KR20140123763A - 비접촉식 가동 코일형 구조의 능동 진동 감소 장치 및 능동 진도 감소 방법 - Google Patents

비접촉식 가동 코일형 구조의 능동 진동 감소 장치 및 능동 진도 감소 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 능동 마운트 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 외부 충격도 일정부분 흡수할 수 있으면서 진동 발생체(보통 각종 기관 설비를 비롯하여 펌프 등과 같이 진동을 유발시키는 장치를 일컬음)로부터 전달된 진동을 능동적으로 감소시킬 목적으로 전자기력을 발생시키는 솔레노이드 코일이 수직 방향으로 가해진 진동에 따라서 이동하면서 상호 대면하는 영구 자석과의 자성 제어를 통해 수직 방향으로 가해진 진동을 능동적으로 감소시킬 수 있는 비접촉식 가동 코일형 구조의 능동 진동 감소 장치에 대한 것이다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 진동 발생체로부터 전달된 진동 및/또는 충격을 신속하게 감지하여 발생된 진동 및/또는 충격을 능동적으로 흡수할 수 있다.

Description

비접촉식 가동 코일형 구조의 능동 진동 감소 장치 및 능동 진도 감소 방법{ACTIVE VIBRATION REDUCTION DEVICE AND METHOD USING ELECTRO-MAGNETIC FORCE OF NON-CONTACT MOVING COIL}
본 발명은 능동 마운트 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 외부 충격도 일정부분 흡수할 수 있으면서 진동 발생체(보통 각종 기관 설비를 비롯하여 펌프 등과 같이 진동을 유발시키는 장치를 일컬음)로부터 전달된 진동을 능동적으로 감소시킬 목적으로 전자기력을 발생시키는 솔레노이드 코일이 수직 방향으로 가해진 진동에 따라서 이동하면서 상호 대면하는 영구 자석과의 자성 제어를 통해 수직 방향으로 가해진 진동을 능동적으로 감소시킬 수 있는 비접촉식 가동 코일형 구조의 능동 진동 감소 장치에 대한 것이다.
또한, 본 발명은 전자기력을 발생시키는 솔레노이드 코일이 수직 방향으로 가해진 진동에 따라서 이동하면서 상호 대면하는 영구 자석과의 자성 제어를 통해 수직 방향으로 가해진 진동을 능동적으로 감소시킬 수 있는 비접촉식 가동 코일형 구조의 능동 진동 감소 방법에 대한 것이다.
일반적으로 각종 기계장치가 흔들리는 현상을 진동(vibration)이라 하며, 평형위치를 기준으로 물체가 반복적으로 흔들리는 현상을 뜻한다. 물체에 진동이 발생하는 경우에는 질량의 변위뿐만 아니라 속도에도 변화가 있으며 이는 가속도가 존재함을 의미한다.
만일, 물체에 진동이 발생하게 되면 일정한 힘이 발생하며 이러한 힘은 주변 물체나 지지부위에 불안정한 영향을 끼친다. 일예로 선박의 선체 내에는 각종 기관 설비를 비롯하여 펌프 등과 같이 진동을 유발시키는 장치(이하, 이를 '진동 발생체'라 함)가 다수 설치된다. 진동 발생체로부터 발생된 진동은 선체까지 그대로 전달되어 소음을 발생시키고, 선박의 운항 안정성에 악영향을 끼치게 되므로, 발생된 진동을 효과적으로 감소시키기 위한 진동 감소재가 종종 이용되어 왔다.
이러한 진동 감소재는 통상적으로 고무(rubber) 재질의 부재를 이용하였다. 상기의 진동 감소재는 주로 진동 발생체의 하부에 설치되어 사용되며, 상부로부터 전달된 진동을 재질적인 특성(예: 점탄성)을 통해 어느 정도 흡수하여 진동을 감소시키는 작용을 수행하였다.
다만, 이러한 형태의 진동 흡수재는 진동의 강도에 따라 능동적으로 반응하여 진동을 효과적으로 감소시키기에는 어려움이 있었다.
또한 일반적으로 전자기식 능동 마운트는 주로 차량 엔진용 마운트로 외부 충격 및 반작용력에 대한 효과적인 분산작용이 없는 구조로 외부의 비접촉식 충격(수중 폭발)이 가해졌을 경우에는 능동 마운트가 충격에 견디기 어려운 취약한 구조로 이루어져 있다는 문제점이 있다.
1. 한국등록실용신안번호 제20-0281754호 2. 한국등록특허번호 제10-0802547호 3. 한국공개특허번호 제2003-0083328호 4. 한극등록특허번호 제10-0802547호
본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 외부 충격도 일정부분 흡수할 수 있으면서 진동발생체로부터 전달된 진동을 능동적으로 감소시키려 전자기력을 발생시키는 솔레노이드 코일이 수직 방향으로 가해진 진동에 따라서 이동하면서 상호 대면하는 영구자석과의 자성 제어를 통해 수직 방향으로 가해진 진동을 능동적으로 감소시킬 수 있는 비접촉식 가동 코일형 구조의 능동 진동 감소 장치 및 능동 진도 감소 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 장치의 소형화 및 경량화가 가능하면서도 자속 누설을 줄일 수 있으며, 진동 감소에 필요한 자기력 크기를 향상시킬 수 있는 비접촉식 가동코일형 전자기력을 이용한 구조의 능동형 진동 감소 장치 및 능동 진도 감소 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명은 위에서 제기된 목적을 달성하기 위해, 외부 충격도 일정부분 흡수할 수 있으면서 진동 발생체(보통 각종 기관 설비를 비롯하여 펌프 등과 같이 진동을 유발시키는 장치를 일컬음)로부터 전달된 진동을 능동적으로 감소시킬 목적으로 전자기력을 발생시키는 솔레노이드 코일이 수직 방향으로 가해진 진동에 따라서 이동하면서 상호 대면하는 영구 자석과의 자성 제어를 통해 수직 방향으로 가해진 진동을 능동적으로 감소시킬 수 있는 비접촉식 가동 코일형 구조의 능동 진동 감소 장치를 제공한다.
상기 능동 진동 감소 장치는,
진동 발생체가 설치되는 마운트 부재;
상기 마운트 부재의 하단 중앙에 장착되어 상기 진동 발생체의 진동을 감소시키는 방향으로 동작하도록, 전류 제어에 의해 자기력 및 자기 방향이 조절되는 솔레노이드 코일과, 상기 솔레노이드 코일을 둘러 감싸는 디스크 몸체를 갖는 이동자; 및
상기 솔레노이드 코일과 대면하되 상호 간에 간격을 두고 배치되는 영구자석과, 상기 영구자석을 내주면으로 고정시키며, 상기 진동 발생체의 주변까지 연결되는 환형 몸체를 가지며, 상기 이동자와 달리 설정된 위치상에 고정되는 고정자;
를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 능동 진동 감소 장치는, 상기 진동 발생체로부터 진동에 따른 작용하는 힘을 감지하고 신호를 출력하는 센서 유닛; 및 상기 센서 유닛으로부터 출력된 신호를 피드백 받아 상기 솔레노이드 코일로 공급되는 전류를 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 마운트 부재는, 상기 진동 발생체로부터 발생된 진동을 흡수하도록 고무 재질로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 마운트 부재의 외경으로부터 돌출 구비된 걸림 단부가 상기 환형 몸체로부터 외측으로 연장 형성된 하우징의 상부 단턱에 설치되어 지지되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 이동자는 진동 발생체가 설치되는 마운트 부재의 수직 하방으로 연장 형성되어 진동을 흡수하는 방향으로 이동되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 고정자는 상기 이동자의 외경을 둘러 비접촉 배치되어 위치 고정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, 센서 유닛을 이용하여 진동 발생체로부터 작용하는 힘을 감지하는 힘 감지단계; 감지된 힘을 출력신호로 생성하는 출력 신호 생성 단계; 생성된 출력 신호에 따라 이동자의 극을 변경하는 제어 지령을 생성하는 제어 지령 생성 단계; 및 생성된 제어 지령에 따라 상기 이동자에 전류를 인가하는 전류 인가 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 진동 감소 방법을 제공한다.
이때, 상기 감지된 힘은 수직 상방 또는 수직 하방인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 감지된 힘이 수직 상방이면 상기 이동자는 수직 하방으로 동작하고, 상기 감지된 힘이 수직 하방이면 상기 이동자는 수직 상방으로 동작하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 만일 상기 이동자가 수직 하방으로 동작하면 상기 이동자의 상부는 N극이 되고, 하부는 S극이 되는 것을 특징으로 할 수 있다.
이와 달리, 만일 상기 이동자가 수직 상방으로 동작하면 상기 이동자의 상부는 S극이 되고, 하부는 N극이 되는 것을 특징으로 할 수 있다.
이때, 상기 이동자와 대면하는 고정자의 영구자석은 외측이 N극이 되고, 내측이 S극이 되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 진동 발생체로부터 전달된 진동 및/또는 충격을 신속하게 감지하여 발생된 진동 및/또는 충격을 능동적으로 흡수할 수 있다.
이때, 진동 흡수를 위한 작용력으로서 한 쌍의 자기력을 이용하는데, 상호 대면하되 비접촉 배치되고, 중앙에 배치되는 솔레노이드 코일 몸체를 이동자로 하며, 이의 둘레를 따라 배치되는 영구 자석 몸체를 고정자로 하여 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 효과로서는 특히, 진동 발생체가 설치되는 마운트 부재의 수직 하방으로 이동자가 연장 형성되어 진동을 흡수하는 방향으로 이동하며, 고정자는 상기 이동자의 외경을 둘러 비접촉 배치되어 위치 고정됨으로써, 솔레노이드 코일 몸체의 자속 누설을 막을 수 있으며, 진동 흡수를 위한 작용력의 크기를 향상시킬 수 있다는 점을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 일반적인 진동 흡수재(즉, 마운트 부재)의 크기에 비해 진동 감소 장치의 소형화 및 경량화를 실현할 수 있다는 점을 들 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 비접촉 가동코일형 구조 진동 감소 장치(100)의 부분 절개 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 비접촉 가동코일형 구조 진동 감소 장치가 마운트에 연결된 모습을 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2에서 A-A'축 방향으로 절개하여 비접촉 가동코일형 구조 진동 감소 장치(100)가 마운트에 연결된 모습을 보여주는 반단면 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 비접촉 가동코일형 구조 진동 감소 장치(100)의 제 1 동작을 설명하기 위해 도시한 제 1 작동 상태도이다.
도 5는 도 4에 도시된 제 1 동작에 따라 센서 유닛(160,160′)을 이용하여 진동 발생체(S)로부터 발생한 힘(F1)을 감지하여 이동자(110)의 자기장을 제어하는 개념을 보여주는 회로 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 비접촉 가동 코일형 구조 진동 감소 장치의 제 2 동작을 설명하기 위해 도시한 제 2 작동 상태도이다.
도 7은 도 6에 도시된 제 2 동작에 따라 센서 유닛(160,160′)을 이용하여 진동 발생체(S)로부터 발생한 힘(F2)을 감지하여 이동자(110)의 자기장을 제어하는 개념을 보여주는 회로 블럭도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 센서 유닛을 이용하여 진동 발생체로부터 발생한 힘을 감지하여 이동자의 자기장을 제어하는 과정을 보여주는 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.
제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 비접촉식 가동 코일형 구조의 능동 진동 감소 장치 및 능동 진도 감소 방법을 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 비접촉 가동코일형 구조 진동 감소 장치(100)의 부분 절개 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 비접촉 가동코일형 구조 진동 감소 장치(이하, 간략히 '진동 감소 장치'라 지칭함)가 마운트에 연결된 모습을 보여주는 사시도이고, 도 3은 도 2에서 A-A'축 방향으로 1/2 절개하여 진동 감소 장치(100)가 마운트에 연결된 모습을 보여주는 반단면 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 병행 참조하면, 진동 감소 장치(100)는 마운트 부재(210)의 하단 중앙에 배치되며 진동을 감소시키는 방향으로 이동하는 이동자(110), 상기 이동자의 외주를 둘러 대면하되 이격 배치되는 고정자(130)를 포함한다.
이동자(110)는, 마운트 부재(210)의 하단 중앙에 장착되며 전류 제어에 의해 자기력 및 자기 방향이 조절되는 솔레노이드 코일(120)과, 상기 솔레노이드 코일을 둘러 감싸는 디스크 몸체(111)를 포함하여 구성된다.
솔레노이드 코일(120)은 외부로부터 전류를 공급 받아 자기력을 발생시키며, 권취 코일(121)을 통해 공급되는 전류의 방향에 따라 솔레노이드 코일(120)은 자기장이 변화된다.
이러한 솔레노이드 코일(120)은 제작 시 고려된 권선 사양에 따라 그 직경 및 감기는 횟수가 선택될 수 있는 데, 구체적인 예로 Φ1.3mmㅧ270턴의 권취 사양에 따라 제작될 수 있다.
다만, 이러한 권선 사양은 하나의 예시에 불과할 뿐, 본 발명의 범주를 제한하지 않는다. 예를 들면, 진동 감소 장치(100)는 용도 및 성능을 고려하여 적절한 권선 사양으로 선택하여 제작할 수 있으며, 이때 권취 코일(121)의 직경 및 감기는 횟수를 적절히 조절할 수 있다.
디스크 몸체(111)의 상부면은 진동 발생체(미도시)가 설치되는 마운트 부재(210)의 하부면과 연결된다. 이와 달리 디스크 몸체(111)의 하부면은 하부에 빈 공간을 두고 일정 높이 상에 거치된다.
여기서, 상기 디스크 몸체(111)가 이러한 구조로 거치될 수 있는 이유는 마운트 부재(210)의 걸림 단부(도 3의 215), 하우징의 상부 단턱(도 2의 11) 간의 지지 구조에 의해 가능해 진다.
상술한 바와 같이, 상기 이동자(110)는 자기력 및 자기 방향을 조절할 수 있는 솔레노이드 코일(120)과, 상기 솔레노이드 코일을 감싸는 디스크 몸체(111)로 구성되어, 진동의 방향에 따라 전류 방향이 조절됨에 따라 후술될 고정자(130)의 영구자석(140)과의 자기력 관계(즉, 인력 및 척력 관계)에 의해 상하로 이동한다.
한편, 고정자(130)는, 전술한 솔레노이드 코일(120)과 대면하되 이격하여 배치되는 영구자석(140)과, 상기 영구자석(140)을 내주면으로 고정시키며 진동 발생체의 주변(즉, 진동이 전달되는 주변부)까지 연결되는 환형 몸체(131)를 포함하여 구성된다.
영구자석(140)은 주지된 바와 같이 일정한 방향으로 자기 방향이 정해진 자석 부재로서, 이의 재질 및 특징에 관하여는 이미 널리 알려져 있음으로 부연 설명은 본 발명의 명확한 이해를 위해 생략하기로 한다.
다만, 고정자(130)를 구성하는 영구자석(140)은 상기 솔레노이드 코일(120)[더 구체적으로는 솔레노이드 코일(120)을 감싸고 있는 디스크 몸체(111)]의 외측으로 일정 간격을 두고 이격 배치되는 데 특징이 있다. 이를 '비접촉 가동코일형 구조'라 지칭한다.
여기서, '비접촉 가동코일형 구조'는 본 발명의 일실시예에 따른 진동 감소 장치(100)가 진동 발생체(도 4의 도면부호 S 참조)로부터 전달된 진동을 흡수하는 과정에서, 충격에 의한 최대 변형이 발생되는 것을 감안한 구조이다.
다시 말해, 진동 감소 장치 내의 충격에 의한 최대 변형을 고려하여 고정자(130)와 이동자(110) 간의 직접적인 접촉을 방지한 것이다.
또한, 영구자석(140)의 자기장의 방향은 도시된 실시예의 자기장 방향(즉, 도 4 및 도 6에 도시된 영구자석의 N, S 방향)과 다른 형태를 가질 수 있다. 이 경우에는 솔레노이드 코일(120)을 통해 공급되는 전류의 방향을 반대로 제어함으로써 동일한 진동 흡수 효과를 확보할 수 있다.
그리고 환형 몸체(131)는 이동자(110)의 외곽을 둘러 이격 배치되는 영구자석(140)의 위치를 고정시켜주는 부재로서, 환형 즉, 고리 형상으로 제작될 수 있다.
이에 더하여, 이러한 환형 몸체(113)의 상단은 도 2 및 도 3을 참조하여 확인할 수 있듯이 하우징(10)의 상부 단턱(11)에 연결 고정된다. 하우징(10)은 진동발생체의 주변으로 연결 고정되어 본 발명의 일실시예에 따른 진동 감소 장치(100)를 장착시키는 부재이다. 특히, 주변과의 설치면에 비해 상향으로 돌출되는 구조를 갖는다.
이러한 하우징(10)의 구조는 도 2를 참조하여 확인할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 하우징 상부 단턱(11)의 중앙에는 진동 발생체가 설치되는 마운트 부재(210)가 삽입 연결된다.
그리고 하우징 상부 단턱(11)의 외측 가장자리를 통해 하우징 측부(13)가 벽면 형태로 구비되며, 하우징 측부(13)의 하단을 통해 설치 면과 마주하여 외측 방향으로 수평 연장되는 하우징 하부(15)가 구비된다.
그리고 앞서 간략히 설명한 바와 같이, 상기 하우징 상부 단턱(11)의 중앙으로 삽입되는 마운트 부재의 걸림 단부(도 3의 215 참조)는 하우징 상부 단턱(11)에 마련된 삽입 구간의 크기보다 직경이 확장 형성되어, 용이하게 거치되는 형태를 지닐 수 있다.
더 나아가, 마운트 부재(210)의 걸림 단부(도 3의 215)는 하우징 상부 단턱(11)에 별도의 체결수단, 예를 들면 볼트(B)에 의해 고정될 수 있다. 또한, 각각의 하우징의 세부 구성 역시 볼트(B)와 같은 체결 수단에 의해 구조적으로 조립되는 구조를 가질 수 있다. 물론, 이러한 체결수단으로 볼트(B)를 예시했으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 나사, 리벳 구조등도 가능하다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 마운트 부재(210)에는 걸림 단부(215) 이외에도 마운트 부재(210)의 측벽 외관을 형성하는 마운트 부재 측부(213)와, 실제 진동 발생체가 마운팅되는 마운트부(211)가 형성된다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 비접촉 가동코일형 구조 진동 감소 장치(100)의 제 1 동작을 설명하기 위해 도시한 제 1 작동 상태도이고, 도 5는 도 4에 도시된 제 1 동작에 따라 센서 유닛(160,160′)을 이용하여 진동 발생체(S)로부터 발생한 힘(F1)을 감지하여 이동자(110)의 자기장을 제어하는 개념을 보여주는 회로 블럭도이다.
우선 도 4를 참조하면, 진동 발생체가 설치되는 마운트 부재(210); 상기 마운트 부재의 하단 중앙에 장착되어 상기 진동 발생체의 진동을 감소시키는 방향으로 동작하도록, 전류 제어에 의해 자기력 및 자기 방향이 조절되는 솔레노이드 코일(120)과, 상기 솔레노이드 코일(120)을 둘러 감싸는 디스크 몸체(111)를 갖는 이동자(110); 및 상기 솔레노이드 코일(120)과 대면하되 상호 간에 간격을 두고 배치되는 영구자석(140)과, 상기 영구자석(140)을 내주면으로 고정시키며, 상기 진동 발생체의 주변까지 연결되는 환형 몸체(131)를 가지며, 상기 이동자(110)와 달리 설정된 위치상에 고정되는 고정자(130);를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 감소 장치(100)가 도시된다.
이러한 진동 감소 장치(100)는 하우징(10)의 상부 단턱(11)에 의해 마운트 부재(210)의 걸림 단부(215)에 의해 조립 고정된다.
또한, 이동자(110)와 마운트 부재(210)의 중앙에는 중공(H)이 형성되어 있고, 영구자석(140)을 환형 몸체(131)의 내주면에 고정시키기 위해 영구자석 연결부(131a)가 구성된다.
특히, 도 4는 진동 발생체(S)로부터 상향으로 힘(F1)이 가해진 경우에 진동 감소 장치(100)에서 구현되는 동작(이를 '제 1 동작'이라 함)을 나타낸 것이다.
이와 달리, 후술하는 도 6은 진동 발생체(S)로부터 하향으로 힘(F2)이 가해진 경우 진동 감소 장치(100)에서 구현되는 동작(이를 '제 2 동작'이라 함)을 나타낸 것이다. 이에 대하여는 후술하기로 한다.
도 4 및 도 5를 참조하여, 진동 감소 장치(100)의 제1동작이 구현되는 작동 상태를 계속 설명하기로 한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 진동 감소 장치(100)는, 앞서 도 1 내지 도 3을 통해 설명한 세부 구성 이외에, 하우징(10)의 상부 단턱(11)에 구비된 센서 유닛(160, 160')과, 상기 센서 유닛(160, 160')으로부터 신호를 전달 받아 제어하는 제어부(도 5의 510)의 구성이 더 포함될 수 있다.
센서 유닛(160, 160')은 도시된 바와 같이, 하우징 상부 단턱(11)을 통해 구비될 수 있으며, 이와 다른 배치 형태를 가져도 무방하다. 센서 유닛(160, 160')은 진동 발생체(S)로부터 발생된 진동을 감지하고 신호를 출력한다.
구체적인 예로서, 가속도 센서를 이용할 수 있다. 이러한 가속도 센서는 주지된 기술 사항으로서 동종 업계에서 관용적으로 이용되고 있는 것이라면 어떤 종류 및 형태를 이용하여도 무방하다.
제어부(도 5의 510)는 상기 센서 유닛(160, 160')의 출력 신호에 따라 솔레노이드 코일(120)로 공급되는 전류를 제어하도록 제어 지령을 인가한다. 이에 따라 솔레노이드 코일(120)을 통해 발생되는 자기력의 방향 및 세기가 조절되며, 진동발생체(S)로부터 발생된 진동을 액티브하게 흡수하게 해준다.
도 4의 경우, 진동 발생체(S)로부터 발생된 진동에 의해 수직 상방으로의 힘(F1)이 작용한 모습을 나타내었다. 이 경우, 센서 유닛(160, 160')은 해당 방향으로 작용하는 힘(F1)을 감지한 후, S1의 출력 신호를 발생시킨다.
도 5를 참조하면, 상기 센서 유닛(160, 160')으로부터 발생된 출력 신호 S1은 제어부(510)로 전달되게 되며, 제어부(510)는 권취 코일(도 4의 121)의 도시된 방향으로 전류가 인가될 수 있도록 제어 지령 C1을 전달한다. 그리고 상기 C1의 제어지령은 전원부(520)를 제어하여 이동자(도 4의 110)의 상부가 N극이 되며, 하부가 S극이 되도록 자기장을 제어한다.
이 경우, 영구자석(도 4의 140)의 외측은 N극으로 고정되며, 내측이 S극으로 고정되었다고 가정할 경우, 상기 이동자(110)는 위치 고정된 고정자(130)와의 사이에서 수직 하방으로 이동되는 움직임을 구현하게 된다.
이는 이동자(110)에 의한 수직 하방의 힘(즉, f1)이 발생되었음을 의미하며, 그 결과 진동에 의해 수직 상방으로 발생된 힘은 상기 이동자(110)에 의한 수직 하방의 힘에 의해 감소되어 진동이 능동적으로 흡수된다.
도 6은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 비접촉 가동 코일형 구조 진동 감소 장치의 제 2 동작을 설명하기 위해 도시한 제 2 작동 상태도이고, 도 7은 도 6에 도시된 제 2 동작에 따라 센서 유닛(160,160′)을 이용하여 진동 발생체(S)로부터 발생한 힘(F2)을 감지하여 이동자(110)의 자기장을 제어하는 개념을 보여주는 회로 블럭도이다. 즉, 도 6 및 도 7은 도 4 및 도 5의 반대의 경우로서, 진동 감소 장치(100)의 제 2 동작이 구현되는 작동 상태를 살펴보기로 한다.
도 6 및 도 7의 경우, 진동 발생체(S)로부터 발생된 진동에 의해 수직 하방으로의 힘(F2)이 작용한 모습을 나타내었다. 이 경우, 센서 유닛(160, 160')은 해당 방향으로 작용하는 힘을 감지한 후, S2의 출력 신호를 발생시킨다.
상기 센서 유닛(160, 160')으로부터 발생된 출력 신호 S2는 제어부(도 의 510)로 전달되게 되며, 제어부(510)는 권취 코일(121)의 도시된 방향으로 전류가 인가될 수 있도록 제어 지령 C2를 전달한다.
상기 C2의 제어지령은 전원부(520)를 제어하여 이동자(110)의 하부가 N극이 되며, 상부가 S극이 되도록 자기장을 제어한다.
이 경우, 영구자석(도 6의 140)은 앞서 도 4에서 살펴본 바와 동일하게, 고정자(130)의 외측은 N극으로 고정되며, 고정자의 내측이 S극으로 고정되었다고 가정할 수 있다.
이때, 상기 이동자(110)는 위치 고정된 고정자(130)와의 사이에서 수직 상방으로 이동되는 움직임을 구현하게 된다. 이는 이동자(110)에 의한 수직 상방의 힘(즉, f2)이 발생되었음을 의미하며, 그 결과 진동에 의해 수직하방으로 발생된 힘은 상기 이동자(110)에 의한 수직 상방의 힘에 의해 감소되어 진동이 능동적으로 흡수된다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 센서 유닛을 이용하여 진동 발생체로부터 발생한 힘을 감지하여 이동자의 자기장을 제어하는 과정을 보여주는 흐름도이다. 즉, 도 4 내지 도 7에 도시된 절차를 이해 쉽게 설명하면 다음과 같다.
센서 유닛(160, 160')을 이용하여 진동 발생체(S)로부터 작용하는 힘을 감지한다(단계 S800). 부연하면, 진동 발생체(S)로부터 진동이 발생할 경우 어느 방향으로 힘(F1 또는 F2)이 발생하는 지를 감지한다.
작용하는 힘이 되면, 센서 유닛(160, 160')은 감지된 힘을 출력신호로 생성하고 제어부(510)에 전송한다(단계 S810).
제어부(510)는 생성된 출력 신호에 따라 감지된 힘(F1 또는 F2)에 대향하는 반대 방향의 힘(f1 또는 f2)을 생성하기 위해 이동자의 극을 변경하는 제어 지령을 생성하고, 이를 전원부(도 5 또는 도 7의 510)에 제어 지령을 전달한다(단계 S830).
전원부(510)는 생성된 제어 지령에 따라 상기 이동자(110)에 전류를 인가함으로써 이동자(110)의 솔레노이드 코일(도 4 및 도 6의 120)의 자기장을 변화시킨다(단계 S840).
부연하면, 상기 이동자(110)가 수직 하방으로 동작하는 경우, 상기 이동자(110)의 상부는 N극이 되고, 하부는 S극이 된다.
이와 반대로, 상기 이동자(110)가 수직 상방으로 동작하는 경우, 상기 이동자(110)의 상부는 S극이 되고, 하부는 N극이 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의하면, 진동발생체로부터 전달된 진동 및/또는 충격을 신속하게 감지하여 발생된 진동 및/또는 충격을 능동적으로 흡수할 수 있다. 이때, 진동 흡수를 위한 작용력으로서 한 쌍의 자기력을 이용하는데, 상호 대면하되 비접촉 배치되고, 중앙에 배치되는 솔레노이드 코일 몸체를 이동자로 하며, 이의 둘레를 따라 배치되는 영구 자석 몸체를 고정자로 하여 형성될 수 있다.
특히, 이동자는 진동 발생체가 설치되는 마운트 부재의 수직 하방으로 연장 형성되어 진동을 흡수하는 방향으로 이동하며, 고정자는 상기 이동자의 외경을 둘러 비접촉 배치되어 위치 고정된다. 이로써, 솔레노이드 코일 몸체의 자속 누설을 막을 수 있으며, 진동 흡수를 위한 작용력의 크기를 향상시킬 수 있다.또한, 본 발명의 일실시예에 의하면, 종래의 진동흡수재(즉, 마운트 부재)의 크기에 비해 진동 감소 장치의 소형화 및 경량화를 도모할 수 있다.
S: 진동발생체(또는 펌프)
S1, S2: 감지 신호
C1, C2: 전류 제어 지령
10: 하우징
11: 하우징 상부 단턱 13: 하우징 측부
15: 하우징 하부
100: 진동 감소 장치
110: 이동자 111: 디스크 몸체
120: 솔레노이드 코일 121: 권취 코일
130: 고정자 131: 환형 몸체
131a: 영구자석 연결부 140: 영구자석
160, 160′: 센서 유닛
170: 제어부
210: 마운트 부재
211: 마운트 부재 상부 213: 마운트 부재 중앙부
215: 마운트 부재 걸림 단부
510: 제어부
520: 전원부

Claims (11)

  1. 진동 발생체가 설치되는 마운트 부재;
    상기 마운트 부재의 하단 중앙에 장착되어 상기 진동 발생체의 진동을 감소시키는 방향으로 동작하도록, 전류 제어에 의해 자기력 및 자기 방향이 조절되는 솔레노이드 코일과, 상기 솔레노이드 코일을 둘러 감싸는 디스크 몸체를 갖는 이동자; 및
    상기 솔레노이드 코일과 대면하되 상호 간에 간격을 두고 배치되는 영구자석과, 상기 영구자석을 내주면으로 고정시키며, 상기 진동 발생체의 주변까지 연결되는 환형 몸체를 가지며, 상기 이동자와 달리 설정된 위치상에 고정되는 고정자;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 진동 감소 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 진동 발생체로부터 진동에 따른 작용하는 힘을 감지하고 신호를 출력하는 센서 유닛; 및
    상기 센서 유닛으로부터 출력된 신호를 피드백 받아 상기 솔레노이드 코일로 공급되는 전류를 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 진동 감소 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 마운트 부재는, 상기 진동 발생체로부터 발생된 진동을 흡수하도록 고무 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 능동 진동 감소 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 마운트 부재의 외경으로부터 돌출 구비된 걸림 단부가 상기 환형 몸체로부터 외측으로 연장 형성된 하우징의 상부 단턱에 설치되어 지지되는 것을 특징으로 하는 능동 진동 감소 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 이동자는 진동 발생체가 설치되는 마운트 부재의 수직 하방으로 연장 형성되어 진동을 흡수하는 방향으로 이동되는 것을 특징으로 하는 능동 진동 감소 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 고정자는 상기 이동자의 외경을 둘러 비접촉 배치되어 위치 고정되는 것을 특징으로 하는 능동 진동 감소 장치.
  7. 센서 유닛을 이용하여 진동 발생체로부터 작용하는 힘을 감지하는 힘 감지단계;
    감지된 힘을 출력신호로 생성하는 출력 신호 생성 단계;
    생성된 출력 신호에 따라 이동자의 극을 변경하는 제어 지령을 생성하는 제어 지령 생성 단계; 및
    생성된 제어 지령에 따라 상기 이동자에 전류를 인가하는 전류 인가 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 진동 감소 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 감지된 힘은 수직 상방 또는 수직 하방인 것을 특징으로 하는 능동 진동 감소 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 감지된 힘이 수직 상방이면 상기 이동자는 수직 하방으로 동작하고,
    상기 감지된 힘이 수직 하방이면 상기 이동자는 수직 상방으로 동작하는 것을 특징으로 하는 능동 진동 감소 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 이동자가 수직 하방으로 동작하는 경우, 상기 이동자의 상부는 N극이 되고, 하부는 S극이 되고,
    상기 이동자가 수직 상방으로 동작하는 경우, 상기 이동자의 상부는 S극이 되고, 하부는 N극이 되는 것을 특징으로 하는 능동 진동 감소 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 이동자와 대면하는 고정자의 영구자석은 외측이 N극이 되고, 내측이 S극이 되는 것을 특징으로 하는 능동 진동 감소 방법.
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