KR101778447B1 - 진동 감쇠 장치 및 이를 포함하는 시스템 - Google Patents

진동 감쇠 장치 및 이를 포함하는 시스템 Download PDF

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김기현
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한국산업기술대학교산학협력단
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Abstract

위치 안정성을 향상시키기 위한 진동 감쇠 장치 및 이를 포함하는 시스템이 개시된다. 진동 감쇠 장치는 전도성 소재로 이루어지는 도체, 자기장의 방향이 상기 도체를 향하도록 배열되고 이동 어셈블리에 연결된 영구 자석, 상기 도체 및 상기 영구 자석 사이에 배치되는 코일 및 상기 코일에 전원을 공급하도록 연결되고, 상기 코일에 흐르는 전류의 방향 및 전류의 세기를 제어하는 전원 공급부를 포함할 수 있고, 이동 어셈블리가 이동하는 동안 상기 도체, 상기 영구 자석 및 상기 코일 사이에 전자계를 형성하여 발생하는 전자기력에 의해 진동을 감쇠시킬 수 있다.

Description

진동 감쇠 장치 및 이를 포함하는 시스템{A DEVICE FOR ATTENUATING THE VIBRATION AND AN SYSTEM INCORPORATING THE SAME}
이하, 진동 감쇠 장치 및 이를 포함하는 시스템이 개시된다.
렌츠의 법칙이란, 전기 회로에서 발생하는 유도 기전력(induced electromotive force)의 방향에 있어서 폐회로(closed circuit)를 통과하는 자속(magnetic flux)의 변화에 반하는 유도 자기장(induced magnetic field)을 만드는 방향으로 유도 기전력이 발생하는 것을 말한다. 예를 들어, 폐회로를 통과하는 자속이 증가할 경우 이를 감소시킬 수 있는 유도 자기장을 만들기 위하여 유도 전류가 그에 맞는 방향으로 흐르게 된다.
렌츠의 법칙을 이용하는 진동 감쇠 장치(damping device)는 와전류(eddy current)가 흐를 수 있는 알루미늄과 같은 도체(conductor)와 와전류를 금속에 유도하기 위한 자기장을 발생시킬 수 있는 장치로 구성된다. 코일로부터 발생하는 자기장 속을 도체가 통과하고, 이로 인하여 도체에 와전류가 흐른다. 이 때, 렌츠의 법칙에 따라 발생하는 유도 전류에 의하여 도체에 감쇠력이 가해진다.
공기 베어링(air bearing)을 구비한 선형 모터는 매우 적은 마찰력을 받으므로 특정 위치에서 정지하고자 할 때 불규칙적인 진동이 발생할 수 있고, 이러한 진동으로 선형 모터를 사용하는 생산 공정의 정밀도와 생산성을 저하시킨다.
예를 들어, 한국 공개특허번호 제10-2010-0032248호에 단일 모드 진동 감쇠기가 개시된다.
일 실시예에 따른 목적은 가속 성능을 유지하면서 위치 안정성을 향상시키는 진동 감쇠 장치 및 이를 포함하는 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 다자유도 댐퍼의 역할을 수행할 수 있는 진동 감쇠 장치 및 이를 포함하는 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 직접적인 물리력을 가하지 않고 감쇠력을 가할 수 있는 진동 감쇠 장치 및 이를 포함하는 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 진동 감쇠 장치는, 전도성 소재로 이루어지는 도체, 자기장의 방향이 상기 도체를 향하도록 배열되고 이동 어셈블리에 연결된 영구 자석, 상기 도체 및 상기 영구 자석 사이에 배치되는 코일 및 상기 코일에 전원을 공급하도록 연결되고, 상기 코일에 흐르는 전류의 방향 및 전류의 세기를 제어하는 전원 공급부를 포함할 수 있다.
일 측에 따르면, 진동 감쇠 장치는, 이동 어셈블리가 이동하는 동안 상기 도체, 상기 영구 자석 및 상기 코일 사이에 전자계를 형성하여 발생하는 전자기력에 의해 진동을 감쇠시킬 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 전원 공급부는, 이동 어셈블리의 이동시 상기 영구 자석으로부터 발생하는 자기장을 상쇄하도록 상기 코일에 흐르는 전류의 방향 및 전류의 세기를 결정할 수 있고, 이동 어셈블리의 제동시 상기 영구 자석으로부터 발생하는 자기장 및 이동 어셈블리의 이동 속도에 기초하여, 이동 어셈블리의 이동 방향에 대해 반대 방향으로 감쇠력을 가하도록 상기 코일에 흐르는 전류의 방향 및 전류의 세기를 결정할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 코일의 배열은 상기 도체를 향하는 방향으로 자기장의 세기를 강화하도록 하는 할바흐(Halbach) 배열일 수 있다.
일 실시예에 따른 진동 감쇠 시스템은, 가이드, 상기 가이드에 연결되고, 상기 가이드 상에서 움직이는 이동 어셈블리 및 상기 이동 어셈블리와 연결되고, 상기 이동 어셈블리가 이동하는 동안 전자계를 형성하여 상기 이동 어셈블리로부터 발생하는 다자유도 진동을 제어하는 진동 감쇠기를 포함할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 가이드는 진동 감쇠 시스템(1)의 저면 상에 배치될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 가이드는, 일 측면에 수용되는 자석 트랙을 포함할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 이동 어셈블리는, 본체, 상기 본체의 저면에 배치된 코일 유닛 및 상기 본체의 양 측에 배치되느 공기 베어링을 포함할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 코일 유닛은 자석 트랙과 전자계를 형성하여 상기 이동 어셈블리를 이동시킬 수 있도록 상기 본체의 저면에 배치될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 이동 어셈블리는, 본체가 가이드를 따라 이동하도록 돕는 모터를 더 포함할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 진동 감쇠기는, 상기 가이드의 길이 방향을 따라 배치되는 도체, 자기장의 방향이 상기 도체를 향하도록 배열되고, 상기 이동 어셈블리에 연결된 영구 자석 및 상기 도체 및 상기 영구 자석 사이에 개재되어 상기 영구 자석에 부착되고, 전류가 흐르는 코일을 포함할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 이동 어셈블리로부터 발생하는 다자유도 진동을 감쇠하도록 상기 코일에 흐르는 전류의 방향 및 세기가 조절될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 영구 자석 및 상기 도체 사이의 거리가 조절될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 코일에 전원을 공급하도록 연결되고, 상기 코일에 흐르는 전류의 방향 및 세기를 제어하는 전원 공급부를 더 포함할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 전원 공급부는, 이동 어셈블리의 이동시 상기 영구 자석으로부터 발생하는 자기장을 상쇄하도록 상기 코일에 흐르는 전류의 방향 및 전류의 세기를 결정하고, 이동 어셈블리의 제동시 상기 영구 자석으로부터 발생하는 자기장 및 이동 어셈블리의 이동 속도에 기초하여, 이동 어셈블리의 이동 방향에 대해 반대 방향으로 감쇠력을 가하도록 상기 코일에 흐르는 전류의 방향 및 전류의 세기를 결정할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 코일의 배열은 상기 도체를 향하는 방향으로 자기장의 세기를 강화하도록 하는 할바흐(Halbach) 배열일 수 있다.
일 실시예에 따른 진동 감쇠 장치 및 이를 포함하는 시스템은 가속 성능을 유지하면서 위치 안정성을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 진동 감쇠 장치 및 이를 포함하는 시스템은 다자유도 댐퍼의 역할을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따른 진동 감쇠 장치 및 이를 포함하는 시스템은 직접적인 물리력을 가하지 않고 감쇠력을 가할 수 있다.
일 실시예에 따른 진동 감쇠 장치 및 이를 포함하는 시스템의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 진동 감쇠 시스템을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 진동 감쇠 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 진동 감쇠 장치에서 코일의 배열을 나타낸 사시도(도 3(a)) 및 정면도(도 3(b))이다.
도 4는 일 실시예에 따른 진동 감쇠 장치에서 형성된 전자계에 의하여 감쇠력을 가하는 작동 방식을 개략적으로 나타낸 동작도이다.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1을 참조하면, 진동 감쇠 시스템(1)은 가이드(10), 상기 가이드(10)에 배치되는 자석 트랙(20), 상기 가이드(10)에 연결되고 상기 자석 트랙(20)을 따라 이동하는 이동 어셈블리(30) 및 상기 이동 어셈블리(30)에 연결되는 진동 감쇠기(40)를 포함할 수 있다.
가이드(10)는 진동 감쇠 시스템(1)의 저면 상에 배치될 수 있다. 도시되지 않았으나, 가이드(10)는 가이드(10)의 길이 방향을 따라 이동 거리 또는 이동 상태 등을 인식할 수 있는 스케일(scale)이 표시될 수 있다. 또한, 가이드(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 선형 가이드에 한정되지 않으며 원이나 호 형상의 여러 가지 형태의 가이드일 수 있다.
자석 트랙(20)은 가이드(10)에 배치될 수 있다. 구체적으로, 자석 트랙(20)은 가이드(10)의 길이 방향을 따라 배치될 수 있다. 또한, 자석 트랙(20)은 가이드(10) 상에 배치될 수 있지만, 가이드(10)에 자석 트랙(20)이 배치될 수 있는 함몰부가 마련되어 상기 함몰부가 자석 트랙(20)을 수용할 수도 있다. 후술하는 바와 같이, 자석 트랙(20)은 코일 유닛(32)과 상호 작용할 수 있다.
이동 어셈블리(30)는 가이드(10)에 연결될 수 있다. 구체적으로, 이동 어셈블리(30)는 가이드(10)의 형상에 대응하게 연결될 수 있다.
이동 어셈블리(30)는 본체, 상기 본체의 저면에 배치된 코일 유닛(32) 및 상기 본체의 양 측에 배치되는 공기 베어링(34)을 포함할 수 있다.
이동 어셈블리(30)의 진동을 감소시키기 위하여 본체는 가이드(10)의 형상에 대응하는 형상을 구비하고 가이드(10)에 연결될 수 있다.
코일 유닛(32)은 전술한 자석 트랙(20)과의 상호 작용을 위하여 본체의 저면에 배치될 수 있다. 구체적으로, 코일 유닛(32)에 전류가 인가되면, 이동 어셈블리(30)는 자석 트랙(20) 및 코일 유닛(32) 사이에 전자계를 형성하여 발생하는 전자기력으로 추력을 얻어 이동할 수 있다. 회전 운동을 하는 일반적인 모터와는 달리, 코일 유닛(32)은 자석 트랙(20) 상에서 이동하기 때문에 동작 속도가 빠르고 이동 어셈블리(30)의 정밀한 위치 제어를 가능하게 한다.
공기 베어링(air bearing, 34)은 이동 어셈블리(30)가 가이드(10)를 따라 이동할 때 본체와 가이드(10) 사이의 마찰력을 감소시킴으로써 이동 어셈블리(30)의 가속 성능을 개선시킬 수 있다. 구체적으로, 공기 베어링(34)은 가이드(10)의 길이 방향의 경로를 따라 움직이도록 본체의 양 측에 배치될 수 있다. 다만, 후술하는 바와 같이, 공기 베어링(34)으로 인하여 이동 어셈블리(30)가 특정 위치에서 정지하고자 할 때 불규칙적인 진동이 발생할 수 있으므로, 후술할 진동 감쇠기(40)에 의하여 상기 불규칙적인 진동을 효과적으로 절연할 수 있다.
추가적으로, 이동 어셈블리(30)는 본체가 가이드(10)를 따라 이동하도록 돕는 모터(미도시)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 가이드(10)의 형상이 선형 가이드인 경우, 모터는 이동 어셈블리(30)를 선형으로 이동시키는 선형 모터일 수 있다.
진동 감쇠기(40) 또는 일 실시예에 따른 진동 감쇠 장치(40)는 이동 어셈블리(30)가 이동하는 동안 전자계를 형성할 수 있고, 이동 어셈블리(30)가 이동함에 따라 발생하는 불규칙적인 진동, 즉 다자유도 진동을 제어할 수 있다.
진동 감쇠기(40) 또는 진동 감쇠 장치(40)는 이동 어셈블리(30)와 연결될 수 있다. 구체적으로, 진동 감쇠기(40) 또는 진동 감쇠 장치(40)는 이동 어셈블리(30)의 양 측에 배치되어 이동 어셈블리(30)의 이동 방향과 반대되는 방향으로 감쇠력을 가할 수 있다. 또한, 진동 감쇠기(40)는 불규칙적인 진동을 발생시키는 공기 베어링(34)의 일 측면 상에 직접적으로 배치되어 이동 어셈블리(30)의 전체적인 진동을 절연할 수도 있다. 진동 감쇠기(40) 또는 진동 감쇠 장치(40)의 구성 및 작용에 관하여 하기에서 상세히 설명한다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 진동 감쇠 장치(40) 또는 일 실시예에 따른 진동 감쇠 시스템(1)의 진동 감쇠기(40)는, 도체(42), 자기장의 방향이 도체(42)를 향하도록 배열되는 영구 자석(44), 도체(42) 및 영구 자석(44) 사이에 개재되는 코일(46)을 포함할 수 있다. 이하, 진동 감쇠기(40)에 관하여 진동 감쇠 장치(40)와 동일한 구성 및 작용에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도체(42)는 전도성 소재로 이루어질 수 있다. 후술할 바와 같이, 영구 자석(44)으로부터 발생하는 자기장의 영향을 받아 렌츠의 법칙에 따라 도체(42) 상에 와전류(또는 맴돌이 전류, eddy current)가 발생할 수 있다. 구체적으로, 영구 자석(44)으로부터 발생하는 자기장, 즉 자속(magnetic flux)을 상쇄시키는 방향으로 도체(42) 상에 와전류가 발생할 수 있다.
도체(42)는 진동 감쇠 장치(40)에 포함되어 일체로 이동될 수 있지만, 경우에 따라서는 진동 감쇠 시스템(1)의 저면 상에 배치될 수 있다. 구체적으로, 도체(42)는 가이드(10)의 길이 방향을 따라 배치될 수 있고, 후술할 영구 자석(44) 및 코일(46)과의 관계에서 전자계를 형성함으로써 전술한 이동 어셈블리(30) 또는 진동 감쇠 장치(40)의 이동 방향에 반대되는 방향으로 감쇠력을 가할 수 있다.
영구 자석(44)은 자기장의 방향, 즉 N극이 도체(42)를 향하도록 배열될 수 있다. 렌츠의 법칙에 따라, 감쇠력에 관한 식은
Figure 112016054552259-pat00001
와 같이 표현되며, 여기서
Figure 112016054552259-pat00002
는 감쇠력을,
Figure 112016054552259-pat00003
는 진동 감쇠 장치(40)의 이동 속도를,
Figure 112016054552259-pat00004
은 영구 자석(44)의 자기장을 나타낸다. 일 예로, 도 4을 함께 참조하면 진동 감쇠 장치(40)가 x축 방향으로 이동하고 영구 자석(44)의 N극이 도체(42)를 향하도록 배열되어 있을 때, 상기 감쇠력에 관한 식에 따른 진동 감쇠 장치(40)에 대한 감쇠력은 -x축 방향으로 작용한다. 만약, 영구 자석(44)의 S극이 도체(42)를 향하도록 배열되면, 상기의 예에서 진동 감쇠 장치(40)에 대해 작용하는 힘은 진동 감쇠 장치(40)의 이동 방향인 x축 방향으로 작용하므로 오히려 진동 감쇠 장치(40)를 가속 시키는 역할을 할 수 있다.
또한, 진동 감쇠 장치(40)는 다자유도 진동을 감쇠시킬 수 있다. 즉, 직교 방향의 세 개의 축 방향 및 상기 세 개의 축에 관한 세 개의 회전 방향에 대한 진동을 감쇠시킬 수 있다. 구체적으로는, 상기 감쇠력에 관한 식에 따르면, x축 방향에 대한 진동은 전술한 바와 같은 방식으로 -x축 방향으로 감쇠력이 작용하여 x축 방향에 대한 진동을 감쇠시킬 수 있다. 마찬가지로, 상기 감쇠력에 관한 식에 따르면, y축 방향에 대한 진동은 -y축 방향으로, z축 방향에 대한 진동은 -z축 방향으로 감쇠력이 각각 작용함으로써 진동을 감쇠시킬 수 있다. 위와 같이 선형 방향에 대한 진동 감쇠가 이루어지면, 기존 선형 방향에 대한 진동으로 인하여 발생하는 회전 방향에 대한 진동도 함께 감쇠가 이루어짐으로써 다자유도 감쇠가 가능해진다.
또한, 감쇠력의 크기를 조절하기 위하여 도체(42) 및 영구 자석(44) 사이의 거리가 조절될 수 있다. 구체적으로는, 사용자가 직접 진동 감쇠 시스템(1)의 저면 상에 도체(42)의 위치를 조절할 수 있다. 또한, 영구 자석(44)의 일 측면에 탄성체가 구비되어 진동 감쇠 시스템(1)의 공기 베어링(34)과 연결될 수 있다. 예를 들어, 탄성체는 스프링이 될 수 있다.
코일(46)은 도체(42) 및 영구 자석(44) 사이에 배치될 수 있다. 구체적으로, 코일(46)은 도체(42) 및 영구 자석(44) 사이에 개재되어 영구 자석(44)에 부착될 수 있다. 후술할 바와 같이 코일(46)에 흐르는 전류를 제어할 때, 같은 세기의 전류를 기준으로 코일(46)이 도체(42) 및 영구 자석(44) 사이에 개재되어 영구 자석(44)에 부착될 때 최대의 감쇠력을 발생시킬 수 있으며, 그로 인해 소모 전력 대비 감쇠 효율을 향상시킬 수 있다.
도 3을 참조하면, 소모 전력 대비 감쇠 효율을 향상시키기 위하여 코일(46)의 배열을 달리할 수 있다. 코일(46)의 배열은 할바흐(Halbach) 배열일 수 있다. 도 3(a)는 전류의 방향이 표시된, 할바흐 배열인 코일(47)을 도시한다. 도시된 바와 같이 전류가 (+)단자로부터 (-)단자로 흐르면, 도 3(b)를 기준으로 x축 방향을 따라 자기장의 방향이 시계 반대 방향으로 향하게 되고, 이로 인하여 코일(47) 하측의 자기장의 세기가 0에 가깝게 형성되고 코일(47) 상측의 자기장의 세기가 최대가 되도록 형성될 수 있다. 상기 특성을 이용하여 코일(47)의 하측이 영구 자석(44)을 향하도록, 코일(47)의 상측이 도체(42)를 향하도록 배치하면, 낭비되는 자기장 없이 최대의 자기장 세기를 만들어 냄으로써 소모 전력 대비 감쇠 효율을 향상시킬 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 진동 감쇠 장치(40) 또는 진동 감쇠기(40)는 전원 공급부(48)를 포함할 수 있다. 전원 공급부(48)는 코일(46)에 전원을 공급하도록 연결될 수 있다. 구체적으로, 도시되지 않았으나 전원 공급부(48)는 코일(46)에 전류를 인가하는 파워 서플라이(power supply) 및 상기 파워 서플라이와 코일(46)을 통전 가능하게 하는 스위치를 포함할 수 있다. 파워 서플라이는 코일(46)에 흐르는 전류의 방향 및 전류의 세기를 제어할 수 있다.
도 1 및 도 4를 참조하여 전원 공급부(48)의 코일(46)에 흐르는 전류 제어 방식을 설명한다. 전술한 바와 같이 진동 감쇠 시스템(1)의 이동 어셈블리(30)가 자석 트랙(20)과 코일 유닛(32) 간의 상호 작용으로 이동하는 경우 및 모터에 의하여 이동 어셈블리(30)가 가이드(10)를 따라 움직이는 경우 모두 적용될 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위하여 진동 감쇠 장치(40)가 x축을 따라 이동하고 영구 자석(44)의 N극의 방향은 도체(42)를 향하는 것으로 설명한다.
전원 공급부(48)는 진동 감쇠 장치(40)의 이동시 영구 자석(44)으로부터 발생하는 자기장을 상쇄하도록 코일(46)에 흐르는 전류의 방향 및 전류의 세기를 결정할 수 있다. 진동 감쇠 장치(40)의 이동시 영구 자석(44)으로부터 지속적인 자기장이 발생하므로 진동 감쇠 장치(40)가 이동함에 따라 도체(42)에 지속적으로 와전류가 발생하고, 감쇠력에 관한 식에 따라 이동 방향인 x축에 반대되는 방향인 -x축 방향으로 지속적인 감쇠력이 진동 감쇠 장치(40)에 가해진다. 즉, 원하지 않은 때에도 감쇠력이 작용하는 결과를 낳게 된다. 따라서, 영구 자석(44)으로부터 발생하는 자기장(B)의 방향과 반대되는 방향 및 자기장(B)의 세기와 동일한 세기를 발생시키도록 전원 공급부(48)는 코일(46)에 흐르는 전류의 방향 및 전류의 세기를 결정할 수 있다.
전원 공급부(48)는 진동 감쇠 장치(40)의 제동시, 영구 자석(44)으로부터 발생하는 자기장 및 진동 감쇠 장치(40)의 이동 속도에 기초하여 진동 감쇠 장치(40)의 이동 방향에 대해 반대 방향으로 감쇠력을 가하도록 코일(46)에 흐르는 전류의 방향 및 전류의 세기를 결정할 수 있다. 구체적으로, 영구 자석(44)으로부터 발생하는 자기장의 방향과 동일한 방향의 자기장을 발생시키고, 진동 감쇠 장치(40)의 이동 속도 및 영구 자석(44)으로부터 발생하는 자기장의 크기에 따라 원하는 감쇠력의 크기를 결정할 수 있도록 전원 공급부(48)는 코일(46)에 흐르는 전류의 방향 및 전류의 세기를 결정할 수 있다.
또한, 도체(42), 영구 자석(44) 및 코일(46) 사이에 전자계를 형성하여 발생하는 전자기력, 즉 감쇠력의 세기는 사용 환경(예를 들어, 사용하는 공간의 유전율), 코일의 재질, 자석의 강성 등에 따라 달라질 수 있다.
이하, 일 실시예에 따른 진동 감쇠 장치(40) 및 이를 포함하는 시스템(1)의 작동을 설명한다.
이동 어셈블리(30)는 별도로 구비된 모터에 의하여 이동되거나 코일 유닛(32)에 전류를 인가함으로써 자석 트랙(20)과 코일 유닛(32) 사이의 상호 작용에 의하여 이동될 수 있다.
이동 어셈블리(30)가 이동할 때, 진동 감쇠 장치(40)의 영구 자석(44)으로부터 발생하는 자기장을 상쇄하도록 코일(46)에 흐르는 전류의 방향 및 전류의 세기가 결정될 수 있다.
이동 어셈블리(30)가 제동이 필요한 때, 진동 감쇠 장치(40)의 영구 자석(44)으로부터 발생하는 자기장 및 이동 어셈블리(30)의 이동 속도에 기초하여, 이동 어셈블리(30)의 이동 방향에 대해 반대 방향으로 감쇠력을 가하도록 코일(46)에 흐르는 전류의 방향 및 전류의 세기가 결정될 수 있다.
일 실시예에 따른 진동 감쇠 장치 및 이를 포함하는 시스템은, 가속 성능을 유지하면서 위치 안정성을 향상시킬 수 있고, 다자유도 댐퍼의 역할을 수행할 수 있으며, 직접적으로 물리력을 가하지 않고 비접촉식 댐퍼의 역할을 수행할 수 있다는 장점을 가진다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시 예들 및 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
40 : 진동 감쇠 시스템
42 : 도체
44 : 영구 자석
46 : 코일
48 : 전원 공급부

Claims (5)

  1. 전도성 소재로 이루어지는 도체;
    자기장의 방향이 상기 도체를 향하도록 배열되고 이동 어셈블리에 연결된 영구 자석;
    상기 도체 및 상기 영구 자석 사이에 개재되어 상기 영구 자석에 부착되는 코일; 및
    상기 코일에 전원을 공급하도록 연결되고, 상기 코일에 흐르는 전류의 방향 및 전류의 세기를 제어하는 전원 공급부;
    를 포함하고,
    이동 어셈블리가 이동하는 동안 상기 도체, 상기 영구 자석 및 상기 코일 사이에 전자계를 형성하여 발생하는 전자기력에 의해 진동을 감쇠시키고,
    상기 전원 공급부는,
    이동 어셈블리의 이동시, 상기 영구 자석으로부터 발생하는 자기장의 방향과 반대되는 방향 및 상기 자기장의 세기와 동일한 세기의 자기장을 발생시키도록 상기 코일에 흐르는 전류의 방향 및 전류의 세기를 결정하고,
    이동 어셈블리의 제동시, 상기 영구 자석으로부터 발생하는 자기장 및 이동 어셈블리의 이동 속도에 기초하여, 이동 어셈블리의 이동 방향에 대해 반대 방향으로 감쇠력을 가하도록 상기 자기장의 크기에 따라 상기 코일에 흐르는 전류의 방향 및 전류의 세기를 결정하는
    위치 안정성을 향상시키기 위한 진동 감쇠 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 코일의 배열은 상기 도체를 향하는 방향으로 자기장의 세기를 강화하도록 하는 할바흐(Halbach) 배열인, 진동 감쇠 장치.
  4. 가이드;
    상기 가이드에 연결되고, 상기 가이드 상에서 움직이는 이동 어셈블리; 및
    상기 이동 어셈블리와 연결되고, 상기 이동 어셈블리가 이동하는 동안 전자계를 형성하여 상기 이동 어셈블리로부터 발생하는 다자유도 진동을 제어하는 진동 감쇠기;
    를 포함하고,
    상기 진동 감쇠기는,
    상기 가이드의 길이 방향을 따라 배치되는 도체;
    자기장의 방향이 상기 도체를 향하도록 배열되고, 상기 이동 어셈블리에 연결된 영구 자석; 및
    상기 도체 및 상기 영구 자석 사이에 개재되어 상기 영구 자석에 부착되고, 전류가 흐르는 코일;
    을 포함하고,
    상기 이동 어셈블리로부터 발생하는 다자유도 진동을 감쇠하도록 상기 코일에 흐르는 전류의 방향 및 세기가 조절되고,
    상기 이동 어셈블리의 이동시, 상기 영구 자석으로부터 발생하는 자기장의 방향과 반대되는 방향 및 상기 자기장의 세기와 동일한 세기의 자기장을 발생시키도록 상기 코일에 흐르는 전류의 방향 및 전류의 세기가 결정되고,
    상기 이동 어셈블리의 제동시, 상기 영구 자석으로부터 발생하는 자기장 및 상기 이동 어셈블리의 이동 속도에 기초하여, 상기 이동 어셈블리의 이동 방향에 대해 반대 방향으로 감쇠력을 가하도록 상기 자기장의 크기에 따라 상기 코일에 흐르는 전류의 방향 및 전류의 세기가 결정되는
    다자유도 진동 감쇠 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 영구 자석 및 상기 도체 사이의 거리가 조절되는, 다자유도 진동 감쇠 시스템.
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