저전력소비형 자기부상계로써 영구자석/전자석 조합형 자기부상계에 관한 연구를 수행하였다. 설계에 필요한 여러 고려사항중에서 자기회로 해석, 영구자석의 특성등을 고려한 형상 제원의 설계, 특히 영구자석의 특성 등을 고려한 형상 제원의 설계, 특히 영구자석의 특성과 제원이 동특성에 미치는 영향을 해석하였으며 영구자석/전자석 조합형 자기부상계의 설계에 관한 기초연구를 수행하였다. 1자유도 모형을 이용한 수치예와 실험을 통하여 제시된 방법의 장점인 저전력소비형 자기부상이 가능함을 보였으며 실제 응용예로써 플라이휠용 자기베어링에의 적용 가능성을 수치예를 통해 보였다.
전력 전자 공학의 발달에 의해 영구자석 동기전동기의 운전 분야가 대단히 진보되고 있음이 최근 논문을 통해서 보고 되고 있다. 영구자석 동기전송기는 크기와 중량의 감소, 저관성, 고효율 등의 장점이 있어 각종 분야의 응용에 유리하다. 본 연구는 마이크로프로세서와 전압원 인버터를 사용한 자기제어현 영구자석 동기전송기의 구동장치를 제안한다. 영구자석 동기전동기의 운전 회전자 위치를 정확히 검출하여 회전자 속도와 운전주파수를 동기화 시킴으로서 자기제어를 가능하게 한다. 고 분해능의 인크리멘탈 엔코더를 사용하여 영구자석 동기전동기에 적합한 자기제어형 PWM인버터 설계를 가능하게 하였다. 저속 영역에서 토오크 리플을 감소시키기 위해 펄스 수를 제어하였다.
영구자석형 전동기는 높은 출력밀도를 가지므로 현재까지 많은 연구가 진행되어 왔다. 일반적으로 매입형 영구자석 동기전동기는 영구자석의 사용량이 많을수록 돌극비를 향상 시킬 수 있으므로 발생토크 성분 중 릴럭턴스 토크의 비중을 키울 수 있다. 이는 토크 발생 시 입력전류를 저감시켜 동손이 감소하고 효율을 증가시키는 효과를 기대할 수 있다. 본 논문에서는 매입형 영구자석 동기전동기의 등가자기회로법를 이용한 설계에 대해 다루고자 한다. 등가자기회로법은 계산시간이 빠르고 전동기 구성인자들의 영향을 신속하게 살펴 볼 수 있으므로 초기설계에 많이 사용된다. 본 논문에서는 등가자기회로법을 이용하여 공극자속밀도를 산정한 후 슬롯을 고려한 relative permeance, 그리고 무부하 역기전력을 산정하고 최종적으로 유한요소법을 이용하여 검증한다.
목적: 주자석의 자기장 안정도는 자기공명영상 시스템의 성능을 결정하는 요소 중의 하나이다. 영구자석형 MRI 시스템이 설치되는 병원 중 다수가 지하철, 자동차, 승강기 등의 외부 자기장 교란으로부터 상대적으로 가깝게 위치하고 있기 때문에 주자석의 자기장 안정도를 확보하기 힘들고, 그 영향에 기인한 artifact가 영상에 나타난다. 본 논문에서는 자기장 보상장치를 설계하여 자기장 교란에 대한 보상효과를 측정하였으며, 영상실험으로 영상의 품질이 개선되는 것도 확인하였다.
지자기방위를 나타내는 자기 컴퍼스는 선체에 만들어진 여러 가지 자기의 영향을 받게 되는데, 선체로부터 발생하는 자기에는 선각이나 탑재장비품과 같은 자성물체에 의해 만들어진 영구자기와 지자기에 의한 유도자기, 전력기기나 배선에 의한 여진자기 및 금속도체의 회전이나 과전류에 의한 표유자계등이 있을뿐만 아니라 선체외부의 여러가지 구조물에 의한 복잡한 자계의 영향으로 자기컴퍼스는 자차(Deviation)가 발생하게된다. (중략)
본 연구는 자기유변 겔의 강성 및 댐핑 제어에 필수적으로 요구되는 자기장 제어를 위한 자기장 발생기의 설계를 제안한다. 자기유변 물질은 자기장의 세기에 따라서 동적 점 탄성 특성이 바뀌는 스마트 물질로 진동 흡수기, 자동차의 서스펜션과 같은 분야에 사용되기 위해 여러 방면으로 연구되고 있다. 자기유변 물질의 어플리케이션 적용을 위해 현재 사용되고 있는 자기장 발생기의 종류로는 전자석과 영구자석이 있으며, 대부분의 실제 산업에서는 주로 전자석을 이용하여 자기장을 발생 및 제어한다. 하지만 전자석은 발열문제 등 여러 단점으로 인해 장시간 사용에 적합하지 않으며, 영구자석의 경우 자기장 세기의 변화에 필요한 자기유변 물질과 영구자석 간의 거리 조절을 위해 여분의 공간이 요구되어 시스템 부피가 커지는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 자기 차폐 원리를 기반으로 한 자기장 발생기를 제안하여 기존의 전자석과 영구자석이 가지는 단점을 해결하고 장시간 사용 및 실제 산업에서 적용이 가능하도록 하고자 한다.
강자계 내에서 영구자석의 자화량은 변한다. 따라서 영구자석을 포함하는 자기 시스템의 정확한 해석을 위해서는 영구자석의 자화량의 변화를 고려해 주어야 한다. 그런데 영구자석의 자화량 은 히스테리시스 특성을 가지고 변하므로 단순한 수식으로 표현이 되지 않으므로 종래의 방법으로는 수치모사가 불가능하다. 본 논문에서는 Preisach 모델과 결합된 유한요소법으로 히스테리시스 특성을 갖는 영구자석의 자화량을 수치모사하였다. 보자력과 잔류자속밀도 값이 다른 두 자석을 서로 접근시 킬 때 작용하는 힘을 본 방법으로 계산한 값과 strain gauge type load cell로 측정한 값이 잘 일치 함을 보임으로써, 본 방법이 자화량의 변화가 발생되는 영구자석기기의 해석에 적합함을 보였다.
본 논문에서는 영구자석 자기공명영상시스템에 나쁜 영향을 기치는 외부 자기 잡음을 효율적으로 차폐하는 기술을 서술하였다. 유한요소법 전자계 해석을 통하여 영구자석의 주자계 방향과 일치하는 자기 잡음 성분이 자기공명영상에 주로 영향을 미치는 것을 밝혔고, 이의 해석 결과를 기반으로 자기잡음센서, 보상코일, 그리고 코일구동기로 구성되는 능동형 자기 잡음 차폐시스템을 개발하였다. 개발된 자기 잡음 차폐시스템은 수 Hz 미만의 저주파 대역의 자기 잡음에 대하여 30dB 이상의 차폐율을 보였으며, 0.3Tesla 전신형 자기 공명영상시스템에 자기 잡음 차폐시스템을 적용하여 자기 잡음에 의한 영상 잡음이 크게 개선됨을 실험적으로 밝혔다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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