JPH05296286A

JPH05296286A - 磁気ダンパ装置

Info

Publication number: JPH05296286A
Application number: JP12792592A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Matsui; 隆之松井; Kazuyuki Watanabe; 和幸渡辺; Hirofumi Nakano; 廣文中野
Original assignee: FDK Corp
Current assignee: FDK Corp
Priority date: 1992-04-22
Filing date: 1992-04-22
Publication date: 1993-11-09

Abstract

(57)【要約】【目的】制動力が高く、かつ２次元の平面の方向に対
する制動が可能な磁気ダンパ装置を提供すること。【構成】第１，第２のヨーク１０，１１は上下に所定
の間隔をおいて対向配置され、両ヨークは、それぞれ各
種装置や構造物の所定位置にその間隔を維持した状態で
固定され、水平平面内での移動が許容されている。第１
のヨークの下面１０ａには、アルミニウム板等の電気的
良導体からなる導体板１２が接着等により固着一体化さ
れている。第２のヨークの上面１１ａには、異極同士の
一対の永久磁石１３（上面がＮ極），１４（上面がＳ
極）が併設されており、各永久磁石は、上記導体板と同
様に、接着等により固定されている。そして、両永久磁
石と、上記導体板との間には所定の空隙ｄ″が形成さ
れ、非接触状態で対向配置される。これにより、図中矢
印で示すような磁束が発生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種装置の振動の減衰
や運動を減衰させたり、負荷を与えるための磁気ダンパ
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種装置の振動の減衰や運動に負荷を与
えるため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６（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、他端を対向させたヨーク
１，２と、各ヨーク１，２の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、電磁誘導の原理により起電力Ｅが導体板５に
生じ、その結果、同図（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視図である同
図（Ｂ）（以下、平面図を描く場合の見方は同じ）に鎖
線で示すように渦電流が流れる。この渦電流と、上記永
久磁石３，４により空隙ｄ間に発生される磁界との作用
によって上記導体板５に上記導体板５の移動方向と逆向
きの制動力が発生する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
磁気ダンパ装置は、以下に示す問題があった。すなわ
ち、発生する制動力は、磁束密度の２乗に比例する。し
たがって、空隙ｄは狭ければ狭いほど制動力を大きくす
ることができる。しかし、空隙ｄを狭くすると、導体板
５の両側に位置する空隙ｄ１，ｄ２が狭くなり、導体板
５が少しでも傾くとその導体板５が一方或いは双方の永
久磁石３，４に接触してしまい、永久磁石に対する非接
触状態が保てなくなり、スムーズな相対移動ができない
ばかりでなく、永久磁石３，４或いは導体板５を損傷す
るなどの問題を生じる。

【０００５】また、上記空隙ｄ（ｄ１，ｄ２）の縮小に
応じて導体板５の肉厚を薄くすることも考えられるが、
そうすると、導体板５の剛性が低下してしまい、そりや
捩じれ等が生じやすくなり、実質的な厚みが増してしま
い上記と同様の問題を生じる。さらに、導体板５の肉厚
が薄くなると、渦電流に対する抵抗率が増大することに
なるため、発生する渦電流の大きさが減少してしまい、
かえって制動力の低下をきたしてしまう。

【０００６】そこで、この問題を解決するため、コ字状
に連結されて一体化されていた２つのヨーク１，２を分
割するとともに、両ヨーク１，２を相対移動可能に配置
し、一方のヨーク１に永久磁石３を付けることなく導体
板５を装着し、他方のヨーク２には上記と同様に永久磁
石４（便宜上表面側をＮ極とする）を装着することも考
えられる（図７参照）。係る構成にすれば、空隙ｄ′の
調整は導体板５と永久磁石４との間の間隔のみ行えばよ
く、単純計算でも上記従来のものに比べて半分になるば
かりでなく、上述した導体板５のそりなどの問題もない
ため、さらに狭くすることが可能となる。

【０００７】しかし、制動力を発生させる元となる磁束
の流れについて考えると、磁気回路の一部を形成してい
た一対のヨーク１，２を連結するコ字状の支柱部分がな
くなるため、永久磁石４のＮ極からでた磁束は図中矢印
で示すように、導体板５並びにヨーク１を通り抜けた
後、その周囲の空間を通って、ヨーク２内に入り、永久
磁石４のＳ極に戻ることになる。すなわち、磁束は、空
隙を減らした以上に多くの磁気抵抗の大きな空間領域を
通ることになり、磁石を半分に減らした事による減少以
上に磁束密度が小さくなり、発生する制動力もより小さ
くなってしまう。

【０００８】本発明は、上記した背景に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、磁気抵抗を増加させ
ることなく導体板の周囲に形成される空隙の量を抑え、
発生する制動力を増加させることができ、さらに、導体
板と磁石との相対移動方向も、２次平面内とすることが
可能な磁気ダンパ装置を提供することにある。

【０００９】

【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、本発明に係る磁気ダンパ装置では、一対のヨーク
を所定距離をおいて対向配置させるとともに、その対向
面と平行な平面内で相対移動可能に配置した。そして、
一方のヨークの対向面には磁石を装着する。そして、そ
の磁石は、磁極が２極以上存在するとともに、近接配置
された隣り合う磁極が少なくとも１ヶ所以上が異極に形
成している。さらに、他方のヨークの前記対向面には、
導体板を装着した。

【００１０】

【作用】一対のヨークが相対移動すると、それに装着さ
れた導体板或いは磁石も相対移動する。すると、磁石か
ら発生する磁束を導体板が切ることになり、制動力が発
生する。そして、ヨーク自体を分離形成して相対移動可
能としたため、従来のような支柱がなく、その移動方向
は２次元の平面内に拡大することが可能となる。

【００１１】一方、導体板をヨークに装着したことによ
り、導体板の周囲に形成される空隙は、対向する磁石と
の間の１箇所のみとなるとともに、導体板にそりや捩じ
れなど生じることがなく、たとえ空隙の距離を短く設定
しても相対移動中に導体板が磁石と接触することがな
い。また、磁気回路をみても、異極配置された磁極対の
Ｎ極からでた磁束のほとんどは、空隙を通り、導体板を
通過し、導体板が装着されたヨーク内を導体板と平行な
方向に進み、その進行方向を変換して再度導体板内を通
り抜け、導体板と磁石との間に形成される空隙内に至
る。そして、その磁束は、近接配置された隣り合う磁石
のＳ極に至る。このように、その磁気回路中に存在する
空間は、上記空隙のみであり、その他は磁気抵抗の小さ
なヨークとなり、さらに、Ｎ極からでた磁束は隣接する
磁石のＳ極に入るため、その磁路長は短くなる。よっ
て、導体板或いは磁石を相対移動させた時に発生する制
動力は、非常に大きなものとなる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明に係る磁気ダンパ装置の好適な
実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は、
本発明に係る磁気ダンパ装置の第一実施例を示してお
り、本発明の基本的な構成である２極形の極配列を適用
した例を示している。同図（Ａ）に示すように、第１，
第２のヨーク１０，１１を上下に所定の間隔をおいて対
向配置している。そして、図示省略するが、両ヨーク１
０，１１は、それぞれ各種装置や構造物の所定位置にそ
の間隔を維持した状態で固定されており、水平平面内で
の移動が許容されている（具体的な支持構成については
後述する）。

【００１３】そして、上方の第１のヨーク１０の対向面
である下面１０ａには、略同一平面形状からなる導体板
１２が接着等により固着一体化されている。この導体板
１２は、例えば、アルミニウム板等の電気的良導体から
構成される。

【００１４】また、下方の第２のヨーク１１の対向面で
ある上面１１ａには、異極同士の一対の永久磁石１３
（上面がＮ極），１４（上面がＳ極）が併設されてお
り、各永久磁石１３，１４は、上記導体板１２と同様
に、接着等により固定されている。そして、永久磁石１
３，１４と、上記導体板１２との間には所定の空隙ｄ″
が形成され、非接触状態で対向配置される。

【００１５】これにより、一方の永久磁石１３のＮ極か
らでた磁束のほとんどは、図中実線の矢印で示すよう
に、空隙ｄ″，導体板１２内を通り抜け、上方の第１の
ヨーク１０内に至る。そして、その第１のヨーク１０内
を水平方向に進み、その後その進路を下方に向けて変更
し、導体板１２，空隙ｄ″内を通り、隣接する他方の永
久磁石１４のＳ極に至る。このようにして磁気回路が構
成され、この磁気回路の高磁束密度を有する空隙ｄ″並
びにその近隣領域に、導体板１２が配置されることにな
る。しかも、その磁路長は、従来のものに比し短くなる
ため、発生する磁束密度も高くなる。

【００１６】さらに、このように導体板１２の周囲に画
成される空隙ｄ″が一方のみとなるため、従来２つあっ
た空隙の合計量に比べ、半分にすることができ、しか
も、導体板１２が誤って接触するのがその一方の空隙側
の永久磁石側のみ考慮すればよいとともに、導体板１２
が第１のヨーク１０に固着されて、そりや捩じれ等が生
じないため、組み立て・製造誤差並びに動作（移動）中
のがた・揺れ等を考慮した余裕量（マージン）も小さく
できるため、実質的には半分以下にすることができる。
そして、このように小さくすることができるとともに、
一方にのみ空隙が形成されることから、導体板１２の肉
厚を従来のものに比して厚くすることができる。その結
果、渦電流に対する抵抗値を低くすることができ、流れ
る渦電流の増大、ひいては発生する制動力の増大を図る
ことができる。

【００１７】次に、上記した実施例の動作原理について
説明すると、仮に導体板１２並びに第１のヨーク１０
が、同図（Ａ），（Ｂ）に示すように所定の速度ｖで矢
印方向に移動すると、上述の従来例と同様の原理により
導体板１２の各永久磁石１３，１４に対向する部位の周
囲に所定方向の渦電流が生じ、その移動方向と逆向きの
制動力が発生する。

【００１８】ここで発生する渦電流に着目すると、導体
板１２上の両永久磁石１３，１４の対向辺側を中心とし
その周囲を回る第１の渦電流ｉａと、各永久磁石１３，
１４の外側辺側を中心としその周囲を回る第２の渦電流
ｉｂの２種類があり、実線で示した第１の渦電流ｉａの
量は、第２の渦電流ｉｂに比し充分大きくなる。これ
は、各永久磁石１３，１４によって生じる導体板１２上
の起電力Ｅ１，Ｅ２の向きは逆方向となるため、一方の
永久磁石１３の側辺（図（Ｂ）中上側の辺）側には、プ
ラスの電位が生じ、他方の永久磁石１４の側辺（図
（Ｂ）中上側の辺）側にはマイナスの電位が生じる。ま
た、これとは逆の側辺側では、それぞれ逆の電位が生じ
る。渦電流は、磁石の外側のエリア（０電位）よりも、
電気的勾配の大きな逆極の電位を有する方に流れやすく
なる。よって、渦電流ｉａの方が、より流れやすくな
り、かつ、単極の時に比べて、経路長が短く電気抵抗が
小さいため、さらに電流が流れやすくなり、その分、渦
電流ｉｂ側では流れにくくなる。

【００１９】係る構成にしたことにより、高磁束密度の
空隙ｄ″内での渦電流は従来より大きくなり、流れる経
路も短くなるため、より多く流れ、大きな制動力を発揮
することができ、しかも、左右の第２の渦電流ｉｂは広
範囲に流れにくくなる分だけ導体板１２の移動方向の長
さを短くすることができる。

【００２０】一方、同図（Ｃ）に示すように、上記と直
交する方向に導体板１２，第１のヨーク１０を移動させ
た場合に生じる両起電力Ｅ１，Ｅ２は、完全に互いに反
対側を向いて、相互に相殺し合う。従って、発生する渦
電流ｉｃも図示するように高磁束密度領域の両端部で小
さく流れるに過ぎず、発生する制動力も小さくなる。

【００２１】したがって、本例のような構成では、主と
して同図（Ｂ）の方向（逆向きも含む）に相対移動し、
その相対移動に対する制動や制振を行い、副次的に同図
（Ｃ）に示す方向に対する制動力も発揮できるというよ
うなものに適用するのが好ましい。

【００２２】図２は、上記した第１実施例に係る磁気ダ
ンパ装置の使用の一態様例を示している。同図に示すよ
うに、本例では、建築物の制振装置として利用したもの
で、建築物の床面１５の上面に積層ゴム１６を介して重
量ブロック１７を設置している。この積層ゴム１６は、
複数枚の板状のゴムを積層配置したもので、２次元の平
面内の任意の方向に移動できるようになっている。

【００２３】さらに、床面１５上に永久磁石１３，１４
が装着された第２のヨーク１１を設置し、重量ブロック
１７の下面に、導体板１２が固着された第１のヨーク１
０を設置している。かかる構成にすることにより、地震
その他の原因により建築物（床面１５）が揺れると、重
量ブロック１７と床面１５とが所定方向に相対移動し、
これにより両者に取り付けられた第１，第２のヨーク１
０，１１が相対移動し、導体板１２が永久磁石１３，１
４で形成される高磁束密度領域の磁束を切るので、その
相対移動方向と逆方向の制動力が発生し、この制動力が
副振動体である重量ブロック１７の振動をより早く減衰
させる。よって、主振動体である建築物（床面１５）と
の共振点を低く抑えることで、建築物（床面１５）の振
動を減少させることが可能となる。重量ブロック１７と
床面１５を元の相対位置に復帰させるような制振作用が
生じる。

【００２４】図３は、他の使用態様例を示している。こ
の例では、上記図２に示した例と相違して、積層ゴムの
替わりにキャスター１８を設けている。そして、このキ
ャスター１８により、重量ブロック１７は２次元の平面
内の任意の方向に移動できるようになり、その移動許容
量は、積層ゴムに比し十分大きなものとなる。なお、本
例では、適度なストッパー手段を配置し、重量ブロック
１７の移動距離の制限を図るのが好ましい。

【００２５】ところで、上記した図２，図３に示す使用
例では、その相対移動方向は２次元の平面内の任意の方
向となる。しかし、上記したごとく第１実施例では、相
対移動方向により発生する制動力が相違する。そこで、
図４に示すような構成をとることにより２次元の平面上
の任意のいずれの方向に対して略同一の制動力を発生す
るようにすることもできる。すなわち、図４は本発明に
係る磁気ダンパ装置の第２実施例を示したもので、第１
実施例に示した異極配置の一対の永久磁石を４組用い、
第２のヨーク２１上の所定位置に各永久磁石対を、９０
度間隔で配置している。すなわち、異極に配列された一
対の磁極の配列方向と異なる方向（略９０度）に、他の
磁極対を有する永久磁石対を配置している。具体的に
は、便宜上、一対の永久磁石２３ａ，２４ａの磁極の配
列方向（同図（Ｂ）中、横方向）をｘ方向とすると、隣
接する他の対となる永久磁石２３ｂ，２４ｂ並びに２３
ｄ，２４ｄの配列方向はｙ方向となり、また、さらに他
の対となる永久磁石２３ｃ，２４ｃは、ｘ方向となる。

【００２６】そして、上記第１実施例と同様にＮ極が表
面に形成された各永久磁石２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２
３ｄからでた磁束は、隣接配置された対となるＳ極が表
面に形成された永久磁石２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４
ｄに至り、それら各磁束を第１のヨーク２０に固着され
た相対移動する導体板２２が切ることにより、その相対
移動方向と逆向きの制動力が発揮する。

【００２７】ところで本例では、導体板２２が上記ｘ方
向に相対移動する時には、主としてそのｘ方向に配列さ
れた永久磁石２３ａ，２４ａ並びに２３ｃ，２４ｃによ
り大きな制動力が発揮し、ｙ方向に相対移動する時に
は、主としてそのｙ方向に配列された永久磁石２３ｂ，
２４ｂ並びに２３ｄ，２４ｄにより大きな制動力が発揮
する。すなわち、同図（Ｂ）中のいずれの矢印方向に移
動したとしても、その移動速度がｖ１で同じの場合に
は、発生する制動力も同じとなる。

【００２８】また、移動方向としては、上記ｘ方向また
はｙ方向の直交する２方向に限ることなく、両者の中間
の任意の方向でよい。係る場合には、４組の各永久磁石
がその移動方向に応じて相乗的に制動力が発揮すること
になる。また、そのｘｙ平面内における回転移動に対し
ても、効果的に制動力を発揮することができる。このよ
うに本例では、一つの磁気ダンパ装置で２次元の平面内
の移動に対して制動力を発揮することができる。

【００２９】図５は、本発明に係る磁気ダンパ装置の第
３実施例を示している。この実施例では、上記した第２
実施例をさらに改良したもので、上記第２実施例と同様
に、第２のヨーク３１上の所定位置に異極配置された４
組の永久磁石３３ａ，３４ａ，３３ｂ，３４ｂ，３３
ｃ，３４ｃ，３３ｄ，３４ｄを、９０度間隔で配置して
いるが、本例では、各永久磁石の形状を略扇状（中心角
は４５度としている）に形成するとともに、隣接する他
の永久磁石対とも接触させ、全体として同図（Ｂ）に示
すようにリング状としている。係る構成とすることによ
り、上記各実施例と同様にＮ極からでた磁束は、対とな
る永久磁石のＳ極はもちろん、他の隣接する永久磁石の
Ｓ極にも入る。すなわち、例えば、永久磁石３３ａから
でた磁束は、対となる永久磁石３４ａはもちろん隣接す
る他の永久磁石３４ｄにも入ることになる。これによ
り、さらに磁束密度が高くなり、発生する制動力も大き
くなる。なお、その他の構成（第１のヨーク３０，導体
板３２）並びに作用は、上記した各実施例、特に第２実
施例と同様であるため、その詳細な説明は省略する。

【００３０】尚、上記した各実施例では、いずれも対と
なる隣接する永久磁石同士を接触した状態に配置した例
について説明したが、本発明はこれに限ることなく、両
永久磁石間に所定のエアギャップを設けても良い。ま
た、対となる永久磁石は、いずれも２個から構成した
が、本発明では３個以上としてももちろん構わない。ま
た、磁極の形成方法としては、上記した各実施例では、
いずれも複数の永久磁石を用いて構成したが、例えば単
一の磁性体の表面に所定の異なる磁極が生じるように着
磁してもよい。

【００３１】さらに、各ヨーク等の支持構造としても、
図２，図３に示したように、間接的に支持するものに限
ることなく、ヨークに対して各種支持部材を直接的に取
り付けるようにしてもよい。

【００３２】また、上記各実施例では磁気回路を構成す
る磁石を永久磁石としたが、例えば制動力を制御する必
要があるなど、用途によっては電磁石を用いても良い。
さらに導体板として、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であるが、非金属材料の電
気的良導体を用いても良い。

【００３３】さらに、設置位置は上記したように建造物
に限られることなく、例えば、特開昭６１−１３１８４
１号に示すようなテーブル装置の高精度位置決めの他、
種々の物に適用することができる。

【００３４】

【発明の効果】以上各実施例によって詳細に説明したよ
うに、本発明による磁気ダンパ装置にあっては、磁気回
路の磁路長を短くすることができるとともに、導体板の
周囲に形成される空隙の量を抑えることができる。その
結果、磁束密度が増加し、発生する制動力を増加させる
ことができる。しかも、従来のごとくヨークを固定する
支柱がないため、導体板と磁石との相対移動方向も、２
次元の平面内の任意の方向にすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明に係る磁気ダンパ装置の第１実
施例を示す正面図である。（Ｂ）は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、同図（Ａ）の
Ｂ−Ｂ線矢視断面図である。（Ｃ）は導体板を移動させ
たときの渦電流の発生状態を示す説明図で、同図（Ａ）
のＢ−Ｂ線矢視断面図である。

【図２】第１実施例に示す装置の使用態様の一例を示す
図である。

【図３】第１実施例に示す装置の使用態様の他の例を示
す図である。

【図４】（Ａ）は本発明に係る磁気ダンパ装置の第２実
施例を示す正面図である。（Ｂ）は同図（Ａ）のＢ−Ｂ
線矢視断面図である。

【図５】（Ａ）は本発明に係る磁気ダンパ装置の第３実
施例を示す正面図である。（Ｂ）は同図（Ａ）のＢ−Ｂ
線矢視断面図である。

【図６】（Ａ）は従来の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、同図（Ａ）
のＢ−Ｂ線矢視断面図である。

【図７】本発明が創作されるに至る創作過程の一例を示
す図である。

【符号の説明】

１０，２０，３０第１のヨーク１１，２１，３１第２のヨーク１２，２２，３２導体板１３，２３ａ〜ｄ，３３ａ〜ｄ永久磁石（表面がＮ
極）１４，２４ａ〜ｄ，３４ａ〜ｄ永久磁石（表面がＳ
極）１６積層ゴム（支持部材）１８キャスター（支持部材）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定距離をおいて対向配置されるととも
に、その対向面と平行な平面内で相対移動可能な一対の
ヨークと、その一方のヨークの前記対向面に装着された磁石と、他方のヨークの前記対向面に装着された導体板とを備
え、かつ、前記磁石の磁極が２極以上存在するとともに、近
接配置された隣り合う磁極が少なくとも１ヶ所以上は異
極に形成したことを特徴とする磁気ダンパ装置。
【請求項２】前記異極に配列された一対の磁極の配列
方向と異なる方向に、異極に配列された他の磁極対を配
置したことを特徴とする請求項１に記載の磁気ダンパ装
置。
【請求項３】前記異なる方向が、略直交方向であるこ
とを特徴とする請求項２に記載の磁気ダンパ装置。
【請求項４】前記一対のヨークの少なくとも一方が、
積層ゴム、キャスター等の２次平面内で移動可能な支持
部材にて直接或いは間接的に支持されたことを特徴とす
る請求項１〜３のいずれか１項に記載の磁気ダンパ装
置。