• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1990년도 추계학술대회논문집; 한양대학교, 서울; 24 Nov. 1990
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• pp.193-198
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• 1990

전자기 베어링은 기계적 접촉이 없고 전기적 제어가 가능하여 최근 고속 정 밀 회전기에 사용되고 있다. 본 논문에서는 능동 자기베어링을 모형화하고 제어 이득에 따른 계의 안정성 판별 및 응답특성의 변화를 고찰하였다. 이를 토대로 두개의 반경방향 베어링과 회전체를 제작하고 아날로그 제어회로를 구성하여 안정되게 회전체를 부상시킬수 있었으며 이로부터 계의 응답특성 을 구하였다.

• 기계저널
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• 제35권10호
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• pp.917-923
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• 1995

회전체 진동은 주로 밸런싱에 의해 줄일수 있지만 위험속도에서 나타나는 회전체 진동은 종종 피할 수 없다. 전자기 베어링은 이러한 회전체 진동을 능동적으로 제어하는 방법으로써 사용된다. 비접촉으로 회전체에 힘을 작용하는 동흡진기(dynamic vibration absorber)는 기존의 것에 비해 새로운 것을 필요로 하지 않는 아주 간단한 방법이다. 영구자석으로 구성된 자석 댐퍼는 비접 촉동흡진기의 일종이지만 영구자석만으로는 적절한 감쇠 성능을 만족시킬 수 없다. 따라서 영 구자석과 전자석을 동시에 사용하는 하이브리드 자석이 넓은 운전영역에서 좋은 진동제어 성능을 자지기 때문에 유용하다. 전력공급의 편리성을 위해서 하이브리드 자석을 합진기쪽에 설치하고 여러 개의 편으로 된 영구자석은 회전체의 주위에 부착하였다. 본 연구의 목적은 수직 회전 체(vertical rotor)의 진동을 제어하기 위해서 전자기력을 이용하는 하이브리드 관성 댐퍼를 개 발하는 것이다. 지금까지 전자석을 이용한 진동제어는 여러 저자에 의해 연구되어 왔으며 자기 베어링은 회전체의 진동을 제어하기 위한 전형적인 예이다. 그러나 회전체에 능동관성 댐퍼를 직접 적용한 예는 없었다. 이동흡진기는 전자석의 반발력(repulsive force)을 이용하고 흡진기의 운동에 의해 에너지가 감쇠된다. 반면에 자기 베어링에서는 전자석의 흡인력(attractive force)을 이용한다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제29권12권
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• pp.1567-1573
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• 2005

This paper introduces a new active magnetic bearing(AMB) that can provide both radial and axial control functions in one bearing unit without axial disk. It has a structure of double four-pole AMB or a four-pole AMB where each core is split into two axially. The cores have two kinds of coil winding; they independently generate fluxes on the planes perpendicular or parallel to the shaft. For the radial control action, it works just like a conventional four-pole AMB. Meanwhile, for the axial control, it uses the Lorentz force generated by the interaction of the bias flux for radial control and the axial control flux. In this paper, the proposed structure, principle, and design process based on magnetic flux analysis are introduced, and its feasibility is experimentally verified by using a simple PD control algorithm with a feedforward loop to compensate the coupled flux effect.

• 대한기계학회논문집A
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• 제29권12권
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• pp.1561-1566
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• 2005

In this paper, a new compact active magnetic bearing(AMB) is proposed in which radial and axial bearings are integrated in one bearing unit. It consists of four U-shaped cores circumferentially connected by yokes and two-layer coils for radial and axial controls. For the radial control action, it has the same principle as conventional homopolar AMBs, while for the axial control, it uses the Lorentz force generated by the interaction of the bias flux for radial control and the axial control flux. The proposed structure makes it easy to design a compact AMB because it has no disk for axial control. This paper introduces the proposed structure, principle, and design process based on the magnetic flux analysis. By using a control algorithm with feedforward action to compensate the coupled flux effect, the feasibility of the proposed AMB is experimentally verified.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제20권11호
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• pp.1038-1045
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• 2010

The theory for a new electromagnetically biased combined radial and axial magnetic bearing is developed. This combined magnetic bearing uses two axial coils to provide the bias flux to the radial and axial air gaps of the combined bearing. One dimensional magnetic circuit model for this combined magnetic bearing is developed and analyzed such that flux densities and magnetic forces can be obtained. Three dimensional finite element model for the bearing is also developed and analyzed. Numerical analysis shows that the calculated magnetic forces from 1D model are well matched with those from the finite element model.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제19권11호
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• pp.1184-1191
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• 2009

A bearingless linear motor(BLLM) which consists of two stators and a common mover is able to levitate and move its mover without any linear bearing or even additive windings. In the previous study, BLLM was actively controlled on the translation and pitch motion, while the roll motion is passively stable. In order to control the roll motion, this paper suggests adding active magnetic bearings(AMBs) at bottom of the mover in BLLM. The AMBs control the roll motion and also partially supports the weight of the mover. In this paper, magnetic forces generated by the AMBs are estimated by using an FEM model. Based on the analysis results, the bias current of the AMBs is determined and a PD controller is designed. Through an experimental levitation test, it was verified that roll motion is well controlled by AMB during levitation.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2002년도 추계학술대회논문집
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• pp.1028-1033
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• 2002

This paper concerns on a non-rotating axis-active magnetic bearing (AMB) system subject to base motion. In such a system, it is desirable to retain the axis within the predetermined air-gap. Motivated from this, an optimal acceleration feedforward control is proposed to reduce the base motion response without deteriorating other feedback control performances. Experimental results demonstrate that the proposed feedforward control reduces the air-gap deviation to 29% that by feedback control alone.

• 한국정밀공학회지
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• 제21권2호
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• pp.83-91
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• 2004

This paper illustrates the feasibility and the effectiveness of the disturbance feedforward compensation control proposed in the previous paper. The compensator is designed experimentally by means of the Multiple Filtered-x Least Mean Square algorithm. A 2-DOF active magnetic bearing system subject to base motion is built and the compensation control is applied. The experimental results demonstrate that the compensation control reduces the air-gap responses within 10$%$ of those by the feedback control alone without increasing the control inputs.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2003년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.447-450
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• 2003

This paper concerns on application of active magnetic bearing(AMB) system to levitate the elevation axis of an electro-optical sight mounted on moving vehicles. In such a system. it is desirable to retain the elevation axis within the predetermined air-gap while the vehicle is moving. A disturbance compensation control is proposed to reduce the base motion response. In the consideration of the uncertainty of the system model, a filtered-x least-mean-square(FXLMS) algorithm is used to estimate adaptively the frequency response function of the feedforward control which cancels disturbance responses. The frequency response function is fitted to an optimal feedforward control. Experimental results demonstrate that the proposed control reduces the air-gap deviation to 27.7% that by feedback control alone.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.89-89
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• 2011

반도체 공정 등에서 $10^{-6}{\sim}10^{-8}$ mbar의 고진공 환경을 제공하기 위하여 사용되는 고진공 터보분자펌프 (Turbomolecular Pump, TMP)는 다층의 회전깃을 갖는 로터를 회전시켜 분자를 배출시키는 방식을 사용하는 진공펌프이다. 또한 최근에는 디스플레이 및 반도체 공정에서 높은 진공도뿐만 아니라, 높은 배기속도를 요구하는 추세에 따라, 터보 펌프와 드래그 펌프부분을 동시에 가지고 있어 상대적으로 작동 진공도 영역이 넓은 복합 분자펌프(Compound Turbomolecular Pump, CMP)의 활용도가 넓어지고 있다. 이러한 분자펌프가 장시간의 고속회전에 적합하도록 비접촉 방식인 자기부상 방식의 적용이 최근 거의 표준화 되어 있다. 자기베어링 시스템은 전자기력을 이용하여 자성체인 회전축을 부상지지 함으로써 비접촉 고속 회전이 가능하여 윤활이 용이하지 않은 진공 환경 등 가혹한 환경에 적합하며, 터보분자펌프는 자기베어링이 가장 널리 사용되고 있는 분야이기도 하다. 자기베어링 시스템의 설계는 크게 하드웨어와 소프트웨어로 나누어질 수 있는데, 하드웨어의 경우 전체 로터 시스템의 특성을 고려하여 설계되어야 하며, 주로 자기베어링 코어와 코일, 변위센서 및 전력 증폭 시스템 등의 기전적인 요소들이 이루어져 있다. 하드웨어 설계와 함께 제어시스템의 설계도 매우 중요하며, 이는 자기베어링 시스템이 불안정한 특성을 갖는 개루프계를 갖고 있으므로 안정화를 위한 능동제어 시스템이 필수적이며 진동제어 등 여러 가지 기능이 요구되기 때문이다. 본 논문에서는 이러한 자기부상형 고진공 복합분자펌프의 제어를 위한 선형제어시스템의 구성을 실제 시스템의 적용을 통하여 설명하였다. 각 제어기는 DSP 를 이용한 디지털 제어시스템으로 구성되었으며, 2,500 l/s 급의 복합 분자펌프 시작품에 적용하여 25,000 rpm 까지의 기본 성능시험을 수행하였으며, 발열 특성의 개선을 위한 비선형 제어기의 설계 사례에 대한 시뮬레이션 결과를 나타내었다.