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문제 정의
- 본 논문에서는 전자기 해석방법 중 공간고조파법을 이용하여, 자기 스퍼 기어를 해석하고자 한다. 이러한 이론은 식 (1)의 선형적인 2사분면 위의 특성을 갖는 자석을 이용하는 스퍼 기어에 적용 된다[8].
가설 설정
- 실제 자기 스퍼 기어의 동작은 1차 측의 기어가 회전할 때 자기적인 결합을 통해 토크를 전달 받은 2차 측의 기어가 1차 측 기어 회전방향의 반대방향으로 회전하게 된다. 그러나 1차 측 기어와 2차 측 기어의 회전은 상대적인 것이므로 간편한 해석을 위해 1차 측의 소스 기어는 정지상태로 2차 측의 부하 기어는 회전하는 상태로 가정한다. 먼저, 1차 측의 소스 기어의 자계 해석을 위해 그림 3처럼 자기 스퍼 기어를 간단히 도식화 할 수 있다.
- 두 번째, 좌표변환을 이용하여 앞에서 얻어진 1차 측의 좌표계를 갖는 외부자계를 2차 측의 좌표계로 좌표변환 한다. 마지막으로 2차 측의 부하 기어의 영구자석과 철심을 등가전류밀도로 치환하여 주고, 이러한 전류밀도는 2차 측의 좌표계를 갖는 외부자계의 영향 안에 있다고 가정하여 자기 스퍼 기어의 토크를 해석을 하였다. 본 논문에서 해석적 방법을 통해 얻어진 자기 스퍼 기어의 자속밀도 분포와 토크해석 결과는 유한요소해석 결과와 비교하였을 때 잘 일치하는 것을 확인할 수 있었다.
- 철심영역의 투자율은 ∞, 영구자석과 공극의 투자 율은 같다고 가정하였다.
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