The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.61
no.12
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pp.1820-1827
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2012
This paper is to present a new method of cogging torque reduction for axial flux PM machines of multiple rotor surface mounted magnets. In order to start softly and to run a power generator even the case of weak wind power, reduction of cogging torque is one of the most important issues for a small wind turbine, Cogging torque is an inherent characteristic of PM machines and is caused by the geometry shape of the machine. Several methods have been already applied for reducing the cogging torque of conventional radial flux PM machines. Even though some of these techniques can be also applied to axial flux machines, manufacturing cost is especially higher due to the unique construction of the axial flux machine stator. Consequently, a simpler and low cost method is proposed to apply on axial flux PM machines. This new method is actually applied to a generator of 1.0kW, 16-poles axial flux surface magnet disc type machine with double-rotor-single-stator for small wind turbine. Design optimization of the adjacent magnet pole-arc which results in minimum cogging torque as well as assessment of the effect on the maximum available torque using 3D Finite Element Analysis (FEA) is investigated in this design. Although the design improvement is intended for small wind turbines, it is also applicable to larger wind turbines.
Transactions of the Korean Society of Machine Tool Engineers
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v.16
no.6
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pp.205-211
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2007
In this paper, foam-composite sandwich structures for EDM machine tool components such as column and column block designed by controlling stacking sequences and cross-sectional dimensions of the composite structures. The original column block is a box-shaped structure made of aluminum connecting a column and a Z-stage of the system. This research was focused on the design of efficient column block structure using a foam-composite sandwich structure which have good bending stiffness and damping characteristics to reduce the mass and increase damping ratio of the system. Vibration tests for getting damping ratio with respect to the stacking angle and thickness of the composites were carried out. Finite element analyses for static defection and vibration behaviour were also carried out to find out the appropriate stacking conditions; that is, stacking sequence and rib configuration. From the test and analysis results it was found that composite-foam sandwich structures for the microfactory system can be successful alternatives for high precision machining.
Digital twin technology can provide significant value for the prognostics and health management (PHM) of critical plant components by improving insight into system design and operating conditions. Digital twinning of systems can be utilized for anomaly detection, diagnosis and the estimation of the system's remaining useful life in order to optimize operations and maintenance processes in a nuclear plant. In this regard, a conceptual framework for the application of digital twin technology for the prognosis of Control Element Drive Mechanism (CEDM), and a data-driven approach to anomaly detection using coil current profile are presented in this study. Health management of plant components can capitalize on the data and signals that are already recorded as part of the monitored parameters of the plant's instrumentation and control systems. This work is focused on the development of machine learning algorithm and workflow for the analysis of the CEDM using the recorded coil current data. The workflow involves features extraction from the coil-current profile and consequently performing both clustering and classification algorithms. This approach provides an opportunity for health monitoring in support of condition-based predictive maintenance optimization and in the development of the CEDM digital twin model for improved plant safety and availability.
Although pretty methods have been proposed to reduce torque ripple, they generally suffer from the decreased torque density. This paper will investigate the spoke-type interior permanent magnet (IPM) machine with shaping methods, including the sinusoidal (SIN), the inverse cosine (ICS), the sinusoidal with third harmonic (SIN+3rd), and the inverse cosine with third harmonic (ICS+3rd). In order to obtain low torque ripple and high torque density, the shaping method applied in rotor and stator at the same time, termed as the dual-shaping method, is proposed. This method is analytically derived and further confirmed by finite element method (FEM). It turns out that the ICS and ICS+3rd shaping methods are more suitable for outer rotors, while the SIN and the SIN+3rd shaping method should be used in inner stators. The original machine, the singular shaped machines and the dual-shaped machines on electromagnetic performances are compared for evaluation. The results verify that the dual-shaping method can improve torque density, whilst reducing torque ripple.
In this study, the multi perforated plate is used to reduce the compressor noise in the low frequency band inside the refrigerator machine room. To predict the sound absorption results, the impedance of the sound absorption material is measured. Using the measured impedance results, it is confirmed that the results used for FEM analysis is almost similar to the experimental values. The sound-absorbing structure that can operate in the target frequency band inside the refrigerator machine room is designed by controlling the hole diameter and arrangement in the perforated plate. The effect of reducing noise in the low frequency band is confirmed by applying perforated plate-based sound absorbing structures to the machine room.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.21
no.9
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pp.1373-1384
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1997
There have been a number of expert systems which are concerned with the design of machine elements such as gear, shaft, bearing and so on. However the design of more complicated systems such as gear dreives are still difficult. Thus, in consideration of the integrative nature of the system, we develop a design support system for gear drives which is composed of various machine elements-gear, shaft, bearing, key and so on. Design systems for each machine element are developed and integrated through object-oriented approach. Databases essential for data reference and/or data control in the design process are built up independently and interface to the main program. Expert systems are also developed and integrated for intelligent support to the designer, in those of the determination of gear specification and the selection of bearing types. Through the integration of design environment for each machine element, it is expected to increase the convenience in the design process and the stability of the design solution. And also the system management, including addition of various design/analysis modules and expansion to the gear drives of other types, can be conveniently achieved since the system has developed under due consideration of its efficiency and expandability through object-oriented programming approach.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.14
no.10
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pp.4713-4718
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2013
Nowadays, three-dimensional computer added design(3D CAD) tool are widely and actively used for design of mechanical machine. Because using the tool is more effective to understand design concept and to collaborate with other operation than using two-dimensional design tool. In this study, the 3D CAD tool which is called I-DEAS was applied for three-dimensional modeling of main parts and assembling of modeled parts for identification the entire shape of a injection molding machine. In addition, a study was also performed regarding reduction for the weight of main plates for saving production cost and energy in the machine. A finite element method(FEM) program in I-DEAS tool was used for the improvement study. First, the current main plates were structural analysed and then the plate deformations, weak regions and stress distributions were graped. By the FEM results, the 2nd improved designing of the plates was conducted such as reinforcement or slimming of the plate wall thickness. The 2nd structural FEM was performed for verification of the redesigned plates and then the FEM results were compared with the 1st FEM's result. The weight of the main plates were averagely reduced approximately 3 - 7%. By these results, it was seemed that the improved plates have a useful availability.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.14
no.2
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pp.121-126
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2015
In this research, a tool was developed for the rapid performance of three-dimensional finite element analysis (3D FEA) of a machine tool spindle system made of a shaft and bearings. It runs the FEA with data, such as the bearing stiffness and the coordinates of the points, to define the section of the shaft, bearing positions, and cutting point. developed for the spindle system and then implemented with the tool using an object-oriented programing technique that allows the use of the objects of the CAD system used in this research. Graphic user interfaces were designed for a user to interact with the tool. It provides rapid evaluation of the design of a spindle system, and therefore, it would be helpful to identify a near optimal design of a spindle system based on, say, static stiffness with design changes and, consequently, FEA.
As a rotating machine element, plastic gears are more and more widely used in such as industrial machine element, since plastic gear is lighter, higher wear-resistance, and higher vibration absorbing ability than metal gears. When operating plastic parts, tooth breakage and fatigue life shortened due to increasing number of applying load and tooth flank temperature rising, such that accuracy of plastic gears is divided from allowable range to cause vibration and noise. On this study, a internal plastic gears are developed which improved the filling balance molding process by a new injection mold structure. The new mold structure called HR3P(hot runner type 3plate mold). As the result from this studies, we obtained a very accurate roundness internal gears by using design of experiment.
In the development of an interior permanent magnet synchronous machine (IPMSM) for high-speed operation, the problem of mechanical stress of the rotor by centrifugal force becomes more essential as the speed and size of the machines increase. In this paper, the optimal design process combined with mechanical stress analysis was presented. In the analysis of mechanical stress, the node and element data obtained by the electromagnetic field analysis program are also used in the stress analysis. Therefore, the different pre-processing for the stress analysis program is no longer required. Therefore, the computing time of the new method is very short compared with the conventional approach, and when repeated analyzes of various models are required, this method is very useful. The validity of our methods was verified by comparing simulation results with conventional and experimental data.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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