KR101337710B1

KR101337710B1 - 기계 설비의 진동 댐핑 및 발전 시스템

Info

Publication number: KR101337710B1
Application number: KR1020110044389A
Authority: KR
Inventors: 정병진; 김덕영; 김태영; 김택영; 박준형; 이관보
Original assignee: 정병진; 김덕영; 이관보; 김택영; 박준형; 김태영
Priority date: 2011-05-12
Filing date: 2011-05-12
Publication date: 2013-12-06
Also published as: KR20120126522A

Abstract

본 발명은 기계 설비의 진동 댐핑 및 발전 시스템에 관한 것으로, 특히 세탁기나 자동차 등 가동 중에 진동을 수반하는 각종 기계 설비에 적용하여 진동을 저감시키거나 기계 설비로부터 진동에너지를 전력으로 회수할 수 있도록 한 기계 설비의 진동 댐핑 및 발전 시스템을 개시한다.
본 발명은 기계 설비의 일측에 고정되어 진동하는 진동체의 둘레에 고정체를 설치하되, 진동체에 자력발생수단을 설치하고, 진동체의 진동 방향을 억제하는 방향으로 자력이 형성되도록 고정체의 권선부에 전력을 공급함으로써 진동체의 진동을 감쇄시킬 수 있게 하여 권선부의 자력으로 고정체의 진동을 억제함으로써 결과적으로 차량이나 세탁기의 경우 정숙한 주행이나 운전이 가능하게 되는 것이고, 필요한 경우 진동체의 진동 동력을 고정체에서 효과적으로 회수 할수도 있게 되는 유용한 효과가 있다.

Description

기계 설비의 진동 댐핑 및 발전 시스템{ Vibration Damping and Power Generation System of Mechanical Equipment }

본 발명은 기계 설비의 진동 댐핑 및 발전 시스템에 관한 것으로, 특히 세탁기나 자동차 등 가동 중에 진동을 수반하는 각종 기계 설비에 적용하여 진동을 저감시키거나 기계 설비로부터 진동에너지를 전력으로 회수할 수 있도록 한 기계 설비의 진동 댐핑 및 발전 시스템에 관한 것이다.

종래에도 차량 등 각종 기계 설비에서 그 진동력을 전력으로 회수하기 위한 시도가 제안되었다. 그 대표적인 예를 대한민국 공개특허 2003-39692(발명의 명칭: 차량 현가장치를 이용한 보조 발전기; 이하 "인용발명1"이라 함)에 의하여 살펴 볼 수 있다.

이러한 인용발명1은 도 1로 보인 바와 같이 차량의 범프와 리바운드에 의해 상, 하로 진동하는 쇽업소버(S)의 진동에너지를 전기에너지로 변환시켜 전기 장치의 전원으로 사용하면서 차량의 배터리를 충전할 수 있는 보조 전원을 발생하는 전원발생기(1)가 구비된 차량 현가장치가 구비된 것이며, 구체적으로는 상, 하로 가해지는 진동에 의해 인장, 압축되면서 전하를 방출하는 피에조 효과를 발생하는 피에조일렉트릭 매터리얼이 쇽업소버(S)의 상, 하부 스트럿(Su, Sb)사이에 고정단(1a, 1b)을 매개로 수직하게 장착되면서 그 양단이 보조배터리(2)에 연결되어 발생된 전기가 충전되도록 하여서 된 것이다. 그러므로, 이러한 인용발명1에 의하면, 차량의 주행중 발생하는 쇽업소버의 상, 하 진동에 의해 인장, 압축되면서 전하를 방출하는 피에조효과를 발생하는 전원발생기(1)를 통해 전원이 충전되는 보조배터리를 구비하여 차량의 범퍼와 리바운드에 따른 쇽업소버의 상, 하 진동 에너지를 전기에너지로 변환시켜 전기 장치의 전원으로 사용하면서 차량의 배터리를 충전할수 있는 보조 전원을 제공할 수 있는 효과를 얻게 되는 것이다.

반면에 이러한 인용발명1은 피에조 소자를 사용하는 것이므로, 차량의 인장 및 압축에너지에 의하여 발생시키는 전하량이 미미하여 배터리를 충전시키기에는 역부족이어서 실용화되지 못하고 있는 실정이며, 피에조 소자의 압전판에 차량의 주행 진동에 의한 막대한 충격력이 가하여져 쉽게 손상될 우려가 높은 것이어서 더 더욱 실용화되지 못하고 있는 실정이다.

아울러, 또 다른 형태의 진동 에너지를 전력화하기 위한 시도가 대한민국 등록특허 496621(발명의 명칭: 진동 에너지의 전력 변환 장치; 이하 '인용발명2'라 함)가 제안된 바 있다.

이러한 인용발명2는 도 2로 보인 바와 같이 동력계의 구동상태에서 발생하는 진동에너지를 전기적으로 변환하기 위한 진동 에너지의 전력 변환 장치에 있어서,

상기 구동계의 구동상태에서의 진동이 전달되는 봉 형상 자석부와,

상기 자석부를 권취하도록 나선형으로 권취된 코일부와,

상기 자석부와 코일부 사이에 설치되고, 비진동 상태에서 자석부를 상기 코일부의 나선형 내의 축방향에 있어서의 중립위치에 유지하는 동시에, 진동 상태에서 상기 코일부로의 진동 전달을 감쇠시키는 완충부와,

상기 구동계의 진동에 의해 상기 자석부가 상기 코일부의 나선형 축선방향을 따라 왕복 이동할 때 발생하는 자계의 변화에 의해 상기 코일부의 권선으로 흐르는 전류를 취출하기 위한 전기 배선부를 포함하고, 자석의 양단에 각각 완충부가 있어, 이 완충부가 자석의 양단의 각각을, 자석이 코일부에 대하여 진동하도록, 지지하고 있고, 진동이 상기 코일부에 직접 가해지도록 하여서 된 것이다.

그러므로, 이러한 인용발명2에 의하면 동력계가 작동을 개시할 때, 동력계에서 진동이 발생한다. 이 진동은 부착물(12)을 통해 발전코일(14)로 전달된다. 또, 동력계의 진동이 불균일한 경우, 예컨대, 액츄에이터의 주기적 동작에 따라 진동의 진폭이 큰 경우, 일부 손실을 각오하여 진동 전달계에 버퍼 등을 설치하여 진폭을 완화시켜도 좋다.

발전코일(14)로 진동이 전달될 때, 이 진동은 한 쌍의 압축 코일 스프링 (26)(28)을 통해 자석체(20)로 전달된다. 이 때문에, 자석체(20)는 관성의 법칙에 따라, 발전코일(14) 사이를 상대 이동한다. 또, 이 상대 이동시에 철심(16)의 내주에 미끄럼 이동되지만, 베어링 등으로 마찰 계수를 거의 'O'으로 할 수 있기 때문에 매끄럽게 미끄럼 이동한다.

이 발전코일(14)과 자석체(20)의 상대 이동에 의해, 자계에 변화가 발생한다. 자계의 변화가 발생하면 전자유도에 의한 기전력이 발생하고, 전류가 전선재료(18)로 흐르게 되어 전력을 발생시키게 되는 것이다.

이와 같이 하여 인용발명2는 상하에 배치된 압축코일스프링(26, 28)과 스프링의 중심축 상으로 상,하에 배치된 자석체(20)와 자석체(20)에 끼워져 각종 기계 설비에 고정되어 상하로 진동하는 발전코일(14)에 의하여 발전코일(14)에는 역기전력이 유기됨에 따라 발전하게 되어 전력을 얻을 수 있게 되고, 압축코일스프링(26, 28)에 의하여 진동을 감쇠시킬 수 있게 되는 효과가 있는 것이다.

반면에 이러한 인용발명2는 압축코일스프링(26, 28)에만 의존하여 발전코일(14)의 진동을 감쇠시키는 것이므로, 발전코일(14)이 고정된 기계 설비의 진동을 감쇠에는 한계가 있을 뿐만 아니라, 압축코일스프링(26, 28)의 탄성은 기계 설비의 진동을 억제하여 진동에너지를 흡수하므로, 발전코일(14)에 의한 발전 효율의 저하가 불가피하게 되는 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허 2003-39692(발명의 명칭: 차량 현가장치를 이용한 보조 발전기) 대한민국 등록특허 496621(발명의 명칭: 진동 에너지의 전력 변환 장치)

본 발명의 목적은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 고정된 요소인 지지체에 고정되며, 내부에 습동홈이 구비된 고정체와, 진동하는 기계 설비의 일측에 고정되어 기계 설비와 함께 진동하며, 영구자석으로 된 자력 발생 수단이 구비된 진동체와, 상기 고정체의 습동홈 둘레를 감는 권선부와, 마이크로프로세서에 의해 스위칭되어 상기 마이크로프로세서에 의하여 작동되는 구동회로에 의한 전력를 상기 권선부로 전달되도록 하거나 상기 권선부에서 발생되는 전력을 충전배터리로 전달되도록 하는 셀렉터가 구성되고,

상기 기계 설비의 진동 시 상기 진동체의 자력 발생 수단이 상기 고정체의 습동홈에 출입되도록 상기 고정체와 진동체가 결합되므로 상기 마이크로프로세서의 제어에 따라 권선부에 전력이 공급되어 권선부가 자화되면서 상기 습동홈에 출입되는 상기 영구자석의 진동을 억제하여 댐핑 계수를 증가시켜 진동을 흡수하도록 하고, 권선부에서 발전되는 전력은 배터리에 저장하도록 하여서 된 기계 설비의 진동 댐핑 및 발전 시스템을 제공함에 있다.

아울러, 본 발명은 진동체에 영구자석이나 전자석을 부착하고, 진동체의 진동에 따라 고정된 위치의 고정체에서 역기전력이 유기되도록 하여 효율적인 전력 생산이 가능하도록 하여서 된 기계 설비의 진동 댐핑 및 발전 시스템을 제공함에 있다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여 고정된 요소인 지지체에 고정되는 고정체와, 상기 지지체와는 별체로 된 기계 설비의 일측에 고정되어 진동하는 진동체와, 상기 진동체가 고정체와 동일축상에서 습동가능하도록 결합된 상태에서 진동하도록 하되, 상기 진동체를 영구자석으로 된 자력발생수단으로 하고, 상기 고정체는 권선부로 하며, 마이크로프로세서에 의하여 작동되는 구동회로에 의한 전력이 상기 권선부에 공급되도록 하여 권선부가 자화되면서 영구자석의 진동을 억제하여 댐핑계수를 증가시켜 진동을 흡수할 수 있도록 하여서 된 기계 설비의 진동 댐핑 및 발전 시스템을 제안하여서 된 것이다.

이와 같이 하여 본 발명은 기계설비에 부착되어 진동하는 진동체를 마이크로프로세서에 의하여 작동되는 구동회로에 의하여 권선부의 자력으로 고정체의 진동을 억제함으로써, 결과적으로 차량이나 세탁기의 경우 정숙한 주행이나 운전이 가능하게 되는 것이고, 선택적으로 진동체의 진동 동력을 고정체에서 효과적으로 회수 할 수도 있게 되는 유용한 효과가 있다.

도1은 종래의 차량 현가장치를 이용한 보조 발전기를 예시한 설명도.
도2는 종래의 진동 에너지의 전력 변환 장치를 보인 설명도.
도3은 본 발명에 의한 기계 설비의 진동요소와 지지체 사이에 고정된 진동체가 상승하여 고정체와의 간격이 벌어진 상태의 기구적 구성을 보인 종단면도.
도4는 본 발명에 의한 기계 설비의 진동요소와 지지체 사이에 고정된 진동체가 하강하여 고정체와의 간격이 벌어진 상태의 기구적 구성을 보인 종단면도.
도5는 본 발명에서 진동을 댐핑시키는 가장 기본적인 형태를 보인 회로도.
도6 a)는 본 발명에 의한 댐핑 기능을 설명하기 위한 개념도로 진입하려는 영구자석에 권선부가 저항하는 상태의 설명도.
도6 b)는 본 발명에 의한 댐핑 기능을 설명하기 위한 개념도로 이탈하려는 영구자석을 권선부가 흡인하는 상태의 설명도.
도7은 본 발명에 의한 댐핑 기능과 발전 기능을 선택할 수 있는 기본적인 형태를 보인 회로도.
도8은 다른 실시예로써 권선부가 듀얼 와인딩 타입으로 되고, 댐핑 기능을 구현하기 위한 회로도.
도9는 다른 실시예로서 듀얼 와인딩 타입 권선부에 의하여 선택적으로 댐핑과 발전기능을 구현할 수 있도록 회로도.
도10은 도5에 도시된 영구자석을 전자석으로 대체한 실시예를 보인 회로도.
도11은 도7에 도시된 영구자석을 전자석으로 대체한 실시예를 보인 회로도.
도12는 도8에 도시된 영구자석을 전자석으로 대체한 실시예를 보인 회로도.
도13은 도9에 도시된 영구자석을 전자석으로 대체한 실시예를 보인 회로도.
도14는 본 발명의 또 다른 실시예로서 영구자석을 전자석으로 대체하되, 이에 제어 전력이 공급되도록 한 실시예에 의한 회로도.
도15는 본 발명의 또 다른 실시예로서 영구자석을 전자석으로 대체하여, 전자석과 권선부에 모두 제어 전력이 공급되어 댐핑되도록 하거나 발전이 가능하도록 한 실시예에 의한 회로도.
도16은 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 것으로, 영구자석을 대체한 전자석에 제어 전력을 공급하고, 듀얼 와인딩 타입의 권선부에서 발전 출력을 얻도록 한 실시예에 의한 회로도.
도17은 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 것으로, 영구자석을 대체한 전자석에 제어 전력을 공급하고, 듀얼 와인딩 타입의 권선부에 선택적으로 제어전력을 가하거나 발전 출력을 얻도록 한 실시예에 의한 회로도.

이러한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 기계 설비의 진동 댐핑 및 발전 시스템의 구체적인 실시예의 전체적인 구성을 도 3과 도 4로 도시하였다.

이에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명은 기계 설비의 진동 요소(10)에 진동체(11)를 부착, 고정하여야 하며, 이를 위하여 진동 요소(10)에 브라켓(13)을 이용하여 진동체(11)를 부착, 고정할 수 있다.

이때, 진동 요소(10)의 진동이 정확하게 동일한 방향으로 발생되지 않을 가능성이 있는 경우가 많으며, 이를 위하여 진동요소측 브라켓(13)과 진동체(11)을 진동체측 볼조인트(12)로 연결하여 진동 요소(10)가 불규칙한 진동을 하더라도 고정체(21)는 필요한 방향으로 진동할 수 있도록 배려하는 것이 바람직하다.

또한, 진동체(11)는 그 하방에 영구자석(300)을 고정시키게 된다.

아울러, 지지체(20)에 고정되는 지지체측 브라켓(23)과 고정체(21)를 고정체측 볼조인트(22)로 연결함으로써 진동 요소(10)에 의하여 불규칙한 진동을 하게 되는 진동체(11)와 결합되는 고정체(21)의 중심과 마찰을 최소화할 수 있도록 배려하는 것이 바람직하다.

아울러, 이러한 고정체(21)는 내부에 습동홈(25)이 구비되고, 상기 습동홈(25) 둘레에 감겨지는 권선부(400)가 구비되어 상기 진동체(11)의 영구자석(300)이 진동하는 스트로크에 걸쳐서 상기 영구자석(300)이 상기 습동홈(25) 내로 출입되는 것이며, 진동체(11)의 영구자석(300) 둘레면 및 권선부(400)의 외부 둘레면 그리고 권선부(400)의 중심 둘레에 슬리브(14, 24)를 형성하여 줌으로써 진동 시 발생할 수 있는 편심으로 인하여 마모가 발생하지 않도록 할 수 있는 것이다.

이러한 구조로 된 본 발명은 기계 설비의 진동 요소(10)와 고정된 지지체(20) 사이에 간격이 변화하는 진동이 발생하는 경우 기계 설비의 진동요소(10)에는 진동체(11)를 부착하고, 고정체(21)의 습동홈(25)에 진동체(11)의 영구자석(300)이 습동되도록 진동체(11)와 고정체(21)를 결합시키며, 고정체(21)를 지지체(20)에 고정시킨 상태에서 기계 설비의 가동을 시작하면,

기계 설비의 진동요소(10)에 의한 진동은 진동체(11)의 영구자석(300)을 진동시키는 결과가 된다. 이러한 진동체(11)의 영구자석(300)은 고정체(21)의 권선부(400) 내부 중심의 습동홈(25) 내부에 끼워져 있고, 이때 영구자석(300)과 습동홈(25) 사이의 슬리브(24)에 의하여 안내되면서 원활한 진동을 실시하게 된다. 이러한 과정에서 본 발명은 고정체(21)의 권선부(400)에 설정된 극성으로 전력을 공급하여 줌으로써 권선부(400)에서 영구자석(300)의 진동을 억제하게 되는 것이다.

이를 위하여 본 발명에서는 도 5로 보인 바와 같이 다수의 버튼(600)을 조작함에 의하여 권선부(400)를 자화시키기 위한 전력값을 설정하고 마이크로프로세서(100)의 출력포트가 권선부(400)와 연결되도록 되어 있으며, 버튼(600)의 조작에 상응한 출력 발생시키기 위한 매핑 데이터가 메모리(500)에 저장되어 있다.

이러한 실시예에 의한 본 발명은 먼저 다수의 버튼(600)을 조작하면 마이크로프로세서(100)가 이를 인지하여 소정의 출력값을 구동회로(200)에 인가하게 되고, 이에 따라 권선부(400)가 자화되는 것이다.

이때, 예를 들어 자화된 영구자석(300)이 도 6 a)로 보인 바와 같이 상방으로부터 "S N"으로 자화되어 있다면, 마이크로프로세서(100)는 권선부(400)가 "N S"로 자화되도록 전력을 공급하게 되는 것이다.

이에 따라, 영구자석(300)은 권선부(400)와 분리된 상태에서는 같은 극끼리 인접하고 있으므로 권선부(400)로 진입하지 못하도록 저항을 발생시키게 되고, 도 6 b)로 보인 바와 같이, 일단 진입한 상태에서는 영구자석(300)의 "S N"극이 권선부(400)의 "N S"극과 다른 극이 배치된 상태로 되어 영구자석(300)이 권선부(400)를 벗어나지 못하도록 흡인하는 기능을 하게 된다.

이에 따라, 본 발명에서는 영구자석(300)이 고정된 진동체(11)가 고정된 기계 설비의 진동요소(10)는 그 진동됨이 억제되는 것이어서 기계 설비가 차량인 경우에는 정숙한 주행이 가능하게 되는 것이고, 세탁기나 각종 산업 설비인 경우에는 작동 진동 및 소음의 발생을 억제하게 되는 기능이 얻어지는 것이다.

이러한 실시예에 의하면 역기전력의 발생으로 구동회로(200)의 출력단에 과도 전압이 가하여져 손상의 우려가 있을 수 있으나, 이러한 경우에 권선부(400)에 흐르는 전류와 반대 방향의 역기전력을 방전시키기 위하여 권선부(400)와 병렬로 다이오드를 연결할 수 있다.

또한, 이러한 실시예에서는 구동회로(200)에 의하여 권선부(400)에 공급되는 전력을 PWM(Pulse Width Modulation) 파형으로 출력시켜 권선부(400)에서 발생하는 자력의 세기를 조절함으로써 영구자석(300)의 진동의 감쇠 정도를 최적화할 수도 있는 것이다.

아울러, 본 발명은 필요에 따라 기계 설비의 진동 요소(10) 진동을 억제하는 기능뿐만 아니라, 권선부(400)에서 진동 에너지를 전력 에너지로 변환시킬 수도 있는 것이다. 이를 위하여 본 발명은 도 7로 보인 바와 같이 구동회로(200)를 셀렉터(900)와 연결하고, 셀렉터(900)를 마이크로프로세서(100)가 제어함으로써 셀렉터(900)에 연결된 정전압출력회로(700) 및 충전배터리(800)가 권선부(400)와 연결되도록 할 수도 있다. 여기에서 상기 셀렉터(900)는 마이크로프로세서(100)에 의해 스위칭 되어 상기 마이크로프로세서(100)에 의하여 작동되는 구동회로(200)에 의한 전력를 상기 권선부(400)로 전달되도록 하거나 상기 권선부(400)에서 발생되는 전력을 충전배터리(800)로 전달되도록 하는 것으로써 다양한 스위칭 소자들로 구성될 수 있다.

이러한 실시예에서는 영구자석(300)이 승강하면 권선부(400)에서 유기되는 역기전력이 마이크로프로세서(100)에 의하여 작동되는 셀렉터(900)에 의하여 정전압출력회로(700)를 거치면서 직류로 변환됨과 아울러 정전압 출력으로 변환된 후 충전배터리(800)를 충전시키게 되는 것이어서 충전배터리(800)에서 여러 용도로 활용 가능한 직류 출력을 얻을 수 있게 되는 것이다.

따라서, 영구자석(300)의 승강을 억제하는 역기전력의 발생으로 영구자석(300)의 진동을 억제함과 아울러 진동 에너지를 전력으로 회수할 수 있게 되는 것이다.

또한, 다른 실시예로서 도 8로 보인 바와 같이 권선부(400)는 방향이 반대로 되도록 2개로 권선된 듀얼 와인딩 타입이며, 이러한 권선부(400)에 소정의 전력을 공급함으로써 이들에서 더욱 강력한 자력이 발생되도록 할 수도 있고, 어느 하나의 권선에만 전력을 공급함으로써 자력의 세기 변화 폭을 더욱 크게 할 수 있게 되어 강하고 약하게 넓은 폭에 걸쳐서 조절되는 자력으로 폭넓은 진동 감쇠 능력을 얻도록 할 수 있다.

아울러, 본 발명은 도 9로 보인 바와 같이, 도 8로 보인 바와 같은 기본 구성에 추가하여 2개의 구동회로(200)와 2개의 권선부(400) 사이에 두 개의 셀렉터(900)를 설치하고, 이러한 두 개의 셀렉터(900)가 마이크로프로세서(100)에 의하여 제어되도록 할 수 있다.

이러한 실시예에서는 권선부(400)은 권취 방향이 반대인 듀얼 와인딩 타입이므로, 마이크로프로세서(100)에서 출력되는 두 개의 제어 출력에 의하여 구동회로(200) 및 셀렉터(900)를 거쳐서 두 개의 권선으로 된 권선부(400)가 자력을 발생시킴과 아울러, 마이크로프로세서(100)가 셀렉터(900)를 제어함에 의하여 권선부(400)를 구성하는 두 개의 권선에서 영구자석(300)의 상승시와 하강시에 역기전력을 모두 얻을 수 있으며, 이러한 역기전력은 셀렉터(900)를 거쳐서 정전압출력회로(700)에서 정류 및 정전압으로 평활 되고, 충전배터리(800)를 충전시키는 것이어서, 2배 증강된 출력 전압을 얻을 수 있으므로 배증된 진동 에너지의 전력화가 가능하게 된다.

아울러, 도 10에는 도 5 내지 도 9에 도시된 영구자석(300)이 전자석(301)으로 대체된 실시예를 보이고 있다.

이러한 실시예에서는 영구자석(300)을 전자석(301)으로 대체하고, 이에 전력을 공급하기 위한 전원공급회로(901)가 구비되어 있으며, 이러한 전원공급회로(901)는 전자석(301)에 공급되는 전력의 세기가 제어될 수 있다.

이러한 실시예에서는 기계 설비 진동요소(10)의 진동 정도에 따라 적절한 세기의 전력이 공급되는 것이며, 따라서 기계 설비의 진동이 매우 심하여 영구자석(300)의 자력만으로는 충분한 진동 댐핑 능력 확보가 어려운 경우에 유용하게 활용가능하게 되는 것이다.

이와 같이 충분한 진동 댐핑 능력 확보를 위하여 강한 전력이 전원공급회로(901)에서 진동체(11)의 전자석(301)에 공급되면, 고정체(21)의 권선부(400)에도 마이크로프로세서(100)와 구동회로(200)에 의하여 강한 전력이 권선부(400)에 공급됨으로써 전자석(301)의 진동을 억제하는 작동을 수행하게 되는 것이다.

또한, 도 11로 보인 바와 같이, 구동회로(200)를 셀렉터(900)와 연결하고, 셀렉터(900)를 마이크로프로세서(100)가 제어함으로써 셀렉터(900)에 연결된 정전압출력회로(700) 및 충전배터리(800)가 권선부(400)와 연결되도록 할 수도 있다. 이러한 실시예에서는 전자석(301)이 승강하면 권선부(400)에서 유기되는 역기전력이 마이크로프로세서(100)에 의하여 작동되는 셀렉터(900)에 의하여 정전압출력회로(700)를 거치면서 직류로 변환됨과 아울러 정전압 출력으로 변환된 후 충전배터리(800)를 충전시키게 되는 것이어서 충전배터리(700)에서 여러 용도로 활용 가능한 직류 출력을 얻을 수 있게 되는 것이며, 전자석(301)의 승강을 억제하는 역기전력의 발생으로 전자석(301)의 진동을 억제함과 아울러 진동 에너지를 전력으로 회수할 수 있게 되는 것이다.

또한, 다른 실시예로서 도 12로 보였다.

이에서 보인 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에서는 영구자석(300)이 아닌 전자석(301)에 전원공급회로(901)에 의하여 제어되는 전력이 공급되도록 하여 영구자석(300)을 초월하는 필요한 만큼 충분한 세기의 자력이 발생되도록 할 수 있고, 권선부(400)를 방향이 반대로 되도록 2개로 권선으로 구성된 듀얼 와인딩 타입을 설치할 수 있으며,

이러한 권선부(400)에 마이크로프로세서(100)에 의하여 제어되는 2개의 구동회로(200)에 의한 소정의 전력을 공급함으로써 이들에서 더욱 강력한 자력이 발생되도록 할 수도 있고, 어느 하나의 권선에만 전력을 공급함으로써 자력의 세기 변화 폭을 더욱 크게 할 수 있게 되어 강하고 약하게 넓은 폭에 걸쳐서 조절되는 자력으로 폭넓은 진동 감쇠 능력을 얻도록 할 수 있다.

그러므로, 이러한 실시예에 의하면 기계 설비의 진동요소(10)에 의한 진동을 전자석(301)과 듀얼 와인딩 타입의 권선부(400)에 의하여 제공되는 강한 댐핑 능력으로 감쇠시켜 정숙한 차량의 주행이나 기계설비의 운전이 가능하도록 할 수 있게 되는 것이다.

아울러, 본 발명은 도 13으로 보인 바와 같이, 도 12로 보인 바와 같은 기본 구성에 추가하여 2개의 구동회로(200)와 2개의 권선부(400) 사이에 두 개의 셀렉터(900)를 설치하고, 이러한 두 개의 셀렉터(900)가 마이크로프로세서(100)에 의하여 제어되도록 할 수 있다. 이러한 실시예에서는 권선부(400)는 권취 방향이 반대인 듀얼 와인딩 타입이므로, 마이크로프로세서(100)에서 출력되는 두 개의 제어 출력에 의하여 구동회로(200) 및 셀렉터(900)를 거쳐서 두 개의 권선으로 된 권선부(400)가 넓은 폭의 세기를 갖는 자력을 발생시킴과 아울러, 강한 자력을 발생시키는 전자석(301)에 의하여 여러 용도로 활용 가능한 강한 댐핑 능력을 제공함할 수 있게 되는 것이고, 마이크로프로세서(100)가 셀렉터(900)를 제어함에 의하여 권선부(400)를 구성하는 두 개의 권선에서 전자석(301)의 상승시와 하강시에 역기전력을 모두 얻을 수 있으며, 이러한 역기전력은 셀렉터(900)를 거쳐서 정전압출력회로(700)에서 정류 및 정전압으로 평활 되고, 충전배터리(800)를 충전시키는 것이어서, 2배 증강된 출력 전압을 얻을 수 있으므로 배증된 진동 에너지의 전력화가 가능하게 되는 것이며, 2개 권선의 역기전력의 발생에 따른 전자석(301)의 승강 억제에 의한 댐핑 능력의 강화가 가능하게 되는 것이다.

또한, 도 14로 보인 바와 같이, 도5 내지 도9로 보인 실시예에서와 같은 영구자석(300)을 전자석(301)으로 대체하고, 이러한 전자석(301)에 마이크로프로세서(100) 및 구동회로(200)에 의한 제어 전력을 공급함으로써 전자석(301)에서 필요한 댐핑 능력에 적합한 자력이 생성되도록 할 수 있으며,

또한, 권선부(400)에는 정전압출력회로(700)가 연결되어 있어서 권선부(400)에서 발생하는 역기전력을 정류하고 정전압으로 평활하여 충전배터리(800)를 충전시키게 되는 것이며, 이러한 경우에도 권선부(400)에서 유기되는 역기전력에 의하여 전자석(301)의 진동을 억제하는 댐핑 기능도 수행되는 것임은 물론이다.

아울러, 도 15에는 버튼(600)에 의하여 설정된 값으로 전자석(301)에 전력을 공급함과 아울러 셀렉터(900)를 제어하여 구동회로(200)에서 권선부(400)에 공급하는 전력을 제어하거나, 권선부(400)에서 얻어 지는 출력이 정전압출력회로(700)를 거치면서 정류 및 평활 되어 충전배터리(800)에 전력을 충전할 수 있게 되는 것이다.

그러므로 이러한 실시예에서는 전자석(301)과 권선부(400) 모두에 공급되는 전력을 제어하여 매우 정밀한 댐핑 제어 능력을 제공할 수 있게 될 뿐만 아니라, 필요에 따라서는 권선부(400)에서 역기전력에 의한 전력 생산이 가능하게 되며, 이 경우에도 권선부(400)에서 발생하는 역기전력에 의하여 전자석(301)의 진동을 억제하는 댐핑 능력도 제공하게 되는 잇점이 있다.

또한, 도 16로 보인 본 발명의 실시예는 전자석(301)에 마이크로프로세서(100) 및 구동회로(200)에 의한 제어 전력을 공급함으로써 전자석(301)에서 필요한 댐핑 능력에 적합한 자력이 생성되도록 할 수 있으며, 이와 동시에 듀얼 와인딩 타입의 권선부(400)에 의하여 전자석(301)의 상승 및 하강시에 모두 정전압출력회로(700)를 거치면서 정류 및 평활 되어 출력되게 하거나 충전배터리(800)을 거쳐서 평활 되면서 전력을 충전할 수 있게 되는 것이다. 이 경우에도 듀얼 와인딩 타입의 권선부(400)에 의하여 전자석(301)의 승강시에 모두 승강을 억제하는 역기전력이 발생되므로 댐핑 능력이 증강됨은 물론이다.

아울러, 도 17에 보인 본 발명에 의한 실시예는 댐핑 능력과 역기전력에 의한 전력으로의 에너지 변환을 가장 크게 함과 동시에 마이크로프로세서(100)에 의하여 이들 전력을 필요한 세기로 조절할 수 있는 회로 구성을 예시하는 것이다.

이러한 실시예에서는 마이크로프로세서(100)의 출력포트에 전자석(301)을 구동하기 위한 구동회로(200)와 2개의 권선에 구동 전력을 공급하기 위한 구동회로(200) 2개가 연결되어 있어서, 이들이 버튼의 조작에 의하여 메모리(500)에 설정된 최적값의 출력을 구동회로(200)를 통하여 전자석(301)과 권선부(400)의 2개 권선에 공급하도록 되어 있다.

그러므로, 진동체(11)에 고정된 전자석(301)과 고정체(21)에 고정된 권선부(400)의 2개 권선에 상황에 따른 필요한 세기의 전력을 강하거나 약하게 제공함으로써 댐핑 능력을 최대로 하거나 최소로 함과 아울러, 버튼에 의하여 조절된 최적의 댐핑 능력을 제공할 수 있게 되는 것이다.

이러한 실시예에서는 필요한 경우에는 셀렉터(900)를 제어하여 구동회로(200)의 2개 출력이 권선부(400)의 2개 권선에 공급되도록 하거나 필요한 경우에는 2개 권선으로 된 권선부(400)에서 전자석(301)의 승강시에 모두 역기전력이 발생하여 배증된 전력이 정전압출력회로(700)를 거치면서 정류 및 평활 되어 출력되게 하거나 충전배터리(800)을 거쳐서 평활 되면서 전력을 충전할 수 있게 되는 것이다. 이 경우에도 듀얼 와인딩 타입의 권선부(400)에 의하여 전자석(301)의 승강시에 모두 승강을 억제하는 역기전력이 발생되므로 댐핑 능력이 증강됨은 물론이다.

아울러, 본 발명에서는 전술한 도 5 내지 도 9로 보인 실시예에서 진동체(11)에 고정된 영구자석(300) 둘레에 쉴딩(Shielding)(302)을 설치하여 줌으로써 자력선의 통로가 형성되도록 하여 자력선의 밀도를 높임으로써 영구자석(300)에 의한 자계를 강화할 수 있으며, 이를 위하여 Si강판으로 제작하는 것이 고려될 수 있다.

또한, 본 발명에서는 영구자석(300)을 전자석(301)으로 대체한 도 10 내지 도 17로 보인 실시예에서도 전자석(301) 둘레에 쉴딩(Shielding)(302)을 설치하여 줌으로써 자력선의 통로가 형성되도록 하여 자력선의 밀도를 높임으로써 전자석(301)에 의한 자계를 강화할 수 있으며, 이를 위하여 Si강판으로 제작하는 것이 바람직하다.

이상과 같이, 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명이 의도하는 요지 및 개념 내에서 다양하게 변화시켜 실시하는 것이 가능하다.

10:기계 설비의 진동 요소 11:진동체
12:진동체측 볼조인트 13:진동요소측 브라켓
14,24:슬리브 20:지지체
21:고정체 22:고정체측 볼조인트
23:지지체측 브라켓 25:습동홈
100:마이크로프로세서 200:구동회로
300:영구자석 301:전자석
400:권선부 500:메모리
600:버튼 700:정전압출력회로
800:충전배터리 900:셀렉터
901:전원공급회로

Claims

고정된 요소인 지지체에 고정되며, 내부에 습동홈이 구비된 고정체와,
진동하는 기계 설비의 일측에 고정되어 기계 설비와 함께 진동하며, 영구자석으로 된 자력 발생 수단이 구비된 진동체와, 상기 고정체의 습동홈 둘레를 감는 권선부와,
마이크로프로세서에 의해 스위칭되어 상기 마이크로프로세서에 의하여 작동되는 구동회로에 의한 전력를 상기 권선부로 전달되도록 하거나 상기 권선부에서 발생되는 전력을 충전배터리로 전달되도록 하는 셀렉터가 구성되고,
상기 기계 설비의 진동 시 상기 진동체의 자력 발생 수단이 상기 고정체의 습동홈에 출입되도록 상기 고정체와 진동체가 결합되므로 상기 마이크로프로세서의 제어에 따라 권선부에 전력이 공급되어 권선부가 자화되면서 상기 습동홈에 출입되는 상기 영구자석의 진동을 억제하여 댐핑 계수를 증가시켜 진동을 흡수하도록 하고, 권선부에서 발전되는 전력은 배터리에 저장하도록 하여서 됨을 특징으로 하는 기계 설비의 진동 댐핑 및 발전 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 기계 설비의 진동 요소에 진동체를 부착, 고정하기 위한 진동요소측 브라켓과, 상기 진동체와 진동요소측 브라켓을 연결하기 위한 진동체측 볼조인트와,
상기 지지체에 고정된 지지체측 브라켓과 고정체가 고정체측 볼조인트로 연결되도록 하여서 됨을 특징으로 하는 기계 설비의 진동 댐핑 및 발전 시스템.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 마이크로프로세서는 입출력포트의 입력포트와 버튼이 연결되고, 입출력포트의 출력포트와 구동회로의 입력이 연결되며, 상기 구동회로의 출력에 상기 권선부가 연결됨을 특징으로 하는 기계 설비의 진동 댐핑 및 발전 시스템.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 권선부는 듀얼 와인딩 타입으로 구성되어 2개의 권선을 갖도록 하고, 상기 마이크로프로세서는 입출력포트의 입력포트와 버튼이 연결되고, 입출력포트의 출력포트와 2개로 된 구동회로의 입력이 연결되며, 상기 2개 구동회로의 출력에 상기 권선부의 2개 권선이 연결됨을 특징으로 하는 기계 설비의 진동 댐핑 및 발전 시스템.
제 6 항에 있어서,
상기 2개 구동회로의 출력과 권선부의 2개 권선 사이에 마이크로프로세서에 의하여 제어되는 2개 셀렉터가 설치되고, 상기 셀렉터에 충전배터리가 연결된 정전압출력회로가 접속됨을 특징으로 하는 기계 설비의 진동 댐핑 및 발전 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 진동체에 고정된 영구자석 둘레에 쉴딩(Shielding)이 설치됨을 특징으로 하는 기계 설비의 진동 댐핑 및 발전 시스템.
내부에 습동홈이 구비된 고정체와, 전원공급회로에 의하여 전력을 공급받는 전자석으로 된 자력 발생 수단이 구비된 진동체와, 상기 고정체의 습동홈 둘레를 감는 권선부와, 마이크로프로세서에 의해 스위칭 되어 상기 마이크로프로세서에 의하여 작동되는 구동회로에 의한 전력를 상기 권선부로 전달되도록 하거나 상기 권선부에서 발생되는 전력을 충전배터리로 전달되도록 하는 셀렉터가 구성되고,
상기 진동체의 자력 발생 수단이 상기 고정체의 습동홈에 출입되도록 상기 고정체와 진동체가 결합되므로 상기 마이크로프로세서의 제어에 따라 권선부에 전력이 공급되어 권선부가 자화되면서 상기 습동홈에 출입되는 상기 자력 발생 수단의 진동을 억제하여 댐핑 계수를 증가시켜 진동을 흡수하도록 하고, 권선부에서 발전되는 전력은 배터리에 저장하도록 하여서 됨을 특징으로 하는 기계 설비의 진동 댐핑 및 발전 시스템.
삭제
제 9 항에 있어서,
상기 마이크로프로세서의 출력포트에 2개의 구동회로가 연결되고, 상기 권선부는 2개 권선으로 구성되며, 상기 2개 구동회로의 출력과 권선부의 2개 권선이 각각 연결됨을 특징으로 하는 기계 설비의 진동 댐핑 및 발전 시스템.
제 11 항에 있어서,
상기 2개 구동회로의 출력과 권선부의 2개 권선 사이에 마이크로프로세서에 의하여 제어되는 2개 셀렉터가 연결되고,
상기 셀렉터에 충전배터리가 연결된 정전압출력회로가 접속됨을 특징으로 하는 기계 설비의 진동 댐핑 및 발전 시스템.
제 9 항에 있어서,
상기 진동체에 고정된 전자석 둘레에 쉴딩(Shielding)이 설치됨을 특징으로 하는 기계 설비의 진동 댐핑 및 발전 시스템.
삭제
삭제
내부에 습동홈이 구비된 고정체와, 전원공급회로에 의하여 전력을 공급받는 전자석으로 된 자력 발생 수단이 구비된 진동체와, 상기 고정체의 습동홈 둘레를 감는 권선부와, 상기 고정체의 습동홈 및 상기 습동홈에 출입되는 진동체의 자력 발생 수단 사이에서 진동 시 발생할 수 있는 편심으로 인한 마모를 줄이는 슬리브와, 마이크로프로세서에 의해 스위칭 되어 상기 마이크로프로세서에 의하여 작동되는 구동회로에 의한 전력를 상기 권선부로 전달되도록 하거나 상기 권선부에서 발생되는 전력을 충전배터리로 전달되도록 하는 셀렉터가 구성됨을 특징으로 하는 기계 설비의 진동 댐핑 및 발전 시스템.
제 16 항에 있어서,
상기 권선부는 2개 권선으로 구성되고, 상기 마이크로프로세서에 의하여 제어되는 구동회로 및 셀렉터를 각각 2개로 증설하여, 권선부의 2개 권선이 마이크로프세서에 의하여 각각 구동되도록 하여서 됨을 특징으로 하는 기계 설비의 진동 댐핑 및 발전 시스템.