• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
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• pp.841-842
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• 2015

비접촉 선형 영구자석 기어는 직선 추력을 요구하는 반송 장치에서 모터의 회전운동을 직선 운동으로 변환하는 기계적인 변환 장치와 달리 마찰에 의한 손실과 소음 및 진동이 적고 윤활유와 유지 보수가 불필요하다는 장점을 가지고 있다. 하지만 물리적 접촉 방식을 사용하는 기계적인 변환장치에 비해 비접촉 방식을 사용하는 영구자석 기어는 상대적으로 낮은 전달추력능력을 가진다. 따라서 본 논문에서는 비접촉 선형 영구자석 기어의 양측 가동자 사이에서 추력을 전달하는 Pole Piece의 특성을 파악하고, Pole Piece형상의 제안 및 최적 설계를 통해 낮은 전달추력능력을 향상시키고자 한다.

• 한국자기학회지
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• 제24권5호
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• pp.152-159
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• 2014

마그네틱 기어는 두 개 이상의 분리된 장치들 사이에서 기계적인 접촉 없이 토크를 전송한다. 특히, 희토류계 영구자석을 사용한 마그네틱 기어는 고 출력으로 인해 다양한 산업에 적용된다. 따라서 마그네틱 기어는 일반적인 기어를 대체할 수 있다. 본 논문에서는 이차원 유한요소해석을 이용해 평행방향과 할박 자화 마그네틱 기어의 기어비를 선정하고, 내측과 외측 영구자석 두께, 철심 각도, 할박 세그먼트 개수, 내측과 외측 영구자석 자화 패턴과 같은 설계 변수에 따라 토크 해석을 수행하였다. 해석 결과, 개선된 설계변수를 갖는 모델이 초기 설계 모델과 비교해 더 높은 토크를 가짐을 확인하였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.77-84
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• 2024

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.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제1권1호
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• pp.181-188
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• 2015

비접촉 영구자석 기어는 높은 효율과 신뢰성의 장점을 가지고 있다. 또한, 기계적인 마찰 손실이 없으며, 소음과 진동이 적고, 윤활유가 불필요 하다는 장점을 가지고 있다. 이러한 장점으로 인하여, 비접촉 영구자석 기어는 기계적 기어의 물리적인 접촉에 의한 문제를 해결할 수 있어 높은 관심을 받고 있다. 비접촉 영구자석 기어는 기계적 기어를 대체하여 접촉 없이 토크 전달이 가능하지만 낮은 토크밀도의 문제점을 가지고 있어, 이에 대한 개선이 요구된다. 따라서 본 논문에서는 비접촉 영구자석 기어의 낮은 토크밀도의 문제점을 개선하고자 새로운 폴피스 형상을 제안하였다. 제안된 폴피스 형상에 대한 설계변수와 토크 및 토크 리플과 같은 반응변수들 간의 함수 관계를 파악하기 위하여 반응표면법을 이용하였으며, 박스-벤켄 설계를 이용하여 실험계획법을 수립하였다. 이들의 관계를 예측하기 위해 필요한 실험데이터는 수치해석기반 2-D 유한요소법을 이용하였다. 따라서 본 논문에서는 비접촉 영구자석 기어의 토크밀도 및 출력밀도 향상을 위하여 형상에 대한 전달토크 분석을 수행하였으며, 박스-벤켄 설계를 이용하여 제안된 폴피스 형상을 최적설계 하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.277-283
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• 2020

기계식 기어의 치를 영구자석으로 대체한 동심 마그네틱 기어에서 원주방향을 따라 놓인 모든 자석이 동력 전달에 관여하므로 감속비를 결정하는 자석의 극수비는 마그네틱 기어의 거동 특성에 큰 영향을 미친다. 본 논문에서는 극수비를 변화시켜가며 마그네틱 기어에서 생성되는 전달토크의 밀도, 동손을 고려한 토크의 효율, 코깅 특성을 포함한 토크의 품질 등을 유한요소 해석을 이용하여 비교 분석하였다. 구동측의 극수를 2극에서 5극까지 변화시킬 때 전달토크가 최대가 되는 최적의 극수비가 존재함을 확인하였으며 이는 모듈레이터를 통한 구동측 자기장의 필터링 성분에 직접적인 영향을 받다. 전달 효율 역시 와전류 생성 밀도와 자기장간에 비례특성이 있으므로 전달 토크 밀도와 유사한 경향을 나타내는 것을 알 수 있으며 낮은 기어비에서는 95% 이상의 효율을 보인다. 제한된 극수를 갖는 영구자석의 상호작용에 기인하는 코깅 특성은 일반적인 동기 모터에서와 같이 구동측 자석의 개수와 모듈레이터 치의 개수간의 최소공배수에 반비례하는 것을 확인할 수 있었다. 전달 토크 평가를 위해 실제 시험 모델이 제작되었고 실증시험이 진행되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권7호
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• pp.726-733
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• 2017

마그네틱 셔터 기어는 원주상에 마주하는 영구자석 레이어간의 자기장을 고조파 모듈레이터를 통해 동기화시켜 동력을 전달하는 장치이다. 이러한 장치는 기계식 감속기에 필적할만한 토크를 발생시키기 위해 과다한 희토류 영구자석이 이용되기 때문에 본 논문에서는 영구자석간의 자기 경로를 변화시켜 영구자석의 양을 기존 마그네틱 기어 대비 50% 수준으로 감소시킨 새로운 방식의 축형 마그네틱 기어를 제안한다. 제안한 시스템의 토크 크기는 공극 자기장의 고조파 분석과 유한 요소 해석을 통해 기존 시스템과 비교된다. 모듈레이터 두께와 개방비가 전달 토크의 크기에 영향을 미치는 주요 설계변수로 고려되어 민감도 해석이 수행되며 고속측과 저속측의 영구자석 극수에 의해 결정되는 기어비에 따른 코깅의 크기가 분석된다. 기계적인 접촉없이 커플링되어 동력을 전달하는 고속측과 저속측 사이의 동적 지배 모델이 유도된다. 2관성 공진계의 동특성을 갖는 유도된 모델을 기초로 하여 선형 제어기를 설계하여 고속측의 계단 입력 위치 제어를 수행하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2007년도 제38회 하계학술대회
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• pp.1230-1231
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• 2007

2MW 풍력발전기용으로 사용할 영구자석형 동기발전기 물리설계 과정을 설명하다. 기어비가 72.28인 3단 기어를 사용하여 영구자석 pole을 회전자 표면에서 3 mm 깊이로 삽입시켜 안정된 구조를 취했다. 토크, 인덕턴스, 유기전압, 손실, 온도분포 등을 계산하기 위해 전자기해석과 열해석 등을 통해 영구자석, 회전자, 고정자 등의 구조를 정하고와 크기를 최적화시켰다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
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• pp.760-761
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• 2015

기어는 회전 기계 사이의 동력 전달을 위한 장치이며 현재 산업 전반의 통상적인 기어는 기계적 기어가 주류로서 형성되어 있다. 하지만 기계적 기어는 맞물린 톱니바퀴의 물리적 접촉에 의해 접촉 경계면의 마모 및 파손, 소음과 진동의 문제가 있으며 유지보수 비용 또한 크다. 따라서 최근 물리적 접촉이 없어 기계적 기어의 많은 문제를 해결할 수 있는 마그네틱 기어 (Magnetic Gear)에 대한 관심이 높아지고 있다. 마그네틱 기어는 영구자석에서 생성된 자계를 이용하여 비접촉 동력전달이 가능하며, 마찰손실 제거, 유지보수의 용이성, 매우 적은 소음 및 진동 등의 장점을 가지고 있다. 본 논문에서는 이러한 마그네틱 기어의 토크전달 방법과 형상변화에 따른 전달토크 특성을 2-D 유한요소해석법을 이용하여 해석하고 분석하고자 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 춘계학술대회
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• pp.315-318
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• 2006

포항풍력에너지연구소에서는 에너지 관리공단의 지원으로 2004년부터 풍력터빈 KBP-2000M에 사용될 발전기를 개발해 오고 있다. KBP-2000M에 사용되는 발전기는 기어비가 24인 기어박스를 가진 가변속도형식의 발전기이다. 발전기의 직경은 1.87m 이고 축 방향의 길이는 1.288m 로 영구자석을 사용하여 여자하는 형식으로 설계되었다. 이러한 설계는 풍력발전기에서 요구하는 주요 요구조건인 고효율, 고 신뢰성을 만족시키기 위해서 매우 중요하다 이 보고에서는 발전기의 물리설계에서 얻어진 사양을 기준으로 하여 열 해석에서 얻어진 열 손실을 이용하여 냉각시스템 설계를 하였으며 펌프 및 라디에이터 선정에 관해서 논의한다.

• 융복합기술연구소 논문집
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• 제12권1호
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• pp.7-12
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• 2022

The reduction ratio of the magnetic gear is determined by the ratio of the number of poles between the high-speed permanent magnet layer and the low-speed permanent magnet layer. In general, it is known that the greater the least common multiple of both poles, the smaller the torque ripple called by cogging of the magnetic force generated in the magnetic gear. However, little is known about the effect of the harmonic modulator that filters the magnetic field in the magnetic gear to magnetically couple the high-speed side and the low-speed side except for the number of poles. In this study, torque ripple characteristics according to changes in modulator shape such as opening ratio and tooth thickness are analyzed using a finite element analysis tool.