전자석 자기유변 탄성 조인트 분석

초록

자기유변 재료는 외부에서 인가되는 자기장에 의해 그 특성이 변화하는 특성을 갖고 있으며 고상으로 존재하는 자기유변탄성체는 내부에 마이크로 미터 크기의 자기응답성 입자를 가지고 있어 외부에서 영구자석 또는 전자석을 이용하여 자기장을 인가하면 자기장의 세기에 따라 변하는 강성을 나타낼 수 있다. 이와 같이 자기유변탄성체는 강성변화를 제어하여 효과를 볼 수 있는 진동 절연 등 다양한 분야로의 적용 가능성이 높은 재료이다. 그러나 대부분의 선행연구가 마찰 특성 변화와 같은 재료 본연의 성질에 대한 가변 가능성 검증을 중심으로 수행되었으며, 낮은 자기장 수준 및 균일하지 않은 자기장 분포 등의 이유로 실제 재료 수준에서 검증된 자기유변 효과가 부품 상에서는 구현되지 못하고 있다. 따라서 본 연구에서는 자기유변탄성체의 기계 부품화를 위한 기반 연구로서 철도차량 현가 장치를 위한 가변강성 자기유변탄성체 조인트 구조를 새롭게 제안하였다. 본 연구에서는 자기유변탄성체 재료의 특성 시험을 기반으로 기존 철도차량 가이드 암 조인트와 동일한 형상으로 가변강성 구조 설계를 수행하였다. 특히 기존 부품화 연구의 문제점이라 할 수 있는 낮은 자기장 세기를 극복하고 고른 자기장 분포를 구현하기 위해 MRE 에 직접 밀착되는 전자석을 설계 및 해석하여 부품화 가능성을 검증하였다.