A micromirror for a laser display system actuated by the electromagnetic force induced by the surface coil and the permanent magnet was designed and analyzed through the coupled physics analyses incorporating the electromagnetics, mechanics, and electrothermal analysis because the mechanical rotation of the micromirror is driven by the electromagnetic driving force. The proposed micromirror has two torsion beams to sustain the mirror plate which has surface coils on the top and the two permanent magnets exists on both sides of the micromirror for an external magnetic field source. The designed micromirror has the resonant frequency of 3.82kHz. When the magnetic field of the permanent magnet is 0.4T, the coil has 4 turns, and the current density of coil is 3.6A/$mm^2$, the estimated z axis displacement of the mirror plate edge is 0.23mm which corresponds to the rotation angle of $14.2^{\circ}$. When considering the joule heating in the current-carrying coil, the maximum temperature of the mirror plate is obtained as 300.045K, which induces the negligible changes in the rotation angle and the resistance of the coil.
In this paper, temperature change properties on the 210kW-class Interior Permanent Magnet Synchronous Motor (IPMSM) are performed with the cooling performance of a water cooling device through the thermal characteristic analysis of the IPMSM considering a real driving pattern of urban railway vehicles. First, the thermal analysis modeling of 210kW-class IPMSM, which is an alternative to the conventional induction motor, and its water cooling device is conducted. Next, the thermal characteristic analysis of the IPMSM considering a real driving pattern of urban railway vehicles is performed using 2-Dimensional FEM tool. Finally, the calculated characteristic results are analyzed. Consequently, it is confirmed that the internal temperature of the 210kW-class IPMSM may be lowered to about 42~52% by maintaining the coolant flow rate of the water cooling device (Cross sectional shape of the pipe has 220mm width and 10mm height) for 0.2kg/s level.
본 연구에서는 NdFeB 영구자석 스크랩으로부터 회수한 철(Fe) 부산물을 이용하여 산화철(FeOx) 나노입자를 합성하였고, 열처리 온도가 FeOx 나노입자의 물성에 미치는 영향을 관찰하였다. 이를 위해 D.I. water에 약 10 wt%로 희석한 철 부산물 용액에 2.0 M 암모니아(NH4OH) 용액을 투여하여 산화철 전구체를 석출하였고, 이를 300 ℃, 400 ℃, 500 ℃ 및 600 ℃로 각각 열처리하여 FeOx 나노 입자를 합성, 열처리 온도에 따른 FeOx 나노 입자의 물성을 관찰하였다. X-ray diffraction (XRD) 분석 결과 열처리 온도가 증가할수록 <104> 회절 피크가 성장하여 500 ℃ 이상에서 α-Fe2O3 결정구조와 일치하는 회절 피크가 검출되었다. BET (Brunauer-Emmett-Teller) 비표면적 분석 결과 400 ℃ 이상에서 열처리 온도가 증가할수록 비표면적이 감소하는 경향을 나타내었다. HRTEM (high resolution transmission electron microscope) 관찰 결과 rod 형 나노입자가 관찰되었고, 열처리 온도 증가에 따라 나노입자의 크기가 증가하는 경향을 나타내었다.
영구자석 동기전동기를 단위 전류 당 최대 토크 운전 점에서 운전하기 위해서는 전동기의 상전류 및 온도에 따라 변화하는 인덕턴스 및 역기전력 상수와 같은 전동기의 파라미터들에 대한 정확한 값을 알고 있어야 한다. 전동기 파라미터의 온라인 추정을 위한 적응 추정 기법은 정확한 값을 추정하는 데 어려움이 있고 복잡한 수학 연산을 필요로 하기 때문에 실질적인 응용에는 적합하지 못하다. 본 논문의 목적은 느린 동적 부하를 가지는 벡터 제어 영구자석 동기전동기 구동장치를 위한 단순한 단위 전류 당 최대 토크 운전 점 추적 제어 전략을 제안하는 것이다. 제안된 방식은 전류 위상각을 조절하고 지령 전력의 변화를 관측함으로써 단위 전류 당 최대 토크 운전 점들을 찾아간다. 전류 위상각 조절 전략은 부하 변동이 지령 전력에 미치는 영향을 감지할 수 있도록 설계된다. 따라서, 제안된 방식은 부하 변동에 관계없이 영구자석 동기전동기의 단위 전류 당 최대 토크 운전 점들을 추적할 수 있다. 컴퓨터 시뮬레이션과 실험을 통하여 제안된 방식의 효용성을 보인다.
This paper is intended to introduce a set of static and dynamic experiments for a better characterization of the linear permanent magnet oscillatory machine. The experiment have been peformed on two prototypes; one with buried permanent magnets with flux concentration while the other with surface permanent magnets. Though the testing arrangement allows for it, temperature, noise and vibration have not been in this paper.
Magnetic refrigeration is based on the magnetocaloric effect (MCE)-the ability of some materials to heat up when magnetized and cool down when demagnetized. A rotary magnetic refrigeration device using gadolinium (Gd) ribbon and permanent magnets was constructed for experimental study. Gd ribbon attached around a rotating wheel is cyclically magnetized and demagnetized by permanent magnets and exchanges heat with liquid in the surrounding container. Temperature of the liquid in each divided section of the container was measured and the experimental results obtained in this study were discussed.
1983년 Nd-Fe-N계 자석이 발표된 이후 지난 20년간 많은 새로운 응용분야가 개척되었다. 모터시장과 관련해서는 자동차와 전기/전자 응용분야의 에너지절감이라는 강한 요구 때문에 그 시장이 크게 확대될 것으로 예상된다. 특히, 하이브리드/전기자동차용 영구자석 모터는 최근 크게 주목을 받고 있으며 향후 모터시장을 주도해 나갈 것이다. 하지만 이러한 친환경자동차는 약 $200^{\circ}C$ 정도의 높은 온도에서 작동한다는 심각한 문제점을 가지고 있다. 왜냐하면 Nd-Fe-B계 자석은 온도가 높으면 보자력이 급격히 감소하는 약점을 가지고 있기 때문이다. 현재로서 이러한 약점을 보완하기 위한 최선의 방법은 Dy를 첨가하는 것이다. 그렇기 때문에 Dy는 고성능 Nd-Fe-B계 자석이 높은 온도에서도 보자력을 유지할 수 있도록 해주는 필수원소가 되었다. 한편, 지구상의 희토류 자원은 지역편중이 심하고 대부분이 중국에서 생산되고 있다. 특히, Nd과 Sm 같은 경희토류에 비해 그 자원편중이 훨씬 심하고 생산량이 적어 가격이 Nd의 약 10배 정도인 Dy와 같은 중희토류의 사용량을 줄이는 기술이 관련산업에서 크게 요구되어지고 있다. 이 글에서는 이러한 희토류 자원문제 해결을 위한 영구자석 연구개발 동향에 대해 살펴보았다.
Electric vehicles (EVs) require fast torque response and high drive efficiency. This paper describes a control scheme of fuzzy direct torque control of permanent magnet synchronous motor for EVs. This control strategy is extensively used in EV application. With direct torque control (DTC), the electromagnetic torque and stator flux can be estimated using the measured stator voltages and currents. The estimation depends on motor parameters, except for the stator resistance. The variation of stator resistance due to changes in temperature or frequency downgrades the performance of DTC, which is controlled by introducing errors in the estimated flux linkage vector and the electromagnetic torque. Thus, compensation for the effect of stator resistance variation becomes necessary. This work proposes the estimation of the stator resistance and its compensation using a proportional-integral estimation method. An electronic differential has been also used, which has the advantage of replacing loose, heavy, and inefficient mechanical transmission and mechanical differential with a more efficient, light, and small electric motors that are directly coupled to the wheels through a single gear or an in-wheel motor.
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.
This paper proposes an adaptive sliding mode observer (SMO), which adds the estimation function of the stator resistance to a new sliding mode observer for the robust sensorless control of permanent magnet synchronous motor (PMSM) with variable parameters. To reduce the chattering problem commonly found in the conventional sliding mode observer where the low-pass filter and additional position compensation of the rotor are used, the sigmoid function is used for the control of a switching function in this research. With the estimation of the stator resistance, the proposed observer can improve the control performance by reducing the estimation error of the motor's speed. Note that the stator resistance is varying with the ambient temperature and becomes an error source for the sensorless control of PMSM. The new sliding mode observer has better efficiency than the conventional adaptive sliding mode observer by reducing the time consuming integral calculations. The stability of the proposed adaptive sliding mode observer is verified by the Lyapunov function in determining the observer gains, and the effectiveness of the observer is demonstrated by simulations and experiments.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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