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서보모터 위치센서 및 코깅 Torque 저감화
설계기술 개발
한양 대학교
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Hanyang University
연구 배경 및 필요성
영구자석 형 서보모터 개발의 필요성
→ 직류전동기의 유지보수 어려움
→ 반도체 및 제어기술의 발달
→ 단위 질량당 출력밀도 높음
마그네틱 위치센서의 필요성
→ 홀소자: 정밀한 위치를 검출할 수 없음
엔코더: 가격이 비쌈
→ 마그네틱 위치센서: 저가격, 정밀 위치 속도 센싱
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연구 배경 및 필요성
 영구자석의 정현파 착자 필요성
 코깅 토오크: 소음, 진동의 원인
→ 저감 방법 : 스큐, 슬롯비 조절, 고조파 제거,
정현파 자속밀도 발생 등
 영구자석의 정현파 착자기술을 통한
코깅 토오크 저감(신기술)
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연구 목표
1차년도: 서보모터 회전자 검출용 저가형
위치센서 설계 기술 개발
 착자 회로를 고려한 영구자석의 자화분포 해석
 Sinusoidal 표면자속밀도 분포를 갖기 위한 영구
자석의 착자요오크 설계기술 개발
 저가형 위치센서 Detection Circuit 설계
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연구내용
Hall element
θ
(0~2π)
Kp(S+Ki)
S
SIN(θ)
N
1
S
S
COS(θ)
SIN(θx)
Permanent Magnet
COS(θx)
<마그네틱 위치센서 개념도>
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θx
(0~2π)
연구내용
자료수집
영구자석의 자화분포
해석 기술 개발
착자요오크 설계기술 개발
저가형 위치센서
Detection Circuit 설계
시작품 제작 및 실험
보고서 작성
<연구 추진체계>
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연구내용
 자화분포 해석기술
 유한요소법을 이용한 착자 해석
 프라이자흐 모델을 이용한 자화량 해석
<착자요오크 및 센서용 마그네트>
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<등가회로>
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연구내용
 착자요오크 설계 기술
 정현적 착자를 위한 착자요오크 설계 기술
<요구하는 정현적 자화분포>
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<착자요오크 형상>
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연구결과
 착자해석 결과
0.3
Flux density [T]
0.2
0.1
0
-0.1
0
45
90
135
180
-0.2
-0.3
Location [deg]
<위치에 따른 자화분포>
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향후 연구방향
착자요오크 설계 기법 개발
-정현적 자화분포를 위한 착자요크 최적설계
Detection Circuit 설계
-정현파 착자 된 영구자석의 표면자속밀도를 Hall element로 센싱
→ Counting detection 회로 설계
→ Location detection 회로 설계
M/H sensor
Counting detection
circuit
Sin wave output
Servo motor
Controller
Location detection
circuit
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