KR101306823B1 - Shock Absorber Using Permanent Magnet - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스프링, 오일, 가스, 오리피스의 사용 없이 금속관을 내부에 영구자석을 배치하여, 와전류 감쇠와 마찰 감쇠 효과를 동시에 발휘하여, 충격에너지를 흡수할 수 있는 충격흡수장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 충격흡수장치는 전체적인 원형 관 형태로 외부 충격 발생 시, 충격에너지를 흡수하는 지지부 및 일측이 상기 지지부 내부로 삽입 결합되어, 외부 충격 발생 시, 상기 지지부 내부로 밀려들어가는 관 형태의 가진부를 포함하며, 상기 지지부는 두 가지 이상의 금속 재질로 구성된 복합관 및 상기 복합관의 일측 내벽에 형성된 지지영구자석을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a shock absorbing device capable of absorbing impact energy by simultaneously disposing eddy current damping and friction damping effects by disposing a permanent magnet inside a metal tube without using springs, oils, gases and orifices. Shock absorbing device using a permanent magnet according to the form of the overall circular tube, when the external shock occurs, the support part and one side is absorbed into the support portion is inserted into the inside of the support, when the external shock occurs, the tube type is pushed into the support It includes an excitation portion, the support portion is characterized in that it comprises a composite tube consisting of two or more metal materials and a support permanent magnet formed on one inner wall of the composite tube.
Description
본 발명은 영구자석을 이용한 충격흡수장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 스프링, 오일, 가스, 오리피스의 사용 없이 금속관의 내부에 영구자석을 배치하여, 와전류 감쇠와 마찰 감쇠 효과를 동시에 발휘하여, 충격에너지를 흡수할 수 있는 충격흡수장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a shock absorbing device using a permanent magnet, more specifically, by placing a permanent magnet inside the metal tube without the use of springs, oil, gas, orifice, simultaneously exhibits eddy current damping and friction damping effect, impact It relates to a shock absorbing device that can absorb energy.
일반적으로, 충격흡수장치(shock absorber)는 위치의 이동을 억제하기 위한 장치로, 자전거나 자동차 등의 이동수단에 많이 적용된다.In general, a shock absorber (shock absorber) is a device for suppressing the movement of the position, it is applied to a lot of means such as a bicycle or a car.
이러한 충격흡수장치는 외부로부터 힘이 입력되면 신축하며, 거기에 반발하는 저항을 발생시키는 역할을 하며, 저항을 적정하게 제어하는 기능도 가진다.Such a shock absorbing device expands and contracts when a force is input from the outside, serves to generate a resistance to it, and has a function of appropriately controlling the resistance.
초기의 충격흡수 장치는 고체끼리 마찰 저항을 이용한 것, 기체 내를 이동할 때의 저항을 이용한 것, 물성으로서 감쇠력을 가지는 고무를 이용한 것 등 여러 가지 방식이 시험되었지만 내구성, 저항치의 제어, 저항의 절대치를 모두 만족하지 못하여, 현재는 액체의 점성저항을 이용한 오일식 쇽업쇼버가 널리 보급되었다.Early shock absorbers have been tested in various ways, including the use of frictional resistance between solids, the resistance to movement in gas, and the use of rubber with damping force as physical properties, but the durability, control of resistance, and absolute value of resistance have been tested. Since all of them are not satisfied, oil-type shock absorbers using the viscous resistance of the liquid are now widely used.
한편, 우주선 및 우주구조물에 고성능의 충격흡수장치가 요구되는데, 탐사에 성공한 미국의 서베이어(Surveyor)와 피닉스(Phoenix), 구소련의 베네라(Venera)등은 충격완화장치에 알루미늄 허니컴이나 에어백, 낙하산 등을 적용하였다.Meanwhile, high-performance shock absorbers are required for spacecraft and space structures. Surveyor, Phoenix, and Venera of the USSR, which have successfully explored, use aluminum honeycombs, airbags, and parachute in shock absorbers. And the like were applied.
종래 충격흡수장치는 가스, 오일, 오리피스, 스프링 및 실링 구성이 필요한데, 가스나 오일은 외부 온도변화가 큰 우주 환경에서는 취급하기 어려운 문제점이 있으며, 실링이나 기타 부품의 마모에 의해 성능이 저하되는 문제점이 있으며, 부품 손상에 따른 교체 작업이 어려운 문제점이 있다.Conventional shock absorbers require gas, oil, orifice, spring, and sealing configurations. Gas or oil is difficult to handle in space environments with large external temperature changes, and performance deteriorates due to wear of sealing or other parts. There is a problem, the replacement work is difficult due to component damage.
본 발명의 배경이 되는 대한민국 공개특허 공보 제10-2005-0014934호(2005. 02. 21)에 기재된 영구자석을 이용한 충격흡수장치를 들 수 있는데, 인용된 특허 기술에는 영구자석간의 반발력과 흡인력을 이용하여, 충격을 흡수하는데 적용하였지만, 본 발명처럼 원통형 케이스와 영구자석의 이동에 따른 상대운동이 감쇠력을 발생시키는 효과를 기대할 수 없으며, 따라서 선행 기술은 자석의 배치로 스프링만 구현한 시스템으로, 충격흡수장치로 유용성을 갖기 위해 댐퍼가 추가 구성되어야한다. 또한, 영구자석의 이격거리를 고려해야하며, 충격흡수장치 전체의 배치 및 구조가 복잡해지는 문제점이 있다.
The shock absorbing device using the permanent magnet described in the Republic of Korea Patent Publication No. 10-2005-0014934 (February 21, 2005) which is the background of the present invention, the cited patented technology to the repulsion and suction between the permanent magnet Although applied to absorb the shock, the relative motion of the cylindrical case and the permanent magnet movement can not be expected to generate a damping force as in the present invention, so the prior art is a system that implements only the spring with the arrangement of the magnet, Dampers must be additionally configured for their usefulness as shock absorbers. In addition, the separation distance of the permanent magnet should be considered, there is a problem that the layout and structure of the entire shock absorbing device is complicated.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 충격흡수장치의 목적은, 영구자석과 두 가지 이상의 금속 재질로 형성된 복합관을 이용하여, 와전류 효과와 자기력을 이용하여 감쇠력, 마찰력 및 반발력을 크게 발생시키는 충격흡수장치를 제공하는데 있다.The present invention has been proposed in order to solve the conventional problems as described above, the purpose of the shock absorbing device using a permanent magnet according to the present invention, by using a composite tube formed of a permanent magnet and two or more metal materials, the eddy current effect and The present invention provides a shock absorbing device that greatly generates damping force, friction force, and repulsive force by using magnetic force.
다른 목적은, 복합관을 구리관과 스틸패널로 형성하여, 영구자석과 구리관 사이의 공극을 최소화할 수 있다.Another object is to form a composite tube of a copper tube and a steel panel, to minimize the gap between the permanent magnet and the copper tube.
또 다른 목적은, 관밴드를 더 포함하여, 구리관과 스틸패널의 결합 상태를 견고하게 고정하는데 있다.Still another object is to further secure the bonding state of the copper tube and the steel panel further comprises a tube band.
또 다른 목적은, 스틸링을 더 포함하여, 가진부의 영구자석과 접촉 상태가 되도록 하는데 있다.Still another object is to further include a steel ring to be in contact with the permanent magnet of the excitation portion.
또 다른 목적은, 제1고정관 및 제2고정관을 형성하여, 복합관의 결합 상태를 고정하는데 있다.Still another object is to form a first fixing tube and a second fixing tube to fix the combined state of the composite tube.
또 다른 목적은, 가진부의 내부에 영구자석을 형성하여, 외부 충격 발생 시, 지지부 내부로 삽입되어, 와전류 감쇠 현상과 자기력을 이용한 마찰 감쇠 현상을 동시에 발생시키는데 있다.Still another object is to form a permanent magnet inside the excitation portion and, when an external impact occurs, is inserted into the support portion to simultaneously generate an eddy current damping phenomenon and a friction damping phenomenon using magnetic force.
또 다른 목적은, 지지영구자석과 가진영구자석의 마주보는 면을 동일한 극으로 형성하여, 가진영구자석이 지지영구자석에 근접 시, 반발력을 일으켜, 피스톤 압축거리를 제한하는데 있다.Another purpose is to limit the piston compression distance by forming a repulsive force when the supporting permanent magnet is close to the supporting permanent magnet by forming the opposite sides of the supporting permanent magnet and the permanent magnet with the same pole.
또 다른 목적은, 스틸패널을 전체 관 면적의 20~30%로 한정하여, 축대칭으로 인한 자기력 상쇄 현상을 줄이고, 장치의 무게를 절감하는데 있다.
Another object is to limit the steel panel to 20-30% of the total pipe area, to reduce the magnetic force offset due to the axis symmetry, and to reduce the weight of the device.
본 발명에 따른 영구자석을 이용한 충격흡수장치는 전체적인 원형 관 형태로 외부 충격 발생 시, 충격에너지를 흡수하는 지지부 및 일측이 상기 지지부 내부로 삽입 결합되어, 외부 충격 발생 시, 상기 지지부 내부로 밀려들어가는 관 형태의 가진부를 포함하며, 상기 지지부는 두 가지 이상의 금속 재질로 구성된 복합관 및 상기 복합관의 일측 내벽에 형성된 지지영구자석을 포함하는 것을 특징으로 한다.Shock absorbing device using a permanent magnet according to the present invention in the form of an overall circular pipe, when the external shock occurs, the support portion and one side is absorbed and coupled to the inside of the support portion, when the external impact occurs, the external shock is pushed into the support portion It includes a tube-shaped excitation, the support portion is characterized in that it comprises a composite tube consisting of two or more metal materials and a support permanent magnet formed on one inner wall of the composite tube.
또한, 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 충격흡수장치에 있어서, 복합관은 구리관의 축방향의 일부가 스틸(steel) 재질의 스틸패널로 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the shock absorbing device using a permanent magnet according to the present invention, the composite pipe is characterized in that a part of the axial direction of the copper pipe is formed of a steel panel of steel (steel) material.
또한, 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 충격흡수장치에 있어서, 복합관은 양측에 상기 구리관과 상기 스틸패널을 결합상태를 고정하는 관밴드를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the shock absorbing device using a permanent magnet according to the present invention, the composite pipe is characterized in that it further comprises a pipe band for fixing the copper pipe and the steel panel coupled state on both sides.
또한, 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 충격흡수장치는 복합관의 타측 내벽에는 스틸링이 더 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the shock absorbing device using a permanent magnet according to the present invention is characterized in that the steel ring is further formed on the other inner wall of the composite pipe.
또한, 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 충격흡수장치는 복합관의 양측에 금속 재질의 제1고정관과 제2고정관이 각각 더 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the shock absorbing device using a permanent magnet according to the present invention is characterized in that the first fixing tube and the second fixing tube of the metal material is further formed on both sides of the composite tube.
또한, 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 충격흡수장치에 있어서, 제2고정관은 내부에 제1무급유부시를 더 포함하고, 일측이 제1고정관에 고정되고, 상기 복합관과 상기 제1무급유부시를 관통하여, 타측이 상기 제2고정관의 외부로 돌출된 샤프트를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the shock absorbing device using a permanent magnet according to the present invention, the second fixing tube further includes a first non-lubricating bush therein, one side is fixed to the first fixing tube, and penetrates the composite tube and the first oil-free bushing Thus, the other side further comprises a shaft protruding to the outside of the second fixing tube.
또한, 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 충격흡수장치에 있어서, 가진부는 상기 복합관의 타측에 삽입되어, 상기 스틸링과 접촉되는 가진 링 형태의 가진영구자석 및 상기 가진영구자석의 하부와 결합되어, 충격 발생 시, 상기 복합관의 내부로 밀려들어가는 가진부를 포함하며, 상기 가진부의 내부에는 일측에는 상기 샤프트가 삽입되는 제2무급유부시 및 상기 제2무급유부시와 연결되어, 상기 가진부의 타측까지 연결되는 제3고정관을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the shock absorbing device using a permanent magnet according to the present invention, the excitation portion is inserted into the other side of the composite pipe, coupled with the lower portion of the excitation permanent magnet and the excitation permanent magnet in the form of an excitation ring in contact with the steel ring, When the impact occurs, including a vibration that is pushed into the inside of the composite pipe, the inside of the vibration is connected to the second non-lubricating bush and the second non-lubricating bush in which the shaft is inserted, one side connected to the other side of the vibrating portion Characterized in that it comprises a three fixed tube.
또한, 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 충격흡수장치는 지지영구자석과 상기 가진영구자석의 서로 마주보는 면을 동일한 극으로 형성하는 것을 특징으로 한다.In addition, the shock absorbing device using a permanent magnet according to the present invention is characterized in that the support permanent magnet and the excited permanent magnets face each other to form the same pole.
또한, 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 충격흡수장치에 있어서, 스틸패널은, 상기 복합관의 전체 면적의 20~30%의 범위로 형성되는 것을 특징으로 한다.
In addition, in the shock absorbing device using a permanent magnet according to the present invention, the steel panel is characterized in that formed in the range of 20 to 30% of the total area of the composite pipe.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 충격흡수장치는 영구자석과 두 가지 이상의 금속 재질로 형성된 복합관을 지지부로 형성함으로써, 와전류 감쇠 효과와 마찰 감쇠 효과를 기대할 수 있으며, 특히 우주선이나 우주 구조물에 적용하여, 탁월한 충격 효과를 발휘할 수 있는 효과가 있다.As described above, the shock absorbing device using a permanent magnet according to the present invention by forming a support pipe formed of a permanent magnet and two or more metal materials as a support, it can be expected eddy current damping effect and friction damping effect, especially spacecraft or Applied to space structures, there is an effect that can exert an excellent impact effect.
또한, 복합관을 구리관과 스틸패널로 형성함으로써, 영구자석과 구리관 사이의 공극을 최소화할 수 있는 효과가 있다.In addition, by forming a composite tube of a copper tube and a steel panel, there is an effect that can minimize the gap between the permanent magnet and the copper tube.
또한, 관밴드를 더 포함함으로써, 구리관과 스틸패널의 결합 상태를 견고하게 고정할 수 있는 효과가 있다.In addition, by further including a tube band, there is an effect that can be firmly fixed to the bonding state of the copper tube and the steel panel.
또한, 스틸링을 더 포함하여, 가진부의 영구자석과 접촉 상태가 되도록 하고, 충격 발생 시, 분리되도록 하는 효과가 있다.In addition, it further comprises a steel ring, so as to be in contact with the permanent magnet of the excitation portion, there is an effect to be separated when the impact occurs.
또한, 제1고정관 및 제2고정관을 형성하여, 복합관의 결합 상태를 안정적으로 고정하고, 결합된 부품을 보호하는 효과가 있다.In addition, by forming the first fixing tube and the second fixing tube, there is an effect of stably fixing the combined state of the composite tube, and protect the combined components.
또한, 가진부의 내부에 영구자석을 형성함으로써, 외부 충격 발생 시, 지지부 내부로 삽입되어, 와전류 감쇠력과 마찰력을 동시에 발생시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, by forming a permanent magnet in the excitation portion, when an external impact occurs, it is inserted into the support portion, there is an effect that can generate the eddy current damping force and friction force at the same time.
또한, 지지영구자석과 가진영구자석의 마주보는 면을 동일한 극으로 형성함으로써, 가진영구자석이 지지영구자석에 근접 시, 반발력을 일으켜, 피스톤 압축거리를 제한할 수 있는 효과가 있다.In addition, by forming the opposite surface of the support permanent magnet and the permanent permanent magnet to the same pole, when the excited permanent magnet is close to the supporting permanent magnet, the repelling force is generated, there is an effect that can limit the piston compression distance.
또한, 스틸패널을 전체 관 면적의 20~30%로 한정함으로써, 축대칭으로 인한 자기력 상쇄 현상을 줄일 수 있으며, 장치의 무게를 절감할 수 있는 효과가 있다.
In addition, by limiting the steel panel to 20 to 30% of the total pipe area, it is possible to reduce the magnetic force offset due to the axis symmetry, it is possible to reduce the weight of the device.
도 1은 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 충격흡수장치의 일실시예를 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 충격흡수장치의 지지부 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 충격흡수장치의 복합관을 나타내는 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 충격흡수장치의 가진부 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 충격흡수장치의 결합단면도.
도 6은 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 충격흡수장치에 적용되는 유한요소해석 모델.
도 7 내지 도 8은 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 충격흡수장치에 적용되는 유한요소해석 결과를 나타내는 그래프.
도 9는 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 충격흡수장치의 유한요소 해석과 실험 결과 비교 그래프.
도 10은 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 충격흡수장치의 낙하충격실험의 예상성능을 나타내는 그래프.
도 11은 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 충격흡수장치의 낙하충격실험의 결과를 나타내는 그래프.1 is a perspective view showing an embodiment of a shock absorbing device using a permanent magnet according to the present invention.
Figure 2 is a cross-sectional view of the support of the shock absorbing device using a permanent magnet according to the present invention.
Figure 3 is a perspective view showing a composite pipe of the shock absorber using a permanent magnet according to the present invention.
Figure 4 is a cross-sectional view of the excitation of the shock absorbing device using a permanent magnet according to the present invention.
5 is a cross-sectional view of the shock absorbing device using a permanent magnet according to the present invention.
6 is a finite element analysis model applied to the shock absorbing device using a permanent magnet according to the present invention.
7 to 8 are graphs showing the results of finite element analysis applied to the shock absorbing device using a permanent magnet according to the present invention.
9 is a graph comparing the finite element analysis and experimental results of the shock absorber using a permanent magnet according to the present invention.
10 is a graph showing the expected performance of the drop impact test of the shock absorber using a permanent magnet according to the present invention.
11 is a graph showing the results of the drop impact test of the shock absorber using a permanent magnet according to the present invention.
이하, 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 충격흡수장치를 실시하기 위한 구체적인 내용을 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, a detailed description for carrying out the shock absorbing device using a permanent magnet according to the present invention.
[도 1]은 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 충격흡수장치(100)의 일실시예를 나타내는 도면으로, 크게 지지부(50) 및 가진부(90)를 포함한다.1 is a view showing an embodiment of the
상기 지지부(50)는 전체적인 원형 관 형태로 외부 충격 발생 시, 충격에너지를 흡수하는 역할을 하며, 복합관(10), 고정관(20), 샤프트(30), 지지영구자석(40)을 포함한다.The
[도 2]는 본 발명에 따른 상기 지지부(50)의 상세 단면도를 나타내는 도면이며, 상기 복합관(10)은 두 가지 이상의 금속 재질로 구성되며, 내부의 영구자석의 이동 시, 자석간의 상대운동으로 인한 와전류를 발생시키는 역할을 한다.2 is a view showing a detailed cross-sectional view of the
[도 3]은 상기 복합관(10)을 나타내는 사시도로, 본 발명의 실시예에서 상기 복합관(10)은 스틸패널(11), 구리관(13) 및 관밴드(15)를 포함한다.3 is a perspective view showing the
상기 스틸패널(11)은 축방향으로 절개되어, 단면상 'C' 형상인 상기 구리관(13)의 개방된 공간 즉, 상기 복합관(10)의 축방향의 일부를 형성하며, 본 발명의 실시예에서, 상기 스틸패널(11)과 구리관(13)의 용접 결합하도록 하였다.The
상기 관밴드(15)는 상기 복합관(10)의 양측에 각각 형성되며, 상기 구리관(13)과 상기 스틸패널(11)을 결합상태를 고정하는 역할을 하며, 본 발명의 실시예에서는 끼움 결합하도록 하였다.The
본 발명에 있어서, 상기 스틸패널(11)은 상기 복합관(10)의 전체 면적의 20~30%의 범위로 형성되는 것이 바람직하며, 본 발명의 실시예에서는 25%로 형성되었다.In the present invention, the
이처럼 상기 스틸패널(11)의 범위를 한정함으로써, 축대칭으로 인한 자기력 상쇄를 줄이고, 충격완화장치(100) 전체의 무게도 절감할 수 있는 효과가 있는 것이다.By limiting the range of the
이러한 본 발명에 따른 상기 복합관(10)은 내부에 자석의 이동 시, 구리와 자석 사이의 공극이 최소화되어, 높은 와전류가 발생하고, 이러한 와전류로 인해 뛰어난 감쇠 효과가 나타나는 것이다. In the
또한 자석과 스틸 사이에 존재하는 강한 자기력이 영구자석의 운동에 대한 강한 마찰력을 발생시키므로 감쇠 효과를 더할 수 있는 것이다.
In addition, the strong magnetic force existing between the magnet and the steel generates a strong frictional force against the motion of the permanent magnet can add a damping effect.
상기 고정관(20)은 상기 복합관(10)의 양측에 위치하고, 상기 복합관(10)의 결합 상태를 고정하는 역할을 하며, 본 발명의 실시예에서는 알루미늄 재질의 제1고정관(21)과 제2고정관(22)을 형성하였다.The
상기 제1고정관(21)은 일측을 폐쇄되고, 타측은 개방되는 원통형 관으로, 상기 복합관(10)의 일측을 수용하여, 결합된다.The
상기 제2고정관(22)은 양측이 개방된 중공형이며, 일측은 상기 복합관(10)의 타측을 수용하여 결합되고, 타측은 상기 가진부(20)를 수용하여 결합된다.The
또한, 본 발명에 따른 상기 제2고정관(22)은 내부에 제1무급유부시(47)를 포함한다.
In addition, the
상기 샤프트(30)는 일측이 제1고정관(21)에 고정되고, 상기 복합관(10)과 상기 제1무급유부시(47)를 관통하여, 타측이 상기 제2고정관(22)의 외부로 돌출되도록 형성되어, 상기 가진부(20) 내부에 삽입된다.
One side of the
상기 지지영구자석(40)은 상기 복합관(10)의 일측 내벽에 링 형태로 형성되어, 상기 가진부(90)가 삽입 시, 반발력을 발생시키는 역할을 한다.
The support
상기 가진부(90)는 일측이 상기 지지부(50) 내부로 삽입 결합되어, 외부 충격 발생 시, 상기 지지부(50) 내부로 밀려들어가며, 관 형태로 구성된다.One side of the
[도 4]는 본 발명에 따른 상기 가진부(90)의 상세 단면을 나타내는 도면으로, 알루미늄관(60), 제2무급유부시(70), 가진영구자석(80)를 포함한다. 4 is a view showing a detailed cross section of the
상기 알루미늄관(60)은 가진부(90)의 내부 일측에 형성되어, 상기 지지부(50)와 결합 시, 돌출된 상기 샤프트(30)를 수용하는 역할을 하며, 상기 제2무급유부시(70)는 상기 알루미늄관(60)의 일측에 연결되며, 상기 샤프트(30)를 수용한다.The
상기 가진영구자석(80)은 상기 가진부(90)의 타측에 형성되며, 상기 지지부(50)와 결합 시, [도 5]에 도시된 바와 같이, 상기 복합관(10)의 타측에 삽입되어, 상기 스틸링(42)과 접촉되며, 링 형태로 구성된다.The excitation
본 발명의 실시예에서 상기 가진영구자석(80)의 내부에는 제2알루미늄링(83)이 형성되며, 상기 제2알루미늄링(83)과 상기 가진영구자석(80)의 결합부분은 상기 스틸플레이트(81)로 고정하였다.In an embodiment of the present invention, a
또한, 상기 가진영구자석(80)의 하부에는 상기 알루미늄관(60)과 결합을 용이하게 하는 스틸브라켓(85)이 더 형성되는 것이 바람직하다.
In addition, the lower portion of the excitation
이처럼 본 발명에 따른 충격흡수장치는 구리와 스틸의 서로 다른 두 관을 가공한 복합관(10)은 형성함으로써, 가진영구자석(80)의 이동에 따라 와전류 효과가 발생하여 감쇠되며, 강한 자기력에 의한 마찰력 발생으로 감쇠 효과를 동시에 발생시켜 충격을 흡수할 수 있는 것이다.As described above, the shock absorbing device according to the present invention forms a
또한, 본 발명에 따른 상기 지지영구자석(40)과 상기 가진영구자석(80)은 서로 마주보는 면을 동일한 극으로 형성하여, 서로 인접 시, 압축스프링과 같이 반발력을 크게 발생시키고, 피스톤의 압축거리를 제한할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
In addition, the support
[도 6a] 내지 [도 6]은 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 충격흡수장치에 적용되는 유한요소 해석모델을 나타내는 도면으로, 해석프로그램은 MAXWELL ver.11 (Transient solver, Magneto-static solver)을 사용하였으며, 해석조건은 진폭 50mm, 주파수 2~14Hz의 조화 가진을 발생시키도록 하였다.6A to 6 are diagrams illustrating a finite element analysis model applied to a shock absorber using a permanent magnet according to the present invention. The analysis program includes MAXWELL ver.11 (Transient solver, Magneto-static solver). Analysis conditions were to generate harmonic excitation of amplitude 50mm and
[도 6a]는 동적해석의 자기력을 나타내며, 영구자석과 스틸링이 자기력에 의해 접착되어 있다가 충격에 의해 분리되는 것을 해석하였으며, [도 6b]는 동적해석의 와전류 감쇠력을 나타내며 자석과 구리관의 상대운동으로 나타나는 와전류 효과를 해석하였다.FIG. 6a shows the magnetic force of the dynamic analysis, and the permanent magnet and the steel ring are bonded by the magnetic force and separated by the impact. FIG. 6b shows the eddy current damping force of the dynamic analysis. The eddy current effect represented by the relative motion of is analyzed.
또한, [도 6c]는 동적해석의 자기스프링 힘을 나타내며, 두 자석 사이 반발력의 이용을 해석하였으며, [도 6d]는 정적해석의 마찰력을 나타내며, 자석과 스틸과의 해석결과와 표면마찰계수의 연산을 해석하였다.In addition, Figure 6c shows the magnetic spring force of the dynamic analysis, the analysis of the use of the repulsive force between the two magnets, Figure 6d shows the frictional force of the static analysis, the analysis results of the magnet and steel and the surface friction coefficient The operation was interpreted.
이러한 유한요소의 해석결과는 [도 7] 내지 [도 8]에 도시된 바와 같이, 와전류감쇠력(도 7a 내지 도 7c), 자기력(도 8a) 및 자기스프링 힘(도 8b)의 결과를 나타낼 수 있다.
Analysis results of these finite elements can show the results of the eddy current damping force (FIGS. 7A to 7C), the magnetic force (FIG. 8A), and the magnetic spring force (FIG. 8B), as shown in FIGS. 7 to 8. have.
[도 9] 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 충격흡수장치에 적용되는 유한요소해석과 실험결과를 비교한 그래프로 [도 9a]는 와전류 감쇠력의 비교 그래프이며, [도 9b]는 자기력의 비교 그래프이며, [도 9c]는 자기스프링의 비교 그래프이며, [도 9d]는 마찰력의 비교 그래프를 나타내는 도면으로, 해석과 실험결과가 일치하므로, 각 충격흡수요소를 해석을 통해 예측 및 설계 가능할 것이다.
9 is a graph comparing the finite element analysis and the experimental results applied to the shock absorbing device using a permanent magnet according to the present invention [FIG. 9a] is a comparison graph of the eddy current damping force, [FIG. 9b] is a comparison graph of the magnetic force 9C is a comparative graph of magnetic springs, and FIG. 9D is a diagram illustrating a comparison graph of frictional forces. Since the analysis and the experimental results are consistent, each shock absorbing element may be predicted and designed through analysis.
[도 10]은 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 충격흡수장치의 낙하충격실험에서 예상되는 성능 그래프를 나타내는 도면으로, 실험조건은 상부질량이 4.2kg이며, 댐퍼질량은 2.3kg이며, 높이는 50mm, 200mm, 450mm 로 차등되며, 속도는 1m/s, 2m/s, 3m/s로 차등 적용된다.10 is a view showing the performance graph expected in the drop shock test of the shock absorber using a permanent magnet according to the present invention, the experimental conditions are the upper mass of 4.2kg, damper mass of 2.3kg, height of 50mm, Differential is applied at 200mm and 450mm, and the speed is differentially applied at 1m / s, 2m / s and 3m / s.
[도 11]은 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 충격흡수장치의 낙하충격실험 결과를 나타내는 도면으로, 자석의 두께가 다른 2가지 케이스 실험을 진행하며, 첫 번째 케이스는 D50*d25*t10 자석을 이용하며, 풀 스트로크가 120mm 이며, 두 번째 케이스는 D50*d25*t20 자석을 이용하며, 풀 스트로크가 110mm으로 진행하였다.11 is a view showing the results of the drop impact test of the shock absorber using a permanent magnet according to the present invention, two cases of different thicknesses of the magnet, the first case is D50 * d25 * t10 magnets The full stroke is 120mm, the second case uses a D50 * d25 * t20 magnet, and the full stroke is 110mm.
[도 11a]와 [도 11b]의 힘-변위 결과와 [도 11c]에 도시된 속도가 1m/s일 때의 힘-변위 결과를 비교해본 결과, 두 번째 케이스에서 충격을 흡수하기 위해 압축되는 스트로크가 단축됨을 확인할 수 있다. Comparing the force-displacement results of FIGS. 11A and 11B with the force-displacement results when the speed shown in FIG. 11C is 1 m / s, the second case is compressed to absorb shock. It can be seen that the stroke is shortened.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 영구자석을 이용한 충격흡수장치를 적용하면, 영구자석과 두 가지 이상의 금속 재질로 형성된 복합관을 지지부로 형성으로, 와전류 감쇠 효과와 마찰 감쇠 효과를 기대할 수 있는 장점이 있으며, 이러한 감쇠 기능을 갖는 충격흡수장치를 우주선이나 우주 구조물에 적용 시, 탁월한 충격 효과를 발휘할 수 있는 효과를 누릴 수 있는 것이다.As described above, the application of the shock absorbing device using a permanent magnet according to the present invention, by forming a composite tube formed of a permanent magnet and two or more metals as a support, the eddy current damping effect and the friction damping effect can be expected In addition, when the shock absorbing device having such a damping function is applied to a spacecraft or a space structure, it is possible to enjoy an effect that can exert an excellent impact effect.
더불어, 부품 마모나 손상의 위험이 적으며, 장치의 유지보수가 용이한 장점이 있는 장점이 있는 것이다.In addition, there is less risk of component wear or damage, there is an advantage that the maintenance of the device is easy.
또한, 복합관을 구리관과 스틸패널로 형성함으로써, 영구자석과 구리관 사이의 공극을 최소화할 수 있으며, 축대칭으로 인한 자기력 상쇄 현상을 줄일 수 있으며, 장치의 무게를 절감할 수 있는 효과가 있는 것이다.
In addition, by forming a composite tube made of a copper tube and a steel panel, it is possible to minimize the gap between the permanent magnet and the copper tube, to reduce the magnetic force offset due to the axis symmetry, and to reduce the weight of the device will be.
이상 본 발명의 실시예로 설명하였으나 본 발명의 기술적 사상이 상기 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양한 영구자석을 이용한 충격흡수장치로 구현할 수 있다.
Although the embodiments of the present invention have been described above, the technical idea of the present invention is not limited to the above embodiments, and the present invention may be implemented as a shock absorbing device using various permanent magnets in a range that does not depart from the technical idea of the present invention.
10 : 복합관
11 : 스틸패널
13 : 구리관
15 : 관밴드
20 : 고정관
21 : 제1고정관
22 : 제2고정관
30 : 샤프트
40 : 지지영구자석
41 : 제1스틸링
42 : 제2스틸링
43 : 제1알루미늄링
45 : 제1스틸플레이트
47 : 제1무급유부시
50 : 지지부
60 : 알루미늄관
70 : 제2무급유부시
80 : 가진영구자석
81 : 제2스틸플레이트
83 : 제2알루미늄링
85 : 스틸브라켓
90 : 가진부
100 : 충격완화장치10: composite pipe
11: steel panel
13: copper pipe
15: tube band
20: fixed tube
21: First fixing officer
22: 2nd fixed tube
30: Shaft
40: Supported permanent magnet
41: first steel
42: second steel
43: first aluminum ring
45: first steel plate
47: No 1 oil lubrication bush
50: Support
60: aluminum tube
70: second oil free bush
80: permanent permanent magnet
81: second steel plate
83: second aluminum ring
85: Steel Bracket
90: excitation part
100: shock absorber
Claims (9)
상기 지지부(50)가 두 가지 이상의 금속 재질로 구성된 복합관(10); 및 상기 복합관(10)의 일측 내벽에 형성된 지지영구자석(40);을 포함하는 영구자석을 이용한 충격흡수장치에 있어서,
상기 복합관(10)은 구리관(13)의 축방향의 일부가 스틸(steel) 재질의 스틸패널(11)로 형성되는 것을 특징으로 하는 영구자석을 이용한 충격흡수장치.The support unit for absorbing the impact energy when the external impact occurs in the form of a circular tube 50; And one side is inserted and coupled to the inside of the support 50, when the external impact occurs, the tubular excitation portion 90 that is pushed into the support 50, including;
A composite pipe 10 of which the support part 50 is made of two or more metal materials; In the shock absorbing device using a permanent magnet comprising a; and a permanent magnet 40 formed on the inner wall of one side of the composite pipe 10,
The composite pipe 10 is a shock absorbing device using a permanent magnet, characterized in that a part of the axial direction of the copper pipe 13 is formed of a steel panel (11) of steel (steel) material.
상기 복합관(10)은
양측에 상기 구리관(13)과 상기 스틸패널(11)을 결합상태를 고정하는 관밴드(15)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영구자석을 이용한 충격흡수장치.The method of claim 1,
The composite pipe 10 is
Shock absorbing device using a permanent magnet, characterized in that it further comprises a pipe band (15) for fixing the copper pipe (13) and the steel panel (11) in a coupled state on both sides.
상기 복합관(10)의 타측 내벽에는 스틸링이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 영구자석을 이용한 충격흡수장치.The method of claim 1,
Shock absorbing device using a permanent magnet, characterized in that the steel ring is further formed on the other inner wall of the composite pipe (10).
상기 복합관(10)의 양측에 금속 재질의 제1고정관(21)과 제2고정관(22)이 각각 더 형성되는 것을 특징으로 하는 영구자석을 이용한 충격흡수장치.5. The method of claim 4,
Shock absorbing device using a permanent magnet, characterized in that the first fixing tube 21 and the second fixing tube 22 of the metal is further formed on both sides of the composite tube (10), respectively.
상기 제2고정관(22)은 내부에 제1무급유부시(47)를 더 포함하고,
일측이 상기 제1고정관(21)에 고정되고, 상기 복합관(10)과 상기 제1무급유부시(47)를 관통하여, 타측이 상기 제2고정관(22)의 외부로 돌출된 샤프트(30)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영구자석을 이용한 충격흡수장치.The method of claim 5,
The second fixing pipe 22 further includes a first oil free bushing 47 therein,
One side is fixed to the first fixing pipe 21, penetrating the composite pipe 10 and the first oil-free bush 47, the other side protrudes the shaft 30 to the outside of the second fixing pipe (22) Shock absorbing device using a permanent magnet, characterized in that it further comprises.
상기 가진부(90)는,
상기 복합관(10)의 타측에 삽입되어, 상기 스틸링과 접촉되는 가진 링 형태의 가진영구자석(80) 및
상기 가진영구자석(80)의 하부와 결합되어, 충격 발생 시, 상기 복합관(10)의 내부로 밀려들어가는 가진부(90)를 포함하며,
상기 가진부(90)의 내부 일측에는 샤프트(30)가 삽입되는 제2무급유부시(70) 및
상기 제2무급유부시(70)와 연결되어, 상기 가진부(90)의 타측까지 연결되는 제3고정관을 포함하는 것을 특징으로 하는 영구자석을 이용한 충격흡수장치.The method of claim 5,
The excitation part 90,
Is inserted into the other side of the composite tube 10, the permanent magnet 80 in the form of an exciting ring in contact with the steel ring and
Coupled with the lower portion of the excitation permanent magnet 80, when the impact occurs, including the excitation portion 90 that is pushed into the interior of the composite tube 10,
The second non-lubricating bush 70 in which the shaft 30 is inserted into one side of the excitation part 90 and
The shock absorbing device using a permanent magnet, characterized in that it is connected to the second oil-free bush (70), the third fixing tube connected to the other side of the excitation portion (90).
상기 지지영구자석(40)과 상기 가진영구자석(80)의 서로 마주보는 면을 동일한 극으로 형성하는 것을 특징으로 하는 영구자석을 이용한 충격흡수장치.The method of claim 7, wherein
Shock absorbing device using a permanent magnet, characterized in that the support permanent magnet 40 and the excitation permanent magnet 80 to form the same surface facing each other.
상기 스틸패널(11)은,
상기 복합관(10)의 전체 면적의 20~30%의 범위로 형성되는 것을 특징으로 하는 영구자석을 이용한 충격흡수장치.The method of claim 1,
The steel panel 11,
Shock absorbing device using a permanent magnet, characterized in that formed in the range of 20 to 30% of the total area of the composite pipe (10).
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