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유도형 축방향 모터의 6축력 제어를 이용한 대회전 구현용 통합 구동기
Integrated Driver for the Full Rotation Using Six-axial Forces by the Induction Type of Axial-gap Motor

정광석   (충주대학교 기계공학과UU0001317  ); 이상헌   (안동대학교 기계공학부UU0000902  );
  • 초록

    To overcome the limited relative uncertainty and work range of the existing planar stage and the bulk structure of the contact-less motor for rotation, the novel operating principle to realize the precise rotation is suggested. It uses the two-axial vector forces, normal force and thrust force, of three-induction type of axial motors located $120^{\circ}$ apart, resulting in the contact-free rotation of the mover. Firstly in this paper, the magnetic forces across the air gap are modeled and simulated under the various conditions. It clarifies the feasible range of the derived solution. And the algorithm compensating the strong cross couple between the forces and the control inputs; generally AC magnitude and slip frequency, is given to realize the independent control of six axes. Finally, for the successfully implemented system, the round test and the micro step test results are given.


  • 주제어

    functional integration principle .   magnetic levitation .   revolving stage .   transverse flux induction motor.  

  • 참고문헌 (14)

    1. A. Chiba, T. Deido, T. Fukao, and M. A. Rahman, 'An analysis of bearingless AC motors,' IEEE Trans. on Energy Conversion, vol. 9, no. 1, pp. 61-68, 1994 
    2. T.-J. Yeh and K. Youcef-Toumi, 'Modeling and control of magnetically levitated rotating machines,' Proc. of American Control Conf., New Mexico, June, pp. 646-651, 1997 
    3. J. Zhou and K. J. Tseng, 'A disk-type bearingless motor for use as satellite momentum-reaction wheel,' IEEE, pp. 1971-1975, 2002 
    4. S. Ueno and Y. Okada, 'Vector control ofan induction type axial gap combined motor-bearing,' Proc. of IEEE/ASME Inter. Canf. on Advanced Intelligent Mechatronics, Atlanta, USA, pp. 794-799, 1999 
    5. M. Holmes, D. Trumper, and R. Hocken, 'Atomic-scale precision motion control stage(The Angstrom Stage),' Annals of the CIRP, vol. 44, pp. 455-460, 1995 
    6. Y. Tomita and Y. Koyanagawa, 'Study of a surface-motor driven precise positioning system,' Journal of Dynamic systems, Measurement, and Control, vol. 117, pp. 311-319, 1995 
    7. K. S. Jung and Y. S. Baek, 'Precision stage using a novel contact-free planar actuator based on combination of electromagnetic forces,' Trans. of the KSME (A), vol. 25, no. 11, pp. 1863-1872, 2001 
    8. W. J. Kim, 'Nanoscale dynamics, stochastic and multivariable control of a planar magnetic levitator,' Int. J. of Control, Automation, and Systems(IJCAS), vol. 1, no. 1, pp. 1-10, 2003 
    9. H. Melkote and F. Khorrami, 'Closed-loop control of a base XY stage with rotational degree-of-freedom for a high-speed ultra-accurate manufacturing system,' Proc. of IEEE Conf. on Robotics & Automation, Michigan, pp. 1812-1817, 1999 
    10. M. Soltz, Y. Lawrence Yao, and J. Ish-Shalom, 'Investigation of a 2-D planar motor based machine tool motion system,' Int. Journal of Machine Tools & Manufacture,' vol. 39, pp. 1157-1169, 1999 
    11. S. H. Kang and T. B. Eom, 'Development of a rotating device using piezoelectric and micro displacement system,' Proc. of KSPE Conf., pp. 494-497, 2003 
    12. S. H. Jeong, K. R. Cha, S. B. Choi, K. H. Kim, and J. H. Park, 'A study on the mechanism of rotational stage with multi degree of freedom,' Proc. Of KSPE, pp. 793-796, 2004 
    13. N. Fujii and M. Fujitake, 'Two-dimensional drive characteristics by circular-shaped motor,' IEEE Trans. on Industry Applications, vol. 35, no. 4, pp. 803-809, 1999 
    14. K. S. Jung, 'Couple compensation of magnetic forces of transverse flux linear induction motor, Mechatronics, vol. 15, pp. 919-931, 2005 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (2)

    1. Jung, Kwang-Suk ; Lee, Sang-Heon 2008. "The Modified Two-axis Vector Controller of Linear Induction Motor to Apply to the Non-contact Stage with Large Workspace" 제어·로봇·시스템학회 논문지 = Journal of institute of control, robotics and systems, 14(4): 385~391     
    2. Jung, Kwang-Suk 2012. "Control of Conductive Plate Through Varying the Open Area Size of the Partially, Magnetically Isolated Electrodyamic Wheel" 제어·로봇·시스템학회 논문지 = Journal of institute of control, robotics and systems, 18(3): 230~236     

 저자의 다른 논문

  • 정광석 (8)

    1. 2003 "이진 격자 패턴 이미지를 이용한 비접촉식 평면 구동기의 면내 위치(x, y, $\theta$) 측정 방법" 한국정밀공학회지 = Journal of the Korean Society of Precision Engineering 20 (7): 120~127    
    2. 2004 "공극력의 능동적 보상을 통한 횡자속 선형 유도 구동기의 추력과 부상력의 비연성화" 한국정밀공학회지 = Journal of the Korean Society of Precision Engineering 21 (11): 91~98    
    3. 2004 "DC 편의된 다상 입력을 이용한 횡자속 선형 유도 전동기의 부상/추진 독립제어" 大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A 28 (11): 1733~1740    
    4. 2005 "비접촉 회전 스테이지에의 구동 원리로서의 횡자속 원주형 유도 방법" 한국정밀공학회지 = Journal of the Korean Society of Precision Engineering 22 (10): 72~79    
    5. 2008 "비점수차법을 이용한 초정밀변위측정법 연구" 한국정밀공학회지 = Journal of the Korean Society of Precision Engineering 25 (7): 87~94    
    6. 2011 "부분 모드만을 고려하여 성형된 입력을 이용한 잔류 진동의 감소 효과" 융ㆍ복합기술연구소 논문집 = Journal of institute of convergence technology 1 (1): 18~23    
    7. 2011 "전도성 환봉 이송용 동전기 차륜의 설계" 한국생산제조시스템학회지 = Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers 20 (3): 251~256    
    8. 2010 "도전성 환봉의 비접촉 반송 방법" 한국정밀공학회 2010년도 추계학술대회 논문집 2010 (11): 731~732    

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