磁気レオロジーダンパーとは

磁気レオロジーダンパーは、液体油と鉄粒子の混合物に磁場をかけることで動作する衝撃吸収装置です。 鉄粒子は磁場に引き付けられ、液体を通過する磁力線に沿って整列します。 これにより、動きに抵抗する濃厚な液体が生成され、さまざまな用途で振動と衝撃を軽減できます。 これらの流体は、磁場が追加または変化すると特性が変化するため、スマート流体と呼ばれることもあります。

レオロジーは、動きや圧力にさらされたときの液体と固体の影響の研究です。 液体では、振動制御に役立つ主な特性は粘度とせん断応力です。 粘度とは、液体の厚さと、動きや流れに抵抗する方法を指します。 せん断応力は、液体が引き離されたり突然移動したりするのに抵抗する方法の測定値であり、液体に置かれた材料がどの方向に素早く引っ張られた場合にどのように移動できるかを示します。

ダンパーは、振動を低減するために使用されるデバイスの用語です。これは、路面の凹凸によるサスペンションの動きを低減するために車両で使用されるショックアブソーバーに似ています。 多くのダンパーとショックアブソーバーは、さまざまな厚さのオイルを使用して動きを減らし、機器を保護します。 鉄の小さな粒子が油に追加されると、磁場が鉄の粒子に影響を及ぼし、液体の特性を変化させる可能性があります。

標準的なショックアブソーバー内に鉄とオイルの混合物を追加し、電流で磁場を作成すると、磁気粘性ダンパーが作成されます。 磁場が増加すると、鉄粒子は動きにますます抵抗し、より高いレベルの振動減衰が生じます。 磁場を制御するためのソフトウェアとともに電気コントローラーを追加する場合、可変磁気レオロジーダンパーを使用して、振動をすばやく低減し、構造物または車両を保護できます。

ダンパー内の鉄粒子は、ポリマーでコーティングされて、それらが互いにくっつかないようにすることがよくあります。 粒子を非常に小さく保つと、粒子がオイルに浮遊したままになり、ダンパーの底に沈降するのを防ぎます。 磁場が生成されると、混合物は液体よりも固体のようになり、流れや動きに対して非常に抵抗力があります。 オイルがシリンダー内のピストンで押されると、高粘度により、ピストンの小さな穴を通るオイルの動きが減少する可能性があります。

せん断応力は、ピストンをオイルに浸した一連のプレートに変更することで利用できます。 プレートは液体中で前後に動き、磁場が活性化されると、鉄とオイルの混合物は急速に厚くなり、せん断に非常に強くなります。 プレートがダンパーから伸びる頑丈なシャフトに接続されている場合、シャフトを車両または建物の基礎に取り付けて、減衰システムを提供できます。

20世紀後半、建物の損傷の可能性が高い地域で人間の発達が進むにつれて、地震保護は研究の対象となる分野になりました。 1つの手法は、建物をゴムまたはその他の衝撃吸収材で地面から分離することで、これにより地震中に建物がある程度動きます。 ただし、何らかの形の減衰がなければ、建物の動きが極端になり、損傷や完全な故障が発生する可能性があります。 建物の基部に磁気レオロジーダンパーシステムを追加することで、建築家は制御可能なシステムで建物の動きを減らすことができました。

車両は、20世紀の磁気減衰システムにとって関心のある別の分野でした。 乗客の快適性に対する関心と安全システムのレベルの向上により、磁気レオロジーダンパー技術を使用して可変サスペンションを提供するショックアブソーバーが実現しました。 ドライバーはセレクターを使用して乗り心地レベルを選択できます。セレクターは、振動が感知されたときに作成する磁場の量をコントローラーに伝えます。 さらに、安全システムは横滑りまたは転倒の可能性を検出し、それに対処するためにサスペンションの動作を変更できます。

軍事兵器は、磁気レオロジーダンパーが利点を提供できる別の分野でした。 大きな大砲に取り付けられた場合、ダンパーは発射体の発射を感知し、反動を減らすために作動します。 これにより、武器の摩耗が軽減されるだけでなく、移動式の戦車や大砲では、衝撃を軽減することで、武器を発射する兵士の疲労を軽減できます。