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(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】P2024163795
(43)【公開日】2024-11-22
(54)【発明の名称】ボールバランサ
(51)【国際特許分類】
F16F 15/32 20060101AFI20241115BHJP
F16F 15/18 20060101ALI20241115BHJP
【ＦＩ】
F16F15/32 K
F16F15/18 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023079683
(22)【出願日】2023-05-12
(71)【出願人】
【識別番号】504139662
【氏名又は名称】国立大学法人東海国立大学機構
(74)【代理人】
【識別番号】100105924
【弁理士】
【氏名又は名称】森下 賢樹
(72)【発明者】
【氏名】部矢 明
(72)【発明者】
【氏名】井上 剛志
(72)【発明者】
【氏名】福田 駿也
(57)【要約】
【課題】静かで安全に自励振動を抑制できるボールバランサを提供する。
【解決手段】ボールバランサは、環状の通路１２を有するボディと、通路１２内に移動可能に収容されるボール１４と、を備える。ボールバランサは、ボールの移動に伴ってボールに、磁束密度変化に基づく磁気減衰力が作用するように構成される。
【選択図】図３
【解決手段】ボールバランサは、環状の通路１２を有するボディと、通路１２内に移動可能に収容されるボール１４と、を備える。ボールバランサは、ボールの移動に伴ってボールに、磁束密度変化に基づく磁気減衰力が作用するように構成される。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
環状の通路を有するボディと、
前記通路内に移動可能に収容されるボールと、
を備え、
前記ボールの移動に伴って前記ボールに、磁束密度変化に基づく磁気減衰力が作用するように構成される、ボールバランサ。
前記通路内に移動可能に収容されるボールと、
を備え、
前記ボールの移動に伴って前記ボールに、磁束密度変化に基づく磁気減衰力が作用するように構成される、ボールバランサ。
【請求項2】
前記ボールは、導電部材であり、
前記ボディは、前記通路内に周方向の磁束密度変化を生じさせる磁束密度変化部を含む、請求項１に記載のボールバランサ。
前記ボディは、前記通路内に周方向の磁束密度変化を生じさせる磁束密度変化部を含む、請求項１に記載のボールバランサ。
【請求項3】
前記磁束密度変化部は、
前記通路に沿って配置された環状の磁石であって、その軸方向に着磁された磁石と、
前記磁石と前記通路との間に、通路に沿って周方向に間隔をあけて配置された磁性体の複数のティースを含む、請求項２に記載のボールバランサ。
前記通路に沿って配置された環状の磁石であって、その軸方向に着磁された磁石と、
前記磁石と前記通路との間に、通路に沿って周方向に間隔をあけて配置された磁性体の複数のティースを含む、請求項２に記載のボールバランサ。
【請求項4】
前記磁束密度変化部は、前記磁石と前記複数のティースとの間に、磁性体の環状部をさらに含み、
前記複数のティースは、前記環状部から前記通路に向かって突出するように前記環状部に接続されている、請求項３に記載のボールバランサ。
前記複数のティースは、前記環状部から前記通路に向かって突出するように前記環状部に接続されている、請求項３に記載のボールバランサ。
【請求項5】
前記複数のティースの周方向における長さと、前記複数のティースの間の複数の隙間の周方向における長さが同じである、請求項３に記載のボールバランサ。
【請求項6】
前記複数のティースおよび前記複数の隙間の周方向における長さは、前記ボールの半径の０．７５倍以上、１．２５倍以下である、請求項５に記載のボールバランサ。
【請求項7】
前記ボールは、磁石を含み、
前記ボディは、前記通路を画成する導電部材を含む、
請求項１に記載のボールバランサ。
前記ボディは、前記通路を画成する導電部材を含む、
請求項１に記載のボールバランサ。
【請求項8】
前記導電部材の厚みは、前記ボールの半径以上である、
請求項７に記載のボールバランサ。
請求項７に記載のボールバランサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、ボールバランサに関する。
【背景技術】
【0002】
自動的に回転体のバランスをとるボールバランサが知られている（例えば特許文献１）。ボールバランサは、遠心分離機、洗濯機、光ディスク装置などの様々な回転機械に用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１７－０３９０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ボールバランサは、ボールの回転運動を減衰させないと危険速度付近で自励振動が発生するという欠点がある。自励振動を抑制するために様々な対策が講じられているが、静かで安全な振動抑制方法は確立されていない。例えば、仕切り壁を設けてボールの回転範囲を制限する方法や、ボールの減衰剤としてオイルを充填する方法が提案されているが、仕切り壁とボールの接触による騒音や、オイル漏れのリスクが問題になっている。
【0005】
本開示は、このような課題に鑑みてなされ、その目的は、静かで安全に自励振動を抑制できるボールバランサを提供することである。
【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、本開示のある態様のボールバランサは、環状の通路を有する本体部と、通路内に移動可能に収容されるボールと、を備える。ボールの移動に伴ってボールに、磁束密度変化に基づく磁気減衰力が作用するように構成される。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、静かで安全に自励振動を抑制できるボールバランサを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】第１の実施の形態のボールバランサの斜視断面図である。
【図4】振動の時間履歴を示す図である。
【図5】振動の時間履歴より得られた減衰係数を示す図である。
【図6】ボールバランサの運動方程式の解析結果を示す図である。
【図7】第１の変形例の磁束密度変化部とその周辺を示す展開図である。
【図8】第２の変形例の磁束密度変化部とその周辺を示す展開図である。
【図9】第３の変形例の磁束密度変化部とその周辺を示す展開図である。
【図10】第４の変形例の磁束密度変化部とその周辺を示す展開図である。
【図11】第５の変形例の磁束密度変化部とその周辺を示す展開図である。
【図12】第２の実施の形態のボールバランサのボディの通路とその周辺を示す展開図である。
【図13】振動の時間履歴（シミュレーション結果）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態のボールバランサ１の斜視断面図である。図１は、ボールバランサ１を、その回転中心である回転軸Ｒを含む平面で切断した斜視断面図である。図２は、図１のボールバランサ１の環状の通路１２とその周辺を示す分解斜視図である。ボールバランサ１は、回転機械における回転体とともに回転して、回転体のバランスをとる装置である。ボールバランサ１は、遠心分離機、洗濯機、光ディスク装置をはじめとする様々な回転機械に利用できる。
図１は、第１の実施の形態のボールバランサ１の斜視断面図である。図１は、ボールバランサ１を、その回転中心である回転軸Ｒを含む平面で切断した斜視断面図である。図２は、図１のボールバランサ１の環状の通路１２とその周辺を示す分解斜視図である。ボールバランサ１は、回転機械における回転体とともに回転して、回転体のバランスをとる装置である。ボールバランサ１は、遠心分離機、洗濯機、光ディスク装置をはじめとする様々な回転機械に利用できる。
【0010】
以下、ボールバランサ１の回転軸Ｒに平行な方向を軸方向沿った方向を「軸方向」とし、回転軸Ｒを中心とする円の円周方向を「周方向」とする。また、便宜的に、軸方向の一方側（図１、２において上側）を上側とし、他方側（図１、２において下側）を下側とする。これらの表記は、ボールバランサ１が使用される姿勢を制限するものではなく、ボールバランサ１は任意の姿勢で使用されうる。
【0011】
ボールバランサ１は、環状の通路１２を有するボディ１０と、通路１２内に移動可能に収容される少なくとも１つ（典型的には複数）のボール１４と、を備える。
【0012】
ボディ１０は、上面部材３８と、下面部材４０と、内周部材２０と、外周部材２２と、上カバー２４と、下カバー２６と、磁束密度変化部２８と、を含む。
【0013】
上面部材３８は、通路１２の上側の内壁面である上側内壁面１２ａを画成する環状かつ板状の部材である。上面部材３８は、後述する上側ヨーク３４の複数のティース４４の下面に固定される。下面部材４０は、通路１２の下側の内壁面である下側内壁面１２ｂを画成する環状かつ板状の部材である。下面部材４０は、後述する下側ヨーク３６の複数のティース５０の上面に固定される。上面部材３８および下面部材４０は、非磁性体であり、例えばステンレスで形成される。
【0014】
内周部材２０は、通路１２の内側（中心軸Ｒに近い側）の内壁面である内側内壁面１２ｃを画成する円柱状あるいは円筒状の部材である。外周部材２２は、通路１２の外側（中心軸Ｒから遠い側）の内壁面である外側内壁面１２ｄを画成する筒状の部材である。外周部材２２は、内周部材２０、上カバー２４、下カバー２６および磁束密度変化部２８を環囲する。内周部材２０および外周部材２２は、非磁性体であり、例えばステンレスで形成される。
【0015】
上カバー２４は、ボディ１０の上側を塞ぐ円板状の部材である。上カバー２４は、内周部材２０に固定される。下カバー２６は、ボディ１０の下側を塞ぐ円板状の部材である。下カバー２６は、内周部材２０に固定される。上カバー２４および下カバー２６は、所定の磁性材料により形成される磁性体である。上カバー２４および下カバー２６は、好ましくは、透磁率の高い材料、すなわち軟磁性材料により形成される軟磁性体である。例えば、上カバー２４および下カバー２６は、電磁軟鉄であってもよい。
【0016】
内周部材２０、上カバー２４、下カバー２６には、それらの中央を上下に貫通する挿通穴２０ａ、２４ａ、２６ａが形成されている。図示しない回転機械の回転軸がこれらの挿通穴２０ａ、２４ａ、２６ａされ、内周部材２０に固定される。これにより、内周部材２０ひいてはボールバランサ１は、回転機械の回転軸とともに回転する。
【0017】
磁束密度変化部２８は、通路１２内に周方向の磁束密度変化を生じさせる。磁束密度変化部２８は、上側磁石３０と、下側磁石３２と、上側ヨーク３４と、下側ヨーク３６と、を含む。
【0018】
磁石３０，３２は、環状かつ板状の永久磁石である。磁石３０，３２は、その軸方向に着磁されている。すなわち、磁石３０，３２は、軸方向における両端が互いに異なる磁極となるように着磁されている。詳しくは、磁石３０，３２は、一方の磁極面であるＮ極が上側に位置し、他方の磁極面であるＳ極が下側に位置する。なお、磁石３０，３２のＮ極とＳ極とが逆であってもよい。
【0019】
磁石３０，３２は、通路１２に沿って存在する。上側磁石３０は、上面部材３８ひいては通路１２より上側に配置され、上カバー２４の下面に固定される。下側磁石３２は、下面部材４０ひいては通路１２より下側に配置され、下カバー２６の上面に固定される。
【0020】
ヨーク３４，３６は、環状の磁性体である。ヨーク３４，３６は、好ましくは、軟磁性体である。例えば、ヨーク３４，３６は、電磁軟鉄であってもよい。
【0021】
上側ヨーク３４は、上面部材３８ひいては通路１２と、上側磁石３０との間に配置される。上側ヨーク３４は、環状かつ板状の環状部４２と、環状部４２の下面から下側に突出する複数のティース４４と、を含む。環状部４２は、通路１２に沿って延在する。環状部４２は、例えば接着により、上側磁石３０の下面に固定される。複数のティース４４は、周方向に沿った長さが互いに同じであり、隙間４６を挟んで周方向に等間隔に配置される。
【0022】
下側ヨーク３６は、下面部材４０ひいては通路１２と、下側磁石３２との間に配置される。下側ヨーク３６は、環状かつ板状の環状部４８と、環状部４８の上面から上側に突出する複数のティース５０と、を含む。環状部４８は、通路１２に沿って延在する。環状部４８は、例えば接着により、下側磁石３２の上面に固定される。複数のティース５０は、周方向に沿った長さが互いに同じであり、隙間５２を挟んで周方向に等間隔に配置される。なお、下側ヨーク３６は、上側ヨーク３４を上下逆さまにした形状を有する。つまり、下側ヨーク３６の環状部４８、複数のティース５０はそれぞれ、複数のティース５０が環状部４８の上面から上側に突出することを除いて、上側ヨーク３４の環状部４２、複数のティース４４と同様に構成される。
【0023】
上側ヨーク３４および下側ヨーク３６は、ティース４４とティース５０とが軸方向で対向し、隙間４６と隙間５２とが軸方向で対向するように（ティース４４，５０と隙間４６，５２とが軸方向で対向しないように）配置される。
【0024】
複数のティース４４，５０のそれぞれの周方向に沿った長さと、複数の隙間（溝）４６，５２のそれぞれの周方向に沿った長さは、その限りでないが、同じとする。
【0025】
ヨーク３４，３６は、例えば切削により、環状の磁性体に溝すなわち隙間４６，５２を掘ることで形成されてもよい。この場合、ヨーク３４，３６を比較的容易に製造できる。
【0026】
なお、ヨーク３４，３６が環状部４２，４８を備えなくてもよい。この場合、複数のティース４４，５０が磁石３０，３２に直接に固定される。ただし、ヨーク３４，３６が環状部４２，４８を備えた方が、部品点数が少なくなる。
【0027】
また、ボディ１０が上面部材３８および下面部材４０を備えない構成も考えられる。この場合、上側ヨーク３４の複数のティース４４の下面が通路１２の上側内壁面１２ａを画成し、下側ヨーク３６の複数のティース５０の上面が通路１２の下側内壁面１２ｂを画成する。この場合、隙間４６，５２は、ボールが隙間４６，５２に入り込まない程度の長さに形成されてもよい。すなわち、隙間４６，５２の周方向に沿った長さは、ボール１４の直径よりも短くても、例えばボール１４の直径の０．８倍以下であってもよい。
【0028】
ボール１４は、通路１２内に、周方向に移動可能に収容される。ボール１４は、導電部材である。ボール１４は、好ましくは非磁性体であり、例えばアルミニウムで形成される。ボール１４が非磁性体である場合、ボール１４と磁石３０，３２との間で磁気吸引力が生じるのを避けられる。
【0029】
以上がボールバランサ１の基本構成である。続いて、ボール１４に磁気減衰力が作用するメカニズムについて説明する。
【0030】
図３は、磁束密度変化部２８とその周辺を示す展開図である。通路１２に沿って周方向Ｄに、ティース４４，５０が存在する領域Ｒ１と、ティース４４，５０が存在しない（隙間４６，５２が存在する）領域Ｒ２とが交互に並んでいる。
【0031】
ここで、領域Ｒ１の非磁性体層の厚みｔ１は、領域Ｒ２における非磁性体層の厚みｔ２に比べ、磁性体であるティース４４，５０が存在する分だけ薄くなっている。したがって、下側磁石３２のＮ極から出で上側磁石３０のＳ極に入る磁束は、領域Ｒ２よりも領域Ｒ１を流れやすい。そのため、通路１２内には、周方向に、磁束密度の高い領域Ｒ１と磁束密度が低い領域Ｒ２とが交互に発生する。つまり、通路１２内には、周方向の磁束密度変化が生じている。なお、ティース４４，５０の周方向に沿った長さと、隙間４６，５２の周方向に沿った長さが同じであることにより、正弦波に近い磁束密度変化を生じさせることができる。
【0032】
ボール１４が通路１２内を周方向に移動すると、すなわち領域Ｒ１、領域Ｒ２、領域Ｒ１、領域Ｒ２、・・・と移動すると、ボール１４の表面の磁束密度が変化する。ボール１４の表面の磁束密度が変化すると、ボール１４に渦電流が発生し、磁束密度の変化を打ち消す方向に新たな磁束が発生する。この渦電流と、新たに発生した磁束により、ボール１４の進行方向とは逆方向の磁気的減衰力がボール１４に作用する。
【0033】
ボールバランサは、理論上、ボールがアンバランスを打ち消す位置に移動することで、危険速度の高速側で自動で回転機械のバランスが達成される。しかしながら、実際には、共振点を越えたすぐの高速側ではボールが通路内を移動し、その結果、自励振動、すなわち変動する振幅をもつ大きなふれまわり運動が発生する。本実施の形態のボールバランサ１では、共振点を越えたすぐの高速側でボール１４が通路内を移動すると、ボール１４に磁気的減衰力が作用する。これにより、ボール１４の移動、ひいては自励振動が抑えられる。
【0034】
続いて、本発明者は、ボール１４に磁気的減衰力が作用することを確かめるためのシミュレーションを行った。詳しくは、ボール１４に仮想的にバネ性を持たせ、ボール１４に所定の初速を与えたときのボール１４の振動をシミュレーションした。ボール１４の質量は０．００１ｋｇとした。バネ定数は、固有振動数が１０Ｈｚとなるように、３．９７５Ｎ／ｍとした。ボール１４に与える初速は５ｍ／ｓとした。
【0035】
図４は、振動の時間履歴（シミュレーション結果）を示す図である。図４において、横軸は時間である。縦軸は周方向におけるボール１４の位置である。縦軸は振動の振幅と捉えることもできる。グラフ６０，６２，６４はそれぞれ、モデルＡ，Ｂ，Ｃについての振動の時間履歴を示す。モデルＡ，Ｂ，Ｃは、ティース４４，５０および隙間４６，５２の周方向に沿った長さが互いに異なるボールバランサ１である。当該長さが、モデルＡはボール１４の直径の２．５倍であり、モデルＢはボール１４の直径の１．２５倍であり、モデルＣはボール１４の直径の０．６２５倍である。図４より、いずれのモデルでもボール１４の振動が減衰していること、すなわちボール１４に減衰力が作用することが分かる。
【0036】
図５は、振動の時間履歴より得られた減衰係数を示す図である。図５において、縦軸は減衰係数である。横軸は周方向における分割数であり、ｎ（ｎは自然数）分割はｎセットのティース４４，５０および隙間４６，５２を備えることを意味する。図５には、分割数が１２（モデルＡ）、１５、１８、２１、２４（モデルＢ）、３０、３６、４２、４８（モデルＣ）の９つのモデルについての減衰係数を示す。各分割数において、ボール１４の直径に対するティース４４，５０および隙間４６，５２の周方向に沿った長さの割合は、（３０／ｎ）倍である。
【0037】
グラフ６６は、多項式近似によって求めた回帰曲線を示す。図５より、減衰係数は分割数が２４以上、４０以下の範囲で比較的大きく、分割数が３０で最大になることがわかる。言い換えると、減衰係数は、ティース４４，５０および隙間４６，５２の周方向に沿った長さがボール１４の直径の０．７５倍以上、１．２５倍以下の範囲で比較的大きく、１倍で最大になることが分かる。なお、ティース４４，５０および隙間４６，５２の周方向に沿った長さが短い場合に減衰係数が小さいのは、ボール１４が周方向に移動したときの磁束密度の変化が小さいためであり、長い場合に減衰係数が小さいのは、ボール１４が周方向に移動したときの磁束密度の変化の頻度が少ないためである。
【0038】
本発明者はさらに、図５において得られた最大の減衰係数をボールバランサ１の運動方程式に導入し、その運動方程式を解くことにより、ボールバランサ１の振動を解析した。
【0039】
図６は、ボールバランサの運動方程式の解析結果を示す図である。図６において、横軸は回転数であり、縦軸は振幅である。グラフ６８は、本実施の形態のボールバランサ１の解析結果であり、グラフ７０は、比較例のボールバランスの解析結果である。比較例のボールバランサは、ボールに磁気的減衰力が与えられないボールバランサのである。図６より、比較例では、危険速度（６００ｒｐｍ）より高い回転数の範囲で自励振動が発生していることがわかる。また、本実施の形態では、危険速度より高い回転数の範囲で自励振動が抑制されている。
【0040】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ボール１４の移動に伴ってボール１４に磁気的減衰力が作用するため、自励振動の発生を抑えることができる。
【0041】
続いて、第１の実施の形態に関連する変形例を説明する。
【0042】
磁束密度変化部２８は、通路１２内に周方向の磁束密度変化を生じさせるものであればよく、第１の実施の形態の構成に限定されない。以下、磁束密度変化部２８の変形例を説明する。
【0043】
図７は、第１の変形例の磁束密度変化部２８とその周辺を示す展開図である。本変形例の磁束密度変化部２８は、上側磁石３０と、下側磁石３２と、を含む。上側磁石３０は、ハルバッハ配列に配置された複数の磁石３０ａを含む。下側磁石３２は、ハルバッハ配列に配置された複数の磁石３２ａを含む。
【0044】
図８は、第２の変形例の磁束密度変化部２８とその周辺を示す展開図である。本変形例の磁束密度変化部２８は、上側磁石３０と、下側磁石３２と、を含む。上側磁石３０は、周方向に並ぶ複数の磁石３０ａを含む。複数の磁石３０ａのそれぞれは、軸方向に着磁されており、特に、隣り合う磁石３０ａとは磁極の向きが異なるように着磁されている。下側磁石３２は、周方向に並ぶ複数の磁石３２ａを含む。複数の磁石３２ａのそれぞれは、軸方向に着磁されており、特に、隣り合う磁石３２ａとは磁極の向きが異なるように着磁されている。
【0045】
図９は、第３の変形例の磁束密度変化部２８とその周辺を示す展開図である。本変形例の磁束密度変化部２８は、複数の上側磁石３０と、複数の上側ヨーク３４と、複数の下側磁石３２と、複数の下側ヨーク３６と、を含む。上側磁石３０と上側ヨーク３４は、周方向に交互に並んでいる。下側磁石３２と下側ヨーク３６は、周方向に交互に並んでいる。上側磁石３０と下側磁石３２が軸方向に対向し、上側ヨーク３４と下側ヨーク３６が軸方向に対向している。複数の上側磁石３０のそれぞれは、周方向に着磁されており、特に、上側ヨーク３４を挟んで隣り合う上側磁石３０とは磁極の向きが異なるように着磁されている。複数の下側磁石３２のそれぞれは、周方向に着磁されており、特に、下側ヨーク３６を挟んで隣り合う下側磁石３２とは磁極の向きが異なるように着磁されている。また、軸方向に対向する上側磁石３０と下側磁石３２とは着磁の向きが互いに異なっている。ヨーク３４，３６は、磁性体であり、好ましく軟磁性体であり、例えば電磁軟鉄であってもよい。
【0046】
図１０は、第４の変形例の磁束密度変化部２８とその周辺を示す展開図である。本変形例の磁束密度変化部２８は、複数の上側磁石３０と、複数の下側磁石３２と、を含む。複数の上側磁石３０は、例えば等間隔に、周方向に間隔を開けて配置される。複数の上側磁石３０の間には、樹脂などの非磁性体が配置されてもよい。複数の下側磁石３２は、例えば等間隔に、周方向に間隔を開けて配置される。複数の下側磁石３２の間には、樹脂などの非磁性体が配置されてもよい。上側磁石３０および下側磁石３２は、図示の例では、いずれも上側の磁極面がＮ極で下側の磁極面がＳ極である。上側磁石３０および下側磁石３２は、Ｎ極とＳ極とが逆であってもよい。また、上側磁石３０と下側磁石３２とは、図示の例とは異なり磁極の向きが互いに異なっていてもよい。例えば、上側磁石３０も下側磁石３２も通路１２側の磁極面がＮ極であってもよい。
【0047】
図１１は、第５の変形例の磁束密度変化部２８とその周辺を示す展開図である。本変形例の磁束密度変化部２８は、第４の変形例をさらに変形させたものである。第４の変形例との相違点を中心に説明する。本変形例では、上側磁石３０と下側磁石３２とは、上下方向で対向しないように、周方向の位置が互いにずれている。
【0048】
上述の変形例の磁束密度変化部２８は、通路１２内に周方向の磁束密度変化を生じさせる。
【0049】
（第２の実施の形態）
図１２は、第２の実施の形態のボールバランサ１の通路１２とその周辺を示す展開図である。以下、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
図１２は、第２の実施の形態のボールバランサ１の通路１２とその周辺を示す展開図である。以下、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【0050】
本実施の形態のボールバランサ１は、第１の実施の形態とは異なり、磁束密度変化部２８を備えていない。
【0051】
ボール１４は、球状の磁石１４ａと、磁石１４ａをコーティングする球殻１４ｂと、を含む。球殻１４ｂは、非磁性体であり、例えばステンレスで形成される。図１２は、或るタイミングの磁石１４ａを示しており、磁石１４ａの磁極の向きは、ボール１４が自転すれば、当然、変化する。
【0052】
上面部材３８および下面部材４０は、導電部材である。上面部材３８および下面部材４０は、好ましくは非磁性体であり、例えばアルミニウムで形成される。上面部材３８および下面部材４０が非磁性体である場合、上面部材３８および下面部材４０とボール１４との間で磁気吸引力が生じるのを避けられる。
【0053】
ボール１４が通路１２内を周方向Ｄに移動すると、上面部材３８および下面部材４０の磁束密度が変化する。上面部材３８および下面部材４０の磁束密度が変化すると、上面部材３８および下面部材４０に渦電流が発生し、磁束密度の変化を打ち消す方向に新たな磁束が発生する。この渦電流と、新たに発生した磁束により、ボール１４の進行方向とは逆方向の磁気的減衰力がボール１４に作用する。
【0054】
上面部材３８および下面部材４０は、例えば、ボール１４の半径以上の厚みであってもよい。この場合、ボール１４が移動したときに、より確実に、上面部材３８および下面部材４０の磁束密度が変化する。
【0055】
続いて、本発明者は、本実施の形態のボールバランサ１においてボール１４に磁気的減衰力が作用することを確かめるためのシミュレーションを行った。詳しくは、第１の実施の形態と同様に、ボール１４に仮想的にバネ性を持たせ、ボール１４に所定の初速を与えたときのボール１４の振動をシミュレーションした。ボール１４の質量は０．００５ｋｇとした。バネ定数は、固有振動数が１０Ｈｚとなるように、１９．７４Ｎ／ｍとした。ボール１４に与える初速は５ｍ／ｓとした。また、ボール１４は自転せず、磁石１４ａのＮ極は常に水平方向を向いているものとした。ここで、磁石１４ａのＮ極が水平方向を向いた姿勢をとるときに上面部材３８および下面部材４０を貫く磁束密度量は、Ｎ極が上下方向を向いた姿勢をとるときやＮ極が斜め上あるいは斜め下を向いた姿勢をとるときに上面部材３８および下面部材４０を貫く磁束密度量よりも小さくなる。つまり、ボール１４が磁気減衰力を最も得られにくい姿勢を常にとるものとした。
【0056】
図１３は、振動の時間履歴（シミュレーション結果）を示す図である。図１３より、ボール１４が磁気減衰力を最も得られにくい姿勢を常にとるものとしたにもかかわらず、ボール１４の振動が減衰していること、すなわちボール１４に減衰力が作用することが分かる。なお、減衰係数は０．６０Ｎｓ／ｍであった。
【0057】
本実施の形態によれば、ボール１４の移動に伴ってボール１４に磁気的減衰力が作用するため、自励振動の発生を抑えることができる。
【0058】
以上、本開示を実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態は例示であり、その各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【0059】
（本開示の各態様）本開示のある態様のボールバランサは、環状の通路を有するボディと、通路内に移動可能に収容されるボールと、を備え、ボールの移動に伴ってボールに、磁束密度変化に基づく磁気減衰力が作用するように構成される。
【0060】
ある態様では、ボールは、導電部材であり、ボディは、通路内に周方向の磁束密度変化を生じさせる磁束密度変化部を含む。
【0061】
ある態様では、磁束密度変化部は、通路に沿って配置された環状の磁石であって、その軸方向に着磁された磁石と、磁石と通路との間に、通路に沿って周方向に間隔をあけて配置された磁性体の複数のティースを含む。
【0062】
ある態様では、磁束密度変化部は、磁石と複数のティースとの間に、磁性体の環状部をさらに含み、複数のティースは、環状部から通路に向かって突出するように環状部に接続されている。
【0063】
ある態様では、複数のティースの周方向における長さと、複数のティースの間の複数の空隙の周方向における長さが同じである。
【0064】
ある態様では、複数のティースおよび複数の空隙の周方向における長さは、ボールの半径の０．７５倍以上、１．２５倍以下である。
【0065】
ある態様では、ボールは、磁石を含み、ボディは、通路を画成する導電部材を含む。
【0066】
ある態様では、導電部材の厚みは、ボールの半径以上である。
【符号の説明】
【0067】
１ ボールバランサ、 １０ ボディ、 １２ 通路、 １４ ボール、 ２８ 磁束密度変化部、 ３０ 上側磁石、 ３２ 下側磁石、 ３４ 上側ヨーク、 ３６ 下側ヨーク、 ４２，４８ 環状部、 ４４，５０ ティース、 ４６，５２ 隙間。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】