This paper presents a result of the mechanical noise and vibration analysis as well as the electrical characteristics analysis of the permanent magnet (PM) motor according to the driving method that is Brushless DC (BLDC) drive and Brushless AC (BLAC) drive. To do that, the characteristics of the PM motor, which have the same output power but different driving method, are investigated. At that time, the characteristics such as torque, torque ripple and flux density, and so on, are obtained by finite element analysis (FEA). Besides, noise and vibration are obtained by spectrum analysis. The magnetic noise is defined as noise generated from vibrations due to electromagnetic excitation force. In this paper, the electromagnetic excitation force is analyzed and design process of noise reduction is proposed. Finally, The validity of the analysis results is verified by test.
Pipe vibration caused great threat to the safety in production. Strong pipeline vibration will line accessories, especially the joints and pipe fittings etc. pipe joints loosening and rupture, causing serious accidents. By the action of the compressor constant fluid flow within the pipe, this process produces pulsating fluid flow may cause vibration of the pipe, thereby reducing the efficiency of the pipeline, structural vibration induced fatigue, thereby resulting in even piping structural damage. This paper studies on the vibration problems caused by fluid, by analyzing the causes of pipeline vibration and factors affecting pipeline vibrations, FEM (Finite Element Method) analysis of modal and enforced vibration.
Switched reluctance motor(SRM) has simple magnetic structure, and needs simple power electronic driving circuit. It is very useful for wide range adjustable speed drive system. But, SRM drive generates large vibration and acoustic noise because it is commutated individually by step pulse m.m.f of each phase. In the vibration and acoustic noise characteristics. the considerable vibration and noise is induced by radial deforming of stator, so the frequency of dominant vibration and noise is coincident with the frequency of natural frequency of mechanical structure. This radial vibration force is generated by abrupt change of radial magnetic force in the phase commutation region. This paper studied about simple electromagnetic structure of SRM using auxiliary compensating winding for the reduction of noise and vibration. This auxiliary winding is coupled with all phase windings electromagnetically and absorb and transfer magnetic energy variation from phase to other phase. By this interaction of phase windings and compensating winding can reduce abrupt radial force change and vibration and acoustic noise. In this paper the improvement effect is examined by the test of prototype machine.
In this paper, two different electromagnetic energy harvesters using bulk micromachined silicon spiral springs and Polydimethylsiloxane (PDMS) packaging technique have been fabricated, characterized, and compared to generate electrical energy from ultra-low ambient vibrations under 0.3g. The proposed energy harvesters were comprised of a highly miniaturized Neodymium Iron Boron (NdFeB) magnet, silicon spiral spring, multi-turned copper coil, and PDMS housing in order to improve the electrical output powers and reduce their sizes/volumes. When an external vibration moves directly the magnet mounted as a seismic mass at the center of the spiral spring, the mechanical energy of the moving mass is transformed to electrical energy through the 183 turns of solenoid copper coils. The silicon spiral springs were applied to generate high electrical output power by maximizing the deflection of the movable mass at the low level vibrations. The fabricated energy harvesters using these two different spiral springs exhibited the resonant frequencies of 36Hz and 63Hz and the optimal load resistances of $99{\Omega}$ and $55{\Omega}$, respectively. In particular, the energy harvester using the spiral spring with two links exhibited much better linearity characteristics than the one with four links. It generated $29.02{\mu}W$ of output power and 107.3mV of load voltage at the vibration acceleration of 0.3g. It also exhibited power density and normalized power density of $48.37{\mu}W{\cdot}cm-3$ and $537.41{\mu}W{\cdot}cm-3{\cdot}g-2$, respectively. The total volume of the fabricated energy harvesters was $1cm{\times}1cm{\times}0.6cm$ (height).
본 논문에서는 외팔보 시스템의 능동 진동 제어를 위하여 퍼지 기법으로 동조한 PID 제어기 설계기법을 제시하였다. 직접 제작된 전자석은 작동기로 사용되었으며, 레이져 감지기가 보의 굽힘 변위를 측정하는데 사용되었다. 작동기와 감지기의 물리적 제한 때문에 실험 시스템이 비동위치(Noncollocated) 형태가 되었으며 비접촉식 제어 시스템을 이룬다 시스템의 모델링은 자유진동 방정식에 의한 모달 해석 방법으로 구하였으며 작동기로부터 감지기까지의 전달함수는 전자석 자동기차 보의 역학 방정식을 조합하여 구하였다. 일반적으로 PID 제어기는 산업 현장에서 널리 사용되고 있으나, 비선형성이 강한 시스템이나 시변 특성을 갖는 시스템에서 적절한 PID 이득값을 결정하는 것은 어렵다. 이에 본 논문에서는 자동적으로 PID 이득 값을 조절하는 퍼지 기법으로 동조한 PID 제어기를 설계하여 비선형성이 강한 전자석을 작동기로 사용하는 외팔보 시스템의 진동 제어에 적용하였다. 시뮬레이션과 실험적 결과를 통하여 설계된 제어기의 진동 감쇠 효과와 성능을 검증하였으며, PID 제어기의 경우와 비교하여 더 나은 진동 제어 성능을 가짐을 실험적 결과로부터 증명하였다.
The vibration test system of SITC(Satellite Integration and Test Center) at KARI(Korea Aerospace Research Institute) has been used successfully for the environmental tests of a majority of korean space programs, such as KOMPSAT, Koreasat KITSAT, STSAT and KSR program since 1996. To meet the recent needs of large size test facility available for the vibrational tests of the huge launch vehicles and tole-communication satellites which will be developed in the near future, KARI undertook to construct the large size multi-electromagnetic shaking system with 3 $\times$ 3m head expander system. The new system will consist of three electromagnetic shakers which has 160 kN thrust force individually, and be able te sustain up to 8 tons test load and 300 kNm overturing moment. And to avoid the tremendous cost and effort to furnish the seismic block with large size and weight, it will adopt a Lin-E-Air type configuration with which the seismic block is less severe than a Solid-Truninon type. In addition, to fulfill the strong requirement of high overturning moment the additional guidance system including a central bearing system on a central support and several pad bearings around the head expander body is now considered. This paper describes the configuration and the design parameters of the multi-shaking system which is under development by KARI's engineers.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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제3권1호
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pp.20-25
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2002
Electrical damages to critical parts in rotating machinery have caused many machinery failures and hours of costly downtime. The problem of shaft currents generated in non-electrical machines has puzzled both users and manufacturers of these machines. The main solution for preventing electromagnetic type damage is to demagnetize all of the machinery parts, however this is costly and time consuming. Therefore a thorough investigation into the causes and physical characteristics of electromagnetic shaft currents is needed. In this paper, the self excitation theory was developed far a simple model, an axial flux Faraday disk machine surrounded by a long solenoid. Experimental tests were conducted to investigate the physical characteristics on an electromagnetic self excitation rig. The theory showed that the directions of both the shaft rotation and the coil turns should be identical if self excitation is to occur. From the tests, the electromagnetic type shaft current had both AC and DC components occurred at all vibration frequencies. This could point to a way to detect small instabilities or natural frequency locations by monitoring shaft currents.
An induction motor operated with high voltage source generally generates high current in starting mode and has a long transient time after being started. This large and sustaining starting current causes the end windings of the stator to have excessive electromagnetic force. This force is the source of vibration and has a negative and serious influence on the insulation of end windings. Therefore, designing the end winding part with an appropriate support system is needed. To design the support ring enclosing the end windings, we analyze the distribution of electromagnetic force on the end windings by applying the Biot-Savart's law and the 3D finite element method (FEM), and comparing two simulation methods. Finally, we verify the safety of the support structure of the end winding part using stress analysis, which is analyzed with the electromagnetic forces from the 3D FEM simulation.
This paper describes an application of an air-pulse actuator for vibration control of a framed structure. Dynamic characteristics of the prototype actuator that utilizes an air-jet reaction force pulsated by an electromagnetic valve were investigated to use it as a control actuator. Using a control law based on the sliding mode control theory, experiments of the vibration control were carried out. The experimental results verified the validity of the actuator performance.
Implantable middle ear hearing devices(IMEHDs) have being actively studied to overcome the problems of conventional hearing aids. Vibration transducer, an output devices of IMEHDs, is attached on the ossicular chain and transmits mechanical vibration to cochlea. This approach allows us to hear more clear sound because mechanical vibration is effective to transfer high frequency acoustics, but occurs some problems such as fatigue accumulation to ossicular chian and reduction of vibration displacement caused by mass loading effect. Recently, many studies for the round window stimulation are announced, because it does not cause such problems. It have been studied by older transducers designed for attaching on ossicular chain. In this paper, we proposed a new electromagnetic transducer which consists of two magnets, three coils and a vibration membrane. The magnet assembly, magnet coupled in opposite direction, were placed in the center of three coils, and the optimum length of each coil generating maximum vibrational force was calculated by finite element analysis(FEA). The transducer was implemented as the calculated length of each coil, and measured vibration displacement. From the results, it is verified the vibration displacement can be improved by optimizing the length of coils.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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