• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.34 no.8
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• pp.1119-1127
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• 2010

In this paper, the design and nonlinear simulation of a multistable electromagnetic microactuator, which provides four stable equilibrium positions within its operating range, have been discussed. Quadstable actuator motion has been made possible by using both X- and Y-directional bistable structures with snapping curved beams. Two pairs of the curved beams are attached to an inner frame in both X- and Y-directions to realize independent bistable behavior in each direction. For the actuation of the actuator at the micrometer scale, an electromagnetic actuation method in which Lorentz force is taken into consideration was used. By using this method, micrometer-stroke quadstability in a plane parallel to a substrate was possible. The feasibility of designing an actuator that can realize quadstable motion by using the electromagnetic actuation method has been thoroughly clarified by performing nonlinear static and dynamic analyses and electrothermal coupled-field analysis of the multistable microactuator.

• Journal of the Korean Society for Railway
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• v.19 no.2
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• pp.117-123
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• 2016

High speed circuit breakers(HSCB) interrupt the generated arc within the arc chute to turn off the electricity flowing through the main circuit to prevent ground faults. In order to explore the arc generated from the contactor operation, arc definition, establishment of arc interruption method, and analysis of magnetic driving force are required. In this paper, arc interruption capability has been estimated by exploring the difference in magnetic flux density of Lorenz forces using finite element analysis. In addition, since the number of grids and changes in the grid shape within the arc chute influence the formation of the inner magnetic field, its effects have been explored to enhance arc interruption capability. Assessment of interruption capability and analysis of grid shape, with rated operating current, are reported.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.29 no.12 s.243
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• pp.1567-1573
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• 2005

This paper introduces a new active magnetic bearing(AMB) that can provide both radial and axial control functions in one bearing unit without axial disk. It has a structure of double four-pole AMB or a four-pole AMB where each core is split into two axially. The cores have two kinds of coil winding; they independently generate fluxes on the planes perpendicular or parallel to the shaft. For the radial control action, it works just like a conventional four-pole AMB. Meanwhile, for the axial control, it uses the Lorentz force generated by the interaction of the bias flux for radial control and the axial control flux. In this paper, the proposed structure, principle, and design process based on magnetic flux analysis are introduced, and its feasibility is experimentally verified by using a simple PD control algorithm with a feedforward loop to compensate the coupled flux effect.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.270.2-270.2
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• 2013

직선운동하는 하전입자의 진행방향에 수직한 평면상에 서로 직교하는 전기장과 자기장을 걸어주면, 하전입자에는 전기장에 의한 힘 FE와 자기장과 속도 v에 의한 로렌츠력 $F_B=q(v{\times}B)$가 동시에 작용하게 된다. 이때 Wien 조건 FB=-FE를 만족하는 질량 mA과, 에너지 EA를 가지는 하전입자 A는 휘지 않고 직선운동을 계속하나, 하전입자 A와 다른 에너지 $E_B\;(=E_A+{\delta}E)$나 질량 $m_B\;(=m_A+{\delta}m)$을 가지는 하전입자는 휘게 되며, 그 휘는 정도는 ${\delta}E$나 ${\delta}m$에 비례하게 된다. 이 현상을 이용하여 다양한 종류의 에너지 또는 질량 분석기가 독일, 미국, 일본 등의 분석기기 선진국에서 개발되어 왔고, 전자현미경의 이미지 필터로도 활용되고 있으며, 통상 EXB 필터 또는 발명자의 이름을 딴 Wien 필터로 불리어지고 있다. $E{\times}B$ 필터는 일반적인 하전입자빔 렌즈와 다른 광학특성을 가지며, 지난 발표에서는 $E{\times}B$ 필터의 기본 궤도 방정식 및 다양한 2차 기하 수차 방정식의 유도과정 및 결과를 보여주었다. 본 발표에서는 EXB 필터의 전후에 배치시켜, 초점거리 등의 조정을 수행할 4극자와, $E{\times}B$ 필터에서 발생하는 2차 수차의 보정을 수행할 6극자의 광학특성의 계산 결과를 보여준다. 4극자-6극자-EXB필터-6극자-4극자 조합의 기본 광학궤도 계산 결과는 빔 다이어그램으로 보여준다. 6극자에 의해 수차를 줄여서 향상되는 에너지 분해능 값은 수치적으로 추정한다. 실제 제작이 된 각 부품의 외형 및 사진을 보여주어 에너지 필터의 제작 진행 상황을 보고한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.608-608
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• 2013

직선운동하는 하전입자의 진행방향에 수직한 평면상에 서로 직교하는 전기장과 자기장을 걸어주면, 하전입자에는 전기장에 의한 힘 $F_E$와 자기장과 속도 v에 의한 로렌츠력 $F_B=q(v{\times}B)$가 동시에 작용하게 된다. 이때 Wien 조건 $F_B=-F_E$를 만족하는 질량 $m_A$과, 에너지 $E_A$를 가지는 하전입자 A는 휘지 않고 직선운동을 계속하나, 하전입자 A와 다른 에너지 $E_B(=E_A+{\delta}E)$나 질량 $m_B$ $(=m_A+{\delta}m)$을 가지는 하전입자는 휘게 되며, 그 휘는 정도는 ${\delta}E$나 ${\delta}m$에 비례하게 된다. 이 현상을 이용하여 다양한 종류의 에너지 또는 질량 분석기가 독일, 미국, 일본 등의 분석기기 선진국에서 개발되어 왔고, 전자현미경의 이미지 필터로도 활용되고 있으며, 통상 EXB 필터 또는 발명자의 이름을 딴 Wien 필터로 불리어지고 있다. $E{\times}B$ 필터는 일반적인 하전입자빔 렌즈와 다른 광학특성을 가진다. 예를 들면 3차 이상의 기하 수차만 가지는 일반 렌즈와는 달리 $F_B$, $F_E$ 전자기력에 의해 다양한 2차 기하 수차를 가지게 되며, 초점거리 등의 1차 광학 특성도 일반 렌즈와는 다른 경향을 보여준다. 본 발표에서는 $E{\times}B$ 필터의 전후로 각각 6극자+4극자를 조합시킨 보정기를 배치시켜 필터의 에너지 분해능의 성능을 향상시킬 수 있음을 빔 궤도 방정식을 분석적으로 계산하여 보여준다. 위 에너지 필터 구성에서 4극자는 1차 광학 특성을 조정하는 역할을 하며 6극자는 2차 수차를 줄여주는 역할을 한다. 수치해석을 통해서는 6극자+4극자를 조합시킨 보정기와 $E{\times}B$ 필터의 좀더 정확한 전극 전압 등의 제어 수치를 추출하고, 빔 궤도 방정식 분석을 통한 수차 보정 알고리즘이 유효함을 보여준다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.29 no.12 s.243
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• pp.1561-1566
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• 2005

In this paper, a new compact active magnetic bearing(AMB) is proposed in which radial and axial bearings are integrated in one bearing unit. It consists of four U-shaped cores circumferentially connected by yokes and two-layer coils for radial and axial controls. For the radial control action, it has the same principle as conventional homopolar AMBs, while for the axial control, it uses the Lorentz force generated by the interaction of the bias flux for radial control and the axial control flux. The proposed structure makes it easy to design a compact AMB because it has no disk for axial control. This paper introduces the proposed structure, principle, and design process based on the magnetic flux analysis. By using a control algorithm with feedforward action to compensate the coupled flux effect, the feasibility of the proposed AMB is experimentally verified.

• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.25 no.3
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• pp.79-82
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• 2015

The design parameter study about the magnetic pulse forming is performed using finite element analysis with MAXWELL. The first case of design parameters is about the initial charging voltage and the capacitance and the second case of design parameters are about the winding turns and the spacing of electromagnetic coil. The 3D finite element model of electromagnetic forming system is created and the magnetic force is calculated. The effects of design parameters on the magnetic forming force are investigated.