• 전기학회논문지
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• 제65권2호
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• pp.286-297
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• 2016

This study proposes criteria for both optimal-shape and magnetizer-system designs to be used for a high-output spoke-type motor. The study also examines methods of reducing high-cogging torque and torque ripple, to prevent noise and vibration. The optimal design of the stator and rotor can be enhanced using both a response surface method and finite element method. In addition, a magnetizer system is optimally designed for the magnetization of permanent magnets for use in the motor. Finally, this study verifies that the proposed motor can efficiently replace interior permanent magnet synchronous motor in many industries.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제9권4호
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• pp.527-536
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• 2014

본 논문에서는 마이크로그리드 적용을 위한 50kW 풍력발전기를 설계하였으며, 발전기의 해석은 maxwell 2D 상용프로그램을 사용하였다. 특히 제안된 PMSG는 코깅토크를 줄이고자 offset과 skew를 적용하였다. 최적의 옵셋과 스큐는 2mm와 전기각 60도를 제안하였다. 부하운전시 모의결과는 평균 고조파 1.3%, 전압 322.41V, 전류 94.95A, 철손 9.73W, 와류손 73.68W, 동손 3.52kW로 나타났다. 계산된 발전기 용량은 61.56kW이며, 제안된 설계절차는 더 큰 용량의 발전기설계에 적용할 수 있다.

• 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.

• 전기학회논문지
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• 제60권10호
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• pp.1846-1857
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• 2011

This paper deals with design and analysis of surface-mounted PM (SPM) motor for compressor of air-conditioning system for electric vehicle applications according to slot/pole combination. First, required torque-speed curve characteristics are determined from operating conditions of the compressor. Restricted conditions such as motor size limit and current density are also determined. And then, under same rated and restricted conditions, twelve models which have different slot/pole combinations each other are designed for various pole arc/pitch ratio using simple equations and 2-d finite element (FE) analyses. Designed models are analyzed and compared in terms of back-emf THD, cogging torque, torque ripple, power losses, efficiency, etc. On the basis of analysis results, it is found that the motor with a 6-pole PM rotor and a 27-slot stator has most outstanding performances in electromagnetic aspects. Finally, through the mechanical modal analysis and demagnetization analysis, it is concluded that the determined motor is most suitable for the compressor of air-conditioning system for electric vehicles.

• 전기학회논문지
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• 제60권5호
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• pp.955-964
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• 2011

In renewable energy system such as flywheel energy storage system, wind power and solar power, the motor/generator is the important key for offering the electric energy to the electric loads. For example, the heavy and large flywheel is rotated by electromagnetic torque of pemanent magnet synchronous motor (PMSM) and, in case of a breakdown of electric current, the PMSM used as generator supplies electric energy for the various electric utilities using mechanical rotation energy of the flywheel. Thus, design of a motor/generator should be performed in effort to reduce cogging torque and electromagnetic loss for high efficiency. In our paper, a slotless permanent magnet synchronous motor/generator (SPMSM/G) with output power 15kW at the rotor speed 18000rpm is designed from electromagnetic analysis and dynamic performance analysis. In analytical approach, design parameters such as back electro-motive force (back EMF), inductance and electromagnetic torque are derived from analytical method which is one of the electromagnetic analysis method. And using the design parameters, this paper deal with system design considering the driving characteristics and electric load in required power. Finally, the analytical results are verified by the experiment and finite element method (FEM).

• 한국전자통신학회논문지
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• 제15권2호
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• pp.259-266
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• 2020

자기 기어는 기계식 기어와 동일하게 기어의 특성을 나타내면서 각 회전자가 접촉하지 않아 마찰에 의한 소음 및 발열, 유지보수문제에서 기계식 기어보다 유리하다. 또한 권선계자를 사용하는 회전자를 적용할 경우 기어의 출력조절은 물론, 기어비 및 위급상황에서 자체적인 구동차단까지 가능하여 자기 기어의 활용가능성은 무한하다. 하지만 권선계자를 사용할 경우 영구자석과 철심간의 흡인력에 의한 코깅토크가 나타나게 되고 이는 회전자의 진동을 유발하는 토크 리플성분의 증가로 이어진다. 따라서 본 논문에서는 권선계자를 사용하는 회전자의 토크 리플을 저감하기 위해 회전자의 다양한 형상을 분석하였으며, 자기 기어의 토크 리플을 저감하기 위한 최적의 형상을 제시하였다.

• 한국자기학회지
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• 제25권3호
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• pp.92-100
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• 2015

전기자동차는 구동방식에 따라 인휠(in-wheel) 방식과 인라인(in-line) 방식으로 구분될 수 있다. 인휠 방식 전기자동차는 기존의 자동차에서 사용하였던 변속기, 축, 차동기어 등을 제거 할 수 있기 때문에 구조가 간단해지고 차체를 경량화하여 효율을 증대시킬 수 있는 장점이 있다. 본 논문에서는 파라미터 맵(parameter map)을 이용한 차량용 인휠 전동기의 설계 방법을 제시하고, 연속정격 5 kW급 전동기를 설계하여 제작 및 성능 검증을 한다. 우선 차량의 요구 성능을 만족하는 인휠 전동기의 용량을 결정하기 위해 차량의 총무게, 기어 효율, 바퀴의 등가반경, 등판각도 등을 고려한 차량동특성해석을 수행한다. 이것을 통해 전동기 용량을 결정하고, 전동기 형상 및 치수를 결정하기 위한 초기설계를 진행한다. 그리고 요구 성능을 만족하는 전동기 파라미터를 결정하기 위해 파라미터 맵을 이용한 파라미터 설계를 수행한다. 파라미터 맵을 통해 전동기 파라미터를 결정한 후 마지막으로 무부하역기전력의 왜형율(Total Harmonic Distortion, 이하 THD), 코깅토크(cogging torque), 토크리플(torque ripple) 등의 개선을 위해 최적설계를 수행한다. 최종 설계 모델에 대해 제작을 하였으며, 성능 검증 및 제시한 설계방법의 신뢰도 검증을 위해 부하시험을 진행한다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년도 추계학술대회 논문집 전기기기 및 에너지변환시스템부문
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• pp.104-106
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• 2006

Slotless BLDC motor는 Slot과 Teeth가 없으므로 이에 따른 Cogging Torque 및 Torque Ripple이 거의 존재 하지 않으며, 전동기의 무게 또한 감소하게 된다. 또한 권선의 장주(Span)가 짧아 Inductance가 낮기 때문에 고속화가 용이해지며, Slot의 부재는 좀 더 많은 Coil권선을 이용 할 수 있다. 하지만 모터의 구조상 전기장하가 높아짐에 따라 권선의 온도 상승에 대한 보완 등이 필요로 되어 지고 있다. 따라서 본 논문에서는 온도 상승 문제를 해결하기 위해 열 발생과 모터사이의 관계 규명을 전류 밀도 함수로 표시 하였고, 전류 밀도 최소화 설계 방법을 제안하였다. 퍼미언스법에 의한 간략 설계에 의해서 기본 설계를 실시 한 후 FEM을 통한 정밀 해석을 통해서 각각의 민감도를 분석하여 최적의 파라메타를 선정하는 방식을 취하였다. 또한 고속 회전시 발생되는 진동을 저감하기 위해 모터의 길이방향 즉 적층과의 관계를 통하여 진동 저감 설계를 제안하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제16권7호
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• pp.15-23
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• 1999

With a remarkable expansion of communication industry, a pager or a cellular phone becomes a necessary communication device in modern society. However, a paging signal by a buzzer is often acted as an unpleasant noise in some places, thus necessitating a paging signal by a vibration motor. In this paper, a simpler type of a vibration motor, a coreless permanent magnet(PM) DC motor, is considered to substitute for the conventional vibration motors. Using an analytical method, electromagnetic field and operating torque were calculated for the given inner and outer PM type motors, and the results were confirmed by FEM analysis. As design parameters, number of PM poles, PM radial thickness, coil arc angle and number of winding stacks were chosen for sensitivity analysis. It shows that coil arc angle is the most important design parameter to increase the motor performance, without giving an adverse effect on motor weight, size and manufacturing cost. Based on the analysis of the outer PM type motor, an outer square PM type motor is proposed as the final design. Compared to the outer PM type, outer square type provides more flexibility to attach to the small size cellular phones. With the optimum design of square outer PM DC motor, it can successfully substitute the conventional types with less expensive manufacturing cost. better performance and smaller necessary space.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2001년도 하계학술대회 논문집 B
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• pp.599-601
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• 2001

This paper investigates the permanent magnet (PM) overhang effect on the characteristics such as cogging torque and torque in brushless DC motor (BLDCM). The overhang effect has been used to enlarge the performance of the radial flux density in BLDCM and balance the force in the axial direction for the reduction of the vibration. 3D equivalent magnetic circuit network method (3D EMCNM) is used for the accurate and efficient analysis. The characteristics of BLDCM are analyzed according to the variation of overhang length and the optimal length and ratio of overhang is determined.