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문제 정의
- 본 논문에서는 영구자석을 이용한 새로운 회전형 MR 브레이크를 제안하고, 해석 및 설계를 하였다. 자석의 크기, 스테이터의 재질에 따라 4가지 종류의 MR 브레이크를 설계하였고, 전자기 해석과 토크 계산을 통해 각 시스템에 대한 해석 및 비교, 검토를 수행하였다.
- 기존의 회전형 MR 브레이크는 코일에 흐르는 전류를 이용하여 MR 유체 주위에 자기장을 형성 하여 작동시키는 방식이다[2]. 본 연구에서는 영구자석을 이용한 새로운 방식의 회전형 MR 브레이크를 제안하고 해석 및 설계를 수행하였다.
- 이 절에서는 영구자석을 이용한 회전형 MR 브레이크의 작동원리 및 구성에 대해 소개한다.
- 제안된 시스템이 적절하게 동작되기 위해서는 region 1영역에서는 토크가 거의 발생하지 않고, region 2에서 최대의 토크가 발생하여야 한다. 하지만, 위에서 살펴본 바와 같이, case 1과 case 2 모두 region 1에서의 토크가 각각 0.1Nm, 0.3Nm 정도로 나오므로, 이를 감소시키는 방안이 필요하며, 다음 절에서 이를 위한 방안에 대해 연구해 보았다.
가설 설정
- MR 브레이크의 유한요소 해석을 위하여, Fig. 4와 같이 2D 모델로 가정하였다. 회전형 MR 브레이크는 원통형이므로 원통형 모델을 하여야 하나, 자석은 직육면체이므로 직교 좌표계로 모델링하여야 한다.
- 회전형 MR 브레이크는 원통형이므로 원통형 모델을 하여야 하나, 자석은 직육면체이므로 직교 좌표계로 모델링하여야 한다. 본 연구에서는 자석의 하나의 크기는 전체 브레이크에 비해 훨씬 작으므로, 자석과 케이스 간의 전자기장 분포해석을 위해 직각 좌표계의 2D 모델로 가정하여 전자기장 해석을 수행하였다.
- 4는 회전형 MR 브레이크의 1/2 2D모델을 보여주고 있다. 자석의 초기위치는 중심선에서 반경방향으로 5mm 떨어져 있다고 가정하였으며, 초기위치에서 반경방향 변위(dr)에 따른 전자기장 해석을 수행하였다.
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