• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.508-514
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• 2004

A fluxgate magnetic sensor consists of a solenoid excitation coil, pick-up coil, and magnetic core. We presents the effect of magnetic core shape in a micromachined fluxgate sensor. To observe the performance of fluxgate sensor with magnetic core side width and gap, side width of 125 ${\mu}{\textrm}{m}$, 250 ${\mu}{\textrm}{m}$, and 500 ${\mu}{\textrm}{m}$ were designed in a rectangular-ring shaped core and the gaps of 0 ${\mu}{\textrm}{m}$, 50 ${\mu}{\textrm}{m}$, and 100 ${\mu}{\textrm}{m}$ were also fabricated in a racetrack shaped core. The solenoid coils and magnetic core were separated by benzocyclobutane(BCB) which had high insulation and good planarization characters. Copper coil patterns of 10 ${\mu}{\textrm}{m}$ width and 6${\mu}{\textrm}{m}$ thickness were electroplated on Ti(300 $\AA$) / Cu(1500 $\AA$) seed layers. 3 ${\mu}{\textrm}{m}$ thick N $i_{0.8}$F $e_{0.2.}$(permalloy) film for the magnetic core was also electroplated under 2000 gauss to induce the magnetic anisotropy. The magnetic core had the high DC effective permeability of ∼1,300 and coercive field of ∼0.1 Oe. Because the magnetic cores of 500 ${\mu}{\textrm}{m}$ side width and 0 gap had a low magnetic flux leakage, high sensitivity of ∼350 V/T were measured at excitation condition of 3 $V_{P-P}$ and 2 MHz square wave. The power consumption of ∼14 ㎽ was measured. The fabricated fluxgate sensor had the very small actual size of 3.0${\times}$1.7 $\textrm{mm}^2$. When two fluxgates were perpendicularly aligned in terrestrial field, their two-axis output signals were very useful to commercialize an electronic azimuth compass for the portable navigation system.m.m.m.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제7권4호
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• pp.564-569
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• 2012

This paper proposes a hybrid-excited linear synchronous motor (LSM) that has potential applications in a magnetically levitated vehicle. The levitation and thrust force characteristics of the LSM are investigated by means of three-dimensional (3-D) numerical electromagnetic FEM calculations and experimental verification. Compared to a conventional LSM with electromagnets, a hybrid-excited LSM can improve levitation force/weight ratios, and reduce the power consumption of the vehicle. Because the two-dimensional (2-D) FE analysis model describes only the center section of the physical device, it cannot express the complex behavior of leakage flux, which this study is able to predicts along with levitation and thrust force characteristics by 3-D FEM calculations. A static force tester for a hybrid-excited LSM has been manufactured and tested in order to verify these predictions. The experimental results confirm the validity of the 3-D FEM calculation scheme for the description of a hybrid-excited LSM.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1996년도 하계학술대회 논문집 A
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• pp.157-159
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• 1996

For the optimal design of the induction heating cooker, precise and accurate analysis of the magnetic field inside the jar must be achieved first. Until now, design methods based on experience has been used in industry field. But this takes a lot of trial and error, high cost and also long development time. So the analysis of the magnetic field distribution is very important. In this paper the magnetic field inside the induction heating cooker is analyzed by using axisymmetrical FEM(finite element method). And the method of the coil location design for the optimal heat source distribution using sensitivity analysis is developed. In addition, the shielding effect of the non-axisymmetrical 3-D ferrite structure used in induction heating cooker is also analyzed by the integral method.

• 전력전자학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.542-553
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• 2011

본 논문에서 방전 또는 스파크로 인한 전기화재, 폭발사고 및 감전 사고의 위험 없이 고주파 고전력을 안전하게 전달할 수 있는 새로운 형태의 실용적인 자기케이블을 처음으로 제안하였다. 또한, 케이블 사이에서 발생하는 누설자속에 대한 자기저항을 주변효과(fringe effect)까지 고려하여 정량적으로 해석하였다. 자기케이블에 상쇄코일, 상쇄금속판, 상쇄금속관과 같은 상쇄실드 적용함으로써 자기케이블 사이의 누설자속을 급격히 줄여 콤팩트한 자기케이블을 구현하였고, 장거리 전력전송을 가능하게 하였다. 입력전류 $10A_{rms}$(20kHz)에서 상쇄금속관이 적용된 1.5m길이, 5cm의 케이블 사이의 간격을 갖는 자기케이블로 353.8W의 전력을 68%효율로 전달하였다. 이는 상쇄금속관을 적용하지 않았을 때에 비해 출력전력은 약 25배, 효율은 약 7배 높은 수치다. 본 논문에서는 제안된 자기케이블의 성능 특성을 실험과 자장 시뮬레이션을 통해 분석 및 검증하고 비교하였으며, 기대했던 우수한 성능을 실제로 확인하였다.

• 센서학회지
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• 제12권2호
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• pp.72-78
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• 2003

본 논문은 마이크로 플럭스게이트 자기 센서 (micro fluxgate magnetic sensor)의 여자코일 선폭에 따른 자계 검출 특성 변화에 관한 것이다. 센서 제작을 위해 PCB 다층 적층기술을 사용하였으며, 연자성 코어를 둘러싼 여자코일 선폭을 각각 $260\;{\mu}m$와 $520\;{\mu}m$로 센서를 구현하였다. 센서는 모두 5층의 기판을 적층 하였으며, 가운데 (3번째)기판을 자성체 코어로, 자성체 코어 외부 (2번째와 4번째)기판을 여자코일로, 최외부 (1번째와 5번째)기판을 검출코일로 제작하였다. 연자성 코어로는 약 100,000의 큰 DC 투자율 (permeability)을 갖는 코발트 (Co)가 주성분인 아몰퍼스 재료를 사용하였으며, 자속 누설을 최소화하기 위해 사각 링 형태를 유지하였다. 솔레노이드 형태의 여자코일과 검출코일은 구리 재질로 제작되었다. $260\;{\mu}m$ 여자코일 선폭을 갖는 자기센서는 여자조건이 360 kHz, $3\;V_{p_p}$의 정현파일 경우에 780 V/T로 매우 우수한 감도를 보이고 있으며, $-100\;{\mu}T\;{\sim}\;+100\;{\mu}T$ 영역에서 매우 우수한 선형특성을 보이고 있다. 자기 센서의 크기는 $7.3\;{\times}\;5.7\;mm^2$이며, 소비전력은 약 8 mW이다. 이런 초소형 자기센서는 휴대용 네비게이션 시스템, telematics, VR 게임기 등 다양한 응용분야에 적용할 수 있다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제10권3호
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• pp.1075-1080
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• 2015

A hybrid electric vehicle (HEV) powertrain has more than one energy source including a high-voltage electric battery. However, for a high voltage electric battery, the average current is relatively low for a given power level. Introduced to increase the voltage of a HEV battery, a compact, high-efficiency boost converter, sometimes called a step-up converter, is a dc-dc converter with an output voltage greater than its input voltage. The inductor occupies more than 30% of the total converter volume making it difficult to get high power density. The inductor should have the characteristics of good thermal stability, low weight, low losses and low EMI. In this paper, Mega Flux^® was selected as the core material among potential core candidates. Different structured inductors with Mega Flux^® were fabricated to compare the performance between the conventional air cooled and proposed potting structure. The proposed inductor has reduced the weight by 75% from 8.8kg to 2.18kg and the power density was increased from 15.6W/cc to 56.4W/cc compared with conventional inductor. To optimize the performance of proposed inductor, the potting materials with various thermal conductivities were investigated. Silicone with alumina was chosen as potting materials due to the high thermo-stable properties. The proposed inductors used potting material with thermal conductivities of 0.7W/m·K, 1.0W/m·K and 1.6W/m·K to analyze the thermal performance. Simulations of the proposed inductor were fulfilled in terms of magnetic flux saturation, leakage flux and temperature rise. The temperature rise and power efficiency were measured with the 40kW boost converter. Experimental results show that the proposed inductor reached the temperature saturation of 107℃ in 20 minutes. On the other hand, the temperature of conventional inductor rose by 138℃ without saturation. And the effect of thermal conductivity was verified as the highest thermal conductivity of potting materials leads to the lowest temperature saturations.

• Journal of Power Electronics
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• 제11권2호
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• pp.163-172
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• 2011

Oxidation models of a rotor bar and end ring segment in an induction motor are presented to simulate the behavior of an induction machine working with oxidized rotor parts which are modeled as rotor faults in progress. The leakage inductance and resistance of the rotor parts arc different from normal values because of the oxidation process. The impedance variations modify the current density and magnetic flux which pass through the oxidized parts. Consequently, it causes the rotor asymmetry which induces abnormal harmonics in the stator current spectra of the faulty machine. The leakage inductances of the oxidation models are derived by the Ampere's law. Using the proposed oxidation models, the rotor bar and end ring faults in progress can be modeled and simulated with the motor current signature analysis (MCSA). In addition, the oxidation process of the rotor bar and end ring segment can motivate the rotor asymmetry, which is induced by electromagnetic imbalances, and it is one of the major motor faults. Results of simulations and experiments are compared to each other to verify the accuracy of the proposed models. Experiments are achieved using 3.7 kW, 3-phase, and squirrel cage induction motors with a motor drive inverter.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2002년도 합동 추계학술대회 논문집 정보 및 제어부문
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• pp.407-410
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• 2002

As a part of electro-mechanical totally implantable artificial heart, a transcutaneous energy transmission system has been developed. By mutual magnetic induction between the first coil on the skin and the subcutaneously implanted second coil, the system transfers electrical power through the skin. This research aimed a minimizing the size of the implanted part as well as maximizing the transfer efficiency. When an air gap is 1$\sim$2cm, voltage gain and current gain low and it is hard to transfer energy due to large leakage flux. That is, the required input voltage and input current must be large compared with the output voltage and output current, respectively, This paper research the inverter topology and the control method in order to increase the voltage gain and the current gain. For this purpose, this inverter employs double tune to compensate the large leakage inductance of primary and secondary of the transcutaneous transformer. And the output energy of transcutaneous energy transmission system supply for Lithium-ion battery charger.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제8권4호
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• pp.75-80
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• 2003

본 논문에서는 와전류탐상을 기본으로 제작하였으며, 현재 교류 누설 방법을 채용한 비파괴검사는 원리적으로나 장치 구성상의 한계, 및 검출율의 한계를 가지고 있으므로, 본 논문에서는 이러한 점들을 보완, 기존의 시스템보다 장치의 소형화, 시스템 구성비용의 절감화, 결함의 정확한 정량화를 이룰 수 있도록 교류누설 자속탐상 시스템을 설계하였다. 또한, 교류누설탐상 시스템은 특성상 표면의 미세 크랙에 대하여 높은 정밀도를 가지고 있으며, 시스템 제작이 용이하다는 장점을 가지므로 표면 크랙에 중점을 둔 시스템으로 설계하였으며, 기존의 장치와 비교하여, 결함측정시간을 단축하기 위해 DSP320C31(floating 연산가능) 칩을 채용함으로써 넓은 범위의 시편에 대한 결함을 검출하는데 빠르고 정확한 정량화를 이룰수 있게 하였다. 한편 앞으로의 fuzzy 및 membership함수를 채택하여 스텝모터 및 DC모터에 PID제어,PC system-mathlab을 이용 하여 관련분야 지식이 부족한 이를 위하여 실시간으로 PC에 3차원 영상의 결함값을 보일 수 있도록 한 system상 교두보를 제시하였다.

• 한국자기학회지
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• 제14권4호
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• pp.143-148
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• 2004

가스관의 비파괴검사로 가장 널리 사용되고 있는 자속누설탈사에서 가스배관의 잔류자화(residual magnetization, $M_{res}$)와 탐사횟수가 누설자속에 미치는 영향을 정량적으로 간편하게 실험실에서 해석할 수 있도록 배관대신에 소형의 모의장치를 제작하여 조사하였다. 제작된 장치는 나사에 의한 결함까지도 측정할 수 있고 또 원형 링을 완벽히 탈자시킬 수 있어 탐사가 진행됨에 따라 잔류자화의 영향, 배관의 자화상태변화와 누설자속 등을 효과적으로 모사할 수 있었다. 탐사횟수가 증가할수록 잔류자화, 최대자속밀도 그리고 검출전압은 감소하다가 일정해지지만 초기잔류자화(initial $M_{res}$)가 커지면 최종잔류자화(final $M_{res}$)도 커졌다. 탐사조건이 일정할 경우 검출전압은 배관의 최대자속밀도보다는 직전의 잔류자화의 크기에 직선적으로 비례하였으며 이것은 탄소강으로 만들어진 원형 링의 자기이력현상, 즉 자구구조의 변화 때문에 생기는 것으로 정확한 탐사신호를 해석하기 위해서는 이력현상을 고찰할 필요가 있다. 또 잔류자화가 크면 첫 번째 탐사에서 높은 검출전압을 얻을 수 있다는 것을 착안하여 두 번째 탐사에서는 착자기의 자화방향을 바꾸면 높은 검출을 얻을 수 있음을 제안하였다.