KR101240470B1

KR101240470B1 - 가변 강성의 탄성 소재

Info

Publication number: KR101240470B1
Application number: KR1020110028832A
Authority: KR
Inventors: 김수현; 김경수; 김영근
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2013-03-11
Also published as: KR20120110759A

Abstract

본 발명에 의한 탄성 소재는, 내부에 소정의 공간을 가지는 엘라스토머와,상기 소정의 공간에 배치되는 자성체와, 상기 자성체에 자기장을 인가할 수 있도록 배치되는 전자석 부재와, 상기 전자석 부재에 흐르는 전류를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

가변 강성의 탄성 소재{Elastic Material with Variable Stiffness}

본 발명은 탄성 소재에 관한 것으로서 좀 더 자세하게는 강성이 변하는 가변 강성의 탄성 소재에 관한 것이다.

기계 장치를 사용하는 많은 분야에서 기계 장치에서 발생하는 진동을 저감시키는 탄성 소재를 탄성 소재로 사용하는 경우가 많다. 예를 들어 산업용 공장에서는 진동이 발생하는 기계 장치 바닥에 진동절연체를 부착하거나 충격 흡수가 필요한 곳에 부착하곤 한다.

그런데 기계 장치의 주파수 응답이 변하게 되면 진동 절연 성능도 조정할 필요가 생기기 때문에 탄성 소재의 강성도 조정이 필요한 경우가 있다.

종래의 가변 탄성 소재는 모터를 사용하여 탄성체인 스프링의 길이, 빔의 길이를 변화시키는 방식을 사용한다. 그런데 이러한 구조에서는 모터와 같은 구동기가 필요하고, 부품수가 많아져서 제작 원가가 올라가며 소형화도 쉽지 않은 문제가 있다.

본 발명의 목적은, 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하여 소형화가 가능하며 반응속도도 빠른 탄성 소재를 제공하는 것이다.

상기 소정의 공간은 서로 분리된 별도의 복수 개의 공간인 것이 바람직하며, 상기 자성체는 상기 복수 개의 공간에 같은 배향(orientation)으로 배치된다.

그리고 상기 전자석 부재는 상기 자성체에 대해 일방향으로 자기장이 발생하도록 배치된다.

본 발명의 가변 강성의 탄성 소재는, 내부에 소정의 공간을 가지는 엘라스토머와, 상기 소정의 공간에 배치되는 자성체와, 상기 자성체에 제1 방향으로 자기장을 인가할 수 있도록 배치되는 제1 전자석 부재와, 상기 자성체에 제2 방향으로 자기장을 인가할 수 있도록 배치되는 제2 전자석 부재와, 상기 제1 전자석 부재에 흐르는 전류를 제어하는 제1 제어부와, 상기 제2 전자석 부재에 흐르는 전류를 제어하는 제2 제어부를 포함한다.

상기 제1 방향과 제2 방향은 서로에 대해 수직일 수 있다.

상기 제1 전자석 부재와 제2 전자석 부재 중 어느 하나는 상기 엘라스토머에 접촉하며, 다른 하나는 상기 엘라스토머에 비접촉하도록 제공된다.

본 발명에 의하면 스프링 구동기가 필요하지 않으므로 소형의 탄성 소재로 예를 들어 탄성 소재 등을 구현할 수 있으며, 매우 빠른 반응 속도로 탄성 소재의 강성을 변화시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 탄성 소재의 제1 상태를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 의한 탄성 소재의 제2 상태를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 탄성 소재가 장착된 진동 절연 장치의 제1 상태를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 탄성 소재가 장착된 진동 절연 장치의 제2 상태를 도시한 도면.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 대해서 자세하게 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2에는 본 발명에 의한 탄성 소재의 기본 구조가 도시되어 있다. 탄성 소재는 내부에 소정의 공간(50)을 가지는 엘라스토머(10)와, 공간(50)에 배치되는 자성체(20)와, 제1 전자석 부재(31) 및 제2 전자석 부재(32)와, 제1 전자석 부재(31)에 흐르는 전류를 제어하기 위한 제1 제어부(41)와, 제2 전자석 부재(32)에 흐르는 전류를 제어하기 위한 제2 제어부(42)를 포함한다. 자성체(20)는 금속판의 형태로 제공되는 것이 바람직하지만, 다른 형태도 무방하다.

공간(50)은 진공 상태로 유지할 수도 있고, 기체나 겔 또는 액체를 내장할 수 있다. 제1 전자석 부재(31)나 제2 전자석 부재(32)는 전자석 코일의 형태를 취할 수 있다. 제1 전자석 부재(31)는 엘라스토머(10)의 일단부에 인접하거나 접촉하여 배치되며 제2 전자석 부재(32)는 엘라스토머(10)의 타단부에 인접하거나 접촉하여 배치된다. 제1 전자석 부재(31)와 제2 전자석 부재(32)는 자성체(20)에 자기장을 인가할 수 있도록 배치되면 어느 위치라도 무방하다. 공간(50)은 서로 분리된 별도의 복수 개의 공간이고, 자성체(20)는 각 공간(50)에 배치되어 복수 개 제공되는 것이 바람직하지만 공간(50)이나 자성체(20)는 단일로 제공되어도 무방하다. 그리고 도 1에는 자성체(20) 모두가 세로로 정렬된 것으로 도시되어 있지만, 탄성 소재의 설계 사양에 따라서 각각 다른 방향으로 정렬되도록 구성해도 무방하며, 자성체(20)의 정렬 형식에 본 발명의 권리범위가 제한되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

제1 전자석 부재(31)와 제2 전자석 부재(32)에 전류를 흘려 도 2의 A 방향과 같이 자기장을 발생시키면 자성체(20)는 최소의 자기장 저항을 유지하기 위해서 도 2에 도시된 바와 같이 자기장 방향으로 정렬된다. 도 1의 자성체 방향과 도 2의 자성체 방향에서 엘라스토머(10)의 강성은 달라지게 된다. 이와 같이 제1 전자석 부재(31)와 제2 전자석 부재(32)에 흐르는 전류 제어를 통해 자성체(20)를 원하는 방향으로 정렬시킴으로써 탄성 소재로 사용되는 엘라스토머(10)의 강성을 제어할 수 있다.

도 3에는 본 발명에 의한 탄성 소재를 사용하여 구조체(60)의 진동을 절연하기 위한 본 발명의 가변 강성의 진동 절연 장치의 제1 상태가, 도 4에는 제2 상태가 도시되어 있다.

구조체(60)의 아래에 제3 전자석 부재(71), 엘라스토머(10), 그리고 제4 전자석 부재(72)가 순서대로 배치되며, 제4 전자석 부재(72)는 바닥(100)에 접촉한다. 그리고 엘라스토머(10)에 인접하거나 접촉하여 제1 전자석 부재(31)와 제2 전자석 부재(42)가 제공된다. 각 전자석 부재(31, 32, 71, 72)에는 전자석 부재에 흐르는 전류를 제어하는 제어부(41, 42, 73, 74)가 연결된다. 엘라스토머(10)에는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이 공간(50)이 형성되어 있고 이 공간(50) 내부에 자성체(20)가 제공된다.

도 3과 같이 제1 전자석 부재(31)와 제2 전자석 부재(32)에 전류가 흘러 자기장이 B 방향으로 형성되면 공간(50) 내의 자성체(20)는 자기장 방향인 B 방향으로 정렬된다. 그리고 도 4와 같이 제3 전자석 부재(71)와 제4 전자석 부재(72)에 전류를 흘려 자기장이 C 방향으로 형성되면 공간(50) 내의 자성체(20)는 자기장 방향인 C 방향으로 정렬된다. 자성체(20)가 도 4와 같이 정렬되면 엘라스토머(10)의 강성은 증가되고, 도 3과 같이 정렬되면 엘라스토머(10)의 강성은 낮아진다. 구조체(60)의 진동 주파수 등을 고려하여 결정되는 강성에 맞도록 제1 제어부(41) 내지 제4 제어부(74)를 제어하면 원하는 진동 절연 성능을 얻을 수 있다.

이상 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예에 대해서 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되며 전술한 실시예 및/또는 도면에 제한되는 것으로 해석되어서는 아니된다. 그리고 특허청구범위에 기재된 발명의, 당업자에게 자명한 개량, 변경 및/또는 수정도 본 발명의 범위에 포함됨이 명백하게 이해되어야 한다.

10: 엘라스토머
20: 자성체
50: 공간
31, 32, 71, 72: 전자석 부재
41, 42, 73, 74: 제어부
60:구조체

Claims

내부에 소정의 공간(50)을 가지는 엘라스토머(10)와,
상기 소정의 공간(50)내에서 배향 변경이 가능하도록 배치되는 자성체(20)와,
상기 자성체(20)에 자기장을 인가할 수 있도록 배치되는 전자석 부재(31, 32)와,
상기 전자석 부재(31, 32)에 흐르는 전류를 제어하는 제어부(41, 42)를 포함하는,
가변 강성의 탄성 소재.
청구항 1에 있어서,
상기 소정의 공간(50)은 서로 분리된 별도의 복수 개의 공간이며,
상기 자성체(20)는 상기 복수 개의 공간에 같은 배향으로 배치되며,
상기 전자석 부재(31, 32)는 상기 자성체(20)에 대해 일방향으로 자기장이 발생하도록 배치되는,
가변 강성의 탄성 소재.
내부에 소정의 공간(50)을 가지는 엘라스토머(10)와,
상기 소정의 공간내(50)에서 배향 변경이 가능하도록 배치되는 자성체(20)와,
상기 자성체(20)에 제1 방향으로 자기장을 인가할 수 있도록 배치되는 제1 전자석 부재(31) 및 제2 전자석 부재(32)와,
상기 자성체(20)에 제2 방향으로 자기장을 인가할 수 있도록 배치되는 제3 전자석 부재(71) 및 제4 전자석 부재(72)와,
상기 제1 전자석 부재(31)에 흐르는 전류를 제어하는 제1 제어부(41)와,
상기 제2 전자석 부재(32)에 흐르는 전류를 제어하는 제2 제어부(42)와,
상기 제3 전자석 부재(71)에 흐르는 전류를 제어하는 제3 제어부(73)와,
상기 제4 전자석 부재(72)에 흐르는 전류를 제어하는 제4 제어부(74)를 포함하는,
가변 강성의 탄성 소재.
청구항 3에 있어서,
상기 소정의 공간(50)은 서로 분리된 별도의 복수 개의 공간이며,
상기 자성체(20)는 상기 복수 개의 공간에 각각 같은 배향으로 배치되는,
가변 강성의 탄성 소재.
청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
상기 제1 방향과 제2 방향은 서로에 대해 수직인,
가변 강성의 탄성 소재.
청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
상기 제1 전자석 부재(31)와 제2 전자석 부재(32) 중 어느 하나는 상기 엘라스토머(10)에 접촉하며, 다른 하나는 상기 엘라스토머(10)에 비접촉하는,
가변 강성의 탄성 소재.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
상기 자성체는 금속판인,
가변 강성의 탄성 소재.