Rotatory two-phase transverse flux machine(TFM) is a relatively new type of motor with high power density, high torque, and low speed in comparison to conventional electrical motors. However, it has some shortcomings,.i.e. complex construction and high possibility of the magnetically induced vibration due to its inherent structure. This paper investigates the characteristics of the magnetic force and the torque in the rotatory two-phase TFM by using the 3-D finite element method and the spectral analysis. This research shows that the average torque decreases and that the torque ripple increases as the phase delay increases. It also shows that the unbalanced magnetic force is one of the dominant excitation forces in this machine. And it proposes a new topology of rotatory two-phase TFM to eliminate the unbalanced magnetic force.
Rotatory two-phase transverse flux machine(TFM) is a relatively new type of motor with high power density, high torque, and low speed in comparison to conventional electrical motors. However, it has some shortcomings,.i.e. complex construction and high possibility of the magnetically induced nitration due to its inherent structure. This Paper investigates the characteristics of the magnetic force and the torque in the rotatory two-phase TFM by using the 3-D finite element method and the spectral analysis. This research shows that the average torque decreases and that the torque ripple increases as the phase delay increases. It also shows that the unbalanced magnetic force is one of the dominant excitation forces in this machine. And it proposes a new topology of rotatory two-phase TFM to eliminate the unbalanced magnetic force.
Transverse flux machine (TFM) has been developed to drive a machine of large input power at low-speed. However, it has complicated structure and large torque ripple due to its inherent structure In this paper the characteristics of torque of a rotatory two-phase TFM are analyzed by using the 3-dimensional finite to element method and optimal design. This research shows that one of the effective design variables is the skew angle of permanent magnet. The skew angles of permanent magnet are optimized by using a Progressive Quadratic Response Surface Method (PQRSM). It also shows that the proposed optimal skew magnet not only increases average torque but also decreases torque ripple of a rotatory two-phase TFM.
Transverse flux machine(TFM) has been developed to drive a machine of large input power at low-speed. However, it has complicated structure and large torque ripple due to its inherent structure. In this paper the characteristics of torque of a rotatory two-phase TFM are analyzed by using the 3-dimensional finite element method and optimal design. This research shows that one of the effective design variables is the skew angle of permanent magnet. The skew angles of permanent magnet are optimized by using a genetic algorithm. It also shows that the proposed optimal skew magnet not only increases average torque but also decreases torque ripple of a rotatory two-phase TFM.
Transverse flux machine (TFM) has been considered as a promising driving machine especially at the low-speed applications because it has higher power density, torque and efficiency than the conventional electrical motors. However, it has complicated structure, large torque ripple and sometimes unbalanced magnetic force due to its inherent structure. This paper investigates the characteristics of torque ripple and unbalanced magnetic force of a rotatory two-phase TFM due to the teeth geometry by using the 3-dimensional finite element method, and it develops a rotatory two-phase TFM with herringbone teeth to reduce the torque ripple as well as to eliminate the unbalanced magnetic force.
In this study, a variety of method to diagnose a fault of rotatory machine is suggested. Apprehending the physical meaning of each techniques, computer simulation is performed. The result from this computer simulation and the signal of the faulted ball bearing is studied from all its aspect. It is found that this conditioning monitor system is effective.
본 연구는 정상 가동 중에도 회전수가 변하는 기기의 이상 및 고장 진단 방안을 다루고 있다. 회전수가 변함에 따라 비정상적 시계열 특성을 내포한 센서 데이터에 기계학습을 적용할 수 있는 절차를 제시하고자 하였다. 기계학습으로는 k-Nearest Neighbor(k-NN), Support Vector Machine(SVM), Random Forest을 사용하여 이상 및 고장 진단을 수행하였다. 또한 진단 정확성을 비교할 목적으로 이상 감지에 오토인코더, 고장진단에는 합성곱 기반의 Conv1D도 추가로 이용하였다. 비정상적 시계열로부터 통계 및 주파수 속성으로 구성된 시계열 특징 벡터를 추출하고, 추출된 특징 벡터에 정규화 및 차원 축소 기법을 적용하였다. 특징 벡터의 선택과 정규화, 차원 축소 여부에 따라 달라지는 기계학습의 진단 정확도를 비교하였다. 또한, 적용된 학습 알고리즘 별로 초매개변수 최적화 과정과 적층 구조를 설명하였다. 최종적으로 기존의 심층학습과 비교하여, 기계학습도 가변 회전기기의 고장을 정확하게 진단할 수 있는 절차를 제시하였다.
본 논문은 회전체의 진동 데이터를 효율적으로 획득하기 위해 데이터 획득 시스템을 설계하였다. 데이터획득 장치는 필터와 증폭기로 구성한 아날로그 로직과 ADC와 DSP, FPGA, FIFO 메모리를 갖고 있는 디지털로직으로 구성하였다. 센서로부터 회전체의 진동신호는 아날로그 로직을 통과하여 FPGA에 의해 제어되고, 그 신호는 ADC를 통해 변환되고 FIFO 메모리에 저장하였다. 디지털 선호 처리는 FPGA 제어어의해서 FIFO 메모리에 들어온 데이터를 이용하여 DPS에서 신호처리를 수행할 수 있도록 구성하였다. 회전체 진동을 진단 및 분석하기 위한 진동 요소는 데이터 선호로서 실수 변환, Peak to Peak, 평균 값 산출, GAP, 디지털 필터, FFT 둥을 DSP에서 처리하고 설정된 이벤트를 추적하며, 그 결과 값을 도출하여 조기 경보 구축하였다 묘든 신호처리 과정 및 이벤트 추적은 여러 분석 단계 의해서 처리 시간이 소요되며, 특정 이벤트에 따라 처리 소요 시간에도 변동이 발생한다. 데이터 획득 및 처리는 연속적으로 실시간 분석을 수행해야 하지만, DSP에서는 입력된 신호를 처리하는 동안에 입력된 이후의 데이터에서 다음 입력처리 시간동안 획득한 데이터는 처리 될 수 없고, 특히 다수의 채널에서는 더 많은 데이터 손실이 일어날 수 있다. 따라서 본 논문에서는 데이터 손실이 적고 빠른 처리를 위하여 DPS와 FPGA을 효과적인 사용하였고, 이러한 여러 분석 단계 신호처리에서 발생되는 시간을 최소한으로 줄일 수 있는 방법으로 DSP에서 처리되는 신호단계 중 일부를 FPGA에서 처리할 수 있도록 설계 하였고 그리고 단일의 신호 처리에 의해 수행되는 분석 단계를 병렬 처리로 데이터를 실시간으로 처리하였다. 그 결과로 DSP 만으로 구성된 신호처리 보다 DSP와 FPGA로 구성된 시스템이 훨씬 빠르고 안정된 신호 처리 방법을 제시하였다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제10권4호
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pp.31-40
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1986
With the tendency toward high speed and high pressure in centrifugal pumps, the problem of sub-synchronous vibration has arisen, caused by the hydraulic forces of the working fluid, such as wearring, balance piston, impeller, etc.. These forces can drastically alter the rotor critical speeds and stability characteristics, and can be acted significant destabilizing forces. For preventing such self-excited vibration, the desing of the rotor system needs, which would secure the stability of the machine. In this paper, a procedure is presented for dynamic modeling of rotor-bearing-seal-impeller systems which consist of rigid disks, distributed parameter finite rotor elements and discrete bearings, seals and impellers. A finite element model including the effects of rotatory inertia and gyroscopic moments is developed using the consistent matrix approach. The technique of dynamic matrix reduction is applied to the shaft matrices to reduce them to a set of matrices of dynamic of significantly fewer degrees of freedom. The representation of bearing, seal and impeller elements is in term of linearized stiffness and damping matrices by reasonably small perturbations from equilibrium. The stability behavior of a typical double suction centrifugal pump is presented. Results show the influence of clearance and flow conditions on running speeds and stability characteristics.
Various automotive and machine parts are having the shape of circular ring and the study and the verification of its dynamic characteristics can be the important basis of quality control and improvement of performance of inner and outer race of ball and roller radial bearing, ring gear, seal, etc. In this study, three separate sets of governing equations on the flexural vibration of circular ring were formulated each considering the effects of viscous damping, rotatory inertia and shear deformation, and three frequency formulas were derived. Numerical values of frequencies of circular and rectangular cross section ring were tabulated and compared with experimental value. Some important parameters were found in the ring vibration characteristics.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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