JP2011106519A - ダンパーと免制震機構 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な構成で免震・制振性能を最適化するのに適したダンパーとそれを用いた免制震機構を提供しようとする。
【解決手段】
従来のダンパーにかわって、外周面に長手方向に沿って所定のリードを持つ螺旋状の溝である螺旋溝を設けられた軸体である直動軸と、前記螺旋溝に倣って案内される回転体と、前記回転体に同軸に固定され円筒状の輪郭を持つロータと、前記ロータの外周を囲う内周を持つステータと、前記回転体と前記ロータとを回転自在に支持し前記ステータを回転不能に支持するフレームと、前記ロータまたは前記ステータに流れる電流を制御する電流制御器と、を備えるものとした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ダンパーとそれを用いて建造物に設けられる免制震機構とに係る。

地震が発生すると、建物、構造物等の構造体が水平、垂直に揺すられる。
地震等による加速度レベルが大きいと、構造体が損傷をうけたり、構造体の中にあるものが予想を越えて加速度を受けたり、予想を超える変位をうけたりする。
そこで、基礎から構造体へ伝達する振動エネルギーを減少させて振動を免震する免震装置、または構造体が振動した際に振動エネルギーを吸収し振動レベルを小さくして振動を制振する制振装置として各種の構造の装置が試されている。
構造とその構造を構成する要素の諸元を適正に設定することにより、所望の免震性能や制振性能を発揮できる。

その様な目的で、回転運動と直線運動の変換機構を持つダンパーが用いられる。
例えば、ダンパーは、摩擦ダンパー、粘性ダンパー、マスダンパー、粘性マスダンパー、同調粘性マスダンパー等がある。

摩擦ダンパーは、長手方向に沿って所定のリードを持つ螺旋溝を設けられた直動軸と螺旋溝に倣って案内される回転体と回転体を回転自在に支持するフレームとで構成される。
摩擦ダンパーは、摩擦に起因して、直動軸を一定の相対速度で直動変位させた際に作用する反力を相対速度で割った値に対応する減衰係数ｃを持つ。

粘性ダンパーは、長手方向に沿って所定のリードを持つ螺旋溝を設けられた直動軸と螺旋溝に倣って案内される回転体と回転体を回転自在に支持するフレームとフレームの内面と回転体との隙間に封入された粘性流体とで構成される。
粘性ダンパーは、粘性に起因して、直動軸を一定の相対速度で直動変位させた際に作用する反力を相対速度で割った値に対応する減衰係数ｃを持つ。

マスダンパーは、長手方向に沿って所定のリードを持つ螺旋溝を設けられた直動軸と螺旋溝に倣って案内される回転体と回転体を回転自在に支持するフレームとで構成される。
マスダンパーは、回転体の回転慣性モーメントに起因して、直動軸を所定の相対加速度で直動変位させたさいに作用する反力を直動変位の相対加速度で割った値であるみかけの慣性質量ｍｒを持つ。

粘性マスダンパーは、長手方向に沿って所定のリードを持つ螺旋溝を設けられた直動軸と螺旋溝に倣って案内される回転体と回転体を回転自在に支持するフレームとフレームの内面と回転体との隙間に封入された粘性流体とで構成される。
粘性マスダンパーは、粘性と回転慣性モーメントに起因して、直動軸を所定の相対加速度で直動変位させたさいに作用する反力を直動変位の相対加速度で割った値であるみかけの慣性質量ｍｒと直動軸を一定の相対速度で直動変位させた際に作用する反力を相対速度で割った値に対応する減衰係数ｃとを持つ。

また、その粘性マスダンパーに弾性体を直列接続された同調粘性マスダンパーを用いる。
同調粘性マスダンパーは、バネ要素を直動方向に相対距離だけ変位させた際に発生する反力を相対距離で割った値である弾性係数ｋｂと粘性マスダンパーの直動軸を直動方向に所定の相対加速度で直動させたさいに直動方向に作用する反力を相対加速度で割った値であるみかけの慣性質量ｍｒとに対応するダンパー固有振動数ωｒと粘性マスダンパーの直動軸を一定の相対速度で直動させた際に直動方向に作用する反力を相対速度で割った値に対応する減衰係数Ｃとを持つ。

直動軸が直動変位すると回転体が回転する。
回転体の回転慣性能率に対応した回転反力が発生する。回転反力は螺旋溝と回転体との作用で直動変位する方向の反力に変換される。
回転体が回転すると回転体とフレームとの隙間に封入した粘性流体に剪断力が生じ、その剪断力に対応した回転反力が発生する。回転反力は、雄ねじと雌ねじの作用で直動変位する方向の反力に変換される。
この慣性力と剪断力による反力は回転体の質量と粘性流体の量に比較してみかけ上の大きな質量と大きな減衰により組み合わされた動特性をもつ。
粘性マスダンパーと弾性体が直列接続されるので、見掛け上の大きな質量と大きな減衰により組み合わされた動特性をもつ。

発明者らは、これらのダンパーを構造体に連結し、構造体の固有振動数と同調粘性マスダンパーの固有振動数とを適当な関係にすると、構造体を効率よく免震し、制振できることを見いだした。

地震が発生しないときは、風等の力により揺すられ、構造体は構造体の固有振動数に対応して微小に揺れる。
地震が発生すると、地盤の加速度により構造体が強制的に揺すられ、構造体は地震の加振力に対応して大きく揺れる。
従って、地震が発生せずに構造体が微小に揺れるときと地震が発生し構造体がゆれるときで、マスダンパー、粘性マスダンパー、または同調粘性マスダンパーの最適の特性が異なる場合がある。

また、マスダンパー、粘性マスダンパー、または同調粘性マスダンパーの構造的特徴として、直動体の直進変位の速度、加速度が大きくなると直動軸またはフレームと構造体との連結箇所に大きな反力が発生する。
地震が発生した際に、マスダンパー、粘性マスダンパー、または同調粘性マスダンパーに予期しない大きさの速度または加速度が作用した場合であっても、連結部に大きな反力が発生しないようにしたい場合がある。

また、発明者は、マスダンパーを用いて構造物の揺れを抑制しつつ、電流を得られるのではないかと考えた。

本発明は以上に述べた問題点に鑑み案出されたもので、簡易な構成で免震・制振性能を最適化するのに適したダンパーとそれを用いた免制震機構を提供しようとする。

上記目的を達成するため、本発明に係るダンパーを、外周面に長手方向に沿って所定のリードを持つ螺旋状の溝である螺旋溝を設けられた軸体である直動軸と、前記螺旋溝に倣って案内される回転体と、前記回転体の回転に同期して回転する円筒状の輪郭を持つロータと、前記ロータの外周を囲う内周を持つステータと、前記回転体と前記ロータとを回転自在に支持し前記ステータを回転不能に支持するフレームと、前記ロータと前記ステータとが発電機として作用する様に前記ロータまたは前記ステータに流れる電流を制御する電流制御器と、を備えるものとした。

上記本発明の構成により、直動軸は、リードを持つ螺旋状の溝である螺旋溝を設けられた軸体である。回転体は、前記螺旋溝に倣って案内される。ロータは、前記回転体の回転に同期して回転する円筒状の輪郭を持つものである。ステータは、前記ロータの外周を囲う内周を持つ。フレームは、前記回転体と前記ロータとを回転自在に支持し前記ステータを回転不能に支持する。電流制御器は、前記ロータと前記ステータとが発電機として作用する様に前記ロータまたは前記ステータに流れる電流を制御する。
その結果、前記直動軸が前記回転体に対して相対的に直線変位すると、前記回転体と前記ロータとが同軸に回転し、前記電流制御器の制御に応じて前記ロータと前記ステータとの間に電磁気力が発生し、電磁気力によるトルクが前記回転体に作用する。

以下に、本発明の実施形態に係るダンパーを説明する。本発明は、以下に記載した実施形態のいずれか、またはそれらの中の二つ以上が組み合わされた態様を含む。

本発明の実施形態に係るダンパーは、前記電流制御器が、前記ロータと前記ステータとの間に生じるトルクにより前記直動軸に中心軸に沿って作用する力が前記直動軸の前記回転体に対する前記直動軸の中心軸に沿った相対的な直線移動の方向に逆らう向きに作用する様に、前記ロータまたは前記ステータに流れる電流を制御する。
上記の実施形態の構成により、前記ロータと前記ステータとの間に生じるトルクにより前記直動軸に中心軸に沿って作用する力が前記直動軸の前記回転体に対する前記直動軸の中心軸に沿った相対的な直線移動の方向に逆らう向きに作用する様に、前記ロータまたは前記ステータに流れる電流を制御する。
その結果、前記直動軸が前記回転体に対して相対直線移動すると、前記ロータまたは前記ステータの間に作用する電磁気力によるトルクによる力が前記直動軸の相対直線移動を減衰させようとする。

上記目的を達成するため、本発明に係る揺れに伴って相対変位する１対の連結箇所を持つ構造体に設けられる免制震機構を、外周面に長手方向に沿って所定のリードを持つ螺旋状の溝である螺旋溝を設けられた軸体である直動軸と前記螺旋溝に倣って案内される回転体と前記回転体の回転に同期して回転する円筒状の輪郭を持つロータと前記ロータの外周を囲う内周を持つステータと前記回転体と前記ロータとを回転自在に支持し前記ステータを回転不能に支持するフレームと前記ロータと前記ステータとが発電機として作用する様に前記ロータまたは前記ステータに流れる電流を制御する電流制御器とを有するダンパーと、１対の連結箇所に前記直動軸と前記フレームとを各々に連結する１対の連結部材と、を備え、前記電流制御器が構造体の揺れを小さくする様に前記ロータまたは前記ステータに流れる電流を制御する、ものとした。

上記本発明の構成により、直動軸は、リードを持つ螺旋状の溝である螺旋溝を設けられた軸体である。回転体は、前記螺旋溝に倣って案内される。ロータは、前記回転体の回転に同期して回転する円筒状の輪郭を持つものである。ステータは、前記ロータの外周を囲う内周を持つ。フレームは、前記回転体と前記ロータとを回転自在に支持し前記ステータを回転不能に支持する。電流制御器は、前記ロータと前記ステータとが発電機として作用する様に前記ロータまたは前記ステータに流れる電流を制御する。１対の連結部材は、１対の連結箇所に前記直動軸と前記フレームとを各々に連結する。前記電流制御器が構造体の揺れを小さくする様に前記ロータまたは前記ステータに流れる電流を制御する。
その結果、１対の前記連結箇所が相対変位すると、前記直動軸が前記回転体に対して相対的に直線変位し、前記回転体と前記ロータとが同軸に回転し、前記電流制御器の制御に応じて構造体の揺れを小さくする様に前記ロータと前記ステータとの間に電磁気力が発生し、電磁気力によるトルクが前記回転体に作用する。

本発明の実施形態に係る揺れに伴って相対変位する１対の連結箇所を持つ構造体に設けられる免制震機構は、外周面に長手方向に沿って所定のリードを持つ螺旋状の溝である螺旋溝を設けられた軸体である直動軸と前記螺旋溝に倣って案内される回転体と前記回転体の回転に同期して回転する円筒状の輪郭を持つロータと前記ロータの外周を囲う内周を持つステータと前記回転体と前記ロータとを回転自在に支持し前記ステータを回転不能に支持するフレームと前記ロータと前記ステータとが発電機として作用する様に前記ロータまたは前記ステータに流れる電流を制御する電流制御器と前記直動軸または前記フレームのうちの一方に直列に配置され前記直動軸の長手方向に沿って弾性変形する弾性体とを有するダンパーと、１対の連結箇所のうちの一方の連結箇所に前記直動軸または前記フレームのうちの一方を前記弾性体を介して連結する第一連結部材と、１対の連結箇所のうちの他方の連結箇所に前記直動軸または前記フレームのうちの他方を連結する第に第二連結部材と、を備え、前記電流制御器が構造体の揺れを小さくする様に前記ロータまたは前記ステータに流れる電流を制御する、ものとした。

上記の実施形態の構成により、直動軸は、リードを持つ螺旋状の溝である螺旋溝を設けられた軸体である。回転体は、前記螺旋溝に倣って案内される。ロータは、前記回転体の回転に同期して回転する円筒状の輪郭を持つものである。ステータは、前記ロータの外周を囲う内周を持つ。フレームは、前記回転体と前記ロータとを回転自在に支持し前記ステータを回転不能に支持する。電流制御器は、前記ロータと前記ステータとが発電機として作用する様に前記ロータまたは前記ステータに流れる電流を制御する。弾性体は、前記直動軸または前記フレームのうちの一方に直列に配置されて前記直動軸の長手方向に沿って弾性変形する。第一連結部材は、１対の連結箇所のうちの一方の連結箇所に前記直動軸または前記フレームのうちの一方を前記弾性体を介して連結する。第二連結部材は、１対の連結箇所のうちの他方の連結箇所に前記直動軸または前記フレームのうちの他方を連結する。を備え、前記電流制御器が構造体の揺れを小さくする様に前記ロータまたは前記ステータに流れる電流を制御する。
その結果、１対の前記連結箇所が相対変位すると、前記直動軸が前記回転体に対して相対的に直線変位し、前記回転体と前記ロータとが同軸に回転し、前記電流制御器の制御に応じて構造体の揺れを小さくする様に前記ロータと前記ステータとの間に電磁気力が発生し、電磁気力によるトルクが前記回転体に作用する。

以上説明したように、本発明に係るダンパーは、その構成により、以下の効果を有する。
フレームに回転自在に支持される回転体が直動軸の螺旋溝に倣って案内されるダンパーにおいて、回転体とロータとが同期して回転し、前記ロータまたは前記ステータに流れる電流を制御する様にしたので、前記直動軸が前記回転体に対して相対的に直線変位すると、前記回転体と前記ロータとが同期して回転し、前記電流制御器の制御に応じて前記ロータと前記ステータとが発電機として作用し、電磁気力によるトルクが回転体に作用する。
また、前記ロータまたは前記ステータに流れる電流を制御して、前記ロータと前記ステータとの間に生じるトルクにより前記直動軸に作用する力が前記直動軸の前記回転体に対する相対的な直線移動の方向に逆らう向きに作用する様にするので、前記直動軸が前記回転体に対して相対直線移動すると、前記ロータまたは前記ステータの間に作用する電磁気力によるトルクによる力が直動軸の相対直線移動を減衰させようとする。

以上説明したように、本発明に係る免制震機構は、その構成により、以下の効果を有する。
フレームに回転自在に支持される回転体が直動軸の螺旋溝に倣って案内されるダンパーを構造体の１対の連結箇所に連結しに、回転体とロータとが同期して回転し、構造体の揺れを小さくする様に前記ロータまたは前記ステータに流れる電流を制御する様にしたので、１対の前記連結箇所が相対変位すると、前記直動軸が前記回転体に対して相対的に直線変位し、前記回転体と前記ロータとが同軸に回転し、前記電流制御器の制御に応じて構造体の揺れを小さくする様に前記ロータと前記ステータとの間に電磁気力が発生し、電磁気力によるトルクが回転体に作用する。
フレームに回転自在に支持される回転体が直動軸の螺旋溝に倣って案内されるものと弾性体を直列接続したダンパーを構造体の１対の連結箇所に連結し、回転体とロータとが同期して回転し、構造体の揺れを小さくする様に前記ロータまたは前記ステータに流れる電流を制御する様にしたので、１対の前記連結箇所が相対変位すると、前記直動軸が前記回転体に対して相対的に直線変位し、前記回転体と前記ロータとが同軸に回転し、前記電流制御器の制御に応じて構造体の揺れを小さくする様に前記ロータと前記ステータとの間に電磁気力が発生し、電磁気力によるトルクが回転体に作用する。
従って、簡易な構成で免震・制振性能を最適化するのに適した構造体に設けられるダンパーとそれを用いた免制震機構を提供できる。

本発明の実施形態に係るダンパーの断面図である。 本発明の実施形態に係るダンパーの質点系モデル図である。 本発明の実施形態に係る免制震機構の概念図である。

以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照して説明する。

本発明の実施形態にかかるダンパー１００を、図を基に、説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るダンパーの断面図である。
図２は、本発明の実施形態に係るダンパーの質点系モデル図である。
本発明の実施形態にかかるダンパー１００は、直動軸１１０と回転体１２０とロータ１３０とステータ１４０とフレーム１５０と電流制御機器１６０とで構成される。
ダンパー１００は、直動軸１１０と回転体１２０とロータ１３０とステータ１４０とフレーム１５０と電流制御機器１６０と弾性体１７０で構成されてもよい。
ダンパー１００は、直動軸１１０と回転体１２０とロータ１３０とステータ１４０とフレーム１５０と電流制御機器１６０と付加回転部材１８０とで構成されてもよい。
ダンパー１００は、直動軸１１０と回転体１２０とロータ１３０とステータ１４０とフレーム１５０と電流制御機器１６０と粘性体１９０とで構成されてもよい。

直動軸１１０は、外周面に長手方向に沿って所定のリードＰを持つ螺旋状の溝である螺旋溝Ｇを設けられた軸体である。
螺旋溝Ｇが直動軸１１０の外周面の一部または全部に設けられる。
一条または複数条の螺旋溝Ｇが、直動軸１１０の外周面に設けられる。

回転体１２０は、螺旋溝Ｇに倣って案内される機構である。
例えば、回転体１２０は、直動軸１１０の外周面に設けられた螺旋溝Ｇに倣って、直動軸１１０に対して相対的に螺旋運動をする。
回転体１２０の長手方向への移動を拘束しつつ、直動軸１１０を長手方向に移動させると、回転体１２０は回転運動をする。
回転体１２０は、回転体本体１２１と回転体ボール１２２とで構成されてもよい。
回転体ボール１２２は、回転体本体１２１に保持され、直動軸１１０の螺旋溝Ｇに案内される。
複数の回転体ボール１２２は、回転体本体１２１に保持され、循環移動して直動軸１１０の螺旋溝Ｇに案内される。

ロータ１３０は、回転体１２０に同期して回転し円筒状の輪郭を持つ電磁気要素機器である。
例えば、ロータ１３０は、回転体１２０に同軸に固定され円筒状の輪郭を持つ電磁気要素機器である。
例えば、ロータ１３０は、電動機または発電機の回転子である。

ステータ１４０は、ロータ１３０の外周を囲う内周を持つ電磁気要素機器である。
例えば、ステータ１４０は、電動機または発電機の固定子である。

フレーム１５０は、回転体１２０とロータ１３０とを回転自在に支持しステータ１４０を回転不能に支持する構造体である。
フレーム１５０は、フレーム本体１５１と回転体軸受１５２とロータ軸受１５３とで構成される。
回転体軸受１５２は、フレーム本体１３１を基礎として回転体１２０を直動軸の長手方向の移動を拘束し、回転自在に支持する。
ロータ軸受１５３は、フレーム本体１３１を基礎としてロータ１３０を直動軸の長手方向の移動を拘束し、回転自在に支持する。

電流制御器１６０は、ロータ１３０とステータ１４０とが発電機として作用する様にロータ１３０またはステータ１４０に流れる電流を制御する電気機器である。
電流制御器１６０は、ロータ１３０とステータ１４０との間に電磁気力が作用し、発電した電流を出力する様に、ロータ１３０またはステータ１４０に流れる電流を制御する。
電流制御器１６０は、ＣＰＵと電流駆動ドライバと電力センサとで構成されてもよい。
電流制御器１６０が、ロータ１３０とステータ１４０との間に生じるトルクにより直動軸１１０に中心軸に沿って作用する力が直動軸１１０の回転体１２０に対する直動軸１１０の中心軸に沿った相対的な直線移動の方向に逆らう向きに作用する様に、ロータ１３０またはステータ１４０に流れる電流を制御してもよい。
電流制御器１６０が、ロータとステータとの間に生じるトルクにより直動軸に中心軸に沿って作用する力が直動軸の回転体に対する直動軸の中心軸に沿った相対的な直線移動の方向に逆らう向きに直線移動する速度に比例する力で作用する様に、ロータまたはステータに流れる電流を制御してもよい。
例えば、電流制御器１６０が、ロータ１３０またはステータ１４０に流れる電流の位相と電圧とを制御する。

弾性体１７０は、直動軸またはフレームのうちの一方に直列に配置され直動軸の長手方向に沿って弾性変形する機械要素である。
例えば、弾性体１７０は、直動軸またはフレームのうちの一方に直列に接続され直動軸の長手方向に沿って弾性変形する機械要素である。
例えば、弾性体１７０は、直動軸またはフレームのうちの一方に直列に配置され間に連結部材を入れて接続され直動軸の長手方向に沿って弾性変形する機械要素である。
図１には、積層板の弾性変形により直動軸１１０に直列に配置され間に連結部材２１０をいれて接続され直動軸１１０の長手方向に沿って弾性変形する弾性体が示される。

付加回転部材１８０は、回転体１２０に同期して回転する部材である。
付加回転部材１８０は、回転体１２０に同期して回転し簡易に脱着できる部材であってもよい。
図１は、回転体１８９と同軸に回転できるように回転体のフランジ部に固定される付加回転部材１８０が示される。

粘性体１９０は、回転体１２０またはロータ１３０とフレーム１５０との隙間に充填される粘性流体である。
図１は、ロータ１３０とフレーム１５０との隙間に充填される粘性流体が示される。

直動体１１０と回転体１２０とが長手方向に相対変位するときに、直動軸１１０の直動変位に応じて回転体が回転変位する。
直動体１１０と回転体１２０とが長手方向に相対変位するときに、相対変位に対応して直動軸１１０の直動変位と回転体１２０の回転変位との比が変化する様になっていてもよい。

図２は、ダンパーと弾性体とを直接に接続した同調粘性マスダンパーを構造物に固定した場合の、質点系モデルを示す。
図２において、記号Ｃで示される粘性は、ロータ１３０とステータ１４０との間に生じる電磁気力によるトルクにより回転体１２０を介して直動軸１１０に作用する減衰力を現す。
また、ダンパー１００が粘性体１９０を備える場合は、粘性体により生ずる粘性抵抗力がトルクに付加する。
ここで、ｍｒは、直動軸１１０と回転体１２０または直動軸１１０と回転体１２０と付 加回転部材１８０とを組み合わされた構造による見かけの慣性質量である。
ｃは、直動軸１１０と粘性体１９０の構造による見かけの減衰係数である。
Ｋｂは、弾性体の長手方向に沿った変位に係る弾性係数である。
ｍは、構造体の同調粘性マスダンパーを取り付けた箇所の見かけの質量である。
Ｋは、構造体の同調粘性マスダンパーを取り付けた箇所の見かけの弾性係数である。

次に、本発明の実施形態に係る免制震機構を、図を基に、説明する。
図３は、本発明の実施形態に係る免制震機構の概念図である。

免制震機構は、揺れに伴って相対変位する１対の連結箇所を持つ構造体１０に設けられ、ダンパー１００と一対の連結部材２００とで構成される。
ダンパー１００の構造は前述したものと同じなので、説明を省略する。

１対の連結部材２００は、１対の連結箇所に直動軸１１０とフレーム１５０とを各々に連結する部材である。
ダンパー１００が弾性体１７０を備えるばあいには、第一連結部材が１対の連結箇所のうちの一方の連結箇所に弾性体を連結し、第二連結部材が１対の連結箇所のうちの他方の連結箇所に直動軸またはフレームのうちの他方を連結してもよい。

電流制御器１６０が、構造体１０の揺れを小さくする様にロータ１３０またはステータ１４０に流れる電流を制御する。
電流制御器１６０が、構造体１０の揺れによる加速度を小さくする様にロータ１３０またはステータ１４０に流れる電流を制御してもよい。
電流制御器１６０が、ロータ１３０とステータ１４０との間に生じるトルクにより直動軸１１０に中心軸に沿って作用する力が直動軸１１０の回転体１２０に対する直動軸１１０の中心軸に沿った相対的な直線移動の方向に逆らう向きに作用する様に、ロータ１３０またはステータ１４０に流れる電流を制御してもよい。
電流制御器１６０が、ロータとステータとの間に生じるトルクにより直動軸に中心軸に沿って作用する力が直動軸の回転体に対する直動軸の中心軸に沿った相対的な直線移動の方向に逆らう向きに直線移動する速度に比例する力で作用する様に、ロータまたはステータに流れる電流を制御してもよい。
例えば、電流制御器１６０が、ロータ１３０またはステータ１４０に流れる電流の位相と電圧とを制御する。

電流制御器１６０が、構造体１０の揺れによる速度を小さくする様にロータ１３０またはステータ１４０に流れる電流を制御してもよい。
電流制御器１６０が、構造体１０の揺れによる変位を小さくする様にロータ１３０またはステータ１４０に流れる電流を制御してもよい。

ロータ１３０またはステータ１４０が発電機として作用し電流を発生するときは、電流制御器１６０は電流を送電網に送電してもよい。
ロータ１３０またはステータ１４０が発電機として作用し電流を発生するときは、電流制御器１６０は電流を整流して蓄電器に蓄電してもよい。
ロータ１３０またはステータ１４０が発電機として作用し電流を発生するときは、電流制御器１６０は電流を回生抵抗器で消費してもよい。

本発明の実施形態にかかる免制震機構の構造体１０への取り付け構造を、図を基に、説明する。
図３は、本発明の実施形態に係るダンパーの応用を示す概念図その１である。

図３は、ダンパー１００を構造体１０の層間、構造体１０と基礎との間、または構造体と構造体との間に設ける形式を示している。
図３（Ａ）は、ダンパー１００を構造体１０の層間に配し、構造体１０が上層に剛性の大きな取付用構造体１５を設けられ、直動軸１１０の長手方向を水平方向に沿わせ、第一連結部材２１０が直動軸１１０の両端を構造体１０の下層に各々に連結し、第二連結部材２２０がフレーム１３０を取付用構造体１５に連結する様子を示している。
図３（Ｂ）は、ダンパー１００を構造体１０の層間に配し、構造体１０が上層に弾性を持つ取付用構造体１５を設けて、直動軸１１０の長手方向を水平方向に沿わせて、第一連結部材２１０が直動軸１１０を取付用構造体１５に連結し、第二連結部材２２０がフレーム１５０を構造体１０の下層に連結する様子を示している。
図３（Ｃ）は、ダンパー１００を構造体１０の層間に配し、構造体１０が上層に剛性の大きな取付用構造体１５を設けて、直動軸１１０の長手方向を水平方向に沿わせ、第一連結部材２１０が直動軸１１０を取付用構造体１５に連結し、第二連結部材２２０がフレーム１５０を構造体１０の下層に連結する様子を示している。
図３（Ｄ）は、ダンパー１００を構造体１０の層間に配し、直動軸１１０の長手方向を構造体１０の層間の対角方向に沿わせ、第一連結部材２１０が直動軸１１０を構造物の上層に連結し、第二連結部材がフレーム１５０を構造体１０の下層に連結する様子を示している。
図３（Ｅ）は、ダンパー１００を構造体１０の層間に配し、直動軸１１０の長手方向を垂直方向に沿わせ、第一連結部材２１０が直動軸１１０を構造物の上層に連結し、第二連結部材がフレーム１５０を構造体１０の下層に連結する様子を示している。
図３（Ｆ）は、ダンパー１００を構造体１０と基礎との間に配し、直動軸１１０の長手方向を水平方向に沿わせ、第一連結部材２１０が直動軸１１０を構造物に連結し、第二連結部材がフレーム１５０を基礎に連結する様子を示している。
図３（Ｇ）は、ダンパー１００を１対の構造体１０の間に配し、直動軸１１０の長手方向を水平方向に沿わせ、第一連結部材２１０が直動軸１１０を一方の構造物に連結し、第二連結部材がフレーム１５０を他方の構造体に連結する様子を示している。

本発明の実施形態に係るダンパーと免制震機構は、その構成により、以下の効果を有する。
フレーム１５０に回転自在に支持される回転体１２０が直動軸１１０の螺旋溝Ｇに倣って案内されるダンパー１００において、回転体１２０とロータ１３０とが同軸に回転し、ロータ１３０またはステータ１４０に流れる電流を制御する様にしたので、直動軸１１０が回転体１２０に対して相対的に直線変位すると、回転体１２０とロータ１３０とが同軸に回転し、電流制御器１６０の制御に応じてロータ１３０とステータ１４０との間に電磁気力が発生し、電磁気力によるトルクが回転体１２０に作用する。
また、ロータ１３０またはステータ１４０に流れる電流を制御して、ロータ１３０とステータ１４０との間に生じるトルクにより直動軸１１０に作用する力が直動軸１１０の回転体１２０に対する相対的な直線移動の方向に逆らう向きに作用する様にするので、直動軸１１０が回転体１２０に対して相対直線移動すると、ロータ１３０またはステータ１４０の間に作用する電磁気力によるトルクによる力が直動軸１１０の相対直線移動を減衰させようとする。
フレーム１５０に回転自在に支持される回転体１２０が直動軸１１０の螺旋溝Ｇに倣って案内されるダンパー１００を構造体の１対の連結箇所に連結し、回転体１２０とロータ１３０とが同軸に回転し、構造体の揺れを小さくする様にロータ１３０またはステータ１４０に流れる電流を制御する様にしたので、１対の連結箇所が相対変位すると、直動軸１１０が回転体１２０に対して相対的に直線変位し、回転体１２０とロータ１３０とが同軸に回転し、電流制御器１６０の制御に応じて構造体の揺れを小さくする様にロータ１３０とステータ１４０との間に電磁気力が発生し、電磁気力によるトルクが回転体１２０に作用する。
フレーム１５０に回転自在に支持される回転体１２０が直動軸１１０の螺旋溝Ｇに倣って案内されるものと弾性体１７０を直列接続したダンパー１００を構造体の１対の連結箇所に連結し、回転体１２０とロータ１３０とが同軸に回転し、構造体の揺れを小さくする様にロータ１３０またはステータ１４０に流れる電流を制御する様にしたので、１対の連結箇所が相対変位すると、直動軸１１０が回転体１２０に対して相対的に直線変位し、回転体１２０とロータ１３０とが同軸に回転し、電流制御器１６０の制御に応じて構造体の揺れを小さくする様にロータ１３０とステータ１４０との間に電磁気力が発生し、電磁気力によるトルクが回転体１２０に作用する。
また、電流制御機器１６０が、直動軸１１０の位置、速度、加速度を検知して、ロータ１３０またはステータ１４０に流れる電流の位相、電圧を調整することで、ダンパー１００の特性を建物の揺れを抑制するために、免震性能、制振性能を最適化できる。
また、建物の揺れによりダンパー１００が電流を発電することにより、建物の揺れを抑制しつつ発電した電力を利用できる。

本発明は以上に述べた実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。
実施例では、ロータ１３０は回転体１２０に同軸に固定するとして説明したが、これに限定されず、ロータ１３０は回転体１２０に減速機または増速機等の動力伝達機構により繋がっていて同期して回転してもよい。
ダンパーの例として、粘性マスダンパーと直動軸の長手方向に弾性変形する弾性体を直列接続した同調粘性マスダンパーを説明したが、これに限定されず、例えば、同様の動特性を持つダンパーが、各種の形式のダンパーにおいて、回転体とフレームとの間に直動軸の中心軸の回りに弾性変形して揺動する弾性体を備えたもの、回転体を回転支持する軸受とフレームとの間に直動軸の中心軸の回りに弾性変形して揺動する弾性体を備えたもの、又は回転体と付加回転部材との間に直動軸の中心軸の回りに弾性変形して揺動する弾性体を備えたものであってもよい。
回転変形する弾性体は、一対のフランジと一対のフランジに挟み込まれ円周方向に弾性変形するゴムとで構成されたもの、仮想のピッチ円の円周に沿って複数の長穴を設けられた一対のフランジと複数の長穴に伸長方向を円周方向に向けて組み込まれたスプリングとで構成されたものでもよい。

Ｇ 螺旋溝
１０ 構造体
１５ 取付用構造体
１００ ダンパー
１１０ 直動軸
１２０ 回転体
１２１ 回転体本体
１２２ 回転体ボール
１３０ ロータ
１４０ ステータ
１５０ フレーム
１５１ フレーム本体
１５２ 回転体軸受
１５３ ロータ軸受
１６０ 電流制御器
１７０ 弾性体
１８０ 付加回転部材
１９０ 粘性体

特開平１０−１００９４５号 特開平１０−１８４７５７号 特開２０００−０１７８８５号 特開２００３−１３８７８４号 特開２００４−２３９４１１号 特開２００５−１８０４９２号 特開２００５−２０７５４７号 特開平０５−２６３８９１号 特開２００９−０２９２４６号 特開２００５−０９６５８７号

Claims (4)

1. ダンパーであって、
   外周面に長手方向に沿って所定のリードを持つ螺旋状の溝である螺旋溝を設けられた軸体である直動軸と、
   前記螺旋溝に倣って案内される回転体と、
   前記回転体の回転に同期して回転する円筒状の輪郭を持つロータと、
   前記ロータの外周を囲う内周を持つステータと、
   前記回転体と前記ロータとを回転自在に支持し前記ステータを回転不能に支持するフレームと、
   前記ロータと前記ステータとが発電機として作用する様に前記ロータまたは前記ステータに流れる電流を制御する電流制御器と、
   を備える、
   ことを特徴とするダンパー。
2. 前記電流制御器が、前記ロータと前記ステータとの間に生じるトルクにより前記直動軸に中心軸に沿って作用する力が前記直動軸の前記回転体に対する前記直動軸の中心軸に沿った相対的な直線移動の方向に逆らう向きに作用する様に、前記ロータまたは前記ステータに流れる電流を制御する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のダンパー。
3. 揺れに伴って相対変位する１対の連結箇所を持つ構造体に設けられる免制震機構であって、
   外周面に長手方向に沿って所定のリードを持つ螺旋状の溝である螺旋溝を設けられた軸体である直動軸と前記螺旋溝に倣って案内される回転体と前記回転体の回転に同期して回転する円筒状の輪郭を持つロータと前記ロータの外周を囲う内周を持つステータと前記回転体と前記ロータとを回転自在に支持し前記ステータを回転不能に支持するフレームと前記ロータと前記ステータとが発電機として作用する様に前記ロータまたは前記ステータに流れる電流を制御する電流制御器とを有するダンパーと、
   １対の連結箇所に前記直動軸と前記フレームとを各々に連結する１対の連結部材と、
   を備え、
   前記電流制御器が構造体の揺れを小さくする様に前記ロータまたは前記ステータに流れる電流を制御する、
   ことを特徴とする免制震機構。
4. 揺れに伴って相対変位する１対の連結箇所を持つ構造体に設けられる免制震機構であって、
   外周面に長手方向に沿って所定のリードを持つ螺旋状の溝である螺旋溝を設けられた軸体である直動軸と前記螺旋溝に倣って案内される回転体と前記回転体の回転に同期して回転する円筒状の輪郭を持つロータと前記ロータの外周を囲う内周を持つステータと前記回転体と前記ロータとを回転自在に支持し前記ステータを回転不能に支持するフレームと前記ロータと前記ステータとが発電機として作用する様に前記ロータまたは前記ステータに流れる電流を制御する電流制御器と前記直動軸または前記フレームのうちの一方に直列に配され前記直動軸の長手方向に沿って弾性変形する弾性体とを有するダンパーと、
   １対の連結箇所のうちの一方の連結箇所に前記直動軸または前記フレームのうちの一方を前記弾性体を介して連結する第一連結部材と、
   １対の連結箇所のうちの他方の連結箇所に前記直動軸または前記フレームのうちの他方を連結する第二連結部材と、
   を備え、
   前記電流制御器が構造体の揺れを小さくする様に前記ロータまたは前記ステータに流れる電流を制御する、
   ことを特徴とする免制震機構。

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