A Magnetostrictive Force and Vibration Mode Analysis of 3 kW BLDC Motor by a Magneto-Mechanical Coupling Formulation

신판석,정희준 대한전기학회 2011 Journal of Electrical Engineering & Technology Vol.6 No.1

This paper proposes a method to calculate magnetostrictive forces, displacement, and vibration modes of a large-scale Brushless DC(BLDC) motor by using a magneto-mechanically strong coupling formulation. The force is calculated using the energy method with magnetostrictive stress tensor. The mechanical vibration modes are also analyzed by using the principle of Hamilton and the calculated magneto-elastic forces acting on the surfaces of the stator. To verify the algorithm, 3 MW BLDC motor is simulated, and the forces, displacements, and vibration modes are calculated. The result shows that the mechanically stressed core has more deformation or displacements than those of the normal condition

중성선 영상고조파 저감용 특수 Reactor 최적설계 연구

신판석,정교범,김한들,김철,Shin, Pan-Seok,Chung, Gyo-Bum,Kim, Han-Deul,Kim, Cheol 한국조명전기설비학회 2006 조명·전기설비학회논문지 Vol.20 No.5

관례의 전력계통에서는 스위칭 컨트롤러, 반도체 전력변환 설비, 사무 자동화 기기, PC 등으로 인하여 중성선에 많은 양의 영상 고조파가 발생하게 된다. 이러한 중성선 영상 고조파 전류를 줄이기 위하여 리액터의 일종인 NHER (Neutral-line Harmonics Eliminating Reactor)를 설계하고 해석하는 연구를 수행하였다. C++프로그램을 활용하여 NHER의 설계프로그램을 개발하였고, 설계프로그램을 확인하기 위해 380/220[V], 200[A]의 모델을 적용하여 설계 및 해석하였다. 최적화 설계 결과 철손이 26[%] 저감되었고, 특히 9 고조파는 다른 고조파에 비하여 크게 감소하였다. NHER을 설계할 때에는 실제 적용되는 부하의 영상고조파나 효율 등을 고려하면 더 좋은 결과가 나올 것이다. In the modem power distribution systems, there are lots of zero-phase current harmonics in the neutral power line due to much usages of the controlled switching devices, various semiconductor power converting systems, OA(Office Automation) equipments, PC etc. In order to minimize the current harmonics a zero-phase neutral line current eliminating reactor (NHER) is designed and analyzed its performance using the finite element program. For the design of NHER a program is developed using C++ program. To verify the program a case model(380/220[V], 200[A]) is designed and analyzed by the developed program. As the results of the optimal design, the core loss is reduced by 26[%] with eliminating of the current harmonics. Especially the ninth harmonics is much reduced as compared with the others. When the design of NHER is adapted to the load of the power system, the eliminating effect and efficiency of the device will be much better

무한공간 전자장 해석을 위한 유한 및 경계요소합성법

신판석 대한전기학회 1990 전기의 세계 Vol.39 No.3

초소형 원판형 진동모터 설계 및 해석

申判錫 홍익대학교 산업기술연구소 2003 産業技術 Vol.13 No.-

A flat-type vibration DC motor is designed by using an analytical method and analyzed its performance by FEM program. The flat-type vibration motor is widely used for the mobile phone because of its compactness and simplicity. The radius of the proposed design motor is 11 mm and its thickness is 2.5 mm. The main specifications of the motor are 4-pole, 3-phase, 3 V-dc, 12000 rpm, 45 mA. By using a 3-dimensional FEM program, the vibration motor is estimated for reviewing the parameters and performance to verify the design values. The proposed design motor(11 mm type) has a reasonably good performance compared with those of 12-mm type motor. Further works seem to be necessary to verify the design program and the estimation method by applying to the several cases of the DC vibration motors.

고조파 저감용 특수 변압기의 설계 및 해석 연구

申判錫 弘益大學校 産業技術硏究所 2004 産業技術 Vol.14 No.-

AIn order to minimize current harmonics, a zero-phase neutral line current eliminating reactor (NHER) is designed and analyzed its performance using the finite element program. For the design of NHER, a program is developed using C++ language. To verify the program a case model(380/220V, 200A) is designed and analyzed by the developed program. The performance is also reviewed by the FEM program, FLUX2D. For the optimal design of NHER, several algorithms are suggested in the program to minimize the leakage inductance, the core and coil losses. As the results of the optimal design, the core loss is reduced by 26 % with eliminating of the current harmonics. Especially the ninth harmonics is much reduced as compared with the others. When the design of NHER is adapted to the load of the power system, the eliminating effect and efficiency of the device will be much better

진화전략기법과 유한요소법을 이용한 정밀제어용 소형모터의 최적 설계 프로그램 개발

신판석 IEEE 2003 IEEE Trans on Magnetics Vol.39 No.-

유한요소법을 이용한 Universal Motor의 최적 설계 연구

申判錫 홍익대학교 산업기술연구소 1998 産業技術 Vol.8 No.-

This paper proposed an optimized universal motor for improving its performance and cost using FEM program. To do this various design parameters are set such as airgap length, shape of stator and pole shoe, rotor slot, rotor shaft diameter, stator yoke shape, balancing method, etc. Flux2d program, which is a commertial packge for electromagnetic field analysis, is used to calculate the performance of the universal motor. The various parameters are useful to find an optimum shape of the universal motor. The simulation result has brought an optimized shape of the universal motor and its performance is much better compared with those of the initial model. The final optimized model showed that the weight of the core is reduced by 11 [%] and the efficiency is improved by 5.0 [%]. The FEM analysing method would be a good application tool to improve various types of motors and other actuators.

비정질 코아 변압기의 설계 및 해석 기술

신판석 대한전기학회 1995 전기의 세계 Vol.44 No.3

비정질 core의 Butt-lap-step joint model의 자계를 유한요소법을 이용하여 해석한 결과, step당 리본 수의 변화, 설계자속밀도의 변화, 코아 연결부의 형상 변화에 따른 특성을 분석하면 다음과 같이 요약할 수 있다. (1) Step당 리본 수의 변화에 따른 영향에서 리본수가 작을수록 코아 전체의 flux density의 편차가 작으며 최대값 역시 낮으므로 유리하다. (2) 설계자속밀도의 변화에 따른 코아 부위의 자속 변화는 인가하는 설계자속밀도의 값이 높을수록 균일한 자장 분포를 얻을 수 있다. (3) 코아의 적층 방법의 변화에서는 Butt-Lap-Step방식이 가장 유리한 결과를 얻을 수 있었지만 코아 곡률부의 형상 변화가 중요한 요소로 작용한다. (4) 최적 step수, ribbon/group 수, airgap 길이 등은 전체 model의 특성, 손실, 제작성 등을 고려하여 결정하는 것이 바람직하며, 유한요소법의 해석으로는 전체적인 비정질 코아 변압기의 전기적인 특성과 경향을 도식화하여 설계자에게 좋은 설계방향과 정보를 제공할 수 있게 된다. 또한 비정질 코아의 특성상 종래의 일반적인 유한요소법으로는 많은 계산시간과 큰 computer system을 요구하는 core의 미세부분의 해석은 새로운 계산기법을 도입하여 계산해야 할 것이다. 이러한 문제해결을 위하여 3절에서 설명한 Asymptotic Expansion을 이용하여 균질화(homogenized)된 투자율 (또는 reluctivity)를 산출하고, 여기에 유한요소기법을 도입하여 단점을 보완한 새로운 기법의 algorithm을 개발하고 있으며, 이 기법은 계산시간의 단축과 Microscopic하게 자속밀도 분포를 관찰 할 수 있으므로 joint 부분의 자속경로와 손실 등 비정질 코아의 설계 Parameter를 설정하는 결정적인 역할을 할수 있을 것으로 기대된다.

수치해석을 이용한 배전용 변압기 권선 고장시의 전자력 계산방법 연구

신판석,하정우,정희준,Shin, Pan-Seok,Ha, Jung-Woo,Chung, Hee-Jun 한국조명전기설비학회 2007 조명·전기설비학회논문지 Vol.21 No.5

본 논문에서는 전력계통에서 발생되는 surge나 고장전류에 의해서 변압기의 고압측 권선에 선간단락이 발생할 경우 유도되는 전자력의 크기를 유한요소 전자계해석 프로그램을 이용하여 해석하는 방법을 제안하였다. 연구에서 사용된 배전용 변압기 model은 1[MVA], 22,900/220[V] 단상 외철형 Cable 권선형 변압기로서 권선간 단락을 모의하는 방법을 제안하고, FEM 프로그램(FLUX2D)을 이용하여 단락전류와 각방향의 전자력을 계산하고 분석하였다. 누설자속분포, 권선단락 시 전압 및 전류파형, 권선간에 작용하는 힘의 변화와 분포를 계산하였다. Simulation 방법의 타당성을 검증하기 위하여 이론치와 Pspice 프로그램을 이용하여 계산한 결과와 5[%] 이내의 오차율로 아주 잘 일치함을 확인하였다. 선간단락전류는 정격전류의 약 400배이며, 전자력도 $20{\sim}200$배 정도로 급증하였다. 본 연구의 결과는 배전용 변압기의 신뢰도 향상을 위하여 변압기 코일과 절연구조 설계에 유용한 정보를 제공하게 될 것이다. In this paper, a simulation method of the internal winding fault is proposed to calculate winding current and electromagnetic force in a distribution power transformer by suing FEM program. The model of the transformer is a single phase, 60[Hz], 1[MVA], 22.9[kV]/220[V], cable-type winding. The short-circuit current and electromagnetic force are calculated by FEM(Finite Element Method) program(Flux2D) and the results we verified with theoretical formula and PSPICE program. The simulation results are fairly good agreement with the other verified methods within 5[%] error rate. The turn-to-turn short-circuit current is 500 times of the rated current and the electromagnetic force is about $20{\sim}200times$. The method presented in this study may serve as one of the useful tools in the electromagnetic force analysis of the transformer winding behavior under the short circuit condition for design of the structure.

국내 PSM 프로그램 도입의 성공요인에 관한 연구

신판석,이명무,김윤호 한국공학교육학회 2014 공학교육연구 Vol.17 No.3

Quality assurance in high level education is one of the most important problems in Korea, and around the world. Many studieshave examined means of assuring the quality of education, mostly focusing on what type of graduate we should launch into the realworld. However, it has been realized only in technical fields, such as Engineering, Medicine, etc. Here, we discuss the problems of Korean high level education in scientific fields, and present some answers from American innovationpolicies. The USA has changed the idea about how to innovate, and in recent years has developed the Professional Science Master’s(PSM) degree, which is now awarded by over 100 American universities. PSM programs have produced graduates who can innovate in scientific fields, e.g., in biology, environmental science, and statistics. The degree is highly praised by the Council On Competitiveness, which consists of CEOs of major corporations, universitypresidents, and heads of labor organizations. The PSM seems to meet their expectations. Interestingly, many research universities haveestablished PSM programs. We examined the reasons why many American universities have accepted the PSM despite their dailyduties for research and doctoral education. Finally, we discuss the possibility that programs such as the PSM can succeed in Koreanuniversities.