KR20080060519A - 가변 자기장 조절장치를 이용한 수동형 자기유변유체 댐퍼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 영구자석을 사용하여 오리피스 주변의 자기장을 조절함으로써 자기유변유체(Magneto-Rehological fluid, MR fluid) 댐퍼의 감쇠력을 조정할 수 있도록 구성한 수동형 자기유변유체 댐퍼에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 오리피스 주변에 영구자석을 장착하고, 자석과 오리피스간의 거리를 변화시킴으로서 오리피스 주변의 전자기력을 조절하여 오리피스 주변을 통과하는 자기유변유체의 점성을 조절하는 것을 통해 수동형 감쇠장치가 발휘하는 감쇠력을 조정하는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 가변 자기장 조절장치를 이용한 수동형 자기유변유체 댐퍼와, 오리피스를 사용하지 않고, 피스톤 주변에 영구자석을 장착하여 자석이 피스톤 주변에 접촉하는 면적을 변화시킴으로써 피스톤 주변의 전자기력을 조절하여 피스톤을 통과하는 자기유변유체의 점성을 조절하는 것을 통해 수동형 감쇠장치가 발휘하는 감쇠력을 조정하는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 가변 자기장 조절장치를 이용한 수동형 자기유변유체 댐퍼가 제공된다.

댐퍼, 자기유변유체, 피스톤, 오리피스, 점성, 진동

Description

가변 자기장 조절장치를 이용한 수동형 자기유변유체 댐퍼{Passive Type Damper Using Magneto-Rehological Fluid}

도 1은 자기유변유체댐퍼의 역학적 거동을 설명하기 위한 모델의 개략도이다.

도 2는 도 1에 도시된 모델에 대한 힘-변위 이력 곡선을 보여주는 그래프도이다.

도 3은 도 1에 도시된 모델에 대한 힘-속도 이력곡선을 보여주는 그래프도이다.

본 발명은 가변 자기장 조절장치를 이용한 수동형 자기유변유체 댐퍼에 관한 것으로서, 더 구체적으로는, 영구자석을 사용하여 오리피스 주변의 자기장을 조절함으로써 자기유변유체(Magneto-Rehological fluid, MR fluid) 댐퍼의 감쇠력을 조정할 수 있도록 구성한 수동형 자기유변유체 댐퍼에 관한 것이다.

모든 구조물은 자체의 강성과 질량 특성에 따라 고유의 진동주기를 가진다. 외부에서 작용하는 지진이나 바람 등의 동적하중이 가진 주요 주파수 성분이 구조물의 고유주기와 일치하게 되면 공진이 발생하여 응답의 진폭이 급격하게 증가하는 현상이 발생하게 된다. 이러한 현상은 고속철도 교량 등에서 교량 구조물의 고유주기와 열차 바퀴 축의 간격에 의해 발생하는 하중의 주기가 일치하여 발생하게 되거나, 관제탑과 같이 큰 고유주기 값을 가지는 구조물에 풍하중이 작용할 때 빈번하게 발생할 수 있다.

이러한 공진문제의 해결책으로 수동형, 능동형 또는 준능동형의 다양한 진동감쇠장치들이 개발된 바 있다. 이 중 수동형 진동제어장치는 외부 에너지의 공급 없이 구조물의 진동을 저감할 수 있는 방법으로서, 저렴한 비용과 쉬운 유지보수를 통해 안정적 거동을 보장할 수 있다는 점 때문에 지금도 미국이나 일본 등을 비롯한 선진국에서 널리 사용되어지고 있다. 기존에 개발된 수동형 진동제어장치의 종류로서는 점성유체댐퍼, 동조질량댐퍼 등을 꼽을 수 있다.

이중 기존의 수동형 감쇠장치(damper)로는 오리피스에 장착된 밸브를 조절함으로써 오리피스를 통과하는 점성유체(Viscous fluid)의 유량을 조절하는 것을 통해 감쇠력을 조정하는 기술이 있다. 그런데 이러한 종래 기술에 의한 수동형 점성유체 감쇠장치는 잦은 작동으로 인하여 오리피스 내부에 장착된 밸브가 마모되거나 손상을 입어 감쇠력이 변화할 수 있는 단점을 가지고 있다. 따라서 이러한 단점을 해결하는 것이 본 기술분야의 큰 관심사로 대두되고 있다.

본 발명은 위와 같은 종래의 수동형 감쇠장치의 단점을 극복하게 위하여 개발된 것으로서, 구체적으로는 자기유변유체가 가지는 특성을 이용하여 오리피스 외부의 자기장을 변화시키는 것으로서 수동형 감쇠장치의 감쇠력을 조정함으로써 위와 같은 종래 기술의 단점을 해결할 수 있는 반영구적인 수동형 감쇠장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명에서는 종래의 장치에서 사용되던 오리피스를 제거하고 자기유변유체가 가지는 특성을 이용하여 피스톤 외부의 자기장을 변화시켜 수동형 감쇠장치의 감쇠력을 조정함으로써 종래 기술의 단점을 해결할 수 있는 반영구적인 수동형 감쇠장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

다음에서는 첨부된 예시도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에서는 주변의 전자기력의 변화에 따라 다른 점성을 발휘하는 자기유변유체를 댐퍼에 이용한다. 도 1에는 자기유변유체댐퍼의 역학적 거동을 설명하기 위한 모델의 개략도가 도시되어 있는데, 도면에 도시된 것처럼, 유체의 계수 Co를 가진 댐퍼를 설치하고 이에 일정한 진폭을 가지는 사인파 변위를 발생시키게 되면 그에 따라 감쇠성능이 발휘된다. 이 때의 힘-변위 이력 곡선은 도 2에 도시되어 있고, 힘-속도 이력곡선은 도 3에 도시되어 있다. 도 2에서 수직축은 힘(Force)을 나타내고 수평축은 변위(Displacement)를 의미한다. 또한 도 3에서 수직축은 힘(Force)을 나타내고 수평축은 속도(Velocity)를 의미한다. 도면에 도시된 예에서 최대 감쇠력은 1200kN을 발휘하도록 설계하였다.

본 발명의 제1실시예에 따른 감쇠장치는 오리피스 주변에 영구자석을 장착하고, 자석과 오리피스간의 거리를 변화시킴으로서 오리피스 주변의 전자기력을 조절하여 오리피스 주변을 통과하는 자기유변유체의 점성을 조절하는 것을 통해 수동형 감쇠장치가 발휘하는 감쇠력을 조정하는 구성을 가진다.

본 발명의 제2실시예에 따른 감쇠장치에서는, 오리피스를 사용하지 않고, 피스톤 주변에 영구자석을 장착하여 자석이 피스톤 주변에 접촉하는 면적을 변화시킴으로써 피스톤 주변의 전자기력을 조절하여 피스톤을 통과하는 자기유변유체의 점성을 조절하는 것을 통해 수동형 감쇠장치가 발휘하는 감쇠력을 조정하는 구성을 가진다.

위에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 감쇠장치의 제1실시예에 의하면, 유체가 직접 통과하는 오리피스 내부에는 아무런 기계적 장치를 장착하지 않음으로써 기존의 수동형 점성유체댐퍼의 단점을 극복하고 반영구적으로 사용할 수 있게 된다.

또한 본 고안에 따른 감쇠장치의 제2실시예에 의하면, 오리피스 장치가 필요 없게 됨으로써 기존의 수동형 점성유체댐퍼의 단점을 극복하고 반영구적으로 사용할 수 있게 된다.

상기한 설명에 기초하여 본 발명의 다양한 실시예가 가능하다는 것은 당업자에게 쉽게 이해될 수 있을 것이다. 따라서, 상기한 내용은 설명하기 위한 것으로만 해석되어야 하며, 본 발명을 설명하기 위한 최선의 실시예를 기술한 것이다. 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 실시예가 가능하다.

Claims (2)

1. 오리피스 주변에 영구자석을 장착하고, 자석과 오리피스간의 거리를 변화시킴으로서 오리피스 주변의 전자기력을 조절하여 오리피스 주변을 통과하는 자기유변유체의 점성을 조절하는 것을 통해 수동형 감쇠장치가 발휘하는 감쇠력을 조정하는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 가변 자기장 조절장치를 이용한 수동형 자기유변유체 댐퍼.
2. 오리피스를 사용하지 않고, 피스톤 주변에 영구자석을 장착하여 자석이 피스톤 주변에 접촉하는 면적을 변화시킴으로써 피스톤 주변의 전자기력을 조절하여 피스톤을 통과하는 자기유변유체의 점성을 조절하는 것을 통해 수동형 감쇠장치가 발휘하는 감쇠력을 조정하는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 가변 자기장 조절장치를 이용한 수동형 자기유변유체 댐퍼.

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