소형 풍력 발전기의 발전 효율 향상을 위한 마그네틱 베어링 개발 = Development of Magnetic Bearings that Improve the Efficiency of a Small Wind Turbine

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this design, we developed a magnetic bearing with permanent magnets targeting to improve the electricity generation efficiency of a small wind turbine. The small wind turbine with two magnetic bearings yielded the output voltage of 10 V with a maximum wind speed of 5.5 m/s tested in the experiments, which was verified about 2.5 times higher than the output voltage when using mechanical ball bearings. It is expected that the developed magnetic bearing will reduce energy loss and improve the energy generation efficiency of a small wind turbine as well as can be utilized in various mechanical systems with minimizing energy loss.

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 영구자석을 이용하여 내륜과 외륜이 부상된 형태의 마그네틱 베어링을 설계하고, 시제품을 제작하여 마그네틱 베어링의 성능을 평가하였다. 설계된 마그네틱 베어링을 자체 제작한 소형 풍력 발전 시스템에 적용하여 마그네틱 베어링의 성능을 평가하였으며, 기계식 베어링을 이용한 소형 풍력 발전 시스템의 발전 성능과 비교하여 그 우수성을 증명하였다. 최대 풍속 5.5m/s에서 600rpm으로 축이 회전하여 10V 전압의 출력을 확인하였으며, 기계적 베어링을 사용한 경우 대비 대략 최대 2.5배 많은 전압이 출력되는 것을 확인하였다. 마그네틱 베어링은 소형 풍력 발전 시스템에서 마찰에 의한 에너지 손실을 최소화시켜 높은 발전 효율을 구현할 수 있을 것으로 기대되며, 뿐만 아니라 다양한 기계 시스템에 적용되어 마찰에 의한 에너지 손실을 최소화할 것으로 기대된다.

참고문헌 (Reference)

1 서윤호 ; 김상렬 ; 김봉기 ; 마평식, "변화 하중 조건에서의 수명 예측을 위한 풍력발전기 베어링 상태지수" 한국풍력에너지학회 10 (10): 22-30, 2019

2 이유석 ; 김재용, "그린에너지 활용을 위한 소형풍력발전기의 효율 특성" 한국공업화학회 26 (26): 489-494, 2015

3 "What is a Small Wind Turbine?"

4 "Small Wind World Report"

5 "Magnetic Calculator"

6 Samanta, P., "Magnetic Bearing Configurations: Theoretical and Experimental Studies" 44 (44): 292-300, 2008

7 "Launching to Commercialization of World-Best Magnetic Bearing"

8 Maschinen Markt Korea, "Interviews by CEOs of SKF and Schaeffler"

9 Yu, Y., "Basic Characteristics and Design of a Novel Hybrid Magnetic Bearing for Wind Turbines" 9 (9): 905-, 2016

10 Yim, Y. H., "A Study on the Characteristics of Rolling Friction for the Rolling Bearing" Jeonbuk National University 29-38, 1995