코어재질 비교를 통한 영구자석형 구형모터의 효율 향상에 관한 연구

Abstract

A surfaced permanent magnet spherical motor with just one motor to be capable of operating as three degree of freedom that the joints of the robot's arm, leg, and eyes to be used for onging research. A new concept in this area, the overall portion of the motor can make a great contribution in the future, is becoming expected. The author analyze torque characteristics along spherical motor to rotate with tilting. And future design direction is smaller motors with equivalent or higher output. Solutions as torque and efficiency improvements are select the core with special processing type like powder metallurgy materials. Their characterized high permeability, low eddy current losses at high peed, so improved the torque and efficiency. And prototype spherical motor, measurement back emf that is proportional with the torque in constant current, compared with simulation results, and it proved to be reliable level by errors within 3%.|표면 영구자석형 구형모터는 하나의 모터로 3자유도 구동을 하나의 시스템으로 단순화 한 형태로 군사형 차량, 로봇의 관절, 안구 등 활용범위가 점차 증가하고 있다. 이 분야는 새로운 개념의 모터로 전반적인 부분에서 앞으로 큰 기대를 할 수 있을 것으로 기대되어지고 있다. 본 논문에서는 3자유도 구동을 하는 다자유도모터에서 틸팅과 함께 회전하는 경우에 대해서 토크특성을 분석하였다. 그리고 앞으로의 설계 방향은 좀 더 작은 사이즈로 동등하거나 더 높은 출력을 가질 수 있도록 하는 것이다. 해결책으로 토크와 효율을 개선하기 위하여 특수한 가공형태인 분말성형으로 코어를 선택하는 것을 제안하였다. 이를 선택하게 되면 높은 투자율, 고속에서 낮은 와전류 손실 때문에 토크와 효율이 개선된다. 또한 제작된 구형모터로 인가전류가 일정하다고 하면 토크에 비례하는 성분인 역기전력 값을 비교하여 시뮬레이션 결과를 증명할 수 있다. 이에 시제품을 직접 측정하여 시뮬레이션 결과와 비교하였더니 오차가 3% 이내로 신뢰성 있는 수준임을 증명하였다.; A surfaced permanent magnet spherical motor with just one motor to be capable of operating as three degree of freedom that the joints of the robot's arm, leg, and eyes to be used for onging research. A new concept in this area, the overall portion of the motor can make a great contribution in the future, is becoming expected. The author analyze torque characteristics along spherical motor to rotate with tilting. And future design direction is smaller motors with equivalent or higher output. Solutions as torque and efficiency improvements are select the core with special processing type like powder metallurgy materials. Their characterized high permeability, low eddy current losses at high peed, so improved the torque and efficiency. And prototype spherical motor, measurement back emf that is proportional with the torque in constant current, compared with simulation results, and it proved to be reliable level by errors within 3%.