KR100727047B1

KR100727047B1 - 부의 강성을 갖는 자기 스프링 장치

Info

Publication number: KR100727047B1
Application number: KR1020020088453A
Authority: KR
Inventors: 페터 하일란트; 한 하르트헤르스
Original assignee: 인티그레이티드 다이나믹스 엔지니어링 게엠베하
Priority date: 2002-05-03
Filing date: 2002-12-31
Publication date: 2007-06-12
Also published as: DE50205778D1; US7290642B2; TW550352B; EP1359341B1; KR20030086218A; DE10220008A1; JP2003322189A; EP1359341A3; EP1359341A2; US20030222383A1; JP4060146B2

Abstract

본 발명에 의하면, 적어도 하나의 제 1 극체, 적어도 하나의 제 2 극체, 그리고, 적어도 하나의 제 3 극체로 구성되는 적어도 하나의 제 1 극체 조합을 포함하는 부의 강성을 갖는 자기 스프링 장치가 제공된다. 각각의 극체는 상반되는 자극을 가지며, 조합 내 극체들은 상반된 자극들이 서로 반대가 되도록 정렬된다. 제 1 극체와 제 3 극체는 서로 소정의 거리를 유지하고, 극체들이 서로 상대적인 운동을 할 수 있도록 제 2 극체는 그 안쪽에 배치된다.

자기 스프링, 부의 강성, 자기 기본 셀, 극체 조합, 표류 자속, 중첩 부피, 방진 장치

Description

부의 강성을 갖는 자기 스프링 장치{MAGNETIC SPRING DEVICE WITH NEGATIVE STIFFNESS}

도 1은 서로 인력이 작용하는 두 자극의 힘과 운동의 관계를 설명하는 도면.

도 2는 본 발명에 의한 스프링 장치의 개략도.

도 3은 도 2에 도시한 스프링 장치 내의 자력선 모양을 나타내는 도면.

도 4는 도 2와 도 3에 도시한 중앙 극체와 외측 극체들 사이의 상대 거리의 변화에 의한 부의 강성을 나타내는 도면.

도 5는 도 4에서의 각각 극체 분리 거리(h)에 대한 스프링력을 나타내는 도면.

도 6은 외측 극체와 내측 극체 사이의 단면 비율 변화에 의한 강성 변화를 나타내는 4개의 곡선을 포함하는 도면.

도 7은 본 발명에 의한 스프링 장치의 가능한 실시예의 극체 조합을 나타내는 도면.

도 8은 본 발명에 의한 스프링 장치에 대한 또 다른 극체 조합을 나타내는 도면.

도 9는 도 8과 같이 자속 방향이 반대인 경우의 실시예를 나타내는 도면.

도 10은 도 9에 도시한 실시예에 대한 기술적 구현 장치의 단면도.

도 11은 도 9에 도시한 실시예에 대한 기술적 구현 장치의 또 다른 단면도

도 12는 도 9, 도 10 및 도 11에 도시한 실시예의 3차원 사시도.

도 13은 도 9, 도 10 및 도 11에 도시한 실시예의 또 다른 3차원 사시도.

도 14는 하나의 극체가 연철 부재로 구성된 본 발명의 제 2 실시예의 개략도.

도 15는 도 14에 도시한 실시예에 대한 기술적 구현 장치의 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 기본 셀 1a, 1b, 1c, 1d : 서브셀

2a, 2b, 2a', 2b' : 외측 극체 3, 3' : 중앙 극체(내측 극체)

4 : 자력선 5 : 자속

6 : 지지대 6a : 홀더 덮개

6b : 자석 홀더 7, 14 : 판 스프링

8 : 요크 9 : 연결/분리 수단

9a : 슬리브 9b : 선 스프링

9c : 마개 10a, 10b : 측판

11 : 덮개 12 : 연결 브라켓

15a, 15b, 15c, 15d : 차단판 18 : 설정 장치

19 : 하중 20 : 스프링

21 : 안내 장치 22b, 22c : 고정벽

23 : 연철 부재 24 : 수직 안내 장치

25a, 25b : 간극

본 발명은, 청구항 1의 특징에 의한 부(負)의 강성(negative stiffness)을 갖는 자기 스프링 장치와, 청구항 33의 특징에 의한 방진 장치에 관한 것이다.

부의 강성을 갖는 자기 스프링은 공지되어 있다.

본 발명에서, 부의 강성이라 함은, 스프링에 의하여 스프링체(spring body)에 작용하는 벡터로 표현된 힘이, 안정 위치(rest position)에서 시작하여, 스프링체의 운동 방향으로 증가하는 것을 의미한다. 즉, 스프링체의 속도 벡터가 스프링력(spring force) 벡터와 평행하게 놓이는 것을 의미한다. 반면에, 정(正)의 강성(positive stiffness)의 경우에는, 속도 벡터가 스프링력 벡터와 평행하지만 반대 방향으로 정렬된다.

부의 강성을 갖는 스프링은, 예를 들면, 유럽 특허 0127741 B2호에 개시되어 있다. 이 특허에는 자동차용 스프링 장치, 즉 부의 강성을 갖는 자기 스프링과 정의 강성을 갖는 종래의 스프링이 조합되는 스프링 장치가 개시되어 있다. 이 스프링 장치는 자동차 내의 현가 하질량(unsprung mass) 부분과 현가 상질량(sprung mass) 부분 사이에 설치하거나 연결하기 위한 것이다.

상기 특허에서 보정 스프링(correction spring)이라고 하는 자기 스프링은 두 스택(stack)의 영구 자석들로 이루어지며, 각 스택 내의 영구 자석들은 연철(soft iron) 부재에 의해 서로 이격되면서 전후로 연결된 구조라는 특징이 있다. 자석 스택들 중의 한 스택은 스프링 방향으로 움직일 수 있도록 배열되어 있으며, 자석 스택들은 스프링 영점(null point)에서 서로 마주 보고 있으므로, 동일한 자극들은 서로의 근방에서 안정된 상태를 유지한다.

상술한 바와 같이 비교적 복잡한 구조를 갖는 보정 스프링의 원리는, 다음과 같은 사실에 기초를 두고 있다. 자동차 스프링 장치 내의 스프링의 특수한 용도와 관련하여, 운동 방향으로 집중된 척력이 스프링 작용점(operating point)에서 보정 스프링의 부호 변환점(zero crossing)에 대응하여 발생하도록 만들어, 이와 같은 방법으로 부의 강성이 큰 보정 스프링을 얻는다. 보정 스프링은, 이와 대응하는 정의 강성이 크고 따라서 단거리 운동을 하는 스프링과 함께, 외견상 부드러운 스프링 운동을 발생시키기 위한 것이다.

상기 스프링의 작용은 동일 자극의 척력 효과를 기초로 하므로, 자석들 사이의 거리와 위치에 작은 변화가 있더라도, 스프링의 안정성과 특성에는 커다란 변화가 일어난다. 유럽 특허 0127741 B2호에 개시된 스프링은 특정 용도에서만 사용될 수 있는데, 정확히 말하자면, 스프링 두께 또는 스프링의 다른 변수들에 대한 아주 정밀한 규정이 필요하지 않을 경우에만 사용할 수 있다는 단점이 있다. 따라서, 그런 스프링들은, 예를 들면, 특히 진동에 매우 민감한 현미경과 같은 기기의 방진을 위한 이른바 진동 요동 차단 장치에는 사용할 수 없거나, 매우 제한적으로 사용할 수 있다.

동독 특허 공개 28186호에도 부의 강성을 가지면서 자동차의 스프링 장치에 장착될 수 있는 자기 스프링이 개시되어 있다. 유럽 특허 0127741 B2호와는 달리, 종래 기술에 의한 이 스프링의 부의 강성은, 사실상 자극들의 척력 효과에 근거한 것이 아니라, 자극들의 인력에 근거한 것이다.

동독 특허 공개 28186호에 의하면, 이러한 목적을 위하여, 같은 거리로 서로 떨어진 4개의 돌출부를 구비하며 연철로 구성된 자기 전기자(magnetic armature)가 링(ring) 내에서 움직인다. 링 안에는 4개의 자극이 교대로 극성이 바뀐 상태로 고정되어 있으며, 그 크기와 위치는 돌출부와 대응되나, 거울상(mirror-image) 형태를 갖는다. 이 구성은, 스프링 작동 초기에는 분명히 점진적인 스프링 강성의 감소를 유발하나 영점으로부터 특정 변위를 넘어서면 스프링의 정(正)의 강성이 더욱 증가하는 스프링 장치를 제공하려는 의도된 효과와 연관지어 파악되어야 한다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 장치가 초기 위치에 있을 때 전기자의 돌출부는 두 자극 사이에 위치하고, 따라서 자석들에 대하여 불안정한 위치에 있게 된다. 스프링 작동 중에, 전기자는 이 위치에서 회전하여 돌출부가 자극을 향해 움직이며, 자극에 의해 인력을 받는다. 그러나, 이 경우에 생긴 부의 강성은 돌출부가 자극의 위치에 도달하는 순간에 반대가 되는데, 이 점을 넘어서게 되면 돌출부를 회전시키기 위한 여분의 힘이 필요하기 때문이며, 돌출부는 자석들에 의해 인력을 받게 되어 자극의 자력장으로부터 원래의 위치로 되돌아간다. 이와 같이, 자기 스프링과 병렬로 연결된 나선형 스프링의 특성(원래는 선형적인 형상을 갖는다)은 스프링 장치의 작용점 부근에서 점진적으로 작동하는 스프링 특성으로 변환된다.

그러나, 스프링의 독특한 비선형 특성은 정과 부의 강성 사이의 천이로부터 명백할 뿐만 아니라, 전기자의 돌출부에 미치는 자력이 선형적이지 않고 회전으로 인하여 자극과 전기자 돌출부 사이의 중첩 부피(overlap volume)가 증가하는 비율 이상으로 증가한다는 사실로부터도 명백하다.

특히, 스프링의 일반적인 비선형 거동은, 스프링의 용도 선택을 아주 심하게 제한하며, 특히 다른 방진 장치에 사용하기에는 부적절하게 만든다.

본 발명의 목적은, 특히, 융통성 있게 사용될 수 있고, 형상이 간단하고, 명확히 조정될 수 있고, 작동 중에 선형적인 특성이 설정될 수 있는 부(負)의 특성의 스프링 장치 및/또는 스프링을 제공하는 것이다.

이러한 목적은 청구항 1의 특징에 의한 스프링 장치에 의해 달성된다. 또한, 청구항 31은 본 발명에 의한 스프링 장치가 사용되는 방진 장치를 규정한다.

본 발명에 의하면, 적어도 하나의 제 1 극체, 적어도 하나의 제 2 극체 및 적어도 하나의 제 3 극체로 구성되는 적어도 하나의 제 1 극체 조합(pole body combination)을 포함하는 부의 강성을 갖는 자기 스프링 장치가 제공된다. 각 극체는 상반되는 자극들을 구비하고, 조합 내의 극체들은 상반되는 자극들이 조합간에 서로 반대 방향이 되도록 정렬된다. 제 1 극체와 제 3 극체는 서로 소정의 거리를 유지하고, 제 2 극체는 그 안쪽에 배치되는데, 각 극체들은 서로 상대적인 운동을 할 수 있도록 배치된다.

본 발명에 의한 스프링 장치 내의 자극들의 배열은, 극체들 사이에서뿐만 아니라, 특히 극체 또는 극의 가장자리에서의 표류 자장(stray magnetic field) 또는 자장 구배의 선택적인 제어를 우선 가능하게 하며, 맥스웰 방정식에 의하면, 이러한 선택적인 제어는 극체에 미치는 자력 효과에 영향을 준다. 본 발명자는 본 발명에 의한 극체 조합에 근거하여 자장 구배의 선택적 조정이 가능하다는 것을 증명할 수 있었으며, 이 경우에, 제 1 극체와 제 3 극체 사이 또는 제 1 극과 제 3 극 사이의 거리가 특정한 값으로 일정한 조건에서, 자장 구배를 선형화할 수 있고, 따라서 본질적으로 일정한 부의 강성을 갖는 자기 스프링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예들은 종속 청구항들에서 찾아 볼 수 있다.

이 경우에, 본 발명은 적어도 두 중첩 부피가 극들 사이에 형성되는 것을 규정하며, 이 때 극체들의 상대적 이동은 하나의 중첩 부피 증가와 다른 하나의 중첩 부피의 감소를 일으킨다. 부의 강성을 갖는 공지된 자기 스프링들과 비교해 볼 때, 하나의 중첩 부피와 다른 하나의 중첩 부피의 함수 관계는 본 발명에 의한 스프링 장치의 선형성을 상당히 향상시킬 수 있다는 장점이 있다. 그 이유는, 그러한 바람직한 구성에 의하여, 규정된 방법으로 제 2 장치 내의 다른 한 극으로부터의 인력에 의하여 제 1 극체와 제 3 극체에 작용하는 제 2 극체 또는 제 2 극의 힘의 효과를 적어도 부분적으로 보상할 수 있고, 잔류하는 표류 자장까지 힘의 효과를 감소시킬 수 있기 때문이다.

중첩 부피의 합이 본질적으로 일정하다는 점이 특히 장점이다. 이 경우, 전체에 걸쳐 존재하는 중첩 부피는 제 2 장치가 제 1 장치에 대해 상대적인 운동을 할 경우에도 변하지 않는다. 이는 스프링 장치나 스프링체 내의 자기 저항이 본질 적으로 일정함을 의미하며, 따라서, 자기 유도와 자장 강도는 본질적으로 변하지 않으며, 제 2 장치에 미치는 힘의 효과는 본질적으로 중첩 부피의 가장자리에서의 부피 변화에 의해 지배된다. 결국, 본 발명에 의한 스프링체는 개선된 선형 특성을 가지게 된다. 이와 관련하여, 극체들의 극들은 본질적으로 극에서 나오는 자력선을 따라 운동하도록 극체들이 서로 바람직한 상대적인 운동을 한다는 점도 본 발명에 의해 제공되는 장점이다.

자력선의 형상 및 그로 인한 표류 자장의 형상은 주로 극의 기하학적 형상에 의해 영향을 받는다. 본 발명에 의하면, 극체는 표류 자장을 한정하기 위하여 다양한 형상을 갖는다. 예를 들면, 본 발명에서는, 원형 및/또는 고리형 및/또는 직사각형 및/또는 정사각형 및/또는 그에 상당하는 형상의 단면을 갖는다. 가능하다면, 단면의 형태가 같더라도 크기가 다른 극체는 특히 유리할 수도 있다. 이는, 본 발명의 목적을 위하여, 제 1 극체와 제 3 극체 각각의 단면 크기가 제 2 극체의 단면 크기에 대하여 변화할 때, 자장 구배가 조절될 수 있거나 특히 유효하게 조정될 수 있다는 것이 확인되었기 때문이다. 이 경우에, 상기 극체들 사이, 즉 제 1 극체들과 제 3 극체들 각각과 제 2 극체들 각각 사이의 단면 비율이 100%와 300% 사이의 범위, 즉 1:1과 3:1 사이의 범위인 것이 특히 유리하다는 것을 알아내었다. 130%와 200% 사이의 범위이면 특히 바람직하고, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면 단면 비율이 140%이다.

본 발명에 의하면, 특히 규정된 스프링 강성을 융통성 있게 조절하기 위하여, 스프링 장치는 제 1 극체 조합뿐만 아니라, 극체 조합을 통과하는 자속 방향이 서로 평행한, 그리고/또는 평행하지만 방향이 반대인 제 2 극체 조합 또는 그 이상의 극체 조합을 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우에, 바람직한 실시예에 의하면, 자속 방향은 극체 조합들을 서로 평행하게 통과하고, 더욱 바람직한 실시예에 의하면, 인접한 극체 조합들의 자속 방향은 서로 평행하나 방향이 반대이다. 이 경우에, 제 1 실시예의 또 다른 장점은 구체적인 스프링 강성이 매우 신중히 설정될 수 있다는 것이고, 제 2 실시예의 장점은 비교적 큰 강성이 생길 수 있고, 그리고/또는 간단한 방법으로 조합될 수 있다는 것이다.

이러한 스프링 장치 또는 기본 셀에 사용하기 위한 본 발명에 의한 스프링 장치 또는 기본 셀의 극체들 또는 극들은, 자석 및/또는 자성체의 조합으로 충분히 형성될 수 있다는 점은 놀라운 사실이며, 적어도 2개의 극이 하나 이상의 자석에 의해 제공된다. 따라서, 본 발명의 또 다른 장점은, 영구 극을 구비하는 최소의 자석만이 사용되고, 이로 인하여 본 발명에 의한 스프링 장치의 제조 비용을 절감할 수 있다는 것이다. 또한, 이러한 극체 조합은, 자극들 사이에서의 수평 운동, 즉 극체의 운동 방향과 직각으로의 운동에 덜 민감하거나, 전혀 영향을 받지 않는다는 장점도 있다.

본 발명에 의한 보다 바람직한 실시예에서, 본 발명에 의한 스프링 장치는 극체들 사이의 집중된 자기 회로를 만들기 위한 적어도 하나의 요크를 포함한다. 이 경우에, 특히 외측 극체들은 제 1 극체와 제 3 극체의 형태이고, 요크들은 이 극체들에 연결되거나 부착되며, 따라서 폐회로 자장 자속을 형성한다.

본 발명에 의한 스프링 장치는, 극체로 사용될 수 있는 자석에 관해서는 매 우 융통성이 크다는 장점이 있다. 이는, 영구 자석뿐만 아니라 전자석 또는 자석들의 조합이 사용될 수 있다는 것을 의미한다.

특히 스프링의 강성 크기와 관련된 응용에 따라서는, 강유전성 연자성 재료 및 상자성 재료, 즉 비(比)투자율(μ_r)이 적어도 1인 재료가 극체들 및/또는 요크 또는 요크들에 사용될 수 있다. 그러한 재료는, 특히 철 및/또는 철 합금 및/또는 세라믹 및/또는 비철 금속 및/또는 그에 상당하는 합금들을 포함한다.

본 발명에 의한 스프링 장치를 더욱 개선하기 위한 목적으로, 제 1 극체와 제 3 극체 사이의 거리, 즉 외측 극체들 사이의 거리는 조절이 가능하도록 한다. 본 발명에 의하면, 이러한 장점으로 인하여, 융통성 있게 스프링의 강성을 설정하는 것이 가능하며, 이 경우에 스프링 장치는, 스프링 장치가 일정한 강성 또는 선형적 형태의 힘을 갖는 거리 또는 거리들에 동시에 부합될 수 있다. 이러한 목적으로, 본 발명에 의한 스프링 장치는 설정 수단을 포함하고, 이를 이용하여 상기 극체 분리 거리는 밀리미터 범위 이하로 정확히 설정될 수 있다. 본 발명의 목적을 위해서는, 23mm와 33mm 사이의 값이 극체 사이의 바람직한 분리 거리임이 밝혀졌다. 일정한 강성을 얻기 위해서는, 분리 거리를 28mm의 값으로 설정하는 것이 특히 바람직함이 밝혀졌다.

본 발명에 의한 스프링 장치는 적절한 지지 수단을 포함하고, 외측 극체들 사이 또는 제 1 극체와 제 3 극체 사이의 거리에서 제 2 극체 또는 중앙 극체가 움직일 수 있도록 지지 수단에 의해 지지된다. 지지 수단은 비자성 재료 또는 자화될 수 없는 재료로 구성되는 것이 바람직하다.

중앙 극체(제 2 극체)가 이동 거리에서 본질적으로 선형적인 안내를 받도록 하기 위하여, 본 발명에 의한 스프링 장치에는 선형 운동으로부터 벗어나는 것을 본질적으로 방지하는 안내 수단이 제공된다. 이러한 목적으로, 안내 부재는 양의 강성을 갖는 스프링 수단을 구비하며, 외측 극체들 사이, 또는 제 1 극체와 제 3 극체 사이에 거리를 두고 제 2 극체를 수용하고, 스프링 평행사변형 형태로 배열된다. 적절한 스프링 수단의 예로서, 평행사변형 형태의 판 스프링이 사용될 수도 있다.

본 발명의 보다 바람직한 실시예에 의하면, 스프링 장치는 연결 수단을 구비한다. 연결 수단은 하중체 또는 차단체에 연결 또는 분리하기 위하여 사용되고, 진동 차단 방향으로는 강성이 크지만, 이와 직각 방향으로는 유연성을 갖는다. 연결 수단은 이러한 목적을 위해 두 부분으로 나누어지며, 분리는 스프링 선에 의해 달성되는 것이 바람직하다. 스프링 선은, 연결 수단 내의 진동 차단 방향과 평행하게 배열되고, 연결 수단의 두 부분을 연결한다.

또한, 스프링 장치는 브라켓 장치를 포함하는 것이 바람직하다. 브라켓 장치는 연결 수단에 부착되는 것이 바람직하고, 이 장치에 의해 스프링 장치는 하중 등에 연결된다.

본 발명에 의한 스프링 장치는, 스프링 장치 내에서 발생한 자장이 외부로 투자되는 것을 확실히 방지하기 위하여, 보조 차단 수단을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 장점은, 본 발명에 의한 스프링 장치의 극체 조합이 용도에 있어서 공간 내의 특정 방향에 한정되지 않는다는 것이다. 즉, 극체들의 운동 방향은 모든 공간 방향으로 조정될 수 있다. 그 이유는, 모든 공간 방향으로 일정한 스프링 효과를 달성하기 위하여 중력을 고려하여 보정되어야 한다면, 극 분리 거리들의 규정된 조정에 의해 보정될 수 있기 때문이다. 근본적으로, 본 발명에 의하면, 극 분리 거리 조정은 수동 조작에 의해 달성될 수도 있고 개회로 및/또는 폐회로 제어에 의해 달성될 수도 있다.

본 발명에 의한 스프링 장치가 하나의 극체 조합뿐만 아니라 병렬 및/또는 직렬로 연결된 여러 조합들을 포함하는 것은 물론 가능하며 바람직한데, 필요한 형태에 따라 여러 조합들이 서로 연결된다. 따라서, 다양한 스프링 강성을 설정하는 것이 가능하도록, 여러 조합들은 다양한 방법으로 연결되거나 결합될 수 있다.

본 발명 과제의 또 다른 매우 바람직한 실시예와 관련하여, 본 발명에 의한 스프링 장치는 적절한 개회로 및 폐회로 제어 장치를 또한 포함한다. 개회로 및 폐회로 제어 장치는 스프링 장치 또는 스프링체의 모든 제어 변수에 영향을 주는 것이 가능하다. 영향을 주는 변수들은, 예를 들면, 극들 사이의 거리, 자장 강도, 예를 들면, 권선 연결 또는 권선 전류 증가 또는 다른 극체 조합 연결에 의한 자장 강도를 포함하고, 특히 극들 전체의 상대 위치 및/또는 스프링 운동 중의 극들의 상대 속도 및/또는 상대 가속도를 제어할 수 있도록 만든다.

스프링 장치의 완성도를 높이기 위하여, 방진을 위한 정의 강성의 스프링체를 또한 포함할 수 있다. 이 경우에, 기계식 및/또는 공압식 및/또는 유압식 및/또 는 전기기계식 스프링이 선택적으로 사용된다.

그러나, 본 발명이 스프링 장치에만 관련된 것은 아니다. 차단체 또는 하중의 수동적 및/또는 동적 진동 차단용 방진 장치, 특히 진동 요동 차단용 방진 장치 및 진동에 민감한 장비, 예를 들면 현미경과 기타 장비의 진동 차단을 위한 방진 장치에도 본 발명이 동등하게 또한 적용되고, 본 발명에 의한 스프링 장치가 사용된다. 이와 관련하여, 스프링 장치는 하중과 스탠드면 사이의 통상의 위치를 갖는 것이 바람직하다. 다른 조정들도 물론 고려될 수 있다. 여러 도면들을 참조하여 이하에서 본 발명을 상세히 설명한다. 이 경우에, 동일 도면부호는 각 도면 내의 동일하거나 그에 상당하는 특징의 부재를 나타낸다.

도 1은 서로 인력이 작용하는 두 자석 사이의 인력 증가를 자석 사이의 거리의 함수로 도시한 도면이다. 근본적으로, 기하학적 형상과 재료로 표현되는 자석의 구조가 규정된다면, 자극 사이의 거리가 힘을 결정짓는 유일한 변수가 된다. 서로 다른 극성은 서로 끌어당긴다는 것은 당업자에게는 자명한 사실이며, 또한, 도 1에서 분명히 알 수 있듯이, 거리가 감소함에 따라 인력이 직선적으로 증가하지는 않는다.

운동방향으로 힘이 증가하므로, 자석들은 상대적인 운동을 하는 동안 부의 강성을 겪게 된다. 도 1에 도시한 두 자석 사이의 비선형적 힘의 증가는, 예를 들면, 두 자석 사이의 인력을 상쇄하면서 두 자석 중의 어느 한 자석에 미치는 힘에 의해 보상될 수도 있다. 이러한 점에 대해서 보다 자세히 아래에 설명한다.

도 2는 자화될 수 있는 자극체(magnetic pole body)(2a, 2b, 3) 및/또는 극체(pole body)(2a, 2b, 3)의 조합을 나타내며, 본 발명에 있어서는, 자성체(2a, 2b, 3)의 극들 사이의 인력을 선형화하는 것이 가능하다. 자기 회로는 네 개의 기본적 요소를 포함하고 있다. 첫째로, 회로에는 간극(25)이 존재하며, 일반적으로는 이 간극에 공기가 채워지나, 때로는 공기와 같이 투자율(permeability, μ_r)이 1에 가까운 액체가 채워지기도 한다. 또한, 자기 회로는 연철 요크(yoke)(8)를 구비한다. 요크는 자기 회로 내에서 자력선을 집중시키기 위한 역할을 하는데, 고투자율(μ_r

1000)의 강자성체나 페리자성체로 구성되는 것이 바람직하며, 따라서 자력선이 최적의 상태로 집중되도록 만들 수 있다. 또한, 자기장을 만들기 위하여, 자기 회로는 강한 보자력을 가진 3개의 영구 자석(2a, 2b, 3)이나 2개의 자기 코일을 포함하며, 본 발명에 필요한 자기장을 형성시키기 위해서는 상기 영구 자석들 중에서 적어도 2개는 필요하다.

도 3은 도 2에 도시한 구성에서의 자력선의 모양을 나타낸다. 이 도면은, 간극(25a, 25b)들의 가장자리(I, II)에서의 표류 자속(stray flux)을 포함하는 상부 간극(25a) 및 하부 간극(25b)에서의 자력선의 모양을 나타낸다. 자석 또는 극체(3)가 다른 극체들에 대하여 상대적인 운동을 할 때, 중첩 부피(25a-III)가 증가하는 양은 또 다른 중첩 부피(25b-III)가 감소하는 양과 동일하며, 따라서, 두 중첩 부피의 총 합은 항상 일정함을 도 3으로부터 알 수 있다. 이와는 대조적으로, 가장자리 부피(I, II)는 중앙 극체(3)의 위치에 따라 선형적으로 변화하지 않으며, 따라서, 중앙의 자기 유도는 더 이상 일정하지는 않다. 결국, 특히 이러한 비선형성의 결과로 인하여, 외측 극체(2a, 2b)들에 대한 중앙 극체(2)의 상대 위치에 따라 자기 에너지가 변화하며, 따라서 극체들에 작용하는 인력이 발생한다. 이러한 사실은, 간극(25a, 25b)들 내에서의 자기장 구배 변화는 본 발명에 의한 스프링 장치 구조가 음의 강성을 갖는 중요한 하나의 원인, 또는, 중요한 바로 그 원인임을 의미한다. 이와 관련하여, 특히, 요크(8)를 통한 기생 자속(parasitic magnetic flux)도 이에 기여하기 때문에, 본 발명에 의한 자기 회로의 비선형성은 전술한 바와 같은 현상만으로는 설명되지 않는다는 점에도 주목할 필요가 있다.

자장 구배 또는 표류 자속은, 자극(2a, 2b)들 사이의 거리(h)와 기하학적 형상 및/또는 단면에 의해서 주로 영향을 받을 수 있다. 상술한 변수들을 적절히 조화시키면, 본 발명에 의한 자기 회로 내의 자장 강도를 선형화할 수 있고, 이 경우에 극체의 단면은 일반적으로 다른 크기를 갖는다.

도 4와 도 5는 상부 극체(2a)와 하부 극체(2b) 사이의 거리(h) 변화가 본 발명에 의한 스프링 장치의 선형성에 미치는 영향을 나타낸다. 도 4는, 도 2와 도 3에 도시한 바와 같은 외측 극체들(2a, 2b)에 대한 중앙 극체의 안정 위치로부터의 변위(z)와 강성과의 관계를 나타내며, 외측 극체들(2a, 2b) 사이의 중앙(h/2)의 안정 위치에서는 인력들이 서로 상쇄된다. 거리(h)가 28mm인 경우에는, 변위(z)가 약 ±2.5mm인 범위에서 스프링 장치의 강성이 거의 일정한 값을 갖는 것이 도 4에 명확히 나타나 있다. 거리(h)가 33mm 또는 23mm인 경우에는, 이 범위에 대하여 스프링 장치의 강성이 일정하지 않으며, 상당히 비선형적인 곡선의 형태를 나타낸다.

도 5는, 도 4에 대응하는 각각의 극체 분리 거리(h)에 대한 스프링력의 변화를 나타낸다. 따라서, 도 5는 도 2에 도시한 극체(3)에 미치는 스프링력을 외측 극체(2a, 2b)들의 자극까지의 거리(z)의 함수로 표현한 도면이다. 도 5에서 알 수 있듯이, 특히, 외측 극체들 사이의 거리(h)가 28mm일 때, 본 발명에 의한 스프링 장치는 비교적 넓은 범위에서 극체(3)에 미치는 힘의 효과를 본질적으로 선형화시킬 수 있다.

도 6은 외측 극체(2a, 2b)들에 대한 제 2 극체(3)(도 3, 도 4, 도 9)의 안정 위치, 즉, 작동 위치(평형 위치)로부터의 변위와 강성과의 관계를 종합하여 나타낸 4개의 곡선이며, 각각의 곡선은 중앙 극체(3)와 외측 극체(2a, 2b)(도 9)의 폭 및/또는 단면 비율이 다른 경우를 나타낸다. 실선의 곡선(비율:100%)은 극체(2a, 2b, 3)(도 9)들의 폭(B-2a, B-2b, B-3)(도 9)이 동일한 경우의 폭 비율에 해당한다. 비율 150%는 외측 극체(2a, 2b) 각각이 중앙 극체(3)의 폭보다 1.5배 큰 경우에 해당한다. 마찬가지로, 170%는 1.7배, 200%는 2배의 폭 비율을 나타낸다. 도 6의 곡선에 의하면, 극체들 사이의 비율이 클수록 변위의 전 범위에 걸쳐서 음의 강성이 보다 일정해지며, 음의 강성의 절대값이 보다 감소한다. 또한, 도 6에 도시한 곡선들의 형태는 외측 자석(2a, 2b)들 사이의 거리(h)(도 2)에도 의존한다는 점에 주목할 만하다. 결국, 강성을 최적화하기 위해서는, 외측 자석들 사이의 거리 및 극체들의 폭을 고려해야만 한다는 사실을 의미한다. 도 6에 도시한 곡선들의 모양은 도 9에 도시한 실시예에 근거한 모델(후술할 내용 참조)을 사용하여 얻어졌다. 이 경우에, 제 2 자석인 중앙 자석(3)의 크기는 10×10×30mm, 즉, 폭(B-3)이 10mm, 길이(l_magn3)가 10mm, 높이가 35mm이고, 외측 자석들 각각은 폭(B-2a/b)이 10 내지 17mm, 길이(l_magn2a/b)가 7mm, 높이가 35mm이다. 외측 자석(2a, 2b)들 사이의 공칭 거리(h)는 24mm로 고정되었고, 세 자석들로 구성된 각 조합들 사이의 거리는 6mm로 고정되었다.

특히, 본 발명과 관련하여 전술한 바와 같은 지견에 의하면, 외측 극체(2a, 2b)들이 내측 극체(3)보다도 3배까지 큰 경우에, 작은 극체들은 동일한 자속 밀도를 갖는 큰 극체의 경우보다도 선형성과 강성의 측면에서 특성이 우수하므로, 특히, 극체들의 조합은 본 발명의 목적에 주요한 역할을 한다.

본 발명에 의한 스프링 장치와 관련하여, 특히, 도 2에 도시한 실시예와 관련하여, 영구 자석 및/또는 전자석만을 사용할 수 있는 것은 아니다. 조합 선택 방법에 따라서는, 자화될 수 있는 극체들, 예를 들면, 연철에서 상자성체에 이르는 재료들로 구성되는 극체들도 사용할 수 있다, 아래의 표는, 최대 4개의 극을 구비하는 경우의 다양한 조합 방법을 나타낸다. 4개 이상의 극을 갖는 스프링 장치, 예를 들면, 도 2에 도시한 바와 같은 장치가 병렬로 연결된 형태도 물론 본 발명의 범주에 속한다.

도 7과 도 8은 두 가지 형태의 극체 조합을 나타내며, 이러한 조합에 의해 본 발명에 의한 스프링 장치의 특성이 각각에 기초하여 정해질 수 있다.

도 7은, 서로 나란히 배열된 총 3개의 자기 기본 셀(1)로 이루어져 있는 극체들의 집합을 나타내며, 기본 셀 각각은 3개의 극체(2a, 2b, 3)를 포함한다. 병렬 구조의 기본 셀들 각각의 자화 방향은 동일, 즉, 자화 방향(4)은 서로 평행하다. 요크를 통과하는 자속(5)은 3개의 모든 기본 셀들로부터 형성된다. 본 발명에 의한 스프링 장치의 원하는 강성을 얻기 위해서는, 기본 셀이 상대적으로 작기 때문에, 기본 셀들을 더 추가하여 구체적인 목적에 따라 이 실시예의 극체의 집합을 확장할 수 있다.

도 8에 도시한 변형된 실시예에서는, 하나의 기본 셀(1)이 6개의 극체를 포함하고, 기본 셀(1)은 서브셀(1a, 1b)들로 이루어지는데, 이 서브셀의 극체 조합은 도 7의 기본 셀과 동일하다. 자기 서브셀들은, 각 서브셀들의 자화 방향(4)이 평행하면서 반대가 되도록 배열된다. 이 실시예에서 요크를 통과하는 자속(5)은, 서브셀 하나의 외측 극체 또는 자석(2a, 2b) 각각에서 나오는 자력선으로부터 공급되고, 기본 셀(1)의 인접한 서브셀 내로 자유로이 들어갈 수 있기 때문에, 서브셀(1a, 1b)의 각각의 외측 극체(2a, 2b)들은 요크를 통해 서로 연결되어 있다. 본 발명의 이러한 대표적인 실시예에서는, 서브셀(1a, 1b)들의 자속 경로가 비교적 짧다. 또한, 이러한 구성으로 큰 강성을 쉽게 얻을 수 있다.

물론, 도 7과 도 8에 도시한 변형된 실시예들은, 원하는 부의 스프링 강성을 얻기 위하여 서로 조합될 수도 있다.

도 9는, 도 8에 도시한 바와 같은 하나의 기본 셀을 기초로 하는 본 발명에 의한 스프링 장치를 응용한 실시예를 나타낸다. 총 6개의 영구 자석(2a, 2b, 3, 2a', 2b', 3')이 이러한 목적으로 사용되어, 스택을 이루면서 배열된다. 각 스택은, 각 서브셀(1a, 1b)에 대한 3개의 영구 자석을 포함하고, 서로 나란히 배열된다. 상하로 위치하는 3개의 영구 자석들을 포함하면서 반대 극이 서로 반대쪽에 위치하도록 배열된 각각의 조합(1a, 1b)은, 자화 방향이 서로 반대이다. 자석(2a, 2b, 3, 2a', 2b', 3')은 원통형이고, 자석(3, 3')의 단면적은 외측 자석(2a, 2b, 2a', 2b')의 단면적보다 작다.

도 9에 도시한 대표적 실시예에서, 본 발명에 의한 스프링 장치는 스프링(20)의 보정을 위해 사용된다. 따라서, 하중(19)은 어떠한 스프링 강성도 감지하지 않거나, 상당히 감소한 스프링 강성을 감지한다.

하부 자석(2b, 2b')은 하부 자기 요크(8b)에 부착되어 있다. 요크(8b)는 서브셀(1a)에서 서브셀(1b)까지 자력선(5)을 통과시키고, 고정벽(22c)에 단단히 연결되어 있다. 두 개의 상부 자석(2a, 2a')은 요크(8a)에 부착되어 있다. 마찬가지로, 요크(8a)는 서브셀(1b)에서 서브셀(1a)까지 자력선(5)을 통과시킨다. 그러나, 요크(8a)는 고정벽(22c)에 직접 부착되지는 않고, 설정 장치(18)를 통해 고정벽(22c)에 연결된다. 설정 장치는 요크(8a)와 요크(8b) 사이의 거리를 변경할 수 있도록 하며, 따라서 자석(2a, 2a'와 2b, 2b')들 사이의 거리를 조절함으로써, 자기 강성을 조절할 수 있다.

외측 자석(2a, 2a'와 2b, 2b')들 사이의 중앙에 있는 자석(3, 3')들은 이동성 비자성 지지대(6)에 단단히 연결되어 있다. 이 자석 장착 장치는 안내 수단(일례로, 도면 부호 21)에 의해 상하로 움직일 수 있다. 본 실시예에 의하면, 안내 수단은 직선 운동을 하는 평행사변형 형태의 탄성 안내 장치(21)로 구성된다. 이 안내 장치는 두 개의 판 스프링(7, 14)을 포함한다. 상부 판 스프링(7)과 하부 판 스프링(14)의 한 쪽은 고정벽(22b)에 연결되고, 다른 한 쪽은 안내 장치(21)의 강성체에 연결된다. 안내 장치(21)는 근본적으로 자석 운동 방향과 직각으로의 수평 운동을 방지하고, 근본적으로 경사 운동도 방지한다. 근본적으로 가능한 유일한 운동은, 도 9 내에 도시한 화살표 방향의 병진 운동이다.

자석(3, 3')들은 이러한 방식으로 안내되고, 따라서 병진 방향과 직각으로는 큰 강성을 가진다. 하중(19)에 작용하는 수평력과 수평 운동으로 인하여 도 9에 도시한 바와 같은 스프링 장치에도 수평력과 수평 운동이 작용하며, 이를 분리하기 위해서, 도 9에 도시한 바와 같은 스프링 장치는 연결 및 분리 요소, 다시 말해, 연결 및 분리 수단(9)을 포함한다. 상기 연결 및 분리 수단은, 스프링 장치에 의해 형성되고 자석(3, 3'), 비자성 지지대(6) 및 안내 장치(21)를 포함하는 이동 유닛을 하중(19)에 연결하므로, 부의 강성이 하중에 작용한다.

기본 셀(1)(도 8)의 부의 강성은 안내 장치의 강성보다 크기 때문에, 스프링(20)의 강성을 보상한다.

도 9에 도시한 본 발명에 의한 스프링 장치를 기술적으로 구현한 실시예를 도 10, 도 11, 도 12 및 도 13에 예시하였다.

도 9는, 도 8에 도시한 외관에 상응하는 기술적 실시예의 단면도이다. 본 발명에 의한 실시예의 스프링 장치는, 연결 및 분리 수단(9)과 연결 브라켓(12)을 제외하고는, 107×79×75mm(폭×길이×높이) 크기의 상자에 내장된다. 외측 자석(2a, 2b, 2a', 2b')의 크기는 7×14×35mm(폭(B)×길이(l)×높이)이고, 중앙 자석(3, 3')의 크기는 10×10×30mm(폭×깊이×높이)이며, 따라서 폭 비율은 143%이다. 자석들은 네오디뮴 자석인 GSN-40이다.

도 9에 예시한 스프링 장치의 강성은 -16N/mm와 -38N/mm 사이의 범위에서 변할 수 있다.

자석(2a, 2a'와 2b, 2b')들 사이의 거리를 조정하기 위한 설정 장치는, 측판(10a, 10b)들 사이에 상부 요크의 미끄럼 안내 부재를 포함한다. 측판들은 이러한 목적을 위하여 슬롯 개구부를 갖추고 있다. 하부 요크(8b)는, 요크 및/또는 스프링 장치를 부착하기 위한 다수의 구멍을 구비한다. 본 실시예의 자석 장착 지지대(6)는 자석 홀더(6b)와 홀더 덮개(6a)를 포함하며, 자석(3)은 자석 홀더와 홀더 덮개에 의해 완전히 둘러싸여 있다. 자석 장착 지지대는 비자성 재료로 제조된다.

탄성 평행 안내 장치(21)는, 도 10의 단면도에서는 부분적으로만 볼 수 있다. 이 경우에, 상부 판 스프링(7)만이 보인다. 하부 판 스프링(14)은 도 11에서 볼 수 있으며, 스프링 장치의 외측에 접합되어 위치한다. 판 스프링(14)의 두 접합 부재들은 도 10 내에 도면 부호 15a와 15b로 표시되어 있다. 접합된 판 스프링(14)은 도 12와 도 13에 도시한 실시예의 외관에 보다 잘 나타나 있다.

도 10 또는 도 11에 도시한 변형된 실시예에서, 안내 장치(21)의 강성체(도 9 참조)는, 도면 부호가 13, 16a, 16b, 6a, 6b, 17a 및 17b인 스프링 장치 부재들로 형성된다. 이 경우에, 하부 판 스프링(14)은 도면부호 14a와 14b의 위치에 부착되어 있다. 반면에, 판 스프링의 다른 한 쪽은, 덮개(11)에 연결되어 있다. 덮개(11)의 일부는 측판(10b) 또는 고정벽에 연결되어 있기 때문에, 도 9와 관련하여 고정벽(22b)에 부착한 것에 대응한다. 덮개는 측판(10b) 위에서 다소 움직일 수 있으며, 따라서 스프링 평행사변형 안내 장치가 조정될 수 있도록 해 준다.

연결 및 분리 수단(9)은 세 부분으로 구성된다. 선 스프링(9b)은 중요한 부분 중 하나이다. 선 스프링(9b)은 슬리브(9a)와 마개(9c)에 연결된다. 이 경우에, 선 스프링(9b)의 굽힘성에 의하여 극체의 운동 방향과 직각으로 분리가 일어날 수 있다. 연결 브라켓(12)에 대한 연결 및 분리 수단(9)의 위치는 슬리브(9a) 내의 나사산에 의하여 조절될 수 있다.

본 발명에 의한 스프링 장치 내에 발생하는 자장이 외부로 투자되지 않도록 하기 위하여, 스프링 장치는 추가로 차단판(15a, 15b, 15c, 15d)을 구비한다.

도 9, 도 10 및 도 11에 도시한 실시예에 대한 도 13의 3차원 외관은, 스프링 장치의 하부를 나타낸다. 도 11은, 일례로서 하부 요크(8b) 내의 나사 구멍을 나타내며, 스프링 장치는 이를 통하여 간단히 장착될 수 있다.

도 14와 도 15는, 본 발명에 의해 가능한 또 다른 실시예을 나타낸다.

이 경우에, 도 14는 또 다른 변형된 실시예의 개략도이다. 도 14에 도시한 대표적인 실시예에서는, 도 9에 도시된 실시예와 대비해 보면 두 자석(3, 3')과 비자성 장착 지지대(6)가 연철 부재(23)로 대체되었다. 도 14에 도시한 바와 같이, 이로 인하여 자석(2a, 2b와 2a', 2b') 및 연철 부재(23) 사이의 자력선 형상이 변한다. 자력선은 본질적으로 더 이상 수직 방향, 즉, 극체 조합의 운동 방향으로 향하지 않으며, 따라서 자기 기본 셀(1)의 자기 서브셀(1c, 1d)은 더 이상 수직으로 배향되지 않고, 수평으로 배향된다.

도 9에서, 자력선(4)은 상부 자석(2a)에서 중앙 자석(3)을 통하여 하부 자석(2b)에 이르고, 하부 요크(8b)의 자속 경로(5)를 통과한 후에 서브셀(1b)의 자석들을 통하여 위로 지나가고, 상부 요크(8b) 내의 자속 경로(5)를 통과하여 다시 상부 자석(2a)에 이른다. 도 14에 도시한 장치에는 주요한 두 자속 경로가 있다.

제 1 자속 경로(4a)는 상부 자석(2a)에서 극체 장치의 중앙부의 연철 부재를 직접 통과하여 하부 자석(2b)에 이르고, 그 후 하부 요크(8b)의 자속 경로(5)를 따라 하부 자석(2b')에 이르고, 여기에서 연철 부재(23)를 통과하여 상부 자석(2a')에 이르고, 상부 요크(8a)를 통과하여 다시 상부 자석(2a)에 이른다.

제 2 자속 경로는 두 개의 상부 자석(2a, 2a')과 두 개의 하부 자석(2b, 2b') 사이의 경로에 해당한다. 제 2 자속 경로는 제 1 자속 경로보다 더욱 중요하며, 극체 조합체의 부피에 따라 변화한다. 따라서, 대표적인 실시예에 의하면, 서브셀들은 수평으로 보다 강하게 배향된다. 특히, 도 14에 도시한 스프링 장치의 장점은, 보다 적은 수의 자석이 사용되고, 따라서 스프링 장치의 생산 비용이 절감된다는 점이다. 또한, 도 14에 도시한 장치는, 극체 조합 중앙의 연철 부재(23)의 수평 운동에 둔감하다. 그 이유는, 연철 부재가 자석에 비하여 비교적 크면 자석들과 연철 부재 사이의 자장이 변화하지 않고, 따라서 연철 부재가 수평 운동을 할 경우에 어떠한 수평력도 발생하지 않기 때문이다. 그 결과, 도 14와 도 15에 도시한 실 시예는 강성이 보다 작은 연철 부재(23)의 수직 안내 장치(24)를 필요로 하며, 따라서, 예를 들면 차단되어야 할 하중이 양호한 안내 장치를 구비하고 수평력과 운동에 둔감하다면, 움직이는 연철 부재는 하중에 직접 연결될 수 있어, 수평 분리 수단은 불필요해진다.

도 15는 본 발명에 의한 스프링 장치를 실제로 구현한 실시예이며, 도 14에 도시한 바와 같이 연철 부재를 갖추고 있다.

도 15에 예시한 단면도는 도 10에 도시한 단면도와 매우 유사하다. 차이점은, 자석(3, 3') 및 자체 부재(6a, 6b)를 구비한 자석 장착 지지대(6)가 연철 부재(23)로 대체되었다는 점이다.

연철 부재가 네 개의 자석(2a, 2b와 2a', 2b') 사이에 설치되어 있고, 연철 부재는 수직 방향으로 이동할 수 있다. 상부 자기 서브셀(1d)은 자석(2a, 2a')을 포함하며, 자석 2a는 아래쪽으로 자화되고, 자석 2a'는 위쪽으로 자화된다. 하부 자기 서브셀(1c)은 자석(2b, 2b')을 포함한다. 이러한 구성까지는, 도 9를 또한 참조한다.

도 15에 도시한 구성은, 전술한 수평 방향으로의 연철 부재의 공차를 이용하지 않는다. 사실상, 두 개의 판 스프링(7, 14, 또는 14a, 14b)을 포함하고 부재(13, 16a, 16b, 17a, 17b)들로 구성되는 강성체를 포함하는 탄성 평형사변형 안내 장치에 의하여, 연철 부재(23)는 수평 방향으로 움직일 수 없다. 스프링 장치의 강한 수평 강성 때문에, 여기에서는 연결 및 분리 수단(9)도 역시 필요하다.

탄성 평행사변형 안내 장치와 연결 및 분리 수단(9)을 갖춘 스프링 장치 구성의 장점은, 하중의 수직 안내 장치가 더 이상 필요하지 않다는 점이다.

본 발명에 의한 부의 강성을 갖는 스프링 장치는, 예를 들면, 현미경이나 진동에 민감한 기타 장비들의 방진을 위하여 공기 스프링과 함께 사용되며, 따라서 차단 장치의 고유 진동수가 감소하고, 방진성을 효과적으로 개선할 수 있다.

Claims

적어도 하나의 제 1 극체(2a), 적어도 하나의 제 2 극체(3) 및 적어도 하나의 제 3 극체(2b)로 구성되는 적어도 하나의 제 1 극체 조합을 포함하며,

각각의 극체는 상반되는 자극을 구비하고,

상기 극체 조합 내의 극체들은 상반되는 자극들이 서로 반대가 되도록 정렬되고,

제 1 극체(2a)와 제 3 극체(2b)는 서로 소정의 거리(h)를 유지하고,

극체(2a, 2b, 3)들이 서로 상대적인 운동을 할 수 있도록 제 2 극체(3)는 제 1 극체(2a)와 제 3 극체(2b) 사이에 배치되고,

적어도 두 중첩 부피(25a-III, 25b-III)가 상기 극체(2a, 2b, 3)들의 극들 사이에 형성되고, 극체(2a, 2b, 3)들의 서로에 대한 상대 운동이 하나의 중첩 부피의 증가와 다른 하나의 중첩 부피의 감소를 일으키는 것을 특징으로 하는 부의 강성을 갖는 자기 스프링 장치.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 극체(2a, 2b, 3)들 또는 극들은 원형, 고리형, 직사각형, 및 정사각형 형상의 단면들로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 부의 강성을 갖는 자기 스프링 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 극체(2a, 2b, 3)들 또는 극들은 단면 또는 폭의 크기가 다른 것을 특징으로 하는 부의 강성을 갖는 자기 스프링 장치.
제 4 항에 있어서, 상기 제 1 극체 및 상기 제 3 극체의 단면 또는 폭이 상기 제 2 극체의 단면 또는 폭에 대하여 100% 내지 300%의 비율을 갖는 것을 특징으로 하는 부의 강성을 갖는 자기 스프링 장치.
제 5 항에 있어서, 상기 비율은 140%에 해당하는 것을 특징으로 하는 부의 강성을 갖는 자기 스프링 장치.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 스프링 장치 내의 극체(2a, 2b, 3)들은 극들로부터 나오는 자력선을 따라 움직이는 것을 특징으로 하는 부의 강성을 갖는 자기 스프링 장치.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 스프링 장치는 제 1 극체 조합(1)과 더불어 제 2 극체 조합 또는 그 이상의 극체 조합을 포함하며, 극체 조합들을 통과하는 자속 방향들은 서로 평행하거나, 또는 서로 평행하지만 방향이 반대인 것을 특징으로 하는 부의 강성을 갖는 자기 스프링 장치.
제 8 항에 있어서, 상기 극체 조합(1)들을 통과하는 자속 방향들은 서로 평행한 것을 특징으로 하는 부의 강성을 갖는 자기 스프링 장치.
제 8 항에 있어서, 인접한 극체 조합(1a, 1b)들의 상기 자속 방향들은 서로 평행하지만 방향이 반대인 것을 특징으로 하는 부의 강성을 갖는 자기 스프링 장치.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 스프링 장치는 적어도 하나의 극체 조합(2a, 2b, 3)을 포함하며, 극체들은 자석들 또는 자성체들을 포함하고, 이 경우에 적어도 두 극체들이 하나 이상의 자석에 의해 제공될 수 있는 것을 특징으로 하는 부의 강성을 갖는 자기 스프링 장치.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 스프링 장치는 극체들 사이에 집중된 자기 회로를 생성하기 위한 하나의 요크 또는 다수의 요크(8a, 8b)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 부의 강성을 갖는 자기 스프링 장치.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 극체(2a, 2b, 3)들은 영구 자석들 또는 전자석들을 포함하는 것을 특징으로 하는 부의 강성을 갖는 자기 스프링 장치.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 극체(2a, 2b, 3)들은 적어도 1의 비투자율(μ_r)을 갖는 자성체를 포함하는 것을 특징으로 하는 부의 강성을 갖는 자기 스프링 장치.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 극체(2a, 2b, 3)들의 재료는 철, 철 합금, 세라믹, 비철 금속, 및 비철 금속 합금으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 부의 강성을 갖는 자기 스프링 장치.
제 1 항에 있어서, 제 1 극체(2a)와 제 3 극체(2b) 사이의 상기 거리는 조정이 가능한 것을 특징으로 하는 부의 강성을 갖는 자기 스프링 장치.
제 1 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 스프링 장치는, 제 1 극체(2a)와 제 3 극체(2b) 사이의 거리(h)를 설정하기 위한 설정 수단(18)을 구비하는 것을 특징으로 하는 부의 강성을 갖는 자기 스프링 장치.
제 16 항에 있어서, 상기 거리(h)는 23mm와 33mm 사이의 값인 것을 특징으로 하는 부의 강성을 갖는 자기 스프링 장치.
제 18 항에 있어서, 상기 거리(h)는 28mm인 것을 특징으로 하는 부의 강성을 갖는 자기 스프링 장치.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 스프링 장치는 제 1 극체와 제 3 극체 사이의 거리(h)에서 제 2 극체(3)를 지지하기 위한 지지 수단(6)을 포함하는 것을 특징으로 하는 부의 강성을 갖는 자기 스프링 장치.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 스프링 장치는 제 1 극체(2a)와 제 3 극체(2b) 사이의 거리(h)에서 제 2 극체(3)를 안내하기 위한 안내 수단(21)을 포함하는 것을 특징으로 하는 부의 강성을 갖는 자기 스프링 장치.
제 21 항에 있어서, 상기 안내 수단(21)은 스프링 평행사변형 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 부의 강성을 갖는 자기 스프링 장치.
제 22 항에 있어서, 상기 스프링 평행사변형 장치는 정(正)의 강성의 판 스프링(14, 7)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 부의 강성을 갖는 자기 스프링 장치.
제 23 항에 있어서, 상기 판 스프링(14)은 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 부의 강성을 갖는 자기 스프링 장치.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 스프링 장치는 스프링 장치를 하중에 연결 및 분리하기 위한 연결 및 분리 수단(9)을 포함하는 것을 특징으로 하는 부의 강성을 갖는 자기 스프링 장치.
제 25 항에 있어서, 상기 연결 및 분리 수단(9)은 스프링 선을 포함하는 것을 특징으로 하는 부의 강성을 갖는 자기 스프링 장치.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 스프링 장치는 스프링 장치의 부착을 위한 브라켓 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 부의 강성을 갖는 자기 스프링 장치.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 스프링 장치는 내부 자장을 차단하기 위한 차단 수단(15a, 15b)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 부의 강성을 갖는 자기 스프링 장치.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 스프링 장치는 모든 공간 방향으로 정렬될 수 있는 것을 특징으로 하는 부의 강성을 갖는 자기 스프링 장치.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 스프링 장치는 병렬 또는 직렬로 연결된 극체 조합(2a, 2b, 3)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 부의 강성을 갖는 자기 스프링 장치.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 스프링 장치는 개회로 및 폐회로 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 부의 강성을 갖는 자기 스프링 장치.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 스프링 장치는, 기계식, 공압식, 유압식, 전기기계식, 및 이들의 조합식으로 이루어진 것 중에서 선택된 방식의 스프링들을 포함하는 적어도 하나의 제 2 스프링체를 포함하는 것을 특징으로 하는 부의 강성을 갖는 자기 스프링 장치.
차단체 또는 하중의 수동적 또는 동적 진동 차단용, 특히 진동 요동 차단용 및 진동에 민감한 장비의 진동 차단용의 진동 차단 장치에 있어서, 제 1 항 또는 제 3 항에 기재된 스프링 장치를 하나 이상 구비하는 것을 특징으로 하는 진동 차단 장치.
제 33 항에 있어서, 상기 스프링 장치들은 병렬 또는 직렬로 서로 연결된 것을 특징으로 하는 진동 차단 장치.
제 12 항에 있어서, 상기 요크는 적어도 1의 비투자율(μ_r)을 갖는 자성체를 포함하는 것을 특징으로 하는 부의 강성을 갖는 자기 스프링 장치.
제 12 항에 있어서, 상기 요크(8a, 8b)의 재료는 철, 철 합금, 세라믹, 비철 금속, 및 비철 금속 합금으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 부의 강성을 갖는 자기 스프링 장치.