• 대한전기학회논문지:전기기기및에너지변환시스템부문B
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• 제52권6호
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• pp.254-261
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• 2003

This study investigates magnetic circuit design of the Single-phase Line-start Permanent Magnet Synchronous Motor (LSPM) to develop the characteristics in steady state. In this paper, the saliency ratio, that is the ratio of q-axial inductance to d-axial inductance, and the inductance difference between q-axial inductance and d-axial inductance are increased. Design factor is selected permanent magnet position and rotor diameter. The analysis method of the synchronous motor on d-/q- axis coordinates is used for the positive component and the equivalent circuit of the induction motor is applied for the negative component analysis. Back-emf and d-q- axial inductance is analyzed by using 2 dimensional Finite Element Method (FEM). Characteristic analysis results with variation of design factor are reflected magnetic circuit design of LSPM. The characteristics of design model are compared with the characteristic of initial model.

• 전기학회논문지
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• 제65권11호
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• pp.1806-1812
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• 2016

We propose an interior permanent magnet syhchronous motor (IPMSM) with arc-shape ferrite permanent magnets (PMs) as a substitute for the rare-earth permanent magnet, and determine its optimal design through parametric study. First, we use 2D finite element analysis to analyze 4-poles and 6-slots initial model according to performance requirements and design parameters. The current angle of the maximum average torque considered in the analysis is different compared with the current angle of the minimum torque ripple. Thus, the parametric study for optimal rotor design is performed by varying the thickness and the offset radius of the PMs according to current angle. In particular, a narrow bridge is required in conventional IPMSM for reducing flux leakage; however, the increase in cogging torque in the analysis model saturates the narrow bridge (large offset radius). Therefore, we suggest an appropriate shape considering limiting conditions such as DC link voltage, average torque, torque ripple, and cogging torque taking into account performance requirements.

• 전기학회논문지
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• 제56권1호
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• pp.57-65
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• 2007

Along with the development of power electronics and magnetic materials, permanent magnet (PM) brushless direct current (BLDC) motors are now widely used in many fields of modern industry BLDC motors have many advantages such as high efficiency, large peak torque, easy control of speed, and reliable working characteristics. However, Compared with the other electric motors without a PM, BLDC motors with a PM have inherent cogging torque. It is often a principle source of vibration, noise and difficulty of control in BLDC motors. Cogging torque which is produced by the interaction of the rotor magnetic flux and angular variation in the stator magnetic reluctance can be reduced by sinusoidal air-gap flux density waveform due to reduction of variation of magnetic reluctance. Therefore, this paper will present a design method of magnetizing system for reduction of cogging torque and low manufacturing cost of BLDC motor with isotropic bonded neodynium-iron-boron (Nd-Fe-B) magnets in ring type by sinusoidal air-gap flux density distribution. An analytical technique of magnetization makes use of two-dimensional finite element method (2-D FEM) and Preisach model that expresses the hysteresis phenomenon of magnetic materials in order for accurate calculation. In addition, For optimum design of magnetizing fixture, Factorial design which is one of the design of experiments (DOE) is used.

• 대한기계학회논문집A
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• 제26권12호
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• pp.2647-2655
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• 2002

This research presents an analytical model to investigate the stability due to the ball bearing waviness i n a rotating system supported by two ball bearings. The stiffness of a ball bearing changes periodically due to the waviness in the rolling elements as the rotor rotates, and it can be calculated by differentiating the nonlinear contact forces. The linearized equations of motion can be represented as a parametrically excited system in the form of Mathieu's equation, because the stiffness coefficients have time -varying components due to the waviness. Their solution can be assumed as a Fourier series expansion so that the equations of motion can be rewritten as the simultaneous algebraic equations with respect to the Fourier coefficients. Then, stability can be determined by solving the Hill's infinite determinant of these algebraic equations. The validity of this research is proved by comparing the stability chart with the time responses of the vibration model suggested by prior researches. This research shows that the waviness in the rolling elements of a ball bearing generates the time-varying component of the stiffness coefficient, whose frequency is called the frequency of the parametric excitation. It also shows that the instability takes place from the positions in which the ratio of the natural frequency to the frequency of the parametric excitation corresponds to i/2 (i=1,2,3..).

• 조명전기설비학회논문지
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• 제28권4호
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• pp.80-87
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• 2014

This paper suggests the dual-gap for generating power and increasing the torque of a direct-drive permanent magnet synchronous motor in a hybrid-cycle. To consider easy coil winding, we applied a structure of dual-gap for the permanent magnet synchronous motor (PMSM). Because the torque of PMSM with the dual-gap is very large, we are designed the appropriate specifications of the PMSM by selected the appropriate dual-gap slot and poles combination. The prototype model is selected by design theory for increasing torque and maximizing output power of PMSM. And the detailed structure design of the model was designed by the loading distribution method. The PMSM models were analyzed by finite element method. Finally, we have suggested appropriate rotor structure has benefit to further increasing torque and prevent decreasing of the output power in PMSM with dual-gap.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권6호
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• pp.557-564
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• 2019

매입형 영구자석 동기전동기(IPMSM : Interior Permanent Magnet Synchronous Motor, 이하 IPMSM)의 회전자 자석의 크기 및 위치와 고정자 슬롯의 크기는 출력 토크 및 토크 리플률 특성에 영향을 준다. 본 논문은 반응표면분석법(RSM : Response Surface Methodology, 이하 RSM)을 이용한 IPMSM의 토크와 토크 리플률(ripplerate) 향상을 위한 최적설계 방법에 대해 다룬다. 토크 출력과 토크 리플률에 영향을 주는 설계변수에 대하여 Plackett-Burmann(PB, 이하 PB)의 민감도 분석을 통해 토크 출력 및 토크 리플 두 가지 목적함수에 영향이 큰 설계변수를 도출하였다. 도출된 목적함수로부터 2차 설계변수를 선정하였으며 중심합성계획법(CCD : Central Composite Design, 이하 CCD)에 따른 실험계획표 정의 및 해석결과를 통해 RSM의 2차 회귀모형 함수를 추정하였다. 2차 회귀모형함수는 분산분석표(ANOVA table)를 활용한 검증 기준을 통해 신뢰성을 가짐을 확인하였다. 실험계획표에 따른 해석은 유한요소법(FEM : Finite Element Method, 이하 FEM) 해석 소프트웨어인 JMAG을 통하여 실험 결과를 확인하였다. 최적화된 최종 설계변수를 적용한 IPMSM의 최적설계 결과는 토크와 토크 리플률을 모두 고려할 경우, 토크 출력은 11.5 % 증가하였으며 토크 리플률은 9.1 % 감소하였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제13권4호
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• pp.757-764
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• 2018

본 논문은 공조시스템에 사용되는 1마력급 2상 BLDC 팬모터의 설계 및 구현에 관하여 기술한다. 본 연구에서 구현한 BLDC 모터는 수명 및 내구성이 우수한 무정류자 모터방식이며 2상 전원에 의해 구동된다. 공조시스템에 사용되는 모터의 가장 중요한 목표사양은 정격운전점에서 높은 효율을 갖는 것이다. 이를 위해 BLDC 모터의 고정자 형상과 회전자 자석의 설계를 수행하고 구동을 위한 제어회로를 설계하였다. BLDC 모터는 모터부와 제어부 그리고 전원부가 일체화된 구조를 갖는다. BLDC 모터의 특성계산을 위해 유한요소해석을 사용하였으며 시제품의 제작 및 성능시험을 실시하여 설계결과의 적합성을 확인하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제15권5호
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• pp.106-112
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• 2021

본 논문에서는 군에서 운용하고 있는 회전익 항공기의 후방 동체 상부에 블레이드 형상을 가진 안테나 장착 설계와 구조 건전성 해석을 수행하였다. 항공기 운항 중 안테나 또는 지지 구조물이 파손되면 기체에서 분리되어 로터 부위 및 블레이드와 충돌할 수 있다. 이 경우 항공기가 추락에 이를 수 있는 위험한 상황이 되기 때문에 반드시 개조 구조물들에 대한 구조 해석을 통해 구조적인 안전성을 확보해야 한다. 안테나 신규 장착 부위와 개조 부위에 대한 설계 요구 조건을 분석하고, 개조 전/후 항공기에 작용하는 하중을 적용하였다. 본 연구에서는 안테나 신규 장착 부위와 개조 부위에 대한 설계 요구 조건을 분석하고, 개조 전/후 항공기에 작용하는 하중을 적용하여 지지 구조물에 대한 구조해석을 수행하여 안전성을 확보하였다. 유한요소 모델을 구성하여 응력과 변형량을 확인하고 이론적인 분석 방법을 통해 유한요소 모델을 검증하였다. 이를 토대로 설계된 구조물의 구조 건전성을 확인하였다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제23권6호
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• pp.109-117
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• 2009

본 논문에서는 영구자석형 릴럭턴스 동기 발전기(PMA-RSG : Permanent magnet assisted-synchronous reluctance motor)에 대한 등가 자기 회로를 사용한 해석모델에 대해서 제시하고, 영구자석형 릴럭턴스 동기 발전기의 외형과 고정자 권선 그리고 특성을 결정하기 위해서 영구자석형 릴럭턴스 통기 발전기의 집중변수 모델(LPM : Lumped parameter model)을 제안한다. 집중변수 모델을 통하여 제안된 기기의 회전자 브리지에서 발생되는 자기 포화 현상에 대해서 예측하고, 기기의 성능에 대해서 효과적으로 검토한다. 집중변수 모델은 유한 요소법(FEM : Finite element method)에 비하여 정확하지는 않지만 영구자석형 릴럭턴스 동기 발전기의 자기적인 특성을 분석하는데 있어서 많은 시간이 걸리지 않으며, 초기 회전기기의 시제품 제작과 최적 설계에 있어서도 많은 장점을 가지고 있다. 집중변수 모델과 유한요소법을 통하여 영구자석형 릴럭턴스 동기발전기폭 초기 설계하고, 실제작을 고려하여 기기를 최적화하여 유한 요소법을 이용하여 설계 검증을 한다. 집중변수 모델의 선형 비선형 모델을 위해서 Matlab을 이용하였다. 제안된 영구자석형 릴럭턴스 통기발전기의 정당성을 검증하기 위해서 실제 역기전력 파형을 측정하였다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.520-526
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• 2013

This article presents the reduction of vibration generated by an automobile fuel pump. In order to analyze the vibration of the fuel pump, a simplified dynamic model is established, which is composed of a rigid rotor and a equivalent springs. The equivalent stiffnesses of the upper and lower assemblies are evaluated by the comparison of modal testing results and the finite element analysis. The stiffness for the oil film of the journal bearing is extracted by using Reynold's equation. In addition, the time responses for the vibration of the fuel pump are computed by using a commercial multi-body dynamics software, RecurDyn. Based on these results, some design suggestions are proposed to reduce the vibration of an automobile fuel pump.