KR102019372B1 - Energy harvesting damper with variable damping coefficient and vibration control system having the same - Google Patents

Energy harvesting damper with variable damping coefficient and vibration control system having the same Download PDF

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KR102019372B1
KR102019372B1 KR1020170165801A KR20170165801A KR102019372B1 KR 102019372 B1 KR102019372 B1 KR 102019372B1 KR 1020170165801 A KR1020170165801 A KR 1020170165801A KR 20170165801 A KR20170165801 A KR 20170165801A KR 102019372 B1 KR102019372 B1 KR 102019372B1
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Abstract

에너지 하베스팅이 가능한 가변 감쇠력 댐퍼 및 이를 포함한 진동 제어 시스템에서, 상기 가변 감쇠력 댐퍼는 전자기 액츄에이터, 정류 회로부 및 제어부를 포함한다. 상기 전자기 액츄에이터는 고정자 및 가동자를 포함하여 고유저항(R)을 갖고, 소정의 감쇠력을 갖는다. 상기 정류 회로부는 상기 전자기 액츄에이터에 병렬로 연결되며, 상기 전자기 액츄에이터에서 발생되는 기전력(e)과 전원부의 전압(Eb)을 바탕으로, 상기 전자기 액츄에이터에 가변 감쇠력을 제공하거나 상기 전자기 액츄에이터에의 진동에 의해 발생되는 전기 에너지를 흡수한다. 상기 제어부는 상기 가변 저항의 저항값(Rv)을 가변 제어한다. In a variable damping force damper capable of energy harvesting and a vibration control system including the same, the variable damping force damper includes an electromagnetic actuator, a rectifying circuit unit, and a controller. The electromagnetic actuator has a specific resistance R including a stator and a mover, and has a predetermined damping force. The rectifier circuit part is connected in parallel to the electromagnetic actuator, and provides a variable damping force to the electromagnetic actuator or vibration to the electromagnetic actuator based on the electromotive force (e) generated by the electromagnetic actuator and the voltage (Eb) of the power supply part. Absorb the electrical energy generated by The controller variably controls the resistance value Rv of the variable resistor.

Figure R1020170165801
Figure R1020170165801

Description

에너지 하베스팅이 가능한 가변 감쇠력 댐퍼 및 이를 포함한 진동 제어 시스템{ENERGY HARVESTING DAMPER WITH VARIABLE DAMPING COEFFICIENT AND VIBRATION CONTROL SYSTEM HAVING THE SAME}ENERGY HARVESTING DAMPER WITH VARIABLE DAMPING COEFFICIENT AND VIBRATION CONTROL SYSTEM HAVING THE SAME}

본 발명은 가변 감쇠력 댐퍼 및 이를 포함한 진동 제어 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자식 액츄에이터를 댐퍼로 사용하며, 진동 에너지를 하베스팅하여 가변 감쇠력의 발생이 가능한 에너지 하베스팅이 가능한 가변 감쇠력 댐퍼 및 이를 포함한 제어 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a variable damping force damper and a vibration control system including the same, and more particularly, to a variable damping force damper capable of energy harvesting capable of generating a variable damping force by harvesting vibration energy by using an electronic actuator as a damper and The control system involved.

최근 철도차량의 고속화로 인한 차량의 승차감 향상을 위한 철도차량의 능동 또는 반능동 현가장치에 관한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이에 따라 우수한 성능의 가변 댐퍼 시스템에 대한 기술적 요구가 증대되고 있다. Recently, studies on active or semi-active suspension of railway vehicles for improving the ride comfort of vehicles due to the high speed of railway vehicles have been actively conducted. Accordingly, the technical demand for a variable damper system having excellent performance is increasing.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래 일반적인 진동 시스템에서는, 질량(11), 스프링계수(K)를 갖는 스프링 및 감쇠계수(C)를 갖는 댐퍼(13)를 포함하며, 이러한 진동계에서 댐퍼(13)를 선정하거나 설계하는 경우, 하기 식 (1)로 주어지는 댐퍼(13)의 감쇠력(f)(v: 속도)에 따라 댐퍼(13)를 선정 또는 설계하게 된다. On the other hand, as shown in Figure 1, in the conventional general vibration system, it includes a damper 13 having a mass 11, a spring having a spring coefficient K and a damping coefficient C, in which the damper ( In the case of selecting or designing 13), the damper 13 is selected or designed according to the damping force f (v: speed) of the damper 13 given by the following equation (1).

Figure 112017121159540-pat00001
식 (1)
Figure 112017121159540-pat00001
Formula (1)

그러나, 상기 종래 기술에 따라 선정 또는 설계되는 댐퍼(13)는 도 2에 도시된 바와 같이, 감쇠계수(damping coefficient)가 고정되어 속도에 선형으로 비례하는 감쇠력만 발생시킬 수 있을 뿐이다. 하지만, 실제 진동 시스템이 적용되는 환경에서는 외부 입력조건에 따라 적은 감쇠력 또는 높은 감쇠력이 필요한 경우가 있으므로 이의 적용만으로는 한계가 있다. However, the damper 13 selected or designed according to the prior art can only generate a damping force linearly proportional to the speed as the damping coefficient is fixed, as shown in FIG. 2. However, in an environment in which an actual vibration system is applied, there is a case in which a small damping force or a high damping force is required depending on external input conditions, and thus its application is limited.

또한, 종래 댐퍼의 설계시에 고정된 최적의 감쇠계수를 설계하거나, 가변 유압식 댐퍼를 사용하는 경우도 있으나, 가변 유압식 댐퍼의 경우 유압의 양을 조절하는 경우에는 구조가 복잡하고 유체의 보관을 위한 탱크 등의 구조가 증가하는 문제가 있고, MR 등의 특수 유체를 사용하는 경우 가격이 비싸고 자기장 변화를 인가하기 위한 장치나 외부 전력이 소요되는 등의 문제가 있다. In addition, in the case of designing a conventional damper, a fixed optimal damping coefficient may be designed, or a variable hydraulic damper may be used. However, in the case of a variable hydraulic damper, when the amount of hydraulic pressure is adjusted, the structure is complicated, There is a problem that the structure of the tank and the like increases, and when using a special fluid such as MR is expensive, there is a problem such as a device for applying a magnetic field change or external power is required.

대한민국 등록특허 제10-1722493호Republic of Korea Patent No. 10-1722493

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 전자기 액츄에이터를 사용하여 빠른 응답 특성을 가지며, 가변 저항을 이용한 가변 감쇠력 발생이 가능하고, 진동 절연 및 진동 감쇠를 상대적으로 폭 넓은 주파수에서 효과를 가져올 수 있는 가변 감쇠력 댐퍼에 관한 것이다. Accordingly, the technical problem of the present invention has been conceived in this respect, the object of the present invention is to have a fast response characteristics using an electromagnetic actuator, it is possible to generate a variable damping force using a variable resistor, and relatively wide vibration isolation and vibration damping The present invention relates to a variable damping force damper that can produce an effect at a wide frequency.

본 발명의 다른 목적은 상기 가변 감쇠력 댐퍼를 포함한 진동 제어 시스템에 관한 것이다. Another object of the present invention relates to a vibration control system including the variable damping force damper.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 가변 감쇠력 댐퍼는 전자기 액츄에이터, 정류 회로부 및 제어부를 포함한다. 상기 전자기 액츄에이터는 고정자 및 가동자를 포함하여 고유저항(R)을 갖고, 소정의 감쇠력을 갖는다. 상기 정류 회로부는 상기 전자기 액츄에이터에 병렬로 연결되며, 상기 전자기 액츄에이터에서 발생되는 기전력(e)과 전원부의 전압(Eb)을 바탕으로, 상기 전자기 액츄에이터에 가변 감쇠력을 제공하거나 상기 전자기 액츄에이터에의 진동에 의해 발생되는 전기 에너지를 흡수한다. 상기 제어부는 상기 가변 저항의 저항값(Rv)을 가변 제어한다. Variable damping force damper according to an embodiment for realizing the object of the present invention includes an electromagnetic actuator, a rectifier circuit portion and a control unit. The electromagnetic actuator has a specific resistance R including a stator and a mover, and has a predetermined damping force. The rectifier circuit part is connected in parallel to the electromagnetic actuator, and provides a variable damping force to the electromagnetic actuator or vibration to the electromagnetic actuator based on the electromotive force (e) generated by the electromagnetic actuator and the voltage (Eb) of the power supply part. Absorb the electrical energy generated by The controller variably controls the resistance value Rv of the variable resistor.

일 실시예에서, 상기 정류 회로부는, 상기 전자기 액츄에이터에서 발생되는 기전력이 상기 전원부의 전압보다 낮으면 상기 전자기 액츄에이터에 가변 감쇠력을 제공하고, 상기 전자기 액츄에이터에서 발생되는 기전력이 상기 전원부의 전압보다 높으면 상기 전자기 액츄에이터의 진동에 의해 발생되는 전기 에너지를 상기 전원부에 충전시킬 수 있다. In one embodiment, the rectifier circuit unit, if the electromotive force generated in the electromagnetic actuator is lower than the voltage of the power supply unit provides a variable damping force to the electromagnetic actuator, and if the electromotive force generated in the electromagnetic actuator is higher than the voltage of the power supply unit The electric energy generated by the vibration of the electromagnetic actuator may be charged to the power supply unit.

일 실시예에서, 상기 정류 회로부는, 상기 전자기 액츄에이터의 감쇠계수를 가변시켜 상기 전자기 액츄에이터에 가변 감쇠력을 제공하는 가변 저항을 포함할 수 있다. In one embodiment, the rectifier circuit unit may include a variable resistor for varying the attenuation coefficient of the electromagnetic actuator to provide a variable damping force to the electromagnetic actuator.

일 실시예에서, 상기 가변 저항의 저항(Rv)을, 가진 주파수, 외란, 진동계의 변위 및 속도를 포함하는 환경 요소를 바탕으로 가변 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다. According to an embodiment, the controller may further include a controller configured to variably control the resistance Rv of the variable resistor based on an environmental element including an excitation frequency, a disturbance, and a displacement and a speed of a vibration system.

일 실시예에서, 상기 정류 회로부는, 상기 전자기 액츄에이터를 상기 가변 저항과 상기 전원부에 선택적으로 연결하는 스위치부를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the rectifying circuit unit may further include a switch unit for selectively connecting the electromagnetic actuator to the variable resistor and the power supply unit.

일 실시예에서, 상기 스위치부는, 상기 기전력(e)이 상기 전원부의 전압(Eb)보다 소정값 이상으로 큰 경우 상기 전자기 액츄에이터가 상기 전원부와 연결되도록 동작할 수 있다. In one embodiment, the switch unit, when the electromotive force (e) is greater than a predetermined value greater than the voltage (Eb) of the power supply unit may operate to connect the electromagnetic actuator with the power supply unit.

일 실시예에서, 상기 전자기 액츄에이터가 상기 전원부와 연결되도록 상기 스위칭부가 동작하는 경우, 상기 전자기 액츄에이터의 진동 속도(Vs)는, In one embodiment, when the switching unit is operated such that the electromagnetic actuator is connected to the power supply unit, the vibration speed (Vs) of the electromagnetic actuator,

Figure 112017121159540-pat00002
식 (6)
Figure 112017121159540-pat00002
Formula (6)

{Rt은 전자기 액츄에이터의 고유저항(R)과 정류 회로부 저항의 합, Rnt는 전자기 액츄에이터의 고유저항(R)과 가변저항(Rv)의 합, Ψ는 액츄에이터 계수}{Rt is the sum of the resistance (R) and the rectifier circuit resistance of the electromagnetic actuator, R nt is the sum of the resistance (R) and the variable resistance (Rv) of the electromagnetic actuator, Ψ is the actuator coefficient}

상기 식 (6)으로 정의될 수 있다. It can be defined by the above formula (6).

일 실시예에서, 상기 정류 회로부는, 상기 전자기 액츄에이터의 일단에 연결되는 제1 노드, 상기 전자기 액츄에이터의 타단에 연결되는 제2 노드, 상기 제2 노드로부터 상기 제1 노드의 사이에 위치하는 제3 노드, 상기 제2 노드와 상기 제3 노드 사이에 연결되는 상기 전원부의 제1 전원, 상기 제1 노드와 상기 제2 노드 사이에 연결되는 상기 전원부의 제2 전원, 상기 제1 전원과 상기 제3 노드 사이에 연결되는 제1 다이오드, 및 상기 제1 노드와 상기 제2 전원 사이에 연결되는 제2 다이오드를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the rectifier circuit unit, a first node connected to one end of the electromagnetic actuator, a second node connected to the other end of the electromagnetic actuator, a third located between the first node from the second node A node, a first power supply of the power supply unit connected between the second node and the third node, a second power supply of the power supply unit connected between the first node and the second node, the first power supply and the third The device may further include a first diode connected between the nodes, and a second diode connected between the first node and the second power source.

일 실시예에서, 상기 정류 회로부는, 상기 제2 노드와 상기 전자기 액츄에이터의 타단 사이에 연결되는 상기 스위치부의 제1 스위치, 상기 제1 노드와 상기 제2 다이오드 사이에 위치하는 제4 노드, 및 상기 제4 노드와 상기 제2 다이오드 사이에 위치하는 상기 스위치부의 제2 스위치를 더 포함할 수 있다. In one embodiment, the rectifier circuit unit, a first switch of the switch unit connected between the second node and the other end of the electromagnetic actuator, a fourth node located between the first node and the second diode, and the The display device may further include a second switch of the switch unit positioned between the fourth node and the second diode.

일 실시예에서, 상기 가변 저항은, 상기 제1 스위치와 상기 제4 노드 사이에 연결될 수 있다. In an embodiment, the variable resistor may be connected between the first switch and the fourth node.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 진동 제어 시스템은 진동 시스템, 상기 진동 시스템에 연결되는 탄성부, 및 상기 탄성부와 병렬로 상기 진동 시스템에 연결되는 가변 감쇠력 댐퍼를 포함한다. 상기 가변 감쇠력 댐퍼는 전자기 액츄에이터, 정류 회로부 및 제어부를 포함한다. 상기 전자기 액츄에이터는 고정자 및 가동자를 포함하여 고유저항(R)을 갖고, 소정의 감쇠력을 갖는다. 상기 정류 회로부는 상기 전자기 액츄에이터에 병렬로 연결되며, 상기 전자기 액츄에이터에서 발생되는 기전력(e)과 전원부의 전압(Eb)을 바탕으로, 상기 전자기 액츄에이터에 가변 감쇠력을 제공하거나 상기 전자기 액츄에이터에의 진동에 의해 발생되는 전기 에너지를 흡수한다. 상기 제어부는 상기 가변 저항의 저항값(Rv)을 가변 제어한다. Vibration control system according to an embodiment for realizing the object of the present invention includes a vibration system, an elastic portion connected to the vibration system, and a variable damping force damper connected to the vibration system in parallel with the elastic portion. . The variable damping force damper includes an electromagnetic actuator, a rectifier circuit portion, and a controller. The electromagnetic actuator has a specific resistance R including a stator and a mover, and has a predetermined damping force. The rectifier circuit part is connected in parallel to the electromagnetic actuator, and provides a variable damping force to the electromagnetic actuator or vibration to the electromagnetic actuator based on the electromotive force (e) generated by the electromagnetic actuator and the voltage (Eb) of the power supply part. Absorb the electrical energy generated by The controller variably controls the resistance value Rv of the variable resistor.

본 발명의 실시예들에 의하면, 가변 감쇠력 댐퍼에 있어서, 전자기 액츄에이터를 사용하여 빠른 응답 특성을 가지는 것은 물론이며 발생되는 기전력을 바탕으로 가변 감쇠력을 제공하거나 전기 에너지의 흡수를 선택적으로 수행할 수 있어, 에너지 하베스팅을 동시에 구현할 수 있는 효과가 있다. According to the embodiments of the present invention, in the variable damping force damper, not only has a fast response characteristic using an electromagnetic actuator, but also provides a variable damping force or selectively absorbs electrical energy based on generated electromotive force. Therefore, the energy harvesting can be implemented at the same time.

이 경우, 전자기 액츄에이터에서 발생되는 기전력에 대한 정확한 계측과 스위치부를 포함하는 회로를 통해 상기 가변 감쇠력 제공 및 전기 에너지 흡수를 선택적으로 수행할 수 있다. In this case, the variable damping force may be selectively provided and electrical energy absorption may be selectively performed through a circuit including an accurate measurement of the electromotive force generated by the electromagnetic actuator and a switch unit.

특히, 하베스팅 회로로만 구성된 경우 액츄에이터의 진동 속도가 일정값 이상 또는 이하인 경우에만 에너지 하베스팅을 수행하지만, 본 실시예에서는 가변 저항회로가 추가됨으로써 진동 속도의 범위에 따라, 가변 감쇠력을 통한 진동 제어와 에너지 하베스팅을 선택적으로 수행할 수 있다.In particular, when only the harvesting circuit is configured, energy harvesting is performed only when the vibration speed of the actuator is above or below a predetermined value. However, in this embodiment, the variable control circuit is added to control the vibration through the variable damping force according to the range of the vibration speed. And energy harvesting can optionally be performed.

즉, 스위치부의 작동에 있어, 전자기 액츄에이터의 기전력이 전원부의 전압보다 소정값 이상으로 큰 경우 동작하도록 제어하여, 채터링(chattering)의 영향을 줄일 수 있다. That is, in the operation of the switch unit, it is controlled to operate when the electromotive force of the electromagnetic actuator is greater than a predetermined value than the voltage of the power supply unit, it is possible to reduce the effect of chattering (chattering).

도 1은 종래기술에 의한 진동 시스템을 도시한 모식도이다.
도 2는 도 1의 진동 시스템에서의 댐퍼의 감쇠력과 속도의 관계를 도시한 그래프이다.
도 3은 종래기술에 의한 진동 에너지 하베스팅 댐퍼를 도시한 모식도이다.
도 4는 도 3의 진동 에너지 하베스팅 댐퍼의 감쇠력 특성을 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 가변 감쇠력 댐퍼를 도시한 모식도이다.
도 6은 도 5의 가변 감쇠력 댐퍼의 감쇠력 특성을 도시한 그래프이다.
도 7은 도 5의 가변 감쇠력 댐퍼를 포함한 진동 제어 시스템을 도시한 모식도이다. 1 is a schematic diagram showing a vibration system according to the prior art.
FIG. 2 is a graph illustrating a relationship between damping force and speed of a damper in the vibration system of FIG. 1.
3 is a schematic diagram showing a vibration energy harvesting damper according to the prior art.
4 is a graph showing the damping force characteristics of the vibration energy harvesting damper of FIG.
5 is a schematic diagram showing a variable damping force damper according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph illustrating damping force characteristics of the variable damping force damper of FIG. 5.
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a vibration control system including the variable damping force damper of FIG. 5.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 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 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. As the inventive concept allows for various changes and numerous modifications, the embodiments will be described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the drawings, similar reference numerals are used for similar elements. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. In this application, the terms "comprise" or "consist of" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

도 3은 종래기술에 의한 진동 에너지 하베스팅 댐퍼를 도시한 모식도이다. 도 4는 도 3의 진동 에너지 하베스팅 댐퍼의 감쇠력 특성을 도시한 그래프이다. 3 is a schematic diagram showing a vibration energy harvesting damper according to the prior art. 4 is a graph showing the damping force characteristics of the vibration energy harvesting damper of FIG.

도 3 및 도 4를 참조하면, 종래기술에 의한 진동 에너지 하베스팅 댐퍼(100)의 경우, 전자기 액츄에이터(110)를 댐퍼로 사용하며, 전자기 액츄에이터(110)의 진동에 의해 발생되는 기전력을 전기 에너지로 흡수하고, 댐퍼의 감쇠력을 가변하는 것을 특징으로 한다. 3 and 4, in the case of the vibration energy harvesting damper 100 according to the prior art, an electromagnetic actuator 110 is used as a damper, and electromotive force generated by vibration of the electromagnetic actuator 110 is used as electrical energy. Absorption, and the damping force of the damper is characterized by varying.

보다 구체적으로, 상기 진동 에너지 하베스팅 댐퍼(100)는 상기 전자기 액츄에이터(110)와 정류회로부(190)를 포함한다. More specifically, the vibration energy harvesting damper 100 includes the electromagnetic actuator 110 and the rectifier circuit 190.

또한, 상기 전자식 액츄에이터(110)는 고정자(111), 가동자(112) 및 코일(113)을 포함하고, 상기 정류회로부(190)는 전원부(120) 및 정류부(130)를 포함한다. In addition, the electronic actuator 110 includes a stator 111, a mover 112, and a coil 113, and the rectifier circuit unit 190 includes a power supply unit 120 and a rectifier unit 130.

이 경우, 상기 전자기 액츄에이터(110)의 가동자(112)는 상기 코일(113)에 의해 권선되어 상기 고정자(111)의 사이에 배치되며, 이에 따라 진동에 대응하여 속도(v)로 움직이게 된다. 그리하여, 상기 전자기 액츄에이터(110)는 기전력(e)을 발생하게 된다. In this case, the mover 112 of the electromagnetic actuator 110 is wound by the coil 113 and disposed between the stators 111, thereby moving at a speed v in response to vibration. Thus, the electromagnetic actuator 110 generates an electromotive force e.

한편, 상기 정류회로부(190)는 상기 코일(113)의 양단에 각각 연결되며, 상기 전원부(120)와 상기 정류부(130)를 포함하여 상기 전자기 액츄에이터(110)로부터 발생되는 기전력(e)에 의한 전기에너지를 흡수하게 된다. On the other hand, the rectifier circuit 190 is connected to both ends of the coil 113, respectively, by the electromotive force (e) generated from the electromagnetic actuator 110, including the power supply 120 and the rectifier 130 It absorbs electrical energy.

보다 구체적으로, 상기 정류회로부(190)의 제1 노드(141) 및 제2 노드(142)는 각각 상기 코일(113)의 양단에 각각 연결되며, 상기 제1 노드(141)로부터 상기 제2 노드(142) 사이에 상기 정류부(130)의 제2 다이오드(132) 및 상기 전원부(120)의 제2 전원(122)이 순차적으로 연결된다. More specifically, the first node 141 and the second node 142 of the rectifier circuit 190 are respectively connected to both ends of the coil 113, from the first node 141 to the second node The second diode 132 of the rectifier 130 and the second power source 122 of the power supply unit 120 are sequentially connected between the plurality of second gates 142.

또한, 상기 제2 노드(142)에서 분기된 회로는 상기 제1 노드(141)와 연결되며, 상기 제2 노드(142)로부터 상기 제1 노드(141)의 사이에 제3 노드(143)가 위치한다. 그리하여, 상기 제2 노드(142)와 상기 제3 노드(143)의 사이에 상기 전원부(120)의 제1 전원(121) 및 상기 정류부(130)의 제1 다이오드(131)가 순차적으로 연결된다. In addition, a circuit branched from the second node 142 is connected to the first node 141, and a third node 143 is connected between the second node 142 and the first node 141. Located. Thus, the first power source 121 of the power supply unit 120 and the first diode 131 of the rectifying unit 130 are sequentially connected between the second node 142 and the third node 143. .

그리하여, 상기 전자기 액츄에이터(110)에서 발생되는 기전력(e)가 상기 전원부(120)의 전압(Eb)보다 큰 경우, 상기 전자기 액츄에이터(110)의 진동에 의해 발생되는 전기 에너지가 상기 전원부(120)로 충전된다. Thus, when the electromotive force e generated by the electromagnetic actuator 110 is greater than the voltage Eb of the power supply unit 120, the electrical energy generated by the vibration of the electromagnetic actuator 110 is the power supply unit 120. Is charged.

보다 구체적으로, 상기 전자기 액츄에이터(110) 계수를 Ψ라고 정의하면, 속도와 기전력은 하기 식 (2)로 정의된다. More specifically, if the coefficient of the electromagnetic actuator 110 is defined as Ψ, the speed and the electromotive force are defined by the following equation (2).

Figure 112017121159540-pat00003
식 (2)
Figure 112017121159540-pat00003
Formula (2)

또한, 상기 전자기 액츄에이터(110)가 발생하는 힘(f)은 상기 코일(113)에 흐르는 전류(i)에 비례하며 그 관계는 하기 식 (3)으로 정의된다. In addition, the force (f) generated by the electromagnetic actuator 110 is proportional to the current (i) flowing in the coil 113, the relationship is defined by the following equation (3).

Figure 112017121159540-pat00004
식 (3)
Figure 112017121159540-pat00004
Formula (3)

결국, 전류와 전압의 관계인 오옴의 법칙을 적용하면, 상기 전자기 액츄에이터(110)에서 발생하는 힘(f)는 하기 식 (4)로 정의된다. After all, applying Ohm's law, which is a relationship between current and voltage, the force f generated by the electromagnetic actuator 110 is defined by the following equation (4).

Figure 112017121159540-pat00005
식 (4)
Figure 112017121159540-pat00005
Formula (4)

이에 따라, 상기 진동 에너지 하베스팅 댐퍼(100)의 감쇠계수는

Figure 112017121159540-pat00006
로 정의된다. Accordingly, the damping coefficient of the vibration energy harvesting damper 100 is
Figure 112017121159540-pat00006
Is defined as

그리하여, 상기 전자기 액츄에이터(110)에서 발생되는 힘(f)과 진동 속도(v)는 도 4에 도시된 그래프의 관계를 가지며, 이 경우, 기전력(e)이 전원부(120)의 전압(Eb)보다 작다면 상기 진동 에너지 하베스팅 댐퍼(100)의 감쇠력은 0이 되고, 결국 도 4의 비선형적 특성을 갖게 된다. Thus, the force f generated in the electromagnetic actuator 110 and the oscillation speed v have a relationship in the graph shown in FIG. 4, in which case the electromotive force e is the voltage Eb of the power supply 120. If smaller, the damping force of the vibration energy harvesting damper 100 becomes zero, and thus has the nonlinear characteristic of FIG. 4.

이와 같이, 종래 진동 에너지 하베스팅 댐퍼(100)의 경우, 단순히 기전력(e)이 전원부(120)의 전압(Eb)보다 큰 경우 전기 에너지의 충전만을 수행하는 것으로, 상기 전자기 액츄에이터의 감쇠계수를 가변시켜 댐핑을 제어하는 것은 어렵다. As described above, in the case of the conventional vibration energy harvesting damper 100, when the electromotive force e is larger than the voltage Eb of the power supply unit 120, only the charging of electric energy is performed, and the attenuation coefficient of the electromagnetic actuator is varied. It is difficult to control damping.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 가변 감쇠력 댐퍼를 도시한 모식도이다. 도 6은 도 5의 가변 감쇠력 댐퍼의 감쇠력 특성을 도시한 그래프이다. 5 is a schematic diagram showing a variable damping force damper according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a graph illustrating damping force characteristics of the variable damping force damper of FIG. 5.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 실시예에 의한 가변 감쇠력 댐퍼(200)는 전자기 액츄에이터(210)와 정류회로부(290)를 포함한다. 5 and 6, the variable damping force damper 200 according to the present embodiment includes an electromagnetic actuator 210 and a rectifier circuit unit 290.

또한, 상기 전자식 액츄에이터(210)는 고정자(211), 가동자(212) 및 코일(213)을 포함하고, 상기 정류회로부(290)는 전원부(220), 정류부(230), 스위치부(250) 및 가변 저항(260)을 포함한다. 또한, 도시하지는 않았으나 제어부(270)를 더 포함할 수 있다. In addition, the electronic actuator 210 includes a stator 211, a mover 212, and a coil 213, and the rectifier circuit 290 includes a power supply unit 220, a rectifier unit 230, and a switch unit 250. And a variable resistor 260. In addition, although not shown, the controller 270 may be further included.

이 경우, 상기 전자기 액츄에이터(210)의 가동자(212)는 상기 코일(213)에 의해 권선되어 상기 고정자(211)의 사이에 배치되며, 이에 따라 진동에 대응하여 속도(v)로 움직이게 된다. 그리하여, 상기 전자기 액츄에이터(210)는 기전력(e)을 발생하게 된다. In this case, the mover 212 of the electromagnetic actuator 210 is wound by the coil 213 is disposed between the stator 211, thereby moving at a speed v in response to the vibration. Thus, the electromagnetic actuator 210 generates an electromotive force e.

한편, 상기 정류회로부(290)는 상기 코일(213)의 양단에 각각 연결되며, 상기 전자기 액츄에이터(210)로부터 발생하는 기전력(e)에 의한 전기에너지를 흡수하거나, 상기 전자기 액츄에이터(210)에 가변 감쇠력을 제공한다. The rectifier circuit 290 is connected to both ends of the coil 213 and absorbs electrical energy by electromotive force (e) generated from the electromagnetic actuator 210 or is variable to the electromagnetic actuator 210. Provide damping force.

즉, 상기 정류회로부(290)는 상기 전자기 액츄에이터(210)에서 발생되는 기전력(e)이 상기 전원부(220)의 전압(Eb)보다 낮으면 상기 전자기 액츄에이터(210)에 가변 감쇠력을 제공하고, 상기 전자기 액츄에이터(210)에서 발생되는 기전력(e)이 상기 전원부(220)의 전압(Eb)보다 높으면 상기 전자기 액츄에이터(210)의 진동에 의해 발생되는 전기 에너지를 상기 전원부(220)에 충전시킨다. That is, the rectifier circuit 290 provides a variable damping force to the electromagnetic actuator 210 when the electromotive force e generated by the electromagnetic actuator 210 is lower than the voltage Eb of the power supply unit 220. When the electromotive force e generated by the electromagnetic actuator 210 is higher than the voltage Eb of the power supply unit 220, the electric energy generated by the vibration of the electromagnetic actuator 210 is charged to the power supply unit 220.

보다 구체적으로, 상기 정류회로부(290)의 제1 노드(241) 및 제2 노드(242)는 각각 상기 코일(213)의 양단에 연결되고, 상기 제2 노드(242)에서 상기 코일(213)로 연결되는 회로와 분기된 회로로 상기 제1 노드(241)로 연결되는 회로에 제3 노드(243)가 위치한다. 또한, 상기 제1 노드(241)로부터 상기 제2 노드(242)를 향하는 위치에 상기 제1 노드(241)에 인접하도록 제4 노드(244)가 위치한다. More specifically, the first node 241 and the second node 242 of the rectifying circuit unit 290 are respectively connected to both ends of the coil 213, the coil 213 at the second node 242 The third node 243 is positioned in a circuit connected to the first node 241 through a branched circuit and a circuit connected to each other. In addition, a fourth node 244 is positioned adjacent to the first node 241 at a position facing the first node 241 to the second node 242.

한편, 상기 전원부(220)는 제1 전원(221) 및 제2 전원(222)을 포함하고, 상기 정류부(230)는 제1 다이오드(231) 및 제2 다이오드(232)를 포함한다. 또한, 상기 스위치부(250)는 제1 및 제2 스위치들(251, 252)을 포함한다. Meanwhile, the power supply unit 220 includes a first power supply 221 and a second power supply 222, and the rectifier 230 includes a first diode 231 and a second diode 232. In addition, the switch unit 250 includes first and second switches 251 and 252.

그리하여, 상기 제4 노드(244)와 상기 제2 노드(242) 사이에는 제2 스위치(252), 제2 다이오드(232) 및 제2 전원(222)이 순차적으로 연결되고, 상기 제2 노드(242)와 제3 노드 사이에는 상기 제1 전원(221) 및 제1 다이오드(231)가 순차적으로 연결된다. Thus, a second switch 252, a second diode 232, and a second power source 222 are sequentially connected between the fourth node 244 and the second node 242, and the second node ( The first power source 221 and the first diode 231 are sequentially connected between the second node 242 and the third node.

한편, 상기 제2 노드(242)와 상기 코일(213)의 타단 사이에는 상기 제1 스위치(251)가 연결되며, 상기 제1 스위치(251)와 상기 제4 노드(244) 사이에 가변 저항(244)이 연결된다. Meanwhile, the first switch 251 is connected between the second node 242 and the other end of the coil 213, and a variable resistor (B) between the first switch 251 and the fourth node 244. 244 is connected.

이 경우, 도시하지는 않았으나, 상기 가변 저항(244)의 저항(Rv)은 상기 제어부(270)에 의해 제어되며, 상기 제어부(270)는, 가진 주파수, 외란, 진동계의 변위 및 속도를 포함하는 다양한 환경 요소를 바탕으로 상기 가변 저항(244)의 저항을 변화시킨다. In this case, although not shown, the resistance Rv of the variable resistor 244 is controlled by the controller 270, and the controller 270 includes various excitation frequencies, disturbances, displacements and speeds of the vibration system. The resistance of the variable resistor 244 is changed based on environmental factors.

상기와 같이 구성된 정류 회로부(290)에서는, 도시하지는 않았으나 별도의 센서부를 통해 상기 전자기 액츄에이터(210)의 기전력(e)을 센싱하여, 상기 기전력(e)이 상기 전원부(220)의 전압(Eb)보다 낮으면 도 5에 도시된 바와 같이 상기 제1 스위치(251)는 상기 가변 저항(244)에 연결되고 상기 제2 스위치(252)는 OFF 되도록 스위칭한다. In the rectifier circuit 290 configured as described above, although not shown, the electromotive force e of the electromagnetic actuator 210 is sensed through a separate sensor unit, so that the electromotive force e is the voltage Eb of the power supply unit 220. If lower, as shown in FIG. 5, the first switch 251 is connected to the variable resistor 244 and the second switch 252 is switched to OFF.

그리하여, 상기 전자기 액츄에이터(210)는 상기 가변 저항(244)에만 연결되며, 이에 따라 상기 전자기 액츄에이터(210)에서 발생되는 전류는 상기 가변저항(244)으로만 제공되며, 이에 따라 상기 가변 저항(244)에 의해 상기 전자기 액츄에이터(210)로 가변 감쇠력이 제공된다. Thus, the electromagnetic actuator 210 is connected only to the variable resistor 244, so that the current generated by the electromagnetic actuator 210 is provided only to the variable resistor 244, and thus the variable resistor 244. Variable damping force is provided to the electromagnetic actuator (210).

즉, 상기 가변 저항(260)으로만 전류가 흐르는 경우, 상기 전자기 액츄에이터(210)의 고유 저항(R)은 상기 가변 저항의 저항(Rv)에 연결되는 것으로, 상기 가변 저항을 증가시키면 감쇠계수는 증가하게 되며 상기 가변 저항을 감소시키면 감쇠계수는 감소하게 된다. 이에 따라, 상기 가변 저항(244)을 통해 상기 전자기 액츄에이터(210)로 가변 감쇠력을 제공할 수 있다. That is, when current flows only through the variable resistor 260, the intrinsic resistance R of the electromagnetic actuator 210 is connected to the resistance Rv of the variable resistor. As the variable resistance decreases, the attenuation coefficient decreases. Accordingly, the variable damping force may be provided to the electromagnetic actuator 210 through the variable resistor 244.

이와 달리, 상기 전자기 액츄에이터(210)의 기전력(e)이 상기 전원부(220)의 전압(Eb)보다 크다면, 도 5에 도시된 것과 반대로 스위칭되어, 상기 제1 스위치(251)는 상기 코일(213)의 타단과 상기 제2 노드(242)를 연결하고, 상기 제2 스위치(252)도 ON 상태가 된다. On the contrary, if the electromotive force e of the electromagnetic actuator 210 is greater than the voltage Eb of the power supply unit 220, the switch is reversed as shown in FIG. 5, so that the first switch 251 is connected to the coil ( The other end of 213 and the second node 242 are connected, and the second switch 252 is also turned on.

그리하여, 상기 전자기 액츄에이터(210)에서 발생되는 기전력(e)은 상기 전원부(220)로 제공되며, 이에 따라 상기 전자기 액츄에이터(210)의 진동에 의해 발생되는 전기 에너지는 상기 전원부(220)에 충전된다. Thus, the electromotive force e generated by the electromagnetic actuator 210 is provided to the power supply unit 220, and thus the electric energy generated by the vibration of the electromagnetic actuator 210 is charged in the power supply unit 220. .

이 경우, 상기 전원부(220)는 전기 에너지의 충전이 가능한 충전식 배터리이거나 또는 커패시터일 수 있다. In this case, the power supply unit 220 may be a rechargeable battery capable of charging electrical energy or a capacitor.

도 6에는, 상기와 같은 본 실시예에서의 가변 감쇠력 댐퍼(200)의 특성이 그래프로 도시되어 있다. FIG. 6 graphically shows the characteristics of the variable damping force damper 200 in this embodiment as described above.

한편, 상기 스위치부(250)의 동작은 상기 기전력(e)이 상기 전압(Eb)에 해당되는 경우 동작하는 것이 이론적으로는 합당하지만, 실제는 채터링(chattering)의 영향을 최소화하기 위해 상기 기전력(e)이 상기 전압(Eb)보다 소정값 이상으로 큰 경우 상기 전자기 액츄에이터(210)가 상기 전원부(220)와 연결되도록 동작한다. On the other hand, the operation of the switch unit 250 is theoretically reasonable to operate when the electromotive force e corresponds to the voltage Eb, but in practice, the electromotive force in order to minimize the effect of chattering (chattering) When (e) is greater than a predetermined value than the voltage Eb, the electromagnetic actuator 210 operates to be connected to the power supply unit 220.

도 6에 도시된 바와 같이, 앞서 도 3에 도시된 상기 진동 에너지 하베스팅 댐퍼(100)에서는 하베스팅이 시작되는 속도(Vb, 즉 전원부로 충전이 시작되는 속도)는 하기 식 (5)로 설정되지만, 본 실시예에서와 같이 가변 감쇠력 댐퍼(200)에서는 에너지 하베스팅이 시작되는 속도(Vs)는 식 (6)으로 설정된다. As shown in FIG. 6, in the vibration energy harvesting damper 100 shown in FIG. 3, the speed (Vb, that is, the speed at which charging is started by the power supply) at which harvesting starts is set to the following equation (5). However, in the variable damping force damper 200 as in the present embodiment, the speed Vs at which energy harvesting starts is set to equation (6).

Figure 112017121159540-pat00007
식 (5)
Figure 112017121159540-pat00007
Equation (5)

Figure 112017121159540-pat00008
식 (6)
Figure 112017121159540-pat00008
Formula (6)

이 때, Rt는 전자기 액츄에이터의 고유저항(R)과 정류 회로부의 저항의 합이고, Rnt는 전자기 액츄에이터의 고유저항(R)과 가변저항(Rv)의 합이다. At this time, Rt is the sum of the resistivity R of the electromagnetic actuator and the resistance of the rectifier circuit portion, and Rnt is the sum of the resistivity R and the variable resistance Rv of the electromagnetic actuator.

한편, 앞서 설명한 바와 같이, 본 실시예에서는 상기 전자기 액츄에이터(210)의 속도의 절대값이 Vs 보다 작은 경우 가변 감쇠력이 제공됨에 따라 상기 전자기 액츄에이터(210)에 대한 진동 제어가 수행되며, 상기 전자기 액츄에이터(210)의 속도의 절대값이 Vs 보다 큰 경우 에너지 하베스팅을 통해 상기 전원부(220)에 전기 에너지가 충전된다. On the other hand, as described above, in the present embodiment, when the absolute value of the speed of the electromagnetic actuator 210 is less than Vs, the vibration control for the electromagnetic actuator 210 is performed according to the variable damping force is provided, the electromagnetic actuator When the absolute value of the speed of 210 is greater than Vs, electrical energy is charged to the power supply unit 220 through energy harvesting.

도 7은 도 5의 가변 감쇠력 댐퍼를 포함한 진동 제어 시스템을 도시한 모식도이다. FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a vibration control system including the variable damping force damper of FIG. 5.

도 7을 참조하면, 일반적으로 진동계는 질량(M), 즉 진동시스템(310), 스프링(K), 즉 탄성부(320), 및 댐퍼(C)로 구성되는데, 본 실시예에서의 상기 가변 감쇠력 댐퍼(200)를 상기 댐퍼(C)를 대체하여 구성하여 상기 진동 제어 시스템(300)을 구현할 수 있다. Referring to FIG. 7, a vibration system generally includes a mass M, that is, a vibration system 310, a spring K, that is, an elastic part 320, and a damper C. A damping force damper 200 may be configured to replace the damper C to implement the vibration control system 300.

이 경우, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 제어부(270)가 진동 주파수 및 외란, 진동계의 변위 및 속도 등의 환경 요소를 고려하여 최적의 수치를 산출하여 가변 저항(Rv)를 제어하며, 상기 가변 감쇠력 댐퍼(200)는 기전력을 센싱하여 스위칭을 통해 가변 감쇠력을 제공하거나 에너지를 충전한다. In this case, as described above, the controller 270 calculates an optimal value in consideration of environmental factors such as vibration frequency and disturbance, displacement and speed of the vibration system, and controls the variable resistor Rv, and the variable damping force damper. The 200 senses the electromotive force to provide a variable damping force through the switching or to charge the energy.

그리하여, 상기 진동 제어 시스템(300)은 철도 차량이나 자동차 등의 수송 차량은 물론, 다양한 진동계에 적용될 수 있다. Thus, the vibration control system 300 may be applied to various vibration systems as well as to transport vehicles such as railroad cars or automobiles.

상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 가변 감쇠력 댐퍼에 있어서, 전자기 액츄에이터를 사용하여 빠른 응답 특성을 가지는 것은 물론이며 발생되는 기전력을 바탕으로 가변 감쇠력을 제공하거나 전기 에너지의 흡수를 선택적으로 수행할 수 있어, 에너지 하베스팅을 동시에 구현할 수 있는 효과가 있다. According to the embodiments of the present invention as described above, in the variable damping force damper, not only has a fast response characteristics using an electromagnetic actuator, but also provides a variable damping force or selectively absorbs electrical energy based on the generated electromotive force. It is possible to implement energy harvesting at the same time.

이 경우, 전자기 액츄에이터에서 발생되는 기전력에 대한 정확한 계측과 스위치부를 포함하는 회로를 통해 상기 가변 감쇠력 제공 및 전기 에너지 흡수를 선택적으로 수행할 수 있다. In this case, the variable damping force may be selectively provided and electrical energy absorption may be selectively performed through a circuit including an accurate measurement of the electromotive force generated by the electromagnetic actuator and a switch unit.

특히, 하베스팅 회로로만 구성된 경우 액츄에이터의 진동 속도가 일정값 이상 또는 이하인 경우에만 에너지 하베스팅을 수행하지만, 본 실시예에서는 가변 저항회로가 추가됨으로써 진동 속도의 범위에 따라, 가변 감쇠력을 통한 진동 제어와 에너지 하베스팅을 선택적으로 수행할 수 있다.In particular, when only the harvesting circuit is configured, energy harvesting is performed only when the vibration speed of the actuator is above or below a predetermined value. However, in this embodiment, the variable control circuit is added to control the vibration through the variable damping force according to the range of the vibration speed. And energy harvesting can optionally be performed.

즉, 스위치부의 작동에 있어, 전자기 액츄에이터의 기전력이 전원부의 전압보다 소정값 이상으로 큰 경우 동작하도록 제어하여, 채터링(chattering)의 영향을 줄일 수 있다. That is, in the operation of the switch unit, it is controlled to operate when the electromotive force of the electromagnetic actuator is greater than a predetermined value than the voltage of the power supply unit, it is possible to reduce the effect of chattering (chattering).

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the foregoing has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. It will be appreciated.

본 발명에 따른 가변 감쇠력 댐퍼 및 이를 포함한 진동 제어 시스템은 철도차량이나 일반 자동차의 현가 장치에 사용될 수 있는 산업상 이용 가능성을 갖는다. The variable damping force damper and the vibration control system including the same according to the present invention have industrial applicability that can be used in a suspension device of a railway vehicle or a general vehicle.

100 : 에너지 하베스팅 댐퍼
200 : 가변 감쇠력 댐퍼
110, 210 : 전자기 액츄에이터 111, 211 : 고정자
112, 212 : 가동자 113, 213 : 코일
120, 220 : 전원부 130, 230 : 정류부
190, 290 : 정류 회로부 250 : 스위치부
260 : 가변 저항 270 : 제어부
300 : 진동 제어시스템 310 : 진동시스템
320 : 탄성부100: energy harvesting damper
200: variable damping force damper
110, 210: electromagnetic actuator 111, 211: stator
112, 212: mover 113, 213: coil
120, 220: power supply 130, 230: rectifier
190, 290: rectifier circuit 250: switch
260 variable resistance 270 control unit
300: vibration control system 310: vibration system
320: elastic portion

Claims (11)

고정자 및 가동자를 포함하여 고유저항(R)을 갖고, 소정의 감쇠력을 갖는 전자기 액츄에이터; 및
상기 전자기 액츄에이터에 병렬로 연결되며, 상기 전자기 액츄에이터에서 발생되는 기전력(e)과 전원부의 전압(Eb)을 바탕으로, 상기 전자기 액츄에이터에 가변 감쇠력을 제공하거나 상기 전자기 액츄에이터에의 진동에 의해 발생되는 전기 에너지를 흡수하는 정류 회로부; 및
가변 저항의 저항값(Rv)을 가변 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 정류 회로부는,
상기 전자기 액츄에이터의 감쇠계수를 가변시켜 상기 전자기 액츄에이터에 가변 감쇠력을 제공하는 상기 가변 저항; 및
상기 전자기 액츄에이터를 상기 가변 저항과 상기 전원부에 선택적으로 연결하는 스위치부를 포함하는 가변 감쇠력 댐퍼.An electromagnetic actuator having a specific resistance R including a stator and a mover and having a predetermined damping force; And
It is connected in parallel with the electromagnetic actuator, and based on the electromotive force (e) generated from the electromagnetic actuator and the voltage (Eb) of the power supply unit, the electrical generated by the variable actuator to provide a damping force or the vibration generated by the electromagnetic actuator Rectification circuit unit for absorbing energy; And
A control unit for variable control the resistance value (Rv) of the variable resistor,
The rectifier circuit unit,
The variable resistor varying the attenuation coefficient of the electromagnetic actuator to provide a variable damping force to the electromagnetic actuator; And
And a switch unit for selectively connecting the electromagnetic actuator to the variable resistor and the power supply unit. 제1항에 있어서, 상기 정류 회로부는,
상기 전자기 액츄에이터에서 발생되는 기전력이 상기 전원부의 전압보다 낮으면 상기 전자기 액츄에이터에 가변 감쇠력을 제공하고,
상기 전자기 액츄에이터에서 발생되는 기전력이 상기 전원부의 전압보다 높으면 상기 전자기 액츄에이터의 진동에 의해 발생되는 전기 에너지를 상기 전원부에 충전시키는 것을 특징으로 하는 가변 감쇠력 댐퍼. The method of claim 1, wherein the rectifier circuit unit,
When the electromotive force generated by the electromagnetic actuator is lower than the voltage of the power supply unit, provide a variable damping force to the electromagnetic actuator,
And when the electromotive force generated by the electromagnetic actuator is higher than the voltage of the power supply unit, electric power generated by vibration of the electromagnetic actuator is charged to the power supply unit. 삭제delete 제2항에 있어서,
상기 가변 저항의 저항(Rv)을, 가진 주파수, 외란, 진동계의 변위 및 속도를 포함하는 환경 요소를 바탕으로 가변 제어하는 제어부를 더 포함하는 가변 감쇠력 댐퍼. The method of claim 2,
And a control unit configured to variably control the resistance (Rv) of the variable resistor based on an environmental element including frequency, disturbance, displacement, and speed of a vibrometer. 삭제delete 제2항에 있어서, 상기 스위치부는,
상기 기전력(e)이 상기 전원부의 전압(Eb)보다 소정값 이상으로 큰 경우 상기 전자기 액츄에이터가 상기 전원부와 연결되도록 동작하는 것을 특징으로 하는 가변 감쇠력 댐퍼. The method of claim 2, wherein the switch unit,
And the electromagnetic actuator is operated to be connected to the power supply unit when the electromotive force (e) is greater than a predetermined value greater than the voltage (Eb) of the power supply unit. 제6항에 있어서,
상기 전자기 액츄에이터가 상기 전원부와 연결되도록 상기 스위치부가 동작하는 경우, 상기 전자기 액츄에이터의 진동 속도(Vs)는,


Figure 112019047000151-pat00009
식 (6)
{Rt은 전자기 액츄에이터의 고유저항(R)과 정류 회로부 저항의 합, Rnt는 전자기 액츄에이터의 고유저항(R)과 가변저항(Rv)의 합, Ψ는 액츄에이터 계수}

상기 식 (6)으로 정의되는 것을 특징으로 하는 가변 감쇠력 댐퍼. The method of claim 6,
When the switch unit is operated such that the electromagnetic actuator is connected to the power supply unit, the vibration speed Vs of the electromagnetic actuator is


Figure 112019047000151-pat00009
Formula (6)
{Rt is the sum of the resistance (R) and the rectifier circuit resistance of the electromagnetic actuator, R nt is the sum of the resistance (R) and the variable resistance (Rv) of the electromagnetic actuator, Ψ is the actuator coefficient}

Variable damping force damper, characterized by the above formula (6). 제2항에 있어서, 상기 정류 회로부는,
상기 전자기 액츄에이터의 일단에 연결되는 제1 노드;
상기 전자기 액츄에이터의 타단에 연결되는 제2 노드;
상기 제2 노드로부터 상기 제1 노드의 사이에 위치하는 제3 노드;
상기 제2 노드와 상기 제3 노드 사이에 연결되는 상기 전원부의 제1 전원;
상기 제1 노드와 상기 제2 노드 사이에 연결되는 상기 전원부의 제2 전원;
상기 제1 전원과 상기 제3 노드 사이에 연결되는 제1 다이오드; 및
상기 제1 노드와 상기 제2 전원 사이에 연결되는 제2 다이오드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 감쇠력 댐퍼. The method of claim 2, wherein the rectifier circuit unit,
A first node connected to one end of the electromagnetic actuator;
A second node connected to the other end of the electromagnetic actuator;
A third node located between the first node and the first node;
A first power source of the power supply unit connected between the second node and the third node;
A second power source of the power supply unit connected between the first node and the second node;
A first diode connected between the first power source and the third node; And
And a second diode coupled between the first node and the second power source. 제8항에 있어서, 상기 정류 회로부는,
상기 제2 노드와 상기 전자기 액츄에이터의 타단 사이에 연결되는 상기 스위치부의 제1 스위치;
상기 제1 노드와 상기 제2 다이오드 사이에 위치하는 제4 노드; 및
상기 제4 노드와 상기 제2 다이오드 사이에 위치하는 상기 스위치부의 제2 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 감쇠력 댐퍼. The method of claim 8, wherein the rectifier circuit unit,
A first switch of the switch unit connected between the second node and the other end of the electromagnetic actuator;
A fourth node positioned between the first node and the second diode; And
And a second switch of the switch unit positioned between the fourth node and the second diode. 제9항에 있어서, 상기 가변 저항은,
상기 제1 스위치와 상기 제4 노드 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 가변 감쇠력 댐퍼. The method of claim 9, wherein the variable resistor,
And a variable damping force damper connected between the first switch and the fourth node. 진동 시스템;
상기 진동 시스템에 연결되는 탄성부; 및
상기 탄성부와 병렬로 상기 진동 시스템에 연결되는 가변 감쇠력 댐퍼를 포함하고,
상기 가변 감쇠력 댐퍼는,
고정자 및 가동자를 포함하여 고유저항(R)을 갖고, 소정의 감쇠력을 갖는 전자기 액츄에이터; 및
상기 전자기 액츄에이터에 병렬로 연결되며, 상기 전자기 액츄에이터에서 발생되는 기전력(e)과 전원부의 전압(Eb)을 바탕으로, 상기 전자기 액츄에이터에 가변 감쇠력을 제공하거나 또는 상기 전자기 액츄에이터에의 진동에 의해 발생되는 전기 에너지를 흡수하는 정류 회로부; 및
가변 저항의 저항값(Rv)을 가변 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 정류 회로부는,
상기 전자기 액츄에이터의 감쇠계수를 가변시켜 상기 전자기 액츄에이터에 가변 감쇠력을 제공하는 상기 가변 저항; 및
상기 전자기 액츄에이터를 상기 가변 저항과 상기 전원부에 선택적으로 연결하는 스위치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 제어 시스템.
Vibration system;
An elastic portion connected to the vibration system; And
A variable damping force damper connected to the vibration system in parallel with the elastic portion,
The variable damping force damper,
An electromagnetic actuator having a specific resistance R including a stator and a mover and having a predetermined damping force; And
It is connected in parallel to the electromagnetic actuator, based on the electromotive force (e) generated from the electromagnetic actuator and the voltage (Eb) of the power supply unit, to provide a variable damping force to the electromagnetic actuator or generated by vibration to the electromagnetic actuator Rectification circuit unit for absorbing electrical energy; And
A control unit for variable control the resistance value (Rv) of the variable resistor,
The rectifier circuit unit,
The variable resistor varying the attenuation coefficient of the electromagnetic actuator to provide a variable damping force to the electromagnetic actuator; And
And a switch unit for selectively connecting the electromagnetic actuator to the variable resistor and the power supply unit.
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