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Analysis on the Levitation Force Characteristics of Longitudinal Flux Type Levitation Magnet using Equivalent Magnetic Circuit Model

등가자기회로 모델을 이용한 종자속형 자기부상 전자석의 부상력 특성 해석

  • Received : 2011.10.10
  • Accepted : 2011.11.04
  • Published : 2011.12.01

Abstract

This paper deals with the levitation force characteristics of electromagnet for MAGLEV vehicle application. The magnetic flux density distribution and levitation force characteristics of the electromagnet are investigated by means of equivalent magnetic circuit model. Firstly, we defined the aligned and unaligned electromagnet module for the full-electromagnet, and magnetic flux paths are represented for each model including leakage and fringing flux paths. Because of the analysis model contains both the permanent magnet and electromagnet coil, we calculated the airgap magnetic flux density and levitation forces using flux superposition in electromagnetic circuit. The results are validated extensively by comparison with finite element analysis. Moreover, the 1/4 scaled magnetic levitation and propulsion test vehicle has been manufactured and tested in order to verify these predictions. The experimental results confirms the validity of the analytical prediction with equivalent magnetic circuit model for the description of a electromagnet.

Acknowledgement

Grant : 루프형LSM 소형시험장치 및 차량 궤도시스템간의 인터페이스 기술개발

References

  1. 조한욱, 방제성, 한형석, 성호경, 김동성, 김병현, "한국형 차세대 자기부상열차 개발을 위한 선진기술분석 및 국내연구현황," 대한전기학회논문지, 57권, 10호, pp. 1767-1776, 2008년 10월
  2. 조한욱, 김창현, 한형석, 이종민, 김봉섭, 김동성, 이영신, "초고속 자기부상열차를 위한 하이브리드형 부상 추진 시스템의 설계 및 특성해석," 대한전기학회논문지 59권, 4호, pp.715-721, 2010년 4월
  3. Carsten Wolters, "Latest generation maglev vehicle TR09," The 20th International Conference on Magnetically Levitated Systems and Linear Drives (Maglev 2008), 15-18 December 2008, No.123
  4. Klaus Heinrich, Rolf Kretzschmar, Transrapid Maglev System, 1989, bHestra-Verlag, pp.41
  5. R. D. Thornton, "Linear synchronous motor design," 2005 IEEE International Conference on Electric Machines and Drives, 2005, pp.1555-1560
  6. 김대원, 자기부상용 마그네트 시스템의 마그네트 형상에 따른 특성 분석, 경상대학교, 석사학위 논문, 1995.
  7. 원진석, LSM Type 선형모터를 이용한 상전도 흡인식자기부상 추진시스템의 설계 및 제어, 경남대학교, 석사학위 논문, 2007
  8. 신인섭, 자기부상식 이송장치용 전자석의 자기력 특성 해석, 동아대학교, 석사학위 논문, 2008
  9. 남윤호, Hybrid 전자석을 가진 자기부상시스템의 공극제어, 동양대학교, 석사학위 논문, 2004
  10. 이석원, 신판석, 정현갑, 김봉섭, "영구자석을 이용한 상전도 자기부상 열차용 전자석 개발 연구," 대한전기학회 하계학술대회 논문집 (EMP66), 1998, pp.308-311
  11. 임달호, 장석명, 박찬일, 이주, "자기적 비선형 특성을 고려한 자기부상열차용 전자석의 특성해석(I)," 대한전기학회 하계학술대회 논문집, 1991, pp.122-126
  12. 김종문, Robust controller design for magnetic levitation system, 박사학위 논문, 부산대학교, 2005
  13. 김종문, 강도현, 박민국, 최영규, "자기부상 시스템의 부상제어기 설계," 대한전기학회 논문지. vol. 52, no.6, 2003, pp.342-350
  14. 안준선, 유선종, 김솔, "흡인식 자기부상 시스템의 외란관측자를 이용한 최소전력 부상제어," 조명․설비학회 논문지, vol.23, no.12, 2009, pp.41-47
  15. 김석주, 김춘경, 권순만, "흡인식 자기부상 시스템의 H $\infty$ PID 제어기 설계," 대한전기학회 논문지, vol. 57, no.9, 2008. pp.1624-1627
  16. 강도현, 신판석, 김용주, 조윤현, 박도영, "자기부상용 종축형 전자석의 설계 및 특성해석," 대한전기학회 추계학술대회 논문집, 1990, pp.63-67
  17. 이주, "3-D FEM을 이용한 자기부상열차용 제어-영구자석형 선형동기 전동기의 특성해석," 대한전기학회 논문지, vol.47, no.9, 1998., pp.1351-1357
  18. J.Meins, L.Miller, "The high-speed maglev trasportation system TRANSRAPID," IEEE Trans. Magn, vol. 24, no.2, March 1988. pp.808-811 https://doi.org/10.1109/20.11347
  19. K. Wegerer, S. Ellmann, P.Becker, W. Hahn, "Requirements, design and characteristics of the Maglev vehicle transrapid 08," Maglev 98, pp.202-208.
  20. M.Andriollo, G.Martinelli, A.Morini, A.Tortella, "Design criteria of the on-board linear generator winding in EMS-Maglev systems," Maglev98, pp.214-219.
  21. R.Krishnan, Switched reluctance motor drives, CRC Press, 2001, pp.156-167.

Cited by

  1. The Study on Development for Small-scale Super-speed Maglev Train vol.65, pp.9, 2016, https://doi.org/10.5370/KIEE.2016.65.9.1497