KR20070070334A - 전자기 진동발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자기 진동발생장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 양측 상단에 내측방향으로 연장된 플랜지부를 구비한 단면이 'U'자형 형상인 자성을 띠는 자성체 및 상기 자성체 중심부의 축에 권취되며, 전류가 선택적으로 제공되는 여러겹의 코일인 권선으로 이루어진 전자석과; 상기 축 상에 설치되어 고정적인 자기장을 발생시키는 영구자석으로 구성된 전자기부로 이루어져 상기 영구자석의 자속에 의해 발생되는 자기력에 전자석의 흡인력과 반발력을 가감하여 진동 발생을 수행하되, 다른 구현예에서는 상기 영구자석을 배제하는 동시에 자성체의 구조를 변경하여 흡인력만을 이용하여 진동을 발생시키고 이를 수동식 진동절연장치와 병용하도록 함으로써, 전체적으로 정밀장치의 제진 성능을 향상시킬 수 있는 전자기 진동발생장치에 관한 것이다.

전자기 진동발생장치, 흡인력, 반발력, 전자기부, 자성체 전자석, 권선, 영구자석

Description

전자기 진동발생장치{Electromagnetic vibration actuator}

도 1은 본 발명에 따른 전자기 진동발생장치를 나타내는 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 전자기 진동발생장치를 나타내는 제2구현예,

도 3은 본 발명에 따른 전자기 진동발생장치를 나타내는 제3구현예,

도 4는 본 발명에 따른 전자기 진동발생장치를 나타내는 제4구현예,

도 5는 종래의 흡인력 및 반발력을 나타내는 제진특성곡선 중, 흡인력이 상대적으로 큰 제진특성곡선,

도 6은 본 발명에 따른 흡인력 및 반발력을 나타내는 제진특성곡선 중, 흡인력 및 반발력이 동일한 제진특성곡선,

도 7은 본 발명에 따른 전자기 진동발생장치의 흡인력 및 반발력의 균형을 결정짓는 요소를 나타내는 도면,

도 8은 본 발명에 따른 전자기 진동발생장치를 나타내는 제5구현예,

도 9 내지 도 11은 본 발명에 따른 전자기 진동발생장치를 방진 테이블에 적용한 예를 나타내는 도면,

도 12는 종래의 수동식 진동절연장치를 나타내는 도면,

도 13은 종래의 수동식 진동절연장치에 진동발생장치를 병용한 것을 나타내 는 도면,

도 14는 종래의 진동발생장치를 이용한 제진특성곡선이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 전자기부 11 : 자성체

11a : 플랜지부 11b : 축

12 : 권선 13 : 전자석

14 : 영구자석 20 : 가이드부

본 발명은 전자기 진동발생장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고유의 강성값과 감쇄값을 갖는 영구자석과, 자유롭게 강성값과 감쇄값을 변경할 수 있는 전자석으로 구성되거나, 상기 영구자석을 배제하고 대신에 전자석만으로 구성된 전자기부로 이루어져 수동식 진동절연장치와 병용하여 전체적으로 정밀장치의 제진 성능을 향상시킬 수 있는 전자기 진동발생장치에 관한 것이다.

일반적으로, 지반에서 발생하여 정밀장치로 전달되는 진동을 감쇄시키는 방법으로는 수동식 제진방식 및 능동식 제진방식이 있다.

상기 수동식 제진방법은 중,고주파 영역의 진동성분이 전달되는 경우 지반과 정밀장치를 연결하는 지지 구조물에 특정한 강성값과 감쇄값을 갖는 진동절연장치 를 장착하여 진동을 흡수하도록 하는 방법이다.

한편, 상기 능동식 제진방식은 저주파 영역의 진동 성분이 전달되는 경우 해당 진동의 크기와 반대방향의 위상을 갖는 진동을 정밀장치에 적극적으로 인가하는 진동발생장치를 이용하여 전달진동을 상쇄하는 방법이다.

진동절연의 대상이 되는 정밀장치의 진동 정밀도에 대한 요구가 커짐에 따라 상기 수동식 제진장치만으로의 진동절연방식은 저주파진동에 대한 대처능력이 떨어지기 때문에 상기 수동식 제진방식에 상기 능동식 제진장치의 구성요소인 진동발생장치를 병용하는 방식의 제진장치가 적용되고 있다.

이하, 종래 기술에 따른 진동발생장치의 원리를 설명하면 수직방향에 대한 진동 흡수특성은 수동식 진동절연장치 고유의 강성과 감쇄에 의하여 결정된다.

이에 고유의 주파수특성 이하의 진동이 발생될 경우 도 12에 도시된 바와 같이, 질량(100), 스프링(200), 댐퍼(300)로 이루어진 수동식 진동절연장치가 제 역할을 수행하지 못하고 진동을 전달시키게 되므로, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 수동식 진동절연장치에 진동발생장치인 액츄에이터(400)를 병용하게 될 경우, 진동이 제거된다.

즉, 수동식 진동절연장치 고유의 강성과 감쇄에 의하여 결정되는 진동 절연특성을 벗어나는 저주파의 진동이 발생할 경우, 진동절연장치와 진동발생장치를 병용하여 해당 진동과 반대위상으로 진동을 발생시켜 진동을 제거시키게 된다.

한편, 첨부한 도 14는 종래의 진동발생장치를 이용한 제진특성곡선으로서, 일반적으로 종래의 진동발생장치의 경우 중량물을 수직으로 들어올리는 반발력과 끌어내리는 흡인력을 모두 발생시키지 않는다.

즉, 반발력은 진동발생장치를 이용하여 발생시키지만 흡인력은 중량물의 중력과 진동곡선에 의존하게 되므로 별도로 발생시키지 않는다.

이러한 경우, 발생진동을 제거하는 시간이 많이 필요하고 오히려 중량물의 중력 운동에 의해 하강 진동이 크게 작용하여 만족스러운 제진 특성을 얻을 수 없는 경우도 발생하는 단점이 있다.

또한, 종래의 진동발생장치의 경우, 전자기 진동발생장치에 비하여 응답특성이 떨어지고, 선형적인 제어가 불가능한 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 양측 상단에 내측방향으로 연장된 플랜지부를 구비한 단면이 'U'자형 형상인 자성을 띠는 자성체 및 상기 자성체 중심부의 축에 권취되며, 전류가 선택적으로 제공되는 여러겹의 코일인 권선으로 이루어진 전자석과; 상기 축 상에 설치되어 고정적인 자기장을 발생시키는 영구자석으로 구성된 전자기부로 이루어져 상기 영구자석의 자속에 의해 발생되는 자기력에 전자석의 흡인력과 반발력을 가감하여 진동 발생을 수행하되, 다른 구현예에서는 상기 영구자석을 배제하는 동시에 자성체의 구조를 변경하여 흡인력만을 이용하여 진동을 발생시키고 이를 수동식 진동절연장치와 병용하도록 함으로써, 전체적으로 정밀장치의 제진 성능을 향상시킬 수 있는 전자기 진동발생장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 전자기 진동발생장치는, 양측 상단에 내측방향으로 연장된 플랜지부를 구비한 단면이 'U'자형 형상인 자성체와, 상기 자성체 중심부의 축에 권취되며, 전류가 선택적으로 제공되는 권선으로 이루어진 전자석과;

상기 축 상에 형성되어 고정적인 자기장을 발생시키는 영구자석으로 구성된 전자기부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 단면이 'U'자형 형상인 자성체와, 상기 자성체 중심부의 축에 권취되며, 전류가 선택적으로 제공되는 권선으로 구성된 전자석인 전자기부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 전자기부는 그 전자기부 한 쌍을 서로 마주보도록 배치한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 종래 능동식 제진 방식에서 진동발생장치가 주로 중량물을 수직으로 들어올리는 반발력을 발생시키고, 중량물을 끌어내리는 흡인력은 중력에 의존하는 것과는 달리, 전자석(14)의 권선(13)에 공급되는 전류의 방향과 전류의 세기를 조절하여 강성값과 감쇄값을 자유롭게 변경할 수 있는 전자기 진동발생장치이다.

본 발명에 따른 전자기 진동발생장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 고유의 강성값과 감쇄값을 갖는 영구자석(15)과 자유롭게 강성값과 감쇄값을 변경할 수 있는 전자석(14)으로 구성되는 바, 양측 상단에 내측방향으로 연장된 플랜지부(11a)를 구비한 단면이 'U'자형 형상인 자성을 띠는 자성체(11) 및 상기 자성체(11) 중심부의 축(12)에 권취되며, 전류가 선택적으로 제공되는 여러겹의 코일인 권선(13)으로 이루어진 전자석(14)과; 상기 축(12) 상에 설치되어 고정적인 자기장을 발생시키는 영구자석(15)으로 구성된 전자기부(10)로 이루어져 있다.

이때, 상기 영구자석(15)은 강성값과 감쇄값을 고정하여 수동적 제진장치의 역할을 수행하며, 그 영구자석(15)에 의한 자속에 상기 전자석(14)에 의한 자속을 가감(加減)시켜 이러한 전자기 진동발생장치가 발생시키는 전체 자기력이 결정된다.

즉, 상기 영구자석(15)에 의한 고정 자기력을 기준으로 상기 전자석(14)의 자기력을 변동시키면서 진동을 발생시킨다.

한편, 도 2는 본 발명에 따른 제2구현예에 있어서, 상기 도 1의 구성에서 영구자석(15)을 배제하고, 도 1의 전자기부(10)에서 자속경로를 변경하여 전자석(14)만으로 구성된 전자기 진동발생장치로서, 상기 영구자석(15)의 배제로 인해 전류공급이 없는 초기 강성값과 감쇄값은 없게 되며, 전자석(14)에 의한 자속만으로 전자기 진동발생장치가 발생시키는 전체 자기력이 결정된다.

한편, 도 3은 본 발명에 따른 제3구현예에 있어서, 도 2의 전자기부의 한쌍을 서로 마주보도록 배치한 전자기 진동발생장치의 단면도이다.

한 쌍의 전자기부(10)에 공급되는 전류의 방향과 세기에 따라 그 전자기부(10) 서로간에 흡인력 및 반발력이 발생하는 바, 상기 내측방향으로 연장된 자성체(11)의 플랜지부(11a)가 삭제되어 자속의 경로가 상대 전자기부(10)의 자속경로와 결합하게 되므로 하나의 전자석 모듈처럼 자속경로를 함께 사용하게 된다.

즉, 전류의 방향과 세기에 따라 전자기부(10) 서로간에 흡인력 및 반발력이 발생하고, 또한 조절된다.

따라서, 도 3의 전자기 진동발생장치는 흡인력 및 반발력을 발생할 수 있으나, 반발력은 흡인력에 비해 상대적으로 매우 작으며, 영구자석(15)의 삭제로 초기 강성값과 감쇄값은 존재하지 않게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 제4구현예에 있어서, 도 1의 전자기부의 한 쌍을 서로 마주보도록 배치한 전자기 진동발생장치의 단면도이다.

한 쌍의 전자기부(10)에 공급되는 전류의 방향과 세기에 따라 그 전자기부(10) 서로간에 발생하는 흡인력과 반발력이 발생하게 되며, 초기 강성값과 감쇄값은 영구자석(15)의 반발력에 의해 존재하게 된다.

이와 같이, 구성된 도 4의 진동발생장치는 전류의 방향을 전환하여 전자석(14)에 의해 발생되는 흡인력과 영구자석(15)에 의해 발생되는 반발력을 상쇄시킴으로써, 도 6에 도시된 흡인력 및 반발력을 나타내는 제진특성곡선에서와 같이, 전체적으로 흡인력과 반발력이 균형을 이루게 된다.

도 7은 본 발명에 따른 전자기 진동발생장치의 흡인력과 반발력의 균형을 결정짓는 요소를 보여주는 도면으로서, 도면에 도시된 A는 영구자석(15)과 자속경로 인 플랜지부(11a)와의 간격이고, B는 영구자석(15)의 두께이며, C는 영구자석(15) 및 중앙자속 경로의 폭을 나타낸다.

또한, D는 자속의 상,하부 경로의 두께이다.

이때, 상기 전자기 진동발생장치의 흡인력과 반발력의 균형을 결정짓는 요소들 중, 발생력에 가장 큰 영향을 미치는 것은 영구자석(15) 및 중앙자속 경로의 폭이다.

도 8은 본 발명에 따른 제5구현예에 있어서, 도 4에 도시된 전자기 진동발생장치와 같이, 영구자석(15)을 상,하부에 모두 적용한 경우, 그 영구자석(15)간에 안내력이 발생하여 옆으로 밀어내는 영향으로 한 쌍의 전자기부(10) 서로간의 정렬을 이루지 못할시에 이를 방지할 수 있도록 그 측면에 통상의 가이드부(20)를 설치한 구조의 단면도이다.

따라서, 상기와 같이 구성된 전자기 진동발생장치를 방진 테이블에 적용한 예를 도 9내지 도 11에 나타내었다.

여기서, 도 9는 상판(30)과, 방진 프레임(40) 사이에 수동식 진동절연장치(50)를 설치한 상태에서, 상기한 전자기 진동발생장치인 전자기부(10)를 수직축에 적용한 예로서, 수직축의 제진 특성을 향상시킬 수 있도록 하며, 도 10은 수평축 제진 특성을, 도 11은 수직축 및 수평축 제진 특성을 향상시킬 수 있도록 나타낸 도면이다.

여기서, 미설명부호 60은 진동센서이고, 70은 상기 진동센서의 출력값을 판단하고 전자석에 공급할 전류를 조절하는 제어장치이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전자기 진동발생장치에 의하면, 반발력에 의존하는 종래의 기계식 진동 발생장치와는 달리 반발력과 흡인력을 모두 발생시킬 수 있으며, 진동발생장치의 구조설계에 따라, 중량물이 기준위치를 중심으로 진동을 할 때, 중량물을 끌어올리는 반발력과 중량물을 끌어내리는 흡인력이 균일하게 할 수 있기 때문에 뛰어난 제진특성을 얻을 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 양측 상단에 내측방향으로 연장된 플랜지부를 구비한 단면이 'U'자형 형상인 자성체와, 상기 자성체 중심부의 축에 권취되며, 전류가 선택적으로 제공되는 권선으로 이루어진 전자석과;

   상기 축 상에 형성되어 안정된 자기장을 발생시키는 영구자석으로 구성된 전자기부로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자기 진동발생장치.
2. 단면이 'U'자형 형상인 자성체와, 상기 자성체 중심부의 축에 권취되며, 전류가 선택적으로 제공되는 권선으로 구성된 전자석인 전자기부로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자기 진동발생장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 전자기부는 그 전자기부 한 쌍을 서로 마주보도록 배치한 것을 특징으로 하는 전자기 진동발생장치.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 영구자석을 상,하부에 모두 적용한 전자기부는 그 영구자석간의 반발력으로 인해 그 서로간의 정렬을 이루지 못할시에 이를 방지할 수 있도록 그 측면에 통상의 가이드부가 설치된 것을 특징으로 하는 전자기 진동발생장치.

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