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문제 정의
- 플라이휠 에너지 저장장치는 회전 운동의 형태로 에너지를 저장하기 때문에 회전할 때의 마찰력이 효율을 결정할 때 많은 영향을 끼칠 수 있기 때문이다. 따라서 본 논문에서는 이러한 마찰력을 최소로 줄이기 위해 영구자석을 이용한 수동형 자기베어링을 채택하여 비접촉식으로 플라이휠이 회전할 수 있도록 하였다. 이런 수동형 자기베어링을 설계할 때는 적절한 강성을 내기 위하여 자석의 종류와 크기, 배열 등을 고려해야 하는데, 일반적으로는 자기베어링의 강성을 계산하기 위한 방법으로 유한 요소 해석법(finite element method, FEM)[1]이나 맥스웰 방정식을 기초로 한 해석적 방법[2]이 사용되었다.
- 본 논문에서는 소형 시스템에 적합한 초소형 플라이휠 에너지 저장장치의 설계에 대해서 언급하였다. 이것을 작동 시키기 위해서 toroidally-wound BLDC 모터를 채택하였고 영구자석을 이용한 수동형 자기베어링을 회전체의 위와 아래에 장착하여 반경 방향의 안정성을 얻도록 하였다.
- 굵은 실선은 15mWh, 가는 실선은 10mWh, 점선은 5mWh 를 저장하게 될 때의 회전 속도와 관성 모멘트에 대한 그래프이다. 본 연구에서는 이러한 형상의 초소형 플라이휠 에너지 저장장치가 가는 실선으로 그려진 10mWh 의 저장 용량을 가지는 것을 목표로 하고 있다.
가설 설정
- 1. The concept of micro flywheel energy storage system.
- 5 이다. 원래의 시스템은 r-z 좌표계를 써야 하지만 여기에서는 2-D 로 해석하기 위해 x-y 좌표계를 썼고, 환형의 영구자석의 등가 전류판을 z 축 방향으로 길게 폈다고 가정하였다. 이것을 이용하여 설계에 필요한 축 방향 강성을 구할 수 있는데 그 식은 아래와 같다.
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