• 대한기계학회논문집A
• /
• 제38권3호
• /
• pp.289-294
• /
• 2014

일반적으로 산업용 로봇은 가반중량에 비해서 매우 큰 자중을 가지게 되며, 이로 인한 큰 중력토크를 보상하여야 하므로, 고사양의 모터/감속기를 사용하게 되어 제조단가가 높아진다. 이러한 머니퓰레이터의 자중 및 가반중량을 기계식 중력보상장치로 보상하게 된다면, 모터/감속기 사양을 크게 낮추어서 제조단가를 낮출 수 있다. 그러나 기존의 와이어 기반의 중력보상장치의 경우, 내구성 및 파손 등의 문제로 실용성이 낮았다. 본 연구에서는 이를 개선하고자 기어 및 롤러 기반의 내구성 높은 중력보상장치를 개발하고, 이를 사용하여 낮은 용량의 모터/감속기로도 가반하중 목표를 만족시킬 수 있는 중력보상 장치를 탑재한 머니퓰레이터를 개발하였다. 본 연구에서는 다양한 시뮬레이션 및 실험을 통하여 제안한 중력보상장치가 머니퓰레이터의 모든 자세에 대해서 중력에 대한 완전한 보상토크를 제공하였으며, 큰 가반하중에 대해서도 적절한 보상토크를 제공할 수 있음을 보였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
• /
• pp.201-201
• /
• 2008

박형초음파모터의 구조는 그림 1(a) 와 같이 크로스형태의 앓은 스테이터에 윗면과 아랫면에 각각 8 개의 압전세라믹이 부착된 형태이다. 압전세라믹의 분극방향은 로터와 접촉하는 스테이터의 A, B, C, D 네 개의 타점에서 순차적인 타원변위가 생성되도록 결정된다. 유한요소해석프로그램인 ATILA 5.2.4를 사용하여 최적설계를 한 결과 폭 3[mm], 길이 18[mm], 두께 1.8[mm], Brass 재질, Mid surface clamp 조건에서 입력전압 18[Vrms] 일 때 0.3[${\mu}m$]의 변위를 보였다. 최적설계된 모델을 제작하였고, 정확한 실험결과를 얻기 위해서 푸쉬풀게이지, x-y스테이지, rpm 메타, 토크게이지를 이용하여 실험테이블을 구성하였다. 그림 1(b) 는 마이크로컨트롤러를 이용한 구동 드라이버를 보여준다. 한 주기에서 1/4분주의 순차적인 네 개의 구형파를 생성하고, 이를 push-pull회로를 동하여 90도의 위상차가 나는 정현파를 생성하여 초음파 모터의 구동전원으로 사용한다. 엔코더와 AD 컨버터를 이용하여 정속도 운전을 위한 피드백 제어가 된다. 제안된 구동드라이버를 이용하여 측정한 결과, 구동 주파수 88.6[kHz], 입력전압 [40Vrms], preload 0.2 [N]에서 130 [rmp] 의 속도와 25 [gfcm] 의 토크특성을 보였다. 압력전압을 증가시킬수록 속도는 선형적인 증가를 보였고, 토크는 이와 반대로 감소하는 특성을 보였다. 피드백 제어회로가 없는 경우에는 preload 변화에 따른 극심한 속도 변화를 보였고, 피드백 제어를 하였을 경우에는 0.2~0.4[N]의 범위에서 정속도 운전이 가능함을 확인하였다. 기존의 주파수발생기와 파워 엠프를 이용한 구동장비와의 특성비교에서도 큰 차이를 보이지 않았으며, 장시간의 운전에도 안정적인 구동이 가능함을 확인하였다.

• 항공우주시스템공학회지
• /
• 제12권2호
• /
• pp.1-6
• /
• 2018

위성의 자세제어 구동기에 사용되는 직접구동 모터(BLDC Motor)의 영구자석 자속밀도 분포 불균일은 위성 토크 리플을 발생시켜 자세에 지대한 영향을 미친다. 본 논문은 이러한 토크 리플을 줄이기 위해 영구자석의 형상, 배치, 공극에 따른 자속밀도를 이론과 유한요소법 시뮬레이션을 통하여 분석하고 가장 적합한 자석 형상조합을 찾고자 한다. 사각형과 아치형, 단일 자석 배치와 듀얼자석 배치형상의 자속밀도 성능비교를 통해 최적의 자석 배치형상을 구하였으며, 이의 검증을 위해 시제품 모터(Protype Motor) 제작을 통하여 성능을 검증하였다.

• 대한전자공학회논문지TE
• /
• 제39권2호
• /
• pp.118-123
• /
• 2002

토크 전달시스템은 다수의 기어와 커플링이 유연하게 구성되어 있으므로, 모터의 속도가 갑자기 변할 때 비틀림 진동이 발생한다. 따라서 모터의 정확한 응답 특성을 얻기 위해서는 반드시 이 진동을 억제시켜야 한다. 이와 같이 진동억제는 모터제어에 있어서 매우 중요하다. 진동억제를 위해, 특히 2관성 시스템의 제어를 위해 다양한 제어방법들이 소개되었다. 토크의 비틀림 현상으로 인해 발생하는 진동을 억제하기 위해 토크의 비틀림 성분을 궤환시켜 외란 관측기 및 필터를 사용하여 진동을 억제하는 방법이 소개되었고, 이 방법은 CDM으로 적절한 비례 제어기와 필터의 계수 값을 설계하여 진동을 억제하는 방법이다. 그러나 CDM을 이용하여 설계된 제어기는 외란이 인가될 경우에 적응성이 떨어짐을 알 수 있다. 따라서 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 퍼지를 사용하여 제어기의 파라메터 $K_P$를 자동적으로 추종하는 자동추정 퍼지제어기를 제안하고 이 제어기의 성능을 시뮬레이션을 통해 검증하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제47권1호
• /
• pp.59-65
• /
• 2019

본 연구에서는 직구동방식의 보이스 코일 모터를 이용한 유도무기 날개 작동기의 최적 설계를 진행하였다. ANSYS Maxwell 상용프로그램으로 전자기장 해석을 수행하여 토크 성능 및 보이스 코일 모터의 특성을 예측하였으며, 운용 각도 범위에서 날개에 작용하는 공력부하가 가장 큰 구간인 양끝단에 해당되는 각도에서 최적화 설계를 수행하였다. 또한, 작동기의 주요 설계 변수를 선정하고, 최적화 설계를 위하여 반응면 기법(Response Surface Method)을 사용하였다. 반응면은 2차 함수로 구성하였고 2차 반응면 구성에 널리 쓰이는 중심합성법을 바탕으로 수치실험점들을 선정하였다. 구성된 반응면의 적합성은 수정결정계수로 판단하였으며, 최종적으로 최적화로 구해진 토크값은 전자기장 해석을 통한 토크값과 거의 동일함을 확인하였다.

• 한국산업정보학회논문지
• /
• 제17권7호
• /
• pp.35-41
• /
• 2012

본 논문은 최근 급속히 늘어나고 있는 승강장 스크린 도어장치 제어의 효율성과 안전성을 확보하기 위해 현재 스크린 도어에 적용되고 있는 BLDC 기어드모터 제어시스템을 대치할 수 있는 고효율, 고토크 기어리스 PMAC 모터를 스크린 도어장치에 적용시키 위한 드라이브 및 제어장치 설계, 제작 및 적용에 관한 시스템 개발 연구이다. 개발시스템은 구동장치를 단순화하기위해 고효율 및 고 토크의 영구 자석형 BLAC 모터와 그에 따르는 구동드라이버를 채택하여 도어 구동시스템을 단순화하여 고장요인을 줄이고 에너지를 절약할 수 있도록 한다. 본 연구에서는 스크린도어 제어시스템 구성, 고효율 PMAC 모터를 Drive 하기 위한 회로설계, PMAC 모터 Drive 보드 제작, 구동 프로그래밍을 위한 알고리즘 및 구현 및 테스트 결과 등에 관하여 고찰한다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제43권2호
• /
• pp.172-178
• /
• 2015

제어 모멘트 자이로(control moment gyroscope, CMG)는 고토크 발생 장치로서 인공위성 뿐만 아니라 항공, 선박, 자동차, 로봇 등의 다양한 산업분야의 자세안정화와 기동 시스템에 적용될 수 있다. 본 논문은 여러 산업분야에서 적용할 수 있는 100Nm급 CMG 개발 전반에 대한 내용을 다룬다. 이를 위해서 CMG 시스템레벨 요구사항 분석, 모터 서브시스템 설계/제작/조립, 시험장치 구성, 성능시험 및 평가에 대한 개발과정과 결과를 제시한다. 스핀모터와 김벌모터를 설계조건에서 구동하여 CMG의 토크출력이 120Nm 이상 생성됨을 성능시험을 통해 확인한다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
• /
• 한국철도학회 2011년도 정기총회 및 추계학술대회 논문집
• /
• pp.2365-2372
• /
• 2011

BLDC 모터와 같은 동기전동기에서 소음과 진동의 원인이 되는 코깅토크는 전동기내의 비 균일 토크로서 전동기 시스템의 자기 에너지가 최소인 위치로 이동하려는 접선방향의 힘으로 부하전류와 상관없이 회전자 영구자석과 고정자 슬롯의 상호작용에 의해 발생한다. 이러한 코깅토크는 전동기의 소음과 진동의 주요 원인이 되므로 전동기 설계 시 반드시 고려해야 한다. 코깅토크는 영구자석이 부착된 회전자에 의하여 공극 중에 비교적 저차의 고조파 자속밀도와 고정자 철심 슬롯의 상호작용으로 발생한다는 점을 중시하여 본 논문에서는 실험계획법의 일종인 반응표면 법을 사용하여 코깅토크를 저감하는 방법에 대해 제시하였다.

• 전자공학회논문지SC
• /
• 제44권5호
• /
• pp.62-70
• /
• 2007

본 논문에서는 일정 토크영역에서 승압형 PFC 컨버터와 직접토크제어(DTC) 방법을 사용하여 BLDC 모터의 구동 시스템을 DSP(TMS320F2812)로 구현하였다. 기존의 6단계 PWM 전류제어와 달리 미리 정한 샘플시간 마다 간단한 look-up 표로부터 2상 도통 모드에 대한 인버터의 전압 상태 벡터를 설정함으로써 원하는 전류파형을 만들었으며 이로부터 기존의 전류제어기보다 훨씬 빠른 토크 응답특성을 얻을 수 있었다. 또한 BLDC 모터의 비 이상적인 사다리형 역기전력에 의해 발생되는 저주파 토크변동을 저감하기 위하여 위치 loop-up 표를 사용하였다. 아울러 역률을 보정하기 위해 승압형 PFC 컨버터를 구성하였고 이 때 전파 정류된 입력전압과 출력전압, 인덕터의 전류에 의해 평균전류모드 제어 방식으로 80 kHz마다 PWM 듀티(duty)가 조절 되도록 하였다. 이와 같이 복잡한 제어 알고리즘은 초고속 DSP의 출현으로 PFC와 DTC 알고리즘이 동시에 제어가 가능하며, 본 논문에서는 DTC 알고리즘을 구현할 때 DSP의 일반 범용의 출력포트를 사용하여 구현하였고 단지 PFC에서만 1개의 PWM을 사용하여 디지털 제어기를 구현하였다. 실험을 통해 DTC 알고리즘과 PFC 컨버터를 이용한 BLDC 모터 구동 시스템의 타당성과 효용성을 보였고, 실험결과로부터 PFC 컨버터를 사용하지 않았을 때는 역률이 약 0.77이었으나 PFC 컨버터를 사용하였을 때는 부하변동에 관계없이 약 0.9997로 크게 향상됨을 확인하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 2000년도 학술대회 논문집 전문대학교육위원
• /
• pp.63-65
• /
• 2000

본 논문은 영구 자석 동기 모터의 속도 제어를 위하여 슬라이딩 모드 제어 기법을 도입하였다. 또한 기계적인 위치 또는 속도 센서 없이 속도 제어를 수행하기 위하여 부하 토크 및 속도 관측기를 이용하였으며, 시뮬레이션을 통하여 그 성능을 확인하였다.