• 한국소음진동공학회논문집
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• 제16권12호
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• pp.1201-1207
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• 2006

This paper introduces a step motor with a passively levitated rotor which comprises a homopolar step motor and a passive magnetic bearing. Compared with conventional self-bearing motors which are mostly based on the active magnetic bearing technology, the proposed motor has a very simple structure and operating principle. For the levitation, it works just like passive magnetic bearings which use the repulsive force between permanent magnets. Halbach array is used to increase the bearing stiffness. On the other hand, its rotation principle is just the same with that of conventional motors. In this paper, we introduce the design scheme to avoid the flux interference possibly produced by electromagnets and permanent magnets, and show some results of FEM analysis to predict the performance of the proposed motor.

• Tribology and Lubricants
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• 제23권6호
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• pp.283-287
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• 2007

Permanent-magnet (PM) passive bearings use the repulsive forces between the rotor and the stator magnets for the bearing function. It is desirable that the stiffness of the bearing is maximized with the given volume of the magnet. The stiffness is affected by the magnet strength, the number of layers, and the magnetization patterns. Previously, finite-element method (FEM) has been used to maximize the stiffness of the bearing. In this paper, we used the equivalent current sheet method to calculate the stiffness. The validity of this approach is checked against FEM results. The optimized bearing is applied to a micro flywheel energy storage system.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2007년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.327-328
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• 2007

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2005년도 춘계학술대회논문집
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• pp.473-477
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• 2005

This paper presents a highly efficient HDD (Hard Disk Drive) spindle motor with a passive magnetic thrust bearing and a fluid dynamic journal bearing and its effectiveness is verified through experiment. It eliminates the mechanical friction loss of a thrust bearing which is around 18% of total power consumption of a 3.5' HDD spindle motor, by replacing a conventional fluid dynamic thrust bearing with a passive magnetic thrust bearing. The passive magnetic thrust bearing using permanent magnets is inherently unstable in radial direction. However, the radial fluid dynamic force of the fluid dynamic journal bearing counterbalances the radial magnetic force of magnetic thrust bearing to achieve the stability as the motor spins up. It has less or equivalent runout and less flying height than the conventional spindle motor.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2006년도 춘계학술대회논문집
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• pp.415-420
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• 2006

This paper introduces a new self-bearing motor which combines a homopolar step motor and a passive magnetic bearing. Compared with conventional self-bearing motors which are mostly based on the theory of active magnetic bearings and therefore have some difficulties in design of the complicated flux distribution and control of the levitation force and the torque independently, the proposed self-bearing motor has a very simple and novel structure and operating principle. for the levitation, it works just like passive magnetic bearings which use the repulsive force between permanent magnets. On the other hand, its rotation principle is quite similar to that of a conventional homopolar step motor. In this paper, we introduce the basic structure and the operating principle in detail, and show some results of FEM analysis to predict the performance of the proposed self-bearing motor and further, to get the optimal design parameters.

• 한국윤활학회:학술대회논문집
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• 한국윤활학회 1998년도 제28회 추계학술대회
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• pp.337-342
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• 1998

임계온도가 액체질소의 비등점(77K)보다 높은 산화물 고온 초전도체가 발견된 이후 초전도체를 여러분야에 응용하고자 하는 연구가 있어왔다. 이러한 연구중 초전도체의 자기부상특성을 이용한 마그네틱 베어링에 관한 연구가 시작되었다. 특히 최근에 임계전류밀도가 높은 덩어리형 고온 초전도체가 개발되어, 큰 부하지지력을 갖고 마찰계수가 작은 초전도 마그네틱 베어링이 가능하게 되었다. 고온 초전도체를 사용한 반발식 수동형 마그네틱 베어링은 마이스너 효과(Meissner effect)뿐 아니라 자속고정효과(Flux pinning effect)에 의해 자체적으로 외란에 대한 위치안정성을 가지며, 히스테리시스 손실에 의한 에너지 소산을 통해 외란에 대해 강한 감쇠능력을 가진다는 장점을 가지고 있으며, 대중량을 지지할 수 있다. 이러한 초전도체의 특성에 관한 정량적 수치해석은 초전도 베어링의 설계에 필수적이나 아직 국내에서는 그러한 시도가 없었다. 이러한 여건을 고려하여 본 연구에서는 Bulk형 초전도체와 자석간의 부상력 변화를 축대칭 모델로 수치해석하여 기존의 실험들과 정량적인 비교를 하여 수치해석 코드의 신뢰성을 확보하고 이를 기반으로 다양한 상황을 예측할 수 있음을 보이고자 한다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회A
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• pp.879-884
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• 2007

Flywheel energy storage systems have advantages over other types of energy storage devices in such aspects as unlimited charge/discharge cycles and environmental friendliness. In this paper we propose a millimeter scale flywheel energy storage device. The flywheel is supported by a pair of passive magnetic bearings and rotated by a toroidally wound electric motor/generator. The geometry of the bearings is optimized for the maximum dynamic performance.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권4호
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• pp.353-358
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• 2011

본 논문에서는 환형 영구자석을 이용한 스러스트 베어링의 최적설계에 대하여 기술하였다. 영구자석형 스러스트 베어링은 두 조의 환형 영구자석으로 이루어지며, 한 조의 영구자석이 다른 한 조의 영구자석 내부에위치한다. 영구자석간의 축방향 변위 (엇갈림)에 의해 축방향 힘이 발생하고 이를 통해 스러스트 베어링 역할을 하게 된다. 최소한의 영구자석으로 베어링 부하용량을 만족하는 베어링 설계 파라미터를 구하기 위해 본 논문에서는 등가전류판 방법을 이용하여 해석적 설계식을 유도하고, 적절한 제한 조건을 설정하여 최적 설계를 수행하였다. 최적 설계 결과는 3 차원 유한요소해석을 통해 검증하였다. 본 논문에서 고려한 축방향 배열과 Halbach 배열의 스러스트 베어링 중 Halbach 배열이 축방향 배열에 비해 동일한 부피의 영구자석으로 더 큰 부하용량을 얻을 수 있음을 확인하였다. 등가전류판 방법의 유효성을 3 차원 유한요소해석을 통해 검증하였고, 축방향 배열보다Halbach 배열이 등가전류판 방법의 가정에 좀 더 민감하게 영향을 받는 것을 알 수 있었다.

• 전기학회논문지
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• 제59권12호
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• pp.2319-2323
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• 2010

The existing contact-type bearings using rolling or sliding require continuous maintenance due to abrasion caused by friction and are not suitable for high-speed rotation and slimming. A magnetic bearing without contact can overcome such problems but the performance depends on the allocation of magnets and the structure of bearings. This paper proposes a method designing parameters of a passive magnetic bearing to improve levitation force. The proposed method employs Halbach array as the allocation of magnets, uses particle swam optimization to determine the structure of bearings. The numerical experiment shows that the levitation force is improved by the proposed method compared with the existing one using finite element analysis.