特開 2023-162899 振動減衰装置及び回転機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023162899

(43)【公開日】2023-11-09

(54)【発明の名称】振動減衰装置及び回転機械

(51)【国際特許分類】

   F16F 15/18 20060101AFI20231101BHJP

   F01D 5/16 20060101ALN20231101BHJP

【ＦＩ】

F16F15/18 Z

F01D5/16

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022073609

(22)【出願日】2022-04-27

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(72)【発明者】

【氏名】大平 丈夫

(72)【発明者】

【氏名】新藤 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】野中 吉紀

(72)【発明者】

【氏名】若狭 強志

(72)【発明者】

【氏名】後藤 満文

(72)【発明者】

【氏名】水野 功一

【テーマコード（参考）】

3G202

【Ｆターム（参考）】

3G202BA02

3G202BB03

(57)【要約】

【課題】減衰性能を向上させることができる振動減衰装置及び回転機械を提供する。
【解決手段】振動減衰装置は、回転体に設けられ、回転体の振動に応じて電力を発生させて自身に電荷を貯留可能であるとともに、自身で発生させた電力により回転体に力を作用可能な制振用圧電素子と、回転体に設けられ、回転体の振動に応じて電力を発生させるセンサ用圧電素子と、回転体に設けられ、センサ用圧電素子で発生した電力に基づく信号に応じて制振用圧電素子を開閉することにより、制振用圧電素子の電流と電圧の位相を揃える制振回路と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転体に設けられ、前記回転体の振動に応じて電力を発生させて自身に電荷を貯留可能であるとともに、自身で発生させた電力により前記回転体に力を作用可能な制振用圧電素子と、
前記回転体に設けられ、前記回転体の振動に応じて電力を発生させるセンサ用圧電素子と、
前記回転体に設けられ、センサ用圧電素子で発生した電力に基づく信号に応じて前記制振用圧電素子を開閉することにより、前記制振用圧電素子の電流と電圧の位相を揃える制振回路と、
を備える振動減衰装置。

【請求項2】

前記制振用圧電素子は複数設けられ、
複数の前記制振用圧電素子は、前記制振回路に並列に接続されている請求項１に記載の振動減衰装置。

【請求項3】

前記制振用圧電素子は複数設けられ、
前記制振回路は前記制振用圧電素子ごとに複数設けられている請求項１に記載の振動減衰装置。

【請求項4】

前記制振用圧電素子と前記センサ用圧電素子は、前記回転体内において、前記回転体の厚さ方向に重なる位置に設けられている請求項１から３のいずれか一項に記載の振動減衰装置。

【請求項5】

請求項１から３のいずれか一項に記載の振動減衰装置と、
前記回転体と、
を備える回転機械。

【請求項6】

前記制振用圧電素子及び前記センサ用圧電素子は、前記回転体の内部に埋め込み形成されている請求項５に記載の回転機械。

【請求項7】

前記回転体は、シート状の複合材料が複数枚積層された積層部を有し、
前記制振用圧電素子及び前記センサ用圧電素子は、前記積層部の内部に埋め込み形成されている請求項６に記載の回転機械。

【請求項8】

前記制振回路に、前記回転体の振動に応じて前記制振回路を開閉させる信号を送信するマイコンと、
前記マイコンを駆動させるバッテリーと、
をさらに備える請求項５に記載の回転機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、振動減衰装置及び回転機械に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、タービン動翼等の機械構造物に利用できる能動振動制御装置が開示されている。能動振動制御装置は、センサ機能およびアクチュエータ機能を有する歪振動子と、同歪振動子からのセンサ信号を検知し演算して上記歪振動子に制振信号を与え同歪振動子をアクチュエータとして機能させる制御手段を備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】実開平１－１３５２４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の能動振動制御装置では、例えば制振対象が回転体の場合、スリップリング等で静止側から給電及び制振信号を伝送する必要がある。しかしながら、回転体の回転数が高い場合には、給電及び制振信号の伝送が困難となる。このため、十分な減衰性能を得られない場合があった。

【0005】

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、減衰性能を向上させることができる振動減衰装置及び回転機械を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本開示に係る振動減衰装置は、回転体に設けられ、前記回転体の振動に応じて電力を発生させて自身に電荷を貯留可能であるとともに、自身で発生させた電力により前記回転体に力を作用可能な制振用圧電素子と、前記回転体に設けられ、前記回転体の振動に応じて電力を発生させるセンサ用圧電素子と、前記回転体に設けられ、センサ用圧電素子で発生した電力に基づく信号に応じて前記制振用圧電素子を開閉することにより、前記制振用圧電素子の電流と電圧の位相を揃える制振回路と、を備える。

【0007】

本開示に係る回転機械は、上記の振動減衰装置と、前記回転体と、を備える。

【発明の効果】

【0008】

本開示の振動減衰装置及び回転機械によれば、減衰性能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の第一実施形態に係るガスタービンの側面図である。

【図2】本開示の第一実施形態に係る振動減衰装置が設けられた動翼の模式図である。

【図3】本開示の第一実施形態に係る動翼の形成材料及び、制振用圧電素子とセンサ用圧電素子の埋め込みを説明する図である。

【図4】本開示の第一実施形態に係る制振用圧電素子とセンサ用圧電素子の配置を示す模式図である。

【図5】本開示の第一実施形態に係る制振用圧電素子とセンサ用圧電素子と制振回路との接続を模式的に示す図である。

【図6】本開示の第一実施形態に係る制振回路によるスイッチングを説明する図である。

【図7】本開示の第一実施形態に係る制振回路によるスイッチングを説明する図である。

【図8】本開示の第一実施形態に係る制振用圧電素子の電流及び電圧の位相を揃える作用について説明する図である。

【図9】本開示の第一実施形態の変形例に係る制振用圧電素子とセンサ用圧電素子の配置を示す模式図である。

【図10】本開示の第二実施形態に係る制振用圧電素子とセンサ用圧電素子と制振回路との接続を模式的に示す図である。

【図11】本開示の第三実施形態に係る制振用圧電素子とセンサ用圧電素子と制振回路との接続を模式的に示す図である。

【図12】本開示の第四実施形態に係る制振用圧電素子とセンサ用圧電素子と制振回路との接続を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

＜第一実施形態＞
以下、本開示の第一実施形態に係る振動減衰装置２０及び振動減衰装置２０が設けられたガスタービン１（回転機械）について、図１から図８を参照して説明する。

【0011】

（ガスタービン）
図１に示す本実施形態に係るガスタービン１は、例えば、航空推進用ジェットエンジンや発電用ガスタービン等で利用される。ガスタービン１は、圧縮空気を生成する圧縮機２と、圧縮空気に燃料を混合して燃焼させることで燃焼ガスＧを生成する燃焼器３と、燃焼ガスＧによって駆動されるタービン４と、圧縮機２内の回転体の振動を減衰する振動減衰装置２０と、を備える。

【0012】

（圧縮機）
圧縮機２は、ロータ１０（回転体）と、ケーシング５と、を有する。

【0013】

（ロータ）
ロータ１０は、回転軸１１と、動翼段１２とを有する。回転軸１１は、軸線Ｏに沿って延びる柱状に形成されている。

【0014】

以下、回転軸１１の軸線Ｏを単に「軸線Ｏ」と称する場合がある。また、回転軸１１の軸線Ｏ方向を単に「軸線Ｏ方向」と称し、軸線Ｏの径方向を単に「径方向」と称し、軸線Ｏの周方向を単に「周方向」と称する場合がある。
回転軸１１は、軸線Ｏ回りに回転可能とされている。

【0015】

動翼段１２は、回転軸１１の外周面上に、軸線Ｏ方向に間隔をあけて複数配列されている。各動翼段１２は、回転軸１１の外周面上で周方向に間隔をあけて配列された複数の動翼１３を有する。
また、ロータ１０には、ロータ１０の振動を減衰する振動減衰装置２０が設けられている。ロータ１０及び振動減衰装置２０の構成の詳細については後述する。

【0016】

ケーシング５は、ロータ１０を外周側から覆っている。ケーシング５は、軸線Ｏを中心とする筒状に形成されている。ケーシング５の内周面には、軸線Ｏ方向に間隔をあけて配列された複数の静翼段６が設けられている。これらの静翼段６は、上記の動翼段１２に対して、軸線Ｏ方向で交互に配列されている。各静翼段６は、ケーシング５の内周面上で、周方向に間隔をあけて配列された複数の静翼６ａを有する。

【0017】

（燃焼器）
燃焼器３は、圧縮機２と、下流側（図１の右側）へ続くタービン４との間に設けられている。圧縮機２で生成された圧縮空気は、燃焼器３内部で燃料と混合されて予混合ガスとなる。燃焼器３内で、この予混合ガスが燃焼することで高温高圧の燃焼ガスＧが生成され、燃焼ガスＧはタービン４内へと導かれる。

【0018】

（タービン）
タービン４は、タービンロータ７と、タービンケーシング８と、保持環９と、を有する。

【0019】

（タービンロータ）
タービンロータ７は、軸線Ｏ方向に延び、軸線Ｏ回りに回転可能である。タービンロータ７は、タービン回転軸７ａと、複数のタービン動翼段７ｂと、を有する。
タービン回転軸７ａは、軸線Ｏに沿って延びる柱状に形成される。タービン回転軸７ａは、上記の回転軸１１と軸線Ｏ方向に一体に連結されている。これにより、タービンロータ７は、ロータ１０とともに軸線Ｏ回りに回転するガスタービンロータを形成する。

【0020】

複数のタービン動翼段７ｂは、タービン回転軸７ａの外周面に設けられており、軸線Ｏ方向に間隔をあけて配列されている。各タービン動翼段７ｂは、タービン回転軸７ａの外周面上で周方向に間隔をあけて配列された複数のタービン動翼（不図示）を有する。

【0021】

（タービンケーシング）
タービンケーシング８は、タービンロータ７を外周側から覆っている。タービンケーシング８は、軸線Ｏを中心とする筒状に形成されている。タービンケーシング８の内周面には、軸線Ｏ方向に間隔をあけて配列された複数のタービン静翼段８ａが設けられている。これらのタービン静翼段８ａは、上記のタービン動翼段７ｂに対して、軸線Ｏ方向で交互に配列されている。各タービン静翼段８ａは、タービンケーシング８の内周面付近で、周方向に間隔をあけて配列された複数のタービン静翼（不図示）を有している。

【0022】

（保持環）
保持環９は、タービンケーシング８の内周面にわたって環状に設けられている。保持環９は、高温高圧の燃焼ガスＧが直接タービンケーシング８に接触するのを防止するために設けられている。保持環９は、タービン動翼段７ｂに対応するようにタービンケーシング８の内周面にタービン動翼段７ｂの段数と同じ個数が設けられている。

【0023】

（ロータの詳細な構成）
以下、圧縮機２のロータ１０の構成の詳細について説明する。
図２に示すように、ロータ１０の回転軸１１の外周面には、取付部１１ａが設けられている。取付部１１ａは、回転軸１１の外周面から径方向外側に突出している。取付部１１ａには、動翼１３が取り付けられる。
なお、図２では、図１とは反対側から動翼１３を図示している。

【0024】

（動翼）
動翼１３は、例えばＣＦＲＰ（Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）によって形成されている。動翼１３は、シート状の複合材料１４（プリプレグ）が複数枚積層されて形成されている（図３参照）。動翼１３は、「積層部」の一例である。動翼１３には、ロータ１０の回転に伴って振動が生じる。ロータ１０には、動翼１３の振動を減衰するために振動減衰装置２０が設けられている。

【0025】

（振動減衰装置）
振動減衰装置２０は、制振用圧電素子２１と、センサ用圧電素子２２と、制振回路３０と、を備える。

【0026】

（制振用圧電素子）
図３に示すように、制振用圧電素子２１は、動翼１３を構成するシート状の複合材料１４を、制振用圧電素子２１の厚さ分相当の枚数だけくりぬくことにより、動翼１３の内部に埋め込み形成されている。制振用圧電素子２１は、動翼１３の振動に応じて電力を発生させて自身に電荷を貯留可能である。さらに、制振用圧電素子２１は、自身で発生させた電力により回転体に力を作用させることができる。

【0027】

（センサ用圧電素子）
センサ用圧電素子２２は、制振用圧電素子２１と同様に、動翼１３を構成するシート状の複合材料１４を、センサ用圧電素子２２の厚さ分相当の枚数だけくりぬくことにより、動翼１３の内部に埋め込み形成されている。センサ用圧電素子２２は、動翼１３の振動に応じて電力を発生させる。

【0028】

図４に示すように、センサ用圧電素子２２と制振用圧電素子２１は、動翼１３内において、動翼１３の厚さ方向Ｄに重なる位置に設けられている。本実施形態では、制振用圧電素子２１とセンサ用圧電素子２２は、翼面上の同じ位置の裏表に埋め込まれている。

【0029】

（制振回路）
制振回路３０は、動翼１３の根本側に位置する取付部１１ａに設けられている。制振回路３０は、配線２３によって制振用圧電素子２１とセンサ用圧電素子２２とに電気的に接続されている。制振回路３０は、センサ用圧電素子２２で発生した電力に基づく信号に応じて制振用圧電素子２１を開閉することにより、制振用圧電素子２１の電流と電圧の位相を揃える。図５に示すように、制振回路３０は、直流変換部３１と、位相調整部３２と、信号成形部３３と、スイッチ部３４と、を有する。

【0030】

（直流変換部）
直流変換部３１は、センサ用圧電素子２２に直接接続されている。直流変換部３１は、センサ用圧電素子２２で発生した交流電流を直流電流に変換する。

【0031】

（位相調整部）
位相調整部３２は、センサ用圧電素子２２に直接接続されている。位相調整部３２には、センサ用圧電素子２２で発生した電圧が入力される。位相調整部３２は、センサ用圧電素子２２の電圧の位相を適切に調整するために用いられる。例えば、位相調整部３２は、センサ用圧電素子２２の電圧の位相を制振用圧電素子２１の電流の位相に揃えるように調整する。位相調整部３２は、例えばＲＣフィルタである。

【0032】

（信号成形部）
信号成形部３３は、直流変換部３１及び位相調整部３２に接続されている。信号成形部３３は、直流変換部３１を介してセンサ用圧電素子２２の電力が入力される。信号成形部３３は、センサ用圧電素子２２の電力によって駆動する。信号成形部３３には、位相調整部３２を介してセンサ用圧電素子２２の電圧が入力される。信号成形部３３は、センサ用圧電素子２２の電圧を増幅するとともに、電圧の波形を正弦波から矩形波に成形する。

【0033】

（スイッチ部）
スイッチ部３４は、信号成形部３３に接続されている。スイッチ部３４には、信号成形部３３によって成形された電圧信号が入力される。スイッチ部３４には、例えばＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴが設けられており、これらの素子は、入力された電圧信号によって駆動する。スイッチ部３４は、制振用圧電素子２１に直接接続されている。スイッチ部３４は、センサ用圧電素子２２で発生した電力に基づく信号に応じて制振用圧電素子２１を開閉する。これにより、制振用圧電素子２１の電圧の波形が成形されて、制振用圧電素子２１の電流と電圧の位相が揃うようになる。

【0034】

（電気系の固有振動数）
電気系全体としての固有振動数が動翼１３の固有振動数よりも十分に大きくなるように、上述の振動減衰装置２０は設計されている。

【0035】

（作用効果）
以下、振動減衰装置２０及び振動減衰装置２０が設けられたガスタービン１の作用について、主に図６から図８を参照して説明する。図６、図７では、制振用圧電素子２１と制振回路３０のスイッチ部３４とが簡略化されたＲＣＬ回路が図示されている。図８には、制振用圧電素子２１の電流ｉｐ及び電圧Ｖａの位相の時間ｔ変化が図示されている。図８では、スイッチ部３４の開閉による作用を受けた電圧Ｖａが実線で表示され、スイッチ部３４の開閉による作用を受けていない電圧Ｖａが破線で表示されている。

【0036】

本実施形態では、振動減衰装置２０は、動翼１３に設けられ、動翼１３の振動に応じて電力を発生させて自身に電荷を貯留可能であるとともに、自身で発生させた電力により動翼１３に力を作用可能な制振用圧電素子２１と、動翼１３に設けられ、動翼１３の振動に応じて電力を発生させるセンサ用圧電素子２２と、回転軸１１に設けられ、センサ用圧電素子２２で発生した電力に基づく信号に応じて制振用圧電素子２１を開閉することにより、制振用圧電素子２１の電流と電圧の位相を揃える制振回路３０と、を備える。

【0037】

本実施形態によれば、制振用圧電素子２１が動翼１３の振動に応じて電力を発生させる。また、センサ用圧電素子２２でも、動翼１３の振動に応じて電力が発生する。制振回路３０は、センサ用圧電素子２２で発生した電力に基づく信号に応じて制振回路３０を開閉する。

【0038】

制振用圧電素子２１は、動翼１３の振動によって電流を発生させる電流源として機能と、電荷を貯留するコンデンサとしての機能とを有する。図６に示すように、スイッチ部３４が開の場合、動翼１３の振動によって制振用圧電素子２１に電力が発生すると、制振用圧電素子２１内で電流ｉｐが流れて制振用圧電素子２１に電荷Ｑが貯留される。

【0039】

この状態で、図７に示すように、スイッチ部３４が閉になると、制振用圧電素子２１に貯留されていた電荷Ｑが開放されて、制振用圧電素子２１の電荷Ｑが反転する。すなわち、制振用圧電素子２１の電圧Ｖａの正負が反転する。

【0040】

スイッチ部３４の開閉が行われない場合、図８に示すように、制振用圧電素子２１の電流ｉｐと電圧Ｖａ（破線の波形）とは、９０度位相がずれている。
本実施形態では、スイッチ部３４がセンサ用圧電素子２２で発生した電力に基づく信号に応じて制振用圧電素子２１を開閉する。センサ用圧電素子２２は、制振用圧電素子２１と同様に動翼１３に設けられている。このため、センサ用圧電素子２２で発生する電力の周波数は、制振用圧電素子２１で派生する電力の周波数に近い値となる。さらに、振動減衰装置２０の電気系全体としての固有振動数は、動翼１３の固有振動数よりも大きいので、制振用圧電素子２１及びセンサ用圧電素子２２で発生する電力の周波数は、ともに動翼１３の振動数に近い値となる。このため、スイッチ部３４は、制振用圧電素子２１の電力の周波数と略同じ周波数で制振用圧電素子２１の開閉（スイッチング）を行うことができる。

【0041】

これにより、図８に示すように、制振用圧電素子２１の電流ｉｐの位相の正負が反転したタイミングで、スイッチ部３４が開状態から閉状態に変化して、制振用圧電素子２１の電圧Ｖａの位相の正負が反転される。制振用圧電素子２１の電圧Ｖａの位相の正負が反転すると、スイッチ部３４が開状態に戻る。このスイッチ部３４の開閉動作は、制振用圧電素子２１の電流ｉｐの位相が反転する度に行われる。このため、制振用圧電素子２１の電流ｉｐと電圧Ｖａの位相が常時揃うようになる。これにより、動翼１３には、制振用圧電素子２１から構造速度に比例した制振力が作用する。制振用圧電素子２１の制振力により、ロータ１０の回転によって生じた動翼１３の振動が減衰される。よって、本実施形態の振動減衰装置２０によれば、減衰性能を向上させることができる。

【0042】

また、本実施形態によれば、振動減衰装置２０を駆動させるための電力や制御用の信号を振動減衰装置２０自身で供給することができる。このため、スリップリング等を用いて外部から電力を供給する必要がない。さらに、振動減衰装置２０は、センサ用のアクチュエータを使用しないので、ロータ１０が高速回転する場合も、振動減衰装置２０は良好に駆動することができる。また、ダンパ等で動翼１３の減衰を付与する機構と比較して、減衰付与箇所の制約が少なくなる。また、振動減衰装置２０の基本的な駆動は振動減衰装置２０内で完結するため、振動減衰装置２０のチューニングの必要が無く、振動減衰装置２０は、高いロバスト性を発揮することができる。

【0043】

本実施形態では、制振用圧電素子２１とセンサ用圧電素子２２は、動翼１３内において、動翼１３の厚さ方向Ｄに重なる位置に設けられている。

【0044】

本実施形態によれば、動翼１３のモードに対する制振用圧電素子２１とセンサ用圧電素子２２の歪量が等しくなる。これにより、動翼１３の制振が容易となる。したがって、振動減衰装置２０の減衰性能をより一層向上させることができる。

【0045】

本実施形態では、制振用圧電素子２１及びセンサ用圧電素子２２は、動翼１３の内部に埋め込み形成されている。

【0046】

本実施形態によれば、動翼１３の表面形状を損なうことなく、制振用圧電素子２１及びセンサ用圧電素子２２を回転体に取り付けることができる。これにより、動翼１３の空力性能を低下させることなく、振動減衰装置２０をロータ１０に設置することができる。

【0047】

本実施形態では、ロータ１０は、シート状の複合材料１４が複数枚積層された動翼１３を有し、制振用圧電素子２１及びセンサ用圧電素子２２は、動翼１３の内部に埋め込み形成されている。

【0048】

本実施形態によれば、制振用圧電素子２１及びセンサ用圧電素子２２を厚さ相当の複合材料１４を複数枚くりぬいて、制振用圧電素子２１及びセンサ用圧電素子２２を埋め込み形成することができる。これにより、動翼１３の内部に、制振用圧電素子２１及びセンサ用圧電素子２２を容易に設置することができる。

【0049】

なお、第一実施形態では、制振用圧電素子２１とセンサ用圧電素子２２は、動翼１３内において、動翼１３の厚さ方向Ｄに重なる位置に設けられているとしたが、これに限るものではない。図９に示すように、動翼１３の厚みの無い部分については、制振用圧電素子２１とセンサ用圧電素子２２とが隣接されて同じ面に配置されていてもよい。

【0050】

＜第二実施形態＞
以下、本開示の第二実施形態に係る振動減衰装置２２０について、図１０を参照して説明する。前述した第一実施形態と同様の構成については、同一の名称及び同一の符号を付す等して説明を適宜省略する。

【0051】

図１０に示すように、制振用圧電素子２１は、１つの制振回路３０に複数（例えば２個）設けられている。複数の制振用圧電素子２１は、制振回路３０に並列に接続されている。また、センサ用圧電素子２２は、１つの制振回路３０に１つだけ設けられている。

【0052】

本実施形態では、複数の制振用圧電素子２１は、制振回路３０に並列に接続されている。
本実施形態によれば、振動減衰装置２０は、１つの制振回路３０によって制御される制振力を増大させることができる。振動減衰装置２０は、特定モードの制振力を増大させ、最大化することができる。

【0053】

＜第三実施形態＞
以下、本開示の第三実施形態に係る振動減衰装置３２０について、図１１を参照して説明する。前述した第一実施形態と同様の構成については、同一の名称及び同一の符号を付す等して説明を適宜省略する。

【0054】

図１１に示すように、制振用圧電素子２１及びセンサ用圧電素子２２は複数設けられ、制振回路３０は、複数設けられている。制振用圧電素子２１及びセンサ用圧電素子２２は、１つの制振回路３０に１つずつ設けられている。このため、複数の制振用圧電素子２１は、それぞれ別の制振回路３０によって、独立制御される。

【0055】

本実施形態では、制振用圧電素子２１は複数設けられ、制振回路３０は制振用圧電素子２１ごとに複数設けられている。

【0056】

モード毎に最適な配置が異なるが、本実施形態によれば、振動減衰装置２０は、幅広いモードに対して制振効果を付与することができる。

【0057】

第二、第三の実施形態において、制振用圧電素子２１、センサ用圧電素子２２及び制振回路３０は、動翼１３外に取り出した配線２３間の繋ぎ方で変更可能であり、スイッチボックス等で切り替え可能とすることができる。

【0058】

＜第四実施形態＞
以下、本開示の第四実施形態に係るガスタービン４０１について、図１２を参照して説明する。前述した第一実施形態と同様の構成については、同一の名称及び同一の符号を付す等して説明を適宜省略する。

【0059】

図１２に示すように、ガスタービン４０１は、マイコン４４０と、バッテリー４４１をさらに備える。マイコン４４０は、ロータ１０の外部に設けられている。マイコン４４０は、制振回路３０に、動翼１３の振動に応じて制振回路３０を開閉させる信号を送信する。本実施形態では、マイコン４４０は、制振回路３０の信号成形部３３に接続されている。マイコン４４０の動作モードは、無線により静止側から変更可能とされている。バッテリー４４１は、ロータ１０の外部に設けられている。バッテリー４４１は、マイコン４４０を駆動させるために設けられている。バッテリー４４１は、例えば蓄電池である。

【0060】

本実施形態では、ガスタービン４０１は、制振回路３０に、動翼１３の振動に応じて制振回路３０を開閉させる信号を送信するマイコン４４０と、マイコン４４０を駆動させるバッテリー４４１と、をさらに備える。

【0061】

本実施形態によれば、マイコン４４０及びバッテリー４４１が予備的に設けられているため、例えば動翼１３の振動が小さくセンサ用圧電素子２２の電力が発生しない場合であっても、制振回路３０を駆動させて、制振用圧電素子２１の電流ｉｐと電圧Ｖａの位相を揃えることができる。マイコン４４０は、制振回路３０のスイッチ部３４を駆動させるために用いられるだけなので、大電力を必要としない。

【0062】

また、動翼１３を強力に制振したい場合に、マイコン４４０に寄り最適なタイミングでスイッチ部３４を開閉させることで、振動減衰装置２０に高い制振効果を付与し、振動減衰装置２０の減衰効果をより一層向上させることができる。

【0063】

また、バッテリー４４１は、蓄電池であるため、スイッチングに必要な電力以外は、バッテリー４４１に充電される。バッテリー４４１に充電された余分な出力は、必要な時にマイコン４４０の駆動に使用できる。

【0064】

（その他の実施形態）
以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
なお、上記実施形態では、振動減衰装置２０がガスタービン１に設けられている場合について説明したが、これに限るものではなく、振動減衰装置２０は、例えば船舶や航空機のプロペラ等の他の回転機械に設けられてもよい。

【0065】

なお、上記実施形態では、振動減衰装置２０がロータ１０の動翼１３に設けられている場合について説明したが、これに限るものではなく、振動減衰装置２０は、例えばロータ１０の回転軸１１等、ロータ１０側の他の箇所に設けられてもよい。

【0066】

なお、上記実施形態では、動翼１３は、例えばＣＦＲＰによって形成されているとしたが、これに限るものではなく、例えば、動翼１３は、ステレンス鋼等の金属材料により形成されていてもよい。

【0067】

＜付記＞
各実施形態に記載の振動減衰装置２０，２２０，３２０及び回転機械は、例えば以下のように把握される。

【0068】

（１）第１の態様に係る振動減衰装置２０，２２０，３２０は、回転体に設けられ、前記回転体の振動に応じて電力を発生させて自身に電荷を貯留可能であるとともに、自身で発生させた電力により前記回転体に力を作用可能な制振用圧電素子２１と、前記回転体に設けられ、前記回転体の振動に応じて電力を発生させるセンサ用圧電素子２２と、前記回転体に設けられ、センサ用圧電素子２２で発生した電力に基づく信号に応じて前記制振用圧電素子２１を開閉することにより、前記制振用圧電素子２１の電流ｉｐと電圧Ｖａの位相を揃える制振回路３０と、を備える。
回転体の例として、例えば圧縮機２のロータ１０等が挙げられる。

【0069】

本態様によれば、制振用圧電素子２１が回転体の振動に応じて電力を発生させる。また、センサ用圧電素子２２でも、回転体の振動に応じて電力が発生する。制振回路３０は、センサ用圧電素子２２で発生した電力に基づく信号に応じて制振回路３０を開閉することにより、制振用圧電素子２１の電流と電圧の位相を揃える。これにより、回転体には、制振用圧電素子２１から構造速度に比例した制振力が作用する。

【0070】

（２）第２の態様の振動減衰装置２２０は、（１）の振動減衰装置２２０であって、前記制振用圧電素子２１は複数設けられ、複数の前記制振用圧電素子２１は、前記制振回路３０に並列に接続されていてもよい。

【0071】

本態様によれば、振動減衰装置２２０は、特定モードの制振力を増大させることができる。

【0072】

（３）第３の態様の振動減衰装置３２０は、（１）の振動減衰装置３２０であって、前記制振用圧電素子２１は複数設けられ、前記制振回路３０は前記制振用圧電素子２１ごとに複数設けられていてもよい。

【0073】

モード毎に最適な配置が異なるが、本態様によれば、振動減衰装置３２０は、幅広いモードに対して制振効果を付与することができる。

【0074】

（４）第３の態様の振動減衰装置２０は、（１）から（３）のいずれかの振動減衰装置２０であって、前記制振用圧電素子２１と前記センサ用圧電素子２２は、前記回転体内において、前記回転体の厚さ方向Ｄに重なる位置に設けられていてもよい。

【0075】

本態様によれば、回転体のモードに対する制振用圧電素子２１とセンサ用圧電素子２２の歪量が等しくなる。これにより、回転体の制振が容易となる。

【0076】

（５）第５の態様の回転機械は、（１）から（４）のいずれかの振動減衰装置２０，２２０，３２０と、前記回転体と、を備える。
回転機械の例として、例えばガスタービン１，４０１等が挙げられる。

【0077】

（６）第６の態様の回転機械は、（５）の回転機械であって、前記制振用圧電素子２１及び前記センサ用圧電素子２２は、前記回転体の内部に埋め込み形成されていてもよい。

【0078】

本態様によれば、回転体の表面形状を損なうことなく、制振用圧電素子２１及びセンサ用圧電素子２２を回転体に取り付けることができる。

【0079】

（７）第７の態様の回転機械は、（６）の回転機械であって、前記回転体は、シート状の複合材料１４が複数枚積層された積層部を有し、前記制振用圧電素子２１及び前記センサ用圧電素子２２は、前記積層部の内部に埋め込み形成されていてもよい。
積層部の例として、例えばロータ１０の動翼１３等が挙げられる。

【0080】

本態様によれば、制振用圧電素子２１及びセンサ用圧電素子２２を厚さ相当の複合材料１４を複数枚くりぬいて、制振用圧電素子２１及びセンサ用圧電素子２２を埋め込み形成することができる。

【0081】

（８）第８の態様の回転機械は、（５）から（７）のいずれかの回転機械であって、前記制振回路３０に、前記回転体の振動に応じて前記制振回路３０を開閉させる信号を送信するマイコン４４０と、前記マイコン４４０を駆動させるバッテリー４４１と、をさらに備えてもよい。

【0082】

本態様によれば、例えば回転体の振動が小さくセンサ用圧電素子２２の電力が発生しない場合であっても、制振回路３０を駆動させて、制振用圧電素子２１の電流ｉｐと電圧Ｖａの位相を揃えることができる。

【符号の説明】

【0083】

１…ガスタービン ２…圧縮機 ３…燃焼器 ４…タービン ５…ケーシング ６…静翼段 ６ａ…静翼 ７…タービンロータ ７ａ…タービン回転軸 ７ｂ…タービン動翼段 ８…タービンケーシング ８ａ…タービン静翼段 ９…保持環 １０…ロータ １１…回転軸 １１ａ…取付部 １２…動翼段 １３…動翼 １４…複合材料 ２０…振動減衰装置 ２１…制振用圧電素子 ２２…センサ用圧電素子 ２３…配線 ３０…制振回路 ３１…直流変換部 ３２…位相調整部 ３３…信号成形部 ３４…スイッチ部 ４４０…マイコン ４４１…バッテリー Ｄ…厚さ方向 Ｇ…燃焼ガス Ｏ…軸線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】