KR101987958B1

KR101987958B1 - 능동 질량 감쇠기 및 질량 감쇠 시스템

Info

Publication number: KR101987958B1
Application number: KR1020170054100A
Authority: KR
Inventors: 이정훈; 이성현; 장인배
Original assignee: 세메스 주식회사
Priority date: 2017-04-27
Filing date: 2017-04-27
Publication date: 2019-06-12
Also published as: KR20180120823A

Abstract

본 발명은 능동 질량 감쇠기 및 질량 감쇠 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 능동 질량 감쇠기는 지지판; 상기 지지판에 대해 고정 설치되는 조절 코일; 설정 체적을 갖는 질량체; 상기 질량체의 하부에 고정되는 자석; 및 양단이 각각 상기 질량체와 상기 지지판에 고정되어, 상기 질량체가 상기 조절 코일에서 이격된 상태로 위치되도록 하는 탄성 지지체를 포함한다.

Description

능동 질량 감쇠기 및 질량 감쇠 시스템{Active mass damper and mass damping system}

본 발명은 능동 질량 감쇠기 및 질량 감쇠 시스템에 관한 것이다.

구조물은 동작 과정 또는 외부에서 작용하는 힘에 의해 진동이 발생할 수 있다. 예를 들어, 교량, 건물, 육교 등과 같은 구조물들은 지진, 차량주행, 바람 등이 가하는 힘에 의해 진동이 발생된다. 또한, 산업에 사용되는 기계는, 기계가 동작되는 과정에서 작업 대상물과의 상호 작용에 의한 힘이 기계에 작용하여 진동이 발생될 수 있다.

이와 같이 구조물, 기계에 발생되는 진동은 구조물, 기계의 파손을 야기할 수 있다. 또한, 진동은 구조물의 편의성, 기계의 동작 특성을 저하 시킬 수 있다. 이 같은 진동으로 인한 문제점을 저감시키고자, 구조물, 기계에는 능동 질량 감쇠기가 위치될 수 있다. 능동 질량 감쇠기는 구조물, 기계의 진동에 의한 변위 방향의 반대 방향으로 질량을 증가시켜 구조물, 기계의 진동을 감쇠시킨다.

본 발명은 기생 질량의 발생이 방지되는 능동 질량 감쇠기 및 질량 감쇠 시스템을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 제어의 효율성이 향상된 능동 질량 감쇠기 및 질량 감쇠 시스템을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 응답 속도가 빠른 능동 질량 감쇠기 및 질량 감쇠 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 지지판; 상기 지지판에 대해 고정 설치되는 조절 코일; 설정 체적을 갖는 질량체; 상기 질량체의 하부에 고정되는 자석; 및 양단이 각각 상기 질량체와 상기 지지판에 고정되어, 상기 질량체가 상기 조절 코일에서 이격된 상태로 위치되도록 하는 탄성 지지체를 포함하는 능동 질량 감쇠기가 제공될 수 있다.

또한, 상기 조절 코일은, 일 방향으로 설정 거리 이격되어 마주보는 2개의 제1 코일을 갖는 제1 조절 코일; 및 상기 제1 조절 코일의 배열 방향과 수직한 방향으로 설정 거리 이격되어 마주보는 2개의 제2 코일을 갖는 제2 조절 코일을 포함할 수 있다.

또한, 2개의 상기 제1 코일은 제1 도선으로 서로 연결되고, 2개의 상기 제2 코일은 제2 도선으로 서로 연결되어 있을 수 있다.

또한, 2개의 상기 제1 코일은 권선 방향이 서로 반대 방향으로 형성되고, 2개의 상기 제2 코일은 권선 방향이 서로 반대 방향으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 자석은, 상기 질량체의 중심축을 기준으로 서로 마주보게 위치되고 상기 조절 코일과 인접하게 위치되는 부분의 극성이 상기 중심축을 기준으로 서로 대칭을 이루도록 제공될 수 있다.

또한, 상기 자석은 링 형상으로 제공되고, 내측 영역은 N극 및 S극 중 하나가 되고, 외측 영역은 N극 및 S극 중 나머지 하나가 될 수 있다.

또한, 상기 자석은 링 형상으로 제공되고, 둘레 방향을 따라 내측 영역과 외측 영역의 극성 배열이 반대가 되는 영역이 교차될 수 있다.

또한, 상기 탄성 지지체는 상기 질량체의 외면에 고정되는 상부 지지부; 상기 상부 지지부의 일측 단부에서 상기 상부 지지부의 연장 방향과 상이한 방향으로 연장되는 연결부; 및 상기 연결부의 일측 단부에서 연장되고 단부가 상기 지지판에 고정되는 하부 지지부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 질량체는 원기둥 형상으로 제공되고, 상기 상부 지지부는 그 길이 방향이 상기 질량체의 반경 방향을 향할 수 있다.

또한, 상기 상부 지지부는 그 길이 방향이 상기 질량체의 중심을 향할 수 있다.

또한, 상기 질량체의 외측면에는 상기 질량체의 중심 방향을 향하는 연결홈이 형성되고, 상기 상부 지지부는 상기 연결홈의 내측에서 상기 질량체에 연결될 수 있다.

또한, 상기 질량체는 원기둥 형상으로 제공되고, 상기 탄성 지지체는 복수가 상기 질량체의 중심에 대해 동일한 중심각을 이루도록 상기 질량체의 둘레에 위치될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 일 방향으로 설정 거리 이격되어 마주보는 2개의 제1 코일을 갖는 제1 조절 코일; 상기 제1 조절 코일의 배열 방향과 수직한 방향으로 설정 거리 이격되어 마주보는 2개의 제2 코일을 갖는 제2 조절 코일; 설정 체적을 가지고, 상기 제1 코일의 배열 방향 및 상기 제2 코일의 배열 방향과 수직한 방향으로 상기 제1 조절 코일 및 상기 제2 조절 코일과 이격된 상태로 위치되는 질량체; 및 상기 제1 조절 코일 및 상기 제2 조절 코일과 인접한 방향에 위치되도록 상기 질량체에 고정되는 자석을 포함할 수 있다.

또한, 상기 자석은 상기 제1 코일에 인접하게 위치되는 부분이 상기 질량체의 중심축을 기준으로 서로 대칭되게 극성이 배열되도록 제공될 수 있다.

또한, 상기 자석은 상기 제2 코일에 인접하게 위치되는 부분이 상기 질량체의 중심축을 기준으로 서로 대칭되게 극성이 배열되도록 제공될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 하나의 제1 도선으로 권선되어 형성되고, 일 방향으로 설정 거리 이격되어 마주보는 2개의 제1 코일을 갖는 제1 조절 코일; 하나의 제2 도선으로 권선되어 형성되고, 상기 제1 조절 코일의 배열 방향과 수직한 방향으로 설정 거리 이격되어 마주보는 2개의 제2 코일을 갖는 제2 조절 코일; 설정 체적을 가지고, 상기 제1 코일의 배열 방향 및 상기 제2 코일의 배열 방향과 수직한 방향으로 상기 제1 조절 코일 및 상기 제2 조절 코일과 이격된 상태로 위치되는 질량체; 및 상기 제1 조절 코일 및 상기 제2 조절 코일과 인접한 방향에 위치되도록 상기 질량체에 고정되는 자석을 포함하는 능동 질량 감쇠기가 제공될 수 있다.

또한, 상기 제1 코일은 상기 제1 도선에서 상기 제1 코일과 상기 제2 코일을 연결하는 부분을 기준으로 서로 반대 방향에 위치되도록 배열될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 진동을 감지하는 센서; 능동 질량 감쇠기; 및 상기 센서에서 감지된 신호를 기초로 상기 능동 질량 감쇠기를 제어하는 제어기를 포함하되, 상기 능동 질량 감쇠기는, 지지판; 상기 지지판에 대해 고정 설치되는 조절 코일; 설정 체적을 갖는 질량체; 상기 질량체의 하부에 고정되는 자석; 및 양단이 각각 상기 질량체와 상기 지지판에 고정되어, 상기 질량체가 상기 조절 코일에서 이격된 상태로 위치되도록 하는 탄성 지지체를 포함하는 질량 감쇠 시스템이 제공될 수 있다.

또한, 상기 조절 코일은, 일 방향으로 설정 거리 이격되어 마주보는 2개의 제1 코일을 갖는 제1 조절 코일; 및 상기 제1 조절 코일의 배열 방향과 수직한 방향으로 설정 거리 이격되어 마주보는 2개의 제2 코일을 갖는 제2 조절 코일을 포함하고, 상기 제1 조절 코일은 제1 전원에 연결되고, 상기 제2 코일은 제2 전원에 연결될 수 있다.

또한, 상기 제어기는 상기 제1 전원에 의해 상기 제1 조절 코일에 흐르는 전류의 방향을 제어할 수 있다.

또한, 상기 제어기는 상기 제1 전원에 의해 상기 제1 조절 코일에 흐르는 전류의 크기를 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 의하면, 질량의 발생이 방지되는 능동 질량 감쇠기 및 질량 감쇠 시스템이 제공될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 제어의 효율성이 향상된 능동 질량 감쇠기 및 질량 감쇠 시스템이 제공될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 응답 속도가 빠른 능동 질량 감쇠기 및 질량 감쇠 시스템이 제공될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 능동 질량 감쇠기의 사시도이다.
도 2는 도 1의 능동 질량 감쇠기의 분해 사시도이다.
도 3은 조절 코일의 평면도이다.
도 4는 도 1의 능동 질량 감쇠기를 포함하여 구성된 질량 감쇠 시스템의 제어 관계를 나타내는 도면이다.
도 5는 능동 질량 감쇠기가 설치된 상태의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 능동 질량 감쇠기의 동작 상태를 나타내는 도면이다.
도 7은 제1 전원에 의해 제1 조절 코일에 전류가 형성된 상태를 나타내는 도면이다.
도 8은 자석의 이동을 나타내는 도면이다.
도 9는 제2 전원에 의해 제2 조절 코일에 전류가 형성된 상태를 나타내는 도면이다.
도 10은 자석의 이동을 나타내는 도면이다.
도 11은 다른 실시 예에 따른 자석을 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 능동 질량 감쇠기의 사시도이고, 도 2는 도 1의 능동 질량 감쇠기의 분해 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 능동 질량 감쇠기(10)는 질량체(100), 지지판(200), 자석(300) 및 조절 코일(400)을 포함한다.

질량체(100)는 설정 질량 및 설정 체적을 갖도록 제공된다. 상하 방향 중심 축을 기준으로 반경 방향의 질량 분포의 편차가 적도록, 질량체(100)는 설정 높이를 갖는 원기둥 형상으로 제공될 수 있다.

지지판(200)은 질량체(100)의 상면 또는 하면의 면적 보다 큰 면적을 갖는 플레이트 형상으로 제공된다. 일 예로, 지지판(200)은, 질량체(100)의 상면 보다 큰 반경을 갖는 원형 플레이트로 제공되거나, 다각형 플레이트 등으로 제공될 수 있다. 따라서, 질량체(100)의 중심축 상방에서 바라 보면, 질량체(100)는 지지판(200)의 내측에 위치된 상태로 제공된다.

질량체(100)는 탄성 지지체(150)에 의해 지지판(200)에 연결된다. 탄성 지지체(150)의 일단은 지지판(200)에 고정된다. 탄성 지지체(150)의 타단은 지지판(200)의 상면에서 위쪽 방향으로 설정 거리 이격된 위치에서 탄성 지지체(150)에 고정된다. 따라서, 질량체(100)는 지지판(200)의 상면에서 위쪽 방향으로 설정 거리 이격 된 상태로 제공된다. 탄성 지지체(150)는 금속, 탄소 섬유 등과 같이 탄성을 갖는 소재로 제공된다. 따라서, 질량체(100)는 지지판(200)에서 이격 된 상태에서 힘이 작용하면 위치가 변할 수 있다.

탄성 지지체(150)는 질량체(100)의 외측 둘레를 따라 복수 제공된다. 일 예로, 탄성 지지체(150)는 질량체(100)의 외측 둘레에 3개가 제공될 수 있다. 복수의 탄성 지지체(150)는 질량체(100)의 상하 방향 중심축을 중심으로 동일한 중심각을 가지도록 질량체(100)의 둘레에 배열될 수 있다.

탄성 지지체(150)는 상부 지지부(151), 연결부(152) 및 하부 지지부(153)를 포함할 수 있다.

상부 지지부(151)는 설정 길이를 가지고, 그 길이 방향이 지면과 나란한 방향을 향하도록 제공될 수 있다. 상부 지지부(151)는 그 길이 방향이 질량체(100)의 반경 방향으로 제공되고, 질량체(100)의 중심을 향하도록 제공될 수 있다. 따라서, 복수의 상부 지지부(151)가 질량체(100)을 지지하는 힘은 질량체(100)의 중심을 기준으로 균형을 유지하게 되어, 질량체(100)가 외측 방향으로 이동 시 또는 중심 방향으로의 복귀 시, 질량체(100)에 작용하는 힘과 질량체(100)의 이동 방향 사이에 높은 일치성을 가질 수 있다. 질량체(100)의 외측면에는 연결홈(110)이 형성될 수 있다. 연결홈(110)은 질량체(100)의 외면에서 질량체(100)의 중심 방향을 향하도록 형성될 수 있다. 상부 지지부(151)는 연결홈(110)의 내측에서 질량체(100)에 연결될 수 있다. 따라서, 상부 지지부(151)는 설정 길이를 가지도록 제공되어 질량체(100)의 운동성을 높이고, 상부 지지부(151)의 외측 단부가 질량체(100)의 중심에서 이격된 거리가 짧아져 탄성 지지체(150)가 질량체(100)를 상하 방향으로 지지하는 힘이 증가될 수 있다. 연결홈(110)은 생략될 수 있다.

연결부(152)는 상부 지지부(151)의 외측 단부에서 일 방향으로 연장되도록 제공된다. 연결부(152)의 길이 방향은 지면과 나란한 방향을 향하도록 제공될 수 있다. 연결부(152)의 길이 방향과 상부 지지부(151)의 길이 방향이 이루는 각도는 수직일 수 있다. 상부 지지부(151)와 연결부(152)는 지면과 나란한 방향의 두께에 비해 상하 방향의 두께가 크게 제공될 수 있다. 따라서, 질량체(100)의 수평 방향 이동성은 크면서 질량체(100)의 상하 방향 이동은 제한되도록, 탄성 지지체(150)는 질량체(100)를 지지할 수 있다.

하부 지지부(153)는 연결부(152)의 일측 단부에서 아래쪽으로 연장되고, 아래쪽 단부가 지지판(200)에 고정된다.

자석(300)은 조절 코일(400)과 인접한 방향에 위치되도록 질량체(100)의 하부에 고정된다. 자석(300)은 후술할 제1 조절 코일(410), 제2 조절 코일(420)의 수직 상방 영역에 인접하게 위치되는 부분이 각각 질량체(100)의 상하 방향 중심축을 기준으로 대칭을 이루도록 제공된다. 일 예로, 자석(300)은 원형 링 형상으로 제공되고, 내측 부분은 N극 및 S극 중 하나로 형성되고, 외측 부분은 N극 및 S극 중 다른 하나로 형성될 수 있다.

도 3은 조절 코일의 평면도이다.

도 3을 참조하면, 조절 코일(400)은 제1 조절 코일(410) 및 제2 조절 코일(420)을 포함한다.

이하 평면도에 있어, 왼쪽에서 오른쪽을 향하는 방향을 제1 방향(X)이라 하고, 제1 방향(X)에 수직하고 아래에서 위쪽을 향하는 방향을 제2 방향(Y)이라 한다.

제1 조절 코일(410)은 2개의 제1 코일(411)이 설정 거리 이격되어 마주보는 형상으로 제공된다. 제1 조절 코일(410)은 제1 방향(X)으로 배열된다. 제1 조절 코일(410)은 제1 전원(415)에 연결된다. 제1 코일(411)은 제1 도선에 의해 서로 연결되어, 하나의 제1 전원(415)이 제1 조절 코일(410)에 전압을 인가하면, 2개의 제1 코일(411)에 함께 전류가 흐르도록 제공된다. 이때, 마주 보는 제1 코일(411)은 권선 방향이 서로 반대가 되도록 제공된다. 또한, 제1 조절 코일(410)은 하나의 도선을 통해 형성될 수 도 있다. 구체적으로, 하나의 제1 도선은 일측에서 권선되어 하나의 제1 코일(411)을 형성한 후, 이와 설정 거리 이격된 지점에서 권선되어 다른 하나의 제1 코일(411)을 형성할 수 있다. 이 때, 각각의 제1 코일(411)은 권선 방향이 반대가 되도록 형성된다. 그에 따라 2개의 제1 코일(411)은 서로를 연결하는 도선을 기준으로 서로 반대 방향에 배열되는 형태가 될 수 있다. 따라서, 제1 조절 코일(410)에 전압이 인가되어, 2개의 제1 코일(411) 중 하나의 상부가 N극이 되면 나머지 하나의 제1 코일(411)의 상부는 S극이 되도록 자기장이 형성된다.

제2 조절 코일(420)은 2개의 제2 코일(421)이 설정 거리 이격되어 마주보는 형상으로 제공된다. 제2 조절 코일(420)은 제2 방향(Y)으로 배열된다. 제2 조절 코일(420)은 제2 전원(425)에 연결된다. 제2 코일(421)은 제2 도선에 의해 서로 연결되도록 되어, 하나의 제2 전원(425)이 제2 조절 코일(420)에 전압을 인가하면, 2개의 제2 코일(421)에 함께 전류가 흐르도록 제공된다. 이때, 마주 보는 제2 코일(421)은 권선 방향이 서로 반대가 되도록 제공된다. 또한, 제2 조절 코일(420)은 하나의 제2 도선을 통해 형성될 수 도 있다. 구체적으로, 하나의 도선은 일측에서 권선되어 하나의 제2 코일(421)을 형성한 후, 이와 설정 거리 이격된 지점에서 권선되어 다른 하나의 제2 코일(421)을 형성할 수 있다. 이 때, 각각의 제2 코일(421)은 권선 방향이 반대가 되도록 형성된다. 그에 따라 2개의 제2 코일(411)은 서로를 연결하는 도선을 기준으로 서로 반대 방향에 배열되는 형태가 될 수 있다. 따라서, 제2 조절 코일(420)에 전압이 인가되어, 2개의 제2 코일(421) 중 하나의 상부가 N극이 되면 나머지 하나의 제2 코일(421)의 상부는 S극이 되도록 자기장이 형성된다.

조절 코일(400)은 지지판(200)에 고정된다. 일 예로, 지지판(200)의 상면에는 보조 지지판(210)이 제공될 수 있다. 보조 지지판(210)의 상부에는 조절 코일(400)이 수용될 수 있는 수용부(211)가 홀 또는 홈 모양으로 형성될 수 있다. 조절 코일(400)은 수용부(211)에 위치되는 방식으로 보조 지지판(210)에 고정될 수 있다. 그리고 보조 지지판(210)은 지지판(200)에 고정될 수 있다. 또한, 보조 지지판(210)은 생략되고, 지지판(200)의 상면에 조절 코일(400)이 직접 고정되는 형태로 제공될 수 도 있다. 이때, 지지판(200)의 상면에 조절 코일(400)이 위치되는 수용부가 형성될 수 도 있다.

도 4는 도 1의 능동 질량 감쇠기를 포함하여 구성된 질량 감쇠 시스템의 제어 관계를 나타내는 도면이고, 도 5는 능동 질량 감쇠기가 설치된 상태의 일 예를 나타내는 도면이고, 도 6은 능동 질량 감쇠기의 동작 상태를 나타내는 도면이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 능동 질량 감쇠기(10)는 구조물(S)에 설치되어, 구조물(S)이 진동할 때, 진동의 정도를 감쇠시킨다. 구조물(S)은 교량, 건물, 육교 등과 같은 건축물이거나, 기계 장치 등일 수 있다.

질량 감쇠 시스템은 능동 질량 감쇠기(10), 센서(20) 및 제어기(30)를 포함한다. 센서(20)는 구조물(S)의 진동을 감지한다.

예를 들어, 센서(20)는 구조물(S)이 진동하면, 구조물(S)이 정상 상태의 위치에서 진동에 의해 이동되는 변위의 크기, 진동의 주파수, 진동의 방향 등을 감지할 수 있다. 그리고 능동 질량 감쇠기(10)는 센서(20)에서 감지되는 구조물(S)의 진동 방향과 대응되는 방향으로 설치될 수 있다. 일 예로, 능동 질량 감쇠기(10)는 제1 조절 코일(410)의 배열 방향이 센서(20)가 감지하는 제1 방향(X)을 향하고, 제2 조절 코일(420)의 배열 방향이 센서(20)가 감지하는 제2 방향(Y)을 향하도록 구조물(S)에 고정될 수 있다.

제어기(30)는 센서(20)가 제공하는 구조물(S)의 진동에 맞추어 능동 질량 감쇠기(10)를 제어한다. 구조물(S)이 제1 방향(X)의 반대 방향으로 진동에 의한 변위가 발생된 상태일 때, 제어기(30)는 질량체(100)가 제1 방향(X)으로 이동되도록 제1 전원(415)을 제어한다. 그리고, 시간의 경과에 따라 구조물(S)이 제1 방향(X)으로 변위가 발생한 상태가 되면, 제어기(30)는 질량체(100)가 제1 방향(X)의 반대 방향으로 이동되도록 제1 전원(415)을 제어한다. 구조물(S)이 제2 방향(Y)으로 진동할 때, 제어기(30)는 위와 유사한 방식으로 제2 전원(425)을 제어한다. 구조물(S)이 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)으로 진동할 때, 제어기(30)는 위와 유사한 방식으로 제1 전원(415) 및 제2 전원(425)을 제어한다.

본 발명의 실시 예에 따른 능동 질량 감쇠기(10)는, 도 1과 같이 질량체(100)가 지지판(200)의 위쪽에 위치되는 방식으로, 지지판(200)이 구조물(S)의 하벽 상면에 고정되는 방식으로 설치될 수 있다. 또한, 능동 질량 감쇠기(10)는 도 5에 예시된 바와 같이 질량체(100)가 지지판(200)의 아래쪽에 위치되도록, 지지판(200)이 구조물(S)의 상벽 하면에 고정되는 방식으로 설치될 수 도 있다. 질량체(100)는 탄성 지지체(150)에 의해 상하 방향으로 이동하는 것이 제한 되는 상태로 지지되어, 구조물(S)에 설치되는 위치 및 설치 방향에 제약을 받지 않는다.

도 7은 제1 전원에 의해 제1 조절 코일에 전류가 형성된 상태를 나타내는 도면이고, 도 8은 자석의 이동을 나타내는 도면이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 제1 전원(415)에 의해 각각의 제1 코일(411)에 서로 반대 방향으로 전류가 형성되면, 각각의 제1 코일(411)에는 서로 반대 방향으로 자기장이 형성된다. 자석(300)에서 각각의 제1 코일(411)과 인접하게 위치되는 부분은 질량체(100)의 중심에 대해 서로 대칭을 이루도록 자극의 방향이 배열된다. 자석(300)은, 제1 조절 코일(410)의 수직 상방 영역에 대한 자석(300)의 외측 부분 이격 거리와, 자석(300)의 내측 부분 이격 거리가 상이하게 위치된다. 자석(300)의 외측 부분이 자석(300)의 내측 부분보다 제1 조절 코일(410)의 수직 상방 영역에 인접한 경우, 자석(300)의 외측 부분은 제1 조절 코일(410)의 수직 상방 영역에 위치되거나, 제1 조절 코일(410)의 수직 상방영역에서 벗어나 질량체(100)의 중심 방향에 위치될 수 있다. 자석(300)의 내측 부분이 자석(300)의 외측 부분보다 제1 조절 코일(410)의 수직 상방 영역에 인접한 경우, 자석(300)의 내측 부분은 제1 조절 코일(410)의 수직 상방 영역에 위치되거나, 제1 조절 코일(410)의 수직 상방영역에서 벗어나 반경 방향 외측에 위치될 수 있다.

따라서, 제1 코일(411) 중 하나와 그에 인접한 자석(300) 사이에는 인력이 작용하고, 제1 코일(411) 중 다른 하나와 그에 인접한 자석(300) 사이에는 척력이 작용한다. 자석(300)과 제1 코일(411)에 작용하는 힘은 수평 방향 성분 및 수직 방향 성분을 포함한다. 자석(300) 및 질량체(100)에 작용하는 수직방향 이동은 탄성 지지체(150)에 의해 제한되어, 자석(300) 및 질량체(100)는 수평 방향으로 이동될 수 있다. 도 7에는 질량체(100)를 제1 방향(X)으로 이동 시키기 위한 전류의 방향이 도시되었다. 전류의 방향을 도 7과 반대로 하면, 질량체(100)는 제1 방향(X)의 반대 방향으로 이동 된다. 또한, 제어기(30)는 제1 조절 코일(410)을 흐르는 전류의 크기를 조절하여 질량체(100)의 이동 거리를 조절할 수 있다.

도 9는 제2 전원에 의해 제2 조절 코일에 전류가 형성된 상태를 나타내는 도면이고, 도 10은 자석의 이동을 나타내는 도면이다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 제2 전원(425)에 의해 각각의 제2 코일(421)에 서로 반대 방향으로 전류가 형성되면, 각각의 제2 코일(421)에는 서로 반대 방향으로 자기장이 형성된다. 자석(300)에서 각각의 제2 코일(421)과 인접하게 위치되는 부분은 질량체(100)의 중심에 대해 서로 대칭을 이루도록 자극의 방향이 배열된다. 자석(300)은, 제2 조절 코일(420)의 수직 상방 영역에 대한 자석(300)의 외측 부분 이격 거리와, 자석(300)의 내측 부분 이격 거리가 상이하게 위치된다. 자석(300)의 외측 부분이 자석(300)의 내측 부분보다 제2 조절 코일(420)의 수직 상방 영역에 인접한 경우, 자석(300)의 외측 부분은 제2 조절 코일(420)의 수직 상방 영역에 위치되거나, 제2 조절 코일(420)의 수직 상방 영역에서 벗어나 질량체(100)의 중심 방향에 위치될 수 있다. 자석(300)의 내측 부분이 자석(300)의 외측 부분보다 제2 조절 코일(420)의 수직 상방 영역에 인접한 경우, 자석(300)의 내측 부분은 제2 조절 코일(420)의 수직 상방 영역에 위치되거나, 제2 조절 코일(420)의 수직 상방 영역에서 벗어나 반경 방향 외측에 위치될 수 있다.

따라서, 제2 코일(421) 중 하나와 그에 인접한 자석(300) 사이에는 인력이 작용하고, 제2 코일(421) 중 다른 하나와 그에 인접한 자석(300) 사이에는 척력이 작용한다. 자석(300)과 제2 코일(421)에 작용하는 힘은 수평 방향 성분 및 수직 방향 성분을 포함한다. 자석(300) 및 질량체(100)에 작용하는 수직방향 이동은 탄성 지지체(150)에 의해 제한되어, 자석(300) 및 질량체(100)는 수평 방향으로 이동될 수 있다. 도 9에는 질량체(100)를 제2 방향(Y)으로 이동 시키기 위한 전류의 방향이 도시되었다. 전류의 방향을 도 9와 반대로 하면, 질량체(100)는 제2 방향(Y)의 반대 방향으로 이동 된다. 또한, 제어기(30)는 제2 조절 코일(420)을 흐르는 전류의 크기를 조절하여 질량체(100)의 이동 거리를 조절할 수 있다.

종래 질량 감쇠기는 질량체 및 질량체를 1방향으로 이동 시키는 구성(제1 구성)이, 질량체 및 제1 구성을 타 방향으로 이동시키는 구성의 위쪽에 위치되는 방식으로 구현되었다. 따라서, 제1 구성에서의 질량체 위치에 따라 질량체와 제1 구성의 무게 중심 변화되어 기생 질량이 발생되고, 기생 질량이 타 방향으로의 응답 특성을 떨어트리는 문제가 있다. 반면, 본 발명의 실시 예에 따른 능동 질량 감쇠기(10)는, 하나의 질량체(100)가 각각 독립적으로 제어되는 제1 조절 코일(410) 및 제2 조절 코일(420)에 의해 제어할 수 있다. 따라서, 질량체(100)의 제1 방향(X)으로의 위치 조절이 질량체(100)의 제2 방향(Y)으로의 위치 조절에 미치는 영향이 최소화 되어 응답 특성이 향상된다.

본 발명의 실시 예에 따른 능동 질량 감쇠기(10)는, 질량체(100)의 각 방향으로의 이동 제어가 하나의 전원 제어에 의해 이루어 질 수 있다. 따라서, 질량 감쇠 시스템은 센서(20)에서 감지된 구조물(S)의 일 방향으로의 진동 성분에 대응하여 하나의 전원을 연동시켜 제어하는 방식으로 구성되어, 단순한 구성을 가지고 높은 신뢰성을 가질 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 능동 질량 감쇠기(10)는, 질량체(100)가 지지판(200)에서 이격된 상태로 불연속 적인 지점에서 탄성 지지체(150)에 의해 지지되어, 전원의 제어에 따른 질량체(100) 이동의 응답성이 빠르게 제공된다.

도 11은 다른 실시 예에 따른 자석을 나타내는 도면이다.

도 11은 참조하면, 자석(301)은 둘레 방향을 따라 영역별로 극성이 상이한 방향을 향하도록 제공될 수 있다. 구체적으로, 자석(301)은 4개의 영역으로 구획되어, 중심으로 기준으로 서로 마주보는 부분이 서로 대칭을 이루고, 서로 인접한 부분은 극성이 반대가 되도록 제공될 수 있다. 그리고, 서로 대칭을 이루는 부분이 각각 제1 조절 코일(410)의 수직 상방 영역, 제2 조절 코일(420)의 수직 상방 영역에 인접하게 위치되도록 위치될 수 있다. 이와 같은 자석(301)을 통해서도, 도 7 내지 도 10와 유사한 방식으로 자석(301)에 작용하는 힘의 방향을 제어할 수 있다.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

100: 질량체 150: 탄성 지지체
200: 지지판 300: 자석
400: 조절 코일 410: 제1 조절 코일
420: 제2 조절 코일

Claims

지지판;
상기 지지판에 대해 고정 설치되는 조절 코일;
설정 체적을 갖는 질량체;
상기 질량체의 하부에 고정되는 자석; 및
양단이 각각 상기 질량체와 상기 지지판에 고정되어, 상기 질량체가 상기 조절 코일에서 이격된 상태로 위치되도록 하는 탄성 지지체를 포함하고,
상기 조절 코일은 상기 자석의 하부에 위치하는 능동 질량 감쇠기.
지지판;
상기 지지판에 대해 고정 설치되는 조절 코일;
설정 체적을 갖는 질량체;
상기 질량체의 하부에 고정되는 자석; 및
양단이 각각 상기 질량체와 상기 지지판에 고정되어, 상기 질량체가 상기 조절 코일에서 이격된 상태로 위치되도록 하는 탄성 지지체를 포함하며,
상기 조절 코일은,
일 방향으로 설정 거리 이격되어 마주보는 2개의 제1 코일을 갖는 제1 조절 코일; 및
상기 제1 조절 코일의 배열 방향과 수직한 방향으로 설정 거리 이격되어 마주보는 2개의 제2 코일을 갖는 제2 조절 코일을 포함하는 능동 질량 감쇠기.
제2항에 있어서,
2개의 상기 제1 코일은 제1 도선으로 서로 연결되고, 2개의 상기 제2 코일은 제2 도선으로 서로 연결되어 있는 능동 질량 감쇠기.
제3항에 있어서,
2개의 상기 제1 코일은 권선 방향이 서로 반대 방향으로 형성되고, 2개의 상기 제2 코일은 권선 방향이 서로 반대 방향으로 형성되는 능동 질량 감쇠기.
제1항에 있어서,
상기 자석은, 상기 질량체의 중심축을 기준으로 서로 마주보게 위치되고 상기 조절 코일과 인접하게 위치되는 부분의 극성이 상기 중심축을 기준으로 서로 대칭을 이루도록 제공되는 능동 질량 감쇠기.
제5항에 있어서,
상기 자석은 링 형상으로 제공되고, 내측 영역은 N극 및 S극 중 하나가 되고, 외측 영역은 N극 및 S극 중 상기 내측 영역의 극이 아닌 나머지 하나가 되는 능동 질량 감쇠기.
지지판;
상기 지지판에 대해 고정 설치되는 조절 코일;
설정 체적을 갖는 질량체;
상기 질량체의 하부에 고정되는 자석; 및
양단이 각각 상기 질량체와 상기 지지판에 고정되어, 상기 질량체가 상기 조절 코일에서 이격된 상태로 위치되도록 하는 탄성 지지체를 포함하며,
상기 자석은, 상기 질량체의 중심축을 기준으로 서로 마주보게 위치되고 상기 조절 코일과 인접하게 위치되는 부분의 극성이 상기 중심축을 기준으로 서로 대칭을 이루도록 제공되고,
상기 자석은 링 형상으로 제공되고, 둘레 방향을 따라 내측 영역과 외측 영역의 극성 배열이 반대가 되는 영역이 교차되는 능동 질량 감쇠기.
지지판;
상기 지지판에 대해 고정 설치되는 조절 코일;
설정 체적을 갖는 질량체;
상기 질량체의 하부에 고정되는 자석; 및
양단이 각각 상기 질량체와 상기 지지판에 고정되어, 상기 질량체가 상기 조절 코일에서 이격된 상태로 위치되도록 하는 탄성 지지체를 포함하며,
상기 탄성 지지체는 상기 질량체의 외면에 고정되는 상부 지지부;
상기 상부 지지부의 일측 단부에서 상기 상부 지지부의 연장 방향과 상이한 방향으로 연장되는 연결부; 및
상기 연결부의 일측 단부에서 연장되고 단부가 상기 지지판에 고정되는 하부 지지부를 포함하는 능동 질량 감쇠기.
제8항에 있어서,
상기 질량체는 원기둥 형상으로 제공되고,
상기 상부 지지부는 그 길이 방향이 상기 질량체의 반경 방향을 향하는 능동 질량 감쇠기.
제9항에 있어서,
상기 상부 지지부는 그 길이 방향이 상기 질량체의 중심을 향하는 능동 질량 감쇠기.
제9항에 있어서,
상기 질량체의 외측면에는 상기 질량체의 중심 방향을 향하는 연결홈이 형성되고,
상기 상부 지지부는 상기 연결홈의 내측에서 상기 질량체에 연결되는 능동 질량 감쇠기.
제1항에 있어서,
상기 질량체는 원기둥 형상으로 제공되고,
상기 탄성 지지체는 복수가 상기 질량체의 중심에 대해 동일한 중심각을 이루도록 상기 질량체의 둘레에 위치되는 능동 질량 감쇠기.
일 방향으로 설정 거리 이격되어 마주보는 2개의 제1 코일을 갖는 제1 조절 코일;
상기 제1 조절 코일의 배열 방향과 수직한 방향으로 설정 거리 이격되어 마주보는 2개의 제2 코일을 갖는 제2 조절 코일;
설정 체적을 가지고, 상기 제1 코일의 배열 방향 및 상기 제2 코일의 배열 방향과 수직한 방향으로 상기 제1 조절 코일 및 상기 제2 조절 코일과 이격된 상태로 위치되는 질량체; 및
상기 제1 조절 코일 및 상기 제2 조절 코일과 인접한 방향에 위치되도록 상기 질량체에 고정되는 자석을 포함하는 능동 질량 감쇠기.
제13항에 있어서,
상기 자석은 상기 제1 코일에 인접하게 위치되는 부분이 상기 질량체의 중심축을 기준으로 서로 대칭되게 극성이 배열되도록 제공되는 능동 질량 감쇠기.
제13항에 있어서,
상기 자석은 상기 제2 코일에 인접하게 위치되는 부분이 상기 질량체의 중심축을 기준으로 서로 대칭되게 극성이 배열되도록 제공되는 능동 질량 감쇠기.
하나의 제1 도선으로 권선되어 형성되고, 일 방향으로 설정 거리 이격되어 마주보는 2개의 제1 코일을 갖는 제1 조절 코일;
하나의 제2 도선으로 권선되어 형성되고, 상기 제1 조절 코일의 배열 방향과 수직한 방향으로 설정 거리 이격되어 마주보는 2개의 제2 코일을 갖는 제2 조절 코일;
설정 체적을 가지고, 상기 제1 코일의 배열 방향 및 상기 제2 코일의 배열 방향과 수직한 방향으로 상기 제1 조절 코일 및 상기 제2 조절 코일과 이격된 상태로 위치되는 질량체; 및
상기 제1 조절 코일 및 상기 제2 조절 코일과 인접한 방향에 위치되도록 상기 질량체에 고정되는 자석을 포함하는 능동 질량 감쇠기.
제16항에 있어서,
상기 제1 코일은 상기 제1 도선에서 상기 제1 코일과 상기 제2 코일을 연결하는 부분을 기준으로 서로 반대 방향에 위치되도록 배열되는 능동 질량 감쇠기.
진동을 감지하는 센서;
능동 질량 감쇠기; 및
상기 센서에서 감지된 신호를 기초로 상기 능동 질량 감쇠기를 제어하는 제어기를 포함하되,
상기 능동 질량 감쇠기는,
지지판;
상기 지지판에 대해 고정 설치되는 조절 코일;
설정 체적을 갖는 질량체;
상기 질량체의 하부에 고정되는 자석; 및
양단이 각각 상기 질량체와 상기 지지판에 고정되어, 상기 질량체가 상기 조절 코일에서 이격된 상태로 위치되도록 하는 탄성 지지체를 포함하고,
상기 조절 코일은 상기 자석의 하부에 위치하는 질량 감쇠 시스템.
진동을 감지하는 센서;
능동 질량 감쇠기; 및
상기 센서에서 감지된 신호를 기초로 상기 능동 질량 감쇠기를 제어하는 제어기를 포함하되,
상기 능동 질량 감쇠기는,
지지판;
상기 지지판에 대해 고정 설치되는 조절 코일;
설정 체적을 갖는 질량체;
상기 질량체의 하부에 고정되는 자석; 및
양단이 각각 상기 질량체와 상기 지지판에 고정되어, 상기 질량체가 상기 조절 코일에서 이격된 상태로 위치되도록 하는 탄성 지지체를 포함하고,
상기 조절 코일은,
일 방향으로 설정 거리 이격되어 마주보는 2개의 제1 코일을 갖는 제1 조절 코일; 및
상기 제1 조절 코일의 배열 방향과 수직한 방향으로 설정 거리 이격되어 마주보는 2개의 제2 코일을 갖는 제2 조절 코일을 포함하고,
상기 제1 조절 코일은 제1 전원에 연결되고, 상기 제2 코일은 제2 전원에 연결되는 질량 감쇠 시스템.
제19항에 있어서,
상기 제어기는 상기 제1 전원에 의해 상기 제1 조절 코일에 흐르는 전류의 방향을 제어하는 질량 감쇠 시스템.
제19항에 있어서,
상기 제어기는 상기 제1 전원에 의해 상기 제1 조절 코일에 흐르는 전류의 크기를 제어하는 질량 감쇠 시스템.