減衰トルク

減衰トルクは指示計器によって提供されます。ダンパーは、振動エネルギー吸収、シャフト振動抑制、ソフトスタート、および過負荷保護デバイスに使用されるメカニズムを識別するために使用される一般的な用語です。効率的なダンパーを設計するには、まず減衰トルクを計算することが不可欠です。減衰トルクまたは減衰力は、機械の電気機械トルク偏差の速度偏差であり、角度偏差は同期トルクと呼ばれます[1]。測定機器では、減衰トルクは、移動システムを停止させて、適度な短時間で安定した反射を示すために必要です。これは、ポインタが動いている間だけ存在します。減衰トルクがない場合、ポインタは短時間振動して安定した位置になり、この状況は減衰不足と呼ばれます。減衰力が大きすぎると、ポインタはゆっくりと停止し、これは減衰過剰と呼ばれます。^[1]減衰トルクは、システムの自然振動に反対する動きを生成することにより、システムの動きを制御する物理的なプロセスです。摩擦と同様に、システムが動いているときにのみ作用し、システムが静止しているときには存在しません。^[2]その主な目的は、振動システムの高速で正確な測定を可能にすることです。物体が基本周波数で永久に振動するのを許可する代わりに、減衰トルクは、読み取りを行うことができるほど振動を遅くする反力を適用します。減衰トルクは多くの測定装置で使用されていますが、設定値があるものではなく、たわみトルク対時間のグラフにグラフ化されたポインタに基づいて調整されます。減衰トルクは振動を制御する能力があるため、移動システムの測定に不可欠な部分です。

減衰トルクを生成する方法は 4 つあり、空気摩擦減衰、流体摩擦減衰、渦電流減衰、電磁減衰があります。

• 空気摩擦減衰は、ピストンが空気室に出入りすることで発生します。ピストンが空気室に入ると圧縮が起こり、空気室から出るとピストンに反作用する力が発生します。^[3]この方法は、比較的弱い電界がある場合によく使用されます。空気摩擦減衰では電界を歪ませる可能性のある電気部品を使用しないためです。^[4]
• 流体摩擦減衰は、ディスクを液体（通常は油）に出入りさせることで振動させ、常に反対方向に動かすことで実現します。この方法は空気摩擦減衰と非常に似ていますが、チャンバー内に空気があるのではなく、液体に置き換えられます。^[3]この方法は、液体を垂直に立てる必要があるため、垂直方向にしか実行できないという欠点があります。
• 渦電流減衰は、渦電流と電界を利用して、運動に対抗する電磁トルクを生成する方法です。この方法では、生成される減衰トルクは電流と磁界の強さに比例します。 ^[3]この方法は非常に効率的ですが、弱い電界を歪ませるという欠点があります。^[4]
• 電磁減衰は、磁気コイルに電流を流すことで発生し、コイルの自然な動きに逆らうトルクを発生させます。^[3]電磁減衰は、電界を歪ませる可能性があるという点で、渦電流減衰と同様の欠点があります。

減衰トルクは、振動する物体を迅速かつ正確に読み取るために使用されます。慣性により、運動中の物体は運動したままになる傾向があるため、短時間で最終的な振動率にするために反力が必要になります。減衰トルクは、自然振動に反対することでこれを実現し、ユーザーが正確な読み取りを行えるようにします。^[5]減衰トルクは、運動中のシステムのデータ収集を伴うほとんどの実験で、正確なデータを取得するための数少ない方法の 1 つとして使用されます。また、上記のように、減衰トルクにはさまざまな生成方法があり、反力が必要な多くのモデルで使用できます。ただし、前述のように、減衰トルクを生成する特定の方法は、正しい要件を満たすシステムのみに適用できます。

ダンピングトルクは、使用中に数値が割り当てられるのではなく、実験でポインターを使用してテストおよび観察される動作です。デバイスのポインターは、偏向トルク対時間のグラフに基づいてダンピングトルクを表示する部分です。これは、正しい量のダンピングトルクを与えるために、偏向と制御トルクの両方を考慮して行われます。偏向トルクは、機械のポインターを振動させる原因であり、制御トルクは、ポインターが制御不能に振動するのを止める反力です。偏向トルクと制御トルクは、偏向トルクがスケールに押し付けられる重量であり、制御トルクが初期重量のバランスをとるために使用されるカウンターウェイトであるという点で、スケールと同様に機能します。良い結果を得るためには、これら2つの力が互いに等しいことが非常に重要です。^[4]

偏向トルクと制御トルクは、減衰トルクと同様に、明示的に測定されるものではなく、2 つの異なる方法で生成して制御できます。これら 2 つのトルクを生成すると、ポインターは以下に示すように分析できる特定の方法で動きます。偏向トルクは、最初にシステムを動かす任意のタイプの力です。一方、制御トルクは測定装置によって生成されるため、自然に発生する動きではありません。制御トルクを生成するには、スプリング制御と重力制御の 2 つの方法があります。

• スプリング制御は、システムのポインターに接続された制御スプリングを使用して行われます。システムが移動すると、スプリングは反対方向にねじれ、偏向トルクを直接打ち消すトルクが生成されます。
• 重力制御は、動くシステムに小さな重りを取り付け、前後の接線が互いに作る角度である偏向角度に基づいてトルクを生成することによって行われます。^[6]この方法は、重りが重力の影響を受けるようにシステムを垂直にする必要があるという事実によって妨げられます。

たわみと制御トルクを分析すると、減衰不足、減衰過剰、および臨界減衰の 3 つの主なカテゴリがあります。^[4]システムが減衰不足の場合、適切なタイミングで最終的な振動速度に到達せず、長時間にわたってゆっくりと振動します。減衰過剰の場合、システムは正確な読み取りを行うには遅すぎる速度で振動します。最後に、臨界減衰の場合、たわみと制御トルクが同量であるため、システムがその値を超えて振動することなく、ポインターが正しい値をすばやく見つけることができます。^[5]臨界減衰とは、マシンに適切な量の減衰トルクがあり、実験に使用できる状態であることを意味します。

• 電力工学会総会、2006年。IEEE、10.1109/PES.2006.1709001

• ウィキメディア・コモンズの減衰トルクに関連するメディア