비접촉 전원 방식을 이용한 직접 구동 이송시스템에 관한 연구

Abstract

본 논문에서는 비접촉 전원방식을 이용한 직접구동 이송시스템에 관하여 연구하였다. 상용 유한요소 해석프로그램을 사용하여 시스템의 3차원 특성을 해석하고, 그 결과를 검토하였다. 또한 비접촉 전원장치에서 얻어지는 전력의 활용을 위해서 선형 유도전동기를 채택하고 선형 유도전동기가 결합된 비접촉 전원장치를 3차원 모델링하여 특성을 해석하였으며 실험장치를 구성하여 결과를 검토하였다. 비접촉 전원장치의 특성해석에 있어서 먼저 주요한 구성부품인 변압기에 대하여 2차원 유한요소 해석을 이용하여 공극의 유무에 따른 특성을 해석하였다. 해석결과를 바탕으로 3차원 비접촉 전원장치를 모델링하였고 2차측의 위치에 따른 누설자속, 자기 결합계수의 특성 및 공진회로의 영향을 파악하였다. 전력의 활용을 위해 채택한 선형 서보전동기의 종류 중 하나인 선형 유도전동기의 특성을 해석하였다. 3차원 유한요소 해석프로그램을 사용하여 모델링 한 후 정지 시 특성을 파악하였다. 선형 유도전동기가 결합된 비접촉 전원장치를 3차원 모델링한 후 특성을 해석하고 운전 시에 발생하는 자속의 영향을 알 수 있었다. 유한요소 특성해석의 결과를 바탕으로 시작품을 제작하여 실험을 행하였다. 4개의 2차 측에서 발생되는 전력을 더하여 선형 유도전동기의 입력으로 사용하였고 공진회로를 사용하여 누설자속의 영향을 최소로 하였다. 선형 유도전동기의 속도변화에 따른 선형 유도전동기의 전류특성과 비접촉 전원장치의 1, 2차 측의 전류 및 DC 링크 전압특성을 측정하여 이송시스템의 실현 가능성을 검토하였다. 또한 비접촉 전원방식을 이용한 직접구동 이송시스템을 항만크레인에 이용할 수 있는 새로운 모델을 제시하였다.

This paper describes on the study of the direct drive conveyer using contact-less power supply. 3D finite element method was used and the results were checked. To use the power obtained from the contact-less power supply the linear servo motor was used. The 3D characteristics analysis of contact-less power supply with the linear servo motor were done. Test model was manufactured and the experiment was done to find out the realization of the model. Firstly, the 2D characteristics analysis of the general transformer which is a important part of contact-less power supply was done with a existence or nonexistence of a air gap in the transformer. With the analysis results, 3D contact-less power supply was modeled. The leakage inductance, the coupling coefficient and the effect of a resonant circuit with a variation of the secondary core of contact-less power supply. To use the power get from contact-less power supply, the linear induction motor was adopted and the characteristics analysis was done. By using the 3D finite element method, the static characteristic was checked. The system combined contact-less power supply with the linear induction motor was modeled and the mutual effect by the flux were checked. The test model was manufactured and the experiment was done. The power obtained from the four secondary cores was used to drive the linear induction motor. The resonant circuit was used to reduce the effect of leakage inductance. The experimental results such as first, secondary current and DC link voltage of contact-less power supply, the speed and the current characteristics of the linear induction motor were checked with a variation of speed of the linear induction motor and the realization of the test model was investigated. Also, new harbor crane model using the contact-less power supply with direct drive conveyer was proposed.