KR101440523B1 - 영구자석을 이용한 동적 흡진기 - Google Patents

영구자석을 이용한 동적 흡진기 Download PDF

Info

Publication number
KR101440523B1
KR101440523B1 KR1020130025791A KR20130025791A KR101440523B1 KR 101440523 B1 KR101440523 B1 KR 101440523B1 KR 1020130025791 A KR1020130025791 A KR 1020130025791A KR 20130025791 A KR20130025791 A KR 20130025791A KR 101440523 B1 KR101440523 B1 KR 101440523B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
permanent magnet
permanent magnets
damper
dynamic damper
vibration
Prior art date
Application number
KR1020130025791A
Other languages
English (en)
Inventor
장승호
고효인
정우태
박덕신
Original Assignee
한국철도기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국철도기술연구원 filed Critical 한국철도기술연구원
Priority to KR1020130025791A priority Critical patent/KR101440523B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101440523B1 publication Critical patent/KR101440523B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/03—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using magnetic or electromagnetic means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K5/00—Arrangement or mounting of internal-combustion or jet-propulsion units
    • B60K5/12—Arrangement of engine supports
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
    • E04H9/02—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 영구자석을 이용한 동적 흡진기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 동적 흡진기는, 영구자석을 이용한 동적 흡진기에 있어서; 다수 개의 영구자석을 포함하는 진동감쇠수단이 설치되는 몸체와; 상기 진동감쇠수단에 연결되도록 하여 몸체의 상부에 상,하로 이동 가능하도록 결합되는 덮개를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 단순한 구성으로 진동감쇠수단으로 사용되는 영구자석의 초기 간격을 조정할 수 있도록 함으로써 소음 및 진동을 저감시키고자 하는 대상체에 설치된 상태에서도 흡진기의 작동 주파수의 조절이 가능하도록 하여 소음 및 진동의 저감 효과를 극대화할 수 있도록 하는 영구자석을 이용한 동적 흡진기에 관한 것이다.

Description

영구자석을 이용한 동적 흡진기 {Dynamic vibration absorber using permanent magnets}
본 발명은 영구자석을 이용한 동적 흡진기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단순한 구성으로 진동감쇠수단으로 사용되는 영구자석의 초기 간격을 조정할 수 있도록 함으로써 소음 및 진동을 저감시키고자 하는 대상체에 설치된 상태에서도 흡진기의 작동 주파수의 조절이 가능하도록 하여 소음 및 진동의 저감 효과를 극대화할 수 있도록 하는 영구자석을 이용한 동적 흡진기에 관한 것이다.
일반적으로 진동하는 물체는 공명(resonance)이 발생하는 주파수에서 큰 진동이 발생하며, 원하지 않는 소음 및 진동을 유발한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 대상체(1)의 질량(10), 감쇠(11), 강성(12)이 각각
Figure 112013021086487-pat00001
,
Figure 112013021086487-pat00002
,
Figure 112013021086487-pat00003
일 때 공명주파수는 다음의 수학식 1과 같이 구할 수 있다.
Figure 112013021086487-pat00004
또한, 도 2에 나타낸 바와 같이, 흡진기(2)의 질량(20), 감쇠(21), 강성(22)이 각각
Figure 112013021086487-pat00005
,
Figure 112013021086487-pat00006
,
Figure 112013021086487-pat00007
일 때 이와 같이 구성된 흡진기(2)를 대상체(1)에 부착할 경우 대상체(1)의 주파수별 변위 응답을 구하는 수학식 2는 다음과 같다.
Figure 112013021086487-pat00008
즉, 흡진기(2)는 주파수에 따라 진동이 발생되는 대상체(1)에 설치되어 주파수별 변위 응답(진동)을 줄이기 위해 사용되는 것으로, 흡진기(2)의 사용에 따른 주파수별 변위 응답의 차이는 도 3에 나타낸 바와 같다.
따라서, 일반 산업현장에서는 주파수별 변위 응답을 줄이기 위해, 대상체의 공명 주파수의 특성을 바꾸거나, 흡진기를 대상체에 설치하여 해당 진동 에너지를 흡수하여 감쇠시키는 방법을 사용하고 있는데, 흡진기를 사용하는 경우에는 흡진기의 작동 주파수가 대상체의 공명 주파수와 일치하도록 흡진기의 질량, 감쇠, 강성을 설계하여 부착한다.
하지만, 흡진기의 질량, 감쇠, 강성이 결정되어 제작되면 흡진기의 작동 주파수가 고정되므로, 흡진기의 부착으로 인하여 대상체의 진동에 영향을 주어 대상체의 공진 주파수에 변동이 발생하거나, 또는 대상체의 공진 주파수 계측에 대한 오차가 있는 경우, 또는 대상체의 운전 상태가 변화하여 공진 주파수가 변화한 경우 등에서 흡진기의 성능이 발휘되지 못하는 문제가 발생한다.
예를 들어, 도 4에 나타낸 바와 같이, 흡진기의 작동 주파수와 대상체의 공진 주파수가 약 50 Hz 정도 차이가 발생한 경우, 흡진기의 부착으로 인한 대상체의 진동 저감 효과가 거의 없음을 알 수 있다.
따라서, 대상체에 흡진기를 부착한 이후에도 흡진기의 작동 주파수를 미세하게 조정하여 흡진기의 효과를 최대화할 수 있는 방안이 요구되고 있는 실정이다.
일례로, 등록특허 10-1202569호에는 전자석을 이용한 동적흡진기가 제시되어 있는데, 그 주요 기술적 구성은 원통 형상의 몸체와, 상기 몸체의 양단에 결합되는 마개로 구성되는 하우징, 상기 하우징의 양단에 각각 구비되는 2개의 영구자석; 그리고, 상기 하우징의 내부에 장입되는 전자석을 포함하여 구성되어 전자석에 가해지는 전류의 세기를 조절함으로써 기계에 장착된 상태에서도 고유진동수를 임의로 조절할 수 있도록 구성된 것에 특징이 있다.
하지만, 상기 종래기술은 그 구성이 복잡하여 제작이 어렵고, 제작비용이 높으며, 전자석을 사용하여 고유진동수를 조절하므로 전원이 인가될 수 있는 곳에서만 사용이 가능하다는 문제점이 있다.
또한, 이러한 문제점을 해결하기 위한 종래기술로 대한민국 공개특허공보 제 10-2012-0021836호에는 영구자석을 이용한 동흡진기가 게재되어 있는데, 그 기술적 구성은 일정한 간격으로 이격되어 고정된 고정자석과, 고정자석 사이를 안내하는 가이더와, 가이더를 따라 설치된 운동부재와, 운동부재에 설치된 이동자석을 포함하는 구성으로 운동부재가 고정자석 사이에서 고정자석과 이동자석의 반발력으로 진동하여 물체의 진동을 흡수하는 것에 특징이 있다.
하지만, 상기 종래기술은 고정자석과 이동자석 사이의 간극을 조절하여 고유진동수를 조정할 수 있다고 하였으나 그 자세한 구성과 방법이 기재되어 있지 않고 단순히 물체가 진동할 경우 발생하는 고정자석과 이동자석의 반발력에 의한 운동부재의 미소변위에 의해서만 고유진동수가 변화되도록 구성되어 있어 고유진동수의 변화폭이 제한적이고, 그에 따라 동흡진기가 적용될 수 있는 대상도 제한적인 문제점이 있다.
한편, 흡진기의 작동주파수 또는 강성을 변화시키기 위한 방법으로 ER(electro-rheological)유체 또는 MR(magneto-rheological)유체와 같이 특수한 유체에 전기를 흐르게 하거나 자장을 걸어주면 유체의 강성이 변화하는 것을 이용한 방법 또한 사용되고 있는데, 이는 추가적인 전기장치가 필요하게 되고, 흡진기의 전체적인 구성이 복잡해지므로 제조 및 유지보수 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.
특허문헌 1: 대한민국 등록특허 제1202569호 특허문헌 2: 대한민국 공개특허 제10-2012-0021836호
따라서, 본 발명은 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 대상체에 부착된 상태에서도 덮개와 몸체의 체결 정도를 조절하는 것만으로 작동 주파수를 쉽게 조정할 수 있도록 하여 진동 및 소음의 저감 효과를 최대화할 수 있도록 하는 영구자석을 이용한 동적 흡진기를 제공함에 있다.
또한, 본 발명은 단순한 구성으로 작동 주파수의 미세 조정이 가능하여 제조 및 유지보수 비용을 저감시킬 수 있고, 외부로부터의 별도의 전원 공급이 필요없는 영구자석을 이용한 동적 흡진기를 제공함에 다른 목적이 있다.
이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은,
영구자석을 이용한 동적 흡진기에 있어서; 다수 개의 영구자석을 포함하는 진동감쇠수단이 설치되는 몸체와; 상기 진동감쇠수단에 연결되도록 하여 몸체의 상부에 상,하로 이동 가능하도록 결합되는 덮개;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 몸체의 상부 외측면에는 수나사가 형성되고, 상기 덮개의 내측면에는 상기 수나사에 결합되는 암나사가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 진동감쇠수단은 몸체 내측 하부에 수직으로 고정 설치되는 고정봉과; 상부면에 제4영구자석이 구비되고, 상기 고정봉에 끼워져 상기 몸체의 내측 하부에 설치되는 고정부재와; 상부면과 하부면에 제1 및 제2영구자석이 구비되고, 상기 고정봉의 중앙부에 끼움 결합되는 디스크와; 하부면에 제3영구자석이 구비되고, 상기 고정봉의 상단부에 끼움 결합되어 덮개에 연결 설치되는 이동부재;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 고정부재와 디스크의 사이 및 상기 이동부재와 디스크의 사이에는 각각 스프링이 삽입 설치된 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 제1영구자석과 제3영구자석의 마주보는 면과, 제2영구자석과 제4영구자석의 마주보는 면은 각각 동일한 극성을 갖도록 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 이동부재의 상측에는 덮개와 연결되는 연결부재가 형성된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 몸체의 내부에는 비자성 유체가 충진된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 대상체에 부착된 상태에서도 덮개와 몸체의 체결 정도를 조절하는 것만으로 흡진기의 작동 주파수를 쉽게 조정할 수 있도록 하여 진동 및 소음의 저감 효과를 최대화할 수 있도록 하는 뛰어난 효과를 갖는다.
또한, 본 발명에 따르면 단순한 구성으로 흡진기의 작동 주파수의 미세 조정이 가능하여 여러 분야에 활용될 수 있는 효과를 추가로 갖는다.
또한, 본 발명에 따르면 진동감쇠수단으로 전자석을 사용하지 않으므로 외부로부터의 전원공급이 어려운 곳에서도 사용할 수 있게 되어 사용상의 제약을 줄일 수 있도록 하는 효과를 추가로 갖는다.
또한, 본 발명에 따르면 기존에 흡진기의 작동 주파수를 조절하기 위해 여러 차례 시행 착오를 반복하여 제작하던 수고를 덜 수 있어 제조 및 유지보수 비용을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 대상체의 진동 상황에 대한 개념도.
도 2는 흡진기를 부착한 대상체의 진동 상황에 대한 개념도.
도 3은 작동 주파수가 대상체의 공진 주파수와 일치하는 흡진기 부착 전후의 대상체의 주파수별 진동 크기를 나타낸 그래프.
도 4는 작동 주파수가 대상체의 공진 주파수와 일치하지 않는 흡진기 부착 전후의 대상체의 주파수별 진동 크기를 나타낸 그래프.
도 5는 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 동적 흡진기를 도시한 외형도.
도 6은 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 동적 흡진기의 일실시 예를 도시한 단면도.
도 7은 도 6에 나타낸 본 발명의 분리 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 동적 흡진기의 다른 실시 예를 도시한 단면도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 더욱 상세하게 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. 그리고, 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 한정되지 않음을 이해하여야한다.
이때, 도 5는 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 동적 흡진기를 도시한 외형도이고, 도 6은 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 동적 흡진기의 일 실시 예를 도시한 단면도이고, 도 7은 도 6에 나타낸 본 발명의 분리 사시도이며, 도 8은 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 동적 흡진기의 다른 실시 예를 도시한 단면도이다.
본 발명은 단순한 구성으로 진동감쇠수단으로 사용되는 영구자석의 초기 간격을 조정할 수 있도록 함으로써 소음 및 진동을 저감시키고자 하는 대상체에 설치된 상태에서도 흡진기의 작동 주파수의 조절이 가능하도록 하여 소음 및 진동의 저감 효과를 극대화할 수 있도록 하는 영구자석을 이용한 동적 흡진기(50)에 관한 것으로, 그 구성은 도 5에 도시한 바와 같이 크게 몸체(200)와 덮개(100)를 포함하여 이루어진다.
보다 상세히 설명하면, 상기 몸체(200)는 그 내측에 다수 개의 영구자석을 포함하는 진동감쇠수단이 설치되는 것으로, 밀폐된 구성으로 이루어져 내측에 설치되는 진동감쇠수단을 보호할 수 있도록 구성되어 있다.
다음, 상기 덮개(100)는 진동감쇠수단에 연결되도록 하여 몸체(200)의 상부에 결합되는 것으로, 상, 하 방향으로 이동가능하도록 설치되어 진동감쇠수단에 포함되는 영구자석들(310,320,330,340) 사이의 간격을 조절할 수 있도록 구성되어 있다.
즉, 후술하겠지만, 상기 덮개(100)는 진동감쇠수단에 연결되도록 하여 몸체(200)의 상부에 설치되는 것이므로 덮개(100)와 몸체(200)의 결합 정도를 조정하는 것만으로 진동감쇠수단에 포함된 영구자석들(310,320,330,340) 간의 거리를 조절할 수 있게 되고, 그에 따라 영구자석 간의 강성이 조절되므로 결과적으로 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 동적 흡진기(50)의 작동 주파수를 대상체의 공진 주파수와 동일하도록 조절할 수 있게 되어 대상체의 진동이 최대로 저감되도록 할 수 있는 것이다.
다음, 상기 진동감쇠수단은 도 6에 도시한 바와 같이 고정봉(240)과, 고정부재(230), 디스크(220) 및 이동부재(210)를 포함하여 구성된다.
먼저, 상기 고정봉(240)은 상기 몸체(200)의 내측 하부에 수직으로 고정 설치되는 것으로, 후술할 고정부재(230), 디스크(220) 및 이동부재(210)를 몸체(200)의 내측에 결합 지지할 수 있도록 하는 역할을 한다
또한, 상기 고정부재(230)는 상기 고정봉(240)에 끼움 결합하여 상기 몸체(200)의 내측 하부에 설치되는 것으로, 그 상부면에는 제4영구자석(340)이 삽입 설치되는 제4삽입홈(232)이 형성된다.
그리고, 상기 디스크(220)는 고정부재(230)의 상부로 일정거리 이격되도록 하여 고정봉(240)에 끼움 결합되는 것으로, 고정봉(240)의 중간부에 위치하게 된다.
상기 디스크(220)의 상부면과 하부면에는 제1 및 제2영구자석(310,320)이 삽입 설치되는 제1삽입홈(222)과 제2삽입홈(224)이 각각 형성된다..
여기서, 상기 디스크(220)는 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 동적 흡진기(50)의 실제로 진동하는 질량에 해당하며, 디스크(220)의 질량은 발명의 배경이 되는 기술에 기재한 수학식 2에서 알 수 있듯이 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 동적 흡진기(50)의 작동 주파수에 영향을 준다.
한편, 상기 이동부재(210)는 상기 디스크(220)의 상부로 일정거리 이격되도록 하여 고정봉(240)의 상단부에 끼움 결합되는 것으로, 그 하부면에는 제3영구자석(330)이 삽입 설치되는 제3삽입홈(214)이 형성된다.
또한, 상기 이동부재(210)의 상부에는 몸체(200)에 형성되는 관통공(202)을 통해 덮개(100)에 연결 설치되는 연결부재(212)가 일체로 형성되어 있다.
이때, 상기 고정부재(230)와, 디스크(220), 이동부재(210) 및 제1 내지 제4영구자석(310,320,330,340)은 전술한 바와 같이 상기 고정봉(240)에 끼움 결합되어 상, 하 이동할 수 있도록 하는 것이므로 모두 중심부에 고정봉(240)의 직경과 동일한 직경의 결합홀(400)이 관통 형성된다.
한편, 도 6에 도시한 바와 같이 상기 고정부재(230)와 디스크(220)의 사이 및 상기 이동부재(210)와 디스크(220)의 사이에는 스프링(250)이 설치될 수도 있는데, 상기 스프링(250)은 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 동적 흡진기(50)의 작동 주파수를 1차적으로 설정하는 역할을 하는 것이다.
즉, 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 동적 흡진기(50)의 성능이 최대로 발휘되도록 하기 위해서는 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 동적 흡진기(50)의 작동 주파수가 소음 및 진동 저감을 위한 대상체의 공진 주파수와 동일해야하므로, 상기 스프링(250)의 강성을 대상체의 공진 주파수가 있을 것으로 여겨지는 주파수와 근사하도록 설계하여 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 동적 흡진기(50)의 작동 주파수를 1차적으로 설정하게 되는 것이다.
이때, 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 동적 흡진기(50) 작동 주파수의 추가적인 설정은 덮개(100)의 상, 하 이동을 통한 제1 및 제3영구자석(310,330) 사이의 거리와 제2 및 제4영구자석(320,340) 사이의 거리 조절을 통해 이루어지는데, 이에 대해서는 후술하기로 한다.
한편, 상기 디스크(220), 이동부재(210) 및 고정부재(230)에 각각 삽입 설치되는 제1 내지 제4영구자석(310,320,330,340)은 제1 및 제3영구자석(310,330)이 서로 마주보도록 설치되고, 제2 및 제4영구자석(320,340)이 서로 마주보도록 설치되는데, 제1 및 제3영구자석(310,330)과 제2 및 제4영구자석(320,340)의 서로 마주보는 면의 극성이 서로 동일하도록 삽입 설치된다.
즉, 상기 제1 및 제3영구자석(310,330)과 제2 및 제4영구자석(320,340)의 마주보는 면이 동일한 극성을 갖도록 배치하여 서로 반발하는 힘이 발생하도록 함으로써 전술한 스프링(250)의 강성에 추가적인 강성효과가 발생하도록 하여 대상체의 진동 및 소음의 저감 효과를 향상시킬 수 있게 되는 것이다.
그리고, 상기 디스크(220)의 제1 및 제2삽입홈(222,224)에 삽입 설치된 제1 및 제2영구자석(310,320)의 마주보는 면은 서로 다른 극성을 갖도록 배치하여 인력이 발생되도록 함으로써 상기 제1 및 제2영구자석(310,320)이 상기 디스크(220)로부터 이탈되지 않도록 한다.
한편, 상기 몸체(200)의 상부면 중앙에는 이동부재(210)의 상부에 일체로 형성되는 연결부재(212)가 삽입 결합되는 관통공(202)이 형성되어, 연결부재(212)가 관통공(202)을 통해 덮개(100)에 연결 설치될 수 있도록 구성되어 있다.
즉, 상기 연결부재(212)에 의해 덮개(100)와 이동부재(210)가 연결되도록 하여 덮개(100)를 상, 하로 이동시키는 경우, 이동부재(210) 또한 상, 하로 이동될 수 있도록 함으로써 진동감쇠수단에 포함되는 영구자석들(310,320,330,340) 사이의 간격을 조절할 수 있게 되는 것이다.
보다 상세히 설명하면, 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 동적 흡진기(50)가 대상체에 설치된 상태에서 덮개(100)를 상, 하로 이동하여 상기 덮개(100)와 상기 몸체(200)의 결합 정도를 조절하게 되면, 상기 덮개(100)에 연결된 연결부재(212)에 의해 이동부재(210)가 고정봉(240)을 따라 이동하게 되어, 이동부재(210)의 제3삽입홈(214)에 삽입 설치된 제3영구자석(330)과 디스크(220)의 제1삽입홈(222)에 삽입 설치된 제1영구자석(310)간의 거리가 변화하게 된다.
그 결과, 제3영구자석(330)과 제1영구자석(310)사이의 거리가 제2영구자석(320)과 제4영구자석(340)사이의 거리와 달라지게 되고, 이에 따라, 제1 및 제3영구자석(310,330)간의 반발력과 제2 및 제4영구자석(320,340)간의 반발력에 차이가 발생되어, 반발력들 상호 간에 힘의 평형을 이루기 위해 디스크(220)가 고정봉(240)을 따라 이동하여 제2영구자석(320)과 제4영구자석(340)사이의 거리가 제1영구자석(310)과 제4영구자석(340)사이의 거리와 같아지도록 조정된다.
이처럼 영구자석들(310,320,330,340) 간의 거리가 변경되면 그에 따라 영구자석들(310,320,330,340) 간의 강성이 조절되고 결과적으로 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 동적 흡진기(50)의 작동 주파수를 대상체의 공진 주파수와 동일하도록 조절할 수 있게 되어 대상체의 진동이 최대로 저감되도록 할 수 있는 것이다.
한편, 상기 연결부재(212)와 상기 덮개(100)는 볼트 체결 등 다양한 방법으로 연결될 수 있고, 도시하지는 않았지만 연결부재(212)와 관통공(202) 사이의 결합부에는 오링과 같은 실링부재를 끼움 결합시킴으로써 후술할 비자성 유체가 유출되는 것을 방지할 수도 있다.
또한, 덮개(100) 및 이동부재(210)를 특정 위치에 고정시킬 수 있도록 하는 위치조절수단이 설치될 수도 있다.
여기서, 영구자석들 사이의 간격을 조정하여 영구자석들 사이에 작용하는 강성을 조정할 수 있는 원리를 설명하면 다음과 같다.
동일한 세기를 가지는 두 개의 자석은 그 반발력
Figure 112013021086487-pat00009
이 거리의 제곱에 반비례하는 성질을 가지므로 다음과 같은 수학식 3으로 표현할 수 있다.
Figure 112013021086487-pat00010
한편, 미소 변위
Figure 112013021086487-pat00011
에 대한 힘의 변화
Figure 112013021086487-pat00012
는 위 수학식 3을 미분하여 다음과 같은 수학식 4로 구해진다.
Figure 112013021086487-pat00013
여기서 G는 비례상수, r은 자석 사이의 거리이다. 즉, 미소 변위에 대한 힘의 변화는 자석 사이의 거리의 세제곱에 반비례함을 알 수 있다.
따라서, 영구자석들(310,320,330,340) 사이의 거리를 조정함으로써 영구자석들(310,320,330,340) 사이에 작용하는 강성을 조정할 수 있다.
이와 같은 원리에 의해 전술한 바와 같이 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 동적 흡진기(50)를 대상체에 부착한 상태에서도 상기 덮개(100)와 상기 몸체(200)의 결합 정도를 조절하는 것만으로 상기 제1 및 제3영구자석(310,330)과 제2 및 제4영구자석(320,340) 사이의 간격을 조정할 수 있으므로, 영구자석들(310,320,330, 340) 사이에 작용하는 강성을 조정할 수 있게 되고, 최종적으로 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 흡진기(50)의 작동 주파수를 조정할 수 있는 것이다.
한편, 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 동적 흡진기(50)의 다른 실시 예에 의하면, 도 8에 도시한 바와 같이 상기 몸체(200')의 상부 외측면에는 수나사(200a)가 형성되고, 상기 덮개(100')의 내측면에는 상기 수나사에 결합되는 암나사(100a)가 형성되어 덮개(100')와 몸체(200')가 나사 결합되도록 구성할 수도 있다.
즉, 상기 덮개(100')와 몸체(200')가 나사 결합되도록 하여, 상기 덮개(100')의 회전에 의해 덮개(100')와 몸체(200')와의 결합 정도, 즉 덮개(100')의 상, 하 방향 이동이 보다 미세하게 이루어질 수 있도록 함으로써 진동감쇠수단에 포함된 영구자석들(310,320,330,340) 간의 거리를 보다 미세하게 조절할 수 있게 되고, 그에 따라 영구자석들(310,320,330,340) 간의 강성이 미세하게 조절되므로 결과적으로 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 동적 흡진기(50)의 작동 주파수를 보다 미세하게 조절할 수 있게 되는 것이다.
그리고, 나머지 구성들은 전술한 실시 예와 동일하므로 추가적인 설명을 생략하기로 한다.
한편, 상기 몸체(200,200')는 내측에 진동감쇠수단을 설치하기 위해 도 7에 도시한 바와 같이 상, 하부로 나누어 형성될 수도 있고, 도면에는 나타내지 않았지만 좌, 우로 나누어 형성될 수도 있으며, 이 외에 다른 방법으로 형성될 수도 있다.
또한, 상기 몸체(200,200')의 내부에는 오일 등의 유체가 충진될 수도 있는데, 상기 오일 등의 비자성 유체는 디스크(220)의 진동에 대한 추가적인 감쇠 효과를 갖도록 하는 역할을 하는 것이다.
이때, 상기 유체로는 비자성 유체가 사용되는 것이 바람직한데, 그 이유는 제1 내지 제4영구자석(310,320,330,340)의 작동에 영향을 미치지 않도록 하기 위함이다.
아울러, 상기 덮개(100,100'), 몸체(200,200'), 스프링(250) 및 고정봉(240)또한 비자성 물질로 형성함으로써 상기 제1 내지 제4영구자석(310,320,330,340)의 작동에 영향이 없도록 한다.
또한, 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 동적 흡진기(50)는 대상체에 따라서 여러 가지 크기로 제작하여 적용될 수 있으며, 대상체에 부착하는 방식은 접착제를 이용한 접착 또는 볼트 체결 등 여러 방식이 모두 가능하다.
따라서 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 동적 흡진기(50)에 의하면, 대상체에 부착된 상태에서도 덮개(100,100')와 몸체(200,200')의 체결 정도를 조절하는 것만으로 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 동적 흡진기(50)의 작동 주파수를 쉽게 조정할 수 있도록 하여 대상체의 진동 및 소음의 저감 효과를 최대화할 수 있고, 단순한 구성으로 작동 주파수의 미세 조정이 가능하여 여러 분야에 활용될 수 있으며, 진동감쇠수단으로 전자석을 사용하지 않으므로 외부로부터의 전원공급이 어려운 곳에서도 사용할 수 있게 되어 사용상의 제약을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 기존에 작동 주파수를 조절하기 위해 여러 차례 시행 착오를 반복하여 제작하던 수고를 덜 수 있어 제조 및 유지보수 비용을 저감 시킬 수 있는 등의 다양한 장점을 갖는 것이다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양하게 변형 실시가 가능한 것이다.
100, 100': 덮개 200, 200': 몸체
100a: 암나사 200a: 수나사
202: 관통공 210: 이동부재
212: 연결부재 214: 제3삽입홈
220: 디스크 222: 제1삽입홈
224: 제2삽입홈 230: 고정부재
232: 제4삽입홈 240: 고정봉
250: 스프링 310: 제1영구자석
320: 제2영구자석 330: 제3영구자석
340: 제4영구자석 400: 결합홀

Claims (7)

  1. 다수 개의 영구자석을 포함하는 진동감쇠수단이 설치되는 몸체(200)와;
    상기 진동감쇠수단에 연결되도록 하여 몸체(200)의 상부에 상,하로 이동 가능하도록 결합되는 덮개(100);를 포함하여 구성되는 영구자석을 이용한 동적 흡진기에 있어서;
    상기 몸체(200)의 상부 외측면에는 수나사(200a)가 형성되고, 상기 덮개(100)의 내측면에는 상기 수나사(200a)에 결합되는 암나사(100a)가 형성되되,
    상기 진동감쇠수단은 몸체(200) 내측 하부에 수직으로 고정 설치되는 고정봉(240)과; 상부면에 제4영구자석(340)이 구비되고, 상기 고정봉(240)에 끼워져 상기 몸체(200)의 내측 하부에 설치되는 고정부재(230)와; 상부면과 하부면에 제1 및 제2영구자석(310,320)이 구비되고, 상기 고정봉(240)의 중앙부에 끼움 결합되는 디스크(220)와; 하부면에 제3영구자석(330)이 구비되고, 상기 고정봉(240)의 상단부에 끼움 결합되어 덮개(100)에 연결 설치되는 이동부재(210);를 포함하여 구성되고,
    상기 이동부재(210)의 상측에는 덮개(100)와 연결되는 연결부재(212)가 형성되며,
    상기 고정부재(230)와 디스크(220)의 사이 및 상기 이동부재(210)와 디스크(220)의 사이에는 영구자석을 이용한 동적 흡진기의 작동 주파수를 1차적으로 설정하는 스프링(250)이 삽입 설치된 것을 특징으로 하는 영구자석을 이용한 동적 흡진기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1영구자석(310)과 제3영구자석(330)의 마주보는 면과, 제2영구자석(320)과 제4영구자석(340)의 마주보는 면은 동일한 극성을 갖도록 설치된 것을 특징으로 하는 영구자석을 이용한 동적 흡진기.
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 몸체(200)의 내부에는 비자성 유체가 충진된 것을 특징으로 하는 영구자석을 이용한 동적 흡진기.
KR1020130025791A 2013-03-11 2013-03-11 영구자석을 이용한 동적 흡진기 KR101440523B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130025791A KR101440523B1 (ko) 2013-03-11 2013-03-11 영구자석을 이용한 동적 흡진기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130025791A KR101440523B1 (ko) 2013-03-11 2013-03-11 영구자석을 이용한 동적 흡진기

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101440523B1 true KR101440523B1 (ko) 2014-09-17

Family

ID=51760185

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130025791A KR101440523B1 (ko) 2013-03-11 2013-03-11 영구자석을 이용한 동적 흡진기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101440523B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101692289B1 (ko) * 2016-07-29 2017-01-04 김형돈 영구자석을 이용한 진동 절연장치
KR102024366B1 (ko) * 2019-02-19 2019-09-23 연세대학교 산학협력단 자기력을 이용한 진동 저감 장치
KR102162238B1 (ko) * 2019-10-25 2020-10-06 정용기 쌍극자 피뢰장치
KR20210127491A (ko) 2020-04-14 2021-10-22 한국원자력연구원 원통형 동흡진 장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5671541U (ko) * 1979-11-06 1981-06-12
JPH07224888A (ja) * 1994-02-09 1995-08-22 Toyota Motor Corp 振動体の振動制御装置
JP2005320987A (ja) * 2004-05-06 2005-11-17 Sekisui House Ltd 制振装置
JP2008196571A (ja) * 2007-02-13 2008-08-28 Hiroaki Tokunaga 磁気ばね制御装置と、この磁気ばね制御装置を用いた緩衝装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5671541U (ko) * 1979-11-06 1981-06-12
JPH07224888A (ja) * 1994-02-09 1995-08-22 Toyota Motor Corp 振動体の振動制御装置
JP2005320987A (ja) * 2004-05-06 2005-11-17 Sekisui House Ltd 制振装置
JP2008196571A (ja) * 2007-02-13 2008-08-28 Hiroaki Tokunaga 磁気ばね制御装置と、この磁気ばね制御装置を用いた緩衝装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101692289B1 (ko) * 2016-07-29 2017-01-04 김형돈 영구자석을 이용한 진동 절연장치
KR102024366B1 (ko) * 2019-02-19 2019-09-23 연세대학교 산학협력단 자기력을 이용한 진동 저감 장치
KR102162238B1 (ko) * 2019-10-25 2020-10-06 정용기 쌍극자 피뢰장치
KR20210127491A (ko) 2020-04-14 2021-10-22 한국원자력연구원 원통형 동흡진 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6317822B2 (ja) 一自由度磁力防振装置
JP5524074B2 (ja) 機械的振動エネルギを電気エネルギに変換する電気機械式発電機
JP5905233B2 (ja) Ｍｒ流体を封入したダンピング制御装置および前記ダンピング制御装置を備えるエンジンマウント
CN104747652B (zh) 一种采用螺旋弹簧与磁性弹簧并联的准零刚度隔振器
KR101440523B1 (ko) 영구자석을 이용한 동적 흡진기
US5880542A (en) Light reaction mass actuator
JP7234256B2 (ja) 機械的振動エネルギーを電気エネルギーに変換するための電気機械発電機
JPH09177877A (ja) 振動減衰器
JP7234255B2 (ja) 機械的振動エネルギーを電気エネルギーに変換するための電気機械発電機
US11585404B1 (en) Vibration damping actuator
JP6570967B2 (ja) トルクロッド
RU2537984C1 (ru) Тарельчатый виброизолятор кочетова с демпфером сухого трения
Karthick et al. A Dumb-Bell Shaped Damper with Magnetic Absorber using Ferrofluids
RU2411404C1 (ru) Управляемое устройство гашения колебаний
CN109058361B (zh) 磁性动态阻尼组件
KR101748980B1 (ko) 자기 점성 유체 완충기
JP5539243B2 (ja) 磁気粘性流体緩衝器
RU2611691C1 (ru) Активная виброизолирующая платформа на основе магнитореологических эластомеров
Li et al. A tunable'negative'stiffness system for vibration control
JP6978979B2 (ja) トルクロッド
RU2671134C1 (ru) Стержневой цилиндрический демпфирующий элемент
WO2022123473A1 (en) Parametric dynamic damper with an auto-powered sensor function
RU2648512C2 (ru) Виброизолирующее устройство
JP5679864B2 (ja) 磁気粘性流体緩衝器
RU2662116C2 (ru) Упругий элемент тарельчатого типа

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant