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Home > Issues > Volume24 (2014) > No.5(pp135-164)

평행방향/할박 자화 영구자석을 갖는 마그네틱 기어의 설계변수에 따른 토크특성 해석 및 비교

한국자기학회지, Volume 24, Number 5, 31 Oct 2014, Pages 152-159
홍상아 (충남대학교 전기공학과), 최장영 * (충남대학교 전기공학과)
Abstract

마그네틱 기어는 두 개 이상의 분리된 장치들 사이에서 기계적인 접촉 없이 토크를 전송한다. 특히, 희토류계 영구자석을 사용한 마그네틱 기어는 고 출력으로 인해 다양한 산업에 적용된다. 따라서 마그네틱 기어는 일반적인 기어를 대체할 수 있다. 본 논문에서는 이차원 유한요소해석을 이용해 평행방향과 할박 자화 마그네틱 기어의 기어비를 선정하고, 내측과 외측 영구자석 두께, 철심 각도, 할박 세그먼트 개수, 내측과 외측 영구자석 자화 패턴과 같은 설계 변수에 따라 토크 해석을 수행하였다. 해석 결과,
개선된 설계변수를 갖는 모델이 초기 설계 모델과 비교해 더 높은 토크를 가짐을 확인하였다.

Magnetic gear can transmit torque without any mechanical contact among rotational parts in rotating mechanical systems. Especially, magnetic gear using rare-earth PMs can be used in variety of industry application because of their great power efficiency. Thus, recent trend shows that magnetic gear can be replaced with common mechanical gear. This paper deals with comparison and torque analysis for magnetic gears with parallel and Halbach magnetization according to various design parameters. Using a two dimensional (2D) finite element (FE) analysis, suitable gear ratio is selected. We performed analysis for magnetically connected inner and outer torque with respect to various design parameters including thickness of inner and outer PM, steel pole angle, segments of Halbach array and magnetization pattern of inner and outer PMs. Finally, we can obtain improved design model having parallel and Halbach magnetization with larger torque, compared with an initial design model.

 

Keywords: 마그네틱 기어; 평행방향; 할박 자화; 이차원 유한요소해석; magnetic gear; parallel; Halbach; two dimensional finite element analysis
DOI: http://dx.doi.org/10.4283/JKMS.2014.24.5.152