KR102322879B1 - 가진기 및 이를 사용한 진동 감쇄 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가진기 및 이를 사용한 진동 감쇄 시스템에 관한 것으로, 진동원(54)으로부터 발생하는 진동을 검출하여 검출신호(S1)를 생성하는 진동센서(50), 상기 검출신호(S1)를 수신하여 실시간으로 제어신호(S3)를 생성하는 제어부(56), 상기 제어신호(S3)에 따라서 상기 진동과 동일진동수, 반대위상을 가지는 상쇄진동을 발생시키는 전자석(36)이 구비된 가진기(1)를 포함한다. 가진기(1)에서는 영구자석(20)과 전자석(36)이 상호작용하여 전자석(36)이 설치된 이동체(30)가 직선왕복운동하면서 진동원(54)으로부터 발생하는 주요 주파수별 진동과 반대위상을 갖는 진동을 발생시켜 진동원(54)의 진동을 상쇄시킴으로써 진동 및 소음을 모두 감쇄시키는 효과가 있다.

Description

가진기 및 이를 사용한 진동 감쇄 시스템{Vibration generator and vibration damping system using the same}

본 발명은 가진기 및 이를 사용한 진동 감쇄 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 변압기나 리액터 등에서 발생되는 진동이 가지는 파형과 반대되는 위상을 가지는 진동을 발생시키는 가진기 및 이를 사용한 진동 감쇄 시스템에 관한 것이다.

예를 들어 변압기(Transformer)는 전자기 유도현상을 이용하여 교류의 전압 및 전류를 변화시키는 것이다. 상기 변압기는 소형의 전자기기에서부터 대형의 변전설비 또는 송전설비까지 널리 사용되고 있으며, 특히 대형의 변전설비나 송전설비에는 초고압 대용량 변압기가 사용된다.

이러한 초고압 대용량 변압기는 얇은 규소 강판 등이 적층되는 철심을 포함하여 구성되는데, 각 강판 사이에 존재하는 공차에 의한 에어갭(air-gap)에 의해 소음 및 진동이 발생한다.

변전설비 또는 송전설비에 사용되는 초고압 대용량 변압기는 산업특성상 24시간 쉴 새 없이 작동되기 때문에 변압기에서 발생하는 소음 및 진동이 민가에 까지 전달되어 소음 공해 등의 심각한 문제가 야기되었다.

이러한 문제를 해결하기 위한 방안으로, 변압기의 소음 및 진동을 감소시키기 위해 흡음재 설치 또는 소음을 상쇄시키기 위한 공간을 확보하여 차단벽을 설치하는 등의 다양한 방법이 제안되어왔다.

하지만, 이러한 방법들은 대용량 변압기에 적용하기에는 매우 높은 가격의 원자재 및 높은 유지보수 비용으로 인한 경제적인 문제와 단순히 소음 및 진동을 흡수하는 것으로는 소음 및 진동 문제를 완전히 해결할 수 없었다.

대한민국등록특허 제10-1604320호

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 진동원에서 발생하는 진동과 반대 위상의 진동을 발생시켜 진동을 제거하는 가진기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 진동원의 외함에 간단하게 설치하여 사용할 수 있는 가진기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상대적으로 큰 진동을 발생시킬 수 있는 가진기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 전자석인 진동체와 영구자석 사이의 상호작용을 통해 원하는 진동을 만들어내는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 대용량의 진동원에서 발생하는 진동을 제거할 수 있는 진동 감쇄 시스템을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 진동원으로부터 발생하는 진동을 검출하여 검출신호를 생성하는 진동센서; 상기 검출신호를 수신하여 실시간으로 제어신호를 생성하는 제어부; 상기 제어신호에 따라서 상기 진동과 동일진동수, 반대위상을 가지는 상쇄진동을 발생시키는 것으로 제어신호를 받은 전자석이 영구자석과의 사이에서 인력과 척력을 발생시킴에 의해 상기 전자석이 서로 반대로 압축 및 인장되는 제1 및 제2탄성부재 사이에서 상대 이동하는 가진기를 포함할 수 있고, 상기 가진기는 내부공간이 있고 외관을 구성하는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 서로 마주보게 고정되어 설치되는 금속재질의 제1고정판과 제2고정판과, 상기 제1고정판에 설치된 영구자석과, 상기 영구자석과 마주보게 전자석을 구비하고 상기 전자석과 영구자석 사이의 인력과 척력에 의해 직선왕복운동하는 이동체와, 상기 이동체를 관통하여 설치되어 이동체의 직선왕복운동을 안내하며 일단이 상기 제1고정판에 설치되고 타단이 상기 제2고정판에 설치되는 다수개의 이동가이드와, 상기 이동체가 상기 영구자석에 대해 이동하는 영역을 설정하고 이동체의 왕복운동을 위한 탄성력을 제공하도록 상기 다수개의 이동가이드에 설치되는 제1탄성부재 및 제2탄성부재를 포함하고, 상기 이동체는 상기 전자석과 상기 전자석이 설치되고 상기 이동가이드가 관통하는 이동베이스를 포함하며, 상기 제1탄성부재와 제2탄성부재는 상기 이동가이드가 중앙을 관통하게 설치되는 원통코일스프링이며, 상기 제1탄성부재는 상기 이동베이스의 일면과 상기 영구자석이 설치된 제1고정판에 단부가 각각 지지되고 상기 제2탄성부재는 상기 이동베이스의 타면과 상기 영구자석 반대쪽 하우징 내면 고정된 제2고정판에 단부가 각각 지지되며, 상기 제1탄성부재와 제2탄성부재는 상기 이동체가 영구자석 방향으로 이동할 때와 영구자석 반대방향으로 이동할 때에 서로 압축과 복원이 교대로 발생할 수 있다.

상기 제어부는 상기 검출신호를 전달받아 미리 정해진 패턴 또는 알고리즘에 필요한 값이 포함된 분석신호를 생성하는 신호증폭부와, 상기 분석신호를 토대로 상기 가진기가 상기 상쇄진동을 발생시키도록 제어신호를 생성하는 신호발생부를 포함한다.

상기 신호발생부는 상기 가진기가 상기 진동의 주파수와 동일한 주파수를 가지되 반대위상을 가지는 상쇄진동을 발생시키도록 하는 제어신호를 생성하고, 상기 제어신호는 상기 가진기에 인가되는 전류 세기 및 전달주기를 조절함으로써 상기 가진기가 발생시키는 상쇄진동의 주파수와 위상이 조절된다.

상기 제어부는 상기 신호증폭부에서 생성한 분석신호를 시각적으로 출력하는 디스플레이와, 상기 디스플레이에 출력되는 정보를 통해서 상기 신호발생부의 제어신호를 수동으로 생성해낼 수 있는 컨트롤러를 더 포함한다.

상기 진동센서는 MEMS센서이다.

상기 가진기는 하우징과, 상기 하우징의 일측 외면에 구비되어 진동원의 표면에 하우징을 자력으로 부착시키는 장착자석과, 상기 하우징의 내부공간 일측에 설치된 영구자석과, 상기 영구자석과 마주보게 전자석을 구비하고 상기 전자석과 영구자석 사이의 인력과 척력에 의해 직선왕복운동하는 이동체와, 상기 이동체가 상기 영구자석쪽으로 이동하고 반대방향으로 이동하는 영역을 설정하는 제1탄성부재 및 제2탄성부재를 포함한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 내부공간이 있고 외관을 구성하는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 서로 마주보게 고정되어 설치되는 금속재질의 제1고정판과 제2고정판과, 상기 제1고정판에 설치된 영구자석과, 상기 영구자석과 마주보게 전자석을 구비하고 상기 전자석과 영구자석 사이의 인력과 척력에 의해 직선왕복운동하는 이동체와, 상기 이동체를 관통하여 설치되어 이동체의 직선왕복운동을 안내하며 일단이 상기 제1고정판에 설치되고 타단이 상기 제2고정판에 설치되는 다수개의 이동가이드와, 상기 이동체가 상기 영구자석에 대해 이동하는 영역을 설정하고 이동체의 왕복운동을 위한 탄성력을 제공하도록 상기 다수개의 이동가이드에 설치되는 제1탄성부재 및 제2탄성부재를 포함할 수 있고, 상기 이동체는 상기 전자석과 상기 전자석이 설치되고 상기 이동가이드가 관통하는 이동베이스를 포함할 수 있으며, 상기 제1탄성부재와 제2탄성부재는 상기 이동가이드가 중앙을 관통하게 설치되는 원통코일스프링이며, 상기 제1탄성부재는 상기 이동베이스의 일면과 상기 영구자석이 설치된 제1고정판에 단부가 각각 지지되고 상기 제2탄성부재는 상기 이동베이스의 타면과 상기 영구자석 반대쪽 하우징 내면 고정된 제2고정판에 단부가 각각 지지될 수 있으며, 상기 제1탄성부재와 제2탄성부재는 상기 이동체가 영구자석 방향으로 이동할 때와 영구자석 반대방향으로 이동할 때에 서로 압축과 복원이 교대로 발생할 수 있다.

삭제

상기 전자석을 구성하는 철심은 상기 이동베이스에 안착되는 연결부와, 상기 연결부에서 상기 영구자석방향으로 나란히 연장되는 제1, 제2, 제3 연장부를 포함하고, 상기 제2연장부에는 코일이 권선된다.

상기 이동베이스를 상기 이동가이드가 관통하는 가이드통공에는 내면이 가공된 부싱이 위치되고 상기 부싱은 상기 제1탄성부재와 제2탄성부재의 내부까지 연장될 수 있다..

삭제

상기 하우징의 외면 일측에는 진동원의 표면에 자력으로 부착되는 장착자석이 설치된다.

본 발명에 의한 가진기 및 이를 사용한 진동 감쇄 시스템에서는 다음과 같은 효과중 적어도 하나 이상을 얻을 수 있다.

본 발명은 진동원으로부터 발생하는 주요 주파수별 진동을 실시간으로 감지하여 가진기를 통해서 반대위상을 갖는 진동으로 상쇄시킴으로써 진동 및 소음을 모두 감쇄시키는 효과가 있다.

본 발명은 진동원의 표면 전체 또는 국부에 선택적으로 설치할 수 있으므로 효율적인 진동 저감 대책을 세울 수 있다. 또한, 출력장치에 의해서 정상작동하지 않는 가진기 또는 센서를 용이하게 파악할 수 있어서 유지 및 보수 등의 작업 효율성이 높아지는 효과가 있다.

본 발명의 가진기는 이동가이드를 따라 이동체가 직선왕복운동하고 이동체의 양단에서 제1탄성부재와 제2탄성부재가 이동체의 이동범위를 규제함과 동시에 이동체의 전자석과 영구자석 사이의 인력과 척력의 교체 시점에서 반대방향의 이동이 원활하게 되도록 한다. 따라서, 이동체에 의한 진동발생이 원활하게 이루어지는 효과도 있다.

본 발명의 가진기에서는 제1탄성부재와 제2탄성부재가 이동체의 이동베이스 양측에 지지되어 탄성력을 작용하고 있는데, 제1탄성부재와 제2탄성부재를 이동가이드가 관통하고 있어서, 제1탄성부재와 제2탄성부재의 압축과 인장동작이 일정한 궤적을 따라 일어나게 된다. 따라서 이동체의 이동을 위해 제1탄성부재와 제2탄성부재가 작용하는 힘이 규칙적으로 정확하게 제공되어 가진기의 전체 동작이 안정적으로 수행되는 효과도 있다.

도 1은 본 발명에 의한 가진기의 바람직한 실시례의 구성을 보인 개략단면도.
도 2는 도 1의 A영역을 확대하여 보인 확대단면도.
도 3은 도 1에 도시된 가진기의 철심을 구성하는 강판을 보인 평면도.
도 4는 본 발명에 의한 진동 감쇄 시스템의 구성을 보인 블럭도.
도 5는 본 발명 실시례의 진동 감쇄 시스템을 구성하는 제어부의 블럭도.
도 6은 본 발명 실시례의 가진기에서 이동체가 영구자석에 근접한 상태를 보인 동작상태도.
도 7은 본 발명 실시례의 가진기에서 이동체가 영구자석에서 멀어진 상태를 보인 동작상태도.

이하, 본 발명의 일부 실시례들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시례를 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시례에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시례의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

먼저, 도 1에서 도 3을 참고하여 본 발명 실시례의 가진기의 구성을 설명한다. 가진기(1)의 외관을 하우징(10)이 형성한다. 상기 하우징(10)의 형상은 대략 육면체 또는 원기둥형상으로 될 수 있다. 상기 하우징(10)의 내부에는 내부공간(12)이 형성된다. 상기 내부공간(12)에는 아래에서 설명될 진동을 발생시키기 위한 부품들이 설치된다. 상기 내부공간(12)을 개폐하기 위해 커버(14)가 상기 하우징(10)의 일면에 구비된다. 물론, 상기 내부공간(12)을 개폐하기 위한 구성은 상기 커버(14)외에도 다양하게 있을 수 있다.

상기 하우징(10)의 일측 외면에는 장착자석(16)이 있다. 상기 장착자석(16)은 다수개가 구비될 수 있다. 상기 장착자석(16)의 갯수는 가진기(1)의 치수나 무게 등 설계조건에 따라 달라진다. 상기 장착자석(16)은 상기 하우징(10)의 일측 외면에 다수개가 소정의 간격을 두고 설치된다. 상기 장착자석(16)은 또한 상기 하우징(10)의 외면에 형성된 홈에 위치되어 하우징(10)에 보다 견고하게 위치된다.

상기 내부공간(12)에는 제1고정판(18)과 제2고정판(18')이 서로 마주보게 설치된다. 상기 제1고정판(18)과 제2고정판(18')은 금속재질로 만들어지는 것이 좋다. 상기 제1고정판(18)과 제2고정판(18')은 아래에서 설명될 이동체(30)를 견고하게 지지하기 위한 것이다. 상기 제1고정판(18)과 제2고정판(18')은 상기 하우징(10)과 별개로 만들어지지 않고, 상기 하우징(10)의 일부가 제1고정판(18)과 제2고정판(18')으로 될 수 있다. 이는 상기 하우징(10)의 강성이 별도의 제1고정판(18)과 제2고정판(18')이 필요없을 정도인 경우이다. 상기 제1고정판(18)은 상기 장착자석(16)이 있는 쪽의 하우징(10) 내부에 고정되고, 상기 제2고정판(18')은 상기 커버(14)의 내면에 고정된다.

상기 제1고정판(18)에는 영구자석(20)이 설치된다. 상기 영구자석(20)의 기하학적 중심은 상기 제1고정판(18)의 기하학적 중심에 위치된다. 상기 영구자석(20)은 아래에서 설명될 전자석(36)과 마주보게 위치된다. 상기 영구자석(20)의 일측 표면은 전자석(36)의 코일(37)과 마주보게 그 형상과 크기가 만들어진다. 상기 영구자석(20)은 전자석(36)과의 사이에서 인력과 척력을 발생시켜 이동체(30)가 진동하도록 한다.

상기 제1고정판(18)과 제2고정판(18')의 사이에는 다수개의 이동가이드(22)가 설치된다. 상기 이동가이드(22)는 아래에서 설명될 이동체(30)의 크기나 무게 등에 따라 그 갯수가 달라진다. 상기 이동가이드(22)는 최소한 3개 이상이 필요하다. 예를 들어 상기 제1고정판(18)과 제2고정판(18')이 사각형 판형상이라면 4개의 이동가이드(22)를 사용하는 것이 좋다. 상기 이동가이드(22)는 봉형상으로 되는 것이 좋다.

상기 이동가이드(22)에는 아래에서 설명될 이동베이스(32)를 기준으로 양측에 제1탄성부재(24)와 제2탄성부재(26)가 설치된다. 상기 제1탄성부재(24)와 제2탄성부재(26)는 원통코일스프링이 사용된다. 상기 제1탄성부재(24)와 제2탄성부재(26)의 중앙을 상기 이동가이드(22)가 관통한다.

상기 제1탄성부재(24)와 제2탄성부재(26)는 전자석(36)과 영구자석(20) 사이의 인력과 척력이 교체되는 시점에서 이동체(30)의 이동이 원활하게 되도록 함과 동시에 이동체(30)의 이동행정을 규제하는 역할도 한다.

상기 이동가이드(22)를 따라 이동하게 이동체(30)가 설치된다. 상기 이동체(30)에는 이동베이스(32)가 있다. 상기 이동베이스(32)는 소정의 판형상이다. 상기 이동베이스(32)에는 상기 이동가이드(22)들이 관통하는 가이드통공(34)이 있다. 상기 가이드통공(34)에는 도 2에 잘 도시된 바와 같이 부싱(35)이 설치된다. 상기 부싱(35)의 내면은 매끈하게 가공되어 상기 이동가이드(22)와의 마찰이 최소화되도록 한다.

도시된 실시례에서는 상기 이동베이스(32)가 상기 이동체(30)의 일측에만 있으나, 상기 이동베이스(32)가 상기 전자석(36)의 양측에 동시에 있도록 될 수도 있다. 물론, 이 경우에는 상기 이동베이스(32)가 자로의 역할을 하지 않는 재질로 만들어지는 것이 반드시 필요하다. 이와 같은 구성은 상기 이동베이스(32)가 이동체(30)의 이동이 균형있게 일어나도록 하기 위한 것이다. 도시된 실시례에서는 이동베이스(32)의 두께가 상대적으로 얇게 되어 있으나, 상기 이동베이스(32)의 두께를 상대적으로 두껍게 하거나 상기 부싱(35)의 길이를 더 길게 하여 이동체(30)의 이동을 보다 안정적으로 지지할 수 있도록 하는 것이 필요하다.

상기 이동베이스(32)와 제1고정판(18)에 상기 제1탄성부재(24)의 단부가 각각 지지된다. 상기 이동베이스(32)와 제2고정판(18')에는 상기 제2탄성부재(26)의 단부가 각각 지지된다. 따라서 상기 이동베이스(32)가 제1고정판(18)쪽으로 이동하면 상기 제1탄성부재(24)가 압축되고 상기 제2탄성부재(26)는 인장된다. 반대로, 상기 이동베이스(32)가 상기 제2고정판(18')쪽으로 이동하면 상기 제2탄성부재(26)가 압축되고 상기 제1탄성부재(24)가 인장된다. 이와 같이 상기 제1 및 제2탄성부재(24,26)가 인장되고 압축되면서 이동베이스(32)가 이동가이드(22)를 따라 왕복운동이 안정적으로 되도록 한다. 즉, 상기 부싱(35)이 제1탄성부재(24)와 제2탄성부재(26)의 내부로 까지 소정 길이 연장되게 하는 것이다.

상기 이동베이스(32)에는 상기 영구자석(20)과 마주보게 전자석(36)이 설치된다. 상기 전자석(36)은 다수개의 강판(38')이 적층되어 만들어진 철심(38)에 코일(39)이 권선되어 만들어진다. 상기 코일(39)에 교류전원이 공급되어 상기 영구자석(20)과의 사이에 인력과 척력이 교대로 발생하게 된다.

상기 강판(38')의 평면 구성은 도 3에 잘 도시되어 있다. 상기 강판(38')은 일방향으로 연장되는 연결부(40')에 직교하게 제1연장부(41'), 제2연장부(42'), 제3연장부(43')가 소정의 간격을 두고 나란히 연장되어 구성된다. 이와 같은 구성의 강판(38')을 다수개 적층하여 만들어지는 철심(38) 역시 연결부(40)와 이에 직교하는 제1연장부(41), 제2연장부(42) 및 제3연장부(43)로 구성된다. 상기 제1연장부(41), 제2연장부(42) 그리고 제3연장부(43)는 상기 연결부(40)에 직교하고 서로 나란히 연장된다. 상기 제1에서 제3연장부(41,42,43)는 상기 영구자석(20)을 향해 연장된다. 상기 제1에서 제3연장부(41,42,43) 사이에는 코일(39)이 감아지게 된다. 여기서 상기 철심(38)은 코일(39)에서 발생한 자기장의 자속이 흐르는 경로가 된다.

이와 같은 구성을 가지는 가진기(1)가 사용되는 진동 감쇄 시스템의 구성에 대해 도 4를 참고하여 설명한다. 본 발명 실시례의 진동 감쇄 시스템은 가진기(1), 진동센서(50) 및 제어부(56)를 포함하여 구성된다. 상기 진동 감쇄 시스템에서 상기 가진기(1)와 진동센서(50)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 진동원(54)의 표면에 부착되어 사용된다. 상기 진동센서(50)는 가동 코일형 센서, 압전형 센서, 변형 게이지 센서, MEMS센서 등이 사용될 수 있다. 특히, MEMS센서는 다른 센서에 비해서 상대적으로 소형화가 가능하고, 미세한 진동까지 놓치지 않고 정확하게 측정이 가능하다.

그리고, 상기 진동센서(50)가 상기 진동원(54)에서 발생하는 진동의 주파수 및 위상을 감지하며, 상기 진동원(54)에서 발생하는 진동과 동일한 주파수, 반대위상을 가지는 상쇄진동을 상기 가진기(1)가 발생시켜서 상기 진동원(54)에서 발생하는 진동을 감쇄시킨다.

상기 진동센서(50)는 상기 진동원(54)의 표면에서 진동을 감지하여 검출신호(S1)를 발생시키고, 상기 검출신호(S1)를 상기 제어부(56)로 전송한다. 상기 제어부(56)는 수신된 검출신호(S1)를 분석하여, 상기 가진기(1)의 동작을 위한 제어신호(S3)를 제공한다. 즉 상기 가진기(1)의 동작을 위한 명령을 상기 가진기(1)로 전송한다. 상기 가진기(1)는 상기 제어부(56)에서 내보낸 신호에 맞추어 진동을 발생시킨다. 상기 제어부(56)에서 내보낸 신호에 따라 상기 가진기(1)가 발생시키는 상쇄진동은 상기 진동원(54)에서 발생되는 진동과 동일주파수 및 반대위상을 가진다.

한편, 상기 제어부(56)의 구성을 도 5를 참고하여 보다 상세하게 설명한다.

상기 제어부(56)는 신호증폭부(58), 신호발생부(59)를 포함하여 구성된다. 상기 신호증폭부(58)는 진동센서(50)로부터 검출된 검출신호(S1)를 받아서 상기 진동원(54)에서 발생하는 진동의 주파수 및 위상을 분석하여 시각적인 식별이 가능하도록 출력하고, 상기 신호발생부(59)에 미리 내장된 계산식 또는 알고리즘에 필요한 값을 도출한다. 상기 신호증폭부(58)는 상기 검출신호(S1)로부터 도출해낸 값을 디스플레이와 같은 별도의 출력장치에 출력할 수 있으며, 작업자는 육안으로 쉽게 진동에 관련된 정보를 확인할 수 있다.

동시에, 상기 신호증폭부(58)는 상기 진동원에서 발생하는 진동을 실시간으로 분석하여 생성된 분석신호(S2)를 상기 신호발생부(59)로 전달한다. 따라서, 상기 신호증폭부(58)는 본 발명의 진동 감쇄 시스템이 상기 진동원(54)에서 발생하는 진동에 실시간으로 대응할 수 있게 한다.

상기 신호증폭부(58)에서 상기 진동원(54)의 표면에 발생하는 진동의 주파수 및 위상에 관한 분석이 완료되면 상기 신호발생부(59)로 출력된 분석신호(S2)를 전달한다. 상기 신호증폭부(58)로부터 분석신호(S2)를 전달받은 상기 신호발생부(59)는 상기 진동원(54)에서 발생하는 진동의 주파수와 동일한 주파수를 가지되 반대위상을 가지는 진동을 발생시키도록 하는 제어신호(S3)를 생성하고, 상기 가진기(1)가 상기 제어신호(S3)에 대응되게 진동하도록 상기 가진기(1)에 전류를 흘려보낸다.

구체적으로 상기 제어신호(S3)는 전류 세기 및 전달주기 등을 조절하여 발생하는 전류 일체를 일컫는 것으로, 상기 전류 세기 및 전달주기 등을 통해서 상기 가진기(1)가 발생시키는 진동의 주파수와 위상이 조절된다. 상기 신호발생부(59)에는 상기 분석신호(S2)로부터 상기 제어신호(S3)를 도출할 수 있는 계산식 또는 알고리즘이 미리 입력되어 있을 수 있다.

한편, 상기 제어부(56)에는 컨트롤러(60)가 더 구비되어 상기 신호발생부(59)에 전달되는 제어신호(S3)를 수동으로 제어할 수 있다. 상기 진동센서(50)로부터 검출된 검출신호(S1)가 상기 신호증폭부(58)에서 분석이 완료되어 분석신호(S2)를 생성하면, 상기 분석신호(S2)의 정보가 육안으로 식별 가능하도록 상기 출력장치를 통해서 출력될 수 있다. 작업자는 상기 출력장치에 출력된 정보를 파악하여 상기 컨트롤러(60)를 이용해 수동으로 적절한 제어신호(S3)를 생성하여 상기 가진기(1)에 전달할 수 있다. 상기 출력장치는 수동작업이 아니더라도 모니터링을 목적으로 설치될 수 있다.

상기 제어부(56)에는 상기 제어부(56)에 전원을 공급하는 전원부(61)가 더 포함될 수 있다. 상기 전원부(61)는 상기 신호증폭부(58), 신호발생부(59) 및 컨트롤러(60)에 전력을 공급할 수 있다. 상기 전원부(61)는 배터리와 같은 에너지저장장치 일체를 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 제어부(56)의 내부에 설치되거나 외부에 설치되어 제어부(56)와 전기적으로 연결될 수도 있다.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 가진기 및 이를 구비한 진동 감쇄장치가 사용되는 것을 상세하게 설명한다.

본 발명의 가진기(1)는 진동원(54)의 표면, 예를 들면 변압기의 외함에 장착된다. 변압기의 외함은 금속재질로 되어 있어서, 상기 장착자석(16)은 진동원(54)의 표면에 견고하게 부착된다. 상기 가진기(1)를 진동원(54)에서 분리하는 것은 상기 장착자석(16)이 진동원(54)에 부착되는 힘보다 큰 힘을 가하면 된다.

도 6과 도 7을 참조하면, 가진기(1)는 이동체(30)의 직선왕복운동을 이용하여 상쇄진동을 발생시킨다. 상기 이동체(30)를 구성하는 전자석(36)에서 상기 코일(39)로 상기 제어부(56)로부터 제어신호(S3)가 제공되면 전자석(36)이 자성을 띄게 된다. 상기 코일(39)의 제원 예를 들면, 두께, 감긴 횟수 그리고 인가되는 전류의 세기 등에 따라서 상기 전자석(36)이 발생시키는 자력의 세기가 달라진다. 상기 코일(39)은 상기 제어부(56)로부터 전류를 인가받을 수 있도록 상기 제어부(56)와 전기적으로 연결되며, 상기 전류가 흐르는 방향에 따라서 전자석 상태일 때의 극성이 결정된다.

상기 철심(38)에서 상기 제2연장부(42)를 둘러서 코일(39)이 감겨있고, 상기 제1연장부(41)와 제3연장부(43)가 상기 제2연장부(42)와 나란히 연장되어 있다. 상기 철심(38)은 자기장의 자속이 이동되는 경로가 되는 것이고, 상기 제1연장부(41)와 제3연장부(43)는 자기장이 철심(38) 외부로 퍼지지 않고 밀집시켜주는 자로 역할을 한다.

상기 영구자석(20)은 상기 전자석(36)의 연장부(41,42,43) 선단과 소정의 간격을 두고 마주보고 있는데, 상기 영구자석(20)은 상기 전자석(36)의 코일(39)에 전류가 인가되어 극성을 가질 때, 상기 전자석(36)과의 사이에 인력 또는 척력을 발생시켜 이동체(30)가 왕복 운동할 수 있도록 구동력을 제공한다.

상기 전자석(36)이 설치되는 이동베이스(32)는 금속재질로 만들어지는 것으로 상기 철심(38)과 일체로 될 수도 있다. 상기 이동베이스(32)는 상기 이동가이드(22)를 따라 직선왕복하는 것으로 상기 제1탄성부재(24)에 의해 상기 영구자석(20)쪽으로 이동하는 정도가 규제되고, 상기 제2탄성부재(26)에 의해 상기 영구자석(20)에서 멀어지는 정도가 규제된다.

즉, 상기 전자석(36)이 상기 영구자석(20)에 부착되지 않으면서 직선왕복운동을 반복하는 것을 상기 제1탄성부재(24)과 제2탄성부재(26)가 돕게 된다. 상기 제1,제2탄성부재(24,26)는 상기 영구자석(20)과 전자석(36) 사이에 작용하는 인력 또는 척력에 대항하는 탄성복원력을 상기 이동체(30)에 제공한다.

상기 전자석(36)에 교류 전류가 인가되면, 상기 전자석(36)과 상기 영구자석(20)사이에 인력 또는 척력이 교대로 발생하고, 상기 제1,제2탄성부재(24,26)는 이에 대항하는 탄성복원력으로 상기 이동체(30)를 왕복운동시키는 구동력이 발생한다. 반대로, 상기 전자석(36)에 전류가 차단되면, 상기 제1,제2탄성부재(24,26)는 상기 이동체(30)를 초기의 위치로 되돌려 놓는다.

상기 제1탄성부재(24)와 제2탄성부재(26)의 동작을 도 6 및 도 7을 참고하여 설명한다. 상기 전자석(36)에 전류가 인가되어 영구자석(20)과의 사이에 인력이 발생하면, 도 6에 화살표로 표시된 바와 같이, 상기 제1탄성부재(24)는 압축되고, 제2탄성부재(26)는 인장된다. 따라서, 상기 이동체(30)는 상기 영구자석(20) 방향으로 이동하지만, 영구자석(20)에 부착되지 않고, 영구자석(20)에 가까워질 수록 제1탄성부재(24)와 제2탄성부재(26)의 복원력 때문에 영구자석(20)에서 멀어지는 방향으로 이동되게 하는 힘을 받게 된다.

상기 전자석(36)에 교류전류가 인가되므로, 그 위상이 바뀌게 되면 상기 영구자석(20)과 전자석(36)의 사이에는 척력이 발생하고 상기 이동체(30)는 도 7에 도시된 바와 같이 상기 영구자석(20)에서 멀어지는 방향으로 이동된다. 이때, 상기 제1탄성부재(24)는 인장되고 제2탄성부재(26)는 압축된다. 따라서, 교류전류의 위상이 다시 바뀌게 되면 언제라도 상기 이동체(30)가 상기 영구자석(20) 방향으로 이동할 수 있도록 된다.

이와 같은 방식으로 가진기(1)에서 진동을 발생시킴에 의해 진동원(54)에서 발생하는 진동이 상쇄될 수 있는 데, 이를 보다 상세하게 설명한다. 진동원(54)에서 진동이 발생하면, 상기 진동센서(50)는 이를 검출해서 검출신호(S1)를 상기 제어부(56)의 신호증폭부(58)에 전달한다. 상기 진동센서(50)로부터 검출신호(S1)를 전달받은 신호증폭부(58)는 상기 검출신호(S1)를 분석하여 진동의 주파수 및 파형을 식별 가능하도록 상기 디스플레이에 출력하는 동시에 상기 분석신호(S2)를 상기 신호발생부(59)로 전달한다. 상기 신호발생부(59)는 상기 분석신호(S2)를 해석하여 상기 진동원(54)에서 발생하는 진동과 동일주파수를 가지되 180°의 위상차이를 가지는 제어신호(S3)를 생성하고, 상기 제어신호(S3)를 상기 가진기(1)에 전달한다.

이때, 상기 신호증폭부(58)는 실시간으로 상기 진동센서(50)로부터 전달받은 검출신호(S1)를 토대로 분석신호(S2)를 생성하며, 상기 분석신호(S2)를 전달받은 신호발생부(59) 역시 실시간으로 제어신호(S3)를 생성한다.

상기 가진기(1)에 상기 제어신호(S3)에 따른 전류가 인가되면, 상기 전자석(36)은 자성을 띄게 되어 상기 영구자석(20)과의 사이에 발생하는 인력 또는 척력을 가지는 구동력이 발생한다. 상기 영구자석(20)은 상기 하우징(10)에 고정된 상태이므로 상기 이동체(30)가 구동력에 의해 움직이게 되며, 이러한 움직임으로 상쇄진동을 발생시킨다.

한편, 본 발명의 가진기(1)는 진동원(54)의 표면이 금속재질로 되어 있다면, 상기 장착자석(16)을 활용하여 진동원(54)에 쉽게 장착하고 탈착할 수 있다. 따라서, 진동원(54)의 표면에 어떠한 가공을 하지 않아도 되므로 진동원(54)에 손상이나 구조변경없이 장착할 수 있다. 진동원(54)에서 분리하는 경우에도 장착자석(16)의 자력보다 큰 힘만 제공하면 되므로 진동원(54)에 아무런 손상없이 할 수 있다.

그리고, 본 발명의 가진기(1)는 진동원(54)의 표면중에서도 특히 진동이 발생하는 영역을 골라서 쉽게 부착할 수 있어, 진동이나 소음을 제거하는 것이 보다 효율적으로 될 수 있다.

이상에서, 본 발명에 따른 실시례를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시례에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시례들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시례에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 가진기 10: 하우징
12: 내부공간 14: 커버
16: 장착자석 18: 제1고정판
18': 제2고정판 20: 영구자석
22: 이동가이드 24: 제1탄성부재
26: 제2탄성부재 30: 이동체
32: 이동베이스 34: 가이드통공
35: 부싱 36: 전자석
38: 철심 39: 코일
40: 연결부 41: 제1연장부
42: 제2연장부 43: 제3연장부
50: 진동센서 54: 진동원
56: 제어부 58: 신호증폭부
59: 신호발생부 60: 콘트롤러
61: 전원부

Claims (12)

1. 진동원으로부터 발생하는 진동을 검출하여 검출신호를 생성하는 진동센서;
   상기 검출신호를 수신하여 실시간으로 제어신호를 생성하는 제어부;
   상기 제어신호에 따라서 상기 진동과 동일진동수, 반대위상을 가지는 상쇄진동을 발생시키는 것으로 제어신호를 받은 전자석이 영구자석과의 사이에서 인력과 척력을 발생시킴에 의해 상기 전자석이 서로 반대로 압축 및 인장되는 제1 및 제2탄성부재 사이에서 상대 이동하는 가진기를 포함하고,
   상기 가진기는, 내부공간이 있고 외관을 구성하는 하우징과,
   상기 하우징의 내부에 서로 마주보게 고정되어 설치되는 금속재질의 제1고정판과 제2고정판과,
   상기 제1고정판에 설치된 영구자석과,
   상기 영구자석과 마주보게 전자석을 구비하고 상기 전자석과 영구자석 사이의 인력과 척력에 의해 직선왕복운동하는 이동체와,
   상기 이동체를 관통하여 설치되어 이동체의 직선왕복운동을 안내하며 일단이 상기 제1고정판에 설치되고 타단이 상기 제2고정판에 설치되는 다수개의 이동가이드와,
   상기 이동체가 상기 영구자석에 대해 이동하는 영역을 설정하고 이동체의 왕복운동을 위한 탄성력을 제공하도록 상기 다수개의 이동가이드에 설치되는 제1탄성부재 및 제2탄성부재를 포함하고,
   상기 이동체는 상기 전자석과 상기 전자석이 설치되고 상기 이동가이드가 관통하는 이동베이스를 포함하며,
   상기 제1탄성부재와 제2탄성부재는 상기 이동가이드가 중앙을 관통하게 설치되는 원통코일스프링이며, 상기 제1탄성부재는 상기 이동베이스의 일면과 상기 영구자석이 설치된 제1고정판에 단부가 각각 지지되고 상기 제2탄성부재는 상기 이동베이스의 타면과 상기 영구자석 반대쪽 하우징 내면 고정된 제2고정판에 단부가 각각 지지되며,
   상기 제1탄성부재와 제2탄성부재는 상기 이동체가 영구자석 방향으로 이동할 때와 영구자석 반대방향으로 이동할 때에 서로 압축과 복원이 교대로 발생하는 진동 감쇄 시스템.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는
   상기 검출신호를 전달받아 미리 정해진 패턴 또는 알고리즘에 필요한 값이 포함된 분석신호를 생성하는 신호증폭부와,
   상기 분석신호를 토대로 상기 가진기가 상기 상쇄진동을 발생시키도록 제어신호를 생성하는 신호발생부를 포함하는 진동 감쇄 시스템.
   
3. 제 2 항에 있어서, 상기 신호발생부는 상기 가진기가 상기 진동의 주파수와 동일한 주파수를 가지되 반대위상을 가지는 상쇄진동을 발생시키도록 하는 제어신호를 생성하고,
   상기 제어신호는 상기 가진기에 인가되는 전류 세기 및 전달주기를 조절함으로써 상기 가진기가 발생시키는 상쇄진동의 주파수와 위상이 조절되는 진동 감쇄 시스템.
   
4. 제 3 항에 있어서, 상기 제어부는
   상기 신호증폭부에서 생성한 분석신호를 시각적으로 출력하는 디스플레이와,
   상기 디스플레이에 출력되는 정보를 통해서 상기 신호발생부의 제어신호를 수동으로 생성해낼 수 있는 컨트롤러를 더 포함하는 진동 감쇄 시스템.
   
5. 제 1 항에 있어서, 상기 진동센서는 MEMS센서인 것을 특징으로 하는 진동 감쇄 시스템.
   
6. 삭제
7. 내부공간이 있고 외관을 구성하는 하우징과,
   상기 하우징의 내부에 서로 마주보게 고정되어 설치되는 금속재질의 제1고정판과 제2고정판과,
   상기 제1고정판에 설치된 영구자석과,
   상기 영구자석과 마주보게 전자석을 구비하고 상기 전자석과 영구자석 사이의 인력과 척력에 의해 직선왕복운동하는 이동체와,
   상기 이동체를 관통하여 설치되어 이동체의 직선왕복운동을 안내하며 일단이 상기 제1고정판에 설치되고 타단이 상기 제2고정판에 설치되는 다수개의 이동가이드와,
   상기 이동체가 상기 영구자석에 대해 이동하는 영역을 설정하고 이동체의 왕복운동을 위한 탄성력을 제공하도록 상기 다수개의 이동가이드에 설치되는 제1탄성부재 및 제2탄성부재를 포함하고,
   상기 이동체는 상기 전자석과 상기 전자석이 설치되고 상기 이동가이드가 관통하는 이동베이스를 포함하며,
   상기 제1탄성부재와 제2탄성부재는 상기 이동가이드가 중앙을 관통하게 설치되는 원통코일스프링이며, 상기 제1탄성부재는 상기 이동베이스의 일면과 상기 영구자석이 설치된 제1고정판에 단부가 각각 지지되고 상기 제2탄성부재는 상기 이동베이스의 타면과 상기 영구자석 반대쪽 하우징 내면 고정된 제2고정판에 단부가 각각 지지되며,
   상기 제1탄성부재와 제2탄성부재는 상기 이동체가 영구자석 방향으로 이동할 때와 영구자석 반대방향으로 이동할 때에 서로 압축과 복원이 교대로 발생하는 가진기.
   
8. 삭제
9. 제 7 항에 있어서, 상기 전자석을 구성하는 철심은 상기 이동베이스에 안착되는 연결부와, 상기 연결부에서 상기 영구자석방향으로 나란히 연장되는 제1, 제2, 제3 연장부를 포함하고, 상기 제2연장부에는 코일이 권선되는 가진기.
   
10. 제 9 항에 있어서, 상기 이동베이스를 상기 이동가이드가 관통하는 가이드통공에는 내면이 가공된 부싱이 위치되고 상기 부싱은 상기 제1탄성부재와 제2탄성부재의 내부까지 연장되는 가진기.
    
11. 삭제
12. 제 7 항, 제 9 항, 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징의 외면 일측에는 진동원의 표면에 자력으로 부착되는 장착자석이 설치되는 가진기.

Images