• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2003년도 춘계학술대회
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• pp.579-584
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• 2003

Solenoid type magnetic actuator is the device, which could translate the electromagnetic energy to mechanical force. The force generated by magnetic flux, could be calculated by Maxwell stress tensor method. Maxwell stress tensor method is influenced by the magnetic flux path. Thus, magnetic force could be improved by modification of the iron case, which is the route of the magnetic flux. Modified design is obtained by parameter optimization using by Response surface methodology.

• 대한전기학회논문지:전기기기및에너지변환시스템부문B
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• 제49권4호
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• pp.226-232
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• 2000

In magnetic systems, distribution of electromagnetic force density causes mechanical deformation, which results in noise and vibration. In this paper, Korteweg-Helmholtzs energy method and equivalent magnetic charge method are employed for comparison of their resulting distributions of force density. The force density from the Korteweg-Helmholtzs method is expresses with two Maxwell stresses on the inside and the outside fo magnetic material respectively. The other is calculated using the magnetic Coulombs law. In the numerical model of an electromagnet, their numerical results are compared. The distributions by the two methods are almost the same. And their total forces are also shown to be the same to the one calculated from the conventional Maxwell stress tensor. But the magnetic charge method is easier and more efficient in numerical calculation.

• KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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• 제11B권4호
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• pp.137-145
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• 2001

The magnetic force calculation methods, the Maxwell＇s stress tensor method, virtual work method, and nodal force method, are reviewed and the equivalence of them are theoretically proved. The methods are applied to the magnetic force calculation of 2D linear and nonlinear problems, and 3D nonlinear problem. As the results, the convergence of the methods as the number of elements increases, accuracy of the methods, and integral path dependence of the methods are discussed. Finally some recommendations on the usage of the methods, including the determination of the integral path, are given.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제10권3호
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• pp.1349-1355
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• 2015

It is difficult to calculate the magnetic force of an object of magnetic material in contact with other objects using the existing methods, such as Maxwell stress tensor method, magnetic charge method, or magnetizing current method. These methods are applicable for force computation only when the object is surrounded by air. The virtual air-gap concept has been proposed for calculating the contact force. However, its application is limited to magneto-static system. In this paper, we present the virtual air-gap concept for contact surface force in the eddy-current system. Its validity and usefulness are shown by comparison between numerical and experimental examples.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제8권3호
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• pp.18-23
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• 2005

Ships have been propelled and maneuvered by electrical drives since trle late seventies. Recently, rare earth PMs allow the design of brushless motors with very high efficiency over a wide speed range. This is the most important factor in ship propulsion technology. Several types PM motors have been developing for ship propulsion system. However these have disadvantage such as cogging torque. It causes an undesired effect that contributes to output ripple, vibration, and noise of machine. Therefore several techniques may be adopted in designing PM motor in order to reduce the cogging torque. This paper describes cogging torque receding methods such as adjusting arigap length, magnet arc, and magnet thickness. That are analysed by using the finite element method(FEM) and the maxwell stress tensor method.

• 한국자기학회지
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• 제6권2호
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• pp.106-111
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• 1996

전동기와 같이 가동부를 갖는 전기기기는 힘이나 토크를 발생시키기 위하여 고안되었고, 힘이나 토크는 이들 기기의 해석과 설계에 중요한 요소이다. 지금까지 유한요소법을 이용한 전자력 계산 방법으로는 여러가지 방법들이 제시되어 왔고, 그 중 널리 사용되는 방법으로는 맥스웰 응력법과 가상변위법이 있다. 맥스웰 응력법은 맥스웰 스트레스텐서를 이용하여 표면 전자력 밀도를 구하고 이의 표면 적분으로 전자력을 구하는 방법이고, 가상변위법은 물체에 변위가 일어났을 때 발생하는 에너지의 변화량을 이용하여 전자력을 구하는 방법이다. 전류원이 포함된 문제에서는 정확도를 높이기 위하여 벡터포텐셜을 주로 이용하여 자장해석을 하여 왔으므로 본 논문에서는 유한요소법으로 3차원 자장 문제를 해석한 결과인 자기벡터포텐셜을 맥스웰 응력법과 가상변위법에 적용하여 전기기계의 각 요소의 전자력을 구하는 방법을 제시한다. 제시한 방법의 검증을 위하여 해석 모델을 솔레노이드로 하여 제시한 방법으로 구한 전자력을 3차원으로 해석한 결과와 비교하여 그 유용성을 증명한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제24권7호
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• pp.1795-1800
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• 2000

One of the principal sources of vibration and noise in permanent magnetic machines is cogging torque, which is induced by interaction between the rotor poles and the stator teeth. For its analysis, using finite element analysis is very time consuming and the calculation of performance factors is extremely sensitive to the discretization. Especially, Maxwell stress tensor method is sensitive to the location of integral path. In this paper, a cogging permeance fuction is defined and replaced by the straight line. And it is assumed that the flux density acting on the stator's tooth side is the euqal to the flux density of the slot area. Using this definition and assumption, analytical calculation of cogging torque is presented and validated. And several reduction method is introduced.

• 전력전자학회논문지
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• 제9권2호
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• pp.112-118
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• 2004

본 논문은 선박 추진 장치를 위한 저속 영역에서 최대 토크를 내는 대용량 BLDCM(Brushless DC motor)의 설계에 관한 연구이다. 기존의 추진 장치용 모터는 직류기 및 권선형 유도 전동기 등을 사용함으로 인하여 유지 보수가 필요하였다. 본 논문에서는 유지 보수가 필요 없고 저속에서 큰 토크를 발생 할 수 있는 BLDCM 설계를 하였다. 설계시 출력 리플 및 진동, 소음을 유발하는 코깅 토크 저감을 고려하기 위해 설계변수로 공극길이와 자극 각 등을 취하여 이의 변화에 대한 최저 코깅 토크를 가지는 최적형상을 구하고, 전동기 특성을 FEM과 Maxwell stress tensor법을 이용하여 해석하였다. 최저의 코깅 토크를 가지며 저속영역에서 최대 토크를 발생 할 수 있는 선박 추진 장치용 SPM type의 BLDCM을 설계하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권5호
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• pp.425-433
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• 2015

본 논문에서는 외부에서 균일한 직류전기장이 인가될 때 점성유체에 자유롭게 잠겨있는 단일 입자가 근처의 비전도성 평면 벽과의 상호작용 때문에 유발되는 2차원 유전영동 운동에 대하여 수치연구를 수행하였다. 특히 입자-유체 경계면에서 불연속적으로 급격히 변화하는 전기전도도를 가진 Maxwell 방정식을 해석하고 전기장을 구한 후 Maxwell 응력텐서를 적분하여 입자에 작용하는 유전영동 힘을 계산하였다. 해석 결과 전기장이 벽과 평행하게 인가될 때 입자는 항상 반발력이 유도되어 벽으로부터 멀어지는 방향으로 유전영동 운동이 발생하였으며, 그 운동특성은 입자와 벽 사이 간격과 입자의 전도도에 따라 크게 달라졌다. 운동 강도는 입자와 유체의 전도도가 서로 같으면 사라지나, 전도도가 서로 다르면 그 차이가 클수록 강도는 증가하였다.

• 한국광학회지
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• 제19권1호
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• pp.80-83
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• 2008

광집게는 매질보다 큰 굴절률을 가지는 마이크로 크기의 구형 유전체를 강하게 집속되는 레이저를 이용해서 포획하고 움직이는 도구이다. 본 논문에서는 FDTD 방법을 이용해서 포획 힘을 계산하고, 그 방법을 설명하였다. 강하게 집속되는 레이저는 nonparaxial Gaussian beam을 이용해서 표현하였으며, 레이저가 대상물체와 매질에서 진행하는 것은 FDTD 방법을 이용해서 시뮬레이션 하였다. 레이저를 계산공간 전체에서 해석적으로 표현하기 위해서 scattered field formulation을 이용하였다. FDTD 방법을 이용해서 대상물체의 안팎의 전자기장을 시뮬레이션하고, 그 결과를 이용해서 Maxwell's stress tensor에 기반하여 포획 힘을 계산하였다.