자기부상시스템의원리

소개글

자기부상시스템의원리에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 서 론

2. 자기부상 시스템의 분류 및 원리
2.1 자기부상 방식의 분류
2.2 자기부상 방식별 원리
2.2.1 자력의 작용에 따른 방식의 원리
2.2.2 자력 발생원에 따른 방식의 원리

3. 자기부상(Magnetic Levitation) 시스템의 응용
3.1 자기 베어링
3.1.1 자기 베어링의 분류
3.1.2 자기 베어링의 원리 및 제어
3.1.3 자기 베어링의 특징 .
3.2 자기부상열차
3.2.1 자기부상열차의 부상방식에 따른 분류
3.2.2 자기부상열차의 부상방식별 원리
3.2.3 자기부상열차의 추진방식

4. 결 론

참고문헌

본문내용

상방식이다. [그림10]과 같이 차량측과 지상측의 간격(Gap)을 일정하게 하기위해서 자동제어장치를 설치한다. 전자석을 상전도 자석으로 사용하여 초전도 자석에 비해 구조가 간단하고 싼 가격에 설비가 가능하다.
차량과 지상측 사이 간격 ↑ ⇒ 전자석의 전류 ↑⇒ 자석의 흡인력 ↑⇒ 차량 ↑
차량과 지상측 사이 간격 ↓ ⇒ 전자석의 전류 ↓⇒ 자석의 흡인력 ↓⇒ 차량 ↓
3.2.3 자기부상열차의 추진방식
자기부상열차가 움직이기 위해서는 열차를 선로로부터 띄우는 부상력과 열차를 원하는 방향으로 진행시키는 추진력이 필요하다. 추진력을 만들기 위해 회전하는 일반 모터가 아닌 직선 운동하는 전동기 리니어 모터를 사용한다. 다음 장에서는 리니어 모터의 원리와 추진력에 대해 알아본다.
가) 리니어 모터의 종류와 추진원리
리니어 모터는 회전모터의 회전자, 고정자 및 공극 각각 직선적으로 전개하여, 자기에너지를 집적 선 운동에너지로 전환할 수 있다. 자기부상열차에서 사용되는 리니어 모터에는 리니어 싱크로너스 모터(LSM : Linear Synchronous Motor)와 리니어 인덕션 모터(LIM : Linear induction Motor)가 있다. [그림12]는 리니어 모터의 기본 모형을 나타낸 그림이다.
그림12. 리니어모터의 원리 및 실제모형
● 리니어 싱크로너스 모터(LSM : Linear Synchronous Motor)
[그림13(a)]는 동기전동기와 대응되는 리니어 싱크로너스 모터의 기본 원리 도이다. 동기전동기는 입력 전원 주파수에 의해 회전자가 회전하는 전동기 로써 부하의 변동에 변화 없이 일정한 회전 속도로 회전한다. 리니어 싱크 로너스 모터는 회전형 동기전동기를 반으로 잘라서 펼친 것이다. 고정자에 해당하는 지상측 코일에 이동자계를 발생시켜, 회전자에 해당하는 차량의 자석과의 흡인 및 반발에 의해 추진한다.[8]
* 동기전동기와 리니어 싱크로너스 모터의 대응
- 고정자(동기전동기) → 지상측 코일(리니어 싱크로너스 모터)
- 회전자(동기전동기) → 차량측 자석(리니어 싱크로너스 모터)
● 리니어 인덕션 모터(LIM : Linear induction Motor)
[그림13(b)]는 유도전동기와 대응되는 리니어 인덕션 모터의 기본원리도이 다. 유도 전동기는 고정자에 전원이 인가되면, 전자유도현상에 의해 회전자 에 회전력이 생겨 회전한다. 자계 중에 코일을 넣어 자계를 회전시키면 코 일에 전류를 흘러 코일이 회전하는 성질을 이용한 것이다.
리니어 인덕션 모터는 회전형의 유도 전동기를 반으로 잘라 펼친 것으로 고 정자에 해당하는 차량측에 이동자계를 발생시켜 회전자에 해당하는 지상측 의 비자성체도체판에 전류가 유기되어, 이동자계와 작용하여 차량이 추진된 다.[8]
* 유도전동기와 리니어 인덕션 모터의 대응
- 고정자(유도전동기) → 차량측 (리니어 싱크로너스 모터)
- 회전자(유도전동기) → 비자성체도체판(리니어 싱크로너스 모터)
그림13. 리니어 모터의 추진원리
그림14. 자기부상열차의 리니어 모터 설치 구조
마지막으로 자기부상열차의 추진방식을 정리하면 리니어 싱크로스 모터나 리니어 인덕션 모터가 [그림14]와 같은 구조로 설치 되어 있다. 차량의 리니어 모터에 3상 교류 전원을 인가하면 궤도 상단의 알루미늄/ 철판에 전류가 유도되고, 이 때 발생한 전자력에 의해 자기 부상열차가 추진된다.
4. 결 론
앞에서 자기부상(Magnetic Levitation) 시스템의 원리와 자기부상 시스템이 응용되는 분야, 자기베어링과 자기부상열차에 대해 알아보았다. 자기부상시스템 우리가 알고 있는 인력과 척력이라든지 또는 전자유도현상에 의한 것에 발생하는 것이라 이해가 쉽게 되었지만, 초전도자석을 이용한 자기부상방식은 초전도라는 생소한 것 때문인지 쉽게 받아들이기 어려웠다.
자기부상시스템을 응용함으로써 우리 생활에서 마찰이 발생하는 기계적인 연결부위의 마찰손, 소음, 진동 등을 줄일 수 있고 교통수단으로 봤을 때는 지금의 열차보다 더 빠르고 안정감 있는 운행할 수 있다. 많은 국가가 자기부상시스템에 대한 연구에 많은 지원을 하고 있어 자기부상시스템의 역사는 얼마 되지 않지만 벌써 많은 연구 성과를 내고 있다. 하지만 연구 성과에 비해 실용화가 늦어지고 있는 것 같다. 이것은 자기부상시스템의 현재 존재하는 기계들과의 호환문제와 초기 투자비용이 많이 들어서라고 생각한다.
하지만 우리는 비용이 아닌 다른 측면에서도 생각해 볼 필요가 있다. 그것은 환경과 에너지이다. 예를 들어 현재의 열차를 자기부상열차로 대체한다면 에너지 사용비용을 줄일 수 있게 되고, 에너지의 많은 부분을 차지하는 화석연료의 사용이 감소됨으로써 환경문제도 해결 할 수 있게 될 것이다.
자기부상의 장점이 머지않아 모든 수송수단이나 기계에 응용되게 될 것이므로 좀 더 자기부상시스템에 관심을 가져야 하겠다.
참 고 문 헌
[1] 김찬조,“ 자기부상시스템의 구동기 해석 및 상승률 향상을 위한 제어기 설계 ”
, 부산대학교 대학원, 2000.2
[2] “ 전자석 ”, http://kredison.com/search/6/7_1.pdf
[3] 山本雅之. “ 고속 회전기의 베어링 기술(자기 베어링) ”, OMH社
[4] 메탈코리아, “ 영구자석을 이용한 자기 부상 시스템 ”, 2008.11
[5] “ 자기베어링 ”, http://kin.naver.com/detail/detail.php?d1id=
[6] 오향재, “자기부상용 하이브리드 전자석의 상태 궤환 제어”, 동양대학교 대학 원, 2006.12
[7] “자기부상의 원리 및 종류”, http://blog.naver.com/yuyujajak?Redirect=Log
&logNo=80044205927
[8] Sumida shunsuke ," 세계의 고속철도와 속도향상 & 자기부상식 철도기술 ", 골든 - 벨
[9] 김찬중, “ YBCO 고온초전도체의 자시 부상력 및 에너지 저장응용 ” , 한국원 자력 연구소 원자력재료 기술 개발팀
[10] 成台鉉 譯, “ 高溫超電導 ”, 韓國經濟新聞社(한국경제신문사)
[11] 이성익, 양인상 譯, “ 신비로운 초전도의 세계 ”, 한승출판사

키워드

자기부상,   자기부상시스템,   응용,   자기부상응용,   자기부상열사,   자기베어링