• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제11권6호
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• pp.1628-1633
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• 2016

This paper derives an effective shape of the ferromagnetic pole pieces (low-speed rotor) for the reduction of transmission torque ripple in a magnetic-geared machine based on a Box-Behnken design (BBD). In particular, using a non-linear finite element method (FEM) based on 2-D numerical analysis, we conduct a numerical investigation and analysis between independent variables (selected by the BBD) and reaction variables. In addition, we derive a regression equation for reaction variables according to the independent variables by using multiple regression analysis and analysis of variance (ANOVA). We assess the validity of the optimized design by comparing characteristics of the optimized model derived from a response surface analysis and an initial model.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제12권6호
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• pp.1065-1070
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• 2017

마그네틱 기어는 기계적인 접촉 없이 회전 기계의 입력측과 출력측이 자기적으로 결합되어 동력을 전달한다. 마그네틱 기어는 내측회전자, 외측회전자, 폴피스로 구성되어 있으며, 동력전달 시 두 회전체와 폴피스 사이의 자기저항 차이로 토크리플이 발생하게 된다. 이러한 토크리플은 회전기계의 소음과 진동의 원인이 되기 때문에 최소화하는 방안이 필요하다. 본 논문에서는 토크리플 저감 방안으로 폴피스의 각진 모서리를 깎아 필렛을 적용한 형상을 제안하였다. 2D 유한요소해석법을 활용하여 필렛 파라미터 변화에 따른 마그네틱 기어의 토크리플을 비교 및 분석하고 토크리플이 우수한 폴피스 형상을 모색하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.277-283
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• 2020

기계식 기어의 치를 영구자석으로 대체한 동심 마그네틱 기어에서 원주방향을 따라 놓인 모든 자석이 동력 전달에 관여하므로 감속비를 결정하는 자석의 극수비는 마그네틱 기어의 거동 특성에 큰 영향을 미친다. 본 논문에서는 극수비를 변화시켜가며 마그네틱 기어에서 생성되는 전달토크의 밀도, 동손을 고려한 토크의 효율, 코깅 특성을 포함한 토크의 품질 등을 유한요소 해석을 이용하여 비교 분석하였다. 구동측의 극수를 2극에서 5극까지 변화시킬 때 전달토크가 최대가 되는 최적의 극수비가 존재함을 확인하였으며 이는 모듈레이터를 통한 구동측 자기장의 필터링 성분에 직접적인 영향을 받다. 전달 효율 역시 와전류 생성 밀도와 자기장간에 비례특성이 있으므로 전달 토크 밀도와 유사한 경향을 나타내는 것을 알 수 있으며 낮은 기어비에서는 95% 이상의 효율을 보인다. 제한된 극수를 갖는 영구자석의 상호작용에 기인하는 코깅 특성은 일반적인 동기 모터에서와 같이 구동측 자석의 개수와 모듈레이터 치의 개수간의 최소공배수에 반비례하는 것을 확인할 수 있었다. 전달 토크 평가를 위해 실제 시험 모델이 제작되었고 실증시험이 진행되었다.

• Journal of Magnetics
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• 제18권2호
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• pp.207-211
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• 2013

In a coaxial magnetic gear, bridges connecting separate pole pieces are useful for fabrication and also improve mechanical reliability. However, they have a negative influence on electromagnetic performance parameters such as transmission torque and iron loss. This paper investigates the effect of stationary pole pieces connected by bridges on the electromechanical characteristics. The bridge type and thickness are the main parameters influencing the performance of a coaxial magnetic gear. The inner, center, and outer bridge types each show the best performance in terms of different characteristics. However, for any bridge type, an increase in the bridge thickness reduces the overall electromagnetic performance, except for the torque ripple, and improves the overall mechanical performance, including the deformation, von Mises stress, and natural frequency of the stationary part.

• 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.