In power electronics applications which switching frequency is below audible frequency, the acoustic noise and vibration design of magnetics are as important as the efficiency. In the case of the powder core, which is widely used in grid-connected inverters, many researches have been progressed in terms of efficiency. However, there are only few research have been progressed related with acoustic noise and vibrations. In this paper, the Sendust(Fe-Si-Al) powder core material which has low magnetostriction and low core loss is analyzed in terms of acoustic noise and vibration induced by Maxwell force and magnetostriction. Three building structures such as, rectangular, toroidal, and oval shape are designed for 4kW grid-connected inverter, because magnetic properties and the audible noises of the inductor are varied by magnetic core building structures. The effects of the Maxwell force and magnetostriction behaviors varied with core shapes are analyzed by finite element method and experiments. In addition, experiment results of the inductor efficiency are presented according to core building structures.
전동기와 같이 가동부를 갖는 전기기기는 힘이나 토크를 발생시키기 위하여 고안되었고, 힘이나 토크는 이들 기기의 해석과 설계에 중요한 요소이다. 지금까지 유한요소법을 이용한 전자력 계산 방법으로는 여러가지 방법들이 제시되어 왔고, 그 중 널리 사용되는 방법으로는 맥스웰 응력법과 가상변위법이 있다. 맥스웰 응력법은 맥스웰 스트레스텐서를 이용하여 표면 전자력 밀도를 구하고 이의 표면 적분으로 전자력을 구하는 방법이고, 가상변위법은 물체에 변위가 일어났을 때 발생하는 에너지의 변화량을 이용하여 전자력을 구하는 방법이다. 전류원이 포함된 문제에서는 정확도를 높이기 위하여 벡터포텐셜을 주로 이용하여 자장해석을 하여 왔으므로 본 논문에서는 유한요소법으로 3차원 자장 문제를 해석한 결과인 자기벡터포텐셜을 맥스웰 응력법과 가상변위법에 적용하여 전기기계의 각 요소의 전자력을 구하는 방법을 제시한다. 제시한 방법의 검증을 위하여 해석 모델을 솔레노이드로 하여 제시한 방법으로 구한 전자력을 3차원으로 해석한 결과와 비교하여 그 유용성을 증명한다.
지금까지 자성체에 미치는 전자기력을 계산하기 위해서는, 맥스웰 응력법, 가상변위법, 자하법, 자화전류법등이 널리 사용되어 왔으며, 이들은 자성체 덩어리 전체에 미치는 전자기력을 계산하는 데 있어 모두 정당한 결과를 가져온다고 보고 있다. 그러나 전자기력 밀도식의 완전한 형태에 대해서는 아직 까지도 논란이 있으며, 각 방법에 의한 표면 전자기력 밀도는 식과 수치해석 모두 다른 결과를 보인다. 본 연구는 전자기력밀도를 체적력으로 국한하여 가상공극법을 적용하였을 때, 모두 같은 형태의 식으로 도출이 됨을 해석식이 존재하는 모델을 통하여 보여준다. 즉, 가상공극 개념을 적용할 경우, 체적력 전자기력 밀도식의 통일 가능성을 보여 주는 것이다.
본 논문에서는 영전식 magnetic lifter의 최적 설계 방법을 제시하였다. 등가 자기회로법으로 흡착시와 탈착시의 자장 해석 및 전자역 계산을 행하였고, 최적 설계를 위해 등가 자기회로법으로 해석된 흡착시의 전자력을 최대로 하는 lifter의 치수를 구하였다. 또한 흡착시의 전자력을 제한 조건으로 하여 lifter 전체의 부피를 최소로 하는 치수를 찾았다. 위 최적 설계를 위한 최적화 알고리즘으로는 (1+1) Evolution Strategy(ES)를 이용하였다. 또한 상용 자장해석 프로그램(MAXWELL)을 사용하여 얻은 결과와 위의 최적화 결과를 비교하여 본 논문의 최적화방법의 타당성을 검증하였다.
자기 펄스 성형장치란, 고강도 자기장을 이용하는 소성가공법이다. 자기 펄스 설형장치는 기존의 프레스 공정에 비해 가공 후 성형품의 표면 품질이 좋고 공정이 단순하며 가공속도가 높아 가공시간이 매우 짧은 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 자기 펄스 성형장치의 각각 변수들이 성형력에 미치는 영향력을 분석하기 위해 파라미터 연구를 수행하였다. 자기 펄스 성형장치의 각각 변수들은 인가전압, 캐패시터 용량, 코일의 턴 수로 나누어 지며, 각각의 변수들이 성형압력에 미치는 영향력을 분석하는데 상용전자기 해석 프로그램인 MAXWELL을 이용하였다.
The scanning Maxwell-stress microscopy (SMM) is a dynamic noncontact electric force microscopy that allows simultaneous access to the electrical properties of molecular system such as surface potential, surface charge, dielectric constant and conductivity along with the topography. The Scanning near-field optical / atomic force microscopy (SNOAM) is a new tool for surface imaging which was introduced as one application of the atomic force microscope (AFM). Operated with non-contact forces between the optical fiber and sample as well as equipped with the piezoscanners, the instrument reports on surface topology without damaging or modifying the surface for measuring of optical characteristic in the films. We report our recent results of its application to nanoscopic study of domain structures and electrical functionality in organic thin films by SMM. Furthermore, we have illustrated the SNOAM image in obtaining the merocyanine dye films as well as the optical image.
광집게는 매질보다 큰 굴절률을 가지는 마이크로 크기의 구형 유전체를 강하게 집속되는 레이저를 이용해서 포획하고 움직이는 도구이다. 본 논문에서는 FDTD 방법을 이용해서 포획 힘을 계산하고, 그 방법을 설명하였다. 강하게 집속되는 레이저는 nonparaxial Gaussian beam을 이용해서 표현하였으며, 레이저가 대상물체와 매질에서 진행하는 것은 FDTD 방법을 이용해서 시뮬레이션 하였다. 레이저를 계산공간 전체에서 해석적으로 표현하기 위해서 scattered field formulation을 이용하였다. FDTD 방법을 이용해서 대상물체의 안팎의 전자기장을 시뮬레이션하고, 그 결과를 이용해서 Maxwell's stress tensor에 기반하여 포획 힘을 계산하였다.
This study is focused on the application of the homogenization design method (HDM) to reduce the vibration level of a structure excited by magnetic harmonic farces. This is accomplished by obtaining the optimal material distribution in a design domain to minimize the frequency response caused by the magnetic harmonic excitation. The Maxwell stress method is used to compute the magnetic force and the HDM is applied leer the optimization. The developed method is applied to a simple pole model that is excited by the harmonic bending farce caused by the current around an adjacent stator. Results shows that the HDM is valid to minimize the frequency response.
ATM is a machine that receives and pays money. The gate module of ATM separates forgeries from bills and changes the transfer direction of bills. In this paper, the dynamic behavior of the gate was analyzed numerically and experimentally. The moment of inertia of the gate lever, the driving force of the solenoid and the spring force were measured, respectively. And the displacements of the plunger, the Input voltage and current were measured experimentally. The measured dynamic behaviors were simulated numerically using Maxwell program which can accommodate the electromagnetic problem of the solenoid. Through the analysis, the design factors were found to make a fast and reliable new ATM gate module.
Rheological properties of cowpea and mung bean starch gels and pastes were investigated and compared with Instron Universal Testing machine and Brabender Viscometer. As the result of puncture test of gels, yield point force of mung bean starch gel was higher than that of cowpea starch gel. Compression coefficient of cowpea starch gel calculated by Bourne's equation was lower than that of mung bean starch gel. the stress relaxation test showed that viscoelastic properties of cowpea and mung bean starch gels may be represented by six element Maxwell model consisting of three Maxwell element in parallel. Cowpea and mung bean starch pastes showed bingham pseudoplastic behavior in 3, 5, 6, 7 and 8%. The consistency index in 7∼8% of cowpea starch paste were lower than those of mung bean starch paste. concentration dependence on consistency index and yield stress in mung bean starch were higher than those of cowpea starch. The yield stress of starch pastes was significantly correlated with yield point force by puncture test (r=0.996).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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