유도가열은 석유, 가스 등의 연료를 사용하는 종래의 설비에 비해 에너지 효율이 높고 관리가 수월하며, 공해를 유발하지 않는 등의 많은 장점으로 인해 산업 분야에 다양하게 응용되어 사용하고 있다. 유도가열의 원리는 전자유도작용을 이용하여 와전류에 의한 손실과, 히스테리시스 손실에 의한 주울열이 발생하는데, 이렇게 발생된 열로 가열하는 방법이며 가열 속응성, 고효율, 친환경, 안정성의 장점을 갖는다. 그러나 공진형 유도가열 인버터 시스템은 환경의 변화나 피가열체의 부식 등의 이유로 공진주파수가 변하는 단점이 있다. 따라서 기존의 단점을 극복하기 위해 자동으로 공진점을 추종할 수 있는 알고리즘을 제안하였고, 기존의 복잡한 제어회로나 알고리즘을 극복하여 시스템의 간소화를 실현하였다.
우리 삶의 질을 좌우하는 전자기 기기의 고기능화, 자동화, 소형화 추이에 따라 사용량이 급격히 증가하고 있는 연자성 소재로서 가장 널리 사용되고 있는 전기강판과 에너지 고효율화라는 시대의 요구에 따라 새롭게 부상되고 있는 연자성 복합 분말 소재에 대해 각 연자성 소재 분야에서 철손 제어 인자 및 이들 인자들의 제어 방안에 대해 문헌을 고찰했다. 전기강판에서는 히스테리시스 손실을 낮추기 위해 정련공정을 통해 자구이동을 방해하는 결함을 제거하고 결정립의 크기를 최적화하고 있으며, 와전류 손실의 감소를 위해 합금첨가원소를 통해 비저항을 높이고 판재의 두께를 박판화하고 있다. 이와 동시에 코팅을 통해 자구의 이동이 용이하도록 응력의 방향 및 크기를 제어하며, 압연기술과 열처리 기술을 통해 집합조직을 최적화하여 고투자율 및 저철손을 동시에 충족시켜 나가고 있다. 연자성 복합 분말 소재의 경우, 분말 표면의 복합화를 통해 철계 조성, 코팅, 윤활재 및 바인더, 성형 및 열처리 조건 등에 복합적으로 의존하는 연자성 코어의 최종 자기특성을 제어하고 있다. 온간 및 다단 성형과 같은 새로운 성형공정, 2단 소둔/자성 열처리와 같은 소둔 조건, 나노결정질, 비정질 및 벌크 비정질 등과 같은 새로운 조성, 적절한 코팅층의 변수들을 최적화할 경우, 연자성 복합 소재의 자성특성은 향상될 것으로 기대된다.
본 논문에서는 저손실 Mn-Zn 페라이트의 제조공정과 첨가제가 코어의 자기적 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 통신부품재료로 Mn-Zn 페라이트 개발에는 필요한 높은 포화자속밀도 및 투자율을 가진 고주파 특성이 양호하고 자기손실도 적은 재료의 필요하다. 따라서, Mn-Zn 페라이트의 고주파 자기 특성의 개선을 위해서는 결정입자의 소경화와 입자계층의 고저항화에 따른 와전류 손실의 억제 및 미세 구조의 균일화에 따른 히스테리시스 손실의 저감이 중요하다. 본 논문에서는 고성능, 저손실의 자심재료를 위해 Mn-Zn Ferrite에 $V_2O_5$와 $CaCo_3$를 첨가하였다. 조성은 MnO : ZnO : $Fe_2O_3$ = 21 : 10 : 69 mol%로 하였다. 이 시료를 $1250^{\circ}C$에서 3시간 소결하였다. 측정은 0.1MHz에서 초투자율을 측정하였으며, 전력손실은 50mT에서 100kHz 및 온도를 변화시켜 측정하였다.
This paper deals with hysteresis losses on the superconducting slap by using type II superconducting theory and classical maxwell equations. Transport current is transmitted to the longitudual direction and applied magnetic field is perpendicular to the slap length and simultaneously parallel to the plat. And the sinusoidal transport currents and the magnetic fields are applied to the slap. Properties of hysteresis loss can be understood, using computer simulation with apply field, transport current and phasor difference. From this result the efficiency and the stability of superconducting system can be enhanced.
Tank track rubbers, which undergo dynamic stresses and strains under various road conditions, leads to a result of considerable internal temperature rise due to the heat generation. Since rubber materials are not fully elastic, a part of the mechanical energy is converted into heat because of the hysteresis loss. Heat generation without adequate heat dissipation leads to heat build-up, i.e. internal temperature rise which, if excessive, exerts a bad influence upon the performance and the life of the tank track rubbers. The purpose of this paper is to predict temperature distributions of the rubber components off tank track subjected to complex dynamic loads under various read conditions. In steady state analysis temperature fields are displayed in contour shapes, and in unsteady analysis the temperature variations of some important nodes are represented graphically with respect to the running time of the tank.
본 논문은 고속 소형 PMSM을 벡터제어 방식으로 구동하는 장치에서 전류 리플을 저감하기 위한 방법으로서 외부 인덕터를 추가하는 기법을 다룬다. 고속 소형 PMSM은 설계 특성상 인덕턴스가 매우 작기 때문에 전류 리플이 크게 나타나는데, 이오 인해 전동기 코어에서의 히스테리시스 손실이 증가하고 제어 시스템이 불안정하게 된다. 이 문제를 해결하면서도 벡터제어를 용이하게 할 수 있도록 인덕터를 추가하는 기법을 검토하고, 적절한 외부 인덕턴스 값을 정량적으로 결정하는 방법을 제안한다. 100 W급 50,000 rpm의 PMSM 시스템에 대하여 시뮬레이션을 실시하여 제안된 기법의 타당성을 확인한다.
임계온도가 액체질소의 비등점(77K)보다 높은 산화물 고온 초전도체가 발견된 이후 초전도체를 여러분야에 응용하고자 하는 연구가 있어왔다. 이러한 연구중 초전도체의 자기부상특성을 이용한 마그네틱 베어링에 관한 연구가 시작되었다. 특히 최근에 임계전류밀도가 높은 덩어리형 고온 초전도체가 개발되어, 큰 부하지지력을 갖고 마찰계수가 작은 초전도 마그네틱 베어링이 가능하게 되었다. 고온 초전도체를 사용한 반발식 수동형 마그네틱 베어링은 마이스너 효과(Meissner effect)뿐 아니라 자속고정효과(Flux pinning effect)에 의해 자체적으로 외란에 대한 위치안정성을 가지며, 히스테리시스 손실에 의한 에너지 소산을 통해 외란에 대해 강한 감쇠능력을 가진다는 장점을 가지고 있으며, 대중량을 지지할 수 있다. 이러한 초전도체의 특성에 관한 정량적 수치해석은 초전도 베어링의 설계에 필수적이나 아직 국내에서는 그러한 시도가 없었다. 이러한 여건을 고려하여 본 연구에서는 Bulk형 초전도체와 자석간의 부상력 변화를 축대칭 모델로 수치해석하여 기존의 실험들과 정량적인 비교를 하여 수치해석 코드의 신뢰성을 확보하고 이를 기반으로 다양한 상황을 예측할 수 있음을 보이고자 한다.
극박 방향성 규소강판의 철손을 저감시킬 목적으로 열처리방법을 이용하여 결정 크기의 제어에 의해 자구폭을 변화시켰으며 결정립의 크기와 직류 자기특성, 철손, 자구폭과의 관계에 대해 검토하였다. 결정립 크기가 1 mm 이하로 작게되어도, $B_{8}$는 1.96 T 이상의 높은 값을 나타내었고 항자력 $H_{c}$는 결정립 크기의 감소에 따라 증가하였다. 결정립 크기가 1 mm 이하의 범위에서 결정립 크기를 감소시킴에 의해 자벽수가 증가하였으며 여자주파수가 높게 됨에 따라 증가하는 자벽수도 결정립 크기가 작을수록 많아지고 자구 세분화에 효과적이었다. 결정립 크기의 감소는 자구 세분화에 의해 와전류 손실을 저감시키지만 히스테리시스 손실이 지배적으로 낮은 여자주파수의 철손은 결정립 크기가 작은 시료일수록 높은 값을 나타내었다. 그러나 높은 주파수 영역의 철손은 와전류손실이 지배적이기 때문에 결정립 크기가 작은 시료일수록 낮은 값을 나타내었다. 이 결과로부터 결정립크기를 제어함에 의해 자구폭을 변화시킬수 있으며 극박방향성 규소강판의 저 손실화에 매우 유리한 수법인 것을 알았다.
분말 야금 기술에 의한 복합 연자성 재료는 전기기기에 일반적으로 사용되는 종래의 전기강판보다 많은 장점을 가지고 있으며, 그 관련 기술은 최근에 상당한 발전을 거듭하고 있다. 복합 연자성 재료는 일반적으로 분말의 형태로 인해 자기적 등방성 가지므로 3차원 자속 및 복잡한 구조의 전기기기 구성에 적합하다. 하지만 SMC와 같이 등방성 자기 특성을 가지는 재료는 복잡한 벡터 히스테리시스를 가지므로 정확한 손실 특성을 예측하는 것이 매우 어렵다. 따라서 본 논문에서는 전기강판 및 SMC의 링 타입 시편을 제작하고 시편 크기에 따라 자기적 특성을 측정한 후, 측정된 자기적 정보를 이용하여 800Hz 이상에서 구동하는 고속 영구자석 전동기의 전자계 해석을 수행하였다. 또한, 해당 모델의 시작품을 제작하고 효율 측정 및 비교를 통해 본 논문의 신뢰성을 입증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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