Magnetic gears of non-contact power type have great advantages in terms of maintenance and repair than mechanical gears, and are used in various ways. Harmonic gears can derive a higher gear ratio than conventional gears through power transmission through a unique rotation mechanism. Magnetic harmonic gears, in which the gear teeth of the harmonic gears are replaced with magnets, have the advantages of both gears, but are difficult to implement and practical, so many studies are being conducted. In this study, we check whether the results of various types of magnetic gears can be applied to harmonic gears. By applying the axial type magnetic gear to the harmonic gear, the characteristic analysis is conducted to see if the result comparable to the existing radial type magnetic harmonic gear is obtained.
Kim, Seung-Hyun;Kim, Dong-Wook;Lee, Do-Yeop;Gim, Chan-Seung;Kim, Yong-Jae
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.13
no.5
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pp.1023-1028
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2018
Mechanical gears driven by direct contact have problems including noise, vibration and heat. In order to, solve these problems, magnetic gears having a non-contact magnetic coupling have been proposed. Through various studies on magnetic gears, we found that losses are changed when the number of magnetic poles varies in the same gear ratio. For this reason, research team expect the iron loss of the magnetic gear and the Eddy current loss of the permanent magnet will have a certain tendency depending on the number of poles. This paper identified the magnetic gear's loss tendency according to the number of poles, and laid the basis for efficiency improvement design.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.16
no.2
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pp.355-362
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2021
Since coaxial magnetic gears use non-contact power transmission, friction, wear, noise, and heat generated in the power transmission process of existing mechanical gears can be minimized. Currently, research for application to various industries is being actively conducted, but among the characteristics of coaxial magnetic gears, the problem of rapidly decreasing torque density at a high gear ratio was discussed. This paper proposes a direction for multiple gear combination using low gear ratio coaxial magnetic gears with high torque density. In order to confirm the effectiveness of the method, the torque density was compared with a single high gear ratio model, and the combination and design direction of multiple coaxial magnetic gears were shown.
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.
This paper presents the application of a magnetic gear to the electric propulsion system for an aircraft. Since high torque is required in aircraft electric propulsion systems, combining a speed reducer can amplify the torque. However, mechanical gears have issues, such as friction, vibration, and heat generation, which lead to maintenance challenges. In the case of a direct-drive motor that does not use mechanical gears, the size and weight of the motor increase to achieve high torque. This paper proposes the application of a magnetic gear to solve the maintenance issues of mechanical gears and the weight increase problem of direct-drive motors in aircraft electric propulsion systems. In this paper, a magnetic gear suitable for aircraft electric propulsion systems is designed, and it is compared with a direct-drive motor in terms of performance and the feasibility of applying the magnetic gear is verified.
Park, Eui-Jong;Kim, Sung-Jin;Jung, Sang-Yong;Kim, Yong-Jae
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.66
no.6
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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.
Kim, Chan-Seung;Park, Eui-Jong;Kim, Sung-Jin;Kim, Yong-Jae
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.12
no.6
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pp.1065-1070
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2017
Magnetic gears are magnetically coupled to the input side and the output side of the rotary machine to transmit power without mechanical contact. The magnetic gear consists of an inner rotor, an outer rotor and pole pieces. Torque ripple occurs due to the difference in reluctance between the two rotors and the pole pieces during power transmission. Torque ripple is a cause of the noise and vibration of the rotary machine, so it is necessary to minimize it. In this paper, we propose a shape that cuts the corner of the pole piece and apply a fillet to reduce torque ripple. We used a two-dimensional finite element analysis method to compare and analyze the torque ripple of the magnetic gears according to the change of the fillet parameters and to find the pole piece shape with excellent torque ripple.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.21
no.12
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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.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.15
no.2
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pp.259-266
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2020
Magnetic gears have the same characteristics as mechanical gears, and each rotor does not come in contact, which is advantageous over mechanical gears in friction noise, heat generation, and maintenance. In addition, when the rotor using the coil-winding is applied, it is possible to control the output of the gear as well as to cut off its own drive in the emergency situation and to change its gear ratio. So the application of the magnetic gear is infinite. However, when the coil-winding rotor is used, cogging torque due to the attraction force between the permanent magnet and the iron core appears, which leads to an increase in the torque ripple component causing the rotor vibration. Therefore, in this paper, various shapes of the coil-winding rotor are analyzed to reduce the torque ripple of the rotor, and the optimum shape for reducing the torque ripple of the magnetic gear is presented.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.18
no.9
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pp.2223-2228
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2014
Available shafts with gears at each end of the cylinder-shaped steel are widely used as power train components for automobiles. In order to automate the production of a geared shaft, there are problems to be solved. After one side of the cylinder is cut in gears, one of the problems is to determine the position of the cylinder which has been already cut. The shaft is then to be fed ahead with geared position to the chuck with jaws in geared shape. The other problem is to acquire information on an angular position of the shaft to fit to the jaws of the chuck. This paper deals with the magnetic detection sensor of gear position. Coils are installed in two places. Self-inductances of coils are detected by the changes of reluctance and are then compared. The magnetic analysis also has been carried out by the finite element analysis (FEM).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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