KR102683505B1 - Shaft type linear motor system for FA transfer machine and manufacturing method of shaft type linear motor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템 및 샤프트 타입 리니어 모터의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터를 제공하며, 최적의 설계 방법을 제공하여 이에 따른 장비 기술의 고도화를 확립하고자 하기 위한 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템 및 샤프트 타입 리니어 모터의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명을 통해, 높은 추진력과 추진리플이 적은 샤프트 리니어모터의 설계가 가능한 효과와, 유틸리티 적용이 용이하고 추진시에 안정성이 높은 선형 FA 이송기기 어셈블리 기술 확립을 통한 장비 기술의 고도화 확립이 가능하며, 저소음, 고정밀 공장자동화에 적용가능한 선형 이송기기 제작이 가능하며, 성능기준에 적합한 샤프트타입 리니어모터의 개발로 모터설계 및 제작에 관한 원천기술을 확보할 수 있게 된다.The present invention relates to a shaft-type linear motor system for application to FA feeders and a method of manufacturing the shaft-type linear motor. More specifically, it provides a shaft-type linear motor for application to FA feeders and provides an optimal design method. This relates to a shaft-type linear motor system and a method of manufacturing a shaft-type linear motor for application to FA conveyors in order to establish the advancement of equipment technology accordingly.
Through the present invention, it is possible to design a shaft linear motor with high thrust and low propulsion ripple, and to establish advanced equipment technology through the establishment of linear FA transport device assembly technology that is easy to apply to utility and has high stability during propulsion. , it is possible to manufacture linear transport equipment applicable to low-noise, high-precision factory automation, and the development of shaft-type linear motors suitable for performance standards makes it possible to secure original technology for motor design and production.
Description
본 발명은 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템 및 샤프트 타입 리니어 모터의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터를 제공하며, 최적의 설계 방법을 제공하여 이에 따른 장비 기술의 고도화를 확립하고자 하기 위한 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템 및 샤프트 타입 리니어 모터의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a shaft-type linear motor system for application to FA conveyors and a method of manufacturing the shaft-type linear motor. More specifically, it provides a shaft-type linear motor for application to FA conveyors and provides an optimal design method. This relates to a shaft-type linear motor system and a method of manufacturing a shaft-type linear motor for application to FA conveyors in order to establish the advancement of equipment technology accordingly.
일반적으로 리니어모터는 직선운동을 위한 선형운동을 목적으로 하는 전동기를 의미한다.In general, a linear motor refers to an electric motor aimed at linear motion.
그리고, 영구자석형 리니어모터의 경우는 회전형 모터와 같이 고정자와 회전자를 갖고 있으며, 이런 구조는 회전형 모터를 방사방향 면으로 절단하고 이를 평면에 펼쳐 놓은 구조를 나타낸다.Also, in the case of a permanent magnet linear motor, it has a stator and a rotor like a rotary motor, and this structure represents a structure in which the rotary motor is cut into a radial plane and spread out on a plane.
리니어 모터는 일반 회전형 모터를 축방향으로 잘라놓은 형태로 일반모터가 회전형의 운동력을 발생시키는 것에 비해 직선방향으로 미는 힘인 추력을 발생시키는 점이 다르나 구동원리는 근본적으로 같다.A linear motor is a type in which a general rotary motor is cut in the axial direction. It is different in that it generates thrust, which is a force that pushes in a straight direction, compared to a general motor that generates a rotary motion force, but the driving principle is fundamentally the same.
최근들어, 리니어모터 기술체계로서, 설계, 제작 기술로 응용할 수 있는 리니어 모터의 장점은 디렉트 드라이브로 종합 효율이 양호하고, 유지 보수비가 저렴하며, 자유도가 높은 구조를 가지고 있는 것이다.Recently, the advantages of linear motors, which can be applied as a linear motor technology system and design and manufacturing technology, are that they have good overall efficiency through direct drive, low maintenance costs, and a structure with a high degree of freedom.
반면, 지지 기구가 필요하고, 누설자속이 많으며, 효율 및 역률이 회전형보다 낮다는 단점을 가지고 있다.On the other hand, it has the disadvantages that a support mechanism is required, there is a lot of leakage flux, and efficiency and power factor are lower than those of the rotary type.
그리고, 리니어 모터는 주변기술로 고성능 센서, 현대 제어이론, H제어, 퍼지제어, 벡터제어, 마이크로 스텝 구동에 응용되어 계측제어 기술 발전에 기여할 수 있게 된다.In addition, linear motors are peripheral technologies that can contribute to the development of measurement and control technology by being applied to high-performance sensors, modern control theory, H control, fuzzy control, vector control, and microstep driving.
뿐만 아니라, 영구자석재료, 초전도 재료 등 재료기술의 진보에도 응용되어지며, GTO, IGBT의 대용량화 및 파워모듈, 다중 인버터 등 파워 일렉트로닉스 기술의 발전에도 기여하며 대출력화, 콤팩트화, 고성능화, 고정도화 등 리니어모터로서 특징을 가진 응용이 가능한 장점을 가진다.In addition, it is applied to the advancement of material technology such as permanent magnet materials and superconducting materials, and also contributes to the development of power electronics technology such as increased capacity of GTO and IGBT, power modules, and multiple inverters, and increases output, compactness, higher performance, and higher precision. It has the advantage of being able to be applied with its characteristics as a linear motor.
한편, 리니어 모터기술이 FA에 적용될 때 가지는 기술 애로사항으로서, 직선운동시스템을 구동하는 제어장치는 대부분 회전형 전동기의 제어장치를 이용하고 있는 실정으로 시스템의 과도 및 정상 상태 응답 특성이 부적절하거나 시스템의 해석의 부적절로 발생할 수 있는 외란에 대한 대응 능력이 부족한 상황으로 나타나며 이들 변환장치에 의한 기계적인 소음, 손실 및 진동 등이 발생하여 전체시스템은 안정성이 낮아지게 된다.On the other hand, as a technical difficulty when linear motor technology is applied to FA, most control devices that drive linear motion systems use rotary motor control devices, so the transient and steady-state response characteristics of the system are inadequate or the system It appears that the ability to respond to disturbances that may occur due to inappropriate analysis is insufficient, and mechanical noise, loss, and vibration are generated by these conversion devices, which reduces the stability of the overall system.
이러한 단점은 전기에너지를 직접 직선운동형 모터로부터 역학적 에너지로 변환하여 추력을 발생시키는 선형전동기(Linear Motor, LM)를 이용함으로서 해결할 수 있게 된다.These shortcomings can be solved by using a linear motor (LM) that generates thrust by directly converting electrical energy into mechanical energy from a linear motion motor.
반도체, 정밀가공, 로봇생산 등의 공장자동화 설비에서 정밀이송기는 매우 중요한 역할을 하는 장비로 리니어 모터는 기어와 같은 부품수를 줄이고 고장이 적어 활용도가 높은 장비이지만 기존의 회전형에 비해 보급이 저조하고 고가여서 이에 대한 기술적 솔루션이 필요한 상황이다.Precision conveyors play a very important role in factory automation facilities for semiconductors, precision processing, and robot production. Linear motors are highly utilized equipment as they reduce the number of parts such as gears and are less likely to break down, but are less popular than existing rotary types. It is low-quality and expensive, so a technical solution is needed.
또한, 샤프트와 가동자가 비접촉형이므로 마찰열이 발생하지 않아 소리, 먼지 발생이 없으며 추가적인 유지비용이 없으므로 고정밀, 클린시설에서 적용 가능하므로 그 활용도가 우수하다.In addition, since the shaft and the mover are non-contact, frictional heat is not generated, so there is no sound or dust generated, and there are no additional maintenance costs, so it can be applied in high-precision, clean facilities, so its usability is excellent.
샤프트 구조는 또한 갭의 변동에 의한 추력의 영향이 없으며 볼스크류의 기구 변경도 간단한 구조여서 일정 추력을 요구하는 부하조건에 최적의 리니터 모터를 제공할 수 있으며, 샤프트와 가동자의 흡착력이 없는 코어없는 형태이며 동작 중에 코깅현상이 없다.The shaft structure also has no influence on thrust due to gap changes, and changing the mechanism of the ball screw is simple, so it can provide an optimal linear motor for load conditions that require a constant thrust, and the core has no adsorption force between the shaft and the mover. It is a type that does not exist and there is no cogging phenomenon during operation.
그리고, 외형상에서 나타나는 특징으로는 구조가 간단하여 주변 기기의 설계 비용, 부품 비용이 절감되며 조금 거칠어도 선형규격에 의한 고정도의 위치 결정을 할 수 있다.In addition, the external features include a simple structure, which reduces the design cost and component cost of peripheral devices, and allows high-accuracy positioning based on linear standards even if it is slightly rough.
한편, 다양한 FA 적용가능한 어플리케이션을 통해 향후 이송기기 분야의 원천 기술력 확보가 필요하며, 국내 이송기기 분야의 원천기술력은 미비하고 상대적으로 일본이나 독일이 앞서 있는 상태로 국산화과정이 필요한 분야이다.Meanwhile, it is necessary to secure original technology in the field of transportation equipment in the future through various applications applicable to FA. The original technology in the field of domestic transportation equipment is insufficient, and Japan and Germany are relatively ahead, so it is a field that requires a localization process.
FA분야에 적용되는 직선형 동력 시스템에서 선형 전동기는 회전형 전동기에 비교할 때 특장점으로서, 가동부와 고정자 사이가 비접촉이므로,소음과 마찰이 적음, 다른 기계요소와 결합할 필요가 없으므로 시스템의 구조가 간단하며 가볍고 에너지 소비가 적음, 빠른 가감속 특성을 가짐, 에너지 전달 효율이 좋고 백래시(Backlash)가 없는 장점을 가지고 있다.In the linear power system applied to the FA field, linear motors have special advantages compared to rotary motors. Since there is no contact between the moving part and the stator, there is less noise and friction, and there is no need to combine it with other mechanical elements, so the structure of the system is simple. It has the advantages of being light, consuming little energy, having fast acceleration and deceleration characteristics, good energy transfer efficiency, and no backlash.
따라서, 샤프트 리니어 모터의 공장 자동화에 적용되게 된다면, 샤프트와 가동자가 비접촉형이므로 마찰열이 발생하지 않아 소리, 먼지 발생이 없으며 추가적인 유지비용이 없는 효과와, 샤프트 구조는 또한 갭의 변동에 의한 추력의 영향이 없으며 볼스크류의 기구 변경도 간단한 효과와, 샤프트와 가동자의 흡착력이 없는 코어없는 형태이며 동작 중에 코깅현상이 없으며 외형상에서 나타나는 특징으로는 구조가 간단하여 주변 기기의 설계 비용, 부품 비용이 절감되며 조금 거칠어도 선형규격에 의한 고정도의 위치 결정을 할 수 있는 효과와, 가동자를 고정으로 한 샤프트를 동작 시키는 것이 가능한 자석과 코일만의 간단한 구조로 다양한 구동 방식을 실현 가능한 효과와, 샤프트타입 리니어모터의 고정밀형 구조는 최근 확장되고 있는 반도체공정이나 2차전지 제조라인등의 고정밀 생산라인에 적용되는 효과를 제공할 수 있다.Therefore, if the shaft linear motor is applied to factory automation, the shaft and the mover are non-contact, so frictional heat is not generated, so there is no sound or dust, and there is no additional maintenance cost, and the shaft structure also provides the effect of reducing the thrust due to the change in the gap. There is no effect, and changing the mechanism of the ball screw has a simple effect. It is a core-less form with no adsorption force between the shaft and the mover, and there is no cogging phenomenon during operation. The external feature is that the structure is simple, which reduces the design cost of peripheral equipment and component costs. It has the effect of being able to achieve high-precision positioning according to linear standards even if it is a little rough, the effect of being able to realize various driving methods with a simple structure of magnets and coils that can operate a shaft with a fixed mover, and the effect of realizing various driving methods, and the effect of realizing a variety of drive methods. The high-precision structure of the motor can provide the effect of being applied to high-precision production lines such as semiconductor processes or secondary battery manufacturing lines, which are recently expanding.
본 발명에서는 FA 분야에 샤프트 리니어 모터 시스템의 필요성을 인지하여 이에 대한 솔루션을 제공함으로써, 소부장분야 중 특히 장비분야에 대한 국내 기술화, 현지화가 가능하며, 샤프트타입 리니어모터는 현재 일본이 독보적인 기술로 앞서가고 있으나 우리나라의 산업수요가 증가함에 따라 수입대체하고 국산화 기술이 필요하며, 국내 기술 중 소재기술과 제어기술은 우수하나 이를 조합하여 최적화하여 시스템화 하는 기술이 절대적으로 부족하여 이에 대한 기술개발이 필요한 부분을 해결할 수 있게 되는 것이다.In the present invention, by recognizing the need for a shaft linear motor system in the FA field and providing a solution, domestic technology and localization are possible, especially in the equipment field, and shaft-type linear motors are currently unrivaled in Japan. Although we are leading the way with technology, as Korea's industrial demand increases, import substitution and local production technology are needed. Among domestic technologies, material technology and control technology are excellent, but there is an absolute lack of technology to combine them, optimize them, and systemize them, so we are developing technologies for them. This necessary part can be resolved.
따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,Therefore, the present invention was devised to solve the above conventional problems,
본 발명의 목적은 높은 추진력과 추진리플이 적은 샤프트 리니어모터의 설계가 가능한 효과와, 유틸리티 적용이 용이하고 추진시에 안정성이 높은 선형 FA 이송기기 어셈블리를 제공하고자 한다.The purpose of the present invention is to provide a linear FA transport device assembly that has the effect of designing a shaft linear motor with high thrust and low propulsion ripple, is easy to apply to utility, and has high stability during propulsion.
본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템은,In order to achieve the problem that the present invention seeks to solve, the shaft-type linear motor system for applying the FA conveyor according to an embodiment of the present invention is,
일정한 크기의 본체바디부(100);와A main body portion (100) of a certain size; and
샤프트서포터(210)에 장착되어 있으며, 내부에 영구자석이 일정 간격으로 설치되는 직선 상에 배치되는 고정자(200);와A stator (200) mounted on the shaft supporter (210) and disposed on a straight line inside which permanent magnets are installed at regular intervals;
상기 고정자의 외부로부터 공극을 두고 설치 구성되는 이동자코어와 상기 이동자코어의 외부에 감겨지는 코일을 포함하여 구성되는 이동자(300);와A mover 300 including a mover core installed with an air gap from the outside of the stator and a coil wound around the outside of the mover core;
상기 샤프트서포터의 일측에 형성되는 리니어센서(400);와A linear sensor 400 formed on one side of the shaft supporter; and
상기 리니어센서와 일정 간격 이격된 위치에 설치 구성되는 LM가이드(500);를 포함하여 구성되되,It is configured to include an LM guide 500 installed at a position spaced apart from the linear sensor at a predetermined distance,
연산 장치에 의해 산출된 결과 정보를 토대로 상기 고정자와 이동자 및 공극 치수가 결정되는 것을 특징으로 함으로써, 본 발명의 과제를 해결하게 된다.The problem of the present invention is solved by characterizing that the dimensions of the stator, mover, and gap are determined based on the result information calculated by the calculation device.
본 발명에 따른 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템 및 샤프트 타입 리니어 모터의 제조 방법은,The shaft-type linear motor system and the manufacturing method of the shaft-type linear motor for application to the FA conveyor according to the present invention are,
높은 추진력과 추진리플이 적은 샤프트 리니어모터의 설계가 가능한 효과와, 유틸리티 적용이 용이하고 추진시에 안정성이 높은 선형 FA 이송기기 어셈블리 기술 확립을 통한 장비 기술의 고도화 확립이 가능하며, 저소음, 고정밀 공장자동화에 적용가능한 선형 이송기기 제작이 가능하며, 성능기준에 적합한 샤프트타입 리니어모터의 개발로 모터설계 및 제작에 관한 원천기술을 확보할 수 있게 된다.It is possible to design a shaft linear motor with high propulsion and low propulsion ripple, and to establish advanced equipment technology through the establishment of linear FA transfer device assembly technology that is easy to apply to utility and has high stability during propulsion, and to establish a low-noise, high-precision factory. It is possible to manufacture linear transport devices applicable to automation, and the development of shaft-type linear motors suitable for performance standards makes it possible to secure original technology for motor design and production.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템의 동기형 리니어 모터 구조의 일반화 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템의 PMLSM의 기하학적 크기를 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템의 영구자석의 자속밀도 파형을 간략하게 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템의 NdFeB PM 재료에 대한 B-H 특성곡선이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템의 설계에 따른 마그넷의 배열과 규격을 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템의 이동자 권선설계 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템의 고정자와 이동자의 결합구조 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템의 샤프트타입 리니어모터의 구성 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템의 고정자 NdFeB 자석 배열에 따른 시뮬레이션 결과 예시도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템의 고정자 NdFeB 자석 배열에 따른 자성 시뮬레이션 결과 예시도이다.
도 11a는 본 발명의 일실시예에 따른 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템의 유틸리티 구성 설계를 3D로 설계한 도면 예시도이다.
도 11b는 본 발명의 일실시예에 따른 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템의 유틸리티 구성을 나타낸 예시도이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템의 구성 예시도이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템의 부하 캐리어 구성 예시도이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템의 샤프트 서포터 구성 예시도이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템의 d-축과 q-축 고정자와 회전자 기준 프레임 예시도이다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템의 샤프트타입 리니어모터의 동기 기준프레임에서 등가회로이다.
도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템의 샤프트타입 리니어모터의 페이저도이다.
도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템의 3상 전압원 인버터이다.
도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템의 전압벡터에 따른 인버터 출력 예시도이다.
도 20은 본 발명의 일실시예에 따른 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템의 인버터 스위칭상태와 출력전압벡터 예시도이다.
도 21은 본 발명의 일실시예에 따른 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템의 스위칭 영역에서 조건 예시도이다.
도 22는 본 발명의 일실시예에 따른 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템의 공간벡터 PWM의 극전압과 스위칭 패턴 예시도이다.
도 23은 본 발명의 일실시예에 따른 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템의 인버터 스위칭 함수 예시도이다.
도 24는 본 발명의 일실시예에 따른 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템의 데드타임 동안의 출력전류 상태 예시도이다.
도 25는 본 발명의 일실시예에 따른 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템의 d-q축 전류제어기와 속도제어기 예시도이다.
도 26은 본 발명의 일실시예에 따른 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템의 샤프트타입 리니어모터의 PI 전류제어기 예시도이다.
도 27은 본 발명의 일실시예에 따른 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템의 50mm 위치제어 출력파형이며, 도 28은 100mm 위치제어 출력파형이며, 도 29는 초기상태 파형이며, 도 30은 무부하에서 속도파형이며, 도 31은 1N(0.98N) 부하에서 속도파형이며, 도 32는 2N(1.96N) 부하에서 속도파형이며, 도 33은 3N(2.94N) 부하조건에서 속도파형이며, 도 34는 4N(3.92N) 부하조건에서 속도파형을 나타낸 것이다.
도 35는 본 발명의 일실시예에 따른 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템의 겐트리 로더를 나타낸 개념도이다.Figure 1 is a generalized conceptual diagram of the synchronous linear motor structure of a shaft-type linear motor system for application to an FA feeder according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a conceptual diagram showing the geometric size of the PMLSM of the shaft-type linear motor system for application to the FA feeder according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is an example diagram briefly showing the magnetic flux density waveform of a permanent magnet of a shaft-type linear motor system for application to an FA feeder according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a BH characteristic curve for NdFeB PM material of a shaft-type linear motor system for FA conveyor application according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is an exemplary diagram showing the arrangement and specifications of magnets according to the design of a shaft-type linear motor system for application to an FA feeder according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is an exemplary diagram of the mover winding design of a shaft-type linear motor system for application to an FA transporter according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is an example of the combined structure of a stator and a mover of a shaft-type linear motor system for application to an FA feeder according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is an exemplary configuration diagram of a shaft-type linear motor of a shaft-type linear motor system for application to an FA feeder according to an embodiment of the present invention.
Figure 9 is an exemplary simulation result according to the stator NdFeB magnet arrangement of a shaft-type linear motor system for application to an FA feeder according to an embodiment of the present invention.
Figure 10 is an exemplary magnetic simulation result according to the stator NdFeB magnet arrangement of a shaft-type linear motor system for application to an FA feeder according to an embodiment of the present invention.
Figure 11a is a diagram illustrating the utility configuration design of a shaft-type linear motor system for application to an FA conveyor according to an embodiment of the present invention in 3D.
Figure 11b is an exemplary diagram showing the utility configuration of a shaft-type linear motor system for application to an FA conveyor according to an embodiment of the present invention.
Figure 12 is an exemplary configuration diagram of a shaft-type linear motor system for application to an FA feeder according to an embodiment of the present invention.
Figure 13 is an exemplary load carrier configuration of a shaft-type linear motor system for application to an FA feeder according to an embodiment of the present invention.
Figure 14 is an exemplary diagram of the configuration of a shaft supporter of a shaft-type linear motor system for application to an FA feeder according to an embodiment of the present invention.
Figure 15 is an illustration of the d-axis and q-axis stator and rotor reference frames of a shaft type linear motor system for application to an FA feeder according to an embodiment of the present invention.
Figure 16 is an equivalent circuit in the synchronous reference frame of the shaft-type linear motor of the shaft-type linear motor system for application to the FA feeder according to an embodiment of the present invention.
Figure 17 is a phasor diagram of the shaft-type linear motor of the shaft-type linear motor system for application to the FA feeder according to an embodiment of the present invention.
Figure 18 is a three-phase voltage source inverter of a shaft-type linear motor system for FA conveyor application according to an embodiment of the present invention.
Figure 19 is an example of inverter output according to the voltage vector of a shaft-type linear motor system for application to an FA conveyor according to an embodiment of the present invention.
Figure 20 is an example diagram of the inverter switching state and output voltage vector of a shaft-type linear motor system for application to an FA feeder according to an embodiment of the present invention.
Figure 21 is an example of conditions in the switching area of a shaft-type linear motor system for application to an FA feeder according to an embodiment of the present invention.
Figure 22 is an example of the pole voltage and switching pattern of the space vector PWM of the shaft-type linear motor system for application to the FA feeder according to an embodiment of the present invention.
Figure 23 is an example diagram of an inverter switching function of a shaft-type linear motor system for application to an FA feeder according to an embodiment of the present invention.
Figure 24 is an example of the output current state during dead time of a shaft-type linear motor system for application to an FA feeder according to an embodiment of the present invention.
Figure 25 is an exemplary diagram of a dq-axis current controller and a speed controller of a shaft-type linear motor system for application to an FA feeder according to an embodiment of the present invention.
Figure 26 is an exemplary diagram of the PI current controller of the shaft-type linear motor of the shaft-type linear motor system for application to the FA feeder according to an embodiment of the present invention.
Figure 27 is a 50mm position control output waveform of a shaft-type linear motor system for application to an FA conveyor according to an embodiment of the present invention, Figure 28 is a 100mm position control output waveform, Figure 29 is an initial state waveform, and Figure 30 is the speed waveform at no load, Figure 31 is the speed waveform under a 1N (0.98N) load, Figure 32 is the speed waveform under a 2N (1.96N) load, and Figure 33 is the speed waveform under a 3N (2.94N) load condition. Figure 34 shows the speed waveform under 4N (3.92N) load condition.
Figure 35 is a conceptual diagram showing a gantry loader of a shaft-type linear motor system for FA transfer machine application according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일실시예에 따른 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템은,The shaft-type linear motor system for application to the FA conveyor according to an embodiment of the present invention is,
일정한 크기의 본체바디부(100);와A main body portion (100) of a certain size; and
샤프트서포터(210)에 장착되어 있으며, 내부에 영구자석이 일정 간격으로 설치되는 직선 상에 배치되는 고정자(200);와A stator (200) mounted on the shaft supporter (210) and disposed on a straight line inside which permanent magnets are installed at regular intervals;
상기 고정자의 외부로부터 공극을 두고 설치 구성되는 이동자코어와 상기 이동자코어의 외부에 감겨지는 코일을 포함하여 구성되는 이동자(300);와A mover 300 including a mover core installed with an air gap from the outside of the stator and a coil wound around the outside of the mover core;
상기 샤프트서포터의 일측에 형성되는 리니어센서(400);와A linear sensor 400 formed on one side of the shaft supporter; and
상기 리니어센서와 일정 간격 이격된 위치에 설치 구성되는 LM가이드(500);를 포함하여 구성되되,It is configured to include an LM guide 500 installed at a position spaced apart from the linear sensor at a predetermined distance,
연산 장치에 의해 산출된 결과 정보를 토대로 상기 고정자와 이동자 및 공극 치수가 결정되는 것을 특징으로 한다.The dimensions of the stator, mover, and gap are determined based on result information calculated by the calculation device.
이때, FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템의 샤프트 타입 리니어 모터 제조 방법은,At this time, the method of manufacturing the shaft-type linear motor of the shaft-type linear motor system for application to the FA conveyor is:
연산 장치가 샤프트 타입 PMLSM 설계 사양 정보를 획득하기 위한 제1단계(S100);와A first step (S100) for the computing device to acquire shaft type PMLSM design specification information; and
연산 장치가 샤프트 타입 PMLSM 설계하기 위하여 연산 장치에서 제공되는 형상 정보 상에 설정된 각 부분의 치수 정보를 획득하기 위한 제2단계(S200);와A second step (S200) in which the computing device acquires the dimensional information of each part set on the shape information provided by the computing device in order to design the shaft type PMLSM;
연산 장치가 전동기의 출력 정보를 산출하며, 출력 정보를 토대로 이동자 코어의 폭을 산출하기 위한 제3단계(S300);와A third step (S300) in which the calculation device calculates the output information of the electric motor and calculates the width of the mover core based on the output information;
연산 장치가 고정자 철심의 포화 자속밀도를 토대로 고정자 Back iron의 두께를 산출하기 위한 제4단계(S400);와A fourth step (S400) in which the calculation device calculates the thickness of the stator back iron based on the saturation magnetic flux density of the stator iron core;
연산 장치가 영구 자석의 길이와 두께를 산출하기 위한 제5단계(S500);와A fifth step (S500) for the calculation device to calculate the length and thickness of the permanent magnet;
연산 장치가 자속 밀도를 산출하며, 상당 턴수를 산출하여 이를 근거로 코일의 직경을 산출하기 위한 제6단계(S600);와A sixth step (S600) in which the calculation device calculates the magnetic flux density, calculates the number of turns, and calculates the diameter of the coil based on this.
연산 장치가 상기 각 단계를 거쳐 산출된 결과 정보를 토대로 고정자와 이동자 및 공극 치수를 결정하기 위한 제7단계(700);를 포함하는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that it includes a seventh step (700) in which the calculation device determines the stator, mover, and gap dimensions based on the result information calculated through each of the above steps.
이때, 상기 이동자 코어의 폭을 결정하기 위하여 하기의 수식 1을 이용하는 것을 특징으로 한다. At this time, the following equation 1 is used to determine the width of the mover core.
(수식 1) (Formula 1)
( 이며, 이며, 이며, Am(r)은 전기 장하이며, Bmg 는 자기 장하임.)( and and , Am(r) is the electric field, and Bmg is the magnetic field.)
이때, 상기 고정자 Back iron의 두께 ys 를 결정하기 위하여 하기의 수식 2를 이용하는 것을 특징으로 한다. At this time, the following equation 2 is used to determine the thickness y s of the stator back iron.
(수식 2) (Formula 2)
이때, 상기 영구자석의 두께 lm을 결정하기 위하여 하기의 수식 3을 이용하는 것을 특징으로 한다. At this time, the following equation 3 is used to determine the thickness lm of the permanent magnet.
(수식 3) (Formula 3)
(ks : 포화계수이며, kc1 : carter 계수이며, Hm : 자석 동작점의 자계 강도이며, g0 : 공극길이이며, Bmg : 자석 표면에서의 공극자속밀도임.)(k s : saturation coefficient, k c1 : Carter coefficient, Hm: magnetic field strength at the magnet operating point, g 0 : air gap length, Bmg: air gap magnetic flux density on the magnet surface.)
이때, 본 발명인 샤프트 타입 리니어 모터 시스템은,At this time, the shaft-type linear motor system of the present invention is,
적용되는 인가전압은 구형파나 정현파타입으로 정밀하게 전압을 생성할 수 있는 펄스폭변조(Pulse Width Modulation, PWM)방식을 적용하는 것을 특징으로 한다.The applied applied voltage is characterized by applying a pulse width modulation (PWM) method that can precisely generate a voltage in the form of a square wave or sine wave.
이때, 상기 샤프트 타입 리니어 모터 시스템에,At this time, in the shaft type linear motor system,
인가된 정현파 전압 파형은 공간벡터 변조기법에 의해 생성되는 것을 특징으로 한다,The applied sinusoidal voltage waveform is characterized by being generated by a space vector modulation technique.
이때, 상기 공간전압 벡터 변조는,At this time, the space voltage vector modulation is,
신호의 한 주기 내에서 기준 전압벡터와 동일한 평균전압을 이용하여 유효벡터를 합성함으로서 스위칭소자의 출력신호를 발생시키는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that the output signal of the switching element is generated by combining an effective vector using the same average voltage as the reference voltage vector within one cycle of the signal.
이하, 본 발명에 의한 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템의 실시예를 통해 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, a detailed description will be given through an example of a shaft-type linear motor system for application to an FA conveyor according to the present invention.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템의 동기형 리니어 모터 구조의 일반화 개념도이다.Figure 1 is a generalized conceptual diagram of the synchronous linear motor structure of a shaft-type linear motor system for application to an FA feeder according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명인 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템은, 일정한 크기의 본체바디부(100);와As shown in Figure 1, the shaft-type linear motor system for application to the FA conveyor of the present invention includes a main body portion 100 of a certain size; and
샤프트서포터(210)에 장착되어 있으며, 내부에 영구자석이 일정 간격으로 설치되는 직선 상에 배치되는 고정자(200);와A stator (200) mounted on the shaft supporter (210) and disposed on a straight line inside which permanent magnets are installed at regular intervals;
상기 고정자의 외부로부터 공극을 두고 설치 구성되는 이동자코어와 상기 이동자코어의 외부에 감겨지는 코일을 포함하여 구성되는 이동자(300);와A mover 300 including a mover core installed with an air gap from the outside of the stator and a coil wound around the outside of the mover core;
상기 샤프트서포터의 일측에 형성되는 리니어센서(400);와A linear sensor 400 formed on one side of the shaft supporter; and
상기 리니어센서와 일정 간격 이격된 위치에 설치 구성되는 LM가이드(500);를 포함하여 구성되되,It is configured to include an LM guide 500 installed at a position spaced apart from the linear sensor at a predetermined distance,
연산 장치에 의해 산출된 결과 정보를 토대로 상기 고정자와 이동자 및 공극 치수가 결정되는 것을 특징으로 한다.The dimensions of the stator, mover, and gap are determined based on result information calculated by the calculation device.
이때, 시스템에 적용될 본 발명에 따른 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 제조 방법은,At this time, the method of manufacturing a shaft-type linear motor for applying the FA conveyor according to the present invention to be applied to the system is:
연산 장치가 샤프트 타입 PMLSM 설계 사양 정보를 획득하기 위한 제1단계(S100);와A first step (S100) for the computing device to acquire shaft type PMLSM design specification information; and
연산 장치가 샤프트 타입 PMLSM 설계하기 위하여 연산 장치에서 제공되는 형상 정보 상에 설정된 각 부분의 치수 정보를 획득하기 위한 제2단계(S200);와A second step (S200) in which the computing device acquires the dimensional information of each part set on the shape information provided by the computing device in order to design the shaft type PMLSM;
연산 장치가 전동기의 출력 정보를 산출하며, 출력 정보를 토대로 이동자 코어의 폭을 산출하기 위한 제3단계(S300);와A third step (S300) in which the calculation device calculates the output information of the electric motor and calculates the width of the mover core based on the output information;
연산 장치가 이동자 철심의 포화 자속밀도를 토대로 고정자 Back iron의 두께를 산출하기 위한 제4단계(S400);와A fourth step (S400) in which the calculation device calculates the thickness of the stator back iron based on the saturation magnetic flux density of the mover iron core;
연산 장치가 영구 자석의 길이와 두께를 산출하기 위한 제5단계(S500);와A fifth step (S500) for the calculation device to calculate the length and thickness of the permanent magnet;
연산 장치가 자속 밀도를 산출하며, 상당 턴수를 산출하여 이를 근거로 코일의 직경을 산출하기 위한 제6단계(S600);와A sixth step (S600) in which the calculation device calculates the magnetic flux density, calculates the number of turns, and calculates the diameter of the coil based on this.
연산 장치가 상기 각 단계를 거쳐 산출된 결과 정보를 토대로 고정자와 이동자 및 공극 치수를 결정하기 위한 제7단계(700);를 포함하게 된다.It includes a seventh step (700) in which the calculation device determines the dimensions of the stator, mover, and gap based on the result information calculated through each of the above steps.
구체적으로 설명하자면, 제1단계(S100)는 연산 장치가 샤프트 타입 PMLSM 설계 사양 정보를 획득하기 위한 단계로서, 정격 추력 10[N], 정격속도 0.5[m/s]의 성능을 내기 위한 영구자석 선형동기전동기(PMLSM)를 설계한다고 가정을 하면,To be specific, the first step (S100) is a step for the computing device to acquire shaft type PMLSM design specification information, and a permanent magnet to achieve a rated thrust of 10 [N] and a rated speed of 0.5 [m/s]. Assuming you are designing a linear synchronous motor (PMLSM),
성층 코어에 3상 권선이 감겨진 1차측을 이동자로 하고, 원통형 영구자석의 N극과 S극이 서로 마주보게 일렬로 자성체 파이프에 삽입하여 자석봉 형태의 2차측을 고정자로한 형태로 기계적 성능을 유지하면서 또한 디텐트력 저감을 위한 해석을 병행할 수 있다.The primary side with the three-phase winding wound around the layered core is used as the mover, and the N and S poles of the cylindrical permanent magnets are inserted into the magnetic pipe in a row facing each other, and the secondary side in the form of a magnetic rod is used as the stator, improving mechanical performance. It is possible to simultaneously perform analysis to reduce detent force while maintaining .
하기 표 1은 샤프트타입의 PMLSM의 설계 사양 정보를 나타낸 것이다.Table 1 below shows design specification information for shaft type PMLSM.
상기 제2단계(S200)는 연산 장치가 샤프트 타입 PMLSM 설계하기 위하여 연산 장치에서 제공되는 형상 정보 상에 설정된 각 부분의 치수 정보를 획득하기 위한 단계로서, 샤프트 타입 PMLSM 설계하기 위하여 도 2에 도시한 바와 같은 형상 정보를 제공하고, 설정된 각 부분의 치수 정보를 입력하도록 하며, 해당 입력된 각 부분의 치수 정보를 획득하게 되는 것이다.The second step (S200) is a step for the computing device to acquire the dimensional information of each part set on the shape information provided by the computing device in order to design the shaft type PMLSM, as shown in FIG. 2 to design the shaft type PMLSM. The shape information as shown above is provided, the dimensional information of each set part is input, and the dimensional information of each input part is obtained.
상기 제3단계(S300)는 연산 장치가 전동기의 출력 정보를 산출하며, 출력 정보를 토대로 이동자 코어의 폭을 산출하기 위한 단계로서, 하기와 같다.The third step (S300) is a step in which the calculation device calculates the output information of the electric motor and calculates the width of the mover core based on the output information, as follows.
첫째, 전동기의 출력을 산출하게 되는데, 출력이 Po[kW]인 전동기의 피상 전력은 수식 1과 같다.First, the output of the electric motor is calculated. The apparent power of the electric motor with an output of Po [kW] is shown in Equation 1.
(수식 1) (Formula 1)
여기서, S는 피상 전력, m1은 상수, Ef는 상당 역기전력, Ia는 상전류이며, 권선 계수 Kdpf = 0.966 이라고 하고, 전기 장하 Am 와 자기 장하 Bm의 값은 수식 2와 같이 장하 분배법에 의해 다음과 같이 가정한다.Here, S is the apparent power, m1 is a constant, Ef is the equivalent back electromotive force, Ia is the phase current, the winding coefficient Kdpf = 0.966, and the values of the electric field Am and magnetic field Bm are calculated by the load distribution method as shown in Equation 2. Let's assume together.
Bm : 자기 장하로서, Bm=0.65[T]Bm: As magnetic field, Bm=0.65[T]
Am : 전기 장하로서, Am(r)=160,000[A/m] (수식 2)Am: Electrical load, Am(r)=160,000[A/m] (Equation 2)
이동자의 속도는 수식 3과 같다.The speed of the mover is given in Equation 3.
(수식 3) (Formula 3)
입력 전류 Ia 는 수식 4와 같다.The input current Ia is given in Equation 4.
(수식 4) (Formula 4)
이동자 권선의 역기전력은 패러데이 법칙에 의해 수식 5와 같다.The back electromotive force of the mover winding is given in Equation 5 according to Faraday's law.
(수식 5) (Formula 5)
여기서, 이므로 대입하여 정리하면 수식 6과 같다.here, So, if you substitute and organize it, it becomes Equation 6.
(수식 6) (Formula 6)
역기전력의 실효치 Ef 는 최대값의 배와 같으므로 수식 7과 같이 정리할 수 있다.The effective value of back electromotive force Ef is the maximum value. Since it is the same as a pear, it can be summarized as Equation 7.
(수식 7) (Equation 7)
여기서, Kdpf 는 권선 계수이며, 자기 장하 Bavg 와 전기 장하 Am(r)는 각각 수식 8과 수식 9와 같다.Here, Kdpf is the winding coefficient, and the magnetic field Bavg and electric field Am(r) are shown in Equation 8 and Equation 9, respectively.
(수식 8) (Equation 8)
(수식 9) (Equation 9)
자기 장하 Bmg 에 대한 식을 자속 에 대하여 정리하면 수식 10과 같다.The equation for magnetic field Bmg is magnetic flux To summarize, it is as equation 10.
(수식 10) (Equation 10)
전기 장하 Am(r) 에 대한 수식 9를 상당 턴수 N1에 대하여 정리하면 수식 11과 같다.Equation 9 for the electric charge Am(r) can be summarized in terms of the number of turns N1, which is equivalent to Equation 11.
(수식 11) (Equation 11)
여기서, 구한 자속 와 상당 턴수 N1을 역기전력 수식 8에 대입하여 정리하면 수식 12와 같다.Here, the obtained magnetic flux By substituting the equivalent number of turns N1 into the back electromotive force equation 8, it becomes equation 12.
(수식 12) (Equation 12)
여기서, α는 정현파 자계에 대한 계수로써, 이므로 대입하여 정리하면 수식 13과 같다.Here, α is the coefficient for the sinusoidal magnetic field, So, if you substitute and organize it, it becomes Equation 13.
(수식 13) (Equation 13)
이 식을 피상 전력 수식 1에 대입하여 정리하면, 수식 14와 같다.If this equation is substituted into the apparent power equation 1, it becomes equation 14.
(수식 14) (Equation 14)
따라서, 1차측 이동자의 유효길이는 Li는 수식 15로부터 구할 수 있다.Therefore, the effective length Li of the primary mover can be obtained from Equation 15.
(수식 15) (Equation 15)
이때, 실제 이동자 코어의 폭은 11[mm]로 하였다.At this time, the actual width of the mover core was set to 11 [mm].
이후, 상기 제4단계(S400)는 연산 장치가 고정자 철심의 포화 자속밀도를 토대로 고정자 Back iron의 두께를 산출하기 위한 단계로서, 고정자 Back iron의 설계 방법은 고정자 철심의 포화 자속 밀도를 Bc = 1.6[T]라 가정하면, 고정자 Back iron을 통과하는 자속은 수식 16과 같다.Thereafter, the fourth step (S400) is a step in which the calculation device calculates the thickness of the stator back iron based on the saturation magnetic flux density of the stator iron core. The design method of the stator back iron sets the saturation magnetic flux density of the stator iron core to Bc = 1.6. Assuming [T], the magnetic flux passing through the stator back iron is as shown in Equation 16.
(수식 16) (Equation 16)
수식 16에서 이므로 대입하여 에 대하여 정리하면 수식 17과 같다.In Equation 16: So by substituting To summarize, it is as shown in Equation 17.
(수식 17) (Equation 17)
위의 수식 17을 이용하여 고정자 Back iron의 두께 ys 를 수식 18과 같이 구할 수 있다.Using Equation 17 above, the thickness y s of the stator back iron can be obtained as Equation 18.
(수식 18) (Equation 18)
따라서, Back iron의 포화를 고려하여 ys = 9[mm]로 설계하였다.Therefore, considering saturation of the back iron, it was designed at y s = 9[mm].
이후, 상기 제5단계(S500)는 연산 장치가 영구 자석의 길이와 두께를 산출하기 위한 단계로서, 영구 자석의 동작점을 찾아 Bmg의 값을 산정하고 영구자석 B-H 특성 곡선 혹은 부하선을 이용하여 Bmg에 상당하는 Hm을 도출하고, 암페어 주회법칙을 이용하여 영구자석의 lm 을 구한다.Thereafter, the fifth step (S500) is a step in which the calculation device calculates the length and thickness of the permanent magnet. By finding the operating point of the permanent magnet, calculating the value of Bmg and using the permanent magnet B-H characteristic curve or load line Derive Hm equivalent to Bmg, and use Ampere's law of rotation to find lm of the permanent magnet.
도 3에 도시한 바와 같이, 영구자석에 의해 발생되는 공극 자속 밀도를 나타내었다.As shown in Figure 3, the air gap magnetic flux density generated by the permanent magnet is shown.
공극의 자속밀도는 고정자 치의 포화에 따라 영향을 받으며, 고정자 치가 두꺼울수록 부하 전류를 많이 흘릴 수 있으나, 공극자속 밀도는 감소한다.The magnetic flux density of the air gap is affected by the saturation of the stator teeth. The thicker the stator teeth are, the more load current can flow, but the air gap magnetic flux density decreases.
치 폭/슬롯 폭의 최적의 비는 거의 1 이며, 이때의 최대 공극의 자속밀도는 0.7[T]이다.The optimal ratio of tooth width/slot width is approximately 1, and the maximum magnetic flux density of the air gap at this time is 0.7[T].
일반적인 동기 전동기는 일 때, 고조파 성분이 감소하며 여기에서 αi = 24/30 = 0.8 로 산출된다.A typical synchronous motor is When , the harmonic component decreases and here is calculated as α i = 24/30 = 0.8.
이때, 영구자석에 의한 자속에 관한 값을 산출하기 위하여, 암페어 주회 법칙에 의해 영구자석에 의한 자속에 관한 값을 수식 19와 같이 유도한다.At this time, in order to calculate the value related to the magnetic flux due to the permanent magnet, the value related to the magnetic flux due to the permanent magnet is derived as Equation 19 according to Ampere's law of rotation.
(수식 19) (Equation 19)
또한, 영구자석의 두께를 결정하기 위하여 동작점에서의 Hm 값을 산출해야 하므로 이때, Bmg의 값이 주어지면 도 4에 의해서 Hm의 값을 찾을 수 있다.In addition, in order to determine the thickness of the permanent magnet, the Hm value at the operating point must be calculated, so if the value of Bmg is given, the value of Hm can be found using FIG. 4.
도 4에 의하여 의 식에 따라 Bmg 의 값을 대입하여 Hm의 값을 구하면 수식 20과 같다.By Figure 4 If the value of Hm is obtained by substituting the value of Bmg according to the equation, it is as shown in Equation 20.
(수식 20) (Equation 20)
상기 수식 20에서 구한 Hm의 값을 대입하여 계산하면 영구자석의 두께는 수식 21과 같이 구할 수 있다.By calculating by substituting the value of Hm obtained in Equation 20 above, the thickness of the permanent magnet can be obtained as in Equation 21.
(수식 21) (Equation 21)
이후, 상기 제6단계(S600)는 권선수 산출 단계로서, 연산 장치가 자속 밀도를 산출하며, 상당 턴수를 산출하여 이를 근거로 코일의 직경을 산출하기 위한 단계이다.Thereafter, the sixth step (S600) is a winding number calculation step in which the calculation device calculates the magnetic flux density, calculates the equivalent number of turns, and calculates the diameter of the coil based on this.
즉, 첫째, 자속 밀도를 산출하기 위하여, Bmg 의 값은 수식 22와 같다.That is, first, to calculate the magnetic flux density, the value of Bmg is equal to Equation 22.
(수식 22) (Equation 22)
여기서, 일반적인 동기 전동기는 일 때, 고조파 성분이 감소하며, αi = 0.8 로 선정하였다.Here, a typical synchronous motor is When , the harmonic component decreases, and α i = 0.8 was selected.
이때, 이므로 에 따라 을 구할 수 있다.At this time, Because of Depending on the can be obtained.
또한, 상당 턴 수를 산출하게 되는데, 한 상에 인가되는 전압 V1은 180[V]이므로 Ef와 V1의 관계에 의하여 Ef는 수식 23과 같다.In addition, the equivalent number of turns is calculated. Since the voltage V1 applied to one phase is 180 [V], Ef is equal to Equation 23 according to the relationship between Ef and V1.
(수식 23) (Equation 23)
이때, ε는 경험치에 따라 0.6 ~ 0.8 로 가정하여 산출하며, 역기전력 Ef는 수식 24와 같다.At this time, ε is calculated assuming 0.6 to 0.8 depending on experience, and the back electromotive force Ef is as shown in Equation 24.
(수식 24) (Equation 24)
이를 이용하여 한 상당 턴 수 N1을 수식 25와 같이 구할 수 있다.Using this, the number of turns per turn N1 can be obtained as shown in Equation 25.
(수식 25) (Equation 25)
전체 슬롯 수 Sn = 9 이므로 슬롯 당 코일 수는 수식 26에 따라 160[turns]으로 산출된다.Since the total number of slots Sn = 9, the number of coils per slot is calculated as 160 [turns] according to Equation 26.
(수식 26) (Equation 26)
이때, 코일에 흐르는 전류 밀도 라면, 코일의 단면적은 수식 27과 같다.At this time, the current density flowing in the coil Then, the cross-sectional area of the coil is equal to Equation 27.
(수식 27) (Equation 27)
이때, 코일의 직경은 수식 28에 따라 Cd = 1.1[mm]로 결정할 수 있다.At this time, the diameter of the coil can be determined as Cd = 1.1 [mm] according to Equation 28.
(수식 28) (Equation 28)
이후, 제7단계(700)는 연산 장치가 상기 각 단계를 거쳐 산출된 결과 정보를 토대로 고정자와 이동자 및 공극 치수를 결정하게 되는 것이다.Thereafter, in the seventh step 700, the calculation device determines the stator, mover, and gap dimensions based on the result information calculated through each of the above steps.
즉, 각각의 단계를 통해 연산장치에서 산출된 정보를 취합하여 고정자와 이동자 및 공극 치수를 결정하게 되는 것이다.In other words, the information calculated by the calculation device through each step is collected to determine the stator, mover, and gap dimensions.
본 발명의 실시예에 따라 설계 과정을 거쳐 나온 PMLSM 설계의 기본적인 치수는 표 2에 나타내었다.The basic dimensions of the PMLSM design resulting from the design process according to an embodiment of the present invention are shown in Table 2.
고정자
stator
이동자
mover
즉, 고정자의 극간 피치는 0.5 mm 이고, 슬롯의 피치는 0.2 mm 로서 3극 6슬롯의 구조로 설계하였다.That is, the pitch between the stator poles is 0.5 mm, the pitch of the slots is 0.2 mm, and the structure was designed with 3 poles and 6 slots.
이때, 상기한 연산장치에 의해 설계된 고정자와 이동자를 LM 가이드를 이용한 기구에 설치하게 되는 것이다.At this time, the stator and mover designed by the above-described calculation device are installed in the mechanism using the LM guide.
상기 연산장치에 의한 설계에 따른 리니어 모터에 포함되는 마그넷의 배열과 규격을 도 5에 나타내었으며, NdFeB 자석에 직경이 15 mm, 높이가 10 mm, Br=14, Hc=10, BHmax=50 이다.The arrangement and specifications of the magnets included in the linear motor according to the design using the above calculation device are shown in Figure 5, and the NdFeB magnet has a diameter of 15 mm, a height of 10 mm, Br = 14, Hc = 10, and BHmax = 50. .
마그넷의 배열은 NSSNNS.... 으로 배열하여 자성이 상호 척력으로 작용하여 자력이 발생하도록 배열하여야 한다.The magnets must be arranged in NSSNNS.... so that the magnets act as mutual repulsion and generate magnetic force.
도 6의 경우, 이동자 권선 설계를 나타낸 도면으로서, 권선 절연은 직경은 0.202mm 로 AWG32에 해당하며, 턴수는 560T, 3상 권선으로 구성된다.In the case of Figure 6, it is a diagram showing the mover winding design. The winding insulation has a diameter of 0.202 mm, corresponding to AWG32, the number of turns is 560T, and is composed of a three-phase winding.
도 7의 경우, 고정자와 이동자의 결합구조를 나타낸 도면으로서, 공극은 0.1mm이며, 고정자의 하우징은 STS304 소재로 적용하였다.In the case of Figure 7, it is a diagram showing the combined structure of the stator and the mover. The gap is 0.1 mm, and the housing of the stator is made of STS304 material.
또한, 도 8의 경우, 샤프트 타입의 리니어 모터의 구성을 나타낸 도면이다.Additionally, Figure 8 is a diagram showing the configuration of a shaft-type linear motor.
상기한 바와 같이, 연산 장치를 통해 설계를 진행하게 되며, 이를 통해 가장 최적의 설계 조건을 산출하게 되는 것이다.As mentioned above, the design is carried out using a computational device, and through this, the most optimal design conditions are calculated.
상기한 설계 조건을 토대로 고정자 NdFeB 자석 배열에 따른 시뮬레이션 결과를 도 9에 도시하였으며, 도 10은 자성 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.Based on the above design conditions, simulation results according to the stator NdFeB magnet arrangement are shown in Figure 9, and Figure 10 shows the magnetic simulation results.
따라서, 본 발명인 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터는,Therefore, the shaft-type linear motor for application to the FA conveyor of the present invention is,
내부에 영구자석이 일정 간격으로 설치되는 직선 상에 배치되는 고정자(100);와A stator (100) disposed on a straight line inside which permanent magnets are installed at regular intervals; and
상기 고정자의 외부로부터 공극을 두고 설치 구성되는 이동자코어와 상기 이동자코어의 외부에 감겨지는 코일을 포함하여 구성되는 이동자(200);를 포함하여 구성되되,A mover 200 including a mover core installed with an air gap from the outside of the stator and a coil wound around the outside of the mover core,
연산 장치에 의해 산출된 결과 정보를 토대로 상기 고정자와 이동자 및 공극 치수가 결정되는 것을 특징으로 한다.The dimensions of the stator, mover, and gap are determined based on result information calculated by the calculation device.
즉, 도 11a에 도시한 바와 같은 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터를 구성하기 위하여 고정자(100)와 이동자(200)를 기본 베이스 상에 구성하게 되는데, 이때, 연산장치를 통해 설계된 결과 정보를 토대로 규격을 설정하게 되는 것이다.That is, in order to construct a shaft-type linear motor for application to the FA feeder as shown in FIG. 11a, the stator 100 and the mover 200 are constructed on the basic base. At this time, the result information designed through the computing device is The standards are set based on this.
한편, 본 발명인 시스템의 하드웨어적 구조는 도 11b에 도시한 바와 같이, 통계에 의하면, 직선추진력을 직접 발생시키는 리니어 모터를 적용하는 이송계의 경우에는 회전형 모터로 제작하는 경우에 기구물의 단면적이 70% 정도로 감소되어 전체 유틸리티 제작에 따른 면적이 30% 이상 저감되는 효과를 갖는 것으로 연구되어 있어 도 11b와 같이 시스템 유틸리티를 구성할 수 있게 된다.Meanwhile, the hardware structure of the present inventor's system is as shown in FIG. 11b. According to statistics, in the case of a transport system using a linear motor that directly generates linear propulsion force, the cross-sectional area of the device is small when manufactured with a rotary motor. It has been studied to have the effect of reducing the overall utility production area by more than 30% by reducing it by about 70%, making it possible to configure the system utility as shown in Figure 11b.
도 13의 경우에는 부하 캐리어를 도 14의 경우에는 샤프트 서포터를 나타낸 예시도이다.In the case of FIG. 13, it is an example diagram showing a load carrier, and in FIG. 14, it is an example diagram showing a shaft supporter.
다음은 샤프트 타입 리니어 모터 제어 토폴로지에 대하여 설명하도록 하겠다.Next, we will explain the shaft-type linear motor control topology.
첫째, 샤프트 타입 리니어 모터의 좌표 변환을 통한 모델링으로서, 샤프트 타입 리니어 모터가 정지하고 있는 초기 상태를 제외하고, 시변계수를 갖는 미분 방정식으로 표현 가능하다.First, as modeling through coordinate transformation of a shaft-type linear motor, it can be expressed as a differential equation with a time-varying coefficient, except for the initial state when the shaft-type linear motor is stopped.
시변계수를 갖는 미분 방정식의 해석은 어려우므로 좌표 변환을 이용하여 해석이 용이하도록 변환할 수 있으며, d축과 q축 좌표 변환을 적용하면 시변계수가 일정한 계수를 갖는 시불변 미분방정식으로 변환하여 표현이 가능하다.Since it is difficult to interpret differential equations with time-varying coefficients, coordinate transformation can be used to transform them for easier analysis. By applying d-axis and q-axis coordinate transformation, the time-varying coefficients are converted into time-invariant differential equations with constant coefficients and expressed. This is possible.
또한, 3상 교류전동기의 3상 a,b,c 상 변수들을 2상의 d축, q축 및 중성 n축으로 구성된 직교좌표계 상의 변수로 상수 변환하는 방법을 d-q 좌표 변환이라 하며, park's 변환식을 이용한다.In addition, the method of constantly converting the three-phase a, b, and c phase variables of a three-phase AC motor into variables on a Cartesian coordinate system consisting of the d-axis, q-axis, and neutral n-axis of the two-phase is called d-q coordinate transformation, and uses Park's transformation equation. .
또한, d축은 자속의 발생을 기준으로 삼는 축으로, 벡터제어에서 기준이 되는 축으로 간주하며, q축은 d축인 기준 축과 직각을 이루며, 벡터 제어에서 토크를 발생하는 전류를 기준으로 삼는 축이 되고 이는 리니어 모터의 시계 반대방향으로 시간에 따라 회전할 때, 자속과 같이, d축 보다 회전할 방향에 앞서서 위치한다.In addition, the d-axis is the axis that is the reference for the generation of magnetic flux and is considered the reference axis in vector control, and the q-axis is perpendicular to the reference axis, which is the d-axis, and is the axis that is the reference for the current that generates torque in vector control. When a linear motor rotates counterclockwise with time, it is located ahead of the d-axis in the direction of rotation, like magnetic flux.
그리고, n축은 xyz 3차원 공간상에서 d축, q축과 직교를 이루는 축으로 정의한다.And, the n-axis is defined as an axis orthogonal to the d-axis and q-axis in the xyz three-dimensional space.
좌표계에는 정지좌표계, 회전 좌표계가 있으며, 정지좌표계는 좌표축이 회전하지 않는 고정된 좌표계로 고정자 좌표계라고 하며, 고정자 좌표계는 ds 와 qs 축으로 표시한다.Coordinate systems include stationary coordinate systems and rotational coordinate systems. The stationary coordinate system is a fixed coordinate system in which the coordinate axes do not rotate and is called the stator coordinate system. The stator coordinate system is d s and It is expressed as the q s axis.
한편, 샤프트 타입 PMLSM의 좌표 변환의 실행은 도 15와 같이, ds 를 3상의 a축과 직각을 이루고 있으며, 회전하지 않는 정지 상태가 된다.Meanwhile, in the execution of coordinate transformation of the shaft type PMLSM, as shown in FIG. 15, d s forms a right angle to the a-axis of the three phases, and is in a stationary state without rotation.
회전자 좌표계는 dw, qw 축으로 표현하며, 축의 회전 각속도 w 에 추종하여 d-q 축이 회전하는 좌표계를 의미한다.The rotor coordinate system is expressed by d w and q w axes, and means a coordinate system in which the dq axis rotates in accordance with the rotational angular velocity w of the axis.
d - q 축의 회전에 따른 각속도 w 에 의해 회전 좌표계에서 고정자 권선에 의해 발생하는 회전자계가 동기화하여 회전을 표현할 때, 이를 동기좌표계라 하며, de - qe 으로 표현하며, 또한, w가 회전자 속도에 동기화하여 회전하는 좌표계의 경우는 회전자 좌표계라 하며, dr - qr 축으로 나타낸다.When the rotating magnetic field generated by the stator winding is synchronized in a rotating coordinate system by the angular velocity w according to the rotation of the d - q axis to express rotation, this is called a synchronous coordinate system and is expressed as d e - q e , and w is the rotation. A coordinate system that rotates in synchronization with the electron speed is called a rotor coordinate system and is represented by the d r - q r axis.
d - q 축은 기본적으로 회전이 가능하므로 3상 abc 좌표계의 변수를 임의의 각속도 w로 회전하는 직교좌표계의 d - q 축 변수로 변환할 수 있으며, 수식 29와 같이 정의한다.Since the d - q axis is basically rotatable, variables in the three-phase abc coordinate system can be converted to d - q axis variables in the Cartesian coordinate system that rotate at an arbitrary angular speed w, and are defined as Equation 29.
(수식29) (Formula 29)
여기서, f는 임의의 변수로 전압, 전류, 쇄교자속 등의 의미를 가지며, 변환 행렬 T(θ)는 수식 30과 같다.Here, f is an arbitrary variable and has the meaning of voltage, current, flux linkage, etc., and the transformation matrix T(θ) is as shown in Equation 30.
(수식30) (Formula 30)
여기서, θ는 좌표축의 회전각으로 수식 31과 같고, θ(0)는 t=0에서 dw 축과 a 축 사이의 각으로 일반적으로 θ(0) = 0 °로 설정한다.Here, θ is the rotation angle of the coordinate axis and is equal to Equation 31, and θ(0) is the angle between the d w axis and the a axis at t=0 and is generally set to θ(0) = 0 °.
(수식31) (Formula 31)
3상 abc 좌표계의 변수가 회전하지 않는 정지 좌표계에서 d축과 q축 변수로 변환되면 수식 32와 같이 표현되고, 변환 행렬은 수식 33과 같다.When variables in the three-phase abc coordinate system are converted to d- and q-axis variables in a non-rotating stationary coordinate system, they are expressed as Equation 32, and the transformation matrix is as in Equation 33.
여기서, θ는 죄표계가 회전하지 않기 때문에 θ(0) = 0 °로 나타난다.Here, θ appears as θ(0) = 0 ° because the sin table does not rotate.
(수식32) (Formula 32)
(수식33) (Formula 33)
벡터 제어가 적용될 때, 정지좌표계의 변수로부터 회전 좌표계의 변수를 구하기 위한 수식 34, 수식 35와 같다.When vector control is applied, it is the same as Equation 34 and Equation 35 to obtain the variable of the rotating coordinate system from the variable of the stationary coordinate system.
(수식 34) (Equation 34)
(수식 35) (Equation 35)
또한, 샤프트 타입 리니어 모터의 d-q 축 모델에 대하여 설명하도록 한다.Additionally, the d-q axis model of the shaft-type linear motor will be explained.
샤프트 타입 리니어 모터의 d-q 축 모델링을 위하여 동기 전동기의 고정자 회로는 우도 전동기의 고정자 회로와 동일하다고 간주하며, 3상 교류 전원에 의해 회전자계를 생성한다고 가정한다.For d-q axis modeling of a shaft-type linear motor, the stator circuit of a synchronous motor is considered to be the same as that of a right-way motor, and it is assumed that a rotating magnetic field is generated by a three-phase AC power source.
회전자는 유도전동기와 달리 직류 전원에 의해 자속을 발생시키는 여자권선을 갖거나, 영구자석을 가진다.Unlike an induction motor, the rotor has an excitation winding that generates magnetic flux by direct current power or a permanent magnet.
동기방식의 리니어 모터는 여자 전류의 크기를 변화시켜 입력전력의 역률을 동상, 진상, 지상으로 임의 제어가 가능하다는 점이 동기전동기의 중요한 특징이지만, 제어용 동기전동기에서는 일반적으로 영구자석을 사용하기 때문에 계자자속은 일정하게 나타난다.An important feature of a synchronous linear motor is that the power factor of the input power can be arbitrarily controlled to be in phase, lead, or lag by changing the magnitude of the excitation current. However, since permanent magnets are generally used in control synchronous motors, the field The magnetic flux appears constant.
영구자석 동기전동기는 고정자에 자속 발생을 위한 여자권선이 없으므로 이로 인한 손실이 없어 효율이 좋으며, 고출력 밀도를 가지고 있어 전동기 무게 대비 출력 토크의 비가 크고, 제어에 따른 속응성이 우수하다는 등의 성능의 측면에서 타 전동기보다 우수한 동적 특성으로 인해 순시토크 제어가 필요한 고성능 리니어 모터 제어분야에 광범위하게 사용되고 있는 실정이다.Permanent magnet synchronous motors have good efficiency as there is no loss due to the stator having no excitation winding for magnetic flux generation. They have high power density, so the ratio of output torque to the weight of the motor is large, and their quick response to control is excellent. Due to its superior dynamic characteristics compared to other electric motors, it is widely used in high-performance linear motor control fields that require instantaneous torque control.
또한, 등가회로를 이용한 샤프트타입 PMLSM의 d - q 변환 모델의 변환 방법으로서, 샤프트 타입 영구자석 동기형 리니어 모터의 제어를 위하여 가장 먼저 수학적인 모델링을 통한 등가 회로를 정의하는 것이며, 일반적으로 선형 영구자석 동기인 모델링을 통한 등가회로를 활용한다.In addition, as a conversion method of the d - q conversion model of shaft-type PMLSM using an equivalent circuit, the first step is to define an equivalent circuit through mathematical modeling to control a shaft-type permanent magnet synchronous linear motor. In general, the linear permanent magnet synchronous linear motor Equivalent circuit is utilized through magnet synchronous modeling.
동기 좌표계상의 샤프트 타입 리니어 모터의 등가 회로는 도 16과 같이 표현한다.The equivalent circuit of a shaft-type linear motor on a synchronous coordinate system is expressed as shown in FIG. 16.
그리고, 샤프트 타입 영구자석 동기형 리니어모터에서는 고정자의 회로가 존재하지 않기 때문에 고정자에 대한 전압 방정식만 구하면 되는데, 동기 전동기의 고정자 회로는 유도 전동기와 동일하므로 고정자 전압 방정식은 패러데이법칙에 따라 수식 36과 같이 표현된다.In addition, since there is no stator circuit in the shaft-type permanent magnet synchronous linear motor, only the voltage equation for the stator needs to be obtained. Since the stator circuit of the synchronous motor is the same as that of the induction motor, the stator voltage equation is Equation 36 and Equation 36 according to Faraday's law. expressed together.
(수식 36) (Equation 36)
동기형 리니어 모터에서 회전자 권선의 쇄교자속 는 회전자 전류에 의해 발생한 자속 중에 회전자 권선에 쇄교하는 자속 과 영구자석에 의한 계자자속이 회전자 권선에 쇄교하는 자속 의 합으로 수식 37과 같이 나타난다.Flux linkage in the rotor winding in a synchronous linear motor is the magnetic flux linked to the rotor winding among the magnetic flux generated by the rotor current and the magnetic flux linked by the permanent magnet to the rotor winding. The sum of appears as shown in Equation 37.
(수식 37) (Equation 37)
쇄교자속은 전류와 인덕턴스의 곱으로 표현되며 영구자석에 의한 자속은 일정하므로 이를 정전류원의 계자전류 if 에 의한 자속으로 등기화하여 로 표현하며, 쇄교자속 을 계산하기 위하여 필요한 인덕턴스를 함께 구해야 한다.The magnetic flux linkage is expressed as the product of current and inductance, and since the magnetic flux due to the permanent magnet is constant, it is equalized to the magnetic flux due to the field current i f of the constant current source. Expressed as, To calculate , the necessary inductance must also be obtained.
회전자 인덕턴스 Ls는 각 상 권선에서 자기인덕턴스와 각 상 권선들 사이의 상호 인덕턴스로 이루어진다.The rotor inductance Ls consists of the self-inductance in each phase winding and the mutual inductance between each phase winding.
또한, 각 상 권선의 자기 인덕턴스 , , 는 누설인덕턴스 와 자화인덕턴스로 구성된다.Additionally, the self-inductance of each phase winding , , is the leakage inductance It consists of magnetization inductance.
회전형 유도전동기와는 달리 샤프트타입 리니어모터에서는 이동자의 위치변화에 따라 공극의 유효길이가 함께 변동하므로 자기적인 돌극 특성을 가지게 되어 자기 인덕턴스의 크기 역시 달라지게 되는데, 일반적으로 샤프트타입 영구자석 리니어 동기모터는 회전형 동기전동기와 동일하게 수식 38, 수식 39의 d-q축 고정자 전압 방정식으로 표현 가능하다.Unlike rotary induction motors, in shaft-type linear motors, the effective length of the air gap changes with the change in the position of the mover, so it has magnetic salient pole characteristics and the size of the self-inductance also changes. In general, shaft-type permanent magnet linear motors have magnetic pole characteristics. The motor can be expressed with the d-q axis stator voltage equation in Equation 38 and Equation 39, just like a rotary synchronous motor.
(수식 38) (Equation 38)
(수식 39) (Equation 39)
여기서, Vds 는 d축 고정자 전압, Vqs 는 q축 고정자 전압, ids 는 d축 고정자 전류, iqs는 q축 고정자 전류, λds 는 d축 고정자 자속쇄교, λqs 는 q축 고정자 자속쇄교, Rs는 고정자 권선저항, λPM은 영구자석 자속쇄교를 나타낸다.Here, V ds is the d-axis stator voltage, V qs is the q-axis stator voltage, i ds is the d-axis stator current, i qs is the q-axis stator current, λ ds is the d-axis stator flux linkage, and λ qs is the q-axis stator flux. Linkage, R s represents stator winding resistance, and λ PM represents permanent magnet flux linkage.
이와 같이, 전압 방정식은 유도 전동기와 동일하게 표현되지만 두 모터의 이동자의 구조는 다르기 때문에 그에 따른 쇄교자속은 다른 형태로 나타낸다.In this way, the voltage equation is expressed the same as that of the induction motor, but because the structure of the mover of the two motors is different, the resulting flux linkage is expressed in a different form.
수식 40은 리니어 동기모터의 d-q축 쇄교자속식을 나타낸다.Equation 40 represents the d-q axis flux linkage equation of a linear synchronous motor.
(수식 40) (Equation 40)
여기서, Lds 는 고정자 d축 인덕턴스, Lqs는 고정자 q축 인덕턴스이며, d-q에 대한 전압 방정식을 다시 적으면 하기의 수식 41과 수식 42와 같다.Here, Lds is the stator d-axis inductance, Lqs is the stator q-axis inductance, and the voltage equation for d-q is rewritten as Equations 41 and 42 below.
(수식 41) (Formula 41)
(수식 42) (Equation 42)
상기 수식 41과 수식 42를 전류에 대한 수식으로 다시 배열하면, 수식 43과 수식 44와 같다.If equations 41 and 42 above are rearranged into equations for current, equations 43 and 44 are obtained.
(수식 43) (Equation 43)
(수식 44) (Equation 44)
상기 수식 43과 수식 44를 행렬로 나타내면 수식 45와 같다.If equations 43 and 44 above are expressed as a matrix, it is equivalent to equation 45.
(수식 45) (Equation 45)
선형전동기의 추력식을 정리하면 수식 46과 같다.The thrust equation for a linear motor can be summarized as Equation 46.
(수식 46) (Equation 46)
샤프트타입 리니어모터는 형태와 동작원리가 영구자석형 선형 동기전동기와 동일한 구조를 가지므로 그와 동일한 해석을 수행하게 되는데, 영구자석 동기전동기와 선형 영구자석 동기전동기는 동작원리가 동일하지만 물리적인 차이 즉, 회전운동과 직선운동의 차이가 발생한다. Since the shaft-type linear motor has the same structure and operating principle as the permanent magnet linear synchronous motor, the same analysis is performed. The permanent magnet synchronous motor and linear permanent magnet synchronous motor have the same operating principle, but physical differences. In other words, there is a difference between rotational movement and linear movement.
따라서, 회전운동을 직선운동으로 변환하는 과정이 필요하다.Therefore, a process of converting rotational motion into linear motion is necessary.
하기의 수식 47, 수식 48, 수식 49는 이러한 변환 과정을 나타낸다.Equation 47, Equation 48, and Equation 49 below represent this conversion process.
(수식 47) (Formula 47)
(수식 48) (Equation 48)
(수식 49) (Formula 49)
여기서, we는 동기 각속도, np는 극수, wr은 회전자 각속도, v는 이동자의 선형 속도, ve는 이동자의 전기적 선형 속도, τ는 극의 피치, fe는 전기적 주파수를 각각 의미한다.Here, w e is the synchronous angular velocity, n p is the number of poles, w r is the rotor angular velocity, v is the linear speed of the mover, v e is the electrical linear speed of the mover, τ is the pitch of the pole, and f e is the electrical frequency. do.
수식 47, 수식 48, 수식 49를 적용하여 수식 41, 수식 42에 대한 전압 방정식을 재구성하면 수식 50, 수식 51과 같이 나타낸다.If Equation 47, Equation 48, and Equation 49 are applied to reconstruct the voltage equations for Equation 41 and Equation 42, they are expressed as Equation 50 and Equation 51.
(수식 50) (Equation 50)
(수식 51) (Equation 51)
또한, 샤프트타입 리니어모터의 정상상태 페이져도를 나타내기 위해서 수식50과 수식 51을 복소평면 상에서 나타내면 수식 52와 같이 표현된다.Additionally, in order to express the steady-state phasor diagram of a shaft-type linear motor, Equation 50 and Equation 51 are expressed as Equation 52 on the complex plane.
(수식 52) (Equation 52)
여기서, 을 각각 의미한다.here, means respectively.
도 17은 샤프트타입 리니어모터의 페이져도를 나타낸 것이다.Figure 17 shows a phasor diagram of a shaft-type linear motor.
또한, 리니어모터의 추력은 전기적인 파라미터를 이용하여 입출력 관계를 나타내는 수식 53에 의해서 수식 54와 같고, 이동자의 운동방정식은 수식 55로 표현된다.In addition, the thrust of the linear motor is expressed as Equation 54 by Equation 53, which represents the input-output relationship using electrical parameters, and the motion equation of the mover is expressed as Equation 55.
(수식 53) (Equation 53)
(수식 54) (Equation 54)
(수식 55) (Equation 55)
여기서, 는 가동자의 속도[mm/s], τ는 극간격[mm], M은 이동자의 총질량, B는 이동자 마찰계수, D는 기계적 외란을 각각 의미한다.here, is the speed of the mover [mm/s], τ is the pole spacing [mm], M is the total mass of the mover, B is the friction coefficient of the mover, and D is the mechanical disturbance.
다음은 공간 전압벡터 PWM 제어에 대하여 설명하도록 하겠다.Next, we will explain space voltage vector PWM control.
3상 전압형 인버터의 토폴로지의 적용으로서, 샤프트타입 리니어모터는 이동자의 위치를 검출하기 위한 센서장치를 필요로 하고 위치 검출장치는 고정자 권선에 제공되는 스위칭소자에 대한 제어신호를 공급한다.As an application of the topology of a three-phase voltage type inverter, a shaft-type linear motor requires a sensor device to detect the position of the mover, and the position detection device supplies a control signal to the switching element provided in the stator winding.
그리고, 샤프트타입 리니어모터의 인가전압의 형태는 구형파나 정현파타입으로 정밀하게 전압을 생성할 수 있는 펄스폭변조(Pulse Width Modulation, PWM)방식을 적용한다.And, the type of applied voltage to the shaft-type linear motor uses the pulse width modulation (PWM) method, which can precisely generate voltage in the form of a square wave or sinusoidal wave.
따라서, 샤프트타입 리니어모터구조에 따른 최적의 구동특성을 구현하기 위해 적합한 제어방법이 동반되어야 하며 리니어모터에 인가된 정현파 전압 파형은 공간벡터 변조기법에 의해 생성된다.Therefore, in order to implement optimal driving characteristics according to the shaft-type linear motor structure, an appropriate control method must be used, and the sinusoidal voltage waveform applied to the linear motor is generated by a space vector modulation technique.
도 20은 3상 전압형 인버터의 토폴로지를 나타낸 것이다.Figure 20 shows the topology of a three-phase voltage type inverter.
이때, 공간 전압 벡터 PWM제어의 적용으로서, 각 상의 스위치를 라고 정의하고 이들을 각각 상보형으로 동작시키기 위해서 3상 인버터는 IGBT스위치의 스위칭 동작상태에 따라 6가지의 전압 벡터를 출력한다.At this time, as an application of space voltage vector PWM control, each phase switch is In order to operate them in a complementary manner, the three-phase inverter outputs six types of voltage vectors depending on the switching operation status of the IGBT switch.
여기서, 스위치가 1로 표시된 것은 각 상의 상부레벨 스위치()가 턴 온 된 것을 의미하고 0으로 표시된 것은 하부레벨 스위치()가 턴온된 것을 각각 의미한다.Here, the switch marked as 1 is the upper level switch of each phase ( ) means that it is turned on, and the one displayed as 0 is the lower level switch ( ) means that each is turned on.
그러나, 각 상의 스위치레벨이 모두 1이거나 모두 0이면 출력은 0전압이 되어 무효 벡터로 구성된다.However, if the switch levels of each phase are all 1 or all 0, the output becomes 0 voltage and is configured as a null vector.
벡터라는 개념에서 벡터공간상에 배치하면 도 19와 같이, 유효전압 벡터들은 의 크기를 갖게 되고, 각각의 벡터는 60°의 간격으로 위치하는 전압벡터로 표현된다.If placed on a vector space in the concept of a vector, as shown in Figure 19, the effective voltage vectors are It has a size of , and each vector is expressed as a voltage vector located at intervals of 60°.
공간 전압 벡터 변조 방법의 동작원리는 신호의 한 주기 내에서 기준 전압벡터와 동일한 평균전압을 이용하여 유효벡터를 합성함으로서 스위칭소자의 출력신호를 발생시킨다.The operating principle of the space voltage vector modulation method generates an output signal of the switching device by combining an effective vector using the same average voltage as the reference voltage vector within one cycle of the signal.
도 20에서 '1'은 동일 상에서 상부레벨 스위치가 '턴 온'되고 하부레벨 스위치가 '턴 오프'되는 것을, '0'은 반대로 상부레벨 스위치가 '턴 오프'되고 하부레벨 스위치가 '턴 온' 되는 것을 의미한다.In Figure 20, '1' means that the upper level switch is 'turned on' and the lower level switch is 'turned off' in the same phase, and '0' means, on the contrary, that the upper level switch is 'turned off' and the lower level switch is 'turned on'. 'It means becoming.
도 20에서와 같이, 인버터가 출력 가능한 상태는 유효전압 벡터(V(1)~V(6))는 6가지 경우이고, 추가적으로 영벡터(V(0),V(7)) 2가지를 가진다.As shown in Figure 20, the inverter can output six cases of effective voltage vectors (V(1) to V(6)) and additionally have two zero vectors (V(0) and V(7)). .
스위칭 동작은 한 주기 내에서 일정한 크기와 위상을 갖는 기준전압벡터인 벡터가 벡터 공간상의 섹터(Sector) I에 주어졌다고 가정한다면 이 경우, 기준전압은 기준전압과 가장 가까운 인접한 벡터인 벡터와 벡터, 그리고 영벡터의 시간적인 합성으로 출력신호를 한 주기 내에서 생성할 수 있다.The switching operation is a reference voltage vector with a constant size and phase within one cycle. Assuming that the vector is given to sector I in the vector space, in this case, the reference voltage is the adjacent vector closest to the reference voltage. vector and An output signal can be generated within one cycle by temporal composition of vectors and zero vectors.
여기서, 벡터가 인가되어야 할 시간을 , 벡터가 인가되어야 할 시간을 가 된다.here, The time at which the vector should be applied , The time at which the vector should be applied It becomes.
영벡터가 인가되어야 할 시간을 라고 하면 각각의 시간에 따른 Volts-Second 법칙에 따라 계산은 수식 56과 같다.The time at which the zero vector should be applied The calculation according to the Volts-Second law for each time is as in Equation 56.
(수식 56) (Equation 56)
여기서, T0에 대한 시간은 수식 57과 같다.Here, the time for T 0 is equal to Equation 57.
(수식 57) (Equation 57)
각 유효 전압 벡터의 인가시간 T1은 수식 58과 같다.The application time T 1 of each effective voltage vector is given in Equation 58.
(수식 58) (Equation 58)
또한, T2은 수식 59와 같다.Additionally, T 2 is the same as Equation 59.
(수식 59) (Equation 59)
기준전압벡터의 위치가 다른 섹터에 존재한다면 이와 유사한 해석을 통해 스위칭 신호를 생성할 수 있으며, 이와 같이 기준전압벡터의 위치에 따라 생성되는 유효전압벡터의 종류와 인가되는 시간을 직접 계산하여 산출해 낼 수 있다.If the position of the reference voltage vector exists in another sector, a switching signal can be generated through a similar analysis, and the type and application time of the effective voltage vector generated according to the position of the reference voltage vector are directly calculated and calculated. I can pay it.
또한, 공간전압 벡터 변조 방법은 선형적인 신호의 출력이 가능하며 인버터의 최대 출력전압은 직류링크전압의 약 57.7% 이며 이는 삼각파비교 펄스신호발생방법의 경우보다 선형제어영역이 15.5% 가 증가한다.(Dr.K.Alicemary, 2012)In addition, the space voltage vector modulation method can output a linear signal, and the maximum output voltage of the inverter is about 57.7% of the DC link voltage, which increases the linear control area by 15.5% compared to the triangle wave comparison pulse signal generation method. (Dr.K.Alicemary, 2012)
그리고, 공간 전압 벡터 변조 방법으로 전압변조를 수행하기 위해서 먼저, 벡터공간 상에서 기준전압벡터에 인접한 2개의 유효 스위칭 벡터를 선정하고, 각각의 전압벡터가 인가되는 시간을 구하고 난 후, 각 상의 실제 스위칭 시간을 생성하기 위해 재합성되어야 한다.And, in order to perform voltage modulation using the spatial voltage vector modulation method, first select two effective switching vectors adjacent to the reference voltage vector in the vector space, calculate the application time for each voltage vector, and then calculate the actual switching of each phase. It must be resynthesized to create time.
이와 같은 계산과정을 통해서 실제의 스위치의 온-오프 시간이 결정될 수 있으며 이러한 복잡한 절차의 문제는 전압변조의 문제를 공간벡터 상에서 해석하지 않고 유효시간의 개념으로 해석함으로써 계산시간을 줄일 수 있다.Through this calculation process, the actual on-off time of the switch can be determined, and the problem of this complex procedure can be reduced by analyzing the problem of voltage modulation in terms of effective time rather than in terms of space vectors.
한편, 인버터 스위칭을 위한 연산 처리로서, 스위칭 영역의 결정은 제어시스템이 실시간으로 스위칭제어를 수행하고자 할 때 속도제어기와 전류 제어기에 의해 계산된 지령전압이 벡터 ①부터 벡터 ⑥의 어느 영역에 해당하는지를 먼저 결정해야 한다.Meanwhile, as an arithmetic processing for inverter switching, the determination of the switching area determines which area of vector ① to vector ⑥ the command voltage calculated by the speed controller and current controller corresponds to when the control system wants to perform switching control in real time. You have to decide first.
이렇게 스위칭 영역의 결정을 위해서 고정좌표계로 표현된 지령전압 벡터는 수식 60과 같다.To determine the switching area, the command voltage vector expressed in a fixed coordinate system is as shown in Equation 60.
(수식 60) (Formula 60)
회전각은 수식 61과 같이 나타낸다.The rotation angle is expressed as Equation 61.
(수식 61) (Formula 61)
상기 수식 60과 수식 61의 관계를 통해 임의의 α 축으로부터 지령 전압 벡터까지의 위치각 θ를 구할 수 있게 된다.Through the relationship between Equation 60 and Equation 61, it is possible to obtain the position angle θ from any α axis to the command voltage vector.
스위칭 영역을 결정하기 위한 조건은 도 21과 같이 간단한 비교기법을 사용하게 된다.The conditions for determining the switching area use a simple comparison technique as shown in FIG. 21.
스위칭 시간의 계산을 위해 지령전압의 벡터영역 ①에서 ⑥까지의 위치벡터에 대하여 각각 계산해보면 도 22와 지령전압 벡터의 영역에 따른 스위칭 시간의 계산결과는 동일하다.To calculate the switching time, if the position vectors in the vector area ① to ⑥ of the command voltage are calculated separately, the calculation results of the switching time according to the area of the command voltage vector are the same as those in FIG. 22.
출력 지령전압에 따른 복소평면상의 벡터영역 ①에서 ⑥까지의 스위칭 시간 T1과 T2가 결정되면 이로부터 스위치 SWa, SWb, SWc를 계산할 수 있다.Once the switching times T 1 and T 2 from the vector area ① to ⑥ on the complex plane according to the output command voltage are determined, the switches SWa, SWb, and SWc can be calculated from this.
도 23은 공간벡터 PWM의 극전압의 스위칭 패턴을 참조하여 스위칭 함수 Ta, Tb,Tc를 모두 계산할 수 있다.In Figure 23, switching functions Ta, Tb, and Tc can all be calculated by referring to the switching pattern of the pole voltage of the space vector PWM.
8가지 스위칭 패턴이 가능한 상태를 가지는 고정자 기준전압에 근사적으로 사용되는 방법은 기준 전압의 인접한 벡터의 결합과 각 인접한 벡터의 적용을 조절하기 위한 것이다.The method used to approximate the stator reference voltage, which has eight possible switching pattern states, is to control the combination of adjacent vectors of the reference voltage and the application of each adjacent vector.
IGBT에 의해 조합이 가능한 8가지 패턴은 스위치 a, b, c의 상태에 따른 좌표축(α, β 좌표)에서의 유한한 값을 가질 수 있으며, 도 23은 인버터 스위칭 함수를 정리하여 나타낸 것이다.The eight patterns that can be combined by IGBT can have finite values on the coordinate axes (α, β coordinates) depending on the states of switches a, b, and c, and Figure 23 shows the inverter switching function in summary.
한편, 인버터의 데드타임 처리는 도 24에 나타낸 바와 같이 공간전압벡터 PWM 제어방법에서는 계산된 스위칭 함수에 따라 인버터의 각 스위치 SWa, SWb, SWc를 구성하는 상부와 하부레벨의 IGBT가 각각 턴 온, 턴 오프 스위칭동작을 수행할 때 상보형으로 동작한다.Meanwhile, as shown in FIG. 24, the inverter's dead time processing is such that in the space voltage vector PWM control method, the upper and lower level IGBTs constituting each switch SWa, SWb, and SWc of the inverter are turned on, respectively, according to the calculated switching function. When performing turn-off switching operation, it operates in a complementary manner.
이들 IGBT가 이상적으로 동작한다면 정확히 지령저압에 해당하는 출력전압을 발생하겠지만, 일반적으로 IGBT와 같은 스위칭소자는 턴 오프 시간이 턴온 시간보다 상대적으로 길게 나타나기 때문에 인버터의 스위칭 SWa, SWb, SWc를 각각 상보형으로 동작시키는 동안 각각의 LEG를 구성하는 상부와 하부레벨의 스위치가 동시에 턴 온 상태로 되어 순간적으로 전기적인 단락이 발생할 수 있다.If these IGBTs operate ideally, they will generate an output voltage that exactly corresponds to the command low voltage, but in general, switching devices such as IGBTs have a turn-off time that is relatively longer than the turn-on time, so the inverter's switching SWa, SWb, and SWc are complementary to each other. During operation, the upper and lower level switches that make up each LEG are turned on at the same time, which may cause an instantaneous electrical short circuit.
이렇게 순간적인 전기적인 단락현상이 발생하지 않도록 상부와 하부레벨의 스위치를 모두 일정한 시간동안 턴 오프 동작하도록 지연동작을 수행해야 하며 이러한 시간을 데드타임(Dead Time)이라 하며 Td로 표현한다.To prevent such a momentary electrical short circuit from occurring, a delay operation must be performed to turn off both the upper and lower level switches for a certain period of time. This time is called dead time and is expressed as Td.
도 23에서 보는 바와 같이, 데드타임을 인가하면 출력전압이 지령전압과 달라지므로 이전 계산에서 스위칭 시간 T1과 T2 및 T0 를 계산할 때 데드타임을 고려하여야 한다.As shown in FIG. 23, when dead time is applied, the output voltage is different from the command voltage, so dead time must be considered when calculating the switching times T 1 , T 2 , and T 0 in the previous calculation.
인버터가 리니어모터를 구동하는 경우에 있어서 모터의 부하가 스위칭 동작이 이루어진 후에도 전류의 방향이 변환되는 데에는 일정 정도의 시간이 걸리므로 턴 온모드나 턴 오프모드 두 경우 모두 출력전류의 방향을 고려하여 데드타임을 턴 온되는 측의 스위치 또는 턴 오프되는 측의 스위치에 선택적으로 부여하는 방식을 활용하면 데드타임으로 인한 문제가 상당부분 해소될 수 있다.When an inverter drives a linear motor, it takes a certain amount of time for the direction of the current to change even after the motor's load switches, so the direction of the output current must be taken into consideration in both turn-on mode and turn-off mode. By using a method of selectively assigning dead time to the switch on the turn-on side or the switch on the turn-off side, problems caused by dead time can be largely eliminated.
예를 들어, 스위치 SWa의 경우, 스위칭 동작이 이루어지는 순간 즉, 데드타임의 구간에서 출력전류 ias 의 상태는 도 24의 (a)와 같으며, 이는 턴 온모드와 턴 오프모드로 나누어 데드타임을 인가하는 방식이다.For example, in the case of switch SWa, the state of the output current i as at the moment the switching operation is performed, that is, in the dead time section, is as shown in (a) of Figure 24, which is divided into turn on mode and turn off mode and dead time This is a method of authorizing.
도 24의 (a)에서와 같이 턴 온모드의 경우에 ias > 0 이라면, 현재 a상의 하부레벨의 다이오드를 통하여 전류가 흐르기 때문에 짧은 시간 Td만큼 하부레벨의 스위치를 먼저 턴 오프시켜도 전류의 흐름에는 영향을 미치지 않으므로 데드타임을 턴 오프 동작하는 하부레벨의 스위치에 인가한다.In the case of turn-on mode as shown in (a) of Figure 24, if i as > 0, current currently flows through the lower level diode of phase a, so the current flows even if the lower level switch is first turned off for a short time Td. Since it does not affect the dead time, the dead time is applied to the lower level switch that performs a turn-off operation.
그러나, 도 24의 (b)에서와 같이 턴 온모드의 경우에 ias < 0라면 현재 a상의 하부레벨 스위치를 통하여 전류가 흐르고 있으나 하부레벨의 스위치를 정상적으로 턴 오프시키고 짧은 시간 Td만큼 상부레벨의 스위치를 늦은 시간에 턴 온 동작하더라도 상부레벨의 다이오드를 통하여 전류의 흐름이 유지될 수 있으므로 데드타임을 턴 온되는 상부레벨의 다이오드를 통하여 전류의 흐름이 유지될 수 있으므로 데드타임을 턴온 되는 상부레벨의 스위치에 인가된다.However, in the case of turn-on mode as shown in (b) of FIG. 24, i as < If it is 0, current is currently flowing through the lower level switch of phase a, but even if the lower level switch is normally turned off and the upper level switch is turned on later for a short time Td, the current flow is maintained through the upper level diode. Since the flow of current can be maintained through the diode of the upper level, where the dead time is turned on, the dead time is applied to the upper level switch, which is turned on.
이와 같이 데드타임을 주는 것을 고려하면 계산된 스위칭시간은 수식 62와 같다.Considering this dead time, the calculated switching time is as shown in Equation 62.
(수식 62) (Equation 62)
이러한 경우에는 이를 과변조상태로 간주하여 전압벡터의 스위칭 출력시간을 수식 63과 같이 수정해야 한다.In this case, it should be considered an overmodulation state and the switching output time of the voltage vector should be modified as shown in Equation 63.
(수식 63) (Formula 63)
데드타임을 고려하여 스위칭 시간 및 각 상의 스위칭 함수가 계산되면 공간전압벡터제어는 데드타임을 포함하는 스위칭 동작으로 안정적인 스위칭 동작이 수행될 수 있다. If the switching time and the switching function of each phase are calculated considering the dead time, the space voltage vector control can perform a stable switching operation with a switching operation including the dead time.
하기에서는 샤프트 타입 리니어 모터의 전류제어기와 속도제어기에 대하여 설명하도록 하겠다.In the following, the current controller and speed controller of the shaft-type linear motor will be explained.
샤프트타입 리니어모터의 전류제어기에서, 샤프트타입 리니어모터의 회전자 자속 기준 회전 좌표계에서는 3상 전류가 d축 및 q축 전류로 좌표변환되어 정상상태에서는 직류 값을 가진다.In the current controller of a shaft-type linear motor, the three-phase current is coordinate converted to d-axis and q-axis current in the rotation coordinate system based on the rotor flux of the shaft-type linear motor, and has a direct current value in the normal state.
이것은 입력 및 출력을 나타낼 때 좌표변환을 수행하면 직류전동기의 제어방식과 상당부분이 동일하게 구현하기 위한 방법이다.This is a method to implement much of the same control method of a DC motor by performing coordinate transformation when representing input and output.
도 25에서 는 직류값으로 속도레퍼런스가 입력되며 동기좌표계 상에서는 직류전류를 제어하게 되므로 직류전동기의 제어방식과 동일한 비례미분제어기(Proportional Integration Controller, PI)를 사용할 수 있다.In Figure 25 The speed reference is input as a direct current value, and since the direct current is controlled on the synchronous coordinate system, a proportional integration controller (PI), which is the same as the control method of a direct current motor, can be used.
직류전동기에서의 전류제어와 같이 d축 및 q축에 대한 PI전류제어기의 이득값을 수식 64와 같이 나타내면 영점과 극점이 상쇄되므로 전달함수를 1차 저역통과필터와 같이 설계할 수 있다.Like current control in a DC motor, if the gain value of the PI current controller for the d-axis and q-axis is expressed as Equation 64, the zero and pole points are canceled out, so the transfer function can be designed like a first-order low-pass filter.
d-q제어기에서는 계자자속에 의한 역기전력뿐만 아니라 상호인덕턴스에 의한 자속에 대한 간섭성분인 속도기전력항이 전향보상되어야 하므로 추가적인 전향보상 항을 갖게 된다.In the d-q controller, not only the back electromotive force due to the field flux but also the velocity electromotive force term, which is an interference component to the magnetic flux due to mutual inductance, must be forward-compensated, so there is an additional forward-compensation term.
따라서, 전기적인 모델과 PI전류제어기 모델을 포함한 샤프트타입 리니어모터의 블록다이어그램은 도 26과 같다.Therefore, the block diagram of the shaft-type linear motor including the electrical model and PI current controller model is shown in Figure 26.
한편, 리니어 엔코더 센서를 구성하게 되는데, 예를 들어, 초소형 패키지: 8.35 mm x 12.7 mm x 20.5 mm (7.3 mm x 12.7 mm x 20.5 mm for FPC 버전), 필터링 옵틱 채용으로 동급 최고의 신호 안정성 및 내진성, AGC (Auto Gain Control) 와 AOC (Auto Offset Control)가 제공하는 장기적 안정성, 낮은 보간 오차 (SDE) 및 지터, 판독 헤드의 셋업 LED 를 사용한 간편한 설치와 진단이 가능한 센서를 구성하는 것이 바람직하다.Meanwhile, a linear encoder sensor is constructed, for example, in an ultra-small package: 8.35 mm x 12.7 mm x 20.5 mm (7.3 mm x 12.7 mm x 20.5 mm for FPC version), best-in-class signal stability and vibration resistance thanks to filtering optics, It is desirable to construct a sensor that has long-term stability provided by AGC (Auto Gain Control) and AOC (Auto Offset Control), low sub-interpolation error (SDE) and jitter, and easy installation and diagnosis using the readhead's setup LED.
또한, FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템은,In addition, the shaft-type linear motor system for FA conveyor application is,
일정한 크기의 본체바디부(100);와A main body portion (100) of a certain size; and
샤프트서포터(210)에 장착되어 있으며, 내부에 영구자석이 일정 간격으로 설치되는 직선 상에 배치되는 고정자(200);와A stator (200) mounted on the shaft supporter (210) and disposed on a straight line inside which permanent magnets are installed at regular intervals;
상기 고정자의 외부로부터 공극을 두고 설치 구성되는 이동자코어와 상기 이동자코어의 외부에 감겨지는 코일을 포함하여 구성되는 이동자(300);와A mover 300 including a mover core installed with an air gap from the outside of the stator and a coil wound around the outside of the mover core;
상기 샤프트서포터의 일측에 형성되는 리니어센서(400);와A linear sensor 400 formed on one side of the shaft supporter; and
상기 리니어센서와 일정 간격 이격된 위치에 설치 구성되는 LM가이드(500);를 포함하여 구성하게 된다.It is configured to include; an LM guide 500 installed at a position spaced apart from the linear sensor at a certain distance.
지금까지 설명한 제조 방법을 통해 제조된 고정자와 이동자를 이용하여 샤프트타입의 리니어 모터를 제공할 경우에 동작 출력 파형을 측정해보았다.We measured the motion output waveform when providing a shaft-type linear motor using the stator and mover manufactured through the manufacturing method described so far.
즉, 도 27은 50mm 위치제어 출력 파형을 나타내며, 도 28은 100mm 위치제어 출력파형을 나타낸 것이다.That is, Figure 27 shows the 50mm position control output waveform, and Figure 28 shows the 100mm position control output waveform.
그리고, 샤프트타입 PMLSM의 부하에 따른 추력제어를 보자면, 도 29는 초기 상태 파형을 나타낸 것이며, 도 30은 무부하에서 속도파형을 나타낸 것이다.And, looking at the thrust control according to the load of the shaft type PMLSM, Figure 29 shows the initial state waveform, and Figure 30 shows the speed waveform at no load.
도 31은 1N(0.98N) 부하조건에서 속도파형을 나타낸 것이며, 도 32는 2N(1.96N) 부하조건에서 속도파형을 나타낸 것이며, 도 33은 3N(2.94N) 부하조건에서 속도파형을 나타낸 것이며, 도 34는 4N(3.92N) 부하조건에서 속도파형을 나타낸 것이다.Figure 31 shows the speed waveform under a 1N (0.98N) load condition, Figure 32 shows the speed waveform under a 2N (1.96N) load condition, and Figure 33 shows the speed waveform under a 3N (2.94N) load condition. , Figure 34 shows the speed waveform under 4N (3.92N) load condition.
한편, 도 35에 도시한 바와 같이, 본 발명인 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템을 겐트리 로더에 적용할 수 있게 된다.Meanwhile, as shown in FIG. 35, the shaft-type linear motor system for application to the FA conveyor according to the present invention can be applied to a gantry loader.
즉, 고정자와 이동자 및 공극 치수가 결정되어 제조된 고정자와 이동자를 겐트리 로더에 적용하는 것을 특징으로 한다.That is, the stator, mover, and gap dimensions are determined and the manufactured stator and mover are applied to the gantry loader.
이때, 상기 겐트리 로더는,At this time, the gantry loader,
일정한 크기의 본체바디부(100)와,A main body portion 100 of a certain size,
상기 본체바디부의 양측으로 설치 구성되는 X축리니어가이드부(200)와,An X-axis linear guide part 200 installed on both sides of the main body part,
상기 X축리니어가이드부의 어느 한 부위에 설치 구성되는 X축고정자(310);An X-axis stator (310) installed at any part of the X-axis linear guide part;
상기 X축고정자의 외측으로 설치 구성되는 X축이동자(320);를 포함하여 구성되는 X-axis Motor(300)와,An X-axis motor (300) including an X-axis mover (320) installed outside the X-axis stator,
상기 X축이동자(320)의 상측에 형성되는 Y축리니어가이드부(400)와,A Y-axis linear guide portion 400 formed on the upper side of the X-axis mover 320,
상기 Y축리니어가이드부에 설치 구성되는 Y축고정자(510);A Y-axis stator (510) installed on the Y-axis linear guide;
상기 Y축고정자의 외측으로 설치 구성되는 Y축이동자(520);를 포함하여 구성되는 Y-axis Motor(500)와,A Y-axis motor (500) including a Y-axis mover (520) installed on the outside of the Y-axis stator,
상기 Y축이동자(520)의 상측에 형성되는 Z축리니어가이드부(600)와,A Z-axis linear guide portion 600 formed on the upper side of the Y-axis mover 520,
상기 Z축리니어가이드부에 설치 구성되는 Z축고정자(710);A Z-axis stator (710) installed on the Z-axis linear guide;
상기 Z축고정자의 외측으로 설치 구성되는 Z축이동자(720);를 포함하여 구성되는 Z-axis Motor(700)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that it includes a Z-axis motor 700, which includes a Z-axis mover 720 installed on the outside of the Z-axis stator.
구체적으로 일정한 크기의 본체바디부(100), 즉, 워크스페이스를 구성하게 되는데, 상기 본체바디부의 양측으로 X축리니어가이드부(200)를 설치 구성하게 된다.Specifically, a main body part 100 of a certain size, that is, a workspace, is formed, and an X-axis linear guide part 200 is installed on both sides of the main body part.
이때, 상기 X축리니어가이드부의 어느 한 부위에 X축고정자(310)를 형성하게 되며, 상기 X축고정자의 외측으로 X축이동자(320)를 구성하게 되는 것이다.At this time, an X-axis stator 310 is formed in a certain part of the X-axis linear guide part, and an
즉, X-axis Motor(300)를 형성하게 되는 것이다.In other words, it forms an X-axis Motor (300).
따라서, 제어 신호에 따라 X축을 따라 이동하게 되는 것이다.Therefore, it moves along the X-axis according to the control signal.
그리고, 상기 X축이동자(320)의 상측에 Y축리니어가이드부(400)를 형성하게 되며, 상기 Y축리니어가이드부(400)에 Y축고정자(510)를 형성하게 되며, 상기 Y축고정자의 외측으로 Y축이동자(520)를 구성하게 되는 것이다.Then, a Y-axis linear guide part 400 is formed on the upper side of the X-axis mover 320, and a Y-axis stator 510 is formed on the Y-axis linear guide part 400, and the Y-axis stator The Y-axis mover 520 is formed outside of .
즉, Y-axis Motor(500)를 형성하게 되는 것이다.In other words, it forms a Y-axis Motor (500).
따라서, 제어 신호에 따라 Y축을 따라 이동하게 되는 것이다.Therefore, it moves along the Y axis according to the control signal.
그리고, 상기 Y축이동자(520)의 상측에 Z축리니어가이드부(600)를 형성하게 되며, 상기 Z축리니어가이드부에 Z축고정자(710)를 형성하게 되며, 상기 Z축고정자의 외측으로 Z축이동자(720)를 구성하게 되는 것이다.Then, a Z-axis linear guide part 600 is formed on the upper side of the Y-axis mover 520, and a Z-axis stator 710 is formed on the Z-axis linear guide part, and is formed on the outside of the Z-axis stator. This constitutes the Z-axis mover 720.
즉, Z-axis Motor(700)를 형성하게 되는 것이다.In other words, it forms a Z-axis Motor (700).
상기 겐트리 스테이지(Gantry loader, Stage)는 서로 직교하는 2축 이상의 각 축이 모두 직선운동을 하는 직교 좌표형 로봇(Cartesian Robot)이다. The gantry loader (stage) is a Cartesian robot in which two or more axes that are orthogonal to each other all perform linear motion.
겐트리 스테이지는 구조상 높은 강성을 갖고 있고, 또한 한 축을 따라 직선운동을 하기 때문에 작업 영역이 넓고 비교적 제어가 용이하다는 장점이 있어 픽-앤-플레이스(Pick and Place) 작업에 적합해 생산설비 자동화의 물류이송에서 중요한 역할을 하고 있다. The gantry stage has high structural rigidity, and because it moves linearly along one axis, it has the advantage of a wide work area and relatively easy control, making it suitable for pick-and-place work and automation of production facilities. It plays an important role in logistics transportation.
겐트리 스테이지의 고정밀성을 저해하는 요소는 기구적인 부분과 제어시스템 부분으로 구분할 수 있다. Factors that hinder the high precision of the gantry stage can be divided into mechanical parts and control system parts.
기구적인 부분에서 겐트리 스테이지의 직교구조는 일반적으로 각 축당 하나의 전동기와 제어장치를 포함한 구동기를 사용한다. In the mechanical aspect, the orthogonal structure of the gantry stage generally uses an actuator including one electric motor and control device for each axis.
하지만, 이송 프레임의 길이가 길어지게 되면 프레임 강성이 낮아지므로 고속이송 시 잔류 진동이 증가하는 문제를 발생시킨다. However, as the length of the transfer frame becomes longer, the frame rigidity decreases, causing the problem of increased residual vibration during high-speed transfer.
따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해서 이송 프레임을 양쪽에서 구동하는 방식을 사용함으로써 프레임의 강성을 높이게 된다. Therefore, in order to solve this problem, the rigidity of the frame is increased by using a method of driving the transfer frame from both sides.
이러한 듀얼 서보(dual servo) 방식은 이송 프레임의 강성을 높여 잔류 진동을 줄일 수 있지만 두 구동기의 동기가 맞지 않을 경우 커플링(coupling)효과로 인해 위치 제어 성능이 떨어지게 된다. This dual servo method can reduce residual vibration by increasing the rigidity of the transfer frame, but if the two actuators are not synchronized, position control performance deteriorates due to the coupling effect.
따라서, 듀얼서보 겐트리 로봇에서 위치 정밀도를 향상시키기 위해 커플링 효과를 기구적으로 제거하는 것은 매우 중요하다. Therefore, it is very important to mechanically eliminate the coupling effect to improve positioning accuracy in a dual-servo gantry robot.
제어시스템 측면에서 겐트리 로봇은 시간지연(time delay)을 가지는 동특성을 나타낸다. In terms of control systems, gantry robots exhibit dynamic characteristics with time delay.
따라서, 위치입력에 대한 출력은 시간 지연으로 인해 추종오차가 발생한다.Therefore, tracking error occurs in the output of the position input due to time delay.
이러한 추종오차는 겐트리 시스템의 위치 정밀도를 감소시키므로 시간 지연을 보상하는 필터(filter)가 필요하다.Since this tracking error reduces the positioning accuracy of the gantry system, a filter that compensates for the time delay is needed.
겐트리 스테이지는 일반적으로 2축 이상의 모터 드라이브를 통해 2(X-Y) 또는 3자유도(X-Y-Z)에서 평면, 오버헤드 모션을 제공한다. Gantry stages typically provide planar, overhead motion in two (X-Y) or three degrees of freedom (X-Y-Z) through motor drives in two or more axes.
겐트리 스테이지의 X-Y 평면상의 특정 위치로 이동을 하고, 오버헤드 상의 수직 축은 용도에 따른 사용자 전용 장치가 부착되어 특정한 기능을 제공하는 것이 가능하다.It is possible to move to a specific position on the X-Y plane of the gantry stage, and to provide a specific function by attaching a user-specific device to the vertical axis on the overhead.
겐트리 스테이지 구동에 대해 기구적인 측면에서 단순하게 고려하면, 구성하는 2개의 모터 축에 동일한 지령을 내리는 것으로 가능할 것으로 생각할 수 있다.If we simply consider the gantry stage drive from a mechanical perspective, it can be thought that it is possible to give the same command to the two constituting motor axes.
그러나, 겐트리 스테이지는 2개의 별도 모터 축이 기구적으로 연결되어 있는 구조여서 기구적으로 연결된 2개 직선부가 상호 간섭을 주거나 모션 성능에 부정적인 영향을 줄 수도 있어서 이에 대한 보상이 필요할 수 있다. However, since the gantry stage has a structure in which two separate motor axes are mechanically connected, the two mechanically connected straight parts may interfere with each other or have a negative effect on motion performance, so compensation for this may be necessary.
또한, 이러한 이유로 겐트리 스테이지 시스템의 제어기는 통상적으로 평행 상태의 2축 간의 보상 결과를 구성 축에 반영할 수 있도록 위치, 위치/속도 제어 루프를 가져가게 된다. Additionally, for this reason, the controller of the gantry stage system typically has a position and position/velocity control loop so that the compensation results between the two parallel axes can be reflected in the configuration axes.
즉, 단순히 위치 프로파일을 만드는 역할로 제한하지 않는다. In other words, the role is not limited to simply creating location profiles.
그러한 구성에서 하위 서보구동부는 제어기 지령을 수행하는 전체 제어 루프에서 다른 응용 분야보다는 역할이 축소되는 구조를 가져가게 된다.In such a configuration, the lower servo drive unit has a structure in which its role is reduced compared to other application areas in the overall control loop that carries out controller commands.
그리고, 겐트리시스템(Gantry 시스템)은 물체를 상하/좌우/전후진 방향으로 움직이도록 하는 구조물로 크레인도 겐트리 시스템 중 하나이다. Additionally, the gantry system is a structure that moves objects up and down, left and right, and forward and backward, and cranes are also one of the gantry systems.
서보 모터를 이용해서 동작되는 겐트리 시스템을 정밀 겐트리시스템(Precision gantry system)이라고 한다. A gantry system that operates using a servo motor is called a precision gantry system.
XYZ 겐트리시스템은 일반적으로 3개의 서보 모터를 이용해서 동작하는 겐트리 시스템이다. The XYZ gantry system is a gantry system that generally operates using three servo motors.
자동화에 기반한 FA의 확산에 따라 매우 견고한 부하 용량을 갖춘 자동 모션 가이던스 시스템의 수요가 증가하고 있으며 공간제약조건이나 백래쉬없는 고정밀 위치제어시스템의 경우에 리니어 겐트리 시스템(linear motion guided Gantry System)을 고려할 수 있으며 이러한 겐트리 시스템은 많은 응용 분야에서 적은 비용으로 다축 로봇과 동일한 작업을 수행할 수 있으며 로봇의 비용효율적인 대안이 될 수 있다. With the spread of automation-based FA, the demand for automatic motion guidance systems with very robust load capacity is increasing, and in the case of high-precision position control systems without space constraints or backlash, a linear motion guided gantry system should be considered. These gantry systems can perform the same tasks as multi-axis robots at a lower cost in many applications and can be a cost-effective alternative to robots.
로봇 겐트리 시스템의 가장 유연한 구성은 3차원 작업 영역 내의 어떤 곳이든 배치할 수 있도록 X-Y-Z의 3축 모션 영역을 제공하는 것으로 이러한 구성은 축 부착점이 공간 제약을 받기 때문에 일반적이지는 않지만, 많은 하중을 갖지 않는 반면 큰 이동 범위가 요구되는 애플리케이션(예 : 자동 용접)에서 효과적으로 활용될 수 있다. The most flexible configuration of a robotic gantry system is one that provides a 3-axis motion domain in On the other hand, it can be effectively utilized in applications that require a large movement range (e.g. automatic welding).
액추에이터를 선택할 때 고려해야 할 요소는 정확도, 반복성, 용량 및 스트로크 거리이며 이에 따른 사이클 시간 단축, 연장된 시스템 수명, 높은 역동성과 하중 용량이 비용 효과를 충족해야 하는 어플리케이션에 적합한 솔루션이 될 수 있다. Factors to consider when choosing an actuator are accuracy, repeatability, capacity and stroke distance, which can make it a suitable solution for applications where reduced cycle times, extended system life, high dynamics and load capacity must meet cost-effectiveness.
이러한 고속, 정밀한 겐트리시스템의 구현을 통해 정확한 위치, 분사, 스프레이 도장, 육안 검사, 이동, 붙잡고, 절단장치, 용접기구, 자동 조립, 자동 잠금 나사, 팔레트 PCB 보드 감지, 옵티컬 디스크 스태킹 장치, 부품 선택 및 배치 등에 적용된다.Through the implementation of this high-speed, precise gantry system, accurate positioning, spraying, spray painting, visual inspection, movement, holding, cutting device, welding device, automatic assembly, self-locking screw, pallet PCB board detection, optical disk stacking device, and parts. Applies to selection and placement, etc.
본 발명에 의하면, 높은 추진력과 추진리플이 적은 샤프트 리니어모터의 설계가 가능한 효과와, 유틸리티 적용이 용이하고 추진시에 안정성이 높은 선형 FA 이송기기 어셈블리 기술 확립을 통한 장비 기술의 고도화 확립이 가능하며, 저소음, 고정밀 공장자동화에 적용가능한 선형 이송기기 제작이 가능하며, 성능기준에 적합한 샤프트타입 리니어모터의 개발로 모터설계 및 제작에 관한 원천기술을 확보할 수 있게 된다.According to the present invention, it is possible to design a shaft linear motor with high thrust and low propulsion ripple, and to establish advanced equipment technology through the establishment of linear FA transport device assembly technology that is easy to apply to utility and has high stability during propulsion. , it is possible to manufacture linear transport equipment applicable to low-noise, high-precision factory automation, and the development of shaft-type linear motors suitable for performance standards makes it possible to secure original technology for motor design and production.
이상에서와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. Those skilled in the art to which the present invention pertains as described above will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing its technical idea or essential features. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not limiting.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구 범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the claims described below rather than the detailed description above, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
100 : 본체바디부
200 : 고정자
300 : 이동자
400 : 리니어센서
500 : LM가이드100: main body part
200: stator
300: mover
400: Linear sensor
500: LM guide
Claims (10)
일정한 크기의 본체바디부(100);와
샤프트서포터에 장착되어 있으며, 내부에 영구자석이 일정 간격으로 설치되는 직선 상에 배치되는 고정자(200);와
상기 고정자의 외부로부터 공극을 두고 설치 구성되는 이동자코어와 상기 이동자코어의 외부에 감겨지는 코일을 포함하여 구성되는 이동자와
상기 샤프트서포터의 일측에 형성되는 리니어센서와
상기 리니어센서와 일정 간격 이격된 위치에 설치 구성되는 LM가이드를 포함하여 구성되되,
연산 장치에 의해 산출된 결과 정보를 토대로 상기 고정자와 이동자 및 공극 치수가 결정되는 것을 특징으로 하고,
상기 고정자와 이동자 및 공극 치수가 결정되어 제조된 고정자와 이동자를 겐트리 로더에 적용하는 것을 특징으로 하며,
상기 겐트리 로더는,
일정한 크기의 본체바디부(100)와,
상기 본체바디부의 양측으로 설치 구성되는 X축리니어가이드부(200)와,
상기 X축리니어가이드부의 어느 한 부위에 설치 구성되는 X축고정자(310);
상기 X축고정자의 외측으로 설치 구성되는 X축이동자(320);를 포함하여 구성되는 X-axis Motor(300)와,
상기 X축이동자(320)의 상측에 형성되는 Y축리니어가이드부(400)와,
상기 Y축리니어가이드부에 설치 구성되는 Y축고정자(510);
상기 Y축고정자의 외측으로 설치 구성되는 Y축이동자(520);를 포함하여 구성되는 Y-axis Motor(500)와,
상기 Y축이동자(520)의 상측에 형성되는 Z축리니어가이드부(600)와,
상기 Z축리니어가이드부에 설치 구성되는 Z축고정자(710);
상기 Z축고정자의 외측으로 설치 구성되는 Z축이동자(720);를 포함하여 구성되는 Z-axis Motor(700)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템.
In the shaft-type linear motor system for FA conveyor application,
A main body portion (100) of a certain size; and
A stator (200) mounted on a shaft supporter and disposed on a straight line inside which permanent magnets are installed at regular intervals; and
A mover comprising a mover core installed with an air gap from the outside of the stator and a coil wound around the outside of the mover core.
A linear sensor formed on one side of the shaft supporter and
It is composed of an LM guide installed at a certain distance from the linear sensor,
Characterized in that the dimensions of the stator, mover, and gap are determined based on the result information calculated by the calculation device,
Characterized in that the stator, mover, and gap dimensions are determined and the manufactured stator and mover are applied to a gantry loader,
The gantry loader,
A main body portion 100 of a certain size,
An X-axis linear guide part 200 installed on both sides of the main body part,
An X-axis stator (310) installed at any part of the X-axis linear guide part;
An X-axis motor (300) including an X-axis mover (320) installed outside the X-axis stator,
A Y-axis linear guide portion 400 formed on the upper side of the X-axis mover 320,
A Y-axis stator (510) installed on the Y-axis linear guide;
A Y-axis motor (500) including a Y-axis mover (520) installed on the outside of the Y-axis stator,
A Z-axis linear guide portion 600 formed on the upper side of the Y-axis mover 520,
A Z-axis stator (710) installed on the Z-axis linear guide;
A shaft-type linear motor system for application to an FA feeder, characterized in that it includes a Z-axis motor (700), which includes a Z-axis mover (720) installed on the outside of the Z-axis stator.
연산 장치가 샤프트 타입 PMLSM 설계 사양 정보를 획득하기 위한 제1단계(S100);와
연산 장치가 샤프트 타입 PMLSM 설계하기 위하여 연산 장치에서 제공되는 형상 정보 상에 설정된 각 부분의 치수 정보를 획득하기 위한 제2단계(S200);와
연산 장치가 전동기의 출력 정보를 산출하며, 출력 정보를 토대로 이동자 코어의 폭을 산출하기 위한 제3단계(S300);와
연산 장치가 고정자 철심의 포화 자속밀도를 토대로 고정자 Back iron의 두께를 산출하기 위한 제4단계(S400);와
연산 장치가 영구 자석의 길이와 두께를 산출하기 위한 제5단계(S500);와
연산 장치가 자속 밀도를 산출하며, 상당 턴수를 산출하여 이를 근거로 코일의 직경을 산출하기 위한 제6단계(S600);와
연산 장치가 상기 각각의 단계를 거쳐 산출된 결과 정보를 토대로 고정자와 이동자 및 공극 치수를 결정하기 위한 제7단계(700);를 포함하는 것을 특징으로 하되,
상기 영구자석의 두께 lm을 결정하기 위하여 하기의 수식 3을 이용하는 것을 특징으로 하는 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템의 샤프트 타입 리니어 모터 제조 방법.
(수식 3)
(ks : 포화계수이며, kc1 : carter 계수이며, Hm : 자석 동작점의 자계 강도이며, g0 : 공극길이이며, Bmg : 자석 표면에서의 공극자속밀도임.)
In the method of manufacturing a shaft-type linear motor of a shaft-type linear motor system for application to an FA conveyor,
A first step (S100) for the computing device to acquire shaft type PMLSM design specification information; and
A second step (S200) in which the computing device acquires the dimensional information of each part set on the shape information provided by the computing device in order to design the shaft type PMLSM;
A third step (S300) in which the calculation device calculates the output information of the electric motor and calculates the width of the mover core based on the output information;
A fourth step (S400) in which the calculation device calculates the thickness of the stator back iron based on the saturation magnetic flux density of the stator iron core;
A fifth step (S500) for the calculation device to calculate the length and thickness of the permanent magnet; and
A sixth step (S600) in which the calculation device calculates the magnetic flux density, calculates the number of turns, and calculates the diameter of the coil based on this.
Characterized in that it includes a seventh step (700) in which the calculation device determines the stator, mover, and gap dimensions based on the result information calculated through each of the above steps,
A method of manufacturing a shaft-type linear motor of a shaft-type linear motor system for application to an FA conveyor, characterized in that the following equation 3 is used to determine the thickness lm of the permanent magnet.
(Formula 3)
(k s : saturation coefficient, k c1 : Carter coefficient, Hm: magnetic field strength at the magnet operating point, g 0 : air gap length, Bmg: air gap magnetic flux density on the magnet surface.)
상기 샤프트 타입 리니어 모터 시스템에,
적용되는 인가전압은 구형파나 정현파타입으로 정밀하게 전압을 생성할 수 있는 펄스폭변조(Pulse Width Modulation, PWM)방식을 적용하는 것을 특징으로 하는 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템.
According to clause 1,
In the shaft type linear motor system,
A shaft-type linear motor system for application to FA transporters, characterized in that the applied voltage is a square wave or sine wave type and uses a pulse width modulation (PWM) method that can precisely generate voltage.
상기 샤프트 타입 리니어 모터 시스템에,
인가된 정현파 전압 파형은 공간벡터 변조기법에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 FA 이송기 적용을 위한 샤프트 타입 리니어 모터 시스템.
According to clause 1,
In the shaft type linear motor system,
A shaft-type linear motor system for application to FA transporters, wherein the applied sinusoidal voltage waveform is generated by a space vector modulation technique.
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