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JP2005121135A - Magnetic fluid damper device - Google Patents

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JP2005121135A
JP2005121135A JP2003356670A JP2003356670A JP2005121135A JP 2005121135 A JP2005121135 A JP 2005121135A JP 2003356670 A JP2003356670 A JP 2003356670A JP 2003356670 A JP2003356670 A JP 2003356670A JP 2005121135 A JP2005121135 A JP 2005121135A
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Japan
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damper
magnetic fluid
magnetic
damping
damper device
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JP2003356670A
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Japanese (ja)
Inventor
Masao Go
賢雄 呉
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Japan Aerospace Exploration Agency JAXA
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Japan Aerospace Exploration Agency JAXA
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic fluid damper device for quasi-active damping, capable of dissipating the vibrational energy as a damper for optimum passive damping having highest damping performance among the dampers for passive damping, and quickly attenuating the vibration while saving the energy. <P>SOLUTION: In this magnetic fluid damper device 1, a first chamber 3 and a second chamber 4 in which the magnetic fluid 2 is packed, are connected by a cylinder 5 communicated with two chambers. Bellows as an expandable and contractible material is used for side walls of the first chamber 3 and the second chamber 4. Combined magnets 8a, 8b including permanent magnets in a state of winding coils 7a, 7b are mounted oppositely to each other near an outer side of the cylinder 5 to apply the magnetic field in the direction vertical to the flowing direction of the magnetic fluid 2 flowing in the cylinder 5. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、磁性流体ダンパ装置、特に、宇宙構造体などの構造物の制振に適する準能動型の磁性流体ダンパ装置に関する。   The present invention relates to a ferrofluid damper device, and more particularly to a semi-active ferrofluid damper device suitable for damping a structure such as a space structure.

構造物の制振方法は、能動的制振と受動的制振に大別され、さらにその中間的な方法として準能動的制振がある。準能動的制振は、構造物の受動的制振能力が極力大きくなるよう、構造物やダンパの持つ特性を積極的に制御する方法である。準能動的制振の場合、エネルギが受動的メカニズムにより散逸されるため、能動的制振に比べて系は常に安定であり、同時に、受動的制振に比べてより高い制振効果が期待できる。
従来の準能動的制振用ダンパには、オリフィスの開閉によりダンパの特性を変化させて制振を行うもの、あるいは、入力磁場または電圧によって力学的特性が変化する磁性流体または電気粘性流体をダンパ内の作動流体として用い、ダンパの特性を可変とすることにより振動エネルギを速く吸収させるものなどがある。
これら従来の準能動型制振用ダンパでは、ダンパ特性を制御している時のダンパの制振性能を向上させることを目的として、ダンパ特性を制御しないダンパへの入力がオフの時の作動流体の基底粘度が低い値となるようにダンパを設計するのが通常である。このため、従来の準能動的制振用ダンパは、ダンパ特性を制御している時には高い制振効果を提供するものの、ダンパ特性を制御していない場合には、粘度の低い受動的制振用ダンパとしてエネルギ散逸を行うため制振効果が低下する、という問題を有していた。
Structure damping methods are roughly classified into active damping and passive damping, and there is a semi-active damping as an intermediate method. The quasi-active damping is a method of actively controlling the characteristics of the structure and the damper so that the passive damping capacity of the structure is maximized. In the case of quasi-active damping, energy is dissipated by a passive mechanism, so the system is always stable compared to active damping, and at the same time, a higher damping effect can be expected compared to passive damping. .
Conventional quasi-active damping dampers are dampers that perform damping by changing the damper characteristics by opening and closing the orifice, or magnetic fluids or electrorheological fluids whose mechanical characteristics change depending on the input magnetic field or voltage. Some of them are used as an internal working fluid and absorb vibration energy quickly by making the damper characteristics variable.
In these conventional semi-active damping dampers, the working fluid when the input to the damper that does not control the damper characteristics is off is intended to improve the damping performance of the damper when the damper characteristics are controlled. Normally, the damper is designed so that the base viscosity of the resin becomes a low value. For this reason, the conventional quasi-active damping damper provides a high damping effect when the damper characteristics are controlled, but when the damper characteristics are not controlled, it is used for passive damping with a low viscosity. As a damper, there is a problem that the vibration damping effect is reduced because energy is dissipated.

AIAA Journal Vol. 35, No.12, 1844-1852 December 1997AIAA Journal Vol. 35, No.12, 1844-1852 December 1997 Smart Mater. Struct. 11 (2002) 156-162Smart Mater. Struct. 11 (2002) 156-162

本発明は、ダンパ特性の制御を行わない場合であっても、最も制振性能の高い最適受動制振用ダンパとして振動エネルギの散逸を行うことができる一方、ダンパ特性の制御を行う場合には、省エネルギで振動を速く減衰させることのできる、準能動的制振用の磁性流体ダンパ装置を提供することを目的とする。   Even when the damper characteristic is not controlled, the present invention can dissipate the vibration energy as the optimum passive damping damper with the highest vibration damping performance, while the damper characteristic is controlled. An object of the present invention is to provide a quasi-active damping ferrofluid damper device that can quickly attenuate vibrations while saving energy.

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、入力磁場によって流体としての力学的特性が変化する磁性流体をダンパ装置内の作動流体として用い、磁性流体に磁場を印加するためのデバイスとして永久磁石を組み込んだ電磁石を含む複合磁石を利用することにより、上記課題を解決し得ることを見いだした。
すなわち、本発明は、
磁性流体を充填した第1及び第2のチャンバ、
該第1及び第2のチャンバを連通させる連通部、及び
該連通部内の磁性流体に磁場を印加する、該連通部の外側でかつ近傍に配置された永久磁石及び電磁コイル
を備えている、磁性流体ダンパ装置を提供する。
本発明の磁性流体ダンパ装置は、さらに、前記永久磁石の該電磁コイルへ向かう磁束を調整するための磁束調整用ブロックを備えているのが望ましい。
また、本発明の磁性流体ダンパ装置において、前記磁束調整用ブロックは、所定の間隔をもって互いに離隔している2つのブロックを含むのが望ましい。
As a result of diligent research to solve the above-mentioned problems, the present inventor uses a magnetic fluid whose mechanical characteristics as a fluid change by an input magnetic field as a working fluid in a damper device, and a device for applying a magnetic field to the magnetic fluid It has been found that the above problems can be solved by using a composite magnet including an electromagnet incorporating a permanent magnet.
That is, the present invention
First and second chambers filled with magnetic fluid;
A magnetic part comprising: a communicating part for communicating the first and second chambers; and a permanent magnet and an electromagnetic coil arranged on the outside and in the vicinity of the magnetic part for applying a magnetic field to the magnetic fluid in the communicating part. A fluid damper device is provided.
The magnetic fluid damper device of the present invention preferably further includes a magnetic flux adjusting block for adjusting the magnetic flux of the permanent magnet toward the electromagnetic coil.
In the magnetic fluid damper device of the present invention, it is preferable that the magnetic flux adjusting block includes two blocks separated from each other with a predetermined interval.

本発明によれば、ダンパ特性の制御を行わない場合には、最適受動制振用ダンパとして振動エネルギの散逸を行い、さらにダンパ特性の制御を行う場合には、省エネルギで振動を速く減衰させることのできる、準能動的制振用の磁性流体ダンパ装置を得ることができる。   According to the present invention, when the damper characteristic is not controlled, the vibration energy is dissipated as an optimum passive damping damper, and when the damper characteristic is controlled, the vibration is quickly attenuated with energy saving. A quasi-active damping ferrofluid damper device can be obtained.

図1は、本発明による磁性流体ダンパ装置の一実施例の断面図であって、磁性流体ダンパ装置1において、それぞれ磁性流体2を充填した第1のチャンバ3と第2のチャンバ4とが、これら2つのチャンバを連通させるシリンダ5で結合されている。第1のチャンバ3及び第2のチャンバ4の側壁には、伸縮自在な材料としてベローズが使用されている。シリンダ5の外側近傍には、シリンダ5内を流れる磁性流体2の流れ方向と垂直に磁場を印加するためにコイル7a,7bを巻きつけた形態の永久磁石を含む複合磁石8a,8bが対向して配置されている。   FIG. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of a magnetic fluid damper device according to the present invention. In the magnetic fluid damper device 1, a first chamber 3 and a second chamber 4 filled with a magnetic fluid 2 are respectively The two chambers are connected by a cylinder 5 that communicates. Bellows is used as a stretchable material on the side walls of the first chamber 3 and the second chamber 4. In the vicinity of the outside of the cylinder 5, composite magnets 8 a and 8 b including permanent magnets wound with coils 7 a and 7 b for applying a magnetic field perpendicular to the flow direction of the magnetic fluid 2 flowing in the cylinder 5 are opposed to each other. Are arranged.

図2は、本発明の磁性流体ダンパ装置に使用する複合磁石の一例の断面図であって、複合磁石8は永久磁石9を備え、この永久磁石9が発生する磁力は複合磁石8a,8bを通って磁性流体ダンパ装置1のシリンダ5のなかの磁性流体2に作用する。また、複合磁石8a,8bの近傍にはコイル7a,7bが巻きつけられており、さらに、永久磁石9の側面には、永久磁石9により発生する、複合磁石8a,8bの間に位置する磁極の中心(ポイントO)13での磁束密度の大きさを調整するための磁束調整用ブロック10が取付けられている。この磁束調整用ブロック10は、所定のギャップ11をもって互いに離隔している2つのブロック12a,12bを有している。
コイル7a,7bに電流を印加しない場合において、永久磁石9の側面に磁束調整用ブロック10が取付けられていなければ、ポイントOでの磁束密度は、永久磁石9の磁力によって決まる一定の大きさに保たれることになる。また、磁束調整用ブロック10を取付けると、永久磁石9から複合磁石8a,8bへ向かう磁束の一部を磁束調整用ブロック10の方向へ向けることができ、このとき、ブロック12aとブロック12bとの間のギャップ11の大きさを適宜変更することにより、ポイントOでの磁束密度値を変えることができる。さらに、永久磁石9と磁束調整用ブロック10との組み合わせによって形成されたポイントOでの磁束密度を、コイル7a,7bに電流を印加して反対向きの磁力を発生させることにより、キャンセルすることができる。
FIG. 2 is a cross-sectional view of an example of a composite magnet used in the ferrofluid damper device of the present invention. The composite magnet 8 includes a permanent magnet 9, and the magnetic force generated by the permanent magnet 9 is applied to the composite magnets 8a and 8b. It passes through and acts on the magnetic fluid 2 in the cylinder 5 of the magnetic fluid damper device 1. In addition, coils 7a and 7b are wound in the vicinity of the composite magnets 8a and 8b. Further, on the side surface of the permanent magnet 9, a magnetic pole generated between the composite magnets 8a and 8b generated by the permanent magnet 9 is provided. A magnetic flux adjusting block 10 for adjusting the magnitude of the magnetic flux density at the center (point O) 13 is attached. The magnetic flux adjusting block 10 has two blocks 12 a and 12 b that are separated from each other by a predetermined gap 11.
When no current is applied to the coils 7 a and 7 b, if the magnetic flux adjusting block 10 is not attached to the side surface of the permanent magnet 9, the magnetic flux density at the point O is a constant magnitude determined by the magnetic force of the permanent magnet 9. Will be kept. When the magnetic flux adjusting block 10 is attached, a part of the magnetic flux from the permanent magnet 9 toward the composite magnets 8a and 8b can be directed toward the magnetic flux adjusting block 10. At this time, the block 12a and the block 12b By appropriately changing the size of the gap 11 between them, the magnetic flux density value at the point O can be changed. Further, the magnetic flux density at the point O formed by the combination of the permanent magnet 9 and the magnetic flux adjusting block 10 can be canceled by applying a current to the coils 7a and 7b to generate a magnetic force in the opposite direction. it can.

図3は、上記のように構成した複合磁石8において、コイル7a,7bに電流を印加することなくギャップ11の大きさが異なる様々な磁束調整用ブロック10を使用した場合、及び、さらにコイル7a,7bに電流を印加した場合における、ポイントO付近での磁束密度分布を示す図である。図3から、電流を印加することなく永久磁石9と磁束調整用ブロック10との組み合わせによってポイントOに形成した磁束密度を、コイル7a,7bに電流を印加することによってほぼ0mTまでキャンセルできることがわかる。   FIG. 3 shows the case where various magnetic flux adjusting blocks 10 having different sizes of the gap 11 are used in the composite magnet 8 configured as described above without applying current to the coils 7a and 7b, and further, the coil 7a. , 7b shows a magnetic flux density distribution in the vicinity of point O when a current is applied. From FIG. 3, it can be seen that the magnetic flux density formed at the point O by the combination of the permanent magnet 9 and the magnetic flux adjusting block 10 without applying current can be canceled to almost 0 mT by applying current to the coils 7a and 7b. .

図4は、上記のように構成した磁性流体ダンパ装置1のダンパ特性を理解するために行った、一定速度でのダンパの引張・圧縮繰り返し試験の結果を示す図である。図4から、永久磁石9と磁束調整用ブロック10との組み合わせによりポイントOに形成された磁束密度が40mTである場合、ダンパにかかる荷重とダンパの伸びとの関係は、大きなヒステリシスを示すことがわかる。これに対し、コイル7a,7bに0.81Aの電流を印加することによってこの40mTの磁束密度をキャンセルすると、ヒステリシスは、複合磁石を使用しない場合(0mT)とほぼ一致する極めて小さなものとなることがわかる。   FIG. 4 is a diagram showing the results of a repeated tensile / compression test of the damper at a constant speed, in order to understand the damper characteristics of the magnetic fluid damper device 1 configured as described above. From FIG. 4, when the magnetic flux density formed at the point O by the combination of the permanent magnet 9 and the magnetic flux adjusting block 10 is 40 mT, the relationship between the load applied to the damper and the extension of the damper shows a large hysteresis. Understand. On the other hand, when the 40 mT magnetic flux density is canceled by applying a current of 0.81 A to the coils 7a and 7b, the hysteresis becomes extremely small, which is almost the same as when the composite magnet is not used (0 mT). I understand.

図5は、磁性流体ダンパの近似モデルを示しており、図5に示すように、磁性流体ダンパの特性が近似できる数学モデルは、2つのバネ要素(k1,k2)、可変粘性要素(ダッシュポット要素、c)及びクーロン摩擦要素(f)で構成される。本実施例において、k1はベローズの軸剛性に相当し、k2は磁性流体ダンパ装置1内の磁性流体2の体積剛性に相当する。また、c及びfは磁性流体2の特性によるものであり、磁場の入力によって可変となる。線形最適制御理論から数学モデルでのダッシュポット要素の伸び率についての最適制御量を求めることができる。この制御では、ダッシュポット要素の伸びができるだけ大きくなるように入力磁場を変化させ、摩擦値や粘性値を積極的に切り替える。例えば、ダッシュポット要素の伸び率が最適値から遠ざかろうとするときは、摩擦値と粘性値を大きくしてダッシュポットの伸びを抑制し、反対に伸び率が最適値に近づこうとするときは、摩擦値と粘性値を小さくしてダッシュポットが自由に伸びるようにする。 FIG. 5 shows an approximate model of the magnetic fluid damper. As shown in FIG. 5, the mathematical model that can approximate the characteristics of the magnetic fluid damper includes two spring elements (k 1 , k 2 ) and a variable viscous element ( It consists of a dashpot element, c) and a coulomb friction element (f). In this embodiment, k 1 corresponds to the axial rigidity of the bellows, and k 2 corresponds to the volume rigidity of the magnetic fluid 2 in the magnetic fluid damper device 1. Further, c and f are due to the characteristics of the magnetic fluid 2 and are variable depending on the input of the magnetic field. From the linear optimal control theory, the optimal control amount for the elongation rate of the dashpot element in the mathematical model can be obtained. In this control, the input magnetic field is changed so that the elongation of the dashpot element is as large as possible, and the friction value and the viscosity value are positively switched. For example, when the elongation rate of the dashpot element is going to move away from the optimum value, the friction value and the viscosity value are increased to suppress the elongation of the dashpot. Decrease the value and viscosity so that the dashpot grows freely.

図6は、本発明による磁性流体ダンパ装置を使用した構造物の制振の一例を示すブロック図である。ここでは、制振構造物として、先端質量14を有する全長3.4mの片持ちトラス15を用いており、磁性流体ダンパ装置1は、トラス15の根元に配置されている。トラス15に振動が発生した場合、最適線形制御理論から導いた制御則から成るオン−オフ切り替え判定条件式に基づいて、磁性流体ダンパ装置1のコイル7a,7bへの印加電流の切り替え(オン−オフ制御)を行うことにより、制振を行う。
この制御を実現するために必要な計測量としては、磁性流体ダンパ装置1にかかる荷重(p)、磁性流体ダンパ装置1の伸び率(d)及びトラス15の先端の変位量(u)があり、それぞれロードセル、渦電流型変位センサ及びレーザ変位センサにより計測される。各センサから計測された値はA/Dボードに送られる。プロセッサの中で制御側から導かれる切り替え判定条件式により複合磁石への入力オン−オフを決定し、その判定信号をスイッチボードへ送って、磁性流体ダンパ装置1への入力磁場オン−オフ切り替えを行う。なお、図6において、DC電源Iはリレーを駆動するためのものであり、DC電源IIは複合磁石に電流を印加するためのものである。
FIG. 6 is a block diagram showing an example of damping of a structure using the magnetic fluid damper device according to the present invention. Here, a cantilever truss 15 having a tip mass 14 and a total length of 3.4 m is used as the damping structure, and the magnetic fluid damper device 1 is disposed at the root of the truss 15. When vibration occurs in the truss 15, switching of the applied current to the coils 7a and 7b of the magnetic fluid damper device 1 is switched on (on-) based on an on-off switching determination conditional expression that is made up of a control law derived from the optimal linear control theory. Vibration control is performed by performing off control.
Measurement amounts necessary to realize this control include the load (p) applied to the magnetic fluid damper device 1, the elongation rate (d) of the magnetic fluid damper device 1, and the displacement amount (u) of the tip of the truss 15. These are measured by a load cell, an eddy current type displacement sensor and a laser displacement sensor, respectively. The value measured from each sensor is sent to the A / D board. An input on / off to the composite magnet is determined by a switching judgment conditional expression derived from the control side in the processor, and the judgment signal is sent to the switch board to switch the input magnetic field on / off to the magnetic fluid damper device 1. Do. In FIG. 6, a DC power source I is for driving a relay, and a DC power source II is for applying a current to the composite magnet.

図7は、各種ダンパを使用した場合の制振効果の時間履歴を示す図であり、縦軸は図6におけるトラスの先端変位u(mm)及びダンパへの入力磁束密度(mT)を表す。図7(a)は本発明による磁性流体ダンパ装置を使用した場合、図7(b)は電磁石を使用した従来の準能動的制振用磁性流体ダンパを使用した場合の、制振効果の時間履歴を示している。さらに、図7(a)には、複合磁石を採用しない受動ダンパを使用した場合(0mT)、永久磁石9と磁束調整用ブロック10との組み合わせにより、ポイントOに形成される磁束密度が40mTとなるような受動ダンパを構成した場合が、比較のため示されている。
図7(a)から、本発明による磁性流体ダンパ装置において、ダンパ特性の制御を行うことにより、受動ダンパに比べて遙かに速い変位の減衰が得られることがわかる。また、図7(a)と図7(b)とを比較すると、電磁石への電流印加時にある一定の磁束密度が得られる従来の電磁石のみを使用した準能動的制振用磁性流体ダンパ(図7(b))に比べ、本発明による磁性流体ダンパ装置(図7(a))は、コイルに僅かな電流を印加するだけで効率的に制振を行うことができ、省エネルギタイプであることがわかる。
FIG. 7 is a diagram showing a time history of the damping effect when various dampers are used, and the vertical axis represents the tip displacement u (mm) of the truss and the input magnetic flux density (mT) to the damper in FIG. FIG. 7A shows the time of the damping effect when the magnetic fluid damper device according to the present invention is used, and FIG. 7B shows the time of the damping effect when the conventional semi-active damping magnetic fluid damper using the electromagnet is used. Shows history. Further, in FIG. 7A, when a passive damper that does not employ a composite magnet is used (0 mT), the magnetic flux density formed at the point O is 40 mT due to the combination of the permanent magnet 9 and the magnetic flux adjusting block 10. The case where such a passive damper is configured is shown for comparison.
From FIG. 7 (a), it can be seen that in the magnetic fluid damper device according to the present invention, by controlling the damper characteristics, displacement attenuation much faster than that of the passive damper can be obtained. Further, comparing FIG. 7 (a) and FIG. 7 (b), a quasi-active damping magnetic fluid damper (FIG. 7) using only a conventional electromagnet that obtains a certain magnetic flux density when a current is applied to the electromagnet. 7 (b)), the ferrofluid damper device (FIG. 7 (a)) according to the present invention is an energy-saving type that can efficiently perform vibration suppression by simply applying a small current to the coil. I understand that.

図8は、ダンパへの入力磁場が一定値に保たれた受動的制振用ダンパと本発明の磁性流体ダンパ装置を用いた準能動的制振用ダンパとの性能比較を示す図である。図8において、縦軸Uは、図6に示す構造物の制振の例におけるトラスの先端の変位量uの絶対値を20秒間積分した値であり、Uの値が低いほど高い制振効果が得られていることを示している。
受動的制振用ダンパの場合、ダンパへの入力磁場が25mT一定に保たれた場合に、最も低いU値が得られており、この場合に最も高い制振効果が得られる最適受動ダンパとなることがわかる。これに対し、準能動的制振用ダンパである本発明の磁性流体ダンパ装置において、ダンパ性能の制御を行うと、最適受動ダンパより低いU値が得られており、高い制振効果が得られることがわかる。
従来の準能動的制振用ダンパでは、ダンパ性能の制御を行う時の制振性能を向上させるために、ダンパ性能の制御を行わない場合の作動流体の基底粘度が低い値となるように設計するのが通常であった。このため、従来の準能動的制振用ダンパでは、オン−オフ切り替え装置の故障、またはダンパを運用しない場合では、粘度の低い受動型ダンパ(図8の0mTの場合に相当)によってエネルギ散逸を行うこととなるため、受動型ダンパとしての制振効果は期待できなくなる。これに対し、本発明の磁性流体ダンパ装置では、例えば、ダンパへの入力磁場を最適受動ダンパの25mTに設定しておけば、上記のような問題が発生した場合であっても最適受動ダンパとして振動エネルギを吸収することができる。さらに、本発明の磁性流体ダンパ装置においてダンパ性能の制御を行うと、最適受動ダンパよりも遙かに速い振動の減衰が得られる。
FIG. 8 is a diagram showing a performance comparison between a passive damping damper in which the input magnetic field to the damper is maintained at a constant value and a semi-active damping damper using the magnetic fluid damper device of the present invention. In FIG. 8, the vertical axis U is a value obtained by integrating the absolute value of the displacement amount u of the truss tip in the example of damping of the structure shown in FIG. 6 for 20 seconds. The lower the U value, the higher the damping effect. Is obtained.
In the case of a passive damping damper, the lowest U value is obtained when the input magnetic field to the damper is kept constant at 25 mT. In this case, the optimum passive damper can obtain the highest damping effect. I understand that. On the other hand, in the magnetic fluid damper device of the present invention which is a semi-active damping damper, when the damper performance is controlled, a U value lower than that of the optimum passive damper is obtained and a high damping effect is obtained. I understand that.
The conventional semi-active damping damper is designed so that the base viscosity of the working fluid is low when the damper performance is not controlled in order to improve the damping performance when the damper performance is controlled. It was normal to do. For this reason, in the conventional semi-active damping damper, when the on-off switching device fails or when the damper is not operated, the energy is dissipated by a passive damper having a low viscosity (corresponding to the case of 0 mT in FIG. 8). Therefore, the damping effect as a passive damper cannot be expected. On the other hand, in the ferrofluid damper device of the present invention, for example, if the input magnetic field to the damper is set to 25 mT of the optimum passive damper, the optimum passive damper can be used even when the above problem occurs. Vibration energy can be absorbed. Further, when the damper performance is controlled in the magnetic fluid damper device of the present invention, vibration damping much faster than that of the optimum passive damper can be obtained.

本発明の活用例として、本発明による磁性流体ダンパ装置を、fail-safeと省エネルギが要求される宇宙構造物の制振に利用することが考えられる。このような利用態様において、本発明の磁性流体ダンパ装置は、宇宙空間の軌道上においてダンパ装置の制御を行うことが不可能な状態になった場合であっても最適受動ダンパとして振動エネルギを吸収することができる、という利点を有する。
本発明の他の活用例として、建築物や車のサスペンション等、地上の構造物の制振に利用することが考えられる。このような利用態様において、本発明の磁性流体ダンパ装置は、低いレベルの振動に対しては最適受動ダンパとして作用し、高いレベルの振動に対してはダンパ装置の制御を行うことで振動を速く減衰させることができる、という利点を有する。
As an application example of the present invention, it can be considered that the magnetic fluid damper device according to the present invention is used for damping a space structure that requires fail-safe and energy saving. In such a utilization mode, the magnetic fluid damper device of the present invention absorbs vibration energy as an optimum passive damper even when the damper device cannot be controlled on the orbit in outer space. Has the advantage of being able to.
As another application example of the present invention, it can be considered to be used for vibration control of a structure on the ground such as a building or a suspension of a car. In such a use mode, the ferrofluid damper device of the present invention acts as an optimum passive damper for low-level vibrations, and controls the damper device for high-level vibrations to speed up the vibrations. It has the advantage that it can be attenuated.

本発明による磁性流体ダンパ装置の一実施例の断面図である。It is sectional drawing of one Example of the magnetic fluid damper apparatus by this invention. 本発明の磁性流体ダンパ装置に使用する複合磁石の一例の断面図である。It is sectional drawing of an example of the composite magnet used for the magnetic fluid damper apparatus of this invention. ポイントO付近での磁束密度分布を示す図である。It is a figure which shows magnetic flux density distribution in the point O vicinity. ダンパの引張・圧縮繰り返し試験の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the tension | pulling / compression repetition test of a damper. 磁性流体ダンパ装置の近似モデルを示す図である。It is a figure which shows the approximation model of a magnetic fluid damper apparatus. 本発明による磁性流体ダンパ装置を使用した構造物の制振の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the vibration suppression of the structure using the magnetic fluid damper apparatus by this invention. (a)は本発明による磁性流体ダンパ装置を使用した場合の制振効果の時間履歴を示す図であり、(b)は従来の電磁石のみを用いた準能動的制振用磁性流体ダンパを使用した場合の制振効果の時間履歴を示す図である。(A) is a figure which shows the time history of the vibration suppression effect at the time of using the magnetic fluid damper apparatus by this invention, (b) uses the magnetic fluid damper for semi-active vibration suppression using only the conventional electromagnet. It is a figure which shows the time log | history of the vibration suppression effect at the time of doing. ダンパへの入力磁場が一定値に保たれた受動的制振用ダンパと本発明の磁性流体ダンパ装置を用いた準能動的制振用ダンパとの性能比較を示す図である。It is a figure which shows the performance comparison of the damper for passive vibrations with which the input magnetic field to a damper was maintained at the constant value, and the damper for quasi-active vibrations using the magnetic fluid damper apparatus of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 磁性流体ダンパ装置
2 磁性流体
3 第1のチャンバ
4 第2のチャンバ
5 シリンダ
6 ベローズ
7a、7b コイル
8a、8b 複合磁石
9 永久磁石
10 磁束調整用ブロック
11 ギャップ
12a、12b ブロック
13 磁極の中心(ポイントO)
14 先端質量
15 片持ちトラス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Magnetic fluid damper apparatus 2 Magnetic fluid 3 1st chamber 4 2nd chamber 5 Cylinder 6 Bellows 7a, 7b Coils 8a, 8b Composite magnet 9 Permanent magnet 10 Magnetic flux adjustment block 11 Gap 12a, 12b Block 13 Center of magnetic pole ( Point O)
14 Tip mass 15 Cantilever truss

Claims (3)

磁性流体を充填した第1及び第2のチャンバ、
該第1及び第2のチャンバを連通させる連通部、及び
該連通部内の磁性流体に磁場を印加する、該連通部の外側でかつ近傍に配置された永久磁石及び電磁コイル
を備えていることを特徴とする、磁性流体ダンパ装置。
First and second chambers filled with magnetic fluid;
A communication part that communicates the first and second chambers, and a permanent magnet and an electromagnetic coil that are arranged outside and in the vicinity of the communication part to apply a magnetic field to the magnetic fluid in the communication part. A magnetic fluid damper device.
さらに、前記永久磁石の該電磁コイルへ向かう磁束を調整するための磁束調整用ブロックを備えていることを特徴とする、請求項1に記載の磁性流体ダンパ装置。   The magnetic fluid damper device according to claim 1, further comprising a magnetic flux adjusting block for adjusting a magnetic flux of the permanent magnet toward the electromagnetic coil. 前記磁束調整用ブロックは、所定の間隔をもって互いに離隔している2つのブロックを含むことを特徴とする、請求項2に記載の磁性流体ダンパ装置。   The magnetic fluid damper device according to claim 2, wherein the magnetic flux adjusting block includes two blocks separated from each other by a predetermined interval.
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