Analysis of Moving Body Characteristics by Coupling Finite Element Method and Motion Equation

유한요소법과 운동방정식의 결합에 의한 운동체의 특성 해석

  • 김영선 (단국대학교 전기공학과) ;
  • 이준호 (단국대학교 전기공학과) ;
  • 이기식 (단국대학교 전기공학과) ;
  • 이복용 (대유공업전문대학 전기과)
  • Published : 1996.10.01

Abstract

For the accurate analysis of motional characteristics of electrical machines, it is needed to solve the motion equations together with the electromagnetic field equations. In this paper the sequential coupling of systems, the spring mass system and the electromagnetic system, is adopted. The induced current and the magnetic fields are calculated by finite element method(FEM) with given speed. And then, with the computed elec-tromagnetic force, the mechanical equations are solved by the Runge-Kutta method. The above two processes are repeated sequentially to obtain the time domain solutions. The resultant values are applied to the energy conservation law to prove the usefulness of the proposed sequential method.

전기 기계의 운동 특성을 정확히 해석하기 위해서는 해석모델의 전자장방정식과 운동방정식이 함께 고려되어야 한다. 본 논문에서는 자장내에서 두 개의 스프링에 의해 진동 운동을 하는 도체를 해석함에 있어 순차적인 결합방법을 채책하였다. 한 시점에서 속도가 주어지면 전자장해석 및 유도전류 계산은 유한요소법을 이용하였고, 그때마다 전자력을 게산하였다. 또한 전자장방정식이 풀린다음 4차 runge-kutta 미분방정식 해법을 이용하여 운동방정식과 결합하였다. 위의 과정을 순차적으로 계속 반복함으로써 시간에 대한 위치, 속도, 유도전류 및 전자력을 알아내어 운동체의 운동특성을 알아보았다. 계산된 결과는 에너지보존 법칙에 적용하여 제안한 순차적인 결합방법의 유용성을 검증하였다.

Keywords