KR101475156B1 - 자력 댐퍼 - Google Patents

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KR101475156B1 KR20130128996A KR20130128996A KR101475156B1 KR 101475156 B1 KR101475156 B1 KR 101475156B1 KR 20130128996 A KR20130128996 A KR 20130128996A KR 20130128996 A KR20130128996 A KR 20130128996A KR 101475156 B1 KR101475156 B1 KR 101475156B1
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최은수
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홍익대학교 산학협력단
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Abstract

댐퍼의 구성이 복잡하지 않고, 저렴한 비용으로도 성능이 뛰어난 댐퍼를 구성할 수 있고, 점성유체를 사용하지 않고, 댐핑 성능의 조정이 쉽고, 댐퍼가 설치되는 대상물에 따라 진동감쇠 특성의 조정도 수월한 자력 댐퍼가 개시된다. 상기 자력 댐퍼는 자석이 설치된 자석설치부재 및 상기 자석의 자기장 내의 적어도 일부 영역에서 상기 자석설치부재에 대해 상대적인 이동이 가능케 설치된 자성체를 가지는 자성체부재를 포함하여 구성되고, 간격을 두고 배치된 두 물체 사이에 설치되어 상기 자성체부재의 상기 상대적인 이동을 방해하는 상기 자석의 자력에 의해 또는 상기 자성체부재의 상기 상대적인 이동을 방해하는 상기 자석의 자력 및 상기 자석과 상기 자성체부재간의 마찰력에 의해 상기 두 물체 상호간에 전달되는 진동을 감쇠시켜주는 구성을 가진다.

Description

자력 댐퍼{Magnetism damper}
본 발명은 댐퍼(damper)에 관련된 것으로, 특히 각종의 구조물, 시스템, 장치 또는 기구의 진동을 감쇠시키는 데 사용되는 댐퍼에 관련된 것이다.
진동은 각종의 구조물, 시스템, 장치 또는 기구에 피로현상을 유발하고, 과한 진동은 구조물이나 시스템 등을 손상시키거나 파괴시킬 수도 있다. 이러한 진동을 제어하기 위해서 댐퍼가 사용되며, 대표적인 댐퍼로는 점성유체를 이용한 점성댐퍼가 있다. 이러한 점성댐퍼의 일례로는 공개번호 10-2004-0095119호(공개일자: 2004년11월12일, 발명자: 김진경 외 2) "구조물용 점성댐퍼"의 공개특허공보에 개시되어 있다.
점성유체를 사용하는 댐퍼는 오랜 기간 사용에 따른 유체의 특성 변질과 유체 누출 때문에 내구성이 떨어지는 단점이 있다.
상기의 문제점을 해결하기 위한 댐퍼들이 다양한 형태로 연구 및 개발되고 있으며, 최근에는 갤 타입의 반고체 물질을 이용한 댐퍼, 형상기억합금의 특성을 이용한 댐퍼 등이 연구 및 개발되고 있다.
이러한 새로 개발된 재료를 사용하는 댐퍼는 그 제작에 사용되는 재료가 고가여서 비경제적이라는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 점성유체를 사용하지 않아 점성유체가 변질되거나 누출되는 일이 발생되지 않고 고가의 재료를 사용하지 않으면서도 내구성이 뛰어난 댐퍼를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 구조가 복잡하지 않고 댐핑 성능을 쉽게 조정할 수 있는 댐퍼를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 설치되는 대상물에 따라 진동감쇠 특성을 쉽게 조정할 수 있는 댐퍼를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 다양한 형태로 적용할 수 있는 댐퍼를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 자력 댐퍼는 자석이 설치된 자석설치부재; 및 상기 자석의 자기장 내의 적어도 일부 영역에서 상기 자석설치부재에 대해 상대적인 이동이 가능케 설치된 자성체를 가지는 자성체부재를 포함하여 구성되고, 간격을 두고 배치된 두 물체 사이에 설치되어 상기 자성체부재의 상기 상대적인 이동을 방해하는 상기 자석의 자력에 의해 또는 상기 자성체부재의 상기 상대적인 이동을 방해하는 상기 자석의 자력 및 상기 자석과 상기 자성체부재간의 마찰력에 의해 상기 두 물체 상호간에 전달되는 진동을 감쇠시켜주고,
상기 자석설치부재의 일단 또는 상기 자성체부재의 일단에는 구면홈이 형성되어 있는 구면홈부재가 설치되어 있고, 상기 구면홈에는 상기 구면홈부재의 회전을 허용하는 스틸 볼이 장착되어 있고, 상기 구면홈부재에는 상기 스틸 볼에 자력을 작용시키는 자석이 더 설치되어 있는 구성을 한다.
바람직하게, 본 발명에 따른 자력 댐퍼는 상기 자석설치부재 또는 상기 자석설치부재가 고정되는 부재에 설치되어 상기 자성체부재를 탄성적으로 지지하는 스프링을 더 포함한다.
상기 자석설치부재는 상기 두 물체 중 어느 하나에 설치된 상태에서 다른 하나를 향해 개방된 개구를 가지는 중공의 실린더부재이고, 상기 자성체부재는 상기 다른 하나에 설치되고 일단이 상기 개구를 통해 상기 실린더부재 내부로 삽입된 피스톤부재인 것이 바람직하다.
경우에 따라, 상기 자성체부재는 상기 두 물체 중 어느 하나에 설치된 상태에서 다른 하나를 향해 개방된 개구를 가지는 중공의 실린더부재이고, 상기 자석설치부재는 상기 다른 하나에 설치되고 일단이 상기 개구를 통해 상기 실린더부재 내부로 삽입된 피스톤부재일 수 있다.
상기 자석은 상기 자성체부재에 접촉되어 있어 상기 상대적인 이동 시 상기 자성체부재와 마찰을 발생시켜 상기 두 물체 상호간에 전달되는 진동을 더 감쇠시켜주는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 자력 댐퍼는 상기 자석설치부재와 상기 자성체부재를 각각 복수 개씩 구비하고, 상기 복수 개의 자석설치부재를 간격을 두고 일체로 연결하는 제1고정부재와 상기 복수 개의 자성체부재를 간격을 두고 일체로 연결하는 제2고정부재를 더 구비하여 받침형으로 구성될 수 있다.
삭제
상기 자성체부재는 상기 자석과 상호작용하여 상기 두 물체 상호간에 전달되는 진동을 감쇠시켜주는 자성체로 된 자성체 영역과 상기 자석과 상호작용하지 않아 상기 스프링이 복원되는 것을 방해하지 않는 비자성체로 된 비자성체 영역으로 구분되어 있고, 상기 자성체 영역과 비자성체 영역은 상기 자석의 이동방향으로 차례대로 배치되어 있을 수 있다.
경우에 따라, 상기 자성체부재에도 자석이 설치되어 있을 수 있다.
상기 자성체부재에 설치된 상기 자석은 상기 자성체부재의 표면에 심어져 있고, 상기 자성체부재의 길이 방향으로 간격을 두고 복수 개 설치되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 댐퍼의 구성이 복잡하지 않고, 스프링과 자석을 이용하기 때문에 저렴한 비용으로도 성능이 뛰어난 댐퍼를 구성할 수 있다.
본 발명에 따른 댐퍼는 점성유체를 사용하지 않아 점성유체가 변질되거나 누출되는 일이 발생되지 않고 고가의 재료를 사용하지 않으면서도 내구성이 뛰어나다.
본 발명에 따르면, 댐퍼의 댐핑 성능의 조정이 쉽고, 댐퍼가 설치되는 대상물에 따라 진동감쇠 특성의 조정도 수월하다.
본 발명에 따른 댐퍼는 다양한 형태로 적용될 수 있어, 적용성이 뛰어나다.
도 1은 본 발명에 따른 자력 댐퍼의 일 실시예를 나타낸 단면도,
도 2는 도 1에 나타낸 자력 댐퍼 복수 개를 이용하여 스프링 받침형태로 구성한 자력 댐퍼의 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 자력 댐퍼의 다른 예를 나타낸 단면도,
도 4는 도 3의 자력 댐퍼를 이용하여 방침형태로 구성한 자력 댐퍼의 단면도,
도 5 내지 8은 본 발명에 따른 자력 댐퍼가 적용된 예들을 나타낸 도면,
도 9는 본 발명에 따른 자력 댐퍼의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도,
도 10과 11은 본 발명에 따른 자력 댐퍼의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도,
도 12는 도 1 자력 댐퍼의 변형예를 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 자력 댐퍼의 일 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 자력 댐퍼(100)는 자석(112)이 설치되어 있는 자석설치부재(110)를 구비하고 있다. 이 실시예에서, 자석설치부재(110)는 중공의 실린더 형태로 구성되어 있으며, 상단 가장자리에 연결부재(111)를 통해 자석(112)이 설치되어 있다. 연결부재(111)로는 탄성이 있는 탄성체로 구성하는 것이 좋다.
실린더 형태의 자석설치부재(110) 내에는 스프링(120)이 설치되어 있다.
본 발명에 따른 자력 댐퍼(100)는 자성체부재(130)를 구비하고 있다. 자성체부재(130)는 자석설치부재(110)에 대해 상하로 상대적인 이동이 가능케 설치되어 있다. 이 실시예에서, 자성체부재(130)는 피스톤 형태로 구성되어 있으며, 스프링(120)의 지지를 받고 있다. 이러한 자성체부재(130)는 자석(112)과 접촉되어 있다.
이에 따라 자성체부재(130)가 외부로부터 가해지는 힘에 의해 상하로 진동 시, 자석(112)은 자성체부재(130)에 부착된 상태로 자성체부재(130)와 마찰을 일으킨다. 또한, 자석(112)은 자성체부재(130)에 자력을 작용시켜 자성체부재(130)가 상하로 진동하는 것을 방해하는 힘도 작용시킨다.
즉, 자성체부재(130)의 상하 진동은 스프링(120)에 의한 감쇠뿐만 아니라 자석(112)과 자성체부재(130) 간의 마찰력과 자석(112)이 자성체부재(130)에 작용시키는 자력에 의해서도 감쇠를 일으킨다.
물론, 자성체부재(130)가 반드시 자석(112)과 접촉되어 있어야만 하는 것은 아니고, 경우에 따라 자석(112)은 자성체부재(130)와 분리된 상태로 설치되어 있을 수도 있다. 하지만, 자성체부재(130)는 자석(112)의 자기장 내의 적어도 일부 영역에서는 자석설치부재(110)에 대해 상대적인 이동을 할 수 있어야 하고, 자력에 의한 유효한 감쇠효과를 얻을 수 있는 범위 내에 있어야 한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 자력 댐퍼(100)는 간격을 두고 배치된 두 물체(10, 20) 사이에 설치되어 스프링(120)의 변형에 의한 진동감쇠와 함께 상기 자석설치부재(110)에 대한 상기 자성체부재(130)의 상대적인 이동을 방해하는 자석(112)의 자력 및 자석(112)과 자성체부재(130) 간의 마찰력에 의해 두 물체(10, 20) 상호간에 전달되는 진동을 감쇠시켜주기 위한 것이다.
도 2는 도 1에 나타낸 자력 댐퍼 복수 개를 이용하여 스프링 받침형태로 구성한 자력 댐퍼의 단면도이다.
도 2에 나타낸 받침형태로 구성한 본 발명에 따른 자력 댐퍼(101)는 도 1에서 설명한 바와 같은 자력 댐퍼(100) 2개 이상을 상하 두 고정부재 사이에 좌우로 간격을 두고 설치한 것으로, 실린더 형태의 자석설치부재(110)는 아래쪽의, 이 실시예에서 하판인, 제1고정부재(140)에 간격을 두고 고정하고, 실린더 형태의 자석설치부재(110) 내에 스프링(120)을 삽입하고, 피스톤 형태의 자성체부재(130)는 위쪽의, 이 실시예에서 상판인, 제2고정부재(150)에 자석설치부재(110)와 마주보게 간격을 두고 고정한 상태에서 자성체부재(130)의 단부를 자석설치부재(110)에 삽입하여 각 자성체부재(130)가 각각 스프링(120)의 지지를 받을 수 있도록 구성되어 있다. 그리고 자석설치부재(110)에는 연결부재(111)를 통해 자석(112)이 설치되어 있다.
도 2에 나타낸 바와 같은 본 발명에 따른 자력 댐퍼(101) 역시 간격을 두고 배치된 두 물체(10, 20) 사이에 설치되어 스프링(120)의 변형에 의한 진동감쇠와 함께 상기 자석설치부재(110)에 대한 상기 자성체부재(130)의 상대적인 이동을 방해하는 자석(112)의 자력 및 자석(112)과 자성체부재(130) 간의 마찰력에 의해 두 물체(10, 20) 상호간에 전달되는 진동을 감쇠시켜주기 위한 것이다.
도 1과 2에 나타낸 바와 같은 자력 댐퍼(100, 101)에서, 감쇠효과(Damping)는 구조물과 같은 물리적인 시스템이 외부의 자극으로부터 입력된 에너지를 소산시키거나 흡수하는 과정으로, 공진영역에서 변형 에너지와 시스템 반응을 저감시키며 거동을 지배할 수 있다.
Figure 112013097899178-pat00001
--- 식 1)
여기서,
Figure 112013097899178-pat00002
= 입력된 에너지 (Input Energy),
Figure 112013097899178-pat00003
= 저장된 에너지 (Stored Energy),
Figure 112013097899178-pat00004
= 소산된 에너지 (Dissipated Energy)이다.
상기와 같은 본 발명에 따른 자력 댐퍼(100, 101)는 자력을 이용하여 마찰력을 발생 시켜 진동을 제어 할 수 있는 장치로 자력이 피스톤 형태의 자성체부재(130)의 표면에 대한 수직력(N)을 작용시키는 역할을 하고, 이 수직력(N)으로부터 자석(112)과 자성체부재(130) 사이의 마찰력 (F=μN)을 만들어 내고, 이 마찰력이 진동 감쇠력으로 작용하도록 하는 원리를 이용한다.
도 2에 나타낸 바와 같은 받침형태의 자력 댐퍼(101)의 댐핑(Damping) 효과를 알아보기 위해 제2고정부재(150)로 m=3.5kg의 SS400 철판을 사용하고, 스프링(120)은 k=1274 N/m의 것을 사용하여 자석에 의한 댐핑효과 유무에 대한 실험을 수행하였다. 도 2의 자력 댐퍼(101)에서 자석(112)을 제거한 것과 그렇지 않은 것에 대해 각각 제2고정부재(150)에 충격을 가해 진동수를 측정 하였다. 그 결과는 아래의 그래프 1과 2에 나타낸 바와 같다. 그래프 1은 자석을 제거한 것에 대한 것이고, 그래프 2는 자석을 제거하지 않은 것에 대한 것이다. 아래의 그래프들에서, 가로축 Time(s)은 초단위의 시간을 나타내는 축이고, 세로축 Displacements(㎜)는 제2고정부재(150)의 ㎜단위의 변위의 크기 또는 진폭을 나타내는 축이다. 아래의 그래프 1에서 알 수 있는 바와 같이, 자석(112)을 제거한 상태의 스프링 받침형태의 자력 댐퍼에서는 제2고정부재(150)가 충격을 받은 후 진동이 멈추기 까지 약 5초가 걸린 반면에 자석(112)을 사용한 본 발명에 따른 도 2의 자력 댐퍼(101)에서는 제2고정부재(150)가 충격을 받은 후 진동이 멈추기 까지 약 0.9초 정도 걸렸다.
그래프 1 그래프 2
Figure 112013097899178-pat00005
Figure 112013097899178-pat00006
반폭-힘 대역너비(Half-power bandwidth)를 사용 하여 댐핑 비율(Damping ratio)을
Figure 112013097899178-pat00007
를 사용하여 계산한 결과, 자석(112)을 제거한 것의 댐핑비율
Figure 112013097899178-pat00008
=1.9%, 도 2에 나타낸 자력 댐퍼(101)의 댐핑비율
Figure 112013097899178-pat00009
=9%로로 산출 되었다.
위 실험의 결과, 감쇠가 증가할수록 한 회당 소산되는 에너지는 커져 반복 회수는 작아지며 감쇠율이 클수록 구조물의 변형 에너지는 작아지게 되므로 자력 댐퍼를 적용 시키면 구조물의 피해를 감소시킬 수 있는 역할을 할 수 있다. 이 실험에서는 각 자석설치부재(110)에 자석(112)을 하나씩만 설치하고 실시하였으나, 피스톤 형태의 자성체부재(130)의 겉면을 따라 여러 개의 자석을 배치한다면 댐핑 비율(Damping ratio)이 더 커져 구조물의 변형 에너지가 더욱 작아 질 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 자력 댐퍼의 다른 예를 나타낸 단면도이고, 도 4는 도 3의 자력 댐퍼를 이용하여 방침형태로 구성한 자력 댐퍼의 단면도이다.
경우에 따라, 도 3과 4에 나타낸 바와 같이 자석설치부재(110) 겉면에 자석(112)을 부착하여 자성체부재(130)와 자석(112) 간에 마찰이 발생되지 않도록 하여, 스프링(120)과 순수한 자력만으로 댐핑 작용이 발생되도록 본 발명에 따른 자력 댐퍼(102, 103)를 구성할 수 있다. 자석(112)의 강력한 자력이 피스톤 형태의 자성체부재(130)에 인력을 작용시켜 스프링(120) 진동을 더디게 하여 지진 등에 의해, 도 4의 실시예서 상판인, 제2고정부재(150) 등에 가해지는 충격 에너지를 감쇠시킬 수 있다.
도 4에 나타낸 받침형태의 자력 댐퍼(103)의 댐핑(Damping) 효과를 알아보기 위해 제2고정부재(150)로 m=3.5kg의 SS400 철판을 사용하고, 스프링(120)은 k=1274 N/m의 것을 사용하여 자석수의 증가에 따른 댕핑효과의 증감유무에 대하여 실험하였다. 도 4의 자력 댐퍼(103)에서 각 자석설치부재(110)에 자석을 3개, 5개 및 9개씩 각각 설치한 자력 댐퍼(103)에 대해 제2고정부재(150)에 충격을 가해 진동수를 측정 하였다. 그 결과는 아래의 그래프 3 내지 5에 나타낸 바와 같다.
앞의 그래프 1에서 알 수 있듯이, 자석(112)을 제거한 상태의 스프링 받침형태의 자력 댐퍼에서는 충격을 받은 후 진동이 멈추기 까지 약 5초가 걸린 반면에, 도 4에 나타낸 자력 댐퍼(103)에서, 각 자석설치부재(110)에 자석(112)을 3개, 5개, 9개를 사용한 본 발명에 따른 자력 댐퍼(103)에서는 아래의 그래프 3 내지 5에서 알 수 있는 바와 같이 약 3.5초, 3.25초, 2.25초 정도 걸렸고, 초기 진폭도 사용되는 자석의 개수가 증가 할수록 감소하였다.
반폭-힘 대역너비(Half-power bandwidth)를 사용 하여 자석을 3개, 5개 및 9개를 사용한 경우의 댐핑 비율(Damping ratio)을
Figure 112013097899178-pat00010
를 사용하여 계산한 결과, 각각 2.5%, 2.7%, 5% 로 나타나 자석(112)의 개수가 증가할수록 점진적으로 감쇠 효과도 증가되는 것으로 확인 되었다.
그래프 3(자석개수: 3) 그래프 4(자석개수: 5)
Figure 112013097899178-pat00011
Figure 112013097899178-pat00012
그래프 3(자석개수: 9)
Figure 112013097899178-pat00013
도 4에 나타낸 자력 댐퍼(103)는 도 2에 나타낸 자력 댐퍼(101) 보다는 적은 감쇠 효과를 보이지만, 가우스 미터와 같은 자력 측정 장치로 자기장의 힘을 정확히 측정하고 강한 자기장을 띄는 자석들을 사용하면 더욱 효과적인 자력 댐퍼로 작용 할 수 있을 것이다.
도 5 내지 8은 본 발명에 따른 자력 댐퍼가 적용된 예들을 나타낸 도면이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 받침형 자력 댐퍼(101)는 지진 등에 의한 충격을 흡수해야할 필요가 있는 주요 설비(30)의 받침대로 사용할 수 있다.
주요 설비(30)와 받침형 자력 댐퍼(101)의 제2고정부재(150)는 바람직하게 볼트 등으로 결합하여 강결로 연결 한다. 그리고 바닥의 진동을 그대로 흡수할 수 있도록 제1고정판(140)과 바닥 또한 기초 볼트 등의 결합으로 연결 하여 하판인 제1고정판(140)의 진동이 스프링(120)에 전달 되도록 한다. 자력 댐퍼(101) 설계 시 지진의 강도 등에 따라 필요한 자석(112)의 개수를 산출한 후, 각 자석설치부재(110)에 자석(112)을 설치하면 원하는 감쇠효과를 얻을 수 있고 진동도 효과적으로 억제 또는 제어 할 수 있다.
경우에 따라, 도 6에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 자력 댐퍼(101)는 브레이싱(bracing) 구조물(40)의 진동제어에도 적용이 가능하다. 본 발명에 따른 자력 댐퍼(100)의 양단을 두 브레이싱 부재(41, 42) 사이에 연결하여 브레이싱 구조물(40)에 발생하는 진동을 감쇠시킬 수 있다. 이 경우 자력 댐퍼(100)는 강성이 높은 스프링(120)을 사용하여 브레이싱 구조물(40)의 진동을 감쇠 또는 제어하되, 스프링(120)의 양단은 자성체부재(130)와 자석설치부재(110)에 또는 자성체부재(130)와 브레이싱부재(42)에 용접으로 고정 시켜서 인장에 의한 파단을 방지해야 한다. 브레이싱부재(41)가 자성체인 경우, 브레이싱부재(41) 자체가 자성체부재(130)가 될 수 있다.
또, 경우에 따라, 도 7에 나타낸 바와 같은 사장교(50)의 주 케이블(52) 또는 현수교의 수직케이블은 태풍 등과 같이 강한 바람이 부는 경우 강하게 진동할 가능성이 있으며, 이는 케이블의 부착성능에 영향을 주어 장기적으로 교량의 내구성에 영향을 줄 수 있다. 본 발명에 따른 자력 댐퍼(100)는 이러한 사장교(50)의 주 케이블(52) 등의 진동제어에 사용이 가능하며, 부착하는 기법을 개발하면, 매우 효과적으로 사용할 수 있을 것이다. 예를 들면, 본 발명에 따른 자력 댐퍼(100)는 도 7에 나타낸 바와 같이, 주 케이블(52)과 교량 상판(54) 사이를 연결하여, 주 케이블(52)의 진동을 감쇠 및 제어하는 데 사용될 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 자력 댐퍼의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
경우에 따라, 도 8에 나타낸 바와 같이, 자석설치부재(110)의 일단에 구면홈(162)이 형성되어 있는 구면홈부재(160)를 설치하고, 구면홈(162)에는 구면홈부재(160)의 회전을 허용하는 스틸 볼(170)을 장착하여 자석설치부재(110)의 좌우 회전을 허용하도록 자력 댐퍼(104)를 구성할 수 있다. 이 때, 구면홈부재(160)는 스프링(122)에 의해 지지되어 회전 후 복원력을 받을 수 있도록 할 수 있으며, 더 나아가 구면홈부재(160)에는 스틸 볼(170)에 자력을 작용시키는 자석(164)을 더 설치하여 회전 시 자력에 의한 댐핑력을 받도록 할 수 있다. 나머지는 도 1과 2를 통해 앞에서 설명한 것과 같다.
이렇게 하는 경우, 본 발명에 따른 자력 댐퍼(104)는 지진 등에 의한 충격을 흡수해야할 필요가 있고 또 자석설치부재(110)와 자성체부재(130)의 회전을 허용해야할 필요가 있는 시스템이나 장치 등의 주요 설비(30)를 지지하는 데 이용될 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 자력 댐퍼의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
경우에 따라, 자석설치부재(110)는 피스톤 형태로 구성하고, 자성체부재(130)는 실린더 형태로 구성하되, 실린더 형태의 자성체부재(130)의 내면을 자성체(132)와 비자성체(134)로 처리하되 자성체부재(130)의 길이방향 중앙부를 비자성체(134)로 구성하면, 자성체부재(130)의 길이방향 중앙부에서 자석(112)과 자성체부재(130) 간의 마찰력이 존재하지 않게 되는 자력 댐퍼(105)를 구성할 수 있다. 이 경우, 자성체부재(130)는 자석(112)과 상호작용하여 상기 두 물체 상호간에 전달되는 진동을 감쇠시켜주는 자성체(132)로 된 자성체 영역(132a)과 자석(112)과 상호작용하지 않아 스프링(120)이 복원되는 것을 방해하지 않는 비자성체(134)로 된 비자성체 영역(134a)으로 구분되어 있다. 이러한 자성체 영역(132a)과 비자성체 영역(134a)은 자석(112)의 이동방향으로 차례대로 배치되어 있다.
이 경우, 바람직하게, 자석(112)은 피스톤 형태의 자석설치부재(110)의 외주면에 형성된 자석장착홈(114)에 장착하여 고정한다. 또한, 스프링(120)은 실린더 형태의 자성체부재(130) 내부에서 자석설치부재(110)를 탄성적으로 지지한다.
도 9에 나타낸 바와 같은 자력 댐퍼(105)에서, 자석설치부재(110)에 설치된 자석(112)이 자성체부재(130)의 중앙부 근처에 오게 되면, 자석설치부재(110)와 자성체부재(130)간에는 자력 및 자력에 의한 마찰력은 없고 스프링(120)에 의한 힘만 존재하게 되어 자석설치부재(110)는 쉽게 원래의 자리로 되돌아오는 복원능력을 가지게 된다. 자석을 사용하지 않은 마찰력 및 스프링의 복원력을 이용한 자력 댐퍼에서는 힘이 영이 될 때 마찰력의 영향으로 자력 댐퍼가 원래의 자리로 되돌아오지 않고, 약간의 잔류변형을 남기게 되는데, 도 9에 나타낸 바와 같이 자력 댐퍼(105)를 구성을 하면 잔류변형을 거의 남기지 않고 자석설치부재(110)가 원래의 자리로 복원될 수 있다.
도 10과 11은 본 발명에 따른 자력 댐퍼의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
경우에 따라, 도 10에 나타낸 바와 같이, 피스톤 형태의 자석설치부재(110)에 연결부재(111)를 통해 자석(112)을 상하로 다단으로 설치하고, 이 자석(112)들이 실린더 형태의 자성체부재(130) 외주면에 마찰을 일으키도록 본 발명에 따른 자력 댐퍼(106)를 구성할 수 있다.
또, 어떤 경우에는, 도 11에 나타낸 바와 같이, 피스톤 형태의 자석설치부재(110)에 연결부재(111)를 통해 자석(112)을 설치하되, 자석(112)이 피스톤 형태의 자성체부재(130) 내주면에 마찰되도록 하여 본 발명에 따른 자력 댐퍼(107)를 구성할 수 있다.
나머지는 도 1과 2를 통해 설명한 것과 같다.
도 12는 도 1 자력 댐퍼의 변형예를 나타낸 단면도이다.
경우에 따라 자성체부재(130)의 표면에 자석(136)을 간격을 두고 심어서 본 발명에 따른 자력 댐퍼(108)를 구성할 수 있다. 자석(136)의 표면은 자성체부재(130)의 표면과 같은 높이로 형성하는 것이 바람직할 것이다. 이 경우 자석설치부재(110)에 설치된 자석(112)과 자성체부재(130)에 설치된 자석(136) 상호간의 자력 및 마찰력이 증가하므로 도 1에 나타낸 자력 댐퍼(100)에서보다 더 큰 댐핑 효과를 낼 수 있을 것이다.
도 1에 대한 이러한 변형예는 도 2 내지 11을 통해 설명한 여타의 자력 댐퍼들에도 그대로 적용될 수 있다.
나머지는 도 1을 통해 설명한 것과 같다.
위에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 자력 댐퍼는 스프링을 구비하여 상하로 설치되어 구조물을 지지지하거나, 시스템, 장치 등의 주요 설비를 지지하는 데 바람직하게 이용될 수 있지만, 경우에 따라 스프링을 구비하거나 구비하지 않은 상태에서 수평 또는 경사지게 설치되어 간격을 두고 배치된 두 물체 사이를 지지하는 데에도 이용될 수 있다.
위의 도 1 내지 12를 통해서는 모두 스프링을 구비하는 자력 댐퍼를 예로 들어 설명하였지만, 자력 댐퍼가 아닌 주변 구조물에서 두 물체 사이를 탄성적으로 지지하거나 수평으로 배치된 두 물체 간 등 지지력이 필요치 않은 경우 스프링 없이 자석이 설치된 자석설치부재와 자성체부재 만으로 본 발명에 따른 자력 댐퍼가 구성될 수 있을 것이다.
즉, 도 1 내지 12에서 스프링(120)이 없는 실시형태도 가능하다.
본 발명에 따른 자력 댐퍼는 진동감쇠가 필요한 각종 구조물, 시스템, 장치, 교량의 케이블 등을 지지하는 데 이용될 수 있다.
100 ~ 108: 자력 댐퍼 110: 자석설치부재
111: 연결부재 112, 136: 자석
120, 122: 스프링 130: 자성체부재
140: 제1고정부재 150: 제2고정부재
160: 구면홈부재 170: 스틸 볼

Claims (11)

  1. 자석이 설치된 자석설치부재; 및
    상기 자석의 자기장 내의 적어도 일부 영역에서 상기 자석설치부재에 대해 상대적인 이동이 가능케 설치된 자성체를 가지는 자성체부재를 포함하여 구성되고,
    간격을 두고 배치된 두 물체 사이에 설치되어 상기 자성체부재의 상기 상대적인 이동을 방해하는 상기 자석의 자력에 의해 또는 상기 자성체부재의 상기 상대적인 이동을 방해하는 상기 자석의 자력 및 상기 자석과 상기 자성체부재간의 마찰력에 의해 상기 두 물체 상호간에 전달되는 진동을 감쇠시켜주고,
    상기 자석설치부재의 일단 또는 상기 자성체부재의 일단에는 구면홈이 형성되어 있는 구면홈부재가 설치되어 있고, 상기 구면홈에는 상기 구면홈부재의 회전을 허용하는 스틸 볼이 장착되어 있고, 상기 구면홈부재에는 상기 스틸 볼에 자력을 작용시키는 자석이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 자력 댐퍼.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자석설치부재 또는 상기 자석설치부재가 고정되는 부재에 설치되어 상기 자성체부재를 탄성적으로 지지하는 스프링을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자력 댐퍼.
  3. 제1항에 있어서, 상기 자석설치부재는 상기 두 물체 중 어느 하나에 설치된 상태에서 다른 하나를 향해 개방된 개구를 가지는 중공의 실린더부재이고, 상기 자성체부재는 상기 다른 하나에 설치되고 일단이 상기 개구를 통해 상기 실린더부재 내부로 삽입된 피스톤부재인 것을 특징으로 하는 자력 댐퍼.
  4. 제1항에 있어서, 상기 자성체부재는 상기 두 물체 중 어느 하나에 설치된 상태에서 다른 하나를 향해 개방된 개구를 가지는 중공의 실린더부재이고, 상기 자석설치부재는 상기 다른 하나에 설치되고 일단이 상기 개구를 통해 상기 실린더부재 내부로 삽입된 피스톤부재인 것을 특징으로 하는 자력 댐퍼.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자석은 상기 자성체부재에 접촉되어 있어 상기 상대적인 이동 시 상기 자성체부재와 마찰을 발생시켜 상기 두 물체 상호간에 전달되는 진동을 더 감쇠시켜주는 것을 특징으로 하는 자력 댐퍼.
  6. 제5항에 있어서, 상기 자석설치부재와 상기 자성체부재는 각각 복수 개씩 구비되고,
    상기 복수 개의 자석설치부재를 간격을 두고 일체로 연결하는 제1고정부재와 상기 복수 개의 자성체부재를 간격을 두고 일체로 연결하는 제2고정부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자력 댐퍼.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자석설치부재와 상기 자성체부재는 각각 복수 개씩 구비되고,
    상기 복수 개의 자석설치부재를 간격을 두고 일체로 연결하는 제1고정부재와 상기 복수 개의 자성체부재를 간격을 두고 일체로 연결하는 제2고정부재를 더 구비하여 받침형으로 만들어진 것을 특징으로 하는 자력 댐퍼.
  8. 삭제
  9. 제5항에 있어서, 상기 자성체부재는 상기 자석과 상호작용하여 상기 두 물체 상호간에 전달되는 진동을 감쇠시켜주는 자성체로 된 자성체 영역과 상기 자석과 상호작용하지 않아 상기 스프링이 복원되는 것을 방해하지 않는 비자성체로 된 비자성체 영역으로 구분되어 있고,
    상기 자성체 영역과 비자성체 영역은 상기 자석의 이동방향으로 차례대로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 자력 댐퍼.
  10. 제5항에 있어서, 상기 자성체부재에도 자석이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 자력 댐퍼.
  11. 제10항에 있어서, 상기 자성체부재에 설치된 상기 자석은 상기 자성체부재의 표면에 심어져 있고, 상기 자성체부재의 길이 방향으로 간격을 두고 복수 개 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 자력 댐퍼.
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