The important problem in high speed spindle is to reduce and minimize the thermal effect by motor and ball bearings. In this study. the effects of bearing preload and cooling for high speed spindle with high frequency motor are investigated. A high speed spindle is composed of angular contact ball bearings, high frequency motor, grease lubrication, oil jacket cooling, and so on. Heat generation of the bearing and the high frequency motor are estimated from the theoretical and experimental data. The thermal analyses of high speed spindle to minimize the thermal effect and maximize the cooling effect are carried out under the various cooling conditions and preload. Method of variable bearing preload and cooling can be useful to design the high speed motor spindle. The results show that the optimal preload and cooling are very effective to minimize the thermal displacement by motor and ball bearing.
Voltage varing Fate dv/dt which is applied to induction motor usually makes unnegligible leakage current and it flows through stator winding and motor frame. This kind of harmonic leakage current makes effect on power source and cuases electromagnetic trouble because the motor frame has earth. Therefore in this study, a high frequency induction motor model is developed and analyze the motor performance to explain the phenomena. Inverter model is also developed and is combined with the motel model to prepare the basis of the high frequency effects on inverter fed induction motor.
Repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) modulates cortical excitability beyond the duration of the rTMS trains themselves. Depending on rTMS parameters, a lasting inhibition or facilitation of cortical excitability can be induced. Therefore, rTMS of high or low frequency over motor cortex may change certain aspects of motor learning performance and cortical activation. This study investigated the effect of high and low frequency subthreshold rTMS applied to the motor cortex on motor learning of sequential finger movements and brain activation using functional MRI (fMRI). Three healthy right-handed subjects (mean age 23.3) were enrolled. All subjects were trained with sequences of seven-digit rapid sequential finger movements, 30 minutes per day for 5 consecutive days using their left hand. 10 Hz (high frequency) and 1 Hz (low frequency) trains of rTMS with 80% of resting motor threshold and sham stimulation were applied for each subject during the period of motor learning. rTMS was delivered on the scalp over the right primary motor cortex using a figure-eight shaped coil and a Rapid(R) stimulator with two Booster Modules (Magstim Co. Ltd, UK). Functional MRI (fMRI) was performed on a 3T ISOL Forte scanner before and after training in all subjects (35 slices per one brain volume TR/TE = 3000/30 ms, Flip angle $60^{\circ}$, FOV 220 mm, $64{\times}64$ matrix, slice thickness 4 mm). Response time (RT) and target scores (TS) of sequential finger movements were monitored during the training period and fMRl scanning. All subjects showed decreased RT and increased TS which reflecting learning effects over the training session. The subject who received high frequency rTMS showed better performance in TS and RT than those of the subjects with low frequency or sham stimulation of rTMS. In fMRI, the subject who received high frequency rTMS showed increased activation of primary motor cortex, premotor, and medial cerebellar areas after the motor sequence learning after the training, but the subject with low frequency rTMS showed decreased activation in above areas. High frequency subthreshold rTMS on the motor cortex may facilitate the excitability of motor cortex and improve the performance of motor sequence learning in normal subject.
A PWM inverter with an induction motor often has a problem with a high-frequency leakage current that flows through the distributed electrostatic capacitance from the motor windings to ground. This paper presents an equivalent circuit for high-frequency leakage currents in PWM inverter feeding an induction motor, which forms an LCR series resonant circuit.
유도 전동기의 인버터 사용이 증가하면서, 인버터의 고주파 스위칭에 대한 유도전동기의 특성 해석 연구가 요구되고 있다. 그러나 기존의 연구들은 인버터와의 결합 모델의 개발 필요성을 느끼고 있으면서도 인버터 모델링의 어려움뿐만 아니라 결합 어려움 때문에 고정된 전원을 가정하고, 유도기 모델을 단순화 시켜서 모사를 하고 있는 경우가 대부분이다. 이에 인버터로 구동되는 유도 전동기의 고주파 해석 모델과 고주파 고려 유도 전동기 해석 모델 및 인버터 동작을 시뮬레이션할 수 있는 모델을 개발하여, 위와 같은 경우의 시뮬레이션을 가능하게 하고자 한다. 이로부터, 인버터에 의한 유도전동기 구동에서의 고주파에 의한 영향을 해석할 수 있다.
Use of the high frequency motor spindles are increasing for the high speed machine tools recently. The important problem in the high speed spindles is to reduce and minimize the thermal effect by the motor and ball hearings. Thermal characteristics according to the bearing preload and spindle cooling are studied for the spindle with the oil mist lubrication and high frequency motor. Temperature distribution and thermal displacement according to the spindle speed, preload and flow rate are measured. Temperature distribution and thermal displacement of the high speed spindle system can be estimated reasonably by using the three dimensional model through the finite element method. The results of analysis are compared with the measured data. This study supports thermal optimization and find out more effective cooling condition. This paper show that the suitable preload and spindle cooling are very effective to minimize the thermal effect by the motor and ball bearings.
In this paper, an inverter fed induction motor drive system is analyed in order to predict the conducted interference. High frequency model for inverter, motor and system parasitic components are proposed. High frequency component allows time and frequency domain analysis to be performed with standard PSpice tool. The overall high frequency component and model are verified by comparing simulation and experimental result.
Thermal characteristics according to the cooling methods are studied for the three type spindles with high frequency motor. For the analysis, three dimensional mode]s are built considering heat transfer characteristics such as natural and force convection coefficients. Unsteady-state temperature distributions and thermal deformations according to the cooling conditions are analyzed by using the finite element method.
High speed machining is the core technology that influences the performance of machine tools, and the high speed motor spindle is widely used for the high speed machine tools. The important problem in high speed spindle is to minimize the thermal effect by motor and bearing and frequency effect. This paper presents the thermal characteristic analysis and frequency experiment for a high speed spindle considering the flow rate of cooling oil. A high speed spindle is composed of angular contact ceramic ball bearings, high speed built-in motor, oil cooling jacket and so on. The thermal analyses of high speed spindle need to minimize the thermal effect and maximize the cooling effect and they are carried out under the various cooling conditions. Heat generations of the bearing and the high speed motor are estimated from the theoretical and experimental data. To find out the characteristic of vibration, the high speed spindle is excited in operational range. This result can be applied to the design and manufacture of a high speed tapping spindle.
This paper proposes a field-oriented control strategy without speed sensor in overall speed range. At low speed region including zero speed, the electrical saliency which is due to the main flux saturation is used in order to estimate an instantaneous flux position. This electrical saliency can be obtained from the difference of high frequency impedance by the high frequency signal injection. This method enables the stable operation at zero speed or stator frequency even under heavily loaded condition. However, because of the high frequency signal injection the loss and noise in motor increase and the voltage margin is reduced as the motor speed increases. Therefore, this algorithm must be supplemented with the algorithm based on the electrical model of motor, which is conventionally used in the region except the low speed. This paper proposes the combination algorithm between the high frequency signal infection method and the adaptive observer, in which the rotor flux and motor speed can be simultaneously estimated by the adaptive control theory. This combination algorithm enables the stable operation of field-oriented speed control without speed sensor in overall speed range. This is verified by experimental results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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