JP3029697B2 - 並進形磁気ダンパ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種装置の振動を減衰
させたり、運動に負荷を与えるための磁気ダンパ装置に
関し、より具体的には導体板と磁石の相対移動方向が直
線であるいわゆる並進形磁気ダンパ装置の改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】この種の磁気ダンパ装置については、文
献として例えば「日本機械学会講演論文集Ｎｏ，８９０
−２６」などによりその理論的基礎が与えられている。
図４（Ａ），（Ｂ）にはその従来における並進形磁気ダ
ンパ装置の基本モデルが示されている。図における磁気
ダンパ装置は、一端がコ字形に連結され、他端を上下に
対向させたヨーク１，２と、各ヨーク１，２の上下対向
面にそれぞれ配置され、そのＮ極およびＳ極を対向させ
た永久磁石３，４と、両永久磁石３，４により構成され
る磁気回路の高磁束密度を有する空隙ｄに非接触状態で
配置された導体板５とを備えている。

【０００３】以上の構成において、導体板５が所定の速
度ｖで矢印方向に相対移動すると上記空隙ｄ内の磁束を
切るため、起電力Ｅが導体板５に誘導され、その結果図
４（Ｂ）に鎖線で示すように渦電流が流れる。この渦電
流が磁界との作用によって上記導体板５に上記の移動方
向と逆向きの制動力を生じさせる。

【０００４】この制動力は、導体板５あるいはヨーク
１，２側に連結された図示しない各種装置や構造物の振
動を減衰させ或いは運動に負荷を与えた際に、減衰力が
運動速度に極めて正確に比例すること、無接触で作用し
安定していることおよび温度に対する変化が少ないこと
などの利点があるので、例えば特開昭６１−１３１８４
１号公報に示すテーブル装置の高精度位置決めなどに用
いられているほか、各種の用途に応用することができ
る。そして、上記公報にも示されているように、通常
は、磁石３，４すなわちヨーク１，２を移動不能に固定
し、その固定された磁石３，４間に導体板５を所望の直
線方向に前後進移動可能に配置している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
並進形磁気ダンパ装置は、以下に示す問題を有する。す
なわち、導体板５が移動する際にその導体板５が受ける
制動力は、導体板５の移動速度ｖに比例し、永久磁石
３，４による生じる磁場の強さの２乗に比例し、かつ導
体板５の抵抗率に逆比例するが、このうち上記従来の磁
気ダンパ装置では、磁場の強さと導体板５の抵抗率は一
定であるため、その制動力は移動速度にのみ比例するこ
とになる。

【０００６】従って、その磁気ダンパ装置を各種装置に
連結し、その装置の振動を防止するといった制振装置と
して用いると、係る装置に加わる振動には、振動時の相
対移動速度が種々の異なるものがあるが、それ以外に、
振動の大きさ（振幅）や振動の周波数も様々なものがあ
るため、結局ある固有の振動の大きさ（振幅）や振動の
周波数に対する制振力は有するものの、複数種のファク
ターに対応して効率良く制振することができなかった。
本発明は以上の問題を解決するものであって、この種の
並進形ダンパ装置において、異なる振幅，周波数に対す
る振動に対しても確実に制振，制動させることのできる
並進形磁気ダンパ装置を提供することを目的としてい
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明に係る並進形磁気ダンパ装置では、ヨーク
の対向面の一方ないしは双方に永久磁石を配置すること
により構成される磁気回路と、この磁気回路の高磁束密
度を有する空隙に非接触状態で配置され、該永久磁石か
ら発生する磁束を切る略直線方向に、該永久磁石とで相
対移動する導体とを備えた磁気ダンパ装置において、前
記永久磁石と前記導体の少なくとも一方を前記相対移動
させる方向と異なる方向に移動可能に構成した。

【０００８】

【作用】以上の構成の並進形磁気ダンパ装置にあって
は、導体或いは永久磁石の少なくとも一方を、電磁誘導
を利用して実際の制動力を発揮させるための導体板と永
久磁石との相対移動方向と異なる方向に移動させる。す
ると、永久磁石と導体の相対位置関係が変化し、渦電流
の流れる量が変化したり、導体上の高磁束密度領域の面
積（永久磁石と導体の重合面積）が変化する。これによ
り、その渦電流と高磁束密度領域中の磁界の強さとによ
り決定される制動力の大きさが変化する。よって、上記
異なる方向への移動量を調整することにより、種々の振
動の振幅，周波数に対応して、効果的な制振，制動が行
われる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明に係る並進形ダンパ装置の好適
な一実施例を添付図面を用いて詳細に説明する。図１は
係るダンパ装置の一例を示す正面図を、また、図２はそ
の平面図をそれぞれ示している。

【００１０】同図に示すように、一端がコ字形に連結さ
れた上下のヨーク１０，１２の両対向面には、異極同士
の一対の永久磁石１４（Ｎ極），１６（Ｓ極）がそれぞ
れ対向配置され、対向面においてそれぞれの永久磁石１
４，１６間で図中矢印に示すＮ極からＳ極に向かう磁場
により磁気回路を構成している。そして、この磁気回路
の高磁束密度を有する空隙ｄには、非接触状態でアルミ
ニウム板などの電気的良導体であって非磁性体からなる
導体板２２が配置されている。

【００１１】また、導体板２２は、矩形状の移動体２４
の一側面に水平方向に突出状態で取り付けられており、
その移動体２４の底面は、第１のレール２６に摺動可能
に連繋され、その第１のレール２６に沿って前後進移動
可能となっている。そして、移動体２４の側面部に第１
のネジ軸受け部材２８を突出配置し、この第１のネジ軸
受け部材２８にスクリューネジ付きの第１のステッピン
グモータ３０のスクリュー軸３２を螺合させている。こ
れにより、第１のステッピングモータ３０を正逆回転さ
せると、その回転力が、第１のステッピングモータ３０
の出力軸であるスクリュー軸３２並びに第１のネジ軸受
け部材２８を介して移動体２４に対し、第１のレール２
６に沿った直進方向の推進力として加わることになる。

【００１２】ここで本発明では、上記一対の永久磁石１
４，１６（磁気回路）を移動体２４の移動方向と直交す
る方向に前後進移動可能としている。具体的には、上記
第１のレール２６と直交方向に延びる第２のレール３４
を配設し、その第２のレール３４に、下方の永久磁石１
６が装着されたヨーク１２の底面を摺動可能に連繋させ
ている。これによりヨーク１２と一体のヨーク１０並び
に両永久磁石１４，１６が第２のレール３４に沿って前
後進移動可能となる。

【００１３】さらに本例では、ヨーク１２の側面後方部
に第２のネジ軸受け部材３６を突出配置し、この第２の
ネジ軸受け部材３６にスクリューネジ付きの第２のステ
ッピングモータ３８のスクリュー軸４０を螺合させてい
る。これにより、移動体２４の動作原理と同様の理由か
ら、第２のステッピングモータ３８を正逆回転させるこ
とで、ヨーク１２すなわち、ヨーク１０並びに両永久磁
石１４，１６が第２のレール２６に沿って前後進移動す
るようになっている。

【００１４】以上の構成において、第１のステッピング
モータ３０を回転させ移動体２４すなわち導体板２２を
所定方向に移動させた後、その移動を停止すると慣性力
により導体板２２はその移動を続けようとし、そこで振
動が生じる。今、便宜上図２と同一方向（上方）から見
た状態で表した図３（Ａ）に示すように、導体板２２が
矢印Ａ方向に移動しようとしているとすると、導体板２
２が上記空隙ｄ内の磁束を切るため、フレミングの右手
の法則によって起電力Ｅが導体板２２に誘導され、実線
で示すような所定方向の渦電流が流れる。一方、図示省
略するが、導体板２２が振動することにより、上記と逆
方向に導体板２２が移動する場合は、上記導体板２２上
に生じる渦電流の向きも逆方向になり、それにより生じ
る制動力も逆向きとなる。従って、導体板２２が振動し
ようとすると、この渦電流が磁界との作用によって上記
導体板２２に移動方向とは逆向きの制動力を生じさせ、
導体板２２に連結された移動体２４の振動の減衰や運動
に負荷を与える。

【００１５】ところで、上記振動には、様々な振幅や周
波数を有したものがある。そこで、本実施例では、第２
のステッピングモータ３８を所定方向に回転させて、ヨ
ーク１０，１２、すなわち、両永久磁石１４，１６を導
体板２２の移動方向と直交する方向に前後進移動させる
ことにより、両永久磁石１４，１６と導体板２２の相対
位置関係を異ならせ、係る種々の振動の振幅，周波数に
対応して、効果的な制振を行うことができるようにして
いる。

【００１６】すなわち、図３（Ａ）の状態から永久磁石
１６（１４）を矢印Ｂ方向に移動させると、同図（Ｂ）
に示すように、その永久磁石１６（１４）は、導体板２
２の一側縁近傍に位置する。この状態で、導体板２２が
矢印Ａ方向に移動すると、上述した原理により導体板２
２上に実線で示すような渦電流が発生するが、このと
き、導体板２２の一側縁側に向かって流れ出た渦電流
は、その側縁に到達してしまいそれ以上外側に電流が流
れることができないため、そこにおいて強制的に進路が
曲げられ、流路抵抗が大きくなる。その結果、電流が流
れにくくなり、その渦電流と磁界とにより生じる制動力
も小さくなる。

【００１７】また、同図（Ｂ）の状態からさらに永久磁
石１６（１４）が矢印Ｂ方向に移動すると、同図（Ｃ）
に示すように、永久磁石１６（１４）の一部が導体板２
２から外部に突出した状態となる。すると、上記図
（Ｂ）と同様の原理により、流れる渦電流が小さくなる
ばかりか、最終的な制動力の大きさの決定に寄与する磁
場の強さである導体板２２上の高磁束密度領域（導体板
２２に対する永久磁石１６（１４）の投影部位にほぼ等
しい）が縮小するため、制動力はさらに小さくなる。

【００１８】そして、かかる状態からさらに永久磁石１
６（１４）を矢印Ｂ方向に移動させると同図（Ｄ）に示
すように、導体板２２上における高磁束密度領域がより
縮小され、制動力は上記図（Ｃ）に比べさらに減少す
る。

【００１９】このように、第２のステッピングモータ３
８を正逆回転させてヨーク１０，１２すなわち永久磁石
１４，１６を移動させることにより制動力の調整を図る
ことができる。従って、制振対象となる振動の振幅や周
波数に応じて永久磁石１４，１６と導体板２２との相対
位置を変更することにより、種々の振動に対する制振，
制動が可能となる。

【００２０】そして、上記の制動力を発揮させるための
導体板２２の移動と、制動力の調整を行うための永久磁
石１４，１６の移動とは、それぞれ時期をずらして別々
に行うようにしても良く、或いは、導体板２２の移動中
に永久磁石１４，１６を移動させるというように同時に
行うようにしても良い。

【００２１】尚、上記した実施例では、導体板２２を移
動させた時に制動力が発生し、永久磁石１４，１６を移
動させたときに制動力の調整ができるようにしたが、本
発明はこれに限ることなく、逆の配置関係でも良く、さ
らには、一方のみを上記の両方向に移動可能としても良
い。。

【００２２】また、上記した実施例では、テーブル装置
の位置決めのように導体板２２の取り付けられた移動体
２４を第１のステッピングモータ３０で所定方向に移動
させた後、停止した時に生じる移動方向に対する振動を
抑える機構のものに付いて説明したが、本発明の利用分
野としては、例えばコンピューターその他の振動を嫌う
各種装置に取り付け、その装置自体の運転や、周囲の揺
れにともない生じる装置の振動を抑えるようにしたり、
地震その他の原因により発生する建物の振動を抑える制
振装置等、種々の分野に適用することができる。

【００２３】さらに、制動力を制御するために永久磁石
１４，１６と導体板２２との相対位置関係を異ならせる
ための手段としては、上記したステッピングモータに限
らず、対象物の大きさなどにより適宜決定される。そし
て、その駆動機構も、上記実施例のようにモータその他
の電気式なものに限ることなく、シリンダー，歯車，リ
ンクなどの機械式や、手動式等種々の構成を採ることが
できる。

【００２４】さらにまた、導体板２２として、上記各実
施例ではアルミニウム板などの金属製の電気的良導体を
用いた例について説明したが、本発明はこれに限ること
なく、例えば、非金属材料の電気的良導体を用いても良
く、さらには、固体に限ることなく、液体状のものでも
構わない。但し、液体状の場合には、その液体を収納す
るための所定のケース（導体でも非導体でも可）などが
必要なのはいうまでもない。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、本発明による並進形磁気
ダンパ装置にあっては、導体または永久磁石の少なくと
も一方を、電磁誘導を利用して実際の制動力を発揮させ
るための導体板と永久磁石との相対移動方向と異なる方
向に移動可能としたため、その相対移動により、永久磁
石と導体の相対位置関係が変化し、導体中を流れる渦電
流の量を変えたり、導体上の高磁束密度領域を変化させ
ることができる。その結果、その渦電流と高磁束密度領
域中の磁界の強さとにより決定される制動力の大きさを
制御できるので、上記異なる方向への相対移動量を調整
することにより、種々の振動の振幅，周波数に対応し
て、効果的な制振，制動を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る並進形磁気ダンパ装置の好適な一
実施例を示す正面図である。

【図２】図１に示した並進形磁気ダンパ装置の平面図で
ある。

【図３】本実施例の作用を説明するための図である。

【図４】（Ａ）は並進形磁気ダンパ装置の基本モデルを
示す正面図である。（Ｂ）は同導体板を移動させたとき
の渦電流の発生状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１０，１２ ヨーク １４，１６ 永久磁石 ２２ 導体板

フロントページの続き (72)発明者 中野 廣文 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電 気化学株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−131841（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−312536（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16F 15/03

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヨークの対向面の一方ないしは双方に永
   久磁石を配置することにより構成される磁気回路と、こ
   の磁気回路の高磁束密度を有する空隙に非接触状態で配
   置され、該永久磁石から発生する磁束を切る略直線方向
   に、該永久磁石とで相対移動する導体とを備えた磁気ダ
   ンパ装置において、 前記永久磁石と前記導体の少なくとも一方を前記相対移
   動させる方向と異なる方向に移動可能としたことを特徴
   とする並進形磁気ダンパ装置。