JPH05332396A

JPH05332396A - 磁気ダンパ装置

Info

Publication number: JPH05332396A
Application number: JP15884592A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Watanabe; 和幸渡辺; Takayuki Matsui; 隆之松井; Hirofumi Nakano; 廣文中野
Original assignee: FDK Corp
Current assignee: FDK Corp
Priority date: 1992-05-27
Filing date: 1992-05-27
Publication date: 1993-12-14
Anticipated expiration: 2019-10-27
Also published as: JP3582660B2

Abstract

(57)【要約】【目的】大きな制動力を発揮することのできる磁気ダ
ンパ装置を提供すること【構成】同一形状からなる３個の永久磁石１５，１
６，１７を軸心を一致させるとともに、対向面間に所定
の間隔をおいた状態で一列に配置する。そして、各永久
磁石の磁化方向は交互に逆向きとしている。また、各永
久磁石間に内ヨーク１８を挿入配置し、さらに、上方の
永久磁石の上面側、並びに下方の永久磁石の下面側にも
内ヨークを配置する。そして、各永久磁石と内ヨークと
は対向面同士を接着して一体化し、その一体化された部
品の外周囲には、その軸心を一致するようにして一回り
大きな円筒状の導体板２０が軸方向に沿って相対移動可
能に配置され、さらにその導体板の外周囲には、円筒状
の外ヨーク２１が配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種装置の振動や運動
を減衰させたり、負荷を与えたりするための磁気ダンパ
装置に関するもので、より具体的には円筒型磁気ダンパ
装置のように磁石の外周囲に筒状の導体板を配置し、し
かも両者を軸方向に相対移動可能とした装置の改良に関
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「精密機械４６巻１１号Ｐ１３９８
〜１４０２」などによりその理論的基礎が与えられてい
る。すなわち、図５に示すように従来の磁気ダンパ装置
は、円筒状の希土類磁石等の永久磁石１と、その外周囲
を覆うようにして同軸状に配置された一回り大きな円筒
状の導体板２とを備え、両者１，２は軸方向に相対移動
可能となっている。そして、永久磁石１の磁極は、上面
または下面がＮ極となり、他方の面がＳ極となるように
形成され、内部磁界はＳ極からＮ極に向かう軸方向に沿
った方向となる。また、外部磁界は、Ｎ極から出た磁束
３が導体板２の内部を径方向外側に向けて外側へ通り抜
け、導体板２の外側空間を通り、再度導体板２を内側に
向けて通り抜けた後Ｓ極に戻るようになっている。

【０００３】以上の構成において、仮に導体板２が軸方
向に沿って所定の速度ｖで矢印方向に相対移動すると上
記永久磁石１から発生する外部磁界の磁束を切るため、
電磁誘導の原理により起電力Ｅが導体板２に生じ、導体
板２内部で渦電流が流れる。この渦電流が磁界との作用
によって上記導体板２に前記矢印方向と逆向きの制動力
を生じさせる。

【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、以下に示す問題を有する。すなわ
ち、導体板２が相対移動する際にその導体板２が受ける
制動力は、導体板２の相対移動速度ｖに比例し、永久磁
石１により生じる磁界の強さ（磁束密度）の２乗に比例
し、かつ導体板２の抵抗率に逆比例する。

【０００５】ここで磁束密度に着目すると、永久磁石１
の外周囲側近傍からでた磁束３ａはすぐに導体板２と交
差するが、中央部位から出た磁束３ｂは比較的長い距離
をへた後導体板２と交差することになる。すなわち、永
久磁石１から出た磁束３は、導体板２に対して広い面積
内を通過することになり、磁束密度が低くなる。しか
も、磁界の強さは永久磁石１から離れた距離の二乗で弱
くなるため、中央部位から出た磁束３ｂが導体板２に交
差した時の磁界の強さは非常に弱くなる。さらには、中
央部位から出た磁束３ｂの中には、無限遠点に向かい導
体板２と交差しないものもある。したがって、磁束密度
が低くなり、発生する制動力も低くなってしまう。

【０００６】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、より大きな制動力を
発生することのできる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、本発明に係る磁気ダンパ装置では、軸方向に磁化
された複数の磁石を、前記軸方向に所定間隔をおいて一
体的に配置するとともに、前記複数の磁石の外周囲を覆
うように筒状の導体板を配置し、前記磁石の外周面と前
記導体板の内周面とは非接触状態で、両者を前記軸方向
に相対移動可能に配置し、かつ、前記複数の磁石のう
ち、少なくとも隣接する２つの磁石の磁化方向を逆向き
に構成した。

【０００８】好ましくは、前記複数の磁石間の少なくと
も１箇所に内ヨークを配置することである。また、前記
複数の磁石のうち最外端に位置する磁石の外端面に内ヨ
ークを装着するようにしてもよい。さらに好ましくは、
前記導体板のさらに外周囲側所定位置に接触または非接
触状態で筒状の外ヨークを配設することである。

【０００９】

【作用】以上の構成の磁気ダンパ装置にあっては、磁化
方向が逆向きとなっている磁石間ではその磁石から出て
来たり、あるいは入り込む磁束は互いに反発し合うた
め、導体側に流れやすくなり、導体板に対して磁束が集
中して通り抜ける。さらに磁石から出た磁束は、比較的
すぐに導体板に交差し、磁路の経路も短くなる。よって
導体板における磁束密度が高く、発生する制動力も大き
くなる。また、所定位置に内ヨーク或いは外ヨークを配
置した場合には、その部位における磁気抵抗が少なくな
るとともに、磁束の経路も短くなり、上記作用がより顕
著にあらわれる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明に係る磁気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は本
発明の第１実施例を示している。同図に示すように、本
例では、所定の間隔を隔てて配置された２個の円筒状の
永久磁石１０，１１をシャフト１２に軸着することによ
り一体化している。そして、これら両永久磁石１０，１
１の磁化の方向はともに軸方向でしかも逆向きにしてい
る。具体的には対向面側をともにＮ極としている。

【００１１】また、この永久磁石１０，１１の外周囲に
は、円筒状の導体板１３を、同軸状に配置している。こ
の導体板１３としては、例えば銅やアルミニウムなどの
良導電性から構成される。そして、この導体板１３の内
周面と上記永久磁石１０，１１の外周面との間には、所
定のギャップが形成されており、両者は非接触状態とな
っている。さらに上記一体となった永久磁石１０，１１
と導体板１３とは、軸方向に相対移動可能となってお
り、本例では導体板１３が移動できるようになってい
る。

【００１２】次に上記した実施例の作用について説明す
ると、図１（Ａ）中実線の矢印で示すように、両永久磁
石１０，１１のＮ極から出た磁束は、径方向外方に向か
い導体板１３内を径方向外方に向かって突き抜けるよう
にして進み、導体板１３の外側を通った後、方向変換し
て導体板１３内を径方向内方に向かって突き抜け、各永
久磁石１０，１１のＳ極に入る。

【００１３】そしてこの時、導体板１３を軸方向に一定
速度ｖで直進移動させると、その導体板１３が永久磁石
１０，１１で発生する磁束を切るため、フレミングの右
手の法則に従い起電力が誘導され、その結果、導体板１
３内には、同図（Ｂ）中破線の矢印で記載したような渦
電流を生じる。すなわち、本例では磁束の流れが放射状
であるため、円筒状の導体板１３に流れる渦電流は周回
方向となる。そして、その方向は両永久磁石１０，１１
間の区間では図示するごとく反時計方向となるが、永久
磁石１０の上側並びに永久磁石１１の下側の区間では逆
に時計方向となる。そして、この渦電流が、磁界との作
用によって上記導体板１３の移動方向と逆向きの制動力
を生じさせ、導体板１３に連結した図示しない各種装置
の振動の減衰や運動に付加を与えることになる。

【００１４】この時、上記したごとく両永久磁石１０，
１１のＮ極から出た磁束は、反発し合ってその進路が強
制的に曲げられているため、両永久磁石１０，１１間の
位置する導体板１３の区間に磁束が集中して流れること
になり、磁束密度が高くなる。その結果、発生する制動
力は、磁束密度の二乗に比例するため大きな制動力を発
揮することができる。

【００１５】しかも、同図（Ｂ）から明らかなように、
渦電流が流れている箇所には、必ず磁束も存在している
ため、発生した渦電流のすべてを制動力の発生に寄与さ
せることができ、無駄な電流がなく効率がよい。

【００１６】図２は本発明の第２実施例を示している。
同図に示すように、本例では、上記した実施例と相違し
て、同一形状からなる３個の永久磁石１５，１６，１７
を軸心を一致させるとともに、対向面間に所定の間隔を
おいた状態で一列に配置する。そして、各永久磁石１
５，１６，１７の磁化方向は交互に逆向きとしている。
これにより、上側と中央の永久磁石１５，１６の対向面
は、互いにＮ極となり、中央と下側の永久磁石１６，１
７の対向面は互いにＳ極となる。

【００１７】また、各永久磁石１５，１６，１７間に内
ヨーク１８を挿入配置する。さらに、上方の永久磁石１
５のさらに上面側、並びに下方の永久磁石１７のさらに
下面側にも内ヨーク１８を配置する。そして、各永久磁
石１５，１６，１７と内ヨーク１８とは、その対向面同
士を接着剤等により固着し、一体化している。そして、
上端並びに下端に位置する両内ヨーク１８の上面或いは
下面には、シャフト１９を取付け、図外の装置などに連
繋させている。さらに各内ヨーク１８の形状は略同一と
し、その外径は、上記永久磁石１５，１６，１７のそれ
と略同一に設定されているため、一体化された永久磁石
１５，１６，１７並びに内ヨーク１８は、１本の円柱状
となる。

【００１８】また、上記一体化された永久磁石１５，１
６，１７並びに内ヨーク１８の外周囲には、上記第１実
施例と同様に一回り大きな径の円筒状の導体板２０が軸
方向に沿って相対移動可能に配置され、さらにその導体
板２０の外周囲には、円筒状の外ヨーク２１が配置され
ている。そして、それら導体板２０と外ヨーク２１と
は、接着等により一体化しても良く、或いは非接触状態
で分離配置しても良い。すなわち、一体化した場合に
は、両者間に磁気抵抗の大きな空気層が存在しないとと
もに、磁束の経路長も短くなるため、磁束密度を高める
ことができ、発生する制動力の増加を期待できるもの
の、導体板２０側を移動させる場合には、その導体板２
０の移動にともない外ヨーク２１も移動させなければな
らず、移動体（導体板２０，外ヨーク２１）の重量がか
さむとともに、外ヨーク２１は磁束の経路上に存在して
いればよいため、永久磁石１５，１６，１７が移動しな
い場合には外ヨーク２１の軸方向の長さは、少なくとも
永久磁石１５，１６，１７並びに内ヨーク１８の全長分
あれば良いが、導体板２０に接続した場合には、前記全
長分に導体板２０の移動距離を加えた長さ以上としなけ
ればならなくなる。よって、設置場所並びに利用方法な
どを考慮して適宜選択すればよい。

【００１９】そして、本実施例における動作原理も、上
記第１実施例と同様に、Ｎ極同士が対向しているので、
永久磁石１５，１６間では磁束が外側に進み、また、Ｓ
極同士が対向する永久磁石１６，１７間では永久磁石１
５，１６の逆向きの磁束の流れとなる。つまり、導体板
内を通る磁束の領域が制限されるので、導体板２０を通
る磁束密度の向上が図られる。

【００２０】さらに本例では、各永久磁石１５，１６，
１７のＮ極から出た磁束は磁気抵抗の少ない内ヨーク１
８、並びに外ヨーク２１を通ることになるため、磁束密
度がより向上し、発揮する制動力も大きくできる。さら
に、導体板２０を突き抜け、その外側にいった磁束は、
外ヨーク２１内を軸方向に進むため、外ヨーク２１がな
い場合に比し、その磁束の経路の外側への膨らみ量も少
なくなり、磁気抵抗も減るため装置全体、特に径方向の
小型化を図ることもできる。

【００２１】さらにまた、内ヨークを設けたため、その
部分における磁気抵抗が少なくなるため、隣接する永久
磁石間の距離を短くすることができ、それにより、軸方
向の小型化を図ることができる。

【００２２】なお、上記第２実施例では、各永久磁石１
５，１６，１７並びに内ヨーク１８をその接合面同士を
接着などすることにより一体化したが、本発明はこれに
限ることなく、例えば、各部品１５，１６，１７，１８
をすべて円筒状（中央に同一形の透孔を成形）にし、上
記第１実施例のように１本のシャフトを透孔内に挿通さ
せるとともに、そのシャフトに対して固着することによ
り一体化を図るようにしてもよく、その手法は任意であ
る。

【００２３】また、その第２実施例では、永久磁石と内
ヨークの外径を略同一としたが、本発明はこれに限るこ
となく、例えば図３に示すように、永久磁石２５の径よ
り内ヨーク２６の径を大きくするようにしてもよい。な
お、図中符号２７は永久磁石２５，内ヨーク２６に連繋
されるシャフトであり、符号２８は導体板，符号２９は
外ヨークをそれぞれ示している。また、図４に示すよう
に、永久磁石２５ａの径より内ヨーク２６ａの径を小さ
くするようにしてもよい。なお、図中符号２７ａは永久
磁石２５ａ，内ヨーク２６ａに連繋されるシャフトであ
り、符号２８ａは導体板，符号２９ａは外ヨークをそれ
ぞれ示している。

【００２４】なお、上記した各実施例では、いずれも永
久磁石（並びに内ヨーク）の形状を円筒状としたものに
ついて説明したが、本発明はこれに限ることなく、中央
に透孔を設けていない円板状でもよく、さらには、多角
形状（筒状でも柱（板）状でも可）としてもよく、その
形状は任意である。また、導体板や外ヨークの形状も、
永久磁石，内ヨークの形状に適宜変更することはいうま
でもない。但し、導体板はその形状は任意であるもの
の、渦電流を効率よく流すことから少なくとも一部に無
端部分を有する筒状とする必要がある。

【００２５】さらにまた、内ヨーク並びに外ヨークは必
ずしも両者を同時に装着する必要はなく、外ヨークの
み、或いは内ヨークのみでもよく、また、内ヨークを設
ける場合でも、すべての永久磁石間や、最外端の永久磁
石の表面に設置する必要はなく、任意に選択された１ま
たは複数箇所に設置するようにしてもよいのはもちろん
である。

【００２６】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る磁気ダンパ
装置では、導体板に流れる磁束の磁束密度を高くするこ
とができ、導体板と磁石とが相対移動した際に生じる制
動力を大きくすることができる。また、所定位置に内ヨ
ーク或いは外ヨークを設置した場合には、上記効果がよ
り顕著に生じるとともに、装置の小型化を図ることもで
きる。

【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
施例を示す縦断面図である。（Ｂ）は（Ａ）図における
Ｂ−Ｂ線の矢視断面図である。

【図２】（Ａ）は本発明に係る磁気ダンパ装置の第２実
施例を示す縦断面図である。（Ｂ）は（Ａ）図における
Ｂ−Ｂ線の矢視断面図である。

【図３】本発明に係る磁気ダンパ装置の変形実施例を示
す縦断面図である。

【図４】本発明に係る磁気ダンパ装置の他の変形実施例
を示す縦断面図である。

【図５】（Ａ）は従来の磁気ダンパ装置の一例を示す縦
断面図である。（Ｂ）は同平面図である。

【符号の説明】

１０，１１，１５，１６，１７，２５，２５ａ永久磁
石１３，２０，２８導体板１８，２６，２６ａ内ヨーク２１，２９，２９ａ外ヨーク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸方向に磁化された複数の磁石を、前記
軸方向に所定間隔をおいて一体的に配置するとともに、
前記複数の磁石の外周囲を覆うように筒状の導体板を配
置し、前記磁石の外周面と前記導体板の内周面とは非接
触状態で、両者を前記軸方向に相対移動可能に配置し、
かつ、前記複数の磁石のうち、少なくとも隣接する２つ
の磁石の磁化方向を逆向きに構成したことを特徴とする
磁気ダンパ装置。
【請求項２】前記複数の磁石間の少なくとも１箇所に
内ヨーク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】前記複数の磁石のうち最外端に位置する
磁石の外端面に内ヨークを装着したことを特徴とする請
求項１または２に記載の磁気ダンパ装置。
【請求項４】前記導体板のさらに外周囲側所定位置に
接触または非接触状態で筒状の外ヨークを配設したこと
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。