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Presentation Transcript

  1. Brushless PM Chapter 2: Magnet Modeling

  2. 2.2 Magnetic Materials (1) 투자율 (permeability) - 자성체의 투자율이 선형일 때 * 무차원 상대 투자율 자성체의 투자율 ( 자유공간의 투자율 ) - 자성체의 투자율이 비선형일 때 B-H curve, Hysteresis loop, core loss

  3. 2.2 Magnetic Materials (2) 강자성 물질 - Hysteresis loop ( 강자성 물질에 사인파 형태의 자계를 가할 때 )

  4. 2.2 Magnetic Materials (2) 강자성 물질 - 상대 미분 투자율: B-H 곡선상의 한점에서의 기울기 매우 높은 자계에서는 는 1에 접근하며, 이 때 물질은 강포화 상태에 있다고 표현한다. - 상대 크기 투자율: 곡선의 한 점에서의 H에 대한 B의 비

  5. 2.2 Magnetic Materials (3) Core loss - 강자성체에 시간에 따라 변하는 자계를 가할 때 Core loss= hysteresis loss + eddy current loss

  6. 2.2 Magnetic Materials (3) Core loss - Hysteresis loss Hysteresis loop를 왔다 갔다 할 때 생기는 에너지 손실 * Hysteresis power loss : 재질종류와 치수에의존하는 상수 : 가진 주파수 n : 재질에 의존하는 값 ( 일반적으로 1.5~2.5 ) B : 재질의 자속밀도

  7. 2.2 Magnetic Materials (3) Core loss - eddy current loss 강자성체 내에 유도되는 eddy current 가 원인 재질의 저항 때문에 에너지가 손실이 발생 ( loss ) * eddy current power loss : 재질에의존하는 상수 : 재질의 두께 - 저주파수영역: Hysteresis loss가 주손실 고주파수영역: eddy current loss가 주손실

  8. 2.2 Magnetic Materials (3) Core loss • - eddy current loss를 줄이기 위한 방법 • >> 자성체의 저항을 높임 • 재질에 약간의 실리콘을 넣어줌 • 여러 개의 얇은 재질을 절연체로 코팅한 후 적층 • 분말자성체 사용

  9. 2.2 Magnetic Materials - 적층된 강자성체

  10. 2.2 Magnetic Materials (4) Permanent Magnets - 영구자석 재질의 종류 Alnico, ferrite, samarium-cobalt, neodymium-iron-boron(NdFeB), Bonded and sintered forms등 - 영구자석의 자기적 특징 Large Hysteresis loop 를 갖는다

  11. 2.2 Magnetic Materials (4) Permanent Magnets - 영구자석의 Hysteresis loop 감자곡선 : remanence ( 잔류자속밀도 ) : coercivity ( 보자력 )

  12. 2.2 Magnetic Materials (4) Permanent Magnets - Remanence, coercivity의 개념도

  13. 2.2 Magnetic Materials (4) Permanent Magnets - 감자곡선에서의 온도의 영향 : 상대 감자 투자율 ( 감자곡선의직선부의 기울기의 절대치 ) : 투자도 계수 ( 동작점과 원점을 이은 선의 기울기의 절대치 )

  14. 2.2 Magnetic Materials (4) Permanent Magnets - Remanence에 미치는 온도의 영향 : 가역적 온도 상수 - Knee의 영역에서 운전은 비가역적인 감자가 될 수 있고, 성능이 떨어지게 된다. >> 를 충분히 크게 해야 한다. - 최대에너지적 : 감자곡선에서의 B*H의 최대치 자석의 성능을 측정할 수 있는 척도 단위는 Gauss-Oersteds, ( = 1 일때 )

  15. 2.2 Magnetic Materials (5) Permanent Magnet의 자기회로 모델 - 직사각형 영구자석의 자기회로 모델

  16. 2.2 Magnetic Materials (5) Permanent Magnet의 자기회로 모델 - 직사각형 영구자석의 자기회로 모델 * 자석의 자속밀도 * 자석을 지나는 자속 Where, (고정 자속원) (자석의 투자도)

  17. 2.2 Magnetic Materials (5) Permanent Magnet의 자기회로 모델 - 원호형 영구자석의 자기회로 모델

  18. 2.2 Magnetic Materials - 원호형 영구자석의 자기회로 모델 : 조각의 릴럭턴스 : 자석전체의 릴럭턴스 : `자석의 투자도 ( 릴럭턴스의 역수) ( 일 경우 ) << : 자속원 ( 반경 의 표면에서 움직이는 잔류자기 )

  19. 2.3 예제 가정: 자성체의 릴럭턴스는 무시

  20. 2.3 예제 : 자석에서 나오는 자속 = 공극을 가로지는 자속 : 자석과 공극의 자속밀도의 관계 ( 가 커지면, 공극에서의 자속밀도가 증가 ) : 자속밀집인자 : 자석의 자속 (from 자속분배) : 공극의 투자도가 이라면

  21. 2.3 예제 : 자기회로의 MMF : 동작점을 정의하는 투자도 계수 Where, , : 위의 투자도 계수 식에 분자와 분모에 를 곱한 식 - 자석의 안정한 동작을 위해 > 1 이도록 자석과 공극을 설계

  22. 2.4 Summary 1. 강자성 재질과 영구자석 재질의 자기적 특성에 관한 설명 ( B-H curve, Hysteresis loop, core loss ) 2. 영구자석의 자기회로 모델 소개 ( 직사각형, 원호형 )