KR20090003599A

KR20090003599A - Vibration absorbing system

Info

Publication number: KR20090003599A
Application number: KR1020070066380A
Authority: KR
Inventors: 김종철
Original assignee: 김종철
Priority date: 2007-07-03
Filing date: 2007-07-03
Publication date: 2009-01-12

Abstract

An absorption of vibration system while exhausting the energy, the active type control vibration separation not being separated but obtaining the energy, vibration can be separated, the active type vibration separation is applied to the large construction or building. An absorption of vibration system comprises a platform(1) such as the vehicle runing along the even road and the light buoy floating on the level plane; and a direct driving type linear generator(2) located in inside or the outside of platform as the basic configuration. The direct driving type linear generator includes a stator(3) consisting of the electric wire coil; a driver(4) consisting of the permanent magnet; a spring(5) adhered to top and bottom of driver; and a stopper(6) which can change location in order to adjust the point of time when changing the movement direction of driver.

Description

Vibration Absorbing System

도 1은 진동분리방법의 개념도(능동형, 수동형, 반 능동형)1 is a conceptual diagram of the vibration separation method (active, passive, semi-active)

도 2는 종래기술인 등부표 연동 직접구동 선형발전기 개념도2 is a conceptual diagram of a prior art buoy interlocking direct drive linear generator

도 3은 본 발명을 적용한 등부표 연동 직접구동 선형발전기 개념도3 is a conceptual diagram of a direct buoy interlocking direct drive linear generator to which the present invention is applied.

1. "Wave Net, Results from the work of the European Thematic Network on Wave Energy" European Community, Energy, Environment and Sustainable Development, ERK5-CT-1999-20001, 2000 - 20031. "Wave Net, Results from the work of the European Thematic Network on Wave Energy" European Community, Energy, Environment and Sustainable Development, ERK5-CT-1999-20001, 2000-2003

2. US PN 6,952,0602.US PN 6,952,060

본 발명은 자동차의 진동을 흡수하여 승객으로 하여금 진동을 덜 느끼게 하거나, 정교한 측정장비 또는 광학장비를 지반을 통한 외부의 진동(차량통행 또는 공작기계의 작동 등)으로부터 보호하거나, 바다에서 파도의 진동을 가능한 많이 흡수하여 발전을 많이 하도록 하는 진동흡수장치와 그 방법에 관한 것이다. The present invention absorbs the vibration of the vehicle to make passengers feel less vibration, protect the sophisticated measuring equipment or optical equipment from external vibrations (such as vehicle traffic or machine tool operation) through the ground, or vibration of the waves at sea The present invention relates to a vibration absorber and a method for absorbing as much as possible to generate a lot of power.

기계공학에서는 진동분리(Vibration Isolation)라 부르며, 크게 세 가지(수동형, 능동형, 반 능동형)으로 분류하는데, 이들의 개념은 도 1 에 표현되어 있다.In mechanical engineering, it is called vibration isolation, and it is classified into three types (passive type, active type, and semi-active type), and the concept thereof is represented in FIG.

강체의 진동을 질량과 용수철, 댐퍼로 구성되어 있다 할 때, 수동형은 탄성계수와 댐핑계수가 고정되어 있어 특정한 주파수(고유 진동수) 근처의 외부진동에는 취약하다. 반면 반능동형은 외부의 진동수에 맞추어 탄성계수 또는 댐핑계수를 조절함으로써 취약한 주파수 부위를 많이 줄일 수 있으나 한계가 있으며, 능동형은 적극적으로 전기구동메커니즘을 써 보다 넓은 주파수 영역의 외부진동으로부터 분리할 수 있으나 에너지를 소모한다는 단점이 있다. 진동으로부터 보호하고자 하는 장비가 가벼울 경우에는 에너지소모를 무시할 수 있겠으나 장비가 클 때 에너지 비용은 무척 중요한 요소가 되어 쉽게 적용할 수 없다.When the vibration of a rigid body is composed of mass, spring and damper, the passive type has a fixed elastic modulus and damping coefficient, which is vulnerable to external vibration near a specific frequency (unique frequency). On the other hand, the semi-active type can reduce the vulnerable frequency part by adjusting the elastic modulus or damping coefficient according to the external frequency, but there are limitations. The active type can be separated from the external vibration in the wider frequency range by actively using the electric drive mechanism. It has the disadvantage of consuming energy. If the equipment to be protected from vibration is light, energy consumption can be ignored. However, when the equipment is large, the energy cost is very important and cannot be easily applied.

본 발명에서는 능동형 진동분리(에너지를 써서 진동을 차단함)에 대한 역발상으로 에너지를 추출하면서 진동을 차단하고자 한다. 외부진동 역시 기계적 운동에너지로서 전기에너지를 소비하여 진동을 분리하기보다 전기 에너지를 생산하므로서 진동을 차단, 즉 진동을 흡수하면서 전기에너지도 얻는 것이다.In the present invention, it is intended to block the vibration while extracting energy as the reverse idea for the active vibration separation (blocking the vibration using energy). External vibration is also mechanical kinetic energy, which consumes electrical energy to produce electrical energy rather than separating vibration, thereby blocking vibration, ie absorbing vibration, and also obtaining electrical energy.

진동으로부터 적극적으로 에너지를 얻는 사례로서 바다의 파도를 이용한 발전 또는 전기자동차(하이브리드 카)의 Shock Absorber로부터 전기를 얻는 것을 들 수 있다.Examples of actively obtaining energy from vibration include generating electricity from a wave in the ocean or from a shock absorber of an electric vehicle (hybrid car).

(종래 문헌 2)(Prior Document 2)

파도를 이용한 발전은 현재 유럽이 연구개발을 주도하고 있으며, 종래 문헌 1 에 그동안 진행된 프로젝트들에 대한 비교평가가 담겨 있다. The development using wave is currently led by R & D in Europe, and literature 1 contains comparative evaluation of the projects in progress.

부표가 수면 위에 부상되어 있으며 파도에 의한 진동을 전력으로 바꾸는 방법은 크게 나누어 해수면과 부유물과의 위상차(높이 차)를 공기의 흐름으로 바꾸어 회전식 터빈을 구동하여 발전하는 방식(OWC:Oscillating Water Column)과 부표의 상하(Heaving) 또는 좌우회전(Pithing)의 움직임을 직접구동방식 선형발전기를 구동하여 발전하는 것(Salter Duck, Direct Drive Heaving Buoy)으로 볼 수 있다.The buoy is floating on the surface of the water, and the method of converting the vibration caused by the wave into electric power is largely divided into a method of generating electricity by driving a rotary turbine by changing the phase difference (height difference) between the sea level and the float (OWC: Oscillating Water Column). Heaving or pithing of the buoys can be seen as driving a direct drive linear generator (Salter Duck, Direct Drive Heaving Buoy).

이러한 발전시스템에서 효율을 높이고자 한다면 부유물과 해수면과의 높이차이가 크도록 하여 공기의 흐름을 크도록 하거나, 선형발전기의 운동자가 파도에 의한 진동의 폭이 클수록 유리하다. 도 2 의 종래 기술인 부표연동 직접구동방식 선형발전기의 운동방정식에서 고유진동수가 파도의 주파수와 일치하도록 하여야 한다.In order to increase the efficiency in such a power generation system, the height difference between the float and the sea level is increased to increase the flow of air, or the greater the width of vibration caused by the wave of the linear generator. In the motion equation of the prior art buoy-linked direct drive linear generator of FIG. 2, the natural frequency should be made to match the frequency of the waves.

따라서 파도의 주파수에 맞추어 고유진동수를 바꾸어 주는 방법으로 잠수함처럼 바닷물을 부표에 넣었다 빼주거나, 용수철의 탄성계수를 바꾸어 주는 방법(에어 스프링을 사용)이 있으나 등부표와 같은 Point Absorber( 부표의 크기가 파도의 파장에 비하여 아주 작음)에서 쓰기에는 제한적이다.Therefore, there is a method of changing the natural frequency according to the frequency of the wave, such as submerging and subtracting seawater like a submarine, or changing the elastic modulus of the spring (using an air spring). Very small compared to the wavelength).

능등형제어인 Latching 방식은 부표를 파도의 진폭이 최대로 될 때까지 붙잡고 있다가 놓아주고, 다시 진폭이 최소로 될 때까지 붙잡고 있다가 놓아 주는 방식이다. 이는 부표를 붙잡고 놓아주기 위한 구조물이 필요하며, 능동형제어를 제대로 하려면 파도의 주파수를 예측하여야 하는데 쉽지 않은 일이다.Latching method, an idiosyncratic control, holds the buoy until the maximum amplitude of the wave is released and then releases it until the amplitude is minimum. This requires a structure for holding and releasing the buoys, and for proper active control, it is difficult to predict the frequency of the waves.

본 발명에서는 외부의 진동을 흡수하기 위한 발전(진동분리) 또는 적극적으로 전기에너지를 얻고자 하는 발전(파력발전,하이브리드카의 쇽업소버)에서 외부 진동의 주파수를 측정하여 실시간 적으로 발전시스템의 동특성을 변환시키어 모든 주파수에 대하여 공진현상을 유도하고자 한다. 따라서 본 발명에서의 기술적 과제는 외부 진동의 주파수를 측정하여 발전시스템의 동특성을 쉬우면서도 빨리 바꾸어 줄 수 있는 메커니즘을 구현하는데에 있다. In the present invention, the dynamic characteristics of the power generation system in real time by measuring the frequency of the external vibration in power generation (vibration separation) or power generation (wave power generation, hybrid car shock absorber) to absorb external vibrations actively By converting, we want to induce resonance for all frequencies. Therefore, the technical problem in the present invention is to implement a mechanism that can easily and quickly change the dynamic characteristics of the power generation system by measuring the frequency of the external vibration.

본 발명에서는 In the present invention

평탄하지 아니한 도로를 달리는 자동차 또는 바다 수면 위에 떠 있는 등부표와 Cars running on uneven roads or buoys floating on the surface of the sea

같은 플랫폼 (1),Same platform (1),

플랫폼의 안 또는 밖에 위치한 직접구동형 선형발전기(2),Directly driven linear generators (2) located inside or outside the platform,

를 기본구성으로 한다.Is the basic configuration.

직접구동 선형발전기는 Direct drive linear generator

전선코일로 이루어진 고정자 (3)Stator consisting of wire coils (2006.01)

영구자석으로 이루어진 운동자 (4)Exercisers made of permanent magnets (4)

운동자의 상하에 부착된 용수철(5)Coil springs attached to the upper and lower sides of the exerciser (5)

운동자의 운동범위를 구속하기도 하고 운동자의 운동방향을 바꾸어 주는 시점을 조절할 수 있도록 위치를 바꿀 수 있는 스톱퍼(6)Stopper (6) which can change the position to constrain the movement range of the exerciser and to adjust the timing of changing the movement direction of the exerciser

들로 구성되어 있다.Consists of

통상적인 용수철-질량 시스템에서의 용수철은 질량으로 하여금 항상 중립위치로 향하도록 하는 가속도적인 운동구속을 하고 있으나, 본 발명에서는 용수철은 운동구속을 하는 것이 아니라 상하 스톱퍼에 접촉할 때 에너지손실 없이 운동방향을 전환하는 역할을 하며, 스톱퍼는 운동자의 운동범위를 구속하기도 하며 운동자의 운동방향 전환시점을 선택할 수 있는 효과가 있다.In the conventional spring-mass system, the spring has an acceleration motion that causes the mass to always be in the neutral position. However, in the present invention, the spring does not restrain the motion but rather the energy direction when it is in contact with the upper and lower stoppers. It serves to switch, the stopper also restrains the movement range of the exerciser and has the effect of selecting the point of time of the movement direction of the exerciser.

따라서 외부진동으로 인한 운동에너지가 손실없이(이론적으로는) 운동방향을 바꿔가며 운동을 계속하며, 운동방향 전환시점을 자유로이 선택할 수 있게 되었다.Therefore, the kinetic energy due to external vibration (in theory) can be changed without changing the direction of movement, and the movement can be freely selected.

능동형 제어 진동분리를 에너지를 소모하면서 하는 것이 아니라 에너지를 얻어 가며 진동을 분리(즉, 진동에너지를 흡수함)할 수 있어 대형 구조물 또는 건물에게도 능동형진동분리를 적용할 수 있게 되었다. 석유에너지의 고갈 및 지구온난화 방지를 위한 하이브리드 카에서 차량진동을 흡수하여 전기로 전환하므로서 추가적인 에너지절감이 가능하며, 파도를 이용한 발전에서 용이하게 전 주파수에 걸쳐 공진을 유도하므로 경제성을 향상시키고, 또한 해수면이 점점 높아져 추가로 방파제를 세워야 하는 곳에서는 수중에 부표를 세우고 발전을 하게 되면 선박의 교통에 장해 를 주지아니하며 파도를 감쇄시킬 수 있게 되었다.Active control vibration separation is not energy consumption but can absorb energy by absorbing energy (i.e. absorbs vibration energy), so active vibration separation can be applied to large structures or buildings. In the hybrid car for depletion of petroleum energy and global warming, it absorbs vehicle vibrations and converts them into electricity, which further reduces energy savings. At higher sea levels, buoying underwater and developing in places where additional breakwaters have to be erected can reduce the waves without disrupting the traffic of the ship.

Claims

To protect equipment and facilities from unwanted unwanted vibrations,

The direct-drive linear generator is composed of a spring-mass system, and a spring is attached to both ends of the movement direction in a mover made of permanent magnets or electromagnets.

System not fastened with stator

In using the direct drive linear generator to extract power from external vibration,

A system in which a spring is attached to both ends of the movement direction of a mover made of permanent magnets or electromagnets but is not fastened to the stator.

In paragraphs 1 and 2,

In order to adjust the exerciser's reciprocating cycle,

How to adjust the position of the stopper located in both directions of the exerciser