초록 ▼

1. 연구개발의 목적 및 중요성 -근래에 와서 NC용 써어보 모우터, VTR의 헤드드럼 모우터, 컴퓨터의 하드디스크 드라이버, CD의 헤드드라이버, 자동차용 전동기 등에서 전동기의 성능 고도화, 체적의 소형화 등의 목적으로 영구자석의 이용이 급증하고 있으며 이와같은 추세는 점차 더욱가속화 되고있는 실정이다. 이와같은 시스템에 사용되는 영구자석은 페라이트, 사마리움 코발트, 네오디미움 등이 있는데 정밀도를 크게 요하지않는 경우에는 외국에서 성형된 자석을 수입하여 국내에서 착자하여 사용하고 있다. 그런데 국내에는 착자기술이 발

1. 연구개발의 목적 및 중요성 -근래에 와서 NC용 써어보 모우터, VTR의 헤드드럼 모우터, 컴퓨터의 하드디스크 드라이버, CD의 헤드드라이버, 자동차용 전동기 등에서 전동기의 성능 고도화, 체적의 소형화 등의 목적으로 영구자석의 이용이 급증하고 있으며 이와같은 추세는 점차 더욱가속화 되고있는 실정이다. 이와같은 시스템에 사용되는 영구자석은 페라이트, 사마리움 코발트, 네오디미움 등이 있는데 정밀도를 크게 요하지않는 경우에는 외국에서 성형된 자석을 수입하여 국내에서 착자하여 사용하고 있다. 그런데 국내에는 착자기술이 발달되지 못하였기 때문에 외국에서 성형된 자석을 수입할 때 착자기도 함께 수입하고 있는 실정이다. 따라서 이와같은 고정밀도 영구자석 착자기술의 자립없이는 최첨단의 영구자석 전기기기 개발이 어렵기 때문에 이에 대한 국산화 기술개발이 절실이 요구되고 있다. 영구자석을 착자하는데 있어 기본이 되는 기술은 착자요오크의 자극형상 설계기술과 착자회로의 전류해석 기술이다. 전자는 원하는 영구자석 분포를 얻기위한 착자자극의 형상을 설계하는 것이고, 후자는 원하는 착자전류와 그 착자전류를 흘려 주기위한 콘젠서 용량, 충전전압 또는 착자 코일의 회수를 결정하기 위한 해석기술이다. 본 연구의 1차년도에는 착자자극의 형상을 석계하는 알고리즘 및 착자회로가 주어 졌을때 착자전류를 구할 수 있는 알고리즘 개발과 이를 컴퓨터 프로그램화 하는 연구를 다루었으며, 금번 2차년도에는 실험을 통하여 1차년도에 개발한 알고리즘의 유용성을 판별하고 부족한 부분을 보완하는데 그 목적이 있다. 2. 연구개발의 내용 및 범위 - 본 연구의 1차년도에 연구개발된 착자회로해석 알고리즘의 유효성을 입증하기 위하여 착자전원과 착자요오크를 제작하여 착자시험을 하였다. 즉 착자전류, 착자자속밀도, 자화분포등을 실측하고 이것을 컴퓨터로 시뮬레이션 한 결과와 비교 검토하여 1차년도에 연구개발된 착자회로해석 알고리즘을 보완한다. 그리고 이 보완된 컴퓨터프로그램을 이용하여 적정 착자전류를 찾는 방법을 제시하고 이를 얻기위한 착자전원의 정전용량 또는 충전전압을 결정하는 방법을 다룬다. 3. 연구개발결과 - 등방성 및 이방성자석 모두를 다룰 수 있도록 이방성 자기회로 해석기법을 도입하여 착자회로 해석 컴퓨터 프로그램을 개발하였는데, 이방성은 자화용이축과 자화곤란축으로 모델링하였다. 착자된 자석에 의하여 발생되는 자장 분포를 보다 정확하게 계산할 수 있도록 자석을 Preisach 모델로 모델링 하였고 이를 컴퓨터 프로그램화하였다. 페라이트 자석에 대한 착자시험을 수행하였는데 착자전류와 착자된 자석에 의한 공기중의 자장분포에 대한 실험치와 시뮬레이션 결과가 잘 일치하였다. 따라서 본 연구에서 개발된 컴퓨터 프로그램은 실제 문제를 다루는 데 있어서 매우 유효하게 사용될 수 있다고 판단된다. 이 컴퓨터 프로그램을 이용하여 적정 착자전류를 판단하는 방법을 제시하였다. 다극착자에 있어서는 착자전류의 크기가 자화분포에 매우 큰 영향을 미치므로, 적정 착자전류에의한 착자가 필수적임을 보여주었다.

Abstract ▼

I.Recently, permanent magnets have been used increasingly in servo motors for NC machine, head-driver of VIR and CD, hard disk driver of computer and motors in automobile to enhance the efficiency and reduce the weight and the volume. These tendency is expected to be accelerated. The permanent

I.Recently, permanent magnets have been used increasingly in servo motors for NC machine, head-driver of VIR and CD, hard disk driver of computer and motors in automobile to enhance the efficiency and reduce the weight and the volume. These tendency is expected to be accelerated. The permanent magnets for the low-precision purpose can be formed and magnetized domestically. Howeyer, for high-precision purpose magnets, since only the magnetizing technique is available in korea, the forming technique has been relied on foreign countries. Furthermore, the magnetizers are also imported from foreign countries because magnetizing techniques in korea is very low level compared with the advanced countries. RegardJess of magnetizing techniques, for high-precision purpose permanent magnet, it would be impossible to develop advanced permanent magnet electric machines. So, the necessity to begin home production is urgently required. The basic techniques for magnetizing the magnets are the shape design of magnetizing yoke and the current analysis of magnetizing circuit. The former is to design the shape of magnetizing yoke to obtain the desired distribution of magnetization and the latter is the current analysis of magnetizing circuit for determining the capacitance of capacitor, charging voltage and the number of coil turns to get the well-fitted magnetizing current. The algorithms to design the shape of rnagnetizing yolce and to compute the magnetizing current for the given magnetizing circuit was developed and programmed during the first year of this poject. The objective of this research, the second year of the project, is to certificate the usefulness of the developed algorithms through the experiments. II.Scope and contents of project A power suppy and the yoke of the magnetizer are manufactured, and the experiments with them are carried out to ascertain the algorithms developed in the first year. The magnetizing current, magnetic flux density and distribution of magnetizatoin are measured and compared with the results of computer simulation, through which the magnetizing curcuit analysis algorithm is improved. Using this improved algorithm, the method for determining the proper magnetizing current is Fesented and methods to determine the capacitance and charging voltage of the power supply which can give the proper magnetizing current is also presented. II.Results An anisotropic magnetic circuit analysis program is developed, which can analyse anistropic magnetic circuit as well as isotropic one. The anistropy is modeled in t vo axis model such as easy and hard axis of magnetization. Preisach model is used to model magnets, which can exactly model minor loops as well as major loops of magnetizing curve. A magnetic field computation program is developed using the above algorithm to compute magnetic fields near the magnets. Ferrite magnets are tested. The magnetizing currents and magnetic fields obtained by e~cperiments and computer simulations show good aFeements. It can be concluded that the validity of the theory and CAD systems developed in this project is assured. Proper magnetizing currents, capacitance and charging voltage of magnetizing power supply can be determined using developed CAD system. A case study for muldpole magnedzer shows the distribudon of magnedzadon in muldpole magnet depends on much the amplitude of magnedzadon current.

목차 Contents

• 제 1 장 서론...11
• 제 2 장 영구자석의 이방성 모델링...13
• 2.1 자기에너지...13
• 2.2 유한요소근자...14
• 2.3 비선형 해석...17
• 2.4 이방성 영구자석...20
• 2.5 알고리즘 컴퓨터프로그램...22
• 제 3 장 영구자석의 Preisach 모델링...25
• 3.1 Preisach 모델...25
• 3.2 유한요소 정식화...32
• 3.3 알고리즘 및 컴퓨터 프로그램...34
• 제 4 장 착자실험...36
• 4.1 착자전원 제작...36
• 4.2 슬랩자석 시험...36
• 4.3 링자석 시험...46
• 제 5 장 착자기 파라미터 결정...55
• 5.1 착자저류 및 착자자속 밀도...55
• 5.2 정전용량 및 충전전압...56
• 5.3 다극착지시 착자전류...57
• 제 6 장 결 론...70
• 참고문헌...72