초록 ▼

본 연구는 핵심 기계 요소부품인 기어를 비접촉식 동력 전달이 가능한 마그네틱 기어로 변환하기 위하여 전기 및 기계분야가 통합된 해석, 설계, 제작 및 평가 기술을 개발하는데 선도적인 연구를 수행할 것을 목표로 한다. 세부적으로는 비접촉 동력전달 메커니즘 규명에 의한 고출력 마그네틱 기어기술개발, 동적성능 향상을 통한 저진동 저소음 마그네틱 기어기술개발, 그리고 시제품 제작을 위한 system integration 및 성능평가 분석으로 구성되어 있다. 각 주제별 주요 연구내용은 다음과 같다.

(1)동력전달 메커니즘 분석

본 연구는 핵심 기계 요소부품인 기어를 비접촉식 동력 전달이 가능한 마그네틱 기어로 변환하기 위하여 전기 및 기계분야가 통합된 해석, 설계, 제작 및 평가 기술을 개발하는데 선도적인 연구를 수행할 것을 목표로 한다. 세부적으로는 비접촉 동력전달 메커니즘 규명에 의한 고출력 마그네틱 기어기술개발, 동적성능 향상을 통한 저진동 저소음 마그네틱 기어기술개발, 그리고 시제품 제작을 위한 system integration 및 성능평가 분석으로 구성되어 있다. 각 주제별 주요 연구내용은 다음과 같다.

(1)동력전달 메커니즘 분석 및 자기에너지 최적화
● 공간고조파법(Space harmonic analysis)에 기반한 공극자속밀도 해석적 모델 개발(표면부착형 영구자석 모델, 외측 회전자 자속 집중형 모델)
● 3차원 유한요소해석에 의해 해석적 방법의 타당성 검증
● 토크 리플저감 및 전달토크 향상을 위한 최적설계
● 표면부착형모델 최적 설계 (토크밀도 104kN.m/m³)
● 외측회전자 자속 집중형 모델 제안 : 토크 전달률 12% 증가(115.7kN.m/m³)
● 외측회전자 자속 집중형 및 고정부 영구자석 삽입 모델 제안 : 토크 전달률 34% 증가 (139.3kN.m/m³)

(2)회전체 구조 설계 및 동적 성능 최적화
● 비틀림 토크 발생에 따른 고정부 및 회전자 strain energy 분석
● Modal analysis를 통한 시제품 제작 모델 고유진동수 및 고유모드 분석
● Vernier Motor 자기적 특성 해석을 통한 마그네틱 기어 형상 개발 및 기계적 구조개선 연구
● 고정부 skew 및 overhang에 따른 3차원 특성 해석을 통해 최적 설계 치수 선정

(3)System integration 및 성능 평가 분석
● 마그네틱 기어 성능평가를 위한 다이나모시스템 구축 및 Labview를 활용한 제어모듈 구성
● 1차 및 2차 시제품 설계 및 제작 (기어비 5.5, 표면부착형 모델, 자속집중형 모델)
● Pull out torque 및 구동토크 특성 실험 및 분석(부하변화, 입력속도변화)
● 무부하 손실 및 부하손실 실험 및 분석 (부하변화, 입력속도변화)