영전자식 권상기의 최적 설계

목차

1. 서 론

2. 영전자식 권상기

3. 해석 이론

3.1영구자석의 동작점 결정

3.2 등가 자기회로법

3.3 등가 회로의 구성 및 시스템 행렬의 계산

4. (1+1) Evolution Strategy

5. 최적화 결과

5.1전자력 최대화의 치수 최적화

5.2 부피 최소화의 치수 최적화

6. 결 론

본문내용

1에 나타내었다. 이렇게 하여 얻어진 치수의 최적화 결과는 0.1506 m, 0.1818 m, 0.0934 m, 0.12 m이고, 이 때의 전자력은 13.2937 ton으로 해석되었다.
Fig. 10. Optimization procedure of design variable x[3]
Fig. 11. Optimization procedure of elctromagnetic force
5.2 부피 최소화의 치수 최적화
최적화를 위한 제한 조건은 다음과 같다.
1. lifer 각 부의 형상은 모두 동일한 직사각형의 형상이다.
2. 들 물체의 크기는 일정하다.
3. 철심에서의 포화 자속 밀도는 1.9 T이다.
4. lifter 외곽의 철의 포화는 무시한다.
5. 흡착시의 최소 전자력은 10 ton 이상이어야 한다.
또한 최적화의 설계변수는 다음과 같다.
1. 철심의 x,y,z 방향 길이 (x[1], x[2])
2. 가변 영구자석의 x,y,z 방향 길이 (x[3], x[5])
3. 고정 영구자석의 x,y,z 방향 길이 (x[4], x[6], x[7])
초기해를 각각 0.15 m, 0.19 m, 0.12 m, 0.12 m, 0.07 m, 0.03 m, 0.05 m로 준 경우에 설계변수 x[1]과 부피의 최적화 과정을 Fig. 12, 13에 나타내었다. 이렇게 하여 얻어진 치수의 최적화 결과는 0.1306 m, 0.12 m, 0.1257 m, 0.1005 m, 0.06 m, 0.0381 m, 0.04 m이다.
Fig. 12. Optimization procedure of design variable x[1]
Fig. 13. Optimization procedure of volume
5.3 최적 설계 결과와 MAXWELL 결과의 비교
5.1절의 전자력 최대화의 A. 결과와 비교하기 위하여 유한요소법으로 해석하였다. 해석된 전자력은 약 12.893 ton인데 이는 등가 자기회로법의 결과인 13.4391 ton과 비교하여 상당히 유사한 결과이다. 그때의 해석 모델 및 자속 분포 등을 Fig. 14 ∼ Fig. 16에 각각 나타내었다.
Fig. 14. Analysis model in MAXWELL
Fig. 15. Flux flow of the model A.
Fig. 16. Flux density at permanent magnet and pole
6. 결 론
본 논문에서는 다음과 같은 과정을 통한 영전식 magnetic lifter의 최적 설계법을 제시하였다. 먼저, 등가회로법으로 흡,탈착시의 운전 특성을 해석하였다. 이 과정에서 특히 영구자석의 동작점 결정은 해석의 정도를 보장하는 가장 중요한 요소였다. 이렇게 해석된 운전특성중 전자력과 부피를 각각 목적함수값으로 (1+1) ES를 이용하여 최적화를 행하였으며 그 결과를 MAXWELL의 해석 결과와 비교하여 검증하였다.
이러한 본 논문의 최적설계 방법은 영구자석 또는 전자석을 가지는 자기시스템의 최적 설계에 광범위하게 응용될 수 있으리라 본다.
7. 참고문헌
[1] 大川光吉 著, 元鍾洙 譯, 페라이트 磁石回轉機의 設計, 東逸出版社, 1995.
[2] 大川光吉 著, 永久磁石磁氣回路의 設計特性 計算法, 總合電子리서치, 1987.
[3] Yang Qingxin, Yan Weili, " Inverse Problem In Electropermanent Lift Magnet", COMPUMAG Conf., PC1-8, 1995.
[4] Zbigniew Michalewicz, Genetic Algorithms + Data Structures = Evolution Programs, Springer- Verlag, Berlin 1992.

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영전자식,   권상기