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비선형 전자소자의 3차원형상최적화를 위한 매개화된 민감도 해석
류재섭,고창섭 충북대학교 컴퓨터정보통신 연구소 2004 컴퓨터정보통신연구 Vol.12 No.2
본 논문에서는 매개화된 민감도 해석법에 의한 전자소자의 3차원 형상 최적화를 수행하였다. 설계 표면의 형상이 실제 제작이 가능하도록 Bezier spline과 B-spline을 이용하여 매개화 하였으며, 매개화를 위한 제어점을 설계 변수로 설정되었다. 설계 변수의 민감도는 설계 표면에 발생된 절점의 민감도로부터 계산되었다. 설계 민감도와 보조 변수는 3차원 비선형 문제에 적용될 수 있도록 유도되었다. 제안된 알고리즘을 공극에서의 균일한 자기장을 얻기 위 한 3차원 전자석 문제에 적용하였다. In this paper, a 3D shape optimization algorithm which guarantees a smooth optimal shape is presented using pararneterized sensitivity analysis. The design surface is parameterized using Bezier spline and B-spline, and the control points of the spline are taken as the design variables. The parameterized sensitivity for the control points are found from that for nodal points. The design sensitivity and adjoint variable formulae are also derived for the 3D non-linear problems. Through an application to the shape optimization of 3D electromagnet to get a uniform magnetic field, the effectiveness of the proposed algorithm is shown.
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음영환,김홍정,고창섭 충북대학교 컴퓨터정보통신 연구소 2006 컴퓨터정보통신연구 Vol.14 No.1
전기강판으로 제작된 전기기기의 보다 정확한 수치적인 해석을 위해서는 회전자계(Rotating magnetic field)에 따른 전기강판의 자계특성을 정확하게 측정할 필요가 있다. 본 논문에서는 2방향 자계인가 형 SST(single sheet tester)를 이용하여 회전자계 인가에 따른 등방성 및 이방성 전기강판의 자계 특성을 측정하였다. 실험을 통하여 등방성 시료와 이방성 시료에 대하여 각각 회전자계 및 교번/회전 자계의 혼합형 자계를 인가하여 1.6[T]와 1.2[T]까지 측정할 수 있었으며, 교번자계 하에서의 철손(Alternating Iron Loss)외에 회전자계의 인가로 인한 B와 H의 위상 차이를 발생하는 회전자계 손실을 측정하였다. It is necessary to measure precisely the magnetic characteristics of electrical steel sheets under rotating magnetic fields, for the accurate numerical performance analysis of electric machines made of electrical steel sheets. In this paper, the magnetic characteristics of electrical steel sheet is measured under rotating magnetic fields using a double-excitation type single sheet tester. Through experiments, The rotating magnetic properties of a Non-oriented and Grain-oriented electrical steel sheet are measured up to 1.6[T] and 1.2[T] respectively. In addition, the iron losses due to not only the alternating magnetic fields, but also the rotating magnetic fields are measured.
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단 1차형 영구자석 선형 동기전동기의 디텐트력 저감 연구
연승환,이종진,함승진,고창섭 충북대학교 컴퓨터정보통신 연구소 2006 컴퓨터정보통신연구 Vol.14 No.1
최근 영구자석 선형 동기 전동기 (PMSLM)는 이송 장치로써 많은 분야에 사용되고 있다. 영구자석 선형 동기 전동기는 구조적으로 간단하며 고속화 고추력화 등의 많은 장점을 가지고 있다. 그러나 단 1차형 영구자석 선형 동기 전동기는 매우 큰 디텐트력을 지니고 있어 추력 맥동의 원인이 되며, 이는 소음과 진동을 발생시킨다. 단 1차형 영구자석 선형 동기 전동기의 디텐트력은 전기자 내부의 치와 영구자석 사이에 작용하는 힘과 전기자 양 단부와 영구자석 사이에서 작용하는 힘의 합으로 표현된다. 본 논문에서는 코깅력을 줄이기 위한 방법으로 영구자석의 극 수와 전기자의 슬롯 수의 비를 변경한 새로운 구조의 단 1차형 영구자석 선형 동기 전동기(PMLSM)을 제안하였고, 단부력을 줄이기 위하여 전기자 양 단부에 전기자 길이 조정법과 챔퍼링 법을 사용하였다. Recently Permanent Magnet Linear Synchronous Motors(PMLSMs) are widely being used for many linear transportation applications. The PMLSMs have many advantages such as simple structure, high speed and thrust force. However, especially in short primary type PMLSM, the PMLSMs have very large detent force, which makes the thrust force ripple and undesired vibration and noise. The detent force in PMLSMs is composed of two forces. The first is the cogging force which comes from the interaction between the permanent magnets and interior teeth of the stator, and the second is the end effect force which acts on the exterior teeth of the stator by the permanent magnets. This paper presents a new configuration of a short primary type PMLSM for cogging force reduction by changing the ratio of the numbers of winding slots and permanent magnet poles. The end effect force is also minimized by optimizing the stator length and chamfering the shape of the exterior teeth of the stator.
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스위치드 릴럭턴스 전동기의 토오크 리플 저감을 위한 폴 형상 최적화
최용권,윤희성,황인성,고창섭 충북대학교 컴퓨터정보통신 연구소 2006 컴퓨터정보통신연구 Vol.14 No.1
최근 스위치드 릴럭턴스 전동기(Switched Reluctance Motor)는 고효율, 안정성, 용이한 가변 속도, 그리고 유지 보수의 불필요성 등의 장점으로 인하여 산업의 많은 분야에서 사용이 증대되고 있다. 그러나 SRM은 고정자와 회전자가 모두 돌극(Saliency) 구조를 이루며 펄스 형태의 여자 방식으로 구동되기 때문에 소음과 진동의 원인이 되는 토오크 리플이 크다는 단점을 갖는다. 토오크 리플 저감을 위한 기존의 연구는 주로 턴온 각 (θ_(on))과 턴오프 각 (θ_(off))조정, 고정자 극호(β_(s)) 그리고 회전자 극호 (β_(r))를 조정하는데 초점을 두었다. 그러나 고속 구동 시에는 여자 전류의 확립을 위한 충분한 시간이 필요하므로 스위칭 각도를 조정하여 토오크 리플을 저감하는 방법에는 한계가 있다. 따라서 본 논문은 턴온 각, 턴오프 각, 고정자 극호, 그리고 회전자 극호가 고정되어 있는 경우 고정자 돌극의 형상 변화를 통한 토오크 리플 저감법을 제안하고 반응표면법(Response Surface Methodology)을 이용하여 최적화를 수행하였다. Recently the switched reluctance motor(SRM) is highly expected to have more and more growing applications because it has many advantages over the other type motors such as high torque/weight ratio, robustness, easy variable speed and less maintenance. However, the SRM has large torque ripple which is caused by the excitation method of the pulse waveform and the saliency of both the stator and the rotor. The prior researches on the reduction of torque ripple are mainly focused on optimizing the switching angle, stator pole arcs, and rotor pole arcs. In high speed operation, however, it has a limitation to control the switching angle for the reduction of torque ripple because enough time is required in the establishment of exciting current. This paper shows that the torque ripple can be successfully minimized by optimizing the shape of the stator pole without controlling the switching time, stator pole arcs and rotor pole arcs.
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Optimum Shape Design of Magnetizing Yoke of 2 Pole PM Motor for Cogging Torque Reduction
Koh Chang-Seop,Ryu Jae-Seop,Hong Sun-Ki The Korean Institute of Electrical Engineers 2005 KIEE International Transactions on Electrical Mach Vol.b5 No.2
A novel cogging torque reduction algorithm is presented for 2-pole permanent magnet DC motor. While the shape of the permanent magnet is changed in the conventional method, the pole shape of the magnetizing yoke is optimized in the presented algorithm. In order to parameterize the shape of the yoke, and the distribution of the residual magnetization of the permanent magnet, the Bezier spline is used. The shape of the magnetizing yoke is optimized using the design sensitivity analysis incorporated with the finite element method and Bezier spline.
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Identification of the Distribution Function of the Preisach Model using Inverse Algorithm
Koh, Chang-Seop,Ryu, Jae-Seop The Korean Institute of Electrical Engineers 2002 KIEE International Transactions on Electrical Mach Vol.b2 No.4
A new identification algorithm for the Preisach model is presented. The algorithm treats the identification procedure of the Preisach model as an inverse problem where the independent variables are parameters of the distribution function and the objective function is constructed using only the initial magnetization curve or only tile major loop of the hysteresis curve as well as the whole reversal curves. To parameterize the distribution function, the Bezier spline and Gaussian function are used for the coercive and interaction fields axes, respectively. The presented algorithm is applied to the ferrite permanent magnets, and the distribution functions are correctly found from the major loop of the hysteresis curve or the initial magnetization curve.
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