JPH02118225A - 回転機の固定部分に生じる振動を能動的に制御する方法及び構造振動の磁気制御器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、タービン、発電機、ポンプ、モータファン等
の回転機の固定部分に生じる振動を減少させる方法及び
振動制御器に関する。特に、本発明は、磁気結合を用い
て振動の制動を能動的且つ動的に制御する方法及び振動
制御器に関する。

動的振動制御器は、３／４世紀以上も前がら知られてお
り、回転機が特定の回転数で定常状態で動作していると
きに構造部材に生じる共振を無くするのに用いられてい
る。今日まで動的振動側？ｎ器に用いられている方式は
機械的なバネー質量式ダンパー・システムであり、これ
らは、ダンパーの固有振動数が、振動の制御が行われて
いる構造部材に作用する不釣り合いカの振動数と同一に
なるよう同調されている。動的振動制御器は、主システ
ムを駆動する力と大きさが同じで向きが反対の力を発生
させ、それによりこれらのカが釣り合って主システムが
殆ど振動しなくなる。しかしながら、公知の動的振動制
御器は特性上、バネ定数及び質量が設計時に決定される
ので適用範囲に制杓があり、また、これら制御器は、例
えばダンパー質量を調整することにより取付は時には同
調可能であるが、回転機の過渡的作動（例えば、速度変
化）中に生じるシステム共振の補償を目的として作動中
に剛性特性及び制動特性を変化させることはできない。

他方、大抵の回転機は速度を変化させる間に共振状態に
なるが、定常状態下でもそのようになる回転機もある０
回転機の定常作動中に生じる共振は勿論のこと過渡的作
動中に生じる共振も、これらの直接的な影響として回転
機が振動し、またそれと関連してノイズが発生するので
望ましくない現象である。かくして、ダンパーの固有振
動数を制御してダンパーによって回転機の過渡的作動中
及び種々の定常作動状態下で生じるシステムの共振を補
償させることができる、換言すると、単一又は多重共振
を減少できる能動的且つ動的な振動制御器が要望されて
いる。

本発明は広義には、ダンパー質量と回転機の固定部分と
の間の磁気結合を利用して、磁気結合の剛性及び制動特
性を、回転機で支持された第１の電磁石とダンパー質量
で支持された第２の電磁石の相対移動の関数として制御
することにより振動を能動的に制御する構造振動の磁気
制御器及び方法に関する。特に、本発明の制御器及び方
法はタービン、発ｔａ、ポンプ、モーター　ファン等の
回転機の固定部分に生じる振動の減少に使用できる。と
いうのは、本発明により回転機の作動中に剛性特性及び
制動特性を変化させて回転機の過渡的作動中及び定常作
動中に生じる共振を補償でき、それによりダンパーが回
転機の過渡的作動（例えば、変速、起動及び運転停止）
の際に又は−又は二基上の定常作動範囲で生じる−又は
二基上のシステム共振を補償できるからである。

本明細書において説明するように、剛性特性及び制動特
性が動的にｔｌｆ節可能な磁気結合の利用により、ダン
パーの固有振動数を作動中に調節してシステム共振を過
渡的作動中においても制動し得る。好ましい実施例によ
れば、この動的調節を行うため、互いに釣り合い関係に
ある電磁石で磁気結合を生ぜしめ、その磁界の強度を電
流制御用電子回路によって制御する。電子制御回路は、
位置トランスデユーサからの信号を用いて電磁石に供給
される電流を調節するフィードバック回路を利用する。

換言すると、変位フィードバック信号を用いて磁気結合
の剛性を変化させると共にフィードバック信号の第１階
導関数を利用して磁気結合の制動特性を制御する。

本発明は、設備の基礎を大幅に改造しないで回転機の構
造振動を除去或いは大幅に軽減でき、しかも回転機が作
動中であっても設置可能である。

さらに、種々の用途に対して単一の物理的設計を使用で
き、しかも、この設計により共振振動及び総ノイズを、
標準型動的振動吸収装置と比べ大幅に減少させるような
簡単且つ有効な制御が得られる。

本発明の好ましい一実施例によれば、ダンパー質量は、
構造振動がダンパーからダンパー・ハウジングへ伝わら
ないよう磁気の作用で吊り下げられる。しかしながら、
力が基礎に伝達されるという懸念が殆ど無い場合、本発
明の別の実施例によれば、基礎と回転機の固定部分との
間で直接作用するように磁気結合を利用しても良い。何
れの場合においても、電子制御回路の利用により力の補
償作用が直接、構造体に及ぼされ、それにより力が釣り
合って振動が殆ど無くなる。

本発明の実施例による構造振動の磁気制御器は、振動が
制御されるべき回転機により支持された第１の電磁石と
、第１の電磁石との間に磁気結合を生ぜしめるよう第１
の電磁石と釣り合い関係にある第２の電磁石を支持する
ダンパー質量と、第１、第２電磁石間の距離に比例する
信号を発生する近接型位置センサと、磁気結合の磁界を
制御する電源と、位置センサと電源との間に接続された
フィードバック制御手段とを有する０本発明の方法によ
れば、磁気結合の剛性特性及び制動特性を、磁気結合用
の電源の制御により（位置センサによる第１、第２電磁
石間の距離の検知中に生じる信号の関数として）調節す
る。

振動制御器のフィードバック制御手段（これにより本発
明の方法を自動的に実施できる）は、剛性利得増幅器と
、制動利得増幅器と、加算増幅器とから成る。剛性利得
増幅器は、位置センサにより発生した信号に反映される
、第１、第２電磁石間の距離の変化の関数として変化す
る出力を発生し、制動利得増幅器は、位置センサからの
出力信号に反映される、第２の電磁石に対する第１の電
磁石の速度の変化の関数として変化する出力を発生する
。加算増幅器は、剛性利得増幅器及び制動利得増幅器か
らの再出力を受は取り、これら出力の和に基づいて制御
信号を発生する。加算増幅器からの制御信号は、電磁石
用電源の制御に用いられる。好ましくは、位置センサか
ら剛性利得増幅器及び制動利得増幅器に送られる信号中
の高周波ノイズを減少させるため低域フィルタが用いら
れ、加算増幅器からの制御信号は安定化のため、電源制
御用電子装置に送られる前に、進み回路網と他のマイナ
ループ補償回路網の両方又は何れか一方に通される。

典型的な発電所に用いられている形式の発電機に本発明
を利用すると、特定の利点が得られる。

たとえば、発電機によっては、発電機フレームが発電機
シャフトの動作速度で共振状態になるものがあることが
判明している。フレームの固有振動数を変えるに充分な
程、フレームの質量及びその剛性を変えることは非常に
困難であり費用もかかり、また、フレームの固有振動数
を変化させるため従来型動的振動吸収装置を用いる場合
、かかる振動吸収装置を各用途に適合するよう特別に同
調させる必要があるばかりか、フレームの共振振動数が
時間の経過と共に変化する場合には動的振動吸収装置も
同様に変化させる必要もある。さらに、手の込んだ動的
防振装置を用いなければ、一つの振動数しか離調させる
ことができない、これとは対照的に、本発明による構造
振動の磁気制御器及び方法は、発電機の作動を停止させ
ずに使用可能である。このようにするためには、フレー
ム防振用アームを共振構造体に、例えば、発電機のシャ
フトの支承ブラケットに取付け、第１の電磁石をこのア
ームに配設すれば良い０次に、ダンパー質量及び第２の
電磁石を収納したダンパー・ハウジングを第１の電磁石
に隣接して配置し、磁気結合を生せしめる。すると、ダ
ンパー質量及びフレーム防振用アームにより支持された
近接プローブが、対向した電磁石の位置を検知して必要
な電子フィードバック制御信号を発生できる。電磁石用
の電源及び電子制御装置は、発電所の清浄な環境内のど
こか別の場所、例えば制御室内に配置できる。

本発明の一層深い理解及び容易な実施のため、本発明の
好ましい実施例を添付の図面を参照して説明する。なお
、以下の実施例は例示に過ぎない。

第１図及び第２図を参照して構造振動の磁気制御器の第
１の実施例を説明する６発電機、タービン、ポンプ、モ
ーター　ファン等の回転機又はかかる回転機を備えた、
潜水艦船体のような構造物全体（これは全体がシステム
質量Ｍ、で示されている）の望ましくない構造振動をｌ
１ｍするため、ダンパー質量Ｍ＋は、中実のダンパー・
バーにより、回転機の最大フォーシング振動数における
定常振動の制御に必要な適正範囲の力が得られるよう選
択されている。このダンパー質量Ｍ１は電磁石ＭＡＧ　
ｌによって吊り下げられた状態で安定化され（空中に浮
かび）、質量Ｍ１は電磁石ＭＡＧ１の磁界の作用で引き
つけられる磁性材料のターゲット表面を備えている。好
ましくは、このターゲット表面は質量Ｍ１の冷却された
積層表面であろう。このようにダンパー質量Ｍｌを吊り
下げることが絶対に必要であるという訳ではないが、こ
のようにすると、ダンパー質量からそのダンパー・ハウ
ジングへの構造振動の伝達が軽減され、それによりダン
パー質量を支持している基礎への力の伝達が減少し、ま
た、水平方向への運動に対する抗力又は抵抗が無くなり
、それにより運動方程式が単純化されるので有利である
。

ダンパー質量Ｍ、がシステム質量Ｍ・の振動を相殺でき
るようにするため、一対の電磁石ＭＡＧ２、ＭＡＧ３を
互いに釣り合い関係に配置することにより磁気結合ＩＯ
がこれらの間に生じる。電磁石ＭＡＧ２はシステム質量
Ｍｏの固定部分、例えばフレーム防振用アーム１２によ
り、電磁石ＭＡＣ３はダンパー質量Ｍ１によって支持さ
れている。以下に詳述するように磁気結合１０の剛性特
性及び制動特性を変えるため、電磁石に供給される電流
の大きさ及びその変化率を変化させる電磁制御・フィー
ドバック回路が用いられている。

本発明による構造振動の磁気制御器の機械的及び電気的
設計を行う際の質量比、ダンパー固有振動数、ダンパー
変位の関係及び他の重要な関係を決定するため、このシ
ステムは、これと等価なバネと制動構成要素で構成され
るシステムに基づいて評価できる。第１図の実施例と等
価なシステムの略図が第２図に示されている。この場合
、磁気作用による吊り下げシステムでは水平方向への運
動に対する抗力又は抵抗が無いので質ｆｉＭ・に関する
運動方程式を次のように立てることができる。

Ｍａ　（ｄ”Ｘｅ／ｄ　ｔ”）＋ＫｏＸ＊＋に＋　（Ｘ
＋−Ｘａ）＋Ｃｏ　（ｄ　Ｘｓ／ｄ　ｔ　）　＋ＣＩ（
（ｄ　Ｘｏ／ｄ　ｔ　）−（ｄＸ＋／ｄ　ｔ））＝Ｐｍ
ｓ　ｉｎｗｔ。

さらに、質量Ｍ＋に関する運動方程式は次のように書け
る。

Ｍ　嘗　（ｄ”Ｘ＋／　　ｄ　　Ｌ”）　　＋　Ｃ＋　
　（（ｄ　　Ｘ＋／　　ｄ　　ｔ　　）　　−（ｄＸ・
／ｄ　　ｔ　））＋に＋　　（Ｘ＋　　　Ｘｏ）＝０゜
これら両方程式を規定するパラメータは以下のとおりで
ある。

Ｍａ−主システム質量 Ｍ＋　−ダンパー質量 Ｘ・＝Ｍ・の変位量 Ｘ　＋　＝　Ｍ　＋の変位量 に、＝基礎に対するＭ・のバネ定数 に、＝磁気結合の可変バネ定数 Ｃ・＝基礎に対するＭ・の減衰定数 ＣＩ＝磁気結合の可変減衰定数 Ｐｏ＝加えられる力 Ｗ　−角速度 ｔ　＝経過時間 上記微分方程式の解を求めると、従来技術及び市販の構
成要素を用いる所与の用途のための特定のシステムの設
計に必要な関係が得られる０本発明に従って構成した適
当な制御システムの一例を以下に説明する。

第１図の実施例に従って構成した構造振動の磁気制御器
の一例が第３図に示されている。この実施例では、アー
ム１２（これは共振構造体に直接取付けられている）が
、電磁石ＭＡＧ２だけでなく、近接プローブ１６と協働
する近接プローブ１４も支持した状態で示されており、
近接プローブ１６は電磁石ＭＡＧ３と共にダンパー質量
Ｍ１によって支持されている。２つの電磁石ＭＡＧ２゜
ＭＡＧ３間には比較的大きな隙間Ｇが存在するよう示さ
れているが、この隙間は実際には５０〜７５ミクロン（
２０〜３０ミル）程度のものである。

ダンパー質量Ｍ、の支持及び案内のため、制御器は、構
造体の物理的支持体となり、しかも発生するノイズを一
段と減少させるエンクロージャとして働くベース１８を
備えている。電磁石ＭＡＧｌは、制御器のベース１日の
張出し部１８ａの下側に取付けられた款態で磁気作用に
よりダンパー質量Ｍｌを一定の高さに吊り下げる。この
高さは、垂下した状態の電磁石ＭＡＧＩに対するダンパ
ー質量の位置を突き止める近接センサ２０により一定に
保たれる。しかしながら、この磁気作用による吊り下げ
と共に、ダンパー質量Ｍ１を支持するバックアップ用直
線支承装Ｍ２２を用いるか、或いはもっと簡単な改造例
として、ダンパー質量を防振パッドで又は直線状支承装
置２２だけで支持しても良い、更に、第３図は、ダンパ
ー質ｆｌ　Ｍ　＋がベース１８の直立部１８ｂ内に収納
された滑り軸受２６に通された案内アーム２４により案
内される状態を示している。

第３図に示す制御器のダンパー質量吊下げ方式は、機械
的な摩耗がＨＥじないので有利である。さらに、ベース
１８の密閉性によりノイズの軽減が容易になり、実際、
ベースをダンパー質量の気密エンクロージャとして構成
できるので、この中に収納した状態でダンパー質量を真
空中で動作させるとノイズが一層軽減することになる。

第４図は、典型的な発電所で用いられる形式の発電機３
０に対する本発明による構造振動の磁気制御器の使用状
態を禾している０発電機の共振フレームに対するフォー
シング作用はシャフトの不釣り合い振動力により生じる
ので、構造振動の磁気制御器ＳＭＶＣの最適設置位置は
シャフトの支承ブラケットの各側である。第４図では、
ＳＭＶＣ全体が右端に配置された状態で示され、ＭＡＧ
２を支持したＳＭＶＣのフレーム防振用アーム１２だけ
が発電機３０の左端に位置した状態で示されている。か
かる構成では、電磁石用電源及び電子制御装置を発電所
の清浄な環境内のどこか別の場所に配置するのが良く、
例えば発電機監視用制御装置は発電所の制御室内に配置
される。ＳＭｖＣとしては、第３図に示す磁気による吊
下げダンパー質量型のものが良く、或いは、上述し、第
５図に概略的に示すより簡単な構造のものであっても良
く、該構造では、ダンパー吊下げ用電磁石が設けられて
おらず、磁気結合固定支持構造体Ｓｌであるダンパー質
量が、共振構造体Ｍｅの電磁石ＭＡＧＩとの協働により
磁気結合１０を生ぜしめる電磁石ＭＡＧ２を支持するた
め配設されている。

次に、磁気結合１０を制御するフィードバック制御手段
を全体的には第６図を参照し、細部については第７図を
参照して説明する。第６図に示すシステムでは、単一の
位置センサが、対向していて互いに逆方向へ巻かれた電
磁石ＭＡＧ１．ＭＡＧ２により形成される磁気結合１０
の磁界を、これら両方に接続された単一の電力増幅器を
介して制御するフィードバック・ループ内に設けられて
いる。しかしながら、図示のシステムにおいて、各電磁
石がそれ自体のセンサ及び制御フィードバック・ループ
により個々に制御される複センサ構造を用いても良い、
何れの場合においてもシステムは以下に説明する同一の
基本構成要素を有する。

第６図に示すようなシステムでは、位置センサ、例えば
単一の近接センサが質量Ｍ・、Ｍ＋間の距離に比例する
信号を発生するが、この信号のＤＣ成分は質量Ｍ１の所
定の静的位置に対してゼロにされている０位置センサか
らの信号は増幅されるが、低域フィルタが高周波ノイズ
減少のため用いられている０位置センサからの信号は、
低域フィルタ３８の通過後、分割され、剛性利得増幅器
４０と制動利得増幅器４２に送られる。剛性利得増幅器
は、電磁石ＭＡＧＩ、ＭＡ０２間の距離の変化の関数と
して変化する出力を発生することにより磁気結合の剛性
を制御するのに用いられる。制動利得増幅器４２は、位
置センサからの信号に反映される、第２の電磁石ＭＡＧ
２に対する第１の電磁石ＭＡＧＩの相対速度の変化の関
数として変化する出力を発生する。速度は距離の導関数
なので、この出力を得るには、制動利得増幅器を微分形
増幅器として構成するのが良い、剛性利得増幅器４０及
び制動利得増幅器４２の２つの出力を線形利得加算増幅
器４４で再結合してこれら２つの出力の和に基づく制御
信号を発生させる。安定化のため、加算増幅器４４から
の制御信号を、進み回路網と他のマイナループ補償回路
網の両方又は何れか一方を介して電力増幅器３２に供給
する必要がある。電磁石の電源として利用される電力増
幅器は従来設計のものであるが、同様に他の電流源を電
磁石に用いても良い。

今述べた制御システムの正確な構成要素はシステムによ
り様々であり、任意の数の異なる形式の従来型回路構成
要素で構成しても良いが、第７図は、磁気結合ＩＯの制
御に適していると判明した成る回路の一例を示している
。この回路によれば、渦電流プローブ友びドライバーを
備えた近接装置が位置センサ３４として用いられ、この
位置センサは位置信号を発生し、この信号が位置増幅器
３６で増幅される。また、位置増幅器３６は質量Ｍｌの
所定の静的位置に対して位置信号のＤＣ成分をゼロにし
て図示の回路に用いられている演算増幅器の飽和を阻止
するように働（０位置信号は低域フィルタ回ＩＩ！！Ｉ
４３８により更に処理されるが、この低域フィルタは高
周波ノイズを減少させるよう働く０位置信号は、低域フ
ィルタ３８の処理を受けた後、分割されて剛性利得増幅
器４ｏと制動利得増幅器４２に送られる。

増幅器４０．４２は両方とも可変利得型の演算増幅器で
あり、従って、これら増幅器の利得を、アナログ又はデ
ジタル１１Ｗ器により異なる動作範囲に応じて変化させ
、それにより、振動制御器を電気的にプログラミングし
て種々の動作範囲と過渡的状態の両方又は何れか一方と
関連のある多重共振を減少させることが可能になる。特
定のシステムで用いる利得値は実験的又は数学的に決定
できる。さらに、制動利得増幅器を構成する演算増幅器
は微分形増幅器であることが注目される。かくして、剛
性利得増幅器は、位置信号を処理して変位の関数である
出力を発生する線形利得増幅器であるが、制動利得増幅
器は位置信号を対数的に処理し、速度、即ち、時間に対
する検知位置の変化率の関数である出力を発生する。

利得増幅器４０．４２からの出力を線形利得加算増幅器
４４で結合して、共振質１１Ｍ・が受ける振動の振幅及
び振動数を補償する必要性を表す制御信号を発生させる
。加算増幅器４４からの制御信号を電力増幅器３２に与
えるまえに、安定化のためこの信号を第２の低域フィル
タ（図示せず）及び線形であるが振動数の変化につれて
位相を変化させる進み回路網４６によって補償する０次
に、補償した信号を電力増幅器に送って電磁石に供給さ
れる電流の調節を制御し、それにより磁気結合１０の剛
性特性及び制動特性を変えてダンパーの固有振動数を、
システム共振を抑制できるような態様で修正する。この
点に関し、電流の大きさをＵＲ節できるだけでなく、そ
の極性及びその変化率をも調節できることが注目される
。その理由は、振動が電磁石を周期的に互いに近づけた
り遠ざけたりする一定又は可変振動数を持つため、磁気
結合（１０）した互いに釣り合い状態にある電磁石の磁
界が、質量Ｍ・の振動の振動数及び振幅に従ってそれら
の吸引モードと反発モードを周期的に逆転させると共に
それらの強度を変化させることができるからである。電
磁石が発生する反発力は吸引力に比べ比較的弱いので大
抵の設計例では、電磁石への電流を変化させて吸引力の
大きさだけを周期的に変化させる。

図面及び明細書の記載から分かるように、振動の制御に
一対の電磁石を用いるのとは対照的に、ダンパー質量Ｍ
ｌはたった一つの電磁石によって吊下げられるか又は空
中に浮いたものとして説明されている。その理由は、振
動の制御と関連のある力及び距離は、ダンパー質量の吊
下げと関連のある力及び距離よりも非常に大きいからで
ある。

しかしながら、この差異にもかかわらず、電気的な面に
おいては、第１図及び第３図の吊下げ用電磁石ＭＡＧＩ
の制御を行う上で上述の制御システムを大幅に設計変更
する必要は無い、すなわち、第７図に示すような制御回
路は、種々の演算増幅器に用いられる利得率の調節を行
うだけで利用可能になる。

これまでに説明した本発明の実施例は単一の軸線に沿っ
て振動を制動するよう設計されている。

上述の制御器及びこれとの関連で説明した振動制御方法
は汎用的であり用途が広範囲である。しかしながら、場
合によっては３軸の振動制御を行う必要がある。今、第
８図〜第１０図を参照し、既に述べた基本構想及び構造
をどのように適用すれば、垂直方向、水平方何及び軸方
向に生じる振動を効果的に制動できる３輪振動制御器を
構成できるかを説明する。なお、第８図〜第１０図の実
施例が上述の実施例と共通な構成要素を用いる場合、単
純化のため同一の参照番号を用いるが、区別のためプラ
イム記号（′）が付けであることに留意されたい。

第８図を参照すると、図示の３軸の構造振動の磁気制御
器は、ダンパー質量Ｍ　１　’を支持すると共に案内す
るという点で第３図の実施例と同じであり、制御器は磁
石ＭＡＧＩ’を介して質量Ｍｌ’を磁気作用により、近
接プローブ２０′を介して一定に保たれる高さ位置に吊
り下げるための張出し部１日ａ′を有するベース１Ｂ’
を備えている。

但し、質量Ｍｌ’を第５図に示す一方向振動制御器に類
似した振動制御用の中実基礎又は構造物にボルト留めし
ても良い、しかしながら、３軸で振動を制動するため、
アーム１２′　（これは共振構造体に取付けられる）に
はダンパー質量で支持された単一の磁石と協働する単一
の磁石を設けないで、５組の制御用磁石を用いる。すな
わち、第９図及び第１Ｏ図を見れば分かるように、質量
Ｍｌ’は垂直軸線を持つ一対の制御用磁石Ｖ、、Ｖ、を
備え、これら磁石はアーム１２’のターゲット端部内に
取付けられた状態で互いに協働して磁気結合を生ぜしめ
、これに対し、水平軸線における制御は１１１１Ｍ　１
　’及びアーム１２’の水平軸線を持つ制御用磁石Ｈ１
，Ｈ２で行われ、軸方向の制御は同様なり様で質量Ｍｌ
’及びアーム１２″の軸方向制御用磁石ＡＩ、Ａ２で行
われる。。

振動制御のため、アーム１２’のターゲット部分１２ｔ
′に対するそれぞれの磁石対の磁石間の距離は近接プロ
ーブＰ、、Ｐイ、ＰＡにより検知される０位置検知手段
Ｐ−、Ｐ＋＜、Ｐａが発生する信。

号はそれぞれの磁石対Ｖ＋、Ｖｚ、Ｈ＋、Ｈｚ、Ａ　＋
　。

Ａ２間の距離に比例し、これらを利用し、本質的には例
えば上述の第６図及び第７図を参照して図示説明したの
と同一の電子装置を用いて磁石対で形成される磁気結合
を制御することにより垂直方向、水平方向及び軸方向の
振動を制動する。電子工学的には、制御方式における差
異は、垂直方向、水平方向及び軸方向で抑制されるべき
力の大きさの変化を反映する、演算増幅器に用いられる
利得率にあるに過ぎない。

本発明による種々の実施例を図示説明したが、本発明は
これらに限定されず、当業者であれば多くの設計変更例
及び変形例を想到できるので本発明は図示説明した細部
に限定されることはなく特許請求の範囲に記載の事項に
属するかかる設計変更例及び変形例を包含するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例による構造振動の磁気
制御器の略図である。 第２図は、第１図の実施例としての制御器の特徴を、こ
れと等価な、バネと制動構成要素のシステムで示す略図
である。 第３図は、本発明の第１図の実施例による構造振動の磁
気制御器の側面図である。 第４図は、典型的な発電プラントで用いられる発電機に
関する本発明の使用例を示す斜視図である。 第５図は、本発明の変形例を示す略図である。 第６図は、本発明で用いられる電流制御システムを示す
ブロック図である。 第７図は、本発明で用いられる制御回路の一例を示す回
路図である。 第８図は、３方向磁気振動制御器の部分断面図である。 第９図及び第１０図はそれぞれ、第７図の制御器の磁石
の構成を示す断面側面図及び断面平面図である。 〔主要な参照番号の説明〕 １０・・・磁気結合 １２・・・アーム １４．１６．２０・・・近接プローブ １８・・・ベース １８ａ・・・張出し部 ３２・・・電源 ３４・・・位置センサ ３８・・・低域フィルタ ４０・・−剛性利得増幅器 ４２・−・制動利得増幅器 ４４・−・加算増幅器 ４６・・・進み回路網 ＭＡＧＩ、ＭＡＧ２．ＭＡＧ３・・・電磁石Ｍ１・・シ
ステム質量 Ｍｌ・・・ダンパー質量 特許出願人：ウェスチングハウス・エレクトリック・コ
ーポレーション 代　理　人：加藤　紘一部（外１名） ＦＩＧ。 ＦＩＧ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）タービン、発電機、ポンプ、モーター、ファン等
   の回転機の固定部分に生じる振動を、定常作動条件の間
   だけでなく過渡的作動条件の間においても能動的に制御
   する構造振動の磁気制御器であって、回転機の固定部分
   上に支持された第１の電磁石と、ダンパーとして働く質
   量と、ダンパー質量により支持されると共に第１の電磁
   石との間に磁気結合を生ぜしめるよう第１の電磁石と釣
   り合い関係にある第２の電磁石と、第１、第２電磁石間
   の距離に比例するフィードバック信号を発生する位置検
   知手段と、磁気結合を制御する電源手段と、位置検知手
   段と電源手段との間に接続されていて、電源手段を制御
   することにより、位置検知手段により発生したフィード
   バック信号の関数として磁気結合の剛性特性及び制動特
   性を調節するフィードバック制御手段とを有することを
   特徴とする制御器。 （２）フィードバック制御手段は、剛性利得増幅器と、
   制動利得増幅器と、加算増幅器とを有し、剛性利得増幅
   器は、位置検知手段が発生したフィードバック信号に反
   映される、第１、第２電磁石間の距離の変化の関数とし
   て変化する出力を発生し、制動利得増幅器は、フィード
   バック信号に反映される、第２の電磁石に対する第１の
   電磁石の速度の変化の関数として変化する出力を発生し
   、加算増幅器は、剛性利得増幅器及び制動利得増幅器の
   出力の和に基づく制御信号を発生することを特徴とする
   請求項第（１）項記載の制御器。（３）低域フィルタが
   、位置検知手段と剛性利得増幅器及び制動利得増幅器と
   の間に設けられていることを特徴とする請求項第（２）
   項記載の制御器。 （４）制御信号を安定化するための補償回路が、加算増
   幅器と電源手段との間に設けられていることを特徴とす
   る請求項第（３）項記載の制御器。 （５）制御信号を安定化するための補償回路が、加算増
   幅器と電源手段との間に設けられていることを特徴とす
   る請求項第（２）項記載の制御器。 （６）第１の電磁石は、回転機の支承部材に取付けられ
   たフレーム防振用アームに装着されていることを特徴と
   する請求項第（１）項記載の制御器。 （７）第２の電磁石は、制御器のベース部材から磁気作
   用で吊り下げられていることを特徴とする請求項第（６
   ）項記載の制御器。 （８）タービン、発電機、ポンプ、モーター、ファン等
   の回転機の固定部分に生じる振動を、定常作動条件の間
   だけでなく過渡的作動条件の間においても能動的に制御
   する方法であって、（ａ）回転機の固定部分により支持
   された第１の電磁石を提供し、（ｂ）第２の電磁石を支
   持するダンパーとして働く質量を提供し、（ｃ）第２の
   電磁石を、第１の電磁石との間に磁気結合を生ぜしめる
   よう第１の電磁石に対し釣り合い関係に配置し、（ｄ）
   第１、第２電磁石間の距離を検知してこれに比例する信
   号を発生し、（ｅ）磁気結合を制御する電源を制御する
   ことにより、前記検知段階の間に発生する信号の関数と
   して磁気結合の剛性特性及び制動特性を調節することを
   特徴とする方法。 （９）第１、第２電磁石間の距離の変化の関数として変
   化する剛性出力を発生する線形利得増幅器の出力と、第
   １及び第２の電磁石の速度の変化の関数として変化する
   制動出力を発生する微分形増幅器の出力との和に基づい
   て得られる制御信号の関数として剛性特性及び制動特性
   の前記調節段階（ｅ）を実施することを特徴とする請求
   項第（８）項記載の方法。 （１０）第１の電磁石は、回転機の支承部材に取付けら
   れたフレーム防振用アームに装着されていることを特徴
   とする請求項第（９）項記載の方法。 （１１）回転機は発電所の発電機であり、前記段階（ａ
   ）〜（ｅ）を発電機の回転子シャフトの一対の支承ブラ
   ケットのそれぞれにおいて実施することを特徴とする請
   求項第時項記載の方法。 （１２）前記段階（ｃ）〜（ｅ）の実施中、ダンパー質
   量は磁気作用で吊り下げられていることを特徴とする請
   求項第（９）項記載の方法。 （１３）第１及び第２の電磁石は、第１の電磁石を支持
   するフレーム防振用アームに対して軸方向に配向すると
   共に軸方向の振動を抑制するよう制御されており、第１
   及び第２の電磁石の複数の組がそれぞれ水平方向及び垂
   直方向へ配向した状態で更に設けられ、電磁石の前記組
   は水平方向及び垂直方向の振動を抑制するよう制御され
   ることを特徴とする請求項第（９）項記載の方法。