• 한국전자통신학회논문지
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• 제13권5호
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• pp.1023-1028
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• 2018

직접 접촉 방식의 기계적인 결합을 사용하는 기어는 접촉 마찰로 인한 소음, 진동, 발열 등의 문제가 지속적으로 제기되어왔기 때문에, 비접촉 자기(magnetic)결합을 이용한 마그네틱 기어(magnetic gear)가 제안되었다. 마그네틱 기어에 대한 연구 중 동일한 기어비에서 극수에 따라 손실의 차이가 발생함을 확인하였으며, 철손과 영구자석 와류손이 극수에 따라 일정한 경향성을 보일 것으로 예상되어 연구를 진행하였다. 본 논문에서는 마그네틱 기어의 극수에 따른 경향성을 확인하고 구체화하여 마그네틱 기어의 효율 개선 설계의 기반을 마련하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제21권12호
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• pp.119-126
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• 2004

Permanent magnetic gears are magneto-mechanical devices that are widely used to replace the ordinary mechanical gear and to transmit torque without the mechanical contact. This study investigates the characteristics of touch free permanent magnetic gear according to the employing systems. The effect of the magnetic torque is analyzed by using 3 dimensional Finite Element Method (FEM). To estimate the transmission torque of FEM model, the numerical results are compared with the experimental results. The influences of geometry size, magnet number on transmission torque are obtained. As results of this paper, it is confirmed that the transmission torque behavior is associated with the configuration of the magnet numbers and the air gap between the two permanent magnetic gears.

• 융복합기술연구소 논문집
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• 제5권2호
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• pp.7-12
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• 2015

A novel topology for the magnet gear is proposed in this study. Differently from the existing methods, both sides of magnet array in this topology are used, resulting in increasing the efficiency of the mechanism. The closed magnetic path between the magnetic elements decreases the leakage flux, so the interlinking magnetic flux through the air-gap is focused and intensified. This paper discusses the dominant parameters of the proposed magnet gear influencing the resulting transmission torque. The parameters are designed from the sensitivity analysis using the commercial FEM analysis tool. And, the test setup for verifying the performance of the system is described.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제13권3호
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• pp.1275-1284
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• 2018

The coaxial magnetic gear with the flux concentrating structure is known that it has the torque performance advantage over the coaxial magnetic gear having surface mounted permanent magnet, thanks to the flux focusing effect. But, if the solid cores are used in the modulating pieces and rotor cores to consider the mechanical reliability and cost reduction, the operating torque of the flux concentrating coaxial magnetic gear can be significantly diminished because the iron losses at the solid cores affect the actual transmitted torque. Furthermore, the modulating pieces and rotor cores have different characteristics of the iron losses from one another, because the space harmonic components of the magnetic flux density, which cause the iron losses, are different. Thus, in this paper, we focused on the analysis of the characteristics of the space harmonic components of the magnetic flux density and resultant eddy current losses in the surface mounted PM and flux concentrating coaxial magnetic gears, when these coaxial magnetic gears have the solid cores at the modulating pieces and rotor cores. The characteristics of pull-out torque (static torque), operating torque (dynamic torque), and efficiency are also researched, and compared by the 3D finite element analysis (FEA) and experiment.

• 한국자기학회지
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• 제24권5호
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• pp.152-159
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• 2014

마그네틱 기어는 두 개 이상의 분리된 장치들 사이에서 기계적인 접촉 없이 토크를 전송한다. 특히, 희토류계 영구자석을 사용한 마그네틱 기어는 고 출력으로 인해 다양한 산업에 적용된다. 따라서 마그네틱 기어는 일반적인 기어를 대체할 수 있다. 본 논문에서는 이차원 유한요소해석을 이용해 평행방향과 할박 자화 마그네틱 기어의 기어비를 선정하고, 내측과 외측 영구자석 두께, 철심 각도, 할박 세그먼트 개수, 내측과 외측 영구자석 자화 패턴과 같은 설계 변수에 따라 토크 해석을 수행하였다. 해석 결과, 개선된 설계변수를 갖는 모델이 초기 설계 모델과 비교해 더 높은 토크를 가짐을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권7호
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• pp.726-733
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• 2017

마그네틱 셔터 기어는 원주상에 마주하는 영구자석 레이어간의 자기장을 고조파 모듈레이터를 통해 동기화시켜 동력을 전달하는 장치이다. 이러한 장치는 기계식 감속기에 필적할만한 토크를 발생시키기 위해 과다한 희토류 영구자석이 이용되기 때문에 본 논문에서는 영구자석간의 자기 경로를 변화시켜 영구자석의 양을 기존 마그네틱 기어 대비 50% 수준으로 감소시킨 새로운 방식의 축형 마그네틱 기어를 제안한다. 제안한 시스템의 토크 크기는 공극 자기장의 고조파 분석과 유한 요소 해석을 통해 기존 시스템과 비교된다. 모듈레이터 두께와 개방비가 전달 토크의 크기에 영향을 미치는 주요 설계변수로 고려되어 민감도 해석이 수행되며 고속측과 저속측의 영구자석 극수에 의해 결정되는 기어비에 따른 코깅의 크기가 분석된다. 기계적인 접촉없이 커플링되어 동력을 전달하는 고속측과 저속측 사이의 동적 지배 모델이 유도된다. 2관성 공진계의 동특성을 갖는 유도된 모델을 기초로 하여 선형 제어기를 설계하여 고속측의 계단 입력 위치 제어를 수행하였다.

• 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.

• 전기학회논문지
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• 제66권6호
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• pp.911-915
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• 2017

Recently, there has been an increasing interest in the non-contact power transmission method of magnetic gears. Since there is no mechanical contact, noise caused by friction can be reduced, and even if a sudden large force is applied, the impact of the gear is close to zero. Further, since the power is transmitted by the magnetic flux, it has high reliability. However, there is a problem that a loss due to a magnetic field due to use of a magnetic flux. The loss caused by the magnetic field of the magnetic gear is a joule loss called eddy current loss. In addition, the eddy current loss in the magnetic gear largely occurs in the permanent magnet, but it is a fatal loss to the permanent magnet which is vulnerable to heat. Particularly, magnetic gears requiring high torque density use NdFeB series permanent magnets, and this permanent magnets have a characteristic in which the magnetic force decreases as temperature increases. Therefore, in this paper, the eddy current loss of the permanent magnet according to the permanent magnet attaching method is analyzed in order to reduce the eddy current loss of the permanent magnet. We have proposed a structure that can reduce the eddy current loss through the analysis and show the effect of reducing the loss of the proposed structure.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제15권2호
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• pp.259-266
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• 2020

자기 기어는 기계식 기어와 동일하게 기어의 특성을 나타내면서 각 회전자가 접촉하지 않아 마찰에 의한 소음 및 발열, 유지보수문제에서 기계식 기어보다 유리하다. 또한 권선계자를 사용하는 회전자를 적용할 경우 기어의 출력조절은 물론, 기어비 및 위급상황에서 자체적인 구동차단까지 가능하여 자기 기어의 활용가능성은 무한하다. 하지만 권선계자를 사용할 경우 영구자석과 철심간의 흡인력에 의한 코깅토크가 나타나게 되고 이는 회전자의 진동을 유발하는 토크 리플성분의 증가로 이어진다. 따라서 본 논문에서는 권선계자를 사용하는 회전자의 토크 리플을 저감하기 위해 회전자의 다양한 형상을 분석하였으며, 자기 기어의 토크 리플을 저감하기 위한 최적의 형상을 제시하였다.

• 대한전기학회논문지:전기기기및에너지변환시스템부문B
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• 제54권5호
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• pp.253-259
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• 2005

Magnetic encoder with relatively low pulse per rotation is generally used for detecting speed of the high-speed rotating machine. It is due to the fact of the mechanical problems of vibration and bearing stiffness and also the limit of maximum output pulse of the mounted encoder. The magnetic encoder is divided into two types, that is, toothed gear-wheel method and magnetic wheel method according to the shape of the rotation disk. In case of detecting speed by the tooth gear-wheel, the encoder itself can be acted as the additional inertia where the number of tooth determining the output pulse and the width of the wheel detecting the change of the magnetic flux density are relatively enough large considering the volume of the rotating machine. While the magnetic wheel method has the limit of the magnetizing number of the ring magnet, there is relatively few, if nv, the influence of inertia on the machine. In this paper, it is proposed a simple magnetic wheel encoder suited for the high speed rotating machine and the method of signal processing and the output characteristics are examined through the V/F operation of max 48,000(rpm) and 2.4(KW) spindle motor.