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선박은 운항이나 정박 시 해상파고로 다양한 운동이 발생된다. 선박에 작용하는 횡동요는 선박의 복원성능에 큰영향이 있으며 횡동요를 억제하여 선박의 복원력을 향상시키는 방식 중 자이로 방식이 있다. 본 논문에서는 자이로 안정기 짐벌의 세차 운동으로 발생되는 각속도 및 안정화 토크로 구동 되는 특성을 가진 파력발전기 설계 및 불규칙한 운동에너지인 파력 특성을 고려한 파력발전기 운전 특성 개선 설계에 대하여 연구하였다. 영구자석형 발전기는 슬롯과 치의 구조 및 영구자석의 형상에 의하여 코깅토크가 필연적으로 발생하며, 코깅토크는 자이로 안정기 짐벌의 세차 운동부하로 작용하며 발전기 운전 중 진동과 소음을 발생시켜 발전기 운전 특성을 저하시키는 원인이 되므로 코깅토크 저감이 필요하다. 본 논문에서는 코깅토크 저감을 통한 6kW급 저속 고토크 파력 발전용 영구자석 동기발전기 운전 특성 개선 설계에 대한 연구를 수행하였다. 최종 설계된 발전기의 유한 요소 해석 및 설계 타당성 검증을 위해 시제품을 제작하고 성능 시험을 수행하였다.
Ships are subject to various movements due to maritime waves during operation or berth. A gyro system is installed in the ships, which influences the restoration performance of the ship where the rolling is minimized to improve the restoration force. Herein, the wave generator design was studied along with angular velocity and torque generated by motions of gyro gimbal. Furthermore, the generation characteristics design was improved by considering irregular kinetic energy wave characteristics. In the permanent magnet generator, cogging torque is inevitably generated due to slot, tooth structure, and shape. It is necessary to reduce the cogging torque because it acts as a load to the gyro gimbals and creates vibration and noise while the generator operates. In this paper, we worked on reducing the cogging torque by improving the permanent magnet design for 6 kW class low-speed and high-torque wave power generation. For analysis and design validation of the final generator design, a prototype was manufactured and performance tests were performed.
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Gyrostabilizer, Wave power, Generator, Cogging torque
