동축 마그네틱 기어는 비접촉 동력전달을 사용하기 때문에 기존 기계식 기어의 동력전달과정에서 발생하는 마찰, 마모, 소음, 발열을 최소화할 수 있다. 현재 다양한 산업에 적용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있으나 동축 마그네틱 기어가 갖는 특징 중, 높은 기어비에서 토크밀도가 급격히 감소하는 문제가 거론되었다. 본 논문은 높은 토크밀도를 갖는 저 기어비 동축 마그네틱 기어를 이용하여, 이들을 다중으로 결합하는 방향을 제시하였다. 해당 방법의 유효성을 확인하기 위해 단일형태의 고 기어비 모델과 토크밀도를 비교하고 다중 동축 마그네틱 기어의 기어비 조합을 분석함으로써 가장 우수한 조합을 선정하는 설계 방향을 나타내었다.
최근 풍력발전의 산업이 성장함에 따라 풍력 발전기의 부속품에 대한 연구도 활발해지고 있다. 이에 본 논문에서는 풍력 발전기의 기계적 증속기의 문제점을 개선한 비접촉식 자기 기어를 제안하고 기어비에 따른 기어의 특성을 분석하였다. 각 모델들의 전체 크기 및 자석 사용량은 동일하게 고정하였으며 기어비에 따른 극수 및 회전수만을 조절하여 도출된 결과값을 바탕으로 풍력발전기용 증속기 설계 시 기어비 결정에 대한 지표를 제시하고자 한다.
본 논문에서는 전기자동차에 2단 기어를 사용하여 모터와 인버터 측면에서의 효율 개선을 목표로 하고 있다. 2단 기어 시스템에서의 높은 기어비를 갖는 1단 기어는 차량의 바퀴 쪽에서의 높은 토크를 낼 수 있도록 하며, 낮은 기어비를 갖는 2단 기어는 더 넓은 범위의 속도 구간을 보여준다. 2단 기어 시스템에서 개선된 효율을 보이기 위하여 토크와 속도 그리고 효율을 고려한 변속시점을 제안한다.
기어비 변환을 목적으로 설계한 전자석 마그네틱 기어는 영구자석을 이용한 마그네틱 기어와 비교해 낮은 토크 밀도를 가져 토크 밀도의 개선이 필요하다. 이를 보완하고자 기어비 변환 시 각각의 회전자의 자화 방향이 일정한 치를 확인하여 이에 영구자석을 부착해 부족한 토크 밀도를 높이는 연구를 진행했다. 하지만 영구자석이 고르게 부착되지 않으면서 발생한 자속밀도의 불균일로 인해 토크 리플이 증가하는 현상이 문제점으로 발생 되었다. 따라서 전자석 마그네틱 기어의 토크 리플을 감소시키고자 진행된 선행연구를 토대로 폴피스 브릿지, 필레 방식을 적용하여 기어비 변환을 하더라도 각각의 토크 리플을 개선할 수 있는 최적의 방법을 모색하고자 한다.
기어는 동력을 전달, 전환하고 있는 기계요소로 회전비의 선택이 자유롭고 확실한 전달비를 가지고 있어 기계회전계에 많이 이용되고 있다. 최근 산업이 고도로 발전함에 따라 기계회 전계는 고속, 고부하, 정밀화, 경량화가 요구되고 있으며, 기어구동계도 신뢰도, 정숙성, 효율향상, 내구성 등이 요구되고 있다. 최근에는 진동과 소음의 발생으로 인해 기어구동계의 많은 성능을 저하시키고 있어 저진동, 저소음 기어 개발이 시급한 실정이다. (중략)
The existing methods to split overall gear ratio of the cylindrical multi-stage gear train have their own limitations to be used in practical design and are also problematic to be implemented in a formalized algerian. This paper proposes two types of new methods to find gear ratios best approximating the overall gear ratio. The proposed methods are quite general to be applied to the gear train having any number of stages, and offer a considerably good result in a very short time. The first method uses the random search method and the second one is based on the simulated annealing algorithm. The proposed algorithms are expected to be very useful not only as an independent program to split overall gear ratio, but also as a desist sub-module for the integrated desist system of multi-stage gear drives.
This paper reviews the existing methods to divide the gear ratios of a multi-stage gear train, and proposes a simulated annealing-based algorithm to find the best gear ratios. The existing methods have their own limitations to be used in practical design, and are also problematic to be automated in a design system. However, the proposed algorithm is a general one which can be applied to gear trains having any number of stages, and offers a satisfactory result in a very short time. It is expected to be useful as a design sub-module of the design system for multi-stage gear drives.
This paper addresses an analytical approach to the mechanical error analysis of gear train and tolerance design and manufacture of gear train in restricted space considering motor driving torque, driving system inertia, motor acceleration, motor rotor inertia and friction torque. The gear train is designed to have optimum gear ratio in restricted space and each gear is manufactured to have the lowest weight and each gear tooth is heat-treated to have robustness. Based on the small difference between the mechanical error analysis and measurement, gear train design with optimum gear ratio and restricted space and robustness is proposed
풍력발전기는 2000년대 초반에 발전기 회전자 직경이 80m에 이르는 2MW급 풍력발전기들이 여러 회사에서 개발되면서 경제성 및 신뢰성도 향상되어 비약적인 발전을 이루게 되었다. 풍력발전시장의 신규발주와 설치장소가 한계점에 이르게 됨으로써 경제성이 뛰어난 대형 풍력발전기의 필요성이 대두되고 있다. 이와 같이 풍력발전기의 대형화 추세는 대형화를 통해 에너지 효율의 증대뿐만 아니라 단위 용량 당 건설비 및 설비비 절감이 가능하기 때문에 풍력발전기 대형화를 위한 기술개발이 활발히 진행되고 있다. 하지만 현재 풍력발전기에 사용되는 기계적 기어박스는 윤활유 주입 및 보수 점검의 문제점이나 소음, 진동, 마찰에 의한 열 발생 등의 문제점들을 가지고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 기계적 기어박스를 마그네틱 기어를 이용하여 구성하고자 한다. 따라서 본 논문에서는 마그네틱 기어를 이용하여 10MW급 풍력발전기의 기어박스를 설계하고 그 가능성을 검토하고자 한다.
본 연구에서는 무단변속시에 사용되며, 세 개의 유성기어로 구성된 복합유성기어가 기어의 회진시 비선형적인 기어의 강성과 감쇠를 고려하여 모델링 되었고, 복합유성기어의 운동 방정식이 유도되었다. 소음과 진동의 원인인 선기어의 중심궤적이 구하여진 상태방정식에 4차 룬게-쿠타 수치해석 방법을 수행함으로써 구하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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