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문제 정의
- 본 연구에서는 도전율이 높은 물질로 동을 선택하였고 투자율이 높은 물질로 니켈-철 합금인 퍼멀로이를 선택하여 이것들의 차폐특성을 검토하였다. 차폐형상은 직육면체 형의 것으로 하였으며 자계발생원은 단상과 3상의 60Hz 교류 선전류원으로 하였다.
제안 방법
- (1) 차폐재로 퍼멀로이, 동을 적용하고 형상은 직육면체로 하여 자기차폐 효과를 분석하였다, 자기 발생 전원으로는 단상과 3상올 이용하였으며 3상의 경우는 수평 배열을 하였다.
- 도전율이 있고 비투자율이 38000이거나 1000인 퍼멀로이의 전원선이 short type인 경우와 long type인 경우를 비교한 것이다. 그림 5에서 알 수 있듯이 long tyme비투자율이 1000인 경우가 비투자율 38000인 경우보다도 차폐 효과가 약간 높았으나 대체로 차폐효과는 크지 못했 匸}.
- 인가전류는 차폐재가 없을 때 차폐재로부터 10cm 거리에서 100mG와 l,OOOmG가 발생하도록 전류값을 조정하였다. 인가된 전류값은 표 2에 기술하였다.
- 계산 시에 선로의 길이가 차폐재의 길이와 같도록 한 것을 짧은 선로(short type)라 하였고, 차폐재의 길이에 3배 정도 길게 한 것을 긴 선로(long typm)라고 하였다. 즉, 선로를 부분적으로 차폐한 경우와 선로의 길이만큼 차폐한 경우로 나누어 계산하였다.
- 4mm로 하였다. 차폐 효과는 차폐재의 표면에서부터 1cm 간격으로 최대 L5m의 거리까지 계산하였다. 공급전원의 위치는 단상 선로일 경우 차폐재의 정중앙에 놓여있으며, 3상 선로는 그림 2와 같은 수평배열의 형태로 배치하였다.
- 차폐재료 조건으로 퍼멀로이 PC Typee 비투자율 1000, 8000, 38000의 세 가지로 저항율은 모두 60g2 cm (도전율은 0.0166666 X 로 하였으며 가상의 조건으로 비투자율 1000, 비저항은 무한대인 조건의 퍼멀로이 타입을 검토하였다. 또한 동은 비투자율 1, 비저항은 1.
- 퍼멀로이를 차폐재로 사용하였을 경우 재료의 특성을 표 1과 같이 변화시켜 계산하였고, 동은 비투자율 1, 비저항은 1.7241μΩ-cm(도전율은 0.58004 X ltes/m)로 하였다.
데이터처리
- (2) 계산방법으로는 일반 3차원 경계요소법의 상용 프로그램인 Faraday 3D를 사용하여 자속밀도와 유도 와전류 밀도를 계산하였다.
이론/모형
- 실제의 형상 그대로 3차원으로 계산하기 위해 경계 요소범상용 패키지인 Faraday 3D를 사용하였다. 차폐의 정도는 다음의 차폐계수를 이용하여 표현하였다.
- 이상의 방정식은 형상이 간단한 경우는 해석적으로 풀 수 있으나 복잡한 경우는 수치적으로 품 수밖에 없다 따라서 본 연구에서는 경계 요소법을 이용하였다. 실제의 형상 그대로 3차원으로 계산하기 위해 경계 요소범상용 패키지인 Faraday 3D를 사용하였다.
성능/효과
- (3) 자기차폐 특성은 극단적으로 투자율이 높은 자성재료와 도전율이 높은 도전재료로 구분할 수 있다. 즉 투자율이 높은 자성재료는 자기저항을 변화시켜 차폐체로 자속이 집중하게 하여 다른 부분의 자속밀도를 낮추는 방법을 이용한 것이고 도전율이 높은 도전재료는 유도 와전류를 이용하여 자계를 저감하는 방법이다.
- 동은 단상 lOOmG 아iort type 과 같이 전 범위에서 안정된 차폐특성을 보이고 비투자율이 1000이고 도전율이 0 S/m인 가상의 물체는 특정 위치에서만 차폐특성이 매우 높았다. 그러나 도전율이 0.0166666 X 이고 비투자율이 38000인 퍼멀로이는 lOOmG와 유사하게 거의 차폐를 못하고 비투자율이 1000인 퍼멀로이는 오히려 자계가 증가하는 마이너스 차폐 효과가 커짐을 보였다.
- 그림 3과 같이 비투자율이 1이고 도전율이 0.58001 X l(/S/m인 동은 와전류 유도에 의해 전 범위에서 안정된 차폐 특성을 보이고 비투자율이 1000이고 도전율이 0 S/m인 가상의 물체는 자기저항이 낮은 특성을 이용한 차폐 회로를 만들어 특정위치에서만 차폐특성이 매우 높았다. 도전율이 0.
- 도전율이 있고 비투자율이 1000이거나 8000인 퍼멀로이 경우에 long typee 100mG와 유사한 패턴을 보였으나 아iort typm의 경우는 100mG와 완전히 반대가 되어 비투자율이 8000인 경우가 차폐재 부근에서 차폐 효과가 매우 높고 비투자율이 1000인 경우는 거의 차폐 효과를 보이지 않았다.
- 있다. 도전율이 있고 비투자율이 1000인 퍼멀로이 경우에 아】ort typee 차폐재 부근에서는 높은 차폐 효과를 보이나 거리가 증가함에 따라 마이너스 효과를 보였다. 그림 10은 3상의 차폐재로부터 100mm 거리에서 lOOOmG가 발생되도록 전류값을 조정한 short type과 long type의 차폐효과를 비교한 것이다.
- 보여주고 있다. 동은 단상 lOOmG 아iort type 과 같이 전 범위에서 안정된 차폐특성을 보이고 비투자율이 1000이고 도전율이 0 S/m인 가상의 물체는 특정 위치에서만 차폐특성이 매우 높았다. 그러나 도전율이 0.
- 그림 5에서 알 수 있듯이 long tyme비투자율이 1000인 경우가 비투자율 38000인 경우보다도 차폐 효과가 약간 높았으나 대체로 차폐효과는 크지 못했 匸}. 아H)rt type의 경우는 비투자율 38000인 경우는 거의 차폐 효과가 없었으며 오히려 비투자율 1000인 경우는 마이너스 효과를 보였다.
후속연구
- (4) 차폐특성을 높이는 방법으로는 상황에 따라 자성재료 특성과 도전재료 특성을 복합적으로 적용하는 다 매질 재료를 검토하는 것이 좋을 것으로 사료된다.
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