• Journal of Magnetics
• /
• 제18권3호
• /
• pp.250-254
• /
• 2013

In this research, the linear electrical generator in wave energy farm utilizing resonance power buoy system is studied. The mechanical resonance characteristics of the buoy and the wave are analyzed to maximize the kinetic energy in a relatively small wave energy area where WRPS is operated. In this research, we chose an analog model of the linear electrical generator of which size is one-hundredth of an actual size of it in WPRS (Wave energy farm utilizing Resonance Power buoy System) prior to verifying the characteristics of actual model of linear electrical generator in WRPS. In addition, the finite element analysis is conducted using commercial electromagnetic analysis software named MAXWELL to examine the electric characteristic of linear generator. Finally, for the verification of dynamic and electric characteristics of linear generator, the prototype was manufactured and the experiments to measure the displacement and the output electric power were performed.

• 한국생산제조학회지
• /
• 제23권4호
• /
• pp.403-407
• /
• 2014

To use vibration energy to generate electricity, a resonance vertical linear electric generator was applied to the suspension of a vehicle in a previous paper. However, the working conditions, including mass change in the vehicle body related to the cargo on board, number of passengers and the temperature difference caused by the operating environment, can influence the permanent magnet, which is the main component of the electric generator. Therefore, a robust optimum design is required to minimize the influences from the diverse operation conditions and maximize the electromotive force of the electric generator. In this paper, a resonance linear electric generator is introduced. Vibration response analysis to find the input velocity of the electric generator and an electromagnetic transient analysis to apply changes in the performance of the permanent magnet are performed. Finally, the optimum value of each design variable is derived using a Taguchi method.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제15권9호
• /
• pp.5452-5459
• /
• 2014

현가장치에 적용 가능한 공진형 선형 발전시스템은 차량이 노면을 주행 시 발생되는 진동에너지를 수집하여 자가 발전기능을 수행하는 시스템으로써, 작은 노면 진동을 증폭하여 큰 발전량을 유도하기 위해 공진 현상을 적용하였다. 시스템의 진동변위 해석을 통해 세 가지의 각기 다른 발전기 아마튜어의 동적 거동을 시뮬레이션하였고, 이를 전자기 유한요소해석을 통해 실제 발전량을 계산 및 비교분석 하였다. 또한, 차량 노면주행 시, 다양한 가진 주파수에 공진현상을 적용하기 위해 발전기 아마튜어의 수를 증가시키는 다자유도 발전기로의 설계 개선을 수행하여 공진 점의 변화를 확인하고 이에 따른 발전량의 변화를 확인하였다. 최종적으로 동일한 제한조건(설치공간)하에서 약 35% 축소된 아마튜어를 설계하여 이전 대비, 1Hz 및 4Hz 가진환경에서 8.5 %, 13.8 % 감소하였고, 15 Hz의 가진 환경에서는 14.7 %의 증가 현상을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제15권6호
• /
• pp.3357-3362
• /
• 2014

본 연구에서는 자동차가 노면을 주행 시 발생되는 진동에너지를 수집하여 차량의 배터리를 자가 충전할 수 있는 현가장치에 적용 가능한 공진형 선형 발전시스템을 설계하였다. 논문에서 제안된 선형 발전기는 기존의 발전기들과는 달리, 비교적 작은 에너지 원천인 노면의 진동에 더욱 효과적으로 대응하기 위해 공진 현상을 최대한 활용하는 설계를 지향했으며, 한정된 공간인 차량 현가장치에서의 선형 발전기의 발전 효과 검증 및 향후 연구 진행의 가능성을 판단하기 위해 수치해석적 방법을 활용하여 시스템의 동적 해석을 위한 기본 입력 속도를 도출하고 시스템의 목표인 발전 기능에 대한 예측을 위해 전자기 유한요소해석을 수행하였다. 본 연구에서 정상적인 발전 기능의 가능성을 확인한 공진형 선형 발전 시스템이 최근 자동차 산업의 큰 주축을 이루고 있는 하이브리드형 자동차 및 전기 자동차에 적용된다면, 각종 전장장치 및 배터리의 구동 및 성능유지에 도움을 줄 수 있을 것이다.

• 한국해양공학회지
• /
• 제25권6호
• /
• pp.9-16
• /
• 2011

The feasibility of wave energy extraction from a heaving truncated cylinder and the corresponding response of the linear electric generator (LEG) composed of spring, magnet, and coil has been investigated in the frame of three-dimensional linear potential theory. The heaving motion of a circular cylinder is calculated by means of the matched eigenfunction expansion method. Further, the analytical results are validated by numerical results using the ANSYS AQWA commercial code. By the action of a heaving circular cylinder, the magnet suspended by a spring can slide vertically inside the heaving cylinder. The mechanical power is extracted from the magnet motion relative to the coil/stator which is attached to the cylinder. The coupled ODE of a heaving cylinder and LEG system in waves is derived to obtain the magnet motion relative to a cylinder. To maximize the relative motion of the magnet, both the buoy draft and the LEG system parameters (spring stiffness, damping) should be selected properly for generating the double resonance considering the peak frequency of the target spectrum.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제33권2호
• /
• pp.585-594
• /
• 2013

공진형 파동에너지 추출시스템은 권혁민 등(2010)에 의해 최초로 제안되었다. 본 시스템은 계류장치와 직렬발전기 그리고 발전기를 가진하는 부이로 구성되어 있으며 직렬발전기의 운동자는 부이의 수직운동에 의해 내부 진동하는 시스템이다. 하지만, 우리나라와 같이 파랑에너지가 비교적 적은 지역에서는 가진체인 부이의 수직운동 크기를 증폭시킬 필요가 있다. 본 연구는 발전기를 탑재한 부이가 공진할 수 있도록 제원을 조절하고 이의 증폭효과를 실험적으로 확인하였다. 모형부이는 공진주기 1.96 sec에 해당하는 흘수를 확보하도록 제원을 조절하였다. 부이공진 실험은 최대수심 6.0 m, 폭 8 m, 길이 110 m인 대형수조에서 규칙파 및 불규칙파에 대하여 수행되었다. 실험파는 평상파의 파형경사에 해당하는 약 0.01에 상응하도록 파를 선택하였다. 부이의 수직변위 관측시계열 자료는 규칙파의 진폭증폭율과 불규칙파의 스펙트럼 면적비에 대하여 분석하였다. 분석결과, 규칙파실험은 모형 전력생산부이의 공진주기 1.96 sec에서 최대 진폭증폭율 5.66을 얻었으며 불규칙파의 경우는 첨두주기가 1.96 sec보다 약간 짧은 1.85 sec에서 최대 스펙트럼면적비 20.73을 얻었다. 본 실험성과로부터 부이의 공진설계가 전력생산의 증대에 유효하며 우리나라와 같이 비교적 파랑에너지가 적은 지역에서 상업적 전력생산을 위하여 필수불가결함을 알았다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제36권6호
• /
• pp.780-787
• /
• 2012

일반적으로 파력진동발전기는 부양 체, 진동시스템, 선형발전시스템으로 구성된다. 기존의 파력 진동발전기는 진동시스템과 파도에너지가 갖는 주파수를 일치시켜 공진현상을 이용하여 에너지효율을 극대화하였다. 그러나 파도에너지가 갖는 주파수는 시시각각 변하기 때문에 공진을 이용하여 파도에너지를 효율적으로 얻는 것은 어렵다. 본 논문에서는 이러한 단점을 해결하기위해 파력 발전기를 구성하는 부양 체와 진동시스템에 대하여 연구하였다. 먼저 파도에너지가 갖는 중심주파수에서 공진이 발생되도록 바다에 떠있는 부양 체를 설계하였고, 진동시스템과도 공진이 발생되도록 진동시스템을 설계하였다. 그 결과 일정 주파수대역에서 파력진동발전기를 구성하는 부양 체와 영구자석사이의 상대속도는 증가한 반면 부양 체와 바닷물사이의 상대변위는 작아짐을 알 수 있다. 따라서 본 논문에서 제안한 방법은 기존 방법에 비해 부양 체와 바닷물사이의 상대변위가 작기 때문에 극한 바다 주변 환경으로부터 부양 체의 안정성을 확보할 수 있고, 시시각각 변하는 주파수를 갖는 파도에너지로부터도 더 많은 운동에너지를 얻을 수 있는 장점을 가진다.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
• /
• 제9권1호
• /
• pp.25-34
• /
• 2017

The concentric dual-buoy Wave Energy Converter (WEC), which consists of external buoy (hallow-cylinder) with toroidal appendage and cylindrical internal buoy within the moon-pool is suggested in this research and its performance in various wave conditions is studied. The Linear Electric Generator (LEG), consisting of a permanent magnet and coils, is used as a direct Power Take-Off (PTO) system. To maximize the electrical energy extracted from the PTO system, the relative heave motions between the dual buoys must be highly amplified by the multiple resonance phenomena of dual-buoy and internal-fluid motions. The high-performance range can be widened by distributing those natural frequencies with respect to the peak frequency of the wave spectrum. The performance of the newly developed dual-buoy WEC was measured throughout the systematic 1:5.95-model test in regular and irregular waves conducted in a wave tank at Seoul National University. The model-test results are also validated by an independently developed numerical method.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
• /
• 제24권4호
• /
• pp.147-154
• /
• 2024

본 연구는 기존 풍력 터빈의 한계와 문제점을 극복하기 위해 블레이드리스 풍력 발전을 위한 선형 발전기의 모델링 및 해석에 중점을 두고 있다. 블레이드리스 풍력 발전 시스템은 블레이드 풍력 발전 터빈에 비해 설치 및 유지관리에 필요한 토지 요구량이 낮다는 장점이 있다. 그러나 블레이드리스 풍력 발전을 위한 발전기에 관한 종합적인 연구는 아직까지 부족한 실정이다. 특히, 발전기의 토플로지에 관한 질문의 답변이 만족스럽지 않다. 연구의 목표는 원통형 블레이드리스 풍력발전기의 수평 및 수직 구조에 대해 비교 분석하는 것이다. 제안된 토플로지는 자기력을 이용해 2차원 등가 자기회로 네트워크 방식으로 해석한 후 유한요소법으로 비교 평가하였다. 최종적으로, 본 연구의 결과는 풍력 발전 시스템을 위한 새로운 발전기 구조에 대한 상세한 정보와 블레이드리스 풍력 발전 특성에 대한 통찰을 제공할 것이다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
• /
• 제17권2호
• /
• pp.146-152
• /
• 2014

선형발전기와 연성된 원통형 부이의 수직운동으로부터 파랑에너지를 추출하는 파력발전장치의 설계과정을 소개하였다. 최대 파워는 최적조건($c_{PTO}=b_T$, ${\omega}={\omega}_N$)에서 발생하며, 공진조건시 부이의 수직운동 고유주파수와 속도스펙트럼의 피크 주파수를 일치시키지 않고 의도적으로 고유주파수를 15% 크게 설정하면 추출파워의 최대값을 더욱 높일 수 있다. 이러한 방법을 통하여 추출 파워의 증가와 함께 부이의 흘수를 낮추고 동시에 PTO 감쇠력을 줄일 수 있기 때문에 발전장치 제작 비용을 낮출 수 있는 부수적인 효과를 얻을 수 있었다.