| 1 |
1
전류가 흐르는 코일과, 회전자와 베어링을 통해 연결된 고정자와, 영구자석을 포함하는 회전자를 구비한 직구동 모터에서, 상기 코일에 전류 입력 시 전자기력으로 회전자가 회전 시, 외부의 외력 및 충격에 따라 발생하는 상기 고정자와 상기 회전자 간의 공극의 변화를 추정하는 방법으로서,(a) 상기 고정자와 상기 회전자 간의 초기 공극(g0)을 측정하는 단계와;(b) 상기 직구동 모터의 회전자가 회전 시, 또는 외부의 외력 및 충격에 의해 발생하는 공극의 변화를 추정하기 위해, 공극의 변화에 따라 영향을 받아 변화하는 상기 코일의 인덕턴스 L과 상기 영구자석의 쇄교자속 λm을 계산하는 단계와;(c) 상기 회전자의 병진운동의 특성에 포함된 전자기적 시스템의 영향은 라그랑지 방법(Lagrange method)에 의해 전자기적 에너지를 상기 회전자의 x-y평면상의 변위 r로 편미분하여 구하여, 영구자석형 동기모터(PMSM)의 수학적 모델을 정의하는 단계와;(d) 상기 정의한 수학적 모델에서 시스템 상태(states)벡터와 입력벡터를 정의하는 단계와;(e) 상기 정의한 수학적 모델을 상태방정식으로 변환하고, 시스템의 상태로 편미분하여 고유행렬(F) 를 구하는 단계와, 여기서 고유행렬(F)는 시간에 따라 변하는 시변(Time-Variant)하는 시스템의 특성을 결정하며; (f) 상기 직구동 모터에 인가되는 전류 및 전압을 측정하는 단계와;(g) 상기 (e) 단계에서 계산된 고유행렬(F)과 상기 (f) 단계에서 측정된 전류와 전압를 상기 (e) 단계에서 변환된 상태방정식에 적용하고, 루엔버그 관측기(Luenberger observer)를 설계하는 단계와;(h) 관측기를 통해 추정된 상태(states)벡터에 포함되어 있는 상기 고정자 기준의 회전자 변위(r)를 추출함으로써, 상기 회전자의 공극 변화를 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 직구동 모터의 공극 변화 추정 방법
|
| 2 |
2
제1항에 있어서, 상기 (b) 단계는상기 코일의 인덕턴스 L과, 상기 영구자석의 쇄교자속 λm 는각각의 식을 통하여 계산하고, Rs 는 상기 고정자의 반지름이고, Vm은 상기 회전자에 부착된 영구 자석의 전체 부피이고, lm은 상기 영구 자석의 반경(radial) 방향의 길이이고, α는 x축 상에서 회전자가 이동한 거리이고, β는 y축 상에서 회전자가 이동한 거리이고, μ0 는 공극(공기)의 투자율이고, N 은 고정자에 코일이 감긴 횟수이고,r 은 고정자 기준 회전자의 x-y평면상의 변위이고,Br 은 영구 자석의 잔류자기 인 것을 특징으로 하는 직구동 모터의 공극 변화 추정 방법
|
| 3 |
3
제1항에 있어서, 상기 (c) 단계에서 인덕턴스와 쇄교자속이 회전자 변위 r의 함수인 것을 적용하여 정의한, 상기 PMSM의 수학적 모델은, 식과 같이 정의되며,여기서, rp는 고정권선의 상저항이고, iα,는 x축 상의 전류이고, iβ는 y축 상의 전류이고, J는 회전자의 관성모멘트이고,Fr은 직구동 모터에 가해지는 외란이고, vα x축 상의 전압이고, vβ 는 y축 상의 전압을 의미하고, m 는 상기 회전자의 질량이고, kb 는 상기 베어링의 탄성계수이고, cd 댐핑계수이고, rs 는 상기 고정자의 저항이고, θ는 상기 회전자의 회전각이고, L은 전류에 의한 인덕턴스이고, Lr 은 회전자의 변위 r에 대해 편미분한 값이고, λmr은 λm 을 회전자의 변위 r에 대해 편미분한 값 인 것을 특징으로 하는 직구동 모터의 공극 변화 추정 방법
|
| 4 |
4
제1항에 있어서, 상기 (d) 단계에서 상기 PMSM 수학적 모델로부터 정의된상기 시스템 상태 벡터 x 와, 시스템 입력 벡터 u 는 이고, 여기서상기 시스템 상태(states)벡터 x 는 회전자 변위(r), 회전자 회전각도(θ), 변위 미분치, 회전각도 미분치 및 α와 β상에 흐르는 전류(iα, iβ)로 이루어진 벡터로 정의되고,상기 시스템 입력벡터 u는 상기 회전자에 가해지는 외란(Fr) 및 α와 β상에 가해지는 전압(vα, vβ)으로 정의되는 것을 특징으로 하는 직구동 모터의 공극 변화 추정 방법
|
| 5 |
5
삭제
|
| 6 |
6
제1항에 있어서, 상기 (g) 단계에서상기 (e)단계에서 계산된 상기 고유행렬(F)과 상기 (f) 단계에서 측정된 전류와 전압을 상기 (e)단계에서 변환된 수학적 모델로부터 도출된 상태방정식에 적용하고, 루엔버그 관측기(Luenberger observer)를 설계하여 전산계산을 수행함으로써, 상태(states)벡터에 포함된 변수들의 값들을 점차적으로 실제값과 동등한 수준으로 수렴시키는 것을 특징으로 하는 직구동 모터의 공극 변화 추정 방법
|
| 7 |
7
제1항에 있어서, 상기 (h) 단계에서 관측기를 통해 추정된 상태(states)벡터에 포함되어 있는 상기 고정자 기준의 회전자 변위(r)를 추출하고, 상기 추출한 회전자 변위(r)를 이용하여 식을 통해 고정자와 회전자 간의 공극(g)를 도출하는 단계를 포함하고,여기서, φ는 상기 고정자와 상기 회전자의 중심을 이은 선을 기준으로 회전자의 임의의 위치까지의 각도이고, α는 상기 회전자가 x축으로 이동한 거리이고, β는 상기 회전자가 y축으로 이동한 거리인 것을 특징으로 하는 직구동 모터의 공극 변화 추정 방법
|
| 8 |
8
삭제
|
| 9 |
9
삭제
|
| 10 |
10
삭제
|
| 11 |
11
삭제
|
