KR20100032247A - 와전류를 이용한 진동 감쇠기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 와전류를 이용한 진동 감쇠기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전기 전도성 진동 구조물의 진동을 감쇠하기 위하여, 상기 진동 구조물과 비접촉 상태로 자력 부재를 위치시키는 구조를 포함하는 와전류를 이용한 진동 감쇠기에 관한 것이다.

와전류, 자력 부재, 진동 감쇠기

Description

와전류를 이용한 진동 감쇠기 {Vibration damper by using eddy current}

본 발명은 와전류를 이용한 진동 감쇠기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전기 전도성 진동 구조물의 진동을 감쇠하기 위하여, 상기 진동 구조물과 비접촉 상태로 자력 부재를 위치시키는 구조를 포함하는 와전류를 이용한 진동 감쇠기에 관한 것이다.

가정에서 사용하고 있는 가전제품, 공장에서 운전중인 기계, 그리고 도로에서 달리고 있는 자동차 등에서 발생하는 소음과 진동문제는 사람들의 많은 관심을 끌고 있다. 이런 소음과 진동은 불가피 하지만 최대한 줄여주는 것이 매우 중요하다. 소음과 진동저감에 대한 연구는 많이 진행되어 왔으며 주로 수동 진동감쇠와 능동 진동감쇠로 나눌 수 있다. 수동 진동감쇠방법으로는 주로 점탄성 재료처리(viscoelastic materials treatment)나 와전류 감쇠기(eddy current damper) 등을 사용한 방법들이 있고, 능동 진동감쇠방법으로는 압전재료(piezoceramic)작동기를 사용하거나, 전자석 작동기(electromagnetic actuator)등을 사용한 방법들이 있 다. 점탄성 재료는 넓은 주파수 범위 내에서 감쇠 능력을 갖고 있다. 하지만 온도에 대해서 민감하고 낮은 강성을 가지고 있으므로 담당할 수 있는 변형 에너지 분율이 작다는 단점이 있다.

능동 진동감쇠방법은 그 효과 면에서는 수동 진동감쇠방법보다 우수한 성능으로 보이지만 구현을 위해서는 감지기, 제어기, 구동장치 등 복잡한 제어 장비들을 요구하고 복잡한 제어 알고리즘을 요구하게 된다.

또한, 종래에서는 압전 재료와 외부 분기회로를 진동 제어의 목적으로 사용되었으나, 압전 재료의 가격이 비싸고, 비접촉식 진동 제어가 불가능한 단점을 갖고 있다.

상기와 같이 진동을 제어하기 위한 다양한 방법을 사용하고 있으나, 임의의 형상을 가지는 진동 구조물에 대해서 상기의 방법들을 사용하기 어려운 문제점이 있다. 즉, 점탄성 재료를 부착하거나 다양한 진동제어 장치를 사용하는 방법은 임의의 형상을 가지는 진동 구조물의 진동제어에 적용하기 어려운 경우가 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적은 설치가 용이하고, 비 접촉제어가 가능하며 제조 및 설치단 가가 저렴한 와전류를 이용한 진동 감쇠기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 임의의 형상을 가지는 진동 구조물의 진동 감쇠를 효율적으로 수행할 수 있는 와전류를 이용한 진동 감쇠기를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 전기 전도성 진동 구조물; 및 상기 진동 구조물이 진동할 때 와전류를 형성하기 위한 자력 부재;를 포함하며, 상기 자력 부재는 관통구가 형성되어 있고, 상기 진동 구조물의 일부가 상기 자력 부재의 관통구 내에 비접촉 상태로 위치하는 구조의 와전류를 이용한 진동 감쇠기를 제공한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 진동 구조물은 내부가 비어 있는 튜브 형태인 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 자력 부재는 영구자석 또는 전자석인 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 자력 부재는 둘 또는 그 이상의 개수이고, 각각의 자력 부재는 서로 이격되어 있는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 각각의 자력 부재는 자기장의 방향이 서로 반대가 되도록 같은 극끼리 마주보는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 각각의 자력 부재는 서로 다른 극끼리 마주보는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 자력 부재의 위치를 조절할 수 있는 위치조절수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.

먼저, 본 발명의 와전류를 이용한 진동 감쇠기는 설치가 용이하고, 비 접촉제어가 가능하며 제조 및 설치단가가 저렴한 효과가 있다.

또한, 본 발명의 와전류를 이용한 진동 감쇠기는 임의의 형상을 가지는 진동 구조물의 진동 감쇠를 효율적으로 수행할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.

이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.

그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

도 1에는 본 발명의 제1실시예에 따른 와전류를 이용한 진동 감쇠기의 구조가 모식적으로 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 와전류를 이용한 진동 감쇠기는 진동 구조물(100), 상기 진동 구조물(100)의 주위에 자기장을 형성시켜 상기 진동 구조물(100)이 진동할 때 와전류를 발생시키는 자력 부재(200)를 포함한다.

상기 자력 부재(200)는 관통구가 형성되어 있고, 상기 진동 구조물(100)의 일부가 상기 자력 부재(200)의 관통구 내에 비접촉 상태로 위치한다.

일반적으로, 자기장 내부의 전기 전도성을 가진 부재에 대해 자기장을 변화시키거나, 또는 상기 자기장 내부에서 전기 전도성을 가진 부재가 움직일 때 자속 밀도가 변화되고, 이에 의하여 와전류가 발생한다. 이러한 와전류는 자기장 내에서 움직이는 전기 전도성을 가진 부재의 운동을 방해하는 효과를 나타난다.

따라서, 상기 진동 구조물(100)은 상기 자력 부재(200)에 의해 형성된 자기장 안에서 진동하면서 와전류가 발생되고, 이러한 와전류는 상기 진동 구조물(100)의 운동을 방해하면서 진동이 감쇠하는 작용을 한다.

상기 진동 구조물(100)은 진동을 일으키는 전기 전도성 소재로서 그 소재 및 형상이 특별히 한정되지 않으며, 내부가 비어 있는 구조(110)를 가진 튜브 형태일 때 본 발명에 따른 진동 감쇠 효과가 높게 나타난다.

또한, 본 발명에서는 진동 구조물에 별도의 부재를 부착하거나, 또는 복잡한 장치를 사용하지 않으므로, 임의의 형상을 가지는 진동 구조물에서도 상기와 같이 자력 부재를 비접촉 상태로 위치시키는 것 만으로 간단하게 진동을 감쇠시킬 수 있 다.

상기 자력 부재(200)은 2 개의 자석(202, 204)이 서로 이격되어 있고, 서로 다른 극끼리 마주보는 상태로 배열되어 있다.

도 2에는 도 1의 자석 배열에 따른 자기장의 방향을 나타내는 모식도가 도시되어 있다.

도 2를 도 1과 함께 참조하면, 제 1 자석(202)의 N극으로부터 제 2 자석(204)의 S극으로 자기장의 방향이 나타난다. 이러한 자기장의 방향은 진동 구조물(100)의 진동 방향에 대해 수직으로 작용하게 되고, 따라서, 진도 구조물(100)의 진동 시 자속 밀도의 변화가 크게 되므로 더 큰 와전류를 발생시킨다.

도 3에는 본 발명의 제2실시예에 따른 와전류를 이용한 진동 감쇠기의 구조가 모식적으로 도시되어 있고, 도 4에는 도 3의 자석 배열에 따른 지기장의 방향을 나타내는 모식도가 도시되어 있다.

도 3의 와전류를 이용한 진동 감쇠기는 자력 부재(200')의 자석들(202, 203)이 서로 다른 극끼리 마주보도록 배열되어 있다는 점을 제외하고는 도 1의 구조와 동일하다. 또한, 도 4의 자석 배열에 따른 자기장의 방향은 도 2의 그것과 다르지만, 진동 구조물(100)이 진동하는 범위 내에서의 자기장은 진동 구조물(100)의 진동 방향에 대해 거의 수직으로 작용하므로, 큰 와전류를 발생시킬 수 있다.

상기 자력 부재(200)는 바람직하게 영구자석을 사용하나, 경우에 따라서 전자석이 사용될 수 도 있다.

도 5에는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 와전류를 이용한 진동 감쇠기의 구 조가 모식적으로 도시되어 있다.

도 5를 참조하면, 자력 부재로서 4 개의 자석들(202, 204, 206, 208)을 배열시킨 구조를 사용한 와전류를 이용한 진동 감쇠기로서, 다른 부분의 구조나 작동 원리는 도 1과 유사하다.

즉, 자기장의 세기 및 효율적인 진동 감쇠를 위하여, 도 1, 도 3, 및 도 5에 도시된 구조뿐 만 아니라, 자석을 1 개 위치시킨 구조, 및 둘 이상의 다수의 자석을 포함하는 다양한 구조로도 형성될 수 있다.

도 6에는 도 1의 와전류를 이용한 진동 감쇠기에, 자력 부재의 위치를 조절할 수 있는 위치조절수단이 더 포함된 구조의 모식도이다.

도 6을 참조하면, 자력 부재의 자속 밀도를 조절하여 진동 감쇠를 효율적으로 수행하기 위한 위치조절수단(212, 214)을 포함하고 있으며, 상기 위치조절수단은 자석들(202, 204)에 각각 연결되어 상기 자석들(202, 204)이 진동 구조물(100) 상에서 비접촉 상태로 이동할 수 있는 구조를 이루고 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 와전류를 이용한 진동 감쇠기의 모식도이다;

도 2는 도 1의 자석 배열에 따른 자기장의 방향을 나타내는 모식도이다;

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 와전류를 이용한 진동 감쇠기의 모식도이다;

도 4는 도 3의 자석 배열에 따른 지기장의 방향을 나타내는 모식도이다;

도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 와전류를 이용한 진동 감쇠기의 모식도이다;

도 6은 도 1의 와전류를 이용한 진동 감쇠기에 자력 부재의 위치를 조절할 수 있는 위치조절수단이 더 포함된 구조의 모식도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 진동 구조물 200 : 자력 부재

Claims (7)

1. 전기 전도성 진동 구조물; 및

   상기 진동 구조물이 진동할 때 와전류를 형성하기 위한 자력 부재;를 포함하며,

   상기 자력 부재는 관통구가 형성되어 있고, 상기 진동 구조물의 일부가 상기 자력 부재의 관통구 내에 비접촉 상태로 위치하는 것을 특징으로 하는 와전류를 이용한 진동 감쇠기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 진동 구조물은 내부가 비어 있는 튜브 형태인 것을 특징으로 하는 와전류를 이용한 진동 감쇠기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 자력 부재는 영구자석 또는 전자석인 것을 특징으로 하는 와전류를 이용한 진동 감쇠기.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 자력 부재는 둘 또는 그 이상의 개수이고, 각각의 자력 부재는 서로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 와전류를 이용한 진동 감쇠기.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 각각의 자력 부재는 자기장의 방향이 서로 반대가 되도록 같은 극끼리 마주보는 것을 특징으로 하는 와전류를 이용한 진동 감쇠기.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 각각의 자력 부재는 서로 다른 극끼리 마주보는 것을 특징으로 하는 와전류를 이용한 진동 감쇠기.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 자력 부재의 위치를 조절할 수 있는 위치조절수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 와전류를 이용한 진동 감쇠기.

Images