
【００２５】
次に本発明に係る動吸振器の第２の実施の形態について図３を用いて説明する。
本実施の形態においては、第１の実施の形態の可動部磁石列８および固定部磁石列１１を構成する矩形磁石に代えて、各々可動部円形磁石１８および固定部円形磁石１９を水平面内の縦横に所定の間隔を保ち多数配列し、隣接する磁石同士は異なる磁極を持つように、また静止状態にて対向する位置にある可動部円形磁石１８と固定部円形磁石１９は異なる磁極を持つよう構成している。
【００２６】
このように構成された本実施の形態においては、磁石が円形であるため、２次元の任意の方向に対して同一の磁気ばね定数が得られるので、たとえば、回転体の振れ回り振動を抑制するのに特に有効である。
【００２７】
次に、本発明に係る動吸振器の第３の実施の形態について図４および図５を用いて説明する。図４は第３の実施の形態に係る動吸振器の断面図を示し、図５ は図４におけるＢ−Ｂ線矢視断面図である。本実施の形態においては、第１の実施の形態の可動部磁石列８および固定部磁石列１１について構成する矩形磁石あるい円形磁石を多数配列している中間部対向する同一場所にて、隣接する磁石間隔を広げることにより中間スペース２０を設け、可動部磁石列８および固定部磁石列１１を分割し、そのスペースの可動重量５および制振対象物１に、各々中間受け座２１，２２を設置し、剛球２３を挟み込んでいる。
【００２８】
このように構成された本実施の形態においては、特に磁石配列個数が多くなり、可動部磁石列８の断面積が大きくなった場合、中間位置にも上下方向の支持部がとれるため、可動重量５を含めた全体としての面外変形が防止できる。従って、対向する磁石間隙間を全面に亘り均一に保てるとともに、剛球２３の転がりによる可動重量５の水平運動が抵抗なく行える。
【００２９】
本発明に係る動吸振器の第４の実施の形態について、図６を用いて説明する。
本実施の形態は、第１の実施の形態における可動部磁石列８および固定部磁石列１１について、可動部矩形磁石６と固定部矩形磁石９の水平面内における縦横の配列個数を変えたものである。
【００３０】
このように構成された本実施の形態においては、矩形磁石の辺に平行な水平２方向に関して、可動重量５の移動に伴う可動部矩形磁石６と固定部矩形磁石９のずれ面積を任意に調整することができる。従って、制振対象物１が２方向で異なる振動数を持つ場合、異なる振動数に対応して制振効果を発揮することができる。
【００３１】
なお、本実施の形態の説明に用いた図６では、可動部矩形磁石６あるいは固定部矩形磁石９のそれぞれ隣接する磁石間距離を変えることなく縦横の配列個数を変えているが、隣接する磁石間距離を縦の配列あるいは横の配列で異なるものとすることによれば、配列個数を変えなくとも本実施の形態と同様に制振対象物１が２方向で異なる振動数を持つ場合に、異なる振動数に対応して制振効果を発揮することが可能である。
【００３２】
さらに、図６においては、矩形磁石の縦横の長さの比はほぼ１のものが例示されているため、縦横の配列個数を変えると、全体としては、多くの配列を有する横の辺が長い長方形となっている。しかしながら、矩形磁石の辺の長さの比は必ずしも１である必要はない。例えば、矩形磁石の内、磁石自体の縦横の辺の長さの比が大きなものを使用して縦横の配列を行うことによれば、多くの配列を有する辺が必ずしも長くはならず、その全体の縦横の辺の長短は自由度を増すことになる。
【００３３】
本発明に係る動吸振器の第５の実施の形態について、図７を用いて説明する。本実施の形態においては、可動部磁石列８を構成するバックヨーク７を可動重量５と一体と考え、磁石が固定されている平板２４と上部平板２５を縦リブ２６を介して結合させ、全体としてハニカム構造を構成し、可動部全体としての面外剛性を確保したものである。
【００３４】
このような構成により、対向する磁石間隙間を全面に亘り均一に保てるとともに、剛球の転がりによる可動重量の水平運動が抵抗なく行えるという効果を発揮する。
【００３５】
次に、本発明に係る動吸振器の第６の実施の形態を図８を用いて説明する。本実施の形態においては、可動部磁石列８の反対側に第１および第２の実施の形態と同様に、第２固定磁石列２７および第２可動磁石列２８を配置し、第２可動重量２９を可動重量５の上で支持している。可動重量５には第２受け座３０が、第２可動重量２９には第２受け座３１が各々設けられ、その第２受け座３０，３１の間に第２ 剛球３２が挟着されている。また、第２固定磁石列２７および第２可動磁石列２８の隙間には第２導体板３３が非接触に介挿されている。
【００３６】
本実施の形態を説明する図８によれば、可動重量５上にもう一つのみ動吸振器が載置されているが、第２固定磁石列２７，第２可動磁石列２８，第２可動重量２９，第２受け座３０，３１，第２剛球３２，第２導体板３３を１ユニットとして、これを複数ユニット重ねて可動重量５に載置してもよい。
【００３７】
このように動吸振器の可動重量５を複数段重ねて構成し、複数の自由度を持たせ、各可動重量５同士を配列個数を調整した多数配列磁石を対向配置することにより支持し、振動数を調整することによれば制振対象物１の複数の振動数に対応することができる。
【００３８】
最後に、本発明に係る第７の実施の形態を図９を用いて説明する。本実施の形態は、可動部矩形磁石６と固定部矩形磁石９の水平面内の周辺部における配列個数を場所により任意に調整することにより、可動部磁石列８および固定部磁石列１１の最外周形状を任意に設定するものである。
【００３９】
このように構成された本実施の形態においては、動吸振器の外形形状を任意に設定する上で、磁石の配置スペースを小さくすることができる。
なお、本実施の形態において示した配列は、図３を用いて説明した本発明に係る動吸振器の第２の実施の形態における可動部円形磁石１８と固定部円形磁石１９の配列においても適用可能である。
【００４０】
以上、第１の実施の形態から第７の実施の形態においては制振対象物１上に載知される場合について図面を用いて説明したが、制振対象物１が吊り下げられ、動吸振器がその下面に設置される場合においても、可動部矩形磁石６と固定部矩形磁石９の磁力によって可動重量５は落下することなく本発明に係る動吸振器は設置可能である。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の動吸振器においては、可動重量は２次元方向に対して、磁気復元力により支持されており、１つの可動重量で２次元方向に制振効果が得られる。また、対向磁石間に導体板を配置することで、磁気ダンパとしても併用し、ばね要素と減衰要素がすべての可動重量の下部に収納できる。
さらに、縦複数列及び横複数列にわたり各列複数個設けられた矩形磁石からなる可動部磁石並びに縦複数列及び横複数列にわたり各列複数個設けられた矩形磁石からなる固定部磁石を配置することにより、同じ対向面積を有する大型磁石に比べ、可動重量の移動に対し、可動部磁石と固定部磁石とのずれ面積量を多くすることができる分だけ大きな磁気復元力が得られる。従って、同じ対向面積を有する大型磁石に比べ大きな復元力が得られるため、動吸振器を大幅に小型、軽量化することが可能である。
また、磁石配列個数が多くなり、可動部磁石列の断面積が大きくなった場合、中間位置にも上下方向の支持部がとれるため、可動重量を含めた全体としての面外変形が防止できる。従って、対向する磁石間隙間を全面に亘り均一に保てるとともに、剛球の転がりによる可動重量の水平運動が抵抗なく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る動吸振器の第１の実施の形態を示す縦断面図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線矢視断面図。
【図３】本発明に係る動吸振器の第２の実施の形態を示す構成図。
【図４】本発明に係る動吸振器の第３の実施の形態を示す縦断面図。
【図５】図４におけるＢ−Ｂ線矢視断面図。
【図６】本発明に係る動吸振器の第４の実施の形態を示す構成図。
【図７】本発明に係る動吸振器の第５の実施の形態を示す縦断面図。
【図８】本発明に係る動吸振器の第６の実施の形態を示す縦断面図。
【図９】本発明に係る動吸振器の第７の実施の形態を示す構成図。
【図１０】（ａ）は動吸振器の従来例を示す立面図、（ｂ）は動吸振器の従来例を示す側面図。
【符号の説明】
１…制振対象物                ２…付加重量
３…ばね要素                  ４…減衰要素
５…可動重量                  ６…可動部矩形磁石
７…バックヨーク              ８…可動部磁石列
９…固定部矩形磁石            １０…バックヨーク
１１…固定部磁石列            １２…隙間
１３…受け座                  １４…受け座
１５…剛球                    １６…導体板
１７…支持脚                  １８…可動部円形磁石
１９…固定部円形磁石          ２０…中間スペース
２１…中間受け座              ２２…中間受け座
２３…剛球                    ２４…平板
２５…上部平板                ２６…縦リブ
２７…第２固定磁石列          ２８…第２可動磁石列
２９…第２可動重量            ３０…第２受け座
３１…第２受け座              ３２…第２剛球
３３…第２導体板
【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】
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【図９】
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【図１０】
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